▶ インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022145946
(43)【公開日】2022-10-04
(54)【発明の名称】可変速度手術器具のためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 34/00 20160101AFI20220926BHJP
A61B 17/072 20060101ALI20220926BHJP
A61B 34/30 20160101ALI20220926BHJP
【ＦＩ】
A61B34/00
A61B17/072
A61B34/30
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022128674
(22)【出願日】2022-08-12
(62)【分割の表示】P 2018535011の分割
【原出願日】2017-01-27
(31)【優先権主張番号】62/288,784
(32)【優先日】2016-01-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/408,283
(32)【優先日】2016-10-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】510253996
【氏名又は名称】インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】ウェイアー，デイヴィッド ダブリュ．
(72)【発明者】
【氏名】ブリッソン，ガブリエル エフ．
(72)【発明者】
【氏名】バーバンク，ウィリアム エー．
(72)【発明者】
【氏名】チャガジェルディ，アーミル
(72)【発明者】
【氏名】フラナガン，パトリック
(72)【発明者】
【氏名】ヒンウィ，プッシュカー
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン，アンドリュー
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン ジュニア，ドナルド エフ．
(72)【発明者】
【氏名】ウィクシー，マシュー エー．
(57)【要約】
【課題】手術器具の操作のための改良された方法及びシステムを提供する。
【解決手段】コンピュータ支援医療デバイス内の手術器具の可変速度制御のシステム及び方法が、手術器具であって、手術器具の遠位端に配置されるエンドエフェクタを有する手術器具と、アクチュエータからエンドエフェクタに力又はトルクを連結する１つ又はそれよりも多くの駆動機構とを含む。器具を用いて手術を遂行するために、コンピュータ支援医療デバイスは、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定して、アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングするように構成される。適用される力又はトルクが第１の力又トルク限界よりも上であるときには、手術のための継続条件を満足するか否かを決定する。継続条件を満足するときには手術を休止させ、継続条件を満足しないときにはアクチュエータの強制発射が行われるべきか否かを決定する。
【選択図】図９
【解決手段】コンピュータ支援医療デバイス内の手術器具の可変速度制御のシステム及び方法が、手術器具であって、手術器具の遠位端に配置されるエンドエフェクタを有する手術器具と、アクチュエータからエンドエフェクタに力又はトルクを連結する１つ又はそれよりも多くの駆動機構とを含む。器具を用いて手術を遂行するために、コンピュータ支援医療デバイスは、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定して、アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングするように構成される。適用される力又はトルクが第１の力又トルク限界よりも上であるときには、手術のための継続条件を満足するか否かを決定する。継続条件を満足するときには手術を休止させ、継続条件を満足しないときにはアクチュエータの強制発射が行われるべきか否かを決定する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクチュエータと、
１つ以上のプロセッサと、を含む、
コンピュータ支援システムであって、
当該コンピュータ支援システムに連結される器具を用いて操作を実行するために、前記１つ以上のプロセッサは、
前記アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定し、
前記アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングし、
前記適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるときに、休止限界に達しているか否かを決定し、
前記休止限界に達していないと決定することに応答して、前記操作を休止させる、
ように構成され、
前記休止限界は、前記操作中の多数の休止のカウントが所定の数の休止よりも上であること、前記操作中の全ての休止の総持続時間が最大休止持続時間よりも上であること、又は前記操作中の前記多数の休止の前記カウントが前記所定の数の休止よりも上であり且つ前記操作中の全ての休止の前記総持続時間が前記最大休止持続時間よりも上であることを含む、
コンピュータ支援システム。
１つ以上のプロセッサと、を含む、
コンピュータ支援システムであって、
当該コンピュータ支援システムに連結される器具を用いて操作を実行するために、前記１つ以上のプロセッサは、
前記アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定し、
前記アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングし、
前記適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるときに、休止限界に達しているか否かを決定し、
前記休止限界に達していないと決定することに応答して、前記操作を休止させる、
ように構成され、
前記休止限界は、前記操作中の多数の休止のカウントが所定の数の休止よりも上であること、前記操作中の全ての休止の総持続時間が最大休止持続時間よりも上であること、又は前記操作中の前記多数の休止の前記カウントが前記所定の数の休止よりも上であり且つ前記操作中の全ての休止の前記総持続時間が前記最大休止持続時間よりも上であることを含む、
コンピュータ支援システム。
【請求項2】
前記操作は、前記器具のエンドエフェクタによってクランプされる組織を通じて１つ以上のステープルを発射することを含む、請求項１に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項3】
前記１つ以上のプロセッサは、前記休止限界に達していると決定することに応答して、強制発射を行わせるように更に構成され、前記強制発射は、前記適用される力又はトルクが力又はトルクに対する上限を超えることが可能にされる前記アクチュエータの操作を含む、請求項１又は２に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項4】
前記多数の休止の前記カウントは、前記操作が休止される度に増分されるカウンタによって維持される、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項5】
前記総持続時間は、タイマを使用して維持され、前記タイマは、前記操作中の各休止が始まるときに開始され、前記操作中の各休止が終わるときに停止される、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項6】
前記器具の往復動要素が所定の距離を進行することに応答して、前記１つ以上のプロセッサは、前記多数の休止の前記カウントを再設定するか或いは全ての休止の前記総持続時間を再設定するように更に構成される、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項7】
前記操作を休止させるために、前記１つ以上のプロセッサは、前記速度設定点をゼロに設定するように構成される、請求項１～６のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項8】
前記１つ以上のプロセッサは、所定の時間期間が経過するか或いは前記適用される力又はトルクが前記第１の力又はトルク限界よりも低い第２の力又はトルク限界を下回るまで、前記操作を休止させるように更に構成される、請求項１～７のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項9】
前記１つ以上のプロセッサは、前記操作における追加的な休止が許容されない、前記操作の前記休止が終了する後のホールドオフ期間を強制するように更に構成される、請求項１～８のうちのいずれか１項に記載のコンピュータ支援システム。
【請求項10】
コンピュータ支援デバイスと共に使用するための器具の作動方法であって、
１つ以上のプロセッサによって、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定することと、
前記１つ以上のプロセッサによって、前記アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングすることと、
前記適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるときに、前記１つ以上のプロセッサによって、ステープリング操作のための休止限界に達しているか否かを決定することと、
前記休止限界に達していないと決定することに応答して、前記１つ以上のプロセッサによって、前記ステープリング操作を休止させることと、を含み、
前記休止限界は、前記ステープリング操作中の多数の休止のカウントが所定の数の休止よりも上であること、前記ステープリング操作中の全ての休止の総持続時間が最大休止持続時間よりも上であること、又は前記ステープリング操作中の前記多数の休止の前記カウントが前記所定の数の休止よりも上であり且つ前記ステープリング操作中の全ての休止の前記総持続時間が前記最大休止持続時間よりも上であることを含む、
作動方法。
１つ以上のプロセッサによって、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定することと、
前記１つ以上のプロセッサによって、前記アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングすることと、
前記適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるときに、前記１つ以上のプロセッサによって、ステープリング操作のための休止限界に達しているか否かを決定することと、
前記休止限界に達していないと決定することに応答して、前記１つ以上のプロセッサによって、前記ステープリング操作を休止させることと、を含み、
前記休止限界は、前記ステープリング操作中の多数の休止のカウントが所定の数の休止よりも上であること、前記ステープリング操作中の全ての休止の総持続時間が最大休止持続時間よりも上であること、又は前記ステープリング操作中の前記多数の休止の前記カウントが前記所定の数の休止よりも上であり且つ前記ステープリング操作中の全ての休止の前記総持続時間が前記最大休止持続時間よりも上であることを含む、
作動方法。
【請求項11】
前記休止限界に達していると決定することに応答して、前記１つ以上のプロセッサによって、前記適用される力又はトルクが力又はトルクに対する上限を超えることが可能にされる前記アクチュエータの操作を引き起こすことを更に含む、請求項１０に記載の作動方法。
【請求項12】
前記アクチュエータによって作動される往復動要素が所定の距離を進行することに応答して、前記１つ以上のプロセッサによって、前記多数の休止の前記カウントを再設定するか或いは全ての休止の前記総持続時間を再設定することを更に含む、請求項１０又は１１に記載の作動方法。
【請求項13】
前記ステープリング操作を休止することは、前記速度設定点をゼロに設定することを含む、請求項１０～１２のうちのいずれか１項に記載の作動方法。
【請求項14】
前記１つ以上のプロセッサによって、所定の時間期間が経過するか或いは前記適用される力又はトルクが前記第１の力又はトルク限界よりも低い第２の力又はトルク限界を下回るまで、前記ステープリング操作を休止させることを更に含む、請求項１０～１３のうちのいずれか１項に記載の作動方法。
【請求項15】
複数の機械読取可能命令を含む非一時的な機械読取可能媒体であって、前記複数の機械読取可能命令は、コンピュータ支援システムと関連付けられる１つ以上のプロセッサによって実行されるときに、該１つ以上のプロセッサに請求項１０～１４のうちのいずれか１項に記載の作動方法を実行させるように構成される、非一時的な機械読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の参照）
本開示は、２０１６年１月２９日に出願された「System and Method for Variable Velocity Surgical Instrument」という名称の米国仮特許出願第６２／２８８，７８４号及び２０１６年１０月１４日に出願された「I-Beam Stapler Controls Supplement」という名称の米国仮特許出願第６２／４０８，２８３号の優先権を主張し、それらの両方の全文を本明細書中に参照として援用する。
本開示は、２０１６年１月２９日に出願された「System and Method for Variable Velocity Surgical Instrument」という名称の米国仮特許出願第６２／２８８，７８４号及び２０１６年１０月１４日に出願された「I-Beam Stapler Controls Supplement」という名称の米国仮特許出願第６２／４０８，２８３号の優先権を主張し、それらの両方の全文を本明細書中に参照として援用する。
【0002】
本開示は、一般的には、関節作動アーム及びエンドエフェクタを備えるデバイスの動作に関し、より具体的には、可変速度制御装置を備える最小侵襲手術器具の動作に関する。
【背景技術】
【0003】
ますます多くのデバイスが、自律型及び半自律型の電子デバイスと取って代わられている。これは、手術室、介入室、集中治療室、救急室、及び同等の場所に見出される自律型及び半自律型の電子デバイスの大規模アレイを備える、今日の病院において特に当て嵌まる。例えば、従来的な手動手術器具は、コンピュータ支援医療デバイスと置き換えられている。
【0004】
コンピュータ支援医療デバイスを使用する最小侵襲外科技法は、一般的には、健康な組織への損傷を最小限に抑えながら、外科処置及び／又は他の処置を行うことを試みる。幾つかの最小侵襲処置は、手術器具を備えるコンピュータ支援医療デバイスの使用を通じて遠隔に行われることがある。多くのコンピュータ支援医療デバイスにおいて、外科医及び／又は他の医療従事者は、典型的には、操作者コンソール上の１以上（１つ又はそれよりも多く）の制御装置を使用して入力デバイスを操作することがある。外科医及び／又は他の医療従事者が操作者コンソールで様々な制御装置を操作すると、命令が、操作者コンソールから、１以上のエンドエフェクタ及び／又は手術器具が取り付けられる患者側デバイスに中継される。このようにして、外科医及び／又は他の医療従事者は、エンドエフェクタ及び／又は手術器具を使用して、患者に対して１以上の処置を行うことができる。所望の処置及び／又は使用中の手術器具に依存して、所望の処置が、遠隔操作を用いる外科医及び／又は医療従事者の制御の下で、及び／又は外科医及び／又は他の医療従事者による１以上のアクティブ化行為に基づいて手術器具が一連の動作を行うことがある半自律的制御の下で、部分的に又は全体的に行われることがある。
【0005】
