JP6461826B2 - モジュール式外科用器具のための複数のプロセッサモータ制御 - Google Patents

モジュール式外科用器具のための複数のプロセッサモータ制御 Download PDF

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Description

本発明は、外科用器具に関し、また様々な構成において、組織の切断及びステープル留めを行うように設計された、外科用切断及びステープル留め器具並びにそのステープルカートリッジに関する。
外科用ステープラーは、多くの場合、例えば特に組織が横切開されているときに、ステープルを軟組織内に展開して、軟組織からの出血を低減又は排除するのに使用される。例えばエンドカッターなどの外科用ステープラーは、細長い軸アセンブリに対して移動させる、即ち関節運動させることができる、エンドエフェクタを備えることができる。エンドエフェクタは、多くの場合、第１の顎部材と第２の顎部材との間で軟組織を固定するように構成され、第１の顎部材は、ステープルを取外し可能に格納するように構成されたステープルカートリッジを含む場合が多く、第２の顎部材はアンビルを含む場合が多い。かかる外科用ステープルは、ステープルカートリッジに対してアンビルを枢動させるための閉鎖システムを含むことができる。
上記で概説したように、外科用ステープラーは、それらの間で軟組織を捕捉するために、ステープルカートリッジに対してエンドエフェクタのアンビルを枢動させるように構成することができる。様々な場合において、アンビルは、アンビルとステープルカートリッジとの間で軟組織をしっかりと保持するために、軟組織に対して圧締め力を加えるように構成することができる。しかしながら、外科医がエンドエフェクタの位置に満足していない場合、外科医は一般的に、外科用ステープラーの解放機構を起動して、アンビルを開位置へと枢動させ、次にエンドエフェクタを再配置しなければならない。その後、一般的に、ステープルはドライバによってステープルカートリッジから展開されるが、そのドライバは、ステープルカートリッジ内のチャネルを横断し、ステープルをアンビルに対して変形させ、軟組織の複数層を共に固定する。多くの場合、当該技術分野において既知であるように、ステープルは、組織の複数層をより正確に共に固定するために、複数のステープルラインの形で、即ち列の形で展開される。エンドエフェクタはまた、例えばナイフなど、２列のステープルの間を前進させて、軟組織の複数層が共にステープル留めされた後に軟組織を切除する、切断部材を含んでもよい。
かかる外科用ステープラー及びエフェクタは、トロカール又は他のアクセス開口部を通って体腔に挿入されるように、サイズ決めされ構成されてもよい。エンドエフェクタは、一般的に、トロカール又は開口部を貫通するようにサイズ決めされた、細長い軸に結合される。細長い軸アセンブリは、多くの場合、エンドエフェクタの動作を制御する制御システム及び／又はトリガを支持する、ハンドルに動作可能に結合される。体内でエンドエフェクタを適切に位置付け配向するのを容易にするため、多くの外科用器具は、細長い軸の一部分に対するエンドエフェクタの関節運動を容易にするように構成される。
上述の考察は、その時点における本発明の分野における関連技術の様々な態様を単に例証することを意図したものであり、特許請求の範囲を否定するものとみなされるべきではない。
以下の本発明の実施形態の説明を添付図面と併せて参照することにより、本発明の特徴及び利点並びにそれらを実現する方法がより明白となり、本発明自体がより十分に理解されるであろう。
本発明の１つの形態の外科用ステープル器具を示す斜視図である。 ハンドルハウジングの一部分を取り除いた、図１の外科用器具を示す別の斜視図である。 本発明の１つのエンドエフェクタ構成を示す分解組立図である。 アンビルアセンブリが開位置にある、図１及び図２の外科用器具のエンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリの一部分を示す部分断面図である。 アンビルアセンブリが発射前の閉位置にある、図４のエンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリを示す別の部分断面図である。 組織切断部材をエンドエフェクタ内の最遠位位置まで前進させた後の、図４及び図５のエンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリを示す別の部分断面図である。 本発明の結合具アセンブリ構成を示す斜視図である。 図７の結合具アセンブリを示す分解組立図である。 エンドエフェクタの近位端と細長い軸アセンブリ及びそれに取り付けられた結合具アセンブリの遠位端とを示す斜視図である。 図９のエンドエフェクタの近位端を示す立面図である。 図９の結合具アセンブリの遠位端を示す立面図である。 エンドエフェクタ及びエンドエフェクタを結合する前の、細長い軸アセンブリの一部分を示す斜視組立図である。 エンドエフェクタが細長い軸アセンブリの結合具アセンブリ部分と最初に係合された後の、エンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリ構成の一部分を示す別の斜視図である。 エンドエフェクタが細長い軸アセンブリの結合具アセンブリ部分に結合された後の、図１３に示される構成要素を示す別の斜視図である。 本発明の関節運動制御構成を示す斜視図である。 関節運動軸セグメント構成の一部分を示す透視図である。 本発明の関節継手構成を示す分解斜視図である。 図１７の関節継手構成を示す斜視図である。 図１７及び図１８の関節継手構成を示す上面図である。 図１９に示される構成要素の断面図である。 図１９及び図２０の関節継手を示す別の断面図である。 関節接合構成の図２１の関節継手を示す別の断面図である。 本発明の発射システム構成を示す斜視図である。 本発明のエンドエフェクタ回転システム構成を示す斜視図である。 本発明の関節継手及び結合具アセンブリの一部分を示す斜視図である。 本発明の軸回転システム構成を示す斜視図である。 図１及び図２の外科用器具を示す分解斜視図である。 本発明の分離可能な駆動マウント構成を示す分解斜視図である。 モータ装着アセンブリ構成に取り付けられた、図２８の分離可能な駆動マウント構成の一部分を示す端面立面図である。 図２８Ａの分離可能な駆動マウント構成及びモータ装着アセンブリ構成の一部分を示す斜視図である。 ハンドルアセンブリ構成の一部分を示す断面図である。 ハンドルハウジング部分内にある分離可能な駆動マウント及びモータ装着アセンブリを示す分解組立図である。 モータ装着アセンブリ構成を示す分解組立図である。 ハンドルハウジング部分内にある分離可能な駆動マウント及びモータ装着アセンブリを示す別の分解断面組立図である。 明瞭にするために様々な構成要素を省略した、ハンドルアセンブリの一部分を示す側面立面図である。 本発明のスイッチ構成を示す底面斜視図である。 図３４のスイッチ構成を示す分解組立図である。 ジョイスティック制御部分が非作動位置にある、ハンドルアセンブリに装着された図３４及び３５のスイッチ構成の一部分を示す断面図である。 ジョイスティック制御部分が作動位置にある、図３６のスイッチ構成を示す別の断面図である。 図３６のスイッチ構成を示す側面断面図である。 図３７のスイッチ構成を示す側面断面図である。 図３４〜図３９のスイッチ構成を示す側面立面図である。 図３４〜図４０のスイッチ構成を示す前面立面図である。 図３４〜図４１のスイッチ構成を示す別の分解組立図である。 作動位置にあるサムホイールパドル制御アセンブリ構成を示す後面立面図である。 別の作動位置にあるサムホイールパドル制御アセンブリ構成を示す別の後面立面図である。 エンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリ構成を示す別の部分断面図である。 関節継手構成及びエンドエフェクタが結合された結合具アセンブリ構成の一部分を示す拡大断面図である。 ハンドルハウジングの一部分を取り除いた、ハンドルアセンブリ構成の一部分を示す斜視図である。 導体結合構成を示すハンドルアセンブリの一部分の拡大斜視図である。 別の結合具アセンブリ構成及び関節継手構成の一部分を示す分解斜視図である。 本発明の別の関節継手構成を示す斜視図である。 図５０の関節継手構成を示す分解組立図である。 図５０及び図５１の関節継手構成を示す断面図である。 図５０〜図５２の関節継手構成を示す別の断面斜視図である。 本発明の別の関節継手構成を示す斜視図である。 図５４の関節継手構成を示す分解組立図である。 図５４及び図５５の関節継手構成を示す部分断面図である。 図５４〜図５６の関節継手構成を示す別の部分断面図である。 図５４〜図５７の関節継手構成を示す別の部分斜視断面図である。 継手が関節接合された配向にある、図５４〜図５８の関節継手構成を示す別の部分斜視断面図である。 継手が別の関節接合された配向にある、図５４〜図５９の関節継手構成を示す別の部分斜視断面図である。 本発明の別の関節継手構成を示す斜視図である。 関節接合された配向にある、図６０の関節継手構成を示す別の斜視図である。 図６１及び図６２の関節継手を示す分解組立図である。 図６１〜図６３の関節継手構成を示す断面図である。 図６１〜図６４の関節継手構成を示す別の断面斜視図である。 関節継手が関節接合された配向にある、図６１〜図６５の関節継手構成を示す別の断面斜視図である。 本発明の別のモータ装着アセンブリ構成を示す斜視図である。 図６７のモータ装着アセンブリ構成を示す前面立面図である。 図６７及び図６８のモータ装着アセンブリ構成を示す分解組立図である。 外科用器具と共に使用される電気外科用エンドエフェクタのある形態を示す斜視図である。 顎が閉じており、軸線方向可動部材の遠位端が部分的に前進した位置にある、図７０のエンドエフェクタのある形態を示す斜視図である。 図７０のエンドエフェクタの軸線方向可動部材のある形態を示す斜視図である。 図７０のエンドエフェクタのある形態を示す断面図である。 外科用器具と共に使用される超音波エンドエフェクタの１つの形態を示す。 外科用器具と共に使用される超音波エンドエフェクタの１つの形態を示す。 図７４のエンドエフェクタの軸線方向可動部材の１つの形態を示す追加の図である。 図７４のエンドエフェクタの軸線方向可動部材の１つの形態を示す追加の図である。 外科用器具と共に使用されてもよい直線ステープルエンドエフェクタの１つの形態を示す。 外科用器具と共に使用されてもよい円形ステープルエンドエフェクタの１つの形態を示す。 外科用器具と共に使用される電源コードのいくつかの例を示す。 外科用器具と共に使用することができる軸のいくつかの例を示す。 様々な制御要素を示す、外科用器具のハンドルアセンブリのブロック図である。 本明細書に記載するような回路を備える様々なエンドエフェクタ用具部分の１つの形態を示す。 外科用器具を制御する制御回路によって実現される制御構成の１つの形態を示すブロック図である。 図８４の制御アルゴリズムを実現するプロセスフローの形態の一例を示すフローチャートである。 外科用器具を制御する制御回路によって実現される制御構成の別の形態を示すブロック図である。 図８６の制御アルゴリズムを実現するプロセスフローの形態の一例を示すフローチャートである。 ハンドル内に中継局を備える外科用器具の１つの形態を示す図である。 信号を送信するように構成されたセンサモジュールがその中に配設された、エンドエフェクタの１つの形態を示す図である。 センサモジュールの１つの形態を示すブロック図である。 中継局の１つの形態を示すブロック図である。 受信した低電力信号を変換するように構成された中継局の１つの形態を示すブロック図である。 エンドエフェクタにおける状態を示す信号を中継する方法の１つの形態を示すフローチャートである。 本明細書に記載する特定の態様による、図１に示されるような機械的停止部を備える器具の遠位部分を示す。 本明細書に記載する特定の態様による、電源、制御システム、及び駆動モータを備える電気機械的停止部と共に使用されるように適応可能なシステムを示す図である。 本明細書に記載する特定の態様による、ソフトストップを有さない電気機械的停止部を備える器具と関連付けられる、時間に伴う電流の変化を示すグラフである。 本明細書に記載する特定の態様による、行程の端の第２の位置にあるソフトストップと接触する前の位置へと駆動部材を作動させた、ソフトストップを含む機械的停止部を装備した器具の遠位部分を示す。 本明細書に記載する特定の態様による、行程の端の第１の位置を通って行程の端の第２の位置へと駆動部材を作動させた、図９７に示される器具を示す。 本明細書に記載する特定の態様による、ソフトストップを含む電気機械的停止部を備える器具と関連付けられる、時間に伴う電流の変化を示すグラフである。 歯車駆動式の駆動マウントアセンブリを用いる代替のモータ装着アセンブリを示す斜視図である。 明瞭にするために遠位側軸ハウジングを省略した、図１００のモータ装着アセンブリを示す別の斜視図である。 図１００及び図１０１のモータ装着アセンブリを示す別の斜視図である。 図１００〜図１０２のモータ装着アセンブリを示す断面図である。 図１００〜図１０３のモータ装着アセンブリを示す上面図である。 関節接合状態にあるセンサ矯正（sensor-straightened）エンドエフェクタを備える外科用器具の１つの形態を示す。 真っ直ぐな状態にある図１０５の外科用器具を示す。 外科用オーバーチューブに挿入されたセンサ矯正エンドエフェクタの１つの形態を示す。 関節接合状態にある外科用オーバーチューブに挿入されたセンサ矯正エンドエフェクタの１つの形態を示す。 関節接合状態にあるセンサ矯正エンドエフェクタの１つの形態を示す。 真っ直ぐな状態にある図１０９のセンサ矯正エンドエフェクタの１つの形態を示す。 センサ矯正エンドエフェクタと共に使用される磁気リングの１つの形態を示す。 磁気センサを備えるセンサ矯正エンドエフェクタの１つの形態を示す。 磁気リードセンサの１つの形態を示す。 モジュール式モータ制御プラットフォームの１つの形態を示す。 複数のモータコントローラ対を備えるモジュール式モータ制御プラットフォームの１つの形態を示す。 マスタコントローラ及びスレーブコントローラを備えるモジュール式モータ制御プラットフォームの１つの形態を示す。 複数モータ制御式の外科用器具によって実現可能な制御プロセスの１つの形態を示す。
本願出願人は、本願と同日に出願され、それぞれの全内容が参照によって本明細書に組み込まれる、以下の特許出願も所有している。
米国特許出願、名称「Ｒｏｔａｒｙ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９５ＵＳＮＰ／１２０２８７、
米国特許出願、名称「Ｒｏｔａｒｙ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ Ｊｏｉｎｔｓ Ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１８８ＵＳＮＰ／１２０２８０、
米国特許出願、名称「Ａｒｔｉｃｕｌａｔａｂｌｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｗｉｔｈ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｔｈｗａｙｓ ｆｏｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１８７ＵＳＮＰ／１２０２７９、
米国特許出願、名称「Ｔｈｕｍｂｗｈｅｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ Ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１８９ＵＳＮＰ／１２０２８１、
米国特許出願、名称「Ｊｏｙｓｔｉｃｋ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ Ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９２ＵＳＮＰ／１２０２８４、
米国特許出願、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ Ｗｉｔｈ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｌａｙ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９０ＵＳＮＰ／１２０２８２、
米国特許出願、名称「Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｅｄ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｄｕｒｉｎｇ ｒｅｍｏｖａｌ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｒｏｃａｒ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９３ＵＳＮＰ／１２０２８５、
米国特許出願、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｏｆｔ Ｓｔｏｐｓ Ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９６ＵＳＮＰ／１２０２８８、並びに、
米国特許出願、名称「Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｍｏｖａｂｌｅ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ Ｐｏｒｔｉｏｎｓ」、代理人整理番号ＥＮＤ７１９４ＵＳＮＰ／１２０２８６。
本明細書に開示するデバイス及び方法の構造、機能、製造、並びに使用の原理が総括的に理解されるように、特定の例示的実施形態について以下に記載する。これらの実施形態の１つ又は２つ以上の例が添付図面に示される。本明細書に具体的に記載され、添付図面に示されるデバイス及び方法は、非限定的な例示的実施形態であること、並びに本発明の様々な実施形態の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義されるものであることが、当業者には理解されるであろう。ある例示的実施形態との関連において例示又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。かかる修正及び変形は本発明の範囲内に含まれるものとする。
用語「備える（comprise）」（並びにｃｏｍｐｒｉｓｅｓ及びｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇなど、ｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の語形）、「有する（have）」（並びにｈａｓ及びｈａｖｉｎｇなど、ｈａｖｅの任意の語形）、「含む（include）」（並びにｉｎｃｌｕｄｅｓ及びｉｎｃｌｕｄｉｎｇなど、ｉｎｃｌｕｄｅの任意の語形）、「含有する（contain）」（並びにｃｏｎｔａｉｎｓ及びｃｏｎｔａｉｎｉｎｇなど、ｃｏｎｔａｉｎの任意の語形）は、開放型の連結動詞である。結果として、１つ又は２つ以上の要素を「備える」か、「有する」か、「含む」か、若しくは「含有する」外科用システム、デバイス、又は装置は、それら１つ又は２つ以上の要素を有しているが、それら１つ又は２つ以上の要素のみを有することに限定されない。同様に、１つ又は２つ以上の構造部を「備える」か、「有する」か、「含む」か、若しくは「含有する」、システム、デバイス、又は装置の要素は、それら１つ又は２つ以上の構造部を有しているが、それら１つ又は２つ以上の構造部のみを有することに限定されない。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書において、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は臨床医から離れて位置する部分を指す。便宜上、及び明瞭にするため、「垂直」、「水平」、「上」、「下」などの空間的用語は、本明細書において、図面に対して使用されることがあることが更に理解されるであろう。しかしながら、外科用器具は、多くの配向及び位置で使用されるものであり、これらの用語は、限定的及び／又は絶対的であることを意図するものではない。
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うための、様々な例示的なデバイス及び方法が提供される。しかしながら、本明細書で開示する様々な方法及びデバイスは、例えば、開放的な外科的処置と関連することを含めて、多数の外科的処置及び用途で使用できることが、当業者には容易に理解されるであろう。本明細書の「発明を実施するための形態」を読み進むにつれて、当業者であれば、本明細書に開示する様々な器具を、天然の開口を通って、組織に形成された切開又は穿刺孔を通ってなど、任意のやり方で体内に挿入できることを更に理解するであろう。器具の作業部分若しくはエンドエフェクタ部分は、患者の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軸を中で前進させることができる作業チャネルを有するアクセスデバイスを通って挿入することができる。
図面に移ると、図面中、複数の図面を通して同様の数字は同様の構成要素を指し、図１〜図３は、動作可能に結合された用具部分１００に対して回転作動運動を加えることができる、外科用器具１０を示している。更に詳細に後述するように、器具１０は、器具１０に交換可能に結合されてもよい様々な異なる用具と共に有効に用いられてもよい。図１及び図２の構成は、例えば、組織を切断しステープル留めするように構成されたエンドエフェクタ１０２に結合されて示される。しかしながら、他の用具構成も器具１０によって操作されてもよい。
エンドエフェクタ
図１〜図６に示されるエンドエフェクタ１０２は、ステープルカートリッジ１３０を動作可能及び取外し可能に支持するように構成されてもよい、細長いチャネル部材１１０を含む。ステープルカートリッジ１３０は、細長いスロット１３６の両側に互い違いの形で列状に配置された複数のステープルポケット１３４を含む、上面又はカートリッジデッキ１３２を含んでもよい。図３を参照されたい。複数の外科用ステープル１４０は、ステープルポケット１３４内で動作可能に支持される、対応するステープルドライバ１３８上で支持される。図３でも分かるように、１つの形態では、エンドエフェクタ１０２は、ステープルカートリッジ１３０の近位端に結合されると共に、細長いチャネル１１０の近位端に収まるように構成されたエンドベース１５０を含む。例えば、エンドベース１５０は、カートリッジデッキ１３２の対応するラッチスロット１４２に受け入れられるように構成された、遠位側に延在するラッチタブ１５２を有して形成されてもよい。加えて、エンドベース１５０は、エンドベース１５０を細長いチャネル１１０に取り付けるための、横方向に延在する取付け用突起１５４を備えてもよい。例えば、取付け用突起１５４は、細長いチャネル１１０の対応する取付け孔１１２に受け入れられるように構成されてもよい。
１つの形態では、エンドベース１５０は、組織切断部材１６０及びスレッド１７０を支持するように構成された、中央に配設されたスロット１５６を含む。組織切断部材１６０は、組織切断部分１６４がその上にあるか又は別の形でそれに取り付けられる本体部分１６２を含んでもよい。本体部分１６２は、細長いチャネル１１０内に回転可能に装着される、エンドエフェクタ打込みねじ１８０上でネジ止めにより軸支されてもよい。スレッド１７０は、エンドエフェクタ打込みねじ１８０に対して軸線方向移動するように支持され、組織切断部材１６０の本体部分１６２とインターフェース接続するように構成されてもよい。組織切断部材１６０が遠位側に駆動されるにつれて、スレッド１７０は組織切断部材１６０によって遠位側に駆動される。スレッド１７０が遠位側に駆動されるにつれて、その上に形成されたくさび１７２は、ドライバ１３８をステープルカートリッジ１３０内で上方へと前進させる役割を果たす。
エンドエフェクタ１０２は、ステープルカートリッジ１３０に対して選択的に移動するように支持されるアンビルアセンブリ１９０を更に含んでもよい。少なくとも１つの形態では、アンビルアセンブリ１９０は、後部アンビル部分１９４及び頂部アンビル部分１９６に結合された第１のアンビル部分１９２を備えてもよい。後部アンビル部分１９４は、細長いチャネル１１０及びその中で支持されるステープルカートリッジ１３０に対するアンビルアセンブリ１９０の可動の又は枢軸移動を容易にするため、細長いチャネル１１０の対応するトラニオン孔又はキャビティ１１４に受け入れられるように構成された、一対の横方向に突出するトラニオン１９８を有してもよい。
組織切断部材１６０は、アンビルアセンブリ１９０のスロット１９９内に摺動可能に受け入れられるように構成された、一対の横方向に突出するアクチュエータタブ１６６を備えてもよい。加えて、組織切断部材１６０は、細長いチャネル１１０の底部部分を係合するようにサイズ決めされた脚部１６８を更に有してもよく、それによって、組織切断部材１６０が遠位側に駆動されるにつれて、タブ１６６及び脚部１６８がアンビルアセンブリ１９０を閉位置へと移動させる。タブ１６６及び脚部１６８は、組織が切断されステープル留めされる際に、所望の間隔でステープルカートリッジ１３０に対してアンビルアセンブリ１９０を離間する役割を果たしてもよい。第１のアンビル部分１９２は、ステープル形成用下面１９３を有して、外科用ステープル１４０が駆動されてそこに接触するとステープルを整形してもよい。図４は、アンビルアセンブリ１９０が開位置にあるときのアンビルアセンブリ１９０及び切断部材１６０の位置を示す。図５は、アンビルアセンブリ１９０が閉じられた後であるが、組織切断部材１６０が遠位側へと前進させられるか又は「発射」される前の、アンビルアセンブリ１９０及び切断部材１６０の位置を示す。図６は、ステープルカートリッジ１３０内でその最遠位位置まで前進させられた後の組織切断部材１６０の位置を示す。
エンドエフェクタ打込みねじ１８０は、細長いチャネル１１０内で回転可能に支持されてもよい。１つの形態では、例えば、エンドエフェクタ打込みねじ１８０は、結合具アセンブリ２００とインターフェース接続するように構成された駆動軸取付け部材１８４に結合される、近位端１８２を有してもよい。駆動軸取付け部材１８４は、エンドエフェクタ打込みねじ１８０の近位端１８２に取り付けられるように構成されてもよい。例えば、駆動軸取付け部材１８４は、５００として全体が指定される発射システムの一部分を備える、対応する六角形のソケットに回転不能に受け入れられるように適合された、取付け部材１８４から延在する六角形の突出部１８６を有してもよい。エンドエフェクタ打込みねじ１８０の第１の方向への回転は、組織切断部材１６０が遠位方向に移動することをもたらす。様々な形態では、ステープルカートリッジ１３０は、スレッド１７０が細長いチャネル１１０内でその最遠位位置に達する際に緩衝する役割を果たす、一対のバンパー１７４と嵌合されてもよい。バンパー１７４はそれぞれ、バンパーに所望の緩衝量を提供するようにばね１７６を有してもよい。
エンドエフェクタ結合具アセンブリ
用具１００の様々な形態は、結合具アセンブリ２００を用いて外科用器具１０に動作可能に結合されてもよい。結合具アセンブリ２００の１つの形態を図７〜図１４に示す。結合具アセンブリ２００は、２２０として集合的に指定される駆動歯車アセンブリを動作可能に支持するように構成された、結合具ハウジングセグメント２０２を含んでもよい。少なくとも１つの形態では、駆動歯車アセンブリ２２０は、入力歯車２２２、伝達歯車２２８、及び出力歯車２３２を含む。図８を参照されたい。入力歯車２２２は、第１及び第２の隔壁部材２０４、２０６によって回転可能に支持される、入力軸２２４に装着されるか又はその上に形成される。入力軸２２４は、更に詳細に後述する独自の新規な発射システム５００の一部分を備える、遠位側発射軸セグメント５１０と噛み合うように構成された近位端２２６を有する。例えば、近位端２２６は、遠位側発射軸セグメント５１０の遠位端に形成された六角形のソケット５１２に回転不能に挿入するため、六角形の断面形状で構成されてもよい。伝達歯車２２８は、バッフル部材２０４、２０６によって回転可能に支持される、伝達軸２３０に装着されるか又はその上に形成されてもよい。出力歯車２３２は、バッフル部材２０４、２０６によって回転可能に支持される、出力駆動軸２３４に装着されるか又はその上に形成されてもよい。組み立てる目的のため、出力駆動軸２３４の遠位端２３６は、遠位側エンドキャップ２１０を通って遠位側に突出する、出力ソケット２３８に回転不能に取り付けられるように構成されてもよい。１つの構成では、遠位側エンドキャップ２１０は、締結具２０８又は他の任意の好適な締結具構成によって、結合具ハウジング２０２に取り付けられてもよい。出力ソケット２３８は、出力駆動軸２３４の遠位端２３６にピン止めされてもよい。出力ソケット２３８は、駆動軸取付け部材１８４と回転不能に噛み合うように構成されてもよい。例えば、出力ソケット２３８は、駆動軸取付け部材１８４の六角形の突出部１８６と噛み合うことができるように、六角形の形状で構成されてもよい。加えて、用具１００を結合具アセンブリ２００に動作可能に取り付けられるのを容易にするため、取付け用突起がエンドキャップ２１０に形成されるか又は取り付けられてもよい。
結合具アセンブリ２００の１つの構成は、２４０として全体が指定された係止アセンブリを更に含んでもよい。少なくとも１つの形態では、係止アセンブリ２４０は、結合具ハウジングセグメント２０２に形成された係止スロット２１４内で移動可能に支持される、ばね付勢の係止部材又はピン２４２を含む。係止ピン２４２は、その係止端部２４４がエンドキャップ２１０の孔２１１を通って突出するように、係止スロット２１４内で軸線方向に移動するように構成されてもよい。図８を参照されたい。係止ばね２４６は、係止ピン２４２を係止スロット２１４内で遠位方向「ＤＤ」で付勢するように、係止ピン２４２上で軸支される。アクチュエータアーム２４８は、ユーザが係止ピン２４２に対して近位方向「ＰＤ」でロック解除運動を加えることが可能になるように、係止ピン２４２上に形成されるか又はそれに取り付けられてもよい。
図３、図９、及び図１０で分かるように、エンドエフェクタ１０２の細長いチャネル１１０は、取付け用突起２１２を受け入れるための結合開口部１１８がその中に形成された、近位端壁１１６を有してもよい。１つの構成では、例えば、取付け用突起２１２は、きのこ型の取付けヘッド２１５が上に形成されたネック部分２１３を含んでもよい。結合開口部１１８は、取付けヘッド２１５をその中に挿入することが可能になるようにサイズ決めされた、第１の円形部分１２０を有してもよい。結合開口部１１８は、ネック２１３をその中に受け入れることが可能になるようにサイズ決めされた、その中に形成された狭いスロット１２２を更に有してもよい。近位端壁１１６は、その中に係止ピン２４２の遠位端２４４を受け入れるための係止孔１２４を更に有してもよい。
エンドエフェクタ１０２を外科用器具１０の結合アセンブリ２００に取り付ける１つの方法は、図１２〜図１４を参照することによって理解することができる。例えば、エンドエフェクタ１０２を結合アセンブリ２００に取り付けるため、ユーザは、駆動軸取付け部材１８４上の六角形の突出部１８６を六角形の出力ソケット２３８と位置合わせしてもよい。同様に、きのこ型のヘッド２１５は、図９及び図１２に示されるように、結合開口部１１８の円形開口部分１２０と位置合わせされてもよい。次に、ユーザは、図１３に示されるように、突出部１８６をソケット２３８に、取付けヘッド２１５を結合開口部１１８に軸線方向に挿入してもよい。その後、ユーザは、エンドエフェクタ１０２を回転させて（図１４で矢印「Ｒ」によって表される）、ネック２１３をスロット１２２に入れると共に、係止ピン２４２の遠位端２４４が係止孔１２４にスナップ嵌めされて、エンドエフェクタ１０２と結合アセンブリ２００との間の更なる相対回転を防ぐことを可能にしてもよい。かかる構成は、エンドエフェクタ１０２を外科用器具１０に動作可能に結合する役割を果たす。
エンドエフェクタ１０２を結合アセンブリ２００から分離するには、ユーザは、ロック解除運動をアクチュエータアーム２４６に加えて、係止ピンを近位方向「ＰＤ」で付勢してもよい。係止ピン２４２のかかる移動によって、係止ピン２４２の遠位端２４４が細長いチャネル１１０の端壁１１６にある係止孔１２４から出る。次に、ユーザは、エンドエフェクタ１０２を結合アセンブリに対して反対方向に回転させて、取付けボタン２１２のネック部分２１３をスロット１２２から出して、取付けヘッド２１５をエンドエフェクタ１０２内の結合開口部１１８から軸線方向に引っ張り出すことを可能にし、それによってエンドエフェクタ１０２を結合アセンブリ２００から分離することができる。上述のことから理解できるように、結合アセンブリ２００は、回転駆動運動（１つ以上）を外科用器具１０に加えることによって動作可能な外科用用具１００を動作可能に結合するための、独自の新規な構成を提供する。特に、結合アセンブリ２００により、様々な異なる外科用用具１００又はエンドエフェクタ１０２を、外科用器具１０の細長い軸アセンブリ３０に動作可能に結合することが可能になる。
関節運動システム
図１及び図２で分かるように、細長い軸アセンブリ３０は軸中心線Ａ−Ａを画定してもよい。少なくとも１つの形態では、細長い軸アセンブリ３０は、軸中心線Ａ−Ａを実質的に横断する関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にしてエンドエフェクタ１０２を選択的に関節運動させる、関節運動システム３００を含んでもよい。関節運動システム３００の１つの形態を図１５及び図１６に示す。それらの図で分かるように、関節運動システム３００は電動の関節継手３１０を含んでもよい。少なくとも１つの構成では、関節継手３１０は、遠位側ハウジング軸受３１４によって結合具ハウジングセグメント２０２の近位側に延在するハブ部分２０３上で回転可能に支持される、遠位側継手部分又は遠位側クレビス３１２を含む。図２０を参照されたい。遠位側クレビス３１２は、関節運動軸線Ｂ−Ｂを画定する関節ピン３３２によって、近位側継手部分又は近位側クレビス３３０に枢動可能に取り付けられてもよい。図１８を参照されたい。遠位側クレビス３１２は、結合具ハウジングセグメント２０２の近位端内に受け入れられるようにサイズ決めされた、遠位側に突出する取付けハブ３１６を含んでもよい。取付けハブ３１６は、取付けピン３２０をその中に受け入れるように構成された環状溝３１８をその中に有してもよい。図８を参照されたい。取付けピン３２０は、結合具ハウジングセグメント２０２が軸中心線Ａ−Ａを中心にして遠位側クレビス３１２に対して回転してもよいように、結合具ハウジングセグメント２０２を遠位側クレビス３１２に取り付ける役割を果たす。図２０で分かるように、遠位側発射軸セグメント５１０は、結合具ハウジングセグメント２０２のハブ部分２０３を通って延在すると共に、ハブ部分２０３内に装着された遠位側発射軸受３２２によってセグメントに対して回転可能に支持される。
回転駆動又は発射運動をエンドエフェクタ１０２に加えるのを容易にするため、並びに関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にしてエンドエフェクタ１０２が細長い軸アセンブリ３０に対して関節運動することができる状態を維持しながら、軸中心線Ａ−Ａを中心にしてエンドエフェクタ１０２を細長い軸３０に対して回転させるのを容易にするため、関節継手３１０は、３５０として全体が指定されると共に、遠位側クレビス３１２と近位側クレビス３３０との間の歯車区域３５１内に位置する、独自の新規な「入れ子状」の歯車アセンブリを含んでもよい。図１８〜図２０を参照されたい。少なくとも１つの形態では、例えば、入れ子状の歯車アセンブリ３５０は、外側のエンドエフェクタ歯車列、即ち「第２の歯車列」３８０と「入れ子状」になった、内側の駆動軸歯車列、即ち「第１の歯車列」３６０を含んでもよい。本明細書で使用するとき、「入れ子状」という用語は、第１の歯車列３６０のいずれの部分も、第２の歯車列３８０のあらゆる部分を越えて径方向外側に延在しないことを意味してもよい。かかる独自の新規な歯車構成はコンパクトであり、回転制御運動をエンドエフェクタに伝達するのを容易にすると共に、遠位側クレビス部分が近位側クレビス部分に対して枢動することも可能にする。更に詳細に後述するように、内側の駆動軸歯車列３６０は、回転駆動又は発射運動を、関節継手３１０を通って近位側発射軸セグメント５２０から遠位側発射軸セグメント５１０に加えるのを容易にする。同様に、外側のエンドエフェクタ歯車列３８０は、更に詳細に後述するように、回転制御運動をエンドエフェクタ回転システム５５０から結合具アセンブリ２００に加えるのを容易にする。
少なくとも１つの形態では、例えば、内側の駆動軸歯車列３６０は、ねじ３６４によって遠位側発射軸セグメント５１０の近位端に取り付けられてもよい、遠位側駆動軸傘歯車３６２を含んでもよい。図１７を参照されたい。内側の駆動軸歯車列３６０はまた、ねじ３６８によって近位側発射軸セグメント５２０に取り付けられる近位側駆動軸傘歯車３６６を含んでもよい。図２０を参照されたい。加えて、内側の駆動軸歯車列３６０は、横断する歯車軸３７２に装着される伝達歯車軸受３７４上に装着される、駆動軸伝達歯車３７０を更に含んでもよい。図１７を参照されたい。かかる内側の駆動軸歯車列３６０は、回転駆動運動を、近位側発射軸セグメント５２０から関節継手３１０を通って遠位側の発射軸セグメント５１０に伝達するのを容易にしてもよい。
上述したように、入れ子状の歯車アセンブリ３５０はまた、回転制御運動を、関節継手３１０を通ってエンドエフェクタ回転システム５５０から結合具アセンブリ２００に加えることを容易にする、外側のエンドエフェクタ歯車列３８０を含む。少なくとも１つの形態では、外側のエンドエフェクタ歯車列３８０は、例えば、結合具ハウジングセグメント２０２の近位側に延在するハブ部分２０３上に回転不能に（例えば、キー止めされる）、出力傘歯車３８２を含んでもよい。外側のエンドエフェクタ歯車列３８０は、エンドエフェクタ回転システム５５０の近位側回転軸セグメント５５２に回転不能に取り付けられる（例えば、その上にキー止めされる）、入力傘歯車３８４を更に含んでもよい。加えて、外側のエンドエフェクタ歯車列３８０は、横断方向に延在する関節ピン３３２上で支持される外側の伝達歯車軸受３８６上に装着される、回転軸伝達歯車３８８を更に含んでもよい。図１７を参照されたい。関節ピン３３２は、中空の横断する歯車軸３７２を通って延在し、横断する関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にした関節運動のため、遠位側クレビス３１２を近位側クレビス３３０に対してピン止めする役割を果たす。関節運動軸３３２は、ばねクリップ３３４によって適所で保定されてもよい。独自の新規な関節継手３１０及び入れ子状の歯車アセンブリ３５０は、様々な制御運動を、ハンドルアセンブリ２０から細長い軸アセンブリ３０を通ってエンドエフェクタ１０２に伝達するのを容易にする一方で、エンドエフェクタ１０２が、長い軸中心線Ａ−Ａを中心にして回転すると共に関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にして関節運動することを可能にする。
関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にした、細長い軸アセンブリ３０に対するエンドエフェクタ１０２の関節運動は、関節運動制御システム４００によって遂行されてもよい。様々な形態では、関節運動制御システム４００は、ハンドルアセンブリ２０内で動作可能に支持される関節運動制御モータ４０２を含んでもよい。図１５を参照されたい。関節運動制御モータ４０２は、更に詳細に後述するように、ハンドルアセンブリ２０内で取外し可能に支持される分離可能な駆動マウント７００上で動作可能に支持される、関節運動駆動アセンブリ４１０に結合されてもよい。少なくとも１つの形態では、関節運動駆動アセンブリ４１０は、分離可能な駆動マウント７００の軸ハウジングアセンブリ７１０内で回転可能に支持される、近位側関節運動駆動軸セグメント４１２を含んでもよい。図２７及び図２８を参照されたい。例えば、近位側関節運動駆動軸セグメント４１２は、関節運動軸受４１４によって遠位側軸ハウジング部分７１２内で回転可能に支持されてもよい。加えて、近位側関節運動駆動軸セグメント４１２は、軸受４１５によって近位側軸ハウジング部分７１４内で回転可能に支持されてもよい。図２８を参照されたい。関節運動制御システム４００は、関節運動制御モータ４０２によって軸中心線Ａ−Ａを中心にして回転可能に駆動される、近位側関節運動軸セグメント４２０を更に備えてもよい。図１５でも分かるように、関節運動駆動アセンブリ４１０はまた、関節運動駆動ベルト４１８を駆動する役割を果たす、一対の関節運動駆動プーリ４１６、４１７を含んでもよい。したがって、関節運動制御モータ４０２の作動は、軸中心線Ａ−Ａを中心とした近位側関節運動軸セグメント４２０の回転をもたらしてもよい。図１５を参照されたい。
図１５及び図１６で分かるように、近位側関節運動軸セグメント４２０は、関節運動駆動リンク４２４とネジ止めにより噛み合うように適合された、ねじ付き部分４２２を有する。遠位側関節運動駆動軸セグメント４２０を第１の方向に回転させることによって、関節運動駆動リンク４２４が遠位方向「ＤＤ」で軸線方向に駆動されてもよく、遠位側関節運動駆動軸セグメント４２０を反対の第２の方向に回転させることによって、関節運動駆動リンク４２４が近位方向「ＰＤ」で軸線方向に移動してもよい。関節運動駆動リンク４２４は、ピン４２８によって関節運動バー４２６にピン止めされてもよい。関節運動バー４２６は、次いで、ピン４２９によって遠位側クレビス３１２にピン止めされてもよい。図１７を参照されたい。したがって、臨床医が、関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にして、細長い軸アセンブリ３０に対してエンドエフェクタ１０２又は用具１００を関節運動させたいとき、臨床医は、関節運動制御モータ４０２を作動させて、関節運動制御モータ４０２によって近位側関節運動軸セグメント４２０を回転させ、それによって関節運動バー４２６を所望の方向に作動させて、遠位側クレビス３１２（及びそれに取り付けられたエンドエフェクタ１０２）を所望の方向に枢動させる。図２１及び図２２を参照されたい。
発射システム
