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特許7184817システム状態に基づく外科用ステープル留め及び切断器具のモータ速度の閉ループフィードバック制御
(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】2022-11-28
(45)【発行日】2022-12-06
(54)【発明の名称】システム状態に基づく外科用ステープル留め及び切断器具のモータ速度の閉ループフィードバック制御
(51)【国際特許分類】
A61B 17/072 20060101AFI20221129BHJP
【ＦＩ】
A61B17/072
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019570473
(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】 IB2018053582
(87)【国際公開番号】W WO2018234904
(87)【国際公開日】2018-12-27
【審査請求日】2021-05-20
(31)【優先権主張番号】15/628,115
(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
(72)【発明者】
【氏名】アダムス・シェーン・アール
(72)【発明者】
【氏名】シングス・ブライアン・ディー
【審査官】和田 将彦
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第０３０６４１５３（ＥＰ，Ａ２）
【文献】特開２０１６－１９８４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０８０９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６８２１４４１（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １７／０７２
Ａ６１Ｂ １７／０６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科用器具であって、複数の予め画定されたゾーンにわた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、
エネルギ源と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記エネルギ源及び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、前記位置センサは、前記変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、
前記制御回路は、
前記エネルギ源に対する所定の電気負荷で前記変位部材の発射を開始することであって、前記所定の電気負荷は、前記モータに印加されて、前記変位部材を作動させる、開始することと、
前記位置センサを介して前記変位部材の前記位置を監視することと、
前記変位部材の移動の初期段階の第１の間隔中に前記エネルギ源の電圧を連続的にサンプリングすることと、
前記サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較することと、
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧以上であるときに、第１の速度での前記変位部材の発射を継続すること、
又は
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記第１の速度を調節することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
【請求項2】
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記制御回路は、前記外科用器具が自動モードにあるか手動モードにあるかを判定するように更に構成されている、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項3】
前記外科用器具が前記自動モードにあるときに、前記制御回路は、前記外科用器具の動作を前記手動モードに転換するように更に構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項4】
前記制御回路は、コマンド速度を第２の速度に低下させるように更に構成されており、前記第２の速度は、前記第１の速度よりも遅い、請求項３に記載の外科用器具。
【請求項5】
前記第２の速度は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満である、請求項４に記載の外科用器具。
【請求項6】
前記第１の間隔は、２ｍｍ～３ｍｍである、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項7】
前記制御回路は、前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記エネルギ源のステータスを通信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8】
前記第１の間隔は、前記変位部材の移動開始位置から２ｍｍ～３ｍｍである、請求項１に記載の外科用器具。
【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】
モータ式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、又はエンドエフェクタの関節運動速度を制御することが有用であり得る。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、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され得る。制御は、開ループであってもよく、又は閉ループであってもよい。そのような測定は、組織の厚さなどの組織状態を評価し、組織状態を考慮するために発射ストローク中の切断部材の速度を調節するために有用であり得る。組織の厚さは、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、それは、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ために有用であり得る。他の状況では、それは、エンドエフェクタのスイープ範囲内の１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ために有用であり得る。
【0003】
モータ式外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、電池が、外部から印加された負荷に起因して過熱し、モータを失速させる可能性がある。それゆえに、システムが、電池能力を評価し、このフィードバックに基づいて切断部材又は発射部材の発射速度を調節するときに、発射ストロークの一部分の間における電池の電圧を調べることが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、本開示は、外科用器具を提供する。外科用器具は、複数の予め画定されたゾーンにわた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、エネルギ源と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、エネルギ源及び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、位置センサは、変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、制御回路は、エネルギ源に対する所定の電気負荷で変位部材の発射を開始することであって、所定の電気負荷は、モータに印加されて、変位部材を作動させる、開始することと、位置センサを介して変位部材の位置を監視することと、変位部材の移動の第１の間隔中にエネルギ源の電圧を連続的にサンプリングすることと、サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較することと、サンプリングされた電圧が閾値電圧以上であるときに、第１の速度での変位の発射を継続すること、又はサンプリングされた電圧が閾値電圧未満であるときに、第１の速度を調節することと、を行う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、シャフトを含み、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、を備え、制御回路は、第１の速度に設定されたコマンド速度での変位部材の発射を開始することであって、コマンド速度は、モータに適用された速度である、開始することと、モータ失速状態を確認することと、モータが失速されていないときに、第１の速度での変位の発射を継続すること、又はコマンド速度を第２の速度に低下させることであって、第２の速度は、第１の速度よりも遅い、低下させることと、を行うように構成されている。
【0006】
別の態様では、外科用器具は、複数の予め画定されたゾーンにわた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、エネルギ源と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータとエネルギ源及び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、位置センサは、変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、制御回路は、第１の速度に設定されたコマンド速度での変位部材の発射を開始することであって、コマンド速度は、モータに適用された速度である、開始することと、変位部材が比較のための目標位置に到達するまで、現在のゾーンの変位部材の位置を監視することと、変位部材が目標位置に到達したときに、コマンド速度の変化が、現在のゾーンの前に、前のゾーンで開始されたかどうかを判定することと、コマンド速度の変化が前のゾーンで開始されたときに、コマンド速度での変位部材の発射を継続することと、を行うように構成されている。
【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、構成及び動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、動作可能に連結された交換式シャフト組立体を有する、外科用器具の斜視図である。
【図3】本開示の一態様による、交換式シャフト組立体の一部分の分解組立図である。
【図11】一態様による、制御回路基板組立体及びセンサ配列の要素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配列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例示する。
【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プロットする図を例示する。
【図16】本開示の一態様による、電池状態に基づいてモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図17】本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図18】本開示の一態様による、手動モードにある間にモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図19】本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルにおける強制一時停止を実装するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図20】本開示の一態様による、正常発射中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図21】本開示の一態様による、手動モードにおける正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図22】本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、ユーザが発射トリガを解放するまで発射サイクルを一時停止するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの論理フロー図である。
【図23】本開示の一態様による、速度間における移行中にモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセスの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、参照によりそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。
【0009】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９１ＵＳＮＰ／１７００５４、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＤＵＲＡＴＩＯＮ ＴＲＩＧＧＥＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ」。
【0011】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９３ＵＳＮＰ／１７００５６、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「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ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰ／１７００５８、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0014】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９６ＵＳＮＰ／１７００５９、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＶＥＬＯＣＩＴＹ」。
【0015】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９７ＵＳＮＰ／１７００６０、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0016】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９８ＵＳＮＰ／１７００６１、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0017】
代理人整理番号ＥＮＤ８２２２ＵＳＮＰ／１７０１２５、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＡＮＧＬＥ ＯＦ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ」。
【0018】
代理人整理番号ＥＮＤ８１９９ＵＳＮＰ／１７００６２Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0019】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、発明の名称「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0020】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６８ＵＳＮＰ／１７０１８６、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＡＧＮＩＴＵＤＥ ＯＦ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＥＲＲＯＲ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」。
【0021】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７６ＵＳＮＰ／１７０１８７、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＴＩＭＥ ＯＶＥＲ Ａ ＳＰＥＣＩＦＩＥＤ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＤＩＳＴＡＮＣＥ」。
【0022】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６６ＵＳＮＰ／１７０１８８、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「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」。
【0023】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６７ＵＳＮＰ／１７０１８９、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、発明の名称「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」。
【0024】
代理人整理番号ＥＮＤ８２６９ＵＳＮＰ／１７０１９０、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0025】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＳＰＥＥＤ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＵＳＥＲ ＩＮＰＵＴ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【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、参照によりそれぞれの全体が本明細書に組み込まれる。
【0027】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７４ＵＳＤＰ／１７０１９３Ｄ、２０１７年６月２０日出願の創作者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0028】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ、２０１７年６月２０日出願の創作者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0029】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者創作者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶらによる、名称「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0030】