最小侵襲手術器具は、手動で作動させられるにせよ、遠隔操作されるにせよ、及び／又は半自律的に作動させられるにせよ、様々な手術及び／又は処置において使用されてよく、様々な構成を有してよい。多くのそのような器具は、関節作動アームの遠位端に取り付けられることがあるシャフトの遠位端に取り付けられるエンドエフェクタを含む。多くの手術シナリオにおいて、シャフトは、遠隔手術部位に到達するよう、開口（例えば、体壁切開部、自然開口部、及び／又は同等の部位）を通じて（例えば、腹腔鏡的に、胸腔鏡的に、及び／又は同様の様式で）挿入されてよい。
【0006】
外科医及び／又は他の医療従事者が様々な外科処置のうちのいずれかを遂行するのを可能にするよう、異なる設計及び／又は構成のエンドエフェクタを使用して異なるタスク、処置、及び機能を遂行してよい。例は、焼灼、切除、縫合、切断、ステープル留め(ステープリング)、融着、封止など、及び／又はそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。従って、エンドエフェクタは、これらの外科処置を遂行するために様々なコンポーネント及び／又はコンポーネントの組み合せを含むことができる。
【0007】
最小侵襲処置の目標と一致して、エンドエフェクタの大きさは、一般的には、小さく保たれる。エンドエフェクタの大きさを小さく保つ１つのアプローチは、手術器具の近位端での１以上の入力の使用を通じてエンドエフェクタの作動を達成することであり、近位端は、典型的には、患者の外部に配置される。次に、ギア、レバー、プーリ、ケーブル、ロッド、ベルト、バンド、及び／又は同等物のような、様々な伝動装置コンポーネントを使用して、手術器具のシャフトに沿って１以上の入力からの行為を伝え、エンドエフェクタを作動させてよい。適切な手術器具を備えるコンピュータ支援遠隔操作医療デバイスの場合、器具の近位端にある伝動機構は、直接的に又は他の伝動装置コンポーネントを通じて間接的に、様々なモータ、ソレノイド、サーボ、能動アクチュエータ、液圧装置、空圧装置、及び／又は患者側デバイス若しくは患者側カートの関節作動アームに設けられる同等物のような、１以上のアクチュエータとインターフェース接続する。（複数の）アクチュエータは、マスタコントローラを通じて提供されるユーザ命令に応答して生成される制御信号を受信し、伝動機構の近位端で力及び／又はトルクを含む器具への入力を提供し、様々な伝動要素は、最終的に伝動して、伝動機構の遠位端でエンドエフェクタを作動させる。
【0008】
エンドエフェクタの大きさは典型的には小さいので、エンドエフェクタは、何らかの把持操作(grasping operation)、締付け操作(clamping operation)、及び／又はステープル留め操作(stapling operation)中に、それを撓みやすくさせる及び／又は広がりやすくさせる、限定的な剛性を有することがある。伝動機構に加えられる適用トルク及び／又は力の量に対する単純な限定に支配される目標速度で器具を作動させることは、しばしば、操作の失敗又は空間若しくは時間に亘る組織変化に起因するバラバラな速度プロファイルでの把持操作、締付け操作、及び／又はステープル留め操作を招き得るし、ステープル留め操作において組織を通じてステープルを押し出すことの異なる段階のような、操作の異なる段階を招き得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従って、把持器具(grasping instrument)、締付け器具(clamping instrument)、及び／又はステープル留め器具(clamping instrument)のような、手術器具の操作のための改良された方法及びシステムが望ましい。幾つかの例では、器具の使用を受け入れられないほどに遅くせずに器具の撓み(flexing)及び／又は広がり(splaying)の量を減少させることが望ましい場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
幾つかの実施形態と一致して、コンピュータ支援医療デバイスと共に使用する手術器具は、手術器具の遠位端に配置されるエンドエフェクタと、アクチュエータと、アクチュエータからエンドエフェクタに力又はトルクを連結する１つ又はそれよりも多くの駆動機構とを含む。手術器具を用いて手術（操作）を行うために、コンピュータ支援デバイスは、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定し、アクチュエータによって適用される力又はトルクをモニタリングするように、構成される。適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるときには、手術のための継続条件が満足されているか否かが決定される。継続条件が満足されているときには手術が休止され、継続条件が満足されていないときにはアクチュエータの強制発射が行われるべきか否かが決定される。
【0011】
幾つかの実施形態と一致して、コンピュータ支援医療デバイスと共に使用する手術器具を作動させる方法は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサが、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定すること、及びアクチュエータによって適用される力又はトルクを測定することを含む。適用される力又はトルクが第１の力又はトルク限界よりも上であるとき、方法は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサによって、ステープル留め(ステープリング)操作のための継続条件が満足されているか否かを決定することを更に含む。継続条件が満足されるとき、方法は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサによって、アクチュエータの更なる移動を休止させることを更に含む。記継続条件が満足されないとき、方法は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサによって、アクチュエータの強制発射が行われるべきか否かを決定することを更に含む。
【0012】
幾つかの実施形態と一致して、非一時的な機械可読媒体は、コンピュータ支援医療デバイスと関連付けられる１つ又はそれよりも多くのプロセッサによって実行されるときに、１つ又はそれよりも多くのプロセッサに方法を遂行させるように構成される、複数の機械可読指令を含む。方法は、アクチュエータの速度設定点を初期速度に設定すること、及びアクチュエータによって適用される力又はトルクを測定することを含む。適用される力又はトルクが第１の力又トルク限界よりも上であるとき、方法は、ステープル留め操作のための継続条件が満足されているか否かを決定することを更に含む。継続条件が満足されるとき、方法は、アクチュエータの更なる移動を休止させることを更に含む。継続条件が満足されないとき、方法は、アクチュエータの強制発射が行われるべきか否かを決定することを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】幾つかの実施形態に従ったコンピュータ支援システムの簡略図である。
【0014】
【図2】幾つかの実施形態に従った最小侵襲手術器具を示す簡略図である。
【0015】
【0016】
【図4】幾つかの実施形態に従ったエンドエフェクタの作動のための状態機械の簡略図である。
【0017】
【図5】幾つかの実施形態に従ったエンドエフェクタの速度－トルクプロファイルの簡略図である。
【0018】
【図6】幾つかの実施形態に従ったステープル留め及び切断操作を行う方法の簡略図である。
【0019】
【図7】幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作に関する視覚的フィードバックを提供する例示的なグラフィカルユーザインターフェースの部分を示している。
【0020】
【図8】幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作を行う方法の簡略図である。
【0021】
【図9】幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作を行う方法の簡略図である。
【0022】
【図10】幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作を実行するアプローチを例示する操作状態機械の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図において、同一の参照番号を有する要素は、同一又は類似の機能を有する。
【0024】
以下の記述では、本開示と一致する幾つかの実施形態を記載する特定の詳細を示す。しかしながら、幾つかの実施形態がこれらの具体的な詳細の一部又は全部を伴わずに実施される場合があることは当業者に明らかであろう。本明細書に開示する具体的な実施形態は例示的であることを意図し、限定的であることを意図しない。当業者は、本明細書に具体的に記載されていなくても、他の要素がこの開示の範囲及び精神内にあることを理解するであろう。加えて、不要な繰返しを避けるために、１つの実施形態に関連して示し且つ記載する１以上（１つ又はそれよりも多く）の構成は、その他のことが具体的に記載されていない限り或いは１以上の構成が実施形態を機能不全にしないならば、他の実施形態に組み込まれてよい。
【0025】
以下の記述は、主として、把持(grasping)、ステープル留め(stapling)、及び切断(cutting)手術器具の実施形態に焦点を当てているが、当業者は、本開示の可変速度方法及び機構が、手術器具及び非手術器具を含む、他の医療器具に適用されてよいことを理解するであろう。また、以下の記述は、しばしば、医療器具を保持し且つ作動させるロボット式に関節作動する（「マニピュレータ」とも呼ぶ）アームを備える医療デバイスを議論するが、当業者は、本開示の方法及び機構が、手持ち式であるように設計される或いは関節作動しない固定具に取り付けられる医療器具を含む、ロボットアーム又は関節作動アームから分離されたコンピュータ支援医療器具と共に使用されてよいことも理解するであろう。
【0026】
図１は、幾つか実施形態に従ったコンピュータ支援システム１００の簡略図である。図１に示すように、コンピュータ支援システム１００は、１以上（１つ又はそれよりも多く）の可動アーム又は関節作動アーム１２０を備えるコンピュータ支援デバイス１１０を含む。１以上の関節作動アーム１２０の各々は、１以上の器具１３０を支持してよい。幾つかの例において、コンピュータ支援デバイス１１０は、コンピュータ支援手術デバイスと一致してよい。１以上の関節作動アーム１２０は、それぞれ、手術器具、撮像デバイス、及び同等物のような、医療器具１３０のための支持をもたらしてよい。医療器具１３０の例は、組織と相互作用するための手術器具、撮像又は感知デバイス、及び／又は同等物を含む。幾つかの例において、器具１３０は、実行(performing)、把持(gripping)、収縮(retracting)、焼灼(cauterizing)、切除(ablating)、縫合(suturing)、切断(cutting)、ステープル留め(stapling)、融着(fusing)、封止(sealing)など、及び／又はこれらの組み合わせを行うことができる、エンドエフェクタを含んでよい。
【0027】
コンピュータ支援デバイス１１０は、操作者ワークステーション（図示せず）に更に連結されてよく、操作者ワークステーションは、コンピュータ支援デバイス１１０を作動させる１以上のマスタ制御装置、１以上の関節作動アーム１２０、及び／又は器具１３０を含んでよい。幾つかの例において、１以上のマスタ制御装置は、マスタマニピュレータ、レバー、ペダル、スイッチ、キー、ノブ、トリガ、及び／又は同等物を含んでよい。幾つかの実施形態において、コンピュータ支援デバイス１１０及び操作者ワークステーションは、Sunnyvale, CaliforniaのIntuitive Surgical, Inc.によって市販されているda Vinci（登録商標）Surgical Systemに対応してよい。幾つかの実施形態では、他の構成、より少ない又はより多い関節作動アーム、及び／又は同等物を備えるコンピュータ支援手術デバイスが、コンピュータ支援システム１００と共に使用されてよい。
【0028】
コンピュータ支援デバイス１１０は、インターフェースを介して制御ユニット１４０に連結される。インターフェースは、有線及び／又は無線であってよく、１以上のケーブル、ファイバ、コネクタ、及び／又はバスを含んでよく、１以上のネットワーク切換えデバイス(network switching device)及び／又は経路制御デバイス(routing device)を備える１以上のネットワークを更に含んでよい。制御ユニット１４０の動作は、プロセッサ１５０によって制御される。そして、制御ユニット１４０は１つだけのプロセッサ１５０と共に示されているが、プロセッサ１５０は、制御ユニット１４０内の１以上の中央処理装置、マルチコアプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は同等物の代表である場合があることが理解されよう。制御ユニット１４０は、コンピューティングデバイスに加えられるボード及び／又はスタンドアロン型サブシステムとして或いは仮想マシンとして実装されてよい。幾つかの実施形態において、制御ユニット１４０は、操作者ワークステーションの部分として含められてよく、且つ／或いは操作者ワークステーションと協働して操作者ワークステーションと別個に作動させられてよい。
【0029】
制御ユニット１４０によって実行されるソフトウェア及び／又は制御ユニット１４０の動作中に使用される１以上のデータ構造を格納するためにメモリ１６０が使用されてよい。メモリ１６０は、１以上の種類の機械可読媒体を含んでよい。機械可読媒体の幾つかの一般的な形態は、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを備える任意の他の物理的な媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ若しくはカートリッジ、及び／又はプロセッサ若しくはコンピュータが読み出すように構成される任意の他の媒体を含んでよい。
【0030】
図１に示すように、メモリ１６０は、コンピュータ支援デバイス１１０の自律的な、半自律的な、及び／又は遠隔操作された制御をサポートするために使用されることがある制御アプリケーション１７０を含む。制御アプリケーション１７０は、他のデバイスのための他の制御ユニットと位置、動作、力、トルク、及び／又は衝突回避情報を交換するために、並びに／或いはコンピュータ支援デバイス１１０、関節作動アーム１２０、及び／又は器具１３０の動作を計画し且つ／或いは動作の計画を支援するために、コンピュータ支援デバイス１１０、関節作動アーム１２０、及び／又は器具１３０から位置、動き、力、トルク、及び／又は他のセンサ情報を受信する１以上のアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩｓ）を含んでよい。幾つかの例において、制御アプリケーション１７０は、外科処置中に器具１３０の自律的、半自律的、及び／又は遠隔操作される制御を更にサポートする。制御アプリケーション１７０は、ソフトウェアアプリケーションとして描かれるが、制御アプリケーション１７０は、任意的に、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実装されてよい。
【0031】
幾つかの実施形態において、コンピュータ支援システム１００は、手術室及び／又は介入室内で見出されることがある。コンピュータ支援システム１００は、２つの関節作動アーム１２０及び対応する器具１３０を備える１つのコンピュータ支援デバイス１１０のみを含むが、当業者は、コンピュータ支援システム１００が、コンピュータ支援デバイス１１０と類似の及び／又は異なる設計の関節作動アーム及び／又は器具を備える任意の数のコンピュータ支援デバイスを含んでよいことを理解するであろう。幾つかの例において、コンピュータ支援デバイスの各々は、より少ない又はより多い関節作動アーム及び／又は器具を含んでよい。
