(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2021500996
(43)【公表日】20210114
(54)【発明の名称】シフト機構を備える外科用器具
(51)【国際特許分類】
   A61B 17/29 20060101AFI20201211BHJP
【FI】
   !A61B17/29
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】152
(21)【出願番号】2020524090
(86)(22)【出願日】20181024
(85)【翻訳文提出日】20200624
(86)【国際出願番号】US2018057252
(87)【国際公開番号】WO2019089304
(87)【国際公開日】20190509
(31)【優先権主張番号】16/112,121
(32)【優先日】20180824
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/659,900
(32)【優先日】20180419
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,128
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,134
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,177
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,040
(32)【優先日】20180228
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/578,817
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,310
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,021
(32)【優先日】20180228
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/578,855
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,058
(32)【優先日】20180228
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(31)【優先権主張番号】62/611,339
(32)【優先日】20171228
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(31)【優先権主張番号】62/649,323
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/578,793
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,294
(32)【優先日】20180328
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(31)【優先権主張番号】62/611,340
(32)【優先日】20171228
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,313
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(31)【優先権主張番号】62/649,327
(32)【優先日】20180328
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(31)【優先権主張番号】62/578,804
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,057
(32)【優先日】20180228
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,309
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,012
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(31)【優先権主張番号】62/649,333
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,302
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/578,844
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/578,835
(32)【優先日】20171030
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,307
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,296
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,300
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,129
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,139
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/665,192
(32)【優先日】20180501
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,291
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,320
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/649,315
(32)【優先日】20180328
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/908,143
(32)【優先日】20180228
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/611,341
(32)【優先日】20171228
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【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】アメリカ合衆国、プエルトリコ米国自治連邦区、00969 グアイナボ、ロス・フライレス・インダストリアル・パーク、ストリート・シー ナンバー475、スイート 401
【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・フレデリック・イー・ザ・フォース
【住所又は居所】アメリカ合衆国、45242 オハイオ州、シンシナティ、クリーク・ロード 4545
(72)【発明者】
【氏名】ハリス・ジェイソン・エル
【住所又は居所】アメリカ合衆国、45242 オハイオ州、シンシナティ、クリーク・ロード 4545
(72)【発明者】
【氏名】バクスター・チェスター・オー・ザ・サード
【住所又は居所】アメリカ合衆国、45242 オハイオ州、シンシナティ、クリーク・ロード 4545
【テーマコード(参考)】
4C160
【Fターム(参考)】
4C160GG14
(57)【要約】
入力によって駆動される複数の出力を備える外科用器具システムが開示される。入力は、シフトシステムによって出力と選択的に係合される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科用器具であって、
第1の電気モータ及び第2の電気モータを備えるハンドルと、
前記ハンドルから延在するシャフトアセンブリであって、
前記第1の電気モータに動作可能に連結された回転可能な入力シャフト、
前記第2の電気モータに動作可能に連結された回転可能なシフトシャフト、
第1の回転可能な駆動シャフト、及び
第2の回転可能な駆動シャフト、を備える、シャフトアセンブリと、
前記シャフトアセンブリから延在するエンドエフェクタであって、前記第1の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第1のエンドエフェクタ機能を実行するように構成され、前記第2の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第2のエンドエフェクタ機能を実行するように構成されている、エンドエフェクタと、を備え、前記回転可能なシフトシャフトが、第1の位置と第2の位置との間で回転可能であり、前記回転可能なシフトシャフトが前記第1の位置にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第1の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結され、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の位置にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第2の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結される、外科用器具。
【請求項2】
前記エンドエフェクタが、
長手方向軸と、
開放構成と閉鎖構成との間で移動可能なジョーアセンブリであって、前記第1の回転可能な駆動シャフトの第1の方向への回転が前記ジョーアセンブリを前記閉鎖構成に向かって移動させ、前記第1の回転可能な駆動シャフトの第2の方向への回転が前記ジョーアセンブリを前記開放構成に向かって移動させる、ジョーアセンブリと、
回転継手と、を備え、前記ジョーアセンブリが、前記第2の回転可能な駆動シャフトの回転によって前記長手方向軸を中心に回転可能である、請求項1に記載の外科用器具。
【請求項3】
前記回転可能な入力シャフトが、前記回転可能なシフトシャフトによって回転可能に支持される、請求項1に記載の外科用器具。
【請求項4】
前記シャフトアセンブリが、前記回転可能なシフトシャフトの前記第1の位置における回転を停止するように構成された第1の停止具と、前記回転可能なシフトシャフトの前記第2の位置における回転を停止するように構成された第2の停止具と、を備える、請求項3に記載の外科用器具。
【請求項5】
前記回転可能な入力シャフト及び前記回転可能なシフトシャフトが、共通の長手方向シャフト軸を中心に回転可能である、請求項1に記載の外科用器具。
【請求項6】
前記シャフトアセンブリが、第3の回転可能な駆動シャフトを更に備え、前記エンドエフェクタが、前記第3の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第3のエンドエフェクタ機能を実行するように構成され、前記回転可能なシフトシャフトが、前記回転可能な入力シャフトを前記第3の回転可能な駆動シャフトと動作可能に連結するように、第3の位置へと回転可能である、請求項1に記載の外科用器具。
【請求項7】
制御システムを更に備え、前記第1の電気モータ及び前記第2の電気モータが、前記制御システムと通信し、前記制御システムが、前記第1の電気モータ及び前記第2の電気モータの動作を制御するように構成されている、請求項1に記載の外科用器具。
【請求項8】
前記制御システムが、第1の入力制御部及び第2の入力制御部を備え、前記制御システムは、前記第1の入力制御部が作動されると、前記回転可能なシフトシャフトを前記第1の位置へと回転させるように、前記第2の電気モータを動作させ、前記制御システムは、前記第2の入力制御部が作動されると、前記回転可能なシフトシャフトを前記第2の位置へと回転させるように、前記第2の電気モータを動作させる、請求項7に記載の外科用器具。
【請求項9】
前記制御システムが、前記第2の電気モータを動作させている間は前記第1の電気モータを動作させない、請求項8に記載の外科用器具。
【請求項10】
前記制御システムは、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の電気モータによって前記第1の位置及び前記第2の位置に配置される前に、前記第1の電気モータを動作させるように構成されている、請求項8に記載の外科用器具。
【請求項11】
外科用アセンブリであって、
第1の電気モータ及び第2の電気モータを備えるハウジングと、
前記ハウジングから延在するシャフトアセンブリであって、
前記第1の電気モータに動作可能に連結された回転可能な入力シャフト、
前記第2の電気モータに動作可能に連結された回転可能なシフトシャフト、
第1の回転可能な駆動シャフト、及び
第2の回転可能な駆動シャフト、を備える、シャフトアセンブリと、
前記シャフトアセンブリから延在するエンドエフェクタであって、前記第1の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第1のエンドエフェクタ機能を実行するように構成され、前記第2の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第2のエンドエフェクタ機能を実行するように構成されている、エンドエフェクタと、を備え、前記回転可能なシフトシャフトが、第1の位置と第2の位置との間で回転可能であり、前記回転可能なシフトシャフトが前記第1の位置にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第1の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結され、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の位置にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第2の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結される、外科用アセンブリ。
【請求項12】
前記エンドエフェクタが、
長手方向軸と、
開放構成と閉鎖構成との間で移動可能なジョーアセンブリであって、前記第1の回転可能な駆動シャフトの第1の方向への回転が前記ジョーアセンブリを前記閉鎖構成に向かって移動させ、前記第1の回転可能な駆動シャフトの第2の方向への回転が前記ジョーアセンブリを前記開放構成に向かって移動させる、ジョーアセンブリと、
回転継手と、を備え、前記ジョーアセンブリが、前記第2の回転可能な駆動シャフトの回転によって前記長手方向軸を中心に回転可能である、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項13】
前記回転可能な入力シャフトが、前記回転可能なシフトシャフトによって回転可能に支持される、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項14】
前記シャフトアセンブリが、前記回転可能なシフトシャフトの前記第1の位置における回転を停止するように構成された第1の停止具と、前記回転可能なシフトシャフトの前記第2の位置における回転を停止するように構成された第2の停止具と、を備える、請求項13に記載の外科用アセンブリ。
【請求項15】
前記回転可能な入力シャフト及び前記回転可能なシフトシャフトが、共通の長手方向シャフト軸を中心に回転可能である、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項16】
前記シャフトアセンブリが、第3の回転可能な駆動シャフトを更に備え、前記エンドエフェクタが、前記第3の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第3のエンドエフェクタ機能を実行するように構成され、前記回転可能なシフトシャフトが、前記回転可能な入力シャフトを前記第3の回転可能な駆動シャフトと動作可能に連結するように、第3の位置へと回転可能である、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項17】
制御システムを更に備え、前記第1の電気モータ及び前記第2の電気モータが、前記制御システムと通信し、前記制御システムが、前記第1の電気モータ及び前記第2の電気モータの動作を制御するように構成されている、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項18】
前記制御システムが、第1の入力制御部及び第2の入力制御部を備え、前記制御システムは、第1の入力制御部が作動されると、前記回転可能なシフトシャフトを前記第1の位置へと回転させるように、前記第2の電気モータを動作させ、前記制御システムは、前記第2の入力制御部が作動されると、前記回転可能なシフトシャフトを前記第2の位置へと回転させるように、前記第2の電気モータを動作させる、請求項17に記載の外科用アセンブリ。
【請求項19】
前記制御システムが、前記第2の電気モータを動作させている間は前記第1の電気モータを動作させない、請求項18に記載の外科用アセンブリ。
【請求項20】
前記制御システムは、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の電気モータによって前記第1の位置及び前記第2の位置に配置される前に、前記第1の電気モータを動作させるように構成されている、請求項18に記載の外科用アセンブリ。
【請求項21】
前記ハウジングが、ロボット外科用システムに装着されるように構成されている、請求項11に記載の外科用アセンブリ。
【請求項22】
外科用器具であって、
第1の電気モータ及び第2の電気モータを備えるハンドルと、
前記ハンドルから延在するシャフトアセンブリであって、
前記第1の電気モータに動作可能に連結された回転可能な入力シャフト、
前記第2の電気モータに動作可能に連結された回転可能なシフトシャフト、
第1の回転可能な駆動シャフト、及び
第2の回転可能な駆動シャフト、を備える、シャフトアセンブリと、
前記シャフトアセンブリから延在するエンドエフェクタであって、前記第1の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第1のエンドエフェクタ機能を実行するように構成され、前記第2の回転可能な駆動シャフトの回転に応答して第2のエンドエフェクタ機能を実行するように構成されている、エンドエフェクタと、を備え、前記回転可能なシフトシャフトが、第1の係合配向と第2の係合配向との間で回転可能であり、前記回転可能なシフトシャフトが前記第1の係合配向にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第1の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結され、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の係合配向にあるときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第2の回転可能な駆動シャフトに動作可能に連結され、前記回転可能なシフトシャフトが前記第1の配向にないときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第1の回転可能な駆動シャフトと動作可能に係合されず、前記回転可能なシフトシャフトが前記第2の配向にないときに、前記回転可能な入力シャフトが前記第2の回転可能な駆動シャフトと動作可能に係合されない、外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2018年8月24日に出願の、米国非仮特許出願第16/112,121号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A SHIFTING MECHANISM」の利益を主張するものであり、その開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2018年4月19日出願の米国仮特許出願第62/659,900号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION」の利益を主張するものであり、その開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,128号、発明の名称「MODULAR SURGICAL INSTRUMENTS」、2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,129号、発明の名称「SURGICAL SUTURING SYSTEMS」、2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,134号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER」、2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,139号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING CONTROL SYSTEMS」、2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,177号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING HANDLE ARRANGEMENTS」、及び2018年5月1日出願の米国仮特許出願第62/665,192号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,291号、発明の名称「USE OF LASER LIGHT AND RED−GREEN−BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,294号、発明の名称「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,296号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,300号、発明の名称「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,302号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,307号、発明の名称「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,309号、発明の名称「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,310号、発明の名称「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,313号、発明の名称「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,315号、発明の名称「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,320号、発明の名称「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,323号、発明の名称「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,327号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」、及び2018年3月28日出願の米国仮特許出願第62/649,333号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,012号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT HAVING DUAL ROTATABLE MEMBERS TO EFFECT DIFFERENT TYPES OF END EFFECTOR MOVEMENT」、2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,021号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH REMOTE RELEASE」、2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,040号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,057号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,058号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH MODULAR POWER SOURCES」、及び2018年2月28日出願の米国非仮特許出願第15/908,143号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH SENSOR AND/OR CONTROL SYSTEMS」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,339号、発明の名称「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」、2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,340号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS」、及び2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,793号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH REMOTE RELEASE」、2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,804号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT HAVING DUAL ROTATABLE MEMBERS TO EFFECT DIFFERENT TYPES OF END EFFECTOR MOVEMENT」、2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,817号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,835号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,844号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH MODULAR POWER SOURCES」、及び2017年10月30日出願の米国仮特許出願第62/578,855号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH SENSOR AND/OR CONTROL SYSTEMS」の利益を主張するものであり、これらの開示の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、外科用システムに関し、とりわけ、様々な構成において、患者の組織を把持するように設計された把持器具、患者の組織を操作するように構成された切開器具、患者の組織をクリップするように構成されたクリップアプライヤ、及び患者の組織を縫合するように構成された縫合器具に関する。
【図面の簡単な説明】
【0003】
本明細書に記載する実施形態の様々な特徴は、それらの利点と共に、以下の添付図面と併せて以下の説明によって理解することができる。
【図1】少なくとも1つの実施形態による、ハンドルと、ハンドルに選択的に取り付け可能であるいくつかのシャフトアセンブリと、を備える、外科用システムを示す。
【図2】図1の外科用システムのハンドル及びシャフトアセンブリのうちの1つの立面図である。
【図3】図2のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。
【図4】図2のシャフトアセンブリの別の部分断面斜視図である。
【図5】図2のシャフトアセンブリの部分分解図である。
【図6】図2のシャフトアセンブリの部分断面立面図である。
【図7】図1のハンドルの駆動モジュールの立面図である。
【図8】図7の駆動モジュールの断面斜視図である。
【図9】図7の駆動モジュールの端面図である。
【図10】ロック構成にある図2のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。
【図11】ロック解除構成にある図2のハンドルとシャフトアセンブリとの間の相互接続の部分断面図である。
【図12】図7の駆動モジュールのモータ及び減速歯車アセンブリの断面斜視図である。
【図13】図12の減速歯車アセンブリの端面図である。
【図14】開放構成にある図2のシャフトアセンブリのエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図15】閉鎖構成にある図14のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図16】第1の方向に関節運動した図14のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図17】第2の方向に関節運動した図14のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図18】第1の方向に回転した図14のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図19】第2の方向に回転した図14のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図20】図2のシャフトアセンブリから取り外された図14のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図21】いくつかの構成要素が取り除かれて示された図14のエンドエフェクタの分解図である。
【図22】図2のシャフトアセンブリの遠位取り付け部分の分解図である。
【図22A】いくつかの構成要素が取り除かれて示された図2のシャフトアセンブリの遠位部分の分解図である。
【図23】図2のシャフトアセンブリから取り外された図14のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。
【図24】図2のシャフトアセンブリに取り付けられた図14のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図25】図2のシャフトアセンブリに取り付けられた図14のエンドエフェクタの部分断面斜視図である。
【図26】図2のシャフトアセンブリに取り付けられた図14のエンドエフェクタの別の部分断面斜視図である。
【図27】エンドエフェクタの第1、第2、及び第3のクラッチを描写する、図2のシャフトアセンブリに取り付けられた図14のエンドエフェクタの部分断面図である。
【図28】非作動状態にある図27の第1のクラッチを描写する。
【図29】作動状態にある図27の第1のクラッチを描写する。
【図30】非作動状態にある図27の第2のクラッチを描写する。
【図31】作動状態にある図27の第2のクラッチを描写する。
【図32】非作動状態にある図27の第3のクラッチを描写する。
【図33】作動状態にある図27の第3のクラッチを描写する。
【図34】非作動状態にある図27の第2及び第3のクラッチ、並びに図2のシャフトアセンブリにロックされた図14のエンドエフェクタを描写する。
【図35】その非作動状態にある図27の第2のクラッチ及びその作動状態にある図27の第3のクラッチを描写する。
【図36】作動状態にある図27の第2及び第3のクラッチ、並びに図2のシャフトアセンブリからロック解除された図14のエンドエフェクタを描写する。
【図37】図27の第1、第2、及び第3のクラッチの条件を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図38】図27の第1、第2、及び第3のクラッチの条件を検出するように構成されたセンサを備える、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図39】非作動状態にある図38の第1及び第2のクラッチ、及び少なくとも1つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。
【図40】非作動状態にある図38の第2及び第3のクラッチ、及び少なくとも1つの代替的な実施形態によるセンサを描写する。
【図41】少なくとも1つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図42】非作動状態で示されるクラッチを備える、図41のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図43】作動状態にあるクラッチを示す、図41のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図44】非作動状態で例示される第1及び第2のクラッチを備える少なくとも1つの実施形態によるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図45】図7のハンドル駆動モジュール及び図1の外科用システムのシャフトアセンブリの1つの斜視図である。
【図46】図7のハンドル駆動モジュール及び図45のシャフトアセンブリの別の斜視図である。
【図47】図1のハンドルに取り付けられた図45のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図48】図1のハンドルに取り付けられた図45のシャフトアセンブリの別の部分断面図である。
【図49】図45のシャフトアセンブリの部分断面斜視図である。
【図50】図1の外科用システムの制御システムの概略図である。
【図51】少なくとも1つの実施形態による、シャフトアセンブリの斜視図である。
【図52】いくつかの構成要素が取り除かれて例示されている、図51のシャフトアセンブリの斜視図である。
【図53】図51のシャフトアセンブリのエンドエフェクタの斜視図である。
【図54】図51のシャフトアセンブリの駆動アセンブリの斜視図である。
【図55】図54の駆動アセンブリの別の斜視図である。
【図56】図54の駆動アセンブリの部分平面図である。
【図57】少なくとも1つの代替の実施形態による駆動アセンブリの部分断面図である。
【図58】いくつかの構成要素が取り除かれたシフト構成で例示されている、図54の駆動アセンブリの立面図である。
【図59】いくつかの構成要素が取り除かれた駆動構成で例示されている、図54の駆動アセンブリの立面図である。
【図60】駆動構成にある図54の駆動アセンブリの上面図である。
【図61】シフト構成にある図54の駆動アセンブリの上面図である。
【図62】図53のエンドエフェクタの部分斜視断面図である。
【図63】図53のエンドエフェクタの部分斜視断面図である。
【図64】関節運動駆動モードにある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図65】関節運動構成にある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図66】回転駆動装置モードにある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図67】回転構成にある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図68】ジョー開放/閉鎖駆動モードにある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図69】閉鎖構成にある図53のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図70】少なくとも1つの実施形態による、シャフトアセンブリの駆動アセンブリの斜視図である。
【図71】開放構成にある図70のシャフトアセンブリのエンドエフェクタの斜視図である。
【図72】図71のエンドエフェクタの部分斜視断面図である。
【図73】図71のエンドエフェクタの別の部分斜視断面図である。
【図74】関節運動駆動モードにある図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図75】関節運動構成にある図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図76】回転駆動装置モードの図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図77】回転構成にある図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図78】ジョー開放/閉鎖駆動モードにある図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図79】閉鎖構成にある図71のエンドエフェクタの部分上面断面図である。
【図80】少なくとも1つの実施形態による、駆動シャフトの部分上面断面図である。
【図81】関節運動構成にある図80の駆動シャフトの部分上面断面図である。
【図82】少なくとも1つの実施形態による外科用器具のシャフトアセンブリの遠位端の部分斜視図である。
【図83】拡張ロック要素を例示する図82の遠位端の部分斜視図である。
【図84】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具のシャフトとハンドルとの相互接続の部分斜視図である。
【図85】電気モータ入力及びシフト可能な変速装置を備える外科用器具の駆動システムの部分斜視図である。
【図86】電気モータ入力及びシフト可能な変速装置を備える外科用器具の駆動システムの部分斜視図である。
【図86A】第1の構成にある図86の変速装置を描写する。
【図86B】第2の構成にシフトされている図86の変速装置を描写する。
【図86C】第2の構成にある図86の変速装置を描写する。
【図87A】少なくとも1つの実施形態によるシフト可能な入力を備える外科用器具の駆動システムの部分断面図である。
【図87B】開放構成にある図87Aの外科用器具を描写する。
【図87C】関節運動解除構成にある図87Aの外科用器具を描写する。
【図87D】関節運動構成にある図87Aの外科用器具を描写する。
