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特許7167068外科用ステープル留め及び切断器具のモータ速度を制御するためのシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-28
(45)【発行日】2022-11-08
(54)【発明の名称】外科用ステープル留め及び切断器具のモータ速度を制御するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61B 17/072 20060101AFI20221031BHJP
【ＦＩ】
A61B17/072
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2019570459
(86)(22)【出願日】2018-05-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-08-13
(86)【国際出願番号】 IB2018053578
(87)【国際公開番号】W WO2018234900
(87)【国際公開日】2018-12-27
【審査請求日】2021-05-21
(31)【優先権主張番号】15/628,075
(32)【優先日】2017-06-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517076008
【氏名又は名称】エシコン エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｅｔｈｉｃｏｎ ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】＃４７５ Ｓｔｒｅｅｔ Ｃ， Ｓｕｉｔｅ ４０１， Ｌｏｓ Ｆｒａｉｌｅｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｇｕａｙｎａｂｏ， Ｐｕｅｒｔｏ Ｒｉｃｏ ００９６９， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(72)【発明者】
【氏名】シェルトン・ザ・フォース・フレデリック・イー
(72)【発明者】
【氏名】イェイツ・デビッド・シー
(72)【発明者】
【氏名】ハリス・ジェイソン・エル
【審査官】北村 龍平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１９８４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７６６９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０３６６５１（ＷＯ，Ａ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １７／００ － １８／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科用器具であって、前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記変位部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成され、
前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ ０ を受信し、
前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ ０ に対応する基準時間ｔ １ を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ ２ における前記変位部材の予測位置Ａ １ を判定するように構成され、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の実際の位置Ｂ １ を受信し、
前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ を、前記時刻ｔ ２ における直線変位センサの前記予測位置Ａ １ と比較し、かつ
前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ と前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記予測位置Ａ １ との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成され、
前記制御回路は、
前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ が、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記予測位置Ａ １ よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、外科用器具。
【請求項2】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項3】
前記制御回路が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さを判定するように構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項4】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、請求項３に記載の外科用器具。
【請求項5】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、請求項３に記載の外科用器具。
【請求項6】
外科用器具であって、前記外科用器具のエンドエフェクタ内で並進するように構成されたＩビーム部材と、
前記エンドエフェクタ内で前記Ｉビーム部材を並進させるように、前記Ｉビーム部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記Ｉビーム部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記Ｉビーム部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成され、
前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の初期位置Ａ ０ を受信し、
前記タイマー回路から前記Ｉビーム部材の前記初期位置Ａ ０ に対応する基準時間ｔ １ を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の予測位置Ａ １ を判定するように構成され、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の実際の位置Ｂ １ を受信し、
前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ １ を、前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ １ と比較し、
前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ １ と前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ １ との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成され、
前記制御回路は、
前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ １ が、前記時刻ｔ ２ における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ １ よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、外科用器具。
【請求項7】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、請求項６に記載の外科用器具。
【請求項8】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さを判定するように構成されている、請求項６に記載の外科用器具。
【請求項9】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項10】
前記制御回路は、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項11】
外科用器具内のモータ速度を制御する方法であって、前記外科用器具が、並進するように構成された変位部材と、前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、前記モータに連結された制御回路と、前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された位置センサと、前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、前記方法が、前記制御回路によって、前記位置センサから前記変位部材の位置を受信することと、
前記制御回路によって、前記タイマー回路から前記経過時間を受信することと、
前記制御回路によって、前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて前記モータ速度を制御することと、を含み、
前記制御回路によって、前記モータの前記速度を第１の速度に設定することと、
前記制御回路によって、前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ ０ を受信することと、
前記制御回路によって、前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ ０ に対応する基準時間ｔ １ を受信することと、
前記制御回路によって、前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ ２ における前記変位部材の予測位置Ａ １ を判定することと、を含み、
前記制御回路によって、前記位置センサから前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の実際の位置Ｂ １ を受信することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ を、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記予測位置Ａ １ と比較することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ と前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記予測位置Ａ １ との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節することと、を含み、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ １ が、前記時刻ｔ ２ における前記変位部材の前記予測位置Ａ １ よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させることを含む、方法。
【請求項12】
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さを判定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定することを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、外科用器具に関し、また様々な状況において、組織をステープル留め及び切断するために設計された、外科用ステープル留め及び切断器具並びにそれらのステープルカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
電動外科用ステープル留め及び切断器具において、切断部材の速度を制御すること、又はエンドエフェクタの関節運動速度を制御することは有用であり得る。変位部材の速度は、変位部材の所定の位置間隔で経過時間を測定するか、又は所定の時間間隔で変位部材の位置を測定することによって判定することができる。制御は、開ループ又は閉ループであってもよい。このような測定は、組織厚さなどの組織状態を評価し、組織状態を説明するために発射ストローク中に切断部材の速度を調節するのに有用であり得る。組織厚さは、切断部材の予期される速度を切断部材の実際の速度と比較することによって判定され得る。いくつかの状況では、エンドエフェクタを一定の関節運動速度で関節運動させることが有用であり得る。他の状況では、エンドエフェクタのスイープ範囲内の１つ又は２つ以上の領域において、デフォルトの関節運動速度とは異なる関節運動速度で、エンドエフェクタを駆動することが有用であり得る。
【0003】
電動外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、切断部材又は発射部材上に荷重を発射する力は、組織厚さの関数として変化し得る。一般的に、切断部材又は発射部材に及ぼされる発射力は、組織厚さが増加するにつれて増加する。したがって、切断部材を閉鎖アンビルスロットの斜面に最初にステージングするときに、初期組織厚さを判定し、判定された組織厚さに基づいて切断部材の発射速度を設定し、判定された組織厚さに基づいて切断部材の発射速度を設定して、切断部材又は発射部材上に荷重を発射する力を低減することが必要であり得る。また、切断部材又は発射部材に及ぼされる荷重を発射する力のプロキシとして、固定時間間隔にわたる切断部材ストロークに基づいて、発射モータの連続的な速度制御を提供することも望ましい場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
一態様では、外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるように、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、位置センサから変位部材の位置を受信し、タイマー回路から経過時間を受信し、かつ変位部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御するように構成されている。
【0005】
別の態様では、外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるように、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、位置センサから変位部材の位置を受信し、タイマー回路から経過時間を受信し、かつ変位部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御するように構成されている。
【0006】
別の態様では、外科用器具のモータ速度を制御する方法が提供される。外科用器具は、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるように、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成された位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備える。方法は、制御回路によって、位置センサから変位部材の位置を受信することと、制御回路によって、タイマー回路から経過時間を受信することと、制御回路によって、変位部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本明細書に記載される態様の新規特徴は、添付の「特許請求の範囲」に具体的に記載される。しかし、これらの態様は、構成及び操作の方法のいずれに関しても、以下の説明文を添付の図面と共に参照することによってより深い理解を得ることができる。
【図1】本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリが動作可能に連結されている外科用器具の斜視図である。
【図3】本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリの一部分の分解組立図である。
【図11】本開示の一態様による、制御回路基板アセンブリ及びセンサ構成の各素子の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム用のセンサ構成の分解斜視図である。
【図12】本開示の一態様による、磁気回転絶対位置決めシステムを備える位置センサの図である。
【図14】本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。
【図15】本開示の一態様に従って実行される、２つの例示的な変位部材ストロークを描く図を示す。
【図16】本開示の一態様による、変位部材移動（ｄ）の関数としてのモータ電流（Ｉ）を示すグラフである。
【図17】本開示の一態様による、変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセスを示す論理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本出願の出願人は、本出願と同時に出願された以下の特許出願を所有しており、これらの各々は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0009】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９１ＵＳＮＰ／１７００５４号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＡＮＧＬＥ ＯＦ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【0010】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９２ＵＳＮＰ／１７００５５号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＤＵＲＡＴＩＯＮ ＴＲＩＧＧＥＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ」。
【0011】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９３ＵＳＮＰ／１７００５６号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＭＯＴＩＯＮ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0012】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９４ＵＳＮＰ／１７００５７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＡＮＧＬＥ ＯＦ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ」。
【0013】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９６ＵＳＮＰ／１７００５９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
【0014】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９７ＵＳＮＰ／１７００６０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0015】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９８ＵＳＮＰ／１７００６１号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0016】