【0032】
図２は、幾つかの実施形態に従った最小侵襲手術器具２００を示す簡略図である。幾つかの実施形態において、手術器具２００は、図１の器具１３０のうちのいずれかと一致してよい。図２に描くような並びに本明細書中で使用するような「近位」及び「遠位」の方向は、手術器具２００のコンポーネントの相対的な向き及び場所を記述するのを助ける。遠位は、一般的には、器具２００を保持するユーザ又は機械、コンピュータ支援デバイス１１０のような器具２００を保持するコンピュータ支援デバイスの基部からの運動連鎖に更に沿う方向における、及び／又は手術器具２００の意図される手術的使用における外科作業部位に最も遠い要素を指す。近位は、一般的には、コンピュータ支援デバイスの基部、器具２００を保持するユーザ又は機械、及び／又は器具２００を保持するコンピュータ支援デバイスの関節作動アームのうちの１つに向かう運動連鎖に沿う最も近い方向における要素を指す。
【0033】
図２に示すように、手術器具２００は、長いシャフト２１０を含み、長いシャフト２１０は、シャフト２１０の近位端で、シャフト２１０の遠位端に配置されるエンドエフェクタ２２０を、手術器具２００が関節作動アーム及び／又はコンピュータ支援デバイスに取り付けられる場所に連結する。手術器具２００が使用される具体的な処置に依存して、シャフト２１０は、エンドエフェクタ２２０を患者の解剖学的構造内に配置される遠隔手術部位の近傍に配置するために、患者の開口（例えば、体壁切開部、自然開口部、及び／又は同等のもの）を通じて挿入されることがある。図２に更に示すように、エンドエフェクタ２２０は、２つのジョー付きグリッパスタイルのエンドエフェクタと概ね一致し、エンドエフェクタは、幾つかの実施形態において、図３Ａ～図３Ｄに関して以下により詳細に記載するような、切断及び／又はステープル留め機構を更に含んでよい。しかしながら、当業者は、ステープル以外のファスナを備えるエンドエフェクタのような異なるエンドエフェクタ２２０を備える異なる手術器具２００が可能であり、本明細書の他の場所に記載するような手術器具２００の実施形態と一致する場合があることを理解するであろう。
【0034】
エンドエフェクタ２２０を備える手術器具２００のような手術器具は、典型的には、その動作中に複数の自由度（ＤＯＦ）を使用する。手術器具２００及び手術器具が取り付けられる関節作動アーム及び／又はコンピュータ支援デバイスの構成に依存して、エンドエフェクタ２２０を位置付け、方向付け、且つ／或いは作動させるために使用されてよい様々なＤＯＦが可能である。幾つかの例では、シャフト２１０を遠位方向に挿入し且つ／或いは近位方向に後退させて、そのエンドエフェクタ２２０が患者の解剖学的構造内でどれぐらい深く配置されるかを制御するために使用されてよい挿入ＤＯＦを提供してよい。幾つかの例において、シャフト２１０をその長手軸について回転させて、エンドエフェクタ２２０を回転させるために使用されてよいロールＤＯＦを提供することができる。幾つかの例では、エンドエフェクタ２２０の位置及び／又は向きにおける追加的なフレキシビリティ（柔軟性）が、シャフト２１０及び手術器具２００の近位に配置される、関節作動アーム１２０のジョイント（関節）及びリンクのような、１以上のジョイント（関節）及び／又はリンクによって提供されてよい。幾つかの例では、任意的な関節作動リスト２３０（関節作動手首部）を使用して、エンドエフェクタ２２０をシャフト２１０の遠位端に連結してよい。幾つかの例において、関節作動リスト２３０は、シャフト２１０の長手軸に対するエンドエフェクタ２２０の向きを制御するために使用されてよい、１以上の「ロール」、「ピッチ」、及び「ヨー」ＤＯＦ（ｓ）をそれぞれ提供することがある、１以上のロールジョイント、ピッチジョイント又はヨージョイントのような、１以上の回転ジョイントを任意的に含んでよい。幾つかの例において、１以上の回転ジョイントは、ピッチ及びヨージョイント、ロール、ピッチ及びヨージョイント、ロール、ピッチ及びロールジョイント、及び／又は同様のものを含んでよい。幾つかの例において、エンドエフェクタ２２０は、エンドエフェクタ２２０のジョーの開閉を制御するために使用される把持ＤＯＦ、及び／又は以下に更に詳細に記載するようなステープリング及び切断機構の伸長(extension)、収縮(retraction)、及び／又は動作(operation)を制御するために使用されるアクティブ化ＤＯＦを更に含む。
【0035】
手術器具２００は、シャフト２１０の近位端に配置される駆動システム２４０を更に含む。駆動システム２４０は、手術器具２００によってサポートされる様々なＤＯＦｓを操作するために使用することができる、手術器具２００への力及び／又はトルクを導入するための１以上のコンポーネントを含む。幾つかの例において、駆動システム２４０は、図１の制御ユニット１４０のような制御ユニットから受信する信号に基づいて作動させられる１以上のモータ、ソレノイド、サーボ、能動アクチュエータ、液圧装置、空圧装置、及び／又は同等物を任意的に含んでよい。幾つかの例において、信号は、１以上の電流、電圧、パルス幅変調波形、及び／又は同様のものを含むことがある。幾つかの例において、駆動システム２４０は、手術器具２００が取り付けられる関節作動アーム１２０のいずれかのような関節作動アームの部分である対応するモータ、ソレノイド、サーボ、能動アクチュエータ、液圧装置、空圧装置、及び／又は同等物に連結されてよい、１以上のシャフト、ギア、プーリ、ロッド、バンド、及び／又は同等物を任意的に含んでよい。幾つかの例において、シャフト、ギア、プーリ、ロッド、バンド、及び／又は同等物のような、１以上の駆動入力を使用して、モータ、ソレノイド、サーボ、能動アクチュエータ、液圧装置、空圧装置、及び／又は同等物から力及び／又はトルクを受け取り、それらの力及び／又はトルクを適用して手術器具２００の様々なＤＯＦを調整する。この議論では、線形力、回転トルク、及び／又はそれらの両方を示すために、時折、「力」及び「トルク」の両方を個別に使用する。
【0036】
幾つかの実施形態において、駆動システム２４０によって生成される及び／又は駆動システム２４０によって受け取られる力及び／又はトルクは、１以上の駆動機構２５０を使用して、駆動システム２４０からシャフト２１０に沿って駆動システム２４０の遠位に配置される手術器具２００の様々な要素及び／又はジョイントに伝達される。幾つかの例において、１以上の駆動機構２５０は、１以上のギア、レバー、プーリ、ケーブル、ロッド、バンド、及び／又は同等物を任意的に含んでよい。幾つかの例において、シャフト２１０は中空であり、駆動機構２５０はシャフト２１０の内側に沿って駆動システム２４０からエンドエフェクタ２２０及び／又は関節作動リスト２３０における対応するＤＯＦに進む。幾つかの例において、駆動機構２５０の各々は、任意的に、ボーデンケーブルのような構成における中空シース又は管腔の内側に配置されるケーブルであってよい。幾つかの例において、ケーブル及び／又は管腔の内側は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び／又は同等物のような低摩擦コーティングで任意的に被覆されてよい。幾つかの例では、各ケーブルの近位端が、例えば、キャプスタン又はシャフトの周りにケーブルを巻き付け且つ／或いは巻き戻すことによって、駆動システム２４０の内側で引っ張られ且つ／或いは押されると、ケーブルの遠位端は相応して動き、適切な力及び／又はトルクを適用して、手術器具２２０、関節作動リスト２３０、及び／又はエンドエフェクタ２２０のＤＯＦのうちの１以上を調節する。
【0037】
図３Ａ～図３Ｄは、幾つかの実施形態に従ったエンドエフェクタ２２０の簡略図である。図３Ａ～図３Ｄに示すように、エンドエフェクタ又は手術器具２００の遠位端は、ジョーの閉塞、組織のステープル留め、及び組織の切断のための機構を含む。２つの固定ジョー及び１つの可動ジョーでエンドエフェクタ２２０を示し且つ記載しているが、当業者は手術器具２００の遠位端を修正して２つの可動ジョーを使用し得ることを理解するであろう。以下の記述は、組織を同時にクランプし、ステープル留めし、且つ切断する、クランプ、ステープル留め、及び切断器具の脈絡にあるが、そのように記載する態様は、切断構成を具備する或いは具備しない器具、ステープル留めの代わりに融着(fusing)をサポートする器具、及び／又は同等物に適用可能なことがある。
【0038】
図３Ａは、エンドエフェクタ２２０のジョーを開放位置で示すよう、作動前のエンドエフェクタ２２０の切欠側面図を示している。図示するように、エンドエフェクタは、一般的には固定される第１のジョー３１０を含む。ジョー３１０は、複数のステープル３３０と複数のステープルプッシャ３３５とを保持する交換可能なステープルカートリッジ３２０を受け入れるように設計されている。ステープル３３０のうちの１以上が使用された後に第１のステープルカートリッジ３２０を取り外し、第１のステープルカートリッジ３２０を、外科処置を更に行うために使用し得る新しいセットのステープル３３０を有する第２のステープルカートリッジ３２０と交換することによって、エンドエフェクタ２２０が再使用可能であるよう、ステープルカートリッジ３２０は、交換可能であるように設計される。図３Ｂは、ステープルカートリッジ３２０の頂面図を示している。図３Ｂに描くように、ステープルカートリッジは、６列のステープルスロット３４０を含み、ステープル３３０は、エンドエフェクタ２２０の作動後に、ステープルスロット３４０を通じてクランプされた組織に適用されてよい。ステープルスロット３４０の列は、以下に更に詳細に記載する切断スロット３５０の各側に３つの列を含む。切断スロット３５０の両側にステープル３３０を配置することは、切断線の両側で組織を閉じるよう、所望の切断線の両側へのステープル３３０の適用を可能にする。また、ステープルスロット３４０の列は、切断線の両側に沿ってより完全な組織閉塞をもたらすために、互いに対してオフセットさせられる。ステープルカートリッジ３２０は、各列が均一な大きさの６つのステープルスロット３４０を有する、６列のオフセットしたステープルスロット３４０を備えて示されているが、当業者は、より少ない又はより多いステープルを備えるより少ない又はより多い列のステープルスロット、異なる大きさのステープルスロット、及び様々なパターンのステープルスロットが可能であることを理解するであろう。
【0039】
図３Ａに更に示すように、エンドエフェクタ２２０は、その近位端付近のピボット地点（図示せず）の周りで移動可能な第２のジョー３６０９を更に含む。ステープル留めの脈絡において、第２のジョー３６０を代替的にアンビル３６０（金床）と呼ぶことがある。図３Ａに示す実施形態において、アンビル３６０は、エンドエフェクタ２２０の初期作動時に、組織がアンビル３６０とジョー３１０との間でクランプされる(clamped)まで、アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙が急速に減少させられるように構成される。エンドエフェクタ２２０の作動は、エンドエフェクタ２２０の近位端からエンドエフェクタ２２０の遠位端への往復動要素３８０(reciprocating element)の移動によって達成される。往復動要素３８０は、駆動機構２５０のうちの１以上の駆動要素の遠位端に連結される。
【0040】
往復動要素３８０は、スレッド３８２と、フランジ３８４とを含み、切断ブレード３８６が、スレッド３８２とフランジ３８４との間に連結されている。往復動要素３８０は、図３Ｄに示すエンドエフェクタ２２０の切欠端部に示すような概ねＩビームスタイルの断面形状を有する。エンドエフェクタ２２０がステープル留めのために作動させられると、往復動要素３８０が駆動機構２５０によって押されるにつれて、スレッド３８２はジョー３１０及びステープルカートリッジ３２０内で前に推進させられる。スレッド３８２は、楔形の先端(leading end)又は遠位端(distal end)を含むことで、先端がステープルプッシャ３３５の各々に衝突する(encounters)と、先端はステープルプッシャ３３５を対応するステープル３３０に対して押す。この動作は、ステープルスロット３４０のそれぞれ１つを通じてステープル３３０の各々のステープルの発射をもたらす。スレッド３８２はその前縁(leading edge)に単一の楔を備えて示されているが、スレッド３８２は、任意的に、ステープルカートリッジ３２０内のステープルプッシャ３３５及びステープル３３０の列のうちの各列について別個の楔を含んでよい。加えて、別個の楔の各々は、任意的に、スレッド３８２の移動の方向において互いに対して互い違いであってよい。幾つかの実施形態において、ステープルプッシャ３３５は任意的であり、スレッド３８２の前縁はステープル３３０を直接的に押す。スレッド３８２がジョー３１０及びステープルカートリッジ３２０内で前に推進させられると、フランジ３８４はアンビル３６０内で前に推進させられる。フランジ３８４の先導する遠位端(leading distal end)が移行エッジ３７０と衝突すると、フランジ３８４は、アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙の初期的な急速閉塞を引き起こす。切断ブレード３８６は、あらゆるクランプされる組織の切断が切断線の両側に沿ってステープル３３０の発射を辿る(trails)よう、スレッド３８２及びフランジ３８４の遠位端に対して幾分近位に配置される。往復動要素３８０が作動させられると、切断ブレード３８６は、切断スロット３５０並びにアンビル３６０内に配置される対応する切断スロット３５５に沿って移動する。
【0041】
図３Ｃ及び図３Ｄは、エンドエフェクタ２２０が完全に作動させられた後のエンドエフェクタ２２０の切欠側面図及び切欠端面図をそれぞれ示している。図示するように、往復動要素３８０は、スレッド３８２、フランジ３８４、及び切断ブレード３８６と共に、エンドエフェクタ２２０の遠位端に配置されている。スレッド３８２の前縁がステープルプッシャ３３５の各々と衝突すると、スレッド３８２の前縁はステープルプッシャ３３５を押し、次に、ステープルプッシャ３３５は、それぞれのステープルスロット３４０を通じてステープル３３０を押し上げ、それぞれのステープルスロットで、ステープル３３０は、あらゆるクランプされた組織を通じてアンビル３６０の面に押し込まれ、アンビル３６０の面で、ステープル３３０は、図３Ｃに示すような最終的な形状に曲げられる。アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙は、アンビル３６０内のフランジ３８４の存在によって維持される。このようにして、往復動要素３８０、スレッド３８２、フランジ３８４、及び切断ブレード３８６は、全て、往復動要素３８０のアクチュエータ制御動作によって提供される適用される力又はトルクに応答して動くエンドエフェクタ２２０のコンポーネントである。
【0042】
エンドエフェクタ２２０の動作は、それが作動させられるときの幾つかの実際的な考察に左右される。第１に、往復動要素３８０を推進させるために使用される駆動機構２５０に適用されなければならない極めて僅かな力又はトルクを用いて高いレベルの速度で往復動要素３８０を遠位に移動させることができる。しかしながら、フランジ３８４が前縁３７０と衝突し始め、アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙が急速に閉塞し始めると、アンビル３６０とジョー３１０との間にクランプされるあらゆる組織は、往復動要素３８０の更なる移動に抵抗し始める。これを補償するために、駆動システム２４０は、追加的な力及び／又はトルクを駆動機構２５０に適用して、往復動要素３８０の速度を維持する。力及び／又はトルクのモニタリング（監視）は、ジョー３１０及び／又はアンビル３６０の許容できない撓み及び／又は広がり、エンドエフェクタ２２０、駆動システム２４０、及び／又は駆動機構２５０への損傷、並びに／或いはクランプされる組織への損傷を回避するために、適用される力及び／又はトルクに対する合理的な上限が維持されることを確実にする。第２に、組織がアンビル３６０とジョー３１０との間でクランプされると、組織は、典型的には、締付け(clamping)の圧力の故に流体が組織から押し出されるときに乾燥し始める。往復動要素３８０の速度が適切に制御される限り、往復動要素３８０を前進させ続ける力及び／又はトルクの量を適合組織（コンプライアント組織）についての合理的な限界内に概ね管理することができる。第３に、追加的な力及び／又はトルクは、典型的には、往復動要素３８０についての所望の速度を維持しながら、ステープル３３０がクランプされた組織を通じて押され且つ／或いは切断ブレード３８６がクランプされる組織を切断することができるよう、スレッド３８２がステープルプッシャ３３５の各々をステープル３３０に押し付けることができるように、必要とされる。この追加的な力及び／又はトルクは、有意に異なることがある。何故ならば、ステープル留めされる組織の特性が変化すると、以前に適用されたステープル線が交差させられ且つ／或いは同様のことがあるからである。