【図88A】少なくとも1つの実施形態による、変速装置を備える外科用器具の駆動システムの部分断面図である。
【図88B】第2の構成にある変速装置を描写する。
【図89】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の駆動システムの部分断面図である。
【図90】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の駆動システムの部分斜視図である。
【図91】図90の駆動システムの詳細図である。
【図92】少なくとも1つの実施形態による、可撓性駆動シャフトの斜視図である。
【図93】図90の外科用器具の部分斜視図である。
【図94】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具システムの部分斜視図である。
【図95A】図94の外科用器具システムの駆動システムの側面図である。
【図95B】図95Aの駆動システムの端面図である。
【図96】第1のハンドルに取り付けられた少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の駆動システムの部分斜視図である。
【図97】第2のハンドルに取り付けられた図96の駆動システムの部分斜視図である。
【図98】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の駆動システムの部分断面図である。
【図99】図98の外科用器具の一部分の端面図である。
【図100】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の一部分の断面端面図である。
【図101】図98の駆動システムの斜視図である。
【図102】いくつかの構成要素を取り除いて例示した少なくとも1つの実施形態による、駆動システムの部分斜視図である。
【図103】図100の外科用器具の部分斜視図である。
【図104】外科用器具のエンドエフェクタの回転及び関節運動を描写するグラフである。
【図105】回転可能かつ関節運動可能なエンドエフェクタを備えるシャフトアセンブリの部分上面図である。
【図106】少なくとも1つの例における図105のエンドエフェクタの回転及び関節運動を描写するグラフである。
【図107】図105のシャフトアセンブリの別の部分上面図である。
【図108】少なくとも1つの例における図105のエンドエフェクタの回転及び関節運動を描写するグラフである。
【図109】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の部分断面図である。
【図110】図109の外科用器具の部分断面図である。
【図111A】少なくとも1つの実施形態による、シフト可能な変速装置を備える外科用器具の部分断面図である。
【図111B】第1の構成にある図111Aの変速装置を例示する。
【図111C】第2の構成にある図111Bの変速装置を例示する。
【図112】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の部分斜視図である。
【図113A】少なくとも1つの実施形態による、シャフトアセンブリ及び取り外し可能なエンドエフェクタを備える外科用器具の部分断面図である。
【図113B】取り付けた状態にあるエンドエフェクタを描写する。
【図114】少なくとも1つの実施形態による、駆動シャフト相互接続の部分断面図である。
【図115】少なくとも1つの実施形態による、エンドエフェクタ及び関節システムを備えるシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図116】図115のシャフトアセンブリの部分断面図である。
【図117】図115の関節システムの部分分解図である。
【図118】少なくとも1つの実施形態による、関節運動システムを備える外科用器具の部分断面図である。
【図119】関節運動構成にある図118の外科用器具の部分断面図である。
【図120】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の関節運動システムの部分平面図である。
【図121】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の関節運動システムの部分平面図である。
【図122】少なくとも1つの実施形態による、外科用器具の関節運動システムの部分平面図である。
【図123】少なくとも1つの実施形態による、把持及び切開することができるジョーアセンブリを含む外科用器具の部分断面図である。
【図124】少なくとも1つの実施形態による、図123のジョーアセンブリの力、速度、及び配向を描写するグラフである。
【図125】組織を切断するために使用されている双極鉗子の部分斜視図である。
【図126】図125の双極鉗子の斜視図である。
【図127】少なくとも1つの実施形態による、図125の双極鉗子のジョーの力及び速度を描写するグラフである。
【図128】少なくとも1つの実施形態による、図125の双極鉗子の動作を描写する別のグラフである。
【0004】
複数の図面を通して、対応する参照符号は対応する部分を示す。本明細書に記載される例示は、本発明の様々な実施形態を1つの形態で例示するものであり、かかる例示は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【0005】
本願の出願人は、2018年8月24日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国特許出願第16/112,129号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT CONFIGURED TO MANIPULATE TISSUE USING MECHANICAL AND ELECTRICAL POWER」、
−米国特許出願第16/112,155号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT COMPRISING A CAPTURE WIDTH WHICH IS LARGER THAN TROCAR DIAMETER」、
−米国特許出願第16/112,168号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT COMPRISING A NON−CIRCULAR NEEDLE」、
−米国特許出願第16/112,180号、発明の名称「ELECTRICAL POWER OUTPUT CONTROL BASED ON MECHANICAL FORCES」、
−米国特許出願第16/112,193号、発明の名称「REACTIVE ALGORITHM FOR SURGICAL SYSTEM」、
−米国特許出願第16/112,099号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ADAPTIVE ELECTRICAL SYSTEM」、
−米国特許出願第16/112,112号、発明の名称「CONTROL SYSTEM ARRANGEMENTS FOR A MODULAR SURGICAL INSTRUMENT」、
−米国特許出願第16/112,119号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAMS FOR A SURGICAL SYSTEM COMPRISING MORE THAN ONE TYPE OF CARTRIDGE」、
−米国特許出願第16/112,097号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING BATTERY ARRANGEMENTS」、
−米国特許出願第16/112,109号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING HANDLE ARRANGEMENTS」、
−米国特許出願第16/112,114号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING FEEDBACK MECHANISMS」、
−米国特許出願第16/112,117号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING LOCKOUT MECHANISMS」、
−米国特許出願第16/112,095号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A LOCKABLE END EFFECTOR SOCKET」、
−米国特許出願第16/112,151号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A SYSTEM FOR ARTICULATION AND ROTATION COMPENSATION」、
−米国特許出願第16/112,154号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A BIASED SHIFTING MECHANISM」、
−米国特許出願第16/112,226号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING AN ARTICULATION DRIVE THAT PROVIDES FOR HIGH ARTICULATION ANGLES」、
−米国特許出願第16/112,062号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS AND MANUFACTURING TECHNIQUES」、
−米国特許出願第16/112,098号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS CONFIGURED TO APPLY MECHANICAL AND ELECTRICAL ENERGY」、
−米国特許出願第16/112,237号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER CONFIGURED TO STORE CLIPS IN A STORED STATE」、
−米国特許出願第16/112,245号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING AN EMPTY CLIP CARTRIDGE LOCKOUT」、
−米国特許出願第16/112,249号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING AN AUTOMATIC CLIP FEEDING SYSTEM」、
−米国特許出願第16/112,253号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING ADAPTIVE FIRING CONTROL」、及び
−米国特許出願第16/112,257号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING ADAPTIVE CONTROL IN RESPONSE TO A STRAIN GAUGE CIRCUIT」。
【0006】
本願の出願人は、2018年5月1日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国仮特許出願第62/665,129号、発明の名称「SURGICAL SUTURING SYSTEMS」、
−米国仮特許出願第62/665,139号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING CONTROL SYSTEMS」、
−米国仮特許出願第62/665,177号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING HANDLE ARRANGEMENTS」、
−米国仮特許出願第62/665,128号、発明の名称「MODULAR SURGICAL INSTRUMENTS」、
−米国仮特許出願第62/665,192号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS」、及び
−米国仮特許出願第62/665,134号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER」。
【0007】
本願の出願人は、2018年2月28日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国特許出願第15/908,021号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH REMOTE RELEASE」、
−米国特許出願第15/908,012号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT HAVING DUAL ROTATABLE MEMBERS TO EFFECT DIFFERENT TYPES OF END EFFECTOR MOVEMENT」、
−米国特許出願第15/908,040号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、
−米国特許出願第15/908,057号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、
−米国特許出願第15/908,058号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH MODULAR POWER SOURCES」、及び
−米国特許出願第15/908,143号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH SENSOR AND/OR CONTROL SYSTEMS」。
【0008】
本願の出願人は、2017年10月30日に出願された以下の米国特許出願を所有しており、これらはそれぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
−米国仮特許出願第62/578,793号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH REMOTE RELEASE」、
−米国仮特許出願第62/578,804号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT HAVING DUAL ROTATABLE MEMBERS TO EFFECT DIFFERENT TYPES OF END EFFECTOR MOVEMENT」、
−米国仮特許出願第62/578,817号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、
−米国仮特許出願第62/578,835号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH ROTARY DRIVE SELECTIVELY ACTUATING MULTIPLE END EFFECTOR FUNCTIONS」、
−米国仮特許出願第62/578,844号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH MODULAR POWER SOURCES」、及び
−米国仮特許出願第62/578,855号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT WITH SENSOR AND/OR CONTROL SYSTEMS」。
【0009】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
−米国仮特許出願第62/611,341号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」、
−米国仮特許出願第62/611,340号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS」、及び
−米国仮特許出願第62/611,339号、発明の名称「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」。
【0010】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
−米国仮特許出願第62/649,302号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES」、
−米国仮特許出願第62/649,294号、発明の名称「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」、
−米国仮特許出願第62/649,300号、発明の名称「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」、
−米国仮特許出願第62/649,309号、発明の名称「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」、
−米国仮特許出願第62/649,310号、発明の名称「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」、
−米国仮特許出願第62/649,291号、発明の名称「USE OF LASER LIGHT AND RED−GREEN−BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT」、
−米国仮特許出願第62/649,296号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」、
−米国仮特許出願第62/649,333号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」、
−米国仮特許出願第62/649,327号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」、
−米国仮特許出願第62/649,315号、発明の名称「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」、
−米国仮特許出願第62/649,313号、発明の名称「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」、
−米国仮特許出願第62/649,320号、発明の名称「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国仮特許出願第62/649,307号、発明の名称「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、及び
−米国仮特許出願第62/649,323号、発明の名称「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」。
【0011】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
−米国特許出願第15/940,641号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES」、
−米国特許出願第15/940,648号、発明の名称「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES」、
−米国特許出願第15/940,656号、発明の名称「SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES」、
−米国特許出願第15/940,666号、発明の名称「SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS」、
−米国特許出願第15/940,670号、発明の名称「COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS」、
−米国特許出願第15/940,677号、発明の名称「SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS」、
−米国特許出願第15/940,632号、発明の名称「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」、
−米国特許出願第15/940,640号、発明の名称「COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS」、
−米国特許出願第15/940,645号、発明の名称「SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT」、
−米国特許出願第15/940,649号、発明の名称「DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME」、
−米国特許出願第15/940,654号、発明の名称「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」、
−米国特許出願第15/940,663号、発明の名称「SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING」、
−米国特許出願第15/940,668号、発明の名称「AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA」、
−米国特許出願第15/940,671号、発明の名称「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」、
−米国特許出願第15/940,686号、発明の名称「DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE」、
−米国特許出願第15/940,700号、発明の名称「STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS」、
−米国特許出願第15/940,629号、発明の名称「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」、
−米国特許出願第15/940,704号、発明の名称「USE OF LASER LIGHT AND RED−GREEN−BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT」、
−米国特許出願第15/940,722号、発明の名称「CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO−CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY」、及び
−米国特許出願第15/940,742号、発明の名称「DUAL CMOS ARRAY IMAGING」。
【0012】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
−米国特許出願第15/940,636号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」、
−米国特許出願第15/940,653号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS」、
−米国特許出願第15/940,660号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」、
−米国特許出願第15/940,679号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET」、
−米国特許出願第15/940,694号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION」、
−米国特許出願第15/940,634号、発明の名称「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」、
−米国特許出願第15/940,706号、発明の名称「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」、及び
−米国特許出願第15/940,675号、発明の名称「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」。
【0013】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
−米国特許出願第15/940,627号、発明の名称「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,637号、発明の名称「COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,642号、発明の名称「CONTROLS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,676号、発明の名称「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,680号、発明の名称「CONTROLLERS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,683号、発明の名称「COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、
−米国特許出願第15/940,690号、発明の名称「DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」、及び
−米国特許出願第15/940,711号、発明の名称「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」。
【0014】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月30日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
−米国仮特許出願第62/650,887号、発明の名称「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」、
−米国仮特許出願第62/650,877号、発明の名称「SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS」、
−米国仮特許出願第62/650,882号、発明の名称「SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」、及び
−米国仮特許出願第62/650,898号、発明の名称「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」。
【0015】
本願の出願人は、その全体が各々参照により本明細書に組み込まれる、2018年4月19日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
−米国仮特許出願第62/659,900号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION」。
【0016】
明細書に記載され、添付の図面に示されるように、実施形態の全体的な構造、機能、製造、及び使用の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。周知の動作、構成要素、及び要素は、本明細書に記載される実施形態を不明瞭にしないようにするため、詳細に記載されていない。読者は、本明細書に記載され図示された実施形態は、非限定的な例であり、したがって本明細書に開示された特定の構造的及び機能的詳細は、代表的及び例示的であり得ることを、理解するであろう。特許請求の範囲から逸脱することなく、それに対する変形及び変更を行うことができる。
【0017】
「備える(comprise)」(「comprises」及び「comprising」など、compriseの任意の語形)、「有する(have)」(「has」及び「having」など、haveの任意の語形)、「含む(include)」(「includes」及び「including」など、includeの任意の語形)、及び「含有する(contain)」(「contains」及び「containing」など、containの任意の語形)という用語は、オープンエンドの連結動詞である。結果として、1つ又は2つ以上の要素を「備える」、「有する」、「含む」、若しくは「含有する」外科用システム、デバイス、又は装置は、それらの1つ又は2つ以上の要素を有するが、それらの1つ又は2つ以上のみを有することに限定されない。同様に、1つ又は2つ以上の特徴を「備える」、「有する」、「含む」、若しくは「含有する」、システム、デバイス、又は装置の要素は、それら1つ又は2つ以上の特徴を有するが、それら1つ又は2つ以上の特徴のみを有することに限定されない。
【0018】
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び/又は絶対的であることを意図したものではない。
【0019】
腹腔鏡下及び低侵襲性の外科手術を行うための、様々な例示的なデバイス及び方法が提供される。しかしながら、本明細書に開示される様々な方法及びデバイスが、例えば開腹外科手術と関連するものを含む、多くの外科手術及び用途で使用され得ることが、読者には容易に理解されよう。本明細書の「発明を実施するための形態」を読み進めることで、読者は、本明細書に開示される様々な器具が、例えば、もとからある開口部を通じて、組織に形成された切開又は穿刺穴を通じてなど、任意の方法で体内に挿入され得ることを更に理解するであろう。これらの器具の作用部分すなわちエンドエフェクタ部分は、患者の体内に直接に挿入することもでき、又は、外科用器具のエンドエフェクタ及び細長いシャフトを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もできる。
【0020】
例えば、把持具などの外科用器具は、ハンドル、ハンドルから延在するシャフト、及びシャフトから延在するエンドエフェクタを備えることができる。様々な例において、エンドエフェクタは、第1のジョー及び第2のジョーを備え、ジョーの一方又は両方は、患者の組織を把持するように、他方に対して移動可能である。これにより、外科用器具のエンドエフェクタは、任意の好適な構成を備えることができ、任意の好適な機能を実行することができる。例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を切開又は分離するように構成された第1及び第2のジョーを備えることができる。また、例えば、エンドエフェクタは、患者の組織を縫合及び/又はクリップ留めするように構成され得る。様々な例において、外科用器具のエンドエフェクタ及び/又はシャフトは、トロカール又はカニューレを通して患者に挿入されるように構成されており、例えば、およそ5mm、8mm、及び/又は12mmなどの任意の好適な直径を有することができる。米国特許出願第11/013,924号、発明の名称「TROCAR SEAL ASSEMBLY」、現在の米国特許第7,371,227号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。シャフトは、長手方向軸を画定することができ、エンドエフェクタの少なくとも一部分は、長手方向軸を中心に回転可能であり得る。更に、外科用器具は、エンドエフェクタの少なくとも一部分がシャフトに対して関節運動することを可能にし得る関節運動ジョイントを更に備えることができる。使用中、臨床医は、エンドエフェクタを患者内で操作するためにエンドエフェクタを回転及び/又は関節運動させることができる。
【0021】
外科用器具システムが、図1に描写されている。外科用器具システムは、ハンドルアセンブリ1000を備え、ハンドルアセンブリ1000は、シャフトアセンブリ2000、シャフトアセンブリ3000、シャフトアセンブリ4000、シャフトアセンブリ5000、及び/又は任意の他の好適なシャフトアセンブリと共に選択的に使用可能である。シャフトアセンブリ2000は、図2のハンドルアセンブリ1000に取り付けられ、シャフトアセンブリ4000は、図45のハンドルアセンブリ1000に取り付けられる。シャフトアセンブリ2000は、近位部分2100と、近位部分2100から延在する細長いシャフト2200と、遠位取り付け部分2400と、遠位取り付け部分2400を細長いシャフト2200に回転可能に接続する関節運動ジョイント2300と、を備える。シャフトアセンブリ2000は、遠位取り付け部分2400に取り付けられた交換可能なエンドエフェクタアセンブリ7000を更に備える。交換可能なエンドエフェクタアセンブリ7000は、患者の組織をクランプ及び/又は操作するために開閉されるように構成されたジョーアセンブリ7100を備える。使用時には、以下で更に詳細に説明するように、エンドエフェクタアセンブリ7000は、関節運動ジョイント2300を中心に関節運動することができ、かつ/又は長手方向軸を中心に遠位取り付け部分2400に対して回転されて、患者内でジョーアセンブリ7100をより良好に位置付けることができる。
【0022】
再び図1を参照すると、ハンドルアセンブリ1000は、とりわけ、駆動モジュール1100を備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール1100は、臨床医が例えば、シャフトアセンブリ2000、3000、4000及び5000のうちの1つを駆動モジュール1100に選択的に取り付けることを可能にする遠位装着インターフェースを備える。したがって、シャフトアセンブリ2000、3000、4000及び5000の各々は、駆動モジュール1100の遠位装着インターフェースと係合するように構成された同一の又は少なくとも同様の近位装着インターフェースを備える。以下でより詳細に説明するように、駆動モジュール1100の装着インターフェースは、選択されたシャフトアセンブリを駆動モジュール1100に機械的に固設及び電気的に連結する。駆動モジュール1100は、少なくとも1つの電動モータと、1つ若しくは2つ以上の制御部及び/又はディスプレイと、電気モータを動作させるように構成されたコントローラと、を更に備え、その回転出力は、駆動モジュール1100に取り付けられたシャフトアセンブリの駆動システムに伝達される。更に、駆動モジュール1100は、例えば、電源モジュール1200及び1300などの1つ又は2つ以上の電源モジュールと共に使用可能であり、これは、駆動モジュール1100に動作可能に取り付け可能であり、それに電力を供給する。
【0023】
上記に加えて、図1及び図2を再び参照すると、ハンドル駆動モジュール1100は、ハウジング1110と、第1のモジュールコネクタ1120と、第2のモジュールコネクタ1120’と、を備える。電源モジュール1200は、ハウジング1210と、コネクタ1220と、1つ又は2つ以上の解放ラッチ1250と、1つ又は2つ以上の電池1230と、を備える。コネクタ1220は、電源モジュール1200を駆動モジュール1100に取り付けるために、駆動モジュール1100の第1のモジュールコネクタ1120と係合するように構成されている。コネクタ1220は、電源モジュール1200のハウジング1210を駆動モジュール1100のハウジング1110に機械的に連結及び固定して固設する1つ又は2つ以上のラッチ1240を備える。ラッチ1240は、電源モジュール1200が駆動モジュール1100から取り外され得るように解放ラッチ1250が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ1220はまた、電池1230及び/又は電池1230を含む電気回路を駆動モジュール1100内の電気回路と電気通信するように配置する1つ又は2つ以上の電気接点を備える。
【0024】
上記に加えて、図1及び図2を再び参照すると、電源モジュール1300は、ハウジング1310と、コネクタ1320と、1つ又は2つ以上の解放ラッチ1350と、1つ又は2つ以上の電池1330と、を備える(図47)。コネクタ1320は、電源モジュール1300を駆動モジュール1100に取り付けるために、駆動モジュール1100の第2のモジュールコネクタ1120’と係合するように構成されている。コネクタ1320は、電源モジュール1300のハウジング1310を駆動モジュール1100のハウジング1110に機械的に連結及び固定して固設する1つ又は2つ以上のラッチ1340を備える。ラッチ1340は、電源モジュール1300が駆動モジュール1100から取り外され得るように解放ラッチ1350が押下されると、係合解除位置へと移動可能である。コネクタ1320はまた、電源モジュール1300の電池1330及び/又は電池1330を含む電力回路を駆動モジュール1100内の電力回路と電気通信するように配置する1つ又は2つ以上の電気接点を備える。
【0025】
上記に加えて、駆動モジュール1100に取り付けられたときの電源モジュール1200は、臨床医が駆動モジュール1100を臨床医の手の上に配置するようにハンドル1000を保持することを可能にし得るピストルグリップを備える。駆動モジュール1100に取り付けられたときの電源モジュール1300は、臨床医がハンドル1000をワンドのように保持することを可能にする端部グリップを備える。電源モジュール1200及び1300は任意の好適な長さを備えることができるが、電源モジュール1200は電源モジュール1300よりも長い。電源モジュール1200は、電源モジュール1300よりも多くの電池セルを有し、その長さにより、これらの追加の電池セルを好適に収容することができる。様々な例において、電源モジュール1200は、電源モジュール1300よりもより多くの電力を駆動モジュール1100に提供することができ、一方、いくつかの例では、電源モジュール1200は、より長い期間電力を提供することができる。いくつかの例では、駆動モジュール1100のハウジング1110は、キー、及び/又は任意の他の好適な機構を備え、これは、電源モジュール1200が第2のモジュールコネクタ1120’に接続されることを防止し、同様に、電源モジュール1300が第1のモジュールコネクタ1120に接続されることを防止する。そのような構成は、より長い電源モジュール1200がピストルグリップ構成で使用され、より短い電源モジュール1300がワンドグリップ構成で使用されることを確実にすることができる。代替的な実施形態では、電源モジュール1200及び電源モジュール1300は、第1のモジュールコネクタ1120又は第2のモジュールコネクタ1120’のいずれかで駆動モジュール1100に選択的に連結され得る。このような実施形態は、ハンドル1000をそれらに好適な様式でカスタマイズするためのより多くの選択肢を臨床医に提供する。
【0026】