代理人整理番号ＥＮＤ８２２２ＵＳＮＰ／１７０１２５号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＡＮＧＬＥ ＯＦ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【0017】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0018】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0019】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６８ＵＳＮＰ／１７０１８６号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ ＯＦ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＥＲＲＯＲ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」。
【0020】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７６ＵＳＮＰ／１７０１８７号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＴＩＭＥ ＯＶＥＲ Ａ ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＤＩＳＴＡＮＣＥ」。
【0021】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６６ＵＳＮＰ／１７０１８８号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＤＩＳＴＡＮＣＥ ＴＲＡＶＥＬＥＤ ＯＶＥＲ Ａ ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ ＴＩＭＥ ＩＮＴＥＲＶＡＬ」。
【0022】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６７ＵＳＮＰ／１７０１８９号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＴＩＭＥ ＯＶＥＲ Ａ ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ ＮＵＭＢＥＲ ＯＦ ＳＨＡＦＴ ＲＯＴＡＴＩＯＮＳ」。
【0023】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６９ＵＳＮＰ／１７０１９０号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0024】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＳＰＥＥＤ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＵＳＥＲ ＩＮＰＵＴ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0025】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７１ＵＳＮＰ／１７０１９２号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎらによる表題「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」。
【0026】
本出願の出願人は、本出願と同時に出願された以下の米国意匠特許出願を所有しており、これらの各々は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0027】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７４ＵＳＤＰ／１７０１９３Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0028】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0029】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ号、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる表題「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0030】
開示される装置及び方法の構造、機能、製造、及び使用の理解を提供するために、特定の態様が示され、説明される。一実施例で示されるか又は説明される特徴は、他の実施例の特徴と組み合わされてもよく、修正及び変形は、本開示の範囲内である。
【0031】
「近位」及び「遠位」という用語は、外科用器具のハンドルを操作する臨床医に関連し、「近位」は、臨床医により近い部分を指し、「遠位」は、臨床医からより遠くに位置する部分を指す。外科用器具が多くの配向及び位置で使用され得るため、便宜上、図面に関して使用される「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」は、限定的及び／又は絶対的であることを意図するものではない。
【0032】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科的処置を行うため、例示的な装置及び方法が提供されている。しかしながら、そのような装置及び方法は、例えば、開放外科手術を含む他の外科的処置及び用途に使用することができる。外科用器具は、自然開口部を通して、又は組織内に形成された切開若しくは穿刺穴を通して挿入することができる。これらの器具の作用部分又はエンドエフェクタ部分は、体内に直接に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前進させることが可能な作用チャネルを有するアクセス装置を通じて挿入することもできる。
【0033】
図１～図４は、切断及び締結のためのモータ駆動外科用器具１０を示し、これは、再使用されてもされなくてもよい。図示の例では、外科用器具１０は、臨床医によって把持、操作、及び作動されるように構成されたハンドルアセンブリ１４を備えるハウジング１２を含む。ハウジング１２は、１つ又は２つ以上の外科的タスク又は処置を行うように構成されたエンドエフェクタ３００が動作可能に連結されている、交換式シャフトアセンブリ２００に動作可能に取り付けるように構成されている。本開示によれば、様々な形態の交換式シャフトアセンブリが、ロボット制御された外科用システムに関連して効果的に使用され得る。したがって、「ハウジング」という用語は、交換式シャフトアセンブリを作動させるために使用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び適用するように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか、又は別様に動作可能に支持するロボットシステムのハウジング又は類似の部分を包含することができる。「フレーム」という用語は、手持ち式外科用器具の一部分を指してもよい。「フレーム」という用語はまた、ロボット制御式の外科用器具の一部分、及び／又は外科用器具を動作可能に制御するために使用され得るロボットシステムの一部分を表す場合もある。交換式シャフトアセンブリは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第９，０７２，５３５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」に開示されている様々なロボットシステム、器具、構成要素、及び方法と共に用いられてもよい。
【0034】
図１は、本開示の一態様による、動作可能に連結された交換式シャフトアセンブリ２００を有する外科用器具１０の斜視図である。ハウジング１２は、外科用ステープルカートリッジ３０４を内部に動作可能に支持するように構成された外科用切断及び締結装置を備えるエンドエフェクタ３００を含む。ハウジング１２は、交換式シャフトアセンブリと接続して使用するように構成されていてもよく、この交換式シャフトアセンブリには、様々なシャフト長、サイズ、及び種類があり、また、様々なサイズ及び種類のステープルカートリッジを支持するように適合化されたエンドエフェクタが含まれる。ハウジング１２は、様々な交換式シャフトアセンブリと共に用いられてもよく、これには、高周波（radio frequency、ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー及び／又は運動などの他の運動及び形態のエネルギーを、様々な外科用途及び処置と関連させて使用されるように適合されたエンドエフェクタ構成に印加するように構成されたアセンブリが含まれる。エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、任意の好適な締結具を利用して組織を締結することができる。例えば、中に着脱可能に格納された複数の締結具を備える締結具カートリッジが、シャフトアセンブリのエンドエフェクタに着脱可能に挿入及び／又は装着され得る。
【0035】
ハンドルアセンブリ１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互連結された一対の相互連結可能なハンドルハウジングセグメント１６及び１８を備え得る。ハンドルハウジングセグメント１６、１８は、臨床医に握持及び操作され得るピストルグリップ部分１９を形成するように協働する。ハンドルアセンブリ１４は、動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応する部分に制御運動を生成及び適用するように構成された複数の駆動システムを動作可能に支持する。ディスプレイは、カバー４５の下に設けられてもよい。
【0036】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の一部分の分解組立図である。ハンドルアセンブリ１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持するフレーム２０含んでもよい。フレーム２０は、交換式シャフトアセンブリ２００に開閉運動を適用することができる、「第１の」又は閉鎖駆動システム３０を動作可能に支持することができる。閉鎖駆動システム３０は、フレーム２０によって枢動可能に支持される閉鎖トリガ３２などのアクチュエータを含んでもよい。閉鎖トリガ３２は、枢動ピン３３によってハンドルアセンブリ１４に枢動可能に連結され、閉鎖トリガ３２が臨床医によって操作されることを可能にする。臨床医がハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分（１９）を把持すると、閉鎖トリガ３２は、開始位置又は「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと容易に枢動することができる。
【0037】
ハンドルアセンブリ１４及びフレーム２０は、ハンドルアセンブリに取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応する部分に発射運動を適用するように構成された発射駆動システム８０を動作可能に支持してもよい。発射駆動システム８０は、ハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９に配置された電気モータ８２を用いてもよい。電気モータ８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。その他の構成では、モータとしては、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッピングモータ、又はその他の任意の好適な電気モータを挙げることができる。電気モータ８２は、着脱可能なパワーパック９２を備え得る電源９０によって給電されてもよい。着脱可能な電源パック９２は、遠位ハウジング部分９６に取り付けるように構成された近位ハウジング部分９４を備えてもよい。近位ハウジング部分９４及び遠位ハウジング部分９６は、その中で複数の電池９８を動作可能に支持するように構成されている。電池９８は各々、例えば、リチウムイオン（Lithium Ion、ＬＩ）又は他の好適な電池を備えてもよい。遠位ハウジング部分９６は、電気モータ８２に動作可能に連結された制御回路基板１００に着脱可能かつ動作可能に取り付けられるために構成されている。直列に接続されたいくつかの電池９８は、外科用器具１０に給電することができる。電源９０は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。カバー４５の下方に位置するディスプレイ４３は、制御回路基板１００に電気的に連結されている。カバー４５を取り外してディスプレイ４３を露出させてもよい。
【0038】
電気モータ８２は、回転可能なシャフト（図示せず）を備えてもよく、この回転可能なシャフトは、長手方向に移動可能な駆動部材１２０上の駆動歯１２２の組又はラックとの噛合係合をなして取り付けられるギヤ減速機アセンブリ８４と動作可能にインターフェースをとる。長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、その上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
【0039】
使用の際、電源９０によって提供される電圧極性によって電気モータ８２を時計方向に動作させることができるが、電池によって電気モータに印加される電圧極性は、電気モータ８２を反時計方向に動作させるために反転させることができる。電気モータ８２がある方向に回転されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向に駆動されることになる。電気モータ８２が、反対の回転方向に駆動されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動されることになる。ハンドルアセンブリ１４は、電源９０によって電気モータ８２に印加される極性を反転させるように構成され得るスイッチを含むことができる。ハンドルアセンブリ１４は、長手方向に移動可能な駆動部材１２０の位置及び／又は長手方向に移動可能な駆動部材１２０が移動させられている方向を検出するように構成されたセンサを含んでもよい。
【0040】
電気モータ８２の作動は、ハンドルアセンブリ１４上に枢動可能に支持される発射トリガ１３０によって制御され得る。発射トリガ１３０は、非作動位置と作動位置との間で枢動されてもよい。
【0041】
ここで図１に戻ると、交換式シャフトアセンブリ２００は、ステープルカートリッジ３０４を内部で動作可能に支持するように構成された細長いチャネル３０２を備える、エンドエフェクタ３００を含む。エンドエフェクタ３００は、細長いチャネル３０２に対して枢動可能に支持されるアンビル３０６を含んでもよい。交換式シャフトアセンブリ２００は、関節継手２７０を含んでもよい。エンドエフェクタ３００及び関節継手２７０の構成及び動作は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号、表題「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＬＯＣＫ」に記載されている。交換式シャフトアセンブリ２００は、ノズル部分２０２、２０３で構成される近位ハウジング又はノズル２０１を含んでもよい。交換式シャフトアセンブリ２００は、シャフト軸ＳＡに沿って延在する閉鎖管２６０を含んでもよく、閉鎖管２６０は、エンドエフェクタ３００のアンビル３０６を閉鎖及び／又は開放するために利用され得る。
【0042】
図１に戻ると、閉鎖管２６０は、例えば、前述の参照米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている方法で、閉鎖トリガ３２の作動に反応して、アンビル３０６を閉鎖するように遠位方向（方向「ＤＤ」）に並進される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位方向に並進させることによって開放される。アンビル開鎖位置において、シャフト閉鎖管２６０は、その近位位置へと移動させられる。
【0043】
図３は、本開示の一態様による、交換式シャフトアセンブリ２００の部分の別の分解組立図である。交換式シャフトアセンブリ２００は、スパイン２１０内での軸方向移動に関して支持される発射部材２２０を更に含んでもよい。発射部材２２０は、遠位切断部分又はナイフバー２８０に取り付けるように構成された中間発射シャフト２２２を含む。発射部材２２０は、「第２のシャフト」及び／又は「第２のシャフトアセンブリ」と呼ばれることがある。中間発射シャフト２２２は、遠位端部に、ナイフバー２８０の近位端部２８２にあるタブ２８４を受け入れるように構成された長手方向スロット２２３を含んでもよい。長手方向スロット２２３及び近位端部２８２は、それらの間の相対運動を可能にするようにサイズ決め及び構成されてもよく、かつスリップ継手２８６を備えてもよい。スリップ継手２８６は、ナイフバー２８０を移動させずに、又は少なくとも実質的に移動させずに、発射部材２２０の中間発射シャフト２２２を移動させて、関節継手２７０を中心にエンドエフェクタ３００を関節運動させることを可能にし得る。エンドエフェクタ３００が好適に配向された後は、ナイフバー２８０を前進させ、チャネル３０２内に位置決めされたステープルカートリッジを発射するため、長手方向スロット２２３の近位の側壁がタブ２８４に接触するまで、中間発射シャフト２２２を遠位方向に前進させることができる。スパイン２１０は、シャフトフレーム２１０への中間発射シャフト２２２の組み付け及び挿入を容易にするために、内部に細長い開口部又は窓２１３を有する。中間発射シャフト２２２が挿入されると、頂部フレームセグメント２１５がシャフトフレーム２１２と係合されて、中間発射シャフト２２２及びナイフバー２８０を内部に封入してもよい。発射部材２２０の動作は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。スパイン２１０は、発射部材２２０、及びスパイン２１０の周りに延在する閉鎖管２６０を摺動可能に支持するように構成され得る。スパイン２１０は、関節ドライバ２３０を摺動可能に支持してもよい。
【0044】
交換式シャフトアセンブリ２００は、関節ドライバ２３０を発射部材２２０に選択的かつ解除可能に連結するように構成されたクラッチアセンブリ４００を含むことができる。クラッチアセンブリ４００は、発射部材２２０の周りに位置決めされたロックカラー又はロックスリーブ４０２を含み、ロックスリーブ４０２は、ロックスリーブ４０２が関節ドライバ２３０を発射部材２２０に連結する係合位置と、関節ドライバ２３０が発射部材２２０に動作可能に連結されない係合解除位置との間で回転され得る。ロックスリーブ４０２が係合位置にあるときに、発射部材２２０の遠位方向移動によって、関節ドライバ２３０を遠位方向に移動させることができ、それに対応して、発射部材２２０の近位方向移動によって、関節ドライバ２３０を近位方向に移動させることができる。ロックスリーブ４０２が係合解除位置にあるときに、発射部材２２０の移動は、関節ドライバ２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節ドライバ２３０とは独立して移動することができる。ノズル２０１は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に記載されている様々な方式で、関節駆動システムと発射駆動システムとを動作可能に係合及び係合解除するために用いることができる。
