JP2020534954A - 外科用器具のナイフ位置を表示するシステム及び方法 - Google Patents

外科用器具のナイフ位置を表示するシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

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。一態様では、外科用器具は、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出するように構成されたセンサと、ディスプレイと、を含む。外科用器具は、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定し、かつ外科用器具が発射状態にあることに応じて、ディスプレイに変位部材の位置を表示させるように構成されている。

Description

本開示は、外科用器具に関し、また様々な状況においては、組織を切断及びステープル留めするために設計された外科用ステープル留め及び切断器具に関する。
外科用ステープル留め及び切断器具において、器具のディスプレイ及び他の構成要素を制御して、器具を使用している臨床医に警告を与え、器具の電源を切り、また外科用器具の動作状態に応じて他のそのような措置を講じ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、器具が切断しているか、ステープル留めしているか、クランプしているか、関節運動しているか、又は他のそのような措置を講じているかどうか）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、そのセンサは、センサによって検出された器具の状態に応じ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結合されていてもよい。状況によっては、外科用器具が経験したエラーに関して臨床医に警告するために、臨床医に警告を与えることが、有用であり得る。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の動作を完了したときに、器具の電源を切ることが、有用であり得る。更に他の状況では、臨床医が切断進み具合を見ることを可能にするために、ナイフの発射ストロークの過程中のナイフの位置を表示することが、有用であり得る。
一態様では、外科用器具は、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、ディスプレイ及びセンサに結合された制御回路であって、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、外科用器具が発射状態にあることに応じて、ディスプレイに、変位部材の位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む。
別の態様では、外科用器具は、ナイフバーと、ナイフバーに結合された変位部材であって、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、
かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、ディスプレイ及びセンサに結合された制御回路であって、ナイフバーが発射しているかどうかを決定することと、
ナイフバーの発射に応じて、ディスプレイに、変位部材の位置に対応するナイフバーの位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む。
別の態様では、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、を含む、外科用器具を制御する方法であって、この方法は、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、外科用器具が発射状態にあることに応じて、変位部材の位置を行うことと、を含む。
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。
本開示の一態様による、動作可能に結合された交換式シャフトアセンブリを有する外科用器具の斜視図である。 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。 本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリの一部の分解組立図である。 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。 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。 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。 本開示の一態様による、ハンドルアセンブリと電源アセンブリ、及びハンドルアセンブリと交換式シャフトアセンブリとの間のインターフェース接続を例証する、図１の外科用器具の制御回路のブロック図である。 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。 本開示の一態様による、図１の外科用器具の態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。 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１の外科用器具の絶対位置決めシステムの図であり、当該絶対位置決めシステムは、本開示の一態様による、センサ構成を含む制御モータ駆動回路を含む。 本開示の一態様による、制御回路基板アセンブリ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。 本開示の一態様による、磁気回転式絶対位置決めシステムを含む位置センサの図である。 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。 本開示の一態様による、変位部材の遠位側並進運動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。 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。 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、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリを示す、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。 本開示の一態様による、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリを示す、図１６のエンドエフェクタの別の斜視図である。 本開示の一態様による、細長いシャフトアセンブリ態様を示す、図１６のエンドエフェクタの分解組立斜視図である。 本開示の一態様による、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリを示す、図１６のエンドエフェクタの上面図である。 本開示の一態様による、第１の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリを示す、図１６のエンドエフェクタの別の上面図である。 本開示の一態様による、第２の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリを示す、図１６のエンドエフェクタの別の上面図である。 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、radio frequency）カートリッジと共に使用されるように構成された交換式外科用ツールアセンブリに結合されたハンドルアセンブリを含む外科用システムの斜視図である。 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。 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の交換式外科用ツールアセンブリの一部の上部断面図である。 本開示の一態様による、オンボードの配線板構成及びＲＦ発生器プラスを加えた構成の斜視図である。 本開示の一態様による、ナイフ位置を表示するプロセスの論理フロー図を示す。 本開示の一態様による、ナイフ位置を経時的に表示するプロセスの論理フロー図を示す。 本開示の一態様による、ナイフの位置を表示する合成画像の分解図を示す。 本開示の一態様による、図２８の合成画像の正面図を示す。 本開示の一態様による、外科用器具のハンドルアセンブリの斜視図を示す。 本開示の一態様による、第１の位置にあるナイフを示す、アニメーション化されたグラフィックユーザインタフェースを有する表示画面又はその部分の正面図を示す。 本開示の一態様による、第２の位置にあるナイフを示す、アニメーション化されたグラフィックユーザインタフェースを有する表示画面又はその部分の正面図を示す。 本開示の一態様による、第３の位置にあるナイフを示す、アニメーション化されたグラフィックユーザインタフェースを有する表示画面又はその部分の正面図を示す。 本開示の一態様による、第４の位置にあるナイフを示す、アニメーション化されたグラフィックユーザインタフェースを有する表示画面又はその部分の正面図を示す。
本願の出願人は、本願と一緒に同時に出願された以下の特許出願を所有しており、これらは、それぞれの内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
２０１７年９月２９日に、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらよって出願された、ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ ＡＬＥＲＴＳ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＴＨＥ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＡＬ ＳＴＡＴＥ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１２ＵＳＮＰ／１７０１７７。
２０１７年９月２９日に、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらよって出願された、ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＩＮＩＴＩＡＴＩＮＧ Ａ ＰＯＷＥＲ ＳＨＵＴＤＯＷＮ ＭＯＤＥ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１４ＵＳＮＰ／１７０１７９。
２０１７年９月２９日に、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらよって出願された、ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＬＡＮＧＵＡＧＥ ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１５ＵＳＮＰ／１７０１８０。
２０１７年９月２８日に、発明者Ｔｏｎｙ Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらよって出願された、ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＣＲＥＥＮ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ ＷＩＴＨ ＡＮＩＭＡＴＥＤ ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１６ＵＳＤＰ／１７０１８１Ｄ。
２０１７年９月２８日に、発明者Ｔｏｎｙ Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらよって出願された、ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＣＲＥＥＮ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ ＷＩＴＨ ＡＮＩＭＡＴＥＤ ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１７ＵＳＤＰ／１７０１８２Ｄ。
２０１７年９月２８日に、発明者Ｔｏｎｙ Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらによって出願された、ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＣＲＥＥＮ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ ＷＩＴＨ ＡＮＩＭＡＴＥＤ ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１８ＵＳＤＰ／１７０１８３Ｄ。
２０１７年９月２８日に、発明者Ｔｏｎｙ Ｃ．Ｓｉｅｂｅｌらよって出願された、ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＣＲＥＥＮ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ ＷＩＴＨ ＡＮＩＭＡＴＥＤ ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３１９ＵＳＤＰ／１７０１８４Ｄ。
２０１７年９月２９日に、発明者Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｌｅｉｍｂａｃｈらよって出願された、ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する代理人整理番号ＥＮＤ８３２０ＵＳＮＰ／１７０１７６Ｍ。
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。
用語「近位」及び「遠位」は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に対する用語であり、「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配向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、限定及び／又は絶対的であることを意図していない。
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、例えば開腹外科手術を含む、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装置を通じて挿入することができる。
いくつかの態様では、以下に更に詳細に説明するように、外科用器具は、切断（例えば、図１及び２２に見られるような）、ステープル留め（例えば、図１に見られるような）、電気外科（例えば、図２２に見られるような）、及び／又は超音波動作を実行することができる装置を備えることができる。超音波外科用器具に関する更なる詳細は、ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＢＬＡＤＥＳと題する米国特許第６，２８３，９８１号、ＣＵＲＶＥＤ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＴＲＡＰＥＺＯＩＤＡＬ ＣＲＯＳＳ ＳＥＣＴＩＯＮと題する米国特許第６，３０９，４００号、及びＢＡＬＡＮＣＥＤ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＢＡＬＡＮＣＥ ＡＳＹＭＭＥＴＲＩＥＳと題する米国特許第６，４３６，１１５号に見出すことができ、それらの開示は、その全体が、これによって、参照により本明細書に組み込まれる。
図１〜図４は、再使用されてもよく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アセンブリ１４を備えるハウジング１２を含む。ハウジング１２は、１つ又は２つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成されたエンドエフェクタ３００が動作可能に結合されている、交換式シャフトアセンブリ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アセンブリが、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、交換式シャフトアセンブリを作動させるために利用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び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してもよい。「フレーム」という用語はまた、ロボット制御式の外科用器具の一部分、及び／又は外科用器具を動作可能に制御するために使用され得るロボットシステムの一部分を表す場合もある。交換式シャフトアセンブリは、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳと題する米国特許第９，０７２，５３５号に開示された様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法を用いて使用することができ、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
図１は、本開示の一態様による、動作可能に結合された交換式シャフトアセンブリ２００を有する外科用器具１０の斜視図である。ハウジング１２はエンドエフェクタ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、交換式シャフトアセンブリと接続して使用するように構成されていてもよく、交換式シャフトアセンブリは、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アセンブリと共に用いられてもよく、交換式シャフトアセンブリは、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アセンブリを含む。エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、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、シャフトアセンブリのエンドエフェクタに着脱可能に挿入及び／又は装着され得る。
ハンドルアセンブリ１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互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。ハンドルアセンブリ１４は複数の駆動システムを動作可能に支持し、駆動システムは、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分に、制御運動を生成及び適用するように構成されている。ディスプレイはカバー４５の下方に設けられてもよい。
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部分の分解組立図である。ハンドルアセンブリ１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持するフレーム２０を含んでもよい。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、その閉鎖駆動システムは、交換式シャフトアセンブリ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によってハンドルアセンブリ１４に枢動可能に結合されて、閉鎖トリガ３２が臨床医によって操作されることを可能にする。臨床医がハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９を把持する場合に、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。
