JP2024516156A - ロボット支援封止器具のためのモータ位置制御及び方法 - Google Patents

Abstract

ロボット外科器具は、筐体を含み、筐体は、筐体から延在しており、顎部材を含む第１のエンドエフェクタを受容するように構成されたシャフトを有し、顎部材は、顎部材が互いに対して最大距離で離隔されている全開位置と、顎部材間の閉鎖圧力が所定の範囲内である閉鎖位置との間で移動可能である。駆動ロッドは、その平行移動時に第１のエンドエフェクタを作動させる。筐体は、近位ハブと遠位ハブとを有し、それらの間に圧縮ばねが配設されている、ばね圧縮アセンブリを含む。顎駆動入力部は、駆動ギアを回転させて、遠位ハブを近位ハブに対して平行移動させ、圧縮ばねを圧縮し、エンドエフェクタを作動させる。顎部材が完全に開放されると、顎駆動入力部は、予め設定された度数だけ回転して、圧縮ばねを圧縮し、顎部材を所定の範囲内の閉鎖圧力に接近させる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、全てが２０２１年５月３日に出願された米国特許仮出願第６３／１８３，０８９号、第６３／１８３，０９１号及び第６３／１８３，０９３号の利益を主張し、その各々の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、外科器具に関し、より具体的には、例えばロボット外科システムにおける使用のためなどの封止器具及びそれに関する方法に関する。

ロボット外科システムは、様々な異なる外科処置において益々利用されている。いくつかのロボット外科システムは、ロボットアームを支持するコンソールを含む。１つ以上の異なる外科器具は、ロボット外科システムとともに使用するように構成され、ロボットアームに選択的に装着可能であり得る。ロボットアームは、１つ以上の入力部を、装着された外科器具へ提供して、装着された外科器具の操作を可能にする。

組織を治療するとき、外科器具の顎部材間の閉鎖力は、組織を適切に治療し、組織損傷を回避するために、一貫して監視される必要があり得る。結果として、器具製造業者は、典型的には、顎部材間の閉鎖圧力に概して相関する、閉鎖ねじ又はシャフト上のトルクを監視するために、１つ以上のセンサ、例えば、トルクセンサを含む。繰り返し使用することに関して、この技術は概して一貫性がない。

組織を封止するとき、顎部材間の閉鎖圧力は、適切かつ一貫した封止を保証するために、好ましい範囲内に収まる必要がある。１つ以上のセンサを利用することは、概して、信頼性が低く、経時的に、顎部材間の実際の閉鎖圧力に対するこれらの読み取り値の相関は、繰り返し使用することにより、信頼性が低くなり、一貫性がなくなる。

本明細書では、「遠位」という用語は、操作者（人間の外科医又は外科ロボットにかかわらず）から遠く離れた説明対象の部分を指し、「近位」という用語は、操作者に近い説明対象の部分を指す。本明細書で利用されるとき、「約」、「実質的に」、などの用語は、製造、材料、環境、使用、及び／又は測定許容差及び偏差を説明することを意味する。更に、矛盾しない程度に、本明細書に説明される態様のうちのいずれも、本明細書に説明される他の態様のいずれか又は全てと併せて使用され得る。更に、回転は、度又はラジアンで測定され得る。

本開示の態様によれば、第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリをその遠位端で受容するように構成された、そこから延在するシャフトを有する筐体を含むロボット外科器具が提供される。第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリは、顎部材が互いに対して最大距離で離隔されている全開位置と、顎部材間の閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内である閉鎖位置との間で移動可能な一対の顎部材を含む。シャフトは、駆動ロッドを含み、駆動ロッドは、シャフトを通って延在しており、駆動ロッドの平行移動時に、第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリを作動させるように構成されており、筐体は、筐体内に支持されたばね圧縮アセンブリを含む。ばね圧縮アセンブリは、内部を通して配設された選択的に係合可能なエンドエフェクタの駆動ロッドの近位端を固定するように構成された近位ハブと、近位ハブから離隔されており、上に配設された複数の歯を含む遠位ハブと、近位ハブと遠位ハブとの間に装着された、既知のばね定数を有する圧縮ばねとを含む。

顎駆動入力部が含まれ、顎駆動入力部は、その上に配設された駆動ギアを有する顎駆動入力シャフトを回転させるように構成される。駆動ギアは、その回転が遠位ハブを近位ハブに対して平行移動させて圧縮ばねを圧縮し、第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタの駆動ロッドを平行移動させて顎部材を互いに対して移動させるように、遠位ハブの対応する複数の歯と嵌合係合するように構成され、顎部材が全開位置に移動すると、顎駆動入力部は、顎駆動入力シャフトを予め設定された回転角度数だけ回転させて圧縮ばねを圧縮し、顎部材を約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内の閉鎖圧力に接近させるように構成される。

本開示による態様では、筐体は、顎部材の全開位置からの顎駆動入力シャフトの予め設定された回転角度数を再較正することなく、後続の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリが第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリと交換され得るように構成される。本開示による他の態様では、顎部材の全開位置からの顎駆動入力部の予め設定された回転角度は、それに対応して圧縮ばねを予め設定された距離だけ圧縮して、繰り返し使用する間、閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを確実にする。

本開示による態様では、第１の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリ又は任意の後続の選択的に係合可能なエンドエフェクタアセンブリの顎部材の全開位置からの顎駆動入力部の予め設定された回転角度は、それに対応して圧縮ばねを同じ距離だけ圧縮して、繰り返し使用する間、閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを確実にする。本開示による他の態様では、予め設定された回転角度は、とりわけシャフトの配設に応じて、約１５００度～約３０００度である。

本開示はまた、ロボット外科器具を使用して組織を封止する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にエンドエフェクタと選択的に係合し、エンドエフェクタを作動アセンブリに結合すること、エンドエフェクタの一対の顎部材を全開位置まで開放すること、顎部材間に組織を配置すること、及び作動アセンブリの顎駆動入力部を作動させて、顎駆動入力シャフトを予め設定された回転角度数だけ回転させて圧縮ばねを予め設定された距離だけ圧縮し、一対の顎部材を、全開位置と、顎部材間の閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内である接近位置との間で互いに対して接近させることを含む。

本開示による態様では、エンドエフェクタの顎部材を全開位置に開放することは、顎駆動入力部を作動させて、顎部材を全開位置に開放することを含む。

本開示による態様では、本方法は、顎部材が全開位置に配設されていることを決定することを含む。本開示による他の態様では、顎部材が全開位置に配設されていることを決定することは、視覚フィードバック、可聴フィードバック又は触覚フィードバックのうちの少なくとも１つを含む。本開示による更に他の態様では、顎部材が全開位置に配設されていることを決定することは、アルゴリズム、位置センサ、又はトルクセンサのうちの少なくとも１つを含む。

本開示はまた、ロボット外科器具を使用して組織を封止するために一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にエンドエフェクタと選択的に係合し、エンドエフェクタを顎駆動入力部に結合すること、エンドエフェクタと通信して、エンドエフェクタ並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性を認識し、動作データをＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに返信すること、及び顎部材の全開位置、ホーミングアルゴリズムを決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することを含む。顎部材の全開位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することは、顎部材を開放するために、顎駆動入力部の回転を開始すること、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算すること、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定するために、トルクセンサからの読み取り値を分析すること、経時的な平均トルクの所定の変化（Δトルク）が決定されると、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を、顎部材が互いに対して全開位置にあることと等しくして、顎部材のホーミング位置を識別することを含む。

本開示による態様では、顎駆動入力部のホーミング位置を識別した後に、本方法は、顎駆動入力部をホーミング位置から所定の度数だけ繰り返し回転させて、顎部材間の閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に繰り返し収まるように圧縮ばねを圧縮することを含む。

本開示による態様では、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算した後に、本方法は、ローパスフィルタを通してトルク読み取り値をフィルタリングして、トルクセンサからの誤った読み取り値を回避し、より正確な平均トルク読み取り値を可能にすることを含む。

本開示による態様では、顎部材間の閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを保証するために、顎駆動入力部をホーミング位置から所定の度数だけ回転させた後、本方法は、ロボット外科器具の筐体からエンドエフェクタを係合解除すること、及び新しいエンドエフェクタを用いて、本方法を繰り返すことを含む。

本開示による態様では、顎駆動入力部の所定の回転数又は回転角度数は、圧縮ばねのタイプ、圧縮ばねのばね定数、顎駆動入力シャフトのサイズ、又は顎駆動入力シャフトのねじ比のうちの少なくとも１つに依存する。本開示による他の態様では、ホーミング位置からの顎駆動入力部の所定の回転角度数は、１５００度である。

本開示による態様では、ホーミング位置からの顎駆動入力部の所定の回転角度数は、ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに記憶される。本開示による他の態様では、顎駆動入力部の所定の回転角度数は、エンドエフェクタの関連付けられた動作パラメータ及び特性に基づき、ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに記憶される。

本開示はまた、ロボット外科器具を使用して組織を封止するために一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にエンドエフェクタと選択的に係合し、エンドエフェクタを顎駆動入力部に結合することであって、エンドエフェクタが、ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢ内に埋め込まれた既知の動作パラメータ及び特性を有する、結合すること、及び顎部材の全開位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することであって、ホーミングアルゴリズムが、顎部材を開放するために、顎駆動入力部の回転を開始すること、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算すること、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定するために、トルクセンサからの読み取り値を分析すること、及び経時的な平均トルクの所定の変化（Δトルク）が決定されると、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を、顎部材が互いに対して全開位置にあることと等しくして、顎部材のホーミング位置を識別することを含む、開始することを含む。

本開示による態様では、顎部材のホーミング位置を識別した後に、本方法は、顎駆動入力部をホーミング位置から所定のラジアン数又は度数だけ繰り返し回転させて、顎部材間の閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に繰り返し収まるように圧縮ばねを圧縮することを含む。

本開示による態様では、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算した後に、本方法は、ローパスフィルタを通してトルク読み取り値をフィルタリングして、トルクセンサからの誤った読み取り値を回避し、より正確な平均トルク読み取り値を可能にすることを含む。

本開示による態様では、ホーミング位置からの顎駆動入力部の所定の回転角度数は、ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに記憶される。本開示による他の態様では、顎駆動入力部の所定の回転数又は回転角度数は、圧縮ばねのタイプ、圧縮ばねのばね定数、顎駆動入力シャフトのサイズ、又は顎駆動入力シャフトのねじ比のうちの少なくとも１つに依存する。本開示による更に他の態様では、ホーミング位置からの顎駆動入力部の所定の回転角度数は、約１５００度～約３０００度（又は等価ラジアン）である本開示による更に他の態様では、顎駆動入力部の所定の回転角度数は、エンドエフェクタの関連付けられた動作パラメータ及び特性に基づき、ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに記憶される。

本開示による態様では、本方法は、顎駆動入力部の較正のために、顎部材のホーミング位置をＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに通信することを含む。

本開示はまた、ロボット外科器具を使用して組織を封止するために、一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ホーミングアルゴリズムを開始して、一対の顎部材の全開位置を決定することであって、ホーミングアルゴリズムが、顎部材を開放するために、顎駆動入力部の回転を開始すること、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算すること、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定するために、トルクセンサからの読み取り値を分析すること、及び経時的な平均トルクの所定の変化（Δトルク）が決定されると、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を、顎部材が互いに対して全開位置にあることと等しくして、顎部材のホーミング位置を識別することを含む、開始することを含む。

本開示はまた、ロボット外科器具を使用して組織を封止するために一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にエンドエフェクタと選択的に係合し、エンドエフェクタを顎駆動入力部に結合すること、エンドエフェクタと通信して、エンドエフェクタ並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性を認識し、動作データをＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに返信すること、及び顎部材のホーム又は全開位置、を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することを含む。ホーミングアルゴリズムは、顎部材を互いに対して閉鎖するために、顎駆動入力部の１８０度の回転を開始すること、及び初期の１８０度の回転中に顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のセンサからのトルク読み取り値を無視すること、約２０Ｎｍｍ～約５０Ｎｍｍの範囲のトルクが顎駆動入力部上で測定されるまで、顎駆動入力部を連続的に回転させて、顎部材を閉鎖し、顎駆動入力部の位置を位置０としてマークすること、顎駆動入力部を約３６０度回転させて、顎部材を互いに対して開放し、約３６０度までのトルクスパイクを無視すること、顎駆動入力部を約３６０度～約１０８０度回転させ、顎駆動入力上の起動平均トルク読み取り値をとること、顎駆動入力部を１０８０度を超えて連続的に回転させ、起動平均トルクから＞２５Ｎｍｍのトルク増加を探し、この顎駆動入力位置をトリガ点限界に割り当てること、及び顎駆動入力上の顎部材のホーミング位置を、トリガ点限界位置から約７４度を引いたものとして計算することを含む。

