JP7263367B2 - 外科用器具カートリッジセンサアセンブリ - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＳＥＮＳＥＤ ＣＬＯＳＵＲＥ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」と題する２０１８年６月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６９１，２２７号に対する優先権の利益を主張する。
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＳＥＮＳＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、「ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８２号、及び「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＴＨ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８９８号に対する優先権の利益を主張する。
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＩＮ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１７号、及び「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号に対する優先権の利益を主張する。
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、及び「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号の優先権の利益を主張する。
本開示は、様々な外科システムに関する。
一般的な一態様では、組織を把持するように構成された外科用器具のためのカートリッジが提供される。カートリッジは回路を備える。回路は、能動素子及びセンサを備える。能動素子は、組織を刺激するように構成されている。センサは、組織に関連付けられた組織パラメータに対応する測定値を取得するように構成されている。回路は、能動素子からの刺激から生じる、センサによって検出された組織パラメータの変化に従って、組織の組織タイプを決定するように構成されている。
別の一般的な態様では、カートリッジと共に使用するための外科用器具が提供される。カートリッジは、第１のカートリッジデータを表すデータ表示特徴部（data-representative feature）と、第２のカートリッジデータを記憶するデータ記憶素子とを備える。外科用器具は、カートリッジを受容するように構成されたエンドエフェクタと、第１のカートリッジデータを表すデータ表示特徴部に関連付けられた測定値を取得するように構成されたセンサと、センサに連結された制御回路と、を備える。第２のカートリッジ制御回路は、センサによって取得された測定値に従って第１のカートリッジデータを判定することと、第２のカートリッジデータをデータ記憶素子から受信することと、第１のカートリッジデータが第２のカートリッジデータに対応しているかどうかを判定することと、第１のカートリッジデータが第２のカートリッジデータに対応していないことに応答して、第１のカートリッジデータ又は第２のカートリッジデータのうちの一方を選択することと、を行うように構成されている。
別の一般的な態様では、外科用器具のためのカートリッジが提供される。カートリッジは、データ表示特徴部及びデータ記憶素子を含む。データ表示特徴部は、第１のカートリッジデータを示す１つ又は２つ以上の物理的特性を含む。データ記憶素子は、第２のカートリッジデータを記憶するメモリを備える。
様々な態様の特徴が、添付の特許請求の範囲で詳細に説明される。ただし、機構、及び動作の方法の両方についての様々な態様は、それらの更なる目的及び利点と共に、以降の添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムのブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科システムである。 本開示の少なくとも１つの態様による可視化システム、ロボットシステム、及びインテリジェント器具とペアリングされた外科用ハブである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブ筐体、及び外科用ハブ筐体のドロアー内に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュールの部分斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、双極、超音波、及び単極接点、並びに排煙構成要素を備える組み合わせ生成器モジュールの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジングの複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された垂直モジュール式ハウジングを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式制御タワーに連結された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの制御システムの論理図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の回路図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具の回路図である。 関節運動角度に基づいてクランプアセンブリのストローク長さを変更する制御システムの一例を示すストローク長さグラフである。 関節運動角度に基づいて閉鎖管アセンブリの長手方向位置を変更する制御システムの一例を示す閉鎖管アセンブリ位置決めグラフである。 制御された組織圧縮を利用したステープル留め方法と、制御された組織圧縮を伴わないステープル留め方法との比較である。 セクションＡに示される力グラフ、及びセクションＢに示される関連変位グラフであり、力グラフ及び変位グラフは、時間を示すｘ軸を有し、変位グラフのｙ軸は、発射ロッドの移動変位を示し、力グラフのｙ軸は、発射ロッドを前進させるように構成されたモータに加わる検知されたねじり力を示す。 一対の離間した接触プレートが組織に接触することで回路が完成することを示す組織接触回路の概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、動作可能に結合された交換式シャフトアセンブリを有する外科用器具の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図２５の外科用器具の一部分の分解組立図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、交換式シャフトアセンブリの一部分の分解組立図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図２５の外科用器具のエンドエフェクタの分解図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、２つの図面にまたがる、図２５の外科用器具の制御回路のブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、２つの図面にまたがる、図２５の外科用器具の制御回路のブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、ハンドルアセンブリと電源アセンブリとの間のインターフェース、及びハンドルアセンブリと交換式シャフトアセンブリとの間のインターフェースを示す、図２５の外科用器具の制御回路のブロック図である。 本開示の１つ又は２つ以上の態様を含み得る例示的な医療用装置を示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、組織を取り囲む医療用装置の例示的なエンドエフェクタを示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、組織を圧縮する医療用装置の例示的なエンドエフェクタを示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、組織を圧縮する医療用装置のエンドエフェクタによって及ぼされる例示的な力を示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、組織を圧縮する医療用装置のエンドエフェクタによって及ぼされる例示的な力を更に示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な組織圧縮センサシステムを示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な組織圧縮センサシステムを更に示す。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な組織圧縮センサシステムを更に示す。 同様に、本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な回路図である。 同様に、本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な回路図である。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による例示的な周波数変調を示したグラフである。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、合成されたＲＦ信号を示したグラフである。 本開示の１つ又は２つ以上の態様による、フィルタリングされたＲＦ信号を示したグラフである。 関節運動可能な交換式シャフトを備えた外科用器具の斜視図である。 外科用器具の先端の側面図である。 経時的な間隙の大きさ（図４６）、経時的な発射電流（図４７）、経時的な組織圧縮（図４８）、経時的なアンビルひずみ（図４９）、及び経時的なトリガ力（図５０）をプロットしたグラフである。 経時的な間隙の大きさ（図４６）、経時的な発射電流（図４７）、経時的な組織圧縮（図４８）、経時的なアンビルひずみ（図４９）、及び経時的なトリガ力（図５０）をプロットしたグラフである。 経時的な間隙の大きさ（図４６）、経時的な発射電流（図４７）、経時的な組織圧縮（図４８）、経時的なアンビルひずみ（図４９）、及び経時的なトリガ力（図５０）をプロットしたグラフである。 経時的な間隙の大きさ（図４６）、経時的な発射電流（図４７）、経時的な組織圧縮（図４８）、経時的なアンビルひずみ（図４９）、及び経時的なトリガ力（図５０）をプロットしたグラフである。 経時的な間隙の大きさ（図４６）、経時的な発射電流（図４７）、経時的な組織圧縮（図４８）、経時的なアンビルひずみ（図４９）、及び経時的なトリガ力（図５０）をプロットしたグラフである。 正常組織について組織変位を組織圧縮の関数としてプロットしたグラフである。 正常組織と病変組織を見分けるために、組織変位を組織圧縮の関数としてプロットしたグラフである。 第１のセンサ及び第２のセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 図５３に示されるエンドエフェクタの第２のセンサからの入力に基づいて第１のセンサの測定値を調節するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 第２のセンサからの入力に基づいて第１のセンサのルックアップテーブルを決定するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 第２のセンサからの入力に応答して第１のセンサを較正するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 エンドエフェクタのアンビルとステープルカートリッジとの間にクランプされた組織セクションの厚さを判定して表示するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 エンドエフェクタのアンビルとステープルカートリッジとの間にクランプされた組織セクションの厚さを判定して表示するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 調節されたホール効果厚さ測定値と無修正のホール効果厚さ測定値との比較を示すグラフである。 第１のセンサ及び第２のセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 第１のセンサ及び複数の第２のセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 複数の二次センサに応答して第１のセンサの測定値を調節するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 第１のセンサ及び複数の二次センサからの信号を、プロセッサが受信可能なデジタル信号に変換するように構成された回路の一実施形態を示す。 複数のセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 複数のセンサに基づいて１つ又は２つ以上の組織特性を判断するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 第２のジョー部材に連結された複数のセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 内部に一体的に形成された複数のセンサを備えるステープルカートリッジの一実施形態を示す。 エンドエフェクタ内でクランプされた組織セクションの１つ又は２つ以上のパラメータを決定するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 複数の冗長センサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 複数の冗長センサからの最も信頼性の高い出力を選択するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 疑似信号を制限又は排除するための固有のサンプリング速度を有するセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 エンドエフェクタのアンビルとステープルカートリッジとの間に位置する組織セクションの厚さ測定値を生成するプロセスの一実施形態を示す論理図である。 異なるタイプのステープルカートリッジを識別するセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 異なるタイプのステープルカートリッジを識別するセンサを備えるエンドエフェクタの一実施形態を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタのジョー部材に固定的に取り付けられるように構成されたセグメント化フレキシブル回路の一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタのジョー部材に装着されるように構成されたセグメント化フレキシブル回路の一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、組織間隙ＧＴを測定するように構成されたエンドエフェクタの一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、セグメント化フレキシブル回路を備えるエンドエフェクタの一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、ジョー部材がジョー部材とステープルカートリッジとの間に組織をクランプしている、図７８に示されるエンドエフェクタを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、絶対位置決めシステムが、センサ機構を備える制御されたモータ駆動回路構成を備える、外科用器具の絶対位置決めシステムの図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える位置センサの図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタ内に把持された組織に対する発射部材ストロークを示す、外科用器具のエンドエフェクタの断面図である。 閉鎖フェーズ中に厚い組織及び薄い組織に対して閉鎖するために閉鎖部材に加えられる力を示す２つの閉鎖力（closure force、ＦＴＣ）プロットの第１のグラフ、並びに発射フェーズ中に厚い組織及び薄い組織を通して発射するために発射部材に加えられる力を示す２つの発射力（firing force、ＦＴＦ）プロットの第２のグラフである。 本開示の少なくとも１つの態様による、発射部材が遠位に前進してクランプアーム内に連結したとき、発射ストローク中に閉鎖部材の漸進的閉鎖を提供して、閉鎖部材に加わる閉鎖力負荷を所望の速度で低下させ、発射部材に加わる発射力負荷を減少させるように構成された、制御システムのグラフである。 本開示の少なくとも１つの態様による、比例－積分－微分（proportional-integral-derivative、ＰＩＤ）コントローラフィードバック制御システムを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、閉鎖部材の速度を決定するための制御プログラム又は論理構成のプロセスを図示する論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブの状況認識を示すタイムラインである。 本開示の少なくとも１つの態様による、能動素子及びセンサを含むステープルカートリッジの斜視図を示す。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、能動型センサアセンブリのブロック図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、組織タイプを決定するプロセスの論理フロー図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、疎水性領域を含むカートリッジの斜視図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、一対のデータ要素を含むカートリッジの斜視図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、カートリッジに関連付けられたデータ要素からのデータを検出及び／又は受信するためのセンサセンブリのブロック図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、データ識別競合（data identification conflict）を解決するためのプロセスの論理フロー図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、可変出力センサを含む回路のブロック図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、センサの出力モードを制御するためのプロセスの論理フローチャートを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、第１のセンサ及び第２のセンサを備えるエンドエフェクタを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、カートリッジデッキの両側でテープルカートリッジの近位端と遠位端との間に配置された複数の光源を含む、アンビルが開放位置にある状態のエンドエフェクタの斜視図を示す。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＴＨ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４２ＵＳＮＰ／１７０７５５；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＳＥＮＳＥＤ ＣＬＯＳＵＲＥ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ／１７０７６０；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＥＲＩＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ１／１７０７６０－１；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＡＦＥＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＳＭＡＲＴ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ２／１７０７６０－２；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＡＦＥＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＳＭＡＲＴ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ３／１７０７６０－３；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＴＩＳＳＵＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ４／１７０７６０－４；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＰＲＯＸＩＭＩＴＹ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＴＯ ＣＡＮＣＥＲＯＵＳ ＴＩＳＳＵＥ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ５／１７０７６０－５；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＯＵＴＰＵＴ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＳＥＮＳＯＲ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ７／１７０７６０－７；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ／１７０７６１；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＣＩＲＣＵＩＴ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ１／１７０７６１－１；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＴＩＳＳＵＥ ＭＡＲＫＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ２／１７０７６１－２；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＥＤ ＤＡＴＡ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ３／１７０７６１－３；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ／１７０７６２；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ１／１７０７６２－１；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＦＬＯＷ ＰＡＴＨＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ２／１７０７６２－２；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ３／１７０７６２－３；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＤＩＳＰＬＡＹ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ４／１７０７６２－４；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＴＯ ＨＵＢ ＯＲ ＣＬＯＵＤ ＩＮ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４６ＵＳＮＰ／１７０７６３；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４６ＵＳＮＰ１／１７０７６３－１；
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ Ａ ＦＩＬＴＥＲ ＡＮＤ Ａ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４７ＵＳＮＰ／１７０７６４；及び
・米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、発明の名称「ＤＵＡＬ ＩＮ－ＳＥＲＩＥＳ ＬＡＲＧＥ ＡＮＤ ＳＭＡＬＬ ＤＲＯＰＬＥＴ ＦＩＬＴＥＲＳ」、代理人整理番号ＥＮＤ８５４８ＵＳＮＰ／１７０７６５。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６９１，２２８号、発明の名称「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＦＬＥＸ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＳＥＮＳＯＲＳ ＷＩＴＨ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６９１，２２７号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＳＥＮＳＥＤ ＣＬＯＳＵＲＥ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６９１，２３０号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」；
・米国仮特許出願第６２／６９１，２１９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」；
・米国仮特許出願第６２／６９１，２５７号、発明の名称「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＴＯ ＨＵＢ ＯＲ ＣＬＯＵＤ ＩＮ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」；
・米国仮特許出願第６２／６９１，２６２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ Ａ ＦＩＬＴＥＲ ＡＮＤ Ａ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」；及び
・米国仮特許出願第６２／６９１，２５１号、発明の名称「ＤＵＡＬ ＩＮ－ＳＥＲＩＥＳ ＬＡＲＧＥ ＡＮＤ ＳＭＡＬＬ ＤＲＯＰＬＥＴ ＦＩＬＴＥＲＳ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第１５／９４０，６４１号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６４８号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＤＡＴＡ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６５６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭ ＤＥＶＩＣＥＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６６６号、発明の名称「ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６７０号、発明の名称「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＤＡＴＡ ＤＥＲＩＶＥＤ ＦＲＯＭ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＳＯＵＲＣＥＳ ＢＹ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６７７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６３２号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６４０号、発明の名称「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＨＵＢ ＡＮＤ ＳＴＯＲＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＳＴＯＲＩＮＧ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＡＮＤ ＳＴＡＴＵＳ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥ ＳＨＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＣＬＯＵＤ ＢＡＳＥＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６４５号、発明の名称「ＳＥＬＦ ＤＥＳＣＲＩＢＩＮＧ ＤＡＴＡ ＰＡＣＫＥＴＳ ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ ＡＴ ＡＮ ＩＳＳＵＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６４９号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＰＡＩＲＩＮＧ ＴＯ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＵＴＣＯＭＥ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６５４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６６３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６６８号、発明の名称「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＤＡＴＡ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６７１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６８６号、発明の名称「ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＯＦ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＯ ＰＲＩＯＲ ＬＩＮＥＡＲ ＳＴＡＰＬＥ ＬＩＮＥ」；
・米国特許出願第１５／９４０，７００号、発明の名称「ＳＴＥＲＩＬＥ ＦＩＥＬＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６２９号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，７０４号、発明の名称「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」；
・米国特許出願第１５／９４０，７２２号、発明の名称「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ ＴＨＥ ＵＳＥ ＯＦ ＭＯＮＯ－ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ ＬＩＧＨＴ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」；及び
・米国特許出願第１５／９４０，７４２号、発明の名称「ＤＵＡＬ ＣＭＯＳ ＡＲＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第１５／９４０，６３６号、発明の名称「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６５３号、発明の名称「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ；
・米国特許出願第１５／９４０，６６０号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６７９号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＬＩＮＫＩＮＧ ＯＦ ＬＯＣＡＬ ＵＳＡＧＥ ＴＲＥＮＤＳ ＷＩＴＨ ＴＨＥ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＢＥＨＡＶＩＯＲＳ ＯＦ ＬＡＲＧＥＲ ＤＡＴＡ ＳＥＴ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６９４号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＭＥＤＩＣＡＬ ＦＡＣＩＬＩＴＹ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６３４号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，７０６号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」；及び
・米国特許出願第１５／９４０，６７５号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第１５／９４０，６２７号、発明の名称「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６３７号、発明の名称「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６４２号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６７６号、発明の名称「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６８０号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６８３号、発明の名称「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＡＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国特許出願第１５／９４０，６９０号、発明の名称「ＤＩＳＰＬＡＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；及び
・米国特許出願第１５／９４０，７１１号、発明の名称「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６４９，３０２号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，２９４号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３００号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３０９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３１０号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，２９１号、発明の名称「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，２９６号、発明の名称「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３３３号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３２７号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３１５号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３１３号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３２０号、発明の名称「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６４９，３０７号、発明の名称「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」；及び
・米国仮特許出願第６２／６４９，３２３号、発明の名称「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年４月１９日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６５９，９００号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月３０日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＳＥＮＳＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６５０，８７７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬＳ」；
・米国仮特許出願第６２／６５０，８８２号、発明の名称「ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」；及び
・米国仮特許出願第６２／６５０，８９８号、発明の名称「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＴＨ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６４０，４１７号、発明の名称「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＩＮ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」；及び
・米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号、発明の名称「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」；
・米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」；及び
・米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号、発明の名称「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」。
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される実施例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な実施例は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な実施例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
図１を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００は、１つ又は２つ以上の外科システム１０２と、クラウドベースのシステム（例えば、記憶装置１０５に連結されたリモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科システム１０２は、互いに、及び／又はハブ１０６と通信するように構成された、可視化システム１０８と、ロボットシステム１１０と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含む。いくつかの態様では、外科システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ、及びＰは１以上の整数である。
図３は、外科手術室１１６内の手術台１１４上に横たわる患者に対して外科処置を実施するために使用される外科システム１０２の一例を示す。ロボットシステム１１０は、外科処置において外科システム１０２の一部として使用される。ロボットシステム１１０は、外科医のコンソール１１８と、患者側カート１２０（外科用ロボット）と、外科用ロボットハブ１２２と、を含む。患者側カート１２０は、患者の身体の低侵襲切開中に、外科医が外科医のコンソール１１８を介して手術部位を見る間、少なくとも１つの取り外し可能に連結された外科用ツール１１７を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置１２４によって得ることができ、医療用撮像装置１２４は撮像装置１２４を配向するために患者側カート１２０によって操作され得る。ロボットハブ１２２は、外科医のコンソール１１８を介して外科医に対するその後の表示のために、手術部位の画像を処理するよう用いることができる。
他のタイプのロボットシステムを、外科システム１０２と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号に記載されている。
クラウド１０４によって実施され、本開示と共に使用するのに好適なクラウドベース分析の様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと１つ又は２つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ又は２つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ又は２つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
１つ又は２つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長に反応する。
不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する電磁スペクトルの一部分である（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長）。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約７５０ｎｍを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、及び無線電磁放射線になる。約３８０ｎｍ未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、Ｘ線、及びガンマ線電磁放射線になる。
様々な態様では、撮像装置１２４は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示と共に使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、サイトスコープ（cytoscope）、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡（胃鏡）、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉－腎盂鏡（nasopharyngo-neproscope）、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトルにわたって特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長からの光に感受性の器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色、及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ又は２つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
いかなる外科手術においても手術室及び外科用器具の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「手術現場（surgical theater）」、すなわち手術室又は処置室に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療用装置及び器具の最大級の滅菌性を必要とする。その滅菌プロセスの一部は、撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるものを滅菌する必要性である。滅菌野は、トレイ内又は滅菌タオル上などの、微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、あるいは滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。
様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理装置と、１つ又は２つ以上の記憶装置アレイと、１つ又は２つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置する操作者に可視であるように、滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に位置付けられる。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９、及び１１９を使用して、滅菌野の内側及び外部の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ１０６は、可視化システム１０８に、一次ディスプレイ１１９上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置１２４によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実施することを可能にすることができる。
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１に位置する非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ１１９に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。一実施例では、入力は、ハブ１０６によって一次ディスプレイ１１９に送ることのできる、非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示されるスナップショットに対する修正の形態であってもよい。
図２を参照すると、外科用器具１１２は、外科処置において外科システム１０２の一部として使用されている。ハブ１０６はまた、外科用器具１１２のディスプレイへの情報フローを調整するようにも構成されている。例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号における。可視化タワー１１１の位置で非滅菌操作者によって入力される診断入力又はフィードバックは、滅菌野内でハブ１０６によって外科用器具ディスプレイ１１５に送られてもよく、ここで診断入力又はフィードバックは外科用器具１１２の操作者によって見られてもよい。外科システム１０２と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｈａｒｄｗａｒｅ」の項目、及び「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で説明されている。
ここで図３を参照すると、ハブ１０６が、可視化システム１０８、ロボットシステム１１０、及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と通信している状態で示されている。ハブ１０６は、ハブディスプレイ１３５、撮像モジュール１３８、発生器モジュール１４０、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、及び記憶装置アレイ１３４を含む。特定の態様では、図３に示すように、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６及び／又は吸引／灌注モジュール１２８を更に含む。
外科処置中、封止及び／又は切断のための組織へのエネルギー印加は、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注に関連付けられる。異なる供給源からの流体、電力、及び／又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式筐体１３６は、電力、データ、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。
本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュールと、を含む。ドッキングステーションは、データ及び電力接点を含む。組み合わせ生成器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極ＲＦエネルギー発生器構成要素、及び単極ＲＦエネルギー発生器構成要素のうちの２つ以上を含む。一態様では、組み合わせ生成器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ生成器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも１つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって発生した煙、流体、及び／又は微粒子を排出するように構成された少なくとも１つの排煙構成要素と、遠隔手術部位から排煙構成要素まで延在する流体ラインと、を含む。
一態様では、流体ラインは第１の流体ラインであり、第２の流体ラインは、遠隔手術部位から、ハブ筐体内に摺動可能に受容される吸引及び灌注モジュールまで延在する。一態様では、ハブ筐体は、流体インターフェースを備える。
特定の外科処置は、２つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。１つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式筐体１３６が様々な発生器を収容して、これらの間の双方向通信を促進するように構成される解決法を提示する。ハブのモジュール式筐体１３６の利点の１つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び／又は交換を可能にすることである。
本開示の態様は、組織へのエネルギー印加を伴う外科処置で使用するためのモジュール式外科用筐体を提示する。モジュール式外科用筐体は、組織に印加するための第１のエネルギーを発生させるように構成された第１のエネルギー発生器モジュールと、第１のデータ及び電力接点を含む第１のドッキングポートを備える第１のドッキングステーションと、を含み、第１のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第１のエネルギー発生器モジュールは、第１の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
上記に加えて、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第２のエネルギーを発生させるように構成された第２のエネルギー発生器モジュールと、第２のデータ及び電力接点を含む第２のドッキングポートを備える第２のドッキングステーションと、を更に含み、第２のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第２のエネルギー発生器モジュールは、第２の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
更に、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギー発生器モジュールと第２のエネルギー発生器モジュールとの間の通信を容易にするように構成された、第１のドッキングポートと第２のドッキングポートとの間の通信バスを更に含む。
図３～図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体１３６に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８間の双方向通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、統合された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、単極装置１４６、双極装置１４７、及び超音波装置１４８に接続するように構成され得る。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８の取り外し可能な取り付け及びそれらの間の双方向通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン１４９を備える。
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー１５１を含む。図４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュール１４５の部分斜視図を示す。組み合わせ生成器モジュール１４５の後側に電力及びデータ接点を有するドッキングポート１５２は、組み合わせ生成器モジュール１４５がハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１内の位置へと摺動されると、対応するドッキングポート１５０をハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の電力及びデータ接点と係合するように構成される。一態様では、組み合わせ生成器モジュール１４５は、図５に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット１３９と共に一体化された排煙モジュールと、を含む。
様々な態様では、排煙モジュール１２６は、捕捉／回収された煙及び／又は流体を手術部位から遠ざけて、例えば、排煙モジュール１２６へと搬送する流体ライン１５４を含む。排煙モジュール１２６から発生する真空吸引は、煙を手術部位でユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール１２６で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブ筐体１３６内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延在する流体経路を画定する。
様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み（aspiration）流体ライン及び吸引（suction）流体ラインを含む外科用ツールに連結される。一実施例では、吸い込み及び吸引流体ラインは、手術部位から吸引／灌注モジュール１２８に向かって延在する可撓管の形態である。１つ又は２つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有するシャフトと、エンドエフェクタに関連付けられた少なくとも１つのエネルギー処置部と、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延在する。同様に、灌注管はシャフトを通って延在することができ、かつ、エネルギー送達器具に近接した入口ポートを有することができる。エネルギー送達器具は、超音波及び／又はＲＦエネルギーを手術部位に送達するように構成され、最初にシャフトを通って延在するケーブルによって発生器モジュール１４０に連結される。
灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８内に収容され得る。一実施例では、流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８とは別にハブ筐体１３６内に収容され得る。このような実施例では、流体インターフェースは、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。
一態様では、モジュール１４０、１２６、１２８及び／又はハブのモジュール式筐体１３６上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングステーション内でこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図４に示すように、組み合わせ生成器モジュール１４５は、ハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の対応するブラケット１５６と摺動可能に係合するように構成された側部ブラケット１５５を含む。ブラケットは協働して、組み合わせ生成器モジュール１４５のドッキングポート接点をハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート接点と電気係合させるように誘導する。
