JP7783320B2 - Radiofrequency energy device for delivering composite electrical signals - Patent Application 20070122997 - Google Patents
Radiofrequency energy device for delivering composite electrical signals - Patent Application 20070122997Info
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- JP7783320B2 JP7783320B2 JP2024029995A JP2024029995A JP7783320B2 JP 7783320 B2 JP7783320 B2 JP 7783320B2 JP 2024029995 A JP2024029995 A JP 2024029995A JP 2024029995 A JP2024029995 A JP 2024029995A JP 7783320 B2 JP7783320 B2 JP 7783320B2
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Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する2018年8月28日出願の米国仮特許出願第16/115,233号に対する優先権を主張する。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 16/115,233, filed August 28, 2018, entitled "RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,995号に対する優先権を主張する。 This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,995, filed August 23, 2018, entitled "CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,998号に対する優先権を主張する。 This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,998, filed August 23, 2018, entitled "Situational Awareness of Electrical Systems," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,999号に対する優先権を主張する。 This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,999, filed August 23, 2018, entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIIVE COUPLING," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,994号に対する優先権を主張する。 This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,994, filed August 23, 2018, entitled "BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,996号に対する優先権を主張する。 This application claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,996, filed August 23, 2018, entitled "RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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、「SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,747号、「SMART ENERGY ARCHITECTURE」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,748号、及び「SMART ENERGY DEVICES」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,768号に対する優先権を主張する。 This application further claims priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,747, entitled "SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE," filed June 30, 2018; U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,748, entitled "SMART ENERGY ARCHITECTURE," filed June 30, 2018; and U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,768, entitled "SMART ENERGY DEVICES," filed June 30, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
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、「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する2018年3月8日出願の米国仮特許出願第62/640,417号、及び「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する2018年3月8日出願の米国仮特許出願第62/640,415号の優先権の利益を主張する。 This application further claims the benefit of priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,417, filed March 8, 2018, entitled "TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,415, filed March 8, 2018, entitled "ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR," the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
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、「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,898号、「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,887号、「SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,882号、及び「SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,877号の優先権の利益を主張する。 This application further discloses, under 35 U.S.C. § 119(e), U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,898, filed March 30, 2018, entitled "CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,887, filed March 30, 2018, entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES," the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety. This application claims the benefit of priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,882, filed March 30, 2018, entitled "SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,877, filed March 30, 2018, entitled "SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS."
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。 This application further claims the benefit of priority under 35 U.S.C. §119(e) to U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017; U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,340, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS," filed December 28, 2017; and U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,339, entitled "ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
いくつかの外科処置では、医療専門家は、血管などの組織を封止又は切断するために電気外科用装置を使用し得る。このような装置は、処置される組織に、例えば高周波(RF)電流のような電気エネルギーを通すことによって、医学的治療を実施する。いくつかの電気外科用装置は、電気エネルギーを生成する電極(活性電極)と戻り電極の両方が、同一の外科用プローブ内に収容されることから、双極装置と称される。電気外科用装置は、電気エネルギーを発生させ、電気エネルギーを外科用プローブ内の活性電極に供給するための発生器を含み得る。外科用プローブ内の対極板は、患者の組織を流れる電流を受容し、発生器に電気帰還経路を提供してもよい。このような双極装置は、患者の組織を通る短い電流経路を提供することができ、医療専門家は、電気外科用装置から電気エネルギーを受容し得る組織を容易に決定することができる。 In some surgical procedures, medical professionals may use electrosurgical devices to seal or cut tissue, such as blood vessels. Such devices perform medical treatment by passing electrical energy, such as radio frequency (RF) current, through the tissue being treated. Some electrosurgical devices are referred to as bipolar devices because both the electrode that generates the electrical energy (the active electrode) and the return electrode are housed within the same surgical probe. Electrosurgical devices may include a generator for generating and delivering electrical energy to the active electrode within the surgical probe. A return electrode within the surgical probe may receive the current flowing through the patient's tissue and provide an electrical return path for the generator. Such bipolar devices can provide a short current path through the patient's tissue, allowing medical professionals to easily determine the tissue that can receive electrical energy from the electrosurgical device.
代替的な装置として、単極装置と称されるものが挙げられる。このような装置では、活性電極のみが外科用プローブ内に収容される。患者の組織内に入る電流は、患者が横たわる担架を通る電気経路を介して、又は特定の戻り電極パッドを通って電気エネルギー発生器に戻り得る。いくつかの態様では、患者は電極パッド上に横たわってもよい。或いは、電極パッドが患者の、外科用プローブが配備される手術部位に近い位置に配置されてもよい。単極装置を使用して処置を受ける患者を通る電流経路は、双極装置を使用して処置を受けている患者を通る電流経路に比して、特定しにくいものであり得る。その結果、単極電気外科用装置の場合、いくつかの非標的組織が意図せずに焼灼、切断、又は別の方法で損傷され得る。そのような非標的組織としては、神経節、感覚神経組織、運動神経組織、及び筋肉組織を含むがこれらに限定されない、電気興奮性組織を含み得る。興奮性組織に対するそのような意図しない損傷は、患者に、筋力低下、疼痛、麻痺、及び/又は他の望ましくない状態をもたらし得る。 Alternative devices include those referred to as monopolar devices. In such devices, only the active electrode is contained within the surgical probe. Current entering the patient's tissue may return to the electrical energy generator via an electrical pathway through a gurney on which the patient lies or through a specific return electrode pad. In some variations, the patient may lie on the electrode pad. Alternatively, the electrode pad may be positioned on the patient near the surgical site where the surgical probe is deployed. The current path through a patient undergoing treatment using a monopolar device may be less easily identified than the current path through a patient undergoing treatment using a bipolar device. As a result, with monopolar electrosurgical devices, some non-target tissue may be unintentionally cauterized, cut, or otherwise damaged. Such non-target tissue may include electrically excitable tissue, including, but not limited to, nerve ganglia, sensory nerve tissue, motor nerve tissue, and muscle tissue. Such unintentional damage to excitable tissue may result in muscle weakness, pain, paralysis, and/or other undesirable conditions in the patient.
一態様では、電気外科用装置は、電気発生器を備えるコントローラと、遠位の活性電極を含む外科用プローブであって、活性電極は、電気発生器の電源端子と電気的に導通している、外科用プローブと、電気発生器の電気的戻り端子と電気的に導通している戻りパッドと、を備える。電気発生器は、電源端子から電流を供給するように構成され、電気発生器によって供給される電流は、治療用電気信号の特性と興奮性組織刺激信号の特性とを合成したものである。 In one aspect, an electrosurgical device includes a controller with an electrical generator; a surgical probe including a distal active electrode, the active electrode being in electrical communication with a power terminal of the electrical generator; and a return pad in electrical communication with an electrical return terminal of the electrical generator. The electrical generator is configured to supply a current from the power terminal, the current supplied by the electrical generator combining characteristics of a therapeutic electrical signal and characteristics of an excitatory tissue stimulation signal.
電気外科用装置の一態様では、治療用電気信号は、200kHz超及び5MHz未満の周波数を有する高周波信号である。 In one aspect of the electrosurgical device, the therapeutic electrical signal is a high-frequency signal having a frequency greater than 200 kHz and less than 5 MHz.
電気外科用装置の一態様では、興奮性組織刺激信号は、200kHz未満の周波数を有するAC信号である。 In one aspect of the electrosurgical device, the excitatory tissue stimulation signal is an AC signal having a frequency of less than 200 kHz.
電気外科用装置の一態様では、電気発生器によって供給される電流は、少なくとも1つの交流治療用電気信号及び少なくとも1つの交流興奮性組織刺激信号を含む。 In one aspect of the electrosurgical device, the current supplied by the electrical generator includes at least one alternating current therapeutic electrical signal and at least one alternating current excitatory tissue stimulation signal.
電気外科用装置の一態様では、電気発生器によって供給される電流は、興奮性組織刺激信号によって変調された治療用電気信号振幅を含む。 In one aspect of the electrosurgical device, the current delivered by the electrical generator includes a therapeutic electrical signal amplitude modulated by an excitatory tissue stimulation signal.
電気外科用装置の一態様では、電気発生器によって供給される電流は、興奮性組織刺激信号によってオフセットされた治療用電気信号DCを含む。 In one aspect of the electrosurgical device, the current delivered by the electrical generator includes a therapeutic electrical signal DC offset by an excitatory tissue stimulation signal.
電気外科用装置の一態様では、戻りパッドは、検知装置出力を有する少なくとも1つの検知装置を更に備え、検知装置は、興奮性組織刺激信号による興奮性組織の刺激を判定するように構成されている。 In one aspect of the electrosurgical device, the return pad further includes at least one sensing device having a sensing device output, the sensing device configured to determine stimulation of excitable tissue by the excitable tissue stimulation signal.
電気外科用装置の一態様では、コントローラは、検知装置出力を受信するように構成されている。 In one aspect of the electrosurgical device, the controller is configured to receive the sensing device output.
電気外科用装置の一態様では、コントローラは、プロセッサと、プロセッサとデータ通信する少なくとも1つのメモリ構成要素と、を含み、少なくとも1つのメモリ構成要素は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、コントローラによって受信されたセンサ出力に少なくとも部分的に基づいて、興奮性組織からの活性電極の距離を決定させる、1つ以上の命令を記憶する。 In one aspect of the electrosurgical device, the controller includes a processor and at least one memory component in data communication with the processor, the at least one memory component storing one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to determine a distance of the active electrode from the excitable tissue based at least in part on the sensor output received by the controller.
電気外科用装置の一態様では、少なくとも1つのメモリ構成要素は、プロセッサによって実行されると、興奮性組織からの活性電極の距離が所定の値未満であるときに、プロセッサに、治療用電気信号の少なくとも1つの特性の値を変更させる、1つ以上の命令を記憶する。 In one aspect of the electrosurgical device, at least one memory component stores one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to change the value of at least one characteristic of the therapeutic electrical signal when the distance of the active electrode from the excitable tissue is less than a predetermined value.
一態様では、電気外科用システムは、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリであって、プロセッサによって実行可能な命令を記憶するように構成されたメモリと、を備え、命令は、電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させ、電気発生器に、患者と物理的に接触している活性電極を介して、合成信号を患者の組織内に伝達させ、患者と物理的に接触している戻りパッド内に配置された検知装置から検知装置出力信号を受信するように、プロセッサに実行可能である。 In one aspect, an electrosurgical system includes a processor and a memory coupled to the processor, the memory configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to cause an electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitatory tissue stimulation signal to form a combined signal, cause the electrical generator to transmit the combined signal into the patient's tissue via an active electrode in physical contact with the patient, and receive a sensing device output signal from a sensing device disposed in a return pad in physical contact with the patient.
電気外科用システムの一態様では、メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、命令は、検知装置出力信号に少なくとも部分的に基づいて、活性電極から興奮性組織までの距離を判定するように、プロセッサに実行可能である。 In one aspect of the electrosurgical system, the memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to determine a distance from the active electrode to the excitable tissue based at least in part on the sensing device output signal.
電気外科用システムの一態様では、メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、命令は、活性電極から興奮性組織までの距離が所定の値未満であるとき、コントローラに治療用信号の1つ以上の特性を変更させるようにプロセッサに実行可能である。 In one aspect of the electrosurgical system, the memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to cause the controller to modify one or more characteristics of the therapeutic signal when the distance from the active electrode to the excitable tissue is less than a predetermined value.
電気外科用システムの一態様では、電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させ、合成信号を形成させるように、プロセッサによって実行可能な命令は、電気発生器に、治療用信号及び興奮性組織刺激信号を交互にさせるようにプロセッサによって実行可能な命令を含む。 In one aspect of the electrosurgical system, the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of the therapeutic signal with one or more characteristics of the excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to alternate between the therapeutic signal and the excitable tissue stimulation signal.
電気外科用システムの一態様では、電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させ、合成信号を形成させるように、プロセッサによって実行可能な命令は、電気発生器に、興奮性組織刺激信号の振幅によって治療用信号の振幅を変調させるようにプロセッサによって実行可能な命令を含む。 In one aspect of the electrosurgical system, the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of the therapeutic signal with one or more characteristics of the excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to modulate the amplitude of the therapeutic signal by the amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
電気外科用システムの一態様では、電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させ、合成信号を形成させるように、プロセッサによって実行可能な命令は、電気発生器に、興奮性組織刺激信号の振幅によって治療用信号のDC値をオフセットさせるように、プロセッサによって実行可能な命令を含む。 In one aspect of the electrosurgical system, the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of the therapeutic signal with one or more characteristics of the excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to offset a DC value of the therapeutic signal by the amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
一態様では、電気外科用システムは、制御回路を備え、制御回路は、治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御し、患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信し、電気発生器の電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定し、電気発生器の電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離が所定の値未満である場合に、電気発生器の電気出力を、治療用信号の少なくとも1つの特性において変更するように構成されている。 In one aspect, the electrosurgical system includes a control circuit configured to control the electrical output of the electrical generator, including one or more characteristics of the therapeutic signal and one or more characteristics of the excitable tissue stimulation signal; receive a sensing device signal from at least one sensing device configured to measure activity of the patient's excitable tissue; determine a distance between a location of an active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and a location of the at least one sensing device; and modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and a location of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
電気外科用システムの一態様では、電気発生器の電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離が所定の値未満である場合に、治療用信号の少なくとも1つの特性において電気発生器の電気出力を変更するように構成された制御回路は、治療用信号の少なくとも1つの特性を最小化するように構成された制御回路を含む。 In one aspect of the electrosurgical system, the control circuit configured to modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value includes a control circuit configured to minimize at least one characteristic of the therapeutic signal.
一態様では、コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令は実行されると、マシンに、治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御させ、患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信させ、電気発生器の電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定させ、電気発生器の電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離が所定の値未満である場合に、電気発生器の電気出力を、治療用信号の少なくとも1つの特性において変更させる。 In one aspect, a non-transitory computer-readable medium storing computer-readable instructions that, when executed, cause a machine to control the electrical output of an electrical generator, including one or more characteristics of a therapeutic signal and one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal; receive a sensing device signal from at least one sensing device configured to measure activity of excitable tissue in a patient; determine a distance between a location of an active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and a location of the at least one sensing device; and modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and a location of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
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8月28日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願整理番号END8536USNP2/180107-2号、
・「TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願整理番号END8560USNP2/180106-2号、
・「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP1/180139-1号、
・「CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP2/180139-2号、
・「DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP3/180139-3号、
・「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP4/180139-4号、
・「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP5/180139-5号、
・「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願整理番号END8564USNP1/180140-1号、
・「MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT」と題する米国特許出願整理番号END8564USNP2/180140-2号、
・「DETECTION OF END EFFECTOR IMMERSION IN LIQUID」と題する米国特許出願整理番号END8564USNP3/180140-3号、
・「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する米国特許出願整理番号END8565USNP1/180142-1号、
・「INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPOLAR LOOP」と題する米国特許出願整理番号END8565USNP2/180142-2号、
・「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する米国特許出願整理番号END8566USNP1/180143-1号、及び
・「ACTIVATION OF ENERGY DEVICES」と題する米国特許出願整理番号END8573USNP1/180145-1号。
The applicant of the present application owns the following U.S. patent applications, filed August 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Patent Application Serial No. END8536USNP2/180107-2, entitled "ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR";
U.S. Patent Application Serial No. END8560USNP2/180106-2, entitled "TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR";
U.S. Patent Application Serial No. END8563USNP1/180139-1, entitled "CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION";
U.S. Patent Application Serial No. END8563USNP2/180139-2, entitled "CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE";
U.S. Patent Application Serial No. END8563USNP3/180139-3, entitled "DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM";
U.S. Patent Application Serial No. END8563USNP4/180139-4, entitled "DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT";
U.S. Patent Application Serial No. END8563USNP5/180139-5, entitled "DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR";
U.S. Patent Application Serial No. END8564USNP1/180140-1, entitled "Situational Awareness of Electrical Systems";
U.S. Patent Application Serial No. END8564USNP2/180140-2, entitled "MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT";
U.S. Patent Application Serial No. END8564USNP3/180140-3, entitled "DETECTION OF END EFFECTOR IMMERSION IN LIQUID";
U.S. Patent Application Serial No. END8565USNP1/180142-1, entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIIVE COUPLING";
U.S. Patent Application Serial No. END8565USNP2/180142-2, entitled "Increasing Radio Frequency to Create a Pad-Less Monopolar Loop";
- U.S. Patent Application Serial No. END8566USNP1/180143-1 entitled "BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY", and - U.S. Patent Application Serial No. END8573USNP1/180145-1 entitled "ACTIVATION OF ENERGY DEVICES".
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8月23日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する米国仮特許出願第62/721,995号、
・「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する米国仮特許出願第62/721,998号、
・「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する米国仮特許出願第62/721,999号、
・「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する米国仮特許出願第62/721,994号、及び
・「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する米国仮特許出願第62/721,996号。
The applicant of the present application owns the following U.S. patent applications, filed August 23, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,995, entitled "CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,998, entitled "Situational Awareness of Electrical Systems";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,999, entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIIVE COUPLING";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,994, entitled "BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,996, entitled "RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS."
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6月30日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE」と題する米国仮特許出願第62/692,747号、
・「SMART ENERGY ARCHITECTURE」と題する米国仮特許出願第62/692,748号、及び
・「SMART ENERGY DEVICES」と題する米国仮特許出願第62/692,768号。
The applicant of the present application owns the following U.S. patent applications, filed June 30, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,747, entitled "SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE";
- U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,748, entitled "SMART ENERGY ARCHITECTURE," and - U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,768, entitled "SMART ENERGY DEVICES."
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6月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。 The applicant of this application owns the following U.S. patent applications, filed June 29, 2018, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety:
・「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,090号、
・「CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS」と題する米国特許出願第16/024,057号、
・「SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION」と題する米国特許出願第16/024,067号、
・「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,075号、
・「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,083号、
・「SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES」と題する米国特許出願第16/024,094号、
・「SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE」と題する米国特許出願第16/024,138号、
・「SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES」と題する米国特許出願第16/024,150号、
・「VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,160号、
・「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE」と題する米国特許出願第16/024,124号、
・「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT」と題する米国特許出願第16/024,132号、
・「SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,141号、
・「SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES」と題する米国特許出願第16/024,162号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,066号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,096号、
・「SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS」と題する米国特許出願第16/024,116号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,149号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY」と題する米国特許出願第16/024,180号、
・「COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,245号、
・「SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,258号、
・「SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE」と題する米国特許出願第16/024,265号、及び
・「DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS」と題する米国特許出願第16/024,273号。
U.S. Patent Application No. 16/024,090, entitled "CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS";
U.S. Patent Application No. 16/024,057, entitled "CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS";
U.S. Patent Application No. 16/024,067, entitled "SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION";
U.S. Patent Application No. 16/024,075, entitled "SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING";
U.S. Patent Application No. 16/024,083, entitled "SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING";
U.S. Patent Application No. 16/024,094, entitled "SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,138, entitled "SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE";
U.S. Patent Application No. 16/024,150, entitled "SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,160, entitled "VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY";
U.S. Patent Application No. 16/024,124, entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE";
U.S. Patent Application No. 16/024,132, entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT";
U.S. Patent Application No. 16/024,141, entitled "SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY";
U.S. Patent Application No. 16/024,162, entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,066, entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL";
U.S. Patent Application No. 16/024,096, entitled "SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS";
U.S. Patent Application No. 16/024,116, entitled "SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS";
U.S. Patent Application No. 16/024,149, entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL";
U.S. Patent Application No. 16/024,180, entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY";
U.S. Patent Application No. 16/024,245, entitled "COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
U.S. Patent Application No. 16/024,258, entitled "SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
U.S. patent application Ser. No. 16/024,265, entitled "SURGICAL EVACATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACATION DEVICE," and U.S. patent application Ser. No. 16/024,273, entitled "DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS."
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6月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS WITH ELECTROSURGICAL DEVICES」と題する米国仮特許出願第62/691,228号、
・「CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS」と題する米国仮特許出願第62/691,227号、
・「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE」と題する米国仮特許出願第62/691,230号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL」と題する米国仮特許出願第62/691,219号、
・「COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/691,257号、
・「SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE」と題する米国仮特許出願第62/691,262号、及び
・「DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS」と題する米国仮特許出願第62/691,251号。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed June 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,228, entitled "A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS WITH ELECTROSURGICAL DEVICES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,227, entitled "CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,230, entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,219, entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,257, entitled "COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,262, entitled "SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,251, entitled "DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS."
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4月19日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「METHOD OF HUB COMMUNICATION」と題する米国仮特許出願第62/659,900号。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed April 19, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
- U.S. Provisional Patent Application No. 62/659,900, entitled "METHOD OF HUB COMMUNICATION."
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30日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,898号、
・「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」と題する米国仮特許出願第62/650,887号、
・「SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/650,882号、及び
・「SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS」と題する米国仮特許出願第62/650,877号。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed March 30, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,898, filed March 30, 2018, entitled "CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS";
- U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,887, entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,882, entitled "SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,877, entitled "SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS."
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15/940,641号、
・「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES」と題する米国特許出願第15/940,648号、
・「SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,656号、
・「SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS」と題する米国特許出願第15/940,666号、
・「COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,670号、
・「SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第15/940,677号、
・「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」と題する米国特許出願第15/940,632号、
・「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15/940,640号、
・「SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT」と題する米国特許出願第15/940,645号、
・「DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME」と題する米国特許出願第15/940,649号、
・「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」と題する米国特許出願第15/940,654号、
・「SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING」と題する米国特許出願第15/940,663号、
・「AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA」と題する米国特許出願第15/940,668号、
・「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」と題する米国特許出願第15/940,671号、
・「DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE」と題する米国特許出願第15/940,686号、
・「STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS」と題する米国特許出願第15/940,700号、
・「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願第15/940,629号、
・「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15/940,704号、
・「CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY」と題する米国特許出願第15/940,722号、及び
・「DUAL CMOS ARRAY IMAGING」と題する米国特許出願第15/940,742号。
・「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,636号、
・「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,653号、
・「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」と題する米国特許出願第15/940,660号、
・「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15/940,679号、
・「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION」と題する米国特許出願第15/940,694号、
・「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」と題する米国特許出願第15/940,634号、
・「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」と題する米国特許出願第15/940,706号、及び
・「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,675号。
・「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,627号、
・「COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,637号、
・「CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,642号、
・「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,676号、
・「CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,680号、
・「COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,683号、
・「DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,690号、及び
・「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,711号。
The applicant of the present application owns the following U.S. patent applications, filed March 29, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Patent Application No. 15/940,641, entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES";
U.S. Patent Application No. 15/940,648, entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES";
U.S. Patent Application No. 15/940,656, entitled "SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES";
U.S. Patent Application No. 15/940,666, entitled "SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUB IN OPERATING ROOMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,670, entitled "COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBs";
U.S. Patent Application No. 15/940,677, entitled "SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS";
U.S. Patent Application No. 15/940,632, entitled "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD";
U.S. Patent Application No. 15/940,640, entitled "COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD-BASED ANALYTICS SYSTEMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,645, entitled "SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT";
U.S. Patent Application No. 15/940,649, entitled "DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME";
- U.S. Patent Application No. 15/940,654, entitled "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
- U.S. Patent Application No. 15/940,663, entitled "SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING";
U.S. Patent Application No. 15/940,668, entitled "AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA";
U.S. Patent Application No. 15/940,671, entitled "SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER";
U.S. Patent Application No. 15/940,686, entitled "Display of Alignment of Staple Cartridge to Prior Linear Staple Line";
U.S. Patent Application No. 15/940,700, entitled "STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS";
U.S. Patent Application No. 15/940,629, entitled "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,704, entitled "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT";
U.S. patent application Ser. No. 15/940,722, entitled "CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIONITY," and U.S. patent application Ser. No. 15/940,742, entitled "DUAL CMOS ARRAY IMAGING."
U.S. Patent Application No. 15/940,636, entitled "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES";
U.S. Patent Application No. 15/940,653, entitled "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBs";
U.S. Patent Application No. 15/940,660, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER";
U.S. Patent Application No. 15/940,679, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGE DATA SET";
U.S. Patent Application No. 15/940,694, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION";
U.S. Patent Application No. 15/940,634, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES";
U.S. patent application Ser. No. 15/940,706, entitled "DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK," and U.S. patent application Ser. No. 15/940,675, entitled "CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES."
U.S. Patent Application No. 15/940,627, entitled "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,637, entitled "COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,642, entitled "CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,676, entitled "AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,680, entitled "CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,683, entitled "COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. patent application Ser. No. 15/940,690, entitled "Display Arrangements for Robot-Assisted Surgical Platforms," and U.S. patent application Ser. No. 15/940,711, entitled "Sensing Arrangements for Robot-Assisted Surgical Platforms."
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。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed March 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,302, entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,294, entitled "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD";
- U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,300, entitled "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,309, entitled "SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER";
- U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,310, entitled "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,291, entitled "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,296, entitled "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,333, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,327, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,315, entitled "DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,313, entitled "CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,320, entitled "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,307, entitled "AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,323, entitled "SENSING ARRANGMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS."
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8日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国仮特許出願第62/640,417号、及び
・「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国仮特許出願第62/640,415号。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed March 8, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,417, entitled "TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,415, entitled "ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR."
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願番号米国仮特許出願第62/611,341号、
・「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS」と題する米国仮特許出願第62/611,340号、及び
・「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/611,339号。
The applicant of the present application owns the following U.S. provisional patent applications, filed December 28, 2017, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety:
U.S. Provisional Patent Application No. U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
US Provisional Patent Application No. 62/611,340, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS," and US Provisional Patent Application No. 62/611,339, entitled "ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM."
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されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な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つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び/又は実施例のうち任意の1つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。 Before describing various aspects of the surgical device and generator in detail, it should be noted that the illustrated embodiments are not limited in application or use to the details of construction and arrangement of parts shown in the accompanying drawings and description. The illustrative embodiments may be embodied in or incorporated into other aspects, variations, and modifications, and may be practiced or carried out in various ways. Moreover, unless otherwise specified, the terms and phrases used herein have been chosen for the convenience of the reader for the purpose of describing the illustrative embodiments, and not for the purpose of limiting them. Furthermore, it should be understood that one or more of the aspects, embodiment(s) of aspects, and/or embodiments described below can be combined with any one or more of the other aspects, embodiment(s) of aspects, and/or embodiments described below.
様々な態様が、改善された超音波外科用装置、電気外科用装置、及びこれと共に使用するための発生器を対象とする。超音波外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に組織を横切開及び/又は凝固するように構成され得る。電気外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に、組織を横切開、凝固、スケーリング、溶接及び/又は乾燥させるように構成され得る。 Various aspects are directed to improved ultrasonic surgical devices, electrosurgical devices, and generators for use therewith. Aspects of ultrasonic surgical devices can be configured, for example, to transect and/or coagulate tissue during a surgical procedure. Aspects of electrosurgical devices can be configured, for example, to transect, coagulate, scale, weld, and/or desiccate tissue during a surgical procedure.
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システム100は、1つ以上の外科システム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に連結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。 With reference to FIG. 1, a computer-implemented interactive surgical system 100 includes one or more surgical systems 102 and a cloud-based system (e.g., a cloud 104 that may include a remote server 113 coupled to a storage device 105). Each surgical system 102 includes at least one surgical hub 106 in communication with the cloud 104, which may include the remote server 113. In one example, as shown in FIG. 1, the surgical systems 102 include a visualization system 108, a robotic system 110, and a handheld intelligent surgical instrument 112 configured to communicate with each other and/or with the hub 106. In some aspects, the surgical system 102 may include M hubs 106, N visualization systems 108, O robotic systems 110, and P handheld intelligent surgical instruments 112, where M, N, O, and P are integers greater than or equal to 1.
図2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。 FIG. 2 shows an example of a surgical system 102 used to perform a surgical procedure on a patient lying on an operating table 114 in a surgical operating room 116. A robotic system 110 is used as part of the surgical system 102 in the surgical procedure. The robotic system 110 includes a surgeon's console 118, a patient side cart 120 (surgical robot), and a surgical robot hub 122. The patient side cart 120 can manipulate at least one detachably coupled surgical tool 117 during minimally invasive incisions in the patient's body while the surgeon views the surgical site via the surgeon's console 118. Images of the surgical site can be obtained by a medical imaging device 124, which can be manipulated by the patient side cart 120 to orient the imaging device 124. The robotic hub 122 can be used to process the images of the surgical site for subsequent display to the surgeon via the surgeon's console 118.