本開示による態様では、本方法は、顎部材間の閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを保証するために、顎駆動入力部をホーミング位置から所定の度数だけ回転させることを更に含む。本開示による他の態様では、所定の回転角度数は、約１５００度～約３０００度である。

本開示はまた、ロボット外科器具のナイフブレードのために一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にエンドエフェクタと選択的に係合し、エンドエフェクタを顎駆動入力部に結合すること、エンドエフェクタと通信して、エンドエフェクタ並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性を認識し、動作データをＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに返信すること、並びに顎部材間に配設されたナイフブレードの完全後退位置又はホーム位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することを含む。

ホーミングアルゴリズムは、ロボット外科器具のナイフ駆動カプラを作動させて、ナイフブレードを約１８０度前進させ、ロボット外科器具のナイフ駆動チューブ（又は他のカプラ）との係合を保証し、この初期ステップ中にナイフ駆動カプラに関連付けられた１つ以上のセンサからの任意のトルク読み取り値を無視すること、ナイフ駆動カプラを連続的に作動させて、ナイフブレードを更に約５００度、又はトルクが約４Ｎｍｍ～約５００Ｎｍｍの範囲でナイフ駆動カプラ上で測定されるまで前進させ、ナイフ駆動カプラ上の位置をナイフ位置「０」としてマークすること、ナイフ駆動カプラがトルク限界に達することなく更に５００度移動した場合、ナイフ駆動カプラを約１００度～約５８０度回転させて、ナイフブレードを後退させ、ナイフ駆動カプラ上の起動平均トルク読み取り値をとること、ナイフ駆動カプラを連続的に回転させて、ナイフブレードを５８０度を超えて後退させ、起動平均トルク読み取り値から約２０Ｎｍｍより大きいナイフ駆動入力部上のトルク増加を探し、ナイフ駆動入力部のこの位置を「ナイフ点限界」として割り当てること、及びナイフブレードのホーミング位置を、「ナイフ点限界」位置からナイフ駆動カプラの約５０度の回転を引いたものとして計算することを含む。ナイフ駆動カプラが早まってトルク限界に達した場合、動作不能なブレードに関して、又はホーミングを再試行するために、エラーがユーザに通信され得る。

本開示による態様では、本方法は、ロボット外科器具の筐体からエンドエフェクタを係合解除すること、及び新しいエンドエフェクタのナイフブレードのホーミング位置を見つけるための方法を繰り返すことを更に含む。

本開示はまた、ロボット外科器具のナイフブレードのためのホーミング位置を決定する方法に関し、本方法は、ロボット外科器具の一対の顎部材の間に配設されたナイフブレードの完全後退位置又はホーム位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することであって、ホーミングアルゴリズムが、ロボット外科器具のナイフ駆動カプラを作動させて、ロボット外科器具のナイフアセンブリとの係合を保証するために、ナイフブレードを約１８０度前進させること、及びこの初期ステップの間、ナイフ駆動カプラに関連付けられた１つ以上のセンサからの任意のトルク読み取り値を無視すること、ナイフ駆動カプラを連続的に作動させて、ナイフブレードを更に約５００度、又はトルクが約４０Ｎｍｍ～約５００Ｎｍｍの範囲でナイフ駆動カプラ上で測定されるまで前進させ、ナイフ駆動カプラ上の位置をナイフ位置「０」としてマークすること、ナイフ駆動カプラがトルク限界に達することなく更に５００度移動した場合、ナイフ駆動カプラを約１００度～約５８０度回転させて、ナイフブレードを後退させ、ナイフ駆動カプラ上の起動平均トルク読み取り値をとること、及びナイフ駆動カプラを連続的に回転させて、ナイフブレードを５８０度を超えて後退させ、起動平均トルク読み取り値から２０Ｎｍｍより大きいナイフ駆動入力部上のトルク増加を探し、ナイフ駆動入力部のこの位置を「ナイフ点限界」として割り当てること、及びナイフブレードのホーミング位置を、「ナイフ点限界」位置からナイフ駆動カプラの約５０度の回転を引いたものとして計算することを含む、開始することを含む。ナイフ駆動カプラが早まってトルク限界に達した場合、動作不能なブレードに関して、又はホーミングを再試行するために、エラーがユーザに通信され得る。

本開示による態様では、本方法は、ロボット外科器具の筐体からエンドエフェクタを係合解除すること、及び新しいエンドエフェクタのナイフブレードのホーミング位置を見つけるための方法を繰り返すことを更に含む。

本開示はまた、ロボット外科器具のナイフブレードのためのホーミング位置を決定する方法に関し、本方法は、ロボット外科器具の一対の顎部材の間に配設されたナイフブレードの完全後退位置又はホーム位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することであって、ホーミングアルゴリズムが、ロボット外科器具のナイフ駆動カプラを作動させて、ロボット外科器具のナイフアセンブリとの係合を保証するために、ナイフブレードを前進させること、及びこの初期ステップの間、ナイフ駆動カプラに関連付けられた１つ以上のセンサからの任意のトルク読み取り値を無視すること、ナイフ駆動カプラを連続的に作動させて、ナイフブレードを更に約５００度、又はトルクが約４０Ｎｍｍ～約５００Ｎｍｍの範囲でナイフ駆動カプラ上で測定されるまで前進させ、ナイフ駆動カプラ上の位置をナイフ位置「０」としてマークすること、ナイフ駆動カプラがトルク限界に達することなく更に５００度移動した場合、ナイフ駆動カプラを回転させて、ナイフブレードを後退させ、起動平均トルク読み取り値から２０Ｎｍｍより大きいナイフ駆動入力部上のトルク増加を探し、ナイフ駆動入力部のこの位置を「ナイフ点限界」として割り当てること、及びナイフブレードのホーミング位置を、「ナイフ点限界」位置からナイフ駆動カプラの約５０度の回転を引いたものとして計算することを含む、開始することを含む。ナイフ駆動カプラが早まってトルク限界に達した場合、動作不能なブレードに関して、又はホーミングを再試行するために、エラーがユーザに通信され得る。

本開示はまた、ロボット外科器具のシャフトの関節運動セクションのために一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具の筐体上にシャフト及びエンドエフェクタと選択的に係合し、シャフトを顎駆動入力部に結合すること、エンドエフェクタと通信して、エンドエフェクタ並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性を認識し、動作データをＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに返信すること、並びにシャフトの関節運動セクションのホーム位置又は直線位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することを含む。

ホーミングアルゴリズムは、トロカール（又は任意の中空シリンダ）内に関節運動セクションを封入すること、関節運動セクションがトロカールの内周面に当たり、関節運動カプラ上で約２０Ｎｍｍのトルクが測定されるまで、ロボット外科器具の関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを第１の方向に関節運動させること、関節運動カプラの位置を第１の「終点」又は「エッジ」としてマークすること、関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを更なる方向に関節運動させ、更なる「終点」又は「エッジ」を決定するステップを繰り返すこと、及び少なくとも３つの「終点」又は「エッジ」を使用して、関節運動セクションの中心位置又はホーム位置「Ｘ」を計算することを含む。

本開示による態様では、本方法は、ロボット外科器具の筐体からシャフトを係合解除すること、及び新しいシャフトの関節運動セクションのホーミング位置を見つけるための方法を繰り返すことを更に含む。

本開示はまた、ロボット外科器具のシャフトの関節運動セクションのホーミング位置を決定する方法に関し、ロボット外科器具のシャフトの関節運動セクションのホーム位置又は直線位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することであって、ホーミングアルゴリズムが、トロカール内に関節運動セクションを封入すること、関節運動セクションがトロカールの内周面に当たり、関節運動カプラ上で約２０Ｎｍｍのトルクが測定されるまで、ロボット外科器具の関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを第１の方向に関節運動させること、関節カプラの位置を第１の「終点」又は「エッジ」としてマークすること、関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを更なる方向に関節運動させ、更なる「終点」又は「エッジ」を決定するステップを繰り返すこと、及び少なくとも３つの「終点」又は「エッジ」を使用して、関節運動セクションの中心位置又はホーム位置「Ｘ」を計算することを含む、開始することを含む。

本開示による態様では、本方法は、ロボット外科器具の筐体からシャフトを係合解除すること、及び新しいシャフトの関節運動セクションのホーミング位置を見つけるための方法を繰り返すことを更に含む。

本開示はまた、ロボット外科器具のシャフトの関節運動セクションにおける関節運動量に基づいて、一対の顎部材を閉鎖するためのロボット外科器具の顎駆動入力の回転角度を調整する方法に関し、シャフト及びエンドエフェクタをロボット外科器具の筐体と係合し、エンドエフェクタの一対の顎部材の全開位置を決定すること、シャフトの関節運動セクションの直線位置又はホーミング位置を決定すること、ロボット器具を操作して、組織を顎部材間に位置決めすること、顎駆動入力部が適切な閉鎖圧力下で顎部材を移動させ、組織を把持することを開始する前に、関節運動セクションのホーミング位置に対する関節運動セクションの関節運動量を決定すること、関節運動セクションの関節運動量に基づいて、シャフトに配設された複数の関節運動ケーブルのうちの１つ以上の摩擦損失を計算し、顎部材を閉鎖するように顎駆動入力部の予め設定された回転角度数を調整して、顎部材間の閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを保証すること、並びに顎駆動入力部を作動させて、指定された閉鎖圧力範囲内で顎部材間に組織を把持することを含む。

本開示による態様では、関節運動セクションのホーミング位置に対する関節運動セクションの関節運動量を決定することは、トロカール内に関節運動セクションを封入すること、関節運動セクションがトロカールの内周面に当たり、関節運動カプラ上で約２０Ｎｍｍのトルクが測定されるまで、ロボット外科器具の関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを第１の方向に関節運動させること、関節運動カプラの位置を第１の「終点」又は「エッジ」としてマークすること、関節運動カプラを作動させて、関節運動セクションを更なる方向に関節運動させ、更なる「終点」又は「エッジ」を決定するステップを繰り返すこと、及び少なくとも３つの「終点」又は「エッジ」を使用して、関節運動セクションの中心位置又はホーム位置「Ｘ」を計算することを含む。

本開示による態様では、エンドエフェクタの一対の顎部材の全開位置を決定することは、一対の顎部材の全開位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することを含む。ホーミングアルゴリズムは、顎部材を開放するために、顎駆動入力の回転を開始すること、顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算すること、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定するために、トルクセンサからの読み取り値を分析すること、及び経時的な平均トルクの所定の変化（Δトルク）が決定されると、経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を、顎部材が互いに対して全開位置又はホーミング位置にあることと等しくすることを含む。

本開示の様々な態様及び特徴を図面を参照して以下に記載するが、いくつかの図のそれぞれにおいて同様の数字は同じ又は対応する要素を指定する。

ロボット外科システムのロボットアームに装着するように構成された、本開示に従って提供されるロボット外科器具の斜視図である。

外側シェルを取り外した、図１の外科器具の近位部分の正面斜視図である。

外側シェルを取り外した、図１の外科器具の近位部分の背面斜視図である。

外側シェル及び追加の内部要素を取り外した、図１の外科器具の近位部分の正面斜視図である。

図１の外科器具を解放可能に受容するように構成された例示的なロボット外科システムの概略図である。

図１の外科器具の顎駆動サブアセンブリの正面斜視図である。

図１の外科器具の顎駆動サブアセンブリの背面斜視図である。

図１の外科器具の顎駆動サブアセンブリの分解斜視図である。

エンドエフェクタアセンブリを開放位置に配設した、図１の外科器具の遠位部分の斜視図である。

エンドエフェクタアセンブリを開放位置から閉鎖位置に向かって移行している顎駆動サブアセンブリを例示する、図１の外科器具の近位部分の縦方向断面図である。

エンドエフェクタアセンブリを閉鎖位置に配設した、図１の外科器具の遠位部分の斜視図である。

エンドエフェクタアセンブリを閉鎖位置に保持する顎駆動サブアセンブリを例示する、図１の外科器具の近位部分の縦方向断面図である。

本開示に従って提供される方法を示すフロー図である。 本開示に従って提供される方法を示すフロー図である。

本開示による別の実施形態の背面斜視図である。

本開示の実施形態とともに使用するための顎駆動入力部に対する経時的なトルクの変化を示すグラフ図である。

本開示のロボット外科器具とともに使用するための一対の顎部材のホーミング位置を決定するための方法を示すフロー図である。

本開示のロボット外科器具とともに使用するための一対の顎部材のホーミング位置を決定するための方法を示すフロー図である。

本開示のロボット外科器具とともに使用するための一対の顎部材間に配設されたナイフブレードのホーミング位置を決定するための方法を示すフロー図である。

本開示のロボット外科器具とともに使用するためのシャフトの関節運動セクションのホーミング位置を決定するための方法を示すフロー図である。

トロカール内に示されるロボット外科器具の関節運動セクションの内部図である。

ロボット外科器具の１つ以上の関節運動ケーブルの摩擦損失を決定して、顎入力駆動部の回転角度を相殺し、ロボット外科器具の顎部材間の適切な閉鎖圧力を保証する方法を示すフロー図である。

