JP7225247B2 - ロボット支援型外科用プラットホームのための感知構成 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１８年３月２８日出願の「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３２３号に対する優先権の利益を主張し、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、及び「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号の優先権の利益を主張する。

本開示はロボット外科用システムに関する。ロボット外科用システムは、中央制御ユニット、外科医のコマンドコンソール、及び１つ又は２つ以上のロボットアームを有するロボットを含み得る。ロボット外科用ツールは、ロボットアーム（複数可）に解放可能に装着され得る。ロボット外科用ツールの数及び種類は、外科手術の種類に依存し得る。ロボット外科用システムは、外科手術中に１つ又は２つ以上のディスプレイ及び／又は１つ又は２つ以上のハンドヘルド式外科用器具と関連して使用することができる。

一般的な一態様では、外科用システムが提供される。この外科用システムは、ロボットシステムを備える。このロボットシステムは、制御ユニットと、取り付け部分を備えるロボットアームと、この制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムと、第２のセンサシステムと、を備える。第１のセンサシステムは、この取り付け部分の位置を検出するように構成されている。この外科用システムは、取り付け部分に取り外し可能に取り付けられた外科用ツールを更に備える。第２のセンサシステムは、第１のセンサシステムから独立しており、外科用ツールの位置を検出するように構成されている。

一般的な別の一態様では、別の外科的方法が提供される。この外科用システムは、ロボットシステムを備える。このロボットシステムは、制御ユニットと、第１の部分、第２の部分、及び第１の部分と第２の部分との中間にある関節、を備えるロボットアームと、ロボットアームの第１及び第２の部分の位置を検出するように構成された第１のセンサシステムと、冗長センサシステムと、を備える。この冗長センサシステムは、ロボットアームの第１の部分及び第２の部分の位置を検出するように構成される。

一般的な更に別の一態様では、別の外科的方法が提供される。この外科用システムは、制御ユニットとロボットアームとを備える外科用ロボットを含む。このロボットアームは、モータを含む。この外科用システムは、ロボットアームに取り外し可能に取り付けられた外科用ツールを更に備える。この制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムと、第２のセンサシステムと、を備える。第１のセンサシステムは、モータ上にトルクセンサを備え、外科用ツールの位置を検出するように構成されている。第２のセンサシステムは、外科用ツールの位置を独立して検出するように構成される。

様々な態様の特徴が、添付された特許請求の範囲で詳細に説明される。ただし、機構、及び動作の方法の両方についての様々な態様は、それらの更なる目的及び利点と共に、以降の添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムのブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科用システムである。 本開示の少なくとも１つの態様による可視化システム、ロボットシステム、及びインテリジェント器具とペアリングされた外科用ハブである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブ筐体、及び外科用ハブ筐体のドロアー内に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュールの部分斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、双極、超音波、及び単極接点、並びに排煙構成要素を備える組み合わせ生成器モジュールの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジングの複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された垂直モジュール式ハウジングを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式制御タワーに連結された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの制御システムの論理図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の回路図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具の回路図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、他の利点の中でも、インダクタレス同調を提供するよう構成された発生器の簡略ブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図２０の発生器の一形態である、発生器の一実施例を示す。 本開示の一態様による、ロボット外科用システムの概略図である。 本開示の一態様による、ロボット外科用システムのロボットアームの斜視図であり、ロボット外科用システムの更なる構成要素を概略的に示す。 本開示の一態様による、ロボット外科用システムのロボットアームの斜視図であり、ロボットアームの位置を手動で調節している操作者を更に示す。 本開示の一態様による、受動動力補助モードにおける図２４のロボットアームの経時的な力のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、滅菌野内のロボットアーム及び二次対話型ディスプレイの斜視図である。 本開示の一態様による、図２６のロボットアームの経時的な力のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、ロボット外科用システムのロボットアーム及びロボットハブの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図２８のロボットアームに取り付けられたリニアステープラのエンドエフェクタの詳細図であり、外科手術中の標的組織領域に対して配置されたエンドエフェクタを示す。 本開示の一態様による、図２９のリニアステープラの経時的な距離及び閉鎖力のグラフ表示である。 本開示の一態様による、複数の感知システムを有するロボット外科用システムを示す概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図３１のトロカールの詳細図である。 本開示の一態様による、複数の独立した感知システムを利用するロボット外科用システムを示すフローチャートである。 本開示の一態様による、外科用ハブの状況認識を示す時間線である。

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、２０１８年３月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０２号、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３００号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０９号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１０号、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９１号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９６号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３３３号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２７号、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１５号、
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１３号、
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２０号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０７号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２３号。

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、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ／１７０７６６、
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＤＡＴＡ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ１／１７０７６６－１、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ２／１７０７６６－２、
・「ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号 ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ３／１７０７６６－３、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＤＡＴＡ ＤＥＲＩＶＥＤ ＦＲＯＭ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＳＯＵＲＣＥＳ ＢＹ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ４／１７０７６６－４、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ５／１７０７６６－５、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ／１７０７６７、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＨＵＢ ＡＮＤ ＳＴＯＲＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＳＴＯＲＩＮＧ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＡＮＤ ＳＴＡＴＵＳ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥ ＳＨＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＣＬＯＵＤ ＢＡＳＥＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ１／１７０７６７－１、
・「ＳＥＬＦ ＤＥＳＣＲＩＢＩＮＧ ＤＡＴＡ ＰＡＣＫＥＴＳ ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ ＡＴ ＡＮ ＩＳＳＵＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ２／１７０７６７－２、
・「ＤＡＴＡ ＰＡＩＲＩＮＧ ＴＯ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＵＴＣＯＭＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号 ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ３／１７０７６７－３、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ／１７０７６８、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ１／１７０７６８－１、
・「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＤＡＴＡ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ２／１７０７６８－２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ／１７０７６９、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＯＦ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＯ ＰＲＩＯＲ ＬＩＮＥＡＲ ＳＴＡＰＬＥ ＬＩＮＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ１／１７０７６９－１、
・「ＳＴＥＲＩＬＥ ＦＩＥＬＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ２／１７０７６９－２、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０３ＵＳＮＰ／１７０７７０、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ／１７０７７１、
・「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ ＴＨＥ ＵＳＥ ＯＦ ＭＯＮＯ－ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ ＬＩＧＨＴ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ１／１７０７７１、及び
・「ＤＵＡＬ ＣＭＯＳ ＡＲＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ２／１７０７７１－２。

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、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ／１７０７７３、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ１／１７０７７３－１、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ／１７０７７４、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＬＩＮＫＩＮＧ ＯＦ ＬＯＣＡＬ ＵＳＡＧＥ ＴＲＥＮＤＳ ＷＩＴＨ ＴＨＥ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＢＥＨＡＶＩＯＲＳ ＯＦ ＬＡＲＧＥＲ ＤＡＴＡ ＳＥＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ１／１７０７７４－１、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＭＥＤＩＣＡＬ ＦＡＣＩＬＩＴＹ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ２／１７０７７４－２、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０８ＵＳＮＰ／１７０７７５、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０９ＵＳＮＰ／１７０７７６、及び
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１０ＵＳＮＰ／１７０７７７。

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、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ／１７０７７８、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ１／１７０７７８－１、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ２／１７０７７８－２、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ／１７０７７９、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ１／１７０７７９－１、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＡＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ２／１７０７７９－２、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号。代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ３／１７０７７９－３。

外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される実施例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な実施例は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行してもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な実施例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。

図１を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００は、１つ又は２つ以上の外科用システム１０２と、クラウドベースのシステム（例えば、ストレージ装置１０５に接続されたリモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４）と、を含む。各外科用システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科用システム１０２は、互いに、及び／又はハブ１０６と通信するように構成された、可視化システム１０８と、ロボットシステム１１０と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含む。いくつかの態様では、外科システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ、及びＰは１以上の整数である。

図３は、外科手術室１１６内の手術台１１４上に横たわる患者に対して外科処置を実施するために使用される外科用システム１０２の一例を示す。ロボットシステム１１０は、外科処置において外科用システム１０２の一部として使用される。ロボットシステム１１０は、外科医のコンソール１１８と、患者側カート１２０（外科用ロボット）と、外科用ロボットハブ１２２と、を含む。患者側カート１２０は、患者の身体の低侵襲切開中に、外科医が外科医のコンソール１１８を介して手術部位を見る間、少なくとも１つの取り外し可能に連結された外科用ツール１１７を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置１２４によって得ることができ、医療用撮像装置１２４は撮像装置１２４を配向するために患者側カート１２０によって操作され得る。ロボットハブ１２２は、外科医のコンソール１１８を介して外科医に対するその後の表示のために、手術部位の画像を処理するよう用いることができる。

他のタイプのロボットシステムを、外科用システム１０２と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示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「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号に記載されている。

クラウド１０４によって実施され、本開示と共に使用するのに好適なクラウドベース分析の様々な例は、その開示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「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。

様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと１つ又は２つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。

撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ又は２つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ又は２つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。

１つ又は２つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長に反応する。

不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する電磁スペクトルの一部分である（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長）。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約７５０ｎｍを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、及び無線電磁放射線になる。約３８０ｎｍ未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、Ｘ線、及びガンマ線電磁放射線になる。

様々な態様では、撮像装置１２４は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示と共に使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、サイトスコープ（cytoscope）、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡（胃鏡）、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉－腎盂鏡（nasopharyngo-neproscope）、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。

一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトルにわたって特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長からの光に感受性の器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色、及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示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「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ又は２つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。

いかなる外科手術においても手術室及び外科用器具の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「手術現場（surgical theater）」、すなわち手術室又は処置室に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療装置及び機器の最大級の滅菌性を必要とする。その滅菌プロセスの一部は、撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるものを滅菌する必要性である。滅菌野は、トレイ内又は滅菌タオル上などの、微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、又は滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。

様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理ユニットと、１つ又は２つ以上の格納アレイと、１つ又は２つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示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「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。

図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置する操作者に可視であるように、滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に位置付けられる。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９、及び１１９を使用して、滅菌野の内側及び外部の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ１０６は、可視化システム１０８に、一次ディスプレイ１１９上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置１２４によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実施することを可能にすることができる。

一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１に位置する非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ１１９に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。一実施例では、入力は、ハブ１０６によって一次ディスプレイ１１９に送ることのできる、非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示されるスナップショットに対する修正の形態であってもよい。

図２を参照すると、外科用器具１１２は、外科処置において外科用システム１０２の一部として使用されている。ハブ１０６はまた、外科用器具１１２のディスプレイへの情報フローを調整するようにも構成されている。例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号における。可視化タワー１１１の位置で非滅菌操作者によって入力される診断入力又はフィードバックは、滅菌野内でハブ１０６によって外科用器具ディスプレイ１１５に送られてもよく、ここで診断入力又はフィードバックは外科用器具１１２の操作者によって見られてもよい。外科用システム１０２と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｈａｒｄｗａｒｅ」の項目、及び「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で説明されている。

ここで図３を参照すると、ハブ１０６が、可視化システム１０８、ロボットシステム１１０、及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と通信している状態で示されている。ハブ１０６は、ハブディスプレイ１３５、撮像モジュール１３８、発生器モジュール１４０、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、及びストレージアレイ１３４を含む。特定の態様では、図３に示すように、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６及び／又は吸引／灌注モジュール１２８を更に含む。

外科処置中、封止及び／又は切断のため組織へのエネルギー印加は、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注を伴う。異なる供給源からの流体、電力、及び／又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式筐体１３６は、電力、データ、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。

本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ及び電力接点を含む。組み合わせ生成器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極ＲＦエネルギー発生器構成要素、及び単極ＲＦエネルギー発生器構成要素のうちの２つ以上を含む。一態様では、組み合わせ生成器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ生成器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも１つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって発生した煙、流体、及び／又は微粒子を排出するように構成された少なくとも１つの排煙構成要素と、遠隔手術部位から排煙構成要素まで延在する流体ラインと、を含む。

一態様では、流体ラインは第１の流体ラインであり、第２の流体ラインは、遠隔手術部位から、ハブ筐体内に摺動可能に受容される吸引及び灌注モジュールまで延在する。一態様では、ハブ筐体は、流体インターフェースを備える。

特定の外科処置は、２つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。１つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式筐体１３６が様々な発生器を収容して、これらの間の双方向通信を促進するように構成される解決法を提示する。ハブのモジュール式筐体１３６の利点の１つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び／又は交換を可能にすることである。

本開示の態様は、組織へのエネルギー印加を伴う外科処置で使用するためのモジュール式外科用筐体を提示する。モジュール式外科用筐体は、組織に印加するための第１のエネルギーを発生させるように構成された第１のエネルギー発生器モジュールと、第１のデータ及び電力接点を含む第１のドッキングポートを備える第１のドッキングステーションと、を含み、第１のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第１のエネルギー発生器モジュールは、第１の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。

上記に加えて、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第２のエネルギーを発生させるように構成された第２のエネルギー発生器モジュールと、第２のデータ及び電力接点を含む第２のドッキングポートを備える第２のドッキングステーションと、を更に含み、第２のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第２のエネルギー発生器モジュールは、第２の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。

更に、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギー発生器モジュールと第２のエネルギー発生器モジュールとの間の通信を容易にするように構成された、第１のドッキングポートと第２のドッキングポートとの間の通信バスを更に含む。

図３～図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体１３６に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８間の双方向通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、統合された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、単極装置１４６、双極装置１４７、及び超音波装置１４８に接続するように構成され得る。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成してもよい。

一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８の取り外し可能な取り付け及びそれらの間の双方向通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン１４９を備える。

一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー１５１を含む。図４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュール１４５の部分斜視図を示す。組み合わせ生成器モジュール１４５の後側に電力及びデータ接点を有するドッキングポート１５２は、組み合わせ生成器モジュール１４５がハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１内の位置へと摺動されると、対応するドッキングポート１５０をハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の電力及びデータ接点と係合するように構成される。一態様では、組み合わせ生成器モジュール１４５は、図５に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット１３９と共に一体化された排煙モジュールと、を含む。

様々な態様では、排煙モジュール１２６は、捕捉／回収された煙及び／又は流体を手術部位から遠ざけて、例えば、排煙モジュール１２６へと搬送する流体ライン１５４を含む。排煙モジュール１２６から発生する真空吸引は、煙を手術部位のユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール１２６で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブ筐体１３６内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延在する流体経路を画定する。

様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み（aspiration）流体ライン及び吸引（suction）流体ラインを含む外科用ツールに連結される。一実施例では、吸い込み及び吸引流体ラインは、手術部位から吸引／灌注モジュール１２８に向かって延在する可撓管の形態である。１つ又は２つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。

一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有するシャフトと、エンドエフェクタに関連付けられた少なくとも１つのエネルギー処置部と、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延在する。同様に、灌注管はシャフトを通って延在することができ、かつ、エネルギー送達器具に近接した入口ポートを有することができる。エネルギー送達器具は、超音波及び／又はＲＦエネルギーを手術部位に送達するように構成されており、最初にシャフトを通って延在するケーブルによって発生器モジュール１４０に接続される。

灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８内に収容され得る。一実施例では、流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８とは別にハブ筐体１３６内に収容され得る。このような実施例では、流体インターフェースは、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。

一態様では、モジュール１４０、１２６、１２８及び／又はハブのモジュール式筐体１３６上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングステーション内でこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図４に示すように、組み合わせ生成器モジュール１４５は、ハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の対応するブラケット１５６と摺動可能に係合するように構成された側部ブラケット１５５を含む。ブラケットは協働して、組み合わせ生成器モジュール１４５のドッキングポート接点をハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート接点と電気係合させるように誘導する。

いくつかの態様では、ハブのモジュール式筐体１３６のドロアー１５１はサイズが同じ又は実質的に同じであり、モジュールはドロアー１５１内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット１５５及び／又は１５６は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー１５１はサイズが異なり、それぞれ特定のモジュールを収容するように設計される。

更に、適合しない接点を備えるドロアーにモジュールを挿入することを避けるために、特定のモジュールの接点を、特定のドロアーの接点と係合するように鍵付きにしてもよい。

図４に示されるように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に接続されて、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート１５０は、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の無線双方向通信を容易にしてもよい。例えば、Ａｉｒ Ｔｉｔａｎ－Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。

図６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジング１６０の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング１６０は、モジュール１６１を横方向に受容して相互接続するように構成される。モジュール１６１は、モジュール１６１を相互接続するためのバックプレーンを含む横方向モジュール式ハウジング１６０のドッキングステーション１６２内に摺動可能に挿入される。図６に示すように、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング１６０内で横方向に配置される。あるいは、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置してもよい。

図７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング１６４を示す。モジュール１６５は、モジュール１６５を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングステーション又はドロアー１６７内に摺動可能に挿入される。垂直モジュール式ハウジング１６４のドロアー１６７は垂直方向に配置されているが、特定の場合では、垂直モジュール式ハウジング１６４は、横方向に配置されたドロアーを含んでもよい。更に、モジュール１６５は、垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングポートを介して互いに相互作用し得る。図７の実施例では、モジュール１６５の動作に関連するデータを表示するためのディスプレイ１７７が提供される。加えて、垂直モジュール式ハウジング１６４は、マスタモジュール１７８内に摺動可能に受容される複数のサブモジュールを収容するマスタモジュール１７８を含む。

様々な態様では、撮像モジュール１３８は、内蔵型のビデオプロセッサ及びモジュール式光源を備え、様々な撮像装置と共に使用するように適合されている。一態様では、撮像装置は、光源モジュール及びカメラモジュールと共に組み立てることが可能なモジュール式ハウジングで構成される。ハウジングは、使い捨て式ハウジングであってもよい。少なくとも１つの実施例では、使い捨て式ハウジングは、再利用可能なコントローラ、光源モジュール、及びカメラモジュールと取り外し可能に連結される。光源モジュール及び／又はカメラモジュールは、外科処置の種類に応じて選択的に選択することができる。一態様では、カメラモジュールはＣＣＤセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはＣＭＯＳセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールは走査されたビームの撮像用に構成される。同様に、光源モジュールは、外科処置に応じて白色光又は異なる光を送達するように構成することができる。

外科処置中に、手術野から外科用装置を除去して異なるカメラ又は異なる光源を含む別の外科用装置と交換することは非効率的であり得る。手術野の視野を一時的に喪失することは、望ましからぬ結果をもたらし得る。本開示のモジュール撮像装置は、手術野から撮像装置を除去する必要なく、外科処置中に光源モジュール又はカメラモジュール中間体（midstream）の交換を可能にするように構成される。

一態様では、撮像装置は、複数のチャネルを含む管状ハウジングを備える。第１のチャネルは、第１のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得るカメラモジュールを摺動可能に受容するように構成されている。第２のチャネルは、第２のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の実施例では、カメラモジュール及び／又は光源モジュールは、これらの対応するチャネル内の最終位置へと回転させることができる。スナップ嵌め係合の代わりにねじ係合を採用してもよい。

様々な実施例で、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に位置決めされる。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置間を切り替えるように構成することができる。様々な態様では、撮像モジュール１３８は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成することができる。

本開示と共に使用するのに好適な様々な画像プロセッサ及び撮像装置は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＳＢＩ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮＡＬ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ」と題する２０１１年８月９日発行の米国特許第７，９９５，０４５号に記載されている。更に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＢＩ ＭＯＴＩＯＮ ＡＲＴＩＦＡＣＴ ＲＥＭＯＶＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する２０１１年７月１９日発行の米国特許第７，９８２，７７６号は、画像データからモーションアーチファクトを除去するための様々なシステムについて記載している。こうしたシステムは、撮像モジュール１３８と一体化され得る。更に、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＳＯＵＲＣＥ ＴＯ ＦＩＸＴＵＲＥ ＩＮＴＲＡＣＯＲＰＯＲＥＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する２０１１年１２月１５日公開の米国特許出願公開第２０１１／０３０６８４０号、及び「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ」と題する２０１４年８月２８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２４３５９７号は、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図８は、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム（例えばストレージ装置２０５に接続されたリモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４）に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ２０３を備える外科用データネットワーク２０１を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ２０３は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９を備える。モジュール式通信ハブ２０３は更に、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供するために、ローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成してもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。

手術室に配置されるモジュール式装置１ａ～１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に接続してもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に接続されて、装置１ａ～１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送してもよい。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送してもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ～２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に接続してもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に接続されて、装置２ａ～２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ～２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送してもよい。装置２ａ～２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送してもよい。

複数のネットワークハブ２０７及び／又は複数のネットワークスイッチ２０９を複数のネットワークルータ２１１と相互接続することによって、外科用データネットワーク２０１が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ２０３は、複数の装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム２１０もまた、モジュール式制御タワーに収容してもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、ディスプレイ２１２に接続されて、例えば外科処置中に、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍとしては、外科用データネットワーク２０１のモジュール式通信ハブ２０３に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に接続された撮像モジュール１３８、エネルギーベースの外科用装置に接続された発生器モジュール１４０、排煙モジュール１２６、吸引／灌注モジュール１２８、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、ストレージアレイ１３４、ディスプレイに接続された外科用装置、及び／又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。

一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（複数可）、ネットワークスイッチ（複数可）、及びネットワークルータ（複数可）との組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに接続された装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、共有コンピューティングリソースに依存することは理解されるであろう。用語「クラウド」は「インターネット」の隠喩として用いられ得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、用語「クラウドコンピューティング」は、本明細書では「インターネットベースのコンピューティングの一種」を指すために用いることができ、この場合、サーバ、ストレージ、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつインターネットを介してモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、１つ又は２つ以上の手術室内に位置する装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。

装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的成果の改善、コスト低減、及び患者満足度の改善を提供する。組織の封止及び切断処置後に、組織の状態を観察して封止された組織の漏出又は灌流を評価するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。クラウドベースのコンピューティングを使用して、身体組織の試料の画像を含むデータを診断目的で検査して疾患の影響などの病状を特定するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。これは、組織及び表現型の位置特定及びマージン確認を含む。撮像装置と一体化された様々なセンサ、及び複数の撮像装置によってキャプチャされた画像をオーバーレイするなどの技術を使用して、身体の解剖学的構造を特定するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。画像データを含む、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータは、画像処理及び操作を含むデータ処理及び操作のために、クラウド２０４若しくはローカルコンピュータシステム２１０又はその両方に転送してもよい。データは、組織特異的部位及び状態に対する内視鏡的介入、新興技術、標的化放射線、標的化介入、及び精密ロボットの適用などの更なる治療を遂行できるかを判定することによって、外科処置の結果を改善するために分析することができる。こうしたデータ分析は、予後分析処理を更に採用してもよく、標準化されたアプローチを使用することは、外科治療及び外科医の挙動を確認するか、又は外科治療及び外科医の挙動に対する修正を提案するかのいずれかのために有益なフィードバックを提供することができる。

