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(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】2023-03-24
(45)【発行日】2023-04-03
(54)【発明の名称】制御可能な関節運動速度を有する外科用器具
(51)【国際特許分類】
A61B 17/072 20060101AFI20230327BHJP
A61B 17/32 20060101ALI20230327BHJP
【ＦＩ】
A61B17/072
A61B17/32
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019570513
(86)(22)【出願日】2018-05-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-08-13
(86)【国際出願番号】 IB2018053487
(87)【国際公開番号】W WO2018234889
(87)【国際公開日】2018-12-27
【審査請求日】2021-03-11
(31)【優先権主張番号】15/628,154
(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】鈴木 敏史
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５１２０５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００１２２８９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００９－０９０１１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １７／０７２
Ａ６１Ｂ １７／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科用器具であって、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、
前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記モータに連結された制御回路であって、
前記センサによって提供された前記信号を介して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定し、
前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させるように構成された制御回路と、
前記エンドエフェクタと関節継手を介して接続されるシャフトアセンブリと、
を備え、
前記エンドエフェクタが前記非関節運動位置にあるとき、前記エンドエフェクタのエンドエフェクタ軸は、前記シャフトアセンブリのシャフト軸と同軸または平行となっており、
前記エンドエフェクタが前記関節運動位置にあるとき、前記エンドエフェクタの前記エンドエフェクタ軸は、前記シャフトアセンブリの前記シャフト軸と交差しており、
前記駆動信号は、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記関節運動位置の指定ゾーン内にあるとき、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動させる、外科用器具。
【請求項2】
前記指定ゾーンが、前記非関節運動位置からの閾値距離に対応する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項3】
前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って変化し、前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って、前記モータに前記エンドエフェクタを可変速度で駆動させる、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項4】
前記駆動信号が、可変デューティサイクルを有し、前記可変デューティサイクルが前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って変化する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項5】
前記駆動信号は、前記非関節運動位置から前記関節運動位置まで前記モータに前記エンドエフェクタを一定速度で関節運動させる、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項6】
外科用器具内のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、前記センサ及び前記モータに連結された制御回路と、を備え、前記方法が、前記センサにより提供された前記信号を介して、前記制御回路によって、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定することと、
前記制御回路によって、前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させることと、を含み、
前記エンドエフェクタが前記非関節運動位置にあるとき、前記エンドエフェクタのエンドエフェクタ軸は、前記外科用器具のシャフトアセンブリのシャフト軸と同軸または平行となっており、
前記エンドエフェクタが前記関節運動位置にあるとき、前記エンドエフェクタの前記エンドエフェクタ軸は、前記シャフトアセンブリの前記シャフト軸と交差しており、
前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記関節運動位置の指定ゾーン内にあるとき、前記制御回路によって、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動する、方法。
【請求項7】
前記指定ゾーンが、前記非関節運動位置からの閾値距離に対応する、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変電圧で駆動する、請求項６に記載の方法。
【請求項9】
前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変デューティサイクルで駆動する、請求項６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か、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決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、組織状態を考慮するように発射ストローク中の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決定され得る。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】
電動式外科用ステープル留め及び切断器具の使用中、エンドエフェクタスイープ速度は、トロカールからの除去のために、ストロークの端部付近又はホーム位置付近などの目的の領域において望ましくなく変化することがある。したがって、ユーザ制御を改善するために関節運動速度制御を提供することが望ましい場合がある。モータ駆動信号のデューティサイクルを変化させることによって、エンドエフェクタの関節運動を変化させて、エンドエフェクタの関節角度に応じて関節運動ヘッドの角速度を変化させ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、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサ及びモータに連結された制御回路であって、センサによって提供された信号を介してエンドエフェクタの関節運動位置を決定し、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号に対応する速度でエンドエフェクタを関節運動させるように構成された制御回路と、を備える、外科用器具を提供する。
【0005】
別の態様では、外科用器具は、第１の位置と第２の位置との間で関節運動可能なエンドエフェクタを駆動するように構成された関節運動駆動器であって、エンドエフェクタを第１の位置から第２の位置まで駆動するように構成された、関節運動駆動器と、関節運動駆動器に連結されたモータであって、関節運動駆動器を駆動するように構成された、モータと、関節運動駆動器の位置を検出し、関節運動駆動器の位置を示す信号を提供するように構成された、センサと、モータ及びセンサに連結された制御回路であって、センサによって提供された信号を介して関節運動駆動器の位置を検出し、関節運動駆動器の位置を示す信号に従ってエンドエフェクタの角度位置を決定し、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの角度位置に対応する速度でモータを駆動するように構成された制御回路と、を備える。
【0006】
別の態様では、外科用器具のモータを制御する方法が提供される。外科用器具は、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサ及びモータに連結された制御回路と、を備え、方法は、制御回路によって、センサによって提供された信号を介してエンドエフェクタの関節運動位置を決定することと、制御回路によって、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号に対応する速度でエンドエフェクタを関節運動させることと、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、動作可能に連結された交換式シャフトアセンブリを有する、外科用器具の斜視図である。
【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装置の各要素の相対的な整合を示す、絶対位置決めシステム用のセンサ装置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】本開示の一態様によって実行される、２つの例示的な変位部材ストロークをプロットした図を示す。
【図16】本開示の一態様による、明確にするためにその一部分が省略された、非関節運動方向にある細長いシャフトアセンブリを示す、外科用器具のエンドエフェクタの一部分の部分斜視図である。
【図22】本開示の一態様による、一定の関節運動駆動器速度及び可変関節運動駆動速度についてエフェクタ関節角度の端部に対する関節運動駆動器の変位を示す図である。
【図23】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節角度に対する関節運動速度を示す第１の図、及びエンドエフェクタの関節角度に対するモータのデューティサイクルを示す第２の図である。
【図24】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動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。
【図25】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動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。
【図26】本開示の一態様による、一定のモータデューティサイクル、常時可変モータデューティサイクル、及び離散的可変モータデューティサイクルを利用する態様に関する、エンドエフェクタの関節角度に対するモータデューティサイクルを示す図である。
【図27】本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動速度に対するトルクを示す図である。
【図28】本開示の一態様による、様々な制御アルゴリズムに基づく関節角度に対するエンドエフェクタの関節運動速度を示す図である。
【図29】本開示の一態様による、様々な制御アルゴリズムに基づくエンドエフェクタの関節角度に対するモータ電圧及びデューティサイクルを示す図である。可変電圧を利用し、パルス幅変調を用いないエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す。
【図30】本開示の一態様による、様々な制御アルゴリズムに基づくエンドエフェクタの関節角度に対するモータ電圧及びデューティサイクルを示す図である。一定の電圧及びパルス幅変調を利用してエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す。
【図31】本開示の一態様による、様々な制御アルゴリズムに基づくエンドエフェクタの関節角度に対するモータ電圧及びデューティサイクルを示す図である。可変電圧及びパルス幅変調を利用してエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す。
【図32】本開示の一態様による、様々な制御アルゴリズムに基づくエンドエフェクタの関節角度に対するモータ電圧及びデューティサイクルを示す図である。一定の電圧を利用し、パルス幅変調を用いないエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す。
【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 ｅｔ ａｌ．による「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 ｅｔ ａｌ．による「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 ｅｔ ａｌ．による「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 ｅｔ ａｌ．による「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 ｅｔ ａｌ．による「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0014】
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 ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＣＥＭＥＮＴ ＭＥＭＢＥＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0016】
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 ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0018】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７５ＵＳＮＰ／１７０１８５Ｍ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｒａｙｍｏｎｄ Ｅ．Ｐａｒｆｅｔｔ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．による「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＤＩＳＰＬＡＹＩＮＧ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＦＯＲ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」。
【0024】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７０ＵＳＮＰ／１７０１９１、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．による「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、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ」。
【0026】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７４ＵＳＤＰ／１７０１９３Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．による「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0027】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７３ＵＳＤＰ／１７０１９４Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｊａｓｏｎ Ｌ．Ｈａｒｒｉｓ ｅｔ ａｌ．による「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0028】