図１～図３を参照すると、本開示に従って提供される外科器具１０は、概して、筐体２０、筐体２０から遠位に延在するシャフト３０、シャフト３０から遠位に延在するエンドエフェクタアセンブリ４０、及び筐体２０内に配設され、かつエンドエフェクタアセンブリ４０と動作可能に関連付けられた作動アセンブリ１００を含む。器具１０は、本明細書では、ロボット外科システム、例えばロボット外科システム１０００（図４）で使用するように構成された関節式電気手術鉗子として詳述される。しかしながら、以下に詳述する、本開示に従って提供される器具１０の態様及び特徴は、他の好適な外科器具、例えば、把持器、ステープラ、クリップアプライヤ及び／又は他の好適な外科システム、例えば、電動若しくは他の電力駆動システムとともに使用するように等しく適用することができる。

図１を特に参照すると、器具１０の筐体２０は、第１の本体部分２２ａ及び第２の本体部分２２ｂ、並びに筐体の中で作動アセンブリ１００を取り囲むように協働する近位フェースプレート２４を含む。近位フェースプレート２４は、その中に画定された開口を含み、そこを通って作動アセンブリ１００の入力カプラ１１０～１４０（図２Ｂ）が延在する。一対のラッチレバー２６（図１では１つのみが例示される）は、筐体２０の両側から外向きに延在し、かつ筐体２０と、外科システム、例えばロボット外科システム１０００（図４）のロボットアームとの解放可能な係合を可能にする。筐体２０を通って画定された開口２８は、サムホイール４４０がそこを通って延在し、それによって、筐体２０の外部からサムホイール４４０を手動操作することができ、更に、エンドエフェクタアセンブリ４０を手動で開放及び閉鎖することができる。

図２Ａ～図３も参照すると、複数の電気接点９０は、近位フェースプレート２４を通って画定された１つ以上の開口部を通って延在し、器具１０がロボット外科システム１０００（図４）上に係合されているときに、例えば、器具１０とロボット外科システム１０００との間のデータ、制御、及び／又は電力信号の通信のために、器具１０とロボット外科システム１０００との間の電気通信を可能にする。近位フェースプレート２４を通って延在する電気接点９０の代替例として、例えば、ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）を使用して、又は任意の他の好適な有線、無線、接触、若しくは非接触通信方法を介して、データ、制御、及び／又は電力信号の通信を可能にする他の好適な送信機、受信機、及び／又は送受信機構成要素もまた、想到される。電気接点９０のうちの少なくともいくつかは、近位フェースプレート２４の内側、例えば、筐体２０内に装着された電子機器９２と電気的に結合される。電子機器９２は、例えば、ストレージデバイス、通信デバイス（好適な入力／出力構成要素を含む）、並びにメモリ及びプロセッサを含むＣＰＵを含んでもよい。電子機器９２は、回路基板上に装着されてもよく、又は、例えば、チップとして構成されてもよい。

電子機器９２のストレージデバイスは、例えば、品目番号、例えば、ＳＫＵ番号、製造日、製造場所、例えば、場所コード、シリアル番号、ロット番号、使用情報、設定情報、調整情報、較正情報、セキュリティ情報、例えば、暗号化キー、及び／又は他の好適な追加又は代替データなどの外科器具に関する情報を記憶する。電子機器９２のストレージデバイスは、例えば、磁気ディスク、フラッシュメモリ、光学ディスク、又は他の好適なデータストレージデバイスであってもよい。

上述の情報を電子機器９２のストレージデバイスに記憶することの代替例として、又はそれに加えて、そのような情報、例えば、使用情報、較正情報、設定情報、及び／又は調整情報の一部又は全部は、ロボット外科システム１０００（図４）、遠隔サーバ、クラウドサーバなどに関連付けられ、かつ器具１０及び／又はロボット外科システム１０００（図４）を介してアクセス可能なストレージデバイスに記憶されてもよい。そのような構成では、情報は、例えば、製造業者提供の更新によって更新されてもよく、かつ／又は個々の器具、器具のユニット（例えば、同じ製造場所、製造期間、ロット番号などからのユニット）、若しくは全ての器具にわたって適用されてもよい。更に、情報が各器具上にローカルに記憶される場合であっても、この情報は、ロボット外科システム１０００（図４）への接続時に、製造業者提供の更新によって手動で、又は自動的に更新され得る。

図１を再度参照すると、器具１０のシャフト３０は、遠位セグメント３２、近位セグメント３４、及び遠位セグメント３２と近位セグメント３４との間にそれぞれ配設された関節運動セクション３６を含む。関節運動セクション３６は、１つ以上の関節運動構成要素３７、例えばリンク、ジョイント、などを含む。複数の関節運動ケーブル３８、例えば４つの関節ケーブル又は他の好適なアクチュエータが、関節運動セクション３６を通って延在する。より具体的には、関節運動ケーブル３８は、その遠位端でシャフト３０の遠位セグメント３２に操作可能に結合され、シャフト３０の遠位セグメント３２から、シャフト３０の関節運動セクション３６及びシャフト３０の近位セグメント３４を通り、かつ、筐体２０の中へ近位に延在し、関節運動ケーブル３８は、作動アセンブリ１００の関節運動サブアセンブリ２００と動作可能に結合して、近位セグメント３４及び筐体２０に対する、例えば少なくとも２つの関節運動軸を中心とした遠位セグメント３２（したがってエンドエフェクタアセンブリ４０）の選択的な関節運動（例えば、ヨー及びピッチの関節運動）を可能にする。関節ケーブル３８は、概して、矩形の構成で配列されるが、他の好適な構成も想到される。いくつかの構成では、代替例として、シャフト３０は、実質的に剛性、可鍛性、又は可撓性であり、能動的関節運動のために構成されない。

シャフト３０の近位セグメント３４に対するエンドエフェクタアセンブリ４０の関節運動に関して、関節ケーブル３８の作動は対で達成されてもよい。より具体的には、エンドエフェクタアセンブリ４０をピッチさせるためには、上方のケーブル対３８を類似する様態で作動させ、一方で、下方のケーブル対３８を、互いに対して類似するが、上方のケーブル対３８に対して反対の様態で作動させる。ヨー関節運動に関しては、右側のケーブル対３８を類似する様態で作動させ、一方で、左側のケーブル対３８を、互いに対して類似するが、右側のケーブル対３８に対して反対の様態で作動させる。関節運動ケーブル３８又は他の関節運動アクチュエータの他の構成もまた想到される。

続けて図１を参照すると、エンドエフェクタアセンブリ４０は、第１の顎部材４２及び第２の顎部材４４をそれぞれ含む。各顎部材４２、４４は、近位フランジ部分４３ａ、４５ａ及び遠位本体部分４３ｂ、４５ｂをそれぞれ含む。遠位本体部分４３ｂ、４５ｂは、向かい合う組織接触表面４６、４８をそれぞれ画定する。近位フランジ部分４３ａ、４５ａは、枢軸５０を中心に互いに枢動可能に結合され、かつそれぞれ、顎部材４２、４４のうちの少なくとも１つの近位フランジ部分４３ａ、４５ａ内に画定されたカムスロット内で摺動可能に受容されるカムピンを含むカムスロットアセンブリ５２を介して、互いに動作可能に結合されて、離隔位置（例えば、エンドエフェクタアセンブリ４０の開放位置）と、組織接触表面４６、４８の間で組織「Ｔ」（図８及び図１０）を把持するための接近位置（例えば、エンドエフェクタアセンブリ４０の閉鎖位置）との間で、顎部材４４及びシャフト３０の遠位セグメント３２に対する顎部材４２の枢動を可能にする。この片側構成の代替例として、両側構成が提供され得る。それにより、双方の顎部材４２、４４が相互に、かつシャフト３０の遠位セグメント３２に対して枢動可能になる。他の好適な顎作動機構もまた想到される。

構成では、長手方向に延在するナイフチャネル４９（顎部材４４のナイフチャネル４９のみが図示されている。顎部材４２のナイフチャネルも同様に構成される）は、顎部材４２、４４の一方又は両方の組織接触表面４６、４８を通して画定される。そのような実施形態では、筐体２０からシャフト３０を通ってエンドエフェクタアセンブリ４０まで延在するナイフチューブ６２（図６）、及びエンドエフェクタアセンブリ４０内の顎部材４２、４４の間に配設されたナイフブレード３１５を含むナイフアセンブリが、提供される。ナイフブレード３１５は、ナイフチャネル４９を通って顎部材４２と４４との間で選択的に平行移動可能であり、顎部材４２、４４のそれぞれの組織接触表面４６、４８の間に把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を切断する。ナイフチューブ６２は、その近位端部で作動アセンブリ１００（図２Ａ～図２Ｂ）のナイフ駆動サブアセンブリ３００（図３）に動作可能に結合されて、ナイフチューブ６２の選択的な作動を可能にし、次に、顎部材４２、４４の間でナイフブレード３１５に往復運動させて、組織接触表面４６、４８の間に把持された組織「Ｔ］（図８及び図１０）を切断することを可能にする。長手方向に前進可能な機械的ナイフの代替例として、他の好適な機械的カッター（例えば、ギロチン型カッター）もまた、静的な構成又は動的な構成のエネルギーベースのカッター（例えば、ＲＦ電気カッター、超音波カッターなど）として想到される。

更に図１を参照すると、駆動ロッド４８４は、エンドエフェクタアセンブリ４０のカムスロットアセンブリ５２に動作可能に結合され、例えばそのカムピンと係合され、よって、駆動ロッド４８４の長手方向の作動が、顎部材４２を顎部材４４に対して離隔位置と接近位置との間で枢動させる。より詳細には、駆動ロッド４８４を近位側に付勢すると、顎部材４２が顎部材４４に対して接近位置に向かって枢動し、一方で、駆動ロッド４８４を遠位側に付勢すると、顎部材４２が顎部材４４に対して離隔位置に向かって枢動する。しかしながら、駆動ロッド４８４の選択的な作動に応答して、顎部材４２を顎部材４４に対して離隔位置と接近位置との間で枢動させるための他の好適な機構及び／又は構成も想到される。駆動ロッド４８４は、エンドエフェクタアセンブリ４０からシャフト３０を通って筐体２０の中へ近位に延在し、駆動ロッド４８４は、下で詳述するように、作動アセンブリ１００（図２Ａ～図２Ｂ）の顎駆動サブアセンブリ４００と動作可能に結合されて、エンドエフェクタアセンブリ４０の選択的な作動を可能にして、それらの間で組織「Ｔ」（図８及び図１０）を把持して、適切な顎力の範囲内で顎力を印加することを可能にする。

顎部材４２、４４の組織接触表面４６、４８は、それぞれ導電性材料から少なくとも部分的に形成され、それらの間で把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を通したＲＦ電気的エネルギーの伝導を可能にするように、異なる電位で通電可能であるが、組織接触表面４６、４８は、代替的に、例えば、エネルギーベースの組織治療を行うためにそれらの間で把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を通して、任意の好適なエネルギー、例えば熱、マイクロ波、光、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ）、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）など、を供給するように構成することができる。器具１０は、筐体２０及びシャフト３０を通してエンドエフェクタアセンブリ４０への導電性経路（図示せず）を画定し、この導電性経路は、組織接触表面４６、４８にエネルギーを供給して、組織接触表面４６、４８の間で把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を治療、例えば封止するためのエネルギー源（図示せず）、例えば電気外科用発電機への、顎部材４２、４４の組織接触表面４６、４８それぞれの電気的接続を可能にするように、リード線、接点、及び／又は導電性構成要素を含むことができる。