特定の実施形態が、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ように示され、説明される。一実施例に示される又は説明される特徴は、他の実施例の特徴と組み合わされてもよく、修正及び変形は、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対して、「近位」は、臨床医により近い部分を指し、「遠位」は、臨床医から遠くに位置する部分を指す。便宜上、外科用器具が多くの配向及び位置で使用され得るため、図面に関して使用される「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」という空間的用語は、限定及び／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、切開外科的処置を含む他の外科的処置及び用途に使用され得る。外科用器具は、自然の開口を通して、又は組織内に形成された切開若しくは穿刺孔を通して挿入され得る。これらの器具の作用部分すなわちエンドエフェクタ部分は、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通路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、再使用されてもされなくてもよい、切断及び締結用のモータ駆動式外科用器具１０を図示する。図示の例では、外科用器具１０は、臨床医が把持し、操作し、作動させるように構成されたハンドル組立体１４を備えるハウジング１２を含む。ハウジング１２は、１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、交換式シャフト組立体２００に動作可能に取り付けるように構成されている。本開示によると、様々な形態の交換式シャフト組立体が、ロボット制御式の外科用システムに関連して効果的に用いられ得る。「ハウジング」という用語は、交換式シャフト組立体を作動させるために使用され得る少なくとも１つの制御運動を生成及び加えるように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容する、ないしは動作可能に支持するロボットシステムのハウジング又は類似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。交換式シャフト組立体は、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、発明の名称「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組立体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を中で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、交換式シャフト組立体と接続して使用するように構成されていてよく、この交換式シャフト組立体には、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されたエンドエフェクタが含まれる。ハウジング１２は、高周波（radio frequency、ＲＦ）エネルギ、超音波エネルギ及び／又はモーションなどの他のモーション及び形態のエネルギを、様々な外科用途及び処置と関連させて用いられるように適合されたエンドエフェクタ構成に適用するように構成されたアセンブリを含む、様々な交換式シャフト組立体と共に用いられてもよい。エンドエフェクタ、シャフト組立体、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、シャフト組立体のエンドエフェクタに着脱可能に挿入及び／又は取り付けられ得る。
【0035】
ハンドル組立体１４は、ねじ、スナップ機構、接着剤などで相互接続され得る一対の相互接続可能なハンドルハウジングセグメント１６、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。ハンドル組立体１４は、複数の駆動システムを動作可能に支持し、それら駆動システムは、制御運動を生成し、ハンドル組立体に動作可能に取り付けられた交換式シャフト組立体の対応部分に、制御運動を適用するように構成されている。
【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。ハンドル組立体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を更に含み得る。フレーム２０は、「第１の」即ち閉鎖駆動システム３０を動作可能に支持することができ、この閉鎖駆動システムは、交換式シャフト組立体２００に対して開閉運動を適用し得る。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によってハンドル組立体１４に枢動可能に連結されて、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。臨床医がハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９を握持するときに、閉鎖トリガ３２は、開始位置即ち「非作動」位置から「作動」位置へ、より具体的には完全圧縮位置又は完全作動位置へと、枢動することができる。
【0037】
ハンドル組立体１４及びフレーム２０は、発射駆動システム８０を動作可能に支持し、この発射駆動システムは、ハンドル組立体に取り付けられた交換式シャフト組立体の対応部分に発射運動を適用するように構成されている。発射駆動システム８０は、ハンドル組立体１４のピストルグリップ部分１９に位置する電気モータ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モータであってよい。その他の構成では、モータとしては、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又はその他の任意の好適な電気モータを挙げてもよい。電気モータ８２は、着脱可能な電源パック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に装着す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、その中に複数の電池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、それぞれ、例えば、リチウムイオン（ＬＩ）又は他の好適な電池を含んでよい。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ている、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ように構成されている。直列に接続された数個の電池９８は、外科用器具１０を給電し得る。電源９０は、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
【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、長手方向可動駆動部材１２０上の駆動歯１２２のセット又はラックとの噛合係合をなして装着されるギヤ減速機組立体８４と動作可能にインターフェースをとる。長手方向可動駆動部材１２０は、ギヤ減速機組立体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が一方向に回転されると、長手方向可動駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向駆動されることになる。電気モータ８２が、反対の回転方向に駆動されると、長手方向可動駆動部材１２０は、近位方向「ＰＤ」に軸方向に駆動されることになる。ハンドル組立体１４は、電源９０によって電気モータ８２に付与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み得る。ハンドル組立体１４は、長手方向可動駆動部材１２０の位置及び／又は長手方向可動駆動部材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み得る。
【0040】
電気モータ８２の作動は、ハンドル組立体１４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を枢動してもよい。
【0041】
ここで図１を参照すると、交換式シャフト組立体２００は、外科用ステープルカートリッジ３０４を中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を含み得る。交換式シャフト組立体２００は、関節継手２７０を含み得る。エンドエフェクタ３００及び関節継手２７０の構成及び動作は、その開示内容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、発明の名称「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＬＯＣＫ」に明らかにされる。交換式シャフト組立体２００は、ノズル部分２０２、２０３からなる近位ハウジング又はノズル２０１を含み得る。交換式シャフト組立体２００は、閉鎖管２６０を含むことができ、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シャフト軸ＳＡに沿って延在する。
【0042】
図１を再び参照すると、閉鎖管２６０は、例えば、上記で参照された米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号に説明された様式で閉鎖トリガ３２の作動に応答して、アンビル３０６を閉鎖するために遠位（方向「ＤＤ」）に並進される。アンビル３０６は、閉鎖管２６０を近位に並進させることによって開放される。アンビル開放位置において、閉鎖管２６０は、その近位位置に移動される。
【0043】
図３は、本開示の一態様による、交換式シャフト組立体２００の一部分の別の分解組立図である。交換式シャフト組立体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）を含み得る。発射部材２２０は、遠位切断部分又はナイフバー２８０に装着す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」又は「第２のシャフト組立体」と呼ばれることもある。中間発射シャフト２２２は、その遠位端に、ナイフバー２８０の近位端２８２にあるタブ２８４を受容するように構成された、長手方向スロット２２３を含み得る。長手方向スロット２２３及び近位端２８２は、それらの間の相対移動を可能にするように構成されてもよく、かつスリップ継手２８６を備えることができる。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が、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が好適に配向されると、ナイフバー２８０を前進させ、チャネル３０２内に位置付けられたステープルカートリッジを発射するために、長手方向スロット２２３の近位側壁がタブ２８４に接触するまで、中間発射シャフト２２２が遠位に前進され得る。スパイン２１０は、細長い開口部又は窓２１３をその中に有して、スパイン２１０内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。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を中に封入し得る。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をスライド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をスライド可能に支持し得る。
【0044】
交換式シャフト組立体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組立体４００を含み得る。クラッチ組立体４００は、発射部材２２０の周りに位置付けられるロックカラー、即ちロックスリーブ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、発射部材２２０の遠位の移動は、関節ドライバ２３０を遠位に移動させることができ、それに対応して、発射部材２２０の近位の移動は、関節ドライバ２３０を近位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、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号に説明されている様々な様式で、関節駆動システムを発射駆動システムと動作可能に係合及び係合解除するために用いられ得る。
【0045】
交換式シャフト組立体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組立体６００を備えることができる。スリップリング組立体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付けら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付けられ、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ＳＡ－ＳＡ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（図１）。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の近位側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通信して導体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、複数の導体を含むワイヤハーネスが、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、シャーシ装着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得る。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５１号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、発明の名称「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。スリップリング組立体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】
交換式シャフト組立体２００は、ハンドル組立体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、スリップリング組立体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。スリップリング組立体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及び外科用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は、アンビル３０６から延在するピン１５２を受け入れることができる細長いチャネル３０２内に画定されて、細長いチャネル３０２及び外科用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が、エンドエフェクタ３００内へと長手方向に並進するように構成される。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含む積層材料を含んでもよい。発射バー１７２は、Ｉ型梁１７８と、その遠位端にある切断縁部１８２とを備える。発射バー１７２の遠位に突出する端は、Ｉ型梁１７８に取り付けられて、アンビル３０６が閉鎖位置にあるとき、細長いチャネル３０２内に位置付けられた外科用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型梁１７８は、Ｉ型梁１７８が発射バー１７２によって遠位に前進される際に組織を切るように鋭利な切断縁部１８２を含むことができる。動作中、Ｉ型梁１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を発射することができる。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いたステープルキャビティ１９５内で保持する、成形カートリッジ本体１９４を含むことができる。楔形スレッド１９０は、Ｉ型梁１７８によって遠位に駆動されて、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型梁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型梁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型梁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の部分に係合するように、中央ピン１８４及び下部フット１８６を含むことができる。外科用ステープルカートリッジ３０４が細長いチャネル３０２内に位置付けられると、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型梁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型梁１７８の下部フット１８６は、スロット１８９の長さに沿って細長いチャネル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が遠位に前進されて、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と外科用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型梁１７８は、アンビル３０６とステープルカートリッジ３０４とを離す、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型梁１７８は、近位に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を可能にする。
【0049】