【0043】
エンドエフェクタ２２０の円滑な動作を達成するために、一般的には、組織との最初の接触、ステープル３３０の発射、及びクランプされ且つステープル留めされる組織の切断を通じて、一定速度で往復動要素３８０を作動させることが望ましい。幾つかの実施形態において、これは、ジョー３１０及び／又はアンビル３０５の受け入れられない撓み及び／又は広がり、エンドエフェクタ２２０、駆動システム２４０、及び／又は駆動機構２５０への損傷、並びに／或いはクランプされる組織への損傷を減少させ且つ／或いは回避するよう、適用される力及び／又はトルクをモニタリングし且つ／或いは制限することで生じる。１つのアプローチは、駆動システム２４０に対する最大の力及び／又はトルク限界の支配下にある定速度設定点(constant velocity set point)を使用して、エンドエフェクタ２２０を作動させることである。動作の速さと力及び／又はトルク限界に遭遇するリスクとの間のバランスをもたらすように定速度設定点を選択することができる。幾つかの例において、定速度設定点は、クランプされ、ステープル留めされ、且つクランプされている組織の種類に基づいて、例えば、操作者によって、任意的に調整可能であってよい。幾つかの実施形態において及び／又は特定の動作条件の下で、特定の速度設定点及び／又は速度設定点の範囲は、低すぎる定速度設定点、場合によっては不規則なパターンで往復動要素３８０の速度を遅くさせ且つ速くさせる力及び／又はトルク限界との絶え間のない遭遇に起因する雑な動作、及び／又は同等のことの故に、エンドエフェクタ２２０の動作が最適未満であることがある。
【0044】
エンドエフェクタ２２０の改良された動作及びより円滑な動作が、駆動システム２４０及び駆動機構２５０によって適用される力及び／又はトルクに基づいて適合する往復動要素３８０のための速度プロファイルを使用して可能である。例えば、力及び／又はトルクが増加し始めると、往復動要素３８０の速度は制御された態様において減少させられ、力及び／又はトルクが減少し始めると、往復動要素３８０の速度は制御された態様において増加させられる。このようにして、往復動要素３８０の速度を間接的に低下させるために単一の力及び／又はトルク限界に依存することに比べて、エンドエフェクタ２２０のより円滑な動作が得られる。例えば、力及び／又はトルク閾値が最大の力及び／又はトルク限界よりも低いときに速度を遅くすることは、より少ない始動及び停止での作動をもたらすことがある。何故ならば、往復動要素３８０は、最大の力及び／又はトルク限界で完全に停止する(bogs down)からである。
【0045】
幾つかの実施形態によれば、速度を調整するために他の技法が使用されることがある。例えば、力及び／又はトルクが閾値量を超えると、往復動要素３８０の速度は、往復動要素３８０の現在の検出速度及び／又は現在の検出速度よりも僅かに低い速度設定点に設定されてよい。
【0046】
図３Ａに戻ると、例示的なステープル留めプロセスの作動中の往復動要素３８０の進行方向を示す矢印３９０も示されている。一組の点線３９２，３９４，３９６，３９８は、スレッド３８２の遠位先端がステープル留め動作中に達する特定の場所を示している。スレッド３８２の遠位先端が点線３９２及び点線３９４によって示される場所の間に配置されるときに、ステープラは、（「把持段階」(“gripping stage”)とも呼ぶ）「把持」状態(“gripping” state)にあり、「把持」状態において、第１のジョー３１０及び第２のジョー３６０は、だいたい平行な姿勢に近く、患者の組織を軽く把持することができる。スレッド３８２の遠位先端が点線３９４によって示される場所に達するときに、ステープラは、把持状態から（「クランプしているが発射していない段階」(“clamping-not-yet-firing stage”)とも呼ぶ）「クランプしているが発射していない」状態(“clamping-not-yet firing” state)に移行し、「クランプしているが発射していない」状態において、第１のジョー３１０及び第２のジョー３６０は、患者の組織に対して実質的な締付力(clamping force)を加えるよう十分に近く近接して保持される。このクランプしているが発射していない状態は、患者の組織の何らかのステープル留め前の圧縮を提供することができ、成功裡のステープル留め作業の可能性を高めるために組織を平らにするのを助ける。
【0047】
スレッド３８２の遠位先端が点線３９６によって示される場所に達すると、ステープラは、クランプしているが発射していない状態から（「発射段階」(“firing stage”)とも呼ぶ）「発射」状態(“firing” state)に移行し、「発射」状態において、スレッド３８２は、対応するステープル３３０に対してステープルプッシャ３３５の様々なステープルプッシャを押し、ステープルスロット３４０を通じてこれらのステープル３３０を発射する。ステープル留めプロセスは、スレッド３８２の遠位先端が点線３９８によって示される場所でその目的地（ゴール）に到達すると終了する。この発射状態をクランプしているが発射していない状態とは別個の「クランプしている」状態(“clamping” state)と呼ぶこともある。
【0048】
幾つかの実施形態によれば、加えられる力又はトルクは、発射状態、クランプしているが発射していない状態、把持状態、及び／又はこれらの状態のうちの任意の２つ又は３つの状態の組み合わせの間にモニタリングされてよい。幾つかの例では、発射段階において、適用される力又はトルクはモニタリングされてよく、この開示中で議論したプロセスのように、プロセスが遂行されてよい。幾つかの例では、発射状態及びクランプしているが発射していない状態の全部又は部分において、適用される力又はトルクはモニタリングされてよく、本開示中で議論したプロセスのように、プロセスが遂行されてよい。幾つかの例において、異なる力又はトルク限界閾値及び／又は他のパラメータが、発射状態及びクランプしているが発射していない状態のために使用されてよい。
【0049】
幾つかの実施形態によれば、ステープル留め操作中に外科医及び／又は他の医療従事者にフィードバックが提供されてよい。幾つかの例では、コンピュータ支援システム（例えば、コンピュータ支援システム１００）内の制御ユニットが、クランプしているが発射していない状態における成功裡のステープル留めプロセスの可能性を推定し、視覚的表示、可聴フィードバック、及び／又は同等のものを含む任意の適切な方法を通じて、そのような推定をユーザに提供してよい。幾つかの例では、ステープルを消費しないで、ステープルを処置中の他の場所で使用することができるよう、このフィードバックは、ステープル留めプロセスを容易に逆転させることができる間に提供されてよい。幾つかの実施形態において、コンピュータ支援システムは、成功裡のステープル留めの可能性が十分に高いと測定されるまで、発射状態の開始を抑制する。
【0050】
幾つかの実施形態において、手術器具２００及び／又は関連するコンピュータ支援システム（例えば、コンピュータ支援システム１００）は、これらの３つの状態を操作者にとって特徴的にするユーザインターフェースで構成される。例えば、幾つかの実施形態は、ノブ、ボタン、スイッチ、ペダル、及び他の入力デバイスの異なる組み合わせを通じて状態を変化させる異なる制御装置を提供する。幾つかの例では、遠隔操作コンピュータ支援システムのために、このコンピュータ支援システムは、以下の命令入力、即ち、（１）アクティブなステープラ器具と関連付けられるマスタマニピュレータ入力デバイス上のピンチ入力(pinching input)を感知することに応答して、スレッド３８２に把持速度で点線３９２に対応する場所に移動するように命令することによるような、把持状態への命令入力、（２）第１のペダルの押下げに応答して、スレッド３８２に、クランプしているが発射していない速度で点線３９４に対応する場所に移動するよう命令することによるような、クランプしているが発射していない状態への命令入力、（３）スレッド３８２に発射速度で点線３９６を越えてエンドエフェクタ２２０の遠位端にある点線３９８にある場所に移動するように命令することによるような、発射状態に入って発射状態を継続することへの命令入力を行うように構成されてよい。幾つかの実施形態は、ピンチ動作、第１のペダルの押下げ、及び／又は第２のペダルの押下げが、関連する所定の時間期間がピンチ動作、第１のペダルの押下げ、及び／又は第２のペダルの押下げと共に経過した後に、関連する状態についての命令をもたらすような、タイムアウトを伴って構成されてもよい。幾つかの実施形態において、手術器具２００又は関連するコンピュータ支援システム（例えば、コンピュータ支援システム１００）は、ユーザ制御の観点から、把持状態及びクランプしているが発射していない状態、又は「クランプしているが発射していない状態」及び発射状態を組み合わせる、ユーザインターフェースを伴って構成される。幾つかの実施形態では、操作者が把持状態に入り、クランプしているが発射していない状態に移行することを指示するために、単一のスイッチ又はペダルが提供される。幾つかの実施形態では、操作者がクランプしているが発射していない状態に入り、発射状態に移行することを指示するために、単一のスイッチまたはペダルが提供される。
【0051】
図４は、幾つかの実施形態に従ったエンドエフェクタを作動させる状態機械４００の簡略図である。状態機械４００の１以上の状態４１０～４９０は、少なくとも部分的に、非一時的な有形の機械可読媒体に格納される実行可能なコードの形態において実装されてよい。この実行可能なコードは、１以上のプロセッサ（例えば、制御ユニット１４０内のプロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサに状態４１０～４９０のうちの１以上の状態を実施させてよい。幾つかの実施形態において、状態機械４００は、制御アプリケーション１７０のようなアプリケーションによって実施されてよい。幾つかの実施形態では、状態機械４００を使用して、アクチュエータによって加えられるトルクに基づいて往復動要素３８０の動作を制御するアクチュエータのようなアクチュエータの速度設定点を制約し且つ／或いは制限してよい。幾つかの実施形態では、状態機械４００が作動している間に、アクチュエータのトルクがモニタリングされる。幾つかの実施形態において、状態４１０～４９０の間の状態移行は、示される状態移行が生じるときに生じてよく、或いは、任意的に、状態機械４００を実装する制御ループの実行に基づいて、周期的な間隔で生じてよい。
【0052】
状態機械４００は、状態４１０で開始する。１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物のアクティブ化を介して、外科医のような操作者の指示及び／又は命令の後に、エンドエフェクタの動作は、プレクランプ状態４２０(クランプ前状態)(pre-clamp state)に移行する。プレクランプ状態４２０では、往復動要素３８０を推進させるアクチュエータのようなアクチュエータの速度設定点が初期速度ｖ０に設定される。幾つかの例において、速度ｖ０は、任意的に、アクチュエータの最大許容速度と一致してよい。幾つかの実施形態において、エンドエフェクタの動作は、アクチュエータが最小距離を移動するか或いは初期位置（例えば、点線３９４に対応する位置）に達するまで、プレクランプ状態４２０のままである。幾つかの例において、最小距離は、フランジ３８４の遠位端が移行縁３７０に遭遇して、アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙が閉塞し始める僅か前及び／又は後のような、組織の初期的な締付け(clamping)が生じる位置に対応してよい。幾つかの実施形態において、組織のこの初期的な締付け、図３Ａに関連して議論した「把持」状態及び／又は把持状態の直前に適用可能な把持前状態(before-gripping state)と関連付けられる。幾つかの実施形態において、組織のこの初期的な締付けは、図３Ａに関連して議論した把持状態及びクランプしているが発射していない状態の一部又は全部と関連付けられる。アクチュエータのトルクが、最小距離に達する前に最大トルクτｍａｘを超えるとき、状態機械４００は、失敗状態４９０(fail state)に移行する。状態機械４００は、視覚的に、聴覚的に、又は何らかの他のフィードバック方法を介して、失敗状態４９０を人間の操作者に指し示してよい。アクチュエータのトルクが最大トルクを超えないとき、状態機械４００は初期クランプ状態４３０に移行する。
【0053】
初期的なクランプ状態４３０において、アクチュエータの速度設定点は、初期クランプ速度ｖ１に設定される。次に、アクチュエータの制御は、往復動要素３８０がエンドエフェクタ２２０の遠位端まで推進されたときのような目的地位置に達するまで或いはトルク閾値τ１に達するまで、速度ｖ１を続ける。トルクτ１は、最大トルクτｍａｘよりも低い。幾つかの例において、速度ｖ１は、任意的に、初期速度ｖ０と同じ速度であってよい。状態機械４００は、視覚的、聴覚的、及び／又は何らかの他のフィードバック方法を介して、人間のオペレータに成功状態４８０(success state)を示してよい。目的地位置に達するとき、状態機械４００は、成功状態４８０に移行する。目的地位置に達する前にアクチュエータのトルクがトルクτ１を超えるとき、状態機械４００は、第１の遅いクランプ状態４４０に移行する。
【0054】
第１の遅いクランプ状態４４０において、アクチュエータの速度設定点は、速度ｖ１よりも低い速度ｖ２に設定される。次に、アクチュエータの制御は、速度ｖ２で継続する。第１の遅いクランプ状態４４０にある間に、アクチュエータのトルクは、それが増加しているか減少しているかを見るために更にモニタリングされる。アクチュエータのトルクがトルクτ１よりも低い（例えば、τ１よりも５～２０％低いような及び／又はτ１より低い１～３Ｎ－ｍＲＡＮＧＥのような）トルクτ２まで減少するとき、状態機械４００は、初期クランプ状態４３０に戻り、初期クランプ状態４３０では、アクチュエータの速度設定点は増大して速度ｖ１に戻る。トルクτ２がトルクτ１よりも低い量は、アクチュエータのための速度設定点の過度のスラッシング(thrashing)を回避するために、アクチュエータの速度制御にヒステリシスを導入するように設定されてよい。アクチュエータのトルクがトルクτ３まで増加すると、状態機械４００は、第２の遅いクランプ状態４５０に移行する。トルクτ３は、最大トルクτｍａｘよりも低いが、典型的には、トルクτ１よりも高いので、トルク増加が続いて、アクチュエータについてのより低い速度設定点をもたらす。目的地位置に達するとき、状態機械４００は成功状態４８０に移行する。
【0055】
第２の遅いクランプ状態４５０において、アクチュエータの速度設定点は、速度ｖ２よりも低い速度ｖ３に設定される。次に、アクチュエータの制御は、速度ｖ３で継続する。第２の遅いクランプ状態４５０にある間に、アクチュエータのトルクは、トルクが増加しているか減少しているかを見るために更にモニタリングされる。アクチュエータのトルクがトルクτ３よりも低いトルクτ４まで減少すると、状態機械４００は、第１の遅いクランプ状態４４０に戻り、第１の遅いクランプ状態では、アクチュエータの速度は増加する。トルクτ４がトルクτ３よりも低い量は、アクチュエータについての速度設定点の過度のスラッシングを回避するために、アクチュエータの速度制御にヒステリシスを導入するように設定されてよい。アクチュエータのトルクがトルクτ５まで増加すると、状態機械４００は待機状態４６０(wait state)に移行する。トルクτ５は、任意的に、最大トルクτｍａｘ以下であってよいが、典型的にはトルクτ３よりも高いので、トルクの増加の継続は、アクチュエータについてのより低い速度をもたらす。目的地位置に達すると、状態機械４００は成功状態４８０に移行する。
