JP2015523119A - 配向感知を伴う外科用器具 - Google Patents

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Abstract

外科用器具は、本体アセンブリと、エンドエフェクタと、を含む。本体アセンブリは、制御モジュールと、制御モジュールに連絡して結合された配向センサーと、エネルギー構成部品と、を含む。エネルギー構成部品は、複数のエネルギー設定にてエンドエフェクタを起動させるように操作可能である。記憶装置は、制御モジュールに連絡して結合され、かつ、複数のジェスチャープロファイルと、対応するエネルギー設定と、を含む。制御モジュールは、配向センサーの出力とジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて対応するエネルギー設定へのエネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように構成される。一部の変形例では、制御モジュールは、エンドエフェクタに掛かる力を測定する力センサーからの出力に基づいてエネルギー設定を修正する。制御モジュールは、加速度計によって検出された変則的な加速度又は減速度に応じてエネルギー設定を減少させることもできる。

Description

一部の状況では、内視鏡外科用器具は、より小さい切開が、手術後の回復時間及び合併症を低減し得るために、従来の開腹外科装置よりも好ましい場合がある。したがって、いくつかの内視鏡外科用器具は、トロカールのカニューレを介して所望の手術部位に遠位エンドエフェクタを配置するのに適していることがある。これらの遠位エンドエフェクタは、多くの方法で組織に係合して診断又は治療効果を達成し得る(例えば、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物/遺伝子治療送達装置、及び超音波、RF、レーザなどを使用するエネルギー送達装置)。内視鏡外科用器具は、エンドエフェクタとハンドル部分との間に、臨床医によって操作されるシャフトを有することがある。そのようなシャフトで、所望の深さへの挿入とシャフトの縦軸のまわりの回転が可能になり、それによって患者内のエンドエフェクタの位置決めが容易になる。一部の状況では、ユーザが、そのような装置を効果的かつ効率的に使用して様々な処置を実行する前に器具を数回使用する可能性がある。この適合時間により、一部のユーザが新しい器具の使用を採用しない可能性がある。したがって、外科用器具に、器具の使い方法について難易度を減少させる助けとして様々なユーザ補助を設けることが有益であろう。
そのようなユーザインターフェース補助を含むように適合させることができるそのような内視鏡外科用器具の例としては、2002年12月31日発行の米国特許第6,500,176号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Electrosurgical Systems and Techniques for Sealing Tissue」、2008年8月26日発行の米国特許第7,416,101号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Motor−Driven Surgical Cutting and Fastening Instrument with Loading Force Feedback」、2010年6月15日発行の米国特許第7,738,971号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Post−Sterilization Programming of Surgical Instruments」、2006年4月13日発行の米国公開第2006/0079874号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Tissue Pad for Use with an Ultrasonic Surgical Instrument」、2007年8月16日発行の米国公開第2007/0191713号(その開示内容は参照によって、本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Ultrasonic Device for Cutting and Coagulating」、2007年12月6日発行の米国公開第2007/0282333号(その明細書の開示内容は、参照により本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Ultrasonic Waveguide and Blade」、2008年8月21日発行の米国公開第2008/02000940号(その開示内容は参照によって、本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Ultrasonic Device for Cutting and Coagulating」、2009年8月20日発行の米国特許公開第2009/0209990号(その開示が参照により本明細書に組み込まれる)の発明の名称「Motorized Surgical Cutting and Fastening Instrument Having Handle Based Power Source」、2010年3月18日発行の米国公開第2010/0069940号の発明の名称「Ultrasonic Device for Fingertip Control」、2011年1月20日発行の米国特許公開第2011/0015660号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Rotating Transducer Mount for Ultrasonic Surgical Instruments」、2011年4月14日発行の米国特許公開第2011/0087218号の発明の名称「Surgical Instrument Comprising First and Second Drive Systems Actuatable by a Common Trigger Mechanism」に開示されているものが挙げられる。更に、前出の術具の一部は、米国特許公開第2009/0143797号に開示されているもの等のコードレス変換器を含んでもよい。
外科用器具の一部は、「Robotic Surgical Tool with Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument」と題された2004年8月31日発行の米国特許第6,783,524号に開示されているようなロボット支援手術環境で使用され、又は使用するように適合されてもよい。
内視鏡外科処置に、様々な装置及び方法がつくられ、使用されてきたが、本発明者より以前に、本明細書に記載されたような技術をなし、又はこれを用いた者はいないと考えられる。
本明細書は、本技術を具体的に指摘し、かつ明確にその権利を請求する、特許請求の範囲によって完結するが、本技術は、以下の特定の実施例の説明を、添付図面と併せ読むことで、より良好に理解されるものと考えられ、図面では、同様の参照符号は、同じ要素を特定する。
1つ以上の配向センサーを有する例示的な外科用器具のブロック概略図を示す。 例示的な外科用器具の斜視図を示す。 第1の例示的な配向センサー組立体を示す第2の例示的な外科用器具の側断面図を示す。 センサーケーシング内に配置された導電性球体を有する例示的な配向センサーの部分側面横断面図を示す。 複数の導電セクション及び重りを示す図4の導電性球体の側立面図を示す。 代替配向センサーの後部部分横断面斜視図を示す。 例示的な取り外し可能なエンドエフェクタキャップの部分斜視図を示す。 第1の例示的なジェスチャーを示す例示的な外科用器具の斜視図を示す。 第2の例示的なジェスチャーを示す例示的な外科用器具の斜視図を示す。 第3の例示的なジェスチャーを示す例示的な外科用器具の斜視図を示す。 例示的な外科用器具の動きをモニタする例示的なステップのフローチャートを示す。 1つ以上のセンサーのモニタリングに応じて実行される例示的なステップのフローチャートを示す。
図面は、決して限定することを意図するものではなく、本技術の様々な実施形態は、必ずしも図面に示されないものも含めた、様々な他の方法で実施し得ることが想到される。本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本技術の幾つかの態様を示し、説明文と共に、本技術の原理を説明する役割を果たすものであるが、しかしながら、本技術は、図示される厳密な配置構成に限定されるものではないことを、理解するべきである。
本技術の特定の実施例に関する以下の説明は、本技術の範囲を限定するために使用されるべきではない。本技術の他の実施例、特徴、態様、実施形態、及び有利点は、例として、本技術を実施するために想到される最良の形態のうちの1つである、以下の説明から、当業者には明らかとなるであろう。理解されるように、本明細書で説明される本技術は、全て本技術から逸脱することなく、他の種々の明白な態様が可能である。したがって、図面及び説明文は、例示的な性質のものであって限定的なものと見なすべきではない。
本明細書で述べる教示、表現、実施形態、実施例などのいずれの1つ又は複数も、本明細書で述べる他の教示、表現、実施形態、実施例などのうちのいずれの1つ又は複数とも組み合わせることができることが理解されるべきである。下記の教示、表現、実施形態、例などはしたがって、互いに対して分離して考慮されるべきではない。本明細書の教示を組み合わせることができる種々の適切な方法は、本明細書の教示を考慮して当業者には容易に明らかであろう。こうした修正及び変形は特許請求の範囲内に含まれるものとする。
I.概論
図1は、ハンドルアセンブリ(12)と、取り外し可能なエンドエフェクタ(90)とを含む例示的な外科用器具(10)を示す。当然ながら、一部の変形例では、エンドエフェクタ(90)がハンドルアセンブリ(12)に、又は、シャフト(22)に固定的に結合することができることを理解されたい。本実施例では、ハンドルアセンブリ(12)は、エネルギー構成部品(20)と、第1のセンサー(30)と、制御モジュール(40)と、記憶装置(50)と、ユーザインターフェース(60)と、電源(70)と、第2のセンサー(80)と、第1のコネクタ(88)とを含むケーシング(14)を含む。本実施例では、エネルギー構成部品(20)は、電源(70)に結合され、かつ、エンドエフェクタ(90)を起動させるように動作可能である。あくまで一例として、エネルギー構成部品(20)は、エンドエフェクタ(90)がシャフト(22)及び/又はハンドルアセンブリ(12)に結合されるときにあくまで一例としてエンドエフェクタ(90)の刃に超音波運動を伝達するように動作可能なシャフト(22)を有する超音波トランスデューサを含むことができる。2011年1月20日発行の米国特許公開第2011/0015660号(この特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる)の発明の名称「Rotating Transducer Mount for Ultrasonic Surgical Instruments」に一例が説明される。他の変形例では、エネルギー構成部品(20)は、シャフト(22)及び/又はその他を介して運動をエンドエフェクタ(90)のうちの1つ以上の構成部品に伝達するように動作可能なモータ又は他の構成部品を含むことができる。1つの単に例示的な電動外科用器具が、2008年8月26日発行の米国特許第7,416,101号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Motor−Driven Surgical Cutting and Fastening Instrument with Loading Force Feedback」に開示されている。当然ながら、一部の変形例では、エネルギー構成部品(20)及び/又はシャフト(22)は、完全に省略することができ、電源(70)は、エンドエフェクタ(90)の1つ以上の特徴部を直接に起動させるように動作可能とすることができる。例えば、電源(70)は、発明の名称「Electrosurgical Systems and Techniques for Sealing Tissue」、2002年12月31日発行の米国特許第6,500,176号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)に開示されているものなどのエンドエフェクタ(90)にRFエネルギーを伝達するように動作可能とすることができる。電源(70)はハンドルアセンブリ(12)内に(例えば、1つ以上の充電式電池として)含まれるように本実施例では図示されているが、電源(70)は、ハンドルアセンブリ(12)(図2に示すジェネレータ(120)などの)の外部とすることができることを理解されたい。当然ながら、エネルギー構成部品(20)及び/又は電源(70)に関する、更なる構成が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。
図1に示すように、制御モジュール(40)は、エネルギー構成部品(20)、第1のセンサー(30)、記憶装置(50)、ユーザインターフェース(60)、電源(70)、第2のセンサー(80)、及び第1のコネクタ(88)に通信上結合される。当然ながら、前述の構成部品のうちのいずれも省略してもよく及び/又は通信上制御モジュール(40)に結合しなくてもよく、かつ、制御モジュール(40)は、本記載のものに加えて又はその代わりに様々な他の構成部品と通信することができることを理解されたい。制御モジュール(40)は、(センサー(30、80、98)、記憶装置(50)及び/又はエンドエフェクタ記憶装置(96)など、1つ以上の構成部品から入力を受信し、かつ、エネルギー構成部品(20)及び/又はユーザインターフェース(60)など、1つ以上の構成部品及び/又は装置に制御命令を出力するように構成された集積回路又はマイクロコントローラを含むが、出力部は、単に任意選択的にすぎない(例えば、制御モジュール(40)は単に情報を受信する診断用具であり得るか、又は、構成部品及び/又は装置は、制御モジュール(40)が構成部品及び/又は装置を直接に起動させるか、又は、起動解除することができるように制御モジュール(40)と一体化してもよい)。一部の変形例では、制御モジュール(40)は、その上にデータを記憶するEEPROMを更に含む。例えば、EEPROMは、外科用器具(10)の様々な構成要素を制御するための機械読取可能コードを記憶することができるか、又はEEPROMは、データ表に記憶された1つ以上の操作設定及び/又はモードを含むことができる。勿論、EEPROMに関する他の機械読取可能コード及び/又は構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。以下で説明するように、そのようなコードは、記憶装置(50)内に記憶することもできる。この実施例では、制御モジュール(40)は、これが単に任意選択的にすぎないが外科用器具(10)に一体化される。一部の変形例では、制御モジュール(40)は、ジェネレータ(120)(図2に示す)に一体化し、通信上、ケーブル(130)を介して器具(10)に結合することができるか、又は、制御モジュール(40)は、器具(10)に通信上結合される独立した装置とすることができる。当然ながら、制御モジュール(40)の更に別の構成が、本明細書の教示を考慮して当業者には明白となるであろう。
