JP2018192248A - 動力式外科用ステープリングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】動力式外科用ステープリングデバイスを提供する。【解決手段】外科用ステープラは、ハンドルアセンブリと、エンドエフェクタ１６０と、エンドエフェクタと機械的に協働するように配設された発射ロッドと、発射ロッドに連結された駆動モータと、センサと、コントローラとを含む。エンドエフェクタは、互いに対して移動可能な第１の顎部材及び第２の顎部材を含む。第１の顎部材は外科用締結具を含み、第２の顎部材はアンビルを含む。駆動モータは、発射ロッドを前進させ、第１の顎部材及び第２の顎部材に組織をクランプさせて、外科用締結具を放逐するように構成されている。外科用ステープラは、第１の顎部材及び第２の顎部材によって組織に及ぼされるクランプ力を測定するように構成されているセンサを含む。コントローラは、測定されたクランプ力に基づいて駆動モータの速度を制御する。【選択図】図１

Description

背景
本開示は、機械的な外科用締結具を患者の組織の中に移植するための外科用ステープラに関し、特に、外科用締結具を組織の中に発射するための、モータによって動力供給される外科用ステープラと、１つ以上の検知されたフィードバック信号に応答してステープラを制御するためのフィードバックコントローラとに関する。

現在知られているデバイスは、通常、組織をクランプし、組織内に外科用締結具を展開及び形成するために１０〜６０ポンドの手動の手の力を必要とし、これは、繰り返し使用すると外科医の手を疲れさせる可能性がある。外科用締結具を組織の中に移植するガス動力式の空気ステープラが当技術分野では知られている。これらの器具の中のいくつかは、トリガ機構に接続する加圧ガス供給を利用する。トリガ機構は、押下されると、単に加圧ガスを放出して、締結具を組織の中に移植する。

モータ動力式の外科用ステープラも当技術分野で知られている。これらとしては、ステープル発射機構を起動させるモータを有する動力式外科用ステープラが挙げられる。しかしながら、これらのモータ動力式デバイスは、ステープリング処理の限定されたユーザ制御を提供するのみである。ユーザは、単一のスイッチ及び／またはボタンをトグルするだけで、モータを起動させ、対応するトルクをステープラの発射機構に加えることができる。特定の他のデバイスでは、コントローラを使用してステープラを制御する。

種々のセンサを含む新規かつ改善された動力式外科用ステープラが絶えず必要とされている。センサは、ステープラ動作を表す検知されたフィードバック信号に応答して、動力式ステープラの種々のパラメータを自動的に調整するフィードバックコントローラに関連フィードバックを提供する。

本開示の一態様によれば、外科用ステープラは、ハンドルアセンブリと、ハンドルアセンブリに連結されたエンドエフェクタと、エンドエフェクタと機械的に協働するように配設された発射ロッドと、発射ロッドに連結された駆動モータと、センサと、駆動モータに動作可能に連結されたコントローラとを含む。エンドエフェクタは、外科用締結具を含む第１の顎部材と、アンビル部分を含む第２の顎部材とを含む。第１の顎部材及び第２の顎部材は、開き位置とクランプ位置との間で互いに対して移動可能である。駆動モータは、発射ロッドを前進させ、第１の顎部材及び第２の顎部材に組織をクランプさせて、外科用締結具を放逐するように構成されている。センサは、第１の顎部材及び第２の顎部材によって組織に及ぼされるクランプ力を測定するように構成されている。別の態様では、センサは外科用締結具にかかる発射力を測定するように構成されている。コントローラは、測定されたクランプ力に基づいて駆動モータの速度を制御するように構成されている。

本開示のさらなる態様によると、コントローラは、測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値と第２のクランプ力の閾値との間であることに応答して、駆動モータの速度を第１の発射速度に設定するようにさらに構成されている。態様では、第１のクランプ力の閾値は約０重量ポンド（ｌｂｆ）であり得、第２のクランプ力の閾値は約３３ｌｂｆであり得、実施形態では、第１のクランプ力の閾値は約３３ｌｂｆであり得、第２のクランプ力の閾値は約７２ｌｂｆであり得、他の実施形態では、第１のクランプ力の閾値は約７２ｌｂｆであり得、第２のクランプ力の閾値は約１４５ｌｂｆであり得る。

本開示の一態様では、コントローラは、測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値よりも大きいことに応答して、駆動モータを停止させるようにさらに構成されている。態様では、第１のクランプ力の閾値は約１４５ｌｂｆである。

本開示のまたさらなる態様によると、コントローラは、測定された発射力が第１の発射力の閾値と第２の発射力の閾値との間であることに応答して、駆動モータの速度を第２の発射速度に設定するようにさらに構成されている。態様では、第１の発射力の閾値は約０ｌｂｆであり、第２の発射力の閾値は約６５ｌｂｆであり、実施形態では、第１の発射力の閾値は約６５ｌｂｆであり、第２の発射力の閾値は約８０ｌｂｆであり、他の実施形態では、第１の発射力の閾値は約８０ｌｂｆであり、第２の発射力の閾値は約１４５ｌｂｆである。

本開示の一態様では、発射力が第１の発射力の閾値よりも大きい場合、コントローラは駆動モータを停止させる。態様では、第１の発射力の閾値は約１４５ｌｂｆである。

本開示のまたさらなる態様によると、センサは、第１の顎部材、第２の顎部材、または発射ロッドのうちの少なくとも１つの上に配設されたひずみゲージセンサである。ひずみゲージセンサは、駆動モータの速度、駆動モータによって加えられているトルク、第１の顎部材と第２の顎部材との間の距離を監視することによってクランプ力を測定するように構成され、外科用ステープラの１つ以上の構成要素の温度または発射ロッドへの負荷を監視する。

本開示のさらなる態様に従って、外科用ステープラの発射速度を制御するための方法が開示される。本方法は、エンドエフェクタの第１の顎部材と第２の顎部材との間に組織を位置決めすることであって、第１の顎部材及び第２の顎部材が互いに対して移動可能であり、第１の顎部材がステープルカートリッジを含む、位置決めすることを含む。本方法は、組織への第１の顎部材及び第２の顎部材の最大クランプ力を測定することと、測定された最大クランプ力に基づいてステープルカートリッジからのステープルの第１の発射速度を設定することと、ステープルカートリッジからのステープルの発射を開始することと、ステープルにかかる発射力を測定することと、測定された発射力に基づいて外科用ステープラの第１の発射速度を第２の発射速度に調整することと、をさらに含む。

本開示のいくつかの態様では、本方法は、測定された発射力が第１の発射力の閾値よりも大きい場合、ステープルカートリッジからのステープルの発射を停止させることを含む。態様では、第１の発射力の閾値は約１４５ｌｂｆである。

本開示のいくつかの態様では、最大クランプ力は、駆動モータの速度、駆動モータによって加えられているトルク、第１の顎部材と第２の顎部材との間の距離、または発射ロッドへの負荷を監視することによってクランプ力を測定するように構成されたセンサによって測定される。

さらに、矛盾しない程度まで、本明細書において記載される態様のいずれかを、本明細書において記載される他の態様のいずれかまたはすべてと組み合わせて使用することができる。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
外科用ステープラであって、
ハンドルアセンブリと、
前記ハンドルアセンブリに連結されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、
外科用締結具を含む第１の顎部材と、
アンビル部分を含む第２の顎部材と、を含み、前記第１の顎部材または前記第２の顎部材のうちの少なくとも１つは、開き位置とクランプ位置との間で互いに対して移動可能である、エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタと機械的に協働するように配設された発射ロッドと、
前記発射ロッドに連結された駆動モータであって、前記駆動モータは、前記発射ロッドを前進させ、前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材に組織をクランプさせて、前記外科用締結具を放逐するように構成された駆動モータと、
前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材によって組織に及ぼされるクランプ力を測定するように構成されたセンサと、
前記駆動モータに動作可能に連結され、前記測定されたクランプ力に基づいて前記駆動モータの速度を制御するように構成されたコントローラと、を備える、外科用ステープラ。
（項目２）
前記コントローラが、前記測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値と第２のクランプ力の閾値との間であることに応答して、前記駆動モータの前記速度を第１の発射速度に設定するようにさらに構成されている、上記項目に記載の外科用ステープラ。
（項目３）
前記第１のクランプ力の閾値が約０重量ポンド（ｌｂｆ）であり、前記第２のクランプ力の閾値が約３３ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目４）
前記第１のクランプ力の閾値が約３３ｌｂｆであり、前記第２のクランプ力の閾値が約７２ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目５）
前記第１のクランプ力の閾値が約７２ｌｂｆであり、前記第２のクランプ力の閾値が約１４５ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目６）
前記コントローラが、前記測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値よりも大きいことに応答して、前記駆動モータを停止させるようにさらに構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目７）
前記第１のクランプ力の閾値が約１４５ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目８）
前記センサが、前記外科用締結具にかかる発射力を測定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目９）
前記コントローラが、前記測定された発射力が第１の発射力の閾値と第２の発射力の閾値との間であることに応答して、前記駆動モータの前記速度を第２の発射速度に設定するようにさらに構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１０）
前記第１の発射力の閾値が約０ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約６５ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１１）
前記第１の発射力の閾値が約６５ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約８０ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１２）
前記第１の発射力の閾値が約８０ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約１４５ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１３）
前記コントローラが、前記発射力が第１の発射力の閾値よりも大きいことに基づいて前記駆動モータを停止させる、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１４）
前記第１の発射力の閾値が約１４５ｌｂｆである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１５）
前記センサが、前記第１の顎部材、前記第２の顎部材、または前記発射ロッドのうちの少なくとも１つの上に配設されたひずみゲージセンサである、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１６）
前記センサが、前記駆動モータの速度、前記駆動モータによって加えられているトルク、前記第１の顎部材と前記第２の顎部材との間の距離、前記駆動モータの温度、または前記発射ロッドにかかる負荷のうちの少なくとも１つを監視することによって前記クランプ力を測定するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科用ステープラ。
（項目１７）
外科用ステープラの発射速度を制御する方法であって、前記方法が、
エンドエフェクタの第１の顎部材と第２の顎部材との間に組織を位置決めすることであって、前記第１の顎部材または前記第２の顎部材のうちの少なくとも１つが互いに対して移動可能であり、前記第１の顎部材がステープルカートリッジを含む、位置決めすることと、
前記組織への前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材の最大クランプ力を測定することと、
前記測定された最大クランプ力に基づいて、前記ステープルカートリッジからのステープルの発射速度を設定することと、
前記ステープルカートリッジからの前記ステープルの発射を開始することと、
前記ステープルにかかる発射力を測定することと、
前記測定された発射力に基づいて、前記外科用ステープラの前記発射速度を調整することと、を含む、方法。
（項目１８）
前記測定された発射力が第１の発射力の閾値よりも大きいことに応答して、前記ステープルカートリッジからの前記ステープルの前記発射を停止させることをさらに含む、上記項目に記載の方法。
（項目１９）
前記第１の発射力の閾値が約１４５重量ポンド（ｌｂｆ）である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
前記最大クランプ力が、前記駆動モータの速度、前記駆動モータによって加えられているトルク、前記第１の顎部材と前記第２の顎部材との間の距離、または前記発射ロッドへの負荷のうちの少なくとも１つを監視することによって前記クランプ力を測定するように構成されたセンサによって測定される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（摘要）
外科用ステープラは、ハンドルアセンブリと、エンドエフェクタと、エンドエフェクタと機械的に協働するように配設された発射ロッドと、発射ロッドに連結された駆動モータと、センサと、コントローラとを含む。エンドエフェクタは、互いに対して移動可能な第１の顎部材及び第２の顎部材を含む。第１の顎部材は外科用締結具を含み、第２の顎部材はアンビルを含む。駆動モータは、発射ロッドを前進させ、第１の顎部材及び第２の顎部材に組織をクランプさせて、外科用締結具を放逐するように構成されている。外科用ステープラは、第１の顎部材及び第２の顎部材によって組織に及ぼされるクランプ力を測定するように構成されているセンサを含む。コントローラは、測定されたクランプ力に基づいて駆動モータの速度を制御する。

主題の器具の種々の実施形態を、図面を参照して本明細書において記載する。

本開示の一実施形態による動力式外科用器具の斜視図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の部分拡大斜視図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の部分拡大平面図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の内部構成要素の部分斜視断面図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の分離された部分を有するアーティキュレーション機構の斜視図である。 第１の位置に配設された、図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素を示す部分断面図である。 第２の位置に配設された、図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素を示す部分断面図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の分離された部分を有する装填ユニットの装着アセンブリ及び近位本体部分の斜視図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具のエンドエフェクタの側断面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素を示す部分拡大側面図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の単方向クラッチプレートの斜視図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素を示す部分拡大側面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の電源の概略図である。 図１の動力式外科用器具の電源を認証するための方法を例示するフローチャート図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の装填ユニットの部分斜視背面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の装填ユニットの部分斜視背面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の装填ユニットを認証するための方法を例示するフローチャート図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の装填ユニットの斜視図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具のエンドエフェクタの側断面図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の側断面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の制御システムの概略図である。 本開示によるフィードバック制御システムの概略図である。 本発明の実施形態によるフィードバック制御システムのフィードバックコントローラの正面斜視図及び背面斜視図である。 本発明の実施形態によるフィードバック制御システムのフィードバックコントローラの正面斜視図及び背面斜視図である。 本発明の実施形態によるフィードバックコントローラの概略図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素の部分断面図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の内部部品の部分斜視断面図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具のノーズアセンブリの部分斜視図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の後退レバーの部分斜視図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の部分斜視図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の斜視図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具のモジュール式後退アセンブリの斜視図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素の拡大部分断面図である。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具の内部構成要素の拡大部分断面図である。 本開示による、図１の動力式外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の側断面図である。 図３３の切断線に沿ってとられた背断面図である。 本開示の一実施形態による別のエンドエフェクタの背断面図である。 本開示による、図１の動力式外科用器具のエンドエフェクタのさらに別の実施形態の背断面図である。 光の波長の応答度を示すチャートである。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具の別のエンドエフェクタの側断面図である。 図３８の切断線に沿ってとられた断面図である。 図１の本開示の実施形態による動力式外科用器具の制御システムの概略図である。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具によって時間と共に加えられる力を例示するグラフである。 本開示の一実施形態による、図１の動力式外科用器具を制御するための方法を例示するフローチャートである。 本開示の一実施形態による動力式外科用器具によって加えられる力に対する発射速度を例示するグラフである。

以下で開示される動力式外科用器具の実施形態を、同様の参照番号がいくつかの図の各々において同一または対応する要素を示す図面を参照してここで詳細に記載する。本明細書において使用される際、「遠位」という用語は、動力式外科用器具またはその構成要素のユーザからより遠い部分を指し、「近位」という用語は、動力式外科用器具またはその構成要素のユーザにより近い部分を指す。

本開示による動力式外科用器具、例えば、外科用ステープラは、参照番号１０として図において参照される。最初に図１を参照すると、動力式外科用器具１０は、ハウジング１１０と、内視鏡部分１４０であって、そこを通って延在する第１の長手方向軸Ａ−Ａを画定する、内視鏡部分１４０と、エンドエフェクタ１６０であって、そこを通って延在する第２の長手方向軸Ｂ−Ｂを画定する、エンドエフェクタ１６０とを含む。内視鏡部分１４０はハウジング１１０から遠位に延在し、エンドエフェクタ１６０は内視鏡部分１４０の遠位部分に隣接して配設されている。一実施形態では、ハウジング１１０の構成要素は、微粒子及び／または流体汚染物の浸入に対してシールされ、滅菌処理によって構成要素の損傷を防止するのに役立つ。

本開示の一実施形態によると、エンドエフェクタ１６０は、１つ以上の外科用締結具（例えば、カートリッジアセンブリ１６４）を有する第１の顎部材と、外科用締結具（例えば、アンビルアセンブリ１６２）を展開及び形成するためのアンビル部分を含む第２の対向する顎部材とを含む。特定の実施形態では、ステープルは、カートリッジアセンブリ１６４内に収容されて、ステープルの線形列を身体組織に同時または逐次的な様式のいずれかで適用する。アンビルアセンブリ１６２及びカートリッジアセンブリ１６４のいずれか一方または両方は、アンビルアセンブリ１６２がカートリッジアセンブリ１６４から隔置された開き位置と、アンビルアセンブリ１６２がカートリッジアセンブリ１６４と並置整合された近似位置またはクランプ位置との間で互いに対して移動可能である。

エンドエフェクタ１６０は、本体部分１６８に枢動可能に取り付けられている装着部分１６６に取り付けられることがさらに想定される。本体部分１６８は、動力式外科用器具１０の内視鏡部分１４０と一体であってもよいし、または交換可能な使い捨て装填ユニット（ＤＬＵ）もしくは単一使用装填ユニット（ＳＵＬＵ）（例えば、装填ユニット１６９）を提供するように器具１０に取り外し可能に取り付けられてもよい。特定の実施形態では、再使用可能な部分は、後続の外科的処置において滅菌及び再使用のために構成されてもよい。

装填ユニット１６９は、バヨネット接続を介して内視鏡部分１４０に接続可能であってもよい。装填ユニット１６９は、装填ユニット１６９の装着部分１６６に接続されたアーティキュレーションリンクを有し、アーティキュレーションリンクは、リンケージロッドが第１の長手方向軸Ａ−Ａに沿って遠位−近位方向に並進されるときにエンドエフェクタ１６０がアーティキュレートされるようにリンクロッドに接続されていることが想定される。可撓性チューブまたは複数の枢動可能な部材を備えるチューブなどの、アーティキュレーションを可能にするようにエンドエフェクタ１６０を内視鏡部分１４０に接続する他の手段が使用されてもよい。