【0056】
待機状態４６０において、状態機械４００は、（「休止期間」(“pause period”)とも呼ぶ）所定の時間期間に亘って動作を休止させる。待機状態４６０において動作を休止するために、状態機械４００は、アクチュエータの速度設定点をゼロに設定してアクチュエータの動作を停止させることによって、アクチュエータを休止させてよい。幾つかの例において、アクチュエータの速度設定点をゼロに設定することは、クランプされる組織が更に乾燥させる(desiccate)ことがある追加的な時間を可能にする。幾つかの例において、状態機械４００は、所定の時間期間に亘って待機状態に留まって、ステープラ作動からの一時的な休止を提供する。幾つかの例において、所定の期間は、任意的に、ハードウェア及び／又はソフトウェアタイマを使用して実施されてよい。所定の時間期間がタイムアウトした後に、状態機械４００は、自動的に試行状態４７０(try state)に移行する。
【0057】
試行状態４７０では、アクチュエータを移動させる試みが行われる。試行が試される度に、試行カウンタが増加させられる。幾つか例において、試行は、任意的に、アクチュエータの速度設定点を速度ｖ３又は他の速度値に戻すように設定することを含んでよい。アクチュエータの動作が可能であり、アクチュエータのトルクがトルクτ５よりも低いトルクτ６よりも下に留まるとき、試行カウンタはゼロに再設定（リセット）され、状態機械４００は第２の遅いクランプ状態４５０に戻り、第２の遅いクランプ状態４５０では、アクチュエータの設定点は速度ｖ３に戻される。トルクτ６がトルクτ５よりも低い量は、アクチュエータについての速度設定点の過度のスラッシングを回避するために、アクチュエータの速度制御にヒステリシスを導入するように設定されてよい。アクチュエータのトルクがトルクτ６よりも上に留まるとき、試行状態４６０の間に、状態機械４００は待機状態４６０に戻り、追加的な時間の量だけ待機する。状態機械４００は、試行期間の時間が経過した後、最小の試行距離が達成された後、及び／又はその両方の後にのみ、待機状態４６０に移行することができるように、構成されてよい。試行カウンタが最大の試行回数を超えると、状態機械４００は失敗状態４９０に移行する。
【0058】
成功状態４８０において、成功裡のステープル留め及び切断が検出され、アクチュエータの制御は、エンドエフェクタのジョーがクランプされた組織の対応する解放を伴って開くよう、任意的に逆転される。図３Ａ～図３Ｄの実施例において、アクチュエータを逆転させることは、スレッド３８２がジョー３１０及びステープルカートリッジ３２０から引き出され、フランジ３８４がアンビル３６０から引き出されて、アンビル３６０が枢動して開くのを可能にし、切断ブレード３８６がガレージ位置のような安全位置に引き戻されるよう、往復動要素３８０を近位方向に引っ張ることを含む。幾つかの例において、ステープル留め及び切断操作の成功は、任意的に、音声及び／又は視覚アラート（警告）を使用して操作者に報告されてよい。
【0059】
失敗状態４９０において、ステープル留め及び切断操作の完了の失敗が検出される。何故ならば、アクチュエータは、目的地位置に達することができなかったからである。図３Ａ～図３Ｄの例において、これは往復動要素３８０がジョー３１０及びアンビル３６０の遠位端まで推進され得ないときに生じる。失敗状態４９０にある間に、ステープル留め及び切断操作の失敗を示す音声及び／又は視覚アラートが操作者に報告される。幾つかの例において、アクチュエータの反転は、状態機械によって自動的に又は操作者の明示された命令で、任意的に試行されてよい。
【0060】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図４は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態において、トルク以外のエンドエフェクタ及びアクチュエータの特性が代替的にモニタリングされてよく、上述の状態移行をもたらしてよい。幾つかの例では、トルクの代わりにアクチュエータによって加えられる力がモニタリングされてよい。幾つかの実施形態では、初期クランプ状態４３０及びプレクランプ状態４２０は、任意的に、単一の状態に組み合わされてよい。幾つかの実施形態では、アクチュエータのトルクがトルクτ３よりも高いときに、状態機械４００が第１の遅いクランプ状態４００から大気状態４６０に移行するよう、第２の遅いクランプ状態４５０が取り除かれてよい。幾つかの実施形態では、アクチュエータのトルクがトルクτ１よりも高いときに、プロセスが初期クランプ状態４３０から待機状態４６０に移行するよう、第１の遅いクランプ状態４４０及び第２の遅いクランプ状態４５０が取り除かれてよい。幾つかの実施形態では、エンドエフェクタのための速度－トルクプロファイルにおいてどれぐらい数のステップが望ましいかに依存して、追加的な遅いクランプ状態が、第２の遅いクランプ状態４９０と待機状態４６０との間に任意的に追加されてよい。
【0061】
幾つかの実施形態において、１以上の技法を任意的に使用して、トルク閾値の適用における一時的な過渡現象(transients)の影響を低減させてよい。幾つかの例において、状態機械４００の状態移行は、適用されるトルクが所定の時間期間に亘って対応するトルク閾値を上回るか或いは下回るときに生じる。幾つかの例において、所定の時間期間は、任意的に、速度設定点を減少させるトルク閾値及び速度設定点を増加させるトルク閾値について異なってよい。幾つかの例において、状態機械４００の状態移行は、適用されるトルクの平均値が対応するトルク閾値を上回るか或いは下回るときに生じる。幾つかの例において、平均は、指数平滑化(exponential smoothing)を使用して計算される。幾つか例において、適用されるトルクは、低域フィルタリング（ローパスフィルタリング）される。
【0062】
図５は、幾つかの実施形態に従った図３のエンドエフェクタについての速度－トルクプロファイル５００の簡略図である。図５に示すように、速度－トルクプロファイル５００は、モニタリングされるトルクに基づいて変化する複数の速度設定を含む。幾つかの例において、速度－トルクプロファイル５００は、状態機械４００によって実施される速度設定点と一致する。速度－トルクプロファイル５００において、エンドエフェクタ２２０のためのアクチュエータのようなアクチュエータの速度設定点は、アクチュエータによって加えられるトルクがトルクτ１を超えるまで、トルクτ１に設定される。ひとたびトルクτ１を超えると、速度設定点は速度ｖ２に減少される。次に、アクチュエータの速度は、アクチュエータによって加えられるトルクがトルクτ３を超えるまで、速度ｖ２で制御される。ひとたびトルクτ３を超えると、速度設定点は速度ｖ３に減少される。アクチュエータの速度は、アクチュエータによって加えられるトルクがトルクτ５を超えるまで、速度ｖ３で制御される。ひとたびトルクτ５を超えると、速度設定点はゼロに減少される。速度－トルクプロファイル５００は、アクチュエータのトルクがトルクτ６、τ４、及びτ２をそれぞれ下回るまで、アクチュエータの速度設定点が速度ｖ３、ｖ２、及びｖ１に戻されないように、ヒステリシスを用いて更に実施される。トルクτ６、τ４、及びτ２は、それぞれトルクτ５、τ３、及びτ１より下に設定される
【0063】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図５は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態では、トルク以外のエンドエフェクタ及びアクチュエータの特性を速度プロファイルにおいて使用してよい。幾つかの例では、トルクの代わりにアクチュエータによって加えられる力を使用してよい。幾つかの実施形態では、３つよりも少ない及び／又は少ないステップを速度－トルクプロファイルにおいて使用してよい。幾つかの実施形態では、任意的に、τ２をτ１に等しく設定し、τ４をτ３に等しく設定し、τ６をτ５に等しく設定することによって、ヒステリシスを用いないで速度－トルクプロファイル５００を実施してよい。幾つかの実施形態では、任意的に、図５のステッププロファイルの代わりに、ヒステリシスを伴う或いは伴わない滑らかな速度－トルクプロファイルを使用してよい。幾つかの例では、速度－トルクプロファイルは、任意的に、線形であってよく、一連の滑らかなｓ形状の滑らかなステップ、及び／又は速度設定点がトルクの関数として計算される他の単調なプロファイルを含む。幾つかの実施形態において、速度設定点を決定するために使用されるトルクは、任意的に、平均トルク、低域フィルタリングされたトルク、及び／又は同等のトルクであってよい。
【0064】
図６は、幾つかの実施形態に従ったステープル留め及び切断操作を実行する方法６００の簡略図である。方法６００の１以上のプロセス６０５～６５０は、少なくとも部分的に、非一時的な有形の機械可読媒体に格納される実行可能なコードの形態において実装されてよい。この実行可能なコードは、１以上のプロセッサ（例えば、制御ユニット１４０のプロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサにプロセス６０５～６５０のうちの１以上のプロセスを実行させてよい。幾つかの実施形態において、方法６００は、制御アプリケーション１７０のようなアプリケーションによって実施されてよい。幾つかの実施形態において、方法６００は、アクチュエータによって加えられるトルクに基づいて、往復動要素３８０のような往復動要素を作動させるために使用されるアクチュエータの速度を制限するために使用されてよい。幾つかの実施形態において、方法６００のステープル留め及び切断操作は、状態機械４００及び／又は速度－トルクプロファイル５００に従って実行されてよい。幾つかの実施形態において、プロセス６１５，６２０，６３０の試験は、同時に及び／又は任意の順序で行われてよい。
【0065】
プロセス６０５で、エンドエフェクタを作動（「発射」(“fired”)とも呼ぶ）させる。駆動システム２４０内のアクチュエータのようなアクチュエータにエンドエフェクタの少なくとも１つのＤＯＦを制御するために使用されるトルクを適用させることによって、エンドエフェクタ２２０のようなエンドエフェクタを発射する。幾つかの例では、電流、電圧、パルス幅変調信号、及び／又は同等物のような、１以上の信号をアクチュエータに送ることによって、アクチュエータを制御する。エンドエフェクタの発射の実際の効果は、エンドエフェクタの設計、使用、及び目的に依存する。幾つかの例において、エンドエフェクタの発射は、プレクランプ状態４２０中の速度設定点の設定のようなアクチュエータの速度設定点を速度ｖ０に設定することによって開始する。図２及び図３Ａ～図３Ｄの例を使用すると、アクチュエータは、駆動機構２５０に力を適用し、駆動機構２５０は、往復動要素３８０をエンドエフェクタ２２０の遠位端に向かって移動させる。ひいては、これは、アンビル３６０とジョー３１０との間の間隙の減少を引き起こすので、組織はクランプされ、ステープル３３０はステープルプッシャ３３５に対して作用するスレッド３８２によってクランプされる組織を通じて押し込まれ、切断ブレード３８６がクランプされる組織を切断する。エンドエフェクタの発射は、発射の成功又は失敗が決定され且つ／或いは操作者によって中断されるまで続く。
【0066】
プロセス６１０で、適用されるトルクをモニタリングする。１以上のセンサ及び／又は制御アルゴリズムを使用して、エンドエフェクタが発射されるときに、アクチュエータによって適用されているトルクをモニタリングする。例えば、アクチュエータがモータであるとき、モータに適用される電流をモニタリングし且つ使用して、モータによって適用されているトルクを決定してよい。
【0067】
プロセス６１５で、エンドエフェクタが目的地位置にあるか否かを決定する。１以上のセンサを使用して、アクチュエータの位置及び／又はエンドエフェクタ上の検出可能な場所の位置をモニタリングする。幾つかの例において、センサは、アクチュエータの駆動シャフトの回転角を測定してよい。幾つかの例において、１以上のセンサは、シャフトエンコーダ、ホール効果センサ、及び／又は同等物を含んでよい。図３Ａ～図３Ｄの例において、目的地位置は、エンドエフェクタ２２０の遠位端への往復動要素３８０の移動に対応するので、ステープル３３０の全部は、クランプされる組織を通じて発射され、切断ブレード３８６がクランプされる組織を切断する。目的地位置に達すると、エンドエフェクタの操作は成功したとみなされ、速度設定点はゼロに設定される。幾つかの例において、システムの操作者は、音声及び／又は視覚アラートを介しても通知される。幾つかの例において、成功は成功状態４８０と一致する。目的地位置に未だ達していないとき、モニタリングされたトルクは、プロセス６２０で開始する１以上のトルク閾値と比較される。
【0068】
プロセス６２０で、適用されるトルクが第１のトルク閾値よりも上であるか否かを決する。プロセス６１０の間にモニタリングされる適用されるトルクを第１のトルク閾値と比較して、アクチュエータが所望よりも多くのトルクをエンドエフェクタに適用しているか否かを決定する。幾つかの例において、第１のトルク閾値は、現在の速度設定点に応じて任意に変化する。図４及び図５の実施例において、第１のトルク閾値は、トルクτ１、τ３、及び／又はτ５のうちの１以上に対応する。適用されるトルクが第１のトルク閾値よりも上であるとき、プロセス６２５を使用して速度設定点を低減させる。適用されるトルクが第１の閾値よりも上でないときには、プロセス６３０を使用してトルクを第２のトルク閾値と比較する。
【0069】
プロセス６２５で、速度設定点を低減させる。適用されるトルクが第１の閾値よりも上であるとき、アクチュエータの速度設定点を減少させて、クランプされる組織が更に乾燥させられること、１以上のステープルの発射を遅らせること、及び／又は同等のことのための追加的な時間を可能にする。幾つかの例では、速度設定点を一定の量、速度－トルクプロファイルに従ったパーセンテージ量、及び／又は同等の量に減少させてよい。図４及び図５の例において、速度設定点は、プロセス６２０の間に使用された第１のトルク閾値及び／又は以前の速度設定点に依存して、ｖ２、ｖ３、又はゼロに低減される。幾つかの例において、速度設定点の減少は、初期クランプ状態４３０から第１の遅いクランプ状態４４０への状態移行、第１の遅いクランプ状態４４０から第２の遅いクランプ状態４５０への状態移行、及び／又は第２の遅いクランプ状態４５０から待機状態４６０への状態移行と一致する。速度設定点が減少させられた後に、プロセス６４０を使用して速度設定点がゼロに減少させられたか否かを決定する。
【0070】
プロセス６３０で、適用されるトルクが第２の閾値より下である否かを決定する。プロセス６１０の間にモニタリングされる適用されるトルクを第２のトルク閾値と比較して、アクチュエータの速度を上げてよいか否かを決定する。幾つかの例では、速度設定点にヒステリシスを提供するために、第２のトルク閾値を第１のトルク閾値よりも低く設定する。幾つかの例において、第２のトルク閾値は、現在の速度設定点に依存して任意に変化する。図４及び図５の例において、第２のトルク閾値は、トルクτ２、τ４、及び／又はτ６のうちの１以上に対応する。適用されるトルクが第２のトルク閾値よりも下であるときには、プロセス６３５を使用して速度設定点を増加させる。適用されるトルクが第２の閾値よりも下でないときには、プロセス６１０を使用してトルクを再びモニタリングする。
【0071】