本実施例の第1のセンサー(30)は、器具(10)の配向及び/又は動きを検出するように動作可能なセンサーを含む。あくまで一例として、第1のセンサー(30)は、本明細書の教示に鑑みれば当業者に明らかであると思われるように、ジャイロスコープセンサー、傾斜計、加速度計及び/又は任意の他の適切な配向及び/又は動きセンサーを含むことができる。図1に示すように、第1のセンサー(30)は、制御モジュール(40)に通信上結合され、かつ、基線配向及び/又は運動に対する器具の配向及び/又は運動(10)を示す制御モジュール(40)に信号を伝達するように操作可能である。当然ながら、第1のセンサー(30)は、器具(10)の配向及び/又は動きに、更に、又は、代替において情報を供給するように構成することができることを理解されたい。一部の単に例示的な代替センサーとしては、2011年10月20日出願の米国特許仮出願第13/277,328号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument with Sensor and Powered Control」で説明されているものなどの熱センサーが挙げられる。当然ながら、第1のセンサー(30)は、単に任意選択的であり、省略するか、又は、制御モジュール(40)など、他の構成部品に一体化してもよい。尚も更なるセンサー(30)が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。
記憶装置(50)は、制御モジュール(40)に通信上結合され、かつ、制御モジュール(40)のためにデータを記憶又は検索するように動作可能である。記憶装置(50)は、あくまで一例として制御モジュール(40)によって検索及び/又は処理することができる形態でデータ又は命令を記憶することができるコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、特定の形式又は組織に限定されるべきでなく、かつ、分離型システム及び分散化されたシステムを含むと理解するべきであるが、物理的に又は論理的に配置され、並びに、定義された及び/又は取り囲まれた物理的及び/又は論理的空間内に位置するシステムの記憶オブジェクトである。あくまで一例として、記憶装置(50)は、ハードディスク、読出し専用メモリー、ランダムアクセスメモリ、ソリッドステート記憶素子、光ディスク、及び/又はレジスタを含むことができる。以下で更に詳細に説明するように、記憶装置(50)は、器具(10)の1つ以上の構成データを含むことができる。そのような構成データは、ユーザが予想された使用法に従って器具(10)を使用するかどうか判定し、及び/又は、ユーザがどのように器具(10)を使用するかに基づいてエネルギー構成部品(20)からの出力を調整するために、制御モジュール(40)によって第1のセンサー(30)、第2のセンサー(80)及び/又はエンドエフェクタセンサー(98)から供給されるデータと共に使用することができる。当然ながら、記憶装置(50)は、単に任意選択的であり、省略するか、又は、制御モジュール(40)及び/又はジェネレータ(120)など、他の構成部品に一体化してもよい。記憶装置(50)の尚も更なる構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。
ユーザインターフェース(60)も、制御モジュール(40)がユーザインターフェース(60)を制御することができるように制御モジュール(40)に通信上、結合される。ユーザインターフェース(60)は、ユーザに情報を通信するだけであるか、ユーザからの入力を受信するように動作可能であるか、又は両方である構成部品を含むことができることを理解されたい。例えば、ユーザインターフェース(60)は、あくまで一例として可聴トーンを発するように動作可能なスピーカを含むことができる。あくまで一例として、制御モジュール(40)は、以下で更に詳細に説明するように、ユーザが予想された使用法に従って、器具(10)を使用するかどうかに応じて、構成データと比較されたときにスピーカから異なるトーンを出力するように構成することができる。更に、又は、代案では、ユーザインターフェース(60)は、制御モジュール(40)がLED又は他の視覚成分を動作することができるように、LED又は他の視覚成分を含むことができる。更に尚、ユーザインターフェース(60)は、単純な画面又はタッチスクリーンを含むことができる。画面は、ユーザが適切な方法で器具(10)を使用するかどうかを示す1つ以上のグラフィック出力を表示するように操作可能であり得る。更に尚、タッチスクリーンは、一種の外科処置を選択し、及び/又は器具(10)のために他の選択肢又は特徴を選択するために構成データのうちの1つ以上を選択するように操作可能であり得る。尚も更なる変形例は、ユーザが器具(10)の制御モジュール(40)又は他の構成部品を管理することができるように入力ボタン又は他の入力構成部品を含むことができる。当然ながら、上記の2つ以上を、ユーザインターフェース(60)のために組み合わせることができる。例えば、ユーザインターフェース(60)は、スピーカと複数のLEDとを含むことができる。別の変形例では、ユーザインターフェース(60)は、スピーカと、使用法のグラフィック表現を示す画面と、を含むことができる。更に別の変形例では、ユーザインターフェース(60)は、スピーカと、使用法のグラフィック表現を表示すると共に、構成データのうちの1つ以上を選択して及び/又は器具(10)のために他の選択肢又は特徴を選択するように操作可能である、タッチスクリーンと、を含むことができる。尚も更なるユーザインターフェース(60)が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。更に、一部の変形例では、ユーザインターフェース(60)は省略してもよい。
本実施例の第2のセンサー(80)は、器具(10)のエンドエフェクタ(90)に適用された力の配向又はエンドエフェクタ(90)に当接した組織によって適用された力のベクトルを検出するように操作可能なセンサーを含むあくまで一例として、第2のセンサー(80)は、エネルギー構成部品(20)とエンドエフェクタ(90)との間に延在するシャフト(22)に結合された1つ以上のひずみゲージを含むことができる。一部の変形例では、複数のひずみゲージは、力の配向を判定するためにシャフト(22)の周りに位置決めすることができる。更に、第2のセンサー(80)は、また、エンドエフェクタ(90)に適用された力の大きさを判定するために使用することができる。第2のセンサー(80)は、本明細書記載の日に出願の米国特許仮出願継続番号第〔代理人整理番号END7056USNP.0590477〕号(その開示が参照により本明細書に組み込まれる)の発明の名称「Surgical Instrument with Stress Sensor」の少なくとも一部の教示に従って、構築することができる。当然ながら、尚も更なるセンサーが、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。図1に示すように、第2のセンサー(80)は、制御モジュール(40)に通信上、結合されて、シャフト(22)及び/又は器具(10)のエンドエフェクタ(90)に適用された力を示す制御モジュール(40)に信号を伝達するように操作可能である。当然ながら、第2のセンサー(80)は、更に、又は、代案では、シャフト(22)及び/又はエンドエフェクタ(90)に適用された力に情報を供給するように構成することができることを理解されたい。一部の単に例示的な代替センサーが、2011年10月20日発行の米国特許仮出願第13/277,328号(その明細書の開示内容は、参照により本明細書に組み入れられる)の名称「Surgical Instrument with Sensor and Powered Control」に開示されるものが挙げられる。尚も更なるセンサー(80)が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。当然ながら、第2のセンサー(80)は、一部の変形例では省略してもよいことを理解されたい。
第1のコネクタ(88)は、制御モジュール(40)に通信上結合され、かつ、エンドエフェクタ(90)を制御モジュール(40)に電気的に及び通信上結合するように動作可能である。例えば、第1のコネクタ(88)は、エンドエフェクタ(90)の第2のコネクタ(92)の複数の電気接点に結合するように構成される複数の電気接点を含むことができる。当然ながら、第1のコネクタ(88)は、エンドエフェクタ(90)に電気的に及び/又は通信上結合するように動作可能である他の構成(例えば、誘導性結合)を有することができる。一部の変形例では、エンドエフェクタ(90)がハンドルアセンブリ(12)に固定的に結合されているものなど、第1のコネクタ(88)は、完全に省略してもよい。
本実施例のエンドエフェクタ(90)は、ハンドルアセンブリ(12)に分離可能に結合して、シャフト(22)を介してエネルギー構成部品(20)に結合される。単にハンドルアセンブリ(12)にエンドエフェクタ(90)を結合する例示的な方法としては、留め金具、締め具、締め金、ねじ山、面ファスナコネクタなどが挙げられる。更に、又は、代案では、エンドエフェクタ(90)は、2011年10月10日出願の米国特許仮出願第13/269,870号(その明細書の開示内容は、参照により本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument with Modular Shaft and End Effector」の教示内容の少なくとも一部に従って構築することができる。上述したエネルギー構成部品(20)の場合と同様に、エンドエフェクタ(90)は、多くの方法で組織に係合して診断又は治療効果を達成し得る(例えば、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物/遺伝子治療送達装置、及び超音波、RF、レーザなどを使用するエネルギー送達装置)。あくまでも一例として、エンドエフェクタ(90)は、2011年1月20日発行の米国特許公開第2011/0015660号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Rotating Transducer Mount for Ultrasonic Surgical Instruments」、2008年8月26日発行の米国特許第7,416,101号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Motor−Driven Surgical Cutting and Fastening Instrument with Loading Force Feedback」、及び、2002年12月31日発行の米国特許第6,500,176号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Electrosurgical Systems and Techniques for Sealing Tissue」、の教示内容の少なくとも一部に従って構築することができる。勿論、本明細書の教示を考慮することで更なる他のエンドエフェクタ(90)が、当業者には明かとなるであろう。
エンドエフェクタ(90)は、第2のコネクタ(92)と、エンドエフェクタ記憶デバイス(96)と、エンドエフェクタセンサー(98)と、を含む。上述したように、第2のコネクタ(92)は、エンドエフェクタ(90)がハンドルアセンブリ(12)に装着されたときにエンドエフェクタ(90)を制御モジュール(40)に電気的に及び通信上結合するように構成される複数の電気接点を含む。本実施例のエンドエフェクタ記憶装置(96)は、あくまで一例として制御モジュール(40)によって検索及び/又は処理することができる形態でデータ又は命令を記憶することができるコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、特定の形式又は組織に限定されるべきでなく、かつ、分離型システム及び分散化されたシステムを含むと理解するべきであるが、物理的に又は論理的に配置され、並びに、定義された及び/又は取り囲まれた物理的及び/又は論理的空間内に位置するシステムの記憶オブジェクトである。あくまで一例として、記憶装置(96)は、ハードディスク、読出し専用メモリー、ランダムアクセスメモリ、ソリッドステート記憶素子、光ディスク、及び/又はレジスタを含むことができる。本実施例では、エンドエフェクタ記憶装置(96)は、エンドエフェクタ(90)がハンドルアセンブリ(12)に結合されたときにエンドエフェクタ記憶装置(96)が制御モジュール(40)に連絡して結合されるように第2のコネクタ(92)にあくまで一例として通信上連結された不揮発性メモリモジュールを含む。当然ながら、エンドエフェクタ記憶装置(96)の他の構成が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。更に尚、一部の変形例では、エンドエフェクタ記憶装置(96)は、完全に省略してもよい。