装填ユニット１６９は、血管シールデバイス、線形ステープリングデバイス、円形ステープリングデバイス、カッタなどの種々のエンドエフェクタを組み込んでもよいし、またはそれらを組み込むように構成されてもよい。かかるエンドエフェクタは、動力式外科用器具１０の内視鏡部分１４０に連結されてもよい。装填ユニット１６９は、アーティキュレートしない線形ステープリングエンドエフェクタを含んでもよい。中間の可撓性シャフトは、ハンドル部分１１２と装填ユニットとの間に含まれてもよい。可撓性シャフトを組み込むことは身体の特定の部位へのアクセス及び／または該部位内でのアクセスを容易にし得ることが想定される。

図２を参照すると、本開示の一実施形態に従って、ハウジング１１０の拡大図が例示されている。例示される実施形態では、ハウジング１１０は、その上に配設された主駆動スイッチ１１４を有するハンドル部分１１２を含む。スイッチ１１４は、トグルスイッチとして一緒に形成された第１のスイッチ及び第２のスイッチ１１４ａ及び１１４ｂを含んでもよい。ハンドル軸Ｈ−Ｈを画定するハンドル部分１１２は、ユーザの指によって把持されるように構成されている。ハンドル部分１１２は、操作中にハンドル部分１１２がユーザの手から追い出されるのを防止するのに役立つ十分なパームグリップの活用を提供する人間工学的形状を有する。各スイッチ１１４ａ及び１１４ｂは、それがユーザの指（複数可）によって押下されるのを容易にするように、ハンドル部分１１２上の好適な位置に配設されているものとして示される。

加えて、ならびに図１及び２を参照すると、スイッチ１１４ａ、１１４ｂを使用して、駆動モータ２００（図４）の動きを開始及び／または停止することができる。一実施形態では、スイッチ１１４ａは、駆動モータ２００を第１の方向に起動させて、発射ロッド２２０（図６）を遠位方向に前進させ、それによってアンビルアセンブリ１６２及びカートリッジアセンブリ１６４をクランプするように構成されている。反対に、スイッチ１１４ｂは、駆動モータ２００を逆方向に起動させることによって、発射ロッド２２０を後退させて、アンビルアセンブリ１６２及びカートリッジアセンブリ１６４を開くように構成されてもよい。後退モードは、機械的ロックアウトを開始し、装填ユニット１６９によるステープリング及び切断のさらなる進行を防止する。トグルは、スイッチ１１４ａを起動させるための第１の位置、スイッチ１１４ｂを起動させるための第２の位置、及び第１の位置と第２の位置との間の中立位置を有する。器具１０の駆動構成要素の動作の詳細を以下により詳細に説明する。

ハウジング１１０、具体的には、ハンドル部分１１２は、スイッチシールド１１７ａ及び１１７ｂを含む。スイッチシールド１１７ａ及び１１７ｂは、スイッチ１１４ａの底部部分及びスイッチ１１４ｂの上部部分をそれぞれ囲むリブのような形状を有してもよい。スイッチシールド１１７ａ及び１１７ｂは、スイッチ１１４の偶発的な起動を防止する。さらに、スイッチ１１４ａ及び１１４ｂは、起動用に高められた圧力を必要とする高い触覚フィードバックを有する。

一実施形態では、スイッチ１１４ａ及び１１４ｂは、駆動モータ２００及び発射ロッド２２０の速度を非線形の様式で制御する、複数の速度（例えば、２つ以上）の増分または可変速度スイッチとして構成されている。例えば、スイッチ１１４ａ、１１４ｂは、感圧性であることがある。このタイプの制御インターフェースは、より遅い動作でより正確なモードからより速い動作へと駆動構成要素の速度率を段階的に上昇させる。後退の偶発的な起動を防止するために、フェイルセーフスイッチが押されるまでスイッチ１１４ｂが電子的に切断されてもよい。加えて、この目的のために第３のスイッチ１１４ｃを使用することもできる。追加としてまたは代替的に、約１００ｍｓ〜約２秒の所定の時間にわたってスイッチ１１４ｂを押して保持することによって、フェイルセーフが克服されることがある。次いで、発射ロッド２２０は、その初期位置に、スイッチ１１４ｂが後退モード中に起動され（例えば、押されて解放され）て後退を停止しない限り、自動的に後退する。その後、スイッチ１１４ｂを解放した後にスイッチ１１４ｂを押すと、後退が再開される。代替的に、発射ロッド２２０の後退は、他の実施形態では、スイッチ１１４ｂが解放されても完全な後退を継続することがある。

スイッチ１１４ａ及び１１４ｂは、電圧調整回路、可変抵抗回路、またはマイクロ電子パルス幅変調回路として実装され得る非線形速度制御回路１１５に連結される。スイッチ１１４ａ及び１４４ｂは、加減抵抗デバイス、マルチプルポジションスイッチ回路、線形可変変位変換器及び／または回転式可変変位変換器、線形電位差計及び／または回転式電位差計、光学エンコーダ、強磁性センサ、ならびに／またはホール効果センサなどの可変制御デバイスを移動または起動させることによって、制御回路１１５とインターフェースさせてもよい。これは、スイッチ１１４ａ及び１１４ｂが、スイッチ１１４ａ及び１１４ｂの押下に基づいて、使用されている制御回路１１５のタイプに応じて、増分的または段階的にのいずれかで駆動モータ２００の速度を段階的に高めるなど、複数の速度モードで駆動モータ２００を動作させることを可能にする。

特定の実施形態では、スイッチ１１４ｃを含むこともでき（図１、２、及び４）、その押下により、機械的及び／または電気的に動作モードをクランプから発射に変更することができる。スイッチ１１４ｃは、ハウジング１１０内に凹んでおり、誤起動を防止するように高い触覚フィードバックを有する。スイッチ１１４ｃが押されるまで器具１０を把持手段として使用し、それに伴ってステープリング及び／または切断を起動させるように、発射モードを初期化するための別個の制御スイッチを設けることにより、エンドエフェクタの顎を繰り返し開閉することが可能になる。スイッチ１１４は、例えば、１つ以上のマイクロ電子膜スイッチを含んでもよい。かかるマイクロ電子膜スイッチは、比較的低い起動力、小さいパッケージサイズ、人間工学的なサイズ及び形状、低いプロファイル、スイッチ上に成形文字、記号、描写、及び／または表示を含む能力、ならびに低い材料コストを含む。加えて、スイッチ１１４（マイクロ電子膜スイッチなど）をシールして、器具１０の滅菌を容易にすることに役立てるのに加えて、粒子及び／または流体汚染物を防止することに役立てることができる。

スイッチ１１４の代替としてまたはそれらに加えて、他の入力デバイスが、制御システム５０１（図１４）またはそれに接続された別個のデジタルモジュール内に組み込まれたハードウェア及び／またはソフトウェアを含み得る音声入力技術を含んでもよい。音声入力技術は、音声認識、音声起動、音声整流、及び／または埋め込み音声を含んでもよい。ユーザは、音声コマンドにより、器具の動作の全体または一部を制御することができ、それに伴って他の器具を操作するためのユーザの手の一方または両方を解放することができる。音声または他の可聴出力を使用して、ユーザにフィードバックを提供することもできる。

図３を参照すると、ユーザインターフェース１２０を有するハウジング１１０の近位領域１１８が示される。ユーザインターフェース１２０は、スクリーン１２２及び複数のスイッチ１２４を含む。ユーザインターフェース１２０は、センサを介してユーザインターフェースに伝達され得る「モード」（例えば、回転、アーティキュレーション、または起動）、「状態」（例えば、アーティキュレーションの角度、回転の速度、または起動のタイプ）、及びステープルが器具１０内に配設されたセンサによって報告された情報に基づいて発射されたか否かなどの「フィードバック」など、器具１０の種々のタイプの動作パラメータを表示してもよい。

スクリーン１２２は、ＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン、エレクトロルミネッセンススクリーンなどであってもよい。一実施形態では、スクリーン１２２は、スイッチ１２４の必要性を事前に除去するタッチスクリーンであってもよい。タッチスクリーンは、抵抗性、表面波、容量性、赤外線、ひずみゲージ、光学、分散信号、または音響パルス認識タッチスクリーン技術を組み込むことができる。タッチスクリーンを使用して、ユーザが操作のフィードバックを見ながら入力を提供することを可能にすることができる。この手法は、器具１０を滅菌するのに加えて、粒子及び／または流体汚染物を防止するのに役立てるように、スクリーン構成要素のシールを容易にすることができる。特定の実施形態では、スクリーンは、使用中または準備中にスクリーンを見る際の柔軟性のために、（例えば、ヒンジまたはールアンドソケットマウントを介して）器具１０に枢動可能または回転可能に装着される。

スイッチ１２４は、器具１０の動きを開始及び／または停止するため、ならびに枢動方向、速度、及び／またはトルクを選択するために使用されてもよい。少なくとも１つのスイッチ１２４が、種々の設定を無効にする緊急モードを選択するために使用され得ることもまた想定される。スイッチ１２４はまた、ユーザインターフェースメニューをナビゲートし、種々の設定を選択しながらプロンプトに応答し、ユーザに異なる組織のタイプ、ならびにステープルカートリッジの種々のサイズ及び長さを入力させるなど、スクリーン１２２上の種々の選択肢を選択するために使用されてもよい。

スイッチ１２４は、マイクロ電子の触覚膜または非触覚膜、ポリエステル膜、種々の形状及びサイズのエラストマ、樹脂、または金属キーから形成されてもよい。加えて、スイッチは、互いに異なる高さに位置決めされてもよいし、及び／またはユーザインターフェース１２０を見る必要なしにユーザが適切なスイッチを押すことを可能にするための隆起した印または他のテクスチャ特徴（例えば、凹もしくは凸）を含んでもよい。

スクリーン１２２に加えて、ユーザインターフェース１２０は、フィードバックをユーザに中継するための１つ以上の着色された可視光線または発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を含み得る１つ以上の視覚出力１２３を含んでもよい。視覚出力１２３は、視覚出力１２３を識別する数字及び／またはテキストを有する種々の形状、サイズ、及び／または色の対応するインジケータを含んでもよい。視覚出力１２３は、出力１２３がハウジング１１０に対して隆起及び突出し、それらのより良好な可視性を提供するように、ハウジング１１０の上に配設されている。

ユーザに特定の動作モードを例示するために、複数の光がある特定の組み合わせで表示される。一実施形態では、視覚出力１２３は、第１の光（例えば、黄色）１２３ａ、第２の光（例えば、緑）１２３ｂ、及び第３の光（例えば、赤）１２３ｃを含む。光は、以下の表１に列挙される特定の動作モードに関連付けられた特定の組み合わせで動作される。

別の実施形態では、視覚出力１２３は、表１の第１の光、第２の光、及び第３の光に関して上記で記載される動作モードに関連付けられた特定の色を表示する単一の多色ＬＥＤを含んでもよい。

ユーザインターフェース１２０はまた、バッテリ低下、空のカートリッジなどの種々の状態変化をユーザに伝達するための音声出力１２５（例えば、トーン、ベル、ブザー、統合スピーカなど）を含む。可聴フィードバックを、視覚出力１２３と共にまたはそれらの代わりに使用することができる。可聴フィードバックは、単一または複数のパルスシーケンスにおけるクリック、スナップ、ビープ、リング、及び／またはブザーの形態で提供されてもよい。一実施形態では、従来の非動力式器具の機械的ロックアウト及び機構によって生成されたクリック音及び／またはスナップ音を再現する模擬機械音が事前に記録されてもよい。これにより、かかる機械音を器具１０の実際の構成要素を通じて生成する必要性を除去し、また、通常は他の手術室設備に関連付けられているビープ音及び他の電子音の使用を回避し、それによって外部からの可聴フィードバックからの混乱を防止する。

器具１０はまた、ハウジング１１０内の触覚機構（明示的には示さず）を通じて触覚フィードバックまたは振動フィードバックを提供してもよい。触覚フィードバックは、音声フィードバック及び視覚フィードバックに依存する手術室設備との混乱を回避するために、聴覚フィードバック及び視覚フィードバックと共にまたはそれらの代わりに使用されてもよい。触覚機構は、パルス様式で振動する非同期モータであってもよい。一実施形態では、振動は約３０Ｈｚ以上の周波数であり、振動効果が装填ユニット１６９に到達することを制限するように１．５ｍｍ以下の振幅を有する変位を提供する。

ユーザインターフェース１２０が、表示されたアイテム間のさらなる差別化のために、スクリーン上及び／またはスイッチ上の異なる色及び／またはテキストの強度を含むこともまた想定される。視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックは、強度を増減することができる。例えば、フィードバックの強度を使用して、器具上の力が過度になっていることを示すことができる。

図２〜４は、アーティキュレーションハウジング１７２、動力式アーティキュレーションスイッチ１７４、アーティキュレーションモータ１３２、及び手動アーティキュレーションノブ１７６を含むアーティキュレーション機構１７０を例示する。動力式アーティキュレーションスイッチ１７４の並進または手動アーティキュレーションノブ１７６の枢動は、図４に示されるアーティキュレーション機構１７０のアーティキュレーションギヤ２３３を次に起動させるアーティキュレーションモータ１３２を起動させる。アーティキュレーション機構１７０の起動により、エンドエフェクタ１６０が、その第１の位置であって、長手方向軸Ｂ−Ｂが長手方向軸Ａ−Ａと実質的に整合する、第１の位置から、長手方向軸Ｂ−Ｂが長手方向軸Ａ−Ａに対して一定の角度で配設される位置の方へ移動する。好ましくは、複数のアーティキュレートされた位置が達成される。動力式アーティキュレーションスイッチ１７４はまた、スイッチ１１４ａ及び１１４ｂによって制御されるクランプ機構と同様の非線形速度制御部を組み込んでもよい。

さらに、ハウジング１１０は、ウィングのような形状を有し、スイッチ１７４の上にハウジング１１０の上面から延在するスイッチシールド１６９を含む。スイッチシールド１６９は、スイッチ１７４の偶発的な起動を防止し、ユーザがアーティキュレーション機構１７０を起動させるためにシールド１６９の下に手を伸ばすことを必要とする。

加えて、アーティキュレーションハウジング１７２及び動力式アーティキュレーションスイッチ１７４が回転するハウジングアセンブリ１８０に装着される。第１の長手方向軸Ａ−Ａを中心とする回転ノブ１８２の回転は、ハウジングアセンブリ１８０ならびにアーティキュレーションハウジング１７２及び動力式アーティキュレーションスイッチ１７４が第１の長手方向軸Ａ−Ａを中心に回転することをもたらし、それに伴って第１の長手方向軸Ａ−Ａを中心とする発射ロッド２２０の遠位部分２２４及びエンドエフェクタ１６０の対応する回転を引き起こす。アーティキュレーション機構１７０は、図４及び２６に示されるハウジングノーズアセンブリ１５５上に配設されている第１の導電リング１５７及び第２の導電リング１５９に電気機械的に連結されている。導電リング１５７及び１５９は、ノーズアセンブリ１５５にはんだ付け及び／またはクリンピングされてもよく、電源４００と電気的に接触し、それによってアーティキュレーション機構１７０に電力を提供する。ノーズアセンブリ１５５は、モジュール式であってもよく、より容易なリングのはんだ付け及び／またはクリンピングを可能にするように、アセンブリ中にハウジング１１０に取り付けられもよい。アーティキュレーション機構１７０は、ハウジングアセンブリ１８０がアーティキュレーションハウジング１７２と共に回転すると、アーティキュレーション機構１７０が導電リング１５７及び１５９と連続的に接触し、それによって電源４００から電力を受信するように、導電リング１５７及び１５９と接触する１つ以上のブラシ及び／またはばねの装填接点を含む。

アーティキュレーションハウジング１７２、動力式アーティキュレーションスイッチ１７４、手動アーティキュレーションノブ１７６、及びアーティキュレーションをエンドエフェクタ１６０に提供することのさらなる詳細については、２００７年３月１５日に出願された同一所有者による米国特許出願公開第２００８／０２２３９０３Ａ１号に詳細に記載されており、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。ハウジング１１０内に配設され得るリミットスイッチ、近接センサ（例えば、光学的及び／もしくは強磁性）、線形可変変位変換器、ならびに／またはシャフトエンコーダの任意の組み合わせを利用して、エンドエフェクタ１６０のアーティキュレーション角度及び／または発射ロッド２２０の位置を制御及び／または記録することができることが想定される。

図４〜８は、駆動モータ２００、駆動チューブ２１０、ならびに近位部分２２２及び遠位部分２２４を有する発射ロッド２２０を含む、器具１０の種々の内部構成要素を例示する。駆動チューブ２１０は、そこを通って延在する駆動チューブ軸Ｃ−Ｃを中心に回転可能である。駆動モータ２００は、駆動チューブ２１０と機械的に協働するように配設され、駆動ギヤ軸Ｃ−Ｃを中心に駆動チューブ２１０を回転させるように構成されている。一実施形態では、駆動モータ２００は、そのハウジング内に組み込まれたギヤ装備を含み得る電気モータまたはギヤモータであってもよい。

ハウジング１１０は、図３に例示されるように、２つの半割部１１０ａ及び１１０ｂから形成されてもよい。ハウジング部分の２つの半割部１１０ａ及び１１０ｂは、ハウジング部分１１０ａ及び１１０ｂを整合させるボスロケータ１１１でねじを使用して互いに取り付けられてもよい。加えて、ハウジング１１０は、プラスチックから形成されてもよく、２ショット成形処理を介してハウジング１１０の内面に適用されたゴム支持部材を含んでもよい。ゴム支持部材は、器具１０の残部を形成する駆動構成要素（例えば、駆動モータ２００）の振動を分離することができる。

ハウジングの半割部１１０ａ及び１１０ｂは、半割部１１０ａ及び１１０ｂを相互接続するプラスチックの薄い部分（例えば、リビングヒンジ）を介して各々に取り付けられてもよく、半割部１１０ａ及び１１０ｂを切り離すことによってハウジング１１０を開くことができる。