上述したように、エンドエフェクタ１０２は、遠位側発射軸セグメント５１０及び近位側発射軸セグメント５２０を含む発射システム５００によって、エンドエフェクタ打込みねじ１８０に加えられる回転制御運動によって動作されてもよい。図２３を参照されたい。近位側発射軸セグメント５２０は、細長い軸アセンブリ３０の一部分を含み、遠位側軸受スリーブ５２２によって中空の近位側回転軸セグメント５５２内で回転可能に支持されてもよい。図２０を参照されたい。図２３を再び参照すると、少なくとも１つの形態では、発射システム５００は、ハンドルアセンブリ２０内で動作可能に支持される発射モータ５３０を含む。近位側発射軸セグメント５２０の近位端は、分離可能な駆動マウント７００内で回転可能に支持されてもよく、より詳細に後述するような形で発射モータ５３０に結合されるように構成されてもよい。図３０で分かるように、近位側発射軸セグメント５２０の近位端は、駆動マウント隔壁アセンブリ７２０の遠位側隔壁プレート７２２に装着されるスラスト軸受５２４内で回転可能に支持されてもよい。発射モータ５３０の作動は、最終的にエンドエフェクタ打込みねじ１８０の回転をもたらし、回転制御運動がエンドエフェクタ１０２に加えられることになる。
エンドエフェクタ回転システム
様々な形態では、外科用器具１０はまた、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリ３０に対してエンドエフェクタ１０２を選択的に回転させるための、エンドエフェクタ回転システム又は「遠位側ロールシステム」５５０を含んでもよい。エンドエフェクタ回転システム５５０は、細長い軸アセンブリ３０の一部分もまた含む、近位側回転軸セグメント５５２を含んでもよい。図２０で分かるように、近位側回転軸セグメント５５２は、遠位側軸受５５４及び近位側軸受５５６によって、近位側クレビス３３０内で回転可能に支持されてもよい。加えて、近位側回転軸セグメント５５２は、遠位側軸受スリーブ５５８及び近位側軸受５５９によって、近位側関節運動軸セグメント４２０内で回転可能に支持されてもよい。図２０及び３０を参照されたい。近位側回転軸セグメント５５２の近位端もまた、図３０で分かるように、近位側軸受５５５によって駆動マウント隔壁アセンブリ７２０内で回転可能に支持されてもよい。
少なくとも１つの形態では、エンドエフェクタ回転システム５５０は、ハンドルアセンブリ２０内で動作可能に支持される、エンドエフェクタ回転又は「遠位側ロール」モータ５６０を含んでもよい。図２４を参照されたい。エンドエフェクタ回転モータ５６０は、分離可能な駆動マウント７００上で動作可能に支持される、回転駆動アセンブリ５７０に結合されてもよい。少なくとも１つの形態では、回転駆動アセンブリ５７０は、分離可能な駆動マウント７００の軸ハウジングアセンブリ７１０内で回転可能に支持される、近位側回転駆動軸セグメント５７２を含む。図２７を参照されたい。例えば、近位側回転駆動軸セグメント５７２は、軸受５７６によって遠位側軸ハウジング部分７１２内で回転可能に支持されてもよい。加えて、近位側回転駆動軸セグメント５７２は、軸受５７７によって近位側ハウジング部分７１４内で回転可能に支持される。図２８を参照されたい。図２４及び図２８で分かるように、回転駆動アセンブリ５７０はまた、回転駆動ベルト５７８を駆動する役割を果たす、一対の回転駆動プーリ５７４、５７５を含んでもよい。したがって、エンドエフェクタ回転モータ５６０の作動によって、軸中心線Ａ−Ａを中心にした近位側回転軸セグメント５５２の回転がもたらされることになる。近位側回転軸セグメント５５２の回転は、結合具アセンブリ２００の、最終的にはそれに結合されたエンドエフェクタ１０２の回転をもたらす。
軸回転システム
外科用器具１０の様々な形態はまた、６００として全体が指定される軸回転システムを含んでもよい。軸回転システムは、本明細書では、「近位側ロールシステム」とも呼ばれることがある。少なくとも１つの形態では、軸回転システム６００は、細長い軸アセンブリ３０の一部分も備える近位側外軸セグメント６０２を含む。近位側外軸セグメント６０２は、近位側クレビス３３０に回転不能に結合される遠位端６０４を有する。図１９及び図２６で分かるように、遠位端６０４は、それに対する関節運動バー４２６の作動を許容するクリアランスノッチ６０６をその中に有する。軸回転システム６００は、ハンドルアセンブリ２０内で動作可能に支持される、軸回転又は「近位側ロール」モータ６１０を含んでもよい。軸回転モータ６１０は、分離可能な駆動マウント７００上で動作可能に支持される、軸駆動アセンブリ６２０に結合されてもよい。少なくとも１つの形態では、軸駆動アセンブリ６２０は、軸受６２４によって分離可能な駆動マウント７００の遠位側軸ハウジング部分７１２内で回転可能に支持される、近位側駆動軸セグメント６２２を含む。図２８を参照されたい。加えて、近位側駆動軸セグメント６２２は、軸受６２６によって近位側駆動軸ハウジング部分７１４内で回転可能に支持される。図２６及び図２８で分かるように、軸駆動アセンブリ６２０はまた、軸駆動ベルト６３４を駆動する役割を果たす、一対の回転駆動プーリ６３０、６３２を含んでもよい。駆動プーリ６３２は、駆動プーリ６３２の回転によって、軸中心線Ａ−Ａを中心にした近位側駆動軸セグメント６０２及びそれに取り付けられたエンドエフェクタ１０２の回転がもたらされるように、近位側駆動軸セグメント６０２に回転不能に取り付けられる。図２８及び図３０で更に分かるように、近位側駆動軸セグメント６０２は、一対のスリーブ軸受６０７及び６０８によって、遠位側軸ハウジング部分７１２内で回転可能に支持される。
本発明の独自の新規な関節運動システム構成は、複数の自由度をエンドエフェクタに与えると共に、それに対して回転制御運動を加えることを容易にする。例えば、いくつかの外科手術と関連して、標的組織と面一である位置へとエンドエフェクタを位置決めすることが必要なことがある。本発明の様々な構成は、例えば外科的処置を腹腔鏡下で行うときに遭遇する場合が多いサイズ制限を満たしながら、エンドエフェクタに対して少なくとも３つの自由度を提供する。
本発明の外科用器具の様々な形態によって、エンドエフェクタを標的組織に対して位置決めする際の、ユーザの器用さ、精度、及び効率を改善するのが容易になる。例えば、送電に一般に使用される従来の軸関節継手は、蝶番式の脊椎状で曲げ順応性のある結合具（hinged vertebral and flexurally compliant couplings）である、自在継手（１つ以上）を高頻度で用いる。それらの方法は全て、曲げ半径及び過度の長さ特性における制限を含む、性能上の制限を受ける傾向にあることがある。本明細書に開示する独自の新規な細長い軸アセンブリ及び駆動システムの様々な形態は、例えば、他の従来の関節運動構成と比較したときに、関節運動軸線とエンドエフェクタとの間の距離を最小限に抑えることができる。本明細書に開示する細長い軸アセンブリ及び関節継手構成は、少なくとも１つの回転制御運動をエンドエフェクタに伝達するのを容易にする一方で、エンドエフェクタに対して複数の自由度も与えて、エンドエフェクタを標的組織に対して精密に位置決めすることが可能になる。
エンドエフェクタ１０２又は用具１００を使用した後、外科用器具１０の結合具アセンブリ２００から分離し、廃棄するか、又は適切な滅菌方法を利用して別個に再処理し滅菌してもよい。外科用器具１０は、新しいエンドエフェクタ／用具と関連して複数回使用されてもよい。特定の用途に応じて、外科用器具１０を再滅菌するのが望ましいことがある。例えば、器具１０は、別の外科的処置を完了するのに使用される前に再滅菌されてもよい。
外科用器具は使用前には無菌でなければならない。医療用デバイスを滅菌する１つの一般的な方法は、所望の期間にわたって所望の温度でデバイスを湿り蒸気に暴露することを伴う。かかる滅菌処置は、有効であるものの、一般に、蒸気滅菌方法を使用したときに生成する高温により、電気部品を用いる外科用器具を滅菌するのには不向きである。かかるデバイスは、一般に、例えばエチレンオキシドなどのガスに暴露することによって滅菌される。
外科用器具１０の様々な形態は、従来の滅菌方法を利用して滅菌されてもよい。少なくとも１つの形態では、例えば、細長い軸アセンブリ３０は、比較的高い滅菌温度を用いる方法を利用して有効に滅菌されてもよい構成要素及び材料から製作されてもよい。しかしながら、例えば、電気部品を損傷する可能性を回避するため、ハンドルアセンブリを滅菌するときの動作温度がより低い滅菌方法を使用することが望ましい場合がある。したがって、細長い軸アセンブリ３０とは別に、様々な電気部品を収容するハンドルアセンブリ２０を滅菌することが望ましい場合がある。かかる別個の滅菌処置の使用を容易にするため、細長い軸アセンブリ３０は、少なくとも１つの形態では、ハンドルアセンブリ２０から分離可能である。
分離可能な駆動マウントアセンブリ
より具体的には、また図２８を参照すると、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、ハンドルアセンブリ２０の一部分内で動作可能に支持される。１つの形態では、例えば、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、スナップ構造部、ねじ、又は他の締結具構成を用いて相互接続されてもよい、遠位側ハンドルハウジングセグメント２１及び２２内に装着されてもよい。共に結合されたときの遠位側ハンドルハウジングセグメント２１及び２２は、本明細書では、「遠位側ハンドルハウジング部分」又は「ハウジング」２５と呼ばれることがある。分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、例えば、遠位側軸ハウジング７１２及び近位側軸ハウジング７１４を備える軸ハウジングアセンブリ７１０を含んでもよい。分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、遠位側隔壁プレート７２２及び近位側結合具隔壁プレート７２４を含む、駆動マウント隔壁アセンブリ７２０を更に備えてもよい。上述したように、少なくとも１つの形態では、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、関節運動駆動アセンブリ４１０、近位側発射軸セグメント５２０の近位端、回転駆動アセンブリ５７０、及び軸駆動アセンブリ６２０を動作可能に支持してもよい。発射軸セグメント５２０、関節運動駆動アセンブリ４１０、回転駆動アセンブリ５７０、及び軸駆動アセンブリ６２０をそれぞれ、発射モータ５３０、関節運動制御モータ４０２、エンドエフェクタ回転モータ５６０、及び軸回転モータ６１０に迅速に結合するのを容易にするため、独自の新規な結合具構成が用いられてもよい。
モータ装着アセンブリ
少なくとも１つの形態では、例えば、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、７５０として全体が指定されるモータ装着アセンブリに取外し可能に結合されるように構成されてもよい。モータ装着アセンブリ７５０は、スナップ構造部、ねじなどによって共に結合可能であって、ハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６を形成する役割を果たす、ハンドルハウジングセグメント２３及び２４内で支持されてもよい。図１を参照されたい。ハンドルハウジングセグメント２３及び２４は、共に結合されたとき、本明細書では、「近位側ハンドルハウジング部分」又は「ハウジング」２８と呼ばれることがある。図２９〜図３２を参照すると、モータ装着アセンブリ７５０は、ハンドルハウジングセグメント２３及び２４内で取外し可能に支持される、モータマウント７５２を備えてもよい。少なくとも１つの形態では、例えば、モータマウント７５２は、底部プレート７５４と、垂直に延在するモータ隔壁アセンブリ７５６とを有してもよい。底部プレート７５４上には、分離可能な駆動マウント７００の底部プレート部分７３０を保定するようにそれと噛み合って受け入れるように構成された、締結具タブ７５８が形成されてもよい。加えて、右側ロケータピン７７２及び左側ロケータピン７７４は、モータ隔壁アセンブリ７５６に装着され、そこを通って近位側軸ハウジング部分７１４に形成された対応する右側及び左側ソケットチューブ７１６、７１８内へと遠位側に突出する。図３２を参照されたい。
少なくとも１つの構成では、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００は、解放可能なラッチ構成７６０によってモータ装着アセンブリ７５０に取外し可能に結合されてもよい。図３１で分かるように、例えば、解放可能なラッチ構成７６０は、モータ装着アセンブリ７５０の各側面に位置してもよい。それぞれの解放可能なラッチ構成７６０は、対応するピン７６４によってモータ隔壁アセンブリ７５６に枢動的に取り付けられる、ラッチアーム７６２を含んでもよい。それぞれのラッチアーム７６２は、モータ隔壁アセンブリ７５６の遠位面に形成された、対応する締結具用突起７６６を通って外に突出してもよい。締結具用突起７６６は、近位側結合具隔壁プレート７２４から近位側に突出する、対応する受具部材７２６内で摺動可能に受け入れられるように構成されてもよい。図３０及び３２を参照されたい。駆動マウントアセンブリ７００がモータ装着アセンブリ７５０と嵌合係合するようにされると、締結具用突起７６６は対応する受具部材７２６に滑り込み、それによってラッチアーム７６２が、対応する受具部材７２６のラッチ部分７２８を保定して係合する。各ラッチアーム７６２は、それと関連付けられた対応するラッチばね７６８を有して、ラッチアーム７６２を付勢して対応するラッチ部分７２８と保定係合させて、分離可能な駆動マウントアセンブリ７００をモータ装着アセンブリ７５０に結合させて保定する。加えて、少なくとも１つの形態では、それぞれのラッチ構成７６０は、モータ隔壁７５６に移動可能に結合されると共にそれと選択的に接触するように配向される、解放ボタン７７０を更に含む。各解放ボタン７７０は、ボタン７７０を付勢してそれに対応するラッチアーム７６２と接触しないようにする、解放ばね７７１を含んでもよい。臨床医が分離可能な駆動マウントアセンブリ７００をモータ装着アセンブリ７５０から分離したいとき、臨床医は、単にそれぞれのボタン７７０を内側に押して、ラッチアーム７６２を付勢して受具部材７２６上のラッチ部分７２８との保定係合を外し、次に分離可能な駆動マウントアセンブリ７００を引っ張って、モータ装着アセンブリ７５０との嵌合係合を外す。他の解放可能なラッチ構成は、モータ装着アセンブリ７５０に取外し可能に結合されてもよい分離可能な駆動マウントアセンブリ７００を、解放可能に結合するのに用いられてもよい。
外科用器具１０の少なくとも１つの形態はまた、分離可能な駆動マウント７００上に動作可能に支持されて装着されるそれぞれの駆動アセンブリに対して、制御モータを結合するための結合具アセンブリを用いてもよい。より具体的には、また図２８〜図３２を参照すると、結合具アセンブリ７８０は、関節運動駆動アセンブリ４１０を関節運動制御モータ４０２に取外し可能に結合するために用いられる。結合具アセンブリ７８０は、関節運動制御モータ４０２の駆動軸４０４に動作可能に結合される、近位側結合具部分７８２を含んでもよい。加えて、結合具アセンブリ７８０は、近位側関節運動駆動軸４１２に取り付けられる遠位側結合具部分７８４を更に含んでもよい。図２８及び３２を参照されたい。それぞれの遠位側結合具部分７８４は、近位側結合具部分７８２に形成された対応する貝状区域７８８に回転不能に収まるように設計された、複数の（３つが図示される）結合具突出部７８６を有してもよい。図３０を参照されたい。同様に、別の遠位側結合具部分７８４は、回転駆動アセンブリ５７０の近位側回転駆動軸５７２に取り付けられてもよく、対応する近位側結合具部分７８２は回転モータ駆動軸５６２に取り付けられる。加えて、別の遠位側結合具部分７８４は、近位側発射軸セグメント５２０に取り付けられてもよく、対応する近位側結合具部分７８２は発射モータ駆動軸５３２に取り付けられる。更に別の遠位側結合具部分７８４は、軸駆動アセンブリ６２０の近位側駆動軸セグメント６２２に取り付けられてもよく、対応する近位側結合具部分７８２は軸回転モータ６１０の駆動軸６１２に取り付けられる。かかる結合具アセンブリ７８０により、駆動軸及びモータ軸の位置にかかわらず、制御モータをそれらそれぞれの駆動アセンブリに結合することが容易になる。
上述した独自の新規なハンドルアセンブリ構成の様々な形態により、モータ４０２、５３０、５６０、及び６１０、並びに８００として全体が指定される制御システムを備える様々な電気部品を収容しているハンドルアセンブリ２０の残りの部分から、細長い軸アセンブリ３０を簡単に分離することが可能になる。そのため、細長い軸アセンブリ３０及び分離可能な駆動マウント部分７００は、高温を用いる滅菌方法を利用すると損傷する場合がある、モータ及び制御システムを収容したハンドルアセンブリの残りの部分とは別に滅菌されてもよい。かかる独自の新規な分離可能な駆動マウント構成はまた、手持ち式であってもなくてもよいロボットシステムの一部分を、駆動システム（モータ及び制御部品）が備える構成と関連して用いられてもよい。
歯車駆動式の駆動マウント構成
図１００〜図１０３は、駆動運動をモータからそれら各軸に伝動する一群の歯車駆動装置を用いる、代替の駆動マウント５７００を示す。図１００で分かるように、駆動マウント５７００は、複数の歯車列構成を動作可能に支持する遠位側軸ハウジング５７１２を含む、遠位側軸ハウジングアセンブリ５７１０を含んでもよい。遠位側軸ハウジング５７１２は、図１００で分かるように、遠位側軸ハウジング５７１２から突出する、対応する装着用突起５７１３を受け入れる一対の装着ソケット５７２５を有する、近位側結合具隔壁プレート５７２４に取外し可能に装着されるように構成される。上述の構成と同様に、発射又は横切開モータ５３０の軸は、図１０３で分かるように、結合具アセンブリ５７８０によって近位側発射軸セグメント５５２０に直接結合される。エンドエフェクタ回転システム５５０の近位側回転軸セグメント５５５２は、５５６５として全体が示される歯車列によって回転する。少なくとも１つの形態では、例えば、歯車列５５６５は、近位側回転軸セグメント５５５２に取り付けられると共に駆動歯車５５６７と噛合係合した状態で支持される、被動歯車５５６６を含む。図１０３で最も詳しく分かるように、駆動歯車５５６７は、遠位側軸ハウジング５７１２内で回転可能に支持される平歯車軸５５６８に装着される。平歯車軸５５６８は、結合具アセンブリ５７８０によって、エンドエフェクタ回転又は遠位側ロールモータ５６０の軸に結合される。
近位側関節運動軸セグメント５４２０は、５４３０として全体が示される歯車列によって回転する。少なくとも１つの形態では、例えば、歯車列５４３０は、近位側関節運動軸セグメント５４２０に取り付けられると共に駆動歯車５４３４と噛合係合した状態で支持される、被動歯車５４３２を含む。図１０２で最も詳しく分かるように、駆動歯車５４３４は、遠位側軸ハウジング５７１２内で回転可能に支持される平歯車軸５４３６に装着される。平歯車軸５４３６は、結合具アセンブリ５７８０によって、関節運動制御モータ４０２の軸に結合される。
近位側外軸セグメント５６０２は、５６４０で全体が示される歯車列によって回転する。少なくとも１つの形態では、例えば、歯車列５６４０は、近位側外軸セグメント５６０２に取り付けられると共に、遠位側軸ハウジング５７１２内で回転可能に支持される複合傘歯車５６４４と噛合係合した状態で支持される、被動歯車５６４２を含む。複合傘歯車５６４４は、遠位側軸ハウジング５７１２内でまた回転可能に支持される平歯車軸５６４８に装着される、駆動傘歯車アセンブリ５６４６と噛合係合した状態である。平歯車軸５６４８は、結合具アセンブリ５７８０によって、軸回転又は近位側ロールモータ６１０の軸に結合される。図１０１を参照されたい。代替の駆動マウント５７００のモータ及び歯車列は、本明細書に記載する方法で、外科用器具に電力供給しそれを制御するのに使用されてもよい。
電力及び制御システム
様々な形態では、外科用器具１０は、器具によって用いられる様々なモータを制御するため、８００として全体が指定される制御システムを用いてもよい。モータ４０２、５３０、５６０、及び６１０、並びにそれらの関連する制御部品は、本明細書では、３９８として全体が指定される「駆動システム」とも呼ばれることがある。１つの形態では、駆動システム３９８は、複数の制御運動を「電気的に生成させる」役割を果たす。「電気的に生成させる」という用語は、電気信号を使用して、モータ又は他の電動デバイスを作動させることを指し、電流を使用することなく手動で又は他の方法で機械的に生成する制御運動と区別されてもよい。１つの形態では、駆動システム３９８は、臨床医の片手又は両手で保持されてもよい、ハンドルアセンブリ内で動作可能に支持されてもよい。他の形態では、しかしながら、駆動システム３９８は、ロボットシステムの一部を含むか、かつ／又はそれによって動作されるか、かつ／又はそれによって支持されてもよい。
１つの形態では、モータ４０２、５３０、５６０、及び６１０、並びにそれらの関連する制御部品は、ハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６内に収容される電池８０２から電力を受け取ってもよい。他の構成では、電池は、例えばロボットシステムによって支持されてもよい。他の実施形態では、しかしながら、ハンドルアセンブリ２０は、そこから突出する、別のソース電力から電力を供給するための電源コード（図示なし）を有してもよい。更に他の構成では、モータ及び電気部品はロボットシステムから電力及び制御信号を受信してもよい。制御システム８００は、例えば、分離可能な駆動マウント７００上で支持される遠位側回路基板８１０を含んでもよい、様々な制御システム構成要素を備えてもよい。遠位側回路基板８１０は、従来の蒸気滅菌技術を利用して、並びに他の低温滅菌方法によって滅菌することができる、電気コネクタ８１２及び／又は電気部品を含んでもよい。制御システム８００は、ハンドルハウジングセグメント２３及び２４によって形成されるハンドルアセンブリ２０の部分で支持される、近位側回路基板８２０を更に含んでもよい。近位側回路基板８２０は、分離可能な駆動マウント７００がモータ装着アセンブリ７５０に結合されているときに遠位側回路基板８１０に電気的に結合されるように構成される。
外科用器具１０の様々な形態は、ハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６に動作可能に収容されるか又はそれによって支持されてもよい、独自の新規な制御スイッチ構成８３０を用いてもよい。例えば、少なくとも１つの形態では、制御スイッチ構成８３０は、ユーザが単一のインターフェースを通って外科用器具１０の様々な態様の機能的制御を最大限にすることを可能にする、独自の新規なジョイスティック制御装置８４０を含んでもよい。より具体的には、また図３３〜３９を参照すると、ジョイスティック制御装置８４０の１つの形態は、スイッチハウジングアセンブリ８４４内に移動可能に収容されるジョイスティックスイッチアセンブリ８５０に動作可能に取り付けられる、ジョイスティック制御ロッド８４２を含んでもよい。スイッチハウジングアセンブリ８４４は、ハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６内に装着されてもよい。少なくとも１つの形態では、例えば、スイッチハウジングアセンブリ８４４は、ハウジング本体８４６及び後部ハウジングプレート８４８を含んでもよい。図３５〜図３９で最も詳しく分かるように、ジョイスティックプリント回路基板８５２は、後部装着プレート８５４によってジョイスティックスイッチアセンブリ８５０上で動作可能に支持されてもよい。後部装着プレート８５４は、スイッチハウジング８４４内で、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０及びジョイスティックプリント回路基板８５２と１つの単位体として移動するように構成されてもよい。ジョイスティックばね８５６は、後部ハウジングプレート８４８と後部装着プレート８５４との間で支持されて、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０及びジョイスティック制御ロッド８４２を前方又は遠位方向に付勢してもよい。図３６及び図３８を参照されたい。
ジョイスティック制御装置８４０は、外科用器具１０の様々なモータ４０２、５３０、５６０、及び６１０に制御電力を供給するため、様々なコネクタケーブル８６４を通って制御システム８００の近位側回路基板８２０及び電池８０２に電気的に結合されてもよい。例えば、ジョイスティック制御ロッド８４２を揺動するか又は別の形で作動させることによって、ユーザは、関節運動制御モータ４０２及び／又は遠位側ロールモータ５６０及び／又は近位側ロールモータ６１０を制御してもよい。
ジョイスティック制御スイッチアセンブリ８５０は、本明細書では、駆動システムのモータの１つ又は２つ以上を制御する「第１のスイッチ」と呼ばれることがある。ジョイスティック制御装置８４０は、共に移動可能に移動するようにジョイスティックプリント回路基板８５２に装着されてもよい、例えば磁石を含んでもよい、第１のセンサ８６０を更に含んでもよい。加えて、第２の又は固定のセンサ８６２は、後部ハウジングプレート８４８内に装着されてもよい。第２のセンサ８６２は、例えば、「ホール効果」センサ又は類似の感知デバイスを含んでもよい。少なくとも１つの構成では、例えば、センサ８６２は発射モータ５３０と通信するように構成されてもよい。第１及び第２のセンサ８６０、８６２は、本明細書では、８５８として全体が指定される「第２のスイッチ」と呼ばれることがある。上述の構成により、ユーザがジョイスティック制御ロッド８４２を押し下げると、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０が軸線方向に出入りすることが可能になる。ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０全体の出入りする運動を活用することによって、少なくとも１つの形態では、設計はスイッチ内のスイッチから本質的に成る。非作動位置では、ジョイスティックばね８５６は、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０を前方（遠位）方向に付勢する。臨床医がジョイスティック８４２を内側（近位側）に押すと、第１のセンサ８６０が移動して第２のセンサ８６２に近付く。第１のセンサ８６０を移動させて第２のセンサ８６２に近付けることで、いわゆる第２のスイッチ８５８が作動し、それによって横切開又は発射モータ５３０の作動がもたらされてもよい。
エンドエフェクタ１０２を使用して処置を行うとき、臨床医は、組織を横切開又は切断することなく標的組織を所望の位置へと操作するため、アンビルアセンブリ１９０を開閉したい場合がある。１つの形態では、臨床医が最初にジョイスティック制御ロッド８４２を押し下げると、第２のスイッチ８５８によって発射モータ５３０が起動され、それによって組織切断部材１６０が遠位側に移動し始める。様々な形態では、組織切断部材１６０は、組織切断部材１６０が最初に遠位方向に移動することによって、アンビルアセンブリ１９０が閉じる（即ち、組織を切断するか又は外科用ステープルを発射することなく、ステープルカートリッジ１３０に向かって枢動する）ように、エンドエフェクタ１０２内に配置される。臨床医がジョイスティック制御ロッド８４２を解放すると、ジョイスティックばね８５６はジョイスティックアセンブリ８５０を遠位側に付勢し、それによって第１のセンサ８６０が移動して第２のセンサ８６２から離れる。センサ８６０が第２のセンサ８６２から離れる方向に移動することで、発射モータ５３０が最終的に止まるか又は作動停止するまで、発射モータ５３０の回転速度が低減してもよい。少なくとも１つの形態では、この第２のスイッチ構成８５８は、発射モータ５３０の回転速度が、ユーザがジョイスティック制御ロッド８４２を押し下げる速度に直接比例するように構成されてもよい。
一旦臨床医がエンドエフェクタ１０２内で所望の組織を位置決めし捕捉すると、ジョイスティック制御ロッド８４２を完全に押し下げることによって、エンドエフェクタ１０２が作動又は「発射」されてもよい。様々な形態では、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０はまた、その中に一体的に形成され、やはり制御システム８００と通信する、第３の圧縮スイッチ８６６を有してもよい。ジョイスティック制御ロッド８４２を完全に押し下げることで、第３のスイッチ８６６の起動がもたらされてもよい。少なくとも１つの形態では、第３のスイッチ８６６が起動されると、臨床医がジョイスティック制御ロッド８４２を解放したとしても、発射モータ５３０は起動されたままとなる。発射行程が完了した（即ち、組織切断部材１６０がエンドエフェクタ１０２内におけるその最遠位位置まで駆動された）後、ユーザは、ジョイスティック制御ロッド８４２を再び完全に押し下げて第３のスイッチ８６６を解放し、それによって発射モータ５３０の制御を第２のスイッチ８５８に戻してもよい。したがって、臨床医がジョイスティック制御ロッド８４２を完全に押し下げた後で二度目にそれを解放すると、ジョイスティックばね８５６はジョイスティックスイッチアセンブリ８５０を開始位置へと付勢するだろう。制御システム８００によって、組織切断部材１６０がその開始位置へと戻るまで、発射モータ５３０が反対方向に回転し、それにより、アンビルアセンブリ１９０が開位置へともう一度移動されて、エンドエフェクタ１０２が横切開された組織を解放することが可能になる。
様々な形態では、スイッチ構成８３０はまた、独自の新規なサムホイール制御アセンブリ８７０を用いてもよい。図４２で分かるように、サムホイール制御アセンブリ８７０は、サムホイール制御アセンブリ８７０がスイッチ軸線ＳＡ−ＳＡを中心にして枢動可能であるように、スイッチハウジングアセンブリ８４４の遠位側に突出するハブ部分８４５上に回転可能に装着されてもよい。かかる位置により、便利には、臨床医がハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６を把持しながら、親指及び／又は人差し指で枢動させることができる位置に、サムホイール制御アセンブリ８７０のサムホイールアクチュエータ部材８７２が位置する。サムホイールアクチュエータ部材８７２は、ハブ部分８４５上で受け入れられるサムホイールカラー８７４に取り付けられてもよく、ハンドルセグメント２３及び２４によって形成される取付けフランジ２７によって、適所で回転可能に保定されてもよい。左側センサ（磁石）８７６及び右側センサ（磁石）８７８は、図４１に示されるように、サムホイールカラー８７４に装着される。センサ８７６及び８７８は反対の極性を有してもよい。固定のセンサ８８０は、左側センサ８７６と右側センサ８７８との間で中央に配設されるように、スイッチハウジングアセンブリ８４４に装着されてもよい。固定のセンサ８８０は、例えば「ホール効果」センサを含んでもよく、制御モータの１つを制御するため、制御システム８００の近位側回路基板８２０に結合されてもよい。例えば、サムホイール制御アセンブリ８７０は、例えば近位側ロール又は軸回転モータ６１０を制御するのに使用されてもよい。他の構成では、サムホイール制御アセンブリ８７０は、遠位側ロールモータ５６０を制御して、細長い軸アセンブリに対して軸中心線を中心にしてエンドエフェクタを回転させるのに使用されてもよい。一対の復心ばね８８２は、サムホイールカラー８７４を中央又は中立位置へと付勢するのに用いられてもよい。サムホイールカラー８７４が、図４１に示されるような中立位置にあるとき、軸回転又は近位側ロールモータ６１０（又は場合により、遠位側ロールモータ５６０）が作動停止される。
ユーザがサムホイールアクチュエータ８７２を図４３に示される位置へと時計方向に枢動させると、制御システム８００は、軸回転モータ６１０によって、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリ３０を時計方向に回転させてもよい。同様に、ユーザがサムホイールアクチュエータ８７２を図４４に示される位置へと反時計方向に枢動させると、制御システム８００は、軸回転モータ６１０によって、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリ３０を反時計方向に回転させてもよい。言い換えると、ユーザがサムホイールアクチュエータ８７２を時計方向又は反時計方向に枢動させると、固定のセンサ８８０は、固定のセンサ８８０との関係における左側及び右側センサ８７６、８７８の近接性に基づいて、細長い軸アセンブリ３０の回転方向を制御する。固定のセンサ８８０の応答は、ユーザがサムホイールアクチュエータ８７２の回転を増加させるにつれて、モータ６１０が細長い軸アセンブリ３０を回転させる相対速度が増加するように構成することができる。図４１〜図４４で分かるように、停止突起８４７は、サムホイールカラーのノッチ８７５と協働して、移動可能なセンサ８７６、８７８と固定のセンサ８８０との間の接触を防ぐように、スイッチハウジングアセンブリ８４４上に形成されてもよい。当業者であれば、サムホイール制御アセンブリ８７０は、外科用器具１０の他のモータのいずれかを制御するのに使用されてもよいことを理解するであろう。同様に、ジョイスティック制御装置８４０は、外科用器具１０のモータの任意の１つ又は２つ以上を制御するように構成されてもよい。本明細書に開示する独自の新規なサムホイール制御アセンブリ構成によって、ユーザが、人間工学的なサムホイールアクチュエータインターフェースの回転を通じて、機能的制御を行うことが可能になる。代替の形態では、移動可能なセンサ８７６、８７８は、モータとそれぞれ通信するホール効果センサを含んでもよい。固定のセンサ８８０は磁石を含んでもよい。
様々な形態では、外科用器具１０のモータのそれぞれは、近位側回路基板８２０上のマイクロプロセッサチップと通信する、対応するエンコーダを備えてもよい。例えば、関節運動制御モータ４０２には、近位側回路基板８２０と通信するエンコーダ４０４が動作可能に結合されてもよい。発射又は横切開モータ５３０には、近位側回路基板８２０と通信するエンコーダ５３４が動作可能に結合されてもよい。エンドエフェクタ回転又は遠位側ロールモータ５６０には、近位側回路基板８２０と通信するエンコーダ５６４が動作可能に結合されてもよい。軸回転又は近位側ロールモータ６１０には、近位側回路基板８２０と通信するエンコーダ６１４が動作可能に結合されてもよい。エンコーダは、モータのそれぞれについての回転数及び回転方向に関するフィードバックを、対応するマイクロプロセッサチップに提供する役割を果たしてもよい。いくつかの形態では、エンコーダに加えて、回転駆動アセンブリ５７０は、様々な軸セグメントの回転を追跡するセンサ構成を用いてもよい。例えば、図１５、図２８、及び図２９で分かるように、関節運動駆動プーリ４１７には、例えば遠位側回路基板８１０に装着されたホール効果センサを含んでもよい、第２の関節運動センサ４２１によって検出されるように適合された、第１の関節運動センサ４１９が装着されてもよい。第１及び第２の関節運動センサ４１９、４２１は、近位側関節運動軸４２０の回転可能な位置を追跡するためのフィードバックの付加的手段を提供する役割を果たす。同様に、回転駆動アセンブリ５７０の遠位側回転プーリ５７５には、遠位側回路基板８１０に装着された第２の遠位側ロールセンサ５８２によって検出されるように適合された、第１の遠位側ロールセンサ５８０が装着されてもよい。図２４、図２８、及び図２９を参照されたい。第１及び第２の遠位側ロールセンサ５８０、５８２は、近位側回転軸セグメント５５２の回転可能な位置を追跡するためのフィードバックの付加的手段を提供する役割を果たす。加えて、近位側ロール駆動アセンブリ６２０のプーリ６３２は、遠位側回路基板８１０に装着された第２の近位側ロールセンサ６３６によって検出されるように適合された、第１の近位側ロールセンサ６３４を有してもよい。図２６、図２８、及び図２９を参照されたい。第１及び第２の近位側ロールセンサ６３４、６３６は、近位側外軸セグメント６０２の回転可能な位置を追跡するためのフィードバックの付加的手段を提供する役割を果たす。
エンドエフェクタからハンドルアセンブリまでの導電路
本明細書で考察するように、外科用器具１０の様々な形態は、エンドエフェクタ／用具の動作／操作に回転運動又は他の運動を要するか若しくは用いる、様々な異なるエンドエフェクタ又は外科用用具と共に有効に用いられてもよい。例えば、エンドエフェクタ１０２の１つの形態は、アンビルアセンブリ１９０を開閉し、外科用ステープルを駆動し、組織を横切開するのに回転制御運動を要する。エンドエフェクタ１０２の１つの形態はまた、外科用ステープルカートリッジ１３０に対してアンビルアセンブリ１９０が到達する閉鎖の程度又は量を感知する、遠位側センサ構成を備えてもよい。例えば、アンビルアセンブリ１９０は、その遠位端に装着される第１のアンビルセンサ８９０を含んでもよい。図３を参照されたい。アンビルセンサ８９０は、例えば、外科用ステープルカートリッジ１３０の遠位端内に装着された第２のステープルカートリッジセンサ（磁石）８９２を検出するように構成される、ホール効果センサを含んでもよい。少なくとも１つの形態では、第１のアンビルセンサ８９０は、図示されるようにアンビルアセンブリ１９０に装着される、少なくとも１つのエンドエフェクタ導体８９４と通信してもよい。１つの形態では、例えば、エンドエフェクタ導体８９４は、可撓性フック８９６が近位端に形成される平坦な金属ストリップを備える。本明細書で通常使用するとき、「導体」又は「導電性」という用語は、電気を通すことができる部材又は構成要素を指す。導体は、例えば、１つ又は２つ以上のワイヤ、可撓性の導電性ストリップ又は金属トレース、多チャネルの導電性リボンケーブルなどを含んでもよい。本明細書で使用するとき、「電気的に接触する」及び「〜と電気的に通信する」という用語は、構成要素同士が互いに電流又はそれらの間の信号を渡すように構成されていることを意味する。
次に図４５及び図４６を参照すると、可撓性フック８９６は、係止ピン２４２の遠位端２４４と接触するように配向されてもよいことが分かる。係止ピン２４２は、例えば、導電性材料から構築されてもよく、係止ピン２４２を結合具ハウジングセグメント２０２から電気的に絶縁するため、絶縁性コーティング（例えば、ポリマーなど）で被覆されてもよいが、フック８９６と電気的に接触するように構成された露出先端を有する。加えて、係止ばね２４６も導電性材料（例えば、金属）から製作されてもよい。係止ばね２４６は、係止ピン２４２及び係止ばね２４６が、結合具アセンブリ２００を通って電流を伝導するための導電性結合具経路を形成するように、係止ピン２４２に取り付けられてもよい（例えば、はんだ付けされるなど）。係止ばね２４６も、結合具ハウジングセグメント２０２から電気的に絶縁するため、絶縁性コーティングで被覆されてもよい。係止ピン２４２及び係止ばね２４６は、本明細書では「係止ピンアセンブリ」２４９として集合的に呼ばれてもよい。係止ばね２４６は、関節継手３１０の遠位側クレビス３１２に装着される近位側導体アセンブリ２５０と電気的に滑り接触するように構成される、近位端２４７で終端してもよい。
図８で分かるように、近位側導体アセンブリ２５０の１つの形態は、導体ワイヤ／複数のワイヤ／トレース２５２、及び例えば導電性ワッシャ２５４の形態の、環状の導電体を含んでもよい。図４６で分かるように、導体２５２は、関節継手３１０の上を延在する可撓性継手カバー９００によって支持される関節継手導体２５８と通信するため、遠位側クレビス３１２を通って外に突出する近位側導体部分２５６と通信する。少なくとも１つの形態では、継手カバー９００は、開口した近位端９０４及び開口した遠位端９０６を有する中空本体９０２と、それらの間を延在する継手受入れ通路９０８とを含む。中空本体９０２は、複数のリブ９１０を含んでもよく、関節継手構成要素の移動に適応するように全方向的に伸長可能である、ポリマー又は類似の非導電性材料から製作されてもよい。しかしながら、継手カバー９００は、可撓性のマイクロカット管材など、他の好適な材料及び構成から製作することもできる。関節継手導体２５８は、例えば、導電性のリボンケーブル、ワイヤ、複数ワイヤ、トレースなどを含んでもよい。図４６で更に分かるように、関節継手導体２５８の近位端は、近位側外軸セグメント６０２上の軸導体２６０に電気的に結合される。
次に図４７及び図４８を参照すると、少なくとも１つの形態では、軸導体２６０の近位端は、ハンドルアセンブリ２０内に装着される環状導体リング２６２と滑り接触するように配向されてもよい。かかる構成により、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリ３０をハンドルアセンブリ２０に対して回転させると、軸導体２６０と導体リング２６２との間を電流が流れることが可能になってもよい。図４７及び図４８で更に分かるように、導体２６４は導体リング２６２に結合され、ハンドルハウジング２０を通って近位側に延在する。導体２６４は、ワイヤ又は他の好適な導電体を含んでもよく、左側ロケータピン７７４の先端と柔軟に接触するように構成された近位端２６６を有してもよい。特に、例えば、近位端２６６は左側ロケータソケット７１８の壁を通って延在してもよく、それによって、左側ロケータピン７７４がその中に挿入されると、導体２６４の近位端部分２６６が左側ロケータピン７４４と接触する。少なくとも１つの形態では、左側ロケータピン７７４は、導体２６４の近位端２６６が接触したときに、電流がそれら構成要素の間を流れることができるように、導電性材料（金属）から製作される。加えて、取付け導体７７６は、左側ロケータピン７７４を近位側回路基板アセンブリ８２０に電気的に結合して、それらの間の電流の伝達を容易にする役割を果たす。
上述の構成により、外科用器具１０の細長い軸アセンブリ３０に取り付けられているエンドエフェクタ又は外科用用具と、外科用器具１０のハンドルアセンブリ２０内にある制御システム構成要素との間で電流を渡すことが容易になる。この導電路は、エンドエフェクタを細長い軸アセンブリに対して回転させ、エンドエフェクタを細長い軸アセンブリに対して関節運動させ、エンドエフェクタ及び細長い軸アセンブリを１つの単位体として回転させる能力も維持したまま維持される。継手カバー９００は、細長い軸とエンドエフェクタとの間に電気通信路を提供してもよい。継手カバー９００は、電気通信のために１つを超える信号を導く、電気的フレックスストリップ、ワイヤ、トレースなどを含んでもよい。したがって、複数の異なるセンサ又は電気部品をエンドエフェクタ内で用いて、様々な形態のフィードバックをユーザに提供してもよい。例えば、センサは、ユーザサイクル数を判断する、発射中のエンドエフェクタ内における切断器具の進行を追跡する、制御システムにフィードバックを提供して、ハンドルアセンブリ内の様々なモータを自動的に制御するなどのために用いられてもよい。