ハンドルアセンブリ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アセンブリ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、ハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９に設置された電気モータ８２を用いてもよい。電気モータ８２は、例えば約２５，０００ＲＰＭの最大回転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、遠位側ハウジング部分９６に取り付けるように構成された、近位側ハウジング部分９４を備えてもよい。近位側ハウジング部分９４及び遠位側ハウジング部分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、Lithium Ion）又は他の好適な電池を含んでもよい。遠位側ハウジング部分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に動作可能に結合されている。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の下方に位置するディスプレイ４３は、制御回路基板１００に電気的に結合されている。ディスプレイ４３を暴露させるために、カバー４５を取り除いてもよい。
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アセンブリ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、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための、その上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
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（distal direction）」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（proximal direction）」に軸方向駆動されることになる。ハンドルアセンブリ１４は、電源９０によって電気モータ８２に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。ハンドルアセンブリ１４は、長手方向に移動可能な駆動部材１２０の位置、及び／又は長手方向に移動可能な駆動部材１２０が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。
電気モータ８２の作動は、ハンドルアセンブリ１４上に枢動可能に支持される発射トリガ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。
図１に戻ると、交換式シャフトアセンブリ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。交換式シャフトアセンブリ２００は、関節運動継手２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節運動継手２７０の構築及び動作は、ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＬＯＣＫと題する米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記述されており、これは、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。交換式シャフトアセンブリ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。交換式シャフトアセンブリ２００は、シャフト軸線ＳＡ（shaft axis）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。
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」）に並進運動させてアンビル３０６が閉鎖される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位側に並進運動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。
図３は、本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリ２００の一部分の別の分解組立図である。交換式シャフトアセンブリ２００は、スパイン２１０内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、遠位側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、ナイフバー２８０の近位端２８２上にタブ２８４を収容するように構成された、遠位端にある長手方向スロット２２３を含むことができる。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を関節運動継手２７０の周りに関節運動させることを可能にし得る。一旦、エンドエフェクタ３００が適切に配向されると、中間発射シャフト２２２は、長手方向スロット２２３の近位側の側壁がタブ２８４に接触するまで遠位方向に前進され得、ナイフバー２８０を前進させ、そして細長いチャネル３０２内部に位置付けられたステープルカートリッジを発射させることができる。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。一旦、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とをスライド可能に支持するように構成され得る。スパイン２１０は、関節運動ドライバ２３０をスライド可能に支持してもよい。
交換式シャフトアセンブリ２００は、関節運動ドライバ２３０を発射部材２２０に選択的かつ取り外し可能に結合させるように構成されたクラッチアセンブリ４００を含み得る。クラッチアセンブリ４００は、発射部材２２０の周りに位置付けられ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が関節運動ドライバ２３０を発射部材２２０に結合する係合位置と、関節運動ドライバ２３０が発射部材２２０に動作可能に結合されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ４０２がその係合位置にある場合は、発射部材２２０の遠位側移動によって、関節運動ドライバ２３０を遠位側に動かすことができ、それに対応して、発射部材２２０の近位側移動によって、関節運動ドライバ２３０を近位側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の移動は関節運動ドライバ２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０を関節運動ドライバ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、関節運動駆動システムと発射駆動システムとを動作可能に係合及び係合解除させるために用いることができる。
交換式シャフトアセンブリ２００は、スリップリングアセンブリ６００を備えることができ、スリップリングアセンブリ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。スリップリングアセンブリ６００は、ノズル部分２０２、２０３内に画定されたスロットの内部に位置付けられた近位側コネクタフランジ６０４及び遠位側コネクタフランジ６０１を備え得る。近位側コネクタフランジ６０４は第１の面を備えることができ、遠位側コネクタフランジ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。遠位側コネクタフランジ６０１は、シャフト軸ＳＡ−ＳＡ（図１）を中心に近位側コネクタフランジ６０４に対して回転することができる。近位側コネクタフランジ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、遠位側コネクタフランジ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。係る構成により、近位側コネクタフランジ６０４と遠位側コネクタフランジ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。近位側コネクタフランジ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側に延びてもよい。スリップリングアセンブリ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。
交換式シャフトアセンブリ２００は、ハンドルアセンブリ１４に固定可能に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。回転可能な遠位側シャフト部分は、スリップリングアセンブリ６００を中心にして近位部分に対して回転させることができる。スリップリングアセンブリ６００の遠位側コネクタフランジ６０１は、回転可能な遠位側シャフト部分内に位置付けることができる。
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に結合されてもよい。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運動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の遠位側に突出する端部は、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によって遠位側に前進させながら組織を切るための鋭利な切断縁部１８２を含んでもよい。動作時に、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、ステープルドライバ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によって遠位側に駆動され、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上をスライドする。Ｉビーム１７８の切断縁部１８２がクランプされた組織を切る間に、楔形スレッド１９０はステープルドライバ１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を追い出して変形させてアンビル３０６と接触させる。
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。使用時は、Ｉビーム１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１９３、１９７、及び１８９を通ってスライドすることができ、図４に示されるように、Ｉビーム１７８の底部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って細長いチャネル３０２の底面に沿って通っている溝に係合することができ、中央ピン１８４は、長手方向スロット１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１９６の上面に係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６に係合することができる。発射バー１７２が遠位側へと前進して、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を近位側へと後退させ、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。
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、ハンドルアセンブリ７０２は、モータドライバ７１５によって制御され、外科用器具１０の発射システムによって使用され得るモータ７１４を含むことができる。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動モータを含んでよい。モータドライバ７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１９を含むＨブリッジドライバを含むことができる。モータ７１４は、制御電力を外科用器具１０に供給するために、ハンドルアセンブリ１４に解放可能に搭載された電源アセンブリ７０６によって給電され得る。電源アセンブリ７０６は、外科用器具１０に給電するための電源として使用され得る、直列に接続された複数の電池を備えてもよい。特定の状況下では、電源アセンブリ７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源アセンブリ７０６に別個に結合可能であり得るリチウムイオン電池であってよい。
シャフトアセンブリ７０４は、シャフトアセンブリ７０４と電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間に、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、シャフトアセンブリコントローラ７２２を含むことができる。例えば、インターフェースは、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間にシャフトアセンブリコントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの結合係合のために１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第１のインターフェース部分７２５、及び、対応する電源アセンブリ電気コネクタとの結合係合のために１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第２のインターフェース部分７２７を備え得る。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アセンブリ７０４の１つ又は２つ以上の電力要件を電力管理コントローラ７１６に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アセンブリ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、電源アセンブリ７０６の電池の電力出力を変調し得る。コネクタは、ハンドルアセンブリ７０２の、シャフトアセンブリ７０４及び／又は電源アセンブリ７０６への機械的結合係合の後に活性化して、シャフトアセンブリコントローラ７２２と電力管理コントローラ７１６との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。
インターフェースは、例えば、ハンドルアセンブリ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とシャフトアセンブリコントローラ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、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間、インターフェースは、ハンドルアセンブリ７０２を介した電力管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の直接線の通信を容易にし得る。
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。
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。
電源アセンブリ７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検知回路７３６を含み得る。シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間に、電力管理回路は、シャフトアセンブリ７０４の電力要件に基づいて電池の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流検知回路７３６は、電源アセンブリ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、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。電力管理コントローラ７１６及び／又はシャフトアセンブリコントローラ７２２はそれぞれ、多数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。
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表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電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、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成することができる。出力装置７４２は代わりに、電源アセンブリ７０６と一体化することができる。このような状況下では、シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に結合されている一方で、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信はインターフェースを介して成し遂げられ得る。
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、ディスプレイセグメント、シャフトセグメント、エンコーダセグメント、モータセグメント、及び電力セグメントなどの１つ又は２つ以上の追加の回路セグメントと相互作用するように構成されている。回路セグメントのそれぞれは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に結合されてよい。メインコントローラ７１７もまた、フラッシュメモリに結合される。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結合された、複数の入力を備える。セグメント化回路は、例えば、電動外科用器具１０内のプリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、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装置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。
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に結合される。
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、メインコントローラ７１７に結合されたディスプレイコネクタを備える。表示コネクタは、メインコントローラ７１７を、ディスプレイの１つ又は２つ以上の集積回路ドライバを通して、ディスプレイに結合している。ディスプレイの集積回路ドライバは、ディスプレイと一体化されてよく、かつ／又はディスプレイとは別個に配置されてよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及び／又は任意の他の好適なディスプレイなど、任意の好適なディスプレイを含んでもよい。いくつかの例では、ディスプレイセグメントは安全コントローラに結合される。
