JP7480045B2 - ボタン回路を備える外科用器具 - Google Patents

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本出願は、２０１８年１２月１４日出願の米国非仮特許出願第１６／２２０，３０９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＢＵＴＴＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ」の利益を主張するものであり、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１８年１２月１２日出願の米国仮特許出願第６２／７７８，５７２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」の利益を主張するものであり、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１８年１０月２５日出願の米国仮特許出願第６２／７５０，５２９号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ Ａ ＰＯＷＥＲＥＤ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩ－ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」、２０１８年１０月２５日出願の米国仮特許出願第６２／７５０，５３９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」、及び２０１８年１０月２５日出願の米国仮特許出願第６２／７５０，５５５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１８年４月１９日出願の米国仮特許出願第６２／６５９，９００号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」の利益を主張するものであり、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１２８号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１２９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」、２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１３４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」、２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１３９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」、２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１７７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＨＡＮＤＬＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、及び２０１８年５月１日出願の米国仮特許出願第６２／６６５，１９２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＩＳＳＥＣＴＯＲＳ」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第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」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，２９４号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，２９６号、発明の名称「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３００号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３０２号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３０７号、発明の名称「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３０９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３１０号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３１３号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３１５号、発明の名称「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３２０号、発明の名称「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３２３号、発明の名称「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」、２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３２７号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」、及び２０１８年３月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６４９，３３３号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号、発明の名称「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」、２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」、及び２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、外科用システムに関し、並びに、とりわけ、様々な構成において、患者の組織を把持するように設計された把持器具、患者の組織を操作するように構成された切開器具、患者の組織をクリップ留めするように構成されたクリップアプライヤ、及び患者の組織を縫合するように構成された縫合器具に関する。
本明細書に記載する実施形態の様々な特徴は、それらの利点と共に、以下の添付図面と併せて以下の説明によって理解することができる。
少なくとも１つの実施形態による、ハンドルと、ハンドルに選択的に取り付け可能であるいくつかのシャフトアセンブリと、を備える、外科用システムを示す。 図１の外科用システムのハンドル及びシャフトアセンブリのうちの１つの立面図である。 図２のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。 図２のシャフトアセンブリの別の部分断面斜視図である。 図２のシャフトアセンブリの部分分解図である。 図２のシャフトアセンブリの部分断面立面図である。 図１のハンドルの駆動モジュールの立面図である。 図７の駆動モジュールの断面斜視図である。 図７の駆動モジュールの端面図である。 ロック構成にある図２のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。 ロック解除構成にある図２のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。 図７の駆動モジュールのモータ及び減速歯車アセンブリの断面斜視図である。 図１２の減速歯車アセンブリの端面図である。 開放構成にある図２のシャフトアセンブリのエンドエフェクタの部分斜視図である。 閉鎖構成にある図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。 第１の方向に関節運動した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。 第２の方向に関節運動した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。 第１の方向に回転した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。 第２の方向に回転した図１４のエンドエフェクタの部分斜視図である。 図２のシャフトアセンブリから取り外された図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。 いくつかの構成要素が取り除かれて示された図１４のエンドエフェクタの分解図である。 図２のシャフトアセンブリの遠位取り付け部分の分解図である。 いくつかの構成要素が取り除かれて示された図２のシャフトアセンブリの遠位部分の分解図である。 図２のシャフトアセンブリから取り外された図１４のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。 図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。 図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。 図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。 エンドエフェクタの第１、第２、及び第３のクラッチを描写する、図２のシャフトアセンブリに取り付けられた図１４のエンドエフェクタの部分断面図である。 非作動状態にある図２７の第１のクラッチを描写する。 作動状態にある図２７の第１のクラッチを描写する。 非作動状態にある図２７の第２のクラッチを描写する。 作動状態にある図２７の第２のクラッチを描写する。 非作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。 作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。 非作動状態にある図２７の第２及び第３のクラッチ、並びに図２のシャフトアセンブリにロックされた図１４のエンドエフェクタを描写する。 その非作動状態にある図２７の第２のクラッチ及びその作動状態にある図２７の第３のクラッチを描写する。 作動状態にある図２７の第２及び第３のクラッチ、並びに図２のシャフトアセンブリからロック解除された図１４のエンドエフェクタを描写する。 図２７の第１、第２、及び第３のクラッチの状態を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。 図２７の第１、第２、及び第３のクラッチの状態を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。 非作動状態にある図３８の第１及び第２のクラッチ、並びに少なくとも１つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。 非作動状態にある図３８の第２及び第３のクラッチ、並びに少なくとも１つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。 少なくとも１つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。 非作動状態で示されるクラッチを備える、図４１のシャフトアセンブリの部分断面図である。 作動状態にあるクラッチを示す、図４１のシャフトアセンブリの部分断面図である。 非作動状態で示される第１及び第２のクラッチを備える、少なくとも１つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。 図７のハンドル駆動モジュール及び図１の外科用システムのシャフトアセンブリのうちの１つの斜視図である。 図７のハンドル駆動モジュール及び図４５のシャフトアセンブリの別の斜視図である。 図１のハンドルに取り付けられた図４５のシャフトアセンブリの部分断面図である。 図１のハンドルに取り付けられた図４５のシャフトアセンブリの別の部分断面図である。 図４５のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。 図１の外科用システムの制御システムの概略図である。 図１の外科用システムのハンドル及びシャフトアセンブリのうちの１つの立面図である。 図１のハンドル及び図２のシャフトアセンブリの斜視図である。 図１のハンドル及び図２のシャフトアセンブリの部分平面図である。 図１のハンドル及び図２のシャフトアセンブリの部分立面図である。 図７の駆動モジュール及び図１の電源モジュールの斜視図である。 図７の駆動モジュール及び図５５の電源モジュールの斜視図である。 図７の駆動モジュール、及び駆動モジュールの側部電池ポートに取り付けられた図５５の電源モジュールの立面図である。 図７の駆動モジュールの側部電池ポートと図５５の電源モジュールとの間の接続の部分断面図である。 図７のハンドル駆動モジュール、ハンドル駆動モジュールの近位電池ポートに取り付けられた図４５の電源モジュール、及び駆動モジュールに取り付けられた図４５のシャフトアセンブリの立面図である。 近位電池ポートに取り付けられた図７の駆動モジュール及び図４５の電源モジュールの上面図である。 近位電池ポートに取り付けられた図７の駆動モジュール及び図４５の電源モジュールの立面図である。 近位電池ポートに取り付けられた図７の駆動モジュール及び図４５の電源モジュールの斜視図である。 図７の駆動モジュールから取り外された図４５の電源モジュールの斜視図である。 図７の駆動モジュールから取り外された図４５の電源モジュールの別の斜視図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートに取り付けられた図４５の電源モジュールの立面図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートと図４５の電源モジュールとの間の接続の部分断面図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートに取り付けられた図５５の電源モジュールの立面図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートと図５５の電源モジュールとの間の接続の部分断面図である。 図４５の電源モジュールを図７の駆動モジュールの側部電池ポートに接続する試みの立面図である。 図４５の電源モジュールを図７の駆動モジュールの側部電池ポートに接続する試みの断面詳細図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートに取り付けられた図４５の電源モジュール及び側部電池ポートに取り付けられた図５５の電源モジュールの斜視図である。 図７の駆動モジュールの近位電池ポートに取り付けられた図４５の電源モジュール及び側部電池ポートに取り付けられた図５５の電源モジュールの断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、選択的に取り付け可能なモジュール式構成要素を備える外科用器具の一部分の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７３の外科用器具の電気アーキテクチャを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７３の外科用器具のハンドルの部分断面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、ハンドル上に配置された磁気素子のシステム及び図７３の外科用器具のシャフトの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、ハンドル上に配置された磁気素子のシステム及び図７３の外科用器具のシャフトの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、シャフトを外科用器具のハンドルと整列させる図７７の磁気素子のシステムの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７３の外科用器具で使用するためのフレックス回路の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７９のフレックス回路の一次歪み緩和部分の詳細斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７９のフレックス回路の二次歪み緩和部分の詳細斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７９のフレックス回路の可撓性プラスチックに組み込まれた制御回路構成要素の詳細斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７９のフレックス回路と組み合わせて使用するためのフレックス回路の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図８０のフレックス回路と電気的に結合される前の、図７９のフレックス回路の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図８０のフレックス回路と電気的に結合された図７９のフレックス回路の斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具の立面図である。 図８２の外科用器具の部分詳細図である。 外科用器具のハンドルに挿入されたプローブを示す、図８２の外科用器具の部分詳細図である。 例えば、図８２の外科用器具の患者への挿入を容易にするように構成された少なくとも１つの実施形態によるトロカールの斜視図である。 図８２の外科用器具の駆動システムの斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による駆動システムの斜視図である。 図８２の外科用器具の歪みゲージの斜視図である。 伸長状態にある図８５の歪みゲージを描写する。 収縮状態にある図８５の歪みゲージを描写する。 少なくとも１つの実施形態による歪みゲージを備えるホイートストンブリッジを示す。 図８２の外科用器具のハンドルハウジングの半分の斜視図である。 図８６のハンドル内の回路基板の部分斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具の部分断面図である。 図８８の外科用器具の電気的インターフェースの部分詳細図である。 少なくとも１つの実施形態によるハンドルの斜視図である。 図９０のハンドルのボタンシェルの斜視図である。 図９０のハンドルの別のボタンシェルの斜視図である。 図９０のハンドルの別のボタンシェルの斜視図である。 少なくとも１つの実施形態によるボタンシェルの断面図である。 少なくとも１つの実施形態によるボタンシェルの断面図である。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具ハンドルの斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具ハンドルの斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具ハンドルの斜視図である。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具上で表示可能なアイコンである。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具上で表示可能なアイコンである。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具上で表示可能なアイコンである。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具のハンドルフレキシブル回路及びシャフトフレキシブル回路を示す。 図１０１Ａのハンドルフレキシブル回路とシャフトフレキシブル回路との間の接続を示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具の制御回路を示す。 少なくとも１つの実施形態による、図１０２の制御回路に関連付けられたタイミング図を示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具の制御回路を示す。 図１０４Ａは、少なくとも１つの実施形態による、電気モータに送達される電力を示すように構成された制御回路を示す。図１０４Ｂは、少なくとも１つの実施形態による、図１０４Ａの制御回路と通信する目盛り付きディスプレイを示す。 少なくとも１つの実施形態による、ハンドルを備える外科用器具を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具を示す。 少なくとも１つの実施形態による、図１０５の外科用システムの電流及び信号経路を表す概略図を示す。 少なくとも１つの実施形態による、患者の連続性レベルと、図１０５の外科用システムによって供給される電気外科用電力のレベルとの間の関係を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具のフレキシブル回路を示す。 図１０８のフレキシブル回路の断面図を示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具のフレキシブル回路を示す。 図１１０のフレキシブル回路のための断面図を示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具のフレキシブル回路を示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具の制御回路を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具の構成要素の分解又は故障を識別するための方法を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具の構成要素の音響シグネチャの周波数成分信号を示すグラフを示す。 図１１４の周波数成分信号に関連付けられた構成要素を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具の駆動構成要素の分解又は故障を識別するための方法を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具のモータのモータ電流引き込みと周波数成分信号との関係を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具のモータ制御アルゴリズムを調節するための方法を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科手術の環境を示す。 少なくとも１つの実施形態による、単極外科用器具を示す。 図１２０の単極外科用器具の電気終端を示す。 図１２０の単極外科用器具の電気終端を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具間の漏れ電流と距離との関係を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、異なるタイプの外科用器具接触の直流（direct current、ＤＣ）出力電圧閾値を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、電動外科用器具を示す。 少なくとも１つの実施形態による、図１２５の電動外科用器具に関連付けられた電位を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具によって利用される能動的送信及び感知スキームを示す。 図１２７の外科用器具によって送信及び受信された信号を示すグラフを示す。 図１２７の外科用器具と関連付けられた近接測定値を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具によって利用される受動的感知スキームを示す。 影響を受けない状態にある図１３０の外科用器具と関連付けられた一次磁場を示す。 影響を受けた状態にある図１３０の外科用器具と関連付けられた一次磁場を示す。 少なくとも１つの実施形態による、図１３０の外科用器具に関連付けられたホール電流を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具によって利用される受動的感知スキームを示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具によって利用される受動的感知スキームを示す。 少なくとも１つの実施形態による外科用器具のスキームを示す。 少なくとも１つの実施形態による、図１３６の外科用器具の電流センサによって測定された誘導電流を示すグラフを示す。 構成要素が取り除かれた状態で示された少なくとも１つの実施形態による外科用器具を示す。 図１３８の外科用器具の電気回路を示す。 少なくとも１つの実施形態による、外科用器具によって利用される高度、大気圧、及び電力の間の関係を示すグラフを示す。 少なくとも１つの実施形態による、既定の温度閾値を超えることの発生を予測するための方法を示す。 少なくとも１つの実施形態による、感知された温度、近似温度、外科用器具のエネルギー使用の間の関係を示すグラフを示す。
複数の図面を通して、対応する参照符号は対応する部分を示す。本明細書に記載される例示は、本発明の様々な実施形態を１つの形態で例示するものであり、かかる例示は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
本願の出願人は、２０１８年１２月１４日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１６／２２０，２８１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＨＡＲＤＷＡＲＥ－ＯＮＬＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＩＲＣＵＩＴ」、
－米国特許出願第１６／２２０，３０１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＡＣＯＵＳＴＩＣ－ＢＡＳＥＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」、
－米国特許出願第１６／２２０，３１３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＲＩＶＥ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許出願第１６／２２０，２９６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＩＲＣＵＩＴ」、
－米国特許出願第１６／２２０，３１８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＡＴ ＵＳＥＳ ＩＮＰＵＴ ＦＲＯＭ Ａ ＳＴＲＡＩＮ ＧＡＧＥ ＣＩＲＣＵＩＴ」、
－米国特許出願第１６／２２０，２７３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＹ」、及び
－米国特許出願第１６／２２０，２８０号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＳＥＮＳＩＮＧ」。
本願の出願人は、２０１８年１２月１２日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許仮出願第６２／７７８，５７１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許仮出願第６２／７７８，５７２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許仮出願第６２／７７８，５７３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
本願の出願人は、２０１８年１０月２６日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらは各々、それぞれの全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１６／１７２，１３０号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＩＮＴＥＲＣＨＡＮＧＥＡＢＬＥ ＣＬＩＰ ＲＥＬＯＡＤＳ」、
－米国特許出願第１６／１７２，０６６号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＭＯＶＡＢＬＥ ＣＬＩＰ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」、
－米国特許出願第１６／１７２，０７８号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＣＬＩＰ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」、
－米国特許出願第１６／１７２，０８７号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＣＬＩＰ ＡＤＶＡＮＣＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１７２，０９４号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＣＬＩＰ ＣＲＩＭＰＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」、
－米国特許出願第１６／１７２，１２８号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＲＥＣＩＰＲＯＣＡＴＩＮＧ ＣＬＩＰ ＡＤＶＡＮＣＩＮＧ ＭＥＭＢＥＲ」、
－米国特許出願第１６／１７２，１６８号、発明の名称「ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ」、
－米国特許出願第１６／１７２，１６４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＴＯＯＬ ＡＮＤ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ」、及び
－米国特許出願第１６／１７２，３０３号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ Ａ ＰＯＷＥＲＥＤ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩ－ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」。
本願の出願人は、２０１８年１０月２６日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらは各々、それぞれの全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１６／１７２，３２８号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１７２，２８０号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＳＭＡＲＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」、
－米国特許出願第１６／１７２，２１９号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１７２，２４８号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＮＧ ＷＩＴＨ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１７２，１９８号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」、及び
－米国特許出願第１６／１７２，１５５号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＷＩＴＨ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
本願の出願人は、２０１８年８月２４日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらは各々、それぞれの全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１６／１１２，１２９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＮＦＩＧＵＲＥＤ ＴＯ ＭＡＮＩＰＵＬＡＴＥ ＴＩＳＳＵＥ ＵＳＩＮＧ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１５５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＣＡＰＴＵＲＥ ＷＩＤＴＨ ＷＨＩＣＨ ＩＳ ＬＡＲＧＥＲ ＴＨＡＮ ＴＲＯＣＡＲ ＤＩＡＭＥＴＥＲ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１６８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＮＯＮ－ＣＩＲＣＵＬＡＲ ＮＥＥＤＬＥ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１８０号、発明の名称「ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ＯＵＴＰＵＴ ＣＯＮＴＲＯＬ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＦＯＲＣＥＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１９３号、発明の名称「ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」、
－米国特許出願第１６／１１２，０９９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１１２号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１１９号、発明の名称「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭＳ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＭＯＲＥ ＴＨＡＮ ＯＮＥ ＴＹＰＥ ＯＦ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ」、
－米国特許出願第１６／１１２，０９７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＢＡＴＴＥＲＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１０９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＨＡＮＤＬＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１１４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１１７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＬＯＣＫＯＵＴ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，０９５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＬＯＣＫＡＢＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＳＯＣＫＥＴ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１２１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＳＨＩＦＴＩＮＧ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１５１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＯＴＡＴＩＯＮ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ」、
－米国特許出願第１６／１１２，１５４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＢＩＡＳＥＤ ＳＨＩＦＴＩＮＧ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」、
－米国特許出願第１６／１１２，２２６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＤＲＩＶＥ ＴＨＡＴ ＰＲＯＶＩＤＥＳ ＦＯＲ ＨＩＧＨ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＡＮＧＬＥＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，０６２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＩＳＳＥＣＴＯＲＳ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」、
－米国特許出願第１６／１１２，０９８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＩＳＳＥＣＴＯＲＳ ＣＯＮＦＩＧＵＲＥＤ ＴＯ ＡＰＰＬＹ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ」、
－米国特許出願第１６／１１２，２３７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＮＦＩＧＵＲＥＤ ＴＯ ＳＴＯＲＥ ＣＬＩＰＳ ＩＮ Ａ ＳＴＯＲＥＤ ＳＴＡＴＥ」、
－米国特許出願第１６／１１２，２４５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＥＭＰＴＹ ＣＬＩＰ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＬＯＣＫＯＵＴ」、
－米国特許出願第１６／１１２，２４９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＣＬＩＰ ＦＥＥＤＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」、
－米国特許出願第１６／１１２，２５３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＦＩＲＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬ」、及び
－米国特許出願第１６／１１２，２５７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＩＮ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＴＯ Ａ ＳＴＲＡＩＮ ＧＡＵＧＥ ＣＩＲＣＵＩＴ」。
本願の出願人は、２０１８年５月１日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許仮出願第６２／６６５，１２９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国仮特許出願第６２／６６５，１３９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」、
－米国仮特許出願第６２／６６５，１７７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＨＡＮＤＬＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、
－米国仮特許出願第６２／６６５，１２８号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、
－米国仮特許出願第６２／６６５，１９２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＩＳＳＥＣＴＯＲＳ」、及び
－米国仮特許出願第６２／６６５，１３４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」。
本願の出願人は、２０１８年２月２８日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１５／９０８，０２１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＥＭＯＴＥ ＲＥＬＥＡＳＥ」、
－米国特許出願第１５／９０８，０１２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＤＵＡＬ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＭＥＭＢＥＲＳ ＴＯ ＥＦＦＥＣＴ ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ ＴＹＰＥＳ ＯＦ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＭＯＶＥＭＥＮＴ」、
－米国特許出願第１５／９０８，０４０号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、
－米国特許出願第１５／９０８，０５７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、
－米国特許出願第１５／９０８，０５８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＡＲ ＰＯＷＥＲ ＳＯＵＲＣＥＳ」、及び
－米国特許出願第１５／９０８，１４３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＮＳＯＲ ＡＮＤ／ＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
本願の出願人は、２０１７年１０月３０日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国仮特許出願第６２／５７８，７９３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＥＭＯＴＥ ＲＥＬＥＡＳＥ」、
－米国仮特許出願第６２／５７８，８０４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＤＵＡＬ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＭＥＭＢＥＲＳ ＴＯ ＥＦＦＥＣＴ ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ ＴＹＰＥＳ ＯＦ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＭＯＶＥＭＥＮＴ」、
－米国仮特許出願第６２／５７８，８１７号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、
－米国仮特許出願第６２／５７８，８３５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」、
－米国仮特許出願第６２／５７８，８４４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＡＲ ＰＯＷＥＲ ＳＯＵＲＣＥＳ」、及び
－米国仮特許出願第６２／５７８，８５５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＮＳＯＲ ＡＮＤ／ＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」。
本願の出願人は、２０１７年１２月２８日に出願された以下の米国仮特許出願を所有しており、これらの各々の開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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」。
本願の出願人は、２０１８年３月２８日に出願された以下の米国仮特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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、２０１８年３月２９日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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、２０１８年３月２９日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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、２０１８年３月２９日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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、２０１８年３月３０日に出願された以下の米国仮特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－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、２０１８年４月１９日に出願された以下の米国仮特許出願を所有しており、これらの全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許仮出願第６２／６５９，９００号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」。
本願の出願人は、２０１８年１０月２５日に出願された以下の米国仮特許出願を所有しており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
－米国仮特許出願第６２／７５０，５２９号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ Ａ ＰＯＷＥＲＥＤ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩ－ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」、
－米国仮特許出願第６２／７５０，５３９号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」、及び
－米国仮特許出願第６２／７５０，５５５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」。
明細書に記載され、添付の図面に示されるように、実施形態の全体的な構造、機能、製造、及び使用の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。周知の動作、構成要素、及び要素は、本明細書に記載される実施形態を不明瞭にしないようにするため、詳細に記載されていない。読者は、本明細書に記載され図示された実施形態は、非限定的な例であり、したがって本明細書に開示された特定の構造的及び機能的詳細は、代表的及び例示的であり得ることを、理解するであろう。特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、それに対する変形及び変更を行うことができる。
用語「備える（comprise）」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など、ｃｏｍｐｒｉｓｅの語形のいずれか）、「有する（have）」（「ｈａｓ」及び「ｈａｖｉｎｇ」など、ｈａｖｅの語形のいずれか）、「含む（include）」（「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」など、ｉｎｃｌｕｄｅの語形のいずれか）、及び「含有する（contain）」（「ｃｏｎｔａｉｎｓ」及び「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」など、ｃｏｎｔａｉｎの語形のいずれか）は、変更可能な連結動詞である。結果として、１つ若しくは２つ以上の要素を「備える」か、「有する」か、「含む」か、又は「含有する」外科用システム、デバイス、又は装置は、それら１つ又は２つ以上の要素を有しているが、それら１つ又は２つ以上の要素のみを有することに限定されない。同様に、１つ若しくは２つ以上の特徴を「備える」か、「有する」か、「含む」か、又は「含有する」システム、デバイス、又は装置の要素は、それら１つ又は２つ以上の特徴を有するが、それら１つ又は２つ以上の特徴のみを有することに限定されない。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、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、多くの配向及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び／又は絶対的であることを意図したものではない。
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科手技を行うための、様々な例示的なデバイス及び方法が提供される。しかしながら、本明細書に開示される様々な方法及びデバイスが、例えば切開外科手技と関連するものを含む、多くの外科手技及び用途で使用され得ることが、読者には容易に理解されよう。本明細書の「発明を実施するための形態」を読み進めることで、読者は、本明細書に開示される様々な器具が、例えば、もとからある開口部を通じて、組織に形成された切開部又は穿刺孔を通じてなど、任意の方法で体内に挿入され得ることを更に理解するであろう。これらの器具の作用部分すなわちエンドエフェクタ部分は、患者の体内に直接挿入することもでき、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進め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もできる。
例えば、把持具などの外科用器具は、ハンドル、ハンドルから延在するシャフト、及びシャフトから延在するエンドエフェクタを備えることができる。様々な例において、エンドエフェクタは、第１のジョー及び第２のジョーを備え、ジョーの一方又は両方は、患者の組織を把持するように、他方に対して移動可能である。これにより、外科用器具のエンドエフェクタは、任意の好適な構成を備えることができ、任意の好適な機能を実行することができる。例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を切開又は分離するように構成された第１及び第２のジョーを備えることができる。また、例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を縫合及び／又はクリップ留めするように構成され得る。様々な例において、外科用器具のエンドエフェクタ及び／又はシャフトは、トロカール又はカニューレを通して患者に挿入されるように構成されており、例えば、およそ５ｍｍ、８ｍｍ、及び／又は１２ｍｍなどの任意の好適な直径を有することができる。米国特許出願第１１／０１３，９２４号、発明の名称「ＴＲＯＣＡＲ ＳＥＡＬ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、現在の米国特許第７，３７１，２２７号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。シャフトは、長手方向軸を画定することができ、エンドエフェクタの少なくとも一部分は、長手方向軸を中心に回転可能であり得る。更に、外科用器具は、エンドエフェクタの少なくとも一部分がシャフトに対して関節運動することを可能にし得る関節運動ジョイントを更に備えることができる。使用中、臨床医は、エンドエフェクタを患者内で操作するためにエンドエフェクタを回転及び／又は関節運動させることができる。
外科用器具システムが、図１に描写されている。外科用器具システムは、ハンドルアセンブリ１０００を備え、ハンドルアセンブリ１０００は、シャフトアセンブリ２０００、シャフトアセンブリ３０００、シャフトアセンブリ４０００、シャフトアセンブリ５０００、及び／又は任意の他の好適なシャフトアセンブリと共に選択的に使用可能である。シャフトアセンブリ２０００は、図２のハンドルアセンブリ１０００に取り付けられ、シャフトアセンブリ４０００は、図４５のハンドルアセンブリ１０００に取り付けられる。シャフトアセンブリ２０００は、近位部分２１００と、近位部分２１００から延在する細長いシャフト２２００と、遠位取り付け部分２４００と、遠位取り付け部分２４００を細長いシャフト２２００に回転可能に接続する関節運動ジョイント２３００と、を備える。シャフトアセンブリ２０００は、遠位取り付け部分２４００に取り付けられた交換可能なエンドエフェクタアセンブリ７０００を更に備える。交換可能なエンドエフェクタアセンブリ７０００は、患者の組織をクランプ及び／又は操作するために開閉されるように構成されたジョーアセンブリ７１００を備える。使用時には、以下で更に詳細に説明するように、エンドエフェクタアセンブリ７０００は、関節運動ジョイント２３００を中心に関節運動することができ、かつ／又は長手方向軸を中心に遠位取り付け部分２４００に対して回転されて、患者内でジョーアセンブリ７１００をより良好に位置付けることができる。
再び図１を参照すると、ハンドルアセンブリ１０００は、とりわけ、駆動モジュール１１００を備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール１１００は、臨床医が例えば、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００のうちの１つを駆動モジュール１１００に選択的に取り付けることを可能にする遠位装着インターフェースを備える。したがって、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００の各々は、駆動モジュール１１００の遠位装着インターフェースと係合するように構成された同一の又は少なくとも同様の近位装着インターフェースを備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール１１００の装着インターフェースは、選択されたシャフトアセンブリを駆動モジュール１１００に機械的に固設及び電気的に連結する。駆動モジュール１１００は、少なくとも１つの電動モータと、１つ若しくは２つ以上の制御部及び／又はディスプレイと、電気モータを動作させるように構成されたコントローラと、を更に備え、その回転出力は、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリの駆動システムに伝達される。更に、駆動モジュール１１００は、例えば、電源モジュール１２００及び１３００などの１つ又は２つ以上の電源モジュールと共に使用可能であり、これは、駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能であり、それに電力を供給する。
上記に加えて、図１及び図２を再び参照すると、ハンドル駆動モジュール１１００は、ハウジング１１１０と、第１のモジュールコネクタ１１２０と、第２のモジュールコネクタ１１２０’と、を備える。電源モジュール１２００は、ハウジング１２１０と、コネクタ１２２０と、１つ又は２つ以上の解放ラッチ１２５０と、１つ又は２つ以上の電池１２３０と、を備える。コネクタ１２２０は、電源モジュール１２００を駆動モジュール１１００に取り付けるために、駆動モジュール１１００の第１のモジュールコネクタ１１２０と係合するように構成されている。コネクタ１２２０は、電源モジュール１２００のハウジング１２１０を駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に機械的に連結及び固定して固設する１つ又は２つ以上のラッチ１２４０を備える。ラッチ１２４０は、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００から取り外され得るように解放ラッチ１２５０が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ１２２０はまた、電池１２３０及び／又は電池１２３０を含む電気回路を駆動モジュール１１００内の電気回路と電気通信するように配置する１つ又は２つ以上の電気接点を備える。
上記に加えて、図１及び図２を再び参照すると、電源モジュール１３００は、ハウジング１３１０と、コネクタ１３２０と、１つ又は２つ以上の解放ラッチ１３５０と、１つ又は２つ以上の電池１３３０と、を備える（図４７）。コネクタ１３２０は、電源モジュール１３００を駆動モジュール１１００に取り付けるために、駆動モジュール１１００の第２のモジュールコネクタ１１２０’と係合するように構成されている。コネクタ１３２０は、電源モジュール１３００のハウジング１３１０を駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に機械的に連結及び固定して固設する１つ又は２つ以上のラッチ１３４０を備える。ラッチ１３４０は、電源モジュール１３００が駆動モジュール１１００から取り外され得るように解放ラッチ１３５０が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ１３２０はまた、電源モジュール１３００の電池１３３０及び／又は電池１３３０を含む電力回路を駆動モジュール１１００内の電力回路と電気通信するように配置する１つ又は２つ以上の電気接点を備える。
上記に加えて、駆動モジュール１１００に取り付けられたときの電源モジュール１２００は、臨床医が駆動モジュール１１００を臨床医の手の上に配置するようにハンドル１０００を保持することを可能にし得るピストルグリップを備える。駆動モジュール１１００に取り付けられたときの電源モジュール１３００は、臨床医がハンドル１０００をワンドのように保持することを可能にする端部グリップを備える。電源モジュール１２００及び１３００は任意の好適な長さを備えることができるが、電源モジュール１２００は電源モジュール１３００よりも長い。電源モジュール１２００は、電源モジュール１３００よりも多くの電池セルを有し、その長さにより、これらの追加の電池セルを好適に収容することができる。様々な例において、電源モジュール１２００は、電源モジュール１３００よりもより多くの電力を駆動モジュール１１００に提供することができ、一方、いくつかの例では、電源モジュール１２００は、より長い期間電力を提供することができる。いくつかの例では、駆動モジュール１１００のハウジング１１１０は、キー、及び／又は任意の他の好適な機構を備え、これは、電源モジュール１２００が第２のモジュールコネクタ１１２０’に接続されることを防止し、同様に、電源モジュール１３００が第１のモジュールコネクタ１１２０に接続されることを防止する。そのような構成は、より長い電源モジュール１２００がピストルグリップ構成で使用され、より短い電源モジュール１３００がワンドグリップ構成で使用されることを確実にすることができる。代替的な実施形態では、電源モジュール１２００及び電源モジュール１３００は、第１のモジュールコネクタ１１２０又は第２のモジュールコネクタ１１２０’のいずれかで駆動モジュール１１００に選択的に連結され得る。このような実施形態は、ハンドル１０００をそれらに好適な様式でカスタマイズするためのより多くの選択肢を臨床医に提供する。
様々な例において、上記に加えて、電源モジュール１２００及び１３００のうちの１つのみが、一度に駆動モジュール１１００に連結される。特定の例では、電源モジュール１２００は、例えばシャフトアセンブリ４０００が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに妨げとなり得る。あるいは、電源モジュール１２００及び１３００の両方は、同時に駆動モジュール１１００に動作可能に連結され得る。そのような例では、駆動モジュール１１００は、電源モジュール１２００及び１３００の両方によって提供される電力へのアクセスを有することができる。更に、臨床医は、電源モジュール１２００及び１３００の両方が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに、ピストルグリップとワンドグリップとの間で切り替えることができる。更に、そのような構成により、電源モジュール１３００は、例えば、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００又は５０００などのシャフトアセンブリへの釣り合いとして機能することができる。
図７及び図８を参照すると、ハンドル駆動モジュール１１００は、フレーム１５００と、モータアセンブリ１６００と、モータアセンブリ１６００と動作可能に係合された駆動システム１７００と、制御システム１８００と、を更に備える。フレーム１５００は、モータアセンブリ１６００を通って延在する細長いシャフトを備える。細長いシャフトは、遠位端１５１０と、遠位端１５１０に画定された電気接点又はソケット１５２０と、を備える。電気接点１５２０は、１つ又は２つ以上の電気回路を介して駆動モジュール１１００の制御システム１８００と電気通信し、制御システム１８００と、例えば、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００又は５０００などのシャフトアセンブリとの間で信号及び／又は電力を伝達するように構成されている。制御システム１８００は、プリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）１８１０、少なくとも１つのマイクロプロセッサ１８２０、及び少なくとも１つのメモリデバイス１８３０を備える。基板１８１０は、剛性及び／又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ１８２０及びメモリデバイス１８３０は、以下でより詳細に説明するように、モータアセンブリ１６００の動作を制御する基板１８１０上に画定された制御回路の一部である。
図１２及び図１３を参照すると、モータアセンブリ１６００は、ハウジング１６２０と、駆動シャフト１６３０と、歯車減速システムと、を含む電気モータ１６１０を備える。電気モータ１６１０は、巻線１６４０を含む固定子と、磁気素子１６５０を含む回転子と、を更に備える。固定子巻線１６４０はハウジング１６２０内に支持され、回転子磁気素子１６５０は駆動シャフト１６３０に装着される。固定子巻線１６４０が制御システム１８００によって制御された電流で通電されると、駆動シャフト１６３０は長手方向軸を中心に回転する。駆動シャフト１６３０は、中央太陽歯車と、太陽歯車に動作可能に噛み合ったいくつかの遊星歯車と、を含む第１の遊星歯車システム１６６０と動作可能に噛み合っている。第１の遊星歯車システム１６６０の太陽歯車は、駆動シャフト１６３０と共に回転するように駆動シャフト１６３０に固定的に装着される。第１の遊星歯車システム１６６０の遊星歯車は、第２の遊星歯車システム１６７０の太陽歯車に回転可能に装着され、また、モータハウジング１６２０の歯車付き又はスプライン付き内側表面１６２５と噛み合っている。上記の結果、第１の太陽歯車の回転は、第２の太陽歯車を回転させる第１の遊星歯車を回転させる。上記と同様に、第２の遊星歯車システム１６７０は、遊星歯車１６６５（図１３）を更に備え、遊星歯車１６６５は、第３の遊星歯車システム、最終的には駆動シャフト１７１０を駆動する。遊星歯車システム１６６０、１６７０及び１６８０は、モータシャフト１６２０によって駆動シャフト１７１０に適用される速度を減速させるように協働する。減速システムを伴わずに、様々な代替的な実施形態が想定される。このような実施形態は、エンドエフェクタ機能を迅速に駆動することが望ましい場合に好適である。特に、駆動シャフト１６３０は、それを貫通して延在する開口部又は中空コアを備え、それを通してワイヤ及び／又は電気回路が延在することができる。
制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００及び駆動モジュール１１００の電力回路と通信する。制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００に供給される電力を電力回路から制御するように構成されている。電力回路は、一定の、又は少なくともほぼ一定の直流（ＤＣ）電圧を供給するように構成される。少なくとも１つの例では、電力回路は、制御システム１８００に３ＶＤＣを供給する。制御システム１８００は、電圧パルスをモータアセンブリ１６００に供給するように構成されたパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）回路を備える。電圧パルスの持続時間若しくは幅、及び／又はＰＷＭ回路によって供給される電圧パルス間の持続時間若しくは幅は、モータアセンブリ１６００に印加される電力を制御するために制御され得る。モータアセンブリ１６００に印加される電力を制御することによって、ＰＷＭ回路は、モータアセンブリ１６００の出力シャフトの速度を制御することができる。ＰＷＭ回路に加えて、又はその代わりに、制御システム１８００は、周波数変調（frequency modulation、ＦＭ）回路を含むことができる。以下でより詳細に論じられるように、制御システム１８００は、２つ以上の動作モードで動作可能であり、使用される動作モードに応じて、制御システム１８００は、その動作モードに適切であると判定される速度又は速度の範囲でモータアセンブリ１６００を動作させることができる。
上記に加えて、図７及び図８を再び参照すると、駆動システム１７００は、スプライン付き遠位端１７２０と、内部に画定された長手方向開口部１７３０と、を含む回転可能シャフト１７１０を備える。回転可能シャフト１７１０は、回転可能シャフト１７１０がモータ出力シャフトと共に回転するように、モータアセンブリ１６００の出力シャフトに動作可能に装着される。ハンドルフレーム１５１０は、長手方向開口部１７３０を通って延在し、回転可能シャフト１７１０を回転可能に支持する。結果として、ハンドルフレーム１５１０は、回転可能シャフト１７１０の軸受として機能する。ハンドルフレーム１５１０及び回転可能シャフト１７１０は、駆動モジュール１１１０の装着インターフェース１１３０から遠位に延在し、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられたときに、シャフトアセンブリ２０００上の対応する構成要素と連結される。主に図３～図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、フレーム２５００及び駆動システム２７００を更に備える。フレーム２５００は、シャフトアセンブリ２０００を通って延在する長手方向シャフト２５１０と、シャフト２５１０から近位に延在する複数の電気接点又はピン２５２０と、を備える。シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に取り付けられると、シャフトフレーム２５１０上の電気接点２５２０は、ハンドルフレーム１５１０上の電気接点１５２０と係合し、それらの間に電気経路を形成する。
上記と同様に、駆動システム２７００は、回転可能な駆動シャフト２７１０を備え、これは、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられたときに、駆動シャフト２７１０が駆動シャフト１７１０と共に回転するように、ハンドル１０００の回転可能な駆動シャフト１７１０に動作可能に連結される。この目的のため、駆動シャフト２７１０はスプライン付き近位端２７２０を備え、これは、駆動シャフト１７１０がモータアセンブリ１６００によって回転されるときに駆動シャフト１７１０及び２７１０が一緒に回転するように、駆動シャフト１７１０のスプライン付き遠位端１７２０と嵌合する。駆動シャフト１７１０と２７１０との間のスプライン相互接続の性質、並びにフレーム１５１０と２５１０との間の電気的相互接続の性質を考慮すると、シャフトアセンブリ２０００は、長手方向軸に沿ってハンドル１０００に組み付けられる。しかしながら、駆動シャフト１７１０と２７１０との間の動作可能な相互接続、並びにフレーム１５１０と２５１０との間の電気的相互接続は、シャフトアセンブリが任意の好適な方法でハンドル１０００に組み付けられ得る任意の好適な構成を備えることができる。
上述したように、図３～図８を参照すると、駆動モジュール１１１０の装着インターフェース１１３０は、例えば、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び５０００上の対応する装着インターフェースに連結されるように構成されている。例えば、シャフトアセンブリ２０００は、駆動モジュール１１００の装着インターフェース１１３０に連結されるように構成された装着インターフェース２１３０を備える。より具体的には、シャフトアセンブリ２０００の近位部分２１００は、装着インターフェース２１３０を画定するハウジング２１１０を備える。主に図８を参照すると、駆動モジュール１１００は、シャフトアセンブリ２０００の装着インターフェース２１３０を駆動モジュール１１００の装着インターフェース１１３０に対して解放可能に保持するように構成されたラッチ１１４０を備える。駆動モジュール１１００及びシャフトアセンブリ２０００が、上述のように長手方向軸に沿って一緒になったとき、ラッチ１１４０は、装着インターフェース２１３０に接触し、ロック解除位置へと外向きに回転する。主に図８、図１０、及び図１１を参照すると、各ラッチ１１４０は、ロック端部１１４２及び枢動部分１１４４を備える。各ラッチ１１４０の枢動部分１１４４は、駆動モジュール１１００のハウジング１１１０に回転可能に連結され、ラッチ１１４０が外向きに回転されると、ラッチ１１４０は枢動部分１１４４を中心に回転する。特に、各ラッチ１１４０は、ラッチ１１４０をロック位置に内向きに付勢するように構成された付勢ばね１１４６を更に備える。各付勢ばね１１４６は、付勢ばね１１４６がラッチ１１４０に付勢力を加えるように、駆動モジュール１１００のラッチ１１４０とハウジング１１１０との間で圧縮される。しかしながら、このような付勢力は、ラッチ１１４０がシャフトアセンブリ２０００によってそれらのロック解除位置へと外向きに回転されるときに打ち消される。これにより、ラッチ１１４０が装着インターフェース２１３０に接触した後に外向きに回転すると、ラッチ１１４０のロック端部１１４２は、装着インターフェース２１３０内に画定されたラッチ窓２１４０内に入ることができる。ロック端部１１４２がラッチ窓２１４０を通過すると、ばね１１４６はラッチ１１４０を自身のロック位置に戻すことができる。各ロック端部１１４２は、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００にしっかりと保持するロック肩部又は表面を備える。
上記に加えて、付勢ばね１１４６はラッチ１１４０をそのロック位置に保持する。遠位端１１４２は、ラッチ１１４０がそれらのロック位置にあるときに、シャフトアセンブリ２０００と駆動モジュール１１００との間の相対的な長手方向の移動、すなわち長手方向軸に沿った並進を防止するか、又は少なくとも抑制するようにサイズ決め及び構成される。更に、ラッチ１１４０及びラッチ窓１２４０は、シャフトアセンブリ２０００と駆動モジュール１１００との間の相対的な横方向の移動、すなわち長手方向軸に対して横方向の並進を防止するようにサイズ決め及び構成される。加えて、ラッチ１１４０及びラッチ窓２１４０は、シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に対して回転することを防止するようにサイズ決め及び構成される。駆動モジュール１１００は、臨床医によって押下されるとラッチ１１４０をそれらのロック位置からそれらのロック解除位置へと移動させる解放アクチュエータ１１５０を更に備える。駆動モジュール１１００は、ハンドルハウジング１１１０の第１の側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第１の解放アクチュエータ１１５０と、ハンドルハウジング１１１０の第２の側、又は反対側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第２の解放アクチュエータ１１５０と、を備える。解放アクチュエータ１１５０は別々に作動可能であるが、通常、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００から完全にロック解除し、シャフトアセンブリ２０００を駆動モジュール１１００から取り外すことを可能にするために、解放アクチュエータ１１５０の両方を押下する必要がある。これにより、シャフトアセンブリ２０００は、１つの解放アクチュエータ１１５０のみを押下することによって、駆動モジュール１１００から取り外すことが可能となる。
シャフトアセンブリ２０００がハンドル１０００に固設され、例えば、エンドエフェクタ７０００がシャフト２０００に組み付けられると、臨床医は、ハンドル１０００を操作してエンドエフェクタ７０００を患者に挿入することができる。少なくとも１つの例では、エンドエフェクタ７０００は、トロカールを通して患者に挿入され、次いで、患者の組織に対してエンドエフェクタアセンブリ７０００のジョーアセンブリ７１００を位置付けるために操作される。しばしば、ジョーアセンブリ７１００は、トロカールを通して嵌合するために、その閉鎖構成又はクランプ構成とする必要がある。トロカールを貫通すると、ジョーアセンブリ７１００は、患者組織がジョーアセンブリ７１００のジョーの間に嵌合するように開放することができる。そのような時点で、ジョーアセンブリ７１００は、ジョーの間の患者組織をクランプするために、その閉鎖構成に戻ることができる。ジョーアセンブリ７１００によって患者組織に加えられるクランプ力は、外科手術中に組織を移動させるか、又は別の方法で操作するのに十分である。その後、ジョーアセンブリ７１００を再び開放して、患者組織をエンドエフェクタ７０００から解放することができる。このプロセスは、患者からエンドエフェクタ７０００を取り除くことが望ましくなるまで、繰り返され得る。そのような時点で、ジョーアセンブリ７１００は、その閉鎖構成に戻され、トロカールを通して後退させることができる。エンドエフェクタ７０００が、開放切開部を通して、又はトロカールを使用せずに患者に挿入される、他の外科的技術が想定される。いずれにしても、ジョーアセンブリ７１００は、外科的技術を通じて数回開閉されなければならない場合があることが想定される。
再び図３～図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、クランプトリガシステム２６００及び制御システム２８００を更に備える。クランプトリガシステム２６００は、シャフトアセンブリ２０００の近位ハウジング２１１０に回転可能に接続されたクランプトリガ２６１０を備える。後述するように、クランプトリガ２６１０が作動されると、クランプトリガ２６１０は、モータ１６１０を作動させてエンドエフェクタ７０００のジョー駆動装置を動作させる。クランプトリガ２６１０は、ハンドル１０００を保持しながら臨床医によって把持可能な細長い部分を備える。クランプトリガ２６１０は、クランプトリガ２６１０が固定された軸、又は少なくとも実質的に固定された軸を中心に回転可能であるように、近位ハウジング２１１０の装着部分２１２０に枢動可能に接続される装着部分２６２０を更に備える。閉鎖トリガ２６１０は、遠位位置と近位位置との間で回転可能であり、閉鎖トリガ２６１０の近位位置は、遠位位置よりもハンドル１０００のピストルグリップに近い。閉鎖トリガ２６１０は、近位ハウジング２１１０内で回転する、そこから延在するタブ２６１５を更に備える。閉鎖トリガ２６１０がその遠位位置にあるとき、タブ２６１５は、近位ハウジング２１１０上に装着されたスイッチ２１１５の上方に位置付けられるが、接触はしていない。スイッチ２１１５は、その開放状態にある閉鎖トリガ２６１０の作動を検出するように構成された電気回路の一部であり、閉鎖トリガ２６１０は開放位置にある。閉鎖トリガ２６１０がその近位位置に移動されると、タブ２６１５はスイッチ２１１５と接触し、電気回路を閉鎖する。様々な例において、スイッチ２１１５は、例えば、閉鎖トリガ２６１０のタブ２６１５によって接触されたときに開放状態と閉鎖状態との間で機械的に切り替えられるトグルスイッチを備え得る。特定の例では、スイッチ２１１５は、例えば、近接センサ、及び／又は任意の好適なタイプのセンサを備え得る。少なくとも１つの例では、スイッチ２１１５は、閉鎖トリガ２６１０が回転された量を検出し、その回転量に基づいてモータ１６１０が動作される速度を制御し得るホール効果センサを備える。そのような例では、閉鎖トリガ２６１０のより大きな回転により、モータ１６１０の速度が速くなり、その一方で、より小さい回転は、例えば、より遅い速度をもたらす。いずれにしても、電気回路は、シャフトアセンブリ２０００の制御システム２８００と通信し、これは、以下でより詳細に説明する。
上記に加えて、シャフトアセンブリ２０００の制御システム２８００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２８１０、少なくとも１つのマイクロプロセッサ２８２０、及び少なくとも１つのメモリデバイス２８３０を備える。基板２８１０は、剛性及び／又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ２８２０及びメモリデバイス２８３０は、ハンドル１０００の制御システム１８００と通信する基板２８１０上に画定された制御回路の一部である。シャフトアセンブリ２０００は、信号通信システム２９００を更に備え、ハンドル１０００は、シャフト制御システム２８００とハンドル制御システム１８００との間でデータを伝送するように構成された信号通信システム１９００を更に備える。信号通信システム２９００は、任意の好適なアナログ及び／又はデジタル構成要素を利用して、信号通信システム１９００にデータを伝送するように構成される。様々な例において、通信システム２９００及び１９００は、マイクロプロセッサ１８２０の入力ゲートがマイクロプロセッサ２８２０の出力ゲートによって少なくとも部分的に直接制御されることを可能にする、複数の離散したチャネルを使用して通信することができる。いくつかの例では、通信システム２９００及び１９００は、多重化を利用することができる。少なくとも１つのこのような例において、制御システム２９００は、単一の複合信号の形態で同時にキャリアチャネル上で複数の信号を、複合信号から分離信号を復元する制御システム１９００の多重化デバイスに同時に送信する、多重化デバイスを含む。