一実装態様では、手術室装置１ａ～１ｎは、ネットワークハブに対する装置１ａ～１ｎの構成に応じて、有線チャネル又は無線チャネルを介してモジュール式通信ハブ２０３に接続してもよい。ネットワークハブ２０７は、一態様では、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装してもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置１ａ～１ｎに接続性を提供する。ネットワークハブ２０７は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ２０７は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御／インターネットプロトコル（ＭＡＣ／ＩＰ）は格納しない。装置１ａ～１ｎのうちの１つのみが、ネットワークハブ２０７を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ２０７は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体、及びクラウド２０４上のリモートサーバ２１３（図９）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。

別の実装形態では、手術室装置２ａ～２ｍは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ２０９に接続してもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ＯＳＩモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ２０９は、同じ手術室内に位置する装置２ａ～２ｍをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ２０９は、フレームの形態のデータをネットワークルータ２１１に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置２ａ～２ｍは、ネットワークスイッチ２０９を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ２０９は、データを転送するために装置２ａ～２ｍのＭＡＣアドレスを記憶かつ使用する。

ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、クラウド２０４に接続するためにネットワークルータ２１１に接続される。ネットワークルータ２１１は、ＯＳＩモデルのネットワーク層内で機能する。ネットワークルータ２１１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全てによって収集されたデータを更に処理及び操作するために、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２１１から受信したデータパケットをクラウドベースのコンピュータリソースに送信するための経路を作成する。ネットワークルータ２１１は、例えば、同じ医療施設の異なる手術室、又は異なる医療施設の異なる手術室に位置する異なるネットワークなどの、異なる位置に位置する２つ以上の異なるネットワークを接続するために用いられてもよい。ネットワークルータ２１１は、パケット形態のデータをクラウド２０４に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置が同時にデータを送信することができる。ネットワークルータ２１１は、データを転送するためにＩＰアドレスを使用する。

一実施例では、ネットワークハブ２０７は、複数のＵＳＢ装置をホストコンピュータに接続することを可能にするＵＳＢハブとして実現してもよい。ＵＳＢハブは、装置をホストシステムコンピュータに接続するために利用可能なポートが多くなるように、単一のＵＳＢポートをいくつかの階層に拡張することができる。ネットワークハブ２０７は、有線チャネル又は無線チャネルを介して情報を受信するための有線又は無線能力を含むことができる。一態様では、無線ＵＳＢ短距離高帯域無線通信プロトコルを、手術室内に位置する装置１ａ～１ｎと装置２ａ～２ｍとの間の通信のために使用してもよい。

他の実施例では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し（２．４～２．４８５ＧＨｚのＩＳＭ帯域における短波長ＵＨＦ電波を使用して）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、並びにＥｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。

モジュール式通信ハブ２０３は、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの１つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ２０３によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ２１１へ送信され、ネットワークルータ２１１は本明細書に記載される数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによってこのデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。

モジュール式通信ハブ２０３は、スタンドアロンの装置として使用してもよく、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続してもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ２０３は手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。

図９は、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００は、多くの点で外科用システム１０２と類似する１つ又は２つ以上の外科用システム２０２を含む。各外科用システム２０２は、リモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ２０６を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図１０に示されるように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に接続されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図９の実施例に例示するように、モジュール式制御タワー２３６は、内視鏡２３９に接続された撮像モジュール２３８、エネルギー装置２４１に接続された発生器モジュール２４０、排煙器モジュール２２６、吸引／灌注モジュール２２８、通信モジュール２３０、プロセッサモジュール２３２、ストレージアレイ２３４、任意でディスプレイ２３７に接続されたスマート装置／器具２３５、及び非接触センサモジュール２４２に接続される。手術室装置は、モジュール式制御タワー２３６を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータストレージに接続される。ロボットハブ２２２もまた、モジュール式制御タワー２３６及びクラウドコンピューティングリソースに接続してもよい。中でもとりわけ、装置／器具２３５、可視化システム２０８は、本明細書に記載される有線又は無線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式制御タワー２３６に接続してもよい。モジュール式制御タワー２３６は、撮像モジュール、装置／器具ディスプレイ、及び／又は他の可視化システム２０８から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ２１５（例えば、モニタ、スクリーン）に接続してもよい。ハブディスプレイはまた、画像及びオーバーレイ画像と共にモジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを表示してもよい。

図１０は、モジュール式制御タワー２３６に接続された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えば局所処理、可視化、及び撮像を提供するためのコンピュータシステム２１０と、を備える。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３は、モジュール式通信ハブ２０３に接続できるモジュール（例えば、装置）の数を拡張するために階層化構成で接続されて、モジュールに関連付けられたデータをコンピュータシステム２１０、クラウドコンピューティングリソース、又はその両方に転送することができる。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３内のネットワークハブ／スイッチのそれぞれは、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続される。クラウド２０４への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。

外科用ハブ２０６は、非接触センサモジュール２４２を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波又はレーザ型非接触測定装置のいずれかを使用して手術現場のマップを生成する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号中の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈｕｂ Ｓｐａｔｉａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ Ｗｉｔｈｉｎ ａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｏｏｍ」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の外壁に反射したときのエコーを受信することによって手術室を走査し、ここでセンサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの距離限界を調整するように構成される。レーザベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザ光パルスを送信し、手術室の外壁に反射するレーザ光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング距離限界を調整することによって手術室を走査する。

コンピュータシステム２１０は、プロセッサ２４４とネットワークインターフェース２４５とを備える。プロセッサ２４４は、システムバスを介して、通信モジュール２４７、ストレージ２４８、メモリ２４９、不揮発性メモリ２５０、及び入力／出力インターフェース２５１に接続される。システムバスは、９ビットバス、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＳＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェントドライブエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、アドバンスドグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、小型計算機システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）、又は任意の他の独自バス（proprietary bus）が挙げられるがこれらに限定されない任意の様々なバスアーキテクチャを用いる、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び／又はローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造（複数可）のうちのいずれかであっってもよい。

プロセッサ２４４は、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。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は、１つ若しくは２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ若しくは２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。

一態様では、プロセッサ２４４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含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成してもよい。

システムメモリとしては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが挙げられる。起動中などにコンピュータシステム内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ）は、不揮発性メモリに記憶される。例えば、不揮発性メモリとしては、ＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリが挙げられ得る。揮発性メモリとしては、外部キャッシュメモリとして機能するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が挙げられる。更に、ＲＡＭは、ＳＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、エンハンスドＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、及びダイレクトランバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）などの多くの形態で利用可能である。

コンピュータシステム２１０はまた、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータストレージ媒体、例えばディスクストレージなどを含む。ディスクストレージとしては、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ－６０ドライブ、フラッシュメモリカード、又はメモリスティックのようなデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスクストレージは、ストレージ媒体を、独立して、又はコンパクトディスクＲＯＭ装置（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク記録可能ドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ）、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ）、若しくはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない他のストレージ媒体との組み合わせで含むことができる。ディスクストレージ装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。

コンピュータシステム２１０は、好適な動作環境で説明されるユーザと基本コンピュータリソースとの間で媒介として機能するソフトウェアを含むことを理解されたい。このようなソフトウェアとしてはオペレーティングシステムが挙げられる。ディスクストレージ上に記憶され得るオペレーティングシステムは、コンピュータシステムのリソースを制御及び割り当てするように機能する。システムアプリケーションは、システムメモリ内又はディスクストレージ上のいずれかに記憶されたプログラムモジュール及びプログラムデータを介して、オペレーティングシステムによるリソース管理を活用する。本明細書に記載される様々な構成要素は、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせで実装することができることを理解されたい。

ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に接続された入力装置（複数可）を介してコンピュータシステム２１０にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライト・ディッシュ、スキャナ、ＴＶチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート（複数可）を介し、システムバスを通してプロセッサに接続する。インターフェースポート（複数可）としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、及びＵＳＢが挙げられる。出力装置（複数可）は、入力装置（複数可）と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、またコンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、例示としてのものであり限定するものではないが、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられる。遠隔コンピュータ（複数可）などの他の装置及び／又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。

コンピュータシステム２１０は、クラウドコンピュータ（複数可）などの１つ若しくは２つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ（複数可）と共にメモリストレージ装置のみが示される。遠隔コンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワークを包含する。ＬＡＮ技術としては、光ファイバ分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データインターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＥＥＥ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるがこれらに限定されない。

様々な態様では、図１０のコンピュータシステム２１０、図９～図１０の撮像モジュール２３８、及び／又は可視化システム２０８、及び／又はプロセッサモジュール２３２は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。

通信接続（複数可）とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのために通信接続はコンピュータシステム内部に示されているが、通信接続はコンピュータシステム２１０の外部にあってもよい。例示のみを目的として、ネットワークインターフェースへの接続に必要なハードウェア／ソフトウェアとしては、通常の電話グレードモデム、ケーブルモデム、及びＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、並びにイーサネットカードなどの内部及び外部技術が挙げられる。

図１１は、本開示の一態様による、ＵＳＢネットワークハブ３００装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製ＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを採用する。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８を提供するＣＭＯＳ装置である。上流ＵＳＢ送受信ポート３０２は、差動データプラス（ＤＰ０）入力とペアリングされた差動データマイナス（ＤＭ０）入力を含む差動ルートデータポートである。３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、各ポートが差動データマイナス（ＤＭ１～ＤＭ３）出力とペアリングした差動データプラス（ＤＰ１～ＤＰ３）出力を含む差動データポートである。

ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したＵＳＢ送受信機が、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び全ての下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８の回路に統合される。下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じてスルーレートを自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成してもよく、電力を管理するためのハブパワー論理３１２を含む。

ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、シリアルインターフェースエンジン３１０（ＳＩＥ）を含む。ＳＩＥ３１０は、ＵＳＢネットワークハブ３００ハードウェアのフロントエンドであり、ＵＳＢ仕様書の第８章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。ＳＩＥ３１０は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、ＳＯＰ、ＥＯＰ、ＲＥＳＥＴ、及びＲＥＳＵＭＥ信号の検出／生成、クロック／データ分離、非ゼロ復帰逆転（ＮＲＺＩ）データ符号化／復号及びビットスタッフィング、ＣＲＣ生成及びチェック（トークン及びデータ）、パケットＩＤ（ＰＩＤ）の生成、及びチェック／復号、並びに／又はシリアル・パラレル／パラレル・シリアル変換が挙げられ得る。３１０はクロック入力３１４を受信し、ポート論理回路３２０、３２２、３２４を介して上流ＵＳＢ送受信ポート３０２と下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８との間の通信を制御するためにサスペンド／レジューム論理並びにフレームタイマー３１６回路及びハブリピータ回路３１８に接続される。ＳＩＥ３１０は、シリアルＥＥＰＲＯＭインターフェース３３０を介してシリアルＥＥＰＲＯＭからコマンドを制御するためのインターフェース論理を介してコマンドデコーダ３２６に接続される。

様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ、及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードをサポートするように構成してもよい。一態様では、ＵＳＢケーブル、ＵＳＢネットワークハブ３００を使用して、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２はＵＳＢホストコントローラにプラグ接続され、下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８はＵＳＢに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。

外科用器具のハードウェア
図１２は、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ又は２つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータドライバ４９２によって駆動されるモータ４８２は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、Ｉビームナイフ部材を駆動する。追跡システム４８０は、長手方向に移動可能な変位部材の位置を決定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置、並びに発射部材、発射バー、及びＩビームナイフ要素の位置を決定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ４６２に提供される。追加のモータを、Ｉビームの発射、閉鎖管の移動、シャフトの回転、及び関節運動を制御するために、ツールドライバインターフェースに提供してもよい。ディスプレイ４７３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。ディスプレイ４７３上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。

一態様では、マイクロコントローラ４６１は、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。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ若しくは２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ若しくは２つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビット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。

一態様では、マイクロコントローラ４６１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含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成してもよい。

マイクロコントローラ４６１は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実行するようにプログラムしてもよい。一態様では、マイクロコントローラ４６１は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を含む。電動モータ４８２は、ギアボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流（ＤＣ）モータであってもよい。一態様では、モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年１０月１９日公開の米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号に記載されている。

マイクロコントローラ４６１は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムしてもよい。マイクロコントローラ４６１は、マイクロコントローラ４６１のソフトウェア内で応答を計算するように構成してもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質と、測定による応答とのバランスを取る好適な調整された値であり、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。

一態様では、モータ４８２は、モータ駆動器４９２によって制御してもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって使用され得る。様々な形態において、モータ４８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。別の構成において、モータ４８２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。モータ駆動器４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジ駆動器を備えてもよい。モータ４８２は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ又はツールハウジングに解除可能に装着された電源アセンブリによって給電され得る。電源アセンブリは、外科用器具又はツールに給電するための電源として使用され得る、直列に接続された多数の電池セルを含み得る電池を含んでもよい。特定の状況下では、電源アセンブリの電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源アセンブリに接続可能かつ電源アセンブリから分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。

モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ ４９２は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。駆動器４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞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。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。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、レジスタ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。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備えた追跡システム４８０で使用するために容易に置換することができる。

追跡システム４８０は、本開示の一態様による位置センサ４７２を備える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４７２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。一態様では、変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するための駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材は、発射バー又はＩビームを表し、それらの各々は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。それに応じて、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、駆動部材、発射部材、発射バー、Ｉビーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の移動可能な部材を総称して指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材は、発射部材、発射バー、及びＩビームに連結される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、Ｉビームの直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ４７２に連結してもよい。したがって、長手方向可動駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはＩビーム、又はそれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結され得る。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

電動モータ４８２は、変位部材上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギアアセンブリと動作可能にインターフェースする回転式シャフトを含んでもよい。センサ素子は、位置センサ４７２素子の１回転が、変位部材のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギアアセンブリに動作可能に連結してもよい。ギアリング及びセンサ機構を、ラックピニオン機構によって直線アクチュエータに、又はスパーギア若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続することができる。電源は、絶対位置決めシステムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置決めシステムの出力を表示することができる。変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するために、その上に形成された駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。変位部材は、長手方向に移動可能な発射部材、発射バー、Ｉビーム、又はこれらの組合せを表す。

位置センサ４７２に付随するセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結したセンサ素子の１回転した後で、変位部材が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ４７２が変位部材のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して接続してもよい。位置センサ４７２は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。

位置センサ４７２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギアの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態はマイクロコントローラ４６１にフィードバックされ、マイクロコントローラ４６１は論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ４７２の出力はマイクロコントローラ４６１に提供される。センサ機構の位置センサ４７２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。

位置センサ４７２は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するか否かに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に用いられる技術としては、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（nuclear precession）、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、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。

一態様では、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０の位置センサ４７２は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。位置センサ４７２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してもよい。位置センサ４７２は、マイクロコントローラ４６１と連携して絶対位置決めシステムを提供する。位置センサ４７２は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石の上方に位置する位置センサ４７２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、桁毎法（digit-by-digit method）及びボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）としても知られる、座標回転デジタルコンピュータ（ＣＯＲＤＩＣ）プロセッサが設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、シリアル周辺インターフェース（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マイクロコントローラ４６１に伝送される。位置センサ４７２は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ４７２は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。

絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０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／又はこれを実現するようにプログラムしてもよい。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ＰＷＭが挙げられる。位置センサ４７２によって測定される位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他のセンサ（複数可）が設けられてもよい。いくつかの態様では、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、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１６年５月２４日発行の米国特許第９，３４５，４８１号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１４年９月１８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年６月２０日出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているものなどのセンサ機構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接続され、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。

絶対位置決めシステムは、モータ４８２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。

例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などの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４６２に提供される。センサ４７４の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ４７６が、閉鎖駆動システムによってアンビルに加えられる閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ４７６は、外科用器具又はツールの発射ストローク中にＩビームに加えられる発射力を測定することができる。Ｉビームは、ウェッジスレッドと係合するように構成されており、ウェッジスレッドは、ステープルドライバを上向きにカム作用して、ステープルを押し出してアンビルと変形接触させるように構成されている。Ｉビームはまた、Ｉビームを発射バーによって遠位に前進させる際に組織を切断するために使用することができる、鋭利な切刃を含む。あるいは、モータ４８２による電流引き込みを測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。発射部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ４８２によって引き込まれる電流に相当し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。

一形態では、歪みゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、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た微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ４７４を備える。一態様では、歪みゲージセンサ４７４は、把持動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定された歪みはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を操作するのに用いられる力を測定することができる。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４６２に提供され得る。

センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、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、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ４６１によって使用することができる。一例では、メモリ４６８は、評価の際にマイクロコントローラ４６１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。

外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図８～図１１に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線又は無線通信回路を備えてもよい。

図１３は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路５００を示す。制御回路５００は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路５００は、少なくとも１つのメモリ回路５０４に接続された１つ又は２つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってもよい。メモリ回路５０４は、揮発性及び不揮発性の格納媒体を含むことができる。プロセッサ５０２は、命令処理ユニット５０６及び演算ユニット５０８を含んでよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成してもよい。

図１４は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路５１０を示す。組み合わせ論理回路５１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路５１０は、入力５１４で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５１２によってデータを処理し、出力５１６を提供するように構成された組み合わせ論理５１２を含む有限状態マシンを含み得る。

図１５は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路５２０を示す。順序論理回路５２０又は組み合わせ論理５２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路５２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路５２０は、例えば、組み合わせ論理５２２、少なくとも１つのメモリ回路５２４、及びクロック５２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路５２４は、有限状態マシンの現在の状態を格納することができる。特定の例では、順序論理回路５２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理５２２は、入力５２６から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５２２によってデータを処理し、出力５２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ（例えば、図１３のプロセッサ５０２）と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路（例えば図１４の組み合わせ論理回路５１０）と順序論理回路５２０の組み合わせを含むことができる。

図１６は、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第１のモータを起動させて第１の機能を実行することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実行することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実行することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具６００の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。

特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的にはＩビーム要素を変位させるために、モータ６０２によって形成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成することができる発射モータ駆動アセンブリ６０４に動作可能に連結してもよい。特定の例では、モータ６０２によって生成される発射運動によって、例えば、ステープルをステープルカートリッジから、エンドエフェクタによって捕捉された組織内へと配備し、かつ／又はＩビーム要素の切刃を前進させて、捕捉された組織を切断してもよい。Ｉビーム要素は、モータ６０２の方向を逆転させることによって後退させられ得る。

特定の例では、外科用器具又はツールは閉鎖モータ６０３を含んでもよい。閉鎖モータ６０３は、具体的には閉鎖管を変位させてアンビルを閉鎖し、アンビルとステープルカートリッジとの間で組織を圧縮するためにモータ６０３によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る閉鎖モータ駆動アセンブリ６０５と動作可能に連結してもよい。閉鎖運動によって、例えば、エンドエフェクタが開放構成から接近構成へと遷移して組織を捕捉することができる。エンドエフェクタは、モータ６０３の方向を逆転させることによって開放位置に遷移され得る。

特定の例では、外科用器具又はツールは、例えば、１つ又は２つ以上の関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを含んでもよい。モータ６０６ａ、６０６ｂは、モータ６０６ａ、６０６ｂによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。

上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、独立して又は別個に起動させて、１つ又は２つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。あるいは、発射モータ６０２を起動させて、関節運動モータ６０６が停止している間に、複数のステープルを発射させ、及び／又は刃先を前進させることができる。更に、閉鎖モータ６０３は、本明細書の以下でより詳細に説明されるように、閉鎖管及びＩビーム要素を遠位に前進させるために、発射モータ６０２と同時に起動されてもよい。

特定の例では、外科用器具又はツールは、外科用器具又はツールの複数のモータと共に用いることができる、共通の制御モジュール６１０を含んでもよい。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、一度に複数のモータのうちの１つに対応することができる。例えば、共通の制御モジュール６１０は、ロボット外科用器具の複数のモータ対して個々に連結及び分離が可能であってもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０などの１つ又は２つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０に独立してかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、外科用器具又はツールの複数のモータのうち一方との連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちもう一方との連携へと選択的に切り替えることができる。

少なくとも１つの例では、共通の制御モジュール６１０は、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂとの動作可能な係合と、発射モータ６０２又は閉鎖モータ６０３のいずれかとの動作可能な係合と、の間で選択的に切り替えることができる。少なくとも１つの実施例では、図１６に示すように、スイッチ６１４は、複数の位置及び／又は状態間を移動又は遷移させることができる。例えば、第１の位置６１６では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を発射モータ６０２と電気的に接続してもよく、第２の位置６１７では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を閉鎖モータ６０３と電気的に接続してもよく、第３の位置６１８ａでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第１の関節運動モータ６０６ａと電気的に接続してもよく、第４の位置６１８ｂでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第２の関節運動モータ６０６ｂと電気的に接続してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール６１０を、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂと電気的に接続してもよい。特定の例では、スイッチ６１４は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。

モータ６０２、６０３、６０６ａ、６０６ｂのそれぞれは、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタ上の力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の方法で感知してもよい。

様々な例では、図１６に示されるように、共通の制御モジュール６１０は、１つ又は２つ以上のＨブリッジＦＥＴを備え得るモータ駆動器６２６を備えてもよい。モータ駆動器６２６は、例えば、マイクロコントローラ６２０（「コントローラ」）からの入力に基づいて、電源６２８から共通の制御モジュール６１０に接続されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール６１０に接続されている間にマイクロコントローラ６２０を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。

特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、マイクロプロセッサ６２２（「プロセッサ」）と、１つ又は２つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を格納することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実施させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４の１つ又は２つ以上が、例えば、プロセッサ６２２に接続されてもよい。

特定の例では、電源６２８を用いて、例えばマイクロコントローラ６２０に電力を供給してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えばリチウムイオン電池などの電池（又は「電池パック」若しくは「パワーパック」）を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具６００に電力を供給するため、ハンドルに解除可能に装着されるように構成してもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源６２８として使用してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えば、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。