代理人整理番号ＥＮＤ８２７２ＵＳＤＰ／１７０１９５Ｄ、２０１７年６月２０日出願の発明者Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ Ｅ．Ｓｈｅｌｔｏｎ，ＩＶ ｅｔ ａｌ．による「ＧＲＡＰＨＩＣＡＬ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＲ ＰＯＲＴＩＯＮ ＴＨＥＲＥＯＦ」。
【0029】
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。一例で示される又は説明される特徴は、他の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。
【0030】
用語「近位」及び「遠位」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。外科用器具は多くの向き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」といった空間的用語は、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。
【0031】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科手術を行うため、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、切開外科手術を含む他の外科手術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孔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、即ちエンドエフェクタ部分は、体内に直接、又は、外科用器具のエンドエフェクタ及び細長いシャフトを進めることが可能な作用通路を有するアクセスデバイスを通じて挿入することができる。
【0032】
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の外科用器具１０を示す。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が動作可能に結合されている、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と接続して効果的に使用され得る。「ハウジング」という用語は、交換式シャフトアセンブリを作動させるために利用できる少なくとも１つの制御運動を生成及び加えるように構成された少なくとも１つの駆動システムを収容するか、ないし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、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。
【0033】
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を中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、種々のサイズ及びタイプのステープルカートリッジを支持するように適合されたエンドエフェクタを含み、種々のシャフトの長さ、サイズ、及びタイプを有する交換式シャフトアセンブリと関連させて使用するように構成されてもよい。ハウジング１２は、高周波（ＲＦ）エネルギー、超音波エネルギー及び／又はモーションなどの他のモーション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用いられるように適合されたエンドエフェクタ装置に印加するように構成されたアセンブリなどの、様々な交換式シャフトアセンブリと共に効果的に用いられてよい。エンドエフェクタ、シャフトアセンブリ、ハンドル、外科用器具、及び／又は外科用器具システムは、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。
【0034】
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、１８を備え得る。ハンドルハウジングセグメント１６、１８は、臨床医に把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、ハンドルアセンブリに動作可能に取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分に、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の下に提供されてもよい。
【0035】
図２は、本開示の一態様による、図１の外科用器具１０の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を含んでもよい。フレーム２０は、交換式シャフトアセンブリ２００に閉鎖運動及び開放運動を加えることができる「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。臨床医がハンドルアセンブリ１４のピストルグリップ部分１９を把持するとき、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枢動することができる。
【0036】
ハンドルアセンブリ１４及びフレーム２０は、取り付けられた交換式シャフトアセンブリの対応部分に発射運動を加え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得る。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に設置された電動モータ８２を用いてもよい。電動モータ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。電動モータ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。着脱可能なパワーパック９２は、遠位側ハウジング部分９６に装着するように構成された、近位側ハウジング部分９４を備えてもよい。近位側ハウジング部分９４及び遠位側ハウジング部分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。遠位側ハウジング部分９６は、電動モータ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。直列に接続されたいくつかの電池９８は、外科用器具１０に電力を供給することができる。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を露出することができる。
【0037】
電動モータ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い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と噛合い係合するために、その上に形成された駆動歯１２２のラックを有する。
【0038】
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動モータ８２を時計方向に動作させることができるが、電池によって電動モータに印加される電圧極性は、電動モータ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。電動モータ８２が一方向に回転されると、長手方向に移動可能な駆動部材１２０は、遠位方向「ＤＤ」に軸方向駆動されることになる。電動モータ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によって電動モータ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備えることができる。
【0039】
電動モータ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してもよい。
【0040】
図１に戻って参照すると、交換式シャフトアセンブリ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の構造と動作は、米国特許出願公開第２０１４／０２６３５４１号、発明の名称「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＡＢＬＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ ＡＮ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＯＮ ＬＯＣＫ」に説明されおり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。交換式シャフトアセンブリ２００は、ノズル部分２０２、２０３で構成される近位側ハウジング又はノズル２０１を含み得る。交換式シャフトアセンブリ２００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に沿って延在する閉鎖管２６０を含み得る。
【0041】
図１に戻って参照すると、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。アンビル開位置において、閉鎖管２６０は、その近位位置へと移動させられる。
【0042】
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を含み得る。発射部材２２０は、遠位側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」又は「第２のシャフトアセンブリ」と呼ばれることもある。中間発射シャフト２２２は、ナイフバー２８０の近位端２８２にあるタブ２８４を受け入れるように構成された遠位端に、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２８２は、それらの間の相対運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に、関節継手２７０の周りでエンドエフェクタ３００を関節運動させることを可能にすることができる。エンドエフェクタ３００が好適に方向付けられた後は、ナイフバー２８０を進め、チャネル３０２内に位置する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の近位側の側壁がタブ２８４に接触するまで、中間発射シャフト２２２を遠位側に進めることができる。スパイン２１０は細長い開口部又は窓２１３を有して、スパイン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している。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の周りに延びる閉鎖管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、関節運動駆動器２３０を摺動可能に支持し得る。
【0043】
交換式シャフトアセンブリ２００は、関節運動駆動器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が関節運動駆動器２３０を発射部材２２０に連結する係合位置と、関節運動駆動器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の遠位方向移動によって、関節運動駆動器２３０を遠位側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、関節運動駆動器２３０を近位側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、関節運動駆動器２３０に伝達されず、その結果、発射部材２２０は、関節運動駆動器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、関節運動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。
【0044】
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することができる、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（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。かかる装置により、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、発明の名称「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、発明の名称「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。
【0045】
交換式シャフトアセンブリ２００は、ハンドルアセンブリ１４に固定可能に取り付けら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れ得る。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。
【0046】
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の一態様の分解組立図である。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内に画定することができ、アパーチャ１９９によって、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を開位置から閉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、鋼板のスタックを含む、積層材料を含んでもよい。発射バー１７２は、Ｉビーム１７８と、その遠位端にある刃先１８２とを備える。発射バー１７２の遠位側に突出する端を、Ｉビーム１７８に取り付けて、アンビル３０６が閉位置にあるとき、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ビーム１７８は、Ｉビーム１７８を発射バー１７２によって遠位側に前進させながら組織を切るために、鋭利な刃先１８２を含んでもよい。動作の際、Ｉビーム１７８は、外科用ステープルカートリッジ３０４を、即ち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によって遠位側に駆動されて、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の刃先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。
【0047】
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の部分に係合するための中央ピン１８４と下部フット１８６とを含んでもよい。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、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が遠位側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しているとき、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を近位側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。
【0048】
図５Ａ～図５Ｂは、本開示の一態様による２枚の図面に及ぶ図１の外科用器具１０の制御回路７００のブロック図である。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、モータ駆動器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。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、ステップモータ、又は任意の他の好適な電動モータが挙げられ得る。モータ駆動器７１５は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１９を含むＨブリッジ駆動器を備えてもよい。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ってよい。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よい。
【0049】
