JP2015058360A - 外科用器具において組織と機械的妨害とを区別する装置および方法 - Google Patents

外科用器具において組織と機械的妨害とを区別する装置および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】内視鏡外科手技を行うための外科用装置、デバイス、および／または、システムを提供する。
【解決手段】外科用器具１００は、ハンドルアセンブリと、複数のステープルを含むステープルカートリッジおよび発射の際に複数のステープルを形成するアンビルを備える顎アセンブリと、ハンドルアセンブリ内に少なくとも部分的に位置し、顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、ハンドルアセンブリ内に配置され、駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータ１６４と、モータへの電流の供給を制御することと、モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、顎アセンブリ、駆動アセンブリ、または、モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、電流引き込みの変化率に応答して、モータへの電流の供給を終了させるコントローラ４０６とを備える。
【選択図】図１０

Description

（関連出願への相互参照）
本願は、米国仮特許出願第６１／８７９，４４５号（２０１３年９月１８日出願）に基づく優先権およびその利益を主張し、その全体の内容は、本明細書に参照によって援用される。
（背景）
（１．技術分野）
本開示は、内視鏡外科手技を行うための外科用装置、デバイス、および／または、システム、ならびに、その使用方法に関連する。より具体的には、本開示は、組織をクランプ締めし、切断し、かつ／または、ステープル留めするための取り外し可能な使い捨てエンドエフェクタおよび／または単回使用エンドエフェクタとの併用のために構成された手持ち式電気機械外科用装置、デバイス、および／またはシステムに関連する。
（２．関連技術の背景）
数多くの外科用デバイス製造業者が、電気機械外科用デバイスを動作させ、かつ／または、操作するための専有の駆動システムを有する製品ラインを開発してきた。多くの例において、電気機械外科用デバイスは、再使用可能なハンドルアセンブリと、使い捨てまたは単回使用エンドエフェクタとを含む。エンドエフェクタは、使用の前にハンドルアセンブリに選択的に接続され、それから、処分するために、または、いくつかの例において、再使用のために殺菌するために、使用後、ハンドルアセンブリから接続解除される。
これらの電気機械外科用デバイスの多くは、種々のユーザインターフェースを利用する複雑な駆動構成要素を含み、種々のユーザインターフェースは、デバイスを制御するためのユーザ入力（例えば、制御信号）を受け入れ、かつ、ユーザへのフィードバックを提供する。機械的限界を超えた駆動機構の作動を防ぐために、種々のスイッチおよびセンサが、外科用デバイスの動作状態を検出するために使用される。デバイスおよびエンドエフェクタに複数のスイッチおよび／またはセンサを含むことは、種々の問題を引き起こす。そのうえ、コストまたは他の考慮事項が、そのようなデバイスの使用を妨げる。したがって、外科用デバイスの至るところに配置される複数の機械的限界センサおよび／またはスイッチに頼ることなく、機械的限界を検出し得る安全機構を有するシステムおよび装置に対するニーズが存在する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
外科用器具であって、該外科用器具は、
ハンドルアセンブリと、
複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、該モータへの電流の供給を制御することと、該モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、該コントローラは、該顎アセンブリ、該駆動アセンブリ、または、該モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、該電流引き込みの変化率に応答して、該モータへの該電流の供給を終了させるようにさらに構成されている、コントローラと
を備える、外科用器具。
（項目１Ａ）
外科用器具であって、該外科用器具は、
ハンドルアセンブリと、
複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
該ハンドル内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、該モータへの電流の供給を制御することと、該モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、該コントローラは、該顎アセンブリ、該駆動アセンブリ、または、該モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、該電流引き込みの変化率に応答して、該モータへの該電流の供給を終了させるようにさらに構成されている、コントローラと
を備える、外科用器具。
（項目２）
前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が電流引き込み値の第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるときを決定するようにさらに構成されている、上記項目に記載の外科用器具。
（項目３）
前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が電流引き込み値の第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成され、該第２の範囲は、前記第１の範囲内にある、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目４）
前記コントローラは、前記第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目５）
前記コントローラは、前記安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きいときにモータ電流が安定であることを決定する、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目６）
前記コントローラは、前記モータ電流が安定であり、かつ、前記電流引き込みの前記変化率が第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、前記モータが前記機械的限界に到達したときを決定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目７）
前記第３の範囲は、前記第１の範囲内にあり、前記第２の範囲よりも高い、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目８）
前記コントローラは、前記第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目９）
前記コントローラは、前記事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きいときに前記モータが前記機械的限界に到達したか否かを決定する、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１０）
外科用器具であって、該外科用器具は、
ハンドルアセンブリと、
複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、機械的限界を示す、該モータによる電流引き込みの変化率に基づいて、該モータが該機械的限界に到達したか否かを決定するように構成されている、コントローラと
を備える、外科用器具。
（項目１０Ａ）
外科用器具であって、該外科用器具は、
ハンドルアセンブリと、