図４９は、電流又は信号を通すのを許容するように構成された、代替の関節継手３１０’を示す。この形態では、遠位側電気継手導体２７０は、遠位側クレビス３１２’を通って設けられて、図示されるようにその中に埋め込まれた遠位側金属ワッシャ２７２と接触する。近位側クレビス３３０’には、遠位側クレビス３１２’が上述した方法で近位側クレビスに３３０’’に結合されると、遠位側金属ワッシャ２７２と回転接触するように、近位側金属ワッシャ２７４が装着されてもよい。近位側金属ワッシャ２７４は、ワッシャ２７２、２７４の間の滑り接触を維持するように、湾曲又は傾斜されてもよい。例えば、導体ストリップ、ワイヤ、又はトレースの形態の近位側電気継手導体２７６は、ワッシャ２７４に取り付けられ、近位側外軸セグメント６０２上の軸導体２６０と電気的に接触するように構成される。したがって、かかる構成により、係止ピン２４２、係止ばね２４２（即ち、係止ピンアセンブリ２４９）、導体リング２５２、遠位側電気継手導体２７０、ワッシャ２７２、２７４、及び近位側電気継手導体２７６を通って、電流／信号をエンドエフェクタ１０２から軸導体２６０へと渡すことが容易になる。
代替の関節継手構成
関節継手１０００の別の形態を図５０〜図５３に示す。かかる関節継手１０００は、結合されたエンドエフェクタ又は外科用用具が、関節継手１０００が取り付けられる細長い軸の軸中心線Ａ−Ａに対して関節運動及び回転するのを容易にすることができる。関節継手はまた、エンドエフェクタ又は外科用用具のかかる移動を容易にする一方で、エンドエフェクタ／用具の作動又は操作のために回転制御運動も提供してもよい。関節継手１０００は、上述した細長い軸アセンブリ３０に構造が類似している細長い軸アセンブリに結合されてもよく、又は他の好適な軸アセンブリに結合されてもよい。細長い軸アセンブリは、複数のモータを収容するハンドルアセンブリに結合されてもよい。１つのモータは、細長い軸アセンブリを通って延在すると共に関節継手１０００に動作可能に結合される、可撓性ケーブル部材１０１０に制御運動を加えるのに使用されてもよい。例えば、可撓性ケーブル１０１０は、モータの動作によってケーブル１０１０が作動するように、対応するモータの軸に動作可能に取り付けられるか又はそれと通信する、シーブ又はプーリアセンブリに取り付けられてもよい。ハンドルアセンブリはまた、更に詳細に後述するように、細長い軸アセンブリを通って延びて関節継手１０００とインターフェース接続する、近位側発射軸１０３０に動作可能に取り付けられる発射モータを含んでもよい。ハンドルアセンブリはまた、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸に対してエンドエフェクタ又は外科用用具を回転させるのに使用されてもよい関節継手１０００に回転制御運動を伝動する、エンドエフェクタ又は遠位側ロール軸１０４０と動作可能にインターフェース接続するモータを含んでもよい。ハンドルアセンブリはまた、上述したような方法で、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリを回転させるのに用いられる、近位側ロールモータを含んでもよい。
少なくとも１つの形態では、関節継手１０００は、細長い軸アセンブリの端部に取り付けられるか又はその上に形成される、近位側クレビスアセンブリ１０２０を含んでもよい。図５０〜図５３に示される構成では、近位側クレビスアセンブリ１０２０は、細長い軸アセンブリ３０’の遠位端上に形成される。それらの図で分かるように、近位側クレビスアセンブリ１０２０は、遠位端壁１０２２及び一対の離間したクレビスアーム１０２４、１０２６を有する。近位側クレビス１０２０は、関節運動軸線Ｂ−Ｂを画定する役割を果たす枢動軸１０５１によって、遠位側クレビス１０５０に枢動的に結合されるように構成される。関節運動軸線Ｂ−Ｂは、軸中心線Ａ−Ａを実質的に横断してもよい。
遠位側クレビス１０５０は、その上に形成されるソケット１０５２と、一対の遠位側クレビスアーム１０５４、１０５６とを有する。枢動軸１０５１は、図５３に示されるように、クレビスアーム１０２４、１０５４、１０５６、及び１０２６の中心を通って延在する。クレビスアーム１０５４の上には、可撓性ケーブル１０１０が取り付けられるケーブルプーリ１０５８が形成されてもよい。したがって、ケーブル１０１０がその対応するモータによって回転することで、関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にした近位側クレビス１０２０に対する遠位側クレビス１０５０の回転がもたらされる。
様々な形態では、関節継手１０００は、ソケット１０５２内に回転可能に受け入れられる回転可能な装着ハブ１０６０を更に含んでもよい。装着ハブ１０６０には、遠位側ロールピニオン歯車１０６４と噛合係合するのに適応される、輪歯車１０６２が取り付けられてもよい。遠位側ロールピニオン歯車１０６４は、遠位側クレビス１０５０の端壁１０５３で回転可能に支持されるピニオン軸１０６６に取り付けられる。ピニオン軸１０６６には、遠位側ロール出力歯車１０６８が取り付けられる。遠位側ロール出力歯車１０６８は、枢動軸１０５１上で回転可能に軸支されると共に遠位側ロール入力歯車１０７２と噛合係合している、遠位側ロール伝達歯車１０７０と噛合係合した状態で支持される。遠位側ロール入力歯車１０７２は遠位側ロール軸１０４０に装着される。遠位側ロール出力歯車１０６８、遠位側ロール伝達歯車１０７０、及び遠位側ロール入力歯車１０７２は、本明細書では、１０６９として全体が指定される「遠位側ロール歯車列」と呼ばれる。遠位側ロール伝達歯車１０７０は、遠位側ロール軸１０４０の回転によって、枢動軸１０５１を回転させることなく遠位側ロールピニオン歯車１０６４の回転が最終的にもたらされるように、枢動軸１０５１上で「自在に転輪する」。遠位側ロールピニオン歯車１０６４が輪歯車１０６２内で回転することによって、軸中心線Ａ−Ａを中心にした装着ハブ１０６０の回転がもたらされる。様々な形態では、エンドエフェクタ又は外科用用具は、装着ハブ１０６０の回転によってエンドエフェクタ／用具の回転がもたらされるように、装着ハブ１０６０に直接結合されてもよい。例えば、装着ハブ１０６０には、その中にエンドエフェクタ／用具の一部分を保定して受け入れるようにサイズ決めされた、ハブソケット１０６１が形成されてもよい。代替の構成では、装着ハブ１０６０はエンドエフェクタの一体部品を備えてもよく、又はエンドエフェクタは、他の締結具構成によって装着ハブ１０６０に取り付けられてもよい。例えば、装着ハブ１０６０は、上述したタイプ及び構造の結合アセンブリに取り付けられてもよく、次にエンドエフェクタ／用具が結合アセンブリに分離可能に取り付けられてもよい。
関節継手１０００はまた、それに取り付けられたエンドエフェクタ／用具に対して、継手１０００を通って回転制御運動を伝達するのを容易にしてもよい。図５２及び図５３で分かるように、近位側発射軸１０３０の遠位端は、近位側クレビスアセンブリ１０２０の遠位端壁１０２２によって回転可能に支持されると共に、入力発射歯車１０８０が取り付けられる。入力発射歯車１０８０は、枢動軸１０５１上で軸支される発射伝達歯車１０８２と噛合係合している。発射伝達歯車１０８２は、遠位側クレビス１０５０の端壁１０５３に装着される発射出力軸１０９０上に装着される、発射出力歯車１０８４と噛合係合している。発射出力軸１０９０は、エンドエフェクタ／用具上において、対応する駆動部材又は軸との係合を推進するように構成されてもよい。例えば、発射出力軸１０９０の遠位端１０９２は、エンドエフェクタ／用具の駆動軸に取り付けられるように構成されてもよい、取付けフランジ１０９４に形成された対応する六角形のソケットに受け入れられてもよいように、六角形の形状で形成されてもよい。発射入力歯車１０８０、発射伝達歯車１０８２、及び発射出力歯車１０８４は、本明細書では、１０８１として全体が指定される「発射軸歯車列」と呼ばれる。発射伝達歯車１０８２は、近位側発射軸１０３０の回転によって、枢動軸１０５１を回転させることなく発射出力軸１０９０の回転が最終的にもたらされるように、枢動軸１０５１上で「自在に転輪する」。遠位側ロール歯車列１０６９及び発射軸歯車列１０８１は、互いに本質的に「入れ子状にされ」て、細長い軸アセンブリに対するエンドエフェクタ／用具の関節運動を容易にする一方で、回転制御運動をエンドエフェクタに伝達するのを容易にすると共に、軸中心線Ａ−Ａを中心にしてエンドエフェクタを回転させるのを容易にする。
図５４〜図６０は別の代替の関節継手構成１１００を示す。少なくとも１つの形態では、関節継手１１００は、近位側クレビス１１１０、中央クレビス１１３０、及び遠位側クレビス１１５０を含んでもよい。関節継手１１００は、それに取り付けられたエンドエフェクタ又は外科用用具が、互いに実質的に横断する２つの異なる関節運動軸線Ｂ−Ｂ及び関節運動軸線Ｃ−Ｃ、並びに継手が取り付けられる細長い軸アセンブリ３０’’の軸中心線Ａ−Ａを中心にして、関節運動を容易にできるように構成されてもよい。例えば、関節継手１１００は、中央クレビス１１３０を、第１のクレビス１１１０に対して第１の関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にして枢動させてもよく、遠位側クレビス１１５０を、中央クレビス１１３０に対して第２の関節運動軸線Ｃ−Ｃを中心にして選択的に枢動させてもよいように構成されてもよい。関節継手１１００はまた、エンドエフェクタ又は外科用用具のかかる関節運動も容易にする一方で、エンドエフェクタ／用具の作動又は操作のために回転制御運動も提供してもよい。
関節継手１１００は、上述した細長い軸アセンブリ３０に構造が類似している細長い軸アセンブリに結合されてもよく、又は他の好適な軸アセンブリに結合されてもよい。１つの構成では、近位側クレビス１１１０は、細長い軸アセンブリ３０’’の外側チューブと一体的に形成される。図５４〜図６０で分かるように、近位側クレビス１１１０は、上側の近位側クレビスアーム１１１２及び下側の近位側クレビスアーム１１１４を有する。中央クレビス１１３０も、上側の中央クレビスアーム１１３２及び下側の中央クレビスアーム１１３４を有する。上側の近位側クレビスアームは、近位側枢動ピン１１１６によって上側の中央クレビスアーム１１３２に枢動的に結合される。近位側枢動ピン１１１６もまた、下側の近位側クレビスアーム１１１４を下側の中央クレビスアーム１１３４に枢動的に結合する。近位側枢動ピン１１１６は、第１の関節運動軸線Ｂ−Ｂを画定する役割を果たす。
また、少なくとも１つの構成では、中央クレビス１１３０は右側の中央クレビスアーム１１３６及び左側の中央クレビスアーム１１３８を有する。遠位側クレビス１１５０は、右側の遠位側クレビスアーム１１５２及び左側の遠位側クレビスアーム１１５４を有する。右側の中央クレビスアーム１１３６は、遠位側枢動ピン１１５６によって右側の遠位側クレビスアーム１１５２に枢動的に結合される。左側の中央クレビスアーム１１３８は、遠位側枢動ピン１１５６によって左側の遠位側クレビスアーム１１５４に枢動的に結合される。遠位側枢動ピン１１５６は第２の関節運動軸線Ｃ−Ｃを画定する。１つの構成では、遠位側枢動ピン１１５６は、遠位側枢動ピン１１５６が遠位側クレビス１１５０と共に中央クレビス１１３０に対して回転するように、右側及び左側の遠位側クレビスアーム１１５２、１１５４に非枢動的に取り付けられる。
細長い軸アセンブリ３０’’は、複数のモータを収容するハンドルアセンブリに結合されてもよい。１つのモータは、細長い軸アセンブリ３０’’を通って延在すると共に関節継手１１００に動作可能に結合される、第１の可撓性ケーブル部材１１７０に制御運動を加えるのに使用されてもよい。例えば、第１の可撓性ケーブル１１７０は、モータの動作によって第１のケーブル１１７０が作動するように、対応するモータの軸に動作可能に取り付けられるか又はそれと通信する、第１のシーブ又はプーリアセンブリに取り付けられてもよい。
１つの構成では、第１の可撓性ケーブル１１７０は、第１の関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にして近位側クレビス１１１０に対して中央クレビス１１３０を選択的に枢動させるのに用いられてもよい。かかる構成では、例えば、第１のケーブル１１７０は、中央クレビス１１３０に取り付けられた第１のプーリ又はシーブ１１８０の周りを延在する。例えば、第１のプーリ１１８０は、上側の中央クレビスアーム１１３２に取り付けられると共に、近位側枢動ピン１１１６上で枢動的に軸支される。第１のケーブル１１７０を作動させることによって、中央クレビス１１３０が、第１の関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にして近位側クレビス１１１０に対して枢動する。
関節継手１１００はまた、モータの動作によって第２のケーブル１１９０を作動させるように、ハンドルアセンブリ内の対応するモータの軸に動作可能に取り付けられるか又はそれと通信する、シーブ若しくはプーリアセンブリ上で受け入れられる第２の可撓性ケーブル１１９０を用いてもよい。第２のケーブル１１９０は、第２の関節運動軸線Ｃ−Ｃを中心にして中央クレビス１１３０に対して遠位側クレビス１１５０を選択的に枢動させるのに用いられてもよい。かかる構成では、例えば、第２のケーブル１１９０は、遠位側枢動ピン１１５６に回転不能に取り付けられる、第２のプーリ又はシーブ１１５８の周りを延在する。第２のケーブル１１９０を作動させることによって、遠位側枢動ピン１１５６及びそれに取り付けられた遠位側クレビス１１５０が、第２の関節運動軸線Ｃ−Ｃを中心にして中央クレビス１１３０に対して回転する。
関節継手１１００はまた、それに取り付けられたエンドエフェクタ／用具に対して、継手１１００を通って回転制御運動を伝達するのを容易にしてもよい。近位側回転発射軸１２００は、細長い軸アセンブリ３０’’を通って延在すると共に、回転発射運動を加えるためにハンドルアセンブリ内の発射モータに動作可能に結合されてもよい。１つの構成では、近位側発射軸１２００は、第２のケーブル１１９０が中を通って延在してもよいように、中空であってもよい。近位側発射軸１２００は、関節継手１１００内で動作可能に支持される、近位側発射歯車列１２１０と動作可能にインターフェース接続してもよい。例えば、１つの構成では、第１の発射歯車列１２１０は、近位側発射軸１２００に取り付けられる近位側入力発射歯車１２１２を含んでもよい。近位側入力発射歯車１２１２は、自由に回転できるように近位側枢動軸１１１６上で軸支される、近位側発射伝達歯車１２１４と噛合係合した状態で配向される。近位側発射伝達歯車１２１２は、中央クレビス１１３０の中央ウェブ１１３１を回転可能に貫通する中央発射軸１２１８に結合される、近位側発射出力歯車１２１６と噛合係合した状態で配向される。
関節継手１１００は、近位側発射歯車列１２１０と協働して、関節継手１１００を通って回転発射又は制御運動を伝達する、遠位側発射歯車列１２２０を更に含んでもよい。遠位側発射歯車列１２２０は、中央発射軸１２１６に装着される遠位側発射入力歯車１２２２を含んでもよい。遠位側発射入力歯車１２２２は、自由に回転してもよいように遠位側枢動ピン１１５６に回転可能に装着される、遠位側発射伝達歯車１２２４と噛合係合している。遠位側発射伝達歯車１２２４は、遠位側クレビス１１５０内で回転可能に支持される、遠位側発射出力歯車１２２６と噛合係合している。遠位側発射出力歯車１２２６は、エンドエフェクタ／用具上において、対応する駆動部材又は軸との係合を推進するように構成されてもよい。
関節継手１３００の別の形態を図６１〜図６６に示す。かかる関節継手１３００は、結合されたエンドエフェクタ又は外科用用具が、関節継手１３００が取り付けられる細長い軸の軸中心線Ａ−Ａに対して関節運動及び回転するのを容易にすることができる。関節継手はまた、エンドエフェクタ又は外科用用具のかかる移動を容易にする一方で、エンドエフェクタ／用具の作動又は操作のために回転制御運動も提供してもよい。関節継手１３００は、上述した細長い軸アセンブリ３０に構造が類似している細長い軸アセンブリに結合されてもよく、又は他の好適な軸アセンブリに結合されてもよい。細長い軸アセンブリは、複数のモータを収容するハンドルアセンブリに結合されてもよい。１つのモータは、細長い軸アセンブリを通って延在すると共に関節継手１３００に動作可能に結合される、可撓性ケーブル１３１０に制御運動を加えるのに使用されてもよい。例えば、可撓性ケーブル１３１０は、モータの動作によってケーブル１３１０が作動するように、対応するモータの軸に動作可能に取り付けられるか又はそれと通信する、シーブ又はプーリアセンブリに取り付けられてもよい。ハンドルアセンブリはまた、更に詳細に後述するように、細長い軸アセンブリを通って延びて関節継手１３００とインターフェース接続する、近位側発射軸１３３０に動作可能に取り付けられる発射モータを含んでもよい。ハンドルアセンブリはまた、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸に対してエンドエフェクタ又は外科用用具を回転させるのに使用されてもよい関節継手１３００に回転制御運動を伝動する、可撓性遠位側ロール軸１３４０と動作可能にインターフェース接続するモータを含んでもよい。ハンドルアセンブリはまた、上述したような方法で、軸中心線Ａ−Ａを中心にして細長い軸アセンブリを回転させるのに用いられる、近位側ロールモータを含んでもよい。
少なくとも１つの形態では、関節継手１３００は、細長い軸アセンブリの端部に取り付けられるか又はその上に形成される、近位側クレビスアセンブリ１３２０を含んでもよい。図６１〜図６６に示される構成では、近位側クレビスアセンブリ１３２０は、細長い軸アセンブリ３０’’の一部分を形成する外側チューブの遠位端上に形成される。それらの図で分かるように、近位側クレビスアセンブリ１３２０は、遠位端壁１３２２及び一対の離間したクレビスアーム１３２４、１３２６を有する。近位側クレビス１３２０は、関節運動軸線Ｂ−Ｂを画定する役割を果たす上側枢動軸１３５１及び下側枢動軸１３５３によって、遠位側クレビス１３５０に枢動的に結合されるように構成される。関節運動軸線Ｂ−Ｂは、軸中心線Ａ−Ａを実質的に横断する。
遠位側クレビス１３５０は、その上に形成されるソケット１３５２と、一対の遠位側クレビスアーム１３５４、１３５６とを有する。上側枢動軸１３５１は、クレビスアーム１３２４及び１３５４の中心を通って延在する。下側枢動軸１３５３は、図６４に示されるように、クレビスアーム１３５６及び１０２６を通って延在する。クレビスアーム１３５６は、その上に形成されるか又はそれに取り付けられるケーブルプーリ１３５８を更に有する。可撓性ケーブル１３１０は、ケーブル１３１０の作動によって、関節運動軸線Ｂ−Ｂを中心にした近位側クレビス１３２０に対する遠位側クレビス１３５０の関節運動がもたらされるように、ケーブルプーリ１３５８に取り付けられる。
様々な形態では、関節継手１３００は、ソケット１０５２内に回転可能に受け入れられる回転可能な装着ハブ１３６０を更に含んでもよい。装着ハブ１０６０には、遠位側ロールピニオン歯車１３６４と噛合係合するように適合される、被動歯車１３６２が取り付けられてもよい。遠位側ロールピニオン歯車１３６４は、遠位側クレビス１３５０の端壁１３５５で回転可能に支持されるピニオン軸１３６６に取り付けられる。少なくとも１つの構成では、遠位側ロールピニオン歯車１３６４は、細長い軸アセンブリ３０’’を通って延在する近位側支持軸１３４２を通って延在する、可撓性遠位側ロール軸１３４０によって動作される。様々な形態では、エンドエフェクタ又は外科用用具は、装着ハブ１３６０の回転によってエンドエフェクタ／用具の回転がもたらされるように、装着ハブ１３６０に直接結合されてもよい。例えば、装着ハブ１３６０には、その中にエンドエフェクタ／用具の一部分を保定して受け入れるようにサイズ決めされた、ハブソケット１３６１が形成されてもよい。代替の構成では、装着ハブ１３６０はエンドエフェクタの一体部品を備えてもよく、又はエンドエフェクタは、他の締結具構成によって装着ハブ１３６０に取り付けられてもよい。例えば、装着ハブ１３６０は、上述したタイプ及び構造の結合アセンブリに取り付けられてもよく、次にエンドエフェクタ／用具が結合アセンブリに分離可能に取り付けられてもよい。
関節継手１３００はまた、それに取り付けられたエンドエフェクタ／用具に対して、継手１３００を通って回転制御運動を伝達するのを容易にしてもよい。図６３及び図６４で分かるように、近位側発射軸１３３０の遠位端は、近位側クレビスアセンブリ１３２０の遠位端壁１３２２によって回転可能に支持されると共に、発射入力歯車１３８０が取り付けられる。入力発射歯車１３８０は、下側枢動軸１３５３上で軸支される発射伝達歯車１３８２と噛合係合している。発射伝達歯車１３８２は、遠位側クレビス１３５０の端壁１３５５及び装着ハブ１３６０の端壁１３７０を通って延在する、発射出力軸１３９０上に装着される発射出力歯車１３８４と噛合係合している。発射出力軸１３９０は、エンドエフェクタ／用具上において、対応する駆動部材又は軸との係合を推進するように構成されてもよい。例えば、発射出力軸１３９０の遠位端１３９２は、エンドエフェクタ／用具の駆動軸に取り付けられるように構成されてもよい、取付けフランジ１３９４に形成された対応する六角形のソケットに受け入れられてもよいように、六角形の形状で形成されてもよい。発射入力歯車１３８０、発射伝達歯車１３８２、及び発射出力歯車１３８４は、本明細書では、１３８１として全体が指定される発射軸歯車列と呼ばれる。発射伝達歯車１３８２は、近位側発射軸１３３０の回転によって、下側枢動軸１３５３を回転させることなく発射出力軸１３９０の回転が最終的にもたらされるように、下側枢動軸１３５３上で「自在に転輪する」。遠位側ロール歯車列１３６９及び発射軸歯車列１３８１は、細長い軸アセンブリに対するエンドエフェクタ／用具の関節運動を容易にする一方で、回転制御運動をエンドエフェクタに伝達するのを容易にすると共に、軸中心線Ａ−Ａを中心にしてエンドエフェクタを回転させるのを容易にする。
代替のモータ装着アセンブリ
図６７〜図６９は、１７５０として全体が指定される代替のモータ装着アセンブリを示す。モータ装着アセンブリ１７５０は、スナップ構造部、ねじなどによって共に結合可能であって、ハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ部分２６を形成する役割を果たす、ハンドルハウジングセグメント２３及び２４内で支持されてもよい。少なくとも１つの形態では、モータ装着アセンブリ１７５０は、ハンドルハウジングセグメント２３及び２４内で取外し可能に支持される、モータハウジング１７５２を備えてもよい。少なくとも１つの形態では、例えば、モータハウジング１７５２には、モータ隔壁アセンブリ１７５６が取り付けられる。モータハウジング１７５２は、モータ４０２、５３０、５６０、及び６１０を支持する役割を果たす。各モータには、本明細書に記載する様々な方法でそれぞれのモータの動作を制御する、モータ自体の回路制御板１７８０が取り付けられる。
いくつかの形態では、用具部分１００は、電気エネルギーを利用して組織を治療する、電気外科用エンドエフェクタを含んでもよい。電気外科用エンドエフェクタ及び関連する器具の例が、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｊａｗ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ」という名称の米国特許出願第１３／５３６，３９３号、代理人整理番号ＥＮＤ７１３７ＵＳＮＰ／１２０１４１、及び「Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｄｒｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ」という名称の米国特許出願第１３／５３６，４１７号、代理人整理番号ＥＮＤ７１４９ＵＳＮＰ／１２０１５３に記載されており、それら両方の全体を参照により本明細書に組み込む。図７０〜図７３は、代替の用具部分１００を構築するエンドエフェクタ３１５６の例を示す。エンドエフェクタ３１５６は、組織を捕捉し横切開するように、またそれと同時にエネルギー（例えば、無線周波（ＲＦ）エネルギー）を制御して加えることにより、捕捉した組織を融着するように適合されてもよい。第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂを閉鎖し、それによって、軸線方向可動部材３１８２によって画定される長手方向軸線３１９４の周りで組織を捕捉又は係合してもよい。第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂはまた、組織に圧縮を加えてもよい。
図７０は、外科用器具１０と共に使用される電気外科用エンドエフェクタ３１５６のある形態の斜視図を示す。図７０は、顎３１６０Ａ、３１６０Ｂが開いているエンドエフェクタ３１５６を示す。図７１は、顎３１６０Ａ、３１６０Ｂが閉じている、エンドエフェクタ３１５６のある形態の斜視図を示す。上述したように、エンドエフェクタ３１５６は、直線であっても湾曲していてもよい、上側の第１の顎３１６０Ａ及び下側の第２の顎３１６０Ｂを備えてもよい。第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂはそれぞれ、各々の中間部分に沿って外向きに配設される、細長いスロット又はチャネル３１６２Ａ及び３１６２Ｂ（図７０）を備えてもよい。更に、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂはそれぞれ、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂの内側部分に配設される、歯３１９８などの組織把持要素を有してもよい。第１の顎３１６０Ａは、上側の第１の外側に面する表面３２０２Ａ及び上側の第１のエネルギー送達面３２０４Ａを備えた、上側の第１の顎本体３２００Ａを備えてもよい。第２の顎３１６０Ｂは、下側の第２の外側に面する表面３２０２Ｂ及び下側の第２のエネルギー送達面３２０４Ｂを備えた、下側の第２の顎本体３２００Ｂを備えてもよい。第１のエネルギー送達面３２０４Ａ及び第２のエネルギー送達面３２０４Ｂは両方とも、エンドエフェクタ３１５６の遠位端の周りで「Ｕ」字形に延在してもよい。エンドエフェクタ３１５６は、エンドエフェクタ１０２に関して本明細書に記載するのに類似した方法で、回転可能及び関節運動可能であってもよいことが理解されるであろう。
図７２は、エンドエフェクタ３１５６の軸線方向可動部材３１８２の１つの形態を示す。軸線方向可動部材３１８２はねじ付き駆動軸３１５１によって駆動される（図７０）。ねじ付き駆動軸３１５１の近位端は、出力ソケット２３８に回転不能に結合され、それによってモータ５３０が提供する回転運動を受け取るように構成されてもよい。軸線方向可動部材３１８２は、ねじ付き駆動軸３１５１の回転によって軸線方向可動部材３１８２が軸線３１９４に沿って遠位側及び近位側に並進するように、ねじ付き駆動軸３１５１を受け入れるねじ付きナット３１５３を備えてもよい（図７２）。軸線方向可動部材３１８２は、１つ又は２つ以上の個片を含んでもよいが、いずれの場合も、細長い軸１５８及び／又は顎３１６０Ａ、３１６０Ｂに対して移動可能若しくは並進可能であってもよい。また、少なくともいくつかの形態では、軸線方向可動部材３１８２は、１７−４析出硬化ステンレス鋼で作られてもよい。軸線方向可動部材３１８２の遠位端は、顎３１６０Ａ及び３１６０Ｂのチャネル３１６２Ａ及び３１６２Ｂ内で摺動するように構成された、フランジ付きの「Ｉ」型鋼を含んでもよい。軸線方向可動部材３１８２は、チャネル３１６２Ａ、３１６２Ｂ内で摺動して、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂを開閉してもよい。軸線方向可動部材３１８２の遠位端はまた、上側フランジ又は「ｃ」字形部分３１８２Ａと、下側フランジ又は「ｃ」字形部分３１８２Ｂとを備えてもよい。フランジ３１８２Ａ及び３１８２Ｂはそれぞれ、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂの外側に面する表面を係合する、内側カム面３２０６Ａ及び３２０６Ｂを画定する。顎３１６０Ａ及び３１６０Ｂの開閉は、移動可能な「Ｉ型鋼」である軸線方向可動部材３１８２、及び顎３１６０Ａ、３１６０Ｂの外側に面する表面３２０８Ａ、３２０８Ｂを含んでもよいカム機構を使用して、非常に高い圧縮力を組織に加えることができる。
より具体的には、次に図７０〜図７２を集合的に参照すると、軸線方向可動部材３１８２の遠位端の内側カム面３２０６Ａ及び３２０６Ｂは、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂそれぞれの第１の外側に面する表面３２０８Ａ及び第２の外側に面する表面３２０８Ｂを摺動可能に係合するように適合されてもよい。第１の顎３１６０Ａ内のチャネル３１６２Ａ及び第２の顎３１６０Ｂ内のチャネル３１６２Ｂは、例えば鋭い遠位側の刃を備える組織切断要素３２１０を備えてもよい、軸線方向可動部材３１８２の移動に適応するようにサイズ決めされ構成されてもよい。図７１は、例えば、チャネル３１６２Ａ及び３１６２Ｂ（図７０）を少なくとも部分的に通って前進させた、軸線方向可動部材３１８２の遠位端を示す。軸線方向可動部材３１８２の前進によって、エンドエフェクタ３１５６を、図７０に示される開いた構成から閉じてもよい。図７１によって示される閉位置では、上側の第１の顎３１６０Ａ及び下側の第２の顎３１６０Ｂは、第１の顎３１６０Ａ及び第２の顎３１６０Ｂそれぞれの第１のエネルギー送達面３２０４Ａと第２のエネルギー送達面３２０４Ｂとの間に間隙又は寸法Ｄを画定する。様々な形態では、例えば、寸法Ｄは、約０．０１２７ｍｍ（約０．０００５インチ）〜約１．０１６ｍｍ（約０．０４０インチ）、例えばいくつかの形態では、約０．０２５４ｍｍ（約０．００１インチ）〜約０．２５４ｍｍ（約０．０１０インチ）に相当し得る。また、第１のエネルギー送達面３２０４Ａ及び第２のエネルギー送達面３２０４Ｂの縁部は、組織が切り裂かれるのを防ぐため、丸み付けられてもよい。
図７３は、エンドエフェクタ３１５６のある形態の断面図である。下側の顎３１６０Ｂの係合面、即ち組織接触面３２０４Ｂは、少なくとも部分的には、可変抵抗性の正の温度係数（ＰＴＣ）本体などの導電性抵抗性マトリックスを通って、エネルギーを組織に送達するように適合される。上側及び下側の顎３１６０Ａ、３１６０Ｂの少なくとも一方は、発生器３１６４からのエネルギーを捕捉された組織に送達するように構成された、少なくとも１つの電極３２１２を有してもよい。上側の顎３１６０Ａの係合面、即ち組織接触面３２０４Ａは、同様の導電性抵抗性マトリックス（例えば、ＰＣＴ材料）を有してもよく、又はいくつかの形態では、表面は、例えば導電性電極若しくは絶縁層であってもよい。あるいは、顎の係合面は、「ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＪＡＷ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＤＥＬＩＶＥＲＹ」という名称の２００１年１０月２２日出願の米国特許第６，７７３，４０９号に開示されている、エネルギー送達構成要素のいずれかを有することができ、その全開示を参照により本明細書に組み込む。
第１のエネルギー送達面３２０４Ａ及び第２のエネルギー送達面３２０４Ｂはそれぞれ、発生器３１６４と電気的に通信していてもよい。発生器３１６４は、導体３１７２、３１７４などの好適な送信媒体を介してエンドエフェクタ３１５６に接続される。いくつかの形態では、発生器３１６４は、例えば制御装置３１６８などのコントローラに結合される。様々な形態では、制御装置３１６８は、発生器３１６４と一体的に形成されてもよく、又は発生器３１６４（この選択肢を例証するため仮想線で示される）に電気的に結合される、別個の回路モジュール若しくはデバイスとして提供されてもよい。発生器３１６４は、器具の外部部品として実現されてもよく、かつ／又は外科用器具１０に統合されて実現されてもよい。
第１のエネルギー送達面３２０４Ａ及び第２のエネルギー送達面３２０４Ｂは、組織に接触し、組織を封着又は融着するように適合された電気外科的エネルギーを、捕捉された組織に送達するように構成されてもよい。制御装置３１６８は、発電器３１６４によって送達される電気エネルギーを調整し、発電器が次いで、第１のエネルギー送達面３２０４Ａ及び第２のエネルギー送達面３２０４Ｂに電気外科的エネルギーを送達する。制御装置３１６８は、起動の間に発生器３１６４によって生成する電力を調整してもよい。
上述したように、発電器３１６４によって送達され、制御装置３１６８によって調整されるか若しくは別の形で制御される電気外科的エネルギーは、無線周波（ＲＦ）エネルギー、又は他の好適な形態の電気エネルギーを含んでもよい。更に、対向する第１及び第２のエネルギー送達面３２０４Ａ及び３２０４Ｂは、発生器３１６４及び制御装置３１６８と電気的に通信している可変抵抗性の正の温度係数（ＰＴＣ）本体を有してもよい。電気外科用エンドエフェクタ、顎閉鎖機構、及び電気外科的エネルギー送達面に関する更なる詳細は、以下の米国特許及び特許公開公報に記載されている：米国特許第７，０８７，０５４号；第７，０８３，６１９号；第７，０７０，５９７号；第７，０４１，１０２号；第７，０１１，６５７号；第６，９２９，６４４号；第６，９２６，７１６号；第６，９１３，５７９号；第６，９０５，４９７号；第６，８０２，８４３号；第６，７７０，０７２号；第６，６５６，１７７号；第６，５３３，７８４号；及び第６，５００，１７６号；並びに米国特許出願公開公報第２０１０／００３６３７０号及び第２００９／００７６５０６号、それら全ての全体を参照により本明細書に組み込むと共に本明細書の一部とする。
好適な発生器３１６４は、オハイオ州シンシナティ（Cincinnati, Ohio）のエチコン・エンドサージェリー社（Ethicon Endo-Surgery, Inc.）から、モデル番号ＧＥＮ１１として入手可能である。また、いくつかの形態では、発生器３１６４は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを使用して、双極電気外科手術を行うのに十分な電力を供給することができる、電気外科ユニット（ＥＳＵ）として実現されてもよい。いくつかの形態では、ＥＳＵは、ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）のエルベＵＳＡ社（ＥＲＢＥ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．）が販売するバイポーラＥＲＢＥ ＩＣＣ ３５０であり得る。双極電気外科用途用など、いくつかの形態では、活性電極及び対極板を有する外科用器具を利用することができ、その場合、活性電極及び対極板は、治療すべき組織に接して、隣接して、かつ／又は電気的に通信している状態で位置決めすることができ、それにより、活性電極から正の温度係数（ＰＴＣ）本体を通って対極板まで、組織を介して電流を流すことができる。したがって、様々な形態では、エンドエフェクタ３１５６を利用する外科用器具１０は、供給経路及び戻り経路を作成し、治療されている捕捉された組織が回路を完成、即ち閉じる。いくつかの形態では、発生器３１６４は単極ＲＦ ＥＳＵであってもよく、外科用器具１０は、１つ又は２つ以上の活性電極が統合される単極エンドエフェクタを利用し備えてもよい。かかるシステムの場合、発生器３１６４は、手術部位から離れた位置で患者と密接に接触する戻りパッド、及び／又は他の好適な戻り経路を利用してもよい。戻りパッドはケーブルを介して発生器３１６４に接続されてもよい。
電気外科用器具１５０の動作中、ユーザは一般に、組織を把持し、捕捉された組織にエネルギーを供給して融着又は封着を形成し、次に、捕捉された組織を通る軸線方向可動部材３１８２の遠位端で組織切断要素３２１０を駆動する。様々な形態によれば、軸線方向可動部材３１８２の軸線方向移動の並進運動は、好適な移動速度で軸線方向可動部材３１８２を駆動するのを助けるように、整調されるか又は別の形で制御されてもよい。移動速度を制御することによって、捕捉された組織が、切断要素３２１０によって横切開される前に、適切に機能的に封着される可能性が増加する。
いくつかの形態では、用具部分１００は、高調波又は超音波エネルギーを利用して組織を治療する、超音波エンドエフェクタを含んでもよい。図７４は、外科用器具１０と共に使用される超音波エンドエフェクタ３０２６の１つの形態を示す。エンドエフェクタアセンブリ３０２６は、圧締め機構の顎を形成する、クランプアームアセンブリ３０６４及びブレード３０６６を備える。ブレード３０６６は、エンドエフェクタ３０２６内で位置決めされる超音波変換器３０１６に音響的に結合される、超音波作動式のブレードであってもよい。小型の変換器、及び変換器を備えるエンドエフェクタの例が、Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔａｌｌｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓという名称の同時係属中の米国特許出願第１３／５３８，６０１号、及び米国特許公開公報第２００９／００３６９１２号に提供されている。変換器３０１６は、導波路３０７８を介してブレード３０６６に音響的に結合（例えば、直接又は間接的に機械的に結合）されてもよい。
管状作動部材３０５８は、クランプアームアセンブリ３０６４を、方向３０６２Ａで、クランプアームアセンブリ３０６４及びブレード３０６６が互いに対して離間した関係で配設される開位置へと移動させてもよく、また方向３０６２Ｂで、クランプアームアセンブリ３０６４及びブレード３０６６が協働してそれらの間に組織を把持する圧締め位置又は閉位置へと移動させてもよい。往復運動する管状作動部材３０５８の遠位端は、エンドエフェクタアセンブリ３０２６に機械的に係合される。図示される形態では、往復運動する管状作動部材３０５８の遠位端は、クランプアームアセンブリ３０６４を開閉するため、枢動点３０７０を中心にして枢動可能であるクランプアームアセンブリ３０６４に機械的に係合される。例えば、図示される形態では、往復運動する管状作動部材３０５８を近位側に撤回すると、クランプアームアセンブリ３０６４は、枢動点３０７０を中心にして方向３０６２Ｂで、開位置から閉位置へと移動可能である。往復運動する管状作動部材３０５８を遠位側に並進させると、クランプアームアセンブリ３０６４は、枢動点３０７０を中心にして方向３０６２Ａで、閉位置から開位置へと移動可能である（図７５）。
管状作動部材３０５８は、ねじ付き駆動軸３００１の回転によって近位側及び遠位側に並進させてもよい。ねじ付き駆動軸３００１の近位端は、出力ソケット２３８に回転不能に結合され、それによってモータ５３０が提供する回転運動を受け取るように構成されてもよい。管状作動部材３０５８は、ねじ付き駆動軸３００１の回転によって管状作動部材３０５８が遠位側及び近位側に並進するように、ねじ付き駆動軸３００１を受け入れるねじ付きナット３０５９を備えてもよい。図７６〜図７７は、軸線方向可動部材３０５８及び管状ナット３０５９の１つの形態の追加の図を示す。いくつかの形態では、管状作動部材３０５８はキャビティ３００３を画定する。図７４に示されるように、導波路３０７８及び／又はブレード３０６６の一部分は、キャビティ３００３を通って延在してもよい。
１つの例の形態では、超音波伝送導波路３０７８の遠位端は、好ましくは波腹点又はその付近で、雌ねじ付き接続部によってブレード３０６６の近位端に結合されてもよい。ブレード３０６６は、溶接継手などの任意の好適な手段によって、超音波伝送導波路３０７８に取り付けられてもよいことが想到される。ブレード３０６６は超音波伝送導波路３０７８から分離可能であってもよいが、単一要素のエンドエフェクタ（例えば、ブレード３０６６）及び超音波伝送導波路３０７８が、単一の一個片として形成されてもよいことも想到される。
「ランジュバンスタック」として知られている超音波変換器３０１６は、一般に、発生器３００５（図７４）によって提供される電気信号に反応して振動する。例えば、変換器３０１６は、発生器３００５からの電気信号を、主として、超音波変換器３０１６及びエンドエフェクタアセンブリ３０２６のブレード３０６６部分における、超音波周波数での縦方向振動運動の定在音波をもたらす機械エネルギーに変換する、複数の圧電素子又は他の要素を備えてもよい。超音波変換器３０１６は、システム波長の半分の長さの積分（ｎλ／２；式中、「ｎ」は任意の正の整数；例えば、ｎ＝１、２、３．．．）に等しい長さを有してもよいが、必ずしもそうでなくてもよい。変換器３０１６及びブレード３０６６に適した振動周波数範囲は、約２０Ｈｚ〜３２ｋＨｚであってもよく、十分に適している振動周波数範囲は約３０〜１０ｋＨｚであってもよい。好適な動作振動周波数は、例えば約５５．５ｋＨｚであってもよい。
発生器３００５は、外科用器具１０の内部又は外部に位置する任意の好適なタイプの発生器であってもよい。好適な発生器は、オハイオ州シンシナティ（Cincinnati, Ohio）のエチコン・エンドサージェリー社（Ethicon Endo-Surgery, Inc.）から、モデル番号ＧＥＮ１１として入手可能である。変換器３０１６が通電されると、導波路３０７８及びブレード３０６６を通って振動運動定在波が生成する。エンドエフェクタ３０２６は、所定の振幅の音響定在波パターンが生成されるような共振で動作するように設計される。変換器３０１６、導波路３０７８、及びブレード３０６６に沿った任意の地点における振動運動の振幅は、振動運動が測定されるそれらの構成要素に沿った位置に応じて決まる。振動運動定在波における最小限の交差又はゼロ交差は、一般に波節点（即ち、運動が最小限であるところ）と呼ばれ、また、定在波の局所的な絶対値最大又はピークは、一般に波腹点（例えば、局所運動が最大であるところ）と呼ばれる。波腹点とそれに最も近い波節点との間の距離は４分の１波長（λ／４）である。
１つの例の形態では、ブレード３０６６は２分の１システム波長の整数倍（ｎλ／２）にほぼ等しい長さを有してもよい。ブレード３０６６の遠位端は、遠位端の最大長手方向偏倚運動を提供するために、波腹点付近に配設されてもよい。変換器アセンブリが通電されると、ブレード３０６６の遠位端は、例えば、約１０〜５００ミクロンのピーク・トゥ・ピークの範囲で、また好ましくは、例えば５５ｋＨｚの所定の振動周波数において約３０〜６４ミクロンの範囲で、移動するように構成されてもよい。