プロセス６３５で、速度設定点を増加させる。適用されるトルクが第２の閾値よりも下であるときには、アクチュエータの速度設定点を増加させて、エンドエフェクタのより速い操作を可能にする。幾つかの例では、速度設定点を一定の量（例えば、０．１～２ｍｍ／ｓｅｃ）、速度－トルクプロファイルに従ったパーセンテージ量（例えば、５～２５％）、及び／又は同様の量に増加させてよい。幾つかの例では、速度が最大設定点にあるときには、プロセス６３５の間に速度設定点を更に増加させない。図４及び図５の例では、プロセス６３０の間に使用される第２のトルク閾値及び／又は以前の速度設定点に依存して、速度設定点をｖ１、ｖ２、又はｖ３に増加させる。幾つかの例において、速度設定点の増加は、試行状態４７０から第２の遅いクランプ状態への状態移行、第２の遅いクランプ状態４５０から第１の遅いクランプ状態４４０への状態移行、及び／又は第１の遅いクランプ状態４４０から初期クランプ状態４３０への状態移行と一致する。速度設定点が増加した後に、プロセス６１０を使用してトルクを再びモニタリングする。
【0072】
プロセス６４０で、速度設定点がゼロであるか否かを決定する。速度設定点がゼロに達すると、プロセス６４５を使用して遅延を導入する。速度設定点が未だゼロでないときには、プロセス６１０を使用してトルクを再びモニタリングする。
【0073】
プロセス６４５で、待機（「休止」とも呼ぶ）が生じる。速度設定点がゼロに達すると、エンドエフェクタの発射を所定の時間期間（例えば、１～１０秒）に亘って遅延させる。幾つかの例では、ハードウェア及び／又はソフトウェアタイマを使用して所定の時間期間を追跡する。図４の例において、プロセス６４５は、待機状態４６０に対応する。遅延時間が経過した後に、プロセス６５０を使用してエンドエフェクタの動作を試験する。
【0074】
プロセス６５０で、エンドエフェクタの操作を継続し得るか否かを決定する。速度設定点を、プロセス６２５を最後に実行した以前の速度設定点の値のような非ゼロ値に設定し、アクチュエータによって適用されるトルクをモニタリングする。図４の例において、プロセス６５０は、試行状態４７０に対応する。アクチュエータによって適用されるトルクが、プロセス６２０を最後に実行したときに使用した第１のトルク閾値のような最大トルク閾値よりも上であり続けているとき、エンドエフェクタの発射は失敗であるとみなされ、速度設定点はゼロに設定される。幾つかの例において、エンドエフェクタの発射を任意に逆転させてよく、且つ／或いは１以上の音声及び／又は視覚アラートを操作者に任意に提供する。過剰な適用トルクを検出することなく非ゼロ速度設定点での移動が生じるときには、速度設定点を維持し、トルクのモニタリングをプロセス６１０で続ける。
【0075】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図６は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態では、トルク以外のエンドエフェクタ及びアクチュエータの特性をプロセス６１０中にモニタリングし、プロセス６２０及び６３０中に試験してよい。幾つかの実施形態では、失敗を結論付ける前に、プロセス６４５の待機及び／又はプロセス６５０の試験を１回、２回、又はそれよりも多い回数繰り返してよい。このようにして、方法６００は、アクチュエータを複数回休止させ、所定数のアクチュエータ休止が生じた後に故障を示してよい。幾つかの例では、ハードウェア又はソフトウェアカウンタを使用して繰返し回数をトラッキング（追跡）してよい。
【0076】
幾つかの実施形態では、１以上の技法を任意に使用して、トルク閾値の適用における一時的な過渡現象の影響を減少させてよい。幾つかの例において、プロセス６２０及び６３０における第１及び第２のトルク閾値に対する適用されるトルクの比較は、それぞれ、適用されるトルクが所定の時間期間に亘って第１及び第２のトルク閾値よりも上又は下のままであるか否かを決定する。幾つかの例において、所定の時間期間は、任意的に、第１及び第２のトルク閾値について異なってよい。幾つかの例において、プロセス６１０における適用されるトルクのモニタリングは、適用されるトルクを平均することを含む。幾つかの例において、平均化は、指数平滑化を使用することを含む。幾つかの例において、プロセス６１０において適用されるトルクのモニタリングは、適用されるトルクを低域フィルタリングすることを含む。これらの変形を本開示によって記載される他の方法及び状態に適用することもできる。
【0077】
図７は、幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作に関する視覚的フィードバックを提供する例示的なグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）７００の一部を示している。ＧＵＩ７００は、コンピュータ支援システム（例えば、コンピュータ支援システム１００）の電子ディスプレイ又はコンピュータ支援システムと通信するディスプレイに示されてよい。幾つかの実施形態において、制御ユニット（例えば、制御ユニット１４０）は、制御ユニットのプロセッサと通信可能に連結されるディスプレイコントローラを含む。ディスプレイコントローラは、電子ディスプレイを作動させるように構成され、プロセッサは、適用される加えられた力若しくはトルク及び／又は発射の進行若しくは位置を示す画像をディスプレイコントローラに提供するように構成される。これは、電子ディスプレイを用いて、ディスプレイコントローラに、適用される力若しくはトルク及び／又は第１の進行又は位置を示す視覚的フィードバックを提供させる。幾つかの実施形態において、ディスプレイコントローラは、制御ユニット１４０の外部にあり、それが電子ディスプレイ上での表示のために制御ユニット１４０から画像を依然として受信し得るよう、制御ユニット１４０と通信可能に連結される。
【0078】
６０ｍｍのステープルを適用するためのステープラのような医療用ステープラ器具７２０が、患者組織７１０の一部でステープル留め操作を行う途中で示されている。ＧＵＩ７００は、ステープル留め操作が進むと更新する発射状態領域７３０を含む。発射状態領域７３０は、発射プロファイル７４０を使用してステープル発射機構（例えば、往復動要素３８０及び／又はスレッド３８２）の相対的な場所を示し、発射プロファイル７４０は、ステープル機構が最も右又は近位位置（「０」）から最も左又は遠位位置（「６０」）に移動するときに、ステープル機構に適用される力及び／又はトルクを報告する。発射プロファイル７４０は、力又はトルク閾値を示す閾値線７５０を更に含み、閾値線７５０は、適用される力又はトルクが力又はトルク閾値であるとき、不十分なステープル形成が起こる可能性が高いことを示す。幾つかの例において、発射プロファイル７４０は、ステープル奇形(staple malformation)の可能性を例示する色及び／又はハイライトを使用してレンダリングされてよい。幾つかの例において、閾値線７５０より下の発射プロファイル７４０の領域は、ステープル奇形の可能性が低い又は極めて低いことを示す緑色でレンダリングされてよく、閾値線７５０の直ぐ上の発射プロファイルの領域は、閾値線７５０に最も近い黄色から発射プロファイル７４０がレンダリングされる閾値線７５０より更に上の赤色への色勾配(color gradient)を使用して、レンダリングされてよい。
【0079】
発射状態領域７３０は、器具の種類（ステープラ６０）、ステープラ器具を発射するために使用し得る制御装置（「Ｒ発射」と関連付けられる制御装置）、及びステープル操作状態（「発射．．．」）を更に示す。幾つかの例において、発射状態領域７３０は、成功裡のステープル留めの推定される可能性（例えば、「不十分なステープル形成が可能である」）をテキスト形式に示す、テキストフィードバック７６０(textual feedback)を更に含んでよい。ステープラ器具の操作者がこの種類のフィードバックを使用して、例えば、図３Ａに関して議論した把持状態、クランプしているが発射していない状態、及び発射状態のような、様々なステープラ状態を進むか否かの決定を行う際に、ステープラ操作をより良く制御することができる。
【0080】
図８は、幾つか実施形態に従ったステープル留め操作を実行するための方法８００の簡略図である。方法８００の１以上のプロセス８１０～８７０は、少なくとも部分的に、非一時的な有形の機械可読媒体に格納される実行可能なコードの形態において実装されてよい。この実行可能なコードは、１以上のプロセッサ（たとえば、制御ユニット１４０のプロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサにプロセス８１０～８７０のうちの１以上のプロセスを実行させてよい。幾つかの実施形態において、方法８００は、制御アプリケーション１７０のようなアプリケーションによって実行されてよい。幾つかの実施形態では、アクチュエータの能動的なモニタリングに基づいて、ステープラの往復動要素３８０のような往復動要素を作動させるために使用されるアクチュエータを制御するために、方法８００を使用してよい。幾つかの実施形態では、方法８００の１以上のプロセスを同時に実行してよい。幾つかの例では、発射のプロセス８３０は、プロセス８４０～８６０が実行されている間に連続的に行われてよい。
【0081】
プロセス８１０で、組織を把持する。幾つかの例では、エンドエフェクタ２２０のようなエンドエフェクタのジョーを使用して組織に把持力を適用するために、アクチュエータを前進させる。幾つかの例では、電流、電圧、パルス幅変調信号、及び／又は同等物のような１以上の信号をアクチュエータに送信することによって、アクチュエータを制御する。幾つかの例において、プロセス８１０は、図３Ａに関連して記載した把持状態のために使用されるプロセスと類似してよく、スレッド３８２は、点線３９２と点線３９４との間にある。
【0082】
プロセス８２０で、組織をクランプする（締め付ける）。プロセス８１０と同様に、エンドエフェクタのジョーを使用して組織にクランプ力を適用するために、アクチュエータを更に前進させる。幾つかの例では、電流、電圧、パルス幅変調信号、及び／又は同等物のような１以上の信号をアクチュエータに送信することによって、アクチュエータを制御する。幾つかの例において、プロセス８２０は、図３Ａに関連して記載したクランプしているが発射していない状態のために使用されるプロセスに類似してよく、スレッド３８２は、点線３９４に達している。幾つかの例において、プロセス８１０からプロセス８２０への移行は、例えば、ボタン、スイッチ、レバー、ペダル、及び／又は同等物を使用して実施されることがある、締付け制御(clamping control)のアクティブ化によって、操作者から入力を受信することに更に依存してよい。
【0083】
プロセス８３０で、ステープラを発射する。プロセス８１０及び／又は８２０と同様に、組織のステープル留めを開始するために、アクチュエータを更に前進させる。幾つかの例において、プロセス８３０は、図３Ａに関連して記載した発射状態のために使用されるプロセスに類似してよく、スレッド３８２は、点線３９６及びそれ以上に前進している。幾つかの例において、プロセス８２０からプロセス８３０への移行は、例えば、ボタン、スイッチ、レバー、ペダル、及び／又は同等物を使用して実施されることがある、発射制御のアクティブ化によって、操作者から入力を受信することに更に依存してよい。幾つかの例において、発射制御は、締付け制御と同じであっても異なってもよい。
【0084】
幾つかの例において、制御ユニットは、非ゼロ速度設定点を使用して、ステープル発射プロセス８３０の間にアクチュエータの移動を制御する。幾つかの例において、制御ユニットは、ステープル留めエンドエフェクタ及び／又はステープル留め操作のために設定される力又はトルク限界を更に使用する。幾つかの例において、力又はトルク限界は、それよりも下で適切なステープル形成が起こる可能性が最も高い適用される力又はトルクの上限を示す、閾値線７５０と関連付けられる閾値に対応してよい。幾つかの例において、速度設定点及び／又は力若しくはトルク限界は、速度プロファイル５００に記載される閾値のうちのいずれかに対応してよい。幾つかの例において、プロセス８３０は、プロセス６０５に類似してよい。
【0085】
プロセス８４０で、往復動要素３８０及び／又はスレッド３８２のようなアクチュエータ又はステープル留め機構が目的地位置にあるか否かを決定する。１以上のセンサを使用して、アクチュエータの位置及び／又はステープル留め機構上で検出可能な場所の位置をモニタリングする。幾つかの例において、センサは、アクチュエータの駆動シャフトの回転角を測定してよい。幾つかの例において、１以上のセンサは、シャフトエンコーダ、ホール効果センサ、及び／又は同等物を含んでよい。図３Ａ～図３Ｄの例において、目的地位置は、エンドエフェクタ２２０の遠位端への往復動要素３８０の移動に対応するので、スレッド３９８は点線３９８に達し、ステープル３３０の全部はクランプされる組織を通じて発射され、切断ブレード３８６がクランプされる組織を切断する。目的地位置に達するとき、ステープル留めは成功したとみなされ、速度設定点はゼロに設定される。幾つかの例では、システムの操作者は、音声及び／又は視覚アラートを介しても通知される。幾つかの例において、成功は、成功状態４８０と一致する。目的地位置に未だ達していないときには、ステープラの操作を更にモニタリングして、プロセス８５０を使用してステープル留めを続行してよいか否かを決定する。
【0086】
プロセス８５０で、ステープル留めを続けるか否かを決定する。幾つかの例において、制御ユニットは、アクチュエータによって適用される力又はトルクが継続条件を満足するか否かを決定する。幾つかの例において、継続条件は、適用される力又はトルクが、発射のプロセス８３０によって使用される力又はトルク限界以下であることに対応してよい。継続条件を満足するとき、方法８００は、プロセス８３０に戻り、ステープラの発射を続ける。継続条件を満足しないとき、方法８００は、プロセス８６０に進み、ステープル留め失敗が生じたか否かを決定する。
【0087】
プロセス８６０で、ステープル留め失敗が発生したか否かを決定する。幾つかの例において、制御ユニットは、ステープル留め操作が１以上のステープル留め失敗条件を満足するか否かを決定する。幾つかの例において、ステープル留め失敗状態のうちの１つは、ステープラのための最大の力又はトルクがアクチュエータによって適用されているときにアクチュエータを更に前進させることができないことに対応してよい。幾つかの例において、更に前進させることができないことは、所定の時間期間に亘る更なるアクチュエータ前進の閾値量未満であることに対応してよい。
【0088】
幾つかの例において、ステープル留め失敗条件のうちの１つは、方法８００のステープル留め中に休止しているステープラの総計測定値(aggregate measure)に対応してよい。幾つかの例において、総計測定値は、ステープラの種類、ステープル留めされる組織の種類、実行されている処置の種類、及び同等のことに基づいて設定されてよい、５回又は６回のような最大休止回数を超える、ステープル留め操作中の多数の休止(a number of pauses)のカウントに対応してよい。幾つかの例において、カウントは、ステープル操作中に休止が起こる度にカウンタを増分させることによって記録されてよい。幾つかの例において、総計測定値は、ステープラの種類、ステープル留めされている組織の種類、実行されている処置の種類、及び／又は同様のものに基づいて設定されてよい、４０秒のような最大持続時間を超える、ステープル留め操作中の全ての休止の総持続時間に対応してよい。幾つかの例において、総持続時間は、ステープル留め中の各休止の開始と共にタイマを開始させ、ステープル留め操作の各休止の終了時にタイマを停止することによって、記録されてよい。幾つかの例において、総計測定値は、最大休止回数を超える休止回数(the number of pauses)のカウント及び最大持続時間を超える全ての休止の総持続時間の両方の組み合わせに対応してよい。
【0089】
ステープリング失敗条件のいずれも満足しないとき、ステープル留めは、プロセス８７０を使用してステープル留め操作を調整することによって継続する。１以上のステープル留め失敗条件を満足するとき、ステープラの発射は失敗したと考えられ、速度設定点はゼロに設定される。幾つかの例では、ステープラの発射を任意に逆転させてよく、且つ／或いは１以上の音声及び／又は視覚アラートを操作者に任意に提供してよい。
【0090】