複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
該ハンドル内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、機械的限界を示す、該モータによる電流引き込みの変化率に基づいて、該モータが該機械的限界に到達したか否かを決定するように構成されている、コントローラと
を備える、外科用器具。
（項目１１）
前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１２）
前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率の複数のサンプルが第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１３）
前記コントローラは、前記第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１４）
前記コントローラは、前記安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きいときにモータ電流が安定であることを決定する、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１５）
前記コントローラは、前記モータ電流が安定であり、かつ、前記電流引き込みの前記変化率の複数のサンプルが第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、前記モータが前記機械的限界に到達したか否かを決定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１６）
前記第２の範囲および前記第３の範囲は、前記第１の範囲内にあり、該第３の範囲は、該第２の範囲よりも高い、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１７）
前記コントローラは、前記第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（項目１８）
前記コントローラは、前記事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きいときに前記モータが前記機械的限界に到達したことを決定する、上記項目のいずれかに記載の外科用器具。
（摘要）
外科用器具が提供される。外科用器具は、ハンドルアセンブリと、複数のステープルを含むステープルカートリッジおよび発射の際に複数のステープルを形成するアンビルを備える顎アセンブリと、ハンドル内に少なくとも部分的に位置し、顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、ハンドルアセンブリ内に配置され、駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、モータに動作可能に結合されているコントローラであって、コントローラは、モータへの電流の供給を制御することと、モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、コントローラは、顎アセンブリ、駆動アセンブリ、または、モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、電流引き込みの変化率に応答して、モータへの電流の供給を終了させるようにさらに構成されている、コントローラとを含む。
（概要）
本開示の一実施形態に従って、外科用器具が、提供される。外科用器具は、ハンドルアセンブリと、複数のステープルを含むステープルカートリッジおよび発射の際に複数のステープルを形成するアンビルを備える顎アセンブリと、ハンドル内に少なくとも部分的に位置し、顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、ハンドルアセンブリ内に配置され、駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、モータに動作可能に結合されているコントローラであって、コントローラは、モータへの電流の供給を制御することと、モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、コントローラは、顎アセンブリ、駆動アセンブリ、または、モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、電流引き込みの変化率に応答して、モータへの電流の供給を終了させるようにさらに構成されている、コントローラとを含む。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、電流引き込みの変化率が第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている、
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、電流引き込みの変化率が電流引き込み値の第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成され、第２の範囲は、第１の範囲内にある。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きい場合にモータ電流が安定であることを決定する。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、モータ電流が安定であり、かつ、電流引き込みの変化率が第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータが機械的限界に到達したか否かを決定するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、第３の範囲は、第１の範囲内にあり、第２の範囲よりも高い。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きい場合にモータが機械的限界に到達したことを決定する。
本開示の別の実施形態に従って、外科用器具が、提供される。外科用器具は、ハンドルアセンブリと、複数のステープルを含むステープルカートリッジおよび発射の際に複数のステープルを形成するアンビルを備える顎アセンブリと、ハンドル内に少なくとも部分的に位置し、顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、ハンドルアセンブリ内に配置され、駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、モータに動作可能に結合されているコントローラであって、コントローラは、機械的限界を示す、モータによる電流引き込みの変化率に基づいて、モータが機械的限界に到達したか否かを決定する、コントローラとを含む。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、電流引き込みの変化率が第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、電流引き込みの変化率の複数のサンプルが第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きい場合にモータ電流が安定であることを決定する。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、モータ電流が安定であり、かつ、電流引き込みの変化率の複数のサンプルが第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータが機械的限界に到達したか否かを決定するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、第２の範囲および第３の範囲は、第１の範囲内にあり、第３の範囲は、第２の範囲よりも高い。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている。