いくつかの態様では、ハブのモジュール式筐体１３６のドロアー１５１はサイズが同じ又は実質的に同じであり、モジュールはドロアー１５１内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット１５５及び／又は１５６は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー１５１はサイズが異なり、それぞれ特定のモジュールを収容するように設計される。
更に、適合しない接点を備えるドロアーにモジュールを挿入することを避けるために、特定のモジュールの接点を、特定のドロアーの接点と係合するように鍵付きにしてもよい。
図４に示されるように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に連結されて、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート１５０は、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の無線双方向通信を容易にしてもよい。例えば、Ａｉｒ Ｔｉｔａｎ－Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。
図６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジング１６０の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング１６０は、モジュール１６１を横方向に受容して相互接続するように構成される。モジュール１６１は、モジュール１６１を相互接続するためのバックプレーンを含む横方向モジュール式ハウジング１６０のドッキングステーション１６２内に摺動可能に挿入される。図６に示すように、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング１６０内で横方向に配置される。あるいは、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置されてもよい。
図７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング１６４を示す。モジュール１６５は、モジュール１６５を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングステーション又はドロアー１６７内に摺動可能に挿入される。垂直モジュール式ハウジング１６４のドロアー１６７は垂直方向に配置されているが、特定の場合では、垂直モジュール式ハウジング１６４は、横方向に配置されたドロアーを含んでもよい。更に、モジュール１６５は、垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングポートを介して互いに相互作用し得る。図７の実施例では、モジュール１６５の動作に関連するデータを表示するためのディスプレイ１７７が提供される。加えて、垂直モジュール式ハウジング１６４は、マスタモジュール１７８内に摺動可能に受容される複数のサブモジュールを収容するマスタモジュール１７８を含む。
様々な態様では、撮像モジュール１３８は、内蔵型のビデオプロセッサ及びモジュール式光源を備え、様々な撮像装置と共に使用するように適合されている。一態様では、撮像装置は、光源モジュール及びカメラモジュールと共に組み立てることが可能なモジュール式ハウジングで構成される。ハウジングは、使い捨て式ハウジングであってもよい。少なくとも１つの実施例では、使い捨て式ハウジングは、再利用可能なコントローラ、光源モジュール、及びカメラモジュールと取り外し可能に連結される。光源モジュール及び／又はカメラモジュールは、外科処置の種類に応じて選択的に選択することができる。一態様では、カメラモジュールはＣＣＤセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはＣＭＯＳセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールは、走査されたビームの撮像用に構成される。同様に、光源モジュールは、外科処置に応じて白色光又は異なる光を送達するように構成され得る。
外科処置中に、手術野から外科用装置を除去して、異なるカメラ又は異なる光源を含む別の外科用装置と交換することは非効率的であり得る。手術野の視野を一時的に喪失することは、望ましからぬ結果をもたらし得る。本開示のモジュール撮像装置は、手術野から撮像装置を除去する必要なく、外科処置中に光源モジュール又はカメラモジュール中間体（midstream）の交換を可能にするように構成される。
一態様では、撮像装置は、複数のチャネルを含む管状ハウジングを備える。第１のチャネルは、第１のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得るカメラモジュールを摺動可能に受容するように構成されている。第２のチャネルは、第２のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の実施例では、カメラモジュール及び／又は光源モジュールは、これらの対応するチャネル内の最終位置へと回転させることができる。スナップ嵌め係合の代わりにねじ係合が採用されてもよい。
様々な実施例では、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に位置決めされる。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置間を切り替えるように構成され得る。様々な態様では、撮像モジュール１３８は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成され得る。
本開示と共に使用するのに好適な様々な画像プロセッサ及び撮像装置は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＳＢＩ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮＡＬ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ」と題する２０１１年８月９日発行の米国特許第７，９９５，０４５号に記載されている。更に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＢＩ ＭＯＴＩＯＮ ＡＲＴＩＦＡＣＴ ＲＥＭＯＶＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する２０１１年７月１９日発行の米国特許第７，９８２，７７６号は、画像データからモーションアーチファクトを除去するための様々なシステムについて記載している。こうしたシステムは、撮像モジュール１３８と一体化され得る。更に、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＳＯＵＲＣＥ ＴＯ ＦＩＸＴＵＲＥ ＩＮＴＲＡＣＯＲＰＯＲＥＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する２０１１年１２月１５日公開の米国特許出願公開第２０１１／０３０６８４０号、及び「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ」と題する２０１４年８月２８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２４３５９７号は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図８は、医療施設の１つ若しくは２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム（例えば記憶装置２０５に連結されたリモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４）に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ２０３を備える外科用データネットワーク２０１を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ２０３は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９を備える。モジュール式通信ハブ２０３は更に、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供するために、ローカルコンピュータシステム２１０に連結することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
手術室に配置されるモジュール式装置１ａ～１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に連結されてもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に連結されて、装置１ａ～１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ～２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に連結されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に連結されて、装置２ａ～２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ～２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送されてもよい。装置２ａ～２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。
複数のネットワークハブ２０７及び／又は複数のネットワークスイッチ２０９を複数のネットワークルータ２１１と相互接続することによって、外科用データネットワーク２０１が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ２０３は、複数の装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム２１０もまた、モジュール式制御タワーに収容されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、ディスプレイ２１２に接続されて、例えば外科処置中に、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍとしては、外科用データネットワーク２０１のモジュール式通信ハブ２０３に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に連結された撮像モジュール１３８、エネルギーベースの外科用装置に連結された発生器モジュール１４０、排煙モジュール１２６、吸引／灌注モジュール１２８、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、記憶装置アレイ１３４、ディスプレイに連結された外科用装置、及び／又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。
一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（複数可）、ネットワークスイッチ（複数可）、及びネットワークルータ（複数可）の組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに連結された装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、共有コンピューティングリソースに依存することは理解されるであろう。「クラウド」という語は「インターネット」の隠喩として用いられ得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、「クラウドコンピューティング」という用語は、本明細書では「インターネットベースのコンピューティングの一種」を指すために用いることができ、この場合、サーバ、記憶装置、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつインターネットを介してモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、１つ又は２つ以上の手術室内に位置する装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及び記憶装置と通信するコンピュータに接続することを可能にする。
装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的成果の改善、コスト低減、及び患者満足度の改善を提供する。組織の封止及び切断処置後に、組織の状態を観察して封止された組織の漏出又は灌流を評価するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。クラウドベースのコンピューティングを使用して、身体組織の試料の画像を含むデータを診断目的で検査して疾患の影響などの病状を特定するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。これは、組織及び表現型の位置特定及びマージン確認を含む。撮像装置と一体化された様々なセンサ、及び複数の撮像装置によってキャプチャされた画像をオーバーレイするなどの技術を使用して、身体の解剖学的構造を特定するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。画像データを含む、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータは、画像処理及び操作を含むデータ処理及び操作のために、クラウド２０４若しくはローカルコンピュータシステム２１０又はその両方に転送されてもよい。データは、組織特異的部位及び状態に対する内視鏡的介入、新興技術、標的化放射線、標的化介入、及び精密ロボットの適用などの更なる治療を遂行できるかを判定することによって、外科処置の結果を改善するために分析することができる。こうしたデータ分析は、予後分析処理を更に採用してもよく、標準化されたアプローチを使用することは、外科治療及び外科医の挙動を確認するか、又は外科治療及び外科医の挙動に対する修正を提案するかのいずれかのために有益なフィードバックを提供することができる。
一実装態様では、手術室装置１ａ～１ｎは、ネットワークハブに対する装置１ａ～１ｎの構成に応じて、有線チャネル又は無線チャネルを介してモジュール式通信ハブ２０３に接続されてもよい。ネットワークハブ２０７は、一態様では、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装されてもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置１ａ～１ｎに接続性を提供する。ネットワークハブ２０７は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ２０７は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御／インターネットプロトコル（ＭＡＣ／ＩＰ）は記憶しない。装置１ａ～１ｎのうちの１つのみが、ネットワークハブ２０７を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ２０７は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体、及びクラウド２０４上のリモートサーバ２１３（図９）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。
別の実装形態では、手術室装置２ａ～２ｍは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ２０９に接続されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ＯＳＩモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ２０９は、同じ手術室内に位置する装置２ａ～２ｍをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ２０９は、フレームの形態のデータをネットワークルータ２１１に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置２ａ～２ｍは、ネットワークスイッチ２０９を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ２０９は、データを転送するために装置２ａ～２ｍのＭＡＣアドレスを記憶かつ使用する。
ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、クラウド２０４に接続するためにネットワークルータ２１１に連結される。ネットワークルータ２１１は、ＯＳＩモデルのネットワーク層内で機能する。ネットワークルータ２１１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全てによって収集されたデータを更に処理及び操作するために、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２１１から受信したデータパケットをクラウドベースのコンピュータリソースに送信するための経路を作成する。ネットワークルータ２１１は、例えば、同じ医療施設の異なる手術室、又は異なる医療施設の異なる手術室に位置する異なるネットワークなどの、異なる位置に位置する２つ以上の異なるネットワークを接続するために用いられてもよい。ネットワークルータ２１１は、パケット形態のデータをクラウド２０４に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置が同時にデータを送信することができる。ネットワークルータ２１１は、データを転送するためにＩＰアドレスを使用する。
一実施例では、ネットワークハブ２０７は、複数のＵＳＢ装置をホストコンピュータに接続することを可能にするＵＳＢハブとして実装されてもよい。ＵＳＢハブは、装置をホストシステムコンピュータに接続するために利用可能なポートが多くなるように、単一のＵＳＢポートをいくつかの階層に拡張することができる。ネットワークハブ２０７は、有線チャネル又は無線チャネルを介して情報を受信するための有線又は無線能力を含むことができる。一態様では、無線ＵＳＢ短距離高帯域無線通信プロトコルが、手術室内に位置する装置１ａ～１ｎと装置２ａ～２ｍとの間の通信のために使用されてもよい。
他の実施例では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し（２．４～２．４８５ＧＨｚのＩＳＭ帯域における短波長ＵＨＦ電波を使用して）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、並びにＥｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介して、モジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
モジュール式通信ハブ２０３は、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの１つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ２０３によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ２１１へ送信され、ネットワークルータ２１１は本明細書に記載される数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによってこのデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。
モジュール式通信ハブ２０３は、スタンドアロンの装置として使用されてもよく、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ２０３は手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。
図９は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で外科システム１０２と類似する１つ又は２つ以上の外科システム２０２を含む。各外科システム２０２は、リモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ２０６を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図１０に示されるように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に連結されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図９の実施例に例示するように、モジュール式制御タワー２３６は、内視鏡２３９に連結された撮像モジュール２３８、エネルギー装置２４１に連結された発生器モジュール２４０、排煙器モジュール２２６、吸引／灌注モジュール２２８、通信モジュール２３０、プロセッサモジュール２３２、記憶装置アレイ２３４、任意でディスプレイ２３７に連結されたスマート装置／器具２３５、及び非接触センサモジュール２４２に連結される。手術室装置は、モジュール式制御タワー２３６を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータ記憶装置に連結される。ロボットハブ２２２もまた、モジュール式制御タワー２３６及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。中でもとりわけ、装置／器具２３５、可視化システム２０８が、本明細書に記載される有線又は無線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式制御タワー２３６に連結されてもよい。モジュール式制御タワー２３６は、撮像モジュール、装置／器具ディスプレイ、及び／又は他の可視化システム２０８から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ２１５（例えば、モニタ、スクリーン）に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、画像及びオーバーレイ画像と共にモジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを表示してもよい。
図１０は、モジュール式制御タワー２３６に連結された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えば局所処理、可視化、及び撮像を提供するためのコンピュータシステム２１０と、を備える。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３は、モジュール式通信ハブ２０３に接続できるモジュール（例えば、装置）の数を拡張するために階層化構成で接続されて、モジュールに関連付けられたデータをコンピュータシステム２１０、クラウドコンピューティングリソース、又はその両方に転送することができる。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３内のネットワークハブ／スイッチのそれぞれは、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続される。クラウド２０４への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
外科用ハブ２０６は、非接触センサモジュール２４２を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波又はレーザ型非接触測定装置のいずれかを使用して手術現場のマップを生成する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号中の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈｕｂ Ｓｐａｔｉａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ Ｗｉｔｈｉｎ ａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｏｏｍ」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の外壁に反射したときのエコーを受信することによって手術室を走査し、ここでセンサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの距離限界を調整するように構成される。レーザベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザ光パルスを送信し、手術室の外壁に反射するレーザ光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング距離限界を調整することによって手術室を走査する。
コンピュータシステム２１０は、プロセッサ２４４とネットワークインターフェース２４５とを備える。プロセッサ２４４は、システムバスを介して、通信モジュール２４７、記憶装置２４８、メモリ２４９、不揮発性メモリ２５０、及び入力／出力インターフェース２５１に連結される。システムバスは、９ビットバス、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＳＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェントドライブエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、アドバンスドグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、小型計算機システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）、又は任意の他の独自バス（proprietary bus）が挙げられるがこれらに限定されない任意の様々な利用可能なバスアーキテクチャを用いる、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び／又はローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造（複数可）のうちのいずれかであっってもよい。
プロセッサ２４４は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は、１つ若しくは２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ若しくは２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、プロセッサ２４４は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
システムメモリとしては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが挙げられる。起動中などにコンピュータシステム内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ）は、不揮発性メモリに記憶される。例えば、不揮発性メモリとしては、ＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリが挙げられ得る。揮発性メモリとしては、外部キャッシュメモリとして機能するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が挙げられる。更に、ＲＡＭは、ＳＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、エンハンスドＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、及びダイレクトランバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）などの多くの形態で利用可能である。
コンピュータシステム２１０はまた、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体、例えばディスク記憶装置などを含む。ディスク記憶装置としては、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ－６０ドライブ、フラッシュメモリカード、又はメモリスティックのようなデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスク記憶装置は、記憶媒体を、独立して、又はコンパクトディスクＲＯＭ装置（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク記録可能ドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ）、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ）、若しくはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない他の記憶媒体との組み合わせで含むことができる。ディスク記憶装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。
コンピュータシステム２１０は、好適な動作環境で説明されるユーザと基本コンピュータリソースとの間で媒介として機能するソフトウェアを含むことを理解されたい。このようなソフトウェアとしてはオペレーティングシステムが挙げられる。ディスクス記憶装置上に記憶され得るオペレーティングシステムは、コンピュータシステムのリソースを制御及び割り当てするように機能する。システムアプリケーションは、システムメモリ内又はディスクス記憶装置上のいずれかに記憶されたプログラムモジュール及びプログラムデータを介して、オペレーティングシステムによるリソース管理を活用する。本明細書に記載される様々な構成要素は、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせで実装することができることを理解されたい。
ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に連結された入力装置（複数可）を介してコンピュータシステム２１０にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライト・ディッシュ、スキャナ、ＴＶチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート（複数可）を介し、システムバスを通してプロセッサに接続する。インターフェースポート（複数可）としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、及びＵＳＢが挙げられる。出力装置（複数可）は、入力装置（複数可）と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、またコンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、例示としてのものであり限定するものではないが、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられる。遠隔コンピュータ（複数可）などの他の装置及び／又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
コンピュータシステム２１０は、クラウドコンピュータ（複数可）などの１つ若しくは２つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ（複数可）と共にメモリ記憶デバイスのみが示される。遠隔コンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワークを包含する。ＬＡＮ技術としては、光ファイバ分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データインターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＥＥＥ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるがこれらに限定されない。
様々な態様では、図１０のコンピュータシステム２１０、図９～図１０の撮像モジュール２３８、及び／又は可視化システム２０８、及び／又はプロセッサモジュール２３２は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
通信接続（複数可）とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのために通信接続はコンピュータシステム内部に示されているが、通信接続はコンピュータシステム２１０の外部にあってもよい。例示のみを目的として、ネットワークインターフェースへの接続に必要なハードウェア／ソフトウェアとしては、通常の電話グレードモデム、ケーブルモデム、及びＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、並びにイーサネットカードなどの内部及び外部技術が挙げられる。
図１１は、本開示の少なくとも１つの態様による、ＵＳＢネットワークハブ３００装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを採用する。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８を提供するＣＭＯＳ装置である。上流ＵＳＢ送受信ポート３０２は、差動データプラス（ＤＰ０）入力とペアリングされた差動データマイナス（ＤＭ０）入力を含む差動ルートデータポートである。３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、各ポートが差動データマイナス（ＤＭ１～ＤＭ３）出力とペアリングされた差動データプラス（ＤＰ１～ＤＰ３）出力を含む差動データポートである。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したＵＳＢ送受信機が、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び全ての下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８の回路に統合される。下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じてスルーレートを自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理３１２を含む。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、シリアルインターフェースエンジン３１０（ＳＩＥ）を含む。ＳＩＥ３１０は、ＵＳＢネットワークハブ３００ハードウェアのフロントエンドであり、ＵＳＢ仕様書の第８章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。ＳＩＥ３１０は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、ＳＯＰ、ＥＯＰ、ＲＥＳＥＴ、及びＲＥＳＵＭＥ信号の検出／生成、クロック／データ分離、非ゼロ復帰逆転（ＮＲＺＩ）データ符号化／復号及びビットスタッフィング、ＣＲＣ生成及びチェック（トークン及びデータ）、パケットＩＤ（ＰＩＤ）の生成、及びチェック／復号、並びに／又はシリアル・パラレル／パラレル・シリアル変換が挙げられ得る。３１０はクロック入力３１４を受信し、ポート論理回路３２０、３２２、３２４を介して上流ＵＳＢ送受信ポート３０２と下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８との間の通信を制御するためにサスペンド／レジューム論理並びにフレームタイマー３１６回路及びハブリピータ回路３１８に連結される。ＳＩＥ３１０は、シリアルＥＥＰＲＯＭインターフェース３３０を介してシリアルＥＥＰＲＯＭからコマンドを制御するためのインターフェース論理を介してコマンドデコーダ３２６に連結される。
様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ、及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードをサポートするように構成されてもよい。一態様では、ＵＳＢケーブル、ＵＳＢネットワークハブ３００を使用して、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２はＵＳＢホストコントローラにプラグ接続され、下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８はＵＳＢに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。
外科用器具のハードウェア
図１２は、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ又は２つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータドライバ４９２によって駆動されるモータ４８２は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、Ｉビームナイフ要素を駆動する。追跡システム４８０は、長手方向に移動可能な変位部材の位置を決定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置、並びに発射部材、発射バー、及びＩビームナイフ要素の位置を決定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ４６２に提供される。追加のモータが、Ｉビームの発射、閉鎖管の移動、シャフトの回転、及び関節運動を制御するために、ツールドライバインターフェースに提供されてもよい。ディスプレイ４７３は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。ディスプレイ４７３上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、メインマイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ若しくは２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ若しくは２つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットＡＤＣを含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
マイクロコントローラ４６１は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実行するようにプログラムされてもよい。一態様では、マイクロコントローラ４６１は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を含む。電動モータ４８２は、ギヤボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流（ＤＣ）モータであってもよい。一態様では、モータドライバ４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。絶対位置決めシステムを備えた追跡システム４８０で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年１０月１９日公開の米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号に記載されている。
マイクロコントローラ４６１は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。マイクロコントローラ４６１は、マイクロコントローラ４６１のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質と、測定による応答とのバランスを取る好適な調整された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
一態様では、モータ４８２は、モータドライバ４９２によって制御されてもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって使用され得る。様々な形態において、モータ４８２は、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。他の構成において、モータ４８２は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。
モータドライバ４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ４８２は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ又はツールハウジングに解放可能に装着された電源アセンブリによって給電され得る。電源アセンブリは、外科用器具又はツールに給電するための電源として使用され得る、直列に接続された多数の電池セルを含み得る電池を含んでもよい。特定の状況下では、電源アセンブの電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの実施例では、電池セルは、電源アセンブリに連結可能かつ電源アセンブリから分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。
モータドライバ４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ ４９２は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、レジスタで調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。絶対位置決めシステムを備えた追跡システム４８０で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。
追跡システム４８０は、本開示の少なくとも１つの態様による、位置センサ４７２を備える制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサ４７２は、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。一態様では、変位部材は、ギヤ減速機アセンブリの対応する駆動ギヤと噛合係合するための駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材は、発射バー又はＩビームを表し、これらのそれぞれは、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。したがって、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、駆動部材、発射部材、発射バー、Ｉビーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の移動可能な部材を総称して指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材は、発射部材、発射バー、及びＩビームに連結される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、Ｉビームの直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ４７２に連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはＩビーム、又はこれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結され得る。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気検知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気検知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
電動モータ４８２は、変位部材上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギヤアセンブリと動作可能にインターフェースする回転式シャフトを含んでもよい。センサ素子は、位置センサ４７２素子の１回転が、変位部材のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤアセンブリに動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサの機構を、ラックピニオン機構によって直線アクチュエータに、又はスパーギア若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続することができる。電源は、絶対位置決めシステムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置決めシステムの出力を表示することができる。変位部材は、ギヤ減速機アセンブリの対応する駆動ギヤと噛合係合するために、その上に形成された駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。変位部材は、長手方向に移動可能な発射部材、発射バー、Ｉビーム、又はこれらの組み合わせを表す。
位置センサ４７２に関連付けられたセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結されたセンサ素子が１回転した後で、変位部材が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ４７２が変位部材のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギヤの減速を介して接続されてもよい。位置センサ４７２は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
位置センサ４７２の１回を超える回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギヤの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態はマイクロコントローラ４６１にフィードバックされ、マイクロコントローラ４６１は論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ４７２の出力はマイクロコントローラ４６１に提供される。センサ機構の位置センサ４７２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、ポテンショメータなどのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
位置センサ４７２は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するかどうかに応じて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気検知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを製造するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の検知に用いられる技術としては、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動（nuclear precession）、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。
一態様では、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０の位置センサ４７２は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。位置センサ４７２は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ４７２は、マイクロコントローラ４６１とインターフェースして絶対位置決めシステムを提供する。位置センサ４７２は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石の上方に位置する位置センサ４７２の領域に、４つのホール効果素子を含む。更に、高解像度ＡＤＣ及びスマート電力管理コントローラがチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、桁毎法（digit-by-digit method）及びボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）としても知られる、座標回転デジタルコンピュータ（ＣＯＲＤＩＣ）プロセッサが設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）インターフェースなどの標準的なシリアル通信インターフェースを介してマイクロコントローラ４６１に伝送される。位置センサ４７２は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ４７２は、小型のＱＦＮ１６ピン４ｘ４ｘ０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ／又はこれを実装するようにプログラムされてもよい。電源が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のＰＷＭが挙げられる。位置センサ４７２によって測定される位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他のセンサ（複数化）が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ（複数可）としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１６年５月２４日発行の米国特許第９，３４５，４８１号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１４年９月１８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年６月２０日出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているものなどのセンサ機構が挙げられ得る。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置決めシステムの出力は有限の解像度及びサンプリング周波数を有する。絶対位置決めシステムは、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを用いて、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
絶対位置決めシステムは、モータ４８２が単に前方又は後方に経たステップの数をカウントして装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推論する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなく、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
例えばひずみゲージ又は微小ひずみゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされるひずみの振幅などのエンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定されたひずみは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。センサ４７４の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ４７６が、閉鎖駆動システムによってアンビルに加えられる閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ４７６は、外科用器具又はツールの発射ストローク中にＩビームに加えられる発射力を測定することができる。Ｉビームは、楔形スレッドと係合するように構成されており、楔形スレッドは、ステープルドライバを上向きにカム作用して、ステープルを押し出してアンビルと変形接触させるように構成されている。Ｉビームはまた、Ｉビームを発射バーによって遠位に前進させる際に組織を切り離すために使用することができる、鋭利な切刃を含む。あるいは、モータ４８２による電流引き込みを測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。発射部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ４８２によって引き込まれる電流に相当し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。
一形態では、ひずみゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に加わるエンドエフェクタによる力を測定するために、ひずみゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に加えられる力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成された、例えば微小ひずみゲージなどのひずみゲージセンサ４７４を備える。一態様では、ひずみゲージセンサ４７４は、クランプ動作中にエンドエフェクタのジョー材に及ぼされるひずみの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定されたひずみはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を操作するのに用いられる力を測定することができる。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供され得る。
センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ４６１によって使用することができる。一例では、メモリ４６８は、評価の際にマイクロコントローラ４６１によって用いることができる技術、等式及び／又はルックアップテーブルを記憶することができる。
外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図８～図１１に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線又は無線通信回路を備えてもよい。
図１３は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路５００を示す。制御回路５００は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路５００は、少なくとも１つのメモリ回路５０４に連結された１つ又は２つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうちのいずれか１つであってもよい。メモリ回路５０４は、揮発性及び不揮発性の記憶媒体を含むことができる。プロセッサ５０２は、命令処理装置５０６及び演算装置５０８を含んでよい。命令処理装置は、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成されてもよい。
図１４は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路５１０を示す。組み合わせ論理回路５１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路５１０は、入力５１４で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５１２によってデータを処理し、出力５１６を提供するように構成された組み合わせ論理５１２を含む有限状態マシンを含み得る。
図１５は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路５２０を示す。順序論理回路５２０又は組み合わせ論理５２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路５２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路５２０は、例えば、組み合わせ論理５２２、少なくとも１つのメモリ回路５２４、及びクロック５２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路５２４は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の例では、順序論理回路５２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理５２２は、入力５２６から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５２２によってデータを処理し、出力５２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ（例えば、図１３のプロセッサ５０２）と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路（例えば図１４の組み合わせ論理回路５１０）と順序論理回路５２０の組み合わせを含むことができる。