本実施例のエンドエフェクタセンサー(98)は、エンドエフェクタ(90)の配向及び/又は動きを検出するように操作可能なセンサーを含む。エンドエフェクタセンサー(98)は、本明細書の教示に鑑みれば当業者に明らかであると思われるように、ジャイロスコープセンサー、傾斜計、加速度計及び/又は任意の他の適切な配向及び/又は動きセンサーを含むことができる。図1に示すように、エンドエフェクタセンサー(98)は、第1及び第2のコネクタ(88、92)のインターフェースを介して制御モジュール(40)に連絡して結合され、エンドエフェクタセンサー(98)は、基線配向及び/又は運動に対するエンドエフェクタ(90)の配向及び/又は運動を示す信号を制御モジュール(40)に伝達するように操作可能である。当然ながら、エンドエフェクタセンサー(98)は、エンドエフェクタ(90)の配向及び/又は動きに、更に、又は、代替において情報を供給するように構成することができることを理解されたい。例えば、エンドエフェクタセンサー(98)は、エンドエフェクタ(90)の刃(図示せず)に適用された力を検出するように構成することができ、かつ、上述の第2のセンサー(80)の教示内容の少なくとも一部に従って構築することができる。更に、又は、代案では、一部の単に例示的な他のセンサーが、2011年10月20日年米国特許仮出願第13/277,328号(その明細書の開示内容は、参照により明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument with sensor and Powered Control」に説明されるものなどの熱センサーが挙げられる。尚も更なるエンドエフェクタセンサー(98)が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。更に、一部の変形例では、エンドエフェクタセンサー(98)が完全に省略されてもよいことを理解されたい。
II.例示的な外科手術用システム及び外科用器具
前述のブロック概略図は概ねエンドエフェクタ(90)に結合可能な外科用器具(10)を説明し、かつ、制御モジュール(40)にフィードバックを供給するために様々な構成部品を含むが、外科用器具(10)及び/又は外科手術用システムのための様々な構成をここで説明する。
A.ピストルグリップを有する例示的な細長い超音波外科用器具
図2は、上述の構成部品の1つ以上を組み込むことができる例示的な超音波外科手術用システム(100)を示す。本実施例では、システム(100)は、超音波外科用器具(150)と、ジェネレータ(120)と、外科用器具(150)にジェネレータ(120)を連結するように操作可能なケーブル(130)と、を含む。好適なジェネレータ(120)は、GEN 300 Cincinnati,OhioのEthicon Endo−Surgery,Inc.により販売されている。単に例として、発電機(120)は、2011年4月14日発行の米国公開第2011/0087212号(その開示が参照により本明細書に組み込まれる)の発明の名称「Surgical Generator for Ultrasonic and Electrosurgical Devices」の教示に従って構成することができる。発生器(120)は、制御モジュール(40)、記憶装置(50)、ユーザインターフェース(60)及び/又は上述の電源(70)のうちの1つ以上を含むことができるが、これらは、単に任意選択的である。外科用器具(150)は超音波外科器具を参照して記載されるが、以下に記載する技術は、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるように、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物/遺伝子治療送達装置、及び超音波、無線周波数、レーザ等を使用するエネルギー送達装置、及び/又はこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない多様な外科器具と共に使用できることに留意するべきである。更には、本実施例は、ケーブル接続式の外科用器具(150)を参照して説明されるが、外科用器具(150)は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、2009年6月4日発行の米国特許公開第2009/0143797号の発明の名称「Cordless Hand−held Ultrasonic Cautery Cutting Device」で開示されるものなどの、コードレス操作に関して適合させることができる点を、理解するべきである。更に、手術装置(150)は、2004年8月31日発行の「Robotic Surgical Tool with Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument」と題する米国特許第6,783,524号に開示されたようなロボット支援手術環境で使用されるか、或は使用するように適応されてもよい。
本実施例の外科用器具(150)は、組立型ハンドルアセンブリ(160)、細長形の伝達アセンブリ(170)、及びトランスデューサ(190)を含む。外科用器具(150)は上述の外科用器具(10)の例示的な変形例として見ることができることを理解されたい。伝達アセンブリ(170)は、伝達アセンブリ(170)の近位端で組立型ハンドルアセンブリ(160)に結合され、組立型ハンドルアセンブリ(160)から遠位方向に延出する。本実施例では、伝達用アセンブリ(170)は、内視鏡用途用の長尺の薄い管状アセンブリとして構成されているが、伝達用アセンブリ(170)は、代わりに、その開示が参照により本明細書に組のみ込まれる、2007年12月6日発行の米国特許公開第2007/0282333号の「Ultrasonic Waveguide and Blade」、2008年8月21日発行の米国特許公開の第2008/0200940号の発明の名称「Ultrasonic Device for Cutting and Coagulating」で開示されるものなどの、短いアセンブリとすることもできる点を、理解するべきである。この例の伝達アセンブリ(170)は、外鞘(172)、内側管状作動部材(図示せず)、導波路(図示せず)、及び伝達アセンブリ(170)の遠位端上にあるエンドエフェクタ(180)を有する。本実施例において、エンドエフェクタ(180)は、導波路に連結されたブレード(182)と、送信用アセンブリ(170)の近位端で旋回し得るクランプアーム(184)と、任意的に、クランプアーム(184)に連結し得る1つ又は2つ以上のクランプパッド(186)と、を備える。エンドエフェクタ(180)は、図1を参照して上述したエンドエフェクタ(90)に従って更に構成することができる。クランプアーム(184)は所望であれば省略してもよいことも理解されたい。
導波路は、超音波エネルギーを変換器(190)からブレード(182)へ送信するように適合されているが、可撓性であるか、半可撓性であるか、又は剛性であってもよい。一部の変形例では、第2のセンサー(80)は、力が刃(182)に適用された(例えば、刃(182)として、組織に当接した)ときを検出する導波管に結合することができる。トランスデューサ(190)は、使用することができる例示的なエネルギー構成部品(20)である。単に例示的な1つの超音波変換器(190)は、Cincinnati,OhioのEthicon Endo−Surgery,Inc.により販売されているModel No.HP054である。また、クランプアーム(184)及び関連した特徴は、その開示が参照により本明細書に援用される1999年11月9日発行の米国特許第5,980,510号の発明の名称「Ultrasonic Clamp Coagulator Apparatus Having Improved Clamp Arm Pivot Mount」の教示のうちの少なくとも幾つかによって構築され操作可能であることを理解されたい。導波路は、また、当該技術分野において周知のように、導波路を経由してブレード(182)へ送信される機械的振動を増幅するように構成されてもよい。導波路は、導波路に沿った縦振動のゲインを制御する機能と、導波路を本装置の共振周波数に合わせる機能と、を更に有することができる。
本実施例では、音響アセンブリが組織によって取り込まれないとき、音響アセンブリを好ましい共振周波数fに合わせるため、ブレード(182)の遠位端は波腹の近辺に配置される。変換器(190)にエネルギーが与えられるとき、ブレード(182)の遠位端は、例えば、55.5kHzの既定の振動周波数fで、最大振幅が、例えば、約10〜500μmの範囲、好ましくは約20〜約200μmの範囲で、長手方向に移動するように構成されている。本実施例の変換器(190)が駆動するとき、これらの機械的振動は、導波路を通ってエンドエフェクタ(180)へ送信される。本実施例において、ブレード(182)は、導波路に連結されているが、超音波振動数で振動する。したがって、ブレード(182)とクランプアーム(184)との間に組織が締め付けられたとき、ブレード(182)の超音波振動が、組織の切断と、隣接した組織細胞内のタンパク質の変性とを同時に行い、それによって比較的小さい熱拡散で凝固効果が提供される。また、組織も焼灼するために、ブレード(182)とクランプアーム(184)を介して電流が提供されてもよい。送信用アセンブリ(170)及び変換器(190)の幾つかの構成を記述してきたが、送信用アセンブリ(170)及び変換器(190)の更に他の適切な構成は、本明細書の教示を考慮すれば当業者には明らかであると思われる。
本実施例の組立型ハンドルアセンブリ(160)は、接合ハウジング部分(162)及び下方部分(164)を含む。結合ハウジング部分(162)は、結合ハウジング部分(162)の近位端にトランスデューサ(192)を収容し、結合ハウジング部分(162)の遠位端に伝達アセンブリ(170)の近位端を収容するように構成される。開口は、様々な伝達アセンブリ(162)を挿入するため、結合ハウジング部分(170)の遠位端に提供される。本実施例において、回転ノブ(166)は、送信用アセンブリ(170)及び/又は変換器(190)を回転させるように示されるが、回転ノブ(166)は任意的であるに過ぎないものと解釈されるべきである。接合ハウジング部分(162)及び/又は伝達アセンブリ(170)は、2011年10月10日出願の米国特許出願第13/269,870号(その明細書の開示内容は、参照により本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument with Modular Shaft and EndEffector」の教示内容の少なくとも一部に従って更に作製することができる。マルチピース・ハンドルアセンブリ(160)の下位部(164)は、トリガー(168)を具備し、かつ、使用者によって片手で掴れるように構成されている。下位部(164)のための単に例示的な1つの代替的構成は、2011年1月20日発行の米国特許公開第2011/0015660号の発明の名称「Rotating Transducer Mount for Ultrasonic Surgical Instruments」、の図1に示され、この特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる。ハンドルアセンブリ(12)を含んだ様々な構成部品を組立型ハンドルアセンブリ(160)に組み込むことができることを理解されたい。
更に、組立型ハンドルアセンブリ(160)は、2つの別個の部分(162、164)を参照して説明されているが、組立型ハンドルアセンブリ(160)は、双方の部分(162、164)が組み合わされた、一体型アセンブリになり得ることを、理解するべきである。組立型ハンドルアセンブリ(160)は、代替的に、(ユーザの手又は足のいずれかにより操作可能な)別個の作動部分、及び別個の嵌め合わせハウジング部分(162)のように、多数の異なる構成要素に分割されてもよい。作動部分は、トランスデューサ(190)を作動させるように操作可能であってもよく、結合ハウジング部分(162)の遠方にあってもよい。本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかなように、組立型ハンドルアセンブリ(160)は、耐久性プラスチック(ポリカーボネート及び/又は液晶ポリマーなど)、セラミック及び/若しくは金属、又は任意の他の適切な材料から構成されてもよい。組立型ハンドルアセンブリ(160)に関する更なる他の構成は、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。例えば、器具(150)は、ロボットシステムの一部として操作されてもよい。組立形ハンドルアセンブリ(160)に関する他の構成もまた、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。あくまで一例として、外科用器具(150)は、米国特許公開第2006/0079874号、米国特許公開第2007/0191713号、米国特許公開第2007/0282333号、米国特許公開第2008/0200940号、米国特許公開第2011/0015660号、米国特許公開第6,500,176号、米国特許公開第2011/0087218号、米国特許公開第2009/0143797号の教示のうちの少なくとも幾つかにより構成されてもよい。
B.ペンシルグリップを有する例示的なハンドヘルド超音波外科用器具
図3は、ペン又は鉛筆と類似のものであるユーザの手に保持されるように構成された代替外科用器具(200)を示す。外科用器具(200)は、上述の外科用器具(10)の別の例示的な変形例として見ることができる。本実施例に示すように、器具(200)は、ケーシング(202)と、回転可能なトランスデューサ(210)と、エンドエフェクタ(220)と、配向センサーアセンブリ(230)と、を含む。ケーシング(202)は、トランスデューサ(210)及び配向センサーアセンブリ(230)をその中に収容するように寸法決定及び構成される。本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかなように、ケーシング(202)は、耐久性プラスチック(ポリカーボネート及び/又は液晶ポリマーなど)、セラミック及び/若しくは金属、又は任意の他の適切な材料から構築されてもよい。トランスデューサ(210)は、マウント(204)を介して回転可能にケーシング(202)に取り付けられる。トランスデューサ(210)は、ケーシング(202)及びケーブル(206)の近位端を通って延在するワイヤ(214)を介して、ジェネレータ(120)など、ジェネレータ(図示せず)に電気的に結合される。トランスデューサ(210)は、エンドエフェクタ(220)まで遠位に延在する導波管(212)も含む。トランスデューサ(210)は、上記及び/又は他で記載されているトランスデューサ(190)の教示の少なくとも一部に従って構築され得る。