【0045】
交換式シャフトアセンブリ２００は、例えば、エンドエフェクタ３００との間で電力を伝導し、かつ／又はエンドエフェクタ３００との間で信号を通信するように構成され得るスリップリングアセンブリ６００を備えることができる。スリップリングアセンブリ６００は、近位コネクタフランジ６０４と、ノズル部分２０２、２０３に画定されたスロット内に位置決めされる遠位コネクタフランジ６０１とを備えることができる。近位コネクタフランジ６０４は第１の面を備えることができ、遠位コネクタフランジ６０１は、第１の面に隣接して位置決めされ、かつ第１の面に対して移動可能である第２の面を備えることができる。遠位コネクタフランジ６０１は、シャフト軸線ＳＡ－ＳＡ（図１）を中心にして、近位コネクタフランジ６０４に対して回転することができる。近位コネクタフランジ６０４は、その第１の面に画定される、複数の同心の、又は少なくとも実質的に同心の導体６０２を備えることができる。コネクタ６０７は、遠位コネクタフランジ６０１の近位に装着することができ、複数の接点を有してもよく、各接点は、導体６０２のうちの１つに対応してそれと電気的に接触する。かかる構成により、近位コネクタフランジ６０４と遠位コネクタフランジ６０１とが、それらの間の電気的接触を維持したまま相対回転することが可能になる。近位コネクタフランジ６０４は、例えば、シャフト回路基板と信号連通して導体６０２を配置することができる、電気コネクタ６０６を含むことができる。少なくとも一事例では、複数の伝導体を備えるワイヤハーネスが、電気コネクタ６０６とシャフト回路基板との間に延在し得る。電気コネクタ６０６は、シャーシ取り付けフランジに画定されたコネクタ開口部を通って近位に延在してもよい。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５１号、表題「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、表題「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。スリップリングアセンブリ６００に関する更なる詳細は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に見出すことができる。
【0046】
交換式シャフトアセンブリ２００は、ハンドルアセンブリ１４に固定可能に装着されている近位部分と、長手方向軸を中心に回転可能である遠位部分とを含み得る。回転可能な遠位シャフト部分は、スリップリングアセンブリ６００を中心にして近位部分に対して回転させることができる。スリップリングアセンブリ６００の遠位コネクタフランジ６０１は、回転可能な遠位シャフト部分内に位置付けることができる。
【0047】
図４は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０のエンドエフェクタ３００の一態様の分解図である。エンドエフェクタ３００は、アンビル３０６及びステープルカートリッジ３０４を含んでもよい。アンビル３０６は、細長いチャネル３０２に連結されてもよい。アパーチャ１９９を、アンビル３０６から延在するピン１５２を受け入れる細長いチャネル３０２内に画定して、細長いチャネル３０２及びステープルカートリッジ３０４に対してアンビル３０６を開放位置から閉鎖位置まで枢動させることができる。発射バー１７２は、エンドエフェクタ３００内へと長手方向で並進するように構成されている。発射バー１７２は、１つの中実部分から構築されてもよく、又は鋼板のスタックを備える積層材料を含んでもよい。発射バー１７２は、Ｉビーム１７８と、その遠位端部にある切断縁部１８２と、を備える。発射バー１７２の遠位方向に突出する端部を、Ｉビーム１７８に取り付けて、アンビル３０６が閉鎖位置にあるときに、細長いチャネル３０２内に位置決めされたステープルカートリッジ３０４からアンビル３０６を離すことを支援することができる。Ｉビーム１７８は、Ｉビーム１７８を発射バー１７２によって遠位方向に前進させながら組織を切るための、鋭利な切断縁部１８２を含むことができる。動作の際、Ｉビーム１７８は、ステープルカートリッジ３０４を発射してもよく、又は発射する。外科用ステープルカートリッジ３０４は、ステープルドライバ１９２上に載置された複数のステープル１９１を、それぞれの上向きに開放したステープルキャビティ１９５内で保持する、成型カートリッジ本体１９４を含むことができる。楔形スレッド１９０は、Ｉビーム１７８によって遠位方向に駆動されて、外科用ステープルカートリッジ３０４のカートリッジトレイ１９６上を摺動する。楔形スレッド１９０は、Ｉビーム１７８の切断縁部１８２がクランプされた組織を切る間、ステープルドライバ１９２を上向きにカム駆動して、ステープル１９１を追い出してアンビル３０６と変形接触させる。
【0048】
Ｉビーム１７８は、発射の間、アンビル３０６に係合する上部ピン１８０を含むことができる。Ｉビーム１７８は、カートリッジ本体１９４、カートリッジトレイ１９６、及び細長いチャネル３０２の部分に係合する中央ピン１８４及び下部フット１８６を含んでもよい。外科用ステープルカートリッジ３０４が細長いチャネル３０２内に位置決めされると、カートリッジ本体１９４に画定されたスロット１９３を、カートリッジトレイ１９６に画定された長手方向スロット１９７及び細長いチャネル３０２に画定されたスロット１８９と位置合わせすることができる。使用の際、Ｉビーム１７８は、位置合わせされた長手方向スロット１９３、１９７、及び１８９を通って摺動することができ、図４に示されるように、Ｉビーム１７８の下部フット１８６は、細長いスロット１８９の長さに沿ってチャネル３０２の底面に沿って通っている溝に係合することができ、中央ピン１８４は、長手方向スロット１９７の長さに沿ってカートリッジトレイ１９６の上面に係合することができ、上部ピン１８０は、アンビル３０６に係合することができる。発射バー１７２が遠位へと前進させられて、ステープルを外科用ステープルカートリッジ３０４から発射し、かつ／又はアンビル３０６とステープルカートリッジ３０４との間に捕捉された組織を切開するにつれて、Ｉビーム１７８は、アンビル３０６と外科用ステープルカートリッジ３０４とを離すか、又はそれらの相対移動を制限することができる。発射バー１７２及びＩビーム１７８を近位方向へと後退させることができ、それによってアンビル３０６を開いて、ステープル留めされ切られた２つの組織部分を解放することができる。
【0049】
図５Ａ～図５Ｂは、本開示の一態様による、２枚の図面シートにわたる図１の外科用器具１０の制御回路７００のブロック図である。主に図５Ａ～図５Ｂを参照すると、ハンドルアセンブリ７０２はモータ７１４を含んでもよく、モータ７１４は、モータドライバ７１５によって制御され得るものであり、また外科用器具１０の発射システムによって用いられ得るものである。様々な形態において、モータ７１４は、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。他の構成では、モータ７１４としては、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッピングモータ、又は任意の他の好適な電気モータが挙げられ得る。モータドライバ７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（field-effect transistor、ＦＥＴ）７１９を備えるＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ７１４は、外科用器具１０に制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ２００に解除可能に装着された電源アセンブリ７０６によって給電され得る。電源アセンブリ７０６は、外科用器具１０に給電するための電源として使用され得る、直列に接続された複数の電池セルを含み得る電池を備えてもよい。特定の状況下では、電源アセンブリ７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であり得る。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源アセンブリ７０６に別個に連結され得るリチウムイオン電池であってもよい。
【0050】
シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、シャフトアセンブリ７０４は、インターフェースを介して安全コントローラ及び電源管理コントローラ７１６と通信し得るシャフトアセンブリコントローラ７２２を含んでもよい。例えば、インターフェースは、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている間にシャフトアセンブリコントローラ７２２と電源管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの連結係合のために１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第１のインターフェース部分７２５、及び、対応する電力アセンブリ電気コネクタとの連結係合のために１つ又は２つ以上の電気コネクタを含み得る第２のインターフェース部分７２７を備えてもよい。インターフェースを介して１つ又は２つ以上の通信信号を送信して、取り付けられた交換式シャフトアセンブリ７０４の１つ又は２つ以上の電力要件を電源管理コントローラ７１６に伝達することができる。それに応じて、電源管理コントローラは、取り付けられたシャフトアセンブリ７０４の電力要件に従って、以下により詳細に記載されているように、電源アセンブリ７０６の電池の電力出力を変調し得る。コネクタは、シャフトアセンブリ７０４、及び／又は電源アセンブリ７０６とのハンドルアセンブリ７０２の機械的連結係合後に起動され得るスイッチを備えてもよく、それにより、シャフトアセンブリコントローラ７２２と電源管理コントローラ７１６との間の電気通信が可能になる。
【0051】
インターフェースは、例えば、ハンドルアセンブリ７０２に存在するメインコントローラ７１７を介してかかる通信信号を経路指定することにより、電源管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の１つ又は２つ以上の通信信号の伝送を容易にし得る。他の状況下では、シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、インターフェースは、ハンドルアセンブリ７０２を介して電源管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の直接線の通信を容易にし得る。
【0052】
メインコントローラ７１７は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘとして知られるものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、メインコントローラ７１７は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（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（pulse width modulation、ＰＷＭ）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。
【0053】
安全コントローラは、やはりＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【0054】
電源アセンブリ７０６は、電源管理回路を含んでもよく、電源管理回路は、電源管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路７３６を備えてもよい。シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、電源管理回路は、シャフトアセンブリ７０４の電力要件に基づいて、電池の電力出力を変調するように構成され得る。電源管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流検出回路７３６は、電池の電力出力に関するフィードバックを電源管理コントローラ７１６に提供するため、電源アセンブリ７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電源管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。電源管理コントローラ７１６及び／又はシャフトアセンブリコントローラ７２２は各々、多数のソフトウェアモジュールを記憶し得る１つ又は２つ以上のプロセッサ及び／又はメモリ装置を備えてもよい。
【0055】
外科用器具１０（図１～図４）は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための装置を含み得る出力装置７４２を備えてもよい。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイスクリーン、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてもよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェースは、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は、代わりに電源アセンブリ７０６と一体化され得る。このような状況下では、シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信はインターフェースを介して成し遂げられ得る。
【0056】
制御回路７００は、電動外科用器具１０の動作を制御するように構成された回路セグメントを備える。安全コントローラセグメント（セグメント１）は、安全コントローラ及びメインコントローラ７１７セグメント（セグメント２）を備える。安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７は、加速度セグメント、ディスプレイセグメント、シャフトセグメント、エンコーダセグメント、モータセグメント、及び電力セグメントなどの１つ又は２つ以上の追加の回路セグメントと相互作用するように構成されている。回路セグメントの各々は、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてもよい。メインコントローラ７１７はまた、フラッシュメモリに連結されている。メインコントローラ７１７はまた、シリアル通信インターフェースも備える。メインコントローラ７１７は、例えば、１つ又は２つ以上の回路セグメント、電池、及び／又は複数のスイッチに連結された、複数の入力を備える。セグメント化回路は、例えば、電動外科用器具１０内のプリント回路基板アセンブリ（printed circuit board assembly、ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラ、コントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティング装置を含むことが理解されるべきである。メインコントローラ７１７は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。制御回路７００は、本明細書に記載される１つ又は２つ以上のプロセスを実装するように構成することができる。
【0057】
加速度セグメント（セグメント３）は、加速度計を備える。加速度計は、電動外科用器具１０の移動又は加速度を検出するように構成されている。加速度計からの入力は、スリープモードとの間での遷移、電動外科用器具の配向の識別、及び／又は外科用器具が落下したときの識別に使用されてもよい。いくつかの例では、加速度セグメントは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。
【0058】
ディスプレイセグメント（セグメント４）は、メインコントローラ７１７に連結されたディスプレイコネクタを備える。ディスプレイコネクタは、ディスプレイの１つ又は２つ以上の集積回路ドライバを介してメインコントローラ７１７をディスプレイに連結する。ディスプレイの集積回路ドライバは、ディスプレイと一体化されてもよく、かつ／又はディスプレイとは別個に配置されてもよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（organic light-emitting diode、ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（liquid-crystal display、ＬＣＤ）、及び／又は任意の他の好適なディスプレイなど、任意の好適なディスプレイを備えてもよい。いくつかの例では、ディスプレイセグメントは、安全コントローラに連結されている。
【0059】
シャフトセグメント（セグメント５）は、外科用器具１０（図１～図４）に連結された交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）の制御部、及び／又は交換式シャフトアセンブリ２００に連結されたエンドエフェクタ３００の１つ又は２つ以上の制御部を備える。シャフトセグメントは、メインコントローラ７１７をシャフトＰＣＢＡに連結するように構成されたシャフトコネクタを備える。シャフトＰＣＢＡは、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ferroelectric random access memory、ＦＲＡＭ）、関節スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭを有する低出力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフトアセンブリ２００及び／又はシャフトＰＣＢＡ固有の１つ又は２つ以上のパラメータ、ルーチン、及び／又はプログラムを備える。シャフトＰＣＢＡは、交換式シャフトアセンブリ２００に連結され、及び／又は、外科用器具１０と一体であってもよい。いくつかの例では、シャフトセグメントは、第２のシャフトＥＥＰＲＯＭを備える。第２のシャフトＥＥＰＲＯＭは、電動外科用器具１０と接続され得る１つ又は２つ以上のシャフトアセンブリ２００及び／又はエンドエフェクタ３００に対応する複数のアルゴリズム、ルーチン、パラメータ、及び／又は他のデータを備える。
【0060】
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ又は２つ以上の磁気角度回転位置エンコーダを備える。１つ又は２つ以上の磁気角度回転位置エンコーダは、外科用器具１０（図１～図４）のモータ７１４、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）、及び／又はエンドエフェクタ３００の回転位置を識別するように構成されている。いくつかの例では、磁気角度回転位置エンコーダは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されてもよい。
【0061】
モータ回路セグメント（セグメント７）は、電動外科用器具１０（図１～図４）の移動を制御するように構成されたモータ７１４を備える。モータ７１４は、１つ又は２つ以上のＨブリッジ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びモータコントローラを含むＨブリッジドライバによってメインマイクロコントローラプロセッサ７１７に連結されている。Ｈブリッジドライバはまた、安全コントローラに連結されている。モータ電流センサは、モータの電流引き出しを測定するため、モータと直列に連結されている。モータ電流センサは、メインコントローラ７１７及び／又は安全コントローラと信号連通している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（electromagnetic interference、ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