他のタイプのロボットシステムを、外科システム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。 Other types of robotic systems can be readily adapted for use with the surgical system 102. Various examples of robotic systems and surgical tools suitable for use with the present disclosure are described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,339, filed December 28, 2017, entitled "ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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。 Various examples of cloud-based analytics performed by the cloud 104 and suitable for use with the present disclosure are described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,340, entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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。 In various embodiments, the image capture device 124 includes at least one image sensor and one or more optical components. Suitable image sensors include, but are not limited to, charge-coupled device (CCD) sensors and complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) sensors.
撮像装置124の光学構成要素は、1つ以上の照明光源及び/又は1つ以上のレンズを含んでもよい。1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。 The optical components of the imaging device 124 may include one or more illumination sources and/or one or more lenses. The one or more illumination sources may be directed to illuminate a portion of the surgical field. The one or more image sensors may receive light reflected or refracted from the surgical field, including light reflected or refracted from tissue and/or surgical instruments.
1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。 One or more illumination sources may be configured to emit electromagnetic energy within the visible and invisible spectrum. The visible spectrum, sometimes called the optical spectrum or luminescence spectrum, is the portion of the electromagnetic spectrum that is visible to (i.e., detectable by) the human eye and is sometimes referred to as visible light, or simply light. The typical human eye responds to wavelengths in air between about 380 nm and about 750 nm.
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。 The invisible spectrum (i.e., non-radiative spectrum) is the portion of the electromagnetic spectrum located below and above the visible spectrum (i.e., wavelengths below about 380 nm and above about 750 nm). The invisible spectrum is not detectable by the human eye. Wavelengths above about 750 nm are longer than the red visible spectrum, which constitutes invisible infrared (IR), microwave, and radio frequency electromagnetic radiation. Wavelengths below about 380 nm are shorter than the violet spectrum, which constitutes invisible ultraviolet, X-ray, and gamma ray electromagnetic radiation.
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。スペクトルおよびマルチスペクトル撮像法のいくつかの態様は、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。 In various aspects, the imaging device 124 is configured for use in minimally invasive surgery. Examples of imaging devices suitable for use with the present disclosure include, but are not limited to, arthroscopes, angioscopes, bronchoscopes, cholangioscopes, colonoscopes, cytoscopes, duodenoscopes, enteroscopes, esophagogastroduodenoscopes (gastroscopes), endoscopes, laryngoscopes, nasopharyngo-neproscopes, sigmoidoscopes, thoracoscopes, and ureteroscopes. Some aspects of spectral and multispectral imaging are described in detail in the "Advanced Imaging Acquisition Module" section of U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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。 It is self-evident that any surgical procedure requires rigorous sterilization of the operating room and surgical instruments. The strict sanitation and sterility conditions required in the "surgical theater," i.e., operating room or procedure room, require the utmost sterility of all medical devices and equipment. Part of that sterilization process is the need to sterilize everything that comes into contact with the patient or enters the sterile field, including the imaging device 124 and its accessories and components. It will be understood that the sterile field may be considered a specific area deemed free of microorganisms, such as in a tray or on a sterile towel, or the sterile field may be considered the area immediately surrounding the patient as he or she is prepared for the surgical procedure. The sterile field may include cleaned team members in appropriate clothing, as well as all equipment and fixtures within the area.
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つ以上の撮像センサと、1つ以上の画像処理ユニットと、1つ以上のストレージアレイと、1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。 In various aspects, the visualization system 108 includes one or more imaging sensors strategically positioned relative to the sterile field, as shown in FIG. 2, one or more image processing units, one or more storage arrays, and one or more displays. In one aspect, the visualization system 108 includes HL7, PACS, and EMR interfaces. The various components of the visualization system 108 are described in the "Advanced Imaging Acquisition Module" section of U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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。 As shown in FIG. 2 , primary display 119 is positioned within the sterile field so as to be visible to an operator positioned at operating table 114. In addition, visualization tower 111 is positioned outside the sterile field. Visualization tower 111 includes first non-sterile display 107 and second non-sterile display 109 facing away from each other. Visualization system 108, guided by hub 106, is configured to coordinate information flow to operators inside and outside the sterile field using displays 107, 109, and 119. For example, hub 106 can cause visualization system 108 to maintain a live video of the surgical site on primary display 119 while displaying snapshots of the surgical site captured by imager 124 on non-sterile displays 107 or 109. The snapshots on non-sterile displays 107 or 109 can, for example, enable a non-sterile operator to perform diagnostic steps related to the surgical procedure.
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。 In one aspect, the hub 106 is also configured to send diagnostic input or feedback entered by a non-sterile operator located in the visualization tower 111 within the sterile field to the primary display 119 within the sterile field for viewing by a sterile operator located at the operating table. In one example, the input may be in the form of a correction to a snapshot displayed on the non-sterile display 107 or 109 that can be sent by the hub 106 to the primary display 119.
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。 2, a surgical instrument 112 is used as part of a surgical system 102 in a surgical procedure. The hub 106 is also configured to coordinate information flow to the display of the surgical instrument 112, as described, for example, in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Diagnostic input or feedback entered by a non-sterile operator at the visualization tower 111 may be sent by the hub 106 to the surgical instrument display 115 within the sterile field, where the diagnostic input or feedback may be viewed by the operator of the surgical instrument 112. Exemplary surgical instruments suitable for use with surgical system 102 are described, for example, in the "Surgical Instrument Hardware" section and in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
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。 Referring now to FIG. 3, the hub 106 is shown in communication with a visualization system 108, a robotic system 110, and a handheld intelligent surgical instrument 112. The hub 106 includes a hub display 135, an imaging module 138, a generator module 140, a communications module 130, a processor module 132, and a storage array 134. In certain aspects, as shown in FIG. 3, the hub 106 further includes a smoke evacuation module 126 and/or a suction/irrigation module 128.
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。 During a surgical procedure, the application of energy to tissue for sealing and/or cutting is commonly accompanied by smoke evacuation, aspiration of excess fluid, and/or irrigation of tissue. Fluid, power, and/or data lines from different sources often become tangled during a surgical procedure. Addressing this issue can result in valuable time being lost during a surgical procedure. Untangling the lines may require unplugging them from their corresponding modules, which may require resetting the modules. The hub's modular housing 136 provides a unified environment for managing power, data, and fluid lines, reducing the frequency of such line tangling.
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。 Aspects of the present disclosure present a surgical hub for use in surgical procedures involving the application of energy to tissue at a surgical site. The surgical hub includes a hub housing and a combination generator module slidably receivable within a docking station of the hub housing. The docking station includes data and power contacts. The combination generator module includes two or more of an ultrasonic energy generator component, a bipolar RF energy generator component, and a monopolar RF energy generator component housed within a single unit. In one aspect, the combination generator module further includes a smoke evacuation component, at least one energy delivery cable for connecting the combination generator module to a surgical instrument, at least one smoke evacuation component configured to evacuate smoke, fluid, and/or particulates generated by the application of therapeutic energy to tissue, and a fluid line extending from the remote surgical site to the smoke evacuation component.
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。 In one aspect, the fluid line is a first fluid line and a second fluid line extends from a remote surgical site to an aspiration and irrigation module slidably received within the hub housing. In one aspect, the hub housing includes a fluid interface.
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。 Certain surgical procedures may require the application of two or more energy types to tissue. One energy type may be more beneficial for cutting tissue, while another, different energy type may be more beneficial for sealing tissue. For example, a bipolar generator may be used to seal tissue, while an ultrasonic generator may be used to cut the sealed tissue. Aspects of the present disclosure present a solution in which the hub's modular housing 136 is configured to house various generators and facilitate bidirectional communication between them. One advantage of the hub's modular housing 136 is that it allows for quick removal and/or replacement of various modules.
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。 Aspects of the present disclosure present a modular surgical housing for use in a surgical procedure involving the application of energy to tissue. The modular surgical housing includes a first energy generator module configured to generate a first energy for application to tissue; and a first docking station including a first docking port including first data and power contacts, wherein the first energy generator module is slidably movable into electrical engagement with the power and data contacts and the first energy generator module is slidably movable out of electrical engagement with the first power and data contacts.
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。 In addition to the above, the modular surgical housing further includes a second energy generator module configured to generate a second energy for application to tissue, different from the first energy, and a second docking station including a second docking port including second data and power contacts, wherein the second energy generator module is slidably movable into electrical engagement with the power and data contacts and the second energy generator module is slidably movable out of electrical engagement with the second power and data contacts.
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。 Furthermore, the modular surgical housing further includes a communication bus between the first docking port and the second docking port configured to facilitate communication between the first energy generator module and the second energy generator module.
図3~図5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されてもよい。 With reference to Figures 3-5, aspects of the present disclosure are presented relating to a hub modular housing 136 that allows for modular integration of a generator module 140, a smoke evacuation module 126, and a suction/irrigation module 128. The hub modular housing 136 further facilitates bidirectional communication between the modules 140, 126, and 128. As shown in Figure 5, the generator module 140 may be a generator module comprising integrated monopolar, bipolar, and ultrasonic components supported within a single housing unit 139 that is slidably insertable into the hub modular housing 136. As shown in Figure 5, the generator module 140 may be configured to connect to a monopolar device 146, a bipolar device 147, and an ultrasonic device 148. Alternatively, the generator module 140 may comprise a series of monopolar, bipolar, and/or ultrasonic generator modules that interact via the hub modular housing 136. The hub modular housing 136 may be configured to facilitate insertion of multiple generators and bidirectional communication between the generators docked in the hub modular housing 136 so that the multiple generators function as a single generator.
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。 In one aspect, the hub's modular housing 136 includes a modular power and communication backplane 149 with external and wireless communication headers to enable removable attachment of and bidirectional communication between modules 140, 126, and 128.
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。 In one aspect, the hub modular housing 136 includes a docking station or drawer 151, also referred to herein as a drawer, configured to slidably receive the modules 140, 126, 128. FIG. 4 shows a partial perspective view of the surgical hub housing 136 and a combination generator module 145 slidably receiveable in the docking station 151 of the surgical hub housing 136. A docking port 152 having power and data contacts on the rear side of the combination generator module 145 is configured to engage the corresponding docking port 150 with the power and data contacts of the corresponding docking station 151 of the hub modular housing 136 when the combination generator module 145 is slid into position within the corresponding docking station 151 of the hub modular housing 136. In one aspect, the combination generator module 145 includes bipolar, ultrasound, and monopolar modules and a smoke evacuation module integrated with a single housing unit 139, as shown in FIG. 5.
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。 In various aspects, the smoke evacuation module 126 includes fluid lines 154 that transport captured/collected smoke and/or fluid away from the surgical site, for example, to the smoke evacuation module 126. Vacuum suction generated from the smoke evacuation module 126 can draw the smoke into openings in utility conduits at the surgical site. Utility conduits connected to the fluid lines may be in the form of flexible tubing that terminates at the smoke evacuation module 126. The utility conduits and fluid lines define a fluid pathway extending toward the smoke evacuation module 126, which is received within the hub housing 136.
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。 In various aspects, the smoke evacuation module 126 includes fluid lines 154 that transport captured/collected smoke and/or fluid away from the surgical site, for example, to the smoke evacuation module 126. Vacuum suction generated from the smoke evacuation module 126 can draw the smoke into openings in utility conduits at the surgical site. Utility conduits connected to the fluid lines may be in the form of flexible tubing that terminates at the smoke evacuation module 126. The utility conduits and fluid lines define a fluid pathway that extends toward the smoke evacuation module 126, which is received within the hub housing 136.
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、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に連結される。 In one aspect, the surgical tool includes a shaft having an end effector at its distal end, at least one energy treatment unit associated with the end effector, a suction tube, and an irrigation tube. The suction tube can have an inlet port at its distal end, and the suction tube extends through the shaft. Similarly, the irrigation tube can extend through the shaft and have an inlet port proximate to the energy delivery instrument. The energy delivery instrument is configured to deliver ultrasonic and/or RF energy to the surgical site and is initially coupled to the generator module 140 by a cable extending through the shaft.
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。 The irrigation tube can be in fluid communication with a fluid source, and the suction tube can be in fluid communication with a vacuum source. The fluid source and/or vacuum source can be housed within the aspiration/irrigation module 128. In one embodiment, the fluid source and/or vacuum source can be housed within the hub housing 136 separate from the aspiration/irrigation module 128. In such an embodiment, the fluid interface can be configured to connect the aspiration/irrigation module 128 to the fluid source and/or vacuum source.
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。 In one aspect, the modules 140, 126, 128 and/or their corresponding docking stations on the hub modular housing 136 may include alignment features configured to align the docking ports of the modules to engage with their counterparts in the docking stations of the hub modular housing 136. For example, as shown in FIG. 4 , the combination generator module 145 includes side brackets 155 configured to slidably engage with corresponding brackets 156 of the corresponding docking stations 151 of the hub modular housing 136. The brackets cooperate to guide the docking port contacts of the combination generator module 145 into electrical engagement with the docking port contacts of the hub modular housing 136.
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。 In some aspects, the drawers 151 of the hub's modular housing 136 are the same or substantially the same size, and the modules are sized to be received within the drawers 151. For example, the side brackets 155 and/or 156 may be larger or smaller depending on the size of the module. In other aspects, the drawers 151 are different sizes, each designed to accommodate a specific module.
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。 Furthermore, to prevent inserting a module into a drawer with incompatible contacts, the contacts of a particular module may be keyed to engage with the contacts of a particular drawer.
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に連結されて、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。 As shown in FIG. 4, the docking port 150 of one drawer 151 can be coupled to the docking port 150 of another drawer 151 via a communication link 157 to facilitate two-way communication between modules housed within the hub modular housing 136. Alternatively, or in addition, the docking port 150 of the hub modular housing 136 can facilitate wireless two-way communication between modules housed within the hub modular housing 136. Any suitable wireless communication may be used, such as, for example, Air Titan-Bluetooth.
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。 Various image processors and imaging devices suitable for use with the present disclosure are described in U.S. Patent No. 7,995,045, issued August 9, 2011, entitled "COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR," which is incorporated herein by reference in its entirety. Additionally, U.S. Patent No. 7,982,776, issued July 19, 2011, entitled "SBI MOTION ARTIFACT REMOVEAL APPARATUS AND METHOD," which is incorporated herein by reference in its entirety, describes various systems for removing motion artifacts from image data. Such systems may be integrated with the imaging module 138. Additionally, U.S. Patent Application Publication No. 2011/0306840, published December 15, 2011, entitled "CONTROLLABLE MAGNETIC SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREAL APPARATUS," and U.S. Patent Application Publication No. 2014/0243597, published August 28, 2014, entitled "SYSTEM FOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE," are each incorporated herein by reference in their entirety.
図6は、医療施設の1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に連結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に連結することができる。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されてもよい。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。 FIG. 6 illustrates a surgical data network 201 comprising a modular communications hub 203 configured to connect modular devices located in one or more operating rooms of a medical facility, or any room within a medical facility equipped for surgical procedures, to a cloud-based system (e.g., a cloud 204 that may include a remote server 213 coupled to a storage device 205). In one aspect, the modular communications hub 203 comprises a network hub 207 and/or a network switch 209 in communication with a network router. The modular communications hub 203 can further be coupled to a local computer system 210 to provide local computer processing and data manipulation. The surgical data network 201 may be configured as passive, intelligent, or switched. A passive surgical data network acts as a conduit for data, allowing data to travel from one device (or segment) to another device (or segment) and to cloud computing resources. An intelligent surgical data network includes additional features that allow traffic to pass through the monitored surgical data network, configuring each port in the network hub 207 or network switch 209. An intelligent surgical data network can be referred to as a manageable hub or switch. A switching hub reads the destination address of each packet and then forwards the packet to the correct port.
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に連結されてもよい。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に連結されて、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されてもよい。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に転送されてもよい。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に連結されてもよい。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に連結されて、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に転送されてもよい。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に転送されてもよい。 Modular devices 1a-1n located in an operating room may be coupled to a modular communication hub 203. A network hub 207 and/or a network switch 209 may be coupled to a network router 211 to connect devices 1a-1n to the cloud 204 or a local computer system 210. Data associated with devices 1a-1n may be transferred via the router to a cloud-based computer for remote data processing and manipulation. Data associated with devices 1a-1n may also be transferred to the local computer system 210 for local data processing and manipulation. Modular devices 2a-2m located in the same operating room may also be coupled to the network switch 209. The network switch 209 may be coupled to the network hub 207 and/or a network router 211 to connect devices 2a-2m to the cloud 204. Data associated with devices 2a-2n may be transferred via the network router 211 to the cloud 204 for data processing and manipulation. Data associated with devices 2a-2m may also be transferred to the local computer system 210 for local data processing and manipulation.
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されてもよい。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、内視鏡に連結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連結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、ディスプレイに連結された外科用装置、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。 It will be appreciated that the surgical data network 201 may be expanded by interconnecting multiple network hubs 207 and/or multiple network switches 209 with multiple network routers 211. The modular communications hub 203 may be housed within a modular control tower configured to receive multiple devices 1a-1n/2a-2m. A local computer system 210 may also be housed in the modular control tower. The modular communications hub 203 is connected to a display 212 to display images acquired by some of the devices 1a-1n/2a-2m, for example, during a surgical procedure. In various aspects, devices 1a-1n/2a-2m may include various modules such as an imaging module 138 coupled to an endoscope, a generator module 140 coupled to an energy-based surgical device, a smoke evacuation module 126, a suction/irrigation module 128, a communications module 130, a processor module 132, a storage array 134, a surgical device coupled to a display, and/or a non-contact sensor module, among other modular devices that may be connected to a modular communications hub 203 of a surgical data network 201.
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連結された装置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。 In one aspect, the surgical data network 201 may include a combination of network hub(s), network switch(es), and network router(s) that connect devices 1a-1n/2a-2m to the cloud. Any one or all of devices 1a-1n/2a-2m coupled to the network hub or network switch can collect data in real time and transfer the data to a cloud computer for data processing and manipulation. It will be understood that cloud computing relies on shared computing resources rather than having local servers or personal devices to handle software applications. While the term "cloud" may be used as a metaphor for the "Internet," the term is not so limited. Accordingly, the term "cloud computing" may be used herein to refer to a type of internet-based computing in which various services, such as servers, storage, and applications, are delivered to the modular communications hub 203 and/or computer system 210 located at the surgical site (e.g., a fixed, mobile, temporary, or on-site operating room or space) and to devices connected to the modular communications hub 203 and/or computer system 210 via the internet. The cloud infrastructure may be maintained by a cloud service provider. In this context, the cloud service provider may be an entity that coordinates the use and control of devices 1a-1n/2a-2m located in one or more operating rooms. The cloud computing service may perform numerous calculations based on data collected by smart surgical instruments, robots, and other computerized devices located in the operating room. The hub hardware allows multiple devices or connections to connect to the computer, which communicates with cloud computing resources and storage.
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されてもよい。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。 By applying cloud computer data processing technology to data collected by devices 1a-1n/2a-2m, the surgical data network provides improved surgical outcomes, reduced costs, and improved patient satisfaction. At least some of devices 1a-1n/2a-2m can be used to observe tissue status and evaluate leakage or perfusion of sealed tissue after tissue sealing and cutting procedures. Using cloud-based computing, at least some of devices 1a-1n/2a-2m can be used to diagnostically examine data, including images of bodily tissue samples, to identify pathologies, such as the effects of disease. This includes tissue and phenotypic localization and margin confirmation. At least some of devices 1a-1n/2a-2m can be used to identify anatomical structures of the body using various sensors integrated with imaging devices and techniques such as overlaying images captured by multiple imaging devices. Data collected by devices 1a-1n/2a-2m, including image data, can be transferred to the cloud 204 or a local computer system 210, or both, for data processing and manipulation, including image processing and manipulation. Data can be analyzed to improve surgical outcomes by determining whether further treatments, such as endoscopic interventions, emerging technologies, targeted radiation, targeted interventions, and precision robotics, can be performed on tissue-specific sites and conditions. Such data analysis may also employ prognostic analysis processes, and using a standardized approach can provide valuable feedback to either confirm or suggest modifications to surgical treatments and surgeon performance.
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に接続されてもよい。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されてもよい。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)は記憶しない。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。 In one implementation, operating room devices 1a-1n may be connected to the modular communications hub 203 via wired or wireless channels, depending on the configuration of the devices 1a-1n relative to the network hub. The network hub 207 may, in one embodiment, be implemented as a local network broadcast device operating on the physical layer of the Open Systems Interconnection (OSI) model. The network hub provides connectivity to devices 1a-1n located within the same operating room network. The network hub 207 collects data in the form of packets and sends them to a router in half-duplex mode. The network hub 207 does not store any media access control/internet protocol (MAC/IP) protocols for transporting device data. Only one of the devices 1a-1n can transmit data through the network hub 207 at a time. The network hub 207 does not have a routing table or intelligence regarding where to send the information; it broadcasts all network data across each connection and to a remote server 213 (Figure 9) on the cloud 204. While the network hub 207 can detect basic network errors such as collisions, broadcasting all information to multiple ports can pose a security risk and cause bottlenecks.
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に接続されてもよい。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。 In another implementation, the operating room devices 2a-2m may be connected to the network switch 209 via wired or wireless channels. The network switch 209 functions within the data link layer of the OSI model. The network switch 209 is a multicast device for connecting devices 2a-2m located in the same operating room to the network. The network switch 209 transmits data in the form of frames to the network router 211 and functions in full-duplex mode. Multiple devices 2a-2m can simultaneously transmit data through the network switch 209. The network switch 209 stores and uses the MAC addresses of the devices 2a-2m to forward data.
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に連結される。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。 The network hub 207 and/or the network switch 209 are coupled to a network router 211 for connection to the cloud 204. The network router 211 functions within the network layer of the OSI model. The network router 211 creates a path for transmitting data packets received from the network hub 207 and/or the network switch 211 to cloud-based computer resources for further processing and manipulation of data collected by any one or all of the devices 1a-1n/2a-2m. The network router 211 may be used to connect two or more different networks located in different locations, such as different operating rooms in the same medical facility or different operating rooms in different medical facilities. The network router 211 transmits data in the form of packets to the cloud 204 and functions in full-duplex mode. Multiple devices can transmit data simultaneously. The network router 211 uses IP addresses to forward data.
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ハブとして実装されてもよい。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が、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されてもよい。 In one embodiment, network hub 207 may be implemented as a USB hub that allows multiple USB devices to be connected to a host computer. A USB hub can expand a single USB port into several tiers so that more ports are available for connecting devices to the host system computer. Network hub 207 may include wired or wireless capabilities for receiving information via wired or wireless channels. In one aspect, a wireless USB short-range, high-bandwidth wireless communication protocol may be used for communication between devices 1a-1n and 2a-2m located in the operating room.
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。 In other embodiments, the operating room devices 1a-1n/2a-2m can communicate with the modular communication hub 203 via the Bluetooth wireless technology standard to exchange data over short distances from fixed and mobile devices (using short-wavelength UHF radio waves in the ISM band of 2.4-2.485 GHz) and to create a personal area network (PAN). In other aspects, the operating room devices 1a-1n/2a-2m can communicate with the modular communications hub 203 via numerous wireless or wired communications standards or protocols, including, but not limited to, Wi-Fi (IEEE 802.11 family), WiMAX (IEEE 802.16 family), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), and Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, and their Ethernet derivatives, as well as any other wireless and wired protocols designated 3G, 4G, 5G, and beyond. The computing module may include multiple communications modules. For example, the first communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and the second communication module may be dedicated to long-range wireless communications such as GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, and Ev-DO.
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。 The modular communications hub 203 can serve as a central connection for one or all of the operating room devices 1a-1n/2a-2m and handles data types known as frames. Frames carry data generated by the devices 1a-1n/2a-2m. Once received by the modular communications hub 203, the frames are amplified and transmitted to the network router 211, which forwards this data to cloud computing resources using any of a number of wireless or wired communications standards or protocols described herein.
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されてもよく、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されてもよい。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。 The modular communications hub 203 may be used as a standalone device or may be connected to compatible network hubs and network switches to form a larger network. Because the modular communications hub 203 is generally easy to install, configure, and maintain, the modular communications hub 203 is a good choice for networking operating room devices 1a-1n/2a-2m.
図7は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム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システム200は、多くの点で外科システム102と類似する1つ以上の外科システム202を含む。各外科システム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8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に連結されたモジュール式通信ハブ203を備える。図7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に連結された撮像モジュール238、エネルギー装置241に連結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に連結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に連結される。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連結される。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されてもよい。中でもとりわけ、装置/器具235、可視化システム208が、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に連結されてもよい。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)に連結されてもよい。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。 7 illustrates a computer-implemented interactive surgical system 200. The computer-implemented interactive surgical system 200 is similar in many respects to the computer-implemented interactive surgical system 100. For example, the computer-implemented interactive surgical system 200 includes one or more surgical systems 202 that are similar in many respects to the surgical system 102. Each surgical system 202 includes at least one surgical hub 206 that communicates with a cloud 204, which may include a remote server 213. In one aspect, the computer-implemented interactive surgical system 200 includes a modular control tower 236 connected to multiple operating room devices, such as, for example, intelligent surgical instruments, robots, and other computerized devices located in the operating room. As shown in FIG. 8, the modular control tower 236 includes a modular communication hub 203 coupled to the computer system 210. As illustrated in the FIG. 7 embodiment, modular control tower 236 is coupled to an imaging module 238 coupled to an endoscope 239, a generator module 240 coupled to an energy device 241, a smoke evacuation module 226, a suction/irrigation module 228, a communications module 230, a processor module 232, a storage array 234, optionally a smart device/instrument 235 coupled to a display 237, and a non-contact sensor module 242. Operating room equipment is coupled to cloud computing resources and data storage via modular control tower 236. Robotic hub 222 may also be connected to modular control tower 236 and cloud computing resources. Devices/instruments 235, visualization system 208, among other devices, may be coupled to modular control tower 236 via wired or wireless communication standards or protocols described herein. Modular control tower 236 may be coupled to a hub display 215 (e.g., monitor, screen) for displaying and overlaying images received from the imaging module, device/instrument display, and/or other visualization system 208. The hub display may also display data received from devices connected to the modular control tower along with images and overlay images.
図8は、モジュール式制御タワー236に連結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8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8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。 FIG. 8 illustrates a surgical hub 206 comprising multiple modules coupled to a modular control tower 236. The modular control tower 236 comprises a modular communications hub 203, e.g., a network-connected device, and a computer system 210, e.g., for providing local processing, visualization, and imaging. As shown in FIG. 8, the modular communications hubs 203 can be connected in a hierarchical configuration to expand the number of modules (e.g., devices) that can be connected to the modular communications hub 203 and transfer data associated with the modules to the computer system 210, cloud computing resources, or both. As shown in FIG. 8, each of the network hubs/switches in the modular communications hub 203 includes three downstream ports and one upstream port. The upstream network hub/switch is connected to a processor to provide communications connectivity to cloud computing resources and a local display 217. Communications to the cloud 204 can occur via either wired or wireless communication channels.
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。 The surgical hub 206 uses a non-contact sensor module 242 to measure the dimensions of the operating room and generate a map of the surgical site using either an ultrasound or laser-based non-contact measurement device. As described in the section entitled "Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room" of U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," which is incorporated herein by reference in its entirety, the ultrasound-based non-contact sensor module is configured to scan the operating room by transmitting bursts of ultrasound and receiving echoes as the bursts reflect off the exterior walls of the operating room, whereby the sensor module determines the size of the operating room and adjusts the distance limit for Bluetooth pairing. The laser-based non-contact sensor module scans the operating room, for example, by transmitting laser light pulses, receiving laser light pulses that reflect off the exterior walls of the operating room, and comparing the phase of the transmitted pulses with the received pulses to determine the size of the operating room and adjust the Bluetooth pairing distance limit.
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に連結される。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てもよい。 The computer system 210 includes a processor 244 and a network interface 245. The processor 244 is coupled to a communications module 247, storage 248, memory 249, non-volatile memory 250, and input/output interface 251 via a system bus. The system bus may be any of several types of bus structures, including a memory bus or memory controller, a peripheral bus or external bus, and/or a local bus, using any of a variety of bus architectures, including, but not limited to, a 9-bit bus, Industry Standard Architecture (ISA), MicroChannel Architecture (MSA), Enhanced ISA (EISA), Intelligent Drive Electronics (IDE), VESA Local Bus (VLB), Peripheral Component Interconnect (PCI), USB, Advanced Graphics Port (AGP), Personal Computer Memory Card International Association bus (PCMCIA), Small Computer System Interface (SCSI), or any other proprietary bus.