上記の実施形態の一局面に従って、コントローラは、事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きい場合にモータが機械的限界に到達したことを決定する。
本開示のさらなる実施形態に従って、外科用器具を制御する方法が、提供される。本方法は、顎アセンブリを作動させるために駆動アセンブリに結合されているモータの電流引き込みを監視することと、電流引き込みの変化率を計算することと、モータによる電流引き込みの変化率に基づいて、モータが機械的限界に到達したか否かを決定することとを含む。
上記の実施形態の一局面に従って、本方法は、電流引き込みの変化率が第１の範囲外にあるか否かを決定することにより、モータ電流が安定であるか否かを決定することをさらに含む。
上記の実施形態の一局面に従って、本方法は、電流引き込みの変化率の複数のサンプルが第２の範囲内にあるか否かを決定することにより、モータ電流が安定であるか否かを決定することをさらに含む。
上記の実施形態の一局面に従って、本方法は、第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶することと、安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きい場合にモータ電流が安定であることを決定することとをさらに含む。
上記の実施形態の一局面に従って、本方法は、モータ電流が安定であり、かつ、電流引き込みの変化率の複数のサンプルが第３の範囲内にあるか否かにより、モータが機械的限界に到達したか否かを決定することをさらに含む。
上記の実施形態の一局面に従って、第２の範囲および第３の範囲は、第１の範囲内にあり、第３の範囲は、第２の範囲よりも高い。
上記の実施形態の一局面に従って、本方法は、第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶することと、事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きい場合にモータが機械的限界に到達したことを決定することとをさらに含む。
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して、本明細書において説明される。
図１は、本開示に従った、外科用器具と、アダプタと、エンドエフェクタとを含む電気機械外科用システムの斜視分解図である。 図２は、本開示に従った、図１の外科用器具の斜視図である。 図３は、本開示に従った、図１の外科用器具の斜視分解組立図である。 図４は、本開示に従った、図１の外科用器具のバッテリーの斜視図である。 図５は、本開示に従った、図１の外科用器具の上から見た部分分解図である。 図６は、本開示に従った、図１の外科用器具の正面側斜視図であり、アダプタが外科用器具から分離されている。 図７は、本開示に従った、図１の外科用器具の、図２の７−７を通過する側面断面図である。 図８は、本開示に従った、図１の外科用器具の、図２の８−８を通過する平面断面図である。 図９は、本開示に従った、図１のエンドエフェクタの斜視分解組立図である。 図１０は、本開示に従った、図１の外科用器具の概略図である。 図１１は、本開示に従った、図１の外科用器具のメモリに記憶されるモータ電流値の概略図である。 図１２は、本開示に従った、図１の外科用器具を制御する方法のフローチャートである。 図１３は、本開示の方法によって制御される外科用器具のモータ電流のプロットである。 図１４は、本開示の方法によって制御される外科用器具のモータ電流のプロットである。 図１５は、本開示の方法によって制御される外科用器具のモータ電流のプロットである。 図１６は、本開示の別の実施形態に従った、図１の外科用器具を制御する方法のフローチャートである。
（詳細な説明）
本開示の実施形態に従った外科用システムは、概して、１０と指定され、複数の異なるエンドエフェクタを選択的に取り付けるように構成された手持ち式動力付電気機械器具の形態をなし、複数の異なるエンドエフェクタは、各々、手持ち式動力付電気機械外科用器具による作動および操作のために構成されている。
図１に図示されるように、外科用器具１００は、アダプタ２００と選択的に接続するように構成され、次に、アダプタ２００は、エンドエフェクタまたは単回使用ローディングユニット３００と選択的に接続するように構成される。
図１〜図３に図示されるように、外科用器具１００は、下部ハウジング部分１０４と、下部ハウジング部分１０４から延びかつ／または下部ハウジング部分１０４上に支持されている中間ハウジング部分１０６と、中間ハウジング部分１０６から延びかつ／または中間ハウジング部分１０６上に支持されている上部ハウジング部分１０８とを有するハンドルハウジング１０２を含む。中間ハウジング部分１０６および上部ハウジング部分１０８は、下部ハウジング部分１０４と一体的に形成されかつ下部ハウジング部分１０４から延びている遠位半区分１１０ａと、複数のファスナによって遠位半区分１１０ａに接続可能な近位半区分１１０ｂとに分離される。接合されると、遠位半区分１１０ａおよび近位半区分１１０ｂは、内に空洞１０２ａを有するハンドルハウジング１０２を規定し、その空洞１０２ａ内に回路基板１５０および駆動機構１６０が、位置を定められる。
遠位半区分１１０ａおよび近位半区分１１０ｂは、図２および図３に見られるように、上部ハウジング部分１０８の長手方向軸「Ｘ」を横断する平面に沿って分割される。ハンドルハウジング１０２は、ガスケット１１２を含み、ガスケット１１２は、遠位半区分１１０ａおよび／または近位半区分１１０ｂの縁の全周に延び、遠位半区分１１０ａと近位半区分１１０ｂとの間にはさまれている。ガスケット１１２は、遠位半区分１１０ａおよび近位半区分１１０ｂの境界を密閉する。ガスケット１１２は、遠位半区分１１０ａと近位半区分１１０ｂとの間の気密シールを確立するように機能し、それによって、回路基板１５０および駆動機構１６０は、殺菌手技および／または洗浄手技から保護される。
このように、ハンドルハウジング１０２の空洞１０２ａは、遠位半区分１１０ａおよび近位半区分１１０ｂの境界に沿って密閉されるが、ハンドルハウジング１０２内の回路基板１５０および駆動機構１６０のより簡単で、より効率的な組立を可能にするように構成される。
ハンドルハウジング１０２の中間ハウジング部分１０６は、回路基板１５０が位置を定められるハウジングを提供する。回路基板１５０は、以下のさらなる詳細で述べられるように、外科用器具１００の種々の動作を制御するように構成される。
外科用器具１００の下部ハウジング部分１０４は、その上部表面に形成された開口部（示されず）を規定し、その開口部は、中間ハウジング部分１０６の下または中間ハウジング部分１０６内に位置する。下部ハウジング部分１０４の開口部は、通路を提供し、下部ハウジング部分１０４内に位置を定められた電気構成要素（図４に図示されるようなバッテリー１５６、図３に図示されるような回路基板１５４など）と、中間ハウジング部分１０６および／または上部ハウジング部分１０８内に位置を定められた電気構成要素（回路基板１５０、駆動機構１６０など）とを電気的に相互接続するために、ワイヤ１５２が、その通路を通過する。
ハンドルハウジング１０２は、下部ハウジング部分１０４の開口部（示されず）内に配置されたガスケット１０３を含み、それによって、下部ハウジング部分１０４の開口部をふさぎ、または、密閉すると同時に、ワイヤ１５２がその開口部を通過することを可能にする。ガスケット１０３は、下部ハウジング部分１０４と中間ハウジング部分１０６との間の気密シールを確立するように機能し、それによって、回路基板１５０および駆動機構１６０は、殺菌手技および／または洗浄手技から保護される。
示されるように、ハンドルハウジング１０２の下部ハウジング部分１０４は、充電可能なバッテリー１５６が取り外し可能に位置を定められるハウジングを提供する。バッテリー１５６は、外科用器具１００の電気構成要素のうちの任意のものに電力を供給するように構成される。下部ハウジング部分１０４は、バッテリー１５６が挿入される空洞（示されず）を規定する。下部ハウジング部分１０４は、下部ハウジング部分１０４の空洞を閉鎖して空洞内にバッテリー１５６を保持するために、下部ハウジング部分１０４に旋回可能に接続されたドア１０５を含む。