様々な例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６を制御して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータの位置、回転方向、及び／又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６に信号伝達して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータを停止及び／又は使用不能にすることができる。用語「プロセッサ」は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合したその他の基本コンピューティング装置を含むと理解されるべきである。プロセッサは、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブルデバイスである。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。プロセッサは、二進数法で表される数字及び記号で動作する。

一例では、プロセッサ６２２は、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。特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも１つの実施例では、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートで容易に利用可能な特性の中でもとりわけ、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ＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ又は２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ又は２つ以上の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ＡＤＣを含むＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール４４１０と共に使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。

特定の例では、メモリ６２４は、共通の制御モジュール６１０に連結可能な外科用器具６００のモータをそれぞれ制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ６２４は、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ６２２に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。

特定の例では、例えば、センサ６３０などの１つ又は２つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警告することができる。例えば、センサ６３０は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連するプログラム命令を使用するようにプロセッサ６２２に警告することができる。特定の例では、センサ６３０は、例えば、スイッチ６１４の位置を感知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。したがって、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第１の位置６１６にあることを検出すると、エンドエフェクタのＩビームの発射と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第２の位置６１７にあることを検出すると、アンビルの閉鎖と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第３の位置６１８ａ又は第４の位置６１８ｂにあることを検出すると、エンドエフェクタの関節運動と関連付けられたプログラム命令を使用することができる。

図１７は、本開示の一態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の回路図である。ロボット外科用器具７００は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位／近位並進、閉鎖管の遠位／近位変位、シャフトの回転、及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成してもよい。一態様では、外科用器具７００は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を個別に制御するようにプログラム又は構成してもよい。外科用器具７００は、モータ駆動式の発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を制御するように構成された制御回路７１０を備える。

一態様では、ロボット外科用器具７００は、複数のモータ７０４ａ～７０４ｅを介して、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６及びＩビーム７１４（鋭い切刃を含む）部分、取り外し可能なステープルカートリッジ７１８、シャフト７４０、並びに１つ又は２つ以上の関節運動部材７４２ａ、７４２ｂを制御するように構成された制御回路７１０を備える。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置フィードバックを制御回路７１０に提供するように構成してもよい。他のセンサ７３８は、制御回路７１０にフィードバックを提供するように構成してもよい。タイマー／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。

一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに１つ又は２つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７１０に提供して位置センサ７３４によって決定されたＩビーム７１４の位置をタイマー／カウンタ７３１の出力と相関させ、その結果、制御回路７１０は、Ｉビーム７１４が開始位置に対して特定の位置にあるときの、開始位置又は時間（ｔ）に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７１４の位置を決定することができる。タイマー／カウンタ７３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。

一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムしてもよい。制御回路７１０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムしてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムしてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムしてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムしてもよい。閉鎖制御プログラムは、アンビル７１６によって組織に加えられる閉鎖力を制御し得る。その他の制御プログラムは、シャフト７４０及び関節運動部材７４２ａ、７４２ｂの回転を制御する。

一態様では、制御回路７１０は、モータ設定点信号を生成することができる。モータ設定値信号は、様々なモータコントローラ７０８ａ～７０８ｅに提供してもよい。モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは、本明細書で説明するように、モータ７０４ａ～７０４ｅにモータ駆動信号を提供してモータ７０４ａ～７０４ｅを駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７０４ａ～７０４ｅの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ７０４ａ～７０４ｅの１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは省略してもよく、制御回路７１０がモータ駆動信号を直接生成してもよい。

一態様では、制御回路７１０は、最初に、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれを、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間のロボット外科用器具７００の応答に基づいて、制御回路７１０は、閉ループ構成の発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路７１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。

一態様では、モータ７０４ａ～７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源７１２は、主交流電源、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるＤＣ電源であってもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅは、それぞれの伝達機構７０６ａ～７０６ｅを介して、Ｉビーム７１４、アンビル７１６、シャフト７４０、関節運動７４２ａ、及び関節運動７４２ｂなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結してもよい。伝達装置７０６ａ～７０６ｅは、モータ７０４ａ～７０４ｅを可動機械的要素に連結するための１つ又は２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を感知し得る。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７１０は、パルスを追跡してＩビーム７１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７１４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、一部の実施例では、位置センサ７３４は省略してもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅのいずれかがステップモータである場合、制御回路７１０は、モータ７０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７１４の位置を追跡することができる。位置センサ７３４は、エンドエフェクタ７０２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれの出力は、力を感知するためのトルクセンサ７４４ａ～７４４ｅを含み、駆動シャフトの回転を感知するエンコーダを有する。

一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のＩビーム７１４部分などの発射部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０はモータ制御部７０８ａにモータ設定値を提供し、モータ制御部７０８ａはモータ７０４ａに駆動信号を提供する。モータ７０４ａの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ａに連結される。トルクセンサ７４４ａは、Ｉビーム７１４に連結された伝達装置７０６ａに接続される。伝達機構７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向へのＩビーム７１４の移動を制御するための回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ７０４ａは、第１のナイフ駆動ギア及び第２のナイフ駆動ギアを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結してもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、Ｉビーム７１４を発射又は変位させるために必要な力を表す。位置センサ７３４は、発射ストロークに沿ったＩビーム７１４の位置又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成してもよい。エンドエフェクタ７０２は、制御回路７１０にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ７３８を含んでもよい。使用準備が整ったら、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。発射部材が遠位に並進すると、遠位端に位置付けられた切断要素を備えるＩビーム７１４は、遠位に前進して、ステープルカートリッジ７１８とアンビル７１６との間に位置する組織を切断する。

一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６などの閉鎖部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｂに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｂにモータ設定点を提供する。モータ７０４ｂの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｂに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、アンビル７１６に連結された伝達装置７０６ｂに接続される。伝達機構７０６ｂは、開放位置及び閉位置からのアンビル７１６の移動を制御するための回転要素及び閉鎖部材などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｂは、閉鎖スパーギアと噛合係合して支持される閉鎖減速ギアセットを含む閉鎖ギアアセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、制御回路７１０に閉鎖力フィードバック信号を提供する。閉鎖力フィードバック信号は、アンビル７１６に適用される閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成してもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なアンビル７１６は、ステープルカートリッジ７１８の反対側に位置決めされる。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｂに閉鎖信号を提供することができる。閉鎖信号に応答して、モータ７０４ｂは、閉鎖部材を前進させて、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間で組織を把持する。

一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を回転させるためにシャフト７４０などのシャフト部材を回転させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｃに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｃにモータ設定点を提供する。モータ７０４ｃの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｃに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、シャフト７４０に連結された伝達装置７０６ｃに接続される。伝達機構７０６ｃは、シャフト７４０の時計回り又は反時計回りの回転を３６０度まで及びそれを超えて制御するために回転要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｃは、ツール装着プレート上に動作可能に支持された回転ギアアセンブリによって動作可能に係合されるように、近位閉鎖管の近位端上に形成された（又はこれに取り付けられた）管状ギアセグメントを含む回転伝達装置アセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、制御回路７１０に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト７４０に加えられる回転力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成してもよい。シャフトエンコーダなどの追加のセンサ７３８が、シャフト７４０の回転位置を制御回路７１０に提供してもよい。

一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を関節運動させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｄに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｄにモータ設定点を提供する。モータ７０４ｄの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｄに連結される。トルクセンサ７４４ｄは、関節運動部材７４２ａに連結された伝達装置７０６ｄに接続される。伝達機構７０６ｄは、エンドエフェクタ７０２の±６５°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｄは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギアアセンブリによって回転可能に駆動される。トルクセンサ７４４ｄは、制御回路７１０に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ７０２に適用される関節運動力を表す。関節運動エンコーダなどのセンサ７３８は、エンドエフェクタ７０２の関節運動位置を制御回路７１０に提供してもよい。

別の態様では、ロボット外科用システム７００の関節運動機能は、２つの関節運動部材、又は連結部７４２ａ、７４２ｂを含んでもよい。これらの関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、２つのモータ７０８ｄ、７０８ｅによって駆動されるロボットインターフェース（ラック）上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ７０４ａが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部７４２ａ、７４２ｂのそれぞれは他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、ヘッドが回転するときに固定された半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転すると、プッシュプル連結部の機械効率は変化する。この機械効率の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。

一態様では、１つ又は２つ以上のモータ７０４ａ～７０４ｅは、ギアボックス、及び発射部材、閉鎖部材、又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータを備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管、及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ７０４ａ～７０４ｅが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７０４ａ～７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。

一態様では、位置センサ７３４は、絶対位置決めシステムとして実現してもよい。一態様では、位置センサ７３４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る磁気回転絶対位置決めシステムを備えてもよい。位置センサ７３４は、制御回路７１０と連係して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、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設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに接続された、複数のホール効果素子を含み得る。

一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のセンサ７３８と通信してもよい。センサ７３８は、エンドエフェクタ７０２上に位置付けられ、ロボット外科用器具７００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合してもよい。センサ７３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７０２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を決定するために、ステープルカートリッジ７１８のデッキ上に配置してもよい。トルクセンサ７４４ａ～７４４ｅは、とりわけ、発射力、閉鎖力、及び／又は関節運動力などの力を感知するように構成してもよい。したがって、制御回路７１０は、（１）遠位閉鎖管によって経験される閉鎖負荷及びその位置、（２）ラックにある発射部材及びその位置、（３）ステープルカートリッジ７１８のどの部分がその上に組織を有しているか、及び（４）両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置を感知することができる。

一態様では、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、把持状態の間のアンビル７１６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成してもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。

一態様では、センサ７３８は、とりわけ、１つ又は２つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装してもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装してもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。

一態様では、センサ７３８は、閉鎖駆動システムによってアンビル７１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、閉鎖管によってアンビル７１６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７１６に対して及ぼされる力は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７３８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７３８を、制御回路７１０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングしてもよい。制御回路７１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７１６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。

一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。Ｉビーム７１４などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７１０に提供される。制御回路７１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内のＩビーム７１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、線形二次（ＬＱＲ）、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６３６，８２９号に開示されている。

図１８は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具７５０のブロック図を示す。一態様では、外科用器具７５０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７５０は、アンビル７６６、Ｉビーム７６４（鋭い切断縁部を含む）、及び取り外し可能なステープルカートリッジ７６８を備え得るエンドエフェクタ７５２を備える。

Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４によって測定することができる。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成され得る。制御回路７６０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムしてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。

制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略してもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。

モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ若しくは２つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７６０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７６０は、パルスを追跡してＩビーム７６４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、一部の実施例では、位置センサ７８４は省略してもよい。モータ７５４がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータ７５４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７５２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。

制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置付けられ、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ若しくは２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。

１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル７６６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成してもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。

センサ７８８は、閉鎖駆動システムによりにより、アンビル７６６上に及ぼされる力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングしてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。

モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。

制御回路７６０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内のＩビーム７６４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。

外科用器具７５０の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム７６４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動ドライバを操作する電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。

様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断手段を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０を対象とする。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なアンビル７６６と、使用のために構成される場合は、アンビル７６６の反対側に配置されたステープルカートリッジ７６８とを備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に組織を把持してもよい。器具７５０を使用する準備が整った場合、臨床医は、例えば器具７５０のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ７５４は、変位部材をエンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進するにつれて、遠位端に配置された切断要素を有するＩビーム７６４は、ステープルカートリッジ７６８とアンビル７６６との間の組織を切断することができる。

様々な実施例で、外科用器具７５０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムしてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムしてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムしてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムしてもよい。

いつくかの実施例では、制御回路７６０は、最初に、モータ７５４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分に対する開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具７５０の応答に基づいて、制御回路７６０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７５４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。

図１９は、本開示の一態様に従った、様々な機能を制御するように構成された外科用器具７９０の概略図である。一態様では、外科用器具７９０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７９０は、アンビル７６６と、Ｉビーム７６４と、ＲＦカートリッジ７９６（破線で示す）と交換することができる着脱可能なステープルカートリッジ７６８と、を備え得るエンドエフェクタ７９２を備える。

一態様では、センサ７８８は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、ＭＲ装置、ＧＭＲ装置、磁力計として実装してもよい。他の実装形態では、センサ６３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７８８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。

一態様では、位置センサ７８４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る磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実現してもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０と連係して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、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設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに接続された、複数のホール効果素子を含み得る。

一態様では、Ｉビーム７６４は、上に組織切断刃を動作可能に支持するナイフ本体を備えるナイフ部材として実現してもよく、アンビル係合タブ又は特徴部及び通路係合特徴部又は足部を更に含んでよい。一態様では、ステープルカートリッジ７６８は、標準的な（機械式）外科用締結具カートリッジとして実装してもよい。一態様では、ＲＦカートリッジ７９６はＲＦカートリッジとして実装してもよい。これら、及び他のセンサ構成は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、同一出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号（表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、２０１７年６月２０日出願）に記載されている。

Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ構成、及び位置センサ７８４として表される位置センサにより、測定可能である。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成され得る。制御回路７６０は、本明細書に記載されているように、閉鎖部材７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムしてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。

制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略してもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。

モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ若しくは２つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７６０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７６０は、パルスを追跡してＩビーム７６４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、一部の実施例では、位置センサ７８４は省略してもよい。モータ７５４がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータが実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７９２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。

制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置付けられ、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ若しくは２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。

１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル７６６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成してもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。

センサ７８８は、閉鎖駆動システムによりにより、アンビル７６６上に及ぼされる力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングしてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。

モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。

ＲＦエネルギー源７９４はエンドエフェクタ７９２に接続され、ＲＦカートリッジ７９６が、ステープルカートリッジ７６８の代わりにエンドエフェクタ７９２にロードされるときに、ＲＦカートリッジ７９６に適用される。制御回路７６０は、ＲＦエネルギーのＲＦカートリッジ７９６への送達を制御する。

更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。

発生器ハードウェア
図２０は、他の利点の中でも、インダクタレス同調を提供するよう構成された発生器８００の簡略ブロック図である。発生器８００の追加の詳細は、２０１５年６月２３日発行の米国特許第９，０６０，７７５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」に記載されており、その開示は、その全体が参考として本明細書に組み込まれている。発生器８００は、電力変圧器８０６を介して非絶縁段８０４と通信する患者絶縁段８０２を含んでもよい。電力変圧器８０６の二次巻線８０８は、絶縁段８０２内に収容され、例えば、超音波外科用器具、ＲＦ電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びＲＦエネルギーモードを含む多機能型外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃを画定するためのタップ構成（例えば、センタータップ又は非センタータップ構成）を備え得る。具体的には、駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｃは、超音波駆動信号（例えば、４２０Ｖの二乗平均根（ＲＭＳ）駆動信号）を超音波外科用器具に出力してもよく、駆動信号出力部８１０ｂ、８１０ｃは、電力変圧器８０６のセンタータップに対応する駆動出力部８１０ｂにより、ＲＦ電気外科用駆動信号（例えば、１００ＶのＲＭＳ駆動信号）をＲＦ電気外科用器具に出力してもよい。

特定の形態では、超音波及び電気外科用の駆動信号は、別個の外科用器具に、及び／又は超音波エネルギー及び電気外科用エネルギーの両方を組織に送達する能力を有する単一の外科用器具（例えば多機能外科用器具）に、同時に供給してもよい。専用の電気外科用器具及び／又は複合多機能超音波／電気外科用器具のどちらかへと提供される電気外科用信号は、治療用又は治療量以下のレベルの信号のどちらかであり、治療量以下の信号は、例えば、組織又は器具状態をモニタして、発生器へとフィードバックを提供することに使用され得る、と理解されよう。例えば、超音波及びＲＦ信号は、以下でより詳細に論じられるように、所望の出力信号を外科用器具に提供するために、単一の出力ポートを有する発生器から別個に又は同時に送達され得る。したがって、発生器は、超音波エネルギー及び電気外科用ＲＦエネルギーを組み合わせて、複合エネルギーを多機能超音波／電気外科用器具に送達することができる。双極電極は、エンドエフェクタの一方又は両方のジョーの上に配置することができる。一方のジョーは、電気外科用ＲＦエネルギーに加えて超音波エネルギーによって同時に動作するよう駆動してもよい。超音波エネルギーが組織を切開するために用いられてもよい一方で、電気外科用ＲＦエネルギーは、血管封止に用いられてもよい。

非絶縁段８０４は、電力変圧器８０６の一次巻線８１４に接続された出力部を有する電力増幅器８１２を含むことができる。ある特定の形態では、電力増幅器８１２は、プッシュプル増幅器を含んでもよい。例えば、非絶縁段８０４は、対応するアナログ信号を電力増幅器８１２の入力に続いて供給するデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）回路８１８に、デジタル出力を供給するための論理デバイス８１６を更に含んでもよい。特定の形態では、論理デバイス８１６は、数ある論理回路の中で、例えば、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、ＦＰＧＡ、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）を含んでもよい。したがって、論理デバイス８１６は、ＤＡＣ回路８１８を介して電力増幅器８１２の入力を制御することにより、駆動信号入力部８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃで出現する駆動信号の多くのパラメータ（例えば、周波数、波形、波形振幅）のうちのいずれかを、制御することができる。特定の形態では、また以下で説明するように、論理デバイス８１６、プロセッサ（例えば、以下で説明するＤＳＰ）と共に、多くのＤＳＰベースの及び／又はその他の制御アルゴリズムを実行して、発生器８００によって出力される駆動信号のパラメータを制御することができる。

電力は、スイッチモードレギュレータ８２０、例えば電力変換装置によって、電力増幅器８１２の電力レールに供給され得る。ある特定の形態では、スイッチモードレギュレータ８２０は、例えば、調整可能なバックレギュレータを含んでもよい。非絶縁段８０４は、第１のプロセッサ８２２を更に含んでもよく、この第１のプロセッサは、一形態では、例えば、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ）から入手可能なＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＡＤＳＰ－２１４６９ ＳＨＡＲＣ ＤＳＰなどのＤＳＰプロセッサを含んでもよいが、様々な形態において、任意の好適なプロセッサが使用されてもよい。特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２からＤＳＰプロセッサ８２２がＡＤＣ回路８２４を介して受信する、電圧フィードバックデータに応答するスイッチ－モードレギュレータ８２０の動作を制御し得る。一形態では、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２によって増幅された信号（例えば、ＲＦ信号）の波形エンベロープを、ＡＤＣ回路８２４を介して入力として受信し得る。次いで、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２に供給されるレール電圧が、増幅された信号の波形エンベロープを追跡するように、スイッチ－モード調節器８２０（例えば、ＰＷＭ出力）を制御し得る。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器８１２のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器８１２の効率は、固定レール電圧増幅器スキームに対して顕著に改善され得る。

特定の形態では、論理デバイス８１６は、ＤＳＰプロセッサ８２２と共に、直接デジタルシンセサイザ制御スキームなどのデジタル合成回路を実装して、発生器８００によって出力される駆動信号の波形形状、周波数及び／又は振幅を制御してもよい。一形態では、例えば、論理デバイス８１６は、ＦＰＧＡ内に埋め込まれてもよいＲＡＭ ＬＵＴなどの、動的に更新されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）内に格納された波形サンプルを呼び出すことによって、ＤＤＳ制御アルゴリズムを実装してもよい。この制御アルゴリズムは、超音波変換器などの超音波変換器が、その共振周波数における明瞭な正弦波電流によって駆動され得る超音波用途で特に有用である。他の周波数が寄生共振を励起し得るため、動作分岐電流の全歪みの最小化又は低減は、これに対応して望ましくない共振効果を最小化又は低減することができる。発生器８００によって出力される駆動信号の波形は、出力駆動回路内に存在する様々な歪み源（例えば、電力変圧器８０６、電力増幅器８１２）によって影響されるため、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータは、ＤＳＰプロセッサ８２２によって実行される誤差制御アルゴリズムなどのアルゴリズムに入力されることができ、これは動的な、進行に応じたベース（例えば、リアルタイム）で、ＬＵＴに保存された波形サンプルを好適に事前に歪ませる又は修正することによって、歪みを補償する。一形態では、ＬＵＴサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作分岐電流と所望の電流波形との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプルごとに決定される。このようにして、予め歪ませたＬＵＴサンプルは、駆動回路により処理される場合、超音波変換器を最適に駆動するために、所望の波形形状（例えば、正弦波）を有する動作ブランチ駆動信号を生じ得る。そのような形態では、ＬＵＴ波形サンプルは、したがって、駆動信号の所望の波形を表すのではなく、歪み効果を考慮した際の、動作分岐駆動信号の所望の波形を最終的に生成するために必要な波形を表す。

非絶縁段８０４は、発生器８００によって出力される駆動信号の電圧及び電流をそれぞれサンプリングするために、各絶縁変圧器８３０、８３２を介して電力変圧器８０６の出力部に接続された第１ＡＤＣ回路８２６及び第２ＡＤＣ回路８２８を更に備え得る。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために、高速（例えば、毎秒８０メガサンプル（ＭＳＰＳ））でサンプリングするように構成され得る。一形態では、例えば、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング速度は、駆動信号のおよそ２００ｘ（周波数による）のオーバーサンプリングを可能にし得る。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のＡＤＣ回路によって実施され得る。発生器８００の形態での高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを通って流れる複素電流の計算（これは、上述のＤＤＳベースの波形形状制御を実施するために、特定の形態で使用され得る）、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度での実電力消費の計算を可能にし得る。ＡＤＣ回路８２６、８２８によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、論理デバイス８１６によって受信かつ処理され得（例えば、先着順処理方式（ＦＩＦＯ）バッファ、マルチプレクサ）、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２による、以後の読み出しのために、データメモリに格納してもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、ＬＵＴ波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するための、アルゴリズムへの入力として使用され得る。特定の形態では、これは、電圧及び電流のフィードバックデータ対が得られる場合に、論理デバイス８１６によって出力された対応するＬＵＴサンプルに基づき、又は別の方法でこれに関連して、格納された各電圧及び電流のフィードバックデータ対が索引されることを必要とし得る。この方法によるＬＵＴサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。

特定の形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、駆動信号の周波数及び／又は振幅（例えば、電流振幅）を制御するために使用してもよい。例えば、一形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、インピーダンス相を決定するために使用してもよい。駆動信号の周波数を、その後、判定されたインピーダンス相とインピーダンス相設定点（例えば、０°）との間の差を最小化又は低減するように制御してもよく、したがって高調波歪みの効果を最小化又は低減し、これに対応してインピーダンス相測定正確性を向上させる。相インピーダンス及び周波数制御信号の決定は、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２において実行してもよく、周波数制御信号は、論理デバイス８１６によって実現されるＤＤＳ制御アルゴリズムへの入力として供給される。