一実施形態では、駆動構成要素（例えば、駆動モータ２００、駆動チューブ２１０、発射ロッド２２０などを含む）を支持プレート上に装着してもよく、器具１０が使用された後に駆動構成要素をハウジング１１０から取り外すことができる。蝶着されたハウジングの半割部１１０ａ及び１１０ｂと共に支持プレートを装着することにより、特定の内部構成要素の再使用性及びリサイクル性を提供しつつ、それらの汚染物を制限する。

図４〜６を参照すると、発射ロッドカップリング１９０が例示されている。発射ロッドカップリング１９０は、発射ロッド２２０の近位部分２２２と遠位部分２２４との間のリンクを提供する。具体的には、発射ロッドカップリング１９０は、発射ロッド２２０の近位部分２２２に対する発射ロッド２２０の遠位部分２２４の回転を可能にする。したがって、発射ロッドカップリング１９０は、整合プレート３５０を参照して以下に記載されるように、（例えば、回転ノブ１８２の回転時に）発射ロッド２２０の遠位部分２２４の回転を可能にしながら、発射ロッド２２０の近位部分２２２が回転不能のままであることを可能にする。

図５及び６を参照すると、発射ロッド２２０の近位部分２２２は、駆動チューブ２１０の内部ねじ山部分２１２を通って延在するねじ山部分２２６を含む。発射ロッド２２０と駆動チューブ２１０との間のこの関係により、発射ロッド２２０は、駆動モータ２００の回転に応答して、駆動チューブ２１０の回転時に、駆動チューブ２１０のねじ山部分２１２に沿って、矢印Ｄ及びＥの方向に遠位及び／または近位に移動される。駆動チューブ２１０が第１の方向（例えば、時計回り）に回転すると、発射ロッド２２０は図６に例示されるように近位に移動し、発射ロッド２２０は、その最近位位置に配設される。駆動チューブ２１０が第２の方向（例えば反時計回り）に回転すると、発射ロッド２２０は図７に例示されるように遠位に移動し、発射ロッド２２０は、その最遠位位置に配設される。

発射ロッド２２０は、特定の制限内で遠位及び近位に並進可能である。具体的には、発射ロッド２２０の近位部分２２２の第１の端部２２２ａは、整合プレート３５０と共に機械的ストッパとして機能する。つまり、図５に示されるように、発射ロッド２２０が近位に並進する後退時に、第１の端部２２２ａは整合プレート３５０の遠位表面３５１に接触し、それに伴って発射ロッド２２０の連続的な近位並進を防止する。加えて、近位部分２２２のねじ山付部分２２６は、整合プレート３５０と共に機械的ストッパとして機能する。つまり、図６に示されるように、発射ロッド２２０が遠位に並進すると、ねじ山付部分２２６は整合プレート３５０の近位表面３５３に接触し、それに伴って発射ロッド２２０のさらなる遠位並進を防止する。整合プレート３５０は、それを貫通する開口部であって、非円形断面を有する、開口部を含む。開口部の非円形断面は、発射ロッド２２０の近位部分２２２の回転を防止し、それに伴って発射ロッド２２０の近位部分２２２が、それを通る軸方向の並進を制限する。さらに、近位ベアリング３５４及び遠位ベアリング３５６は、駆動チューブ２１０の回転を容易にするために、駆動チューブ２１０の周囲に少なくとも部分的に配設され、駆動チューブ２１０をハウジング１１０内に整合させるのを助ける。

第１の方向（例えば、反時計回り）の駆動チューブ２１０の回転は、エンドエフェクタ１６０の顎部材１６２、１６４を起動させて、それらの間に保持された組織を把持またはクランプする発射ロッド２２０の遠位並進に対応する。発射ロッド２２０のさらなる遠位並進により、エンドエフェクタ１６０から外科用締結具を放逐して、カムバー及び／または起動そり７４（図９）を起動させることによって組織を締結する。さらに、発射ロッド２２０はまた、ナイフ（明示的には示さず）を起動させて、組織を切断するように構成されてもよい。第２の方向（例えば、時計回り）の駆動チューブ２１０の回転に対応する発射ロッド２２０の近位並進により、顎部材１６２、１６４、及び／またはナイフを起動させて、対応する発射前の位置に後退するか、または戻る。エンドエフェクタ１６０を発射及び別様に起動することのさらなる詳細は、Ｍｉｌｌｉｍａｎらに対する同一所有者による米国特許第６，９５３，１３９号（「‘１３９Ｍｉｌｌｉｍａｎ特許」）に詳細に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

図８は、装填ユニット１６９の分解図を示す。エンドエフェクタ１６０は、駆動梁または駆動梁２６６を有する軸方向の駆動アセンブリ２１３によって起動されてもよい。駆動梁２１３の遠位端部は、ナイフブレードを含んでもよい。加えて、駆動梁２１３は、駆動梁２１３の長手方向の前進中にアンビルならびにカートリッジアセンブリ１６２及び１６４に係合する一対のカム部材４０ａを有する保持フランジ４０を含む。駆動梁２１３は、起動そり７４を、ステープルカートリッジ１６４を通って長手方向に前進させる。そり７４は、そり７４が前進されるときに、カートリッジアセンブリ１６４のスロット内に配設された押出手段６８に係合するためのカムウェッジを有する。スロット内に配設されたステープル６６は、押出手段６８によって、組織を通り、アンビルアセンブリ１６２に対して駆動される。

図８を参照すると、駆動モータ２００に取り付けられた遊星ギヤ２０４から延在する駆動モータシャフト２０２が示されている。駆動モータシャフト２０２は、クラッチ３００と機械的に協働する。駆動モータシャフト２０２が駆動モータ２００によって回転し、それに伴ってクラッチ３００の回転をもたらす。クラッチ３００は、クラッチプレート３０２及びばね３０４を含み、駆動チューブ２１０の近位面２１６上に配設されたインターフェース（例えば、ウェッジ２１４）と嵌合するように構成されている、クラッチプレート３０２上に配設されたウェッジ状部分３０６を有する状態で示される。

ばね３０４を遊星ギヤ２０４と駆動チューブ２１０との間に例示する。具体的には、及び図８に例示される実施形態に従って、ばね３０４をクラッチ面３０２とクラッチワッシャ３０８との間に例示する。加えて、駆動モータ２００及び遊星ギヤ２０４は、モータ装着部３１０上に装着されている。図８に例示されるように、モータ装着部３１０は、モータ装着部３１０に配設されたスロット３１２及びハウジング１１０上に配設された突出部３１４を介して、ハウジング１１０に対して近位及び遠位に調整可能である。

本開示の一実施形態では、クラッチ３００は、駆動構成要素のトルク及び高慣性負荷を制限するためのスリップ単方向クラッチとして実装されている。クラッチ３００のウェッジ状部分３０６は、閾値力がクラッチばね３０４を介してクラッチプレート３０２に加えられない限り、駆動チューブ２１０の近位面２１６のウェッジ２１４に対してスリップするように構成され、配置されている。さらに、ばね３０４が、ウェッジ状部分３０６とウェッジ２１４とがスリップすることなく係合するために必要な閾値力を加えると、駆動チューブ２１０は駆動モータ２００の回転時に回転する。ウェッジ状部分３０６及び／またはウェッジ２１４は、閾値力が達成されるまで、互いに対して一方向及び／または両方向（すなわち、時計回り及び／または反時計回り）にスリップするように構成されていることが想定される。

図１１及び１２に例示されるように、クラッチ３００は、単方向クラッチプレート７００を備えて示される。クラッチプレート７００は、スリップ面７０４及びグリップ面７０６を有する複数のウェッジ状部分７０２を含む。スリップ面７０４は、最大、所定の負荷まで駆動チューブ２１０のウェッジ２１４に係合する湾曲縁部を有する。グリップ面７０６は、駆動チューブ２１０に完全に係合し、スリップを防止する平坦縁部を有する。クラッチプレート７００が第１の方向（例えば、時計回り）に回転すると、ウェッジ状部分７０２のグリップ面７０６は、スリップすることなくウェッジ２１４に係合し、駆動モータ２００からのフルトルクを提供する。クラッチプレート７００が逆方向（例えば、反時計回り）に回転すると、ウェッジ状部分７０２のスリップ面７０４は、ウェッジ２１４に係合し、駆動チューブ２１０に伝えられているトルクを制限する。したがって、スリップ面７０４に加えられている負荷が制限値を超える場合、クラッチ３００はスリップし、駆動チューブ２１０は回転しない。これは、駆動構成要素の運動量及び動的摩擦により発生し得る、エンドエフェクタ１６０または組織への高負荷損を防止する。より具体的には、器具１０の駆動機構は、駆動ロッド２２０を逆方向よりも少ないトルクで前方方向に駆動することができる。単方向クラッチの使用により、この問題を除去する。加えて、電子クラッチを使用して、以下でより詳細に説明されるように、後退（例えば、駆動ロッド２２０を逆に駆動）中にモータ電位を上昇させることもできる。

駆動モータシャフト２０２は、実質的に平坦な部分７１０と丸い部分７１２とを含むＤ形状の断面７０８を含むことがさらに想定される。したがって、駆動モータシャフト２０２はクラッチプレート３０２に対して並進可能であるが、駆動モータシャフト２０２の回転時には、駆動モータシャフト２０２はクラッチプレート３０２に対して「スリップ」しないであろう。つまり、駆動モータシャフト２０２の回転は、クラッチプレート３０２のスリップしない回転をもたらすであろう。

装填ユニットは、本開示による特定の実施形態において、発射ロッド２２０と協働してエンドエフェクタ１６０のアンビルアセンブリ１６２とカートリッジアセンブリ１６４とを接近させ、ステープルカートリッジからステープル６６を発射する軸方向の駆動アセンブリを含む。軸方向の駆動アセンブリは、ステープルカートリッジを通って遠位に移動する梁を含んでもよく、上記で説明され、‘１３９Ｍｉｌｌｉｍａｎ特許の特定の実施形態において開示されるように、ステープル６６が発射された後に後退することができる。

図４を参照すると、器具１０は、充電式バッテリ（例えば、鉛ベース、ニッケルベース、リチウムイオンベースなど）であり得る電源４００を含む。電源４００が少なくとも１つの使い捨てバッテリを含むことも想定される。使い捨てバッテリは、約９ボルト〜約３０ボルトの間であってもよい。

電源４００は、器具１０の電流負荷の必要性に応じて、１つ以上の電池セル４０１を含む。さらに、電源４００は、従来のキャパシタよりもはるかに高いエネルギー密度により、補助的な電力ストレージとして機能する１つ以上のウルトラキャパシタ４０２を含む。ウルトラキャパシタ４０２は、高いエネルギーの引き込み中にセル４０１と共に使用することができる。ウルトラキャパシタ４０２は、セル４０１が通常、スロードレーンデバイスであって、それらから電流を迅速に引き込むことができない、スロードレーンデバイスであるため、セル４０１が単独で提供され得るよりも迅速にエネルギーが所望／必要とされるとき（例えば、厚い組織のクランプ時、急発射時、クランプ時など）に、電力バーストのために使用され得る。この構成により、セルの電流負荷を低減し、それによってセル４０１の数を低減することができる。セル４０１をウルトラキャパシタ４０２に接続して、キャパシタを充電することができることが想定される。

電源４００は、駆動モータ２００と共に取り外し可能であり、これらの構成要素の再利用及び器具１０の再使用のために提供されてもよい。別の実施形態では、電源４００は、ベルト及び／またはハーネス上でユーザによって着用され、使用中に器具１０に有線接続される外部バッテリパックであってもよい。

電源４００は、吸収剤、耐火性材料、及び抑制剤材料から形成され得る絶縁シールド４０４内に収容されている。シールド４０４は、電源４００によって生成された熱が器具１０の他の構成要素を加熱することを防止する。加えて、シールド４０４はまた、頻繁な使用及び／または激しい損傷中にセル４０２から漏出し得る任意の化学物質または流体を吸収するように構成されてもよい。

電源４００は、外部電源に接続されるように構成されている電力アダプタ４０６（例えば、ＤＣ変圧器）に連結される。外部電源を使用して、電源４００を再充電するか、または追加の電力要求のために提供してもよい。電力アダプタ４０６はまた、器具１０に電力を次いで供給し得る電気外科用発電機とインターフェースするように構成されてもよい。この構成では、器具１０はまた、電気外科用発電機からのＲＦエネルギーを変換し、器具１０に電力供給するＡＣ−ＤＣ電源を含む。

別の実施形態では、電源４００は、誘導充電インターフェースを使用して再充電される。電源４００は、ハウジング１１０の近位部分内に配設された誘導コイル（明示的には示さず）に連結される。電磁場内に配置されると、誘導コイルは、エネルギーを、電源４００を充電するために次いで使用される電流に変換する。電磁場は、誘導コイルが電磁場によって囲繞されるように、ハウジング１１０の近位部分とインターフェースするように構成されているベースステーション（明示的には示さず）によって生成されてもよい。この構成により、外部接点の必要性を排除し、ハウジング１１０の近位部分が、流体及び汚染物への曝露を防止する防水環境内に電源４００及び誘導コイルをシールすることを可能にする。

図５を参照すると、器具１０はまた、放電回路４１０などの１つ以上の安全回路、ならびにモータ及びバッテリ操作モジュール４１２を含む。明瞭にするために、器具１０の種々の電子構成要素を相互接続する配線及び他の回路素子は図示されていないが、かかる電気機械的接続配線が本開示によって企図される。器具１０の特定の構成要素は、無線通信する。

放電回路４１０は、次に電源４００に連結されるスイッチ４１４及び抵抗負荷４１７に連結される。スイッチ４１４は、電源４００が（例えば、外科的処置の終了時に）安全かつ低温で廃棄されるために完全に放電される必要があるときに起動される、ユーザ起動型スイッチまたは自動スイッチ（例えば、タイマ、カウンタ）であってもよい。スイッチ４１４が起動されると、電源４００の電位が負荷４１７に向けられるように、負荷４１７が電源４００に電気接続される。自動スイッチは、所定の動作時間または電源４００を放電するための使用回数の後に自動的に起動されるタイマまたはカウンタであってもよい。負荷４１７は、セル４０１のすべてを完全かつ安全に放電するのに十分な所定の抵抗を有する。

モータ及びバッテリ操作モジュール４１２は、器具１０の安全な動作を保証するように駆動モータ２００及び電源４００内の温度を決定する１つ以上の熱センサ４１３に連結されている。センサは、電源４００内に引き込まれる電流を決定するための電流計、サーミスタ、サーモパイル、熱電対、及び熱型赤外線センサなどであってもよい。これらの構成要素の温度を監視することにより、それらに加えられている負荷の決定が可能になる。これらの構成要素を通って流れる電流の増加は、これらの構成要素内の温度の上昇をもたらす。次いで、温度及び／または電流引き込みデータを使用して、効率的な様式で電力消費を制御するか、または動作の安全レベルを確実にしてもよい。

器具１０の安全かつ信頼性のある動作を保証するために、電源４００が、真正かつ／または有効（例えば、厳しい品質基準及び安全基準に適合する）であり、所定の温度範囲内で動作していることを保証することが望ましい。電源４００が有効であるとの認証は、品質不良による患者及び／またはユーザの損傷リスクを最小限に抑える。

図９を参照すると、電源４００は、１つ以上のバッテリセル４０１、温度センサ４０３、及びそれに連結された埋め込みマイクロコントローラ４０５を有する状態で示される。マイクロコントローラ４０５は、有線及び／または無線の通信プロトコルを通じて器具１０のマイクロコントローラ５００（図１４）に連結されて、電源４００を認証する。一実施形態では、温度センサ４０３を、埋め込みマイクロコントローラ４０５に連結する代わりに、マイクロコントローラ５００に直接連結することができる。温度センサ４０３は、サーミスタ、サーモパイル、熱電対、熱型赤外線センサ、抵抗温度検出器、リニアアクティブサーミスタ、温度応答性色変化ストリップ、及びバイメタル接触スイッチなどであってもよい。温度センサ４０３は、測定温度をマイクロコントローラ４０５及び／またはマイクロコントローラ５００に報告する。

埋め込みマイクロコントローラ４０５は、いわゆるチャレンジ−応答認証アルゴリズムを、図１０に例示されるマイクロコントローラ５００を用いて実行する。工程６３０において、電源４００が器具１０に接続され、器具１０のスイッチがオンされる。マイクロコントローラ５００は、チャレンジ要求を埋め込みマイクロコントローラ４０５．に送信する。工程６３２において、マイクロコントローラ４０５は、チャレンジ要求を解釈し、その要求に対する回答として応答を生成する。応答は、無線周波数識別タグまたはマイクロコントローラ４０５のメモリ内に格納された固有のシリアル番号などの識別子、または電源４００の固有の電気的に測定可能な値（例えば、抵抗、キャパシタンス、インダクタンスなど）を含んでもよい。加えて、応答は温度センサ４０３による測定温度を含む。

工程６３４において、マイクロコントローラ５００は、応答をデコードして、識別子及び測定温度を取得する。工程６３６において、マイクロコントローラ５００は、電源４００が識別子に基づいて真正であるか否かを、識別子を真正識別子の事前承認リストと比較することによって決定する。識別子が有効でない場合、器具１０は動作に進まず、ユーザインターフェース１２０を介して「バッテリの認証に失敗」というメッセージを表示する。識別子が有効である場合、処理は、測定温度が分析されて、測定値が所定の動作範囲内であるか否かを決定する工程６４０に進む。温度が制限値外である場合、器具１０はまた、失敗メッセージを表示する。したがって、温度が所定の制限値内であり、識別子が有効である場合、工程６４２において、器具は、「バッテリが認証された」というメッセージをユーザに提供することを含み得る動作を開始する。