追加的に図２Ａ～図３を参照すると、上で述べたように、作動アセンブリ１００は、筐体２０内に配設され、かつ関節運動サブアセンブリ２００、ナイフ駆動サブアセンブリ３００、及び顎駆動サブアセンブリ４００とを含む。関節運動サブアセンブリ２００は、作動アセンブリ１００及び関節運動ケーブル３８（図１）の第１の入力カプラ１１０及び第２の入力カプラ１２０それぞれの間で動作可能に結合され、よって、第１の入力カプラ１１０及び第２の入力カプラ１２０への適切な入力を受容すると、関節運動サブアセンブリ２００は、ケーブル３８（図１）を操作して、エンドエフェクタアセンブリ４０を所望の方向に関節運動、例えばエンドエフェクタアセンブリ４０を、ピッチ及び／又はヨーさせる。

ナイフ駆動サブアセンブリ３００は、作動アセンブリ１００の第３の入力カプラ１３０とナイフチューブとの間に動作可能に結合され、よって、第３の入力カプラ１３０への適切な入力を受容すると、ナイフ駆動サブアセンブリ３００は、ナイフチューブを操作して、顎部材４２、４４の間のナイフブレード３１５を往復運動させて、組織接触表面４６、４８の間で把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を切断する。

顎駆動サブアセンブリ４００は、下で詳述するように、作動アセンブリ１００の第４の入力カプラ１４０と駆動ロッド４８４との間に動作可能に結合され、よって、第４の入力カプラ１４０への適切な入力を受容すると、顎駆動サブアセンブリ４００が、顎部材４２、４４を離隔位置と接近位置との間で枢動して、顎部材の間で組織「Ｔ」（図８及び図１０）を把持して、適切な顎力の範囲内の顎力を印加する。

作動アセンブリ１００は、器具１０がロボット外科システム１０００（図４）に装着されたときロボット外科システム１０００（図４）と操作可能に接続して、作動アセンブリ１００のロボット操作を可能にして上記機能を提供するように構成される。すなわち、ロボット外科システム１０００（図４）は、作動アセンブリ１００の入力カプラ１１０～１４０への入力、例えば、回転入力を選択的に提供してエンドエフェクタアセンブリ４０を関節運動させ、顎部材４２、４４の間で組織「Ｔ」（図８及び図１０）を把持し、及び／又は顎部材４２、４４の間で把持された組織「Ｔ」（図８及び図１０）を切断する。しかしながら、作動アセンブリ１００は、任意の他の適切な外科システム、例えば手動手術ハンドル、電動手術ハンドルなどとインターフェース接続するように構成されることも想到される。本明細書における目的のために、ロボット外科システム１０００（図４）が概略的に説明される。

図４を参照すると、ロボット外科システム１０００は、本開示にしたがって使用するように構成される。本開示の理解に関係のないロボット外科システム１０００の態様及び特徴は、不必要な詳細で本開示の態様及び特徴を不明瞭にすることを避けるために省略されている。

ロボット外科システム１０００は、概して、複数のロボットアーム１００２、１００３、制御デバイス１００４、及び制御デバイス１００４と結合された操作コンソール１００５を含む。操作コンソール１００５は、特に３次元画像を表示するようにセットアップされ得るディスプレイデバイス１００６、及び、人、例えば、外科医がそれによって第１の操作モードでロボットアーム１００２、１００３を遠隔操作し得る手動入力デバイス１００７、１００８を含み得る。ロボット外科システム１０００は、低侵襲的な方法で治療されるべく患者台１０１２に横たわっている患者１０１３に使用するように構成することができる。ロボット外科システム１０００は、特に制御デバイス１００４に結合されたデータベース１０１４を更に含むことができ、そこには、例えば、患者１０１３由来の術前データ及び／又は解剖図が記憶される。

ロボットアーム１００２、１００３の各々は、ジョイントを通して接続される複数の部材、及び、例えば、外科ツール「ＳＴ」であり得る装着デバイスを含み得る。外科ツール「ＳＴ」のうちの１つ以上は、器具１０（図１）であってもよく、したがって、ロボット外科システム１０００上のそのような機能を提供する。

ロボットアーム１００２、１００３は、制御デバイス１００４に接続された電動装置、例えばモータにより駆動され得る。モータは、例えば、回転入力を提供するように、例えば、外科器具（図１）の入力カプラ１１０～１４０（図２Ｂ）を選択的に回転駆動して、所望のタスクを達成するように構成された回転駆動モータであってもよい。制御デバイス１００４、例えば、コンピュータは、特に、コンピュータプログラムによって、ロボットアーム１００２、１００３、したがってそれらの装着手術ツール「ＳＴ」が手動入力デバイス１００７、１００８各々からの対応する入力部に応じた所望の動き及び／又は機能を実行するように、モータを作動させるように構成することができる。制御デバイス１００４は、ロボットアーム１００２、１００３及び／又はモータの動きを調節するように構成することもできる。

制御デバイス１００４は、より具体的には、回転に基づいてモータの１つ以上を制御することができ、例えば、モータに関連付けられた回転位置エンコーダ（又はホール効果センサ又は他の好適な回転位置検出器）を使用して、回転位置に制御して、モータからの回転出力の程度、ひいては、提供される回転入力角度を、外科器具１０（図１）の対応する入力カプラ１１０～１４０（図２Ｂ）に決定することができる。代替的又は追加的に、制御デバイス１００４は、トルク、電流に基づいて、又は任意の他の好適な様式で、モータの１つ以上を制御することができる。

図５～図７を参照すると、顎駆動サブアセンブリ４００の作動アセンブリ１００が示されており、概して、入力シャフト４１０、入力ギア４２０、駆動ギア４３０、サムホイール４４０、ばね力アセンブリ４５０、及び駆動ロッドアセンブリ４８０を含む。

入力シャフト４１０は、第４の入力カプラ１４０に動作可能に結合された近位端部分４１２と、その上に係合された入力ギア４２０を有する遠位端部分４１４とを含み、よって、第４の入力カプラ１４０に提供された回転入力が、入力シャフト４１０の回転を駆動し、それによって、入力ギア４２０の回転を駆動する。入力ギア４２０は、駆動ギア４３０の円形ギア４３２との噛合係合で配設され、よって、例えば第４の入力カプラ１４０で提供された回転入力に応答して、入力ギア４２０の回転が、駆動ギア４３０の反対方向の回転を達成する。サムホイール４４０もまた、駆動ギア４３０の円形ギア４３２との噛合係合で配設され、よって、サムホイール４４０の回転が、駆動ギア４３０の反対方向の回転を達成し、したがって、サムホイール４４０の操作を介して駆動ギア４３０の手動の駆動を可能にする。円形ギア４３２に加えて、駆動ギア４３０は、円形ギア４３２に固定的に係合された、例えばモノリシック的に形成された親ねじ４３４を更に含み、よって、円形ギア４３２の回転が、親ねじ４３４の類似の回転を達成する。

ばね力アセンブリ４５０は、近位ハブ４５２、遠位ハブ４５４、圧縮ばね４５６、及びばね座金４５８を含むが、例えば、ねじりばね、コンプライアント特徴などを利用するなど、好適な力制限アセンブリもまた想到される。ばね力アセンブリ４５０は、一対のガイドバー４７０を更に含む。

ばね力アセンブリ４５０の近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４は、同一の構成要素とすることができ、これらのハブは、他方の構成要素に対して異なって配向され、位置決めされ、及び／又は連結され、したがって、異なる機能を提供し、一方で、製造することが必要となる部品の数を低減させる。近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４の機構は、本開示の理解を容易にするために必要な範囲に限って下で詳述し、したがって、いくつかの機構は、近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４の一方のみに関して、かつそれに関連する機能に関して詳述され得るが、類似する機構を、関連付けられた機能を伴わない近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４の他方に提供することができる。代替的に、近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４は、異なる構成要素として製造することができる。

ばね力アセンブリ４５０の近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４は各々、その対向側部から半径方向外向きに延在するリテーナガイド４６３を含む。各リテーナガイド４６３は、トラフ４６４を画定し、また、それぞれのトラフ４６４の中へ延在する肩部４６５を含む。近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４は、互いに対して対向して配向され、よって、内部に画定された空洞の開口端部が、互いに面し、よって、近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４のリテーナガイド４６３の各対の肩部４６５が、互いから離れて面する。

近位ハブ４５２は、そこを通って画定された横スロット４６６を更に含み、これは、駆動ロッドアセンブリ４８０のロックプレート４８２を受容して、近位ハブ４５２に対してロックプレート４８２を、したがって駆動ロッド４８４の近位端部分を固定するように構成される（図９及び図１１を参照）。このように係合されると、駆動ロッド４８４は、近位ハブ４５２、遠位ハブ４５４、圧縮ばね４５６、及び駆動ギア４３０を通して同軸に配設された位置にロックされる。

遠位ハブ４５４は、遠位ハブ４５４を通して延在するねじ中心ボア４６８を画定する。ねじ中心ボア４６８は、駆動ギア４３０の親ねじ４３４とのねじ係合で、ねじ中心ボアを通して親ねじを受容し、よって、親ねじ４３４の回転が、親ねじ４３４に沿って長手方向に遠位ハブ４５４の平行移動を駆動する。

圧縮ばね４５６は、近位ハブ４５２と遠位ハブ４５４との間に配設され、圧縮ばねの近位部分は、近位ハブ４５２内に画定された空洞内に配設され、圧縮ばねの遠位部分は、遠位ハブ４６２内に画定された空洞内に配設される。圧縮ばね４５６の少なくとも一部分は、圧縮ばねを通る駆動ギア４３０の親ねじ４３４の一部分を中心に配設され、及び／又は該一部分を受容するように構成される。ばね座金４５８は、近位ハブ４５２と圧縮ばね４５６との間で近位ハブ４５２の空洞内に位置決めされるが、他の構成も想到される。

各ガイドバー４７０は、近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４の対応する一対のリテーナガイド４６３のトラフ４６４内で摺動可能に受容される。各ガイドバー４７０は、その上に係合された一対の離隔されたリム４７２、４７４を含み、これらのリムは、それぞれのリテーナガイド４６３の肩部４６５に当接し、それによって、近位ハブ４５２と遠位ハブ４５４との間の最大距離を画定するように構成される。しかしながら、近位ハブ４５２及び／又は遠位ハブ４５４は、下で詳述するように、ガイドバー４７０に沿って互いに向かって摺動することが可能である。

引き続き図５～図７を参照すると、駆動ロッドアセンブリ４８０は、ロックプレート４８２及び駆動ロッド４８４を含む。ロックプレート４８２は、中央キー孔４８５と、中央キー孔４８５の両側でロックプレート４８２の遠位面に画定された一対のスロット４８６、例えば円弧状スロットを画定する。ロックプレート４８２は、近位ハブ４５２の横スロット４６６を通して挿入するように構成され、該横スロット内に設置されると、ばね座金４５８の一部分をスロット４８６内で受容して、ロックプレート４８２を近位ハブ４５２内で係合して固定するように構成される。ばね座金４５８は、圧縮ばね４５６の付勢の下でスロット４８６内の適切な位置に維持され、この圧縮ばねは、（ガイドバー４７０のリム４７２、４７４及びリテーナガイド４６３の肩部４６５によってセットされる）近位ハブ４５２と遠位ハブ４５４との間の最大距離において、予め圧縮されている。

駆動ロッド４８４は、上で述べたように、エンドエフェクタアセンブリ４０のカムスロットアセンブリ５２（図１）に動作可能に結合された遠位端部分を含む。駆動ロッド４８４は、シャフト３０、筐体２０、及び作動アセンブリ１００を通って近位に延在し（図１～図３を参照）、駆動ロッド４８４の近位端部分でロックプレート４８２内に係合される。より具体的には、駆動ロッド４８４は、その近位端部に向かってウエスト４８８を画定し、このウエストは、例えばウエスト４８８が中央キー孔４８５と整列されるまで駆動ロッド４８４を中央キー孔４８５の中へ長手方向に平行移動させることを介して、ロックプレート４８２の中央キー孔４８５内で係合してロックし、その後に、ロックプレート４８２に対する駆動ロッド４８４の横方向運動が続き、それによって、近位ハブ４５２内のロックプレート４８２の係合により、ロックプレート４８２に対して、したがって近位ハブ４５２に対して、駆動ロッド４８４の近位端部分を固定するように構成される。

図８～図１１を参照すると、使用中に、顎部材４２、４４は、最初に、離隔位置（図８）に配設され、それに応じて、近位ハブ４５２及び遠位ハブ４５４が、最遠位位置に配設され、よって、駆動ロッド４８４が、最遠位位置に配設される（図９）。更に、この位置では、圧縮ばね４５６は最も圧縮されていない状態で配設されているが、上で述べたように、最小圧縮状態であっても、近位ハブ４５２と遠位ハブ４５４との間で予め圧縮した構成での圧縮ばね４５６の保持力のため、圧縮ばね４５６は、部分的に圧縮される。