図３および図５を参照すると、上部ハウジング部分１０８の遠位半区分１１０ａは、ノーズ部分または接続部分１０８ａを規定する。ノーズコーン１１４は、上部ハウジング部分１０８のノーズ部分１０８ａに支持される。ノーズコーン１１４は、透明な材料から作製される。照明部材１１６は、ノーズコーン１１４内に配置され、それによって、照明部材１１６は、ノーズコーン１１４を通して可視である。照明部材１１６は、発光ダイオードプリント回路基板（ＬＥＤ ＰＣＢ）であり得る。照明部材１１６は、一意的な個別の事象に関連付けられた特定の色パターンで複数の色を照明するように構成される。
ハンドルハウジング１０２の上部ハウジング部分１０８は、駆動機構１６０が位置を定められるハウジングを提供する。図５に図示されるように、駆動機構１６０は、外科用器具１００の種々の動作を行うために、シャフトおよび／またはギア構成要素を駆動するように構成される。特に、駆動機構１６０は、エンドエフェクタ３００のツールアセンブリ３０４（図１および図９を参照）をエンドエフェクタ３００の近位本体部分３０２に対して選択的に移動させるために、エンドエフェクタ３００をハンドルハウジング１０２に対して長手方向軸「Ｘ」（図２を参照）まわりに回転させるために、アンビルアセンブリ３０６をエンドエフェクタ３００のカートリッジアセンブリ３０８に対して移動させるために、および／または、エンドエフェクタ３００のカートリッジアセンブリ３０８内のステープル留めおよび切断カートリッジを発射するために、シャフトおよび／またはギア構成要素を駆動するように構成される。
駆動機構１６０は、アダプタ２００に対してすぐ近くに位置するセレクタギアボックスアセンブリ１６２を含む。第１のモータ１６４を有する機能選択モジュール１６３が、セレクタギアボックスアセンブリ１６２に近接し、第１のモータ１６４は、セレクタギアボックスアセンブリ１６２内のギア要素を選択的に移動させることにより第２のモータ１６６を有する入力駆動構成要素１６５と係合させるように機能する。
図１〜図４に図示され、上記に言及されたように、上部ハウジング部分１０８の遠位半区分１１０ａは、アダプタ２００の対応する駆動カップリングアセンブリ２１０を受け入れるように構成された接続部分１０８ａを規定する。
図６〜図８に図示されるように、外科用器具１００の接続部分１０８ａは、アダプタ２００が外科用器具１００に嵌合する場合にアダプタ２００の駆動カップリングアセンブリ２１０を受け取る円筒形くぼみ１０８ｂを有する。接続部分１０８ａは、３つの回転可能駆動コネクタ１１８、１２０、１２２を収める。
アダプタ２００が外科用器具１００に嵌合する場合、外科用器具１００の回転可能駆動コネクタ１１８、１２０、１２２の各々は、図６に示されるようなアダプタ２００の対応する回転可能なコネクタスリーブ２１８、２２０、２２２と結合する。この点について、対応する第１の駆動コネクタ１１８と第１のコネクタスリーブ２１８との間の接触部分、対応する第２の駆動コネクタ１２０と第２のコネクタスリーブ２２０との間の接触部分、および、対応する第３の駆動コネクタ１２２と第３のコネクタスリーブ２２２との間の接触部分は、外科用器具１００の駆動コネクタ１１８、１２０、１２２の各々の回転がアダプタ２００の対応するコネクタスリーブ２１８、２２０、２２２の対応する回転をもたらすように、キー固定されている。
外科用器具１００の駆動コネクタ１１８、１２０、１２２とアダプタ２００のコネクタスリーブ２１８、２２０、２２２との嵌合は、回転力が３つのそれぞれのコネクタ接触部分の各々を介して独立して伝導されることを可能にする。外科用器具１００の駆動コネクタ１１８、１２０、１２２は、駆動機構１６０によって独立して回転させられるように構成される。この点について、駆動機構１６０の機能選択モジュール１６３は、外科用器具１００のどの駆動コネクタ（単数または複数）１１８、１２０、１２２が駆動機構１６０の入力駆動構成要素１６５によって駆動されるかを選択する。
外科用器具１００の駆動コネクタ１１８、１２０、１２２の各々が、アダプタ２００の対応するコネクタスリーブ２１８、２２０、２２２との、キー固定されかつ／または実質的に回転不可能な接触部分を有するので、アダプタ２００が外科用器具１００と結合する場合、回転力は、外科用器具１００の駆動機構１６０からアダプタ２００に選択的に伝達される。
外科用器具１００の駆動コネクタ（単数または複数）１１８、１２０、および／または、１２２の選択的な回転は、外科用器具１００がエンドエフェクタ３００の異なる機能を選択的に作動させることを可能にする。下記にさらに詳細に説明されるように、外科用器具１００の第１の駆動コネクタ１１８の選択的かつ独立した回転は、選択的かつ独立した、エンドエフェクタ３００のツールアセンブリ３０４の開閉、および、エンドエフェクタ３００のツールアセンブリ３０４のステープル留め／切断構成要素の駆動に対応する。さらに、外科用器具１００の第２の駆動コネクタ１２０の選択的かつ独立した回転は、長手方向軸「Ｘ」（図２を参照）を横切る、エンドエフェクタ３００のツールアセンブリ３０４の選択的かつ独立した関節運動に対応する。そのうえ、外科用器具１００の第３の駆動コネクタ１２２の選択的かつ独立した回転は、外科用器具１００のハンドルハウジング１０２に対する長手方向軸「Ｘ」（図２を参照）まわりの、エンドエフェクタ３００の選択的かつ独立した回転に対応する。
上記に言及され、図５および図８に図示されるように、駆動機構１６０は、セレクタギアボックスアセンブリ１６２と、セレクタギアボックスアセンブリ１６２に近接して位置する機能選択モジュール１６３とを含み、機能選択モジュール１６３は、セレクタギアボックスアセンブリ１６２内のギア要素を選択的に移動させることにより第２のモータ１６６と係合させるように機能する。したがって、駆動機構１６０は、所与の時間に外科用器具１００の駆動コネクタ１１８、１２０、１２２のうちの１つを選択的に駆動する。
図１〜図３に図示されるように、ハンドルハウジング１０２は、中間ハウジング部分１０６の遠位表面または側面に制御アセンブリ１０７を支持する。制御アセンブリ１０７は、器具１００に結合される前に器具１００の残りの部分とは別に組み立てられて試験され得る完全に機能的な機械的サブアセンブリである。
制御アセンブリ１０７は、中間ハウジング部分１０６と協働して、ハウジング１０７ａ内に一対の指作動式制御ボタン１２４、１２６と一対のロッカーデバイス１２８、１３０とを支持する。制御ボタン１２４は、延在シャフト１２５に結合され、制御ボタン１２６は、延在シャフト１２７に結合される。特に、制御アセンブリ１０７は、延在シャフト１２５をスライド可能に受け取る上部開口１２４ａと、延在シャフト１２７をスライド可能に受け取る下部開口１２６ａを規定する。
外科用器具１００の構成および動作の詳細な議論に関して、共有に係る米国特許出願第１３／３３１，０４７号への参照がなされ得、その出願の内容全体は、本明細書中に参照によって援用される。
図９を参照すると、エンドエフェクタ３００の駆動アセンブリ３６０は、可撓な駆動シャフト３６４を含み、可撓な駆動シャフト３６４は、動的駆動ビーム３６５に固定されている遠位端と、近位係合区分３６８とを有する。係合区分３６８は、ショルダ３７０を規定する階段状部分を含む。係合区分３６８の近位端は、正反対に内向きに伸びるフィンガ３７２を含む。フィンガ３７２は、くぼみを有する駆動部材３７４に係合することにより、駆動部材３７４をシャフト３６４の近位端にしっかりと固定する。駆動部材３７４は、エンドエフェクタ３００がアダプタ２００の遠位カップリング２３０に取り付けられるとき、アダプタ２００の駆動チューブ２４６（図１）の接続部材を受け取る近位ポートホールを規定する。
駆動アセンブリ３６０がツールアセンブリ３０４内を遠位に前進させられると、駆動ビーム３６５の上部ビームは、アンビルプレート３１２とアンビルカバー３１０との間に規定されたチャネル内を移動し、下部ビームは、ステープルカートリッジ３０５のチャネル内、および、キャリア３１６の外表面上を移動することにより、ツールアセンブリ３０４を閉じ、ツールアセンブリ３０４からステープルを発射する。