別の形態では、例えば、電流のフィードバックデータは、駆動信号の電流振幅を電流振幅設定点で維持するために監視してもよい。電流振幅設定値は、直接指定してもよく、又は指定された電圧振幅及び電力設定値に基づいて間接的に判定してもよい。特定の形態では、電流振幅の制御は、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２内の比例－積分－微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズムといった、制御アルゴリズムによって実行され得る。駆動信号の電流振幅を好適に制御するために、制御アルゴリズムにより制御される変数には、例えば、論理デバイス８１６に格納されるＬＵＴ波形サンプルのスケーリング、及び／又はＤＡＣ回路８３４を介したＤＡＣ回路８１８（これは電力増幅器８１２に入力を供給する）のフルスケール出力電圧が挙げられ得る。

非絶縁段８０４は、とりわけユーザインターフェース（ＵＩ）機能性を提供するために、第２のプロセッサ８３６を更に含んでもよい。一形態では、ＵＩプロセッサ８３６は、例えば、Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能な、ＡＲＭ ９２６ＥＪ－Ｓコアを有するＡｔｍｅｌ ＡＴ９１ＳＡＭ９２６３プロセッサを含んでもよい。ＵＩプロセッサ８３６によってサポートされるＵＩ機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザフィードバック、周辺装置との通信（例えば、ＵＳＢインターフェースを介して）、フットスイッチとの通信、入力デバイス（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）との通信、並びに出力デバイス（例えば、スピーカ）との通信を挙げることができる。ＵＩプロセッサ８３６は、ＤＳＰプロセッサ８２２及び論理デバイス８１６（例えば、ＳＰＩバス）と通信し得る。ＵＩプロセッサ８３６は、ＵＩ機能性を主にサポートしてもよいが、特定の形態では、ＵＩプロセッサはまた、ＤＳＰプロセッサ８２２と協調して、危険の緩和を実現してもよい。例えば、プロセッサ８３６は、ユーザ入力及び／又は他の入力（例えば、タッチスクリーン入力、フットスイッチ入力、温度サンサ入力）の様々な態様をモニタリングするようにプログラミングしてもよく、かつ誤った状態が検出される際に、発生器８００の駆動出力を無効化することができる。

特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６の両方は、例えば、発生器８００の動作状態を判定かつ監視してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２に関し、発生器８００の動作状態は、例えば、どの制御及び／又は診断プロセスがＤＳＰプロセッサ８２２によって実行されるかを表してもよい。ＵＩプロセッサ８３６に関し、発生器８００の動作状態は、例えば、ＵＩ（例えば、ディスプレイスクリーン、音）のどの要素がユーザに提供されるかを表し得る。ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６はそれぞれ、発生器８００の現在の動作状態を別個に維持し、現在の動作状態からの可能な遷移を、認識かつ評価してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２は、この関係におけるマスターとして機能し、動作状態間の遷移が生じるときを決定してもよい。ＵＩプロセッサ８３６は、動作状態間の有効な遷移を認識してもよく、また特定の遷移が適切であるかを確認してもよい。例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２が、ＵＩプロセッサ８３６に特定の状態へと遷移するように命令すると、ＵＩプロセッサ８３６は、要求される遷移が有効であることを確認してもよい。要求される状態間の遷移がＵＩプロセッサ８３６によって無効であると判定される場合、ＵＩプロセッサ８３６は、発生器８００を故障モードにしてもよい。

非絶縁段８０４は、入力デバイスを監視するためのコントローラ８３８（例えば、発生器８００をオン及びオフするために使用される静電容量式タッチセンサ、静電容量式タッチスクリーン）を更に含むことができる。特定の形態では、コントローラ８３８は、少なくとも１つのプロセッサ及び／又はＵＩプロセッサ８３６と通信する他のコントローラデバイスを含んでもよい。一形態では、例えば、コントローラ８３８は、１つ又は２つ以上の容量性タッチセンサを介して提供されるユーザ入力をモニタリングするように構成されたプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＭｅｇ１６８ ８ビットコントローラ）を含み得る。一形態では、コントローラ８３８は、容量性タッチスクリーンからのタッチデータの獲得を制御及び管理するための、タッチスクリーンコントローラ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＱＴ５４８０タッチスクリーンコントローラ）を含み得る。

特定の形態では、発生器８００が「電力オフ」状態にあるとき、コントローラ８３８は、（例えば、後述の電源８５４などの、発生器８００の電源からのラインを介して）動作電力を受信し続けてもよい。このようにして、コントローラ８３８は、発生器８００をオンオフするための入力デバイス（例えば、発生器８００の前側パネルに配置された静電容量式タッチセンサ）を監視し続けることができる。発生器８００が電源オフ状態にあるとき、コントローラ８３８は、ユーザによる「オン／オフ」入力デバイスの起動が検出されれば、電源を起動することができる（例えば、電源８５４の１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変圧器８５６の動作を有効化にする）。その結果、コントローラ８３８は、発生器８００を「電源オン」状態に移行させるためのシーケンスを開始することができる。逆に、発生器８００が電源オン状態にあるときに「オン／オフ」入力デバイスの起動が検出されれば、コントローラ８３８は発生器８００を電源オフ状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。例えば、特定の形態では、コントローラ８３８は、「オン／オフ」入力デバイスの起動をＵＩプロセッサ８３６に報告してもよく、これは、順次、発生器８００の切断状態への遷移のために必要なプロセスシーケンスを実行する。この形態では、コントローラ８３８は、発生器８００の電源オン状態が確立された後に、発生器２００から電力を排除するための別個の能力を有しないことがある。

特定の形態では、コントローラ８３８は、ユーザに電源オン又は電源オフシーケンスが開始されたことを警告するために、発生器８００に可聴又は他の感覚的フィードバックを提供してもよい。そのような警告は、電源オン又は電源オフシーケンスの開始時、及びシーケンスと関連する他のプロセスの開始前に提供してもよい。

特定の形態では、絶縁段８０２は、例えば、外科用器具の制御回路（例えば、ハンドピーススイッチを含む制御回路）と、例えば論理デバイス８１６、ＤＳＰプロセッサ８２２及び／又はＵＩプロセッサ８３６などの非絶縁段８０４の構成要素との間の、通信インターフェースを提供するために、器具インターフェース回路８４０を含んでもよい。器具インターフェース回路８４０は、例えば、ＩＲベースの通信リンクなどの、段８０２と８０４との間の好適な度合いの電気的絶縁を維持する通信リンクを介し、非絶縁段８０４の構成要素と情報を交換し得る。例えば、非絶縁段８０４から駆動される絶縁変圧器によって電力供給される低ドロップアウト電圧レギュレータを使用して、器具インターフェース回路８４０に電力を供給することができる。

一形態では、器具インターフェース回路８４０は、信号調整回路８４４と通信している論理デバイス８４２（例えば、論理回路、プログラマブルロジック回路、ＰＧＡ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ）を含み得る。信号調整回路８４４は、同一の周波数を有する双極呼びかけ信号を生成するために、論理デバイス８４２から周期信号（例えば、２ｋＨｚ方形波）を受信するように構成してもよい。呼びかけ信号は、例えば、差動増幅器によって供給される双極電流源を使用して発生させることができる。呼びかけ信号は、（例えば、発生器８００を外科用装置に接続するケーブル内の導電ペアを使用して）外科用装置制御回路に通信され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視してもよい。制御回路は、多数のスイッチ、抵抗器、及び／又はダイオードを含んでもよく、制御回路の状態又は構成が１つ又は２つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼びかけ信号の１つ又は２つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正してもよい。例えば、一形態では、信号調整回路８４４は、呼びかけ信号が通過する経路から生じる制御回路の入力にわたって出現する電圧信号のサンプルを生成するため、ＡＤＣ回路を含み得る。論理回路８４２（又は、非絶縁段８０４の構成要素）はその後、ＡＤＣ回路サンプルに基づく制御回路の状態又は構成を決定し得る。

一形態では、器具インターフェース回路８４０は、第１のデータ回路インターフェース８４６を含んで、論理回路８４２（又は器具インターフェース回路８４０のその他の要素）と、外科用器具内に配置されるか又は別の方法で関連付けられた第１のデータ回路と、の間の情報交換を可能にしてもよい。特定の形態では、例えば、第１のデータ回路は、発生器８００を有する特定の外科用器具タイプ又はモデルとインターフェース接続させるために、外科用器具ハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又はアダプタ内に配設してもよい。第１のデータ回路は、任意の好適な方法で実現してもよく、例えば、第１のデータ回路に関して本明細書に記載されたものを含む任意の好適なプロトコルに従って、発生器と通信してもよい。特定の形態では、第１のデータ回路は、ＥＥＰＲＯＭデバイスなどの、不揮発性記憶デバイスを含み得る。特定の形態では、第１のデータ回路インターフェース８４６は、論理回路８４２とは別個に実現してもよく、また好適な回路（例えば、別個の論理デバイス、プロセッサ）を含み、論理回路８４２と第１のデータ回路との間の通信を可能にすることができる。その他の形態では、第１のデータ回路インターフェース８４６は、論理回路８４２と一体であり得る。

特定の形態では、第１のデータ回路は、第１のデータ回路が関連している特定の外科用器具に関する情報を格納し得る。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。この情報は、器具インターフェース回路８４０によって（例えば、論理回路８４２によって）読み出され、出力デバイスを介したユーザへの提供のため、及び／又は発生器８００の機能又は動作の制御のために、非絶縁段８０４の構成要素（例えば、論理デバイス８１６、ＤＳＰプロセッサ８２２、及び／又はＵＩプロセッサ８３６）に伝達され得る。加えて、任意の種類の情報が、第１のデータ回路インターフェース８４６を介して内部に格納させるために、（例えば、論理回路８４２を使用して）第１のデータ回路に伝達され得る。そのような情報は、例えば、外科用器具が使用された最新の手術数並びに／又はその使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。

上記のように、外科用器具は、器具の互換性及び／又は廃棄性を促進するために、ハンドピースから取り外し可能であり得る（例えば、多機能外科用器具は、ハンドピースから取り外し可能であり得る）。そのような場合、従来の発生器は、使用されている特定の器具構成を認識し、これに対応して制御及び診断プロセスを最適化する能力が制限されている場合がある。しかし、この問題に対処するために、外科用器具に読み取り可能なデータ回路を追加することは、適合性の観点から問題がある。例えば、必要なデータ読み取り機能性を欠く発生器との後方互換性を保つように外科用器具を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計複雑性及び費用のために、実用的でない場合がある。本明細書で論じられる器具の形態は、既存の外科用器具に実装してもよいデータ回路を経済的に使用し、外科用器具と最新の発生器プラットホームとの適合性を維持するための設計変更を最小限にすることによってこれらの懸念に対処する。

加えて、発生器８００の形態は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にしてもよい。例えば、発生器８００は、器具（例えば多機能外科用器具）内に収容される第２のデータ回路と通信するように構成することができる。いくつかの形態では、第２のデータ回路は、本明細書に記載される第１のデータ回路のものと類似した多くのものに実装される。器具インターフェース回路８４０は、この通信を可能にする第２のデータ回路インターフェース８４８を含むことができる。一形態では、第２のデータ回路インターフェース８４８は、トライステートデジタルインターフェースを含んでもよいが、他のインターフェースを使用してもよい。ある特定の形態では、第２のデータ回路は、一般にデータを送信及び／又は受信するための任意の回路であってもよい。一形態では、例えば、第２のデータ回路は、第２のデータ回路が関連付けられた特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。

いくつかの形態では、第２のデータ回路は、関連する超音波変換器、エンドエフェクタ、又は超音波駆動システムの電気的及び／又は超音波的特性に関する情報を格納してもよい。例えば、第１のデータ回路は、本明細書に記載されたように、バーンイン周波数スロープを示してもよい。加えて、又はあるいは、第２のデータ回路インターフェース８４８を介して内部に格納させるために、第２のデータ回路に任意の種類の情報を伝達してもよい（例えば、論理回路８４２を使用して）。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。ある特定の形態では、第２のデータ回路は、１つ又は２つ以上のセンサ（例えば、器具ベースの温度センサ）によって取得されたデータを送信してもよい。特定の形態では、第２のデータ回路は、発生器８００からデータを受信し、その受信したデータに基づいてユーザに指標（例えば、発光ダイオード指標又はその他の可視指標）を提供し得る。

特定の形態では、第２のデータ回路及び第２のデータ回路インターフェース８４８は、論理回路８４２と第２のデータ回路との間の通信が、この目的のための追加的な導体（例えば、ハンドピースを発生器８００に接続するケーブルの専用導体）の提供を必要とせずにもたらされ得るように、構成され得る。一形態では、例えば、使用される導体のうちの１つが、信号調整回路８４４からハンドピース内の制御回路へ呼掛け信号を送信するなど、既存のケーブル配線上に実装されたワンワイヤバス通信方式を使用して、第２のデータ回路との間で情報を伝達することができる。このようにして、元来必要とされる場合がある外科用器具への設計変更又は修正は、最小化されるか又は低減される。更に、一般的な物理的チャネル上で実施される異なる種類の通信を周波数帯域分離することができるため、第２のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有しない発生器にとって「不可視」であり、したがって、外科用器具の後方互換性を可能にする。

特定の形態では、絶縁段８０２は、直流電流が患者を通るのを防ぐために、駆動信号出力部８１０ｂに接続された、少なくとも１つのブロッキングコンデンサ８５０－１を含んでもよい。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらす恐れがある。一形態では、第２のブロッキングコンデンサ８５０－２は、ブロッキングコンデンサ８５０－１と直列で提供され得、ブロッキングコンデンサ８５０－１と８５０－２との間の点からの電流漏洩が、漏洩電流により誘発される電圧をサンプリングするために、ＡＤＣ回路８５２によってモニタされる。サンプルは、例えば、論理回路８４２によって受信してもよい。発生器８００は、（電圧サンプルによって示されるような）漏れ電流の変化に基づいて、ブロッキングコンデンサ８５０－１、８５０－２のうちの少なくとも１つが故障したときを判定することができ、これにより単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に勝る利益を提供することができる。

特定の形態では、非絶縁段８０４、好適な電圧及び電流でＤＣ電力を送達するための電源８５４を含み得る。電源は、例えば、４８ＶＤＣシステム電圧を送達するための、４００Ｗ電源を含み得る。電源８５４は、電源の出力を受信して発生器８００の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でＤＣ出力を生成するための１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６を更に備えることができる。コントローラ８３８と関連して上述したように、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６のうちの１つ又は２つ以上は、ユーザによる「オン／オフ」入力デバイスの起動がコントローラ８３８によって検出されたときにコントローラ８３８から入力を受信し、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６の動作又は起動を可能にしてもよい。

図２１は、発生器８００（図２０）の一形態である発生器９００の例を示す。発生器９００は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器９００は、エネルギーを外科用器具に送達するためのＲＦ信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。ＲＦ信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供してもよく、また同時に提供してもよい。上述したように、少なくとも１つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ（例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギー）を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。

発生器９００は、波形発生器９０４に接続されたプロセッサ９０２を備える。プロセッサ９０２及び波形発生器９０４は、プロセッサ９０２に接続されたメモリに記憶された情報（開示を明瞭にするために示されず）に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ又は２つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６で調節され、増幅された出力は、電力変圧器９０８に接続される。信号は、電力変圧器９０８を横断して患者絶縁側にある二次側に接続される。第１のエネルギーモダリティの第１の信号は、ＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。第２のエネルギーモダリティの第２の信号は、コンデンサ９１０を介して接続され、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。２つを超えるエネルギーモダリティを出力してもよく、したがって添え字「ｎ」は、最大ｎ個のＥＮＥＲＧＹｎ端子が提供され得ることを表示するために使用することができ、このｎは、１超の正の整数であることが理解されよう。最大「ｎ」個のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮｎ）が、本開示の範囲から逸脱することなく提供してもよいことも理解されよう。

第１の電圧感知回路９１２は、ＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子を介して接続され、それらの間の出力電圧を測定する。第２の電圧感知回路９２４は、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子を介して接続され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路９１４は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で提供されねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に提供される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）上における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ又は２つ以上のＡＤＣ回路９２６に提供される。ＡＤＣ回路９２６のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ９０２に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、またいくつかあるパラメータの中で出力インピーダンスを計算するために使用することができる。プロセッサ９０２と患者絶縁回路との間の入力／出力通信は、インターフェース回路９２０を通して提供される。センサもまた、インターフェース回路９２０を介してプロセッサ９０２と電気通信してもよい。

一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子を介して接続された第１の電圧感知回路９１２又はＥＮＥＲＧＹ２／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子を介して接続された第２の電圧感知回路９２４を、電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配置された電流感知回路９１４の出力で割ることによって、プロセッサ９０２により決定してもよい。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力は、個別の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１６に提供される。ＡＤＣ回路９２６からのデジタル化された電圧及び電流感知測定値は、インピーダンスを計算するためにプロセッサ９０２に提供される。一例として、第１のエネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹ１は、超音波エネルギーであってもよく、第２のエネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹ２は、ＲＦエネルギーであってもよい。それでも、超音波エネルギーモダリティ及び双極又は単極ＲＦエネルギーモダリティに加えて、他のエネルギーモダリティには、数ある中でも不可逆並びに／又は可逆電気穿孔法及び／若しくはマイクロ波エネルギーが挙げられる。また、図２１に例示された例は、単一のリターンパス（RETURN）が２つ以上のエネルギーモダリティに提供され得ることを示しているが、他の態様では、複数のリターンパスＲＥＴＵＲＮｎが、各エネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹｎに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波変換器のインピーダンスは、第１の電圧感知回路９１２の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定してもよく、組織のインピーダンスは、第２の電圧感知回路９２４の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定してもよい。

図２１に示すように、少なくとも１つの出力ポートを含む発生器９００は、実行される組織の処置の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ、超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギーなどの１つ又は２つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器９０８を含むことができる。例えば、発生器９００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達することができる。発生器９００からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え、又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、図２１に示したＥＮＥＲＧＹ１とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとラベルされた出力部との間に位置するであろう。一例では、ＲＦ双極電極の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、ＥＮＥＲＧＹ２とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとラベルされた出力部との間に位置するであろう。単極出力の場合、好ましい接続部は、ＥＮＥＲＧＹ２出力部及びＲＥＴＵＲＮ出力部に接続された好適なリターンパッドへの活性電極（例えば、ペンシル型又は他のプローブ）であろう。

更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」と題する２０１７年３月３０日公開の米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号に開示されている。

本説明全体で使用される用語「無線」及びその派生語は、非固体媒体を介して変調電磁放射線の使用を通じてデータを通信し得る回路、装置、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用されてもよい。この用語は、関連する装置がいかなる有線も含まないことを意味するものではないが、一部の態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、これらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。

本明細書で使用するとき、プロセッサ又は処理ユニットは、いくつかの外部データソース、通常はメモリ又は何らかの他のデータストリーム上で動作を実行する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専用「プロセッサ」を組み合わせたシステム又はコンピュータシステム（特にシステムオンチップ（ＳｏＣ））内の中央プロセッサ（中央処理ユニット）を指すために使用される。

本明細書で使用するとき、チップ上のシステム又はシステムオンチップ（ＳｏＣ又はＳＯＣ）は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」としても知られる）である。これは、デジタル、アナログ、混合信号、及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。ＳｏＣは、マイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサ）を、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、Ｗｉ－Ｆｉモジュール、又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。ＳｏＣは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。

本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ（又はマイクロコントローラユニットのＭＣＵ）は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装してもよい。これはＳｏＣと同様であってもよく、ＳｏＣは、その構成要素の１つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、１つ又は２つ以上のコア処理ユニット（ＣＰＵ）と共にメモリ及びプログラム可能な入力／出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、又はＯＴＰ ＲＯＭの形態のプログラムメモリ、及び少量のＲＡＭもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。

本明細書で使用するとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェースするスタンドアロンＩＣ又はチップ装置であってもよい。これは、その装置の動作（及び装置との接続）を管理する外部装置上のコンピュータ又はコントローラの２つの部分間の接続部であってもよい。

本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、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。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。

一態様では、プロセッサは、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含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成してもよい。

モジュール式装置は、外科用ハブ内に受容可能な（例えば図３及び図９に関連して説明される）モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続され得る外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引／灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器、及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で（例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して）、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって（すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって）感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者（例えば、組織特性又は注入圧）又はモジュール式装置自体（例えば、前進するナイフの速度、モータ電流、又はエネルギーレベル）に関連し得る。例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の制御アルゴリズムは、ナイフが前進する際にナイフが遭遇する抵抗に基づき、器具のモータが組織を貫いてそのナイフを駆動させる速度を制御することができる。

状況認識
状況認識は、データベース及び／又は器具から受信したデータから、外科処置に関連する情報を判定又は推測するための、外科用システムのいくつかの態様の能力である。この情報には、実行される処置のタイプ、手術を行う組織のタイプ、又は処置の対象である体腔が含まれ得る。外科処置に関連する文脈情報により、外科用システムは、例えば、接続されているモジュール式装置（例えば、ロボットアーム及び／又はロボット外科用ツール）を制御し、外科処置の過程で外科医に文脈に即した情報又は提案を提供する方法を改善することができる。

ここで図５６を参照すると、例えば、外科用ハブ１０６又は２０６などのハブの状況認識を示す時間線５２００が示されている。時間線５２００は例示的な外科処置、及び外科用ハブ１０６、２０６が、外科処置の各工程でデータソースから受信したデータから導き出すことができるコンテキスト情報である。時間線５２００は、手術室を設置することから開始し、患者を術後回復室に移送することで終了する肺区域切除手術の過程で、看護師、外科医、及び他の医療関係者によって取られるであろう典型的な工程を示す。

状況認識外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の過程全体にわたって、医療関係者が外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされたモジュール式装置を使用する度に生成されるデータを含むデータをデータソースから受信する。外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置及び他のデータソースからこのデータを受信して、任意の所与の時間に処置のどの工程が実施されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推定（すなわち、コンテキスト情報）を継続的に導出することができる。外科用ハブ１０６、２０６の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録する、医療関係者によって取られている工程を検証する、特定の処置工程に関連し得るデータ又はプロンプトを（例えば、ディスプレイスクリーンを介して）提供する、コンテキストに基づいてモジュール式装置を調節する（例えば、モニタを起動する、医療用撮像装置の視界（ＦＯＶ）を調節する、又は超音波外科用器具若しくはＲＦ電気外科用器具のエネルギーレベルを変更するなど）、及び上記の任意の他のこうした動作を行うことが可能である。