シャフトセグメント（セグメント５）は、外科用器具１０（図１〜図４）に結合されている、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）用の制御部、及び／又は、交換式シャフトアセンブリ２００に結合されたエンドエフェクタ３００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に結合するように構成された、シャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電性ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）、関節運動スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭを有する低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフトアセンブリ２００及び／又はシャフトＰＣＢＡ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、交換式シャフトアセンブリ２００に結合されてもよく、かつ／又は外科用器具１０と一体化されてもよい。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とインターフェース接続され得る１つ又は２つ以上のシャフトアセンブリ２００及び／若しく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、並びに／又は他のデータを含む。
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、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）、及び／又はエンドエフェクタ３００の回転位置を識別するように構成されている。いくつかの例では、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に結合されてよい。
モータ回路セグメント（セグメント７）は、電動外科用器具１０（図１〜図４）の移動を制御するように構成されたモータ７１４を備える。モータ７１４は、１つ又は２つ以上のＨブリッジ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、及びモータコントローラを含むＨブリッジドライバによってメインコントローラ７１７に結合されている。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラにも結合される。モータ電流センサは、モータの引き込み電流を測定するため、モータと直列に結合している。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）フィルタに結合されている。
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。
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結合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結合されている。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。
複数のスイッチが、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に結合されている。スイッチは、外科用器具１０（図１〜図４）、及びセグメント化回路の動作を制御し、及び／又は外科用器具１０の状態を示すように構成されてもよい。緊急離脱ドアスイッチ、及び緊急離脱用のホール効果スイッチは、緊急離脱ドアの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の複数の関節運動スイッチは、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び３）及び／又はエンドエフェクタ３００（図１及び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に結合される。左側関節運動左スイッチ、左側関節運動右スイッチ、左側関節運動中央スイッチ、及び左側反転スイッチを備える左側スイッチは、左側屈曲コネクタによってメインコントローラ７１７に結合されている。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に結合されている。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に結合されている。
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。リミットスイッチは、それらの耐久性、取り付けやすさ、及び動作の信頼性という理由から、様々な用途及び環境で使用されている。制限スイッチは、対象体の有無、通過、配置、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は、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、磁場の影響下にて稼働する、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。
図６は、本開示の一態様による、ハンドルアセンブリ７０２と電源アセンブリ７０６との間のインターフェース、及びハンドルアセンブリ７０２と交換式シャフトアセンブリ７０４との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路７００の別のブロック図である。ハンドルアセンブリ７０２は、メインコントローラ７１７、シャフトアセンブリコネクタ７２６、及び電源アセンブリコネクタ７３０を備えることができる。電源アセンブリ７０６は、電源アセンブリコネクタ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、及び電流検知回路７３６を含むことができる。電源アセンブリコネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間、電力管理回路７３４は、交換式シャフトアセンブリ７０４の電力要件に基づいて電池７０７の電力出力を変調するように構成され得る。例えば、電力管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流検知回路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、電源アセンブリ７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。シャフトアセンブリ７０４は、不揮発性メモリ７２１に結合されるシャフトアセンブリコントローラ７２２、及びシャフトアセンブリ７０４をハンドルアセンブリ７０２に電気的に結合するためのシャフトアセンブリコネクタ７２８を含む。シャフトアセンブリコネクタ７２６、７２８は、インターフェース７２５を形成する。メインコントローラ７１７、シャフトアセンブリコントローラ７２２、及び／又は電力管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されたプロセスのうちの１つ又は２つ以上を実施するように構成され得る。
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）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてもよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電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、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は電源アセンブリ７０６と一体化されてもよい。交換式シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に結合されている間に、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ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。
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に結合された１つ又は２つ以上のプロセッサ８０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるコントローラを備えることができる。メモリ回路８０４は、プロセッサ８０２によって実行されると、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記憶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を含むことができる。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。
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み合わせ論理回路８１０を示す。組み合わせ論理回路８１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。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、組み合わせ論理８１２によってデータを処理し、出力８１６を提供するように構成された組み合わせ論理回路８１２を含む有限状態マシンを含み得る。
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保存することができる。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。組み合わせ論理回路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、組み合わせ論理回路８２２によってデータを処理し、出力８２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ８０２と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路８１０及び順序論理回路８２０の組み合わせを含むことができる。
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。
図１０は、絶対位置決めシステム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）の絶対位置決めシステム１１００の図である。絶対位置決めシステム１１００のためのセンサ構成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、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯１２２のラックを備える長手方向可動駆動部材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に結合される。したがって、絶対位置決めシステム１１００は、実際には、長手方向可動駆動部材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結合されてもよい。したがって、長手方向可動駆動部材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結合され得る。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検知システム、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検知システム、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。
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アセンブリ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の単一回転が、変位部材１１１１のいくらかの直線的な長手方向の並進運動に対応するように、ギヤアセンブリ１１１４に動作可能に結合され得る。ギヤ装置及びセンサの構成は、ラックアンドピニオン式構成を介した直線アクチュエータ、又は平歯車若しくは他の接続を介した回転式アクチュエータに接続され得る。電源１１２９は、絶対位置決めシステム１１００に電力を供給し、出力インジケータ１１２８は、絶対位置決めシステム１１００の出力を表示することができる。図２において、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ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、又はこれらの組み合わせを表す。
位置センサ１１１２と関連付けられたセンサ素子１１２６の１回転は、変位部材１１１１の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に結合されたセンサ素子１１２６の１回転後に、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する、長手方向の直線距離である。センサ構成１１０２は、位置センサ１１１２が変位部材１１１１のフルストロークの間に１回又は２回以上の回転を完了することになるギヤ減速装置を介して接続されてもよい。位置センサ１１１２は、変位部材１１１１のフルストロークの間に複数回の回転を完了してもよい。
一連のスイッチ１１２２ａ〜１１２２ｎが、ここで、ｎは１より大きい整数であるが、単独で、又はギヤ減速装置との組み合わせで使用され、位置センサ１１１２の２回以上の旋回の間に固有の位置信号を提供することができる。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、そのコントローラは、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、磁気センサ、ポテンショメータと同様のアナログ回転式センサ、アナログ式ホール効果アレイを含んでもよく、それらは、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する。
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。
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よりも正確な制御などの様々な機能を実行するようにプログラムされ得る。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、モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であるＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバが、絶対位置決めシステム１１００で使用するために、容易に置き換えられ得る。絶対位置決めシステム１１００に関するより詳細な説明は、ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する米国特許出願第１５／１３０，５９０号に記載されており、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
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よりも正確な制御を提供するようにプログラムされ得る。コントローラ１１０４は、コントローラ１１０４のソフトウェア内で応答を計算するように構成され得る。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。
絶対位置決めシステム１１００は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを含み得、かつ／又は同コントローラを実施するようにプログラムされ得る。電源１１２９が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的な入力、この場合には、電圧に変換する。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。他のセンサ（複数可）１１１８が、位置センサ１１１２により測定された位置に加えて物理的なシステムの物理的なパラメータを測定するために、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、開示によってその全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許第９，３４５，４８１号、開示によってその全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許出願公報第２０１４／０２６３５５２号、及び開示によってその全体が参照により本明細書に組み込まれる、ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているセンサ構成などのセンサ構成を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム１１００は、デジタルデータ獲得システムに結合され、そこでは、絶対位置決めシステム１１００の出力は、有限の解像度及びサンプリング周波数を有することとなる。絶対位置決めシステム１１００は、加重平均、及び計算された応答を測定された応答に向けて駆動する理論的な制御ループなどのアルゴリズムを使用して、計算された応答を測定された応答と組み合わせるための比較及び組み合わせ回路を含むことができる。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）。
モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であるＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１１１０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷用に特に設計された外部Ｎ形電力金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と一緒に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ１１１０は、固有のチャージポンプレギュレータを含み、７Ｖまでのバッテリー電圧降下のための全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまで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を使用して、Ｎ形ＭＯＳＦＥＴに必要とされる上記のバッテリー供給電圧を提供することができる。ハイサイド駆動用の内部チャージポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータドライバが、絶対位置決めシステム１１００で使用するために、容易に代用することができる。