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力管理コントローラ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及び電力アセンブリ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、対応するシャフトアセンブリ電気コネクタとの連結係合のために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に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を含み得る。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アセンブリ７０４の１つ以上の電力要件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、装着さ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と電力管理コントローラ７１６との間の電気通信が可能になる。
【0050】
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、電力管理コントローラ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を介して電力管理コントローラ７１６とシャフトアセンブリコントローラ７２２との間の直接の通信を容易にし得る。
【0051】
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（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【0052】
安全コントローラは、やはりＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商標名Ｈｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４として知られている、ＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなど、２つのコントローラベースファミリを備える安全コントローラプラットフォームであってよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【0053】
電源アセンブリ７０６は、電力管理回路を含んでよく、電力管理回路は、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路７３６を含み得る。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、電力管理回路は、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。電力管理コントローラ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力管理コントローラ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、電力管理コントローラ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。電力管理コントローラ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／又はメモリ装置を備え得る。
【0054】
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を備えてよい。シャフトアセンブリコントローラ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。インターフェースは、シャフトアセンブリコントローラ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、代わりに電源アセンブリ７０６と統合され得る。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。
【0055】
制御回路７００は、電動式外科用器具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。回路セグメントのそれぞれは、安全コントローラ及び／又はメインコントローラ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、電動式外科用器具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、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を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つ以上のプロセスを実行するように構成することができる。
【0056】
加速度セグメント（セグメント３）は加速度計を含む。加速度計は、電動式外科用器具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、電動式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。
【0057】
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よく、及び／又は、ディスプレイとは別個に配置されてよい。ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及び／又は任意の他の好適なディスプレイなど、任意の好適なディスプレイを含んでもよい。いくつかの例では、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。
【0058】
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、強誘電体メモリ（ＦＲＡＭ）、関節運動スイッチ、シャフト解放ホール効果スイッチ、及びシャフトＰＣＢＡ ＥＥＰＲＯＭを有する低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、交換式シャフトアセンブリ２００に連結されてもよく、かつ／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、電動式外科用器具１０と接続され得る１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／又は他のデータを含む。
【0059】
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。
【0060】
モータ回路セグメント（セグメント７）は、電動式外科用器具１０（図１～図４）の動作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）を含む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連結される。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（ＥＭＩ）フィルタに連結されている。
【0061】
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供給する。電源セグメントは、回路セグメントのそれぞれに部分電圧を提供するように構成されている。
【0062】
電源セグメント（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、追加の回路セグメントに連結された電池を含む。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つ以上の電圧変換器が、既定の電圧値を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、既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。
【0063】
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）の動作を制御し、セグメント化回路の動作を制御し、かつ／又は外科用器具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、複数の関節運動スイッチは、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。
【0064】
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行してもよい。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移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形成又は遮断する。リミットスイッチは、それらの丈夫さ、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。それらリミットスイッチは、物体の移動の有無、通過、位置決め、及び終了を判定することができる。他の実装形態において、スイッチは、とりわけホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計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ソリッドステート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（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。
【0065】
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、シャフトアセンブリコネクタ７２６、及び電源アセンブリコネクタ７３０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と、電力管理コントローラ７１６、電力変調器７３８、及び電流検出回路７３６を含み得る電力管理回路７３４と、を含み得る。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、電力管理回路７３４は、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。電力管理コントローラ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力管理コントローラ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、電力管理コントローラ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、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ために、不揮発性メモリ７２１及びシャフトアセンブリコネクタ７２８に連結されたシャフトプロセッサ７１９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／又は電力管理コントローラ７１６は、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つ以上を実行するように構成され得る。
【0066】
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を備え得る。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）を含んでよい。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を備えてよい。シャフトアセンブリコントローラ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、シャフトアセンブリコントローラ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、電源アセンブリ７０６と統合され得る。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）について説明したので、ここで、本開示は、外科用器具１０（図１～図４）及び制御回路７００の様々な構成を参照する。
【0067】
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行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行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。
【0068】
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行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回路８１２を含む有限状態マシンを含み得る。
【0069】
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８２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実行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含んでもよい。順序論理回路８２０は、例えば、組み合わせ論理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行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。
【0070】
態様は製造物品として実施されてもよい。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含んでもよい。
【0071】
図１０は、本開示の一態様による、外科用器具１０（図１～図４）の絶対位置決めシステム１１００の図であり、絶対位置決めシステム１１００は、センサ装置１１０２を含む制御モータ駆動回路装置を備える。絶対位置決めシステム１１００用のセンサ装置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。図２～図４を簡潔に参照すると、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と噛合い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、これらはそれぞれ、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、任意の好適な直線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、若しくは固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【0072】
電動モータ１１２０は、変位部材１１１１上の駆動歯の組、又はラックと噛合い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の装置を、ラックピニオン機構によって直線アクチュエータに、又はスパーギ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と噛合い係合するために、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。
【0073】
位置センサ１１１２に付随するセンサ素子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。センサ装置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減速装置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。
【0074】
位置センサ１１１２の複数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、減速装置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決定する。位置センサ１１１２の出力１１２４はコントローラ１１０４に提供される。センサ装置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。
【0075】
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。
【0076】
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、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。電動モータ１１２０は、関節運動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、モータ駆動器１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。絶対位置決めシステム１１００で使用するために、他のモータ駆動器が容易に代用されることができる。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、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１６年４月１５日に出願された米国特許出願第１５／１３０，５９０号に記載されている。