通信システム２９００は、回路基板２８１０に装着された電気コネクタ２９１０を備える。電気コネクタ２９１０は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトと、を備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板２８１０内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雄型ピンを備える。他の例では、雄型ピンは、例えば、ゼロ挿入力（zero-insertion-force、ＺＩＦ）ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。通信システム１９００は、回路基板１８１０に装着された電気コネクタ１９１０を備える。電気コネクタ１９１０は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトと、を備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板１８１０内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雌型ピンを備える。他の例では、雌型ピンは、例えば、ゼロ挿入力（ＺＩＦ）ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。シャフトアセンブリ２０００が駆動モジュール１１００に組み付けられると、電気コネクタ２９１０は、電気接点が電気的経路をそれらの間に形成するように、電気コネクタ１９１０に動作可能に連結される。上述したように、コネクタ１９１０及び２９１０は、任意の好適な電気接点を備えることができる。更に、通信システム１９００及び２９００は、任意の好適な方法で互いに通信することができる。様々な例において、通信システム１９００及び２９００は無線で通信する。少なくとも１つのそのような例では、通信システム２９００は無線信号送信機を備え、通信システム１９００は、シャフトアセンブリ２０００がハンドル１０００にデータを無線通信できるように無線信号受信機を備える。同様に、通信システム１９００は無線信号送信機を備えることができ、通信システム２９００は、ハンドル１０００がシャフトアセンブリ２０００にデータを無線通信できるように、無線信号受信機を備えることができる。
上述のように、ハンドル１０００の制御システム１８００は、ハンドル１０００の電力回路と通信し、ハンドル１０００の電力回路を制御するように構成されている。ハンドル制御システム１８００はまた、ハンドル１０００の電力回路によって電力供給される。ハンドル通信システム１９００は、ハンドル制御システム１８００と信号通信し、ハンドル１０００の電力回路によっても電力供給される。ハンドル通信システム１９００は、ハンドル制御システム１８００を介してハンドル電力回路によって電力供給されるが、電力回路によって直接電力供給され得る。また上述したように、ハンドル通信システム１９００は、シャフト通信システム２９００と信号通信する。これにより、シャフト通信システム２９００はまた、ハンドル通信システム１９００を介してハンドル電力回路によって電力供給される。この目的のため、電気コネクタ１９１０及び２０１０は、ハンドル１０００とシャフトアセンブリ２０００との間の１つ又は２つ以上の信号回路及び１つ又は２つ以上の電力回路の両方を接続する。更に、シャフト通信システム２９００は、上述のようにシャフト制御システム２８００と信号通信し、また、シャフト制御システム２８００に電力を供給するように構成されている。したがって、制御システム１８００及び２８００並びに通信システム１９００及び２９００は全て、ハンドル１０００の電力回路によって電力供給される。しかしながら、代替的な実施形態では、シャフトアセンブリ２０００が、１つ又は２つ以上の電池などのそれ自体の電源、並びに電池からハンドルシステム２８００及び２９００に電力を供給するように構成された電力回路を備えることが想定される。少なくとも１つのこのような実施形態において、ハンドル制御システム１８００及びハンドル通信システム１９００は、ハンドル電力システム及びシャフト制御システム２８００によって電力供給され、ハンドル通信システム２９００は、シャフト電力システムによって電力供給される。
上記に加えて、クランプトリガ２６１０の作動は、シャフト制御システム２８００によって検出され、通信システム２９００及び１９００を介してハンドル制御システム１８００に通信される。クランプトリガ２６１０が作動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００の電動モータ１６１０に電力を供給して、ハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０及びシャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０を、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を閉鎖する方向に回転させる。駆動シャフト２７１０の回転をジョーアセンブリ７１００の閉鎖運動に変換するための機構は、以下でより詳細に説明される。クランプトリガ２６１０がその作動位置に保持される限り、電気モータ１６１０は、ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達するまで駆動シャフト１７１０を回転させる。ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断する。ハンドル制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００が任意の好適な方法でその完全にクランプされた位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム１８００は、電動モータ１６１０の出力シャフトの回転を監視し、その回転をカウントするエンコーダシステムを備えることができ、回転数が所定の閾値に達すると、ハンドル制御システム１８００は、電動モータ１６１０への電力の供給を停止することができる。少なくとも１つの例では、エンドエフェクタアセンブリ７０００は、ジョーアセンブリ７１００がその完全にクランプされた位置に達したときを検出するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを備えることができる。少なくとも１つのこのような例において、エンドエフェクタ７０００内のセンサは、例えば電気接点１５２０及び２５２０を含み得るシャフトアセンブリ２０００を通って延在する電気回路を介してハンドル制御システム１８００と信号通信する。
クランプトリガ２６１０がその近位位置から遠位に回転されると、スイッチ２１１５は開放され、これはシャフト制御システム２８００によって検出され、通信システム２９００及び１９００を介してハンドル制御システム１８００に通信される。クランプトリガ２６１０がその作動位置から移動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００の電気モータ１６１０に印加される電圧差の極性を逆転させて、ハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０及びシャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０を反対方向に回転させる。結果として、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００が開放することになる。ジョーアセンブリ７１００がその完全開放位置に達すると、ハンドル制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力を切断する。ハンドル制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００が任意の好適な方法でその完全開放位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム１８００は、エンコーダシステム及び／又は上述の１つ若しくは２つ以上のセンサを利用して、ジョーアセンブリ７１００の構成を判定することができる。上記を考慮すると、臨床医は、ジョーアセンブリ７１００をそのクランプ構成に維持するために、クランプトリガ２６１０をその作動位置に保持することに関して注意する必要があり、そうでなければ、制御システム１８００はジョーアセンブリ７１００を開放することになる。これを念頭に置いて、シャフトアセンブリ２０００は、ジョーアセンブリ７１００の偶発的な開放を防止するために、クランプトリガ２６１０をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたアクチュエータラッチ２６３０を更に備える。アクチュエータラッチ２６３０は、臨床医によって手動で解放されるか、ないしは別の方法で無効にされて、クランプトリガ２６１０を遠位に回転させ、ジョーアセンブリ７１００を開放することができる。
クランプトリガシステム２６００は、例えば、クランプトリガシステム２６００の閉鎖に抵抗するように構成された、ねじりばねなどの弾性付勢部材を更に備える。ねじりばねはまた、クランプトリガ２６１０の突然の移動及び／又はジッタを低減及び／又は軽減するのを支援することができる。このようなねじりばねはまた、クランプトリガ２６１０が解放されると、クランプトリガ２６１０をその非作動位置に自動的に戻すことができる。上記のアクチュエータラッチ２６３０は、クランプトリガ２６１０をその作動位置に、ねじりばねの付勢力に対して好適に保持することができる。
上述したように、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させてジョーアセンブリ７１００を開閉する。制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を同じ速度で開閉するように構成されている。そのような例では、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉する際に、異なる電圧極性を有する電気モータ１６１０に同じ電圧パルスを印加する。これにより、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を異なる速度で開閉するように構成され得る。例えば、ジョーアセンブリ７１００は、第１の速度で閉鎖し、第１の速度よりも速い第２の速度で開放することができる。そのような例では、より遅い閉鎖速度は、臨床医に、組織をクランプしながらジョーアセンブリ７１００をより良好に位置付ける機会を与える。あるいは、制御システム１８００は、より遅い速度でジョーアセンブリ７１００を開放することができる。そのような例では、開放速度が遅いほど、開放ジョーが隣接する組織と衝突する可能性が低くなる。いずれの場合も、制御システム１８００は、電圧パルスの持続時間を減少させることができ、かつ／又は電圧パルス間の持続時間を増加させて、ジョーアセンブリ７１００の運動を減速かつ／又は加速させることができる。
上述のように、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を特定の構成に位置決めするコマンドとしてクランプトリガ２６１０の位置を解釈するように構成されている。例えば、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとしてクランプトリガ２６１０の最近位位置と、ジョーアセンブリ７１００を開放するためのコマンドとしてクランプトリガの任意の他の位置を解釈するように構成されている。これにより、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとして、単一の位置の代わりに、位置の近位範囲におけるクランプトリガ２６１０の位置を解釈するように構成され得る。このような構成は、ジョーアセンブリ７０００が臨床医の入力に応じてより良好になることを可能にし得る。そのような例では、クランプトリガ２６１０の運動範囲は、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するコマンドとして解釈される近位範囲と、ジョーアセンブリ７１００を開放するためのコマンドとして解釈される遠位範囲と、に分割される。少なくとも１つの例では、クランプトリガ２６１０の運動範囲は、近位範囲と遠位範囲との間の中間範囲を有し得る。クランプトリガ２６１０が中間範囲にあるとき、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉しないコマンドとしてクランプトリガ２６１０の位置を解釈することができる。そのような中間範囲は、開放範囲と閉鎖範囲との間のジッタの可能性を防止又は低減することができる。上述の例では、制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００を開閉する累積コマンドを無視するように構成され得る。例えば、閉鎖トリガ２６１０が既に最近位位置へと完全に後退している場合、制御アセンブリ１８００は、クランプトリガ２６１０が遠位又は開放範囲に入るまで、近位又はクランプ範囲におけるクランプトリガ２６１０の運動を無視することができ、そのような時点で、制御システム１８００は、次いで、電気モータ１６１０を作動させて、ジョーアセンブリ７１００を開放することができる。
特定の例では、上記に加えて、クランプトリガ範囲内のクランプトリガ２６１０の位置、又はクランプトリガ範囲の少なくとも一部分は、臨床医が電動モータ１６１０の速度（したがって、ジョーアセンブリ７１００が制御アセンブリ１８００によって開閉される速度）を制御することができる。少なくとも１つの例では、センサ２１１５は、ホール効果センサ、及び／又は、その遠位の非作動位置とその近位の完全作動位置との間のクランプトリガ２６１０の位置を検出するように構成された任意の他の好適なセンサを備える。ホール効果センサは、ハンドル制御システム１８００がクランプトリガ２６１０の位置に応じて電気モータ１６１０の速度を制御できるように、シャフト制御システム２８００を介してハンドル制御システム１８００に信号を伝送するように構成されている。少なくとも１つの例では、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０の速度を、クランプトリガ２６１０の位置に比例して、又は直線的に制御する。例えば、クランプトリガ２６１０がその範囲を通って半分に移動される場合、ハンドル制御システム１８００は、クランプトリガ２６１０が完全に後退したときに電気モータ１６１０が動作する速度の半分で電気モータ１６１０を動作させる。同様に、クランプトリガ２６１０がその範囲を通って４分の１に移動される場合、ハンドル制御システム１８００は、クランプトリガ２６１０が完全に後退したときに電気モータ１６１０が動作する速度の４分の１で電気モータ１６１０を動作させる。ハンドル制御システム１８００が、クランプトリガ２６１０の位置に対して非線形に電気モータ１６１０の速度を制御する他の実施形態が想定される。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、クランプトリガ範囲の遠位部分において電気モータ１６１０をゆっくりと動作させる一方で、クランプトリガ範囲の近位部分内の電気モータ１６１０の速度を素早く加速させる。
上述したように、クランプトリガ２６１０は、電気モータ１６１０を動作させてエンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を開閉するように移動可能である。電気モータ１６１０はまた、エンドエフェクタ７０００を長手方向軸を中心に回転させ、エンドエフェクタ７０００をシャフトアセンブリ２０００の関節運動ジョイント２３００を中心に細長いシャフト２２００に対して関節運動させるように動作可能である。主に図７～図８を参照すると、駆動モジュール１１００は、回転アクチュエータ１４２０及び関節運動アクチュエータ１４３０を含む入力システム１４００を備える。入力システム１４００は、制御システム１８００のプリント回路基板（ＰＣＢ）１８１０と信号通信するプリント回路基板（ＰＣＢ）１４１０を更に備える。駆動モジュール１１００は、例えば可撓性の配線ハーネス又はリボンなどの電気回路を備え、これは入力システム１４００が制御システム１８００と通信することを可能にする。回転アクチュエータ１４２０は、ハウジング１１１０上に回転可能に支持され、以下でより詳細に説明するように、入力基板１４１０及び／又は制御基板１８１０と信号通信する。関節運動アクチュエータ１４３０は、以下でより詳細に説明するように、入力基板１４１０及び／又は制御基板１８１０によって支持され、かつそれらと信号通信する。
主に図８、図１０及び図１１を参照すると、ハンドルハウジング１１１０は、上記に加えて、遠位装着インターフェース１１３０に隣接して内部に画定された環状溝又はスロットを備える。回転アクチュエータ１４２０は、環状溝内に回転可能に支持された環状リング１４２２を備え、環状溝の側壁の構成により、環状リング１４２２は、ハンドルハウジング１１１０に対して長手方向及び／又は横方向に並進しないように拘束される。環状リング１４２２は、駆動モジュール１１００のフレーム１５００を通って延在する長手方向軸を中心に、第１又は時計回りの方向及び第２又は反時計回りの方向に回転可能である。回転アクチュエータ１４２０は、環状リング１４２２の回転を検出するように構成された１つ又は２つ以上のセンサを備える。少なくとも１つの例では、回転アクチュエータ１４２０は、駆動モジュール１１００の第１の側に位置付けられた第１のセンサと、駆動モジュール１１００の第２の側、又は反対側に位置付けられた第２のセンサと、を備え、環状リング１４２２は、第１及び第２のセンサによって検出可能な検出可能要素を備える。第１のセンサは、環状リング１４２２が第１の方向に回転されたときを検出するように構成されており、第２のセンサは、環状リング１４２２が第２の方向に回転されたときを検出するように構成されている。第１のセンサが、環状リング１４２２が第１の方向に回転されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、以下でより詳細に記載されるように、ハンドル駆動シャフト１７１０、駆動シャフト２７１０及びエンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。同様に、ハンドル制御システム１８００は、第２のセンサが、環状リング１４２２が第２の方向に回転したことを検出すると、ハンドル駆動シャフト１７１０、駆動シャフト２７１０及びエンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。上記を考慮して、読者は、クランプトリガ２６１０及び回転アクチュエータ１４２０は両方とも駆動シャフト２７１０を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。
様々な実施形態において、上記に加えて、第１及び第２のセンサは、環状リング１４２２の検出可能要素によって機械的に閉鎖可能であるスイッチを備える。環状リング１４２２が中心位置から第１の方向に回転されると、検出可能要素は、第１のセンサのスイッチを閉鎖する。第１のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。環状リング１４２２が第２の方向に中心位置に向かって回転されると、検出可能要素は第１のスイッチから係合解除され、第１のスイッチは再び開放される。第１のスイッチが再び開放されると、制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力に切断して、エンドエフェクタ７０００の回転を停止する。同様に、検出可能要素は、環状リング１４２２が中心位置から第２の方向に回転されるときに、第２のセンサのスイッチを閉鎖する。第２のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。環状リング１４２２が第１の方向に中心位置に向かって回転されるとき、検出可能要素は、第２のスイッチから係合解除され、第２のスイッチは再び開放される。第２のスイッチが再び開放されると、制御システム１８００は電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の回転を停止する。
様々な実施形態において、上記に加えて、回転アクチュエータ１４２０の第１及び第２のセンサは、例えば、近接センサを備える。特定の実施形態では、回転アクチュエータ１４２０の第１及び第２のセンサは、ホール効果センサ、並びに／又は環状リング１４２２の検出可能要素と第１及び第２のセンサとの間の距離を検出するように構成された任意の好適なセンサを備える。第１のホール効果センサが、環状リング１４２２が第１の方向に回転したことを検出した場合、次いで、上述のように、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。加えて、制御システム１８００は、検出可能要素が第１のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第１のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ７０００を回転させることができる。第２のホール効果センサが、環状リング１４２２が第２の方向に回転したことを検出した場合、上述のように、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。加えて、制御システム１８００は、検出可能要素が第２のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第２のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ７０００を回転させることができる。結果として、エンドエフェクタ７０００が回転する速度は、環状リング１４２２が回転する量又は程度の関数である。制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を回転させる方向及び速度を判定するとき、第１のホール効果センサ及び第２のホール効果センサの両方からの入力を評価するように更に構成されている。様々な例において、制御システム１８００は、データの主要ソースとして、環状リング１４２２の検出可能要素に最も近いホール効果センサを、データの主要ソースによって提供されたデータを二重検査するためのデータの確認ソースとして、検出可能要素から最も遠いホール効果センサを使用することができる。制御システム１８００は、制御システム１８００が競合するデータを提供する状況を解決するためのデータ完全性プロトコルを更に備えることができる。いずれにせよ、ホール効果センサが、検出可能要素がその中心位置、又は第１のホール効果センサと第２のホール効果センサとの間の等距離の位置にあることを検出したとき、ハンドル制御システム１８００は、ハンドル制御システム１８００がエンドエフェクタ７０００を回転させない中立状態に入ることができる。少なくとも１つのこのような例において、制御システム１８００は、検出可能要素が位置の中央範囲にあるとき、その中立状態に入ることができる。このような構成は、臨床医がエンドエフェクタ７０００を回転させることを意図していないときに回転ジッタの可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。
上記に加えて、回転アクチュエータ１４２０は、臨床医によって解放されるとき、回転アクチュエータ１４２０を中心に、又は少なくとも実質的に中心になるように構成された１つ又は２つ以上のばねを備えることができる。そのような例では、ばねは電気モータ１６１０を遮断し、エンドエフェクタ７０００の回転を停止するように作用することができる。少なくとも１つの例では、回転アクチュエータ１４２０は、回転アクチュエータ１４２０を第１の方向に回転させるように構成された第１のねじりばねと、回転アクチュエータ１４２０を第２の方向に回転させるように構成された第２のねじりばねと、を備える。第１及び第２のねじりばねは、第１及び第２のねじりばねのバランスによって加えられる力及び／又はトルクが、その中心位置で回転アクチュエータ１４２０を少なくとも実質的に均衡させるように、同じ又は少なくとも実質的に同じばね定数を有し得る。
上記を考慮して、読者は、クランプトリガ２６１０及び回転アクチュエータ１４２０は両方とも駆動シャフト２７１０を回転させるように動作可能であり、それぞれ、ジョーアセンブリ７１００を動作させるか、又はエンドエフェクタ７０００を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。これらの機能を選択的に実行するために駆動シャフト２７１０の回転を使用するシステムは、以下により詳細に記載される。
主に図７及び図８を参照すると、関節運動アクチュエータ１４３０は、第１の押しボタン１４３２及び第２の押しボタン１４３４を備える。第１の押しボタン１４３２は第１の関節運動制御回路の一部であり、第２の押しボタン１４３４は入力システム１４００の第２の関節運動回路の一部である。第１の押しボタン１４３２は、第１の押しボタン１４３２が押下されたときに閉鎖される第１のスイッチを備える。ハンドル制御システム１８００は、第１のスイッチの閉鎖、更には第１の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム１８００が第１の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、関節運動ジョイント２３００を中心に第１の関節運動方向にエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。第１の押しボタン１４３２が臨床医によって解放されると、第１の関節運動制御回路が開放され、制御システム１８００によって検出されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断してエンドエフェクタ７０００の関節運動を停止する。
様々な例において、上記に加えて、エンドエフェクタ７０００の関節運動範囲は制限されており、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００が第１の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ１６１０の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ２０００は、エンドエフェクタ７０００が第１の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第１のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム１８００が、エンドエフェクタ７０００が第１の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の関節運動を停止することができる。
上記と同様に、第２の押しボタン１４３４は、第２の押しボタン１４３４が押下されたときに閉鎖される第２のスイッチを備える。ハンドル制御システム１８００は、第２のスイッチの閉鎖、更には第２の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム１８００が第２の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム１８００は、電気モータ１６１０を動作させて、関節運動ジョイント２３００を中心に第２の方向にエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。第２の押しボタン１４３４が臨床医によって解放されると、第２の関節運動制御回路が開放され、制御システム１８００によって検出されると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断してエンドエフェクタ７０００の関節運動を停止する。
様々な例において、エンドエフェクタ７０００の関節運動範囲は制限されており、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００が第２の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ１６１０の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ２０００は、エンドエフェクタ７０００が第２の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第２のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム１８００が、エンドエフェクタ７０００が第２の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム１８００は、電気モータ１６１０への電力を切断して、エンドエフェクタ７０００の関節運動を停止することができる。
上述のように、エンドエフェクタ７０００は、中心又は非関節運動位置（図１５）から第１の方向（図１６）及び／又は第２の方向（図１７）で関節運動可能である。エンドエフェクタ７０００が関節運動されると、臨床医は、第１及び第２の関節運動押しボタン１４３２及び１４３４を使用することによってエンドエフェクタ７０００を再センタリングすることを試み得る。読者が理解することができるように、臨床医は、例えば、エンドエフェクタ７０００が患者内に位置付けられると、完全に見えない場合があるため、エンドエフェクタ７０００を再センタリングするのに難儀する可能性がある。いくつかの例では、エンドエフェクタ７０００が再センタリングされていない、又は少なくとも実質的に再センタリングされていない場合、エンドエフェクタ７０００はトロカールを通って戻ることができない。これを念頭に置いて、制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００がその非関節運動位置又は中心位置に移動されるときに、臨床医にフィードバックを提供するように構成されている。少なくとも１つの例では、フィードバックは、音声フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときにビープなどの音を発するスピーカを備えることができる。特定の例では、フィードバックは、視覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときに点滅するハンドルハウジング１１１０上に位置付けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることができる。様々な例において、フィードバックは、触覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００がセンタリングされたときにハンドル１０００を振動させる偏心要素を備える電動モータを備えることができる。このようにエンドエフェクタ７０００を手動で再センタリングすることは、エンドエフェクタ７０００がその中心位置に近づいているときにモータ１６１０を減速させる制御システム１８００によって、促進され得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００がいずれかの方向においておよそ５度の中心内にあるとき、エンドエフェクタ７０００の関節運動を減速させる。
上記に加えて、又は上記の代わりに、ハンドル制御システム１８００は、エンドエフェクタ７０００を再センタリングするように構成され得る。少なくとも１つのこのような例において、ハンドル制御システム１８００は、関節運動アクチュエータ１４３０の関節運動ボタン１４３２及び１４３４の両方が同時に押下されると、エンドエフェクタ７０００を再センタリングすることができる。ハンドル制御システム１８００が、電気モータ１６１０の回転出力を監視するように構成されたエンコーダシステムを備えるとき、ハンドル制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００を再センタリング又は少なくとも実質的に再センタリングするために必要な関節運動の量及び方向を判定することができる。様々な例において、入力システム１４００は、例えば、押下されたときにエンドエフェクタ７０００を自動的にセンタリングするホームボタンを備えることができる。
主に図５及び図６を参照すると、シャフトアセンブリ２０００の細長いシャフト２２００は、近位部分２１００の近位ハウジング２１１０に装着された外側ハウジング又はチューブ２２１０を備える。外側ハウジング２２１０は、それを通って延在する長手方向開口部２２３０と、外側ハウジング２２１０を近位ハウジング２１１０に固設する近位フランジ２２２０と、を備える。シャフトアセンブリ２０００のフレーム２５００は、細長いシャフト２２００の長手方向開口部２２３０を通って延在する。より具体的には、シャフトフレーム２５００のシャフト２５１０は、長手方向開口部２２３０を通って延在するより小さいシャフト２５３０にネックダウンする。これにより、シャフトフレーム２５００は、任意の好適な構成を備えることができる。シャフトアセンブリ２０００の駆動システム２７００はまた、細長いシャフト２２００の長手方向開口部２２３０を通って延在する。より具体的には、シャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７１０は、長手方向開口部２２３０を通って延在するより小さい駆動シャフト２７３０にネックダウンする。これにより、シャフト駆動システム２７００は、任意の好適な構成を備えることができる。
主に図２０、図２３及び２４を参照すると、細長いシャフト２２００の外側ハウジング２２１０は、関節運動ジョイント２３００に延在する。関節運動ジョイント２３００は、近位フレーム２３１０と外側ハウジング２２１０との間の相対並進及び／又は回転がたとえあったとしてもほとんどないように外側ハウジング２２１０に装着された近位フレーム２３１０を備える。主に図２２を参照すると、近位フレーム２３１０は、外側ハウジング２２１０の側壁に装着された環状部分２３１２と、環状部分２３１２から遠位に延在するタブ２３１４と、を備える。関節運動ジョイント２３００は、フレーム２３１０に回転可能に装着され、遠位取り付け部分２４００の外側ハウジング２４１０に装着されたリンク２３２０及び２３４０を更に備える。リンク２３２０は、外側ハウジング２４１０に装着された遠位端２３２２を備える。より具体的には、リンク２３２０の遠位端２３２２は、外側ハウジング２４１０内に画定された装着スロット２４１２内に受容され、固定的に固設される。同様に、リンク２３４０は、外側ハウジング２４１０に装着された遠位端２３４２を備える。より具体的には、リンク２３４０の遠位端２３４２は、外側ハウジング２４１０内に画定された装着スロット内に受容され、固定的に固設される。リンク２３２０は、近位関節フレーム２３１０のタブ２３１４に回転可能に連結された近位端２３２４を備える。図２２には示されていないが、ピンは、近位端２３２４及びタブ２３１４に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。同様に、リンク２３４０は、近位関節フレーム２３１０のタブ２３１４に回転可能に連結された近位端２３４４を備える。図２２には示されていないが、ピンは、近位端２３４４及びタブ２３１４に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。これらの枢動軸は、同一直線上、又は少なくとも実質的に同一直線上にあり、関節運動ジョイント２３００の関節運動軸Ａを画定する。
主に図２０、図２３及び２４を参照すると、遠位取り付け部分２４００の外側ハウジング２４１０は、それを通って延在する長手方向開口部２４３０を備える。長手方向開口部２４３０は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００を受容するように構成されている。エンドエフェクタ７０００は、遠位取り付け部分２４００の長手方向開口部２４３０内に緊密に受容される外側ハウジング６２３０を備え、これにより、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対的な半径方向移動が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。近位取り付け部分７４００は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００内のエンドエフェクタロック６４００によって解放可能に係合される外側ハウジング６２３０上に画定されたロックノッチ７４１０の環状アレイを更に備える。エンドエフェクタロック６４００がロックノッチ７４１０のアレイと係合されると、エンドエフェクタロック６４００は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対的な長手方向の移動を防止するか、又は少なくとも抑制する。上記の結果として、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００とシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００との間の相対回転のみが可能となる。この目的のため、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００内に画定された長手方向開口部２４３０内に緊密に受容される。
上記に加えて、図２１を参照すると、外側ハウジング６２３０は、内部にＯリング６２７５を受容するように構成された、内部に画定された環状スロット又は陥凹６２７０を更に備える。Ｏリング６２７５は、エンドエフェクタ７０００が遠位取り付け部分２４００に挿入されるときに、外側ハウジング６２３０と長手方向開口部２４３０の側壁との間で圧縮される。Ｏリング６２７５は、Ｏリング６２７５がエンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間の意図しない相対回転を防止又は低減することができるように、エンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間の相対回転に抵抗するがこれを可能とするように構成されている。様々な例において、Ｏリング６２７５は、エンドエフェクタ７０００と遠位取り付け部分２４００との間に封止を提供して、例えば、シャフトアセンブリ２０００内への流体侵入の可能性を防止するか、又は少なくとも低減することができる。
図１４～図２１を参照すると、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００は、第１のジョー７１１０及び第２のジョー７１２０を備える。各ジョー７１１０、７１２０は、臨床医がエンドエフェクタ７０００で組織を切開するのを支援するように構成された遠位端を備える。各ジョー７１１０、７１２０は、臨床医がエンドエフェクタ７０００を用いて組織を把持してしっかり捕まえておくのを支援するように構成された複数の歯を更に備える。更に、主に図２１を参照すると、各ジョー７１１０、７１２０は、ジョー７１１０、７１２０を一緒に回転可能に接続する近位端（すなわち、近位端７１１５、７１２５）をそれぞれ備える。各近位端７１１５、７１２５は、ピン７１３０をその内部に緊密に受容するように構成された、内部を通って延在する開口部を備える。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０の近位端７１１５、７１２５に画定された開口部内に緊密に受容される中央本体７１３５を備え、これにより、ジョー７１１０、７１２０とピン７１３０との間の相対的な並進が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０を回転させ得るジョー軸Ｊを画定し、また、ジョー７１１０、７１２０をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に回転可能に装着する。より具体的には、外側ハウジング６２３０は、内部に画定された開口部を有する遠位延在タブ６２３５を備え、これはまた、ジョーアセンブリ７１００がエンドエフェクタ７０００のシャフト部分７２００に対して並進しないように、ピン７１３０を緊密に受容するように構成されている。ピン７１３０は、ジョー７１１０、７１２０がピン７１３０から外れることを防止し、またジョーアセンブリ７１００がシャフト部分７２００から外れることを防止する拡大端部を更に備える。この構成は、回転継手７３００を画定する。
主に図２１及び２３を参照すると、ジョー７１１０及び７１２０は、駆動リンク７１４０、駆動ナット７１５０、及び駆動ねじ６１３０を含むジョーアセンブリ駆動部によって、それらの開放位置と閉鎖位置との間で回転可能である。以下でより詳細に説明するように、駆動ねじ６１３０は、シャフト駆動システム２７００の駆動シャフト２７３０によって選択的に回転可能である。駆動ねじ６１３０は、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０内に画定されたスロット又は溝６２３２（図２５）内に緊密に受容される環状フランジ６１３２を備える。スロット６２３２の側壁は、駆動ねじ６１３０と外側ハウジング６２３０との間の長手方向及び／又は半径方向の並進を防止又は少なくとも抑制するが、駆動ねじ６１３０と外側ハウジング６２３０との間の相対的な回転運動を可能にするように構成されている。駆動ねじ６１３０は、駆動ナット７１５０に画定されたねじ山開口部７１６０とねじ式に係合するねじ山端部６１６０を更に備える。駆動ナット７１５０は、駆動ねじ６１３０と共に回転することを抑制され、結果として、駆動ねじ６１３０が回転されると駆動ナット７１５０が並進する。使用中、駆動ねじ６１３０は、第１の方向に回転して駆動ナット７１５０を近位に変位させ、第２の側、又は反対側の方向に回転して、駆動ナット７１５０を遠位に変位させる。駆動ナット７１５０は、駆動リンク７１４０から延在するピン７１４５を緊密に受容するように構成された、内部に画定された開口部を含む遠位端７１５５を更に備える。主に図２１を参照すると、第１の駆動リンク７１４０が遠位端７１５５の一方の側に取り付けられ、第２の駆動リンク７１４０が遠位端７１５５の反対側に取り付けられている。第１の駆動リンク７１４０は、そこから延在する別のピン７１４５を備え、これは、第１のジョー７１１０の近位端７１１５に画定された開口部内に緊密に受容され、同様に、第２の駆動リンク７１４０は、そこから延在する別のピンを備え、これは、第２のジョー７１２０の近位端７１２５に画定された開口部内に緊密に受容される。上記の結果として、駆動リンク７１４０は、ジョー７１１０及び７１２０を駆動ナット７１５０に動作可能に接続する。駆動ナット７１５０が上記のように駆動ねじ６１３０によって近位に駆動されるとき、ジョー７１１０、７１２０は、閉鎖構成又はクランプ構成に回転される。それに対応して、駆動ナット７１５０が駆動ねじ６１３０によって遠位に駆動されるとき、ジョー７１１０、７１２０はそれらの開放構成に回転される。
上述したように、制御システム１８００は、電気モータ１６１０を作動させて、３つの異なるエンドエフェクタ機能（ジョーアセンブリ７１００をクランプ／開放すること（図１４及び図１５）、エンドエフェクタ７０００を長手方向軸を中心に回転させること（図１８及び図１９）、及びエンドエフェクタ７０００を関節運動軸を中心に関節運動させること（図１６及び図１７））を実行するように構成される。主に図２６及び図２７を参照すると、制御システム１８００は、これらの３つのエンドエフェクタ機能を選択的に実行するためにトランスミッション６０００を動作させるように構成されている。トランスミッション６０００は、駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、駆動シャフト２７３０の回転をエンドエフェクタ７０００の駆動ねじ６１３０に選択的に伝達してジョーアセンブリ７１００を開閉するように構成された第１のクラッチシステム６１００を備える。トランスミッション６０００は、駆動シャフト２７３０の回転をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に選択的に伝達してエンドエフェクタ７０００を長手方向軸Ｌを中心に回転させるように構成された第２のクラッチシステム６２００を更に備える。トランスミッション６０００はまた、駆動シャフト２７３０の回転を関節運動ジョイント２３００に選択的に伝達して、関節運動軸Ａを中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動させるように構成された第３のクラッチシステム６３００を備える。クラッチシステム６１００、６２００及び６３００は、例えば、シャフト２５１０、コネクタピン２５２０、コネクタピン１５２０及びシャフト１５１０を通って延在する電気回路を介して制御システム１８００と電気通信する。少なくとも１つの例では、これらのクラッチ制御回路の各々は、例えば、２つのコネクタピン２５２０及び２つのコネクタピン１５２０を備える。
様々な例において、上記に加えて、シャフト２５１０及び／又はシャフト１５１０は、クラッチ制御回路の一部を形成する電気トレースを含むフレキシブル回路を備える。フレキシブル回路は、その中及び／又はその上に画定された導電経路を有するリボン又は基板を備えることができる。フレキシブル回路はまた、センサ及び／又は、例えば、それに装着された信号平滑化コンデンサなどの任意の固体構成要素を備えることができる。少なくとも１つの例では、導電経路の各々は、とりわけ、導電経路を介して伝送される信号の変動を均一にし得る１つ又は２つ以上の信号平滑化コンデンサを備えることができる。様々な例において、フレキシブル回路は、例えばエラストマーなどの少なくとも１つの材料でコーティングすることができ、この材料は、流体侵入に対してフレキシブル回路を封止することができる。
主に図２８を参照すると、第１のクラッチシステム６１００は、第１のクラッチ６１１０、拡張可能な第１の駆動リング６１２０及び第１の電磁アクチュエータ６１４０を備える。第１のクラッチ６１１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第１のクラッチ６１１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図２８）と、第１の電磁アクチュエータ６１４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図２９）との間で移動可能である。様々な例において、第１のクラッチ６１１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第１のクラッチ６１１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対するクラッチ６１１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６１１５を備える。より具体的には、クラッチ６１１０は、キースロット６１１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６１１５の遠位端がクラッチ６１１０の遠位移動を停止し、キースロット６１１５の近位端がクラッチ６１１０の近位移動を停止する。
第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき（図２８）、第１のクラッチ６１１０は駆動シャフト２１３０と共に回転するが、第１の駆動リング６１２０に回転運動を伝達しない。図２８に見られるように、第１のクラッチ６１１０は、第１の駆動リング６１２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第１のクラッチ６１１０の回転は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合解除状態にあるとき、駆動ねじ６１３０に伝達されない。第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるとき（図２９）、第１のクラッチ６１１０は、第１の駆動リング６１２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて駆動ねじ６１３０と接触するように、第１の駆動リング６１２０と係合される。少なくとも１つの例では、第１の駆動リング６１２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図２９に見られるように、第１の駆動リング６１２０は、駆動ねじ６１３０の環状内側側壁６１３５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第１のクラッチ６１１０の回転は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに駆動ねじ６１３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第１のクラッチアセンブリ６１００は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成及び閉鎖構成に移動させることができる。
上述したように、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチ６１１０をその係合解除（図２８）と係合（図２９）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図２８を参照すると、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合解除状態にあるときに、第１のクラッチ６１１０を第１の駆動リング６１２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第１の電磁アクチュエータ６１４０は、巻回コイルを含む第１の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気シャフト回路に連続的に印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第１のクラッチ６１１０が、第１の駆動リング６１２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第１のクラッチアセンブリ６１００は、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、駆動ねじ６１３０に装着された第１のクラッチロック６１５０を更に備える。第１のクラッチロック６１５０は、第１のクラッチ６１１０が第１の駆動リング６１２０と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減するように構成されている。図２８に示されるように、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき、第１のクラッチロック６１５０は、第１のクラッチ６１１０の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び／又は干渉力を介して第１のクラッチ６１１０を定位置に保持する。少なくとも１つの例では、第１のクラッチロック６１５０は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第１のクラッチロック６１５０は、電磁力によって第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。いずれにしても、以下でより詳細に説明するように、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、これらの力を打ち消す電磁引力を第１のクラッチ６１１０に加えることができる。
上記に加えて、図２９を参照すると、第１の電磁アクチュエータ６１４０は、第１のクラッチアセンブリ６１００がその係合状態にあるときに、第１のクラッチ６１１０を第１の駆動リング６１２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第１の電磁アクチュエータ６１４０のコイルは、電流が第１の電気クラッチ回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第１の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第１のクラッチ６１１０をその係合位置に連続的に保持し、第１の駆動リング６１２０と駆動ねじ６１３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第１のクラッチ６１１０は、第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるときに、第１の駆動リング６１２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００をその係合状態に保持するために、第１の電気クラッチ回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０が第１の駆動リング６１２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性の印加を停止することができる。
特に、上記に加えて、第１のクラッチロック６１５０はまた、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるときにジョーアセンブリ駆動部をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図２８を参照すると、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるとき、駆動ねじ６１３０が外側ハウジング６２３０に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第１のクラッチ６１１０は、駆動ねじ６１３０内の第１のクラッチロック６１５０をエンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０と係合させる。外側ハウジング６２３０は、第１のクラッチロック６１５０を受容するように構成された、内部に画定されたスロット６２３５を備える。第１のクラッチ６１１０がその係合位置に移動されると、図２９を参照すると、第１のクラッチ６１１０はもはや第１のクラッチロック６１５０と係合されず、結果として、第１のクラッチロック６１５０はもはや外側ハウジング６２３０と係合するように付勢されず、駆動ねじ６１３０は外側ハウジング６２３０に対して自由に回転することができる。上記の結果として、第１のクラッチ６１１０は、少なくとも２つのことを行うことができる。すなわち、第１のクラッチ６１１０がその係合位置にあるときにジョー駆動装置を動作させ、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置にあるときにジョー駆動装置をロックアウトすることができる。
更に、上記に加えて、ねじ山付き部分６１６０及び７１６０のねじ山は、ジョー駆動装置の逆駆動を防止するか、又は少なくともそれに抵抗するように構成することができる。少なくとも１つの例では、ねじ山付き部分６１６０及び７１６０のねじ山ピッチ及び／又は角度は、ジョーアセンブリ７１００の逆駆動又は意図しない開口部を防止するように選択することができる。上記の結果、ジョーアセンブリ７１００が意図せず開放又は閉鎖する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。
主に図３０を参照すると、第２のクラッチシステム６２００は、第２のクラッチ６２１０、拡張可能な第２の駆動リング６２２０及び第２の電磁アクチュエータ６２４０を備える。第２のクラッチ６２１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第２のクラッチ６２１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図３０）と、第２の電磁アクチュエータ６２４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図３１）との間で移動可能である。様々な例において、第２のクラッチ６２１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第２のクラッチ６２１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対する第２のクラッチ６２１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６２１５を備える。より具体的には、第２のクラッチ６２１０は、キースロット６２１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６２１５の遠位端が第２のクラッチ６２１０の遠位移動を停止し、キースロット６２１５の近位端が第２のクラッチ６２１０の近位移動を停止する。
第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、図３０を参照すると、第２のクラッチ６２１０は駆動シャフト２７３０と共に回転するが、第２の駆動リング６２２０に回転運動を伝達しない。図３０に見られるように、第２のクラッチ６２１０は、第２の駆動リング６２２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第２のクラッチ６２１０の回転は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合解除状態にあるとき、エンドエフェクタ７０００の外側ハウジング６２３０に伝達されない。第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるとき（図３１）、第２のクラッチ６２１０は、第２の駆動リング６２２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて外側ハウジング６２３０と接触するように、第２の駆動リング６２２０と係合される。少なくとも１つの例では、第２の駆動リング６２２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図３１に見られるように、第２の駆動リング６２２０は、外側ハウジング６２３０の環状内側側壁７４１５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第２のクラッチ６２１０の回転は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、外側ハウジング６２３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第２のクラッチアセンブリ６２００は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、長手方向軸Ｌを中心にエンドエフェクタ７０００を第１の方向又は第２の方向に回転させることができる。
上述したように、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチ６２１０をその係合解除（図３０）と係合（図３１）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合解除状態にあるときに、第２のクラッチ６２１０を第２の駆動リング６２２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第２の電磁アクチュエータ６２４０は、巻回コイルを含む第２の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第２のクラッチ６１２０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第２のクラッチ６２１０が、第２の駆動リング６２２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第２の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第２のクラッチアセンブリ６２００は、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、外側ハウジング６２３０に装着された第２のクラッチロック６２５０を更に備える。上記と同様に、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０が第２の駆動リング６２２０と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減することができる。図３０に示されるように、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び／又は干渉力を介して第２のクラッチ６２１０を定位置に保持する。少なくとも１つの例では、第２のクラッチロック６２５０は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第２のクラッチロック６２５０は、電磁力によって第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。これにより、以下でより詳細に説明するように、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、これらの力を打ち消す電磁引力を第２のクラッチ６２１０に加えることができる。
上記に加えて、図３１を参照すると、第２の電磁アクチュエータ６２４０は、第２のクラッチアセンブリ６２００がその係合状態にあるときに、第２のクラッチ６２１０を第２の駆動リング６２２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第２の電磁アクチュエータ６２４０のコイルは、電流が第２の電気シャフト回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第２の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第２の電気シャフト回路に連続的に印加して、第２のクラッチ６２１０をその係合位置に連続的に保持し、第２の駆動リング６２２０と外側ハウジング６２３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第２のクラッチ６２１０は、第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるときに、第２の駆動リング６２２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００をその係合状態に保持するために、第２のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０が第２の駆動リング６２２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。
特に、上記に加えて、第２のクラッチロック６２５０はまた、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ７０００の回転をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図３０を参照すると、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるとき、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第２のクラッチ６２１０は、外側シャフト６２３０内の第２のクラッチロック６２５０を押して、関節リンク２３４０と係合させる。図２７に示されるように、第２のクラッチロック６２５０は、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときに、関節リンク２３４０内に画定されたスロット又はチャネル２３４５内に位置付けられるか、又はくさび留めされる。上記の結果、エンドエフェクタ７０００が意図せず回転する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。更に、上記の結果として、第２のクラッチ６２１０は、少なくとも２つのことを行うことができる。すなわち、第２のクラッチ６２１０がその係合位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部を動作させ、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部をロックアウトすることができる。
主に図２２、図２４、図２５を参照すると、シャフトアセンブリ２０００は、関節運動ジョイント２３００を中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動させるように構成された関節運動駆動システムを更に備える。関節運動駆動システムは、遠位取り付け部分２４００内に回転可能に支持される関節運動駆動部６３３０を備える。これにより、関節運動駆動部６３３０は、遠位取り付け部分２４００内に緊密に受容され、それにより、関節運動駆動部６３３０は、遠位取り付け部分２４００に対して並進しないか、又は少なくとも実質的に並進しない。シャフトアセンブリ２０００の関節運動駆動システムは、関節フレーム２３１０に固定的に装着された固定歯車２３３０を更に備える。より具体的には、固定歯車２３３０は、固定歯車２３３０が関節フレーム２３１０に対して回転しないように、関節フレーム２３１０のタブ２３１４と関節リンク２３４０とを接続するピンに固定的に装着される。固定歯車２３３０は、中央本体２３３５と、中央本体２３３５の外周の周りに延在する固定歯２３３２の環状アレイとを備える。関節運動駆動部６３３０は、固定歯２３３２と噛み合って係合された駆動歯６３３２の環状アレイを備える。関節運動駆動部６３３０が回転されると、関節運動駆動部６３３０は、固定歯車２３３０を押し、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及び関節運動ジョイント２３００を中心とするエンドエフェクタ７０００を関節運動させる。
主に図３２を参照すると、第３のクラッチシステム６３００は、第３のクラッチ６３１０、拡張可能な第３の駆動リング６３２０及び第３の電磁アクチュエータ６３４０を備える。第３のクラッチ６３１０は環状リングを備え、駆動シャフト２７３０上に摺動可能に配設されている。第３のクラッチ６３１０は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置（図３２）と、第３の電磁アクチュエータ６３４０によって生成された電磁場ＥＦによる係合位置又は作動位置（図３３）との間で移動可能である。様々な例において、第３のクラッチ６３１０は、例えば、鉄及び／又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも１つの例では、第３のクラッチ６３１０は永久磁石を備える。図２２Ａに示されるように、駆動シャフト２７３０は、駆動シャフト２７３０に対する第３のクラッチ６３１０の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された１つ又は２つ以上の長手方向キースロット６３１５を備える。より具体的には、第３のクラッチ６３１０は、キースロット６３１５内に延在する１つ又は２つ以上のキーを備え、それによりキースロット６３１５の遠位端が第３のクラッチ６３１０の遠位移動を停止し、キースロット６３１５の近位端が第３のクラッチ６３１０の近位移動を停止する。
第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、図３２を参照すると、第３のクラッチ６３１０は駆動シャフト２７３０と共に回転するが、第３の駆動リング６３２０に回転運動を伝達しない。図３２に見られるように、第３のクラッチ６３１０は、第３の駆動リング６３２０から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト２７３０及び第３のクラッチ６３１０の回転は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合解除状態にあるとき、関節運動駆動部６３３０に伝達されない。第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるとき、図３３を参照すると、第３のクラッチ６３１０は、第３の駆動リング６３２０が半径方向外側に拡張又は伸張されて関節運動駆動部６３３０と接触するように、第３の駆動リング６３２０と係合される。少なくとも１つの例では、第３の駆動リング６３２０は、例えば、エラストマーバンドを備える。図３３に見られるように、第３の駆動リング６３２０は、関節運動駆動部６３３０の環状内側側壁６３３５に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト２７３０及び第３のクラッチ６３１０の回転は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるときに関節運動駆動部６３３０に伝達される。駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第３のクラッチアセンブリ６３００は、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００を関節運動ジョイント２３００を中心に第１又は第２の方向に関節運動させることができる。
上述したように、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチ６３１０をその係合解除（図３２）と係合（図３３）との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図３２を参照すると、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合解除状態にあるときに、第３のクラッチ６３１０を第３の駆動リング６３２０から離れるように反発又は駆動する磁場ＥＦＬを放出するように構成されている。第３の電磁アクチュエータ６３４０は、巻回コイルを含む第３の電気クラッチ回路を通って第１の方向に流れるときに磁場ＥＦＬを生成する、シャフトフレーム２５３０内に画定された空洞内に１つ又は２つ以上の巻回コイルを備える。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に印加して、第１の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第３のクラッチ６３１０が、第３の駆動リング６３２０に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム１８００は、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に位置付け、次いで、第１の電圧極性を第３の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。
上記に加えて、第３の電磁アクチュエータ６３４０は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるときに、第３のクラッチ６３１０を第３の駆動リング６３２０に向かって引くか、又は駆動する磁場ＥＦＤを放出するように構成されている。第３の電磁アクチュエータ６３４０のコイルは、電流が第３の電気クラッチ回路を通って第２の、又は反対の方向に流れるとき、磁場ＥＦＤを生成する。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第３の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム１８００は、反対の電圧極性を第３の電気シャフト回路に連続的に印加して、第３のクラッチ６３１０をその係合位置に連続的に保持し、第３の駆動リング６３２０と関節運動駆動部６３３０との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第３のクラッチ６２１０は、第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるときに、第３の駆動リング６３２０内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６３００をその係合状態に保持するために、第３のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０が第３の駆動リング６３２０内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。いずれにしても、エンドエフェクタ７０００は、第３のクラッチアセンブリ６３００がその係合状態にあるとき、駆動シャフト２７３０が回転される方向に応じて、第１の方向又は第２の方向に関節運動可能である。
上記に加えて、図２２、図３２、及び図３３を参照すると、関節運動駆動システムは、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき（図３２）、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００及び関節運動ジョイント２３００を中心とするエンドエフェクタ７０００の関節運動を防止するか、又は少なくとも抑制するロックアウト６３５０を更に備える。主に図２２を参照すると、関節リンク２３４０は、内部に画定されたスロット又は溝２３５０を備え、ロックアウト６３５０はスロット２３５０内に摺動可能に位置付けられ、静止関節歯車２３３０の下に少なくとも部分的に延在する。ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０と係合された取り付けフック６３５２を備える。より具体的には、第３のクラッチ６３１０は、内部に画定された環状スロット又は溝６３１２を備え、取り付けフック６３５２は、ロックアウト６３５０が第３のクラッチ６３１０と並進するように環状スロット６３１２内に位置付けられる。しかしながら、特に、ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０と共に回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しない。代わりに、第３のクラッチ６３１０内の環状溝６３１２は、第３のクラッチ６３１０がロックアウト６３５０に対して回転することを可能にする。ロックアウト６３５０は、固定歯車２３３０の底部に画定された半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４内に摺動可能に位置付けられるロックアウトフック６３５４を更に備える。図３２に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、ロックアウト６３５０は、ロックアウトフック６３５４がエンドエフェクタ７０００が関節運動ジョイント２３００を中心に回転することを防止するロック位置にある。図３３に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合位置にあるとき、ロックアウト６３５０は、ロックアウトフック６３５４がロックアウトスロット２３３４内にもはや位置付けられていないロック解除位置にある。代わりに、ロックアウトフック６３５４は、固定歯車２３３０の中央又は本体２３３５内に画定されたクリアランススロット内に位置付けられる。そのような例では、ロックアウトフック６３５４は、エンドエフェクタ７０００が関節運動ジョイント２３００を中心に回転するときに、クリアランススロット内で回転することができる。
上記に加えて、図３２及び図３３に示される半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４は、長手方向に、すなわち、細長いシャフト２２００の長手方向軸に平行な軸に沿って延在する。しかしながら、エンドエフェクタ７０００が関節運動されると、ロックアウトフック６３５４は、もはや長手方向ロックアウトスロット２３３４と整列しない。これを念頭に置いて、固定歯車２３３０は、固定歯車２３３０の底部に画定された、複数の又はアレイ状の半径方向に延在するロックアウトスロット２３３４を備え、それにより、第３のクラッチ６３１０が非作動にされ、エンドエフェクタ７０００が関節運動した後にロックアウト６３５０が遠位に引かれると、ロックアウトフック６３５４は、ロックアウトスロット２３３４の１つに入り、エンドエフェクタ７０００をその関節運動位置にロックすることができる。したがって、結果として、エンドエフェクタ７０００は、非関節運動位置及び関節運動位置にロックされ得る。様々な例において、ロックアウトスロット２３３４は、エンドエフェクタ７０００の別個の関節運動位置を画定することができる。例えば、ロックアウトスロット２３３４は、例えば、１０度の間隔で画定することができ、これにより、１０度の間隔でエンドエフェクタ７０００に対する別個の関節運動配向を画定することができる。他の例では、これらの配向は、例えば、５度の間隔であり得る。代替的な実施形態では、ロックアウト６３５０は、第３のクラッチ６３１０が第３の駆動リング６３２０から係合解除されたときに、固定歯車２３３０内に画定された円周方向肩部と係合するブレーキを備える。このような実施形態では、エンドエフェクタ７０００は、任意の好適な配向でロックされ得る。いずれにせよ、ロックアウト６３５０は、エンドエフェクタ７０００が意図せずに関節運動する可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。上記の結果として、第３のクラッチ６３１０は、それがその係合位置にあるときに関節運動駆動部を動作させ、それがその係合解除位置にあるときに関節運動駆動部をロックアウトすることができる。
主に図２４及び図２５を参照すると、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、関節運動ジョイント２３００を通って遠位取り付け部分２４００へと延在する。図１６及び１７に示されるように、エンドエフェクタ７０００が関節運動しているとき、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、エンドエフェクタ７０００の関節運動に適応するように屈曲する。したがって、シャフトフレーム２５３０及び駆動シャフト２７３０は、エンドエフェクタ７０００の関節運動に適応する任意の好適な材料で構成される。更に、上述したように、シャフトフレーム２５３０は、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０を収容する。様々な例において、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０はそれぞれ、例えば銅線コイルなどの巻線コイルを備え、シャフトフレーム２５３０は、第１、第２、及び第３の電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０の間の短絡を防止するか、又は少なくとも低減する絶縁材料で構成される。様々な例において、シャフトフレーム２５３０を通って延在する第１、第２、及び第３の電気クラッチ回路は、例えば絶縁電線から構成される。上記に加えて、第１、第２、及び第３の電気クラッチ回路は、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び６３４０を駆動モジュール１１００内の制御システム１８００と通信させる。