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整列を示す、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。絶対位置決めシステム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アセンブリ１２０６と、を備える。図２を簡単に参照すると、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯のラック１２２を備える、長手方向可動駆動部材１２０を表し得る。図１１を参照すると、ギヤアセンブリ１２０６、磁石ホルダ１２０４、及び磁石１２０２を支持するために、ブラケット１２１６などの構造要素が提供されている。位置センサ１２００は、ホール素子などの磁気検知素子を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。磁石１２０２が回転するにつれて、位置センサ１２００の磁気検知素子は、１旋回にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を判定する。
センサ構成１１０２は、例えば、全磁場を測定するか又は磁場のベクトル成分を測定するかどうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気検知素子を含んでもよい。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。
ギヤアセンブリは、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の周りに回転し、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の長手方向の並進運動に対応する。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に結合されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各フルストロークに対して完全に１回転する。
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に結合されており、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に結合された第２のギヤ１２１０及び第３のギヤ１２１２も示されている。
図１２は、本開示の一態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える、絶対位置決めシステム１１００のための位置センサ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とインターフェース接続されて絶対位置決めシステム１１００を提供する。位置センサ１２００は、低電圧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つのホール効果素子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ための簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実施するために、１桁毎の方法とボルダーのアルゴリズム（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。
ホール効果素子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、個数、及び特性に依存するので、ホール係数は、導体を作る材料の特徴を示す。ＡＳ５０５５位置センサ１２００において、ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、磁石１２０２の絶対位置を磁石１２０２の１回転にわたって角度で示す電圧信号を発生させることが可能である。この角度値は、固有の位置信号であり、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１２３６によって計算され、オンボードで搭載されたＡＳ５０５５位置センサ１２００のレジスタ又はメモリ内に格納される。１回転にわたる磁石１２０２の位置を示す角度値は、様々な技術で、例えば、電源投入時に、又はコントローラ１１０４によって要求されたときに、コントローラ１１０４に提供される。
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に動作するため、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、すなわち、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。コントローラ１１０４に割込を送信して、新規の有効な角度を読み取り得ることを知らせるために、第７の接続を追加することができる。電源を投入すると、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、１回の角度測定を含むすべての電源投入シーケンスを実行する。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力１２４２として示され、その角度値は、内部レジスタ内に格納される。一旦、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、ＡＳ５０５５位置センサ１２００からＳＰＩインターフェース１２３４を介して角度値を読み取ることによって、ＩＮＴ出力１２４２においてＩＮＴリクエスト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は、再度消去される。また、コントローラ１１０４によってＳＰＩインターフェース１２３４による「角度を読み取れ」というコマンドを位置センサ１２００に送信することにより、チップを自動的に電源投入し、別の角度測定を開始する。コントローラ１１０４が角度値を読み取ることを完了するとすぐに、ＩＮＴ出力１２４２は、消去され、新規の結果が、角度レジスタ内に格納される。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。
ＡＳ５０５５位置センサ１２００の測定原理に起因して、単一の角度測定のみが、各電力投入シーケンス後の極めて短い時間（〜６００μｓ）内に実行される。１つの角度の測定が完了するとすぐに、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ため、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においていくつかの角度サンプルを平均することによって低減することができる。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは、６ｄＢ（５０％）低減する。
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の発射ストロークを示す、外科用器具１０（図１〜図４）のエンドエフェクタ２５０２の断面図である。エンドエフェクタ２５０２は、図１〜図４に示す外科用器具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に沿って遠位側及び近位側に並進運動可能である。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が遠位側に並進運動すると、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、それを遠位側に押し、楔形スレッド２５１３をステープルドライバ２５１１に接触させる。ステープルドライバ２５１１は、ステープル２５０５内に上昇させられて、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。
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まで遠位側に前進し得る。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、遠位側に前進し始め得る。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、それを遠位側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、ステープルドライバ２５１１に接触しない場合がある。静止摩擦が克服された後、第１の領域２５１７内のＩビーム２５１４を駆動する力は、実質的に一定であり得る。
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ドライバ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、ステープルドライバ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ドライバ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、第１の領域２５１７内のＩビーム２５１４を駆動する力と同様であり得る。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の発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の位置決めは、単なる一例である。いくつかの例では、異なる領域は、例えば、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の組織の位置決めに基づいて、エンドエフェクタの長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
上で論じたように、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）のハンドルアセンブリ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、シャフトアセンブリの発射システムを、シャフトアセンブリのエンドエフェクタ２５０２に対して前進及び／又は後退させることができる。Ｉ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に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２若しくは外部作用の他の動作パラメータに基づいて、Ｉビーム２５１４の速度を予測するように構成することができる。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／若しくは位置などの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することができる。コントローラ１１０４は、本明細書に記載された絶対位置決めセンサシステムを利用してＩビーム２５１４の速度を検知するように構成することができる。コントローラは、Ｉビーム２５１４の予測速度とＩビーム２５１４の検知速度とを比較して、Ｉビーム２５１４の速度を増加させるために電気モータ１１２２への電力を増やし、かつ／又はＩビーム２５１４の速度を減少させるために減らすべきかどうかを判定するように構成されることができる。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、ＭＯＴＯＲ−ＤＲＩＶＥＮ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する米国特許第８，２１０，４１１号において見出され得、この内容は、それによって、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。センサ構成を含む外科用器具１０に関する更なる詳細は、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳと題する米国特許第７，８４５，５３７号において見出され得、この内容は、それによって、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Ｉビーム２５１４に作用する力は、様々な技術を使用して決定され得る。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決定され得、モータ２５０４の電流は、遠位側に前進するときのＩビーム２５１４が受ける負荷に基づく。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の近位端上に配置することによって決定されてもよい。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決定されてもよい。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の予期される位置を超過する場合、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。そのような技術は、ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する米国特許出願第１５／６２８，０７５号に記載されており、この内容は、それによって、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図１４は、本開示の一態様による、変位部材の遠位側並進運動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の遠位側並進運動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〜図１３に関して本明細書に記載されているように構成されてもよい。
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／又は並進運動は、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である駆動部材１２０に結合されているため、Ｉビーム２５１４の位置は、位置センサ２５３４を使用する長手方向に移動可能である駆動部材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、本明細書に記載されているように、Ｉビーム２５１４の位置、変位、及び／又は並進運動は、位置センサ２５３４によって達成することができる。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ているように、Ｉビーム２５１４などの変位部材１１１１の並進運動を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの例では、制御回路２５１０は、プロセッサ又はプロセッサが、変位部材、例えば、Ｉビーム２５１４を、記載された方法で制御することを可能にする命令を実行するための、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、又は他の好適なプロセッサを含むことができる。一態様では、タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路２５１０に提供して、位置センサ２５３４によって判定されたＩ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、開始位置に対して特定の時間（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、外部事象をカウントするか、又は外部事象の時間を測定するように構成することができる。
制御回路２５１０は、モータ設定点信号２５２２を生成することができる。モータ設定値信号２５２２は、モータコントローラ２５０８に提供され得る。モータコントローラ２５０８は、本明細書に記載されているように、モータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に提供してモータ２５０４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を含むことができる。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与えられるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、モータコントローラ２５０８は、省略されてもよく、制御回路２５１０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から電力を受け取ることができる。エネルギー源２５１２は、バッテリー、スーパーキャパシタ、又は任意の他の好適なエネルギー源２５１２であっても、又はそれらを含んでもよい。モータ２５０４は、動力伝達装置２５０６を介してＩビーム２５１４に機械的に結合されてもよい。動力伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩビーム２５１４に結合するための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の位置を検知することができる。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タイプのセンサであっても、又はそれらを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４が遠位側及び近位側に並進運動するにつれて、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むことができる。制御回路２５１０は、パルスを追跡してＩビーム２５１４の位置を判定することができる。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。他のタイプの位置センサは、Ｉビーム２５１４の運動を示す他の信号を提供してもよい。また、いくつかの例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステッ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集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設置されてもよい。
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得る。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、光センサ、及び／又はエンドエフェクタ２５０２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを含むことができる。センサ２５３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含んでもよい。
１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、クランプされた状態中にアンビル２５１６内の歪みの大きさを測定するように構成されたマイクロ歪みゲージなどの歪みゲージを含んでもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを含んでもよい。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
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上に作用した力は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に捕捉された組織部分によって経験される組織圧縮を表し得る。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。１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ又は５Ｂに記載されているように、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に加えられた閉鎖力をリアルタイムで評価する。