エンドエフェクタアセンブリ４０を閉鎖するための入力、例えば、ロボット外科システム１０００（図４）の対応するモータによる第４の入力カプラ１４０（図５～図７）に対する回転入力に応答して、駆動シャフト４１０が回転し、それによって、入力ギア４２０が回転し、次に、駆動ギア４３０が回転し、よって、遠位ハブ４５４が、近位ハブ４５２に向かって近位に平行移動する（図９を参照）。遠位ハブ４５４の近位平行移動は、圧縮ばね４５６に対して遠位ハブ４５４を付勢する。最初に、顎部材４２、４４の接近に抵抗する力が、圧縮ばね４５６のばね値に対応する閾値未満である場合、顎部材４２、４４によって印加される顎力は、比較的低く、よって、圧縮ばね４５６に対して遠位ハブ４５４を近位に付勢することが、圧縮ばね４５６を近位に付勢し、次に、ロックプレート４８２を、したがって駆動ロッド４８４を遠位に付勢して、顎部材４２を顎部材４４に対して離隔位置から顎部材の間で組織「Ｔ」（図８及び図１０を参照されたい）を把持するための接近位置に向かって枢動する。

顎部材４２、４４が更に接近して、顎部材の間で組織「Ｔ」を把持すると、顎部材４２、４４の接近に対抗する力、例えば組織「Ｔ」が圧縮に抵抗する力が、閾値に到達し得、したがって、顎部材４２、４４によって印加される顎力が、対応する閾値に到達し得る。例えば約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２などの顎力の範囲内で、顎部材４２、４４によって印加される顎力を維持するために、第４の入力カプラ１４０（図５～図７）への更なる回転入力にも関わらず、顎部材４２、４４による、閾値点を超える更なる顎力の印加が阻止される。より具体的には、閾値に到達すると、第４の入力カプラ１４０（図５～図７）への更なる回転入力は、駆動シャフト４１０、入力ギア４２０、及び駆動ギア４３０を回転させて、遠位ハブ４５４を圧縮ばね４５６の中へ更に近位に平行移動させる。しかしながら、圧縮ばね４５６が近位ハブ４５２を付勢して顎部材４２、４４を近位に接近させ続け、顎部材の間に印加される閉鎖力を増加させるというよりは、圧縮ばね４５６を圧縮し、近位ハブ４５２が、したがって駆動ロッド４８４が適切な位置に残ることを可能にし、したがって、顎部材４２と顎部材４４（図１０及び図１１を参照）との間の顎力の更なる印加を阻止する。

適切な顎力の下で、顎部材４２と顎部材４４との間で組織「Ｔ」を把持するとともに、エネルギーを顎部材４２、４４に供給して、組織「Ｔ」を治療する、例えば封止することができる。その後に、ナイフブレード３１５を顎部材４２と顎部材４４との間で前進させて、例えば、ナイフチューブを遠位に平行移動させて、それによって、ナイフブレード３１５を顎部材４２と顎部材４４との間で前進させるように、ナイフ駆動サブアセンブリ３００を作動させるための回転入力を入力カプラ１３０（図６）に提供することによって、治療した組織「Ｔ」を切断することができる。代替的に、組織「Ｔ」は、最初に組織「Ｔ」を治療することなく切断されてもよく、かつ／又は組織「Ｔ」は、その後に切断を伴うことなく治療されてもよい。

組織「Ｔ」が切断されると、反対の回転入力を入力カプラ１３０（図６）に提供して、ナイフブレード３１５を、顎部材４２、４４の本体部分４３ｂ、４５ｂの近位の、その初期位置に戻す（図１を参照）。その後に、反対の入力を入力カプラ１４０（図５～図７）に提供して、顎部材４２、４４を離隔位置に向かって戻して、封止及び／又は切断した組織を解放する。

図１～図１１を全体的に参照すると、上記で詳述したように、較正情報、設定情報、使用情報、及び調整情報は、他の情報の中でも特に、器具１０の電子機器９２のストレージデバイス、ロボット外科システム１０００（図４）、及び／又は他のアクセス可能なストレージデバイスに記憶される。較正情報は、例えば、顎部材４２、４４の開放位置、ナイフブレード３１５の後退位置、シャフト３０及びエンドエフェクタアセンブリ４０の非関節運動構成などの器具１０の種々の構成要素のホーム／初期位置の決定を可能にするためのアルゴリズム、設定点、ルックアップテーブル、機械学習プログラム、及び／又は他の情報を含んでもよい。

設定情報は、例えば、顎駆動情報、例えば、顎部材４２、４４を開放位置から閉鎖位置に向かって移動させ、組織接触表面４６、４８間で組織「Ｔ」を把持し、そこに顎力又は顎力範囲内の顎力を印加するために必要とされる、入力カプラ１４０への回転入力角度、ナイフ展開情報、例えば、組織接触表面４６、４８間の組織「Ｔ」を切断するために、ナイフブレード３１５を後退位置から伸長位置に展開するために必要とされる入力カプラ１３０への回転入角度、並びに／又は関節運動制御情報、例えば、エンドエフェクタアセンブリ４０を非関節運動位置から１つ以上の関節運動位置（例えば、最大正ヨー位置、最大負ヨー位置、最大正ピッチ位置、及び最大負ピッチ位置）に関節運動させるために必要とされる入力カプラ１１０及び／若しくは１２０への回転入力角度などを含んでもよい。設定情報は、製造中の試験に基づいて決定されてもよく（例えば、各器具、器具の各ユニット、又は全ての器具に対して）、数学的シミュレーションを介して、機械学習を利用して、理論式を使用して、それらの組み合わせなどを用いて決定されてもよい。

使用情報は、例えば、ロボット外科システムへの接続の数、使用／接続の経過時間、経過アイドル時間、アクティブ使用の経過時間、年数（製造からの時間）、顎部材近似の数、エネルギー活性化の数、関節運動の数及び／又は様式、ナイフブレード３１５展開の数などを含み得る。ロボット外科システム１０００は、器具１０のストレージデバイス９２（及び／又は他の場所）に記憶された使用情報を、周期的に、連続的に、事象の発生時に、又は任意の他の好適な様式で、書き込み及び／又は更新し得る。

設定情報の一部又は全部は、周期的に、連続的に、特定の事象の発生時に、かつ／又は外部入力（ユーザ提供入力、センサ又は他の構成要素フィードバックなど）に基づいて調整され得る基礎情報であってもよい。例えば、基礎設定情報は、調整情報によって示されるように、器具１０の１つ以上の現在の状態及び／又は現在の使用情報に基づいて、例えば、ロボット外科システム１０００において調整され得る。各対応する設定のための調整情報は、アルゴリズム、設定点、ルックアップテーブル、機械学習プログラムなどを含み得る。調整情報は、実験的に、数学的シミュレーションを介して、機械学習を利用して、理論式を使用して、それらの組み合わせなどを使用して、決定され得る。

例として、顎駆動設定情報は、入力カプラ１４０への「Ｘ」度の回転入力が、例えば、顎駆動情報、例えば、顎部材４２、４４を開放位置から閉鎖位置に向かって移動させ、組織接触表面４６、４８間で組織「Ｔ」を把持し、そこに顎力又は顎力範囲内の顎力を印加するために必要とされることを示す、基礎情報を提供してもよい。したがって、この顎駆動設定情報に対する修正がない場合、組織治療、例えば、封止のために組織接触表面４６、４８間に組織を把持するために顎部材４２と４４とを接近させるための信号を受信すると、制御デバイス１００４は、ロボット外科システム１０００の適切なモータを制御して、「Ｘ」度の回転入力を入力カプラ１４０に付与し、その結果、組織接触表面４６、４８は、印加された顎力又は顎力範囲内の顎力の下で、それらの間に組織「Ｔ」を把持する。

しかしながら、入力カプラ１４０への設定された回転入力角度の入力に応答して印加される顎力又は顎力範囲が、器具１０の使用可能寿命にわたって、かつ／又は器具１０の現在の状態、例えば、エンドエフェクタアセンブリ４０が非関節運動位置、部分的関節運動位置、若しくは完全関節運動位置に配設されるかどうかに基づいて、変動し得ることが見出されている。器具１０の使用可能寿命の段階は、上記の使用情報の一部又は全てに基づいて決定されてもよく、例えば、構成要素の剛性／弾性の変化、構成要素／接続部の「メモリ」位置の確立、ジョイント／接続部にわたる力伝達の変化、許容差の変化、摩擦損失の変化、構成要素の摩耗、構成要素及び／又はジョイント／接続部の劣化などに起因する顎力又は顎力範囲に影響を及ぼしてもよい。器具１０の現在の状態は、フィードバックデータ、以前の入力、視覚又は他の追跡情報などに基づいて、制御デバイス１００４及び／又はロボット外科システム１０００の他の構成要素によって決定されてもよく、作動力変化、作動距離変化、摩擦変化などに起因して、顎力又は顎力範囲に影響を及ぼしてもよい。

上記の変化を考慮するために、調整情報は、アルゴリズム、設定点、ルックアップテーブル、機械学習プログラムなどを使用して、器具１０の使用及び／又は現在の状態に基づいて、基礎顎駆動設定、例えば、「Ｘ」度を、調整された顎駆動設定、例えば、「Ｙ」度に調整することを可能にする。したがって、調整された顎駆動設定情報が実装された状態で、組織治療、例えば、封止のために組織接触表面４６、４８間で組織を把持するために顎部材４２、４４を接近させる信号を受信すると、制御デバイス１００４は、ロボット外科システム１０００の適切なモータを制御して、入力カプラ１４０に「Ｙ」度の回転入力を付与し、その結果、組織接触表面４６、４８は、印加された顎力又は顎力範囲内の顎力の下で、それらの間に組織「Ｔ」を把持する。したがって、入力要件が変化しても、同じ顎力又は顎力範囲が達成される。

しかしながら、本開示は、顎力を印加するための顎駆動設定情報を調整することに限定されず、むしろ、任意の他の好適な設定情報、例えば、ナイフ展開情報、関節運動制御情報などの調整に適用されてもよい。更に、本開示は、器具１０に限定されず、任意の他の好適な外科器具にも適用されてもよい。実際、本開示に従って提供され、図１２及び図１３を参照して以下に詳述される方法は、顎駆動設定情報を調整するために器具１０とともに利用されてもよく、又は任意の他の好適な器具及び／若しくはその所望の操作とともに利用されてもよい。

図１２を参照すると、試験及び／又は製造方法１２００が提供される。以下、「外科器具」が参照されるが、方法１２００は、外科器具の１つ以上のグループ上での実装のために、１つ以上の外科器具上で実行され得ることが理解される。同様に、以下では「ストレージデバイス」が参照されるが、方法１２００は、１つ以上の外科器具又はそのグループに関連付けられた様々な別個の記憶媒体を使用して実行され得ることが理解される。

最初に、１２１０において、外科器具が、例えば、製造ラインから離れて、試験などのために取得される。外科器具は、試験固定具又は他の好適な試験デバイス内に装填され、１２２０において、特定の様式で操作される。操作は、例えば、顎部材を開放位置から閉鎖位置に向かって接近させて、所定の顎力（試験固定具によって測定されるような）及び／又はその組織接触表面間の所定の間隙距離を達成すること、エンドエフェクタアセンブリを所定の方向に所定の量だけ関節運動させること、ナイフブレード３１５を後退位置から伸長位置に展開することなどを含み得る。操作を達成するための入力要件は、１２３０に記録される。次に、１２４０において、これらの入力要件は、外科器具に関連付けられたストレージデバイス（例えば、外科器具のストレージデバイス、又は外科器具の使用と併せてアクセス可能なストレージデバイス）に基礎情報として記憶される。基礎情報は、入力要件自体（例えば、操作を達成するために必要とされる回転入力）であってもよく、かつ／又はそれに基づく入力要件の決定を可能にするための情報（例えば、様々な程度（例えば、部分的関節運動対完全関節運動）の操作のための基礎情報の使用を可能にするための、所望の操作に対する回転入力の効果の比率又は公式）を含んでもよい。

入力要件に対する外科器具の使用及び／又は状態の影響を反映する調整情報は、１２５０において、例えば、実験的に、シミュレーションを介して、他の器具／システムから取得されて、又は任意の他の好適な様式で決定される。この調整情報も同様に、１２６０においてストレージデバイスに記憶される。したがって、外科器具は、設定情報、並びに外科器具の使用及び／又は状態に基づいてその調整を可能にする情報を備える。したがって、外科処置において使用するために実装されるとき、記憶された情報は、ユーザ入力又は器具修正を必要とすることなく、器具の耐用年数を通して、かつ器具の異なる状態において、正確な操作を可能にするようにアクセスされることができる。