【0077】
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。
【0078】
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は、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調（ＰＷＭ）が挙げられる。位置センサ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、他のセンサ（複数可）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。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～図５Ｂ）。
【0079】
モータ駆動器１１１０は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１駆動器１１１０は、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。駆動器１１１０は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、フル（＞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、他のモータ駆動器が容易に代用されることができる。
【0080】
センサ装置１１０２用の絶対位置決めシステム１１００の様々な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のセンサ装置１１０２の一態様について説明するために、本開示は図１１及び図１２を参照する。図１１は、一態様による、回路１２０５及びセンサ装置１１０２の各要素の相対的な整合を示す、絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２の分解斜視図である。絶対位置決めシステム１１００のセンサ装置１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２のセンサ素子と、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、ギヤ減速をもたらすギヤアセンブリ１２０６とを備えている。図２を簡潔に参照すると、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と噛合い係合するために、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を表してもよい。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の絶対角度位置を測定する。
【0081】
センサ装置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、任意の数の磁気検出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。
【0082】
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の周りを回転する。第３のギヤ１２１２は、変位部材１１１１（又は図２に示すような１２０）と噛合い係合し、変位部材１１１１が遠位方向Ｄに前進するにつれて第１の方向に回転し、変位部材１１１１が近位方向Ｐに後退するにつれて第２の方向に回転する。第２のギヤ１２１０はまた、シャフト１２１４の周りを回転し、したがって、シャフト１２１４の周りの第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の各フルストロークについて完全に１回転する。
【0083】
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と正確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開口部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。
【0084】
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含んだ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。
【0085】
ホール効果素子１２２８Ａ、１２２８Ｂ、１２２８Ｃ、１２２８Ｄは、直接回転磁石１２０２（図１１）の上方に設置されている。ホール効果は周知の効果であり、好都合であるため、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。
【0086】
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適用には６本の導線を必要とし、電力用に２本の導線、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。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。
【0087】
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。
【0088】
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と、内部に位置決めされたステープルカートリッジ２５１８を有する細長いチャネル２５０３と、を備える。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。刃先２５０９を含むＩビーム２５１４は、発射バー２５２０の遠位部分に図示されている。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ビーム２５１４が遠位方向に並進すると、刃先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と接触し、切断してもよい。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内に打ち込まれて、ステープル２５０５に、組織を通って、ステープル２５０５を成形するアンビル２５１６内に画定されたポケット２５０７内へと前進させてもよい。
【0089】
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と整列して示されている。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を含んでもよい。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１つの例示的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を示す。第１発射ストローク領域２５１７では、Ｉビーム２５１４は遠位に前進し始めることができる。第１発射ストローク領域２５１７では、Ｉビーム２５１４は、楔形スレッド２５１３に接触し、楔形スレッド２５１３を遠位方向に移動させ始めることができる。しかしながら、第１領域では、刃先２５０９は組織に接触しなくてもよいが、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、実質的に一定であり得る。
【0090】
第２発射部材ストローク領域２５１９では、刃先２５０９は、組織２５２６と接触し、切断し始めることができる。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に接触し始めることができる。Ｉビーム２５１４を駆動する力は、増加し始めることができる。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により圧縮及び／又はより薄くなり得る。第３発射部材ストローク領域２５２１において、刃先２５０９は、組織２５２６と連続的に接触し、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と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内で平坦であってもよい。第４発射ストローク領域２５２３によって、Ｉビーム２５１４を駆動する力が減少し始める場合がある。例えば、第４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、切断に要する力が少なくて済む。また、刃先２５０９及び楔形スレッド２５１３は、第４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、Ｉビーム２５１４を第１領域２５１７内で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わりに、Ｉビーム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。いくつかの実施例では、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。
【0091】
上で議論したように、またここで図１０～図１３を参照して、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配置された電動モータ１１２２を利用することで、Ｉビーム２５１４を含めて、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／又は後退させることができる。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、電動モータ１１２２に供給される電力の様々なパラメータ、並びに／又は電動モータ１１２２の他の動作パラメータ又は外的影響に基づいて、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、電動モータ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の予想速度と、Ｉビーム２５１４の感知速度とを比較して、電動モータ１１２２への電力を、Ｉビーム２５１４の速度を増加させるために増加させ、かつ／又はＩビーム２５１４の速度を低下させるために減少させるべきか否かを判断するように構成されることができる。米国特許第８，２１０，４１１号、発明の名称「ＭＯＴＯＲ－ＤＲＩＶＥＮ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」は、その全体が参照によって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」は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0092】
Ｉビーム２５１４に作用する力は、様々な技術を用いて決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決定することができ、モータ２５０４の電流は、遠位に前進する際にＩビーム２５１４によって経験される負荷に基づく。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／又は刃先２５０９の近位端上に歪みゲージを配置することによって決定され得る。Ｉビーム２５１４の力は、所定の経過期間Ｔ１後にモータ２５０４の現在の設定速度に基づいて予測速度で移動するＩビーム２５１４の実際の位置を監視すること、及び期間Ｔ１の終了時にモータ２５０４の現在の設定速度に基づいてＩビーム２５１４の予測位置に対するＩビーム２５１４の実際の位置を比較することによって、決定され得る。したがって、Ｉビーム２５１４の実際の位置が、Ｉビーム２５１４の予測位置よりも小さい場合、Ｉビーム２５１４に加えられる力は、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の予想位置よりも大きい場合、Ｉビーム２５１４に加えられる力は、公称力よりも小さい。Ｉビーム２５１４の実際の位置と予測位置との間の差は、公称力からのＩビーム２５１４に加えられる力の偏差に比例する。そのような技術は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる代理人整理番号ＥＮＤ８１９５ＵＳＮＰに記載されている。
【0093】
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（鋭い刃先２５０９を含む）と、取り外し可能なステープルカートリッジ２５１８と、を含み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。
【0094】
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に示され、図１４では位置センサ２５３４として表されるような、絶対位置決めシステム１１００、センサ装置１１０２、及び位置センサ１２００によって測定することができる。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に記載の制御回路７００などの制御回路２５１０は、図１０～図１２に関連して記載されるように、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、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、外部偶数を計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【0095】
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電動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（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。
【0096】
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得る。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の位置を感知し得る。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、一部の例では、位置センサ２５３４は省略されてもよい。モータ２５０４がステップモータである場合、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。
【0097】
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。
【0098】
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厚さ及び／又は充満度を示す。
【0099】
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（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配置されて、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～図５Ｂに記載されるような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情報を提供し、分析し、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。
【0100】
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。
【0101】
ここで図１～図１４に関連して、また図１４を参照すると、本明細書で開示する器具の物理的性質を用いて、制御回路２５１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ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。
【0102】
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。別の例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば、変位部材及び関節運動駆動器を操作する電動モータ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、電動モータ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。