電流センサ２５３６を用いて、モータ２５０４によって引き出される電流を測定することができる。Ｉビーム２５１４を前進させるために必要とされる力は、モータ２５０４によって引き出される電流に相当する。その力は、デジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に提供される。
図１〜図１３に関連して、また図１４を参照すると、本明細書に開示された器具の物理的な性質を使用して、制御回路２５１０は、コントローラのソフトウェア内で器具の実際のシステムの応答をシミュレートするように構成することができる。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。
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、交換式シャフトアセンブリの、例えば、変位部材及び関節運動ドライバを操作する電気モータ２５０４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、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。
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。また、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、以下に記載される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうちの任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができることを理解されたい。
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側及び近位側に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ２５０２は、枢動可能なアンビル２５１６と、使用のために構成される場合は、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。本明細書に記載されているように、臨床医は、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することができる。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、近位側のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位側にあるストローク終了位置まで遠位側に駆動することができる。変位部材が遠位側に並進運動するにつれて、遠位端に配置さ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。
様々な例において、外科用器具２５００は、例えば、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、Ｉビーム２５１４などの変位部材の遠位側並進運動を制御するようにプログラムされた制御回路２５１０を含むことができる。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検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、変位部材の遠位側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運動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運動させ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、初期に、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モータ２５０４を動作することができる。ストロークの開ループ部分間の器具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することができる。器具の応答には、開ループ部分間の変位部材の並進運動距離、開ループ部分間の経過時間、開ループ部分間にモータ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等が含まれる。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することができる。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運動データに基づいて、モータ２５０４を閉ループ方式で変調して、一定の速度で変位部材を並進運動させることができる。
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とｔ１との間で経過し得る初期期間である。
第１の実施例２５９２は、厚い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に配置された場合の外科用器具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の初期期間の間に、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断することができる。制御回路２５１０は、位置２５９４が、ｔ１の後の（例えば、閉ループ部分内で）例２５９２の勾配によって示される、選択された一定の速度（Ｖｓｌｏｗ）で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することができる。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４の位置をモニタリングし、モータ設定値信号２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を変調することによって、Ｉビーム２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動して、Ｖｓｌｏｗを維持することができる。
第２の例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との間に位置されたときの外科用器具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まで横断することができる。制御回路は、位置２５９６が、選択された一定の速度（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することができる。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。
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アセンブリ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、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ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、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ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、細長いシャフトアセンブリ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、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ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の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ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の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。
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、外科用ステープルカートリッジ２３０４を内部で動作可能に支持するように構成された細長いチャネル２３０２の形態で第１の顎部を含む。エンドエフェクタ２３００は、更に、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の形態で第２の顎部を含む。細長シャフトアセンブリ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。係る構成により、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。具体的には、図１８を参照すると、細長いシャフトアセンブリ２２００は、スパイン２１０を含み、このスパインは、（１）内部で発射部材２２０をスライド可能に支持し、（２）スパイン２１０の周りに延在する閉鎖管２６０（図１６）をスライド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アセンブリ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。
スパイン２１０はまた、近位側関節運動ドライバ２３０をスライド可能に支持する。近位側関節運動ドライバ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、その中で遠位側関節運動ドライバ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。遠位側関節運動ドライバ２８２０は、そのドライバに適用された関節制御運動に応答して、シャフト軸ＳＡ−ＳＡに対して横方向にオフセットされ、かつ平行である関節運動作動軸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進行させるために、細長いシャフトアセンブリ２２００内で移動可能に支持されている。
図１７及び１８では、シャフトフレーム２８１２は、枢動ピン２８１８を上部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アセンブリ２３９０の枢動ベース部分２３９５に形成された枢動孔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アセンブリ２３９０は、ばねピン２３９３又は同等物によって、細長いチャネル２３０２の近位端２３０３に取り付けられている。枢動ピン２８１８は、シャフト軸ＳＡ−ＳＡに対して横方向の関節運動軸Ｂ−Ｂを画定して、シャフトフレーム２８１２に対して関節運動軸Ｂ−Ｂを中心とする、エンドエフェクタ２３００の枢動進行（すなわち、関節運動）を容易にする。
図１８に示すように、リンクピン２８２５が、遠位側関節運動ドライバ２８２０の遠位端２８２３上に形成され、クロスリンク２９００の近位端２９０２での孔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ＳＡ−ＳＡを横切って延在し、遠位端部分２９０６を含む。遠位側リンク孔２９０８が、クロスリンク２９００の遠位端部分２９０６を貫通して設けられ、エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０の枢動ベース部分２３９５の底部から延在するベースピン２３９８を内部で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Ｂ−Ｂに平行であるリンク軸ＬＡを画定する。図１７及び２０は、非関節運動位置における外科用エンドエフェクタ２３００を例証する。エンドエフェクタ軸ＥＡは、細長いチャネル２３０２によって画定され、シャフト軸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ＳＡ−ＳＡと「同軸上に整列される」か、又はシャフト軸ＳＡ−ＳＡと平行であることを意味し得る。近位方向ＰＤへの遠位側関節運動ドライバ２８２０の移動により、クロスリンク２９００が、図１９に示すように、関節運動軸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を引き出すことを可能にすることとなる。遠位方向ＤＤへの遠位側関節運動ドライバ２８２０の移動により、クロスリンク２９００が、図２１に示すように、関節運動軸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を移動させることを可能にすることとなる。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が湾曲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を中心として湾曲させることを可能にする。外科用エンドエフェクタ２３００が、シャフト軸ＳＡ−ＳＡの両側において回し切った関節運動位置にある場合、エンドエフェクタ軸ＥＡとシャフト軸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°）〜６５度（６５°）である。
図１９は、一態様による、直線位置にある、すなわち、シャフト軸ＳＡとして図示してある長手方向に対してゼロ角度θ０をなす関節運動継手２２７０を示す。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とエンドエフェクタ軸ＥＡとの間で画定される第２の角度θ２をなして別の方向に関節運動する、図１９の関節運動継手２２７０を例証する。
図１６〜図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装置を備えている。ただし、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スライド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が関節運動するときに、ピン２９５４に対して枢動及び並進運動することが可能となる。枢動ピン２９５８が、中央支持部材２９５０の下側から突き出しており、エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０のベース部分２３９５内に設けられた対応する枢動孔２３９９内に枢動可能に受容される。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。
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決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アレイを備えてもよく、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〜図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決定し、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。
関節運動センサ装置は、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。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に動作可能に結合された磁石と、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に結合することができる。位置センサは、ホール効果センサなどの１つ又は２つ以上の磁気検知素子を含み、関節継手２２７０内又はそれに隣接して磁石に近接して配置される。したがって、磁石が回転すると、位置センサの磁気検知素子は、磁石の絶対角度位置を決定する。磁石が関節継手２２７０に結合されると、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決定することができる。
別の態様では、外科用器具は、関節運動ドライバ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決定するように構成される。関節運動ドライバ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、関節運動ドライバ２３０の絶対位置を追跡し、次いでエンドエフェクタ２３００の角度位置に並進運動させることができる。この態様では、外科用器具は、関節運動ドライバ２３０の絶対直線位置を決定し、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結合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の角度位置を並進運動又は計算するように更に構成される。
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ドライバ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つ以上の磁気検知素子を備え、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、位置センサの磁気検知素子は、１回転にわたって磁石の絶対角度位置を判定する。
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ドライバ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ドライバ２３０に結合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ドライバ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接続されてもよく、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ドライバ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、関節運動ドライバ２３０の完全なストロークに等しくなり得る。位置センサは、次いで、図１０に図示したそれらの態様などのように、関節運動ドライバ２３０の絶対位置に対応する固有の位置信号をコントローラ１１０４に送信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、次いで、コントローラ１１０４は、例えば、事前に計算されたエンドエフェクタ２３００の角度位置の値を送り返す参照テーブルに問い合わせること、関節運動ドライバ２３０の直線位置を入力として利用する、エンドエフェクタ２３００の角度位置を、アルゴリズムを介して計算すること、又は当技術分野で既知の任意の他のそのような方法によって、関節運動ドライバ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ための論理を実行するように構成されている。
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の、任意の個数の磁気検知素子が関節運動センサ装置に用いられてよい。利用される磁気検知素子の数は、関節運動センサ装置によって検知される所望の分解能に対応する。換言すれば、使用される磁気検知素子の数が多いほど、関節運動センサ装置によって検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。