様々な例において、上記に加えて、電源モジュール1200及び1300のうちの1つのみが、一度に駆動モジュール1100に連結される。特定の例では、電源モジュール1200は、例えばシャフトアセンブリ4000が駆動モジュール1100に取り付けられたときに妨げとなり得る。あるいは、電源モジュール1200及び1300の両方は、同時に駆動モジュール1100に動作可能に連結され得る。そのような例では、駆動モジュール1100は、電源モジュール1200及び1300の両方によって提供される電力へのアクセスを有することができる。更に、臨床医は、電源モジュール1200及び1300の両方が駆動モジュール1100に取り付けられたときに、ピストルグリップとワンドグリップとの間で切り替えることができる。更に、そのような構成により、電源モジュール1300は、例えば、駆動モジュール1100に取り付けられたシャフトアセンブリ2000、3000、4000又は5000などのシャフトアセンブリへの釣り合いとして機能することができる。
【0027】
図7及び図8を参照すると、ハンドル駆動モジュール1100は、フレーム1500と、モータアセンブリ1600と、モータアセンブリ1600と動作可能に係合された駆動システム1700と、制御システム1800と、を更に備える。フレーム1500は、モータアセンブリ1600を通って延在する細長いシャフトを備える。細長いシャフトは、遠位端1510と、遠位端1510に画定された電気接点又はソケット1520と、を備える。電気接点1520は、1つ又は2つ以上の電気回路を介して駆動モジュール1100の制御システム1800と電気通信し、制御システム1800と、例えば、駆動モジュール1100に取り付けられたシャフトアセンブリ2000、3000、4000又は5000などのシャフトアセンブリとの間で信号及び/又は電力を伝達するように構成されている。制御システム1800は、プリント回路基板(printed circuit board、PCB)1810、少なくとも1つのマイクロプロセッサ1820、及び少なくとも1つのメモリデバイス1830を備える。基板1810は、剛性及び/又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ1820及びメモリデバイス1830は、以下でより詳細に説明するように、モータアセンブリ1600の動作を制御する基板1810上に画定された制御回路の一部である。
【0028】
図12及び13を参照すると、モータアセンブリ1600は、ハウジング1620と、駆動シャフト1630と、歯車減速システムと、を含む電気モータ1610を備える。電気モータ1610は、巻線1640を含む固定子と、磁気素子1650を含む回転子と、を更に備える。固定子巻線1640はハウジング1620内に支持され、回転子磁気素子1650は駆動シャフト1630に装着される。固定子巻線1640が制御システム1800によって制御された電流で通電されると、駆動シャフト1630は長手方向軸を中心に回転する。駆動シャフト1630は、中央太陽歯車と、太陽歯車に動作可能に噛み合ったいくつかの遊星歯車と、を含む第1の遊星歯車システム1660と動作可能に噛み合っている。第1の遊星歯車システム1660の太陽歯車は、駆動シャフト1630と共に回転するように駆動シャフト1630に固定的に装着される。第1の遊星歯車システム1660の遊星歯車は、第2の遊星歯車システム1670の太陽歯車に回転可能に装着され、また、モータハウジング1620の歯車付き又はスプライン付き内側表面1625と噛み合っている。上記の結果、第1の太陽歯車の回転は、第2の太陽歯車を回転させる第1の遊星歯車を回転させる。上記と同様に、第2の遊星歯車システム1670は、遊星歯車1665(図13)を更に備え、遊星歯車1665は、第3の遊星歯車システム、最終的には駆動シャフト1710を駆動する。遊星歯車システム1660、1670及び1680は、モータシャフト1620によって駆動シャフト1710に適用される速度を減速させるように協働する。減速システムを伴わずに、様々な代替的な実施形態が想定される。このような実施形態は、エンドエフェクタ機能を迅速に駆動することが望ましい場合に好適である。特に、駆動シャフト1630は、それを貫通して延在する開口部又は中空コアを備え、それを通してワイヤ及び/又は電気回路が延在することができる。
【0029】
制御システム1800は、モータアセンブリ1600及び駆動モジュール1100の電力回路と通信する。制御システム1800は、モータアセンブリ1600に供給される電力を電力回路から制御するように構成されている。電力回路は、一定の、又は少なくともほぼ一定の直流(direct current、DC)電圧を供給するように構成される。少なくとも1つの例では、電力回路は、制御システム1800に3VDCを供給する。制御システム1800は、電圧パルスをモータアセンブリ1600に供給するように構成されたパルス幅変調(pulse width modulation、PWM)回路を備える。電圧パルスの持続時間若しくは幅、及び/又はPWM回路によって供給される電圧パルス間の持続時間若しくは幅は、モータアセンブリ1600に印加される電力を制御するために制御され得る。モータアセンブリ1600に印加される電力を制御することによって、PWM回路は、モータアセンブリ1600の出力シャフトの速度を制御することができる。PWM回路に加えて、又はその代わりに、制御システム1800は、周波数変調(frequency modulation、FM)回路を含むことができる。以下でより詳細に論じられるように、制御システム1800は、2つ以上の動作モードで動作可能であり、使用される動作モードに応じて、制御システム1800は、その動作モードに適切であると判定される速度又は速度の範囲でモータアセンブリ1600を動作させることができる。
【0030】
上記に加えて、図7及び図8を再び参照すると、駆動システム1700は、スプライン付き遠位端1720と、内部に画定された長手方向開口部1730と、を含む回転可能シャフト1710を備える。回転可能シャフト1710は、回転可能シャフト1710がモータ出力シャフトと共に回転するように、モータアセンブリ1600の出力シャフトに動作可能に装着される。ハンドルフレーム1510は、長手方向開口部1730を通って延在し、回転可能シャフト1710を回転可能に支持する。結果として、ハンドルフレーム1510は、回転可能シャフト1710の軸受として機能する。ハンドルフレーム1510及び回転可能シャフト1710は、駆動モジュール1110の装着インターフェース1130から遠位に延在し、シャフトアセンブリ2000が駆動モジュール1100に組み付けられたときに、シャフトアセンブリ2000上の対応する構成要素と連結される。主に図3〜図6を参照すると、シャフトアセンブリ2000は、フレーム2500及び駆動システム2700を更に備える。フレーム2500は、シャフトアセンブリ2000を通って延在する長手方向シャフト2510と、シャフト2510から近位に延在する複数の電気接点又はピン2520と、を備える。シャフトアセンブリ2000が駆動モジュール1100に取り付けられると、シャフトフレーム2510上の電気接点2520は、ハンドルフレーム1510上の電気接点1520と係合し、それらの間に電気経路を形成する。
【0031】
上記と同様に、駆動システム2700は、回転可能な駆動シャフト2710を備え、これは、シャフトアセンブリ2000が駆動モジュール1100に組み付けられたときに、駆動シャフト2710が駆動シャフト1710と共に回転するように、ハンドル1000の回転可能な駆動シャフト1710に動作可能に連結される。この目的のため、駆動シャフト2710はスプライン付き近位端2720を備え、これは、駆動シャフト1710がモータアセンブリ1600によって回転されるときに駆動シャフト1710及び2710が一緒に回転するように、駆動シャフト1710のスプライン付き遠位端1720と嵌合する。駆動シャフト1710と2710との間のスプライン相互接続の性質、並びにフレーム1510と2510との間の電気的相互接続の性質を考慮すると、シャフトアセンブリ2000は、長手方向軸に沿ってハンドル1000に組み付けられる。しかしながら、駆動シャフト1710と2710との間の動作可能な相互接続、並びにフレーム1510と2510との間の電気的相互接続は、シャフトアセンブリが任意の好適な方法でハンドル1000に組み付けられ得る任意の好適な構成を備えることができる。
【0032】
上述したように、図3〜図8を参照すると、駆動モジュール1110の装着インターフェース1130は、例えば、シャフトアセンブリ2000、3000、4000及び5000上の対応する装着インターフェースに連結されるように構成されている。例えば、シャフトアセンブリ2000は、駆動モジュール1100の装着インターフェース1130に連結されるように構成された装着インターフェース2130を備える。より具体的には、シャフトアセンブリ2000の近位部分2100は、装着インターフェース2130を画定するハウジング2110を備える。主に図8を参照すると、駆動モジュール1100は、シャフトアセンブリ2000の装着インターフェース2130を駆動モジュール1100の装着インターフェース1130に対して解放可能に保持するように構成されたラッチ1140を備える。駆動モジュール1100及びシャフトアセンブリ2000が、上述のように長手方向軸に沿って一緒になったとき、ラッチ1140は、装着インターフェース2130に接触し、ロック解除位置へと外向きに回転する。主に図8、図10、及び図11を参照すると、各ラッチ1140は、ロック端部1142及び枢動部分1144を備える。各ラッチ1140の枢動部分1144は、駆動モジュール1100のハウジング1110に回転可能に連結され、ラッチ1140が外向きに回転されると、ラッチ1140は枢動部分1144を中心に回転する。特に、各ラッチ1140は、ラッチ1140をロック位置に内向きに付勢するように構成された付勢ばね1146を更に備える。各付勢ばね1146は、付勢ばね1146がラッチ1140に付勢力を加えるように、駆動モジュール1100のラッチ1140とハウジング1110との間で圧縮される。しかしながら、このような付勢力は、ラッチ1140がシャフトアセンブリ2000によってそれらのロック解除位置へと外向きに回転されるときに打ち消される。これにより、ラッチ1140が装着インターフェース2130に接触した後に外向きに回転すると、ラッチ1140のロック端部1142は、装着インターフェース2130内に画定されたラッチ窓2140内に入ることができる。ロック端部1142がラッチ窓2140を通過すると、ばね1146はラッチ1140を自身のロック位置に戻すことができる。各ロック端部1142は、シャフトアセンブリ2000を駆動モジュール1100にしっかりと保持するロック肩部又は表面を備える。
【0033】
上記に加えて、付勢ばね1146はラッチ1140をそのロック位置に保持する。遠位端1142は、ラッチ1140がそれらのロック位置にあるときに、シャフトアセンブリ2000と駆動モジュール1100との間の相対的な長手方向の移動、すなわち長手方向軸に沿った並進を防止するか、又は少なくとも抑制するようにサイズ決め及び構成される。更に、ラッチ1140及びラッチ窓1240は、シャフトアセンブリ2000と駆動モジュール1100との間の相対的な横方向の移動、すなわち長手方向軸に対して横方向の並進を防止するようにサイズ決め及び構成される。加えて、ラッチ1140及びラッチ窓2140は、シャフトアセンブリ2000が駆動モジュール1100に対して回転することを防止するようにサイズ決め及び構成される。駆動モジュール1100は、臨床医によって押下されるとラッチ1140をそれらのロック位置からそれらのロック解除位置へと移動させる解放アクチュエータ1150を更に備える。駆動モジュール1100は、ハンドルハウジング1110の第1の側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第1の解放アクチュエータ1150と、ハンドルハウジング1110の第2の側、又は反対側に画定された開口部内に摺動可能に装着された第2の解放アクチュエータ1150と、を備える。解放アクチュエータ1150は別々に作動可能であるが、通常、シャフトアセンブリ2000を駆動モジュール1100から完全にロック解除し、シャフトアセンブリ2000を駆動モジュール1100から取り外すことを可能にするために、解放アクチュエータ1150の両方を押下する必要がある。これにより、シャフトアセンブリ2000は、1つの解放アクチュエータ1150のみを押下することによって、駆動モジュール1100から取り外すことが可能となる。
【0034】
シャフトアセンブリ2000がハンドル1000に固設され、例えば、エンドエフェクタ7000がシャフト2000に組み付けられると、臨床医は、ハンドル1000を操作してエンドエフェクタ7000を患者に挿入することができる。少なくとも1つの例では、エンドエフェクタ7000は、トロカールを通して患者に挿入され、次いで、患者の組織に対してエンドエフェクタアセンブリ7000のジョーアセンブリ7100を位置付けるために操作される。しばしば、ジョーアセンブリ7100は、トロカールを通して嵌合するために、その閉鎖構成又はクランプ構成とする必要がある。トロカールを貫通すると、ジョーアセンブリ7100は、患者組織がジョーアセンブリ7100のジョーの間に嵌合するように開放することができる。そのような時点で、ジョーアセンブリ7100は、ジョーの間の患者組織をクランプするために、その閉鎖構成に戻ることができる。ジョーアセンブリ7100によって患者組織に加えられるクランプ力は、外科手術中に組織を移動させるか、又は別の方法で操作するのに十分である。その後、ジョーアセンブリ7100を再び開放して、患者組織をエンドエフェクタ7000から解放することができる。このプロセスは、患者からエンドエフェクタ7000を取り除くことが望ましくなるまで、繰り返され得る。そのような時点で、ジョーアセンブリ7100は、その閉鎖構成に戻され、トロカールを通して後退させることができる。エンドエフェクタ7000が、開放切開部を通して、又はトロカールを使用せずに患者に挿入される、他の外科的技術が想定される。いずれにしても、ジョーアセンブリ7100は、外科的技術を通じて数回開閉されなければならない場合があることが想定される。
【0035】
再び図3〜6を参照すると、シャフトアセンブリ2000は、クランプトリガシステム2600及び制御システム2800を更に備える。クランプトリガシステム2600は、シャフトアセンブリ2000の近位ハウジング2110に回転可能に接続されたクランプトリガ2610を備える。後述するように、クランプトリガ2610が作動されると、クランプトリガ2610は、モータ1610を作動させてエンドエフェクタ7000のジョー駆動装置を動作させる。クランプトリガ2610は、ハンドル1000を保持しながら臨床医によって把持可能な細長い部分を備える。クランプトリガ2610は、クランプトリガ2610が固定された軸、又は少なくとも実質的に固定された軸を中心に回転可能であるように、近位ハウジング2110の装着部分2120に枢動可能に接続される装着部分2620を更に備える。閉鎖トリガ2610は、遠位位置と近位位置との間で回転可能であり、閉鎖トリガ2610の近位位置は、遠位位置よりもハンドル1000のピストルグリップに近い。閉鎖トリガ2610は、近位ハウジング2110内で回転する、そこから延在するタブ2615を更に備える。閉鎖トリガ2610がその遠位位置にあるとき、タブ2615は、近位ハウジング2110上に装着されたスイッチ2115の上方に位置付けられるが、接触はしていない。スイッチ2115は、その開放状態にある閉鎖トリガ2610の作動を検出するように構成された電気回路の一部であり、閉鎖トリガ2610は開放位置にある。閉鎖トリガ2610がその近位位置に移動されると、タブ2615はスイッチ2115と接触し、電気回路を閉鎖する。様々な例において、スイッチ2115は、例えば、閉鎖トリガ2610のタブ2615によって接触されたときに開放状態と閉鎖状態との間で機械的に切り替えられるトグルスイッチを備え得る。特定の例では、スイッチ2115は、例えば、近接センサ、及び/又は任意の好適なタイプのセンサを備え得る。少なくとも1つの例では、スイッチ2115は、閉鎖トリガ2610が回転された量を検出し、その回転量に基づいてモータ1610が動作される速度を制御し得るホール効果センサを備える。そのような例では、閉鎖トリガ2610のより大きな回転により、モータ1610の速度が速くなり、その一方で、より小さい回転は、例えば、より遅い速度をもたらす。いずれにしても、電気回路は、シャフトアセンブリ2000の制御システム2800と通信し、これは、以下でより詳細に説明する。
【0036】
上記に加えて、シャフトアセンブリ2000の制御システム2800は、プリント回路基板(PCB)2810、少なくとも1つのマイクロプロセッサ2820、及び少なくとも1つのメモリデバイス2830を備える。基板2810は、剛性及び/又は可撓性であり得、任意の好適な数の層を備えることができる。マイクロプロセッサ2820及びメモリデバイス2830は、ハンドル1000の制御システム1800と通信する基板2810上に画定された制御回路の一部である。シャフトアセンブリ2000は、信号通信システム2900を更に備え、ハンドル1000は、シャフト制御システム2800とハンドル制御システム1800との間でデータを伝送するように構成された信号通信システム1900を更に備える。信号通信システム2900は、任意の好適なアナログ及び/又はデジタル構成要素を利用して、信号通信システム1900にデータを伝送するように構成される。様々な例において、通信システム2900及び1900は、マイクロプロセッサ1820の入力ゲートがマイクロプロセッサ2820の出力ゲートによって少なくとも部分的に直接制御されることを可能にする、複数の離散したチャネルを使用して通信することができる。いくつかの例では、通信システム2900及び1900は、多重化を利用することができる。少なくとも1つのこのような例において、制御システム2900は、単一の複合信号の形態で同時にキャリアチャネル上で複数の信号を、複合信号から分離信号を復元する制御システム1900の多重化デバイスに同時に送信する、多重化デバイスを含む。
【0037】
通信システム2900は、回路基板2810に装着された電気コネクタ2910を備える。電気コネクタ2910は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトとを備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板2810内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雄型ピンを備える。他の例では、雄型ピンは、例えば、ゼロ挿入力(zero-insertion-force、ZIF)ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。通信システム1900は、回路基板1810に装着された電気コネクタ1910を備える。電気コネクタ1910は、コネクタ本体と、コネクタ本体に装着された複数の導電性コンタクトと、を備える。導電性コンタクトは、例えば、回路基板1810内に画定された電気トレースにはんだ付けされる、雌型ピンを備える。他の例では、雌型ピンは、例えば、ゼロ挿入力(ZIF)ソケットを介して回路基板トレースと通信することができる。シャフトアセンブリ2000が駆動モジュール1100に組み付けられると、電気コネクタ2910は、電気接点が電気的経路をそれらの間に形成するように、電気コネクタ1910に動作可能に連結される。上述したように、コネクタ1910及び2910は、任意の好適な電気接点を備えることができる。更に、通信システム1900及び2900は、任意の好適な方法で互いに通信することができる。様々な例において、通信システム1900及び2900は無線で通信する。少なくとも1つのそのような例では、通信システム2900は無線信号送信機を備え、通信システム1900は、シャフトアセンブリ2000がハンドル1000にデータを無線通信できるように無線信号受信機を備える。同様に、通信システム1900は無線信号送信機を備えることができ、通信システム2900は、ハンドル1000がシャフトアセンブリ2000にデータを無線通信できるように、無線信号受信機を備えることができる。
【0038】
上述のように、ハンドル1000の制御システム1800は、ハンドル1000の電力回路と通信し、ハンドル1000の電力回路を制御するように構成されている。ハンドル制御システム1800はまた、ハンドル1000の電力回路によって電力供給される。ハンドル通信システム1900は、ハンドル制御システム1800と信号通信し、ハンドル1000の電力回路によっても電力供給される。ハンドル通信システム1900は、ハンドル制御システム1800を介してハンドル電力回路によって電力供給されるが、電力回路によって直接電力供給され得る。また上述したように、ハンドル通信システム1900は、シャフト通信システム2900と信号通信する。これにより、シャフト通信システム2900はまた、ハンドル通信システム1900を介してハンドル電力回路によって電力供給される。この目的のため、電気コネクタ1910及び2010は、ハンドル1000とシャフトアセンブリ2000との間の1つ又は2つ以上の信号回路及び1つ又は2つ以上の電力回路の両方を接続する。更に、シャフト通信システム2900は、上述のようにシャフト制御システム2800と信号通信し、また、シャフト制御システム2800に電力を供給するように構成されている。したがって、制御システム1800及び2800並びに通信システム1900及び2900は全て、ハンドル1000の電力回路によって電力供給される。しかしながら、代替的な実施形態では、シャフトアセンブリ2000が、1つ又は2つ以上の電池などのそれ自体の電源、並びに電池からハンドルシステム2800及び2900に電力を供給するように構成された電力回路を備えることが想定される。少なくとも1つのこのような実施形態において、ハンドル制御システム1800及びハンドル通信システム1900は、ハンドル電力システム及びシャフト制御システム2800によって電力供給され、ハンドル通信システム2900は、シャフト電力システムによって電力供給される。
【0039】
上記に加えて、クランプトリガ2610の作動は、シャフト制御システム2800によって検出され、通信システム2900及び1900を介してハンドル制御システム1800に通信される。クランプトリガ2610が作動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム1800は、モータアセンブリ1600の電動モータ1610に電力を供給して、ハンドル駆動システム1700の駆動シャフト1710及びシャフト駆動システム2700の駆動シャフト2710を、エンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100を閉鎖する方向に回転させる。駆動シャフト2710の回転をジョーアセンブリ7100の閉鎖運動に変換するための機構は、以下でより詳細に説明される。クランプトリガ2610がその作動位置に保持される限り、電気モータ1610は、ジョーアセンブリ7100がその完全にクランプされた位置に達するまで駆動シャフト1710を回転させる。ジョーアセンブリ7100がその完全にクランプされた位置に達すると、ハンドル制御システム1800は、電気モータ1610への電力を切断する。ハンドル制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100が任意の好適な方法でその完全にクランプされた位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム1800は、電動モータ1610の出力シャフトの回転を監視し、その回転をカウントするエンコーダシステムを備えることができ、回転数が所定の閾値に達すると、ハンドル制御システム1800は、電動モータ1610への電力の供給を停止することができる。少なくとも1つの例では、エンドエフェクタアセンブリ7000は、ジョーアセンブリ7100がその完全にクランプされた位置に達したときを検出するように構成された1つ又は2つ以上のセンサを備えることができる。少なくとも1つのこのような例において、エンドエフェクタ7000内のセンサは、例えば電気接点1520及び2520を含み得るシャフトアセンブリ2000を通って延在する電気回路を介してハンドル制御システム1800と信号通信する。
【0040】
クランプトリガ2610がその近位位置から遠位に回転されると、スイッチ2115は開放され、これはシャフト制御システム2800によって検出され、通信システム2900及び1900を介してハンドル制御システム1800に通信される。クランプトリガ2610がその作動位置から移動されたという信号を受信すると、ハンドル制御システム1800は、モータアセンブリ1600の電気モータ1610に印加される電圧差の極性を逆転させて、ハンドル駆動システム1700の駆動シャフト1710及びシャフト駆動システム2700の駆動シャフト2710を反対方向に回転させる。結果として、エンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100が開放することになる。ジョーアセンブリ7100がその完全開放位置に達すると、ハンドル制御システム1800は電気モータ1610への電力を切断する。ハンドル制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100が任意の好適な方法でその完全開放位置に達したときを判定することができる。例えば、ハンドル制御システム1800は、エンコーダシステム及び/又は上述の1つ若しくは2つ以上のセンサを利用して、ジョーアセンブリ7100の構成を判定することができる。上記を考慮すると、臨床医は、ジョーアセンブリ7100をそのクランプ構成に維持するために、クランプトリガ2610をその作動位置に保持することに関して注意する必要があり、そうでなければ、制御システム1800はジョーアセンブリ7100を開放することになる。これを念頭に置いて、シャフトアセンブリ2000は、ジョーアセンブリ7100の偶発的な開放を防止するために、クランプトリガ2610をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたアクチュエータラッチ2630を更に備える。アクチュエータラッチ2630は、臨床医によって手動で解放されるか、ないしは別の方法で無効にされて、クランプトリガ2610を遠位に回転させ、ジョーアセンブリ7100を開放することができる。
【0041】
クランプトリガシステム2600は、例えば、クランプトリガシステム2600の閉鎖に抵抗するように構成された、ねじりばねなどの弾性付勢部材を更に備える。ねじりばねはまた、クランプトリガ2610の突然の移動及び/又はジッタを低減及び/又は軽減するのを支援することができる。このようなねじりばねはまた、クランプトリガ2610が解放されると、クランプトリガ2610をその非作動位置に自動的に戻すことができる。上記のアクチュエータラッチ2630は、クランプトリガ2610をその作動位置に、ねじりばねの付勢力に対して好適に保持することができる。
【0042】
上述したように、制御システム1800は、電気モータ1610を動作させてジョーアセンブリ7100を開閉する。制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を同じ速度で開閉するように構成されている。そのような例では、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を開閉する際に、異なる電圧極性を有する電気モータ1610に同じ電圧パルスを印加する。これにより、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を異なる速度で開閉するように構成され得る。例えば、ジョーアセンブリ7100は、第1の速度で閉鎖し、第1の速度よりも速い第2の速度で開放することができる。そのような例では、より遅い閉鎖速度は、臨床医に、組織をクランプしながらジョーアセンブリ7100をより良好に位置付ける機会を与える。あるいは、制御システム1800は、より遅い速度でジョーアセンブリ7100を開放することができる。そのような例では、開放速度が遅いほど、開放ジョーが隣接する組織と衝突する可能性が低くなる。いずれの場合も、制御システム1800は、電圧パルスの持続時間を減少させることができ、かつ/又は電圧パルス間の持続時間を増加させて、ジョーアセンブリ7100の運動を減速かつ/又は加速させることができる。
【0043】
上述のように、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を特定の構成に位置決めするコマンドとしてクランプトリガ2610の位置を解釈するように構成されている。例えば、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を閉鎖するコマンドとしてクランプトリガ2610の最近位位置と、ジョーアセンブリ7100を開放するためのコマンドとしてクランプトリガの任意の他の位置を解釈するように構成されている。これにより、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を閉鎖するコマンドとして、単一の位置の代わりに、位置の近位範囲におけるクランプトリガ2610の位置を解釈するように構成され得る。このような構成は、ジョーアセンブリ7000が臨床医の入力に応じてより良好になることを可能にし得る。そのような例では、クランプトリガ2610の運動範囲は、ジョーアセンブリ7100を閉鎖するコマンドとして解釈される近位範囲と、ジョーアセンブリ7100を開放するためのコマンドとして解釈される遠位範囲と、に分割される。少なくとも1つの例では、クランプトリガ2610の運動範囲は、近位範囲と遠位範囲との間の中間範囲を有し得る。クランプトリガ2610が中間範囲にあるとき、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を開閉しないコマンドとしてクランプトリガ2610の位置を解釈することができる。そのような中間範囲は、開放範囲と閉鎖範囲との間のジッタの可能性を防止又は低減することができる。上述の例では、制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100を開閉する累積コマンドを無視するように構成され得る。例えば、閉鎖トリガ2610が既に最近位位置へと完全に後退している場合、制御アセンブリ1800は、クランプトリガ2610が遠位又は開放範囲に入るまで、近位又はクランプ範囲におけるクランプトリガ2610の運動を無視することができ、そのような時点で、制御システム1800は、次いで、電気モータ1610を作動させて、ジョーアセンブリ7100を開放することができる。
【0044】
特定の例では、上記に加えて、クランプトリガ範囲内のクランプトリガ2610の位置、又はクランプトリガ範囲の少なくとも一部分は、臨床医が電動モータ1610の速度(したがって、ジョーアセンブリ7100が制御アセンブリ1800によって開閉される速度)を制御することができる。少なくとも1つの例では、センサ2115は、ホール効果センサ、及び/又は、その遠位の非作動位置とその近位の完全作動位置との間のクランプトリガ2610の位置を検出するように構成された任意の他の好適なセンサを備える。ホール効果センサは、ハンドル制御システム1800がクランプトリガ2610の位置に応じて電気モータ1610の速度を制御できるように、シャフト制御システム2800を介してハンドル制御システム1800に信号を伝送するように構成されている。少なくとも1つの例では、ハンドル制御システム1800は、電気モータ1610の速度を、クランプトリガ2610の位置に比例して、又は直線的に制御する。例えば、クランプトリガ2610がその範囲を通って半分に移動される場合、ハンドル制御システム1800は、クランプトリガ2610が完全に後退したときに電気モータ1610が動作する速度の半分で電気モータ1610を動作させる。同様に、クランプトリガ2610がその範囲を通って4分の1に移動される場合、ハンドル制御システム1800は、クランプトリガ2610が完全に後退したときに電気モータ1610が動作する速度の4分の1で電気モータ1610を動作させる。ハンドル制御システム1800が、クランプトリガ2610の位置に対して非線形に電気モータ1610の速度を制御する他の実施形態が想定される。少なくとも1つの例では、制御システム1800は、クランプトリガ範囲の遠位部分において電気モータ1610をゆっくりと動作させる一方で、クランプトリガ範囲の近位部分内の電気モータ1610の速度を素早く加速させる。
【0045】
上述したように、クランプトリガ2610は、電気モータ1610を動作させてエンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100を開閉するように移動可能である。電気モータ1610はまた、エンドエフェクタ7000を長手方向軸を中心に回転させ、エンドエフェクタ7000をシャフトアセンブリ2000の関節運動ジョイント2300を中心に細長いシャフト2200に対して関節運動させるように動作可能である。主に図7〜図8を参照すると、駆動モジュール1100は、回転アクチュエータ1420及び関節運動アクチュエータ1430を含む入力システム1400を備える。入力システム1400は、制御システム1800のプリント回路基板(PCB)1810と信号通信するプリント回路基板(PCB)1410を更に備える。駆動モジュール1100は、例えば可撓性の配線ハーネス又はリボンなどの電気回路を備え、これは入力システム1400が制御システム1800と通信することを可能にする。回転アクチュエータ1420は、ハウジング1110上に回転可能に支持され、以下でより詳細に説明するように、入力基板1410及び/又は制御基板1810と信号通信する。関節運動アクチュエータ1430は、以下でより詳細に説明するように、入力基板1410及び/又は制御基板1810によって支持され、かつそれらと信号通信する。
【0046】
主に図8、図10及び図11を参照すると、ハンドルハウジング1110は、上記に加えて、遠位装着インターフェース1130に隣接して内部に画定された環状溝又はスロットを備える。回転アクチュエータ1420は、環状溝内に回転可能に支持された環状リング1422を備え、環状溝の側壁の構成により、環状リング1422は、ハンドルハウジング1110に対して長手方向及び/又は横方向に並進しないように拘束される。環状リング1422は、駆動モジュール1100のフレーム1500を通って延在する長手方向軸を中心に、第1又は時計回りの方向及び第2又は反時計回りの方向に回転可能である。回転アクチュエータ1420は、環状リング1422の回転を検出するように構成された1つ又は2つ以上のセンサを備える。少なくとも1つの例では、回転アクチュエータ1420は、駆動モジュール1100の第1の側に位置付けられた第1のセンサと、駆動モジュール1100の第2の側、又は反対側に位置付けられた第2のセンサと、を備え、環状リング1422は、第1及び第2のセンサによって検出可能な検出可能要素を備える。第1のセンサは、環状リング1422が第1の方向に回転されたときを検出するように構成されており、第2のセンサは、環状リング1422が第2の方向に回転されたときを検出するように構成されている。第1のセンサが、環状リング1422が第1の方向に回転されたことを検出すると、ハンドル制御システム1800は、以下でより詳細に記載されるように、ハンドル駆動シャフト1710、駆動シャフト2710及びエンドエフェクタ7000を第1の方向に回転させる。同様に、ハンドル制御システム1800は、第2のセンサが、環状リング1422が第2の方向に回転したことを検出すると、ハンドル駆動シャフト1710、駆動シャフト2710及びエンドエフェクタ7000を第2の方向に回転させる。上記を考慮して、読者は、クランプトリガ2610及び回転アクチュエータ1420は両方とも駆動シャフト2710を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。
【0047】
様々な実施形態において、上記に加えて、第1及び第2のセンサは、環状リング1422の検出可能要素によって機械的に閉鎖可能であるスイッチを備える。環状リング1422が中心位置から第1の方向に回転されると、検出可能要素は、第1のセンサのスイッチを閉鎖する。第1のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム1800は、電気モータ1610を動作させて、エンドエフェクタ7000を第1の方向に回転させる。環状リング1422が第2の方向に中心位置に向かって回転されると、検出可能要素は第1のスイッチから係合解除され、第1のスイッチは再び開放される。第1のスイッチが再び開放されると、制御システム1800は電気モータ1610への電力に切断して、エンドエフェクタ7000の回転を停止する。同様に、検出可能要素は、環状リング1422が中心位置から第2の方向に回転されるときに、第2のセンサのスイッチを閉鎖する。第2のセンサのスイッチが閉鎖されると、制御システム1800は、電気モータ1610を動作させて、エンドエフェクタ7000を第2の方向に回転させる。環状リング1422が第1の方向に中心位置に向かって回転されるとき、検出可能要素は、第2のスイッチから係合解除され、第2のスイッチは再び開放される。第2のスイッチが再び開放されると、制御システム1800は電気モータ1610への電力を切断して、エンドエフェクタ7000の回転を停止する。
【0048】
様々な実施形態において、上記に加えて、回転アクチュエータ1420の第1及び第2のセンサは、例えば、近接センサを備える。特定の実施形態では、回転アクチュエータ1420の第1及び第2のセンサは、ホール効果センサ、並びに/又は環状リング1422の検出可能要素と第1及び第2のセンサとの間の距離を検出するように構成された任意の好適なセンサを備える。第1のホール効果センサが、環状リング1422が第1の方向に回転したことを検出した場合、次いで、上述のように、制御システム1800は、エンドエフェクタ7000を第1の方向に回転させる。加えて、制御システム1800は、検出可能要素が第1のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第1のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ7000を回転させることができる。第2のホール効果センサが、環状リング1422が第2の方向に回転したことを検出した場合、上述のように、制御システム1800は、エンドエフェクタ7000を第2の方向に回転させる。加えて、制御システム1800は、検出可能要素が第2のホール効果センサに近接しているときに、検出可能要素が第2のホール効果センサから更に離れているときよりも高速でエンドエフェクタ7000を回転させることができる。結果として、エンドエフェクタ7000が回転する速度は、環状リング1422が回転する量又は程度の関数である。制御システム1800は、エンドエフェクタ7000を回転させる方向及び速度を判定するとき、第1のホール効果センサ及び第2のホール効果センサの両方からの入力を評価するように更に構成されている。様々な例において、制御システム1800は、データの主要ソースとして、環状リング1422の検出可能要素に最も近いホール効果センサを、データの主要ソースによって提供されたデータを二重検査するためのデータの確認ソースとして、検出可能要素から最も遠いホール効果センサを使用することができる。制御システム1800は、制御システム1800が競合するデータを提供する状況を解決するためのデータ完全性プロトコルを更に備えることができる。いずれにせよ、ホール効果センサが、検出可能要素がその中心位置、又は第1のホール効果センサと第2のホール効果センサとの間の等距離の位置にあることを検出したとき、ハンドル制御システム1800は、ハンドル制御システム1800がエンドエフェクタ7000を回転させない中立状態に入ることができる。少なくとも1つのこのような例において、制御システム1800は、検出可能要素が位置の中央範囲にあるとき、その中立状態に入ることができる。このような構成は、臨床医がエンドエフェクタ7000を回転させることを意図していないときに回転ジッタの可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。