１つの例の形態では、ブレード３０６６は超音波伝送導波路３０７８に結合されてもよい。図示されるようなブレード３０６６及び超音波伝送導波路３０７８は、単一の単位体構造として、超音波エネルギーの伝送に適した材料から形成される。かかる材料の例としては、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ（アルミニウム及びバナジウムを含むチタンの合金）、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の好適な材料が挙げられる。あるいは、ブレード３０６６は超音波伝送導波路３０７８から分離可能（かつ異なる構成のもの）であってもよく、例えば、スタッド、溶接、接着剤、迅速な接続、又は他の好適な既知の方法によって結合されてもよい。超音波伝送導波路３０７８の長さは、例えば、半波長の整数（ｎλ／２）にほぼ等しくてもよい。超音波伝送導波路３０７８は、好ましくは、例えば上述のチタン合金（即ち、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）又は任意の好適なアルミニウム合金、又は他の合金など、超音波エネルギーを効率的に伝播するのに適した材料から構築される、中実コア軸から製作されてもよい。
いくつかの形態では、外科用器具１０はまた、他のステープラタイプのエンドエフェクタと共に利用されてもよい。例えば、図７８は、外科用器具１０と共に使用されてもよい、線形ステープルエンドエフェクタ３５００の１つの形態を示す。エンドエフェクタ３５００は、アンビル部分３５０２及び並進可能なステープルチャネル３５１４を備える。並進可能なステープルチャネル３５１４は、矢印３５１６によって示されるように、遠位方向及び近位方向に並進可能である。ねじ付き駆動軸３０５６は、上述したようにモータ５３０が提供する回転運動を受け取るため、例えば、出力ソケット２３８に結合されてもよい。ねじ付き駆動軸３５０６は、ねじ付き駆動軸３５０６の回転によって、ステープルチャネル３５１４が矢印３５１６によって示される方向に並進するように、ステープルチャネル３５１４に固定的に結合されたねじ付きナット３５０８に結合されてもよい。ナット３５０８はドライバ３５１０にもまた結合されてもよく、それが次いで、ステープルカートリッジ３５１２に接触してもよい。ドライバ３５１０は、遠位側に並進するにつれて、ステープルをステープルカートリッジ３５１２からアンビル３５０２に押し付けてもよく、その結果、ステープルチャネル３５１４とアンビル３５０２との間に位置決めされた任意の組織を通ってステープルが推進される。
また、いくつかの形態では、外科用器具は円形ステープルエンドエフェクタと共に利用されてもよい。図７９は、外科用器具１０と共に使用されてもよい、円形ステープルエンドエフェクタ３５２０の１つの形態を示す。エンドエフェクタ３５２０は、アンビル３５２２及びステープル部分３５２４を備える。ねじ付き駆動軸３５３０は、アンビル３５２２からステープル部分３５２４を通って延在する。ねじ付き駆動軸３５３０は、上述したようにモータ５３０が提供する回転運動を受け取るため、例えば、出力ソケット２３８に結合されてもよい。ねじ付きナット３５３２は、ねじ付き駆動軸３５３０の回転によって、ステープル部分３５２４が矢印３５３４によって示されるように遠位側及び近位側に交互に並進するように、ステープル部分３５２４に結合されてもよい。ねじ付き軸はまた、ステープル部分３５２４の遠位方向運動によってドライバ３５２８が遠位方向にステープルカートリッジ３５２６に押し込まれて、アンビル３５２２とステープル部分３５２４との間に位置決めされた任意の組織内に、カートリッジ３５２６からステープルを推進するように、ドライバ３５２８に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ３５２０はまた、ステープル留めする前に組織を切断する、ナイフ又は切断用具３５３５を備えてもよい。
異なるエンドエフェクタに加えて、他の用具部分が外科用器具１０に関して交換可能であってもよいことが理解されるであろう。例えば、外科用器具１０のいくつかの形態は、異なる電源コードを利用する。図Ａは、外科用器具と共に使用されるいくつかの例の電源コード３５４０、３５４２、３５４４を示す。電源コード３５４０、３５４２、３５４４はそれぞれ、外科用器具１０に結合するためのソケット３５４６を備える。電源コード３５４０、３５４２、３５４４は、外科用器具１０を様々な電源に接続するのに利用されてもよい。例えば、電源コード３５４０及び３５４２は、オハイオ州シンシナティ（Cincinnati, Ohio）のエチコン・エンドサージェリー社（Ethicon Endo-Surgery, Inc.）製のモデル番号ＧＥＮ１１の発生器など、発生器によって受け入れられるソケット３５５０、３５５２を備える。かかる発生器は、器具１０に電力を提供してもよく、かつ／又は電気外科的及び／若しくは超音波エンドエフェクタを駆動する信号を提供してもよい。電源コード３５４４は、器具１０に（例えば、電池８０２の代わりに）電力を提供するため、壁ソケットに差し込まれてもよいプラグ３５４８を備える。
いくつかの形態では、外科用器具はまた、異なる軸を含む交換可能な用具部分を備えてもよい。図８１は、外科用器具１０と共に使用することができる、いくつかの例の軸３５５４、３５５６、３５５８を示す。軸３５５４、３５５６、３５５８はそれぞれ、本明細書で上述したような器具１０によって受け入れられてもよい、分離可能な駆動マウント部分７００に類似した、分離可能な駆動マウント部分７００’、７００’’、７００’’’を備える。また、軸３５５４、３５５６、３５５８はそれぞれ、本明細書で上述した結合具アセンブリ２００に類似した、エンドエフェクタを受け入れる結合具アセンブリ３５５７を備える。いくつかの実施形態では、異なる軸は、結合具アセンブリ３５５７で異なるタイプのエンドエフェクタを受け入れるように構成される。軸３５５４、３５５６、３５５８はそれぞれ、例えば、異なる長さ、関節運動の有無、受動的又は能動的な関節運動、関節運動の異なる程度、異なる直径、異なる曲率などを含む、異なる特性を備えてもよい。例えば、軸３５５４は、軸の重心軸線から外れた曲線３５５９を画定する。軸３５５８は、関節継手３１０に関して本明細書で上述したのと類似した方法で関節接合されてもよい、関節継手３５６０を画定する。
異なる種類の用具部分１００（例えば、電源コード、軸、エンドエフェクタなど）は、異なる形で動作するために、外科用器具１０の様々なモータ及び他の構成要素を要することが理解されるであろう。例えば、電気外科用エンドエフェクタ３１５６及び超音波エンドエフェクタ３０２６などの電動エンドエフェクタは、電極及び／又は超音波ブレードに電力供給するためにエネルギー信号を要する。異なるエンドエフェクタはまた、例えば、異なるモータを作動させること、異なる量のトルクを提供することなどを含めて、作動のために様々なモータ４０２、５６０、５３０、６１０の異なる運動を要することがある。様々な形態では、用具部分１００は外科用器具１０に制御パラメータを提供してもよい。
図８２は、様々な制御要素を示す外科用器具１０のハンドルアセンブリ２０のブロック図である。図８２に示される制御要素は、様々な用具部分から制御パラメータを受信し、受信した制御パラメータに基づいて、また臨床医から（例えば、ジョイスティック制御装置８４０若しくは他の好適な作動デバイスを介して）受信する１つ又は２つ以上の入力制御信号に基づいて、外科用器具１０を制御するように構成される。制御要素は、外科用器具１０を制御するための制御回路３７０２を備えてもよい。様々な形態では、制御回路３７０２は、いずれの設置された用具部分も含む外科用器具１０を動作させるための制御アルゴリズムを実行してもよい。いくつかの形態では、制御回路３７０２は、本明細書で上述した近位側回路基板８２０上に実装される。制御回路３７０２は、マイクロプロセッサ３７０６と関連するメモリ及び／又はデータ記憶装置３７０８とを備える。いくつかの形態では、制御回路３７０２はまた、超音波及び／又は電気外科用デバイスに電力信号を提供するための発生器回路３７０４を備えてもよい。発生器回路３７０４は、独立型構成要素として、又は外部発生器と関連して動作してもよい。
図８２はまた、上述のモータ４０２、５６０、５３０、６１０に相当してもよい、モータ３７１４を示す。電池３７１３は、本明細書で上述した電池８０２に相当してもよい。制御回路３７０２への入力は、ジョイスティック制御装置８４０又は他の好適な作動デバイスによって提供されてもよい。本明細書に記載する様々な外科用用具部分１００は、それぞれのソケット３７１０、３７１２でハンドル２０に結合されてもよい。ソケット３７１２は、軸３５５４、３５５６、３５５８などの軸を受け入れてもよい。例えば、ソケット３７１２は、本明細書で上述したように、ハンドル２０が分離可能な駆動マウント７００を受け入れるやり方に類似した方法で、軸を受け入れてもよい。ソケット３７１０は、本明細書で上述したソケット３５４６などのコードソケットを受け入れるように構成されてもよい。
制御回路３７０２は、ソケット３７１０、３７１２などの様々な他の制御要素と共に、様々な設置された用具部分から制御パラメータを受信してもよい。制御パラメータは、例えば、用具部分の性質を説明するデータ、用具部分が設置された器具１０を動作させるアルゴリズムを説明するデータなどを含んでもよい。ソケット３７１０、３７１２は、様々な用具部分に対して機械的かつ通信可能に結合してもよい。例えば、様々な用具部分は制御パラメータを記憶する回路３７２０を備えてもよい。かかる回路３７２０は、図８０では電源コード３５４０、３５４２、３５４４と併せて、また図８１の軸３５５４、３５５６、３５５８と併せて示される。また、図８３は、本明細書に記載するような回路３７２０を備える、様々なエンドエフェクタ用具部分３７３０、３７３２、３７３４、３７３６、３７３８の１つの形態を示す。回路３７２０は、制御回路３７０２に提供するために制御パラメータを記憶する、１つ又は２つ以上のデータ記憶構成要素を備えてもよい。かかるデータ記憶構成要素としては、任意の好適なタイプのメモリデバイス（例えば、電気消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、デジタルレジスタ、他の任意のタイプのメモリなど）を挙げることができる。メモリデバイスはまた、例えば、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）問い合わせ信号に反応して、所定の制御パラメータを修正するように構成される、コイル又は他のハードウェア構成要素を含んでもよい。いくつかの形態では、回路３７２０は、例えば、それぞれのソケット３７１０、３７１２を介して、制御回路３７０２に対する直接有線接続を作る。したがって、制御回路３７０２は、様々な回路３７２０と直接通信して制御パラメータを受信してもよい。
いくつかの形態では、回路３７２０は受動又は能動ＲＦＩＤデバイスを含む。ハンドル２０は、それぞれのソケット３７１０、３７１２又はその付近に位置決めされてもよい、１つ又は２つ以上のアンテナ３７１６、３７１８を備えてもよい。アンテナ３７１６、３７１８を利用して、制御回路３７０２は、設置された用具部分上の回路３７２０に問い合わせて、制御パラメータを検索してもよい。いくつかの形態では、制御回路３７０２は、始動の際、並びに／又は用具部分が設置及び／若しくは除去されていることが指示された際に、様々な用具部分に問い合わせるようにプログラムされる。これに応答して、制御回路３７０２は、ＲＦＩＤデバイスから反射信号を受信してもよい。反射信号は関連する制御パラメータを示してもよい。いくつかの形態では、回路３７２０は、例えば設置の際に、それらの関連する用具部分について説明するデータを送信する、能動ＲＦＩＤデバイスを含んでもよい。
図８１に示されるように、いくつかの軸の形態は遠位部分にアンテナ３７１９を備えてもよい。アンテナ３７１９は、それぞれの軸を通って延在する導体（図示なし）を介して制御回路３７０２と通信して、制御回路３７０２が、エンドエフェクタ３７３０、３７３２、３７３４、３７３６、３７３８などのエンドエフェクタ上のＲＦＩＤデバイス回路３７２０に問い合わせることを可能にしてもよい。いくつかの形態では、ハンドル内に位置決めされたアンテナ３７１８は、軸内の別個のアンテナ３７９を要することなく、エンドエフェクタ上のＲＦＩＤデバイス回路３７２０に問い合わせるのに十分な電力を受信及び送信してもよい。いくつかの構成では、回路３７２０は、制御回路３７０２に対して有線接続を作るように構成されてもよい。例えば、アンテナ３７１６、３７１８、３７１９は省略されてもよい。
図８４は、外科用器具１０を制御する制御回路３７０２によって実現される、制御構成３８００の１つの形態を示すブロック図である。構成３８００によれば、制御回路３７０２は制御アルゴリズム３８０２を用いてプログラムされる。制御アルゴリズム３８０２は、入力変数３８０１の形態で、設置された用具部分から制御パラメータを受信する。入力変数３８０１は、設置された用具部分の性質を説明してもよい。制御アルゴリズム３８０２はまた、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を（例えば、ジョイスティック制御装置８４０、ロボットシステム、又は臨床医によって操作される他の好適な作動デバイスから）受信する。入力変数３８０１に基づいて、制御アルゴリズム３８０２は、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を、モータ３７１４を制御するための出力モータ制御信号３８１４、並びに超音波及び／又は電気外科用エンドエフェクタを制御するための任意の出力エネルギー制御信号３８１６へと転換することによって、外科用器具１０を動作させてもよい。外科用器具１０の全ての形態が、列挙した用具部分全てから入力変数を受信する必要があるとは限らないことが理解されるであろう。例えば、外科用器具のいくつかの形態は、単一の軸及び／又は固定のエンドエフェクタを備える。また、外科用器具（又はその構成）のいくつかの形態は電源コードを省略してもよい。
制御アルゴリズム３８０２は、外科用器具１０の異なる態様と関係する複数の機能モジュール３８０４、３８０６、３８１０、３８１２を実現してもよい。発射モジュール３８０４は、それぞれのモータ３７１４を制御して器具１０の発射を行うため、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を１つ又は２つ以上の出力モータ制御信号３８１４に転換してもよい。関節運動モジュール３８０６は、器具１０の軸を関節運動させるため、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を１つ又は２つ以上の出力モータ制御信号３８１４に転換してもよい。電源モジュール３８１２は、設置された電源コードの要求に応じて、外科用器具１０の様々な構成要素に電力を送ってもよい。エンドエフェクタでエネルギーを利用する器具１０の形態（例えば、超音波及び／又は電気外科用器具）の場合、エネルギーモジュール３８１０は、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を、エンドエフェクタに提供される出力エネルギー信号３８１６に転換してもよい。エネルギー信号３８１６は、発生器３７０４及び／又は外部の発生器（図８４には図示なし）によって生成されてもよく、変換器３０１６及び／又はエンドエフェクタのエネルギー送達面３２０４Ａ、３２０４Ｂに提供されてもよい。
制御アルゴリズム３８０２の様々なモジュール３８０４、３８０６、３８１０、３８１２は、１つ又は２つ以上の入力制御信号３８１８を出力信号３８１４、３８１６に転換するため、入力変数３８０１の形態の制御パラメータを利用してもよい。例えば、異なる用具部分から受信する入力変数３８０１は、異なる形で制御アルゴリズム３８０２に影響することがある。３５４０、３５４２、３５４４などの電源コードから受信する入力変数３８０１としては、例えば、コードのタイプ、コードが発生器若しくは電源ソケットなどの外部の対象に接続されているか否か、コードが接続される外部の対象の識別情報などを挙げることができる。コード３５４４などの電源コードの１つのタイプは、壁付きコンセントなどの外部電源ソケットから電力を受信するように構成されてもよい。このタイプのコードが（例えば、ソケット３７１０に）設置されていると制御回路３７０２が判断すると、電源モジュール３８１２は、設置されたコード用具を通って提供される電力からモータ３７１４及び／又はエネルギー要素に電力供給するように、制御回路３７０２を構成するようにプログラムされてもよい。設置されたコード用具を通って提供される電力は、電池３７１３によって提供される電力に加えて、又はその代わりに使用されてもよい。
３５４０及び３５４２などの別のタイプのコードは、外部発生器と通信するように構成されてもよい。電源モジュール３８１２及び／又はエネルギーモジュール３８１０は、設置された電源コードを介して受信されるエネルギー信号に基づいて、エネルギー要素に電力供給するように制御回路３７０２を構成してもよい。加えて、エネルギーモジュール３８１０は、設置された電源コードを介して発生器に入力を提供するように制御回路３７０２を構成してもよい。かかる入力は、例えば、臨床医がエネルギーを要求していることを示す入力制御信号３８１８を含んでもよい。いくつかの形態では、電源コードから受信する入力変数３８０１はまた、電源コードが結合されるように構成される（かつ／又は電源コードが結合される）、発生器のタイプを示してもよい。発生器の例は、独立型の電気外科用発生器、独立型の超音波発生器、電気外科用／超音波発生器の組み合わせなどを含んでもよい。いくつかの形態では、コードから受信する入力変数３８０１もまた、コードが結合するように構成される発生器のタイプを示してもよい。いくつかの形態では、示される発生器のタイプは、制御アルゴリズム３８０２の動作に影響することがある。例えば、異なる発生器のタイプは、異なる制御インターフェースを有することがあり、外科用器具１０とは異なる形態の命令が予期されること、及び／又は異なる形態の出力を提供することがある。
軸３５５４、３５５６、３５５８のうちの１つなどの軸が取外し可能な用具部分であるとき、軸から受信する入力変数３８０１は、軸の様々な性質を示してもよい。かかる性質は、例えば、軸の長さ、軸の湾曲の位置及び程度（存在する場合）、軸の関節継手を説明するパラメータ（存在する場合）などを含んでもよい。軸の長さ並びに軸の湾曲の位置及び程度は、例えば、トルク要件及び／又は許容差を判断するため、制御アルゴリズム３８０２の発射モジュール３８０４及び／又は関節運動モジュール３８０６によって利用されてもよい。軸の関節継手について説明するパラメータは、異なる方向に軸を関節運動させるのに要する様々なモータ運動を示すか、又は関節運動モジュール３８０６がそれを導き出すことを可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、入力変数３８０１はまた、許容可能な関節運動の程度を示してもよく、それを関節運動モジュール３８０６が、最大許容可能なモータ移動に転換してもよい。いくつかの形態では、軸から受信する入力変数３８０１はまた、設置された軸が軸回転及び／又はエンドエフェクタ回転を支持するか否かを指示してもよい。かかる変数３８０１は、軸及び／又はエンドエフェクタの回転のためにどのモータ３７１４を作動させるか、それぞれのモータ３７１４に関して指示される回転トルク及び回転数などを導き出すため、制御アルゴリズム３８０２によって利用されてもよい。
エンドエフェクタ用具部分から受信する入力変数３８０１は、使用されるエンドエフェクタのタイプに基づいて、異なる形態であってもよい。例えば、エンドカッター、及び本明細書で上述したエンドエフェクタ１０２などの他のステープラーエンドエフェクタは、エンドエフェクタの長さ（例えば、４５ｍｍ若しくは６０ｍｍのステープルライン）、アンビル及び細長いチャネルが直線若しくは曲線のどちらであるか、駆動軸１８０などの駆動軸が結合されるモータ３７１４などを示す、変数値を提供してもよい。かかる入力変数３８０１は、発射モジュール３８０４によって、器具１０の発射を要求する入力制御信号３８１８を出力モータ制御信号３８１４に転換するのに利用されてもよい。例えば、エンドエフェクタの長さ、曲率などによって、起動されるモータ３７１４、提供する必要がある力又はトルクの量、発射に要するモータの回転数などが決定されてもよい。同様に、３５００及び３５２０などの線形又は円形ステープラーエンドエフェクタから受信する入力変数３８１８は、発射アルゴリズム３８０４によって、発射のために作動させるモータ３７１４、発射に関連する入力制御信号３８１８の異なるレベルに反応して提供することが要求される力又はトルクの量、発射に要するモータの回転数などを決定するのに利用されてもよい。
エンドエフェクタが、電気外科用エンドエフェクタ３１５６又は超音波エンドエフェクタ３０２６などのエネルギーエンドエフェクタであるとき、受信する入力変数３８０１は、エンドエフェクタの閉鎖運動に関連する情報、並びに例えば、発射行程と関連するエネルギー提供のタイミングを含む、エネルギー要素について説明する情報を説明してもよい。閉鎖運動について説明する情報は、例えば、発射モジュール３８０４によって、発射及び／又は撤回のためにどのモータ３７１４を作動させるか、それぞれのモータ３７１４に関して示される回転のトルク及び数などを決定するのに利用されてもよい。エネルギー要素について説明する情報は、例えば、出力エネルギー信号３８１６を生成させるため、エネルギーモジュール３８１０によって利用されてもよい。例えば、エネルギーモジュール３８１０は、どのタイプの出力エネルギー信号３８１６（例えば、電圧、電流など）が必要か、内部発生器３７０４によって信号を生成させることができるか否か、信号によって実施される何らかのロックアウトが存在するか否かを決定してもよい。ロックアウトの例は、エネルギーが提供されていない限り、発射運動が行われるのを防いでもよく、並びに／又は発射運動が行われていない限り、エネルギーが提供されるのを防いでもよい。いくつかの実施形態では、エネルギーモジュール３８１０はまた、器具の発射行程に関連して、出力エネルギー信号３８１６のタイミングを導き出してもよい。例えば、電気外科用エンドエフェクタ３１５６を参照すると、エネルギーモジュール３８１０は、組織切断要素３２１０を前進させる前に、エネルギー送達面３２０４Ａ、３２０４Ｂをどのくらい長く起動されるべきかを導き出してもよい。
図８５は、制御回路３７０２を用いて制御アルゴリズム３８０２を実現するためのプロセスフロー３６００の１つの例の形態を示すフローチャートである。３６０２で、制御回路３７０２は、用具部分（例えば、電源コード、軸、エンドエフェクタなど）が存在することの指示を受信してもよい。指示は、用具部分を設置する際に自動的に生成されてもよい。例えば、用具部分が能動ＲＦＩＤを含む形態では、用具部分が存在することの指示は能動ＲＦＩＤによって提供されてもよい。また、いくつかの実施形態では、用具部分を器具１０に接続するのに用いられるソケット３７１０、３７１２は、用具部分が存在することを示すスイッチを含んでもよい。３６０４で、制御回路３７０２は、入力変数３８０１に関して用具部分に問い合わせてもよい。用具部分が受動ＲＦＩＤデバイスを含むとき、問い合わせは、無線周波信号を用いてＲＦＩＤデバイスを照明することを含んでもよい。用具部分が制御回路３７０２と有線通信している場合、問い合わせは、用具部分と関連付けられるメモリデバイスに要求を送ることを含んでもよい。
３６０６で、制御回路３７０２は用具部分から入力変数３８０１を受信してもよい。入力変数３８０１は任意の好適な方法で受信されてもよい。例えば、用具部分が受動ＲＦＩＤデバイスを含むとき、入力変数３８０１は、ＲＦＩＤデバイスからの帰還信号を復調することによって導き出されてもよい。用具部分と回路３７０２との間に有線接続があるとき、入力変数３８０１は、用具部分のメモリデバイスなどから直接受信されてもよい。３６０８で、制御回路３７０２は、例えば本明細書で上述したように、入力変数３８０１を制御アルゴリズム３８０２に適用してもよい。これは、どの用具部分が設置されていても器具１０を動作させるように、先在するアルゴリズム３８０２を構成する効果を有することがある。
図８６は、外科用器具１０を制御する制御回路３７０２によって実現される、制御構成３９００の別の形態を示すブロック図である。構成３９００では、様々な用具部分から受信する制御パラメータは、それぞれの用具部分を制御するアルゴリズムを含む。制御回路３７０２は、オペレーティングシステム３９０４を含むシェル制御アルゴリズム３９０２を実現する。オペレーティングシステム３９０４は、設置された用具部分に問い合わせて、制御パラメータを用具アルゴリズム３９０６の形態で受信するようにプログラムされる。用具アルゴリズム３９０６はそれぞれ、入力制御信号３９０８を出力モータ制御信号３９１０及び出力エネルギー信号３９１２に転換する方法について説明してもよい。用具アルゴリズム３９０６を受信すると、オペレーティングシステム３９０４は、アルゴリズム３９０６を実行して器具１０を動作させてもよい。
いくつかの実施形態では、オペレーティングシステム３９０４はまた、様々なアルゴリズム３９０６を両立させてもよい。例えば、エネルギーエンドエフェクタから受信する用具アルゴリズム３９０６は、器具が外部発生器と通信しているか、又は内部発生器３７０４を利用しているか否かに基づいて、異なる構成を取ってもよい。したがって、オペレーティングシステム３９０４は、用具アルゴリズム３９０６が外部発生器と結合するように構成された対応する電源コードから受信されているか否かに基づいて、エネルギーエンドエフェクタのための用具アルゴリズム３９０６を構成してもよい。また、いくつかの形態では、エンドエフェクタを発射するのに必要な許容差及び／又は回転数は、軸の構成に応じて決まってもよい。したがって、オペレーティングシステム３９０４は、軸から受信する対応する用具アルゴリズム３９０６に基づいて、エンドエフェクタから受信する用具アルゴリズム３９０６を修正するように構成されてもよい。
図８７は、制御回路３７０２を利用する制御アルゴリズム３９０２を実現するためのプロセスフロー３４００の１つの例の形態を示すフローチャートである。３４０２で、制御回路３７０２はオペレーティングシステム３９０４を実行してもよい。オペレーティングシステム３９０４は、制御構成３９００に関して本明細書に記載する他の様々なアクションを行うように、制御回路３７０２をプログラムしてもよい。３４０４で、制御回路３７０２は、例えば本明細書に記載するような、外科用器具１０に設置される１つ又は２つ以上の用具部分に問い合わせてもよい。３４０６で、制御回路３７０２は、本明細書に記載するように、用具アルゴリズム３９０６を受信してもよい。３４０８で、制御回路３７０２は、受信したアルゴリズム３９０６を適用して、外科用器具を動作させてもよい。受信したアルゴリズム３９０６の適用は、例えば、本明細書で上述したように、アルゴリズム３９０６を照合することを含んでもよい。
図８８及び図８９は、エンドエフェクタ４００２内に位置する感知モジュール４００４を備える外科用器具４０１０の１つの形態を示す。いくつかの形態では、外科用器具４０１０は外科用器具１０に類似していてもよく、エンドエフェクタ４００２は上述のエンドエフェクタ１０２に類似していてもよい。感知モジュール４００４は、エンドエフェクタ４００２における１つ又は２つ以上の条件を測定するように構成されてもよい。例えば、１つの構成では、感知モジュール４００４は、ステープルカートリッジ１３０とアンビルアセンブリ１９０との間でエンドエフェクタ４００２に圧締めされた組織の厚さを感知する、組織厚さ感知モジュールを含んでもよい。感知モジュール４００４は、エンドエフェクタ４００２の１つ又は２つ以上の測定された条件を示す無線信号を生成させるように構成されてもよい。図８９に示される１つの構成によれば、感知モジュール４００４は、ステープルが発射されるときに感知モジュール４００４がステープルカートリッジ１３０のステープルの邪魔にならないように、エンドエフェクタ４００２の遠位端に位置してもよい。様々な形態では、感知モジュール４００４は、センサ、無線モジュール、及び電源を備えてもよい。図９０を参照されたい。センサは、電動関節継手３１０、又は用具部分１００の他の任意の好適な部分で、（図８９に示されるように）エンドエフェクタ４００２の遠位端に配設されてもよい。
様々な構成では、センサは、エンドエフェクタ４００２における１つ又は２つ以上の条件を検出する任意の好適なセンサを含んでもよい。例えば、非限定的に、エンドエフェクタ４００２の遠位端にあるセンサは、ホール効果センサ若しくはリードスイッチセンサ、光センサ、磁気誘導センサ、力センサ、圧力センサ、圧電抵抗性フィルムセンサ、超音波センサ、渦電流センサ、加速度計、パルス酸素測定センサ、温度センサ、組織経路の電気特性（容量若しくは抵抗など）を検出するように構成されたセンサ、又はそれらの任意の組み合わせなどの組織厚さセンサを含んでもよい。別の例として、非限定的に、電動関節継手３１０に位置するセンサは、ポテンショメータ、容量性センサ（スライドポテンショメータ）、圧電抵抗性フィルムセンサ、圧力センサ、圧力センサ、又は他の任意の好適なセンサタイプを含んでもよい。いくつかの構成では、感知モジュール４００４は、エンドエフェクタ４００２内の複数の位置にある複数のセンサを含んでもよい。感知モジュール４００４は、ビデオフィードなどを通って、ユーザに対してエンドエフェクタ４００２における電流条件の視覚的指示を提供する、１つ又は２つ以上の視覚的マーカを更に含んでもよい。
感知モジュール４００４は、エンドエフェクタ４００２の測定された条件を示す無線信号を生成させて送信するように構成される、無線モジュールを含んでもよい。図９０を参照されたい。無線モジュールは、第１の周波数で無線信号を送信するように構成されたアンテナを備えてもよい。感知モジュール４００４の送信電力は、感知モジュール４００４内に位置付け可能なアンテナ及び電源のサイズによって限定されてもよい。エンドエフェクタ４００２のサイズにより、信号を感知モジュール４００４から例えばビデオモニタ４０１４などの遠隔位置に送信するのに十分に強力な、アンテナ又は電源を位置付けるために利用可能な空間が低減されることがある。アンテナの余儀なくされたサイズ、及び電源によって感知モジュール４００４に送達される低電力により、感知モジュール４００４は、短距離にわたる送信が可能な低出力信号４００６を生成してもよい。例えば、いくつかの形態では、感知モジュール４００４は、エンドエフェクタ４００２から、エンドエフェクタ４００２からの近傍に位置する中継局４００８に信号を送信してもよい。例えば、中継局４００８は、器具４０１０のハンドル４０２０に、軸４０３０（例えば、軸４０３０の近位部分）内に、かつ／又は患者の体表又は体内に位置決めされる埋込み可能なデバイス内に位置してもよい。
中継局４００８は、低出力信号４００６を感知モジュール４００４から受信するように構成されてもよい。低出力信号４００６は、感知モジュール４００４の一部としてエンドエフェクタ４００２内に位置してもよい、アンテナ及び電源のサイズによって制限される。中継局４００８は、低出力信号４００６を受信し、受信した信号を高出力信号４０１２として再送信するように構成されてもよい。高出力信号４０１２は、エンドエフェクタ４００２で測定される条件の図式的表現を表示するように構成される、ビデオモニタ４０１４などの、遠隔ネットワーク又はデバイスに送信されてもよい。感知モジュール４００４及び中継局４００８について、全体として外科用器具４０１０に関連して記載してきたが、当業者であれば、感知モジュール４００４及び中継局４００８の構成は、例えばロボット外科システムなど、任意の好適な外科システムと共に使用されてもよいことを認識するであろう。例えば、中継局４００８は、ロボット外科用器具の軸及び／又は器具部分内に位置決めされてもよい。好適なロボット外科システムが、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｈａｆｔｓ」という名称の米国特許出願第１３／５３８，７００号に記載されており、その全体を参照により本明細書に組み込む。
いくつかの形態では、ビデオモニタ４０１４は、エンドエフェクタ４００２で測定された条件を表示する独立型ユニット、内視鏡下、腹腔鏡下、若しくは観血手術で使用される標準的な観察モニタ、又は他の任意の好適なモニタを含んでもよい。表示される図式的表現は、ビデオモニタに表示されるビデオフィード又は他の情報の上に表示されてもよい。いくつかの形態では、高出力信号４０１２は、ビデオモニタ４０１４表示を中断してもよく、エンドエフェクタ４００２で測定される条件の図式的表現のみをビデオモニタに表示させてもよい。ビデオモニタ４０１４が中継局４００８から高出力信号４０１２を受信することを可能にするため、受信器モジュール４０１５は、ビデオモニタ４０１４とインターフェース接続されてもよい。いくつかの構成では、受信器モジュール４０１５はビデオモニタ４０１４と一体的に形成されてもよい。高出力信号４０１２は、無線で、有線接続を通って、又はその両方で送信されてもよい。高出力信号４０１２は、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、又は他の任意の好適なネットワーク若しくはデバイスによって受信されてもよい。
いくつかの形態では、ビデオモニタ４０１４は、受信した高出力信号４０１２に含まれるデータに基づいて画像を表示してもよい。例えば、臨床医は、外科用器具４０１０が関与する処置全体を通して、圧締めされた組織の厚さに関する実時間データを見てもよい。ビデオモニタ４０１４は、陰極線管（ＣＲＴ）モニタ、プラズマモニタ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタ、又は他の任意の好適な視覚表示モニタなどのモニタを含んでもよい。ビデオモニタ４０１４は、受信した高出力信号４０１２に含まれるデータに基づいて、エンドエフェクタ４００２における条件の図式的表現を表示してもよい。ビデオモニタ４０１４は、例えば、エンドエフェクタにおける条件の図式的表現を、ビデオモニタ４０１４に表示されたビデオフィード又は他のデータの上に重ねるなど、任意の好適な方法でエンドエフェクタ４００２における条件を表示してもよい。いくつかの形態では、ビデオモニタ４０１４は、高出力信号４０１２から受信したデータのみを表示するように構成されてもよい。同様に、高出力信号４０１２は、コンピュータシステム（図示なし）によって受信されてもよい。コンピュータシステムは、中継局４００８と通信するため、無線周波モジュール（例えば、受信器モジュール４０１５など）を備えてもよい。コンピュータシステムは、メモリユニット（例えば、ＲＯＭ若しくはハードディスクドライブ）に高出力信号４０１２からのデータを格納してもよく、プロセッサを用いてそのデータを処理してもよい。
いくつかの形態では、中継局４００８は、低出力信号４００６の電力を高出力信号４０１２へと増幅させるが、そうでなければ低出力信号４００６を変更しない。中継局４００８は、高出力信号４０１２を遠隔ネットワーク又はデバイスに再送信するように構成されてもよい。いくつかの構成では、中継局４００８は、高出力信号４０１２を再送信する前に、受信した低出力信号４００６を変更又は処理してもよい。中継局４００８は、受信信号を、感知モジュール４００４が送信する第１の周波数から、ビデオモニタ４０１４などの遠隔ネットワーク又はデバイスによって受信可能な第２の周波数へと変換するように構成されてもよい。例えば、１つの構成では、感知モジュール４００４は、人体組織透過性の周波数を含む第１の周波数を使用して、低出力信号４００６を送信してもよい。人体組織透過性の周波数は、信号の減衰が最小限である人体組織を貫通するように構成される周波数を含んでもよい。例えば、周波数は、人体組織（高い割合の水を含んでもよい）による信号の減衰を制限するため、吸水帯の外側で選択されてもよい。例えば、感知モジュール４００４は、医療用インプラント通信サービス（ＭＩＣＳ）周波数帯（４０２〜４０５ＭＨｚ）、適切な産業、科学、医療（ＩＳＭ）無線帯（４３３ＭＨｚの中心周波数若しくは９１５ＭＨｚの中心周波数など）、近距離場通信帯（１３．５６ＭＨｚ）、ブルートゥース通信帯（２．４ＧＨｚ）、超音波周波数、又は他の任意の好適な人体組織透過性の周波数若しくは周波数帯を使用してもよい。中継局４００８は、第１の周波数の低出力信号４００６受信してもよい。中継局４００８は、低電力信号４００６を第１の周波数から、長い範囲にわたって空気を通って送信するのに適した第２の周波数に変換してもよい。中継局４００８は、例えばＷｉ−Ｆｉ周波数（２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚ）など、任意の好適な周波数を使用して、高出力信号４０１２を送信してもよい。
いくつかの形態では、中継局４００８は、受信した低出力信号４００６を、高出力信号４０１２の送信前に第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換してもよい。例えば、感知モジュール４００４は、例えば近距離場通信（ＮＦＣ）プロトコル、ブルートゥース通信プロトコル、企業私有通信プロトコル、又は他の任意の好適な通信プロトコルなど、第１の通信プロトコルを使用して、低出力信号４００６を送信してもよい。中継局４００８は、第１の通信プロトコルを使用して低出力信号４００６を受信してもよい。中継局４００８は、受信信号を第１の通信プロトコルから、例えばＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ、又は他の任意の好適な通信プロトコルなどの第２の通信プロトコルに変換する、プロトコル変換モジュールを含んでもよい。
図９０は、本明細書で上述した感知モジュール４００４の一例の構成を表す、感知モジュール４１０４を示すブロック図である。感知モジュール４１０４は、センサ４１１６、コントローラ４１１８、無線モジュール４１２４、及び電源４１２６を備えてもよい。コントローラ４１１８は、プロセッサユニット４１２０及びメモリユニット４１２２を備えてもよい。センサ４１１６は、関節継手３１０、又は用具部分１００の他の任意の好適な部分において、（図８９に示されるような）エンドエフェクタ４００２の遠位端に配設されてもよい。様々な形態では、センサ４１１６は、エンドエフェクタにおける１つ又は２つ以上の条件を検出する任意の好適なセンサを含んでもよい。
いくつかの構成では、センサ４１１６は、例えばホール効果センサなどの組織厚さセンサを含んでもよい。組織厚さセンサは、例えばアンビルアセンブリ１９０の遠位端にある、磁石４０４２によって生成された磁界に基づいて、エンドエフェクタ４００２に圧締めされた組織の厚さを検出してもよい。図８９を参照されたい。臨床医がアンビルアセンブリ１９０を閉じると、磁石４０４２が下側に回転して感知モジュール４００４に近付き、それによって、アンビルアセンブリ１９０が閉（又は圧締め）位置へと回転するにつれて、感知モジュール４００４によって検出される磁界が変動する。感知モジュール４００４によって感知される磁石４０４２からの磁界の強さは、チャネル１３０とアンビルアセンブリ１９０との間の距離を示し、それは、エンドエフェクタ４００２が閉（又は圧締め）位置にあるときの、チャネル１３０とアンビルアセンブリ１９０との間で圧締めされる組織の厚さを示す。
感知モジュール４１０４は、エンドエフェクタの測定された条件を示す無線信号を生成するように構成されてもよい。無線信号は無線モジュール４１２４によって生成してもよい。いくつかの形態では、無線モジュール４１２４の送信電力は、無線モジュール４１２４に含まれるアンテナのサイズ、及び感知モジュール４１０４内にある電源４１２６のサイズによって制限される。エンドエフェクタ４００２のサイズにより、信号をセンサ４１１６から例えばビデオモニタ４０１４などの遠隔位置に送信するのに十分に強力な、アンテナ又は電源４１２６を位置付けるために利用可能な空間が低減されることがある。アンテナ、及び電源４１２６によって送達される低電力に対する制限により、無線モジュール４１２４は、軸４０３０の近位端までの距離などの短距離にわたって送信が可能な低電力信号４００６のみを生成してもよい。例えば、１つの形態では、無線モジュール４１２４は、エンドエフェクタ４００２から外科用器具４０１０のハンドル４０２０に低出力信号４００６を送信してもよい。いくつかの構成では、より高い電力レベルを送達することができる電源４１２６は、低出力信号４００６を生成させて外科用器具４０１０の動作を延長してもよい。
コントローラ４１１８のメモリユニット４１２２は、１つ又は２つ以上の固体読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ユニットを含んでもよい。様々な構成では、プロセッサ４１２０及びメモリユニット（１つ以上）４１２２は、単一の集積回路（ＩＣ）又は複数のＩＣに統合されてもよい。ＲＯＭメモリユニット（１つ以上）はフラッシュメモリを含んでもよい。ＲＯＭメモリユニット（１つ以上）は、コントローラ４１１８のプロセッサ４１２０によって実行されるコード命令を格納してもよい。加えて、ＲＯＭメモリユニット（１つ以上）４１２２は、カートリッジ１３０のカートリッジタイプを示すデータを格納してもよい。即ち、例えば、ＲＯＭメモリユニット（１つ以上）４１２２は、ステープルカートリッジ１３０のモデルタイプを示すデータを格納してもよい。いくつかの構成では、外科用器具４０１０のハンドル４０２０内のコントローラは、ステープルカートリッジ１３０の条件情報及びモデルタイプを利用して、外科用器具４０１０の適切な動作を検出してもよい。例えば、感知モジュール４００４は組織厚さを測定するように構成されてもよい。組織厚さ情報及びカートリッジモデルタイプは、特定のステープルカートリッジ１３０に対して指定される組織厚さ範囲に基づいて、エンドエフェクタ４００２に圧締めされた組織が厚すぎるか又は薄すぎるかを判断するのに使用されてもよい。無線モジュール４１２４は、無線データ通信プロトコルを使用して、外科用器具４０１０のハンドル４０２０内の中継局４００８と無線で通信する、低電力の双方向無線モジュールであってもよい。無線モジュール４１２４は、低出力信号４００６の送信に適した任意のアンテナを備えてもよい。例えば、無線モジュール４１２４は、ダイポールアンテナ、半波長ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、近距離場通信アンテナ、又は低出力信号４００６のための他の任意の好適なアンテナを含んでもよい。アンテナのサイズ、及びしたがって、利用可能な送信電力及び周波数は、エンドエフェクタ４００２のサイズによって制限されてもよい。
様々な形態によれば、無線モジュール４１２４は、人体組織透過性の周波数を使用して、中継局４００８と通信してもよい。例えば、無線モジュール４１２４と中継局４００８との間の通信は、医療用インプラント通信サービス（ＭＩＣＳ）周波数帯（４０２〜４０５ＭＨｚ）、適切な産業で、科学、医学（ＩＳＭ）無線帯（４３３ＭＨｚの中心周波数若しくは９１５ＭＨｚの中心周波数など）、近距離場通信帯（１３．５６ＭＨｚ）、ブルートゥース通信帯（２．４ＧＨｚ）、超音波周波数、又は他の好適な人体組織透過性の周波数若しくは周波数帯を使用してもよい。電源４１２６は、リチウムイオン電池又は他の何らかの好適な電池セルなど、感知モジュール４００４の構成要素に電力供給するのに適した電池セルを含んでもよい。