図１３を参照すると、外科システム、例えば、ロボット外科システムを動作させる方法１３００が提供される。最初に、１３１０において、外科器具を操作するための命令が受信される。命令は、例えば、適切な機械的及び／若しくは電気的アクチュエータ、ユーザインターフェース（ＵＩ）コマンド、音声コマンドなどの作動を介したユーザ入力であってもよいか、又は例えば、フィードバック、感知された状態などに基づき、自動であってもよい。操作は、例えば、組織治療に好適な顎力を印加し、かつ／又は組織治療に好適なその組織接触表面間の間隙距離を達成するために、開放位置から閉鎖位置に向かって顎部材を接近させること、エンドエフェクタアセンブリを所望の位置に関節運動させること、組織を切断するために後退位置から伸長位置にナイフブレード３１５を展開することなどを含んでもよい。

命令の受信に応答して、１３２０において、命令された操作に関連付けられた設定情報が決定される。この設定情報は、外科器具に関連付けられたストレージデバイスからそのような情報にアクセスすることを介して、又は任意の他の好適な方法で決定されてもよく、例えば、所望の操作を達成するために必要とされる回転入力角度、又は、例えば、回転入力角度が計算され得る情報を含んでもよい。

１３３０では、設定情報が固定情報の基礎情報であるか否かが決定される。設定情報が調整の対象でないことを意味する固定情報である場合、設定情報は、命令された操作を達成するために外科器具に回転入力を提供するために使用される。一方、設定情報が調整の対象であることを意味する基礎情報である場合、外科器具の使用及び／又は状態が１３５０で決定され、設定情報に対応する調整情報が１３６０で決定される。１３５０及び１３６０は、任意の好適な順序で、又は同時に実行され得る。外科器具の使用及び／又は状態は、フィードバックデータ、以前の入力、視覚又は他の追跡情報などに基づいて、記憶された情報にアクセスすることによって決定されてもよい。

使用及び／又は状態情報及び調整情報に基づいて、必要であれば、１３７０において設定情報が調整される。１３８０において、調整された設定情報を利用して、外科器具に回転入力を提供し、命令された操作を達成する。したがって、外科器具を操作するための命令が受信されると、操作を提供するための適切な回転（又は他の好適な入力）が決定され、したがって、器具の耐用年数を通して、かつ器具の異なる状態において、ユーザ入力又は器具修正を必要とせずに、入力要件の変化を考慮する。

本明細書で開示される様々な態様は、上記で、かつ添付の図面に具体的に提示される組み合わせとは異なる組み合わせで組み合わされ得ることを理解されたい。加えて、本開示の特定の態様は、明確にするために単一のモジュール又はユニットによって実行されるように説明されているが、本開示の技術は、例えば、外科システムに関連するユニット又はモジュールの組み合わせによって実行され得ることを理解されたい。

１つ以上の実施例では、記載された技術は、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で実施され得る。ソフトウェアで実施される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令又はコードとして記憶され、ハードウェアベースの処理ユニットによって実行され得る。コンピュータ可読媒体は、データ記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は命令若しくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスすることができる任意のその他の媒体）などの有形媒体に対応する、非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。

命令は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルロジックアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、又はその他の同等の集積回路若しくは個別論理回路など、１つ以上のプロセッサによって実行され得る。したがって、「プロセッサ」という用語は、本明細書で使用するとき、前述の構造のいずれか、又は記載された技術の実施に好適な任意の他の物理的構造を指し得る。また、本技術は、１つ以上の回路又は論理素子で完全に実施され得る。

図１４は、本開示によるロボット外科器具５０００の別の実施形態を示し、これは、概して、筐体５０２０、筐体５０２０から遠位に延在するシャフト５０３０、エンドエフェクタアセンブリ４０（図１）、筐体５０２０内に配設され、シャフト５０３０と動作可能に関連付けられ、かつエンドエフェクタアセンブリ５０４０を作動させるように構成された作動アセンブリ５１００を含む。器具５０００は、本明細書では、ロボット外科システム、例えばロボット外科システム５００（図３）で使用するように構成された関節式電気手術鉗子として詳述される。しかしながら、以下に詳述する、本開示に従って提供される器具５０００の態様及び特徴は、他の好適な外科器具及び／又は他の好適な外科システムとともに使用するように等しく適用することができる。

概して、組織を封止するために利用される従来の外科用鉗子では、ハンドルアセンブリは、駆動アセンブリと協働して、組織を封止するためにエンドエフェクタの顎部材を作動させる。より詳細には、ハンドルが、器具筐体に対して移動されるか、又は絞られ、これは、次に、駆動アセンブリに関連付けられたばねを圧縮して、駆動ロッドを作動させて、所定の力の下で組織の周りで顎部材を閉鎖する。ばね定数、ばね圧縮距離、顎形状、ハンドル形状、ハンドル回転、モーメント弧及び閉鎖距離、シャフト力などの要因は全て、ハンドルが完全に圧縮されたときに顎部材間の圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを保証するように注意深く制御される要因である。

ハンドル及びそれに関連する他の要因、例えば、弧、回転及びモーメントを排除し、そしてシャフト力及び顎形状を知ることは、組織を封止するための適切な閉鎖圧力を保証するために必要とされる要因を非常に単純化する。これらの要因を排除又は認識して器具を製造することは、顎部材間の必要な閉鎖圧力を達成するために、予め設定された距離で既知のばね定数を有するばねを圧縮するための駆動アセンブリの作動を単純化する。

図１４は、ばね力アセンブリ５０５０を収容するように構成された圧縮アセンブリ５０５５、及び顎駆動入力部５０３５に動作可能に結合された顎入力ギア５０２２を含む顎駆動アセンブリ５００５の内部図である。ばね力アセンブリ５０５０は、遠位ハブ５０５４、近位ハブ５０５２、駆動ギア（例えば、図３の駆動ギア４３０）、及びロックタブ５０７５を含む。各ハブ５０５２、５０５４は、それぞれ、駆動ギア４３０の対応する複数の歯又はねじ部に嵌合係合するように構成された、複数の歯を有する内周面を含む。

顎駆動入力部５０３５の作動は、顎駆動入力シャフト５０１０を回転させ、これは、次に、駆動ギア４３０に結合する顎入力ギア５０２２を回転させる。駆動ギア４３０の回転は、ばね力アセンブリ５０５０の近位ハブ５０５２を、遠位ハブ５０５４に対する圧縮ばね５０５６の付勢に対して線形に平行移動させ、次に、顎駆動ロッド５０８４の近位端とロックタブ５０７５との機械的係合によって、顎駆動ロッド５０８４を線形に平行移動させる。顎部材５０４２、５０４４は、機械的に協働する構成要素のこの配列を通じて必要に応じて開閉される。顎駆動入力シャフト５０１０の上にハードストップ５０８０を配置して、顎駆動ロッド５０８４が各顎部材５０４２、５０４４のカムスロット（図示せず）内で底に達する直前に遠位ハブ５０５４が遠位方向に移動しすぎるのを防止することができる。加えて、ハードストップ５０８０に当たる遠位ハブ５０５４は、顎部材５０４２、５０４４が完全に開放されていることを示す高トルク状態（以下に詳細に説明されるように）を迅速に生成する。

ロボット駆動コントローラ、例えば、ロボット駆動コントローラ１００５（図３）を介して、顎駆動入力部５０３５を所定のトルクに達するまで回転させ、そのトルクを使用して、顎部材５０４２、５０４４間の閉鎖圧力を計算する（又はそれに相関させる）ことは、それらの間の圧力を決定するための１つの方法であることが知られている。しかしながら、本方法は、組織を封止するために必要とされる一貫性をもたらさない場合があり、又は長期使用にわたって要求される一貫性をもたらさない場合がある。

鉗子５０００は、ピストルグリップハンドルアプローチと同様の概念を利用し、既知のばね定数を有するばねを予め設定された距離だけ圧縮することのみに依存して、上記で識別された範囲、３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２内で組織を封止するための所望の閉鎖圧力を正確かつ一貫して達成する。ばね力アセンブリ５０５０を用いると、ばね５０５６の閉鎖力の再現性及び一貫性が、封止プロセス中の組織の加熱、乾燥及び収縮中であっても保証される。より具体的には、顎部材５０４２、５０４４が全開位置又はホーム位置に移動されると、顎駆動部５０３５は、顎駆動入力シャフト５０１０及び顎駆動ギア５０２２を予め設定された度数、例えば、１５００度回転させ、これは、次に、顎部材５０４２、５０４４を必要な閉鎖圧力範囲内に一貫して接近させる。回転角度数は、典型的には、ばねのタイプ、ばね定数、顎駆動入力シャフト５０３５のサイズ、顎駆動入力シャフト５０３５のねじ山比などに依存する。これら及び他のパラメータは、顎駆動入力部５０３５（及びそれと関連付けられた構成要素）及びばねアセンブリ５０５５（及びそれと関連付けられた構成要素）の製造業者の仕様と関連付けられる。ロボット駆動入力コントローラ５０６５は、筐体５０２０（又は図３のロボット駆動入力コントローラ１００４）内に動作可能に配設され、使用中に顎駆動入力シャフト５０１０の回転配向（例えば、回転角度）を維持するように構成され、長期使用にわたって封止範囲内で顎部材５０４２、５０４４の繰り返しのかつ一貫した接近を可能にしてもよい。

新しいエンドエフェクタ５０４０が鉗子５０００に取り付けられる場合、新しい顎部材５０４２、５０４４は、同じ回転角度数が封止範囲内で顎部材５０４２、５０４４に接近するように、全開位置又はホーム位置に単純に移動される。換言すれば、手動で、又はホーミングアルゴリズム（以下に記載される）を利用することを介して、顎部材５０４２、５０４４の全開位置又はホーム位置を決定すること以外に、顎駆動入力シャフト５０１０の回転角度は、各後続のエンドエフェクタ５０４０について一定のままであり、各後続のエンドエフェクタ５０４０について顎駆動入力部５０３５を個々に較正する必要性を排除する。

本開示はまた、ロボット外科用鉗子５０００のエンドエフェクタアセンブリ５０４０の顎部材５０４２、５０４４間に一貫した封止圧力を提供する方法に関する。本方法は、エンドエフェクタ５０４０（又はエンドエフェクタ５０４０及びシャフト５０３０）をロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合させること、及びエンドエフェクタ５０４０を作動アセンブリ５１００に結合することを含む。エンドエフェクタアセンブリ５０４０の一対の顎部材５０４２、５０４４を、全開位置まで手動で又は自動的に開放すること。約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内の閉鎖圧力下で、顎部材の一方又は両方、例えば、顎部材５０４２を他方の顎部材、例えば、顎部材５０４４に対して閉鎖するために、顎駆動入力部５０３５を作動させて、顎駆動入力シャフト５０１０を予め設定された度数、例えば、約１５００度～約３０００度（又は等価ラジアン）回転させること。本方法は、顎駆動入力部５０３５を作動させる前に、顎部材５０４２、５０４４間に組織を配置するステップを含んでもよい。

一対の顎部材５０４２、５０４４を手動で開放するステップは、顎駆動入力部５０３５を作動させて、顎部材５０４２、５０４４を目に見えるほど全開位置まで開放すること、又は何らかの種類の自動又は機械的止め具５０４９を使用して、全開顎位置を視覚的に、聴覚的に、又は触覚的に示すことを含み得る。顎部材５０４２、５０４４を全開位置に自動的に開放することは、位置センサ５０６６ｂ、トルクセンサ５０６６ｃ、及び／又は他の既知のタイプのセンサ（図１４）に関連付けられたＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭに関連付けられた１つ以上のアルゴリズムを含んでもよい。

ここで図１６を参照すると、図１４のロボット外科器具５０００とともに使用するためのホーミングアルゴリズム（「ｈｏｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、ＨＡ」）を含む、一貫した顎閉鎖力を提供する方法が示されている。より具体的には、第１のステップ６０００において、エンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０とシャフト５０３０との組み合わせが、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合される。ステップ６０１０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭ（又はロボット外科用鉗子５０００に関連付けられた他のコントローラ）は、エンドエフェクタ５０４０と（又はシャフト５０３０の組み合わせと）機械的又は電気的に通信して、エンドエフェクタ５０４０並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性、例えば、サイズ、タイプ、ナイフストロークなどを認識し、動作データをＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭに返信する。