【0062】
モータコントローラは、第１のモータフラグ及び第２のモータフラグを、モータ７１４の状態及び位置をメインコントローラ７１７に示すように制御する。メインコントローラ７１７は、パルス幅変調（ＰＷＭ）高信号、ＰＷＭ低信号、方向信号、同期信号、及びモータリセット信号をモータコントローラにバッファを介して提供する。電力セグメントは、セグメント電圧を回路セグメントの各々に提供するように構成されている。
【0063】
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラ、メインコントローラ７１７、及び追加の回路セグメントに連結された電池を備える。電池は、電池コネクタ及び電流センサによってセグメント化回路に連結されている。電流センサは、セグメント化回路の合計電流引き出しを測定するように構成されている。いくつかの例では、１つ又は２つ以上の電圧変換器が、所定の電圧値を１つ又は２つ以上の回路セグメントに提供するように構成されている。例えば、いくつかの例では、セグメント化回路は、３．３Ｖ電圧変換器及び／又は５Ｖ電圧変換器を備えてもよい。ブースト変換器は、例えば１３Ｖ以下など、所定量以下のブースト電圧を提供するように構成されている。ブースト変換器は、電力集約的な動作の間、追加の電圧及び／又は電流を提供し、電圧低下又は低電力状態を防止するように構成されている。
【0064】
複数のスイッチは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ７１７に連結されている。スイッチは、外科用器具１０（図１～図４）、セグメント化された回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具１０の状態を示すように構成されてもよい。緊急離脱のための緊急離脱ドアスイッチ及びホール効果スイッチは、緊急離脱ドアの状態を示すように構成されている。例えば、左側関節左スイッチ、左側関節右スイッチ、左側関節中央スイッチ、右側関節左スイッチ、右側関節右スイッチ、及び右側関節中央スイッチなど、複数の関節スイッチは、交換式シャフトアセンブリ２００（図１及び図３）及び／又はエンドエフェクタ３００（図１及び図４）の関節運動を制御するように構成されている。左側反転スイッチａ及び右側反転スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。左側関節左スイッチ、左側関節右スイッチ、左側関節中央スイッチ、及び左側反転スイッチを備える左側スイッチは、左側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。右側関節左スイッチ、右側関節右スイッチ、右側関節中央スイッチ、及び右側反転スイッチを備える右側スイッチは、右側可撓コネクタによってメインコントローラ７１７に連結されている。発射スイッチ、クランプ解除スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。
【0065】
任意の好適な機械的、電気機械的、又はソリッドステートスイッチを用いて、複数のスイッチを任意の組み合わせで実装してもよい。例えば、スイッチは、外科用器具１０（図１～図４）と関連付けられた構成要素の運動又は物体の存在によって操作されるリミットスイッチであってもよい。このようなスイッチは、外科用器具１０と関連付けられた様々な機能を制御するために用いられてもよい。リミットスイッチは、１組の接点に機械的に連結されたアクチュエータからなる電気機械装置である。物体がアクチュエータと接触すると、装置は、接点を動作させて電気的接続を確立又は切断する。リミットスイッチは、それらの堅牢性、設置の容易さ、及び動作の信頼性のために、様々な用途及び環境で使用される。それらは、オブジェクトの移動の有無、通過、位置決め、及び移動の終了を判定することができる。他の実装形態では、スイッチは、ホール効果装置、磁気抵抗（magneto-resistive、ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（giant magneto-resistive、ＧＭＲ）装置、磁力計などの磁場の影響下で動作するソリッドステートスイッチであってもよい。他の実装形態では、スイッチは、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化物半導体ＦＥＴ（metal-oxide semiconductor-ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ）、双極など）などの固体装置であってもよい。他のスイッチとしては、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサを挙げることができる。
【0066】
図６は、本開示の一態様によるハンドルアセンブリ７０２と電源アセンブリ７０６との間、及びハンドルアセンブリ７０２と交換式シャフトアセンブリ７０４との間のインターフェースを示す、図１の外科用器具の制御回路７００の別のブロック図である。ハンドルアセンブリ７０２は、メインコントローラ７１７と、シャフトアセンブリコネクタ７２６と、電源アセンブリコネクタ７３０と、を備えてもよい。電源アセンブリ７０６は、電源アセンブリコネクタ７３２、電源管理回路７３４を含んでもよく、電源管理回路７３４は、電源管理コントローラ７１６と、電力変調器７３８と、電流検出回路７３６と、を備えてもよい。シャフトアセンブリコネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフトアセンブリ７０４及び電源アセンブリ７０６がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、電源管理回路７３４は、交換式シャフトアセンブリ７０４の電力要件に基づいて電池７０７の電力出力を変調するように構成され得る。電源管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力の電力変調器７３８を制御するようにプログラムされ得、電流検出回路７３６は、電池７０７の電力出力に関するフィードバックを電源管理コントローラ７１６に提供するため、電源アセンブリ７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電源管理コントローラ７１６は、電源アセンブリ７０６の電力出力を調節して、所望の出力を維持することができる。シャフトアセンブリ７０４は、不揮発性メモリ７２１に連結されたシャフトプロセッサ７１９と、シャフトアセンブリ７０４をハンドルアセンブリ７０２に電気的に連結するシャフトアセンブリコネクタ７２８と、を備える。シャフトアセンブリコネクタ７２６、７２８は、インターフェース７２５を形成する。メインコントローラ７１７、シャフトプロセッサ７１９、及び／又は電源管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つ又は２つ以上を実装するように構成され得る。
【0067】
外科用器具１０（図１～図４）は、ユーザへの感覚フィードバックに対する出力装置７４２を備えてもよい。かかる装置は、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイ画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を備えてもよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドルアセンブリ７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてもよい。シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具１０のユーザにフィードバックを提供し得る。インターフェース７２７は、シャフトアセンブリコントローラ７２２及び／又は電源管理コントローラ７１６を出力装置７４２に接続するように構成され得る。出力装置７４２は、電源アセンブリ７０６に組み込むことができる。交換式シャフトアセンブリ７０４がハンドルアセンブリ７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の通信はインターフェース７２５を介して成し遂げられ得る。外科用器具１０（図１～図４）の動作を制御するための制御回路７００（図５Ａ～図５Ｂ及び図６）について説明したが、本開示は、外科用器具１０（図１～図４）及び制御回路７００の様々な構成に移る。
【0068】
図７は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１～図４）の態様を制御するように構成された制御回路８００を示す。制御回路８００は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路８００は、少なくとも１つのメモリ回路８０４に連結された１つ又は２つ以上のプロセッサ８０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるコントローラを備えることができる。メモリ回路８０４は、プロセッサ８０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ８０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ８０２は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってもよい。メモリ回路８０４は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を備えてもよい。プロセッサ８０２は、命令処理ユニット８０６及び演算ユニット８０８を含んでもよい。命令処理ユニットは、メモリ回路８０４から命令を受信するように構成されてもよい。
【0069】
図８は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１～図４）の態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路８１０を示す。組み合わせ論理回路８１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。回路８１０は、入力８１４で外科用器具１０と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理回路８１２によってデータを処理し、出力８１６を提供するように構成された組み合わせ論理８１２を備える有限状態マシンを備えてもよい。
【0070】
図９は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１～図４）の態様を制御するように構成された順序論理回路８２０を示す。順序論理回路８２０又は組み合わせ論理回路８２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。回路８２０は、有限状態マシンを備えてもよい。順序論理回路８２０は、例えば、組み合わせ論理回路８２２、少なくとも１つのメモリ回路８２４、及びクロック８２９を備えてもよい。少なくとも１つのメモリ回路８２０は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の場合では、順序論理回路８２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理回路８２２は、外科用器具１０入力８２６と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理８２２によってデータを処理し、出力８２８を提供するように構成されている。他の態様では、回路は、プロセッサ８０２と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを備えてもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路８１０及び順序論理回路８２０の組み合わせを備えてもよい。
【0071】
態様は、製造物品として実現されてもよい。製造物品は、１つ又は２つ以上の態様の様々な動作を行うための論理、命令、及び／又はデータを格納するように構成されたコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。例えば、製造物品は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサによって実行するのに好適なコンピュータプログラム命令を含む磁気ディスク、光学ディスク、フラッシュメモリ、又はファームウェアを備えてもよい。
【0072】
図１０は、絶対位置決めシステム１１００が、本開示の一態様によるセンサ構成１１０２を備える制御モータ駆動回路構成を備える、外科用器具１０（図１～図４）の絶対位置決めシステム１１００の図である。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ構成１１０２は、変位部材１１１１の位置に対応する固有の位置信号を提供する。簡単に図２～図４を参照すると、一態様では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するための駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材１２０（図２）を表す。他の態様では、変位部材１１１１は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材２２０（図３）を表す。更に別の態様では、変位部材１１１１は、発射バー１７２（図４）又はＩビーム１７８（図４）を表し、これらの各々は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。したがって、本明細書で使用するとき、変位部材という用語は、一般的に、駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉビーム１７８、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具１０の任意の移動可能な部材を指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、発射部材２２０、発射バー１７２、及びＩビーム１７８に連結されている。したがって、絶対位置決めシステム１１００は、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材１２０の直線変位を追跡することによって、Ｉビーム１７８の変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材１１１１は、直線変位を測定するのに好適な任意のセンサに連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、若しくはＩビーム１７８、又は組み合わせは、任意の好適な線形変位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もよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、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備える磁気感知システム、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備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0073】
電気モータ１１２０は、変位部材１１１１上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギヤアセンブリ１１１４と動作可能にインターフェースする回転式シャフト１１１６を含んでもよい。センサ素子１１２６は、センサ素子１１２６の１回転が、変位部材１１１１のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギヤアセンブリ１１１４に動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサ１１１８の構成を、ラックピニオン構成によって直線アクチュエータに、又はスパーギヤ若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続することができる。電源１１２９は、絶対位置決めシステム１１００に電力を供給し、出力インジケータ１１２８は、絶対位置決めシステム１１００の出力を表示することができる。図２において、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、上部に形成された駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表す。変位部材１１１１は、長手方向に移動可能な発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉビーム１７８、又はこれらの組み合わせを表す。
【0074】
位置センサ１１１２に関連付けられているセンサ素子１１２６の１回転は、変位部材１１１１の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材１１１１に連結したセンサ素子１１２６の１回転した後で、変位部材１１１１が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ構成１１０２は、位置センサ１１１２が変位部材１１１１のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギヤの減速を介して接続されてもよい。位置センサ１１１２は、変位部材１１１１のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
【0075】
位置センサ１１１２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を与えるために、一連のスイッチ１１２２ａ～１１２２ｎ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギヤ減速器と共に用いられてもよい。スイッチ１１２２ａ～１１２２ｎの状態はコントローラ１１０４にフィードバックされ、コントローラ１１０４は、論理を適用して、変位部材１１１１の長手方向の線形変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ１１１２の出力１１２４は、コントローラ１１０４に提供される。センサ構成１１０２の位置センサ１１１２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、アナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
【0076】
絶対位置決めシステム１１００は、モータ１１２０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１１１１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１１１１の絶対位置を提供する。
【0077】
コントローラ１１０４は、ナイフ及び関節屈曲システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実施するようにプログラムされてもよい。一態様では、コントローラ１１０４は、プロセッサ１１０８及びメモリ１１０６を含む。電気モータ１１２０は、関節屈曲又はナイフシステムへのギヤ箱及び機械的リンクを備えたブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバを、絶対位置決めシステム１１００で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステム１１００のより詳細な説明は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年４月１５日に出願された米国特許出願第１５／１３０，５９０号、表題「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に記載されている。