図１６は、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第１のモータを起動させて第１の機能を実行することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実行することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実行することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具６００の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的にはＩビーム要素を変位させるために、モータ６０２によって生成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る発射モータ駆動アセンブリ６０４に動作可能に連結されてもよい。特定の例では、モータ６０２によって生成された発射運動によって、例えば、ステープルをステープルカートリッジから、エンドエフェクタによって捕捉された組織内へと配備し、かつ／又はＩビーム要素の切刃を前進させて、捕捉された組織を切断してもよい。Ｉビーム要素は、モータ６０２の方向を逆転させることによって後退させられてもよい。
特定の例では、外科用器具又はツールは閉鎖モータ６０３を含んでもよい。閉鎖モータ６０３は、具体的には閉鎖管を変位させてアンビルを閉鎖し、アンビルとステープルカートリッジとの間で組織を圧縮するためにモータ６０３によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、閉鎖モータ駆動アセンブリ６０５に動作可能に連結されてもよい。閉鎖運動によって、例えば、エンドエフェクタが開放構成から接近構成へと遷移して組織を捕捉することができる。エンドエフェクタは、モータ６０３の方向を逆転させることによって開放位置に遷移され得る。
特定の例では、外科用器具又はツールは、例えば、１つ又は２つ以上の関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを含んでもよい。モータ６０６ａ、６０６ｂは、モータ６０６ａ、６０６ｂによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、独立して又は別個に起動させて、１つ又は２つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。あるいは、発射モータ６０２を起動させて、関節運動モータ６０６が停止している間に、複数のステープルを発射させ、及び／又は刃先を前進させることができる。更に、閉鎖モータ６０３は、本明細書において以下に詳述されるように閉鎖管及びＩビーム要素を遠位に前進させるために、発射モータ６０２と同時に起動されてもよい。
特定の例では、外科用器具又はツールは、外科用器具又はツールの複数のモータと共に用いることができる、共通の制御モジュール６１０を含んでもよい。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、一度に複数のモータのうちの１つに対応することができる。例えば、共通の制御モジュール６１０は、ロボット外科用器具の複数のモータ対して個々に連結及び分離が可能であってもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０などの１つ又は２つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０と独立してかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、外科用器具又はツールの複数のモータのうち一方との連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちもう一方との連携へと選択的に切り替えることができる。
少なくとも１つの実施例では、共通の制御モジュール６１０は、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂとの動作可能な係合と、発射モータ６０２又は閉鎖モータ６０３のいずれかとの動作可能な係合と、の間で選択的に切り替えることができる。少なくとも１つの実施例では、図１６に示すように、スイッチ６１４は、複数の位置及び／又は状態間を移動又は遷移させることができる。例えば、第１の位置６１６では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を発射モータ６０２と電気的に連結してもよく、第２の位置６１７では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を閉鎖モータ６０３と電気的に連結してもよく、第３の位置６１８ａでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第１の関節運動モータ６０６ａと電気的に連結してもよく、第４の位置６１８ｂでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第２の関節運動モータ６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール６１０を、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、スイッチ６１４は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。
モータ６０２、６０３、６０６ａ、６０６ｂのそれぞれは、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタに加わる力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の方法で検知されてもよい。
様々な例では、図１６に示されるように、共通の制御モジュール６１０は、１つ又は２つ以上のＨブリッジＦＥＴを備え得るモータドライバ６２６を備えてもよい。モータドライバ６２６は、例えば、マイクロコントローラ６２０（「コントローラ」）からの入力に基づいて、電源６２８から共通の制御モジュール６１０に連結されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール６１０に連結されている間にマイクロコントローラ６２０を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。
特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、マイクロプロセッサ６２２（「プロセッサ」）と、１つ又は２つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実行させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４の１つ又は２つ以上が、例えば、プロセッサ６２２に連結されてもよい。
特定の例では、電源６２８を用いて、例えばマイクロコントローラ６２０に電力を供給してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えばリチウムイオン電池などの電池（又は「電池パック」若しくは「パワーパック」）を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具６００に電力を供給するため、ハンドルに解放可能に装着されるように構成されてもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源６２８として使用してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えば、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
様々な例では、プロセッサ６２２は、モータドライバ６２６を制御して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータの位置、回転方向、及び／又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ６２２は、モータドライバ６２６に信号伝達して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータを停止及び／又は使用不能にすることができる。「プロセッサ」という用語は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合したその他の基本コンピューティング装置を含むと理解されるべきである。プロセッサは、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブルデバイスである。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。プロセッサは、二進数法で表される数字及び記号で動作する。
一例では、プロセッサ６２２は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも１つの実施例では、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートで容易に利用可能な機構の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ又は２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ又は２つ以上のＱＥＩアナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットＡＤＣを含むＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール４４１０と共に使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
特定の例では、メモリ６２４は、共通の制御モジュール６１０に連結可能な外科用器具６００のモータをそれぞれ制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ６２４は、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ６２２に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。
特定の例では、例えば、センサ６３０などの１つ又は２つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警告することができる。例えば、センサ６３０は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連付けられたプログラム命令を使用するようにプロセッサ６２２に警告することができる。特定の例では、センサ６３０は、例えば、スイッチ６１４の位置を検知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。したがって、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第１の位置６１６にあることを検出すると、エンドエフェクタのＩビームの発射と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第２の位置６１７にあることを検出すると、アンビルの閉鎖と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第３の位置６１８ａ又は第４の位置６１８ｂにあることを検出すると、エンドエフェクタの関節運動と関連付けられたプログラム命令を使用することができる。
図１７は、本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の回路図である。ロボット外科用器具７００は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位／近位並進、閉鎖管の遠位／近位変位、シャフトの回転、及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具７００は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を個別に制御するようにプログラム又は構成されてもよい。外科用器具７００は、モータ駆動式の発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、及び／又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を制御するように構成された制御回路７１０を備える。
一態様では、ロボット外科用器具７００は、複数のモータ７０４ａ～７０４ｅを介して、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６及びＩビーム７１４（鋭い切刃を含む）部分、取り外し可能なステープルカートリッジ７１８、シャフト７４０、並びに１つ又は２つ以上の関節運動部材７４２ａ、７４２ｂを制御するように構成された制御回路７１０を備える。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置フィードバックを制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。他のセンサ７３８は、制御回路７１０にフィードバックを提供するように構成されてもよい。タイマー／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに１つ又は２つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ回路７３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７１０に提供して位置センサ７３４によって決定されたＩビーム７１４の位置をタイマー／カウンタ回路７３１の出力と相関させ、その結果、制御回路７１０は、Ｉビーム７１４が開始位置に対して特定の位置にあるときの、開始位置又は時間（ｔ）に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７１４の位置を決定することができる。タイマー／カウンタ７３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を検知するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより低速でかつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより高速でかつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。閉鎖制御プログラムは、アンビル７１６によって組織に加えられる閉鎖力を制御し得る。その他の制御プログラムは、シャフト７４０及び関節運動部材７４２ａ、７４２ｂの回転を制御する。
一態様では、制御回路７１０は、モータ設定値信号を生成することができる。モータ設定値信号は、様々なモータコントローラ７０８ａ～７０８ｅに提供されてもよい。モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは、本明細書に記載されるように、モータ７０４ａ～７０４ｅにモータ駆動信号を提供してモータ７０４ａ～７０４ｅを駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７０４ａ～７０４ｅの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ７０４ａ～７０４ｅの１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは省略されてもよく、制御回路７１０がモータ駆動信号を直接生成してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、最初に、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれを、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間のロボット外科用器具７００の応答に基づいて、制御回路７１０は、閉ループ構成の発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路７１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
一態様では、モータ７０４ａ～７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源７１２は、主交流電源、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるＤＣ電源であってもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅは、それぞれの伝達装置７０６ａ～７０６ｅを介して、Ｉビーム７１４、アンビル７１６、シャフト７４０、関節運動部７４２ａ、及び関節運動部７４２ｂなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結されてもよい。伝達装置７０６ａ～７０６ｅは、モータ７０４ａ～７０４ｅを可動機械的要素に連結するための１つ又は２つ以上のギヤ又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を検知し得る。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７１０は、パルスを追跡してＩビーム７１４の位置を決定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７１４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、位置センサ７３４は省略されてもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅのいずれかがステッパモータである場合、制御回路７１０は、モータ７０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７１４の位置を追跡することができる。位置センサ７３４は、エンドエフェクタ７０２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれの出力は、力を検知するためのトルクセンサ７４４ａ～７４４ｅを含み、駆動シャフトの回転を検知するエンコーダを有する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のＩビーム７１４部分などの発射部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０はモータ制御部７０８ａにモータ設定値を提供し、モータ制御部７０８ａはモータ７０４ａに駆動信号を提供する。モータ７０４ａの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ａに連結される。トルクセンサ７４４ａは、Ｉビーム７１４に連結された伝達装置７０６ａに連結される。伝達装置７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿った遠位及び近位へのＩビーム７１４の移動を制御するための、回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ７０４ａは、第１のナイフ駆動ギア及び第２のナイフ駆動ギヤを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結されてもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、Ｉビーム７１４を発射又は変位させるために必要な力を表す。位置センサ７３４は、発射ストロークに沿ったＩビーム７１４の位置、又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２は、制御回路７１０にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ７３８を含んでもよい。使用準備が整ったら、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。発射部材が遠位に並進すると、遠位端に位置付けられた切断要素を備えるＩビーム７１４は、遠位に前進して、ステープルカートリッジ７１８とアンビル７１６との間に位置する組織を切断する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６部分などの閉鎖部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｂに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｂにモータ設定値を提供する。モータ７０４ｂの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｂに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、アンビル７１６に連結された伝達装置７０６ｂに連結される。伝達装置７０６ｂは、開放位置及び閉鎖位置からのアンビル７１６の移動を制御するための、回転要素及び閉鎖部材などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｂは、閉鎖スパーギアと噛合係合して支持される閉鎖減速ギアセットを含む閉鎖ギヤアセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、制御回路７１０に閉鎖力フィードバック信号を提供する。閉鎖力フィードバック信号は、アンビル７１６に適用される閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なアンビル７１６は、ステープルカートリッジ７１８の反対側に位置付けられる。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｂに閉鎖信号を提供することができる。閉鎖信号に応答して、モータ７０４ｂは、閉鎖部材を前進させて、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に組織を把持する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を回転させるためにシャフト７４０などのシャフト部材を回転させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｃに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｃにモータ設定値を提供する。モータ７０４ｃの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｃに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、シャフト７４０に連結された伝達装置７０６ｃに連結される。伝達装置７０６ｃは、シャフト７４０の時計回り又は反時計回りの回転を３６０度まで及びそれを超えて制御するために、回転要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｃは、ツール装着プレート上に動作可能に支持された回転ギヤアセンブリによって動作可能に係合されるように、近位閉鎖管の近位端上に形成された（又はこれに取り付けられた）管状ギアセグメントを含む回転伝達装置アセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、制御回路７１０に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト７４０に加えられる回転力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。シャフトエンコーダなどの追加のセンサ７３８が、シャフト７４０の回転位置を制御回路７１０に提供してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を関節運動させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｄに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｄにモータ設定値を提供する。モータ７０４ｄの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｄに連結される。トルクセンサ７４４ｄは、関節運動部材７４２ａに連結された伝達装置７０６ｄに連結される。伝達装置７０６ｄは、エンドエフェクタ７０２の±６５°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｄは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギヤアセンブリによって回転可能に駆動される。トルクセンサ７４４ｄは、制御回路７１０に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ７０２に加えられる関節運動力を表す。関節運動エンコーダなどのセンサ７３８は、エンドエフェクタ７０２の関節運動位置を制御回路７１０に提供してもよい。
別の態様では、ロボット外科システム７００の関節運動機能は、２つの関節運動部材、又は連結部７４２ａ、７４２ｂを含んでもよい。これらの関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、２つのモータ７０８ｄ、７０８ｅによって駆動されるロボットインターフェース（ラック）上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ７０４ａが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部７４２ａ、７４２ｂのそれぞれは他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、ヘッドが回転するときに固定された半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転すると、プッシュプル連結部の機械効率は変化する。この機械効率の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。
一態様では、１つ又は２つ以上のモータ７０４ａ～７０４ｅは、ギヤボックス、及び発射部材、閉鎖部材、又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータを備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管、及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ７０４ａ～７０４ｅが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７０４ａ～７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
一態様では、位置センサ７３４は、絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。一態様では、位置センサ７３４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備えてもよい。位置センサ７３４は、制御回路７１０と連動して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のセンサ７３８と通信してもよい。センサ７３８は、エンドエフェクタ７０２上に位置付けられ、ロボット外科用器具７００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７３８は、磁気センサ、磁界センサ、ひずみゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７０２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。センサ７３８は、分割電極を使用して組織の位置を決定するために、ステープルカートリッジ７１８のデッキ上に配置されてもよい。トルクセンサ７４４ａ～７４４ｅは、とりわけ、発射力、閉鎖力、及び／又は関節運動力などの力を検知するように構成されてもよい。したがって、制御回路７１０は、（１）遠位閉鎖管が直面する閉鎖負荷及びその位置、（２）ラックにある発射部材及びその位置、（３）ステープルカートリッジ７１８のどの部分がその上に組織を有しているか、並びに（４）両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置、を検知することができる。
一態様では、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、クランプ状態の間のアンビル７１６におけるひずみの大きさを測定するように構成された、微小ひずみゲージなどのひずみゲージを備えてもよい。ひずみゲージは、ひずみの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを含んでもよい。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に位置する組織セクションのインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
一態様では、センサ７３８は、とりわけ、１つ又は２つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、センサ７３８は、閉鎖駆動システムによってアンビル７１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、閉鎖管によってアンビル７１６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７１６に対して及ぼされる力は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に捕捉された組織セクションが直面する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７３８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に位置付けて、閉鎖駆動システムがアンビル７１６に加える閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、制御回路７１０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７１６に加えられた閉鎖力をリアルタイムで評価する。
一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。Ｉビーム７１４などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７１０に提供される。制御回路７１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内のＩビーム７１４を標的速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、線形二次（ＬＱＲ）、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６３６，８２９号に開示されている。
図１８は、本開示の少なくとも１つの態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具７５０のブロック図を示す。一態様では、外科用器具７５０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７５０は、アンビル７６６、Ｉビーム７６４（鋭い切断縁部を含む）、及び取り外し可能なステープルカートリッジ７６８を備え得るエンドエフェクタ７５２を備える。
Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４によって測定することができる。Ｉビーム７６４は長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を採用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって決定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成され得る。制御回路７６０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって決定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を決定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書に記載されるように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ又は２つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を検知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７６０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７６０は、パルスを追跡してＩビーム７６４の位置を決定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステッパモータである場合、制御回路７６０は、モータ７５４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７５２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置付けられ、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを含み得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ状態の間のアンビル７６６におけるひずみの大きさを測定するように構成された、微小ひずみゲージなどのひずみゲージを備えてもよい。ひずみゲージは、ひずみの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを含んでもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織セクションのインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
センサ７８８は、閉鎖駆動システムがアンビル７６６に及ぼす力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管がアンビル７６６に加える閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織セクションが直面する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に位置付けて、閉鎖駆動システムがアンビル７６６に加える閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７６６に加えられた閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
制御回路７６０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内のＩビーム７６４を標的速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
外科用器具７５０の実際の駆動システムは、ギヤボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム７６４を駆動するように構成されている。別の実施例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動ドライバを操作する電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
様々な例示的態様は、モータ駆動式の外科用ステープル留め及び切断装置を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０を対象とする。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸に沿って遠位及び近位に変位部材を駆動してよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なアンビル７６６と、使用のために構成される場合は、アンビル７６６の反対側に配置されたステープルカートリッジ７６８とを備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に組織を把持してもよい。器具７５０を使用する準備が整った場合、臨床医は、例えば器具７５０のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ７５４は変位部材を、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで、遠位に駆動することができる。変位部材が遠位に並進するにつれて、遠位端に位置付けられた切断要素を有するＩビーム７６４は、ステープルカートリッジ７６８とアンビル７６６との間の組織を切断することができる。
様々な実施例において、外科用器具７５０は、例えば、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで、厚さなどの組織状態を検知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速でかつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速でかつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
いつくかの実施例では、制御回路７６０は、最初に、モータ７５４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分に対する開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具７５０の応答に基づいて、制御回路７６０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７５４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
図１９は、本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具７９０の回路図である。一態様では、外科用器具７９０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７９０は、アンビル７６６と、Ｉビーム７６４と、ＲＦカートリッジ７９６（破線で示す）と交換することができる取り外し可能なステープルカートリッジ７６８とを備え得るエンドエフェクタ７９２を備える。
一態様では、センサ７８８は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、ＭＲ装置、ＧＭＲ装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ６３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７８８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、位置センサ７８４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０と連動して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
一態様では、Ｉビーム７６４は、上部に組織切断刃を動作可能に支持するナイフ本体を備えるナイフ部材として実装されてもよく、アンビル係合タブ又は特徴部及びチャネル係合特徴部又は足部を更に含んでよい。一態様では、ステープルカートリッジ７６８は、標準的な（機械式）外科用締結具カートリッジとして実装されてもよい。一態様では、ＲＦカートリッジ７９６は、ＲＦカートリッジとして実装されてもよい。これら及び他のセンサ構成は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、同一出願人による米国特許出願第１５／６２８，１７５号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（２０１７年６月２０日出願）に記載されている。
Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４として表される位置センサにより、測定可能である。Ｉビーム７６４は長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって決定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成され得る。制御回路７６０は、本明細書に記載されるように、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって決定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を決定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書に記載されるように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ又は２つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を検知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７６０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７６０は、パルスを追跡してＩビーム７６４の位置を決定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステッパモータである場合、制御回路７６０は、モータが実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７９２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置付けられ、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてよい。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ状態の間のアンビル７６６におけるひずみの大きさを測定するように構成された、微小ひずみゲージなどのひずみゲージを備えてもよい。ひずみゲージは、ひずみの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを含んでもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織セクションのインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
センサ７８８は、閉鎖駆動システムがアンビル７６６に及ぼす力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管がアンビル７６６に加える閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織セクションが直面する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に位置付けて、閉鎖駆動システムがアンビル７６６に加える閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサ部分によるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７６６に加えられた閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
ＲＦエネルギー源７９４は、エンドエフェクタ７９２に連結され、ＲＦカートリッジ７９６がステープルカートリッジ７６８の代わりにエンドエフェクタ７９２内に装填されたときに、ＲＦカートリッジ７９６に適用される。制御回路７６０は、ＲＦカートリッジ７９６に対するＲＦエネルギーの送達を制御する。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。
図２０は、制御システムが、関節運動角度θに基づいて閉鎖管アセンブリのストローク長さをどのように変更することができるかを示すストローク長グラフ２０７４０を示す。このようなストローク長さの変更は、関節運動角度θが増加するにつれて（例えば、ｘ軸に沿って示される）ストローク長さを補償ストローク長さ（例えば、ｙ軸に沿って示される）に短縮することを含む。補償ストローク長さは、閉鎖管アセンブリがエンドエフェクタのジョーを閉鎖するために遠位方向に移動する長さを画定し、これは関節運動角度θに依存し、かつ、閉鎖管アセンブリが過剰移動して外科用装置にダメージを与えるのを防止する。
例えば、ストローク長グラフ２０７４０に示されるように、エンドエフェクタが関節運動していない場合、ジョーを閉鎖するための閉鎖管アセンブリのストローク長さは約０．２５０インチであり、関節運動角度θが約６０度である場合、補償ストローク長さは約０．２４２インチである。このような測定値は、例としてのみ提供されており、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な角度並びに対応するストローク長さ及び補償ストローク長さのいずれかを含むことができる。更に、関節運動角度θと補償ストローク長さとの関係は非線形であり、補償ストローク長さが短くなる割合は、関節運動角度が増加するにつれて増加する。例えば、４５度の関節運動と６０度の関節運動との間の補償ストローク長さの減少は、ゼロ度の関節運動と１５度の関節運動との間の補償ストローク長さの減少よりも大きい。このアプローチでは、制御システムは、関節運動角度θに基づいてストローク長さを調節して、外科用装置へのダメージ（例えば、閉鎖管アセンブリの遠位端を遠位位置に詰まらせる）を防止するが、遠位閉鎖管は関節運動中に依然として前進することができ、それによって、ジョーを少なくとも部分的に閉鎖する可能性がある。
図２１は、制御システムが関節運動角度θに基づいて閉鎖管アセンブリの長手方向位置を変更する一態様を示す閉鎖管アセンブリ位置決めグラフ２０７５０を示す。閉鎖管アセンブリの長手方向位置のこのような変更は、エンドエフェクタが関節運動するときに、及び関節運動角度θ（例えば、ｘ軸に沿って示される）に基づいて、閉鎖管アセンブリを補償距離（例えば、ｙ軸に沿って示される）だけ近位に後退させることを含む。閉鎖管アセンブリが近位に後退する補償距離は、遠位閉鎖管の遠位前進を防止し、それによって、関節運動中にジョーを開放位置に維持する。関節運動中に閉鎖管アセンブリを補償距離だけ近位に後退させることによって、閉鎖管アセンブリは、閉鎖アセンブリの起動時に、近位に後退した位置から始まるストローク長さを移動してジョーを閉じることができる。
例えば、閉鎖管アセンブリ位置決めグラフ２０７５０に示されるように、エンドエフェクタが関節運動していないときの補償距離はゼロであり、関節運動角度θが約６０度であるときの補償距離は約０．００８インチである。この実施例では、閉鎖管アセンブリは、関節運動中に０．００８インチの補償距離だけ後退される。したがって、ジョーを閉じるために、閉鎖管アセンブリは、この後退位置から始まるストーク長を前進することができる。このような測定値は、例示の目的のみで提供されており、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な角度及び対応する補償距離のいずれかを含むことができる。図２１に示されるように、関節運動角度θと補償距離との間の関係は非線形であり、補償距離が長くなる割合は、関節運動角度θが増加するにつれて増加する。例えば、４５度と６０度との間の補償距離の増加は、ゼロ度と１５度との間の補償距離の増加よりも大きい。
患者組織をクランプするとき、クランプ装置（例えば、線形ステープラ）、及び組織を介して加えられる力は、容認できないほど高いレベルに達する場合がある。例えば、一定のクロージャ速度が採用される場合、この力は、クランプされた組織に対して過剰な外傷を引き起こすのに十分な程高くなる場合があり、かつ、クランプ装置の変形を引き起こして、許容可能な組織間隙がステープル留め経路にわたって維持されなくなる場合がある。図２２は、一定のアンビル閉鎖速度での圧縮（すなわち、制御された組織圧縮（ＣＴＣ）を伴わない）中に組織に印加される電力と、可変アンビル閉鎖速度での圧縮（すなわち、ＣＴＣを伴う）中に組織に印加される電力との比較を示すグラフである。閉鎖速度は、組織内に付与される電力が圧縮の一部にわたって一定のままとなるように、組織圧縮を制御するように調節されてもよい。図２２によると、組織に付与されるピーク電力は、可変アンビル閉鎖速度が利用される場合にはるかに低くなる。付与された電力に基づいて、外科用装置によって及ぼされる力（又は力に関連するか、又は力に比例するパラメータ）を計算することができる。この点に関して、電力は、外科用装置を介して（例えば、線形ステープラのジョーを介して）及ぼされる力が、完全閉鎖位置にあるときに組織間隙がステープル留め長さ全体に沿って許容可能な範囲内でなくなるジョーの広がりをもたらす降伏力又は圧力を超えないように、制限されてもよい。例えば、ジョーは、ジョーの全長に沿った全てのステープル位置で組織間隙が許容可能な範囲又は標的範囲内に留まるように、平行であるか、又は平行に十分に近いべきである。更に、加えられる電力の制限は、組織に対する外傷又はダメージを回避するか、又は少なくとも最小限に抑える。
図２２において、ＣＴＣを伴わない方法において付与される総エネルギーは、ＣＴＣを伴う方法において付与される総エネルギーと同じである。すなわち、図２２の電力曲線の下の面積は、同じであるか、又は実質的に同じである。しかしながら、ピーク電力は、ＣＴＣを伴わない実施例と比較してＣＴＣを伴う実施例においてはるかに低いため、利用される電力プロファイルの差はかなり大きい。
電力の制限は、線２０７６０によって示されるように、閉鎖速度を減速させることによって、ＣＴＣを伴う実施例において達成される。圧縮時間Ｂ’は閉鎖時間Ｂよりも長い点に留意されたい。図２２に示すように、一定の閉鎖速度を提供する（すなわち、ＣＴＣを伴わない）装置及び方法は、可変閉鎖速度を提供する（すなわち、ＣＴＣを伴う）装置及び方法と同じ５０ｌｂの圧縮力を、同じ１ｍｍの組織間隙で達成する。一定の閉鎖速度を提供する装置及び方法は、可変閉鎖速度を用いる装置及び方法と比較してより短い期間で、所望の組織間隙における圧縮力を達成することができるが、これにより、図２２に示されるように、組織に印加される電力の急上昇が生じる。対照的に、ＣＴＣを伴って示される例示的な態様は、閉鎖の速度を減速させて、組織に印加される電力の量を特定のレベル未満に制限する。組織に印加される電力を制限することにより、ＣＴＣを使用しないシステム及び方法と比べて、組織外傷を最小限に抑えることができる。
図２２及び追加の例示は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ」と題する２０１３年８月６日に発行の米国特許第８，４９９，９９２，号（２０１２年６月１日出願）に更に記載されている。
いくつかの態様では、制御システムは、制御システムがＥビームの位置及び／又は発射シャフトの関節運動角度を決定し、そのような決定に基づいて少なくとも１つのモータを適切に制御することを支援する、複数の既定の力閾値を含むことができる。例えば、力閾値は、発射シャフトを並進させるように構成された発射バーの移動の長さに応じて変化し得、そのような力閾値は、制御システムと通信する１つ又は２つ以上のモータの測定されたねじり力と比較され得る。測定されたねじり力を力閾値と比較することで、制御システムがエンドエフェクタのＥビーム及び／又は関節運動の位置を決定するための信頼できる方法を提供することができる。これにより、制御システムは、以下でより詳細に説明するように、１つ又は２つ以上のモータを適切に制御して（例えば、ねじり負荷を低減又は停止させて）発射アセンブリの適切な発射及びエンドエフェクタの適切な関節運動を確実にすること、並びにシステムに対するダメージを防止することができる。
図２３は、セクションＢの測定された変位に関連するセクションＡの測定された力を含む、力及び変位グラフ２０８００を示す。セクションＡ及びＢは共に、時間（例えば、秒）を示すｘ軸を有する。セクションＢのｙ軸は、発射ロッドの移動変位（例えば、ミリメートル単位）を示し、セクションＡのｙ軸は、発射バーに加えられ、それによって発射シャフトを前進させる力を示す。セクションＡに示されるように、発射バーを第１の関節運動範囲２０９０２内で移動させることにより（例えば、第１のおよそ１２ｍｍの移動）、エンドエフェクタを関節運動させる。例えば、１２ｍｍの変位位置において、エンドエフェクタは、右に完全に関節運動し、更なる関節運動は機械的に不可能である。完全に関節運動した結果、モータに加わるねじり力が増加し、制御システムは、セクションＡに示されるように、既定の関節運動閾値２０８０４を超える関節運動力ピーク２０８０２を検知することができる。制御システムは、１つを超える最大関節運動方向（例えば、左向き関節運動及び右向き関節運動）を検知するために、１つを超える既定の関節運動閾値２０８０４を含むことができる。制御システムが、所定の関節運動閾値２０８０４を超える関節運動力ピーク２０８０２を検出した後、制御システムは、モータの作動を低減又は停止し、それによって少なくともモータをダメージから保護することができる。
発射バーが関節運動範囲２０９０２を越えて前進した後、外科用ステープラ内のシフト機構は、発射バーの更なる遠位移動を引き起こし、発射シャフトの遠位移動を引き起こすことができる。例えば、セクションＢに示されるように、約１２ｍｍ～７０ｍｍの移動変位の移動は、Ｅビームを発射ストローク２０９０４に沿って前進させ、ジョー間に捕捉された組織を切断することができるが、他の移動長さは本開示の範囲内である。この実施例では、Ｅビームの最大発射ストローク位置２０９０６は、７０ｍｍの移動で生じる。この時点で、Ｅビーム又はナイフはカートリッジ又はジョーの遠位端に当接し、それによってモータに対するねじり力を増加させ、セクションＡに示されるようなナイフ移動力ピーク２０８０６を制御システムによって検知させる。セクションＡに示すように、制御システムは、モータ閾値２０８０８と、モータ閾値２０８０８から分岐し、かつＥビームが最大発射ストローク位置２０９０６に近づくにつれて減少する（例えば、非直線的に）ナイフ移動閾値２０８１０の端部とを含むことができる。
制御システムは、最大発射ストローク位置２０９０６に到達する前のＥビームの遠位移動の少なくとも最後の部分２０９０７（例えば、発射ストローク９０４の最後の１０パーセント）の間に検知されるモータねじり力を監視するように構成され得る。遠位移動のそのような最後の部分２０９０７に沿って監視しながら、制御システムは、モータにねじり力を低減させ、それによってＥビームにかかる負荷を低減させることができる。これにより、Ｅビームが最大発射ストローク位置２０９０６に近づくにつれてＥビームにかかる負荷を低減することによって、Ｅビームを含む外科用ステープラをダメージから保護することができ、それにより、Ｅビームがカートリッジ又はジョーの遠位端に与える衝撃を低減する。上述したように、このような衝撃は、ナイフ移動力ピーク２０８０６を生じさせることができ、このナイフ移動力ピーク２０８０６は、ナイフ移動閾値２０８１０を超え得るがモータ閾値２０８０８を超えないことにより、モータにダメージを与えない。このため、制御システムは、ナイフ移動力ピーク２０８０６がナイフ移動閾値２０８１０を超えた後で、かつナイフ移動力ピーク２０８０６がモータ閾値２０８０８を超える前に、モータの作動を停止し、それによってモータをダメージから保護することができる。更に、ナイフ移動閾値２０８１０の減少の増加は、Ｅビームが最大発射ストローク位置２０９０６に到達したことを制御システムが事前に予想することを防止する。
制御システムがナイフ移動閾値２０８１０を超えるナイフ移動力ピーク２０８０６を検出した後、制御システムはＥビームの位置（例えば、７０ｍｍ変位及び／又は発射ストローク２０９０４の端部）を確認することができ、そのような既知の変位位置に基づいて発射バーを後退させて、Ｅビームを最近位位置２０９０８（例えば、０ｍｍ変位）に復帰させることができる。最近位位置２０９０８において、セクションＡに示されるように、既定のナイフ後退閾値２０８１４を超えるナイフ後退力ピーク２０８１２が、制御システムによって検知され得る。この時点で、制御システムは、必要に応じて再較正し、かつ、Ｅビームの位置をホーム位置にあるとして関連付けることができる。このホーム位置は、発射ロッドが次に遠位方向に前進すると（例えば、長さ約１２ｍｍ）、シフタがＥビームを発射バーから係合解除させることになる位置である。係合解除された後、発射バーが関節運動範囲２０９０２内を移動すると、エンドエフェクタの関節運動が再び引き起こされる。