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つ以上のパルス幅変調(PWM)モジュール、1つ以上の直交エンコーダ入力(QEI)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ以上の12ビットアナログ-デジタル変換器(ADC)を含む、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex-M4Fプロセッサコアであってもよい。 Processor 244 may be any single-core or multi-core processor, such as those known by the trade name ARM Cortex manufactured by Texas Instruments. In one aspect, the processor may be an LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F processor core available from Texas Instruments, including, for example, on-chip memory of 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, a prefetch buffer to improve performance beyond 40 MHz, 32 KB of single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) loaded with StellarisWare® software, 2 KB of electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), and/or one or more pulse-width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QEI) analogs, and one or more 12-bit analog-to-digital converters (ADCs) with 12 analog input channels, details of which are available in the product data sheet.
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されてもよい。 In one aspect, the processor 244 may include a safety controller, including two controller families such as the TMS570 and RM4x, also known under the trade name Hercules ARM Cortex R4, manufactured by Texas Instruments. The safety controller may be specifically configured for IEC 61508 and ISO 26262 safety limit applications, among others, to provide advanced integrated safety mechanisms while offering scalable performance, connectivity, and memory options.
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。 System memory includes both volatile and nonvolatile memory. The basic input/output system (BIOS), containing the basic routines to transfer information between elements within a computer system, such as during start-up, is stored in nonvolatile memory. For example, nonvolatile memory may include ROM, programmable ROM (PROM), electrically programmable ROM (EPROM), EEPROM, or flash memory. Volatile memory includes random access memory (RAM), which acts as external cache memory. Furthermore, RAM is available in many forms, including static RAM, dynamic RAM (DRAM), synchronous DRAM (SDRAM), double data rate SDRAM (DDR SDRAM), enhanced SDRAM (ESDRAM), SyncLink DRAM (SLDRAM), and direct RAM (DRRAM).
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。 The computer system 210 also includes removable/non-removable, volatile/non-volatile computer storage media, such as disk storage. Disk storage includes, but is not limited to, devices such as magnetic disk drives, floppy disk drives, tape drives, Jaz drives, Zip drives, LS-60 drives, flash memory cards, or memory sticks. In addition, disk storage can include storage media either independently or in combination with other storage media, including, but not limited to, optical disk drives such as compact disk ROM drives (CD-ROMs), compact disk recordable drives (CD-R drives), compact disk rewritable drives (CD-RW drives), or digital versatile disk ROM drives (DVD-ROMs). Removable or non-removable interfaces may be used to facilitate connection of disk storage devices to the system bus.
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。 It should be understood that computer system 210 includes software that acts as an intermediary between users and the basic computer resources described in the preferred operating environment. Such software includes an operating system. The operating system, which may be stored on disk storage, functions to control and allocate resources of the computer system. System applications leverage resource management by the operating system through program modules and program data stored either in system memory or on disk storage. It should be understood that the various components described herein can be implemented with various operating systems or combinations of operating systems.
ユーザは、I/Oインターフェース251に連結された入力装置(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。 A user enters commands or information into computer system 210 through input device(s) coupled to I/O interface 251. Input devices include, but are not limited to, pointing devices such as a mouse, trackball, stylus, or touchpad; keyboards; microphones; joysticks; gamepads; satellite dishes; scanners; TV tuner cards; digital cameras; digital video cameras; and webcams. These and other input devices connect to the processor through a system bus via interface port(s). Interface port(s) include, for example, serial ports, parallel ports, game ports, and USB. Output device(s) use some of the same types of ports as the input device(s). Thus, for example, a USB port may be used to provide input to the computer system and to output information from the computer system to an output device. Output adapters are provided to illustrate that there are some output devices, such as monitors, displays, speakers, and printers, among other output devices, that require special adapters. Output adapters include, by way of example and not limitation, video and sound cards that provide a means of connection between an output device and a system bus. Note that other devices and/or systems of devices, such as remote computer(s), may provide both input and output capabilities.
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。 The computer system 210 can operate in a networked environment using logical connections to one or more remote or local computers, such as cloud computer(s). The remote cloud computer(s) may be personal computers, servers, routers, network PCs, workstations, microprocessor-based appliances, peer devices, or other common network nodes, and typically include many or all of the elements described with respect to a computer system. For simplicity, only memory storage devices are shown along with the remote computer(s). The remote computer(s) are logically connected to the computer system through a network interface, which is then physically connected via a communications connection. Network interfaces encompass communications networks such as local area networks (LANs) and wide area networks (WANs). LAN technologies include Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Copper Distributed Data Interface (CDDI), Ethernet/IEEE 802.3, Token Ring/IEEE 802.5, and the like. WAN technologies include, but are not limited to, point-to-point links, circuit-switched networks such as Integrated Services Digital Networks (ISDN) and its variants, packet-switched networks, and Digital Subscriber Lines (DSL).
様々な態様では、図8のコンピュータシステム210、図7、図8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。 In various aspects, the computer system 210 of FIG. 8, the imaging module 238 of FIGS. 7 and 8, and/or the visualization system 208, and/or the processor module 232 may include an image processor, an image processing engine, a media processor, or any specialized digital signal processor (DSP) used to process digital images. The image processor may use parallel computing using single instruction, multiple data (SIMD) or multiple instruction, multiple data (MIMD) techniques to increase speed and efficiency. The digital image processing engine may perform a variety of tasks. The image processor may be a system on a chip with a multi-core processor architecture.
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。 The communications connection(s) refer to the hardware/software used to connect the network interface to the bus. While the communications connections are shown internal to the computer system for clarity of illustration, the communications connections may also be external to computer system 210. By way of example only, the hardware/software required to connect to the network interface may include internal and external technologies such as modems, including regular telephone-grade modems, cable modems, and DSL modems, ISDN adapters, and Ethernet cards.
図9は、本開示の少なくとも1つの態様による、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。 FIG. 9 illustrates a functional block diagram of one embodiment of a USB network hub 300 device in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In the illustrated embodiment, the USB network hub device 300 employs a Texas Instruments TUSB2036 integrated circuit hub. The USB network hub 300 is a CMOS device that conforms to the USB 2.0 standard and provides an upstream USB transmit/receive port 302 and up to three downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308. The upstream USB transmit/receive port 302 is a differential routed data port that includes a differential data minus (DM0) input paired with a differential data plus (DP0) input. The three downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308 are differential data ports, each including a differential data plus (DP1-DP3) output paired with a differential data minus (DM1-DM3) output.
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されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理312を含む。 The USB network hub 300 device is implemented with a digital state machine instead of a microcontroller, eliminating the need for firmware programming. A fully compliant USB transceiver is integrated into the circuitry of the upstream USB transmit/receive port 302 and all downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308. The downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308 support both full-speed and low-speed devices by automatically setting the slew rate depending on the speed of the device attached to the port. The USB network hub 300 device may be configured in either bus-powered or self-powered mode and includes hub power logic 312 for managing power.
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に連結される。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に連結される。 The USB network hub 300 device includes a serial interface engine 310 (SIE). The SIE 310 is the front end of the USB network hub 300 hardware and handles most of the protocol described in Chapter 8 of the USB Specification. The SIE 310 typically understands signaling down to the transaction level. Functions it handles may include packet recognition, transaction reordering, SOP, EOP, RESET, and RESUME signal detection/generation, clock/data separation, non-return-to-zero inverted (NRZI) data encoding/decoding and bit stuffing, CRC generation and checking (token and data), Packet ID (PID) generation and checking/decoding, and/or serial-to-parallel/parallel-to-serial conversion. The SIE 310 receives a clock input 314 and is coupled to a suspend/resume logic and frame timer 316 circuit and a hub repeater circuit 318 for controlling communication between the upstream USB transmit/receive port 302 and the downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308 via port logic circuits 320, 322, and 324. The SIE 310 is coupled to a command decoder 326 via interface logic for controlling commands from a serial EEPROM via a serial EEPROM interface 330.
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されてもよい。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。 In various aspects, the USB network hub 300 can connect 127 functions organized into up to six logical layers (hierarchies) to a single computer. Furthermore, the USB network hub 300 can connect to all peripherals using a standardized four-wire cable that provides both communication and power distribution. Power configurations are bus-powered mode and self-powered mode. The USB network hub 300 may be configured to support four modes of power management: a bus-powered hub with either individual or ganged port power management, and a self-powered hub with either individual or ganged port power management. In one aspect, using a USB cable, the USB network hub 300, the upstream USB transmit/receive port 302 is plugged into a USB host controller, and the downstream USB transmit/receive ports 304, 306, and 308 are exposed for connecting USB-compatible devices.
外科用器具のハードウェア制御
図10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に連結された1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ストレージ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されてもよい。図11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。
Surgical Instrument Hardware Control FIG. 10 illustrates a control circuit 500 configured to control aspects of a surgical instrument or tool according to one aspect of the present disclosure. The control circuit 500 can be configured to implement various processes described herein. The control circuit 500 can comprise a microcontroller including one or more processors 502 (e.g., microprocessors, microcontrollers) coupled to at least one memory circuit 504. The memory circuit 504 stores machine-executable instructions that, when executed by the processor 502, cause the processor 502 to execute the machine instructions to implement the various processes described herein. The processor 502 can be any one of a number of single- or multi-core processors known in the art. The memory circuit 504 can include volatile and non-volatile storage media. The processor 502 can include an instruction processing unit 506 and an arithmetic unit 508. The instruction processing unit can be configured to receive instructions from the memory circuit 504 of the present disclosure. FIG. 11 illustrates a combinational logic circuit 510 configured to control aspects of a surgical instrument or tool according to one aspect of the present disclosure. The combinational logic 510 can be configured to implement the various processes described herein. The combinational logic 510 may include a finite state machine including combinational logic 512 configured to receive data associated with a surgical instrument or tool at input 514, process the data through the combinational logic 512, and provide an output 516.
図12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記憶することができる。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10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11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。 FIG. 12 illustrates a sequential logic circuit 520 configured to control aspects of a surgical instrument or tool, according to one aspect of the present disclosure. The sequential logic circuit 520 or combinatorial logic 522 can be configured to implement the various processes described herein. The sequential logic circuit 520 may include a finite state machine. The sequential logic circuit 520 may include, for example, combinatorial logic 522, at least one memory circuit 524, and a clock 529. The at least one memory circuit 524 can store the current state of the finite state machine. In certain examples, the sequential logic circuit 520 may be synchronous or asynchronous. The combinatorial logic 522 is configured to receive data associated with the surgical instrument or tool from an input 526, process the data through the combinatorial logic 522, and provide an output 528. In other aspects, the circuitry may include a combination of a processor (e.g., processor 502 of FIG. 10) and a finite state machine that implements the various processes described herein. In other aspects, the finite state machine may include a combination of combinational logic (e.g., combinational logic 510 of FIG. 11) and sequential logic 520.
発生器ハードウェア
図13は、本開示の少なくとも1つの態様による、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内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成されたシステム800である。一態様では、発生器モジュール240は、1つ以上の適応超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成される。別の態様では、装置/器具235は、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成される。別の態様では、装置/器具235及び装置/器具235の両方が、本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成される。
13 is a system 800 configured to execute adaptive ultrasonic blade control algorithms within a surgical data network with a modular communications hub, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, generator module 240 is configured to execute one or more adaptive ultrasonic blade control algorithms. In another aspect, device/instrument 235 is configured to execute adaptive ultrasonic blade control algorithms. In another aspect, both device/instrument 235 and device/instrument 235 are configured to execute adaptive ultrasonic blade control algorithms described herein.
発生器モジュール240は、電力変圧器を介して非絶縁段階と通信する患者絶縁段階を備えてもよい。電力変圧器の二次巻線は、絶縁段階内に収容され、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を画定するためのタップ構成(例えば、センタタップ又は非センタタップ構成)を備え得る。具体的には、駆動信号出力部は、超音波駆動信号(例えば、420Vの二乗平均平方根(RMS)駆動信号)を超音波外科用器具241に出力することができ、駆動信号出力部は、RF電気外科駆動信号(例えば、100VのRMS駆動信号)をRF電気外科用器具241に出力することができる。発生器モジュール240の態様は、図14~図19Bを参照して本明細書で説明される。 The generator module 240 may include a patient-isolated stage that communicates with the non-isolated stage via a power transformer. The secondary winding of the power transformer is housed within the isolated stage and may include a tap configuration (e.g., center-tapped or non-center-tapped) to define a drive signal output for delivering drive signals to various surgical instruments, such as ultrasonic surgical instruments, RF electrosurgical instruments, and multifunction surgical instruments including ultrasonic and RF energy modes that can be delivered singly or simultaneously. Specifically, the drive signal output can output an ultrasonic drive signal (e.g., a 420 V root-mean-square (RMS) drive signal) to the ultrasonic surgical instrument 241, and the drive signal output can output an RF electrosurgical drive signal (e.g., a 100 V RMS drive signal) to the RF electrosurgical instrument 241. Aspects of the generator module 240 are described herein with reference to Figures 14-19B.
発生器モジュール240、若しくは装置/器具235、又はその両方は、例えば、図6~図9を参照して説明されている、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に連結されている。 The generator module 240, or the device/instrument 235, or both, are coupled to a modular control tower 236, which is connected to multiple operating room devices, such as, for example, intelligent surgical instruments, robots, and other computerized devices located in the operating room, as described with reference to Figures 6-9.
図14は、超音波器具と連結するように構成され、かつ、図13に示す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内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように更に構成された発生器の一形態である、発生器900の一実施例を示す。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されてもよく、また同時に提供されてもよい。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に連結されたプロセッサ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に連結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の調節され増幅された出力は、電力変圧器908に連結される。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連結される。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にわたって連結され、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が出力されてもよく、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されてもよいことも理解されよう。 FIG. 14 illustrates an example of a generator 900, a form of generator configured to couple with an ultrasonic instrument and further configured to execute an adaptive ultrasonic blade control algorithm within a surgical data network comprising the modular communications hub shown in FIG. 13 . The generator 900 is configured to deliver multiple energy modalities to a surgical instrument. The generator 900 provides RF and ultrasonic signals, either alone or simultaneously, for delivering energy to the surgical instrument. The RF and ultrasonic signals may be provided alone, in combination, or simultaneously. As described above, at least one generator output can deliver multiple energy modalities (e.g., ultrasound, bipolar or monopolar RF, irreversible and/or reversible electroporation, and/or microwave energy, among others) through a single port, which can be delivered individually or simultaneously to an end effector to treat tissue. The generator 900 includes a processor 902 coupled to a waveform generator 904. The processor 902 and waveform generator 904 are configured to generate various signal waveforms based on information stored in a memory (not shown for clarity of disclosure) coupled to the processor 902. Digital information related to the waveforms is provided to the waveform generator 904, which includes one or more DAC circuits for converting the digital input to an analog output. The analog output is supplied to an amplifier 1106 for signal conditioning and amplification. The conditioned and amplified output of the amplifier 906 is coupled to a power transformer 908. The signal is coupled across the power transformer 908 to a secondary side on the patient-isolated side. A first signal of a first energy modality is provided to the surgical instrument between terminals labeled ENERGY1 and RETURN. A second signal of a second energy modality is coupled across a capacitor 910 and provided to the surgical instrument between terminals labeled ENERGY2 and RETURN. It will be understood that more than two energy modalities may be output, and thus the subscript "n" may be used to indicate that up to n ENERGYn terminals may be provided, where n is a positive integer greater than 1. It will also be understood that up to "n" return paths (RETURNn) may be provided without departing from the scope of this disclosure.
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にわたって連結され、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にわたって連結され、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。 A first voltage sense circuit 912 is coupled across the terminals labeled ENERGY1 and RETURN PATH and measures the output voltage therebetween. A second voltage sense circuit 924 is coupled across the terminals labeled ENERGY2 and RETURN PATH and measures the output voltage therebetween. A current sense circuit 914 is disposed in series with the RETURN section of the secondary side of the illustrated power transformer 908 to measure the output current of either energy modality. If different return paths are provided for each energy modality, a separate current sense circuit must be provided in each return section. The outputs of the first voltage sense circuit 912 and the second voltage sense circuit 924 are provided to corresponding isolation transformers 916, 922, and the output of the current sense circuit 914 is provided to another isolation transformer 918. The outputs of the isolation transformers 916, 928, 922 on the primary side (non-patient-isolated side) of the power transformer 908 are provided to one or more ADC circuits 926. The digitized output of the ADC circuit 926 is provided to the processor 902 for further processing and calculations. Output voltage and output current feedback information can be used to adjust the output voltage and current provided to the surgical instrument and to calculate output impedance, among other parameters. Input/output communication between the processor 902 and the patient-isolated circuitry is provided through an interface circuit 920. Sensors may also be in electrical communication with the processor 902 via the interface circuit 920.
一態様では、インピーダンスは、ENERGY1/RETURNとラベルされた端子にわたって連結された第1の電圧感知回路912又はENERGY2/RETURNとラベルされた端子にわたって連結された第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により決定されてもよい。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されてもよく、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されてもよい。 In one aspect, impedance may be determined by the processor 902 by dividing the output of a first voltage sensing circuit 912 coupled across the terminals labeled ENERGY1/RETURN or a second voltage sensing circuit 924 coupled across the terminals labeled ENERGY2/RETURN by the output of a current sensing circuit 914 disposed in series with the RETURN section of the secondary side of the power transformer 908. The outputs of the first voltage sensing circuit 912 and the second voltage sensing circuit 924 are provided to separate isolation transformers 916, 922, and the output of the current sensing circuit 914 is provided to another isolation transformer 916. Digitized voltage and current sense measurements from the ADC circuit 926 are provided to the processor 902 to calculate the impedance. By way of example, the first energy modality ENERGY1 may be ultrasound energy and the second energy modality ENERGY2 may be RF energy. Nevertheless, in addition to ultrasound energy modalities and bipolar or monopolar RF energy modalities, other energy modalities include irreversible and/or reversible electroporation and/or microwave energy, among others. Also, while the example illustrated in FIG. 21 shows that a single return path (RETURN) may be provided to two or more energy modalities, in other aspects, multiple return paths RETURNn may be provided to each energy modality ENERGYn. Thus, as described herein, the impedance of the ultrasound transducer may be measured by dividing the output of the first voltage sensing circuit 912 by the current sensing circuit 914, and the impedance of the tissue may be measured by dividing the output of the second voltage sensing circuit 924 by the current sensing circuit 914.
図14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。超音波トランスデューサの発生器900の出力部への接続部は、好ましくは、図14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戻りパッドへの活性電極(例えば、ペンシル型又は他の外科用プローブ)であろう。 As shown in FIG. 14 , a generator 900 including at least one output port may include a power transformer 908 with a single output and multiple taps to provide power to an end effector in the form of one or more energy modalities, such as ultrasound, bipolar or monopolar RF, irreversible and/or reversible electroporation, and/or microwave energy, among others, depending on the type of tissue treatment being performed. For example, the generator 900 may deliver energy at high voltage and low current to drive an ultrasonic transducer, at low voltage and high current to drive an RF electrode for tissue sealing, or in a coagulation waveform for spot coagulation, using either monopolar or bipolar RF electrosurgical electrodes. The output waveform from the generator 900 may be directed, switched, or filtered to provide a frequency to the end effector of the surgical instrument. The connection of the ultrasonic transducer to the generator 900 output would preferably be located between the outputs labeled ENERGY1 and RETURN shown in FIG. 14 . In one example, the connection to the output of the RF bipolar electrode generator 900 would preferably be located between the output labeled ENERGY2 and the output labeled RETURN. In the case of a monopolar output, the preferred connection would be the active electrode (e.g., a pencil or other surgical probe) to suitable return pads connected to the ENERGY2 and RETURN outputs.
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。 Further details are disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2017/0086914, published March 30, 2017, entitled "TECHNIQUES FOR OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS," which is incorporated herein by reference in its entirety.
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。 As used throughout this description, the term "wireless" and its derivatives may be used to describe circuits, devices, systems, methods, techniques, communication channels, etc. that may communicate data through the use of modulated electromagnetic radiation over a non-solid medium. This term does not imply that the associated devices do not include any wires, although in some aspects they may not be present. The communication module may implement any of a number of wireless or wired communication standards or protocols, including, but not limited to, Wi-Fi (IEEE 802.11 family), WiMAX (IEEE 802.16 family), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, Ethernet derivatives thereof, as well as any other wireless and wired protocols designated 3G, 4G, 5G, and beyond. The computing module may include multiple communication modules. For example, a first communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and a second communication module may be dedicated to long-range wireless communications such as GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, and Ev-DO.
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。 As used herein, a processor or processing unit is an electronic circuit that performs operations on some external data source, usually memory or some other data stream. The term is used herein to refer to a system that combines many dedicated "processors" or the central processor (central processing unit) within a computer system, particularly a system-on-chip (SoC).
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。 As used herein, a system on a chip or system-on-chip (SoC or SOC) is an integrated circuit (also known as an "IC" or "chip") that integrates all the components of a computer or other electronic system. It can include digital, analog, mixed-signal, and often high-frequency functionality, all on a single substrate. SoCs integrate a microcontroller (or microprocessor) with modern peripherals such as a graphics processing unit (GPU), Wi-Fi module, or coprocessor. SoCs may or may not include embedded memory.
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されてもよい。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。 As used herein, a microcontroller or controller is a system that integrates a microprocessor with peripheral circuits and memory. A microcontroller (or MCU for microcontroller unit) may be implemented as a small computer on a single integrated circuit. This may be similar to an SoC, which may include a microcontroller as one of its components. A microcontroller may house one or more core processing units (CPUs) along with memory and programmable input/output peripherals. Program memory in the form of ferroelectric RAM, NOR flash, or OTP ROM, and a small amount of RAM are often also included on the chip. Microcontrollers may be employed for embedded applications, as opposed to microprocessors used in personal computers or other general-purpose applications, which are made up of various individual chips.
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つの部分間の連結部であってもよい。 As used herein, the term controller or microcontroller may refer to a standalone IC or chip device that interfaces with a peripheral device. It may also refer to the link between two parts: a computer or controller on an external device that manages the operation of (and connections with) that device.
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つ以上のパルス幅変調(PWM)モジュール、1つ以上の直交エンコーダ入力(QEI)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ以上の12ビットアナログ-デジタル変換器(ADC)を含む、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex-M4Fプロセッサコアであってもよい。 Any of the processors or microcontrollers described herein may be any single-core or multi-core processor, such as those known by the trade name ARM Cortex manufactured by Texas Instruments. In one aspect, the processor may be an LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F processor core available from Texas Instruments, including, for example, 256 KB of on-chip memory of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, a prefetch buffer to improve performance beyond 40 MHz, 32 KB of single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) loaded with StellarisWare® software, 2 KB of electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), one or more pulse-width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QEI) analogs, and one or more 12-bit analog-to-digital converters (ADCs) with 12 analog input channels, details of which are available in the product data sheet.
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されてもよい。 In one aspect, the processor may include a safety controller, including two controller families such as the TMS570 and RM4x, also known under the trade name Hercules ARM Cortex R4, manufactured by Texas Instruments. The safety controller may be specifically configured for IEC 61508 and ISO 26262 safety limit applications, among others, to provide advanced integrated safety mechanisms while offering scalable performance, connectivity, and memory options.
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。 Modular devices include modules (e.g., as described in connection with FIGS. 3 and 9 ) that are receivable within a surgical hub, and surgical devices or instruments that can be connected to various modules to connect or pair with corresponding surgical hubs. Modular devices include, for example, intelligent surgical instruments, medical imaging devices, suction/irrigation devices, smoke evacuation devices, energy generators, ventilators, aspirators, and displays. The modular devices described herein can be controlled by control algorithms. The control algorithms can execute on the modular device itself, on the surgical hub to which a particular modular device is paired, or on both the modular device and the surgical hub (e.g., via a distributed computing architecture). In some examples, the modular device's control algorithm controls the device based on data sensed by the modular device itself (i.e., by sensors within, on, or connected to the modular device). This data can relate to the patient during surgery (e.g., tissue characteristics or infusion pressure) or the modular device itself (e.g., advancing knife speed, motor current, or energy level). For example, a control algorithm for a surgical stapling and severing instrument may control the speed at which the instrument's motor drives the knife through tissue based on the resistance the knife encounters as it advances.
図15は、発生器1100と、これと共に使用可能な様々な外科用器具1104、1106、1108と、を備える外科システム1000の一形態を示し、外科用器具1104は超音波外科用器具であり、外科用器具1106はRF電気外科用器具であり、多機能型外科用器具1108は組み合わせ超音波/RF電気外科用器具である。発生器1100は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器1100は、例えば、超音波外科用器具1104、RF電気外科用器具1106、並びに発生器1100から同時に送達されるRFエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具1108を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図15の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108とは別個に示されているが、一形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108のうちのいずれかと一体的に形成されて、一体型外科システムを形成してもよい。発生器1100は、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置1110を含む。入力装置1110は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を含むことができる。発生器1100は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。 FIG. 15 illustrates one form of a surgical system 1000 including a generator 1100 and various surgical instruments 1104, 1106, 1108 usable therewith, where the surgical instrument 1104 is an ultrasonic surgical instrument, the surgical instrument 1106 is an RF electrosurgical instrument, and the multifunction surgical instrument 1108 is a combination ultrasonic/RF electrosurgical instrument. The generator 1100 is configurable for use with a variety of surgical instruments. According to various forms, the generator 1100 may be configurable for use with a variety of different surgical devices, including, for example, the ultrasonic surgical instrument 1104, the RF electrosurgical instrument 1106, and the multifunction surgical instrument 1108 that integrates RF and ultrasonic energy delivered simultaneously from the generator 1100. While the generator 1100 is shown separate from the surgical instruments 1104, 1106, and 1108 in the configuration of FIG. 15 , in one configuration the generator 1100 may be integrally formed with any of the surgical instruments 1104, 1106, and 1108 to form an integrated surgical system. The generator 1100 includes an input device 1110 located on the front panel of the console of the generator 1100. The input device 1110 may include any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of the generator 1100. The generator 1100 may be configured for wired or wireless communication.
発生器1100は、複数の外科用器具1104、1106、1108を駆動するように構成される。第1の外科用器具は超音波外科用器具1104であり、ハンドピース1105(HP)、超音波変換器1120、シャフト1126、及びエンドエフェクタ1122を備える。エンドエフェクタ1122は、超音波変換器1120と音響的に連結された超音波ブレード1128及びクランプアーム1140を備える。ハンドピース1105は、クランプアーム1140を動作させるトリガ1143と、超音波ブレード1128又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン1134a、1134b、1134cの組み合わせと、を備える。トグルボタン1134a、1134b、1134cは、発生器1100を用いて超音波変換器1120に通電するように構成することができる。 The generator 1100 is configured to drive multiple surgical instruments 1104, 1106, and 1108. The first surgical instrument is an ultrasonic surgical instrument 1104, which includes a handpiece 1105 (HP), an ultrasonic transducer 1120, a shaft 1126, and an end effector 1122. The end effector 1122 includes an ultrasonic blade 1128 acoustically coupled to the ultrasonic transducer 1120 and a clamp arm 1140. The handpiece 1105 includes a trigger 1143 for actuating the clamp arm 1140 and a combination of toggle buttons 1134a, 1134b, and 1134c for energizing and driving the ultrasonic blade 1128 or other functions. The toggle buttons 1134a, 1134b, and 1134c can be configured to energize the ultrasonic transducer 1120 using the generator 1100.
発生器1100はまた、第2の外科用器具1106を駆動するようにも構成される。第2の外科用器具1106は、RF電気外科用器具であり、ハンドピース1107(HP)、シャフト1127、及びエンドエフェクタ1124を備える。エンドエフェクタ1124は、クランプアーム1142a、1142b内に電極を備え、シャフト1127の導電体部分を通って戻る。電極は、発生器1100内の双極エネルギー源に連結され、双極エネルギー源によって通電される。ハンドピース1107は、クランプアーム1142a、1142bを動作させるためのトリガ1145と、エンドエフェクタ1124内の電極に通電するためのエネルギースイッチを作動するためのエネルギーボタン1135と、を備える。 The generator 1100 is also configured to drive a second surgical instrument 1106. The second surgical instrument 1106 is an RF electrosurgical instrument and includes a handpiece 1107 (HP), a shaft 1127, and an end effector 1124. The end effector 1124 includes electrodes in clamp arms 1142a, 1142b and back through the conductor portion of the shaft 1127. The electrodes are coupled to and energized by a bipolar energy source within the generator 1100. The handpiece 1107 includes a trigger 1145 for operating the clamp arms 1142a, 1142b and an energy button 1135 for actuating an energy switch to energize the electrodes in the end effector 1124.