【0078】
コントローラ１１０４は、変位部材１１１１及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。コントローラ１１０４は、コントローラ１１０４のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検知することができる。
【0079】
絶対位置決めシステム１１００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１１２９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）が挙げられる。位置センサ１１１２で測定される位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他の（単数又は複数の）センサ（１１１８）が設けられてもよい。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム１１００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１１００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ことになる。絶対位置決めシステム１１００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。コントローラ１１０４は、制御回路７００（図５Ａ～図５Ｂ）であってもよい。
【0080】
モータドライバ１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ドライバ１１１０は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ１１１０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までの電池電圧にもたらし、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使用されてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。絶対位置決めシステム１１００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。
【0081】
センサ構成１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の態様を実現するための一般的なアーキテクチャについて説明したので、ここで、絶対位置決めシステム１１００のセンサ構成１１０２の一態様について説明するために、本開示は図１１～図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ構成１１０２の各素子の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ構成１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ構成１１０２は、位置決めセンサ１２００と、磁石１２０２センサ素子と、変位部材１１１１の全ストローク毎に１回転する磁石ホルダ１２０４と、ギヤ減速を提供するギヤアセンブリ１２０６とを備える。図２を簡単に参照すると、変位部材１１１１は、ギヤ減速機アセンブリ８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、駆動歯１２２のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材１２０を表す。図１１に戻ると、ギヤアセンブリ１２０６、磁石ホルダ１２０４、及び磁石１２０２を支持するために、ブラケット１２１６などの構造要素が設けられている。位置センサ１２００は、ホール素子などの磁気検出素子を備え、磁石１２０２に近接して定置されている。磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気検出素子は、１回転にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を判定する。
【0082】
センサ機構１１０２は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するか否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。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁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。
【0083】
ギヤアセンブリは、３：１のギヤ比接続を提供する噛合い係合の第１のギヤ１２０８及び第２のギヤ１２１０を備える。第３のギヤ１２１２は、シャフト１２１４を中心に回転する。第３のギヤ１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示すような１２０）と噛合係合し、変位部材１１１１が遠位方向Ｄに前進すると第１の方向に回転し、変位部材１１１１が近位方向Ｐに後退すると第２の方向に回転する。第２のギヤ１２１０はまた、シャフト１２１４を中心に回転し、したがって、シャフト１２１４を中心とした第２のギヤ１２１０の回転は、変位部材１１１１の長手方向の並進に対応する。したがって、遠位方向Ｄ又は近位方向Ｐのいずれかにおける変位部材１１１１の完全な１ストロークは、第２のギヤ１２１０の３回転、及び第１のギヤ１２０８の１回転に対応する。磁石ホルダ１２０４は、第１のギヤ１２０８に連結されているので、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各全ストロークについて完全に１回転する。
【0084】
位置センサ１２００は、磁石ホルダ１２０４内で下方に回転する磁石１２０２と厳密に位置合わせされた位置センサ１２００を収容するのに好適なアパーチャ１２２０を画定する、位置センサホルダ１２１８によって支持される。固定具が、ブラケット１２１６に、及び回路１２０５に連結されており、磁石１２０２が磁石ホルダ１２０４と共に回転する間、依然として静止している。ハブ１２２２が、第１のギヤ１２０８及び磁石ホルダ１２０４と嵌合するように設けられている。シャフト１２１４に連結された第２のギヤ１２１０及び第３のギヤ１２１２も示されている。
【0085】
図１２は、本開示の一態様による磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステム１１００の位置センサ１２００の図である。位置センサ１２００は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ１２００は、コントローラ１１０４と連係して絶対位置決めシステム１１００を設けている。位置センサ１２００は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石１２０２（図１５及び図１６）の上方に位置する位置センサ１２００の領域１２３０に、４つのホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄを含む。また、高解像度ＡＤＣ １２３２及びスマート電源管理コントローラ１２３８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の略）プロセッサ１２３６が設けられる。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１２３４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１１０４に伝送される。位置センサ１２００は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ１２００は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【0086】
ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、直接回転磁石１２０２の上方に配置されている（図１１）。ホール効果は周知の効果であり、便宜上、本明細書では詳細に説明されないが、一般に、ホール効果は、導体内の電流を横断する電気導体と、電流に垂直な磁場との間の電圧差（ホール電圧）を生成する。ホール係数は、誘導電場と、電流密度に印加磁場を掛けたものとの比として定義される。その値は、電流を構成する電荷キャリアの種類、個数、及び特性に依存するので、ホール係数は、導体を作る材料の特徴を示す。ＡＳ５０５５位置センサ１２００において、ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、磁石１２０２の絶対位置を磁石１２０２の１回転にわたって角度で示す電圧信号を発生させることが可能である。この角度値は固有の位置信号であり、ＣＯＲＤＩＣプロセッサ１２３６によって算出され、ＡＳ５０５５位置センサ１２００にオンボードでレジスタ又はメモリ内に格納される。１回転にわたる磁石１２０２の位置を示す角度値は、様々な技術で、例えば電源投入時に、又はコントローラ１１０４によって要求されたときに、コントローラ１１０４に与えられる。
【0087】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、コントローラ１１０４に接続されているとき、動作するために少数の外部構成要素のみを必要とする。単一電源を使用する単純な用途では６本の導線、すなわち、電力用に２本の導線、及びコントローラ１１０４とのＳＰＩインターフェース１２３４用に４本の導線１２４０が必要である。割り込みをコントローラ１１０４に送信して、新たな有効な角度が読み込まれ得ることを知らせるために、７番目の接続が加えられてもよい。電源投入時に、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、１回の角度測定を含むすべての電源投入シーケンスを実施する。このサイクルの完了は、ＩＮＴ出力１２４２として示され、角度値は内部レジスタに記憶される。この出力が設定されると、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は、一時停止してスリープモードに移る。コントローラ１１０４は、ＳＰＩインターフェース１２３４を介してＡＳ５０５５位置センサ１２００から角度値を読み取ることによって、ＩＮＴ出力１２４２でＩＮＴ要求に応答することができる。角度値がコントローラ１１０４によって読み取られると、ＩＮＴ出力１２４２が再びクリアされる。また、コントローラ１１０４によってＳＰＩインターフェース１２３４で「角度読取り」コマンドを位置センサ１２００に送信すると、自動的にチップに給電され、別の角度測定が開始される。コントローラ１１０４が角度値の読取りを完了すると、直ちに、ＩＮＴ出力１２４２がクリアされ、新たな結果が角度レジスタに記憶される。角度測定の完了は、再び、ＩＮＴ出力１２４２及びステータスレジスタの対応するフラグを設定することによって示される。
【0088】
ＡＳ５０５５位置センサ１２００の測定原理に基づいて、単一の角度測定のみが、各電源投入シーケンス後のごく短い時間で（約６００μｓ）実施される。１つの角度の測定が完了すると、直ちに、ＡＳ５０５５位置センサ１２００は一時停止して電源オフ状態に移る。デジタル平均化による角度値のオンチップフィルタリングは、２回以上の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実施されない。角度のジッターは、コントローラ１１０４で複数の角度サンプルを平均化することによって低減され得る。例えば、４つのサンプルを平均化すると、ジッターは６ｄＢ（５０％）低減する。
【0089】
図１３は、本開示の一態様による、エンドエフェクタ２５０２内に把持された組織２５２６に対するＩビーム２５１４発射ストロークを示す外科用器具１０（図１～図４）のエンドエフェクタ２５０２の断面図である。エンドエフェクタ２５０２は、図１～図４に示される外科用器具１０と共に動作するように構成されている。エンドエフェクタ２５０２は、アンビル２５１６と、細長いチャネル２５０３とを備え、ステープルカートリッジ２５１８は、細長いチャネル２５０３に位置決めされている。発射バー２５２０は、エンドエフェクタ２５０２の長手方向軸２５１５に沿って遠位及び近位方向に並進可能である。エンドエフェクタ２５０２が関節運動していないとき、エンドエフェクタ２５０２は、器具のシャフトと一直線になっている。切断縁部２５０９を備えるＩビーム２５１４は、発射バー２５２０の遠位部分に示されている。楔形スレッド２５１３は、ステープルカートリッジ部分２５１８内に位置決めされている。Ｉビーム２５１４が遠位方向に並進すると、切断縁部２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置決めされた組織２５２６と接触し、これを切断することができる。また、Ｉビーム２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、楔形スレッド２５１３を遠位方向に押し、楔形スレッド２５１３をステープルドライバ２５１１に接触させる。ステープルドライバ２５１１は、ステープル２５０５内に打ち込まれ、ステープル２５０５を組織を通して、アンビル２５１６に画定されたポケット２５０７内に前進させ、ステープル２５０５を成形することができる。
【0090】
例示的なＩビーム２５１４発射ストロークは、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされたチャート２５２９によって示されている。例示的な組織２５２６もまた、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされて示されている。発射部材ストロークは、ストローク開始位置２５２７及びストローク終了位置２５２８を備えてもよい。Ｉビーム２５１４の発射ストロークの間、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位方向に前進してもよい。Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５２７の一例の位置で示されている。Ｉビーム２５１４発射部材ストロークチャート２５２９は、５つの発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５を示している。第１の発射ストローク領域２５１７において、Ｉビーム２５１４は、遠位方向に前進し始めてもよい。第１の発射ストローク領域２５１７において、Ｉビーム２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、これを遠位方向に移動させ始めてもよい。しかしながら、第１の領域にある間、切断縁部２５０９は、組織に接触しなくてもよく、楔形スレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１に接触しなくてもよい。静止摩擦が克服された後、第１の領域２５１７内のＩビーム２５１４を駆動する力は、実質的に一定であってもよい。
【0091】
第２の発射部材ストローク領域２５１９において、切断縁部２５０９は、組織２５２６と接触し、これを切断し始めてもよい。また、楔形スレッド２５１３は、ステープル２５０５を駆動するためにステープルドライバ２５１１に接触し始めてもよい。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、強化し始めてもよい。図示されるように、最初に遭遇する組織は、アンビル２５１６がステープルカートリッジ２５１８に対して枢動するように圧縮され、かつ／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域２５２１において、切断縁部２５０９は、組織２５２６に連続的に接触し、これを切断してもよく、楔形スレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１に繰り返し接触してもよい。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、第３領域２５２１において平坦であり得る。第４の発射ストローク領域２５２３によって、Ｉビーム２５１４を駆動する力は、低下し始めてもよい。例えば、第４の発射領域２５２３に対応するエンドエフェクタ２５０２の部分の組織は、アンビル２５１６の旋回点により近い組織よりも圧縮されず、切断するのにより少ない力を必要とし得る。また、切断縁部２５０９及び楔形スレッド２５１３は、第４の領域２５２３にある間に、組織２５２６の端部に到達してもよい。Ｉビーム２５１４が第５の領域２５２５に到達すると、組織２５２６は、完全に切断されてもよい。楔形スレッド２５１３は、組織の端部又はその近くで１つ又は２つ以上のステープルドライバ２５１１に接触してもよい。Ｉビーム２５１４を第５の領域２５２５を通して前進させる力は低減されてもよく、いくつかの例では、第１の領域２５１７においてＩビーム２５１４を駆動する力と同様であってもよい。発射部材のストロークの終了に、Ｉビーム２５１４は、ストローク終了位置２５２８に到達してもよい。図１８の発射部材ストローク領域２５１７、２５１９、２５２１、２５２３、２５２５の位置決めは、単なる一例である。いくつかの例では、異なる領域は、例えば、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間の組織の位置決めに基づいて、エンドエフェクタ長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
【0092】
上述したように、かつここで図１０～図１３を参照すると、エンドエフェクタ２５０２内に捕捉された組織をステープル留め及び／又は切開するために、外科用器具１０（図１～図４）のハンドルアセンブリ内に位置決めされた電気モータ１１２２を利用して、Ｉビーム２５１４を含むシャフトアセンブリの発射システムを、シャフトアセンブリのエンドエフェクタ２５０２に対して前進及び／又は後退させてもよい。Ｉビーム２５１４は、所望の速度で、又は所望の速度の範囲内で前進又は後退させることができる。コントローラ１１０４は、Ｉビーム２５１４の速度を制御するように構成されてもよい。コントローラ１１０４は例えば、電圧及び／若しくは電流など、電気モータ１１２２に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２若しくは外部の影響の他の動作パラメータに基づいて、Ｉビーム２５１４の速度を予測するように構成されてもよい。コントローラ１１０４はまた、電気モータ１１２２に供給される電流及び／若しくは電圧の以前の値、並びに／又は、速度、加速度、及び／若しくは位置など、システムの以前の状態に基づいて、Ｉビーム２５１４の現在の速度を予想するように構成されてもよい。コントローラ１１０４は、本明細書に記載される絶対位置決めセンサシステムを利用して、Ｉビーム２５１４の速度を感知するように構成されてもよい。コントローラは、Ｉビーム２５１４の予測速度とＩビーム２５１４の感知速度とを比較して、Ｉビーム２５１４の速度を低下させるために、及び／又はＩビーム２５１４の速度を増加させるために、電気モータ１１２２への電力を増加すべきかどうかを判定するように構成され得る。米国特許第８２１０４１１号、表題「ＭＯＴＯＲ－ＤＲＩＶＥＮ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許第７，８４５，５３７号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0093】