エンドエフェクタ(220)は、ケーシング(202)の遠位端に結合され、かつ、導波管(212)に結合された(222)刃を含む。したがって、トランスデューサ(210)が通電されるとき、ブレード(222)の遠位端は、例えば、55.5kHzの既定の振動周波数fで、最大振幅が、例えば、約10〜500μmの範囲、好ましくは約20〜約200μmの範囲で、長手方向に移動するように構成されている。かくして、ブレード(222)が組織に当接して適用された際、ブレード(222)の超音波振動が同時に組織を切断し、隣接する組織細胞内のタンパク質を変性させることによって、比較的少量の熱分散による凝固効果を提供することができる。一部の変形例では、エンドエフェクタ(220)は、様々なエンドエフェクタ(220)を器具(200)と共に使用することができるようにケーシング(202)に分離可能に結合される。当然ながら、エンドエフェクタ(220)に関する他の構成が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。
配向センサーアセンブリ(230)は、ケーシング(202)内に取り付けられ、かつ、器具(200)の配向及び/又は動きを感知するように構成された1つ以上のセンサー(232、234)を含む。本実施例では、配向センサーアセンブリ(230)は、集積回路、又は、ジャイロスコープ(232)と加速度計(234)とを有するマイクロコントローラを含む。あくまで一例として、配向センサーアセンブリ(230)は、MEMS(微小電気機械システム)ジャイロスコープ/加速度計を含むことができる。配向センサーアセンブリ(230)は、ワイヤ(236)を介して制御モジュール(図示せず)に電気的に結合される。一部の変形例では、制御モジュールは、ジェネレータに一体化することができ、一方、他の変形例において、制御モジュールは、別個の装置とすることができる。更に他の変形例では、制御モジュールは配向センサーアセンブリ(230)と一体化することができる。当然ながら、器具(10)の1つ以上の構成部品を器具(200)に組み込むこともできることを理解されたい。本実施例のジャイロスコープ(232)は、基線配向に対する配向データを供給するように操作可能である。単に例示的な基線の配向は、図3に示すように、長手方向の配向での器具(200)を含み、図3に示す配向に垂直な垂直配向、及び/又は、任意の他の配向を挙げることができる。加速度計(234)は、静止した位置に対する器具(200)の動き、及び/又は慣性の他の状態を供給するように操作可能である。したがって、ジャイロスコープ(232)及び加速度計(234)で、器具(200)の動き及び配向を判定することができる。当然ながら、配向センサーアセンブリ(230)のための他の構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。
III.例示的な代替配向センサー
上記では前出の器具(10、150、200)の配向を感知するように操作可能である第1のセンサー(30)及びジャイロスコープ(232)を説明しているが、他の配向センサーを器具(10、150、200、400、500、600)と共に使用することができることを理解されたい。更に、一部の実例では、器具(10、150、200、400、500、600)は、オートクレーブによって再滅菌を介して再使用可能であるように構成することができる。そのような場合、従来の電子部品は、再滅菌加工を耐え抜くことができない。したがって、再滅菌プロセスを耐え抜くことができる様々な代替配向センサーが、好ましいであろう。以下に記す例示的なセンサーの一部は、様々な再滅菌プロセスを耐え抜くことができるが、そのような機能性は、そのようなセンサーの全ての変形例に必ずしも組み込まれる必要があるというわけではない。
1つの単に例示的な代替配向センサー(300)のみを図4〜5に示す。図4に示すように、センサー(300)は、球体(310)とケーシング(350)とを含む。球体(310)は、ケーシング(350)内で、実質的に自由に回転及び/又はスピンする。図5を参照すると、球体(310)は、球(312)と、球(312)の外面上に配置された複数の導電路(314)と、を含む。本実施例では、球(312)は、球(312)上へオーバーモールド成形された複数の銅製路(314)を有する非導電性高分子球を含む。路(314)は、離散的、かつ、互いに対して絶縁される。重り(320)が、重力を介して重り(320)は地面に向かって下方へ球(312)の端部を配向するように球(312)の一端内に施される。したがって、たとえ配向センサー(300)を組み込む器具(10、150、200)の配向が変わっても、重り(320)は、地面に対して球(312)の配向を維持する。本実施例の路(314)は、複数の路(314)が、以下で更に詳細に説明するように、1つ以上の電極(354)と係合するように構成されるように球(312)上の様々な配向で配設される。球体(310)がケーシング(350)内で位置を移動するとき、球体(310)の位置は、以下で更に詳細に説明するように、電極(354)に電気的に結合される複数のセンサー(356)をモニタすることによって判定することができる。
当然ながら、球体(310)のための他の構成を同様に用いることができることを理解されたい。例えば、路(314)は、更に、各路が他の路(314)に対する独自の開始点及び終点を有するように球(312)の周りに配設することができる。一部の変形例では、各路(314)の開始点及び終点だけが露出するように、非導電材料を路(314)上に設置することができる。したがって、路(314)は、球体(310)の位置を、センサー(356)をモニタすることによって判定することができるように、多種多様な方法(例えば、L字形路、V字形路、非導電材料が路間に間置された重なった路)で配設することができる。別の変形例では、球(312)は球(312)の外部上に積層された非導電材料又は絶縁材の層を有する導電性球体を含むことができる。路(314)は、導電性球体(312)の部分が露出するように非導電材料の除去を介して形成することができる。尚も更なる構成では、球(312)は、導電性球体を単に含むことができ、路(314)は、省略してもよい。そのような変形例では、球(312)は、接触した電極(354)どうしがケーシング(350)に対する球(312)の位置を示すようにほんの数個の電極(354)のみと接触するようにサイズ決めすることができる。球体(310)に関する更なる構成が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。
図4を再び参照すると、ケーシング(350)は、シェル(352)から内方に延在する複数の電極(354)を有するシェル(352)を含む。本実施例では、電極(354)は、シェル(352)から内方に延在し、電極(354)が球状に球体(310)を封入及び接触するように配置されるポーゴーピンを含む。一部の変形例では、電極(354)の先端は、半球状に丸形状の端部を含む。他の変形例では、電極(354)は板ばね電極を含むことができる。当然ながら、本明細書の教示に鑑みれば当業者に明らかであると思われるように電極(354)の任意の他の電極(354)及び/又は他の外形形状を用いることができる。本実施例では、各電極(354)が配向に関係なく各電極(354)と球体(310)の一部の部分との間に常に接触を維持するように球体(310)と接触しているようにサイズ決めされる。したがって、複数の路(314)は、複数の電極(354)を共に電気的に結合することができる。一部の変形例では、シェル(352)は、シェル(352)及び電極(354)に対する球体(310)の回転を促進するために非導電性流体で満たすことができる。
本実施例では、2本の電極(354)は、電極(354)が球体(310)の路(314)を介して電気的に結合されるときにセンサー(356)の回路は閉じられるように、対応するセンサー(356)に結合される。図4は球体(310)周りに配置された平面にある5つのセンサー(356)を示すが、センサー(356)及び電極(354)が球状に球体(310)を封入することを理解されたい。センサー(356)は、制御モジュール(40)が複数のセンサー(356)からの出力を読み取るために動作可能なように、図1に示す制御モジュール(40)に連絡して結合される。センサー(356)からの出力に基づいて、制御モジュール(40)は、器具(10、150、200、400、500、600)の配向を判定するように構成することができる。あくまで一例として、第1のセンサー(356)に結合された第1の電極(354)は、上述の電源(70)及び/又はジェネレータ(120)など、電源から適用される第1の電圧を有することができる。路(314)がセンサー(356)の第2の電極(354)にこの第1の電極(354)を電気的に結合したとき、センサー(356)は、制御モジュール(40)に電圧の検出を出力する。一例としてのみ、路(314)、センサー(356)及び電極(354)は、1つの路(314)が所与の配向に向けて1つのセンサー(356)の電極(354)を電気的に結合するように配置することができる。したがって、器具(10、150、200、400、500、600)の配向は、どのセンサー(356)が閉回路を有するかについて判定することができる。センサー(356)、電極(354)及び路(314)は、器具(10、150、200、400、500、600)の配向に対してより大きな分解能をもたらすために小型化及び多数化することができる。更に、電極(354)及びセンサー(356)の電気結合間の変化率を測定して、器具(10、150、200、400、500、600)の速度及び運動の方向に関するデータを供給することができる。
当然ながら、ケーシング(350)のその他の構成が、本明細書の教示に鑑みれば当業者には明らかであろう。例えば、1つの代替変形例では、球体(310)は、球体(310)が任意の所与の配向にて2本の電極(354)に接触するだけであるように電極(354)によって形成されたチャンバよりも小型化することができる。電極(354)は、電圧が印加される電極(354)とセンサー(356)に結合された電極(354)との間で交番するように配置することができる。したがって、器具(10、150、200、400、500、600)の配向は、どのセンサー(356)が電圧を有するかについて判定することができる。この例では、重り(320)を有する球体(310)の端部近傍に位置する電極(354)のみが、球体(310)と接触することになることを理解するべきである。それでも、代替配向センサー(300)に関する他の構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。
図6は、外科用器具(400)に組み込まれた別の配向センサー(410)を示す。本実施例のセンサー(410)は、器具(400)内に形成された環状経路(420)と、経路(420)内に配置された複数のセンサー(430)と、器具(400)の配向が変わるときに経路(420)内で転がるようにサイズ決めされた球(450)と、を含む。本実施例の球(450)は、あくまで一例として経路(420)に適合して、該経路内で移動するようにサイズ決めされた金属球を含む。当然ながら、本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかなように、球(450)は、耐久性のあるポリマーベースの球(ポリカーボネート又は液晶ポリマーなど)、セラミック、及び/又は任意の他の好適な金属を含んでもよい。本実施例の経路(420)は、センサー(410)が長手軸(408)周りの器具(400)の回転配向を判定するように操作可能であるように、器具(400)のエンドエフェクタ(402)に対して横方向に配向されるが、これは、単に任意選択的である。一部の変形例では、経路(420)は縦軸(図示せず)及び/又は側方軸線(図示せず)周りの器具(400)の回転配向を判定するように構成することができる。当然ながら、複数の経路(420)は器具(400)に組み込むことができ、及び/又は経路(420)は、本明細書の教示に鑑みれば当業者に明らかであると思われるように任意の他の配向を有することができる。例えば、一部の変形例では、3本の直交する軸線に対応する3つの経路(420)を器具(400)内に設けることができる。
複数のセンサー(430)が、経路(420)内に配置され、かつ、経路(420)内の球(450)の位置を検出するように構成される。本実施例では、センサー(430)は、センサー(430)で球(450)の重りを検出するように構成された力センサー及び/又は接触センサーを含む。球(450)が経路(420)内で転がって経路(420)の最下地点と整合することになることを理解されたい。したがって、球(450)を検出するセンサー(430)は、長手軸(408)に対する器具(400)の配向をほぼ示すことになる。本実施例では、センサー(430)は、球(450)が少なくとも1つのセンサー(430)及び、一部の場合では、2つのセンサーに(430)に常に触れているように、経路(420)の円周部周りに配置される。当然ながら、本明細書の教示に鑑みれば当業者に明らかであると思われるように圧電センサー、ひずみゲージ、触覚型センサー、ロードセル、ホール効果センサーなど他のセンサー(430)を使用することができる。更に、一部の変形例では、球(450)の存在を示すセンサー(430)の変化率は、器具(400)の動きを判定するために使用することができる。配向センサー(410)の尚も更なる構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明かとなるであろう。
IV.プレロードされているジェスチャーデータを有する例示的な取り外し可能なエンドエフェクタ