したがって、制御システムは、発射バーの移動を制御するモータに対するねじり力を検知し、かかる検知したねじり力を複数の閾値と比較して、Ｅビームの位置又はエンドエフェクタの関節運動角度を決定し、それによってモータを適切に制御してモータへのダメージを防止すると同時に、発射バー及び／又はＥビームの位置決めを確認することができる。
上述したように、組織接触又は圧力センサは、ジョー部材が組織「Ｔ」といつ最初に接触するときを判定する。これにより、外科医は、組織「Ｔ」の初期厚さ及び／又はクランプ前の組織「Ｔ」の厚さを判定することができる。上述の外科用器具の態様のいずれにおいても、図２４に示されるように、ジョー部材と組織「Ｔ」との接触は、ジョー部材上に設けられた一対の対向するプレート「Ｐ１、Ｐ２」との接触を確立することによって、普通であれば開いている検知回路「ＳＣ」を閉じる。接触センサはまた、センサに加えられる力の量を判定する検知力変換器を含んでもよい。センサに加えられる力の量は、組織「Ｔ」に加えられる力の量と同じであると仮定することができる。そして、組織に加えられるこのような力は、組織圧縮の量と言い換えることができる。力センサは、組織が受けている圧縮量を測定して、組織「Ｔ」に加えられる力に関する情報を外科医に提供する。過剰な組織圧縮は、操作されている組織「Ｔ」に悪影響を及ぼし得る。例えば、組織「Ｔ」の過剰な圧縮は、組織壊死をもたらし得、特定の処置では、ステープルラインの破損をもたらし得る。組織「Ｔ」に加えられている圧力に関する情報により、外科医は、組織「Ｔ」に過剰な圧力が加えられていないことをより良好に判定することができる。
本明細書に開示される任意の接触センサとしては、限定されるものではないが、普通は開いている検知回路を組織と接触しているときに閉じる、ジョーの内側表面に載設された電気接点を挙げることができる。接触センサとしてはまた、クランプされている組織が最初に圧縮に抵抗するときを検出する検知力変換器を挙げることができる。力変換器としては、限定されるものではないが、圧電素子、ピエゾ抵抗素子、金属膜又は半導体ひずみゲージ、誘導圧力センサ、静電容量式圧力センサ、及び、抵抗素子上のワイパーアームを駆動するためにブルドン管、カプセル又はベローズを使用する電位差圧変換器を挙げることができる。
一態様では、前述の外科用器具のうちのいずれか１つは、ジョー部材で生じる圧力の変化を検出するための１つ又は２つ以上の圧電素子を含んでもよい。圧電素子は、応力を電位に変換する双方向変換器である。素子は、金属化石英又はセラミックからなってもよい。動作中、結晶に応力が印加されると、材料の電荷分布が変化し、その結果、材料全体に電圧が発生する。圧電素子は、ジョー部材のいずれか１つ又は両方が組織「Ｔ」といつ接触したか、及び接触が確立された後に組織「Ｔ」に加えられた圧力の量を示すために使用され得る。
一態様では、前述の外科用器具のうちの任意の１つは、その本体内又はその本体の一部分上に配置された１つ又は２つ以上の金属ひずみゲージを含んでもよく、又はそれを装備していてもよい。金属ひずみゲージは、材料の抵抗が長さ、幅、及び厚さに依存するという原理で動作する。したがって、金属ひずみゲージの材料がひずみを受けると、材料の抵抗が変化する。このため、回路に組み込まれたこの材料で作製された抵抗器は、ひずみを電気信号の変化に変換する。望ましくは、ひずみゲージは、組織に加えられる圧力がひずみゲージに影響を与えるように外科用器具に載設され得る。
あるいは、別の態様では、１つ又は２つ以上の半導体ひずみゲージが上記の金属ひずみゲージと同様の方法で使用されてもよいが、変換のモードは異なる。動作中、印加応力の結果として半導体ひずみゲージの結晶格子構造が変形すると、材料の抵抗が変化する。この現象は、ピエゾ抵抗効果と呼ばれる。
更に別の態様では、前述の外科用器具のうちの任意の１つは、圧力又は力を誘導性素子の互いに対する動きに変換するための１つ又は２つ以上の誘導圧力センサを含んでもよく、又はそれを装備していてもよい。この誘導性素子の互いに対する動きは、全体的なインダクタンス又は誘導結合を変化させる。静電容量式圧力変換器も同様に、圧力又は力を容量素子の互いに対する動きに変換し、全体的な静電容量を変化させる。
更に別の態様では、前述の外科用器具のうちの任意の１つは、圧力又は力を容量素子の互いに対する動きに変換し、全体的な静電容量を変化させるための、１つ又は２つ以上の静電容量式圧力変換器を含んでもよく、又はそれを装備していてもよい。
一態様では、前述の外科用器具のうちの任意の１つは、圧力又は力を動きに変換するための１つ又は２つ以上の機械的圧力変換器を含んでもよく、又はそれを装備していてもよい。使用中、機械的要素の動きは、ゲージのポインタ又はダイヤルを偏移させるために使用される。このポインタ又はダイヤルの動きは、組織「Ｔ」に加えられる圧力又は力を表すことができる。機械的要素の例としては、ブルドン管、カプセル又又はベローズが挙げられるが、これらに限定されない。例として、機械的要素は、ポテンショメータ圧力変換器などの他の測定要素及び／又は検知要素と連結されてもよい。この実施例では、機械的要素は、可変抵抗器上のワイパーと連結される。使用中、圧力又は力は、ポテンショメータのワイパーを偏移させることで、加えられた圧力又は力を反映する抵抗を変化させる、機械的運動に変換されてもよい。
上記の態様の組み合わせ、特に間隙と組織接触センサとの組み合わせは、手術部位及び／又は標的組織「Ｔ」の状態に関するフィードバック情報及び／又はリアルタイム情報を外科医に提供する。例えば、組織「Ｔ」の初期厚さに関する情報は、適切なステープルサイズを選択する際に外科医をガイドすることができる。組織「Ｔ」のクランプされた厚さに関する情報は、選択されたステープルが適切に形成されるかどうかを外科医に知らせることができる。組織「Ｔ」の初期厚さ及びクランプ厚さに関する情報を使用して、組織「Ｔ」の圧縮又はひずみの量を決定することができる。また、組織「Ｔ」のひずみに関する情報を使用して、過剰なひずみ値まで組織を圧縮すること及び／又は過剰なひずみを受けた組織へのステープル留めを回避することができる。
加えて、力センサを使用して、組織に加えられる圧力の量を外科医に提供することができる。外科医は、この情報を使用して、組織「Ｔ」に過剰な圧力を加えること又は過剰なひずみに直面した組織「Ｔ」へのステープル留めを回避することができる。
図２４及び追加の例示は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＳＥＮＳＯＲＳ」と題する２０１２年５月５日に発行の米国特許第８，１８１，８３９号（２０１１年６月２７日出願）に更に記載されている。
開示される装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の理解を提供するために、特定の態様が示され説明される。１つの実施例で示される又は説明される特徴は、他の実施例の特徴と組み合わされてもよく、修正形態及び変形形態は、本開示の範囲内にある。
「近位」及び「遠位」という用語は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に対する用語であり、「近位」は臨床医により近い部分を指し、「遠位」は臨床医からより遠い部分を指す。外科用器具は様々な向き及び位置で使用され得るので、便宜上、図面に関して使用される空間的な用語「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」は、限定及び／又は絶対的であることを意図していない。
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うための、例示的な装置及び方法が提供される。しかし、そのような装置及び方法は、例えば開腹外科手術を含む、他の外科的処置及び用途に使用することができる。外科用器具は、自然開口部を通して、又は組織内に形成された切開又は穿刺穴を通して挿入することができる。器具の作用部分、すなわちエンドエフェクタ部分は、体内に直接に挿入することができ、又は、外科用器具のエンドエフェクタ及び細長いシャフトを前進させることが可能な作用通路を有するアクセスデバイスを通じて挿入することができる。
図２５～図２８は、再使用され得る、又は再使用され得ない、切断及び締結用のモータ駆動式外科用器具１５００１０を示す。図示した実施例では、外科用器具１５００１０は、臨床医が把持し、操作し、かつ作動させるように構成されたハンドルアセンブリ１５００１４を備えるハウジング１５００１２を含む。ハウジング１５００１２は、１つ又は２つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成されたエンドエフェクタ１５０３００が動作可能に連結されている、交換式シャフト組立体１５０２００に動作可能に取り付けられるように構成されている。本開示によると、様々な形態の交換式シャフトアセンブリが、ロボット制御された外科用システムと関連させて効果的に使用され得る。「ハウジング」という用語は、交換式シャフトアセンブリを作動させるために利用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び加えるように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか又は動作可能に支持する、ロボットシステムのハウジング又は類似部分を包含することができる。「フレーム」という用語は、手持ち式外科用器具の一部分を指してもよい。「フレーム」という用語はまた、ロボット制御式の外科用器具の一部分、及び／又は外科用器具を動作可能に制御するために使用され得るロボットシステムの一部分を表す場合もある。交換式シャフトアセンブリは、その全体が参照として本明細書に組み込まれる、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許第９，０７２，５３５号に開示されている、様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法と共に用いられてもよい。
図２５は、本開示の少なくとも１つの態様による、動作可能に連結された交換式シャフトアセンブリ１５０２００を有する外科用器具１５００１０の斜視図である。ハウジング１５００１２は、外科用ステープルカートリッジ１５０３０４を内部に動作可能に支持するように構成された、外科用切断及び締結装置を備えるエンドエフェクタ１５０３００を含む。ハウジング１５００１２は、交換式シャフトアセンブリと接続して使用するように構成されていてもよく、交換式シャフトアセンブリは、様々なサイズ及び種類のステープルカートリッジを支持するように適合されたエンドエフェクタを含み、かつ、様々なシャフト長さ、サイズ及び種類を有する。ハウジング１５００１２は、様々な交換式シャフトアセンブリ、例えば、様々な外科的用途及び処置に関連して用いるように適合されたエンドエフェクタ構成に対して、高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー、及び／又は運動などの他の運動及びエネルギー形態を印加するように構成されたアセンブリなどと共に用いられてもよい。エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、組織を締結するために任意の好適な締結具を利用できる。例えば、内部に取り外し可能に格納された複数の締結具を備える締結具カートリッジが、シャフトアセンブリのエンドエフェクタに取り外し可能に挿入及び／又は装着され得る。
ハンドルアセンブリ１５００１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互接続される一対の相互接続可能なハンドルハウジングセグメント１５００１６、１５００１８を備え得る。ハンドルハウジングセグメント１５００１６、１５００１８は協働して、臨床医によって把持及び操作され得るピストルグリップ部分１５００１９を形成する。ハンドルアセンブリ１５００１４は複数の駆動システムを動作可能に支持し、これら駆動システムは、制御運動を生成し、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分にこの制御運動を適用するように構成されている。ディスプレイはカバー１５００４５の下方に設けられてもよい。
図２６は、本開示の少なくとも１つの態様による、図２５の外科用器具１５００１０の一部分の分解組立図である。ハンドルアセンブリ１５００１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持するフレーム１５００２０を含んでもよい。フレーム１５００２０は、「第１の」、すなわち閉鎖駆動システム１５００３０を動作可能に支持することができ、閉鎖駆動システム１５００３０は、交換式シャフトアセンブリ１５０２００に対して閉鎖及び開放運動を適用することができる。閉鎖駆動システム１５００３０は、フレーム１５００２０によって枢動可能に支持される閉鎖トリガ１５００３２などのアクチュエータを含んでもよい。閉鎖トリガ１５００３２は、枢動ピン１５００３３によってハンドルアセンブリ１５００１４に枢動可能に連結されて、閉鎖トリガ１５００３２が臨床医によって操作されることを可能にする。臨床医がハンドルアセンブリ１５００１４のピストルグリップ部分１５００１９を把持すると、閉鎖トリガ１５００３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと枢動できる。
ハンドルアセンブリ１５００１４及びフレーム１５００２０は発射駆動システム１５００８０を動作可能に支持してもよく、発射駆動システム１５００８０は、取り付けられている交換式シャフトアセンブリの対応する部分に対して発射運動を適用するように構成されている。発射駆動システム１５００８０は、ハンドルアセンブリ１５００１４のピストルグリップ部分１５００１９に位置する電気モータ１５００８２を用いてもよい。電気モータ１５００８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣモータであってもよい。その他の構成では、モータとしては、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又はその他の任意の好適な電気モータが挙げられ得る。電気モータ１５００８２は、取り外し可能な電源パック１５００９２を備え得る電源１５００９０によって給電されてもよい。取り外し可能な電源パック１５００９２は、遠位ハウジング部分１５００９６に取り付けるように構成された近位ハウジング部分１５００９４を備えてもよい。近位ハウジング部分１５００９４及び遠位ハウジング部分１５００９６は、内部に複数の電池１５００９８を動作可能に支持するように構成されている。電池１５００９８はそれぞれ、例えば、リチウムイオン（ＬＩ）又は他の好適な電池を含んでもよい。遠位ハウジング部分１５００９６は、制御回路基板１５０１００に取り外し可能かつ動作可能に取り付けられるように構成されており、制御回路基板１００は電気モータ１５００８２に動作可能に連結されている。直列に接続されたいくつかの電池１５００９８は、外科用器具１５００１０に給電することができる。電源１５００９０は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。カバー１５００４５の下方に位置するディスプレイ１５００４３は、制御回路基板１５０１００に電気的に連結されている。ディスプレイ１５００４３を露出させるために、カバー１５００４５を取り除いてもよい。
電気モータ１５００８２は、長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０上にある駆動歯１５０１２２の組又はラックと噛合係合して装着されるギヤ減速機アセンブリ１５００８４と動作可能にインターフェースする、回転式シャフト（図示せず）を含み得る。長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０は、ギヤ減速機アセンブリ１５００８４の対応する駆動ギヤ１５００８６と噛合係合するための、その上に形成された駆動歯１５０１２２のラックを有する。
使用の際、電源１５００９０によって提供される電圧極性によって電気モータ１５００８２を時計回り方向に動作させることができるが、電池によって電気モータに印加される電圧極性は、電気モータ１５００８２を反時計回り方向に動作させるために反転させることができる。電気モータ１５００８２が一方向に回転されると、長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向駆動されることになる。電気モータ１５００８２が反対の回転方向に駆動されると、長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向駆動されることになる。ハンドルアセンブリ１５００１４は、電源１５００９０によって電気モータ１５００８２に印加される極性を反転させるように構成され得るスイッチを含むことができる。ハンドルアセンブリ１５００１４は、長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０の位置、及び／又は長手方向に移動可能な駆動部材１５０１２０が動かされている方向を検出するように構成されたセンサを含んでもよい。
電気モータ１５００８２の作動は、ハンドルアセンブリ１５００１４上に枢動可能に支持された発射トリガ１５０１３０によって制御され得る。発射トリガ１５０１３０は、非作動位置と作動位置との間で枢動されてもよい。
図２５に戻ると、交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、外科用ステープルカートリッジ１５０３０４を内部に動作可能に支持するように構成された、細長いチャネル１５０３０２を備えるエンドエフェクタ１５０３００を含む。エンドエフェクタ１５０３００は、細長いチャネル１５０３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル１５０３０６を含んでもよい。交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、関節継手１５０２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ１５０３００及び関節継手１５０２７０の構成及び動作は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる、「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＬＯＣＫ」と題する米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記述されている。交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、ノズル部分１５０２０２、１５０２０３から構成された近位ハウジング又はノズル１５０２０１を含んでもよい。交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、シャフト軸ＳＡに沿って延在する閉鎖管１５０２６０を含んでもよく、閉鎖管１５０２６０はエンドエフェクタ１５０３００のアンビル１５０３０６を閉鎖及び／又は開放するために利用され得る。
図２５に戻ると、閉鎖管１５０２６０は、例えば。前述の参考文献である米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている方法で閉鎖トリガ１５００３２の作動に応答して、アンビル１５０３０６を閉鎖するために遠位（方向「ＤＤ」）に並進される。アンビル１５０３０６は、閉鎖管１５０２６０を近位に並進させることによって開放される。アンビル開放位置において、閉鎖管１５０２６０は、その近位位置へと動かされる。
図２７は、本開示の少なくとも１つの態様による、交換式シャフトアセンブリ１５０２００の一部分の別の分解組立図である。交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、スパイン１５０２１０内部で軸方向移動するように支持される発射部材１５０２２０を含んでもよい。発射部材１５０２２０は、遠位切断部分又はナイフバー１５０２８０に取り付けるように構成された中間発射シャフト１５０２２２を含む。発射部材１５０２２０は、「第２のシャフト」又は「第２のシャフトアセンブリ」と呼ばれる場合もある。中間発射シャフト１５０２２２は、その遠位端に、ナイフバー１５０２８０の近位端１５０２８２にあるタブ１５０２８４を受容するように構成された長手方向スロット１５０２２３を含んでもよい。長手方向スロット１５０２２３及び近位端１５０２８２は、それらの間の相対移動が可能なように構成されてもよく、スリップ継手１５０２８６を備えることができる。スリップ継手１５０２８６は、ナイフバー１５０２８０を動かさずに、又は少なくとも実質的に動かさずに、発射部材１５０２２０の中間発射シャフト１５０２２２が、エンドエフェクタ１５０３００を関節継手１５０２７０を中心に関節運動させることを可能にし得る。エンドエフェクタ１５０３００が適切に方向付けられたら、長手方向スロット１５０２２３の近位側壁がタブ１５０２８４に接触するまで、中間発射シャフト１５０２２２を遠位に前進させて、ナイフバー１５０２８０を前進させ、チャネル１５０３０２内に位置付けられたステープルカートリッジを発射することができる。スパイン１５０２１０は内部に細長い開口部又は窓１５０２１３を有して、スパイン１５０２１０の中への中間発射シャフト１５０２２２の組み付け及び挿入を容易にしている。中間発射シャフト１５０２２２が内部に挿入されたら、頂部フレームセグメント１５０２１５がシャフトフレーム１５０２１２と係合されて、中間発射シャフト１５０２２２及びナイフバー１５０２８０を内部に囲い込んでもよい。発射部材１５０２２０の動作は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。スパイン１５０２１０は、発射部材１５０２２０と、スパイン１５０２１０の周りに延在する閉鎖管１５０２６０とを摺動可能に支持するように構成され得る。スパイン１５０２１０は、関節運動ドライバ１５０２３０を摺動可能に支持してもよい。
交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、関節運動ドライバ１５０２３０を発射部材１５０２２０に選択的かつ解放可能に連結させるように構成されたクラッチアセンブリ１５０４００を含み得る。クラッチアセンブリ１５０４００は、発射部材１５０２２０の周りに位置付けられるロックカラー又はロックスリーブ１５０４０２を含み、ロックスリーブ１５０４０２は、ロックスリーブ１５０４０２が関節運動ドライバ１５０２３０を発射部材１５０２２０に連結する係合位置と、関節運動ドライバ１５０２３０が発射部材１５０２２０に動作可能に連結されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ１５０４０２がその係合位置にある場合、発射部材１５０２２０の遠位移動によって、関節運動ドライバ１５０２３０を遠位に動かすことができ、それに対応して、発射部材１５０２２０の近位移動によって、関節運動ドライバ１５０２３０を近位に動かすことができる。ロックスリーブ１５０４０２がその係合解除位置にある場合、発射部材１５０２２０の移動は関節運動ドライバ１５０２３０に伝達されず、その結果、発射部材１５０２２０は関節運動ドライバ１５０２３０とは無関係に動くことができる。ノズル１５０２０１は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている様々な方式で、関節駆動システムと発射駆動システムとを動作可能に係合及び係合解除させるために用いることができる。
交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、スリップリングアセンブリ１５０６００を備えることができ、このスリップリングアセンブリ１５０６００は、例えば、エンドエフェクタ１５０３００に及び／若しくはエンドエフェクタ１５０３００から電力を導き、並びに／又は、エンドエフェクタ１５０３００に及び／若しくはエンドエフェクタ１５０３００から信号を通信するように構成され得る。スリップリングアセンブリ１５０６００は、ノズル部分１５０２０２、１５０２０３内に画定されたスロットの内部に位置付けられた近位コネクタフランジ１５０６０４及び遠位コネクタフランジ１５０６０１を備え得る。近位コネクタフランジ１５０６０４は第１の面を備えることができ、遠位コネクタフランジ１５０６０１は、第１の面に隣接して配置されかつ第１の面に対して移動可能である第２の面を備えることができる。遠位コネクタフランジ１５０６０１は、シャフト軸線ＳＡ－ＳＡ（図２５）を中心にして、近位コネクタフランジ１５０６０４に対して回転することができる。近位コネクタフランジ１５０６０４は、その第１の面に画定される複数の同心の、又は少なくとも実質的に同心の導体１５０６０２を備えることができる。コネクタ１５０６０７は、遠位コネクタフランジ１５０６０１の近位側に装着されることができ、複数の接点を有してもよく、各接点は、導体１５０６０２のうちの１つに対応し、それと電気的に接触している。かかる構成により、近位コネクタフランジ１５０６０４と遠位コネクタフランジ１５０６０１とが、それらの間の電気的接触を維持したまま相対回転することが可能になる。近位コネクタフランジ１５０６０４は、例えば、シャフト回路基板と信号連通して導体１５０６０２を配置することができる電気コネクタ１５０６０６を含み得る。少なくとも１つの場合において、複数の導体を含むワイヤハーネスが、電気コネクタ１５０６０６とシャフト回路基板との間に延在し得る。電気コネクタ１５０６０６は、シャーシ取り付けフランジに画定されたコネクタ開口部を通って近位に延在してもよい。「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５１号は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号は、その全体が参照により組み込まれる。スリップリングアセンブリ１５０６００に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。
交換式シャフトアセンブリ１５０２００は、ハンドルアセンブリ１５００１４に固定可能に取り付けられた近位部分と、長手方向軸を中心に回転可能である遠位部分とを含み得る。回転可能な遠位シャフト部分は、スリップリングアセンブリ１５０６００を中心にして近位部分に対して回転させることができる。スリップリングアセンブリ１５０６００の遠位コネクタフランジ１５０６０１は、回転可能な遠位シャフト部分内に位置付けられ得る。
図２８は、本開示の少なくとも１つの態様による、図２５の外科用器具１５００１０のエンドエフェクタ１５０３００の一態様の分解図である。エンドエフェクタ１５０３００は、アンビル１５０３０６及び外科用ステープルカートリッジ１５０３０４を含んでもよい。アンビル１５０３０６は、細長いチャネル１５０３０２に連結されてもよい。細長いチャネル１５０３０２内に開口１５０１９９が画定されてもよく、この開口１５０１９９は、アンビル１５０３０６から延在するピン１５０１５２を受容して、アンビル１５０３０６が細長いチャネル１５０３０２及び外科用ステープルカートリッジ１５０３０４に対して開放位置から閉鎖位置まで枢動できるようにする。発射バー１５０１７２は、エンドエフェクタ１５０３００の中へと長手方向に並進するように構成されている。発射バー１５０１７２は、１つの中実部分から構築されてもよく、又は鋼板の積層体を含む積層材料を含んでもよい。発射バー１５０１７２は、Ｉビーム１５０１７８と、その遠位端にある切刃１５０１８２とを備える。発射バー１５０１７２の遠位に突出する端部は、Ｉビーム１５０１７８に取り付けられて、アンビル１５０３０６が閉鎖位置にあるときに、細長いチャネル１５０３０２内に位置付けられた外科用ステープルカートリッジ１５０３０４から間隔を空けてアンビル１５０３０６を配置するのを支援することができる。Ｉビーム１５０１７８は、Ｉビーム１５０１７８を発射バー１５０１７２によって遠位に前進させながら組織を切り離すための鋭利な切刃１５０１８２を含んでもよい。動作中、Ｉビーム１５０１７８は、外科用ステープルカートリッジ１５０３０４を発射させることができる。外科用ステープルカートリッジ１５０３０４は、ステープルドライバ１５０１９２上に載置された複数のステープル１５０１９１を、対応の上向きに開いたステープルキャビティ１５０１９５内に保持する、成形されたカートリッジ本体１５０１９４を含むことができる。楔形スレッド１５０１９０は、Ｉビーム１５０１７８によって遠位に駆動され、外科用ステープルカートリッジ１５０３０４のカートリッジトレイ１５０１９６上を摺動する。Ｉビーム１５０１７８の切刃１５０１８２がクランプされた組織を切り離す間に、楔形スレッド１５０１９０はステープルドライバ１５０１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１５０１９１を押し出してアンビル１５０３０６と変形接触させる。
Ｉビーム１５０１７８は、発射の間に、アンビル１５０３０６に係合する上部ピン１５０１８０を含むことができる。Ｉビーム１５０１７８は、カートリッジ本体１５０１９４、カートリッジトレイ１５０１９６、及び細長いチャネル１５０３０２の一部分に係合するために、中央ピン１５０１８４及び底部フット１５０１８６を含んでもよい。外科用ステープルカートリッジ１５０３０４が細長いチャネル１５０３０２内に位置付けられると、カートリッジ本体１５０１９４内に画定されたスロット１５０１９３を、カートリッジトレイ１５０１９６内に画定された長手方向スロット１５０１９７、及び細長いチャネル１５０３０２内に画定されたスロット１５０１８９と位置合わせすることができる。使用の際、Ｉビーム１５０１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１５０１９３、１５０１９７、及び１５０１８９を通って摺動することができ、図２８に示されるように、Ｉビーム１５０１７８の底部フット１５０１８６は、スロット１５０１８９の長さに沿った細長いチャネル１５０３０２の底面に沿って延びる溝に係合することができ、中央ピン１５０１８４は、長手方向スロット１５０１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１５０１９６の上面に係合することができ、上部ピン１５０１８０は、アンビル１５０３０６に係合することができる。発射バー１５０１７２が遠位に前進されて、外科用ステープルカートリッジ１５０３０４からステープルを発射し、及び／又はアンビル１５０３０６と外科用ステープルカートリッジ１５０３０４との間に捕捉された組織を切開する際、Ｉビーム１５０１７８は、アンビル１５０３０６と外科用ステープルカートリッジ１５０３０４との間の間隔を空けるか、又はそれらの間の相対移動を制限することができる。発射バー１５０１７２及びＩビーム１５０１７８を近位へと後退させ、それによりアンビル１５０３０６を開いて、ステープル留めされて切り離された２つの組織部分を解放することができる。
図２９Ａ及び図２９Ｂは、本開示の少なくとも１つの態様による、２枚の図面に及ぶ、図２５の外科用器具１５００１０の制御回路１５０７００のブロック図である。主として図２９Ａ及び図２９Ｂを参照すると、ハンドルアセンブリ１５０７０２はモータ１５０７１４を含んでよく、このモータは、モータドライバ１５０７１５によって制御され得るものであり、また外科用器具１５００１０の発射システムによって用いられ得る。様々な形態において、モータ１５０７１４は、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってよい。他の構成において、モータ１５０７１４は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでもよい。モータドライバ１５０７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１５０７１９を含むＨブリッジドライバを含んでもよい。モータ１５０７１４は、制御電力を外科用器具１５００１０に供給するためにハンドルアセンブリ１５０２００に解放可能に装着された電源アセンブリ１５０７０６により給電されてもよい。電源アセンブリ１５０７０６は、外科用器具１５００１０に給電するための電源として使用され得る、直列に接続された複数の電池セルを備えてもよい。特定の状況下では、電源アセンブリ１５０７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの実施例では、電池セルは、電源アセンブリ１５０７０６に別個に連結可能であり得るリチウムイオン電池であってよい。
シャフトアセンブリ１５０７０４は、シャフトアセンブリ１５０７０４及び電源アセンブリ１５０７０６がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間に、インターフェースを介して安全コントローラ及び電力管理コントローラ１５０７１６と通信可能である、シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２を含むことができる。例えば、インターフェースは、シャフトアセンブリ１５０７０４及び電源アセンブリ１５０７０６がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間にシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２と電力管理コントローラ１５０７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの連結係合のための１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第１のインターフェース部分１５０７２５と、対応する電源アセンブリ電気コネクタとの連結係合のための１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第２のインターフェース部分１５０７２７とを備え得る。１つ又は２つ以上の通信信号がインターフェースを介して送信されて、取り付けられた交換式シャフトアセンブリ１５０７０４の電力要件のうちの１つ又は２つ以上を電力管理コントローラ１５０７１６に伝達することができる。それに応じて、電力管理コントローラは、取り付けられたシャフトアセンブリ１５０７０４の電力要件に従って、以下に更に詳細に記載されているように、電源アセンブリ１５０７０６の電池の電力出力を変調することができる。コネクタは、ハンドルアセンブリ１５０７０２とシャフトアセンブリ１５０７０４及び／又は電源アセンブリ１５０７０６とが機械的に連結係合した後に起動されて、シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２と電力管理コントローラ１５０７１６との間の電気通信を可能にすることができるスイッチを備えることができる。
インターフェースは、例えば、ハンドルアセンブリ１５０７０２内に収められたメインコントローラ１５０７１７を介してこのような通信信号の経路指定を行うことにより、電力管理コントローラ１５０７１６とシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２との間での１つ又は２つ以上の通信信号の伝送を容易にすることができる。他の状況下では、インターフェースは、シャフトアセンブリ１５０７０４及び電源アセンブリ１５０７０６がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間、ハンドルアセンブリ１５０７０２を介した電力管理コントローラ１５０７１６とシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２との間の直接線の通信を容易にすることができる。
メインコントローラ１５０７１７は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘとして知られるものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってよい。一態様では、メインコントローラ１５０７１７は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
安全コントローラは、やはりＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
電源アセンブリ１５０７０６は電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ１５０７１６、電力変調器１５０７３８、及び電流検知回路１５０７３６を含み得る。電力管理回路は、シャフトアセンブリ１５０７０４及び電源アセンブリ１５０７０６がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間に、シャフトアセンブリ１５０７０４の電力要件に基づいて電池の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ１５０７１６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力の電力変調器１５０７３８を制御するようにプログラムされ得、電流検知回路１５０７３６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力を監視して、電池の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ１５０７１６に提供するように用いられ得るため、電力管理コントローラ１５０７１６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。電力管理コントローラ１５０７１６及び／又はシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２はそれぞれ、多数のソフトウェアモジュールを記憶可能な１つ又は２つ以上のプロセッサ及び／又はメモリユニットを備えることができる。
外科用器具１５００１０（図２５～図２８）は、感覚フィードバックをユーザに提供するための装置を含み得る出力装置１５０７４２を備えることができる。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤ表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置１５０７４２は、ハンドルアセンブリ１５０７０２に含まれ得るディスプレイ１５０７４３を備えていてもよい。シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２及び／又は電力管理コントローラ１５０７１６は、出力装置１５０７４２を介して外科用器具１５００１０のユーザにフィードバックを提供することができる。インターフェースは、シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２及び／又は電力管理コントローラ１５０７１６を出力装置１５０７４２に接続するように構成され得る。出力装置１５０７４２は、その代わりに、電源アセンブリ１５０７０６と一体化されてもよい。そのような状況下では、シャフトアセンブリ１５０７０４がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間、出力装置１５０７４２とシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２との間の通信がインターフェースを介して達成されてもよい。
制御回路１５０７００は、電動外科用器具１５００１０の動作を制御するように構成された回路セグメントを備える。安全コントローラセグメント（セグメント１）は、安全コントローラ及びメインコントローラ１５０７１７セグメント（セグメント２）を備える。安全コントローラ及び／又はメインコントローラ１５０７１７は、加速度セグメント、ディスプレイセグメント、シャフトセグメント、エンコーダセグメント、モータセグメント、及び電力セグメントなどの１つ又は２つ以上の追加の回路セグメントと相互作用するように構成されている。回路セグメントのそれぞれは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ１５０７１７に連結されてよい。メインコントローラ１５０７１７もまた、フラッシュメモリに連結される。メインコントローラ１５０７１７は、シリアル通信インターフェースも備える。メインコントローラ１５０７１７は、例えば、１つ又は２つ以上の回路セグメント、電池、及び／又は複数のスイッチに連結された複数の入力を備える。セグメント化回路は、例えば、電動外科用器具１５００１０内のプリント回路基板アセンブリ（printed circuit board assembly、ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、１つ若しくは複数のコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティングデバイスを含むと理解されるべきである。メインコントローラ１５０７１７は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。制御回路１５０７００は、本明細書で記載される１つ又は２つ以上のプロセスを実装するように構成されてもよい。
加速度セグメント（セグメント３）は加速度計を備える。加速度計は、電動外科用器具１５００１０の移動又は加速度を検出するように構成されている。加速度計からの入力は、スリープモードとの間での遷移、電動外科用器具の配向の識別、及び／又は外科用器具が落下したときの識別に使用されてもよい。いくつかの実施例では、加速度セグメントは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ１５０７１７に連結される。
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、メインコントローラ１５０７１７に連結されたディスプレイコネクタを備える。ディスプレイコネクタは、メインコントローラ１５０７１７を、ディスプレイの１つ又は２つ以上の集積回路ドライバを介して、ディスプレイに連結している。ディスプレイの集積回路ドライバは、ディスプレイと一体化されてよく、かつ／又はディスプレイとは別個に配置されてよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及び／又は任意の他の好適なディスプレイなど、任意の好適なディスプレイを含んでもよい。いくつかの実施例では、ディスプレイセグメントは安全コントローラに連結される。
シャフトセグメント（セグメント５）は、外科用器具１５００１０（図２５～図２８）に連結された交換式シャフトアセンブリ１５０２００（図２５及び図２７）用の制御部、及び／又は、交換式シャフトアセンブリ１５０２００に連結されたエンドエフェクタ１５０３００用の１つ又は２つ以上の制御部を備える。シャフトセグメントは、メインコントローラ１５０７１７をシャフトＰＣＢＡに連結するように構成されたシャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電性ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ）、関節運動スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭを有する低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフトアセンブリ１５０２００及び／又はシャフトＰＣＢＡに固有の１つ又は２つ以上のパラメータ、ルーチン、及び／又はプログラムを含む。シャフトＰＣＢＡは交換式シャフトアセンブリ１５０２００に連結されてもよく、かつ／又は、外科用器具１５００１０と一体であってもよい。いくつかの実施例では、シャフトセグメントは、第２のシャフトＥＥＰＲＯＭを備える。第２のシャフトＥＥＰＲＯＭは、電動外科用器具１５００１０とインターフェース可能な１つ又は２つ以上のシャフトアセンブリ１５０２００及び／又はエンドエフェクタ１５０３００に対応する複数のアルゴリズム、ルーチン、パラメータ、及び／又は他のデータを含む。
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ又は２つ以上の磁気式角度回転位置エンコーダを備える。１つ又は２つ以上の磁気式角度回転位置エンコーダは、外科用器具１５００１０（図２５～図２８）のモータ１５０７１４、交換式シャフトアセンブリ１５０２００（図２５及び図２７）、及び／又はエンドエフェクタ１５０３００の回転位置を識別するように構成されている。いくつかの実施例では、磁気式角度回転位置エンコーダは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ１５０７１７に連結されてもよい。
モータ回路セグメント（セグメント７）は、電動外科用器具１５００１０（図２５～図２８）の移動を制御するように構成されたモータ１５０７１４を備える。モータ１５０７１４は、１つ又は２つ以上のＨブリッジ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びモータコントローラを備えるＨブリッジドライバにより、メインマイクロコントローラプロセッサ１５０７１７に連結されている。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラにも連結されている。モータ電流センサは、モータの電引き込み電流を測定するため、モータと直列に連結している。モータ電流センサは、メインコントローラ１５０７１７及び／又は安全コントローラと信号通信している。いくつかの実施例では、モータ１５０７１４は、モータ電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
モータコントローラは、第１のモータフラグ及び第２のモータフラグを制御して、モータ１５０７１４のステータス及び位置をメインコントローラ１５０７１７に示す。メインコントローラ１５０７１７は、パルス幅変調（ＰＷＭ）高信号、ＰＷＭ低信号、方向信号、同期信号、及びモータリセット信号を、バッファを介してモータコントローラに供給する。電力セグメントは、セグメント電圧を回路セグメントのそれぞれに提供するように構成される。
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラ、メインコントローラ１５０７１７、及び追加の回路セグメントに連結された電池を備える。電池は、電池コネクタ及び電流センサによってセグメント化回路に連結されている。電流センサは、セグメント化回路の合計引き込み電流を測定するように構成されている。いくつかの実施例では、１つ又は２つ以上の電圧変換器が、既定の電圧値を１つ又は２つ以上の回路セグメントに提供するように構成されている。例えば、いくつかの実施例では、セグメント化回路は、３．３Ｖ電圧変換器及び／又は５Ｖ電圧変換器を備えてもよい。ブースト変換器は、例えば最大１３Ｖなど、既定量までのブースト電圧を提供するように構成されている。ブースト変換器は、電力集約的な動作の間、追加の電圧及び／又は電流を提供し、電圧低下又は低電力状態を防止するように構成されている。
複数のスイッチは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ１５０７１７に連結されている。スイッチは、外科用器具１５００１０（図２５～図２８）の動作を制御し、セグメント化回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具１５００１０のステータスを示すように構成されてもよい。緊急離脱ドアスイッチ、及び緊急離脱用のホール効果スイッチは、緊急離脱ドアのステータスを示すように構成される。例えば、左側関節運動左スイッチ、左側関節運動右スイッチ、左側関節運動中央スイッチ、右側関節運動左スイッチ、右側関節運動右スイッチ、及び右側関節運動中央スイッチなど、複数の関節運動スイッチは、交換式シャフトアセンブリ１５０２００（図２５及び図２７）及び／又はエンドエフェクタ１５０３００（図２５及び図２８）の関節運動を制御するように構成されている。左側反転スイッチ及び右側反転スイッチは、メインコントローラ１５０７１７に連結されている。左側関節運動左スイッチ、左側関節運動右スイッチ、左側関節運動中央スイッチ、及び左側反転スイッチを備える左側スイッチは、左側可撓コネクタによってメインコントローラ１５０７１７に連結されている。右側関節運動左スイッチ、右側関節運動右スイッチ、右側関節運動中央スイッチ、及び右側反転スイッチを備える右側スイッチは、右側可撓コネクタによってメインコントローラ１５０７１７に連結されている。発射スイッチ、クランプ解放スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ１５０７１７に連結されている。
任意の好適な機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、又は固体スイッチを用いて、任意の組み合わせで、複数のスイッチを実装してよい。例えば、スイッチは、外科用器具１５００１０（図２５～図２８）に関連付けられた構成要素の動きによって、又は物体の存在によって操作される制限スイッチであってよい。このようなスイッチを用いて、外科用器具１５００１０と関連付けられた様々な機能を制御することができる。制限スイッチは、一組の接触部と機械的につながったアクチュエータからなる、電気機械装置である。対象体がアクチュエータと接触すると、装置はその接触部を操作して、電気的接続を作成する、又は破壊する。制限スイッチは、その丈夫さ、取り付けの容易さ、及び動作の信頼性により、様々な用途及び環境で用いられる。制限スイッチは、対象体の有無、通過、配置、及び移動の終了を判定することができる。他の実装形態では、スイッチは、とりわけホール効果装置、磁気抵抗性（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗性（ＧＭＲ）装置、磁力計などの、磁場の影響下にて動作する、固体スイッチであってもよい。他の実装形態では、スイッチは、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、例えばトランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化物半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラなど）などの固体装置であってもよい。他のスイッチは、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサを含んでもよい。
図３０は、本開示の少なくとも１つの態様による、ハンドルアセンブリ１５０７０２と電源アセンブリ１５０７０６との間のインターフェース、及びハンドルアセンブリ１５０７０２と交換式シャフトアセンブリ１５０７０４との間のインターフェースを示す、図２５の外科用器具の制御回路１５０７００の別のブロック図である。ハンドルアセンブリ１５０７０２は、メインコントローラ１５０７１７、シャフトアセンブリコネクタ１５０７２６、及び電源アセンブリコネクタ１５０７３０を備えることができる。電源アセンブリ１５０７０６は、電源アセンブリコネクタ１５０７３２と、電力管理コントローラ１５０７１６、電力変調器１５０７３８、及び電流検知回路１５０７３６を備え得る電力管理回路１５０７３４とを含むことができる。シャフトアセンブリコネクタ１５０７３０、１５０７３２は、インターフェース１５０７２７を形成する。交換式シャフトアセンブリ１５０７０４及び電源アセンブリ１５０７０６がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間、電力管理回路１５０７３４は、交換式シャフトアセンブリ１５０７０４の電力要件に基づいて電池１５０７０７の電力出力を変調するように構成され得る。電力管理コントローラ１５０７１６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力の電力変調器１５０７３８を制御するようにプログラムされてもよく、電流検知回路１５０７３６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力を監視して、電池１５０７０７の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ１５０７１６に提供するように用いられてもよく、これにより、電力管理コントローラ１５０７１６は、電源アセンブリ１５０７０６の電力出力を調節して所望の出力を維持することができるようになる。シャフトアセンブリ１５０７０４はシャフトプロセッサ１５０７２０を備え、シャフトプロセッサ１５０７２０は、不揮発性メモリ１５０７２１及びシャフトアセンブリコネクタ１５０７２８に連結され、シャフトアセンブリ１５０７０４をハンドルアセンブリ１５０７０２に電気的に連結する。シャフトアセンブリコネクタ１５０７２６、１５０７２８は、インターフェース１５０７２５を形成する。メインコントローラ１５０７１７、シャフトプロセッサ１５０７２０、及び／又は電力管理コントローラ１５０７１６は、本明細書で記載されるプロセスの１つ又は２つ以上を実装するように構成され得る。
外科用器具１５００１０（図２５～図２８）は、感覚フィードバックをユーザに送る出力装置１５０７４２を備えることができる。このような装置は、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤ表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでよい。特定の状況下では、出力装置１５０７４２は、ハンドルアセンブリ１５０７０２に含まれ得るディスプレイ１５０７４３を備えていてもよい。シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２及び／又は電力管理コントローラ１５０７１６は、出力装置１５０７４２を介して外科用器具１５００１０のユーザにフィードバックを提供することができる。インターフェース１５０７２７は、シャフトアセンブリコントローラ１５０７２２及び／又は電力管理コントローラ１５０７１６を出力装置１５０７４２に接続するように構成され得る。出力装置１５０７４２は電源アセンブリ１５０７０６と一体化されてもよい。交換式シャフトアセンブリ１５０７０４がハンドルアセンブリ１５０７０２に連結されている間、出力装置１５０７４２とシャフトアセンブリコントローラ１５０７２２との間の通信は、インターフェース１５０７２５を介して達成されてもよい。外科用器具１５００１０（図２５及び図２８）の動作を制御するための制御回路１５０７００（図２９Ａ～図２９Ｂ、及び図６）について記載してきたが、本開示はここで、外科用器具１５００１０（図２５～図２８）及び制御回路１５０７００の様々な構成について説明する。
図３１を参照すると、外科用ステープラ１５１０００は、ハンドル構成要素１５１００２、シャフト構成要素１５１００４、及びエンドエフェクタ構成要素１５１００６を含んでよい。外科用ステープラ１５１０００は、図２５に関連して記載されたモータ駆動式の外科用切断及び締結器具１５００１０と同様に構築及び装備される。したがって、簡潔かつ明快にするため、動作及び構造の詳細はここでは繰り返さない。エンドエフェクタ１５１００６は、組織を圧縮、切断、又はステープル留めするために使用されてよい。次に、図３２を参照すると、エンドエフェクタ１５１０３０は、圧縮、切断、又はステープル留めの前に、医師によって組織１５１０３２を取り囲むように位置付けられてよい。図３２に示されるように、エンドエフェクタを使用する準備をしている間、組織に圧縮が適用されなくてよい。次に、図３３を参照すると、外科用ステープラのハンドル（例えば、ハンドル１５１００２）を係合させることによって、医師は、エンドエフェクタ１５１０３０を使用して組織１５１０３２を圧縮することができる。一態様では、組織１５１０３２は、図３３に示すように、その最大閾値まで圧縮されてもよい。
図３４を参照すると、様々な力が、エンドエフェクタ１５１０３０によって組織１５１０３２に加えられてよい。例えば、組織１５１０３２がエンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４とチャネルフレーム１５１０３６との間で圧縮されると、そのアンビル１５１０３４及びチャネルフレーム１５１０３６によって垂直力Ｆ１及びＦ２が加えられ得る。次に、図３５を参照すると、エンドエフェクタ１５１０３０によって圧縮されると、様々な斜め方向及び／又は横方向の力も組織１５１０３２に加えられてもよい。例えば、力Ｆ３が加えられてよい。外科用ステープラ１５１０００などの医療用装置を操作するために、エンドエフェクタによって組織に加えられている様々な形態の圧縮を検知又は計算することが望ましいことがある。例えば、垂直方向又は横方向の圧縮の理解は、エンドエフェクタがステープル動作をより精密又は正確に適用することを可能にし得るか、又は外科用ステープラをより適切又は安全に使用することができるような外科用ステープラの情報を操作者に与えることができる。
組織１５１０３２を貫通する方向の圧縮は、組織１５１０３２のインピーダンスから決定され得る。様々な圧縮レベルにおいて、組織１５１０３２のインピーダンスＺは増加又は減少し得る。電圧Ｖ及び電流Ｉを組織１５１０３２に印加することによって、組織１５１０３２のインピーダンスＺが様々な圧縮のレベルで決定され得る。例えば、インピーダンスＺは、印加された電圧Ｖを電流Ｉで除することによって計算され得る。
次に図３６を参照すると、一態様では、ＲＦ電極１５１０３８は、エンドエフェクタ１５１０３０の上（例えば、エンドエフェクタ１５１０３０のステープルカートリッジ、ナイフ、又はチャネルフレームの上）に位置付けられ得る。更に、電気接点１５１０４０は、エンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４の上に位置付けられ得る。一態様では、電気接点は、エンドエフェクタのチャネルフレームの上に位置付けられ得る。組織１５１０３２がエンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４と、例えば、チャネルフレーム１５１０３６との間で圧縮されると、組織１５１０３２のインピーダンスＺは変化する。エンドエフェクタ１５１０３０によって生じる垂直方向の組織の圧縮１５１０４２は、組織１５１０３２のインピーダンスＺの関数として測定され得る。