図４及び５に戻って参照すると、器具１０の機能に関するフィードバック情報を提供するための複数のセンサが例示されている。センサの任意の組み合わせが、その動作段階、例えば、ステープルカートリッジの負荷検出及びその状態、アーティキュレーション、クランプ、回転、ステープリング、切断、ならびに後退などを決定するように、器具１０内に配設されてもよい。センサを器具１０の種々の内部構成要素（例えば、発射ロッド２２０、駆動モータ２００など）の近接、変位、または接触によって起動することができる。

例示される実施形態では、センサは、加減抵抗器（例えば、可変抵抗デバイス）、電流モニタ、導電センサ、容量センサ、誘導センサ、熱ベースのセンサ、リミット起動スイッチ、マルチプルポジションスイッチスイッチ回路、圧力変換器、線形可変変位変換器及び／または回転式可変変位変換器、線形電位差計及び／または回転式電位差計、光学エンコーダ、強磁性センサ、ホール効果センサ、ならびに／または近接スイッチであり得る。センサは、回転、速度、加速、減速、線形変位及び／または角度変位、機械的制限（例えば、ストッパ）の検出などを測定する。これは、器具１０の機械的駆動構成要素上に線形アレイまたは回転アレイのいずれかで配置された複数のインジケータを実装することによって達成される。次いで、センサは、測定値を、器具１０の動作状態を決定するマイクロコントローラ５００に伝送する。加えて、マイクロコントローラ５００はまた、測定されたフィードバックに基づいて、モータ速度または器具１０のトルクを調整する。

クラッチ３００が図１１に示されるようなスリップクラッチとして実装されている実施形態では、線形変位センサ（例えば、線形変位センサ２３７）は、正確な測定値を提供するように、クラッチ３００の遠位に位置決めされている。この構成では、クラッチ３００のスリップは、センサによって記録される位置、速度、及び加速の測定値に影響を与えない。

図４を参照すると、負荷スイッチ２３０は、アーティキュレーションハウジング１７２内に配設されている。スイッチ２３０は、スイッチ１１４と直列に接続されて、装填ユニット１６９が器具１０に適切に装填されない限り、器具１０の起動を防止する。装填ユニット１６９が器具１０に装填されていない場合、主電源スイッチ（例えば、スイッチ１１４）が開き、それによって器具１０のいずれの電子構成要素または電気構成要素の使用も防止する。これはまた、電源４００からのいかなる可能な電流引き込みも防止して、電源４００がその特定の保存可能期間にわたって最大の電位を維持することを可能にする。

したがって、スイッチ２３０は、スイッチが外部からの操作に対してアクセス不可能であり、装填ユニット１６９の挿入によってのみ起動され得るため、器具１０の誤起動を防止する、いわゆる「ロックアウト」スイッチとして機能する。スイッチ２３０は、装填ユニット１６９が内視鏡部分１４０に挿入されるときの、プランジャまたはセンサチューブの変位によって起動される。スイッチ２３０が起動されると、電源４００からの電力が器具１０の電子構成要素（例えば、センサ、マイクロコントローラ５００など）に供給され、ユーザインターフェース１２０及び他の入力／出力へのアクセスをユーザに提供する。これはまた、視覚出力１２３を、すべての光が表１に記載されるように消灯している、装填ユニット１６９が適切に装填されたことを示す光の組み合わせに従って、光を発するように起動させる。

より具体的には、図１８及び１９に示されるように、内視鏡部分１４０は、その中にセンサチューブと機械的に接触しているセンサプレート３６０を含み、該センサチューブも内視鏡部分１４０内及び発射ロッド２２０の遠位部分２２４の周囲に配設されている。発射ロッド２２０の遠位部分２２４は、センサキャップ３６４の遠位端部の開口部３６８を貫通する。センサキャップ３６４は、ばねを含み、スイッチ２３０に当接する。これにより、センサキャップ３６４を、開口部３６８を貫通することなくセンサキャップ３６４の遠位端部で静止するセンサチューブ３６２に対して付勢することを可能にする。次いで、センサチューブ３６２の付勢が、それに応じてセンサプレート３６０を押し出す。

装填ユニット１６９が内視鏡部分１４０に装填されているとき、近位部分１７１はセンサプレート３６０に当接し、そのプレート３６０を近位方向に変位させる。次いで、センサプレート３６０がセンサチューブ３６２を近位方向に押し、これは次いで、センサキャップ３６４に圧力を加え、それによってばね３６６を圧縮し、装填ユニット１６９が適切に挿入されたことを示すスイッチ２３０を起動させる。

装填ユニット１６９が内視鏡部分に挿入されると、スイッチ２３０はまた、装填ユニット１６９が正しく装填されているか否かを、その位置に基づいて決定する。装填ユニット１６９が不適切に装填されている場合、スイッチ１１４は起動されず、エラーコードがユーザインターフェース１２０を介してユーザに中継される（例えば、表１に記載されるように、すべての光が消灯している）。装填ユニット１６９がすでに発射されている場合、任意の機械的ロックアウトが以前に起動されたか、またはステープルカートリッジが使用済みであり、器具１０は、そのエラーを、ユーザインターフェース１２０を介して、例えば、第１の光１２３ａが点滅していること中継する。

一実施形態では、主スイッチ１１４に連結された第２のロックアウトスイッチ２５９（図４）は、ユーザが器具１０を把持するときに起動されるように構成されたハンドル部分１１２の上面に配設されたバイオインピーダンスセンサ、静電容量センサ、または圧力センサとして器具１０に実装されてもよい。したがって、器具１０が適切に把持されない限り、スイッチ１１４の操作は不可能である。

図６を参照すると、器具１０は、発射ロッド２２０の現在の線形位置を決定及び出力するための位置算出手段４１６を含む。
位置算出手段４１６は線形変位センサ２３７に電気接続されており、回転速度検出装置４１８は駆動モータ２００に連結されている。装置４１８は、駆動モータ２００の回転に応答して２つ以上のエンコーダパルス信号を生成するために、モータに連結されたエンコーダ４２０を含む。エンコーダ４２０は、パルス信号を、駆動モータ２００の回転速度を次いで決定するデバイス４１８に伝送する。その後、位置算出手段４１６は、回転速度が発射ロッド２２０の線形速度に正比例するため、発射ロッドの線形速度及び位置を駆動モータ２００の回転速度に基づいて決定する。位置算出手段４１６及び速度算出手段４２２は、算出手段４１６及び４２２からの検知されたフィードバックに応答して駆動モータ２００を制御するマイクロコントローラ５００に連結されている。この構成を図１４に関して以下でより詳細に説明する。

器具１０は、発射ロッド２２０の速度ならびに駆動チューブ２１０及び／またはハウジング１１０に対する発射ロッド２２０の位置を決定する、発射ロッド２２０上に配設された第１のインジケータ３２０ａ及び第２のインジケータ３２０ｂを含む。例えば、リミットスイッチ（例えば、シャフト開始位置センサ２３９及びクランプ位置センサ２３２）を、それを通る第１のインジケータ３２０ａ及び／または第２のインジケータ３２０ｂ（例えば、隆起、溝、印など）を検知することによって起動させて、発射ロッド２２０の位置、発射ロッド２２０の速度、及び器具１０のモード（例えば、クランプ、把持、発射、シール、切断、後退）を決定してもよい。さらに、第１のインジケータ３２０ａ及び第２のインジケータ３２０ｂから受信されたフィードバックを使用して、発射ロッド２２０がその軸方向の動きをいつ停止すべきか（例えば、駆動モータ２００をいつ止めるべきか）を、それに取り付けられた特定の装填ユニットのサイズに応じて決定してもよい。

より具体的には、発射ロッド２２０がその静止（例えば、初期）位置から遠位方向に移動するとき、位置センサ２３１の最初の起動が、器具１０の動作が開始されたことを示す第１のインジケータ３２０ａによって起動される。動作が続くにつれて、発射ロッド２２０は、さらに遠位に移動されて、クランプ位置センサ２３２とインターフェースするように第１のインジケータ３２０ａを移動させるクランプを開始する。発射ロッド２２０のさらなる前進は、第２のインジケータ３２０ｂを移動させて、器具１０が発射されたことを示す位置センサ２３２とインターフェースさせる。

上記で説明されるように、位置算出手段４１６は、発射ロッド２２０に隣接して配設された線形変位センサ２３７に連結されている。一実施形態では、線形変位センサ２３７は磁気センサであってもよい。発射ロッド２２０は、磁化されてもよいし、または内部に磁性材料を含んでもよい。磁気センサは、磁場の変化を検出するように構成されている強磁性センサであっても、ホール効果センサであってもよい。発射ロッド２２０が駆動モータ２００の回転により線形に並進するとき、その並進運動に応答する磁場の変化が磁気センサによって記録される。磁気センサは、磁場の変化に関するデータを、発射ロッド２２０の位置を磁場データの関数として次いで決定する位置算出手段４１６に伝送する。

一実施形態では、発射ロッド２２０の選択部分は磁化されてもよく、例えば、発射ロッド２２０上に配設された内部ねじ山部分２１２のねじ山または他のノッチ（例えば、インジケータ３２０ａ及び／または３２０ｂ）が磁性材料を含んでもよいし、または磁性材料から作製されてもよい。これにより、磁場の周期的な変動と、発射ロッド２２０の磁化された部分が線形に並進するときのねじ山の各不連続な並進との相関付けが可能になる。その後、位置算出手段４１６は、磁場の周期的な変化の数を合計し、その合計に、ねじ山間及び／またはノッチ間の所定の距離を乗算することによって、発射ロッド２２０の距離及び位置を決定する。

一実施形態では、線形変位センサ２３７は、電位差計であっても、加減抵抗器であってもよい。発射ロッド２２０は、線形変位センサ２３７と電気機械的に接触して配設された接点（例えば、ワイパ端子）を含む。接点は、発射ロッド２２０が駆動モータ２００によって遠位方向に移動するにつれて、線形変位センサ２３７の表面に沿って摺動する。接点が電位差計及び／または加減抵抗器を横切って摺動すると、電位差計の電圧及び加減抵抗器の抵抗がそれに応じて変化する。したがって、電圧及び抵抗の変動は、発射ロッド２２０及び／または発射ロッドカップリング１９０が移動した距離ならびにそれらの位置を次いで推定する位置算出手段４１６に伝送される。

一実施形態では、位置算出手段４１６は、発射ロッド２２０及び発射ロッドカップリング１９０が遠位方向に移動するときに、内部ねじ山部分２１２のねじ山またはインジケータ３２０ａ及び／もしくは３２０ｂによって起動される１つ以上のスイッチ４２１に連結されている。位置算出手段４１６は、スイッチ４２１を起動させたねじ山の数をカウントし、次いで、その数に、ねじ山間のまたはインジケータ３２０ａ及び／もしくは３２０ｂ間の所定の距離を乗算する。

器具１０はまた、線形移動する発射ロッド２２０の現在の速度、及び／または駆動モータ２００によって提供されているトルクを決定する速度算出手段４２２を含む。速度算出手段４２２は、発射ロッド２２０の速度をその変位の変化率に基づいて速度算出手段４２２に決定させる線形変位センサ２３７に接続されている。

速度算出手段４２２は、エンコーダ４２６を含む回転速度検出装置４２４に連結されている。エンコーダ４２６は、速度算出手段４２２が発射ロッド２２０の線形速度を算出するように次いで使用する、駆動モータ２００の回転に相関するパルスを伝送する。別の実施形態では、速度算出手段４２２は、駆動チューブ２１０の回転を検出し、それに伴って発射ロッド２２０の線形速度の決定を可能にする、駆動チューブ２１０の回転率を測定する回転センサ２３９に連結されている。

速度算出手段４２２はまた、駆動モータ２００内で誘導された逆起電力（「ＥＭＦ」）を測定する電圧センサ４２８に連結されている。駆動モータ２００の逆ＥＭＦ電圧は、上記で説明されるように、発射ロッド２２０の線形速度を決定するために使用される、駆動モータ２００の回転速度に正比例する。

駆動モータ２００の速度の監視はまた、その端子間の電圧を定電流条件下で測定することによって達成され得る。駆動モータ２００の負荷の上昇は、モータ端子に印加される電圧の低下をもたらし、これは、モータの速度の低下に直接関連する。したがって、駆動モータ２００を横切る電圧を測定することは、モータに加えられている負荷を決定することを提供する。加えて、経時的な電圧の変化（ｄＶ／ｄｔ）を監視することによって、マイクロプロセッサ５００は、駆動モータ２００及び／または電源４００の負荷の大きな変化または温度の上昇に相関する、電圧の急激な低下を検出し得る。

別の一実施形態では、速度算出手段４２２は、電流センサ４３０（例えば、電流計）に連結されている。電流センサ４３０は、駆動モータ２００に連結されているシャント抵抗器４３２と電気通信する。電流センサ４３０は、抵抗器４３２の両側での電圧低下を測定することによって、駆動モータ２００により引き込まれている電流を測定する。駆動モータ２００に電力供給するために使用される電流は、駆動モータ２００の回転速度、及びしたがって、発射ロッド２２０の線形速度に比例するため、速度算出手段４２２は、発射ロッド２２０の速度を駆動モータ２００の電流引き込みに基づいて決定する。

速度算出手段４２２はまた、電源４００内の電圧を決定し、それによって電源から直接動力引き込みを算出するための第２の電圧センサ（明示的には示さず）に連結されてもよい。加えて、経時的な電流の変化（ｄＩ／ｄｔ）を監視して、駆動モータ２００によって加えられたトルクの大きな上昇に対応する、測定値の急激なスパイクを検出することができる。したがって、電流センサ４３０は、駆動モータ２００の速度及び負荷を決定するために使用される。

加えて、速度算出手段４２２によって測定される発射ロッド２２０の速度を、次いで、駆動モータ２００の電流引き込みと比較して、駆動モータ２００が適切に動作しているか否かを決定してもよい。すなわち、電流引き込みが発射ロッド２２０の速度（例えば、低速）と釣り合わない（例えば、大きい）場合、モータ２００は正常に機能していない（例えば、ロックされている、失速しているなど）。失速状況が検出される場合または電流引き込みが所定の制限値を超えている場合、位置算出手段４１６は、発射ロッド２２０が機械的ストッパにあるか否かを決定する。このような場合、マイクロコントローラ５００は、器具１０をロック解除して、発射ロッド２２０を後退させるように、駆動モータ２００を停止させるか、またはパルスモード及び／もしくは休止モード（例えば、駆動モータ２００への不連続な電力の供給）に入ることができる。

一実施形態では、速度算出手段４２２は、回転センサ２３９によって検出される駆動チューブ２１０の回転速度と、回転速度検出装置４２４からの測定値に基づく駆動モータ２００の回転速度とを比較する。この比較は、クラッチ３００の回転と駆動チューブ２１０の回転と間に相違がある場合に、速度算出手段４２２が、クラッチの起動問題（例えば、スリップ）が存在するか否かを決定することを可能にする。スリップが検出される場合、位置算出手段４１６は、発射ロッド２２０が機械的ストッパにあるか否かを決定する。このような場合、マイクロコントローラ５００は、器具１０を停止させるか、またはパルスモード及び／もしくは休止モード（例えば、駆動モータ２００への不連続な電力の供給）に入るか、あるいは発射ロッド２２０を後退させることができる。

発射ロッド２２０及び他の駆動構成要素の線形変位及び／または回転変位に加えて、器具１０はまた、エンドエフェクタ１６０のアーティキュレーションを検出するように適合されたセンサを含む。図４を参照すると、器具１０は、シャフト開始位置センサ２３１によって検出される処置の開始時のシャフト位置、回転するハウジングアセンブリ１８０の回転方向及び角度変位を示すように適合された回転センサ２４１を含む。回転センサ２４１は、回転ノブ１８２が回転したときの、回転ノブ１８２の内側表面上に配設されたインジケータの数をカウントすることによって動作する。次いで、そのカウントは、内視鏡部分１４２の回転位置を次いで決定するマイクロコントローラ５００に伝送される。これを、無線によってか、または内視鏡部分の電気接点及び配線を介してマイクロコントローラ５００に通信することができる。

器具１０はまた、エンドエフェクタ１６０のアーティキュレーションを決定するアーティキュレーションセンサ２３５を含む。アーティキュレーションセンサ２３５は、アーティキュレーションギヤ２３３であって、それによってアーティキュレーションノブ１７６が、その０°の位置、すなわち、図Ｃに示されるアーティキュレーションノブ１７６、及びしがたってエンドエフェクタ１６０の中心位置から回転された、アーティキュレーションギヤ２３３上に配設された歯２６３の数をカウントする。０°の位置を、長手方向軸Ｂ−Ｂが長手方向軸Ａ−Ａと実質的に整合する、エンドエフェクタ１６０の第１の位置に対応するアーティキュレーションギヤ２３３上に同様に配設された中心の固有のインジケータ２６５によって示すことができる。次いで、カウントが、エンドエフェクタ１６０のアーティキュレーション位置を次いで決定し、アーティキュレーション角度を、インターフェース１２０を介して報告するマイクロコントローラ５００に伝送する。

加えて、アーティキュレーション角度を、いわゆる「自動停止」モード用に使用することができる。この動作モードの間に、エンドエフェクタ１６０がその中心の第１の位置にあるとき、器具１０はエンドエフェクタ１６０のアーティキュレーションを自動的に停止する。すなわち、エンドエフェクタ１６０が、長手方向軸Ｂ−Ｂが長手方向軸Ａ−Ａに対して一定の角度で配設されている位置から第１の位置の方へアーティキュレーションされるとき、そのアーティキュレーションは、長手方向軸Ｂ−Ｂが長手方向軸Ａ−Ａと実質的に整合したときに停止する。この位置は、中心インジケータに基づいてアーティキュレーションセンサ２３５によって検出される。このモードは、ユーザがエンドエフェクタ１６０を手動で整合させる必要なしに、内視鏡部分１４０が引き抜かれることを可能にする。