図7は、例示的な外科用器具(500)及び例示的な取り外し可能なエンドエフェクタ(550)の端部を示す。外科用器具(500)は上述の外科用器具(10)の別の例示的な変形例を表すことを理解されたい。図示する実施例では、器具(500)は、ケーシング(502)と、ケーシング(502)から延在するトランスデューサシャフト(510)と、ケーシング(502)上の複数の電気接点(520)と、を含む。トランスデューサシャフト(510)は、器具(500)内のトランスデューサからの超音波振動をエンドエフェクタ(550)の刃(図示せず)に伝達することができるようにエンドエフェクタ(550)の導波管(560)に螺合可能に結合するように構成される。図示する実施例では、トランスデューサシャフト(510)は、ケーシング(502)の最遠位点から離れて距離dにて始まるねじ付き部分(512)を含む。距離dは、キーブロック(570)がケーシング(502)に結合されたときにねじ付き部分(512)がエンドエフェクタ(550)の回転スリーブ(580)内に位置するようにキーブロック(570)の長手方向の長さに相当する。したがって、導波管(560)は、キーブロック(570)がケーシング(502)で係合されている間にトランスデューサシャフト(510)に螺号可能に結合することができる。接点(520)は、エンドエフェクタ(550)の1つ以上の構成部品が器具(500)に電気的に結合されるように、エンドエフェクタ(550)上の補完的接点(図示せず)に当接する金属的な部材である。一部の変形例では、接点(520)は、更に、制御モジュール(40)など、制御モジュールに電気的に結合される。当然ながら、エンドエフェクタ(550)と器具(500)との間の他の電気結合特徴部は、本明細書の教示を考慮すると当業者に明らかになるであろう。本実施例では、接点(520)は、エンドエフェクタ(550)が単一の配向にのみケーシング(502)に結合することができるようにケーシング(502)のキー溝部分(504)内に配置される。したがって、キー溝部(504)は、確実に、接点(520)がエンドエフェクタ(550)の補完的接点と整合されるようにすることができる。器具(500)に関する尚も更なる構成が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。
エンドエフェクタ(550)は、導波管(560)と、回転スリーブ(580)と、キーブロック(570)と、モジュール(590)と、を含む。本実施例では、導波管(560)は、回転スリーブ(580)の回転が導波管(560)を回転させるように回転スリーブ(580)に結合される。導波管(560)は、回転スリーブ(580)から遠位に延在して刃(図示せず)にて終端する。更に、又は、代案では、1つ以上のクランプアームなど、様々な特徴部が刃に回転スリーブ(580)の遠位に含めることができることを理解されたい。図示する実施例では、導波管(560)は、トランスデューサシャフト(510)に導波管(560)を螺合可能に結合するねじ付き部分(562)(透視図示)を含む。したがって、キーブロック(570)がケーシング(502)と係合されたとき、後述するように、回転スリーブ(580)は、トランスデューサシャフト(510)に導波管(560)を螺合可能に結合するように操作可能である。当然ながら、導波管(560)及びトランスデューサシャフト(510)の更なる構成は、本明細書の教示に鑑みれば、当業者にとって明らかであろう。本実施例のキーブロック(570)は、キー部分(572)と、中央ボア(578)(透視図示)、キーブロック(570)に取り付けられたモジュール(590)と、を含む。中央ボア(578)は、トランスデューサシャフト(510)が、先述したように、導波管(560)と係合するためにキーブロック(570)に挿通させるようにサイズ決定及び構成される。キー部分(572)は、キーブロック(570)がケーシング(502)に対して回転固定されるようにケーシング(502)のキー溝部分(504)に挿入するように構成される。したがって、キーブロック(570)は、キーブロック(570)がケーシング(502)と係合されたときに、回転スリーブ(580)のメカニカルグラウンドをもたらす。キー部分(572)は、上述の接点(520)に対する補完的接点を更に含む。キー溝部(504)を有するキー部分(572)の係合は、キーブロック(570)がケーシング(502)と係合されたときに1組の接点が電気的に結合されるように1組の接点を回転整合させるように構成される。補完的接点は、エンドエフェクタ(550)が器具(500)に結合されたときにモジュール(590)が接点(520)に電気的に結合されるようにモジュール(590)に結合される。
本実施例では、モジュール(590)は、1つ以上の構成データを記憶するように操作可能な不揮発性ソリッドステートメモリモジュールを含む。例えば、モジュール(590)、器具(500)のユーザの動きを構成データによって定義される予想ジェスチャープロファイルと比較するために、図1を参照して説明する制御モジュール(40)など、外科用器具(500)の制御モジュールによって使用されるべき1つ以上のジェスチャープロファイルを有する構成データを含むことができる。そのような比較は、処置が進行しているときユーザにフィードバックをして及び/又は図11〜12を参照して以下で更に詳細な説明するように、器具(500)の設定を調整するために、用いることができる。エンドエフェクタ(550)が器具(500)に結合されたとき、モジュール(590)は、構成データを制御モジュールに供給するために器具(500)の制御モジュールと連動する。あくまで一例として、図8〜10は、3つの異なるエネルギー設定を有する3つの異なるジェスチャープロファイルの構成データを有するエンドエフェクタ(650)を有する器具(600)を示す。図8に示すように、器具(600)が矢印(610)に従って掃除又は掘りの動きを示すように使用されるとき、第1のエネルギー設定を器具(600)のトランスデューサに適用することができる。図9に示すように、器具(600)が矢印(620)に従って加圧運動を示すように使用されるとき、第2のエネルギー設定を器具(600)のトランスデューサに適用することができる。図10に示すように、器具(600)が矢印(630)に従って削り運動を示すように使用されるとき、第3のエネルギー設定を器具(600)のトランスデューサに適用することができる。当然ながら、動き及び/又は動きの組み合わせのための尚更なる他の構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。
一部の変形例では、各エンドエフェクタ(550)は、単一のジェスチャープロファイル及び単一の対応するモジュール(590)内のエネルギー設定の構成データを含むことができることを理解されたい。したがって、異なるエンドエフェクタ(550)の装着によって、個々のジェスチャープロファイル及びエネルギー設定のために制御モジュールに異なる構成データが供給される。したがって、ユーザに、実行されるべき異なるジェスチャーに関連づけることができるいくつかのエンドエフェクタ(550)を供給することができる。そのようなエンドエフェクタ(550)は、どのエンドエフェクタが様々なジェスチャーに関連があるかを区別するために1つ以上の視覚インジケータを含むことができる。あくまで一例として、キーブロック(570)及び/又はエンドエフェクタ(550)の他の部分は、色別に変わることができる。あるいは、テキスト又はグラフィック記号をエンドエフェクタ(550)上に含めて、エンドエフェクタ(550)を区別することができる。勿論、尚も他のインジケータが、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。一部の変形例では、一組のこれらのエンドエフェクタ(550)を、ユーザが所与の処置を達成するためにエンドエフェクタ(550)を容易に交換することができるように処置用のキットで提供することができる。
一部の実例では、モジュール(590)は、ユーザがモジュール(590)のために構成データを定義することができるようにユーザが利用可能とすることができる。例えば、構成データのためにジェスチャープロファイル及びエネルギー設定を定義することができることが、ユーザには好ましいであろう。そのようなユーザ定義の構成データは、ジェスチャープロファイル及びエネルギー設定を定義するために、ユーザインターフェース(コンピュータプログラム及びモジュール(590)と連動するインタフェースユニット、ユーザインターフェース(60)など)によって修正することができる。一部の変形例では、ジェスチャープロファイル及びエネルギー設定の定義づけは、ユーザがエネルギー設定を設定して、エネルギー設定に関連づけるべきジェスチャーを実行する構成モード中にユーザが器具(500)を使用するとき、器具(500)からのセンサーの出力のモニタリングを基本とすることができる。更に他の変形例では、モジュール(590)は、他の構成部品を組み込むことができ、及び/又は、上述のエンドエフェクタセンサー(98)及び/又は加速度計(234)など、そのような他の構成部品からのデータを処理することができる。更なる他のエンドエフェクタ(550)及び/又はモジュール(590)が、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。
V.例示的な制御方法
先述したように、一部の変形例では、ユーザにフィードバックを供給し、及び/又は、制御モジュール(40)と連動するセンサー(30、80、98、232、234、300、410)の出力に基づいて、及び/又は、構成データ内に含まれた1つ以上のジェスチャープロファイルとの比較に基づいて、外科用器具(10、150、200、400、500、600)の設定を調整することが好ましいであろう。そのようなフィードバック及び/又は調整は、ユーザが各ジェスチャープロファイルについて外科用器具(10、150、200、400、500、600)のエネルギー設定を手作業で調整する必要性をなくすことによってユーザの難易度を減少させる及び/又は処置の性能を迅速に処理することができる。更に、器具(10、150、200、400、500、600)が想定外の動きに遭遇した場合、制御モジュール(40)は、様々なセンサー(30、80、98、232、234、300、410)からの入力に基づいて器具(10、150、200、400、500、600)の設定を調整するように構成することができる。したがって、器具(10、150、200、400、500、600)を適応制御する例示的な方法をここで説明する。
図11は、ユーザが器具(10、150、200、400、500、600)を使用して、図8〜10に示すものなど、様々な予め定められたジェスチャープロファイルに基づいてエネルギー設定を調整する方法に基づいて制御モジュール(40)で、器具(10、150、200、400、500、600)など器具を制御する例示的方法を示す。本実施例では、制御モジュール(40)は、データをセンサー(30、80、98、232、234、300、410)から受信して、センサーデータを構成データからの1つ以上のジェスチャープロファイルと比較する。1つ以上のジェスチャープロファイルは、それぞれ、器具(10、150、200、400、500、600)の、エネルギー構成部品(20)又はトランスデューサ(190)などのエネルギー構成部品に、制御モジュール(40)が適用する対応したエネルギー設定を有する。構成データは、モジュール(590)及び/又は記憶装置(50)など、記憶装置内に記憶されて、制御モジュール(40)に連絡して結合される。
図11に示すように、この方法は、どの処置(例えば、整形手術、整形外科手術など)が実行されるべきであるか判定することによってブロック(700)にて始まる。例えば、エンドエフェクタ(550)などエンドエフェクタは、特定のタスク又は処置のために器具(10、150、200、400、500、600)の構成データを含むように構成することができる。したがって、外科用器具(10、150、200、400、500、600)へのエンドエフェクタの結合で、エンドエフェクタが器具(10、150、200、400、500、600)に結合されているときに、単に、制御モジュール(40)が構成データを受信することによって処置を判定することができる。別の変形例では、処置又はタスクのデータベースは、記憶装置(50)上に記憶することができ、ユーザインターフェース(60)など様々な処置又はタスクが、ユーザインターフェースを介して選択可能とすることができる。そのような処置又はタスクは、ブロック(710)にて取り込むことができる対応する構成データを有することができる。実行されるべき処置を判定する更に他の方法が、本明細書の教示を考慮すると当業者に明らかになろう。当然ながら、ブロック(700)も同様に省略してもよいことを理解されたい。
ブロック(710)にて、構成データを記憶装置及び/又はデータベースから取り込む。本実施例では、構成データは、各ジェスチャープロファイルの対応するエネルギー設定だけでなく、図8〜図10に示すものなど、1つ以上のジェスチャープロファイルを含む。例えば、トランスデューサは、図8に示す掃除の動きを実行するときに第1のエネルギーレベルにて操作するために構成することができ、一方、トランスデューサは、図9に示す加圧の動きを実行するときに第2の異なるエネルギーレベルにて操作するために構成することができる。更に、又は、代案では、トランスデューサのエネルギーレベルは、実行されるべき処置に基づいて変えることもできる。例えば、精巧な又は敏感な組織領域に関与する処置は、トランスデューサを低エネルギーレベルに制限するエネルギー設定を含むことができ、一方、堅い又は肉厚組織に関与する処置は、トランスデューサの高いエネルギーレベルを採用するエネルギー設定を含むことができる。当然ながら、そのようなエネルギー設定及びジェスチャープロファイルは、超音波外科用器具に限定されず、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物/遺伝子治療送達装置、及び超音波、及び/又は、RF、レーザなどを使用する他のエネルギー送達装置など、他の外科用器具に適用することができることを理解されたい。一部の変形例では、構成データは、エンドエフェクタ(550)が器具(500)に結合されているときにエンドエフェクタ(550)のモジュール(590)から取り込むことができる。あるいは、そのような構成データは、記憶装置(50)など、器具(10、150、200、400、500、600)の記憶装置上でプレロードすることができ、かつ、リモートソース及び/又はその他から取り込むことができる。