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に示す位置決め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の絶対角度位置を決定するための絶対位置決め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つのホール効果素子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ための簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実施するために、１桁毎の方法とボルダーのアルゴリズム（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。
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、絶対位置決めシステム１１００からの絶対位置フィードバック信号／値を用いて判定することができる。一態様において、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、絶対位置決めシステム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アセンブリ４００（図３）によって発射部材２２０（図３）に動作可能に結合されると、絶対位置決めシステム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。様々な状況において、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得る。駆動部材１２０の長手方向変位は、絶対位置決めシステム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。
別の態様では、関節運動角度θは、センサを関節運動継手２２７０に設置することによって判定することができる。上述したように、センサは、駆動部材１２０の長手方向変位ではなく、関節運動継手２２７０の絶対的な回転を測定するように適合された方法で、絶対位置決めシステム１１００を使用して関節運動継手２２７０の回転を検知するように構成することができる。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の回転を検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、ホール素子などの１つ又は２つ以上の磁気検知素子を備え、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の磁気検知素子は、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、コントローラ１１０４に提供されて、関節運動継手２２７０の関節運動角度を計算する。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決めシステム１１００によって判定され得る。
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減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することができる。電動モータ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。
図２２及び２３は、様々な異なる外科手技を実行するために使用され得るモータ駆動式外科用器具１０を図示している。外科用器具１０は、エンドエフェクタ３６０２を備えることができ、そのエンドエフェクタは、１つ又は２つ以上の電極を含むことができる。エンドエフェクタ３６０２は、電流が組織の中に導入され得るように、組織に対して位置決めすることができる。外科用器具１０は、単極性動作又は双極性動作を行うように構成することができる。単極性動作の間、電流は、エンドエフェクタ３６０２上の活性（又は電源）電極によって組織中に導入され、リターン電極を通じて戻すことができる。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もよい。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。
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を含むことができる。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、３６０８の間の間隔が第１の位置の間隔よりも小さい位置に組織を収容するために、反対側の顎部から離間された位置から移動可能であってもよい。この移動可能な顎部の動きにより、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、顎部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てもよく、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を通って延在可能であるナイフ部材３６２８を含むことができる。このナイフ部材３６２８は、組織及び電極に対して移動可能であり、組織を横切することができる。
外科用器具１０は、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機構、及び組織ナイフなどの、組織を切断するための機構を含むことができる。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を配置するためのシャフトを含むことができる。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することができる。係る継手は、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場合に、電気外科用装置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配置することを可能にすることができる。
電気外科用装置によって印加される電気エネルギーは、ハンドルアセンブリ３５００と通信している発電機３４００によって、器具に伝送することができる。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。
ＲＦエネルギーは、ＥＮ ６０６０１−２−２：２００９＋Ａ１１：２０１１，Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ２０１．３．２１８−ＨＩＧＨ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹに記載される周波数範囲であり得る。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。
例証した構成において、外科用器具１０は、ハンドルアセンブリ３５００に動作可能に結合されている交換式外科用ツールアセンブリ３６００を備える。別の外科用システムの態様では、交換式外科用ツールアセンブリ３６００はまた、ロボット制御又は自動化された外科用システムのツール駆動アセンブリと共に有効に使用することもできる。例えば、本明細書に開示された外科用ツールアセンブリ３６００は、以下に限定されないが、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳと題する米国特許第９，０７２，５３５号に開示されたものなどの様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法を用いて使用することができ、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
例証した態様において、ハンドルアセンブリ３５００は、臨床医が把持及び操作することができるピストルグリップ部分を含むハンドルハウジング３５０２を含むことができる。以下に簡潔に論じるように、ハンドルアセンブリ３５００は、様々な制御運動を交換式外科用ツールアセンブリ３６００の対応する部分に生成及び適用するように構成されている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、ハンドルアセンブリ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、一般に３５１０として指定された「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、その閉鎖駆動システムを使用して交換式外科用ツールアセンブリ３６００に閉鎖及び開放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が枢動可能に支持する閉鎖トリガ３５１２の形態のアクチュエータを含むことができる。係る構成により、閉鎖トリガ３５１２が臨床医によって操作されるのを可能にし、その結果、臨床医がハンドルアセンブリ３５００のピストルグリップ部分５０４を把持するときに、閉鎖トリガ３５１２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置まで、より詳細には、完全圧縮位置又は完全作動位置まで容易に枢動され得る。使用中、閉鎖駆動システム３５１０を作動させるため、臨床医は、ピストルグリップ部分に向けて閉鎖トリガ３５１２を押し下げる。ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に更に詳細に記載されているように、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれるのだが、臨床医が閉鎖トリガ３５１２を完全に押し下げ、完全な閉鎖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を完全な押し下げ位置又は完全な作動位置にロックするように構成されている。臨床医が、非作動位置に付勢させている閉鎖トリガ３５１２をロック解除したい場合には、臨床医は、閉鎖トリガを非作動位置に戻すことができる閉鎖解放ボタンアセンブリ３５１８を単純に作動させる。閉鎖解放ボタンアセンブリ３５１８はまた、閉鎖トリガ３５１２の位置を追跡するために、ハンドルアセンブリ３５００内のマイクロコントローラと通信する様々なセンサと相互作用するように構成することもできる。閉鎖解放ボタンアセンブリ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号の中に見出すことができる。
少なくとも１つの形態では、ハンドルアセンブリ３５００及びハンドルフレーム３５０６は、本明細書において発射駆動システム３５３０と呼ばれる別の駆動システムを動作可能に支持することができ、その駆動システムは、その駆動システムに取り付けられている、交換式外科用ツールアセンブリの対応する部分に発射運動を適用するように構成されている。米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に詳細に記載されているように、発射駆動システム３５３０は、ハンドルアセンブリ３５００のピストルグリップ部分内に置かれている電気モータ３５０５を使用することができる。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ＤＣブラシ付き駆動モータであってもよい。他の構成において、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もよい。モータ３５０５は、一形態では、着脱可能なパワーパックを含むことができる電源３５２２によって給電されてもよい。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多数の電池が、外科用器具１０のための電源３５２２として使用されてもよい。更に、電源３５２２は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
電気モータ３５０５は、モータの極性に応じて、遠位側及び近位側の長手方向に移動可能である駆動部材３５４０を軸方向に駆動するように構成されている。例えば、モータ３５０５が一方の回転方向に駆動されるとき、長手方向に移動可能である駆動部材は、遠位方向「ＤＤ」の軸方向に駆動されることになる。モータ３５０５が反対の回転方向に駆動されるとき、長手方向に移動可能である駆動部材３５４０は、近位方向「ＰＤ」の軸方向に駆動されることになる。ハンドルアセンブリ３５００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、又はそれ以外の方法でモータ３５０５を制御するように構成され得るスイッチ３５１３を含むことができる。ハンドルアセンブリ３５００はまた、駆動部材の位置、及び／又は駆動部材が移動している方向を検出するように構成されている１つ又は複数のセンサ（図示せず）を含むこともできる。モータ３５０５の作動は、閉鎖トリガ３５１２に隣接し、かつハンドルアセンブリ３５００上で枢動可能に支持される発射トリガ（図示せず）によって制御され得る。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、ばね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もよく、これにより、臨床医が発射トリガを解放する場合に、それがばね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もよい。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「外付け」で配置され得る。米国特許出願公開第２０１５／０２７２５７５号に記載されているように、ハンドルアセンブリ３５００は、発射トリガ安全ボタン（図示せず）を装備し、発射トリガの不注意による作動を防止することができる。閉鎖トリガ３５１２が非作動位置にある場合、安全ボタンは、ハンドルアセンブリ３５００内に包含され、その場合には、臨床医は、安全ボタンに安易にアクセスすることができず、かつ発射トリガの作動を防止する安全な位置と、発射トリガが発射され得る発射位置との間で安全ボタンを動かすことができない。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。
少なくとも１つの形態では、長手方向に移動可能である駆動部材３５４０は、モータと整合する対応する駆動ギヤ構成（図示せず）と噛み合い係合するために、上部に形成された歯形ラックを有してもよい。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。また、少なくとも１つの形態は、手動で作動可能な「緊急離脱」アセンブリを含むこともでき、そのアセンブリは、臨床医が、動作不能になったモータ３５０５の、長手方向に移動可能である駆動部材を手動で後退させることができるように構成されている。この緊急脱出アセンブリは、解放可能なドア３５５０の下のハンドルアセンブリ３５００内に格納されるレバー又は緊急離脱ハンドルアセンブリを含んでもよい。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、緊急離脱ハンドルアセンブリを使用して駆動部材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。ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＵＴＴＩＮＧ ＡＮＤ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＷＩＴＨ ＭＡＮＵＡＬＬＹ ＲＥＴＲＡＣＴＡＢＬＥ ＦＩＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許第８，６０８，０４５号は、その開示全体が本明細書に参照により組み込まれるのだが、本明細書にて開示した様々な交換式外科用ツールアセンブリのいずれか１つと共に使用することもできる、緊急離脱構成、並びに他の構成要素、構成、及びシステムについて開示している。
図２２に示すように、少なくとも１つの構成において、交換式外科用ツールアセンブリ３６００は、上部にノズルアセンブリ３６１２を動作可能に支持するツールシャーシを含むツールフレームアセンブリ３６１０を含む。更に、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＡＸＩＡＬＬＹ ＭＯＶＡＢＬＥ ＣＬＯＳＵＲＥ ＭＥＭＢＥＲと題する米国特許出願第１５／６３５，６３１号に詳細に記載されているように、これは、その開示全体が本明細書に参照により組み込まれるのだが、ツールシャーシ及びノズルアセンブリ３６１２は、ツールシャーシに対するシャフト軸ＳＡを中心とした外科用エンドエフェクタ３６０２の回転を容易にする。係る回転移動は、図２２において、矢印Ｒにより示されている。交換式外科用ツールアセンブリ３６００は、近位側閉鎖管３６２２を動作可能に支持し、外科用エンドエフェクタ３６０２に結合されているスパインアセンブリ３６３０（図３及び２４を参照）を含む。様々な状況において、アセンブリを容易にするため、スパインアセンブリ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することができる。組み立てられた形態において、スパインアセンブリ３６３０は、ツールシャーシ内に回転可能に支持されている近位端を含む。一構成では、例えば、スパインアセンブリ３６３０の近位端は、ツールシャーシ内に支持されるように構成されているスパインベアリング（図示せず）に取り付けられている。係る構成により、スパインアセンブリ３６３０のツールシャーシへの回転可能な取り付けが容易になり、その結果、スパインアセンブリは、ツールシャーシに対してシャフト軸ＳＡを中心に選択的に回転することができる。
例証した態様において、交換式外科用ツールアセンブリ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。一構成において、第１の顎部は、内部に従来の（機械式）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２３）を動作可能に支持するように構成されている細長いチャネル３６１４を含む。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ているアンビル３６１６を含む。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って、開放位置と閉鎖位置との間を、細長いチャネル３６１４内に支持された外科用カートリッジに向かってかつ離間して選択的に移動することができる。例証した構成において、アンビル３６１６は、シャフト軸ＳＡに対して横方向の枢動軸を中心とした選択的な枢動進行のために、細長いチャネル３６１４の近位端部分上に枢動可能に支持されている。閉鎖駆動システム３５１０の作動によって、関節運動コネクタ３６１８に取り付けられている近位側閉鎖部材又は近位側閉鎖管３６２２の遠位側の軸方向の移動を引き起こすことができる。近位側閉鎖管３６２２の作動は、遠位側閉鎖管セグメント３６２０の遠位側進行を生み出し、最終的に閉鎖運動をアンビル３６１６に適用することになる。