発生器1100はまた、多機能型外科用器具1108を駆動するようにも構成される。多機能型外科用器具1108は、ハンドピース1109(HP)、シャフト1129、及びエンドエフェクタ1125を備える。エンドエフェクタ1125は、超音波ブレード1149及びクランプアーム1146を備える。超音波ブレード1149は、超音波変換器1120と音響的に連結される。ハンドピース1109は、クランプアーム1146を動作させるトリガ1147と、超音波ブレード1149又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン1137a、1137b、1137cの組み合わせと、を備える。トグルボタン1137a、1137b、1137cは、発生器1100を用いて超音波変換器1120に通電し、かつ同様に発生器1100内に収容された双極エネルギー源を用いて超音波ブレード1149に通電するように構成することができる。ハンドピース1105、1107、1109は、ロボット制御される器具で置き換えられてもよいことが理解されよう。したがって、ハンドピースという用語は、この文脈に限定されるべきではない。 The generator 1100 is also configured to drive a multifunction surgical instrument 1108. The multifunction surgical instrument 1108 includes a handpiece 1109 (HP), a shaft 1129, and an end effector 1125. The end effector 1125 includes an ultrasonic blade 1149 and a clamp arm 1146. The ultrasonic blade 1149 is acoustically coupled to the ultrasonic transducer 1120. The handpiece 1109 includes a trigger 1147 that operates the clamp arm 1146 and a combination of toggle buttons 1137a, 1137b, and 1137c for energizing and driving the ultrasonic blade 1149 or other functions. The toggle buttons 1137a, 1137b, and 1137c can be configured to energize the ultrasonic transducer 1120 using the generator 1100, and also to energize the ultrasonic blade 1149 using a bipolar energy source housed within the generator 1100. It will be appreciated that handpieces 1105, 1107, and 1109 may be replaced with robotically controlled instruments; therefore, the term handpiece should not be limited in this context.
発生器1100は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器1100は、例えば、超音波外科用器具1104、RF電気外科用器具1106、並びに発生器1100から同時に送達されるRFエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具1108を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図15の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108とは別個に示されているが、別の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108のうちのいずれか1つと一体的に形成されて、一体型外科システムを形成してもよい。上述したように、発生器1100は、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置1110を含む。入力装置1110は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を含むことができる。発生器1100はまた、1つ以上の出力装置1112を含んでもよい。電気信号波形をデジタル的に生成するための発生器、及び外科用器具の更なる態様は、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2017-0086914-A1号に記載されている。 The generator 1100 is configurable for use with a variety of surgical instruments. According to various configurations, the generator 1100 may be configurable for use with a variety of different surgical devices, including, for example, an ultrasonic surgical instrument 1104, an RF electrosurgical instrument 1106, and a multifunction surgical instrument 1108 that integrates RF and ultrasonic energy delivered simultaneously from the generator 1100. In the configuration of FIG. 15 , the generator 1100 is shown separate from the surgical instruments 1104, 1106, and 1108; however, in other configurations, the generator 1100 may be integrally formed with any one of the surgical instruments 1104, 1106, and 1108 to form an integrated surgical system. As mentioned above, the generator 1100 includes an input device 1110 located on the front panel of the console of the generator 1100. The input device 1110 may include any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of the generator 1100. The generator 1100 may also include one or more output devices 1112. Further aspects of generators for digitally generating electrical signal waveforms and surgical instruments are described in U.S. Patent Application Publication No. 2017-0086914-A1, the entirety of which is incorporated herein by reference.
様々な態様では、発生器1100は、図15の外科システム1000の略図である図16に示すモジュール及び/又はブロックなどのいくつかの別個の機能的要素を備えてもよい。様々な機能要素又はモジュールが、様々な種類の外科用装置1104、1106、1108を駆動するように構成され得る。例えば、超音波発生器モジュールは、超音波装置1104などの超音波装置を駆動し得る。電気外科/RF発生器モジュールは、電気外科用装置1106を駆動し得る。モジュールは、外科用装置1104、1106、1108を駆動するために対応する駆動信号を生成することができる。様々な態様では、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールはそれぞれ、発生器1100と一体的に形成されてもよい。あるいは、モジュールのうち1つ以上が、発生器1100と電気的に連結された個別の回路モジュールとして提供されてもよい。(モジュールはこの選択肢を例示するために仮想線で示されている)。また、いくつかの態様では、電気外科/RF発生器モジュールは、超音波発生器モジュールと一体的に形成されてもよく、又はその逆であってもよい。 In various aspects, the generator 1100 may include several separate functional elements, such as the modules and/or blocks shown in FIG. 16, which is a schematic representation of the surgical system 1000 of FIG. 15. The various functional elements or modules may be configured to drive various types of surgical devices 1104, 1106, 1108. For example, an ultrasonic generator module may drive an ultrasonic device, such as the ultrasonic device 1104. An electrosurgical/RF generator module may drive the electrosurgical device 1106. The modules may generate corresponding drive signals to drive the surgical devices 1104, 1106, 1108. In various aspects, the ultrasonic generator module and/or the electrosurgical/RF generator module may each be integrally formed with the generator 1100. Alternatively, one or more of the modules may be provided as separate circuit modules electrically coupled to the generator 1100. (The modules are shown in phantom to illustrate this option.) Also, in some variations, the electrosurgical/RF generator module may be integrally formed with the ultrasonic generator module, or vice versa.
記載される態様によれば、超音波発生器モジュールは、特定の電圧、電流、及び周波数(例えば、55,500サイクル/秒、又はHz)の駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。駆動信号又は複数の駆動信号は、超音波装置1104、特に、例えば上記のように動作し得る変換器1120に提供され得る。一態様では、発生器1100は、高い分解能、精度、及び再現性を備え得る(stepped with)特定の電圧、電流、及び/又は周波数出力信号の駆動信号を生成するように構成することができる。 According to the described aspects, the ultrasonic generator module may generate a drive signal or signals at a specific voltage, current, and frequency (e.g., 55,500 cycles per second, or Hz). The drive signal or signals may be provided to the ultrasonic device 1104, and in particular to the transducer 1120, which may operate, for example, as described above. In one aspect, the generator 1100 may be configured to generate drive signals of specific voltage, current, and/or frequency output signals that may be stepped with high resolution, precision, and repeatability.
記載される態様によれば、電気外科/RF発生器モジュールは、無線周波数(RF)エネルギーを使用して、双極電気外科処置を実施するのに十分な出力電力で駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。双極電気外科用途では、例えば、駆動信号は、上述したように、例えば電気外科用装置1106の電極に提供されてもよい。したがって、発生器1100は、組織を治療するのに十分な電気エネルギーを組織に適用することにより、治療目的のために構成され得る(例えば、凝固、焼灼、組織溶接など)。 According to the described aspects, the electrosurgical/RF generator module may use radio frequency (RF) energy to generate a drive signal or multiple drive signals at an output power sufficient to perform a bipolar electrosurgical procedure. In a bipolar electrosurgical application, for example, the drive signal may be provided to electrodes of the electrosurgical device 1106, as described above. Thus, the generator 1100 may be configured for therapeutic purposes by applying electrical energy to tissue sufficient to treat the tissue (e.g., coagulation, cauterization, tissue welding, etc.).
発生器1100は、例えば、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置2150(図18B)を備えることができる。入力装置2150は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を含むことができる。動作中、ユーザは、入力装置2150を使用して発生器1100の動作をプログラムする、ないしは別の方法で制御することができる。入力装置2150は、発生器1100の動作(例えば、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールの動作)を制御するために、発生器によって(例えば、発生器内に収容される1つ以上のプロセッサによって)使用され得る信号を生成する、任意の好適な装置を含み得る。様々な態様では、入力装置2150は、ボタン、スイッチ、サムホイール、キーボード、キーパッド、タッチスクリーンモニタ、ポインティング装置、汎用又は専用のコンピュータへの遠隔接続のうちの1つ以上を含む。他の態様では、入力装置2150は、例えば、タッチスクリーンモニタ上に表示される1つ以上のユーザインターフェーススクリーンなどの好適なユーザインターフェースを含んでもよい。したがって、入力装置2150により、ユーザは、例えば、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールによって生成される駆動信号又は複数の駆動信号の、電流(I)、電圧(V)、周波数(f)、及び/又は期間(T)などの、発生器の様々な動作パラメータを設定又はプログラミングすることができる。 The generator 1100 may include an input device 2150 (FIG. 18B) located, for example, on a front panel of the console of the generator 1100. The input device 2150 may include any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of the generator 1100. During operation, a user may use the input device 2150 to program or otherwise control the operation of the generator 1100. The input device 2150 may include any suitable device that generates signals that can be used by the generator (e.g., by one or more processors housed within the generator) to control the operation of the generator 1100 (e.g., the operation of the ultrasonic generator module and/or the electrosurgical/RF generator module). In various aspects, the input device 2150 includes one or more of the following: buttons, switches, thumbwheels, keyboards, keypads, touchscreen monitors, pointing devices, and a remote connection to a general-purpose or dedicated computer. In other aspects, the input device 2150 may include a suitable user interface, such as, for example, one or more user interface screens displayed on a touchscreen monitor. Thus, the input device 2150 allows a user to set or program various operating parameters of the generator, such as, for example, the current (I), voltage (V), frequency (f), and/or duration (T) of the drive signal or signals generated by the ultrasonic generator module and/or the electrosurgical/RF generator module.
発生器1100はまた、例えば、発生器1100コンソールの前側パネル上に位置する出力装置2140(図18B)を含み得る。出力装置2140は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための1つ以上の装置を含む。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置(例えば、LCD表示画面、LEDインジケータ)、可聴フィードバック装置(例えば、スピーカー、ブザー)又は触覚フィードバック装置(例えば、触覚作動装置)を含んでもよい。 The generator 1100 may also include an output device 2140 (FIG. 18B) located, for example, on the front panel of the generator 1100 console. The output device 2140 includes one or more devices for providing sensory feedback to the user. Such devices may include, for example, visual feedback devices (e.g., LCD display screen, LED indicators), audible feedback devices (e.g., speaker, buzzer), or tactile feedback devices (e.g., tactile actuators).
発生器1100の特定のモジュール及び/又はブロックが例として記載され得るが、より多くの又はより少ない数のモジュール及び/又はブロックが使用されてもよく、これは依然として態様の範囲内にあることが理解できよう。更に、説明を容易にするために、モジュール及び/又はブロックに関して様々な態様が記載され得るが、そのようなモジュール及び/又はブロックは、1つ以上のハードウェア構成要素、例えば、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラム可能な論理機構(PLD)、特定用途向け集積回路(ASIC)、回路、レジスタ並びに/又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理及び/若しくはハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組み合わせによって実装されてもよい。 While particular modules and/or blocks of generator 1100 may be described as examples, it will be understood that a greater or lesser number of modules and/or blocks may be used and still fall within the scope of the aspects. Furthermore, while various aspects may be described in terms of modules and/or blocks for ease of explanation, such modules and/or blocks may be implemented by one or more hardware components, e.g., a processor, a digital signal processor (DSP), a programmable logic device (PLD), an application-specific integrated circuit (ASIC), circuits, registers, and/or software components, e.g., programs, subroutines, logic, and/or combinations of hardware and software components.
一態様では、超音波発生器駆動モジュール及び電気外科/RF駆動モジュール1110(図15)は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の組み合わせとして実装される1つ以上の埋め込みアプリケーションを含んでもよい。モジュールは、ソフトウェア、プログラム、データ、ドライバ、アプリケーションプログラムインターフェース(API)などのような様々な実行可能なモジュールを備えることができる。ファームウェアは、ビットマスクされた読み出し専用メモリ(ROM)又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ(NVM)に記憶することができる。様々な実装形態では、ファームウェアをROMに記憶することにより、フラッシュメモリが保存され得る。NVMは、例えば、プログラマブルROM(PROM)、消去可能プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、又はダイナミックRAM(DRAM)、ダブルデータレートDRAM(DDRAM)、及び/若しくは同期DRAM(SDRAM)のような電池バックアップ式ランダムアクセスメモリ(RAM)を含む、他のタイプのメモリを含んでもよい。 In one aspect, the ultrasonic generator drive module and electrosurgical/RF drive module 1110 (FIG. 15) may include one or more embedded applications implemented as firmware, software, hardware, or any combination thereof. The modules may comprise various executable modules such as software, programs, data, drivers, application program interfaces (APIs), etc. The firmware may be stored in nonvolatile memory (NVM), such as bit-masked read-only memory (ROM) or flash memory. In various implementations, storing the firmware in ROM may preserve flash memory. The NVM may include other types of memory, including, for example, programmable ROM (PROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), or battery-backed random access memory (RAM), such as dynamic RAM (DRAM), double data rate DRAM (DDRAM), and/or synchronous DRAM (SDRAM).
一態様では、モジュールは、装置1104、1106、1108の様々な測定可能な特性をモニタリングするためのプログラム命令を実行し、装置1104、1106、1108を動作させるための対応する出力駆動信号又は複数の出力駆動信号を生成するためのプロセッサとして実施されるハードウェア構成要素を含む。発生器1100が装置1104と共に使用される態様では、駆動信号は、切断及び/又は凝固動作モードにおいて、超音波変換器1120を駆動し得る。装置1104及び/又は組織の電気的特性は、発生器1100の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ/又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。発生器1100が装置1106と共に使用される態様では、駆動信号は、切断、凝固及び/又は乾燥モードにおいて、エンドエフェクタ1124に電気エネルギー(例えば、RFエネルギー)を供給し得る。装置1106及び/又は組織の電気的特性は、発生器1100の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ/又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。様々な態様では、上述したように、ハードウェア構成要素はDSP、PLD、ASIC、回路、及び/又はレジスタとして実施され得る。一態様では、プロセッサは、コンピュータソフトウェアプログラム命令を記憶及び実行して、超音波変換器1120及びエンドエフェクタ1122、1124、1125などの装置1104、1106、1108の様々な構成要素を駆動するための階段関数出力信号を生成するように構成されてもよい。 In one aspect, the module includes hardware components embodied as a processor for executing program instructions for monitoring various measurable characteristics of the devices 1104, 1106, 1108 and generating a corresponding output drive signal or signals for operating the devices 1104, 1106, 1108. In aspects where the generator 1100 is used with the device 1104, the drive signal may drive the ultrasonic transducer 1120 in a cutting and/or coagulation mode of operation. The electrical characteristics of the device 1104 and/or tissue may be measured and used to control aspects of operation of the generator 1100 and/or provided as feedback to the user. In aspects where the generator 1100 is used with the device 1106, the drive signal may supply electrical energy (e.g., RF energy) to the end effector 1124 in a cutting, coagulation, and/or desiccation mode. The electrical characteristics of the device 1106 and/or tissue may be measured and used to control aspects of operation of the generator 1100 and/or provided as feedback to the user. In various aspects, as described above, the hardware components may be implemented as a DSP, PLD, ASIC, circuits, and/or registers. In one aspect, the processor may be configured to store and execute computer software program instructions to generate step function output signals for driving various components of the devices 1104, 1106, 1108, such as the ultrasonic transducer 1120 and end effectors 1122, 1124, 1125.
図17は、利点の中でもとりわけ、上述のインダクタレス調整を提供するための発生器1100の一態様の簡略化ブロック図である。図18A~図18Cは、一態様による図17の発生器1100のアーキテクチャを示す。図17を参照すると、発生器1100は、電力変圧器1560を介して非絶縁段階1540と通信する患者絶縁段階1520を含んでもよい。電力変圧器1560の二次巻線1580は、絶縁段階1520に含まれ、かつタップ構成を含んでもよく(例えば、センタタップ又は非センタタップ構成)、例えば、超音波外科用装置1104及び電気外科用装置1106などの様々な外科用装置に駆動信号を出力するための、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cを画定する。特に、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cは、超音波外科用装置1104に駆動信号(例えば、420VのRMS駆動信号)を出力してもよく、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cは、電気外科用装置1106に駆動信号(例えば、100VのRMS駆動信号)を出力してもよく、ここで出力部1600bは電力変圧器1560のセンタタップに対応する。非絶縁段階1540は、電力変圧器1560の一次巻線1640に接続された出力部を有する電力増幅器1620を含むことができる。特定の態様では、電力増幅器1620は、例えば、プッシュプル増幅器を含み得る。非絶縁段階1540は、デジタル出力をデジタル/アナログ変換器(DAC)1680に供給するための、プログラム可能な論理機構1660を更に含んでもよく、続いてデジタル/アナログ変換器(DAC)1680は、対応するアナログ信号を電力増幅器1620の入力部に供給する。特定の態様では、プログラム可能な論理機構1660は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を含むことができる。プログラム可能な論理機構1660は、DAC1680を介して電力増幅器1620の入力を制御することにより、その結果、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cに現れる駆動信号の多数のパラメータ(例えば、周波数、波形形状、波形振幅)のいずれかを制御することができる。特定の態様では、また以下で説明するように、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ(例えば、以下で説明するプロセッサ1740)と共に、多くのデジタル信号処理(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1100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。 FIG. 17 is a simplified block diagram of one embodiment of a generator 1100 for providing, among other advantages, the inductorless regulation described above. FIGS. 18A-18C illustrate the architecture of the generator 1100 of FIG. 17 according to one embodiment. Referring to FIG. 17, the generator 1100 may include a patient-isolated stage 1520 in communication with a non-isolated stage 1540 via a power transformer 1560. A secondary winding 1580 of the power transformer 1560 is included in the isolated stage 1520 and may include a tapped configuration (e.g., a center-tapped or non-center-tapped configuration) to define drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c for outputting drive signals to various surgical devices, such as the ultrasonic surgical device 1104 and the electrosurgical device 1106. In particular, drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c may output a drive signal (e.g., a 420V RMS drive signal) to ultrasonic surgical device 1104, and drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c may output a drive signal (e.g., a 100V RMS drive signal) to electrosurgical device 1106, where output 1600b corresponds to the center tap of power transformer 1560. Non-isolated stage 1540 may include a power amplifier 1620 having an output connected to primary winding 1640 of power transformer 1560. In certain aspects, power amplifier 1620 may include, for example, a push-pull amplifier. Non-isolated stage 1540 may further include programmable logic 1660 for providing a digital output to a digital-to-analog converter (DAC) 1680, which in turn provides a corresponding analog signal to the input of power amplifier 1620. In certain aspects, programmable logic 1660 may include, for example, a field programmable gate array (FPGA). Programmable logic 1660 may control the input of power amplifier 1620 via DAC 1680, thereby controlling any of a number of parameters (e.g., frequency, waveform shape, waveform amplitude) of the drive signals appearing at drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c. In certain aspects, and as described below, programmable logic 1660, in conjunction with a processor (e.g., processor 1740, described below), may execute a number of digital signal processing (DSP)-based and/or other control algorithms to control parameters of the drive signals output by generator 1100.
電力は、スイッチモードレギュレータ1700によって電力増幅器1620の母線に供給することができる。特定の態様では、スイッチモードレギュレータ1700は、例えば調節可能なバックレギュレータを含むことができる。上述したように、非絶縁段階1540はプロセッサ1740を更に含むことができ、これは、一態様では、例えば、Analog Devices(Norwood,Mass.)から入手可能なADSP-21469 SHARC DSPなどのDSPプロセッサを含むことができる。特定の態様では、プロセッサ1740は、アナログデジタル変換器(ADC)1760を介してプロセッサ1740が電力増幅器1620から受信した電圧フィードバックデータに応答して、スイッチモード電力変換器1700の動作を制御することができる。例えば、一態様では、プロセッサ1740は、電力増幅器1620によって増幅される信号(例えば、RF信号)の波形エンベロープを、ADC1760を介して入力として受信することができる。プロセッサ1740は、続いて、電力増幅器1620に供給されるレール電圧が増幅信号の波形エンベロープを追跡するように、スイッチモードレギュレータ1700を(例えば、パルス幅変調(PWM)出力を介して)制御することができる。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器1620のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器1620の効率は、固定レール電圧増幅器スキームと比較して顕著に改善され得る。プロセッサ1740は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。 Power may be supplied to the bus of the power amplifier 1620 by a switch-mode regulator 1700. In certain aspects, the switch-mode regulator 1700 may include, for example, an adjustable buck regulator. As noted above, the non-isolated stage 1540 may further include a processor 1740, which in one aspect may include, for example, a DSP processor such as the ADSP-21469 SHARC DSP available from Analog Devices (Norwood, Mass.). In certain aspects, the processor 1740 may control the operation of the switch-mode power converter 1700 in response to voltage feedback data received by the processor 1740 from the power amplifier 1620 via an analog-to-digital converter (ADC) 1760. For example, in one aspect, the processor 1740 may receive as an input via the ADC 1760 the waveform envelope of a signal (e.g., an RF signal) being amplified by the power amplifier 1620. The processor 1740 can then control the switch-mode regulator 1700 (e.g., via a pulse-width modulated (PWM) output) so that the rail voltages supplied to the power amplifier 1620 track the waveform envelope of the amplified signal. By dynamically modulating the rail voltages of the power amplifier 1620 based on the waveform envelope, the efficiency of the power amplifier 1620 can be significantly improved compared to fixed rail voltage amplifier schemes. The processor 1740 may be configured for wired or wireless communication.
特定の態様では、かつ図19A~図19Bに関連して更に詳細に記載されるように、プログラム可能な論理機構1660は、プロセッサ1740と共に、直接デジタルシンセサイザ(DDS)制御スキームを実行して、発生器1100によって出力された駆動信号の波形形状、周波数、及び/又は振幅を制御し得る。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構1660は、FPGAに内蔵され得る、RAM LUTなどの動的に更新されるルックアップテーブル(LUT)内に記憶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2680(図14A)を実行し得る。この制御アルゴリズムは、超音波変換器1120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1100によって出力される駆動信号の波形形状は、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1560、電力増幅器1620)によって影響され得るため、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータを、プロセッサ1740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することができ、このアルゴリズムは、動的な、進行中ベースで(例えば、リアルタイムで)、LUTに記憶された波形サンプルを適切に予歪みさせるか又は修正することによって、歪みを補償する。一態様では、LUTサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作ブランチ電流と所望の電流波形形状との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプル毎に判定される。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。したがって、そのような態様では、LUT波形サンプルは、駆動信号の所望の波形形状ではなく、むしろ歪み効果を考慮した際の、所望の波形の動作ブランチ駆動信号を最終的に生成するのに必要な波形形状を表す。 In certain aspects, and as described in further detail in connection with FIGS. 19A-19B, the programmable logic 1660, in conjunction with the processor 1740, may implement a direct digital synthesizer (DDS) control scheme to control the waveform shape, frequency, and/or amplitude of the drive signal output by the generator 1100. In one aspect, for example, the programmable logic 1660 may execute a DDS control algorithm 2680 (FIG. 14A) by recalling waveform samples stored in a dynamically updated look-up table (LUT), such as a RAM LUT, which may be embedded in an FPGA. This control algorithm is particularly useful in ultrasound applications where an ultrasonic transducer, such as the ultrasonic transducer 1120, may be driven by a well-defined sinusoidal current at its resonant frequency. Because other frequencies may excite parasitic resonances, minimizing or reducing the overall distortion of the operating branch current can correspondingly minimize or reduce undesirable resonant effects. Because the waveform shape of the drive signal output by generator 1100 may be affected by various distortion sources present in the output drive circuitry (e.g., power transformer 1560, power amplifier 1620), voltage and current feedback data based on the drive signal can be input to an algorithm, such as an error control algorithm executed by processor 1740, which compensates for the distortion by appropriately pre-distorting or modifying the waveform samples stored in the LUT on a dynamic, ongoing basis (e.g., in real time). In one aspect, the amount or degree of pre-distortion applied to the LUT samples may be based on the error between the calculated motional branch current and the desired current waveform shape, with the error determined on a sample-by-sample basis. In this manner, the pre-distorted LUT samples, when processed by the drive circuitry, may yield a motional branch drive signal having a desired waveform shape (e.g., a sinusoidal wave) for optimally driving the ultrasonic transducer. Thus, in such an aspect, the LUT waveform samples do not represent the desired waveform shape of the drive signal, but rather the waveform shape required to ultimately generate the motional branch drive signal of the desired waveform, taking distortion effects into account.
非絶縁段階1540は、発生器1100によって出力された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、それぞれの絶縁変圧器1820、1840を介して電力変圧器1560の出力部に連結されたADC1780及びADC1800を更に含むことができる。特定の態様では、ADC1780、1800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、80Msps)でサンプリングするように構成することができる。一態様では、例えば、ADC1780、1800のサンプリング速度は、駆動信号の約200倍(駆動周波数に応じて)のオーバーサンプリングを可能にすることができる。特定の態様では、ADC1780、1800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によって行われ得る。発生器1100の態様における高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを流れる複素電流の計算(これは、特定の態様で上述したDDSベースの波形形状制御を実施するために使用され得る)、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、及び高精度な実消費電力の計算を可能にすることができる。ADC1780、1800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、プログラム可能な論理機構1660によって受信され、かつ処理されてもよく(例えば、FIFOバッファリング、マルチプレクシング)、例えばプロセッサ1740による以後の読み出しのために、データメモリに記憶されてもよい。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。特定の態様では、これは、電圧及び電流フィードバックデータのペアが取得されたときに、各記憶された電圧及び電流フィードバックデータのペアが、プログラム可能な論理機構1660によって出力された対応するLUTサンプルに基づいてインデックス付けされる、又は他の方法でこれと関連付けされることを必要とする場合がある。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。 The non-isolated stage 1540 may further include ADCs 1780 and 1800 coupled to the output of the power transformer 1560 via respective isolation transformers 1820 and 1840 for sampling the voltage and current, respectively, of the drive signal output by the generator 1100. In certain aspects, the ADCs 1780 and 1800 may be configured to sample at a high speed (e.g., 80 Msps) to enable oversampling of the drive signal. In one aspect, for example, the sampling rate of the ADCs 1780 and 1800 may enable oversampling of the drive signal by approximately 200 times (depending on the drive frequency). In certain aspects, the sampling operation of the ADCs 1780 and 1800 may be performed by a single ADC that receives the input voltage and current signals via a bidirectional multiplexer. The use of high-speed sampling in aspects of generator 1100 can enable, among other things, calculation of complex currents flowing in the motional branch (which may be used in certain aspects to implement the DDS-based waveform shape control described above), accurate digital filtering of the sampled signals, and highly accurate calculation of actual power consumption. The voltage and current feedback data output by ADCs 1780, 1800 may be received and processed (e.g., FIFO buffering, multiplexing) by programmable logic 1660 and stored in data memory for subsequent retrieval, e.g., by processor 1740. As noted above, the voltage and current feedback data may be used as input to algorithms for pre-distorting or modifying LUT waveform samples on a dynamic and ongoing basis. In certain aspects, this may require each stored voltage and current feedback data pair to be indexed or otherwise associated with the corresponding LUT sample output by programmable logic 1660 as the voltage and current feedback data pair is acquired. Synchronizing the LUT samples with the voltage and current feedback data in this manner contributes to the precise timing and stability of the predistortion algorithm.
特定の態様では、電圧及び電流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することができる。一態様では、例えば、電圧及び電流フィードバックデータを使用して、インピーダンス位相、例えば、電圧駆動信号と電流駆動信号との間の位相差を判定することができる。続いて、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値(例えば、0°)との間の差を最小化又は低減し、それによって高調波歪みの影響を最小化又は低減し、それに対応してインピーダンス位相の測定精度を向上させることができる。位相インピーダンス及び周波数制御信号の判定は、例えばプロセッサ1740で実行されてもよく、周波数制御信号は、プログラム可能な論理機構1660によって実行されるDDS制御アルゴリズムへの入力として供給される。 In certain aspects, the voltage and current feedback data can be used to control the frequency and/or amplitude (e.g., current amplitude) of the drive signal. In one aspect, for example, the voltage and current feedback data can be used to determine the impedance phase, e.g., the phase difference between the voltage drive signal and the current drive signal. The frequency of the drive signal can then be controlled to minimize or reduce the difference between the determined impedance phase and the impedance phase setpoint (e.g., 0°), thereby minimizing or reducing the effects of harmonic distortion and correspondingly improving the accuracy of the impedance phase measurement. The determination of the phase impedance and frequency control signal can be performed, for example, by processor 1740, with the frequency control signal provided as an input to a DDS control algorithm executed by programmable logic 1660.