上述のように、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０は、それらの係合位置へと意図せず移動しないように、それらの係合解除位置に保持され得る。様々な構成において、クラッチシステム６０００は、例えば、第１のクラッチ６１１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第１の付勢部材、例えば、第２のクラッチ６２１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第２の付勢部材、及び／又は、例えば、第３のクラッチ６１１０をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第３の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、電流によって通電されたときに電磁アクチュエータによって生成される電磁力によって選択的に打ち消すことができる。上記に加えて、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０は、それぞれ駆動リング６１２０、６２２０及び／又は６３２０によってそれらの係合位置に保持され得る。より具体的には、少なくとも１つの例では、駆動リング６１２０、６２２０及び／又は６３２０は、それらの係合位置において、クラッチ６１１０、６２１０及び／又は６３１０をそれぞれ把捉又は摩擦保持する弾性材料で構成される。様々な代替的な実施形態では、クラッチシステム６０００は、例えば、第１のクラッチ６１１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第１の付勢部材、例えば、第２のクラッチ６２１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第２の付勢部材、及び／又は、例えば、第３のクラッチ６１１０をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第３の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０をそれらの係合解除位置に選択的に保持するために必要に応じて、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０によってそれぞれ加えられる電磁力によって打ち消され得る。外科用システムの任意の１つの動作モードでは、制御アセンブリ１８００は、他の２つの電磁アクチュエータを通電して他の２つのクラッチを係合解除する間に、電磁アクチュエータのうちの１つに通電して、クラッチのうちの１つを係合することができる。
クラッチシステム６０００は、外科用システムの３つの駆動システムを制御するための３つのクラッチを備えるが、クラッチシステムは、任意の好適な数のシステムを制御するための任意の好適な数のクラッチを備え得る。更に、クラッチシステム６０００のクラッチは、それらの係合位置と係合解除位置との間で近位及び遠位に摺動するが、クラッチシステムのクラッチは、任意の好適な方法で移動することができる。加えて、クラッチシステム６０００のクラッチは、一度に１つの駆動運動を制御するために１つずつ係合されているが、様々な例において、２つ以上のクラッチが、一度に２つ以上の駆動運動を制御するように係合され得ることが想定される。
上記を考慮すると、読者は、制御システム１８００は、第１に、モータシステム１６００を動作させて駆動シャフトシステム２７００を適切な方向に回転させ、第２に、クラッチシステム６０００を動作させて、駆動シャフトシステム２７００の回転をエンドエフェクタ７０００の適切な機能に伝達するように構成されていることを理解すべきである。更に、上述したように、制御システム１８００は、シャフトアセンブリ２０００のクランプトリガシステム２６００及びハンドル１０００の入力システム１４００からの入力に応答する。上述のように、クランプトリガシステム２６００が作動されると、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００を起動させ、第２のクラッチアセンブリ６２００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００をクランプする。制御システム１８００が、ジョーアセンブリ７１００がそのクランプ構成にあることを検出すると、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００を停止し、第１のクラッチアセンブリ６１００を停止する。制御システム１８００が、クランプトリガシステム２６００がその非作動位置に移動されたか、又は移動されていることを検出すると、制御システム１８００は、第１のクラッチアセンブリ６１００を起動するか、又は起動維持し、第２のクラッチアセンブリ６２００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００のジョーアセンブリ７１００を開放する。
回転アクチュエータ１４２０が第１の方向に作動されると、上記に加えて、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を起動させ、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に回転させる。制御システム１８００が、回転アクチュエータ１４２０が第２の方向に作動されたことを検出すると、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を起動するか、又は起動維持し、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第３のクラッチアセンブリ６３００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に回転させる。制御システム１８００が、回転アクチュエータ１４２０が作動していないことを検出すると、制御システム１８００は、第２のクラッチアセンブリ６２００を停止する。
上記に加えて、第１の関節運動アクチュエータ１４３２が押下されると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６３００を起動させ、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第２のクラッチアセンブリ６２００を停止する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第１の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第１の方向に関節運動させる。制御システム１８００が、第２の関節運動アクチュエータ１４３４が押下されたことを検出すると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６２００を起動するか、又は起動維持し、第１のクラッチアセンブリ６１００及び第２のクラッチアセンブリ６２００を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム１８００はまた、モータシステム１６００に電力を供給して、駆動シャフトシステム２７００を第２の方向に回転させて、エンドエフェクタ７０００を第２の方向に関節運動させる。制御システム１８００が、第１の関節運動アクチュエータ１４３２も第２の関節運動アクチュエータ１４３４も作動されていないことを検出すると、制御システム１８００は、第３のクラッチアセンブリ６２００を停止する。
上記に加えて、制御システム１８００は、シャフトアセンブリ２０００のクランプトリガシステム２６００及びハンドル１０００の入力システム１４００から受信する入力に基づいて、ステープリングシステムの動作モードを変更するように構成される。制御システム１８００は、シャフト駆動システム２７００を回転させる前にクラッチシステム６０００をシフトさせて、対応するエンドエフェクタ機能を実行するように構成される。更に、制御システム１８００は、クラッチシステム６０００をシフトする前にシャフト駆動システム２７００の回転を停止するように構成されている。このような構成は、エンドエフェクタ７０００の突然の移動を防止することができる。あるいは、制御システム１８００は、シャフト駆動システム２７００が回転している間にクラッチシステム６００をシフトさせることができる。このような構成は、制御システム１８００が動作モード間で迅速にシフトすることを可能にし得る。
上述したように、図３４を参照すると、シャフトアセンブリ２０００の遠位取り付け部分２４００は、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から意図せずに分離されることを防止するように構成されたエンドエフェクタロック６４００を備える。エンドエフェクタロック６４００は、エンドエフェクタ７０００の近位取り付け部分７４００上に画定されたロックノッチ７４１０の環状アレイと選択的に係合可能なロック端部６４１０と、近位端６４２０と、エンドエフェクタロック６４００を関節リンク２３２０に回転可能に接続する枢動部６４３０と、を備える。図３４に示されるように、第３のクラッチアセンブリ６３００の第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置にあるとき、第３のクラッチ６３１０は、エンドエフェクタロック６４００の近位端６４２０と接触し、それにより、エンドエフェクタロック６４００のロック端部６４１０はロックノッチのアレイ７４１０と係合される。そのような例では、エンドエフェクタ７０００は、エンドエフェクタロック６４００に対して回転することができるが、遠位取り付け部分２４００に対して並進することはできない。図３５に示されるように、第３のクラッチ６３１０がその係合位置に移動されると、第３のクラッチ６３１０は、エンドエフェクタロック６４００の近位端６４２０ともはや係合していない。そのような例では、エンドエフェクタロック６４００は、上向きに自由に枢動し、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から取り外されることを可能にする。
上述したように、再び図３４を参照すると、臨床医がシャフトアセンブリ２０００からエンドエフェクタ７０００を取り外すか、又は取り外そうとするとき、第２のクラッチアセンブリ６２００の第２のクラッチ６２１０は、その係合解除位置にあることが可能である。上述のように、第２のクラッチ６２１０は、第２のクラッチ６２１０がその係合解除位置にあるときに第２のクラッチロック６２５０と係合され、そのような例では、第２のクラッチロック６２５０は、関節リンク２３４０と係合するように押される。より具体的には、第２のクラッチ６２１０が第２のクラッチロック６２５０と係合しているときに、第２のクラッチロック６２５０は、関節運動２３４０内に画定されたチャネル２３４５内に位置付けられ、これにより、エンドエフェクタ７０００がシャフトアセンブリ２０００から取り外されることを防止するか、又は少なくとも妨げることができる。シャフトアセンブリ２０００からエンドエフェクタ７０００を解放するのを容易にするために、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０をその係合位置に移動させることに加えて、第２のクラッチ６２１０をその係合位置へと移動させることができる。そのような例では、エンドエフェクタ７０００は、エンドエフェクタ７０００が取り除かれると、エンドエフェクタロック６４００及び第２のクラッチロック６２５０の両方を明確にすることができる。
少なくとも１つの例では、上記に加えて、駆動モジュール１１００は、入力システム１４００及び／又は制御システム１８００を直接的に介して制御システム１８００と通信する入力スイッチ及び／又はセンサを備え、これは、作動されると、制御システム１８００にエンドエフェクタ７０００をロック解除させる。様々な例において、駆動モジュール１１００は、臨床医からのロック解除入力を受信するように構成された入力システム１４００の基板１４１０と通信する入力スクリーン１４４０を備える。ロック解除入力に応答して、制御システム１８００は、モータシステム１６００が動作している場合にモータシステム１６００を停止し、上述のようにエンドエフェクタ７０００をロック解除することができる。入力スクリーン１４４０はまた、入力システム１８００が第２のクラッチアセンブリ６２００及び／又は第３のクラッチアセンブリ６３００をそれらの非作動状態に移動させて、エンドエフェクタ７０００をシャフトアセンブリ２０００にロックするという臨床医からのロック入力を受信するように構成される。
図３７は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’は、シャフトフレーム、すなわちシャフトフレーム２５３０’を備える。シャフトフレーム２５３０’は、長手方向通路２５３５’、及びそれに加えて、複数のクラッチ位置センサ、すなわち、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及びシャフトフレーム２５３０’内に位置付けられた第３のセンサ６３８０’を備える。第１のセンサ６１８０’は、第１の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第１の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第１の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第１のセンサ６１８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第１のセンサ６１８０’は、第１のクラッチアセンブリ６１００の第１のクラッチ６１１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第１のセンサ６１８０’から受信したデータに基づいて、第１のクラッチ６１１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第１のクラッチ６１１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのジョークランプ／開放動作状態にある場合、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、以下に加えて、制御システム１８００はまた、第２のクラッチ６２１０が第２のセンサ６２８０’を介してその係合解除位置にあり、第３のクラッチ６３１０が第３のセンサ６３８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのジョークランプ／開放状態にない場合、第１のクラッチ６１１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第１のクラッチ６１１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第１のクラッチ６１１０を適切に位置付ける試みにおいて、第１の電磁アクチュエータ６１４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６２１０及び／又は６３１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６２４０及び／又は６３４０を作動させることができる。
第２のセンサ６２８０’は、第２の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第２の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第２の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第２のセンサ６２８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第２のセンサ６２８０’は、第１のクラッチアセンブリ６２００の第２のクラッチ６２１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第２のセンサ６２８０’から受信したデータに基づいて、第２のクラッチ６２１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第２のクラッチ６２１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転動作状態にある場合、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム１８００はまた、第１のクラッチ６１１０が第１のセンサ６１８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができ、以下に加えて、制御システム１８００はまた、第３のクラッチ６３１０が第３のセンサ６３８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転状態にない場合、第２のクラッチ６１１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第２のクラッチ６２１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第２のクラッチ６２１０を適切に位置付ける試みにおいて、第２の電磁アクチュエータ６２４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６１１０及び／又は６３１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６１４０及び／又は６３４０を作動させることができる。
第３のセンサ６３８０’は、第３の感知回路の一部として制御システム１８００と信号通信する。第３の感知回路は、長手方向通路２５３５’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第３の感知回路は、制御システム１８００と信号通信するように第３のセンサ６３８０’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第３のセンサ６３８０’は、第３のクラッチアセンブリ６３００の第３のクラッチ６３１０の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム１８００は、第３のセンサ６３８０’から受信したデータに基づいて、第３のクラッチ６３１０がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム１８００は、外科用器具の動作状態を考慮して、第３のクラッチ６３１０が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動動作状態にある場合、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム１８００はまた、第１のクラッチ６１１０が第１のセンサ６１８０’を介してその係合解除位置にあり、第２のクラッチ６２１０が第２のセンサ６２８０’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム１８００は、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動状態にない場合、第３のクラッチ６３１０がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第３のクラッチ６３１０がその適切な位置にない限り、制御システム１８００は、第３のクラッチ６３１０を適切に位置付ける試みにおいて、第３の電磁アクチュエータ６３４０を作動させることができる。同様に、制御システム１８００は、必要に応じてクラッチ６１１０及び／又は６２１０を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ６１４０及び／又は６２４０を作動させることができる。
上記に加えて、クラッチ位置センサ、すなわち、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’は、任意の好適なタイプのセンサを備えることができる。様々な例において、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’はそれぞれ、近接センサを備える。このような構成では、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するように構成される。様々な例において、第１のセンサ６１８０’、第２のセンサ６２８０’、及び第３のセンサ６３８０’はそれぞれ、例えばホール効果センサを備える。このような構成では、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’は、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するだけでなく、センサ６１８０’、６２８０’及び６３８０’はまた、クラッチ６１１０、６２１０及び６３１０がそれらの係合位置又は係合解除位置に対してどれだけ近いかを検出することができる。
図３８は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’及びエンドエフェクタ７０００’’を描写する。エンドエフェクタ７０００’’は、多数の点でエンドエフェクタ７０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００と同様に、シャフトアセンブリ７０００’’は、ジョーアセンブリ７１００と、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、を備える。ジョーアセンブリ駆動部は、駆動リンク７１４０、駆動ナット７１５０’’、及び駆動ねじ６１３０’’を備える。駆動ナット７１５０’’は、内部に位置付けられたセンサ７１９０’’を備え、これは、駆動ねじ６１３０’’内に位置付けられた磁気素子６１９０’’の位置を検出するように構成される。磁気素子６１９０’’は、駆動ねじ６１３０’’内に画定された細長い開口部６１３４’’内に位置付けられ、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ７１９０’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ７１９０’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。特定の例では、センサ７１９０’’は、例えば光学センサを備え、検出可能要素６１９０’’は、例えば、反射素子などの光学的検出可能要素を備える。いずれの場合も、センサ７１９０’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。
上記に加えて、センサ７１９０’’は、磁気素子６１９０’’がセンサ７１９０’’に隣接しているときを検出するように構成されており、制御システム１８００は、このデータを使用して、ジョーアセンブリ７１００がそのクランプストロークの端部に達したと判定することができる。そのような時点で、制御システム１８００はモータアセンブリ１６００を停止することができる。センサ７１９０’’及び制御システム１８００はまた、ジョーアセンブリ７１００を閉鎖するために依然として必要とされる駆動ねじ６１３０’’の閉鎖ストローク量を計算するために、駆動ねじ６１３０’’が現在位置付けられている場所と、駆動ねじ６１３０’’をその閉鎖ストロークの端部に位置付けるべき場所との間の距離を判定するように構成される。更に、そのような情報は、ジョーアセンブリ７１００の現在の構成、すなわち、ジョーアセンブリ７１００がその開放構成、その閉鎖構成、又は部分的に閉鎖構成にあるかどうかを評価するために、制御システム１８００によって使用することができる。センサシステムは、ジョーアセンブリ７１００がその完全開放位置に達したときを判定し、その時点でモータアセンブリ１６００を停止することができる。様々な例において、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００が旋回している間にジョーアセンブリ７１００が移動していることを確認することによって、このセンサシステムを使用して第１のクラッチアセンブリ６１００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、モータアセンブリ１６００が旋回している間にジョーアセンブリ７１００が移動していないことを確認することによって、このセンサシステムを使用して第１のクラッチアセンブリ６１００がその非作動状態にあることを確認することができる。
図３９は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’’’及びエンドエフェクタ７０００’’’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００及び２０００’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００’’’は、多数の点でエンドエフェクタ７０００及び７０００’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ７０００と同様に、エンドエフェクタ７０００’’’は、ジョーアセンブリ７１００と、ジョーアセンブリ７１００をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、加えて、シャフトアセンブリ２０００’の遠位取り付け部分２４００に対してエンドエフェクタ７０００’’’を回転させるエンドエフェクタ回転駆動部と、を備える。エンドエフェクタ回転駆動部は、第２のクラッチアセンブリ６２００によってエンドエフェクタ７０００’’’のシャフトフレーム２５３０’’’に対して回転される外側ハウジング６２３０’’’を備える。シャフトフレーム２５３０’’’は、内部に位置付けられたセンサ６２９０’’’を備え、これは、外側ハウジング６２３０’’’内及び／又は外側ハウジング６２３０’’’上に位置付けられた磁気素子６１９０’’’の位置を検出するように構成されている。磁気素子６１９０’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ６２９０’’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ６２９０’’’は、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサ６２９０’’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム１８００は、センサ６２９０’’’を使用して、磁気素子６１９０’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、センサ６２９０’’’を使用して、磁気素子６１９０’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその非作動状態にあることを確認することができる。制御システム１８００はまた、センサ６２９０’’’を使用して、第２のクラッチ６２１０がセンサ６２９０’’’に隣接して位置付けられていることを確認することによって、第２のクラッチアセンブリ６２００がその非作動状態にあることを確認することができる。
図４０は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ２０００’’’’を描写する。シャフトアセンブリ２０００’’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００、２０００’及び２０００’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、とりわけ、細長いシャフト２２００と、関節運動ジョイント２３００と、例えばエンドエフェクタ７０００’などのエンドエフェクタを受容するように構成された遠位取り付け部分２４００と、を備える。シャフトアセンブリ２０００と同様に、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、関節運動駆動部、すなわち、関節運動ジョイント２３００を中心に遠位取り付け部分２４００及びエンドエフェクタ７０００’を回転させるように構成された関節運動駆動部６３３０’’’’を備える。上記と同様に、シャフトフレーム２５３０’’’’は、内部に位置付けられたセンサを備え、これは、関節運動駆動部６３３０’’’’内及び／又は関節運動駆動部６３３０’’’’上に位置付けられた磁気素子６３９０’’’’の位置及び／又は回転を検出するように構成される。磁気素子６３９０’’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに／又は鉄、ニッケル、及び／若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサは、例えば、制御システム１８００と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサは、例えば、制御システム１８００と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサは、無線信号送信機及び受信機を介して、及び／又はシャフトフレーム通路２５３２’を通って延在する有線接続を介して、制御システム１８００と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム１８００は、センサを使用して、磁気素子６３９０’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム１８００は、センサを使用して、磁気素子６３９０’’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその非作動状態にあることを確認することができる。特定の例では、制御システム１８００は、センサを使用して、第３のクラッチ６３１０がセンサに隣接して位置付けられていることを確認することによって、第３のクラッチアセンブリ６３００がその非作動状態にあることを確認することができる。
図４０を再び参照すると、シャフトアセンブリ２０００’’’’は、エンドエフェクタ７０００’を例えばシャフトアセンブリ２０００’’’’に解放可能にロックするように構成されたエンドエフェクタロック６４００’を備える。エンドエフェクタロック６４００’は、多数の点でエンドエフェクタロック６４００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、議論されない。しかしながら、特に、ロック６４００’の近位端６４２０’は、第３のクラッチ６３１０の環状スロット６３１２と係合し、第３のクラッチ６３１０をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された歯６４２２’を備える。これにより、第３の電磁アセンブリ６３４０の作動は、第３のクラッチ６３１０をエンドエフェクタロック６４００’から係合解除することができる。更に、そのような例では、第３のクラッチ６３１０の係合位置への近位移動は、エンドエフェクタロック６４００’をロック位置へと回転させ、ロックノッチ７４１０と係合させて、エンドエフェクタ７０００’をシャフトアセンブリ２０００’’’’にロックする。それに対応して、第３のクラッチ６３１０のその係合解除位置への遠位移動は、エンドエフェクタ７０００’をロック解除し、エンドエフェクタ７０００’がシャフトアセンブリ２０００’’’’から分解されることを可能にする。
上記に加えて、ハンドル及びそれに取り付けられたシャフトアセンブリを含む器具システムは、クラッチアセンブリ６１００、６２００及び６３００の状態を評価するための診断チェックを実行するように構成され得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０を任意の好適な順序で順次作動させて、クラッチ６１１０、６２１０及び／若しくは６３１０の位置をそれぞれ検証し、かつ／又はクラッチが電磁アクチュエータに応答し、したがって、スタックしていないことを検証する。制御システム１８００は、本明細書に開示されるセンサのいずれかを含むセンサを使用して、電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０によって生成された電磁場に応答してクラッチ６１１０、６１２０及び６１３０の移動を検証することができる。加えて、診断チェックはまた、駆動システムの運動を検証することも含み得る。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、任意の好適な順序で電磁アクチュエータ６１４０、６２４０及び／又は６３４０を順次作動させて、ジョー駆動装置がジョーアセンブリ７１００を開閉すること、回転駆動部がエンドエフェクタ７０００を回転させること、及び／又は関節運動駆動部がエンドエフェクタ７０００を関節運動させることを検証する。制御システム１８００は、ジョーアセンブリ７１００及びエンドエフェクタ７０００の運動を検証するためのセンサを使用することができる。
制御システム１８００は、例えば、シャフトアセンブリがハンドルに取り付けられたとき、及び／又はハンドルが電源オンされているときなど、任意の好適な時間に診断試験を実行することができる。制御システム１８００が、器具システムが診断試験を合格したと判定した場合、制御システム１８００は、器具システムの通常の動作を可能にし得る。少なくとも１つの例では、ハンドルは、例えば、診断チェックが合格したことを示す、緑色ＬＥＤなどのインジケータを備え得る。制御システム１８００が、器具システムが診断試験に不合格になったと判定した場合、制御システム１８００は、器具システムの動作を防止及び／又は修正することができる。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、例えば、エンドエフェクタ７０００を真っ直ぐにする、及び／又はジョーアセンブリ７１００を開閉するなど、器具システムの機能を、患者から器具システムを取り除くのに必要な機能のみに制限することができる。少なくとも１つの点において、制御システム１８００は、リンプモードに入る。制御システム１８００のリンプモードは、例えば、モータ１６１０の現在の回転速度を、約７５％～約２５％の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在の回転速度を５０％低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在の回転速度を７５％低減させ得る。リンプモードは、例えば、モータ１６１０の現在トルクを約７５％～約２５％の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ１６１０の現在のトルクを５０％低減させ得る。ハンドルは、例えば赤色ＬＥＤなどのインジケータを備えることができ、これは、器具システムが診断チェックに不合格になったこと、及び／又は器具システムがリンプモードに入ったことを示す。上記したように、例えば、可聴警告及び／又は触覚若しくは振動警告など、器具システムが適切に動作していないことを臨床医に警告するために、任意の好適なフィードバックを使用することができる。
図４１～図４３は、少なくとも１つの代替的な実施形態によるクラッチシステム６０００’を描写する。クラッチシステム６０００’は、多数の点でクラッチシステム６０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム６０００と同様に、クラッチシステム６０００’は、回転可能な駆動入力部６０３０’を回転可能な駆動出力部６１３０’と選択的に連結するように作動可能であるクラッチアセンブリ６１００’を備える。クラッチアセンブリ６１００’は、クラッチプレート６１１０’及び駆動リング６１２０’を備える。クラッチプレート６１１０’は、例えば鉄及び／又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。以下でより詳細に説明するように、クラッチプレート６１１０’は、駆動出力部６１３０’内の非作動位置（図４２）と作動位置（図４３）との間で移動可能である。クラッチプレート６１１０’は、クラッチプレート６１１０’が非作動位置又は作動位置にあるかどうかにかかわらず、クラッチプレート６１１０’が駆動出力部６１３０’と共に回転するように、駆動出力部６１３０’に画定された開口部内に摺動可能に位置付けられる。
クラッチプレート６１１０’が非作動位置にあるとき、図４２に示されるように、駆動入力部６０３０’の回転は駆動出力部６１３０’に伝達されない。より具体的には、駆動入力部６０３０’が回転されると、そのような例では、駆動入力部６０３０’は、駆動リング６１２０’を越えて摺動し、駆動リング６１２０’に対して回転し、結果として、駆動リング６１２０’はクラッチプレート６１１０’及び駆動出力部６１３０’を駆動しない。クラッチプレート６１１０’が作動位置にあるとき、図４３に示されるように、クラッチプレート６１１０’は駆動リング６１２０’を駆動入力部６０３０’に対して弾性的に圧縮する。駆動リング６１２０’は、例えばゴムなどの任意の好適な圧縮性材料で構成される。いずれの場合も、そのような例では、駆動入力部６０３０’の回転は、駆動リング６１２０’及びクラッチプレート６１１０’を介して駆動出力部６１３０’に伝達される。クラッチシステム６０００’は、クラッチプレート６１１０’をそれらの作動位置に移動させるように構成されたクラッチアクチュエータ６１４０’を備える。クラッチアクチュエータ６１４０’は、例えば鉄及び／又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。クラッチアクチュエータ６１４０’は、駆動入力部６０３０’を通って延在する長手方向シャフトフレーム６０５０’内に摺動可能に位置付けられ、クラッチシャフト６０６０’によって非作動位置（図４２）と作動位置（図４３）との間で移動することができる。少なくとも１つの例では、可撓性駆動シャフト６０６０’は、例えば、ケーブルを備える。クラッチアクチュエータ６１４０’がその作動位置にあるとき、図４３に示されるように、クラッチアクチュエータ６１４０’はクラッチプレート６１１０’を内向きに引いて、上述のように駆動リング６１２０’を圧縮する。クラッチアクチュエータ６１４０’がその非作動位置に移動されると、図４２に示されるように、駆動リング６１２０’は弾性的に拡張し、クラッチプレート６１１０’を駆動入力部６０３０’から離れるように押す。様々な代替的な実施形態では、クラッチアクチュエータ６１４０’は電磁石を備えてもよい。このような構成では、クラッチアクチュエータ６１４０’は、例えば、クラッチシャフト６０６０’内に画定された長手方向開口部を通って延在する電気回路によって作動され得る。様々な例において、クラッチシステム６０００’は、例えば、長手方向開口部を通って延在する、電気ワイヤ６０４０’を更に備える。
図４４は、ジョーアセンブリ７１００ａと、ジョーアセンブリ駆動部と、少なくとも１つの別の実施形態によるクラッチシステム６０００ａと、を含むエンドエフェクタ７０００ａを描写する。ジョーアセンブリ７１００ａは、枢動部７１３０ａを中心に選択的に回転可能である第１のジョー７１１０ａ及び第２のジョー７１２０ａを備える。ジョーアセンブリ駆動部は、枢動部７１５０ａを中心にアクチュエータロッド７１６０ａに枢動可能に連結された並進可能なアクチュエータロッド７１６０ａ及び駆動リンク７１４０ａを備える。駆動リンク７１４０ａはまた、ジョー７１１０ａ及び７１２０ａに枢動可能に連結され、それによりジョー７１１０ａ及び７１２０ａは、アクチュエータロッド７１６０ａが近位に引かれると回転して閉鎖され、アクチュエータロッド７１６０ａが遠位に押されると回転して開放される。クラッチシステム６０００ａは、多数の点でクラッチシステム６０００及び６０００’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム６０００ａは、以下でより詳細に説明するように、駆動入力部６０３０ａの回転を選択的に伝達してジョーアセンブリ７１００ａを長手方向軸を中心に回転させ、ジョーアセンブリ７１００ａを関節運動ジョイント７３００ａを中心に関節運動させるように構成された第１のクラッチアセンブリ６１００ａ及び第２のクラッチアセンブリ６２００ａを備える。
第１のクラッチアセンブリ６１００ａは、クラッチプレート６１１０ａ及び駆動リング６１２０ａを備え、クラッチプレート６１１０’及び上述の駆動リング６１２０’と同様の方法で動作する。クラッチプレート６１１０ａが電磁アクチュエータ６１４０ａによって作動されると、駆動入力部６０３０ａの回転は外側シャフトハウジング７２００ａに伝達される。より具体的には、外側シャフトハウジング７２００ａは、近位外側ハウジング７２１０ａと、近位外側ハウジング７２１０ａによって回転可能に支持され、クラッチプレート６１１０ａがそれらの作動位置にあるとき、駆動入力部６０３０ａによって近位外側ハウジング７２１０ａに対して回転される遠位外側ハウジング７２２０ａと、を備える。遠位外側ハウジング７２２０ａの回転は、ジョーアセンブリ７１００ａの枢動部７１３０ａが遠位外側ハウジング７２２０ａに装着されているという事実により、ジョーアセンブリ７１００ａを長手方向軸を中心に回転させる。結果として、外側シャフトハウジング７２００ａは、外側シャフトハウジング７２００ａが駆動入力部６０３０ａによって第１の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ７１００ａを第１の方向に回転させる。同様に、外側シャフトハウジング７２００ａは、外側シャフトハウジング７２００ａが駆動入力部６０３０ａによって第２の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ７１００ａを第２の方向に回転させる。電磁アクチュエータ６１４０ａが通電解除されると、駆動リング６１２０ａが拡張し、クラッチプレート６１１０ａがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ回転駆動部を駆動入力部６０３０ａから分離する。
第２のクラッチアセンブリ６２００ａは、クラッチプレート６２１０ａ及び駆動リング６２２０ａを備え、クラッチプレート６１１０’及び上述の駆動リング６１２０’と同様の方法で動作する。クラッチプレート６２１０ａが電磁アクチュエータ６２４０ａによって作動されると、駆動入力部６０３０ａの回転は、関節運動駆動部６２３０ａに伝達される。関節運動駆動部６２３０ａは、エンドエフェクタ取り付け部分７４００ａの外側シャフトハウジング７４１０ａ内に回転可能に支持され、外側シャフトハウジング７４１０ａを通って延在するシャフトフレーム６０５０ａによって回転可能に支持される。関節運動駆動部６２３０ａは、その上に画定された歯車面を備え、この歯車面は、外側シャフトハウジング７２００ａの近位外側ハウジング７２１０ａ上に画定された固定歯車面７２３０ａと動作可能に噛み合う。結果として、関節運動駆動部６２３０ａは、関節運動駆動部６２３０ａが駆動入力部６０３０ａによって第１の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング７２００ａ及びジョーアセンブリ７１００ａを第１の方向に関節運動させる。同様に、関節運動駆動部６２３０ａは、関節運動駆動部６２３０ａが駆動入力部６０３０ａによって第２の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング７２００ａ及びジョーアセンブリ７１００ａを第２の方向に関節運動させる。電磁アクチュエータ６２４０ａが通電解除されると、駆動リング６２２０ａが拡張し、クラッチプレート６２１０ａがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ関節運動駆動部を駆動入力部６０３０ａから分離する。
上記に加えて、シャフトアセンブリ４０００が、図４５～４９に示されている。シャフトアセンブリ４０００は、多数の点でシャフトアセンブリ２０００、２０００’、２０００’’’、及び２０００’’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ４０００は、近位部分４１００と、細長いシャフト４２００と、遠位取り付け部分２４００と、遠位取り付け部分２０４０を細長いシャフト４２００に回転可能に接続する関節運動ジョイント２３００と、を備える。近位部分４１００は、近位部分２１００と同様に、ハンドル１０００の駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能である。近位部分４１００は、シャフトアセンブリ４０００をハンドル１０００の取り付けインターフェース１１３０に装着するように構成された取り付けインターフェース４１３０を含むハウジング４１１０を備える。シャフトアセンブリ４０００は、シャフトアセンブリ４０００がハンドル１０００に取り付けられたときにハンドルフレーム１５００のシャフト１５１０に連結されるように構成されたシャフト４５１０を含むフレーム４５００を更に備える。シャフトアセンブリ４０００はまた、シャフトアセンブリ４０００がハンドル１０００に取り付けられたときにハンドル駆動システム１７００の駆動シャフト１７１０に動作可能に連結されるように構成された回転可能な駆動シャフト４７１０を含む駆動システム４７００を備える。遠位取り付け部分２４００は、例えばエンドエフェクタ８０００などのエンドエフェクタを受容するように構成されている。エンドエフェクタ８０００は、多数の点でエンドエフェクタ７０００に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。これにより、エンドエフェクタ８０００は、とりわけ組織を把持するように構成されたジョーアセンブリ８１００を備える。
上述したように、主に図４７～図４９を参照すると、シャフトアセンブリ４０００のフレーム４５００は、フレームシャフト４５１０を備える。フレームシャフト４５１０は、内部に画定されたノッチ又は切り欠き部４５３０を備える。以下でより詳細に論じられるように、切り欠き部４５３０は、ジョー閉鎖作動システム４６００のためのクリアランスを提供するように構成されている。フレーム４５００は、遠位部分４５５０と、遠位部分４５５０をフレームシャフト４５１０に接続するブリッジ４５４０と、を更に備える。フレーム４５００は、細長いシャフト４２００を通って遠位取り付け部分２４００まで延在する長手方向部分４５６０を更に備える。上記と同様に、フレームシャフト４５１０は、その上及び／又は内部に画定された１つ又は２つ以上の電気トレースを備える。電気トレースは、長手方向部分４５６０、遠位部分４５５０、ブリッジ４５４０、及び／又はフレームシャフト４５１０の任意の好適な部分を通って電気接点２５２０まで延在する。主に図４８を参照すると、遠位部分４５５０及び長手方向部分４５６０は、内部に画定された長手方向開口部を備え、これは、以下でより詳細に説明するように、ジョー閉鎖作動システム４６００のロッド４６６０を受容するように構成される。
これも上述したように、主に図４８及び４９を参照すると、シャフトアセンブリ４０００の駆動システム４７００は、駆動シャフト４７１０を備える。駆動シャフト４７１０は、フレームシャフト４５１０によって近位シャフトハウジング４１１０内に回転可能に支持され、フレームシャフト４５１０を通って延在する長手方向軸を中心に回転可能である。駆動システム４７００は、伝達シャフト４７５０及び出力シャフト４７８０を更に備える。伝達シャフト４７５０はまた、近位シャフトハウジング４１１０内で回転可能に支持され、フレームシャフト４５１０に平行に、又は少なくとも実質的に平行に延在する長手方向軸及びそれを通って画定される長手方向軸を中心に回転可能である。伝達シャフト４７５０は、それに固定的に装着された近位平歯車４７４０を備え、それにより、近位平歯車４７４０は伝達シャフト４７５０と共に回転する。近位平歯車４７４０は、駆動シャフト４７１０の回転が伝達シャフト４７５０に伝達されるように、駆動シャフト４７１０の外周の周りに画定された環状歯車面４７３０と動作可能に噛み合っている。伝達シャフト４７５０は、それに固定的に装着された遠位平歯車４７６０を更に備え、それにより、遠位平歯車４７６０は伝達シャフト４７５０と共に回転する。遠位平歯車４７６０は、伝達シャフト４７５０の回転が出力シャフト４７８０に伝達されるように、出力シャフト４７８０の外周の周りに画定された環状歯車４７７０と動作可能に噛み合っている。上記と同様に、出力シャフト４７８０は、出力シャフト４７８０が長手方向シャフト軸を中心に回転するように、シャフトフレーム４５００の遠位部分４５５０によって近位シャフトハウジング４１１０内に回転可能に支持される。特に、出力シャフト４７８０は、入力シャフト４７１０に直接連結されない。むしろ、出力シャフト４７８０は、伝達シャフト４７５０によって入力シャフト４７１０に動作可能に連結される。このような構成は、後述する手動作動式ジョー閉鎖作動システム４６００のための余地を提供する。
上記に加えて、主に図４７及び図４８を参照すると、ジョー閉鎖作動システム４６００は、枢動部４６２０を中心に近位シャフトハウジング４１１０に回転可能に連結された作動又ははさみトリガ４６１０を備える。作動トリガ４６１０は、細長い部分４６１２と、近位端４６１４と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端４６１４に画定されたグリップリング開口部４６１６と、を備える。シャフトアセンブリ４０００は、近位ハウジング４１１０から延在する固定グリップ４１６０を更に備える。固定グリップ４１６０は、細長い部分４１６２と、近位端４１６４と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端４１６４に画定されたグリップリング開口部４１６６と、を備える。使用中、以下でより詳細に説明するように、作動トリガ４６１０は、非作動位置と作動位置（図４８）との間、すなわち、固定グリップ４１６０に向かって回転可能であり、エンドエフェクタ８０００のジョーアセンブリ８１００を閉鎖する。
主に図４８を参照すると、ジョー閉鎖作動システム４６００は、枢動部４６５０を中心に近位シャフトハウジング４１１０に回転可能に連結された駆動リンク４６４０と、加えて、駆動リンク４６４０に動作可能に連結された作動ロッド４６６０と、を更に備える。作動ロッド４６６０は、長手方向フレーム部分４５６０内に画定された開口部を通って延在し、シャフトフレーム４５００の長手方向軸に沿って並進可能である。作動ロッド４６６０は、ジョーアセンブリ８１００に動作可能に連結された遠位端と、駆動リンク４６４０内に画定された駆動スロット４６４５内に位置付けられた近位端４６６５とを備え、それにより、作動ロッド４６６０は、駆動リンク４６４０が枢動部４６５０を中心に回転されるときに、長手方向に並進される。特に、近位端４６６５は、作動ロッド４６６０がエンドエフェクタ８０００と共に回転することができるように、駆動スロット４６４５内で回転可能に支持される。
上記に加えて、作動トリガ４６１０は、作動トリガ４６１０が作動されるとき、すなわち近位シャフトハウジング４１１０に近接して移動されるとき、駆動リンク４６４０を近位に係合かつ回転させ、作動ロッド４６６０を近位に並進させるように構成された駆動アーム４６１５を更に備える。そのような例では、駆動リンク４６４０の近位回転は、例えば、駆動リンク４６４０とフレームシャフト４５１０との中間に位置付けられたコイルばね４６７０などの付勢部材を弾性的に圧縮する。作動トリガ４６１０が解放されると、圧縮コイルばね４６７０は再び拡張し、駆動リンク４６４０及び作動ロッド４６６０を遠位に押して、エンドエフェクタ８０００のジョーアセンブリ８１００を開放する。更に、駆動リンク４６４０の遠位回転は、作動トリガ４６１０がその非作動位置に戻るように駆動及び自動的に回転する。つまり、臨床医は、作動トリガ４６１０を手動でその非作動位置に戻すことができる。そのような例では、作動トリガ４６１０はゆっくりと開放することができる。いずれの場合も、シャフトアセンブリ４０００は、作動トリガ４６１０をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたロックを更に備え、これにより、臨床医は、ジョーアセンブリ８１００が意図せずに開放することなく、自分の手を使用して別のタスクを実行することができる。
様々な代替的な実施形態では、上記に加えて、作動ロッド４６６０は、ジョーアセンブリ８１００を閉鎖するために遠位に押され得る。少なくとも１つのこのような例において、作動ロッド４６６０は、作動トリガ４６１０に直接装着され、それにより、作動トリガ４６１０が作動されると、作動トリガ４６１０が作動ロッド４６６０を遠位に駆動する。上記と同様に、作動トリガ４６１０は、作動トリガ４６１０が閉鎖されたときにばねを圧縮することができ、これにより、作動トリガ４６１０が解放されると、作動ロッド４６６０が近位に押される。
上記に加えて、シャフトアセンブリ４０００は、３つの機能（エンドエフェクタのジョーアセンブリを開閉すること、エンドエフェクタを長手方向軸を中心に回転させること、及びエンドエフェクタを関節運動軸を中心に関節運動させること）を有する。シャフトアセンブリ４０００のエンドエフェクタの回転及び関節運動機能は、ジョー作動機能がジョー閉鎖作動システム４６００によって手動で駆動される間、駆動モジュール１１００のモータアセンブリ１６００及び制御システム１８００によって駆動される。ジョー閉鎖作動システム４６００は、モータ駆動システムであってもよいが、その代わりに、ジョー閉鎖作動システム４６００は、臨床医がエンドエフェクタ内でクランプされている組織に対してより良好な感触を有することができるように、手動駆動システムに維持されている。エンドエフェクタの回転及び作動システムを電動化することは、エンドエフェクタの位置を制御するための特定の利点を提供するが、ジョー閉鎖作動システム４６００を電動化することは、臨床医に組織に加えられている力の触覚的感覚を喪失させ、力が不十分か過剰であるかどうかを評価することができない場合がある。したがって、エンドエフェクタの回転及び関節運動システムがモータ駆動されたとしても、ジョー閉鎖作動システム４６００は、手動で駆動される。
図５０は、少なくとも１つの実施形態による、図１に示される外科用システムの制御システム１８００の論理図である。制御システム１８００は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ１８２０及びメモリ１８３０を備えるマイクロコントローラ１８４０を含む。例えば、センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’及び／又は６２９０’’’などの１つ又は２つ以上のセンサは、プロセッサ１８２０にリアルタイムフィードバックを提供する。制御システム１８００は、電気モータ１６１０を制御するように構成されたモータドライバ１８５０と、例えば、クラッチ６１１０、６１２０及び６１３０などの外科用器具内の１つ若しくは２つ以上の長手方向可動構成要素、及び／又はジョーアセンブリ駆動部の長手方向可動駆動ナット７１５０の位置を判定するように構成された追跡システム１８６０と、を更に備える。追跡システム１８６０はまた、例えば、駆動シャフト２５３０、外側シャフト６２３０及び／又は関節運動駆動部６３３０など、外科用器具内の１つ又は２つ以上の回転構成要素の位置を判定するように構成されている。追跡システム１８６０は、とりわけ、クラッチ６１１０、６１２０及び６１３０及び駆動ナット７１５０の位置、並びにジョー７１１０及び７１２０の配向を判定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ１８２０に、位置情報を提供する。モータドライバ１８５０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。しかしながら、追跡システム１８６０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得る。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
マイクロコントローラ１８４０は、例えば、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。少なくとも１つの例では、マイクロコントローラ１８４０は、例えば、その詳細が製品データシートから入手可能である、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（single-cycle serial random access memory、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（read-only memory、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（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、及び／又は周波数変調（ＦＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（quadrature encoder input、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（Analog-to-Digital Converter、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。
様々な例において、マイクロコントローラ１８４０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備える。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能を提供するために、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１８４０は、例えば、ジョー閉鎖アセンブリの駆動ナット７１５０の速度及び／又は位置を正確に制御するなど、様々な機能を実行するようにプログラムされる。マイクロコントローラ１８４０はまた、エンドエフェクタ７０００の回転速度及び位置、並びにエンドエフェクタ７０００の関節運動速度及び位置を正確に制御するようにプログラムされる。様々な例において、マイクロコントローラ１８４０は、マイクロコントローラ１８４０のソフトウェアにおける応答を計算する。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバック決定のために使用される。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。
モータ１６１０は、モータドライバ１８５０によって制御される。様々な形態では、モータ１６１０は、例えば、およそ２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータである。他の構成では、モータ１６１０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。モータ駆動器１８５０は、例えば、電界効果トランジスタ（field-effect transistor、ＦＥＴ）を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータドライバ１８５０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１８５０は、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷に合わせて特別に設計された外部の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（metal oxide semiconductor field effect transistor、ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するフルブリッジコントローラである。様々な例において、ドライバ１８５０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チャネルの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、ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）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使用して高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータドライバは、容易に代用され得る。
追跡システム１８６０は、例えば、センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’、及び／又は６２９０’’’などの１つ又は２つ以上の位置センサを含む、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。本明細書で使用するとき、「変位部材」という用語は、一般的に、外科用システムの任意の可動部材を指すために使用される。様々な例において、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に連結されてもよい。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含む磁気感知システム、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含む磁気感知システム、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含む光学検出システム、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含む光学検出システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
位置センサ１８８０、１８９０、６１８０’、６２８０’、６３８０’、７１９０’’、及び／又は６２９０’’’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基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両種類の磁気センサを生産するために使用される技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁場検出に用いられる技術として、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、光磁気、及び微小電気機械システム系の磁気センサが挙げられる。
様々な例において、追跡システム１８６０の位置センサのうちの１つ又は２つ以上は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。このような位置センサは、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く、絶対位置決めシステムを提供するためにコントローラ１８４０とインターフェース接続することができる。特定の例では、位置センサは、低電圧及び低電力構成要素を備え、磁石に隣接して位置する位置センサの領域に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、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（Coordinate Rotation Digital Computer）の略）プロセッサが提供されている。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１８４０に伝送される。位置センサは、例えば、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供することができる。位置センサは、例えば、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。
追跡システム１８６０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、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）及び／又は周波数変調（ＦＭ）が挙げられる。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（複数可）が提供されてもよい。様々な例において、他のセンサ（複数可）としては、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，３４５，４８１号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」、及びその全内容が参照により本明細書に組み込まれる、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」に記載されているものなどのセンサ構成を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム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１６１０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定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しに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
歪みゲージ又は微小歪みゲージを備えるセンサ１８８０は、例えば、クランプ動作中にジョー７１１０及び７１２０が経験する歪みなど、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ている。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ１８２０に提供される。センサ１８８０に加えて、又はセンサ１８８０の代わりに、例えば、負荷センサを備えるセンサ１８９０は、閉鎖駆動システムによってジョー７１１０及び７１２０に加えられる閉鎖力を測定することができる。様々な例において、モータ１６１０による電流引き込みを測定するために、電流センサ１８７０を用いることができる。ジョーアセンブリ７１００をクランプするために要する力は、例えば、電気モータ１６１０によって引き出される電流に対応することができる。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ１８２０に提供される。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１８２０に提供され得る。
センサによって測定される、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、追跡されている可動部材の位置及び／又は速度を特性決定するために、コントローラ１８４０によって使用され得る。少なくとも１つの例では、メモリ１８３０は、評価においてコントローラ１８４０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。様々な例において、コントローラ１８４０は、外科用器具を動作させるべき方法の選択を、外科用器具のユーザに提供することができる。この目的のため、ディスプレイ１４４０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。更に、ディスプレイ１４４０上に表示される情報は、１つ若しくは２つ以上の内視鏡の撮像モジュール、及び／又は外科手術中に使用される１つ若しくは２つ以上の追加の外科用器具の撮像モジュールを介して取得された画像と重ね合わせることができる。
上述のように、ハンドル１０００並びに／又はシャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び／若しくは５０００の駆動モジュール１１００は、例えば、それに取り付け可能な制御システムを備える。制御システムの各々は、１つ若しくは２つ以上のプロセッサ及び／又はメモリデバイスを有する回路基板を備えることができる。とりわけ、制御システムは、例えば、センサデータを記憶するように構成される。これらはまた、シャフトアセンブリをハンドル１０００に識別するデータを記憶するように構成されている。更に、これらはまた、シャフトアセンブリが以前に使用されているか否か、及び／又はシャフトアセンブリが何回使用されたかを含むデータを記憶するように構成されている。この情報は、例えば、シャフトアセンブリが使用に好適であるか否か、及び／又は所定の回数未満で使用されたかどうかを評価するために、ハンドル１０００によって得ることができる。
上記に加えて、駆動モジュール１１００の第１のモジュールコネクタ１１２０は、駆動モジュール１１００の側に画定された側部電池ポートを備える。同様に、第２のモジュールコネクタ１１２０’は、駆動モジュール１１００の近位端に画定された近位電池ポートを備える。このことは、駆動モジュールは、任意の好適な位置に電池ポートを備えることができる。いずれにしても、電源モジュール１２００は、図５４～図５８に示されるように、側部電池ポート１１２０で、又は図６７及び図６８に示されるように近位電池ポート１１２０’で駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能である。これは、モジュール１２００のコネクタ１２２０が側部電池ポート１１２０及び近位電池ポート１１２０’と互換性があるため、可能となる。とりわけ、コネクタ１２２０は、電池ポート１１２０及び１１２０’の実質的に円形又は実質的に円筒形の構成と一致する、又は少なくとも実質的に一致する、実質的に円形又は実質的に円筒形の構成を備える。様々な例において、コネクタ１２２０は、頂部よりも大きい底部と、それらの間に延在する角度付き又はテーパ状の側面とを有する円錐台形、又は少なくとも実質的に円錐台形の形状を備える。上述したように、電源モジュール１２００のコネクタ１２２０は、そこから延在するキー又は突起部を備えておらず、これらは、電源モジュール１２００の電池ポート１１２０及び１１２０’への組み付けを妨げる。
主に図５５及び図５６を参照すると、コネクタ１２２０は、そこから延在する２つのラッチ１２４０を備える。ラッチ１２４０は、電源モジュール１２００をハンドルモジュール１１００に解放可能に保持する対向するラッチ肩部を備えるように、コネクタ１２２０の両側に位置付けられる。側部電池ポート１１２０は、電源モジュール１２００のラッチ１２４０を受容するように構成されたハウジング１１００内に画定されたラッチ開口部１１２５を備え、同様に、近位電池ポート１１２０’は、ハウジング１１００内に画定されたラッチ開口部１１２５’を備え、これはまた、電源モジュール１２００のラッチ１２４０を受容するように構成されている。側部電池ポート１１２０内のラッチ開口部１１２５及び近位電池ポート１１２０’内のラッチ開口部１１２５’は、電源モジュール１２００が各電池ポート１１２０及び１１２０’に組み付けられ得る配向、すなわち、各電池ポートに対する２つの配向を制限するが、電源モジュール１２００は、それでもなお、電池ポート１１２０及び１１２０’の両方に動作可能に取り付け可能である。
上記に加えて、電源モジュール１２００のラッチ１２４０は、駆動モジュール１１００とスナップ嵌め方式で係合するように構成されている。様々な例において、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００に組み付けられたときに、ラッチ１２４０は半径方向外向きに弾性的に屈曲し、次いで、電源モジュール１２００がポート１１２０及び１１２０’のうちの１つの内部に完全に据え付けられ、電源モジュール１２００を駆動モジュール１１００にロックすると、半径方向内向きに弾性的に移動又はスナップ嵌めされる。様々な例において、ラッチ１２４０は、上で説明されるように半径方向内向き及び外向きに偏向する可撓性アームを備え、いくつかの例では、ラッチ１２４０は、ラッチ１２４０を内側又はロック位置に弾性的に押し込むように構成されたばねなどの１つ又は２つ以上の付勢部材を備える。様々な実施形態において、電源モジュール１２００は、電源モジュール１２００を駆動モジュール１１００に保持するために、ポート１１２０及び１１２０’内に画定された開口部に圧入される部材を備えることができる。
上記に加えて、電源モジュール１２００の電気接点は、コネクタ１２２０の上部分又は面上に画定される。上で考察されるように、電源モジュール１２００の電気接点は、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００に取り付けられたときにポート１１２０及び１１２０’内に画定された対応する電気接点に係合して、電源モジュール１２００を駆動モジュール１１００と電気通信させる。様々な例において、電源モジュール１２００の電気接点は、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに、駆動モジュール１１００の電気接点に対して圧縮される。少なくとも１つのこのような例では、電源モジュール接点及び／又は駆動モジュール接点は、電源モジュール１２００が駆動モジュール１１００に取り付けられたときに弾性的に偏向するように構成された弾性部材を備える。このような弾性部材は、ラッチ１２４０と共に、電源モジュール１２００と駆動モジュール１１００との間に適切な電気的インターフェースが存在することを確実にすることができる。代替的な実施形態では、電源モジュール１２００は、ポート１１２０及び１１２０’の側面上の電気接点と係合する、その周辺部の周りに延在する環状電気接点を備えることができる。このような構成は、電源モジュール１２００と駆動モジュール１１００との間の相対回転を可能にし得る。
上記に加えて、電源モジュール１３００は、図５９～図６６に示されるように、近位電池ポート１１２０’で駆動モジュール１１００に動作可能に取り付け可能であるが、図６９及び図７０に示されるように、側部電池ポート１１２０では取り付け可能ではない。これは、電源モジュール１３００のコネクタ１３２０が近位電池ポート１１２０’と互換性があるが、側部電池ポート１１２０とは互換性がないためである。コネクタ１３２０は、電池ポート１１２０及び１１２０’の実質的に円形又は実質的に円筒形の構成と一致する、又は少なくとも実質的に一致する、実質的に円形又は実質的に円筒形の構成を備え、電源モジュール１３００のコネクタ１３２０は、そこから延在するキー又は突起部１３１５を備え、これらは、電源モジュール１３００の側部電池ポート１１２０への組み付けを妨げるが、近位電池ポート１１２０’は妨げない。臨床医が電源モジュール１３００を側部電池ポート１１２０’に組み付けしようと試みると、突起部１３１５はハウジング１１１０に接触し、電源モジュール１３００のラッチ１３４０が電源モジュール１３００を駆動モジュール１１００にロックすることを防止し、電源モジュール１３００が駆動モジュール１１００に電気的に結合されることを防止する。つまり、主に図６３及び図６４を参照すると、近位電池ポート１１２０’は、内部に画定されたクリアランス開口部１１１５’を備え、これは、電源モジュール１３００の突起部１３１５を受容し、電源モジュール１３００が近位電池ポート１１２０’に組み付けられることを可能にするように構成される。上記と同様に、近位電池ポート１１２０’のラッチ開口部１１２５’及びクリアランス開口部１１１５’は、電源モジュール１３００が近位電池ポート１１２０’に２つの配向に組み付けられ得る配向を制限する。
上記に加えて、他の状況では、電源モジュールが電池ポート１１２０及び１１２０’のうちの１つに取り付けられることを防止し得る。例えば、電池ポートのうちの１つは、電源モジュールのうちの１つのみの相補的形状を受容するように構成された非対称形状を有することができる。少なくとも１つのこのような例において、側部電池ポート１１２０は半円形空洞を備えることができ、近位電池ポート１１２０’は円形空洞を備えることができ、電源モジュール１２００のコネクタ１２２０は、電池ポート１１２０及び１１２０’の両方に受容され得る半円形形状を備え、一方で、電源モジュール１３００のコネクタ１３２０は、近位電池ポート１１２０’に受容され得るが、側部電池ポート１１２０には受容されない円形形状を備える。いくつかの例では、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリの構成は、電源モジュールのうちの１つの駆動モジュール１１００への組み付けを防止することができる。例えば、図５９を参照すると、シャフトアセンブリ４０００は、作動トリガ４６１０がそのアセンブリと干渉する際に、電源モジュール１３００の側部電池ポート１１２０への組み付けを防止することができる。特に、このような構成はまた、電源モジュール１２００が側部電池ポート１１２０に組み付けられることを防止する。結果として、臨床医は、シャフトアセンブリ４０００を使用するときに、電源モジュールを駆動モジュール１１００に連結するために、近位電池ポート１１２０’を使用する必要がある。図７１及び図７２を参照すると、特定のシャフトアセンブリの構成は、電源モジュール１２００及び１３００の両方が同時に駆動モジュール１１００に組み付けられることを可能にする。例えば、図５１を参照すると、図１のシャフトアセンブリ３０００は、電源モジュール１２００及び１３００の両方が、同時に駆動モジュール１１００に電力を供給するために使用されることを可能にする。
電源モジュール１２００及び１３００は、同じ又は少なくとも実質的に同じ電圧で駆動モジュール１１００に電力を供給するように構成されている。例えば、各電源モジュール１２００及び１３００は、例えば、３ＶＤＣで駆動モジュール１１００に電力を供給するように構成される。駆動モジュール１１００の制御システム１８００は、例えば、ＡＣ電流が必要とされる程度までＤＣ電流をＡＣ電流に変換するように構成された１つ又は２つ以上の電力インバータを備える。これにより、電源モジュール１２００及び１３００は、任意の好適な電圧で駆動モジュール１１００に電力を供給するように構成され得る。少なくとも１つの例では、電源モジュール１２００及び／又は１３００は、駆動モジュールにＡＣ電力を供給するように構成される。少なくとも１つのこのような例では、電源モジュール１２００及び／又は１３００はそれぞれ、１つ又は２つ以上の電力インバータを備える。代替的な実施形態では、電源モジュール１２００及び１３００は、異なる電圧で駆動モジュール１１００に電力を供給するように構成される。このような実施形態では、上で考察されるポート１１２０及び１１２０’の構成は、より高い電圧を有する電源モジュールがより低い電圧ポートに取り付けられることを防止し得る。同様に、ポート１１２０及び１１２０’の構成は、所望であれば、より低い電圧を有する電源モジュールがより高い電圧ポートに取り付けられることを防止し得る。
様々な例において、電源モジュール１２００及び１３００は、駆動モジュールに同じ又は少なくとも実質的に同じ電流を提供するように構成される。少なくとも１つの例では、電源モジュール１２００及び１３００は、駆動モジュール１１００に同じ又は少なくとも実質的に同じ電流を供給する。代替的な実施形態では、電源モジュール１２００及び１３００は、駆動モジュール１１００に異なる電流を提供するように構成される。少なくとも１つの例では、電源モジュール１２００は、例えば、電源モジュール１３００によって提供される電流の２倍の大きさを有する電流を駆動モジュール１１００に提供する。少なくとも１つのこのような例では、電源モジュール１２００の電池セルは、電源モジュール１３００と同じ電圧を提供するが、電流の２倍であるように並列に配置される。上記と同様に、上で考察されるポート１１２０及び１１２０’の構成は、より高い電流を有する電源モジュールがより低い電流ポートに取り付けられることを防止し得る。同様に、ポート１１２０及び１１２０’の構成は、所望であれば、より低い電流を有する電源モジュールがより高い電流ポートに取り付けられることを防止し得る。