【0103】
外科用器具２５００の態様を詳細に説明する前に、例示的態様が、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。
【0104】
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、遠位端に位置付けら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。
【0105】
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。
【0106】
いつくかの例では、制御回路２５１０は、最初に、変位部材のストロークの第１の開ループ部分については、モータ２５０４を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。
【0107】
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を示す。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ることができる。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期間である。
【0108】
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後（例えば、閉ループ部分内）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の位置を監視し、モータ設定点２５２２及び／又はモータ駆動信号２５２４を調節して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との間に位置付けられたときの外科用器具２５００の応答を示す。
【0109】
ｔ０～ｔ１の初期期間（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。例２５９０の組織は、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、初期期間中に、ストロークのより大きな部分を横断してもよい。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、初期期間後のより高い変位部材速度に対応し得る。
【0110】
図１６～図２１は、本開示の一態様による、関節継手２２７０を中心にしてエンドエフェクタ２３００がどのように細長いシャフトアセンブリ２２００に対して関節運動され得るかを示す、外科用器具２０１０のエンドエフェクタ２３００を示す。図１６は、明確にするためにその一部分が省略された、非関節運動配向にある細長シャフトアセンブリ２２００を示すエンドエフェクタ２３００の一部分の部分斜視図である。図１７は、非関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の斜視図である。図１８は、細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の分解組立斜視図である。図１９は、非関節運動配向にある、細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。図２０は、第１の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。図２１は、第２の関節運動配向にある細長いシャフトアセンブリ２２００を示す、図１６のエンドエフェクタ２３００の上面図である。
【0111】
ここで図１６～図２１に関して、エンドエフェクタ２３００は、組織を切断及びステープル留めするように適合されており、外科用ステープルカートリッジ２３０４を中に動作可能に支持するように構成された細長いチャネル２３０２の形態をなす第１の顎部を含んでいる。エンドエフェクタ２３００は、細長いチャネル２３０２上でそれに対して移動するように支持されるアンビル２３１０の形態をなす第２の顎部を更に含む。細長いシャフトアセンブリ２２００は、関節ロック２８１０を用いる関節運動システム２８００を含む。関節ロック２８１０は、様々な関節運動位置に外科用エンドエフェクタ２３００を選択的にロックするように構成及び操作され得る。かかる構成は、関節ロック２８１０がそのロック解除状態にあるときに、外科用エンドエフェクタ２３００がシャフト閉鎖スリーブ２６０に対して回転、即ち関節運動することを可能にする。特に図１８を参照すると、細長いシャフトアセンブリ２２００はスパイン２１０を含んでおり、このスパインは、（１）その中に発射部材２２０を摺動可能に支持し、（２）スパイン２１０の周りに延びる閉鎖スリーブ２６０（図１６）を摺動可能に支持するように構成されている。シャフト閉鎖スリーブ２６０は、二重枢動閉鎖スリーブアセンブリ２７１によって閉鎖スリーブ２６０に枢動可能に取り付けられるエンドエフェクタ閉鎖スリーブ２７２に取り付けられている。
【0112】
スパイン２１０はまた、近位関節駆動器２３０を摺動可能に支持する。近位関節運動駆動器２３０は、関節ロック２８１０と動作可能に係合するように構成された遠位端２３１を有する。関節ロック２８１０は、本明細書に開示される様々な方式でスパイン２１０に取り付けられるシャフトフレーム２８１２を更に備えている。シャフトフレーム２８１２は、その中で遠位関節運動駆動器２８２０の近位部分２８２１を移動可能に支持するように構成されている。遠位関節運動駆動器２８２０は、それに加えられた関節運動制御運動に応答して、シャフト軸ＳＡ－ＳＡから横方向に偏位しかつシャフト軸ＳＡ－ＳＡに対して平行である関節作動軸ＡＡＡに沿って、遠位方向ＤＤ及び近位方向ＰＤに選択的に長手方向に移動するように、細長いシャフトアセンブリ２２００内で移動可能に支持されている。
【0113】
図１７及び図１８において、シャフトフレーム２８１２は、枢動ピン２８１８をその上に形成された遠位端部分２８１４を含んでいる。枢動ピン２８１８は、エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０の枢動ベース部分２３９５に形成された枢動ホール２３９７内に枢動可能に受容されるように適合されている。エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０は、ばねピン２３９３又は同等のものにより、細長いチャネル２３０２の近位端２３０３へと取り付けられている。枢動ピン２８１８は、シャフト軸ＳＡ－ＳＡに対して横方向の関節運動軸Ｂ－Ｂを画定して、シャフトフレーム２８１２に対する関節運動軸Ｂ－Ｂを中心としたエンドエフェクタ２３００の枢動移動（即ち、関節運動）を容易にする。
【0114】
図１８に示すように、リンクピン２８２５が遠位関節リンク２８２０の遠位端２８２３上に形成されており、クロスリンク２９００の近位端２９０２のホール２９０４内に受容されるように構成されている。クロスリンク２９００は、シャフト軸ＳＡ－ＳＡを横断して延びており、遠位端部分２９０６を含んでいる。遠位リンクホール２９０８がクロスリンク２９００の遠位端部分２９０６を通して設けられており、エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０の枢動ベース部分２３９５の底部から延びるベースピン２３９８を中に枢動可能に受容するように構成されている。ベースピン２３９５は、関節運動軸Ｂ－Ｂに平行なリンク軸ＬＡを画定する。図１７及び図２０は、非関節運動位置にある外科用エンドエフェクタ２３００を示す。エンドエフェクタ軸ＥＡは、細長いチャネル２３０２によって規定され、シャフト軸ＳＡ－ＳＡと整列される。「と整列される」という用語は、シャフト軸ＳＡ－ＳＡと「同軸状に整列される」か又はシャフト軸ＳＡ－ＳＡと平行であることを意味し得る。遠位関節運動駆動器２８２０が近位方向ＰＤへ移動することにより、クロスリンク２９００が、図１９に示すように関節運動軸Ｂ－Ｂを中心として時計回りのＣＷ方向に外科用エンドエフェクタ２３００を引き出すことになる。遠位関節運動駆動器２８２０が遠位方向ＤＤへ移動することにより、クロスリンク２９００が、図２１に示すように関節運動軸Ｂ－Ｂを中心として反時計回りのＣＣＷ方向に外科用エンドエフェクタ２３００を移動させることになる。図２１に示すように、クロスリンク２９００は湾曲形状を有しており、この湾曲形状は、外科用エンドエフェクタ２３００がその方向に関節運動されるときに、クロスリンク２９００を関節ピン２８１８の周りに湾曲させることを可能にするものである。外科用エンドエフェクタ２３００がシャフト軸ＳＡ－ＳＡの両側で完全関節運動位置にあるとき、エンドエフェクタ軸ＥＡとシャフト軸ＳＡ－ＳＡとの間の関節角度２７００は約６５度（６５°）である。したがって、シャフト軸の当該いずれかの関節運動の範囲は、１度（１°）から６５度（６５°）である。
【0115】
図１９は、一態様による、直線姿勢をなす、即ちシャフト軸ＳＡとして示す長手方向に対してゼロの角度θ０をなす関節継手２２７０を示している。図２０は、一態様による、シャフト軸ＳＡとエンドエフェクタ軸ＥＡとの間に規定される第１の角度θ１をなして一方向に関節運動される、図１９の関節継手２２７０を示している。図２１は、シャフト軸ＳＡとエンドエフェクタ軸ＥＡとの間に規定される第２の角度θ２をなして別の方向に関節運動される、図１９の関節継手２２７０を示している。
【0116】
図１６～図２１の外科用エンドエフェクタ２３００は、本明細書に記載される様々な種類及び構成の発射部材２２０を用いる外科用切断及びステープル留め装置を含む。しかしながら、外科用エンドエフェクタ２３００は、組織を切断及び／又はステープル留めしない他の形態の外科用エンドエフェクタを備えてもよい。中央支持部材２９５０がスパイン２１０に対して枢動可能にまた摺動可能に支持されている。図１８で、中央支持部材２９５０はスロット２９５２を含んでおり、このスロットは、スパイン２１０から突出するピン２９５４をその中に受容するように適合されている。このことにより、中央支持部材２９５０は、外科用エンドエフェクタ２３００が関節運動されるときに、ピン２９５４に対して枢動及び並進することが可能となる。枢動ピン２９５８が中央支持部材２９５０の下側から突出しており、エンドエフェクタ装着アセンブリ２３９０のベース部分２３９５に設けられた対応する枢動ホール２３９９内に枢動可能に受容されるようになっている。中央支持部材２９５０は、それを通じて発射部材２２０を受容するためのスロット２９６０を更に含む。中央支持部材２９５０は、発射部材２２０が外科用エンドエフェクタ２３００の関節運動に適応するように屈曲するときに、発射部材に側方支持をもたらすように働く。
【0117】
外科用器具は、エンドエフェクタ２３００が配向される角度を決定するように更に構成され得る。様々な態様において、センサ装置１１０２の位置センサ１１１２は、例えば、とりわけ、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、１つ以上の磁気センサ、アナログ回転センサ（電位差計など）、アナログホール効果センサの配列を備えてもよい。一態様では、図１６～図２１に示される態様の関節継手２２７０は、エンドエフェクタ２３００の角度位置、即ち関節角度を決定し、それに対応する固有の位置信号を提供するように構成された関節運動センサ装置を更に備えることができる。
【0118】
この関節運動センサ装置は、上述され、図１０～図１２に示されるセンサ装置１１０２と同様であり得る。この態様では、関節運動センサ装置は、関節継手２２７０に動作可能に連結された位置センサ及び磁石を備えることができ、それにより、関節継手２２７０の回転と一致する様式で回転する。磁石は、例えば、枢動ピン２８１８に連結することができる。位置センサは、ホール効果センサなどの１つ以上の磁気検出素子を含み、関節継手２２７０内か、又はそれに隣接して磁石に近接して配置される。したがって、磁石が回転すると、位置センサの磁気検出素子は、磁石の絶対角度位置を決定する。磁石が関節継手２２７０に連結されると、位置センサに対する磁石の角度位置は、エンドエフェクタ２３００の角度位置に対応する。したがって、関節運動センサ装置は、エンドエフェクタが関節運動するときのエンドエフェクタの角度位置を決定することができる。
【0119】
別の態様では、外科用器具は、関節運動駆動器２３０（図３）の絶対位置を監視することによって、エンドエフェクタ２３００が間接的に位置付けられる角度を決定するように構成される。関節運動駆動器２３０の位置は、エンドエフェクタ２３００が既知の方法で配向される角度に対応するため、関節運動駆動器２３０の絶対位置を追跡し、次いでエンドエフェクタ２３００の角度位置に並進させることができる。この態様では、外科用器具は、関節運動駆動器２３０の絶対直線位置を決定し、それに対応する固有の位置信号を提供するように構成された関節運動センサ装置を備える。いくつかの態様では、関節運動センサ装置又は関節運動センサ装置に動作可能に連結されたコントローラは、固有の位置信号からエンドエフェクタ２３００の角度位置を並進又は計算するように更に構成される。
【0120】
この態様における関節運動センサ装置もまた、上述され、図１０～図１２に示されるセンサ装置１１０２と同様であり得る。変位部材１１１１に関して図１０に示される態様と同様の一態様では、関節運動センサ装置は、長手方向に移動可能な関節運動駆動器２３０のフルストローク毎に１回転する位置センサ及び磁石を備える。位置センサは、ホール効果センサなどの１つ以上の磁気検出素子を備え、磁石に近接して定置されている。したがって、磁石が回転すると、位置センサの磁気検出素子は、１回転にわたって磁石の絶対角度位置を測定する。
【0121】
一態様では、位置センサに関連付けられたセンサ素子の１回転は、長手方向に移動可能な関節運動駆動器２３０の長手方向の線形変位ｄ１と等価である。換言すれば、ｄ１は、長手方向に移動可能な関節運動駆動器２３０に連結されたセンサ素子の１回転後に、長手方向に移動可能な関節運動駆動器２３０が点「ａ」から点「ｂ」に移動する、長手方向の直線距離である。関節運動センサ装置は、減速装置を介して連結されてもよく、この減速装置によって、位置センサは、長手方向に移動可能な関節運動駆動器２３０のフルストロークに対して１回転のみすることになる。換言すれば、ｄ１は、関節運動駆動器２３０のフルストロークに等しくてもよい。位置センサは、次に、関節運動駆動器２３０の絶対位置に対応する固有の位置信号を、図１０に示すそれらの態様におけるようにコントローラ１１０４に送信するように構成されている。固有の位置信号を受信すると、コントローラ１１０４は、次いで、論理を実行して、例えば、エンドエフェクタ２３００の予め計算された角度位置の値を返すルックアップテーブルを照会すること、関節運動駆動器２３０の直線位置を入力として利用してアルゴリズムによってエンドエフェクタ２３００の角度位置を計算すること、又はその分野で既知であるような任意の他の方法を実行することにより、関節運動駆動器２３０の直線位置に対応するエンドエフェクタの角度位置を決定するように構成されている。
【0122】
様々な態様において、例えば、全磁場を測定するか磁場のベクトル成分を測定するかによって分類される磁気センサなど、任意の個数の磁気検出素子が関節運動センサ装置に用いられてよい。利用される磁気検出素子の数は、関節運動センサ装置によって感知される所望の解像度に対応する。換言すれば、使用される磁気検出素子の数が大きいほど、より微細な関節運動の程度が関節運動センサ装置によって感知され得る。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。
【0123】
一態様では、関節運動センサ装置の様々な態様の位置センサは、変位部材１１１１の位置を追跡するための図１２に示す位置決めシステムと同様の方法で実装されてもよい。そのような一態様において、関節運動センサ装置は、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。位置センサは、直接的又は間接的に、エンドエフェクタ２３００の絶対角度位置を決定するための絶対位置決めシステムを提供するために、コントローラとインターフェース接続される。位置センサは、低電圧低電力の構成要素であり、磁石１２０２（図１１）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、及び磁場情報が、ＳＰＩインターフェース１２３４など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。
【0124】