インピーダンス位相は、フーリエ解析によって判定され得る。一態様では、発生器電圧Vg(t)駆動信号と発生器電流Ig(t)駆動信号との間の位相差は、以下のように高速フーリエ変換(FFT)又は離散フーリエ変換(DFT)を使用して決定され得る。 The impedance phase may be determined by Fourier analysis. In one aspect, the phase difference between the generator voltage Vg (t) and generator current Ig (t) drive signals may be determined using a Fast Fourier Transform (FFT) or a Discrete Fourier Transform (DFT) as follows:
正弦波の周波数でのフーリエ変換を評価することで、以下が得られる。 Evaluating the Fourier transform at the frequency of the sine wave gives:
他のアプローチとしては、加重最小二乗推定法、カルマンフィルタ処理法、及び空間ベクトルベース技術が挙げられる。FFT又はDFT技術における処理の実質的に全てが、例えば、2チャネル高速ADC1780、1800を用いてデジタル領域内で実行されてもよい。1つの技術では、電圧信号及び電流信号のデジタル信号サンプルは、FFT又はDFTでフーリエ変換される。任意の時点における位相角φは、以下の式によって計算することができ: Other approaches include weighted least squares estimation, Kalman filtering, and space vector-based techniques. Substantially all of the processing in FFT or DFT techniques may be performed in the digital domain, for example, using a two-channel high-speed ADC 1780, 1800. In one technique, digital signal samples of the voltage and current signals are Fourier transformed with an FFT or DFT. The phase angle φ at any time can be calculated by the following formula:
電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相差を判定するための別の技術はゼロ交差法であり、これは高精度な結果を生成する。同じ周波数を有する電圧Vg(t)信号及び電流Ig(t)信号の場合、電圧信号Vg(t)の各負から正のゼロ交差はパルスの開始をトリガし、一方で、電流信号Ig(t)の各負から正のゼロ交差はパルスの終了をトリガする。結果は、電圧信号と電流信号との間の位相角に比例するパルス幅を有するパルス列である。一態様では、パルス列を平均化フィルタに通して、位相差の測定値を得ることができる。更に、正から負のゼロ交差も、同様の方法で使用され、結果が平均化されると、DC及び高調波成分の任意の効果が低減され得る。一実装形態では、アナログ電圧Vg(t)信号及び電流Ig(t)信号は、アナログ信号が正である場合には高く、アナログ信号が負である場合には低いデジタル信号に変換される。高精度な位相評価は、高低間の急激な移行を必要とする。一態様では、RC安定化ネットワークと共にシュミットトリガを用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換することができる。他の態様では、エッジトリガ型RSフリップフロップ及び補助回路が用いられてもよい。更に別の態様では、ゼロ交差技術は、eXclusive OR(XOR)ゲートを用いてもよい。 Another technique for determining the phase difference between the voltage Vg (t) and current Ig (t) signals is the zero-crossing method, which produces highly accurate results. For voltage Vg (t) and current Ig (t) signals with the same frequency, each negative-to-positive zero crossing of the voltage signal Vg (t) triggers the start of a pulse, while each negative-to-positive zero crossing of the current signal Ig (t) triggers the end of a pulse. The result is a pulse train with a pulse width proportional to the phase angle between the voltage and current signals. In one aspect, the pulse train can be passed through an averaging filter to obtain a measure of the phase difference. Furthermore, positive-to-negative zero crossings can be used in a similar manner, and any effects of DC and harmonic components can be reduced when the results are averaged. In one implementation, the analog voltage Vg (t) and current Ig (t) signals are converted to digital signals that are high when the analog signal is positive and low when the analog signal is negative. High accuracy phase estimation requires sharp transitions between high and low. In one aspect, a Schmitt trigger can be used in conjunction with an RC stabilization network to convert the analog signal to a digital signal. In another aspect, an edge-triggered RS flip-flop and supporting circuitry may be used. In yet another aspect, the zero-crossing technique may use an eXclusive OR (XOR) gate.
電圧信号と電流信号との間の位相差を決定するための他の技術としては、リサジュー図形および画像の監視と、3電圧計法、クロスコイル法、ベクトル電圧計およびベクトルインピーダンス法等の方法が挙げられる。さらに、Phase Measurement,Peter O’Shea,2000 CRC Press LLC<http://www.engnetbase.com>に記載の、位相標準機器、位相ロックループ、およびその他の技術を使用したものが挙げられる。これは参照により本明細書に組み込まれる。 Other techniques for determining the phase difference between voltage and current signals include Lissajous figures and image monitoring, as well as methods such as the three-voltmeter method, cross-coil method, vector voltmeter, and vector impedance method. Additionally, other techniques include the use of phase standards, phase-locked loops, and other techniques, as described in *Phase Measurement*, Peter O'Shea, 2000 CRC Press LLC, http://www.engnetbase.com, which is incorporated herein by reference.
別の態様では、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値に維持するために監視することができる。電流振幅設定値は、直接指定されてもよく、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されてもよい。特定の態様では、電流振幅の制御は、例えば、プロセッサ1740内の比例積分微分(PID)制御アルゴリズムなどの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適切に制御するために制御アルゴリズムによって制御される変数としては、例えば、プログラム可能な論理機構1660に記憶されるLUT波形サンプルのスケーリング、及び/又はDAC1860を介したDAC1680(これは電力増幅器1620に入力を供給する)のフルスケール出力電圧を挙げることができる。 In another aspect, for example, current feedback data can be monitored to maintain the current amplitude of the drive signal at a current amplitude setpoint. The current amplitude setpoint can be directly specified or indirectly determined based on specified voltage amplitude and power setpoints. In certain aspects, control of the current amplitude can be performed by a control algorithm, such as, for example, a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm in processor 1740. Variables controlled by the control algorithm to appropriately control the current amplitude of the drive signal can include, for example, scaling of the LUT waveform samples stored in programmable logic 1660 and/or the full-scale output voltage of DAC 1680 (which provides an input to power amplifier 1620) via DAC 1860.
非絶縁段階1540は、とりわけ、ユーザインターフェース(UI)機能を提供するために、プロセッサ1900を更に含むことができる。一態様では、プロセッサ1900は、例えば、Atmel Corporation(San Jose,Calif.)から入手可能なARM 926EJ-Sコアを有するAtmel AT91 SAM9263プロセッサを含むことができる。プロセッサ1900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、ユニバーサルシリアルバス(USB)インターフェースを介して)、フットスイッチ1430との通信、入力装置2150(例えば、タッチスクリーンディスプレイ)との通信、並びに出力装置2140(例えば、スピーカ)との通信を挙げることができる。プロセッサ1900は、プロセッサ1740及びプログラム可能な論理機構と通信することができる(例えば、シリアル周辺インターフェース(SPI)バスを介して)。プロセッサ1900は、主にUI機能をサポートすることができるが、これはまた、特定の態様ではプロセッサ1740と協働して危険の緩和を実現することができる。例えば、プロセッサ1900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2150、フットスイッチ1430入力、温度センサ入力2160)の様々な態様を監視するようにプログラムされてもよく、かつ誤った状態が検出された場合は発生器1100の駆動出力を無効化することができる。 The non-isolated stage 1540 may further include a processor 1900 to provide, among other things, user interface (UI) functionality. In one aspect, the processor 1900 may include, for example, an Atmel AT91 SAM9263 processor with an ARM 926EJ-S core, available from Atmel Corporation (San Jose, Calif.). Examples of UI functionality supported by the processor 1900 may include audible and visual user feedback, communication with peripheral devices (e.g., via a Universal Serial Bus (USB) interface), communication with a footswitch 1430, communication with an input device 2150 (e.g., a touchscreen display), and communication with an output device 2140 (e.g., a speaker). The processor 1900 may communicate with the processor 1740 and the programmable logic (e.g., via a serial peripheral interface (SPI) bus). While processor 1900 may primarily support UI functions, it may also cooperate with processor 1740 in certain aspects to provide hazard mitigation. For example, processor 1900 may be programmed to monitor various aspects of user input and/or other input (e.g., touchscreen input 2150, footswitch 1430 input, temperature sensor input 2160) and may disable the drive output of generator 1100 if an erroneous condition is detected.
特定の態様では、プロセッサ1740(図17、図18A)及びプロセッサ1900(図17、図18B)の両方が、発生器1100の動作状態を判定し、監視することができる。プロセッサ1740の場合は、発生器1100の動作状態は、例えば、どちらの制御及び/又は診断プロセスがプロセッサ1740によって実行されるかを決定することができる。プロセッサ1900の場合は、発生器1100の動作状態は、例えば、ユーザインターフェース(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決定することができる。プロセッサ1740、1900は、発生器1100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及び評価する。プロセッサ1740は、この関係におけるマスタとして機能し、動作状態間の遷移がいつ生じるかを判定することができる。プロセッサ1900は、動作状態間の有効な遷移を認識することができ、かつ特定の遷移が適切であるかを確認することができる。例えば、プロセッサ1740がプロセッサ1900に特定の状態に遷移するように命令すると、プロセッサ1900は要求される遷移が有効であることを確認することができる。プロセッサ1900によって要求される状態間の遷移が無効であると判定された場合、プロセッサ1900は発生器1100を故障モードにすることができる。 In certain aspects, both processor 1740 (FIGS. 17, 18A) and processor 1900 (FIGS. 17, 18B) can determine and monitor the operating state of generator 1100. In the case of processor 1740, the operating state of generator 1100 can determine, for example, which control and/or diagnostic processes are executed by processor 1740. In the case of processor 1900, the operating state of generator 1100 can determine, for example, which elements of the user interface (e.g., display screen, sound) are presented to the user. Processors 1740, 1900 separately maintain the current operating state of generator 1100 and recognize and evaluate possible transitions from the current operating state. Processor 1740 acts as a master in this relationship and can determine when transitions between operating states occur. Processor 1900 can recognize valid transitions between operating states and can verify that a particular transition is appropriate. For example, when processor 1740 commands processor 1900 to transition to a particular state, processor 1900 can verify that the requested transition is valid. If the requested transition between states is determined by processor 1900 to be invalid, processor 1900 can place generator 1100 in a failure mode.
非絶縁段階1540は、入力装置2150(例えば、発生器1100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)を監視するためのコントローラ1960(図17、図18B)を更に含むことができる。特定の態様では、コントローラ1960は、プロセッサ1900と通信する少なくとも1つのプロセッサ及び/又は他のコントローラ装置を備えることができる。一態様では、例えば、コントローラ1960は、1つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視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Mega168 8ビットコントローラ)を備えることができる。一態様では、コントローラ1960は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取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)を備えることができる。 The non-isolated stage 1540 may further include a controller 1960 (FIGS. 17, 18B) for monitoring the input device 2150 (e.g., a capacitive touch sensor, a capacitive touch screen used to turn the generator 1100 on and off). In certain aspects, the controller 1960 may comprise at least one processor and/or other controller device in communication with the processor 1900. In one aspect, for example, the controller 1960 may comprise a processor (e.g., a Mega168 8-bit controller available from Atmel) configured to monitor user input provided via one or more capacitive touch sensors. In one aspect, the controller 1960 may comprise a touchscreen controller (e.g., a QT5480 touchscreen controller available from Atmel) for controlling and managing the acquisition of touch data from the capacitive touchscreen.
特定の態様では、発生器1100が「電源オフ」状態にあるとき、コントローラ1960は(例えば、後述する電源2110(図17)などの、発生器1100の電源からのラインを介して)動作電力を受信し続けることができる。このようにして、コントローラ1960は、発生器1100をオンオフするための入力装置2150(例えば、発生器1100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1100が「電源オフ」状態にあるときに、コントローラ1960は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置2150の起動が検出されると、電源を起動することができる(例えば、電源2110の1つ以上のDC/DC電圧変換器2130(図17)の動作を有効化する)。その結果、コントローラ1960は、発生器1100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1100が「電源オン」状態にあるときに「オン/オフ」入力装置2150の起動が検出されると、コントローラ1960は発生器1100を「電源オフ」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。特定の態様では、例えば、コントローラ1960は、「オン/オフ」入力装置2150の起動をプロセッサ1900に報告することができ、続いてプロセッサ1900は、発生器1100を「電源オフ」状態に移行させるために必要な処理シーケンスを実行する。こうした態様では、コントローラ1960は、その「電源オン」状態が確立された後に、発生器1100から電力の除去を引き起こすための独立した能力を有さない場合がある。 In certain aspects, when the generator 1100 is in the "power off" state, the controller 1960 may continue to receive operating power (e.g., via a line from a power source of the generator 1100, such as the power source 2110 (FIG. 17) described below). In this manner, the controller 1960 may continue to monitor an input device 2150 (e.g., a capacitive touch sensor located on the front panel of the generator 1100) for turning the generator 1100 on and off. When the generator 1100 is in the "power off" state, the controller 1960 may activate the power source (e.g., enable operation of one or more DC/DC voltage converters 2130 (FIG. 17) of the power source 2110) upon detecting user activation of the "on/off" input device 2150. As a result, the controller 1960 may initiate a sequence to transition the generator 1100 to the "power on" state. Conversely, if activation of the "on/off" input device 2150 is detected while the generator 1100 is in the "power on" state, the controller 1960 may initiate a sequence to transition the generator 1100 to the "power off" state. In certain aspects, for example, the controller 1960 may report activation of the "on/off" input device 2150 to the processor 1900, which then executes the processing sequence necessary to transition the generator 1100 to the "power off" state. In such aspects, the controller 1960 may not have the independent ability to cause the removal of power from the generator 1100 after its "power on" state has been established.
特定の態様では、コントローラ1960は、「電源オン」又は「電源オフ」シーケンスが開始されたことをユーザに警告するために、発生器1100に聴覚又は他の感覚フィードバックを提供させることができる。こうした警告は、「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されてもよい。 In certain aspects, the controller 1960 may cause the generator 1100 to provide auditory or other sensory feedback to alert the user that a "power on" or "power off" sequence has begun. Such an alert may be provided at the start of the "power on" or "power off" sequence and prior to the start of other processes associated with the sequence.
特定の態様では、絶縁段階1520は、例えば、外科用装置の制御回路(例えば、ハンドピーススイッチを備える制御回路)と、非絶縁段階1540の構成要素(例えば、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ1740、及び/又はプロセッサ1900など)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1980を含むことができる。器具インターフェース回路1980は、例えば赤外線(IR)ベースの通信リンクなどの、段階1520、1540間の適切な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段階1540の構成要素と情報を交換することができる。例えば、非絶縁段階1540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1980に電力を供給することができる。 In certain aspects, the isolated stage 1520 may include an instrument interface circuit 1980 to provide a communications interface between, for example, the surgical device's control circuitry (e.g., control circuitry including the handpiece switches) and the components of the non-isolated stage 1540 (e.g., programmable logic 1660, processor 1740, and/or processor 1900). The instrument interface circuit 1980 may exchange information with the components of the non-isolated stage 1540 via a communications link that maintains an appropriate degree of electrical isolation between stages 1520, 1540, such as an infrared (IR)-based communications link. For example, the instrument interface circuit 1980 may be powered using a low-dropout voltage regulator powered by an isolation transformer driven from the non-isolated stage 1540.
一態様では、器具インターフェース回路1980は、信号調整回路2020(図17及び図18C)と通信するプログラム可能な論理機構2000(例えば、FPGA)を備えることができる。信号調整回路2020は、プログラム可能な論理機構2000から周期信号(例えば、2kHzの方形波)を受信して同一の周波数を有する双極呼掛け信号を生成するように構成することができる。呼掛け信号は、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。呼掛け信号は、(例えば、発生器1100を外科用装置に接続するケーブル内の導電性のペア(conductive pair)を使用することによって)外科用装置制御回路に伝達され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視され得る。例えば、制御回路は、制御回路の状態又は構成が1つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼掛け信号の1つ以上の特性(例えば、振幅、整流)を修正するために、多数のスイッチ、レジスタ、及び/又はダイオードを含んでもよい。例えば、一態様では、信号調整回路2020は、呼掛け信号が通過することによって生じる制御回路の入力間に現れる電圧信号のサンプルを生成するためのADCを備えることができる。プログラム可能な論理機構2000(又は非絶縁段階1540の一構成要素)は、続いて、ADCサンプルに基づく制御回路の状態又は構成を判定することができる。 In one aspect, the instrument interface circuit 1980 can include a programmable logic 2000 (e.g., an FPGA) in communication with a signal conditioning circuit 2020 (FIGS. 17 and 18C). The signal conditioning circuit 2020 can be configured to receive a periodic signal (e.g., a 2 kHz square wave) from the programmable logic 2000 and generate a bipolar interrogation signal having the same frequency. The interrogation signal can be generated, for example, using a bipolar current source fed by a differential amplifier. The interrogation signal can be communicated to a surgical device control circuit (e.g., by using a conductive pair in a cable connecting the generator 1100 to the surgical device) and monitored to determine the state or configuration of the control circuit. For example, the control circuit can include a number of switches, resistors, and/or diodes to modify one or more characteristics (e.g., amplitude, rectification) of the interrogation signal such that the state or configuration of the control circuit is individually identifiable based on the one or more characteristics. For example, in one aspect, the signal conditioning circuit 2020 may include an ADC for generating samples of the voltage signal appearing across the input of the control circuit caused by the interrogation signal passing through it. The programmable logic 2000 (or a component of the non-isolated stage 1540) may then determine the state or configuration of the control circuit based on the ADC samples.
一態様では、器具インターフェース回路1980は、プログラム可能な論理機構2000(又は器具インターフェース回路1980の他の要素)と、外科用装置の内部に配置された、又は別の方法で外科用装置と関連付けられた第1のデータ回路との間の情報交換を可能にする第1のデータ回路インターフェース2040を備えることができる。特定の態様では、例えば、第1のデータ回路2060は、外科用装置のハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又は特定の外科用装置タイプ又はモデルを発生器1100とインターフェースさせるためのアダプタ内に配置されてもよい。特定の態様では、第1のデータ回路は、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)装置などの、不揮発性記憶装置を備えることができる。特定の態様では、また図17を再び参照すると、第1のデータ回路インターフェース2040は、プログラム可能な論理機構2000とは別に実装することができ、プログラム可能な論理機構2000と第1のデータ回路との間の通信を可能にする好適な回路(例えば、個別論理機構、プロセッサ)を備えることができる。他の態様では、第1のデータ回路インターフェース2040はプログラム可能な論理機構2000と一体的であってもよい。 In one aspect, the instrument interface circuit 1980 can include a first data circuit interface 2040 that enables the exchange of information between the programmable logic 2000 (or other elements of the instrument interface circuit 1980) and a first data circuit disposed within or otherwise associated with the surgical device. In certain aspects, for example, the first data circuit 2060 can be disposed in a cable integrally attached to a surgical device handpiece or in an adapter for interfacing a particular surgical device type or model with the generator 1100. In certain aspects, the first data circuit can include non-volatile storage, such as an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) device. In certain aspects, and again referring to FIG. 17 , the first data circuit interface 2040 can be implemented separately from the programmable logic 2000 and can include suitable circuitry (e.g., discrete logic, processor) that enables communication between the programmable logic 2000 and the first data circuit. In other embodiments, the first data circuit interface 2040 may be integral with the programmable logic device 2000.
特定の態様では、第1のデータ回路2060は、第1のデータ回路2060が関連付けられる特定の外科用装置に関する情報を記憶することができる。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用装置が使用された動作数、及び/又は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1980によって(例えば、プログラム可能な論理機構2000によって)読み取られて、出力装置2140を介してユーザに提示するために、及び/又は発生器1100の機能若しくは動作を制御するために、非絶縁段階1540の構成要素(例えば、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ1740、及び/又はプロセッサ1900)に転送され得る。更に、任意の種類の情報を、第1のデータ回路2060内に記憶するために、第1のデータ回路インターフェース2040を介して第1のデータ回路2060に伝達することができる(例えば、プログラム可能な論理機構2000を使用して)。そのような情報は例えば、外科用装置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/若しくは時間を含むことができる。 In certain aspects, the first data circuit 2060 can store information regarding the particular surgical device with which the first data circuit 2060 is associated. Such information can include, for example, a model number, a serial number, the number of operations the surgical device has been used in, and/or other types of information. This information can be read by the instrument interface circuit 1980 (e.g., by the programmable logic 2000) and forwarded to components of the non-isolated stage 1540 (e.g., the programmable logic 1660, the processor 1740, and/or the processor 1900) for presentation to a user via the output device 2140 and/or for controlling the function or operation of the generator 1100. Additionally, any type of information can be communicated to the first data circuit 2060 via the first data circuit interface 2040 (e.g., using the programmable logic 2000) for storage within the first data circuit 2060. Such information can include, for example, the most recent number of operations the surgical device has been used in and/or the date and/or time of its use.
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ってもよい(例えば、器具1106は、ハンドピース1107から取り外し可能であってもよい)。そのような場合、既知の発生器は、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を制限されている場合がある。しかしながら、この問題に対処するために、外科用装置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を欠く発生器との下位互換性を保つように、外科用装置を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計の複雑さ、及び費用のために、実用的でない場合がある。器具の他の態様は、既存の外科用器具に実装され得るデータ回路を経済的に使用し、外科用装置と最新の発生器プラットフォームとの互換性を維持するために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。 As noted above, surgical instruments may be detachable from the handpiece to facilitate instrument interchangeability and/or disposability (e.g., instrument 1106 may be detachable from handpiece 1107). In such cases, known generators may be limited in their ability to recognize the particular instrument configuration being used and correspondingly optimize their control and diagnostic processes. However, adding readable data circuitry to the surgical instrument to address this issue presents compatibility challenges. For example, designing a surgical instrument to be backward compatible with generators lacking the necessary data read functionality may be impractical due to, for example, different signaling schemes, design complexity, and expense. Other aspects of the instrument address these concerns by economically using data circuitry that can be implemented in existing surgical instruments and minimizing design changes to maintain compatibility of the surgical instrument with modern generator platforms.
更に、発生器1100の態様は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にすることができる。例えば、発生器1100は、外科用装置の器具(例えば、器具1104、1106、又は1108)内に収容される第2のデータ回路(例えば、データ回路)と通信するように構成され得る。器具インターフェース回路1980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2100を含むことができる。一態様では、第2のデータ回路インターフェース2100は、トライステートデジタルインターフェースを含むことができるが、他のインターフェースを使用することもできる。特定の態様では、第2のデータ回路は、概して、データを送信及び/又は受信するための任意の回路であることができる。一態様では、例えば、第2のデータ回路は、この回路が関連付けられる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。更に又はあるいは、任意の種類の情報を、第2のデータ回路内に記憶するために、第2のデータ回路インターフェース2100を介して第2のデータ回路に伝達することができる(例えば、プログラム可能な論理機構2000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。特定の態様では、第2のデータ回路は、1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することができる。特定の態様では、第2のデータ回路は、発生器1100からデータを受信して、受信したデータに基づきユーザに表示(例えば、LED表示又は他の可視表示)を提供することができる。 Additionally, aspects of the generator 1100 may enable communication with an instrument-based data circuit. For example, the generator 1100 may be configured to communicate with a second data circuit (e.g., a data circuit) housed within an instrument (e.g., instrument 1104, 1106, or 1108) of a surgical device. The instrument interface circuit 1980 may include a second data circuit interface 2100 that enables this communication. In one aspect, the second data circuit interface 2100 may include a tri-state digital interface, although other interfaces may be used. In certain aspects, the second data circuit may generally be any circuit for transmitting and/or receiving data. In one aspect, for example, the second data circuit may store information regarding the particular surgical instrument with which it is associated. Such information may include, for example, a model number, a serial number, the number of operations the surgical instrument has been used in, and/or any other type of information. Additionally or alternatively, any type of information can be communicated to the second data circuit via the second data circuit interface 2100 (e.g., using the programmable logic 2000) for storage within the second data circuit. Such information may include, for example, the most recent number of operations the instrument was used for and/or the date and/or time of that use. In certain aspects, the second data circuit can transmit data obtained by one or more sensors (e.g., instrument-based temperature sensors). In certain aspects, the second data circuit can receive data from the generator 1100 and provide an indication (e.g., an LED display or other visual indication) to the user based on the received data.
特定の態様では、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2100は、この目的のために追加の導体(例えば、ハンドピースを発生器1100に接続するケーブルの専用導体)を設ける必要なしにプログラム可能な論理機構2000と第2のデータ回路との間の通信を達成できるように構成することができる。一態様では、例えば、使用される導体のうちの1つが、信号調整回路2020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、元来必要であり得る外科用装置の設計変更又は修正が最小化又は低減される。更に、様々な種類の通信が(周波数帯域分離を伴うか又は伴わないかのいずれかで)一般的な物理チャネルを介して実施され得るため、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さない発生器にとっては「不可視」であり、したがって、外科用装置器具の下位互換性を可能にすることができる。 In certain aspects, the second data circuit and second data circuit interface 2100 can be configured to enable communication between the programmable logic 2000 and the second data circuit without the need to provide additional conductors for this purpose (e.g., dedicated conductors in the cable connecting the handpiece to the generator 1100). In one aspect, information can be conveyed to and from the second data circuit using a one-wire bus communication scheme implemented on existing cable wiring, e.g., one of the conductors used transmits an interrogation signal from the signal conditioning circuit 2020 to the control circuitry in the handpiece. In this manner, surgical device design changes or modifications that might otherwise be required are minimized or reduced. Furthermore, because various types of communications can be conducted over a common physical channel (either with or without frequency band separation), the presence of the second data circuit is "invisible" to generators that do not have the necessary data reading capabilities, thus enabling backward compatibility of surgical device instruments.
特定の態様では、絶縁段階1520は、患者にDC電流が通電するのを防ぐために駆動信号出力部1600b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2960-1(図18C)を含むことができる。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。一態様では、第2のブロッキングコンデンサ2960-2をブロッキングコンデンサ2960-1と直列に設けて、ブロッキングコンデンサ2960-1、2960-2の間の点からの電流漏れを、例えば、漏れ電流によって誘起された電圧をサンプリングするためのADC2980によって監視することができる。サンプルは、例えば、プログラム可能な論理機構2000によって受信され得る。漏れ電流(図17の態様で電圧サンプルによって示される)の変化に基づいて、発生器1100は、ブロッキングコンデンサ2960-1、2960-2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る。したがって、図17の態様は、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に対して利益を提供することができる。 In certain embodiments, the isolation stage 1520 can include at least one blocking capacitor 2960-1 (FIG. 18C) connected to the drive signal output 1600b to prevent DC current from passing through the patient. A single blocking capacitor may be required, for example, to comply with medical regulations or standards. While failure in a single capacitor design is relatively rare, such failure may still have negative consequences. In one embodiment, a second blocking capacitor 2960-2 can be provided in series with the blocking capacitor 2960-1 to monitor current leakage from a point between the blocking capacitors 2960-1, 2960-2, for example, by an ADC 2980 sampling the voltage induced by the leakage current. The samples can be received, for example, by the programmable logic 2000. Based on changes in the leakage current (represented by voltage samples in the embodiment of FIG. 17), the generator 1100 can determine when at least one of the blocking capacitors 2960-1, 2960-2 has failed. Thus, the embodiment of FIG. 17 can provide benefits over single-capacitor designs with a single point of failure.
特定の態様では、非絶縁段階1540は、好適な電圧及び電流でDC電力を出力するための電源2110を備えることができる。電源は、例えば、48VDCシステム電圧を出力するための、400W電源を備えることができる。上述したように、電源2110は、電源の出力を受信して、発生器1100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つ以上のDC/DC電圧変換器2130を更に備えることができる。コントローラ1960と関連して上述したように、DC/DC電圧変換器2130のうちの1つ以上は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置2150の起動がコントローラ1960によって検出されたときにコントローラ1960から入力を受信し、DC/DC電圧変換器2130の動作又は起動を可能にしてもよい。 In certain aspects, the non-isolated stage 1540 may include a power supply 2110 for outputting DC power at a suitable voltage and current. The power supply may, for example, comprise a 400 W power supply for outputting a 48 VDC system voltage. As described above, the power supply 2110 may further include one or more DC/DC voltage converters 2130 for receiving the output of the power supply and generating a DC output at the voltage and current required by the various components of the generator 1100. As described above in connection with the controller 1960, one or more of the DC/DC voltage converters 2130 may receive input from the controller 1960 when activation of an "on/off" input device 2150 by a user is detected by the controller 1960, allowing operation or activation of the DC/DC voltage converters 2130.
図19A~図19Bは、発生器1100の一態様の特定の機能的及び構造的態様を示す。電力変圧器1560の二次巻線1580から出力される電流及び電圧を示すフィードバックは、それぞれADC1780、1800によって受信される。示されるように、ADC1780、1800は、2チャンネルADCとして実装することができ、また、駆動信号のオーバーサンプリング(例えば、およそ200倍のオーバーサンプリング)を可能にするように高速(例えば、80Msps)でフィードバック信号をサンプリングすることができる。電流及び電圧フィードバック信号は、ADC1780、1800による処理の前に、アナログ領域で適切に調整され得る(例えば、増幅、フィルタリング)。ADC1780、1800からの電流及び電圧フィードバックサンプルは、個別にバッファリングされ、その後、プログラム可能な論理機構1660のブロック2120内の単一データストリーム内に、多重化又はインターリーブされ得る。図19A~図19Bの態様では、プログラム可能な論理機構1660はFPGAを備える。 19A-19B illustrate certain functional and structural aspects of one embodiment of generator 1100. Feedback indicative of the current and voltage output from secondary winding 1580 of power transformer 1560 is received by ADCs 1780 and 1800, respectively. As shown, ADCs 1780 and 1800 may be implemented as two-channel ADCs and may sample the feedback signal at a high speed (e.g., 80 Msps) to allow oversampling of the drive signal (e.g., approximately 200x oversampling). The current and voltage feedback signals may be appropriately conditioned (e.g., amplified, filtered) in the analog domain prior to processing by ADCs 1780 and 1800. The current and voltage feedback samples from ADCs 1780 and 1800 may be individually buffered and then multiplexed or interleaved into a single data stream within block 2120 of programmable logic 1660. In the embodiment of Figures 19A-19B, the programmable logic 1660 comprises an FPGA.