図１を参照すると、本開示は、器具１０に装填ユニット１６９を識別させ、その動作状態を決定させる装填ユニット識別システム４４０を提供する。識別システム４４０は、器具１０に、ステープルサイズ、カートリッジの長さ、装填ユニット１６９のタイプ、カートリッジの状態、及び適切な係合などに関する情報を提供する。この情報により、器具が、種々の長さのステープルカートリッジに対して、クランプ力、クランプ及び発射の速度、ならびに行程の終了を調整することを可能にする。

装填ユニット識別システム４４０はまた、器具１０（例えば、図１４に示される制御システム５０１）に対して、特定のエンドエフェクタ１６０を動作させるための速度、電力、トルク、クランプ、移動の長さ、及び／または強度の制限値を含む種々の情報を決定して伝達するように適合されてもよい。制御システム５０１はまた、動作モードを決定し、構成要素の移動についての電圧、クラッチばね負荷、及び／または停止点を調整してもよい。より具体的には、識別システムは、制御システム５０１またはその中の受信機と（例えば、無線で、赤外線信号を介してなどで）通信する、エンドエフェクタ１６０内に配設された構成要素（例えば、マイクロチップ、エミッタ、または送信機）を含んでもよい。発射ロッド２２０が制御システム５０１とエンドエフェクタ１６０との間の通信のためのコンジットとして機能するように、信号が発射ロッド２２０を介して送信されてもよいことも想定される。別の実施形態では、信号をフィードバックコントローラ６０３などの中間のインターフェースを通じて送信することができる（図１５〜１７）。

例として、上記で説明されるセンサを使用して、ステープル６６がステープルカートリッジから発射されたか否か、ステープル６６が完全に発射されたか否か、梁がステープルカートリッジを通って近位に後退されたか否か及びその程度、ならびに装填ユニットの動作に関する他の情報を決定してもよい。本開示の特定の実施形態では、装填ユニットには、赤外線識別チップ、セル方式識別チップ、または無線周波数識別チップを含む、装填ユニットのタイプ及び／または器具１０上に装填されたステープルカートリッジのタイプを識別するための構成要素が組み込まれている。装填ユニットのタイプ及び／またはステープルカートリッジのタイプは、制御システム５０１内の関連付けられた受信機によって、またはフィードバック、制御、及び／もしくはインベントリ分析を提供するための手術室内の外部デバイスによって受信されてもよい。

情報を、装填ユニット１６９と器具１０との間の種々の通信プロトコル（例えば、有線または無線）を介して器具１０に伝送することができる。情報を、装填ユニット１６９内部の、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、不揮発性メモリ、無線周波数識別タグ、ならびに／または光、色、変位、磁気、電気、２進コード、及び／もしくはグレイコード（例えば、コンダクタンス、抵抗、キャパシタンス、インピーダンス）などの種々のタイプの識別子に格納することができる。

一実施形態では、装填ユニット１６９及び器具１０は、対応する無線トランシーバ、識別子４４２、及び質問機４４４を含む。
識別子４４２は、装填ユニット１６９に関する種々の識別情報及び状態情報を格納するために、メモリを含むか、またはマイクロコントローラに連結されてもよい。装填ユニット１６９が器具１０に連結されると、器具１０は、識別コードについて、質問機４４４を介して識別子４４２に質問する。質問に応答して、識別子４４２は、装填ユニット１６９に対応する識別コードを用いて答える。動作中に、識別が行われると、識別子４４２は、器具１０に装填ユニット１６９の状態に関する最新情報（例えば、機械的機能不全及び／または電気的機能不全、位置、アーティキュレーションなど）を提供するように構成されている。

識別子４４２及び質問機４４４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＡＮＴ３（登録商標）、ＫＮＸ（登録商標）、ＺＷａｖｅ（登録商標）、Ｘ１０（登録商標）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ（登録商標）、ＩｒＤＡ（登録商標）、Ｎａｎｏｎｅｔ（登録商標）、Ｔｉｎｙ ＯＳ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、８０２．１１ＩＥＥＥ、及び／または他の無線通信、赤外線通信、ＵＨＦ通信、ＶＨＦ通信などの通信プロトコルのうちの１つ以上を使用して、互いに通信するように構成されている。一実施形態では、トランシーバ４００は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであってもよく、トランシーバ４０２の質問機の能力に応じて、能動的または受動的のいずれかである。

図１５Ａ及びＢは、種々のタイプの識別デバイスを有する装填ユニット１６９のさらなる実施形態を例示する。図１５Ａを参照すると、電気識別子１７３を有する、装填ユニット１６９の近位端部１７１が示されている。識別子１７３は、１つ以上の抵抗器、キャパシタ、及び／またはインダクタを含んでもよく、内視鏡部分１４０の遠位端部に配設された対応する電気接点１８１と連結されている。接点は、内視鏡部分の中に配設されたスリップリング、ブラシ、及び／または固定接点を含んでもよい。識別子１７３は、装填ユニット１６８の任意の位置に配設されてもよいし、フレキシブル回路もしくは固定回路上に形成されてもよいし、または装填ユニット１６９の表面に直接トレースされてもよい。

装填ユニット１６９が内視鏡部分１４０と連結されているとき、接点は電気識別子１７３を通じて小さい電流を印加する。質問機の接点はまた、抵抗、インピーダンス、キャパシタンス、及び／または識別子１７３のインピーダンスを測定する、対応する電気センサを含む。識別子１７３は、装填ユニット１６９の識別コードに対応する固有の電気特性（例えば、抵抗、キャパシタンス、インダクタンスなど）を有し、それに伴って、その電気特性が決定されるときに、器具１０は、測定された特性に基づいて装填ユニット１６９の固有性を決定する。

一実施形態では、識別子１７３は、識別コードによって装填ユニット１６９を識別する所定の固有磁気パターンを組み込む、グレイコード化された磁石及び／または鉄ノードなどの磁気識別子であってもよい。磁気識別子は、内視鏡部分１４０の遠位端部に配設された磁気センサ（例えば、強磁性センサ、ホール効果センサなど）を介して読み取られる。磁気センサは、装填ユニット１６９の固有性を次いで決定する器具１０に磁気データを伝送する。

図１５Ｂは、１つ以上の突出部１７５を有する、装填ユニット１６９の近位端部１７１を例示する。突出部１７５は、種々の寸法の、例えば、くぼみ、隆起、ストリップなど、任意の形状のものであり得る。突出部１７５は、内視鏡部分１４０の近位セグメント内に配設された対応する変位センサ１８３とインターフェースする。センサは、突出部１７５が内視鏡部分に挿入されるときに変位する。変位の量は、センサによって分析されて識別データに変換され、器具１０に、ステープルサイズ、カートリッジの長さ、装填ユニット１６９のタイプ、及び適切な係合などを決定させる。変位センサは、スイッチ、接点、磁気センサ、光学センサ、可変抵抗器、またはばね装填され得る線形可変変位変換器もしくは回転式可変変位変換器であり得る。スイッチは、それらの起動状態に基づいて、２進コードを器具１０に伝送するように構成されている。より具体的には、一部の突出部１７５は、スイッチのうちのいくつかを選択的に起動させるのに十分な距離まで延在し、それによって固有コードを突出部１７５の組み合わせに基づいて生成する。

別の実施形態では、突出部１７５を色コード化することができる。変位センサ１８３は、突出部１７５の色を決定して、その色に基づいて装填ユニット１６９の１つ以上の特性を測定し、その情報を器具１０に伝送するように構成された色センサを含む。

図１６は、装填ユニット１６９を識別し、装填ユニット１６９に関する状態情報を器具１０に提供するための方法を示す。工程６５０において、装填ユニット１６９が器具１０に適切に装填されているか否かが決定される。これは、識別子１７３及び／または突出部１７５との接触がなされたか否かを検出することによって決定されてもよい。装填ユニット１６９が適切に装填されている場合、工程６５２において、装填ユニット１６９は、器具１０にレディ状態を伝達する（例えば、視覚出力１２３の第１の光を点灯させる）。

６５４において、器具１０は、装填ユニット１６９が以前に発射されたか否かを検証する。識別子４４２は、以前に発射された状態を示す値を格納する。装填ユニット１６９が発射されていた場合、工程６５６において、器具１０は、エラー応答を提供する（例えば、視覚出力１２３の第１の光を点滅させる）。装填ユニット１６９が発射されていない場合、工程６５８において、装填ユニット１６９は、識別システム４４０を介して器具１０に識別情報及び状態情報を提供する（例えば、第１の光が点灯する）。装填ユニット１６９が発射されたか否かの決定は、工程６６４に関して以下でより詳細に説明されるように、識別子４４２のメモリに保存された、保存された「以前に発射済み」信号に基づいてなされる。工程６６０において、器具１０は、その動作パラメータを、装填ユニット１６９から受信された情報に応答して調整する。

工程６６２において、ユーザは器具１０によって外科的処置を遂行する。処置が完了し、装填ユニット１６９が発射されると、器具１０は「以前に発射済み」信号を装填ユニット１６９に伝送する。工程６６４において、装填ユニット１６９は、工程６５４に関して説明されるように、器具１０による将来の質問のために、「以前に発射済み」信号を識別子４４２のメモリに保存する。

図１７を参照すると、装填ユニット１６９は、把持されている物体のタイプを検出、例えば、非組織物体及び物体の組織タイプを認識するために、エンドエフェクタ１６０内に配設された１つ以上の組織センサを含む。センサはまた、エンドエフェクタ１６０の顎部材間を通過している血流の量を決定するように構成されている。より具体的には、第１の組織センサ１７７はアンビルアセンブリ１６２の遠位部分に配設され、第２の組織センサ１７９はカートリッジアセンブリ１６４の遠位部分に配設されている。センサ１７７及び１７９は、識別子４４２に連結されて、器具１０のマイクロコントローラ５００へのセンサデータの伝送を可能にする。

センサ１７７及び１７９は、それらの間に１つ以上のアレイまたは周波数の場及び／または波を生成するように適合されている。センサ１７７及び１７９は、音響センサ、超音波センサ、強磁性センサ、ホール効果センサ、レーザデバイス、赤外線デバイス、無線周波数デバイス、または圧電デバイスであってもよい。センサ１７７及び１７９は、空気、体液、及び種々のタイプのヒト組織などの普通に存在する物質を無視し、特定のタイプの異物を検出するように較正されている。異物は、骨、腱、軟骨、神経、主要な動脈、及びセラミック、金属、プラスチックなどの非組織物質であってもよい。

センサ１７７及び１７９は、アンビルアセンブリ１６２とカートリッジアセンブリ１６４との間を通過する異物を、センサによって生成された場の信号の吸収、反射、及び／またはフィルタリングに基づいて検出する。物質が較正範囲外であり、かつしたがって異物であるため、物質が信号を低減させるかまたは反射する場合、センサ１７７及び１７９は、干渉情報を、エンドエフェクタ１６０によって把持されている物質のタイプを次いで決定するマイクロコントローラ５００に伝送する。決定は、干渉信号を、種々のタイプの物質及びそれらの関連付けられた干渉範囲を列挙するルックアップテーブルと比較することによってなされてもよい。次いで、マイクロコントローラ５００は、異物が把持されていることに加えてその固有性をユーザに警告する。これにより、ユーザは、異物を含有する領域を通るクランプ、切断、またはステープリングを防止できる。

図２０は、位置算出手段４１６及び速度算出手段４２２、装填ユニット識別システム４４０、ユーザインターフェース１２０、駆動モータ２００、ならびにデータストレージモジュール５０２に連結されているマイクロコントローラ５００を含む制御システム５０１を例示する。加えて、マイクロコントローラ５００は、種々のセンサ（例えば、第１の組織センサ１７７及び第２の組織センサ１７９、装填スイッチ２３０、シャフト開始位置センサ２３１、クランプ位置センサ２３２、アーティキュレーションセンサ２３５、線形変位センサ２３７、回転センサ２３９、発射ロッド回転センサ２４１、モータ及びバッテリ操作モジュール４１２、回転速度検出装置４１８、スイッチ４２１、電圧センサ４２８、電流センサ４３０、質問機４４４など）に直接連結されてもよい。

マイクロコントローラ５００は、器具１０の動作及び機能を制御するための１つ以上のソフトウェアアプリケーション（例えば、ファームウェア）を格納する内部メモリを含む。マイクロコントローラ５００は、ユーザインターフェース１２０からの入力データを処理し、入力に応答して器具１０の動作を調整する。器具１０の調整は、器具１０への電力供給をオンまたはオフにすること、電圧調節または電圧パルス幅変調による速度制御、デューティサイクルの低減によるトルク制御、または電圧のオンとオフとをパルス化して所定の期間中の平均電流送達を制御することを含んでもよい。

マイクロコントローラ５００は、器具１０の動作パラメータをユーザに通知するように構成されているユーザフィードバックモジュール５０４を介してユーザインターフェース１２０に連結されている。ユーザフィードバックモジュール５０４は、ユーザインターフェース１２０に、動作データをスクリーン１２２上に出力するように指示する。具体的には、センサからの出力は、次いでフィードバックをユーザに送信し、それに応答して、器具１０についての特定のモード、速度、または機能を選択するようにユーザに指示するマイクロコントローラ５００に伝送される。

装填ユニット識別システム４４０は、マイクロコントローラ５００に、どのエンドエフェクタが装填ユニット上にあるかを指示する。一実施形態では、制御システム５０１は、装填ユニット１６９が識別されるときに、マイクロコントローラ５００が器具１０についての動作パラメータを自動的に選択するように、発射ロッド２２０及び／またはエンドエフェクタ１６０に加えられた力に関する情報を格納することが可能である。これにより、発射ロッド２２０に加えられている力の制御を可能にし、その結果、発射ロッド２２０は、その時点で使用中である装填ユニット上の特定のエンドエフェクタ１６０を駆動させることができる。

マイクロコントローラ５００はまた、位置算出手段４１６及び速度算出手段４２２、ならびに他のセンサからの算出を分析して、発射ロッド２２０の実際の位置及び／または速度、ならびに器具１０の構成要素の動作状態を決定する。分析は、検知された信号に応答して、発射ロッド２２０及び器具１０の他の構成要素の動きを制御するように、算出手段４１６及び４２２からの検知されたフィードバック信号の解釈を含んでもよい。マイクロコントローラ５００は、発射ロッド２２０が位置算出手段４１６によって報告される所定の点を越えて移動すると、発射ロッド２２０の移動を制限するように構成されている。器具１０を制御するようにマイクロコントローラ５００によって使用され得る追加のパラメータとしては、モータ及び／またはバッテリの温度、残りのサイクルの数及び使用されたサイクルの数、残りのバッテリ寿命、組織の厚さ、エンドエフェクタの現在の状態、伝送及び受信、外部デバイスの接続状態などが挙げられる。

一実施形態では、器具１０は、電流（例えば、電流計）、電圧（例えば、電圧計）、近接（例えば、光学センサ）、温度（例えば、熱電対、サーミスタなど）、及び／または力（例えば、ひずみゲージ、ロードセルなど）を測定して、装填ユニット１６９への装填状態を決定するように構成された種々のセンサを含む。器具１０の動作の間に、近似処理中及び発射処理中に器具１０によって標的組織に加えられている力を知ることが望ましい。異常な負荷（例えば、所定の負荷範囲外）の検出は、ユーザに伝達される、器具１０及び／またはクランプされた組織に関する問題を示す。

負荷状態の監視は、駆動モータ２００の速度を監視すること、モータによって加えられているトルクを監視すること、顎部材１６２と１６４との近接、器具１０の構成要素の温度を監視すること、ならびに／または発射ロッド２２０に対する負荷をひずみセンサ１８５（図６）及び／もしくは器具１０の他の負荷を受ける構成要素によって測定すること、以上の方法のうちの１つ以上によって遂行されてもよい。速度及びトルクの監視は、図５及び速度算出手段４２２に関して上記で説明されている。

一実施形態では、駆動モータ２００は、電源４００から駆動モータ２００への電気エネルギーの流れを含む、駆動モータ２００の動作を制御するモータ駆動回路（図示せず）に連結されている。モータ駆動回路は、駆動モータ２００及び電源４００の動作状態を測定するように構成された複数のセンサを含む。センサとしては、電圧センサ、電流センサ、温度センサ、テレメトリセンサ、光学センサ、またはそれらの組み合わせが挙げられ得る。センサは、電源４００によって供給された電気エネルギーの電圧、電流、及び／または他の電気特性を測定してもよい。センサはまた、駆動モータ２００の回転毎分（ＲＰＭ）の回転速度、トルク、温度、電流引き込み、及び／または他の特性を測定してもよい。センサは、エンドエフェクタ１６０及び／または器具１０の負荷状態を示すことができる。具体的には、センサを、組織を通してステープル６６を発射または駆動させるのに必要な力と相関させることができる。ＲＰＭは、駆動モータ２００の回転を測定することによって決定されてもよい。種々の駆動シャフトの位置は、シャフト内もしくはシャフトに近接して配設されているか、またはＲＰＭ測定値から推定された種々の線形センサを使用することによって決定されてもよい。実施形態において、トルクは、一定のＲＰＭでの駆動モータ２００の調節された電流引き込みに基づいて算出されてもよい。

顎部材１６２と１６４との間の距離を測定することでも、エンドエフェクタ１６０及び／または器具１０の負荷状態を示すことができる。顎部材１６２及び１６４に加えられる力の量が大きい場合、顎部材は外方に偏向する。顎部材１６２及び１６４は、正常な動作中には互いに対して平行であるが、変形中には、顎部材は、互いに対して一定の角度にある。したがって、顎部材１６２と１６４との間の角度を測定することにより、顎部材に加えられている負荷による顎部材の変形の決定が可能になる。顎部材は、それらに加えられている負荷を直接測定するように、図１７に示されるようなひずみゲージ１８７及び１８９を含んでもよい。代替的に、１つ以上の近接センサ１９１及び１９３を顎部材１６２及び１６４の遠位先端に配設して、該顎部材間の角度を測定することができる。次いで、これらの測定値は、角度及び／またはひずみの測定値を分析して、エンドエフェクタ１６０に対する応力をユーザに警告するマイクロコントローラ５００に伝送される。