図１～図４及び図１０～図２１を参照すると、関節継手２２７０の位置、及びＩビーム１７８の位置（図４）は、絶対位置決めシステム１１００からの絶対位置フィードバック信号／値で決定され得る。一態様において、関節角度θは、外科用器具１０の駆動部材１２０に基づいてかなり正確に測定することができる。上述したように、長手方向に移動可能な駆動部材１２０（図２）の移動は、絶対位置決めシステム１１００によって追跡されることができ、例えば、関節運動駆動部がクラッチアセンブリ４００（図３）によって発射部材２２０（図３）に動作可能に連結されると、絶対位置決めシステム１１００は実質的に、駆動部材１２０を介して関節運動システムの移動を追跡することができる。関節運動システムの移動を追跡した結果として、外科用器具のコントローラは、例えばエンドエフェクタ２３００などのエンドエフェクタ２３００の関節角度θを追跡することができる。様々な状況において、結果として、関節角度θは、駆動部材１２０の長手変位ＤＬの関数として決定されることができる。駆動部材１２０の長手変位ＤＬは、絶対位置決めシステム１１００によって提供される絶対位置信号／値に基づいて正確に決定することができるので、関節角度θは、長手変位ＤＬの関数として決定することができる。
【0125】
別の態様では、関節角度θは、関節継手２２７０上にセンサを配置することによって決定することができる。センサは、関節継手２２７０の絶対回転を測定するように適合された絶対位置決めシステム１１００を使用して関節継手２２７０の回転を感知するように構成され得る。例えば、センサ装置１１０２は、位置センサ１２００と、磁石１２０２と、関節継手２２７０の回転を感知するように適合された磁石ホルダ１２０４と、を備える。位置センサ１２００は、ホール素子などの１つ以上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。図１２に記載される位置センサ１２００は、関節継手２２７０の回転角度を測定するように適合され得る。したがって、磁石１２０２が回転すると、位置センサ１２００の磁気検出素子は、関節継手２２７０上に配置された磁石１２０２の絶対角度位置を測定する。この情報は、関節継手２２７０の関節角度を計算するためにマイクロコントローラ１１０４に提供される。したがって、エンドエフェクタ２３００の関節角度は、関節継手２２７０の絶対回転を測定するように適合された絶対位置決めシステム１１００によって決定され得る。
【0126】
一態様では、Ｉビーム１７８の発射速度又は速度は、発射駆動システム８０上の発射力、特に、本明細書に記載される発射駆動システム８０の他の構成要素の中で、Ｉビーム１７８の発射力を低下させるために、エンドエフェクタ２３００の関節角度の関数として変化してもよい。エンドエフェクタ２３００の関節角度の関数としてＩビーム１７８の可変発射力に適合させるために、可変モータ制御電圧をモータ８２に印加してモータ８２の速度を制御することができる。モータ８２の速度は、Ｉビーム１７８の発射力をエンドエフェクタ２３００の関節角度に基づいて異なる最大閾値と比較することによって制御されてもよい。電動モータ８２の速度は、例えば、モータ８２に印加される電圧、電流、パルス幅変調（ＰＷＭ）、又はデューティサイクル（０～１００％）を調節することによって変化させることができる。
【0127】
ここで図２２～図２３及び図２６～図３２を参照すると、様々な図が示されている。これらの図のそれぞれの軸は、各軸が、設定値ではなく、最小値と最大値との間の比率を表すように正規化される。これらのグラフで表される変数の最小値及び最大値は、外科用器具の異なる態様に従って変化し得る。例えば、エンドエフェクタのスイープ範囲の最小関節角度は、様々な態様では、－６５°、－６０°、及び－４５°を含むことができ、エンドエフェクタのスイープ範囲のエンドエフェクタの最大関節角度は、様々な態様では、細長いシャフトアセンブリの長手方向軸に対して＋４５°、＋６０°、及び＋６５°を含むことができる。更に、上記の例は、角度に関して議論されたが、角度位置は、ラジアン又は任意の他の角度位置の単位に関して更に表すことができることを理解されたい。別の例として、関節運動駆動器の最小位置及び最大位置は、それぞれ、０．０ｍ及び０．３０４ｍを含むことができる。更に、上記の例はメートルに関して論じられているが、直線位置は、フィート、インチ、又は直線位置の任意の他の単位に関して更に表され得ることを理解されたい。
【0128】
外科用器具のいくつかの態様では、関節継手を通るエンドエフェクタの角変位は、図１９～図２１に示される態様などの関節運動駆動器の変位によって駆動され、関節運動駆動器２３０の変位（図１７）とエンドエフェクタ２３００の角変位（図１９～図２１）との間に非線形関係が存在する。別の言い方をすれば、関節運動駆動器の変位と、構成要素間のリンク機構の運動学によるエンドエフェクタの角変位との間には１：１の関係が存在しない場合がある。ここで特に図２２を参照すると、本開示の一態様による、一定の関節運動駆動器速度及び可変関節運動駆動速度についてエフェクタ関節角度５５０６の端部に対する関節運動駆動器の変位５５０８を示す図５５００が示されている。外科用器具のいくつかの態様では、関節運動駆動器は、エンドエフェクタの関節角度とは無関係である線５５０４によって示されるように、一定速度で第１の位置５５２６から第２の位置５５２８へと駆動される。これらの態様では、関節運動速度、即ち、エンドエフェクタの角変位の速度は、関節運動駆動器の変位と非線形の関係に起因して、エンドエフェクタの特定の関節角度に従って変化する。特に、いくつかのそのような態様におけるエンドエフェクタと関節運動駆動器との間のリンク機構の自然な応答は、関節運動駆動器が一定速度で並進されている場合、エンドエフェクタの関節運動速度をエンドエフェクタの関節運動範囲の中点５５１６から端部５５２２、５５２４に向かって増加させることである。場合によっては、関節運動速度は、エンドエフェクタの関節運動範囲全体にわたって、即ち、関節運動範囲の第１の端部５５２２から第２の端部５５２４まで一定のままであることが望ましい場合がある。関節運動駆動器とエンドエフェクタとの間のリンク機構の運動学を補償することが望ましいような態様では、関節運動駆動器は、関節角度の関数として線５５０２によって示されるように、可変速度で駆動される。
【0129】
図２３は、エンドエフェクタ５５０６の関節角度に対する関節運動速度５５１８を示す第１の図５５１０、及びエンドエフェクタ５５０６の関節角度に対するモータデューティサイクル５５３０を示す第２の図５５２０を示す。エンドエフェクタの関節運動範囲又はエンドエフェクタの関節運動範囲の一部分にわたって一定の角変位速度を提供するようにエンドエフェクタの関節運動を制御することに加えて、エンドエフェクタがエンドエフェクタの関節運動範囲内の特定の位置又はその付近に位置付けられるとき、関節運動速度は、固定値に追加的に調節され得る。換言すれば、特定の態様では、関節運動範囲は、関節運動速度が固定値である第１のゾーン、及び関節運動速度がエンドエフェクタの特定の位置又は関節角度の関数である第２のゾーンを含むことができる。線５５１４は、関節運動速度が固定値である１つ以上のゾーンを含む外科用器具の制御スキームを例示する。比較して、線５５１２は、図２２の線５５０４によって示されるように、関節運動駆動器の変位が一定である外科用器具の制御スキームを例示する。線５５１４によって例示されるように、エンドエフェクタは、既定の位置から閾値距離内に到達したときに減速され得る。そのような一態様では、エンドエフェクタは、エンドエフェクタがホーム又はデフォルト位置のθ１度以内に入るとき、デフォルト又は定常状態速度Ｖ０未満であるＶ２に減速される。ホーム、つまりデフォルト位置は、例えば、エンドエフェクタがシャフトの長手方向軸と位置合わせされる位置である０°位置５５１６であり得る。エンドエフェクタがホーム位置に近づいているときに減速するような態様は、器具がそこを通って位置付けられるトロカールから外科用器具を取り外すことをより容易にする上で有益であり得る。別の態様では、エンドエフェクタは、エンドエフェクタがデフォルト位置又はホーム位置からθ２度を超えて位置付けられたときに、デフォルト又は定常状態速度Ｖ０未満であるＶ１に減速される。エンドエフェクタがその関節運動範囲の端部５５２２、５５２４の付近で減速するような態様は、エンドエフェクタがその有効範囲の端部に近づいていることを外科用器具のユーザに伝える際に有用であり得る。モータが駆動されるデューティサイクルの変化を示す第２の図５５２０の線５５３２は、第１の図５５１０の線５５１４に対応する。様々な態様では、モータが駆動されるデューティサイクルは、エンドエフェクタの所望の関節運動速度に従って調節され得る。様々な他の態様では、エンドエフェクタの関節運動速度はまた、エンドエフェクタの位置に従って、デフォルト又は定常状態速度と比較して、上記のように減少するのとは対照的に、増加させることができる。エンドエフェクタの関節運動速度が調整される位置範囲の組み合わせを利用する態様もまた、本開示の範囲内である。
【0130】
エンドエフェクタが位置付けられる関節角度に従って関節運動駆動器２３０の速度を変化させることによって、エンドエフェクタの角速度を制御するためのいくつかの可能な方法が存在する。このような１つの方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）と呼ばれる関節運動駆動器２３０を駆動するモータのデューティサイクルを変化させる。この方法を利用する一態様は、関節角度の関数としてエンドエフェクタ２５０２の関節運動速度の変化を示す線５５１４に対応する線５５３２として示されている。別の方法は、関節運動駆動器を駆動するモータに供給される電圧の大きさを変化させる。第３の方法は、ＰＷＭの組み合わせを利用し、モータに供給される電圧の大きさを変化させることである。モータが関節運動駆動器２３０を駆動する速度が、モータが動作しているデューティサイクルとモータによって受信される電圧の大きさの両方に対応するため、前述の方法のそれぞれは、外科用器具が関節運動駆動器２３０の速度、ひいてはエンドエフェクタの角速度を制御することを可能にする。
【0131】
図２４は、本開示の一態様による、エンドエフェクタの関節運動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を示す。図２４の論理５５５０の以下の説明では、図１４～図２１も参照するべきである。エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を制御するための論理５５５０の一態様では、エンドエフェクタ２５０２の関節角度とエンドエフェクタ２５０２の関節運動速度に影響を及ぼすモータ２５０４の特性との間の関係は、最初に特徴付けられ、特徴付けデータは、外科用器具２５００のメモリに記憶される。エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度に影響を及ぼすモータ２５０４の特性は、モータのデューティサイクル、モータに供給される電圧の大きさ、これらの組み合わせ、又は他のそのような方法を含むことができる。一態様において、メモリは、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリである。外科用器具が利用されると、制御回路２５１０は、メモリに記憶された特徴付けデータにアクセスする（５５５２）。関節運動駆動器２３０の位置が、エンドエフェクタ２５０２の関節角度の代わりに関節運動センサ装置によって追跡される態様では、他の場合であれば、関節運動駆動器２３０の位置をエンドエフェクタ２５０２の角度位置に最初に並進させるために必要とされるであろう処理電力を低減するために、エンドエフェクタ２５０２の並進された角度位置に従ってメモリ内に記憶された特徴付けデータにアクセスする（５５５２）前に、関節運動駆動器２３０の位置とモータの特性との間の関係が、代わりに最初に特徴付けられ得る。
【0132】
一態様では、特徴付けプロセスの出力は、メモリに記憶され、制御回路２５１０によって実行されるコンピュータ可読命令内に実装されるアルゴリズムである。したがって、一態様では、制御回路２５１０は、メモリ内に実装されたアルゴリズムの特徴付けデータにアクセスし（５５５２）、（直接的又は間接的に決定される）エンドエフェクタ２５０２の角度位置又は関節運動駆動器２３０の位置のいずれかを入力し、次いで、出力を決定するためにランタイム計算を実行し、この出力は、特定のモータ特性がエンドエフェクタ２５０２の所望の関節運動速度を達成するために設定されるべき値である。
【0133】
一態様では、特徴付けプロセスの出力は、メモリに実現されたルックアップテーブルである。したがって、一態様において、制御回路２５１０は、メモリに実現されたルックアップテーブルから特徴付けデータにアクセスする（５５５２）。一態様において、ルックアップテーブルは、実行時の計算をより簡潔な配列索引操作で置き換える配列を備える。制御回路２５１０によってメモリから値を取得することは一般に、「不経済な」計算又は入力／出力操作を経るよりも迅速になされるので、処理時間の観点から節減は重要となることがある。ルックアップテーブルは、事前に計算され、静的な記憶装置に記憶されても、プログラムの初期化段階（メモ化）の一部として計算（又は「先取り」）されても、更には特定要素向けのプラットフォームのハードウェアに記憶されてもよい。緊急の用途において、ルックアップテーブルは、エンドエフェクタ２５０２の関節角度と、エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を決定するモータ２５０４の特性との間の関係の特徴付けの出力値を記憶する。ルックアップテーブルは、これらの出力値を配列に記憶し、またいくつかのプログラミング言語で、マッチングする入力を処理するポインタ関数（又はラベルへのオフセット）を含んでもよい。したがって、エンドエフェクタ２５０２の関節角度のそれぞれの固有の値、又は関節運動駆動器２３０の位置（関節角度の代わりとして）に関して、対応するモータ２５０４のデューティサイクル値が存在する。対応するモータ２５０４のデューティサイクル値はルックアップテーブル内に記憶され、制御回路２５１０によって使用されて、モータ２５０４がエンドエフェクタ２５０２の角度位置に従って設定されるべきデューティサイクルがどれかを決定する。他のルックアップテーブル技術も本開示の範囲内で企図される。
【0134】
一態様において、特徴付けプロセスの出力は、線形か非線形にかかわらず、最適曲線適合式である。したがって、一態様において、制御回路２５１０は、コンピュータ可読命令を実行して、特徴付けデータに基づいて最適曲線適合式を実現するように動作可能である。曲線適合は、おそらくは拘束を受ける一連のデータ点に最適適合する曲線又は数学関数を構築するプロセスである。曲線適合は、データへの正確な適合が要求される場合、いずれかの補間を伴うことがある。一態様では、曲線は、モータがエンドエフェクタ２５０２の関節角度の関数として設定されるべきであるモータ２５０４のデューティサイクルを表す。エンドエフェクタ２５０２の関節角度などのデータ点は、関節運動駆動器２３０、及びモータ２５０４のデューティサイクルの位置を測定し、ｎ次多項式の形態で最適適合曲線を生成することができる（通常、３次多項式は、測定されたデータに好適な曲線適合を提供する）。制御回路２５１０は、ｎ次多項式を実現するようにプログラムすることができる。使用中、ｎ次多項式の入力は、エンドエフェクタ２５０２の角度位置及び／又は関節運動駆動器２３０の位置である。
【0135】
外科用器具が操作されると、外科用器具は、上述のように、関節運動センサ装置を介して、直接又は間接的のどちらかでエンドエフェクタ２５０２の関節角度を追跡する（５５５４）。関節角度が追跡されると（５５５４）、外科用器具は、モータ２５０４のデューティサイクルなどのモータ２５０４の１つ以上の特性を調節して（５５５６）、次にモータ２５０４がエンドエフェクタ２５０２を駆動する関節運動速度を調整する。エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を制御するために特徴付けデータに従って調節されるモータ２５０４の特性（又は複数の特性）は、例えば、モータのデューティサイクルを変更すること、モータに供給される電圧の大きさを変化させること、又はこれらの組み合わせを含む。したがって、論理５５５０は、モータが、予め特徴付けられたデータに従ってエンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を連続的又は規則的に調節するように制御される動的システムを提供する。
【0136】
様々な態様において、特徴を記憶するメモリは、外科用器具のシャフト、ハンドル、又はそれら両方に設置された不揮発性メモリであってもよい。
【0137】
一態様において、特徴付けは、特徴付けにアクセスする不揮発性メモリと通信するマイクロコントローラの制御ソフトウェアによって利用される。
【0138】
図２５は、エンドエフェクタの関節運動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の別の態様を示す。上記のように、図２５の論理５５６０の以下の説明では、図１４～図２１も、参照するべきである。一態様では、エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を制御するための論理５５６０は、エンドエフェクタ２５０２の関節角度とエンドエフェクタ２５０２の関節運動速度に影響を及ぼすモータ２５０４の特性との間の関係の特徴付けデータにアクセスすること（５５６２）を含む。特徴付けデータは、外科用器具２５００の使用前又は使用中にアクセス（５５６２）され得る。エンドエフェクタ２５０２の関節角度とモータ２５０４の特性との間の関係は、最初に外科用器具のメモリに記憶され得る。エンドエフェクタ２５０２の関節運動速度に影響を及ぼすモータ２５０４の特性は、モータのデューティサイクル、モータによって受信される電圧の大きさ、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