次に図３７を参照すると、一態様では、ＲＦ電極１５１０３８が位置付けられると、電気接点１５１０４４は、エンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４の反対端に位置付けられ得る。組織１５１０３２がエンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４と、例えば、チャネルフレーム１５１０３６との間で圧縮されると、組織１５１０３２のインピーダンスＺは変化する。エンドエフェクタ１５１０３０によって生じる横方向の組織の圧縮１５１０４６は、組織１５１０３２のインピーダンスＺの関数として測定され得る。
次に図３８を参照すると、一態様では、電気接点１５１０５０は、アンビル１５１０３４の上に位置付けられ得、電気接点１５１０５２は、チャネルフレーム１５１０３６においてエンドエフェクタ１５１０３０の反対端に位置付けられ得る。ＲＦ電極１５１０４８は、エンドエフェクタ１５１０３０に中央部の側方に位置付けられ得る。組織１５１０３２がエンドエフェクタ１５１０３０のアンビル１５１０３４と、例えば、チャネルフレーム１５１０３６との間で圧縮されると、組織１５１０３２のインピーダンスＺは変化する。ＲＦ電極１５１０４８の両側における横方向の圧縮又は角度のある圧縮１５１０５４及び１５１０５６は、エンドエフェクタ１５１０３０によって引き起こされ得、ＲＦ電極１５１０４８並びに電気接点１５１０５０及び１５１０５２の相対的な位置付けに基づいて、組織１５１０３２の様々なインピーダンスＺの関数として測定され得る。
次に図３９を参照すると、周波数発生器１５１２２２は、電源１５１２２１から電力又は電流を受け取ることができ、１つ又は２つ以上のＲＦ信号を１つ又は２つ以上のＲＦ電極１５１２２４に供給することができる。上述のように、１つ又は２つ以上のＲＦ電極は、ステープルカートリッジ又はチャネルフレームなど、エンドエフェクタ又は外科用ステープラ上の様々な位置又は構成要素に位置付けられ得る。電気接点１５１２２６又は１５１２２８などの１つ又は２つ以上の電気接点は、エンドエフェクタのチャネルフレーム又はアンビルの上に位置付けられ得る。更に、フィルタ１５１２３０又は１５１２３２などの１つ又は２つ以上のフィルタは、電気接点１５１２２６又は１５１２２８と通信可能に連結され得る。フィルタ１５１２３０及び１５１２３２は、周波数発生器１５１２２２によって供給される１つ又は２つ以上のＲＦ信号を、単一のリターン経路１５１２３４に合流する前にフィルタリングすることができる。１つ又は２つ以上のＲＦ信号に関連付けられた電圧Ｖ及び電流Ｉは、１つ又は２つ以上のＲＦ電極１５１２２４と電気接点１５１２２６又は１５１２２８との間で圧縮され得る及び／又は通信可能に連結され得る組織に関連付けられたインピーダンスＺを計算するために使用され得る。
更に図３９を参照すると、本明細書に記載される組織圧縮センサシステムの様々な構成要素は、外科用ステープラのハンドル１５１２３６内に配置され得る。例えば、回路図１５１２２０ａに示されるように、周波数発生器１５１２２２は、ハンドル１５１２３６内に配置され得、電源１５１２２１から電力を受け取る。また、電流Ｉ１及び電流Ｉ２が、電気接点１５１２２８及び１５１２２６に対応するリターン経路上で測定され得る。供給経路とリターン経路との間で印加される電圧Ｖを使用して、インピーダンスＺ１及びＺ２が計算され得る。Ｚ１は、ＲＦ電極１５１２２４の１つ又は２つ以上と電気接点１５１２２８との間で圧縮された及び／又は通信可能に連結された組織のインピーダンスに対応し得る。更に、Ｚ２は、ＲＦ電極１５１２２４の１つ又は２つ以上と電気接点１５１２２６との間で圧縮された及び／又は通信可能に連結された組織のインピーダンスに対応し得る。式Ｚ１＝Ｖ／Ｉ１及びＺ２＝Ｖ／Ｉ２を適用すると、エンドエフェクタによって圧縮された組織の様々な圧縮水準に対応するインピーダンスＺ１及びＺ２が計算され得る。
次に図４０を参照すると、本開示の１つ又は２つ以上の態様が、回路図１５１２５０に記載されている。ある実装形態では、外科用ステープラのハンドル１５１２５２にある電源は、周波数発生器１５１２５４に電力を供給してもよい。周波数発生器１５１２５４は、１つ又は２つ以上のＲＦ信号を生成してもよい。１つ又は２つ以上のＲＦ信号は、外科用ステープラのシャフト１５１２５８内にあり得る、マルチプレクサ１５１２５６において多重化又は重ね合わされ得る。このようにして、２つ又は３つ以上のＲＦ信号は、重ね合わされ（又は、例えば、共にネスト又は変調され）、エンドエフェクタに伝達され得る。１つ又は２つ以上のＲＦ信号は、外科用ステープラのエンドエフェクタ１５１２６２にある（例えば、ステープルカートリッジ内に位置付けられた）１つ又は２つ以上のＲＦ電極１５１２６０に通電し得る。組織（図示せず）は、ＲＦ電極１５１２６０の１つ又は２つ以上と１つ又は２つ以上の電気接点との間で圧縮及び／又は通信可能に連結され得る。例えば、組織は、１つ又は２つ以上のＲＦ電極１５１２６０と、エンドエフェクタ１５１２６２のチャネルフレーム内に位置付けられた電気接点１５１２６４又はエンドエフェクタ１５１２６２のアンビル内に位置付けられた電気接点１５１２６６との間で圧縮及び／又は通信可能に連結され得る。フィルタ１５１２６８は、電気接点１５１２６４に通信可能に連結され得、フィルタ１５１２７０は、電気接点１５１２６６に通信可能に連結され得る。
１つ又は２つ以上のＲＦ信号に関連付けられた電圧Ｖ及び電流Ｉは、ステープルカートリッジ（１つ又は２つ以上のＲＦ電極１５１２６０に通信可能に連結される）と、チャネルフレーム又はアンビル（電気接点１５１２６４又は１５１２６６の１つ又は２つ以上に通信可能に連結される）との間で圧縮され得る組織に関連付けられたインピーダンスＺを計算するために使用され得る。
一態様では、本明細書に記載される組織圧縮センサシステムの様々な構成要素は、外科用ステープラのシャフト１５１２５８内に配置され得る。例えば、回路図１５１２５０に示されるように（及び周波数発生器１５１２５４に加えて）、インピーダンス計算器１５１２７２、コントローラ１５１２７４、不揮発性メモリ１５１２７６、及び通信チャネル１５１２７８が、シャフト１５１２５８内に配置され得る。一実施例では、周波数発生器１５１２５４、インピーダンス計算器１５１２７２、コントローラ１５１２７４、不揮発性メモリ１５１２７６、及び通信チャネル１５１２７８は、シャフト１５１２５８内の回路基板上に位置付けられ得る。
２つ又は３つ以上のＲＦ信号は、電気接点を経由して共通経路上で返され得る。更に、２つ又は３つ以上のＲＦ信号によって表される別々の組織インピーダンスを差異化するために、２つ又は３つ以上のＲＦ信号は、共通経路上でＲＦ信号が合流する前にフィルタリングされ得る。電流Ｉ１及び電流Ｉ２は、電気接点１５１２６４及び１５１２６６に対応するリターン経路上で測定され得る。供給経路とリターン経路との間で印加される電圧Ｖを使用して、インピーダンスＺ１及びＺ２が計算され得る。Ｚ１は、ＲＦ電極１５１２６０の１つ又は２つ以上と電気接点１５１２６４との間で圧縮及び／又は通信可能に連結された組織のインピーダンスに対応し得る。更に、Ｚ２は、ＲＦ電極１５１２６０の１つ又は２つ以上と電気接点１５１２６６との間で圧縮及び／又は通信可能に連結された組織のインピーダンスに対応し得る。式Ｚ１＝Ｖ／Ｉ１及びＺ２＝Ｖ／Ｉ２を適用すると、エンドエフェクタ１５１２６２によって圧縮された組織の様々な圧縮に対応するインピーダンスＺ１及びＺ２が計算され得る。実施例では、インピーダンスＺ１及びＺ２は、インピーダンス計算器１５１２７２によって計算され得る。インピーダンスＺ１及びＺ２は、組織の様々な圧縮水準を計算するために使用され得る。
次に図４１を参照すると、周波数グラフ１５１２９０が示されている。周波数グラフ１５１２９０は、２つのＲＦ信号をネストする周波数変調を示す。２つのＲＦ信号は、上述したように、エンドエフェクタにあるＲＦ電極に到達する前にネストされ得る。例えば、周波数１を有するＲＦ信号及び周波数２を有するＲＦ信号は、共にネストされ得る。次に図４２を参照すると、結果として得られるネスト化されたＲＦ信号が、周波数グラフ１５１３００に示されている。周波数グラフ１５１３００に示される合成信号は、合成された、周波数グラフ１５１２９０の２つのＲＦ信号を含む。次に図４３を参照すると、周波数グラフ１５１４００が示されている。周波数グラフ１５１４００は、（例えば、フィルタ１５１２６８及び１５１２７０によって）フィルタリングされた後の、周波数１及び周波数２を有するＲＦ信号を示す。結果として得られるＲＦ信号は、上述したように、リターン経路上で別個のインピーダンス計算又は測定を行うために使用され得る。
一態様では、フィルタ１５１２６８及び１５１２７０は、フィルタ範囲が狭くなってもよいような（例えば、Ｑ＝１０）、高Ｑフィルタであり得る。Ｑは、中心周波数（Ｗｏ）／帯域幅（ＢＷ）によって定義され得、Ｑ＝Ｗｏ／ＢＷである。一実施例では、周波数１は１５０ｋＨｚであり得、周波数２は３００ｋＨｚであり得る。実行可能なインピーダンス測定範囲は、１００ｋＨｚ～２０ＭＨｚであり得る。様々な実施例では、ＲＦ信号を分離するために、相関、直交検波など、他の高度な技術が使用され得る。
本明細書に記載の技術及び特徴のうちの１つ又は２つ以上を使用して、エンドエフェクタのステープルカートリッジ又は孤立したナイフの上にある単一の通電電極は、複数の組織圧縮測定を同時に行うために使用され得る。２つ又は３つ以上のＲＦ信号が、重ね合わされるか、多重化される（又はネストされるか、変調される）場合、それらは、エンドエフェクタの単一電源側に伝達され得、エンドエフェクタのチャネルフレーム又はアンビルのいずれかの上で折り返し得る。それらが共通リターン経路に合流する前に、アンビル及びチャネルの接点にフィルタが組み込まれていれば、両経路によって表される組織インピーダンスは差異化されることができる。これは、垂直方向の組織圧縮対横方向の組織圧縮の測定を提供し得る。この方法はまた、フィルタの配置及び金属リターン経路の位置に応じて近位及び遠位の組織圧縮も提供し得る。周波数発生器及び信号プロセッサは、（外科用ステープラ内に既に存在し得る）回路基板又はサブ基板の上の１つ又は２つ以上のチップ上に配置され得る。
一態様では、本開示は、様々な検知システムで構成される器具１５００１０（図２５～図３０に関連して記載される）を提供する。したがって、簡潔かつ明快にするため、動作及び構造の詳細はここでは繰り返さない。一態様では、検出システムは、ナイフ加速度、インピーダンスの変化率、及び組織接触の変化率を監視するために、粘弾性／変化率検出システムを含む。一実施例では、ナイフ加速度の変化率は、組織タイプの測定として使用され得る。別の実施例では、インピーダンスの変化率は、パルスセンサで測定され得（can be measures）、圧縮率の測定として用いられ得る。最後に、組織接触の変化率は、ナイフ発射率に基づいて組織流動を測定するセンサで測定され得る。
検出されたパラメータの変化率、又は別の方法で規定される、組織パラメータが漸近的な定常状態値に達するのにどのくらい時間が必要か、は、それ自体別個の測定であり、導出元の検出されたパラメータよりも貴重であり得る。測定を行う前に既定の時間を待つことなど、組織パラメータの測定を改良するために、本開示は、組織パラメータの変化率など、測定の微分係数を用いるための新規な技術を提供する。
単独で用いてステープル形成を劇的に改良できる単一の測定は存在しないという理解のもと、微分技術又は変化率測定は最も有用となる。それは、測定を有効なものにする複数の測定の組み合わせである。組織の間隙の場合、関連する間隙測定を行うために、ジョーが組織によってどのくらい覆われているかを知ることが役に立つ。インピーダンスの変化率測定は、アンビル及びステープルカートリッジなどのエンドエフェクタのジョー部材間で把持される組織に加えられる力及び圧縮を関係付けるために、アンビルでのひずみ測定と組み合わされてよい。変化率測定は、組織圧縮はもとより、組織タイプも決定するために、体内外科用装置によって用いられ得る。胃組織及び肺組織は、ときに類似の厚さを有し、また肺組織が石灰化したときに類似の圧縮特性さえも有するが、器具は、間隙、圧縮、加えられた力、組織接触面積、及び圧縮の変化率又は間隙の変化率などの測定の組み合わせを用いることによって、これらの組織タイプを見分けることが可能であり得る。これらの測定のいずれかが単独で使用されたならば、体内外科用装置が組織タイプを見分けることは困難となり得る。圧縮の変化率はまた、組織が「正常」であるか否か、又は異常が存在するか否かを装置で判定可能にすることにも役に立ち得る。経過した時間だけでなく、センサ信号の変動も測定し、信号の微分係数を決定すると、体内外科用装置がその信号を測定することを可能にする別の測定が提供されるであろう。変化率情報はまた、いつ定常状態に達したのかを判定し、プロセスの次の工程に信号を送るためにも用いられ得る。例えば、アンビル及びステープルカートリッジなどのエンドエフェクタのジョー部材間で組織をクランプした後、組織圧縮が定常状態に達すると（例えば、約１５秒）、装置の発射を開始するインジケータ又はトリガが使用可能にされ得る。
本明細書ではまた、外科用器具動作中の組織の安定特性、クリープ特性、及び粘弾性特性を決定するセンサデータの時間依存性評価のための方法、装置、及びシステムも提供する。図２５に示されるステープラなどの外科用器具は、２～３例を挙げると、ジョーの間隙の大きさ又は距離、発射電流、組織圧縮、組織によって覆われるジョーの量、アンビルひずみ、及びトリガ力などの動作パラメータを測定するために、多様なセンサを含むことができる。これらの検出された測定値は、外科用器具の自動制御のため、及びフィードバックを臨床医に提供するために重要である。
図３０～図４９に関連して示される実施例は、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビルひずみ対時間などの様々な導出されたパラメータを測定するために用いられ得る。モータ電流は、電池２３０８と直列に電流センサを用いて監視されてもよい。
次に図４４を参照する、再使用されてもされなくてもよい、モータ駆動の外科用切断及び締結器具１５１３１０が示されている。モータ駆動式の外科用切断及び締結器具１５１３１０は、図２５～図３０に関連して記載されたモータ駆動式の外科用切断及び締結器具１５００１０と同様に構築及び装備される。図４４に示される実施例では、器具１５１３１０は、臨床医が把持し、操作し、作動させるように構成されたハンドルアセンブリ１５１３１４を備えるハウジング１５１３１２を含む。ハウジング１５１３１２は、１つ又は２つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成された外科用エンドエフェクタ１５１６００が動作可能に結合されている交換式シャフトアセンブリ１５１５００に動作可能に取り付けられるように構成されている。モータ駆動式の外科用切断及び締結器具１５１３１０は、図２５～図３０に関連して記載されたモータ駆動式の外科用切断及び締結器具１５００１０と同様に構築及び装備されているので、簡潔かつ明瞭にするために、ここでは動作及び構造の詳細を繰り返さない。
図４４に示されるハウジング１５１３１２は、外科用ステープルカートリッジ１５１３０４を内部に動作可能に支持するように構成された、外科用切断及び締結装置を備えるエンドエフェクタ１５１６００を含む、交換式シャフトアセンブリ１５１５００と接続されて示されている。ハウジング１５１３１２は、種々のサイズ及びタイプのステープルカートリッジを支持するように適合されたエンドエフェクタを含み、かつ種々のシャフト長さ、サイズ、及びタイプなどを有する交換式シャフトアセンブリと接続されて使用するように構成されてもよい。加えて、ハウジング１５１３１２はまた、様々な他の交換式シャフトアセンブリと共に効果的に用いられてもよく、そのような交換式シャフトアセンブリとしては、他のモーション及び形態のエネルギー、例えば、高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー及び／又はモーションを、様々な外科用途及び処置に関連して用いられるように適合されたエンドエフェクタ構成に印加するように構成されたアセンブリが挙げられる。更に、エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、任意の好適な締結具を利用して組織を締結することができる。例えば、内部に取り外し可能に格納された複数の締結具を備える締結具カートリッジが、シャフトアセンブリのエンドエフェクタに取り外し可能に挿入及び／又は取り付けられ得る。
図４４は、交換式シャフトアセンブリ１５１５００が動作可能に連結された外科用器具１５１３１０を示す。図示の構成において、ハンドルハウジングは、臨床医に把持及び操作され得るピストルグリップ部分１５１３１９を形成する。ハンドルアセンブリ１５１３１４は、内部に複数の駆動システムを動作可能に支持し、これら駆動システムは、様々な制御運動を生成し、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分にこの制御運動を適用するように構成されている。トリガ１５１３３２は、これらの制御運動の様々を制御するために、ピストルグリップと動作可能に関連付けられる。
続けて図４４を参照すると、交換式シャフトアセンブリ１５１５００は、ステープルカートリッジ１５１３０４を内部に動作可能に支持するように構成された細長いチャネル１５１３０２を備える外科用エンドエフェクタ１５１６００を含む。エンドエフェクタ１５１６００は、細長いチャネル１５１３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル１５１３０６を更に含んでもよい。
本発明者らは、導出されたパラメータが、図４４に例示される器具などの外科用器具を制御するために、導出されたパラメータの基礎となる検出されたパラメータよりも更に有用であり得ることを見出した。導出されたパラメータの非限定的な実施例には、検出されたパラメータの変化率（例えば、ジョー間隙距離）及び組織パラメータが漸近的な定常状態値に達するまでの経過時間（例えば、１５秒）が挙げられる。変化率などの導出されたパラメータは、測定精度を劇的に向上させ、更に、他の形では検出されたパラメータから直接に明らかでない情報も提供することから、特に有用である。例えば、インピーダンス（すなわち、組織圧縮）変化率は、圧縮及び力を関係付けるためにアンビルでのひずみと組み合わされることができ、これにより、マイクロコントローラが、組織圧縮の量はもとより、組織タイプも決定することが可能になる。この実施例は一例に過ぎず、いずれの導出されたパラメータも、１つ又は２つ以上の検出されたパラメータと組み合わされて、組織タイプ（例えば、胃と肺）、組織の健康状態（石灰化と正常）、及び外科用装置の動作状態（例えば、クランプ完了）に関するより正確な情報を提供することができる。異なる組織は、独自の粘弾性特性及び独自の変化率を有し、したがって、これら及び本明細書に記載される他のパラメータは、外科処置を監視し、自動的に調節するための有用なしるしとなる。
図４６は、間隙距離を経時的に示す例示的なグラフであり、間隙とは、クランプされた組織が占めているジョー間の空間である。垂直（ｙ）軸が距離であり、水平（ｘ）軸が時間である。具体的には、図４４及び図４５を参照すると、間隙距離１５１３４０は、エンドエフェクタのアンビル１５１３０６と細長いチャネル１５１３０２との間の距離である。開いたジョー位置では、時間０において、アンビル１５１３０６と細長い部材との間の間隙１５１３４０は、その最大距離にある。間隙１５１３４０の幅は、組織をクランプする間など、アンビル１５１３０６が閉じるにつれて減少する。組織は非一様な弾力性を有するため、間隙距離変化率は変動し得る。例えば、ある組織タイプは、急速な圧縮を初期に示し、結果としてより速い変化率となり得る。しかしながら、組織が持続的に圧縮されると、組織の粘弾性特性により、組織がそれ以上圧縮できなくなるまで変化率が減少し得、それ以上圧縮できなくなると、間隙距離は実質的に一定のままになる。組織がエンドエフェクタ１５１３４０のアンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間で圧搾されると、間隙は時間の経過と共に減少する。例えば、磁界センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、例えば渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサなど、図３１～図４３に関連して記載される１つ又は２つ以上のセンサは、図４６にグラフで表されるように、アンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間の間隙距離「ｄ」を時間「ｔ」にわたって測定するように適合及び構成され得る。時間「ｔ」にわたる間隙距離「ｄ」の変化率は、図４６に示される曲線の勾配であり、勾配＝Δｄ／Δｔである。
図４７は、エンドエフェクタのジョーの発射電流を示す例示的なグラフである。垂直（ｙ）軸が電流であり、水平（ｘ）軸が時間である。本明細書で論じられるように、図２５に関連して図示して説明した外科用器具及び／又はそのマイクロコントローラは、組織のクランプ、切断、及び／又はステープル留めなどの様々な動作中に利用される電流を検出する電流センサを含み得る。例えば、組織の抵抗が増加すると、器具の電気モータは、組織をクランプ、切断、及び／又はステープル留めするために、より多くの電流が必要になり得る。同様に、抵抗が減少すると、電気モータは、組織をクランプ、切断、及び／又はステープル留めするために、より少ない電流が必要になり得る。結果として、発射電流は、組織の抵抗の近似として使用することができる。検出された電流は、単独で又はより好ましくは他の測定と組み合わせて使用して、標的組織に関するフィードバックを提供することができる。更に図４７を参照すると、ステープル留めなどのいくつかの動作中、発射電流は最初、時間０において高いが、時間の経過と共に減少する。他の装置の動作中、増大する機械負荷に打ち勝つために、モータがより多くの電流を引き出す場合、電流は時間の経過と共に増加し得る。加えて、発射電流の変化率は、組織がある状態から別の状態に遷移中であることのインジケータとして使用することができる。したがって、発射電流及び、とりわけ、発射電流の変化率は、デバイス動作を監視するために使用することができる。ナイフが組織を切り進むと、発射電流は時間の経過と共に減少する。切断されている組織が、組織の特性又はナイフ１５１３０５（図４５）の鋭さに起因してより多少の抵抗をもたらす場合、発射電流の変化率は変動し得る。切断条件が変動すると、モータによってなされる仕事は変動し、その結果、発射電流が時間の経過と共に変動する。電流センサは、図４７にグラフで表されるように、ナイフ１５１３０５が発射している間の発射電流を経時的に測定するために用いられ得る。例えば、電流センサを用いてモータ電流を監視することができる。電流センサは、図４７にグラフで表されるように、モータ発射電流「ｉ」を時間「ｔ」にわたって測定するように適合及び構成され得る。時間「ｔ」にわたる発射電流「ｉ」の変化率は、図４７に示される曲線の勾配であり、勾配＝Δｉ／Δｔである。
図４８は、経時的なインピーダンスの例示的なグラフである。垂直（ｙ）軸がインピーダンスであり、水平（ｘ）軸が時間である。時間０においてインピーダンスは低いが、操作（例えば、クランプ及びステープル留め）をうけて組織の圧力が増加すると、時間と共に上昇する。エンドエフェクタ１５１３４０のアンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間の組織は、ナイフによって切り離される又はエンドエフェクタ１５１３４０のアンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間に位置する電極間でＲＦエネルギーを使用して封着されるため、変化率は経時的に変動する。例えば、組織が切断されるにつれ、電気インピーダンスは上昇し、組織がナイフによって完全に断絶されると無限大に達する。また、エンドエフェクタ１５１３４０が、ＲＦエネルギー源に連結された電極を含む場合も、エンドエフェクタ１５１３４０のアンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間の組織を通してエネルギーが送達されると、組織の電気インピーダンスは上昇する。組織を通るエネルギーが組織内の水分を蒸発させることによって組織を乾燥させるので、電気インピーダンスは上昇する。最終的に、好適な量のエネルギーが組織に送達されると、インピーダンスは非常に高い値まで、又は組織が断絶される場合は無限大まで、上昇する。加えて、図４８に示されるように、異なる組織は、圧縮率などの、組織を区別する固有の圧縮特性を有し得る。組織インピーダンスは、第１のジョー部材９０１４と第２のジョー部材９０１６との間に把持される組織を通して副治療的なＲＦ電流を駆動することによって測定され得る。１つ又は２つ以上の電極は、アンビル１５１３０６及びステープルカートリッジ１５１３０４のいずれか又は両方の上に位置付けられ得る。アンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間にある組織の組織圧縮／インピーダンスは、図４８にグラフで表されるように経時的に測定され得る。例えば、磁界センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、例えば渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサなど、図３１～図４３に関連して記載されるセンサは、組織圧縮／インピーダンスを測定するように適合及び構成され得る。センサは、図４８にグラフで表されるように、組織インピーダンス「Ｚ」を時間「ｔ」にわたって測定するように適合及び構成され得る。
図４９は、アンビル１５１３０６（図４４、図４５）のひずみの例示的なグラフである。垂直（ｙ）軸がひずみであり、水平（ｘ）軸が時間である。例えば、ステープル留め中のアンビル１５１３０６のひずみは、初期には大きいが、組織が定常状態に達してより小さい圧力をアンビル１５１３０６に及ぼすようになると、減少する。アンビル１５１３０６のひずみの変化率は、アンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間に把持された組織に加えられる圧力又はひずみを測定するようにアンビル１５１３０６及びステープルカートリッジ１５１３０４（図４４、図４５）のいずれか又は両方の上に位置付けられた圧力センサ又はひずみゲージによって測定され得る。アンビル１５１３０６のひずみは、図４９にグラフで表されるように経時的に測定され得る。時間「ｔ」にわたるひずみ「Ｓ」の変化率は、図４９に示される曲線の勾配であり、勾配＝ΔＳ／Δｔである。
図５０は、経時的なトリガ力の例示的なグラフである。垂直（ｙ）軸がトリガ力であり、水平（ｘ）軸が時間である。特定の実施例では、トリガ力は漸進的であり、臨床医に触覚フィードバックを提供する。したがって、時間０において、トリガ１５１３２０（図４４）の圧力はその最低値にあり得、トリガ圧力は、動作（例えば、クランプ、切断、又はステープル留め）の完了まで増加し得る。トリガ力の変化率は、アンビル１５１３０６とステープルカートリッジ１５１３０４との間に把持された組織を通してナイフ１５１３０５（図４５）を駆動するために必要な力を測定するように、器具１５１３１０（図４４）のハンドル１５１３１９のトリガ１５１３０２上に位置付けられる圧力センサ又はひずみゲージによって測定され得る。トリガ力５１３３２力は、図５０にグラフで表されるように経時的に測定され得る。時間「ｔ」にわたるひずみトリガ力「Ｆ」の変化率は、図５０に示される曲線の勾配であり、勾配＝ΔＦ／Δｔである。
例えば、胃組織及び肺組織は、これらの組織が類似の厚さを有し得、また肺組織が石灰化した場合に類似の圧縮特性を有し得るとしても、区別することができる。胃組織及び肺組織は、ジョー間隙距離、組織圧縮、加えられた力、組織接触面積、圧縮の変化率、及びジョー間隙の変化率を分析することによって見分けることができる。例えば、図５１は、様々な組織に関する組織圧力「Ｐ」対組織変位のグラフを示している。垂直（ｙ）軸が組織圧力であり、水平（ｘ）軸が組織変位である。組織圧力が５０～１００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）などの所定の閾値に達したとき、組織変位量、並びに閾値に到達する前の組織変位率を使用して、組織を区別することができる。例えば、血管組織は、結腸、肺、又は胃の組織よりも小さい組織変位及び速い変化率で既定の圧力閾値に到達する。加えて、血管組織の変化率（変位に対する組織圧力）は、閾値５０～１００ｐｓｉにおいてほぼ漸近的であるが、結腸、肺、及び胃の変化率は、閾値５０～１００ｐｓｉにおいて漸近的ではない。理解されるであろうが、例えば、１～１０００ｐｓｉ、より好ましくは１０～５００ｐｓｉ、更により好ましくは５０～１００ｐｓｉなどの任意の圧力閾値が使用され得る。加えて、類似の粘弾性特性を有する組織タイプの更なる解決を提供するために、複数の閾値又は漸進的な閾値が使用され得る。
圧縮変化率はまた、組織が「正常」であるか否か、又は石灰化など、異常が存在するか否かをマイクロコントローラで判定することも可能にし得る。例えば、図５２を参照すると、石灰化肺組織の圧縮は、正常な肺組織の圧縮とは異なる曲線に追従している。したがって、組織変位及び組織変位の変化率は、石灰化肺組織を診断し、及び／又はそれを正常な肺組織と区別するために使用することができる。
加えて、特定の検出された測定値は、追加の知覚入力から利益を受けることがある。例えば、ジョー間隙の場合、ジョーが組織によってどのくらい覆われているかを知れば、間隙測定をより有用かつ正確にすることができる。ジョーの小部分が組織によって覆われている場合、組織圧縮は、ジョー全体が組織で覆われている場合よりも小さいように見えることがある。したがって、ジョー被覆量は、組織圧縮及び他の検出されたパラメータを分析するとき、マイクロコントローラによって考慮され得る。
特定の状況では、経過時間もまた、重要なパラメータであり得る。検出されたパラメータと共に経過時間を測定すること及び微分係数パラメータ（例えば、変化率）は、更なる有用な情報をもたらす。例えば、設定期間（例えば、５秒）後にジョー間隙の変化率が一定のままである場合、このパラメータは漸近値に達している可能性がある。
変化率情報はまた、いつ定常状態に達したのかを判定し、プロセスの次の工程に信号を送るためにも有用である。例えば、クランプ中、組織圧縮が定常状態に達すると、例えば、設定期間後に有意な変化率が発生しないと、マイクロコントローラは、ステープル発射など、動作の次の工程を開始するよう臨床医に警告する信号をディスプレイに送信し得る。あるいは、マイクロコントローラは、定常状態に達したら、動作の次の工程（例えば、ステープル発射）を自動的に開始するように、プログラムされ得る。
同様に、インピーダンスの変化率は、アンビルのひずみと組み合わされて、力及び圧縮を関係付けることができる。変化率により、装置は、単に圧縮値を測定することが可能になるというよりはむしろ、組織タイプを決定することが可能になるであろう。例えば、胃及び肺は、ときに類似の厚さを有し、また肺が石灰化した場合に類似の圧縮特性さえも有する。
１つ又は２つ以上の検出されたパラメータと導出されたパラメータの組み合わせは、組織タイプ及び組織の健康状態のより信頼できかつ正確な評価をもたらし、より効果的な装置監視、制御、及び臨床医へのフィードバックを可能にする。
図５３は、第１のセンサ１５２００８ａ及び第２のセンサ１５２００８ｂを備えるエンドエフェクタ１５２０００の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２０００は、上述したエンドエフェクタ１５０３００に類似している。エンドエフェクタ１５２０００は、第２のジョー部材１５２００４に枢動可能に連結された第１のジョー部材、すなわちアンビル１５２００２を備える。第２のジョー部材１５２００４は、ステープルカートリッジ１５２００６を内部に受容するように構成されている。ステープルカートリッジ１５２００６は、複数のステープル（図示せず）を備える。複数のステープルは、外科的動作の間にステープルカートリッジ１５２００６から配備可能である。エンドエフェクタ１５２０００は、第１のセンサ１５２００８ａを備える。第１のセンサ１５２００８ａは、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。例えば、一実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａは、アンビル１５２００２と第２のジョー部材１５２００４との間の間隙１５２０１０を測定するように構成されている。第１のセンサ１５２００８ａは、例えば、第２のジョー部材１５２００４及び／又はステープルカートリッジ１５２００６に埋め込まれた磁石１５２０１２によって生成される磁界を検出するように構成されたホール効果センサを備えてもよい。別の実施例として、一実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａは、第２のジョー部材１５２００４によって、かつ／又はアンビル１５２００２と第２のジョー部材１５２００４との間にクランプされた組織によって、アンビル１５２００２に対して及ぼされる１つ又は２つ以上の力を測定するように構成されている。
エンドエフェクタ１５２０００は、第２のセンサ１５２００８ｂを備える。第２のセンサ１５２００８ｂは、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。例えば、様々な実施形態では、第２のセンサ１５２００８ｂは、クランプ状態の間のアンビル１５２００２のひずみの大きさを測定するように構成されたひずみゲージを備えてもよい。ひずみゲージは、ひずみの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。様々な実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａ及び／又は第２のセンサ１５２００８ｂは、例えば、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、力センサ、例えば、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又はエンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。第１のセンサ１５２００８ａ及び第２のセンサ１５２００８ｂは、直列構成及び／又は並列構成で配置されてもよい。直列構成では、第２のセンサ１５２００８ｂは、第１のセンサ１５２００８ａの出力に直接影響を与えるように構成されてもよい。並列構成では、第２のセンサ１５２００８ｂは、第１のセンサ１５２００８ａの出力に間接的に影響を与えるように構成されてもよい。
一実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａによって測定される１つ又は２つ以上のパラメータは、第２のセンサ１５２００８ｂによって測定される１つ又は２つ以上のパラメータと関連している。例えば、一実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａは、アンビル１５２００２と第２のジョー部材１５２００４との間の間隙１５２０１０を測定するように構成されている。間隙１５２０１０は、アンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間にクランプされた組織セクションの厚さ及び／又は圧縮性を表す。第１のセンサ１５２００８ａは、例えば、第２のジョー部材１５２００４及び／又はステープルカートリッジ１５２００６に連結された磁石１５２０１２によって生成される磁界を検出するように構成されたホール効果センサを含んでもよい。単一箇所での測定により、較正された組織のフルビットに関する圧縮された組織厚さは正確に説明されるが、部分的な組織挟み込みが、アンビル１５２００２と第２のジョー部材１５２００４との間に配置されている場合には、不正確な結果がもたらされることがある。部分的な組織挟み込みは、近位側部分の挟み込み又は遠位側部分の挟み込みのどちらでも、アンビル１５２００２のクランプの幾何学形状を変化させる。
いくつかの実施形態では、第２のセンサ１５２００８ｂは、組織挟み込みのタイプ、例えば、完全な挟み込み、部分的な近位側挟み込み、及び／又は部分的な遠位側挟み込みを示す、１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。第２のセンサ１５２００８ｂの測定値は、近位又は遠位に位置付けられた部分的な挟み込みにおける真の圧縮された組織厚を正確に表すように、第１のセンサ１５２００８ａの測定値を調節するために使用されてもよい。例えば、一実施形態では、第２のセンサ１５２００８ｂは、クランプ後状態の間のアンビルにおけるひずみの大きさを監視するように構成された、例えば、微小ひずみゲージなどのひずみゲージを備える。アンビル１５２００２のひずみの大きさは、近位又は遠位に位置付けられた部分的な挟み込みにおける真の圧縮された組織厚を正確に表すように、第１のセンサ１５２００８、例えばホール効果センサの出力を修正するために使用される。第１のセンサ１５２００８ａ及び第２のセンサ１５２００８ｂは、クランプ動作の間にリアルタイムで測定されてもよい。リアルタイム測定によって、時間ベースの情報を、例えば、一次プロセッサ（例えば、プロセッサ４６２（図１２）、例えば）によって分析することが可能になると共に、組織性及びクランプの位置調整を認識して組織厚さ測定値を動的に調節するための１つ又は２つ以上のアルゴリズム及び／又はルックアップテーブルを選択するのに使用することが可能になる。
いくつかの実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａの厚さ測定値は、エンドエフェクタ１５２０００に連結された外科用器具１５００１０の出力装置に提供されてもよい。例えば、一実施形態では、エンドエフェクタ１５２０００は、ディスプレイ（例えば、ディスプレイ４７３（図１２）、例えば）を備える外科用器具１５００１０に連結されている。第１のセンサ１５２００８ａの測定値は、プロセッサ、例えば、一次プロセッサに提供される。一次プロセッサは、第２のセンサ１５２００８ｂの測定値に基づいて第１のセンサ１５２００８ａの測定値を調節して、アンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間にクランプされた組織セクションの真の組織厚を反映させる。一次プロセッサは、調節された組織厚測定値、及び完全な又は部分的な挟み込みの表示を、ディスプレイに出力する。操作者は、表示された値に基づいて、ステープルカートリッジ１５２００６内でステープルを配備するか否かを判断してもよい。
いくつかの実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａ及び第２のセンサ１５２００８ｂは、例えば、第１のセンサ１５２００８ａが患者の体内の治療部位に位置し、第２のセンサ１５２００８ｂが患者の体外に位置しているなど、異なる環境に位置していてもよい。第２のセンサ１５２００８ｂは、第１のセンサ１５２００８ａの出力を較正及び／又は修正するように構成されてもよい。第１のセンサ１５２００８ａ及び／又は第２のセンサ１５２００８ｂは、例えば、環境センサを含んでもよい。環境センサは、例えば、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、及び／又は任意の他の好適な環境センサを含んでもよい。
図５４は、第２のセンサ１５２００８ｂからの入力に基づいて第１のセンサ１５２００８ａの測定値を調節するプロセス１５２０２０の一実施形態を示す論理図である。第１の信号１５２０２２ａは、第１のセンサ１５２００８ａによって捕捉される。第１の信号１５２０２２ａは、例えば、平滑化関数、ルックアップテーブル、及び／又は他の任意の好適な調整パラメータなど、１つ又は２つ以上の所定のパラメータに基づいて調整されてもよい。第２の信号１５２０２２ｂは、第２のセンサ１５２００８ｂによって捕捉される。第２の信号１５２０２２ｂは、１つ又は２つ以上の所定の調整パラメータに基づいて調整されてもよい。第１の信号１５２０２２ａ及び第２の信号１５２０２２ｂは、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。プロセッサは、第２のセンサからの第２の信号１５２０２２ｂに基づいて、第１の信号１５２０２２ａによって表されるような、第１のセンサ１５２００８ａの測定値を調節する。例えば、一実施形態では、第１のセンサ１５２００８ａはホール効果センサを含み、第２のセンサ１５２００８ｂはひずみゲージを含む。第１のセンサ１５２００８ａの距離測定値を、第２のセンサ１５２００８ｂによって測定されたひずみの大きさによって調節して、エンドエフェクタ１５２０００における組織の挟み込みの充満度を判断する。調節された測定値は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図５５は、第２のセンサ１５２００８ｂからの入力に基づいて第１のセンサ１５２００８ａのルックアップテーブルを決定するプロセス１５２０３０の一実施形態を示す論理図である。第１のセンサ１５２００８ａは、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを示す信号１５２０２２ａを捕捉する。第１の信号１５２０２２ａは、例えば、平滑化関数、ルックアップテーブル、及び／又は他の任意の好適な調整パラメータなど、１つ又は２つ以上の所定のパラメータに基づいて調整されてもよい。第２の信号１５２０２２ｂは、第２のセンサ１５２００８ｂによって捕捉される。第２の信号１５２０２２ｂは、１つ又は２つ以上の所定の調整パラメータに基づいて調整されてもよい。第１の信号１５２０２２ａ及び第２の信号１５２０２２ｂは、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。プロセッサ２００６は、第２の信号の値に基づいて、１つ又は２つ以上の利用可能なルックアップテーブル１５２０３４ａ、１５２０３４ｂからルックアップテーブルを選択する。選択されたルックアップテーブルは、第１の信号を、アンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間に位置する組織の厚さ測定値へと変換するために使用される。調節された測定値は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図５６は、第２のセンサ１５２００８ｂからの入力に応答して第１のセンサ１５２００８ａを較正するプロセス１５２０４０の一実施形態を示す論理図である。第１のセンサ１５２００８ａは、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを示す信号１５２０２２ａを捕捉するように構成されている。第１の信号１５２０２２ａは、例えば、平滑化関数、ルックアップテーブル、及び／又は他の任意の好適な調整パラメータなど、１つ又は２つ以上の所定のパラメータに基づいて調整されてもよい。第２の信号１５２０２２ｂは、第２のセンサ１５２００８ｂによって捕捉される。第２の信号１５２０２２ｂは、１つ又は２つ以上の所定の調整パラメータに基づいて調整されてもよい。第１の信号１５２０２２ａ及び第２の信号１５２０２２ｂは、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、第２の信号１５２０２２ｂに応答して第１の信号１５２０２２ａを校正する（１５２０４２）。第１の信号１５２０２２ａは、エンドエフェクタ１５２０００における組織の挟み込みの充満度を反映するように較正される（１５２０４２）。較正された信号は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイ２０２６によって、操作者に表示される（１５２０２６）。
図５７は、エンドエフェクタ１５２０００のアンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間にクランプされた組織セクションの厚さを判定して表示するプロセス１５２０５０の一実施形態を示す論理図である。プロセス１５２０５０は、例えば、アンビル１５２００２の遠位先端に位置するホール効果センサを通してホール効果電圧１５２０５２を取得することを含む。ホール効果電圧１５２０５２は、アナログ・デジタル変換器１５２０５４に提供され、デジタル信号に変換される。デジタル信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、ホール効果電圧１５２０５２信号の曲線入力を較正する（１５２０５６）。例えば、微小ひずみゲージなどのひずみゲージ１５２０５８は、例えば、クランプ動作の間にアンビル１５２００２に及ぼされるひずみの大きさなど、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。測定されたひずみは、デジタル信号に変換され（１５２０６０）、例えば一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、ひずみゲージ１５２０５８によって測定されたひずみに応答して、１つ又は２つ以上のアルゴリズム及び／又はルックアップテーブルを使用してホール効果電圧１５２０５２を調節して、アンビル１５２００２及びステープルカートリッジ１５２００６によってクランプされた組織の真の厚さ及びその挟み込みの充満度を反映させる。調節された厚さは、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
いくつかの実施形態では、外科用器具は、ロードセル又はセンサ１５２０８２を更に備えることができる。負荷センサ１５２０８２は、例えば、上述したシャフトアセンブリ１５０２００内に、又はやはり上述したハウジング１５００１２内に配置することができる。図５８は、エンドエフェクタ１５２０００のアンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間にクランプされた組織セクションの厚さを判定して表示するプロセス１５２０７０の一実施形態を示す論理図である。プロセスは、例えば、アンビル１５２００２の遠位先端に位置するホール効果センサを通してホール効果電圧１５２０７２を取得することを含む。ホール効果電圧１５２０７２は、アナログ・デジタル変換器１５２０７４に提供され、デジタル信号に変換される。デジタル信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、ホール効果電圧１５２０７２信号の曲線入力を較正する（１５２０７６）。例えば、微小ひずみゲージなどのひずみゲージ１５２０７８は、例えば、クランプ動作の間にアンビル１５２００２に及ぼされるひずみの大きさなど、エンドエフェクタ１５２０００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。測定されたひずみは、デジタル信号に変換され（１５２０８０）、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。負荷センサ１５２０８２は、ステープルカートリッジ１５２００６に対するアンビル１５２００２のクランプ力を測定する。測定されたクランプ力は、デジタル信号に変換され（１５２０８４）、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、ひずみゲージ１５２０７８によって測定されたひずみ及び負荷センサ１５２０８２によって測定されたクランプ力に応答して、１つ又は２つ以上のアルゴリズム及び／又はルックアップテーブルを使用してホール効果電圧１５２０７２を調節し、アンビル１５２００２及びステープルカートリッジ１５２００６によってクランプされた組織の真の厚さ及びその挟み込みの充満度を反映させる。調節された厚さは、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図５９は、調節されたホール効果厚さ測定値１５２０９２と無修正のホール効果厚さ測定値１５２０９４との比較を示すグラフ１５２０９０である。単一のセンサでは遠位側／近位側の部分挟み込みを補償することはできず、その結果として不正確な厚さ測定値がもたらされるので、図５９に示されるように、無修正のホール効果厚さ測定値１５２０９４は、より厚い組織の測定値を示す。調節された厚さ測定値１５２０９２は、例えば、図５７に示されるプロセス１５２０５０によって生成される。調節されたホール効果厚さ測定値１５２０９２は、例えば、ひずみゲージなどの１つ又は２つ以上の追加のセンサからの入力に基づいて較正される。調節されたホール効果厚さ１５２０９２は、アンビル１５２００２とステープルカートリッジ１５２００６との間に位置する組織の真の厚さを反映する。
図６０は、第１のセンサ１５２１０８ａ及び第２のセンサ１５２１０８ｂを備えるエンドエフェクタ１５２１００の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２１００は、図５３に示されるエンドエフェクタ１５２０００と類似している。エンドエフェクタ１５２１００は、第２のジョー部材１５２１０４に枢動可能に連結された、第１のジョー部材、すなわちアンビル１５２１０２を備える。第２のジョー部材１５２１０４は、ステープルカートリッジ１５２１０６を内部に受容するように構成されている。エンドエフェクタ１５２１００は、アンビル１５２１０２に連結された第１のセンサ１５２１０８ａを備える。第１のセンサ１５２１０８ａは、例えば、アンビル１５２１０２とステープルカートリッジ１５２１０６との間の間隙１５２１１０など、エンドエフェクタ１５２１００の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成されている。間隙１５２１１０は、例えば、アンビル１５２１０２とステープルカートリッジ１５２１０６との間にクランプされた組織の厚さに対応してもよい。第１のセンサ１５２１０８ａは、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定する任意の好適なセンサを含んでもよい。例えば、様々な実施形態では、第１のセンサ１５２１０８ａは、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ１５２１００は、第２のセンサ１５２１０８ｂを備える。第２のセンサ１５２１０８ｂは、第２のジョー部材１５２１０４及び／又はステープルカートリッジ１５２１０６に連結される。第２のセンサ１５２１０８ｂは、エンドエフェクタ１５２１００の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、第２のセンサ１５２１０８ｂは、例えば、第２のジョー部材１５２１０４に連結されたステープルカートリッジ１５２１０６の色、ステープルカートリッジ１５２１０６の長さ、エンドエフェクタ１５２１００のクランプ状態、エンドエフェクタ１５２１００及び／若しくはステープルカートリッジ１５２１０６の使用回数／残りの使用回数、並びに／又は他の任意の好適な器具状態など、１つ又は２つ以上の器具状態を検出するように構成されている。第２のセンサ１５２１０８ｂは、例えば、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は他の任意の好適なセンサなど、１つ又は２つ以上の器具状態を検出する任意の好適なセンサを含んでよい。
エンドエフェクタ１５２１００は、図５４～５７に示されるプロセスのいずれかと併せて使用されてもよい。例えば、一実施形態では、第２のセンサ１５２１０８ｂからの入力を使用して、第１のセンサ１５２１０８ａの入力を較正してもよい。第２のセンサ１５２１０８ｂは、例えば、ステープルカートリッジ１５２１０６の色及び／又は長さなど、ステープルカートリッジ１５２１０６の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されてもよい。ステープルカートリッジ１５２１０６の色及び／又は長さなどの検出されたパラメータは、例えば、カートリッジデッキの高さ、ステープルカートリッジで使用可能／最適な組織の厚さ、及び／又はステープルカートリッジ１５２１０６内におけるステープルのパターンなど、カートリッジの１つ又は２つ以上の特性に対応してもよい。ステープルカートリッジ１５２１０６の既知のパラメータを使用して、第１のセンサ１５２１０８ａによって提供される厚さ測定値を調節してもよい。例えば、ステープルカートリッジ１５２１０６がより高いデッキ高さを有する場合、第１のセンサ１５２１０８ａによって提供される厚さ測定値は、追加のデッキ高さを補償するために低減されてもよい。調節された厚さは、例えば、外科用器具１５００１０に連結されたディスプレイ２０２６を介して操作者に表示されてもよい。
図６１は、第１のセンサ１５２１５８及び複数の第２のセンサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂを備えるエンドエフェクタ１５２１５０の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２１５０は、第１のジョー部材、すなわちアンビル１５２１５２と、第２のジョー部材１５２１５４とを備える。第２のジョー部材１５２１５４は、ステープルカートリッジ１５２１５６を受容するように構成されている。アンビル１５２１５２は、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６との間に組織をクランプするために、第２のジョー部材１５２１５４に対して枢動可能に動くことができる。アンビルは、第１のセンサ１５２１５８を備える。第１のセンサ１５２１５８は、例えば、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６との間の間隙１５２１１０など、エンドエフェクタ１５２１５０の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。間隙１５２１１０は、例えば、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６との間にクランプされた組織の厚さに対応してもよい。第１のセンサ１５２１５８は、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定する任意の好適なセンサを含んでもよい。例えば、様々な実施形態では、第１のセンサ１５２１５８は、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ１５２１５０は、複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂを備える。二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂは、エンドエフェクタ１５２１５０の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂは、クランプ処置の間にアンビル１５２１５２に及ぼされるひずみの大きさを測定するように構成されている。様々な実施形態では、二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂは、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサを備えてもよい。二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂは、アンビル１５２１５２の異なる位置における１つ又は２つ以上の同一のパラメータ、アンビル１５２１５２上の同一の位置における異なるパラメータ、及び／又はアンビル１５２１５２上の異なる位置における異なるパラメータを測定するように構成されてもよい。
図６２は、複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂに応答して第１のセンサ１５２１５８の測定値を調節するプロセス１５２１７０の一実施形態を示す論理図である。一実施形態では、ホール効果電圧は、例えば、ホール効果センサによって得られる（１５２１７２）。ホール効果電圧は、アナログ・デジタル変換器によって変換される（１５２１７４）。変換されたホール効果電圧信号は、較正される（１５２１７６）。較正された曲線は、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６との間に位置する組織セクションの厚さを表す。複数の二次測定値は、例えば、複数のひずみゲージなど、複数の二次センサによって得られる（１５２１７８ａ、１５２１７８ｂ）。ひずみゲージの入力は、例えば、複数の電子μひずみ変換回路によって、１つ又は２つ以上のデジタル信号に変換される（１５２１８０ａ、１５２１８０ｂ）。較正されたホール効果電圧及び複数の二次測定値は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、例えば、アルゴリズムの適用及び／又は１つ又は２つ以上のルックアップテーブルの利用によって、二次測定値を利用してホール効果電圧を調節する（１５２１８２）。調節されたホール効果電圧は、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６によってクランプされた組織の真の厚さ及びその挟み込みの充満度を表す。調節された厚さは、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図６３は、第１のセンサ１５２１５８及び複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂからの信号を、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサが受信可能なデジタル信号に変換するように構成された、回路１５２１９０の一実施形態を示す。回路１５２１９０は、アナログ・デジタル変換器１５２１９４を備える。いくつかの実施形態では、アナログ・デジタル変換器１５２１９４は、４チャネル１８ビットのアナログ・デジタル変換器を含む。アナログ・デジタル変換器１５２１９４は、１つ又は２つ以上の入力をアナログ信号からデジタル信号に変換する、任意の好適な数のチャネル及び／又はビットを備えてもよいことが、当業者には認識されるであろう。回路１５２１９０は、例えば、ホール効果センサなどの第１のセンサ１５２１５８からの入力を受け入れるように構成された、１つ又は２つ以上のレベルシフト抵抗器１５２１９６を備える。レベルシフト抵抗器１５２１９６は、第１のセンサからの入力を調節して、入力に応じて値を、より高い電圧へ、又はより低い電圧へとシフトさせる。レベルシフト抵抗器１５２１９６は、第１のセンサ１５２１５８からのレベルシフトされた入力をアナログ・デジタル変換器に提供する。