Ｉビーム２５１４に作用する力は、様々な技術を使用して判定することができる。Ｉビーム２５１４の力は、モータ２５０４の電流を測定することによって判定されてもよく、モータ２５０４の電流は、遠位方向に前進する際にＩビーム２５１４によって経験される負荷に基づいている。Ｉビーム２５１４の力は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉビーム２５１４（Ｉビーム１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）、及び／又は切断縁部２５０９の近位端部上に位置決めすることによって判定されてもよい。Ｉビーム２５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１の後にモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて、予期速度で移動するＩビーム２５１４の実際の位置を監視することによって、又は期間Ｔ１の終了におけるモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて、Ｉビーム２５１４の予期位置に対するＩビーム２５１４の実際の位置を比較することによって判定されてもよい。したがって、Ｉビーム２５１４の実際の位置が、Ｉビーム２５１４の予期位置よりも小さい場合、Ｉビーム２５１４にかかる力は公称力よりも大きい。逆に、Ｉビーム２５１４の実際の位置がＩビーム２５１４の予期位置よりも大きい場合、Ｉビーム２５１４にかかる力は公称力よりも小さい。Ｉビーム２５１４の実際の位置と予期位置との差は、公称力からのＩビーム２５１４上の力の偏差に比例する。そのような技術は、代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0094】
図１４は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具２５００の回路図を示す。一態様では、外科用器具２５００は、Ｉビーム２５１４などの変位部材１１１１の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具２５００は、アンビル２５１６と、Ｉビーム２５１４（鋭い切断縁部２５０９を含む）と、着脱可能なステープルカートリッジ２５１８と、を備え得るエンドエフェクタ２５０２を備える。エンドエフェクタ２５０２、アンビル２５１６、Ｉ－ビーム２５１４、及びステープルカートリッジ２５１８は、例えば、図１～図１３に関して本明細書に記載されるように構成されてもよい。
【0095】
Ｉビーム２５１４などのライナー変位部材１１１１の位置、移動、変位、及び／又は並進は、図１０～図１２に示すように、絶対位置決めシステム１１００、センサ構成１１０２、及び位置センサ１２００によって測定することができ、図１４の位置センサ２５３４として表すことができる。Ｉビーム２５１４が長手方向に移動可能な駆動部材１２０に連結されているため、Ｉビーム２５１４の位置は、位置センサ２５３４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材１２０の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム２５１４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ２５３４によって達成され得る。図５Ａ及び図５Ｂで説明された制御回路７００などの制御回路２５１０は、図１０～図１２に関して説明されたように、Ｉビーム２５１４などの変位部材１１１１の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路２５１０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム２５１４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路２５１０に提供して、位置センサ２５３４によって判定されたＩビーム２５１４の位置をタイマー／カウンタ回路２５３１の出力と相関させ、その結果、制御回路２５１０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム２５１４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ回路２５３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてもよい。
【0096】
制御回路２５１０は、モータ設定値信号２５２２を生成してもよい。モータ設定値信号２５２２は、モータコントローラ２５０８に提供されてもよい。モータコントローラ２５０８は、本明細書に記載されるように、モータ２５０４にモータ駆動信号２５２４を提供してモータ２５０４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ２５０４は、図１、図５Ｂ、図１０に示されるモータ８２、７１４、１１２０などのブラシ付きＤＣ電気モータであってもよい。例えば、モータ２５０４の速度は、モータ駆動信号２５２４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ２５０４は、ブラシレス直流（direct current、ＤＣ）電動モータであってもよく、モータ駆動信号２５２４は、モータ２５０４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を備えてもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ２５０８は省略されてもよく、制御回路２５１０がモータ駆動信号２５２４を直接生成してもよい。
【0097】
モータ２５０４は、エネルギー源２５１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源２５１２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源２５１２であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ２５０４は、伝達装置２５０６を介してＩビーム２５１４に機械的に連結されてもよい。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩビーム２５１４に連結するための１つ又は２つ以上のギヤ又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４の位置を感知してもよい。位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ２５３４は、Ｉビーム２５１４が遠位方向及び近位方向に並進すると一連のパルスを制御回路２５１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路２５１０は、パルスを追跡してＩビーム２５１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム２５１４の動きを示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ２５３４は省略され得る。モータ２５０４がステッピングモータである場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム２５１４の位置を追跡することができる。位置センサ２５３４は、エンドエフェクタ２５０２内、又は器具の任意の他の部分に位置してもよい。
【0098】
制御回路２５１０は、１つ又は２つ以上のセンサ２５３８と通信してもよい。センサ２５３８は、エンドエフェクタ２５０２上に位置決められ、外科用器具２５００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ２５３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ２５０２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ２５３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含んでもよい。
【0099】
１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、クランプ状態の間のアンビル２５１６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさと共に振幅が変動する電気信号を提供する。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ２５３８は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織厚さ及び／又は充満度を示す。
【0100】
センサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０によってアンビル２５１６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０（図３）とアンビル２５１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル２５１６に対して及ぼされる力は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に捕捉された組織切片によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖駆動システム３０（図２）に沿った様々な相互作用点に位置決めされて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に加えられる閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ～図５Ｂで説明されたプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路２５１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの分析情報を提供し、アンビル２５１６に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【0101】
モータ２５０４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ２５３６を用いることができる。Ｉビーム２５１４を前進させるのに必要な力は、モータ２５０４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に提供される。
【0102】
ここで図１～図１４に関連して、かつ図１４を参照して、本明細書で開示される器具の物理的性質を使用して、制御回路２５１０は、コントローラのソフトウェアで器具の実際のシステムの応答をシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩビーム２５１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具２５００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、パルス幅変調（ＰＷＭ）電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
【0103】
外科用器具２５００の実際の駆動システムは、ギヤボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム２５１４を駆動するように構成されている。もう１つの例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば、変位部材及び関節ドライバを動作させる電気モータ２５０４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ２５０４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
【0104】
外科用器具２５００の態様を詳細に説明する前に、例示的な態様の用途又は使用が、添付の図面及び明細書で例示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意されたい。例示的な態様は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な態様を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
【0105】
様々な例示的態様が、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断器具を有するエンドエフェクタ２５０２を備える外科用器具２５００に関する。例えば、モータ２５０４は、エンドエフェクタ２５０２の長手方向軸線に沿って遠位及び近位に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ２５０２は、枢動可能なアンビル２５１６と、使用のために構成されるときは、アンビル２５１６の反対側に位置決めされたステープルカートリッジ２５１８と、を備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に組織を把持してもよい。器具２５００を使用する準備が整うと、臨床医は、例えば器具２５００のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ２５０４は、変位部材をエンドエフェクタ２５０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進すると、遠位端に位置決めされた切断要素を備えるＩビーム２５１４は、ステープルカートリッジ２５１８とアンビル２５１６との間の組織を切断することができる。
【0106】
様々な実施例で、外科用器具２５００は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、例えばＩビーム２５１４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路２５１０を備えてもよい。制御回路２５１０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的に、のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路２５１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより低い速度で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路２５１０は、変位部材をより速い速度で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
【0107】
いつくかの実施例では、制御回路２５１０は、最初に、モータ２５０４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具２５００の応答に基づいて、制御回路２５１０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ２５０４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路２５１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路２５１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ２５０４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
【0108】
図１５は、本開示の一態様に従って実行される、２つの例示的な変位部材ストロークを描く図２５８０を示す。図２５８０は、２つの軸を備える。水平軸２５８４は、経過時間を示す。垂直軸２５８２は、ストローク開始位置２５８６とストローク終了位置２５８８との間のＩビーム２５１４の位置を示す。水平軸２５８４上で、制御回路２５１０は、発射信号を受信し、ｔ０で初期モータ設定を提供し始めてもよい。変位部材ストロークの開ループ部分は、ｔ０～ｔ１の間で経過し得る初期時間期間である。
【0109】
第１の実施例２５９２は、厚い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置決めされたときの外科用器具２５００の応答を示す。変位部材ストロークの開ループ部分の間、例えば、ｔ０～ｔ１の初期時間期間中、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断してもよい。制御回路２５１０は、位置２５９４が、ｔ１（例えば、閉ループ部分内）の後の実施例２５９２の傾きによって示される、選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）でＩビーム２５１４を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４の位置を監視することによって、かつモータ設定点２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を変調してＶｓｌｏｗを維持することによって、Ｉビーム２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動してもよい。第２の実施例２５９０は、薄い組織がアンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置決めされたときの外科用器具２５００の応答を示す。
【0110】
ｔ０～ｔ１の初期時間期間（例えば、開ループ期間）の間、Ｉビーム２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断してもよい。制御回路は、位置２５９６が、選択された一定速度（Ｖｆａｓｔ）で変位部材を前進させる発射制御プログラムに対応すると判定してもよい。実施例２５９０の組織は、実施例２５９２の組織よりも薄いため、Ｉビーム２５１４の動きに対する抵抗がより小さくなり得る。その結果、Ｉビーム２５１４は、初期時間期間中に、ストロークのより大きな部分を横断することができる。また、いくつかの例では、より薄い組織（例えば、初期時間期間中に横断される変位部材ストロークのより大きい部分）は、初期時間期間後のより高い変位部材速度に対応し得る。
【0111】
図１６は、本開示の一態様による、変位部材移動（ｄ）の関数としてのモータ電流（Ｉ）を示すグラフ５０００である。次に、図１６は、図１０～図１５も参照して説明される。図１６に示される例では、水平軸５００２は、ステープラカートリッジ２５１８の長さにわたるＩビーム２５１４の変位を表す。水平軸５００２は、例えば１０～６０ｍｍのステープラカートリッジなどのステープラカートリッジ２５１８の長さＸにわたるＩビーム２５１４の変位を表すようにスケーリングされる。グラフ５０００の水平軸５００２は、Ｉビーム２５１４の移動を表し、縦軸５００４は、モータ２５０４によって引き込まれる電流（Ｉ）を表す。
【0112】