【0049】
上記に加えて、回転アクチュエータ1420は、臨床医によって解放されるとき、回転アクチュエータ1420を中心に、又は少なくとも実質的に中心になるように構成された1つ又は2つ以上のばねを備えることができる。そのような例では、ばねは電気モータ1610を遮断し、エンドエフェクタ7000の回転を停止するように作用することができる。少なくとも1つの例では、回転アクチュエータ1420は、回転アクチュエータ1420を第1の方向に回転させるように構成された第1のねじりばねと、回転アクチュエータ1420を第2の方向に回転させるように構成された第2のねじりばねと、を備える。第1及び第2のねじりばねは、第1及び第2のねじりばねのバランスによって加えられる力及び/又はトルクが、その中心位置で回転アクチュエータ1420を少なくとも実質的に均衡させるように、同じ又は少なくとも実質的に同じばね定数を有し得る。
【0050】
上記を考慮して、読者は、クランプトリガ2610及び回転アクチュエータ1420は両方とも駆動シャフト2710を回転させるように動作可能であり、それぞれ、ジョーアセンブリ7100を動作させるか、又はエンドエフェクタ7000を回転させるように動作可能であることを理解すべきである。これらの機能を選択的に実行するために駆動シャフト2710の回転を使用するシステムは、以下により詳細に記載される。
【0051】
主に図7及び8を参照すると、関節運動アクチュエータ1430は、第1の押しボタン1432及び第2の押しボタン1434を備える。第1の押しボタン1432は第1の関節運動制御回路の一部であり、第2の押しボタン1434は入力システム1400の第2の関節運動回路の一部である。第1の押しボタン1432は、第1の押しボタン1432が押下されたときに閉鎖される第1のスイッチを備える。ハンドル制御システム1800は、第1のスイッチの閉鎖、更には第1の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム1800が第1の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム1800は、電気モータ1610を動作させて、関節運動ジョイント2300を中心に第1の関節運動方向にエンドエフェクタ7000を関節運動させる。第1の押しボタン1432が臨床医によって解放されると、第1の関節運動制御回路が開放され、制御システム1800によって検出されると、制御システム1800は、電気モータ1610への電力を切断してエンドエフェクタ7000の関節運動を停止する。
【0052】
様々な例において、上記に加えて、エンドエフェクタ7000の関節運動範囲は制限されており、制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000が第1の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ1610の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ2000は、エンドエフェクタ7000が第1の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第1のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム1800が、エンドエフェクタ7000が第1の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム1800は、電気モータ1610への電力を切断して、エンドエフェクタ7000の関節運動を停止することができる。
【0053】
上記と同様に、第2の押しボタン1434は、第2の押しボタン1434が押下されたときに閉鎖される第2のスイッチを備える。ハンドル制御システム1800は、第2のスイッチの閉鎖、更には第2の関節運動制御回路の閉鎖を感知するように構成されている。ハンドル制御システム1800が第2の関節運動制御回路が閉鎖されたことを検出すると、ハンドル制御システム1800は、電気モータ1610を動作させて、関節運動ジョイント2300を中心に第2の方向にエンドエフェクタ7000を関節運動させる。第2の押しボタン1434が臨床医によって解放されると、第2の関節運動制御回路が開放され、制御システム1800によって検出されると、制御システム1800は、電気モータ1610への電力を切断してエンドエフェクタ7000の関節運動を停止する。
【0054】
様々な例において、エンドエフェクタ7000の関節運動範囲は制限されており、制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000が第2の方向に回転される量又は程度を監視するように電気モータ1610の回転出力を監視するために、上述のエンコーダシステムを利用することができる。エンコーダシステムに加えて、又はエンコーダシステムの代わりに、シャフトアセンブリ2000は、エンドエフェクタ7000が第2の方向のその関節運動の限度に達したときを検出するように構成された第2のセンサを備えることができる。いずれにしても、制御システム1800が、エンドエフェクタ7000が第2の方向の関節運動の限度に達したと判定すると、制御システム1800は、電気モータ1610への電力を切断して、エンドエフェクタ7000の関節運動を停止することができる。
【0055】
上述のように、エンドエフェクタ7000は、中心又は非関節運動位置(図15)から第1の方向(図16)及び/又は第2の方向(図17)で関節運動可能である。エンドエフェクタ7000が関節運動されると、臨床医は、第1及び第2の関節運動押しボタン1432及び1434を使用することによってエンドエフェクタ7000を再センタリングすることを試み得る。読者が理解することができるように、臨床医は、例えば、エンドエフェクタ7000が患者内に位置付けられると、完全に見えない場合があるため、エンドエフェクタ7000を再センタリングするのに難儀する可能性がある。いくつかの例では、エンドエフェクタ7000が再センタリングされていない、又は少なくとも実質的に再センタリングされていない場合、エンドエフェクタ7000はトロカールを通って戻ることができない。これを念頭に置いて、制御システム1800は、エンドエフェクタ7000がその非関節運動位置又は中心位置に移動されるときに、臨床医にフィードバックを提供するように構成されている。少なくとも1つの例では、フィードバックは、音声フィードバックを備え、ハンドル制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000がセンタリングされたときにビープなどの音を発するスピーカを備えることができる。特定の例では、フィードバックは、視覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000がセンタリングされたときに点滅するハンドルハウジング1110上に位置付けられた発光ダイオード(LED)を備えることができる。様々な例において、フィードバックは、触覚フィードバックを備え、ハンドル制御システム1800は、エンドエフェクタ7000がセンタリングされたときにハンドル1000を振動させる偏心要素を備える電動モータを備えることができる。このようにエンドエフェクタ7000を手動で再センタリングすることは、エンドエフェクタ7000がその中心位置に近づいているときにモータ1610を減速させる制御システム1800によって、促進され得る。少なくとも1つの例では、制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000がいずれかの方向においておよそ5度の中心内にあるとき、エンドエフェクタ7000の関節運動を減速させる。
【0056】
上記に加えて、又は上記の代わりに、ハンドル制御システム1800は、エンドエフェクタ7000を再センタリングするように構成され得る。少なくとも1つのこのような例において、ハンドル制御システム1800は、関節運動アクチュエータ1430の関節運動ボタン1432及び1434の両方が同時に押下されると、エンドエフェクタ7000を再センタリングすることができる。ハンドル制御システム1800が、電気モータ1610の回転出力を監視するように構成されたエンコーダシステムを備えるとき、ハンドル制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000を再センタリング又は少なくとも実質的に再センタリングするために必要な関節運動の量及び方向を判定することができる。様々な例において、入力システム1400は、例えば、押下されたときにエンドエフェクタ7000を自動的にセンタリングするホームボタンを備えることができる。
【0057】
主に図5及び図6を参照すると、シャフトアセンブリ2000の細長いシャフト2200は、近位部分2100の近位ハウジング2110に装着された外側ハウジング又はチューブ2210を備える。外側ハウジング2210は、それを通って延在する長手方向開口部2230と、外側ハウジング2210を近位ハウジング2110に固設する近位フランジ2220と、を備える。シャフトアセンブリ2000のフレーム2500は、細長いシャフト2200の長手方向開口部2230を通って延在する。より具体的には、シャフトフレーム2500のシャフト2510は、長手方向開口部2230を通って延在するより小さいシャフト2530にネックダウンする。これにより、シャフトフレーム2500は、任意の好適な構成を備えることができる。シャフトアセンブリ2000の駆動システム2700はまた、細長いシャフト2200の長手方向開口部2230を通って延在する。より具体的には、シャフト駆動システム2700の駆動シャフト2710は、長手方向開口部2230を通って延在するより小さい駆動シャフト2730にネックダウンする。これにより、シャフト駆動システム2700は、任意の好適な構成を備えることができる。
【0058】
主に図20、図23及び24を参照すると、細長いシャフト2200の外側ハウジング2210は、関節運動ジョイント2300に延在する。関節運動ジョイント2300は、近位フレーム2310と外側ハウジング2210との間の相対並進及び/又は回転がたとえあったとしてもほとんどないように外側ハウジング2210に装着された近位フレーム2310を備える。主に図22を参照すると、近位フレーム2310は、外側ハウジング2210の側壁に装着された環状部分2312と、環状部分2312から遠位に延在するタブ2314と、を備える。関節運動ジョイント2300は、フレーム2310に回転可能に装着され、遠位取り付け部分2400の外側ハウジング2410に装着されたリンク2320及び2340を更に備える。リンク2320は、外側ハウジング2410に装着された遠位端2322を備える。より具体的には、リンク2320の遠位端2322は、外側ハウジング2410内に画定された装着スロット2412内に受容され、固定的に固設される。同様に、リンク2340は、外側ハウジング2410に装着された遠位端2342を備える。より具体的には、リンク2340の遠位端2342は、外側ハウジング2410内に画定された装着スロット内に受容され、固定的に固設される。リンク2320は、近位関節フレーム2310のタブ2314に回転可能に連結された近位端2324を備える。図22には示されていないが、ピンは、近位端2324及びタブ2314に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。同様に、リンク2340は、近位関節フレーム2310のタブ2314に回転可能に連結された近位端2344を備える。図22には示されていないが、ピンは、近位端2344及びタブ2314に画定された開口部を通って延在して、それらの間に枢動軸を画定する。これらの枢動軸は、同一直線上、又は少なくとも実質的に同一直線上にあり、関節運動ジョイント2300の関節運動軸Aを画定する。
【0059】
主に図20、図23及び24を参照すると、遠位取り付け部分2400の外側ハウジング2410は、それを通って延在する長手方向開口部2430を備える。長手方向開口部2430は、エンドエフェクタ7000の近位取り付け部分7400を受容するように構成されている。エンドエフェクタ7000は、遠位取り付け部分2400の長手方向開口部2430内に緊密に受容される外側ハウジング6230を備え、これにより、エンドエフェクタ7000の近位取り付け部分7400とシャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400との間の相対的な半径方向移動が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。近位取り付け部分7400は、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400内のエンドエフェクタロック6400によって解放可能に係合される外側ハウジング6230上に画定されたロックノッチ7410の環状アレイを更に備える。エンドエフェクタロック6400がロックノッチ7410のアレイと係合されると、エンドエフェクタロック6400は、エンドエフェクタ7000の近位取り付け部分7400とシャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400との間の相対的な長手方向の移動を防止するか、又は少なくとも抑制する。上記の結果として、エンドエフェクタ7000の近位取り付け部分7400とシャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400との間の相対回転のみが可能となる。この目的のため、エンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230は、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400内に画定された長手方向開口部2430内に緊密に受容される。
【0060】
上記に加えて、図21を参照すると、外側ハウジング6230は、内部にOリング6275を受容するように構成された、内部に画定された環状スロット又は陥凹6270を更に備える。Oリング6275は、エンドエフェクタ7000が遠位取り付け部分2400に挿入されるときに、外側ハウジング6230と長手方向開口部2430の側壁との間で圧縮される。Oリング6275は、Oリング6275がエンドエフェクタ7000と遠位取り付け部分2400との間の意図しない相対回転を防止又は低減することができるように、エンドエフェクタ7000と遠位取り付け部分2400との間の相対回転に抵抗するがこれを可能とするように構成されている。様々な例において、Oリング6275は、エンドエフェクタ7000と遠位取り付け部分2400との間に封止を提供して、例えば、シャフトアセンブリ2000内への流体侵入の可能性を防止するか、又は少なくとも低減することができる。
【0061】
図14〜図21を参照すると、エンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100は、第1のジョー7110及び第2のジョー7120を備える。各ジョー7110、7120は、臨床医がエンドエフェクタ7000で組織を切開するのを支援するように構成された遠位端を備える。各ジョー7110、7120は、臨床医がエンドエフェクタ7000を用いて組織を把持してしっかり捕まえておくのを支援するように構成された複数の歯を更に備える。更に、主に図21を参照すると、各ジョー7110、7120は、ジョー7110、7120を一緒に回転可能に接続する近位端(すなわち、近位端7115、7125)をそれぞれ備える。各近位端7115、7125は、ピン7130をその内部に緊密に受容するように構成された、内部を通って延在する開口部を備える。ピン7130は、ジョー7110、7120の近位端7115、7125に画定された開口部内に緊密に受容される中央本体7135を備え、これにより、ジョー7110、7120とピン7130との間の相対的な並進が、たとえあったとしてもほとんどなくなる。ピン7130は、ジョー7110、7120を回転させ得るジョー軸Jを画定し、また、ジョー7110、7120をエンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230に回転可能に装着する。より具体的には、外側ハウジング6230は、内部に画定された開口部を有する遠位延在タブ6235を備え、これはまた、ジョーアセンブリ7100がエンドエフェクタ7000のシャフト部分7200に対して並進しないように、ピン7130を緊密に受容するように構成されている。ピン7130は、ジョー7110、7120がピン7130から外れることを防止し、またジョーアセンブリ7100がシャフト部分7200から外れることを防止する拡大端部を更に備える。この構成は、回転継手7300を画定する。
【0062】
主に図21及び23を参照すると、ジョー7110及び7120は、駆動リンク7140、駆動ナット7150、及び駆動ねじ6130を含むジョーアセンブリ駆動部によって、それらの開放位置と閉鎖位置との間で回転可能である。以下でより詳細に説明するように、駆動ねじ6130は、シャフト駆動システム2700の駆動シャフト2730によって選択的に回転可能である。駆動ねじ6130は、エンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230内に画定されたスロット又は溝6232(図25)内に緊密に受容される環状フランジ6132を備える。スロット6232の側壁は、駆動ねじ6130と外側ハウジング6230との間の長手方向及び/又は半径方向の並進を防止又は少なくとも抑制するが、駆動ねじ6130と外側ハウジング6230との間の相対的な回転運動を可能にするように構成されている。駆動ねじ6130は、駆動ナット7150に画定されたねじ山開口部7160とねじ式に係合するねじ山端部6160を更に備える。駆動ナット7150は、駆動ねじ6130と共に回転することを抑制され、結果として、駆動ねじ6130が回転されると駆動ナット7150が並進する。使用中、駆動ねじ6130は、第1の方向に回転して駆動ナット7150を近位に変位させ、第2の側、又は反対側の方向に回転して、駆動ナット7150を遠位に変位させる。駆動ナット7150は、駆動リンク7140から延在するピン7145を緊密に受容するように構成された、内部に画定された開口部を含む遠位端7155を更に備える。主に図21を参照すると、第1の駆動リンク7140が遠位端7155の一方の側に取り付けられ、第2の駆動リンク7140が遠位端7155の反対側に取り付けられている。第1の駆動リンク7140は、そこから延在する別のピン7145を備え、これは、第1のジョー7110の近位端7115に画定された開口部内に緊密に受容され、同様に、第2の駆動リンク7140は、そこから延在する別のピンを備え、これは、第2のジョー7120の近位端7125に画定された開口部内に緊密に受容される。上記の結果として、駆動リンク7140は、ジョー7110及び7120を駆動ナット7150に動作可能に接続する。駆動ナット7150が上記のように駆動ねじ6130によって近位に駆動されるとき、ジョー7110、7120は、閉鎖構成又はクランプ構成に回転される。それに対応して、駆動ナット7150が駆動ねじ6130によって遠位に駆動されるとき、ジョー7110、7120はそれらの開放構成に回転される。
【0063】
上述したように、制御システム1800は、電気モータ1610を作動させて、3つの異なるエンドエフェクタ機能(ジョーアセンブリ7100をクランプ/開放すること(図14及び図15)、エンドエフェクタ7000を長手方向軸を中心に回転させること(図18及び19)、及びエンドエフェクタ7000を関節運動軸を中心に関節運動させること(図16及び図17))を実行するように構成される。主に図26及び図27を参照すると、制御システム1800は、これらの3つのエンドエフェクタ機能を選択的に実行するためにトランスミッション6000を動作させるように構成されている。トランスミッション6000は、駆動シャフト2730が回転される方向に応じて、駆動シャフト2730の回転をエンドエフェクタ7000の駆動ねじ6130に選択的に伝達してジョーアセンブリ7100を開閉するように構成された第1のクラッチシステム6100を備える。トランスミッション6000は、駆動シャフト2730の回転をエンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230に選択的に伝達してエンドエフェクタ7000を長手方向軸Lを中心に回転させるように構成された第2のクラッチシステム6200を更に備える。トランスミッション6000はまた、駆動シャフト2730の回転を関節運動ジョイント2300に選択的に伝達して、関節運動軸Aを中心に遠位取り付け部分2400及びエンドエフェクタ7000を関節運動させるように構成された第3のクラッチシステム6300を備える。クラッチシステム6100、6200及び6300は、例えば、シャフト2510、コネクタピン2520、コネクタピン1520及びシャフト1510を通って延在する電気回路を介して制御システム1800と電気通信する。少なくとも1つの例では、これらのクラッチ制御回路の各々は、例えば、2つのコネクタピン2520及び2つのコネクタピン1520を備える。
【0064】
様々な例において、上記に加えて、シャフト2510及び/又はシャフト1510は、クラッチ制御回路の一部を形成する電気トレースを含むフレックス回路を備える。フレックス回路は、その中及び/又はその上に画定された導電経路を有するリボン又は基板を備えることができる。フレックス回路はまた、センサ及び/又は、例えば、それに装着された信号平滑化コンデンサなどの任意の固体構成要素を備えることができる。少なくとも1つの例では、導電経路の各々は、とりわけ、導電経路を介して伝送される信号の変動を均一にし得る1つ又は2つ以上の信号平滑化コンデンサを備えることができる。様々な例において、フレックス回路は、例えばエラストマーなどの少なくとも1つの材料でコーティングすることができ、この材料は、流体侵入に対してフレックス回路を封止することができる。
【0065】
主に図28を参照すると、第1のクラッチシステム6100は、第1のクラッチ6110、拡張可能な第1の駆動リング6120及び第1の電磁アクチュエータ6140を備える。第1のクラッチ6110は環状リングを備え、駆動シャフト2730上に摺動可能に配設されている。第1のクラッチ6110は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置(図28)と、第1の電磁アクチュエータ6140によって生成された電磁場EFによる係合位置又は作動位置(図29)との間で移動可能である。様々な例において、第1のクラッチ6110は、例えば、鉄及び/又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも1つの例では、第1のクラッチ6110は永久磁石を備える。図22Aに示されるように、駆動シャフト2730は、駆動シャフト2730に対するクラッチ6110の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された1つ又は2つ以上の長手方向キースロット6115を備える。より具体的には、クラッチ6110は、キースロット6115内に延在する1つ又は2つ以上のキーを備え、それによりキースロット6115の遠位端がクラッチ6110の遠位移動を停止し、キースロット6115の近位端がクラッチ6110の近位移動を停止する。
【0066】
第1のクラッチ6110がその係合解除位置にあるとき(図28)、第1のクラッチ6110は駆動シャフト2130と共に回転するが、第1の駆動リング6120に回転運動を伝達しない。図28に見られるように、第1のクラッチ6110は、第1の駆動リング6120から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト2730及び第1のクラッチ6110の回転は、第1のクラッチアセンブリ6100がその係合解除状態にあるとき、駆動ねじ6130に伝達されない。第1のクラッチ6110がその係合位置にあるとき(図29)、第1のクラッチ6110は、第1の駆動リング6120が半径方向外側に拡張又は伸張されて駆動ねじ6130と接触するように、第1の駆動リング6120と係合される。少なくとも1つの例では、第1の駆動リング6120は、例えば、エラストマーバンドを備える。図29に見られるように、第1の駆動リング6120は、駆動ねじ6130の環状内側側壁6135に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト2730及び第1のクラッチ6110の回転は、第1のクラッチアセンブリ6100がその係合状態にあるときに駆動ねじ6130に伝達される。駆動シャフト2730が回転される方向に応じて、第1のクラッチアセンブリ6100は、第1のクラッチアセンブリ6100がその係合状態にあるときに、ジョーアセンブリ7100をその開放構成及び閉鎖構成に移動させることができる。
【0067】
上述したように、第1の電磁アクチュエータ6140は、第1のクラッチ6110をその係合解除(図28)と係合(図29)との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図28を参照すると、第1の電磁アクチュエータ6140は、第1のクラッチアセンブリ6100がその係合解除状態にあるときに、第1のクラッチ6110を第1の駆動リング6120から離れるように反発又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第1の電磁アクチュエータ6140は、巻回コイルを含む第1の電気クラッチ回路を通って第1の方向に流れるときに磁場EFを生成する、シャフトフレーム2530内に画定された空洞内に1つ又は2つ以上の巻回コイルを備える。制御システム1800は、第1の電圧極性を第1の電気クラッチ回路に印加して、第1の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、第1の電圧極性を第1の電気シャフト回路に連続的に印加して、第1のクラッチ6110をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第1のクラッチ6110が、第1の駆動リング6120に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム1800は、第1の電圧極性を第1の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第1のクラッチ6110をその係合解除位置に位置付け、次いで、第1の電圧極性を第1の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第1のクラッチアセンブリ6100は、第1のクラッチ6110をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、駆動ねじ6130に装着された第1のクラッチロック6150を更に備える。第1のクラッチロック6150は、第1のクラッチ6110が第1の駆動リング6120と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減するように構成されている。図28に示されるように、第1のクラッチ6110がその係合解除位置にあるとき、第1のクラッチロック6150は、第1のクラッチ6110の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び/又は干渉力を介して第1のクラッチ6110を定位置に保持する。少なくとも1つの例では、第1のクラッチロック6150は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第1のクラッチロック6150は、電磁力によって第1のクラッチ6110をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。いずれにしても、以下でより詳細に説明するように、第1の電磁アクチュエータ6140は、これらの力を打ち消す電磁引力を第1のクラッチ6110に加えることができる。
【0068】
上記に加えて、図29を参照すると、第1の電磁アクチュエータ6140は、第1のクラッチアセンブリ6100がその係合状態にあるときに、第1のクラッチ6110を第1の駆動リング6120に向かって引くか、又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第1の電磁アクチュエータ6140のコイルは、電流が第1の電気クラッチ回路を通って第2の、又は反対の方向に流れるとき、磁場EFを生成する。制御システム1800は、反対の電圧極性を第1の電気クラッチ回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、反対の電圧極性を第1の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第1のクラッチ6110をその係合位置に連続的に保持し、第1の駆動リング6120と駆動ねじ6130との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第1のクラッチ6110は、第1のクラッチ6110がその係合位置にあるときに、第1の駆動リング6120内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム1800は、第1のクラッチアセンブリ6100をその係合状態に保持するために、第1の電気クラッチ回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム1800は、第1のクラッチ6110が第1の駆動リング6120内に十分にくさび留めされると、電圧極性の印加を停止することができる。
【0069】
特に、上記に加えて、第1のクラッチロック6150はまた、第1のクラッチ6110がその係合解除位置にあるときにジョーアセンブリ駆動部をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図28を参照すると、第1のクラッチ6110がその係合解除位置にあるとき、駆動ねじ6130が外側ハウジング6230に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第1のクラッチ6110は、駆動ねじ6130内の第1のクラッチロック6150をエンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230と係合させる。外側ハウジング6230は、第1のクラッチロック6150を受容するように構成された、内部に画定されたスロット6235を備える。第1のクラッチ6110がその係合位置に移動されると、図29を参照すると、第1のクラッチ6110はもはや第1のクラッチロック6150と係合されず、結果として、第1のクラッチロック6150はもはや外側ハウジング6230と係合するように付勢されず、駆動ねじ6130は外側ハウジング6230に対して自由に回転することができる。上記の結果として、第1のクラッチ6110は、少なくとも2つのことを行うことができる。すなわち、第1のクラッチ6110がその係合位置にあるときにジョー駆動装置を動作させ、第1のクラッチ6110がその係合解除位置にあるときにジョー駆動装置をロックアウトすることができる。
【0070】
更に、上記に加えて、ねじ山付き部分6160及び7160のねじ山は、ジョー駆動装置の逆駆動を防止するか、又は少なくともそれに抵抗するように構成することができる。少なくとも1つの例では、ねじ山付き部分6160及び7160のねじ山ピッチ及び/又は角度は、ジョーアセンブリ7100の逆駆動又は意図しない開口部を防止するように選択することができる。上記の結果、ジョーアセンブリ7100が意図せず開放又は閉鎖する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。
【0071】
主に図30を参照すると、第2のクラッチシステム6200は、第2のクラッチ6210、拡張可能な第2の駆動リング6220及び第2の電磁アクチュエータ6240を備える。第2のクラッチ6210は環状リングを備え、駆動シャフト2730上に摺動可能に配設されている。第2のクラッチ6210は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置(図30)と、第2の電磁アクチュエータ6240によって生成された電磁場EFによる係合位置又は作動位置(図31)との間で移動可能である。様々な例において、第2のクラッチ6210は、例えば、鉄及び/又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも1つの例では、第2のクラッチ6210は永久磁石を備える。図22Aに示されるように、駆動シャフト2730は、駆動シャフト2730に対する第2のクラッチ6210の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された1つ又は2つ以上の長手方向キースロット6215を備える。より具体的には、第2のクラッチ6210は、キースロット6215内に延在する1つ又は2つ以上のキーを備え、それによりキースロット6215の遠位端が第2のクラッチ6210の遠位移動を停止し、キースロット6215の近位端が第2のクラッチ6210の近位移動を停止する。
【0072】
第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるとき、図30を参照すると、第2のクラッチ6210は駆動シャフト2730と共に回転するが、第2の駆動リング6220に回転運動を伝達しない。図30に見られるように、第2のクラッチ6210は、第2の駆動リング6220から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト2730及び第2のクラッチ6210の回転は、第2のクラッチアセンブリ6200がその係合解除状態にあるとき、エンドエフェクタ7000の外側ハウジング6230に伝達されない。第2のクラッチ6210がその係合位置にあるとき(図31)、第2のクラッチ6210は、第2の駆動リング6220が半径方向外側に拡張又は伸張されて外側ハウジング6230と接触するように、第2の駆動リング6220と係合される。少なくとも1つの例では、第2の駆動リング6220は、例えば、エラストマーバンドを備える。図31に見られるように、第2の駆動リング6220は、外側ハウジング6230の環状内側側壁7415に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト2730及び第2のクラッチ6210の回転は、第2のクラッチアセンブリ6200がその係合状態にあるときに、外側ハウジング6230に伝達される。駆動シャフト2730が回転される方向に応じて、第2のクラッチアセンブリ6200は、第2のクラッチアセンブリ6200がその係合状態にあるときに、長手方向軸Lを中心にエンドエフェクタ7000を第1の方向又は第2の方向に回転させることができる。
【0073】
上述したように、第2の電磁アクチュエータ6240は、第2のクラッチ6210をその係合解除(図30)と係合(図31)との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、第2の電磁アクチュエータ6240は、第2のクラッチアセンブリ6200がその係合解除状態にあるときに、第2のクラッチ6210を第2の駆動リング6220から離れるように反発又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第2の電磁アクチュエータ6240は、巻回コイルを含む第2の電気クラッチ回路を通って第1の方向に流れるときに磁場EFを生成する、シャフトフレーム2530内に画定された空洞内に1つ又は2つ以上の巻回コイルを備える。制御システム1800は、第1の電圧極性を第2の電気クラッチ回路に印加して、第1の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、第1の電圧極性を第2の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第2のクラッチ6120をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第2のクラッチ6210が、第2の駆動リング6220に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム1800は、第1の電圧極性を第2の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第2のクラッチ6210をその係合解除位置に位置付け、次いで、第1の電圧極性を第2の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。つまり、第2のクラッチアセンブリ6200は、第2のクラッチ6210をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された、外側ハウジング6230に装着された第2のクラッチロック6250を更に備える。上記と同様に、第2のクラッチロック6250は、第2のクラッチ6210が第2の駆動リング6220と意図せず係合されるのを防止するか、又は少なくとも低減することができる。図30に示されるように、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるとき、第2のクラッチロック6250は、第2のクラッチ6210の自由移動と干渉し、それらの間の摩擦力及び/又は干渉力を介して第2のクラッチ6210を定位置に保持する。少なくとも1つの例では、第2のクラッチロック6250は、例えばゴムから構成されるエラストマープラグ、シート、又は戻り止めを備える。特定の例では、第2のクラッチロック6250は、電磁力によって第2のクラッチ6210をその係合解除位置に保持する永久磁石を備える。これにより、以下でより詳細に説明するように、第2の電磁アクチュエータ6240は、これらの力を打ち消す電磁引力を第2のクラッチ6210に加えることができる。