この例示的な処置における第１の工程５２０２として、病院職員は、患者の電子医療記録（ＥＭＲ）を病院のＥＭＲデータベースから読み出す。ＥＭＲにおける選択された患者データに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、実行される処置が胸郭処置であることを判定する。

第２の工程５２０４では、職員は、処置のために入来する医療用品をスキャンする。外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされた用品を様々な種類の処置で利用される用品のリストと相互参照し、用品の組み合わせ（mix of supplies）が胸郭処置に対応することを確認する。更に、外科用ハブ１０６、２０６はまた、処置がウェッジ処置ではないと判定することができる（入来する用品が、胸郭ウェッジ処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭ウェッジ処置に対応していないかのいずれかであるため）。

第３の工程５２０６では、医療関係者は、外科用ハブ１０６、２０６に通信可能に接続されたスキャナを介して患者のバンドをスキャンする。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされたデータに基づいて患者の識別情報を確認することができる。

第４の工程５２０８では、医療スタッフが補助装置をオンにする。利用される補助装置は、外科処置の種類及び外科医によって使用される技術に従って変わり得るが、この例示的な場合では、これらとしては、排煙器、吸入器、及び医療用撮像装置が挙げられる。起動されると、モジュール式装置である補助装置は、その初期化プロセスの一部として、モジュール式装置の特定の近傍内に位置する外科用ハブ１０６、２０６と自動的にペアリングすることができる。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、この術前又は初期化段階中にそれとペアリングされるモジュール式装置の種類を検出することによって、外科処置に関するコンテキスト情報を導出することができる。この特定の実施例では、外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置のこの特定の組み合わせに基づいて、外科処置がＶＡＴＳ手術であると判定する。患者のＥＭＲからのデータの組み合わせ、手術に用いられる医療用品のリスト、及びハブに接続するモジュール式装置の種類に基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、外科チームが実施する特定の処置を概ね推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６が、何の特定の処置が実施されているかを知ると、続いて外科用ハブ１０６、２０６は、メモリから、又はクラウドからその処置の工程を読み出して、次に接続されたデータソース（例えば、モジュール式装置及び患者監視装置）からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推定することができる。

第５の工程５２１０では、職員は、ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングすることができる。外科用ハブ１０６、２０６が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ１０６、２０６は患者が手術室にいることを確認する。

第６の工程５２１２では、医療関係者は患者に麻酔を誘発する。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ＥＫＧデータ、血圧データ、ベンチレータデータ、又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び／又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推定することができる。第６の工程５２１２が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。

第７の工程５２１４では、操作されている患者の肺が虚脱される（換気が対側肺に切り替えられる間に）。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、患者の肺が虚脱されたことをベンチレータデータから推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、患者の肺が虚脱したのを検出したことを、処置の予期される工程（事前にアクセス又は読み出すことができる）と比較することができるため、処置の手術部分が開始したことを推定して、それによって肺を虚脱させることがこの特定の処置における第１の手術工程であると判定することができる。

第８の工程５２１６では、医療用撮像装置（例えば、スコープ）が挿入され、医療用撮像装置からのビデオ映像が開始される。外科用ハブ１０６、２０６は、医療用撮像装置への接続を通じて医療用撮像装置データ（すなわち、ビデオ又は画像データ）を受信する。医療用撮像装置データを受信すると、外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の腹腔鏡部分が開始したことを判定することができる。更に、外科用ハブ１０６、２０６は、実施されている特定の処置が、肺葉切除とは対照的に区域切除術であると判定することができる（処置の第２の工程５２０４で受信したデータに基づいて、ウェッジ処置は外科用ハブ１０６、２０６によって既に割り引かれていることに留意されたい）。医療用撮像装置１２４（図２）からのデータは、患者の解剖学的構造の可視化に関して配向されている医療用撮像装置の角度を判定することによる、用いられている（すなわち、起動されており、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされている）数又は医療用撮像装置を監視することによる、及び用いられている可視化装置の種類を監視することによる、ことを含む多くの異なる方法の中から実施されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために用いられ得る。例えば、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置し、一方、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、カメラを、区域裂に対して前肋間位置に配置する。例えば、パターン認識又は機械学習技術を使用して、状況認識システムは、患者の解剖学的構造の可視化に基づいて、医療用撮像装置の位置を認識するように訓練され得る。別の例として、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は単一の医療用撮像装置を利用するが、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための別の技術は複数のカメラを利用する。更に別の例として、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、区域裂を可視化するために赤外線光源（可視化システムの一部として外科用ハブに通信可能に接続され得る）を使用し、これはＶＡＴＳ肺葉切除術では使用されない。医療用撮像装置からのこのデータのいずれか又は全てを追跡することによって、外科用ハブ１０６、２０６は、実行中の特定の種類の外科処置、及び／又は特定の種類の外科処置に使用されている技術を判定することができる。

第９の工程５２１８で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ１０６、２０６は、エネルギー器具が発射されていることを示すＲＦ又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して分離するプロセスにあると推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、プロセスのこの時点（すなわち、上述された処置の工程が完了した後）で発射されているエネルギー器具が切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科用システムのロボットアームに取り付けられたエネルギーツールであり得る。

第１０の工程５２２０で、外科チームは、処置の結紮工程に進む。外科用ハブ１０６、２０６は、器具が発射されていることを示す外科用ステープル留め及び切断器具からのデータを受信するため、外科医が動脈及び静脈を結紮していると推定することができる。前工程と同様に、外科用ハブ１０６、２０６は、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータの受信を、読み出しされたプロセス内の工程と相互参照することによって、この推定を導出することができる。特定の例では、外科用器具は、ロボット外科用システムのロボットアームに取り付けられた外科用ツールであり得る。

第１１の工程５２２２では、処置の区域切除部分が実施される。外科用ハブ１０６、２０６は、そのカートリッジからのデータを含む外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を横切開していると推定することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されているため、カートリッジのデータは、ステープル留め及び／又は横切開されている組織の種類を示すことができる。この場合、発射されるステープルの種類は実質組織（又は他の同様の組織種）に用いられ、これにより、外科用ハブ１０６、２０６は、処置の区域切除部分が実行されていると推定することができる。

続いて第１２の工程５２２４で、結節切開工程が実行される。外科用ハブ１０６、２０６は、ＲＦ又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームが結節を切開し、漏れ試験を実施していると推定することができる。この特定の処置の場合、実質組織が横切開された後に用いられるＲＦ又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこの推定を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め／切断器具と外科用エネルギー（すなわち、ＲＦ又は超音波）器具との間で交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め／切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実施中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（複数可）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを順に交代させることができ、かつ／又は、例えば、装置を同時に使用することができる。第１２の工程５２２４が完了すると、切開部が閉鎖され、処置の術後部分が開始する。

第１３の工程５２２６では、患者の麻酔が逆転される。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ベンチレータデータに基づいて（すなわち、患者の呼吸速度が増加し始める）、患者が麻酔から覚醒しつつあると推定することができる。

最後に、第１４の工程５２２８は、医療関係者が患者から様々な患者監視装置を除去することである。したがって、外科用ハブ１０６、２０６は、ハブがＥＫＧ、ＢＰ、及び患者監視装置からの他のデータを喪失したとき、患者が回復室に移送されていると推定することができる。この例示的な処置の説明から分かるように、外科用ハブ１０６、２０６と通信可能に接続された各種データソースから受信されたデータに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、所与の外科処置の各工程が発生しているときを判定又は推定することができる。

状況認識については、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で更に説明されている。特定の例では、例えば本明細書で開示される様々なロボット外科用システムを含むロボット外科用システムの動作は、その状況認識、及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０４からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御され得る。

ロボットシステム
ロボット外科用システムは、低侵襲性医療処置で使用することができる。このような医療処置の間、患者はロボット外科用システムに隣接するプラットホーム上に配置することができ、外科医は、プラットホーム及び／又はロボットから離れたコンソールに位置することができる。例えば、外科医は、手術部位を取り囲む滅菌野の外側に位置することができる。外科医は、コンソールの入力装置を介してユーザインターフェースへの入力を提供して、ロボットシステムのアームに連結された外科用ツールを操作する。この入力デバイスは、例えば、制御ハンドル若しくはジョイスティックなどの機械的入力デバイス、又は例えば光学ジェスチャーセンサなどの非接触入力デバイスであってもよい。

ロボット外科用システムは、１つ又は２つ以上のロボットアームを支持するロボットタワーを含み得る。少なくとも１つの外科用ツール（例えば、エンドエフェクタ及び／又は内視鏡）をロボットアームに取り付けることができる。この外科用ツール（複数可）は、例えば、関節運動式手首アセンブリを介してそれぞれのロボットアームに対して関節運動するように、及び／又は、例えば線形スライド機構を介してロボットアームに対して並進するように構成することができる。外科手術中、外科用ツールは、例えば、カニューレ若しくはトロカールを介して、又は患者の自然開口部内に、挿入されることにより、患者の身体内の手術部位に外科用ツールの遠位端を配置することができる。追加的に又は代替的に、ロボット外科用システムは、特定の例において、開放外科手術で使用され得る。

ロボット外科用システム１５０００の概略図が図２２に示されている。ロボット外科用システム１５０００は、中央制御ユニット１５００２と、外科医のコンソール１５０１２と、１つ又は２つ以上のロボットアーム１５０２４を含むロボット１５０２２と、制御ユニット１５００２に動作可能に接続された一次ディスプレイ１５０４０とを含む。外科医のコンソール１５０１２は、ディスプレイ１５０１４と、少なくとも１つの手動入力装置１５０１６（例えば、スイッチ、ボタン、タッチスクリーン、ジョイスティック、ジンバルなど）とを含み、この手動入力装置は、外科医がロボット１５０２２のロボットアーム１５０２４を操作することを可能にする。追加及び代替の入力デバイスを使用できることが理解されよう。

中央制御ユニット１５００２は、メモリ１５００６に動作可能に接続されたプロセッサ１５００４を含む。プロセッサ１５００４は、ロボット外科用システム１５０００の構成要素とインターフェースするための複数の入力部及び出力部を含んでいる。プロセッサ１５００４は、ロボット外科用システム１５０００の様々な構成要素（例えば、１つ又は２つ以上のモータ、センサ、及び／又はディスプレイ）のうちの１つ又は２つ以上を制御するために、入力信号を受信し、及び／又は出力信号を生成するように構成され得る。出力信号は、外科医又は他の臨床医によって事前にプログラム及び／又は入力され得るアルゴリズム命令を含むことができ、及び／又はそれに基づくことができる。プロセッサ１５００４は、コンソール１５０１２で外科医などのユーザからの複数の入力を受容するように構成されてよく、及び／又は、遠隔システムとインターフェースしてもよい。メモリ１５００６は、命令及び／又はデータベースを格納するために、プロセッサ１５００４に直接及び／又は間接的に接続され得る。

ロボット１５０２２は、１つ又は２つ以上のロボットアーム１５０２４を含む。各ロボットアーム１５０２４は、１つ又は２つ以上のモータ１５０２６を含み、各モータ１５０２６は、１つ又は２つ以上のモータドライバ１５０２８に連結されている。例えば、異なるドライバ及び／又は機構に割り当てられ得るモータ１５０２６は、キャリッジアセンブリ又はハウジング内に収容され得る。特定の例では、モータ１５０２６と１つ又は２つ以上のドライバ１５０２８との間の伝達により、モータ１５０２６と１つ又は２つ以上のドライバ１５０２８との間の連結及び分離が可能になり得る。ドライバ１５０２８は、１つ又は２つ以上の外科的機能を実施するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のドライバ１５０２８は、ロボットアーム１５０２４及び／又はそれらの連結及び／又は関節を回転させることによってロボットアーム１５０２４を動かすことで、機能を果たすことができる。加えて、１つ又は２つ以上のドライバ１５０２８は、外科用ツール１５０３０に連結することができ、例えば、関節運動、回転、クランプ、封止、ステープル留め、通電、発射、切断、及び／又は開口を実施することができる。特定の例では、外科用ツール１５０３０は、交換可能及び／又は置換可能であり得る。ロボット外科用システム及び外科用ツールの例が、本明細書に更に記載される。

コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００（図１）及びコンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００（図９）が、ロボット外科用システム１５０００を組み込み得ることは、容易に理解されよう。追加的に又は代替的に、ロボット外科用システム１５０００は、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００及び２００の様々な機能及び／又は構成要素を含むことができる。

一例示では、ロボット外科用システム１５０００はロボットシステム１１０（図２）を包含することができ、このロボットシステム１１０は、外科医のコンソール１１８、外科用ロボット１２０、及びロボットハブ１２２を含む。追加的に又は代替的に、ロボット外科用システム１５０００は、例えば、外科用ハブ１０６などの別のハブと通信することができる。一例では、ロボット外科用システム１５０００は、例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００（図１）又はコンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００（図９）などの外科用システムに組み込むことができる。そのような例では、ロボット外科用システム１５０００は、クラウド１０４又はクラウド２０４とそれぞれ相互作用し、また、外科用ハブ１０６又は外科用ハブ２０６とそれぞれ相互作用してもよい。特定の例では、ロボットハブ又は外科用ハブは、中央制御ユニット１５００２を含むことができ、及び／又は、中央制御ユニット１５００２はクラウドと通信することができる。他の例では、外科用ハブは、中央制御ユニット１５００２とは別の分離したユニットとすることができ、これは中央制御ユニット１５００２と通信することができる。

別のロボット外科用システムは、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｓ Ｌｔｄ．（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）によるＶＥＲＳＩＵＳ（登録商標）ロボット外科用システムである。このシステムの一実施例が図２３に示される。図２３を参照すると、外科用ロボットは、基部１４４０１から延出するアーム１４４００を含む。アーム１４４００は、回転関節１４４０３によって一緒に連結される多数の剛性肢部１４４０２を含む。最も近位の肢部１４４０２ａは、関節１４４０３ａによって基部１４４０１に連結される。最も近位の肢部１４４０２ａ及び他の肢部（例えば、肢部１４４０２ｂ及び１４４０２ｃ）は、関節１４４０３で更なる肢部に直列に連結される。手首１４４０４は、４つの個別の回転関節から構成することができる。手首１４４０４は、アーム１４４００の最も遠位の肢部（例えば、図２３の肢部１４４０２ｃ）に、１つの肢部（例えば、肢部１４４０２ｂ）を連結する。最も遠位の肢部１４４０２ｃは、外科用ツール１４４０６のためのアタッチメント１４４０５を担持する。アーム１４４００の各関節１４４０３は、それぞれの関節で回転運動を生じさせるように動作することができる１つ又は２つ以上のモータ１４４０７と、その関節１４４０３における現在の構成及び／又は負荷に関する情報を提供する１つ又は２つ以上の位置センサ及び／又はトルクセンサ１４４０８とを有する。モータ１４４０７は、例えば、関節１４４０３の近位に配置してもよく、その運動は、例えば、重量分布を改善するように駆動される。明瞭化のために、モータ及びセンサの一部のみが図２３に示されている。アーム１４４００は一般に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１４／０５３５２３号及び国際公開第２０１５／０２５１４０号、「ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＯＲ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＷＩＴＨ Ａ ＰＡＩＲ ＯＦ ＩＮＴＥＲＭＥＳＨＩＮＧ ＳＣＲＥＷ ＲＯＴＯＲＳ」（２０１４年８月１８日出願、２０１５年２月２６日公開）に記述されるものであってよい。トルク感知は更に、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２０１６／０３３１４８２号、発明の名称「ＴＯＲＱＵＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＩＮ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＲＯＢＯＴＩＣ ＷＲＩＳＴ」（２０１６年５月１３日出願、２０１６年１１月１７日公開）に記述される。

アーム１４４００は、外科用ツール１４４０６とインターフェース接続するためのアタッチメント１４４０５内で終端する。アタッチメント１４４０５は、外科用ツール１４４０６の関節運動を駆動するための駆動アセンブリを含む。駆動アセンブリインターフェースの可動インターフェース構成要素が、ツールインターフェースの対応する可動インターフェース構成要素に機械的に係合することにより、ロボットアーム１４４００から外科用ツール１４４０６に駆動運動を伝達する。１つの外科用ツールは、典型的な手術中に１回又は２回以上、別の外科用ツールに交換してもよい。外科用ツール１４４０６は、手術中にロボットアーム１４４００に取り付け可能かつ取り外し可能であり得る。駆動アセンブリインターフェース及びツールインターフェースの機能は、互いに係合させる際にそれらの位置合わせを支援することができ、これにより、ユーザが整列させる必要がある正確さを低減することができる。ロボットアーム及び外科用ツールの係合をガイドするためのバーは更に、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２０１７／０１６５０１２号、発明の名称「ＧＵＩＤＩＮＧ ＥＮＧＡＧＥＭＥＮＴ ＯＦ Ａ ＲＯＢＯＴ ＡＲＭ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（２０１６年１２月９日出願、２０１７年６月１５日公開）に記述される。

外科用ツール１４４０６は、手術を実行するためのエンドエフェクタを更に含む。エンドエフェクタは、任意の好適な形態をとることができる。例えば、エンドエフェクタは、滑らかなジョー、鋸歯状のジョー、グリッパ、はさみ、縫合針、カメラ、レーザ、ナイフ、ステープラ、１つ又は２つ以上の電極、超音波ブレード、焼灼器、及び／又は吸引器を含んでもよい。代替的なエンドエフェクタは、本明細書で更に説明される。外科用ツール１４４０６は、シャフトとエンドエフェクタとの間に関節接合部を含むことができ、これにより、ツールのシャフトに対してエンドエフェクタが移動することが可能になり得る。関節接合部の関節は、プーリーケーブルなどの駆動要素によって動作させることができる。外科用ツール１４４０６を関節運動させるためのプーリー構造は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１７／０１７２５５３号、発明の名称「ＰＵＬＬＥＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（２０１６年１２月９日出願、２０１７年６月２２日公開）に記述される。外科用ツール１４４０６を関節運動させるための駆動要素は、ツールインターフェースのインターフェース要素に固定される。したがって、ロボットアーム１４４００は、駆動運動を以下のようにエンドエフェクタに伝達することができる：駆動アセンブリインターフェース要素の動きが、ツールインターフェース要素を移動させ、これによりツール１４４０６内の駆動要素を移動させ、これが関節接合部の関節を移動させ、これによりエンドエフェクタを移動させる。アーム１４４００及びツール１４４０６などのロボットアーム及びツールの制御は、それぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１６／０３３１４８２号、発明の名称「ＴＯＲＱＵＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＩＮ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＲＯＢＯＴＩＣ ＷＲＩＳＴ」（２０１６年５月１３日出願、２０１６年１１月１７日公開）、及び国際公開第２０１６／１１６７５３号、発明の名称「ＲＯＢＯＴ ＴＯＯＬ ＲＥＴＲＡＣＴＩＯＮ」（２０１６年１月２１日出願、２０１６年７月２８日公開）に更に記述される。

モータ１４４０７及びセンサ１４４０８（例えば、トルクセンサ及びエンコーダ）のためのコントローラは、ロボットアーム１４４００内に配置される。コントローラは、通信バスを介して制御ユニット１４４０９に接続される。アーム１４４００などのロボットアーム内の通信経路の例は更に、それぞれ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２０１７／００２１５０７号、発明の名称「ＤＲＩＶＥ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ ＡＲＭＳ」及び同第２０１７／００２１５０８号、発明の名称「ＧＥＡＲ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＡＲＭＳ」（それぞれ２０１６年７月２２日出願、２０１７年１月２６日公開）に記述される。制御ユニット１４４０９は、プロセッサ１４４１０及びメモリ１４４１１を含む。メモリ１４４１１は、プロセッサ１４４１０によって実行可能な非一時的な方法でソフトウェアを格納して、モータ１４４０７の動作を制御して、アーム１４４００を本明細書に記載される方法で動作させることができる。具体的には、このソフトウェアは、プロセッサ１４４１０を制御して、センサ１４４０８からの入力及び外科医コマンドインターフェース１４４１２からの入力に応じてモータ１４４０７を駆動させる（例えば分散コントローラを介して）ことができる。

制御ユニット１４４０９は、ソフトウェアの実行によって生成された出力に従ってそれらを駆動するために、モータ１４４０７に接続される。制御ユニット１４４０９は、センサ１４４０８からの感知された入力を受信するためのセンサ１４４０８、及びセンサ１４４０８からの入力を受信するためのコマンドインターフェース１４４１２に接続される。それぞれの接続は、例えば、それぞれ、電気ケーブル若しくは光ケーブルであってもよく、及び／又は無線接続によって提供してもよい。コマンドインターフェース１４４１２は、ユーザが所望の方法でエンドエフェクタの動きを要求することができるような、１つ又は２つ以上の入力デバイスを含む。この入力デバイスは、例えば、制御ハンドル若しくはジョイスティックなどの手動で動作可能な機械的入力デバイス、又は例えば光学ジェスチャーセンサなどの非接触入力デバイスであってもよい。メモリ１４４１１に格納されたソフトウェアは、それらの入力に応答し、アーム１４４００及びツール１４４０６の関節を、所定の制御戦略に準拠して、それに応じて動かすように構成される。この制御戦略は、コマンド入力に応じてアーム１４４４００及びツール１４４０６の動作を調整する安全機構を含んでもよい。要約すると、外科医はコマンドインターフェース１４４１２で、所望の外科手術を行うために外科用ツール１４４０６を動かすよう制御することができる。制御ユニット１４４０９及び／又はコマンドインターフェース１４４１２は、アーム１４４００から離れていてもよい。