別の実施形態では、発射ロッド２２０または他の負荷を受ける構成要素は、それらの上に配設された１つ以上のひずみゲージ及び／または負荷センサを含む。高いひずみの条件下では、器具１０及び／またはエンドエフェクタ１６０に加えられた圧力は、発射ロッド２２０に伝えられて、発射ロッド２２０を偏向させ、該発射ロッドに対するひずみの上昇をもたらす。次いで、ひずみゲージは、応力の測定値をマイクロコントローラ５００に報告する。別の実施形態では、位置センサ、ひずみセンサ、または力センサが、クラッチプレート３０２上に配設されてもよい。

近似処理中に、エンドエフェクタ１６０が組織の周囲をクランプするとき、器具１０及び／またはエンドエフェクタ１６０内に配設されたセンサは、マイクロプロセッサ５００に、エンドエフェクタ１６０が異常組織の周囲に展開されていること（例えば、低い負荷状態または高い負荷状態）を示す。低い負荷状態は、少量の組織がエンドエフェクタ１６０によって把持されていることを示す。高い負荷状態は、多すぎる組織及び／または外来物体（例えば、チューブ、ステープル線、クリップなど）が把持されていることを示す。加えて、高い負荷状態は、切断するための異常組織（例えば、腸）が把持されていることを示すことがある。その後、マイクロプロセッサ５００は、ユーザインターフェース１２０を介して、より適切な装填ユニット１６９及び／または器具１０が選択されるべきであることをユーザに示す。加えて、マイクロプロセッサ５００は、ユーザインターフェース１２０を介して、異常組織がエンドエフェクタ１６０によって把持されていることをユーザに示すことがある。

発射処理中に、センサは、種々のエラーをユーザに警告することができる。センサは、マイクロコントローラ５００に、ステープルカートリッジまたは器具１０の一部分が故障していることを伝達してもよい。加えて、センサは、ナイフに加えられた力の突然のスパイクを検出することがあり、これは、異物に出くわしたということを示す。力のスパイクの監視を、発射ロッド２２０がステープルカートリッジの端部に出くわし、ハードストップに達する場合などの発射行程の終了を検出するために使用することもできる。このハードストップは、器具１０の正常な動作中に観察されるものよりも比較的大きい力のスパイクを作り出し、発射ロッド２２０が装填ユニット１６９の端部に到達したことをマイクロコントローラに示すために使用されることがある。力のスパイクの測定を、位置算出手段４１６及び速度算出手段４２２に関して説明されるように、（例えば、エンコーダ、線形可変変位変換器、線形電位差計などからの）位置のフィードバック測定値と組み合わせることができる。これにより、エンドエフェクタ１６０を改変することなく、種々のタイプのステープルカートリッジ（例えば、複数の長さ）を器具１０と共に使用することができる。

力のスパイクに出くわすとき、機器１０は、ユーザに状態を通知し、以下でより詳細に考察される、いわゆる「パルス」または電子クラッチングモードになることによって予防的措置を取る。このモードの間、駆動モータ２００は、短いバーストでのみ稼働して、把持された組織とエンドエフェクタ１６０との間の圧力が均等化することを可能にするように制御される。電子クラッチングは、駆動モータ２００によって及ぼされるトルクを制限し、高い量の電流が電源４００から引き出される状況を防止する。これは、次に、過負荷及び高い電流引き込みの状況を伴う過熱による電子及び機械的構成要素への損傷を防止する。

マイクロコントローラ５００は、パルス幅が変調された制御信号を介して、モータドライバを通じて駆動モータ２００を制御する。モータドライバは、時計回りまたは反時計回りの方向のいずれかにおいて、駆動モータ２００の速度を調整するように構成されている。モータドライバはまた、電子モータ制動モード、定速モード、電子クラッチングモード、及び／または制御された電流活性化モードを含む、複数の動作モード間で切り替わるように構成されている。電子制動モードでは、駆動モータ２００の２つの端子を短絡させ、生成された逆ＥＭＦが駆動モータ２００の回転と反作用して、発射ロッド２２０の線形位置を調整する際のより速い停止及びより優れた位置精度を可能にする。

定速モードでは、マイクロコントローラ５００及び／またはモータドライバと連結している速度算出手段４２２が、発射ロッド２２０の一定した線形速度を確実にするように、駆動モータ２００の回転速度を調整する。電子クラッチングモードは、位置及び速度算出手段４１６及び４２２からの検知されたフィードバック信号に応答して、駆動モータ２００からのクラッチ３００の繰り返し係合及び／または係脱を伴う。制御された電流活性化モードでは、電流がランプアップまたはランプダウンされて、静的モードから動的モード間で移行するときにスパイクされる損傷を与える電流及びトルクを防止して、いわゆる「ソフトスタート」及び「ソフトストップ」を提供する。

データストレージモジュール５０２は、マイクロコントローラ５００に連結されたセンサからのデータを記録する。加えて、データストレージモジュール５０２は、装填ユニット１６９の識別コード、エンドエフェクタ１００の状態、処置中のステープリングサイクルの数などを記録する。データストレージモジュール５０２はまた、無線または有線データポート５０３を通じて、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン、ストレージ装置（例えば、 Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ（登録商標）カード、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｌａｓｈ（登録商標）カード、ＭｅｍｏｒｙＳｔｉｃｋ（登録商標）など）等の外部装置に接続されるように構成されている。これは、データストレージモジュール５０２が、その後の分析及び／または格納のために、性能データを外部装置に伝送することを可能にする。データポート５０３はまた、マイクロコントローラ５００のファームウェアの、いわゆる「インザフィールド」アップグレードを可能にする。

フィードバック制御システム６０１が、図２１〜２２に示されている。このシステムは、図２２Ａ〜Ｂに示されるフィードバックコントローラ６０３を含む。機器１０は、有線（例えば、 Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）、ＵＳＢ（登録商標）、Ｓｅｒｉａｌ ＲＳ２３２（登録商標）、Ｓｅｒｉａｌ ＲＳ４８５（登録商標）、ＵＳＡＲＴ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）など）、または無線（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＡＮＴ３（登録商標）、ＫＮＸ（登録商標）、ＺＷａｖｅ（登録商標）、Ｘ１０（登録商標）Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ（登録商標）、ＩｒＤＡ（登録商標）、Ｎａｎｏｎｅｔ（登録商標）、Ｔｉｎｙ ＯＳ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、８０２．１１ ＩＥＥＥ、及び他の無線、赤外線、ＵＨＦ、ＶＨＦ通信など）のいずれであってもよい、データポート５０２を介してフィードバックコントローラ６０３に接続される。

図２１を参照すると、フィードバックコントローラ６０３は、機器１０によってそこに伝送されたデータを格納し、かつデータを処理及び分析するように構成されている。フィードバックコントローラ６０３はまた、ビデオディスプレイ６０４、ビデオプロセッサ６０５、及びコンピューティング装置６０６（例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン、ストレージ装置など）等の他の装置に接続される。プロセッサ６０５は、ビデオディスプレイ６０４上に出力するために、フィードバックコントローラ６０３によって生成された出力データを処理するために使用される。コンピューティング装置６０６は、フィードバックデータのさらなる処理のために使用される。一実施形態において、マイクロコントローラ６００によって実施されたセンサフィードバック分析の結果は、コンピューティング装置６０６による後の検索のために、内部に格納され得る。

フィードバックコントローラ６０３は、マイクロコントローラ６００に連結されたデータポート６０７（図２２Ｂ）を含み、これは、フィードバックコントローラ６０３がコンピューティング装置６０６に接続されることを可能にする。データポート６０７は、コンピューティング装置６０６との有線及び／または無線通信を提供し得、格納されたフィードバックデータの検索、フィードバックコントローラ６０３動作パラメータの構成、ならびにフィードバックコントローラ６０３のファームウェア及び／または他のソフトウェアのアップグレードのために、コンピューティング装置６０６とフィードバックコントローラ６０３との間のインターフェースを提供する。

フィードバックコントローラ６０３は、図２２Ａ〜Ｂにおいてさらに例示されている。フィードバックコントローラ６０３は、ハウジング６１０と、ビデオ入力６１４、ビデオ出力６１６、及びヘッドアップ（「ＨＵＤ」）ディスプレイ出力６１８等の複数の入力及び出力ポートと、を含む。フィードバックコントローラ６０３はまた、フィードバックコントローラ６０３に関する状態情報を表示するためのスクリーン６２０を含む。

フィードバックコントローラ６０３の構成要素が、図２３に示されている。フィードバックコントローラ６０３は、マイクロコントローラ６００及びデータストレージモジュール６０２を含む。マイクロコントローラ６００及びデータストレージモジュール６０２は、機器１０のマイクロコントローラ５００及びデータストレージモジュール５０２と類似の機能を提供する。これらの構成要素を独立型モジュールにおいて、フィードバックコントローラ６０３の形態で提供することにより、機器１０内にこれらの構成要素を有する必要性が軽減される。

データストレージモジュール６０２は、磁気ハードドライブ、フラッシュメモリ（例えば、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ（登録商標）カード、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｆｌａｓｈ（登録商標）カード、ＭｅｍｏｒｙＳｔｉｃｋ（登録商標）など）等の１つ以上の内部及び／または外部ストレージ装置を含み得る。データストレージモジュール６０２は、コンピューティング装置６０６によるデータののちの分析のために、機器１０からのフィードバックデータを格納するように、フィードバックコントローラ６０３によって使用される。フィードバックデータは、機器１０内に配設されたセンサによって供給される情報などを含む。

マイクロコントローラ６００は、機器１０の制御回路が存在する場合、その代用となる、及び／またはそれを補完するように構成されている。マイクロコントローラ６００は、機器１０の動作及び機能を制御するための１つ以上のソフトウェアアプリケーション（例えば、ファームウェア）を格納する内部メモリを含む。マイクロコントローラ６００は、ユーザインターフェース１２０からの入力データを処理し、入力に応答して、機器１０の動作を調整する。マイクロコントローラ６００は、ユーザに機器１０の動作パラメータを通知するように構成されているユーザフィードバックモジュール５０４を介して、ユーザインターフェース１２０に連結される。より具体的には、機器１０は、無線で、またはデータポート４０７（図６）を介した有線接続を通じて、フィードバックコントローラ６０３に接続されるように構成されている。

開示される実施形態において、マイクロコントローラ６００は、駆動モータ２００に接続され、バッテリインピーダンス、電圧、温度、及び／または電流引き込みを監視するように、かつ機器１０の動作を制御するように、構成及び配置される。機器１０のバッテリ４００、トランスミッション、駆動モータ２００、及び駆動構成要素に対する負荷（単数または複数）は、損傷を与える限度を示す負荷に到達または接近する場合に、モータ速度を制御することが決定される。例えば、バッテリ４００に残っているエネルギー、残りの発射数、バッテリ４００が交換もしくは充電されなければならないかどうか、及び／または機器１０の電位負荷限度への接近が決定され得る。マイクロコントローラ６００はまた、上で考察される機器１０のセンサのうちの１つ以上に接続され得る。

マイクロコントローラ６００はまた、監視された情報に応答して、駆動モータ２００の動作を制御するように構成されている。電子クラッチを含み得る、パルス変調制御スキームは、機器１０を制御する際に使用され得る。例えば、マイクロコントローラ６００は、駆動モータ２００の電圧供給を調節するか、またはそれにパルス変調信号を供給して、電力及び／またはトルク出力を調整して、システム損傷を防止し得るか、またはエネルギー使用を最適化し得る。

一実施形態において、電気制動回路が、駆動モータ２００を制御するために使用され得、これは、回転する駆動モータ２００の既存の逆起電力を使用して、駆動管２１０に反作用し、かつその運動量を実質的に減少させる。電気制動回路は、動力式外科用機器１０の停止の精度及び／またはシフト位置に関して、駆動モータ２００及び／または駆動管２１０の制御を改善し得る。動力式外科用機器１０の構成要素を監視するため、かつ動力式外科用機器１０の過負荷の防止を補助するためのセンサとしては、熱型センサ、例えば、熱センサ、サーミスタ、サーモパイル、熱電対、及び／または熱赤外画像化が挙げられ得、マイクロコントローラ６００にフィードバックを提供し得る。マイクロコントローラ６００は、限度に到達または接近する場合に、動力式外科用機器１０の構成要素を制御し得、かかる制御としては、使用されるエネルギーを制限するための、電源４００からの電力の遮断、電力の一時的な中断、またはモード及び／もしくはパルス変調に入ることが挙げられ得る。マイクロコントローラ６００はまた、動作がいつ再開され得るかを決定するために、構成要素の温度を監視し得る。マイクロコントローラ６００の上記使用は、電流、電圧、温度、及び／もしくはインピーダンスの測定値とは無関係に使用され得るか、またはこれらを要因に入れ得る。

マイクロコントローラ６００によるデータの分析及び処理の結果は、ビデオディスプレイ６０４及び／またはＨＵＤディスプレイ６２２に出力される。ビデオディスプレイ６０４は、ＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン、エレクトロルミネセントスクリーンなど等の任意の型のディスプレイであり得る。一実施形態において、ビデオディスプレイ６０４は、タッチスクリーンを含み得、抵抗、表面波、容量、赤外線、ひずみゲージ、光学、分散性信号、または音響パルス認識のタッチスクリーン技術を組み込み得る。タッチスクリーンは、ユーザが、動作フィードバックを視認しながら入力を提供することを可能にするために使用され得る。ＨＵＤディスプレイ６２２は、眼鏡及び／またはゴーグルのレンズ、顔面シールドなど等の、外科的処置中にユーザにとって視認可能ないずれの表面よりも上に突出し得る。これは、処置への集中を失うことなく、ユーザが、フィードバックコントローラ６０３からのバイタルフィードバック情報を可視化することを可能にする。

フィードバックコントローラ６０３は、オンスクリーンディスプレイモジュール６２４及びＨＵＤモジュール６２６を含む。モジュール６２６は、それぞれのディスプレイ６０４及び６２２での表示のために、マイクロコントローラ６００の出力を処理する。より具体的には、ＯＳＤモジュール６２４は、フィードバックコントローラ６０３からのテキスト及び／または図形情報を、外科手術部位内に位置するカメラを介して、外科手術部位から受信された他のビデオ画像上に重ねる。重ねられてテキストを有する修正されたビデオ信号は、ビデオディスプレイ６０４に伝送され、ユーザが、外科手術部位を依然として観察しながら、機器１０及び／またはフィードバックコントローラ６０３からの有用なフィードバック情報を可視化することを可能にする。

図２４〜２５は、機器１０’の別の実施形態を例示する。機器１０’は、まっすぐな構成で配置された複数のセル４０１を有する電源４００’を含む。電源４００’は、ハンドル部分１１２内の垂直バッテリチャンバ８００に垂直に挿入される。バッテリチャンバ８００は、その頂部部分内にばね８０２を含み、電源４００’を下向きに押す。一実施形態において、ばね８０２は、電源４００’と電気的に連結するための接点を含み得る。電源４００’は、適所に係止されるように遠位方向において摺動するように構成されているバッテリキャップ８０４を介して、バッテリチャンバ８００内に保持される。キャップ８０４及びハンドル１１２は、キャップ８０４が外に摺動しないように、さねはぎ連結部を含み得る。電源４００’は、ばね８０２の下向きの力に起因して、キャップ８０４に対して付勢される。キャップ８０４が近位方向に摺動されると、電源４００’は、ばね８０２によって、バッテリチャンバ８００から放逐される。

図２５は、回転センサ２３９の別の実施形態を示し、この回転センサ２３９は、駆動管２１０の回転を検出し、したがって、駆動管２１０の回転速度を測定し、これは、発射ロッド２２０の線速度の決定を可能にする。回転センサ２３９は、駆動管２１０に装着されたエンコーダホイール８１０、及び光学読取機８１２（例えば、フォトインタラプタ）を含む。光学読取機８１２は、その２つの対向する縁部８１４及び８１６間に連続的に提供される光線の妨害の数を決定するように構成される。ホイール８１０は、駆動管２１０と共に回転し、ホイールを通る複数のスリット８１１を含む。

ホイール８１０の外縁部は、光学読取機８１２の対向する縁部間に配設され、そのため、縁部８１４及び８１６間を透過する光は、スリット８１１を通って光る。換言すると、縁部８１４及び８１６間の光線は、駆動管２１０が回転する際に、ホイール８１０によって妨害される。光学読取機８１２は、光線の妨害の数、及びその発生率を測定し、これらの測定値を速度算出手段４２２に伝送し、次いでこれは、上で考察されるように、駆動ロッド２２０の速度を決定する。

図２７〜３２は、発射ロッド２２０をその発射後の位置から後退させるための後退アセンブリ８２０を有する機器１０’を示す。後退アセンブリ８２０は、駆動管２１０との手動で駆動される機械的インターフェースを提供し、緊急の状況（例えば、電気的機能不全、動かないエンドエフェクタ１６０など）において、後退アセンブリ８２０のラチェット作用を介して、発射ロッド２１０の手動での後退を可能にする。後退アセンブリ８２０は、機器１０’に挿入することができるモジュラアセンブリとして構成され得る。

図３０を参照すると、後退アセンブリ８２０は、頂部部分８２３及び底部部分８２５を有する、後退シャーシ８２２を含む。後退アセンブリ８２０は、駆動ギヤ８２６及び後退ギヤ８２４を介して、駆動管２１０と機械的にインターフェースする。駆動ギヤ８２６は、駆動管２１０に取り付けられており、駆動管２１０の回転に応答して並進する。逆に、駆動ギヤ８２６の回転は、駆動管２１０の回転を与える。駆動ギヤ８２６及び後退ギヤ８２４は、ギヤ８２４及び８２６が垂直の様態でインターフェースすることを可能にする、ベベルギヤであってもよい。