いくつかの実施形態では、複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂは、回路１５２１９０内の複数のブリッジ１５２１９２ａ、１５２１９２ｂに連結されている。複数のブリッジ１５２１９２ａ、１５２１９２ｂは、複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂからの入力のフィルタリングを提供してもよい。入力信号をフィルタリングした後、複数のブリッジ１５２１９２ａ、１５２１９２ｂは、複数の二次センサ１５２１６０ａ、１５２１６０ｂからの入力をアナログ・デジタル変換器１５２１９４に提供する。いくつかの実施形態では、１つ又は２つ以上のレベルシフト抵抗器に連結されたスイッチ１５２１９８は、アナログ・デジタル変換器１５２１９４に連結されてもよい。スイッチ１５２１９８は、例えば、ホール効果センサからの入力などの入力信号の１つ又は２つ以上を較正するように構成されている。スイッチ１５２１９８は、例えばホール効果センサの入力を較正するなど、１つ又は２つ以上のレベルシフト信号を提供してセンサの１つ又は２つ以上の入力を調節するように係合されてもよい。いくつかの実施形態では、調節は必須ではなく、レベルシフト抵抗器を切り離すためにスイッチ１５２１９８は開位置のままにされる。スイッチ１５２１９８は、アナログ・デジタル変換器１５２１９４に連結されている。アナログ・デジタル変換器１５２１９４は、例えば、一次プロセッサなどの１つ又は２つ以上のプロセッサに出力を提供する。一次プロセッサは、アナログ・デジタル変換器１５２１９４からの入力に基づいて、エンドエフェクタ１５２１５０の１つ又は２つ以上のパラメータを計算する。例えば、一実施形態では、一次プロセッサは、１つ又は２つ以上のセンサ１５２１５８、１５２１６０ａ、１５２１６０ｂからの入力に基づいて、アンビル１５２１５２とステープルカートリッジ１５２１５６との間に位置する組織の厚さを計算する。
図６４は、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄを備えるエンドエフェクタ１５２２００の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２２００は、第２のジョー部材１５２２０４に枢動可能に連結されているアンビル１５２２０２を備える。第２のジョー部材１５２２０４は、ステープルカートリッジ１５２２０６を内部に受容するように構成されている。アンビル１５２２０２は、その上に複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄを備える。複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、エンドエフェクタ１５２２００（例えば、アンビル１５２２０２など）の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、１つ又は２つ以上の同一のセンサ及び／又は異なるセンサを含んでもよい。複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、例えば、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサ、あるいはそれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、一実施形態では、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは複数のひずみゲージを含んでもよい。
一実施形態では、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄにより、堅牢な組織厚検知プロセスを実現することが可能になる。アンビル１５２２０２の長さに沿って様々なパラメータを検出することによって、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、外科用器具１５００１０などの外科用器具が、挟み込み、例えば、部分的な又は完全な挟み込みに関係なく、ジョー内における組織厚を計算することを可能にする。いくつかの実施形態では、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、複数のひずみゲージを備える。複数のひずみゲージは、アンビル１５２２０２上の様々な地点においてひずみを測定するように構成されている。アンビル１５２２０２上の様々な地点それぞれにおけるひずみの大きさ及び／又は勾配は、アンビル１５２２０２とステープルカートリッジ１５２２０６との間の組織の厚さを判定するために使用され得る。複数のひずみゲージは、組織の厚さ、組織配置、及び／又は物質の特性を判断するため、クランプの力学に基づいて、大きさ及び／又は勾配の最大差を最適化するように構成されてもよい。クランプ中の複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄの時間ベースの監視によって、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサが、アルゴリズム及びルックアップテーブルを利用して、組織特性及びクランプ位置を認識し、エンドエフェクタ１５２２００、及び／又はアンビル１５２２０２とステープルカートリッジ１５２２０６との間にクランプされた組織を動的に調節することが可能になる。
図６５は、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄに基づいて１つ又は２つ以上の組織の特性を判断するプロセス１５２２２０の一実施形態を示す論理図である。一実施形態では、複数のセンサ１５２２０８ａ～１５２２０８ｄは、エンドエフェクタ１５２２００の１つ又は２つ以上のパラメータを示す複数の信号を生成する（１５２２２２ａ～１５２２２２ｄ）。複数の生成された信号は、デジタル信号に変換され（１５２２２４ａ～１５２２２４ｄ）、プロセッサに提供される。例えば、複数のひずみゲージを含む一実施形態では、複数の電子μひずみ（微小ひずみ）変換回路が、ひずみゲージ信号をデジタル信号に変換する（１５２２２４ａ～１５２２２４ｄ）。デジタル信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、複数の信号に基づいて、１つ又は２つ以上の組織特性を判断する（１５２２２６）。プロセッサは、アルゴリズム及び／又はルックアップテーブルを適用することによって、１つ又は２つ以上の組織特性を判断してもよい。１つ又は２つ以上の組織特性は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図６６は、第２のジョー部材３２５４に連結された複数のセンサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄを備えるエンドエフェクタ１５２２５０の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２２５０は、第２のジョー部材１５２２５４に枢動可能に連結されたアンビル１５２２５２を備える。アンビル１５２２５２は、例えば、組織セクション１５２２６４などの１つ又は２つ以上の物質をそれらの間にクランプするために、第２のジョー部材１５２２５４に対して移動可能である。第２のジョー部材１５２２５４は、ステープルカートリッジ１５２２５６を受容するように構成されている。第１のセンサ１５２２５８は、アンビル１５２２５２に連結されている。第１のセンサは、例えば、アンビル１５２２５２とステープルカートリッジ１５２２５６との間の間隙１５２１１０など、エンドエフェクタ１５２１５０の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。間隙１５２１１０は、例えば、アンビル１５２２５２とステープルカートリッジ１５２２５６との間にクランプされた組織の厚さに対応してもよい。第１のセンサ１５２２５８は、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定する任意の好適なセンサを含んでもよい。例えば、様々な実施形態では、第１のセンサ１５２２５８は、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサを含んでもよい。
複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、第２のジョー部材１５２２５４に連結されている。複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、第２のジョー部材１５２２５４及び／又はステープルカートリッジ１５２２５６と一体的に形成されてもよい。例えば、一実施形態では、複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、ステープルカートリッジ１５２２５６の外側列上に配設される（図６７を参照のこと）。複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、エンドエフェクタ１５２２５０、及び／又はアンビル１５２２５２とステープルカートリッジ１５２２５６との間にクランプされた組織セクション１５２２６４の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、例えば、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサ、あるいはそれらの組み合わせなど、エンドエフェクタ１５２２５０及び／又は組織セクション１５２２６４の１つ又は２つ以上のパラメータを検出する、任意の好適なセンサを含んでもよい。複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、同一のセンサ及び／又は異なるセンサを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、二重目的センサ及び組織安定化要素を含む。複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、例えば、クランプ動作中など、複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄが組織セクション１５２２６４と係合されたときに安定化された組織状態を作り出すように構成された、電極及び／又は検知形状を備える。いくつかの実施形態では、複数の二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄのうち１つ又は２つ以上が、非検知型の組織安定化要素と置き換えられてもよい。二次センサ１５２２６０ａ～１５２２６０ｄは、クランプ、ステープル留め、及び／又は他の治療プロセスの間の組織フロー、ステープル形成、及び／又は他の組織状態を制御することによって、安定化された組織状態を作り出す。
図６７は、内部に一体的に形成された複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈを備えるステープルカートリッジ１５２２７０の一実施形態を示す。ステープルカートリッジ１５２２７０は、ステープルを内部に格納するための複数の穴を包含する複数の列を備える。外側列１５２２７８の穴のうち１つ又は２つ以上が、複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈのうち１つと置き換えられる。センサワイヤ１５２２７６ｂに連結されたセンサ１５２２７２ｆを示すため、切欠き部分が示されている。センサワイヤ１５２２７６ａ、１５２２７６ｂは、複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈを、例えば、外科用器具１５００１０などの外科用器具の１つ又は２つ以上の回路に連結する複数のワイヤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈのうち１つ又は２つ以上は、組織安定化を提供するように構成された電極及び／又は検知形状を有する二重目的センサ及び組織安定化要素を含む。いくつかの実施形態では、複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈは、複数の組織安定化要素と置き換えられてもよい及び／又は共同設置されてもよい。組織安定化は、例えば、クランプ及び／又はステープル留めプロセスの間の、組織フロー及び／又はステープル形成を制御することによって提供されてもよい。複数のセンサ１５２２７２ａ～１５２２７２ｈは、外科用器具１５００１０の１つ又は２つ以上の回路に信号を提供して、ステープル留め性能及び／又は組織厚検知のフィードバックを向上させる。
図６８は、例えば、図６６に示されるエンドエフェクタ１５２２５０などのエンドエフェクタ内でクランプされた組織セクション１５２２６４の１つ又は２つ以上のパラメータを決定するプロセス１５２２８０の一実施形態を示す論理図である。一実施形態では、第１のセンサ１５２２５８は、エンドエフェクタ１５２２５０、及び／又はアンビル１５２２５２とステープルカートリッジ１５２２５６との間に位置する組織セクション１５２２６４の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。第１の信号は、第１のセンサ１５２２５８によって生成される（１５２２８２）。第１の信号は、第１のセンサ１５２２５８によって検出された１つ又は２つ以上のパラメータを示す。１つ又は２つ以上の二次センサ１５２２６０は、エンドエフェクタ１５２２５０及び／又は組織セクション１５２２６４の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。二次センサ１５２２６０は、第１のセンサ１５２２５８と同じパラメータ、追加のパラメータ、又は異なるパラメータを検出するように構成されてもよい。二次信号１５２２８４は、二次センサ１５２２６０によって生成される。二次信号１５２２８４は、二次センサ１５２２６０によって検出される１つ又は２つ以上のパラメータを示す。第１の信号及び二次信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。プロセッサは、二次センサ１５２２６０によって生成される入力に基づいて、第１のセンサ１５２２５８によって生成される第１の信号を調節する（１５２２８６）。調節された信号は、例えば、組織セクション１５２２６４の真の厚さ及び挟み込みの充満度を示してもよい。調節された信号は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図６９は、複複数の冗長センサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂを備えるエンドエフェクタ１５２３００の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２３００は、第２のジョー部材１５２３０４に枢動可能に連結された第１のジョー部材、すなわちアンビル１５２３０２を備える。第２のジョー部材１５２３０４は、ステープルカートリッジ１５２３０６を内部に受容するように構成されている。アンビル１５２３０２は、アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に、例えば、組織セクションなどの物質を把持するために、ステープルカートリッジ１５２３０６に対して移動可能である。複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂは、アンビルに連結されている。複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂは、エンドエフェクタ１５２３００、及び／又はアンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に位置する組織セクションの１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂは、アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間の間隙１５２３１０を検出するように構成されている。間隙１５２３１０は、例えば、アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に位置する組織の厚さに対応してもよい。複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂは、例えば、第２のジョー部材１５２３０４に連結された磁石１５２３１２によって生成される磁界を検出することによって、間隙１５２３１０を検出してもよい。
いくつかの実施形態では、複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂは、冗長センサを含む。冗長センサは、エンドエフェクタ１５２３００、及び／又はアンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に位置する組織セクションの同じ特性を検出するように構成されている。冗長センサは、例えば、アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間の間隙１５２３１０を検出するように構成されたホール効果センサを含んでもよい。冗長センサは、例えば、一次プロセッサ２００６などのプロセッサが複数の入力を評価して最も信頼性の高い入力を判断することを可能にする、１つ又は２つ以上のパラメータを表す信号を提供する。いくつかの実施形態では、冗長センサは、ノイズ、疑似信号、及び／又はドリフトを低減するために使用される。冗長センサはそれぞれ、クランプの間にリアルタイムで測定されて、時間ベースの情報を分析し、アルゴリズム及び／又はルックアップテーブルが、組織特性及びクランプの位置付けを動的に認識することを可能にしてもよい。アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に位置する組織セクションの真の組織厚及び挟み込みを識別するために、冗長センサのうち１つ又は２つ以上の入力が調節及び／又は選択されてもよい。
図７０は、例えば、図６９に示される複数のセンサ１５２３０８ａ、１５２３０８ｂなどの複数の冗長センサからの最も信頼性の高い出力を選択するプロセス１５２３２０の一実施形態を示す論理図である。一実施形態では、第１の信号は、第１のセンサ１５２３０８ａによって生成される。第１の信号は、アナログ・デジタル変換器によって変換される（１５２３２２ａ）。１つ又は２つ以上の追加信号が、１つ又は２つ以上の冗長センサ１５２３０８ｂによって生成される。１つ又は２つ以上の追加信号は、アナログ・デジタル変換器によって変換される（１５２３２２ｂ）。変換された信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、冗長入力を評価して、最も信頼性の高い出力を判断する（１５２３２４）。最も信頼性の高い出力は、例えば、アルゴリズム、ルックアップテーブル、追加センサからの入力、及び／又は器具状態など、１つ又は２つ以上のパラメータに基づいて選択されてもよい。最も信頼性の高い出力を選択した後、プロセッサは、例えば、アンビル１５２３０２とステープルカートリッジ１５２３０６との間に位置する組織セクションの真の厚さ及び挟み込みを反映するように、１つ又は２つ以上の追加センサに基づいて出力を調節してもよい。調節された最も信頼性の高い出力は、例えば、外科用器具１５００１０に埋め込まれたディスプレイによって操作者に表示される（１５２０２６）。
図７１は、疑似信号を制限又は排除するための固有のサンプリング速度を有するセンサ１５２３５８を備えるエンドエフェクタ１５２３５０の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２３５０は、第２のジョー部材１５２３５４に枢動可能に連結された第１のジョー部材、すなわちアンビル１５２３５２を備える。第２のジョー部材１５２３５４は、ステープルカートリッジ１５２３５６を内部に受容するように構成されている。ステープルカートリッジ１５２３５６は、アンビル１５２３５２とステープルカートリッジ１５２３５６との間に位置する組織セクションに送達されてもよい複数のステープルを収容している。センサ１５２３５８は、アンビル１５２３５２に連結されている。センサ１５２３５８は、例えば、アンビル１５２３５２とステープルカートリッジ１５２３５６との間の間隙１５２３６４など、エンドエフェクタ１５２３５０の１つ又は２つ以上のパラメータを検出するように構成されている。間隙１５２３６４は、例えば、組織セクションなどの物質の厚さ、及び／又はアンビル１５２３５２とステープルカートリッジ１５２３５６との間に位置する物質の挟み込みの充満度に対応してもよい。センサ１５２３５８は、例えば、ホール効果センサなどの磁気センサ、ひずみゲージ、圧力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又は任意の他の好適なセンサなどの、エンドエフェクタ１５２３５０の１つ又は２つ以上のパラメータを検出する任意の好適なセンサを含んでもよい。
一実施形態では、センサ１５２３５８は、第２のジョー部材１５２３５４及び／又はステープルカートリッジ１５２３５６に連結された電磁波源１５２３６０によって生成される磁界を検出するように構成された磁気センサを含む。電磁波源１５２３６０は、センサ１５２３５８によって検出される磁界を生成する。検出された磁界の強度は、例えば、アンビル１５２３５２とステープルカートリッジ１５２３５６との間に位置する組織の厚さ及び／又は挟み込みの充満度に対応してもよい。いくつかの実施形態では、電磁波源１５２３６０は、既知の周波数（例えば１ＭＨｚなど）で信号を生成する。他の実施形態では、電磁波源１５２３６０によって生成される信号は、例えば、第２のジョー部材１５２３５４内に設置されたステープルカートリッジ１５２３５６のタイプ、１つ又は２つ以上の追加センサ、アルゴリズム、及び／又は１つ又は２つ以上のパラメータに基づいて、調節可能であってもよい。
一実施形態では、信号プロセッサ１５２３６２は、エンドエフェクタ１５２３５０（例えば、アンビル１５２３５２など）に連結されている。信号プロセッサ１５２３６２は、センサ１５２３５８によって生成される信号を処理して、疑似信号を排除し、センサ１５２３５８からの入力を昇圧するように構成されている。いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５２３６２は、例えば、外科用器具１５００１０のハンドル１５００１４内など、エンドエフェクタ１５２３５０とは別個に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、信号プロセッサ１５２３６２は、例えば、一次プロセッサなどの一般プロセッサと一体的に形成され、かつ／又はそれによって実行されるアルゴリズムを含む。信号プロセッサ１５２３６２は、電磁波源１５２３６０によって生成される信号の周波数と実質的に等しい周波数で、センサ１５２３５８からの信号を処理するように構成されている。例えば、一実施形態では、電磁波源１５２３６０は１ＭＨｚの周波数で信号を生成する。信号は、センサ１５２３５８によって検出される。センサ１５２３５８は、検出された磁界を示す信号を生成し、この信号は信号プロセッサ１５２３６２に提供される。信号は、１ＭＨｚの周波数で信号プロセッサ１５２３６２によって処理されて、疑似信号が排除される。処理された信号は、例えば、一次プロセッサなどのプロセッサに提供される。一次プロセッサは、受信した信号を、例えば、アンビル１５２３５２とステープルカートリッジ１５２３５６との間の間隙１５２３６４など、エンドエフェクタ１５２３５０の１つ又は２つ以上のパラメータに相関させる。
図７２は、例えば、図７１に示されるエンドエフェクタ１５２３５０などのエンドエフェクタのアンビルとステープルカートリッジとの間に位置する組織セクションの厚さ測定値を生成するプロセス１５２３７０の一実施形態を示す論理図である。プロセス１５２３７０の一実施形態では、信号は、変調された電磁波源１５２３６０によって生成される（１５２３７２）。生成された信号は、例えば１ＭＨｚの信号を含んでもよい。磁気センサ１５２３５８は、電磁波源１５２３６０によって生成された信号を検出する（１５２３７４）ように構成されている。磁気センサ１５２３５８は、検出された磁界を示す信号を生成し、その信号を信号プロセッサ１５２３６２に提供する。信号プロセッサ１５２３６２は、信号を処理して（１５２３７６）、ノイズの除去、疑似信号の除去、及び／又は信号の昇圧を行う。処理された信号は、デジタル信号に変換する（１５２３７８）ためにアナログ・デジタル変換器に提供される。デジタル信号は、例えば、較正曲線入力アルゴリズム及び／又はルックアップテーブルの適用によって較正されてもよい（１５２３８０）。信号の処理１５２３７６、変換１５２３７８、及び較正１５２３８０は、１つ又は２つ以上の回路によって行われてもよい。較正された信号は、例えば、外科用器具１５００１０と一体的に形成されたディスプレイによってユーザに表示される（１５２０２６）。
図７３及び図７４は、異なるタイプのステープルカートリッジ１５２４０６を識別するセンサ１５２４０８を備えるエンドエフェクタ１５２４００の一実施形態を示す。エンドエフェクタ１５２４００は、第２のジョー部材又は細長いチャネル１５２４０４に枢動可能に連結された第１のジョー部材又はアンビル１５２４０２を備える。細長いチャネル１５２４０４は、ステープルカートリッジ１５２４０６を内部に動作可能に支持するように構成されている。エンドエフェクタ１５２４００は、近位領域に位置するセンサ１５２４０８を更に備える。センサ１５２４０８は、光センサ、磁気センサ、電気センサ、又は任意の他の好適なセンサのいずれかであり得る。
センサ１５２４０８は、ステープルカートリッジ１５２４０６の特性を検出し、それによってステープルカートリッジ１５２４０６のタイプを識別するように動作可能であり得る。図７４は、センサ１５２４０８が光エミッタ及び検出器１５２４１０である実施例を示す。色がステープルカートリッジ１５２４０６のタイプを識別するように、ステープルカートリッジ１５２４０６の本体は、異なる色であってもよい。光エミッタ及び検出器１５２４１０は、ステープルカートリッジ１５２４０６本体の色のデータを得るように動作可能であり得る。例示される実施例では、光エミッタ／検出器１５２４１０は、等しい強度の赤色、緑色、及び青色スペクトルの反射光を受光することによって、白色１５２４１２を検出することができる。光エミッタ及び検出器１５２４１０は、緑色及び青色スペクトルの非常にわずかな反射光を受光すると共に、より高強度の赤色スペクトルの光を受光することによって、赤色１５２４１４を検出することができる。
代替的に又は追加的に、光エミッタ及び検出器１５２４１０、又は別の好適なセンサ１５２４０８は、ステープルカートリッジ１５２４０６上の他の何らかの記号又は印のデータを得て識別することができる。記号又は印は、バーコード、形若しくは文字、色別の模様、又は任意の他の好適な印のいずれか１つであることができる。センサ１５２４０８によって読み取られた情報は、例えばマイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ４６１（図１２）、例えば）など、外科用装置１５００１０のマイクロコントローラに通信され得る。マイクロコントローラは、ステープルカートリッジ１５２４０６に関する情報を器具の操作者に通信するように構成され得る。例えば、識別されたステープルカートリッジ１５２４０６は、所与の用途に適切でないことがあり、そのような場合、器具の操作者に通知することができ、かつ／又は器具の機能が不適切である。かかる例では、マイクロコントローラは、所望により、外科用器具の機能を使用不能にするように構成され得る。代替的に又は追加的に、マイクロコントローラは、例えば、ステープルカートリッジ１５２４０６の長さなど、識別されたステープルカートリッジ１５２４０６のタイプのパラメータ、又は高さ及び長さなどのステープルに関する情報を、外科用器具１５００１０の操作者に通知するように構成され得る。
図７５は、エンドエフェクタのジョー部材１５３４３４に固定的に取り付けられるように構成されたセグメント化フレキシブル回路１５３４３０の一態様を示す。セグメント化フレキシブル回路１５３４３０は、局所的な組織存在検出を提供するために個々にアドレス可能なセンサを含む遠位セグメント１５３４３２ａ及び側部セグメント１５３４３２ｂ、１５３４３２ｃを備える。セグメント１５３４３２ａ、１５３４３２ｂ、１５３４３２ｃは、セグメント１５３４３２ａ、１５３４３２ｂ、１５３４３２ｃのそれぞれの内部に位置する個々のセンサに基づいて組織を検出するために、また組織パラメータを測定するために、個々にアドレス可能である。セグメント化フレキシブル回路１５３４３０のセグメント１５３４３２ａ、１５３４３２ｂ、１５３４３２ｃは、ジョー部材１５３４３４に装着され、また、導電性素子１５３４３６を介して電気回路などのエネルギー源に電気的に連結される。ホール効果センサ１５３４３８又は任意の好適な磁気センサが、ジョー部材１５３４３４の遠位端に位置する。ホール効果センサ１５３４３８は、図７７に詳細に示されるように組織間隙とも呼ぶことができる、ジョー部材１５３４３４によって画定された開口の測定値を提供するために、磁石と共に動作する。セグメント化フレキシブル回路１５３４３０は、エンドエフェクタ内の組織厚、力、変位、圧縮、組織インピーダンス、及び組織位置を測定するために用いられ得る。
図７６は、エンドエフェクタのジョー部材１５３４４４に装着されるように構成されたセグメント化フレキシブル回路１５３４４０の一態様を示す。セグメント化フレキシブル回路１５３４４０は、組織制御のために個々にアドレス可能なセンサを含む遠位セグメント１５３４４２ａと、側部セグメント１５３４４２ｂ、１５３４４２ｃとを備える。セグメント１５３４４２ａ、１５３４４２ｂ、１５３４４２ｃは、組織を処置するために、またセグメント１５３４４２ａ、１５３４４２ｂ、１５３４４２のそれぞれの内部に位置する個々のセンサを読み取るために、個々にアドレス可能である。セグメント化フレキシブル回路１５３４４０のセグメント１５３４４２ａ、１５３４４２ｂ、１５３４４２ｃは、ジョー部材１５３４４４に装着され、また、導電性素子１５３４４６を介してエネルギー源に電気的に連結される。ホール効果センサ１５３４４８、又は他の好適な磁気センサが、ジョー部材１５３４４４の遠位端に設けられている。ホール効果センサ１５３４４８は、図７７に詳細に示されるようにエンドエフェクタのジョー部材１５３４４４によって画定された開口、つまり組織間隙の測定値を提供するために、磁石と共に動作する。加えて、複数の側部非対称型温度センサ１５３４５０ａ、１５３４５０ｂが、セグメント化フレキシブル回路１５３４４０上に又は形式上それと一体的に装着されて、組織温度フィードバックを制御回路に提供する。セグメント化フレキシブル回路１５３４４０は、エンドエフェクタ内の組織厚、力、変位、圧縮、組織インピーダンス、及び組織位置を測定するために用いられ得る。
図７７は、組織間隙ＧＴを測定するように構成されたエンドエフェクタ１５３４６０の一態様を示す。エンドエフェクタ１５３４６０は、ジョー部材１５３４６２とジョー部材１５３４４４とを備える。図７６に記載されるフレキシブル回路１５３４４０は、ジョー部材１５３４４４に装着されている。フレキシブル回路１５３４４０は、組織間隙ＧＴを測定するために、ジョー部材１５３４６２に装着された磁石１５３４６４と共に動作するホール効果センサ１５３４４８を備える。この技術は、ジョー部材１５３４４４とジョー部材１５３４６２との間に画定された開口を測定するために用いられてもよい。ジョー部材１５３４６２は、ステープルカートリッジであってもよい。
図７８は、セグメント化フレキシブル回路１５３４６８を備えるエンドエフェクタ１５３４７０の一態様を示す。エンドエフェクタ１５３４７０は、ジョー部材１５３４７２及びステープルカートリッジ１５３４７４を備える。セグメント化フレキシブル回路１５３４６８は、ジョー部材１５３４７２に装着されている。セグメント１～５の内部に配設されたセンサのそれぞれは、ジョー部材１５３４７２とステープルカートリッジ１５３４７４との間に位置付けられた組織の存在を検出し、組織ゾーン１～５を表すように構成されている。図７８に示される構成では、エンドエフェクタ１５３４７０は、ジョー部材１５３４７２とステープルカートリッジ１５３４７４との間に組織を受容する又は把持する準備ができている開放位置で示されている。セグメント化フレキシブル回路１５３４６８は、エンドエフェクタ１５３４７０内の組織厚、力、変位、圧縮、組織インピーダンス、及び組織位置を測定するために用いられ得る。
図７９は、ジョー部材１５３４７２が、ジョー部材１５３４７２、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に組織１５３４７６をクランプしている、図７８に示されるエンドエフェクタ１５３４７０を示す。図７９に示されるように、組織１５３４７６は、セグメント１～３の間に位置決めされており、組織ゾーン１～３を表す。したがって、組織１５３４７６は、セグメント１～３内のセンサによって検出され、組織の不在（空）は、部分１５３４６９においてセグメント４～５によって検出される。特定のセグメント１～３及び４～５内に位置付けられた組織１５３４７６の存在及び不在に関する情報は、それぞれ、例えば、インターフェース回路を介して本明細書に記載される制御回路に伝達される。制御回路は、セグメント１～３内に位置する組織を検出するように構成されている。セグメント１～５は、ある特定のセグメント１～５内に位置する組織の組織パラメータを測定するための任意の好適な温度、力／圧力、及び／又はホール効果磁気センサと、ある特定のセグメント１～５内に位置する組織にエネルギーを送達するための電極とを収容してもよいことが理解されよう。セグメント化フレキシブル回路１５３４６８は、エンドエフェクタ１５３４７０内の組織厚、力、変位、圧縮、組織インピーダンス、及び組織位置を測定するために用いられ得る。
図８０は、本開示による、外科用器具又はシステムと共に使用することができる絶対位置決めシステム１５３１００の図である。絶対位置決めシステム１５３１００は、本開示の少なくとも１つの態様による、センサ機構１５３１０２を備える制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム１５３１００用のセンサ機構１５３１０２は、変位部材１５３１１１の位置に対応する固有の位置信号を提供する。一態様では、変位部材１５３１１１は、切断器具又はナイフ（例えば、切断器具、Ｉビーム、及び／又はＩビーム１５３５１４（図８２））に連結された長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材１５３１１１は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る、切断器具又はナイフに連結された発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材１５３１１１は、発射バー又はＩビームを表し、これらのそれぞれは、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。
したがって、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、概して、本明細書に記載される外科用器具又はシステムの任意の移動可能な部材、例えば、駆動部材、発射部材、発射バー、切断器具、ナイフ、及び／若しくはＩビーム、又は変位させることができる任意の要素などを指すために使用される。したがって、絶対位置決めシステム１５３１００は、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の変位を追跡することによって、切断器具Ｉビーム１５３５１４（図８２）の変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材１５３１１１は、変位を測定するのに好適な任意のセンサに連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはＩビーム、又はこれらの組み合わせは、任意の好適な変位センサに連結され得る。変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。変位センサは、線形可変差動変圧器（線形variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気検知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気検知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又は固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
電気モータ１５３１２０は、ギヤアセンブリ１５３１１４と動作可能にインターフェースする回転式シャフトシャフト１５３１１６を含んでもよく、ギヤアセンブリ１５３１１４は、変位部材１５３１１１上の駆動歯の組又はラックと噛合係合して装着される。センサ素子１５３１２６は、センサ素子１５３１２６の１回転が、変位部材１５３１１１のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤアセンブリ１５３１１４に動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサ１５３１１８の構成は、ラック・アンド・ピニオン構成によってリニアーアクチュエータに、又は平歯車若しくは他の接続によってロータリーアクチュエータに接続され得る。電源１５３１２９は、絶対位置決めシステム１５３１００に電力を供給し、出力インジケータ１５３１２８は、絶対位置決めシステム１５３１００の出力を表示することができる。
位置センサ１５３１１２に関連付けられたセンサ素子１５３１２６の１回転は、変位部材１５３１１１の長手方向変位ｄ１に対応し、ｄ１は、変位部材１５３１１１に連結されたセンサ素子１５３１２６の１回転後に、変位部材１５３１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の距離である。センサ機構１５３１０２は、位置センサ１５３１１２が変位部材１５３１１１のフルストロークに対して１回又は２回以上の回転を完了する結果をもたらすギヤ減速機を介して接続されてもよい。位置センサ１５３１１２は、変位部材１５３１１１のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
位置センサ１５３１１２の１回を超える回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ１５３１２２ａ～１５３１２２ｎ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、又はギヤ減速機と共に用いられてもよい。スイッチ１５３１２２ａ～１５３１２２ｎの状態はコントローラ１５３１１０にフィードバックされ、コントローラ１５３１１０は論理を適用して、変位部材１５３１１１の長手方向変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を決定する。位置センサ１５３１１２の出力１５３１２４は、コントローラ１５３１１０に提供される。センサ機構１５３１０２の位置センサ１５３１１２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、ポテンショメータなどのアナログ回転センサ、アナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。コントローラ１５３１１０は、マスターコントローラ内に収容されてもよく、又は本開示による外科用器具又はシステムのツール装着部分ハウジング内に収容されてもよい。
絶対位置決めシステム１５３１００は、モータ１５３１２０が単に前方又は後方に経たステップの数をカウントして装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推論する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、リセット（ゼロ又はホーム）位置への変位部材１５３１１１の後退又は前進なしに、外科用器具又はシステムの電源投入時点で、変位部材１５３１１１の絶対位置を提供する。
コントローラ１５３１１０は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実行するようにプログラムされてもよい。一態様では、コントローラ１５３１１０は、プロセッサ１５３１０８及びメモリ１５３１０６を含む。電気モータ１５３１２０は、ギヤボックス及び関節運動又はナイフシステムに対する機械的連結部を有するブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータドライバ１５３１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡ３９４１であってもよい。絶対位置決めシステム１５３１００で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。
コントローラ１５３１１０は、変位部材１５３１１１及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密な制御を提供するようにプログラムされてもよい。コントローラ１５３１１０は、コントローラ１５３１１０のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
絶対位置決めシステム１５３１００は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ／又はこれらを実装するようにプログラムされてもよい。電源１５３１２９は、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）が挙げられる。位置センサ１５３１１２によって測定される位置に加えて、物理的システムの物理的パラメータを測定するために、他のセンサ（複数可）１５３１１８が設けられてもよい。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム１５３１００はデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置決めシステム１５３１００の出力は有限の解像度及びサンプリング周波数を有する。絶対位置決めシステム１５３１００は、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを用いて、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
モータドライバ１５３１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１５３１１０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として具体的に設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ１５３１１０は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。絶対位置決めシステム１５３１００で使用するために、他のモータドライバが容易に代用されてもよい。
図８１は、本開示の少なくとも１つの態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える、絶対位置決めシステム１５３１００’用の位置センサ１５３２００図である。絶対位置決めシステム１５３１００’は、多くの点で絶対位置決めシステム１５３１００と類似している。位置センサ１５３２００は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ１５３２００は、コントローラ１５３１１０とインターフェースして絶対位置決めシステム１５３１００’を提供する。位置センサ１５３２００は、低電圧及び低出力構成要素であり、例えば、ナイフ駆動ギヤ及び／又は閉鎖駆動ギヤなどの変位部材に関連付けられた回転要素上に位置付られた磁石の上方に位置する位置センサ１５３２００の領域１５３２３０内に４つのホール効果素子１５３２２８Ａ、１５３２２８Ｂ、１５３２２８Ｃ、１５３２２８Ｄを含み、それにより、発射部材及び／又は閉鎖部材の変位が精密に追跡され得る。高解像度ＡＤＣ１５３２３２及びスマート電力管理コントローラ１５３２３８もまた、チップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照操作のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、１桁毎の方法とボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）でも知られる、ＣＯＲＤＩＣ（座標回転デジタルコンピュータの略）プロセッサ１５３２３６が設けられている。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、ＳＰＩインターフェース１５３２３４などの標準的なシリアル通信インターフェースを介してコントローラ１５３１１０に伝送される。位置センサ１５３２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１５３２００は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
ホール効果素子１５３２２８Ａ、１５３２２８Ｂ、１５３２２８Ｃ、１５３２２８Ｄは、回転磁石の真上に配置されている。ホール効果は、周知の効果であり、便宜上、本明細書では詳細に説明されないが、一般に、ホール効果は、電気導体内の電流とと、その電流に垂直な磁場に直交して、電気導体にかかる電圧差（ホール電圧）を生成する。ホール係数は、誘導電場と、電流密度に印加磁場を掛けたものとの比として定義される。その値は、電流を構成する電荷キャリアの種類、個数、及び特性に依存するので、ホール係数は、導体を作る材料の特徴を示す。ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００において、ホール効果素子１５３２２８Ａ、１５３２２８Ｂ、１５３２２８Ｃ、１５３２２８Ｄは、磁石の絶対位置を、磁石の１回転にわたる角度で示す電圧信号を発生させることが可能である。この角度値は固有の位置信号であり、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１５３２３６によって計算され、レジスタ又はメモリ内にＡＳ５０５５位置センサ１５３２００にオンボードで記憶される。一回転にわたる磁石の位置を示す角度値は、様々な技術で、例えば、電源投入時に、又はコントローラ１５３１１０によって要求されたときに、コントローラ１５３１１０に与えられる。
ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００は、コントローラ１５３１１０に接続されているときは、動作するために少数の外部構成要素のみを必要とする。単一の電源を使用する単純な用途には、６本のワイヤ、すなわち電力用に２本のワイヤ、及びコントローラ１５３１１０とのＳＰＩインターフェース１５３２３４用に４本のワイヤ１５３２４０が必要とされる。割込みをコントローラ１５３１１０に送信して、新たな有効な角度が読み込まれ得ることを通知するために、７番目の接続が加えられてもよい。電源投入時に、ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００は、１回の角度測定を含むすべての電源投入シーケンスを実施する。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力１５３２４２として示され、角度値は、内部レジスタに記憶される。この出力が設定されると、ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００は一時停止してスリープモードに移る。コントローラ１５３１１０は、ＳＰＩインターフェース１５３２３４を介してＡＳ５０５５位置センサ１５３２００からの角度値を読み取ることによって、ＩＮＴ出力１５３２４２におけるＩＮＴ要求に応答することができる。角度値がコントローラ１５３１１０によって読み取られると、ＩＮＴ出力１５３２４２は再びクリアされる。また、コントローラ１５３１１０によるＳＰＩインターフェース１５３２３４によって「角度読取り」コマンドを位置センサ１５３２００に送信すると、チップが自動的に電源投入され、別の角度測定が開始される。コントローラ１５３１１０が角度値の読み取りを完了すると、直ちに、ＩＮＴ出力１５３２４２がクリアされ、新たな結果が角度レジスタに記憶される。角度測定の完了は、再び、ＩＮＴ出力１５３２４２及びステータスレジスタの対応するフラグを設定することによって示される。
ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００の測定原理により、単一の角度測定のみが、各電源投入シーケンス後のごく短い時間で（約６００μｓ）実施される。１つの角度の測定が完了すると、直ちに、ＡＳ５０５５位置センサ１５３２００は一時停止して電源オフ状態に移行する。デジタル平均化による角度値のオンチップフィルタリングは、複数回の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実施されない。角度のジッターは、コントローラ１５３１１０内でいくつかの角度サンプルを平均化することによって低減され得る。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは、６ｄＢ（５０％）低減する。
図８２は、本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタ１５３５０２内に把持された組織１５３５２６に対するＩビーム１５３５１４の発射ストロークを示す、エンドエフェクタ１５３５０２の断面図である。エンドエフェクタ１５３５０２は、本開示による外科用器具又はシステムのいずれかと共に動作するように構成されている。エンドエフェクタ１５３５０２は、アンビル１５３５１６及び細長いチャネル１５３５０３を備え、ステープルカートリッジ１５３５１８が細長いチャネル１５３５０３内に位置付られている。発射バー１５３５２０は、エンドエフェクタ１５３５０２の長手方向軸線１５３５１５に沿って遠位及び近位に並進可能である。エンドエフェクタ１５３５０２が関節運動していないとき、エンドエフェクタ１５３５０２は、器具のシャフトと一直線になっている。切刃１５３５０９を含むＩビーム１５３５１４は、発射バー１５３５２０の遠位部分に示されている。楔形スレッド１５３５１３は、ステープルカートリッジ１５３５１８内に位置付けられている。Ｉビーム１５３５１４が遠位に並進すると、切刃１５３５０９は、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間に位置付られた組織１５３５２６に接触し、それを切断することができる。また、Ｉビーム１５３５１４は、楔形スレッド１５３５１３に接触し、それを遠位に押し、楔形スレッド１５３５１３をステープルドライバ１５３５１１に接触させる。ステープルドライバ１５３５１１はステープル１５３５０５内に押し上げられ、これによりステープル１５３５０５は組織を通って、ステープル１５３５０５を成形するアンビル１５３５１６内に画定されたポケット１５３５０７内へと前進することができる。
例示的なＩビーム１５３５１４の発射ストロークは、エンドエフェクタ１５３５０２と並べられてチャート１５３５２９によって図示されている。例示的な組織１５３５２６もまた、エンドエフェクタ１５３５０２と並べられて示されている。発射部材ストロークは、ストローク開始位置１５３５２７及びストローク終了位置１５３５２８を含み得る。Ｉビーム１５３５１４の発射ストロークの間、Ｉビーム１５３５１４は、ストローク開始位置１５３５２７からストローク終了位置１５３５２８まで遠位に前進させられ得る。Ｉビーム１５３５１４は、ストローク開始位置１５３５２７の１つの例示的な場所に示されている。Ｉビーム１５３５１４の発射部材ストロークチャート１５３５２９は、５つの発射部材ストローク領域１５３５１７、１５３５１９、１５３５２１、１５３５２３、１５３５２５を例示する。第１の発射ストローク領域１５３５１７では、Ｉビーム１５３５１４は、遠位に前進し始め得る。第１の発射ストローク領域１５３５１７では、Ｉビーム１５３５１４は、楔形スレッド１５３５１３に接触し、それを遠位に移動させ始め得る。しかしながら、第１の領域にある間、切刃１５３５０９は、組織に接触しない場合があり、楔形スレッド１５３５１３は、ステープルドライバ１５３５１１に接触しない場合がある。静止摩擦が克服された後、第１の領域１５３５１７内のＩビーム１５３５１４を駆動する力は、実質的に一定であり得る。
第２の発射部材ストローク領域１５３５１９では、切刃１５３５０９は、組織１５３５２６に接触してこれを切断し始め得る。また、楔形スレッド１５３５１３は、ステープル１５３５０５を駆動するためにステープルドライバ１５３５１１に接触し始め得る。Ｉビーム１５３５１４を駆動する力は、上昇し始め得る。図示のように、最初に遭遇する組織は、アンビル１５３５１６がステープルカートリッジ１５３５１８に対して枢動する方式ため、圧縮され得る及び／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域１５３５２１では、切刃１５３５０９は、組織１５３５２６と連続的に接触してこれを切断することができ、楔形スレッド１５３５１３は、ステープルドライバ１５３５１１に繰り返し接触することができる。Ｉビーム１５３５１４を駆動する力は、第３の領域１５３５２１内で横ばい状態に達し得る。第４の発射ストローク領域１５３５２３によって、Ｉビーム１５３５１４を駆動する力は、低下し始め得る。例えば、第４の発射領域１５３５２３に対応するエンドエフェクタ１５３５０２の部分内の組織は、アンビル１５３５１６の枢動点により近い組織よりも圧縮されない場合があり、切断するために必要な力が少なくて済む。また、切刃１５３５０９及び楔形スレッド１５３５１３は、第４の領域１５３５２３にある間に組織１５３５２６の端に到達し得る。Ｉビーム１５３５１４が第５の領域１５３５２５に到達すると、組織１５３５２６は、完全に切り離され得る。楔形スレッド１５３５１３は、組織の端又はその近くで１つ又は２つ以上のステープルドライバ１５３５１１に接触し得る。Ｉビーム１５３５１４を第５の領域１５３５２５を通して前進させる力は、低減され得、いくつかの実施例では、第１の領域１５３５１７内でＩビーム１５３５１４を駆動する力と同様であり得る。発射部材のストロークの終わりに、Ｉビーム１５３５１４は、ストローク終了位置１５３５２８に到達し得る。図８２の発射部材ストローク領域１５３５１７、１５３５１９、１５３５２１、１５３５２３、１５３５２５の位置は、単なる一例である。いくつかの実施例では、異なる領域は、例えば、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間の組織の位置に基づいて、エンドエフェクタの長手方向軸線１５３５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
上述のように、かつここで図８０～図８２を参照すると、エンドエフェクタ１５３５０２内に捕捉された組織をステープル留め及び／又は切開するために、外科用器具のマスターコントローラ内に位置付けられた電気モータ１５３１２０を利用することで、Ｉビーム１５３５１４を含むシャフトアセンブリの発射システムを、シャフトアセンブリのエンドエフェクタ１５３５０２に対して前進及び／又は後退させることができる。Ｉビーム１５３５１４は、所望の速度で又は所望の速度範囲内で前進又は後退させられ得る。コントローラ１５３１１０は、Ｉビーム１５３５１４の速度を制御するように構成され得る。コントローラ１５３１１０は、例えば、電圧及び／若しくは電流などの、電気モータ１５３１２０に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１５３１２０の他の動作パラメータ若しくは外部からの影響に基づいて、Ｉビーム１５３５１４の速度を予測するように構成され得る。コントローラ１５３１１０は、電気モータ１５３１２０に供給される電流及び／若しくは電圧の以前の値、並びに／又は、速度、加速度、及び／若しくは位置のようなシステムの以前の状態に基づいて、Ｉビーム１５３５１４の現在の速度を予測するように構成され得る。コントローラ１５３１１０は、本明細書に記載される絶対位置決めセンサシステムを利用して、Ｉビーム１５３５１４の速度を検知するように構成され得る。コントローラは、Ｉビーム１５３５１４の予測速度と、Ｉビーム１５３５１４の検知速度とを比較して、電気モータ１５３１２０への電力を、Ｉビーム１５３５１４の速度を増加させるために増加させるべきか否か、かつ／又はＩビーム１５３５１４の速度を低下させるために減少させるべきか否かを決定するように構成され得る。
Ｉビーム１５３５１４に作用する力は、様々な技術を使用して決定され得る。Ｉビーム１５３５１４の力は、モータ１５３１２０の電流を測定することによって決定され得、モータ１５３１２０の電流は、遠位に前進するときにＩビーム１５３５１４が受ける負荷に基づく。Ｉビーム１５３５１４の力は、駆動部材、発射部材、Ｉビーム１５３５１４、発射バー上、及び／又は切刃１５３５０９の近位端上にひずみゲージを配置することによって決定され得る。Ｉビーム１５３５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１後にモータ１５３１２０の現在の設定速度に基づく予測速度で移動するＩビーム１５３５１４の実際の位置を監視し、Ｉビーム１５３５１４の実際の位置を、期間Ｔ１終了時におけるモータ１５３１２０の現在の設定速度に基づくＩビーム１５３５１４の予測位置と比較することによって決定されてもよい。したがって、Ｉビーム１５３５１４の実際の位置が、Ｉビーム１５３５１４の予測される位置よりも小さい場合、Ｉビーム１５３５１４に加わる力は、公称力よりも大きい。逆に、Ｉビーム１５３５１４の実際の位置が、Ｉビーム１５３５１４の予測される位置よりも大きい場合、Ｉビーム１５３５１４に加わる力は、公称力よりも小さい。Ｉビーム１５３５１４の実際の位置と予測される位置との差は、公称力からのＩビーム１５３５１４に加わる力の偏差に比例する。