【0074】
上記に加えて、図31を参照すると、第2の電磁アクチュエータ6240は、第2のクラッチアセンブリ6200がその係合状態にあるときに、第2のクラッチ6210を第2の駆動リング6220に向かって引くか、又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第2の電磁アクチュエータ6240のコイルは、電流が第2の電気シャフト回路を通って第2の、又は反対の方向に流れるとき、磁場EFを生成する。制御システム1800は、反対の電圧極性を第2の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、反対の電圧極性を第2の電気シャフト回路に連続的に印加して、第2のクラッチ6210をその係合位置に連続的に保持し、第2の駆動リング6220と外側ハウジング6230との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第2のクラッチ6210は、第2のクラッチ6210がその係合位置にあるときに、第2の駆動リング6220内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム1800は、第2のクラッチアセンブリ6200をその係合状態に保持するために、第2のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム1800は、第2のクラッチ6210が第2の駆動リング6220内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。
【0075】
特に、上記に加えて、第2のクラッチロック6250はまた、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ7000の回転をロックアウトするように構成されている。より具体的には、再び図30を参照すると、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるとき、エンドエフェクタ7000がシャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400に対して回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しないように、第2のクラッチ6210は、外側シャフト6230内の第2のクラッチロック6250を押して、関節リンク2340と係合させる。図27に示されるように、第2のクラッチロック6250は、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるときに、関節リンク2340内に画定されたスロット又はチャネル2345内に位置付けられるか、又はくさび留めされる。上記の結果、エンドエフェクタ7000が意図せず回転する可能性が防止されるか、又は少なくとも低減される。更に、上記の結果として、第2のクラッチ6210は、少なくとも2つのことを行うことができる。すなわち、第2のクラッチ6210がその係合位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部を動作させ、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるときにエンドエフェクタ回転駆動部をロックアウトすることができる。
【0076】
主に図22、図24、図25を参照すると、シャフトアセンブリ2000は、関節運動ジョイント2300を中心に遠位取り付け部分2400及びエンドエフェクタ7000を関節運動させるように構成された関節運動駆動システムを更に備える。関節運動駆動システムは、遠位取り付け部分2400内に回転可能に支持される関節運動駆動部6330を備える。これにより、関節運動駆動部6330は、遠位取り付け部分2400内に緊密に受容され、それにより、関節運動駆動部6330は、遠位取り付け部分2400に対して並進しないか、又は少なくとも実質的に並進しない。シャフトアセンブリ2000の関節運動駆動システムは、関節フレーム2310に固定的に装着された固定歯車2330を更に備える。より具体的には、固定歯車2330は、固定歯車2330が関節フレーム2310に対して回転しないように、関節フレーム2310のタブ2314と関節リンク2340とを接続するピンに固定的に装着される。固定歯車2330は、中央本体2335と、中央本体2335の外周の周りに延在する固定歯2332の環状アレイとを備える。関節運動駆動部6330は、固定歯2332と噛み合って係合された駆動歯6332の環状アレイを備える。関節運動駆動部6330が回転されると、関節運動駆動部6330は、固定歯車2330を押し、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400及び関節運動ジョイント2300を中心とするエンドエフェクタ7000を関節運動させる。
【0077】
主に図32を参照すると、第3のクラッチシステム6300は、第3のクラッチ6310、拡張可能な第3の駆動リング6320及び第3の電磁アクチュエータ6340を備える。第3のクラッチ6310は環状リングを備え、駆動シャフト2730上に摺動可能に配設されている。第3のクラッチ6310は、磁性材料で構成されており、係合解除位置又は非作動位置(図32)と、第3の電磁アクチュエータ6340によって生成された電磁場EFによる係合位置又は作動位置(図33)との間で移動可能である。様々な例において、第3のクラッチ6310は、例えば、鉄及び/又はニッケルから少なくとも部分的に構成される。少なくとも1つの例では、第3のクラッチ6310は永久磁石を備える。図22Aに示されるように、駆動シャフト2730は、駆動シャフト2730に対する第3のクラッチ6310の長手方向の移動を拘束するように構成された、内部に画定された1つ又は2つ以上の長手方向キースロット6315を備える。より具体的には、第3のクラッチ6310は、キースロット6315内に延在する1つ又は2つ以上のキーを備え、それによりキースロット6315の遠位端が第3のクラッチ6310の遠位移動を停止し、キースロット6315の近位端が第3のクラッチ6310の近位移動を停止する。
【0078】
第3のクラッチ6310がその係合解除位置にあるとき、図32を参照すると、第3のクラッチ6310は駆動シャフト2730と共に回転するが、第3の駆動リング6320に回転運動を伝達しない。図32に見られるように、第3のクラッチ6310は、第3の駆動リング6320から分離されるか、又は接触していない。結果として、駆動シャフト2730及び第3のクラッチ6310の回転は、第3のクラッチアセンブリ6300がその係合解除状態にあるとき、関節運動駆動部6330に伝達されない。第3のクラッチ6310がその係合位置にあるとき、図33を参照すると、第3のクラッチ6310は、第3の駆動リング6320が半径方向外側に拡張又は伸張されて関節運動駆動部6330と接触するように、第3の駆動リング6320と係合される。少なくとも1つの例では、第3の駆動リング6320は、例えば、エラストマーバンドを備える。図33に見られるように、第3の駆動リング6320は、関節運動駆動部6330の環状内側側壁6335に対して圧縮される。結果として、駆動シャフト2730及び第3のクラッチ6310の回転は、第3のクラッチアセンブリ6300がその係合状態にあるときに関節運動駆動部6330に伝達される。駆動シャフト2730が回転される方向に応じて、第3のクラッチアセンブリ6300は、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400及びエンドエフェクタ7000を関節運動ジョイント2300を中心に第1又は第2の方向に関節運動させることができる。
【0079】
上述したように、第3の電磁アクチュエータ6340は、第3のクラッチ6310をその係合解除(図32)と係合(図33)との間で移動させる磁場を生成するように構成されている。例えば、図32を参照すると、第3の電磁アクチュエータ6340は、第3のクラッチアセンブリ6300がその係合解除状態にあるときに、第3のクラッチ6310を第3の駆動リング6320から離れるように反発又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第3の電磁アクチュエータ6340は、巻回コイルを含む第3の電気クラッチ回路を通って第1の方向に流れるときに磁場EFを生成する、シャフトフレーム2530内に画定された空洞内に1つ又は2つ以上の巻回コイルを備える。制御システム1800は、第1の電圧極性を第3の電気クラッチ回路に印加して、第1の方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、第1の電圧極性を第3の電気クラッチ回路に連続的に印加して、第3のクラッチ6310をその係合解除位置に連続的に保持することができる。そのような構成は、第3のクラッチ6310が、第3の駆動リング6320に意図せず係合することを防止し得るが、そのような構成はまた、多くの電力を消費する場合がある。あるいは、制御システム1800は、第1の電圧極性を第3の電気クラッチ回路に十分な時間印加して、第3のクラッチ6310をその係合解除位置に位置付け、次いで、第1の電圧極性を第3の電気クラッチ回路に印加することを停止し、それによって電力の消費を低減することができる。
【0080】
上記に加えて、第3の電磁アクチュエータ6340は、第3のクラッチアセンブリ6300がその係合状態にあるときに、第3のクラッチ6310を第3の駆動リング6320に向かって引くか、又は駆動する磁場EFを放出するように構成されている。第3の電磁アクチュエータ6340のコイルは、電流が第3の電気クラッチ回路を通って第2の、又は反対の方向に流れるとき、磁場EFを生成する。制御システム1800は、反対の電圧極性を第3の電気シャフト回路に印加して、反対方向に流れる電流を生成するように構成されている。制御システム1800は、反対の電圧極性を第3の電気シャフト回路に連続的に印加して、第3のクラッチ6310をその係合位置に連続的に保持し、第3の駆動リング6320と関節運動駆動部6330との間の動作可能な係合を維持することができる。あるいは、第3のクラッチ6210は、第3のクラッチ6310がその係合位置にあるときに、第3の駆動リング6320内にくさび留めされるように構成されてもよく、そのような例では、制御システム1800は、第3のクラッチアセンブリ6300をその係合状態に保持するために、第3のシャフト電気回路に電圧極性を連続的に印加する必要がない場合がある。そのような例では、制御システム1800は、第3のクラッチ6310が第3の駆動リング6320内に十分にくさび留めされると、電圧極性を印加し続けることができる。いずれにしても、エンドエフェクタ7000は、第3のクラッチアセンブリ6300がその係合状態にあるとき、駆動シャフト2730が回転される方向に応じて、第1の方向又は第2の方向に関節運動可能である。
【0081】
上記に加えて、図22、図32、及び図33を参照すると、関節運動駆動システムは、第3のクラッチ6310がその係合解除位置にあるとき(図32)、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400及び関節運動ジョイント2300を中心とするエンドエフェクタ7000の関節運動を防止するか、又は少なくとも抑制するロックアウト6350を更に備える。主に図22を参照すると、関節リンク2340は、内部に画定されたスロット又は溝2350を備え、ロックアウト6350はスロット2350内に摺動可能に位置付けられ、静止関節歯車2330の下に少なくとも部分的に延在する。ロックアウト6350は、第3のクラッチ6310と係合された取り付けフック6352を備える。より具体的には、第3のクラッチ6310は、内部に画定された環状スロット又は溝6312を備え、取り付けフック6352は、ロックアウト6350が第3のクラッチ6310と並進するように環状スロット6312内に位置付けられる。しかしながら、特に、ロックアウト6350は、第3のクラッチ6310と共に回転しないか、又は少なくとも実質的に回転しない。代わりに、第3のクラッチ6310内の環状溝6312は、第3のクラッチ6310がロックアウト6350に対して回転することを可能にする。ロックアウト6350は、固定歯車2330の底部に画定された半径方向に延在するロックアウトスロット2334内に摺動可能に位置付けられるロックアウトフック6354を更に備える。図32に示されるように、第3のクラッチ6310がその係合解除位置にあるとき、ロックアウト6350は、ロックアウトフック6354がエンドエフェクタ7000が関節運動ジョイント2300を中心に回転することを防止するロック位置にある。図33に示されるように、第3のクラッチ6310がその係合位置にあるとき、ロックアウト6350は、ロックアウトフック6354がロックアウトスロット2334内にもはや位置付けられていないロック解除位置にある。代わりに、ロックアウトフック6354は、固定歯車2330の中央又は本体2335内に画定されたクリアランススロット内に位置付けられる。そのような例では、ロックアウトフック6354は、エンドエフェクタ7000が関節運動ジョイント2300を中心に回転するときに、クリアランススロット内で回転することができる。
【0082】
上記に加えて、図32及び33に示される半径方向に延在するロックアウトスロット2334は、長手方向に、すなわち、細長いシャフト2200の長手方向軸に平行な軸に沿って延在する。しかしながら、エンドエフェクタ7000が関節運動されると、ロックアウトフック6354は、もはや長手方向ロックアウトスロット2334と整列しない。これを念頭に置いて、固定歯車2330は、固定歯車2330の底部に画定された、複数の又はアレイ状の半径方向に延在するロックアウトスロット2334を備え、それにより、第3のクラッチ6310が非作動にされ、エンドエフェクタ7000が関節運動した後にロックアウト6350が遠位に引かれると、ロックアウトフック6354は、ロックアウトスロット2334の1つに入り、エンドエフェクタ7000をその関節運動位置にロックすることができる。したがって、結果として、エンドエフェクタ7000は、非関節運動位置及び関節運動位置にロックされ得る。様々な例において、ロックアウトスロット2334は、エンドエフェクタ7000の別個の関節運動位置を画定することができる。例えば、ロックアウトスロット2334は、例えば、10度の間隔で画定することができ、これにより、10度の間隔でエンドエフェクタ7000に対する別個の関節運動配向を画定することができる。他の例では、これらの配向は、例えば、5度の間隔であり得る。代替的な実施形態では、ロックアウト6350は、第3のクラッチ6310が第3の駆動リング6320から係合解除されたときに、固定歯車2330内に画定された円周方向肩部と係合するブレーキを備える。このような実施形態では、エンドエフェクタ7000は、任意の好適な配向でロックされ得る。いずれにせよ、ロックアウト6350は、エンドエフェクタ7000が意図せずに関節運動する可能性を防止するか、又は少なくとも低減する。上記の結果として、第3のクラッチ6310は、それがその係合位置にあるときに関節運動駆動部を動作させ、それがその係合解除位置にあるときに関節運動駆動部をロックアウトすることができる。
【0083】
主に図24及び図25を参照すると、シャフトフレーム2530及び駆動シャフト2730は、関節運動ジョイント2300を通って遠位取り付け部分2400へと延在する。図16及び17に示されるように、エンドエフェクタ7000が関節運動しているとき、シャフトフレーム2530及び駆動シャフト2730は、エンドエフェクタ7000の関節運動に適応するように屈曲する。したがって、シャフトフレーム2530及び駆動シャフト2730は、エンドエフェクタ7000の関節運動に適応する任意の好適な材料で構成される。更に、上述したように、シャフトフレーム2530は、第1、第2、及び第3の電磁アクチュエータ6140、6240及び6340を収容する。様々な例において、第1、第2、及び第3の電磁アクチュエータ6140、6240及び6340はそれぞれ、例えば銅線コイルなどの巻線コイルを備え、シャフトフレーム2530は、第1、第2、及び第3の電磁アクチュエータ6140、6240及び6340の間の短絡を防止するか、又は少なくとも低減する絶縁材料で構成される。様々な例において、シャフトフレーム2530を通って延在する第1、第2、及び第3の電気クラッチ回路は、例えば絶縁電線から構成される。上記に加えて、第1、第2、及び第3の電気クラッチ回路は、電磁アクチュエータ6140、6240及び6340を駆動モジュール1100内の制御システム1800と通信させる。
【0084】
上述のように、クラッチ6110、6210及び/又は6310は、それらの係合位置へと意図せず移動しないように、それらの係合解除位置に保持され得る。様々な構成において、クラッチシステム6000は、例えば、第1のクラッチ6110をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第1の付勢部材、例えば、第2のクラッチ6210をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第2の付勢部材、及び/又は、例えば、第3のクラッチ6110をその係合解除位置に付勢するように構成されたばねなどの第3の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、電流によって通電されたときに電磁アクチュエータによって生成される電磁力によって選択的に打ち消すことができる。上記に加えて、クラッチ6110、6210及び/又は6310は、それぞれ駆動リング6120、6220及び/又は6320によってそれらの係合位置に保持され得る。より具体的には、少なくとも1つの例では、駆動リング6120、6220及び/又は6320は、それらの係合位置において、クラッチ6110、6210及び/又は6310をそれぞれ把捉又は摩擦保持する弾性材料で構成される。様々な代替的な実施形態では、クラッチシステム6000は、例えば、第1のクラッチ6110をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第1の付勢部材、例えば、第2のクラッチ6210をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第2の付勢部材、及び/又は、例えば、第3のクラッチ6110をその係合位置に付勢するように構成されたばねなどの第3の付勢部材を備える。このような構成では、ばねの付勢力は、クラッチ6110、6210及び6310をそれらの係合解除位置に選択的に保持するために必要に応じて、電磁アクチュエータ6140、6240及び/又は6340によってそれぞれ加えられる電磁力によって打ち消され得る。外科用システムの任意の1つの動作モードでは、制御アセンブリ1800は、他の2つの電磁アクチュエータを通電して他の2つのクラッチを係合解除する間に、電磁アクチュエータのうちの1つに通電して、クラッチのうちの1つを係合することができる。
【0085】
クラッチシステム6000は、外科用システムの3つの駆動システムを制御するための3つのクラッチを備えるが、クラッチシステムは、任意の好適な数のシステムを制御するための任意の好適な数のクラッチを備え得る。更に、クラッチシステム6000のクラッチは、それらの係合位置と係合解除位置との間で近位及び遠位に摺動するが、クラッチシステムのクラッチは、任意の好適な方法で移動することができる。加えて、クラッチシステム6000のクラッチは、一度に1つの駆動運動を制御するために1つずつ係合されているが、様々な例において、2つ以上のクラッチが、一度に2つ以上の駆動運動を制御するように係合され得ることが想定される。
【0086】
上記を考慮すると、読者は、制御システム1800は、第1に、モータシステム1600を動作させて駆動シャフトシステム2700を適切な方向に回転させ、第2に、クラッチシステム6000を動作させて、駆動シャフトシステム2700の回転をエンドエフェクタ7000の適切な機能に伝達するように構成されていることを理解すべきである。更に、上述したように、制御システム1800は、シャフトアセンブリ2000のクランプトリガシステム2600及びハンドル1000の入力システム1400からの入力に応答する。上述のように、クランプトリガシステム2600が作動されると、制御システム1800は、第1のクラッチアセンブリ6100を起動させ、第2のクラッチアセンブリ6200及び第3のクラッチアセンブリ6300を停止する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第1の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100をクランプする。制御システム1800が、ジョーアセンブリ7100がそのクランプ構成にあることを検出すると、制御システム1800は、モータアセンブリ1600を停止し、第1のクラッチアセンブリ6100を停止する。制御システム1800が、クランプトリガシステム2600がその非作動位置に移動されたか、又は移動されていることを検出すると、制御システム1800は、第1のクラッチアセンブリ6100を起動するか、又は起動維持し、第2のクラッチアセンブリ6200及び第3のクラッチアセンブリ6300を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第2の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000のジョーアセンブリ7100を開放する。
【0087】
回転アクチュエータ1420が第1の方向に作動されると、上記に加えて、制御システム1800は、第2のクラッチアセンブリ6200を起動させ、第1のクラッチアセンブリ6100及び第3のクラッチアセンブリ6300を停止する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第1の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000を第1の方向に回転させる。制御システム1800が、回転アクチュエータ1420が第2の方向に作動されたことを検出すると、制御システム1800は、第2のクラッチアセンブリ6200を起動するか、又は起動維持し、第1のクラッチアセンブリ6100及び第3のクラッチアセンブリ6300を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第2の方向に回転させて、駆動シャフトシステム2700を第2の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000を第2の方向に回転させる。制御システム1800が、回転アクチュエータ1420が作動していないことを検出すると、制御システム1800は、第2のクラッチアセンブリ6200を停止する。
【0088】
上記に加えて、第1の関節運動アクチュエータ1432が押下されると、制御システム1800は、第3のクラッチアセンブリ6300を起動させ、第1のクラッチアセンブリ6100及び第2のクラッチアセンブリ6200を停止する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第1の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000を第1の方向に関節運動させる。制御システム1800が、第2の関節運動アクチュエータ1434が押下されたことを検出すると、制御システム1800は、第3のクラッチアセンブリ6200を起動するか、又は起動維持し、第1のクラッチアセンブリ6100及び第2のクラッチアセンブリ6200を停止するか、又は停止維持する。そのような例では、制御システム1800はまた、モータシステム1600に電力を供給して、駆動シャフトシステム2700を第2の方向に回転させて、エンドエフェクタ7000を第2の方向に関節運動させる。制御システム1800が、第1の関節運動アクチュエータ1432も第2の関節運動アクチュエータ1434も作動されていないことを検出すると、制御システム1800は、第3のクラッチアセンブリ6200を停止する。
【0089】
上記に加えて、制御システム1800は、シャフトアセンブリ2000のクランプトリガシステム2600及びハンドル1000の入力システム1400から受信する入力に基づいて、ステープリングシステムの動作モードを変更するように構成される。制御システム1800は、シャフト駆動システム2700を回転させる前にクラッチシステム6000をシフトさせて、対応するエンドエフェクタ機能を実行するように構成される。更に、制御システム1800は、クラッチシステム6000をシフトする前にシャフト駆動システム2700の回転を停止するように構成されている。このような構成は、エンドエフェクタ7000の突然の移動を防止することができる。あるいは、制御システム1800は、シャフト駆動システム2700が回転している間にクラッチシステム600をシフトさせることができる。このような構成は、制御システム1800が動作モード間で迅速にシフトすることを可能にし得る。
【0090】
上述したように、図34を参照すると、シャフトアセンブリ2000の遠位取り付け部分2400は、エンドエフェクタ7000がシャフトアセンブリ2000から意図せずに分離されることを防止するように構成されたエンドエフェクタロック6400を備える。エンドエフェクタロック6400は、エンドエフェクタ7000の近位取り付け部分7400上に画定されたロックノッチ7410の環状アレイと選択的に係合可能なロック端部6410と、近位端6420と、エンドエフェクタロック6400を関節リンク2320に回転可能に接続する枢動部6430と、を備える。図34に示されるように、第3のクラッチアセンブリ6300の第3のクラッチ6310がその係合解除位置にあるとき、第3のクラッチ6310は、エンドエフェクタロック6400の近位端6420と接触し、それにより、エンドエフェクタロック6400のロック端部6410はロックノッチのアレイ7410と係合される。そのような例では、エンドエフェクタ7000は、エンドエフェクタロック6400に対して回転することができるが、遠位取り付け部分2400に対して並進することはできない。図35に示されるように、第3のクラッチ6310がその係合位置に移動されると、第3のクラッチ6310は、エンドエフェクタロック6400の近位端6420ともはや係合していない。そのような例では、エンドエフェクタロック6400は、上向きに自由に枢動し、エンドエフェクタ7000がシャフトアセンブリ2000から取り外されることを可能にする。
【0091】
上述したように、再び図34を参照すると、臨床医がシャフトアセンブリ2000からエンドエフェクタ7000を取り外すか、又は取り外そうとするとき、第2のクラッチアセンブリ6200の第2のクラッチ6210は、その係合解除位置にあることが可能である。上述のように、第2のクラッチ6210は、第2のクラッチ6210がその係合解除位置にあるときに第2のクラッチロック6250と係合され、そのような例では、第2のクラッチロック6250は、関節リンク2340と係合するように押される。より具体的には、第2のクラッチ6210が第2のクラッチロック6250と係合しているときに、第2のクラッチロック6250は、関節運動2340内に画定されたチャネル2345内に位置付けられ、これにより、エンドエフェクタ7000がシャフトアセンブリ2000から取り外されることを防止するか、又は少なくとも妨げることができる。シャフトアセンブリ2000からエンドエフェクタ7000を解放するのを容易にするために、制御システム1800は、第3のクラッチ6310をその係合位置に移動させることに加えて、第2のクラッチ6210をその係合位置へと移動させることができる。そのような例では、エンドエフェクタ7000は、エンドエフェクタ7000が取り除かれると、エンドエフェクタロック6400及び第2のクラッチロック6250の両方を明確にすることができる。
【0092】
少なくとも1つの例では、上記に加えて、駆動モジュール1100は、入力システム1400及び/又は制御システム1800を直接的に介して制御システム1800と通信する入力スイッチ及び/又はセンサを備え、これは、作動されると、制御システム1800にエンドエフェクタ7000をロック解除させる。様々な例において、駆動モジュール1100は、臨床医からのロック解除入力を受信するように構成された入力システム1400の基板1410と通信する入力スクリーン1440を備える。ロック解除入力に応答して、制御システム1800は、モータシステム1600が動作している場合にモータシステム1600を停止し、上述のようにエンドエフェクタ7000をロック解除することができる。入力スクリーン1440はまた、入力システム1800が第2のクラッチアセンブリ6200及び/又は第3のクラッチアセンブリ6300をそれらの非作動状態に移動させて、エンドエフェクタ7000をシャフトアセンブリ2000にロックするという臨床医からのロック入力を受信するように構成される。
【0093】
図37は、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ2000’を描写する。シャフトアセンブリ2000’は、多数の点でシャフトアセンブリ2000に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ2000と同様に、シャフトアセンブリ2000’は、シャフトフレーム、すなわちシャフトフレーム2530’を備える。シャフトフレーム2530’は、長手方向通路2535’、及びそれに加えて、複数のクラッチ位置センサ、すなわち、第1のセンサ6180’、第2のセンサ6280’、及びシャフトフレーム2530’内に位置付けられた第3のセンサ6380’を備える。第1のセンサ6180’は、第1の感知回路の一部として制御システム1800と信号通信する。第1の感知回路は、長手方向通路2535’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第1の感知回路は、制御システム1800と信号通信するように第1のセンサ6180’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第1のセンサ6180’は、第1のクラッチアセンブリ6100の第1のクラッチ6110の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム1800は、第1のセンサ6180’から受信したデータに基づいて、第1のクラッチ6110がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム1800は、外科用器具の動作状態を考慮して、第1のクラッチ6110が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのジョークランプ/開放動作状態にある場合、制御システム1800は、第1のクラッチ6110がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、以下に加えて、制御システム1800はまた、第2のクラッチ6210が第2のセンサ6280’を介してその係合解除位置にあり、第3のクラッチ6310が第3のセンサ6380’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム1800は、外科用器具がそのジョークランプ/開放状態にない場合、第1のクラッチ6110がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第1のクラッチ6110がその適切な位置にない限り、制御システム1800は、第1のクラッチ6110を適切に位置付ける試みにおいて、第1の電磁アクチュエータ6140を作動させることができる。同様に、制御システム1800は、必要に応じてクラッチ6210及び/又は6310を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ6240及び/又は6340を作動させることができる。
【0094】
第2のセンサ6280’は、第2の感知回路の一部として制御システム1800と信号通信する。第2の感知回路は、長手方向通路2535’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第2の感知回路は、制御システム1800と信号通信するように第2のセンサ6280’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第2のセンサ6280’は、第1のクラッチアセンブリ6200の第2のクラッチ6210の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム1800は、第2のセンサ6280’から受信したデータに基づいて、第2のクラッチ6210がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム1800は、外科用器具の動作状態を考慮して、第2のクラッチ6210が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転動作状態にある場合、制御システム1800は、第2のクラッチ6210がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム1800はまた、第1のクラッチ6110が第1のセンサ6180’を介してその係合解除位置にあることを検証することができ、以下に加えて、制御システム1800はまた、第3のクラッチ6310が第3のセンサ6380’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム1800は、外科用器具がそのエンドエフェクタ回転状態にない場合、第2のクラッチ6110がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第2のクラッチ6210がその適切な位置にない限り、制御システム1800は、第2のクラッチ6210を適切に位置付ける試みにおいて、第2の電磁アクチュエータ6240を作動させることができる。同様に、制御システム1800は、必要に応じてクラッチ6110及び/又は6310を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ6140及び/又は6340を作動させることができる。
【0095】
第3のセンサ6380’は、第3の感知回路の一部として制御システム1800と信号通信する。第3の感知回路は、長手方向通路2535’を通って延在する信号ワイヤを備える。しかしながら、第3の感知回路は、制御システム1800と信号通信するように第3のセンサ6380’を配置するための無線信号送信機及び受信機を備えることができる。第3のセンサ6380’は、第3のクラッチアセンブリ6300の第3のクラッチ6310の位置を検出するように位置付け及び配置される。制御システム1800は、第3のセンサ6380’から受信したデータに基づいて、第3のクラッチ6310がその係合位置、その係合解除位置、又はその間の何らかの場所にあるかどうかを判定することができる。この情報により、制御システム1800は、外科用器具の動作状態を考慮して、第3のクラッチ6310が正しい位置にあるか否かを評価することができる。例えば、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動動作状態にある場合、制御システム1800は、第3のクラッチ6310がその係合位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。そのような例では、制御システム1800はまた、第1のクラッチ6110が第1のセンサ6180’を介してその係合解除位置にあり、第2のクラッチ6210が第2のセンサ6280’を介してその係合解除位置にあることを検証することができる。それに対応して、制御システム1800は、外科用器具がそのエンドエフェクタの関節運動状態にない場合、第3のクラッチ6310がその係合解除位置に適切に位置付けられているかどうかを検証することができる。第3のクラッチ6310がその適切な位置にない限り、制御システム1800は、第3のクラッチ6310を適切に位置付ける試みにおいて、第3の電磁アクチュエータ6340を作動させることができる。同様に、制御システム1800は、必要に応じてクラッチ6110及び/又は6210を適切に位置付けるために、電磁アクチュエータ6140及び/又は6240を作動させることができる。
【0096】
上記に加えて、クラッチ位置センサ、すなわち、第1のセンサ6180’、第2のセンサ6280’、及び第3のセンサ6380’は、任意の好適なタイプのセンサを備えることができる。様々な例において、第1のセンサ6180’、第2のセンサ6280’、及び第3のセンサ6380’はそれぞれ、近接センサを備える。このような構成では、センサ6180’、6280’及び6380’は、クラッチ6110、6210及び6310がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するように構成される。様々な例において、第1のセンサ6180’、第2のセンサ6280’、及び第3のセンサ6380’はそれぞれ、例えばホール効果センサを備える。このような構成では、センサ6180’、6280’及び6380’は、クラッチ6110、6210及び6310がそれぞれそれらの係合位置にあるか否かを検出するだけでなく、センサ6180’、6280’及び6380’はまた、クラッチ6110、6210及び6310がそれらの係合位置又は係合解除位置に対してどれだけ近いかを検出することができる。
【0097】
図38は、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ2000’及びエンドエフェクタ7000’’を描写する。エンドエフェクタ7000’’は、多数の点でエンドエフェクタ7000に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ7000と同様に、シャフトアセンブリ7000’’は、ジョーアセンブリ7100と、ジョーアセンブリ7100をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、を備える。ジョーアセンブリ駆動部は、駆動リンク7140、駆動ナット7150’’、及び駆動ねじ6130’’を備える。駆動ナット7150’’は、内部に位置付けられたセンサ7190’’を備え、これは、駆動ねじ6130’’内に位置付けられた磁気素子6190’’の位置を検出するように構成される。磁気素子6190’’は、駆動ねじ6130’’内に画定された細長い開口部6134’’内に位置付けられ、永久磁石を備えることができ、並びに/又は鉄、ニッケル、及び/若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ7190’’は、例えば、制御システム1800と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ7190’’は、例えば、制御システム1800と信号通信するホール効果センサを備える。特定の例では、センサ7190’’は、例えば光学センサを備え、検出可能要素6190’’は、例えば、反射素子などの光学的検出可能要素を備える。いずれの場合も、センサ7190’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び/又はシャフトフレーム通路2532’を通って延在する有線接続を介して、制御システム1800と無線通信するように構成される。