後退ギヤ８２４は、第１のスピンドル８２８に連結され、これは、後退シャーシ８２２の頂部及び底部部分８２３及び８２５間に実質的に垂直な様態で配設され、それによって画定される長手方向軸の周りで回転可能である。第１のスピンドル８２８は、第１のスピンドル及び後退ギヤ８２４に取り付けられた第１のスプールギヤ８３０をさらに含む。第１のスプールギヤ８３０は、第２のスピンドル８３４上に配設された第２のスプールギヤ８３２とインターフェースし、第２のスピンドルもまた、後退シャーシ８２２の頂部及び底部部分８２３及び８２５間に実質的に垂直な様態で配設され、それによって画定される長手方向軸の周りで回転可能である。

第２のスプールギヤ８３２は、第１のスピンドル８２８上に配設される第３のスプールギヤ８３６と機械的にインターフェースする。第３のスプールギヤ８３６は、一方向クラッチアセンブリ８４０の第１のクラッチ部分８３８に取り付けられる。クラッチアセンブリ８４０は、第１のクラッチ部分８３８の上方の第１のスピンドル８２８上に回転可能に配設された第２のクラッチ部分８４０をさらに含み、ばね８４３が、第１及び第２のクラッチ部分８３８及び８４０間に配設されており、それによって、第１及び第２のクラッチ部分８３８及び８４０を、図３１に示されるような隆起した非相互係止構成（例えば、第１の構成）に保持する。

駆動管２１０及び／または駆動ギヤ８２６の回転は、第１の部分８３８、ならびにそれぞれのスピンドル８２８及び８３４と共に、後退ギヤ８２４、ならびに第１、第２、及び第３のスプールギヤ８３０、８３２、及び８３６の回転を与える。第２のクラッチ部分８４２は、スピンドル８２８の周りで回転することができ、かつばね８４３によって第１のクラッチ部分８３８から分離されるため、第１の部分８３８の回転は、第２のクラッチ部分に伝わらない。

第１及び第２のクラッチ部分８３８及び８４２は、平坦な相互係止表面８４６及び傾斜スリップ表面８４８を有する、複数の相互係止歯８４４を含む。図３２に示されるような第２の構成において、第２のクラッチ部分８４２は、後退レバー８４５によって下向きに押されており、それによって、歯８４４とインターフェースする。スリップ表面８４８は、相互係止表面８４６が互いに接触することを可能にし、それによって、第２のクラッチ部分８４２の回転が、第１のクラッチ部分８３８及びインターフェースするギヤのすべてを回転させることを可能にする。

後退レバー８４５は、カム部分８４７、及びそれに取り付けられたハンドル８４９を含む。カム部分８４７は、開口８５３を含み、これは、第１のスピンドル８２８に取り付けられた取付具８５６と機械的に協働する一方向針クラッチ８５５を収容し、それによって、後退レバー８４５が第１のスピンドル８２８の周りで回転することを可能にする。図２９を参照すると、レバー８４５は、カム表面８５２を有する１つ以上のカム部材８５０を含む。第１の構成において、レバー８４５は、図２７に示されるように、ハウジング１１０のレバーポケット８６０に沿って配設される。レバー８４５は、頂部部分８２３に対して、ばね８４３によって上方に押され、カム部材８５０は、対応するカムポケット８５８内に配設される。レバー８４５は、頂部部分８２３とカム部分８４７との間に装着された戻り伸長ばね８６２によって、第１の構成に維持される。カム部材８５０及びレバーポケット８６０は、レバー８４５のさらなる回転を防止する。

レバー８４５がレバーポケット８６０から引き出される際、カム部材８５０は、対応するカムポケット８２３とインターフェースし、レバー８４５のカム部分８４７を下向きの方向に押す。下向きの移動は、ばね８４３を圧縮し、第１及び第２のクラッチ部分８３８及び８４２を一緒に押して、歯８４４に相互係止し、それによって、部分８３８及び８４２を係合させる。反時計回りの方向におけるカム部分８４７の回転は、取付具８５６及び第１のスピンドル８２８とインターフェースする、針クラッチ８５５を起動させる。レバー８４５の継続的な回転は、クラッチアセンブリ８４０を回転させ、これは次に、スプールギヤ８３６、８３２、及び８３０、ならびに後退及び駆動ギヤ８２４及び８２６を回転させる。これは次に、駆動管２１０を回転させ、駆動ロッド２２０を後退させる。

レバー８４５は、図２８に示されるように、ハンドル８４９がハウジング１１０に当接するまで、所定量分回転することができる。その後、レバー８４５は、戻り伸長ばね８６２によって、その第１の構成に戻される。これは、カム部分８４７を隆起させ、第２のクラッチ部分８４２もまた、上向きに移動し、第１のクラッチ部分８３８を係脱させることを可能にする。針クラッチ８５５は、取付具８５６を解放して、レバー８４５が、駆動管２１０の移動に影響を及ぼすことなく、第１の構成に戻ることを可能にする。一旦、レバー８４５が第１の構成に戻されると、レバー８４５は、もう一度後退されて、駆動ロッド２２０にラチェットし続け得る。

図３３及び３４を参照すると、エンドエフェクタ１６０は、第１の顎部材９０２、第２の顎部材９０４、及びナイフ９０６を含む。第１及び第２の顎部材９０２、９０４は、開き位置とクランプ位置との間で互いに対して移動可能である。クランプ位置において、組織は、第１及び第２の顎部材９０２、９０４間で、エンドエフェクタ１０６内に把持またはクランプされ得る。ナイフ９０６は、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織を切断するように、エンドエフェクタ１６０の長手方向軸に沿って、第１及び第２の顎部材９０２、９０４を通じて移動可能である。

エンドエフェクタ１６０は、本開示に従って提供される検出アセンブリ９１０を含み、これは、ナイフ９０６が起動されて、エンドエフェクタ１６０にクランプされた組織を切断する前に、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織の特性を検出または検知する。検出アセンブリ９１０は、検知された組織特性に基づいて、ナイフ９０６が起動されることを防止またはロックアウトし得る。検出アセンブリ９１０は、クランプされた組織を分析して、クランプされた組織の厚さ、クランプされた組織の型、またはクランプされた組織内の脈管構造の存在が挙げられるが、これらに限定されない、クランプされた組織の１つ以上の属性を決定する。したがって、検出アセンブリ９１０は、所望されない組織（例えば、腸）がエンドエフェクタ１６０内にクランプされている場合、ナイフ９０６が組織を切断することを防止し得る。検出アセンブリ９１０は、所望される組織（例えば、癒着部）の低い脈管構造と比較して、所望されない組織の高い脈管構造を検出し得る。

図３３及び３４の参照を続けると、検出アセンブリ９１０は、光源９１２、光センサ９１４、及びプロセッサ９１８を含む。光源９１２は、第１の顎部材９０２内に配設され、光センサ９１４は、光源９１２に対向して第２の顎部材９０４内に配設される。示されるように、光源９１２及び光センサ９１４は、第１及び第２の顎部材９０２、９０４のうちの一方の遠位端に隣接して各々位置決めされるが、しかしながら、光源９１２及び光センサ９１４が、第１及び第２の顎部材９０２、９０４の組織接触表面に沿った任意の位置で、互いに対して対向して位置決めされてもよいことが想定される。以下で詳述されるように、組織がエンドエフェクタ１６０内にクランプされるとき、光源９１２は、クランプされた組織を透過した光の特性を光学的に検知する光センサ９１４に向かって、クランプされた組織を通じて光を放出する。光源９１２が、光を放出し得、光センサ９１４が、ナイフ９０６の起動前、起動中、及び／または起動後に、光の特性を検知し得ることが想定される。

光源９１２は、電子刺激、白熱灯、エレクトロルミネセンス、ガス放電、高強度放電、レーザ、化学発光、蛍光、及び／またはリン光が挙げられるが、これらに限定されない様々な手段によって、光を発生させ得る。光源９１２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。光源９１２から放出される光は、可視スペクトル内及び／または赤外スペクトル内であり得る。光源９１２は、スイッチ１１４（図１）が押下される際、活性化され得る。光は、光ファイバケーブルによって伝送され得る

光センサ９１４は、この光センサと接触する光の特性を光学的に検知するように構成されている。光センサ９１４は、生物発光、放射線発光、化学発光、蛍光、及び／またはリン光が可能である化学物質または薬剤が挙げられるが、これらに限定されない、患者の血流に注入された特定の化学物質または薬剤を検出するように構成され得る。さらに、光センサ９１４は、クランプされた組織内の異物、疾患組織、または組織ではないものを示す光の特性を検知し得る。

光センサ９１４は、工学的に検知された光の特性を、プロセッサ９１８に伝送されるデータ信号に変換する。光センサ９１４が、プロセッサ９１８に直接有線接続されても、無線接続されてもよいことが想定される。

無線接続は、無線周波数、光、ＷＩＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（固定及び移動装置から（近距離電波を使用して）近距離間でデータを交換し、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を生成するためのオープン無線プロトコル）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）（無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）のためのＩＥＥＥ ８０２．１５．４−２００３に基づく、小型の低出力デジタル無線を使用する、一連の高レベル通信プロトコルのための仕様）などを介し得る。

プロセッサ９１８は、光センサ９１４から受信されたデータ信号を分析して、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織の属性を決定する。プロセッサ９１８は、ユーザインターフェース１２０（図３）（例えば、スクリーン１２２）上に組織属性を表示し得る。

プロセッサ９１８は、ナイフ９０６の起動前及び／または起動中に、算出された組織属性を、所定の受け入れられた値と比較する。プロセッサ９１８は、算出された組織属性のうちの１つ以上が、許容可能な値の所定の範囲内にない場合、ナイフ９０６が起動することを防止またはロックアウトし得る。プロセッサ９１８はまた、算出された組織属性のうちの１つ以上が、許容可能な値の所定の範囲内にない場合、ナイフを後退させ得る。プロセッサ９１８はまた、算出された組織属性が、許容可能な値の所定の範囲内にないとき、ユーザにフィードバックを提供し得る。フィードバックは、上に詳述されるように、可聴、触知可能、または可視の印であり得る。

プロセッサ９１８は、クランプされた組織を透過した光の強度から、クランプされた組織の厚さを算出し得る。プロセッサ９１８は、クランプされた組織を透過した光の強度から、種々の既知の組織型（すなわち、肺、胃、腸管、筋肉など）の厚さを算出し得る。光センサ９１４は、複数の波長の光を検知し得、プロセッサ９１８は、光センサ９１４によって検知された各波長の強度または光学出力から、クランプされた組織の型を決定し得る。加えて、プロセッサ９１８は、クランプされた組織によって吸収される特定の波長の光の強度から、クランプされた組織の脈管構造を決定し得る。

組織厚さは、組織内の赤血球密度によって決定され得る。例えば、クランプされた組織に存在する血液閉塞が多すぎる場合、赤血球の低減した密度は、クランプされた組織が、ナイフ９０６が安全に切断するためには厚すぎるか、または多すぎる脈管構造を含むことを示す。

クランプされた組織の属性はまた、異常な血流を検出することによって、検出され得る。例えば、異常な血流は、癌性または腫瘍組織が、エンドエフェクタ１６０内にクランプされていることを示し得る。かかる例において、プロセッサ９１８は、切除マージン（すなわち、癌性または腫瘍組織を含む、除去される組織の量）を増加させるべきであることを、臨床医に通知し得る。

示されるように、プロセッサ９１８は、第２の顎部材９０４内に配設されるが、しかしながら、プロセッサ９１８が、第１の顎部材９０２内、または外科用機器１０（図１）内に任意の位置（例えば、本体部分１６８もしくはハウジング１１０内）、または外科用機器１０の外部に配設され得ることが想定される。プロセッサ９１８が、マイクロコントローラ５００（図６）に一体化され得ることもまた、想定される。

さらに、または代替的に、プロセッサ９１８は、算出された組織属性が、所定の値の範囲内である場合、ステープルカートリッジ１６４を可能または有効にし得る。プロセッサ９１８は、可聴、触知可能、または可視の印を臨床医に提供して、算出された組織属性が所定の値の範囲内であることを、臨床医に警告し得る（例えば、緑色光、ゴーアヘッドトーン、ゴーアイコン、ゴー光パターン、可聴ゴーパターンなど）。

図３５を参照すると、別の検出アセンブリ９１０が本開示に従って提供され、これは、第１及び第２の顎部材９０２、９０４の各々に互いに隣接して配設される、光源９１２及び光センサ９１４を含み、第１の顎部材９０２の光源９１２は、第２の顎部材９０４の光センサ９１４に対応しており、第２の顎部材９０４の光源９１２は、第１の顎部材９０２の光センサ９１４に対向している。かかる構成において、光センサ９１４は、クランプされた組織を透過した光に加えて、エンドエフェクタ１６０内のクランプされた組織から反射した光を検知し得る。光源９１２のうちの一方は、第１の波長を有する光を放出し得、光源９１２のうちの他方は、第２の波長を有する光を放出し得（例えば、第１の顎部材９０２の光源９１２は、可視スペクトル内の光を放出し得、第２の顎部材９０４の光源９１２は、赤外スペクトル内の光を放出し得る）、プロセッサ９１８が、各光センサ９１４によって検知された光の属性が、組織内の既知の波長の吸収を示す、透過または反射された光の属性であるかどうかを決定することを可能にする。

図３６を参照すると、なお別の検出アセンブリ９１０が本開示に従って提供され、これは、第１の顎部材９０２内に配設されている２つの光源９１２及び光センサ９１４を含み、光センサ９１４は、光源９１２間に配設されている。光センサ９１４は、光源９１２から放出され、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織で反射された光の光属性を検知する。光源９１２の相対的な近接に起因して、組織内の光の侵入の深さを増大させるように、光源間に光遮蔽シェードを含むことが望ましくあり得る。示されるように、第２の顎部材９０４は、光源または光センサを含まないが、しかしながら、第２の顎部材９０４が、第１の顎部材９０２の光センサ９１４に対向する光源９１２、及び２つの光センサ９１４（各々が第１の顎部材９０２の光源９１２のうちの１つに対向する）を含み得ることが想定される。

図３７を参照すると、標識「透明」、「赤」、「青」、及び「緑」によって示されるような光の異なる波長に感応性である光センサ（例えば、光センサ９１４）によって検出される際の組織を透過した光の応答性である。示されるように、光の波長の強度は、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織の色を決定するために使用され得る。光が、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織を透過するとき、組織の色に対応する波長は、組織を透過せず、そのため、透過された光の波長を分析して、クランプされた組織の色を決定し得ることが理解される。

図３８及び３９を参照すると、本開示に従う別の検出アセンブリ９２０は、超音波プローブ９２２及びプロセッサ９２８を含む。超音波プローブ９２２は、顎部材９０２、９０４のうちの一方に、その遠位端に隣接して配設される。上で詳述される検出アセンブリ９１０と同様に、検出アセンブリ９２０は、ナイフ９０６が起動されて、エンドエフェクタ１６０にクランプされた組織を切断する前に、エンドエフェクタ１６０にクランプされた組織の特性を検出または検知し、したがって、その相違のみが本明細書において詳述される。

超音波プローブ９２２は、超音波変換器９２４及び超音波センサ９２６を含む。超音波変換器９２４は、電気エネルギーを音波エネルギーに変換する。超音波変換器９２４は、圧電結晶を用いて、電気エネルギーを音波エネルギーに変換し得る。音波エネルギーは、超音波プローブ９２２に隣接する組織に向けて方向付けられ、音波エネルギーのうちの一部は、反射して超音波プローブ９２２に戻る。超音波センサ９２６は、反射して超音波プローブ９２２に戻る音波エネルギーを検知して、超音波プローブ９２２に隣接する組織のソノグラムを生成する。

超音波センサ９２６は、検知された音波エネルギーをデータ信号に変換し、これは、プロセッサ９２８に送信される。検出アセンブリ９１０のプロセッサ９１８と同様に、プロセッサ９２８は、エンドエフェクタ１６０内、外科用機器１０（図１）のハウジング１６８（例えば、マイクロプロセッサ５００と一体化される）内、または外科用機器１０から遠位に配設され得る。プロセッサ９２８は、ディスプレイ（例えば、ユーザインターフェース１２０のスクリーン１２２、または外科用機器１０から遠隔のモニタ）上に、超音波プローブ９２２に隣接する組織のソノグラムを表示して、臨床医が、ナイフ９０６を起動する前に、超音波プローブ９２２に隣接する組織を可視化することを可能にする。超音波プローブ９２２に隣接する組織の可視化中に、臨床医は、ナイフ９０６の起動前、起動中、及び／または起動後に、エンドエフェクタ１６０内にクランプされた組織の属性、例えば、高密度の領域、低密度の領域、異物、及び／または異常組織可視化することができる。

ここで図４０〜４３を参照すると、本開示の実施形態に従い、マイクロコントローラ４０５は、ステープリングされている組織の測定された特性、駆動モータ２００、及び／または外科用機器１０の他の構成要素に基づいて、外科用機器１０によって放逐されたステープル６６（図９）の発射速度を制御する。具体的には、ステープル６６の発射中、マイクロコントローラ４０５は、標的組織に及ぼされているクランプ力に基づいて、発射ロッド２２０の初期速度を設定する。

図４０に描写されるように、クランプ力は、センサによって直接測定され得る、及び／または種々のセンサ読み取り値に基づいて算出され得る。実施形態において、ひずみセンサ１８５またはひずみゲージセンサ１８７、１８９等の力／負荷センサは、発射ロッド２２０（図６）及び／または機器１０の他の付加担持構成要素における負荷を測定するために使用され得る。実施形態において、これらのセンサは、マイクロコントローラ４０５に連結される。