閉鎖管及び発射部材の閉ループ制御技術の説明を始める前に、図８３について簡単に説明する。図８３は、閉鎖フェーズ中に厚い組織及び薄い組織に対して閉鎖するために閉鎖部材に加えられる力を示す２つの閉鎖力（ＦＴＣ）プロット１５３６０６、１５３６０８のグラフ１５３６００、並びに発射フェーズ中に厚い組織及び薄い組織を通して発射するために発射部材に加えられる力を示す２つの発射力（ＦＴＦ）プロット１５３６２２、１５３６２４のグラフ１５３６０１である。図８３を参照すると、グラフ１５３６００は、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間に把持された組織に対してエンドエフェクタ１５３５０２を閉鎖するために、閉鎖ストローク中に厚い組織及び薄い組織に加えられた力の例を示し、閉鎖力は、時間の関数としてプロットされている。閉鎖力プロット１５３６０６、１５３６０８は、２つの軸上にプロットされている。縦軸１５３６０２は、ニュートン（Ｎ）単位のエンドエフェクタ１５３５０２の閉鎖力（ＦＴＣ）を示す。横軸１５３６０４は、秒単位で時間を示し、説明を明確にするために、ｔ０～ｔ１３でラベル付けされている。第１の閉鎖力プロット１５３６０６は、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間に把持された組織に対してエンドエフェクタ１５３５０２を閉鎖するために、閉鎖ストローク中に厚い組織に加えられる力の例であり、第２のプロット１５３６０８は、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間に把持された組織に対してエンドエフェクタ１５３５０２を閉鎖するために、閉鎖ストローク中に薄い組織に加えられる力の例である。第１の閉鎖力プロット１５３６０６及び第２の閉鎖力プロット１５３６０８は、閉鎖ストローク（閉鎖）、待機期間（待機）、及び発射ストローク（発射）の３つのフェーズに分割される。閉鎖ストローク中、閉鎖管は、閉鎖モータによる閉鎖ストロークの作動に応答して、アンビル１５３５１６を、例えば、ステープルカートリッジ１５３５１８に対して移動させるために、遠位（方向「ＤＤ」）に並進される。他の例では、閉鎖ストロークは、閉鎖モータの作動に応答して、ステープルカートリッジ１５３５１８をアンビル１５３５１６に対して移動させることを伴い、他の例では、閉鎖ストロークは、閉鎖モータの作動に応答して、ステープルカートリッジ１５３５１８及びアンビル１５３５１６を移動させることを伴う。第１の閉鎖力プロット１５３６０６を参照すると、閉鎖ストローク中の閉鎖力１５３６１０は、０から最大力Ｆ１まで、時間ｔ０～ｔ１で増加する。第２の閉鎖力グラフ１５３６０８を参照すると、閉鎖ストローク中の閉鎖力１５３６１６は、０から最大力Ｆ３まで、時間ｔ０～ｔ１で増加する。最大力Ｆ１とＦ３との間の相対差は、薄い組織に対する厚い組織に必要な閉鎖力の差に起因するものであり、薄い組織に対して、厚い組織上でアンビルを閉鎖するためにより大きな力が必要とされる。
第１の閉鎖力プロット１５３６０６及び第２の閉鎖力プロット１５３６０８は、エンドエフェクタ１５３５０２内の閉鎖力が、時間（ｔ１）で終了する初期クランプ期間中に増加することを示す。閉鎖力は、時間（ｔ１）で最大力（Ｆ１、Ｆ３）に到達する。初期把持期間は、例えば、約１秒であり得る。待機期間が、発射ストロークを開始する前に適用され得る。待機期間は、エンドエフェクタ１５３５０２によって圧縮された組織からの流体排出を可能にし、これは、圧縮された組織の厚さを減少させ、アンビル１５３５１６とステープルカートリッジ１５３５１８との間の間隙をより小さいものとし、待機期間終了時の閉鎖力を低下させる。第１の閉鎖力プロット１５３６０６を参照すると、ｔ１～ｔ４の待機期間中にＦ１からＦ２への閉鎖力１５３６１２のわずかな低下が存在する。同様に、第２の閉鎖力プロット１５３６０８を参照すると、閉鎖力１５３６１８は、ｔ１～ｔ４の待機期間中にＦ３からＦ４にわずかに低下する。いくつかの実施例では、約１０秒～約２０秒の範囲から選択される待機期間（ｔ１～ｔ４）が典型的に用いられる。第１の閉鎖力プロット１５３６０６及び第２の閉鎖力プロット１５３６０８の実施例では、約１５秒の期間が用いられる。待機期間の後は、発射ストロークであり、これは典型的には、例えば、約３秒から、例えば、約５秒までの範囲から選択される期間で持続する。閉鎖力は、Ｉビーム１５３５１４が発射ストロークによってエンドエフェクタに対して前進される際に減少する。第１及び第２の閉鎖力プロット１５３６０６、１５３６０８の閉鎖力１５３６１４、１５３６２０によってそれぞれ示されるように、閉鎖管に及ぼされた閉鎖力１５３６１４、１５３６２０は、およそ時間ｔ４からおよそ時間ｔ５までで急激に低下する。時間ｔ４は、Ｉビーム１５３５１４がアンビル１５３５１６内に連結し、閉鎖負荷を受け始める瞬間を表す。したがって、閉鎖力は、第１の発射力プロット１５３６２２及び第２の発射力プロット１５３６２４によって示されるように発射力が増加する際に減少する。
図８３はまた、本開示による外科用器具又はシステムの発射ストローク中にＩビーム１５３５１４を前進させるために加えられた力をプロットした第１の発射力プロット１５３６２２及び第２の発射力プロット１５３６２４のグラフ１５３６０１を示す。発射力プロット１５３６２２、１５３６２４は、２つの軸上にプロットされている。縦軸１５３６２６は、発射ストローク中にＩビーム１５３５１４を前進させるために加えられる、ニュートン（Ｎ）単位の発射力を示す。Ｉビーム１５３５１４は、ナイフ又は切断要素を前進させ、発射ストローク中にドライバにステープルを配備させるように構成されている。横軸１５３６０５は、上のグラフ１５３６００の横軸１５３６０４と同じ時間スケールで時間を秒単位で示す。
上記のように、閉鎖管力は、時間ｔ４からおよそ時間ｔ５までで急激に低下し、これは、Ｉビーム１５３５１４がアンビル１５３５１６内に連結して負荷を受け始め、かつ、第１の発射力プロット１５３６２２及び第２の発射力プロット１５３６２４によって示されるように発射力が増加するにつれて閉鎖力が減少する瞬間を表す。Ｉビーム１５３５１４は、時間ｔ４におけるストローク開始位置から、薄い組織では発射力プロット１５３６２４のｔ８～ｔ９、及び厚い組織では発射力プロット１５３６２２のｔ１３のストローク終了位置まで、前進させられる。Ｉビーム１５３５１４が発射ストローク中に遠位に前進させられると、閉鎖アセンブリは、ステープルカートリッジ１５３５１８及びアンビル１５３５１６の制御を発射アセンブリに引き渡す。これにより、発射力を増加させ、閉鎖力を減少させる。
厚い組織の発射力プロット１５３６２２では、発射期間（発射）中のプロット１５３６２２は、３つの別個のセグメントに分割される。第１のセグメント１５３６２８は、ｔ４における０からｔ５の直前のピーク力Ｆ１’まで増加するときの発射力を示す。第１のセグメント１５３６２８は、Ｉビーム１５３５１４が組織に接触するまでＩビーム１５３５１４が閉鎖ランプの頂部から遠位に前進する、発射ストロークの初期フェーズ中の発射力である。第２のセグメント１５３６３０は、Ｉビーム１５３５１４が遠位に前進してステープルを配備し、組織を切断する、発射ストロークの第２のフェーズ中の発射力を示す。発射ストロークの第２のフェーズ中、発射力は、およそｔ１２においてＦ１’からＦ２’まで低下する。第３のセグメント１５３６３２は、Ｉビーム１５３５１４が組織を離れて、組織が存在しないゾーン内のストローク終了まで前進する、発射ストロークの第３かつ最終のフェーズ中の発射力を示す。発射ストロークの第３のフェーズ中、発射力は、Ｆ２’から、Ｉビーム１５３５１４がストローク終了に到達するおよそｔ１３におけるゼロ（０）まで低下する。要約すると、発射ストローク中、発射力は、Ｉビーム１５３５１４が組織ゾーンに入るときに劇的に上昇し、ステープル留め及び切断動作中に組織ゾーン内で徐々に減少し、Ｉビーム１５３５１４が組織ゾーンを出て、ストローク終了時の組織が存在しないゾーンに入るときに劇的に低下する。
薄い組織の発射力プロット１５３６２４は、厚い組織の発射力プロット１５３６２２と同様のパターンに従う。したがって、発射ストロークの第１のフェーズ中、発射力１５３６３４は、およそｔ５において０からＦ３’まで劇的に増加する。発射ストロークの第２のフェーズ中、発射力１５３６３６は、Ｆ３’から、およそｔ８におけるＦ４’まで徐々に低下する。発射ストロークの最終フェーズ中、発射力１５３６３８は、ｔ８～ｔ９においてＦ４’から０まで劇的に低下する。
Ｉビーム１５３５１４がアンビル１５３５１６内に連結し、負荷を受け始め、かつ、第１の発射力プロット１５３６２２及び第２の発射力プロット１５３６２４に示されるように、発射力が増加するにつれて閉鎖力が減少する瞬間を表す、時間ｔ４からおよそ時間ｔ５までの閉鎖力の急峻な低下を克服するために、閉鎖管は、Ｉビーム１５３５１４などの発射部材が遠位に前進させられている間に、遠位に前進させられてもよい。閉鎖管は、アンビル１５３５１６に閉鎖力を加える伝達要素として表される。本明細書に記載されるように、制御回路は、モータ設定値をモータ制御部に適用し、モータ制御部は、モータ制御信号をモータに印加して伝達要素を駆動し、閉鎖管を遠位に前進させて、アンビル１５３５１６に閉鎖力を加える。モータの出力シャフトに連結されたトルクセンサは、閉鎖管に加えられる力を測定するために使用され得る。他の態様では、閉鎖力は、ひずみゲージ、ロードセル、又は他の好適な力センサで測定され得る。
図８４は、本開示の少なくとも１つの態様による、発射部材（例えば、Ｉビーム１５３５１４）が遠位に前進してクランプアーム（例えば、アンビル１５３５１６）内に連結したときに、閉鎖部材（例えば、閉鎖管）の漸進的閉鎖を提供して、閉鎖部材に加わる閉鎖力負荷を所望の速度で低下させ、発射部材に加わる発射力負荷を減少させるように構成された、制御システム１５３９５０の図である。一態様では、制御システム１５３９５０は、ネスト化されたＰＩＤフィードバックコントローラとして実装されてもよい。ＰＩＤコントローラは、所望の設定値と測定されたプロセス変数との間の差として誤差値を連続的に計算するための制御ループフィードバック機構（コントローラ）であり、比例、積分、及び微分項（それぞれＰ、Ｉ、及びＤで示される場合がある）に基づいて補正を適用する。ネスト化されたＰＩＤコントローラフィードバック制御システム１５３９５０は、一次（外側）フィードバックループ１５３９５４内の一次コントローラ１５３９５２と、二次（内側）フィードバックループ１５３９５６内の二次コントローラ１５３９５５とを含む。一次コントローラ１５３９５２は、図８４に示されるようなＰＩＤコントローラ１５３９７２であってもよく、二次コントローラ１５３９５５もまた、図８５に示されるようなＰＩＤコントローラ１５３９７２であってもよい。一次コントローラ１５３９５２は一次プロセス１５３９５８を制御し、二次コントローラ１５３９５５は二次プロセス１５３９６０を制御する。一次プロセス１５３９５８の出力１５３９６６（出力）は、第１のアナログ加算器１５３９６２によって一次設定値ＳＰ１から減算される。第１のアナログ加算器１５３９６２は、一次コントローラ１５３９５２に印加される単一の和出力信号を生成する。一次コントローラ１５３９５２の出力は、二次設定値ＳＰ２である。二次プロセス１５３９６０の出力１５３９６８は、第２のアナログ加算器１５３９６４によって二次設定値ＳＰ２から減算される。
閉鎖管の変位を制御する状況においては、制御システム１５３９５０は、一次設定値ＳＰ１が所望の閉鎖力値であり、一次コントローラ１５３９５２が、閉鎖モータの出力に連結されたトルクセンサから閉鎖力を受信して閉鎖モータの設定値ＳＰ２のモータ速度を決定するように構成されるように、構成されてもよい。他の態様では、閉鎖力は、ひずみゲージ、ロードセル、又は他の好適な力センサで測定され得る。閉鎖モータ速度設定値ＳＰ２は、二次コントローラ１５３９５５によって決定される閉鎖管の実際の速度と比較される。閉鎖管の実際の速度は、位置センサを用いて閉鎖管の変位を比較し、タイマー／カウンタを用いて経過時間を測定することによって測定され得る。リニアエンコーダ又は回転エンコーダなどの他の技術を用いて、閉鎖管の変位を測定することができる。二次プロセス１５３９６０の出力１５３９６８は、閉鎖管の実際の速度である。この閉鎖管速度出力１５３９６８は、閉鎖管に作用する力を決定する一次プロセス１５３９５８に提供され、測定された閉鎖力を一次設定値ＳＰ１から減算する加算器１５３９６２にフィードバックされる。一次設定値ＳＰ１は、上限閾値又は下限閾値であってもよい。加算器１５３９６２の出力に基づいて、一次コントローラ１５３９５２は、本明細書に記載されるように閉鎖管モータの速度及び方向を制御する。二次コントローラ１５３９５５は、二次プロセス１５３９６０によって測定された閉鎖管の実際の速度、並びに実際の発射力と発射力の上限閾値及び下限閾値との比較に基づく二次設定値ＳＰ２に基づいて、閉鎖モータの速度を制御する。
図８５は、本開示の少なくとも１つの態様による、ＰＩＤフィードバック制御システム１５３９７０を示す。一次コントローラ１５３９５２若しくは二次コントローラ１５３９５５、又はその両方は、ＰＩＤコントローラ１５３９７２として実装されてもよい。一態様では、ＰＩＤコントローラ１５３９７２は、比例要素１５３９７４（Ｐ）、積分要素１５３９７６（Ｉ）、及び微分要素１５３９７８（Ｄ）を含んでもよい。Ｐ要素１５３９７４、Ｉ要素１５３９７６、Ｄ要素１５３９７８の出力は、制御変数ｕ（ｔ）をプロセス１５３９８０に提供するアナログ加算器１５３９８６によって加算される。プロセス１５３９８０の出力は、プロセス変数ｙ（ｔ）である。アナログ加算器１５３９８４は、所望の設定値ｒ（ｔ）と測定されたプロセス変数ｙ（ｔ）との間の差を計算する。ＰＩＤコントローラ１５３９７２は、所望の設定値ｒ（ｔ）（例えば、閉鎖力閾値）と測定されたプロセス変数ｙ（ｔ）（例えば、閉鎖管の速度及び方向）との間の差として誤差値ｅ（ｔ）（例えば、閉鎖力閾値と測定された閉鎖力との差）を連続的に計算し、それぞれ比例要素１５３９７４（Ｐ）、積分要素１５３９７６（Ｉ）、及び微分要素１５３９７８（Ｄ）によって計算された比例、積分、及び微分項に基づいて補正を適用する。ＰＩＤコントローラ１５３９７２は、制御変数ｕ（ｔ）（例えば、閉鎖管の速度及び方向）を調節することによって、経時的な誤差ｅ（ｔ）を最小限に抑えることを試みる。
ＰＩＤアルゴリズムによると、「Ｐ」要素１５３９７４は、誤差の現在値を説明する。例えば、誤差が大きくかつ正である場合、制御出力も大きくかつ正となる。本開示によれば、誤差項ｅ（ｔ）は、閉鎖管の所望の閉鎖力と測定された閉鎖力との間で異なる。「Ｉ」要素１５３９７６は、誤差の過去値を説明する。例えば、電流出力が十分に強くない場合、誤差の積分は経時的に蓄積し、コントローラは、より強い動作を適用することによって応答する。「Ｄ」要素１５３９７８は、その現在の変化率に基づいて、可能な誤差の将来動向を説明する。例えば、上記のＰの例に戻ると、大きい正の制御出力が誤差をゼロに近付けることに成功すると、それはまた、プロセスを近い将来の大きな負の誤差に至る経路上に置く。この場合、微分は負になり、Ｄモジュールは、このオーバーシュートを防止するために動作の強さを低下させる。
他の変数及び設定値は、フィードバック制御システム１５３９５０、１５３９７０に従って監視及び制御されてもよいことが理解されよう。例えば、本明細書に記載される適応型閉鎖部材速度制御アルゴリズムは、とりわけ、発射部材ストローク位置、発射部材負荷、切断要素の変位、切断要素の速度、閉鎖管ストローク位置、閉鎖管負荷のパラメータのうちの少なくとも２つを測定することができる。
図８６は、本開示の少なくとも１つの態様による、閉鎖部材の速度を決定するための制御プログラム又は論理構成のプロセス１５３９９０を図示する論理フロー図である。本開示による外科用器具又はシステムの制御回路は、閉鎖部材の実際の閉鎖力を決定する（１５３９９２）ように構成されている。制御回路は、実際の閉鎖力を閾値閉鎖力と比較し（１５３９９４）、この比較に基づいて閉鎖部材を変位させるために、設定値速度を決定する（１５３９９６）。制御回路は、設定値速度に基づいて、閉鎖部材の実際の速度を制御する（１５３９９８）。
ここで図８４及び図８５も参照すると、一態様では、制御回路は、比例、積分、及び微分（ＰＩＤ）フィードバック制御システム１５３９５０、１５３９７０を備える。ＰＩＤフィードバック制御システム１５３９５０、１５３９７０は、一次ＰＩＤフィードバックループ１５３９５４及び二次ＰＩＤフィードバックループ１５３９５６を備える。一次フィードバックループ１５３９５４は、閉鎖部材の実際の閉鎖力と閾値閉鎖力ＳＰ１との間の第１の誤差を決定し、第１の誤差に基づいて、閉鎖部材速度設定値ＳＰ２を設定する。二次フィードバックループ１５３９５６は、閉鎖部材の実際の速度と閉鎖部材の設定値速度との間の第２の誤差を決定し、第２の誤差に基づいて、閉鎖部材速度を設定する。
一態様では、閾値閉鎖力ＳＰ１は、上側閾値及び下側閾値を含む。設定値速度ＳＰ２は、実際の閉鎖力が下側閾値未満であるときに、閉鎖部材を遠位に前進させるように構成され、設定値速度は、実際の閉鎖力が下側閾値よりも大きいときに、閉鎖部材を近位に後退させるように構成されている。一態様では、設定値速度は、実際の閉鎖力が上側閾値と下側閾値との間にあるときに、閉鎖部材を定位置に保持するように構成されている。
一態様では、制御システムは、制御回路に結合された力センサ（例えば、センサ４７２、４７４、４７６（図１２）のいずれか）を更に備える。力センサは、閉鎖力を測定するように構成されている。一態様では、力センサは、閉鎖部材に連結されたモータの出力シャフトに連結されたトルクセンサを含む。一態様では、力センサは、閉鎖部材に連結されたひずみゲージを含む。一態様では、力センサは、閉鎖部材に連結されたロードセルを含む。一態様では、制御システムは、閉鎖部材に連結された位置センサを含み、位置センサは、閉鎖部材の位置を測定するように構成されている。
一態様では、制御システムは、閉鎖部材に連結するように構成された第１のモータを備え、制御回路は、発射ストロークの少なくとも一部分の間に閉鎖部材を前進させるように構成されている。
本明細書に記載される機能又はプロセス１５３９９０は、本明細書に記載される処理回路のいずれかによって実行されてもよい。電動外科用器具の態様は、本明細書に開示される具体的な詳細を伴わずに実施されてもよい。いくつかの態様は、詳細ではなくブロック図として示されている。
本開示の一部は、コンピュータメモリに格納されたデータ上で動作する命令として、表されてもよい。アルゴリズムとは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、記憶、伝達、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をとることができる物理量の操作を指す。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字と称され得る。これらの及び類似の用語は、適切な物理量に関連付けられてもよく、またこれらの量に適用される好都合な標識であるに過ぎない。
一般に、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる、本明細書で説明する様々な態様を、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。結果として、「電気回路」は、少なくとも１つの個々の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムで構成された汎用コンピューティングデバイス（例えば、汎用コンピュータ、又は、本明細書で説明したプロセス及び／若しくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されたプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成する（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）電気回路、及び／又は、通信デバイス（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様はアナログ形態若しくはデジタル形態、又はこれらの組み合わせで実装することができる。
前述の説明は、１つ以上の機能及び／又は動作を含み得る、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例の使用による、装置及び／又はプロセスの態様を説明している。このようなブロック図、フローチャート、又は実施例における各機能及び／又は動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は実質上これらの任意の組み合わせにより、個別に、かつ／又は集合的に実装することができる。一態様では、本明細書で記載される主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤ）、回路、レジスタ及び／又はソフトウェア構成要素（例えばプログラム、サブルーチン、論理並びに／又はハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせ）、論理ゲート、又は他の一体化フォーマットにより実装されてもよい。その全部か一部かを問わず、本明細書で開示される形態のいくつかの態様は、１台又は２台以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台又は２台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは、それらの実質的に任意の組み合わせとして、集積回路において等価に実装することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが、当業者には理解されよう。
開示される主題のメカニズムは、多様な形式でプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載される主題の例示的な態様は、配布を実際に行うために使用される特定の種類の信号搬送媒体に関係なく用いられる。信号搬送媒体の例としては以下：記録可能型の媒体、例えば、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなど、並びに伝送型の媒体、例えば、デジタル及び／又はアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信論理、受信論理など）が挙げられる。
これらの態様の前述の説明は、記載及び説明を目的として提示されている。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。これら態様は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な態様を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されるものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
状況認識
状況認識は、データベース及び／又は器具から受信したデータから外科的処置に関連する情報を判定又は推論するための、外科用システムのいくつかの態様の能力である。情報は、実施されている処置の種類、操作される組織の種類、又は処置の対象である体腔を含むことができる。外科的処置に関連するコンテキスト情報を用いて、外科用システムは、例えば、当該システムに接続されているモジュール式装置（例えば、ロボットアーム及び／又はロボット外科用ツール）を制御する方法を改善し、かつ、外科的処置の過程において外科医にコンテキスト化された情報又は提案を提供することができる。
ここで図８７を参照すると、例えば、外科用ハブ１０６又は２０６などのハブの状況認識を示すタイムライン５２００が示されている。タイムライン５２００は例示的な外科処置、及び外科用ハブ１０６、２０６が、外科処置の各工程でデータソースから受信したデータから導き出すことができるコンテキスト情報である。タイムライン５２００は、手術室を設置することから開始し、患者を術後回復室に移送することで終了する肺区域切除手術の過程において、看護師、外科医、及び他の医療関係者によって取られるであろう典型的な工程を示す。
状況認識外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の過程全体にわたって、医療関係者が外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされたモジュール式装置を使用する度に生成されるデータを含むデータをデータソースから受信する。外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置及び他のデータソースからこのデータを受信して、任意の所与の時間に処置のどの工程が実施されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推論（すなわち、コンテキスト情報）を継続的に導出することができる。外科用ハブ１０６、２０６の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録する、医療関係者によって取られている工程を検証する、特定の処置工程に関連し得るデータ又はプロンプトを（例えば、ディスプレイスクリーンを介して）提供する、コンテキストに基づいてモジュール式装置を調節する（例えば、モニタを起動する、医療用撮像装置の視界（ＦＯＶ）を調節する、又は超音波外科用器具若しくはＲＦ電気外科用器具のエネルギーレベルを変更するなど）、及び上記の任意の他のこうした動作を行うことが可能である。
この例示的な処置における第１の工程５２０２として、病院職員は、病院のＥＭＲデータベースから患者のＥＭＲを読み出す。ＥＭＲにおける選択された患者データに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、実行される処置が胸郭処置であることを判定する。
第２の工程５２０４では、職員は、処置のために入来する医療用品をスキャンする。外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされた用品を様々な種類の処置で利用される用品のリストと相互参照し、用品の組み合わせ（mix of supplies）が胸郭処置に対応することを確認する。更に、外科用ハブ１０６、２０６はまた、処置が楔形処置ではないと判定することができる（入来する用品が、胸郭楔形処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭楔形処置に対応していないかのいずれかであるため）。
第３の工程５２０６では、医療関係者は、外科用ハブ１０６、２０６に通信可能に接続されたスキャナを介して患者のバンドをスキャンする。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされたデータに基づいて患者の識別情報を確認することができる。
第４の工程５２０８では、医療スタッフが補助装置をオンにする。利用される補助装置は、外科処置の種類及び外科医によって使用される技術に従って変わり得るが、この例示的な場合では、これらとしては、排煙器、吸入器、及び医療用撮像装置が挙げられる。起動されると、モジュール式装置である補助装置は、その初期化プロセスの一部として、モジュール式装置の特定の近傍内に位置する外科用ハブ１０６、２０６と自動的にペアリングすることができる。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、この術前又は初期化段階中にそれとペアリングされるモジュール式装置の種類を検出することによって、外科処置に関するコンテキスト情報を導出することができる。この特定の実施例では、外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置のこの特定の組み合わせに基づいて、外科処置がＶＡＴＳ手術であると判定する。患者のＥＭＲからのデータの組み合わせ、手術に用いられる医療用品のリスト、及びハブに接続するモジュール式装置の種類に基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、外科チームが実施する特定の処置を概ね推論することができる。外科用ハブ１０６、２０６が、何の特定の処置が実施されているかを知ると、続いて外科用ハブ１０６、２０６は、メモリから、又はクラウドからその処置の工程を読み出して、次に接続されたデータソース（例えば、モジュール式装置及び患者監視装置）からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推論することができる。
第５の工程５２１０では、職員は、ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングすることができる。外科用ハブ１０６、２０６が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ１０６、２０６は患者が手術室にいることを確認する。
第６の工程５２１２では、医療関係者は患者に麻酔を誘発する。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ＥＫＧデータ、血圧データ、ベンチレータデータ、又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び／又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推論することができる。第６の工程５２１２が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。
第７の工程５２１４では、操作されている患者の肺が虚脱される（換気が対側肺に切り替えられる間に）。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、患者の肺が虚脱されたことをベンチレータデータから推論することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、患者の肺が虚脱したのを検出したことを、処置の予期される工程（事前にアクセス又は読み出すことができる）と比較することができるため、処置の手術部分が開始したことを推論して、それによって肺を虚脱させることがこの特定の処置における第１の手術工程であると判定することができる。
第８の工程５２１６では、医療用撮像装置（例えば、スコープ）が挿入され、医療用撮像装置からのビデオ映像が開始される。外科用ハブ１０６、２０６は、医療用撮像装置への接続を通じて医療用撮像装置データ（すなわち、ビデオ又は画像データ）を受信する。医療用撮像装置データを受信すると、外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の腹腔鏡部分が開始したことを判定することができる。更に、外科用ハブ１０６、２０６は、実施されている特定の処置が、肺葉切除とは対照的に区域切除術であると判定することができる（処置の第２の工程５２０４で受信したデータに基づいて、楔形処置は外科用ハブ１０６、２０６によって既に割り引かれていることに留意されたい）。医療用撮像装置１２４（図２）からのデータは、患者の解剖学的構造の可視化に関して配向されている医療用撮像装置の角度を判定することによる、用いられている（すなわち、起動されており、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされている）数又は医療用撮像装置を監視することによる、及び用いられている可視化装置の種類を監視することによる、ことを含む多くの異なる方法の中から実施されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために用いられ得る。例えば、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置し、一方、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、カメラを、区域裂に対して前肋間位置に配置する。例えば、パターン認識又は機械学習技術を使用して、状況認識システムは、患者の解剖学的構造の可視化に基づいて、医療用撮像装置の位置を認識するように訓練され得る。別の例として、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は単一の医療用撮像装置を利用するが、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための別の技術は複数のカメラを利用する。更に別の例として、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、区域裂を可視化するために赤外線光源（可視化システムの一部として外科用ハブに通信可能に連結され得る）を使用し、これはＶＡＴＳ肺葉切除術では使用されない。医療用撮像装置からのこのデータのいずれか又は全てを追跡することによって、外科用ハブ１０６、２０６は、実行中の特定の種類の外科処置、及び／又は特定の種類の外科処置に使用されている技術を判定することができる。
第９の工程５２１８で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ１０６、２０６は、エネルギー器具が発射されていることを示すＲＦ又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して分離するプロセスにあると推論することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、プロセスのこの時点（すなわち、上述された処置の工程が完了した後）で発射されているエネルギー器具が切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられたエネルギーツールであり得る。
第１０の工程５２２０で、外科チームは、処置の結紮工程に進む。外科用ハブ１０６、２０６は、器具が発射されていることを示す外科用ステープル留め及び切断器具からのデータを受信するため、外科医が動脈及び静脈を結紮していると推論することができる。前工程と同様に、外科用ハブ１０６、２０６は、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータの受信を、読み出しされたプロセス内の工程と相互参照することによって、この推論を導出することができる。特定の例では、外科用器具は、ロボット外科システムのロボットアームに装着された外科用ツールであり得る。
第１１の工程５２２２では、処置の区域切除部分が実施される。外科用ハブ１０６、２０６は、そのカートリッジからのデータを含む外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を切除していると推論することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されているため、カートリッジのデータは、ステープル留め及び／又は切除されている組織の種類を示すことができる。この場合、発射されるステープルの種類は実質組織（又は他の同様の組織種）に用いられ、これにより、外科用ハブ１０６、２０６は、処置の区域切除部分が実行されていると推論することができる。
続いて第１２の工程５２２４で、結節切開工程が実行される。外科用ハブ１０６、２０６は、ＲＦ又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームが結節を切開し、漏出試験を実施していると推論することができる。この特定の処置の場合、実質組織が切除された後に用いられるＲＦ又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこの推論を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め／切断器具と外科用エネルギー（すなわち、ＲＦ又は超音波）器具との間で交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め／切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実施中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（複数可）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを順に交代させることができ、かつ／又は、装置を同時に使用することができる。第１２の工程５２２４が完了すると、切開部が閉鎖され、処置の術後部分が開始する。
第１３の工程５２２６で、患者の麻酔が逆転される。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ベンチレータデータに基づいて（すなわち、患者の呼吸速度が増加し始める）、患者が麻酔から覚醒しつつあると推論することができる。
最後に、第１４の工程５２２８は、医療関係者が患者から様々な患者監視装置を除去することである。したがって、外科用ハブ１０６、２０６は、ハブがＥＫＧ、ＢＰ、及び患者監視装置からの他のデータを喪失したとき、患者が回復室に移送されていると推論することができる。この例示的な処置の説明から分かるように、外科用ハブ１０６、２０６と通信可能に連結された各種データソースから受信されたデータに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、所与の外科処置の各工程が発生しているときを判定又は推論することができる。
状況認識については、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５４号で更に説明されている。特定の例では、例えば本明細書で開示される様々なロボット外科システムを含むロボット外科システムの動作は、その状況認識、及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０４からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御され得る。
外科用器具カートリッジセンサアセンブリ
カートリッジセンサアセンブリ
外科用器具において利用される典型的なセンサアセンブリは、組織及び物理的環境条件を受動的に検出することしかできず、これは、センサアセンブリが検出することができるデータの量、種類、及び詳細を制限し得る。本開示の態様は、外科用器具と共に使用するためのカートリッジが、組織を動的に評価するために利用され得る能動型センサを備えるという解決策を提示する。動的な評価は、外科的処置の過程で組織を刺激する又は摂動させた後、組織内の対応する応答を検出することによって行われる。カートリッジに組み込まれた能動型センサを介して組織に刺激を加えることによって、外科用器具は、受動型センサを使用して検出できたかもしれない情報以外の追加的な情報又はそれらと異なる情報を検知することができる。
図８８は、本開示の少なくとも１つの態様による、能動型センサ２７００６を備えるステープルカートリッジ２７０００の斜視図である。ステープルカートリッジ２７０００は、図２５に関して説明した外科用器具１５００１０などの外科用器具１５００１０のエンドエフェクタ１５０３００内に受容され得る。一態様では、ステープルカートリッジ２７００６は、能動型センサ２７００６を備え、能動型センサ２７００６は、能動素子２７００２及びセンサ２７００４を含む。能動型センサ２７００６は、能動素子２７００２を介してその環境を能動的に摂動させ又は刺激し、次いでセンサ２７００４を介して対応する環境応答を測定するように構成されている。能動型センサ２７００６は、それらの環境を受動的に測定するように構成されている受動センサと異なる。
能動素子２７００２は、ステープルカートリッジ２７０００が挿入されるエンドエフェクタ１５０３００によってクランプされた組織（すなわち、カートリッジデッキ２７００８とエンドエフェクタ１５０３００のアンビル１５０３０６との間に位置付けられるか又は固定された組織）に刺激を与えるように構成されている。センサ２７００４は、組織に与えられた摂動又は刺激に関連する組織パラメータを検知し、それによって、刺激から生じる組織パラメータの変化を決定するように構成されている。一態様では、能動素子２７００２及びセンサ２７００４は、一体に組み込まれるか、ないしは別の方法で互いに関連付けられて、能動型センサ２７００６を単一の一体ユニットとして形成する。別の態様では、能動素子２７００２及びセンサ２７００４は、カートリッジ上若しくはカートリッジ内に互いに離れて配置され、又は別の方法で互いに関連付けられて、能動型センサ２７００６を分散ユニットとして形成する。
図８９は、本開示の少なくとも１つの態様による、回路２７０１０のブロック図を示す。一態様では、カートリッジ２７０００は、能動素子２７００２と、センサ２７００４と、能動素子２７００２及びセンサ２７００４のそれぞれに通信可能に接続された制御回路２７０１２と、制御回路２７０１２に接続されて制御回路２７０１２に電力を供給する電源２７０１４とを備える。回路２７０１０及び／又は制御回路２７０１２は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路、ステートマシン回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを含むことができる。一態様では、制御回路２７０１２は、能動素子２７００２を起動し、能動素子２７００２に、エンドエフェクタによってクランプされた組織に対して刺激を放出又は供給させるか、ないしは別の方法で能動素子２７００２の状態を制御するように構成され得る。制御回路２７０１４は、センサ２７００４を起動し、組織特性を示すデータ又は電気信号をセンサ２７００４から受信するか、ないしは別の方法でセンサ２７００４を制御するように構成され得る。様々な態様では、能動素子２７００２及びセンサ２７００４のいずれか又は両方は、図８８に示されるように、カートリッジ２７０００のデッキ２７００８上に露出又は配置されて、カートリッジデッキ２７００８に接して位置付けられた組織に接触することができる。一態様では、図８９に示す回路２７０１０は、フレックス回路として具現化され得る。一態様では、回路２７０１０は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されているカートリッジ回路及びチャネル回路のようなカートリッジ回路及び／又はチャネル回路とは別個の回路である。そのような態様では、回路２７０１０は、カートリッジ回路及び／又はチャネル回路に通信可能に連結されてもよく、又は通信可能に連結されなくてもよい。別の態様では、回路２７０１０は、カートリッジ回路及び／又はチャネル回路と一体化される。
一態様では、能動素子２７００２は加熱素子を含み、センサ２７００４は温度センサ（例えば、温度測定アレイ）を含む。この態様では、能動素子２７００２は、エンドエフェクタ１５０３００によって把持された及び／又はカートリッジデッキ２７００８に対して位置付けられた組織に、熱又は熱エネルギーの形態の刺激（摂動）を与えるように構成されている。更に、センサ２７００４は、能動素子２７００２からの熱エネルギーが印加される組織の生理学的応答を検知するように構成されている。したがって、制御回路２７０１２は、センサ２７００４から受信したデータ及び／又は信号によって、組織の生理学的応答を評価するように構成され得る。
一態様では、能動素子２７００２は、エンドエフェクタ１５０３００によって把持された及び／又はカートリッジデッキ２７００８に対して位置付けられた組織の所定の又は局所的な領域に、熱エネルギーを印加するように構成されている。例えば、加熱要素は、（例えば、アルミニウム及び／又は銅から構成された）ヒートシンクを備えることができ、このヒートシンクは、（例えば、電源２７０１４からの）電気エネルギーを熱に変換して、ヒートシンクに隣接するか又は限局された組織の所定の又は局所的な領域に熱エネルギーを印加するように構成される。別の態様では、能動素子２７００２は、カートリッジデッキ２７００８の表面の全体又は大部分にわたって熱エネルギーを印加するように構成される。例えば、加熱素子は、カートリッジ回路の層のうちの１つ又は２つ以上に組み込まれた可撓性加熱格子を備えることができる。そのような態様では、加熱格子は、カートリッジ２７０００の全体又は大部分が熱エネルギーを放出することを可能にするように構成され得る。代替的に又は追加的に、加熱格子は、加熱格子の様々な領域が活性化されて熱エネルギーを生成することができるように構成され得る。この実施例では、加熱格子は同様に、局所的又は既定の加熱領域において、特定の量の熱エネルギー出力で、組織に熱エネルギーを印加するために利用され得る。
組織に熱エネルギーを印加することを利用して、組織に関する様々な生理学的情報を導き出すことができる。例えば、組織の温度が上昇する速度は、その含水量の関数である。したがって、組織に熱エネルギーを印加することを利用して、印加された熱エネルギーに応答して組織の温度が上昇する速度を検知することによって、組織の全体的な水分含量を決定することができる。組織の含水量は、例えば、組織タイプに対応する。更に、組織の異なる部分に熱エネルギーを印加することを利用して、印加された熱エネルギーに応答して組織の異なる部分の温度が上昇する速度を比較することによって、含水量の高い又は低い組織の場所を決定することができる。
一態様では、能動素子２７００２は加圧要素を含み、センサ２７００４は組織圧縮センサを含む。加圧要素は、例えば、エネルギー印加されたときに形状を変形させ、それによって、加圧要素に接して位置する組織の特定の領域に局所圧力を印加するように構成された、磁性又は電気活性ポリマーを含むことができる。加圧要素は、加圧要素が接して位置する組織と接触してこれに圧力を印加するように、例えば、カートリッジデッキ２７００８上に配設され得る。組織圧縮センサは、例えば、組織のインピーダンスを測定するように構成されたインピーダンスセンサを含むことができる。組織のインピーダンスは組織の厚さ（すなわち、組織圧縮）に対応し得るので、組織インピーダンスの時間速度変化を監視することを用いて、圧力刺激に応答した経時的な組織の粘弾性特性の変化を監視することができる。組織のそのような粘弾性特性としては、例えば、組織のクリープ及び安定性が挙げられる。組織圧縮センサはまた、例えば、組織に加えられた力又は圧力を検知するように構成された力センサ（例えば、ロードセル又は力感応抵抗器）、又はエンドエフェクタ１５０３００のジョー（例えば、図２５に図示される外科用器具１５００１０のアンビル１５０３０６及び／又はチャネル１５０３０２）の間の間隙又は距離（これは、エンドエフェクタ１５０３００によって把持された組織が圧縮されている程度に対応する）を検知するように構成された間隙センサ（例えば、ホール効果センサ）を含むことができる。
磁性又は電気活性ポリマーは、それらが製造される方法に従って、所定の様式で変形するように構成され得る。一態様では、制御回路２７０１２は、組織の加速クリープ態様を判定するために追加圧力を印加しながら、組織圧縮に関するセンサ２７００４からの測定値を受信するように構成され得る。一態様では、制御回路２７０１２は、組織の組織回復特性を評価するために追加圧力が解放された後、組織圧力に関するセンサ２７００４からの測定値を受信するように構成され得る。
組織に圧力を印加することを利用して、組織に関する様々な生理学的情報を導き出すことができる。例えば、組織が示す粘弾性特性は、その組織タイプに対応する。換言すれば、異なるタイプの組織はそれぞれ、一貫した粘弾性特性を示す。したがって、組織に圧力を加えることを利用して、組織が圧縮する速度、圧力が除去されたときに組織がその前の形状に戻る速度、及び他の粘弾性特性を検知することによって、組織の粘弾性特性を決定することができる。組織の粘弾性特性を監視することに関する更なる詳細は、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下に、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年９月１４日出願の「ＴＩＭＥ ＤＥＰＥＮＤＥＮＴ ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲ ＤＡＴＡ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ，ＣＲＥＥＰ，ＡＮＤ ＶＩＳＣＯＥＬＡＳＴＩＣ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＯＦ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願公開第２０１６／０２５６１５６号に、見出すことができる。
図９０は、組織タイプを決定するためのプロセス２７０５０の論理フロー図を示す。以下のプロセス２７０５０の説明では、図８９も参照されたい。図示されたプロセスは、例えば、制御回路２７０１２によって実行され得る。したがって、プロセス２７０５０を実行する制御回路２７０１２は、能動素子２７００２に、エンドエフェクタ１５０３００において又はエンドエフェクタ１５０３００によってクランプされた組織に対する刺激を加えさせる（２７０５２）。刺激は、例えば、熱又は圧力を含むことができる。したがって、制御回路２７０１２は、センサ２７００４によって検知された組織特性の変化を検出する（２７０５４）。センサ２７００４によって検知された組織特性は、能動素子２７００２によって組織上に付与された刺激に対応する。センサ２７００４によって検知される組織特性としては、例えば、組織の温度又は組織の粘弾性特性を挙げることができる。したがって、制御回路２７０１２は、刺激の印加に応答して生じる検知された組織特性の変化を特徴付けることによって、クランプされた組織の組織タイプを決定する（２７０５６）。組織タイプは、例えば、生理学的組織タイプ（例えば、肺組織又は胃組織）、又は特定の組織特性を示す組織タイプ（例えば、特定の含水量を有する組織）を含み得る。
カートリッジ回路がフレックス回路である態様では、フレックス回路は、センサ、チップ、及び他の電子機器を固定するための、強化された部分を含むことができる。一態様では、制御回路は、成形カートリッジ内の正の取り付け点を有する剛性基材上に配設され得る。別の態様では、制御チップ又は回路は、フレックス回路の強化された半剛性部分上に配設されてもよく、この場合、フレックス回路は、カートリッジに固定されるように設計されている（例えば、カートリッジの層の間又はエンドエフェクタチャネルとカートリッジとの間に挟まれることによる接着によって）。別の態様では、フレックス回路の遠位部分は、制御回路２７０１２と共に使用するためのセンサ２７００４又は検知アレイを含むことができる（これらも同様に、回路の強化部分又は半剛性部分上に配置されてもよく、又は配置されなくてもよい）。
図９１は、本開示の少なくとも１つの態様による、疎水性領域２７１０２を含むカートリッジ２７１００の斜視図を示す。一態様では、カートリッジ（例えば、ステープルカートリッジ又はＲＦエネルギーカートリッジ）は、カートリッジデッキ２７１０４上に配置された疎水性領域２７１０２を含み得る。疎水性領域２７１０２は、組織の直接圧が疎水性領域２７１０２と強制的に接触させられない限り、液体接触を排除するように構成され得る。疎水性領域２７１０２は、例えば、カートリッジデッキ２７１０４に沿って配置される１つ又は２つ以上の疎水性材料から構成された領域を含むことができる。更に、カートリッジ２７２００はステープルカートリッジとして示されているが、カートリッジ２７２００はまた、ＲＦカートリッジ及び任意の他のそのようなカートリッジを含むことに留意されたい。
一態様では、疎水性領域（複数可）２７１０２の位置は、様々なカートリッジセンサの位置に隣接して配置される、当該位置の周囲に配置される、又は別の方法で当該位置に対応することができる。例えば、カートリッジ２７１００は、図３６～図４３に関連して論じられる態様におけるように、対応する第２の電極からＲＦ信号を受信するように構成された、エンドエフェクタ１５０３００上に配設された第１の電極の位置に対応する疎水性領域２７１０２を含むことができる。疎水性領域２７１０２の場所は、図３６～図３８に示される電極（すなわち、ＲＦ電極１５１０３８、１５１０４８及び／又は電気接点１５１０４０、１５１０４４、１５１０５０、１５１０５２）の位置に対応するので、疎水性領域２７１０２は、組織が直接強制的に疎水性領域２７１０２と接触させられない限り、電極に対する液体接触を防止する。電極は液体を利用してＲＦ信号を送信するので、回路１５１２５０（図４０）などの、電極に連結された制御回路は、組織の加圧された領域のみを測定するように構成されている。
別の態様では、疎水性領域２７０１２は、組織を切断及び／凝固するために組織から流体を追い出すように構成されたＲＦ又は他のエネルギーカートリッジ上に配置されるか、ないしは別の方法でこれと一体化される。この態様では、カートリッジセンサは、疎水性領域２７１０２上に、疎水性領域２７１０２内に、又は疎水性領域２７１０２に隣接して配設され得る。カートリッジセンサが、組織のインピーダンスを検知するように構成されたインピーダンスセンサを含む態様では、疎水性領域２７１０２により、インピーダンスセンサは、組織から追い出されている流体を検知するのとは対照的に、組織が融解する際の組織の抵抗性の様相を検知しやすくなり得る。
一態様では、カートリッジフレックス回路及び／又はエンドエフェクタフレックス回路は、カートリッジ２７１００及び／又はエンドエフェクタ１５０３００上に又はカートリッジ２７１００及び／又はエンドエフェクタ１５０３００の様々な場所に位置付けられたグラフィックオーバーレイ（例えば、印刷された写真又はアイコン）を含むことができる。グラフィックオーバーレイは、例えば、フレックス回路のどこで検知が発生するのか、又は検知を行うために組織をフレックス回路に対してどこに位置付けるべきなのかを示すように配置される。
一態様では、カートリッジフレックス回路及び／又はエンドエフェクタフレックス回路は、組織が検知アレイに対して移動するのではなく、組織がカートリッジ２７１００に対して移動している間にセンサが組織との接触を保つことができるように構成された、浮遊フレックス回路検知アレイを含むことができる。浮遊フレックス回路アレイは、例えば、組織との接触を維持するために固定層に対して移動するように構成された浮遊層又は可動層を含むことができる。浮遊層と固定層とは、浮遊層の移動が固定層への電気的接続を破壊しないように電気的に接続され得る。浮遊回路検知アレイに関する更なる詳細は、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下に見出すことができる。
一態様では、カートリッジ回路は、非治療レベルの電気エネルギー（すなわち、治療効果を有さないか又は最小の治療効果を有する程度の電気エネルギー）を組織に印加し、次いでそれに対応して、図３６～図４３に関して論じられるような組織の圧縮を検知するように構成された、インピーダンス回路を含み得る。外科用器具のカートリッジ回路及び／又は制御回路は、エンドエフェクタを閉鎖するための力（force to close、ＦＴＣ）を監視し、組織のインピーダンス変化にＦＴＣを相関させて、組織の構成、組織タイプ、及び／又は組織特性を決定するように構成され得る。次に、組織の構成、組織タイプ、及び／又は組織特性を利用して、発射するための力（force to fire、ＦＴＦ）、前進速度、及び／又はクリープ速度が安定性を示すのに適切な閾値を決定することができる。
本明細書の上記に記載される技術は、外科用器具のセンサアセンブリによって検出可能であるデータの量及び詳細を増加させ、印加された刺激に対する組織の応答に基づいて組織タイプを区別する外科用器具の能力を改善する。
カートリッジ識別及びステータス検出
外科用器具カートリッジは、カートリッジに関連付けられたデータ（すなわち、データ要素）を記憶又は中継するための複数の及び／又は重複する手段を有してもよい。カートリッジに関連付けられたデータは、例えば、カートリッジタイプ、カートリッジの特性、及びカートリッジが以前に発射されたかどうかを含むことができる。データ冗長性は、データ要素のうちの１つにエラーがある場合又はデータ要素のうちの１つが破壊された場合に、全データ損失を回避するのに有益である。しかしながら、データ要素のうちの１つがデータを不正確に記憶するか、データを記憶できないか、又はデータ送信のエラーを有する場合には、データ要素間の解消不可能な競合が引き起こされ得る。外科用器具又は別のシステムがカートリッジからデータを取り出すことを試みるとき、データ競合は、外科用器具又はデータを取り出す他のシステムのエラーを引き起こし得る。本開示の態様は解決策を提示し、外科用器具は、データ要素のうちの１つを他のデータ要素よりも優先させるとによって、データ記憶素子間の競合を解決するように構成されている。このようにして、優先的なデータ要素は、他のデータ要素に取って代わって、外科用器具又は別のシステムの制御回路によって使用される適切なカートリッジデータを選択しようと試みる際に生じる競合を回避する。
図９２は、本開示の少なくとも１つの態様による、一対のデータ要素を含むカートリッジ２７２００の斜視図を示す。一態様では、データ要素は、カートリッジ２７２００に関連付けられた機構、特徴、及び／又は装置を含み、カートリッジに関連付けられたデータを記憶、表現、及び／又は中継することが可能である。データ要素は、例えば、カートリッジに関するデータを記憶するように構成されたデータ記憶要素２７２０２と、カートリッジに関するデータを表現するように構成されたデータ表示特徴部２７２０４とを含むことができる。いくつかの態様では、データ要素は、自動認識及びデータ取得（automatic identification and data capture、ＡＩＤＣ）技術として広く特徴付けられ得る。図９２に示されるカートリッジは、２つのデータ要素を含むが、代替的な態様では、カートリッジは、カートリッジのデータ記憶要素及びデータ表示特徴部の様々な組み合わせにおいて、１つ又は２つを超えるデータ要素を含むことができる。更に、カートリッジ２７２００はステープルカートリッジとして示されているが、カートリッジ２７２００はまた、ＲＦカートリッジ及び任意の他のそのようなカートリッジを含むことに留意されたい。
様々な態様では、データ表示特徴部２７２０４としては、例えば、カートリッジ２７２００に関連付けられた又はカートリッジ２７２００上に配置された物理的又は視覚的に識別可能な機構又は構造を挙げることができる。１つのそのような態様では、データ表示特徴部２７２０４は、カートリッジ本体２７２０５を構成する材料及び／又カートリッジ本体２７２０５の厚さを含み得る。カートリッジ本体２７２０５の材料及び／又は厚さは、各カートリッジタイプごとに鍵となる抵抗範囲を作り出すために、様々なカートリッジタイプによって異なっていてもよい。この材料及び／又は厚さは、次に、外科用器具１５０３０２のエンドエフェクタ１５０３００に関連付けられたセンサ２７２２４（図９３）によって検出され得る。カートリッジ本体２７２０５の材料及び／又は厚さを検出するためのセンサ２７２２４は、例えば、エンドエフェクタ１５０３００のチャネル１５０３０２内に配設されてもよい。そのような態様では、エンドエフェクタ１５０３００は電気的に絶縁され得る。