図２３に示されるロボット外科用システムなどの外科用ロボットシステムの更なる特徴及び動作は、以下の参照文献に更に記載されており、これらのそれぞれは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる：
・国際公開第２０１６／１１６７５３号、発明の名称「ＲＯＢＯＴ ＴＯＯＬ ＲＥＴＲＡＣＴＩＯＮ」（２０１６年１月２１日出願、２０１６年７月２８日公開）、
・米国特許出願公開第２０１６／０３３１４８２号、発明の名称「ＴＯＲＱＵＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＩＮ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＲＯＢＯＴＩＣ ＷＲＩＳＴ」（２０１６年５月１３日出願、２０１６年１１月１７日公開）、
・米国特許出願公開第２０１７／００２１５０７号、発明の名称「ＤＲＩＶＥ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ ＡＲＭＳ」（２０１６年７月２２日出願、２０１７年１月２７日公開）、
・米国特許出願公開第２０１７／００２１５０８号、発明の名称「ＧＥＡＲ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＡＲＭＳ」（２０１６年７月２２日出願、２０１７年１月２７日公開）、
・米国特許出願公開第２０１７／０１６５０１２号、発明の名称「ＧＵＩＤＩＮＧ ＥＮＧＡＧＥＭＥＮＴ ＯＦ Ａ ＲＯＢＯＴ ＡＲＭ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（２０１６年１２月９日出願、２０１７年６月１５日公開）、及び
・米国特許出願公開第２０１７／０１７２５５３号、発明の名称「ＰＵＬＬＥＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」（２０１６年１２月９日出願、２０１７年６月２２日公開）。

一例では、本明細書に開示されるロボット外科用システム及び特徴は、ＶＥＲＳＩＵＳ（登録商標）ロボット外科用システム及び／又は図２３のロボット外科用システムと共に使用することができる。更に、本明細書に開示される様々なシステム及び／又は特徴は、例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００、ロボット外科用システム１１０、ロボットハブ１２２、ロボットハブ２２２、及び／又はロボット外科用システム１５０００を含め、代替的な外科用システムと共に使用され得ることが更に理解されよう。

様々な例において、ロボット外科用システムは、システムの制御ユニットを収容することができるロボット制御タワーを含むことができる。例えば、図２３に示されるロボット外科用システムの制御ユニット１４４０９は、ロボット制御タワー内に収容され得る。ロボット制御タワーは、例えばロボットハブ１２２（図２）又はロボットハブ２２２（図９）などのロボットハブを含むことができる。このようなロボットハブは、例えば、１つ又は２つ以上の発生器（超音波発生器及び／若しくは高周波発生器など）、並びに／又は、１つ又は２つ以上のモジュール（撮像モジュール、吸引モジュール、灌流モジュール、煙排出モジュール、及び／若しくは通信モジュールなど）と接続するための、モジュール式インターフェースを含むことができる。

本明細書に開示されるコンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００（図１）及びコンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００（図９）が、ロボットアーム１４４００を組み込み得ることは、容易に理解されよう。追加的に又は代替的に、図２３に図示されるロボット外科用システムは、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００及び２００の様々な機能及び／又は構成要素を含むことができる。

ロボットハブは、状況認識モジュールを含むことができ、これは、複数のソースからのデータを合成して、外科的事象に対する適切な対応を判断するように構成され得る。例えば、状況認識モジュールは、本明細書に更に記載されるように、外科処置のタイプ、外科処置における工程、組織の種類、及び／又は組織特性を判定することができる。更に、このようなモジュールは、合成されたデータに基づいて、ロボットシステムに対する具体的な一連の動作又は可能な選択肢を推奨することができる。様々な例において、ロボットシステム全体に分散された複数のセンサを包含するセンサシステムは、データ、画像、及び／又は他の情報を状況認識モジュールに提供することができる。そのような状況認識モジュールは、例えば、制御ユニット１４４０９などの制御ユニットに組み込むことができる。様々な例において、状況認識モジュールは、例えば、非ロボット外科用ハブ及び／又はクラウド（例えば外科用ハブ１０６、外科用ハブ２０６、クラウド１０４、及び／又はクラウド２０４など）からデータ及び／又は情報を取得することができる。外科用システムの状況認識は、本明細書において更に開示され、また、それぞれの全体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６２／６１１，３４１号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」（２０１７年１２月２８日出願）、及び同第６２／６１１，３４０号、発明の名称「Ｃｌｏｕｄ－Ｂａｓｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ」（２０１７年１２月２８日出願）に開示されている。

再び図２３を参照すると、ロボットアーム１４４００は、取り付けられた外科用ツール１４４０６をツール１４４０６の長手方向軸に沿って移動させるための直線スライド機構を含まない。代わりに、アーム１４４００の肢部１４４０２が、アーム１４４００の様々な関節１４４０３を中心に回転して外科用ツール１４４０６を移動させるように構成されている。換言すれば、外科用ツール１４４０６の長手方向軸Ａ_Ｔに沿った移動は、様々な肢部１４４０２の関節運動を必要とする。例えば、外科用ツール１４４０６を長手方向軸Ａ_Ｔに沿って移動させるために、ロボットアーム１４４００は、その複数の回転関節１４４０３において移動する。実際に、エンドエフェクをトロカールを通って延在させ、エンドエフェクタをトロカールから後退させ、及び／又は長手方向軸Ａ_Ｔに沿って外科用ツール１４４０６を局所的に変位させる（例えば縫合プロセス中など）ためのツール１４４０６の直線変位は、複数の回転関節１４４０３の作動、及びアーム１４４００の複数の剛性肢部部分１４４０２の対応する動きを必要とする可能性がある。

ロボット外科用システムが直線摺動機構を欠いている場合、本明細書に記載されるように、インテリジェントな感知システム、追加の通信経路、及び／又は対話型ディスプレイによって、ロボットアームのより正確な制御を可能にすることができ、この制御は、その軸に沿った外科用ツールの直線変位を伴う運動制御の実施を含む。例えば、ツール１４４０６の正確な位置決めを確実にし、かつ手術室内で誤って衝突するのを回避するために、ロボットシステム内に、外科用ツール１４４０６及び／又はロボットアーム１４４００の一部分の位置を決定するため、滅菌野内からロボットアーム１４４００を再配置するため、手術部位に対する外科用ツール１４４０６の位置を伝達するため、手術部位での外科用ツール１４４０６の位置を可視化するため、及び／又は手術部位の周囲で外科用ツール１４４０６を操作するための、追加システムを含めることが望ましい場合がある。

一態様では、このロボット外科用システムは、ツールを位置決めするための一次制御機構と、ツールの位置を直接及び／又は独立に測定するための二次手段とを含み得る。一態様では、冗長又は二次感知システムが、ロボットアームの位置及び／又はロボットアームに取り付けられた外科用ツールの位置を決定及び／又は検証するように構成され得る。二次感知システムは、一次感知システムから独立してもよい。

一例では、一次制御機構は、ツールの位置を計算するために閉ループフィードバックに依存し得る。例えば、ロボット外科用システムの制御ユニットは、ロボットアームの制御運動を発することができ、このロボットアームには、本明細書に更に記載されるように、ロボットアームの一部を３次元空間内で移動させるための、様々なモータ及び／又はドライバが含まれ得る。このような制御ユニットは、例えば、モータ上のトルクセンサ及び／又はドライバ上の変位センサに基づいて、ロボットアームの一部の位置及び／又は向きを決定することができる。そのような例において、外科用ツール、エンドエフェクタ、及び／又はその構成要素の位置は、近位に位置するセンサによって決定することができる。近位に位置するセンサは、ツール及び／又はロボットアームの近位ハウジング又は取り付け部分内に配置され得る。一例では、このような近位に位置するセンサは、例えば、滅菌野の外側に配置され得る。ロボットアームに取り付けられた外科用ツールの位置は、例えばアームの各関節の角度（複数可）を測定することによって決定することができる。制御ユニット、及び制御ユニットと通信するセンサ（それに伝達される制御運動に基づいてアームの位置を決定する）は、ロボット外科用システムの一次又は第１の感知システムと見なすことができる。

ロボット外科用システムは、一次感知システムに加えて、本明細書に記載されるように、冗長又は二次感知システムを使用することができる。二次感知システムは、１つ又は２つ以上の遠位に位置するセンサを含み得る。遠位に位置するセンサは、例えば、滅菌領域内及び／又はエンドエフェクタ上に配置され得る。遠位に位置するセンサは、例えば、一次感知システムの近位に位置するセンサに対して遠位にある。一例では、遠位に位置するセンサは、滅菌野及び／又は手術部位に対してローカルであるため「ローカル」センサであり得、また近位に位置するセンサは、滅菌野及び／又は手術部位から離れているため「遠隔」センサであり得る。

ここで図３１を参照すると、ロボット外科用システム１４３００の一部が概略的に示されている。ロボット外科用システム１４３００は、多数の点で図２３のロボット外科用システムと類似している。例えば、ロボット外科用システム１４３００は、複数の可動構成要素１４３０２を含む。一態様では、可動構成要素１４３０２は、回転関節で直列に機械的に連結された剛性肢部である。このような可動構成要素１４３０２は、例えばロボットアーム１４４４０（図２３）と同様に、ロボットアームを形成することができる。最も遠位の構成要素１４３０２は、例えば、外科用ツール１４３０６などの交換式外科用ツールを解放可能に取り付けるためのアタッチメントを含む。ロボットアームの各構成要素１４３０２は、１つ又は２つ以上のモータ１４３０７及びモータドライバ１４３１４を有し、これらは、それぞれの関節における回転運動に影響を及ぼすように動作させることができる。

各構成要素１４３０２は、１つ又は２つ以上のセンサ１４３０８を含み、これは例えば、位置センサ及び／又はトルクセンサであり得る。センサ１４３０８は、構成要素１４４０２間のそれぞれの関節部における現在の構成及び／又は負荷に関する情報を提供することができる。モータ１４３０７は、制御ユニット１４３０９によって制御することができ、これは、例えば、センサ１４３０８からの入力、及び／又は外科用コマンドインターフェース１４４１２（図２３）などの外科用コマンドインターフェースからの入力を受信するように構成されている。

一次感知システム１４３１０は、制御ユニット１４３０９に組み込まれる。一態様では、一次感知システム１４３１０は、１つ又は２つ以上の構成要素１４３０２の位置を検出するように構成することができる。例えば、一次感知システム１４３１０は、モータ１４３０７及び／又はドライバ１４３１４のためのセンサ１４３０８を含むことができる。このようなセンサ１４３０８は、患者Ｐから離れており、滅菌野の外側に位置する。一次感知システム１４３１０は、滅菌野の外側に位置するが、例えばロボットアーム及び／又はその取り付け部分の遠位端の位置などの、滅菌野内の構成要素（複数可）１４３０２及び／又はツール１４３０６の位置（複数可）を検出するように構成され得る。ロボットアーム及びその構成要素１４３０２の位置に基づいて、制御ユニット１４３０９は、例えば、外科用ツール１４３０６の位置を外挿することができる。

図３１のロボット外科用システム１４３００は更に二次感知システム１４３１２を含み、これは、ロボット外科用システム１４３００、及び／又は関連する非ロボットシステム（ハンドヘルド式外科用器具１４３５０など）の様々な部分の位置及び／又は向きを直接追跡するためのものである。更に図３１を参照すると、二次感知システム１４３１２は、１つ又は２つ以上の磁気センサの近傍に磁界を放射してその位置を検出するように構成された磁界エミッタ１４３２０を含む。ロボットアームの構成要素１４３０２は、それぞれの構成要素１４３０２の位置を決定及び／又は検証するために利用され得る磁気センサ１４３２２を含む。磁気センサ１４３２２は、例えば、モータ１４３０７及びドライバ１４３０８に対して遠隔にある。いずれの場合も、モータを通るトルク及び／又はドライバの変位は、磁気センサからの出力に影響を与えない場合がある。したがって、感知システムは独立している。

特定の例では、磁気センサ１４３２２は、滅菌野内に配置され得る。例えば、外科用ツール１４３０６は磁気センサ１４３２４を含んでよく、これは例えば、ロボットアームに取り付けられた外科用ツール１４３０６の位置を決定及び／若しくは検証するために、並びに／又は、外科用ツール１４３０６の構成要素（発射構成要素など）の位置を決定及び／若しくは検証するために、利用され得る。追加的に又は代替的に、患者の位置及び／又は解剖学的向きを測定するために、患者Ｐ内に１つ又は２つ以上の患者センサ１４３２６を配置することができる。追加的に又は代替的に、例えばトロカール１４３３０上に１つ又は２つ以上のトロカールセンサ１４３２８を配置して、トロカールの位置及び／又は向きを測定することができる。

再び図２３に示されるロボットアーム１４４００を参照すると、外科用ツール１４４０６は、ロボットアーム１４４００の遠位端において取り付け部分１４４０５に取り付けられる。外科用ツール１４４０６がトロカール内に配置されると、ロボット外科用システムは、ロボット外科用システムによって固定され得る仮想枢動部を確立することができ、これによりアーム１４４００及び／又は外科用ツール１４４０６は、トロカールへの横方向力の適用を回避及び／又は最小化するために、ロボット外科用システムによって固定され得る。特定の例では、例えば、トロカールに力を加えることにより、周囲の組織が損傷する場合がある。したがって、組織への不注意による損傷を回避するために、ロボットアーム１４４００及び／又は外科用ツール１４４０６は、それらの位置を混乱させることなく、すなわちトロカールの対応する位置を混乱させることなく、トロカールの仮想枢動部を中心に移動するように構成され得る。外科用ツール１４４０６の直線変位を適用してトロカールを出入りさせる場合であっても、この仮想枢動部は妨害されないままであり得る。

一態様では、図３１Ａのトロカールセンサ（複数可）１４３２８は、トロカール１４３３０上の仮想枢動部１４３３２に配置することができる。他の場合には、トロカールセンサ１４３２８は、仮想枢動部１４３３２に近接していてもよい。トロカールセンサ１４３２８をその仮想枢動部１４３３２に及び／又はその近傍に配置することにより、トロカール１４３３０及び仮想枢動部１４３３２の位置を追跡することができ、例えば、トロカール１４３３０が外科用ツール１４３０６の変位中に移動しないようにするのに役立つ。そのような例では、トロカール１４３３０を物理的に係合又は保持することなく、ロボット外科用システム１４３００は、トロカール１４３３０の位置を確認及び／又は維持することができる。例えば、二次感知システム１４３１２は、トロカール１４３３０の仮想枢動部１４３３２及びそれに対する外科用ツール１４３０６の位置を確認することができる。

追加的に又は代替的に、１つ又は２つ以上のセンサ１４３５２は、１つ又は２つ以上のハンドヘルド式外科用器具１４３５０上に配置することができ、これは、ロボット外科用システム１４３００によって利用される外科用ツール１４３０６と組み合わせて外科手術中に使用され得る。二次感知システム１４３１２は手術野内（例えば手術室内及び／又は滅菌野内）の１つ又は２つ以上のハンドヘルド式外科用器具１４３５０の位置及び／又は向きを検出するように構成されている。このようなハンドヘルド式外科用器具１４３５０は、自律制御ユニットを含むことができ、これは例えば、ロボット制御されない場合がある。図３１に示すように、ハンドヘルド式外科用器具１４３５０は、センサ１４３５２を含んでよく、これは例えば、磁界エミッタ１４３２０によって検出することができ、これによって、ハンドヘルド式外科用器具１４３５０の位置及び／又は位置が、ロボット外科用システム１４３００によって確認され得る。他の例では、ハンドヘルド式外科用器具１４３５０の構成要素は、検出可能な出力を提供することができる。例えば、モータ及び／又はバッテリーパックは、手術室内でセンサによって検出可能であり得る。

一態様では、磁界エミッタ１４３２０は、主ロボットタワーに組み込むことができる。滅菌野内のセンサ１４３２２、１４３２４、１４３２６、１４３２８及び／又は１４３５２は、磁界を反射させて主ロボットタワーに戻し、その位置を識別することができる。様々な例において、磁界エミッタ１４３２０からのデータは、ディスプレイ１４３４０に通信することができ、これによって外科用ロボット、外科用ツール１４３０２、トロカール１４３３０、患者Ｐ、及び／又はハンドヘルド式外科用器具１４３５０の様々な構成要素の位置を、手術部位でのリアルタイム表示（例えば手術部位で内視鏡によって取得された表示など）に重ねることができる。例えば、ディスプレイ１４３４０は、ロボット外科用システムの制御ユニットと、並びに／又はロボットハブ（ハブ１０６、ロボットハブ１２２、ハブ２０６、及び／若しくはロボットハブ２２２（図９）など）と、信号通信することができる。

他の例では、磁界エミッタ１４３２０は、ロボット制御タワーの外部にあってもよい。例えば、磁界エミッタ１４３２０をハブに組み込むことができる。

磁界エミッタ１４３２０を含む二次感知システム１４３１２と同様に、特定の例において、飛行時間センサは、ロボット構成要素（複数可）１４３０２、外科用ツール（複数可）１４３０６、患者Ｐ、トロカール（複数可）１４３２８、及び／又はハンドヘルド式外科用器具（複数可）１４３５０のうちの１つ又は２つ以上の上に配置することができ、これによりエミッタと反射点との間の距離の配列を提供することができる。このような飛行時間センサは、例えば、ロボット構成要素（複数可）１４３０２、外科用ツール（複数可）１４３０６、患者Ｐ、トロカール（複数可）１４３２８、及び／又はハンドヘルド式外科用器具（複数可）１４３５０の位置の一次又は二次（例えば冗長）感知を提供することができる。一例では、飛行時間センサ（複数可）は赤外線光パルスを用いることができ、これにより距離マッピングを提供することができ、及び／又は滅菌野内の３Ｄ撮像を促進することができる。

一例では、二次感知システム１４３１２は、ロボット構成要素及び／又はツールの位置を確認するように構成された冗長感知システムを含むことができる。追加的に又は代替的に、二次感知システム１４３１２を使用して、一次感知システム１４３１０を較正することができる。追加的に又は代替的に、二次感知システム１４３１２は、ロボットアーム及び／又はロボット外科用システムの構成要素間の偶発的な絡み合い及び／又は衝突を防止するように構成され得る。

図３１を再び参照すると、一例では、ロボット外科用システム１４３００の構成要素１４３０２は、例えば、ロボット外科用システム１５０００内のロボットアーム１５０２４（図２２）及び／又は図２に示されるロボットアームなどの別個のロボットアームに対応し得る。二次感知システム１４３１２は、複数のアームが手術室の周囲で操作される際に、ロボットアーム及び／又はその部分の位置を検出するように構成され得る。特定の例では、１つ又は２つ以上のアームが潜在的な衝突に向かって移動するよう命令されると、二次感知システム１４３１２は、アームの偶発的な衝突を防止するために、アラーム及び／又は外科医のコンソールにおける指示を介して、外科医に警告することができる。

ここで図３２を参照すると、ロボット外科用システムのフローチャートが示されている。このフローチャートは、例えば、ロボット外科用システム１４３００（図３１）によって利用され得る。様々な例において、２つの独立した感知システムは、ロボットアームの一部分及び／又は外科用ツールなどの外科用構成要素の位置及び／又は向きを検出するように構成され得る。第１の感知システム又は一次感知システムは、ロボットアームのモータ及び／又はモータドライバ上のトルクセンサ及び／又は負荷センサに依存し得る。第２の感知システム又は二次感知システムは、ロボットアーム及び／又は外科用ツール上の磁気センサ及び／又は飛行時間センサに依存し得る。第１及び第２の感知システムは、独立して並列に動作するように構成されている。例えば、工程１４５０２において、第１の感知システムは、ロボット構成要素の位置及び向きを決定し、工程１４５０４で、検出された位置及び向きを制御ユニットに通信する。同時に、工程１４５０６において、第２の感知システムは、ロボット構成要素の位置及び向きを決定し、工程１４５０８で、検出された位置及び向きを制御ユニットに伝達する。

ロボット構成要素の独立に確認された位置及び向きは、工程１４５１０で中央制御ユニット（ロボット制御ユニット１４３０９及び／又は外科用ハブなど）に伝達される。位置及び／又は向きを比較することにより、ロボット構成要素の制御運動が、工程１４５１２で最適化され得る。例えば、独立に決定された位置間の不一致を使用して、制御運動の正確さ及び精密度を向上させることができる。特定の例では、制御ユニットは、二次感知システムからのフィードバックに基づいて制御運動を較正することができる。一次及び二次感知システムからのデータは、ハブ（例えばハブ１０６若しくはハブ２０６など）によって集約され、及び／又は、クラウド（例えばクラウド１０４若しくはクラウド２０４など）内にデータ格納され、これらにより更にロボット外科用システムの制御運動を更に最適化することができる。

特定の例では、ロボットシステム１４３００は、ハブ（例えばハブ１０６、ハブ２０６など）と信号通信することができる。ハブ１０６、２０６は、本明細書で更に説明するように、状況認識モジュールを含むことができる。一態様では、第１のセンサシステム１４３１０及び第２のセンサシステム１４３１２のうちの少なくとも１つは、状況認識モジュールのためのデータソースである。例えば、センサシステム１４３１０及び１４３１２は、位置データを状況認識モジュールに提供することができる。更に、ハブ１０６、２０６は、例えば、位置認識と組み合わせたセンサシステムからのデータに基づいて、ロボットアーム１４３００及び／又は外科用ツール１４３０６の制御運動を最適化及び／又は較正するように構成され得る。一態様では、二次感知システム１４３１２などの感知システムは、例えば、ハンドヘルド式外科用器具１４３５０が手術室若しくは手術シアターに入ったとき、及び／又はエンドエフェクタが発射されたときに、ハブ１０６、２０６及びその状況認識モジュールに通知することができる。このような情報に基づいて、ハブ１０６、２０６は、特定の外科的処置及び／又はその工程を決定及び／又は確認することができる。

本明細書に開示される様々な独立した冗長感知システムが、ロボット外科用システムによって利用されることにより、特に、例えば直線摺動機構に依存せずに外科用ツールを長手方向軸に沿って移動させるときに、制御運動の正確さを改善できることが理解されるであろう。

一態様では、外科用ハブは、本明細書に記載されるように、プロセッサと、プロセッサに通信可能に接続されたメモリとを含む。このメモリは、上述のように、プロセッサによって実行可能な命令を格納して、一次感知システムから独立して、ロボット制御された構成要素の位置を検出する。

様々な態様では、本開示は、上述のように、一次感知システムから独立して、ロボット制御された構成要素の位置を検出するように構成された制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、コンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体を提供し、この命令は、実行されると、上述のように、一次感知システムから独立して、ロボット制御された構成要素の位置を機械に検出させる。