上記に加えて、制御システム１８００は、電源モジュール１２００及び１３００によって提供される電力を適応的に管理するように構成されている。様々な例において、制御システム１８００は、電源モジュールによってそれに提供される電圧を逓増及び／又は下降させるように構成された１つ又は２つ以上の変圧器回路を備える。例えば、より高い電圧電源モジュールが低電圧ポートに取り付けられている場合、制御システム１８００は、より高い電圧電源モジュールから電圧を下降させるために、変圧器回路を起動又はスイッチオンすることができる。同様に、より低い電圧電源モジュールが高電圧ポートに取り付けられている場合、制御システム１８００は、より低い電圧電源モジュールから電圧を逓増させるために、変圧器回路を起動又はスイッチオンすることができる。様々な実施形態において、制御システム１８００は、不適切な電圧を有する電源モジュールが駆動モジュール１１００内のポートに取り付けられた場合に、電源モジュールをスイッチオフするように構成される。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、駆動モジュールに取り付けられた電源モジュールの電圧を評価するように構成された１つ又は２つ以上の電圧計回路を備え、電源モジュールの電圧が不適切であるか、又は適切な電圧範囲外である場合、制御システム１８００は、電源モジュールが駆動モジュール１１００に電力を供給しないように電源モジュールをスイッチオフすることができる。少なくとも１つのこのような例において、駆動モジュール１１００は、各ポート１１２０及び１１２０’の電圧計回路を有する。少なくとも１つの例では、制御システム１８００は、駆動モジュールに取り付けられた電源モジュールの電流を評価するように構成された１つ又は２つ以上の電流計回路を備え、電源モジュールの電流が不適切であるか、又は適切な電流範囲外である場合、制御システム１８００は、電源モジュールが駆動モジュール１１００に電力を供給しないように電源モジュールをスイッチオフすることができる。少なくとも１つのこのような例において、駆動モジュール１１００は、各ポート１１２０及び１１２０’の電流計回路を有する。少なくとも１つの例では、各電源モジュール１２００及び１３００は、制御システム１８００によって開放されると、電力が駆動モジュール１１００に供給されることを防止するスイッチ回路を備える。電源モジュールが、正確な電圧又は電源モジュールが取り付けられているポートの適切な電圧範囲内の電圧を備える場合、スイッチ回路は、閉鎖されたままであり、かつ／又は制御システム１８００によって閉鎖される。少なくとも１つのこのような例において、駆動モジュール１１００は、各ポート１１２０及び１１２０’のスイッチ回路を有する。
様々な例において、電源モジュールは、電源モジュールが駆動モジュール１１００に電力を供給することを防止するために臨床医によって選択的に作動可能なスイッチを備えることができる。少なくとも１つの例では、スイッチは、例えば、電源モジュールの電源回路内の機械的スイッチを備える。しかしながら、スイッチオフされた電源モジュールは、依然として他の利益を提供し得る。例えば、スイッチオフ電源モジュール１２００は、ピストルグリップを依然として提供することができ、スイッチオフ電源モジュール１３００は、ワンドグリップを依然として提供することができる。更に、いくつかの例では、スイッチオフ電源モジュールは、臨床医によって選択的に作動され得るパワーリザーブを提供することができる。
上記に加えて、又は上記の代わりに、電源モジュール１２００及び１３００の各々は、識別メモリデバイスを備える。識別メモリデバイスは、例えば、例えば、その上に記憶されたデータを有する固体チップを備えることができ、このデータは、電源モジュールが駆動モジュール１１００に組み付けられたときに制御システム１８００によってアクセスされ、かつ／又は制御システム１８００に伝送され得る。少なくとも１つの例では、識別メモリデバイス上に記憶されたデータは、例えば、電源モジュールが駆動モジュール１１００に供給するように構成されている電圧に関するデータを備え得る。
上記に加えて、シャフトアセンブリ２０００、３０００、４０００及び／又は５０００の各々は、例えば、メモリデバイス２８３０などの識別メモリデバイスを備える。シャフトアセンブリの識別メモリデバイスは、例えば、その上に記憶されたデータを有する固体チップを備えることができ、このデータは、シャフトアセンブリが駆動モジュール１１００に組み付けられたときに制御システム１８００によってアクセスされ、かつ／又は制御システム１８００に伝送され得る。少なくとも１つの例では、識別メモリデバイス上に記憶されたデータは、シャフトアセンブリの駆動システムを動作させるのに必要な電力に関するデータを備え得る。シャフトアセンブリ２０００は、駆動モジュール１１００によって駆動される３つのシステム（エンドエフェクタ関節運動駆動システム、エンドエフェクタ回転駆動システム、及びジョー駆動システム）を備え、これらはそれぞれ独自の電力要件を有する。ジョー駆動システムは、例えば、エンドエフェクタの関節運動及び回転駆動システムよりも多くの電力を必要とし得る。この目的のため、制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた１つの電源モジュール又は複数の電源モジュールによって提供される電力が、駆動モジュール１１００に組み付けられたシャフトアセンブリ２０００の全ての駆動システム（ジョー駆動システムを含む）に電力を供給するのに十分であることを検証するように構成されている。したがって、制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた電源モジュール構成が、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリと適切にペアリングされることを確実にするように構成されている。電源モジュール構成によって提供される電力が不十分であるか、又は必要な電力閾値を下回る場合、制御システム１８００は、異なる及び／又は追加の電源モジュールが必要とされることを臨床医に通知することができる。少なくとも１つの例では、駆動モジュール１１００は、例えば、ハウジング１１１０上及び／又はディスプレイスクリーン１４４０上に低電力インジケータを備える。特に、シャフトアセンブリ４０００のジョー駆動システムは、駆動モジュール１１００によって駆動されない。むしろ、臨床医によって手動で電力供給される。したがって、シャフトアセンブリ４０００を動作させるのに必要な電力は、例えば、シャフトアセンブリ２０００を動作させるのに必要な電力よりも小さくすることができ、制御システム１８００は、電源モジュール構成を評価する際に、シャフトアセンブリ４０００に必要な電力閾値を低下させることができる。
上記に加えて、組織を把持及び／又は切開するように構成されたエンドエフェクタは、患者の組織をクリップ留めするように構成されたエンドエフェクタよりも少ない電力を必要とし得る。結果として、クリップアプライヤを備えるエンドエフェクタ及び／又はシャフトアセンブリは、ジョーを把持及び／又は切開することを含むエンドエフェクタ及び／又はシャフトアセンブリよりも大きな電力要件を有し得る。このような例では、駆動モジュール１１００の制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた１つの電源モジュール又は複数の電源モジュールが駆動モジュール１１００に十分な電力を提供することができることを検証するように構成されている。制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた電源モジュール上の識別チップに問い合わせ、並びに／又は、電源モジュール内の電源を評価して、電源モジュールが、クリップアプライヤを動作させるために駆動モジュール１１００に適切に電力を供給するのに十分に利用可能な電圧及び／若しくは電流を備えるかどうかを評価するように構成され得る。
上記に加えて、組織を把持及び／又は切開するように構成されたエンドエフェクタは、例えば、患者の組織を縫合するように構成されたエンドエフェクタよりも少ない電力を必要とし得る。結果として、縫合デバイスを備えるエンドエフェクタ及び／又はシャフトアセンブリは、ジョーを把持及び／又は切開することを含むエンドエフェクタ及び／又はシャフトアセンブリよりも大きな電力要件を有し得る。このような例では、駆動モジュール１１００の制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた１つの電源モジュール又は複数の電源モジュールが、駆動モジュール１１００に取り付けられたシャフトアセンブリに基づいて駆動モジュール１１００に十分な電力を提供することができることを検証するように構成される。制御システム１８００は、駆動モジュール１１００に取り付けられた電源モジュール上の識別チップに問い合わせ、並びに／又は、電源モジュール内の電源を評価して、電源モジュールが、縫合デバイスを動作させるために駆動モジュール１１００に適切に電力を供給するのに十分に利用可能な電圧及び／若しくは電流を備えるかどうかを評価するように構成され得る。
上記に加えて、又は上記の代わりに、エンドエフェクタ７０００などのエンドエフェクタは、識別メモリデバイスを備える。エンドエフェクタの識別メモリデバイスは、例えば、その上に記憶されたデータを有する固体チップを備えることができ、このデータは、エンドエフェクタがシャフトアセンブリを介して駆動モジュール１１００に組み付けられたときに制御システム１８００によってアクセスされ、かつ／又は制御システム１８００に伝送され得る。少なくとも１つの例では、識別メモリデバイス上に記憶されたデータは、エンドエフェクタの駆動システムを動作させるのに必要な電力に関するデータを備え得る。エンドエフェクタは、シャフトアセンブリを通って延在する電気経路又は回路を介して駆動モジュール１１００と通信することができる。上記と同様に、エンドエフェクタはそれ自体を駆動モジュール１１００に識別させることができ、この情報により、駆動モジュール１１００は、その動作を適合させてエンドエフェクタを適切に動作させることができる。
上で説明されるように、電源モジュール１２００及び１３００はそれぞれ、１つ又は２つ以上の電池セルを備える。そのため、電源モジュール１２００及び１３００は、電力を蓄積及び供給するための任意の好適な手段を備えることができる。少なくとも１つの例では、電源モジュール１２００及び１３００は、エネルギーを蓄積し、エネルギーを駆動モジュール１１００に供給するように構成されたコンデンサ及び／又はスーパーコンデンサを備える。コンデンサ及び／又はスーパーコンデンサは、電池セルと同じ電気回路又は異なる電気回路の一部であり得る。スーパーコンデンサは、静電二重層容量及び／又は電気化学擬似容量を備えることができ、これらの両方がスーパーコンデンサの総容量に寄与し得る。様々な例において、静電二重層コンデンサは、電気化学擬似容量よりもはるかに高い静電二重層容量を有する炭素電極又は誘導体を使用し、導電性電極の表面と電解質との間の界面におけるヘルムホルツ二重層の電荷の分離を達成する。電荷の分離は、多くの場合、従来のコンデンサよりもはるかに小さい数オングストローム（０．３～０．８ｎｍ）のオーダーである。電気化学擬似コンデンサは、金属酸化物又は導電性ポリマー電極を使用し、二重層容量に加えて電気化学的擬似容量を有する。擬似容量は、レドックス反応、インターカレーション、及び／又は電着を伴うファラデー電子電荷移動によって達成される。例えば、リチウムイオンコンデンサなどのハイブリッドコンデンサもまた、異なる特性を有する電極を備え、一方は主に静電容量を示し、他方は主に電気化学容量を示す。
電源モジュール１２００及び１３００は、充電式であっても非充電式であってもよい。電源モジュール１２００及び１３００が充電式でない場合、それらは、１回の使用後に廃棄される。このような例では、電源モジュール１２００及び１３００は、それらが廃棄されたときに、完全に排出されるか、又は少なくとも実質的に排出されることが望ましい。この目的のため、各電源モジュールは、電源モジュールが駆動モジュール１１００に組み付けられたときに係合されるか、又は作動されるドレインを備える。様々な例において、ドレインは、電池セルを含む電源モジュール内部の抵抗回路を備える。作動されると、ドレインは、電源モジュールの電池セルをゆっくりと放電させるが、電源モジュールが外科手術中に駆動モジュール１１００に十分な電力を提供することを依然として可能にするレートで放電する。しかしながら、外科手術が完了した後、電源モジュールが駆動モジュール１１００にもはや組み付けられなくても、ドレインは電池セルを放電し続ける。したがって、ドレインは、電源モジュールが駆動モジュール１１００に電力を供給するか、又はそれに取り付けられているか否かに関わらず、電池セルを放電する。２０１４年１月２１日に出願の米国特許第８，６３２，５２５号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＡＮＤ ＢＡＴＴＥＲＩＥＳ」、及び２０１６年３月２２日に出願の米国特許第９，２８９，２１２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＡＮＤ ＢＡＴＴＥＲＩＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」は、参照により本明細書に組み込まれる。
様々なハンドヘルド器具を含む複数の外科用器具は、異なる機能を実行するために、特定の外科手術中に臨床医によって使用される。各外科用器具は、異なるユーザ制御機構に加えて、異なるハンドル及び／又は把捉構成を備えてもよい。様々なハンドヘルド器具間の切り替えは、臨床医が外科用器具を制御し、ユーザ制御機構を作動させる際に、遅延及び／又は不快感を引き起こし得る。電源は変動し得、かつ／又は電源は全ての電動外科用器具とは互換性がない場合があるため、多くの電動外科用器具の使用では、全ての外科手術の開始前に、多数の電源が充電され、及び／又は機能していることをユーザが確実する必要があり得る。
汎用ハンドル及び電源を備えるモジュール式外科用器具は、汎用ハンドル構成の使用に慣れ親しんでいる感覚を臨床医に提供することができる。モジュール式外科用器具は、多数の外科用ツールアタッチメントと共に使用するように構成される。複数の異なる電源を充電する必要性の代わりに、モジュール式外科用器具は、各外科手術後に廃棄することができる交換可能な電源と共に使用するように構成される。更に、複数の外科用ツールアタッチメントを有する１つの汎用ハンドルの使用は、外科領域内の外科用器具の乱雑さ及び／又は容積を低減することができる。
図７３は、モジュール式外科用器具８００００の一部分を示し、図７４は、モジュール式外科用器具８００００の電気アーキテクチャを示す。モジュール式外科用器具８００００の構成は、上で考察される図１の外科用器具１０００と多数の点で同様である。モジュール式外科用器具８００００は、例えば、駆動モジュール８００１０、シャフト８００２０、エンドエフェクタ８００３０、及び電源８００４０を含む、複数のモジュール式構成要素を備える。様々な例において、駆動モジュール８００１０はハンドルを備える。駆動モジュール８００１０は、１つ又は２つ以上の制御スイッチ８００１２及びモータ８００１５を備える。
シャフト８００２０は、外科用器具８００００のモジュール式構成要素８００１０、８００２０、８００３０、８００４０間の通信を容易にするように構成された制御回路８００２２を備える。外科用器具８００００のモジュール式構成要素８００１０、８００２０、８００３０、８００４０の動作及び機能は、他の外科用器具と関連して、上でより詳細に説明される。
様々な例において、１つ又は２つ以上の制御スイッチ８００１２は、図７及び図８に関連してより詳細に説明されるように、入力システム１４００の回転アクチュエータ１４２０及び関節運動アクチュエータ１４３０に対応する。図７及び図８に示されるように、関節運動アクチュエータ１４３０は、第１の押しボタン１４３２及び第２の押しボタン１４３４を備える。第１の押しボタン１４３２は、第１の押しボタン１４３４が押下されたときに閉鎖される第１のスイッチを備える。多くの態様において、図７及び図８に示される関節運動アクチュエータ１４３０及び回転アクチュエータ１４２０と同様に、１つ又は２つ以上の制御スイッチ８００１２は、押しボタンを備えてもよい。ユーザ入力が押しボタンを押下すると、スイッチが閉鎖され、ユーザコマンドを示す信号を制御回路８００２２に送信する。様々な例において、第１の押しボタンは、第１の方向への関節運動又は回転を開始することができ、第２の押しボタンは、第２の方向への関節運動又は回転を開始することができる。これらの制御スイッチ８００１２の動作及び機能は、上でより詳細に説明される。
様々な例において、シャフト８００２０は、患者を治療するために使用された後に廃棄可能であるように構成される。このような例では、シャフト８００２０は、同じ患者に対して１回を超えて使用可能である。以下でより詳細に考察されるように、シャフト８００２０は、プロセッサ８００２４と、１つ又は２つ以上の制御プログラムに関する命令を記憶するメモリと、を備える。廃棄可能シャフト８００２０は、モジュール式外科用器具８００００が完全に構成されているか、又は組み付けられたときに、エンドエフェクタ８００３０、電源８００４０及び／又は駆動モジュール８００１０とインターフェース接続するために必要な任意の信号処理回路を備える。エンドエフェクタ８００３０は、エンドエフェクタ８００３０のパラメータを監視するように構成されたセンサアレイ８００３５を備える。このようなセンサアレイ８００３５は、例えば、エンドエフェクタ８００３０の識別情報、エンドエフェクタ８００３０の動作状態、及び／又は、例えば組織特性などの手術部位の環境に関する情報を検出することができる。様々な例において、電源８００４０は、外科用器具８００００に電力を供給するために駆動モジュール８００１０に直接取り付けられるように構成された交換可能な電池パックを備える。電源８００４０は、電池８００４２及びディスプレイ８００４４を備える。様々な例において、ディスプレイ８００４４は、例えば、ユーザ入力がプロセッサ８００２４に送信される、タッチ感知ディスプレイを備える。
様々な例において、駆動モジュール８００１０は、モジュール式電源８００４０をそれに取り付けるための電源インターフェースを備える。電源８００４０と駆動モジュール８００１０との交換可能な接続により、ユーザは、駆動モジュール８００１０のハウジングを分解する必要なく、電源８００４０を容易に交換することができる。モジュール式電源８００４０内の電池８００４２は、一次セルを備えるが、二次セルも含み得る。一次セル電池８００４２は、一度に完全に充電されるように構成されている。換言すれば、一次セル電池８００４２は、各外科手術後に廃棄されるように構成される。廃棄可能電源の使用は、とりわけ、電池８００４２が各外科手術の開始時に完全に充電されているという保証を臨床医に提供し得る。
電源インターフェースは、電源８００４０の駆動モジュール８００１０への取り付け時に、電池８００４２とディスプレイ８００４４の接続との間の相互接続を供給する。換言すれば、電源８００４０が駆動モジュール８００１０上の電源インターフェースに交換可能に取り付けられるまで、電源８００４０内に連続回路は存在しない。したがって、電源８００４０は、非連結状態で分散させ、かつ滅菌することができる。非連結状態にできることにより、各電源８００４０を容易に滅菌することができる。例えば、モジュール式電源８００４０は、非取り付け電源８００４０内に連続回路が存在しないので、エチレンオキシド及びガンマ線滅菌の両方と適合する。
電源８００４０と同様に、駆動モジュール８００１０は、シャフト８００２０及び電源８００４０に取り付けられていない間、いかなる連続回路も有しない。少なくともこの理由により、駆動モジュール８００１０は、各使用後に任意の所望の滅菌プロトコルを使用して滅菌することができる。その非取り付け構成では、駆動モジュール８００１０は、洗浄プロセス中に完全浸漬に耐性を有するように構成される。
上記に加えて、シャフト８００２０の制御回路８００２２は、駆動モジュール８００１０上の１つ又は２つ以上の制御スイッチ８００１２からユーザ入力を受け取るように構成されたプロセッサ８００２４を備える。シャフト８００２０は、シャフト８００２０が駆動モジュール８００１０に組み付けられたときに駆動モジュール８００１０内のモータ８００１５を制御するように構成されたモータコントローラ８００２８を更に備える。様々な例において、制御回路８００２２は、例えば、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プロセッサ８００２４を更に備える。安全プロセッサ８００２６は、拡張性がある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全特性を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途向けに特異的に構成されてもよい。安全プロセッサ８００２６は、プロセッサ８００２４及びモータコントローラ８００２８と信号通信するように構成されている。モータコントローラ８００２８は、ハンドル８００１０内のエンドエフェクタ８００３０及びモータ８００１５のセンサアレイ８００３５と信号通信するように構成されている。モータコントローラ８００２８は、例えば、モータ８００１５に供給される電圧（又は電力）を示す電圧信号などの電気信号を送信するように構成されている。電気信号は、例えば、１つ若しくは２つ以上の制御スイッチ８００１２からのユーザ入力、センサアレイ８００３５から受信した入力、ディスプレイ８００４４からのユーザ入力、及び／又はモータ８００１５からのフィードバックに基づいて判定することができる。様々な例において、モータコントローラ８００２８は、モータ８００１５を制御するためにＰＷＭ制御信号をモータ８００１５に出力してもよい。
シャフト８００２０は、制御プログラムを記憶するように構成されたメモリを更に備え、制御プログラムは、実行されると、プロセッサに、とりわけ、モータ８００１５を所定のレベルで起動させるようにモータコントローラ８００２８に命令するように指示する。各シャフト８００２０の制御回路８００２２内のメモリは、１つ又は２つ以上の制御プログラムを記憶して、モジュール式外科用器具８００００が完全に構成されたときに所望の機能を実行することを可能にするように構成される。様々な例において、シャフト８００２０は、取り付けられたシャフト８００２０が制御プログラムを備えない場合、及び／又は記憶された制御プログラムが読み取ることも検出することもできない場合、デフォルトの制御プログラムを備えてもよい。このようなデフォルトの制御プログラムは、モータ８００１５が最小レベルで実行されることを可能にし、臨床医がモジュール式外科用器具８００００の基本的機能を実行することを可能にする。様々な例において、モジュール式外科用器具８００００の基本的機能のみがデフォルト制御プログラムで利用可能であり、手術部位内及び／又はその周囲の組織に対する害を最小限に抑える方法で実施される。各交換可能なシャフト８００２０内の意図された機能に特有の制御プログラムを記憶することで、記憶される必要のある情報の量が最小化され、これにより、駆動モジュール８００１０の多くが未使用となる可能性のある全ての制御プログラムを記憶する負担を軽減する。様々な例において、外科用器具８００００のモジュール式構成要素８００１０、８００２０、８００３０、８００４０は、異なる時間にかつ／又は異なるソフトウェア及び／若しくはファームウェアの改訂及び更新に従って、設計、製造、プログラミング、及び／又は更新され得る。更に、個々の制御プログラムは、多数の制御プログラムの集合よりも迅速に更新することができる。更新時間が速いほど、臨床医及び／又は補助者が制御プログラムを更新して、各外科手術で最新のプログラムを利用する可能性が高くなる。様々な例において、駆動モジュール８００１０は、任意の制御プログラムを備えない場合がある。他の例では、駆動モジュール８００１０は、上で考察されるようなデフォルトの制御プログラムを備え得る。換言すれば、臨床医が第１の機能を実行することを意図する場合、臨床医は、記憶された第１の制御プログラムを備える第１のシャフトをモジュール式外科用器具に取り付けることができる。臨床医が第１の機能とは異なる第２の機能を実行することを意図する場合、臨床医は、汎用駆動モジュールから第１のシャフトを取り除き、記憶された第２の制御プログラムを備える第２のシャフトをモジュール式外科用器具に取り付けることができる。様々な例において、臨床医が検出可能及び／又は機能的に記憶された制御プログラムを伴わずにシャフトを取り付ける場合、駆動モジュール８００１０は、モジュール式外科用器具８００００を最小レベル及び／又は任意の好適なレベルの機能で動作させるためのデフォルト制御プログラムを記憶するメモリを備え得る。記憶された制御プログラムの動作及び機能は米国特許出願第１４／２２６、１３３号、現在は米国特許出願公開第２０１５／０２７２５５７号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ」に詳細に記載されており、この全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
図７５は、取り付けられたシャフト内の対応する駆動部と相互作用して、例えば、エンドエフェクタの回転及び／又は関節運動などの所望の機能を生成するように構成された複数の駆動部を備える駆動モジュール８０１１０を描写する。例えば、駆動モジュール８０１１０は、作動時にエンドエフェクタを回転させるように構成された回転駆動部８０１２０を備える。図７５の駆動モジュール８０１１０は、モジュール式シャフトに取り付けられたハンドルのタイプに基づいて動作するように構成されている。複数の駆動部のうちの１つ又は２つ以上は、例えば、はさみグリップハンドルなどの低機能ハンドルがモジュール式シャフトに取り付けられるときに分離される。例えば、低機能ハンドルのモジュール式シャフトへの取り付けの間、低機能ハンドル上の延在ラグは、回転駆動部８０１２０を遠位に前進させて低機能ハンドルとの係合から外すことができる。このような遠位前進は、回転駆動部８０１２０をハンドルから分離し、回転駆動部８０１２０の機能を効果的にロックアウトする。はさみグリップハンドルをモジュール式シャフトから取り外すと、例えば、ばねなどの弾性部材８０１２５は、回転駆動部８０１２０をそのもとの位置に近位に付勢する。様々な例において、全ての駆動部は、低機能ハンドルのモジュール式シャフトへの取り付け時に分離される。他の例では、例えば、回転駆動部８０１２０などの第１の駆動部は、低機能ハンドルのモジュール式シャフトへの取り付け時に分離されてもよく、一方で、第２の駆動部８０１３０は、低機能ハンドルと共に使用するために係合したままである。
様々な例において、回転駆動部８０１２０は、図８、図１０及び図１１に関連して上でより詳細に説明される回転アクチュエータ１４２０などの手動回転アクチュエータと通信している。臨床医が回転アクチュエータを回転させると、回転アクチュエータの位置を監視することができる。例えば、外科用器具は、回転アクチュエータの位置を監視するように構成されたエンコーダシステムを備えることができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、駆動モジュール８０１１０は、回転アクチュエータの回転度を検出するように構成されたセンサシステムを備えることができる。いずれにしても、回転アクチュエータの検出された位置は、プロセッサ及びモータコントローラ、例えばプロセッサ８００２４及びモータコントローラ８００２８にシャフト８００２０内で通信される。様々な例では、駆動モジュール８０１１０はハンドルを備える。
プロセッサ８００２４及びモータコントローラ８００２８は、回転駆動部８０１２０の移動に応じて回転駆動部８０１２０によって手動で駆動されるシステム以外のシャフト８００２０のシステムを駆動するように構成されている。少なくとも１つの例では、外科用器具は、第１の回転継手及び第２の回転継手を有し、第１の回転継手を中心とした外科用器具の回転が手動で駆動され、第２の回転継手を中心とした外科用器具の回転が電動モータによって駆動される。このような例では、プロセッサ８００２４は、例えば、外科用器具の回転可能な構成要素を整列した状態に保つために、エンコーダを使用して第１の回転継手を中心とした外科用器具の回転を監視し、モータコントローラ８００２８を使用して第２の回転継手を中心とした外科用器具を回転させることができる。
図７６は、交換可能なシャフト８０２２０と係合する前のハンドル８０２１０を描写する。ハンドル８０２１０は、いくつかの交換可能なシャフトと共に使用可能であり、汎用ハンドルと呼ぶことができる。シャフト８０２２０は、ハンドル８０２１０の遠位ナット８０２５５と機械的に係合するように構成された駆動ロッド８０２５０を備える。駆動ロッド８０２５０の近位端８０２５１は、遠位ナット８０２５５の遠位端に画定された陥凹８０２５６内に嵌合するように構成された特定の形状を備える。遠位ナット８０２５５内の陥凹８０２５６は、駆動ロッド８０２５０の近位端８０２５１の形状に相補的な形状を備える。換言すれば、臨床医及び／又は助手が、駆動ロッド８０２５０がハンドル８０２１０の遠位ナット８０２５５上の陥凹内に嵌合することを可能にするようにシャフト８０２２０を配向すると、交換可能なシャフト８０２２０は、遠位ナット８０２５５と駆動ロッド８０２５０との間に相対的な横方向の動きがほとんどないように、汎用ハンドル８０２１０と正常に整列される。
様々な例において、駆動ナット８０２５５の遠位端８０２１１及び駆動ロッド８０２５０の近位端８０２２３は、上で説明される機械的整列システムに加えて、又はその代わりに、ハンドル８０２１０とシャフト８０２２０との整列を容易にするように構成された複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０を備える。磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０のシステムは、シャフト８０２２０とハンドル８０２１０との自己整列を可能にする。様々な例において、複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０は永久磁石である。図７５に見られるように、シャフト８０２２０の近位端８０２２３は、非対称に配向された複数の磁気素子８０２６０、８０２６５を備えるが、磁気素子８０２６０、８０２６５は任意の好適な様式で配置されてもよい。磁気素子８０２６０、８０２６５は、シャフト８０２２０の近位端８０２２３から外側に向く対向する極で位置付けられる。より具体的には、シャフト８０２２０の第１の部分上に位置付けられた磁気素子８０２６０は、それらの正極が近位端８０２２３から外側に向いて位置付けられ、一方、シャフト８０２２０の第２の、又は反対の部分上に位置付けられた磁気素子８０２６５は、それらの負極が近位端８０２２３から外側に向いて位置付けられる。駆動ナット８０２５５の遠位端８０２１１は、それらの負極がハンドル８０２１０の遠位端８０２１１から外側に向くように位置付けられた複数の磁気素子８０２７０を備える。以下でより詳細に説明するように、シャフト８０２２０上の磁気素子８０２６０、８０２６５のこのような非対称パターンにより、シャフト８０２２０及びハンドル８０２１０を１つ又は２つ以上の所定の位置で整列させることができる。磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０の使用により、ハンドル８０２１０及びシャフト８０２２０を所定の位置へとシフトさせるばね機構の必要性が排除される。
上記に加えて、ハンドル８０２１０上に位置付けられた磁気素子８０２７０がシャフト８０２２０の第１の部分上に位置付けられた磁気素子８０２６０の近傍にあるように、臨床医がハンドル８０２１０をシャフト８０２２０と整列させようと試みる場合、磁気素子８０２６０、８０２７０は、吸引磁力を生成し、それによってモジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を整列させる。しかしながら、ハンドル８０２１０上に位置付けられた磁気素子８０２７０がシャフト８０２２０の第２の部分上に位置付けられた磁気素子８０２６５の近傍にあるように、臨床医がハンドル８０２１０をシャフト８０２２０と整列させようと試みる場合、反発磁力により、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が離れ、それによってハンドル８０２１０とシャフト８０２２０との間の不適切な接続を防止する。
特定の例では、上記に加えて、モジュール式構成要素の間には１つの安定した位置のみが存在する。様々な例において、複数の磁気素子は、それらの極が、ハンドル８０２１０の遠位端の外周及びシャフト８０２２０の近位端に沿って反復パターンで交互になるように位置付けられる。このようなパターンは、複数の安定した整列位置を提供するために作成することができる。磁気素子の反復パターンにより、吸引磁力がモジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を多数の位置で引き寄せるため、シャフトとハンドルとの間の一連の安定した整列が可能になる。様々な例において、複数の磁気素子は、双安定性磁気ネットワークを生成する方法で配向される。このような双安定性ネットワークは、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が最初に整列していないときでも、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が安定して整列することを確実にする。換言すれば、ハンドル８０２１０とシャフト８０２２０とが整列していないとき、複数の磁気素子によって生成された磁場は互いに相互作用して、整列していない位置から次の最も近い安定した整列への回転を開始する。したがって、整列していないモジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が受ける反発磁力は、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を整列に移行させるのを支援する。モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が反発磁力によって押し離されると、それらは吸引性磁場に回転し、それによってハンドル８０２１０とシャフト８０２２０とを整列させる。様々な例において、反発磁力は、シャフトに対するハンドルの回転を開始し、逆もまた同様である。磁気素子の配向のパターンは、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を互いに対して特定の方向に回転させることができ、反対方向の回転も防止することができる。例えば、様々な例において、磁気素子は、反発磁力を受けたときに、シャフト８０２２０及びハンドル８０２１０が時計回り方向にのみ互いに対して回転することによって整列を達成することを可能にするパターンで配向される。他の例では、磁気素子は、反発磁力を受けたときに、シャフト８０２２０及びハンドル８０２１０が反時計回り方向にのみ互いに対して回転することによって整列することを可能にするパターンで配向される。様々な例において、磁気素子は、モジュール式構成要素が整列される速度に影響を及ぼし得る。例えば、磁場の強度に基づいて磁気素子を配置することができ、これにより、加速又は減速を整列の内外に引き起こすことができる。複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０は、永久磁石であるとして上で説明されているが、特定の例では、複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０は、電磁石である。このような例では、磁気反発力及び吸引力は、複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０に選択的に通電することによって生成され得る。
様々な例において、ハンドル８０２１０及びシャフト８０２２０は、初期吸引磁力を提供する主磁気素子を備え、主磁気素子は、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を互いに近づけるように構成されている。モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０が主磁気素子によって一緒に引き出された後、複数の磁気素子８０２６０、８０２６５、８０２７０は、ハンドル８０２１０及びシャフト８０２２０の配向を微調節するように構成される。
図７７は、シャフト８０３２０と整列され、シャフト８０３２０に取り付けられる前の汎用ハンドル８０３１０を描写する。シャフト８０３２０の近位端８０３２３は、ハンドル８０３１０の遠位端８０３１１に切断されたＬ字形、又はバヨネット状のスロット８０３１２に係合するように構成されたピン８０３２２を備える。様々な例において、複数のＬ字形スロット８０３１２は、遠位端８０３１１の周りに切断されて、追加のピン８０３２２のための追加の取り付け支持体を提供してもよい。シャフト８０３２０の近位端８０３２３は、フレームと、その正極は外側に向くようにフレーム内に位置付けられたシャフト磁気素子８０３２４と、を更に備える。ハンドル８０３１０の遠位端８０３１１は、第１の磁気素子８０３１４及び第２の磁気素子８０３１６を更に備える。第１の磁気素子８０３１４は、その正極が外側に向いて配向され、第２の磁気素子８０３１６は、その負極が外側に向くように配向される。臨床医がシャフト８０３２０のピン８０３２２をハンドル８０３１０内のその対応するＬ字形スロット８０３１２と整列させ始めると、第１の磁気素子８０３１４及びシャフト磁気素子８０３２４は相互作用して反発磁力を生成する。臨床医は、ピン８０３２２をＬ字形スロット８０３１２と係合するためにこの力を打ち消す必要がある。ピン８０３２２がＬ字形スロット８０３１２内にあると、かつ／又はシャフト磁気素子８０３２４が第１の磁気素子及び第２の磁気素子８０３１４及び８０３２４に対して閾値距離を超えて移動すると、臨床医はモジュール式構成要素８０３１０、８０３２０を互いに対して手動で回転させ始めることができる。加えて、図７８に示されるように、臨床医が反発磁力を打ち消して、Ｌ字形スロット８０３１２内にピン８０３２２を位置付けると、磁気素子８０３２４、８０３１６は反応して、一旦シャフト磁気素子８０３２４が閾値を超えた後に吸引磁力を生成することができる。吸引磁力は、ハンドル８０３１０に対するシャフト８０３２０の回転、及びピン８０３２２のＬ字形スロット８０３１２への完全な係合をもたらす。このような例では、シャフト磁気素子８０３２４及びハンドル８０３１０上の第２の磁気素子８０３１６の磁場間の相互作用は、モジュール式構成要素８０３１０、８０３２０を一緒に引く、及び／又は保持するのに十分な強さである。様々な例において、このような相互作用は、シャフト磁気素子８０３２４と第２の磁気素子８０３１６との間の吸引磁力をもたらし、モジュール式構成要素８０３１０、８０３２０の整列、及びＬ字形スロット８０３１２内のピン８０３２２の完全な係合をもたらす。磁気素子の配向が具体的に説明されているが、磁気素子は、任意の好適な様式で配向され得ることが想定される。複数の磁気素子８０３１４、８０３１６、８０３２４は、永久磁石であるとして上で説明されているが、特定の例では、複数の磁気素子８０３１４、８０３１６、８０３２４は、電磁石である。このような例では、磁気反発力及び吸引力は、複数の磁気素子８０３１４、８０３１６、８０３２４に選択的に通電することによって生成され得る。
上記の磁気素子は、電磁石、永久磁石、又はこれらの組み合わせを備え得る。上記のような実例において、永久磁気素子のシステムは、シャフト及びハンドルを複数の位置で整列させることができる。このような例では、電磁石を永久磁気素子のシステムに追加することができる。起動されると、電磁石は、永久磁気素子のシステム内の磁場よりも強い磁場を及ぼすように構成される。換言すれば、電磁石は、永久磁石のシステム間の協働を遮断、阻止、及び／又は変化させるために、電磁石が組み込まれてもよい。このような中断は、外科用器具のモジュール式構成要素の整列の選択的制御を発揮する能力をもたらす。例えば、図７６の磁気素子８０２６０、８０２６５、８２０７０などの磁気素子のシステムが、シャフト８０２２０及びハンドル８０２１０を好適に整列された位置で一緒に引き出されたとき、臨床医は、電磁石を選択的に起動して、永久磁石の吸引磁力を打ち消し、シャフトをハンドルから離れるように反発させるのに十分な強さの磁場を生成することができる。様々な例において、電磁石の起動は、ハンドルをシャフトから離れるように反発して、ハンドルからシャフトを解放又はロック解除する。様々な例において、電磁石の起動は、永久磁石によって生成された引力を妨害するだけでなく、モジュール式構成要素８０２１０、８０２２０を分離するように構成される。
例えば、図７３に示される外科用器具８００００などのモジュール式外科用器具は、外科用器具の意図される機能を実行するために互いに通信するように構成された複数の構成要素を備える。モジュール式外科用器具の構成要素間の通信経路は、上で詳細に説明される。このような通信経路は、本質的に無線であり得るが、有線接続もまた好適である。様々な例において、外科用器具のエンドエフェクタ及び／又はシャフトは、トロカール又はカニューレを通して患者に挿入されるように構成されており、例えば、およそ５ｍｍ、８ｍｍ、及び／又は１２ｍｍなどの任意の好適な直径を有することができる。サイズ制約に加えて、例えば、クリップアプライヤなどの様々なモジュール式外科用器具は、例えば、回転及び／又は関節運動するように構成されたエンドエフェクタ及び／又はシャフトを備える。したがって、エンドエフェクタ及び／又はシャフトが回転及び／又は関節運動される際に機能を維持するために、有線通信経路はいずれもコンパクトであり、可撓性を有する必要がある。外科用器具のシャフト及び／又はエンドエフェクタ内の動作要素のサイズを低減するために、様々な微小電気機械機能要素を利用することができる。例えば、外科用器具内に圧電性インチワーム（inchworm）アクチュエータ又は波状モータなどのマイクロエレクトロニクスを組み込むことは、例えば、動作要素に必要な空間の低減に役立ち、例えば、波状モータは、歯車又はカムを伴わずに直線運動を供給するように構成される。
様々な例において、可撓性の基板上に様々な電気トレースを装着することによって、有線通信経路に可撓性が組み込まれる。様々な例において、電気トレースは、任意の好適な方法で可撓性の基板上に支持される。図７９は、例えば、外科用器具１０００などのモジュール式外科用器具で使用するためのフレックス回路８０４００を描写する。フレックス回路８０４００は、図７３のシャフト８００２０などのシャフトのハウジング内に延在するように構成されている。フレックス回路８０４００の遠位端８０４０１は、エンドエフェクタ内の導電性電気トレースと電気的に結合されるように構成される。少なくとも１つの例では、電気トレースは、例えば、銅及び／又は銀で構成される。遠位端８０４０１は、第１のリング８０４０２へと巻かれ、電気トレース８０４０５は、第１のリング８０４０２の周りに延在する。フレックス回路８０４００の近位端８０４０３は、ハンドル内の電気トレースと電気的に結合されるように構成されている。近位端８０４０３は、第２のリング８０４０４へと巻かれ、電気トレース８０４０５は、第２のリング８０４０４の周りに延在する。
可撓性の基板上の様々な電気トレースを支持することにより可撓性が提供されるが、とりわけ、フレックス回路８０４００の寿命を延ばし、及び／又はフレックス回路８０４００の完全性を保護するために、追加の特徴を追加することができる。図７９及び図７９Ａに描写されるように、一次歪み緩和領域８０４１０は、関節運動継手に対して近位に位置付けられるように構成されている。フレックス回路８０４００の一次歪み緩和領域８０４１０は、外科用器具の関節運動に応答して、最も変位及び／又はねじれを受ける。例えば、外科用器具が関節運動している間にフレックス回路８０４００上の歪みを解放するために、かつ／又は一次歪み緩和領域８０４１０内のフレックス回路８０４００の部分が、外科用器具がその非関節運動後にもとの配向に戻るのを支援するために、１つ又は２つ以上の付勢及び／又は弾性部材８０４１２は、弾性及び／又は可撓性のために存在する。１つ又は２つ以上の付勢部材８０４１２は、外科用器具が関節運動及び／又は回転される際に、屈曲状態と非屈曲状態との間で移行するように構成される。様々な例において、付勢部材８０４１２はばねを備える。付勢部材８０４１２は、例えば、周囲部分の運動に適応するために、フレックス回路８０４００の基板内に組み込まれる。一次歪み緩和領域８０４１０内のフレックス回路８０４００の部分は、第１のレッグ８０４１４と、基部８０４１６と、第２のレッグ８０４１８と、を含むパターンを備える。基部８０４１６は、第１のレッグ８０４１４と第２のレッグ８０４１８との間に延在する。付勢部材８０４１２は、第１のレッグ８０４１４と第２のレッグ８０４１８との間に延在し、これらを接続する。付勢部材８０４１２はとりわけ、第１のレッグ８０４１４が第２のレッグ８０４１８に対して偏向され、次いで弾性的にその非屈曲状態に戻ることを可能にする。付勢部材８０４１２は、エンドエフェクタが関節運動しているときに屈曲状態へと屈曲するように構成されており、付勢部材８０４１２は、エンドエフェクタがもはや関節運動していないときに、非屈曲状態に弾性的に戻るように構成されている。
図７９及び図７９Ｂに見られるように、フレックス回路８０４００は、その導電性要素８０４０５が分離され、相互接続されていない、二次歪み緩和領域８０４２０を用いて製造される。導電性要素８０４０５のこのような配向により、フレックス回路８０４００が折り畳まれることが可能になる。フレックス回路８０４００の非疲労部分及び可撓性部分は、一次歪み緩和領域８０４１０内のフレックス回路８０４００に垂直に位置付けられる。二次歪み緩和領域８０４２０は、上記でより詳細に説明される付勢部材８０４１２と同様の１つ又は２つ以上の付勢部材８０４２２を備える。一次歪み緩和領域８０４１０内の付勢部材８０４１２及び二次歪み緩和部分８０３２０内の付勢部材８０４２２の存在は、フレックス回路８０４００が、例えば図７３のシャフト８００２０などのシャフトの長手方向軸に対して少なくとも２つの別個の平面に伸張性部分を有することを可能にする。第１の平面内の一次歪み緩和部分８０４１０及び第２の平面内の二次歪み緩和部分８０３２０の存在は、エンドエフェクタと、シャフトアセンブリと、エンドエフェクタを関節運動させ、エンドエフェクタを回転させ、シャフトアセンブリを回転させるように構成された外科用器具のハンドルとの間の通信を可能にする。別の例では、フレックス回路８０４００は、平坦に製造され、続いて、外科用器具の関節運動又は作動部分に相関する一次歪み緩和領域８０４１０などの部分で捻られてもよい。このような設計は、一般にフレックス回路８０４００の応力緩和の必要性を軽減することができる。
図７９Ｃは、フレックス回路８０４００の可撓性の基板８０４３０と一体的に形成されたプリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）によって特性決定される、図７９のフレックス回路８０４００の一部分を描写する。図７９Ｃに示されるように、可撓性プラスチックは、導電要素８０４０５上にオーバーモールドされ、様々な制御回路構成要素８０４３２、８０４３４、８０４３６は、フレックス回路８０４００の可撓性の基板８０４３０と一体的に形成される。
図８０は、エンドエフェクタ内に延在するように構成された、エンドエフェクタフレックス回路８０５００を描写する。エンドエフェクタフレックス回路８０５００は、例えば、図７９～図７９Ｃに示されるフレックス回路８０４００などの、シャフトフレックス回路と共に使用されるように構成される。エンドエフェクタフレックス回路８０５００は、可撓性の基板上に支持された電気トレース８０５０５を備える。エンドエフェクタフレックス回路８０５００の遠位端８０５０３は、リング８０５０４へと巻かれる。電気トレース８０５０５は、リング８０５０４の周りに延在する。図８１Ａ及び図８１Ｂに示されるように、リング８０５０４は、例えば、フレックス回路８０４００の遠位端８０４０１上の第１のリング８０４０２を介して、シャフトフレックス回路と電気的に結合されるように構成されている。フレックス回路８０４００及び８０５００の一方又は両方は、フレックス回路８０４００、８０５００間の境界面におけるトレース間の電気的接触を維持するための付勢部材を備える。様々な例において、エンドエフェクタフレックス回路８０５００は、例えば、クリップ供給センサ８０５１０及び／又はクリップカム形態センサ８０５２０などの１つ又は２つ以上のセンサを備える。このようなセンサは、エンドエフェクタのパラメータを検出し、検出されたパラメータを、シャフトフレックス回路８０４００上の制御回路構成要素８０４３２、８０４３４、８０４３６に通信することができる。様々な例において、制御回路は、外科用器具のハンドル内に位置付けられる。
図８２を参照すると、外科用器具２１５０００は、ハンドル２１５１００と、ハンドル２１５１００に取り付けられたシャフトアセンブリ２１５５００と、エンドエフェクタ２１５６００と、エンドエフェクタ２１５６００をシャフトアセンブリ２１５５００に回転可能に接続する関節運動ジョイント２１５５５０と、を備える。ハンドル２１５１００は、駆動システム２１５２００と、電源２１５３００と、アクチュエータ２１５４００と、を含む。アクチュエータ２１５４００は、エンドエフェクタ２１５６００を閉鎖するように構成された閉鎖駆動部の一部である。図８３を参照すると、駆動システム２１５２００は、第１の駆動モータ２１５２１０と、第１のシフタモータ２１５２２０と、第２の駆動モータ２１５２５０と、第２のシフタモータ２１５２６０と、を備える。第１の駆動モータ２１５２１０は、回転可能な入力シャフトと、回転可能な入力シャフトに固定的に装着された入力歯車２１５２１５と、を備える。第１のシフタモータ２１５２２０は、シフタシャフトと、シフタシャフトに回転可能に装着されたピニオン歯車２１５２２５と、を備える。ピニオン歯車２１５２２５は、第１の駆動モータ２１５２１０の入力歯車２１５２１５と動作可能に噛み合っており、第１のシフタモータ２１５２２０によって第１及び第２の位置間で並進可能である。ピニオン歯車２１５２２５がその第１の位置にあるときに、ピニオン歯車２１５２２５は、入力歯車２１５２１５及び回転可能な出力シャフト２１５２３０に固定して装着された出力歯車２１５２３５と動作可能に噛み合う。このような例では、第１の駆動モータ２１５２１０が動作するときに、第１の駆動モータ２１５２１０の回転は、回転可能な出力シャフト２１５２３０に伝達される。ピニオン歯車２１５２２５がその第２の位置にあるときに、ピニオン歯車２１５２２５は、入力歯車２１５２１５及び回転可能な出力シャフト２１５２４０に固定して装着された出力歯車２１５２４５と動作可能に噛み合う。このような例では、第１の駆動モータ２１５２１０が動作するときに、第１の駆動モータ２１５２１０の回転は、回転可能な出力シャフト２１５２４０に伝達される。特に、ピニオン歯車２１５２２５は、出力歯車２１５２３５及び２１５２４５と同時に係合されず、結果として、第１の駆動モータ２１５２１０は、外科用器具２１５０００の２つの別個の機能を駆動するために使用することができる。使用中、外科用器具２１５０００のユーザ及び／又は外科用器具２１５０００の制御システムは、第１のシフタモータ２１５２２０をシフトさせることによって、２つの機能を選択することができる。
上記に加えて、第２の駆動モータ２１５２５０は、回転可能な入力シャフトと、回転可能な入力シャフトに固定して装着された入力歯車２１５２５５と、を備える。第２のシフタモータ２１５２６０は、シフタシャフトと、シフタシャフトに回転可能に装着されたピニオン歯車２１５２６５、を備える。ピニオン歯車２１５２６５は、第２の駆動モータ２１５２５０の入力歯車２１５２５５と動作可能に噛み合っており、第２のシフタモータ２１５２６０によって第１及び第２の位置間で並進可能である。ピニオン歯車２１５２６５がその第１の位置にあるときに、ピニオン歯車２１５２６５は、入力歯車２１５２５５及び回転可能な出力シャフト２１５２７０に固定して装着された出力歯車２１５２７５と動作可能に噛み合う。このような例では、第２の駆動モータ２１５２５０が動作するときに、第２の駆動モータ２１５２５０の回転は、回転可能な出力シャフト２１５２７０に伝達される。ピニオン歯車２１５２６５がその第２の位置にあるときに、ピニオン歯車２１５２６５は、入力歯車２１５２５５及び回転可能な出力シャフト２１５２８０に固定して装着された出力歯車２１５２８５と動作可能に噛み合う。このような例では、第２の駆動モータ２１５２５０が動作するときに、第２の駆動モータ２１５２５０の回転は、回転可能な出力シャフト２１５２８０に伝達される。特に、ピニオン歯車２１５２６５は、出力歯車２１５２７５及び２１５２８５と同時に係合されず、結果として、第２の駆動モータ２１５２５０は、外科用器具２１５０００の２つの別個の機能を駆動するために使用することができる。使用中、外科用器具２１５０００のユーザ及び／又は外科用器具２１５０００の制御システムは、第２のシフタモータ２１５２６０をシフトさせることによって、２つの機能を選択することができる。
上記に加えて、図８３を再び参照すると、出力シャフト２１５２３０、２１５２４０、及び２１５２８０は、剛性シャフトを備え、同心円状に入れ子にされている。様々な例では、出力シャフト２１５２３０と出力シャフト２１５２４０との間に軸受が存在し、出力シャフト２１５２４０と出力シャフト２１５２８０との間に別の軸受が存在する。他の例では、出力シャフト２１５２３０、２１５２４０、及び２１５２８０は、互いに直接支持される。このような構成は、コンパクトな設計を提供することができる。様々な代替的な実施形態では、出力シャフト２１５２３０、２１５２４０、及び２１５２８０のいずれも入れ子にされていない。
図８４を参照すると、代替的な駆動システム２１６２００は、外科用器具の合計６つの機能を駆動するように構成されている。上記と同様に、駆動システム２１６２００は、第１の駆動モータ２１６２１０、第１のシフタモータ２１６２２０、第２の駆動モータ２１６２５０、及び第２のシフタモータ２１６２６０と、を備える。第１の駆動モータ２１６２１０は、回転可能な入力シャフトと、回転可能な入力シャフトに固定的に装着された入力歯車２１６２１５と、を備える。第１のシフタモータ２１６２２０は、シフタシャフトと、シフタシャフトに回転可能に装着されたピニオン歯車２１６２２５と、を備える。ピニオン歯車２１６２２５は、第１の駆動モータ２１６２１０の入力歯車２１６２１５と動作可能に噛み合っており、第１のシフタモータ２１６２２０によって第１、第２、及び第３の位置の間で並進可能である。ピニオン歯車２１６２２５がその第１の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２２５は、入力歯車２１６２１５及び回転可能な出力シャフト２１６２３０に固定して装着された出力歯車２１６２３５と動作可能に噛み合う。このような例では、第１の駆動モータ２１６２１０が動作するときに、第１の駆動モータ２１６２１０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２３０に伝達される。ピニオン歯車２１６２２５がその第２の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２２５は、入力歯車２１６２１５及び回転可能な出力シャフト２１６２４０に固定して装着された出力歯車２１６２４５と動作可能に噛み合う。このような例では、第１の駆動モータ２１６２１０が動作するときに、第１の駆動モータ２１６２１０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２４０に伝達される。ピニオン歯車２１６２２５がその第３の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２２５は、入力歯車２１６２１５及び回転可能な出力シャフト２１６２９０に固定して装着された出力歯車２１６２９５と動作可能に噛み合う。このような例では、第１の駆動モータ２１６２１０が動作するときに、第１の駆動モータ２１６２１０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２９０に伝達される。特に、ピニオン歯車２１６２２５は、２つ以上の出力歯車２１６２３５、２１６２４５、及び２１６２９５と同時に係合されず、結果として、第１の駆動モータ２１６２１０は、外科用器具の３つの別個の機能を駆動するために使用することができる。使用中、外科用器具のユーザ及び／又は外科用器具の制御システムは、第１のシフタモータ２１６２２０をシフトさせることによって、３つの機能を選択することができる。
上記に加えて、出力シャフト２１６２３０は、出力シャフト２１６２３０の回転がシャフト２１６５００に伝達されるように、外科用器具のシャフト２１６５００と動作可能に係合される。より具体的には、出力シャフト２１６２３０の遠位端は、シャフトハウジング２１６５１０の内部に画定された歯車歯２１６５１５のリングと噛み合う歯車を備える。出力シャフト２１６２３０は、シャフト２１６５００を１つの方向に回転させるように第１の方向に回転され、シャフト２１６５００を別の方向に回転させるように反対方向に回転される。出力シャフト２１６２４０は、ジョークランプ駆動部、例えば、ステープル発射駆動部及び／又は組織切断駆動部などの発射駆動システム、及び／又は例えば、エンドエフェクタ回転駆動部と動作可能に連結され得る可撓性ケーブルを備える。出力シャフト２１６２９０は、第１の関節運動駆動部２１６７００と動作可能に係合される。第１の関節運動駆動部２１６７００は、２つの並進可能な関節運動ドライバ２１６７９０を備え、これらの各々は、出力シャフト２１６２９０とねじ式係合された並進可能な駆動ナット２１６７９５に連結される。各駆動ナット２１６７９５は、出力シャフト２１６２９０内に画定された溝内に延在するピン又は突起を備え、出力シャフト２１６２９０の回転が駆動ナット２１６７９５を並進させるように回転しないように拘束される。使用中、出力シャフト２１６２９０は、外科用器具のエンドエフェクタを１つの方向の第１の関節運動ジョイントの周りで回転させるために第１の方向に回転され、エンドエフェクタを別の方向の第１の関節運動ジョイントの周りで回転させるために反対方向に回転される。出力シャフト２１６２９０内に画定されたねじ山は、駆動ナット２１６７９５及び関節運動ドライバ２１６７９０のうちの一方を遠位に押す一方で、他方の駆動ナット２１６７９５及び関節運動度ドライバ２１６７９０を近位に引くように構成されている。これにより、１つの駆動ナット及び関節運動ドライバ２１６７９５は、第１の関節運動ジョイントの周りでエンドエフェクタを関節運動させるのに十分であり得る。
上記に加えて、第２の駆動モータ２１６２５０は、回転可能な入力シャフトと、回転可能な入力シャフトに固定して装着された入力歯車２１６２５５と、を備える。第２のシフタモータ２１６２６０は、シフタシャフトと、シフタシャフトに回転可能に装着されたピニオン歯車２１６２６５、を備える。ピニオン歯車２１６２６５は、第２の駆動モータ２１６２６０の入力歯車２１６２５５と動作可能に噛み合っており、第２のシフタモータ２１６２６０によって第１、第２、及び第３の位置の間で並進可能である。ピニオン歯車２１５６６５がその第１の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２６５は、入力歯車２１６２５５及び回転可能な出力シャフト２１６２７０に固定して装着された出力歯車２１５６７５と動作可能に噛み合う。このような例では、第２の駆動モータ２１６２５０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２７０に伝達される。ピニオン歯車２１６２６５がその第２の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２６５は、入力歯車２１６２５５及び回転可能な出力シャフト２１６２８０に固定して装着された出力歯車２１６２８５と動作可能に噛み合う。このような例では、第２の駆動モータ２１６２５０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２８０に伝達される。ピニオン歯車２１６２６５がその第３の位置にあるときに、ピニオン歯車２１６２６５は、入力歯車２１６２１５及び回転可能な出力シャフト２１６２９０に固定して装着された出力歯車２１６２９５と動作可能に噛み合う。このような例では、第２の駆動モータ２１６２５０の回転は、回転可能な出力シャフト２１６２９０に伝達される。特に、ピニオン歯車２１６２６５は、２つ以上の出力歯車２１６２７５、２１６２８５、及び２１６２９５と一度に係合されず、結果として、第２の駆動モータ２１６２５０は、外科用器具の３つの別個の機能を駆動するために使用することができる。使用中、外科用器具のユーザ及び／又は外科用器具の制御システムは、第２のシフタモータ２１６２６０をシフトさせることによって、３つの機能を選択することができる。
上記に加えて、出力シャフト２１６２７０及び／又は出力シャフト２１６２８０は、ジョークランプ駆動部、例えば、ステープル発射駆動部及び／又は組織切断駆動部などの発射駆動システム、及び／又は例えば、エンドエフェクタ回転駆動部と動作可能に連結され得る。出力シャフト２１６２９０は、第２の関節運動駆動部２１６８００と動作可能に係合される。第２の関節運動駆動部２１６８００は、２つの並進可能な関節運動ドライバ２１６８９０を備え、これらの各々は、出力シャフト２１６２９０とねじ式係合された並進可能な駆動ナット２１６８９５に連結される。各駆動ナット２１６８９５は、出力シャフト２１６２９０内に画定されたねじ山又は溝内に延在するピン又は突起を備え、回転することにより、出力シャフト２１６２９０の回転が駆動ナット２１６８９５を変位させないように拘束される。使用時には、出力シャフト２１６２９０は、外科用器具のエンドエフェクタを１つの方向の第２の関節運動ジョイントの周りで回転させるために第２の方向に回転され、エンドエフェクタを別の方向の第１の関節運動ジョイントの周りで回転させるために反対方向に回転される。出力シャフト２１６２９０内に画定されたねじ山は、駆動ナット２１６８９５及び関節運動ドライバ２１６８９０のうちの一方を遠位に押す一方で、他方の駆動ナット２１６８９５及び関節運動度ドライバ２１６８９０を近位に引くように構成されている。これにより、１つの駆動ナット及び関節運動ドライバ２１６８９５は、第２の関節運動ジョイントを中心にエンドエフェクタを関節運動させるのに十分であり得る。
上で概説したように、第１の駆動モータ２１６２１０及び第１のシフタモータ２１６２２０は、一度にそれらの３つの機能のうちの１つのみを駆動するように構成されている。同様に、第２の駆動モータ２１６２５０及び第２のシフタモータ２１６２６０は、一度にそれらの３つの機能のうちの１つのみを駆動するように構成されている。これにより、駆動システム２１６２００は、外科用器具が２つの機能を同時に実施できるように、第１の駆動モータ２１６２１０及び第２の駆動モータ２１６２５０を同時に動作させるように構成されている。例えば、第１の駆動モータ２１６２１０は、駆動シャフト２１６２９０を介して第１の関節運動ジョイントの周りでエンドエフェクタを関節運動させることができ、一方、第２の駆動モータ２１６２５０は、駆動シャフト２１６２９０を介してエンドエフェクタを第２の関節運動ジョイントの周りで関節運動させることができる。同様に、第１の駆動モータ２１６２１０は、シャフト２１６５００を長手方向軸の周りで回転させることができ、一方、第２の駆動モータ２１６２５０は、長手方向軸の周りでエンドエフェクタを回転させる。しかしながら、いくつかの例では、駆動システム２１６２００の制御システムは、２つのエンドエフェクタの機能が同時に実施されることを防止するように構成され得る。少なくとも１つのこのような例では、制御システムは、ステープル発射ストロークが実施されている間に、エンドエフェクタが開放されるのを防止するように構成されている。
上記に加えて、第１のシフタモータ２１６２２０は、駆動シャフトを第１の駆動モータ２１６２１０と動作可能に連結するときに、２つの非連結駆動シャフトをロックアウトするように構成され得る。少なくとも１つのこのような例では、第１のシフタモータ２１６２２０の並進可能なシャフトは、上部に画定されたロックを備えることができ、このロックは、２つの非連結駆動シャフトと係合して、それを定位置にロックするように構成されている。少なくとも１つの例では、第１のシフタモータ２１６２２０は、駆動シャフト２１６２９０と第１の駆動モータ２１６２１０とを動作可能に係合するときに、駆動シャフト２１６２３０及び２１６２４０をロックする。同様に、第２のシフタモータ２１６２６０は、駆動シャフトと第２の駆動モータ２１６２５０とを動作可能に連結するときに、２つの非連結駆動シャフトをロックアウトするように構成され得る。少なくとも１つのこのような例では、第２のシフタモータ２１６２６０の並進可能なシャフトは、上部に画定されたロックを備え、このロックは、２つの非連結駆動シャフトと係合して、それを定位置にロックするように構成されている。少なくとも１つの例では、第２のシフタモータ２１６２６０は、駆動シャフト２１６２９０と第２の駆動モータ２１６２５０とを動作可能に係合するときに、駆動シャフト２１６２７０及び２１６２８０をロックする。このような例では、エンドエフェクタの機能は駆動されていないか、確実に無効化されるか、又はロックアウトされる。これにより、エンドエフェクタ機能が、駆動モータと共に使用又は駆動モータに連結されていないときにロックアウトされる必要がない実施形態が想定される。いずれにしても、第１のシフタモータ２１６２２０及び／又は第２のシフタモータ２１６２６０は、例えば、それらのシャフトの長手方向変位を生成するためのソレノイドを備えることができる。
上で概説したように、駆動システム２１５２００は、４つの器具機能を駆動するように構成され、駆動システム２１６２００は、６つの器具機能を駆動するように構成されている。これにより、本明細書に開示される器具のための駆動システムは、例えば、６つを超えるエンドエフェクタ機能など、任意の好適な数の機能を駆動するように構成され得る。
上記に加えて、外科用器具のモータ制御システムは、外科用器具の１つ又は２つ以上のモータの動作を適合させることができる。図８５を参照すると、外科用器具２１５０００は、外科用器具２１５０００のモータ制御システムと通信する歪みゲージ回路２１５９００を備える。歪みゲージ回路２１５９００は、シャフト２１５５００のシュラウド又はハウジング２１５５１０に装着された歪みゲージ２１５９１０を備える。歪みゲージ２１５９１０は、基部２１５９２０と、基部２１５９２０上の第１の電気接点２１５９３０と、第１の電気接点２１５９３０と電気的に導通する回路状電気回路２１５９４０と、電気回路２１５９４０と電気通信する第２の電気接点２１５９５０と、を備える。電気接点２１５９３０及び２１５９５０は、例えば、歪みゲージ２１５９１０をモータ制御システムと通信するように配置するために、導電性ワイヤ及び／又はトレースにはんだ付けされ、かつ／又は他の方法で電気的に連結されるように構成さている。電気回路２１５９４０は、以下により詳細に記載されるように、歪みゲージ２１５９１０が伸張及び／又は圧縮されるときに、その抵抗が変化する、薄い導電性ワイヤから構成されている。
再び図８５を参照すると、歪みゲージ２１５９１０の基部２１５９２０は、シュラウド２１５５１０が張力下に配置されるときに、歪みゲージ２１５９１０が伸長し、シュラウド２１５５１０が圧縮されるときに収縮するように、シュラウド２１５５１０に装着される。図８５Ａを参照すると、電気回路２１５９４０の抵抗は、歪みゲージ２１５９１０が、モータ制御システムによって検出可能な長手方向軸Ｌに沿って張力状態に配置されるときに変化し、すなわち増加する。同様に、図８５Ｂを参照すると、電気回路２１５９４０の抵抗は、歪みゲージ２１５９１０が長手方向軸Ｌに沿って圧縮されるときに変化し、すなわち減少し、これもモータ制御システムによって検出可能である。電気回路２１５９４０の抵抗の変化は、歪みゲージ２１５９１０の位置においてシュラウド２１５５１０によって経験される歪みに比例するか、又は少なくとも実質的に比例する。様々な例では、シャフトシュラウド２１５５１０における歪みの増加は、何らかの方法で患者組織が過剰に応力を受けていることを示し得る。この情報を使用して、外科用器具２１５０００のモータ制御システムは、外科用器具２１５０００の電気モータの性能を変更することができる。例えば、歪みゲージ回路によって検出された歪みが、モータ制御システムのメモリ及び／又はプロセッサに記憶された所定の値、又は閾値を超えるときに、モータ制御システムは、その時点で、動作しているモータ（複数可）を減速させることができる。少なくとも１つのこのような例では、モータ制御システムは、歪み閾値を超えるときに、ステープル発射ストロークを駆動する電気モータを減速させることができる。他の例では、モータ制御システムは、例えば、歪み閾値を超えるときに、クリップ形成ストロークを駆動する電気モータ、又は縫合糸ストロークを駆動する電気モータを減速させることができる。様々な例では、モータ制御システムは、例えば、エンドエフェクタを閉鎖又はクランプする、及び／又はエンドエフェクタを関節運動させる電気モータを減速させることができる。
上記に加えて、外科用器具２１５０００のモータ制御システムは、１つ又は２つ以上の電気モータの速度を適応的に制御することができる。モータ制御システムは、電気モータの速度を制御するための１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）回路、及び／又は任意の他の好適な電力制御回路を備える。ＰＷＭ回路は、所望の速度で電動モータを駆動するために、電気モータに電圧パルスを印加するように構成されており、長い電圧パルスは電気モータをより速い速度で駆動し、短い電圧パルスは電気モータをより遅い速度で駆動する。様々な例では、モータ制御システムは、電気モータの速度を制御するための１つ又は２つ以上の周波数変調（ＦＭ）回路及び／又は電圧変換回路を備える。ＦＭ回路は、より速い速度及び／又はより低い周波数で電気モータを駆動して、より低速で電気モータを駆動するために、より高い周波数でモータに電圧パルスを印加することができる。ＰＷＭ回路及びＦＭ回路は、一定又はほぼ一定の大きさで電気モータに電圧電位を断続的に印加するように構成されている。しかしながら、電気モータによって送達される電力を調整するために電圧電位の大きさを変化させることもできる様々な実施形態が想定される。可変抵抗回路は、例えば、電気モータに印加される電圧の大きさを変化させるために使用することができる。
モータの速度を制御するために外科用器具２１５０００の電動モータに供給される電圧を適応させることに加えて、又はその代わりに、電気モータに送達される電流は、電気モータによって送達される駆動力を制御するように適合され得る。この目的のために、外科用器具は、１つ又は２つ以上のモータ電流制御回路を含むことができる。
歪みゲージ２１５９１０は、長手方向軸Ｌに沿った歪みを測定するのに十分に適した軸方向歪みゲージである。しかしながら、１つの歪みゲージ２１５９１０は、シュラウド２１５５１０内に発生する歪みの完全な理解を提供しない場合がある。異なる方向に配向された歪みゲージ２１５９１０に隣接して位置付けられた追加の歪みゲージは、その位置で発生する歪みに関する追加のデータを提供することができる。例えば、別の歪みゲージは、例えば、横方向軸Ｔに沿って、及び／又は長手方向軸Ｌに対して４５度の角度で、歪みゲージ２１５９１０に直交して位置付けられてもよい。２つ以上の歪みゲージが単一の歪みゲージ基部上に提供される様々な実施形態が想定される。このような構成は、特定の位置における歪みのより高い分解能を提供することができる。上述されたように、任意の好適な歪みゲージを使用することができる。例えば、容量性歪みゲージ、半導体歪みゲージ、ナノ粒子歪みゲージ、及び／又は光ファイバ歪みゲージを使用することができる。
上述されたように、１つ又は２つ以上の抵抗歪みゲージが表面に接合されて歪みを測定するときに、歪みゲージは、図８５Ｃに示されるように、ホイートストンブリッジ回路内に構成することができる。ホイートストンブリッジは、静的又は動的電気抵抗の測定に使用される分割ブリッジ回路である。ホイートストンブリッジの出力電圧は、多くの場合、ボルト入力当たりミリボルト出力で表される。図８５Ｃを参照すると、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が等しい場合、点Ａと点Ｃとの間に電圧ＶＩＮが印加され、点Ｂと点Ｄとの間の出力は電位差を示さないことになる。しかしながら、Ｒ４がＲ１、Ｒ２、及びＲ３に等しくないいくつかの値に変化する場合、ブリッジは不均衡になり、電圧は出力端子に存在することになる。Ｇブリッジ構成では、可変歪みセンサは抵抗Ｒｇを有し、他方のアームは、固定値抵抗器である。
しかしながら、歪みゲージセンサは、ホイートストンブリッジの１つ、２つ、又は４つのアームを占有することができる。回路（ＶＯＵＴ）の総歪み又は出力電圧は、Ｒ１及びＲ４、又はＲｇにわたる電圧降下の差に等しい。ブリッジは、Ｒ１／Ｒ２＝Ｒｇ／Ｒ３のときに均衡されているとみなされ、したがって、ＶＯＵＴはゼロに等しい。感知グリッドの抵抗の任意の小さい変化により、ブリッジは均衡を崩し、このことは歪みの検出に適している。Ｒｇが唯一の能動歪みゲージであるようにブリッジが設定されている場合、Ｒｇの小さな変化は、ブリッジからの出力電圧をもたらす。
ブリッジに接続されるべき能動歪みゲージの数は、用途に依存する。例えば、外科用器具ハウジング又はシュラウドの両側にある歪みゲージは、一方が圧縮状態で、他方が緊張状態で接続することが有用であり得る。この構成では、同じ歪みのブリッジ出力が効果的に２倍になる。ホイートストンブリッジのアームの４つ全てが歪みゲージに接続される設置では、温度変化による抵抗変化がホイートストンブリッジの４つのアーム全てに対して同じになるため、温度補正は自動的に行われる。
４要素のホイートストンブリッジでは、上記に加えて、通常、２つのゲージが圧縮状態で、２つゲージが緊張状態で配線されるが、任意の好適な構成を使用することができる。例えば、Ｒ１及びＲ３が緊張状態（正）であり、Ｒ２及びＲ４が圧縮状態（負）である場合、出力は、別個に測定された全ての歪みの合計に比例する。ホイートストンブリッジの隣接する脚部に位置するゲージについては、ブリッジは歪みの差に比例して不均衡になる。ホイートストンブリッジの反対側の脚部上のゲージについて、ブリッジは、歪みの合計に比例して均衡になる。曲げ歪み、軸方向歪み、剪断歪み、又はねじり歪みが測定されているかどうかに関わらず、歪みゲージの構成は、測定される歪みの出力と歪みのタイプとの間の関係を決定する。図８５Ｃに示されように、ゲージＲ２及びＲ３上で正の引張歪みが発生し、負の歪みがゲージＲ１及びＲ４によって経験される場合、全出力ＶＯＵＴは、単一のゲージの抵抗の４倍である。
他の歪みゲージ回路は、上述されたホイートストンブリッジに加えて、又はその代わりに使用することができる。例えば、定電流及び／又は定電圧構成を使用することができる。
上で概説したように、１つ又は２つ以上の歪みゲージによってモータ制御システムに提供されるデータを使用して、外科用器具の１つ又は２つ以上の電気モータの動作を修正することができる。電気モータを減速させることに加えて、又はその代わりに、モータ制御システムは電気モータを停止させることができる。少なくとも１つの例では、モータ制御システムは、測定された歪みが第１の閾値を超えるときにモータ制御システムが電気モータを減速させるが、測定された歪みが第２の値、又はより高い閾値を超えるときに、電気モータを停止する。特定の例では、モータ制御システムは、測定された歪みが第１の閾値を超え、測定された歪みが第２の閾値、又はより高い閾値を超えるときに、電気モータを更に減速させる。様々な例では、モータ制御システムは、測定された歪みが、それが超えた１つ又は２つ以上の閾値を下回るときに、電気モータの速度を上げ、かつ／又は電気モータの元の速度に戻すように構成され得る。いずれの場合も、モータ制御システムは、高歪み状態への適切な反応を判定することに関して、器具外の外科用ハブから追加のデータを受信するように構成されている。更に、モータ制御システムは、歪みデータを格納及び／又は分析し、上昇した歪み状態への適切な反応に関する戻り信号を発することができる外科用ハブにデータを送信するように構成されている。この目的のために、外科用器具２１５０００は、無線信号送信機及び無線信号受信機を備える。しかしながら、ハードワイヤによる実施形態も想定される。
上記に加えて、正確な歪み読み取り値を取得することが重要であることを理解されたい。これにより、外科用器具２１５０００を取り囲む環境は、歪みゲージ読み取り値の精度に影響を及ぼし得る。とりわけ、歪みゲージ２１５９１０及び／又は歪みゲージ２１５１９０の下にある基板の温度の変化は、歪みゲージの読み取り値に影響を及ぼし得る。この目的のために、外科用器具２１５０００は、歪みゲージ２１５９１０の温度を制御するための温度制御システムを含むことができる。使用中、温度制御システムは、歪みゲージ２１５９１０を加熱及び／又は冷却して、歪みゲージ２１５９１０の温度を所望の温度又は所定の温度に対して制御するように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、温度制御システムは、歪みゲージ２１５１９０及び／又は歪みゲージ２１５１９０の下にある基板を加熱する抵抗加熱電気回路を備える。温度制御システムは、例えば、歪みゲージ２１５１９０及び／又は歪みゲージ２１５１９０の下にある基板を冷却するための、二酸化炭素冷凍回路などの作動流体冷凍回路を含むことができる。歪みゲージの温度又は温度変化を評価するために、歪みゲージは、モータ制御システムと信号通信している歪ゲージの基板上の温度センサを含むことができる。あるいは、温度センサは、歪みゲージに隣接していてもよい。いずれの場合も、モータ制御システムは、温度センサからのデータを使用して、上述された加熱及び／又は冷却システムを動作させることができる。歪みゲージを能動的に加熱及び／又は冷却することに加えて、又はその代わりに、モータ制御システムは、温度センサから受信したデータを考慮して歪みゲージからのデータを調節することによって温度の上昇を調節又は補償することができる。少なくとも１つの例では、歪みゲージの電圧を下にある基板によって経験される歪みに関連付ける曲線は、歪みゲージの温度の変化に対して調節することができる。
多くの例では、上記に加えて、測定歪みは、外科用器具が経験している力を判定するための優れたプロキシである。これにより、このような歪み測定値は、このような力を直接測定しない。様々な実施形態では、外科用器具２１５０００は、力を直接測定するために歪みゲージ２１５９１０に隣接して位置付けられた１つ又は２つ以上の力センサを備える。少なくとも１つの例では、力センサは、歪みゲージ２１５９１０の長手方向軸に平行であるか、又は少なくとも実質的に平行である軸に沿って伸張及び／又は収縮されるばね要素を備える。力センサは、モータ制御システムと通信し、結果として、モータ制御システムは、歪みゲージデータ及び力センサデータの両方を使用して、外科用器具モータの動作を適合させることができる。
上記に加えて、外科用器具２１５５００のシャフトシュラウド２１５５１０内の歪み及び／又は力は、外科用器具２１５５００の動作を制御するように測定可能である。様々な例では、シャフトシュラウド２１５５１０内の上昇した歪み及び／又は力の読み取り値は、外科用器具２１５５００のシャフトが患者の組織に押し付けられ得ることを示唆する。臨床医に患者組織に加えられている力を認識させるために、外科用器具２１５５００は、シャフトシュラウド２１５５１０内の歪みゲージによって測定された歪み及び／又は力ゲージによって測定された力が閾値レベルを超えたときに制御システムによって起動される、外科用器具２１５５００の制御システムと通信しているインジケータを更に備える。インジケータは、例えば、可視フィードバックを生成するように構成された光、聴覚フィードバックを生成するように構成されたスピーカ、触覚フィードバックを生成するように構成された振動モータ、及び／又はディスプレイスクリーン上のアイコンを備えることができる。特定の例では、制御システムは、歪み閾値を超えたときに、外科用器具２１５５００内のモータ又はモータの速度を減少することができる。このように電気モータを制御することにより、例えば、外科用器具２１５５００の一部が関節運動及び／又は回転しているときに、外科用器具２１５５００が過度に偏向し、かつ／又は破断することを防止することができる。少なくとも１つの例では、歪みゲージ及び／又は力センサは、例えば、フレックス回路などの外科用器具２１５５００内の回路基板の上及び／又はその中に配置され得る。このような例では、結果として、回路、特に外科用器具のハウジングに装着された回路内の過剰な力負荷及び／又は偏向を防止することができる。これにより、回転可能なシャフト及び／又は並進可能な駆動部材などの移動構成要素内の歪み及び／又は力も測定することができる。このような構成により、モータ制御システムは、外科用器具２１５５００の駆動システム内の歪み及び／又は力を直接評価し、電気モータ及び／又は駆動構成要素が過剰に応力を受けることを防止することができる。
上述されたように、外科用器具は、任意の好適な位置に歪みゲージを利用することができる。様々な例では、歪みゲージ回路は、エンドエフェクタのジョー上に位置付けられた歪みゲージを備えることができる。とりわけ、このような歪みゲージは、特にジョーの遠位端に位置付けられたときに、ジョーの偏向を検出することができる。このようなデータにより、モータ制御システムは、例えば、過剰に屈曲したジョーに適応するように外科用器具の動作を適応させることができる。少なくとも１つのこのような例では、モータ制御システムは、例えば外科用ステープラのナイフなどの遠位に移動可能な組織切断ナイフを駆動するために使用される電気モータを減速させることができる。使用中、ジョーは、組織がエンドエフェクタのジョー間に捕捉されるときに弾性的に偏向するが、ジョーは、可塑的に又は恒久的に偏向し得る。ジョー上に位置付けられた歪みゲージは、ジョーがクランプされていないときにジョーが恒久的に損傷したことをモータ制御システムが検出することを可能にする。恒久的な損傷が閾値を上回る場合、モータ制御システムは、何らかの方法で外科用器具の機能性を制限し、かつ／又は外科用器具が損傷を受けたことをユーザに示し、かつ／又は損傷の程度を示すことができる。