エンドエフェクタ３００の近位本体部分３０２は、上部ハウジング部分３０１ａおよび下部ハウジング部分３０１ｂを包囲するシースまたは外側チューブ３０１を含む。ハウジング部分３０１ａおよび３０１ｂは、エンドエフェクタ３００の近位端から延びるフック状近位端３６６ａを有する関節接合リンク３６６を包囲する。関節接合リンク３６６のフック状近位端３６６ａは、エンドエフェクタ３００がアダプタ２００の遠位ハウジング２３２に固定される場合、アダプタ２００のカップリングフック（示されず）に係合する。アダプタ２００の駆動バー（示されず）が上記に説明されたように前進または後退させられる場合、エンドエフェクタ３００の関節接合リンク３６６は、エンドエフェクタ３００内で前進または後退させられることにより、近位本体部分３０２の遠位端に関してツールアセンブリ３０４を旋回させる。
上述の図９に図示されるように、ツールアセンブリ３０４のカートリッジアセンブリ３０８は、キャリア３１６内に支持可能なステープルカートリッジ３０５を含む。ステープルカートリッジ３０５は、中央長手方向スロット３０５ａと、長手方向スロット３０５ａの各側に位置決めされたステープル保持スロット３０５ｂの３本の線形列とを規定する。ステープル保持スロット３０５ｂの各々は、単一のステープル３０７とステープルプッシャ３０９の一部とを受け取る。器具１００の動作中、駆動アセンブリ３６０は、作動スレッド３５０に当接し、カートリッジ３０５を通して作動スレッド３５０を押す。作動スレッドがカートリッジ３０５を通って移動すると、作動スレッド３５０のカムウェッジが、ステープルプッシャ３０９に逐次的に係合することにより、ステープルプッシャ３０９をステープル保持スロット３０５ｂ内で垂直に移動させ、形成のためにアンビルプレート３１２に向かってステープル保持スロット３０５ｂから単一のステープル３０７を逐次的に射出する。
エンドエフェクタ３００は、共有に係る米国特許第５，０７１，０５２号、米国特許第５，３９７，０４６号、米国特許第５４１３，２６７号、米国特許第５，４１５，３３５号、米国特許第５，７１５，９８８号、米国特許第５，７１８，３５９号、米国特許第６，１０９，５００号に説明されるもののような１つ以上の機械的ロックアウト機構も含み得、それらの特許のすべての内容全体は、本明細書に参照によって援用される。
器具１００の別の実施形態が、図１０に示される。器具１００は、モータ１６４を含む。モータ１６４は、１つ以上の駆動部（例えば、図６の回転可能駆動コネクタ１１８、１２０、１２２）を作動させるように構成された任意の電気モータであり得る。モータ１６４は、バッテリー１５６に結合され、バッテリー１５６は、ＤＣバッテリー（例えば、充電可能な鉛系バッテリー、ニッケル系バッテリー、リチウムイオン系バッテリーなど）、ＡＣ／ＤＣトランスフォーマ、または、モータ１６４に電気エネルギーを提供するために好適な他の任意の電源であり得る。
バッテリー１５６およびモータ１６４は、回路基板１５４上に配置されたモータドライバ回路４０４に結合され、回路基板１５４は、モータ１６４の動作（バッテリー１５６からモータ１６４への電気エネルギーの流れを含む）を制御する。ドライバ回路４０４は、モータ１６４およびバッテリー１５６の動作状態を測定するように構成された複数のセンサ４０８ａ、４０８ｂ、．．．４０８ｎを含む。センサ４０８ａ−ｎは、電圧センサ、電流センサ、温度センサ、遠隔測定センサ、光センサ、および、それらの組み合わせを含み得る。センサ４０８ａ−４０８ｎは、電圧、電流、および、バッテリー１５６によって供給される電気エネルギーの他の電気特性を測定し得る。センサ４０８ａ−４０８ｎは、毎分回転数（ＲＰＭ）としての回転速度、トルク、温度、電流引き込み、および、モータ１６４の他の動作特性も測定し得る。ＲＰＭは、モータ１６４の回転数を測定することによって決定され得る。種々の駆動シャフト（例えば、図６の回転可能な駆動コネクタ１１８、１２０、１２２）の位置は、シャフトに、または、シャフトに近接して配置された種々のリニアセンサを使用することによって決定され得るか、または、ＲＰＭ測定値から外挿推定され得る。実施形態において、トルクは、一定のＲＰＭにおけるモータ１６４の調整電流引き込みに基づいて計算され得る。さらなる実施形態において、ドライバ回路４０４および／またはコントローラ４０６は、例えば、測定された値の変化および同様のものを決定するために、時間を測定し、上記に説明された値を時間の関数として処理し得る（積分および／または微分を含む）。
ドライバ回路４０４は、コントローラ４０６にも結合され、コントローラ４０６は、下記にさらに詳細に説明される命令の組に従って、計算を行い、かつ／または、動作するように適合させられた任意の好適な論理制御回路であり得る。コントローラ４０６は、メモリに動作可能に接続された中央処理ユニットを含み得、メモリは、一時的タイプのメモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または非一時的タイプのメモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）を含み得る。コントローラ４０６は、ドライバ回路４０４とインターフェース接続するための複数の入力部および出力部を含む。特に、コントローラ４０６は、モータ１６４およびバッテリー１５６の動作状態に関する測定されたセンサ信号をドライバ回路４０４から受け取り、次に、センサ示度および特定のアルゴリズム命令（下記にさらに詳細に論じられる）に基づいてモータ１６４の動作を制御するために、制御信号をドライバ回路４０４に出力する。コントローラ４０６はまた、ユーザインターフェース（例えば、コントローラ４０６に結合された制御アセンブリ１０７のスイッチ、ボタン、タッチスクリーンなど）からの複数のユーザ入力を受け入れるように構成され得る。
本開示は、器具１００または他の任意の動力付外科用器具（線形動力付ステープラ、円形または弓形動力付ステープラ、把持器、電気外科用密閉鉗子、回転式組織混合デバイスなどを含むが、これらに限定されない）を制御する装置および方法を提供する。特に、器具１００の駆動シャフトのトルク、ＲＰＭ、位置、および、加速度は、モータ特性（例えば、電流引き込み）と相互に関係づけられ得る。モータ１６４によって引き込まれる電流がモータ１６４の負荷および速度とともに変化するので、モータ１６４によって引き込まれる電流は、機械的限界を検出するために使用され得る。したがって、電流引き込みの変化量（例えば、変化率）の分析は、異なるタイプの負荷条件（例えば、機械的ストップによって及ぼされる負荷に対して、組織によって及ぼされる負荷）を区別することを可能にする。
モータ１６４の通常動作中、電流引き込みは、一般的に、所定の範囲（例えば、第１の範囲）外にはならない。クランプ締めおよびステープル留め中、組織によってモータ１６４に及ぼされる負荷は、第１の範囲に包含される第２の範囲内で変動する。特に、モータ１６４が、アンビルアセンブリ３０６およびカートリッジアセンブリ３０８によってクランプ締めされている組織による負荷の増加に遭遇すると、電流引き込みは、増加し、第２の期間の間（例えば、電流引き込みの増加は、所定の期間の間生じる）、第２の範囲内にある。モータ１６４が機械的限界に遭遇する場合、比較的に短い時間の電流引き込みの対応する増加も存在し、それは、組織クランプ締めと関連付けられる電流引き込みよりも大きい。特に、機械的ストップによる電流引き込みは、第３の期間の間、第２の範囲よりも大きな第３の範囲内にある。比較すると、モータ１６４の始動は、クランプ締め／ファスナ留め、または、機械的ストップのいずれよりも多くの電流を引き込み、増加した電流引き込みの持続時間は、上記に説明された２つの電流引き込みの中で最も短い。
実施形態において、機械的ストップに遭遇したときにモータ１６４によって引き込まれる電流が、通例、通常動作電流よりもはるかに大きいので、機械的ストップは、モータ電流と所定の閾値とを比較することによって検出され得る。コントローラ４０６は、この条件が満足されると、モータ１６４を停止させ得る。
本アプローチは、モータ１６４が通常動作（例えば、組織をクランプ締めする）中に高い瞬間的負荷に遭遇する場合のいくつかの課題を提示する。組織クランプ締めと関連付けられる電流引き込みは、閾値に到達し得、したがって、コントローラ４０６が時期尚早にモータ１６４を停止させることをもたらし得る。実施形態において、時期尚早の停止は、モータ１６４の通常の電流引き込みを分析することによって防がれ得、通常のモータ負荷プロファイルを構築し得る。それから、コントローラ４０６は、そのプロファイルに従って停止閾値を調節するようにプログラムされ得る。本構成は、負荷プロファイルにほとんど変動がないモータ１６４に非常に適している。しかしながら、負荷プロファイルが、通常の使用と関連付けられる電流引き込みから逸脱する場合、大きな変動は、フォールスポジティブをもたらし得る。