図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の一態様による、２つの図面に及ぶ、図１の外科用器具１０の制御回路７００のブロック図である。図６Ａ及び図６Ｂを主に参照すると、ハンドル組立体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、外科用器具１０の発射システムによって用いられ得る。様々な形態において、モータ７１４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。別の構成では、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、ステッパモータ、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を含む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、ハンドル組立体２００に解除可能に装着された電源組立体７０６によって給電され得る。電源組立体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。特定の状況では、電源組立体７０６の電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源組立体７０６に別個に連結され得るリチウムイオン電池であってよい。
【0050】
シャフト組立体７０４は、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、インターフェースを介して安全コントローラ及び電力管理コントローラ７１６と通信し得るシャフト組立体コントローラ７２２を含み得る。例えば、インターフェースは、シャフト組立体７０４及び電源組立体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と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信を可能にするために、対応するシャフト組立体電気コネクタとの連結係合のための１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の１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を備え得る。インターフェースを介して１つ以上の通信信号を送信して、装着された交換式シャフト組立体７０４の電力要件のうちの１つ以上を電力管理コントローラ７１６に伝達することができる。それに応じて、電力管理コントローラは、取り付けられたシャフト組立体７０４の電力要件に従って、以下により詳細に説明されているように、電源組立体７０６の電池の電力出力を変調し得る。コネクタは、シャフト組立体７０４、及び／又は電源組立体７０６とのハンドル組立体７０２の機械的連結係合後に起動され得るスイッチを備え、それにより、シャフト組立体コントローラ７２２と電力管理コントローラ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、ハンドル組立体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、電力管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ７２２との間の１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、シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、インターフェースは、ハンドル組立体７０２を介して電源管理コントローラ７１６とシャフト組立体コントローラ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プロセッサ又はマルチコアプロセッサであってよい。一態様では、メインコントローラ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（single-cycle serial random access memory、ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、１つ以上のパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）モジュール、１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、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【0054】
電源組立体７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電源管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含み得る。シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、電源管理回路は、シャフト組立体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。電力管理コントローラ７１６は、電源組立体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、電流感知回路７３６は、電池の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ７１６に提供するため、電源組立体７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体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。電力管理コントローラ７１６及び／又はシャフト組立体コントローラ７２２はそれぞれ、多数のソフトウェアモジュールを記憶し得る１つ以上のプロセッサ及び／又はメモリユニットを備え得る。
【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。特定の状況では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ７１６は、出力装置７４２を介して外科用器具２０００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、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ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、電源組立体７０６と統合されてもよい。このような状況下では、シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ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に連結され得る。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を備える。メインコントローラ７１７は、例えば、１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（ＰＣＢＡ）など、任意の好適な回路によって実装され得る。［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、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティングデバイスを含む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信し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブル装置である。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、本明細書に説明されるプロセスのうちの１つ以上を実装するように構成され得る。
【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得る。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、及び／又はディスプレイとは別個に位置してもよい。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得る。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組立体２００（図１及び図３）の制御機器、及び／又は交換式シャフト組立体２００に連結されたエンドエフェクタ３００の１つ以上の制御機器を備える。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、強誘電性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を有する低電力マイクロコントローラを備える。シャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭは、交換式シャフト組立体２００及び／又はシャフトＰＣＢＡに固有の１つ以上のパラメータ、ルーチン、及び／又はプログラムを含む。シャフトＰＣＢＡは、交換式シャフト組立体２００に連結されてもよく、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つ以上のシャフト組立体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／又は他のデータを含む。
【0060】
位置エンコーダセグメント（セグメント６）は、１つ以上の磁気角度回転位置エンコーダを備える。１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、交換式シャフト組立体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に連結され得る。
【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つ以上のＨブリッジ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備えるＨブリッジドライバ及びモータコントローラによって、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も連結されている。モータ電流センサは、モータの引き込み電流を測定するために、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通信している。いくつかの例では、モータ７１４は、モータ電磁干渉（motor 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のモータフラグを制御して、モータ７１４のステータス及び位置をメインコントローラ７１７に示す。メインコントローラ７１７は、パルス幅変調（pulse-width modulation、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る。
【0063】
電力セグメント（セグメント８）は、安全コントローラに連結された電池と、メインコントローラ７１７と、追加の回路セグメントとを備える。電池は、電池コネクタ及び電流センサによってセグメント化回路に連結されている。電流センサは、セグメント化回路の合計引き込み電流を測定するように構成されている。いくつかの例では、１つ以上の電圧変換器が、所定の電圧値を１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）、セグメント化回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具１０のステータス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、緊急離脱ドアのステータスを示すように構成される。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、交換式シャフト組立体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、クランプ解放スイッチ、及びシャフト係合スイッチは、メインコントローラ７１７に連結されている。
【0065】
任意の好適な機械的、電気機械的、又は固体スイッチが、複数のスイッチを任意の組み合わせで実装するために用いられ得る。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動作されるリミットスイッチであってもよい。そ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得る。リミットスイッチは、一組の接点に機械的にリンク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遮断する。リミットスイッチは、それらの頑丈さ、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、物体の有無、物体の通過、物体の位置決め、及び物体の移動の終了を判定することができる。他の実装形態では、スイッチは、とりわけホール効果装置、磁気抵抗（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固体スイッチであってもよい。他の実装形態では、スイッチは、とりわけ光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、金属酸化膜半導体－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、慣性センサが挙げられ得る。
【0066】
図６は、本開示の一態様による、ハンドル組立体７０２と電源組立体７０６との間、及びハンドル組立体７０２と交換式シャフト組立体７０４との間のインターフェースを例示する、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。ハンドル組立体７０２は、メインコントローラ７１７、シャフト組立体コネクタ７２６、及び電源組立体コネクタ７３０を備え得る。電源組立体７０６は、電源組立体コネクタ７３２、電力管理コントローラ７１６を備え得る電力管理回路７３４、電力変調器７３８、及び電流感知回路７３６を含み得る。シャフト組立体コネクタ７３０、７３２は、インターフェース７２７を形成する。交換式シャフト組立体７０４及び電源組立体７０６がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、電力管理回路７３４は、交換式シャフト組立体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。電力管理コントローラ７１６は、電源組立体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、電流感知回路７３６は、電池７０７の電力出力に関するフィードバックを電力管理コントローラ７１６に提供するため、電源組立体７０６の電力出力を監視するように用いられ得、そのため、電力管理コントローラ７１６は、電源組立体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。シャフト組立体７０４は、不揮発性メモリ７２１及びシャフト組立体コネクタ７２８に連結されて、シャフト組立体７０４をハンドル組立体７０２に電気的に連結するシャフトプロセッサ７１９を備える。シャフト組立体コネクタ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／又は電力管理コントローラ７１６は、本明細書に説明されるプロセスのうちの１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、ユーザへのセンサフィードバックに対する出力装置７４２を備え得る。そのような装置は、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、触覚アクチュエータ）を含んでよい。特定の状況下では、出力装置７４２は、ハンドル組立体７０２に含まれ得るディスプレイ７４３を備えてよい。シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ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、シャフト組立体コントローラ７２２及び／又は電力管理コントローラ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、電源組立体７０６と統合されてもよい。交換式シャフト組立体７０４がハンドル組立体７０２に連結されている一方で、出力装置７４２とシャフト組立体コントローラ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）を説明してきたが、本開示は、ここで、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を例示する。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され得る。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、本明細書に説明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コアプロセッサ又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってよい。メモリ回路８０４は、揮発性及び不揮発性の記憶媒体を含むことができる。プロセッサ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を例示する。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され得る。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を含む有限状態マシンを含み得る。
【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を例示する。順序論理回路８２０又は組み合わせ論理回路８２２は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成され得る。回路８２０は、有限状態マシンを含んでもよい。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を含んでもよい。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の入力８２６と関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理回路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、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路８１０及び順序論理回路８２０の組み合わせを含むことができる。
【0071】