一態様では、ロボット外科用システムは、そのロボットアームに装着された１つ又は２つ以上のインテリジェントな外科用ツールと無線通信するように構成され得る。ロボットシステムの制御ユニットは、例えば、無線接続を介して１つ又は２つ以上のインテリジェントな外科用ツールと通信することができる。追加的に又は代替的に、ロボット外科用システムはロボットハブを含むことができ、このロボットハブは、ロボットアーム（複数可）に装着されたインテリジェントな外科用ツール（複数可）と無線通信することができる。更に他の例では、非ロボット式外科用ハブは、ロボットアームに装着されたインテリジェントな外科用ツール（複数可）と無線通信することができる。特定の例では、情報及び／又はコマンドは、無線接続を介して制御ユニットからインテリジェントな外科用ツール（複数可）に提供され得る。例えば、外科用ツールの特定の機能は、外科用ツール上の無線通信リンクを介して受信されたデータを介して制御され得る。同様に、一態様では、閉ループフィードバックが、無線通信リンクを介して外科用ツールに受信されたデータを介してロボット外科用システムに提供され得る。

主に図２８～３０を参照して、外科用ツール１４２０６は、外科用ロボットのロボットアーム１４０００に取り付けられる。ロボットアーム１４０００は、多くの点で図２３のロボットアーム１４４００に類似している。例えば、アーム１４０００は、複数の可動構成要素１４００２を含む。一態様では、可動構成要素１４００２は、回転関節１４００３で直列に機械的に連結された剛性肢部である。このような可動構成要素１４００２は、例えば、アーム１４４００（図２３）と同様のロボットアーム１４４００を形成する。ロボットアーム１４４００の最も遠位の構成要素１４００２ｃは、外科用ツール１４２０６などの交換式手術ツールを解放可能に取り付けるためのアタッチメント１４００５を含む。アーム１４０００の各構成要素１４００２は、１つ又は２つ以上のモータ及びモータドライバを有し、これらはそれぞれの関節１４００３での回転運動に影響を及ぼすように動作することができる。

各構成要素１４００２は、例えば、位置センサ及び／又はトルクセンサであり得る１つ又は２つ以上のセンサを含み、構成要素１４００２間のそれぞれの関節における現在の構成及び／又は負荷に関する情報を提供することができる。モータは、制御ユニット１４４０９（図２３）などの制御ユニットによって制御することができ、これは例えば、センサ１４００８からの入力、及び／又は外科医のコマンドコンソール１４４１２（図２３）などのコマンドインターフェースからの入力を受信するように構成されている。

外科用ツール１４２０６は、無線通信モジュール１４２０８（図２９）を含むリニアステープラである。リニアステープラは、インテリジェントなリニアステープラであってもよく、例えば、インテリジェントな締結具カートリッジ、インテリジェントなエンドエフェクタ、及び／又はインテリジェントなシャフトを含み得る。インテリジェントな外科用構成要素は、例えば、様々な組織特性を判定するように構成することができる。一例では、１つ又は２つ以上の高度なエンドエフェクタ機能が、検出された組織特性に基づいて実現されてもよい。外科用エンドエフェクタは、例えば、組織厚さ、圧縮、及び／又はインピーダンスを判定するための１つ又は２つ以上のセンサを含むことができる。更に、特定の感知されたパラメータは、例えば、腫瘍の位置などの組織の変化を示すことができる。様々な組織特性を感知するためのインテリジェントな外科用デバイスは、以下の参照文献で更に開示されている：
・米国特許第９，７５７，１２８号、発明の名称「ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＳＥＮＳＯＲＳ ＷＩＴＨ ＯＮＥ ＳＥＮＳＯＲ ＡＦＦＥＣＴＩＮＧ Ａ ＳＥＣＯＮＤ ＳＥＮＳＯＲ’Ｓ ＯＵＴＰＵＴ ＯＲ ＩＮＴＥＲＰＲＥＴＡＴＩＯＮ」（２０１４年９月５日出願、２０１７年９月１２日発行）、
・米国特許出願第１４／６４０，９３５号、発明の名称「ＯＶＥＲＬＡＩＤ ＭＵＬＴＩ ＳＥＮＳＯＲ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（ＲＦ）ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＳＹＳＴＥＭ ＴＯ ＭＥＡＳＵＲＥ ＴＩＳＳＵＥ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ」（２０１５年３月６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１６／０２５６０７１号（２０１６年９月８日公開）、
・米国特許出願第１５／３８２，２３８号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＢＡＴＴＥＲＹ ＰＯＷＥＲＥＤ ＨＡＮＤＨＥＬＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＥＮＥＲＧＹ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＴＩＳＳＵＥ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ」（２０１６年１２月１６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１７／０２０２５９１号（２０１７年７月２０日公開）、及び
・米国特許出願第１５／２３７，７５３号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＡＤＶＡＮＣＥＭＥＮＴ ＲＡＴＥ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＦＯＲＣＥ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＦＯＲＣＥＳ」（２０１６年８月１６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１８／００４９８２２号（２０１８年２月２２日）、
これらはそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図２８に示すように、無線通信リンク１４２１０が、外科用ツール１４２０６とハブ１４２１２との間に提供される。ハブ１４２１２は、例えば、ハブ１０６又はハブ２０６のような外科用ハブである。他の例では、ハブ１４２１２は、例えばロボットハブ１２２又はロボットハブ２２２のようなロボットハブであってもよい。図２８では、無線通信モジュール１４２０８は、外科用ツール１４２０６のエンドエフェクタの遠位端付近に位置する無線信号送信機を含む。他の例では、無線送信機は、エンドエフェクタの近位部分の上、又は外科用ツール１４２０６のシャフト上に配置され得る。

外科用ツール１４２０６と外科用ハブ１４２１２との間の無線通信リンク１４２１２は、無菌バリア１４２３０を介してリアルタイムのデータ転送を提供する。追加的に又は代替的に、無線通信モジュール１４２０８は、ロボット制御タワー及び／又は制御ユニットと通信するように構成することができ、これが、外科医のコマンドコンソール出の入力に基づいて、ロボットアーム１４０００への制御運動及び外科用ツール１４２０６への操作を発する。特定の例では、ロボットアーム１４０００の制御ユニットは、外科用ハブ１４２１２に、及び／又は例えばロボットハブ１２２（図２）又はロボットハブ２２２（図９）などのロボットハブに、組み込むことができる。

特定の例では、手術室内、手術部位の周囲、及び／又は標的組織に対して、外科用ツール１４２０６の位置を確認することは困難であり得る。例えば、外科用ツール１４２０６の横方向変位は、例えば長手方向に延在するトロカールなどの物理的境界によって拘束され得る。そのような例では、外科用ツール１４２０６の横方向変位は、トロカールからの及び／又はトロカール上の抵抗力によって決定され得る。逆に、外科用ツール１４２０６の直線変位は、外科用システムの物理的境界によって拘束されなくてもよい。そのような例において、制御ユニットが外科用ツール１４２０６又はその一部分の直線変位を指示し、様々な可動リンク１４００２及び関節１４００３が関節運動して直線変位に影響を及ぼす場合、外科用ツール１４２０６及びそのそれぞれの部分の位置を決定及び／又は確認することは困難であり得る。

外科用ツール１４２０６がツールの長手方向軸Ａ_Ｔ（外科用ツール１４２０６のシャフトと同一直線上にある）に沿って移動するとき（図２９）、外科用ツール１４２０６の正確な位置を決定及び／又は確認することは困難であり得る。特定の例では、本明細書で提供されるように、ロボット外科用システムは、外科用ツール１４２０６の位置を検出するように構成された二次感知システムを含み得る。例えば、無線通信モジュール１４２０８は、二次感知システム１４３１２（図３１）及び／又はそのセンサなどの二次感知システムと信号通信することができる。更に、無線通信モジュール１４２０８は、二次感知システム１４３１２によって検出された外科用ツール１４２０６の位置を、無線通信リンク１４２１０を介して外科用ハブ１４２１２に通信することができる。追加的に又は代替的に、無線通信モジュール１４２０８は、インテリジェント外科用ツール１４２０６の様々なセンサ及び／又はシステムからの情報を、外科用ハブ１４２１２に通信することができる。外科用ハブ１４２１２は、手術室内のディスプレイ又は外部ディスプレイ内に表示するための情報を、クラウドに、及び／又は外科手術に関連して使用される１つ又は２つ以上のハブ及び／若しくは制御ユニットに、配布することができる。

主に図２９を参照すると、一例では、外科用ツール１４２０６を用いて癌腫瘍１４２４２を患者組織Ｔから除去することができる。健康な組織の除去を最小限に抑えながら、腫瘍１４２４２の完全な除去を確実にするために、既定のマージンゾーン１４２４０を、腫瘍１４２４２の周囲に画定することができる。マージンゾーンは、例えば、患者データ、ハブ及び／若しくはクラウドからの集計データ、並びに／又は外科用システムの１つ又は２つ以上のインテリジェント構成要素によって感知されたデータに基づいて決定され得る。手術中、外科用ツール１４２０６は、マージンゾーン１４２４０が腫瘍１４２４２と共に除去されるように、マージンゾーン１４２４０に沿って組織Ｔを横切開することができる。一次及び二次感知システム１４３１０及び１４３１２（図３１）は、例えば、マージンゾーンに対する外科用ツール１４２０６の位置を決定することができる。更に、無線通信モジュール１４２０８は、検出された位置（複数可）を制御ユニットに通信することができる。

特定の例では、図２８～３０のロボットシステムは、外科用ツール１４２０６がマージンゾーン１４２４０内で移動するときに、外科用ツール１４２０６を作動（例えば発射）させるように構成され得る。例えば、主に図３０を参照すると、図２８の外科処置中のリニアステープラ１４２０６の経時的な距離及び閉鎖力のグラフ表示１４２５０が、示されている。外科用ツール１４２０６が時間ｔ_１においてマージンゾーン１４２４０に接近すると、閉鎖力（ＦＴＣ）は増加し、これは、外科用ツール１４２０６が、時間ｔ_１と時間ｔ_２の間で腫瘍１４２４２の周囲の組織Ｔ上にクランプされていることを示す。より具体的には、外科用ツール１４２０６は、距離Ｄ_１とＤ_２との間の距離の位置に移動したときに、クランプされる。距離Ｄ_１は、例えば、腫瘍１４２４２の周囲のマージンゾーン１４２４０の外側境界を指すことができ、距離Ｄ_２は、マージンゾーン１４２４０の内側境界（これは例えば腫瘍１４２４２の仮想境界であり得る）を指すことができる。

様々な例において、外科用ツール１４２０６が一次感知システム及び／又は二次感知システムからの入力に基づいて適切な距離に位置付けられたときに、制御ユニット及びそのプロセッサは、クランプ留めの動きに自動的に影響を及ぼし得る。他の例では、制御ユニット及びそのプロセッサは、外科用ツール１４２０６が適切な距離に位置付けられたことを、外科医に自動的に警告することができる。同様に、特定の例において、プロセッサは、外科用ツール１４２０６を自動的に発射することができ、及び／又は、外科用ツール１４２０６の検出された位置に基づいて外科用ツール１４２０６を発射するようを外科医に提案することができる。例えば、エネルギーツール並びに／又は関節運動するエンドエフェクタ及び関節運動可能なエンドエフェクタに通電するなどの、他の作動運動も想到されることが、容易に理解されよう。

特定の例では、ハブ１４２１２は、本明細書で更に説明するように、状況認識システムを含むことができる。一態様では、腫瘍１４２４２及び／又はその周囲のマージンゾーン１４２４０の位置は、ハブ１４２１２の状況認識システム又はモジュールによって決定され得る。特定の例では、無線通信モジュール１４２０８は、ハブ１４２１２の状況認識モジュールと信号通信することができる。例えば、再び図３３を参照すると、工程５２２０及び５２２２で提供されるステープラデータ及び／又はカートリッジデータは、例えば、ステープル留めツール１４２０６の無線通信モジュール１４２０８を介して提供され得る。

一態様では、外科用ツール１４２０６上に配置されたセンサを利用して、外科用ツール１４２０６（すなわち、二次感知システム）の位置を決定及び／又は確認することができる。更に、本明細書で更に説明するように、リニアステープラの検出された位置は、無線通信リンク１４２１０を通って外科用ハブ１４２１２に伝達され得る。そのような例では、外科用ハブ１４２１２は、無線通信リンク１４２３０を介して通信されるデータに基づいて、腫瘍１４２４２及びマージンゾーン１４２４０に対する外科用ツール１４２０６の位置に関する情報を、リアルタイム又はほぼリアルタイムで取得することができる。様々な例において、ロボット外科用システムは更に、手術室回りにロボットアーム１４０００を配置するのに利用されるモータ制御アルゴリズムに基づいて、外科用ツール１４２０６の位置を決定することができる（すなわち、一次感知システム）。

一態様では、ロボット外科用システムは、撮像システムと一体化することができる。撮像システムによって得られる手術部位からのリアルタイムフィードが、ロボット外科用システムに伝達され得る。例えば、図２及び３を再び参照して、ハブ１０６内の撮像モジュール１３８からのリアルタイムフィードを、ロボット外科用システム１１０に伝達することができる。例えば、リアルタイムフィードはロボットハブ１２２に伝達され得る。様々な例において、リアルタイムフィードは、１つ又は２つ以上のアクティブなロボットディスプレイ上に重ね合わせることができる（外科医のコマンドコンソール１１８におけるフィードなど）。重ねられた画像は、例えばディスプレイ１０７、１０９及び１１９などの、手術室内の１つ又は２つ以上のディスプレイに提供することができる。

特定の例では、ロボットディスプレイ上のリアルタイムフィードの重ね合わせによって、リアルタイム撮像システムによって可視化されるため、外科用ツール及び／又はそのエンドエフェクタ（複数可）によって画定される軸系内で、外科用ツールを正確に制御することが可能になり得る。様々な例において、ロボット外科用システム１１０と撮像システム１３８との間で協働することにより、可視化フィールド内での外科用ツールの三角測量及び器具マッピングを提供することができ、これにより、ツール角度及び／又はその前進の正確な制御が可能になり得る。更に、標準的な多軸固定デカルト座標系から、現在装着されているツール及び／又はそのエンドエフェクタによって画定される軸へと、制御を移行させることにより、外科医は、クリアな面及び／又は軸に沿ってコマンドを発することが可能になり得る。例えば、ロボット外科用システムのプロセッサは、外科用ツールの細長いシャフトの軸に沿った外科用ツールの変位、又は選択された回転中心点に基づいて、現在位置から特定の角度での外科用ツールの回転を、指示することができる。一例示では、外科用ツールの重ねられたフィードは、外科用ツールの位置及び／又は向きを決定するために、本明細書に更に記載されるように、二次又は冗長な感知システムを組み込むことができる。

特定の例では、ロボットアーム１４４００（図２３）などのロボットアームは、著しく重い場合がある。例えば、ロボットアームの重量は、多くの強壮な臨床医であっても、ロボットアームを手動で持ち上げるか又は再配置することが困難な重さであり得る。更に、ロボットアームのモータ及び駆動機構は、外科医のコマンドコンソールからの入力に基づいて、制御ユニットに位置する一次制御システムによってのみ制御されてもよい。換言すれば、例えば、図２３に示されるシステムなどのロボット外科用システムは、ロボットアーム１４４００に対してローカルでありかつ滅菌野内にあるロボットアーム１４４００のための二次制御システムを含まなくてもよい。

ロボット外科用システム内のロボットアームは、滅菌野内の機器及び／又は人々と誤って衝突しやすい場合がある。例えば、外科手術中に、滅菌野内に配置された外科医（複数可）、看護師（複数可）、及び／又は医療助手（複数可）は、滅菌野の周囲及び／又はロボットアームの周囲で移動することがある。特定の例では、外科医（複数可）、看護師（複数可）、及び／又は医療助手（複数可）は、例えば、テーブル及び／又はカートなどの滅菌野内の装置を再配置することがある。滅菌野の外側に配置された外科医がロボットアームを制御するとき、滅菌野内に配置された別の外科医、看護師、及び／又は医療助手も、アーム（複数可）との潜在的な衝突を回避するためや、アームが他の装置及び／若しくは他のアームと絡み合うのを避けるため、アームに取り付けられた外科用ツールを交換、再装填、及び／又は再設定するために、１つ又は２つ以上のロボットアームの位置を手動で移動及び／又は調節することを望む場合がある。しかしながら、ロボットアームを再配置するには、滅菌野内の臨床医がロボットアームを手動で再配置できるようにするために、外科医は、ロボット外科用システムの電源を切断する必要があり得る。そのような例では、臨床医は、かなりの重さの無給電又は電源切断されたロボットアームを運ぶことが必要とされ得る。

一例では、ロボット外科用システムは、滅菌野に対してローカルな、及び／又はロボットアーム（複数可）に対してローカルな、対話型ディスプレイを含むことができる。このようなローカルディスプレイは、滅菌野内の臨床医によるアーム（複数可）の操作及び／又は位置決めを容易にすることができる。別の言い方をすれば、コマンドコンソールにおける外科医以外の操作者は、ロボットアーム（複数可）の位置を制御することができる。

ここで図２４を参照すると、臨床医はロボットアーム１４０００に力を加えてロボットアーム１４０００の位置を手動で調節する。特定の例では、ロボットアーム１４０００を使用するロボット外科用システムは、受動動力補助モードを採用することができ、このモードでは、ロボットアーム１４４００は、滅菌野内で臨床医によって容易に再配置され得る。例えば、ロボットアーム１４０００は給電され、遠隔制御ユニットによって制御されるが、臨床医は、ロボットアーム１４０００の全重量を運ぶ必要なしに、ロボットアーム１４０００の位置を手動で調節することができる。臨床医は、ロボットアーム１４０００を押し及び／又は引っ張って、その位置を調節することができる。受動動力補助モードでは、ロボットアーム１４０００への電力は、臨床医による受動的再配置を可能にする程度に拘束及び／又は制限され得る。

ここで図２５を参照すると、受動動力補助モードにおけるロボットアーム１４０００（図２４）の経時的な力のグラフ表示１４０５０が示されている。受動動力補助モードでは、臨床医はロボットアーム１４０００に手動で力を加えて、ロボットアーム１４０００の再配置を開始することができる。臨床医は滅菌野内にいることができる。特定の例では、ロボットアーム１４０００が手動操作を感知すると、受動動力補助モードを起動することができる。

図２５に示すように、臨床医が印加する手動の力は、例えば、図２５に示される１５ポンド制限などの所定の閾値を超えて増大し、ロボットアーム１４０００の再配置に影響を及ぼすことができる。特定の例では、既定の閾値は、過度の応力又は歪みを伴わずに、壮健な補助力で容易にロボットアーム１４０００に加えることができる最大力に対応することができる。他の例では、所定の閾値は、ロボットアーム１４０００に対する最小限の閾値力に対応してよく、これによって、ロボットアーム１４０００と意図せず又は誤って接触したときに動力補助を提供することを回避することができる。

ユーザがロボットアーム１４０００に所定の閾値を上回る力を加えると、ロボット外科用システムの１つ又は２つ以上のモータ（例えば、図２３のモータ１４４０７）は、ロボットアーム１４０００に補助力を印加して、ロボットアーム１４０００に対する操作者の力によって示される方向にロボットアーム１４０００を再配置するのを支援することができる。そのような例では、操作者は、偶発的な衝突及び／又は絡まりを回避するためにアームの位置を容易に操作することができ、操作者の力が快適な閾値力を超える場合、モータはアームの再配置を支援又は協働することができる。ロボット外科用システムのモータによって提供される受動動力補助は、ロボットアーム１４０００の重量を補償することができる。他の例では、この補助力はロボットアーム１４０００の重量よりも小さくてもよい。特定の例では、この補助力は、例えば、図２５に示される５ポンドの制限などの最大力で上限が設定され得る。補助力の上限を設定することにより、ロボットアーム１４０００が、手術室内の人、外科用装置、及び／又は別のロボットアームと激しく衝突しないようにすることができる。

一態様では、受動動力補助モードは、外科手術中に非アクティブ化又はロックアウトされ得る。例えば、外科用ツールが手術部位に、又は手術部位及び／又は標的組織の所定の半径内に位置付けられるとき、受動的動力補助モードはロックアウトされ得る。追加的に又は代替的に、外科手術の特定の工程中に、受動的電力補助モードをロックアウトすることができる。状況認識は、受動動力補助モードがロックアウトされるべきかどうかを判定するように構成することができる。例えば、外科手術の工程に関することをハブが知っている情報に基づいて（例えば、図３３を参照）、受動動力補助モードには、状況認識モジュールによって、無効にされ得る。同様に、受動動力補助モードは、図３３に示される手術時間線の特定の部分の間に起動され得る。

一態様では、ロボットアームを動作させるための制御ユニットは、本明細書に記載されるように、プロセッサと、プロセッサに通信可能に接続されたメモリとを含む。このメモリは、このプロセッサが、ロボットアームに印加された手動力を処理するように構成されている受動動力補助モードで動作する、プロセッサによって実行可能な命令を格納し、その手動力が所定の閾値を超える場合、ロボットアームの１つ又は２つ以上のモータに指示して、ロボットアームを手動力によって示される方向に再配置するための補助力を提供する。

様々な態様では、本開示は、上述のように受動動力補助モードを動作させるように構成された制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、コンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体を提供し、この命令は、実行されると、上述のように、機械を受動動力補助モードで作動させる。

ここで図２６及び２７を参照して、滅菌野内の臨床医は、滅菌野内のローカル制御モジュール１４１６０を利用して、ロボットアーム１４１００の再配置に影響を及ぼす。ロボットアーム１４１００は、多くの点で図２３のロボットアーム１４４００に類似している。例えば、ロボットアーム１４１００は、複数の可動構成要素１４１０２を含む。可動構成要素１４１０２は、回転関節１４１０３で直列に機械的に連結された剛性肢部である。可動構成要素１４１０２は、例えば、ロボットアーム１４４００（図２３）と同様のロボットアーム１４１００を形成する。最も遠位の構成要素１４１０２ｃは、例えば、外科用ツール１４１０６などの交換式外科用ツールを解放可能に取り付けるためのアタッチメント１４１０５を含む。ロボットアーム１４１００の各構成要素１４１０２は、１つ又は２つ以上のモータ及びモータドライバを有し、これらは、それぞれの関節１４１０３における回転運動に影響を及ぼすように動作させることができる。

各構成要素１４１０２は、例えば、位置センサ及び／又はトルクセンサであり得る１つ又は２つ以上のセンサを含み、構成要素１４１０２間のそれぞれの関節における現在の構成及び／又は負荷に関する情報を提供することができる。モータは、制御ユニット（例えば制御ユニット１４４０９（図２３））によって制御することができ、これは、例えば、センサからの入力、及び／又は外科用コマンドインターフェース１４４１２（図２３）などの外科用コマンドインターフェースからの入力を受信するように構成されている。