モータ１６４および駆動機構の効率も、モータ電流限界を計算することに影響を及ぼし得る。機械効率が器具によって異なり得るので、各器具は、組立中に個々に較正される必要がある。さらに、機械効率は、器具の損耗とともに変化し、ソフトウェアの性能にも影響し得る。
本開示に従ったアルゴリズムは、単一の閾値、または、プロファイルに基づいたアルゴリズムを使用することの問題を解消する。本開示に従ったアルゴリズムの利点は、アルゴリズムが、モータ電流の振幅と所定の閾値とを比較することではなく、経時的な変化率／電流を利用することである。異なる負荷（例えば、通常負荷、重負荷、機械的ストップ、負荷スパイクなど）と関連付けられるモータ電流の変化率は、異なる範囲に分類され得、異なる範囲における各範囲は、特定の負荷と関連付けられる。複数の範囲への分類は、次いで、モータ１６４にかかる個別の負荷を識別するために使用され、モータ１６４の起動および停止によってもたらされるスパイクを取り除き得る。機械的負荷の識別がモータ電流の振幅ではなくモータ電流の変化率に基づいているので、負荷プロファイルからの逸脱は、負荷識別に影響しない。そのうえ、機械効率は、モータ電流の変化率に基づく負荷識別に影響しない。低効率の器具は、同一の速度に達するために、より多くの電流を引き込むが、その速度に到達するための勾配（例えば、電流引き込みの変化率）は、より効率的なシステムの勾配と同様のままである。これは、負荷プロファイリング、および、器具１００の組立中の較正動作の必要性を排除する。
本開示に従ったアルゴリズムの別の利点は、低いコンピュータオーバーヘッドである。アルゴリズムは、モータ電流の変化率を計算することに依拠し、それは、２つの値間の差をとることによって決定され得るので、８ビットマイクロコントローラにおけるアルゴリズムの実装を可能にする。
モータ電流の変化は、周期的に電流をサンプリングすることによって測定され得る。実施形態において、サンプリングレートは、毎秒約１００〜毎秒１０，０００であり得、実施形態において、毎秒約５００〜毎秒１，０００であり得る。サンプルは、次いで、モータ電流（例えば、電流引き込み）の変化を計算するためにコントローラ４０６によって使用され得る。コントローラ４０６は、次いで、器具１００の動作状態を決定して適切な措置を講じるために、モータ電流の変化を使用し得る。
本開示は、組織厚および／または機械的ストップ（例えば、アンビルプレート３１２およびステープルカートリッジ３０５によって規定されたチャネルの遠位端に到達する駆動ビーム３６５）により、器具１００が遭遇する発射障害のような外部動作状態に基づいて、器具１００を制御するフィードバックシステムおよび方法も提供する。そのうえ、本開示は、内部システムフィードバックを導出するために、外部動作状態（例えば、特定の故障）に応答した器具１００の異なる使用法のモデリングを提供する。器具１００の動作特性を変更し、かつ、ユーザに特定の動作状態を知らせるために、センサ４０８ａ−ｎからのセンサ情報が、コントローラ４０６によって使用される。実施形態において、コントローラ４０６は、モータ１６４によって供給される電流を制御（例えば、制限）する。
コントローラ４０６は、測定された電流引き込みに基づいて器具１００の機械的限界を検出するためのソフトウェア命令（例えばアルゴリズム）を記憶するために、コンピュータ読み取り可能なメモリ４０６ａおよび／または非一時的媒体を含む。本明細書において使用される場合、用語「機械的限界」は、電気機械構成要素のうちの任意のものが進行の終端位置に到達していること（例えば、駆動ビーム３６５がアンビルプレート３１２およびステープルカートリッジ３０５によって画定されたチャネルの遠位端に到達していること、シャフト３６４の進行を妨げる機械的安全ロックアウト機構の作動、関節接合リンク３６６がエンドエフェクタ３００の関節運動限界に到達していること、および同様のものを含むが、これらに限定されない）を表す。
特定の負荷状態（例えば、組織クランプ締めまたは機械的限界）の開始と関連付けられるモータ電流の変化は、事前定義された範囲内にあり、特定の持続時間の間、持続する。これらの状態は、モータ１６４の動作特性を識別し、モータ１６４の動作特性に応答して適切に反応するように、アルゴリズムによって使用される。
図１１を参照すると、メモリ４０６ａは、複数の電流引き込み値を記憶する。メモリ４０６ａは、値「Ｉ〜Ｖ」を有するルックアップテーブル５００または他の任意の好適なデータ構造を含む。第１の値「Ｉ」および第５の値「Ｖ」は、モータ１６４の通常（例えば、耐負荷）動作を示す安定電流引き込み信号を包含する第１の範囲を規定する。第２の値「ＩＩ」および第３の値「ＩＩＩ」は、組織クランプ締め中のモータ１６４の電流引き込みと関連付けられた電流引き込みに対応する第２の範囲を規定し、第４の値「ＩＶ」および第５の値「Ｖ」は、機械的ストップと関連付けられた電流引き込みに対応する第３の範囲を規定する。実施形態において、第１の値「Ｉ」は、第２の値「ＩＩ」と同一であり得る。
コントローラ４０６は、着目状態カウンタも含み、その着目状態カウンタは、モータ電流の勾配（例えば、変化率）が所望の範囲（例えば第１の範囲、第２の範囲、または、第３の範囲のいずれか）内にある間のサンプル数を数える。コントローラ４０６は、信号安定性カウンタも含み、その信号安定性カウンタは、勾配が第２の範囲内にある間にサンプル数を数える。コントローラ４０６は、テーブル５００の値を使用して、測定された変化率の電流引き込み信号が安定であるか否かを決定する。信号は、所定の数の電流引き込みサンプルが第１の範囲外にある場合、不安定であるとみなされ、所定の数のサンプルが第２の範囲内にある場合、安定であるとみなされる。
図１２は、本開示に従った、モータ１６４が機械的ストップに遭遇するか否かを決定する方法を示す。本方法は、上記に説明されたように、コントローラ４０６に記憶されるソフトウェア命令（例えば、アルゴリズム）として実装され得る。初めに、コントローラ４０６は、測定されたモータ電流（例えば、電流引き込み）の移動平均を計算する。本明細書において使用される場合、用語「移動平均」は、新たなサンプルが取得されるたびに更新されるサンプルの所定の部分集合の平均を表す。移動平均は、上記に説明されたサンプリングレートに応じて、約２個の複数サンプル〜約２５６個の複数サンプルを含み得、実施形態において、約１６個の複数サンプル〜約６４個の複数サンプルを含み得る。コントローラ４０６は、第１の移動平均を記憶し、後のサンプル集合のために第２の移動平均を計算する。コントローラ４０６は、次いで、移動平均間の差を決定することにより、サンプル間の変化を計算する。
図１２〜図１３に示されるように、サンプルの移動平均は、プロット７００、８００、９００としてグラフで示され得、サンプル間の変化が、プロット７００、８００、９００の勾配として表現されている。プロット７００、８００、９００は、生成されて、ディスプレイ上に出力され、ユーザがモータ１６４の電流引き込みを視認することを可能にし得る。実施形態において、プロット７００、８００、９００は、サンプル値をプロットとして再現することなく、一連の値としてメモリ４０６ａに記憶される。
監視されたモータ電流の変化（勾配としても規定される）は、モータ１６４によって遭遇される異なるタイプの負荷を区別するために使用される。コントローラ４０６は、初めに、計算された勾配／変化が第１の範囲外にあるか否か（例えば、勾配が、第５の値「Ｖ」よりも大きいか、または、第１の値「Ｉ」よりも小さいか）を決定することによって、信号が安定であるか否かを決定する。所定の数のサンプルの勾配が第１の範囲外にある場合、コントローラ４０６は、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタをゼロ（０）に設定することによって、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタを初期化またはリセットする。そのうえ、コントローラ４０６はまた、信号状態を「不安定」として設定する。