上記に加えて、歪みゲージ回路の歪みゲージを、ステープルカートリッジを支持する外科用ステープラのジョーに配置することができる。外科用ステープラのジョーがクランプされるときに、歪みゲージは、カートリッジジョー内の歪みを検出することができ、これによりジョーの偏向を明らかにすることができる。これらの線に沿って、ジョーの偏向は、ジョー間の距離、すなわち組織のギャップを明らかにすることができる。この情報により、モータ制御システムは、ジョー間の組織の厚さを評価し、組織切断ナイフを駆動する駆動モータの速度を制御することができる。例えば、モータ制御システムは、組織が厚いときに駆動モータを減速させることができ、かつ／又は組織が薄いときに駆動モータを減速させることができる。上記に加えて、又はその代わりに、歪みゲージ回路の歪みゲージを組織切断ナイフ上に配置することができる。このような歪みゲージは、組織の厚さ及び／又は密度に関するデータをモータ制御システムに提供することができる。上記と同様に、モータ制御システムは、例えば、組織が高密度であるときに駆動モータを減速させることができ、かつ／又は組織が低密度であるときに駆動モータを加速させることができる。更に、モータ制御システムは、測定された歪みが閾値に到達したときにエンドエフェクタのジョーを閉鎖する駆動モータを停止及び／又は一時停止することができる。多くの例では、クランプされた組織内の流体は、エンドエフェクタが最初にクランプされた後にエンドエフェクタ内の組織から流出する時間を必要とし、歪みが閾値を下回る場合、モータ制御システムは、閉鎖駆動モータを再び始動して組織を所望の量だけ圧縮するように構成され得る。このような歪みゲージは、例えば、エンドエフェクタジョー及び／又は閉鎖駆動部材のうちの１つに配置され得る。
本明細書に記載される外科用器具は、図８２Ｃに示されるトロカール２１９９００などのトロカールを通して患者に挿入可能である。トロカールは、そこを通って延在する長手方向開口部２１９９２０を備える長尺シャフト２１９９１０と、患者の切開部を通って押されるように構成された鋭い遠位端２１９９３０と、外科用器具Ｓを受容するように構成された封止可能ポート又は開放部を備える近位端２１９９４０と、を備えることができる。使用中、外科用器具は、封止可能ポートを通って、長手方向開口部内に通過し、患者の体腔内に入る。封止可能ポートは、トロカールを通る患者の体腔からの送気ガスの流れを防止するか、又は少なくとも減少するように構成された封止部を備える。封止部は、それ自体を、閉鎖した、又は少なくとも実質的に閉鎖した構成に付勢するように構成されている。外科用器具が封止可能ポートを通って延在する場合であっても、封止部は外科用器具の側部に対して付勢されて、それらの間に封止された、又は少なくとも実質的に封止されたインターフェースを形成する。使用中、トロカールは切開部内で配向可能であり、外科用器具が体腔内で適切に配向されることを可能にする。様々な例では、外科用器具を使用する臨床医は、外科用器具を所望の方向に押すか又は引いて外科用器具を配向し、このような実施形態では、外科用器具は、トロカールも配向させる長手方向開口部の側壁に接触する。
様々な例では、上記に加えて、トロカールは、トロカールが外科用器具によって配向されたときに患者組織に力を加える。過剰な力は、組織を挟み、傷つけ、かつ／又は他の方法で損傷する可能性がある。この目的のために、トロカールは、外科用器具によってトロカールに印加された力を検出するように構成及び位置付けられた１つ若しくは２つ以上の力センサ回路及び／又は１つ若しくは２つ以上の歪みゲージ回路を備えることができる。様々な例では、力センサ回路は、例えば、トロカールの長手方向開口部内に位置付けられたリボンなどの可撓性基板に埋め込まれる。少なくとも１つのこのような例では、可撓性基板は、トロカールシャフトの内周の周囲に延在し、例えば、１つ又は２つ以上の接着剤によってトロカールシャフトに取り付けられる。力センサ回路は、外科用器具がトロカールに押し付けられたときに外科用器具によって圧縮される、可撓性基板内に支持される１つ又は２つ以上の変換器を備える。圧電変換器などの変換器は、例えば、機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、変換器が外科用器具とトロカールの側壁との間で圧縮されるときに、力センサ回路は電圧電位を生成する。トロカールは、力センサ回路と電気的及び／又は信号通信を行う制御システムを更に備え、この制御システムは、力センサ回路内の変換器によって生成された電圧電位、及び電圧電位の大きさを検出するように構成されている。
上記に加えて、トロカールの制御システムは、アルゴリズムを使用して、力センサ回路からの電圧電位が１つ又は２つ以上の閾値を超えるかどうかを判定する。トロカールは、制御システムと通信する、例えば、光、スピーカ、及び／又は偏心モータなどの少なくとも１つの触覚フィードバック生成器を更に備え、電圧電位が力センサ回路を形成して所定の閾値を超えると、制御システムは触覚フィードバック生成器を作動させて、外科用器具を介してトロカール及び患者組織に過剰な力を加えている可能性があることを臨床医に示すようにすることができる。
上記に加えて、トロカールは、トロカールの制御システムと通信する無線信号送信機を備えることができる。無線信号送信機は、特に閾値を超えたときに、力センサ回路に関するデータを含む１つ又は２つ以上の信号を放出するように構成されている。トロカールを通して挿入された外科用器具は、トロカールからの無線信号を受信し、信号又は信号によって送信されたデータを器具制御システムに中継するように構成された、外科用器具の制御システムと通信する無線信号受信機を備えることができる。外科用器具は、制御システムと通信する、例えば、光、スピーカ、及び／又は偏心モータなどの少なくとも１つの触覚フィードバック生成器を更に備え、力センサ回路からの電圧電位が所定の閾値を超えると、器具制御システムは触覚フィードバック生成器を作動させて、外科用器具を介してトロカール及び患者組織に過剰な力を加えている可能性があることを臨床医に示すようにすることができる。
上記に加えて、トロカール及び外科用器具は、外科用ハブシステムの一部であり得る。様々な例では、トロカール及び外科用器具は、上述されたように、直接通信するのではなく、外科用ハブシステムと通信する。
トロカールの力センサ回路を使用して、外科用器具に関する他の情報を評価することができる。少なくとも１つの例では、トロカール制御システムは、１つ又は２つ以上の力センサ回路の電圧電位が変化するときに、外科用器具がトロカール内に存在すると判定することができる。様々な例では、トロカール制御システムは、外科用器具が押される方向を判定することができる。トロカールの一方の側方側にある力センサ回路が電位を変化させ、トロカールの反対側の側方の力センサ回路が電圧電位を変化させないとき、又はより低い電圧電位変化を有するときに、トロカール制御システムは、外科用器具が押される方向を判定することができる。特定の例では、トロカールは、トロカール内の外科用器具の配向を評価するために使用され得る変換器の近位セット及び変換器の遠位セットを備えることができる。トロカールの第１の側方側にある近位変換器が、トロカールの第２の側方側、つまり反対側にある近位変換器よりも高い電圧電位を有し、第２の側方側にある遠位変換器が、第１の側方側にある遠位変換器よりも高い電圧電位を有するときに、トロカール制御システムは、例えば、外科用器具が患者内で第２の方向に配向されていることを判定することができる。このような近位及び遠位変換器はまた、外科用器具がトロカール及び／又は患者組織に印加されるトルクを評価するためにも使用され得る。
上記に加えて、トロカール内の回路及び外科用器具内の回路は、誘導的に連結され得る。様々な例では、１つ又は２つ以上のトロカール回路は、トロカールシャフトの周囲に延在する巻線を備え、トロカール内に場を生成し、これは外科用器具内の１つ又は２つ以上の回路と相互作用する。少なくとも１つのこのような例では、トロカール回路は、例えば、トロカールハウジング内に埋め込まれた銅ワイヤを備え、外科用器具回路は、外科用器具のシャフトを通って延在する銅ワイヤを備える。このような例では、トロカールは、この誘導的な連結を介して外科用器具に電力を送信し、かつ／又は無線データ信号を手術器具に送信することができる。トロカールは、それ自体に電源を有することができ、かつ／又は手術室内の外科用ハブシステムから電力を受け取ることができる。あるいは、外科用器具の回路は、電力及び／又は無線信号データをトロカールに通信するように構成及び配置され得る。このような例では、センサ、制御システム、及び／又は触覚フィードバック生成器は、トロカール内に位置付けられた外科用器具によって電力供給され得る。特定の例では、トロカールは、所定の時間の期間に使用されなかった後で、低電力モード又はスリープモードに入ることができる。トロカール内への外科用器具の挿入は、これらの誘導回路を介してトロカール制御システムによって検出することができ、これにより、トロカールをフルパワー又はウェイクモードに入れることができる。トロカールへの外科用器具の挿入は、これらの誘導回路を介して器具制御システムによって検出することができ、これにより、器具をフルパワー又はウェイクモードに入れることができる。
いずれの場合も、トロカールと外科用器具との間の相互作用に関する上記の説明は、ロボット外科用システムによって動作される手持ち式外科用器具及び／又は外科用器具の両方に適用可能である。
図８６を参照すると、外科用器具２１５０００はモータ制御システム２１５７００を備える。モータ制御システム２１５７００は、第１の回路基板すなわちフレックス回路２１５７１０を備え、以下により詳細に記載されるように、第２の回路基板、すなわちプリント回路基板（ＰＣＢ）２１５７２０を備える。フレックス回路２１５７１０は、非導電性可撓性基板と、非導電性可撓性基部の中及び／又はその上に画定された導電性電気トレースを含む、可撓性基板を備える。フレックス回路２１５７１０は、輪郭付け可能であり、ハンドルハウジング２１５１１０の内面に対して適合するように輪郭付けされている。ハンドルハウジング２１５１１０の内面は概ね凹状であり、フレックス回路２１５７１０は、ハンドルハウジング２１５１１０の凹状構成と一致するように屈曲されている。しかしながら、これにより、フレックス回路２１５７１０は、ハンドル２１５１００内の任意の好適な構成に適合するように輪郭付け可能である。
可撓性基部は、例えばポリイミド及び／又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で構成され、任意の好適な数の層を備えることができる。導電トレースは、例えば、銅、銀、及び／又は導電性ポリエステルから構成される。導電トレースは、可撓性基部の層間に位置付けられ、かつ／又は可撓性基部内に埋め込まれ、フレックス回路２１５７１０上の特定の所定の位置に露出される。導電トレースの露出部分は、例えばスズ及び／若しくは銀などのはんだコーティング、並びに／又は有機フラックスなどのフラックスコーティングで少なくとも部分的に被覆される。フレックス回路２１５７１０は、その表面に装着された電子構成要素を更に備える。これらの表面実装電子構成要素は、はんだ付け接続を介してフレックス回路２１５７１０の導電トレースの露出部分に機械的及び電気的に取り付けられる。表面実装電子機器は、例えば、リフローはんだ付けプロセスを使用して、フレックス回路２１５７１０に迅速に組み立てることができる。表面実装構成要素に加えて、又はその代わりに、フレックス回路２１５７１０は、貫通孔電気接点を有する電子部品を含むことができる。このような例では、導電トレースは、電子デバイスから延在する電気接点又はピンを受容するように構成された開口部又は貫通孔を含む。これらのピンは、例えば、リフローはんだ付けプロセス及び／又は波はんだ付けプロセスを使用して、導電トレースにはんだ付けすることができる。はんだ付けされた電気的接続に加えて、電子構成要素は、可撓性基部に機械的に取り付けられて、はんだ付けされた接続部が過剰に応力を受ける可能性を減少することができる。
上記に加えて、フレックス回路２１５７１０は、フレックス回路２１５７１０の底面がハンドルハウジング２１５１１０に適合されるように、１つ又は２つ以上の接着剤を使用してハンドルハウジング２１５１１０に装着される。フレックス回路２１５７１０はまた、ハンドルハウジング２１５１１０内に少なくとも部分的に埋め込まれてもよい。少なくとも１つのこのような例では、ハンドルハウジング２１５１１０は、フレックス回路２１５７１０の少なくとも一部分の上に射出成形されるプラスチックから構成される。特定の例では、導電トレースは、フレキシブル回路基板を使用せずに、ハンドルハウジング２１５１１０に直接取り付けられ、かつ／又はハンドルハウジング２１５１１０内に埋め込まれ得る。例えば、導電トレース２１５７６０は、電気接点２１５１６０と電気通信するハンドルハウジング２１５５１０上に画定される。ハンドルハウジング２１５１１０の側面が一緒に組み立てられると、ハンドルハウジング２１５１１０の一方の側面の電気接点２１５１６０は、他方の側面の対応する電気接点に電気接続される。いずれにしても、導電トレースは、導電トレースへの電気的接続を行うことができるように、導電トレースの露出された部分を有する。
使用中、上記に加えて、電源２１５３００は、モータ制御システム２１５７００に電力を供給する。電源２１５３００は、１つ又は２つ以上の直流（ＤＣ）電池を含むが、例えば、交流（ＡＣ）電源などの任意の好適な電源を備えることができる。電源２１５３００は、電気ワイヤ又は導体２１５７５０を介してモータ制御システム２１５７００に所望の電圧電位を提供する電圧変換回路を備えることができる。特に、導体２１５７５０は、モータ制御システム２１５７００の第２の回路基板２１５７２０に接続されている。第２の回路基板２１５７２０はカードを備え、第１の回路基板２１５７１０に接続されている。ただし、第２の回路基板２１５７２０は、任意の好適な構成を備えることができる。図８７を参照すると、第２の回路基板２１５７２０は、ハンドルハウジング２１５１１０内に画定されたカードスロット２１５１２０に挿入可能である。カードスロット２１５１２０は、第２の回路基板２１５７２０がそこに挿入されると、第２の回路基板２１５７２０がハンドルハウジング２１５１１０に対して移動しないか、又は少なくとも実質的に移動しないように、第２の回路基板２１５７２０を確実に受容するように構成されている。カードスロット２１５１２０は、その壁上に装着された電気接点２１５１３０及び２１５１４０を備え、電気接点２１５１３０及び２１５１４０は、導電トレース２１５１５０を介してフレキシブル回路基板２１５７１０と通信する。第２の回路基板２１５７２０がカードスロット２１５１２０内に着座すると、電気接点２１５１３０及び２１５１４０は、第２の回路基板２１５７２０上の電気接点２１５７３０及び２１５７４０にそれぞれ電気的に連結される。
上記に加えて、第２の回路基板２１５７２０は、基板と、基板上に位置付けられた電子構成要素と、を含むカードを備える。基板は、複数の剛性非導電層と、非導電性層の中間及び／又は上に位置付けられた複数の導電トレースを備えるプリント回路基板（ＰＣＢ）を含む。第２の回路基板２１５７２０の剛性により、導電トレースは、第２の回路基板２１５７２０の材料を過熱することなく、トレースが大きな電力負荷を搬送することを可能にする厚さ及び／又は幅であり得る。上記と同様に、第２の回路基板２１５７２０は、表面実装電子構成要素及び／又はトレースに取り付けられ、トレースに装着され、かつ電気的に連結された貫通孔ピン電子構成要素を備え、これらの両方は電子構成要素２１５７２５として示されている。上記の結果、第２の回路基板２１５７２０は、電源２１５３００と外科用器具２１５０００の電気モータとの間で、しばしばかなり高い電気的負荷を伝達するのに好適である。したがって、第１の回路基板２１５７１０は、ＰＣＢよりも薄く、より低い電力負荷を伝達するのに適したフレックス回路を備えることができる。これにより、フレックス回路は、任意の好適な電力負荷を搬送するように設計することができ、例えば、外科用器具２１５０００内の任意の好適な用途に使用することができる。
上記を考慮すると、第１の回路基板２１５７１０は、低電力回路を有し、高電力回路を有するように設計された第２の回路基板２１５７２０よりも低い電力負荷を伝達するように設計されている。低電力回路としては、例えば、ハンドル２１５１００及び／又は歪みゲージ回路上の入力に応答する回路などの、信号回路及び／又はセンサ回路が挙げられる。高出力回路としては、例えば、ＰＷＭ及び／又はＦＭ制御回路を備え得るモータ制御回路が挙げられる。他の高出力回路は、例えば、エンドエフェクタ内に定在波を生成するように構成された無線周波数（ＲＦ）生成器回路及び／又は変換器駆動回路を含む。
上記に加えて、第１の回路基板２１５７１０及び／又は第２の回路基板２１５７２０は、例えば、外科用器具２１５０００の動作、状態、及び／又は条件に関するデータを記憶するように構成されたメモリデバイスを備える。図８２Ａ及び図８２Ｂを参照すると、第１の回路基板２１５７１０は、メモリデバイスに記憶されたデータにアクセスするために臨床医によって使用され得る、少なくとも１つのデータアクセス端子及び／又は接点２１５１７０を備える。この目的のために、ハンドルハウジング２１５１１０は、コネクタ及び／又はプローブ２１５８８０がそこを通って挿入されて、データアクセス端子２１５１７０に動作可能に接続することを可能にするように構成されたアクセスポート２１５１８０を備える。アクセスポート２１５１８０は、例えばゴムから構成されるエラストマー部分と、エラストマー部分を通って延在する封止されているが開放可能な開口部と、を含む封止部を備える。開口部は、封止部のエラストマー材料によって閉鎖されるか、又は少なくとも実質的に閉鎖されるように付勢され、プローブ２１５８８０が開口部を通って挿入されることを可能にするように開放可能である。プローブ２１５８８０がアクセスポート２１５１８０から引き出されると、封止部はそれ自体を再封止することができる。
上記に加えて、又はその代わりに、ハンドルハウジング２１５１１０は、例えば、電気プローブによって穿孔されるように構成された穿孔可能部分を備える。穿刺可能部分は、ハンドルハウジング２１５１１０の薄い部分を備えることができ、薄い部分は、電気プローブによって容易に穿孔されて、ハンドルハウジング２１５１１０内の回路基板及び／又はモータ制御システムにアクセスすることができる。少なくとも１つの例では、ハンドルハウジング２１５１１０は、ハンドルハウジング２１５１１０が穿孔され得る場所を示す境界線を備える。少なくとも１つの例では、境界線は、例えば、ハンドルハウジング２１５１１０上の着色されたゾーンを備える。
図８８及び図８９を参照すると、シャフトアセンブリ２１５５００’は、多くの点でシャフトアセンブリ２１５５００と類似している。シャフトアセンブリ２１５５００と同様に、シャフトアセンブリ２１５５００’は、例えば、ハンドル２１５１００などのハンドルとの回転可能なインターフェースを形成し、これにより、シャフトアセンブリ２１５５００’が長手方向軸の周りで回転することを可能にする。シャフトアセンブリ２１５５００’は、シャフトハウジング、すなわちシャフトハウジング２１５５１０’の全周の周囲に延在し、環状電気接点２１５５２０’を備える、シュラウド２１５５１０’の内部に装着されたフレックス回路を備える。ハンドルは、プリント回路基板（ＰＣＢ）２１５７１０’を含むモータ制御システム２１５７００’を備える。ＰＣＢ ２１５７１０’は、環状電気接点２１５５２０’と係合し、それと電気通信する電気接点２１５７２０’を備える。各電気接点２１５７２０’は、ＰＣＢ ２１５７１０’内に着座している基部と、電気接点２１５７２０’が、シャフトアセンブリ２１５５００’がハンドルに対して回転される位置にかかわらず、環状電気接点２１５５２０’と電気通信するように、環状電気接点２１５５２０’と係合するように付勢された柔軟部材又はばね部材と、を備える。シャフトアセンブリ２１５５００’は、電気接点２１５５２０’を電気モータ２１５２００’と電気通信させるワイヤ又は導体２１５５３０’を更に備える。上記の結果、シャフトアセンブリ２１５５００’内の電気モータ２１５２００’は、ハンドル内の電源によって給電され得る。更に、電気接点２１５５２０’と２１５７２０’との間のインターフェースは、シャフトアセンブリ２１５５００’とハンドルとの間で信号を送信することができる。このような構成は、ハンドル内のモータ制御システムが、例えば、シャフトアセンブリ２１５５００’内の歪みゲージ及び／又は力センサなどの１つ又は２つ以上のセンサと通信することを可能にすることができる。
図９０を参照すると、ハンドル２１７１００は、多くの点でハンドル２１５１００と類似している。とりわけ、ハンドル２１７１００は、ハンドルハウジング２１７１１０と、少なくとも１つの電気モータ及びモータ制御システムを備える駆動システムと、モータ制御システムに電力を供給するように構成された取り外し可能な電池２１７３００と、作動されると、ハンドル２１７１００に取り付けられたシャフトアセンブリのエンドエフェクタを閉鎖する作動トリガ２１７４００と、を備える。様々な例では、電気モータは、例えばエンドエフェクタを閉鎖するなど、１つのエンドエフェクタ機能を駆動するように構成されている。他の電動機能が必要とされる限り、このような例では、ハンドル２１７１００は、他のエンドエフェクタ機能を駆動するように構成された他の駆動モータを含むことができる。あるいは、上述されたように、駆動モータを使用して、２つ以上のエンドエフェクタ機能を駆動することができる。
再び図９０を参照すると、ハンドル２１７１００は、ハンドル２１７１００のモータ制御システムと通信する制御部２１７１４０、２１７１５０、及び２１７１６０を更に備える。制御部２１７１３０は、ハンドル２１７１００内の電気モータを動作させるように作動可能であり、ハンドル２１７１００は、ハンドル２１７１００に取り付けられたシャフトアセンブリの長手方向軸に対してエンドエフェクタを関節運動させる。図９２を参照すると、制御２１７１３０は、ボタンシェル２１７１３２を含むロッカボタンを備える。ロッカボタンシェル２１７１３２は、ロッカボタンシェル２１７１３２内に画定された凹溝２１７１３５によって分離される第１のシェル部分２１７１３１及び第２のシェル部分２１７１３３を備える。制御部２１７１３０は、第１のシェル部分２１７１３１に取り付けられ、かつ／又は第１のシェル部分２１７１３１に埋め込まれた第１の歪みゲージ回路２１７１３７と、第２のシェル部分２１７１３３に取り付けられ、かつ／又はその中に埋め込まれた第２の歪みゲージ回路２１７１３９と、を更に備える。第１の歪みゲージ回路２１７１３７及び第２の歪みゲージ回路２１７１３９は、１つ又は２つ以上のワイヤ又は導体２１７１３６を介してモータ制御システムと信号通信する。第１のシェル部分２１７１３１の壁は、臨床医が第１のシェル部分２１７１３１を押下したときに偏向及び／又は変形するように構成されており、このような例では、モータ制御システムは、第１の歪みゲージ回路２１７１３７における抵抗の変化を検出するように構成されている。同様に、第２のシェル部分２１７１３３の壁は、臨床医が第２のシェル部分２１７１３３を押下したときに偏向及び／又は変形するように構成されており、このような例では、モータ制御システムは、第２の歪みゲージ回路２１７１３９における抵抗の変化を検出するように構成されている。モータ制御システムが第１の歪みゲージ回路２１７１３７における抵抗の増加を検出するときに、モータ制御システムは、関節運動駆動モータを動作させて、エンドエフェクタを第１の方向に関節運動させる。それに応じて、モータ制御システムが第２の歪みゲージ回路２１７１３９における抵抗の増加を検出するときに、モータ制御システムは、関節運動駆動モータを動作させて、エンドエフェクタを第２の方向、つまり反対の方向に関節運動させる。臨床医が制御部２１７１３０から手を解放するか又は取り除くと、ボタンシェル２１７１３２はその元の構成に弾性的に戻り、第１及び第２の歪みゲージ回路２１７１３７及び２１７１３９における抵抗はその元の状態に戻る。歪みゲージ回路抵抗のこの変化は、モータ制御システムによって検出され、その時点で、モータ制御システムは、関節運動駆動モータの駆動を停止する。
上記に加えて、制御部２１７１４０はまた、ハンドル２１７１００内の関節運動駆動モータを動作させるようにも作動可能である。図９１を参照すると、制御２１７１４０は、ボタンシェル２１７１４２を含む押しボタンを備える。制御部２１７１４０は、ボタンシェル２１７１４２に取り付けられ、かつ／又はその中に埋め込まれた歪みゲージ回路２１７１４４を更に備える。歪みゲージ回路２１７１４４は、１つ又は２つ以上のワイヤ又は導体２１７１４６を介してモータ制御システムと信号通信する。ボタンシェル部分２１７１４２の壁は、臨床医がボタンシェル２１７１４２を押下したときに偏向及び／又は変形するように構成されており、このような例では、モータ制御システムは、歪みゲージ回路２１７１４４における抵抗の変化を検出するように構成されている。モータ制御システムが歪みゲージ回路２１７１４４における抵抗の増加を検出するときに、モータ制御システムは、関節運動駆動モータを動作させて、エンドエフェクタをシャフトアセンブリの長手方向軸と少なくとも実質的に再整列させ、すなわち、エンドエフェクタをホーム位置に移動させる。この目的のために、モータ制御システムは、エンドエフェクタを関節運動させて、エンドエフェクタをホーム位置に移動させる方向及び量を知るために、エンドエフェクタの位置を追跡するように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、モータ制御システムは、例えば、エンドエフェクタの位置を追跡するためのエンコーダを備える。エンドエフェクタが長手方向シャフト軸を中心に再センタリングされると、モータ制御システムは、関節運動駆動モータを停止させる。臨床医が制御２１７１４０から手を解放又は取り除くときに、ボタンシェル２１７１４２はその元の構成に弾性的に戻り、歪みゲージ回路２１７１４４内の抵抗は元の状態に戻る。
上記に加えて、制御部２１７１５０は、ハンドル２１７１００内の発射駆動モータを動作させて、ハンドル２１７１００に取り付けられたシャフトアセンブリのタイプに応じて、例えば、ステープル発射ストローク、クリップ圧着ストローク、又は針縫合ストロークを実施するように作動可能である。図９３を参照すると、制御部２１７１５０は、クランプアクチュエータ２１７４００上に位置付けられ、ボタンシェル２１７１５２を含む押しボタンを備える。制御部２１７１５０は、ボタンシェル２１７１５２に取り付けられ、かつ／又はその中に埋め込まれた歪みゲージ回路２１７１５４を更に備える。歪みゲージ回路２１７１５４は、１つ又は２つ以上のワイヤ又は導体２１７１５６を介してモータ制御システムと信号通信する。ボタンシェル部分２１７１５２の壁は、臨床医がボタンシェル２１７１５２を押下したときに偏向及び／又は変形するように構成されており、このような例では、モータ制御システムは、歪みゲージ回路２１７１５４における抵抗の変化を検出するように構成されている。モータ制御システムが歪みゲージ回路２１７１５４における抵抗の増加を検出するときに、モータ制御システムは、発射駆動モータを動作させて、発射部材を遠位に駆動する。この目的のために、モータ制御システムは、発射部材が発射ストロークの終わりに到達して発射駆動モータを停止するときを知るために、発射部材の位置を追跡するように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、モータ制御システムは、例えば、発射部材の位置を追跡するためのエンコーダを備える。上記に加えて、モータ制御システムは、臨床医が制御部２１７１５０から手を解放するか又は取り除くときに発射駆動モータを停止するように構成されている。このような例では、上記と同様に、ボタンシェル２１７１５２はその元の構成に弾性的に戻り、歪みゲージ回路２１７１５４の抵抗は、モータ制御システムによって検出される元の状態に戻る。
上述されたように、制御部２１７１３０、２１７１４０、及び２１７１５０は、外科用器具の機能を作動させるように変形可能である。制御部２１７１３０、２１７１４０、及び２１７１５０が容易に変形可能である限り、それらは、それらのそれぞれの歪みゲージ回路によって容易に検出可能である大きな歪みを経験し得る。図９５を参照すると、アクチュエータ２１７１７０は、ボタンシェル２１７１７２の壁内に画定された１つ又は２つ以上のリビングヒンジ２１７１７４を有するボタンシェル２１７１７２を備える。このようなリビングヒンジ２１７１７４は、ボタンシェル２１７１７２が容易に変形することを可能にすることができる。ボタンシェル２１７１７２の刻み目も使用することができる。様々な例では、アクチュエータは、力閾値を超えたときに、アクチュエータのハウジングを突然屈曲させるか、弾性的にスナップさせるか、又は離間させる機構を備えることができる。これにより、このような容易に変形可能な制御部は、臨床医によって偶発的に作動され得る。この目的のために、モータ制御システムは、１つ又は２つ以上の測定された歪み閾値を利用することができ、これにより、外科用器具が制御部２１７１３０、２１７１４０、及び２１７１５０の偶発的なタッチに応答する可能性を減少することができる。例えば、閾値を下回るアクチュエータ２１７１４０の歪みゲージ回路２１７１４４によって測定された歪みに対して、モータ制御システムは、関節運動駆動モータを作動させない。それに応じて、モータ制御システムは、閾値を満たすか又は超えている、測定された歪みのために関節運動駆動モータを作動させる。モータ制御システムはまた、他の制御装置２１７１３０及び２１７１５０の測定された歪み閾値も含むことができる。測定された歪み閾値は、制御部２１７１３０、２１７１４０、及び２１７１５０の各々について同じであってもよく、又はそれらは異なっていてもよい。異なる種類のボタンが異なるように変形し得ることを考えると、異なる測定された歪み閾値を使用することが有利になり得る。
上記に加えて図９４を参照すると、アクチュエータ２１７１６０は、固体ボタンシェル２１７１６２を備える。ボタンシェル２１７１７２とは異なり、ボタンシェル２１７１６２は、ボタンシェル２１７１６２が作動されるときに著しく変形しないように構成される。結果として、アクチュエータ２１７１６０の歪みゲージ回路と通信するモータ制御システムは、はるかに低い測定された歪み値に応答するように構成されている。一方、アクチュエータ２１７１６０は、外科用器具の重要な機能を作動させるために使用することができ、アクチュエータ２１７１６０のボタン壁が硬いにもかかわらず、重要な機能の偶発的な作動を防止するために、高い測定された歪み閾値を有することが望ましい場合がある。このような例では、臨床医は、アクチュエータ２１７１６０を十分に押下して重要な機能を作動させるために、協調した努力を行う必要がある。
アクチュエータが容易に変形可能である場合、上記に加えて、臨床医は、アクチュエータの壁が離間するか、又は弾性的に潰れるときに、アクチュエータを作動させたことを容易に感知することができるべきである。しかしながら、アクチュエータが硬い場合、臨床医は、アクチュエータが作動されたことを直感的に感知することができない場合がある。いずれの場合も、外科用器具は、モータ制御システムと通信する触覚フィードバック生成器を含むことができる。モータ制御システムが、アクチュエータ歪みゲージ回路内の測定された歪みが所定の閾値を超えたと判定するときに、モータ制御システムは、アクチュエータが十分に作動されたことを臨床医に通知することができる触覚フィードバック生成器を起動させることができる。様々な例では、触覚生成器は、例えば、例えばライトなどの少なくとも１つの視覚インジケータデバイス、例えば、スピーカなどの少なくとも１つの聴覚インジケータデバイス、及び／又は例えば偏心した回転要素を有する電気モータなどの少なくとも１つの振動インジケータデバイスを備える。
様々な実施形態では、上記に加えて、モータ制御システムは、例えば、外科用器具の適切な動作を判定するために、アクチュエータ２１７１６０などのアクチュエータに関連して、２つ以上の測定された歪み閾値を利用することができる。例えば、モータ制御システムは、第１の歪み閾値と、第１の歪み閾値よりも高い第２の測定された歪み閾値と、を備えることができる。測定された歪みが第１の測定された歪み閾値及び第２の測定された歪み閾値を下回るときに、モータ制御システムは、アクチュエータに関連付けられた駆動システムの電気モータを駆動しない。測定された歪みが第１の測定された歪み閾値以上であるが第２の測定された歪み閾値を下回るときに、モータ制御システムは、例えば、第１のライトなどの第１の触覚フィードバック生成器を作動させるが、電気モータを駆動しない。測定された歪みが第２の測定された歪み閾値以上であるときに、モータ制御システムは、例えば第２の光などの第２の触覚フィードバック生成器を作動させ、電気モータを駆動する。そのような例では、臨床医は、第１の触覚フィードバック発生器を介して、意図的に又は意図せずにアクチュエータを押し下げる警告又は通知が提供される。測定された歪みが、第１の測定された歪み閾値ではなく、第２の測定された歪み閾値を下回るときに、モータ制御システムは、第１の触覚フィードバック生成器ではなく、第２の触覚フィードバック生成器を停止する。モータ制御システムはまた、このような例でも、電気モータの駆動を停止する。測定された歪みが第１の測定された歪み閾値を下回るときに、モータ制御システムは、第１の触覚フィードバック生成器を停止する。
上記に加えて、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０とは異なる材料で構成されている。アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、第１のプラスチック材料で構成されており、ハンドルハウジング２１７１１０は、第１のプラスチック材料とは異なる第２のプラスチック材料で構成されている。第１のプラスチック材料は第２のプラスチック材料よりも可撓性が高いので、上述されたように、アクチュエータを変形させて外科用器具を作動させることができる。様々な例では、第１のプラスチック材料は、第１のプラスチック材料の弾性率が第２のプラスチック材料の弾性率よりも低いように選択される。いずれにしても、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０とは別個に製造され、次いでハンドルハウジング２１７１１０に組み立てられる。アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０並びにハンドルハウジング２１７１１０は、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０をハンドルハウジング２１７１１０に接続するようにインターロックする協働機能を備える。少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、金型内に配置され、ボタンハウジングが適所に保持されるが、臨床医がそれらを作動させることができるように十分に露出しているように、ハンドルハウジング２１７１１０は、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０の周囲に射出成形される。上記と同様に、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０とハンドルハウジング２１７１１０との間のインターロック機構は、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０をハンドルハウジング２１７１１０に対して適所に保持する射出成形プロセスの間に作成され得る。様々な例では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、射出成形プロセスの第１のショットの間に形成され、ハンドルハウジング２１７１１０は、射出成形プロセスの第２のショットの間に形成される。これらの構成は、排除しない場合には、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０とハンドルハウジング２１７１１０との間のシーム開放部のサイズを減少させることができる。上記の説明はまた、一旦製造されるとハンドルハウジング２１７１１０に組み立てられ得る閉鎖アクチュエータ２１７４００及びアクチュエータ２１７１５０にも適用される。
様々な代替的な実施形態では、上記に加えて、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０と同じ材料で構成されている。少なくとも１つのこのような実施形態では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０が使用中に許容できないほど変形しないように十分に剛性を有している一方、外科用器具を作動させるために十分に変形することができるように、ハンドルハウジング２１７１１０よりも薄くなっている。上記と同様に、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０とは別個に製造され、次いでハンドルハウジング２１７１１０に組み立てられ得る。少なくとも１つの代替的な実施形態では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０と一体的に形成される。このような例では、ハンドルハウジング２１７１１０は、例えば、スナップ嵌め接続、締結具、及び／又は１つ又は２つ以上の接着剤によって一緒に組み立てられる２つの半体で形成され得る。少なくとも１つの実施形態では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０並びにハンドルハウジング２１７１１０は、射出成形プロセス中に形成される。このような例では、歪みゲージ回路２１７１３４及び２１７１４４は、歪みゲージ回路２１７１３４及び２１７１４４がアクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０に少なくとも部分的に埋め込まれるように、溶融プラスチックが金型内に注入される前に、金型内に位置付けることができる。そうでなければ、射出成形プロセスの後に、歪みゲージ回路２１７１３４及び２１７１４４をそれぞれアクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０に適用することができる。上記と同様に、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０は、ハンドルハウジング２１７１１０が使用中に許容できないほど変形しないように十分に剛性を有している一方、外科用器具を作動させるために十分に変形することができるように、ハンドルハウジング２１７１１０よりも薄くなっている。このような構成は、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０とハンドルハウジング２１７１１０との間の継ぎ目を排除し、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０とハンドルハウジング２１７１１０との間に封止されたインターフェースを作成することができる。上記の説明はまた、一旦製造されるとハンドルハウジング２１７１１０に組み立てられ得る閉鎖アクチュエータ２１７４００及びアクチュエータ２１７１５０にも適用される。
様々な例では、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０並びに／又はハンドルハウジング２１７１１０を形成するために使用されるプラスチックは、電気めっきされることが可能である。少なくとも１つのこのような例では、導電トレースは、アクチュエータ２１７１３０及び２１７１４０並びに／又はハンドルハウジング２１７１１０上に直接電気めっきされる。電気めっきされた導電トレースは、例えば、スズ及び／又は銀などの任意の好適な材料で構成することができる。
様々な実施形態では、歪みゲージ以外のセンサ及び／又はスイッチを使用して、モータ制御システムの電気モータを作動させることができる。少なくとも１つのこのような実施形態では、外科用器具のハンドル及び／又はシャフトは、センサ及び／又はスイッチに接触してセンサ回路を開放及び／又は閉鎖するように偏向可能な少なくとも１つのアクチュエータを備え、このアクチュエータは、場合によっては、外科用器具の電気モータを作動させることができる。上記と同様に、このようなアクチュエータは、例えば、ハンドルハウジングに組み立てられ、センサ及び／又はスイッチに接触するように内向きに変形可能である、別個の構成要素を備えることができる。また上記と同様に、このようなアクチュエータは、センサ及び／又はスイッチに接触するように内向きに変形可能である、ハンドルハウジングの一体型の薄い部分を備えることができる。いずれの場合も、センサ及び／又はスイッチは、アクチュエータの背後に位置付けられ、アクチュエータと整列され、例えば回路基板に装着され得る。
再び図８２を参照すると、シャフトアセンブリ２１５５００は、本明細書に記載される他のアクチュエータと同じ又は類似の方法で動作するように構成されたアクチュエータ２１５５２０、２１５５３０、及び２１５５４０を備える。シャフトアセンブリ２１５５００のアクチュエータは、スライドレールアクチュエータ、ラジアルアクチュエータ、回転アクチュエータ、押しボタンアクチュエータ、及び／又は任意の他の好適なアクチュエータを備える。様々な例では、シャフトアセンブリ２１５５００は、外科手術後に再使用されることを意図しておらず、したがって、使い捨てである。特定の例では、シャフトアセンブリ２１５５００は、許容される作動の最大数を超えておらず、洗浄され、再滅菌されている場合には、再使用することができる。ハンドル２１５１００はまた、使い捨て又は再使用可能であってもよい。
様々な代替的な実施形態では、アクチュエータは、偏向及び／又は変形される必要なく作動され得る。少なくとも１つのこのような実施形態では、アクチュエータは、モータ制御システムと信号通信するハンドルハウジングに取り付けられ、かつ／又はその中に埋め込まれた容量性センサ回路を備える。容量性センサ回路は、臨床医が容量性センサのうちの１つの上及び／又はその上方に指を配置するときに、内部の静電容量の変化について、モータ制御システムによって評価される、１つ又は２つ以上の容量性センサを備える。測定された静電容量又は静電容量の変化が所定の閾値を超えるときに、モータ制御システムは、アクチュエータに関連付けられた駆動システムの電気モータを作動させる。測定された静電容量又は静電容量の変化が所定の閾値を下回るときに、モータ制御システムは、電気モータを駆動しなくなる。これにより、モータ制御システムは、測定された静電容量又は静電容量の変化が所定の閾値を下回るときに、任意の好適な動作を実施するように構成され得る。
少なくとも１つの例では、上記に加えて、ハンドルハウジングは、内部に画定された凹部を備え、容量性センサは、凹部内に位置付けられる。このような構成により、容量性センサは、ハンドルハウジングの外面と同一平面にあるか、又は少なくとも実質的に同一平面になることができる。少なくとも１つのこのような例では、容量性センサは、臨床医によって容易に観察可能であるように、ハンドルハウジングとは異なる色であり得る。
様々な例では、上記に加えて、アクチュエータは、膜スイッチを備える。少なくとも１つの例では、膜スイッチは、導電プレート間に位置付けられた誘電体ドットによって分離された２つの導電プレートを備える。導電プレートの一方又は両方は、膜スイッチが押し下げられるときに屈曲し、膜スイッチの電気的状態を変化させるように構成されている。膜スイッチは、膜スイッチの電気特性を意図せず変化させる可能性のある膜スイッチに、水が侵入し、かつ／又は汚染物質が侵入するのを防止するように、気密封止され得る。
上記に加えて、アクチュエータは、モータ制御システムと信号通信するハンドルハウジングに取り付けられ、かつ／又はその中に埋め込まれた圧電センサ回路を備えることができる。圧電センサ回路は、臨床医が自身の指を圧電センサのうちの１つの上に配置する、及び／又はそれをタップするときに、その電気的特性の変化についてモータ制御システムによって評価される１つ又は２つ以上の圧電センサを備える。測定された電気特性又は電気特性の変化が所定の閾値を超えるときに、モータ制御システムは、アクチュエータに関連付けられた駆動システムの電気モータを作動させる。測定された電気特性又は電気特性の変化が所定の閾値を下回るときに、モータ制御システムは、電気モータを駆動しなくなる。これにより、モータ制御システムは、測定された電気特性又は電気特性の変化が所定の閾値を下回るときに、任意の好適な動作を実施するように構成され得る。少なくとも１つの例では、ハンドルハウジングは、内部に画定された凹部を備え、圧電センサは、凹部内に位置付けられる。このような構成により、圧電センサは、ハンドルハウジングの外面と同一平面にあるか、又は少なくとも実質的に同一平面になることができる。少なくとも１つのこのような例では、圧電センサは、臨床医によって容易に観察可能であるように、ハンドルハウジングとは異なる色であり得る。
図９６を参照すると、ハンドル２１８１００は、ハンドルハウジング２１８１１０と、ボタンアクチュエータ２１８１４０と、回転可能アクチュエータ２１８４００と、位置付け可能なアクチュエータ２１８８００と、を備える。位置付け可能なアクチュエータ２１８８００は、回転軸ＲＡを画定する枢動ピン２１８８２０の周りでハンドルハウジング２１８１１０に回転可能に装着されるアーム２１８８１０を備える。枢動ピン２１８８２０は、位置付け可能なアクチュエータ２１８８００がハウジング２１８１１０に対して並進しないか、又は少なくとも実質的に並進しないように、ハウジング２１８１１０に固設される。更に、枢動ピン２１８８２０は、回転軸ＲＡの周りでアーム２１８８１０を回転させることが臨床医の側で協調した労力を必要とするように、ハウジング２１８１１０の開口部にぴったりと嵌合する。少なくとも１つの例では、枢動ピン２１８８２０は、アーム２１８８１０を枢動させ、アーム２１８８１０を適所に係止するために締め付け可能な係止ねじを備える。いずれにしても、アーム２１８８１０は、アーム２１８８１０上のジョイスティック２１８８３０が臨床医によって容易にアクセス可能であるように、臨床医にとって快適な位置に枢動することができる。ジョイスティック２１８８３０は、ハンドル２１８１００のモータ制御システムと通信する１つ又は２つ以上のセンサを備える。使用中、モータ制御システムは、ジョイスティック２１８８３０のセンサからの電圧、電流、及び／又は任意の他のデータを解釈及び使用して、ハンドル２１８１００に取り付けられたシャフトアセンブリのエンドエフェクタを関節運動させるように構成されている。エンドエフェクタは、２つ以上の平面で関節運動可能であり、１つ又は２つ以上のモータ駆動関節駆動システムによって１つ又は２つ以上の関節運動ジョイントの周りで関節運動可能であり得る。
図９７を参照すると、ハンドル２１８１００’は、ハンドルハウジング２１８１１０’と、ボタンアクチュエータ２１８１４０と、回転可能アクチュエータ２１８４００と、位置付け可能なアクチュエータ２１８８００’と、を備える。位置付け可能なアクチュエータ２１８８００’は、回転軸ＲＡを画定する枢動ピン２１８８２０’の周りでハンドルハウジング２１８１１０’に回転可能に装着されるアーム２１８８１０’を備える。枢動ピン２１８８２０’は、位置付け可能なアクチュエータ２１８８００’がハウジング２１８１１０’に対して並進しないか、又は少なくとも実質的に並進しないように、ハウジング２１８１１０’に固設される。更に、枢動ピン２１８８２０’は、回転軸ＲＡの周りでアーム２１８８１０’を回転させることが臨床医の側で協働した労力を必要とするように、ハウジング２１８１１０’の開口部にぴったりと嵌合する。少なくとも１つの例では、枢動ピン２１８８２０’は、アーム２１８８１０’を枢動させ、アーム２１８８１０’を適所に係止するために締め付け可能な係止ねじを備える。いずれにしても、アーム２１８８１０’は、アーム２１８８１０’上のジョイスティック２１８８３０’が臨床医によって容易にアクセス可能であるように、臨床医にとって快適な位置に枢動することができる。例えば、アーム２１８８１０’は、ハンドル２１８１００’の左側と右側との間で回転可能である。ジョイスティック２１８８３０は、ハンドル２１８１００’のモータ制御システムと通信する１つ又は２つ以上のセンサを備える。使用中、モータ制御システムは、ジョイスティック２１８８３０’のセンサからの電圧、電流、及び／又は任意の他のデータを解釈及び使用して、ハンドル２１８１００’に取り付けられたシャフトアセンブリのエンドエフェクタを関節運動させるように構成されている。エンドエフェクタは、２つ以上の平面で関節運動可能であり、１つ又は２つ以上のモータ駆動関節駆動システムによって１つ又は２つ以上の関節運動ジョイントの周りで関節運動可能であり得る。
図９８を参照すると、外科用器具ハンドル２１９１００は、ハンドルハウジング２１９１１０と、ボタンアクチュエータ２１８１４０と、ジョイスティック２１９１３０と、を備える。ジョイスティック２１８１３０とは異なり、ジョイスティック２１９１３０は、回転可能なアームに装着されず、代わりにハンドルハウジング２１９１１０に直接装着される。ジョイスティック２１９８３０は、ハンドル２１９１００のモータ制御システムと通信する１つ又は２つ以上のセンサを備える。使用中、モータ制御システムは、ジョイスティック２１９８３０のセンサからの電圧、電流、及び／又は任意の他のデータを解釈及び使用して、ハンドル２１９１００に取り付けられたシャフトアセンブリのエンドエフェクタを関節運動させるように構成されている。エンドエフェクタは、２つ以上の平面で関節運動可能であり、１つ又は２つ以上のモータ駆動関節駆動システムによって１つ又は２つ以上の関節運動ジョイントの周りで関節運動可能であり得る。
エンドエフェクタの関節運動を制御するジョイスティックに加えて、又はその代わりに、外科用器具は、エンドエフェクタの関節運動を制御するための、投影型容量性（projected capacitive、ＰＣＡＰ）タッチスクリーンを含むことができる。ＰＣＡＰタッチスクリーンは、タッチパネルのセンサ側のグリッドパターンで整列された電極を備える。電極グリッドは、臨床医の指がタッチパネルの表面にタッチしたときに発生する電荷の変化を感知することによって、タッチ点を検出する。このようなデバイスは、ＰＣＡＰタッチスクリーン上のタッチ及び／又はタッチ運動を解釈し、タッチ及び／又はタッチ運動に平行な様式でエンドエフェクタを移動させるように構成されたモータ制御システムのマイクロプロセッサと共に使用することができる。マイクロプロセッサは、例えば、ＰＣＡＰタッチスクリーン上で指タップ、指ドラッグ、及び／又は回転指スワイプを解釈し、エンドエフェクタを直感的な様式で関節運動させるように構成されている。例えば、マイクロプロセッサは、ＰＣＡＰタッチスクリーン上で指タップが発生した位置に対応する位置に位置付けるコマンドとして、ＰＣＡＰタッチスクリーン上の指タップを解釈するように構成されている。ＰＣＡＰタッチスクリーンの左側を指でタップすると、例えば、エンドエフェクタは左に関節運動することになり、ＰＣＡＰタッチスクリーンの右側を指でタップすると、例えば、エンドエフェクタは右に関節運動することになる。ＰＣＡＰタッチスクリーンの上面を指でタップすると、エンドエフェクタはピッチダウンすることになり、ＰＣＡＰタッチスクリーンの底面を指でタップすると、エンドエフェクタはピッチアップすことになる。ＰＣＡＰタッチスクリーン上で指でドラッグすると、エンドエフェクタは、例えば、指ドラッグの方向と指ドラッグの速度で関節運動することになる。左方向の運動によりエンドエフェクタは左に関節運動し、右方向の運動によりエンドエフェクタは右に関節運動し、上方向の運動によりエンドエフェクタはピッチダウンし、下方向の運動によりエンドエフェクタはピッチアップする。指で高速でドラッグすると、エンドエフェクタは素早く関節運動することになり、指で低速でドラッグすると、エンドエフェクタはゆっくりと関節運動することになる。ＰＣＡＰタッチスクリーン上で指を回転させてスワイプすると、例えば、エンドエフェクタは指を回転させてスワイプする方向に長手方向軸の周りで回転することになる。時計回りに指でスワイプすると、エンドエフェクタは時計回りに回転することになり、反時計回りに指でスワイプすると、エンドエフェクタは反時計回りに回転することになる。
上記に加えて、ＰＣＡＰタッチスクリーンは、ＰＣＡＰタッチスクリーンの使用を容易にし、マイクロプロセッサによって指運動がどのように解釈されるかを示唆するアイコンをその上に含むことができる。指タップアイコンが図９９に示されている。指ドラッグアイコンが図１００に示されている。回転指スワイプが図１０１に示されている。このようなアイコンはまた、ハンドルハウジング上に位置付けられてもよい。
外科手術室は、多くの場合、無菌野と非無菌野とに分割される。外科手術中、特定の臨床医は滅菌野内に留まり、他の臨床医は非滅菌野に留まる。典型的には、滅菌野内の外科用器具は、滅菌野において臨床医によって扱われる。これにより、外科用器具が無菌野又は非無菌野にいる臨床医が外科用器具と相互作用することを可能にする無菌バリアを備える場合が想定される。少なくとも１つの例では、無菌バリアは、外科用器具に装着された可撓性膜を備える。外科用器具及びその使用に応じて、外科用器具の全体又は外科用器具の一部分のみが、無菌バリアによって保護される。少なくとも１つの例では、外科用器具は、無菌バリアを通して相互作用され得る１つ又は２つ以上の感圧ディスプレイを備える。使用中、無菌バリア内の外科用器具は、熱を生成することができる。この目的のために、無菌バリアは、無菌バリア内から熱を抽出し、周囲環境内に熱を放散させるように構成されたヒートシンクを備えることができる。ヒートシンクは、例えば、銅及び／又は銀などの任意の好適な熱伝導性材料から構成することができる。銀は、その抗菌特性により、追加の利点を提供する。少なくとも１つの例では、ヒートシンクは、無菌バリア内に延在する導電トレースのアレイを備える。導電トレースは、無菌バリア内に埋め込まれ、それに取り付けられ、及び／又はそこに印刷される。このようなトレースは、導電性熱伝達を促進することができる。少なくとも１つの例では、導電トレースは、無菌バリアから延在するフィンを備える。このようなフィンは、対流熱伝達を促進することができる。様々な例では、無菌バリア及び／又は導電トレースの材料は、放射熱伝達を促進する材料で構成されている。
上述されたように、外科用器具は、１又は２つ以上の電気コネクタによって動作可能に相互接続された２つ以上の回路基板を備えることができる。多くの場合、電気接続部は、２つの半体、すなわち、雄型接続半体と雌型接続半体とを備える。雄型接続半体は、例えばピンを含むことができる雄型電気接点を備え、雌型接続半体は、例えば、ピンを受容するように構成されたソケットを含むことができる雌型電気接点を備える。各ソケットは、ソケット内に挿入されたピンと係合し、それらの間に１つ又は２つ以上の電気接点インターフェースを確立するように構成された１つ又は２つ以上の偏向可能な部材又は舌部を備える。理想的な条件下であっても、このような電気接点インターフェースは、電気回路内に電圧降下を生成する。更に、電気接点インターフェースは、経時的に、及び／又は使用の結果として劣化し得る。例えば、接点インターフェースの表面は経時的に酸化することがあり、このような例では、酸化が増加するにつれて接点インターフェースにわたる電圧降下が増加する。このような酸化を低減するために、ピン及び／又はソケットは、例えば、スズ、鉛、銀、及び／又は金で電気めっきすることができる。このような電気めっきは、例えば、およそ５μｍ～およそ１００μｍなどの任意の好適な厚さを備えることができる。およそ約５μｍの厚さを有する電気めっきは、例えば、電気めっきの「ストライク」と呼ばれることが多く、めっき材料が金などの高価なものである場合に使用されることが多い。接点インターフェースは、他の理由で、特に接点インターフェースが高い電力負荷を搬送するときに劣化することがある。様々な例では、接点インターフェースは、特に鉛が内部に混合されることなくスズめっきが使用されるときに、電気めっき表面から外向きに成長する「ウィスカー」を発達させることができる。このようなウィスカーは、隣接する電気接点対間の距離を減少することができ、その結果、隣接する電気接点対間の電磁干渉を増加させ、かつ／又は電気接点対の間に短絡を生成することができる。これにより、このようなウィスカーの成長を減少するために、電気めっきに様々な金属を導入することができる。いくつかの例では、接点インターフェースは、例えば、熱サイクルの結果として接点インターフェース内のフレッティング腐食を発達させることができる。特定の例では、接点舌部のうちの１つは、電気コネクタが互いに係合されたときに曲がるか、又は降伏することができる。
上記を考慮すると、１つ又は２つ以上の電気的相互接続部を備える外科用器具の制御回路は、外科用器具の構成要素が一緒に組み立てられた後、及び／又は外科用器具の使用中に、電気的相互接続部の接触品質を評価するように構成することができる。制御回路は、電気的接続部をわたる信号が電気的接続部によって歪んでいるかどうかを評価するように構成される。少なくとも１つの例では、制御回路は、電気接点を含む電気回路を通じて信号を放出するように構成された信号エミッタと、戻り信号を予想される戻り信号と比較するように構成された信号受信機と、信号歪みが存在するかどうかを判定するためのデジタル信号プロセッサと、を備える。例えば、信号の二乗平均平方根を使用するアルゴリズムなど、任意の好適なアルゴリズムを使用して信号歪みを評価することができる。電気回路の各々の戻り信号が、それらの予想される戻り信号と十分に一致する場合、制御回路は、外科用器具内の信号忠実度が十分であることを外科用器具のユーザに通信することができる。少なくとも１つの例では、制御回路は、例えば、外科用器具内に十分な信号忠実度が存在することを示すために点灯する、ＬＥＤなどのインジケータライトを備える。戻り信号のうちの１つ又は２つ以上が、その予想される戻り信号と十分に一致しない場合、制御回路は、外科用器具内の信号忠実度が十分でない可能性があることを外科用器具のユーザに通信することができる。このような例では、別のＬＥＤを点灯させることができ、かつ／又は信号忠実度ＬＥＤは、例えば緑色から赤色に切り替えることができる２色ＬＥＤを備えることができる。様々な例では、制御回路は、２つ以上の信号忠実度閾値－第１の閾値であって、それを上回って十分な信号忠実度（又は許容可能な量のノイズ）がある第１の閾値と、第１の閾値を下回る第２の閾値であって、それを上回って十分な信号忠実度（又は潜在的に不適切な量のノイズ）があることを示す第２の閾値と、第２の閾値を下回る第３の閾値であって、不十分な信号忠実度（又は広範囲のノイズ）があることを示す第３の閾値と、を使用するように構成されている。電気回路の信号忠実度が第１及び第２の閾値間にあるときに、制御回路は、信号の忠実度を改善するために、その回路に供給される電力の利得を増加させることができる。少なくとも１つの例では、電圧の大きさは増加する。特定の例では、制御回路は、信号－雑音比を考慮して、電気回路をわたる通信速度を調節することができる。高い信号雑音比では、制御回路は、例えば、高いレートで、又はデータ間、若しくはデータパケット間の短いギャップを使用して、電気接点インターフェースにわたってデータを送信することができる。低い信号雑音比では、制御回路は、例えば、低いレートで、又はデータ間、若しくはデータパケット間の長いギャップを使用して、電気接点インターフェースにわたってデータを送信することができる。
上記に加えて、又はその代わりに、制御回路は、電気接点インターフェースをわたる電圧降下を評価するように構成されている。例えば、制御回路が、予想よりも低い電圧電位が電気回路内の電子デバイスに送達されていることを検出した場合、例えば、制御回路は、その電気回路に供給される電力の利得を増加させることができる。少なくとも１つのこのような例では、例えば、電圧の大きさが増加する。短絡が電気回路内で検出される範囲では、外科用器具は、完全に使用不能であるか、又はそれが実施できる機能が制限されていてもよい。この目的のために、制御回路、処理回路、及び／又はアルゴリズムを利用して、短絡回路が重要な機能上に存在するかどうか、外科用器具を依然として使用できるかどうか、及びどの機能を依然として使用できるかを決定することができる。短絡を検出すると、様々な例では、制御回路は、例えば、外科用器具が患者から取り除かれることを可能にする外科用器具の機能のみを可能にし、かつ／又は外科用器具の状態が臨床医によって監視されることを可能にするリンプモードに入ることができる。上記に加えて、又はその代わりに、制御回路は、検出された短絡が実際に短絡であるかどうかを評価するためのアルゴリズムを実行することができる。少なくとも１つの例では、アルゴリズムは、短絡を検出したときに電気回路内の信号の利得を増加させるように動作し、利得を増加させた後も短絡が検出された場合には、制御回路は、短絡を含む電気回路への電力を速やかに遮断する。しかしながら、信号利得を増加させると、十分な信号忠実度を確立又は再確立する場合、制御回路は、その電気回路の使用を可能にし続けることができる。
上記に加えて、外科用器具構成要素が組み立てられるときに、電気回路内の信号忠実度及び／又は電圧降下を評価することができる。電気回路はまた、外科用器具が、電源がオンにされたとき、及び／又は低電力若しくはスリープモードからウェイクされたときに評価することもできる。電気回路は、外科用器具の動作全体にわたって断続的又は連続的に評価することができる。様々な例では、外科用器具の制御回路は、信号歪み及び／又は電圧降下が所定の閾値を超えるときに、リンプモードに入ることができる。様々な例では、制御回路は、例えば、外科用器具が患者から取り除かれることを可能にする外科用器具の機能のみを可能にし、かつ／又は外科用器具の状態が臨床医によって監視されることを可能にするリンプモードに入ることができる。制御回路はまた、例えば、信号利得を増加させることによって信号歪み及び／又は電圧降下を修正することを試みることができる。しかしながら、電気的インターフェースへの流体侵入が存在するときに、信号利得を増加させても、これらの問題が解決されない場合がある。
様々な例では、上記に加えて、外科用器具は、１つ又は２つ以上の電気回路内の信号歪み及び／又は電圧降下が高いか、又は所定の閾値を上回るときに、電気的インターフェースにわたって空気を吹き込むように位置付けられたファンを備えることができる。様々な例では、ファンは制御回路の一部を形成する。少なくとも１つの例では、ファンは、例えば、空気が近位方向から遠位方向に吹送されるように、電気的インターフェースに対して近位に位置付けられる。特定の例では、外科用器具は、例えば、患者に二酸化炭素を少なくとも部分的に吹送するように構成され得る。そのような例では、吹送経路は、電気的インターフェースを通過することができ、これは、電気的インターフェースを乾燥させ、かつ／又は最初の場所における流体侵入を防止することができる。制御回路は、例えば、異なる速度でファンを動作させるように構成された、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路、周波数変調（ＦＭ）回路、及び／又は可変抵抗回路などの速度制御回路を備える。このような例では、制御回路は、信号歪み及び／又は電圧降下がより高いときにはより高い速度でファンを動作させ、信号歪み及び／又は電圧降下がより低いときにはより低い速度でファンを動作させるように構成されている。様々な例では、患者はまた、患者の中に延在する１つ又は２つ以上のトロカール又はポートを通して送気され得る。このような例では、制御回路は、吹送量が外科用ハブシステムによって適切に管理され得るように、ファンがオン、オフ、加速、及び／又は減速されるときに、外科用ハブシステムと通信するように構成されている。吹送システム及び／若しくは外科用器具によって、吹送ガスが患者に押し込まれるとき、及び／又は外科用器具を通して患者内に押し込まれる吹送ガスの量が過剰に増加するときに、外科用ハブシステムは、吹送ガスが吹送トロカールを通して患者内に押し込まれる吹送ガスの量を減少するように動作することができる。外科用器具を通して患者に押し込まれる吹送ガスの量が過度に減少すると、外科用ハブシステムは、吹送ガスが吹送トロカールを通して患者内に押し込まれる吹送ガスの量を増加させるように動作することができる。
上記に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、電気回路のうちの１つの水侵入が制御回路によって検出されるときに、電気的インターフェースを乾燥させるように位置付け及び構成された加熱回路を備える。少なくとも１つのこのような例では、加熱回路は、例えば、電気的インターフェースに隣接する加熱抵抗器を備える抵抗加熱回路を備える。信号歪み及び／又は電圧降下が所定の閾値を超えると、制御回路は、例えば、加熱回路に電力を供給することができ、かつ／又は加熱回路を通る電流を増加させることができる。信号歪み及び／又は電圧降下が所定の閾値を下回るときに、制御回路は、例えば、加熱回路を直ちにオフにすることができ、予め設定された追加の時間期間の加熱回路に電力を供給し、かつ／又は加熱回路内の電流を減少することができる。
上述されたように、シャフトアセンブリは、外科用器具のハンドルに選択的に取り付け可能であり得る。また上述されたように、シャフトアセンブリは、シャフトフレックス回路を備えることができ、ハンドルは、ハンドルフレックス回路を備えることができる。様々な例では、シャフトフレックス回路及びハンドルフレックス回路は、フレックス回路が互いに電気通信して配置されるように、シャフトアセンブリがハンドルに装着されるときに、相互接続されるか、又は電気的に連結されるようになる電気コネクタを備える。電気コネクタの一方又は両方は、電気コネクタが嵌合されると電気相互接続を封止することができる封止部を備えることができる。しかしながら、電気コネクタの一方又は両方は、相互接続が行われる前に、封止されていない、又は暴露した電気接点を備えることができる。特定の例では、電気接点は、流体及び／又は汚染物質に暴露され得る。ハンドルフレックス回路２１９２２０及びシャフトフレックス回路２１９５２０を示す代替的なアプローチが図１０１Ａに示されている。ハンドルフレックス回路２１９２２０は、可撓性基板と、可撓性基板内に埋め込まれた電気トレース２１９２３０と、を備える。同様に、シャフトフレックス回路２１９５２０は、可撓性基板と、可撓性基板内に埋め込まれた電気トレース２１９５３０と、を備える。図１０１Ｂを参照すると、電気トレース２１９２３０及び２１９５３０は、シャフトアセンブリがハンドルに装着され、互いに通信して配置されるときに、互いに隣接して位置付けられる。このような例では、トレース２１９２３０及び２１９５３０は、容量性及び／又は誘導性接続インターフェースを形成し、それらの間のインターフェースにわたって電気信号及び／又は電力を通信することができる。結果として、重なり合うトレース２１９２３０及び２１９２５０は、流体及び／又は汚染物質への曝露が排除されない場合には、封入及び／又は封止される。トレース２１９２３０及び２１９５３０を取り囲む基板の壁は薄くてもよく、様々な例では、トレース２１９２３０及び２１９５３０は、それらの間の相互接続の忠実度を改善するために、それらのそれぞれの基板上に印刷することができる。
図１０１Ａ及び１０１Ｂに示されるように、トレース２１９２３０及び２１９５３０は、フレックス回路２１９２２０及び２１９５２０が相互接続されたときに互いに重なり合う先端部を備える。この相互接続を容易にするために、ハンドルフレックス回路２１９２２０は、磁石２１９２４０を備え、シャフトフレックス回路２１９５２０は、磁石２１９５４０を備え、これらは、図１０１Ｂに示されるように、互いに接近したときに互いに引き合い、フレックス回路２１９２２０及び２１９５２０を互いに接触させるような様式で構成した。磁石２１９２４０及び２１９５４０は、２対で構成されているが、任意の好適な数及び／又は構成を備えることができる。
外科用器具の制御回路を利用して、外科用器具のモータ駆動システムの可変速度制御を実現することができる。このようなモータ駆動システムは、例えば、閉鎖システム、発射システム、及び／又は外科用器具の関節運動システムを含むことができる。いくつかの例では、モータ駆動システムの可変速度制御を実現するために、制御回路のハードウェアのみの実装を利用することが有益である。例えば、ハードウェアのみの実装を利用して、処理デバイスによって実行されるソフトウェア及び／又はファームウェアを必要とする実装よりも高速な動作を提供することができる。また、ハードウェアのみの実装を利用して、プロセッサ、ソフトウェア、及び／又はファームウェアで必要とされるコスト及び複雑性を排除することができる。更に、ハードウェアのみの実装は、制御回路の信頼性の向上、耐久性の向上、及び寿命の向上を提供することができる。更に、ハードウェアのみの実装はまた、外科用器具の滅菌に利用可能な選択肢を拡張することができる。
様々な例では、外科用器具のノブの回転、及び／又は外科用器具の入力デバイスを引くか又は押すことは、モータの比例的な位置変化を引き起こし得る。特定の例では、外科用器具のスイッチ又は他の入力デバイスの可変引張は、モータ前進の比例した速度を引き起こすことができる。
図１０２は、外科用器具の制御回路２２００００を示す。制御回路２２００００は、組み合わせ論理回路として示され、外科用器具のモータの回転速度を制御するモータコントローラ２２０００２に入力信号及び／又は波形を提供するために利用される。制御回路２２００００からの入力信号に応答して、モータコントローラ２００００２は、実施される機能の結果として感知又はトリップされるパラメータに基づいて、デバイス機能の動作速度を変更するように動作する。例えば、様々な例では、デバイス機能は、外科用器具のエンドエフェクタの関節運動であってもよく、動作速度は、シャフトの長手方向軸から離れる関節運動の速度（speed）又は速度（velocity）であってもよく、パラメータは、シャフトの長手方向軸に対するエンドエフェクタの位置であってもよい。様々な例では、感知又はトリップされ得るパラメータは、外科用器具のユーザによって変化又は「バンプ（bumped）」することができるスイッチングデバイス（開放又は閉鎖のいずれか）などの入力デバイスの状態である。
上記に加えて、制御回路２２００００は、第１及びゲート２２０００４と、単安定マルチバイブレータ２２０００６と、非同期カウンタ２２０００８と、第１のインバータ２２００１０（円として示される）と、第２のＡＮＤゲート２２００１２と、ＯＲゲート２２００１４と、第２のインバータ２２００１６（円として示される）と、第３のＡＮＤゲート２２００１８と、を含む。様々な例では、制御回路２２００００はまた、モータコントローラ２２００２を含む。
ユーザスイッチとして図１０２に示される感知デバイス２２００２０は、第１及びゲート２２０００４の第１の入力端子２２００２２、及び単安定マルチバイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に接続される。様々な例では、制御回路２２００００はまた、とりわけ、リミットスイッチ、位置センサ、圧力センサ、及び／又は力センサなどの切り替えデバイスとして実装され得る感知デバイス２２００２０も含む。様々な態様によれば、感知デバイス２２００２０は、外科用器具のユーザによって作動又は「バンプ」され得る切り替えデバイスなどの入力デバイスとして実装されてもよい。
感知デバイス２２００２０は、外科用器具と関連付けられたパラメータを感知し、感知されたパラメータを表す信号を出力するように構成されている。例えば、様々な態様によれば、感知されたパラメータは、感知デバイス２２００２０を「押す」又は「バンプする」外科用器具のユーザであり得る。他の態様によれば、感知されたパラメータは、センタリング状態の周囲に画定されたゾーンを（例えば、シャフトの長手方向軸に対して画定されたゾーンを）通過することができる。感知デバイス２２００２０によって出力される信号は、制御回路２２００００への入力のために必要に応じて調整されてもよい（図示せず）。様々な態様によれば、感知デバイス２２００２０は、エンドエフェクタがセンタリング状態の周囲に画定されたゾーン内にないときに、論理「１」又は「高」信号（例えば、０．５ボルト）を表す信号を出力してもよく、エンドエフェクタがセンタリング状態の周囲に画定されたゾーン内にあるときに、論理「０」又は「低」信号（例えば、０．０ボルト）を表す信号を出力してもよい。論理「１」のための０．５ボルト、又は論理「０」のための「高」信号及び０．０ボルトの上記の例は、単なる例示に過ぎないことを理解されたい。制御回路２２００００で利用される論理構成要素の特定の製造及びモデルに応じて、０．５ボルト以外の電圧は、論理「１」又は「高」信号を表すことができ、０．０ボルト以外の電圧は、論理「０」又は「低」信号を表すことができる。より詳細に後述されるように、様々な態様によれば、複数の感知デバイス２２００２０（すなわち、２つの感知デバイス、３つの感知デバイスなど）は、制御回路２２００００に入力される信号を出力することができる。
「ワンショット」としても知られる単安定マルチバイブレータ２２０００６は、図１０２に示されるような抵抗器２２００２６及びコンデンサ２２００２８と、第１の出力端子２２００３０と、第２の出力端子２２００３２と、を含む。第２の出力端子２２００３２から出力される信号
Figure 0007480045000001
 は、第１の出力端子２２００３０から出力される信号Ｑの褒め言葉である。抵抗器２２００２６及びコンデンサ２２００２８は、集合的にＲＣ回路を形成する。単安定マルチバイブレータ２２０００６は、１つの安定状態（例えば、論理「０」の出力状態）のみを有するように構造化される。感知デバイス２２００２０からの好適なトリガ信号又はパルスが、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるとき（例えば、外科用器具のユーザが感知デバイス２２００２０を押すか又はバンプするとき）に、単安定バイブレータ２２０００６は、第１の出力端子２２００３０で出力信号Ｑ（例えば、指定された幅の単一の出力パルス）を一定の時間期間生成し、そのプロセスにおいて、その安定状態（例えば、論理「０」出力状態）から別の状態（例えば、論理「１」の出力状態）に強制される。出力信号Ｑは、「高」信号又は「低」信号のいずれかであり、時間期間はＲＣ回路の時定数によって判定される。追加の「バンプ」がユーザによって感知デバイス２２００２０に印加されておらず、かつ／又は感知デバイス２２００２０からのトリガ信号若しくはパルスが、時間期間中に、単安定マルチバイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されていない場合、単安定マルチバイブレータ２２０００６は、時間期間が経過した後にその安定状態に戻る（例えば、出力信号Ｑは論理「１」の出力状態から論理「０」の出力状態へと進む）。第１の出力端子Ｑ２２００３０は、第２のＡＮＤゲート２２００１２の第１の入力端子２２００３４に接続される。第２の出力端子２２００３２は、非同期カウンタ２２０００８のリセット入力端子２２００３６に接続されている。
以下により詳細に記載されるように、様々な態様によれば、単安定マルチバイブレータ２２０００６は、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータであってもよい。出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻される前に、ユーザが感知デバイス２２００２０に別の「バンプ」を適用し、かつ／又は感知デバイス２２００２０からの別の有効なトリガ信号又はパルスが単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加される場合、出力信号Ｑのパルスの幅が増加する。換言すれば、出力信号Ｑは、より長い時間期間、その不安定な状態（例えば、論理「１」状態）に留まる。出力信号Ｑが安定状態に戻る前に、感知デバイス２２００２０の任意の数のユーザ起動型「バンプ」及び／又は複数の感知デバイス２２００２０からの任意の数の有効なトリガ信号若しくはパルスを、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加することができ、各印加は、出力信号Ｑのパルスの幅を更に増加させるように動作する。
非同期カウンタ２２０００８は、複数のフリップフロップ（図示せず）を含み、フリップフロップのうちの第１のフロップは外部クロックによってクロックされ、後続のフリップフロップの各々は、前述のフリップフロップの出力によってクロックされる。外部クロック信号は、複数のフリップフロップをリップルしたときに伝搬遅延を蓄積するため、非同期カウンタ２２０００８は、リプルカウンタとしても知られる。図１０２に示されるように、非同期カウンタ２２０００８は、第１のＡＮＤゲート２２０００４の出力端子２２００４０に接続された第１の入力端子２２００３８と、単安定マルチバイブレータ２２０００６の第２の出力端子２２００３２に接続されたリセット入力端子２２００３６と、第１の出力端子２２００４２と、第２の出力端子２２００４４と、第３の出力端子２２００４６と、を含む。非同期カウンタ２２０００８の第１の出力端子２２００４２は、第２のＡＮＤゲート２２００１２の第２の入力端子２２００４８に接続されている。非同期カウンタ２２０００６の第２の出力端子２２００４４は、ＯＲゲート２２００１４の第１の入力端子２２００５０に接続されている。非同期カウンタ２２０００６の第３の出力端子２２００４６は、第１のＡＮＤゲート２２０００４の第２の入力端子２２００５６に接続された出力端子２２００５４を有する第１のインバータ２２００１０の入力端子２２００５２（円として示される）に接続されている。様々な態様によれば、第１のインバータ２２００１０は、第１のＡＮＤゲート２２０００４に組み込まれる。非同期カウンタ２２０００８の第３の出力端子２２００４６もまた、ＯＲゲート２２００１４の第２の入力端子２２００５８に接続されている。
第２のＡＮＤゲート２２００１２の出力端子２２００６０は、第３のＡＮＤゲート２２００１８の第１の入力端子２２００６２に接続されている。ＯＲゲート２２００１４の出力端子２２００６４は、第２のインバータ２２００１６の入力端子２２００６６（円として示される）に接続され、第２のインバータ２２００１６は、第３のＡＮＤゲート２２００１８の第２の入力端子２２００７０に接続される出力端子２２００６８を有する。様々な態様によれば、第２のインバータ２２００１６は、第３のＡＮＤゲート２２００１８に組み込まれる。また、ＯＲゲート２２００１４の出力端子２２００６４は、モータコントローラ２２０００２の「高速」入力端子２２００７２にも接続されている。第３のＡＮＤゲート２２００１８の出力端子２２００７４は、モータコントローラ２２０００２の「低速」入力端子２２００７６に接続されている。様々な態様によれば、モータコントローラ２２０００２の「低速」入力端子２２００７４が「高」信号を受信するときに、モータコントローラ２２０００２は、低速で外科用器具のモータ（例えば、関節運動モータ）を動作させるように動作する。同様に、モータコントローラ２２０００２の「高速」入力端子２２００７２が高信号を受信するときに、モータコントローラ２００００２は、高速で外科用器具のモータ（例えば、関節運動モータ）を動作させるように動作する。
制御回路２２００００は、図１０２のハードウェアのみの制御回路の特定の構成として示されているが、他の態様によれば、制御回路２２００００の機能性（例えば、外科用器具のモータ駆動システムの比例速度制御を実現すること）は、他の論理要素及び／又は論理要素の他の構成で実装することができることが理解されるであろう。
図１０３は、本開示の少なくとも１つの態様による、図１０２の制御回路２２００００に関連付けられたタイミング図２２０１００を示す。第１のタイミング図２２０１０２は、図１０３の左側に示されており、外科用器具のユーザが感知デバイス２２００２０を一度に「上昇させる」とき、又は感知デバイス２２００２０からの単一のトリガ信号若しくはパルスが、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときの例を表している。
単安定マルチバイブレータ２２０００６が安定状態にあるときに（例えば、ユーザが感知デバイス２２００２０を「バンプ」していないか、又は感知デバイス２０００２０がまだ開放状態にないときに）、図１０３の最も左側に示されるように、感知デバイス２２００２０又は感知デバイス２０００２０は開放状態にあるとき）、単安定マルチバイブレータ２２０００６の第１の出力端子２２００３０における出力信号Ｑは、低信号であり、非同期カウンタ２２０００８の第１、第２、及び第３の出力端子２２００４２、２２００４４、２２００４６における出力信号Ｑ０、Ｑ１、及びＱ２は、低信号であり、モータコントローラ２２０００２への「低速」及び「高速」入力端子２２００７６、２２００７２における信号は、低信号である。