少なくとも１つの構成において、ＲＦエネルギーは、供給リード線３４０２を通じて従来のＲＦ発生器３４００により外科用ツールアセンブリ３６００に供給される。少なくとも１つの構成において、供給リード線３４０２は、オンボード配線板３６５４上のセグメント化されたＲＦ回路３６５６に取り付けられている対応する雌型コネクタ３４１０の中に差し込まれるように構成された雄型プラグアセンブリ３４０６を含む。図２５を参照せよ。係る構成は、発生器３４００から供給リード線３４０２を巻き取らずにノズルアセンブリ３６１２を回転させることによって、ツールシャーシに対してシャフト軸ＳＡを中心とする、シャフト及びエンドエフェクタ３６０２の回転進行を容易にする。オンボードのオン／オフ電源スイッチ３４２０が、ＲＦ発生器をオン及びオフするために、ラッチアセンブリ３６２４及びツールシャーシ上で支持されている。ツールアセンブリ３６００がハンドルアセンブリ３５００又はロボットシステムに動作可能に結合されている場合、オンボードのセグメント化されたＲＦ回路３６５６は、コネクタ３６６８を通じて、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、ハンドルアセンブリ３５００はまた、封止、ステープル留め、ナイフの場所、カートリッジのステータス、組織、温度等の進行についての情報を閲覧するための表示画面３４３０も含み得る。図２５からもわかるように、スリップリングアセンブリ３６５２は、遠位側コネクタ３６５８と整合する近位側コネクタ３６６６を含み、その遠位側コネクタは、ステープル留め関連活動のための複数の狭い導電体３６６２と、ＲＦを目的に使用される広い導電体３６６４とを含み得るフレキシブルシャフト回路細片又はアセンブリ３６４６を含む。図２４及び２５に示すように、フレキシブルシャフト回路細片３６４６は、ナイフバー３６２６を形成する積層された板又はバー３６３６の間の中央に支持されている。係る構成により、ナイフ部材３６２８が、クランプ留めされた組織を通って遠位側に前進することを可能にするのに十分な硬さを残したまま、エンドエフェクタ３６０２の関節運動中にナイフバー３６２６及びフレキシブルシャフト回路細片３６４６の十分なフレキシブル性を容易にする。
少なくとも１つの構成において、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の底部内の遠位側の場所まで延在す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細片３６４６の遠位側接触部分３６４４と接触する近位側接触部分を含む。少なくとも１つの構成において、チャネル回路３６４２の遠位端は、細長いチャネル３６１４の壁のうちの一方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の壁の上部の縁端部の上に折り重ねられ、かつそれに取り付けられている。一連の対応する露出した接点が、チャネル回路３６４２の遠位端に設けられている。それに応じて、カートリッジ３６０６は、遠位側マイクロチップに取り付けられ、カートリッジ３６０６本体の遠位端部分に取り付けられたフレキシブルカートリッジ回路を含み得る。フレキシブルカートリッジ回路の端部が、カートリッジ３６０６のデッキ表面の縁端部上に折り重ねられ得、チャネル回路３６４２の露出した接点と電気的な接触を行うように構成された露出した接点を含む。したがって、ＲＦカートリッジ３６０６が細長いチャネル３６１４内に装着されると、電極、並びにＲＦカートリッジ３６０６の遠位側マイクロチップは、給電され、そしてフレキシブルカートリッジ回路、フレキシブルチャネル回路３６４２、フレキシブルシャフト回路３６４６と、スリップリングアセンブリ３６５２との間の接点を通じてオンボードの配線板３６５４と通信する。ＲＦカートリッジ３６０６、並びに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については、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥと題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号の中に見出され得、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
図２６は、本開示の一態様による、コントローラ１１０４（図１０）によって実行されたときのナイフ位置を表示するプロセス５０００の論理フロー図を示す。様々な態様において、外科用器具１０は、横切中のナイフの位置を監視し、かつ変化するナイフ位置をアニメーションとして表示するか、又は経時的な画像のスライドショーを表示するように構成されたプロセス５０００などのプロセスを実行するように構成され得る。このような機能は、例えば、臨床医が、横切操作中に実際のナイフ自体を見る必要なく、ナイフの位置を可視化することを可能にするために有用であり得る。図３０に示すように、ナイフの位置は、外科用器具１０のハンドルアセンブリ５３００上に配置された表示画面５３０２上に表示され得る。表示画面５３０２は、ナイフの位置のグラフィック表現、ナイフの位置の数値表現、又はこれらの組み合わせを含むスライドショー５３０４又はアニメーションを表示することができる。プロセス５０００についての以下の説明では、図３、図１０、及び図１６〜図２３もまた、参照されたい。本明細書で使用されるとき、「ナイフ」という用語は、ナイフバー２８０（また、発射バー１７２とも呼ばれる）、切断縁端部１８２、及び組織を横切するために遠位側に前進する他の関連する構成要素を集合的に指し得る。
しかるべく、プロセス５０００は、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定する（５００２）。発射状態は、ナイフバー２８０がエンドエフェクタ２３００で捕捉された組織を横切するように並進されている、外科用器具１０の動作状態である。コントローラ１１０４は、例えば、位置センサ１１１２を介してナイフシステムの構成要素の位置を検知すること、電圧がモータ１１２０に印加されているかどうかを検出すること、発射トリガの位置を検出すること、閉鎖駆動システム３５１０が作動されたかどうかを検出すること、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）の相対位置を検出することによって、又はこれらの組み合わせによって、ナイフバー２８０が発射されているかどうかを判定することができる。１つの一般的な態様において、発射駆動システム８０が作動し、エンドエフェクタ２３００がクランプされていることをコントローラ１１０４が検出した場合、プロセス５０００は、外科用器具１０が発射状態にあると判定する。
コントローラ１１０４は、ナイフのための発射システムが様々な異なる方法で作動したことを検出することができる。一態様では、コントローラ１１０４は、ナイフバー２８０の並進運動を直接検知するように構成されている。この態様において、位置センサ１１１２によって追跡される変位部材１１１１は、ナイフバー２８０を表す。他の態様において、コントローラ１１０４は、代わりに、ナイフバー２８０に結合された構成要素の並進運動を検知することによって、ナイフバー２８０の並進運動を間接的に検知するように構成されている。これらの態様において、位置センサ１１１２によって追跡される変位部材１１１１は、長手方向に移動可能である駆動部材１２０（図２）、Ｉビーム１７８（図４）、又はナイフシステム若しくは発射駆動システム８０の別の構成要素を表す。これらの態様のいずれにおいても、位置センサ１１１２が、変位部材１１１１が第１の（すなわち、近位側又はホーム）位置から第２の（すなわち、遠位側）位置まで前進していることを検出するとき、コントローラ１１０４は、それによって、ナイフバー２８０が発射していると判定することができる。別の態様では、コントローラ１１０４は、電流センサ２５３６（図１４）と通信可能に結合することができ、その電流センサは、モータ２５０４がエネルギー源２５１２から電力をいつ引き出しているかを検出するように構成されている。モータ２５０４が電力を引き出している（すなわち、電圧がモータ２５０４に印加されている）ことを、電流センサ２５３６が検出すると、コントローラ１１０４は、その検出によって、モータ２５０４が電圧印加時にナイフバー２８０を駆動しているため、ナイフバー２８０が発射していると判定することができる。更に別の態様において、他のセンサ（複数可）１１１８は、発射トリガ（図示せず）がいつ作動したかを判定するように構成された発射トリガセンサを含むことができる。発射トリガが発射駆動システム８０を発射させると、発射トリガが作動されたかどうかを検出し、したがって、外科用器具１０の発射状態を判定するための代理の役割を果たす。発射トリガセンサは、例えば、ハンドルアセンブリ３５００に対する発射トリガ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。他の様々な態様には、ナイフシステム又は発射駆動システム８０がいつ作動したかを検出するように構成された前述のセンサ構成、及び／又は様々な追加のセンサが含まれる。
コントローラ１１０４は、エンドエフェクタ２３００が様々な異なる方法でクランプされていることを検出することができる。一態様では、他のセンサ（複数可）１１１８は、閉鎖トリガ３５１２がいつ作動したか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が閉鎖駆動システム３５１０を作動させると、閉鎖トリガ３５１２が作動したかどうかを検出することが、その結果として、エンドエフェクタ２３００がクランプされた位置又はクランプ解除されていない位置にあるかどうかを判定するための代理の役割を果たす。閉鎖トリガセンサは、例えば、ハンドルアセンブリ３５００に対する閉鎖トリガ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上に作用する力を測定するように構成されたセンサ、若しくは閉鎖管３６２０の相対的な位置を測定するように構成されたセンサ、又は第１の位置と第２の位置との間を並進運動してエンドエフェクタ２３００の閉鎖に影響を及ぼす、閉鎖駆動システムの別の移動可能な構成要素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がクランプされた位置、又はクランプ解除されていない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を含むことができる。第１の顎部３６０４及び／又は第２の顎部３６０８のうちの少なくとも１つの上に配設された圧力センサであって、エンドエフェクタ２３００が物体（例えば、組織）上にクランプされたときを検出するように構成された圧力センサ、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と、を備える。
１つの具体的な例において、外科用器具１０は、上述したような発射トリガセンサと、同様に上述したような顎部センサと、を含む。コントローラ１１０４が、発射トリガ（発射駆動システム８０を制御する）が作動され、かつエンドエフェクタ２３００の顎部３６０４、３６０８がクランプされたことを前述のセンサを介して検出した場合、それに応じて、プロセス５０００は、外科用器具１０が発射状態にある、すなわち、ナイフバー２８０が組織を横切するように前進されていると決定する（５００２）。他の様々な態様は、外科用器具１０が発射状態にあるかどうかを判定するために、個別に又は組み合わせて上記の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については、ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴと題する米国特許出願第１５／６２８，１７５号の中に見出すことができ、この開示は、それによって、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
外科用器具１０が発射状態にない場合、プロセス５０００は、いいえの分岐に沿って進み、コントローラ１１０４は、表示画面５３０２にホームスクリーン画像を表示させる（５００４）。ホームスクリーン画像は、ユーザからコマンドを受信するための入力メニュー、及び／又は外科用器具１０に関する一般的な情報を表示するための入力メニューを含むことができる。
外科用器具１０が発射状態にある場合、プロセス５０００は、はいの分岐に沿って進み、ナイフバー２８０のホーム位置に対する位置を決定する（５００６）。一態様では、プロセス５０００は、ナイフバー２８０の位置を直接的に検知することによって、ナイフバー２８０の位置を決定する（５００６）。この態様では、位置センサ１１１２によって追跡される変位部材１１１１は、ナイフバー２８０を表すことができる。他の態様では、プロセス５０００は、ナイフバー２８０に結合された発射駆動システム８０の長手方向可動駆動部材１２０（図２）又は発射駆動システム８０の別の可動構成要素の位置を検知することによって、ナイフバー２８０の位置を決定する（５００６）。変位部材１１１１がナイフバー２８０を表すかどうかにかかわらず、ナイフシステム又は発射駆動システム８０の長手方向可動駆動部材１２０又は別のそのような長手方向可動構成要素を表すかどうかにかかわらず、プロセス５０００は、そのホーム位置（すなわち、初期位置又は近位位置）及び／又はその端部位置（すなわち、終端位置又は遠位位置）に対する変位部材１１１１の位置を検出することによって、ナイフバー２８０の位置を決定することができる（５００６）。変位部材１１１１がナイフバー２８０を表す場合、ナイフバー２８０の位置が、直接的に決定され得る。変位部材１１１１がナイフバー２８０を表さない場合でも、変位部材１１１１の位置は、変位部材１１１１及びナイフバー２８０が一緒に動作可能に結合されているため、既知の様式でナイフバー２８０の位置に依然として対応する。換言すれば、例えば、長手方向可動駆動部材１２０の並進は、上述のようにナイフバー２８０に対応する並進を引き起こす。したがって、変位１１１１がその初期位置とその終端位置との間に位置する位置は、ナイフバー２８０の相対位置に概ね対応する。次に、コントローラ１１０４は、ナイフバー２８０のホーム位置及び終端位置が既知であるため、ナイフバー２８０の絶対位置をナイフバー２８０の決定された相対位置から計算することができる。コントローラ１１０４は、例えば、メモリ１１０６からナイフバー２８０及び／又は変位部材１１１１のホーム位置及び終端位置を取得し、次いで、それらの現在位置を、取得されたホーム位置及び終端位置と比較するように構成され得る。
一態様では、外科用器具１０は、変位部材１１１１の位置を計算するための二次センサ又は代替的方法を含む。そのような態様では、位置センサ１１１２の距離測定を検証するために、二次センサを利用することができる。そのような態様では、外科用器具１０は、ナイフシステム又は発射駆動システム８０の代替構成要素の位置を検出するように構成された位置センサ装置を含み得る。例えば、位置センサ１１１２が長手方向可動駆動部材１２０の移動を追跡する態様では、外科用器具１０は、Ｉビーム２５１４の移動を追跡するように構成された第２の位置センサ装置を含むことができる（図１４）。これらの態様では、コントローラ１１０４は、位置センサ１１１２がそれぞれの変位部材１１１１の移動を正確に追跡していることを確認するために、位置センサ１１１２の出力を第２のセンサの出力と比較することができる。２つの出力間に不連続性が存在している場合、コントローラ１１０４は、センサ装置のうちの少なくとも１つにエラーが存在すると決定することができる。
プロセス５０００がナイフバー２８０の相対位置を決定した５００６の後、プロセス５０００は次に、横切の最初から最後までの、ナイフバー２８０の計算された位置を表すアニメーション又は一連の画像を表示する。一態様では、ナイフバー２８０の位置は、リアルタイムで表示される。別の態様では、コントローラ１１０４は、ナイフバー２８０の位置を特定の速度でサンプリングするか、又はプロセス５０００は、ナイフバー２８０の位置を表示する５００８、各連続画像間の時間遅延を含む。
図２７は、本開示の一態様による、コントローラ１１０４によって実行される経時的なナイフ位置を表示するプロセス５１００の論理フロー図を示している。プロセス５１００の以下の説明では、図３、図１０、図１６〜図２３及び図２６もまた参照されたい。ナイフバー２８０が組織を横切し、次いで後退する際にナイフバー２８０の位置を表示するステップ５００８は、プロセス５１００などの様々なプロセスによって実施され得る。したがって、プロセス５１００は、ナイフバー２８０が第１の位置から第２の位置へ発射されて、組織を横切する際に、ナイフバー２８０の位置を最初に表示する（５１０２）。
組織の横切が完了すると、プロセス５１００は次に、ナイフが停止した位置を示す切断線を表示する（５１０４）。切断線は、例えば、切断縁部１８２を表すグラフィック線を含み得る。ナイフバー２８０が後退し始めると、プロセス５１００は次に、後退中のナイフバー２８０の位置に従って、表示された切断線から始まり、次にナイフバー２８０を表す画像を減少させて、後退したままのナイフバー２８０の位置を表示する（５１０６）。ナイフバー２８０が完全に後退したとき（すなわち、横切が完了したとき）、プロセス５１００は次に、外科用器具１０を利用する次のステップがエンドエフェクタ２３００をクランプ解除するべきであることを示すスライドショー又はアニメーションを表示する（５１０８）。表示された（５１０８）スライドショーは、例えば、エンドエフェクタ２３００の開口部の顎部３６０４、３６０８を示し、かつ／又はエンドエフェクタ２３００をクランプ解除するための命令を示すことができる。
図２８及び図２９は、本開示の一態様による、ナイフの位置を表示する合成画像５２０６の分解図及び正面図をそれぞれ示している。一態様では、プロセス５０００及び／又はプロセス５１００に従って表されるナイフの位置は、ナイフ位置のグラフィック表現５２０２及び／又はナイフ位置の数値表現５２０４と重ねられた基本画像５２００として表示され、結果としてディスプレイ５３０２上に示された合成画像５２０６が得られる。ナイフ位置が横切中に変化すると、プロセス５０００、５１００は、基本画像５２００が静止したままである間に、グラフィック表現５２０２及び数値表現５２０４を更新することができる。一態様では、数値表現５２０４は、ナイフバー２８０のホーム位置に対するナイフバー２８０の絶対位置を含む。この実施形態では、ナイフ位置は、例えば、ミリメートルで表され得、例えば、１ミリメートルの増分で更新され得る。別の態様では、数値表現５２０４は、ナイフバー２８０がその予期される最大距離に対して前進した距離のパーセントを含む。換言すれば、数値表現５２０４は、予期の切断線全体に対するナイフの切断線の長さであり得る。
図３１〜図３４は、本開示の一態様による、ナイフを第１の位置から第２の位置へと前進させるときのナイフを示している、アニメーション化されたグラフィックユーザインタフェースを有する表示画面５４００又はその部分の正面図を示す。図３１〜図３４に示すシーケンスにおける表示画面５４００上のナイフのグラフィック表現５４０２の表示は、例えば、コントローラ１１０４．によって実行されるプロセス５０００及び／又はプロセス５１００によって制御され得る。図３１から図３４を通じて、ナイフが遠位方向に発射される際に組織を横切すると、それに応じて、表示画面５４００上に表示されるナイフのグラフィック表現５４０２の長さが増加している。換言すれば、グラフィック表現５４０２の長さは、ナイフがその最大距離に対して前進した距離に比例し得る。ナイフが並進した距離の数値表現５４０６は、したがって、同様に増加する。コントローラ１１０４は、例えば、長手方向可動駆動部材１２０又はナイフバー２８０が並進した距離を決定することによって、ナイフ（すなわち、ナイフの切断線）によって並進した距離の数値表現５４０６を計算することができる。表示画面５４００はまた、ナイフが並進した距離まで臨床医に追加の視覚的合図を提供するためのインジケータ５４０４を含むことができる。様々な態様では、インジケータ５４０４は、ティックマーク、ナイフのグラフィック表現５４０２のリーディング縁部を強調する線、及び他のそのような視覚的合図を含むことができる。