構成データを取り込まれると、ユーザは、ブロック(720)にて処置を始める。あくまでも一例として、処置は、ユーザが初期ジェスチャー位置の器具(10、150、200、400、500、600)を位置決めしたときに、及び/又は、ユーザが起動ボタン又はトリガ(168)など、他の特徴部を操作するときに始まり得る。初期ジェスチャー位置の実例では、構成データは、様々な所望の結果又は処置に対応する外科用器具(10、150、200、400、500、600)のために複数の初期配向位置を含むことができる。例えば、これらの初期配向位置は、切断、凝固、削り、加圧、掃除などに備えた位置を含むことができる。器具(10、150、200、400、500、600)の配向を示すセンサー(30、232、234、300、410)からのデータは、どの初期配向位置がユーザによって意図されているかについて判定するために制御モジュール(40)に送信されて様々な初期配向位置と比較される。初期配向位置が判定されると、エネルギー構成部品は、エネルギー構成部品(20)又はトランスデューサ(190)など、その初期配向位置の対応するエネルギー設定にて起動する。更に、又は、代案では、起動ボタン又は他の特徴部は、ユーザが初期配向位置に器具(10、150、200、400、500、600)を位置決めすると、器具(10、150、200、400、500、600)を選択的に起動させ、及び/又は、器具(10、150、200、400、500、600)の配向に関係なく、所定の初期エネルギーレベルにて器具(10、150、200、400、500、600)を起動させるために、設けることができる。一部の変形例では、器具(10、150、200、400、500、600)のエネルギー構成部品は、起動ボタンがユーザによって操作された後でさえ、非アクティブのままである場合があり、かつ、制御モジュール(40)が、後述するように、構成データのジェスチャープロファイルのうちの1つが実行されたと判定するまで、又は、一部の変形例では、特定の開始ジェスチャー(例えば、装置が起動するべきであることを示す運き)が実行されるまで、起動しないことになる。当然ながら、上記は、単に任意選択的である。
ユーザが処置を始めると、制御モジュール(40)は、ブロック(730)にてセンサー(30、80、98、232、234、300、410)をモニタする。例えば、制御モジュール(40)は、第1のセンサー(30)、ジャイロスコープ(232)、加速度計(234)、配向センサー(300)及び/又は配向センサー(410)からの出力を介して配向及び/又は器具(10、150、200、400、500、600)の動きをモニタする。したがって、制御モジュール(40)は、配向及び/又は動きデータを利用して、ユーザによって実行された器具(10、150、200、400、500、600)の様々なジェスチャー及び/又は動きの迅速さを、判定することができる。更に、又は、代案では、制御モジュール(40)は、図12を参照して以降詳細に論じるように、第2のセンサー(80)及び/又はエンドエフェクタセンサー(98)を介してエンドエフェクタに適用された力をモニタする。当然ながら、温度センサー、ホール効果センサーなど他のセンサーは、器具(10、150、200、400、500、600)が使用されているとき、どのように器具(10、150、200、400、500、600)が使用されているかに基づいて、制御モジュール(40)が更にエネルギー構成部品のエネルギー設定を調整することができるか、又は、リアルタイムで器具(10、150、200、400、500、600)の設定をその他の方法で修正することができるように、制御モジュール(40)によってモニタすることができることを理解されたい。
ブロック(740)にて、ブロック(730)からのセンサーデータを構成データの様々なジェスチャープロファイルと比較する。あくまでも一例として、所定の期間にわたるセンサー(30、80、98、232、234、300、410)からの出力が、様々なジェスチャープロファイルのうちのそれぞれについて、センサー(30、80、98、232、234、300、410)の予想された出力と比較される。ブロック(750)にて、制御モジュール(40)は、構成データのどのジェスチャープロファイルがセンサー(30、80、98、232、234、300、410)からの出力に最も相関するか判定する。例えば、ジャイロスコープ(232)が器具(10、150、200、400、500、600)の配向が実質的に垂直のままであることを示し、加速度計(234)が器具(10、150、200、400、500、600)の下への動きを示した場合、制御モジュール(40)は、図9に示す加圧の動きが発生していると判定することになり、対応するジェスチャープロファイルが判定されることになる。掃除の動き(図8)及び/又は削りの動き(図10)に関する類似の判定を、センサー(30、232、234、300、410)からの配向及び動き情報を利用して行うことができる。ジェスチャープロファイルが判定されると、制御モジュール(40)は、ブロック(760)にて、エネルギー構成部品からの出力が判定されたジェスチャーに適切であるように対応するエネルギー設定を適用する。制御モジュール(40)は、その後、ブロック(730)にてセンサー(30、80、98、232、234、300、410)のモニタリングに戻る。この方法は、ユーザが処置を実行するとき、センサー(30、80、98、232、234、300、410)からの出力によって示された様々なジェスチャープロファイルに従ってエネルギー設定を調整し続けることができる。したがって、ユーザは、オンザフライでエネルギー設定を変えるために器具(10、150、200、400、500、600)を使用してジェスチャーを単に調整することができる。一部の変形例では、ユーザは、器具(10、150、200、400、500、600)を起動解除するために起動ボタン又は他の特徴部を解除し、器具(10、150、200、400、500、600)を異なるエネルギー設定を示す異なる位置に再配向して、新しいエネルギー設定で処置を進めるために器具(10、150、200、400、500、600)を再起動することができる。
一部の変形例では、変則的な加速度又は減速度の所定の閾値は、構成データ内に設定することができる。器具(10、150、200、400、500、600)がジェスチャープロファイルに従って操作している間、エネルギー設定は、そのままである。加速度計(234)からの出力が、制御モジュール(40)がセンサー(30、80、98、232、234、300、410)をモニタしている時のブロック(730)中に、及び/又は、センサー(30、80、98、232、234、300、410)からの出力が、様々なジェスチャープロファイルと比較される時のブロック(740)中になど、この変則的な加速度又は減速度の閾値が発生したことを示した場合、制御モジュール(40)は、エネルギー設定を低減するか、又は、一部の変形例では、器具(10、150、200、400、500、600)のエネルギー構成部品を完全に起動解除するように構成される。変則的な加速度又は減速度が中止するか、及び/又は、センサー(30、80、98、232、234、300、410)が通常のジェスチャープロファイルを示したならば、エネルギー構成部品は、再起動されるか、又は、エネルギー設定が、指示ジェスチャープロファイルに対応する値に戻される。したがって、ユーザがうっかりして処置中に器具(10、150、200、400、500、600)を制御できなくなるか、又は、予想に反して柔らかい又は緻密な組織に遭遇した場合、制御モジュール(40)は、刃の超音波振動を低減するか、又は、停止するように動作可能とすることができる。当然ながら、上記は、超音波外科用器具に限定されず、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物/遺伝子治療送達装置、及び/又は、RF、レーザなどを使用する他のエネルギー送達装置など、他の外科用器具に適用され得ることを理解されたい。
説明した上述の、様々なジェスチャープロファイルに対応する様々なエネルギー設定を適用するが、図12は、器具(10、150、200、400、500、600)の動きの速度及びエンドエフェクタの刃に適用された力に基づいてセンサー(30、80、98、232、234、300、410)をモニタすることに応じて制御モジュール(40)によって判定することができる他の1組のエネルギー設定を示す。本実施例では、器具(10、150、200、400、500、600)の動きは、加速度計(234)など、加速度計を介して測定され、刃に印加された力は、第2のセンサー(80)及び/又はエンドエフェクタセンサー(98)など、力センサーを介して測定される。ブロック(800)にて、制御モジュール(40)は、センサー(80、98、234)からの出力をチェックする。センサー(80、98、234)が低い力又は圧力が刃に掛かった器具(10、150、200、400、500、600)の迅速な動きを示した場合、ブロック(810)にて、エネルギー構成部品のエネルギー設定を組織解離のために高速設定に設定される。センサー(80、98、234)が高い力又は圧力が刃に掛かった器具(10、150、200、400、500、600)の迅速な動きを示した場合、エネルギー構成部品のエネルギー設定は、ブロック(820)にて、堅い組織又は血管を切り開く中点値設定に設定される。センサー(80、98、234)が低い力又は圧力が刃に掛かった器具(10、150、200、400、500、600)の遅い動きを示した場合、エネルギー構成部品のエネルギー設定は、ブロック(830)にて、血管を封止する止血モード設定に設定される。センサー(80、98、234)が高い力又は圧力が刃に掛かった器具(10、150、200、400、500、600)の遅い動きを示した場合、エネルギー構成部品のエネルギー設定は、ブロック(840)にて、堅い組織又は血管を切り開く中点値設定に設定される。制御モジュール(40)は、ブロック(800)にてセンサーを絶えずチェックし、ブロック(810、820、830、840)にて、適切なエネルギー設定を判定することができる。一部の変形例では、図12に示すエネルギー設定は、ブロック(730、740、750、760)に取って代わるために図11に示す方法に組み込むことができることを更に理解されたい。当然ながら、異なる力及び/又は動きデータに基づく他の設定が、本明細書の教示を考慮すると当業者に明らかになろう。
更に、又は、代案では、エネルギー設定の調整に対して、一部の変形例では、器具(10、150、200、400、500、600)は、予想されたユーザジェスチャープロファイルとのユーザのジェスチャーの比較に基づいてユーザフィードバックを供給するように構成することができる。例えば、掃除の動きが予想され、センサー(30、80、98、232、234、300、410)からの出力が、ユーザが掃除の動きを実行しているが、それが遅すぎると示した場合、制御モジュール(40)は、ユーザが遅すぎることを示すためにユーザインターフェース(60)を介して可聴及び/又は視覚フィードバックをユーザに供給するように構成することができる。あくまでも一例として、定期的なクリックは、器具(10、150、200、400、500、600)が正常に操作しているときにスピーカから発することができ、その定期的なクリックは、ユーザの身振りの動きを伴う進行中の速度が遅過ぎるときには速度を遅くする。ユーザの進行が迅速過ぎる場合、定期的なクリックは、速度を増すことができる。当然ながら、可聴フィードバックの他の変形例が、本明細書の教示を考慮すると当業者に明らかになるであろう。更に、又は、代案では、ユーザの進み具合がジェスチャーに好適な動作範囲内であるか、又は、遅すぎるか又は速すぎるかどうかを示す視覚インジケータを供給することができる。例えば、相対速度を示すLEDのアレイを設置することができる。更に、又は、代案では、連続的な線又は周期的なグラフ表示を、ユーザに好適な操作範囲に対する実施具合の視覚フィードバックを供給するためにオシロスコープ又は他のグラフ表示との類似の方法で画面上で提示することができる。制御モジュール(40)は、本明細書記載の日に出願の米国特許出願継続第〔代理人整理番号 END7056USNP.0590477〕号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument with Stress sensor」の教示内容の少なくとも一部に従って更に構成することができる。そのような可聴及び/又は視覚フィードバックは、様々なジェスチャーに向けて好適な作業操作のユーザの理解を早めることができ、その結果、器具(10、150、200、400、500、600)について難易度を減少させる。更に他のユーザフィードバック及び/又は器具の調整(10、150、200、400、500、600)が、本明細書の教示に鑑みれば、当業者にとって明らかであろう。
VI.その他
上述したように、記憶装置は、本明細書で言及する様々な種類の外科用器具に関連した操作パラメータ、他のデータ及び/又は制御アルゴリズムなどを記憶するために使用することができる。そのような情報は、プレロードし、及び/又は、後で更新することができ、かつ、外科用器具の性能特性を決定づける場合がある。例えば、記憶装置上のソフトウェア/ファームウェア/情報は、ジェネレータ又は他の電源から電力送給に影響を及ぼす恐れがあり、かつ、延いては電源によって駆動されるようなエンドエフェクタの性能に影響を与える恐れがある。一部のシステムでは、ジェネレータ、電源、制御モジュール及び/又は他の構成部品は、外科用器具の基線の機能性をもたらし、一方、記憶装置上のソフトウェア/ファームウェア/情報は、高度な機能性(例えば、能動ダンピング、外科医ジェスチャー認識、高度なユーザフィードバック、など)をもたらす。記憶装置は、本明細書の教示を考慮すると当業者に明らかになるように、チップ、カード、又は他の形式の記憶媒体を含むがこれに限らず、任意の適切な形態を取ることができることを理解されたい。記憶装置がシステム内の任意の適切な場所に位置することができることも理解されたい。あくまでも一例として、記憶装置は、2012年3月22日に出願された、米国特許出願継続第13/426,760号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Method and Apparatus for Programming Modular Surgical Instrument」で説明されている様々な取り外し式カートリッジなど、取り外し式カートリッジ内に位置することができる。別の単に例示的な実施例として、記憶装置は、2012年3月22日に出願された米国特許出願継続第13/426,792号(その開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる)の発明の名称「Surgical Instrument Usage Data Management」で説明されているシステムにおいてなど、外科用器具及び/又はジェネレータなどと通信するオンラインリモートサーバにおいて実施することができる。更に別の単に例示的な実施例として、記憶装置は、外科用器具の、エンドエフェクタ、シャフト、ハンドピース、ケーブルの一体構成部品、又は、取り外し可能な構成部品のどちらか、及び/又は、他の部品として含めることができる。本明細書の教示を考慮することで、記憶装置の様々な他の好適な場所が、当業者に明らかになるであろう。記憶装置は、記憶装置が外科用器具の使用中に更なるデータを受信することができるように、本明細書で説明するように外科医使用法データ、患者データ、及び/又は他の種類のデータを記憶することができることも理解されたい。