【0098】
上記に加えて、センサ7190’’は、磁気素子6190’’がセンサ7190’’に隣接しているときを検出するように構成されており、制御システム1800は、このデータを使用して、ジョーアセンブリ7100がそのクランプストロークの端部に達したと判定することができる。そのような時点で、制御システム1800はモータアセンブリ1600を停止することができる。センサ7190’’及び制御システム1800はまた、ジョーアセンブリ7100を閉鎖するために依然として必要とされる駆動ねじ6130’’の閉鎖ストローク量を計算するために、駆動ねじ6130’’が現在位置付けられている場所と、駆動ねじ6130’’をその閉鎖ストロークの端部に位置付けるべき場所との間の距離を判定するように構成される。更に、そのような情報は、ジョーアセンブリ7100の現在の構成、すなわち、ジョーアセンブリ7100がその開放構成、その閉鎖構成、又は部分的に閉鎖構成にあるかどうかを評価するために、制御システム1800によって使用することができる。センサシステムは、ジョーアセンブリ7100がその完全開放位置に達したときを判定し、その時点でモータアセンブリ1600を停止することができる。様々な例において、制御システム1800は、モータアセンブリ1600が旋回している間にジョーアセンブリ7100が移動していることを確認することによって、このセンサシステムを使用して第1のクラッチアセンブリ6100がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム1800は、モータアセンブリ1600が旋回している間にジョーアセンブリ7100が移動していないことを確認することによって、このセンサシステムを使用して第1のクラッチアセンブリ6100がその非作動状態にあることを確認することができる。
【0099】
図39は、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ2000’’’及びエンドエフェクタ7000’’’を描写する。シャフトアセンブリ2000’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ2000及び2000’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ7000’’’は、多数の点でエンドエフェクタ7000及び7000’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。エンドエフェクタ7000と同様に、エンドエフェクタ7000’’’は、ジョーアセンブリ7100と、ジョーアセンブリ7100をその開放構成と閉鎖構成との間で移動させるように構成されたジョーアセンブリ駆動部と、加えて、シャフトアセンブリ2000’の遠位取り付け部分2400に対してエンドエフェクタ7000’’’を回転させるエンドエフェクタ回転駆動部と、を備える。エンドエフェクタ回転駆動部は、第2のクラッチアセンブリ6200によってエンドエフェクタ7000’’’のシャフトフレーム2530’’’に対して回転される外側ハウジング6230’’’を備える。シャフトフレーム2530’’’は、内部に位置付けられたセンサ6290’’’を備え、これは、外側ハウジング6230’’’内及び/又は外側ハウジング6230’’’上に位置付けられた磁気素子6190’’’の位置を検出するように構成されている。磁気素子6190’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに/又は鉄、ニッケル、及び/若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサ6290’’’は、例えば、制御システム1800と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサ6290’’’は、例えば、制御システム1800と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサ6290’’’は、無線信号送信機及び受信機を介して、及び/又はシャフトフレーム通路2532’を通って延在する有線接続を介して、制御システム1800と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム1800は、センサ6290’’’を使用して、磁気素子6190’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第2のクラッチアセンブリ6200がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム1800は、センサ6290’’’を使用して、磁気素子6190’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第2のクラッチアセンブリ6200がその非作動状態にあることを確認することができる。制御システム1800はまた、センサ6290’’’を使用して、第2のクラッチ6210がセンサ6290’’’に隣接して位置付けられていることを確認することによって、第2のクラッチアセンブリ6200がその非作動状態にあることを確認することができる。
【0100】
図40は、少なくとも1つの代替的な実施形態によるシャフトアセンブリ2000’’’’を描写する。シャフトアセンブリ2000’’’’は、多数の点でシャフトアセンブリ2000、2000’及び2000’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ2000と同様に、シャフトアセンブリ2000’’’’は、とりわけ、細長いシャフト2200と、関節運動ジョイント2300と、例えばエンドエフェクタ7000’などのエンドエフェクタを受容するように構成された遠位取り付け部分2400と、を備える。シャフトアセンブリ2000と同様に、シャフトアセンブリ2000’’’’は、関節運動駆動部、すなわち、関節運動ジョイント2300を中心に遠位取り付け部分2400及びエンドエフェクタ7000’を回転させるように構成された関節運動駆動部6330’’’’を備える。上記と同様に、シャフトフレーム2530’’’’は、内部に位置付けられたセンサを備え、これは、関節運動駆動部6330’’’’内及び/又は関節運動駆動部6330’’’’上に位置付けられた磁気素子6390’’’’の位置及び/又は回転を検出するように構成される。磁気素子6390’’’’は、永久磁石を備えることができ、並びに/又は鉄、ニッケル、及び/若しくは任意の好適な金属から構成されてもよい。様々な例において、センサは、例えば、制御システム1800と信号通信する近接センサを備える。特定の例では、センサは、例えば、制御システム1800と信号通信するホール効果センサを備える。いずれの場合も、センサは、無線信号送信機及び受信機を介して、及び/又はシャフトフレーム通路2532’を通って延在する有線接続を介して、制御システム1800と無線通信するように構成される。様々な例において、制御システム1800は、センサを使用して、磁気素子6390’’’が回転しているかどうかを確認することができ、したがって、第3のクラッチアセンブリ6300がその作動状態にあることを確認することができる。同様に、制御システム1800は、センサを使用して、磁気素子6390’’’’が回転していないかどうかを確認することができ、したがって、第3のクラッチアセンブリ6300がその非作動状態にあることを確認することができる。特定の例では、制御システム1800は、センサを使用して、第3のクラッチ6310がセンサに隣接して位置付けられていることを確認することによって、第3のクラッチアセンブリ6300がその非作動状態にあることを確認することができる。
【0101】
図40を再び参照すると、シャフトアセンブリ2000’’’’は、エンドエフェクタ7000’を例えばシャフトアセンブリ2000’’’’に解放可能にロックするように構成されたエンドエフェクタロック6400’を備える。エンドエフェクタロック6400’は、多数の点でエンドエフェクタロック6400に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、議論されない。しかしながら、特に、ロック6400’の近位端6420’は、第3のクラッチ6310の環状スロット6312と係合し、第3のクラッチ6310をその係合解除位置に解放可能に保持するように構成された歯6422’を備える。これにより、第3の電磁アセンブリ6340の作動は、第3のクラッチ6310をエンドエフェクタロック6400’から係合解除することができる。更に、そのような例では、第3のクラッチ6310の係合位置への近位移動は、エンドエフェクタロック6400’をロック位置へと回転させ、ロックノッチ7410と係合させて、エンドエフェクタ7000’をシャフトアセンブリ2000’’’’にロックする。それに対応して、第3のクラッチ6310のその係合解除位置への遠位移動は、エンドエフェクタ7000’をロック解除し、エンドエフェクタ7000’がシャフトアセンブリ2000’’’’から分解されることを可能にする。
【0102】
上記に加えて、ハンドル及びそれに取り付けられたシャフトアセンブリを含む器具システムは、クラッチアセンブリ6100、6200及び6300の状態を評価するための診断チェックを実行するように構成され得る。少なくとも1つの例では、制御システム1800は、電磁アクチュエータ6140、6240及び/又は6340を任意の好適な順序で順次作動させて、クラッチ6110、6210及び/若しくは6310の位置をそれぞれ検証し、かつ/又はクラッチが電磁アクチュエータに応答し、したがって、スタックしていないことを検証する。制御システム1800は、本明細書に開示されるセンサのいずれかを含むセンサを使用して、電磁アクチュエータ6140、6240及び/又は6340によって生成された電磁場に応答してクラッチ6110、6120及び6130の移動を検証することができる。加えて、診断チェックはまた、駆動システムの運動を検証することも含み得る。少なくとも1つの例では、制御システム1800は、任意の好適な順序で電磁アクチュエータ6140、6240及び/又は6340を順次作動させて、ジョー駆動装置がジョーアセンブリ7100を開閉すること、回転駆動部がエンドエフェクタ7000を回転させること、及び/又は関節運動駆動部がエンドエフェクタ7000を関節運動させることを検証する。制御システム1800は、ジョーアセンブリ7100及びエンドエフェクタ7000の運動を検証するためのセンサを使用することができる。
【0103】
制御システム1800は、例えば、シャフトアセンブリがハンドルに取り付けられたとき、及び/又はハンドルが電源オンされているときなど、任意の好適な時間で診断試験を実行することができる。制御システム1800が、器具システムが診断試験を合格したと判定した場合、制御システム1800は、器具システムの通常の動作を可能にし得る。少なくとも1つの例では、ハンドルは、例えば、診断チェックが合格したことを示す、緑色LEDなどのインジケータを備え得る。制御システム1800が、器具システムが診断試験に不合格になったと判定した場合、制御システム1800は、器具システムの動作を防止及び/又は修正することができる。少なくとも1つの例では、制御システム1800は、例えば、エンドエフェクタ7000を真っ直ぐにする、及び/又はジョーアセンブリ7100を開閉するなど、器具システムの機能を、患者から器具システムを取り除くのに必要な機能のみに制限することができる。少なくとも1つの点において、制御システム1800は、リンプモードに入る。制御システム1800のリンプモードは、例えば、モータ1610の現在の回転速度を、約75%〜約25%の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ1610の現在の回転速度を50%低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ1610の現在の回転速度を75%低減させ得る。リンプモードは、例えば、モータ1610の現在トルクを約75%〜約25%の範囲から選択される任意の割合だけ低減させ得る。一実施例では、リンプモードは、モータ1610の現在のトルクを50%低減させ得る。ハンドルは、例えば赤色LEDなどのインジケータを備えることができ、これは、器具システムが診断チェックに不合格になったこと、及び/又は器具システムがリンプモードに入ったことを示す。上記したように、例えば、可聴警告及び/又は触覚若しくは振動警告など、器具システムが適切に動作していないことを臨床医に警告するために、任意の好適なフィードバックを使用することができる。
【0104】
図41〜図43は、少なくとも1つの代替的な実施形態によるクラッチシステム6000’を描写する。クラッチシステム6000’は、多数の点でクラッチシステム6000に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム6000と同様に、クラッチシステム6000’は、回転可能な駆動入力部6030’を回転可能な駆動出力部6130’と選択的に連結するように作動可能であるクラッチアセンブリ6100’を備える。クラッチアセンブリ6100’は、クラッチプレート6110’及び駆動リング6120’を備える。クラッチプレート6110’は、例えば鉄及び/又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。以下でより詳細に説明するように、クラッチプレート6110’は、駆動出力部6130’内の非作動位置(図42)と作動位置(図43)との間で移動可能である。クラッチプレート6110’は、クラッチプレート6110’が非作動位置又は作動位置にあるかどうかにかかわらず、クラッチプレート6110’が駆動出力部6130’と共に回転するように、駆動出力部6130’に画定された開口部内に摺動可能に位置付けられる。
【0105】
クラッチプレート6110’が非作動位置にあるとき、図42に示されるように、駆動入力部6030’の回転は駆動出力部6130’に伝達されない。より具体的には、駆動入力部6030’が回転されると、そのような例では、駆動入力部6030’は、駆動リング6120’を越えて摺動し、駆動リング6120’に対して回転し、結果として、駆動リング6120’はクラッチプレート6110’及び駆動出力部6130’を駆動しない。クラッチプレート6110’が作動位置にあるとき、図43に示されるように、クラッチプレート6110’は駆動リング6120’を駆動入力部6030’に対して弾性的に圧縮する。駆動リング6120’は、例えばゴムなどの任意の好適な圧縮性材料で構成される。いずれの場合も、そのような例では、駆動入力部6030’の回転は、駆動リング6120’及びクラッチプレート6110’を介して駆動出力部6130’に伝達される。クラッチシステム6000’は、クラッチプレート6110’をそれらの作動位置に移動させるように構成されたクラッチアクチュエータ6140’を備える。クラッチアクチュエータ6140’は、例えば鉄及び/又はニッケルなどの磁性材料から構成されており、永久磁石を備えることができる。クラッチアクチュエータ6140’は、駆動入力部6030’を通って延在する長手方向シャフトフレーム6050’内に摺動可能に位置付けられ、クラッチシャフト6060’によって非作動位置(図42)と作動位置(図43)との間で移動することができる。少なくとも1つの例では、可撓性駆動シャフト6060’は、例えば、ケーブルを備える。クラッチアクチュエータ6140’がその作動位置にあるとき、図43に示されるように、クラッチアクチュエータ6140’はクラッチプレート6110’を内向きに引いて、上述のように駆動リング6120’を圧縮する。クラッチアクチュエータ6140’がその非作動位置に移動されると、図42に示されるように、駆動リング6120’は弾性的に拡張し、クラッチプレート6110’を駆動入力部6030’から離れるように押す。様々な代替的な実施形態では、クラッチアクチュエータ6140’は電磁石を備えてもよい。このような構成では、クラッチアクチュエータ6140’は、例えば、クラッチシャフト6060’内に画定された長手方向開口部を通って延在する電気回路によって作動され得る。様々な例において、クラッチシステム6000’は、例えば、長手方向開口部を通って延在する、電気ワイヤ6040’を更に備える。
【0106】
図44は、ジョーアセンブリ7100aと、ジョーアセンブリ駆動部と、少なくとも1つの別の実施形態によるクラッチシステム6000aと、を含むエンドエフェクタ7000aを描写する。ジョーアセンブリ7100aは、枢動部7130aを中心に選択的に回転可能である第1のジョー7110a及び第2のジョー7120aを備える。ジョーアセンブリ駆動部は、枢動部7150aを中心にアクチュエータロッド7160aに枢動可能に連結された並進可能なアクチュエータロッド7160a及び駆動リンク7140aを備える。駆動リンク7140aはまた、ジョー7110a及び7120aに枢動可能に連結され、それによりジョー7110a及び7120aは、アクチュエータロッド7160aが近位に引かれると回転して閉鎖され、アクチュエータロッド7160aが遠位に押されると回転して開放される。クラッチシステム6000aは、多数の点でクラッチシステム6000及び6000’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。クラッチシステム6000aは、以下でより詳細に説明するように、駆動入力部6030aの回転を選択的に伝達してジョーアセンブリ7100aを長手方向軸を中心に回転させ、ジョーアセンブリ7100aを関節運動ジョイント7300aを中心に関節運動させるように構成された第1のクラッチアセンブリ6100a及び第2のクラッチアセンブリ6200aを備える。
【0107】
第1のクラッチアセンブリ6100aは、クラッチプレート6110a及び駆動リング6120aを備え、クラッチプレート6110’及び上述の駆動リング6120’と同様の方法で動作する。クラッチプレート6110aが電磁アクチュエータ6140aによって作動されると、駆動入力部6030aの回転は外側シャフトハウジング7200aに伝達される。より具体的には、外側シャフトハウジング7200aは、近位外側ハウジング7210aと、近位外側ハウジング7210aによって回転可能に支持され、クラッチプレート6110aがそれらの作動位置にあるとき、駆動入力部6030aによって近位外側ハウジング7210aに対して回転される遠位外側ハウジング7220aと、を備える。遠位外側ハウジング7220aの回転は、ジョーアセンブリ7100aの枢動部7130aが遠位外側ハウジング7220aに装着されているという事実により、ジョーアセンブリ7100aを長手方向軸を中心に回転させる。結果として、外側シャフトハウジング7200aは、外側シャフトハウジング7200aが駆動入力部6030aによって第1の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ7100aを第1の方向に回転させる。同様に、外側シャフトハウジング7200aは、外側シャフトハウジング7200aが駆動入力部6030aによって第2の方向に回転されるときに、ジョーアセンブリ7100aを第2の方向に回転させる。電磁アクチュエータ6140aが通電解除されると、駆動リング6120aが拡張し、クラッチプレート6110aがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ回転駆動部を駆動入力部6030aから分離する。
【0108】
第2のクラッチアセンブリ6200aは、クラッチプレート6210a及び駆動リング6220aを備え、クラッチプレート6110’及び上述の駆動リング6120’と同様の方法で動作する。クラッチプレート6210aが電磁アクチュエータ6240aによって作動されると、駆動入力部6030aの回転は、関節運動駆動部6230aに伝達される。関節運動駆動部6230aは、エンドエフェクタ取り付け部分7400aの外側シャフトハウジング7410a内に回転可能に支持され、外側シャフトハウジング7410aを通って延在するシャフトフレーム6050aによって回転可能に支持される。関節運動駆動部6230aは、その上に画定された歯車面を備え、この歯車面は、外側シャフトハウジング7200aの近位外側ハウジング7210a上に画定された固定歯車面7230aと動作可能に噛み合う。結果として、関節運動駆動部6230aは、関節運動駆動部6230aが駆動入力部6030aによって第1の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング7200a及びジョーアセンブリ7100aを第1の方向に関節運動させる。同様に、関節運動駆動部6230aは、関節運動駆動部6230aが駆動入力部6030aによって第2の方向に回転されるときに、外側シャフトハウジング7200a及びジョーアセンブリ7100aを第2の方向に関節運動させる。電磁アクチュエータ6240aが通電解除されると、駆動リング6220aが拡張し、クラッチプレート6210aがそれらの非作動位置に移動され、それによって、エンドエフェクタ関節運動駆動部を駆動入力部6030aから分離する。
【0109】
上記に加えて、シャフトアセンブリ4000が、図45〜49に示されている。シャフトアセンブリ4000は、多数の点でシャフトアセンブリ2000、2000’、2000’’’、及び2000’’’’に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。シャフトアセンブリ4000は、近位部分4100と、細長いシャフト4200と、遠位取り付け部分2400と、遠位取り付け部分2040を細長いシャフト4200に回転可能に接続する関節運動ジョイント2300と、を備える。近位部分4100は、近位部分2100と同様に、ハンドル1000の駆動モジュール1100に動作可能に取り付け可能である。近位部分4100は、シャフトアセンブリ4000をハンドル1000の取り付けインターフェース1130に装着するように構成された取り付けインターフェース4130を含むハウジング4110を備える。シャフトアセンブリ4000は、シャフトアセンブリ4000がハンドル1000に取り付けられたときにハンドルフレーム1500のシャフト1510に連結されるように構成されたシャフト4510を含むフレーム4500を更に備える。シャフトアセンブリ4000はまた、シャフトアセンブリ4000がハンドル1000に取り付けられたときにハンドル駆動システム1700の駆動シャフト1710に動作可能に連結されるように構成された回転可能な駆動シャフト4710を含む駆動システム4700を備える。遠位取り付け部分2400は、例えばエンドエフェクタ8000などのエンドエフェクタを受容するように構成されている。エンドエフェクタ8000は、多数の点でエンドエフェクタ7000に類似している。これらの大部分は、本明細書において簡潔にするため、繰り返されない。これにより、エンドエフェクタ8000は、とりわけ組織を把持するように構成されたジョーアセンブリ8100を備える。
【0110】
上述したように、主に図47〜図49を参照すると、シャフトアセンブリ4000のフレーム4500は、フレームシャフト4510を備える。フレームシャフト4510は、内部に画定されたノッチ又は切り欠き部4530を備える。以下でより詳細に論じられるように、切り欠き部4530は、ジョー閉鎖作動システム4600のためのクリアランスを提供するように構成されている。フレーム4500は、遠位部分4550と、遠位部分4550をフレームシャフト4510に接続するブリッジ4540と、を更に備える。フレーム4500は、細長いシャフト4200を通って遠位取り付け部分2400まで延在する長手方向部分4560を更に備える。上記と同様に、フレームシャフト4510は、その上及び/又は内部に画定された1つ又は2つ以上の電気トレースを備える。電気トレースは、長手方向部分4560、遠位部分4550、ブリッジ4540、及び/又はフレームシャフト4510の任意の好適な部分を通って電気接点2520まで延在する。主に図48を参照すると、遠位部分4550及び長手方向部分4560は、内部に画定された長手方向開口部を備え、これは、以下でより詳細に説明するように、ジョー閉鎖作動システム4600のロッド4660を受容するように構成される。
【0111】
これも上述したように、主に図48及び49を参照すると、シャフトアセンブリ4000の駆動システム4700は、駆動シャフト4710を備える。駆動シャフト4710は、フレームシャフト4510によって近位シャフトハウジング4110内に回転可能に支持され、フレームシャフト4510を通って延在する長手方向軸を中心に回転可能である。駆動システム4700は、伝達シャフト4750及び出力シャフト4780を更に備える。伝達シャフト4750はまた、近位シャフトハウジング4110内で回転可能に支持され、フレームシャフト4510に平行に、又は少なくとも実質的に平行に延在する長手方向軸及びそれを通って画定される長手方向軸を中心に回転可能である。伝達シャフト4750は、それに固定的に装着された近位平歯車4740を備え、それにより、近位平歯車4740は伝達シャフト4750と共に回転する。近位平歯車4740は、駆動シャフト4710の回転が伝達シャフト4750に伝達されるように、駆動シャフト4710の外周の周りに画定された環状歯車面4730と動作可能に噛み合っている。伝達シャフト4750は、それに固定的に装着された遠位平歯車4760を更に備え、それにより、遠位平歯車4760は伝達シャフト4750と共に回転する。遠位平歯車4760は、伝達シャフト4750の回転が出力シャフト4780に伝達されるように、出力シャフト4780の外周の周りに画定された環状歯車4770と動作可能に噛み合っている。上記と同様に、出力シャフト4780は、出力シャフト4780が長手方向シャフト軸を中心に回転するように、シャフトフレーム4500の遠位部分4550によって近位シャフトハウジング4110内に回転可能に支持される。特に、出力シャフト4780は、入力シャフト4710に直接連結されない。むしろ、出力シャフト4780は、伝達シャフト4750によって入力シャフト4710に動作可能に連結される。このような構成は、後述する手動作動式ジョー閉鎖作動システム4600のための余地を提供する。
【0112】
上記に加えて、主に図47及び図48を参照すると、ジョー閉鎖作動システム4600は、枢動部4620を中心に近位シャフトハウジング4110に回転可能に連結された作動又ははさみトリガ4610を備える。作動トリガ4610は、細長い部分4612と、近位端4614と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端4614に画定されたグリップリング開口部4616と、を備える。シャフトアセンブリ4000は、近位ハウジング4110から延在する固定グリップ4160を更に備える。固定グリップ4160は、細長い部分4162と、近位端4164と、臨床医によって把捉されるように構成された近位端4164に画定されたグリップリング開口部4166と、を備える。使用中、以下でより詳細に説明するように、作動トリガ4610は、非作動位置と作動位置(図48)との間、すなわち、固定グリップ4160に向かって回転可能であり、エンドエフェクタ8000のジョーアセンブリ8100を閉鎖する。
【0113】
主に図48を参照すると、ジョー閉鎖作動システム4600は、枢動部4650を中心に近位シャフトハウジング4110に回転可能に連結された駆動リンク4640と、加えて、駆動リンク4640に動作可能に連結された作動ロッド4660と、を更に備える。作動ロッド4660は、長手方向フレーム部分4560内に画定された開口部を通って延在し、シャフトフレーム4500の長手方向軸に沿って並進可能である。作動ロッド4660は、ジョーアセンブリ8100に動作可能に連結された遠位端と、駆動リンク4640内に画定された駆動スロット4645内に位置付けられた近位端4665とを備え、それにより、作動ロッド4660は、駆動リンク4640が枢動部4650を中心に回転されるときに、長手方向に並進される。特に、近位端4665は、作動ロッド4660がエンドエフェクタ8000と共に回転することができるように、駆動スロット4645内で回転可能に支持される。
【0114】
上記に加えて、作動トリガ4610は、作動トリガ4610が作動されるとき、すなわち近位シャフトハウジング4110に近接して移動されるとき、駆動リンク4640を近位に係合かつ回転させ、作動ロッド4660を近位に並進させるように構成された駆動アーム4615を更に備える。そのような例では、駆動リンク4640の近位回転は、例えば、駆動リンク4640とフレームシャフト4510との中間に位置付けられたコイルばね4670などの付勢部材を弾性的に圧縮する。作動トリガ4610が解放されると、圧縮コイルばね4670は再び拡張し、駆動リンク4640及び作動ロッド4660を遠位に押して、エンドエフェクタ8000のジョーアセンブリ8100を開放する。更に、駆動リンク4640の遠位回転は、作動トリガ4610がその非作動位置に戻るように駆動及び自動的に回転する。つまり、臨床医は、作動トリガ4610を手動でその非作動位置に戻すことができる。そのような例では、作動トリガ4610はゆっくりと開放することができる。いずれの場合も、シャフトアセンブリ4000は、作動トリガ4610をその作動位置に解放可能に保持するように構成されたロックを更に備え、これにより、臨床医は、ジョーアセンブリ8100が意図せずに開放することなく、自分の手を使用して別のタスクを実行することができる。
【0115】
様々な代替的な実施形態では、上記に加えて、作動ロッド4660は、ジョーアセンブリ8100を閉鎖するために遠位に押され得る。少なくとも1つのこのような例において、作動ロッド4660は、作動トリガ4610に直接装着され、それにより、作動トリガ4610が作動されると、作動トリガ4610が作動ロッド4660を遠位に駆動する。上記と同様に、作動トリガ4610は、作動トリガ4610が閉鎖されたときにばねを圧縮することができ、これにより、作動トリガ4610が解放されると、作動ロッド4660が近位に押される。
【0116】
上記に加えて、シャフトアセンブリ4000は、3つの機能(エンドエフェクタのジョーアセンブリを開閉すること、エンドエフェクタを長手方向軸を中心に回転させること、及びエンドエフェクタを関節運動軸を中心に関節運動させること)を有する。シャフトアセンブリ4000のエンドエフェクタの回転及び関節運動機能は、ジョー作動機能がジョー閉鎖作動システム4600によって手動で駆動される間、駆動モジュール1100のモータアセンブリ1600及び制御システム1800によって駆動される。ジョー閉鎖作動システム4600は、モータ駆動システムであってもよいが、その代わりに、ジョー閉鎖作動システム4600は、臨床医がエンドエフェクタ内でクランプされている組織に対してより良好な感触を有することができるように、手動駆動システムに維持されている。エンドエフェクタの回転及び作動システムを電動化することは、エンドエフェクタの位置を制御するための特定の利点を提供するが、ジョー閉鎖作動システム4600を電動化することは、臨床医に組織に加えられている力の触覚的感覚を喪失させ、力が不十分か過剰であるかどうかを評価することができない場合がある。したがって、エンドエフェクタの回転及び関節運動システムがモータ駆動されたとしても、ジョー閉鎖作動システム4600は、手動で駆動される。
【0117】
図50は、少なくとも1つの実施形態による、図1に示される外科用システムの制御システム1800の論理図である。制御システム1800は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ1820及びメモリ1830を備えるマイクロコントローラ1840を含む。例えば、センサ1880、1890、6180’、6280’、6380’、7190’’及び/又は6290’’’などの1つ又は2つ以上のセンサは、プロセッサ1820にリアルタイムフィードバックを提供する。制御システム1800は、電気モータ1610を制御するように構成されたモータドライバ1850と、例えば、クラッチ6110、6120及び6130などの外科用器具内の1つ若しくは2つ以上の長手方向可動構成要素、及び/又はジョーアセンブリ駆動部の長手方向可動駆動ナット7150の位置を判定するように構成された追跡システム1860と、を更に備える。追跡システム1860はまた、例えば、駆動シャフト2530、外側シャフト6230及び/又は関節運動駆動部6330など、外科用器具内の1つ又は2つ以上の回転構成要素の位置を判定するように構成されている。追跡システム1860は、とりわけ、クラッチ6110、6120及び6130及び駆動ナット7150の位置、並びにジョー7110及び7120の配向を判定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ1820に、位置情報を提供する。モータドライバ1850は、Allegro Microsystems,Incから入手可能なA3941であってもよい。しかしながら、追跡システム1860で使用するために、他のモータドライバが容易に代用され得る。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2017/0296213号、発明の名称「SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT」に記載されている。
【0118】
マイクロコントローラ1840は、例えば、Texas Instruments製のARM Cortexの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。少なくとも1つの例では、マイクロコントローラ1840は、例えば、その詳細が製品データシートから入手可能である、最大40MHzの256KBのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を40MHz超に改善するためのプリフェッチバッファ、32KBのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ(single-cycle serial random access memory、SRAM)、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ(read-only memory、ROM)、2KBの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(electrically erasable programmable read-only memory、EEPROM)、1つ又は2つ以上のパルス幅変調モジュール、及び/又は周波数変調(FM)モジュール、1つ又は2つ以上の直交エンコーダ入力(quadrature encoder input、QEI)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ又は2つ以上の12ビットアナログ−デジタル変換器(Analog-to-Digital Converter、ADC)を含む、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex−M4Fプロセッサコアであってもよい。
【0119】
様々な例において、マイクロコントローラ1840は、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを備える。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。
【0120】
マイクロコントローラ1840は、例えば、ジョー閉鎖アセンブリの駆動ナット7150の速度及び/又は位置を正確に制御するなど、様々な機能を実行するようにプログラムされる。マイクロコントローラ1840はまた、エンドエフェクタ7000の回転速度及び位置、並びにエンドエフェクタ7000の関節運動速度及び位置を正確に制御するようにプログラムされる。様々な例において、マイクロコントローラ1840は、マイクロコントローラ1840のソフトウェアにおける応答を計算する。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
【0121】
モータ1610は、モータドライバ1850によって制御される。様々な形態では、モータ1610は、例えば、およそ25,000RPMの最大回転速度を有するブラシ付きDC駆動モータである。他の構成では、モータ1610は、ブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータドライバ1850は、例えば、電界効果トランジスタ(field-effect transistor、FET)を含むHブリッジドライバを備えてもよい。モータドライバ1850は、Allegro Microsystems,Incから入手可能なA3941であってもよい。A3941ドライバ1850は、ブラシ付きDCモータなどの誘導負荷に合わせて特別に設計された外部の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(metal oxide semiconductor field effect transistor、MOSFET)と共に使用するフルブリッジコントローラである。様々な例において、ドライバ1850は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、全(>10V)ゲート駆動を7Vまでの電池電圧に提供し、A3941が5.5Vまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ブートストラップコンデンサは、NチャネルのMOSFETに必要な上記の電池供給電圧を提供するために用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、DC(100%デューティサイクル)動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのFETによっても、ローサイドのFETによっても可能である。電力FETは、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーMOSFETを保護するように構成され得る。他のモータドライバは、容易に代用され得る。
【0122】