表示画面５４００はまた、ナイフが前進する、又は別のやり方では、エンドエフェクタ２３００でクランプされる、組織の厚さを表す組織厚さグラフィック５４０８を含むように、コントローラ１１０４によって制御されてもよい。エンドエフェクタにおける組織の厚さは、様々なセンサ装置を介して決定され得、そのいくつかは、米国特許出願第１５／６２８，１７５号に開示されている。組織厚さセンサ装置は、例えば、エンドエフェクタ２３００にクランプされた組織のインピーダンスを測定するように構成されたセンサ、又は顎部３６０４と顎部３６０８との間の距離を測定するように構成された距離センサを含み得る。組織厚さグラフィック５４０８は、エンドエフェクタ２３００でクランプされた組織の相対的又は絶対的な厚さをグラフで又は数値的に表す、インジケータ５４１０を含むことができる。図示された態様では、組織厚さグラフィック５４０８は、例えば、クランプされた組織の低、中、又は高の厚さに対応する、クランプされた組織又はゾーンの相対的な厚さを表すインジケータ５４１０を含む。組織の相対的な厚さは、例えば、メモリ１１０６に格納され、かつ計算のためにコントローラ１１０４によって取得され得る最大予期組織厚さに対して検出された又は検知された組織に従って、コントローラ１１０４によって計算され得る。
本明細書に記載される横切動作中にナイフの位置を表示するようにディスプレイを制御する機能又はプロセスは、図５Ａ〜図６に関連して説明される制御回路７００、図７〜図９に記載の回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して説明されるコントローラ１１０４、並びに／又は図１４に記載の制御回路２５１０などの、本明細書に記載される処理回路のいずれかによって実行されてもよい。
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。
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装置（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／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されたプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置を形成する（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、通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様はアナログ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。
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、本明細書で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）、プログラマブルロジック装置（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、論理並びに／若しくはハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせ）、論理ゲート、又は他の一体化フォーマットにより実装されてもよい。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。
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。
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。
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例１。外科用器具であって、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、ディスプレイ及びセンサに結合された制御回路であって、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、外科用器具が発射状態にあることに応じて、ディスプレイに、変位部材の位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
実施例２。変位部材の位置が、数値として表示される、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３。数値が、変位部材の位置と第１の位置との間の距離に対応する、実施例２に記載の外科用器具。
実施例４。数値が、外科用器具の切断線の距離に対応する、実施例２に記載の外科用器具。
実施例５。制御回路が、第２のセンサを介して数値を確認するように構成されている、実施例２〜実施例４のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例６。数値が、１ミリメートルの増分で表示される、実施例２〜実施例５のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例７。変位部材の位置が、グラフィックとして表示される、実施例１〜実施例６のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例８。クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、変位部材に結合された発射トリガであって、第１の位置と第２の位置との間で変位部材を駆動するために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、制御回路は、エンドエフェクタがクランプ位置にあり、かつ発射トリガが作動位置にあるかどうかに応じて、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定するように構成されている、実施例１〜実施例７のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例９。外科用器具であって、ナイフバーと、ナイフバーに結合された変位部材であって、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、ディスプレイ及びセンサに結合された制御回路であって、ナイフバーが発射しているかどうかを決定することと、ディスプレイに、ナイフバーの発射に応じて、変位部材の位置に対応するナイフバーの位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
実施例１０。変位部材の位置が、数値として表示される、実施例９に記載の外科用器具。
実施例１１。数値が、変位部材の位置と第１の位置との間の距離に対応する、実施例１０に記載の外科用器具。
実施例１２。数値が、外科用器具の切断線の距離に対応する、実施例１０に記載の外科用器具。
実施例１３。制御回路が、第２のセンサを介して数値を確認するように構成されている、実施例１０〜実施例１２のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例１４。数値が、１ミリメートルの増分で表示される、実施例１０〜実施例１３のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例１５。変位部材の位置が、グラフィックとして表示される、実施例９〜実施例１４のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例１６。クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、変位部材に結合された発射トリガであって、第１の位置と第２の位置との間で変位部材を駆動するために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、制御回路は、エンドエフェクタがクランプ位置にあり、かつ発射トリガが作動位置にあるかどうかに応じて、ナイフバーが発射しているかどうかを決定するように構成されている、実施例９〜実施例１５のうちの少なくとも１つに記載の外科用器具。
実施例１７。第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、を含む、外科用器具を制御する方法であって、外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、
外科用器具が発射状態にあることに応じて、変位部材の位置を行うことと、を含む、方法。
実施例１８。変位部材の位置が、数値的に表示される、実施例１７に記載の方法。
実施例１９。変位部材の位置が、グラフで表示される、実施例１７又は実施例１８に記載の方法。
実施例２０。外科用器具が、クランプ位置を含む、エンドエフェクタと、変位部材に結合された発射トリガであって、作動位置を含む、発射トリガと、を更に含み、外科用器具が発射状態にあるかどうかは、エンドエフェクタがクランプ位置にあり、かつ発射トリガが作動位置にあるかどうかに応じて決定される、実施例１７〜実施例１９のうちの少なくとも１つに記載の方法。
〔実施の態様〕
（１） 外科用器具であって、
第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、
前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
ディスプレイと、
前記ディスプレイ及び前記センサに結合された制御回路であって、
前記外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、
前記外科用器具が前記発射状態にあることに応じて、前記ディスプレイに、前記変位部材の前記位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
（２） 前記変位部材の前記位置が、数値として表示される、実施態様１に記載の外科用器具。
（３） 前記数値が、前記変位部材の前記位置と前記第１の位置との間の距離に対応する、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記数値が、前記外科用器具の切断線の距離に対応する、実施態様２に記載の外科用器具。
（５） 前記制御回路が、第２のセンサを介して前記数値を確認す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。
（６） 前記数値が、１ミリメートルの増分で表示される、実施態様２に記載の外科用器具。
（７） 前記変位部材の前記位置が、グラフィックとして表示される、実施態様１に記載の外科用器具。
（８） クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、
前記変位部材に結合された発射トリガであって、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ために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、
前記制御回路は、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて、前記外科用器具が前記発射状態にあるかどうかを決定するように構成されている、実施態様１に記載の外科用器具。
（９） 外科用器具であって、
ナイフバーと、
前記ナイフバーに結合された変位部材であって、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、
前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
ディスプレイと、
前記ディスプレイ及び前記センサに結合された制御回路であって、
前記ナイフバーが発射しているかどうかを決定することと、
前記ナイフバーの発射に応じて、前記ディスプレイに、前記変位部材の前記位置に対応する前記ナイフバーの位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
（１０） 前記変位部材の前記位置が、数値として表示される、実施態様９に記載の外科用器具。
（１１） 前記数値が、前記変位部材の前記位置と前記第１の位置との間の距離に対応する、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１２） 前記数値が、前記外科用器具の切断線の距離に対応する、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１３） 前記制御回路が、第２のセンサを介して前記数値を確認するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１４） 前記数値が、１ミリメートルの増分で表示される、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１５） 前記変位部材の前記位置が、グラフィックとして表示される、実施態様９に記載の外科用器具。
（１６） クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、
前記変位部材に結合された発射トリガであって、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ために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、
前記制御回路は、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて、前記ナイフバーが発射しているかどうかを決定す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。
（１７） 第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、を含む、外科用器具を制御する方法であって、
前記外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、
前記外科用器具が発射状態にあることに応じて、前記変位部材の前記位置を表示することと、を含む、方法。
（１８） 前記変位部材の前記位置が、数値的に表示される、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記変位部材の前記位置が、グラフで表示される、実施態様１７に記載の方法。
（２０） 前記外科用器具が、クランプ位置を含む、エンドエフェクタと、前記変位部材に結合された発射トリガであって、作動位置を含む、発射トリガと、を更に含み、前記外科用器具が発射状態にあるかどうかは、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて決定される、実施態様１７に記載の方法。

Claims (20)

  1. 外科用器具であって、
    第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、
    前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
    ディスプレイと、
    前記ディスプレイ及び前記センサに結合された制御回路であって、
    前記外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、
    前記外科用器具が前記発射状態にあることに応じて、前記ディスプレイに、前記変位部材の前記位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
  2. 前記変位部材の前記位置が、数値として表示される、請求項１に記載の外科用器具。
  3. 前記数値が、前記変位部材の前記位置と前記第１の位置との間の距離に対応する、請求項２に記載の外科用器具。
  4. 前記数値が、前記外科用器具の切断線の距離に対応する、請求項２に記載の外科用器具。
  5. 前記制御回路が、第２のセンサを介して前記数値を確認するように構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
  6. 前記数値が、１ミリメートルの増分で表示される、請求項２に記載の外科用器具。
  7. 前記変位部材の前記位置が、グラフィックとして表示される、請求項１に記載の外科用器具。
  8. クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、
    前記変位部材に結合された発射トリガであって、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ために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、
    前記制御回路は、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて、前記外科用器具が前記発射状態にあるかどうかを決定するように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
  9. 外科用器具であって、
    ナイフバーと、
    前記ナイフバーに結合された変位部材であって、第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、
    前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、
    ディスプレイと、
    前記ディスプレイ及び前記センサに結合された制御回路であって、
    前記ナイフバーが発射しているかどうかを決定することと、
    前記ナイフバーの発射に応じて、前記ディスプレイに、前記変位部材の前記位置に対応する前記ナイフバーの位置を表示させることと、を行うように構成された、制御回路と、を含む、外科用器具。
  10. 前記変位部材の前記位置が、数値として表示される、請求項９に記載の外科用器具。
  11. 前記数値が、前記変位部材の前記位置と前記第１の位置との間の距離に対応する、請求項１０に記載の外科用器具。
  12. 前記数値が、前記外科用器具の切断線の距離に対応する、請求項１０に記載の外科用器具。
  13. 前記制御回路が、第２のセンサを介して前記数値を確認するように構成されている、請求項１０に記載の外科用器具。
  14. 前記数値が、１ミリメートルの増分で表示される、請求項１０に記載の外科用器具。
  15. 前記変位部材の前記位置が、グラフィックとして表示される、請求項９に記載の外科用器具。
  16. クランプ位置と非クランプ位置との間で可動である、エンドエフェクタと、
    前記変位部材に結合された発射トリガであって、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ために、非作動位置と作動位置との間で可動である、発射トリガと、を更に含み、
    前記制御回路は、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて、前記ナイフバーが発射しているかどうかを決定するように構成されている、請求項９に記載の外科用器具。
  17. 第１の位置と第２の位置との間で可動である、変位部材と、前記変位部材の位置を検出し、かつそれを示す信号を提供するように構成されたセンサと、ディスプレイと、を含む、外科用器具を制御する方法であって、
    前記外科用器具が発射状態にあるかどうかを決定することと、
    前記外科用器具が発射状態にあることに応じて、前記変位部材の前記位置を表示することと、を含む、方法。
  18. 前記変位部材の前記位置が、数値的に表示される、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記変位部材の前記位置が、グラフで表示される、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記外科用器具が、クランプ位置を含む、エンドエフェクタと、前記変位部材に結合された発射トリガであって、作動位置を含む、発射トリガと、を更に含み、前記外科用器具が発射状態にあるかどうかは、前記エンドエフェクタが前記クランプ位置にあり、かつ前記発射トリガが前記作動位置にあるかどうかに応じて決定される、請求項１７に記載の方法。
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