いくつかの形態では、感知モジュール４１０４の構成要素は、エンドエフェクタ４００２内、軸４０３０上、又は外科用器具４０１０の他の任意の好適な位置にあってもよい。例えば、センサ４１１６は、エンドエフェクタ４００２の遠位端に位置してもよい。コントローラ４１１８、無線モジュール４１２４、及び電源４１２６は軸４０３０上に位置してもよい。１つ又は２つ以上のワイヤは、センサ４１１６を、コントローラ４１１８、無線モジュール４１２４、及び電源４１２６に接続してもよい。いくつかの形態では、エンドエフェクタ４００２及び軸４０３０の機能により、感知モジュール４１０４の配置が限定されてもよい。例えば、図示される形態では、エンドエフェクタ４００２は電動関節継手３１０によって関節運動可能及び回転可能である。電動関節継手３１０の上にワイヤを置くことによって、ワイヤの捻れ又は折れ曲がりがもたらされることがあり、電動関節継手３１０の動作と干渉することがある。関節継手３１０又は感知モジュール４００４の動作上の問題を防ぐため、感知モジュール４００４構成要素の配置は、電動関節継手３１０の遠位側の位置に制限されてもよい。
いくつかの構成では、感知モジュール４１０４はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）４１２３を備えてもよい。センサ４１１６は、エンドエフェクタ４００２における条件を表すアナログ信号を生成させてもよい。エンドエフェクタ４００２における条件を表す信号を無線で送信するには、アナログ信号をデジタル信号に変換することを要することがある。センサ４１１６によって生成されるアナログ信号は、低出力信号４００６の生成及び送信前に、ＡＤＣ ４１２３によってデジタル信号に変換されてもよい。ＡＤＣ ４１２３は、コントローラ４１１８に含まれてもよく、又は例えばマイクロプロセッサ、プログラマブルゲートアレイ、若しくは他の任意の好適なＡＤＣ回路など、別個のコントローラを含んでもよい。
図９１は、本明細書で上述した中継局４２０８の一例の構成を表す、中継局４２０８を示すブロック図である。中継局４２０８は、例えば電池４２２６の近傍など、軸に近接して、また、例えば軸４０３０によってエンドエフェクタ４００２内の感知モジュール４００４から離れて位置してもよい。例えば、中継局４２０８は、外科用器具４０１０のハンドル４０２０内に位置してもよい。そのため、中継局４２０８は感知モジュール４００４から無線信号を受信してもよい。中継局４２０８は、外科用器具４００２のハンドル４０２０と選択的にインターフェース接続されてもよい、解放可能なモジュールを含んでもよい。
図９１に示されるように、中継局４２０８は、無線モジュール４２２８及び増幅モジュール４２３０を含んでもよい。いくつかの構成では、無線モジュール４２２８は低出力信号４００６を受信するように構成される。低出力信号４００６は、感知モジュール４００４から送信されてもよく、エンドエフェクタ４００２における条件を示す。中継局４２０８の無線モジュール４２２８は、低出力信号４００６を受信し、低出力信号４００６を増幅モジュール４２３０に提供する。増幅モジュール４２３０は、低出力信号４００６を、低出力信号４００６よりも長い範囲にわたる送信に適した高出力信号４０１２に増幅してもよい。受信した低出力信号４００６を高出力信号４０１２に増幅した後、増幅モジュール４２３０は、例えばビデオモニタ４０１４など、遠隔のネットワーク又はデバイスに送信するため、高出力信号４０１２を無線モジュール４２２８に提供してもよい。増幅モジュール４２３０は、任意の好適な増幅回路、例えばトランジスタ、演算増幅器（オペアンプ）、完全差動増幅器、又は他の任意の好適な信号増幅器を含んでもよい。
図９２は、本明細書で上述した中継局４３０８の別の例の構成を表す、中継局４３０８を示すブロック図である。図示される形態では、中継局４３０８は、無線モジュール４３２８、増幅モジュール４３３０、及び処理モジュール４３３６を備える。増幅モジュール４３３０は、処理モジュール４３３６による処理の前、処理モジュール４３３６が受信した低出力信号４００６を処理した後、又は処理モジュール４３３６による処理の前後両方で、受信した低出力信号４００６を増幅してもよい。無線モジュール４３２８は、受信器モジュール４３３２及び送信器モジュール４３３４を含んでもよい。いくつかの形態では、受信器モジュール４３３２及び送信器モジュール４３３４は、信号送受信器モジュール（図示なし）の形に組み合わされてもよい。受信器モジュール４３３２は、感知モジュール４００４から低出力信号４００６を受信するように構成されてもよい。受信器モジュール４３３２は、受信した低出力信号４００６を処理モジュール４３３６に提供してもよい。
図示される構成では、処理モジュール４３３６は、周波数変換モジュール４３３８及びプロトコル変換モジュール４３４０を備える。周波数変換モジュール４３３８は、受信した低出力信号４００６を第１の周波数から第２の周波数に変換するように構成されてもよい。例えば、感知モジュール４００４は、ＭＩＣＳ又はＩＳＭ周波数など、人体組織を通って送信するのに適した第１の周波数を使用して、低出力信号４００６を送信してもよい。受信器モジュール４３３２は、第１の周波数で低出力信号４００６を受信してもよい。周波数変換モジュール４３３８は、低出力信号４００６を、第１の周波数から、長い範囲にわたって空気を通って送信するのに適した第２の周波数に変換してもよい。周波数変換モジュール４３３８は、受信した低出力信号４００６を、例えばＷｉ−Ｆｉ周波数（２．４ＧＨｚ若しくは５ＧＨｚの周波数）など、高出力信号の送信に適した任意の周波数に変換してもよい。
プロトコル変換モジュール４３４０は、受信した信号を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換するように構成されてもよい。例えば、感知モジュール４００４は、例えば近距離場通信（ＮＦＣ）プロトコル、ブルートゥース通信プロトコル、企業私有通信プロトコル、又は他の任意の好適な通信プロトコルなど、第１の通信プロトコルを使用して、低出力信号４００６を送信してもよい。中継局４３０８は、第１の通信プロトコルを使用して低出力信号４００６を受信してもよい。中継局４３０８は、受信した低出力信号４００６を第１の通信プロトコルから、例えばＴＣＰ／ＩＰプロトコル、ブルートゥースプロトコル、又は他の任意の好適な通信プロトコルなどの第２の通信プロトコルに変換する、プロトコル変換モジュール４３４０を含んでもよい。周波数変換モジュール４３３８及びプロトコル変換モジュール４３４０を含む処理モジュール４３３６は、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ、プログラマブルゲートアレイ、集積回路、若しくは他の任意の好適なコントローラ、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
いくつかの形態では、周波数変換モジュール４３３８及び／又はプロトコル変換モジュール４３４０はプログラム可能であってもよい。ネットワーク、ビデオモニタ、又は他の受信機器は、特定の周波数及び特定のプロトコルで信号を受信するように構成されてもよい。例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は、２．４ＧＨｚ若しくは５ＧＨｚの周波数での送信を要する、８０２．１１無線規格を使用して、またＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルを使用して、無線信号を受信するように構成されてもよい。ユーザは、中継局４３０８によって格納された複数の通信規格から、８０２．１１無線通信規格を選択してもよい。メモリモジュールは、複数の通信規格を格納するため、中継局４３０８に含まれてもよい。ユーザは、メモリモジュールによって格納された複数の通信規格から、高出力信号４０１２用の通信規格を選択してもよい。例えば、ユーザは、高出力信号４０１２を送信する通信規格として、８０２．１１通信規格を選択してもよい。通信規格がユーザによって選択されると、周波数変換モジュール４３３８又はプロトコル変換モジュール４３４０は、受信した低出力信号４００６の周波数又は通信プロトコルを変換することによって、受信した低出力信号４００６を選択された通信規格に変換するように、メモリモジュールによってプログラムされてもよい。いくつかの構成では、中継局４３０８は、低出力信号４００６を受信するか又は高出力信号４０１２を送信するのに適切な周波数及び通信プロトコルを自動的に検出してもよい。例えば、中継局４３０８は病院無線通信ネットワークを検出してもよい。中継局４３０８は、受信した低出力信号４００６を、病院無線通信ネットワークに対する高出力信号４０１２の通信に適した周波数及びプロトコルに変換するように、周波数変換モジュール４３３８及びプロトコル変換モジュール４３４０を自動的にプログラムしてもよい。
図示される形態では、処理モジュール４３３６は、処理された信号を送信前に高出力信号４０１２に増幅するため、処理された信号を増幅モジュール４３３０に提供してもよい。増幅モジュール４３３０は、処理された信号を、送信モジュール４３３４による送信に好適なレベルに増幅してもよい。増幅モジュール４３３０は、任意の好適な増幅回路、例えばトランジスタ、演算増幅器（オペアンプ）、完全差動増幅器、又は他の任意の好適な電子増幅器を含んでもよい。増幅モジュール４３３０は、電池（図示なし）を含んでもよく、又は外科用器具４０１０のハンドル４０２０内にある電源４３２６に接続されてもよい。増幅モジュール４３３０は、特定の通信タイプの選択に反応して、１つ又は２つ以上の増幅レベルを提供するようにプログラム可能であってもよい。
増幅モジュール４３３０は、送信のために高出力信号を送信モジュール４３３４に提供してもよい。無線モジュール４３２８、処理モジュール４３３６、及び増幅モジュール４３３０は別個のモジュールとして示されているが、当業者であれば、図示されるモジュールのうち任意のもの又は全てが組み合わされて、単一の集積回路又は複数の集積回路にされてもよいことを認識するであろう。
図９３は、エンドエフェクタ４４００の条件を示す信号を中継する方法の一実施形態を示す。方法４４００は、感知モジュール（例えば、本明細書に記載される感知モジュール４００４）によって、エンドエフェクタ４００２などのエンドエフェクタの条件を示す信号を生成させること（４４０２）を含んでもよい。信号は、例えばエンドエフェクタ４００２に圧締めされた組織の厚さなど、エンドエフェクタ４００２における任意の測定可能な条件を表してもよい。感知モジュールは、例えば、図９０に示される感知モジュール４１０４のセンサ４１１６などのセンサを使用して、信号を生成させてもよい。方法４４００は、無線モジュールによって、生成した信号を低出力信号として送信すること（４４０４）を更に含んでもよい。例えば、図９０に示される無線モジュール４１２４は低出力信号４００６を送信してもよい。実際には、無線モジュールの送信力は、エンドエフェクタ４００２内に配設されてもよいアンテナ及び電源のサイズによって制限されることがある。制限された空間を所与として、無線モジュールの送信力は低出力信号４００６に制限されることがある。低出力信号４００６は、外科用器具４０１０のハンドル４０２０内の中継局４００８によって低出力信号４００６が受信されることを可能にする電力レベルで、無線モジュールを使用して送信されてもよい。
エンドエフェクタ４４００における条件を示す信号を中継する方法は、例えば中継局４００８などの中継局によって、低出力信号を受信すること（４４０６）を更に含んでもよい。低出力信号を受信した後、中継局は、低出力信号を、例えば高出力信号４０１２などの高出力信号に変換してもよい（４４０８）。低出力信号の高出力信号への変換は、図９１に示される増幅モジュール４２３０などの増幅モジュールによる、低出力信号の増幅を含んでもよい。低出力信号の高出力信号への変換はまた、低出力信号の通信規格を高出力信号の送信に適した通信規格に変換することを含んでもよい。例えば、方法４４００は、処理モジュールを使用して、受信した低出力信号を第１の周波数から第２の周波数に変換してもよい（４４０８）。
低出力信号を高出力信号に変換するステップ４４０８の後、方法４４００は、中継局によって高出力信号を、例えば手術室のビューイングスクリーン又は病院ネットワークなどの遠隔位置に送信すること（４４１０）を更に含んでもよい。高出力信号は、エンドエフェクタにおける条件の図式的表現をユーザに対して表示してもよい、ビューイングスクリーンによって受信されてもよい（４４１２）。いくつかの構成では、方法は低出力信号を変換する前に、高出力信号の周波数及び／又は通信プロトコルを、ユーザによって選択することを含んでもよい。周波数及び通信プロトコルは、中継局のメモリモジュールに格納された複数の周波数から選択されてもよい。
電気機械的ソフトストップ
様々な形態では、外科用器具は、駆動行程の端又はその付近で、モータ駆動要素を止めるか又は減速させるように適合された機械的停止部を用いてもよい。様々な形態によれば、機械的停止部は、モータ駆動要素の移動を急激に終了させるように構築されるハードストップ、及び／又は行程の端若しくはその付近でモータ駆動要素を減速させるように構築されるソフトストップを含んでもよい。更に詳細に後述するように、特定の形態では、かかる器具は、機械的停止部を含む電気機械的停止部と、モータ駆動要素を駆動するのに使用されるモータに提供される電流を測定及び／又は監視するように構成される制御システムとを含んでもよい。１つの形態では、制御システムは、所定のパラメータを満たす電流が発生したと判断すると、モータに対する電力を終了するか、又は別の形でモータ駆動要素の駆動運動を係脱するように構成される。
簡潔にすると共に理解を容易にするため、本明細書に記載する機械的及び電気機械的停止部は、外科用器具、並びにそれに関連する切断及び締結デバイスを備える駆動部材に関して一般に記載されることを理解されたい。しかしながら、当業者であれば、本開示はそれに限定されず、本明細書に開示する様々な機械的停止部及び関連する電気機械的構造部が、当該分野において既知の様々な他のデバイスにおける使用法を見出してもよいことを理解するであろう。例えば、付加的な使用法は以下で更に明白になるが、本明細書に開示する様々な機械的停止部は、例えば、電気制御式のモータ及び／又は制御若しくは駆動システムを備える任意のデバイス、並びに腹腔鏡器具などの非内視鏡的外科用器具で用いられてもよい。１つの態様による機械的停止部の形態を備えた電気機械的外科用器具１０を示す、図１〜図６を再び参照する。ハンドルアセンブリ２０は、細長い軸アセンブリ３０に動作可能に結合され、その遠位部分はエンドエフェクタ１０２に動作可能に取り付けられる。エンドエフェクタ１０２は近位端１０３及び遠位端１０４を備える。上述したように、細長いチャネル部材１１０は、ステープルカートリッジ１３０を動作可能及び取外し可能に支持するように構成されてもよく、アンビルアセンブリ１９０は、開位置（図４を参照）と開位置（図６を参照）との間でステープルカートリッジ１３０に対して選択的に移動可能であって、それらの間に組織を捕捉してもよい。
特定の形態では、器具１０は、モータのアクションによって移動可能である器具１０の任意の部分又は構成要素であってもよい、駆動部材を備える。様々な形態では、駆動部材は、細長い軸アセンブリ３０と、エンドエフェクタ１０２、又はスレッド１７０若しくは組織切断部材１６０など、その１つ又は２つ以上の部分若しくは構成要素と、細長いチャネル１１０内で回転可能に装着されるようにエンドエフェクタ打込みねじ１８０上でネジ止めにより軸支されてもよい本体部分１６２とを含んでもよい。上述したように、スレッド１７０は、エンドエフェクタ打込みねじ１８０に対する軸線方向行程に関して指示されてもよく、組織切断部材１６０の本体部分１６２とインターフェース接続するように構成されてもよい。エンドエフェクタ打込みねじ１８０は、上述したような細長いチャネル１１０内で回転可能に支持されてもよい。エンドエフェクタ打込みねじ１８０が第１の方向に回転することによって、組織切断部材１６０が駆動行程を通って遠位方向に移動する。組織切断部材１６０が駆動行程を通って遠位側に駆動されるにつれて、スレッド１７０は組織切断部材１６０によって遠位側に駆動される。様々な形態では、ステープルカートリッジ１３０には、ソフトストップを含む機械的停止部が装備されてもよい。１つの態様によれば、ソフトストップは、細長いチャネル１１０内の最遠位位置付近でその行程の端に達する際に、スレッド１７０を緩衝する１つ又は２つ以上のバンパー１７４を備える。バンパー１７４はそれぞれ、バンパーに所望の緩衝量を提供する、ばねなどの抵抗部材１７５と関連付けられてもよい。
更に詳細に上述したように、スレッド１７０及び組織切断部材１６０は、エンドエフェクタ１０２の近位端１０３とエンドエフェクタ１０２の遠位端１０４との間を延在する軸中心線Ａ−Ａに沿って、駆動行程を通って移動可能であって、組織を切断すると同時に締結する。図示されるエンドエフェクタ１０２は、組織の圧締め、切断、及びステープル留めのためのエンドカッターとして動作するように構成され、他の態様では、把持器、カッター、ステープラー、クリップアプライヤー、アクセスデバイス、薬物／遺伝子治療デバイス、超音波、ＲＦ、若しくはレーザーデバイスなどの、他のタイプの外科用デバイス用のエンドエフェクタなど、異なるタイプのエンドエフェクタが使用されてもよい。
図１〜図６に示されるエンドエフェクタ１０２の遠位端１０４を示す図９４を参照すると、スレッド１７０及び切断部材１６０を備える駆動部材１５８は、近位側のホーム位置と行程位置の遠位端との間で軸中心線Ａ−Ａに沿って画定される駆動行程を通って移動可能である。１つの態様では、行程位置の端は、第１及び第２の位置Ｓ１、Ｓ２の間で画定される（図９７及び図７８を参照）。様々な形態では、ホーム位置及び行程の端のうちの少なくとも一方は、それぞれの停止位置を越えて更に長手方向に移動するのを物理的に阻害、例えば妨害又は制限してもよい、ハードストップ又はソフトストップなどの機械的停止部を含む。１つの形態では、ホーム位置及び行程の端の両方が機械的停止部を備える。図示されるように、駆動部材１５８は、行程の端の前に、又はそれに隣接して遠位側に配設される。
上述したように、外科用器具１０は、上述したような１つ又は２つ以上のモータ及び関連する駆動構成要素を制御する制御システムを用いてもよい。図９５は、様々な態様による機械的ソフト又はハードストップを含んでもよい電気機械的停止部を用いる外科用器具と共に使用される、制御システム１４００、駆動モータ１４０２、及び電源１４０４を備えるシステムの１つの形態を示す図である。外科用システムは、制御システム１４００を介して駆動モータ１４０２に動作可能に結合される電源１４０４を備える。電源１４０４は、駆動部材１５８などの駆動部材を駆動する駆動モータ１４０２に電力を供給するように構成されてもよい。特定の態様では、電源１４０４は、電池、交流コンセント、発電機など、任意の従来の電源を含んでもよい。制御システム１４００は、様々なモジュール又は回路を備えてもよく、様々なシステム構成要素、例えば駆動部材１５８、電源１４０４、又はユーザインターフェースを制御するように動作してもよい。制御システム１４００は、例えば、器具１０の様々な動作、信号、入力、出力、若しくはパラメータを制御、監視、又は測定するように構成されてもよい。
様々な形態では、制御システム１４００は上述した制御システム８００に類似していてもよい。例えば、様々な態様では、制御システム１４００は、複数の制御運動を「電気的に生成させる」ように構成されてもよい。「電気的に生成させる」という用語は、電気信号を使用して、モータ１４０２、例えばモータ４０２、５３０、５６０、及び６１０、若しくは他の電動デバイスを作動させるか又は別の形で制御することを指し、電流を使用することなく手動で又は機械的に生成する制御運動と区別されてもよい。例えば、制御システム１４００は、ハンドルアセンブリ２０と関連付けられる駆動若しくは発射トリガなど、アクチュエータの作動を介して制御システムに与えられる電気信号などのユーザ命令に反応するものであってもよい、電力を駆動モータに送達することを含む、回転制御運動などの制御運動を電気的に生成させてもよい。特定の態様では、制御システム１４００は、ユーザ又は付勢機構がアクチュエータ若しくは発射トリガを開位置に戻すことに反応するものであってもよい、駆動モータ１４０２への電力の送達終了を含む、回転制御運動を電気的に生成させてもよい。少なくとも１つの態様では、制御システム１４００は、測定される電気的パラメータが所定値に達したことによる、駆動モータ１４０２に対する電力送達の終了又は低減を含む、回転制御運動を電気的に生成させてもよい。例えば、測定された電流が所定の閾値に達すると、制御システム１４００は、駆動モータ１４０２への電力供給を終了してもよい。
図１、図９４及び図９５を全体的に参照すると、様々な形態では、外科用器具１０は、ユーザ、例えば臨床医から制御システム１４００へと作動信号を送信して、細長い軸アセンブリ３０、エンドエフェクタ１０２、又は駆動部材１４８に対する制御運動を電気的に生成させるように構成されたユーザインターフェースを装備した、ハンドルアセンブリ２０を備える。例えば、特定の態様では、ユーザインターフェースは、入力信号を制御システム１４００に提供して、発射モータ５３０（図２３を参照）などの駆動モータ１４０２に対する電力の供給を制御するように動作可能な、アクチュエータ又はトリガを備えるトリガアセンブリを備える。アセンブリは、アンビルアセンブリ１９０を閉鎖及び／又は係止する閉鎖トリガ、及びエンドエフェクタ１０２を作動させる、例えば駆動行程を通って駆動部材１４８を駆動する、発射トリガを備えてもよい。動作の際、閉鎖トリガを最初に作動させて、それによってアンビルアセンブリ１９０を閉位置にもたらし、例えば、ステープルカートリッジ１３０とアンビルアセンブリ１９０との間で組織を捕捉してもよい。一旦臨床医がエンドエフェクタ１０２の位置決めに満足すると、臨床医は閉鎖トリガを、その完全に閉鎖された係止位置まで引き戻してもよい。次に、発射トリガを開位置から閉位置まで作動させて、駆動行程を通って駆動部材１５８を作動させてもよい。様々な態様では、発射トリガは、臨床医が圧力を除去すると開位置に戻ってもよく、又は、駆動部材１５８若しくは別個の機構の作動に動作可能に接続することによって、開位置へと機械的に再設定可能であってもよい。１つの態様では、発射トリガは複数位置トリガであってもよく、それにより、一旦駆動部材１５８が行程の端又はその付近の位置に達すると、発射トリガが第２の開位置から第２の閉位置へと作動して、駆動部材１５８をホーム位置に向かって近位側へと作動させてもよい。いくつかのかかる態様では、第１及び第２の開位置並びに閉位置は実質的に同じであってもよい。所望の構成に応じて、特定の態様では、解放ボタン又はラッチは、閉鎖トリガを係止位置から解放するように構成されてもよい。更に詳細に後述するように、発射トリガが開位置から閉位置へと作動するのに続いて、発射トリガは動作可能に係脱されてもよく、例えば、発射トリガの作動によって、制御システム１４００に送られて制御システム１４００に対して駆動部材１５８の作動を開始するように命令してもよい、最初の作動入力信号が提供されてもよい。特定の構成では、ユーザオーバーライド機構がないので、駆動部材１５８の作動は、発射トリガが閉位置にあるときであっても、制御システムによって開始されるアクションによって行程の端又はその付近で終了し、例えば駆動モータへの電力送達が係脱又は中断される。
１つの形態では、トリガアセンブリは、上述のジョイスティック制御装置８４０に類似していてもよい、ジョイスティック制御装置を備える。例えば、図３３〜図３９に示されるように、ジョイスティック制御装置は、有益には、ユーザが単一のインターフェースを通って外科用器具１０の様々な態様を最大限に機能的に制御することを可能にしてもよい。１つの態様では、ジョイスティック制御ロッド８４２は、スイッチハウジングアセンブリ８４４がハンドルアセンブリ２０のピストルグリップ２６内に装着されるように、スイッチハウジングアセンブリ８４４内に移動可能に収容される、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０に動作可能に取り付けられてもよい。スイッチハウジングアセンブリ８４４は、例えばユーザによって外部で位置決めされないとき、ジョイスティックスイッチアセンブリ８５０及びジョイスティック制御ロッド８４２を所望の位置で付勢する、付勢部材８５６を含んでもよい。ジョイスティック制御装置８４０は、制御システム１４００に制御命令を提供するため、制御システム１４００に電気的に結合されてもよい。例えば、押下げ又は指向性移動など、ジョイスティック制御ロッド８４２の操作によって、ユーザが、駆動部材１５８の作動を含んでもよい、外科用器具１０に関連した様々な制御移動を制御することが可能になってもよい。
上述したように、外科用器具１０の様々な形態は、モータ４０２、５３０、５６０、及び６１０など、１つ又は２つ以上の電気動作式又は電動のモータを備えてもよい。１つ又は２つ以上のモータは、例えば、器具１０のハンドルアセンブリ２０又は細長い軸アセンブリ３０の一部分内に位置してもよく、ホーム位置と行程の端との間で駆動部材１５８を駆動するように動作可能であってもよい。１つの形態では、モータは、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステップモータ、又は他の任意の好適な電気モータを含んでもよい。特定の構成では、モータは、回転又は線形作動モードで動作する、例えば線形アクチュエータであってもよく、駆動モータ１４０２と駆動部材１５８との間に伝動カップリングを含んで、駆動モータ１４０２の回転運動を線形運動に変換するか、又は複数の構成要素間で回転運動を結合してもよい。様々な形態では、１つ又は２つ以上の歯車、又はベルト若しくはプーリなどの連結要素を含む伝動カップリングは、駆動モータ１４００からの回転運動を細長い軸アセンブリ３０の１つ又は２つ以上のセグメントに伝動して、エンドエフェクタ１０２を作動させるように動作可能である。例えば、エンドエフェクタ打込みねじ１８０が第１の方向に回転することで、駆動部材１５８が軸中心線Ａ−Ａに沿って第１の方向に、例えば遠位方向に移動する。様々な態様では、エンドエフェクタ打込みねじ１８０が第１とは反対の第２の方向に回転することで、駆動部材１４８が軸中心線Ａ−Ａに沿って第２の方向に、例えば近位方向に移動する。１つの態様では、駆動モータ１４００は、行程の端に向かって駆動部材１５８を遠位側に駆動し、ホーム位置に向かって駆動部材１５８を近位側に駆動するように可逆性である。例えば、駆動モータ１４０２は、例えば、電圧供給の極性を反転させることによって可逆的であってもよく、それにより、モータの逆の回転又は運動が、またしたがって駆動部材１５８の逆の移動が生成される。そのため、駆動部材１５８は、従来の方法によって、又はその全体を参照により本明細書に組み込む、米国特許出願第１２／２３５，７８２号に開示されているような方法によって、近位及び遠位両方の方向に駆動行程に沿った位置の間で移動させてもよい。特に、本明細書に記載する器具１０は全体としてハンドルを備える手持ち式の機器を指すが、様々な形態では、電気機械的停止部の一部として動作してもよい機械的停止部を備える器具１０は、ロボットシステムによって使用されるロボット又は類似のデバイスで使用するように適合されてもよい。
特定の態様では、外科用器具１０は、可逆モータを備え、近位側機械的停止部及び遠位側機械的停止部を含む。様々な態様では、上述したように、発射トリガを作動させることで、駆動行程を通って駆動部材１５８を作動させる合図となる。駆動部材１５８が駆動行程の端に達すると、例えば切断部材１６０がその切断行程の遠位端に達すると、行程の端又は方向スイッチが、例えば閉位置に切り換えられて、モータ１４０２に加えられる電圧の極性が反転し、それによってモータ１４０２の回転方向が反転してもよい。かかるスイッチは、制御システム１４００と関連付けられてもよく、駆動モータ１４０２に対する電力送達の修了に追加されるもの、又はその代わりのものであってもよい。しかしながら、特に、他の態様では、モータ１４０２を反転させ、駆動部材１５８をその元の位置又はホーム位置に戻すため、手動のリターンスイッチが提供されてもよい。
機械的停止部は、行程の端又はその付近に配設され、行程の端を通る駆動部材１５８の移動に対する抵抗を増加させるように構築される。機械的停止部は、抵抗部材１７５に動作可能にそれぞれ結合される、一対のバンパー１７４を備えるソフトストップを含む。バンパー１７４は、行程の端又はその付近で、駆動部材１５８に接触するように構成される。例えば、図９４に示されるバンパー１７４は、少なくとも１つのくさび１７２の接触面１７３に接触するように構築される。様々な態様では、バンパー１７４は、接触面１７３の寸法を補完するように寸法決めされてもよい。例えば、少なくとも１つの態様では、バンパー１７４は、接触面１７３に実質的に等価な角度付き表面を示すように寸法決めされてもよい。このように、バンパー１７４とくさび１７２との間の接触の安定性が増加されてもよく、接触面１７３に加えられる力は、くさび１７４のより大きい構造面積に沿って分配されてもよい。同様に、１つの態様では、バンパー１７４は、弾性又は緩衝面などの可撓性表面を備えて、接触面１７３を受け入れると共に構成要素の破損を低減する。１つの形態では、抵抗部材１７５はそれぞれ、行程の端１５８又はその付近において駆動部材１５８の抵抗及び減速を提供するため、バンパー１７４とハードストップ１７８との間に位置決めされるばね１７６を備える。
外科用器具１０の様々な態様には複数のバンパー１７４及び抵抗部材１７５が装備されてもよく、バンパー１７４及び抵抗部材１７５は、駆動部材１５８の他の部分に接触するように構築されてもよいことが認識されるであろう。例えば、器具１０は、上述のハードストップ１７８及び／又はソフトストップ構成に追加されるもの、若しくはその代わりのものであってもよい、追加の停止部を備えてもよい。したがって、１つの形態では、図９４を参照すると、打込みねじ１８０には、駆動行程に沿って、かつ駆動部材１５８の接触面２９２に対向して位置決めされる、抵抗部材２９１と関連付けられるバンパー２９０を備えるソフトストップを含んでもよい、停止部が装備されてもよい。１つの形態では、抵抗部材２９１は、駆動部材１５８の長手方向力を吸収する、バンパー２９２とハードストップ２９４との間で圧縮可能であってもよいエラストマー材料を含む。特定の態様では、複数のソフトストップは、異なる所定の位置で駆動部材１５８に接触するように構成されてもよい。例えば、１つの形態では、駆動部材１５８は、例えばバンパー１７４の前にバンパー２９０に接触して、より識別可能な電流スパイクを提供し、例えば、２つの別個の電流スパイク成分を含む電流スパイクを生成し、その大きさ及び／又は時間的分離は、電流スパイクの発生の確実さを増加させるのに使用されてもよい。
様々な形態では、抵抗部材１７５は、ハードストップ１７８と関連付けられても関連付けられなくてもよい、圧縮可能な部分を備える。例えば、１つの態様では、抵抗部材１７５は、ハードストップ１７８とバンパー１７４との間に収容されてもよく、ばね１７６などの圧縮可能な部分、ポリマー、発泡体、又はゲルなどのエラストマー材料を含んでもよい。動作の際、バンパー１７４は、駆動部材１５８と接触すると圧縮可能な部分に向かって加速されてもよく、それにより、圧縮可能な部分が所与の程度で圧縮される。様々な態様では、抵抗部材１７５は、ブレーキなどの減速部分を備えてもよい。１つの態様では、減速部材は、水圧式圧縮空気セルなどの圧縮可能なセルを備え、それを通って駆動部材１５８と接触することで、セル内に位置決めされたピストンを圧縮して、駆動部材１５８を減速又は制動するように構成された圧力の増加を付与してもよい。特定の態様では、ソフトストップは、時間及び／又は距離に関して、滑らかな若しくは漸進的な抵抗及び／又は減速を加えるように構築されてもよい。例えば、同じ又は異なる圧縮率特性を有する１つ又は２つ以上のコイルばねは、例えば漸進的若しくは段階的な形で、減速部材の減速又は制動を精密に制御するように構築されるかあるいは配置されてもよい。１つの形態では、ソフトストップは、駆動部材１５８の遠位方向運動に対する累進的な抵抗を加えるように構築されてもよい。
様々な形態では、ソフトストップは、接触部材をハードストップから離れる方向に付勢するように構成された付勢部材を含む。いくつかの態様では、付勢部材は、抵抗部材１７５と同じであるか、又は類似の構成要素を共有しても良いことが理解されるであろう。したがって、いくつかの形態では、付勢部材は、駆動部材１５８の長手方向作動力によって、バンパー１７４とハードストップ１７８との間で圧縮し、その後、力が除去されると圧縮前の状態に戻るように構築されてもよい。特定の態様では、付勢部材は、駆動部材１５８の作動運動に対抗するように作動可能、移動可能、及び／又は圧縮可能であってもよい。特に、抵抗部材１７５と関連付けられる付勢を圧縮するか又は別の形でそれに対抗することで、位置エネルギー位置にあるソフトストップによって、少なくとも一時的に蓄積又は保持されてもよい、エネルギー転移がもたらされることがある。１つの態様では、抵抗部材１７５は、例えば、１つ又は２つ以上の抵抗部材１７５が圧縮前の状態に戻るのを防いでもよい、ラッチ、フック、又は障害物によって、位置エネルギー位置で維持されてもよい。有益には、蓄積エネルギーは、例えばユーザ及び／又は制御システム１４００によって解放されてもよく、それにより、蓄積エネルギーの少なくとも一部分が加えられて、駆動部材１５８がホーム位置に戻される。
様々な態様では、抵抗部材１７５は追加の構成を備えてもよい。例えば、１つの態様では、永久磁石などの１つ又は２つ以上の磁石が、駆動部材１５８と関連付けられる反対側の永久磁石に反発するように位置決めされてもよい。例えば、１つ又は２つ以上の磁石は、長手方向の移動に対向する反発磁界のサイズを調節するように、回転可能又は移動可能であってもよい。他の様々な態様は、駆動部材１５８の減速が成功する前又はその後に、始動のために制御システムに電気的に結合されるコイル磁石を用いてもよい。例えば、追加の抵抗部材１７５は、例えば、プーリ及び／又は歯車を実現する構成を含む、往復運動する構造を含んでもよい。
様々な態様では、ソフトストップを含む機械的停止部は、ハードストップ１７８と関連付けられても関連付けられなくてもよい。例えば、いくつかの形態では、ソフトストップはハードストップ１７８を含むが、他の形態では、ソフトストップはハードストップを含まず、又はハードストップ１７８は補助停止部として動作してもよい。いくつかの形態では、ソフトストップは、駆動部材１５８の駆動行程又は減速に対する漸進的及び／又は累進的な抵抗を提供する、ばね荷重式のハードストップ１７８を含んでもよい。例えば、ソフトストップは、駆動モータ１４０２によって駆動部材１５８に加えられる、又はシステムの慣性に存在する、近位方向又は遠位方向の力に対する抵抗を提供することによって、駆動部材１５８の速度を徐々に減少させるように構成されてもよい。少なくとも１つの形態では、作動若しくは駆動運動に対抗するか又はそれを減速させる、ソフトストップによって提供される抵抗の大きさは、選択的に調整可能であってもよい。例えば、器具１０には、駆動行程に沿った複数の位置へと選択的に摺動又は回転させられてもよい、１つ又は２つ以上のソフトストップが装備されてもよい。そのため、ユーザは、特定の用途用にソフトストップの位置をカスタマイズしてもよい。１つの形態では、ソフトストップを備える電気化学デバイスは、行程の端に沿ってソフトストップによって提供される抵抗を調節する、調節可能なダイヤルを含んでもよい。いくつかのかかる形態では、ダイヤルの調節は、ソフトストップによって包含される長手方向の距離、したがって行程の端、並びに更に詳細に後述するように、電流スパイクの決定と関連付けられる閾値を、同時に調節してもよい。１つの形態では、手動設定が所定の機械的許容差を越えて設定されると、ユーザに対して警告信号が提供されてもよい。
図９５を再び参照すると、様々な形態では、制御システム１４００は、少なくとも部分的には、制御システム１４００によって測定されるか又は他のシステム構成要素から得られる情報から導き出されてもよい、フィードバック情報を組織化する、かつ／又はそれに応答するように構成される。例えば、１つの態様では、制御システム１４００は、ユーザによって提供される命令などの入力信号に反応して、システム構成要素に対する電力送達を開始するように構成されてもよい。特定の態様では、制御システム１４００は、視覚若しくは聴覚表示などのユーザインターフェースを介して、ユーザに対して警告若しくは器具の状態などの情報を生成させるか又は提供してもよい。制御システム１４００によって生成した信号又は入力は、例えば、ユーザ、器具構成要素によって提供される他の信号又は入力に反応してもよく、あるいは器具１０と関連付けられる１つ又は２つ以上の測定値の関数であってもよい。特定の態様では、制御システム１４００は、様々な測定値を監視又は受信し、その後、情報を解釈、計算、及び／又は復号し、所定のやり方で応答するように構成されてもよい。
１つの態様では、制御システム１４００は、半導体、コンピュータチップ、若しくはメモリを含むか、又はそれらと選択的に関連付けられてもよい。上述したように、ユーザによって供給されるか、命令、信号、若しくは測定パラメータに反応して制御システム１４００によって生成されるものなど、制御システム１４００との間でやり取りされる入力は、アナログ又はデジタルであってもよい。したがって、いくつかの形態では、制御システム１４００は、器具構成要素との間で、アナログ若しくはデジタルの入力又は信号を送受信するように構成されてもよい。様々な態様では、制御システム１４００は、１つ又は２つ以上のアルゴリズムを用いてもよいソフトウェアを使用して、器具構成要素を制御し監視するのに入力信号を組織化してもよい。かかる組織化された入力信号は、制御システム１４００によって測定及び／又は計算される基準の関数であってもよく、又はいくつかの例では、別の器具構成要素、ユーザ、又は制御システム１４００と動作可能に通信する別個のシステムによって、制御システム１４００に提供されてもよい。例えば、制御システム１４００は、駆動モータ１４０２を作動させるか若しくは作動停止することによって、駆動モータ１４０２若しくは追加のシステム構成要素に対する電力を終了、開始することによって、あるいはこれら若しくは他の動作に対する命令又は追加の入力を提供することによって応答してもよい。様々な態様では、制御システム１４００は、器具１０の動作と関連付けられる電気的パラメータを監視するように構成される、回路構成、例えばトランジスタ又はスイッチを備えてもよい。例えば、制御システムの回路構成は、器具１０の動作と関連付けられる電気的パラメータが、回路構成によって決定される閾値、例えば電流スパイクに達すると、駆動モータ１４０２を作動若しくは作動停止するか、又は駆動モータ１４０２に対する電力送達経路を開放若しくは閉鎖するように構成されてもよい。
特定の形態では、機械的停止部を用いる外科用器具１０及びシステムは、開ループで動作してもよい。例えば、１つの形態では、器具は、器具１０が入力に対してどのように応答しているかに関する情報を制御システム１４００に提供するように構成された、位置フィードバックデバイスによる支援なしで動作してもよく、それにより、制御システム１４００は出力を修正してもよい。様々な態様では、上述したように、制御システム１４００は、駆動部材１５８の行程位置の端を決定するため、駆動モータ１４０２に対する電力送達を監視してもよい。即ち、例えば、制御システム１４００は、電流を、即ち電流スパイクを決定してもよい、様々な電圧監視技術によって、少なくとも部分的に、機械的停止部を使用して確認されてもよい。例えば、制御システム１４００は、電圧を監視して、上述したように、駆動モータ１４０２への、即ち駆動部材１４８への電力送達に対する電流を決定してもよい。駆動行程に対する抵抗により、駆動モータ１４０２におけるトルクが増加し、その結果、駆動モータ１４０２に送達される電力に対する検出可能な電流スパイクがもたらされる。したがって、駆動部材１５８が機械的停止部に接触すると、大電流スパイクが制御システム１４００によって測定されてもよく、その時点で、制御システム１４００は、駆動モータ１４０２に対する電力送達を終了することによって応答してもよい。したがって、機械的停止部は、駆動部材１５８を減速させ、かつ制御システム１４００によって確認されてもよい電流スパイクを生成する物理的力を提供して、駆動モータ１４００の係脱を開始してもよい。
上述したように、特定の態様では、制御システム１４００は機器１０の様々な動作を制御するように構成される。例えば、特定の態様では、制御システム１４００は、駆動回路１４０８に動作可能に結合される制御回路１４０６を備える。駆動回路１４０８は、電源１４０４から駆動モータ１４０２に電力を送達して駆動部材１５８を駆動するように構成されてもよい。制御回路１４０６は、駆動回路１４０８に対する電力の送達を制御するように構成されてもよい。したがって、制御回路１４０６は、駆動回路１４０８への電力送達に対する制御を介して、駆動モータ１４０２を制御するように構成されてもよい。制御回路１４０６は、駆動モータ１４０２に送達される電力を監視する、例えばサンプリング又は測定するように、更に構成されてもよい。例えば、制御回路１４０６は、駆動モータ１４０２がそこを通って電力を受け取って駆動部材１５８を作動させる、駆動回路１４０８の１つ又は２つ以上の地点において、入出力電圧及び／又は電流をサンプリングしてもよい。様々な態様では、制御回路１４０６は駆動回路１４０８を含むか又はそれに結合されてもよく、その回路を通って、例えば駆動回路１４０８と関連付けられる電流経路に結合される抵抗器の両端間で、入出力電圧を監視してもよい。当業者であれば、上述の説明は、駆動モータ１４０２に供給される電流を測定及び／又は監視する単に１つの方法であることを理解し、更には、当該分野において既知の代替方法によって電流が同様に測定及び／又は監視されてもよく、したがって、かかる方法は本開示の範囲内にあることを認識するであろう。いくつかの形態では、制御回路１４０６が駆動モータ１４０２に供給される電流のスパイクを検出すると、制御システム１４００は、駆動回路１４０８を通って駆動モータ１４０２に対するエネルギー送達を終了する。様々な態様では、制御システム１４００はまた、少なくとも瞬間的に、測定される電流スパイクに反応して、駆動モータ１４０２と駆動部材１５８との間の動作可能な結合、例えば伝達を、係脱してもよい。
特定の構成では、電気機械的停止部が駆動行程を急激に終了させるように設計されたハードストップを含むとき、器具１０は、例えば、電流スパイクの検出とそれに続く駆動モータ１４０２によって提供される作動力からの緩和との間の時間遅れによる、機械的故障に弱いことがある。また、システムの慣性により、例えば、駆動部材１５８はまた、駆動モータ１４０２に対する電力送達を終了したにもかかわらず、行程の端に達した後で作動又は駆動され続けることがある。いくつかの例では、駆動部材１５８の作動力を緩和する際の遅れにより、駆動部材１５８、駆動モータ１４０２、打込みねじ１８０、又は他の伝動カップリングが機械的故障へと追いやられることがある。