【0139】
特徴付けデータへのアクセス５５６２が行われると、論理５５６０は次に、関節運動センサ装置を介してエンドエフェクタ２５０２の現在の位置又は関節角度を決定する（５５６４）。次いで、論理５５６０は、エンドエフェクタ２５０２がエンドエフェクタ２５０２の角度関節運動範囲又はスイープ内の１つ以上の指定されたゾーン内に位置付けられているかどうかを判定する（５５６６）。エンドエフェクタ２５０２の関節運動範囲内の指定されたゾーンは、エンドエフェクタ２５０２が位置付けられる関節角度に対応する速度ではなく、エンドエフェクタ２５０２が一定の固定速度で駆動される領域に対応する。一態様では、指定されたゾーンは、図２３に示すように、エンドエフェクタ２５０２が設定位置の閾値距離内に位置付けられているときを含む。指定されたゾーン又は複数のゾーンは、集合的に「第１のゾーン」とも呼ばれ、エンドエフェクタの関節運動範囲の残りの部分又は複数の部分は、集合的に「第２のゾーン」とも呼ばれる。
【0140】
第１のゾーンは、図２３にも示されるように、エンドエフェクタ２５０２の角度関節運動範囲の複数の別個の部分を含むことができる。エンドエフェクタ２５０２が第１のゾーン内にある場合、論理５５６０は次に、特定のモータ２５０４の特性の固定値を取得し（５５６８）、次いで、モータ２５０４の特性をその値に設定する（５５７０）。固定値は、例えば、メモリに実装されたルックアップテーブル内に記憶され得る。例えば、図２３に対応する論理５５６０の態様では、エンドエフェクタ２５０２がθ１度の位置内にある場合、論理５５６０は、モータ２５０４のデューティサイクル値ＤＣ２を読み出し（５５６８）、次いで、エンドエフェクタ２５０２が第１のゾーンのその特定の部分内にある持続時間の間、モータ２５０４のデューティサイクルをその値に設定する（５５７０）。論理５５６０の一態様では、モータ２５０４が駆動されるデューティサイクルなどのモータ２５０４の特性が固定値に設定される、複数の指定されたゾーンが存在し得る。例えば、図２３に対応する論理５５６０の態様では、例えば、モータがθ１度の位置５５１６内にある場合にデューティサイクルＤＣ２に設定されることに加えて、スイープ範囲は、エンドエフェクタ２５０２が位置５５１６からθ２度よりも大きい場合、モータがデューティサイクルＤＣ１に設定される追加ゾーンを含むことができる。エンドエフェクタ２５０２が第１のゾーン内にない、即ち第２のゾーンにある場合、論理５５６０は代わりに、エンドエフェクタ２５０２の特定の位置に対応するモータ特性の値を決定し（５５７２）、次いで、モータ特性を決定された値に設定する（５５７４）。論理５５６０は、上述したように、様々な方法で出力特徴付けデータにアクセスすることによって、モータ特性値を決定することができる（５５７２）。
【0141】
モータ２５０４の特性が固定値に設定される（５５７０）か、又はエンドエフェクタ５５７２の位置の関数である値に設定される（５５７４）と、論理５５６０は、エンドエフェクタ２５０２のスイープが完了したか否か、又はそうでなければ外科用器具２５００を使用してオペレータが終了しているかどうかを判定する（５５７６）。論理５５６０は、例えば、関節ロック２８１０が係合されているかどうかを監視することによって、エンドエフェクタ２５０２がもはや使用されていないかどうかを判定することができる。エンドエフェクタ２５０２のスイープが完了した場合、論理５５６０は同様に、エンドエフェクタ２５０２の特定のスイープのために完了する（５５７８）。エンドエフェクタ２５０２のスイープが完了していない場合、論理５５６０は、エンドエフェクタ２５０２の位置を監視すること、及びスイープが完了する（５５７８）までエンドエフェクタ２５０２の関節運動速度を調整することを続ける。いくつかの態様では、論理５５６０は、エンドエフェクタの位置を連続的に監視する。他の態様では、論理５５６０は、エンドエフェクタの関節角度をサンプリングするインスタンス間の遅延を実行する。エンドエフェクタ２５０２の位置をサンプリングするインスタンス間の遅延は、例えば、タイマー又はカウンタ回路２５３１によって決定することができる。
【0142】
図２６は、一定のモータデューティサイクル、常時可変モータデューティサイクル、及び離散的可変モータデューティサイクルを利用する態様に関する、エンドエフェクタの関節角度に対するモータデューティサイクル５５８４を示す図５５８０を示す。外科用器具２５００のいくつかの態様では、モータのデューティサイクルは、線５５９４によって表されるようにエンドエフェクタ２５０２のスイープ全体にわたって一定に保持される。換言すれば、モータ２５０４のデューティサイクルは、エンドエフェクタ２５０２の位置又は関節角度の関数ではない。一定のデューティサイクル５５８８は、モータ２５０４が駆動され得る最大デューティサイクル５５８６以下であり得る。他の態様では、モータ２５０４のデューティサイクルは、エンドエフェクタ２５０２の関節角度に従って変化する。線５５９６によって表される１つのこのような態様では、エンドエフェクタ２５０２の関節角度は連続的にサンプリングされ、関節運動センサ装置は、その角度スイープを通してエンドエフェクタ２５０２の関節角度を検出することができる、対応の高解像度を有する。この態様では、モータ２５０４のデューティサイクルは、線５５９６の滑らかで連続的な湾曲によって示される非常に高い速度で更新され得る。線５５９８によって表される別のそのような態様では、エンドエフェクタ２５０２の関節角度は、比較的低い速度でサンプリングされ、かつ／又は関節運動センサ装置は、比較的低い解像度を有する。この態様では、モータ２５０４のデューティサイクルは、エンドエフェクタ２５０２の角度スイープの過程で連続的ではなく、離散点で更新される。高速でエンドエフェクタ２５０２の位置をサンプリングし、対応する高速でモータ２５０４のデューティサイクルを更新する態様は、計算的に高価であり得るが、エンドエフェクタ２５０２が関節運動する際に、より滑らかでより一貫した運動を生成することもできる。
【0143】
図２６に示される態様は、モータのデューティサイクルに関して記載されたが、その原理は、モータに供給される電圧の大きさが調節されるか、又はモータのデューティサイクルとモータのデューティサイクルとの組み合わせがエンドエフェクタの関節角度の関数として調節されるか、のいずれかの態様に等しく適用可能であることを理解されたい。
【0144】
図２７は、本開示の一態様によるエンドエフェクタ５５３３の関節運動速度に対するトルク５５３５を示す図５５２９を示す。線５５３１は、エンドエフェクタの関節運動速度とエンドエフェクタの運動によって生成されるトルクとの間の関係を示す。いくつかの態様では、エンドエフェクタによって生成されたトルクを、第１の値τｍｉｎと第２の値τｍａｘとの間に維持することが有益であり得る。したがって、エンドエフェクタの関節運動によって発生したトルクを、τｍｉｎとτｍａｘとの間で維持するために、エンドエフェクタの関節運動速度は、それに応じて、第１の値Ｖｍｉｎと第２の値Ｖｍａｘとの間で維持される。そのような態様では、外科用器具によって実行される論理は、エンドエフェクタの関節運動範囲にわたってＶｍｉｎとＶｍａｘとの間の関節運動速度を維持するように構成され得る。関節運動速度が、図２３に示されるようなエンドエフェクタの関節運動範囲の指定されたゾーン内の特定の固定値に設定される態様では、固定値は、Ｖｍｉｎ及びＶｍａｘによって設定された上限及び下限内に収まることができる。エンドエフェクタがその関節運動範囲（is articulation range）を通して一定の関節運動速度で関節運動している態様においてか、又はエンドエフェクタが前述の指定されたゾーンのうちの１つ以上に位置していないときに、エンドエフェクタが関節運動している速度は同様に、Ｖｍｉｎ及びＶｍａｘによって設定された上限及び下限内に収まることができる。
【0145】
図２８は、本開示の一態様による様々な制御アルゴリズムに従う関節角度５５４１に対するエンドエフェクタの関節運動速度５５４３を示す図５５４０を示す。線５５４２は、外科用器具の一態様を示し、関節運動駆動器は、一定速度でモータによって駆動され、これによってエンドエフェクタの関節運動速度を、その関節運動範囲の第１の端部５５２２から第２の端部５５２４まで変化させる。この態様では、モータ電圧及びモータのデューティサイクルは、図３２に示すように、エンドエフェクタの関節角度にかかわらず一定に保持される。図３２は、一定電圧を利用し、パルス幅変調を用いないエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す図５５２３である。この態様では、モータは一定の電圧５５２５に保持され、その結果、線５５２７によって表される関節運動速度がエンドエフェクタの関節運動範囲の端部５５２２、５５２４に向かって増加する。
【0146】
反対に、図２８の線５５４４、５５４６、５５４８は、図２４及び図２５に記載される論理などの、エンドエフェクタにその移動範囲全体にわたって一定の関節運動速度を有するようにさせる制御アルゴリズムを利用する外科用器具の態様を示す。１つのこのような態様は、図２９に例示される。図２９は、可変電圧を利用し、パルス幅変調を用いないエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムに関してエンドエフェクタ５５０３の関節角度に対する電圧５５０５を示す図５５０１である。この態様では、デューティサイクルは一定に保持されるが、モータに供給される電圧の大きさは、エンドエフェクタの関節角度の関数として変化する。図１４～図２１に記載される関節運動枢動アセンブリの特定のリンク機構については、エンドエフェクタの関節運動速度は、関節運動の移動範囲の端部で増加する傾向がある。したがって、この自然な傾向を相殺し、移動範囲全体にわたってエンドエフェクタの関節運動速度を一定に保持するために、モータに供給される電圧の大きさは、最大電圧５５１１と最小電圧５５０９との間で変動し、その結果、関節運動駆動器を減速させて関節運動速度を一定に保持するために、エンドエフェクタの関節角度が移動範囲の端部５５２２、５５２４に近づくにつれて、電圧が減少する。端部５５２２、５５２４のそれぞれにおける電圧は、外科用器具の様々な態様において等しい又は等しくない場合がある。
【0147】
別のこのような態様は、図３０に例示される。図３０は、一定の電圧及びパルス幅変調を利用してエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムに関してエンドエフェクタ５５０３の関節角度に対する電圧５５０５を示す図５５１３である。この態様では、モータに供給される電圧は、一定電圧５５１５に保持され、関節運動範囲の端部５５２２、５５２４で関節運動駆動器を減速させるために、エンドエフェクタの関節角度が移動範囲の端部５５２２、５５２４に近づくにつれて、モータのデューティサイクルが減少する（ｘ１＞ｘ２＞ｘ３など）。更に別のこのような態様が、図３１に図示される。図３１は、可変電圧及びパルス幅変調を利用してエンドエフェクタの関節運動速度を制御するための制御アルゴリズムを示す図５５１７である。この態様では、モータ電圧及びモータのデューティサイクルの大きさの両方は、図２９及び図３０に関して記載されたものと同じ一般的効果で、エンドエフェクタの関節角度の関数として変化する。モータ電圧は、最大電圧５５２１と最小電圧５５１９との間で変動する。したがって、モータのデューティサイクルは減少する（ｘ１＜ｘ２＜ｘ３．．．＜ｘｎのように）。変動するモータ電圧とモータのデューティサイクルとの間の正味の効果は、エンドエフェクタが、その関節運動範囲の第１の端部５５２２から第２の端部５５２４まで一定の関節運動速度で駆動されることである。
【0148】
本明細書に記載する機能又はプロセス５５５０、５５６０は、図５～図６に関連して記載する制御回路７００、図７～図９に記載する回路８００、８１０、８２０、図１０及び図１２に記載するマイクロコントローラ１１０４、並びに／又は図１４に記載する制御回路２５１０など、本明細書に記載する処理回路のいずれかによって実行されてよい。
【0149】
電動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得る。一部の態様は、詳細ではなくブロック図として示されている。本開示の一部は、コンピュータメモリに格納されたデータに対して動作する命令という点で提示され得る。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、数字と称してもよい。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。
【0150】
一般的に、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／又は集合的に実施できる、本明細書で説明する様々な態様を、様々な種類の「電気回路」から構成されるものと見なすことができる。その結果として、「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つの専用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、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムで構成されている汎用コンピュータ又は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を形成する）電気回路、及び／又は、通信装置（例えばモデム、通信スイッチ又は光学的－電気的設備）を形成する電気回路を含む。これらの態様は、アナログ若しくはデジタル形式、又はこれらの組み合わせで実施されてもよい。
【0151】
前述の説明は、１つ以上の機能及び／又は動作を含み得るブロック図、フローチャート、及び／又は実施例の使用による装置及び／又はプロセスの態様を記載している。このようなブロック図、フローチャート、又は実施例内の各機能及び／又は動作は、様々なハードウェア、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、個々にかつ／又は集合的に実施できる。一態様では、本明細書に記載する主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能論理装置（ＰＬＤ）、回路、レジスタ、及び／又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理、並びに／又はハードウェア及びソフトウェア構成要素の組み合わせ、論理ゲート又は他の集積型の形式で実施されてよい。その全部か一部かを問わず、本明細書で開示される形態のいくつかの態様は、１台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施でき、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。
【0152】
開示する主題の機構は、多様な形式でプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載す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用いられる。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（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリなど、並びに伝送型の媒体、例えば、デジタル及び／又はアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク（例えば、送信機、受信機、送信ロジック、受信ロジックなど）が挙げられる。
【0153】
これらの態様の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。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、態様を修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されるものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【0154】
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。
【0155】
実施例１．外科用器具であって、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサ及びモータに連結された制御回路であって、センサによって提供された信号を介してエンドエフェクタの関節運動位置を決定し、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号に対応する速度でエンドエフェクタを関節運動させるように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