ローカル制御モジュール１４１６０は、入力（例えば指及び／又はスタイラス１４１６８からの入力など）を受け取るように構成された対話型ディスプレイ１４１６４及びタッチスクリーン１４１６６を含む。ローカル制御モジュール１４１６０は、ハンドヘルド式のモバイルデジタル電子デバイスである。例えば、ローカル制御モジュール１４１６０は、例えば、ｉＰａｄ（登録商標）タブレット若しくは他のモバイルタブレット又はスマートフォンであり得る。使用中、臨床医は、ローカル制御モジュール１４１６０のディスプレイ１４１６４及び／又はタッチスクリーン１４１６６を介して、ロボットアーム１４１００に再配置命令を提供する。ローカル制御モジュール１４１６０は、無線通信モジュール１４１６２であり、これにより、臨床医からの入力がロボットアーム１４１４０に伝達されてアーム制御運動に影響を及ぼし得る。ローカル制御モジュール１４１４０は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ接続を介してロボットシステムのロボットアーム１４１４０及び／又は制御ユニット（例えば、図２３の制御ユニット１４４０９）と無線通信することができる。

ロボットアーム１４１００は、図２６の６つの矢印によって示される６自由度を含む。近位自由度は、ローカル制御モジュール１４１６０によって制御することができ、遠位自由度は遠隔制御モジュールによって制御され得る。一例では、最も近位の３自由度（最も近位の２つの関節１４１０３を中心とする関節運動、及びその軸を中心とする中間肢部１４１０２の回転）は、ローカル制御モジュールにより制御することができ、最も遠位の３自由度（最も遠位の関節１４１０３を中心とする関節運動、その軸を中心とする最も遠位の肢部１４１０２ｃの回転、及びその軸に沿った外科用ツール１４１０６の変位）は、遠隔制御モジュールによって制御され得る。そのような例では、滅菌野内の臨床医は、近位アーム及び／又は関節の制御運動などの、全体的なロボットアーム制御運動に影響を及ぼし得る。例えば、滅菌野内の臨床医は、ロボットアームを、局所制御モジュール１４１６０を介して、手術前位置、ツール交換位置、及び／又は再装填位置などの全般的な位置に、ロボットアームを迅速かつ容易に動かすことができる。そのような例において、ローカル制御モジュール１４１６０は、ロボットアーム１４１００のための二次制御システムである。滅菌野の外にいる外科医は、外科医のコマンドインターフェース１４４１２（図２３）における入力を介して、より局所的又は精巧なロボットアーム制御運動に影響を及ぼし得る。そのような例では、滅菌野の外にいる外科医のコマンドインターフェース１４４１２は、主制御システムである。

６未満又は６を超える自由度が想到されることは、容易に理解されよう。代替の自由度も想到される。更に、ローカル制御モジュール１４１６０及び／又は遠隔制御モジュールには、異なる自由度を割り当てることができる。特定の例では、ローカル制御モジュール１４１０６及び遠隔制御モジュールの両方に、１つ又は２つ以上の自由度を割り当てることができる。

ここで主に図２７を参照すると、ロボットアーム１４１００の経時的な力のグラフ表示１４１５０が示されている。時間０～時間ｔ_１で、ローカルに作動された域内の力が、臨床医によって滅菌野内でロボットアーム１４１００に印加され、これによりロボットアーム１４１００の全体的な位置が調節される。特定の例では、ローカル制御モジュール１４１６０からの入力に起因する力は、第１の最大力（例えば、図２７に示される５０ポンドの制限）で上限が設定され得る。ローカル制御モジュール１４１６０を利用することによって、滅菌野内の臨床医は、ロボットアーム１４１００を迅速に再配置して、例えば外科用ツール１４１６０を交換及び／又は再装填することができる。時間０～時間ｔ_１は、ローカル作動モードに対応し得る。外科手術におけるアクティブなセットアップ又は再装填時間は、ローカル作動モードの間に生じ得る。例えば、ローカル作動モードの間、ロボットアーム１４１００は、例えば、患者の組織との接触を失うか、及び／又は手術部位の周囲の既定の境界の外にあり得る。

その後、外科医のコマンドコンソールにおける外科医は、ロボットアーム１４１００を更に作動させることができる。例えば、時間ｔ_２～時間ｔ_３で、遠隔作動力は、外科医のコマンドコンソールからの入力に起因する。遠隔作動力は、第１の最大力よりも小さい第２の最大力（例えば、図２７に示される５ポンドの制限）で上限が設定され得る。第２の最大力を制限することによって、外科医は、特定の例において、より大きな第１の最大力がロボットアーム１４１００を迅速に再配置することを可能にする一方で、滅菌野内で大きな力又は高速の衝突を引き起こす可能性が低くなる。時間ｔ_２～時間ｔ_３は、外科手術中の遠隔作動モードに対応することができ、これは、ロボットツール１４１０６が組織を能動的に操作する場合（把持、引っ張り、保持、横切開、封止など）、及び／又はロボットアーム１４１００及び／若しくはその外科用ツール１４１０６が手術部位の周囲の既定の境界内にある場合を含むことができる。

一態様では、ローカル作動モード及び／又は遠隔作動モードは、外科手術中に非アクティブ化又はロックアウトされ得る。例えば、外科用ツールが組織と係合するか、ないしは別の方法で手術部位に配置されたときに、ローカル作動モードをロックアウトすることができる。状況認識は、ローカル作動モードがロックアウトされるべきかどうかを判定するように構成することができる。例えば、外科手術の工程に関することをハブが知っている情報に基づいて（例えば、図３３を参照）、ローカル作動モードは、状況認識モジュールによって、無効にされ得る。同様に、遠隔作動モードは、外科手術の他の時間部分で無効にされてもよい。

一態様では、ロボットアームを動作させるための制御ユニットは、本明細書に記載されるように、プロセッサと、プロセッサに通信可能に接続されたメモリとを含む。このメモリは、プロセッサによって実行可能な命令を格納し、この命令は、外科手術の一部（複数可）中のローカル制御モジュールからの入力に基づいてロボットアームに制御運動を提供し、また、外科手術の一部（複数可）中の遠隔制御モジュールからの入力に基づいてロボットアームに制御運動を提供する。第１の最大力は、ローカル制御モジュールからの制御運動を制限することができ、第２の最大力は、遠隔制御モジュールからの制御運動を制限することができる。

様々な態様では、本開示は、上述のように、ローカル制御モジュール及び遠隔制御モジュールを介してロボットアームを作動させるように構成された制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、コンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体を提供し、この命令は、実行されると、上述のように、ローカル制御モジュール及び遠隔制御モジュールを介して機械にロボットアームを操作させる。

以下の開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
・米国特許第９，０７２，５３５号、発明の名称「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＡＢＬＥ ＳＴＡＰＬＥ ＤＥＰＬＯＹＭＥＮＴ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」（２０１１年５月２７日出願、２０１５年７月７日発行）、
・米国特許第９，０７２，５３６号、発明の名称「ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ ＬＯＣＫＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＴＡＲＹ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」（２０１２年６月２８日出願、２０１５年７月７日発行）、
・米国特許第９，２０４，８７９号、発明の名称「ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＤＲＩＶＥ ＭＥＭＢＥＲ」（２０１２年６月２８日出願、２０１５年１２月８日発行）、
・米国特許第９，５６１，０３８号、発明の名称「ＩＮＴＥＲＣＨＡＮＧＥＡＢＬＥ ＣＬＩＰ ＡＰＰＬＩＥＲ」（２０１２年６月２８日出願、２０１７年２月７日発行）、
・米国特許第９，７５７，１２８号、発明の名称「ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＳＥＮＳＯＲＳ ＷＩＴＨ ＯＮＥ ＳＥＮＳＯＲ ＡＦＦＥＣＴＩＮＧ Ａ ＳＥＣＯＮＤ ＳＥＮＳＯＲ’Ｓ ＯＵＴＰＵＴ ＯＲ ＩＮＴＥＲＰＲＥＴＡＴＩＯＮ」（２０１４年９月５日出願、２０１７年９月１２日発行）、
・米国特許出願第１４／６４０，９３５号、発明の名称「ＯＶＥＲＬＡＩＤ ＭＵＬＴＩ ＳＥＮＳＯＲ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（ＲＦ）ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ ＳＹＳＴＥＭ ＴＯ ＭＥＡＳＵＲＥ ＴＩＳＳＵＥ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ」（２０１５年３月６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１６／０２５６０７１号（２０１６年９月８日公開）、
・米国特許出願第１５／３８２，２３８号、発明の名称「ＭＯＤＵＬＡＲ ＢＡＴＴＥＲＹ ＰＯＷＥＲＥＤ ＨＡＮＤＨＥＬＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＬＥＣＴＩＶＥ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＥＮＥＲＧＹ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＴＩＳＳＵＥ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ」（２０１６年１２月１６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１７／０２０２５９１号（２０１７年７月２０日公開）、及び
・米国特許出願第１５／２３７，７５３号、発明の名称「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＡＤＶＡＮＣＥＭＥＮＴ ＲＡＴＥ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＦＯＲＣＥ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＦＯＲＣＥＳ」（２０１６年８月１６日出願）、現在は米国特許出願公開第２０１８／００４９８２２号（２０１８年２月２２日）、
これらの特許はそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。

実施例１．外科用システムであって、ロボットシステムであって、制御ユニット、取り付け部分を備えるロボットアーム、及び制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムであって、第１のセンサシステムが、取り付け部分の位置を検出するように構成されている第１のセンサシステム、を含むロボットシステムを含む、外科用システム。外科用システムは、取り付け部分に取り外し可能に取り付けられた外科用ツールを更に備える。外科用システムは、外科用ツールの位置を検出するように構成された第２のセンサシステムを更に備え、第２のセンサシステムは、第１のセンサシステムから独立している。

実施例２．当該第２のセンサシステムが、当該外科用ツールに組み込まれた磁界エミッタ及び磁界センサを含む、実施例１に記載の外科用システム。

実施例３．器具センサを備えるハンドヘルド式の電池式外科用器具を更に含み、第２のセンサシステムが、器具センサの位置を検出するように構成されている、実施例１及び２のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例４．当該第２のセンサシステムからのデータに基づいて、当該外科用ツールの位置及び当該器具センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施例３に記載の外科用システム。

実施例５．当該ハンドヘルド式の電池式外科用器具が、自律制御ユニットを含む、実施例３及び４のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例６．トロカールセンサを備えるトロカールを更に含み、第２のセンサシステムが、トロカールセンサの位置を検出するように構成されている、実施例１～５のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例７．当該第２のセンサシステムからのデータに基づいて、当該外科用ツールの位置及び当該トロカールの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施例６に記載の外科用システム。

実施例８．患者に適用された複数の患者センサを更に含み、第２のセンサシステムが、患者センサの位置を検出するように構成されている、実施例１～７のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例９．当該第２のセンサシステムからのデータに基づいて、当該外科用ツールの位置及び当該患者センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施例８に記載の外科用システム。

実施例１０．外科用システムであって、ロボットシステムであって、制御ユニットと、第１の部分、第２の部分、及び第１の部分と第２の部分との中間にある関節、を備えるロボットアームと、ロボットアームの第１の部分及び第２の部分の位置を検出するように構成された第１のセンサシステムと、ロボットアームの第１の部分及び第２の部分の位置を検出するように構成された冗長センサシステムと、を含む、外科用システム。

実施例１１．当該ロボットアームがモータを含み、第１のセンサシステムが、モータ上にトルクセンサを備える、実施例１０に記載の外科用システム。

実施例１２．当該冗長センサシステムが、当該ロボットアーム上に配置された磁界エミッタ及び複数の磁気センサを含む、実施例１０及び１１に記載の外科用システム。

実施例１３．当該制御ユニットが、プロセッサと、プロセッサに通信可能に接続されたメモリとを備え、メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を格納して、第１のセンサシステムによって検出された位置を当該冗長センサシステムによって検出された位置と比較して、ロボットアームの制御運動を最適化する、実施例１０～１２のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例１４．当該第１のセンサシステムによって検出された位置を当該冗長センサシステムによって検出された位置と比較して、当該ロボットアームの制御運動を最適化するようにするよう構成された制御回路を更に含む、実施例１０～１３のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例１５．外科用システムであって、外科用ロボットであって、制御ユニット、及びモータを備えるロボットアーム、を含む外科用ロボットを含む外科用システム。外科用システムは、ロボットアームに取り外し可能に取り付けられた外科用ツールを更に備える。外科用システムは、制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムを更に備え、第１のセンサシステムは、モータ上にトルクセンサを備え、第１のセンサシステムが、外科用ツールの位置を検出するように構成されている。外科用システムは、外科用ツールの位置を独立して検出するように構成された第２のセンサシステムを更に備える。

実施例１６．第２のセンサシステムが、外科用ツールに組み込まれた磁界エミッタ及び磁界センサを含む、実施例１５に記載の外科用システム。

実施例１７．器具センサを備えるハンドヘルド式の電池式外科用器具を更に含み、第２のセンサシステムが、器具センサの位置を検出するように構成されている、実施例１５及び１６のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例１８．トロカールセンサを備えるトロカールを更に含み、第２のセンサシステムが、トロカールセンサの位置を検出するように構成されている、実施例１５～１７のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例１９．患者組織に適用された複数の患者センサを更に含み、第２のセンサシステムが、患者センサの位置を検出するように構成されている、実施例１５～１８のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例２０．第１のセンサシステム及び第２のセンサシステムからのデータに基づいて、当該外科用ツールの１つ又は２つ以上の位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施例１５～１９のいずれか一項に記載の外科用システム。

実施例２１．状況認識システムを備えるハブを更に含み、第１のセンサシステム及び第２のセンサシステムが、状況認識システムのためのデータソースを含む、実施例１５～２０のいずれか一項に記載の外科用システム。

いくつかの形態が例示され説明されてきたが、添付の「特許請求の範囲」をそのような詳述に制限又は限定することは、本出願人が意図するところではない。多数の修正、変形、変化、置換、組み合わせ及びこれらの形態の等価物を実装することができ、本開示の範囲から逸脱することなく当業者により想到されるであろう。更に、記述する形態に関連した各要素の構造は、その要素によって行われる機能を提供するための手段として代替的に説明することができる。また、材料が特定の構成要素に関して開示されているが、他の材料が使用されてもよい。したがって、上記の説明文及び添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、組み合わせ、及び変形を、開示される形態の範囲に含まれるものとして網羅することを意図としたものである点を理解されたい。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、変形、変化、置換、修正、及び等価物を網羅することを意図する。

上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例を用いて装置及び／又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例が１つ若しくは２つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ又は２つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。

様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリ、又は他のストレージなどのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械可読ストレージに限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。

本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ又は２つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理機構（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光－電気設備）を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。

本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び／又はハードコードされた（例えば、不揮発性の）データとして具現化されてもよい。

本明細書の任意の態様で使用するとき、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのどちらかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。

本明細書の任意の態様で使用するとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較、及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び／又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び／又は状態に適用される便利なラベルである。

ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。１つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを挙げることができる。イーサネットプロトコルは、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）によって発行された２００８年１２月発行の表題「ＩＥＥＥ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」、及び／又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ－Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ－Ｔ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ（ＣＣＩＴＴ）及び／又はｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ－ＭＰＬＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。

別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報格納、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。

１つ又は２つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。

「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。

当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである（例えば、「含む（including）」という用語は、「～を含むが、それらに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は「～を少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は「～を含むが、それらに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきであるなど）ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも１つの（at least one）」及び「１つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ以上の」又は「少なくとも１つの」といった導入句及び「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。

更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ若しくは３つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。

添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（複数可）で示されているが、様々な動作は、例示されたもの以外の順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆、又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「～に応答する」、「～に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。

「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が少なくとも１つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」、及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。

本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。

要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ又は２つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ又は２つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。

〔実施の態様〕
（１） 外科用システムであって、
ロボットシステムであって、
制御ユニット、
取り付け部分を備えるロボットアーム、及び
前記制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムであって、前記取り付け部分の位置を検出するように構成されている第１のセンサシステム、を含むロボットシステムと、
前記取り付け部分に取り外し可能に取り付けられた外科用ツールと、
該外科用ツールの位置を検出するように構成された第２のセンサシステムであって、前記第１のセンサシステムから独立している第２のセンサシステムと、
を含む外科用システム。
（２） 前記第２のセンサシステムは、
磁界エミッタと、
前記外科用ツールに組み込まれた磁界センサと、
を含む、実施態様１に記載の外科用システム。
（３） 器具センサを備えるハンドヘルド式の電池式外科用器具を更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記器具センサの位置を検出するように構成されている、実施態様２に記載の外科用システム。
（４） 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記器具センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施態様３に記載の外科用システム。
（５） 前記ハンドヘルド式の電池式外科用器具は、自律制御ユニットを含む、実施態様４に記載の外科用システム。

（６） トロカールセンサを備えるトロカールを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記トロカールセンサの位置を検出するように構成されている、実施態様１に記載の外科用システム。
（７） 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記トロカールの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施態様６に記載の外科用システム。
（８） 患者に適用された複数の患者センサを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記患者センサの位置を検出するように構成されている、実施態様１に記載の外科用システム。
（９） 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記患者センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施態様８に記載の外科用システム。
（１０） 外科用システムであって、
ロボットシステムを含み、該ロボットシステムは、
制御ユニットと、
第１の部分、第２の部分、及び前記第１の部分と前記第２の部分との中間にある関節、を備えるロボットアームと、
該ロボットアームの前記第１の部分及び前記第２の部分の位置を検出するように構成された第１のセンサシステムと、
前記ロボットアームの前記第１の部分及び前記第２の部分の位置を検出するように構成された冗長センサシステムと、を含む、外科用システム。

（１１） 前記ロボットアームはモータを含み、前記第１のセンサシステムは、前記モータ上にトルクセンサを備える、実施態様１０に記載の外科用システム。
（１２） 前記冗長センサシステムは、前記ロボットアーム上に配置された磁界エミッタ及び複数の磁気センサを含む、実施態様１０に記載の外科用システム。
（１３） 前記制御ユニットは、プロセッサと、該プロセッサに通信可能に連結されたメモリとを備え、該メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を格納し、前記第１のセンサシステムによって検出された位置を前記冗長センサシステムによって検出された位置と比較して、前記ロボットアームの制御運動を最適化する、実施態様１０に記載の外科用システム。
（１４） 前記第１のセンサシステムによって検出された位置を前記冗長センサシステムによって検出された位置と比較して、前記ロボットアームの制御運動を最適化するようにするよう構成された制御回路を更に含む、実施態様１０に記載の外科用システム。
（１５） 外科用システムであって、
外科用ロボットであって、
制御ユニット、及び
モータを備えるロボットアーム、を含む外科用ロボットと、
前記ロボットアームに取り外し可能に取り付けられた外科用ツールと、
前記制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムであって、前記モータ上にトルクセンサを備え、前記外科用ツールの位置を検出するように構成されている第１のセンサシステムと、
前記外科用ツールの位置を独立して検出するように構成されている第２のセンサシステムと、
を含む外科用システム。

（１６） 前記第２のセンサシステムは、
磁界エミッタと、
前記外科用ツールに組み込まれた磁界センサと、
を含む、実施態様１５に記載の外科用システム。
（１７） 器具センサを備えるハンドヘルド式の電池式外科用器具を更に含み、前記第２のセンサシステムは、該器具センサの位置を検出するように構成されている、実施態様１６に記載の外科用システム。
（１８） トロカールセンサを備えるトロカールを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記トロカールセンサの位置を検出するように構成されている、実施態様１６に記載の外科用システム。
（１９） 患者組織に適用された複数の患者センサを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記患者センサの位置を検出するように構成されている、実施態様１６に記載の外科用システム。
（２０） 前記第１のセンサシステム及び前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの１つ又は２つ以上の位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、実施態様１６に記載の外科用システム。

（２１） 状況認識システムを備えるハブを更に含み、前記第１のセンサシステム及び前記第２のセンサシステムは、前記状況認識システムのためのデータソースを含む、実施態様１５に記載の外科用システム。

Claims (8)

1. 外科用システムであって、
   ロボットシステムであって、
   制御ユニット、
   取り付け部分を備えるロボットアーム、及び
   前記制御ユニットと信号通信する第１のセンサシステムであって、前記取り付け部分の位置を検出するように構成されている第１のセンサシステム、を含むロボットシステムと、
   前記取り付け部分に取り外し可能に取り付けられた外科用ツールと、
   前記外科用ツールの位置を検出するように構成された第２のセンサシステムであって、前記第１のセンサシステムから独立している第２のセンサシステムと、
   を含み、
   前記ロボットアームは、可動構成要素を含み、前記可動構成要素は、モータを含み、
   前記第１のセンサシステムは、前記モータ内に配置され、前記可動構成要素内の前記モータの位置を検出するセンサを含み、
   前記第１のセンサシステムは、前記外科用ツールの位置を検出し、
   前記第２のセンサシステムは、磁界エミッタと、前記ロボットアームの前記可動構成要素内に、前記モータから離間して配置された第１の磁界センサと、前記外科用ツールに組み込まれた第２の磁界センサと、を含み、前記磁界エミッタが磁界を放射して、前記第１の磁界センサが前記ロボットアームの前記可動構成要素の位置を検出し、前記第２の磁界センサが前記外科用ツールの位置を検出する、外科用システム。
2. 器具センサを備えるハンドヘルド式の電池式外科用器具を更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記器具センサの位置を検出するように構成されている、請求項１に記載の外科用システム。
3. 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記器具センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、請求項２に記載の外科用システム。
4. 前記ハンドヘルド式の電池式外科用器具は、自律制御ユニットを含む、請求項３に記載の外科用システム。
5. トロカールセンサを備えるトロカールを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記トロカールセンサの位置を検出するように構成されている、請求項１に記載の外科用システム。
6. 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記トロカールの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、請求項５に記載の外科用システム。
7. 患者に適用された複数の患者センサを更に含み、前記第２のセンサシステムは、前記患者センサの位置を検出するように構成されている、請求項１に記載の外科用システム。
8. 前記第２のセンサシステムからのデータに基づいて、前記外科用ツールの位置及び前記患者センサの位置を表示するように構成されたリアルタイムディスプレイを更に含む、請求項７に記載の外科用システム。

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