態様は、製造物品として実装されてもよい。製造物品は、１つ以上の態様の様々な動作を行うための論理、命令、及び／又はデータを記憶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ため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含んでもよい。
【0072】
図１０は、外科用器具１０（図１～図４）の絶対位置決めシステム１１００の図であり、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配列１１０２を備える制御モータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ配列１１０２は、変位部材１１１１の場所に対応する固有の位置信号を提供する。図２～図４を簡単に参照すると、一態様では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体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可動駆動部材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型梁１７８（図４）を表し、これらは、各々、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型梁１７８、あるいはは変位され得る任意の要素などの、外科用器具１０の任意の可動部材を指すために使用される。一態様では、長手方向可動駆動部材１２０は、発射部材２２０、発射バー１７２、及びＩ型梁１７８に連結される。したがって、絶対位置決めシステム１１００は、実際には、長手方向可動駆動部材１２０の直線変位を追跡することによって、Ｉ型梁１７８の直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材１１１１は、直線変位を測定するために好適な任意のセンサに連結されてもよい。したがって、長手方向可動駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、又はＩ型梁１７８、又は組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結され得る。直線変位センサは、接触式センサ又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、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感知システム、又は固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学感知システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【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可能なシャフト１１１６を含んでもよい。センサ素子１１２６は、センサ１１２６素子の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の構成は、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され得る。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では、変位部材１１１１は、ギヤ減速機組立体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のラック１２２を備える長手方向可動駆動部材１２０を表す。変位部材１１１１は、長手方向可動発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉ型梁１７８、又はそれらの組み合わせを表す。
【0074】
位置センサ１１１２と関連付けられたセンサ素子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に連結されたセンサ素子１１２６の１回転後に、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。センサ配列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回又は２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回以上回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ１１２２ａ～１１２２ｎは、ｎが１より大きい整数であるが、単独で用いられてもよく、又はギヤの減速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の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ１１１２の出力１１２４は、コントローラ１１０４に提供される。センサ配列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、ポテンショメータなどのアナログ回転センサ、アナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
【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、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御などの、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、関節運動システム又はナイフシステムへのギヤボックス及び機械的リンクを有するブラシ付きＤＣモータであってもよい。一態様では、モータドライバ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が、絶対位置決めシステム１１００における使用のために容易に置き換えられ得る。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日出願の米国特許出願第１５／１３０，５９０号、発明の名称「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」に説明されている。
【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精密な制御を提供するようにプログラムされてもよい。コントローラ１１０４は、コントローラ１１０４のソフトウェア内での応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
【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（pulse width modulation、ＰＷＭ）が挙げられる。位置センサ１１１２（単数又は複数）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であってもよい（図５Ａ及び図５Ｂ）。
【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、ブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として具体的に設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ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までの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）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ることができる。
【0081】
センサ配列１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の態様を実装するための一般的なアーキテクチャについて説明してきたが、本開示は、ここで、絶対位置決めシステム１１００のセンサ配列１１０２の一態様について説明するために、図１１～図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ配列１１０２の要素の相対的な位置合わせを示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ配列１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ配列１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２のセンサ要素と、変位部材１１１１のフルストローク毎に１回転する磁石ホルダ１２０４と、ギヤの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、ギヤ減速機組立体８４の対応する駆動ギヤ８６と噛合係合するために、駆動歯のラック１２２を備える長手方向可動駆動部材１２０を表し得る。図１１を参照すると、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などの構造要素が提供されている。位置センサ１２００は、ホール素子などの磁気感知素子を備え、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の磁気感知素子は、１回転にわたって磁石１２０２の絶対角度位置を判定する。
【0082】
センサ配列１１０２は、例えば、磁場の全磁界又はベクトル成分を測定するかどうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両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態様を含んでいる。磁場感知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】
ギヤ組立体は、３：１のギヤ比接続を提供する噛合係合の第１のギヤ１２０８と第２のギヤ１２１０とを備えている。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に示されるような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もまた、シャフト１２１４を中心に回転し、それゆえに、シャフト１２１４を中心に第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１回のフルストロークは、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に連結されているため、磁石ホルダ１２０４は、変位部材１１１１の各フル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と精密に位置合わせされた位置センサ１２００を収容するため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。固定具は、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と嵌合するように提供されている。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用の位置センサ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と連携し、絶対位置決めシステム１１００を提供する。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、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を有している。また、高解像度ＡＤＣ１２３２及びスマート電力管理コントローラ１２３８もまた、チップ上に提供されている。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が提供されている。角度位置、アラームビット、及び磁場情報は、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の上方に位置している（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、電流に直交する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記憶される。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に提供される。
【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には６本の導線が必要とされ、電力用に２本の導線、ホストのコントローラ１１０４とのＳＰＩインターフェース１２３４用に４本の導線１２４０を必要とする。中断をコントローラ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フル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におけるＩＮＴ要求に応答することができる。角度値がコントローラ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「角度読み取り」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が角度値の読み取りを完了すると、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（～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、複数回の角度測定を必要とし、その結果、電源投入時間がより長くなり、低電力用途には望ましくないので、このオンチップフィルタリングは実装されない。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型梁２５１４の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及び細長いチャネル２５０３を備え、ステープルカートリッジ２５１８が、細長いチャネル２５０３内に位置付けられている。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を含むＩ型梁２５１４は、発射バー２５２０の遠位部分に例示されている。楔形スレッド２５１３は、ステープルカートリッジ２５１８内に位置付けられている。Ｉ型梁２５１４が遠位に並進すると、切断縁部２５０９は、アンビル２５１６とステープルカートリッジ２５１８との間に位置付けられた組織２５２６に接触し、それを切断し得る。また、Ｉ型梁２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位に押し、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内に上昇させられて、ステープル２５０５を、組織を通って、ステープル２５０５を形状決めするアンビル２５１６内に画定されたポケット２５０７内へ前進させ得る。
【0090】
例示的なＩ型梁２５１４の発射ストロークは、エンドエフェクタ２５０２と位置合わせされたチャート２５２９によって例示される。例示的な組織２５２６もまた、エンドエフェクタ２５０２と整列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を含み得る。Ｉ型梁２５１４の発射ストロークの間、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７からストローク終了位置２５２８まで遠位に前進し得る。Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５２７の１つの例示的な場所で示されている。Ｉ型梁２５１４の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を例示する。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は、遠位に前進し始め得る。第１の発射ストローク領域２５１７では、Ｉ型梁２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、それを遠位に移動させ始め得る。しかしながら、第１の領域にある間、切断縁部２５０９は、組織に接触しない場合があり、楔形スレッド２５１３は、ステープルドライバ２５１１に接触しない場合がある。静止摩擦が克服された後、第１の領域２５１７内のＩ型梁２５１４を駆動する力は、実質的に一定であり得る。
【0091】
第２の発射部材ストローク領域２５１９では、切断縁部２５０９は、組織２５２６に接触して切断し始め得る。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に接触し始め得る。Ｉ型梁２５１４を駆動する力は、上昇し始め得る。図示のように、最初に遭遇する組織は、アンビル２５１６がステープルカートリッジ２５１８に対して枢動する方法を理由に、圧縮され得る、及び／又はより薄くなり得る。第３の発射部材ストローク領域２５２１では、切断縁部２５０９は、組織２５２６と連続的に接触及び切断し得、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型梁２５１４を駆動する力は、第３の領域２５２１内で一定であり得る。第４の発射ストローク領域２５２３によって、Ｉ型梁２５１４を駆動する力は、低下し始め得る。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の枢動点により近い組織よりも圧縮されない場合があり、切断するために少ない力を必要とする。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、組織２５２６の端に到達し得る。Ｉ型梁２５１４が第５の領域２５２５に到達すると、組織２５２６は、完全に切断され得る。楔形スレッド２５１３は、組織の端部又はその近くで１つ以上のステープルドライバ２５１１に接触し得る。Ｉ型梁２５１４を第５の領域２５２５を通して前進させる力は、低減され得、いくつかの例では、第１の領域２５１７内のＩ型梁２５１４を駆動する力と同様であり得る。発射部材のストロークの完了時、Ｉ型梁２５１４は、ストローク終了位置２５２８に到達し得る。図１８の発射部材のストローク領域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、エンドエフェクタの長手方向軸２５１５に沿った異なる位置で開始してもよい。
【0092】