【0156】
実施例２．駆動信号は、エンドエフェクタの関節運動位置が、非関節運動位置と関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、モータにエンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施例１に記載の外科用器具。
【0157】
実施例３．指定ゾーンが、非関節運動位置と関節運動位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施例２に記載の外科用器具。
【0158】
実施例４．駆動信号が、エンドエフェクタの関節運動位置に従って変化し、駆動信号が、エンドエフェクタの関節運動位置に従って、モータにエンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施例１～３に記載の外科用器具。
【0159】
実施例５．駆動信号が、可変デューティサイクルを有し、デューティサイクルがエンドエフェクタの位置に従って変化する、実施例１～４に記載の外科用器具。
【0160】
実施例６．駆動信号は、非関節運動位置から関節運動位置までモータにエンドエフェクタを一定速度で関節運動させる、実施例１～５に記載の外科用器具。
【0161】
実施例７．外科用器具であって、第１の位置と第２の位置との間で関節運動可能なエンドエフェクタを駆動するように構成された関節運動駆動器であって、エンドエフェクタを第１の位置から第２の位置まで駆動するように構成された、関節運動駆動器と、関節運動駆動器に連結されたモータであって、関節運動駆動器を駆動するように構成された、モータと、関節運動駆動器の位置を検出し、関節運動駆動器の位置を示す信号を提供するように構成された、センサと、モータ及びセンサに連結された制御回路であって、センサによって提供された信号を介して関節運動駆動器の位置を決定し、関節運動駆動器の位置を示す信号に従ってエンドエフェクタの角度位置を決定し、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの角度位置に対応する速度でモータを駆動するように構成された制御回路と、を備える外科用器具。
【0162】
実施例８．駆動信号は、エンドエフェクタの角度位置が、第１の位置と第２の位置との間の指定ゾーン内にあるとき、モータにエンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施例７に記載の外科用器具。
【0163】
実施例９．指定ゾーンが、第１の位置と第２の位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施例８に記載の外科用器具。
【0164】
実施例１０．駆動信号が、エンドエフェクタの位置に従って変化し、駆動信号が、エンドエフェクタの位置に従って、モータにエンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施例７～９に記載の外科用器具。
【0165】
実施例１１．駆動信号が、エンドエフェクタの位置に従って変化する可変デューティサイクルを有する、実施例７～１０に記載の外科用器具。
【0166】
実施例１２．第１の位置が、シャフトの長手方向軸と整列されている、実施例７～１１に記載の外科用器具。
【0167】
実施例１３．第１の位置が、エンドエフェクタの関節運動範囲の第１の端部であり、第２の位置が、エンドエフェクタの関節運動範囲の第２の端部である、実施例７～１２に記載の外科用器具。
【0168】
実施例１４．外科用器具内のモータを制御する方法であって、この外科用器具は、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、センサ及びモータに連結された制御回路と、を備え、本方法は、制御回路によって、センサによって提供された信号を介してエンドエフェクタの関節運動位置を決定することと、制御回路によって、モータに駆動信号を提供して、エンドエフェクタの関節運動位置を示す信号に対応する速度でエンドエフェクタを関節運動させることと、を含む、方法。
【0169】
実施例１５．エンドエフェクタの関節運動位置が、非関節運動位置と関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、制御回路によって、モータを固定速度で駆動する、実施例１４に記載の方法。
【0170】
実施例１６．指定ゾーンが、第１の位置と第２の位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施例１５に記載の外科用器具。
【0171】
実施例１７．制御回路によって、モータを、エンドエフェクタの関節運動位置に従って可変電圧で駆動する、実施例１４～１６に記載の方法。
【0172】
実施例１８．制御回路によって、モータを、エンドエフェクタの関節運動位置に従って可変デューティサイクルで駆動する、実施例１４～１７に記載の方法。
【0173】
実施例１９．制御回路によって、モータを、第１の位置から第２の位置まで一定速度で駆動する、実施例１４～実施例１８に記載の方法。
【0174】
〔実施の態様〕
（１） 外科用器具であって、
非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、
前記エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記モータに連結された制御回路であって、
前記センサによって提供された前記信号を介して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定し、
前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させるように構成された制御回路と、を備える外科用器具。
（２） 前記駆動信号は、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施態様１に記載の外科用器具。
（３） 前記指定ゾーンが、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って変化し、前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って、前記モータに前記エンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施態様１に記載の外科用器具。
（５） 前記駆動信号が、可変デューティサイクルを有し、前記デューティサイクルが前記エンドエフェクタの前記位置に従って変化する、実施態様１に記載の外科用器具。
（１） 外科用器具であって、
非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、
前記エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、
前記センサ及び前記モータに連結された制御回路であって、
前記センサによって提供された前記信号を介して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定し、
前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させるように構成された制御回路と、を備える外科用器具。
（２） 前記駆動信号は、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施態様１に記載の外科用器具。
（３） 前記指定ゾーンが、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施態様２に記載の外科用器具。
（４） 前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って変化し、前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って、前記モータに前記エンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施態様１に記載の外科用器具。
（５） 前記駆動信号が、可変デューティサイクルを有し、前記デューティサイクルが前記エンドエフェクタの前記位置に従って変化する、実施態様１に記載の外科用器具。
【0175】
（６） 前記駆動信号は、前記非関節運動位置から前記関節運動位置まで前記モータに前記エンドエフェクタを一定速度で関節運動させる、実施態様１に記載の外科用器具。
（７） 外科用器具であって、
第１の位置と第２の位置との間で関節運動可能なエンドエフェクタを駆動するように構成された関節運動駆動器であって、前記エンドエフェクタを前記第１の位置から前記第２の位置まで駆動するように構成された、関節運動駆動器と、
前記関節運動駆動器に連結されたモータであって、前記関節運動駆動器を駆動するように構成された、モータと、
前記関節運動駆動器の位置を検出し、前記関節運動駆動器の前記位置を示す信号を提供するように構成された、センサと、
前記モータ及び前記センサに連結された制御回路であって、
前記センサによって提供された前記信号を介して、前記関節運動駆動器の位置を決定し、
前記関節運動駆動器の前記位置を示す前記信号に従って、前記エンドエフェクタの角度位置を決定し、
前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記角度位置に対応する速度で前記モータを駆動するように構成された制御回路と、を備える外科用器具。
（８） 前記駆動信号は、前記エンドエフェクタの前記角度位置が、前記第１の位置と前記第２の位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施態様７に記載の外科用器具。
（９） 前記指定ゾーンが、前記第１の位置と前記第２の位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０） 前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記位置に従って変化し、前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記位置に従って、前記モータに前記エンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施態様７に記載の外科用器具。
（７） 外科用器具であって、
第１の位置と第２の位置との間で関節運動可能なエンドエフェクタを駆動するように構成された関節運動駆動器であって、前記エンドエフェクタを前記第１の位置から前記第２の位置まで駆動するように構成された、関節運動駆動器と、
前記関節運動駆動器に連結されたモータであって、前記関節運動駆動器を駆動するように構成された、モータと、
前記関節運動駆動器の位置を検出し、前記関節運動駆動器の前記位置を示す信号を提供するように構成された、センサと、
前記モータ及び前記センサに連結された制御回路であって、
前記センサによって提供された前記信号を介して、前記関節運動駆動器の位置を決定し、
前記関節運動駆動器の前記位置を示す前記信号に従って、前記エンドエフェクタの角度位置を決定し、
前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記角度位置に対応する速度で前記モータを駆動するように構成された制御回路と、を備える外科用器具。
（８） 前記駆動信号は、前記エンドエフェクタの前記角度位置が、前記第１の位置と前記第２の位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記モータに前記エンドエフェクタを固定速度で駆動させる、実施態様７に記載の外科用器具。
（９） 前記指定ゾーンが、前記第１の位置と前記第２の位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０） 前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記位置に従って変化し、前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記位置に従って、前記モータに前記エンドエフェクタを可変速度で駆動させる、実施態様７に記載の外科用器具。
【0176】
（１１） 前記駆動信号が、前記エンドエフェクタの前記位置に従って変化する可変デューティサイクルを有する、実施態様７に記載の外科用器具。
（１２） 前記第１の位置が、シャフトの長手方向軸と整列されている、実施態様７に記載の外科用器具。
（１３） 前記第１の位置が、前記エンドエフェクタの関節運動範囲の第１の端部であり、前記第２の位置が、前記エンドエフェクタの前記関節運動範囲の第２の端部である、実施態様７に記載の外科用器具。
（１４） 外科用器具内のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、前記エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、前記センサ及び前記モータに連結された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記センサにより提供された前記信号を介して、前記制御回路によって、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定することと、
前記制御回路によって、前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させることと、を含む、方法。
（１５） 前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記制御回路によって、前記モータを固定速度で駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１２） 前記第１の位置が、シャフトの長手方向軸と整列されている、実施態様７に記載の外科用器具。
（１３） 前記第１の位置が、前記エンドエフェクタの関節運動範囲の第１の端部であり、前記第２の位置が、前記エンドエフェクタの前記関節運動範囲の第２の端部である、実施態様７に記載の外科用器具。
（１４） 外科用器具内のモータを制御する方法であって、前記外科用器具が、非関節運動位置と関節運動位置との間でエンドエフェクタを駆動するように構成されたモータと、前記エンドエフェクタの関節運動位置を検出し、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す信号を提供するように構成されたセンサと、前記センサ及び前記モータに連結された制御回路と、を備え、前記方法が、
前記センサにより提供された前記信号を介して、前記制御回路によって、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を決定することと、
前記制御回路によって、前記モータに駆動信号を提供して、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置を示す前記信号に対応する速度で前記エンドエフェクタを関節運動させることと、を含む、方法。
（１５） 前記エンドエフェクタの前記関節運動位置が、前記非関節運動位置と前記関節運動位置との間の指定ゾーン内にあるとき、前記制御回路によって、前記モータを固定速度で駆動する、実施態様１４に記載の方法。
【0177】
（１６） 前記指定ゾーンが、前記第１の位置と前記第２の位置との間の位置からの閾値距離に対応する、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変電圧で駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１８） 前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変デューティサイクルで駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１９） 前記制御回路によって、前記モータを、前記第１の位置から前記第２の位置まで一定速度で駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１７） 前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変電圧で駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１８） 前記制御回路によって、前記モータを、前記エンドエフェクタの前記関節運動位置に従って可変デューティサイクルで駆動する、実施態様１４に記載の方法。
（１９） 前記制御回路によって、前記モータを、前記第１の位置から前記第２の位置まで一定速度で駆動する、実施態様１４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16-17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】