多重化された電流及び電圧フィードバックサンプルは、プロセッサ1740のブロック2144内に実装される並列データ収集ポート(PDAP)によって受信され得る。PDAPは、多重化フィードバックサンプルとメモリアドレスを相関付けるための多くの方法のいずれかを実施するためのパッキングユニットを含むことができる。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構1660によって出力される特定のLUTサンプルに対応するフィードバックサンプルは、LUTサンプルのLUTアドレスと関連付けられるか又はインデックス付けされる1つ以上のメモリアドレスで記憶され得る。別の態様では、プログラム可能な論理機構1660によって出力される特定のLUTサンプルに対応するフィードバックサンプルは、LUTサンプルのLUTアドレスと共に、共通の記憶場所で記憶され得る。いずれにせよ、フィードバックサンプルの特定のセットが由来するLUTサンプルのアドレスがその後確認され得るように、フィードバックサンプルは記憶され得る。上記のように、LUTサンプルアドレス及びフィードバックサンプルの同期が、このようにして、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。プロセッサ1740のブロック2166で実装されるダイレクトメモリアクセス(DMA)コントローラは、プロセッサ1740の指定された記憶場所2180(例えば、内部RAM)でフィードバックサンプル(及び適用可能な場合は任意のLUTサンプルアドレスデータ)を記憶することができる。 The multiplexed current and voltage feedback samples may be received by a parallel data acquisition port (PDAP) implemented within block 2144 of processor 1740. The PDAP may include a packing unit for implementing any of a number of methods for correlating the multiplexed feedback samples with memory addresses. In one aspect, for example, feedback samples corresponding to a particular LUT sample output by programmable logic 1660 may be stored at one or more memory addresses associated with or indexed to the LUT address of the LUT sample. In another aspect, feedback samples corresponding to a particular LUT sample output by programmable logic 1660 may be stored in a common memory location along with the LUT address of the LUT sample. In either case, the feedback samples may be stored such that the address of the LUT sample from which a particular set of feedback samples originates can subsequently be ascertained. As noted above, synchronization of the LUT sample addresses and feedback samples thus contributes to the precise timing and stability of the predistortion algorithm. A direct memory access (DMA) controller implemented in block 2166 of processor 1740 can store the feedback samples (and any LUT sample address data, if applicable) in designated memory locations 2180 (e.g., internal RAM) of processor 1740.
プロセッサ1740のブロック2200は、プログラム可能な論理機構1660に記憶されたLUTサンプルを、動的な進行中ベースで予め歪ませ、又は修正するために、予歪みアルゴリズムを実施することができる。上記のように、LUTサンプルの予歪みは、発生器1100の出力駆動回路に存在する様々な歪み源を補償することができる。予め歪ませたLUTサンプルはしたがって、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)を有する駆動信号を生じる。 Block 2200 of processor 1740 can implement a pre-distortion algorithm to pre-distort or modify the LUT samples stored in programmable logic 1660 on a dynamic, ongoing basis. As described above, pre-distortion of the LUT samples can compensate for various sources of distortion present in the output drive circuitry of generator 1100. The pre-distorted LUT samples, when processed by the drive circuitry, therefore produce a drive signal having a desired waveform shape (e.g., a sine wave) for optimally driving the ultrasonic transducer.
予歪みアルゴリズムのブロック2220において、超音波変換器の動作ブランチを流れる電流が判定される。動作ブランチ電流は、例えば、記憶場所2180に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプル(これは、好適にスケーリングされると、上記の図25のモデルのIg及びVgを表わし得る)、超音波変換器静電容量C0の値(測定されるか又は先験的に既知である)、及び駆動周波数の既知の値に基づき、キルヒホッフの電流則を使用して判定され得る。LUTサンプルと関連する、記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットにおける、動作ブランチ電流サンプルが判定され得る。 In block 2220 of the pre-distortion algorithm, the current through the motional branch of the ultrasonic transducer is determined. The motional branch current may be determined using Kirchhoff's current law, for example, based on the current and voltage feedback samples stored in memory location 2180 (which, when appropriately scaled, may represent Ig and Vg of the model of FIG. 25 above), the value of the ultrasonic transducer capacitance C0 (measured or known a priori), and the known value of the drive frequency. For each set of stored current and voltage feedback samples associated with a LUT sample, the motional branch current sample may be determined.
予歪みアルゴリズムのブロック2240では、ブロック2220で判定された各動作ブランチ電流サンプルは、所望の電流波形形状のサンプルと比較されて、比較されるサンプル間の差又はサンプル振幅誤差を判定する。この判定のために、電流波形形状のサンプルが、例えば、所望の電流波形形状の1サイクルに関する振幅サンプルを含む波形形状LUT2260から供給され得る。比較のために使用される、LUT2260からの所望の電流波形形状の特定のサンプルは、比較に使用される動作ブランチ電流サンプルと関連付けられたLUTサンプルアドレスによって決定され得る。したがって、動作ブランチ電流のブロック2240への入力は、その関連するLUTサンプルアドレスのブロック2240への入力と同期され得る。したがって、プログラム可能な論理機構1660に記憶されるLUTサンプルと、波形形状LUT2260に記憶されるLUTサンプルは、同等の数値であることができる。特定の態様では、波形形状LUT2260に記憶されたLUTサンプルによって表される所望の電流波形形状は、基本正弦波であることができる。他の波形形状が望ましい場合がある。例えば、横方向又は他の様式の有益な振動のために、少なくとも2つの機械的共振を駆動するための三次高調波などの他の波長における1つ以上の他の駆動信号と重なり合った超音波変換器の主要な長手方向の運動を駆動するための、基本的な正弦波が使用され得ることが想到される。 In block 2240 of the predistortion algorithm, each motional branch current sample determined in block 2220 is compared to a sample of the desired current waveform shape to determine the difference, or sample amplitude error, between the compared samples. For this determination, the current waveform shape sample may be provided from, for example, waveform shape LUT 2260, which contains amplitude samples for one cycle of the desired current waveform shape. The specific sample of the desired current waveform shape from LUT 2260 used for the comparison may be determined by the LUT sample address associated with the motional branch current sample used for the comparison. Thus, the input of the motional branch current to block 2240 may be synchronized with the input of its associated LUT sample address to block 2240. Thus, the LUT samples stored in programmable logic 1660 and the LUT samples stored in waveform shape LUT 2260 may be numerically equivalent. In certain aspects, the desired current waveform shape represented by the LUT samples stored in waveform shape LUT 2260 may be a fundamental sine wave. Other waveform shapes may be desirable. For example, it is contemplated that a fundamental sine wave may be used to drive the primary longitudinal motion of the ultrasonic transducer superimposed with one or more other drive signals at other wavelengths, such as third harmonics, to drive at least two mechanical resonances for beneficial vibration in the lateral or other modes.
ブロック2240で判定されるサンプル振幅誤差の各値は、その関連付けられたLUTアドレスの指標と共に、プログラム可能な論理機構1660のLUT(図19Aのブロック2280に示される)に伝達することができる。サンプル振幅誤差の値、及びその関連付けされたアドレス(並びに、任意により、先に受信された同じLUTアドレスに関するサンプル振幅誤差の値)に基づき、LUT2280(又はプログラム可能な論理機構1660の他の制御ブロック)は、LUTアドレスに記憶されるLUTサンプルの値を予め歪ませるか又は修正することができ、それによってサンプル振幅誤差は低減又は最小化される。LUTアドレスの全範囲にわたる反復的な方法での各LUTサンプルのそのような予歪み又は修正が、発生器の出力電流の波形形状を、波形形状LUT2260のサンプルによって表される所望の電流波形形状と一致又は適合させることは理解されよう。 Each value of sample amplitude error determined in block 2240 can be communicated to the LUT of programmable logic 1660 (shown in block 2280 of FIG. 19A ) along with an index of its associated LUT address. Based on the value of the sample amplitude error and its associated address (and, optionally, a previously received sample amplitude error value for the same LUT address), LUT 2280 (or other control block of programmable logic 1660) can pre-distort or modify the value of the LUT sample stored at the LUT address, thereby reducing or minimizing the sample amplitude error. It will be appreciated that such pre-distortion or modification of each LUT sample in an iterative manner across the entire range of LUT addresses causes the waveform shape of the generator's output current to match or adapt to the desired current waveform shape represented by the samples of waveform shape LUT 2260.
電流及び電圧振幅測定値、電力測定値、及びインピーダンス測定値が、記憶場所2180に記憶される電流及び電圧フィードバックサンプルに基づいて、プロセッサ1740のブロック2300で判定され得る。これらの数値の判定の前に、フィードバックサンプルを適切にスケーリングして、特定の態様では、適切なフィルタ2320を通じて処理して、例えば、データ取得プロセスにより生じるノイズ及び誘発された高調波成分を除去することができる。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルは、したがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表すことができる。特定の態様では、フィルタ2320は周波数領域において適用される有限インパルス応答(FIR)フィルタであってよい。こうした態様は、出力駆動信号電流及び電圧信号の高速フーリエ変換(FFT)を使用することができる。特定の態様では、生じる周波数スペクトルは、追加的な発生器機能を提供するために使用することができる。一態様では、例えば、基本周波数成分に対する第2次及び/又は第3次高調波成分の比率を、診断指標として使用することができる。 Current and voltage amplitude measurements, power measurements, and impedance measurements may be determined in block 2300 of processor 1740 based on the current and voltage feedback samples stored in memory location 2180. Prior to determining these values, the feedback samples may be appropriately scaled and, in certain aspects, processed through a suitable filter 2320 to remove, for example, noise and induced harmonic components caused by the data acquisition process. The filtered voltage and current samples may therefore substantially represent the fundamental frequency of the generator's drive output signal. In certain aspects, filter 2320 may be a finite impulse response (FIR) filter applied in the frequency domain. Such an aspect may employ a fast Fourier transform (FFT) of the output drive signal current and voltage signals. In certain aspects, the resulting frequency spectrum may be used to provide additional generator functions. In one aspect, for example, the ratio of second and/or third harmonic components to the fundamental frequency component may be used as a diagnostic indicator.
ブロック2340(図19B)では、駆動信号出力電流を表す測定値Irmsを生成するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電流フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根(RMS)計算が適用され得る。 At block 2340 (FIG. 19B), a root mean square (RMS) calculation may be applied to a sample size of current feedback samples representing an integer number of cycles of the drive signal to generate a measurement I rms that represents the drive signal output current.
ブロック2360では、駆動信号出力電圧を表す測定値Vrmsを判定するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電圧フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根(RMS)計算が適用され得る。 At block 2360, a root mean square (RMS) calculation may be applied to a sample size of voltage feedback samples representing an integer number of cycles of the drive signal to determine a measured value Vrms representing the drive signal output voltage.
ブロック2380では、電流及び電圧フィードバックサンプルは逐一乗算されてもよく、平均計算が駆動信号のサイクルの整数を表すサンプルに適用されて、発生器の実際の出力電力の測定値Prが判定される。 In block 2380, the current and voltage feedback samples may be multiplied point by point and an average calculation applied to the samples representing an integer number of cycles of the drive signal to determine a measure of the actual output power of the generator, P r .
ブロック2400では、発生器の皮相出力電力の測定値Paは、積Vrms・Irmsとして判定され得る。 In block 2400, a measurement of the apparent output power of the generator, P a , may be determined as the product V rms ·I rms .
ブロック2420では、負荷インピーダンスの大きさの測定値Zmは、商Vrms/Irmsとして判定され得る。 At block 2420, a measure of the magnitude of the load impedance Z m may be determined as the quotient V rms /I rms .
特定の態様では、ブロック2340、2360、2380、2400、及び2420において判定される数値Irms、Vrms、Pr、Pa、及びZmは、多数の制御及び/又は診断プロセスのうちのいずれかを実施するために発生器1100により使用され得る。特定の態様では、これらの数値のいずれかを、例えば、発生器1100と一体の出力装置2140、又は発生器1100と接続された出力装置2140を介して、適切な通信インターフェース(例えば、USBインターフェース)を通じてユーザに伝達することができる。様々な診断プロセスとしては、例えば、ハンドピース一体性、器具一体性、器具取り付け一体性、器具オーバーロード、器具オーバーロード接近、周波数固定不良、過電圧状態、過電流状態、過電力状態、電圧感知不良、電流感知不良、可聴指標不良、視覚指標不良、短絡回路状態、電力供給不良、又はブロッキングコンデンサ不良が挙げられ得るが、これらに限定されない。 In certain aspects, the values Irms , Vrms , Pr , Pa , and Zm determined in blocks 2340, 2360, 2380, 2400, and 2420 may be used by the generator 1100 to implement any of a number of control and/or diagnostic processes. In certain aspects, any of these values may be communicated to a user through a suitable communications interface (e.g., a USB interface), for example, via an output device 2140 integral with or connected to the generator 1100. The various diagnostic processes may include, but are not limited to, handpiece integrity, instrument integrity, instrument attachment integrity, instrument overload, approaching instrument overload, frequency lock failure, overvoltage condition, overcurrent condition, overpower condition, voltage sense failure, current sense failure, audible indicator failure, visual indicator failure, short circuit condition, power supply failure, or blocking capacitor failure.
プロセッサ1740のブロック2440は、発生器1100によって駆動される電気負荷(例えば、超音波変換器)のインピーダンス位相を判定及び制御するための位相制御アルゴリズムを実施することができる。上述のように、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値(例えば、0°)との間の差を最小化又は低減することによって、高調波歪みの影響を最小化又は低減し、位相測定の精度を向上させることができる。 Block 2440 of processor 1740 may implement a phase control algorithm to determine and control the impedance phase of an electrical load (e.g., an ultrasonic transducer) driven by generator 1100. As described above, controlling the frequency of the drive signal to minimize or reduce the difference between the determined impedance phase and the impedance phase setpoint (e.g., 0°) may minimize or reduce the effects of harmonic distortion and improve the accuracy of the phase measurement.
位相制御アルゴリズムは、記憶場所2180に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルを、入力として受信する。位相制御アルゴリズムでこれらを使用する前に、フィードバックサンプルが適切にスケーリングされ、特定の態様では、例えば、データ取得プロセス及び誘発された高調波成分から生じるノイズを除去するために、適切なフィルタ2460(フィルタ2320と同一でもよい)を通して処理されてもよい。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルは、したがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表すことができる。 The phase control algorithm receives as input the current and voltage feedback samples stored in memory location 2180. Before using them in the phase control algorithm, the feedback samples may be appropriately scaled and, in certain aspects, processed through a suitable filter 2460 (which may be identical to filter 2320) to remove noise arising from, for example, the data acquisition process and induced harmonic components. The filtered voltage and current samples may therefore substantially represent the fundamental frequency of the generator's drive output signal.
位相制御アルゴリズムのブロック2480で、超音波変換器の動作ブランチを流れる電流が判定される。この判定は、予歪みアルゴリズムのブロック2220と関連して上記で説明されたものと同一であってもよい。したがって、ブロック2480の出力は、LUTサンプルと関連する記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットに関して、動作ブランチ電流サンプルであることができる。 In block 2480 of the phase control algorithm, the current flowing through the motional branch of the ultrasonic transducer is determined. This determination may be the same as that described above in connection with block 2220 of the predistortion algorithm. Thus, the output of block 2480 may be a motional branch current sample for each set of stored current and voltage feedback samples associated with a LUT sample.
位相制御アルゴリズムのブロック2500では、インピーダンス位相は、ブロック2480で判定された動作ブランチ電流サンプル及び対応する電圧フィードバックサンプルの同期された入力に基づいて判定される。特定の態様では、インピーダンス位相は、波形の立ち上がりエッジで測定されたインピーダンス位相と波形の立ち下がりエッジで測定されたインピーダンス位相の平均として判定される。 In block 2500 of the phase control algorithm, the impedance phase is determined based on the synchronized input of the motional branch current samples and corresponding voltage feedback samples determined in block 2480. In certain aspects, the impedance phase is determined as the average of the impedance phase measured at the rising edge of the waveform and the impedance phase measured at the falling edge of the waveform.
位相制御アルゴリズムのブロック2520では、ブロック2220で判定されたインピーダンス位相の値は位相設定値2540と比較されて、比較される値の間の差異又は位相誤差が判定される。 In block 2520 of the phase control algorithm, the impedance phase value determined in block 2220 is compared to the phase set point 2540 to determine the difference or phase error between the compared values.
位相制御アルゴリズムのブロック2560(図19A)では、ブロック2520で判定された位相誤差の値、及びブロック2420で判定されたインピーダンスの大きさに基づいて、駆動信号の周波数を制御するための周波数出力が判定される。ブロック2500において判定されたインピーダンス位相を位相設定値(例えば、ゼロ位相誤差)に維持するため、周波数出力値は、ブロック2560によって連続的に調節されてDDS制御ブロック2680(後述)に転送され得る。特定の態様では、インピーダンス位相は、0°位相設定値に調節され得る。このようにして、なんらかの高調波歪み量があれば電圧波形の頂部周囲で中央に合わせられ、相インピーダンス決定の正確性を向上させる。 In block 2560 (FIG. 19A) of the phase control algorithm, a frequency output is determined for controlling the frequency of the drive signal based on the value of the phase error determined in block 2520 and the magnitude of the impedance determined in block 2420. The frequency output value may be continuously adjusted by block 2560 and forwarded to DDS control block 2680 (described below) to maintain the impedance phase determined in block 2500 at a phase setpoint (e.g., zero phase error). In certain aspects, the impedance phase may be adjusted to a 0° phase setpoint. In this way, any harmonic distortion is centered around the top of the voltage waveform, improving the accuracy of the phase impedance determination.
プロセッサ1740のブロック2580は、ユーザが指定する設定値に従って、又は発生器1100によって実施される他のプロセス若しくはアルゴリズムによって指定される要件に従って、駆動信号電流、電圧、及び電力を制御するために、駆動信号の電流振幅を変調するためのアルゴリズムを実施することができる。これらの数値の制御は、例えば、LUT2280のLUTサンプルのスケーリングによって、及び/又はDAC1860を介したDAC1680(電力増幅器1620に入力を供給する)のフルスケール出力電圧を調節することによって、実現することができる。ブロック2600(特定の態様では、PIDコントローラとして実装され得る)は、記憶場所2180から入力として電流フィードバックサンプル(適切にスケーリング及びフィルタリングされ得る)を受信することができる。電流フィードバックサンプルは、駆動信号が必要な電流を供給しているかどうかを判定するために、制御された変数(例えば、電流、電圧、又は電力)によって決定される「電流需要」Id値と比較され得る。駆動信号電流が制御変数である態様では、電流需要Idは、電流設定値2620A(Isp)によって直接指定され得る。例えば、電流フィードバックデータのRMS値(ブロック2340で判定される)は、適切なコントローラ作用を判定するために、ユーザ指定のRMS電流設定値Ispと比較され得る。例えば、電流フィードバックデータが電流設定値Ispよりも低いRMS値を示す場合、LUTスケーリング及び/又はDAC1680のフルスケール出力電圧は、駆動信号電流が増加するようにブロック2600によって調節されてもよい。逆に、電流フィードバックデータが電流設定値Ispよりも高いRMS値を示す場合、ブロック2600は、駆動信号電流を低減させるように、LUTスケーリング及び/又はDAC1680のフルスケール出力電圧を調節してもよい。 Block 2580 of processor 1740 can implement algorithms for modulating the current amplitude of the drive signal to control the drive signal current, voltage, and power according to user-specified setpoints or requirements specified by other processes or algorithms implemented by generator 1100. Control of these values can be achieved, for example, by scaling LUT samples in LUT 2280 and/or by adjusting the full-scale output voltage of DAC 1680 (which provides input to power amplifier 1620) via DAC 1860. Block 2600 (which in certain aspects may be implemented as a PID controller) can receive current feedback samples (which may be appropriately scaled and filtered) as input from memory location 2180. The current feedback samples can be compared to a "current demand" Id value determined by the controlled variable (e.g., current, voltage, or power) to determine whether the drive signal is supplying the required current. In aspects where drive signal current is the controlled variable, the current demand Id can be specified directly by current setpoint 2620A ( Isp ). For example, the RMS value of the current feedback data (determined in block 2340) may be compared to a user-specified RMS current set point Isp to determine the appropriate controller action. For example, if the current feedback data indicates an RMS value lower than the current set point Isp , the LUT scaling and/or the full-scale output voltage of DAC 1680 may be adjusted by block 2600 so that the drive signal current is increased. Conversely, if the current feedback data indicates an RMS value higher than the current set point Isp , block 2600 may adjust the LUT scaling and/or the full-scale output voltage of DAC 1680 so that the drive signal current is decreased.
駆動信号電圧が制御変数である態様では、電流需要Idは、例えば、ブロック2420で測定された負荷インピーダンスの大きさZmが与えられた場合に所望の電圧設定値2620B(Vsp)を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る(例えば、Id=Vsp/Zm)。同様に、駆動信号電力が制御変数である態様では、電流需要Idは、例えばブロック2360で測定された電圧Vrmsを与えられた場合に所望の電力設定値2620C(Psp)を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る(例えばId=Psp/Vrms)。 In aspects where drive signal voltage is the controlled variable, the current demand Id may be indirectly specified based on the current required to maintain the desired voltage set point 2620B ( Vsp ) given the magnitude of the load impedance Zm measured in block 2420 (e.g., Id = Vsp / Zm ). Similarly, in aspects where drive signal power is the controlled variable, the current demand Id may be indirectly specified based on the current required to maintain the desired power set point 2620C ( Psp ) given the voltage Vrms measured in block 2360 (e.g., Id = Psp / Vrms ).
ブロック2680(図19A)は、LUT2280に記憶されたLUTサンプルを再呼び出しすることによって駆動信号を制御するために、DDS制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、DDS制御アルゴリズムは、ポイント(記憶場所)スキップ技術を使用して固定クロックレートで波形のサンプルを生成するための数値制御発振器(NCO)アルゴリズムであってよい。NCOアルゴリズムは、LUT2280からLUTサンプルを再呼び出しするためのアドレスポインタとして機能する、位相アキュムレータ、又は周波数/位相変換器を実装することができる。一態様では、位相アキュムレータは、Dステップサイズ、モジュロN位相アキュムレータであることができ、ここでDは周波数制御値を表す正の整数であり、NはLUT2280内のLUTサンプルの数である。例えば、D=1の周波数制御値により、例えば、位相アキュムレータにLUT2280の全てのアドレスを連続的に指定させ、LUT2280に記憶された波形を複製する波形出力を生じさせることができる。D>1である場合、位相アキュムレータは、LUT2280のアドレスをスキップして、より高い周波数を有する波形出力を生じさせることができる。これにより、DDS制御アルゴリズムによって生成される波形の周波数がしたがって、周波数制御値を適切に変化させることによって制御され得る。特定の態様では、周波数制御値は、ブロック2440で実施された位相制御アルゴリズムの出力に基づいて判定され得る。ブロック2680の出力は、DAC1680の入力を供給することができ、これが次に対応するアナログ信号を電力増幅器1620の入力に供給する。 Block 2680 (FIG. 19A) can implement a DDS control algorithm to control the drive signal by recalling LUT samples stored in LUT 2280. In certain aspects, the DDS control algorithm can be a numerically controlled oscillator (NCO) algorithm for generating waveform samples at a fixed clock rate using a point (memory location) skip technique. The NCO algorithm can implement a phase accumulator or frequency-to-phase converter that serves as an address pointer for recalling LUT samples from LUT 2280. In one aspect, the phase accumulator can be a D-step size, modulo-N phase accumulator, where D is a positive integer representing a frequency control value and N is the number of LUT samples in LUT 2280. For example, a frequency control value of D=1 can cause the phase accumulator to sequentially address all of LUT 2280, resulting in a waveform output that replicates the waveform stored in LUT 2280. If D>1, the phase accumulator may skip addresses in LUT 2280, resulting in a waveform output having a higher frequency. This allows the frequency of the waveform generated by the DDS control algorithm to be controlled by appropriately varying the frequency control value. In certain aspects, the frequency control value may be determined based on the output of the phase control algorithm implemented in block 2440. The output of block 2680 may provide the input of DAC 1680, which in turn provides a corresponding analog signal to the input of power amplifier 1620.
プロセッサ1740のブロック2700は、増幅されている信号の波形エンベロープに基づいて電力増幅器1620のレール電圧を動的に変調し、それによって電力増幅器1620の効率を改善するための、スイッチモード変換器制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、波形エンベロープの特性は、電力増幅器1620に含まれる1つ以上の信号を監視することによって判定することができる。一態様では、例えば、波形エンベロープの特性は、増幅信号のエンベロープに従って変調されるドレイン電圧(例えば、MOSFETドレイン電圧)の最小値を監視することによって判定することができる。最小電圧信号は、例えば、ドレイン電圧に連結された電圧最小検出器によって生成され得る。最小電圧信号は、ADC1760よってサンプリングされ、出力最小電圧サンプルは、スイッチモード変換器制御アルゴリズムのブロック2720で受信されてもよい。最小電圧サンプルの値に基づき、ブロック2740は、PWM発生器2760によって出力されるPWM信号を制御してもよく、これが続いて、スイッチモードレギュレータ1700によって電力増幅器1620に供給されるレール電圧を制御する。特定の態様では、最小電圧サンプルの値がブロック2720に入力される最小ターゲット2780未満である限り、レール電圧は、最小電圧サンプルによって特徴付けられる波形エンベロープに従って変調され得る。例えば、最小電圧サンプルが低いエンベロープ電力レベルを示すときは、ブロック2740によって低いレール電圧が電力増幅器1620に供給され、完全なレール電圧は、最小電圧サンプルが最大エンベロープ電力レベルを示すときにのみ供給されてもよい。最小電圧サンプルが最小ターゲット2780を下回るときは、ブロック2740によって、レール電圧が電力増幅器1620の適切な動作を確実にするのに好適な最小値に維持されてもよい。 Block 2700 of processor 1740 can implement a switch-mode converter control algorithm to dynamically modulate the rail voltage of power amplifier 1620 based on the waveform envelope of the signal being amplified, thereby improving the efficiency of power amplifier 1620. In certain aspects, characteristics of the waveform envelope can be determined by monitoring one or more signals included in power amplifier 1620. In one aspect, for example, characteristics of the waveform envelope can be determined by monitoring a minimum value of a drain voltage (e.g., a MOSFET drain voltage) modulated in accordance with the envelope of the amplified signal. The minimum voltage signal can be generated, for example, by a voltage minimum detector coupled to the drain voltage. The minimum voltage signal can be sampled by ADC 1760, and the output minimum voltage sample can be received by block 2720 of the switch-mode converter control algorithm. Based on the value of the minimum voltage sample, block 2740 can control the PWM signal output by PWM generator 2760, which in turn controls the rail voltage supplied to power amplifier 1620 by switch-mode regulator 1700. In certain aspects, the rail voltage may be modulated according to the waveform envelope characterized by the minimum voltage sample as long as the value of the minimum voltage sample is less than the minimum target 2780 input to block 2720. For example, when the minimum voltage sample indicates a low envelope power level, a low rail voltage may be supplied to the power amplifier 1620 by block 2740, and full rail voltage may be supplied only when the minimum voltage sample indicates a maximum envelope power level. When the minimum voltage sample is below the minimum target 2780, the rail voltage may be maintained by block 2740 at a minimum value suitable to ensure proper operation of the power amplifier 1620.
いくつかの態様では、電気回路を使用して、超音波トランスデューサ及びRF電極の両方を互換可能に駆動することができる。同時に駆動された場合、超音波波形又はRF波形のいずれかを選択するようにフィルタ回路を提供することができる。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特公報第2017-0086910-A1号、表題TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATORに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 In some aspects, electrical circuitry can be used to interchangeably drive both the ultrasound transducer and the RF electrode. Filtering circuitry can be provided to select either the ultrasound waveform or the RF waveform when driven simultaneously. Such filtering techniques are described in commonly owned U.S. Patent Publication No. 2017-0086910-A1, entitled TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATOR, which is incorporated herein by reference in its entirety.