クランプ力はまた、駆動モータ２００に連結された電圧センサ４２８（例えば、電圧計）及び／または電流センサ４３０（例えば、電流計）を使用して、駆動モータ２００に供給されている電気エネルギーの電圧及び電流に基づいて決定され得る。実施形態において、トルクセンサ４３１もまた、駆動モータ２００のトルクを監視するために使用され得る。さらなる実施形態において、顎部材１６２及び１６４の近接性を監視するように構成されている近接センサ１９１及び１９３もまた、クランプ力を決定するために使用され得る。さらなる実施形態において、機器１０の種々の構成要素（例えば、駆動モータ２００、電源４００、マイクロコントローラ４０５など）に連結されている、温度センサ４０３（例えば、熱電対、サーミスタなど）は、温度を監視するために使用され得る。マイクロコントローラ４０５は、測定された電圧、電流、トルク、近接性測定値、及び／または温度をクランプ力に相関させる、種々の伝達関数を格納し得る。具体的には、それぞれ電圧及び／または電流センサ４２８、４３０、ならびにトルクセンサ４３１によって決定され得る、モータ２００の電流引き込み及びトルクは、駆動モータ２００によって行われる作業をクランプ力に相関させるために使用され得る。同様に、他のセンサ測定値と併せた、顎部材１６２及び１６４の近接性もまた、クランプ力を推定するために利用され得る。

加えて、ステープル６６の発射力もまた、上で説明されるセンサのうちの１つ以上によって決定され得る。実施形態において、電流センサ４３０、電圧センサ４２８、及び／または駆動モータ２００に連結されたトルクセンサ４３１を使用することができ、そのため、次いで、測定された特性、例えば、電圧、電流、及びモータトルクを、ステープル６６の発射力と相関させることができる。電流または電圧におけるピークは、力の増加または負荷条件における変化を示すために使用され得る。

マイクロコントローラ４０５もまた、標的組織上のステープル６６の測定された発射力に基づいて、発射速度を継続的に調整するように構成されている。カートリッジアセンブリ１６２からのステープル６６の発射速度の調整は、ステープル形成を最適化する。具体的には、過度の力または過度の速度で発射されたステープル６６は、奇形のステープル６６をもたらし得る。このため、発射速度の調整は、ステープル発射中に標的組織に及ぼされる力を最小化することに役立つ。

マイクロコントローラ４０５によって実行されるアルゴリズムに基づく、外科用機器１０によるステープル発射中に、組織に及ぼされるクランプ力が、図４１に例示されている。ステープル発射は、３つの段階９００、９０２、及び９０４において説明される。段階９００において、機器１０のユーザは、最初にエンドエフェクタ１６０を標的組織にクランプさせ、これは、ユーザがエンドエフェクタ１６０を標的組織にクランプさせるまで、経時的なクランプ力の増加によって例示される。マイクロコントローラ４０５は、１つ以上のセンサ測定値に基づいて初期クランプ力を決定し、これは、開始発射速度を決定するために使用される。具体的には、エンドエフェクタ１６０は、標的組織をクラインプし、その間に、マイクロコントローラ４０５は、段階９０２の間、または組織をクランプするために必要とされる力と、待機時間後に発射を開始するための初期力との間のギャップによって例示されるように、遅延を用いる。段階９０２の間の標的組織の圧縮は、クランプされた組織中の血液及び流体の量を低減し、より正確な最大クランプ力測定値を提供する。段階９０２は、ユーザによって設定された、またはマイクロコントローラ４０５によって決定された、所定の期間であり得る。段階９０２の後、カートリッジアセンブリ１６２からのステープル６６は、初期発射速度で発射される。

発射中、マイクロコントローラ４０５はまた、段階９０４の間、ステープル６６の発射力を継続的に監視及び決定し、その後、段階９０４の間に得られた力フィードバックに基づいて、発射速度を調整する。具体的には、図４１に示されるように、マイクロコントローラ４０５は、発射速度を継続的に調整して、所望の力が位置されるまで、標的組織に及ぼされる力を低減する。ステープル６６の発射速度を継続的に調整することによって、マイクロコントローラ４０５は、組織に及ぼされる力の量を最小化し、ステープル形成を最適化する。

図４２は、本開示の一実施形態に従う、外科用機器１０を制御するために、マイクロコントローラ４０５によって実行されるアルゴリズムのフローチャートを例示する。最初に、工程１００２において、駆動モータ２００は、軸方向駆動アセンブリ２１３の駆動ビーム２６６に、エンドエフェクタ１６０を起動させて、これが、エンドエフェクタ１６０の顎部材１６２、１６４を標的組織にクランプさせる（図１〜６）。具体的には、保持フランジ４０の１対のカム部材４０ａが、駆動ビーム２６６の長手方向の前進の間、顎部材１６２、１６４に係合する（図８）。工程１００４において、センサ、例えば、ひずみゲージ１８７及び１８９（図１７）、または上で先に説明される他のセンサのうちのいずれかが、標的組織上の顎部材１６２、１６４の最大クランプ力を決定する

次に、マイクロコントローラ４０５が、測定された最大クランプ力に基づいて、ステープルカートリッジ１６４によって解放されるステープル６６の初期発射速度を設定する。具体的には、マイクロコントローラ４０５は、駆動モータ２００が駆動ビーム２１３を前進させる速度を制御し、それによって、ステープル６６が発射される速度を制御する。マイクロコントローラ４０５は、最初に、測定された最大クランプ力が複数の所定の範囲のうちの１つ内にあるかどうかを決定する。図４２に描写される実施形態において、マイクロコントローラ４０５は、４つの異なる所定の範囲１００６、１０２６、１０４２、１０５４を含む。範囲は、第１の閾値（例えば、約３３重量ポンド（ｌｂｆ））、第２の閾値（例えば、約７２ｌｂｆ）、及び第３の閾値（例えば、約１４５ｌｂｆ）によって画定される。顎部材１６２及び１６４が、工程１００６において、第１の閾値を下回る標的組織に最大クランプ力を及ぼす場合、マイクロコントローラ４０５は、工程１００８において、ステープル６６の初期発射速度を、第１の速度（例えば、「速い」速度）に設定する。最大クランプ力が、工程１０２６において、第１の閾値と第２の閾値との間である場合、マイクロコントローラ４０５は、工程１０２８においてステープル６６の初期発射速度を、第２の速度（例えば、「中程度」速度）に設定する。最大クランプ力が、工程１０４２において、第２の閾値と第３の閾値との間である場合、マイクロコントローラ４０５は、工程１０４４において、ステープル６６の初期発射速度を、第３の速度（例えば、「遅い」速度）に設定する。最後に、最大クランプ力が、工程１０５４において、第３の閾値よりも大きい場合、マイクロコントローラ４０５は、１０５６において、システムが発射することを防止する。範囲の各々に対する力値、範囲の数、及び上で説明される対応する速度設定は、例示的なものであり、様々な要因、例えば、臨床医の必要性、使用されている外科用機器１０、実施されている処置、使用されているステープル６６などに基づいて修正され得る。

マイクロコントローラ４０５が、初期発射速度を第１、第２、または第３の速度に設定する場合、マイクロコントローラ４０５は、ステープル６６が発射される際、ステープル６６によって組織に及ぼされる力、すなわち、発射力を継続的に監視し、ステープル６６の発射速度を、適宜、継続的に調整する。具体的には、ステープル６６の発射の間、マイクロコントローラ４０５は、測定された発射力が所定の範囲内にあるかどうかに基づいて、発射速度を継続的に監視及び調整する。図４２に描写されるように、工程１００８において、初期発射速度が、第１の速度（例えば、「速い」）に設定され、マイクロコントローラ４０５が、その後、工程１０１０において、発射力が第１の閾値（例えば、６５ｌｂｆ）未満であると決定する場合、マイクロコントローラ４０５は、１０１２において、発射速度を事前設定された第１の速度に維持する。しかしながら、工程１０１４において、発射力が、第１の閾値（例えば、６５ｌｂｆ）と第２の閾値（例えば、８０ｌｂｆ）との間であるように、増加する場合、工程１０１６において、マイクロコントローラ４０５は、発射速度を第２の速度（例えば、「中程度」）に調整する。しかしながら、工程１０１８において、発射力が第２の閾値と第３の閾値（例えば、１４５ｌｂｆ）との間である場合、マイクロコントローラ４０５は、工程１０２０において、発射速度を第３の速度（例えば、「遅い」）に調整する。工程１０２２において、発射力が第３の閾値を上回って上昇する場合、工程１０２４において、マイクロコントローラ４０５は、ステープル６６の発射を停止する。これは、ステープル６６が発射を完了したとき、またはステープル６６が不明な障害に出くわす場合に生じ得る。この特性は、機器１０及び／または組織への損傷を防止し得る。

工程１０２８及び１０４４において、初期発射速度が第２の速度（例えば、「中程度」）または第３の速度（例えば、「遅い」）に設定されるときの実施形態において、マイクロコントローラ４０５は、閾値範囲を修正することによって、発射力を調整する。図４２に描写される特定の実施形態に関して、工程１０２８において、初期発射速度が第２の速度に設定され、工程１０３０において、発射力が第２の閾値を下回ったままである場合、工程１０３２において、マイクロコントローラ４０５は、発射速度を第２の速度に維持する。しかしながら、工程１０３４において、発射力が第２の閾値と第３の閾値との間で上昇する場合、工程１０３６において、マイクロコントローラ４０５は、発射速度を第３の速度に変更する。同様に、工程１０４４において、初期発射速度が第３の速度に設定され、工程１０４８において、発射力が第３の閾値を下回ったママである場合、工程１０４８において、マイクロコントローラ４０５は、発射速度を第３の閾値に維持する。すべての３つの場合において、工程１０２２、１０３８、及び１０５０において、初期発射速度が第１、第２、または第３の閾値のいずれかに基づいて設定され、発射力が第３の閾値を上回って上昇する場合、それぞれ工程１０２４、１０４０、及び１０５２において、マイクロコントローラ４０５は、いかなるさらなるステープル６６の発射も停止する。

図４３は、図４２に関して上で説明されるアルゴリズムに基づく、例示的な発射速度及び力のグラフ表示を描写する。具体的には、図４３は、発射速度（ｙ軸上）対発射力（ｘ軸上）を描写する。上で詳述されるように、マイクロコントローラ４０５は、初期クランプ力に基づいて、初期発射速度（例えば、「速い」（１１００）、「中程度」（１１０２）、または「遅い」１１０４）を決定する。図４３において、初期クランプ力は、３つのグループにグループ化される：クランプ力が第１の閾値（例えば、３３ｌｂｆ）を下回る場合はグループ１、クレーム力が第１の閾値と第２の閾値（例えば、７２ｌｂｆ）との間である場合はグループ２、及びクランプ力が第２の閾値と第３の閾値（例えば、１４５ｌｂｆ））との間である場合はグループ３。図４３に描写される実施形態において、初期発射速度は、グループ１に対して第１の速度（例えば、「速い」）、グループ２に対して第２の速度（例えば、「中程度」）、及びグループ３に対して（例えば、「遅い」）に設定される。一度、初期発射速度が設定されると、マイクロコントローラ４０５は、測定された発射力に基づいて、発射速度を調整する。図４３に示されるように、発射力が第１の閾値（例えば、６５ｌｂｆ）を超過する場合、初期発射速度は、第１の速度から第２の速度に降下する。発射速度が第２の閾値（例えば、８０ｌｂｆ）を超過する場合、初期発射速度は、第２の速度から第３の速度に降下し、発射速度が第３の閾値（例えば、１４５ｌｂｆ）を超過する場合、マイクロコントローラ４０５は、ステープル６６の発射を停止する。

上の開示は、ステープル形成を最適化し、動力式外科用機器、例えば、外科用ステープラからのステープルの発射の間の力を最適化する、予測スタイルの適合ステープリングアルゴリズムを説明する。上で説明される方法を使用して、外科医は、外科用機器の顎部材を組織にクランプし、クランプ力が、発射の間中、組織上での待機及び保持時間の利用、ならびに開始発射速度に影響を及ぼし、外科用機器は、力フィードバックに基づいて発射速度を減速させる能力を有する。外科用機器によって発射速度を制御することにより、上で説明される方法は、標的組織上での発射力を最適化し、奇形のステープルの割合を最小化する。

本開示のいくつかの実施形態を図面において示してきたが、本開示が、当該技術分野が許容する程度の広い範囲であること、及び本明細書が同様に読み取られることが意図されているため、本開示がそれらの図面に限定されることは意図されない。上の実施形態の任意の組み合わせもまた、想定され、かつ添付の請求項の範囲内である。したがって、上の説明は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の例示としてのみ解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される請求項の範囲内で、他の修正を想定するであろう。

Claims (20)

1. 外科用ステープラであって、
   ハンドルアセンブリと、
   前記ハンドルアセンブリに連結されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、
   外科用締結具を含む第１の顎部材と、
   アンビル部分を含む第２の顎部材と、を含み、前記第１の顎部材または前記第２の顎部材のうちの少なくとも１つは、開き位置とクランプ位置との間で互いに対して移動可能である、エンドエフェクタと、
   前記エンドエフェクタと機械的に協働するように配設された発射ロッドと、
   前記発射ロッドに連結された駆動モータであって、前記駆動モータは、前記発射ロッドを前進させ、前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材に組織をクランプさせて、前記外科用締結具を放逐するように構成された駆動モータと、
   前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材によって組織に及ぼされるクランプ力を測定するように構成されたセンサと、
   前記駆動モータに動作可能に連結され、前記測定されたクランプ力に基づいて前記駆動モータの速度を制御するように構成されたコントローラと、を備える、外科用ステープラ。
2. 前記コントローラが、前記測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値と第２のクランプ力の閾値との間であることに応答して、前記駆動モータの前記速度を第１の発射速度に設定するようにさらに構成されている、請求項１に記載の外科用ステープラ。
3. 前記第１のクランプ力の閾値が約０重量ポンド（ｌｂｆ）であり、前記第２のクランプ力の閾値が約３３ｌｂｆである、請求項２に記載の外科用ステープラ。
4. 前記第１のクランプ力の閾値が約３３ｌｂｆであり、前記第２のクランプ力の閾値が約７２ｌｂｆである、請求項２に記載の外科用ステープラ。
5. 前記第１のクランプ力の閾値が約７２ｌｂｆであり、前記第２のクランプ力の閾値が約１４５ｌｂｆである、請求項２に記載の外科用ステープラ。
6. 前記コントローラが、前記測定されたクランプ力が第１のクランプ力の閾値よりも大きいことに応答して、前記駆動モータを停止させるようにさらに構成されている、請求項１に記載の外科用ステープラ。
7. 前記第１のクランプ力の閾値が約１４５ｌｂｆである、請求項６に記載の外科用ステープラ。
8. 前記センサが、前記外科用締結具にかかる発射力を測定するようにさらに構成されている、請求項１に記載の外科用ステープラ。
9. 前記コントローラが、前記測定された発射力が第１の発射力の閾値と第２の発射力の閾値との間であることに応答して、前記駆動モータの前記速度を第２の発射速度に設定するようにさらに構成されている、請求項８に記載の外科用ステープラ。
10. 前記第１の発射力の閾値が約０ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約６５ｌｂｆである、請求項９に記載の外科用ステープラ。
11. 前記第１の発射力の閾値が約６５ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約８０ｌｂｆである、請求項９に記載の外科用ステープラ。
12. 前記第１の発射力の閾値が約８０ｌｂｆであり、前記第２の発射力の閾値が約１４５ｌｂｆである、請求項９に記載の外科用ステープラ。
13. 前記コントローラが、前記発射力が第１の発射力の閾値よりも大きいことに基づいて前記駆動モータを停止させる、請求項９に記載の外科用ステープラ。
14. 前記第１の発射力の閾値が約１４５ｌｂｆである、請求項１３に記載の外科用ステープラ。
15. 前記センサが、前記第１の顎部材、前記第２の顎部材、または前記発射ロッドのうちの少なくとも１つの上に配設されたひずみゲージセンサである、請求項１に記載の外科用ステープラ。
16. 前記センサが、前記駆動モータの速度、前記駆動モータによって加えられているトルク、前記第１の顎部材と前記第２の顎部材との間の距離、前記駆動モータの温度、または前記発射ロッドにかかる負荷のうちの少なくとも１つを監視することによって前記クランプ力を測定するように構成されている、請求項１に記載の外科用ステープラ。
17. 外科用ステープラの発射速度を制御する方法であって、前記方法が、
    エンドエフェクタの第１の顎部材と第２の顎部材との間に組織を位置決めすることであって、前記第１の顎部材または前記第２の顎部材のうちの少なくとも１つが互いに対して移動可能であり、前記第１の顎部材がステープルカートリッジを含む、位置決めすることと、
    前記組織への前記第１の顎部材及び前記第２の顎部材の最大クランプ力を測定することと、
    前記測定された最大クランプ力に基づいて、前記ステープルカートリッジからのステープルの発射速度を設定することと、
    前記ステープルカートリッジからの前記ステープルの発射を開始することと、
    前記ステープルにかかる発射力を測定することと、
    前記測定された発射力に基づいて、前記外科用ステープラの前記発射速度を調整することと、を含む、方法。
18. 前記測定された発射力が第１の発射力の閾値よりも大きいことに応答して、前記ステープルカートリッジからの前記ステープルの前記発射を停止させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１の発射力の閾値が約１４５重量ポンド（ｌｂｆ）である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記最大クランプ力が、前記駆動モータの速度、前記駆動モータによって加えられているトルク、前記第１の顎部材と前記第２の顎部材との間の距離、または前記発射ロッドへの負荷のうちの少なくとも１つを監視することによって前記クランプ力を測定するように構成されたセンサによって測定される、請求項１７に記載の方法。