別のそのような態様では、データ表示特徴部２７２０４は、クランプ力の初期段階に影響を与えるように構成された、カートリッジデッキ２７２０６上（例えば、カートリッジデッキ２７２０６の近位端）に配置された材料層又は構造体を含むことができる。例えば、図９２では、データ表示特徴部２７２０４は、アンビル１５０３０６がクランプ閉鎖される際にエンドエフェクタ１５０３００のアンビル１５０３０６が構造体に接触するように、カートリッジデッキ２７２０６の近位端から概ね直交して延在する構造体を含む。次に、アンビル１５０３０６がデータ表示特徴部２７２０４と接触する際の力は、例えば、モータ電流（アンビル１５０３０６がモータ７５４によって駆動されて閉鎖するときにアンビル１５０３０６によって加えられる力に対応する）を検出する電流センサ７８６（図１８）を介して、制御回路２７２２２（図９３）によって検出され得る。カートリッジデッキ２７２０６上に配設されたデータ表示特徴部（複数可）２７２０４の材料及び／又は幾何学的形状は、アンビル１５０３０６を閉鎖するための力（ＦＴＣ）において異なる検出可能な応答を得るために、様々なカートリッジのタイプのそれぞれに対してカスタマイズされてもよい。したがって、データ表示特徴部２７２０４を検出することができるセンサに連結された制御回路２７２２２は、最大ＦＴＣの程度又はレベル、ＦＴＣ応答の特性（例えば、図８３などの、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下で記載される様々なグラフに示される、時間に対してプロットされたＦＴＣ曲線の形状）、及び経時的に検出されるＦＴＣの他のそのような特徴に従って、カートリッジのタイプを判定することができる。例えば、第１のカートリッジのタイプは、剛性材料で構成されたデータ表示特徴部２７２０４を含むことができ、第２のカートリッジのタイプは、可撓性材料で構成されたデータ表示特徴部２７２０４を含むことができる。制御回路２７２２２によって検出されたＦＴＣ応答の種類に応じて、制御回路２７２２２は、アンビル１５０３０６が閉じているときにアンビル１５０３０６が剛性構造体と接触しているのか又は可撓性構造体と接触しているのかを判定し、それによって、カートリッジ２７２００が第１のカートリッジのタイプであるか又は第２のカートリッジタイプであるかをそれぞれ判定することができる。
様々な態様では、データ記憶素子２７２０２は、例えば、カートリッジ２７２００と関連付けられるか、又はカートリッジ２７２００上に配置されてもよく、データ記憶素子２７２０２によって記憶されたデータを有線又は無線接続によって送信するように構成されてもよい。一態様では、データ記憶素子２７２０２は、デジタル署名を含むＲＦＩＤマイクロトランスポンダ又はＲＦＩＤチップを含む。別のそのような態様では、データ記憶素子は、電池補助パッシブＲＦＩＤタグを含む。電池補助パッシブＲＦＤタグは、ＲＦＩＤマイクロトランスポンダ又はＲＦＩＤチップと比べて改善された範囲及び信号長を示すことができる。この態様では、ＲＦＩＤタグは、カートリッジ２７２００が発射されたかどうかなど、カートリッジ２７２００に関連付けられたデータを記憶するために使用され得る書き込み可能部を含むことができる。データは、カートリッジ２７２００又は外科用器具の制御回路などの回路を介してカートリッジ２７２００の書き込み可能部に書き込まれ得る。次に、書き込み可能部は外科用器具のセンサによってその後読み出されることができ、これにより外科用器具は、例えば、カートリッジ２７２００が再発射されるべきではないと判断することができる。
データ記憶素子２７２０２が超高周波及び高周波を利用するＲＦＩＤタグを含む態様では、ＲＦＩＤタグは、外科用器具のリーダー（センサ）から離れた１つを超える無線波長であってもよい。したがって、ＲＦ信号を単に送信することは、データをＲＦＩＤタグから通信するのに十分でない場合がある。これらの態様では、ＲＦＩＤタグは、信号を後方散乱させるように構成され得る。アクティブＲＦＩＤタグは、機能的に区別された送信機及び受信機を含むことができ、ＲＦＩＤタグは、リーダーの呼び掛け信号に関連する周波数に応答する必要はない。
別の態様では、データ記憶素子２７２０２は、識別データを記憶するように構成された１ワイヤチップを含むことができる。データ記憶素子２７２０２は、カートリッジ２７２００がエンドエフェクタ内に挿入されるとき、又は外科用器具からクエリを受信することに応答して、記憶された識別データを外科用器具に送信又は提供するように構成され得る。そのような態様では、１ワイヤチップは、カートリッジ２７２００が発射されたかどうかなど、カートリッジ２７２００に関連付けられたデータを記憶するために使用され得る書き込み可能部を含むことができる。別のそのような態様では、データ記憶素子は、ＩスクエアＣ（すなわち、Ｉ－２－Ｃ）、ＳＰＩ、又は他のマルチマスタ、マルチスレーブ、パケット交換、シングルエンドシリアルコンピュータバスなどの特定の通信プロトコルを実行する集積回路（ＩＣ）を含む。カートリッジ２７２００と外科用器具との間の有線電気接続に関する様々な追加の詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に見出すことができる。
図９２は、単一のデータ表示特徴部２７２０４及び単一のデータ記憶素子２７２０２を含むカートリッジ２７２００を示すが、カートリッジ２７２００の異なる態様は、前述のデータ要素の様々な組み合わせを含み得ることに留意されたい。換言すれば、カートリッジ２７２００の様々な態様は、複数のデータ表示特徴部２７２０４の組み合わせ、複数のデータ記憶素子２７２０２、異なる種類のデータ記憶素子２７２０２及び／又はデータ表示特徴部２７２０４などを含むことができる。
データ記憶素子２７２０２は、例えば、カートリッジのタイプを識別するデータ及びカートリッジの特性（例えば、カートリッジサイズ）を識別するデータを含む、カートリッジ２７２００に関する様々なデータを記憶する又は表すことができる。一態様では、データ記憶素子２７２０２は、電子製品コード（Electronic Product Code、ＥＰＣ）を記憶するように構成され得る。データ記憶素子がＲＦＩＤタグである態様では、ＥＰＣは、ＲＦＩＤプリンタによってタグに書き込まれることができ、例えば、９６ビットの一連のデータを含むことができる。一連のデータは、例えば、プロトコルのバージョンを識別するヘッダ（例えば、８ビット）、このタグのデータを管理する組織を識別する組織番号（例えば、２８ビット）（ＥＰＣ Ｇｌｏｂａｌ ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍによって割り当てられ得る）、製品の種類を識別するオブジェクトクラス（例えば、２４ビット）、及び特定のタグに対する固有のシリアル番号（例えば、３６ビット）を含む。オブジェクトクラス及び固有のシリアル番号フィールドは、タグを発行した組織によって設定されることができる。ＵＲＬと同様に、ＥＰＣ番号は、特定の製品を一意に識別するために、グローバルデータベース内の鍵として使用され得る。
図９３は、本開示の少なくとも１つの態様による、カートリッジ２７２００に関連付けられたデータ要素からデータを検出及び／又は受信するためのセンサアセンブリ２７２２０のブロック図を示す。以下のセンサアセンブリ２７２２０の説明では、図９２も参照されたい。センサアセンブリ２７２２０は、カートリッジ２７２００を受容するように構成された外科用器具に含まれ得るか、又は通信可能に連結され得る。一態様では、センサアセンブリ２７２２０は、カートリッジデータを表すデータ表示的特徴部２７２０４を検出するように構成されたセンサ２７２２４と、カートリッジデータを記憶するデータ記憶素子２７２０２からデータを受信するように構成されたＩ／Ｏインターフェース２７２２８とに通信可能に接続された制御回路２７２２２を含む。一態様では、センサアセンブリ２７２２０は、米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されているチャネル回路など、エンドエフェクタ１５０３００のチャネル１５０３０２（図２５）内に配設された回路の構成要素であるか、又はそれと一体化される。別の態様では、センサアセンブリ２７２２０は、米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されているチャネル回路などチャネル回路とは異なるか又は別体である。制御回路２７２２２は、更に電源に接続され、電源から電力を引き出す。センサ２７２２４は、カートリッジ２７２００を識別する特定の物理的又は視覚的特徴を識別することができる任意の種類のセンサを含むことができる。一態様では、センサ２７２２４は、電流センサ（例えば、図１８～図１９に関連して説明される電流センサ７８６）を含むことができる。この電流センサは、発射部材ストロークの少なくとも初期又はクランプ部分の間に、モータ７５４（図１８）によって引き込まれた電流を検出するように構成されており、これにより、制御回路２７２２２はＦＴＣを決定することができ、それによって、上述したように、エンドエフェクタ１５０３００のアンビル１５０３０６がカートリッジ２７２００上に配設された、カートリッジタイプを識別する物理的特徴部に遭遇しているかどうかを判定することができる。別の態様では、センサ２７２２４は、光学センサ（例えば、図７３～図７４に関連して説明されるセンサ１５２４０８）を含むことができる。この光学センサは、カートリッジ２７２００上に配置された、カートリッジタイプを識別するアイコン、色、バーコード、又は他のマーク若しくは一連のマークを検出するように構成されている。一態様では、Ｉ／Ｏインターフェース２７２２８は、バスワイヤ（例えば、米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されているカートリッジ及びチャネル電気接点）を含むことができる。このバスワイヤは、データを記憶するデータ記憶素子２７２０２に電気的に接続され、有線通信プロトコル（例えば、Ｉ－スクエアＣ）を利用してデータ記憶素子２７２０２に記憶されたデータを受信するように構成されている。別の態様では、Ｉ／Ｏインターフェース２７２２８は、無線送信機を含むことができる。この無線送信機は、データを記憶するデータ記憶素子２７２０２に無線接続され、無線通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を利用してデータ記憶素子２７２０２に記憶されたデータを受信するように構成されている。
センサアセンブリ２７２２０の他の態様は、データ表示特徴部２７２０４を検出するように構成されたセンサ２７２２４と、カートリッジ２７００に関連付けられたデータ記憶素子２７２０２からデータを受信するように構成されたＩ／Ｏインターフェース２７２２８との様々な組み合わせ含むことができ、例えば、（同じ又は異なる種類の）複数のセンサ２７２２４、（同じ又は異なるタイプの）複数のＩ／Ｏインターフェース２７２２８、Ｉ／Ｏインターフェース２７２２８抜き、センサ２７２２４抜き、及びこれらの全ての組み合わせを含むことができる。カートリッジ２７２００に関連付けられたデータを検出するためにセンサアセンブリ２７２２０に含まれるセンサ２７２２４及び／又はＩ／Ｏインターフェース２７２２８の特定の組み合わせは、カートリッジデータを記憶するためにカートリッジ２７２００によって利用されるデータ要素の組み合わせに対応する。
図９４は、本開示の少なくとも１つの態様による、データ識別競合を解決するためのプロセス２７３００の論理フロー図を示す。プロセス２７３００の以下の説明では、図９２～図９３も参照されたい。例示されるプロセス２７３００は、例えば、図９３に示されるセンサアセンブリ２７２２０の制御回路２７２２２によって実行され得る。
したがって、図示されたプロセス２７３００を実行する制御回路２７２２２は、第１のデータ要素及び第２のデータ要素に関連付けられたカートリッジデータ（すなわち、カートリッジ２７２００を識別するデータ、及び／又はカートリッジ２７２００の特性に関するデータ）を決定する（２７３０２、２７３０４）。第１のデータ要素が図９２のようなデータ表示特徴部である態様では、制御回路２７２２２は、上述のようにセンサ２７２２４を介してデータ表示特徴部２７２０４の存在及び識別を検知し、次いで、識別されたデータ表示特徴部２７２０４に対応する適切なカートリッジデータを取り出すことによって、カートリッジデータを判定する（２７３０２）。カートリッジデータは、例えば、ルックアップテーブルから取得することができる。第２のデータ要素が図９２のようなデータ記憶素子２７２０２である態様では、制御回路２７２２２は、記憶されたカートリッジデータをデータ記憶素子２７２０２から受信することによって、カートリッジデータを判定する。
したがって、制御回路２７２２２は、２つのソース（すなわち、第１のデータ要素及び第２のデータ要素）からのカートリッジデータが互いに対応するかどうかを判定する（２７３０６）。２つのソースからのデータが互いに対応する場合には、プロセス２７３００は、はいの分岐に沿って進み、制御回路２７２２２は、２つの一致するデータのうちの１つを選択し、それに応じて進む。２つのソースからのデータが互いに対応しない場合には、プロセス２７３００は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２７２２２は、２つのデータ要素のうちのどれがより高い優先度を有するかを判定し、それに応じて、より高い優先度のデータ記憶素子からカートリッジデータを選択する（２７３１０）。異なる種類のデータ要素間の優先順位付けは、例えば、製造業者によって事前にプログラムされるか、又はユーザによって設定され得る。選択されたデータは、例えば、今後の使用ために外科用器具のメモリ２６４（図１６）に記憶され、外科用器具の１つ又は２つ以上の動作を制御するための制御アルゴリズムで利用される、又は別の方法で外科用器具の制御回路によって利用される。
本明細書の上記に記載される技術により、未解決の処理競合を起こすことなく、カートリッジ内のデータ冗長性を可能にする。
可変出力カートリッジセンサセンブリ
後方互換性のあるセンサアセンブリ
新バージョンの外科用器具及びそれらの関連するモジュール式構成要素（例えば、ステープラカートリッジ）が開発されるときには、追加的又は代替的な特徴部がモジュール式構成要素に組み込まれ、モジュール式構成要素のセンサアーキテクチャが変更され、かつ他のそのような更新がモジュール式構成要のために開発されることから、外科用器具の旧バージョンは新しいバージョンのモジュール式構成要素と互換性を有しなくなる場合がある。したがって、関連する外科用器具の前のバージョン（複数可）ともはや互換性を有しない最新のモジュール構成要素のリリースは、外科用器具がその他の点では完全に機能している場合であっても、外科用器具の有効寿命を短縮し得る。本開示の態様は、モジュール式構成要素が２つ以上の異なるモード又は形式でデータを出力するように構成されたセンサを含むことができるという解決策を提供する。センサからの第１のデータ出力フォーマットは、外科用器具の現行のバージョンと互換性があり得るが、センサからの第２のデータ出力フォーマットは、外科用器具の前のバージョンと互換性があり得る（すなわち、第２のデータ出力フォーマットは、モジュール式装置の前のバージョンのデータ出力フォーマットを模倣することができる）。モジュール式構成要素は、それらが外科用器具の旧バージョンに接続されているか又は最新バージョンに接続されているかどうかを判定し、次いで、それらのセンサに、外科用器具のバージョンと互換性があるフォーマットでデータを出力させるように構成され得る。
図９５は、本開示の少なくとも１つの態様による、可変出力センサ２８００４を含む回路２８０００のブロック図を示す。一態様では、回路２８０００は、センサ２８００４に通信可能に連結された制御回路２８００２を含む。一態様では、センサ２８００４は、第１のモード２８００６ａ又は第２のモード２８００６ｂでデータを出力するように構成され得る。回路２８０００は、電力を供給するために制御回路２８００２に接続された電源２８００８を更に含む。一態様では、センサ２８００４が第１の出力モード２８００６ａにあるとき、センサ２８００４によって出力されるセンサデータフィードは、図２５に関連して説明した外科用器具１５００１０などの外科用器具の現行バージョンによって使用されるように構成される。一態様では、センサ２８００４が第２の出力モード２８００６ｂにあるとき、センサ２８００４によって出力されるセンサデータフィードは、外科用器具の前のバージョンつまり旧バージョンによって使用されるように構成される。様々な態様では、第１の出力モード２８００６ａのセンサデータフィードは、例えば、より複雑なデータ、より膨大なデータ、又は、第２の出力モード２８００６ｂのセンサデータフィードと比較して、外科用器具の現行のバージョンと共に使用するのに好適な更新された若しくは代替的なフォーマットであるデータを提供することができる。様々な態様では、第２の出力モード２８００６ｂのセンサデータフィードは、例えば、第１の出力モード２８００６ａのセンサデータフィードよりも単純な又は異なるフォーマットのデータを提供することができる。様々な態様では、第１の出力モード２８００６ａのセンサデータフィードは、外科用器具の旧バージョンと互換性がなくてもよく、かつ／又は、第２の出力モード２８００６ｂのセンサデータフィードは、外科用器具の現行のバージョン又はより最新のバージョンと互換性がなくてもよい。
一態様では、回路２８０００は、外科用器具１５００１０（図２５）のエンドエフェクタ１５０３００（図２５）によって受容されるように構成された、ステープラカートリッジ又はＲＦカートリッジなどのートリッジ１５０３０４（図２５）と共に含まれることができる。回路２８０００及び／又は制御回路２８００２は、カートリッジ１５０３０４がエンドエフェクタ１５３００内に挿入されるか、ないしは別の方法で外科用器具１５００１０に接続されると、外科用器具１５００１０の制御回路７６０（図１８～図１９）に通信可能に連結され得る。一態様では、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されているように、カートリッジ１５０３０４の回路２８０００及び／又は制御回路２８００２は、カートリッジ１５０３０４がエンドエフェクタ１５０３００内に受容されると、カートリッジ１５０３０４と外科用器具１５００１０とを通信可能に連結する対応する電気接点を介して、外科用器具１５００１０の制御回路７６０に通信可能に接続され得る。
一態様では、センサ２８００４は、ホール効果センサと比較して、検知される磁場の測定、並びにいくつかの組織接触関連データにおいて、より良好な精度を提供するように構成された、磁気抵抗及びインピーダンス組み合わせアレイを含むことができる。この例では、センサ２８００４は、磁気抵抗及びインピーダンスデータフィードを出力して、スマートギャップセンシングメトリック（smart gap sensing metric）を提供することができる第１の出力モード２８００６ａを有する。センサ２８００４の第１の出力モード２８００６ａの磁気抵抗及びインピーダンスデータフィードは、例えば、アルゴリズム（例えば、カートリッジ１５０３０４の制御回路２８００２によって実行される）を使用して出力信号として組み合わせることができる。センサ２８００４は、ホール効果センサ出力に相当する信号を出力することができる第２の出力モード２８００６ｂを更に有することができる。しかしながら、センサ２８００４を含むモジュール式構成要素（例えば、カートリッジ１５０３０４）の回路２８０００が、それが旧世代の外科用器具と共に利用されていることを検出すると、回路２８０００は、センサ２８００４に、検知されている間隙測定のためのホール効果センサの出力を模倣する第２の出力モード２８００６ｂのセンサデータフィードを計算して出力させるように構成され得る。したがって、回路２８０００は、センサ２８００４が、ホール効果センサからデータフィード及び／又は信号を受信するようにプログラムされた旧世代の外科用器具とも互換性を有することができるようにし得る。
別の態様では、センサ２８００４は、位置又はリミットスイッチを交換するように構成された、より小さいホール効果センサ又は他の種類の近接センサを含むことができる。上記と同様に、モジュール式構成要素（例えば、カートリッジ１５０３０４）の回路２８０００が、それが旧世代の外科用器具と共に利用されていることを検出すると、回路２８０００は、センサ２８００４に、模擬スイッチクロージャの出力を模倣するセンサデータフィードを計算して出力させるように構成され得る。それにより、センサ２８００４はまた、位置又はリミットスイッチからデータフィード及び／又は信号を受信するようにプログラムされた旧世代の外科用器具とも互換性を有することができる。
図９６は、本開示の少なくとも１つの態様による、センサ２８００４の出力モードを制御するためのプロセス２８０５０の論理フローチャートを示す。以下のプロセス２８０５０の説明では、図９５も参照されたい。図示されたプロセス２８０５０は、例えば、制御回路２８００２によって実行され得る。プロセス２８０５０によって制御されるセンサ２８００４は、ステープラカートリッジなどの外科用器具１５００１０と接続されるか、ないしは別の方法で関連付けられるように意図されたモジュール式構成要素と共に含まれ得る。
したがって、図示されたプロセス２８０５０を実行する制御回路２８００２は、モジュール式構成要素のバージョンが外科用器具１５００１０のバージョンに対応するか、ないしは別様に互換性があるかどうかを判定する（２８０５２）。制御回路２８００２は、モジュール式装置と外科用器具１５００１０とが互換性を有するか否かを、例えば、外科用器具１５００１０からバージョン番号、ＥＰＣ、又は他の識別子を取り出し（例えば、モジュール式装置が外科用器具に接続されているときに）、次に、モジュール式構成要と互換性がある外科用器具１５００１０のバージョンを載せているルックアップテーブル（例えば、モジュール式構成要素のメモリ内に格納されている）を取り出すことによって判定することができる。モジュール式構成要素と外科用器具１５００１０とが互換性を有する場合には、プロセス２８０５０は、はいの分岐に沿って進み、制御回路２８０００２は、センサ２８００４に第１のデータモード２８００６ａでデータを出力させる。モジュール式構成要素と外科用器具１５００１０とが互換性を有しない場合には、プロセス２８０５０は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２８００２は、センサ２８００４に第２のデータモード２８００６ｂでデータを出力させる
一態様では、センサ２８００４が第１の出力モード２８００６ａにあるときにセンサ２８００４によって出力されるセンサデータストリームは、データが特定の許容誤差又は閾値の外側に移動するときに、外科用器具の旧バージョンと互換性がないだけの場合がある。この態様では、制御回路２８００２は、センサデータストリームが外科用器具の旧バージョンの許容可能な閾値の外側に移動するときにのみ、センサ２８００４に第２の出力モード２８００６ｂでデータを出力させるように構成され得る。
本明細書の上記に記載される技術は、外科用器具の旧バージョンが、モジュール式構成要素の新しいバージョン又は現行のバージョンを、任意の機能性を失うことなく利用することを可能にし、かつ、対応するモジュール式構成要素の新しいバージョンがリリースされたときに、外科用器具を新しいバージョンにアップグレードするようにユーザーに強いることなく、より長い有効寿命を有する外科用器具を提供する。
回路の製造
一態様では、モジュール式構成要素（例えば、カートリッジ）の回路（例えば、フレックス回路）の全ては、モジュール式構成要素の様々なタイプ及びバージョンによって利用される全てのセンサ技術を用いて製造される。一旦製造されると、レーザートリミング技術を利用して、センサ及び特徴を有効化／無効化すると同時に、センサを較正することができる。
一態様では、回路は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、１９９５年３月２７日出願の「ＮＯＮ－ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＦＯＲ ＵＮＤＥＲＷＡＴＥＲ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＢＡＣＫＳＨＥＬＬＳ」と題する米国特許第５，９４２，３３３号に記載されているような金属酸化物非導電性コーティングなどの非導電性コーティング技術の選択的エッチング及び堆積、ポリウレタン及び他のポリマーコーティング、並びにプラズマ噴霧されたセラミックコーティングを利用して製造される。
一態様では、回路は、カートリッジ及び他のモジュール構成要素に導電経路を３Ｄ印刷する技術を利用して製造される。このような技術は、例えば、溶解性チャネルを３Ｄ印刷することを含み、当該チャネルは導電性エポキシで含浸されてもよく、又はグラフェンを蒸着させる若しくは利用する。
一態様では、回路は、レーザースカイビング処理を行って、既知の又は所定の寸法を有する開口部を回路内に形成することによって製造される。例えば、レーザースカイビングは、貫通孔、又は回路のより多くの層のうちの１つのみを貫通する部分的に深い孔を形成することができる。別の実施例として、レーザスカイビングは、特定の量の流体又は特定のサイズの粒子のみが表面に浸透することを可能にするために、回路の表面に多数の小さな開口部を形成することができる。このような方法で製造された回路は、本明細書に記載される様々なセンサ又は検出構成に有用であり得る。
内部器具パラメータを検知する
一態様では、外科用器具１５００１０及び／又は外科用器具１５００１０に通信可能に連結されたシステム（例えば、図１～図１１に関して上述したように外科用器具１５００１０と対をなす外科用ハブ１０６）は、外科用器具１５００１０の内部パラメータを検知するように構成され得る。外科用器具１５００１０の検知された内部パラメータを利用して、器具が動作中にパラメータを調節するためにどのように動作しているかをより良く理解することができる。例えば、外科用器具１５００１０は、閉鎖作動（例えば、モータ電流及びＦＴＣ）、発射作動（例えば、モータ電流及びＦＴＦ）、関節運動（例えば、エンドエフェクタの角度位置）、シャフト又はエンドエフェクタの回転、駆動部品の閉ループ作動ストローク、及び駆動部品の局所負荷（バックラッシュ及び許容誤差を考慮することなく駆動システムを負荷制御で起動する能力をもたらす）を検知するように構成され得る。
装置フィードバック表示能力
「外科用器具ハードウェア」という見出しの下で記載される外科用器具などの、本明細書に記載される外科用器具は、マージン周辺、癒着、組織破砕、灌流レベル、及び血管新生などの組織特異的データを検出及び表示するように更に構成され得る。
一態様では、外科用器具１５００１０（図２５）は、装置の周辺部の周囲の解剖学的構造及び組織とジョーの側方接触を表示するように構成され得る。換言すれば、外科用器具は、ジョーと、意図された手術部位を取り囲む組織とが不注意に接触したときに、ジョーの位置を表示するか、又はフィードバックを提供するように構成され得る。外科用器具の様々な態様は、以下でより詳細に説明するように、圧電センサ、薄い導電性フィルム、インピーダンスセンサ、及び／又は光音響センサを介して、側方組織接触、より一般的には組織接触を検出するように構成され得る。
一態様では、外科用器具は、１つ又は２つ以上のセンサを利用して、把持された組織の生存性を評価するように構成され得る。図Ｄ１０は、本開示の少なくとも１つの態様による、第１のセンサ２８１０２及び第２のセンサ２８１０４を含むエンドエフェクタ２８１００を示す。エンドエフェクタ２８１００は、光学センサ、圧電音響センサ、インピーダンスセンサ、及び／又は光音響センサなどの、エンドエフェクタ３０００によってクランプされた組織のｐＣＯ２、血流、及び／又は病理を検知するように構成された１つ又は２つ以上のセンサ２８１０２、２８１０４を含むことができる。様々なこのようなセンサ及びセンサセンブリに関する追加の詳細は、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下に見出すことができる。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の換気又はｐＣＯ２含量を、例えば、カプノグラフによって評価するように構成されている。この態様では、外科用器具は、図９８に示される光源２８１０６などの赤外（ＩＲ）放射源（例えば、ＬＥＤ）、及び図９７に示されるセンサ２８１０２、２８１０４のうちの１つ又は２つ以上などのセンサ（光検出器）を備え、このセンサ（光検出器）は、把持された組織を透過したＩＲ光を受光して、組織内のＩＲ光の吸光度を測定する。ＩＲ光の吸光度の程度は、組織内に存在するＣＯ２の割合を示す（より多くの吸光度は、より多くのＣＯ２に等しい）。一態様では、ＩＲ光源は、アンビル２８１０８上に配設され得、光検出器はカートリッジ２８１１０上に配設され得る。別の態様では、ＩＲ光源は、カートリッジ２８１１０上に配設され得、光検出器は、アンビル２８１０８上に配設され得る（図９７～図９８に示されるように）。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の灌流又は血流を、例えば、パルスオキシメトリによって評価するように構成されている。この態様では、外科用器具は、例えばＩＲ及び赤色などの２つの異なる波長の光を放射するように構成された１つ又は２つ以上の光源、例えばＬＥＤを含む。このような光源は、例えば、図９８に示す光源２８１０６とすることができる。様々な例において、外科用器具は、図９７に示されるセンサ２８１０２、２８１０４のうちの１つ又は２つ以上のようなセンサ、例えば光センサを更に含み、当該センサは、把持された組織を透過した光を受光して、組織内の光の吸光度を測定する。２つの波長の光、例えば赤色及びＩＲが組織を通過するとき、両方の波長の吸光度の変化は、組織内の酸素飽和度に相関する。これは、酸化ヘモグロビンがより多くのＩＲ光を吸収し、脱酸素化ヘモグロビンがより多くの赤色光を吸収するという事実に起因する。一態様では、外科用器具は、酸素飽和度を測定するために反射型パルスオキシメトリ技術を利用することができ、その場合、例えば、光源２８１０６はアンビル２８１０８上に配設され、センサは、アンビル２８１０８又はカートリッジ２８１１０のいずれかに配設される。センサ２８１０２、２８１０４がアンビル２８１０８上に配設されるこのような例では、反射カートリッジを使用することができる。様々な例において、反射カートリッジは、カートリッジデッキ２８１１２上に配置された反射層又は材料を有するカートリッジ２８１１０を備える。別の態様では、外科用器具は、透過型パルスオキシメトリ技術を利用することができ、その場合、例えば、光源２８１０６はアンビル２８１０８上に配設され、センサ２８１０２、２８１０４はカートリッジ２８１１０上に配設される。これらの態様は、例えば、組織が酸素を喪失しているかどうかなどの局所酸素飽和度を検出する能力を提供し、組織が過剰圧縮されているかどうかを示すことができる。様々な例において、これらの態様を用いて、ステープル発射が固定されていない組織間隙で生じ得る場合に、ステープル発射にとって理想的な圧縮力を特定するのを支援する、及び／又は又は発射に関して実行か中止かを決めるデータを提供することができる。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の灌流又は血流を、例えば、一般的な光電式容積脈波記録法によって評価するように構成されている。この態様では、外科用器具は、図９８に示される光源２８１０６などの、光を放射するように構成された、例えば、ＬＥＤなどの１つ又は２つ以上の光源を含む。様々な例において、外科用器具は、例えば光検出器などのセンサを更に含む。このようなセンサは、例えば、図９７に示すセンサ２８１０２、２８１０４のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。センサ２８１０２、２８１０４は、光源２８１０６によって把持された組織を透過した光を受光して、組織内の光の吸光度を測定するように構成され得る。光源２８１０６によって光が組織を透過すると、組織内の脈動する血液は、吸収された光の量又は程度の変化を生じさせ、これは次にセンサ（複数可）２８１０２、２８１０４によって検出され得る。受光した光の波形周波数は脈動に相関し、振幅は脈圧に相関する。一態様では、外科用器具は、血流を測定するために反射式光電式容積脈波記録法を利用することができ、その場合、例えば、光源２８１０６はアンビル２８１０８上に配設され、センサ２８１０２、２８１０４は、アンビル２８１０８又はカートリッジ２８１１０のいずれかの上に配設される。センサ２８１０２、２８１０４がアンビル２８１０８上に配設される例では、反射カートリッジを使用することができる。反射カートリッジは、カートリッジデッキ２８１１２上に配置された反射層又は材料を有するカートリッジ２８１１０を含むことができる。別の態様では、外科用器具は、透過光電式容積脈波記録法（transmission photoplethysmography technique）を利用することができ、その場合、例えば、光源２８１０６はアンビル２８１０８上に配設され、センサ２８１０２、２８１０４は、カートリッジ２８１１０上に配設される。これらの態様は、ステープル発射ストロークを実施する前に、血液が主要血管を流れる場合などの局所的灌流の検知を提供し、組織が圧縮下にあるかどうかを示すことができる。更に、これらの態様は、発射に関して実行か中止かを決めるデータを提供することができる。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の組織病理又は位置を、例えば、圧電音響センサ又は薄膜コーティングによって評価するように構成されている。外科用器具は、図９７に示されるセンサ２８１０２、２８１０４のうちのつ又は２つ以上などの圧電音響センサ、又は例えば、カートリッジ２８１１０上に配設された（例えば、導電性材料の）薄膜コーティングを含むことができる。薄膜コーティングの例は、例えば、導電材料を含むことができる。圧電音響センサ及び薄膜コーティングは、組織特性の変化を測定して、ステープル発射ストローク前の組織の内容／特徴及び／又は病理を決定するように構成される。組織の状態を評価するために導電材料を利用することは、例えば、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下で、例えば図６６～図６７に関連して、より詳細に説明されている。圧電音響センサ及び／又は薄膜コーティングを利用して、組織内の石灰化及び非石灰化、組織内のプラーク及び非プラーク、並びに／又は線維性組織及び非線維性組織を測定する及び／又は区別することができる。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の組織病理又は位置を、例えば、電気インピーダンスセンサによって評価するように構成されている。外科用器具は、図９７に示されるセンサ２８１０２、２８１０４のうちの１つ又は２つ以上などのインピーダンスセンサを含むことができる。一態様では、インピーダンスセンサは、アンビル２８１０８及び／又はカートリッジ２８１１０に沿った別個の位置又は複数の別個の位置に配置され得る。この態様では、インピーダンスセンサを利用して、アンビル２８１０８及び／又はカートリッジ２８１１０のその別個の位置（複数可）に、又はそれに接して位置付けられた組織が存在するかどうかを判定することができる。別の態様では、インピーダンスセンサは、アンビル２８１０８及び／又はカートリッジ２８１１０の長さに沿った複数の位置に配置され得る。この態様では、インピーダンスセンサを利用して、アンビル２８１０８及び／又はカートリッジ２８１１０に沿った場所のうちのいずれかの場所における組織の存在を判定することができる。一態様では、インピーダンスセンサの複数の位置はそれぞれ、絶縁及び伝導の領域を含むことができる。インピーダンスセンサに関する更なる詳細は、例えば、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下で、例えば図３６～図４３に関連して、見出すことができる。
一態様では、外科用器具は、把持された組織の組織病理又は位置を、例えば、光音響センサ及び／又は薄膜コーティングによって評価するように構成されている。外科用器具は、図９７に示されるセンサ２８１０２、２８１０４のうちの１つ又は２つ以上などの光音響センサ、又は、例えば、カートリッジ２８１１０上に配設された薄膜コーティングを含むことができる。薄膜コーティングは、例えば、導電材料を含むことができる。外科用器具は、広帯域超音波検出器を有する同調光パラメトリック発振器ベースのレーザシステムを含むことができる。この態様では、外科用器具は、光を透過する光ファイバーを含み得る。ハンドルユニットは、それに取り付けられた又はそれと一体化された制御ユニット及び／又は分析ユニットを含むことができる。光音響センサ及び薄膜コーティングは、パラメトリック発信器から得られる組織特性の変化を測定して、ステープル発射ストローク前の組織の特性及び／又は病理を決定するように構成される。組織の状態を評価するために導電材料を利用することは、例えば、「外科用器具ハードウェア」という見出しの下で、例えば図６６～図６７に関連して、より詳細に説明されている。光音響センサ又は薄膜コーティングを利用して、組織内の石灰化及び非石灰化、組織内のプラーク及び非プラーク、並びに／又は線維性組織及び非線維性組織を測定する及び／又は区別することができる。
様々な態様では、センサアレイのセンサは、本開示に従って、ステープルカートリッジ上に配設され得る。接着剤マスクは、センサの所定の位置に埋め込まれてもよい。様々な態様では、センサは、センサがステープルカートリッジのカートリッジデッキよりも高く位置付けられて組織と確実に接触するように、ステープルカートリッジ上の隆起部に取り付けられる。接着剤マスクは、例えば、ポリエステル基材上へのスクリーン印刷技術を使用してバルクで作製され得る。導通パッドは、共通の場所に印刷され得る。
様々な実施例では、癌組織に対する近接性の検出に加えて、本開示のエンドエフェクタはまた、特定の組織内の特定の癌型を標的とするように構成され得る。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｊｏｕｒｎａｌ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ Ａｌｔｅｎｂｅｒｇ Ｂ ａｎｄ Ｇｒｅｕｌｉｃｈ ＫＯ，Ｇｅｎｏｍｉｃｓ ８４（２００４）ｐｐ．１０１４－１０２０に示されているように、特定の癌は、解糖系遺伝子の過剰発現を特徴とする一方、他の癌は解糖系遺伝子の過剰発現を特徴としない。したがって、本開示のエンドエフェクタは、肺癌又は肝臓癌などの解糖系遺伝子の過剰発現を特徴とする癌組織に対する高い特異性を有するセンサレイを具備することができる。
様々な態様では、本開示によるセンサアレイのセンサの読み取り値は、追加の分析及び／又は状況認識のために、外科用器具によって外科用ハブ（例えば、外科用ハブ１０６、２０６）に伝達される。
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例１．組織を把持するように構成された外科用器具のためのカートリッジであって、カートリッジは、回路であって、組織を刺激するように構成された能動素子と、組織に関連付けられた組織パラメータに対応する測定値を取得ように構成されたセンサと、を含む、回路を備え、回路は、能動素子からの刺激から生じる、センサによって検出された組織パラメータの変化に従って、組織の組織タイプを決定するように構成されている、カートリッジ。
実施例２．能動素子が加熱要素を含み、刺激が熱エネルギーを含む、実施例１に記載のカートリッジ。
実施例３．センサが、加熱要素によって印加される熱エネルギーから生じる組織の温度の変化を測定するように構成されている、実施例２に記載のカートリッジ。
実施例４．能動要素が加圧要素を含み、刺激が圧力を含む、実施例１に記載のカートリッジ。
実施例５．加圧要素が、電気活性ポリマーを含む、実施例４に記載のカートリッジ。
実施例６．センサが、加圧要素によって加えられる圧力から得られる組織の粘弾性応答を測定するように構成されている、実施例４又は５に記載のカートリッジ。
実施例７．回路が、フレックス回路を含む、実施例１～６のいずれか１つに記載のカートリッジ。
実施例８．カートリッジが、ステープラカートリッジを含む、実施例１～７のいずれか１つに記載のカートリッジ。
実施例９．第１のカートリッジデータを表すデータ表示特徴部と、第２のカートリッジデータを記憶するデータ記憶素子とを備えるカートリッジと共に使用するための外科用器具であって、カートリッジを受容するように構成されたエンドエフェクタと、第１のカートリッジデータを表すデータ表示特徴部に関連付られた測定値を取得するように構成されたセンサと、センサに連結された制御回路であって、センサによって取得された測定値に従って第１のカートリッジデータを判定することと、第２のカートリッジデータをデータ記憶素子から受信することと、第１のカートリッジデータが第２のカートリッジデータに対応しているかどうかを判定することと、第１のカートリッジデータが第２のカートリッジデータに対応していないことに応答して、第１のカートリッジデータ又は第２のカートリッジデータのうちの一方を選択することと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
実施例１０．カートリッジがＲＦＩＤタグを備え、センサがＲＦＩＤリーダーを備える、実施例９に記載の外科用器具。
実施例１１．データ記憶素子が、第１の電気接点に連結されたチップを含み、制御回路が第２の電気接点を含み、制御回路が、第１の電気接点と第２の電気接点との間の接触を通じて第２のカートリッジデータを受信するように構成されている、実施例９に記載の外科用器具。
実施例１２．データ表示特徴部が、カートリッジの近位端に配設された変形可能な構造体を含み、変形可能な構造体は、エンドエフェクタが開放構成から閉鎖構成に移行するときに変形するように構成されており、センサは、エンドエフェクタのジョーが閉じる際にそのジョーによって変形可能な構造体に及ぼされる力を検出するように構成されている、実施例９～１１のいずれか１つに記載の外科用器具。
実施例１３．データ表示特徴部がバーコードを含み、センサが、バーコードを光学的にスキャンするように構成されている、実施例９～１１のいずれか１つに記載の外科用器具。
実施例１４．第１のカートリッジデータ及び第２のカートリッジデータがカートリッジタイプに対応している、実施例９～１３のいずれか１つに記載の外科用器具。
実施例１５．第１のカートリッジデータ及び第２のカートリッジデータがカートリッジ特徴に対応している、実施例９～１３のいずれか１つに記載の外科用器具。
実施例１６．外科用器具のためのカートリッジであって、１つ又は２つ以上の物理的特性を含むデータ表示特徴部であって、１つ又は２つ以上の物理的特性は、第１のカートリッジデータを示す、データ表示特徴部と、メモリを含むデータ記憶素子であって、メモリは、第２のカートリッジデータを記憶する、データ記憶素子と、を備える、カートリッジ。
実施例１７．ＲＦＩＤリーダーによって読み取り可能なＲＦＩＤタグを備える、実施例１６に記載のカートリッジ。
実施例１８．データ記憶素子が、第１の電気接点に連結されたチップを含み、第１の電気接点は、第２の電気接点に電気的に連結して、それらの間に有線接続を画定するように構成されている、実施例１６に記載のカートリッジ。
実施例１９．データ表示特徴部が、カートリッジの近位端に配設された変形可能な構造体を含み、変形可能な構造体は、外科用器具のエンドエフェクタが開放構成から閉鎖構成に移行するときに変形するように構成されている、実施例１６～１８のいずれか１つに記載のカートリッジ。
実施例２０．データ表示特徴部が、センサによって光学的に走査可能なバーコードを含む、実施例１６～１８のいずれか１つに記載のカートリッジ。
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例を用いて装置及び／又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例が１つ若しくは２つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ又は２つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。
様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリ、又は他の記憶装置などのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械記憶装置に限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ又は２つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理機構（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用されるとき、「制御回路」としては、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び／又はハードコードされた（例えば、不揮発性の）データとして具現化されてもよい。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのどちらかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較、及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び／又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量に関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び／又は状態に適用される便利なラベルである。
ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。１つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルが挙げられ得る。イーサネットプロトコルは、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）によって発行された２００８年１２月発行の表題「ＩＥＥＥ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」、及び／又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ－Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ－Ｔ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ（ＣＣＩＴＴ）及び／又はｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ－ＭＰＬＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。
１つ又は２つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、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、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの向き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したものではない。
当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである（例えば、「含む（including）」という用語は、「～を含むが、それらに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は「～を少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は「～を含むが、それらに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきであるなど）ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも１つの（at least one）」及び「１つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ以上の」又は「少なくとも１つの」といった導入句及び「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
用語「備える（comprise）」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など、ｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の語形）、「有する（have）」（「ｈａｓ」及び「ｈａｖｉｎｇ」など、ｈａｖｅの任意の語形）、「含む（include）」（「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」など、ｉｎｃｌｕｄｅの任意の語形）、及び「含有する（contain）」（「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つ以上の要素を「備える」、「有する」、「含む」、若しくは「含有する」外科用システム、デバイス、又は装置は、それらの１つ以上の要素を有するが、それらの１つ以上のみを有することに限定されない。同様に、１つ以上の特徴を「備える」、「有する」、「含む」、若しくは「含有する」、システム、デバイス、又は装置の素子は、それら１つ以上の特徴を有するが、それら１つ以上の特徴のみを有することに限定されない。
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ若しくは３つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（複数可）で示されているが、様々な動作は、例示されたもの以外の順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆、又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「～に応答する」、「～に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。
「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が少なくとも１つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」、及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ又は２つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ又は２つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
〔実施の態様〕
（１） 組織を把持するように構成された外科用器具のためのカートリッジであって、
回路であって、
前記組織を刺激するように構成された能動素子と、
前記組織に関連付けられた組織パラメータに対応する測定値を取得するように構成されたセンサと、を含む、回路を備え、
前記回路は、前記能動素子からの刺激から生じる、前記センサによって検出された前記組織パラメータの変化に従って、前記組織の組織タイプを決定するように構成されている、カートリッジ。
（２） 前記能動素子が加熱要素を含み、前記刺激が熱エネルギーを含む、実施態様１に記載のカートリッジ。
（３） 前記センサが、前記加熱要素によって印加される前記熱エネルギーから生じる前記組織の温度の変化を測定するように構成されている、実施態様２に記載のカートリッジ。
（４） 前記能動素子が加圧要素を含み、前記刺激が圧力を含む、実施態様１に記載のカートリッジ。
（５） 前記加圧要素が、電気活性ポリマーを含む、実施態様４に記載のカートリッジ。
（６） 前記センサが、前記加圧要素によって加えられる前記圧力から得られる前記組織の粘弾性応答を測定するように構成されている、実施態様４に記載のカートリッジ。
（７） 前記回路が、フレックス回路を含む、実施態様１に記載のカートリッジ。
（８） 前記カートリッジが、ステープラカートリッジを含む、実施態様１に記載のカートリッジ。
（９） 第１のカートリッジデータを表すデータ表示特徴部と、第２のカートリッジデータを記憶するデータ記憶素子とを備えるカートリッジと共に使用するための外科用器具であって、
前記カートリッジを受容するように構成されたエンドエフェクタと、
前記第１のカートリッジデータを表す前記データ表示特徴部に関連付けられた測定値を取得するように構成されたセンサと、
前記センサに連結された制御回路であって、
前記センサによって取得された測定値に従って前記第１のカートリッジデータを判定することと、
前記第２のカートリッジデータを前記データ記憶素子から受信することと、
前記第１のカートリッジデータが前記第２のカートリッジデータに対応しているかどうかを判定することと、
前記第１のカートリッジデータが前記第２のカートリッジデータに対応していないことに応答して、前記第１のカートリッジデータ又は前記第２のカートリッジデータのうちの一方を選択することと、を行うように構成されている、制御回路と、を備える、外科用器具。
（１０） 前記カートリッジがＲＦＩＤタグを備え、前記センサがＲＦＩＤリーダーを備える、実施態様９に記載の外科用器具。
（１１） 前記データ記憶素子が、第１の電気接点に連結されたチップを含み、前記制御回路が第２の電気接点を含み、前記制御回路が、前記第１の電気接点と前記第２の電気接点との間の接触を通じて前記第２のカートリッジデータを受信するように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
（１２） 前記データ表示特徴部が、前記カートリッジの近位端に配設された変形可能な構造体を含み、前記変形可能な構造体は、前記エンドエフェクタが開放構成から閉鎖構成に移行するときに変形するように構成されており、前記センサは、前記エンドエフェクタのジョーが閉じる際に前記ジョーによって前記変形可能な構造体に及ぼされる力を検出するように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
（１３） 前記データ表示特徴部がバーコードを含み、前記センサが、前記バーコードを光学的にスキャンするように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
（１４） 前記第１のカートリッジデータ及び前記第２のカートリッジデータがカートリッジタイプに対応している、実施態様９に記載の外科用器具。
（１５） 前記第１のカートリッジデータ及び前記第２のカートリッジデータがカートリッジ特性に対応している、実施態様９に記載の外科用器具。
（１６） 外科用器具のためのカートリッジであって、
１つ又は２つ以上の物理的特性を含むデータ表示特徴部であって、前記１つ又は２つ以上の物理的特性は、第１のカートリッジデータを示す、データ表示特徴部と、
メモリを含むデータ記憶素子であって、前記メモリは、第２のカートリッジデータを記憶する、データ記憶素子と、を備える、カートリッジ。
（１７） ＲＦＩＤリーダーによって読み取り可能なＲＦＩＤタグを備える、実施態様１６に記載のカートリッジ。
（１８） 前記データ記憶素子が、第１の電気接点に連結されたチップを含み、前記第１の電気接点は、第２の電気接点に電気的に連結して、それらの間に有線接続を画定するように構成されている、実施態様１６に記載のカートリッジ。
（１９） 前記データ表示特徴部が、前記カートリッジの近位端に配設された変形可能な構造体を含み、前記変形可能な構造体は、前記外科用器具のエンドエフェクタが開放構成から閉鎖構成に移行するときに変形するように構成されている、実施態様１６に記載のカートリッジ。
（２０） 前記データ表示特徴部が、センサによって光学的にスキャン可能なバーコードを含む、実施態様１６に記載のカートリッジ。

Claims (5)

  1. 組織を把持するように構成された外科用器具のためのカートリッジであって、
    回路であって、
    前記組織を刺激するように構成された能動素子と、
    前記組織に関連付けられた組織パラメータに対応する測定値を取得するように構成されたセンサと、を含む、回路を備え、
    前記回路は、前記能動素子からの刺激から生じる、前記センサによって検出された前記組織パラメータの変化に従って、前記組織の含水量を決定するように構成されており、
    前記能動素子が加熱要素を含み、前記刺激が熱エネルギーを含み、
    前記センサが、前記加熱要素によって印加される前記熱エネルギーから生じる前記組織の温度の変化を測定して前記測定値を取得するように構成されている、カートリッジ。
  2. 組織を把持するように構成された外科用器具のためのカートリッジであって、
    回路であって、
    前記組織を刺激するように構成された能動素子と、
    前記組織に関連付けられた組織パラメータに対応する測定値を取得するように構成されたセンサと、を含む、回路を備え、
    前記回路は、前記能動素子からの刺激から生じる、前記センサによって検出された前記組織パラメータの変化に従って、前記組織の粘弾性特性を決定するように構成されており、
    前記能動素子が加圧要素を含み、前記刺激が圧力を含み、
    前記加圧要素が、電気活性ポリマーを含む、カートリッジ。
  3. 前記センサが、前記加圧要素によって加えられる前記圧力から得られる前記組織の粘弾性応答を測定して前記測定値を取得するように構成されている、請求項２に記載のカートリッジ。
  4. 前記回路が、フレックス回路を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
  5. 前記カートリッジが、ステープラカートリッジを含む、請求項１に記載のカートリッジ。
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