プロセス８７０で、ステープル留め操作に調整を行う。幾つかの例において、制御ユニットは、ステープル留め操作の１以上の態様を調整する。幾つかの例において、制御ユニットは、（例えば、速度プロファイル５００及び／又はプロセス６２５と一致するようにアクチュエータを下げることにより）アクチュエータの速度設定点を調整することによってステープル留め操作を調整する。速度設定点がひとたび下げられると、プロセス８３０を使用するステープラの発射は、下げられた速度設定点で行われる。幾つかの例において、制御ユニットは、速度設定点をゼロに設定し、所定の時間期間に亘ってステープル留め操作を休止させることによって、ステープル留め操作を調整する。休止後、プロセス８７０に入る前に、速度を発射のために使用される速度設定点に戻すか或いは速度設定点より低く設定してよい。幾つかの例では、プロセス８７０がステープル留め操作を休止させる度に、休止カウンタが増分されてよく、且つ／或いは総持続時間タイマが始動させられてよい。プロセス８７０がステープル留め操作を調整した後、プロセス８３０に戻ることによって、ステープルの発射は続く。
【0091】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図８は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態において、方法８００は、適用される力又はトルクが第２の閾値よりも下になることに応答してアクチュエータの速度設定点を増加させる、追加的なプロセスを含んでよく、第２の閾値は、プロセス８５０の継続条件のために使用される閾値より低くてよい。幾つかの例において、これらの追加的なプロセスは、プロセス６３０及び／又は６３５と一致してよい。
【0092】
図９は、幾つかの実施形態に従ったステープル留め操作を実行するための方法９００の簡略図である。方法９００のプロセス８１０～８５０及びプロセス９１０～９５０のうちの１以上のプロセスは、少なくとも部分的に、非一時的な有形の機械可読媒体に格納される実行可能なコードの形態において実装されてよい。この実行可能なコードは、１以上のプロセッサ（例えば、制御ユニット１４０のプロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサにプロセス８１０～８５０及び９１０～９５０のうちの１以上のプロセスを実行させることがある。幾つかの実施形態において、方法９００は、制御アプリケーション１７０のようなアプリケーションによって実行されてよい。幾つかの実施形態において、方法９００は、アクチュエータの能動的なモニタリングに基づいて往復ステープラの往復動要素３８０及び／又はスレッド３８２のような往復動要素を作動させるために使用されるアクチュエータを制御するために使用されてもよい。幾つかの実施形態において、方法９００のプロセスのうちの１以上のプロセスは、同時に実行されてよい。幾つかの例において、プロセス８３０の発射は、プロセス８４０、８５０、９１０～９３０、及び／又は９５０が実行されている間に連続的に行われてよい。
【0093】
方法９００のプロセス８１０～８５０は、プロセス８５０の間に継続条件を満足しないときに、方法９００がプロセス９１０に進んで休止限界に達したか否かを決定することを除き、プロセス８００のプロセス８１０～８５０と実質的に同じである。
【0094】
プロセス９１０で、休止限界に達したか否かを決定する。幾つかの例において、休止限界は、方法９００のステープル留め中に休止しているステープラの総計測定値に対応してよい。幾つかの例において、総計測定値は、ステープラの種類、ステープル留めされている組織の種類、実行されている処置の種類、及び／又は同等のことに基づいて設定されてよい、５回又は６回のような最大休止回数を超える、ステープル留め動作中の多数の休止（例えば、以下に更に議論するようなプロセス９２０が実行されることがある回数）のカウントに応答してよい。幾つかの例において、カウントは、休止カウンタを使用して記録されてよい。
【0095】
幾つかの例において、総計測定値は、ステープラの種類、ステープル留めされている組織の種類、実行されている処置の種類、及び／又は同等のことに基づいて設定されてよい、４０秒のような最大持続時間（例えば、以下に更に記載するようなプロセス９２０において費やされる時間の量）を超える、ステープル留め操作中の全ての休止の総持続時間に対応してよい。幾つかの例において、総持続時間は、休止時間タイマを使用して記録されてよい。
【0096】
幾つかの例において、総計測定値は、最大休止回数を超える休止回数のカウント及び最大の休止時間を超える全ての休止の総持続時間の両方の組み合わせに対応してよい。休止限界に未だ達していないとき、ステープル留めはプロセス９２０を使用して休止される。休止限界に達すると、ステープラの強制発射がプロセス９４０を使用して行われるべきか否かの決定を行う。
【0097】
プロセス９２０で、ステープル留めを休止する。幾つかの例において、制御ユニットは、ステープラについての現在の速度設定点を保存し、制御ユニットは、速度設定点を減少させ且つ／或いは速度設定点をゼロに設定することによって並びにステープラの往復動要素３８０及び／又はスレッド３８２のような往復動要素を作動させるために使用されるアクチュエータに移動するのを停止させることによって、ステープル留めを休止させる。幾つかの例では、アクチュエータが休止させられるとしても、アクチュエータは、クランプされる組織に力を適用し続けてよく、それは追加的な組織乾燥及び／又は圧縮をもたらすことがある。この追加的な組織乾燥及び／又は圧縮は、ステープラの適用される力又はトルクがプロセス８５０中に既述の力又はトルク限界を超えることなく、更なるステープル留めが行われるのを可能にすることがある。
【0098】
幾つかの例において、プロセス９２０の休止は、所定の持続時間に亘って継続してよい。幾つかの例において、所定の持続時間は、持続時間タイマを使用して実施されてよく、持続時間タイマは、プロセス９２０に入るときに開始され、持続時間タイマが所定の持続時間に達するときにプロセス９２０から出させる。幾つかの例において、プロセス９２０の休止は、代替的に、アクチュエータの適用される力又はトルクがプロセス８５０中に使用される力又はトルク限界よりも低い力又はトルク閾値より下になるときに、早期に終了させられてよい。幾つかの例において、プロセス９２０の力又はトルク閾値は、プロセス８５０の力又はトルク限界の割合（例えば、４０～８０パーセント）及び／又はプロセス８５０の力又はトルク限界より下の所定のオフセット（例えば、１００～３５０Ｎ）に設定されてよい。幾つかの例において、適用される力又はトルクの減少は、ステープル留め操作を継続するのに十分な組織乾燥及び／又は圧縮を示すことがある。
【0099】
プロセス９２０の休止を更にモニタリングしてプロセス９１０の休止限界決定をサポートする。幾つかの例では、プロセス９２０が実行される度に、休止カウンタが増分される。幾つかの例では、プロセス９２０が休止を開始する度に、休止タイマを始動させて、全ての休止の総持続時間をトラッキングし続け、持続時間タイマの満了によって及び／又は適用される力又はトルクが力又はトルク閾値より下に落ちることに起因する休止の早期終了によって休止が終了するときに、休止タイマを停止させる。休止の終了後、プロセス９３０を使用して休止後ホールドオフ期間(post-pause hold off period)が開始する。
【0100】
プロセス９３０で、休止後ホールドオフ期間を開始させる。休止後ホールドオフ期間の間に、ステープラのための速度設定点をプロセス９２０中に保存する速度設定点又は他の速度設定点に再設定することによってステープラの発射を再開する。制御ユニットは、休止後ホールドオフ期間が終了する後まで、プロセス９１０がプロセス９２０を使用して追加的な休止を引き起こすのを防止する。幾つかの例において、休止後ホールドオフ期間は、例えば、タイマを使用して、所定の時間期間（例えば、０．５～１．５秒）に亘って、及び／又はステープル留めが所定の距離（例えば、０．５～３ｍｍ）に亘って成功裡に進行するまで、実施される(enforced)。幾つかの例において、休止後ホールドオフ期間は、試行状態４７０と一貫してよく且つ／或いは類似してよい。休止後ホールドオフ期間の終了後、プロセス８３０を使用するステープラの発射は、プロセス８３０～８５０及び９１０～９３０のループを使用して継続する。
【0101】
プロセス９１０が休止限界を超えたことを検出すると、プロセス９４０は、ステープラの強制発射が行われるべきか否かを決定する。幾つかの例において、強制発射は、適用される力又はトルクが、その上では不十分なステープル形成が可能であり且つ／或いは起こる可能性が高い、適用される力又はトルクの上限（例えば、閾値線７５０に対応する力又はトルク）を超えることが可能にされるモードにおいて、ステープラを作動させることに対応する。幾つかの例では、プロセス９４０の間に、ステープラの操作者は、テキストフィードバック７６０を利用することによるような音声及び／又は視覚アラートを使用して、（例えば、休止限界に達したので）ステープラが停止されている(stalled)ことが通知される。ひとたび操作者に停止(stall)が通知されると、プロセス９４０は強制発射制御を用いて操作者による強制発射の開始を待つ。幾つかの例において、強制発射制御は、ボタン、スイッチ、レバー、ペダル、及び／又は同等物を使用して実施されてよい。幾つかの例において、強制発射制御は、締付け制御と異なってよい。幾つかの例において、プロセス９４０中のステープラの発射は、例えば、現在の速度設定点を保存することによって並びに速度設定点をゼロに設定することによって、休止させられてよい。幾つかの例では、ステープラの強制発射がプロセス９４０を使用して開始されると、プロセス８４０後に目的地位置に達したことを決定する成功通知は、不十分なステープル形成が可能であり且つ／或いは起こる可能性が高いことを示すように修正されてよい。強制発射が開始されないときに、ステープル留め操作は終了させられ、操作者は部分的なステープル留めが行われたこと及び１以上のステープルが組織を通じて発射されなかった場合があることを音声及び／又は視覚アラートを使用して（例えば、テキストフィードバック７６０を利用して）通知される。幾つかの例において、ステープラの発射は、部分発射の決定後に任意に逆転されてよい。強制発射が開始されると、ステープル留め操作はプロセス９５０を用いて調整される。
【0102】
プロセス９５０で、ステープラの強制発射を可能にするようにステープル留め操作を調整する。幾つかの例において、制御ユニットは、ステープラについての力又はトルク限界をステープラについての最大の力又はトルク限界を超えないレベルまで増加させることによって、ステープル留め操作を調整する。幾つかの例において、力又はトルク限界は、ステープラについての最大の力又はトルク限界まで増加させられる。幾つかの例において、力又はトルク限界は、以前の力又はトルク限界と最大の力又はトルク限界との間の値まで増加させられる。幾つかの例において、力又はトルク限界は、最大の力又はトルクの割合（例えば、１０～１００％）及び／又は一定の量（例えば、１５０～６００Ｎ）だけ増加させられてよい。力又はトルク限界がひとたび増加させられると、速度設定点は（例えば、プロセス９４０中に保存する速度設定点に）再設定される。幾つかの例では、代替的及び／又は追加的に、ステープル留め操作の１以上の他のパラメータが調整されてよい。幾つかの例において、１以上の他のパラメータは、速度設定点、休止限界（例えば、最大休止回数又は最大持続時間）、及び／又は同様のものを含んでよい。ステープル留め操作の調整後、ステープラの発射はプロセス８３０に戻ることによって継続する。
【0103】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図９は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態において、プロセス９１０及び／又は９２０は、複数の最大休止回数及び／又は複数の最大持続時間を実装してよい。幾つかの例において、複数の最大休止回数及び／又は複数の最大持続時間は、「局所的な」(local)及び「全体的な」(global)最大休止回数並びに／或いは「局所的な」及び「全体的な」な最大持続時間の両方を含んでよい。幾つかの例において、局所的な休止回数及び／又は局所的な最大持続時間は、より短いスパンよりも長いスパンのステープル留め操作の進行が休止を伴って又は休止を伴わないで達成されるときに、局所的な休止回数及び／又は局所的な最大持続時間が再設定されるよう、ステープラ作動の６０ミリメートルステープラについての数ミリメートルのような比較的より短いスパンに適用されてよい。幾つかの例において、全体的な休止回数及び／又は全体的な最大持続時間は、ステープラ作動のより長いスパン及び／又は全スパンに適用されてよい。幾つかの例において、複数の最大休止回数及び／又は複数の最大持続時間は、様々な長さの３つ、４つ、又はそれよりも多くのスパンに亘る最大休止回数及び／又は最大持続時間を含んでよい。幾つかの例において、プロセス９１０中の最大休止回数及び／又は最大持続時間のいずれかを超えることは、方法９００をプロセス９４０に移動させて、ステープラの強制発射が行われるべきか否かを決定してよい。
【0104】
幾つかの実施形態では、強制発射がプロセス９４０を使用して行われるべきか否かの決定の回数は制限されてよい。幾つかの例において、プロセス９４０はスキップされてよく、休止限界に達し、ステープラについての力又はトルク限界がステープラの最大の力又はトルク限界に既に設定されているときに、部分発射の通知が示されてよい。幾つかの例において、プロセス９４０は、強制発射サイクルの回数を制限するために並びに／或いはステープラへの損傷の可能性及び／又はステープル留めされる組織への望ましくない怪我を減少させるために、１回、２回、３回、又はそれよりも多い回数のような、所定の回数まで実行されてよい。
【0105】
図１０は、幾つかの実施形態に従ったテープル留め操作を実行するアプローチ（手法）を例示する操作状態機械１０００(operational state machine)の簡略図である。状態機械１０００の１以上の状態１００１～１０１８は、少なくとも部分的に、非一時的な有形の機械可読媒体に格納される実行可能なコードの形態において実施されてよい。この実行可能なコードは、１以上のプロセッサ（例えば、制御ユニット１４０のプロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサに状態１００１～１０１８のうちの１以上を実施させてよい。幾つかの実施形態において、状態機械１０００は、制御アプリケーション１７０のようなアプリケーションによって実施されてよい。幾つかの実施形態では、状態機械１０００を使用して、操作者の入力及びステープル留め操作のモニタリングに基づいて往復動要素３８０及び／又はスレッド３８２の動きを制御するアクチュエータのようなアクチュエータを制御してよい。
【0106】
状態機械１０００は、図３Ａに関して記載した把持状態に対応してよい開始又は把持状態１００１(start or gripped state)で開始する。開始又は把持状態１００１において、ステープル留め操作の対象となる組織は、エンドエフェクタ２２０のジョーのようなステープラのジョーによって既に把持されている。１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物のアクティブ化を介した、外科医のような操作者からのクランプ命令の受信後、ステープラの作動は、クランプしている状態１０１１(clamping state)に移行する。
【0107】