追跡システム1860は、例えば、センサ1880、1890、6180’、6280’、6380’、7190’’、及び/又は6290’’’などの1つ又は2つ以上の位置センサを含む、制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサは、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。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、外科用システムの任意の可動部材を指すために使用される。様々な例において、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置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含む磁気感知システム、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含む磁気感知システム、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含む光学検出システム、又は固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を含む光学検出システム、あるいはこれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0123】
位置センサ1880、1890、6180’、6280’、6380’、7190’’、及び/又は6290’’’は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するかどうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。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。
【0124】
様々な例において、追跡システム1860の位置センサのうちの1つ又は2つ以上は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。このような位置センサは、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く、絶対位置決めシステムを提供するためにコントローラ1840とインターフェース接続することができる。特定の例では、位置センサは、低電圧及び低電力構成要素を備え、磁石に隣接して位置する位置センサの領域に4つのホール効果素子を含む。更に、高解像度ADC及びスマート電力管理コントローラ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(Coordinate Rotation Digital Computer)の略)プロセッサが提供されている。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、SPIインターフェース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1840に伝送される。位置センサは、例えば、12ビット又は14ビットの解像度を提供することができる。位置センサは、例えば、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。
【0125】
追跡システム1860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。電源が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のパルス幅変調(PWM)及び/又は周波数変調(FM)が挙げられる。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)が提供されてもよい。様々な例において、他のセンサ(複数可)としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第9,345,481号、発明の名称「STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM」、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」、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第15/628,175号、発明の名称「TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT」に記載されているものなどのセンサ構成を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステム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。
【0126】
絶対位置決めシステムは、モータ1610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の絶対位置を提供する。
【0127】
歪みゲージ又は微小歪みゲージを備えるセンサ1880は、例えば、クランプ動作中にジョー7110及び7120が受ける歪みなど、エンドエフェクタの1つ又は2つ以上のパラメータを測定するように構成されている。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ1820に提供される。センサ1880に加えて、又はセンサ1880の代わりに、例えば、負荷センサを備えるセンサ1890は、閉鎖駆動システムによってジョー7110及び7120に加えられる閉鎖力を測定することができる。様々な例において、モータ1610による電流引き込みを測定するために、電流センサ1870を用いることができる。ジョーアセンブリ7100をクランプするために要する力は、例えば、電気モータ1610によって引き出される電流に対応することができる。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ1820に提供される。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ1820に提供され得る。
【0128】
センサによって測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び/又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、追跡されている可動部材の位置及び/又は速度を特性決定するために、コントローラ1840によって使用され得る。少なくとも1つの例では、メモリ1830は、評価においてコントローラ1840によって用いることができる技術、等式及び/又はルックアップテーブルを記憶することができる。様々な例において、コントローラ1840は、外科用器具を動作させるべき方法の選択を、外科用器具のユーザに提供することができる。この目的のため、ディスプレイ1440は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。更に、ディスプレイ1440上に表示される情報は、1つ若しくは2つ以上の内視鏡の撮像モジュール、及び/又は外科手術中に使用される1つ若しくは2つ以上の追加の外科用器具の撮像モジュールを介して取得された画像と重ね合わせることができる。
【0129】
上述のように、ハンドル1000並びに/又はシャフトアセンブリ2000、3000、4000及び/若しくは5000の駆動モジュール1100は、例えば、それに取り付け可能な制御システムを備える。制御システムの各々は、1つ若しくは2つ以上のプロセッサ及び/又はメモリデバイスを有する回路基板を備えることができる。とりわけ、制御システムは、例えば、センサデータを記憶するように構成される。これらはまた、シャフトアセンブリをハンドル1000に識別するデータを記憶するように構成されている。更に、これらはまた、シャフトアセンブリが以前に使用されているか否か、及び/又はシャフトアセンブリが何回使用されたかを含むデータを記憶するように構成されている。この情報は、例えば、シャフトアセンブリが使用に好適であるか否か、及び/又は所定の回数未満で使用されたかどうかを評価するために、ハンドル1000によって得ることができる。
【0130】
シャフトアセンブリ9000を図51〜図69に例示する。シャフトアセンブリ9000は、多くの点でシャフトアセンブリ2000、3000、4000、及び5000に類似しており、その大部分は、簡潔にするために、本明細書において述べない。図51に例示されるように、シャフトアセンブリ9000は、近位部分9100と、近位部分9100から延在する細長いシャフト9200と、遠位取り付け部分9400と、関節運動ジョイント9300と、を備える。近位部分9100は、例えばハンドル1000などのハンドルに取り付けられるように構成された、インターフェース9130を備える。関節運動ジョイント9300は、遠位取り付け部分9400を細長いシャフト9200に回転可能に接続する。シャフトアセンブリ9000は、遠位取り付け部分9400に取り付けられたエンドエフェクタアセンブリ9500を更に備える。エンドエフェクタアセンブリ9500は、患者の組織をクランプ及び/又は操作するために開閉するように構成された第1のジョー9510及び第2のジョー9520を備える。下でより詳細に説明するように、使用中に、エンドエフェクタアセンブリ9500は、関節運動ジョイント9300を中心に関節運動させて、及び/又は遠位取り付け部分9400に対して長手方向軸LAを中心に回転させて、様々なエンドエフェクタ機能を行うために、患者内でジョー9510及び9520をより良好に位置させることができる。
【0131】
図52を参照すると、シャフトアセンブリ9000は、近位シャフト部分9100のフレーム9110上に支持される駆動アセンブリ9700を備える。駆動アセンブリ9700は、2つの構成−シフト構成及び駆動構成−で動作させることができる。更に、下でより詳細に論じるように、駆動アセンブリ9700は、1つの回転入力を経由して3つのエンドエフェクタ機能を提供するように構成される。駆動アセンブリ9700は、(図51に例示される)駆動モータ9120から駆動アセンブリ9700の主歯車9720に回転運動を伝達するように構成された、第1の回転可能な駆動シャフト、又は入力回転可能な駆動シャフト9710を備える。図54及び図55を参照すると、入力駆動シャフト9710は、第1の回転軸RAを中心に回転可能であり、かつフレーム9110によって回転可能に支持される。主歯車9720は、主歯車9720が入力駆動シャフト9710と共に回転するように、入力駆動シャフト9710に装着される。駆動アセンブリ9700は、第2の回転可能な駆動シャフト、又は出力回転可能な駆動シャフト9740を更に備える。出力駆動シャフト9740は、第2の回転軸RAを中心に回転可能であり、かつフレーム9110によって回転可能に支持される。下でより詳細に説明するように、駆動アセンブリ9700はまた、主歯車9720と選択的に係合可能である、第1の回転可能な歯車9730及び第2の回転可能な歯車9830も備える。
【0132】
図52を参照すると、シャフトアセンブリ9000は、駆動アセンブリ9700をシフトするように構成されたシフトアセンブリ9800を更に備える。シフトアセンブリ9800は、シフター歯車9820を並進させて駆動アセンブリ9700をそのシフト構成又はその駆動構成に配置する、ソレノイド9810を備える。図58及び図59を参照すると、シフター歯車9820は、シフター歯車9820がそのシフト構成(図58)にあるときに、更にはその駆動構成(図59)にあるときに、駆動アセンブリ9700の主歯車9720と動作可能に噛合される。しかしながら、シフター歯車9820は、駆動アセンブリ9700がそのシフト構成(図58)にあるか、その駆動構成(図59)にあるかどうかに応じて、第1の回転可能な歯車9730又は第2の回転可能な歯車9830のいずれかを回転可能に駆動する。最後に、第1の回転可能な歯車9730及び第2の回転可能な歯車9830はどちらも、出力駆動シャフト9740を駆動するが、方式が異なる。より具体的には、出力駆動シャフト9740は、駆動アセンブリ9700がその駆動構成にあるときに、シフター歯車9820によって第1の回転可能な歯車9730を介して回転させられ、一方で、出力駆動シャフト9740は、駆動アセンブリ9700がそのシフト構成にあるときに、シフター歯車9820によって第2の回転可能な歯車9830を介して並進させられる。
【0133】
主に図58及び図59を参照すると、フレーム9110は、シフター歯車9820の移動を案内及び/又は拘束するように構成された、その中に画定されたスロット9115を備える。スロット9115は、シフター歯車9820をその第1の位置に停止させるように構成された第1の端部と、シフター歯車9820をその第2の位置に停止させるように構成された第2の端部と、を備える。より具体的には、シフター歯車9820は、スロット9115を通って延在するシフターシャフト9825に回転可能に装着され、シフターシャフトは、ソレノイド9810を作動させたときに、スロット9115内を摺動し、シフター歯車9820をその第1の位置と第2の位置との間で移動させる。スロット9115は、シフター歯車9820のための円弧状経路を画定する、スロット9115の第1の端部と第2の端部との間に延在する円弧状側壁を備える。円弧状経路は、入力シャフト9710を通って延在する軸RAを中心とする。しかしながら、スロット9115は、任意の好適な構成を備え、シフター歯車9820のための任意の好適な経路を画定することができる。少なくとも1つの例では、スロット9115は、直線状であり、シフター歯車9820のための直線状経路を画定する。
【0134】
図55及び図56を参照すると、シフトアセンブリ9800は、伝達シャフト9840が第2の回転可能な歯車9830と共に回転するように、第2の回転可能な歯車9830に装着された螺刻伝達シャフト9840を更に備える。入力シャフト9710に類似して、伝達シャフト9840は、フレーム9110によって回転可能に支持される。シフトアセンブリ9800は、近位部分9100内で回転可能に支持された横方向シャフト9890を更に備え、横方向シャフトは、伝達シャフト9840の回転が横方向シャフト9890に伝達されるように、伝達シャフト9840と動作可能に噛合されたピニオン歯車9850を備える。横方向シャフト9890は、その上に画定されたラック歯車9860を更に備え、ラック歯車は、出力駆動シャフト9740に画定されたラック9880と噛合係合される。横方向シャフト9890は、第3の回転軸RAを中心に回転可能である。図56に例示されるように、第1の回転軸RA及び第2の回転軸RAは、互いに平行であるか、又は少なくとも実質的に平行であり、第3の回転軸RAは、第1の回転軸RA及び第2の回転軸RAに対して垂直であるか、又は少なくとも実質的に垂直である。
【0135】
上で概説したように、図56を参照すると、シフター歯車9820は、駆動アセンブリ9700がそのシフト構成にあるときに、回転可能な歯車9830と噛合される。モータ9120が入力シャフト9710に動力を供給して主歯車9720を回転させると、シフター歯車9820も回転する。シフター歯車9820が回転可能な歯車9830と係合している間に回転すると、伝達シャフト9840が、回転可能な歯車9830と同じ方向に回転し、横方向シャフト9890が、軸RAを中心に回転する。主歯車9720が第1の方向に回転すると、図61に例示されるように、この構成では、ラック歯車9860が、ラック9880を介して駆動シャフト9740を遠位に駆動する。主歯車9720が第2の、又は反対方向に回転すると、図60に例示されるように、ラック歯車9860が、駆動シャフト9740を近位に駆動する。下でより詳細に論じるように、駆動シャフト9740は、駆動シャフト9740を第1の、又は近位の駆動構成、第2の、又は中間の駆動構成、及び第3の、又は遠位の駆動構成に配置するために、近位及び遠位にシフト可能である。
【0136】
上記に更に加えて、シャフトアセンブリ9000及び/又はハンドル1000は、例えば、駆動モータ9120及びソレノイド9810を動作させるように構成された制御システムを備える。シャフトアセンブリ9000の制御システムは、多くの点で制御システム1800及び/又は2800と類似しており、その大部分は、簡潔にするために、本明細書において述べない。制御システムは、臨床医からの入力を受信し、それらの入力に応じて、シャフトアセンブリ9000を、第1の、若しくは関節運動動作モード、第2の、若しくは回転動作モード、又は第3の、若しくはジョー駆動動作モードにシフトするように構成される。シャフトアセンブリ9000の第1、第2、及び第3の動作モードは、出力シャフト9740の第1、第2、及び第3の位置に対応する。シャフトアセンブリ9000が動作モード間で切り替えるように指示されると、ソレノイド9810は、シフター歯車9820をその第2の位置に移動させ、次いで、入力シャフト9710を回転させて、出力シャフト9740を並進させる。制御システムは、入力シャフト9710を回転させる量と、出力シャフト9740を並進させる量とを相関させるように構成される。制御システムは、駆動モータ9120の回転を監視し、次いで、駆動モータ9120が適切な回転数だけ回転して出力シャフト9740をシフトさせた時点で、駆動モータ9120を停止させるように構成される。制御システムは、その第1、第2、及び第3の位置の間で出力シャフト9740を並進させるために必要な回転数を記憶したメモリデバイスを備える。例えば、メモリデバイスは、第1の位置と第2の位置との間で、第1の位置と第3の位置との間で、及び第2の位置と第3の位置との間で、出力シャフト9740を並進させるための、駆動モータ9120の回転数を記憶する。制御システムはまた、駆動モータ9120を動作させる前に、出力シャフト9740が現在どの位置にあるのかを知るようにも構成される。様々な例では、制御システムは、出力シャフト9740の現在の位置を検出し、次いで、駆動モータ9120を動作させなければならない、出力シャフトの回転数及び回転方向を決定するように構成されたセンサシステムを備えることができる。
【0137】
出力シャフト9740が、第1、第2、又は第3の位置に位置決めされた時点で、上で説明したように、制御システムは、ソレノイド9810を動作させて、シフター歯車9820を駆動構成に配置する。かかる例では、シフター歯車9820は、第2の歯車9830から係合解除され、次いで、第1の歯車9730と係合される。第1の歯車9730は、第1の歯車9730の回転が出力シャフト9740に伝達されるように、出力シャフト9740に装着される。より具体的には、第1の歯車9730は、第1の歯車9730及び出力シャフト9740が一緒に回転するように、出力シャフト9740のスプライン付き近位端9745に配置される。しかしながら、出力シャフト9740は、出力シャフト9740が上で説明したように並進したときに第1の歯車9730がシフター歯車9820と整列したままであるように、スプライン付き近位端9745により、第1の歯車9730に対して並進させることができる。下でより詳細に論じるように、入力シャフト9710は、出力シャフト9740を第1の方向に回転させるように第1の方向に回転可能であり、かつ出力シャフト9740を第2の方向に回転させるように第2の方向に回転可能である。
【0138】
図58及び図61は、シフト構成にある駆動アセンブリ9700を例示する。主歯車9720は、シフト構成のシフター歯車9820と回転可能に係合されて、入力駆動シャフト9710からの運動を第2の回転可能な歯車9830に伝達する。図59及び図60は、駆動構成にある駆動アセンブリ9700を例示する。駆動構成では、主歯車9720は、シフター歯車9820と回転可能に係合されて、入力駆動シャフト9710からの運動を第1の回転可能な歯車9730に伝達する。上で論じたように、出力駆動シャフト9740は、並進可能である。実際には、出力駆動シャフト9740は、3つの異なる動作位置−出力駆動シャフト9740が関節運動システムを駆動する、第1の、又は近位位置、出力駆動シャフト9740がエンドエフェクタ回転システムを駆動する、第2の、又は中間位置、及び出力シャフト9740がジョー駆動システムを駆動する、第3の、又は遠位位置−の間で並進可能である。
【0139】
これより、図62及び図63を参照すると、関節運動ジョイント9300は、遠位取り付け部分9400及びエンドエフェクタ9500を第1の方向及び第2の方向に関節運動させるように構成された、関節運動システムを備える。関節運動システムは、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530に装着された固定歯車9220と、更には、関節運動駆動歯車9320が出力シャフト9740と共に回転するように、出力シャフト9740に固定的に装着された関節運動駆動歯車9320と、を備える。図64及び図65に例示されるように、出力シャフト9740がその第1の、又は近位位置にあるときに、関節運動駆動歯車9320は、固定歯車9220と動作可能に噛合する。かかる例では、出力駆動シャフト9740が第1の方向に回転すると、関節運動駆動歯車9320が出力シャフト9740と連動して回転し、関節運動駆動歯車9320及び固定歯車9220の噛合係合により、エンドエフェクタ9500を第1の関節運動方向に関節運動させる。出力シャフト9740が第2の方向に回転すると、関節運動駆動歯車9320が出力駆動シャフト9740と連動して回転し、同様に関節運動駆動歯車9320及び固定歯車9220の噛合係合により、エンドエフェクタ9500を第2の、又は反対の関節運動方向に関節運動させる。エンドエフェクタ9500を関節運動させたときに、出力駆動シャフト9740は、エンドエフェクタ9500の関節運動に適合するために曲がるように構成される。したがって、出力駆動シャフト9740は、図65に例示されるような関節運動中の出力シャフト9740の屈曲運動を補う、好適な材料で構成される。
【0140】
上で論じたように、図64及び図65を再度参照すると、エンドエフェクタ9500は、出力シャフト9740がその第1の、又は近位位置にあるときに、エンドエフェクタ9500の関節運動モードにある。かかる例では、上でも論じたように、出力シャフト9740の回転は、エンドエフェクタ9500を関節運動させる。しかしながら、かかる例では、出力シャフト9740の回転は、長手方向軸を中心にエンドエフェクタ9500を回転させず、並びに/又はジョー9510及び9520を開閉するためにジョー駆動装置を動作させない。換言すれば、エンドエフェクタ9500が関節運動モードにあるときに、ジョー開口/閉鎖モード及びエンドエフェクタ回転モードは停止している。図64及び図65に例示されるように、出力シャフト9740の遠位端9744は、エンドエフェクタ9500が関節運動モードにあるときに、ジョー駆動装置の駆動ねじ9350と係合されず、したがって、出力シャフト9740は、下で更に詳細に説明するように、出力シャフト9740が遠位にシフトされるまで、駆動ねじ9350を駆動することができない。更に、エンドエフェクタ9500が関節運動モードにあるときには、エンドエフェクタ9500が回転ロック9330によってシャフトアセンブリ9000の遠位取り付け部分9400にロックされているので、エンドエフェクタ9500は、長手方向軸を中心に回転することができない。かかる例では、エンドエフェクタ9500のハウジング9530は、回転ロック9330によって遠位取り付け部分9400のハウジング9430にロックされ、よって、エンドエフェクタ9500は、下で更に詳細に説明するように、出力シャフト9740が遠位にシフトされるまで、シャフトアセンブリ9000に対して回転することができない。
【0141】
上記に更に加えて、図64及び図65を再度参照すると、回転ロック9330は、中央取り付け部分9336を中心に遠位取り付け部分9400のハウジング9430に枢動可能に連結される。回転ロック9330は、近位端9332と、遠位ロック端部9334と、を更に備える。出力シャフト9740がその第1の、又は近位駆動位置にあり、かつエンドエフェクタ9500がその関節運動モードにあるときに、回転ロック9330の遠位ロック端部9334は、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530周囲に画定されたロック開口9534の環状列とくさび係合される。より具体的には、回転ロック9330の近位端9332は、出力シャフト9740に連結された駆動ロック9340によって外向きにくさび留めされ、次に、遠位ロック端部9334を内向きにくさび留めする。下でより詳細に説明する駆動ロック9340は、その中に画定され、かつスロット9346の中へ延在するフランジ9746によって出力シャフト9740と共に近位及び遠位に並進される、スロット9346を備える。図66〜図69に例示されるように、出力シャフト9740をその第1の、又は近位駆動位置から遠位に移動させると、駆動ロック9340は、回転ロック9330の近位端9332との係合を解除して移動する。
【0142】
出力シャフト9740がその第1の、又は近位駆動位置にないときに、関節運動駆動歯車9320は、固定歯車9220と動作可能に噛合されない。かかる例では、出力シャフト9740の回転は、エンドエフェクタ9500を関節運動させない。しかしながら、エンドエフェクタ9500は、駆動シャフト9740をその第1の位置から遠位に並進させたときに、駆動シャフト9740によってその関節運動位置に保持される。より具体的には、駆動シャフト9740は、その上に画定された関節運動ロック歯9742を備え、これは、駆動シャフト9740が遠位に前進したときに固定歯車9220の歯9222と係合又は噛合し、歯9742と9222との係合により、エンドエフェクタ9500が適所にロックされる。この関節運動ロックは、エンドエフェクタ9500を第1の方向に関節運動させたとき、第2の方向に関節運動させたとき、及びエンドエフェクタ9500を関節運動解除させたときに機能する。更に、この関節運動ロックは、駆動シャフト9740がその第1の位置から遠位に変位したときに係合される。したがって、関節運動ロックは、駆動シャフト9740がその第2の位置及び第3の位置にあるときに係合される。関節運動ロックをロック解除するために、駆動シャフト9740をその第1の位置に戻して、歯9742を歯9222から係合解除する。かかる時点で、エンドエフェクタ9500を再度関節運動させることができる。
【0143】
図66及び図67を参照すると、出力駆動シャフト9740がその第2の、又は中間位置にあるときに、エンドエフェクタ9500は、その回転駆動モードにある。かかる例では、出力シャフト9740に装着された関節運動駆動歯車9320は、固定歯車9220と係合されず、その結果、出力シャフト9740の回転は、遠位取り付け部分9400及びエンドエフェクタ9500を関節運動させない。しかしながら、出力シャフト9740の遠位端9744は、出力シャフト9740がその第2の位置にあるときに、駆動ねじ9350の駆動ソケット9354内に位置決めされる。しかし、下でより詳細に論じるように、特に、遠位端9744は、駆動ソケット9354に完全に着座していない−これは、出力シャフト9740が、その第3の、又は遠位位置(図68及び図69)に遠位に並進したときに起こる。しかしながら、出力シャフト9740の回転は、出力シャフト9740が、その第2の、又は中間位置にあるときに、駆動ねじ9350に伝達される。しかしながら、閉鎖、又は駆動ねじ9350とエンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530との摩擦嵌合により、駆動ねじ9350の回転は、外側ハウジング9350に伝達される。より具体的には、駆動ねじ9350は、外側ハウジング9530に画定されたスロット9538内で密に受容されるフランジ9358を備え、したがって、エンドエフェクタ9500がその回転駆動モードにあるときに、駆動ねじ9350及び外側ハウジング9530は、一緒に回転する。更に、枢動ピン9380によって外側ハウジング9530に回転可能に連結されたジョー9510及び9520を含むエンドエフェクタ9500全体は、エンドエフェクタ9500がその回転駆動モードにあり、かつ出力シャフト9740が回転すると、長手方向軸を中心に回転する。
【0144】
上記に更に加えて、エンドエフェクタ9500がその回転駆動モードにあるときに、出力シャフト9740が第1の方向に回転すると、エンドエフェクタ9500は、シャフトアセンブリ9000の遠位取り付け部分9400に対して第1の方向に回転する。それに応じて、出力シャフト9740が第2の、又は反対方向に回転すると、エンドエフェクタ9500が、遠位取り付け部分9400対して第2の、又は反対方向に回転する。特に、かかる例では、駆動ねじ9350が外側ハウジング9530並びに/又はジョー9510及び9520に対して回転しないので、駆動ねじ9350の回転は、ジョー9510及び9520を開放及び/又は閉鎖しない。また、特に、エンドエフェクタ9500がその回転駆動モードにあるときに、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530は、遠位取り付け部分9400の外側ハウジング9430に対して回転する。これは、駆動シャフト9740がその第2の位置にあるときに、駆動ロック9340が回転ロック9330の近位端9332から離れて遠位に変位することに起因し、よって、その結果、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530は、遠位取り付け部分9400の外側ハウジング9430に対して回転することができる。
【0145】
図68及び図69を参照すると、出力駆動シャフト9740がその第3の、又は遠位位置にあるときに、エンドエフェクタ9500は、そのジョー駆動モードにある。かかる例では、出力シャフト9740に装着された関節運動駆動歯車9320は、固定歯車9220と係合されず、その結果、出力シャフト9740の回転は、遠位取り付け部分9400及びエンドエフェクタ9500を関節運動させない。しかしながら、上記に更に加えて、駆動シャフト9740の遠位端9744は、エンドエフェクタ9500がその遠位位置にあるときに、駆動ねじ9350の駆動ソケット9354に完全に着座している。その結果、駆動ねじ9350は、出力シャフト9740と共に回転する。更に、駆動ねじ9350は、エンドエフェクタ9500がそのジョー駆動モードにあるときに、外側ハウジング9530に対して回転する。これは、駆動シャフト9740がその第3の、又は遠位駆動位置に移動すると、駆動シャフト9740に連結された駆動ロック9340が遠位に駆動されて外側ハウジング9530と係合するからであり、その結果、外側ハウジング9530が駆動ねじ9350と共に回転するのを防止する。より具体的には、図63を参照すると、駆動ロック9340は、外側ハウジング9530の近位端に画定されたロック開口9532の環状列に係合するように構成された、遠位ロック端部9342を備え、遠位ロック端部9342が開口9532と係合すると、外側ハウジング9530が駆動ロック9340によって適所に保持される。
【0146】
上記に更に加えて、エンドエフェクタ9500は、駆動ねじ9350とねじ込み可能に係合された駆動ナット9360と、加えて、駆動ナット9360に枢動可能に連結された−それぞれがジョー9510及び9520にも枢動可能に連結された−2つの駆動装置リンク9370を更に備える。駆動ナット9360は、駆動シャフト9350の螺刻端部9352とねじ込み可能に係合された、その中に画定された螺刻開口9362を備える。駆動ナット9360は、外側ハウジング9530に対して回転することが拘束され、その結果、駆動ねじ9350が回転する方向に応じて、駆動ねじ9350が回転すると、駆動ナット9360が近位又は遠位に並進する。駆動ねじ9350が、駆動シャフト9740によって第1の方向に回転すると、駆動ねじ9350が駆動ナット9360及び駆動装置リンク9370を遠位に押して、ジョー9510及び9520を開放する。駆動ねじ9350が、駆動シャフト9740によって第2の方向に回転すると、駆動ねじ9350が駆動ナット及び駆動装置リンク9370を近位に引き、ジョー9510及び9520を閉鎖する。しかしながら、異なるスレッドを使用して、これらの運動を反転させることができる。
【0147】
以上のことを考慮すると、関節運動モード中に、エンドエフェクタ9500は、その長手方向軸を中心に回転することができず、ジョー9510及び9520を開閉することができない。更に、エンドエフェクタ回転モード中に、エンドエフェクタ9500は、関節運動ジョイント9300を中心に関節運動することができず、ジョー9510及び9520は、開閉することができない。同様に、ジョー駆動モード中に、エンドエフェクタ9500は、回転又は関節運動させることができない。
【0148】
上記に更に加えて、シャフトアセンブリ9000は、駆動シャフト9740を、第1の、若しくは関節運動駆動位置、その第2の、若しくは回転駆動位置、及び/又はその第3の、若しくはジョー駆動位置に保持するように構成された、ブレーキシステム9900を備える。ブレーキシステム9900は、ソレノイド9910と、ソレノイド9910の回転可能な出力シャフトに動作可能に接続されたブレーキアーム9920と、付勢部材と、を備える。ブレーキアーム9920は、ブレーキアーム9920が駆動シャフト9740と係合された第1の位置と、ブレーキアーム9920が駆動シャフト9740から係合解除された第2の位置との間で回転可能である。付勢部材は、ブレーキアーム9920をその第1の位置に付勢するが、この付勢は、ソレノイド9910が作動させたときに打ち勝たれる。ブレーキアーム9920がその第1の位置にあるときに、ブレーキアーム9920は、摩擦を通して、駆動シャフト9740の移動に対抗する。かかる例では、ブレーキアーム9920は、駆動シャフト9740が偶然に長手方向に押されて適所を外れる可能性を低減させることができる。ブレーキアーム9920がその第2の位置にあるときに、ブレーキアーム9920は、駆動シャフト9740の運動に対抗しない。様々な例では、上で論じたように、ソレノイド9910は、シャフトアセンブリ9000がソレノイド9810によってその駆動構成にシフトされたときに、ブレーキアーム9920を持ち上げるように作動させることができる。少なくとも1つのかかる例では、ソレノイド9910は、シャフトアセンブリ9000がその駆動構成にあり、かつ入力モータ9120が動作しているときに、ブレーキアーム9920を持ち上げるように作動させることができる。移動ソレノイド9810及びブレーキソレノイド9910は、例えば、シャフトアセンブリ9000の制御システム及び/又はハンドル1000の制御システムと通信し、また、制御システムによって選択的に作動させることができる。制御システムは、任意の好適な時間における駆動シャフト9740の移動を阻止するように、ソレノイド9910を作動させることができる。少なくとも1つの例では、制御システムは、例えば、シャフトアセンブリ9000及び/又はハンドルがリンプモードにあるときを除いて、制動力を駆動シャフト9740に常時印加するように構成される。特定の代替の実施形態では、例えば、静摩擦部材を使用して、駆動シャフト9740の意図しない変位を阻止することができる。
【0149】
シャフトアセンブリ9000は、駆動シャフト9740の長手方向位置を検出するように構成されたセンサシステムを更に備える。少なくとも1つの例では、駆動シャフト9740は、センサシステムの1つ又は2つ以上のセンサによって検出可能である、例えば永久磁石、鉄、及び/又はニッケルなどの、磁気要素を備える。少なくとも1つの例では、センサシステムのセンサは、例えばホール効果センサを備える。センサシステムは、例えば、シャフトアセンブリ9000及び/又はハンドル1000の制御システムと通信し、また、駆動シャフト9740がその近位駆動位置にあるか、その中間駆動位置にあるか、その遠位駆動位置にあるか、又はそれらの間の中間にあるかを確認するように構成される。この情報によって、制御システムは、駆動シャフト9740の位置をリアルタイムで監視し、必要な場合に、駆動シャフト9740の長手方向位置を調整することができる。
【0150】
シャフトアセンブリ9000’を図70〜図79に描写するが、これは、多くの点でシャフトアセンブリ9000と類似しており、その大部分は、簡潔にするために、本明細書において述べない。主に図71を参照すると、シャフトアセンブリ9000’は、細長いシャフト9200’と、遠位取り付け部分9400’と、遠位取り付け部分9400’を細長いシャフト9200’に回転可能に接続する関節運動ジョイント9300’と、を備える。シャフトアセンブリ9000’は、遠位取り付け部分9400’の外側ハウジング9430内で回転可能に支持されたエンドエフェクタ9500を更に備える。シャフトアセンブリ9000’はまた、長手方向軸を中心にエンドエフェクタ9500を回転させ、関節運動ジョイント9300’を中心にエンドエフェクタ9500を関節運動させ、かつエンドエフェクタ9500のジョー9510及び9520を開閉するように構成された、駆動システムも備える。
【0151】
主に図70を参照すると、駆動システムは、とりわけ、回転可能な入力シャフト9710と、第1の出力シャフト9740’と、第2の出力シャフト9860’と、を備える。駆動システムは、入力シャフト9710を、第1の駆動構成の第1の出力シャフト9740’及び第2の駆動構成の第2の出力シャフト9860’と選択的に連結するように構成された、シフターソレノイド9810’を更に備える。第1の駆動構成では、回転可能な入力シャフト9710は、主歯車9720を回転させ、次に、シフター歯車9820を回転させる。かかる例では、シフター歯車9820は、第1の駆動歯車9730を回転させ、次に、第1の出力シャフト9740’を回転させる。出力シャフト9740に類似して、第1の駆動歯車9730は、第1の出力シャフト9740’が第1の駆動歯車9730と共に回転するが、それに対して並進することができるように、第1の出力シャフト9740’のスプライン付き近位端9745と係合される。シャフトアセンブリ9000’の駆動システムは、係合解除位置(図74及び図75)と、第1の駆動位置(図76及び図77)と、第2の駆動位置(図78及び図79)との間で第1の出力シャフト9740’を並進させるように構成された、第2のシフターソレノイド9910’を更に備える。第2のシフターソレノイド9910’は、第1の出力シャフト9740’に画定されたフランジ9720’と係合されたシフトアーム9920’を備え、シフトアームは、その係合解除位置と、第1の駆動位置と、第2の駆動位置との間で第1の出力シャフト9740’を押すように構成される。
【0152】