上で議論したように、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）のハンドル組立体内に位置付けられた電気モータ１１２２を利用することで、Ｉ型梁２５１４を含めて、シャフト組立体の発射システムを、シャフト組立体のエンドエフェクタ２５０２に対して前進及び／又は後退させることができる。Ｉ型梁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られ得る。制御回路１１０４は、Ｉ型梁２５１４の速度を制御するように構成され得る。コントローラ１１０４は、例えば、電圧及び／若しくは電流などの、電気モータ１１２２に供給される電源の様々なパラメータ、並びに／又は電気モータ１１２２の他の動作パラメータ若しくは外部影響に基づいて、Ｉ型梁２５１４の速度を予測するように構成され得る。コントローラ１１０４は、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型梁２５１４の現在の速度を予測するように構成され得る。コントローラ１１０４は、本明細書に説明される絶対位置決めセンサシステムを利用して、Ｉ型梁２５１４の速度を感知するように構成され得る。コントローラは、Ｉ型梁２５１４の予測速度と、Ｉ型梁２５１４の感知速度とを比較して、電気モータ１１２２への電力が、Ｉ型梁２５１４の速度を増加させるために増加させるべきか、かつ／又はＩ型梁２５１４の速度を低下させるために減少させるべきかを判定するように構成され得る。米国特許第８，２１０，４１１号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ－ＤＲＩＶＥＮ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」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、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0093】
Ｉ型梁２５１４に作用する力は、様々な技術を使用して判定され得る。Ｉ型梁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得、モータ２５０４の電流は、遠位に前進するときのＩ型梁２５１４が受ける負荷に基づく。Ｉ型梁２５１４の力は、駆動部材１２０（図２）、発射部材２２０（図２）、Ｉ型梁２５１４（Ｉ型梁１７８、図２０）、発射バー１７２（図２）上、及び／又は切断縁部２５０９の近位端上に歪みゲージを位置付けることによって判定され得る。Ｉ型梁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される速度で移動するＩ型梁２５１４の実際の位置を監視し、経過期間Ｔ１の終了時のモータ２５０４の現在の設定速度に基づいてＩ型梁２５１４の予期される位置に対してＩ型梁２５１４の実際の位置を比較することによって、判定され得る。したがって、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予期される位置未満である場合、Ｉ型梁２５１４上の力は、公称力よりも大きい。逆に、Ｉ型梁２５１４の実際の位置が、Ｉ型梁２５１４の予期される位置を超過する場合、Ｉ型梁２５１４上の力は、公称力よりも小さい。Ｉ型梁２５１４の実際の位置と予期される位置との間の差は、公称力からのＩ型梁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に説明されており、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のブロック図を例示する。一態様では、外科用器具２５００は、Ｉ型梁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、Ｉ型梁２５１４（鋭い切断縁部２５０９を含む）、及び着脱可能なステープルカートリッジ２５１８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型梁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説明されるように構成され得る。
【0095】
Ｉ型梁２５１４などの直線変位部材１１１１の位置、移動、変位、及び／又は並進は、図１０～図１２に示され、かつ図１４の位置センサ２５３４として表されるように、絶対位置決めシステム１１００、センサ配列１１０２、及び位置センサ１２００によって測定され得る。Ｉ型梁２５１４が長手方向可動駆動部材１２０に連結されているため、Ｉ型梁２５１４の位置は、位置センサ２５３４を用いる長手方向可動駆動部材１２０の位置を測定することによって判定され得る。したがって、以下の説明では、Ｉ型梁２５１４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に説明される位置センサ２５３４によって達成され得る。図５Ａ及び図５Ｂに説明された制御回路７００などの制御回路２５１０は、図１０～図１２に関連して説明されたように、Ｉ型梁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得る。いくつかの例では、制御回路２５１０は、１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、説明される方法で変位部材、例えば、Ｉ型梁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型梁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型梁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、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【0096】
制御回路２５１０は、モータ設定点信号２５２２を生成してもよい。モータ設定点信号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、本明細書で説明するように、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）電気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つ以上の固定子巻線に提供されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、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、エネルギ源２５１２から電力を受け取ることができる。エネルギ源２５１２は、電池、スーパーコンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギ源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型梁２５１４に機械的に連結され得る。伝達装置２５０６は、モータ２５０４をＩ型梁２５１４に連結するための１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型梁２５１４の位置を感知し得る。位置センサ２５３４は、Ｉ型梁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型梁２５１４が遠位及び近位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型梁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型梁２５１４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステッパモータである場合、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型梁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上に位置付けられ、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、磁場センサ、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、光センサ、及び／又はエンドエフェクタ２５０２の１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つ以上のセンサを含んでもよい。
【0099】
１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、歪みの大きさに伴って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の厚さ及び／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つ以上のセンサ２５３８は、閉鎖管２６０（図３）によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管２６０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付けられて、閉鎖駆動システム３０によってアンビル２５１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ２５３８は、図５Ａ及び図５Ｂに説明されるように、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。プロセッサ２５１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して、分析時間ベースの情報を提供し、アンビル２５１６に適用さ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型梁２５１４を前進させるために必要な力は、モータ２５０４によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路２５１０に提供される。
【0102】
図１～図１４に関連して本明細書で開示される器具の物理的性質を用いて、かつ図１４を参照すると、コントローラ２５１０が、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ２５０２内のＩ型梁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リンク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型梁２５１４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフト組立体の、例えば、変位部材及び関節ドライバ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、及び物理的システム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。そのような外部影響は、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、物理的システムの動作を物理的システム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、例示的な態様が、適用又は使用において、添付の図面及び明細書で例示される部品の構造及び構成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、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実装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】
様々な例示的な態様が、モータ駆動式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に、アンビル２５１６の反対側に位置付けら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、本明細書に説明されるように、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。変位部材が遠位に並進すると、遠位端に位置付けられた切断要素を備えるＩ型梁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】
様々な例で、外科用器具２５００は、１つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Ｉ型梁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、変位部材をより高速度で、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】
いくつかの例では、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、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装してもよい。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プロットする図２５８０を例示する。図２５８０は、２つの軸を含む。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型梁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で初期モータ設定値を提供し始め得る。変位部材ストロークの開ループ部分は、ｔ０～ｔ１で経過し得る初期期間である。
【0109】
第１の例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との間に位置付けら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の初期期間中、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９４まで横断し得る。制御回路２５１０は、位置２５９４が、ｔ１（例えば、閉ループ部分内）の後の例２５９２の傾きによって示される、選択された一定速度（Ｖｓｌｏｗ）でＩ型梁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得る。制御回路２５１０は、Ｉ型梁２５１４の位置を監視し、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型梁２５１４を速度Ｖｓｌｏｗに駆動し得る。第２の例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との間に位置付けられたときの外科用器具２５００の応答を示す。
【0110】
ｔ０～ｔ１の初期期間（例えば、開ループ期間）中、Ｉ型梁２５１４は、ストローク開始位置２５８６から位置２５９６まで横断し得る。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得る。例２５９０の組織は、例２５９２の組織よりも薄いため、Ｉ型梁２５１４の運動により小さい抵抗を提供し得る。その結果、Ｉ型梁２５１４は、初期期間中に、ストロークのうちのより大きい部分を横断し得る。また、いくつかの例では、より薄い組織（例えば、初期期間中に変位部材ストロークのうちのより大きい部分が横断される）は、初期期間後のより高速な変位部材速度に対応し得る。
【0111】
本開示は、ここで、様々な状態に基づいてモータ速度を制御するための閉ループフィードバックシステムに移る。一態様では、電池状態に基づいてモータ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の論理フロー図が、提供される。別の態様では、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ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の論理フロー図が提供される。別の態様では、手動モードにある間にモータ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の論理フロー図が、提供される。別の態様では、正常発射サイクルの中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルおける強制一時停止を実装するための制御プログラム又は論理構成のプロセスの論理フロー図が提供される。別の態様では、正常発射中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成のプロセスの論理フロー図が、提供される。別の態様では、手動モードにおける正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成のプロセスの論理フロー図が提供される。別の態様では、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、ユーザが発射トリガを解放するまで発射サイクルを一時停止するための制御プログラム又は論理構成を図示するプロセスの論理フロー図が、提供される。別の態様では、速度間における移行中にモータ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の論理フロー図が提供される。これらの態様は、図１６～図２３を参照して以下により詳細に説明される。
【0112】
モータ失速状態は、モータの回転出力がゼロに低下するときである。失速トルクは、出力回転速度がゼロであるときにモータによって生成されるトルクである。失速トルクはまた、モータの出力回転速度をゼロにする、即ち、失速させるトルク負荷を意味し得る。失速は、モータが回転を停止するときの状態である。この状態は、負荷トルクがモータシャフトトルクよりも大きいとき、即ち、トルク状態を破壊するときに生じる。この状態では、モータは、最大電流を引き出すが、モータシャフトは、回転しない。この電流は、失速電流と呼ばれる。電気モータは、失速時にトルクの提供を継続する。しかしながら、失速した状態のままの電気モータは、電流がこれらの状態において最大であるため、過熱し易く、損傷の可能性がある。電気モータが損傷を引き起こさずに失速されるときに長期的に生成し得る最大トルクは、最大連続失速トルクと呼ばれる。
【0113】
図１４を参照すると、モータ失速状態は、様々な技術を使用して検出され得る。一態様では、モータ失速は、モータ２５０４に対するエネルギ源２５１２を監視することによって検出され得る。電圧が所定の閾値未満に低下した場合、それは、モータ失速状態を示し得る。別の態様では、モータ失速状態は、電流センサ２５３６によってモータ２５０４を通る電流を監視することによって検出され得る。電流センサ２５３６によって感知された電流が、所定の閾値を超えて、失速電流よりも大きい値まで上昇した場合、モータ２５０４は、失速した、又は失速している可能性がある。別の態様では、電流センサ２５３６は、モータ２５０４の接地脚と直列に配置され得る。別の態様では、モータ失速状態は、位置センサ２５３４によって監視される、Ｉ型梁２５１４などの変位部材の実際の変位に対して、モータ２５０４に印加される電流を監視することによって検出され得る。モータ電流が予期されるよりも大きく、失速電流の近傍である又はそれよりも大きく、かつ実際の速度がコマンド速度よりも低い場合、モータは、失速した、又は失速している可能性がある。モータ２５０４は、モータ失速状態が時宜的に補正されない場合、過熱による損傷を被る場合がある。