後続のステップ６０２０において、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭは、ホーミングアルゴリズム（「ＨＡ」）を開始して、顎部材５０４２、５０４４の全開位置を決定する。ホーミングアルゴリズムＨＡは、以下のステップを含む：ステップ６０２１－顎駆動入力部５０３５の回転をゆっくりと開始して、顎部材５０４２、５０４４を開放すること、ステップ６０２２－顎駆動入力部５０３５に関連付けられた１つ以上のトルクセンサ５０６６ｃを利用して、ベースライントルク起動平均を計算すること。潜在的な次のステップ６０２２ａ（仮想線で示される）は、トルクセンサ５０６６ｃからの誤った読み取り値を回避し、より正確な平均トルク読み取り値を可能にするために、潜在的なステップ６０２２において、ローパスフィルタ６０２５を起動すること／ローパスフィルタ６０２５を通してトルク信号読み取り値「Ｓ」をフィルタリングすることを含む。

次のステップ６０２３において、ホーミングアルゴリズムＨＡは、トルクセンサ５０６６ｃ（及びローパスフィルタ５０３５）からの読み取り値を分析して、（総平均トルク読み取り値とは対照的に）経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定する。所定のΔトルクが識別されると、次のステップ６０２４において、ホーミングアルゴリズムＨＡは、Δトルクを、顎部材５０４２、５０４４が互いに対して全開位置にあることと等しくし、顎部材５０４２、５０４４、顎駆動入力部５０３５及び／又は遠位ハブ５０５４のホーミング位置（「ｈｏｍｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＨＰ」）を識別する。

次のステップ６０３０では、顎駆動入力部５０３５は、顎部材間の閉鎖力が、約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の血管又は組織を封止するための典型的な範囲内に収まることを保証するために、ホーミング位置ＨＰから設定された回転数又は度数（例えば、１５００度）に回転される。顎駆動入力部５０３５の回転角度数は、典型的には、ばねのタイプ、ばね定数、顎駆動入力シャフト５０１０のサイズ、顎駆動入力シャフト５０１０のねじ山比などに依存する。これら及び他のパラメータは、顎駆動入力部５０３５（及びそれと関連付けられた構成要素）及びばねアセンブリ５０５５（及びそれと関連付けられた構成要素）の製造業者の仕様と関連付けられる。

潜在的な次のステップ６０４０（仮想線で示される）では、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０及びシャフト５０３０の組み合わせは、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０から係合解除され、本方法は、ステップ６０００を繰り返し、例えば、新しいエンドエフェクタ（図示せず）、又はエンドエフェクタ及びシャフトの組み合わせ（図示せず）が、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合され、方法が繰り返される。

図１５は、図１６のフローチャートに関連付けられたホーミングアルゴリズムＨＡのグラフ図を示す。より具体的には、グラフは、顎駆動入力部５０３５のホーミング位置ＨＰをマークする、経時的な平均トルク（Δトルク）の変化を示す。いったん検出されると、ロボット駆動入力コントローラ５０６５は、封止サイクルであるように命令されると、顎駆動入力部５０３５と通信し、顎駆動入力シャフト５０１０を設定された回転数又は度数、例えば、１５００度、回転させ、次に、駆動ギア４３０に結合する顎入力ギア５０２２を回転させる。駆動ギア４３０の回転は、ばね力アセンブリ５０５０の近位ハブ５０５２を、遠位ハブ５０５４に対する圧縮ばね５０５６の付勢に対して線形に平行移動させ、次に、顎駆動ロッド５０８４の近位端とロックタブ５０７５との機械的係合によって、顎駆動ロッド５０８４を線形に平行移動させる。

ホーミング位置が上記の方法を使用して決定されると、ロボット駆動入力コントローラ５０６５は、顎駆動入力部５０３５の回転に単純に基づいて、上記で識別された範囲内、例えば、３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の組織を封止するための所望の閉鎖圧力を正確かつ一貫して達成するために、既知のばね定数を有するばね５０５６の一貫性に単純に依存する。ばね５０５６の閉鎖力の再現性及び一貫性が、封止プロセス中の組織の加熱、乾燥及び収縮中であっても保証される。ロボット駆動入力コントローラ５０６５は、使用中に顎駆動入力シャフト５０１０の回転配向（例えば、回転角度）を維持するように構成され、長期使用にわたって封止範囲内で顎部材５０４２、５０４４の繰り返しのかつ一貫した接近を可能にしてもよい。

ここで図１７を参照すると、図１４のロボット外科器具５０００とともに使用するための第２のホーミングアルゴリズム（「ｓｅｃｏｎｄ ｈｏｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、２ＨＡ」）を含む、一貫した顎閉鎖力を提供する方法が示されている。より具体的には、第１のステップ７０００において、エンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０とシャフト５０３０との組み合わせが、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合される。ステップ７０１０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭ（又はロボット外科用鉗子５０００に関連付けられた他のコントローラ）は、エンドエフェクタ５０４０と（又はシャフト５０３０の組み合わせと）機械的又は電気的に通信して、エンドエフェクタ５０４０並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性、例えば、サイズ、タイプ、ナイフストロークなどを認識し、動作データをＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭに返信する。

後続のステップ７０２０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭは、第２のホーミングアルゴリズム（「２ＨＡ」）を開始して、顎部材５０４２、５０４４をホーミングすることを決定し、これは、ステップ７０２１－顎駆動入力部５０３５を作動させ、顎入力ギア５０２２を係合させることによって、顎部材５０４２、５０４４を互いに対して閉鎖し、この初期ステップ中の任意のトルク読み取り値を無視することであって、このステップにおける顎部材５０４２、５０４４は、顎駆動入力部５０３５を約１８０度回転させることによって最初に閉鎖されてもよい、無視すること、ステップ７０２２－ロボット駆動入力コントローラ５０６５が（トルクセンサを介して）約２０Ｎｍｍ～約５０Ｎｍｍの範囲の顎駆動入力部５０３５上のトルクを測定するまで、顎駆動入力部５０３５の作動を介して、顎部材５０４２、５０４４を連続的に閉鎖し、顎駆動入力部５０３５のこの回転位置を初期位置０としてマークすること、ステップ７０２３は、顎駆動入力部を約３６０度回転させて、顎部材５０４２、５０４４を開放し、トルクスパイクを無視することを伴う。ステップ７０２４－顎駆動入力部５０３５を約３６０度～約１０８０度回転させ、顎駆動入力部５０３５上の起動平均トルク読み取り値をとること（可能な追加のステップでは、起動平均トルクはローパスフィルタを通過する）、ステップ７０２５－顎駆動入力部５０３５を１０８０度を超えて連続的に回転させ、起動平均読み取り値から２５Ｎｍｍより大きい（＞２５Ｎｍｍ）トルク増加を探し、顎駆動入力部５０３５のこの位置を「トリガ点限界」として割り当てること（可能な追加のステップでは、増加＞２５Ｎｍｍの２つ以上の連続読み取り値を使用して、トリガ点限界を決定する）、及びステップ７０２６－顎駆動入力部５０３５の位置に対する顎部材５０４２、５０４４の「ホーミング」又は「全開」位置を、トリガ点限界位置から顎駆動入力部５０３５の約７４度を引いたものとして割り当てる／計算することを含む。

次のステップ７０３０では、顎駆動入力部５０３５は、顎部材間の閉鎖力が、約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の血管又は組織を封止するための典型的な範囲内に収まることを保証するために、ホーミング位置ＨＰから所定の回転数又は度数（例えば、１５００度）に回転される。典型的には、これは、シャフト５０３０が直線であるか又は関節接合されていない状態で実行される。顎駆動入力部５０３５の回転角度数は、典型的には、ばねのタイプ、ばね定数、顎駆動入力シャフト５０１０のサイズ、顎駆動入力シャフト５０１０のねじ山比などに依存する。これら及び他のパラメータは、顎駆動入力部５０３５（及びそれと関連付けられた構成要素）及びばねアセンブリ５０５５（及びそれと関連付けられた構成要素）の製造業者の仕様と関連付けられる。

潜在的な次のステップ７０４０（仮想線で示される）では、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０及びシャフト５０３０の組み合わせは、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０から係合解除され、方法は、ステップ７０００を繰り返し、例えば、新しいエンドエフェクタ（図示せず）、又はエンドエフェクタ及びシャフトの組み合わせ（図示せず）が、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合され、方法が繰り返される。

上述したように、本開示は、ナイフブレード３１５（図１を参照）のホーム位置を検出する方法にも関する。図１８は、図１４のロボット外科器具５０００とともに使用するためのナイフホーミングアルゴリズム（ｋｎｉｆｅ ｈｏｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、「ＫＨＡ」）を含む、ナイフブレード３１５のホーム位置を検出するための１つの方法を示す。より具体的には、第１のステップ８０００において、エンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０とシャフト５０３０との組み合わせが、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合される。ステップ８０１０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭ（又はロボット外科用鉗子５０００に関連付けられた他のコントローラ）は、エンドエフェクタ５０４０と（又はシャフト５０３０の組み合わせと）機械的又は電気的に通信して、エンドエフェクタ５０４０並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性、例えば、サイズ、タイプ、ナイフストロークなどを認識し、動作データをＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭに返信する。

後続のステップ８０２０において、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭは、ナイフホーミングアルゴリズム（「ＫＨＡ」）を開始して、ナイフブレード３１５のホーム位置を決定し、これは、８０２１－ナイフブレード３１５を作動させ、ナイフチューブ６２（図６）及びサブアセンブリ３００（図３）を係合し、この初期ステップ中の任意のトルク読み取り値を無視することであて、このステップにおけるナイフブレード３１５は、ナイフ駆動カプラ１３０を約１８０度回転させることによって最初に伸長されてもよい、無視すること、ステップ８０２２－ナイフ駆動カプラ１３０の作動を介して、ナイフブレード３１５を更に５００度、又はロボット駆動入力コントローラ５０６５が（トルクセンサを介して）約４０Ｎｍｍ～約５００Ｎｍｍの範囲内のナイフ駆動カプラ１３０のトルク限界を測定するまで連続的に作動させ、ナイフ駆動カプラ１３０のこの回転位置を初期ナイフ位置０としてマークすること、ステップ８０２３－ナイフ駆動カプラ１３０がトルク限界に達することなく更に５００度移動することができた場合、ナイフ駆動カプラ１３０を約１００度～約５８０度回転させて、ナイフブレード３１５を後退させ、ナイフ駆動カプラ１３０上の起動平均トルク読み取り値をとること、ステップ８０２４－ナイフ駆動カプラ１３０を連続的に回転させて、ナイフブレードを５８０度を超えて後退させ、起動平均読み取り値から２０Ｎｍｍより大きい（＞２０Ｎｍｍ）トルク増加を探し、ナイフ駆動カプラ１３０のこの位置を「ナイフ点限界」として割り当てること（可能な追加のステップでは、増加＞２０Ｎｍｍの２つ以上の連続読み取り値を使用してナイフ点限界を決定する）、ステップ８０２５－「ナイフホーム」位置を、ナイフ点限界位置からナイフ駆動カプラ１３０の約５０度の回転を引いたものとして割り当てることを含む。

潜在的な次のステップ８０４０（仮想線で示される）では、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０及びシャフト５０３０の組み合わせは、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０から係合解除され、方法は、ステップ８０００を繰り返し、例えば、新しいエンドエフェクタ（図示せず）、又はエンドエフェクタ及びシャフトの組み合わせ（図示せず）が、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合され、ナイフブレード３１５をホーミングする方法が繰り返される。

上述のように、本開示は、関節運動セクション３６（図１を参照）のホーミング位置を検出するための方法にも関する。図１９は、図１４のロボット外科器具５０００とともに使用するための関節運動ホーミングアルゴリズム（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ ｈｏｍｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ、「ＡＨＡ」）を含む、関節運動セクション３６のホーム位置（又は直線位置）を検出するための１つの方法を示す。より具体的には、第１のステップ９０００において、エンドエフェクタ、例えば、エンドエフェクタ５０４０、又はエンドエフェクタ５０４０とシャフト５０３０との組み合わせが、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合される。ステップ９０１０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭ（又はロボット外科用鉗子５０００に関連付けられた他のコントローラ）は、エンドエフェクタ５０４０と（又はシャフト５０３０の組み合わせと）機械的又は電気的に通信して、エンドエフェクタ５０４０並びにそれと関連付けられた動作パラメータ及び特性、例えば、サイズ、タイプ、ナイフストロークなどを認識し、動作データをＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭに返信する。