図１４および図１５を参照すると、図１５に示されるように第１の値「Ｉ」よりも小さいサンプル、および、図１４に示されるように第５の値「Ｖ」よりも大きいサンプルは、電流引き込みの異常な負のスパイクおよび正のスパイクを表すので、取り除かれる。これらのスパイクは、モータ１６４の起動および停止によってもたらされ得、閾値に基づいた決定アルゴリズムにフォールスポジティブをもたらし得る。
勾配が第１の範囲外にあるか否かを決定した後、コントローラ４０６は、勾配が第２の範囲内にある（値ＩＩ≦勾配≦値ＩＩＩ）か否かを決定する。勾配が第２の範囲内にある場合、安定性カウンタは、増やされる。コントローラ４０６は、信号状態が「安定」に変化する前に安定性カウンタが所定の閾値に到達したかどうかをチェックする。これは、サンプルが十分な期間の間第２の範囲内にあったことを保証する。いずれの逸脱（例えば、第１の範囲外にある勾配）も、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタをリセットし、上記に説明されたように信号状態を「不安定」として設定する。
図１３〜図１５を参照すると、信号は、モータ電流サンプルの実際の振幅と無関係に、勾配が第２の範囲内にある場合に安定であるとみなされる。したがって、着目する属性がモータ電流サンプルの勾配の変化率であるので、図１５の第２の範囲内のサンプルのより大きな振幅、および、図１３および図１４の第２の範囲内のサンプルのより小さな振幅は、本開示のアルゴリズムによって同様に取り扱われる。
コントローラ４０６は、サンプルが第３の範囲内にあるか否かも決定する。第３の範囲内の各サンプルに対して、信号が安定であるとみなされている間、着目状態カウンタは、増やされる。サンプルが第２の値「ＩＩ」を下回るたびに、着目状態カウンタは、減らされる。着目状態カウンタは、下記にさらに詳細に説明されるように、機械的ストップを識別するために使用される。着目状態カウンタが所定の閾値よりも大きい場合、コントローラ４０６は、機械的ストップに到達したことを決定する。図１３を参照すると、複数のサンプルが第３の範囲内にある勾配を有し、これは、着目状態カウンタを増やし、所定のカウントに到達すると、機械的ストップに到達したことを示すことを生じさせる。コントローラ４０６が、機械的限界に到達したことを決定すると、モータ１６４の電流の供給は、器具１００のさらなる動作を防ぐために終了され得、かつ／または、器具１００は、アラームを発し得る。
図１６は、本開示の別の実施形態に従った、モータ１６４が機械的ストップに遭遇するか否かを決定する方法を示す。
コントローラ４０６は、上記に説明されたように、安定性カウンタと着目状態カウンタとを含む。コントローラ４０６は、正のスパイクカウンタと負のスパイクカウンタとをさらに含む。それらのカウンタは、電流（例えば、勾配）が第１の範囲外に急上昇／急降下した回数を維持する。より具体的には、正のスパイクカウンタは、モータ電流が値「Ｖ」よりも大きい場合に増やされ、負のスパイクカウンタは、モータ電流が値「Ｉ」よりも小さい場合に増やされる。コントローラ４０６は、テーブル５００の値を使用して、測定された変化率の電流引き込み信号が安定であるか否かを決定する。信号は、所定の数の電流引き込みサンプルが第１の範囲外にある（例えば、正のスパイクおよび負のスパイクの数が所定の正のスパイク閾値および負のスパイク閾値よりも大きい）場合に不安定であるとみなされ、所定の数のサンプルが第２の範囲内にある場合に安定であるとみなされる。
図１６の方法はまた、上記に説明されたように、コントローラ４０６に記憶されるソフトウェア命令（例えば、アルゴリズム）として実装され得る。初めに、コントローラ４０６は、測定されたモータ電流（例えば、電流引き込み）の移動平均を計算する。本明細書において使用される場合、用語「移動平均」は、新たなサンプルが取得されるたびに更新されるサンプルの所定の部分集合の平均を表す。移動平均は、上記に説明されたサンプリングレートに応じて、約２個のサンプル〜約２５６個のサンプルを含み得、実施形態において、約１６個〜約６４個のサンプルを含み得る。コントローラ４０６は、第１の移動平均を記憶し、後のサンプル集合のために第２の移動平均を計算する。コントローラ４０６は、次いで、移動平均間の差を決定することにより、サンプル間の変化（例えば、勾配）を計算する。
監視されたモータ電流の変化（勾配としても規定される）は、モータ１６４によって遭遇される異なるタイプの負荷を区別するために使用される。コントローラ４０６は、最初に、勾配が第５の値「Ｖ」よりも大きい場合を決定し、それまでの移動平均をそのときに計算された移動平均に更新する。勾配が第５の値「Ｖ」よりも大きい場合、正のスパイクカウンタは、増やされる一方、負のスパイクカウンタは、減らされる。そのうえ、コントローラ４０６は、正のスパイクカウンタが所定の正のスパイクカウンタ閾値よりも大きいか否かを確認する。正のスパイクカウンタが所定の正のスパイクカウンタ閾値よりも大きい場合、コントローラ４０６は、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタをゼロ（０）に設定することによって、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタを初期化またはリセットする。そのうえ、コントローラ４０６はまた、信号状態を「不安定」として設定する。正のスパイクカウンタが所定の正のスパイクカウンタ閾値よりも小さい場合、安定性カウンタは、減らされる。
勾配が第５の値「Ｖ」よりも大きいか否かを決定した後、コントローラ４０６は、サンプルが第２の値「ＩＩ」を下回る場合を決定し、着目状態カウンタは、減らされる。
コントローラ４０６はまた、勾配が第１の値「Ｉ」よりも小さい場合を決定し、それまでの移動平均をそのときに計算された移動平均に更新する。勾配が第１の値「Ｉ」よりも小さい場合、負のスパイクカウンタは、増やされる一方、正のスパイクカウンタは、減らされる。そのうえ、コントローラ４０６は、負のスパイクカウンタが所定の負のスパイクカウンタ閾値よりも大きいか否かを確認する。負のスパイクカウンタが所定の負のスパイクカウンタ閾値よりも大きい場合、コントローラ４０６は、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタをゼロ（０）に設定することによって、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタを初期化またはリセットする。そのうえ、コントローラ４０６はまた、信号状態を「不安定」として設定する。負のスパイクカウンタが所定の負のスパイクカウンタ閾値よりも小さい場合、安定性カウンタは、減らされる。
図１４および図１５を参照すると、図１５に示されるように第１の値「Ｉ」よりも小さいサンプル、および、図１４に示されるように第５の値「Ｖ」よりも大きいサンプルは、電流引き込みの異常な負のスパイクおよび正のスパイクを表すので、取り除かれる。これらのスパイクは、モータ１６４の起動および停止によってもたらされ得、閾値に基づいた決定アルゴリズムにフォールスポジティブをもたらし得る。
コントローラ４０６は、勾配が第２の範囲内にある（例えば、値「ＩＩ」≦勾配≦値「ＩＩＩ」）か否かも決定する。勾配が第２の範囲内にある場合、安定性カウンタは、増やされる。コントローラ４０６は、信号状態が「安定」に変化する前に安定性カウンタが所定の閾値に到達したかどうかもチェックする。これは、サンプルが十分な期間の間第２の範囲内にあったことを保証する。そのうえ、コントローラ４０６は、正のスパイクカウンタおよび負のスパイクカウンタをゼロ（０）に設定することによって、正のスパイクカウンタおよび負のスパイクカウンタを初期化またはリセットする。安定性カウンタが所定の閾値よりも大きいか小さいかに関わらず、それまでの移動平均は、そのときに計算された移動平均に更新される。いずれの逸脱（例えば、第１の範囲外にある勾配）も、着目状態カウンタおよび信号安定性カウンタをリセットし、上記に説明されたように信号状態を「不安定」として設定する。