一部の変形例では、外科用器具のメーカ又は販売業者は、適切なソフトウェア/ファームウェア/情報が単回使用向けに記憶装置上にプレロードされた単回使用器具として外科用器具を提供する。一部のそのような変形例では、ソフトウェア/ファームウェア/情報は、外科用器具が所定の使用回数で使用された後にアクセス不能又は操作不能である。例えば、器具が指定の使用回数向けに設計された場合、ソフトウェア/ファームウェア/情報は、予め定められた設計寿命が超えた後に何らかの時点で少なくともある程度削除されるか、又は、ディスエーブルされる場合がある。メーカ又は別の関係者のいずれかが予め定められた設計寿命を越えると装置を再処理/再殺菌するほうを選んだ場合、再処理/再殺菌された外科用器具は、まだ、少なくともある程度操作可能であり得るが、機能性は落ちる。例えば、外科医は、まだ、再処理/再殺菌された外科用器具を適切に使用することができることができるが、器具は、本来なら最初に記憶装置内に記憶されたソフトウェア/ファームウェア/情報を介して供給されていた高度な機能性(例えば、能動ダンピング、外科医ジェスチャー認識、高度なユーザフィードバック、など)を欠く場合がある。一部の変形例では、記憶装置のために、メーカ又は販売業者は、顧客の機能的な必要性に従って器具の性能をセグメント化することができる。顧客が胆嚢切除のような特殊な手術を実行するために限られた機能性のみを必要とする場合、記憶装置には、適切なソフトウェア/ファームウェア/情報が搭載されることになる。顧客が難しい手術法のために高度な性能を必要とする場合、又は、外科手術が予測したよりも難しい場合に装置の潜在的な操作性能を拡張するために、記憶装置に、相応の搭載を行うことができる。いずれの場合でも、一部の変形例は、メーカ又は販売業者が、記憶装置上のソフトウェア/ファームウェア/情報から顧客によって定義された機能性で顧客の必要性を満たすために外科用器具の機能性を調整し、かつ、高度な機能性なしで異なる組の、顧客によって定義された必要性を満たすことを可能にする。
最後に、本明細書で説明するような記憶装置内のソフトウェア/ファームウェア/情報は、外科用器具において何らかの種類のセンサーによって必ずしも影響を与えられる必要はないことを理解されたい。例えば、外科用器具は、単にセンサーを全く欠く場合があるか、又は、記憶装置は、センサーと通信しない場合がある。
本明細書で述べる教示、表現、実施形態、例などのいずれのうちの1つ又は複数も、本明細書で述べる他の教示、表現、実施形態、例などのうちのいずれか1つ又は複数とも組み合わせることができることを理解されたい。上述の教示、表現、実施形態、例などは、したがって、互いに対して分離して考慮されるべきではない。本明細書の教示を組み合わせることができる種々の適切な方法は、本明細書の教示を考慮して当業者には容易に明らかであろう。こうした修正及び変形は特許請求の範囲内に含まれるものとする。
前述の装置の変形例は、ロボット支援された医療処置及び治療での用途だけでなく、医療専門家によって行われる従来の医療処置及び治療での用途を有することができる。単なる例としてのみ、本明細書の様々な教示は、ロボットによる外科用システム、例えばIntuitive Surgical,Inc.(Sunnyvale,California)によるDAVINCI(商標)システムに容易に組み込まれ得る。
上述したものの変形形態は、1回の使用後に処分されるように設計されてもよく、あるいは、それらは、複数回使用されるように設計されることもできる。諸形態は、いずれの場合も、少なくとも1回の使用後に再利用のために再調整することができる。再調整されることは、装置を分解する工程、それに続いて特定の部品を洗浄及び交換する工程、並びにその後に再組み立てする工程の任意の組み合わせを含み得る。特に、装置の幾つかの変形物は分解されてもよく、また、装置の任意の個数の特定の部片又は部品が、任意の組み合わせで選択的に交換されるか、あるいは取り外されてもよい。特定の部品の洗浄及び/又は交換の際、装置の幾つかの変形物は、再調整用の施設で、又は処置の直前にユーザによって、その後の使用のために再組み立てされてよい。装置の再調整では、分解、洗浄/交換、及び再組み立てのための様々な技術が利用され得ることが、当業者には理解されよう。そのような技術の使用、及びその結果として得られる再調整された装置は、全て、本出願の範囲内にある。
単に例として、本明細書で説明した形態は、手術の前及び/又は後に、滅菌し得る。1つの滅菌技術では、装置は、プラスチック又はTYVEKバッグなど、閉められかつ密閉された容器に入れられる。次いで、容器及び装置は、γ放射線、X線、又は高エネルギー電子など、容器を透過し得る放射線場に置かれてもよい。放射線は、装置上及び容器内の細菌を死滅させることができる。次に、滅菌された装置は、後の使用のために、滅菌した容器内に保管してもよい。装置はまた、限定されるものではないが、ベータ若しくはガンマ放射線、エチレンオキシド、又は水蒸気を含んで、当該技術分野で既知の任意の他の技術を使用して滅菌されてもよい。
本開示の様々な形態について図示し説明したが、本明細書で説明した方法及びシステムの更なる改作が、当業者による適切な変更により、本発明の範囲を逸脱することなく達成され得る。そのような考えられる修正のいくつかが述べられており、また、その他の修正が当業者には明らかとなろう。例えば、上記に論じた実施例、形態、幾何学的図形、材料、寸法、比率、工程などは、例示的なものであり、必須ではない。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲から考慮されるべきであり、本明細書及び図面に示し説明した構造及び操作の細部に限定されると解釈されるものではない。
〔実施の態様〕
(1) 装置であって、
(a)本体アセンブリであって、
i.複数のエネルギー設定にて動作可能であるエネルギー構成部品と、
ii.前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能である制御モジュールと、
iii.前記制御モジュールに通信上結合される配向センサーと、を含む本体アセンブリと、
(b)前記エネルギー構成部品に結合されるエンドエフェクタと、
(c)前記制御モジュールに通信上結合される、構成データを含む記憶装置であって、前記構成データは、第1のジェスチャープロファイルと、第1の対応するエネルギー設定とを含む、記憶装置と、を備え、
前記制御モジュールは、前記構成データを前記記憶装置から受信するように構成され、前記制御モジュールは、出力を前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力を前記第1のジェスチャープロファイルと比較するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力と前記第1のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品の前記エネルギー設定を前記第1の対応するエネルギー設定に設定するように構成される、装置。
(2) 前記構成データは、第2のジェスチャープロファイルと、第2の対応するエネルギー設定とを更に含み、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力を前記第1のジェスチャープロファイル及び前記第2のジェスチャープロファイルと比較するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力と前記第2のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品の前記エネルギー設定を前記第2の対応するエネルギー設定に設定するように構成される、実施態様1に記載の装置。
(3) 前記エンドエフェクタは、前記本体アセンブリに分離可能に結合される、実施態様1に記載の装置。
(4) 前記記憶装置は、前記エンドエフェクタに関連している、実施態様3に記載の装置。
(5) 前記記憶装置は、前記エンドエフェクタが前記本体アセンブリに結合されるとき、前記制御モジュールに選択的に通信上結合するように構成される、実施態様4に記載の装置。
(6) 前記配向センサーは、ジャイロスコープを含む、実施態様1に記載の装置。
(7) 前記配向センサーは、加速度計を更に含む、実施態様6に記載の装置。
(8) 前記配向センサーは、環状経路と、球と、前記経路内に配置された複数の力センサーとを含み、前記複数の力センサーは、前記環状経路内の前記球の位置に応じて前記本体アセンブリの配向を示すように動作可能である、実施態様1に記載の装置。
(9) 前記エネルギー構成部品は、超音波トランスデューサを含む、実施態様1に記載の装置。
(10) 前記エネルギー構成部品は、RFジェネレータを含む、実施態様1に記載の装置。
(11) 前記記憶装置は、前記本体アセンブリに関連している、実施態様1に記載の装置。
(12) 前記配向センサーは、ケーシング内に配置された球体を含み、前記球体は、導電路を含み、前記ケーシングは、前記導電路に選択的に電気的に結合するように構成された電極を含み、前記電極は、前記電極が前記路に電気的に結合されるときに前記ケーシング内の前記球体の位置に応じて前記本体アセンブリの配向を示すように動作可能である、実施態様1に記載の装置。
(13) ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記記憶装置は、複数の構成データを含み、前記ユーザインターフェースは、前記複数の構成データのうちのある構成データを選択するように動作可能である、実施態様1に記載の装置。
(14) ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記ユーザインターフェースは、可聴フィードバックをユーザに供給するように動作可能である、実施態様1に記載の装置。
(15) ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記ユーザインターフェースは、視覚フィードバックをユーザに供給するように動作可能である、実施態様1に記載の装置。
(16) 外科用器具を制御する方法であって、前記外科用器具は、本体アセンブリと、エンドエフェクタと、記憶装置とを備え、前記本体アセンブリは、エネルギー構成部品と、制御モジュールと、配向センサーとを含み、前記エネルギー構成部品は、複数のエネルギー設定にて動作可能であり、前記制御モジュールは、前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能であり、前記配向センサーは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記エンドエフェクタは、前記エネルギー構成部品に結合され、前記記憶装置は、複数のジェスチャープロファイルと、複数の対応するエネルギー設定とを含み、前記複数のジェスチャープロファイルのうちのそれぞれのジェスチャープロファイルは、前記複数のエネルギー設定のうちの対応するエネルギー設定に関連しており、前記制御モジュールは、データを前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記記憶装置から前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を受信するように構成され、前記方法は、
(a)前記制御モジュールによって前記配向センサーの出力を受信する工程と、
(b)前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を前記制御モジュールによって前記記憶装置から受信する工程と、
(c)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第1のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
(d)前記配向センサーの前記出力と前記第1のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品を前記第1のジェスチャープロファイルに関連した第1の対応するエネルギー設定に設定する工程と、
を含む、方法。
(17) (a)前記配向センサーの前記出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第2のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
(b)前記配向センサーの前記出力と前記第2のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品を前記第2のジェスチャープロファイルに関連した第2の対応するエネルギー設定に設定する工程と、
を含む、実施態様16に記載の方法。
(18) 前記本体アセンブリは、更に、前記エンドエフェクタに適用された力を検出するように動作可能な力センサーを含み、前記方法は、
(a)前記制御モジュールによって前記力センサーの出力を受信する工程と、
(b)前記力センサーの前記出力に基づいて前記第1の対応するエネルギー設定を調整する工程と、を更に含む、実施態様16に記載の方法。
(19) 前記本体アセンブリは、更に加速度計を含み、前記方法は、
(a)前記加速度計により示された変則的な加速度又は減速度に応じて前記第1の対応するエネルギー設定を減少させる工程を更に含む、実施態様16に記載の方法。