次のステップ９０２０では、ＰＣＢ５０６６ａ及び／又はＥＰＲＯＭは、関節運動ホーミングアルゴリズム（「ＡＨＡ」）を開始して、関節運動セクション３６のホーム位置を決定し、これは、ステップ９０２１－トロカール２０００（図２０）内に関節運動セクション３６を封入すること、ステップ９０２２－関節運動セクション３６がトロカール２０００の内周面２０１０に当たり、関節運動カプラ１１０、１２０（又はトルクセンサ）上で約２０Ｎｍｍのトルクが測定されるまで、関節運動カプラ１１０、１２０（図２Ｂを参照）を作動させて、関節運動セクション３６を第１の方向に関節運動させること、ステップ９０２３－関節運動カプラ１１０、１２０の位置を第１の「終点」又は「エッジ」（「Ｅ」）としてマークすること、ステップ９０２４－関節運動カプラ１１０、１２０を作動させて、関節運動セクション３６を追加の方向に関節運動させ、ステップ９０２３と同様に追加の「終点」又は「エッジ」（「Ｅ」）を決定すること、ステップ９０２５－少なくとも３つの「終点」又は「エッジ」（ｅｄｇｅ、「Ｅ」）を使用して、関節運動セクション３６の中央位置又はホーム位置「Ｘ」（図２０を参照）を計算することを含む。

潜在的な次のステップ９０４０（仮想線で示される）では、シャフト５０３０、又はシャフト５０３０及びエンドエフェクタ５０４０の組み合わせは、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０から係合解除され、方法は、ステップ９０００を繰り返し、例えば、新しいシャフト５０３０及び関節運動セクション３６又は新しいシャフト５０３０、関節運動セクション３６及びエンドエフェクタ５０４０の組み合わせ（図示せず）が、ロボット外科用鉗子５０００の筐体５０２０に選択的に係合され、関節運動セクション３６をホーミングする方法が繰り返される。

本開示はまた、関節運動セクション３６における関節運動量（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸における）に依存して、顎部材５０４２、５０４４を閉鎖するための顎駆動入力部５０３５の回転角度を調整する方法に関する。図２１は、図１４のロボット外科器具５０００とともに使用するための顎部材５０４２、５０４４を閉鎖するための顎駆動入力部５０３５の回転角度を調整するための１つの方法を示す。より具体的には、第１のステップ１００００において、顎部材５０４２、５０４４の全開位置が、例えば、上記の方法のうちの１つに従って決定される、ステップ１００１０－例えば、上述の方法のうちの１つ以上に従って、関節運動セクション３６のホーミング位置を決定すること、ステップ１００２０－ロボット器具５０００を操作して、組織を顎部材５０４２と５０４４との間に位置決めすること、ステップ１００３０－顎駆動入力部５０３５が適切な閉鎖力下で組織を把持することを開始する前に、関節運動セクション３６のホーミング位置に対する関節運動セクション３６の関節運動量（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）を決定すること、ステップ１００４０－関節運動セクション３６の関節運動量に基づいて、複数の関節運動ケーブル３８のうちの１つ以上の摩擦損失を計算し、顎部材５０４２、５０４４を閉鎖するように顎駆動入力部５０３５の予め設定された回転角度数を調整して、約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲で顎部材間の閉鎖圧力を保証すること、及びステップ１００５０－顎駆動入力部５０３５を作動させ、顎部材５０４２、５０４４間に組織を把持すること。種々の構成要素の関節運動に関連付けられた摩擦損失を計算するために、種々の方法、例えば、ルックアップテーブル、グラフ分析、又は数式が採用されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されているが、本開示は当該技術分野が許容するのと同程度に広い範囲であるとされるべきであり、本明細書が同様に読み取られるべきであると意図されているので、本開示はこれらの実施形態に限定されることを意図していない。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。本明細書に添付の請求項の範囲及び趣旨を逸脱しない他の修正は、当業者ならば想到するであろう。

本明細書に開示された態様及び特徴に様々な修正がなさられ得ることが理解されるであろう。したがって、上記の説明は、限定として解釈されるべきではなく、単に様々な態様及び特徴の例示として解釈されるべきである。当業者は本明細書に添付される特許請求の範囲内及び趣旨内で他の修正を想定するであろう。

Claims (20)

1. ロボット外科器具であって、
   筐体を備え、前記筐体が、前記筐体から延在しており、遠位端において第１のエンドエフェクタアセンブリを受容するように構成されたシャフトを有し、前記第１のエンドエフェクタアセンブリが、一対の顎部材であって、前記顎部材が互いに対して最大距離で離隔されている全開位置と、前記顎部材間の閉鎖圧力が所定の範囲内である閉鎖位置との間で移動可能である、一対の顎部材を含み、前記シャフトが、駆動ロッドを含み、前記駆動ロッドが、前記シャフトを通って延在しており、前記駆動ロッドの平行移動時に、前記第１のエンドエフェクタアセンブリを作動させるように構成されており、前記筐体が、
   前記筐体内で支持されたばね圧縮アセンブリであって、前記ばね圧縮アセンブリが、
   内部を通して配設された前記第１のエンドエフェクタアセンブリの前記駆動ロッドの近位端を固定するように構成された近位ハブと、
   前記近位ハブから離隔された遠位ハブと、
   前記近位ハブと前記遠位ハブとの間に装着された、既知のばね定数を有する圧縮ばねと、を含む、ばね圧縮アセンブリと、
   上に配設された駆動ギアを有する顎駆動入力シャフトを回転させるように構成された顎駆動入力部と、を含み、前記駆動ギアは、その回転が前記遠位ハブを前記近位ハブに対して平行移動させて前記圧縮ばねを圧縮し、前記第１のエンドエフェクタアセンブリの前記駆動ロッドを平行移動させて前記顎部材を互いに対して移動させるように、前記遠位ハブと係合するように構成されており、前記顎部材が前記全開位置に移動すると、前記顎駆動入力部は、前記顎駆動入力シャフトを予め設定された回転角度数だけ回転させて前記圧縮ばねを圧縮し、前記顎部材を前記所定の範囲内の閉鎖圧力に接近させるように構成されている、ロボット外科器具。
2. 前記筐体は、前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力シャフトの前記予め設定された回転角度数を再較正することなく、後続のエンドエフェクタアセンブリが前記第１のエンドエフェクタアセンブリと交換され得るように構成されている、請求項１に記載のロボット外科器具。
3. 前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを予め設定された距離だけ圧縮して、前記閉鎖圧力が前記所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項１に記載のロボット外科器具。
4. 前記第１のエンドエフェクタアセンブリ又は任意の後続のエンドエフェクタアセンブリの前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを同じ距離だけ圧縮して、前記閉鎖圧力が前記所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項２に記載のロボット外科器具。
5. 前記予め設定された回転角度が、約１５００度～約３０００度の範囲である、請求項１に記載のロボット外科器具。
6. 前記遠位ハブが、前記遠位ハブの上に配設された複数の歯を含み、前記複数の歯が、前記駆動ギアの上に配設された対応する複数の歯と係合するように構成されている、請求項１に記載のロボット外科器具。
7. 前記顎部材間の前記閉鎖圧力が、約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の所定の範囲内である、請求項１に記載のロボット外科器具。
8. 前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを予め設定された距離だけ圧縮して、繰り返し使用する間、前記閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項１に記載のロボット外科器具。
9. 前記第１のエンドエフェクタアセンブリ又は任意の後続のエンドエフェクタアセンブリの前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを同じ距離だけ圧縮して、繰り返し使用する間、前記閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項２に記載のロボット外科器具。
10. ロボット外科器具であって、
    筐体を備え、前記筐体が、前記筐体から延在しており、遠位端において第１のエンドエフェクタアセンブリを受容するように構成されたシャフトを有し、前記第１のエンドエフェクタアセンブリが、一対の顎部材であって、前記顎部材が互いに対して最大距離で離隔されている全開位置と、前記顎部材間の閉鎖圧力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内である閉鎖位置との間で移動可能である、一対の顎部材を含み、前記シャフトが、駆動ロッドを含み、前記駆動ロッドが、前記シャフトを通って延在しており、前記駆動ロッドの平行移動時に、前記第１のエンドエフェクタアセンブリを作動させるように構成されており、前記筐体が、
    前記筐体内で支持されたばね圧縮アセンブリであって、前記ばね圧縮アセンブリが、
    内部を通して配設された前記エンドエフェクタアセンブリの前記駆動ロッドの近位端を固定するように構成された近位ハブと、
    前記近位ハブから離隔されており、上に配設された複数の歯を含む遠位ハブと、
    前記近位ハブと前記遠位ハブとの間に装着された、既知のばね定数を有する圧縮ばねと、を含む、ばね圧縮アセンブリと、
    上に配設された駆動ギアを有する顎駆動入力シャフトを回転させるように構成された顎駆動入力部と、を含み、前記駆動ギアは、その回転が前記遠位ハブを前記近位ハブに対して平行移動させて前記圧縮ばねを圧縮し、前記第１のエンドエフェクタアセンブリの前記駆動ロッドを平行移動させて前記顎部材を互いに対して移動させるように、前記遠位ハブの対応する複数の歯と係合するように構成されており、前記顎部材が前記全開位置に移動すると、前記顎駆動入力部は、前記顎駆動入力シャフトを予め設定された回転角度数だけ回転させて前記圧縮ばねを圧縮し、前記顎部材を約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内の閉鎖圧力に接近させるように構成されている、ロボット外科器具。
11. 前記筐体は、前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力シャフトの前記予め設定された回転角度数を再較正することなく、後続のエンドエフェクタアセンブリが前記第１のエンドエフェクタアセンブリと交換され得るように構成されている、請求項１０に記載のロボット外科器具。
12. 前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを予め設定された距離だけ圧縮して、前記閉鎖圧力が所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項１０に記載のロボット外科器具。
13. 前記第１のエンドエフェクタアセンブリ又は任意の後続のエンドエフェクタアセンブリの前記顎部材の前記全開位置からの前記顎駆動入力部の前記予め設定された回転角度は、それに対応して前記圧縮ばねを同じ距離だけ圧縮して、前記閉鎖圧力が前記所定の範囲内に収まることを確実にする、請求項１１に記載のロボット外科器具。
14. 前記予め設定された回転角度が、約１５００度～約３０００度の範囲である、請求項１０に記載のロボット外科器具。
15. ロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法であって、
    エンドエフェクタアセンブリと通信して、前記エンドエフェクタアセンブリ及び前記エンドエフェクタアセンブリと関連付けられた動作パラメータ及び特性を認識し、かつ動作データをＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに返信することと、
    前記エンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材の全開位置を決定するために、ホーミングアルゴリズムを開始することと、を含み、前記ホーミングアルゴリズムが、
    前記顎部材を開放するために、顎駆動入力部の回転を開始することと、
    前記顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算することと、
    経時的な平均トルクの変化（Δトルク）を決定するために、前記トルクセンサからの読み取り値を分析することと、
    前記経時的な平均トルクの所定の変化（Δトルク）が決定されると、前記経時的な平均トルクの前記変化（Δトルク）を、前記顎部材が互いに対して全開位置又はホーミング位置にあることと等しくすることと、を含む、方法。
16. 前記顎駆動入力部のホーミング位置を識別した後に、前記方法が、前記顎駆動入力部を前記ホーミング位置から所定の度数だけ繰り返し回転させて、前記顎部材間の閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に繰り返し収まるように、圧縮ばねを圧縮することを含む、請求項１４に記載のロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法。
17. 前記顎駆動入力部に関連付けられた１つ以上のトルクセンサを利用して、ベースライントルク起動平均を計算した後に、ローパスフィルタを通してトルク読み取り値をフィルタリングして、前記トルクセンサからの誤った読み取り値を回避し、より正確な平均トルク読み取り値を可能にすることを含む、請求項１４に記載のロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法。
18. 前記顎部材間の前記閉鎖力が約３ｋｇ／ｃｍ^２～約１６Ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に収まることを保証するために、前記顎駆動入力部を前記ホーミング位置から前記所定の度数だけ回転させた後に、前記方法が、ロボット外科器具から前記エンドエフェクタアセンブリを係合解除することと、新しいエンドエフェクタアセンブリを用いて、前記方法を繰り返すことと、を含む、請求項１６に記載のロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法。
19. 前記顎駆動入力部の前記所定の回転数又は回転角度数が、圧縮ばねのタイプ、前記圧縮ばねのばね定数、顎駆動入力シャフトのサイズ、又は前記顎駆動入力シャフトのねじ比のうちの少なくとも１つに依存する、請求項１５に記載のロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法。
20. 前記ホーミング位置からの前記顎駆動入力部の前記所定の回転角度数が、前記ＥＰＲＯＭ又はＰＣＢに記憶される、請求項１５に記載のロボット外科器具を使用して組織を封止するためのエンドエフェクタアセンブリの一対の顎部材のホーミング位置を決定する方法。

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