コントローラ４０６は、サンプルが第３の範囲内にあるか否かも決定する。第３の範囲内の各サンプルに対して、信号が安定であるとみなされている間、着目状態カウンタは、増やされる。着目状態カウンタは、下記にさらに詳細に説明されるように、機械的ストップを識別するために使用される。着目状態カウンタが所定の閾値よりも大きい場合、コントローラ４０６は、機械的ストップに到達したことを決定する。図１３を参照すると、複数のサンプルが第３の範囲内にある勾配を有し、これは、着目状態カウンタを増やし、所定のカウントに到達すると、機械的ストップに到達したことを示すことを生じさせる。コントローラ４０６が、機械的限界に到達したことを決定すると、モータ１６４の電流の供給は、器具１００のさらなる動作を防ぐために終了され得、かつ／または、器具１００は、アラームを発し得る。
デバイス性能についてのフィードバックに加えて、本開示は、動力付デバイスのための、以前には検出することが困難であった他の外的要因（例えば、より厚い組織）を検出および認識する方法も提供する。その結果、限界に関する改善されたカットオフおよび値が実装され、使用における動力付デバイスの安全性が大いに向上し得る。上記に説明されたフィードバック機構を使用することによって、ユーザは、器具１００を動作させているときに、どの設定および技法が使用されるべきであるかについての情報処理に基づいた決定をなし得る。この情報処理は、線形ステープラを発射するために異なるように再装填することを選択すること、異なる関節接合角度で発射することを決定することから、全く異なる外科用技法を使用することまで及び得る。
上述の説明が本開示の例証にすぎないことが、理解されるべきである。種々の代案および改変が本開示から逸脱することなく、当業者によって考案され得る。したがって、本開示は、すべてのそのような代案、改変、および、変更を含むように意図される。添付の図面を参照して説明された実施形態は、本開示の特定の例を明示するためのみに提示される。上記および／または添付の特許請求の範囲に説明されたものと実質的に異ならない他の要素、ステップ、方法、および、技法は、本開示の範囲内にあることが意図される。
１０ 外科用システム
１００ 外科用器具
１０４ 下部ハウジング部分
１０６ 中間ハウジング部分
１０８ 上部ハウジング部分
２００ アダプタ
３００ エンドエフェクタ

Claims (18)

  1. 外科用器具であって、該外科用器具は、
    ハンドルアセンブリと、
    複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
    該ハンドルアセンブリ内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
    該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
    該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、該モータへの電流の供給を制御することと、該モータの電流引き込みを監視することとを行うように構成され、該コントローラは、該顎アセンブリ、該駆動アセンブリ、または、該モータのうちの少なくとも１つの機械的限界を示す、該電流引き込みの変化率に応答して、該モータへの該電流の供給を終了させるようにさらに構成されている、コントローラと
    を備える、外科用器具。
  2. 前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が電流引き込み値の第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるときを決定するようにさらに構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
  3. 前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が電流引き込み値の第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成され、該第２の範囲は、前記第１の範囲内にある、請求項２に記載の外科用器具。
  4. 前記コントローラは、前記第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている、請求項３に記載の外科用器具。
  5. 前記コントローラは、前記安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きいときにモータ電流が安定であることを決定する、請求項４に記載の外科用器具。
  6. 前記コントローラは、前記モータ電流が安定であり、かつ、前記電流引き込みの前記変化率が第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、前記モータが前記機械的限界に到達したときを決定するようにさらに構成されている、請求項５に記載の外科用器具。
  7. 前記第３の範囲は、前記第１の範囲内にあり、前記第２の範囲よりも高い、請求項６に記載の外科用器具。
  8. 前記コントローラは、前記第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている、請求項６に記載の外科用器具。
  9. 前記コントローラは、前記事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きいときに前記モータが前記機械的限界に到達したか否かを決定する、請求項８に記載の外科用器具。
  10. 外科用器具であって、該外科用器具は、
    ハンドルアセンブリと、
    複数のステープルを含むステープルカートリッジと、発射の際に該複数のステープルを形成するアンビルとを備える顎アセンブリと、
    該ハンドルアセンブリ内に少なくとも部分的に位置し、該顎アセンブリおよびロックアウト機構に接続されている駆動アセンブリと、
    該ハンドルアセンブリ内に配置され、該駆動アセンブリに動作可能に結合されているモータと、
    該モータに動作可能に結合されているコントローラであって、該コントローラは、機械的限界を示す、該モータによる電流引き込みの変化率に基づいて、該モータが該機械的限界に到達したか否かを決定するように構成されている、コントローラと
    を備える、外科用器具。
  11. 前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率が第１の範囲外にあるか否かを決定することによって、モータ電流が不安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の外科用器具。
  12. 前記コントローラは、前記電流引き込みの前記変化率の複数のサンプルが第２の範囲内にあるか否かを決定することによって、モータ電流が安定であるか否かを決定するようにさらに構成されている、請求項１１に記載の外科用器具。
  13. 前記コントローラは、前記第２の範囲内の電流引き込みサンプルの安定性カウンタを記憶するようにさらに構成されている、請求項１２に記載の外科用器具。
  14. 前記コントローラは、前記安定性カウンタが所定の安定性閾値よりも大きいときにモータ電流が安定であることを決定する、請求項１３に記載の外科用器具。
  15. 前記コントローラは、前記モータ電流が安定であり、かつ、前記電流引き込みの前記変化率の複数のサンプルが第３の範囲内にあるか否かを決定することによって、前記モータが前記機械的限界に到達したか否かを決定するようにさらに構成されている、請求項１２に記載の外科用器具。
  16. 前記第２の範囲および前記第３の範囲は、前記第１の範囲内にあり、該第３の範囲は、該第２の範囲よりも高い、請求項１５に記載の外科用器具。
  17. 前記コントローラは、前記第３の範囲内の電流引き込みサンプルの事象カウンタを記憶するようにさらに構成されている、請求項１５に記載の外科用器具。
  18. 前記コントローラは、前記事象カウンタが所定の事象閾値よりも大きいときに前記モータが前記機械的限界に到達したことを決定する、請求項１７に記載の外科用器具。
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