上記に更に加えて、第2の駆動構成では、回転可能な入力シャフト9710は、主歯車9720を回転させ、次に、シフター歯車9820を回転させる。かかる例では、シフター歯車9820は、第2の駆動歯車9830を回転させ、次に、螺刻シャフト9840’を回転させる。駆動システムは、螺刻シャフト9840’とねじ込み可能に係合された駆動ナット9850’を更に備え、よって、入力シャフト9710によって螺刻シャフト9840’が第1の方向に回転したときに、駆動ナット9850’が近位に並進し、入力シャフト9710によって螺刻シャフト9840’が第2の、又は反対方向に回転したときに、駆動ナット9850’が遠位に並進する。第2の出力シャフト9860’は、第2の出力シャフト9860’が駆動ナット9850’と並進するように、駆動ナット9850’に固定的に装着されたバーを備える。したがって、回転可能な入力シャフト9710の回転は、第2の出力シャフト9860’を並進させる。並進可能な第2の出力シャフト9860’は、回転可能/並進可能な第1の出力シャフト9740’と並んで、細長いシャフト9200’の外側ハウジング9230’を通って延在する。下でより詳細に説明するように、第1の出力シャフト9740’は、第1の端部エフェクタ機能及び第2の端部エフェクタ機能を駆動し、一方で、第2の出力シャフト9860’は、第3のエンドエフェクタ機能を駆動する。
【0153】
上記に更に加えて、図72〜図75を参照すると、駆動システムは、第2の出力シャフト9860’に枢動可能に連結された駆動装置リンク9870’を更に備える。駆動装置リンク9870’は、関節運動ジョイント9300’全体にわたって延在し、遠位取り付け部分9400’の外側ハウジング9430に枢動可能に連結される。入力シャフト9710が第1の方向に回転し、かつ駆動装置リンク9870’が駆動ナット9850’によって近位に引かれると、遠位取り付け部分9400’及びエンドエフェクタ9500が第1の関節運動方向に関節運動する。図75を参照すると、入力シャフト9710が第2の方向に回転し、かつ駆動装置リンク9870’が駆動ナット9850’によって遠位に押されると、遠位取り付け部分9400’及びエンドエフェクタ9500が第2の、又は反対の関節運動方向に関節運動する。螺刻シャフト9840’と駆動ナット9850’との間の螺刻インターフェースは、関節運動駆動装置が、逆駆動されること、又は意図せずに関節運動されることを防止又は少なくとも阻止する。その結果、シフター歯車9820が第2の歯車9830との係合を解除して第1の歯車9730と係合するようにシフトされたときに、エンドエフェクタ9500が適所に保持される。特に、第1の出力シャフト9740’は、エンドエフェクタ9500の関節運動に関与しない。実際には、エンドエフェクタ9500を関節運動させたときに第1の出力シャフト9740’の遠位端9744が駆動ねじ9750と係合されないように、第1の出力シャフト9740’は、その係合解除位置にある。
【0154】
上記に更に加えて、第1の出力シャフト9740’は、長手方向軸を中心にエンドエフェクタ9500を選択的に回転させるために使用される。第1の出力シャフト9740’はまた、ジョー駆動装置を選択的に動作させて、エンドエフェクタ9500を開閉するためにも使用される。第1の回転可能な出力シャフト9740’の第1の駆動位置は、長手方向軸を中心にシャフトアセンブリ9000’のエンドエフェクタ9500を回転させるために使用される。図76及び図77に例示されるように、第1の出力シャフト9740’の遠位端9744は、第1の出力シャフト9740’がその第1の駆動位置にあるときに、駆動ねじ9350に画定された駆動ソケット9354内に着座するが、完全には着座しない。しかしながら、特に、駆動ロック9340は、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530と係合されておらず、その結果、外側ハウジング9530は、駆動ねじ9350と共に回転する。かかる例では、上で説明したように、第1の出力シャフト9740’の回転は、駆動ねじ9350に伝達されて、エンドエフェクタ9500全体を回転させる。第1の回転可能な出力シャフト9740’の第2の駆動位置は、ジョー9510及び9520を開閉するために使用される。図78及び図79に例示されるように、第1の出力シャフト9740’の遠位端9744は、第1の出力シャフト9740’がその第2の駆動位置にあるときに、駆動ねじ9350に画定された駆動ソケット9354内に完全に着座する。特に、駆動ロック9340は、エンドエフェクタ9500の外側ハウジング9530と係合され、その結果、駆動ねじ9350が外側ハウジング9530に対して回転する。かかる例では、第1の出力シャフト9740’の回転は−第1の出力シャフト9740’が回転する方向に応じて−ジョー9510及び9520を開閉する。
【0155】
読者は、シャフトアセンブリ9000の出力シャフト9740の近位駆動位置、中間駆動位置、及び遠位駆動位置が、第1の出力シャフト9740’の近位駆動位置、中間駆動位置、及び遠位駆動位置に類似していることを認識するべきである。より具体的には、出力シャフト9740は、出力シャフト9740がその近位位置にあるときに、エンドエフェクタ9500を関節運動させるように動作可能であり、一方で、エンドエフェクタ9500は、第1の出力シャフト9740’がその近位位置にあるときに、第2の出力シャフト9860’によって関節運動される。更に、出力シャフト9740は、出力シャフト9740がその中間位置にあるときに、エンドエフェクタ9500を回転させるように動作可能であり、同様に、第1の出力シャフト9740’は、第1の出力シャフト9740’がその中間位置にあるときに、エンドエフェクタ9500を回転させるように動作可能である。同様に、出力シャフト9740は、出力シャフト9740がその遠位位置にあるときに、エンドエフェクタ9500を開閉するように動作可能であり、同様に、第1の出力シャフト9740’は、第1の出力シャフト9740’がその遠位位置にあるときにエンドエフェクタ9500を開閉するように動作可能である。
【0156】
シャフトアセンブリ9000の出力シャフト9740及び/又はシャフトアセンブリ9000の第1の出力シャフト9740は、単一片の材料で構成される。かかる配設は、出力シャフト9740及び9740が負荷を受けて故障する可能性を低減させる。しかしながら、出力シャフト9740及び/又は9740が2つ以上の構成要素で構成される代替の実施形態が想定される。図80及び図81を参照すると、駆動シャフト9740’’は、第1のシャフト構成要素9740a’’と、第2のシャフト構成要素9740b’’と、を備える。第1のシャフト構成要素9740a’’は、その中に画定された駆動開口を備え、第2のシャフト構成要素9740b’’は、駆動開口に位置決めされる。駆動開口は、第1のシャフト構成要素9740a’’と第2のシャフト構成要素9740b’’との間でトルクを伝達し、更に、第1のシャフト構成要素9740a’’と第2のシャフト構成要素9740b’’との間で相対並進を可能にするように構成された、構成を備える。かかる配設は、例えば、駆動シャフト9740’’が関節運動ジョイントを通って延在するときに、エンドエフェクタの関節運動に適合させるのに有用である。かかる例では、第1のシャフト構成要素9740a’’と第2のシャフト構成要素9740b’’との間の相互接続は、エンドエフェクタを関節運動させたときに駆動シャフト9740’’が長さを拡張させることを可能にする、拡張ジョイントを備えることができる。
【0157】
図57を参照すると、駆動シャフト9740’’は、多くの点で駆動シャフト9740と類似しており、その大部分は、簡潔にするために、本明細書において述べない。駆動シャフト9740に類似して、駆動シャフト9740’’は、近位及び遠位に並進して、駆動モードの間でエンドエフェクタをシフトし、次いで、回転させて、選択された駆動モードでエンドエフェクタを駆動する。しかしながら、駆動シャフト9740’’は、駆動シャフト9740’’の並進及び回転を容易にする、近位駆動システムの拡張ジョイントを備える。駆動シャフト9740’’のこの拡張ジョイントは、駆動シャフト9740’’の近位のラック部分9880’’に画定された駆動開口9885’’と、加えて、駆動開口9885’’に摺動可能に位置決めされた近位スプライン付き部分9745’’と、を備える。上記に類似して、駆動開口9885’’は、近位スプライン付き部分9745’’と遠位ノッチ部分9740’’との間でトルクを伝達し、更にそれらの相対並進を可能にするように構成された、構成を備える。かかる配設では、近位スプライン付き部分9745は、シャフト9740の遠位の変位に適合させるために、歯車9730に対して移動させる必要はない。かかる配設は、例えば、歯車9730がシフター歯車9820との係合から解除され得る可能性を低減させる。
【0158】
上記に更に加えて、上で説明したように、エンドエフェクタ9500に係合してエンドエフェクタ9500がその長手方向軸を中心に回転すること防止するように構成された、回転ロック9330はまた、エンドエフェクタ9500をシャフトアセンブリ9000及び/又はシャフトアセンブリ9000’に解放可能に取り付けるようにも構成される。エンドエフェクタ9500がシャフトアセンブリ9000に組み立てられると、例えば、回転ロック9330は、エンドエフェクタハウジング9530の外周の周囲に画定された歯9534の環状列に係合して、エンドエフェクタ9500を適所に解放可能に保持する。駆動シャフト9740がその第1の位置にあるときに、駆動ロック9340は、回転ロック9330が回転してエンドエフェクタ9500を解放することを阻止する。シャフトアセンブリ9000からエンドエフェクタ9500を解放するために、駆動シャフト9740を遠位に前進させて、駆動ロック9340を遠位に移動させることができ、かつ回転ロック9330が回転することを可能にすることができ、それにより、エンドエフェクタ9500をシャフトアセンブリ9000から離れるように長手方向に引くことができる。少なくとも1つの例では、エンドエフェクタ9500を解放するために、駆動シャフト9740をその第3の、又は遠位駆動位置に移動させなければならない。
【0159】
外科用システム120000を図82及び図83に例示する。外科用システム120000は、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトアセンブリ120020と、シャフトアセンブリ120020に解放可能に取り付け可能なエンドエフェクタと、を備える。シャフトアセンブリ120020は、遠位端120022及びそこを通って延在する長手方向開口120023を含む、細長いシャフト120021を備える。シャフトアセンブリ120020は、ハンドルの駆動システムによって長手方向に移動可能である、長手方向開口120023に移動可能に位置決めされた駆動部材を更に備える。エンドエフェクタは、エンドエフェクタがシャフトアセンブリ120020に取り付けられたときに細長いシャフト120021のフレームに装着される、フレームを備える。エンドエフェクタは、エンドエフェクタがシャフトアセンブリ120020に取り付けられたときにシャフトアセンブリ120020の駆動部材に動作可能に接続される、駆動部材を更に備える。シャフト駆動部材の遠位端は、エンドエフェクタ駆動部材の近位端を受容するように構成されたクレードル又はコネクタを備える。クレードルは、エンドエフェクタ駆動部材がシャフト駆動部材に取り付けられた方向又は自由度を除いて、シャフト駆動部材とエンドエフェクタ駆動部材との間の相対移動を拘束するように構成される。少なくとも1つの例では、シャフト駆動部材は、長手方向軸を備え、エンドエフェクタ駆動部材は、長手方向軸に対して直角である方向に、クレードルの中へ装填される。
【0160】
上記に更に加えて、図82及び図83を再度参照すると、シャフトアセンブリ120020は、シャフト駆動部材とエンドエフェクタ駆動部材との間の装填方向の自由度を拘束するように構成されたロックを更に備える。少なくとも1つの例では、シャフトアセンブリ120020は、エンドエフェクタ駆動部材をシャフト駆動部材から取り外すことができないようにその移動を拘束するように長手方向に摺動する、ロック120024を備える。ロック120024は、遠位に摺動して駆動部材を一緒にロックし、また、駆動部材を取り外すことができるように、近位に摺動して駆動部材をロック解除する。様々な例では、ハンドルは、作動させたときに外科用システム120000の制御システムにロック120024をロック又はロック解除させることができる、制御部を備える。ロック120024は、そのロック位置又はロック解除位置に付勢されないが、ロック120024がそのロック位置に付勢される代替の実施形態が想定される。かかる実施形態では、シャフトアセンブリ120020は、例えばロック120024をそのロック位置に向かって遠位に押すように構成された、ばねなどの付勢部材を備える。しかしながら、付勢部材は、臨床医によって及び/又は例えばソレノイドなどのアクチュエータによって打ち勝つことができ、アクチュエータは、ロック120024を近位に押して、シャフト駆動部材とエンドエフェクタ駆動部材との間の連結をロック解除する。いずれの場合も、シャフトアセンブリ120020は、その遠位端に、すなわち、シャフトアセンブリ120020とエンドエフェクタとの間の相互接続部に、ロック120024をロック解除することができる解放機構を備えることができる。上記に加えて、又はその代わりに、ハンドルは、ロック120024をロック解除することができる解放機構を備えることができる。
【0161】
外科用システム120100を図84に例示する。外科用システム120100は、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトアセンブリ120120と、シャフトアセンブリ120120に解放可能に取り付け可能なエンドエフェクタ120130と、を備える。シャフトアセンブリ120120は、遠位端120122を含む細長いシャフト120121を備える。シャフトアセンブリ120120は、第1の電気モータによって駆動される第1の回転可能な駆動シャフト120140と、第2の電気モータによって駆動される第2の回転可能な駆動シャフト120150と、第3の電気モータによって駆動される第3の回転可能な駆動シャフト120160と、を更に備える。第1、第2、及び第3の電気モータは、シャフトアセンブリ120120及び/又はハンドルに位置決めされる。エンドエフェクタ120130は、シャフトアセンブリ120120の細長いシャフト120121に取り付け可能な、細長いシャフト120131を備える。エンドエフェクタ120130は、エンドエフェクタ120130がシャフトアセンブリ120120に組み立てられたときに、第1の駆動シャフト120130に動作可能に連結可能な第1の駆動シャフト120130’と、第2の駆動シャフト120140に動作可能に連結可能な第2の駆動シャフト120140’と、第3の駆動シャフト120160に動作可能に連結可能な第3の駆動シャフト120160’と、を含む。
【0162】
上記に更に加えて、シャフトアセンブリ120120及びエンドエフェクタ120130は、エンドエフェクタ120130がシャフトアセンブリ120120に組み立てられたときに、三組の駆動シャフトを適切に整列させる、協働特徴を備える。例えば、シャフトアセンブリ120120は、エンドエフェクタシャフト120131に画定された整列スロット120135内で受容されるように構成された位置合わせピン120125を備え、整列スロットは、エンドエフェクタ120130をシャフトアセンブリ120120に対して回転させたときに、エンドエフェクタ120130をシャフトアセンブリ120120にロックするように構成される。様々な例では、かかる接続部は、バヨネット接続部を備えることができる。これらの整列特徴に加えて、又はその代わりに、シャフトアセンブリ120120及びエンドエフェクタ120130は、シャフトアセンブリ120120に対してエンドエフェクタ120130を整列させる、磁気整列特徴を備えることができる。シャフトアセンブリ120120の遠位端120122は、第1の永久磁石群120123と、その中に埋設された第2の永久磁石群120124と、を備える。永久磁石120123は、遠位を向く正極を有し、第2の永久磁石120124は、遠位を向く負極を有する。同様に、エンドエフェクタシャフト120131の近位端120132は、第1の永久磁石群120133と、その中で埋設された第2の永久磁石群120134と、を備える。第1の永久磁石120133は、近位を向く正極を有し、第2の永久磁石120134は、近位を向く負極を有する。エンドエフェクタ120130の近位端120132をシャフトアセンブリ120120の遠位端120122に接近させたときに、磁石は、エンドエフェクタ120130が整列していない様態でシャフトアセンブリ120120に取り付けられることを防止する。
【0163】
様々な例では、上記に更に加えて、第1のハンドルは、第1の駆動シャフト120140、第2の駆動シャフト120150、及び第3の駆動シャフト120160を駆動するために、3つの電気モータを備える。少なくとも1つの例では、シャフトアセンブリ120120の第1の駆動シャフト120140は、エンドエフェクタ120130の遠位端を関節運動ジョイントを中心に関節運動させ、シャフトアセンブリ120120の第2の駆動シャフト120150は、エンドエフェクタ120130のジョーを開閉し、第3の駆動シャフト120160は、長手方向軸を中心にエンドエフェクタ120130の遠位端を回転させる。しかしながら、他のハンドルは、3つよりも少ない電気モータを備えることができ、第1の駆動シャフト120140、第2の駆動シャフト120150、及び第3の駆動シャフト120160の全てを駆動しない。少なくとも1つのかかる例では、第2のハンドルは、シャフトアセンブリ駆動シャフトのうちの2つを駆動する、2つの電気モータを備える。第2のハンドルは、シャフトアセンブリ120120の第1の駆動シャフト120140及び第2の駆動シャフト120150が第2のハンドルの電気モータに動作可能に連結された様態でシャフトアセンブリ120120が第2のハンドルに取り付けられるように構成される。かかる例では、第3の駆動シャフト120160は、電気モータに動作可能に連結されない。その結果、エンドエフェクタ120130の遠位端の回転は、臨床医が手動で、長手方向軸を中心に外科用システム全体120100を回転させることによって行わなければならない。少なくとも1つの例では、第1のハンドルは、ピストルグリップ構成を備え、第2のハンドルは、鋏グリップ構成を備える。第3のハンドルは、1つのシャフトアセンブリ駆動装置のみを駆動するための、1つの電気モータのみを備えることができる。少なくとも1つのかかる例において、第3のハンドルはペンシルグリップ構成を備え、シャフトアセンブリ120120は、第1の駆動シャフト120140、関節運動駆動シャフトが駆動モータのみに動作可能に連結された様態で、第3のハンドルに取り付けられる。他の配設が可能である。
【0164】
外科用システム120200を図85に例示する。外科用システム120200は、ハンドル120210と、ハンドル120210に取り付けられたシャフトアセンブリ120220と、を備える。シャフトアセンブリ120220は、フレーム120221と、4つの回転可能な駆動シャフト−第1の駆動シャフト120240、第2の駆動シャフト120250、第3の駆動シャフト120260、及び第4の駆動シャフト120270−と、を備える。4つの駆動シャフトは、外科用システム120200の異なる機能を行うために、互いに独立して回転可能である。ハンドル120210は、回転可能な出力を備える電気モータ120212と、歯車トレーン120214によって動作可能に接続された回転可能な駆動シャフト120215と、を備える。回転可能な駆動シャフト120215は、4つの駆動シャフトのうちの1つを一度に選択的に駆動するために、シャフトアセンブリ120220の4つの駆動シャフトと選択的に係合可能である。ハンドル120210は、駆動シャフト120215が4つの駆動シャフト120240、120250、120260、及び120270のうちの1つと動作可能に係合される4つの異なる別々の駆動位置のうちの1つに駆動シャフト120215を配置するように構成された、回転可能なシフター120216を更に備える。回転可能なシフター120216は、駆動シャフト120215がそれを通って延在する、その中に画定された貫通孔120217を備える。貫通孔120217は、シフター120216が回転したときに4つの駆動位置の間で駆動シャフト120215を押すように構成された側壁を備える。シフター120216は、そこから延在するレバー又は突起120218を備え、臨床医は、これを使用して、シフター120216を回転させることができる。しかしながら、ハンドル120210は、その4つの駆動位置の間でシフター120216をシフトするための電気モータ及びアクチュエータを備えることができる。
【0165】
上記に更に加えて、ハンドル120210のシフトシステムは、駆動シャフト120215をその4つの駆動位置の解放可能に保持するように構成された、フレーム又はシフトブロック120211を備える。シフトブロック120211は、駆動シャフト120215の4つの駆動位置に対応する、その中に画定された4つの駆動装置スロット120213を備える。各駆動装置スロット120213の側壁は、駆動シャフト120215がシフター120216によって異なる位置に移動されるまで、駆動シャフト120215の横方向運動及び/又は撓みを防止するように、又は少なくとも阻止するように構成される。様々な例では、2つの隣接する駆動スロット120213の側壁は、それらの間にピーク120219を形成し、これは、駆動シャフト120215が意図せずに駆動スロット120213から飛び出ることを防止するか、又は少なくとも阻止する。駆動シャフト120215の4つの駆動位置を明確に画定する4つのピーク120219の結果、シフトブロック120211は、四重安定順応性システムを備える。各ピーク120219の頂点は、駆動シャフト120215が4つの安定駆動位置又は駆動スロット120213のうちの中間の1つにはまり込まないように、丸みがある。読者は、駆動シャフト120215が駆動スロット120213の間を移動するときに内向きに曲がり得ること、及び駆動シャフト120215の弾性的な内向きの曲げが、駆動シャフト120215を最も近い駆動スロット120213に反動的に着座させるエネルギーを駆動シャフト120215に蓄えることを認識するべきである。
【0166】
外科用システム120300を図86〜図86Cに表す。外科用システム120300は、多くの点で外科用システム120200に類似している。主に図86Aを参照すると、外科用システム120300のシフトブロック120311は、駆動スロット120313の中間に位置決めされたピーク120319を備える。シフトブロック120211のピーク120219は、中実材料で構成され、一方で、シフトブロック120311のピーク120319の各々は、板ばねで構成される。上記に類似して、ピーク120319の板ばねは、駆動装置スロット120313からの駆動シャフトの意図しない移動を防止するか、又は少なくとも阻止する。主に図86Bを参照すると、板ばねは、駆動シャフトが駆動位置又は駆動スロット120313の間をシフトされるときに撓み、次いで、駆動シャフトがそこを通過すると、撓み解放構成に弾性的に戻るように構成される。板ばねが弾性的に撓み解放されて、駆動シャフトを駆動スロット120313のうちの1つに押し込むので、板ばねのこの弾性はまた、駆動シャフトが中間位置又は不安定な位置にはまり込むことを防止又は阻止する。シフトブロック120211及び120311の4つの安定位置は、90度又は約90度離れている。しかしながら、3つの駆動シャフトを有するシャフトアセンブリは、3つの駆動位置を有し、対応するシフトブロックは、120度又は約120度離れて離間された3つの駆動スロットを備える。いずれの場合でも、シャフトアセンブリは、任意の好適な数の駆動シャフトを備えることができ、対応するシフトブロックは、対応する数の均一に離間された駆動スロットを備えることができる。
【0167】
外科用システム120500を図88A及び図88Bに表す。外科用システム120500は、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフト120520と、シャフト120520から延在するエンドエフェクタと、を備える。ハンドルは、シフト可能な変速装置120590を介して、第1の駆動シャフト120540、第2の駆動シャフト120550、及び第3の駆動シャフト120560を選択的に駆動するように構成された単一の回転可能な駆動シャフト120510を備える。駆動シャフト120510は、その遠位端に装着されたピニオン歯車120515を備え、遠位端は、駆動シャフト120510の回転が変速装置シャフト120595に伝達されるように、変速装置シャフト120595と動作可能に係合される。変速装置シャフト120595は、3つの駆動位置−変速装置シャフト120595が第1の駆動シャフト120540と動作可能に係合される第1の駆動位置(図88A)と、変速装置シャフト120595が第2の駆動シャフト120550と動作可能に係合される第2の駆動位置(図88B)と、変速装置シャフト120595が第3の駆動シャフト120560と動作可能に係合される第3の駆動位置と−の間でシフト可能である。変速装置120590は、回転可能なシフター120580によってその第1、第2、及び第3の駆動位置の間で回転する。シフター120580は、固定的に装着されたシフトアーム120585を備え、これは、その中に画定された軸受開口を備え−その側壁は、変速装置シャフト120595が3つの駆動シャフト120540、120550、及び120560のうちの1つと動作可能に係合されたときに、変速装置シャフト120595を回転可能に支持する。3つの駆動装置の位置は、変速装置シャフト120595が第1の駆動シャフト120540と係合される中間又は上死点位置(図88A)と、変速装置シャフト120595が第2の駆動シャフト120550と係合される、上死点位置の一方の側に対して約120度の横方向位置(図88B)と、変速装置シャフト120595が第3の駆動シャフト120560と係合される、上死点位置の他方の側に対して約120度の別の横方向位置と、を備える。
【0168】
外科用システム120400を図87A〜図87Dに表す。外科用システム120400は、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフト120420と、関節運動ジョイントを中心にシャフト120420に接続されたエンドエフェクタ120430と、を備える。ハンドルは、入力シャフト120410が関節運動駆動シャフト120440と動作可能に係合される遠位位置(図87C及び図87D)と、入力シャフト120410がジョー駆動シャフト120450と動作可能に係合される近位位置(図87A及び図87B)との間で長手方向にシフト可能な、回転可能な入力シャフト120410を備える。入力シャフト120410は、その遠位に画定されたピニオン歯車120415を備え、これは、入力シャフト120140がその遠位位置にあるときに、関節運動駆動シャフト120440に画定されたピニオン歯車120445と動作可能に噛合し、入力シャフト120140がその近位位置にあるときに、ジョー駆動シャフト120450に画定されたピニオン歯車120455と動作可能に噛合する。関節運動駆動シャフト120440は、それに固定的に装着された傘歯車を備え、これは、エンドエフェクタ120430のフレーム120431に固定的に装着された傘歯車と動作可能に噛合し、よって、入力シャフト120410が関節運動駆動シャフト120440と動作可能に係合され、かつ関節運動駆動シャフト120440が第1の方向に回転すると、エンドエフェクタ120430が第1の方向に関節運動する。同様に、関節運動駆動シャフト120440は、第2の、又は反対方向に回転して、エンドエフェクタ120430を第2の、又は反対方向に関節運動させる。
【0169】
ジョー駆動置シャフト120450は、駆動ナット120435とねじ込み可能に係合される螺刻遠位端を備え、これは、ジョー駆動シャフト120450が第1の方向に回転すると遠位に並進し、また、ジョー駆動シャフト120450が第2の、又は反対方向に回転すると近位に並進する。エンドエフェクタ120430は、互いに枢動可能に連結され、かつ駆動ナット120435に枢動可能に連結された第1のジョー120432及び第2のジョー120434を更に備え、よって、ジョー120432及び120434は、駆動ナット120435が遠位に押されると開放され、駆動ナット120435が近位に引かれると閉鎖される。特に、駆動シャフト120450全体は、図87Dではなく、図87A〜図87Cに表す。駆動シャフト120450は、図87Dでは、関節運動ジョイントをより良好に示すために切り詰めているが、読者は、駆動シャフト120450が曲がって関節運動に適合することを理解するべきである。例えば関節運動に適合するように、駆動シャフト120450が少なくとも1つのユニバーサルジョイントを備える他の実施形態が想定される。
【0170】
上で説明したように、図87A〜図87Dを再度参照すると、入力シャフト120410は、関節運動駆動システム及びジョー駆動システムを選択的に係合するように並進可能であり、次いで、入力シャフトが係合されたシステムを駆動するように回転可能である。しかしながら、入力シャフト120410が近位駆動位置と遠位駆動位置との中間の位置にある場合、入力シャフト120410は、関節運動駆動システム又はジョー駆動システムを駆動すること、又は少なくとも適切に駆動することができない場合がある。この目的のために、外科用システム120400は、入力シャフト120410が関節運動駆動システムと動作可能に係合されるその遠位位置に入力シャフト120410を押し込むように構成された、付勢部材を備える。電動アクチュエータは、入力シャフト120410をその近位位置に移動させるために、この付勢力に打ち勝たなければならない。代替的に、付勢部材は、入力シャフト120410がジョー駆動システムと動作可能に係合されるその近位位置に入力シャフト120410を押し込むように構成される。
【0171】
上記に更に加えて、シャフト120420のフレームは、ジョー120430が長手方向シャフト軸を中心に回転することを可能にする、回転可能部分120431を備える(図87A及び図87C)。様々な例では、外科用システムは、長手方向軸を中心にジョー120430を回転させるように構成された駆動システムを備える。
【0172】
様々な例では、入力シャフトは、外科用システムの2つ以上の機能を駆動するために、2つ以上の位置の間でシフト可能である。外科用システム120600を図89に表し、これは、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトアセンブリ120620と、シャフトアセンブリ120620から延在するエンドエフェクタ120630と、を備える。エンドエフェクタ120630は、長手方向軸を中心にエンドエフェクタ120630を回転させることを可能にするように構成された回転ジョイント120690を中心にシャフトアセンブリ120620に回転可能に連結される。外科用システム120600は、エンドエフェクタ120630のジョーを開閉するように構成されたジョー駆動シャフト120650と、更には、長手方向シャフト軸を中心にエンドエフェクタ120630を回転させるように構成された回転駆動シャフト120660と、を更に備える。回転駆動シャフト120660は、その遠位端に装着されたピニオン歯車120661を備え、遠位端は、エンドエフェクタハウジング120631の内部に画定された環状の歯車の歯と動作可能に噛合され、よって、回転駆動シャフト120660の回転がエンドエフェクタ120630に伝達される。上記に類似して、ハンドルは、入力シャフトがジョー駆動シャフト120650に動作可能に連結された第1の位置と、入力シャフトが回転駆動シャフト120660に動作可能に連結された第2の位置との間でシフト可能である、入力シャフトを備える。また、上記に類似して、入力シャフトは、付勢部材によって第1の位置又は第2の位置に付勢することができる。少なくとも1つの実施形態では、入力駆動部材は、関節運動駆動システムの関節運動駆動シャフトを係合するために、第3の位置にシフト可能である。
【0173】
外科用システム120700を図90〜図93に表す。外科用システム120700は、ハンドルと、ハンドルから延在するシャフトアセンブリ120720と、シャフトアセンブリ120720に解放可能に取り付け可能なエンドエフェクタと、を備える。上記に類似して、エンドエフェクタは、開放位置と閉鎖位置との間で移動可能である第1及び第2のジョーを備える。外科用システム120700は、エンドエフェクタをシャフトアセンブリ120720に対して回転させることができる関節運動ジョイント120780を更に備える。更に、外科用システム120700は、エンドエフェクタが長手方向エンドエフェクタ軸を中心にシャフトアセンブリ120720に対して回転することを可能にする、回転ジョイント120790を更に備える。下でより詳細に説明するように、外科用システム120700は、長手方向シャフト軸を中心にシャフトアセンブリ120720を回転させ、かつエンドエフェクタを関節運動させるための第1の駆動システム120740と、更には、長手方向エンドエフェクタ軸を中心にシャフトアセンブリ120720に対してエンドエフェクタを回転させ、かつそれらの開放位置と閉鎖位置との間でジョーを駆動するための第2の駆動システム120750と、を備える。
【0174】
外科用システム120700の第1の駆動システム120740は、電動アクチュエータ120742と、入力シャフト120744と、を備える。電動アクチュエータ120742は、入力シャフト120744を回転させ、かつ並進させるように構成される。入力シャフト120744は、平歯車120745が回転し、入力シャフト120744と共に並進するように、その遠位端に固定的に装着された平歯車120745を備える。平歯車120745は、入力シャフト120744の回転がシャフトハウジング120748に伝達されるようにシャフトハウジング120748にキー留めされた、関節運動アクチュエータ120741に固定的に装着された平歯車120747と動作可能に噛合する(図91)。シャフトハウジング120748は、電動アクチュエータ120742が入力シャフト120744を回転させたときに入力シャフト120744がシャフトアセンブリ120720を回転させるように、シャフトアセンブリ120720のフレームに十分に連結される。特に、関節運動アクチュエータ120741は、平歯車120747に対して近位に位置決めされた近位フランジ120746と、平歯車120747に対して遠位に位置決めされた遠位フランジ120749と、を備える。近位フランジ120746及び遠位フランジ120749は、平歯車120745及び120747が並進して、互いから動作可能に噛合解除することを防止するように構成される。更に、下でより詳細に論じるように、近位フランジ120746及び遠位フランジ120749は、平歯車120745によって近位及び遠位に駆動されるように構成される。
【0175】
上記に更に加えて、電動アクチュエータ120742は、駆動シャフト120744を近位及び遠位に並進させて、エンドエフェクタを関節運動ジョイント120780を中心に関節運動させるように構成される。駆動シャフト120744が電動アクチュエータ120742によって遠位に押されると、平歯車120745が、関節運動アクチュエータ120741から延在する遠位フランジ120749を遠位に押す。それに応じて、駆動シャフト120744が電動アクチュエータ120742によって近位に引かれると、平歯車120745が関節運動アクチュエータ120741から延在する近位フランジ120746を近位に引く。関節運動アクチュエータ120741は、シャフトアセンブリ120720の遠位端120722に連結され、よって、関節運動アクチュエータ120741の遠位並進が、遠位シャフト端部120722及びそこに装着されたエンドエフェクタを第1の方向に関節運動させ、かつ関節運動アクチュエータ120741の近位並進が、遠位シャフト端部120722及びエンドエフェクタを第2の、又は反対方向に関節運動させる。
【0176】
外科用システム120700の第2の駆動システム120750は、電動アクチュエータ120752と、駆動シャフト120754と、を備える。電動アクチュエータ120752は、回転して、駆動シャフト120754を並進させるように構成される。主に図92を参照すると、可撓性駆動シャフト120756は、可撓性駆動シャフト120756が回転して、駆動シャフト120754と共に並進するように、駆動シャフト120754に装着される。可撓性駆動シャフト120756は、例えばレーザ切断鋼管で構成されるが、任意の好適な構成を備えることができる。可撓性駆動シャフト120756は、関節運動ジョイント120780及び遠位シャフト端部120722の少なくとも一部を通って延在し、かつ遠位シャフト端部120722の関節運動に適合するように構成される。可撓性駆動シャフト120756は、可撓性駆動シャフト120756を電動アクチュエータ120752によって回転させたときに、可撓性駆動シャフト120756が回転ジョイント120790を中心にエンドエフェクタを回転させるように、エンドエフェクタに連結される。更に、可撓性駆動シャフト120756は、可撓性駆動シャフト120756の長手方向並進がエンドエフェクタのジョーを開閉するように、エンドエフェクタのジョー駆動装置に連結される。
【0177】
上で論じたように、外科用システム120700は、4つの独立した運動−エンドエフェクタの回転、シャフトの回転、エンドエフェクタの関節運動、及びエンドエフェクタの作動−を駆動するように構成される。これらの機能は、同時に及び/又は異なる時間に行うことができる。少なくとも1つの例では、エンドエフェクタ及びシャフトの回転が同期するように、それらを同時に回転させることが有益である。そうでない場合、臨床医は、最初に自分が望んだことがエンドエフェクタを再配向することであるときに、エンドエフェクタがシャフトと共に回転していないことを発見して驚く場合がある。しかしながら、エンドエフェクタは、シャフトと独立して回転させることができる。
【0178】
図93は、信号導体及び/又は電力導体がそこを通って延在するように構成された、シャフトアセンブリ120720を通って延在する長手方向通路を表す。
【0179】
上記に更に加えて、エンドエフェクタの回転、エンドエフェクタの作動、シャフトの回転、及びエンドエフェクタの関節運動は、任意の好適な順序で連続的に生じさせることができる。しかしながら、図104〜図108を参照すると、これらの機能のうちの2つ以上を同時に生じさせることができる。外科用システム124100を図105に表す。外科用システム124100は、シャフトアセンブリ124120と、関節運動ジョイント124180を中心にシャフトアセンブリ124120に回転可能に接続されたエンドエフェクタ124130と、を備える。更に、エンドエフェクタ124130は、回転ジョイント124190を中心にシャフトアセンブリ124120に対して回転可能である。図105及び図106を参照すると、例えば、外科用システム124100が、十分な数の駆動システムを有するハンドルに取り付けられた場合、エンドエフェクタ124130は、同時に回転及び関節運動させることができる。かかる配設は、エンドエフェクタ124130の円滑な運動を提供することができる。図107及び図108を参照すると、外科用システム124100が、十分な数の駆動システムを有するハンドルに取り付け