一態様では、外科用器具２５００は、変位部材、例えば、ビーム２５１４がステープラカートリッジ２５１８を横断するときの位置、変位、又は移動の関数として、発射モータ電流（Ｉ）を制御するようにプログラムされる。制御回路２５１０は、位置センサ２５３４の出力を監視して、Ｉビーム２５１４の位置を判定する。位置センサ２５３４は、図１０～図１５に関連して説明される絶対位置決めシステム１１００を用いる。Ｉビーム２５１４の変位は、Ｉビーム２５１４に加えられる力の代わりとして、タイマー／カウンタ２５３１によって測定される所定の時間間隔にわたって判定されて、Ｉビーム２５１４の変位速度又は速度を制御して、Ｉビーム２５１４上の発射力を制御することができる。したがって、Ｉビーム２５１４が既知の距離を得るためにかかる時間（ｔ）は、タイマー／カウンタ２５３１によって判定され、その時間（ｔ）中に移動した距離は、絶対位置決めシステム１１００に関連して記載されるように、位置センサ２５３４によって判定される。Ｉビーム２５１４が既知の距離に達するのにかかる時間（ｔ）及びその時間（ｔ）の間に移動した距離を、Ｉビーム２５１４上にかかる力を過度に上昇させることなく、モータ電流（Ｉ）を最大化するために、制御アルゴリズム又はプロセスによって用いてもよい。これにより、組織を通る適切なステープル留めが可能になる。
【0113】
したがって、外科用器具２５００は、Ｉビーム部２５１４に及ぼされた力の代わりである既定の時間間隔に対して、現在のプログラムされた速度で、Ｉビーム２５１４の予期される変位の継続的な測定を行うように構成されている。Ｉビーム２５１４が移動した測定距離と、Ｉビーム２５１４が移動した予測距離との間の差に、関数（例えば、切断縁部２５０９の摩擦係数、関節運動角度、ストローク内の切断縁部２５０９の位置）を乗じたものを、Ｉビーム２５１４上の負荷を計算し、制御回路２５１０及びモータ制御２５０８にフィードバックとして負荷を提供して、モータ駆動信号２５２４の電流デューティサイクル（例えば、ＰＷＭ）を調節して、モータ２５０４の速度を制御することができる。したがって、モータ２５０４は、モータ２５０４によって経験される負荷の代わりによって制御され得る。
【0114】
図１６に示されるグラフ５０００に戻り、図１３も参照すると、図１６は、Ｉビーム２５１４の変位の関数としてのモータ電流（Ｉ）に基づく３つの異なる発射力曲線を示す。第１の曲線５００６は、公称組織厚さを有する組織を通して良好なステープル形成に特徴的な理想的な発射力曲線（破線で示される）である。モータ電流（Ｉ）は、変位部材が第１及び第２のストローク領域２５１７、２５１９（図１３）を通って約０．１Ｘ～約０．２５Ｘまで遠位方向に前進し、アンビル２５１６の閉鎖傾斜面を横断する際に、ピーク電流Ｉｍａｘ１まで急速に増加する。Ｉビーム２５１４が第３の変位部材ストローク領域２５２１（図１３）に移行すると、Ｉビーム２５１４は、組織２５２６と連続的に接触し、これを切断してもよく、楔形スレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１に繰り返し接触し得る。Ｉビーム２５１４が遠位方向に前進し、第３の変位部材ストローク領域２５２１内の組織抵抗負荷に遭遇すると、モータ電流（Ｉ）は、より小さい組織抵抗負荷が減少するにつれて、ピーク電流Ｉｍａｘ１から定常的に減少する。第３の変位部材ストローク領域２５２１の間、モータ電流（Ｉ）は、組織を通って駆動され、アンビル２５１６によって形成されたステープルを示すリップル５０１２を示す。第４の発射ストローク領域２５２３（図１３）によって、Ｉビーム２５１４を駆動する力は、ゼロに向かって徐々に低下し始め、モータ電流（Ｉ）はゼロに減少する。
【0115】
第２の曲線５００８は、第１の曲線５００６に示される公称組織厚さよりも厚い組織を通るステープル形成に特徴的な発射力曲線（一点鎖線形態で示される）である。モータ電流（Ｉ）は急速に増加し、第１及び第２の変位部材ストローク領域２５１７、２５１９（図１３）を通って遠位方向に前進するにつれて、ピーク電流Ｉｍａｘ２に到達する。モータ電流（Ｉ）のリップル５０１４は、Ｉビーム２５１４が第３の変位部材ストローク領域２５２１（図１３）を通って前進し、最終的にはＩビーム２５１４がストロークの終了に到達するとゼロまで低下する。
【0116】
第３の曲線５０１０は、第１の曲線５００６に示される公称組織厚さよりも薄い組織を通るステープル形成に特徴的な、力対発射曲線（実線で示される）である。モータ電流（Ｉ）は急速に増加し、第１及び第２の変位部材ストローク領域２５１７、２５１９（図１３）を通って遠位方向に前進するにつれて、ピーク電流Ｉｍａｘ３に到達する。モータ電流（Ｉ）のリップル５０１６は、Ｉビーム２５１４が第３の変位部材ストローク領域２５２１（図１３）を通って前進し、最終的にはＩビーム２５１４がストロークの終了に到達するとゼロまで低下する。
【0117】
ここで図１３、図１４、及び図１６を参照すると、本開示の一態様による、Ｉビーム２５１４などの変位部材の速度を制御するためのプロセスが説明される。一態様では、外科用器具２５００は、Ｉビーム部２５１４の切断縁部２５０９に、及びそれに応じてＩビーム２５１４に加えられる力の代わりとなるように、所定の時間間隔（ｔ２－ｔ１）にわたって、現在のプログラムされた速度ＶＥＸＰで、Ｉビーム２５１４又は切断縁部２５０９の予期位置Ａ１、Ａ２の進行中の測定を行うように構成されている。Ｉビーム２５１４が移動した測定距離Ｂ、Ｂ’と、所定の期間（ｔ２－ｔ１）の間にＩビーム２５１４が移動した予測位置Ａ１、Ａ２との間の差に、関数（例えば、切断縁部２５０９の摩擦係数、関節運動角度、ストローク内のＩビーム２５１４の位置）を乗じたものを用いて、Ｉビーム２５１４上の負荷を計算し、負荷をフィードバックとして提供して、電流デューティサイクル（例えば、ＰＷＭ）を調節してモータ２５０４を制御することができる。したがって、モータ２５０４は、モータ２５０４によって経験される負荷の代わりによって制御され得る。
【0118】
モータ２５０４の初期速度Ｖｉは、制御回路２５１０によるＩビーム２５１４の初期ストローク領域の間に判定され、モータコントローラ２５０８によって設定されて、モータ２５０４の初期速度を設定し、これは一態様では、Ｉビーム２５１４に対する組織厚さ又は組織抵抗に基づいていてもよい。Ｉビーム２５１４の初期位置Ａｏ（ｔ１）は、位置センサ２５３４の出力及びタイマー／カウンタ回路２５３１の出力に基づいて、時間ｔ１で判定される。制御回路２５１０は、現在のプログラムされた速度ＶＥＸＰに基づいて、組織厚さに応じて、所定の期間（ｔ２－ｔ１）にわたって予測位置Ａ１又はＡ２を判定することができる。
Ａ１＝Ａｏ＋ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）
初期位置Ａｏと予測位置Ａ１との差は、以下のとおりである。
Ａ１－Ａｏ＝δ＝ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）
組織厚さに応じて実際の変位Ｂ１又はＢ２が予測される変位Ａ１又はＡ２’から外れる場合、制御回路２５１０は、モータ速度調節係数を判定して、モータ２５０４を減速又は減速させる。モータコントローラ２５０８は、調節されたモータ駆動信号２５２４を印加して、モータ２５０４を減速又は減速させる。現在のプログラムされた速度ＶＥＸＰの値は、Ｉビーム２５１４が遠位方向に前進するにつれて、組織厚さに基づいて変化する。
Ａ１＝Ａｏ＋ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）
初期位置Ａｏと予測位置Ａ１との差は、以下のとおりである。
Ａ１－Ａｏ＝δ＝ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）
組織厚さに応じて実際の変位Ｂ１又はＢ２が予測される変位Ａ１又はＡ２’から外れる場合、制御回路２５１０は、モータ速度調節係数を判定して、モータ２５０４を減速又は減速させる。モータコントローラ２５０８は、調節されたモータ駆動信号２５２４を印加して、モータ２５０４を減速又は減速させる。現在のプログラムされた速度ＶＥＸＰの値は、Ｉビーム２５１４が遠位方向に前進するにつれて、組織厚さに基づいて変化する。
【0119】
最初に、組織が予期されるよりも厚い（例えば、曲線５００６に示される公称厚さに対して）、第２の曲線５００８によって示されるケースを参照すると、タイマー／カウンタ回路２５３１によって測定されるとき、時間ｔ２において位置センサ２５３４によって測定されるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂ１（ｔ２）は、初期予期速度ＶＥＸＰに基づいて制御回路２５１０によって計算された予測位置Ａ１（ｔ２）よりも小さい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４ Ｂ１（ｔ２）の実際の位置が予測位置Ａ１（ｔ２）よりも小さい場合、組織は予期されるよりも厚いと判定し、モータ速度設定点２５２２を調節して、モータコントローラ２５０８によってモータ２５０４に提供されるモータ駆動信号２５２４の電流（Ｉ）を減少させ、したがって、Ｉビーム２５１４の速度を低下させる。モータ駆動信号２５２４の電流（Ｉ）が減少する量は、Ｉビーム２５１４の実際の位置Ｂ１（ｔ２）とδ１＝ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）との差に比例する。略記法では、
Ｂ１（ｔ２）＜Ａ１（ｔ２）である場合、組織は予期されるよりも大きい。
Ｂ１（ｔ２）－δ１に比例する量でモータ電流（Ｉ）を減少させる。
Ｂ１（ｔ２）＜Ａ１（ｔ２）である場合、組織は予期されるよりも大きい。
Ｂ１（ｔ２）－δ１に比例する量でモータ電流（Ｉ）を減少させる。
【0120】
ここで、組織が予期されるよりも厚い（例えば、曲線５００６に示される公称厚さに対して）、第３の曲線５０１０によって示されるケースを参照すると、タイマー／カウンタ回路２５３１によって測定されるとき、時間ｔ２において位置センサ２５３４によって測定されるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂ２（ｔ２）は、初期速度ＶＥＸＰに基づいて制御回路２５１０によって計算された予測位置Ａ２（ｔ２）よりも大きい。制御回路２５１０は、Ｉビーム２５１４ Ｂ２（ｔ２）の実際の位置が予測位置Ａ２（ｔ２）よりも大きい場合、組織は予期されるよりも薄いと判定し、モータ速度設定点２５２２を調節して、モータコントローラ２５０８によってモータ２５０４に提供されるモータ駆動信号２５２４の電流（Ｉ）を増加させ、したがって、Ｉビーム２５１４の速度を増加させる。モータ駆動信号２５２４の電流（Ｉ）が増加する量は、Ｉビーム２５１４の実際の位置Ｂ２（ｔ２）とδ２＝ＶＥＸＰ（ｔ２－ｔ１）との差に比例する。略記法では、
Ｂ２（ｔ２）＞Ａ２（ｔ２）である場合、組織は予期されるよりも大きい。
Ｂ２（ｔ２）－δ２に比例する量でモータ電流（Ｉ）を増加させる。
Ｂ２（ｔ２）＞Ａ２（ｔ２）である場合、組織は予期されるよりも大きい。
Ｂ２（ｔ２）－δ２に比例する量でモータ電流（Ｉ）を増加させる。
【0121】
図１７は、本開示の一態様による、Ｉビーム２５１４などの変位部材の速度を制御するための制御プログラム又は論理構成のプロセス５１００を示す論理フロー図である。図１７のプロセス５１００の以下の脱着において、図１３、図１４、及び図１６もまた、参照されるべきである。最初に、制御回路２５１０は、モータ２５０４の初期速度ＶＥＸＰを設定する（５１０２）。制御回路２５１０は次いで、モータ設定点２５２２をモータコントローラ２５０８に提供し、モータコントローラ２５０８は次いで、モータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に印加する。モータ速度ＶＥＸＰが設定されると、制御回路２５１０は、時間ｔｎにおいて、位置センサ２５３４に基づいて、かつタイマー／カウンタ回路２５３１に基づいて、変位部材、例えば、Ｉビーム２５１４の初期位置Ａｏを判定する（５１０４）。変位部材がＩビーム２５１４である実施例では、Ｉビーム２５１４の初期位置Ａｏを判定する（５１０４）と、制御回路２５１０は、現在のモータ速度ＶＥＸＰに基づいて、時間ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の予測位置Ａを判定する（５１０６）。時刻ｔｎ＋１において、制御回路２５１０は、タイマー／カウンタ回路２５３１及び位置センサ２５３４からの情報に基づいて、Ｉビーム２５１４の実際の位置Ｂを判定する（５１０８）。制御回路２５１０は、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂを、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の予測位置Ａと比較する（５１１０）。
【0122】
ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂが、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の予測位置Ａよりも大きい場合、プロセス５１００は、「はい（Ｙ）」枝に沿って続行し、制御回路２５１０は、モータ２５０４の速度設定点２５２２を増加させる。モータ速度設定点２５２２は、実際の位置Ｂ及び予測位置Ａ間の差に比例して増加される。制御回路２５１０は、新しいモータ速度設定点２５２２をモータコントローラ２５０８に提供し、モータコントローラ２５０８は、新しいモータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に印加して、モータ２５０４の速度を増加させる。
【0123】
ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂが、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の予測位置Ａよりも小さい場合、プロセス５１００は、「いいえ（Ｎ）」枝に沿って続行し、制御回路２５１０は、モータ２５０４の速度設定点２５２２を減少させる。モータ速度設定点２５２２は、実際の位置Ｂ及び予測位置Ａ間の差に比例して減少される。制御回路２５１０は、新しいモータ速度設定点２５２２をモータコントローラ２５０８に提供し、モータコントローラ２５０８は、新しいモータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に印加して、モータ２５０４の速度を減少させる。
【0124】
モータ２５０４の速度は、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の実際の位置Ｂが、ｔｎ＋１におけるＩビーム２５１４の予測位置Ａに等しい場合、電流設定速度で維持されてもよい。更に、Ｉビーム２５１４は剛性Ｉビーム２５１４の一体要素であるため、Ｉビーム２５１４の位置及び／又は並進を判定することは、Ｉビーム２５１４の位置及び／又は並進を判定するために使用できることができることが理解されるであろう。したがって、プロセス５１００は、Ｉビーム２５１４の位置及び／又は並進を判定することによって実施されてもよい。
【0125】
新しいモータ速度が上下に調節されると、Ｉビーム２５１４の位置は、ストロークの終了と比較される（５１１６）。Ｉビーム２５１４がストロークの終了に到達した場合、プロセス５１００は終了する（５１１８）。Ｉビーム２５１４がストローク終了に到達していない場合、プロセス５１００は、カウンタインデックスを増分し（５１２０）、Ｉビーム２５１４がストローク終了に到達するまで継続する。
【0126】
本明細書に記載される機能又はプロセス５１００は、図５～図６に関連して説明される制御回路７００、図７～図９に記載の回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して説明されるマイクロコントローラ１１０４、並びに／又は図１４に説明される制御回路２５１０など、本明細書に記載される処理回路のいずれかによって実行されてもよい。
【0127】
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
【0128】
実施例１．外科用器具であって、外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるように、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、位置センサから変位部材の位置を受信し、タイマー回路から経過時間を受信し、かつ変位部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御するように構成されている。
【0129】
実施例２．制御回路が、モータの速度を第１の速度に設定し、位置センサから変位部材の初期位置Ａ０を受信し、タイマー回路から変位部材の初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１を判定するように構成されている、実施例１に記載の外科用器具。
【0130】
実施例３．制御回路が、位置センサから時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１を受信し、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１を、時刻ｔ２における直線変位センサの予測位置Ａ１と比較し、かつ時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、モータの速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施例２に記載の外科用器具。
【0131】
実施例４．制御回路は、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、モータの速度を増加させるように構成されている、実施例３に記載の外科用器具。
【0132】
実施例５．制御回路は、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、モータの速度を減少させるように構成されている、実施例３及び実施例４に記載の外科用器具。
【0133】
実施例６．制御回路は、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施例３～実施例５に記載の外科用器具。
【0134】
実施例７．制御回路は、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定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。
【0135】
実施例８．制御回路は、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施例６及び実施例７に記載の外科用器具。
【0136】
実施例９．外科用器具であって、外科用器具のエンドエフェクタ内で並進するように構成されたＩビーム部材と、エンドエフェクタ内でＩビーム部材を並進させるように、Ｉビーム部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、Ｉビーム部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、制御回路は、位置センサからＩビーム部材の位置を受信し、タイマー回路から経過時間を受信し、かつＩビーム部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御するように構成されている、外科用器具。
【0137】
実施例１０．制御回路が、モータの速度を第１の速度に設定し、位置センサからＩビーム部材の初期位置Ａ０を受信し、タイマー回路からＩビーム部材の初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ第１の速度に基づいて、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１を判定するように構成されている、実施例９に記載の外科用器具。
【0138】
実施例１１．制御回路が、位置センサから時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１を受信し、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１を、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１と比較し、かつ時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、モータの速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施例１０に記載の外科用器具。