図９６は、ソフトストップを有さずにハードストップ１７８を含む電気機械的停止部を用いる器具１０の時間に伴う電流を示すグラフである。行程の端に近い駆動部材１４８の位置に対応する時間Ａと、行程の端でハードストップ１７８と接触した際の駆動部材１５８の位置に対応する時間Ｂとの間の電流は比較的低いか又は定常である。しかしながら、時間Ｂで電流がスパイクし、駆動部材１５８と行程の端に位置決めされたハードストップとの間の接触を表している。時間Ｂの少し後における電流スパイクの検出と、駆動モータ１４０２に対する電力送達の終了との間の時間遅れにより、駆動モータ１４０２は駆動部材１５８を駆動し続けるが、駆動部材２５８に対する電力送達が終了すると、時間Ｃまでにハードストップ１７８に接して不首尾に終わる。図示されないが、システムの慣性はまた、時間Ｃ後のある期間の間、ハードストップ１７８に対抗して駆動部材１５８を作動させ続けてもよい。
上述したように、開ループ動作の利便性を提供しながら、図７６に示されるように動作する外科用器具は、例えば、電流スパイクの検出とその後に続く作動運動からの緩和との間の時間遅れにより、機械的故障に弱いことがある。様々な形態によれば、図９７及び図９８を参照すると、本明細書に開示する器具１０は、行程の端に達する前に駆動部材１４８に接触しそれを減速して、識別可能な電流スパイクを誘発するソフトストップ構造を備える、電気機械的停止部を備えてもよく、それにより、制御システム１４００が検出し、電流スパイクに反応しなければならない時間量が増加する。外科用器具１０は、図１及び図７０に示されるものに類似した様々な構造部を含み、したがって、類似の構造部は類似の数的識別子を使用して識別され、簡潔にするため、再度記載しないものとする。器具１０は、軸中心線Ａ−Ａに沿った、近位側ホーム位置、又は第１のソフトストップ位置Ｓ１と第２のソフトストップ位置Ｓ２との間を延在する工程の遠位端など、駆動行程又はそのセグメントの端若しくはその付近で、駆動部材１５８の移動に対向する、ソフトストップを含む電気機械的停止部を含む。電気機械的停止部は、位置Ｈに配設されるハードストップ１７８を更に含む。ソフトストップは、例えば、少なくとも部分的に第１のソフトストップ位置Ｓ１及び第２のソフトストップ位置Ｓ２内で、行程の端又はその付近に配設されるバンパー１７４及び抵抗部材１７５を備える。バンパー１７４及び抵抗部材１７５は、第１のソフトストップ位置Ｓ１と第２のソフトストップ位置Ｓ２との間で画定される行程の端の中で、駆動部材１５８に対する抵抗を提供するように機能する。様々な形態では、バンパー１７４及び抵抗部材１７５はまた、第１のソフトストップ位置Ｓ１から第２のソフトストップ位置Ｓ２まで駆動部材１５８を減速させるように機能してもよい。特定の形態では、ソフトストップは、駆動部材１５８に対して抵抗を提供するか、又はそれを減速し始めることが望ましい、任意の好ましい位置に位置決めされてもよい。
図９７は、第１のソフトストップ位置Ｓ１に近い位置で駆動行程を通って延在するプロセスにおける駆動部材１５８を示す。図９８は、行程の端の第２のソフトストップ位置Ｓ２に位置決めされるように、行程の端の第１のソフトストップ位置Ｓ１を越えて駆動行程を通って十分に延在した後の、駆動部材１５８を示す。したがって、ソフトストップは、第１のソフトストップ位置Ｓ１で駆動部材１５８に接触し、その後、位置Ｈにおけるハードストップとの圧縮相互作用により、第２のソフトストップ位置Ｓ２に向かって遠位側に圧縮するように位置決めされる。したがって、第２のソフトストップ位置Ｓ２は、駆動部材及び行程の端の最遠位側末端に対するハードストップ位置Ｈ＊を有効に含んでもよい。様々な態様では、駆動部材１５８は、第２のソフトストップ位置Ｓ２においてハードストップ位置Ｈ＊に達する前に、完全又は相当に減速してもよい。したがって、かかる態様では、ハードストップが存在する場合、冗長又は安全機能を含んでもよい。
機械的停止部によって提供される作動運動に対する抵抗は、減速又は制動力が伴うことがあり、例えば距離及び／又は時間に関して、漸進的、累進的、又は段階的であってもよい。即ち、いくつかの態様では、ソフトストップは、第１のソフトストップ位置Ｓ１と第２のソフトストップ位置Ｓ２との間の抵抗が増加した経路を提示する。特に、行程の端は、行程の端全体を通して、例えば第２のソフトストップ位置Ｓ２まで、駆動部材の機能的動作が継続することを必ずしも示唆しない。例えば、１つの形態では、行程の端は、最遠位のステープルに、又は僅かにその近くに位置決めされる。別の形態では、例えば第１のソフトストップ位置Ｓ１において、ソフトストップと最初に接触する位置は、最遠位のステープルの遠位側である。即ち、駆動部材１５８は、抵抗及び／又は減速の増加が起こることがある、最遠位のステープルが排出される時点まで、駆動行程を通る長手方向移動に対する著しい抵抗に接触しないか又はそれを経験しないことがある。このように、駆動部材の移動は、制御システム１４００のアクションによって早期に制限されなくなる。
図７５は、様々な態様によるソフトストップを含む電気機械的停止部を用いる器具１０の時間に伴う電流を示すグラフである。行程の端に近い駆動部材１５８の位置に対応する時間Ａ＊と、例えばバンパー１７４で、ソフトストップと接触した際の駆動部材１５８の位置に対応する時間Ｂ＊ ０との間の電流は、比較的低いか又は定常である。しかしながら、時間Ｂ＊ ０に続いて、電流は徐々にスパイクし始めて、駆動部材の長手方向運動に対する抵抗の増加を表している。様々な態様では、抵抗が徐々に増加することで、有利には、例えば時間Ｂ＊ ０とＢ＊ ２との間の電流スパイクが起こる時間が増加して、制御システム１４００反応する時間を与えるように応答時間が有効に遅くされ、その結果、図９６に関して上述した時間遅れの悪影響が最小限に抑えられる。特定の態様では、制御システム１４００は、上述したように、駆動モータ１４０２に供給される電圧を監視すると共に電流を測定してもよい。制御システム１４００は、電流の変化に対して所定のやり方で応答するように構成されてもよい。例えば、時間Ｂ＊ １で例えば閾値電流に達すると、制御システム１４００は、駆動モータ１４０２への電力供給を終了してもよい。１つの構成では、閾値電流は時間成分を含んでもよい。例えば、閾値電流は、特定の期間にわたる電流差を含んでもよい。特定の構成では、電流スパイクは、ある期間に対する電流作動の比によってそれぞれ画定される、複数の所定の電流閾値の１つを含んでもよい。図９９で分かるように、抵抗の漸進的な増加はまた、有利には、時間Ｂ＊ ２でハードストップと接触すると、エンドエフェクタ１０２に対する衝撃荷重を低減し、並びに、遠位方向の移動を中止した後でハードストップ１７８に対抗して駆動モータ１４０２が駆動部材１５８を作動させ続ける、Ｂ＊ ２からＣ＊までの期間を低減してもよい。
特定の態様では、制御システム１４００は、時間に伴う電流の増加又は傾斜によって測定されるような、所定の電流閾値が達成されていることを判断してもよく、またその後、駆動モータ１４０２に提供される電力入力信号を終了してもよい。例えば、１つの構成では、制御システム１４００は、電流を監視し、それにより、電流の大きさが所与の期間にわたって所定量増加したとき、駆動モータ１４０２に対する電力送達を終了してもよい。様々な態様では、閾値など、これら又は他の値は、手動などでユーザによって、又はコンピュータを通ってなど、管理リンクを介してボード上のプロトコルにアクセスすることによって調節されてもよい。少なくとも１つの構成では、駆動回路１４０８又は制御回路１４０６は可変抵抗器を備え、それにより、ユーザは、トリガに対する作動の程度を変動することによって、駆動モータ１４０２に供給される電流を変動させてもよい。例えば、発射モータ５３０の回転は、ユーザがアクチュエータ若しくはトリガに加える圧力又は移動に比例してもよい。１つの形態では、制御回路１４０６は、閾値が上昇又は減感されるように、駆動回路１４０８と通信してもよい。
特定の構成では、様々な形態のフィードバックをユーザに提供するため、複数のセンサ又は電気部品がエンドエフェクタ１０２に用いられてもよい。１つの態様では、器具と関連付けられる様々なモータを自動的に制御するため、センサは制御システム１４００にフィードバックを提供してもよい。例えば、１つの態様では、外科用器具は、制御運動を電気的に生成させるため、制御システム８００及び１４００など、１つ又は２つ以上の制御システムによって作動可能である、モータ４０２、５３０、５６０、及び／又は６１０などの複数のモータを備える。制御システムは、モータを動作可能に制御し、位置情報を監視するように構成された複数のセンサから位置フィードバックを受信するように構成されてもよい。特定の態様では、制御システムは、位置情報を使用して、１つ又は２つ以上のモータに対する電力送達の制御を介して、変更又は変調された制御運動を電気的に生成させてもよく、あるいは例えば、様々な位置情報をユーザに提供してもよい。様々な態様では、制御システムは、混成の開閉ループシステムで動作可能であってもよい。例えば、制御システム１４００は、本明細書に記載するような開ループの発射モータ５３０などの駆動モータ１４０２を動作させる一方で、例えば、閉ループの軸回転モータ６１０などの他の様々なモータも動作させるように構成されてもよい。１つの態様では、制御システム１４００は、例えば、所望に応じて器具１０の様々な動作をカスタマイズするため、閉ループ又は開ループで制御システム１４００がどのモータを動作させてもよいかを、ユーザが選択的に選択してもよいように構成されてもよい。
制御システム１４００による評価に従っても従わなくてもよい、１つ又は２つ以上の入力がユーザによって提供されてもよいことが理解されるであろう。例えば、制御システム１４００は、制御システム１４００と通信している１つ又は２つ以上のユーザ又は他の制御システムによって、制御システム１４００に提供される１つ又は２つ以上の入力が、器具１０に転送及び／又は提供されてもよい、オーバーライドモードを含んでもよい。例えば、駆動部材１５８がホーム位置にあるとき、制御システム１４００は、駆動部材１４０２に対する電力の送達を結合するか、又は別の形で駆動モータ１４０２を係合して、駆動部材１５８の作動運動を電気的に生成させるような命令を、ロックアウト、防止、又は無視してもよい。少なくとも１つの態様では、アンビル１９０の閉鎖などの１つ又は２つ以上のイベント、又は例えば、駆動部材の経路における、その付近における、若しくはそれに沿った、構成要素のラッチ止め、ユーザ始動のオーバーライド、測定されるパラメータの変化など、適切な機械的若しくは電気的フィードバックの発生まで、ロックアウトが発生するか、あるいはロックアウトはシステムのデフォルトの状態又は条件である。
様々な態様では、本開示によるソフトストップアセンブリを含む１つ又は２つ以上の機械的停止部は、キットの形で提供されてもよい。キットは、１つ又は２つ以上の選択デバイスに対する特定の用途を有してもよく、又は汎用的であるか、若しくは多数のデバイスに対する一般的な用途に対して修正可能であってもよい。例えば、ソフトストップアセンブリキットは、抵抗部材などの代わりの減速部材、及び／又はバンパーなどの接触部材を含んでもよい。１つの形態では、キットは、駆動行程に沿った１つ又は２つ以上の位置においてソフトストップによって提供される抵抗を増加させるために、抵抗部材を支持するように寸法決めされたハウジングとして使用されるか又はその中に挿入可能であってもよい、代わりの又は補修用のブッシングを含む。様々な形態では、停止部とデバイスの本体との間の遊びを調節するシムが提供されてもよい。いくつかの態様では、接触部材は、駆動部材とバンパー、抵抗部材、及び／又はハードストップとの間に配設されるように構築された、恒久的な、又は交換可能、修正可能、若しくは改良可能などの一時的な接触ガードを含んでもよい。接触ガードは、駆動部材の加速された質量が接触するか、又はソフト若しくはハードストップに衝突したときに、少なくとも部分的に圧縮可応である、弾性又は他の材料から形成されてもよい。ガードの１つの態様は、駆動部材１５８の接触面などの部分上へと、滑るか、摺動するか、スナップ留めするか、又は成形されてもよい、ポリマーであってもよい。別の態様では、ガードは、バンパー１７４の面上に適合されるか又は適合可能であってもよい。更に他の態様では、バンパー１７４は、駆動部材１５８、駆動モータ１４０２、打込みねじ１８０、又は関連する構成要素に対する物理的損傷若しくは機械的故障を防ぐか、又はその程度を部分的に制限するため、駆動部材１５８の加速された質量に接触し、その力を少なくとも部分的に吸収するように構成された接点を備えてもよい。
いくつかの形態では、エンドエフェクタ１０２が関節接合又は回転位置にあって、エンドエフェクタ１０２がトロカール又は他の患者の体内へのアクセス地点を通り抜けるのが妨げられることがあるため、図１及び図２に示される外科用器具１０などの外科用器具を、患者から除去するのは困難なことがある。臨床医は、例えば、関節運動軸線Ｂ−Ｂに沿って関節接合されているなど、エンドエフェクタ１０２の現在の関節運動状態に気づかないことがあり、エンドエフェクタ１０２を最初に真っ直ぐにせずに、外科用器具１０を除去しようとすることがある。様々な形態では、外科用器具は、そのエンドエフェクタがセンサからの入力に基づいて真っ直ぐにされるように構成されてもよい（例えば、器具はセンサ矯正エンドエフェクタを有してもよい）。このように、臨床医は、エンドエフェクタ１０２が、例えばトロカールを通ってなど、患者から除去される前に、エンドエフェクタ１０２が関節運動軸線Ｂ−Ｂに対して真っ直ぐであることを担保してもよい。様々な形態では、センサは、エンドエフェクタが患者から除去される際に、電動で真っ直ぐにするイベントを始動するように構成されてもよい。
図１０５は、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２を備える外科用器具５８１０の１つの形態を示す。センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、外科用器具５８１０の全体的な近位方向運動を検出してもよい。全体的な近位方向運動は、トロカール又はオーバーチューブを通ってなど、外科用器具５８１０が患者から除去されていることを示してもよい。治療中に外科用器具５８１０を僅かに近位側に調節することによってエンドエフェクタ５８０２が真っ直ぐになるのを防ぐため、最小閾値の近位方向運動が設定されてもよい。様々な形態では、外科用器具５８１０の全体的な近位方向運動が最小閾値を上回ると、センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、例えば関節運動制御モータ４０２などのモータに信号を送って、モータによってエンドエフェクタ５８０２を真っ直ぐにさせてもよい。
いくつかの形態では、センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、外科用器具５８１０の全体的な近位方向運動を検出するため、軸５８３１、エンドエフェクタ５８０２、ハンドル５８２０、又は他の任意の好適な位置に位置してもよい。様々な形態では、センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、外科用器具５８１０の移動を検出する任意の好適なセンサを含んでもよい。例えば、センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、加速度計など、加速を測定するように構成されたセンサを含んでもよい。加速度計が所定の閾値を上回る近位方向の加速を検出すると、加速度計は、真っ直ぐにするプロセスを起動するため、関節運動制御モータ４０２に信号を送ってもよい。別の例として、センサ５８２６ａ、５８２６ｂは、磁気センサ、ホール効果センサ、リードスイッチセンサ、又は他の任意の好適な近接センサなどの近接センサを含んでもよい。様々な形態では、近接センサは、トロカール５８５８又はオーバーチューブ５９６０などの固定地点に対する、センサ５８２６ａ、５８２６ｂの近接性を測定するように構成されてもよい。外科用器具５８１０が近位方向に引き抜かれるにつれて、センサ５８２６ａ、５８２６ｂと固定地点との間の近接性が減少して、センサ５８２６ａ、５８２６ｂによって関節運動制御モータ５０２に信号を送って、エンドエフェクタ５８０２の電動の矯正プロセスを起動してもよい。様々な形態では、矯正プロセスの冗長検査を提供するため、複数のセンサが含まれてもよい。
１つの形態では、第１のセンサ５８２６ａ及び第２のセンサ５８２６ｂは外科用器具５８１０上に配設されてもよい。第１のセンサ５８２６ａは軸５８３１の近位部分に位置してもよく、第２のセンサ５８２６ｂは軸５８３１の遠位部分に位置してもよい。当業者であれば、第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂは、例えばハンドル５８２０、分離可能な外科用モジュール、軸５８３１、又はセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２など、外科用器具５８１０の任意の好適な部分に位置してもよい。いくつかの形態では、第１のセンサ５８２６ａは、外科用器具５８１０の全体的な近位方向移動を検出するように構成された加速度計を含んでもよい。いくつかの形態では、第２のセンサ５８２６ｂは、第２のセンサ５８２６ｂと、例えばトロカール５８５８などの固定地点の間との距離を検出するように構成された、近接センサを含んでもよい。図示される形態では、トロカール５８５８は複数の磁石５８２２を備える。複数の磁石５８２２は一定の磁界を生成させてもよい。第２のセンサ５８２６ｂは、第２のセンサ５８２６ｂの、及びしたがってセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２の、トロカール５８５８に向かう移動を示す、磁界の強度の増加を検出するように構成されてもよい。
１つの形態では、第１のセンサ５８２６ａ及び第２のセンサ５８２６ｂは、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２の電動の矯正プロセスを起動するように構成されてもよい。動作の際、第１のセンサ５８２６ａは、所定の閾値を上回る近位方向の加速を検出することによって、外科用器具５８１０の全体的な近位方向移動を検出してもよい。電動の矯正プロセスを起動するため、第１のセンサ５８２６ａは、第１の信号を関節運動制御モータ４０２に送ってもよい。いくつかの形態では、第２のセンサ５８２６ｂも、センサ５８２６ｂとトロカール５８５８などの固定地点との間の磁界の強さの変化を検出することによって、エンドエフェクタの全体的な近位方向移動を検出してもよい電動の矯正プロセスを起動するため、第２のセンサ５８２６ｂは、第２の信号を関節運動制御モータ４０２に送ってもよい。
図１０５に示されるように、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２は、関節運動軸線Ｂ−Ｂ（図１に示される）で関節接合されている。センサ矯正エンドエフェクタ５８０２は軸５８３１に結合されてもよい。操作者は、外科用器具５８１０を近位方向に移動させて、軸５８３１及びセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を近位方向に移動させてもよい。近位方向移動は第１のセンサ５８２６ａによって検出されてもよい。第１のセンサ５８２６ａは加速度計を含んでもよい。第１のセンサ５８２６ａは、例えば関節運動制御モータ４０２などの関節運動制御モータに信号を送って、電動の矯正プロセスを起動してもよい。近位方向移動はまた、第２のセンサ５８２６ｂによっても検出されてもよい。第２のセンサ５８２６ｂは、例えば、ホール効果センサ又はリードスイッチセンサなど、磁気近接センサを含んでもよい。第２のセンサ５８２６ｂは、関節運動制御モータ４０２に信号を送って、電動の矯正プロセスを起動してもよい。第２のセンサ５８２６ｂは、第１のセンサ５８２６ａとは独立して、関節運動制御モータ４０２に信号を送ってもよい。
臨床医が外科用器具５８１０をトロカール５８５８から除去するにつれて、電動の矯正プロセスはセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を真っ直ぐにする。電動の矯正プロセスが完了した後、図１０６に示されるように、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２は直線構成の状態にある。真っ直ぐにされたセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２は、患者又はトロカール５８５８に損傷を与えることなく、また臨床医がセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を手動で真っ直ぐにする必要なしに、トロカール５８５８を通って引き抜かれてもよい。いくつかの形態では、電動の矯正プロセスの起動又は進行を示すため、外科用器具５８１０はユーザに対してフィードバック信号を提供してもよい。例えば、いくつかの形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）がハンドル５８２０上に位置してもよい。ＬＥＤは、電動の矯正プロセスが発生していることの視覚的指示をユーザに提供するため、電動の矯正プロセス中は照明されてもよい。
いくつかの形態では、第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂは、矯正プロセスの冗長検査として機能してもよい。例えば、いくつかの形態では、第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂは両方とも、関節運動制御モータ４０２に信号を提供して、矯正プロセスを起動してもよい。第１のセンサ５８２６ａ又は第２のセンサ５８２６ｂどちらかからの信号によって、関節運動制御モータ４０２がセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を真っ直ぐにしてもよい。いくつかの形態では、信号が第１のセンサ５８２６ａ及び第２のセンサ５８２６ｂの両方から受信されるまで、電動の矯正プロセスは実行されなくてもよい。いくつかの形態では、第１のセンサ５８２６ａあるいは第２のセンサ５８２６ｂのどちらかが独立して電動の矯正プロセスを起動してもよいが、所定の時限内に第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂの両方から信号が受信されない場合、プロセスはアボートされてもよい。例えば、電動の矯正プロセスは、第１のセンサ５８２６ａからの信号によって始動されてもよい。所定の時限内に第２のセンサ５８２６ｂから信号が受信されない場合、電動の矯正プロセスは外科用器具５８１０によってアボートされてもよい。
いくつかの形態では、外科用器具５８１０は停止センサを備えてもよい。停止センサは、矯正プロセス中のセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２と組織区画との間の接触を検出してもよい。停止センサがセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２と組織区画との間の接触を検出した場合、停止センサは、関節運動制御モータ４０２に信号を送って、矯正プロセスを作動停止して患者に対する損傷を防いでもよい。いくつかの形態では、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２が組織部分と接触しなくなっていると停止センサが判断すると、停止センサは、関節運動制御モータ４０２に信号を送って、矯正プロセスを継続してもよい。いくつかの形態では、停止センサは、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２が組織区画に接触しており、矯正プロセスが作動停止されていることをユーザに通知するため、例えばフィードバックデバイスを通って、操作者に対して信号を送ってもよい。停止センサは、例えば、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２上に配設される圧力センサを含んでもよい。
図１０７及び図１０８は、センサ矯正エンドエフェクタ５９０２の１つの形態を示す。いくつかの形態では、センサ矯正エンドエフェクタ５９０２は、オーバーチューブ５９６０を通って患者に挿入されてもよい。オーバーチューブ５９６０は、オーバーチューブ５９６０の遠位端に位置する磁気リング５９２２を備えてもよい。第１のセンサ５９２６ａ及び第２のセンサ５９２６ｂは、軸５９３１がオーバーチューブ５９６０から引き抜かれたとき、センサ矯正エンドエフェクタ５９０２の移動を検出するように構成されてもよい。いくつかの形態では、第１のセンサ５９２６ａは加速度計を含んでもよく、第２のセンサ５９２６ｂは磁気近接センサを含んでもよい。第２のセンサ５９２６ｂは、第２のセンサ５９２６ｂを磁気リング５９２２に向かって近位方向に移動させたときの、磁界強度の変化を検出してもよい。第２のセンサ５９２６ｂが磁気リング５９２２に接近すると、第２のセンサ５９２６ｂは、エンドエフェクタ５９０２の電動の矯正プロセスを開始する信号を生成させてもよい。第２のセンサ５９２６ｂは、例えば、リードスイッチセンサ又はホール効果センサなど、磁界の変化を感知する任意の好適なセンサを含んでもよい。上述したように、第１のセンサ５９２６ａ及び第２のセンサ５９２６ｂは、電動の矯正プロセスの冗長検査を提供してもよい。当業者は、いくつかの形態では、第１のセンサ５９２６ａ又は第２のセンサ５９２６ｂのみが含まれてもよいことを認識するであろう。いくつかの形態では、外科用器具５９１０の全体的な近位方向移動を検出する、追加のセンサが含まれてもよい。
図１０９及び図１１０は、トロカール６０５８から除去する間に、関節接合状態から真っ直ぐにされた状態へと移行する、センサ矯正エンドエフェクタ６００２の１つの形態を示す。図１０９では、センサ矯正エンドエフェクタ６００２は、軸６０３１に対して関節接合位置にある。臨床医は、矢印「Ａ」によって示されるような近位方向に、トロカール６０５８を通ってセンサ矯正エンドエフェクタ６００２を引き抜き始めてもよい。近位方向移動は、第１のセンサ６０２６ａ、第２のセンサ６０２６ｂ、又は第１及び第２のセンサ６０２６ａ、６０２６ｂ両方によって検出されてもよい。第１のセンサ６０２６ａは、軸６０３１の全体的な近位方向移動を検出するように構成された加速度計を含んでもよい。第２のセンサ６０２６ｂは、第２のセンサ６０２６ｂと、例えばトロカール６０５８などの固定地点との間の磁界の変化を検出するように構成された磁気センサを含んでもよい。トロカール６０５８は、磁界を生成させる磁石６０２２を備えてもよい。軸６０３１がトロカール６０５８を通って引き抜かれるにつれて、磁気センサ６０２６ｂによって検出される磁界の強さは、磁気センサ６０２６ｂと磁石６０２２との間の距離に比例して変化するであろう。第１のセンサ６０２６ａ又は第２のセンサ６０２６ｂは、軸６８３１に対してセンサ矯正エンドエフェクタ６００２を真っ直ぐにする電動の矯正プロセスを起動するため、関節運動制御モータ４０２に対する信号を生成させてもよい。
電動の矯正プロセスが完了した後、センサ矯正エンドエフェクタ６００２は、図１１０に示されるような直線状態にある。直線状態では、センサ矯正エンドエフェクタ６００２は、患者、トロカール６０５８に損傷を与えることなく、また臨床医がエンドエフェクタ６００２を手動で真っ直ぐにする必要なしに、トロカール６０５８を通って引き抜かれてもよい。いくつかの形態では、臨床医は、電動の矯正プロセスを無視し、トロカール６０５８から除去する間、センサ矯正エンドエフェクタ６００２を関節接合状態で維持することができてもよい。
図１１１は、トロカール５８５８、６０５８、又はオーバーチューブ５９６０に取り付けられてもよい、磁気リング６１２１の１つの形態を示す。磁気リング６１２１は、磁界を生成させてもよい複数の磁石６１２２を含んでもよい。磁界は、例えば第２のセンサ６０２６ｂなど、外科用器具上に配設される磁気センサによって検出されてもよい。磁気センサ６０２６ｂは、磁気センサが磁気リング６１２１によって生成した磁界を検出したとき、エンドエフェクタ６００２などのセンサ矯正エンドエフェクタを真っ直ぐになった状態で維持するように構成されてもよい。例えば、１つの形態では、磁気センサ６０２６ｂは、磁気センサ６０２６ｂが所定の閾値を上回る磁界を検出した場合、エンドエフェクタの関節運動を防ぐロックアウト信号を生成するように構成されてもよい。所定の閾値は、トロカール５８５８又はオーバーチューブ５９６０の外側に位置する関節運動軸線Ｂ−Ｂに対応する特定の距離で、磁気リング６１２１によって生成する磁界の強さに基づいて決定されてもよい。いくつかの形態では、磁気センサ６０２６ｂは、検出される磁界強度が所定の閾値を上回ったとき、電動の矯正プロセスを起動してもよく、検出された磁界強度が所定の閾値以下に下がるまで、センサ矯正エンドエフェクタ６００２の関節運動を防ぐロックアウト信号を生成させてもよい。
図１１２及び図１１３は、リードスイッチセンサを含む磁気センサ６２２６の１つの形態を示す。リードスイッチは、印加磁界によって動作される電気スイッチ６２５０を含んでもよい。一対の接点は、密閉して封止されたガラスエンベロープ内の鉄金属リード上に配設されてもよい。接点は、通常は開いていて、磁界が存在する解きに閉じるか、又は通常は閉じていて、磁界が印加されると開いてもよい。
図１０５及び図１０６を次に参照すると、センサ矯正エンドエフェクタを制御する方法が開示される。センサ矯正エンドエフェクタを制御する方法を、図１０５及び図１０６を参照して本明細書に記載するが、当業者であれば、例えば、図１０７〜図１１３に示される形態など、本明細書に開示されるセンサ矯正エンドエフェクタの形態のいずれかと共に、方法が使用されてもよいことを認識するであろう。１つの形態では、方法は、第１のセンサ５８２６ａによって、外科用器具５８１０の全体的な近位方向移動を検出することを含んでもよい。外科用器具５８１０はセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を備えてもよい。臨床医は、治療中にセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を関節運動させてもよい。一旦治療が完了すると、臨床医は、外科用器具５８１０を近位方向に移動させて、外科用器具５８１０を患者から引き抜き始めてもよい。外科用器具５８１０の近位方向移動は第１のセンサ５８２６ａによって検出されてもよい。いくつかの形態では、第１のセンサ５８２６ａは、外科用器具５８１０の全体的な近位方向移動を検出するように構成された加速度計を含んでもよい。方法は、第１のセンサ５８２６ａによって、全体的な近位方向移動が検出されたことを示す信号を生成させることを更に含んでもよい。信号は、例えば、図８２に示される制御回路３７０２などの制御回路など、関節運動制御モータ４０２用のコントローラに、第１のセンサ５８２６ａによって送信されてもよい。追加のモータコントローラが提供され、図８４、図１１４〜図１１６などに関して記載される。方法は、関節運動制御モータ４０２によって、第１のセンサ５８２６ａからの信号を受信すること、並びに関節運動制御モータ４０２によって、電動の矯正プロセスを起動して、受信信号に反応してセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２の関節接合の角度を真っ直ぐにすることを更に含んでもよい。電動の矯正プロセスは、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２をゼロ関節運動状態に戻してもよい。
いくつかの形態では、方法は、第２のセンサ５８２６ｂによって、外科用器具５８１０の全体的な近位方向移動を検出することを更に含んでもよい。いくつかの形態では、第２のセンサ５８２６ｂは、例えばホール効果センサ又はリードスイッチセンサなど、磁気近接センサを含んでもよい。第２のセンサ５８２６ｂは、第２のセンサ５８２６ｂと、トロカール５８５８又はオーバーチューブ５９６０などの固定地点との間の距離を検出するように構成されてもよい。センサ矯正エンドエフェクタ５８０２を制御する方法は、第２のセンサ５８２６ｂによって、全体的な近位方向移動が検出されたことを示す信号を生成させることを含んでもよい。第２の信号は関節運動制御モータ４０２に送信されてもよい。方法は、関節運動制御モータ４０２によって、第２の信号を受信すること、並びに関節運動制御モータ４０２によって、電動の矯正プロセスを起動して、センサ矯正エンドエフェクタ５８０２の関節接合の角度を真っ直ぐにすることを更に含んでもよい。いくつかの形態では、第２のセンサ５８２６ｂは、第１のセンサ５８２６ａとは独立して第２の信号を生成させてもよい。
いくつかの形態では、第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂは、矯正プロセスの冗長検査として機能してもよい。例えば、いくつかの形態では、第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂは両方とも、関節運動制御モータ４０２に信号を提供して、矯正プロセスを起動してもよい。第１のセンサ５８２６ａ又は第２のセンサ５８２６ｂどちらかからの信号によって、関節運動制御モータ４０２がセンサ矯正エンドエフェクタ５８０２を真っ直ぐにしてもよい。いくつかの形態では、信号が第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂの両方から受信されるまで、電動の矯正プロセスは実行されなくてもよい。いくつかの形態では、第１のセンサ５８２６ａあるいは第２のセンサ５８２６ｂのどちらかが独立して電動の矯正プロセスを起動してもよいが、所定の時限内に第１及び第２のセンサ５８２６ａ、５８２６ｂの両方から信号が受信されない場合、プロセスはアボートされてもよい。例えば、電動の矯正プロセスは、第１のセンサ５８２６ａからの信号によって始動されてもよい。所定の時限内に第２のセンサ５８２６ｂから信号が受信されない場合、電動の矯正プロセスは外科用器具５８１０によってアボートされてもよい。
１つの形態では、様々な外科用器具はモジュール式のモータ制御プラットフォームを利用してもよい。例えば、モジュール式制御プラットフォームが、制御回路３７０２によって実装されてもよい。図１１４は、マスタコントローラ６３０６、１つ又は２つ以上のモータコントローラ対６３０９ａ〜６３０９ｃを備える、モジュール式モータ制御プラットフォーム６３００の１つの形態を示す。プラットフォーム６３００は、１つ又は２つ以上のモータ６３１８ａ、６３１８ｂ、６３１８ｃを制御してもよい。モータ６３１８ａ、６３１８ｂ、６３１８ｃは、外科用器具で利用される任意のモータであってもよい。例えば、いくつかの形態では、モータ６３１８ａ、６３１８ｂ、６３１８ｃの１つ又は２つ以上は、関節運動モータ４０２、発射モータ５３０、エンドエフェクタ回転モータ５６０、及び／又は軸回転モータ６１０の１つ又は２つ以上に相当してもよい。
様々な形態では、それぞれのコントローラ６３０６、６３０９ａ〜６３０９ｃは、１つ又は２つ以上のプロセッサ（例えば、制御回路３７０２上に実装されるプロセッサ）を利用して実現されてもよい。モジュール式モータ制御プラットフォーム６３００は、例えば図１及び図２に示される外科用器具１０など、モータ制御の外科用器具を制御するのに好適であってもよい。様々な形態では、マスタコントローラ６３０６は、遠位側回路基板８１０又は近位側回路基板８２０上に装着されてもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａは、１つ又は２つ以上の制御信号を第１のモータ６３１８ａに提供するため、第１のモータ６３１８ａに動作可能に結合される。第２のモータコントローラ６３１４ｂは第２のモータ６３１８ｂに動作可能に結合されてもよく、第３のモータコントローラ６３１４ｃは第３のモータ６３１８ｃに動作可能に結合されてもよい。モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、マスタコントローラ６３０６と電気的に通信している。マスタコントローラ６３０６は、エンドエフェクタ６３０２の１つ又は２つ以上の機能を制御する主制御プロセスに基づいて、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃに制御信号を提供する。主制御プロセスは、事前定義のプロセス、ユーザ定義のプロセス、又はデバイス生成のプロセスであってもよい。
１つの形態では、主制御プロセスは、軸３０及びエンドエフェクタ１０２の１つ又は２つ以上の機能を含む外科用器具１０によって実行可能な、１つ又は２つ以上の外科的処置を定義してもよい。例えば、１つの形態では、主制御プロセスは、外科用器具１０の切断及び封着動作を定義してもよい。切断及び封着動作は、例えば、圧締め機能、ステープル留め機能、切断機能、及び圧締め緩和機能など、外科用器具１０の複数の機能を含んでもよい。ユーザは、例えばハンドル２０のボタン若しくはスイッチを押すなど、任意の好適な方法で切断及び封着動作の開始を指示してもよい。当業者であれば、外科用器具１０の１つ又は２つ以上の機能を起動するのに、任意の好適な入力方法が使用されてもよいことを理解するであろう。
１つの形態では、例えばハンドル２０のボタンを押すことなどによって、臨床医が切断及び封着動作の開始を示すと、マスタコントローラ６３０６は、一連の制御信号を生成させ、１つ又は２つ以上のモータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃに制御信号を提供してもよい。例えば、時間ｔ０で、切断及び封着動作が開始されてもよい。マスタコントローラ６３０６は、圧締め機能が行われるべきであることを示す第１の制御信号を生成させてもよい。第１の制御信号は、エンドエフェクタ６３０２の圧締め運動を制御するように構成された、第１のモータ６３１８ａに結合された第１のモータコントローラ６３１４ａに送信されてもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａは、次いで、１つ又は２つ以上の信号を第１のモータ６３１８ａに提供して第１のモータ６３１８ａを起動して、アンビルアセンブリ１９０とカートリッジ１３０との間に位置する組織を圧締めするように、エンドエフェクタ１０２のアンビルアセンブリ１９０を枢動させてもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａが、圧締め動作が完了したことを示すまで、マスタコントローラ６３０６は、状態信号に関して第１のモータコントローラ６３１４ａをポーリングしてもよい。時間ｔ１で、第１のモータコントローラ６３１４ａは、圧締め機能が完了したことを示す信号をマスタコントローラ６３０６に提供してもよい。
時間ｔ２で、ステープル留め及び切断動作を行うべきであることを示す第２の制御信号が、マスタコントローラ６３０６から送信されてもよい。第２の制御信号は、第２のモータ６３１８ｂに結合された第２のモータコントローラ６３１４ｂに送られてもよい。第２のモータ６３１８ｂは、エンドエフェクタ１０２内に配設される切断部分１６４及び／又はスレッド１７０の近位及び遠位方向移動を制御するように構成されてもよい。ステープル留め及び切断動作制御信号により、第２のモータコントローラ６３１４ｂが第２のモータ６３１８ｂを起動して、切断部分１６４及び／又はスレッド１７０を遠位方向に前進させて、更に詳細に上述したように、ステープルカートリッジ１３０を発射させると共に、アンビルアセンブリ１９０によって圧締めされた組織を切断部分１６４に切断させてもよい。時間ｔ３で、切断部分１６４は最遠位地点に達し、第２のモータコントローラ６３１４ｂは、ステープル留め及び切断動作が完了したことを示す信号をマスタコントローラ６３０６に提供してもよい。第２のモータコントローラ６３１４ｂは、切断部分１６４が完全に撤回されるまで、切断部分１６４の方向を反転させる第２のモータ６３１８ｂに対する制御信号を自動的に生成させてもよい。
時間ｔ３で第２のモータコントローラ６３１４ｂから信号を受信した後、マスタコントローラ６３０６は、解放機能が行われるべきであることを示す第３の制御信号を、第１のモータコントローラ６３１４ａに提供してもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａは、第１のモータ６３１８ａに対する制御信号を生成させて、第１のモータ６３１８ａによって前の圧締め動作を反転させ、アンビルアセンブリ１９０の圧締めを緩めてもよい。解放機能は、第１のモータコントローラ６３１４ａ及び第１のモータ６３１８ａによって、第２のモータ６３１８ｂを反転させて切断部分１６４をその開始位置まで撤回するのと同時に行われてもよい。マスタコントローラ６３０６及び個々のモータコントローラ６３１４ａ、６３１４ｂを使用することによって、個々のコントローラ６３０６、６３１４ａ、６３１４ｂのいずれにも過度に応力を掛けることなく、外科用器具１０が複数の動作を同時に行うことが可能になる。
モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、例えばモータの移動など、外科手術を監視し制御するための１つ又は２つ以上の独立したプロセスを含んでもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、１つ又は２つ以上の制御フィードバックループ機構を操作するように構成されてもよい。例えば、いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、単一入力単一出力（ＳＩＳＯ）又は多重入力多重出力（ＭＩＭＯ）コントローラなど、閉ループコントローラとして構成されてもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、比例積分偏差（ＰＩＤ）コントローラとして動作してもよい。ＰＩＤコントローラは、３つの同調項、比例ゲイン項、積分ゲイン項、及び微分ゲイン項を使用して、制御ループを操作してもよい。ＰＩＤコントローラは、指定された変数を測定し、指定された変数の測定値を指定された変数の期待値又は設定値と比較するように構成された、制御プロセスを含んでもよい。ＰＩＤコントローラは、指定された変数の測定値と期待値との差に基づいて制御変数を調節してもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃはＰＩＤ速度コントローラを含んでもよい。例えば、第１のモータコントローラ６３１４ａは、モータ６３１４ａの位置など、指定された変数を測定してもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａは、モータ６３１４ａの測定位置とモータ６３１４ａの設定又は期待位置との差に基づいて、モータ６３１４ａの速度などの制御変数を調節してもよい。
いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは故障検出コントローラとして構成されてもよい。故障検出コントローラは故障検出プロセスを動作させてもよい。いくつかの形態では、故障検出コントローラは、信号処理に基づく故障検出と呼ばれることがある、故障を直接示すように構成された１つ又は２つ以上のセンサを監視することを含む、直接パターン認識故障プロセスを動作させてもよい。いくつかの形態では、センサによって提供されるセンサ値は、モデルに基づく故障検出と呼ばれることがある、故障検出コントローラによって制御される外科プロセスのモデルから導き出されるセンサの期待値と比較される。当業者であれば、信号処理とモデルに基づく故障検出との組み合わせがモータコントローラによって用いられてもよいことを認識するであろう。
いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは電流／力制限コントローラとして構成されてもよい。電流／力制限コントローラは、モータに送達される電流又はモータによって及ぼされる力などの測定値を、所定値に制限するように構成されてもよい。例えば、１つの形態では、第１のモータコントローラ６３１４ａは、圧締め動作中に及ぼされる力を所定値に制限するように構成されてもよい。力センサは、外科用器具の圧締め動作を制御するように構成された第１のモータ６３１８ａによって提供される力を監視してもよい。力センサによって測定される力値が所定値と一致するとき、第１のモータコントローラ６３１４ａは第１のモータ６３１８ａの動作を中止してもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、モータ６３１８ａ〜６３１８ｃに送達される電流を監視するように構成されてもよい。モータ６３１８ａ〜６３１８ｃによって引き出される電流は、外科手術中のモータの速度又はモータによって及ぼされる力など、モータ６３１８ａ〜６３１８ｃの１つ又は２つ以上の機能を示してもよい。モータ６３１８ａ〜６３１８ｃによって引き出される電流が所定の閾値を上回る場合、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、患者及び外科用器具に対する損傷を防ぐため、モータの動作を中止してもよい。
いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、マスタコントローラ６３０６によって実行される主制御プロセスの独立した検証を提供してもよい。例えば、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、マスタコントローラ６３０６によって要求されるアクションが、要求されるアクションの実行の前の有効なアクションであることを検証してもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、状態情報を使用して、要求されるアクションが有効であることを検証してもよい。例えば、１つの形態では、第１のモータコントローラ６３１４ａは、切断及びステープル留め動作を行う命令を、マスタコントローラ６３０６から受信してもよい。第１のモータコントローラ６３１４ａは、例えば、アンビルアセンブリ１９０が圧締め位置にあるか否かを検査するなど、外科用器具の現在の状態を検査してもよい。状態情報が切断及びステープル留め動作を実行するのに有効な状態と一致する場合、第１のモータコントローラ６３１４ａは切断及びステープル留め動作を行ってもよい。しかしながら、状態情報が切断及びステープル留めに対する有効な状態と一致しない場合、第１のモータコントローラ６３１４ａは、マスタコントローラ６３０６又は主制御プロセスの故障を示してもよい。当業者であれば、モータコントローラ６３１４ａ〜６３１４ｃは、１つ又は２つ以上の制御プロセス及び１つ又は２つ以上のタイプの制御プロセスを含んでもよいことを認識するであろう。
図１１５は、マスタコントローラ６４０６及び４つのモータコントローラ対６４０９ａ〜６４０９ｄを備える、モジュール式モータ制御プラットフォーム６４００の１つの形態を示す。モジュール式モータ制御プラットフォーム６４００も、例えば１つ又は２つ以上のプロセッサを利用して、本明細書で上述した制御回路３７０２によって実現されてもよい。モジュール式モータ制御プラットフォーム６４００は、様々なモータを制御するように構成されてもよい。例えば、遠位側ロールモータ６４１８ａは、エンドエフェクタ回転モータ５６０に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。関節運動モータ６４１８ｂは、関節運動モータ４０２に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。近位側ロールモータ６４１８ｃは、軸回転モータ６１０に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。トランザクションモータ６４１８ｄは、発射モータ５３０に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。
マスタコントローラ６４０６は、１つ又は２つ以上のモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄに電気的に結合されてもよい。マスタコントローラ６４０６は、有線又は無線接続を通って、１つ又は２つ以上のモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄに結合されてもよい。いくつかの形態では、モータ６４１８ａ〜６４１８ｄは、モータ軸の位置を示す信号を提供するように構成された、関連するモータエンコーダ６４１６ａ〜６４１６ｄを含んでもよい。いくつかの形態では、モータエンコーダ６４１６ａ〜６４１６ｄは省略されてもよい。１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は、例えば１〜１０個のモータコントローラなど、任意の数のモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄと通信するように構成されてもよい。いくつかの形態では、マスタコントローラ６４０６は、１つ又は２つ以上の追加の周辺機器コントローラ（図示なし）と通信するように構成されてもよく、その際、周辺機器コントローラは、例えば超音波機能、電気外科機能、又は外科用器具の他の任意の好適な機能など、１つ又は２つ以上の非電動の外科機能を制御するように構成されてもよい。
１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄと同期して通信してもよい。マスタコントローラ６４０６からの通信は、例えば、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄの特定のサブルーチン若しくは機能を実行する命令を提供すること、状態更新に関してモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄに問い合わせること、及びモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄからのフィードバック情報を受信することを含んでもよい。同期通信は、通信が時間同期される場合、マスタコントローラ６４０６とモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄとの間の直通通信であってもよい。例えば、図１１４に示される形態では、マスタコントローラ６４０６は、事前定義の時間窓の間、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄのそれぞれと通信してもよい。別の形態では、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄの間でトークンが渡されて、所定期間の間、現在トークンを保持しているモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄが、マスタコントローラ６４０６と通信することが可能にされてもよい。
１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は主制御プロセスを実行してもよい。主制御プロセスは、ユーザ入力を監視するか、外科用器具１０の動作を実行するか、フィードバックをユーザに提供するか、又は外科用器具１０の他の任意の機能を行ってもよい。例えば、１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は、切断及び封着動作を含む主制御プロセスを実行してもよい。いくつかの形態では、主制御プロセスは、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄのそれぞれに制御信号を提供してもよい。モータ６４１８ａ〜６４１８ｄの個々の機能の実行は、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄによって制御されてもよい。いくつかの形態では、主制御プロセスは、モジュール式の軸３０又は用具部分１００など、モジュールの外科用構成要素の取付け若しくは取外しに基づいて、モータ６４１８〜６４１８ｄの１つ又は２つ以上を起動するか、又は作動停止してもよい。マスタコントローラ６４０６は、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄに制御信号を提供してもよく、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄから状態信号を受信してもよい。状態信号は、例えば、機能完了信号、故障信号、アイドル信号、又はフィードバック信号を含んでもよい。
いくつかの形態では、機能信号は、モータコントローラ対６４０９ａ〜６４０９ｄによって実行可能な機能の動作又は完了状態を示してもよい。例えば、機能信号は、圧締め動作が起こっているか又は完了していることを示してもよい。機能信号はまた、例えば、圧締め動作中に圧締めされた組織によって加えられる力の量を示すなど、動作の成功を示してもよい。モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄは、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄが、関連するモータ６４１８ａ〜６４１８ｄにおける、又は外科手術の完了におけるエラーを検出した場合に、故障信号を生成させてもよい。故障信号は、マスタコントローラ６４０６によって、例えば視覚的インジケータ又は可聴インジケータなど、操作者に対する故障信号を生成させてもよい。故障信号はまた、マスタコントローラ６４０６によって、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄに制御信号を送って、いずれの現在実行中の機能も停止させてもよい。
アイドル信号は、関連するモータ６４１８ａ〜６４１８ｄが空転しており、外科用器具１０の関連する機能を行うのに利用されてもよいことを示すため、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄによってマスタコントローラ６４０６に提供されてもよい。１つの形態では、アイドル信号は、機能がモータ６４１８ａ〜６４１８ｄによって行われたことを示してもよい。例えば、１つの形態では、第１のモータコントローラ６４１４ａは、圧締め動作を行うため、マスタコントローラ６４０６から制御信号を受信してもよい。第１のモータコントローラ６４１４ａは、マスタコントローラ６４０６からの制御信号を、モータ６４１８ａに対する１つ又は２つ以上の制御信号に変換してもよい。一旦モータ６４１８ａが示された機能を行うと、モータコントローラ６４１４ａは、アイドル信号をマスタコントローラ６４０６に送信して、モータ６４１８ａが要求された機能を完了していることを示してもよい。
様々な形態では、フィードバック信号は、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄによってマスタコントローラ６４０６に提供されてもよい。マスタコントローラ６４０６は、フィードバックを操作者に提供する、１つ又は２つ以上の関連するフィードバックデバイス（図示なし）を有してもよい。モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄから受信したフィードバック信号は、マスタコントローラ６４０６によって、フィードバックデバイスのための制御信号に変換されてもよい。いくつかの形態では、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄは、フィードバックデバイスにフィードバック信号を直接提供してもよい。
いくつかの形態では、マスタコントローラ６４０６とモータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄとの間の同期通信は、オーバーライド信号によって中断されることがある。オーバーライド信号は、マスタコントローラ６４０６によって同期通信を中止させ、モータコントローラ６４１４ａと通信させて、オーバーライド信号を生成させてもよい。様々な形態では、オーバーライド信号は、モータの故障、ユーザからの入力信号の結果として、又は１つ又は２つ以上のフィードバック信号の所定の閾値に基づいて、モータコントローラ６４１４ａによって生成してもよい。オーバーライド信号は、マスタコントローラ６４０６によって、モータコントローラ６４１４ａ〜６４１４ｄのそれぞれに信号を遅らせて、オーバーライド信号の生成をもたらした条件が解決されるまで、モータ６４１８ａ〜６４１８ｄの全ての動作を中止してもよい。１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は、オーバーライド信号を操作者に通知するため、フィードバックデバイスのための信号を生成させてもよい。
図１１６は、二重コントローラのモジュール式モータ制御プラットフォーム６５００の１つの形態を示す。本明細書で記載するように、プラットフォーム６５００はまた、制御回路３７０２によって実装されてもよい。二重コントローラのモジュール式モータ制御プラットフォーム６５００は、マスタコントローラ６５０６、スレーブスレーブコントローラ６５０７、及び４つのモータコントローラ対６５０９ａ〜６５０９ｄを備える。モジュール式モータ制御プラットフォーム６４００は、モータ６５１８ａ、６５１８ｂ、６５１８ｃ、６５１８ｃを制御するように構成されてもよい。例えば、遠位側ロールモータ６５１８ａは、エンドエフェクタ回転モータ５６０に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。関節運動モータ６５１８ｂは、関節運動モータ４０２に関して本明細書で記載したのと類似の方法で動作してもよい。近位側ロールモータ６５１８ｃは、軸回転モータ６１０に関して本明細書に記載したのと類似の方法で動作してもよい。トランザクションモータ６５１８ｄは、発射モータ５３０に関して本明細書に記載したのと類似の方法で動作してもよい。
モジュール式モータ制御プラットフォーム６４００は、関節運動モータ４０２、発射モータ５３０、エンドエフェクタ回転又は「遠位側ロール」モータ５６０、及び軸回転又は「近位側ロール」モータ６１０を制御するように構成されてもよい。マスタコントローラ６５０６及びスレーブコントローラ６５０７はそれぞれ、利用可能なモータコントローラの部分集合と関連付けられてもよい。例えば、図示される形態では、マスタコントローラ６５０６は第１及び第２のモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｂと関連付けられ、スレーブコントローラ６５０７は第３及び第４のモータコントローラ６５２６ｃ〜６５２６ｄと関連付けられる。マスタコントローラ６５０６及びスレーブコントローラ６５０７は電気的に通信していてもよい。いくつかの形態では、スレーブコントローラ６５０７は、遠位側回路基板８１０又は近位側回路基板８２０上に位置してもよい。スレーブコントローラ６５０７は、マスタコントローラ６５０６が通信し制御しなければならないモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄの数を低減することによって、マスタコントローラ６５０６に対する負荷を低減してもよい。マスタコントローラ６５０６及びスレーブコントローラ６５０７は、１つ又は２つ以上のコントローラ入力６５０８を受信してもよい。
１つの形態では、マスタコントローラ６５０６は、第１のモータコントローラ６５２６ａ及び第２のモータコントローラ６５２６に制御信号を直接提供してもよい。マスタコントローラ６５０６はまた、スレーブコントローラ６５０７に制御信号を提供してもよい。スレーブコントローラは、第３のモータコントローラ６５２６ｃ及び第４のモータコントローラ６５２６ｄに制御信号を提供してもよい。マスタコントローラ６５０６が問い合わせ及び制御をしなければならないモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄの数を低減することによって、二重コントローラのモジュール式モータ制御プラットフォーム６５００は、応答時間を増加させてもよく、又はマスタコントローラ６５０６の追加の処理負荷を他のタスク専用にしてもよい。１つの形態では、マスタコントローラ６５０６は主制御プロセスを実行してもよく、スレーブコントローラ６５０７は、マスタコントローラ６５０６からの入力に基づいてモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄに対する１つ又は２つ以上の信号を生成させる、従制御プロセスを実行してもよい。１つの形態では、スレーブコントローラ６５０７は、例えば圧締めボタン又は発射スイッチなど、１つ又は２つ以上のユーザ制御からコントローラ入力を受信してもよい。１つの形態では、マスタコントローラ６５０６は、１つ又は２つ以上のスレーブコントローラ６５０７と通信してもよく、モータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄに任意の制御信号を直接提供しなくてもよい。
１つの形態では、追加のモータコントローラ又は外科用モジュールを制御するため、追加のスレーブコントローラ６５０７がシステムに追加されてもよい。１つの形態では、モータコントローラの定義済みの閾値を要するときにのみ、スレーブコントローラ６５０７が利用されてもよい。例えば、図１１５に示される形態では、４つのモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄが、二重コントローラのモジュール式モータ制御プラットフォーム６５００に接続される。マスタコントローラ６５０６及びスレーブコントローラ６５０７はそれぞれ、２つのモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄと関連付けられる。例えば、軸３０を、関節運動用モータに対してのみ必要な異なる軸と交換することなどによって、１つ又は２つ以上のモータを作動停止させることにより、マスタコントローラ６５０６に対する処理負荷を低減するのにスレーブコントローラ６５０７の追加の処理電力が不要なので、スレーブコントローラ６５０７の作動停止がもたらされてもよい。いくつかの形態では、１つ又は２つ以上のモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄの作動停止によって、残りのモータコントローラが、空転しているスレーブコントローラ６５０７に割り当てられてもよい。例えば、第３及び第４のモータ６５１８ｃ、６５１８ｄを作動停止させることで、スレーブコントローラ６５０７が空転してもよい。第２のモータコントローラ６５２６ｂは、マスタコントローラ６５０６の処理負荷を減少させるため、マスタコントローラ６５０６から分離され、スレーブコントローラ６５０７に接続されてもよい。マスタコントローラ６５０６と１つ又は２つ以上のスレーブコントローラ６５０７との間の制御の最適な分布を担保するため、１つ又は２つ以上の負荷平衡プロセスが、主制御プロセスの一部として実行されてもよい。
次に図１１４〜図１１６を再び参照すると、複数のモータコントローラを備えるモジュール式外科用器具１０を制御する方法が開示されてもよい。モジュール式外科用器具１０を制御する方法を、図１１４〜図１１６に関して考察するが、当業者であれば、方法は、外科用器具の任意の実施形態、又は本明細書に記載する様々な制御プラットフォームに関して用いられてもよいことを認識するであろう。方法は、マスタコントローラ６５０６によって、１つ又は２つ以上の制御信号を含む主制御プロセスを生成させることを含んでもよい。方法は、マスタコントローラ６５０６から１つ又は２つ以上のモータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄに、生成した制御信号を送信することを更に含んでもよい。モータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄは送信された制御信号を受信してもよい。いくつかの形態では、第１のモータコントローラ６５２６ａが受信する制御信号の部分集合は、マスタコントローラ６５０６及び第１のモータコントローラ６５２６ａが同期通信している特定の期間の間、マスタコントローラ６５０６によって送信される制御信号を含んでもよい。方法は、モータコントローラ６５２６ａ〜６５２６ｄによって、マスタコントローラ６５０６から受信した制御信号に基づいて、１つ又は２つ以上の関連するモータ６５１８ａ〜６５１８ｄを制御することを更に含んでもよい。
いくつかの形態では、方法は、マスタコントローラ６５０６によって、１つ又は２つ以上の制御信号をスレーブコントローラ６５０７に送信することを含んでもよい。スレーブコントローラ６５０７は、１つ又は２つ以上のモータコントローラ６５２６ｃ〜６５２６ｄと電気的に通信していてもよい。スレーブコントローラ６５０７は、マスタコントローラ６５０６から受信した入力に基づいて１つ又は２つ以上のモータ制御信号を生成させることを含む、従制御プロセスを実行してもよい。従制御プロセスは、スレーブコントローラ６５０７によって、モータ制御信号を１つ又は２つ以上の電気的に結合されたモータコントローラ６５２６ｃ〜６５２６ｄに送信することを更に含んでもよい。方法は、モータコントローラ６５２６ｃ〜６５２６ｄによって、受信したモータ制御信号に反応して１つ又は２つ以上の関連するモータを制御することを更に含んでもよい。様々な形態では、生成したモータ制御信号の部分集合は、所定の期間の間、モータコントローラ６５２６ｃ〜６５２６ｄのそれぞれに同期して送信されてもよい。
図１１７は、例えば、図１１４〜図１１６に示されるマスタコントローラ又は他の任意の好適なマスタコントローラなどの、マスタコントローラによって実行されてもよい主制御プロセス６６００の１つの形態を示す。１つの形態では、外科用器具１０は、例えば関節運動モータ４０２、発射モータ５３０、エンドエフェクタ回転又は「遠位側ロール」モータ５６０、及び軸回転又は「近位側ロール」モータ６１０、並びにジョイスティック８４２など、４つのモータを備えてもよい。外科用器具１０は、遠位方向回転機能、把持機能、圧締め機能、及び発射機能を行うように構成されてもよい。外科用器具１０は、例えばホームボタン、アンロードボタン、把持ボタン、圧締めボタン、又は発射ボタンなど、外科用器具１０の様々な動作を制御するための１つ又は２つ以上のボタンを備えてもよい。外科用器具１０は、外科用器具１０の動作に関してユーザに視覚的フィードバックを提供するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。
いくつかの形態では、外科用器具１０が起動されると、マスタコントローラ６４０６はデバイスをデフォルトモードにする。図示される主制御プロセス６６００では、デフォルトモードは関節運動状態６６０２である。関節運動状態６６０２は、４つの利用可能なモータのうち３つを起動させることを含んでもよい。起動したモータは、軸３０の回転（例えば、軸回転モータ６１０）、エンドエフェクタ１０２の回転（例えば、エンドエフェクタ回転モータ５６０）、及び／又はエンドエフェクタ１０２の関節運動（例えば、関節運動モータ４１０）を制御してもよい。デフォルト関節運動モードでは、ジョイスティック８４２は活性であってもよい。関節運動状態６６０２では、ジョイスティック８４２は、軸３０及びエンドエフェクタ１０２の関節運動又は回転を制御するのに使用されてもよい。遠位方向回転機能は活性（又は利用可能）であってもよいが、把持、圧締め、及び発射機能は利用不能である。ホームボタンもデフォルト状態で起動されてもよい。外科用器具１０が、外科用器具１０が安全に移動されてもよい状態にあることを示すため、ＬＥＤは緑であってもよい。
ユーザがホームボタン６６０４を押して、外科用器具１０がホーム状態６６０６に、例えばエンドエフェクタ１０２が軸３０に対して真っ直ぐにされ、軸３０及びエンドエフェクタ１０２がゼロ回転状態に戻される開始状態に戻されてもよい。ホーム状態６６０６は、１つの動作から別の動作に移動するのに有用であってもよく、又はユーザが動作中に外科用器具１０を迅速に再配向することを可能にしてもよい。一旦ホーム状態６６０６に達すると、主制御プロセス６６００はデフォルトの関節運動状態６６０２に戻ってもよい（６６０５）。
１つの形態では、異なる用具を軸３０に取り付けることを可能にするため、図１及び２に示されるエンドエフェクタ１０２は、軸３０に解放可能に接続されてもよい。軸３０は、様々な軸を外科用器具１０に取り付けることを可能にするため、ハンドル２０に解放可能に接続されてもよい。１つの形態では、マスタコントローラ６４０６は、外科用器具１０からのエンドエフェクタ１０２又は軸３０の排出６６０８を感知してもよく、新しい軸又は用具部分が外科用器具１０に取り付けられ、外科用器具１０がホーム状態６６０６に戻されるまで、外科用器具１０の動作を不能にしてもよい。主制御プロセス６６００が新しいエンドエフェクタ１０２を検出し、ホーム状態６６０６に戻った後、主制御プロセス６６００はデフォルト状態６６０２に入ってもよい。
１つの形態では、外科用器具１０にはエンドエフェクタ１０２が取り付けられてもよい。エンドエフェクタ１０２は、把持機能を行うように構成されてもよい。把持機能は、アンビルアセンブリ１９０とエンドエフェクタ１０２のカートリッジ１３０との間にある組織の区域を把持することを含んでもよい。外科用器具１０は、把持機能を起動させる把持ボタンを備えてもよい。ユーザが把持ボタンを押すと（６６１４）、外科用器具１０は把持モード６６１６に入って、軸３０に対する回転又は関節運動など、エンドエフェクタ１０２の移動をロックアウトしてもよい。把持モード６６１６は、第４のモータ（例えば、発射モータ５３０）を起動して、例えばアンビルアセンブリ１９０を開位置から閉位置に移動するなど、エンドエフェクタ１０２の一部分によって組織区画を把持してもよい。外科用器具１０が把持状態に入ると、圧締めボタンが起動されてもよい。
いくつかの形態では、臨床医は、圧締めボタンを押して（６６２０）、外科用器具１０を圧締めモード６６２２に入らせてもよい。圧締めモード６６２２では、外科用器具１０は、後に続く動作中の組織区画の解放を防ぐため、第４のモータをロックアウトしてもよい。圧締めモード６６２２は、ハンドル２０上にある発射ボタンを起動してもよい。一旦外科用器具１０が圧締めモード６６２２に入ると、マスタコントローラ６４０６は、ＬＥＤを青に変化させて、組織がアンビルアセンブリ１９０に圧締めされていること、及び外科用器具１０を発射して、ステープル留め及び切断動作を行うことができることを、臨床医に対して指示してもよい。
臨床医は、発射ボタンを押して（６６２６）、外科用器具１０を発射モード６６２８に入れてもよい。発射モード６６２８において、外科用器具１０は、例えばモータ１〜３など、外科用器具１０の移動を制御するように構成されたモータを作動停止してもよい。発射モード６６２８は、上述したようなステープル留め及び切断動作を制御するように構成可能であってもよい、第４のモータを作動させてもよい。発射ボタンが押し下げられて、マスタコントローラ６４０６が第４のモータと関連付けられたモータコントローラに対する制御信号を生成させて、ステープル留め及び切断動作を作動させ、切断部分１６４及び／又はスレッド１７０を、エンドエフェクタ１０２内に位置するステープルカートリッジ１３０内で前進させてもよい。発射シーケンスの間、ＬＥＤは、マスタコントローラ６４０６によって、外科用器具１０が発射を行っていることを臨床医に知らせるように赤に設定されてもよい。「発射済みタグ」は、マスタコントローラ６４０６によって真に設定されて、外科用器具が発射されており、再び発射できないことを示してもよい。切断部分１６４がエンドエフェクタ１０２の遠位端に達していると、マスタコントローラ６４０６、又は第４のモータと関連付けられたモータコントローラは、切断部分１６４をマスタコントローラ６４０６撤回してもよい。一旦切断部分１６４が反転行程を完了し、その開始位置に戻ると、主制御プロセス６６００は圧締め状態６６２２に戻ってもよい（６６３０）。
臨床医は、圧締めボタンを押し下げることによって、圧締め状態６６２２を作動停止してもよい（６６２４）。主制御プロセス６６００は、圧締め状態６６２２が作動停止されると、１つ又は２つ以上の制御信号を生成させて把持状態６６１６に戻る。次に、臨床医は、把持状態６６１６を解放（６６１８）し、関節運動状態６６０２又は他の任意の好適なデフォルト状態へと移行してもよい。当業者であれば、主制御プロセス６６００は、外科用器具１０又は任意の取り付けられた外科用モジュールによって実行可能である、任意の外科手術又は機能に適応するように修正されてもよいことを認識するであろう。いくつかの形態では、主制御プロセス６６００は、取り付けられた軸、エンドエフェクタ、又は電源モジュールに基づいて自動的に構成されてもよい。
１つの一般的な形態によれば、少なくとも２つの離散的な回転制御運動を同時にかつ独立して電気的に生成するように構成される、ハンドルアセンブリを備える外科用器具が提供される。外科用器具は、細長い軸アセンブリに動作可能に結合されるエンドエフェクタに対して少なくとも２つの離散的な回転制御運動を、独立にかつ同時に送受信するため、ハンドルアセンブリと動作可能にインターフェース接続する細長い軸アセンブリを更に含んでもよい。
別の一般的な形態によれば、少なくとも３つの離散的な回転制御運動を同時にかつ独立して生成するように構成される、ハンドルアセンブリを備える外科用器具が提供される。外科用器具は、細長い軸アセンブリに動作可能に結合されるエンドエフェクタに対して少なくとも３つの離散的な回転制御運動を、独立にかつ同時に送受信するため、ハンドルアセンブリと動作可能にインターフェース接続する細長い軸アセンブリを更に含んでもよい。
別の一般的な形態によれば、複数の離散的な回転制御運動を電気的に生成するように構成される、駆動システムを備える外科用器具が提供される。外科用器具は、軸中心線を中心にして細長い軸アセンブリを回転させる、第１の回転制御運動を受信する駆動システムに動作可能に結合される、細長い軸アセンブリを更に含んでもよい。細長い軸アセンブリは、駆動システムから、細長い軸アセンブリに動作可能に結合される外科用エンドエフェクタに対して、第２の回転制御運動を送受信して、軸中心線を中心にして細長い軸アセンブリに対して外科用エンドエフェクタを回転させるように構成されてもよい。細長い軸アセンブリは、駆動システムから、細長い軸アセンブリ及び外科用エンドエフェクタと通信する関節継手に対して、第３の回転制御運動を送受信して、軸中心線を実質的に横断する関節運動軸線を中心にして外科用エンドエフェクタを関節運動させるように更に構成されてもよい。
更に別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリと、前記細長い軸アセンブリに複数の回転制御運動を生成及び適用するように構成される駆動システムとを含む、外科用器具のための関節継手が提供される。少なくとも１つの形態では、関節継手は、細長い軸アセンブリに結合される近位側継手部分と、近位側継手部分に移動可能に結合されると共に、外科用エンドエフェクタとインターフェース接続するように構成される遠位側継手部分とを備える。第１の歯車列は、細長い軸アセンブリの近位側発射軸部分と動作可能にインターフェース接続してもよい。遠位側発射軸は、外科用エンドエフェクタと動作可能にインターフェース接続して、近位側発射軸からの回転発射運動を外科用エンドエフェクタに伝達すると共に、近位側継手部分に対する遠位側継手部分の関節運動を容易にしてもよい。第２の歯車列は、細長い軸アセンブリの近位側回転軸部分と動作可能にインターフェース接続して、遠位方向回転制御運動を外科用エンドエフェクタに伝達して外科用エンドエフェクタを細長い軸アセンブリに対して回転させると共に、近位側継手部分に対する遠位側継手部分の関節運動を容易にしてもよい。
別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリと、該細長い軸アセンブリに複数の回転制御運動を生成及び適用するように構成される駆動システムとを有する、外科用器具のための関節継手が提供される。少なくとも１つの形態では、関節継手は、細長い軸アセンブリに結合される近位側クレビスと、細長い軸アセンブリによって画定される軸中心線を実質的に横断する関節運動軸線を中心にして、近位側クレビスに対して選択的に枢動移動するように近位側クレビスに枢動可能にピン止めされる、遠位側クレビスとを含む。第１の歯車列は、第１の歯車列のいずれの部分も、関節継手のいずれかの部分を越えて径方向外側に延在しないように、近位側及び遠位側クレビスの間に画定される歯車区域内で支持されてもよい。第１の歯車列は、細長い軸アセンブリの近位側発射軸部分と動作可能にインターフェース接続してもよい。遠位側発射軸は、外科用エンドエフェクタと動作可能にインターフェース接続して、回転発射運動を近位側発射軸から外科用エンドエフェクタに伝達すると共に、近位側クレビスに対する遠位側クレビスの枢動移動を容易にしてもよい。第２の歯車列は、第１の歯車列のいずれの部分も、関節継手のいずれかの部分を越えて径方向外側に延在しないように、歯車区域内で支持されてもよい。第２の歯車列は、細長い軸アセンブリの近位側回転軸部分と動作可能にインターフェース接続して、遠位方向回転制御運動を外科用エンドエフェクタに伝達して外科用エンドエフェクタを細長い軸アセンブリに対して回転させると共に、近位側クレビスに対する遠位側クレビスの関節運動を容易にしてもよい。
別の一般的な形態によれば、複数の回転制御運動を生成するように構成される駆動システムを含む外科用器具が提供される。細長い軸アセンブリは、駆動システムと動作可能にインターフェース接続すると共に、駆動システムと動作可能にインターフェース接続してそこから遠位方向回転制御運動を受信する外軸セグメントを備えてもよい。関節運動軸は、駆動システムと動作可能にインターフェース接続してそこから回転関節運動を受信してもよい。細長い軸アセンブリは、駆動システムと動作可能にインターフェース接続してそこから回転発射運動を受信する、近位側発射軸セグメントを更に含んでもよい。外科用器具は、細長い軸アセンブリに結合される近位側クレビスと、細長い軸アセンブリによって画定される軸中心線を実質液に横断する関節運動軸線を中心にして、それに対して選択的に枢動移動するために、近位側クレビスに枢動的にピン止めされる遠位側クレビスとを含んでもよい、関節継手を更に含んでもよい。結合アセンブリは、遠位側クレビスと回転可能にインターフェース接続すると共に、外科用エンドエフェクタに取り付けられるように構成されてもよい。遠位側発射軸セグメントは、結合アセンブリに動作可能に支持されると共に、外科用エンドエフェクタの駆動軸部分とインターフェース接続するように構成されてもよい。第１の歯車列は、近位側発射軸セグメント及び遠位側発射軸セグメントと動作可能にインターフェース接続して、回転発射運動を近位側発射軸セグメントから遠位側発射軸セグメントに伝達すると共に、遠位側クレビスを近位側クレビスに対して選択的に枢動させるのを可能にしてもよい。第２の歯車列は、近位側回転軸と動作可能にインターフェース接続して、遠位方向回転制御運動を結合アセンブリに伝達すると共に、遠位側クレビスを近位側クレビスに対して選択的に枢動させるのを可能にしてもよい。関節運動駆動リンクは、関節運動軸及び遠位側クレビスとインターフェース接続すると共に、回転関節運動を関節運動軸に加えるのに反応して、関節継手に対して軸線方向に移動することを余儀なくされてもよい。
更に別の一般的な形態によれば、少なくとも１つのエンドエフェクタ導体をその中に有する外科用エンドエフェクタに動作可能に結合される、外科用器具の細長い軸アセンブリ内で支持される、関節継手のカバーが提供される。少なくとも１つの形態では、カバーは、開口した遠位端及び開口した近位端を有する非導電性の中空本体と、それらの間を延在する、関節継手をその中に受け入れる継手受入れ通路とを備える。中空本体は、関節継手の複数部分を互いに対して選択的に関節運動させることを可能にする一方で、それらの部分を中空本体内に実質的に封入するように構成される。少なくとも１つの導電性経路は、中空本体の遠位端から中空本体の近位端まで延在する。少なくとも１つの導電性経路はそれぞれ、エンドエフェクタが細長い軸アセンブリに結合されているときに対応するエンドエフェクタに電気的に接触するように構成される遠位端部分と、細長い軸アセンブリの対応する軸導体に電気的に接触するように構成される近位端部分とを有する。
別の一般的な形態によれば、少なくとも１つの電気軸導体及び関節継手をその中に有する細長い軸アセンブリを含む外科用器具が提供される。少なくとも１つの形態では、関節継手は、細長い軸アセンブリに結合される近位側継手部分を含む。遠位側継手部分は、近位側継手部分に対して選択的に関節運動するようにそれに移動可能に結合される。結合具アセンブリは、遠位側継手部分に対して選択的に回転するようにそれに回転可能に結合される。結合具アセンブリは、外科用エンドエフェクタに分離可能に結合され、エンドエフェクタ内のエンドエフェクタ導体から関節継手までの導電性結合具経路を形成するように構成されてもよい。外科用器具は、導電性結合具経路に接触すると共に、関節継手を横断して、対応する軸導体に接触してそれらの間に導電性経路を形成する、関節継手導体を更に含んでもよい。
別の一般的な形態によれば、少なくとも１つの電気制御構成要素を含む、制御システムを含む外科用器具が提供される。外科用器具は、電気制御構成要素のうちの少なくとも１つと動作可能に通信する電気軸導体を有する、細長い軸アセンブリを更に含む。外科用器具は、細長い軸アセンブリに結合される近位側クレビスを含む関節継手を更に含む。遠位側クレビスは、近位側クレビスに対して選択的に枢動移動するようにそれに枢動的に結合される。外科用器具は、遠位側クレビスに結合される結合具アセンブリと、結合具アセンブリに解放可能に結合される外科用エンドエフェクタとを更に含んでもよい。外科用エンドエフェクタは、外科用エンドエフェクタが結合具アセンブリに結合されているときに結合具アセンブリ内に形成される導電性結合具経路と電気的に接触するように構成される、エンドエフェクタ導体を含んでもよい。関節継手導体は、関節継手を横断すると共に、結合具アセンブリ及び軸導体を通る導電性経路と電気的に接触していてもよい。
更に別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリが動作可能に結合され、外科用エンドエフェクタに動作可能に取り付けられるように構成される、ハンドルアセンブリを含む外科用器具が提供される。モータは、ハンドルアセンブリによって支持されると共に、細長い軸又はそれに結合される外科用エンドエフェクタのうち１つに対して回転運動を加える。サムホイール制御アセンブリは、ハンドルアセンブリ上で動作可能に支持されると共にモータと通信し、それによって、サムホイール制御アセンブリのアクチュエータ部分が第１の方向に枢動されると、モータが細長い軸アセンブリ及びエンドエフェクタのうち１つに第１の方向に回転運動を加え、アクチュエータ部分が第２の方向に枢動されると、モータが細長い軸アセンブリ及びエンドエフェクタのうち１つに第２の方向に回転運動を加える。
別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリが回転可能に結合され、外科用エンドエフェクタに動作可能に取り付けられるように構成される、ハンドルアセンブリを含む外科用器具が提供される。モータは、ハンドルアセンブリによって支持されると共に、軸中心線を中心にして選択的に回転するように細長い軸アセンブリに回転運動を加えるように構成される。外科用器具は、ハンドルアセンブリに対して枢動的に支持される、サムホイールアクチュエータ部材を含むサムホイール制御アセンブリを更に含む。第１の磁石はサムホイールアクチュエータ部材上で支持され、第２の磁石はサムホイールアクチュエータ部材上で支持される。サムホイールアクチュエータ部材が非作動位置にあるとき、固定のセンサは第１及び第２の磁石の間で中央に配設される。固定のセンサは、サムホイールアクチュエータが第１の方向に枢動すると、モータが細長い軸アセンブリに対して第１の方向に回転運動を加え、サムホイールアクチュエータが第２の方向に枢動すると、モータが細長い軸アセンブリに対して第２の方向に回転運動を加えるようにモータと通信する。
別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリが回転可能に結合されると共に、軸中心線を中心にして細長い軸アセンブリに対してエンドエフェクタが選択的に回転してもよいように、外科用エンドエフェクタに動作可能に取り付けられるように構成される、ハンドルアセンブリを含む外科用器具が提供される。モータは、ハンドルアセンブリによって支持されると共に、軸中心線を中心にして選択的に回転させるため、エンドエフェクタか又はエンドエフェクタが結合される細長い軸アセンブリの結合具部分に、回転運動を加えるように構成される。外科用器具は、ハンドルアセンブリに対して枢動的に指示される、サムホイールアクチュエータ部材を含むサムホイール制御アセンブリを更に含む。第１及び第２の磁石はサムホイールアクチュエータ部材上で支持される。固定のセンサは、サムホイールアクチュエータ部材が非作動位置にあるとき、第１及び第２の磁石の間で中央に配設される。固定のセンサは、サムホイールアクチュエータを第１の方向に枢動させると、モータがエンドエフェクタ又は結合具部分に第１の方向に回転運動を加え、サムホイールアクチュエータを第２の方向に枢動させると、モータがエンドエフェクタ又は結合具部分に第２の方向に回転運動を加えるようにモータと通信する。