【0114】
したがって、ここで図１６を参照すると、本開示の一態様による、電池状態に基づいてモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１５００の論理フロー図が例示されている。同様に図１～図１５、特に図１４を参照すると、一態様では、制御回路２５１０は、電池能力を評価し、このフィードバックに基づいて変位部材（例えば、駆動部材１２０、発射部材２２０、発射バー１７２、Ｉ型梁２５１４など）の発射速度を調節するために、外科用器具２５００が装填されたときの発射サイクルの一部分の間の電池の電圧を判定するために、エネルギ源２５１２を調べるように構成される。上述のように、変位部材の発射速度は、様々なフィードバック状態に基づいて制御回路２５１０によって制御される。制御回路２５１０は、変位部材の新しい速度を判定し、モータ設定点２５２２をモータ制御２５０８に適用し、次いで、モータ駆動信号２５２４をモータ２５０４に適用する。モータ２５０４の設定速度又はコマンド速度は、伝達装置２５０６に適用される。変位部材の実際の速度は、位置センサ２５３４、エネルギ源２５１２、電流センサ２５３６、タイマー／カウンタ２５３１、又はセンサ２５３８からの単独又は組み合わせのフィードバックに基づいて判定される。上述のように、変位部材の実際の速度に影響を及ぼし得る因子としては、組織の厚さ、組織、種類、又はシステム状態などの外部影響が挙げられる。電池過熱状態などの電池状態の判定は、発射速度を制御回路２５１０に通知する。一例として、制御回路２５１０は、最初の０．０８０インチ～０．１２インチ（２ミリメートル～３ミリメートル）の間、及び一例では、変位部材の移動の０．０９インチ（２．２８６ミリメートル）の間に（例えば、システムが装填されたとき）、電池内の／そこを通る、電圧、内部抵抗及び／又は電流を測定する。１２Ｖ電池の電圧Ｖｂが９Ｖ未満である場合、電池の内部抵抗Ｒｂが閾値を上回る場合、又は電流Ｉｂが閾値を下回る場合、電池が過熱状態にある可能性が高い。制御回路２５１０は、発射サイクル全体に対して、発射速度を最も低速の設定値に即座に設定する。
【0115】
ここで図１４及び図１６を参照すると、プロセス１１５００によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１５０２）、初期発射段階の間（例えば、位置センサ２５３４によって判定される最初の０．０９０インチの移動の間）、エネルギ源２５１２を連続的にサンプリングする（１１５０４）。サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較する（１１５０６）。一例では、１２Ｖエネルギ源２５１２について、閾値は、９Ｖに設定される。閾値は、システム電圧要件に適応するように調節され得る。サンプリングされた電圧が閾値電圧以上である場合、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、サンプリングされた電圧が閾値電圧未満になるまで発射サイクルを継続し（１１５０８）、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）などのステータスインジケータを介して弱い電池状態を通信する（１１５１０）。ステータスインジケータは、とりわけ、ＬＥＤ、ディスプレイ、ブザーとすることができる。弱い電池ステータスを通信すると（１１５１０）、制御回路２５１０は、外科用器具２５００装置が自動モードにあるかどうかを判定する（１１５１２）。外科用器具２５００が自動モードにある場合、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、外科用器具２５００を手動モードに転換し（１１５１４）、モータ２５０４のコマンド速度を低速に低下させる（１１５１６）。外科用器具２５００が自動モードにない場合、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、モータ２５０４のコマンド速度を低速に低下させる（１１５１６）。いくつかの態様では、低速コマンド速度は、１０ミリメートル／秒未満であってもよく、いくつかの態様では、５ミリメートル／秒未満であってもよい。
【0116】
図１７は、本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１５２０の論理フロー図である。一般に、モータが正常発射サイクル中に失速した場合、プロセス１１５２０は、モータを、発射サイクルの残りに対して最も低速のモードで強制的に動作させる。したがって、モータが失速すると、残りのストロークは、低速で実行される。
【0117】
ここで図１４及び図１７を参照すると、プロセス１１５２０によると、制御回路２５１０は、１２ミリメートル／秒などの中速コマンド速度で変位部材の発射サイクルを開始する（１１５２２）。発射サイクル中、制御回路２５１０は、モータ失速状態を確認し（１１５２４）、モータが失速されていないと判定した場合（１１５２６）、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、モータ２５０４が失速するまで発射サイクルを継続する（１１５３２）。制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、コマンド速度を低速に低下させると（１１５２８）、警告光又はディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）などの他のインジケータによってステータスを示す（１１５３０）。コマンド速度を低速に低下させると（１１５２８）、制御回路２５１０は、モータ２５０４が失速する、又は変位部材がストローク終了に到達するまで、発射サイクルを継続し（１１５３２）、失速を確認する（１１５２４）。上述のように、低速コマンドモータ速度は、１０ミリメートル／秒未満であってもよく、いくつかの態様では、５ミリメートル／秒未満であってもよい。この例では、コマンド速度は、９ミリメートル／秒に設定される。
【0118】
図１８は、本開示の一態様による、手動モードにある間にモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１５４０の論理フロー図である。一般に、外科用器具２５００が手動モードにある間、モータは、失速するリスクがあり、制御回路は、警告を表示する。モータのコマンド速度がユーザによって一時停止又は低下されない場合、装置は、発射サイクルの残りについて、自動的に低速に入ることになる。したがって、外科用器具が手動モードにあり、かつ失速のリスクが制御回路によって検出される一方で、ユーザは、モータ失速を回避するためにコマンド速度を手動で調節する機会を与えられる。
【0119】
ここで図１４及び図１８を参照すると、プロセス１１５４０に従って、制御回路２５１０は、ユーザから要求を受信すると、手動モードを選択し（１１５４２）、変位部材の発射サイクルを開始する（１１５４４）。発射サイクル中、制御回路２５１０は、モータ失速を確認し（１１５４６）、制御回路２５１０が低速を検出しなかった（１１５４８）、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、低速が検出されるまで（１１５４８）、発射サイクルを継続する（１１５５０）。低速が検出されたとき（１１５４８）、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、制御回路は、ディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）、警告光、及びモータ速度を手動で低下させるためのある程度の時間をユーザに提供するようにカウントダウンタイマーを表示することによって、低速ステータスを示す（１１５５２）。この期間は、例えば、数秒～最大１０秒とすることができる。カウントダウンタイマーがタイムアウトした後、制御回路２５１０は、ユーザが、モータ２５０４の速度を手動で調節する、又はモータ２５０４を一時停止させるように選択したかどうかを判定する（１１５５４）。ユーザが、モータ２５０４の速度を手動で調節する、又はモータ２５０４を一時停止するように選択した場合、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、低速を検出し（１１５４８）、プロセス１１５４０は、ユーザがモータ２５０４の速度を手動で調節しない、又はモータ２５０４を一時停止させないことを選択するまで継続する。その時点で、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、モータ２５０４の速度を低速に低下させ（１１５５６）、発射サイクルを継続する。プロセスは、変位部材がストローク終了に到達するまで継続する。上述のように、低速コマンドモータ速度は、１０ミリメートル／秒未満であってもよく、いくつかの態様では、５ミリメートル／秒未満であってもよい。この例では、コマンド速度は、９ミリメートル／秒に低下される（１１５５６）。
【0120】
図１９は、本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルにおける強制一時停止を実装するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１５６０の論理フロー図である。一般に、モータが正常発射サイクル中に失速すると、制御回路は、モータを停止させ、発射サイクルでの一時停止を矯正する。一時停止の持続時間は、失速時のモータのコマンド速度に依存する。例えば、より高速のモータ速度は、より長い一時停止を必要とし得る。したがって、モータが失速した場合、制御回路は、モータを停止させ、モータが失速時と同じ速度で再開できるようになるまで、一時停止を強制する。
【0121】
ここで図１４及び図１９を参照すると、プロセス１１５６０によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１５６２）、モータの現在の速度（例えば、低速：０＜Ｖ＜１０ミリメートル／秒、中速：１０ミリメートル／秒≦Ｖ≦１２．５ミリメートル／秒、高速：１２．５ミリメートル／秒＜Ｖ＜１５ミリメートル／秒）を記憶し（１１５６４）、モータ失速状態を確認する（１１５６６）。制御回路２５１０は、次いで、モータ２５０４が失速したかどうかを判定する（１１５６８）。モータ２５０４が失速した場合、制御回路は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、発射サイクルを継続し（１１５７０）、モータ２５０４が失速するまでモータ失速状態を確認する（１１５６６）。制御回路２５１０は、次いで、はいの分岐に沿って進み、３つの状態を評価する。第１の評価は、モータ２５０４の前の速度が高速であったかどうかを判定し（１１５７２）、高速であった場合、制御回路２５１０は、２秒以上５秒以下の遅延を設定し（１１５７４）、記憶された速度で発射サイクルを継続する（１１５７６）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、外科用器具２５００のステータスを示す（１１５７８）。第２の評価は、モータ２５０４の前の速度が中速であったかどうかを判定し（１１５８０）、中速であった場合、制御回路２５１０は、１秒以上２秒未満の遅延を設定し（１１５８２）、記憶された速度で発射サイクルを継続する（１１５８４）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、ステータスを示す（１１５８６）。第３の評価は、モータ２５０４の前の速度が低速であったかどうかを判定し（１１５８８）、低速であった場合、制御回路２５１０は、０～１秒の遅延、好ましくは、０～０．２５秒の遅延を設定し（１１５９０）、記憶された速度で発射サイクルを継続する（１１５９２）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、ステータスを示す（１１５９４）。プロセス１１５６０は、変位部材がストローク終了に到達するまで継続する。
【0122】
図２０は、本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１６００の論理フロー図である。一般に、モータが正常発射サイクル中に失速したとき、モータの速度は、発射サイクルが再開されると、現在のモータ速度の１レベル下に低下される。モータ速度が既に最も低速である場合、最も低速で発射サイクルを再開する前に、所定の持続時間の強制一時停止が必要とされる。したがって、モータが失速した場合、制御回路は、モータ速度を、記憶された速度の１レベル下に減速させる。
【0123】
ここで図１４及び図２０を参照すると、プロセス１１６００によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１６０２）、モータの現在の速度（例えば、低速：Ｖ＜１０ミリメートル／秒、中速：１０ミリメートル／秒≦Ｖ≦１２．５ミリメートル／秒、高速：Ｖ＞１２．５ミリメートル／秒）を記憶し（１１６０４）、モータ失速状態を確認する（１１６０６）。制御回路２５１０は、次いで、モータ２５０４が失速したかどうかを判定する（１１６０８）。モータ２５０４が失速した場合、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、発射サイクルを継続し（１１６１０）、モータ２５０４が失速するまでモータ失速状態を確認する（１１６０６）。制御回路２５１０は、次いで、はいの分岐に沿って進み、３つの状態を評価する。第１の評価は、モータ２５０４の前の速度が高速であったかどうかを判定し（１１６１２）、高速であった場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４の速度を中速に自動調節し（１１６１４）、新しい中速で発射サイクルを再開する（１１６０２）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、外科用器具２５００のステータスを示す（１１６１６）。第２の評価は、モータ２５０４の前の速度が中速であったかどうかを判定し（１１６１８）、中速であった場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４の速度を低速に自動調節し（１１６２０）、新しい低速で発射サイクルを再開する（１１６０２）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、ステータスを示す（１１６２２）。第３の評価は、モータ２５０４の前の速度が低速であったかどうかを判定し（１１６２４）、低速場合、制御回路２５１０は、所定の持続時間の一時停止を強制する（１１６２６）。所定の一時停止後、制御回路２５１０は、低速で発射サイクルを再開する（１１６０２）。同時に、制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３などの他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、ステータスを示す（１１６２８）。プロセス１１６００は、変位部材がストローク終了に到達するまで継続する。
【0124】
図２１は、本開示の一態様による、手動モードにおける正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、発射サイクルが再開されると、速度を１レベル低下させるための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１６３０の論理フロー図である。一般に、モータが、手動モードにある間に正常発射サイクル中に失速したとき、制御回路は、発射サイクルが再開されると、モータの速度を１レベル低下させる。既に最も低速であった場合、制御回路は、最も低速で発射サイクルを再開する前に、所定の持続時間の一時停止を強制する。ユーザは、失速が発生した速度よりも遅い速度のみを発射サイクルの残りに対して選択することができる。したがって、モータが手動モードにある間に失速した場合、制御回路は、モータの速度を１レベル低下させ、前のより高速のモータ速度を締め出す。
【0125】
ここで図１４及び図２１を参照すると、プロセス１１６３０によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１６３２）、モータの現在の速度（例えば、低速：Ｖ＜１０ミリメートル／秒、中速：１０ミリメートル／秒≦Ｖ≦１２．５ミリメートル／秒、高速：Ｖ＞１２．５ミリメートル／秒）を記憶し（１１６３４）、モータ失速状態を確認する（１１６３６）。制御回路２５１０は、次いで、モータ２５０４が失速したかどうかを判定する（１１６３８）。モータ２５０４が失速した場合、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、制御回路２５１０は、発射サイクルを継続し（１１６４０）、モータ２５０４が失速するまでモータ失速状態を確認する（１１６３６）。制御回路２５１０は、次いで、はいの分岐に沿って進み、３つの状態を評価する。第１の評価は、モータ２５０４の前の速度が高速であったかどうかを判定し（１１６４２）、高速であった場合、制御回路２５１０は、速度を中速に低下させ（１１６４４）、高速を無効化、抑制、又は阻止する。制御回路２５１０は、高速を阻止しながら、新しい中速で発射サイクルを再開する（１１６３２）。制御回路２５１０は、他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによって、外科用器具２５００のステータスを示し得る。第２の評価は、モータ２５０４の前の速度が中速であったかどうかを判定し（１１６４６）、中速であった場合、制御回路２５１０は、モータ２５０４の速度を低速に低下させ（１１６４８）、中速及び高速を無効化、抑制、又は阻止する。制御回路２５１０は、中速及び高速を阻止しながら、新しい低速で発射サイクルを再開する（１１６３２）。制御回路２５１０は、他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによってステータスを示し得る。第３の評価は、モータ２５０４の前の速度が低速であったかどうかを判定し（１１６５０）、真である場合、制御回路２５１０は、所定の持続時間の一時停止を強制する（１１６５２）。所定の一時停止後、制御回路２５１０は、モータ失速が発生した低速よりも遅い速度で、発射サイクルの残りに対して発射サイクルを再開する（１１６３２）。同時に、制御回路２５１０は、他のフィードバック技術の中でも、警告光を表示する又は示すことによってステータスを示す（１１６２８）。プロセス１１６００は、変位部材がストローク終了に到達するまで継続する。
【0126】
図２２は、本開示の一態様による、正常発射サイクル中の失速した状態に基づいてモータ速度を制御し、ユーザが発射トリガを解放するまで発射サイクルを一時停止するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１６６０の論理フロー図である。一般に、モータが正常発射サイクル中に失速したとき、制御回路は、ユーザ（例えば、外科医）がトリガを解放するまで一時停止させる。発射サイクルが再開されると、制御回路は、モータ失速が発生した同一コマンド速度で再開する。