【0139】
実施例１２．制御回路は、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、モータの速度を増加させるように構成されている、実施例１１に記載の外科用器具。
【0140】
実施例１３．制御回路は、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、モータの速度を減少させるように構成されている、実施例１１及び実施例１２に記載の外科用器具。
【0141】
実施例１４．制御回路は、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施例１１～実施例１３に記載の外科用器具。
【0142】
実施例１５．制御回路は、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、実施例１４に記載の外科用器具。
【0143】
実施例１６．制御回路は、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２におけるＩビーム部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施例１４及び実施例１５に記載の外科用器具。
【0144】
実施例１７．外科用器具内のモータ速度を制御する方法であって、外科用器具が、並進するように構成された変位部材と、変位部材を並進させるように、変位部材に連結されたモータと、モータに連結された制御回路と、制御回路に連結された位置センサであって、変位部材の位置を測定するように構成された位置センサと、制御回路に連結されたタイマー回路であって、タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、方法が、制御回路によって、位置センサから変位部材の位置を受信することと、制御回路によって、タイマー回路から経過時間を受信することと、制御回路によって、変位部材の位置及び経過時間に基づいて、モータの速度を制御することと、を含む、方法。
【0145】
実施例１８．制御回路によって、モータの速度を第１の速度に設定することと、制御回路によって、位置センサから変位部材の初期位置Ａ０を受信することと、制御回路によって、タイマー回路から変位部材の初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信することと、かつ制御回路によって、第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１を判定することと、を含む、実施例１７に記載の方法。
【0146】
実施例１９．制御回路によって、位置センサから時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１を受信することと、制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１を、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１と比較し、かつ制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、モータの速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施例１８に記載の外科用器具。
【0147】
実施例２０．制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、モータの速度を増加させることを含む、実施例１９に記載の方法。
【0148】
実施例２１．制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、モータの速度を減少させることを含む、実施例１９及び実施例２０に記載の方法。
【0149】
実施例２２．制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１と時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定することを含む、実施例１９～実施例２１に記載の方法。
【0150】
実施例２３．制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも大きいときに、実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定することを含む、実施例２２に記載の方法。
【0151】
実施例２４．制御回路によって、時刻ｔ２における変位部材の実際の位置Ｂ１が、時刻ｔ２における変位部材の予測位置Ａ１よりも小さいときに、実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定することを含む、実施例２２及び実施例２３に記載の方法。
【0152】
〔実施の態様〕
（１） 外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記変位部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成されている、外科用器具。
（２） 前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ０を受信し、
前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記変位部材の予測位置Ａ１を判定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。
（３） 前記制御回路が、
前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記変位部材の実際の位置Ｂ１を受信し、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記直線変位センサの前記予測位置Ａ１と比較し、かつ
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（５） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（１） 外科用器具であって、
前記外科用器具内で並進するように構成された変位部材と、
前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記変位部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成されている、外科用器具。
（２） 前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ０を受信し、
前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記変位部材の予測位置Ａ１を判定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。
（３） 前記制御回路が、
前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記変位部材の実際の位置Ｂ１を受信し、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記直線変位センサの前記予測位置Ａ１と比較し、かつ
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（５） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
【0153】
（６） 前記制御回路が、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（７） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、実施態様６に記載の外科用器具。
（８） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施態様６に記載の外科用器具。
（９） 外科用器具であって、
前記外科用器具のエンドエフェクタ内で並進するように構成されたＩビーム部材と、
前記エンドエフェクタ内で前記Ｉビーム部材を並進させるように、前記Ｉビーム部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記Ｉビーム部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記Ｉビーム部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成されている、外科用器具。
（１０） 前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の初期位置Ａ０を受信し、
前記タイマー回路から前記Ｉビーム部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の予測位置Ａ１を判定するように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施態様３に記載の外科用器具。
（７） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、実施態様６に記載の外科用器具。
（８） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施態様６に記載の外科用器具。
（９） 外科用器具であって、
前記外科用器具のエンドエフェクタ内で並進するように構成されたＩビーム部材と、
前記エンドエフェクタ内で前記Ｉビーム部材を並進させるように、前記Ｉビーム部材に連結されたモータと、
前記モータに連結された制御回路と、
前記制御回路に連結された位置センサであって、前記Ｉビーム部材の位置を測定するように構成された、位置センサと、
前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、
前記制御回路が、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の前記位置を受信し、
前記タイマー回路から経過時間を受信し、かつ
前記Ｉビーム部材の前記位置及び前記経過時間に基づいて、前記モータの速度を制御するように構成されている、外科用器具。
（１０） 前記制御回路が、
前記モータの前記速度を第１の速度に設定し、
前記位置センサから前記Ｉビーム部材の初期位置Ａ０を受信し、
前記タイマー回路から前記Ｉビーム部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信し、かつ
前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の予測位置Ａ１を判定するように構成されている、実施態様９に記載の外科用器具。
【0154】
（１１） 前記制御回路が、
前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の実際の位置Ｂ１を受信し、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１と比較し、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１２） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１３） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１４） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１５） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、実施態様１４に記載の外科用器具。
前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の実際の位置Ｂ１を受信し、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１と比較し、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用器具。
（１２） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させるように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１３） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させるように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１４） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定するように構成されている、実施態様１１に記載の外科用器具。
（１５） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定するように構成されている、実施態様１４に記載の外科用器具。
【0155】
（１６） 前記制御回路は、
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１７） 外科用器具内のモータ速度を制御する方法であって、前記外科用器具が、並進するように構成された変位部材と、前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、前記モータに連結された制御回路と、前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された位置センサと、前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、前記方法が、
制御回路によって、位置センサから変位部材の位置を受信することと、
前記制御回路によって、タイマー回路から経過時間を受信することと、
前記制御回路によって、前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいてモータの速度を制御することと、を含む、方法。
（１８） 前記制御回路によって、前記モータの前記速度を第１の速度に設定することと、
前記制御回路によって、前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ０を受信することと、
前記制御回路によって、前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信することと、
前記制御回路によって、前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記変位部材の予測位置Ａ１を判定することと、を含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記制御回路によって、前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記変位部材の実際の位置Ｂ１を受信することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１と比較することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節することと、を含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させることを含む、実施態様１９に記載の方法。
前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記Ｉビーム部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定するように構成されている、実施態様１４に記載の外科用器具。
（１７） 外科用器具内のモータ速度を制御する方法であって、前記外科用器具が、並進するように構成された変位部材と、前記変位部材を並進させるように、前記変位部材に連結されたモータと、前記モータに連結された制御回路と、前記制御回路に連結された位置センサであって、前記変位部材の位置を測定するように構成された位置センサと、前記制御回路に連結されたタイマー回路であって、前記タイマー／カウンタ回路が、経過時間を測定するように構成されている、タイマー回路と、を備え、前記方法が、
制御回路によって、位置センサから変位部材の位置を受信することと、
前記制御回路によって、タイマー回路から経過時間を受信することと、
前記制御回路によって、前記変位部材の前記位置及び前記経過時間に基づいてモータの速度を制御することと、を含む、方法。
（１８） 前記制御回路によって、前記モータの前記速度を第１の速度に設定することと、
前記制御回路によって、前記位置センサから前記変位部材の初期位置Ａ０を受信することと、
前記制御回路によって、前記タイマー回路から前記変位部材の前記初期位置Ａ０に対応する基準時間ｔ１を受信することと、
前記制御回路によって、前記第１の速度に基づいて、時刻ｔ２における前記変位部材の予測位置Ａ１を判定することと、を含む、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記制御回路によって、前記位置センサから前記時刻ｔ２における前記変位部材の実際の位置Ｂ１を受信することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１を、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１と比較することと、
前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、前記モータの前記速度を第２の速度に調節することと、を含む、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記モータの前記速度を増加させることを含む、実施態様１９に記載の方法。
【0156】
（２１） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記モータの前記速度を減少させることを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２２） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２３） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２２） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１と前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１との差に基づいて、実際の組織厚さ調節を判定することを含む、実施態様１９に記載の方法。
（２３） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも大きいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも小さいと判定することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記制御回路によって、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記実際の位置Ｂ１が、前記時刻ｔ２における前記変位部材の前記予測位置Ａ１よりも小さいときに、前記実際の組織厚さが予想よりも大きいと判定することを含む、実施態様２２に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】