ユーザが感知デバイス２２００２０を１回「バンプ」するか、又は感知デバイス２２００２０が１回トリガされ、かつ／又は遷移するときに、感知デバイス２２００２０に関連付けられた信号が変化し、変化した信号（例えば、図１０３に示されるように、高から低へ、次いで高に戻るパルスの形態）が入力端子２２００２４で、単安定マルチバイブレータ２２０００６に入力される。入力信号のパルスのリーディングエッジに応答して、単安定マルチバイブレータ２２０００６の第１の出力端子２２００３０におけるＱ出力信号は、低信号から、継続時間Ｔを有するパルスの形態の高信号に遷移する。非同期カウンタ２２０００８は、この第１の変化（例えば、０から１へのカウントの変化）を認識し、非同期カウンタ２２０００８の第１の出力端子２２００４２における出力信号Ｑ０を、持続時間Ｔを有するパルスの形態で、低信号から高信号に遷移させるように動作する。非同期カウンタ２２０００８の第２及び第３の出力端子２２００４４、２２００４６における出力信号Ｑ１及びＱ２は、感知デバイス２２００２０に関連付けられた信号の第１の変化の影響を受けず、低信号のままである。
第２のＡＮＤゲート２２００１２の第１及び第２の入力端子２２００３４、２２００４８に高信号を有することによって、高信号が第２のＡＮＤゲート２２００１２の出力端子２２００６０にあり、この高信号はまた、第３のＡＮＤゲート２２００１８の第１の入力端子２２００６２にもある。ＯＲゲート２２００１４の第１及び第２の入力端子２２００５０、２２００５８に低信号を有することによって、ＯＲゲート２２００６４の出力端子２２００６４及びモータコントローラ２２０００２の「高速」端子における信号も低信号である。ＯＲゲートの出力端子２２００６４からの低信号は、第２のインバータ２２００１６によって低信号から高信号に変換され、この高信号は第３のＡＮＤゲート２２００１８の第２の入力端子２２００７０にある。第３のＡＮＤゲート２２００１８の第１及び第２の入力端子２２００６２、２２００７０に高信号を有することによって、第３のＡＮＤゲートの出力端子２２００７４における信号は高信号であり、この高信号（持続時間Ｔを有するパルスの形態）もまた、モータコントローラ２２０００２の「低速」入力端子２２００７６にある。したがって、ユーザが感知デバイス２２００２０を１回「バンプ」するか、又は感知デバイス２２００２０からの１回のトリガ信号若しくはパルスが単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときに、モータコントローラ２２０００２は、外科用器具のモータを時間Ｔの間「低速」の速度で動作させる。
第２のタイミング図２２０１０４は、第１のタイミング図２２０１０２のすぐ右に示されており、ユーザが感知デバイスを２回「バンプ」するか、又は感知デバイス２２００２０から（又は感知デバイス２２００２０から）の２つのトリガ信号若しくはパルスが単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときの例を表しており、ここで、「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスのうちの第２の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが、出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加される。第２のタイミング図２２１０４は、第２の「バンプ」又は第２のトリガ信号若しくはパルスが発生する時間まで、第１のタイミング図２２０１０２と同じである。出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に、「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの第２の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生すると、出力信号Ｑのパルス幅が増加し（出力信号Ｑは、一定の時間期間にわたって高信号のままである）、モータコントローラ２２０００２の「低速」入力端子２２００７６への信号入力のパルスの幅が増加し（信号は、一定の時間期間にわたって高信号のままである）、その結果、第１の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの時間から、出力信号Ｑの立下りエッジが発生するまで、モータは、「低速」の速度で動作されることになる。
更に、非同期カウンタ２２０００８は、この第２の変化（例えば、１から２へのカウントの変化）を認識し、非同期カウンタ２２０００８の第１の出力端子２２００４２における出力信号Ｑ０を、高信号から低信号に遷移させるように動作し、非同期カウンタ２２０００８の第２の出力端子２２００４４における出力信号Ｑ１を、持続時間Ｔを有するパルスの形態で、低信号から高信号に遷移させるように動作する。非同期カウンタ２２０００８の第３の出力端子２２００４６における出力信号Ｑ２は、感知デバイス２２００２０に関連付けられた信号の第２の変化の影響を受けず、低信号のままである。したがって、感知デバイス２２０００２の２つのユーザ起動型「バンプ」又は感知デバイス２２００２０から（又は複数の感知デバイス２２００２０から）の２つのトリガ信号若しくはパルスが、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加され、ここで、２つの「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの第２の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが、出力信号Ｑがまだ高い間に印加される場合、モータコントローラ２２０００２は、外科用器具のモータをＴより大きい時間だけ「低速」の速度で動作させるように動作する。この例では、Ｔよりも大きい時間は、第２の「バンプ」又は第２のトリガ信号若しくはパルスのリーディングエッジによって短縮された時間Ｔに時間Ｔを加えた合計である。
第３のタイミング図２２０１０６は、第２のタイミング図２２０１０４のすぐ右に示されており、３回の「バンプ」が感知デバイス２２００２０に適用されるか、又は感知デバイス２２００２０から（又は感知デバイス２２００２０から）の３つのトリガ信号若しくはパルスが単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときの例を表しており、ここで、「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスのうちの第２及び第３の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが、出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加される。第３のタイミング図２２１０６は、第３の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生する時間まで、第２のタイミング図２２０１０４と同じである。出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に、第３の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生すると、出力信号Ｑのパルスの幅が増加する（出力信号Ｑは、一定の時間期間、高信号のままである）。これにより、出力信号Ｑ０の立ち上がりエッジが出力信号Ｑ１の立ち下がりエッジ及び出力信号Ｑ２の立ち上がりエッジの発生まで、モータコントローラ２２０００２は、第１及び第２の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスに関連付けられた時間の間、モータを「低速」の速度で動作させる。その後、モータコントローラ２２０００２は、出力信号Ｑの立ち下がりエッジ、信号Ｑ０の立ち下がりエッジ、及び出力信号Ｑ２の立ち下がりエッジの発生まで、第３の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの後の時間Ｔの間、モータを「高速」の速度で動作させるように動作する。
非同期カウンタ２２０００８は、この第３の変化（例えば、２から３へのカウントの変化）を認識し、非同期カウンタ２２０００８の第２の出力端子２２００４４における出力信号Ｑ１を、高信号から低信号に遷移させ、非同期カウンタ２２０００８の第１の出力端子２２００４２における出力信号Ｑ０を、持続時間Ｔを有するパルスの形態で、低信号から高信号に遷移させるように、かつ非同期カウンタ２２０００８の第３の出力端子２２００４６における出力信号Ｑ２を低信号から高信号に遷移させるように動作する。図１０３に示されるように、ある程度の伝搬遅延に起因して、出力信号Ｑ２は、出力信号Ｑ０よりもいくらか遅れて遷移し、したがって、Ｔよりもいくらか短い継続時間を有する。出力信号Ｑ０、出力信号Ｑ１、及び出力信号Ｑ２の遷移は、モータコントローラ２２０００２の低速入力端子２２００７６における信号を高信号から低信号に遷移させ、かつモータコントローラ２２０００２の「高速」入力端子２２００７２における信号を低信号から高信号に遷移させる（例えば、持続時間Ｔを有するパルスの形態で）ように動作する。したがって、３つの「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが、感知デバイス２２００２０から（又は複数の感知デバイス２２００２０から）信号若しくはパルスが、Ｑ出力信号がまだ高い間に、３つの「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスのうちの第２及び第３の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときに、モータコントローラ２２０００２は、外科用器具のモータを、Ｔよりも大きい時間（すなわち、第２のトリガ信号又はパルスのリーディングエッジによって短縮された時間Ｔに時間Ｔを加えた合計）、「低速」の速度で動作させ、次いで、時間Ｔの間「高速」の速度で動作させるように動作する。
第４のタイミング図２２０１０８は、第３のタイミング図２２０１０６の直ぐ右に示されており、複数（例えば、３つよりも多い）「バンプ」は、感知デバイス２２００２０に印加されるか、又は感知デバイス２２００２０から（若しくは感知デバイス２０００２０から）の複数のトリガ信号若しくはパルスが、単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときの例を表しており、ここで、「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの各々は、第１の「バンプ」が感知デバイス２２００２０に印加された後、又は第１のトリガ信号若しくはパルスが、出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加された後に発生する。第４のタイミング図２２１０８は、第４の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生する時間まで、第３のタイミング図２２０１０６と同じである。出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に、第４の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生すると、出力信号Ｑのパルスの幅が増加する（出力信号Ｑは、一定の時間期間、高信号のままである）。これにより、モータコントローラ２２０００２は、Ｑ出力信号が高い限り（例えば、第４の「バンプ」、トリガ信号若しくはパルスの後の時間Ｔ）、モータを「高速」の速度で動作させ続ける。非同期カウンタ２２０００８は、出力信号Ｑ２の立ち下がりエッジ上にリセットされる。
非同期カウンタ２２０００８は、この第４の変化（例えば、３から４へのカウントの変化）を認識し、非同期カウンタ２２０００８の第２の出力端子２２００４４における出力信号Ｑ１のパルスの幅を延長するように、かつ非同期カウンタ２２０００６の第１の出力端子２２００４２における出力信号Ｑ０の第２のパルスの持続時間を短縮するように動作する。
タイミング図２２０１０８に示されるように、追加の「バンプ」（例えば、第５の「バンプ」、第６の「バンプ」など）が、感知デバイス２２００２０又に印加されるか、又は感知デバイス２２００２０から（又は感知デバイス２０００２０から）の追加のトリガ信号若しくはパルス（例えば、第５のトリガ信号若しくはパルス、第６のトリガ信号若しくはパルスなど）が、出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に単安定バイブレータ２２０００６の入力端子２２００２４に印加されるときに、出力信号Ｑ２のパルスの幅が、最後の「バンプ」、トリガ信号若しくはパルスが出力信号Ｑが安定状態（例えば、論理「０」状態）に戻る前に印加された後に時間Ｔが経過するまで延長される。したがって、出力信号Ｑがまだ高い間に、４つ以上の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが発生した場合、４つ以上の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスの第２、第３、第４の「バンプ」又はトリガ信号若しくはパルスが印加されるときに、モータコントローラ２２０００２は、外科用器具のモータをＴよりも大きい時間（すなわち、第２のトリガ信号若しくはパルスのリーディングエッジによって短縮された時間Ｔに時間Ｔを加えた合計）、「低速」の速度で動作させるように、次いで、最後の「バンプ」、トリガ信号若しくはパルスが出力信号Ｑが安定状態に戻る前に印加された後に時間Ｔが経過するまで、「高速」の速度で動作させるように動作する。Ｑ２出力信号は、非同期カウンタ２２０００８が出力信号Ｑの立ち下がりエッジ上でリセットされるまで高いままである。
いくつかの用途では、制御回路２２００００は、図１０２に示されるように精巧である必要はない。例えば、いくつかの用途では、モータを最初に「低速」の速度で短い時間期間動作させ、その後、モータをより速い速度に又は全速にまで加速させることが望ましい場合がある。これは、例えば、外科用器具のエンドエフェクタを関節運動させるときに有用であり得る。例えば、様々な態様によれば、外科用器具の関節運動システムのための制御回路は、「エンドオブストローク」スイッチと共に実装することができ、「エンドオブストローク」スイッチは、それがトリップされている間、関節運動モータを逆方向に動作させるが、それ以上は順方向に動作させないようにする。他の用途では、制御可能な期間、低速から高速、又は高速から低速にモータの速度を変化させることが望ましい場合がある。
図１０４は、外科用器具の制御回路２２０２００を示す。制御回路２２０２００は、組み合わせ論理回路として示されており、入力信号及び／又は波形をモータコントローラ（図１０４の簡略化の目的のために図示されていない）に提供するために利用されてもよい。制御回路２２０２００からの入力信号に応答して、モータコントローラは、外科用器具の入力デバイスが一定期間、所定の位置に保持されたときに、モータ速度を変化させるように動作する。
制御回路２２０２００は、制御回路２２０２００が、単安定マルチバイブレータ２２０２０２と、第１のインバータ２２０２０４と、第２のインバータ２２０２０６と、を含む点で図１０２の制御回路２２００００と類似しているが、制御回路２２００００の他の構成要素を含まず、異なる機能を有するという点で異なる。様々な態様によれば、制御回路２２０２００は、図１０２のモータコントローラ２２０００２と類似又は同一であり得るモータコントローラを含む。
図１０４に切り替え要素として示されている感知デバイス２２０２０８は、第１のインバータ２２０２０４の入力端子２２０２１０、第２のインバータ２２０２０６の入力端子２２０２１２、及び単安定マルチバイブレータ２２０２０２の第１の入力端子２２０２１４に接続される。様々な態様によれば、制御回路２２０２００はまた、とりわけ、トリガ、押しボタン、リミットスイッチ、位置センサ、圧力センサ、及び／又は力センサなどの切り替えデバイスとして実装されてもよい感知デバイス２２０２０８も含む。
単安定マルチバイブレータ２２０２０２は、単安定バイブレータ２２０００６と類似又は同一であり得、図１０４に示されるような抵抗器２２０２１６と、コンデンサ２２０２１８と、を含み、第１の入力端子２２０２１４はリセット入力端子２２０２２０と、第１の出力端子２２０２２２と、を含む。抵抗器２２０２１６及びコンデンサ２２０２１８は、集合的にＲＣ回路を形成する。単安定マルチバイブレータ２２０２０２の第１の出力端子２２０２２２は、モータコントローラの「モータ高速」入力端子に接続される。
第１のインバータ２２０２０４はまた、モータコントローラの「モータ減速」入力端子に接続される出力端子２２０２２４も含む。第２のインバータ２２０２０６はまた、単安定マルチバイブレータ２２０２０２のリセット入力端子２２０２２０に接続された出力端子２２０２２６も含む。
動作中、感知デバイス２２０２０８が、図１０４に示されるような開放位置から閉鎖位置へと変化し、一定の時間期間（例えば、外科用器具のユーザによって）、所定の位置に保持されるとき、「低」信号が、第１のインバータ２２０２０４の入力端子２２０２１０、第２のインバータ２２０２０６の入力端子２２０２１２、及び単安定マルチバイブレータ２２０２０２の第１の入力端子２２０２１４に印加される。第１のインバータ２２０２０４は、第１のインバータ２２０２０４の出力端子２２０２２４において「低」信号を「高」信号に反転させるように動作し、その結果、「高」信号がモータコントローラの「モータ減速」入力端子で得られ、その結果、外科用器具のモータ（例えば、関節運動モータ）が「低速」速度で動作するようになる。第２のインバータ２２０２０６はまた、第２のインバータ２２０２０６の出力端子２２０２２６において「低」信号を「高」信号に反転させるようにも動作し、その結果、「高」信号が単安定マルチバイブレータ２２０２０２のリセット入力端子２２０２２０で得られる。感知デバイス２２０２０８がその「保持」位置から解放されると、ＲＣ回路の時定数によって判定された一定の期間後、単安定マルチバイブレータ２２０２０２は、単安定マルチバイブレータ２２０２０２の出力端子２２０２２２において「高」信号（出力信号Ｑ）を生成するように動作し、その結果、モータコントローラの「高速」入力端子で「高」信号が得られる。時間定数は、例えば、およそ０．５秒～１．０秒程度であり得る。モータコントローラの「モータ高速」入力端子における「高」信号は、外科用器具のモータが「低速」の回転速度から「完全な」回転速度の「高速」にへの変化をもたらす。感知デバイス２２０２０８が閉鎖状態から開放状態に変化して戻ると（例えば、押しボタンを解放することによって）、単安定マルチバイブレータ２２０２０２のタイマーは、リセットされる。したがって、感知デバイス２２０２０８と協働して、制御回路２２０２００を利用して、制御可能な一定の時間期間、「低速」モータ速度を生成することができ、続いて、モータの速度を「高速」モータ速度に、又は「完全」モータ速度に至るまで増加させることができる。
制御回路２２０２００は、制御可能な「低速」速度、続いて「高速」速度に関連して上述されているが、制御回路２２０２００はまた、制御可能な「高速」速度、続いて「低速」速度を実現するようにも構成され得ることが理解されるであろう。制御回路２２０２００は、異なるモータ速度を生成するように構成されたソリッドステート回路と共に実装され得ることが理解されるであろう。様々な態様によれば、外科用器具は、関節運動アークの既定の部分を通過するときに関節運動モータを減速させるように構成された切り替えシステムを含むことができる。様々な態様によれば、外科用器具はまた、アンビルを比較的高速で開放位置に回転させるように構成された切り替えシステムも含むことができる。例えば、スイッチは、正の開放タブが接触する点でアンビル上に位置することができ、スイッチの閉鎖は、スイッチがトリップされたときに迅速な開放期間を引き起こすように動作することができる。様々な態様によれば、制御回路は、モータ制御回路における単一点故障を防止するように構成され得る。
上述されたように、制御回路は、電気モータに送達される電力を制御するように構成されている。いくつかの例では、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイは、モータ速度又は電流を示す比例ディスプレイとして構成することができる。例えば、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓによるＬＭ３９１４などのディスプレイドライバを利用して、電流に比例するディスプレイを駆動することができる。異なる色、異なる配置、又は異なるＬＥＤ（又は更には、ディスプレイアレイ上のいくつかのＬＥＤをスキップすること）を利用して、電流がモータシステム上の負荷に比例することを強調することができる。
図１０４Ａは、電気モータに送達されている電力を示すように構成された制御回路２２０４００を示す。制御回路２２０４００は、電源２２０４１０と、モータ制御回路２２０４２０と、ＬＭ３９１４集積回路（又は類似のディスプレイドライバ）２２０４３０と、集積回路２２０４３０上に画定された複数のゲート又は接点２２０４４０と通信するセグメント化ディスプレイ２２０４５０と、を備える。集積回路２２０４３０は、例えば、１０個の比較器と、抵抗器変倍ネットワークと、を備え、しかしながら、集積回路２２０４３０は、電気モータによって引き込まれる電流を示す目盛り付きディスプレイ（図１０４Ｂを参照）を駆動するための任意の好適な構成を備えることができる。分割されたディスプレイ２２０４５０は、１０個の発光ダイオード（ＬＥＤ）、すなわち、接点２２０４４０のうちの１つと各々通信する２２０４５１～２２０４６０を備える。制御回路２２０４００では、ＬＥＤ ２２０４５１～２２０４６０は、順方向又は逆方向のいずれかにおいて、モータによって印加／送達されるトルクに比例して、引き込まれるモータ電流に比例して点灯する。
各ＬＥＤは、電気モータに対する最大適用可能電流の１０パーセントを表す。したがって、ＬＥＤ ２２０５４１は、電気モータが利用可能な全電流の１０パーセント超を引き込んでいるとき（及びモータが低トルクを印加／送達しているとき）に点灯する。しかしながら、モータ電流引き込みが２０パーセントを超えない場合、第２のＬＥＤ ２２０４５２は点灯せず、ＬＥＤ ２２０４５３～２２０４６０も点灯しない。電気モータが利用可能な全電流の２０パーセントを超えて引き込まれるときに、第２のＬＥＤ ２２０４５２は点灯し、以下同様である。電気モータが利用可能な電流の１００％を引き込んでいるとき（及びモータが高トルクを印加／送達しているとき）に、ＬＥＤ ２２０４５１～２２０４６０の全てが点灯する。
少なくとも１つの代替的な態様では、第９及び第１０のＬＥＤ ２２０４５９及び２２０４６０などのＬＥＤのいくつかは、電気モータのオーバー駆動状態を表す。更に、１０個のＬＥＤが便利に理解可能なディスプレイを提供しているが、例えば３個のＬＥＤなど、任意の好適な数のＬＥＤを使用することができる。このような例では、第１のＬＥＤは、例えば、点灯するときに低トルク状態を表し、第２のＬＥＤは、点灯するときに中間トルク状態を表し、第３のＬＥＤは、点灯するときに高トルク状態を表す。図１０４Ａ及び図１０４Ｂは、モータによって引き込まれる電流の文脈において、モータ電流の代わりにモータ電圧を測定及び表示することによって、モータ速度の指示を提供するために、同様の回路を利用できることが理解されるであろう。
図１０４Ｃは、ハンドル２２０１００を備える外科用器具を示す。ハンドル２２０１００は、ハンドルハウジング２２０１１０と、アクチュエータと、外科用器具を動作させるように構成された制御システムと、を備える。本明細書に開示される他の外科用器具と同様に、ハンドル２２０１００の制御システムは、外科用ハブシステムと通信するように構成されている。ハンドル２２０１００は、電磁波を介して外科用ハブシステムと無線通信するように構成され得るが、ハンドル２２０１００は、音響スピーカ及び／又は外科用ハブシステムと通信するように構成された音響センサを備える。外科用ハブシステムはまた、外科用器具と通信するように外科用器具と同じ部屋に、又は少なくとも十分な聴覚範囲内にある音響スピーカ及び／又は音響センサを備える。このようなデータ通信は無線であり、例えば、ヒトの聴覚範囲内であってもなくてもよい様々なチャープを含むことができる。信号は、ヒトの聴覚範囲の上方、内部、及び／又は下方にあることができる。音響システムは、有利には、例えば、外科用器具及び／又はシステムの動作に干渉し得る電磁波を、同じ手術室で放出することに依存しない。
いくつかの例では、回路が通電される前の回路の適合性を判定するための回路を構成することが望ましい。例えば、電気外科用回路の戻り経路容量を検出し、戻り経路容量が十分でない場合、既定の局所的電流閾値を超えることなく、患者に印加される電気外科的エネルギーの量を制限することが望ましい。様々な態様によれば、接地パッドの表面積及び抵抗レベルを使用して戻り経路容量を判定し、戻り経路容量が不十分であることが判明した場合、単極生成器の出力は局所的な電流レベル閾値を下回るレベルに制限される。実際には、患者の接触品質が変化したとき、又は火傷が可能な閾値下回ったときに、出力を制限しながら、最高の効率を得るために、患者への生成器の連結を最大化し、最高の電気外科的性能を実現することが有益である。様々な態様によれば、電気外科用システムの印刷フレックス回路は、戻り経路の最大容量を定義するためにヒューズとして機能する変更区域を有する既定ゾーンを含む。
図１０５は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用システム２２０３００を示す。外科用システム２２０３００は、外科用ハブ２２０３０２と、電気外科用器具２２０３０４と、容量性戻りパッド２２０３０６と、容量性戻りパッド２２０３０６を外科用ハブ２２０３０２と接続するケーブル又はコード２２０３０８と、を含む。容量性戻りパッド２２０３０６及びケーブル若しくはコード２２０３０８は、電気外科用器具２２０３０４を介して患者に印加される電気外科的エネルギーの戻り経路を集合的に形成する。電気外科的エネルギーを患者に印加するときに、戻り経路の通電容量が、患者に印加される電気外科的エネルギーの量を取り扱うのに十分であることを確実にすることが重要である。
外科用ハブ２２０３０２は、単極生成器モジュール２２０３１０を含み、単極生成器モジュール２２０３１０は、電気外科的エネルギーの戻り経路内の電気的連続性を感知するように構成された感知デバイス（図１０６を参照）を含む。外科用ハブの様々な態様は、２０１８年３月２９日に出願された米国特許出願第１５／９４０，６２９号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」により詳細に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。電気外科用器具及び容量性戻りパッドの様々な態様は、２０１８年６月２９日に出願された米国特許出願第１６／０２４，０９０号、発明の名称「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」により詳細に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
以下により詳細に記載されるように、外科用システム２２０３００は、戻り経路の通電容量を検出し（戻り経路の連続性を感知することによって）、既定の局所的な電流閾値を超えることなく、患者に印加される電気外科用エネルギーの最大量を制限する（単極生成器モジュール２２０３１０によって送達される電気外科的エネルギーを制御することによって）ように構成されている。
図１０６は、本開示の少なくとも１つの態様による、図１０５の外科用システム２２０３００の電流及び信号経路を表す概略図２２０４００を示す。電気外科用電流は、外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０によって、患者２２０３１２に選択的に適用される電気外科用器具２２０３０４に供給される。印加された電気外科用電流は、患者２２０３１２の身体を通過し、容量性戻りパッド２２０３０６によって受容され、次いで、ケーブル又はコード２２０３０８を通って、外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０に戻って、経路を完成させ、続いて電気外科用電流を完成させる。
外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０の感知デバイス２２０３１４は、容量性戻りパッド２２０３０６と電気外科用器具２２０３０４との間の電気的連続性を感知するように、図１０６に概略的に示されているが、感知デバイス２２０３１４は、単極生成器モジュール２２０３１０内に位置付けられた感知デバイス２２０３１４を介して、容量性戻りパッド２２０３０６及びケーブル若しくはコード２２０３０８から電気外科用器具２２０３０４への電気的導通を感知することが理解されるであろう。感知デバイス２２０３１４は、連続性を監視するように動作し、戻り経路の完全性及び／又は通電容量を表す出力信号を生成するように構成されている。感知デバイス２２０３１４によって生成された出力信号は、単極生成器モジュール２２０３１０の制御システム２２０３１６に渡され、制御システム２２０３１６は、電気外科用器具２２０３０４に送達される電気外科的エネルギーの量を制御するように動作する。戻り経路の連続性が絶対値よりも小さい場合（例えば、戻り経路の完全性が絶対的に変化する場合）、制御システム２２０３１６は、既定の局所的な電流閾値を超えることなく、電気外科用器具２２０３０４に送達される電気外科的エネルギーの量を制限するように動作する。
図１０７は、本開示の少なくとも１つの態様による、患者２２０３１２の連続性レベルと、図１０５の外科用システム２２０３００の単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電気外科用電力のレベルとの間の関係を示すグラフ２２０５００を示す。患者２２０３１２の抵抗によって測定される患者２２０３１２の連続性レベルは、外科用システム２２０３００の戻り経路の連続性レベルのプロキシとして機能することができる。グラフ２２０５００は、２つの水平軸－「上側」横軸２２０５０２及び「下側」横軸２２０５０４を含む。時間ｔは、「下側」横軸２２０５０４に沿って示されているが、明瞭さのために「上側」ｘ軸２２０５０２に沿って示されていない。しかしながら、図１０７に示される垂直破線によって示されるように、「上側」横軸２２０５０２及び「下側」横軸２２０５０４は互いに整列されている。グラフ２２０５００はまた、２つの縦軸－「上側」縦軸２２０５０６及び「下側」縦軸２２０５０８も含む。外科用システム２２０３００の単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電気外科用電力のレベルは、「上側」ｙ軸２２０５０６に沿って示され、患者２２０３１２の抵抗によって測定される患者２２０３１２の連続性レベルは、「下側」ｙ軸２２０５０８に沿って示されている。
グラフ２２０５００は、単極生成器モジュール２２０３１０の最大電力閾値２２０５１０と、患者２２０３１２に適用するために電気外科用器具２２０３０４で利用可能な電位電力レベル２２０５１４と、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力レベルのユーザ設定２２０５１６と、電気外科用器具２２０３０４によって適用される電気外科的エネルギーの実際の電力レベル２２０５１８と、患者２２０３１２の抵抗によって測定される患者２２０３１２の電気的連続性２２０５２０と、を更に含む。以下により詳細に記載されるように、患者２２０３１２の連続性が変化する（検出された戻り経路の完全性の変化に対応する）と、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電気外科的エネルギーのレベルは変化する。
「下側」横軸２２０５０４の左側、及び「上側」横軸２２０５０２の左側で時刻ｔ＝０で始まり、時刻ｔ１に向かって移動し、患者２２０３１２の連続性が増加し始めると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルは増加し始める。時間ｔ１から時間ｔ２まで、患者２２０３１２の連続性が横ばいになり、相対的に一定のままになると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルは横ばいになり、相対的に一定のままになる。時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、患者２２０３１２の連続性が更に増加するにつれて、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルは更に増加し、単極生成器モジュール２２０３１０のユーザ設定２２０５１６に到達する。時間ｔ３から時間ｔ４まで、患者２２０３１２の連続性が横ばいになり、相対的に一定のままになると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力レベルは横ばいになり、相対的に一定のままになる。時刻ｔ４において、患者２２０３１２の連続性レベルが減少すると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力レベルは減少する。様々な態様による図１０７に示されるように、戻り経路の完全性の損失が検出された場合、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力を一定の時間期間オフにして（単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルがゼロに減少する）、電力が単極生成器モジュール２２０３１０によって再び供給され始めることを可能にする前に、（例えば、単極生成器モジュール２２０３１０の制御システム２２０３１６によって）戻りパスの完全性が検証されることを可能にすることができる。図１０７では、時間期間は、時間ｔ４と時間ｔ５との間の時間期間として示される待機時間ｔｗによって表される。
時間ｔ４から時間ｔ５まで、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力がゼロとして示されている間に、患者２２０３１２の連続性のレベルは横ばいになり、相対的に一定のままになる。時間ｔ５において、待機時間ｔｗに達すると、単極発生器モジュール２２０３１０への電力が復元され、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力が増加する。時間ｔ５から時間ｔ６まで、患者２２０３１２の連続性が比較的一定であり続けると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルは横ばいになり、相対的に一定のままになる。時間ｔ６において、患者の連続性レベルが再び増加すると、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力のレベルは再び増加し、この場合、ユーザ設定２２０５１６に関連付けられた電力レベルまで増加するが、それを超えることはない。時間ｔ６の後、患者２２０３１２の連続性が横ばいになり、その後、比較的一定のままであった後に、単極生成器モジュール２２０３１０によって供給される電力レベルは、ユーザ設定２２０５１６に関連付けられた電力レベルで横ばいになり、次いで、相対的に一定のままになる。
様々な態様によれば、特定の機能（例えば、関節運動）をより容易に達成するために、外科用器具は、１つ又は２つ以上のフレキシブル回路を含む。様々な態様によれば、フレキシブル回路は、（１）フレキシブル回路上の任意の振動の影響が最小化されるように、（２）固体チップ取り付け位置が流体から封止され、かつ／又は（３）フレキシブル回路が互いに容易に内部接続可能であるように構成される。様々な態様によれば、１つ又は２つ以上のフレキシブル回路の基板は、患者の組織と生体適合性であり、このようなフレキシブル回路は患者内に埋め込むことができる。様々な態様によれば、フレキシブル回路は、フレキシブル回路が組み立てられている間、フレキシブル回路からのリード線を収容するための管状部分の特徴を有することができるが、必ずしも最終的な組み立て位置にない。様々な態様によれば、電気的センサ及び／又は機械的センサをフレキシブル回路に組み込むことができる。
遮蔽は、望ましくない無線周波数（ＲＦ）干渉がフレキシブル回路の性能に影響を及ぼすことを防止するために、フレキシブル回路と一体化／内蔵することができる。特定の態様では、フレキシブル回路は、ツイストペア配線の様々な構成を含むことができる。外科用器具内の電力及び／又は信号の送信を提供することに加えて、ツイストペア配線は、１つ又は２つ以上の二次機能を提供するように構成することができる。このような二次機能としては、例えば、電磁干渉、短絡検出、及び／又は汚染検出からツイストペア配線を遮蔽することを含むことができる。
図１０８は、外科用器具のフレキシブル回路２２０６００を示す。フレキシブル回路２２０６００は、ツイストペアの導体を含み、ツイストペアの導体は、「上部」導電トレース２２０６０２と、「底部」導電トレース２２０６０４と、を含む。図１０８に示されるように、「上部」及び「底部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４は、規則的な間隔で互いに重なり合う。電流又は信号がツイストペアの導体を通して搬送されるとき、「上部」及び「底部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４の重なり合った構成は、外部電磁場からの電位干渉から、電流又は信号をより良好に保護するように動作する。これは、フレキシブル回路２２０６００の主要なマクロ方向が、電位干渉を引き起こし得る電磁場の源に平行である場合に特に当てはまる。
フレキシブル回路２２０６００はまた、絶縁材料の第１の層２２０６０６と、絶縁材料の第２の層２２０６０８と、絶縁材料の第３の層２２０６１０とを含む。絶縁材料の第１の層２２０６０６は、「底部」導電トレース２２０６０４の「下」に位置付けられる。第２の層２２０６０８は、「底部」導電トレース２２０６０４の「上」及び「上部」導電トレース２２０６０２の「下」（すなわち、「上部」及び「底部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４間）に位置付けられる。第３の絶縁層２２０６１０は、「上部」導電トレース２２０６０２の「上」に位置付けられる。様々な態様によれば、「底部」導電トレース２２０６０４は、絶縁材料の第１の層２２０６０６上に直接形成され、「上部」導電トレース２２０６０２は、絶縁材料の第２の層２２０６０８又は絶縁材料の第３の層２２０６１０のいずれかに直接形成される。様々な態様によれば、第１の層２２０６０６、第２の層２２０６０８、及び第３の層２２０６１０は各々、例えば、ポリイミドなどのポリマーを含む。
図１０９は、図１０８のフレキシブル回路２２０６００の断面図を示す。「上部」及び「底部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４上に示される斜線領域は、「上部」及び「下部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４が互いに重なる領域を表す。図１０９に示されるように、源２２０６１２が電磁場２２０６１４（電磁場線として示される）を生成すると、「上部」及び「底部」導電トレース２２０６０２、２２０６０４の重なり合った構成は、電磁場２２０６１４を遮断又は阻止するように動作し、これは、特に破線２２０６１６の方向に沿って電位干渉を引き起こす可能性がある。様々な態様によれば、ツイストペアの導体を有するフレキシブル回路以外のフレキシブル回路は、上述の二次機能を提供するように構成することができる。
図１１０は、外科用器具のフレキシブル回路２２０７００を示す。フレキシブル回路２２０７００は、第１の複数の導電トレース２２０７０２と、第２の複数の導電トレース２２０７０４と、を含み、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４は、フレキシブル回路２２０７００の異なる層に位置付けられる。フレキシブル回路２２０７００はまた、絶縁材料の第１の層２２０７０６と、絶縁材料の第２の層２２０７０８と、絶縁材料の第３の層２２０７１０と、絶縁材料の第４の層２２７１２と、絶縁材料の第５の層２２７１４と、も含む。絶縁材料の第１の層２２０７０６は、第２の複数の導電トレース２２０７０４の「下」に位置付けられる。第２の層２２０７０８は、第２の複数の導電トレース２２０７０４の「上」、及び第１の複数の導電トレース２２０７０２の「下」（すなわち、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４間）に位置付けられる。第３の絶縁層２２０６１０は、第１の複数の導電トレース２２０７０２の「上」に位置付けられる。様々な態様によれば、第２の複数の導電トレース２２０７０４は、絶縁材料の第１の層２２０７０６上に直接形成され、第１の複数の導電トレース２２０７０２は、絶縁材料の第２の層２２０７０８又は絶縁材料の第３の層２２０７１０のいずれかに直接形成される。様々な態様によれば、第１の層２２０７０６、第２の層２２０７０８、第３の層２２０７１０、第４の層２２０７１２、及び第５の層２２０７１４は各々、例えば、ポリイミドなどのポリマーを含む。
図１１１を参照すると、フレキシブル回路２２０７００は、第１の遮蔽層２２０７１６、第２の縦遮層２２０７１８、及び縦遮蔽部２２０７２０を更に含む。縦遮蔽部２２０７２０は、絶縁材料の第１、第２、及び第３の層２２０７０６、２２０７０８、２２０７１０内のビアを通じて形成される。第１の遮蔽層２２０７１６、第２の遮蔽層２２０７１８、及び縦遮蔽部２２０７２０は、外部電磁場からの電位干渉から、第１及び／又は第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４を通じて搬送される電流又は信号をより良好に保護するように集合的に動作する。第１の遮蔽層２２０７１６は、絶縁材料の第３の層２２０７１０の「上」、絶縁材料の第５の層２２０７１４の「下」（すなわち、絶縁材料の第３及び第５の層２２０７１０、２２０７１４間）に位置付けられる。第２の遮蔽層２２０７１８は、絶縁材料の第４の層２２０７１２の「上」、及び絶縁材料の第１の層２２０７０６の「下」（すなわち、絶縁材料の第５及び第１の層２２０７１２、２２０７０６間）に位置付けられる。縦遮蔽部２２０７２０は、第１及び第２の遮蔽層２２０７１２、２２０７１４に接続され、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４の「左」及び「右」側を取り囲む。第１の遮蔽層２２０７１２が第２の複数の導電トレース２２０７０４の「底部」を覆い、第２の遮蔽層２２０７１４が第１の複数の導電トレース２２０７０２の「上部」を覆うように、第１の遮蔽層２２０７１２、第２の遮蔽層２２０７１４、及び縦遮蔽部２２０７２０は、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４の断面を取り囲む電磁遮蔽部を形成するように集合的に協働する。
上記に加えて、フレキシブル回路２２０７００は、遮蔽トレース２２０７２２（図１１１を参照）を更に含むことができ、遮蔽トレース２２０７２２は、第１の遮蔽層２２０７１２、第２の遮蔽層２２０７１４、縦遮蔽部２２０７２０、及びトレース遮蔽部２２０７２２が、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４の長さを取り囲む電磁遮蔽部を形成するように集合的に協働するように、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４の「左」及び「右」側の長さに沿って横並びに位置付けることができる。絶縁材料の第１、第２、第３、第４、及び／又は第５の層２２０７０６、２２０７０８、２２０７１０、２２０７１２、２２０７１４の位置及び構成は、第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４間、並びに／又は電磁遮蔽部と第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４との間に短絡保護を提供するという二次機能を提供する。第１及び第２の複数の導電トレース２２０７０２、２２０７０４の長さを効果的に取り囲むことによって、第１の遮蔽層２２０７１２、第２の遮蔽層２２０７１４、縦遮蔽部２２０７２０、及びトレース遮蔽部２２０７２２は、フレキシブル回路２２０７００を外部電磁場からの電位干渉から保護するように集合的に動作する。
上記に加えて、外科用器具のフレックス回路は、例えば、外科用器具及び／又は隣接する外科用器具内の構成要素から電磁干渉（electromagnetic interference、ＥＭＩ）を吸収、分配、及び／又は他の方法で対処するように構成された構成要素を備えることができる。図１１１Ａを参照すると、回路フレックス回路２１９５２０は、シャフトシュラウド２１９５１０に沿って延在し、特定の例では、例えば、２１９５９０などのＥＭＩ放出構成要素に近接して通過する。フレックス回路は、必要に応じて、例えば、フェライト、インダクタ、コンデンサ、及び／又はスナバネットワークなどの構成要素２１９５５０を更に備える。ＥＭＩを吸収する負担が複数の構成要素にわたって共有される場合、より小さい構成要素を使用することができる。特定の例では、構成要素２１９５５０は、フレックス回路２１９５２０内の２つ以上の導電トレース２１９５３０間にブリッジ又は延在する。
短絡検出及び／又は汚染検出を提供するために提供する側面は、本明細書中の図１０１Ａ及び図１０１Ｂを参照して記載される。
外科用器具の制御回路を利用して、外科用器具の１つ又は２つ以上のモータ駆動システムを制御することができる。このようなモータ駆動システムは、例えば、エンドエフェクタ閉鎖システム、エンドエフェクタ関節運動システム、及び／又は発射システムを含むことができる。いくつかの例では、モータ駆動システムを制御するためにモータ駆動システムのパラメータを利用することが有益である。例えば、以下により詳細に記載されるように、モータ駆動システムに関連付けられた音響データ、振動データ、及び／又は加速度データなどのパラメータは、例えば、モータ駆動システムの１つ又は２つ以上の構成要素が劣化を経験している、損傷状態で動作している、及び／又は故障しそうであるという指示を提供することができ、これらの潜在的な問題を考慮してモータ駆動システムを制御するために利用することができる。
図１１２は、外科用器具の制御回路２２１０００を示す。制御回路２２１０００は、音響測定を利用して、例えば、外科用器具の駆動モータなどの電気モータの回転速度を制御する閉ループシステムとして構成されている。電気モータの回転速度は、電気モータによって印加／送達されるトルクとは異なる関係を有する（速度及びトルクは互いに反比例し得る）ため、制御回路２２１０００はまた、例えば、外科用器具の駆動モータなどの電気モータによって印加／送達されるトルクを制御するために音響測定を利用する閉ループシステムとして構成されているとみなすこともできる。簡単にするために、制御回路２２１０００は、外科用器具の電気モータの回転速度を制御する文脈で以下に記載される。
制御回路２２１０００は、少なくとも１つの音響センサ２２１００２と、少なくとも１つの信号調整器２２１００４と、少なくとも１つの高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、ＦＦＴ）回路２２１００６と、少なくとも１つの周波数－電圧変換器２２１００８と、少なくとも１つの加算増幅器２２１０１０と、を含む。制御回路２２１０００は、以下により詳細に記載されるように、電気モータを制御するように構成されたモータ駆動回路２２１０２０を更に備える。様々な例では、制御回路２２１０００は、外科用器具の別の制御回路の一部を形成する。例えば、制御回路２２１０００は、例えば、外科用器具のメイン処理回路及び／若しくはメインプロセッサ、並びに／又は１つ又は２つ以上のメモリデバイスを含む制御回路の一部を形成することができる。
音響センサ２２１００２は、電気モータ２２１０１２、このモータ２２１０１２に動作可能に連結された歯車ボックス２２１０１４、２２１０１６、及び／又は歯車ボックス２２１０１４、２２１０１６に動作可能に連結された駆動トレーン２２１０１８に関連付けられた音響情報を、振動エネルギーの形態で感知するように構成されている。電気モータ２２１０１２は、歯車ボックス２２１０１４、２２１０１６、及び駆動トレーン２２１０１８は、外科用器具の駆動システムを集合的に形成する。したがって、音響センサは、外科用器具の駆動システムのパラメータを測定するように構成されているとみなすことができる。様々な例では、音響センサ２２１００２は、例えば、モータ２２１０１２、歯車ボックス２２１０１４、２２１０１６、及び／又は駆動トレーン２２１０１８から放出される音波によって伝達される音響力に応答する圧電ピックアップを備える。音響センサ２２１００２は、音波からの機械的エネルギーを、音響センサ２２１００２の回路内の電気信号又は電圧電位の形態で電気的エネルギーに変換するように構成されている。特に、音響センサ２２１００２によって感知される音響情報は、人間の聴力の範囲内の振動に限定されない。人間の聴力の範囲を上回るか又は下回る振動はまた、音響センサ２２１００２によって感知され、電気エネルギーに変換され得る。
上記に加えて、歯車ボックス２２１０１４、２２１０１６は、電気モータ２２１０１２の出力速度よりも遅い回転出力を生成するように構成された減速歯車ボックスを備える。その結果、電気モータ２２１０１２及び駆動トレーン２２１０１８は、異なる速度で回転し、したがって、異なる音響シグネチャを有する。第１の歯車ボックス２２１０１４の入力は電気モータ２２１０１２の速度で回転し、一方、第１の歯車ボックス２２１０１４の出力は電気モータ２２１０１２よりも遅い速度で回転し、したがって、第１の歯車ボックス２２１０１４は、電気モータ２２１０１２とは異なる音響シグネチャを有する。同様に、第２の歯車ボックス２２１０１６の入力は、第１の歯車ボックス２２１０１４の出力速度で回転し、第２の歯車ボックス２２１０１６の出力は、その入力とは異なる速度で回転する。したがって、第２の歯車ボックス２２１０６は、第１の歯車ボックス２２１０１４とは異なる音響シグネチャを有する。これらの音響シグネチャの各々は、それぞれの構成要素の速度に関連する波長及び振幅／大きさを含む周波数成分を有する。
信号調整器２２１００４は、音響センサ２２１００２から音響情報（例えば、電気信号又は電圧電位）を受信し、音響情報を別の種類の電気信号に変換するように構成されている。例えば、様々な例では、信号調整器２２１００４は、音響センサ２２１００２からの電気信号の大きさを増幅したり、音響フィルタ２２１００２からの電気信号内のノイズをフィルタリングしたりしてもよい。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路２２１００６は、信号調整器２２１００４からの電気信号を分析し、時間領域から周波数領域の表現に電気信号を変換するＦＦＴアルゴリズムを実行する。様々な例では、外科用器具のメイン処理回路は、ＦＦＴアルゴリズムを実行することができる。変換された電気信号は、周波数成分信号とみなすことができる。周波数－電圧変換器２２１００８は、ＦＦＴ回路２２１００６によって提供される周波数成分信号を比例電圧信号に変換するように構成されている。比例電圧信号は、加算増幅器２２１０１０に入力されるフィードバック信号として使用される。加算増幅器２２１０１０は、モータコントローラ２２１０１８によって提供されるモータ速度指令信号（電圧信号である）と比例電圧信号を比較し、必要に応じてモータ速度命令信号を調節する。例えば、周波数－電圧変換器２２１００８からの比例電圧信号がモータコントローラ２２１０１８によって提供されるモータ速度命令信号と同じである場合、モータ速度命令信号の調節は必要とされない。しかしながら、周波数－電圧変換器２２１００８からの比例電圧信号が、モータコントローラ２２１０１８によって提供されるモータ速度命令信号とは異なる場合（例えば、それよりも小さいか又はそれよりも大きい）場合、加算増幅器２２１０１０は、モータが所望の回転速度を実現することができるようにモータ速度コマンド信号を増幅又は減少させる。調節されたモータ速度指令信号は、モータに電圧を提供するように動作するモータ駆動回路２２１０２０に送られ、電圧は、調節されたモータ速度命令信号によって呼び出されるモータの所望の回転速度に従って変化する。様々な例では、モータコントローラ２２１０１８及び／又はモータ駆動回路２２１０２０は、制御回路２２１０００の一部であるか、又は制御回路２２１００と通信する別個の回路を備えることができる。特定の例では、モータコントローラ２２１０１８及び／又はモータ駆動回路２２１０２０は、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路の一部である。
上記に加えて、制御回路２２１０００は、単一の音響センサを使用して、外科用器具の様々な電気モータ、歯車ボックス、及び／又は駆動トレーンの異なる音響シグネチャ間で区別するように構成されている。様々な他の例では、制御回路２２１０００は、複数の音響センサ２２１００２を備えることができる。少なくとも１つのこのような例では、各音響センサ２２１００２は、例えば、電気モータ、歯車ボックス、又は駆動トレーンなどの外科用器具の単一の構成要素の音波をピックアップするために排他的に専用である。いずれの場合も、外科用器具の回転可能な構成要素のそれぞれの音響シグネチャのベースラインは、外科用器具の組み立て中に確立することができ、このようなベースラインは、感知された音響シグネチャを正しい構成要素と関連付けるための制御回路２２１０００の基準として機能し、また、外科用器具が正常に動作しているか否かを判定する。更に、このように１つ又は２つ以上の音響センサ２２１００２を利用することによって、例えば、使用中に、モータ及び／又は歯車ボックスの速度を感知／測定することができ、並進可能部材による移動の開始を検出することができ、かつ／又は並進可能部材による移動の終了を検出することができる。
様々な例では、上記に加えて、音響情報を利用することにより、モータ速度の遠隔感知が可能になり、それによって、例えば、直接連結されたセンサ及び／又はエンコーダの必要性を排除する。様々な例では、音響センサ２２１００２のコストは、エンコーダ及びエンコーダを支持するためのアセンブリ、配線、及び電子機器よりも大幅に小さくすることができる。更に、音響センサ２２１００２及びＦＦＴ回路２２１００６は、他のシステムからの読み取りを確認する冗長システムの一部であり得る。このような構成は、リスクを軽減するために有用であり得、例えば、単一点故障耐性設計を作成することができる。更に、上述のように、音響センサ２２１００２及びＦＦＴ回路２２１００６は、外科用器具の駆動構成要素の故障、摩耗などの様々な指示を提供することができる。駆動トレーンの故障の検出に関する更なる詳細は、例えば、２０１６年４月１８日に出願された米国特許出願第１５／１３１，９６３号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（現在の米国特許出願公開第２０１７／０２９６１７３号）に見出すことができ、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。２０１６年２月１２日に出願された米国特許出願第１５／０４３，２８９号、発明の名称「ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ ＦＯＲ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＮＧ ＦＯＲ ＤＲＩＶＥＴＲＡＩＮ ＦＡＩＬＵＲＥ ＩＮ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」（現在は、米国特許出願公開第２０１７／０２３１６２８号）の開示の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
制御回路２２１０００は、音響センサ２２１００２に関して上述されたが、モータ速度制御を提供するために、外科用器具の他のパラメータを感知／測定することができることを理解されたい。例えば、加速度計及び／又は振動センサを、音響センサ２２１００２に加えて、又はその代わりに利用して、外科用器具のモータ駆動システムに関連付けられた加速度データ、振動データなどを感知／測定することができる。このようなデータは、以下により詳細に記載されるように、モータの回転速度を制御するために利用することができる。
上記に加えて、制御回路２２１０００の機能は、外科用器具の駆動構成要素の分解及び／又は故障を識別するための１つ又は２つ以上の方法を実施するために利用される。このような駆動構成要素としては、例えば、モータ２２１０１２、第１の歯車ボックス２２１０１４、第２の歯車ボックス２２１０１６、及び／又は駆動トレーン２２１０１８は、例えば、ラックアンドピニオン２２１０２２（図１１５を参照）構成を含むことができる。
図１１３は、外科用器具の構成要素の劣化又は故障を識別するための方法２２１１００を示す。初期工程、すなわち、工程２２１１０２として、モータ２２１０１２、第１の歯車ボックス２２１０１４、第２の歯車ボックス２２１０１６、及び／又は駆動トレーン２２１０１８のそれぞれの音響シグネチャのベースライン測定が行われる。工程２２１１０４で、ＦＦＴ回路２２１００６は、それぞれの音響シグネチャのベースライン測定値を表す周波数成分信号を生成する。このシーケンスは、様々な速度及び負荷条件に対して、任意の数の異なる回数繰り返すことができる。図１１４を参照すると、グラフ２２１２００は、少なくとも１つの例では、構成要素によって分解されたそれぞれの音響シグネチャのベースライン測定値を表す周波数成分信号を示す。より具体的には、グラフ２２１２００は、モータ２２１０１２の周波数プロファイル２２１０１２ａ、第１の歯車ボックス２２１０１４の周波数プロファイル２２１０１４ａ、第２の歯車ボックス２２１０１６の周波数プロファイル２２１０１６ａ、及び駆動トレーン２２１０１８の周波数プロファイル２２１０１８ａを示す。図１１４の複合周波数プロファイルに示されるように、周波数プロファイル２２１０１２ａ、２２１０１４ａ、２２１０１６ａ、及び２２１０１８ａのいずれも互いに重なり合わず、しかしながら、隣接する周波数プロファイル間に部分的な重なりが存在する状況が生じる場合がある。これらの周波数プロファイル、又はそれらのそれぞれの成分信号は、例えば、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路のソリッドステートメモリデバイスなどの１つ又は２つ以上のメモリデバイスに記録及び記憶される。記憶された周波数プロファイルは、制御回路２２１０００によってアクセスすることができる。以下でより詳細に記載されるように、「ベースライン」周波数成分信号は、外科用器具のモータ駆動システムが何らかの劣化又は故障を経験したかどうかを判定するために利用される。
ベースライン周波数成分信号が確立され、工程２２１４０４で記録された後、外科用器具はその後操作され、工程２２１１０６において、外科用器具のそのような動作に関連付けられた音響シグネチャの周波数プロファイルが判定され、外科用器具の動作中に監視される。外科用器具の動作に関連付けられた周波数プロファイルは、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路２２１０００及び／又は制御回路によって監視され得る。工程２２１０１８において、周波数プロファイルは、ＦＦＴ回路２２１００６によってそれらのそれぞれの周波数成分信号に変換される。工程２２１１１０において、工程２２１１０８からのそれぞれの周波数成分信号を、工程２２１１０４からのベースライン周波数成分信号と比較して、モータ駆動システムの構成要素のいずれかが何らかの劣化を経験しているかどうかを判定する。この比較は、例えば、外科用器具のメインプロセッサ及び／又は外科用器具のアルゴリズムを含む制御回路によって、制御回路２２１０００によって実装することができる。図１１５のグラフ２２１３００に示されるように、第２の歯車ボックス２２１０１６の周波数成分信号は、工程２２１４０４において確立されたベースラインから逸脱したときに、第２の歯車ボックス２２１０１６に対する可能な疲労及び／又は損傷を示す。確立されたベースラインからの一定量の逸脱が予想され、すなわち正常であり、したがって、劣化及び／又は故障を示すものではないことを理解されたい。この目的のために、制御回路２２１０００は、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路、及び／又はアルゴリズムは、ベースラインからの非結果的な逸脱と、ベースラインからの結果的な逸脱との間を区別するために、１つ又は２つ以上の所定の閾値を利用する。
方法２２１１００は、モータ２２１０１２、第１の歯車ボックス２２１０１４、第２の歯車ボックス２２１０１６、及び／又は駆動トレーン２２１０１８の劣化又は故障を判定する文脈で記載されたが、方法２２１１００はまた、外科用器具の他の構成要素の劣化又は故障を判定するためにも利用できることを理解されたい。
図１１６は、外科用器具の駆動構成要素の劣化又は故障を識別するための方法２２１４００を示す。初期工程として、モータ２２１０１２によって引き込まれる電流のベースライン測定は、工程２２１４０２において経時的に行われる。ベースライン電流測定は、例えば、電流センサ回路などによって任意の好適な方法で行うことができ、外科用器具のモータ駆動システムが通常の様式で動作しているとき、すなわちモータ２２１０１２、歯車ボックス２２１０１４及び２２１０１６、並びに駆動トレーン２２１０１８がまだいかなる劣化及び／又は損傷も経験していないときに、モータ２２１０１２によって引き込まれている電流の量の指示を提供することができる。工程２２１４０４において、ＦＦＴ回路２２１００６と類似又は同一であり得るＦＦＴ回路は、モータ２２１０１２によって引き込まれる電流のベースライン測定値を表す周波数成分信号を生成する。このシーケンスは、様々な速度及び負荷条件に対して、任意の数の異なる回数繰り返すことができる。以下でより詳細に記載されるように、「ベースライン」周波数成分信号を利用して、外科用器具のモータ駆動システムが何らかの劣化又は故障を経験したかどうかを判定することができる。
工程２２１４０４の後、モータ２２１０１２によって引き込まれる電流は、例えば工程２２１４０６において電流センサ回路によって感知／測定され、工程２２１４０８においてＦＦＴ回路によってそれぞれの周波数成分信号に変換される。工程２２１４１０において、工程２２１４０８からのそれぞれの周波数成分信号を、工程２２１４０４からのベースライン周波数成分信号と比較して、モータ駆動システムの構成要素のいずれかが何らかの劣化を経験しているかどうかを判定する。この比較は、例えば、外科用器具のメインプロセッサ及び／又は外科用器具のアルゴリズムを含む制御回路によって、制御回路２２１０００によって実施することができる。様々な例では、制御回路２２１０００は、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路及び／又はアルゴリズムは、例えば、歯車ボックスの歯車上のチップ化された歯などの回転故障を示し得る周波数で反復的な事象を探す。
図１１７を参照すると、グラフ２２１５００は、モータ２２１１０２によって引き込まれる電流のベースライン測定値２２１５０２（実線）及び後続の測定値２２１５０４（破線）を示す。グラフ２２１５００はまた、モータ２２１１０２によって引き込まれる電流のベースライン測定値及び後続の測定値を表すベースライン周波数成分信号２２１５０６（前方スラッシュバー）及び後続の周波数成分信号２２１５０８（後方スラッシュバー）も示す。グラフ２２１５００は、２つの水平軸－「上側」横軸２２１５１０及び「下側」横軸２２０５１２を含む。時間ｔは、「上側」横軸２２１５１０に沿って示され、周波数Ｈｚは「下側」横軸２２１５１２に沿っている。グラフ２２１５００はまた、２つの縦軸－「上側」縦軸２２０５１４及び「下側」縦軸２２１５１６も含む。電流は、「上側」縦軸２２０５１４に沿って示され、高速フーリエ変換の大きさは、「下側」縦軸２２１５１６に沿って示される。以下に記載されるように、この情報は、外科用器具のメインプロセッサ及び／又は外科用器具のアルゴリズムを含む制御回路２２１０００によって使用され、反復的な異常な電流の引き込み及び／又は音響事象を評価する。
再び図１１７を参照すると、破線２２１５０４によって表される後続の電流測定値は、モータ２２１０１２によって経験される異常事象の３つの異なる例を示す。これらの異常事象は、モータ電流引き込みにおけるスパイクを含み、破線２２１５０４の３つのピークによって表される。制御回路２２１０００、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路、及び／又はアルゴリズムは、ベースライン電流引き込みピークと異常電流引き込みピークとを区別するように動作する。少なくとも１つの例では、アルゴリズムは、電流引き込みがベースライン電流引き込みに対する閾値差を超えるときに、異常電流引き込みピークが発生したと判定する。様々な例では、閾値差は、例えば、ベースライン電流引き込みの５０％である。他の例では、閾値差は、例えば、ベースライン電流引き込みの１００％であるが、任意の好適な閾値を使用することができる。様々な例では、アルゴリズムは、モータ電流引き込み閾値のみを使用して、異常事象が発生したかどうかを判定することができる。特定の例では、アルゴリズムは、異常事象を評価するためのモータ電流引き込み閾値に加えて、他のパラメータを使用することができる。例えば、アルゴリズムは、異常事象間の時間を使用して、異常事象が反復的であるかどうかを判定することができる。反復する事象間の反復する時間期間がアルゴリズムによって確立され得る場合、アルゴリズムは、電流ピークが閾値を超えない場合であっても、駆動システム内の回転構成要素のうちの１つに劣化及び／又は損傷が存在し得ると判定することができる。これにより、反復事象間に確立された時間期間がないことは、必ずしも劣化及び／又は損傷が発生していないことを示すものではない。その代わりに、このような例では、劣化及び／又は損傷の早期の指示とすることができる。少なくとも１つの例では、ピーク間の一貫した時間期間が確立され得る場合、モータ電流引き込みが異常であるかどうかを判定するための閾値がより低くなる。これに応じて、一貫した時間期間が確立されない場合、閾値はより高くなる。
特に、上述の異常電流引き込みは、ベースライン音響周波数プロファイルの対応する変化に対応しても、対応しなくてもよい。例えば、図１１７では、ベースライン電流及び後続の電流の周波数成分は、上述の３つのモータ電流スパイク中の通常の予期される範囲内にあり、これは、破線によって区切られた３つのグループ化比較２２１５１８に示されている。しかしながら、測定されたモータ電流ピークに時間的に対応する周波数成分内に異常な反復事象も存在する場合、アルゴリズムは、駆動構成要素の劣化及び／又は損傷を示す異常なモータ電流引き込みを判定するために、より低い閾値を適用することができる。上述されたように、対応するモータ電流スパイクを伴わない周波数成分内での異常な反復事象もまた、駆動構成要素の劣化及び／又は損傷を示すことができる。図１１７は、このような異常な追加の周波数２２１５２０を描写する。異常な周波数の大きさが所定の閾値を超えるときに、アルゴリズムは、劣化及び／又は損傷が発生したと判定することができる。様々な例では、アルゴリズムは、対応するモータスパイクが存在するときの周波数の大きさに対して低い閾値を使用し、対応するモータスパイクが存在しないときの周波数の大きさに対して高い閾値を使用することができる。したがって、アルゴリズムは、対応する異常なモータ電流の引き込みの有無にかかわらず、劣化及び／又は損傷が発生したと判定することができ、またその逆も可能である。
図１１６の方法２２１４００は、モータ２２１０１２によって引き込まれる電流の比較に基づいて、モータ駆動システムの劣化又は故障を判定するという文脈で記載されたが、他の比較を利用する類似の方法もまた、外科用器具の駆動構成要素の劣化又は故障を判定するために利用され得ることが理解されるであろう。例えば、測定されたモータ負荷は、経時的に測定されたシャフト電力と比較することができ、２つの間の損失の変化を利用して、外科用器具のモータ駆動システムの構成要素に対する考えられる疲労及び／又は損傷を識別することができる。更に、方法２２１１００及び／又は方法２２１４００と類似の方法を、外科用器具の無菌バリア内の熱管理の目的で利用することができる。
図１１８は、外科用器具のモータ制御アルゴリズムを調節するための方法２２１６００を示す。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。モータ制御アルゴリズムの文脈において、モータ制御アルゴリズムは、外科用器具のモータの速度を制御するために利用される。方法２２１６００は、駆動の劣化又は故障が検出されたときはいつでも、駆動の損傷を最小限に抑えるか又は制限するために、モータ制御アルゴリズムを調節するために利用されてもよい。方法２２１６００の開始前に、方法２２１１００の方法２２１４００及び／又は類似の方法を利用して、モータ駆動システムの劣化及び／又は損傷を検出することができる。
劣化又は故障が検出された場合、再び図１１８を参照すると、外科用器具の制御回路（例えば、外科用器具のメインプロセッサを含む制御回路）は、工程２２１６０２において電気モータの速度を調節又は制御するようにモータ制御アルゴリズムを調節して、モータ駆動システムの構成要素上のノイズ、振動、及び／又は摩耗を減少するように試みる。様々な例では、速度制御は、システム上の経験されたトルク（負荷）を考慮してモータ速度を加速又は減速させるように、パルス幅変調（ＰＷＭ）デューティサイクルを調節することによって調節することができる。モータコントローラによって提供されるモータ速度命令信号の電圧を増加させるようにＰＷＭデューティサイクルを調節することにより、モータに印加される電圧を増加させるように動作し、これにより、モータ速度を増加させるように動作する。モータコントローラ２２１０１８によって提供されるモータ速度命令信号の電圧を減少させるようにＰＷＭデューティサイクルを調節することにより、モータに印加される電圧を減少させるように動作し、これにより、モータ速度を減少させるように動作する。モータ速度を減少させることにより、モータ駆動システムの音響感知をより低い周波数レベルに移動させることが可能になる。モータ速度を増加又は減少させることにより、モータ駆動システムの動作を、モータ駆動システムの自然共振すなわち自然周波数高調波から離れるように移動させることができる。
工程２２１６０２においてＰＷＭデューティサイクルが調節された後、モータ駆動システムは、モータ駆動システムの何らかの劣化又は故障が発生したかどうかを判定するために、工程２２１６０４において、モータ駆動システムを再度チェックする。判定は、方法２２１１００、方法２２１４００、及び／又は類似の方法を利用することによって行うことができる。様々な例では、このような判定は、モータ駆動システムが使用されているときはいつでも、周期的に又は連続的に行われる。工程２２１６０４において劣化又は故障が検出された場合、制御回路は、モータ制御アルゴリズムを調節して、モータ駆動システムの検出された摩耗レベルに比例して、工程２２１６０６においてモータコントローラの電流制限を調節して、更なる摩耗又は壊滅的故障の可能性を最小限に抑えるように試みる。モータによって引き込まれるために利用可能な電流の量を低下させることによって、モータによって印加／送達される力又はトルクも制限される。したがって、モータ駆動システムの検出された摩耗レベルに比例してモータコントローラの電流制限を低下させることによって、モータの電力は、モータ駆動システムの検出された摩耗レベルに比例して減少する。
工程２２１６０６においてモータコントローラ２２１１０８の電流制限が調節された後、モータ駆動システムの何らかの劣化又は故障が検出されたかどうかを判定するために、モータ駆動システムは、工程２２１６０８において再びチェックされる。判定は、方法２２１１００、方法２２１４００、又は類似の方法を利用することによって行うことができる。様々な例では、このような判定は、モータ駆動システムが使用されているときはいつでも、周期的に又は連続的に行われる。
工程２２１６０８において劣化又は故障が検出された場合、制御回路は、モータ制御アルゴリズムを調節して、工程２２１６１０において外科用器具の速度制御又はモータコントローラの電流制限の調節を振動させて、モータ駆動システムの検出された故障点に一致させて、検出された損傷を補償することを試みる。例えば、歯車上の歯が故障しているか、割れているか、又は部分的に損傷している場合、音響センサ２２１００２は、損傷から生じるカタカタという音を検出することができる。例えば、高速フーリエ変換回路２２１００６などの高速フーリエ変換回路によって提供される分解は、外乱の周期を定義することができ、次いで、モータ制御アルゴリズムは、モータコントローラの電流制限を調節することができ、モータコントローラによって提供されるモータ速度命令信号（電圧）、及び／又はその期間に同期したＰＷＭデューティサイクルを調節して、システム全体の振動及びモータ駆動システムの更なる過負荷を減少することができる。
工程２２１６１０において、外科用器具の速度制御及び／又はモータコントローラの電流制限が振動様式で調節された後、モータ駆動システムは、ステップ２２１６１２で再びチェックされて、モータ駆動システムの劣化及び／又は故障を監視する。この判定は、方法２２１１００、方法２２１４００、及び／又は類似の方法を利用することによって行うことができる。このような判定は、モータ駆動システムが使用されているときはいつでも、周期的に又は連続的に行われる。工程２２１６１２において追加の劣化又は故障が検出された場合、上述のプロセスはそれ自体を繰り返すことができ、任意の回数繰り返すことができる。以下により詳細に記載されるように、閾値を超える劣化又は故障が工程２２１６１２において検出される場合、プロセスは終了してもよい。方法２２１６００について特定の順序の工程が記載されているが、工程の順序は異なり得ることが理解されるであろう。例えば、速度制御が調節される前に、及び／又は速度制御が調節されるのと同時に、電流閾値を調整することができる。
モータ駆動システム故障が外科手術中に開始するが、モータ駆動システム又はその構成要素が完全に故障しない場合、モータ制御アルゴリズムは、モータ駆動システムの性能（例えば、速度、能力、負荷）を低下させるように動作し、臨床医が外科手術を遅延させることなく継続することを可能にし、異なる外科用器具が取得されることを可能にする。部分的故障に応答して、制御回路及び／又はアルゴリズムは、１つ又は２つ以上の警告をユーザに生成することができる。このような警告は、例えば、可聴警告、視覚警告、触覚警告、及び／又はこれらの組み合わせの形態であってもよく、例えば、外科用器具が差し迫った故障を経験するであろうこと、弛緩モードで動作されていること、及び／又は、すぐに整備される必要があることを示すことができる。制御回路及び／又はアルゴリズムはまた、外科用器具の整備が必要とされるまでどれくらいの時間が残っているかを臨床医が知るのを助けるために、損傷、損傷からの時間、及び／又は性能劣化の割合としてのカウントダウンを含むことができる。
上記に加えて、制御回路及び／又はアルゴリズムは、故障の深刻度に関する評価を提供することができる。評価は、例えば、処置への遅延及び／又は別の外科用器具を使用するコストのバランスをとりながら、患者の安全を確保する複数の決定結果を通知することができる。故障の深刻度が制御回路及び／又はアルゴリズムによって壊滅的であるとみなされる場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、適切なフィードバック生成器によって臨床医に判定を通知することができる。故障の深刻度が処置工程を完了することができないようなほぼ壊滅的であるとみなされる場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、ユーザが外科用器具を患者から安全に解放するために適切な工程を追求しなければならないことをユーザに知らせるように動作することができる。外科用器具がモータ駆動組織切断ステープル留め器具である場合、例えば、制御回路及び／又はアルゴリズムは、可能であれば、駆動モータがナイフの方向を逆にすること、及び／又はナイフを引っ込めるために手動緊急離脱に戻ることだけを可能にするように動作することができる。故障の深刻度が深刻な損傷であるが、壊滅的ではないとみなされる場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、臨床医に損傷レベルを通知し、臨床医が処置工程を完了することを可能にするように動作するが、処置工程が完了し、外科用器具が患者から安全に取り除かれた後に、外科用器具の使用を無効にすることができる。故障の深刻度が損傷しているが深刻ではないとみなされる場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、損傷が発生したこと、及び外科用器具の機能性が変更され得るが、現在の手順工程を超えて手順を継続することが可能であることを臨床医に通知するように動作することができる。
様々な例では、制御回路及び／又はアルゴリズムは、状況認識を使用して、損傷した外科用器具及び残りの手順工程のリスク評価を実施して、推奨される動作コースを臨床医に通知するように構成されている。肥満処置では、例えば、外科用ステープル留め及び切断器具が、患者の胃の一部分を横切開及びステープル留めするために使用される。特に、胃組織は、横切開及びステープル留め経路に沿って厚さが変化し得る。実際に、この経路に沿った組織厚さの変化は、通常、非常に予測可能である。胃バンドを取り除く再置換の肥満処置では、例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の最初のステープル留め発射は、胃の肛門、すなわち、胃の組織が最も厚いところにある。このような例では、結果として、外科用ステープル留め及び切断器具の駆動トレーンは、この最初のステープル留め発射中に高い負荷、応力、及び歪みを経験する可能性が高い。したがって、この第１のステープル留め発射の前に器具が何らかの方法で損傷した場合、最初のステープル留め発射は、器具を壊滅的に損傷しない場合に更に損傷し得る可能性がある。これを考慮すると、様々な例では、外科用器具は、外科用ハブシステムと通信し、外科用ハブシステムから、外科用器具がこの種類の肥満処置で使用されようとしているという通知を受信するように構成されている、無線及び／又は有線の信号送信機及び受信機を備える。このような例では、制御回路及び／又はアルゴリズムは、外科用器具の損傷状態並びに／又は外科用器具に対する現在の損傷及び更なる損傷の可能性を外科用器具のユーザに通知するように構成されている。更に、制御回路及び／又はアルゴリズムは、壊滅的故障の可能性を減少し、任意に、臨床医がより低い電流制限をオーバーライドすることを可能にするように、電気モータに利用可能な電流を制限するように構成され得る。制御回路及び／又はアルゴリズムは、追加の損傷のために、この最初のステープル留め発射後の外科用器具の駆動システムの状態を再評価するように更に構成され得る。現在の損傷が依然として許容可能な閾値を下回る場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、組織切開及びステープル留め経路を完了するために必要な外科用器具の後続のステープル発射を可能にすることができる。現在の損傷が許容可能な閾値を上回る場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、外科用器具を交換して処置を完了することを推奨することができる。したがって、外科用ハブシステムからのデータの結果として、器具は、横切開及びステープル留めされようとしている組織の厚さ、密度、及び／又は質を状況認識している。更に、外科用ハブシステムからのデータは、以前のステープル留め線の存在、胃バンドの存在、及び／又は組織瘢痕化などの胃組織を含む以前の外科手術に関するデータを含むことができ、これらは、器具によって横切開及びステープル留めされるときに、器具駆動システム上の応力を増加させることができる。制御回路及び／又はアルゴリズムは、上述のプロセスと類似の様式で動作して、器具駆動システムの現在の劣化又は損傷を評価し、臨床医にこの劣化又は損傷を通知し、外科手術を更に進める方法として、臨床医に選択肢を提供することができる。