図20は、本開示の少なくとも1つの態様による、制御回路3212などの制御回路3200の回路図である。制御回路3200は、電池アセンブリのハウジング内に位置する。電池アセンブリは、様々な局所電源3215のためのエネルギー源である。制御回路は、例えば、出力SCL-A及びSDA-A、SCL-B及びSDA-B、SCL-C及びSDA-Cによって、インターフェースマスタ3218を介して様々な下流回路に連結された主プロセッサ3214を備える。一態様では、インターフェースマスタ3218は、I2Cシリアルインターフェースなどの汎用シリアルインターフェースである。主プロセッサ3214はまた、汎用入出力(GPIO)3220を介してスイッチ3224を、ディスプレイ3226(例えば、及びLCDディスプレイ)を、及びGPIO3222を介して様々なインジケータ3228を駆動するように構成される。ウォッチドッグプロセッサ3216は、主プロセッサ3214を制御するために設けられている。スイッチ3230は、電池アセンブリを外科用器具のハンドルアセンブリに挿入したときに制御回路3212を起動させるように、電池3211と直列に設けられている。 FIG. 20 is a circuit diagram of a control circuit 3200, such as control circuit 3212, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Control circuit 3200 is located within the housing of a battery assembly. The battery assembly is the energy source for various local power sources 3215. The control circuit comprises a main processor 3214 coupled to various downstream circuits via an interface master 3218, e.g., by outputs SCL-A and SDA-A, SCL-B and SDA-B, and SCL-C and SDA-C. In one aspect, interface master 3218 is a general purpose serial interface, such as an I2C serial interface. Main processor 3214 is also configured to drive switches 3224 via general purpose input/output (GPIO) 3220, a display 3226 (e.g., and LCD display), and various indicators 3228 via GPIO 3222. A watchdog processor 3216 is provided to control main processor 3214. A switch 3230 is provided in series with the battery 3211 to activate the control circuit 3212 when the battery assembly is inserted into the handle assembly of the surgical instrument.
主プロセッサ3214は、例えば超音波トランスデューサを駆動するために使用され得る電気回路に伝送される、デジタル化された駆動信号又は波形のテーブルを記憶するためのメモリを備える。他の態様では、主プロセッサ3214は、デジタル波形を生成して、それを電気回路に伝送し得るか、又は後で電気回路へと伝送するためにデジタル波形を記憶し得る。主プロセッサ3214はまた、出力端子SCL-B、SDA-BによってRF駆動を、及び出力端子SCL-C、SDA-Cによって様々なセンサ(例えば、ホール効果センサ、磁気粘性流体(MRF)センサなど)を提供してもよい。一態様では、主プロセッサ3214は、適切なソフトウェア及びユーザインターフェース機能を可能にするために、超音波駆動回路及び/又はRF駆動回路の存在を感知するように構成される。 The main processor 3214 includes memory for storing a table of digitized drive signals or waveforms that are transmitted to an electrical circuit, which may be used to drive an ultrasonic transducer, for example. In other aspects, the main processor 3214 may generate a digital waveform and transmit it to the electrical circuit, or store the digital waveform for later transmission to the electrical circuit. The main processor 3214 may also provide RF drive via output terminals SCL-B, SDA-B, and various sensors (e.g., Hall effect sensors, magnetorheological fluid (MRF) sensors, etc.) via output terminals SCL-C, SDA-C. In one aspect, the main processor 3214 is configured to sense the presence of an ultrasonic drive circuit and/or an RF drive circuit to enable appropriate software and user interface functionality.
一態様では、主プロセッサ3214は、例えば、Texas Instrumentsから入手可能なLM 4F230H5QRであってもよい。少なくとも一例では、Texas InstrumentsのLM4F230H5QRは、製品データシートから容易に入手可能な機構の中でもとりわけ、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シリアルランダムアクセスメモリ(SRAM)、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ(ROM)、2KBの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、1つ以上のパルス幅変調(PWM)モジュール、1つ以上の直交エンコーダ入力(QED)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ以上の12ビットアナログ-デジタル変換器(ADC)を含むARM Cortex-M4Fプロセッサコアである。他のプロセッサが容易に代用されてもよく、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。 In one aspect, the main processor 3214 may be, for example, an LM 4F230H5QR available from Texas Instruments. In at least one example, the Texas Instruments LM4F230H5QR is an ARM Cortex-M4F processor core that includes, among other features readily available from the product datasheet, 256 KB of on-chip memory of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, a prefetch buffer to improve performance beyond 40 MHz, 32 KB of single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) loaded with StellarisWare® software, 2 KB of electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), one or more pulse-width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QED) analogs, and one or more 12-bit analog-to-digital converters (ADCs) with 12 analog input channels. Other processors may be readily substituted, and therefore the present disclosure should not be limited in this context.
多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具
別の態様では、本開示は、多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具を提供する。電池アセンブリ、ハンドルアセンブリ、及びシャフトアセンブリを含む外科用器具が開示され、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている。電池アセンブリは、デジタル波形を生成するように構成された制御回路を含む。ハンドルアセンブリは、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された第1段階回路を含む。シャフトアセンブリは、アナログ波形を受信、増幅して、負荷装置に適用するために、第1段階回路と連結した第2段階回路を含む。
Modular Battery-Powered Handheld Surgical Instrument with Multi-Stage Generator Circuit In another aspect, the present disclosure provides a modular battery-powered handheld surgical instrument with a multi-stage generator circuit. A surgical instrument is disclosed that includes a battery assembly, a handle assembly, and a shaft assembly, where the battery assembly and shaft assembly are configured to be in mechanical and electrical communication with the handle assembly. The battery assembly includes a control circuit configured to generate a digital waveform. The handle assembly includes a first-stage circuit configured to receive the digital waveform, convert the digital waveform to an analog waveform, and amplify the analog waveform. The shaft assembly includes a second-stage circuit coupled to the first-stage circuit for receiving, amplifying, and applying the analog waveform to a load device.
一態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ;プロセッサと連結した第1段階回路を含み、第1段階回路はデジタル/アナログ(DAC)変換器及び第1段階増幅器回路を含み、DACはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、第1段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、第1段階増幅器回路に連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a surgical instrument comprising: a battery assembly including a control circuit including a battery, a memory coupled to the battery, and a processor coupled to the memory and the battery, the processor configured to generate a digital waveform; a handle assembly including a first stage circuit coupled to the processor, the first stage circuit including a digital-to-analog (DAC) converter and a first stage amplifier circuit, the DAC configured to receive the digital waveform and convert the digital waveform to an analog waveform, and the first stage amplifier circuit configured to receive and amplify the analog waveform; and a shaft assembly including a second stage circuit coupled to the first stage amplifier circuit to receive the analog waveform, amplify the analog waveform, and apply the analog waveform to a load device, wherein the battery assembly and the shaft assembly are configured to be mechanically and electrically connected to the handle assembly.
負荷装置は、超音波変換器、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか1つを含んでもよい。第1段階回路は、第1段階超音波駆動回路及び第1段階高周波電流駆動回路を備えてもよい。制御回路は、第1段階超音波駆動回路及び第1段階高周波電流駆動回路を個別に又は同時に駆動するように構成され得る。第1段階超音波駆動回路は、第2段階超音波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は、超音波変換器と連結するように構成されてもよい。第1段階高周波電流駆動回路は、第2段階高周波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第2段階高周波駆動回路は、電極に連結するように構成されてもよい。 The load device may include any one of an ultrasonic transducer, an electrode, or a sensor, or any combination thereof. The first stage circuit may include a first stage ultrasonic drive circuit and a first stage high frequency current drive circuit. The control circuit may be configured to drive the first stage ultrasonic drive circuit and the first stage high frequency current drive circuit individually or simultaneously. The first stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple to a second stage ultrasonic drive circuit. The second stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple to an ultrasonic transducer. The first stage high frequency current drive circuit may be configured to couple to a second stage high frequency drive circuit. The second stage high frequency drive circuit may be configured to couple to an electrode.
第1段階回路は、第1段階センサ駆動回路を備えてもよい。第1段階センサ駆動回路は、第2段階センサ駆動回路に対して構成されてもよい。第2段階センサ駆動回路は、センサに連結するように構成されてもよい。 The first stage circuitry may include a first stage sensor drive circuit. The first stage sensor drive circuit may be configured with a second stage sensor drive circuit. The second stage sensor drive circuit may be configured to couple to the sensor.
別の態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ;プロセッサと連結した共通の第1段階回路を含み、共通の第1段階回路はデジタル/アナログ(DAC)変換器及び共通の第1段階増幅器回路を含み、DACはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、共通の第1段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、共通の第1段階増幅器回路に連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In another aspect, the present disclosure provides a surgical instrument comprising: a battery assembly including a control circuit including a battery, a memory coupled to the battery, and a processor coupled to the memory and the battery, the processor configured to generate a digital waveform; a handle assembly including a common first stage circuit coupled to the processor, the common first stage circuit including a digital-to-analog (DAC) converter and a common first stage amplifier circuit, the DAC configured to receive the digital waveform and convert the digital waveform to an analog waveform, and the common first stage amplifier circuit configured to receive and amplify the analog waveform; and a shaft assembly including a second stage circuit coupled to the common first stage amplifier circuit to receive the analog waveform, amplify the analog waveform, and apply the analog waveform to a load device, the battery assembly and the shaft assembly configured to be in mechanical and electrical communication with the handle assembly.
負荷装置は、超音波変換器、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか1つを含んでもよい。共通の第1段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第1段階駆動回路は、第2段階超音波駆動回路、第2段階高周波駆動回路、又は第2段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は超音波変換器と連結するように構成されてもよく、第2段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第2段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。 The load device may include any one of an ultrasonic transducer, an electrode, or a sensor, or any combination thereof. A common first stage circuit may be configured to drive the ultrasonic, high frequency current, or sensor circuit. The common first stage drive circuit may be configured to couple with a second stage ultrasonic drive circuit, a second stage high frequency drive circuit, or a second stage sensor drive circuit. The second stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple with the ultrasonic transducer, the second stage high frequency drive circuit configured to couple with the electrode, and the second stage sensor drive circuit configured to couple with the sensor.
別の態様では、本開示は、プロセッサと連結したメモリを含む制御回路であって、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成されている、制御回路;プロセッサと連結した共通の第1段階回路を含み、共通の第1段階回路は、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;及びアナログ波形を受信して増幅するために、共通の第1段階回路と連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、シャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In another aspect, the present disclosure provides a surgical instrument comprising: a control circuit including a memory coupled to a processor, the processor configured to generate a digital waveform; a handle assembly including a common first stage circuit coupled to the processor, the common first stage circuit configured to receive the digital waveform, convert the digital waveform to an analog waveform, and amplify the analog waveform; and a shaft assembly including a second stage circuit coupled to the common first stage circuit to receive and amplify the analog waveform, the shaft assembly configured to be mechanically and electrically coupled to the handle assembly.
共通の第1段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第1段階駆動回路は、第2段階超音波駆動回路、第2段階高周波駆動回路、又は第2段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は超音波変換器と連結するように構成されてもよく、第2段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第2段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。 The common first stage circuit may be configured to drive an ultrasonic, high frequency current, or sensor circuit. The common first stage drive circuit may be configured to couple to a second stage ultrasonic drive circuit, a second stage high frequency drive circuit, or a second stage sensor drive circuit. The second stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple to an ultrasonic transducer, the second stage high frequency drive circuit configured to couple to an electrode, and the second stage sensor drive circuit configured to couple to a sensor.
図21は、本開示の少なくとも1つの態様による、第1段階回路3404と第2段階回路3406とに分割された、発生器回路3400を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路3400を含み得る。例えば、外科システム1000の外科用器具は、少なくとも2つの回路、つまりRFエネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び/又はRFエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第1段階回路3404及び第2段階回路3406に分割された発生器回路3400を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ3414は、ハンドルアセンブリ3412内に位置する共通の第1段階回路3404、及びモジュール式シャフトアセンブリ3414と一体のモジュール式第2段階回路3406によって給電され得る。外科システム1000の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ3410及びシャフトアセンブリ3414は、ハンドルアセンブリ3412と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ3414と機械的及び電気的に接続するように構成されている。 FIG. 21 illustrates a generator circuit 3400 split into a first stage circuit 3404 and a second stage circuit 3406, according to at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, the surgical instruments of the surgical system 1000 described herein may include a generator circuit 3400 split into multiple stages. For example, the surgical instruments of the surgical system 1000 may include a generator circuit 3400 split into at least two circuits, namely, a first stage circuit 3404 and a second stage circuit 3406 of amplification that enable operation with RF energy only, ultrasonic energy only, and/or a combination of RF and ultrasonic energy. The combination modular shaft assembly 3414 may be powered by a common first stage circuit 3404 located within the handle assembly 3412 and a modular second stage circuit 3406 integral with the modular shaft assembly 3414. As discussed above throughout this description in connection with the surgical instruments of the surgical system 1000, the battery assembly 3410 and shaft assembly 3414 are configured to be in mechanical and electrical communication with the handle assembly 3412. The end effector assembly is configured to be in mechanical and electrical communication with the shaft assembly 3414.
ここで図21を参照すると、発生器回路3400は、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具などの外科用器具の複数のモジュール式アセンブリ内に位置する複数の段階に分割される。一態様では、制御段階回路3402は、外科用器具の電池アセンブリ3410内に位置してもよい。制御段階回路3402は、図20に関連して説明される制御回路3200である。制御回路3200は、内部メモリ3217(図21)(例えば、揮発性及び不揮発性メモリ)を含むプロセッサ3214を備え、電池3211と電気的に連結している。電池3211は、第1段階回路3404、第2段階回路3406、及び第3段階回路3408にそれぞれ電力を供給する。上述したように、制御回路3200は、図27及び図28に関連して説明した回路及び技術を使用してデジタル波形4300(図29)を生成する。再び図21を参照すると、デジタル波形4300は、超音波変換器、高周波(例えば、RF)電極、又はそれらの組み合わせを個別に又は同時にのいずれかで駆動するように構成され得る。同時に駆動する場合、超音波波形又はRF波形のいずれかを選択するように、対応する第1段階回路3404内にフィルタ回路を設けてもよい。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特許出願第2017-0086910-A1号、表題TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATORに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 21, the generator circuit 3400 is divided into multiple stages located within multiple modular assemblies of a surgical instrument, such as the surgical instrument of the surgical system 1000 described herein. In one aspect, the control stage circuit 3402 may be located within the battery assembly 3410 of the surgical instrument. The control stage circuit 3402 is the control circuit 3200 described in connection with FIG. 20. The control circuit 3200 comprises a processor 3214 including internal memory 3217 (FIG. 21) (e.g., volatile and non-volatile memory) and is in electrical communication with a battery 3211. The battery 3211 provides power to the first stage circuit 3404, the second stage circuit 3406, and the third stage circuit 3408, respectively. As mentioned above, the control circuit 3200 generates the digital waveform 4300 (FIG. 29) using the circuits and techniques described in connection with FIGS. 27 and 28. Referring again to FIG. 21 , the digital waveform 4300 can be configured to drive an ultrasound transducer, a radio frequency (e.g., RF) electrode, or a combination thereof, either individually or simultaneously. If driven simultaneously, a filter circuit may be provided within the corresponding first stage circuit 3404 to select either the ultrasound waveform or the RF waveform. Such filtering techniques are described in commonly owned U.S. Patent Application No. 2017-0086910-A1, entitled TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATOR, which is incorporated herein by reference in its entirety.
第1段階回路3404(例えば、第1段階超音波駆動回路3420、第1段階RF駆動回路3422、及び第1段階センサ駆動回路3424)は、外科用器具のハンドルアセンブリ3412内に位置する。制御回路3200は、制御回路3200の出力SCL-B、SDA-Bを介して、RF駆動信号を第1段階RF駆動回路3422に提供する。第1段階RF駆動回路3422を、図23に関連して詳細に説明する。制御回路3200は、制御回路3200の出力SCL-C、SDA-Cを介して、センサ駆動信号を第1段階センサ駆動回路3424に提供する。一般に、第1段階回路3404のそれぞれは、第2段階回路3406を駆動するためのデジタル/アナログ(DAC)変換器及び第1段階増幅器部を含む。第1段階回路3404の出力は、第2段階回路3406の入力に提供される。 The first stage circuits 3404 (e.g., first stage ultrasonic drive circuit 3420, first stage RF drive circuit 3422, and first stage sensor drive circuit 3424) are located within the handle assembly 3412 of the surgical instrument. The control circuit 3200 provides an RF drive signal to the first stage RF drive circuit 3422 via outputs SCL-B and SDA-B of the control circuit 3200. The first stage RF drive circuit 3422 is described in detail in connection with FIG. 23. The control circuit 3200 provides a sensor drive signal to the first stage sensor drive circuit 3424 via outputs SCL-C and SDA-C of the control circuit 3200. Generally, each of the first stage circuits 3404 includes a digital-to-analog (DAC) converter and a first stage amplifier section for driving the second stage circuit 3406. The output of the first stage circuit 3404 is provided to the input of the second stage circuit 3406.
制御回路3200は、どのモジュールが制御回路3200にプラグ接続されているかを検出するように構成されている。例えば、制御回路3200は、ハンドルアセンブリ3412内に位置する第1段階超音波駆動回路3420、第1段階RF駆動回路3422、又は第1段階センサ駆動回路3424が電池アセンブリ3410に接続されているかどうかを検出するように構成されている。同様に、第1段階回路3404のそれぞれは、どの第2段階回路3406がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路3200に戻される。同様に、第2段階回路3406のそれぞれは、どの第3段階回路3408又は構成要素がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路3200に戻される。 The control circuit 3200 is configured to detect which modules are plugged into the control circuit 3200. For example, the control circuit 3200 is configured to detect whether the first stage ultrasonic drive circuit 3420, the first stage RF drive circuit 3422, or the first stage sensor drive circuit 3424 located in the handle assembly 3412 is connected to the battery assembly 3410. Similarly, each first stage circuit 3404 can detect which second stage circuit 3406 is connected to it, and that information is returned to the control circuit 3200 to determine the type of signal waveform to generate. Similarly, each second stage circuit 3406 can detect which third stage circuit 3408 or component is connected to it, and that information is returned to the control circuit 3200 to determine the type of signal waveform to generate.
一態様では、第2段階回路3406(例えば、超音波駆動第2段階回路3430、RF駆動第2段階回路3432、及びセンサ駆動第2段階回路3434)は、外科用器具のシャフトアセンブリ3414内に位置する。第1段階超音波駆動回路3420は、出力US左/US右を介して、第2段階超音波駆動回路3430に信号を提供する。変圧器に加えて、第2段階超音波駆動回路3430は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第1段階高周波(RF)電流駆動回路3422は、出力RF左/RF右を介して、第2段階RF駆動回路3432に信号を提供する。変圧器及びブロッキングコンデンサに加えて、第2段階RF駆動回路3432は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第1段階センサ駆動回路3424は、出力センサ1/センサ2を介して、第2段階センサ駆動回路3434に信号を提供する。第2段階センサ駆動回路3434は、センサの種類に応じてフィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第2段階回路3406の出力は、第3段階回路3408の入力に提供される。 In one aspect, the second stage circuitry 3406 (e.g., ultrasonic drive second stage circuitry 3430, RF drive second stage circuitry 3432, and sensor drive second stage circuitry 3434) is located within the shaft assembly 3414 of the surgical instrument. The first stage ultrasonic drive circuitry 3420 provides a signal to the second stage ultrasonic drive circuitry 3430 via outputs US Left/US Right. In addition to a transformer, the second stage ultrasonic drive circuitry 3430 may further include filters, amplifiers, and signal conditioning circuitry. The first stage radio frequency (RF) current drive circuitry 3422 provides a signal to the second stage RF drive circuitry 3432 via outputs RF Left/RF Right. In addition to a transformer and blocking capacitors, the second stage RF drive circuitry 3432 may further include filters, amplifiers, and signal conditioning circuitry. The first stage sensor drive circuitry 3424 provides a signal to the second stage sensor drive circuitry 3434 via outputs Sensor 1/Sensor 2. The second stage sensor driver circuit 3434 may include filters, amplifiers, and signal conditioning circuitry depending on the type of sensor. The output of the second stage circuit 3406 is provided to the input of the third stage circuit 3408.
一態様では、第3段階回路3408(例えば、超音波変換器1120、RF電極3074a、3074b、及びセンサ3440)は、外科用器具の様々なアセンブリ3416内に位置してよい。一態様では、第2段階超音波駆動回路3430は、超音波変換器1120の圧電スタックに駆動信号を提供する。一態様では、超音波変換器1120は、外科用器具の超音波変換器アセンブリ内に位置する。しかしながら、他の態様では、超音波変換器1120は、ハンドルアセンブリ3412、シャフトアセンブリ3414、又はエンドエフェクタ内に位置してもよい。一態様では、第2段階RF駆動回路3432は、概ね外科用器具のエンドエフェクタ部分内に位置する、RF電極3074a、3074bに駆動信号を提供する。一態様では、第2段階センサ駆動回路3434は、外科用器具全体に位置する様々なセンサ3440に駆動信号を提供する。 In one aspect, the third stage circuit 3408 (e.g., the ultrasonic transducer 1120, RF electrodes 3074a, 3074b, and sensor 3440) may be located within various assemblies 3416 of the surgical instrument. In one aspect, the second stage ultrasonic drive circuit 3430 provides a drive signal to the piezoelectric stack of the ultrasonic transducer 1120. In one aspect, the ultrasonic transducer 1120 is located within the ultrasonic transducer assembly of the surgical instrument. However, in other aspects, the ultrasonic transducer 1120 may be located within the handle assembly 3412, shaft assembly 3414, or end effector. In one aspect, the second stage RF drive circuit 3432 provides a drive signal to the RF electrodes 3074a, 3074b, which are located generally within the end effector portion of the surgical instrument. In one aspect, the second stage sensor drive circuit 3434 provides a drive signal to various sensors 3440 located throughout the surgical instrument.
図22は、本開示の少なくとも1つの態様による、第1段階回路3504が第2段階回路3506と共通している、複数の段階に分割された発生器回路3500を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路3500を含み得る。例えば、外科システム1000の外科用器具は、少なくとも2つの回路、つまり高周波(RF)エネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び/又はRFエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第1段階回路3504及び第2段階回路3506に分割された発生器回路3500を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ3514は、ハンドルアセンブリ3512内に位置する共通の第1段階回路3504、及びモジュール式シャフトアセンブリ3514と一体のモジュール式第2段階回路3506によって給電され得る。外科システム1000の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ3510及びシャフトアセンブリ3514は、ハンドルアセンブリ3512と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ3514と機械的及び電気的に接続するように構成されている。 22 illustrates a generator circuit 3500 split into multiple stages, with a first stage circuit 3504 common to a second stage circuit 3506, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, a surgical instrument of a surgical system 1000 described herein may include a generator circuit 3500 split into multiple stages. For example, a surgical instrument of a surgical system 1000 may include a generator circuit 3500 split into at least two circuits, a first stage circuit 3504 and a second stage circuit 3506 of amplification that enable operation with radio frequency (RF) energy only, ultrasonic energy only, and/or a combination of RF and ultrasonic energy. A combination modular shaft assembly 3514 may be powered by a common first stage circuit 3504 located within the handle assembly 3512 and a modular second stage circuit 3506 integral with the modular shaft assembly 3514. As discussed above throughout this description in connection with the surgical instruments of the surgical system 1000, the battery assembly 3510 and shaft assembly 3514 are configured to be in mechanical and electrical communication with the handle assembly 3512. The end effector assembly is configured to be in mechanical and electrical communication with the shaft assembly 3514.
図22の実施例に示すように、外科用器具の電池アセンブリ3510部分は、前述の制御回路3200を含む第1の制御回路3502を備える。電池アセンブリ3510に接続するハンドルアセンブリ3512は、共通の第1段階駆動回路3420を備える。前述したように、第1段階駆動回路3420は、超音波、高周波(RF)電流、及びセンサ負荷を駆動するように構成されている。共通の第1段階駆動回路3420の出力は、第2段階超音波駆動回路3430、第2段階高周波(RF)電流駆動回路3432、及び/又は第2段階センサ駆動回路3434などの第2段階回路3506のうちの任意の1つを駆動することができる。共通の第1段階駆動回路3420は、シャフトアセンブリ3514がハンドルアセンブリ3512に接続されているときに、どの第2段階回路3506がシャフトアセンブリ3514内に位置しているかを検出する。シャフトアセンブリ3514がハンドルアセンブリ3512に接続されると、共通の第1段階駆動回路3420が、第2段階回路3506(例えば、第2段階超音波駆動回路3430、第2段階RF駆動回路3432、及び/又は第2段階センサ駆動回路3434)のうちのどの1つがシャフトアセンブリ3514内に位置しているかを判定する。この情報は、適切なデジタル波形4300(図29)を第2段階回路3506に供給して、適切な負荷(例えば超音波、RF、又はセンサ)を駆動するために、ハンドルアセンブリ3512内に位置する制御回路3200に提供される。超音波変換器1120、電極3074a、3074b、又はセンサ3440などの第3段階回路3508内の様々なアセンブリ3516に識別回路が含まれ得ることは理解されるであろう。したがって、第3段階回路3508が第2段階回路3506に接続されると、第2段階回路3506は、識別情報に基づいて要求される負荷の種類を知る。 As shown in the embodiment of FIG. 22 , the battery assembly 3510 portion of the surgical instrument includes a first control circuit 3502 that includes the control circuit 3200 described above. The handle assembly 3512 that connects to the battery assembly 3510 includes a common first stage drive circuit 3420. As described above, the first stage drive circuit 3420 is configured to drive ultrasonic, radio frequency (RF) current, and sensor loads. The output of the common first stage drive circuit 3420 can drive any one of the second stage circuits 3506, such as the second stage ultrasonic drive circuit 3430, the second stage radio frequency (RF) current drive circuit 3432, and/or the second stage sensor drive circuit 3434. The common first stage drive circuit 3420 detects which second stage circuit 3506 is located within the shaft assembly 3514 when the shaft assembly 3514 is connected to the handle assembly 3512. When the shaft assembly 3514 is connected to the handle assembly 3512, the common first stage drive circuit 3420 determines which one of the second stage circuits 3506 (e.g., second stage ultrasonic drive circuit 3430, second stage RF drive circuit 3432, and/or second stage sensor drive circuit 3434) is located within the shaft assembly 3514. This information is provided to the control circuit 3200 located within the handle assembly 3512 to supply the appropriate digital waveform 4300 ( FIG. 29 ) to the second stage circuit 3506 to drive the appropriate load (e.g., ultrasonic, RF, or sensor). It will be appreciated that identification circuitry may be included in the various assemblies 3516 within the third stage circuit 3508, such as the ultrasonic transducer 1120, electrodes 3074 a, 3074 b, or sensor 3440. Thus, when the third stage circuit 3508 is connected to the second stage circuit 3506, the second stage circuit 3506 knows the type of load required based on the identification information.
図23は、本開示の少なくとも1つの態様による、高周波電流(RF)を駆動するように構成された電気回路3600の一態様の回路図である。電気回路3600は、アナログマルチプレクサ3680を備える。アナログマルチプレクサ3680は、RF、電池、及び電力制御回路などの上流チャネルSCL-A、SDA-Aからの様々な信号を多重化する。電流センサ3682は、電源回路の戻り又は接地区間と直列に連結され、電源によって供給される電流を測定する。電界効果トランジスタ(FET)温度センサ3684は、周囲温度を提供する。パルス幅変調(PWM)ウォッチドッグタイマー3688は、主プログラムが定期的なシステムリセットの提供を怠る場合にシステムリセットを自動的に生じさせる。これは、ソフトウェア又はハードウェア障害のために電気回路3600がハングアップ又はフリーズした場合に、電気回路3600を自動的にリセットするように設けられている。電気回路3600は、例えば、図29に関して記載されるように、RF電極を駆動するため又は超音波変換器1120を駆動するために構成され得ることは理解されるであろう。したがって、ここで図23を再び参照すると、電気回路3600を使用して、超音波及びRF電極の両方を交互に駆動することができる。 23 is a circuit diagram of one embodiment of an electrical circuit 3600 configured to drive radio frequency (RF) current, in accordance with at least one embodiment of the present disclosure. The electrical circuit 3600 includes an analog multiplexer 3680. The analog multiplexer 3680 multiplexes various signals from upstream channels SCL-A, SDA-A, such as RF, battery, and power control circuits. A current sensor 3682 is coupled in series with the return or ground section of the power supply circuit and measures the current supplied by the power supply. A field-effect transistor (FET) temperature sensor 3684 provides ambient temperature. A pulse-width modulation (PWM) watchdog timer 3688 automatically generates a system reset if the main program neglects to provide a periodic system reset. This is provided to automatically reset the electrical circuit 3600 if it hangs or freezes due to a software or hardware failure. It will be appreciated that the electrical circuit 3600 may be configured to drive RF electrodes or to drive the ultrasonic transducer 1120, for example, as described with respect to FIG. 29. Thus, referring again now to FIG. 23, the electrical circuit 3600 may be used to alternately drive both ultrasonic and RF electrodes.