クランプしている状態１０１１にある間に、把持される組織をクランプするために、ステープラのアクチュエータを更に前進させる。幾つかの例において、クランプしている状態１０１１の締付け(clamping)は、プロセス８２０による組織の締付けと一致する。ステープラが組織をクランプすることを試みている間に、操作者は、幾つかの例では、クランプしている状態１０１１に入るために使用されるクランプ命令を提供するために使用される、同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物であってよい、１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物を使用して、クランプ解除命令を提供することによって、締付けを停止してよい。クランプ解除を受信すると、状態機械１０００は、以下に更に記載するように、クランプ解除状態１０１４に移行する。クランプしている状態１０１１にある間に、ステープラによる締付けをモニタリングして、例えば、所定の時間期間に亘るアクチュエータによる十分な前進移動の欠如及び／又は力又はトルク限界を超える適用される力又はトルクを検出することによって、締付け操作が停止したか否かを決定する。停止を検出すると、状態機械１０００は、以下に更に記載するように、休止状態１０１３に移行する。アクチュエータの適用される力又はトルクが力又はトルク限界よりも下のままであり、クランプ位置（例えば、図３Ａの点線３９４に対応する位置）に達するときに、状態機械１０００は、クランプされた状態１００２(clamped state)に移行する。
【0108】
クランプされた状態１００２は、ステープラのジョーによって成功裡にクランプされている組織に対応し、図３Ａに関して記載したクランプしているが発射していない状態に対応してよい。クランプされた状態１００２において（例えば、クランプしている状態１０１１にある間にクランプ解除命令のために使用される同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物をトグルし且つ／或いは非アクティブ化することによって）クランプ解除命令を受信すると、状態機械１０００は、クランプしていない状態１０１４(unclamping state)に移行する。クランプされた状態１００２において発射命令を受信すると、状態機械１０００は、発射状態１０１２に移行する。発射命令は、幾つかの例では、クランプ及び／又はクランプ解除命令のために使用される１以上の制御装置、入力、及び同等物とは異なる、１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物を使用して、操作者から受信されてよい。
【0109】
発射状態１０１２(firing state)では、力又はトルクがアクチュエータに加えられ、クランプされた組織のステープル留めが試みられる。発射状態１０１２にある間に、制御ユニットは、（例えば、点線３９６を越えて点線３９８に向かってスレッド３８２を前進させることによって）クランプされた組織を通じて１以上のステープルを発射するよう、アクチュエータを前進させることを試みる。幾つかの例において、発射状態１０１２は、方法６００、８００、及び／又は９００と関連してプロセス６０５及び／又は８３０によって使用されるアプローチと一致して実施されてよい。発射状態１０１２にある間に、ステープラの発射は、例えば、所定時間に亘るアクチュエータによる十分な前進移動の欠如並びに／或いは力又はトルク限界を超えるアクチュエータの適用される力又はトルクを検出することによって、発射動作が停止しているか否かを決定するようにモニタリングされる。停止を検出すると、状態機械１０００は、以下に更に記載するように休止状態１０１５に移行する。発射状態１０１２にある間に発射停止命令を受信すると、状態機械１０００は、部分発射状態１００５に移行する。幾つかの例において、発射停止命令は、（例えば、発射命令を提供するために使用される１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物をトグルし且つ／或いは非アクティブ化することによって）クランプされた状態１００２にある間に発射命令を提供するために使用される、同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物から受信されてよい。アクチュエータの適用される力又はトルクが力又はトルク限界よりも下に留まり、目的地位置（例えば、図３Ａの点線３９８に対応する位置）に達するときに、状態機械１０００は、成功状態１００３に移行する。
【0110】
成功状態１００３(success state)において、適切なステープル形成を伴うステープル留め操作の成功が、例えば、プロセス６１５及び／又は８４０に関して記載したように操作者に通知を送信することによって、操作者に示される。幾つかの例において、通知は、テキストフィードバック７６０を使用することを含んでよい。
【0111】
クランプしていない状態１０１４(unclamping state)では、ステープラのジョーの作動を逆転させ、部分的にクランプされた組織に対する力を減少させるよう、力又はトルクがアクチュエータに適用される。組織が（例えば、点線３９２に対応する位置に）クランプ解除されるよう、アクチュエータが十分に逆転させられると、状態機械１０００は開始又は把持状態１００１に戻る。クランプしていない状態１０１４にある間に、（例えば、クランプ解除命令を提供するために使用される１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物をトグルし且つ／或いは非アクティブ化することによって）クランプ解除命令をクランプ命令と置換してよく、状態機械１０００はクランプしている状態１０１１に戻る。
【0112】
休止状態１０１３(pause state)において、組織の締付けは、部分的にクランプされた組織で休止される。幾つかの例において、休止は、発射中に類似の休止を実施するために使用されるプロセス８７０及び／又は９２０に関して議論したアプローチと類似のアプローチを使用して、ステープラのための速度設定点を、小さい又はゼロの速度設定点の値に設定することによって実施されてよい。休止状態１０１３にある間に、アクチュエータが再び動き始め、締付けを続けることができるときに（例えば、部分的にクランプされた組織が乾燥又は圧縮し始めると）、状態機械１０００は、締め付けている状態１０１１に戻る。代替的に、状態機械１０００は、所定の時間が経過した後にクランプしている状態１０１１に自動的に戻ってよい。休止状態１０１３にある間にクランプ解除命令を受信すると、状態機械１０００は、クランプしていない状態１０１４に移行する。幾つかの例において、クランプ解除命令は、クランプしている状態１０１１にある間にクランプ解除命令を提供するために使用される、同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物から受信されてよい。休止状態１０１３にある間に、休止限界に達すると、状態機械１０００は、部分的にクランプされた状態１００４に移行する。幾つかの例において、休止限界は、発射よりもむしろ締付けに適用されるプロセス８５０及び／又は９１０の休止限界と一致してよい。
【0113】
部分的にクランプされた状態１００４(partially clamped state)において、ステープラのジョーの更なる移動及び締付けは、（例えば、速度設定点をゼロに設定することによって）停止され、操作者は、部分的にクランプする条件の音声及び／又は視覚アラートを使用して通知される。幾つかの例において、通知は、テキストフィードバック７６０を使用することを含んでよい。部分的にクランプされた状態１００４にある間にクランプ解除命令を受信すると、状態機械１０００は、クランプしていない状態１０１４(unclamping state)に移行する。幾つかの例において、クランプ解除命令は、クランプしている状態１０１１にある間にクランプ解除命令を提供するために使用される１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物から受信されてよい
【0114】
休止状態１０１５(pause state)では、ステープラが部分的にのみ発射されている間に、ステープラの発射が休止される。幾つかの例において、休止は、プロセス８７０及び／又は９２０のアプローチを使用してステープラのための速度設定点を小さい又はゼロの速度設定点の値に設定することによって、実施されてよい。休止状態１０１５にある間に、アクチュエータが再び移動し始め、発射を続けることができるとき（例えば、クランプされた組織が更に乾燥又は圧縮し始めると）、状態機械１０００は、発射状態１０１２に戻る。代替的に、状態機械１０００は、所定の時間が経過した後に発射状態１０１２に自動的に戻ってよい。休止状態１０１５にある間に、休止限界に達すると、状態機械１０００は、発射停止状態１０１６(stop firing state)に移行する。幾つかの例において、休止限界は、プロセス８５０及び／又は９１０の休止限界と一致してよい。
【0115】
発射停止状態１０１６において、ステープラの発射は、（例えば、速度設定点をゼロに設定することによって）停止され、操作者は、部分発射状態の音声及び／又は視覚アラートを使用して通知される。幾つかの例において、発射停止状態１０１６は、プロセス９４０を使用して実施されてよい。幾つかの例において、通知は、テキストフィードバック７６０を使用することを含んでよい。幾つかの例において、通知は、強制発射が望まれるか否かを操作者に尋ねるプロンプト(prompt)を更に含んでよい。発射停止状態１０１６にある間に発射停止命令を受信すると、状態機械１０００は、部分発射状態１００５(partial firing state)に移行する。幾つかの例において、発射停止命令は、発射状態１０１２にある間に発射停止命令を提供するために使用される、同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物から受信されてよい。発射停止状態１０１６にある間に強制発射命令を受信すると、状態機械１０００は、強制発射状態１０１７(forced firing state)に移行する。幾つかの例において、この強制発射状態１０１７への移行は、方法９００がプロセス９４０からプロセス９５０に移行することに対応する。
【0116】
部分発射状態１００５では、（例えば、速度設定点をゼロに設定することによって）ステープラの作動が停止され、操作者は、ステープルの全てが組織を通じて発射されたと限らないことを、音声及び／又は視覚アラートを使用して通知される。幾つかの例において、通知は、テキストフィードバック７６０を使用することを含んでよい。
【0117】
強制発射状態１０１７では、不十分なステープル形成の可能性の危険を冒してステープル留め操作を進めることが可能にされるよう、ステープル留め操作の１以上のパラメータが調整される。幾つかの例において、１以上のパラメータは、プロセス９５０を使用して変更されてよい。１以上のパラメータがひとたび変更されると、例えば、方法９００を使用してプロセス８３０を続けることによって、ステープラの発射を続ける。アクチュエータの適用される力又はトルクがステープラについての最大の力又はトルク限界を超えることを必要とせずに、目的地位置（たとえば、点線３９８に対応する位置）に達すると、状態機械１０００は、起こり得る不良ステープル状態１００６(possible bad staple state)に移行する。強制発射状態１０１７にある間に、ステープラの発射をモニタリングして、例えば、強制発射を開始するよう変更される力又はトルク限界を超えるアクチュエータの適用される力又はトルク並びに／或いは所定の時間期間に亘るアクチュエータによる十分な前進移動の欠如を検出することによって、発射操作が停止したか否かを決定する。停止を検出すると、状態機械１０００は、以下に更に記載するように、休止状態１０１８(pause state)に移行する。強制発射状態１０１７にある間に発射停止命令を受信すると、状態機械１０００は、部分発射状態１００５に移行する。幾つかの例において、発射停止命令は、発射状態１０１２にある間に発射停止命令を提供するために使用される、同じ１以上の制御装置、入力、及び／又は同等物から受信されてよい。
【0118】
起こり得る不良ステープル状態１００６では、ステープル留め操作は完了したとみなされ、操作者は、ステープル留め操作が完了したが、１以上の不十分に形成されたステープルが存在する場合があることを、音声及び／又は資格アラートを使用して通知される。幾つかの例において、通知は、テキストフィードバック７６０を使用することを含んでよい。
【0119】
休止状態１０１８では、ステープラが部分的にのみ発射される間に、ステープラの発射は休止される。幾つかの例において、休止は、プロセス８７０及び／又は９２０のアプローチを使用してステープラの速度設定点を小さい又はゼロの速度設定点の値に設定することによって、実施されてよい。休止状態１０１８にある間に、アクチュエータが再び移動し始め、発射し続けることができるとき（例えば、クランプされた組織が更に乾燥又は圧縮し始めると）、状態機械１０００は、強制発射状態１０１７に戻る。代替的に、状態機械１０００は、所定の時間が経過した後に強制発射状態１０１７に自動的に戻ってよい。休止状態１０１９にある間に、休止限界に達すると、状態機械１０００は、部分発射状態１００５に移行する。幾つかの例において、休止限界は、プロセス８５０及び／又は９１０の休止限界と一致してよい。
【0120】
上記で議論し、ここで更に強調するように、図１０は、請求項の範囲を過度に制限してならない例であるに過ぎない。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。幾つかの実施形態において、状態機械１０００は、追加的な移行を含んでよい。幾つかの例において、成功状態１００３、部分発射状態１００５、及び／又は起こり得る不良ステープル状態１００６の各々は、クランプ解除命令を受信するときに、クランプしていない状態１０１４への移行を含んでよい。
【0121】
制御ユニット１４０のような制御ユニットの幾つかの例は、１以上のプロセッサ（例えば、プロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサに状態機械４００の状態を実施させ、速度－トルクプロファイル５００を実施させ、且つ／或いは方法６００のプロセスを実行させる、実行可能なコードを含む、非一時的な有形の機械可読媒体を含んでよい。状態機械４００の実装、速度－トルクプロファイル５００の実装、及び／又は方法６００のプロセスを含んでよい、機械可読媒体の幾つかの一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを備える任意の他の物理的な媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ若しくはカートリッジ、及び／又はプロセッサ若しくはコンピュータが読み取るよう構成される任意の他の媒体である。
【0122】
制御ユニット１４０のような制御ユニットの幾つかの例は、１以上のプロセッサ（例えば、プロセッサ１５０）によって実行されるときに、１以上のプロセッサに状態機械４００及び／又は１０００の状態を実施させ、速度－トルクプロファイル５００を実施させ、且つ／或いは方法６００、８００、及び／又は９００のプロセスを実行させる、実行可能なコードを含む、非一時的な有形の機械可読媒体を含んでよい。状態機械４００及び／又は１０００の実装、速度－トルクプロファイル５００の実装、及び／又は方法６００、８００、及び／又は９００のプロセスを含んでよい、機械可読媒体の幾つかの一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを備える任意の他の物理的な媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ若しくはカートリッジ、及び／又はプロセッサ若しくはコンピュータが読み取るよう構成される任意の他の媒体である。
【0123】
例示的な実施形態を示し且つ記載したが、広範な修正、変更及び置換が前述の開示中に想定され、幾つかの場合には、実施形態の幾つかの構成は他の構成の対応する使用を伴わずに使用されることがある。当業者は、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。よって、本発明の範囲は、後続の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであり、特許請求の範囲は、本明細書に開示する実施形態の範囲と一致するよう広く解釈されることが適切である。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【外国語明細書】