状況認識に関する追加の「詳細は、例えば、２０１８年３月２９日に出願の米国特許出願第１５／９４０，６５４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
様々な例では、モータ駆動システムの状態は、定期的に、又は連続的に外科用ハブシステムに通信される。したがって、検出された故障の前のモータ駆動システムの状態は、外科用ハブシステムによって知られている。外科用ハブシステムは、２０１８年３月２９日出願の米国特許出願第１５／９４０，６２９号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」により詳細に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。外科用ハブシステムの制御回路及び／又はプロセッサによって実行されるアルゴリズムは、現在のケースにおける外科用器具の使用履歴、外科用器具の寿命履歴、及び外科用ハブの状況認識を利用して、現在のケースにおける外科用器具の故障の可能性、現在のケースにおける外科用器具の実際の故障をより完全に診断し、他のケースにおいて使用されている類似の外科用器具における類似の故障をより良く予測することができる。外科用ハブシステムの機能性によって提供される知識は、故障モードのより良好な理解を提供し、データ及び分析に基づいて将来の故障を予測及び／又は回避することを可能にし、ライフサイクルを改善し、将来の故障を回避するために外科用器具の改良を設計するための方向性を提供することができることが理解されるであろう。外科用ハブシステムが外科用器具の故障が差し迫っていると判定するときに、外科用ハブシステムは、外科用ハブシステムのディスプレイ及び／又はスピーカを介して、この情報を外科用器具のユーザに通信することができる。
様々な例では、外科用器具のハンドルは、外科的環境に対して改善された耐久性及び堅牢性を有するハンドル内の電気システムを提供するように構成され得る。例えば、完全に封止することができ、状態のスイッチを引き起こす力を必要としないタッチレス制御部を、ハンドルの設計に組み込むことができる。また、再使用可能なハンドルは、改善された交換式スイッチ及び制御要素が設けられてもよい。
多くの外科手術において、外科手術を完了するために、２つ以上の外科用器具が利用される。多くの例では、少なくとも２つの外科用器具を同時に患者内に位置付けることができ、２つの外科用器具が互いに接触及び／又は近接することが可能である。いくつかの状況では、これは大きな懸念を引き起こさない。外科用器具のうちの１つが電気外科用器具又は超音波外科用器具である場合などの他の状況では、例えば、別の外科用器具が電気外科用器具又は超音波外科用器具と接触しないようにすることが望ましい。
図１１９は、外科手術の環境２２２０００を示す。環境２２２０００は、第１の外科用器具２２２００２と、第２の外科用器具２２２００４と、患者２２２００６と、患者２２２００６と接触する接地パッド２２２００８と、を含む。第１及び第２の外科用器具２２２００２、２２２００４は、患者２２２００６内に、すなわち、例えば、接地パッド２２０００８上に横たわっている患者の腹腔内に位置付けられて示されている。第１の外科用器具２２２００２は、様々な異なる外科用器具のいずれであってもよい。例えば、第１の外科用器具２２２００２は、シャフト２２２０１０と、ジョー２２２０１２を備えるエンドエフェクタと、を備える、エンドカッター又は組織切断及びステープル留め器具であり得る。シャフト２２２０１０及び／又はエンドカッタ２２２００２のジョー２２２０１２の外面は、例えば、ステンレス鋼及び／又は任意の他の適切な金属などの導電性材料を含む。
第２の外科用器具２２２００４は、源から高周波電気外科的エネルギーを受信し、当該技術分野において周知の様式で高周波電気外科的エネルギーを患者２２２００６に印加することができる単極器具である。例えば、高周波電気外科的エネルギーは、第２の外科用器具２２２００４の電極先端部２２２０１３によって印加される。源は、例えば、外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０などの単極生成器であり得る。通常の状況下で、患者２２２００６に印加された電気外科的エネルギーは、患者２２２００６を通って接地パッド２２０００８まで通過し、そこで、戻り経路の導電体（図示せず）を介して電気外科的エネルギーの源に戻り、電気外科的電気回路を完成させる。
外科手術中の特定の時間に患者２２２００６内の第１の外科用器具２２２００２と第２の外科用器具２２２００４とが近接していることに起因して、外科手術中に第２の外科用器具２２２００４によって患者２２２００６に印加された過度に多くの高周波電気外科的エネルギーが、意図されたような接地パッド２２２００８とは対照的にシャフト２２２０１０及び／又はジョー２２２０１２の高い導電性のために、患者２２２００６を通って第１の外科用器具２２２００２に迂回される危険性がある。第１の外科用器具２２２００２が患者２２２００６内の第２の外科用器具２２２００４に近づくほど、過度に多くの高周波電気外科的エネルギーが、患者２２２２０６を通って第１の外科用器具２２２００２まで通過する危険性が高くなる。最悪の場合のシナリオでは、第１の外科用器具２２２００２の導電性部分が第２の外科用器具２２２００４の電極先端部と直接接触する場合、第２の外科用器具２２２００４から第１の外科用器具２２２００２へ直接、電気的短絡が確立される。
過度に多くの高周波電気外科的エネルギーが患者２２２００６を通って第１の外科用器具２２２００２まで通過する可能性を軽減するために、第２の外科用器具２２２００４は、第２の外科用器具２２２００４が患者２２２００６に全レベルの電気外科的エネルギーを印加する前に、試験電流として患者２２２００６に低電流を印加するように構成されている。試験電流源は、例えば、外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０などの単極生成器であり得る。試験電流を印加するために、第２の外科用器具２２２００４は、第２の外科用器具２２２００４のシャフト２２２０１８上に電気終端２２２０１４（図１２０、図１２１、図１２２参照）を含む。電気終端２２２０１４は、電気外科的エネルギー源及び／又は電池に電気接続され、試験電流を患者２２２００６に印加することができる。一方法では、電気終端２２２０１４は、第２の外科用器具２２２００４から患者２２２００６を通って接地パッド２２２００８に至る経路に沿った電気的連続性を判定するのに役立つ連続性センサとして利用される。様々な態様によれば、電気終端２２２０１４は、第２の外科用器具２２２００４の制御回路の一部分を形成し、制御回路及び／又はアルゴリズムを利用して、試験電流を患者２２２００６に印加することができる。
試験電流は、十分な器具－患者－パッドの連続性が上述のように存在するかどうかを適切に判定するために、例えば数ミリ秒などの短い時間期間だけ印加されてもよい。様々な態様によれば、連続性は、接地パッド２２２００８に組み込まれた感知デバイス、戻り経路のコード若しくはケーブルに組み込まれた感知デバイス、及び／又は外科用ハブ２２０３０２の単極生成器モジュール２２０３１０などの単極生成器によって判定することができる。更に、試験電流は、例えば、わずか数ミリアンペアのアンペア数を含んでもよい。試験電流の印加が、第１の外科用器具２２２００２と第２の外科用器具２２２００４との間の短絡又は有意なシャントの存在を示さない場合、制御回路は、第２の外科用器具２２２００４が、その後患者２２２００６に印加され得る完全なレベルの電気外科的エネルギーを提供することを可能にするように動作する。しかしながら、試験電流の印加が、第１の外科用器具２２２００２と第２の外科用器具２２２００４との間に短絡又は有意なシャントが存在することを示す場合、制御回路は、第２の外科用器具２２２００４が完全なレベルの電気外科用エネルギーが提供されることを防止するように動作し、器具２２２００２及び２２２００４が、それらの間の短絡又はシャントを排除するために十分に分離されるまで、第２の外科用器具２２２００４が完全なレベルの電気外科的エネルギーを患者２２０００６に印加することを効果的に阻止又は停止する。様々な態様によれば、試験電流はまた、外科手術全体にわたって周期的又は連続的に印加することができ、外科手術中に患者２２２００６に印加される電気外科的エネルギーは、第１の外科用器具２２２００２と第２の外科用器具２２２００４との間の短絡及び／又は有意なシャントの感知及び／又は検出に基づいて、減少するか又は更に中断することができる。
図１２０～図１２２を参照すると、電気終端２２２０１４から放出されるものとして示される信号２２２０１６は、電気終端２２２０１４から出る試験電流の表現である。電気終端２２２０１４は、第２の外科用器具２２２００４のシャフト２２２０１８上に位置付けられているものとしてのみ示されているが、電気終端２２２０１４はまた、第２の外科用器具２２２００４の本体２２２０２０上にも位置付けられる。このような構成は、例えば、第２の外科用器具２２２００４の本体２２２０２０から、第１の外科用器具２２２００２のシャフト２２２０１０及び／又はジョー２２２０１２、並びに第２の外科用器具２２２００４のシャフト２２２０１８から、第１の外科用器具２２２００２のシャフト２２２０１０及び／又はジョー２２２０１２への潜在的な漏れ経路を提供する。
図１２３は、外科用器具２２２００４の漏れ電流２２２１０２と、外科用環境２２２０００内の他の物体の外科用器具２２２００４との近接性との関係を示すグラフ２２２１００を示している。時間Ｔは横軸２２２１０４に沿って示され、漏れ電流は縦軸２２２１０６に沿って示される。第２の外科用器具２２２００４からおよそ５センチメートル以内に空気以外の何もない場合、第２の外科用器具２２２００４からの電流損失は、もしあるとしても、ほとんどない。実際に、このような例における電流損失は、外科用器具２２２００４が患者又は別の外科用器具と接触していないと外科用器具２２２００４の制御回路によって解釈され得る第１の閾値を下回る。外科用器具２２２００４は、例えば、制御回路と通信する、外科用器具２２２００４のスクリーン上の光及び／又は記号などの第１のインジケータを更に備え、第１のインジケータは、制御回路によって作動されたときに、外科用器具２２２００４が、例えば、それが患者の組織に影響を及ぼし得る、並びに／又は別の外科用器具に対して短絡及び／若しくは接触し得る位置にないことを臨床医に示す。少なくとも１つの例では、第１のインジケータは、例えば緑色ＬＥＤを備える。
図１２３を再び参照すると、外科用器具２２２００４が患者に近接して移動すると、漏れ電流は、第１の閾値を上回って増加する。少なくとも１つのこのような例では、例えば、近接はおよそ３ｃｍであり得る。外科用器具２２２００４は、例えば、外科用器具２２２００４のスクリーン上の光及び／又は記号などの第２のインジケータを更に備え、第２のインジケータは、漏れ電流が第１の閾値を超えるときに制御回路によって起動される制御回路と通信する。少なくとも１つの例では、第２のインジケータは、例えば黄色ＬＥＤを備える。第２のインジケータの作動は、外科用器具２２２００４が患者組織に影響を及ぼし得る位置にあり得ることを臨床医に示す。しかしながら、漏れ電流は依然として第２の閾値を下回っているので、例えば、外科用器具２２２００４のスクリーン上の光及び／又は記号などの、制御回路と通信する第３のインジケータは作動されない。このような例では、臨床医は、外科用器具２２２００４が、例えば、別の外科用器具に対して短絡及び／又は接触する位置にないことを理解することができる。少なくとも１つの例では、第３のインジケータは、例えば赤色ＬＥＤを備える。外科用器具２２２００４が患者と接触しているが、別の外科用器具と接触していないときに、漏れ電流は、以下に記載されるように、外科用器具２２２００４が別の外科用器具に近接して移動されない限り、第１の閾値を超えているが、依然として第２の閾値を下回っている。
図１２３を再び参照すると、外科用器具２２２００４が別の外科用器具に近接して移動するときに、漏れ電流は、第２の閾値を上回って増加する。少なくとも１つのこのような例では、例えば、近接はおよそ３ｃｍであり得る。このような例では、外科用器具２２２００４の制御回路は、第３のインジケータを作動させる。このような例では、臨床医は、外科用器具２２２００４が、例えば、別の外科用器具に対して短絡及び／又は接触する位置あり得ることを理解することができる。外科用器具２２２００４が、例えば、およそ１ｃｍ以内など、別の外科用器具に更に近接して移動するときに、電流漏れは著しく増加し得る。このような例では、制御回路は、例えば、制御回路と通信する外科用器具２２２００４内のスピーカを介して可聴警告を生成することができる。このような可聴警告はまた、外科用器具２２２００４が他の外科用器具と接触するときにも生成され得る。外科用器具２２２００４が他の外科用器具から離れるように移動し、漏れ電流が減少すると、制御回路は、可聴警告を停止する。漏れ電流が第２の閾値を下回る場合、制御回路は、第３のインジケータを停止する。漏れ電流が第１の閾値を下回る場合、制御回路は、第２のインジケータを停止する。上記の結果として、臨床医は、その環境に対する外科用器具２２２００４の位置決付けを理解することができる。
望ましくない接触の誤った警告を軽減するために、１つに、第２の外科用器具２２２００４と患者２２２００６の身体又はトロカールとの間、２つに、第２の外科用器具２２２００４と患者２２２００６の標的組織との間、並びに３つに、第２の外科用器具２２２００４及び第１の外科用器具２２２００２又は外科手術の環境２２２０００内の別の外科用器具との間の接触を区別するために利用され得る閾値を確立することが有益である。
図１２４は、外科手術中の第２の外科用器具２２２００４の試験電流の直流（ＤＣ）出力電圧２２２２０２を示すグラフ２２２２００を示す。外科手術の時間ｔは、横軸２２２２０４に沿って示され、試験電流の電圧ｖは、縦軸２２２２０６に沿って示されている。時間ｔ１において、試験電流の電圧２２２２０２は、第２の外科用器具２２２００４が患者に挿入されるときに、第２の外科用器具２２２００４トロカールと接触するを示すｖ１電圧閾値２２２２０８を超える。次いで、試験電流の電圧ｖは、第２の外科用器具２２２０１４の連続性センサ２２２０１４がトロカールを通過するときに、短い時間期間、上向きにスパイクする。その後、センサ２２２０１４がトロカールを通過し、第２の外科用器具２２２００４が更に患者に挿入されると、試験電流の電圧は、より低いレベルに戻る。時間ｔ２において、試験電流の電圧２２２２０２は、第２の外科用器具２２２００４が患者２２２００６の組織と接触するか又は近接していることを示すｖ２電圧閾値２２２２１０を超える。その後、電圧２２２２０２は、外科用器具２２２００４が患者組織に対して移動及び操作されるときに、ｖ２電圧閾値２２２１０を上回ったままである。時間ｔ３において、試験電流の電圧２２２２０２は、第２の外科用器具２２２００４が外科手術の環境２２２０００内で第１の外科用器具２２２００４又は別の外科用器具と接触するか又は近接していることを示す、ｖ３電圧閾値２２２２１２を超える。試験電流の電圧２２２２０２は、第２の外科用器具２２２００４が隣接する器具から離れるように移動するにつれて、より低いレベルに戻る。ｖ１電圧閾値２２２２０８は、器具－トロカール接触閾値とみなすことができ、ｖ２電圧閾値２２２２１０は、器具対標的組織接触閾値とみなすことができ、ｖ３電圧閾値２２２２１０は、器具間接触閾値とみなすことができる。
様々な例では、制御回路及び／又はアルゴリズムを利用して、継続的又は連続的にＤＣ出力電圧ｖを分析することができる。制御回路及び／又はアルゴリズムは、例えば、ＤＣ出力電圧２２２２０２の大きさ、ＤＣ出力電圧２２２２０２の傾き、及び／又はＤＣ出力電圧２２２２０２の傾きの変化率を考慮する。このようなデータを使用して、制御回路及び／又はアルゴリズムは、第２の外科用器具２２２００４が実際にトロカール又は患者２２２００６の身体、患者２２２００６の標的組織、及び外科手術の環境２２２０００内の第１の外科用器具２２２００２又は別の外科用器具と接触するときの、より正確な指示を提供することができる。制御回路及び／又はアルゴリズムによって提供されるより正確な指示は、望ましくない接触の誤った警告を軽減するように動作する。
上記に加えて、様々な形態の電流漏れ又は相互作用は、外科的環境において２つ以上の外科用器具間で発生し得る。例えば、患者内に位置付けられたエンドカッターのステープルカートリッジジョーの周囲に流体が存在する場合、エンドカッターの露出した電気接点のセットは、隣接する電動ディセクタの感知に干渉し得る。したがって、隣接する電動外科用デバイス間の電気的相互作用を感知及び監視することが望ましい。様々な例では、外科用器具及び／又は電動外科用器具の相互接続された金属シャフト構成要素における１つ又は２つ以上の回路基板の電位を感知し、監視することができる。特定の例では、電位は、高周波電気外科用電力源によって感知される。少なくとも１つの例では、電位は、電動外科用器具のそれぞれの感知デバイスによって感知される。感知された電位に基づいて、電動外科用器具のそれぞれの制御回路及び／又はアルゴリズムは、電動外科用器具のいずれかが出血電流であるか、又は寄生相互作用を有しており、隣接する外科用器具を誤った信号に不注意にさらす可能性があるかどうかを判定することができる。
図１２５は、電動外科用器具２２２３００を示している。電動外科用器具２２２３００のシャフトは、電気感知グリッド２２２３０２と、電気絶縁体２２２３０４と、を含む。電気感知グリッド２２２３０２は、接地に対する電位を検出するように構成されている。電気絶縁材２２２３０４は、電気感知グリッド２２２３０２を取り囲み、電動外科用器具２２２３００の外部の環境から電気感知グリッド２２２３０２を電気的に絶縁するように動作する。少なくとも１つの例では、電気的感知グリッド２２２３０２は、感知グリッド２２２３０２に接触する流体の可能性を防止又は減少するために、シャフトのシュラウドに対して封止される。
図１２６は、本開示の少なくとも１つの態様による、図１２５の電動外科用器具２２２３００と関連付けられた電位２２２４０２を示すグラフ２２２４００を示す。時間ｔは横軸２２２４０４に沿って示され、電位ｖｅｘｔは縦軸２２２４０６に沿って示される。グラフ２２２４００の左下に沿って示される電位２２２４０２の低い値は、電動外科用器具２２２３００の内部にある電気構成要素間に何らかの寄生又は露出した電流が存在することを示している。電動外科用器具２２２３００が、例えば、別の電動外科用器具などの外部電源に近接するつれて、電位２２２４０２が増加し始める。電位２２２４０２は、電動外科用器具２２２３００が外部電源により接近するようになり、かつより近接するにつれて、ますます増加する。破線２２２４０８によって表される、増加した電位の傾きを利用して、外部電源の存在及び／又は近接を示すことができる。様々な例では、制御回路及び／又はアルゴリズムを利用して電位２２２４０２を分析することができ、電位２２２４０２の大きさ、電位２２２４０２の傾き、及び／又は電位２２２４０２の傾きの変化率を考慮に入れて、例えば、制御回路及び／又はアルゴリズムは、電動外科用器具２２２３００が外部電気源にどれだけ近接しているかの正確な判定を提供することができる。
図１２７は、第１及び第２の外科用器具２２２５０２、２２２５０４によって利用される能動的送信及び感知スキーム２２２５００を示す。第１の外科用器具２２２５０２は、「スマート」外科用器具であり、第１の外科用器具２２２５０２のシャフト２２２５１０及び／又はエンドエフェクタ２２２５１２に沿って磁気放出及び検出を提供するように集合的に動作する送信機２２２５０６（磁気送信機であり得る）及び受信回路２２２５０８を含む。第１の外科用器具２２２５０２は、ステープルカートリッジジョー及びアンビルジョーを含むエンドカッターを備えるが、任意の好適な外科用器具を備えることができる。第２の外科用器具２２２５０４は、「非送信可能な」外科用器具であり、第２の外科用器具２２２５０４のシャフト又は本体２２２５１８上で互いに対向して位置付けられた第１及び第２の感知デバイス２２２５１４、２２２５１６を含む。第２の外科用器具２２２５０４は、クランプ可能なジョーと、加えて、組織を切断及び／又は凝固するように構成された定在振動トランスデューサと通信するブレードと、を備える。第１の感知デバイス２２２５１４は、第２の外科用器具２２２５０４の「ブレード側」上に位置付けられ、第２の感知デバイス２２２５１６は、第２の外科用器具２２２５０４の「ジョー側」上に位置付けられる。第１及び第２の感知デバイス２２２５１４、２２２５１６は、例えば、磁気センサである。シャフト又は本体２２２５１８の両側に互いに対向して位置付けられることによって、第１及び第２の感知デバイス２２２５１４、２２２５１６は、第１の外科用器具２２２５０２が第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の位置及び配向を判定することを可能にする。
送信機２２２５０６及び受信回路２２２５０８は、第１の外科用器具２２２５０２のシャフト２２２５１０及び／又はエンドエフェクタ２２２５１２の長さに沿って延在する。送信機２２２５０６及び受信回路２２２５０８は、シャフト２２２５１０及び／又はエンドエフェクタ２２２５１２内の任意の好適な位置でフレキシブル回路内に位置付けられ、以下により詳細に記載されるように、連続的又は断続的に、同時にアクティブにすることができる。送信機２２２５０６は、第２の外科用器具２２２５０４の第１及び第２の感知デバイス２２２５１４、２２２５１６によって反射される磁場の形態の信号２２２５１９を送信して、同じく磁場の形態であるそれぞれの戻り信号２２２５２０、２２２５２２を形成するように構成されている。これにより、磁場以外の信号を放出し、他の態様で反射させることができる。受信回路２２２５０８は、戻り信号２２２５２０、２２２５２２を受信するように構成されている。様々な態様によれば、受信回路２２２５０８は、磁気感知デバイスを組み込んでいるか、又は考慮することができる。様々な例では、受信回路２２２５０８は、以下により詳細に記載されるように、送信機が信号２２２５１９を放出した後に、送信機２２２５０６からの応答を探すように構成されている。
様々な例では、送信機２２２５０６の磁気電源は、ランダムにシーケンス化されたオンオフパルスを生成する。換言すれば、送信機２２２５０６によって放出される磁場は周期的ではなく、代わりに、磁場は、第１の外科用器具２２２５０２の制御回路及び／又はアルゴリズムによって判定されるように、ランダムな時間に放出される。これにより、磁場は、例えば、毎秒およそ１０回の平均速度で、及び約１ｋＨｚの周波数で放出される。更に、磁場パルスの持続時間はランダム化される。パルス間で、受信回路２２２５０８は、スイッチを入れることができ、戻り信号２２２５２０、２２２５２２をリッスンするように構成することができる。受信機回路２２２５０８は、戻り信号２２２５２０、２２２５２２を受信し、戻り信号２２２５２０、２２２５２２を表す情報を第１の外科用器具２２２５０２の制御回路及び／又はアルゴリズムに渡す。制御回路はまた、送信機２２２５０６によって放出される信号２２２５１９を表す情報を有してもよい。信号２２２５１９を表す情報及び戻り信号２２２５２０、２２２５２２を表す情報に基づいて、制御回路及び／又はアルゴリズムは、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の位置及び配向を判定することができる。何らかの理由で、受信機回路２２２５０８は、戻り信号２２２５２０、２２２５２２のうちの１つのみを受信する場合、制御回路及び／又はアルゴリズムは、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の位置を判定することができるが、その配向を決定することはできないであろう。
別の磁気信号放出外科用器具が第１及び第２の外科用器具２２２５０２、２２２５０４の外科領域内に存在する場合、第１の外科用器具２２２５０２の受信機回路２２２５０８は、他の信号放出外科用器具の磁気信号を受信する可能性が高い。それ以上のことがなければ、制御回路及び／又はアルゴリズムは、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の位置及び／又は配向を適切に分析することができない可能性がある。このような状況は、他の信号放出外科用器具が、受信機回路２２２５０８内の１つ又は２つ以上のローパスフィルタ及び／又はハイパスフィルタによってフィルタリングすることができる周波数でその信号を放出する場合に回避することができる。このような状況はまた、他の信号放出外科用器具が、例えば、およそ１０回／秒の平均速度及び約１ｋＨｚの周波数で、磁場の形態の信号を放出する場合にも、おそらく回避することができる。第１の外科用器具２２２５０２及び他の信号放出外科用器具によって放出される信号のパルス持続時間及び速度のランダム性に起因して、また受信機回路２２２５０８及び他の信号放出外科用器具内の対応する受信機回路内の切り替えのランダム性にも起因して、２つの信号放出外科用器具からの磁気放出が完全に同期している状況は、軽減及び／又は回避される。したがって、上述の能動的送信及び感知スキーム２２２５００はまた、両方とも能動的な送信及び感知手段を有する２つの外科用器具と共にも利用され得ることが理解されるであろう。
図１２８は、図１２７の第１の外科用器具２２２５０２によって送信及び受信された信号のグラフ２２２６００を示す。送信された信号２２２６０２は、送信機２２２５０６によって送信された信号を表し、右下がりの斜線で示されている。受信された信号２２２６０４は、戻り信号２２２５２０、２２２５２２を表し、右上がりの斜線で示されている。時間ｔは、横軸２２２６０８に沿って示され、送信及び受信信号２２２６０２、２２２６０４の振幅は、縦軸２２２６０６に沿って示されている。図１２８に示されるように、送信された信号２２２６０２の各々の振幅は、１ｋＨｚの放出周波数に対する所与の帯域内にある。所与の振幅帯域は、破線２２２６０５Ａ、２２２６０５Ｂによって境界されているように示されている。これにより、受信信号２２２６０４のうちのいくつかの振幅は、所与の帯域内にある。以下でより詳細に記載されるように、各信号セットの送信された信号２２２６０２と受信信号２２２６０４との差、及び各連続信号セット間の差を分析することによって、第１の外科用器具２２２５０２の制御回路及び／又はアルゴリズムは、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の近接及び配向を判定することができる。
図１２９は、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の、第１の感知デバイス２２２５１４の近接測定２２２７０２及び第２の感知デバイス２２２５１６の近接測定値２２２７０４を示すグラフ２２２７００を示す。第１の感知デバイス２２２５１４の近接測定値２２２７０２は、右下がりの斜線で示され、第２の感知デバイス２２２５１６の近接測定値値２２２７０４は、右上がりの斜線で示される。時間ｔは横軸２２２７０６に沿って示され、センチメートル単位の距離は縦軸２２２７０８に沿って示される。第１のサンプルの間に取られたグラフ２２２７００の左側付近の「近接バー」の第１のセットによれば、第２の外科用器具２２０５０４は、いくらか角度付けされた配向で、第１の外科用デバイス２２２５０２に対して約１０センチメートルのいずれかの場所に位置している。第２のサンプルの間に取られた第１のセットのちょうど右にある「近接バー」の第２のセットによれば、第２の外科用器具２２０５０４は、幾分角度付けされた配向で、第１の外科用デバイス２２２５０２の７～９センチメートル以内のいずれかの場所にある。第３のサンプルの間に取られた第２のセットの「近接バー」の第３のセットによれば、第２の外科用器具２２２５０４の「ジョー側」上に位置付けられた第２の感知デバイス２２２５１６は、第１の外科用デバイス２２２５０２の１センチメートル以内にある。しかしながら、第２の外科用器具２２２５０４は、第１の外科用器具２２２５０２に対して急角度で角度付けられている。第４のサンプルの間に取られたグラフ２２２７００の右側の第４のセットの「近接バー」によれば、第２の外科用器具２２０５０４の「ブレード側」の反対側に位置付けられた第１の感知デバイス２２２５１４は、第１の外科用デバイス２２２５０２の１センチメートル以内にある。第１及び第２の感知デバイス２２２５１４、２２２５１６の両方の近接度が第１の外科用器具２２２５０２に対して判定されると、第１の外科用器具２２２５０２に対する第２の外科用器具２２２５０４の配向もまた、この様式で判定されることが理解されるであろう。
能動的感知に加えて、又はその代わりに、例えば、誘導性感知及び／又は容量性感知などの受動的感知を利用して、別の外科用器具に対する１つの外科用器具の近接度を判定することができる。
図１３０は、第１の外科用器具２２２８０１及び第２の外科用器具２２２８０４によって利用される受動的感知スキーム２２２８００を示す。第１の外科用器具２２２８０２は、磁気送信機２２２８０６と、変換器２２２８０８と、を含む。変換器２２２８０８は、その出力電圧を磁場に応じて変化させるように構成されている。変換器２２２８０８は、ホール効果センサを備えるが、任意の好適なセンサを備えることができる。以下により詳細に記載されるように、ホール効果センサ２２２８０８は、誘導性近接センサとみなすことができる。磁気送信機２２２８０６は、磁気送信機２２２８０６から外向きに発散する一次磁場２２２８１０を生成するように動作する。第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２の特定の距離内に入るときに、一次磁場２２２８１０は、第２の外科用器具２２２８０４の導電性材料内に電流を誘導する。少なくとも１つの例では、例えば、第２の外科用器具２２２８０４のシャフト及び／又はジョーは、導電性材料を備える。第２の外科用器具２２２８０４の導電性材料中の誘導電流は、第２の外科用器具２２２８０４の導電性材料から発散される二次磁場２２２８１２を生成するように動作する。二次磁場２２２８１２は、一次磁場２２２８１０に対向する傾向があり、一次磁場２２２８１０に対して弱化効果を有する。影響を受けていない状態（一次磁場２２２８１０に影響を有しないように、第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２から非常に離れている場合）と、影響を受けた状態（一次磁場２２２８１０に影響を有するように、第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２に十分近接している場合）との両方において、ホール効果センサ２２２８０８における磁場の正味の強度は、ホール効果センサ２２２８０８によって感知され、これは、ホール効果センサ２２２８０８における正味の磁場の強度を表す出力信号又はホール電流を生成し、したがって、第２の外科用器具２２２８０４の第１の外科用器具２２２８０２との近接度を表す出力信号又はホール電流を生成する。
図１３１は、ホール効果センサ２２２８０８に近接した影響を受けない状態での一次磁場２２２８１０を示す。一次磁場２２２８１０に影響を有するように第１の外科用器具２２２８０２に十分に近接している物体が存在しない場合、一次磁場２２２８１０の状態は影響を受けない状態にあるとみなされる。したがって、図１３０に示される場線２２２８１４は、一次磁場２２２８１０の影響を受けない状態、及び別の器具の存在なしに第１の外科用器具２２２８０２の受信回路によって受信されることが予想されるものを表すとみなすことができる。
図１３２は、ホール効果センサ２２２８０８に近接した影響を受けた状態での一次磁場２２２８１０を示す。物体が一次磁場２２２８１０に影響を有するように第１の外科用器具２２２８０２に十分に近接している場合、一次磁場２２２８１０の状態は影響を受けた状態にあるとみなされる。図１３０の磁場線２２２８１４とは異なっており、破線として示されている図１３１に示される一次磁場２２２８１０の場線２２２８１６は、一次磁場２２２８１０の影響を受けた状態を表すものとみなされ、第１の外科用器具２２２８０２の受信回路によって受信されると予想されるものではない。
図１３３は、図１３０の第１の外科用器具２２２８０２のホール効果センサ２２２８０８によって出力されたホール電流２２２９０２を示すグラフ２２２９００を示す。ホール効果センサ２２２８０８によって感知された正味の磁場の強度は、磁場強度Ｈであっても磁束密度Ｂであっても、横軸２２２９０４に沿って示され、電流Ｉは縦軸２２２９０６に沿って示される。ホール効果センサ２２２８０８によって感知された正味の磁場の強度が増加するにつれて、ホール電流２２２９０２の大きさは減少する。グラフ２２２９００の左ハド側に沿って示されるホール電流２２２９０２の高い大きさは、例えば、第２の外科用器具２２２８０４などの他の導電性物体が第１の外科用器具２２２８０２に近接していないことを示している。磁場強度の第１及び第２の磁場強度間のホール電流の大きさの減少は、第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２からいくらかの距離にあることを示している。磁場強度の第２及び第３の磁場強度間のホール電流の大きさの更なる減少は、第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２に接近していることを示している。磁場強度の第３及び第４の磁場強度間のホール電流の大きさのより更なる減少は、第２の外科用器具２２２８０４が第１の外科用器具２２２８０２に密接に近接していることを示している。ホール電流は、第１の外科用器具２２２８０２の制御回路に送られ得、制御回路及び／又はアルゴリズムは、ホール電流の大きさ、ホール電流の傾き、及び／又はホール電流の傾きの変化率を分析して、例えば、第１の外科用器具２２２８０２の第２の外科用器具２２２８０４との近接度の指示を提供することができる。
図１３４及び図１３５は、第１の外科用器具２２３００２及び第２の外科用器具２２３００４によって利用される受動的感知スキーム２２３０００を示す。この受動的感知スキーム２２３０００では、第１の外科用器具２２３００２は、第１の外科用器具２２３００２の感知ヘッド内に収容された第１及び第２のコンデンサプレート２２３００６、２２３００８を含む。図１３４及び図１３５に示されるもののような平行プレートコンデンサ構成では、第１及び第２のコンデンサプレート２２３００６、２２３００８間に電圧が印加されると、第１及び第２のコンデンサプレート２２３００６、２２３００８間に均一な電場が生成される。電場の強度は、印加される電圧に正比例し、第１及び第２のコンデンサプレート２２３００６、２２３００８間の距離に反比例する。電場に影響を有するように第１の外科用器具２２３００２に十分に近接している物体がない場合、電場の状態は、影響を受けない状態にあるとみなされる。したがって、図１３４に示される場線２２３０１０は、電場の影響を受けない状態、及び第１の外科用器具２２３００２の受信回路によって受信されることが予想されるものを表すとみなすことができる。
物体が電場に影響を有するように第１の外科用器具２２２８０２に十分に近接している場合、電場の状態は影響を受けた状態にあると考えられる。例えば、第２の外科用器具２２３００４などの別の導電性物体が、例えば、図１３５に示されるように第１の外科用器具２２３００２に接近すると、第１の外科用器具２２３００２の第１及び第２のコンデンサプレート２２３００６、２２３００８に関連付けられた静電容量が増加する。増加した静電容量は、図１３５の追加の場線２２３０１２によって概念的に示されており、図１３５の電場は図１３４の電場とは異なる。図１３５に示される電場は、電場の影響を受けた状態を表すとみなすことができ、別の外科用器具の存在なしで第１の外科用器具２２３００２の受信回路によって受信されることが予想されるものではない。様々な態様によれば、容量性センサなどの感知デバイスは、静電容量を感知し、感知された静電容量を表す出力信号を生成することができる。出力信号は、感知された静電容量を表す電圧信号に変換され得、電圧信号は、第１の外科用器具２２３００２の制御回路に送られ得る。感知された静電容量を表す電圧信号に基づいて、制御回路及び／又はアルゴリズムは、感知された静電容量を監視し、静電容量の変化及び／又は電場の変化を分析して、第１の外科用器具２２３００２の第２の外科用器具２２３００４との近接度の指示を提供することができる。したがって、容量性センサは、容量性近接センサとみなすことができる。
様々な態様では、上述のような誘導性近接感知又は容量性近接感知を利用する代わりに、外科用器具は、異なる近接感知スキームを利用することができる。図１３６は、直流（ＤＣ）電源２２３１０２と、発振器２２３１０４と、コイル２２３１０６と、電流センサ２２３１０８と、を含む外科用器具２２３１００を示す。ＤＣ電源２２３１０２は、直流（ＤＣ）電力を発振器２２３１０４に提供する。発振器２２３１０４は、直流（ＤＣ）電力をコイル２２３１０６に送られる交流（ＡＣ）信号に変換するように構成されている。交流がコイル２２３０６に供給されると、コイル２２３１０６は、コイル２２３１０６内の電流を誘導する変化磁場２２３１１０を生成する。コイル２２３１０６からの電流は、電流センサ２２３１０８によって感知／測定される。別の外科用器具などの導電性物体が外科用器具２２３１００に接近すると、他の外科用器具は、例えば、磁場２２３１１０の強度に影響を与え、これにより、誘導電流の大きさに影響を与えることができる。誘導電流を感知／測定することによって、外科用器具２２３１００の制御回路及び／又はアルゴリズムは、別の物体が接近及び／又は近接しているときを判定することができる。
図１３７は、少なくとも１つの例における、図１３６の外科用器具２２３１００の電流センサ２２３１０８によって測定された誘導電流２２３２０２を示すグラフ２２３２００を示す。時間ｔは横軸２２３２０４に沿って示され、電流Ｉは縦軸２２３２０６に沿って示される。誘導電流２２３２０２の大きさが、図１３７の左側に示される時間期間に関して示されるように相対的に一定であるときに、誘導電流２２３２０２は、他の物体／外科用器具が外科用器具２２３１００に接近も近接もしていない状況を示す。誘導電流２２３２０２の大きさが図１３７の右側に示される時間期間に関して示されるように増加するときに、誘導電流２２３２０２は、別の物体／外科用器具が外科用器具２２３１００に接近及び／又は近接している状況を示す。外科用器具２２３１００の制御回路及び／又はアルゴリズムは、例えば、測定された電流の大きさ、測定された電流の傾き、及び／又は測定された電流の傾きの変化率を分析して、外科用器具２２３１００の別の導電性物体／外科用器具との近接度の指示を提供することができる。
外科用器具のエンドエフェクタ及び／又はシャフト内に電気構成要素を含む多くの外科用器具が存在する。特定の外科手術において、利用される外科用器具は、外科処置中に患者から、又は患者に導入された様々な液体と接触することがある。場合によっては、液体は、外科用器具のエンドエフェクタ及び／又はシャフト内の電気構成要素と接触することがある。これが発生すると、電気構成要素の性能、ひいては外科用器具の性能は、様々な程度で影響を受ける可能性がある。液体への曝露に起因する電気構成要素及び／又は外科用器具の性能の劣化は、多くの場合、液体汚染と呼ばれる。
いくつかの例では、液体汚染が発生すると、電気構成要素は依然としてその一次機能を実施することができるが、そうでなければ必ずしも可能であろうほどではない。他の例では、電気構成要素のうちの１つ又は２つ以上は、もはやその一次機能を実施することができず、これは、外科用器具の故障につながる可能性がある。液体汚染に関連付けられた潜在的な性能問題に起因して、外科用器具の電気構成要素の液体汚染を感知及び検出し、液体汚染を調節するための措置を取ることが望ましい。
図１３８は、エンドエフェクタ２２３３０２，と、シャフト２２３３０４と、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂと、第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂと、流体検出回路２２３３１０と、を含む感知アレイを含む外科用器具２２３３００を示す。外科用器具２２３３００はまた、電気絶縁材料２２３３１２と、吸収材料２２３３１４と、を含む。シャフト２２３３０４は、シャフト２２３３０４の外部ハウジング／シュラウド２２３３１８を通る１つ又は２つ以上の開放部２２３３１６を含み、これは、流体及び／又は他の汚染物質２２３３２０がシャフト２２３３０４の外部の環境からシャフト２２３３０４内の位置まで通過することを可能にし得る。
第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、及び第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂは、シャフト２２３３０４内に位置付けられ、シャフト２２３３０４のシュラウド２２３３１８によって取り囲まれる。図１３８に示されるように、感知デバイス２２３３０６Ａは感知デバイス２２３３０６Ｂから離間され、感知デバイス２２３３０８Ａは感知デバイス２２３３０８Ｂから離間され、第１及び第２の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂは互いに離間されている。感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂの各々は、流体検出回路２２３３１０に接続されている。第１及び第２の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂの構成に基づいて、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ及びそれらの流体検出回路２２３３１０へのそれぞれの接続経路は、ラダー回路と見なすことができ、ここで、ラダーの２つの「ラング」は、それぞれの第１及び第２の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂによって表され、ラダーの２つの「レール」は、流体検出回路２２３３１０へのそれぞれの接続経路によって表される。２対の感知デバイスのみが図１３８に示されているが、外科用器具２２３３００は、互いに離間され、第１及び／又は第２の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂのような様式で、及び／又は任意の他の好適な様式で、流体検出回路２２３３１０に接続される、任意の数の対の感知デバイスを含み得ることが理解されるであろう。
感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂは、電気絶縁材料２２３３１２によって互いに電気絶縁された導電性電極を備える。電気絶縁材料２２３３１２は、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂの位置に対応する４つ以上の開放部を含むことができ、これにより、シャフト２２３３０４内の流体が開放部を通過し、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂと接触することを可能にする。感知デバイス２２３０３６Ａ及び２２３３０６Ｂ間に流体が存在しないことにより、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂが互いに電気絶縁されるときに、流体検出回路２２３３１０は、シャフト２２３３０４の内部容積が外科用器具２２３３００の通常動作に十分に乾燥していることを示す信号を出力する。信号はその後、外科用器具２２３３００の制御回路（図示せず）に送られ、ここで信号は、シャフト２２３３０４の内部容積が、外科用器具２２３３００の通常動作を可能にするように十分に乾燥している状態を示すものとして解釈される。制御回路は、外科用器具２２３３００のメインプロセッサを含むシャフト処理回路及び／又はハンドル処理回路を含むことができる。あるいは、流体検出回路２２３３１０は、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂが互いに電気絶縁されたときに信号を出力しないことがあり、制御回路は、この信号の欠如を、シャフト２２３３０４の内部容積が外科用器具２２３３００の通常動作を可能にするように十分に乾燥している状態を示すものとして解釈してもよい。
シャフト２２３３０４内の流体が、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂが流体を介して互いに電気接続されることを可能にする十分な容積を有している場合、流体検出回路２２３３１０は、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ間の電気接続を認識し、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂの位置に近接した液体汚染状態を示す信号を出力する。次いで、信号は制御回路に送られる。液体汚染信号に応答して、制御回路は、外科用器具２２３３００の動作を調節するように機能するを果たす１つ又は２つ以上の制御信号を発する。例えば、制御回路は、外科用器具２２３３００に利用可能な電力量を低下させるように機能する１つ又は２つ以上の制御信号を発し、外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の機能をロックアウト若しくは無効化し、かつ／又は例えば、信号損失若しくは短絡を受けやすい１つ又は２つ以上の電気トレースを停止若しくは無効化するように機能する。また、例えば、流体検出回路２２３３１０は、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂが流体を介して互いに電気接続されているときに信号を出力しないことがあり、制御回路は、この信号の欠如を、液体汚染状態を示すものとして解釈してもよい。感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ間の電気接続は、流体が外科用器具２２３３００内に第１の距離を侵入したかどうかの指示を提供し、ここで、第１の距離は、シャフト２２３３０４内の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂの位置に対応する。
第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂが互いに電気絶縁されるときに、流体検出回路２２３３１０は、シャフト２２３３０４の内部容積が外科用器具２２３３００の継続動作に十分に乾燥していることを示す信号を出力することができる。信号はその後、外科用器具２２３３００の制御回路に送られ、ここで信号は、感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂの位置に近接するシャフト２２３３０４の内部容積が、外科用器具２２３３００の継続動作を可能にするように十分に乾燥している状態を示すものとして解釈される。あるいは、流体検出回路２２３３１０は、第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂが互いに電気絶縁されたときに信号を出力しないことがあり、制御回路は、この信号の欠如を、シャフト２２３３０４の内部容積が外科用器具２２３３００の継続動作を可能にするように十分に乾燥している状態を示すものとして解釈してもよい。
シャフト２２３３０４内の流体が、第２の対の感知デバイス２２３３０８６Ａ、２２３３０８Ｂが流体を介して互いに電気接続されることを可能にする十分な容積を有している場合、流体検出回路２２３３１０は、第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ間の電気接続を認識し、感知デバイス２２３３０８６Ａ、２２３３０８Ｂの位置に近接した液体汚染状態を示す信号を出力する。次いで、信号は制御回路に送られる。液体汚染信号に応答して、制御回路は、外科用器具２２３３００の動作を調節する役割を果たす１つ又は２つ以上の制御信号を発する。例えば、制御回路は、外科用器具２２３３００に利用可能な電力量を低下させるように機能する１つ又は２つ以上の制御信号を発し、１つ又は２つ以上の機能の外科用器具２２３３００をロックアウト若しくは無効化し、かつ／又は例えば、信号損失若しくは短絡を受けやすい１つ又は２つ以上の電気トレースをロックアウト若しくは無効化するように機能する。あるいは、流体検出回路２２３３１０は、感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂが流体を介して互いに電気接続されているときに信号を出力しないことがあり、制御回路は、この信号の欠如を、液体汚染状態を示すものとして解釈してもよい。感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ間の電気接続は、流体が外科用器具２２３３００内に第２の距離を更に侵入したかどうかの指示を提供し、ここで、第２の距離は、シャフト２２３３０４内の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂの位置に対応する。
様々な例では、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ、電気絶縁材料２２３３１２、及び／又は流体検出回路２２３３１０は、シャフト２２３００４内に位置付けられ、シャフト２２３００４の外部ハウジング又はシュラウド２２３３１８の内面に適合することができるフレックス回路２２３３２２の部分を形成することができる。これにより、感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ、電気絶縁材料２２３３１２、及び／又は流体検出回路２２３３１０は、任意の好適な様式で構成され得る。
吸収材料２２３３１４は、シャフト２２３００４内の流体を吸収するように構成されている。流体を吸収することによって、吸収材料２２３３１４は、外科用器具２２３３００への流体の侵入を遅らせる。しかしながら、流体は、最終的に、吸収材料２２３３１４を通って第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂに向かって吸い上げられる。特に、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂは、吸収材料２２３３１４に対して遠位に位置付けられ、その結果、任意の初期流体侵入が第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂに迅速に到達することになる。一方、吸収材料２２３３１４の少なくとも一部分は、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂと第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂとの間に存在し、その結果、流体侵入は、第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂに到達してもよいし到達しなくてもよい。結果として、流体検出回路２２３３１０は、第１の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ間の電気接続を、必ずしも外科用器具２２３３００の任意の動作を変更しない流体侵入／汚染警告として使用し、第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ間の電気接続を、外科用器具２２３３００の動作を変化させる流体侵入／汚染警告として使用するように構成されている。
図１３８に示されるように、吸収材料２２３３１４は、シャフト２２３００４の外部ハウジング／シュラウド２２３３１８と同心であるリング又はシリンダの形態で構成されてもよい。第２の対の感知デバイス２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂは、吸収材料２２３３１４と外部ハウジング／シュラウド２２３３１８との間に位置付けられ、これにより、外科用器具２２３３００への流体の潜在的な侵入を更に制限及び制御する。
様々な例では、上述の感知アレイ及び／又は別の類似の感知アレイは、シャフト２２３３０４内の流体の存在を検出するだけでなく、流体が外科用器具２２３３００の様々な電気構成要素によってもはや適切に取り扱うことができない量に到達したときに検出するために、吸収材料２２３３１４と協調して使用することができる。換言すれば、この組み合わせは、シャフト２２３３０４内にどれだけの流体があるかを判定するのに役立ち得る。外科用器具２２３３００のいくつかの電気構成要素は、両方が同じ容積の流体に曝露されたときに、外科用器具２２３３００の他の電気構成要素よりも良好にそれらの一次機能を実施できることが理解されるであろう。同様に、外科用器具２２３３００のいくつかの電気的構成要素は、両方が同じ容積の流体に曝露されたときに、外科用器具２２３３００の他の電気構成要素が故障する前に故障する。
図１３９は、図１３８の外科用器具２２３３００の電気回路２２３４００を示す。電気回路２２３４００、又は電気回路２２３４００の少なくとも一部分は、外科用器具２２３３００の吸収材料２２３３１４内に位置付けることができ、シャフト２２３００４内の流体が、外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の電気構成要素によってもはや適切に取り扱うことができない容積に到達したときを判定するために利用することができる。電気回路２２３４００は、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂと、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂと、を含む感知アレイを含む。第１及び第２の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂは、それぞれ、図１３８に示される第１及び第２の対の感知デバイス２２３３０６Ａ、２２３３０６Ｂ、２２３３０８Ａ、２２３３０８Ｂ、又は追加の感知デバイスであってもよい。したがって、電気回路２２３４００は、フレキシブル回路２２３３２２の一部を形成することができ、また、流体検出回路２２３３１０に電気接続され得ることが理解されるべきである。
電気回路２２３４００はまた、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂに電気接続された第１の比較器２２３４０６と、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂに電気接続された第２の比較器２２３４０８と、を含む。以下でより詳細に説明されるように、第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８は、入力がいくらかの所定の値に達したかどうかを判定するために利用される。様々な例では、第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８は、演算増幅器で実現される。特定の例では、第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８は、専用の比較器集積回路で実現される。電気回路２２３４００は、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂに電気接続された第１の抵抗要素２２３４１０と、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂに電気接続された第２の抵抗要素２２３４１２と、を更に含む。
第１及び第２の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂの構成及びそれらのそれぞれの接続経路に基づいて、電気回路２２３４００の少なくとも一部はラダー回路とみなすことができ、ここで、ラダーの２つのラングは、それぞれの第１及び第２の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂによって表され、ラダーの２つのレールは、電源Ｖに戻るそれぞれの接続経路によって表される。図１３９には、２対の感知デバイスのみが示されているが、電気回路２２３４００は、互いに離間され、第１及び／又は第２の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂ、並びに任意の数の対応する比較器のような様式で電源Ｖに接続される、任意の数の対の感知デバイスを含み得ることを理解されたい。
動作中、シャフト２２３００４内の十分な量の流体が、流体を介して第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂを互いに電気接続するときに、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂは、第１の比較器２２３４０６の第１の入力（例えば、負－入力）に電圧信号を提供する。次いで、第１の比較器２２３４０６は、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂからの電圧信号と第１の比較器２２３４０６の第２の入力（例えば、正＋入力）に接続された基準電圧とを比較する。どちらの電圧が大きいかに基づいて、第１の比較器２２３４０６は、次いで、「高」信号又は「低」信号のいずれかを出力する。例えば、基準電圧が第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂからの電圧信号よりも大きいときに、第１の比較器２２３４０６は、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂに近接するシャフト２２３００４内の流体の容積が、外科用器具２２３３００の電気構成要素によって適切に取り扱うことができないレベルにまだ到達していないという指示である「低」信号を出力する。これはまた、感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂが互いに電気絶縁されている場合である。一方、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂからの電圧信号が基準電圧よりも大きいときに、第１の比較器２２３４０６は、第１の対の感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂに近接する流体の量が外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の電気構成要素によってもはや適切に取り扱うことができないシャフト２２３３０４内のレベルに到達しているという指示である「高」信号を出力する。いずれの場合でも、第１の比較器２２３４０６によって出力される信号は、更なる動作のために、外科用器具２２３３００の制御回路に送られてもよい。
同様に、吸収材料２２３３１４が、吸収された流体を介して第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂが互いに電気接続されるようにシャフト２２３００４内から十分な量の流体を吸収したときに、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂは、第２の比較器２２３４０８の第１の入力（例えば、負－入力）に電圧信号を提供する。次いで、第１の比較器２２３４０８は、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂからの電圧信号と第２の比較器２２３４０８の第２の入力（例えば、正＋入力）に接続された基準電圧とを比較する。どちらの電圧が大きいかに基づいて、第２の比較器２２３４０８は、次いで、「高」信号又は「低」信号のいずれかを出力する。例えば、基準電圧が第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂからの電圧信号よりも大きいときに、第２の比較器２２３４０８は、シャフト２２３００４内の流体の容積が、外科用器具２２３３００の電気構成要素によって適切に取り扱うことができないレベルにまだ到達していないという指示である「低」信号を出力する。これはまた、感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂが互いに電気絶縁されている場合である。一方、第２の対の感知デバイス２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂからの電圧信号が基準電圧よりも大きいときに、第２の比較器２２３４０８は、吸収材料２２３３１４によって吸収された流体の量が飽和レベルに到達したという指示である「高」信号を出力し、これは、シャフト２２３００４内の流体の容積が、外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の電気構成要素によって、もはや適切に取り扱うことができないという指示である。いずれの場合でも、第２の比較器２２３４０８によって出力される信号は、更なる動作のために外科用器具２２３３００の制御回路に送られてもよい。
第１の比較器２２３４０６及び／又は第２の比較器２２３４０８からの「高」出力信号に応答して、制御回路は、例えば、信号劣化警告を発行すること、構成要素及び／又はサブシステムの故障警告を発行すること、外科用器具２２３３００に利用可能な電力量を低下させること、外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の機能的特徴をロックアウト又は無効化すること、及び／又は信号損失又は短絡の影響を受けやすい１つ又は複数の電気トレースをロックアウト又は無効化すること、などに役立つ１つ又は２つ以上の制御信号を発行することができる。
同じ基準電圧が、第１の比較器２２３４０６及び第２の比較器２２３４０８に印加されるように図１３９に示されているが、第１の基準電圧は、第１の比較器２２３４０６に印加され得、第２の基準電圧は、第１及び第２の電圧基準が互いに異なる第２の比較器２２３４０８に印加され得ることが理解されるであろう。例えば、第１の基準電圧が第２の基準電圧よりも低い場合、第１の比較器２２３４０６からの出力信号は、電気信号が劣化し、かつ／又は外科用器具２２３０００の少なくとも１つの電気構成要素の性能が影響を受ける危険性があるシャフト２２３００４内で「レベル１」流体汚染レベルに到達したという指示を提供することができ、第２の比較器２２３４０８からの出力信号は、電気信号が更に劣化し、かつ／又は外科用器具２２３０００の少なくとも１つの他の電気構成要素の性能が影響を受ける危険性があるシャフト２２３００４内で「レベル２」流体汚染レベルに到達したという指示を提供することができる。外科用器具２２３３００の制御回路に送られた出力信号の異なる意味に基づいて、制御回路は、外科用器具２２３３００の動作を異なるように調節する、及び／又は外科用器具２２３０００の異なる動作を調節するように機能する制御信号を発行することができる。例えば、「レベル１」流体汚染レベル信号が第１の比較器２２３４０６から出力されるとき、制御回路は、外科用器具２２３３００に利用可能な電力量を低下させるように機能する１つ又は２つ以上の制御信号を発行する。「レベル２」流体汚染レベル信号が第２の比較器２２３４０８から出力されるとき、制御回路は、例えば、外科用器具２２３３００に利用可能な電力量を更に低下させ、外科用器具２２３３００の１つ又は２つ以上の機能的特徴をロックアウト若しくは無効化し、かつ／又は信号損失若しくは短絡を受けやすい１つ又は２つ以上の電気トレースをロックアウト若しくは無効化するように機能する１つ又は２つ以上の制御信号を発行する。
更に、感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂは、「開放」位置にある（例えば、互いに電気接続されていない）ように図１３９に示されているが、電気回路２２３４００の上述の機能性はまた、感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂが「閉鎖」位置にある状態でも実現され得る。感知デバイス２２３４０２Ａ、２２３４０２Ｂ、２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂが「閉鎖」位置に留まり、それぞれの電圧信号を第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８に送る限り、第１の比較器２２３４０６及び／又は第２の比較器２２３４０８の出力信号は、シャフト２２３００４内の流体の容積が、外科用器具２２３３００の電気構成要素によって適切に取り扱うことができないレベルにまだ到達していないという指示であろう。より多くの流体がシャフト２２３００４に入り、吸収材料２２３３１４によって吸収されると、吸収材料２２３３１４は更に膨張し、最終的に、第２の対の感知デバイス感知２２３４０４Ａ、２２３４０４Ｂ間の電気接続が破断／引き離され、それによって、電気回路２２３４００内の電気的連続性／導電性を破壊／変化させる点に到達する。連続性／導電性の破断／変化は、第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８の第１の入力（例えば、負－入力）に印加されるそれぞれの電圧信号を変化させ、これにより、第１及び第２の比較器２２３４０６、２２３４０８によって出力される信号の意味を変化させる。
外科手術中に外科用器具が使用されるときに、外科手術が行われる環境に関連付けられた空気の密度は、外科用器具の性能に影響を有する可能性がある。ほとんどの場合、外科手術を行う高度は、空気密度の代理とすることができる。例えば、空気が海上レベルよりも一般的に低密度である高い高度位置で使用される外科用器具は、手術器具が海上レベルで又はその付近で使用されるときとは異なって実施することができる。空気密度／高度に関連付けられた性能上の問題に起因して、外科用器具が動作している空気密度／高度を感知／検出し、高度の差を補償するために様々な閾値、制御パラメータ、及び／又は感知された値を調節することが望ましい。
外科用器具内の放熱は、高度に変化する１つの性能特性である。高度が増加するにつれて、所与の容積に対して空気が減少し、その結果、大気圧が低下する。大気圧が低下すると、空気分子が更に広がり、温度が低下する。外科用器具の動作によって生成される熱を放散させるために対流冷却に依存する外科用器具の特定の部分が存在する。対流冷却により、外科用器具の動作によって生成された熱は、外科用器具から外科用器具を取り囲む空気に伝達される。大気圧がより低く、空気がより少ない（空気密度がより低い）より高い高度では、空気がより少ないことに起因して対流冷却が効率的ではなく、例えば、モータを駆動し、無線周波数（ＲＦ）、及び／又は超音波種類のアプリケーションのための高周波電気外科的エネルギーを生成する外科用器具の電子機器によって生成された廃熱を、対流冷却が効率的ではないことに起因して放散することが困難になる。これは、モータの熱放散効率が、高度が上昇するにつれて低下する理由である。
外科手術で利用される排煙システム内のコンプレッサポンプによって送達される空気容積は、高度によって変化する別の性能特性である。コンプレッサポンプは、空気の重量又は密度にかかわらず同じ容積の空気を送達する（高度が上昇するにつれて、空気の重量及び密度はますます低くなる）。しかしながら、高度が上昇すると空気の重量が低下する、より高い高度で同じ容積の空気を送達しようとすると、コンプレッサポンプはより少ない電力を必要とする。換言すれば、より高い高度で所与の容積の空気を送達するために、コンプレッサポンプのモータ速度を低下させることができる。これにより、より高い高度で所与の重量の空気を送達するために、コンプレッサポンプのモータ速度が増加する。
上記を考慮すると、外科用器具が動作している高度（空気密度の代理として）を感知／検出し、高度の差を補償するために様々な閾値、制御パラメータ、及び／又は感知された値を調節することが望ましい理由が理解されるであろう。高度は、多数の異なる方法で感知／検出することができる。例えば、外科用器具は、例えば気圧センサなどの大気圧／気圧を感知及び測定する感知デバイスを含むことができる。感知された大気圧は、高度の代理である。感知された大気圧に基づいて、外科用器具の制御回路及び／又はアルゴリズムは、高度／空気密度を考慮して外科用器具の通常動作を変更／調節するように動作する１つ又は２つ以上の制御信号を発行することができる。大気圧の直接読み取り値を取ることに加えて、又はその代わりに、外科用器具は、受信機の正確な位置を判定する全地球測位システム（global positioning system、ＧＰＳ）受信機を含むことができる。このような例では、制御回路及び／又はアルゴリズムは、ＧＰＳの読み取り値を、ＧＰＳの位置、ＧＰＳの位置での既知の高度及び平均大気圧の測定値と相関させ、その位置での高度／空気密度を考慮して外科用器具の通常動作を変更／調節するための１つ又は２つ以上の制御信号を発行することができる。高度／空気密度の変化を考慮して、様々な閾値、制御パラメータ、及び／又は感知された値に適用され得るディレーティング係数を推定／計算するいくつかの方法も存在する。
図１４０は、様々な例において、外科用器具によって利用される高度、大気圧２２３５０２、及び電力２２３５０４の間の関係を示すグラフ２２３５００を示す。グラフ２２３５００は、高度が異なる空気密度の代理である場合に、異なる感知／検出された高度に対応するディレーティング係数を判定するために利用することができる。高度は、海上からの標高として第１の横軸２２３５０６に沿って示されている。第２の横軸２２３５０８は、第１の横軸２２３５０６と整列され、海上からの標高も表している。電力割合が第１の縦軸２２３５１０に沿って示され、目盛り付きの大気圧が第２の縦軸２２３５１２に沿って示されている。図１４０に示されるように、標高が増加するにつれて、大気圧２２３５０２は減少し、外科用器具によって利用される電力２２３５０４は減少する。海上（標高＝０）では、大気圧２２３５０２は、１の目盛りレベルにあり、電力２２３５０４は１００％の電力（全電力）である。海上１０，０００フィートの標高では、大気圧２２３５０２は、およそ０．２０の目盛りレベルにあり、電力２２３５０４は７０％の電力（全電力よりも３０％少ない）である。換言すれば、海上１０，０００フィートの標高に関連付けられた大気圧２２３５０２では、外科用器具に関連付けられた温度閾値は、３０％だけディレーティングされ得る。第１の横軸２２３５０６上の所与の標高と整列した縦線が電力２２３５０４及び大気圧２２３５０２を超える場所を単純に判定することによって、類似のディレーティング割合を判定することができる。様々な例では、ディレーティング割合は、外科用器具の制御回路のメモリデバイス内のルックアップテーブルとして記憶することができ、制御回路及び／又はアルゴリズムによって利用されて、感知／検出された空気密度を考慮して、様々な閾値、制御パラメータ、及び／又は感知された値にディレーティング係数を適用することができる。
高度の差に対するディレーティング係数及び／又は他の適用可能な調節を判定するための別の方法は、例えば、Ｂｒｕｎｏ Ｚｏｃｃａｌｉにより著された「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＡＰＰＲＯＸＩＭＡＴＩＮＧ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＳ ＡＴ ＡＬＴＩＴＵＤＥ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＣＦＤ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＡＴ ＳＥＡ ＬＥＶＥＬ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」と題されるホワイトペーパーに見出すことができ、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。ホワイトペーパーは、ＴＤＭＧ Ｉｎｃ．のウェブサイト（ｗｗｗ．ｔｄｍｇｉｎｃ．ｃｏｍ）で公開されている（２０１８年１２月６日現在）。
本明細書に開示される外科用器具は、ハンドルアセンブリ及び／又は外科用器具のシャフト内に位置付けられた温度センサを含むように構成されている。外科用器具は、本明細書に記載される外科用器具のいずれであってもよい。温度センサは、ハンドルアセンブリ及び／又は外科用器具のシャフト内に位置付けられた特定の構成要素及び／又はサブシステムの温度を感知するように位置付けられる。例えば、温度センサは、例えば、電気モータ、電源回路、及び／又は通信回路の温度を感知するように位置付けられてもよい。感知された温度は、例えば、外科用器具のハンドルアセンブリ内のメインプロセッサなどの外科用器具の制御回路、及び／又は外科用器具の動作を調節する／適応させるアルゴリズムによって利用されてもよい。
様々な例では、熱感知デバイスは、外科用器具の異なる部分内のフレックス回路に組み込むことができ、熱感知デバイスによって測定／感知された温度は、制御回路及び／又はアルゴリズムによって利用されて、所与の構成要素及び／又はサブシステムの温度が警告又は危険ゾーン内にあるかどうかを判定することができる。所与の構成要素及び／又はサブシステムの感知／測定された温度が警告レベルを上回ると判定されると、制御回路及び／又はアルゴリズムは、最高熱生成構成要素及び／又はシステムに供給される電力のレベルを低下し始めるように更に動作することができる。例えば、外科用器具の駆動モータに供給される電力のレベルを低下することができる。
所与の構成要素及び／又はサブシステムの感知／測定された温度が所定の臨界閾値を超えていると判定されると、制御回路及び／又はアルゴリズムは、外科用器具をシャットダウン状態にするように機能することができ、ここで、外科用ハブとの通信を提供するように機能する外科用器具の電子機器は通電されたままであるが、外科用器具は、例えば、閉鎖ジョー、発射ステープル、及び／又は高周波電気外科的エネルギーの送達などの特定の機能を実施することを防止する。外科用ハブとの通信を提供するために機能する電子機器を通電状態に保つことによって、外科用ハブは、外科用器具のユーザに外科用器具の動作状態に関する情報を提供し続けることができる。外科用ハブの様々な態様は、２０１８年３月２９日出願の米国特許出願第１５／９４０，６２９号、発明の名称「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」により詳細に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
外科用器具の構成要素及び／又はサブシステムの温度、並びに頻繁な使用条件下での外科用器具の継続動作を管理するために、様々な例では、動作の優先順位は、実施される構成要素、サブシステム、及び／又はタスクの重要度レベルに基づくことができる。したがって、特定の状況では、外科用器具は、最高熱生成器が規制されない状態になるか、又は重要なタスクが達成された後にのみ管理され得るように規制され得る。
いくつかの例では、外科用器具の構成要素及び／又はサブシステムが規制されているときに、外科用器具のハンドルアセンブリ内のメインプロセッサなどの外科用器具の制御回路は、例えば、どのように進めるのが最善かについてのより多くの情報を受信するために、外科用ハブと通信することができる。いくつかの例では、外科用ハブの状況認識機能は、外科用器具が重要なタスクの途中にあることを外科用器具の制御回路に通知するように動作することができ、制御回路及び／又はアルゴリズムは、次いで、熱警告を無視するか、又は規制されていた構成要素及び／又はサブシステムの重要度を再優先させるように外科用器具を制御することができる。状況認識機能の様々な態様は、例えば、２０１８年３月２９日に出願の米国特許出願第１５／９４０，６５４号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」に記載されており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの例では、外科用器具は、感知／測定された温度又は推定された温度に基づいて、モータ電力使用を比例的に制限するように制御され得る。例えば、所定の温度閾値を超え、かつ／又は温度上昇率が所定の閾値を超え、かつ／又はモデル化された熱蓄積が所定の閾値に接近している場合、外科用器具は、第１の優先順位としてモータに利用可能な電力のレベルを減少させ、次に、エネルギーモダリティ（例えば、電気外科的エネルギー、超音波エネルギー）のために利用可能な電力を、もしあれば減少させるように制御することができる。
図１４１は、所定の温度閾値を超える発生を予測するために、経時的に感知／測定された温度から熱流束を判定するための方法２２３６００を示す。工程２２３６０２において、外科用器具のハンドルアセンブリ及び／又はシャフト内に位置付けられた構成要素及び／又はサブシステムの温度は、温度感知デバイスによって感知／測定される。工程２２３６０４において、外科用器具の各モータ及び電力回路に送達されるエネルギーは、エネルギー測定デバイスによって経時的に測定される。工程２２３６０６において、外科用器具の内側に蓄積された熱は、工程２２３６０２及び２２３６０４において判定された情報に基づいて推定される。工程２２３６０８において、外科用器具内の温度上昇率は、外科用器具の制御回路及び／又はアルゴリズムによって判定される。工程２２３６０８において判定された温度上昇率に基づいて、既定の温度閾値を超えるであろう時間は、工程２２３６１０において、外科用器具の制御回路及び／又はアルゴリズムによって判定され得る。いくつかの例では、方法２２３６００は、工程２２３６１２を更に含み、ここで、ステップ２２３６０８において判定された温度上昇率を、モデル化された熱蓄積によって予測される温度上昇率と比較して、判定された温度上昇率の精度のより高いレベルの信頼性を確立することができる。この比較は、外科用器具の制御回路によって実施され得る。
図１４２は、感知温度２２３７０２、近似温度２２３７０４、及び外科用器具のエネルギー使用量２２３７０６の間の関係を示すグラフ２２３７００を示す。時間ｔは、第１の横軸２２３７０８に沿って、かつ第３の横軸２２３７１２に沿って示される。第２の横軸２２３７１０はまた、時間ｔを表す。第１の縦軸２２３７１４は、近似温度２２３７０４に関連付けられ、第２の縦軸２２３７１６は、感知温度２２３７０２に関連付けられ、第３の縦軸２２３７１８は、エネルギー使用量２２３７０６に関連付けられる。様々な例では、検知された温度２２３７０２は、外科用器具のハンドルアセンブリ内で感知される温度であり、近似温度は、発熱モデルによって推定される温度であり、エネルギー使用量２２３７０６は、外科手術における使用中に外科用器具によって消費される全てのエネルギーの合計を表す。
図１４２に示されるように、外科用器具が最初に通電されるときに、外科用器具によって使用されるエネルギー２２３７０６のレベルは非常に低い。感知温度２２３７０２の小さな増加は、外科用器具内の電気回路が通電されていることに起因し得る。外科用器具のエンドエフェクタが関節運動しているときに、時間ｔ１から時間ｔ２まで、エネルギー使用量２２３７０６が増加し、感知温度２２３７０２が増加する。近似温度２２３７０４は、時間ｔ２において増加していることが示されている。関節運動が時間ｔ２と時間ｔ３との間で一次停止されると、エネルギー使用量２２３７０６は同じままであり、感知温度２２３７０２は増加し続け、近似温度２２３７０４は同じままである。エンドエフェクタが更に関節運動するときに、時間ｔ３から時間ｔ４まで、エネルギー使用量２２３７０６が増加し、感知温度２２３７０２が増加する。近似温度２２３７０４は、時間ｔ４において増加していることが示されている。
関節運動が時間ｔ４と時間ｔ５との間で再び一次停止されると、エネルギー使用量２２３７０６は同じままであり、感知温度２２３７０２は増加し続け、近似温度２２３７０４は同じままである。時間ｔ５において、例えば、機械エネルギー、電気外科的エネルギー、及び／又は超音波エネルギーの印加などの外科用器具のエネルギーモダリティが通電され、エネルギー使用量２２３７０６は大幅に増加し始め、感知温度２２３７０２は、モータ温度閾値２２３７２０（感知温度２２３７０２及び近似温度２２３７０４について同じである）に到達し、近似温度２２３７０４は上昇し、そのプロセスにおいてモータ閾値２２３７２０を通過する。