【0127】
ここで図１４及び図２２を参照すると、プロセス１１６６０によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１６２２）、モータ失速を確認する（１１６６４）。モータが失速されていない場合（１１６６６）、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、モータ２５０４が失速するまでモータ失速を確認する（１１６６４）。モータ失速が存在する場合、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、モータ２５０４を一時停止させ（１１６６８）、発射サイクルを停止させる。制御回路２５１０は、ディスプレイ４３、７４３（図２、図５Ｂ、図６）上のモータ失速状態のステータス及び警告を示し、ユーザ（例えば、外科医）にトリガを解放するように指示する（１１６７４）。制御回路２５１０は、次いで、トリガが解放されたかどうかを判定し（１１６７２）、トリガが解放されるまで、いいえの分岐に沿って進む。制御回路２５１０は、次いで、はいの分岐に沿って進み、モータ２５０４が失速する、又は変位部材がストローク終了に到達するまで、発射サイクルを継続する（１１６７０）。
【0128】
図２３は、本開示の一態様による、速度間における移行中にモータ速度を制御するための制御プログラム又は論理構成を図示する、プロセス１１６８０の論理フロー図である。一般に、時間、距離、又は速度に基づく制御スキームの間、１つの速度から別の速度への移行は、次の比較の目標値に影響を与える可能性が高い。主にコマンド速度の変化に起因してトリガされる一定速度の変化を回避するために、最新の速度変化の直後のゾーンは、考慮から除外される。一態様では、戻り速度は、常に最高速度である。
【0129】
ここで図１４及び図２３を参照すると、プロセス１１６８０によると、制御回路２５１０は、変位部材の発射サイクルを開始し（１１６８２）、変位部材が速度の変化の比較のために目標に到達するまで、位置センサ２５３４に基づいて変位部材の位置を監視する（１１６８４）。変位部材が目標比較位置に到達すると、制御回路２５１０は、前のゾーンが速度の変化を開始したかどうかを判定する（１１６８６）。前のゾーンが速度の変化を開始した場合、制御回路２５１０は、はいの分岐に沿って進み、現在のコマンド速度で発射を継続し（１１６８８）、変位部材が比較のために目標に到達したかどうかを監視する（１１６８４）。このプロセスは、前のゾーンが速度の変化を開始しなかったと制御回路２５１０が判定する（１１６８６）まで継続する。制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、変位部材の予期される速度値を変位部材の実際の速度値と比較する（１１６９０）。制御回路２５１０は、比較１１６９０の結果に基づいて、次のゾーンのモータ２５０４の新しいコマンド速度を設定する（１１６９２）。モータ２５０４の新しいコマンド速度を設定した後（１１６９２）、制御回路は、変位部材が最終ゾーンに位置するかどうかを判定する（１１６９４）。変位部材が最終ゾーンに位置していない場合、制御回路２５１０は、いいえの分岐に沿って進み、新しいコマンド速度での発射を継続し、このプロセスは、変位部材が最終ゾーン内に位置するまで継続する。この時点で、制御回路２５１４は、変位部材がストローク終了に到達するまで発射を継続する（１１６９６）。そうでなければ、制御回路２５１０は、現在のコマンド速度で変位部材の発射を継続する（１１６８８）。
【0130】
本明細書に説明される機能又はプロセス１１５００、１１５２０、１１５４０、１１５６０、１１６００、１１６３０、１１６６０、１１６８０は、図５及び図６に関連して説明された制御回路７００、図７～図９に説明された回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に関連して説明されたマイクロコントローラ１１０４、及び／又は図１４に説明された制御回路２５１０などの、本明細書に説明された処理回路のいずれかによって実行され得る。
【0131】
モータ式外科用器具の態様は、本明細書に開示される具体的な詳細を伴わずに実施されてもよい。いくつかの態様は、詳細ではなくブロック図として示されている。本開示の一部は、コンピュータメモリに記憶されたデータに対して動作する命令に関して提示され得る。アルゴリズムとは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、記憶、伝達、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をとることができる物理量の操作を指す。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字と称され得る。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、またこれらの量に適用される好都合な標識であるに過ぎない。
【0132】
概して、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる、本明細書で説明される態様を、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。結果として、「電気回路」は、少なくとも１つの個々の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムで構成された汎用コンピューティングデバイス（例えば、汎用コンピュータ、又は、本明細書で説明したプロセス及び／若しくはデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されたプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成する（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）電気回路、及び／又は、通信デバイス（例えばモデム、通信スイッチ、又は光学電気機器）を形成する電気回路を含む。これらの態様は、アナログ形態若しくはデジタル形態、又はそれらの組み合わせで実装されてもよい。
【0133】
上記の説明は、１つ以上の機能及び／又は動作を含み得る、ブロック図、フローチャート、及び／又は例を使用することによって、装置及び／又はプロセスの態様を明らかにしてきた。そのようなブロック図、フローチャート、又は例内の各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの実質的に任意の組み合わせによって、個々に及び／又は集合的に実装され得る。一態様では、本明細書に説明される主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array、ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、プログラマブル論理装置（Programmable Logic Device、ＰＬＤ）、回路、レジスタ及び／若しくはソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理並びに／若しくはハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせ、論理ゲート、又は他の統合形式を介して実装され得る。本明細書で開示される形態のいくつかの態様は、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台又は２台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは、それらの実質的に任意の組み合わせとして、集積回路において等価に実装することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれる。
【0134】
開示される主題の機構は、多様な形態のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に説明される主題の例示的な態様は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず当てはまる。信号搬送媒体の例としては、記録可能型の媒体、例えば、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（Compact Disc、ＣＤ）、デジタルビデオディスク（Digital Video Disk、ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなど、並びに伝送型の媒体、例えば、デジタル及び／又はアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信論理、受信論理など）が挙げられる。
【0135】
これらの態様の上述の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。これらの態様は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、態様を修正形態と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され説明されるものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【0136】
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。
【0137】
実施例１．外科用器具であって、複数の予め画定されたゾーンにわた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、エネルギ源と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータとエネルギ源及び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、位置センサは、変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、制御回路は、エネルギ源に対する所定の電気負荷で変位部材の発射を開始することであって、所定の電気負荷は、モータに印加されて、変位部材を作動させる、開始することと、位置センサを介して変位部材の位置を監視することと、変位部材の移動の第１の間隔中にエネルギ源の電圧を連続的にサンプリングすることと、サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較することと、サンプリングされた電圧が閾値電圧以上であるときに、第１の速度での変位の発射を継続すること、又はサンプリングされた電圧が閾値電圧未満であるときに、第１の速度を調節することと、を行うように構成されている、外科用器具。
【0138】
実施例２．サンプリングされた電圧が閾値電圧未満であるときに、制御回路は、外科用器具が自動モードにあるか手動モードにあるかを判定するように更に構成されている、実施例１に記載の外科用器具。
【0139】
実施例３．外科用器具が自動モードにあるときに、制御回路は、外科用器具の動作を手動モードに転換するように更に構成されている、実施例２に記載の外科用器具。
【0140】
実施例４．制御回路は、コマンド速度を第２の速度に低下させるように更に構成されており、第２の速度は、第１の速度よりも遅い、実施例３に記載の外科用器具。
【0141】
実施例５．第２の速度は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満である、実施例４に記載の外科用器具。
【0142】
実施例６．第１の間隔は、２ｍｍ～３ｍｍである、実施例１～実施例５に記載の外科用器具。
【0143】
実施例７．制御回路は、サンプリングされた電圧が閾値電圧未満であるときに、エネルギ源のステータスを通信するように構成されている、実施例１～実施例６に記載の外科用器具。
【0144】
実施例８．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、シャフトを含み、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータと、モータに連結された制御回路と、を備え、制御回路は、第１の速度に設定されたコマンド速度での変位部材の発射を開始することであって、コマンド速度は、モータに適用された速度である、開始することと、モータ失速状態を確認することと、モータが失速されていないときに、第１の速度での変位の発射を継続すること、又はコマンド速度を第２の速度に低下させることであって、第２の速度は、第１の速度よりも遅い、低下させることと、を行うように構成されている、外科用器具。
【0145】
実施例９．第１の速度は、１０ミリメートル／秒～１２ミリメートル／秒であり、第２の速度は、９ミリメートル／秒未満である、実施例８に記載の外科用器具。
【0146】
実施例１０．制御回路は、モータ失速警告を示すように構成されている、実施例８及び実施例９に記載の外科用器具。
【0147】
実施例１１．制御回路は、受信された入力に基づいて、外科用器具を手動モードに設定することと低速のモータ速度状態を検出することと、所定の期間にわたって、低速のモータ速度状態を示すことと、手動コマンド速度調節又は一時停止を監視することと、手動コマンド速度調節又は一時停止が検出されないときに、コマンド速度を低下させることと、を行うように構成されている、実施例１０に記載の外科用器具。
【0148】
実施例１２．制御回路は、現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、高速は中速よりも速く、中速は低速よりも速く、モータ失速状態が検出されたときに、制御回路は、記憶されたコマンド速度が高速であるときに、第１の遅延の間、モータを一時停止させ、高速での変位部材の発射を継続すること、記憶されたコマンド速度が中速であるときに、第２の間、モータを一時停止させ、中速での変位部材の発射を継続すること、又は記憶されたコマンド速度が低速であるときに、第３の遅延の間、モータを一時停止させ、低速での変位部材の発射を継続すること、を行うように構成され、第１の遅延は第２の遅延よりも長く、第２の遅延は第３の遅延よりも長い、実施例８～実施例１１に記載の外科用器具。
【0149】
実施例１３．低速は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満であり、中速は、１０ミリメートル／秒以上、かつ１２．５ミリメートル／秒以下であり、高速は、１２．５ミリメートル／秒を超え、かつ１５ミリメートル／秒未満である、実施例１２に記載の外科用器具。
【0150】
実施例１４．第１の遅延は、２秒以上かつ５秒未満であり、第２の遅延は、１秒以上かつ２秒未満であり、第３の遅延は、０を超え、かつ１秒未満である、実施例１２及び実施例１３に記載の外科用器具。
【0151】
実施例１５．制御回路は、現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、高速は中速よりも速く、中速は低速よりも速く、モータ失速状態が検出されたときに、制御回路は、記憶されたコマンド速度が高速であるときに、コマンド速度を中速に自動調節することと、記憶されたコマンド速度が中速であるときに、コマンド速度を低速に自動調節することと、記憶されたコマンド速度が低速であるときに、モータを一時停止させることと、を行うように構成されている、実施例８～実施例１４に記載の外科用器具。
【0152】
実施例１６．制御回路は、発射を一時停止させ、現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、高速は中速よりも速く、中速は低速よりも速く、モータ失速状態が検出されたときに、制御回路は、記憶されたコマンド速度が高速であるときに、コマンド速度を中速に低下させ、高速を抑制することと、記憶されたコマンド速度が中速であるときに、コマンド速度を低速に低下させ、中速及び高速を抑制することと、記憶されたコマンド速度が低速であるときに、モータを一時停止させることと、を行うように構成されている、実施例８～実施例１５に記載の外科用器具。
【0153】
実施例１７．モータ失速状態が検出されたときに、制御回路は、モータを一時停止させることと、モータ失速の警告を示し、トリガを解放するようにユーザに指示することと、トリガの解放を監視することと、トリガが解放されたときに、変位部材の発射を継続することと、を行うように構成されている、実施例８～実施例１６に記載の外科用器具。
【0154】
実施例１８．外科用器具であって、複数の予め画定されたゾーンにわた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、エネルギ源と、変位部材に連結されて変位部材を並進させるモータとエネルギ源及び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、位置センサは、変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、制御回路は、第１の速度に設定されたコマンド速度での変位部材の発射を開始することであって、コマンド速度は、モータに適用された速度である、開始することと、変位部材が比較のための目標位置に到達するまで、現在のゾーンの変位部材の位置を監視することと、変位部材が目標位置に到達したときに、コマンド速度の変化が、現在のゾーンの前に、前のゾーンで開始されたかどうかを判定することと、コマンド速度の変化が前のゾーンで開始されたときに、コマンド速度での変位部材の発射を継続することと、を行うように構成されている、外科用器具。
【0155】
実施例１９．コマンド速度の変化が前のゾーンで開始されなかったときに、制御回路は、変位部材の予期される速度を変位部材の実際の速度と比較することと、比較の結果に基づいてコマンド速度を調節することと、を行うように構成されている、実施例１８に記載の外科用器具。
【0156】
実施例２０．制御回路は、変位が最終ゾーンにあるときを判定することと、ストローク終了に到達するまで変位部材の発射を継続することと、を行うように構成されている、実施例１９に記載の外科用器具。
【0157】
実施例２１．制御回路は、変位部材が最終ゾーンにないときに、現在のコマンド速度での変位部材の発射を継続するように構成されている、実施例１９及び実施例２０に記載の外科用器具。
【0158】
〔実施の態様〕
（１） 外科用器具であって、
複数の予め画定されたゾーンにわた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、
エネルギ源と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記エネルギ源及び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、前記位置センサは、前記変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、