(20) 外科用器具を制御する方法であって、前記外科用器具は、本体アセンブリと、エンドエフェクタと、記憶装置とを備え、前記本体アセンブリは、エネルギー構成部品と、制御モジュールと、配向センサーとを含み、前記エネルギー構成部品は、複数のエネルギー設定にて動作可能であり、前記制御モジュールは、前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能であり、前記配向センサーは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記エンドエフェクタは、前記エネルギー構成部品に分離可能に結合され、前記記憶装置は、前記エンドエフェクタに関連しており、前記記憶装置は、複数のジェスチャープロファイルと、複数の対応するエネルギー設定とを含み、前記複数のジェスチャープロファイルのうちのそれぞれのジェスチャープロファイルは、前記複数のエネルギー設定のうちの対応するエネルギー設定に関連しており、前記制御モジュールは、データを前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記記憶装置から前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を受信するように構成され、前記方法は、
(a)前記制御モジュールによって前記配向センサーの出力を受信する工程と、
(b)前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を前記制御モジュールによって前記記憶装置から受信する工程と、
(c)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第1のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
(d)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第2のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
(e)前記配向センサーの前記出力を前記第1及び第2のジェスチャープロファイルと比較する前記工程に基づいて装置ジェスチャーを判断する工程と、
(f)前記装置ジェスチャーに基づいて対応するエネルギー設定を選択する工程と、を含む、方法。
(21) 装置であって、
(a)複数のエネルギー設定にて動作可能であるエネルギー構成部品と、
(b)前記エネルギー構成部品に結合されるエンドエフェクタであって、前記エネルギー構成部品は、前記エンドエフェクタの少なくとも一部を起動させるように動作可能である、エンドエフェクタと、
(c)前記エネルギー構成部品と通信する、前記複数のエネルギー設定にて前記エネルギー構成部品を駆動するように動作可能である電源と、
(d)制御設定を含む記憶装置と、を備え、前記電源は、前記記憶装置の前記制御設定に従って、1つ又はそれ以上のエネルギー設定にて前記エネルギー構成部品を駆動するように動作可能であり、前記記憶装置は、予め定められた設計寿命の満了に基づいて前記エネルギー構成部品が利用可能な制御設定を低減するように構成される、装置。

Claims (21)

  1. 装置であって、
    (a)本体アセンブリであって、
    i.複数のエネルギー設定にて動作可能であるエネルギー構成部品と、
    ii.前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能である制御モジュールと、
    iii.前記制御モジュールに通信上結合される配向センサーと、を含む本体アセンブリと、
    (b)前記エネルギー構成部品に結合されるエンドエフェクタと、
    (c)前記制御モジュールに通信上結合される、構成データを含む記憶装置であって、前記構成データは、第1のジェスチャープロファイルと、第1の対応するエネルギー設定とを含む、記憶装置と、を備え、
    前記制御モジュールは、前記構成データを前記記憶装置から受信するように構成され、前記制御モジュールは、出力を前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力を前記第1のジェスチャープロファイルと比較するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力と前記第1のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品の前記エネルギー設定を前記第1の対応するエネルギー設定に設定するように構成される、装置。
  2. 前記構成データは、第2のジェスチャープロファイルと、第2の対応するエネルギー設定とを更に含み、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力を前記第1のジェスチャープロファイル及び前記第2のジェスチャープロファイルと比較するように構成され、前記制御モジュールは、前記配向センサーからの前記出力と前記第2のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品の前記エネルギー設定を前記第2の対応するエネルギー設定に設定するように構成される、請求項1に記載の装置。
  3. 前記エンドエフェクタは、前記本体アセンブリに分離可能に結合される、請求項1に記載の装置。
  4. 前記記憶装置は、前記エンドエフェクタに関連している、請求項3に記載の装置。
  5. 前記記憶装置は、前記エンドエフェクタが前記本体アセンブリに結合されるとき、前記制御モジュールに選択的に通信上結合するように構成される、請求項4に記載の装置。
  6. 前記配向センサーは、ジャイロスコープを含む、請求項1に記載の装置。
  7. 前記配向センサーは、加速度計を更に含む、請求項6に記載の装置。
  8. 前記配向センサーは、環状経路と、球と、前記経路内に配置された複数の力センサーとを含み、前記複数の力センサーは、前記環状経路内の前記球の位置に応じて前記本体アセンブリの配向を示すように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  9. 前記エネルギー構成部品は、超音波トランスデューサを含む、請求項1に記載の装置。
  10. 前記エネルギー構成部品は、RFジェネレータを含む、請求項1に記載の装置。
  11. 前記記憶装置は、前記本体アセンブリに関連している、請求項1に記載の装置。
  12. 前記配向センサーは、ケーシング内に配置された球体を含み、前記球体は、導電路を含み、前記ケーシングは、前記導電路に選択的に電気的に結合するように構成された電極を含み、前記電極は、前記電極が前記路に電気的に結合されるときに前記ケーシング内の前記球体の位置に応じて前記本体アセンブリの配向を示すように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  13. ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記記憶装置は、複数の構成データを含み、前記ユーザインターフェースは、前記複数の構成データのうちのある構成データを選択するように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  14. ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記ユーザインターフェースは、可聴フィードバックをユーザに供給するように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  15. ユーザインターフェースを更に含み、前記ユーザインターフェースは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記ユーザインターフェースは、視覚フィードバックをユーザに供給するように動作可能である、請求項1に記載の装置。
  16. 外科用器具を制御する方法であって、前記外科用器具は、本体アセンブリと、エンドエフェクタと、記憶装置とを備え、前記本体アセンブリは、エネルギー構成部品と、制御モジュールと、配向センサーとを含み、前記エネルギー構成部品は、複数のエネルギー設定にて動作可能であり、前記制御モジュールは、前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能であり、前記配向センサーは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記エンドエフェクタは、前記エネルギー構成部品に結合され、前記記憶装置は、複数のジェスチャープロファイルと、複数の対応するエネルギー設定とを含み、前記複数のジェスチャープロファイルのうちのそれぞれのジェスチャープロファイルは、前記複数のエネルギー設定のうちの対応するエネルギー設定に関連しており、前記制御モジュールは、データを前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記記憶装置から前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を受信するように構成され、前記方法は、
    (a)前記制御モジュールによって前記配向センサーの出力を受信する工程と、
    (b)前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を前記制御モジュールによって前記記憶装置から受信する工程と、
    (c)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第1のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
    (d)前記配向センサーの前記出力と前記第1のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品を前記第1のジェスチャープロファイルに関連した第1の対応するエネルギー設定に設定する工程と、
    を含む、方法。
  17. (a)前記配向センサーの前記出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第2のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
    (b)前記配向センサーの前記出力と前記第2のジェスチャープロファイルとの間の相関に応じて前記エネルギー構成部品を前記第2のジェスチャープロファイルに関連した第2の対応するエネルギー設定に設定する工程と、
    を含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記本体アセンブリは、更に、前記エンドエフェクタに適用された力を検出するように動作可能な力センサーを含み、前記方法は、
    (a)前記制御モジュールによって前記力センサーの出力を受信する工程と、
    (b)前記力センサーの前記出力に基づいて前記第1の対応するエネルギー設定を調整する工程と、を更に含む、請求項16に記載の方法。
  19. 前記本体アセンブリは、更に加速度計を含み、前記方法は、
    (a)前記加速度計により示された変則的な加速度又は減速度に応じて前記第1の対応するエネルギー設定を減少させる工程を更に含む、請求項16に記載の方法。
  20. 外科用器具を制御する方法であって、前記外科用器具は、本体アセンブリと、エンドエフェクタと、記憶装置とを備え、前記本体アセンブリは、エネルギー構成部品と、制御モジュールと、配向センサーとを含み、前記エネルギー構成部品は、複数のエネルギー設定にて動作可能であり、前記制御モジュールは、前記エネルギー構成部品のエネルギー設定を設定するように動作可能であり、前記配向センサーは、前記制御モジュールに通信上結合され、前記エンドエフェクタは、前記エネルギー構成部品に分離可能に結合され、前記記憶装置は、前記エンドエフェクタに関連しており、前記記憶装置は、複数のジェスチャープロファイルと、複数の対応するエネルギー設定とを含み、前記複数のジェスチャープロファイルのうちのそれぞれのジェスチャープロファイルは、前記複数のエネルギー設定のうちの対応するエネルギー設定に関連しており、前記制御モジュールは、データを前記配向センサーから受信するように構成され、前記制御モジュールは、前記記憶装置から前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を受信するように構成され、前記方法は、
    (a)前記制御モジュールによって前記配向センサーの出力を受信する工程と、
    (b)前記複数のジェスチャープロファイル及び前記複数の対応するエネルギー設定を前記制御モジュールによって前記記憶装置から受信する工程と、
    (c)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第1のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
    (d)前記配向センサーの出力を前記複数のジェスチャープロファイルのうちの第2のジェスチャープロファイルと比較する工程と、
    (e)前記配向センサーの前記出力を前記第1及び第2のジェスチャープロファイルと比較する前記工程に基づいて装置ジェスチャーを判断する工程と、
    (f)前記装置ジェスチャーに基づいて対応するエネルギー設定を選択する工程と、を含む、方法。
  21. 装置であって、
    (a)複数のエネルギー設定にて動作可能であるエネルギー構成部品と、
    (b)前記エネルギー構成部品に結合されるエンドエフェクタであって、前記エネルギー構成部品は、前記エンドエフェクタの少なくとも一部を起動させるように動作可能である、エンドエフェクタと、
    (c)前記エネルギー構成部品と通信する、前記複数のエネルギー設定にて前記エネルギー構成部品を駆動するように動作可能である電源と、
    (d)制御設定を含む記憶装置と、を備え、前記電源は、前記記憶装置の前記制御設定に従って、1つ又はそれ以上のエネルギー設定にて前記エネルギー構成部品を駆動するように動作可能であり、前記記憶装置は、予め定められた設計寿命の満了に基づいて前記エネルギー構成部品が利用可能な制御設定を低減するように構成される、装置。
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