時間ｔ５から時刻ｔ６まで、エネルギーモダリティが通電され続けると、エネルギー使用量２２３７０６は大幅に増加し、感知温度２２３７０２は、およそ時間ｔ５においてモータ閾値２２３７２０を超え、時間ｔ６においてエネルギー閾値２２３７２２に到達する。感知温度２２３７０２がおよそ時間ｔ５においてモータ閾値２２３７２０を超えた結果、例えば、外科用器具のハンドルアセンブリ内のメインプロセッサなどの外科用器具の制御回路及び／若しくはアルゴリズム、並びに／又はアルゴリズムは、外科用器具のモータ（又はモータ）に送達される電力を制限するように機能する。この制限は、感知温度２２３７０２が、およそ時間ｔ１０においてモータ閾値２２３７２０を下回って戻るまで有効なままである。
およそ時間ｔ６において、感知温度２２３７０２は、エネルギー閾値２２３７２２を通過する。感知温度２２３７０２がおよそ時間ｔ６においてエネルギー閾値２２３７２２を超えた結果、制御回路及び／又はアルゴリズムは、外科用器具のエネルギーモダリティに送達される電力を制限するように機能する。この制限は、感知温度２２３７０２が、およそ時間ｔ７においてエネルギー閾値２２３７２２を下回って戻るまで有効なままである。エネルギーモダリティ２２３７０２に送達される電力の制限が時間ｔ７において停止されると、感知温度２２３７０２は低下し始める。時間ｔ８から時間ｔ９まで、感知温度２２３７０２は依然としてモータ閾値２２３７２０を上回っているが、感知温度２２３７０２は減少しているので、制御回路及び／又はアルゴリズムは、エンドエフェクタを再び関節運動させることを可能にし得る。
様々な態様によれば、モータ閾値２２３７２０及びエネルギー閾値２２３７２２は、上述されたように、制御回路及び／又はアルゴリズムによって、空気密度、高度、及び／又は大気圧の差を補償するように変更／調節され得る。
主題の出願に開示されているデバイス、システム、及び方法は、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１３／８３２，７８６号、現在は米国特許第９，３９８，９０５号、発明の名称「ＣＩＲＣＵＬＡＲ ＮＥＥＤＬＥ ＡＰＰＬＩＥＲ ＷＩＴＨ ＯＦＦＳＥＴ ＮＥＥＤＬＥ ＡＮＤ ＣＡＲＲＩＥＲ ＴＲＡＣＫＳ」、米国特許出願第１４／７２１，２４４号、現在は米国特許第１０，０２２，１２０号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＮＥＥＤＬＥ ＷＩＴＨ ＲＥＣＥＳＳＥＤ ＦＥＡＴＵＲＥＳ」、及び米国特許出願第１４／７４０，７２４号、現在は米国特許第９，８８８，９１４号、発明の名称「ＳＵＴＵＲＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＭＯＴＯＲＩＺＥＤ ＮＥＥＤＬＥ ＤＲＩＶＥ」に開示されているデバイス、システム、及び方法と共に使用することができる。
主題の出願に開示されているデバイス、システム、及び方法は、全内容が本明細書に組み込まれる、２０１８年４月１９日出願の米国仮特許出願第６２／６５９，９００号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」、２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」、２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、発明の名称「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」、及び２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号、発明の名称「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」に開示されているデバイス、システム、及び方法と共に使用することができる。主題の出願に開示されているデバイス、システム、及び方法はまた、全内容が本明細書に組み込まれる、２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＥＭＯＴＥ ＲＥＬＥＡＳＥ」と題する米国特許出願第１５／９０８，０２１号、２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＤＵＡＬ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＭＥＭＢＥＲＳ ＴＯ ＥＦＦＥＣＴ ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ ＴＹＰＥＳ ＯＦ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＭＯＶＥＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／９０８，０１２号、２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」と題する米国特許出願第１５／９０８，０４０号、２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＲＹ ＤＲＩＶＥ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥＬＹ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＵＮＣＴＩＯＮＳ」と題する米国特許出願第１５／９０８，０５７号、２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＡＲ ＰＯＷＥＲ ＳＯＵＲＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９０８，０５８号、及び２０１８年２月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＮＳＯＲ ＡＮＤ／ＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９０８，１４３号に開示されているデバイス、システム、及び方法と共に使用することができる。主題の出願に開示されている装置、システム、及び方法はまた、全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年３月２６日出願の「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願第１４／２２６，１３３号、現在は、米国特許出願公開第２０１５／０２７２５５７号に開示されているデバイス、システム、及び方法と共に使用することができる。
本明細書に記載される主題の様々な態様を、以下の実施例セットにおいて説明する。
実施例セット１．
実施例１－外科用器具を制御するための方法。電気モータ及びモータ制御回路によって駆動される駆動システムを動作させることと、モータ制御回路と通信する歪みゲージ回路を介して外科用器具内の歪みを感知することと、歪みゲージ回路からの入力に基づいてモータ制御回路を介して電気モータの速度を変化させることと、を含む、方法。
実施例２－変化させる工程は、歪みゲージ回路によって測定された歪みが閾値限界を超えるときに、電気モータの速度を減速させることを含む、実施例１に記載の方法。
実施例３－変化させる工程は、歪みゲージ回路によって測定された歪みが閾値限界を下回って戻る場合に、電気モータの速度を増加させることを含む、実施例２に記載の方法。
実施例４－外科用器具が、シャフトと、シャフトに回転可能に接続されたエンドエフェクタと、を備え、動作工程が、エンドエフェクタをシャフトに対して回転させることを含む、実施例１に記載の方法。
実施例５－外科用器具が、移動可能なジョーを含むエンドエフェクタを備え、動作工程が、ジョーを移動させることを含む、実施例１、２、又は３に記載の方法。
実施例６－外科用器具が、移動可能な発射部材を含む発射システムを備え、動作工程が、発射部材を移動させることを含む、実施例１、２、３、４、又は５に記載の方法。
実施例７－外科用器具が、シュラウドを備え、歪みゲージ回路が、シュラウドに取り付けられた歪みゲージを備える、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の方法。
実施例８－外科用器具が、シュラウドを備え、歪みゲージ回路が、シュラウドに取り付けられた歪みゲージを備える、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の方法。
実施例９－外科用器具が、シュラウドを備え、歪みゲージ回路が、シュラウドに埋め込まれた歪みゲージを備える、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の方法。
実施例１０－外科用器具が、ハンドルハウジングを含むハンドルを備え、歪みゲージ回路が、ハンドルハウジングに取り付けられた歪みゲージを備え、方法が、ハンドルハウジングを押して電気モータの速度を制御することを更に含む、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、又は９に記載の方法。
実施例１１－外科用器具が、ハンドルハウジングを含むハンドルを備え、歪みゲージ回路が、ハンドルハウジングに埋め込まれた歪みゲージを備え、方法が、ハンドルハウジングを押して電気モータの速度を制御することを更に含む、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、又は９に記載の方法。
実施例１２－駆動システムが、駆動シャフトを備え、歪みゲージ回路の少なくとも一部分が、駆動シャフトに装着されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の方法。
実施例１３－モータ制御回路が、デフォルト動作制御部を備え、歪みゲージ回路が、モータ制御回路にデータを提供し、モータ制御回路が、歪みゲージ回路からのデータに基づいてデフォルト動作制御を修正する、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２に記載の方法。
実施例１４－外科用器具を制御するための方法。電気モータ及びモータ制御システムによって駆動される駆動システムを動作させることと、モータ制御システムと通信する歪みゲージ回路を介して外科用器具内の歪みを感知することと、歪みゲージ回路からのデータに基づいてモータ制御システムを介して電気モータの速度を変化させることと、を含む、方法。
実施例１５－モータ制御システムが、デフォルト動作制御部を備え、モータ制御システムが、歪みゲージ回路からのデータに基づいてデフォルト動作制御を修正する、実施例１４に記載の方法。
実施例１６－外科用器具が、ハンドルハウジングを含むハンドルを備え、歪みゲージ回路が、ハンドルハウジングに取り付けられた歪みゲージを備え、方法が、ハンドルハウジングを押して電気モータの速度を制御することを更に含む、実施例１４又は１５に記載の方法。
実施例１７－外科用器具が、ハンドルハウジングを含むハンドルを備え、歪みゲージ回路が、ハンドルハウジングに埋め込まれた歪みゲージを備え、方法が、ハンドルハウジングを押して電気モータの速度を制御することを更に含む、実施例１４又は１５に記載の方法。
実施例１８－外科用器具を制御するための方法。制御システムを使用して外科用器具を動作させることであって、外科用器具がシュラウドを備える、動作させることと、制御システムと通信するセンサ回路を使用してシュラウドのパラメータを感知することと、センサ回路からのデータに基づいて外科用器具の動作を修正することと、を含む、方法。
実施例１９－制御システムが、デフォルト動作制御部を備え、制御システムが、センサ回路からのデータに基づいてデフォルト動作制御を修正する、実施例１８に記載の方法。
実施例セット２．
実施例１－ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、駆動電気モータと、第１の構成、第２の構成、及び第３の構成で構成可能なシフタ電気モータと、を備える、外科用器具。外科用器具は、第１のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第１の駆動システムを更に備える。第１の駆動システムは、シフタ電気モータが第１の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。外科用器具は、第２のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第２の駆動システムを更に備える。第２の駆動システムは、シフタ電気モータが第２の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。外科用器具は、第３のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第３の駆動システムを更に備える。第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第３の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。第２の駆動システム及び第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第１の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。第１の駆動システム及び第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第２の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。第１の駆動システム及び第２の駆動システムは、シフタ電気モータが第３の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。
実施例２－シフタ電気モータがソレノイドを備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－駆動電気モータが、回転可能な駆動出力シャフトと、駆動出力シャフトに装着された駆動出力歯車と、を備え、シフタ電気モータが、並進可能なシフタシャフトと、回転可能なシフタ歯車と、を備え、シフタ歯車が、駆動出力歯車と動作可能に係合し、かつ第１の駆動システム、第２の駆動システム、及び第３の駆動システムと選択的に係合可能である、実施例１又は２に記載の外科用器具。
実施例４－第１の駆動システムが、第１の回転可能な駆動シャフトを備え、第２の駆動システムが、第２の回転可能な駆動シャフトを備え、第３の駆動システムが、第３の回転可能な駆動シャフトを備え、第１の回転可能な駆動シャフト、第２の回転可能な駆動シャフト、及び第３の回転可能な駆動シャフトが、長手方向軸に沿って入れ子にされている、実施例１、２、又は３に記載の外科用器具。
実施例５－エンドエフェクタをシャフトに回転可能に接続する関節運動ジョイントを更に備え、エンドエフェクタが、クランプ可能なジョーと、並進可能な発射部材と、を備え、第１のエンドエフェクタ機能が、シャフトに対してエンドエフェクタを関節運動させることを備え、第２のエンドエフェクタ機能が、ジョーをクランプ位置内に移動させることを備え、第３のエンドエフェクタ機能が、発射ストロークを通して発射部材を移動させることを備える、実施例１、２、３、又は、４に記載の外科用器具。
実施例６－内部に取り外し可能に格納されたステープルを含むステープルカートリッジを更に備え、発射部材が、発射ストローク中にステープルカートリッジからステープルを展開するように構成されている、実施例５に記載の外科用器具。
実施例７－第４の駆動システムを駆動して第２のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第２の駆動モータを更に備える、実施例５又は６に記載の外科用器具。
実施例８－第４の駆動システムを駆動して第２のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第２の駆動モータを更に備える、実施例１、２、３、又は４に記載の外科用器具。
実施例９－駆動電気モータ及び第２の駆動モータが、同時に動作可能である、実施例７又は８に記載の外科用器具。
実施例１０－駆動電気モータ及び第２の駆動モータが、異なる時間に動作可能である、実施例７、８、又は９に記載の外科用器具。
実施例１１－ステープルを備えるステープルカートリッジを更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０に記載の外科用器具アセンブリ。
実施例１２－ハウジングと、ハウジングから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、駆動電気モータと、第１の構成、第２の構成、及び第３の構成で構成可能なシフタ電気モータと、を備える、外科用システム。外科用システムは、第１のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第１の駆動システムを更に備える。第１の駆動システムは、シフタ電気モータが第１の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。外科用システムは、第２のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第２の駆動システムを更に備える。第２の駆動システムは、シフタ電気モータが第２の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。外科用システムは、第３のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第３の駆動システムを更に備える。第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第３の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能である。第２の駆動システム及び第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第１の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。第１の駆動システム及び第３の駆動システムは、シフタ電気モータが第２の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。第１の駆動システム及び第２の駆動システムは、シフタ電気モータが第３の構成にあるときに、駆動電気モータによって駆動可能ではない。
実施例１３－ハウジングがハンドルを備える、実施例１２に記載の外科用システム。
実施例１４－ハウジングが、ロボット外科用システムに取り付けられるように構成されている、実施例１２又は１３に記載の外科用システム。
実施例１５－ロボット外科用システムを更に備える、実施例１４に記載の外科用システム。
実施例１６－ハウジングと、ハウジングから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、第１の駆動電気モータと、第１の構成及び第２の構成で構成可能な第１のシフタ電気モータと、第１のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第１の駆動システムと、を備える外科用システム。第１の駆動システムは、第１のシフタ電気モータが第１の構成にあるときに、第１の駆動電気モータによって駆動可能である。外科用システムは、第２のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第２の駆動システムを更に備える。第２の駆動システムは、第１のシフタ電気モータが第２の構成にあるときに、第１の駆動電気モータによって駆動可能である。第２の駆動システムは、第１のシフタ電気モータが第１の構成にあるときに、第１の駆動電気モータによって駆動可能ではない。第１の駆動システムは、第１のシフタ電気モータが第２の構成にあるときに、第１の駆動電気モータによって駆動可能ではない。外科用システムは、第２の駆動電気モータと、第２のシフタ電気モータと、第３の駆動システムと、を更に備える。第２のシフタ電気モータは、第３の構成及び第４の構成で構成可能である。第３の駆動システムは、第３のエンドエフェクタ機能を実施するように構成されている。第３の駆動システムは、第２のシフタ電気モータが第３の構成にあるときに、第２の駆動電気モータによって駆動可能である。外科用システムは、第４のエンドエフェクタ機能を実施するように構成された第４の駆動システムを更に備える。第４の駆動システムは、第２のシフタ電気モータが第４の構成にあるときに、第２の駆動電気モータによって駆動可能である。第４の駆動システムは、第２のシフタ電気モータが第３の構成にあるときに、第２の駆動電気モータによって駆動可能ではない。第３の駆動システムは、第２のシフタ電気モータが第４の構成にあるときに、第２の駆動電気モータによって駆動可能ではない。
実施例１７－ハウジングがハンドルを備える、実施例１６の外科用システム。
実施例１８－ハウジングが、ロボット外科用システムに取り付けられるように構成されている、実施例１６又は１７に記載の外科用システム。
実施例１９－ロボット外科用システムを更に備える、実施例１８に記載の外科用システム。
実施例２０－第１の駆動電気モータ及び第２の駆動電気モータが同時に動作可能である、実施例１６、１７、１８、又は１９に記載の外科用システム。
実施例２１－第１の駆動電気モータ及び第２の駆動電気モータが異なる時間に動作可能である、実施例１６、１７、１８、１９、又は２０に記載の外科用システム。
実施例セット３．
実施例１－ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、駆動システムと、を備える、外科用器具。駆動システムは、電気モータと、電気モータに動作可能に結合された駆動シャフトと、電気モータと通信するモータ制御システムと、駆動シャフトに埋め込まれた歪みゲージ回路と、を備える。歪みゲージ回路は、ロボット制御システムと信号通信する。モータ制御システムは、歪みゲージ回路からの信号に基づいてエンドエフェクタ機能を実施するように、電気モータの動作を制御するように構成されている。
実施例２－歪みゲージ回路が、駆動シャフト内の歪みを測定するように構成され、モータ制御システムが、測定された歪みが所定の閾値を超えるときに電気モータを停止するように構成されたプロセッサ及びアルゴリズムを含む、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－駆動システムが、アクチュエータと、作動センサと、を更に備え、作動センサがモータ制御システムと通信し、アクチュエータが、非作動位置と作動位置との間で移動可能であり、アクチュエータの作動が、モータ制御システムによって停止された後に電気モータを再始動させる、実施例２に記載の外科用器具。
実施例４－歪みゲージ回路が、駆動シャフト内の歪みを測定するように構成され、モータ制御システムが、測定された歪みが所定の閾値を超えるときに電気モータを減速させるように構成されたプロセッサ及びアルゴリズムを含む、実施例１に記載の外科用器具。
実施例５－駆動システムが、アクチュエータと、作動センサと、を更に備え、作動センサがモータ制御システムと通信し、アクチュエータが、非作動位置と作動位置との間で移動可能であり、アクチュエータの作動が、モータ制御システムによって減速された後に電気モータを加速させる、実施例４に記載の外科用器具。
実施例６－歪みゲージ回路の温度を規制するための手段を更に備える、実施例１、２、３、４、又は５に記載の外科用器具。
実施例７－手段が、所定の温度に対する歪みゲージ回路の温度変化を最小化するように構成されている、実施例６に記載の外科用器具。
実施例８－所定の温度が、外科用器具を取り囲む周囲温度とは無関係である、実施例７に記載の外科用器具。
実施例９－手段が、歪みゲージ回路の温度を一定の温度で保持するように構成されている、実施例６に記載の外科用器具。
実施例１０－一定の温度が、外科用器具を取り囲む周囲温度とは異なる、実施例９に記載の外科用器具。
実施例１１－送信機と、受信機と、更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の外科用器具。送信機は、ロボット制御システムと信号通信する。送信機は、外科用器具システムに無線信号を放出するように構成されている。受信機は、モータ制御システムと信号通信する。受信機は、外科用器具システムから無線信号を受信するように構成さている。
実施例１２－エンドエフェクタをシャフトに回転可能に接続する関節運動ジョイントを更に備え、エンドエフェクタ機能が、関節運動ジョイントの周りでエンドエフェクタを回転させることを備え、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける歪みが閾値レベルを超えるときに、エンドエフェクタの関節運動を停止するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１３－エンドエフェクタをシャフトに回転可能に接続する関節運動ジョイントを更に備え、エンドエフェクタ機能が、関節運動ジョイントの周りでエンドエフェクタを回転させることを含み、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、エンドエフェクタの関節運動を停止するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１４－エンドエフェクタをシャフトに回転可能に接続する関節運動ジョイントを更に備え、エンドエフェクタ機能が、関節運動ジョイントの周りでエンドエフェクタを回転させることを含み、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、エンドエフェクタの関節運動を減速させるように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１５－エンドエフェクタが、回転可能なジョーを含み、エンドエフェクタ機能が、ジョーを回転させることを含み、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、ジョーの回転を停止するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１６－エンドエフェクタが、回転可能なジョーを含み、エンドエフェクタ機能が、ジョーを回転させることを含み、モータ制御システムが、駆動シャフト内の測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、ジョーの回転を減速させるように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１７－エンドエフェクタが組織切断部材を含み、エンドエフェクタ機能が、切断ストロークを通して組織切断部材を変位させることを含み、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、組織切断部材の並進を停止するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１８－エンドエフェクタが組織切断部材を含み、エンドエフェクタ機能が、切断ストロークを通して組織切断部材を変位させることを含み、モータ制御システムは、駆動シャフトにおける測定された歪みが閾値レベルを超えるときに、組織切断部材の並進を減速させるように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１９－エンドエフェクタが、内部に取り外し可能に格納されたステープルを含むステープルカートリッジを備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、又は１８に記載の外科用器具。
実施例２０－ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、駆動システムと、を備える、外科用器具。駆動システムは、電気モータと、電気モータに動作可能に結合された駆動シャフトと、電気モータと通信するモータ制御システムと、を備える。外科用器具は、モータ制御システムと信号通信する歪みゲージ回路を更に備える。モータ制御システムは、歪みゲージ回路からの信号に基づいてエンドエフェクタ機能を実施するように、電気モータの動作を制御するように構成されている。
実施例２１－ハウジングと、ハウジングから延在するシャフトと、シャフトから延在するエンドエフェクタと、駆動システムと、を備える、外科用システム。駆動システムは、電気モータと、電気モータに動作可能に結合された駆動シャフトと、電気モータと通信するモータ制御システムと、を備える。外科用システムは、モータ制御システムと信号通信する歪みゲージ回路を更に備える。モータ制御システムは、歪みゲージ回路からの信号に基づいてエンドエフェクタ機能を実施するように、電気モータの動作を制御するように構成されている。
実施例２２－モータ制御システムと信号通信する力測定回路を更に備え、モータ制御システムが、力測定回路からの信号に基づいてエンドエフェクタ機能を実施するために、電気モータの動作を制御するように構成されている、実施例２１に記載の外科用システム。
実施例２３－モータ制御システムと信号通信する力測定回路を更に備え、モータ制御システムが、力測定回路からの信号に基づいて異なるエンドエフェクタ機能を実施するために、電気モータの動作を制御するように構成されている、実施例２１に記載の外科用システム。
実施例２４－力測定回路がばね要素を備える、実施例２２又は２３に記載の外科用システム。
実施例２５－第１の器具と、第２の器具と、を備える、外科用システム。第１の器具は、歪みゲージ回路と、歪みゲージ回路と通信する送信機と、を備える。第２の器具は、電気モータと、電気モータに動作可能に連結された駆動シャフトと、電気モータ及び送信機と通信するモータ制御システムと、を備える。モータ制御システムは、歪みゲージ回路からの信号に基づいて電気モータの動作を制御するように構成されている。
実施例２６－外科用データハブを更に備え、モータ制御システムが、外科用データハブを介して送信機と通信する、実施例２５に記載の外科用システム。
実施例セット４．
実施例１－ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトアセンブリと、を備える外科用器具。ハンドルは、ハウジングと、ハウジング内に位置付けられた回路基板と、ハウジング内に画定されたポートと、を備える。回路基板は、電気コネクタを備える。ポートは、封止部を備える。封止部は、自己封止開口部を備える。ポートは、電気コネクタに係合するために、自己封止開口部を通して通信プローブを挿入することを可能にするように構成されている。
実施例２－回路基板が、ハウジングに装着されたフレックス回路を備える、実施例１の外科用器具。
実施例３－フレックス回路と通信する第２の回路基板を更に備え、第２の回路基板が、ラミネート回路基板を備える、実施例２の外科用器具。
実施例４－フレックス回路が閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、ラミネート回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導する、実施例３に記載の外科用器具。
実施例５－回路基板が、第１の回路基板を含み、外科用器具が、第２の回路基板を更に備える、ハウジングが、内部に画定されたカードスロットを備え、第２の回路基板が、カードスロット内に取り外し可能に保持されたカードを備える、実施例１の外科用器具。
実施例６－第１の回路基板が閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、第２の回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導する、実施例５に記載の外科用器具。
実施例７－カードスロット内に電気接点を更に備え、電気接点は、第２の回路基板がカードスロット内に着座したときに、第１の回路基板と通信する第２の回路基板を配置する、実施例５又は６の外科用器具。
実施例８－回路基板が、第１の回路基板を備え、外科用器具が、第２の回路基板を更に備え、第１の回路基板が、閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、第２の回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導し、外科用器具が、電気モータを更に備え、第２の回路基板が、電気モータを制御するように構成されたモータコントローラを備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例９－回路基板が、第１の回路基板を備え、外科用器具が、第２の回路基板を更に備え、第１の回路基板が、閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、第２の回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導し、外科用器具が、ＲＦ生成器を更に備え、第２の回路基板が、ＲＦ生成器を制御するように構成されたモータコントローラを備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例１０－回路基板が、第１の回路基板を備え、外科用器具が、第２の回路基板を更に備え、第１の回路基板が、閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、第２の回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導し、外科用器具が、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成された変換器を更に備え、第２の回路基板が、変換器を制御するように構成されたコントローラを備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例１１－回路基板が、ハウジング上に印刷された電気トレースを備える、実施例１の外科用器具。
実施例１２－回路基板が、電気トレース上に装着された固体構成要素表面を更に備える、実施例１１に記載の外科用器具。
実施例１３－回路基板がハウジング内に埋め込まれた電気トレースを備え、ハウジングが、電気トレースを少なくとも部分的に露出するようにエッチングされている、実施例１に記載の外科用器具。
実施例１４－回路基板が、ハウジング内に埋め込まれたフレックス回路を備える、実施例１の外科用器具。
実施例１５－フレックス回路と通信する第２の回路基板を更に備え、第２の回路基板が、ラミネート回路基板を備える、実施例２又は１４の外科用器具。
実施例１６－フレックス回路が閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導し、ラミネート回路基板が、閾値アンペア数を上回る電流を伝導する、実施例１５に記載の外科用器具。
実施例１７－内部に取り外し可能に格納されたステープルを含むステープルカートリッジを更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、又は１６に記載の外科用器具。
実施例１８－ポートが、エラストマー材料からなる、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又は１７に記載の外科用器具。
実施例１９－ハンドルハウジングと、ハンドルハウジング内に埋め込まれた第１の回路基板と、第１の回路基板と通信する第２の回路基板と、を備える外科用器具。第１の回路基板は、閾値アンペア数を下回るが閾値アンペア数を上回らない電流を伝導する。第２の回路基板は、閾値アンペア数を上回る電流を伝導する。
実施例２０－第１の回路基板が、フレックス回路を備える、実施例１９に記載の外科用器具。
実施例２１－ハンドルハウジングが、内部に画定されたカードスロットを備え、第２の回路基板が、カードスロット内に取り外し可能に保持されたカードを含む、実施例１９又は２０に記載の外科用器具。
実施例２２－電気モータを更に備え、第２の回路基板は、電気モータを制御するように構成されたモータコントローラを備える、実施例１９、２０、又は２１に記載の外科用器具。
実施例２３－ＲＦ生成器を更に備え、第２の回路基板が、ＲＦ生成器を制御するように構成されたコントローラを備える、実施例１９、２０、２１、又は２２に記載の外科用器具。
実施例２４－電気エネルギーを機械エネルギーに変換するように構成された変換器を更に備え、第２の回路基板が、変換器を制御するように構成されたコントローラを備える、実施例１９、２０、２１、又は２２に記載の外科用器具。
実施例２５－第１の回路基板が、ハンドルハウジング上に印刷された電気トレースを備える、実施例１９、２０、２１、２２、２３、又は２４に記載の外科用器具。
実施例２６－第１の回路基板が、電気トレース上に装着された固体構成要素表面を更に備える、実施例２５又は２６に記載の外科用器具。
実施例２７－ハンドルハウジングが、電気トレースを少なくとも部分的に露出するようにエッチングされている、実施例２５又は２６に記載の外科用器具。
実施例２８－ハンドルハウジング内に画定されたポートを更に備え、ポートが、封止部を備え、封止部が自己封止開口部を備え、第１の回路基板が、電気接点を含み、ポートが、電気接点に係合するために、自己封止開口部を通して通信プローブを挿入することを可能にするように構成されている、実施例１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、又は２７に記載の外科用器具。
実施例２９－ハンドルハウジングを備える、外科用器具。ハンドルハウジングは、回転インターフェースと、回転インターフェース上に画定された電気的インターフェースと、を備える。ハンドルハウジングは、電気的インターフェースを少なくとも部分的に露出させるようにエッチングされている。外科用器具は、回転インターフェースにおいてハンドルハウジングに回転可能に装着されたシャフトを更に備える。シャフトは、電気的インターフェースに係合される電気接点を備える。
実施例３０－電気的インターフェースがフレックス回路を備える、実施例２９に記載の外科用器具。
実施例セット５．
実施例１－ハウジングと、ハウジング内に位置付けられた制御回路と、ボタンシェルと、ボタンシェル内に少なくとも部分的に埋め込まれたフレックス回路と、を備える、外科用器具ハンドル。フレックス回路は、制御回路と電気通信する。
実施例２－ボタンシェルが、フレックス回路の少なくとも一部分を露出させるようにエッチングされている、実施例１に記載の外科用器具ハンドル。
実施例３－ボタンシェルが、フレックス回路の少なくとも一部分上に成形されている、実施例１又は２に記載の外科用器具ハンドル。
実施例４－ボタンシェル及びハウジングが、アセンブリを備える、実施例１、２、又は３の外科用器具ハンドル。
実施例５－ボタンシェルがハウジングと一体的に形成されている、実施例１、２、３、又は４に記載の外科用器具ハンドル。
実施例６－フレックス回路が容量性スイッチ要素を備える、実施例１、２、３、４、又は５に記載の外科用器具ハンドル。
実施例７－ボタンシェルが、外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外側表面を備え、容量性切り替え要素が外面に装着されている、実施例６に記載の外科用器具ハンドル。
実施例８－フレックス回路が、力感知圧電切り替え要素を備える、実施例１、２、３、４、又は５に記載の外科用器具ハンドル。
実施例９－ボタンシェルが、外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外面を備え、力感知圧電切り替え要素が外面に装着されている、実施例８に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１０－フレックス回路が、歪みゲージを備える、実施例１、２、３、４、又は５に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１１－歪みゲージが、ボタンシェル内に含まれている、実施例１０に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１２－ボタンシェルは、ボタンシェルが外科用器具ハンドルのユーザによって押下されたときに、ボタンシェルが観察可能に偏向することを可能にするように構成された柔軟部分を備える、実施例１、２、３、４、又は５に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１３－フレックス回路は、ボタンシェルがユーザによって偏向されたときにスイッチと接触するように、ボタンシェルに隣接して位置付けられたスイッチを備える、実施例１２に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１４－ボタンシェルが、リビングヒンジを備える、実施例１２又は１３に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１５－ボタンシェルは、ボタンシェルが観察可能に偏向することを可能にするように構成されたミシン目を備える、実施例１２又は１３に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１６－ボタンシェルが、外科用器具ハンドルのユーザによって押下されたときに、観察可能な偏向に抵抗するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、又は１５に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１７－制御回路が、触覚フィードバック生成器を備え、制御回路は、ボタンシェルが押下されたときに触覚フィードバック生成器を作動させる、実施例１６に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１８－ハウジング及びボタンシェルが同じ材料で構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又は１７に記載の外科用器具ハンドル。
実施例１９－ハウジング及びボタンシェルが、異なる材料で構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又は１７に記載の外科用器具ハンドル。
実施例２０－ハウジングと、ハウジング内に位置付けられた制御回路と、ボタンシェルと、ボタンシェルで形成された作動回路と、を備える外科用器具。作動回路は、制御回路と電気通信する。
実施例２１－作動回路がボタンシェル内に少なくとも部分的に埋め込まれている、実施例２０に記載の外科用器具。
実施例２２－作動回路が、ボタンシェルに少なくとも部分的に取り付けられている、実施例２０に記載の外科用器具。
実施例２３－作動回路が、ボタンシェル上に少なくとも部分的に印刷されている、実施例２０に記載の外科用器具。
実施例２４－作動回路が、電気トレースと、電気トレースに接続された表面実装構成要素と、を備える、実施例２０、２１、２２、又は２３に記載の外科用器具。
実施例２５－ハウジングと、制御回路と、ボタン壁と、を備える外科用器具。制御回路が、ボタン壁と少なくとも部分的に形成される。
実施例２６－制御回路が、ボタン壁に少なくとも部分的に埋め込まれている、実施例２５に記載の外科用器具。
実施例２７－制御回路が、ボタン壁に少なくとも部分的に取り付けられている、実施例２５に記載の外科用器具。
実施例２８－制御回路が、ボタン壁上に少なくとも部分的に印刷されている、実施例２５に記載の外科用器具システム。
実施例２９－制御回路が、電気トレースと、電気トレースに接続された表面実装構成要素と、を備える、実施例２５、２６、２７、又は２８に記載の外科用器具。
実施例セット６．
実施例１－電気モータと、制御回路と、を備える外科用器具。制御回路は、複数の論理ゲートと、論理ゲートのうちの第１の論理ゲートに接続された単安定マルチバイブレータと、を備える。制御回路は、感知されたパラメータに基づいて電気モータの回転速度を制御することによって、外科用器具の機能の動作速度を変更するように構成されている。
実施例２－複数の論理ゲートが、（１）ＡＮＤゲートと、（２）ＯＲゲートと、（３）インバータゲートと、のうちの少なくとも１つを含む、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－単安定マルチバイブレータが、再トリガ可能な単安定マルチバイブレータを備える、実施例１又は２に記載の外科用器具。
実施例４－外科用器具の機能が、外科用器具のエンドエフェクタの関節運動を含む、実施例１、２、又は３に記載の外科用器具。
実施例５－動作速度が、外科用器具のシャフトの長手方向軸から離れるエンドエフェクタの関節運動の速度を含む、実施例１、２、３、又は４に記載の外科用器具。
実施例６－エンドエフェクタが外科用器具のシャフトのセンタリング状態の周囲に画定されたゾーンを通過するときに、関節運動の速度が減速される、実施例５に記載の外科用器具。
実施例７－感知されたパラメータが、エンドエフェクタのシャフトの長手方向軸に対するエンドエフェクタの感知された位置を含む、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の外科用器具。
実施例８－感知されたパラメータが、切り替えデバイスの状態を含む、実施例１、２、３、４、５、６、又は７に記載の外科用器具。
実施例９－制御回路が、単安定マルチバイブレータに接続された非同期カウンタを更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、又は８に記載の外科用器具。
実施例１０－非同期カウンタが、リプルカウンタを備える、実施例９に記載の外科用器具。
実施例１１－単安定マルチバイブレータに接続された感知デバイスを更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０に記載の外科用器具。
実施例１２－電気モータの回転速度を制御するように構成されたモータコントローラを更に備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、又は１１に記載の外科用器具。
実施例１３－少なくとも２つの導体を含むフレキシブル回路を備える外科用器具。フレキシブル回路は、フレキシブル回路内で電力を伝達し、フレキシブル回路内で信号を搬送し、二次機能を提供するように構成されている。
実施例１４－フレキシブル回路が、多層フレキシブル回路を備える、実施例１３に記載の外科用器具。
実施例１５－少なくとも２つの導体が、規則的な間隔で互いに重なり合う、ツイストペアの導体を備える、実施例１２又は１３に記載の外科用器具。
実施例１６－ツイストペアの導体が、外部源からの電磁場からの干渉を軽減するように構成されている、実施例１５に記載の外科用器具。
実施例１７－少なくとも２つの導体が、第１及び第２の複数の導体を備える、実施例１３、１４、１５、又は１６に記載の外科用器具。
実施例１８－フレキシブル回路が、第１及び第２の複数の導体を取り囲む電磁遮蔽を更に備える、実施例１７に記載の外科用器具。
実施例１９－二次機能が、電磁遮蔽を含む、実施例１３、１４、１５、１６、１７又は１８に記載の外科用器具。
実施例２０－二次機能が、短絡保護を含む、実施例１３、１４、１５、１６、１７又は１８に記載の外科用器具。
実施例２１－二次機能が、汚染保護を含む、実施例１３、１４、１５、１６、１７又は１８に記載の外科用器具。
実施例セット７．
実施例１－駆動システム及び制御回路を備える外科用器具。駆動システムは、電気モータを備える。制御回路は、音響センサを備える。制御回路は、音響センサによって測定された駆動システムのパラメータを利用して、電気モータの速度を制御するように構成されている。
実施例２－駆動システムが、歯車ボックス及び駆動トレーンを更に備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－制御回路が、（１）高速フーリエ変換回路と、（２）制御回路のプロセッサによって実行可能な高速フーリエ変換アルゴリズムと、のうちの少なくとも１つを更に含む、実施例１又は２に記載の外科用器具。
実施例４－制御回路が、駆動システムの劣化を判定するように更に構成されている、実施例１、２、又は３に記載の外科用器具。
実施例５－制御回路が、駆動システムの判定された劣化に応じてモータ制御アルゴリズムを調節するように更に構成されている、実施例４に記載の外科用器具。
実施例６－モータ制御アルゴリズムが、外科用器具によって実行されるときに、（１）電気モータの速度と、（２）外科用器具のモータコントローラによって提供されるモータ速度命令信号と、（３）電気モータに印加される電圧と、（４）パルス幅変調デューティサイクルと、（５）外科用器具のモータコントローラの電流制限と、のうちの少なくとも１つを調節するように構成されている、実施例５に記載の外科用器具。
実施例７－制御回路が、外科用器具の差し迫った故障の指示を提供するように更に構成されている、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の外科用器具。
実施例８－駆動システムと、制御回路と、を備える外科用器具。駆動システムは、電気モータを備える。制御回路は、音響センサを備える。制御回路は、音響センサによって測定された駆動システムのパラメータを利用して、電気モータによって印加されるトルクを制御するように構成されている。
実施例９－駆動システムが、歯車ボックス及び駆動トレーンを更に備える、実施例８に記載の外科用器具。
実施例１０－制御回路が、高速フーリエ変換回路を更に備える、実施例８又は９に記載の外科用器具。
実施例１１－制御回路が、駆動システムの劣化を判定するように更に構成されている、実施例８、９、又は１０に記載の外科用器具。
実施例１２－制御回路が、駆動システムの判定された劣化に応じてモータ制御アルゴリズムを調節するように更に構成されている、実施例１１に記載の外科用器具。
実施例１３－モータ制御アルゴリズムが、外科用器具によって実行されるときに、（１）電気モータの速度と、（２）外科用器具のモータコントローラによって提供されるモータ速度命令信号と、（３）電気モータに印加される電圧と、（４）パルス幅変調デューティサイクル、（５）外科用器具のモータコントローラの電流制限と、のうちの少なくとも１つを調節するように構成されている、実施例１２に記載の外科用器具。
実施例１４－制御回路が、外科用器具の差し迫った故障の指示を提供するように更に構成されている、実施例８、９、１０、１１、１２、又は１３に記載の外科用器具。
実施例１５－外科用器具と、外科用ハブシステムと、を備える外科用システム。外科用器具は、駆動システムと、制御回路と、を備える。駆動システムは、電気モータを備える。制御回路は、感知デバイスを備える。制御回路は、感知デバイスによって感知された駆動システムのパラメータを利用して、電気モータの速度を制御するように構成されている。外科用ハブシステムは、外科用器具と通信する。外科用ハブシステムは、制御回路に第２のパラメータを供給するように構成されている。制御回路は、外科用器具の動作を修正するために第２のパラメータを利用するように更に構成されている。
実施例１６－感知デバイスが、（１）音響センサと、（２）振動センサと、（３）加速度計と、のうちの少なくとも１つを備える、実施例１５に記載の外科用器具。
実施例１７－制御回路が高速フーリエ変換回路を更に備える、実施例１５又は１６に記載の外科用システム。
実施例１８－第２のパラメータが、患者の組織内の以前のステープル留め線の存在を含む、実施例１５、１６、又は１７に記載の外科用システム。
実施例１９－第２のパラメータが、患者の組織内の胃バンドの存在を含む、実施例１５、１６、又は１７に記載の外科用システム。
実施例２０－第２のパラメータが、以前の外科手術からの瘢痕組織の存在を含む、実施例１５、１６、又は１７に記載の外科用システム。
実施例２１－外科用ハブシステムが、外科用器具の故障を予測するように更に構成されている、実施例１５、１６、１７、１８、１９、又は２０に記載の外科用システム。
実施例２２－外科用ハブシステムが、外科用器具の予測された故障の通知を提供するように更に構成されている、実施例１５、１６、１７、１８、１９、又は２０に記載の外科用システム。
実施例２３－外科用ハブシステムが、外科用器具の予測された故障を外科用器具に通信するように更に構成されている、実施例１５、１６、１７、１８、１９、又は２０に記載の外科用システム。
実施例セット８．
実施例１－本体と、シャフトと、少なくとも１つの感知デバイスを備える制御回路と、を備える、外科用器具。制御回路は、外科手術の環境内で外科用器具に近接した別の外科用器具の存在を判定するように構成されている。
実施例２－外科用器具が、単極外科用器具を備える、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－少なくとも１つの感知デバイスが、受動感知デバイスを備える、実施例１又は２に記載の外科用器具。
実施例４－受動感知デバイスが、別の外科用器具に関連付けられた磁場によって起動されるように構成されている、実施例３に記載の外科用器具。
実施例５－受動感知デバイスが、別の外科用器具に関連付けられた電場によって起動されるように構成されている、実施例３又は４に記載の外科用器具。
実施例６－少なくとも１つの感知デバイスが、連続性センサを備え、（１）単極外科用器具の本体及び（２）単極外科用器具のシャフトのうちの少なくとも１つに位置付けられている、実施例２に記載の外科用器具。
実施例７－少なくとも１つの感知デバイスが、外科手術の環境内の別の外科用器具の存在を検出するように構成された近接センサを備える、実施例１、２、３、４、５、又は６に記載の外科用器具。
実施例８－近接センサが、（１）誘導性近接センサと、（２）容量性近接センサと、のうちの少なくとも１つを備える、実施例７に記載の外科用器具。
実施例９－少なくとも１つの感知デバイスが、電気感知グリッドを備える、実施例１、２、３、４、５、６、７、又は８に記載の外科用器具。
実施例１０－制御回路が、外科用器具内の電気的連続性を判定するように更に構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、又は９に記載の外科用器具。
実施例１１－制御回路が、電気外科的エネルギーを搬送するように構成された電気回路内の電気的連続性を判定するように更に構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０に記載の外科用器具。
実施例１２－送信機と、受信機と、制御回路と、を備える、外科用器具。送信機は、信号を送信するように構成されている。受信機は、送信された信号に関連付けられた反射信号を受信するように構成されている。制御回路は、反射信号に基づいて、別の外科用器具の外科用器具への近接を判定するように構成されている。
実施例１３－送信機が、磁気送信機を備える、実施例１２に記載の外科用器具。
実施例１４－送信機が、ランダムシーケンス化オンオフパルスを生成するように更に構成されている、実施例１２又は１３に記載の外科用器具。
実施例１５－（１）送信機と、（２）受信機と、のうちの少なくとも１つが、フレキシブル回路の一部を形成する、実施例１２、１３、又は１４に記載の外科用器具。
実施例１６－送信機と、変換器と、を備える、外科用器具。送信機は、信号を送信するように構成されている。変換器は、送信機に関連付けられた一次磁場を感知するように構成されている。外科用器具は、一次磁場の状態に基づいて、別の外科用器具の外科用器具への近接を判定するための手段を更に備える。
実施例１７－送信機が磁気送信機を備える、実施例１６に記載の外科用器具。
実施例１８－変換器が、ホール効果センサを備える、実施例１６又は１７に記載の外科用器具。
実施例１９－状態が、（１）外科用器具に近接する金属を含む物体を有しないことを示す、影響を受けていない状態、及び（２）外科用器具に近接する金属を備える物体を有することを示す、影響を受けた状態のうちの１つを含む、実施例１６、１７、又は１８の外科用器具。
実施例２０－物体が、別の外科用器具を備える、実施例１９に記載の外科用器具。
実施例セット９．
実施例１－シャフトと、シャフト内に位置付けられた感知アレイと、感知アレイに電気的に連結された検出回路と、を備える、外科用器具。検出回路は、シャフトの外部の環境から生じる流体がシャフト内に存在するときを判定するように構成されている。
実施例２－感知アレイがフレキシブル回路の一部を形成する、実施例１に記載の外科用器具。
実施例３－感知アレイが、第１及び第２の感知デバイスを備える、実施例１又は２の外科用器具。
実施例４－第１及び第２の感知デバイスが、導電性電極を備える、実施例３に記載の外科用器具。
実施例５－感知アレイが、第３及び第４の感知デバイスを更に備える、実施例３に記載の外科用器具。
実施例６－第１及び第２の感知デバイス間に位置付けられた電気絶縁材料を更に備える、実施例３に記載の外科用器具。
実施例７－電気絶縁材料がフレキシブル回路の一部を形成する、実施例６に記載の外科用器具。
実施例８－シャフト内に位置付けられた吸収材料を更に備える、実施例１、２、３、４、５、６又は７に記載の外科用器具。
実施例９－吸収材料が、シャフトと同心である吸収材料のリングを備える、実施例８に記載の外科用器具。
実施例１０－感知アレイに電気接続された電気回路を更に備え、電気回路は、シャフト内の流体の量が閾値量を超えるかどうかを判定するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、又は９に記載の外科用器具。
実施例１１－電気回路が、少なくとも１つの比較器を備える、実施例１０に記載の外科用器具。
実施例１２－電気回路が、複数の比較器を備える、実施例１０に記載の外科用器具。
実施例１３－検出回路に連結可能な制御回路を更に備え、制御回路が、検出回路からの信号に基づいて外科用器具の動作を調節するように構成されている、実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２に記載の外科用器具。
実施例１４－感知デバイス及び制御回路を備える、外科用器具。感知デバイスは、大気圧を感知するように構成されている。制御回路は、感知された大気圧に基づいて、外科用器具の高度を判定するように構成されている。制御回路は、検知された大気圧に基づいて、（１）制御回路によって利用される閾値と、（２）外科用器具の制御パラメータと、のうちの少なくとも１つを調節するように更に構成されている。
実施例１５－閾値が、（１）温度閾値と、（２）エネルギー閾値と、のうちの少なくとも１つを含む、実施例１４に記載の外科用器具。
実施例１６－制御パラメータが、モータ速度を含む、実施例１４、又は１５に記載の外科用器具。
実施例１７－制御回路が、感知された大気圧に基づいてディレーティング係数を判定するように更に構成されている、実施例１４、１５、又は１６に記載の外科用器具。
実施例１８－ハンドルアセンブリと、少なくとも１つの感知デバイスと、制御回路と、を備える、外科用器具。ハンドルアセンブリは、ハウジングを備える。少なくとも１つの感知デバイスは、ハウジング内に位置付けられ、温度を測定するように構成されている。制御回路は、測定された温度に基づいて、（１）外科用器具の電気構成要素と、（２）外科用器具のサブアセンブリと、のうちの少なくとも１つが、危険ゾーンで動作しているかどうかを判定するように構成されている。
実施例１９－少なくとも１つの感知デバイスが、フレキシブル回路の一部を形成する、実施例１８に記載の外科用器具。
実施例２０－制御回路が、測定された温度に基づいて外科用器具の動作を調節するように更に構成されている、実施例１８又は１９に記載の外科用器具。
本明細書で説明する外科用器具システムは、電気モータにより動作するが、本明細書に記載された外科用器具システムは、任意の好適な様態で動作することができる。特定の例では、本明細書に開示されるモータは、ロボット制御式システムの１つ又は複数の部分を備えることができる。例えば、米国特許出願第１３／１１８，２４１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９，０７２，５３５号は、ロボット外科用器具システムのいくつかの例をより詳細に開示しており、この開示の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載される外科用器具システムは、ステープルの展開及び変形に接続して使用することができる。例えば、クランプ又はタックなど、ステープル以外の締結要素を展開する様々な実施形態が想定される。更に、組織を封止するための任意の好適な手段を利用する、様々な実施形態も想到される。例えば、様々な実施形態によるエンドエフェクタは、組織を加熱して封止するように構成された電極を備え得る。また例えば、特定の実施形態によるエンドエフェクタは、組織を封止するために振動エネルギーを加えることができる。加えて、組織を切断するために好適な切断手段を利用する様々な実施形態が想定される。
以下の開示の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
－米国特許出願第１１／０１３，９２４号、発明の名称「ＴＲＯＣＡＲ ＳＥＡＬ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」、現在は米国特許第７３７１２２７号、
－米国特許出願第１１／１６２，９９１号、発明の名称「ＥＬＥＣＴＲＯＡＣＴＩＶＥ ＰＯＬＹＭＥＲ－ＢＡＳＥＤ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ ＦＯＲ ＧＲＡＳＰＥＲ」、現在は米国特許第７８６２５７９号、
－米国特許出願第１２／３６４，２５６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＩＳＳＥＣＴＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１０／０１９８２４８号、
－米国特許出願第１３／５３６，３８６号、発明の名称「ＥＭＰＴＹ ＣＬＩＰ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＬＯＣＫＯＵＴ」、現在は米国特許第９２８２９７４号、
－米国特許出願第１３／８３２，７８６号、発明の名称「ＣＩＲＣＵＬＡＲ ＮＥＥＤＬＥ ＡＰＰＬＩＥＲ ＷＩＴＨ ＯＦＦＳＥＴ ＮＥＥＤＬＥ ＡＮＤ ＣＡＲＲＩＥＲ ＴＲＡＣＫＳ」、現在は米国特許第９３９８９０５号、
－米国特許出願第１２／５９２，１７４号、発明の名称「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＳＵＴＵＲＩＮＧ」、現在は米国特許第８１２３７６４号、
－米国特許出願第１２／４８２，０４９号、発明の名称「ＥＮＤＯＳＣＯＰＩＣ ＳＴＩＴＣＨＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ」、現在は米国特許第８６２８５４５号、
－米国特許出願第１３／１１８，２４１号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９，０７２，５３５号、
－米国特許出願第１１／３４３，８０３号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」、現在は米国特許第７，８４５，５３７号、
－米国特許出願第１４／２００，１１１号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許第９６２９６２９号、
－米国特許出願第１４／２４８，５９０号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ ＤＲＩＶＥＮ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＬＯＣＫＡＢＬＥ ＤＵＡＬ ＤＲＩＶＥ ＳＨＡＦＴＳ」、現在は米国特許第９，８２６，９７６号、
－米国特許出願第１４／８１３，２４２号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＳＳＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＰＲＯＰＥＲ ＳＥＱＵＥＮＴＩＡＬ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００２７５７１号、
－米国特許出願第１４／２４８，５８７号、発明の名称「ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＥＲ」、現在は米国特許第９８６７６１２号、
－米国特許出願第１２／９４５，７４８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＴＯＯＬ ＷＩＴＨ Ａ ＴＷＯ ＤＥＧＲＥＥ ＯＦ ＦＲＥＥＤＯＭ ＷＲＩＳＴ」、現在は米国特許第８８５２１７４号、
－米国特許出願第１３／２９７，１５８号、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＡＳＳＩＶＥＬＹ ＤＥＣＯＵＰＬＩＮＧ ＴＯＲＱＵＥ ＡＰＰＬＩＥＤ ＢＹ Ａ ＲＥＭＯＴＥ ＡＣＴＵＡＴＯＲ ＩＮＴＯ ＡＮ ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＴＬＹ ＲＯＴＡＴＩＮＧ ＭＥＭＢＥＲ」、現在は米国特許第９０９５３６２号、
－国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２３６３６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＨＩＦＴＡＢＬＥ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ」、現在は国際公開第２０１５／１５３６４２（Ａ１）号、
－国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５１８３７号、発明の名称「ＨＡＮＤＨＥＬＤ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」、現在は国際公開第２０１６／０５７２２５（Ａ１）号、
－米国特許出願第１４／６５７，８７６号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」、現在は米国特許出願公開第２０１５／０１８２２７７号、
－米国特許出願第１５／３８２，５１５号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＢＡＴＴＥＲＹ ＰＯＷＥＲＥＤ ＨＡＮＤＨＥＬＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／０２０２６０５号、
－米国特許出願第１４／６８３，３５８号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」、現在は米国特許第１０，１１７，７０２号、
－米国特許出願第１４／１４９，２９４号、発明の名称「ＨＡＲＶＥＳＴＩＮＧ ＥＮＥＲＧＹ ＦＲＯＭ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」、現在は米国特許第９７９５４３６号、
－米国特許出願第１５／２６５，２９３号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＣＩＲＣＵＩＴ ＴＯＰＯＬＯＧＩＥＳ ＦＯＲ ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００８６９１０号、及び
－米国特許出願第１５／２６５，２７９号、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」、現在は米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号は、参照により本明細書に組み込まれる。
特定の実施形態と共に本明細書で様々なデバイスについて説明したが、それらの実施形態に対して修正及び変更が実施されてもよい。特定の特徴、構造又は特性を、１つ又は２つ以上の実施形態で、任意の好適な様態で組み合わせてもよい。したがって、一実施形態に関して図示又は説明される特定の特徴、構造、又は特性は、無制限に１つ又は２つ以上の他の実施形態の特徴、構造、又は特性と全て、あるいは、部分的に組み合わせてもよい。また、材料が特定の構成要素に関して開示されているが、他の材料が使用されてもよい。更に、様々な実施形態に従って、所与の機能（複数可）を実行するために、単一の構成要素を複数の構成要素に置き換えてもよく、また複数の構成要素を単一の構成要素に置き換えてもよい。以上の説明及び以下の特許請求の範囲は、そのような修正及び変形形態を全て包含することが意図される。
本明細書に開示されるデバイスは、１回の使用後に廃棄されるように設計することができ、又は複数回使用されるように設計することができる。しかしながら、いずれの場合も、デバイスは少なくとも１回の使用後に再利用のために再調整され得る。再調整には、デバイスの分解工程、それに続くデバイスの特定の部品の洗浄工程又は交換工程、及びその後のデバイスの再組み立て工程の任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。具体的には、再調整の施設及び／又は外科チームは、デバイスを分解することができ、デバイスの特定の部品を洗浄及び／又は交換した後、デバイスをその後の使用のために再組み立てすることができる。当業者であれば、デバイスの再調整が、分解、洗浄／交換、及び再組み立てのための様々な技術を利用できることを理解するであろう。このような技術の使用、及び結果として得られる再調整されたデバイスは、全て本出願の範囲内にある。
本明細書に開示のデバイスは、手術前に処理され得る。最初に、新品又は使用済みの器具が入手され、必要に応じて洗浄されてもよい。次いで器具を滅菌することができる。１つの滅菌技術では、器具は、プラスチックバッグ又はＴＹＶＥＫバッグなど、閉鎖され密封された容器に入れられる。次いで、容器及び器具を、γ線、Ｘ線、及び／又は高エネルギー電子などの、容器を透過し得る放射線野に置くことができる。放射線は、器具上及び容器内の細菌を死滅させることができる。この後、滅菌済みの器具を滅菌容器内で保管することができる。密封容器は、医療施設で開けられるまで、器具を滅菌状態に保つことができる。デバイスはまた、β線、γ線、エチレンオキシド、過酸化水素プラズマ、及び／又は水蒸気が挙げられるが、これらに限定されない、当該技術分野で既知の任意の他の技術を用いて滅菌され得る。
代表的な設計を有するものとして本発明について記載してきたが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正されてもよい。したがって、本出願は、その一般的原理を使用する本発明のあらゆる変形、使用、又は適合を包含するものとする。
その全体又は部分において本明細書に参照により組み込まれるものとする特許、刊行物、又はその他の開示文献はいずれも、組み込まれる資料が本開示に記載される既存の定義、見解、又はその他の開示内容と矛盾しない範囲においてのみ本明細書に組み込まれるものとする。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、参照により本明細書に組み込まれ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。
〔実施の態様〕
（１） 外科用器具ハンドルであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に位置決めされた制御回路と、
ボタンシェルと、
前記ボタンシェルに少なくとも部分的に埋め込まれたフレックス回路であって、前記制御回路と電気通信する、フレックス回路と、を備える、外科用器具ハンドル。
（２） 前記ボタンシェルが、前記フレックス回路の少なくとも一部分を露出させるようにエッチングされている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（３） 前記ボタンシェルが、前記フレックス回路の少なくとも一部分の上に成形されている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（４） 前記ボタンシェル及び前記ハウジングが、アセンブリを備える、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（５） 前記ボタンシェルが、前記ハウジングと一体形成されている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（６） 前記フレックス回路が、容量性スイッチ素子を備える、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（７） 前記ボタンシェルが、前記外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外側表面を備え、前記容量性スイッチ素子が、前記外側表面に装着されている、実施態様６に記載の外科用器具ハンドル。
（８） 前記フレックス回路が、力感知圧電スイッチ素子を備える、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（９） 前記ボタンシェルが、前記外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外側表面を備え、前記力感知圧電スイッチ素子が、前記外側表面に装着されている、実施態様８に記載の外科用器具ハンドル。
（１０） 前記フレックス回路が、歪みゲージを備える、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（１１） 前記歪みゲージが、前記ボタンシェル内に収容されている、実施態様１０に記載の外科用器具ハンドル。
（１２） 前記ボタンシェルは、前記外科用器具ハンドルのユーザによって押下されたとき、前記ボタンシェルが観察可能に偏向することを可能にするように構成された柔軟なセクションを備える、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（１３） 前記フレックス回路が、前記ボタンシェルに隣接して位置決めされたスイッチを備え、そのため前記ボタンシェルが前記ユーザによって偏向されるとき、前記ボタンシェルが前記スイッチと接触する、実施態様１２に記載の外科用器具ハンドル。
（１４） 前記ボタンシェルが、リビングヒンジを備える、実施態様１２に記載の外科用器具ハンドル。
（１５） 前記ボタンシェルは、前記ボタンシェルが観察可能に偏向することを可能にするように構成されたスコアリングを備える、実施態様１２に記載の外科用器具ハンドル。
（１６） 前記ボタンシェルが、前記外科用器具ハンドルの前記ユーザによって押下されたとき、観察可能な偏向に抵抗するように構成されている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（１７） 前記制御回路が、触覚フィードバック発生器を備え、前記制御回路は、前記ボタンシェルが押下されるとき、前記触覚フィードバック発生器を作動させる、実施態様１６に記載の外科用器具ハンドル。
（１８） 前記ハウジング及び前記ボタンシェルが、同じ材料から構成されている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（１９） 前記ハウジング及び前記ボタンシェルが、異なる材料から構成されている、実施態様１に記載の外科用器具ハンドル。
（２０） 外科用器具であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に位置決めされた制御回路と、
ボタンシェルと、
前記ボタンシェルを伴って形成された作動回路であって、前記制御回路と電気通信する、作動回路と、を備える、外科用器具。
（２１） 前記作動回路が、前記ボタンシェル内に少なくとも部分的に埋め込まれている、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２２） 前記作動回路が、前記ボタンシェルに少なくとも部分的に取り付けられている、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２３） 前記作動回路が、前記ボタンシェル上に少なくとも部分的に印刷されている、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２４） 前記作動回路が、電気トレースと、前記電気トレースに接続された表面装着構成要素と、を備える、実施態様２３に記載の外科用器具。
（２５） 外科用器具であって、
ハウジングと、
制御回路と、
ボタン壁であって、前記制御回路が、前記ボタン壁を伴って少なくとも部分的に形成されている、ボタン壁と、を備える、外科用器具。
（２６） 前記制御回路が、前記ボタン壁に少なくとも部分的に埋め込まれている、実施態様２５に記載の外科用器具。
（２７） 前記制御回路が、前記ボタン壁に少なくとも部分的に取り付けられている、実施態様２５に記載の外科用器具。
（２８） 前記制御回路が、前記ボタン壁上に少なくとも部分的に印刷されている、実施態様２５に記載の外科用器具。
（２９） 前記制御回路が、電気トレースと、前記電気トレースに接続された表面装着構成要素と、を備える、実施態様２８に記載の外科用器具。

Claims (11)

  1. 外科用器具ハンドルであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に位置決めされた制御回路と、
    ボタンシェルと、
    前記ボタンシェルがフレックス回路を備え、
    前記フレックス回路は歪みゲージを備え、
    前記フレックス回路は前記制御回路と電気通信するように構成され、
    前記歪みゲージが前記ボタンシェルの壁内に少なくとも部分的に埋め込まれており、
    前記ボタンシェルは、前記外科用器具ハンドルのユーザによって押下されたとき、前記ボタンシェルが観察可能に偏向することを可能にするように構成された柔軟なセクションを備え、
    前記柔軟なセクションが、リビングヒンジまたはスコアリングを備える、
    外科用器具ハンドル。
  2. 前記ボタンシェルが、前記フレックス回路の少なくとも一部分の上に成形されている、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  3. 前記ボタンシェルが、前記ハウジングと一体形成されている、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  4. 前記フレックス回路が、容量性スイッチ素子を備える、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  5. 前記ボタンシェルが、前記外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外側表面を備え、前記容量性スイッチ素子が、前記外側表面に装着されている、請求項４に記載の外科用器具ハンドル。
  6. 前記フレックス回路が、力感知圧電スイッチ素子を備える、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  7. 前記ボタンシェルが、前記外科用器具ハンドルのユーザによってアクセス可能な外側表面を備え、前記力感知圧電スイッチ素子が、前記外側表面に装着されている、請求項６に記載の外科用器具ハンドル。
  8. 前記フレックス回路が、前記ボタンシェルに隣接して位置決めされたスイッチを備え、そのため前記ボタンシェルが前記ユーザによって偏向されるとき、前記ボタンシェルが前記スイッチと接触する、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  9. 前記制御回路が、触覚フィードバック発生器を備え、前記制御回路は、前記ボタンシェルが押下されるとき、前記触覚フィードバック発生器を作動させる、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  10. 前記ハウジング及び前記ボタンシェルが、同じ材料から構成されている、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
  11. 前記ハウジング及び前記ボタンシェルが、異なる材料から構成されている、請求項１に記載の外科用器具ハンドル。
JP2020536206A 2017-12-28 2018-12-19 ボタン回路を備える外科用器具 Active JP7480045B2 (ja)

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