更に別の一般的な形態によれば、複数のモータを支持するハウジングを含む外科用器具が提供される。外科用器具は、ハウジングによって移動可能に支持される第１のスイッチアセンブリを含むと共に、第１のスイッチアセンブリに対するジョイスティックの枢動移動によって、それと通信しているモータのうちの少なくとも１つに対して少なくとも１つの対応する制御信号が送られるように、ジョイスティックが移動可能に装着される、ジョイスティック制御アセンブリを更に含む。ジョイスティックアセンブリは、第１のセンサ及び第２のセンサを備えると共に、第２のセンサが第１のセンサに対して移動することによって、それと通信しているモータの別の１つに対して少なくとも１つの他の制御信号が送られるように、第１のスイッチアセンブリと共に移動可能である、第２のスイッチアセンブリを更に含む。
別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリがそれに対して回転可能に支持されるハンドルアセンブリを含む、外科用器具が提供される。近位側ロールモータは、ハンドルアセンブリによって支持され、細長い軸アセンブリに対して近位方向回転運動を加えて、軸中心線を中心にしてハンドルアセンブリに対して細長い軸アセンブリを回転させるように構成される。外科用エンドエフェクタは、細長い軸アセンブリに動作可能に結合され、少なくとも１つの発射運動の適用時に外科的処置を行うように構成される。発射モータは、ハンドルアセンブリによって支持され、外科用エンドエフェクタに転送される発射運動を細長い軸アセンブリの一部分に加えるように構成される。外科用器具は、ハンドルアセンブリによって移動可能に支持される第１のスイッチアセンブリを備えると共に、第１のスイッチアセンブリに対するジョイスティックの枢動移動によって、少なくとも１つの対応する制御信号が近位側ロールモータに送られるように、ジョイスティックが移動可能に装着される、ジョイスティック制御アセンブリを更に含む。ジョイスティック制御アセンブリは、第１のセンサ及び第２のセンサを備えると共に、第２のセンサが第１のセンサに対して移動することによって、少なくとも１つの他の制御信号が発射モータに送られるように、第１のスイッチアセンブリと共に移動可能である、第２のスイッチアセンブリを更に含む。
別の一般的な形態によれば、細長い軸アセンブリがそれに対して回転可能に支持される、ハンドルアセンブリを含む外科用器具が提供される。外科用器具は、細長い軸アセンブリに結合される近位側継手部分と、近位側継手部分に移動可能に結合される遠位側継手部分とを備える関節継手を更に含む。関節運動モータは、ハンドルアセンブリによって支持され、関節運動を関節継手に加えて、遠位側継手部分を近位側継手部分に対して移動させるように構成される。外科用エンドエフェクタは、細長い軸アセンブリに動作可能に結合され、少なくとも１つの発射運動の適用時に外科的処置を行うように構成される。発射モータは、ハンドルアセンブリによって支持され、外科用エンドエフェクタに転送される発射運動を細長い軸アセンブリの一部分に加えるように構成される。外科用器具は、ハンドルアセンブリによって移動可能に支持される第１のスイッチアセンブリを備えると共に、第１のスイッチアセンブリに対するジョイスティックの枢動移動によって、少なくとも１つの対応する制御信号が関節運動モータに送られるように、ジョイスティックが移動可能に装着される、ジョイスティック制御アセンブリを更に含む。ジョイスティック制御アセンブリは、第１のセンサ及び第２のセンサを備えると共に、第２のセンサが第１のセンサに対して移動することによって、少なくとも１つの他の制御信号が発射モータに送られるように、第１のスイッチアセンブリと共に移動可能である、第２のスイッチアセンブリを更に含む。
別の一般的な形態によれば、組織に作用する外科用器具が提供される。器具は、少なくとも１つのプロセッサ及び動作可能に関連するメモリと、プロセッサと通信している少なくとも１つのモータと、少なくとも１つの作動デバイスとを備える。プロセッサは、取外し可能な用具部分から、取外し可能な用具について説明する第１の変数を受信するようにプログラムされる。プロセッサはまた、第１の変数を器具制御アルゴリズムに加えるようにプログラムされる。更に、プロセッサは、入力制御信号を駆動デバイスから受信し、入力制御信号を考慮する器具制御アルゴリズムにしたがって、取外し可能な用具と併せて外科用器具を動作させる少なくとも１つのモータを制御するようにプログラムされる。
追加の一般的な形態によれば、プロセッサは、取外し可能な用具から、取外し可能な用具と関連する外科用器具の動作について説明する用具制御アルゴリズムを受信するようにプログラムされてもよい。プロセッサはまた、入力制御信号を作動デバイスから受信し、入力制御信号を考慮して用具制御アルゴリズムにしたがって、取外し可能な用具と併せて外科用器具を動作させる少なくとも１つのモータを制御するようにプログラムされてもよい。
別の一般的な形態によれば、低出力信号をエンドエフェクタから遠隔デバイスに中継するように構成される外科用器具が開示されてもよい。外科用器具は、ハンドルと、ハンドルから遠位側に延在する軸と、軸の遠位端に取り付けられるエンドエフェクタとを備えてもよい。センサはエンドエフェクタ内に配設されてもよい。センサはエンドエフェクタにおける条件を示す信号を生成させてもよい。送信器はエンドエフェクタ内に位置してもよい。送信器は、第１の電力レベルでセンサからの信号を送信してもよい。信号は、外科用器具のハンドル内にある中継局によって受信されてもよい。中継局は、信号を増幅し、第１の電力レベルよりも高い第２の電力レベルで、再送信するように構成される。
追加の一般的な形態によれば、外科用器具のエンドエフェクタから遠隔デバイスに信号を中継する中継局が開示されてもよい。中継局は、エンドエフェクタに配設されるセンサから信号を受信するように構成される受信器を備える。信号は第１の電力レベルで送信される。中継局は、信号を第２の電力レベルに増幅するように構成される増幅器を更に備える。送信器は信号を第２の電力レベルで送信するように構成される。第２の電力レベルは第１の電力レベルよりも高い。
一般的な形態によれば、エンドエフェクタ内の感知モジュールから受信される信号を中継する方法が開示されてもよい。方法は、センサによって、外科用エンドエフェクタにおける条件を示す第１の信号を生成させることを含む。センサはエンドエフェクタ内に位置する。方法は、送信器を使用して、第１の電力レベルの第１の信号を送信すること、及び受信器を使用して、送信された信号を中継局で受信することを更に含む。第１の信号は、増幅器を使用して中継局によって、第２の電力レベルを含む高出力信号に増幅される。第２の電力レベルは第１の電力レベルよりも高い。高出力信号は、中継局を使用して第２の電力レベルで送信される。高出力信号は、ビデオモニタなどの遠隔デバイスによって受信される。ビデオモニタは、外科用エンドエフェクタにおける条件の図式的表現を表示する。
上記のもののいくつかの部分は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する動作の方法及び記号的表現に関して提示される。これらの説明及び表現は、当業者が自身の仕事の実体を他の当業者に最も効果的に伝達するための手段である。方法は、本明細書では、また一般に、所望の結果に結び付く首尾一貫した一連のアクション（命令）と考えられる。そのアクションは物理量の物理的操作を要するものである。通常、必須ではないものの、これらの量は、格納、転送、結合、比較、又は別の形で操作することができる、電気、磁気、又は光信号の形態をとる。場合によっては、主に一般的用途の理由から、これらの信号を、ビット、値、要素、文字、項、数字などと呼ぶのが便利である。更に、場合によっては、物理量の物理的操作を要するアクションの特定の構成を、普遍性を損なうことなく、モジュール又はコードデバイスと呼ぶことも便利である。
本発明の特定の態様は、方法の形態で本明細書に記載するプロセスステップ及び命令を含む。本発明のプロセスステップ及び命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアの形で具体化することができ、ソフトウェアの形で具体化した場合、ダウンロードして、様々なオペレーティングシステムによって使用される異なるプラットフォームに常駐させ、そこから動作させることができることに留意されたい。
本発明はまた、本明細書の動作を行う装置に関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築されてもよく、あるいはコンピュータに格納されるコンピュータプログラムによって選択的に起動又は再構成される、汎用コンピュータを含んでもよい。かかるコンピュータプログラムは、フロッピーディスク、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ，磁気若しくは光カード、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）、又は電子的命令を格納するのに適した任意のタイプの媒体を含み、それぞれコンピュータシステムバスに結合される、任意のタイプのディスクなどであるがそれらに限定されない、コンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。更に、本明細書において言及するコンピュータ及びコンピュータシステムは、シングルプロセッサを含んでもよく、あるいは計算能力の増大に対応して複数のプロセッサ設計を用いるアーキテクチャであってもよい。
本明細書に提示する方法及び表示は、本質的に、いかなる特定のコンピュータ又は他の装置にも関連しない。様々な汎用システムも、本明細書の教示にしたがってプログラムと共に使用されてもよく、あるいは、必要な方法作用を行うため、より専門的な装置を構築するのが便利であると証明することができる。様々なこれらのシステムに必要な構造が上述の説明から明白となるであろう。加えて、本発明はいずれの特定のプログラミング言語に関しても説明されていない。本明細書に記載するような本発明の教示を実現するのに、様々なプログラミング言語が使用されてもよく、特定の言語に対する上述の任意の言及は、本発明の使用可能性及び最良の形態を開示するために使用されることが理解されるであろう。
様々な形態では、低出力信号をエンドエフェクタから遠隔デバイスに中継するように構成される外科用器具が開示される。外科用器具は、ハンドルと、ハンドルから遠位側に延在する軸と、軸の遠位端に取り付けられるエンドエフェクタとを備えてもよい。センサはエンドエフェクタ内に配設されてもよい。センサはエンドエフェクタにおける条件を示す信号を生成させてもよい。送信器はエンドエフェクタ内に位置してもよい。送信器は、第１の電力レベルでセンサからの信号を送信してもよい。信号は、外科用器具のハンドル内にある中継局によって受信されてもよい。中継局は、信号を増幅し、第１の電力レベルよりも高い第２の電力レベルで、再送信するように構成される。
様々な形態では、外科用器具のエンドエフェクタから遠隔デバイスに信号を中継する中継局が開示される。中継局は、エンドエフェクタに配設されるセンサから信号を受信するように構成される受信器を備える。信号は第１の電力レベルで送信される。中継局は、信号を第２の電力レベルに増幅するように構成される増幅器を更に備える。送信器は信号を第２の電力レベルで送信するように構成される。第２の電力レベルは第１の電力レベルよりも高い。
様々な形態では、エンドエフェクタ内の感知モジュールから受信される信号を中継する方法が開示される。方法は、センサによって、外科用エンドエフェクタにおける条件を示す第１の信号を生成させることを含む。センサはエンドエフェクタ内に位置する。方法は、送信器を使用して、第１の電力レベルの第１の信号を送信すること、及び受信器を使用して、送信された信号を中継局で受信することを更に含む。第１の信号は、増幅器を使用して中継局によって、第２の電力レベルを含む高出力信号に増幅される。第２の電力レベルは第１の電力レベルよりも高い。高出力信号は、中継局を使用して第２の電力レベルで送信される。高出力信号は、ビデオモニタなどの遠隔デバイスによって受信される。ビデオモニタは、外科用エンドエフェクタにおける条件の図式的表現を表示する。
様々な形態では、センサ矯正エンドエフェクタが開示される。センサ矯正エンドエフェクタは、関節運動点で軸に結合されるエンドエフェクタを含んでもよい。エンドエフェクタは、軸に対してある角度で関節運動可能であってもよい。センサは、軸上又はエンドエフェクタ上など、センサ矯正エンドエフェクタ上に配設されてもよい。センサは、外科用器具の全体的な近位方向移動を検出するように構成される。全体的な近位方向移動を検出すると、センサはモータを制御する信号を生成させて、軸に対してエンドエフェクタを真っ直ぐにする。
様々な形態では、センサ矯正エンドエフェクタを備える外科用器具が開示される。外科用器具はハンドルを備えてもよい。軸は、ハンドルから遠位側に延在してもよい。モータは、外科用器具の関節運動を制御するため、ハンドル内に配設されてもよい。関節運動するエンドエフェクタは軸の遠位端に配設される。センサは、ハンドル、軸、又はエンドエフェクタ内に配設されてもよい。センサは、外科用器具の全体的な近位方向移動を検出するように構成されてもよい。センサが全体的な近位方向移動を検出すると、センサは電動の矯正プロセスを起動して、関節接合されたエンドエフェクタをモータによって真っ直ぐにしてもよい。いくつかの形態では、複数のセンサは矯正プロセスに対する冗長検査を提供してもよい。
様々な形態では、センサ矯正エンドエフェクタを備える外科用器具を動作させる方法が開示される。方法は、第１のセンサによって、外科用器具の近位方向移動を検出することを含んでもよい。第１のセンサは、ハンドル、軸、又はエンドエフェクタなど、外科用器具の任意の適切な区画に位置してもよい。第１のセンサは、加速度計、磁気センサ、又は他の任意の好適なセンサタイプであってもよい。センサは、全体的な近位方向移動が検出されていることを示す信号を生成させてもよい。方法は、モータによって、第１のセンサから生成した信号を受信することを更に含んでもよい。モータは、受信信号に反応して、モータ制御関節接合エンドエフェクタの関節運動の角度を真っ直ぐにしてもよい。第２のセンサは、冗長検査を提供する第２の信号を生成させてもよい。
様々な形態では、本開示は、モジュール式モータ制御プラットフォームを備えるモータ駆動の外科用器具を対象とする。マスタコントローラは、外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御する主制御プロセスを実行してもよい。第１のモータコントローラ及び第２のモータコントローラは、マスタコントローラに動作可能に結合されてもよい。第１のモータコントローラは関連する第１のモータを有してもよく、第２のモータコントローラは関連する第２のモータを有してもよい。主制御プロセスは、第１及び第２のモータコントローラに対する制御信号を生成させてもよい。第１及び第２のモータコントローラは、制御信号に反応して第１及び第２のモータを動作させてもよい。いくつかの形態では、モジュール式モータ制御システムは、スレーブコントローラによってマスタコントローラから受信する１つ又は２つ以上の制御信号に基づいて、モータコントローラの１つ又は２つ以上を制御するように構成されるスレーブコントローラを備えてもよい。
様々な形態では、モジュール式モータ制御システムは、関連するモータをそれぞれ有する１つ又は２つ以上のモータコントローラを備えてもよい。１つ又は２つ以上のモータコントローラはマスタコントローラと通信していてもよい。マスタコントローラは、主制御プロセスの一部として、制御信号をモータコントローラに提供するように構成されてもよい。モータコントローラは受信した制御信号に反応して関連するモータを制御してもよい。いくつかの形態では、１つ又は２つ以上のモータコントローラ及び関連するモータは、モジュール式の軸、モジュール式エンドエフェクタ、及びモジュール式電源を受け入れるように適応されたハンドル内に位置してもよい。ハンドルは、モータ及びモジュール式の軸及びエンドエフェクタの間のインターフェースを提供してもよい。
様々な形態では、外科用器具はモジュール式モータ制御システムを含んでもよい。外科用器具はマスタコントローラを備えてもよい。外科用器具はモジュール式の軸及び用具部分などのモジュール式外科用構成要素を受け入れるように構成されてもよい。外科用器具は、１つ又は２つ以上のモータとその中に装着された関連するモータコントローラとを有してもよい。モータコントローラはモータに動作可能に結合されてもよい。モータは、取り付けられた軸又は用具部分の１つ又は２つ以上の動作を制御するように構成されてもよい。マスタコントローラ及びモータコントローラは電気的に通信していてもよい。マスタコントローラは、主制御プロセスの一部として、１つ又は２つ以上の制御信号をモータコントローラに提供するように構成されてもよい。モータコントローラは受信した制御信号に反応してモータを制御してもよい。
様々な形態では、モータ駆動の外科用器具を制御する方法が開示される。方法は、マスタコントローラによって１つ又は２つ以上の制御信号を発生させることを含んでもよい。第１の制御信号は、第１のモータを制御するように構成された第１のモータコントローラに送信されてもよい。第１のモータコントローラは、マスタコントローラから受信する第１の制御信号に反応して、第１のモータを動作させてもよい。第２の制御信号は、第２のモータを制御するように構成された第２のモータコントローラに送信されてもよい。第２のモータコントローラは、マスタコントローラから受信する第２の制御信号に反応して、第２のモータを動作させてもよい。いくつかの形態では、第２の制御信号はスレーブコントローラによって生成させてもよい。
１つの一般的な形態によれば、駆動モータと、ホーム位置と行程位置の端との間の駆動行程を通って駆動モータによって移動可能である駆動部材とを備える、外科用器具が提供される。行程位置の端は、第１の位置と第２の位置との間を延在する。機械的停止部は、行程位置の端又はその付近に配設されてもよく、第１の位置から第２の位置まで駆動行程を通した駆動部材の移動に対する抵抗を増加させるように構築されてもよい。機械的停止部はバンパー及び抵抗部材を備えてもよい。バンパーは、第１の位置から第２の位置へと移動可能であってもよく、第１の位置で駆動部材に接触するように構成されてもよい。抵抗部材は、バンパーに動作可能に結合されると共に、第１の位置から第２の位置への駆動部材の移動に対する抵抗を増加させるように構成されてもよい。抵抗部材は、駆動部材を第２の位置へと作動させる前に、駆動部材を減速するように構成されてもよい。１つの形態では、抵抗部材は、第１の位置と第２の位置との間での駆動部材の移動に対する抵抗を漸進的に増加させるため、圧縮可能であるように構築される。抵抗部材は、１つの形態では、ばねを含んでもよい。バンパーは、第１の位置で接触する駆動部材表面の寸法を補完するように寸法決めされる、接触面を備えてもよい。
１つの形態では、制御システムは、駆動部材の移動に対する抵抗の増加と関連付けられる電流スパイクを検出するように構成される。制御システムは、駆動モータに対する電力の送達と関連付けられる電圧を監視して、電流スパイクを検出してもよい。電流スパイクは所定の閾値電流を含んでもよい。所定の閾値電流は、少なくとも１つの規定の期間にわたる少なくとも１つの所定の閾値電流差を含んでもよい。制御システムが電流スパイクを検出すると、駆動モータに対する電力の送達が中断されてもよい。１つの形態では、機械的停止部は、駆動部材が第２の位置を越えて移動するのを防いでもよい、ハードストップを更に含んでもよい。
１つの一般的な形態によれば、電気機械的停止部と関連付けられる検出可能な電流スパイクを生成する、外科用器具で使用される機械的停止部が提供される。例えば、機械的停止部は、駆動部材の駆動行程と関連付けられる、行程の端又はその付近に配設されてもよい。行程の端は、第１の位置と第２の位置との間を延在してもよい。機械的停止部は、１つ又は２つ以上のバンパー及び１つ又は２つ以上の抵抗部材を備えてもよい。バンパーは、第１の位置から第２の位置へと移動可能であってもよく、第１の位置で駆動部材に接触するように構成されてもよい。抵抗部材は、バンパーに動作可能に結合されると共に、第１の位置から第２の位置への駆動部材の移動に対する抵抗を増加させて、電流スパイクを生成するように構成されてもよい。抵抗部材は、駆動部材を第２の位置へと作動させる前に、駆動部材を減速するように構成されてもよい。抵抗部材の１つ又は２つ以上は、第１の位置と第２の位置との間での駆動部材の移動に対する抵抗を漸進的に増加させるため、圧縮可能であるように構築されてもよい。１つ又は２つ以上の抵抗部材はまた、圧縮可能であるように構築されてもよく、少なくとも１つのばねを含んでもよい。バンパーは、第１の位置で接触する駆動部材表面の寸法を補完するように寸法決めされる、接触面を備えてもよい。抵抗の増加と関連付けられる電流スパイクは、電気機械的外科用器具と関連付けられる制御システムによって検出可能であってもよい。制御システムは、駆動モータに対する電力の送達と関連付けられる電圧を監視し、電流スパイクが少なくとも１つの所定の閾値電流を含むとき、駆動モータに対する電力の送達を中断するように構成されてもよい。少なくとも１つの閾値電流は、少なくとも１つの規定の期間にわたる電流差を含んでもよい。１つの形態では、機械的停止部は、駆動部材が第２の位置を越えて移動するのを防ぐ、ハードストップを更に含む。
本明細書に開示するデバイスは、一回の使用後に廃棄されるように設計することができ、又は複数回使用されるように設計することができる。しかしながら、いずれの場合も、デバイスは少なくとも一回の使用後に再使用のために再調整することができる。再調整は、デバイスを分解するステップ、その後に特定の部品を洗浄又は交換するステップ、及びそれに続く再組立てするステップの任意の組み合わせを含むことができる。特に、デバイスは分解することができ、デバイスの任意の数の特定の部品又は部分を、任意の組み合わせで選択的に交換又は除去することができる。特定の部分を洗浄及び／又は交換する際、デバイスは、再調整設備で、又は外科的処置の直前に外科チームによって、後で使用するために再組立てすることができる。当業者であれば、デバイスの再調整は、分解、洗浄／交換、及び再組立ての様々な技術を利用できることを理解するであろう。かかる技術、及び結果として得られる再調整されたデバイスの使用は、全て本発明の範囲内にある。
好ましくは、本明細書に記載する発明は手術の前に処理されるであろう。最初に、新しい又は使用済みの器具が得られ、必要に応じて洗浄される。次に、器具を滅菌することができる。１つの滅菌技術では、器具は、プラスチックバッグ又はＴＹＶＥＫバッグなど、閉鎖され封止された容器に入れられる。次に、容器及び器具は、ガンマ線、Ｘ線、及び高エネルギー電子など、容器を透過することができる放射線照射野に入れられる。放射線は、器具上又は容器内のバクテリアを死滅させる。次に、滅菌された器具を滅菌容器に格納することができる。封止された容器は、医療設備で開かれるまで器具を滅菌状態で保つ。
本明細書に参照により組み込まれると説明されている任意の特許、刊行物、又は他の開示材料は、全体的又は部分的に、組み込まれる材料が本開示で説明される既存の定義、主張、又は他の開示材料と矛盾しない程度においてのみ、本明細書に組み込まれる。そのため、また必要な範囲において、本明細書で明示的に説明される開示は、参照により本明細書に組み込まれるいずれの矛盾する材料にも優先する。本明細書に参照により組み込まれると説明されている、ただし本明細書で説明される既存の定義、主張、又は他の開示材料と矛盾する、任意の材料又はその部分は、組み込まれる材料と既存の開示材料との間で矛盾が生じない程度においてのみ、組み込まれるものとする。
例示の設計を有するものとして本発明について記載してきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正されてもよい。したがって、本出願は、その一般的原理を使用する本発明のあらゆる変形、使用法、又は適応を包含するものとする。更に、本出願は、かかる逸脱を、本発明が関連する分野において知られてきているか又は慣例になってきているものとして包含するものとする。
〔実施の態様〕
（１） モジュール式モータ制御システムであって、
マスタコントローラと、
外科用器具の第１の移動を制御するように構成される第１のモータと、
前記第１のモータに動作可能に結合される、第１のモータコントローラであって、前記第１のモータコントローラ及び前記マスタコントローラが電気的に通信しており、前記マスタコントローラが第１の制御信号を前記第１のモータコントローラに提供し、前記第１のモータコントローラが前記第１の制御信号に反応して前記第１のモータを制御する、第１のモータコントローラと、を備える、モジュール式モータ制御システム。
（２） 前記外科用器具の第２の移動を制御するように構成される第２のモータと、
前記第２のモータに動作可能に結合される第２のモータコントローラであって、前記第２のモータコントローラ及び前記マスタコントローラが電気的に通信しており、前記マスタコントローラが第２の制御信号を前記第２のモータコントローラに提供し、前記第２のモータコントローラが前記第２の制御信号に反応して前記第２のモータを制御する、第２のモータコントローラと、を備える、実施態様１に記載のモジュール式モータ制御システム。
（３） 前記マスタコントローラが主制御プロセスを実行するように構成される、実施態様２に記載のモジュール式モータ制御システム。
（４） 前記主制御プロセスが、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラと同期的に通信することを含む、実施態様３に記載のモジュール式モータ制御システム。
（５） 前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラが、前記第１のモータ及び前記第２のモータに対する１つ又は２つ以上の独立制御を有する閉ループ制御プロセスを含む、実施態様２に記載のモジュール式モータ制御システム。
（６） 前記１つ又は２つ以上の独立制御が比例・積分・微分制御プロセスを含む、実施態様５に記載のモジュール式モータ制御システム。
（７） 前記１つ又は２つ以上の独立制御が障害検出制御プロセスを含む、実施態様５に記載のモジュール式モータ制御システム。
（８） 前記１つ又は２つ以上の独立制御が力制限制御プロセスを含む、実施態様５に記載のモジュール式モータ制御システム。
（９） 前記１つ又は２つ以上の独立制御が、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラによって受信される前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号の検証を提供するように構成される独立検証プロセスを含む、実施態様５に記載のモジュール式モータ制御システム。
（１０） 前記マスタコントローラに電気的に結合されるスレーブコントローラを備え、
前記スレーブコントローラが、前記マスタコントローラから受信されるマスタ制御信号に反応して、前記第２のモータコントローラに対する前記第２の制御信号を生成する、実施態様２に記載のモジュール式制御システム。
（１１） 前記主制御プロセスが、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラを前記マスタコントローラ又は前記スレーブコントローラと選択的に関連させる、負荷平衡プロセスを含む、実施態様１０に記載のモジュール式制御システム。
（１２） 前記外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御するように構成される複数のモータと、
前記複数のモータに動作可能に結合され、前記複数のモータを制御するように構成される、複数のモータコントローラと、を備え、
複数の制御信号が前記複数のモータコントローラに送信され、前記複数のモータコントローラが、前記複数の制御信号に反応して前記複数のモータを制御する、実施態様１０に記載のモジュール式制御システム。
（１３） 前記複数のモータが、
遠位側ロールモータと、
関節運動モータと、
近位側ロールモータと、
横切開モータと、を備え、
前記複数のモータコントローラが、
遠位側ロールモータコントローラと、
関節運動モータコントローラと、
近位側ロールモータコントローラと、
横切開モータコントローラと、を備える、実施態様１２に記載のモジュール式モータ制御システム。
（１４） 外科用器具であって、
ハンドルと、
マスタコントローラと、
前記ハンドルから遠位側に延在する軸と、
前記軸の遠位端に結合されるエンドエフェクタと、
前記ハンドル内に装着され、前記外科用器具の第１の移動を制御するように構成される、第１のモータと、
前記第１のモータに電気的に結合され、前記第１のモータを制御するように構成される、第１のモータコントローラと、を備え、前記第１のモータコントローラが、前記マスタコントローラによって前記第１のモータコントローラに提供される第１の制御信号に反応して前記第１のモータを制御する、外科用器具。
（１５） ハウジング内に装着され、前記外科用器具の第２の移動を制御するように構成される、第２のモータと、
前記第２のモータに電気的に結合され、前記第２のモータを制御するように構成される、第２のモータコントローラと、
前記ハンドル内に装着され、前記マスタコントローラと電気的に通信し、第２の制御信号を前記第２のモータコントローラに提供するように構成される、スレーブコントローラと、を備え、前記制御信号に反応して前記第２のモータコントローラが前記第２のモータを制御し、前記スレーブコントローラが、前記マスタコントローラから受信されるマスタ制御信号に反応して前記第２の制御信号を生成する、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１６） 前記マスタコントローラが主制御プロセスを実行するように構成される、実施態様１５に記載の外科用器具。
（１７） 前記主制御プロセスが、前記マスタコントローラが前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラ並びに前記スレーブコントローラと同期的に通信することを含む、実施態様１６に記載の外科用器具。
（１８） 前記主制御プロセスが、前記マスタコントローラが前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラ並びに前記スレーブコントローラと非同期的に通信することを含む、実施態様１６に記載の外科用器具。
（１９） 前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラが、前記第１のモータ及び前記第２のモータに対する１つ又は２つ以上の独立制御を有する閉ループ制御プロセスを含む、実施態様１５に記載の外科用器具。
（２０） 前記外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御するように構成される複数のモータと、
前記複数のモータに動作可能に結合され、前記複数のモータを制御するように構成される、複数のモータコントローラと、を備え、
複数の制御信号が前記マスタコントローラによって前記複数のモータコントローラに送信され、前記複数のモータコントローラが、前記複数の制御信号に反応して前記複数のモータを制御する、実施態様１４に記載の外科用器具。
（２１） 前記複数のモータが、
遠位側ロールモータと、
関節運動モータと、
近位側ロールモータと、
横切開モータと、を備え、
前記複数のモータコントローラが、
遠位側ロールモータコントローラと、
関節運動モータコントローラと、
近位側ロールモータコントローラと、
横切開モータコントローラと、を備える、実施態様１９に記載の外科用器具。
（２２） モータ駆動式外科用器具を制御する方法であって、
マスタコントローラによって、複数の制御信号を生成することと、
前記マスタコントローラによって、前記複数の制御信号の第１の部分集合を第１のモータコントローラに送信することと、
前記第１のモータコントローラによって、第１のモータを制御することであって、前記第１のモータが前記モータ駆動式外科用器具の第１の機能を制御し、前記第１のモータが前記複数の制御信号の前記第１の部分集合に反応して制御される、ことと、を含む、方法。
（２３） 前記マスタコントローラによって、前記複数の制御信号の第２の部分集合を第２のモータコントローラに送信することと、
前記第２のモータコントローラによって、第２のモータを制御することと、を含み、前記第２のモータが前記モータ駆動式外科用器具の第２の機能を制御し、前記第２のモータが前記複数の制御信号の前記第２の部分集合に反応して制御され、
前記複数の制御信号の前記第１の部分集合及び前記第２の部分集合が同期的に送信される、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記マスタコントローラによって、前記１つ又は２つ以上の制御信号の第２の部分集合をスレーブコントローラに送信することと、
前記スレーブコントローラによって、１つ又は２つ以上の追加の制御信号を生成することと、
前記スレーブコントローラによって、前記１つ又は２つ以上の追加の制御信号を第２のモータコントローラに送信することと、
前記第２のモータコントローラによって、第２のモータを制御することと、を含み、前記第２のモータが前記モータ駆動式外科用器具の第２の機能を制御し、前記第２のモータが前記１つ又は２つ以上の追加の制御信号の部分集合に反応して制御される、実施態様２２に記載の方法。

Claims (20)

  1. モジュール式モータ制御システムであって、
    マスタコントローラと、
    外科用器具の第１の移動を制御するように構成される第１のモータと、
    前記第１のモータに動作可能に結合される、第１のモータコントローラであって、前記第１のモータコントローラ及び前記マスタコントローラが電気的に通信しており、前記マスタコントローラが第１の制御信号を前記第１のモータコントローラに提供し、前記第１のモータコントローラが前記第１の制御信号に反応して前記第１のモータを制御する、第１のモータコントローラと、
    前記外科用器具の第２の移動を制御するように構成される第２のモータと、
    前記第２のモータに動作可能に結合される第２のモータコントローラと、
    前記マスタコントローラに電気的に結合されるスレーブコントローラと、を備え、
    前記スレーブコントローラが、前記マスタコントローラから受信されるマスタ制御信号に反応して、前記第２のモータコントローラに対する第２の制御信号を生成し、前記第２のモータコントローラが前記第２の制御信号に反応して前記第２のモータを制御する、モジュール式モータ制御システム。
  2. 前記マスタコントローラが主制御プロセスを実行するように構成される、請求項１に記載のモジュール式モータ制御システム。
  3. 前記主制御プロセスが、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラと同期的に通信することを含む、請求項２に記載のモジュール式モータ制御システム。
  4. 前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラが、前記第１のモータ及び前記第２のモータに対する１つ又は２つ以上の独立制御を有する閉ループ制御プロセスを含む、請求項１に記載のモジュール式モータ制御システム。
  5. 前記１つ又は２つ以上の独立制御が比例・積分・微分制御プロセスを含む、請求項４に記載のモジュール式モータ制御システム。
  6. 前記１つ又は２つ以上の独立制御が障害検出制御プロセスを含む、請求項４に記載のモジュール式モータ制御システム。
  7. 前記１つ又は２つ以上の独立制御が力制限制御プロセスを含む、請求項４に記載のモジュール式モータ制御システム。
  8. 前記１つ又は２つ以上の独立制御が、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラによって受信される前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号の検証を提供するように構成される独立検証プロセスを含む、請求項４に記載のモジュール式モータ制御システム。
  9. 前記主制御プロセスが、前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラを前記マスタコントローラ又は前記スレーブコントローラと選択的に関連させる、負荷平衡プロセスを含む、請求項２に記載のモジュール式制御システム。
  10. 前記外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御するように構成される複数のモータと、
    前記複数のモータに動作可能に結合され、前記複数のモータを制御するように構成される、複数のモータコントローラと、を備え、
    複数の制御信号が前記複数のモータコントローラに送信され、前記複数のモータコントローラが、前記複数の制御信号に反応して前記複数のモータを制御する、請求項１に記載のモジュール式制御システム。
  11. 前記複数のモータが、
    遠位側ロールモータと、
    関節運動モータと、
    近位側ロールモータと、
    横切開モータと、を備え、
    前記複数のモータコントローラが、
    遠位側ロールモータコントローラと、
    関節運動モータコントローラと、
    近位側ロールモータコントローラと、
    横切開モータコントローラと、を備える、請求項１０に記載のモジュール式モータ制御システム。
  12. 外科用器具であって、
    ハンドルと、
    マスタコントローラと、
    前記ハンドルから遠位側に延在する軸と、
    前記軸の遠位端に結合されるエンドエフェクタと、
    前記ハンドル内に装着され、前記外科用器具の第１の移動を制御するように構成される、第１のモータと、
    前記第１のモータに電気的に結合され、前記第１のモータを制御するように構成される、第１のモータコントローラと、を備え、前記第１のモータコントローラが、前記マスタコントローラによって前記第１のモータコントローラに提供される第１の制御信号に反応して前記第１のモータを制御し、
    ハウジング内に装着され、前記外科用器具の第２の移動を制御するように構成される、第２のモータと、
    前記第２のモータに電気的に結合され、前記第２のモータを制御するように構成される、第２のモータコントローラと、
    前記ハンドル内に装着され、前記マスタコントローラと電気的に通信し、第２の制御信号を前記第２のモータコントローラに提供するように構成される、スレーブコントローラと、を備え、前記第２の制御信号に反応して前記第２のモータコントローラが前記第２のモータを制御し、前記スレーブコントローラが、前記マスタコントローラから受信されるマスタ制御信号に反応して前記第２の制御信号を生成する、外科用器具。
  13. 前記マスタコントローラが主制御プロセスを実行するように構成される、請求項１２に記載の外科用器具。
  14. 前記主制御プロセスが、前記マスタコントローラが前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラ並びに前記スレーブコントローラと同期的に通信することを含む、請求項１３に記載の外科用器具。
  15. 前記主制御プロセスが、前記マスタコントローラが前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラ並びに前記スレーブコントローラと非同期的に通信することを含む、請求項１３に記載の外科用器具。
  16. 前記第１のモータコントローラ及び前記第２のモータコントローラが、前記第１のモータ及び前記第２のモータに対する１つ又は２つ以上の独立制御を有する閉ループ制御プロセスを含む、請求項１２に記載の外科用器具。
  17. 前記外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御するように構成される複数のモータと、
    前記複数のモータに動作可能に結合され、前記複数のモータを制御するように構成される、複数のモータコントローラと、を備え、
    複数の制御信号が前記マスタコントローラによって前記複数のモータコントローラに送信され、前記複数のモータコントローラが、前記複数の制御信号に反応して前記複数のモータを制御する、請求項１２に記載の外科用器具。
  18. 前記複数のモータが、
    遠位側ロールモータと、
    関節運動モータと、
    近位側ロールモータと、
    横切開モータと、を備え、
    前記複数のモータコントローラが、
    遠位側ロールモータコントローラと、
    関節運動モータコントローラと、
    近位側ロールモータコントローラと、
    横切開モータコントローラと、を備える、請求項１７に記載の外科用器具。
  19. モータ駆動式外科用器具を制御する方法であって、
    マスタコントローラが、複数の制御信号を生成することと、
    前記マスタコントローラが、前記複数の制御信号の第１の部分集合を第１のモータコントローラに送信することと、
    前記第１のモータコントローラが、第１のモータを制御することであって、前記第１のモータが前記モータ駆動式外科用器具の第１の機能を制御し、前記第１のモータが前記複数の制御信号の前記第１の部分集合に反応して制御される、ことと、
    前記マスタコントローラが、前記複数の制御信号の第２の部分集合をスレーブコントローラに送信することと、
    前記スレーブコントローラが、１つ又は２つ以上の追加の制御信号を生成することと、
    前記スレーブコントローラが、前記１つ又は２つ以上の追加の制御信号を第２のモータコントローラに送信することと、
    前記第２のモータコントローラが、第２のモータを制御することと、を含み、前記第２のモータが前記モータ駆動式外科用器具の第２の機能を制御し、前記第２のモータが前記１つ又は２つ以上の追加の制御信号に反応して制御される、方法。
  20. 前記複数の制御信号の前記第１の部分集合及び前記第２の部分集合が同期的に送信される、請求項１９に記載の方法。
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