前記制御回路は、
前記エネルギ源に対する所定の電気負荷で前記変位部材の発射を開始することであって、前記所定の電気負荷は、前記モータに印加されて、前記変位部材を作動させる、開始することと、
前記位置センサを介して前記変位部材の前記位置を監視することと、
前記変位部材の移動の第１の間隔中に前記エネルギ源の電圧を連続的にサンプリングすることと、
前記サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較することと、
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧以上であるときに、第１の速度での前記変位の発射を継続すること、
又は
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記第１の速度を調節することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（２） 前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記制御回路は、前記外科用器具が自動モードにあるか手動モードにあるかを判定するように更に構成されている、実施態様１に記載の外科用器具。
（３） 前記外科用器具が前記自動モードにあるときに、前記制御回路は、前記外科用器具の動作を前記手動モードに転換するように更に構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記制御回路は、コマンド速度を第２の速度に低下させるように更に構成されており、前記第２の速度は、前記第１の速度よりも遅い、実施態様３に記載の外科用器具。
（５） 前記第２の速度は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満である、実施態様４に記載の外科用器具。
（１） 外科用器具であって、
複数の予め画定されたゾーンにわた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、
エネルギ源と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記エネルギ源及び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、前記位置センサは、前記変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、
前記制御回路は、
前記エネルギ源に対する所定の電気負荷で前記変位部材の発射を開始することであって、前記所定の電気負荷は、前記モータに印加されて、前記変位部材を作動させる、開始することと、
前記位置センサを介して前記変位部材の前記位置を監視することと、
前記変位部材の移動の第１の間隔中に前記エネルギ源の電圧を連続的にサンプリングすることと、
前記サンプリングされた電圧を閾値電圧と比較することと、
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧以上であるときに、第１の速度での前記変位の発射を継続すること、
又は
前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記第１の速度を調節することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（２） 前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記制御回路は、前記外科用器具が自動モードにあるか手動モードにあるかを判定するように更に構成されている、実施態様１に記載の外科用器具。
（３） 前記外科用器具が前記自動モードにあるときに、前記制御回路は、前記外科用器具の動作を前記手動モードに転換するように更に構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記制御回路は、コマンド速度を第２の速度に低下させるように更に構成されており、前記第２の速度は、前記第１の速度よりも遅い、実施態様３に記載の外科用器具。
（５） 前記第２の速度は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満である、実施態様４に記載の外科用器具。
【0159】
（６） 前記第１の間隔は、２ｍｍ～３ｍｍである、実施態様１に記載の外科用器具。
（７） 前記制御回路は、前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記エネルギ源のステータスを通信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。
（８） 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、
シャフトを含み、前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
第１の速度に設定されたコマンド速度での前記変位部材の発射を開始することであって、前記コマンド速度は、前記モータに適用された速度である、開始することと、
モータ失速状態を確認することと、
前記モータが失速されていないときに、前記第１の速度での前記変位の発射を継続すること、
又は
前記コマンド速度を第２の速度に低下させることであって、前記第２の速度は、前記第１の速度よりも遅い、低下させることと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（９） 前記第１の速度は、１０ミリメートル／秒～１２ミリメートル／秒であり、前記第２の速度は、９ミリメートル／秒未満である、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０） 前記制御回路は、モータ失速警告を示すように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（７） 前記制御回路は、前記サンプリングされた電圧が前記閾値電圧未満であるときに、前記エネルギ源のステータスを通信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。
（８） 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、
シャフトを含み、前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記モータに連結された制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
第１の速度に設定されたコマンド速度での前記変位部材の発射を開始することであって、前記コマンド速度は、前記モータに適用された速度である、開始することと、
モータ失速状態を確認することと、
前記モータが失速されていないときに、前記第１の速度での前記変位の発射を継続すること、
又は
前記コマンド速度を第２の速度に低下させることであって、前記第２の速度は、前記第１の速度よりも遅い、低下させることと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（９） 前記第１の速度は、１０ミリメートル／秒～１２ミリメートル／秒であり、前記第２の速度は、９ミリメートル／秒未満である、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０） 前記制御回路は、モータ失速警告を示すように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
【0160】
（１１） 前記制御回路は、
受信された入力に基づいて、前記外科用器具を手動モードに設定することと、
低速のモータ速度状態を検出することと、
所定の期間にわたって、前記低速のモータ速度状態を示すことと、
手動コマンド速度調節又は一時停止を監視することと、
前記手動コマンド速度調節又は一時停止が検出されないときに、前記コマンド速度を低下させることと、
を行う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、
現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が高速であるときに、第１の遅延の間、前記モータを一時停止させ、前記高速での前記変位部材の発射を継続すること、
前記記憶されたコマンド速度が中速であるときに、第２の間、前記モータを一時停止させ、前記中速での前記変位部材の発射を継続すること、
又は
前記記憶されたコマンド速度が低速であるときに、第３の遅延の間、前記モータを一時停止させ、前記低速での前記変位部材の発射を継続すること、
を行うように構成され、前記第１の遅延は前記第２の遅延よりも長く、前記第２の遅延は前記第３の遅延よりも長い、
実施態様８に記載の外科用器具。
（１３） 前記低速は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満であり、
前記中速は、１０ミリメートル／秒以上、かつ１２．５ミリメートル／秒以下であり、
前記高速は、１２．５ミリメートル／秒を超え、かつ１５ミリメートル／秒未満である、
実施態様１２に記載の外科用器具。
（１４） 前記第１の遅延は、２秒以上かつ５秒未満であり、
前記第２の遅延は、１秒以上かつ２秒未満であり、
前記第３の遅延は、０を超え、かつ１秒未満である、
実施態様１２に記載の外科用器具。
（１５） 前記制御回路は、
現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が前記高速であるときに、前記コマンド速度を前記中速に自動調節することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記中速であるときに、前記コマンド速度を前記低速に自動調節することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記低速であるときに、前記モータを一時停止させることと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
受信された入力に基づいて、前記外科用器具を手動モードに設定することと、
低速のモータ速度状態を検出することと、
所定の期間にわたって、前記低速のモータ速度状態を示すことと、
手動コマンド速度調節又は一時停止を監視することと、
前記手動コマンド速度調節又は一時停止が検出されないときに、前記コマンド速度を低下させることと、
を行う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、
現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が高速であるときに、第１の遅延の間、前記モータを一時停止させ、前記高速での前記変位部材の発射を継続すること、
前記記憶されたコマンド速度が中速であるときに、第２の間、前記モータを一時停止させ、前記中速での前記変位部材の発射を継続すること、
又は
前記記憶されたコマンド速度が低速であるときに、第３の遅延の間、前記モータを一時停止させ、前記低速での前記変位部材の発射を継続すること、
を行うように構成され、前記第１の遅延は前記第２の遅延よりも長く、前記第２の遅延は前記第３の遅延よりも長い、
実施態様８に記載の外科用器具。
（１３） 前記低速は、ゼロを超え、かつ１０ミリメートル／秒未満であり、
前記中速は、１０ミリメートル／秒以上、かつ１２．５ミリメートル／秒以下であり、
前記高速は、１２．５ミリメートル／秒を超え、かつ１５ミリメートル／秒未満である、
実施態様１２に記載の外科用器具。
（１４） 前記第１の遅延は、２秒以上かつ５秒未満であり、
前記第２の遅延は、１秒以上かつ２秒未満であり、
前記第３の遅延は、０を超え、かつ１秒未満である、
実施態様１２に記載の外科用器具。
（１５） 前記制御回路は、
現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が前記高速であるときに、前記コマンド速度を前記中速に自動調節することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記中速であるときに、前記コマンド速度を前記低速に自動調節することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記低速であるときに、前記モータを一時停止させることと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
【0161】
（１６） 前記制御回路は、
前記発射を一時停止させ、現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が前記高速であるときに、前記コマンド速度を前記中速に低下させ、前記高速を抑制することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記中速であるときに、前記コマンド速度を前記低速に低下させ、前記中速及び前記高速を抑制することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記低速であるときに、前記モータを一時停止させることと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１７） 前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記モータを一時停止させることと、
モータ失速の警告を示し、トリガを解放するようにユーザに指示することと、
前記トリガの解放を監視することと、
前記トリガが解放されたときに、前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１８） 外科用器具であって、
複数の予め画定されたゾーンにわた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、
エネルギ源と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記エネルギ源及び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、前記位置センサは、前記変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、
前記制御回路は、
第１の速度に設定されたコマンド速度での前記変位部材の発射を開始することであって、前記コマンド速度は、前記モータに適用された速度である、開始することと、
前記変位部材が比較のための目標位置に到達するまで、現在のゾーンの前記変位部材の前記位置を監視することと、
前記変位部材が前記目標位置に到達したときに、前記コマンド速度の変化が、前記現在のゾーンの前に、前のゾーンで開始されたかどうかを判定することと、
前記コマンド速度の変化が前記前のゾーンで開始されたときに、前記コマンド速度での前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（１９） 前記コマンド速度の変化が前記前のゾーンで開始されなかったときに、前記制御回路は、
前記変位部材の予期される速度を前記変位部材の実際の速度と比較することと、
前記比較の結果に基づいて前記コマンド速度を調節することと、
を行うように構成されている、実施態様１８に記載の外科用器具。
（２０） 前記制御回路は、
前記変位が最終ゾーンにあるときを判定することと、
ストローク終了に到達するまで前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、実施態様１９に記載の外科用器具。
前記発射を一時停止させ、現在のコマンド速度を高速、中速、又は低速としてメモリ内に記憶するように構成されており、前記高速は前記中速よりも速く、前記中速は前記低速よりも速く、
前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記記憶されたコマンド速度が前記高速であるときに、前記コマンド速度を前記中速に低下させ、前記高速を抑制することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記中速であるときに、前記コマンド速度を前記低速に低下させ、前記中速及び前記高速を抑制することと、
前記記憶されたコマンド速度が前記低速であるときに、前記モータを一時停止させることと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１７） 前記モータ失速状態が検出されたときに、前記制御回路は、
前記モータを一時停止させることと、
モータ失速の警告を示し、トリガを解放するようにユーザに指示することと、
前記トリガの解放を監視することと、
前記トリガが解放されたときに、前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、実施態様８に記載の外科用器具。
（１８） 外科用器具であって、
複数の予め画定されたゾーンにわた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、
エネルギ源と、
前記変位部材に連結されて前記変位部材を並進させるモータと、
前記エネルギ源及び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、前記位置センサは、前記変位部材の位置を監視するように構成されている、位置センサと、を備え、
前記制御回路は、
第１の速度に設定されたコマンド速度での前記変位部材の発射を開始することであって、前記コマンド速度は、前記モータに適用された速度である、開始することと、
前記変位部材が比較のための目標位置に到達するまで、現在のゾーンの前記変位部材の前記位置を監視することと、
前記変位部材が前記目標位置に到達したときに、前記コマンド速度の変化が、前記現在のゾーンの前に、前のゾーンで開始されたかどうかを判定することと、
前記コマンド速度の変化が前記前のゾーンで開始されたときに、前記コマンド速度での前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、外科用器具。
（１９） 前記コマンド速度の変化が前記前のゾーンで開始されなかったときに、前記制御回路は、
前記変位部材の予期される速度を前記変位部材の実際の速度と比較することと、
前記比較の結果に基づいて前記コマンド速度を調節することと、
を行うように構成されている、実施態様１８に記載の外科用器具。
（２０） 前記制御回路は、
前記変位が最終ゾーンにあるときを判定することと、
ストローク終了に到達するまで前記変位部材の前記発射を継続することと、
を行うように構成されている、実施態様１９に記載の外科用器具。
【0162】
（２１） 前記制御回路は、前記変位部材が前記最終ゾーンにないときに、前記現在のコマンド速度での前記変位部材の前記発射を継続するように構成されている、実施態様１９に記載の外科用器具。
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】