駆動回路3686は、左右のRFエネルギー出力を提供する。信号波形を表すデジタル信号は、制御回路3200(図20)などの制御回路からアナログマルチプレクサ3680のSCL-A、SDA-A入力に供給される。デジタル/アナログ変換器3690(DAC)は、デジタル入力をアナログ出力に変換して、発振器3694に連結されたPWM回路3692を駆動する。PWM回路3692は、第1のトランジスタ出力段階3698aに連結された第1のゲート駆動回路3696aに第1の信号を提供して、第1のRF+(左側)エネルギー出力を駆動する。PWM回路3692はまた、第2のトランジスタ出力段階3698bに連結された第2のゲート駆動回路3696bに第2の信号を提供して、第2のRF(右側)エネルギー出力を駆動する。電圧センサ3699は、出力電圧を測定するためにRF左/RF出力端子間に連結される。駆動回路3686、第1の駆動回路3696a及び第2の駆動回路3696b、並びに第1のトランジスタ出力段階3698a及び第2のトランジスタ出力段階3698bは、第1段階増幅器回路を画定する。動作中、制御回路3200(図20)は、直接デジタル合成(DDS)回路4100、4200(図27及び図28)などの回路を用いてデジタル波形4300(図29)を生成する。DAC3690は、デジタル波形4300を受信し、それをアナログ波形に変換し、これが第1段階増幅器回路によって受信及び増幅される。 Driver circuit 3686 provides left and right RF energy outputs. Digital signals representing signal waveforms are provided to the SCL-A and SDA-A inputs of analog multiplexer 3680 from a control circuit, such as control circuit 3200 (FIG. 20). A digital-to-analog converter 3690 (DAC) converts the digital input to an analog output to drive a PWM circuit 3692 coupled to an oscillator 3694. PWM circuit 3692 provides a first signal to a first gate drive circuit 3696a coupled to a first transistor output stage 3698a to drive the first RF+ (left) energy output. PWM circuit 3692 also provides a second signal to a second gate drive circuit 3696b coupled to a second transistor output stage 3698b to drive the second RF (right) energy output. A voltage sensor 3699 is coupled between the RF Left/RF Output terminals to measure the output voltage. The driver circuit 3686, the first and second driver circuits 3696a and 3696b, and the first and second transistor output stages 3698a and 3698b define a first stage amplifier circuit. In operation, the control circuit 3200 (FIG. 20) generates a digital waveform 4300 (FIG. 29) using circuitry such as direct digital synthesis (DDS) circuits 4100, 4200 (FIGS. 27 and 28). The DAC 3690 receives the digital waveform 4300 and converts it to an analog waveform, which is received and amplified by the first stage amplifier circuit.
図24は、本開示の少なくとも1つの態様による、図23に示す電気回路3600に連結された変圧器3700の回路図である。変圧器3700のRF+/RF入力端子(一次巻線)は、電気回路3600のRF左/RF出力端子に電気的に連結されている。二次巻線の一方の側は、第1のブロッキングコンデンサ3706及び第2のブロッキングコンデンサ3708と直列に連結されている。第2のブロッキングコンデンサは、第2段階RF駆動回路3774aの正端子に連結される。二次巻線のもう一方の側は、第2段階RF駆動回路3774bの負端子に連結されている。第2段階RF駆動回路3774aの正の出力は、超音波ブレードに連結され、第2段階RF駆動回路3774bの負のアース端子は外側管に連結される。一態様では、変圧器は、n1:n2が1:50である。 24 is a circuit diagram of a transformer 3700 coupled to the electrical circuit 3600 shown in FIG. 23 , in accordance with at least one embodiment of the present disclosure. The RF+/RF input terminal (primary winding) of the transformer 3700 is electrically coupled to the RF+/RF output terminal of the electrical circuit 3600. One side of the secondary winding is coupled in series with a first blocking capacitor 3706 and a second blocking capacitor 3708. The second blocking capacitor is coupled to the positive terminal of a second stage RF drive circuit 3774 a. The other side of the secondary winding is coupled to the negative terminal of a second stage RF drive circuit 3774 b. The positive output of the second stage RF drive circuit 3774 a is coupled to the ultrasonic blade, and the negative ground terminal of the second stage RF drive circuit 3774 b is coupled to the outer tube. In one embodiment, the transformer has an n1 : n2 ratio of 1:50.
図25は、本開示の少なくとも1つの態様による、高電力エネルギー/駆動回路及び低電力回路のために個別の電源を備える回路3800の回路図である。電源装置3812は、電源3812が電池アセンブリに挿入されると、スイッチ3818によって回路3800に接続される第1の一次電池3815及び第2の一次電池3817(例えば、Liイオン電池)を含む一次電池パックと、スイッチ3823によって回路に接続される二次電池3820を含む二次電池パックと、を含む。二次電池3820は、ガンマ又は他の放射線滅菌に耐性のある構成要素を有するサグ防止電池である。例えば、電池アセンブリ内のスイッチモード電源3827及び任意の充電回路は、二次電池3820が一次電池3815、3817の電圧サグを低減することを可能にするように組み込まれ得る。これにより、無菌フィールドへの導入が容易な手術の開始時の満充電セルが保証される。一次電池3815、3817を使用して、モータ制御回路3826及びエネルギー回路3832に直接電力供給することができる。モータ制御回路3826は、モータ3829などのモータを制御するように構成される。電源/電池パック3812は、モータ制御回路3826及びエネルギー回路3832を稼働させるための、専用エネルギーセル3815、3817からのハンドルエレクトロニクス回路3830を制御するための専用エネルギーセル3820を備える、一次Liイオン電池3815、3817と、二次NiMH電池3820と、を含むデュアルタイプ電池アセンブリを備えてよい。この場合、エネルギー回路3832及び/又はモータ制御回路3826の駆動に関与する一次電池3815、3817がローに低下したら、回路3810は、ハンドルエレクトロニクス回路3830の駆動に関与する二次電池3820から引き出す。様々な一態様では、回路3810は、電流が反対方向(例えば、エネルギー及び/又はモータ制御回路の駆動に関与する電池からエレクトロニクス回路の駆動に関与する電池へ)に流れることを許可しない一方向ダイオードを含み得る。 FIG. 25 is a circuit diagram of a circuit 3800 with separate power supplies for the high-power energy/drive circuitry and the low-power circuitry, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The power supply 3812 includes a primary battery pack including a first primary battery 3815 and a second primary battery 3817 (e.g., Li-ion batteries) that are connected to the circuit 3800 by a switch 3818 when the power supply 3812 is inserted into the battery assembly, and a secondary battery pack including a secondary battery 3820 that is connected to the circuit by a switch 3823. The secondary battery 3820 is an anti-sag battery with components that are resistant to gamma or other radiation sterilization. For example, a switch-mode power supply 3827 and optional charging circuitry within the battery assembly can be incorporated to enable the secondary battery 3820 to reduce voltage sags in the primary batteries 3815, 3817. This ensures fully charged cells at the start of surgery for easy introduction into the sterile field. Primary batteries 3815, 3817 can be used to directly power the motor control circuit 3826 and the energy circuit 3832. The motor control circuit 3826 is configured to control a motor, such as motor 3829. The power supply/battery pack 3812 may comprise a dual-type battery assembly including primary Li-ion batteries 3815, 3817 and a secondary NiMH battery 3820, with a dedicated energy cell 3820 for controlling the handle electronics circuit 3830 from the dedicated energy cell 3815, 3817 for running the motor control circuit 3826 and the energy circuit 3832. In this case, if the primary batteries 3815, 3817 involved in driving the energy circuit 3832 and/or the motor control circuit 3826 drop low, the circuit 3810 will draw from the secondary battery 3820 involved in driving the handle electronics circuit 3830. In one various aspect, the circuit 3810 may include a one-way diode that does not allow current to flow in the opposite direction (e.g., from the battery responsible for powering the energy and/or motor control circuitry to the battery responsible for powering the electronics circuitry).
更に、所定のレベルで電圧サグを最小限に抑えるために、ダイオード及び真空管構成要素を使用するスイッチモード電源3827を含む、ガンマフレンドリー充電回路を設けることができる。NiMH電圧(3つのNiMHセル)の分割である最小サグ電圧を含むことにより、スイッチモード電源3827を排除することができる。更に、放射線硬化した構成要素がモジュール内に位置するモジュールシステムを提供することができ、このモジュールを、放射線滅菌によって滅菌可能にする。他の放射線硬化していない構成要素は、モジュール構成要素の間に作製された他のモジュール構成要素及び接続に含まれ得、それにより構成要素が同じ回路基板上に一緒に位置しているかのように、構成要素が一緒に動作する。2つのNiMHセルのみが所望される場合、ダイオード及び真空管に基づくスイッチモード電源3827は、使い捨て一次電池パック内の滅菌可能なエレクトロニクスを可能にする。 Additionally, a gamma-friendly charging circuit can be provided that includes a switch-mode power supply 3827 that uses diode and vacuum tube components to minimize voltage sag at a predetermined level. By including a minimum sag voltage that is a division of the NiMH voltage (three NiMH cells), the switch-mode power supply 3827 can be eliminated. Furthermore, a modular system can be provided in which radiation-hardened components are located within a module, making the module sterilizable by radiation sterilization. Other non-radiation-hardened components can be included with other modular components and connections made between modular components, allowing the components to operate together as if they were located together on the same circuit board. When only two NiMH cells are desired, a switch-mode power supply 3827 based on diodes and vacuum tubes allows for sterilizable electronics within a disposable primary battery pack.
ここで図26を参照すると、本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具と共に使用するために電池3901によって電力供給されるRF発生器回路3902を動作させるための制御回路3900を示す。外科用器具は、超音波振動及び高周波電流の両方を用いて生体組織上で外科的凝固/切断処置を行い、高周波電流を用いて生体組織上で外科的凝固処置を行うように構成されている。 Referring now to FIG. 26, there is shown a control circuit 3900 for operating an RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901 for use with a surgical instrument, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The surgical instrument is configured to perform a surgical coagulation/cutting procedure on living tissue using both ultrasonic vibrations and high frequency current, and to perform a surgical coagulation procedure on living tissue using high frequency current.
図26は、外科システム1000の外科用器具のために、デュアル発生器システムがRF発生器回路3902のエネルギーモダリティと超音波発生器回路3920のエネルギーモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路3900を示す。一態様では、RF信号における電流閾値が検出される。組織のインピーダンスが低い場合、RFエネルギーが組織の処置源として使用されるとき、組織を通る高周波電流は高い。少なくとも一態様によれば、外科システム1000の外科用器具上に位置する視覚インジケータ3912又は光は、この高電流期間中にオン状態となるように構成されてもよい。電流が閾値を下回ると、視覚インジケータ3912はオフ状態になる。したがって、フォトトランジスタ3914は、図26で示す制御回路3900に示すように、オン状態からオフ状態への遷移を検出し、RFエネルギーを解除するように構成することができる。このため、エネルギーボタンが解除され、エネルギースイッチ3926が開放されると、制御回路3900はリセットされ、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920の両方がオフ状態に保たれる。 FIG. 26 illustrates a control circuit 3900 that enables a dual generator system to switch between the energy modalities of the RF generator circuit 3902 and the ultrasonic generator circuit 3920 for a surgical instrument of the surgical system 1000. In one aspect, a current threshold in the RF signal is detected. When tissue impedance is low, high frequency current through the tissue is high when RF energy is used as the tissue treatment source. According to at least one aspect, a visual indicator 3912 or light located on the surgical instrument of the surgical system 1000 may be configured to be in an ON state during this high current period. When the current falls below the threshold, the visual indicator 3912 is in an OFF state. Thus, the phototransistor 3914 can be configured to detect the transition from an ON state to an OFF state and release the RF energy, as shown in the control circuit 3900 illustrated in FIG. 26. Thus, when the energy button is released and the energy switch 3926 is opened, the control circuit 3900 is reset, and both the RF generator circuit 3902 and the ultrasonic generator circuit 3920 are held in an OFF state.
図26を参照すると、一態様では、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920を管理する方法が提供される。RF発生器回路3902及び/又は超音波発生器回路3920は、例えば、多機能型電気外科用器具1108のハンドルアセンブリ1109、超音波変換器/RF発生器アセンブリ1120、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ1129及び/又はノズル内に位置してもよい。制御回路3900は、エネルギースイッチ3926がオフ(例えば、開く)である場合はリセット状態に保たれる。したがって、エネルギースイッチ3926が開かれると、制御回路3900はリセットされ、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920の両方がオフにされる。エネルギースイッチ3926が押され、エネルギースイッチ3926が係合される(例えば、閉鎖される)と、RFエネルギーが組織に送達され、電流感知昇圧変圧器3904によって動作される視覚インジケータ3912は、組織インピーダンスが低い間に点灯する。視覚インジケータ3912からの光は、超音波発生器回路3920をオフ状態に維持するための論理信号を提供する。一旦、組織インピーダンスが閾値より上に増加し、組織を通る高周波電流が閾値より下に減少すると、視覚インジケータ3912はオフになり、光はオフ状態に移行する。この移行により発生した論理信号によってリレー3908がオフになり、それによってRF発生器回路3902がオフになり、超音波発生器回路3920がオンになって凝固及び切断サイクルが完了する。 26 , in one aspect, a method of managing an RF generator circuit 3902 and an ultrasonic generator circuit 3920 is provided. The RF generator circuit 3902 and/or the ultrasonic generator circuit 3920 may be located, for example, within the handle assembly 1109, the ultrasonic transducer/RF generator assembly 1120, the battery assembly, the shaft assembly 1129, and/or the nozzle of the multifunction electrosurgical instrument 1108. The control circuit 3900 is held in a reset state when the energy switch 3926 is off (e.g., open). Thus, when the energy switch 3926 is open, the control circuit 3900 is reset and both the RF generator circuit 3902 and the ultrasonic generator circuit 3920 are turned off. When the energy switch 3926 is depressed and the energy switch 3926 is engaged (e.g., closed), RF energy is delivered to the tissue and the visual indicator 3912 operated by the current sensing step-up transformer 3904 is illuminated while tissue impedance is low. The light from the visual indicator 3912 provides a logic signal to maintain the ultrasonic generator circuit 3920 in an off state. Once the tissue impedance increases above a threshold and the radio frequency current through the tissue decreases below the threshold, the visual indicator 3912 turns off and the light transitions to an off state. This transition generates a logic signal that turns off the relay 3908, thereby turning off the RF generator circuit 3902 and turning on the ultrasonic generator circuit 3920, completing the coagulation and cutting cycle.
引き続き図26を参照すると、一態様では、デュアル発生器回路構成は、1つのモダリティに対して、電池3901により電力供給されるオンボードのRF発生器回路3902と、例えば、多機能型電気外科用器具1108のハンドルアセンブリ1109、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ1129、ノズル、及び/又は超音波変換器/RF発生器アセンブリ1120内でオンボードであってもよい第2のオンボードの超音波発生器回路3920と、を用いる。超音波発生器回路3920はまた、電池3901によって動作する。様々な態様では、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920は、ハンドルアセンブリ1109の一体型又は分離可能な構成要素であり得る。様々な態様によれば、デュアルRF/超音波発生器回路3902、3920をハンドルアセンブリ1109の一部として有することにより、複雑な配線の必要性が排除され得る。RF/超音波発生器回路3902、3920は、コードレス発生器システムの能力を同時に利用しながら、既存の発生器の全能力を提供するように構成されてもよい。 Continuing with reference to FIG. 26 , in one aspect, a dual generator circuit configuration employs, for one modality, an on-board RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901 and a second on-board ultrasonic generator circuit 3920 that may be on-board, for example, within the handle assembly 1109, battery assembly, shaft assembly 1129, nozzle, and/or ultrasonic transducer/RF generator assembly 1120 of the multifunction electrosurgical instrument 1108. The ultrasonic generator circuit 3920 is also powered by the battery 3901. In various aspects, the RF generator circuit 3902 and the ultrasonic generator circuit 3920 may be integral or separable components of the handle assembly 1109. According to various aspects, having the dual RF/ultrasonic generator circuits 3902, 3920 as part of the handle assembly 1109 may eliminate the need for complex wiring. The RF/ultrasonic generator circuits 3902, 3920 may be configured to provide the full capabilities of existing generators while simultaneously utilizing the capabilities of a cordless generator system.
いずれかのタイプのシステムは、互いに通信していないモダリティに対して別個の制御を有することができる。外科医は、RF及び超音波を別々にかつ随意に活性化する。別のアプローチは、ボタン、組織の状態、器具作動パラメータ(例えばジョー閉鎖、力など)及び組織の処置を管理するためのアルゴリズムを共有する、完全に一体化された通信スキームを提供することである。この一体化の様々な組み合わせは、適切なレベルの機能及び性能を提供するために実装され得る。 Either type of system can have separate controls for the modalities that do not communicate with each other. The surgeon activates RF and ultrasound separately and at will. Another approach is to provide a fully integrated communication scheme that shares buttons, tissue status, instrument actuation parameters (e.g., jaw closure, force, etc.), and algorithms for managing tissue manipulation. Various combinations of this integration can be implemented to provide the appropriate level of functionality and performance.
上述したように、一態様では、制御回路3900は、電池をエネルギー源として備える、電池3901により電力供給されるRF発生器回路3902を含む。図示のように、RF発生器回路3902は、本明細書において電極3906a、3906b(すなわち活性電極3906a及び戻り電極3906b)と称される2つの導電表面に連結され、電極3906a、3906bをRFエネルギー(例えば、高周波電流)で駆動するように構成される。昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aは、双極RF発生器回路3902及び戻り電極3906bの一方の極に直列に接続されている。一態様では、第1の巻線3910a及び戻り電極3906bは、双極RF発生器回路3902の負極に接続されている。双極RF発生器回路3902のもう一方の極は、リレー3908のスイッチ接点3909を通して活性電極3906aに接続されるか、又は電磁石3936によって移動されてスイッチ接点3909を動作させる可動鉄片を含む任意の適切な電磁切り替え装置に接続されている。電磁石3936が通電されるとスイッチ接点3909は閉じ、電磁石3936が非通電にされるとスイッチ接点3909は開く。スイッチ接点が閉じると、RF電流は、電極3906aと電極3906bとの間に位置する導電性組織(図示せず)を通って流れる。一態様では、活性電極3906aが双極RF発生器回路3902の正極に接続されることは理解されるであろう。 As described above, in one aspect, the control circuit 3900 includes an RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901, with the battery serving as an energy source. As shown, the RF generator circuit 3902 is coupled to two conductive surfaces, referred to herein as electrodes 3906a, 3906b (i.e., the active electrode 3906a and the return electrode 3906b), and is configured to drive the electrodes 3906a, 3906b with RF energy (e.g., high frequency current). A first winding 3910a of a step-up transformer 3904 is connected in series to one pole of the bipolar RF generator circuit 3902 and the return electrode 3906b. In one aspect, the first winding 3910a and the return electrode 3906b are connected to the negative terminal of the bipolar RF generator circuit 3902. The other pole of the bipolar RF generator circuit 3902 is connected to the active electrode 3906a through a switch contact 3909 of a relay 3908, or to any suitable electromagnetic switching device including an armature moved by an electromagnet 3936 to operate the switch contact 3909. When the electromagnet 3936 is energized, the switch contact 3909 is closed, and when the electromagnet 3936 is de-energized, the switch contact 3909 is open. When the switch contact is closed, RF current flows through conductive tissue (not shown) located between the electrodes 3906a and 3906b. It will be appreciated that in one aspect, the active electrode 3906a is connected to the positive pole of the bipolar RF generator circuit 3902.
視覚インジケータ回路3905は、昇圧変圧器3904、直列レジスタR2、及び視覚インジケータ3912を備える。視覚インジケータ3912は、外科用器具1108並びに本明細書に記載されるものなどの他の電気外科用システム及びツールと共に使用するように適合され得る。昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aは、戻り電極3906bと直列に接続され、昇圧変圧器3904の第2の巻線3910bは、レジスタR2、及び例えばNE-2型ネオンバルブを含む視覚インジケータ3912と直列に接続されている。 The visual indicator circuit 3905 includes a step-up transformer 3904, a series resistor R2, and a visual indicator 3912. The visual indicator 3912 may be adapted for use with the surgical instrument 1108 as well as other electrosurgical systems and tools, such as those described herein. A first winding 3910a of the step-up transformer 3904 is connected in series with the return electrode 3906b, and a second winding 3910b of the step-up transformer 3904 is connected in series with resistor R2 and the visual indicator 3912, which may comprise, for example, an NE-2 type neon bulb.
動作時、リレー3908のスイッチ接点3909が開くと、活性電極3906aは双極RF発生器回路3902の正極から分離され、組織、戻り電極3906b、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って電流が流れなくなる。そのため、視覚インジケータ3912は通電されず、発光しない。リレー3908のスイッチ接点3909が閉じると、活性電極3906aは双極RF発生器回路3902の正極に接続され、それにより、組織、戻り電極3906b、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って電流が流れて、組織上で動作する、例えば、組織を切断し焼灼することが可能となる。 In operation, when the switch contact 3909 of the relay 3908 is open, the active electrode 3906a is isolated from the positive terminal of the bipolar RF generator circuit 3902, and no current flows through the tissue, the return electrode 3906b, and the first winding 3910a of the step-up transformer 3904. As a result, the visual indicator 3912 is not energized and does not illuminate. When the switch contact 3909 of the relay 3908 is closed, the active electrode 3906a is connected to the positive terminal of the bipolar RF generator circuit 3902, thereby allowing current to flow through the tissue, the return electrode 3906b, and the first winding 3910a of the step-up transformer 3904 to operate on the tissue, for example, to cut and cauterize the tissue.
第1の電流は、活性電極3906aと戻り電極3906bとの間に位置する組織のインピーダンスの関数として第1の巻線3910aを通って流れ、昇圧変圧器3904の第1の巻線3910a全体に第1の電圧を提供する。昇圧した第2の電圧は、昇圧変圧器3904の第2の巻線3910b全体に誘導される。二次電圧はレジスタR2全体に現れ、組織を通る電流が所定の閾値よりも大きいときは視覚インジケータ3912に通電してネオンバルブを点灯させる。回路及び構成要素の値は例示的であり、それに限定されないことが理解されるであろう。リレー3908のスイッチ接点3909が閉じると、電流が組織を通って流れ、視覚インジケータ3912がオンになる。 A first current flows through the first winding 3910a as a function of the impedance of the tissue located between the active electrode 3906a and the return electrode 3906b, providing a first voltage across the first winding 3910a of the step-up transformer 3904. A boosted second voltage is induced across the second winding 3910b of the step-up transformer 3904. A secondary voltage appears across resistor R2, energizing the visual indicator 3912 and illuminating the neon bulb when the current through the tissue is greater than a predetermined threshold. It will be understood that the circuit and component values are exemplary and not limiting. When the switch contact 3909 of the relay 3908 closes, current flows through the tissue and the visual indicator 3912 is turned on.
ここで制御回路3900のエネルギースイッチ3926部分を参照すると、エネルギースイッチ3926が開放位置であるとき、論理ハイが第1のインバータ3928の入力に適用され、論理ローがANDゲート3932の2つの入力のうちの1つに適用される。したがって、ANDゲート3932の出力はローであり、トランジスタ3934はオフであり、電流が電磁石3936の巻線を通って流れるのを防ぐ。電磁石3936が非通電状態であると、リレー3908のスイッチ接点3909は開いたままであり、電流が電極3906a、3906bを通って流れるのを防ぐ。第1のインバータ3928の論理ロー出力も第2のインバータ3930に適用され、出力をハイにして、フリップフロップ3918(例えば、D型フリップフロップ)をリセットする。このとき、Q出力はローになり、超音波発生器回路3920の回路をオフにし、 Referring now to the energy switch 3926 portion of the control circuit 3900, when the energy switch 3926 is in the open position, a logic high is applied to the input of the first inverter 3928 and a logic low is applied to one of the two inputs of the AND gate 3932. Therefore, the output of the AND gate 3932 is low and the transistor 3934 is off, preventing current from flowing through the winding of the electromagnet 3936. When the electromagnet 3936 is de-energized, the switch contact 3909 of the relay 3908 remains open, preventing current from flowing through the electrodes 3906a and 3906b. The logic low output of the first inverter 3928 is also applied to the second inverter 3930, causing the output to go high and resetting the flip-flop 3918 (e.g., a D-type flip-flop). At this time, the Q output goes low, turning off the ultrasonic generator circuit 3920.
ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ3926を押して、電極3906aと電極3906bとの間の組織にエネルギーを印加すると、エネルギースイッチ3926は閉じて、第1のインバータ3928の入力に論理ローを適用し、これがANDゲート3932の他の入力に論理ハイを適用してANDゲート3932の出力をハイにして、トランジスタ3934をオンにする。オン状態では、トランジスタ3934は、電磁石3936の巻線を通して電流を伝導及びシンクして電磁石3936に通電し、リレー3908のスイッチ接点3909を閉じる。上述のように、スイッチ接点3909が閉じると、組織が電極3906aと電極3906bとの間に位置するときに、電流は、電極3906a、3906b及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って流れることができる。 When a user presses the energy switch 3926 on the instrument handle to apply energy to the tissue between electrodes 3906a and 3906b, the energy switch 3926 closes and applies a logic low to the input of a first inverter 3928, which applies a logic high to the other input of AND gate 3932, causing the output of AND gate 3932 to go high and turn on transistor 3934. In the on state, transistor 3934 conducts and sinks current through a winding of electromagnet 3936, energizing electromagnet 3936 and closing switch contact 3909 of relay 3908. As described above, when switch contact 3909 is closed, current can flow through electrodes 3906a, 3906b and the first winding 3910a of step-up transformer 3904 when tissue is located between electrodes 3906a and 3906b.
上述のように、電極3906a、3906bを通って流れる電流の大きさは、電極3906aと電極3906bとの間に位置する組織のインピーダンスに依存する。最初に、組織のインピーダンスは低く、組織及び第1の巻線3910aを通る電流の大きさは高い。そのため、第2の巻線3910bに印加される電圧は、視覚インジケータ3912をオンにするほど十分に高い。視覚インジケータ3912が発する光は、フォトトランジスタ3914をオンにし、これがインバータ3916の入力をローに引き下げ、インバータ3916の出力をハイにする。フリップフロップ3918のCLKに適用されるハイ入力は、フリップフロップ3918のQ又は As mentioned above, the magnitude of the current flowing through electrodes 3906a, 3906b depends on the impedance of the tissue located between electrodes 3906a and 3906b. Initially, the tissue impedance is low and the magnitude of the current through the tissue and first winding 3910a is high. Therefore, the voltage applied to second winding 3910b is high enough to turn on visual indicator 3912. Light emitted by visual indicator 3912 turns on phototransistor 3914, which pulls the input of inverter 3916 low and the output of inverter 3916 high. A high input applied to CLK of flip-flop 3918 causes Q or
組織を通って流れる電流によって発生した熱に起因して、電極3906aと電極3906bとの間の組織が乾燥すると、組織のインピーダンスは増加して、そこを通る電流は減少する。第1の巻線3910aを通る電流が減少すると、第2の巻線3910bにわたる電圧も減少し、電圧が視覚インジケータ3912を動作させるために必要な最小閾値を下回ると、視覚インジケータ3912及びフォトトランジスタ3914はオフになる。フォトトランジスタ3914がオフになると、論理ハイがインバータ3916の入力に適用され、論理ローがフリップフロップ3918のCLK入力に適用されて論理ハイをQ出力に、論理ローを As the tissue between electrodes 3906a and 3906b dries due to heat generated by the current flowing through the tissue, the tissue impedance increases and the current therethrough decreases. As the current through first winding 3910a decreases, the voltage across second winding 3910b also decreases, and when the voltage falls below the minimum threshold required to operate visual indicator 3912, visual indicator 3912 and phototransistor 3914 turn off. When phototransistor 3914 turns off, a logic high is applied to the input of inverter 3916 and a logic low is applied to the CLK input of flip-flop 3918, driving a logic high to the Q output and a logic low to the CLK input of flip-flop 3918.
リレー3908のスイッチ接点3909が開いている間、電流は、電極3906a、3906b、組織、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って流れない。このため、第2の巻線3910bにわたって電圧は発生せず、視覚インジケータ3912を通って電流は流れない。 While the switch contact 3909 of the relay 3908 is open, no current flows through the electrodes 3906a, 3906b, the tissue, or the first winding 3910a of the step-up transformer 3904. As a result, no voltage is generated across the second winding 3910b, and no current flows through the visual indicator 3912.
ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ3926を握ってエネルギースイッチ3926を閉じた状態に維持する間、フリップフロップ3918のQ及び While the user holds the energy switch 3926 on the instrument handle to keep it closed, the Q and Q of the flip-flop 3918 are
一態様では、外科システム1000の超音波又は高周波電流発生器は、ルックアップテーブル内に記憶される所定の数の位相点を望ましく用いて波形をデジタル化するように、電気信号波形をデジタル的に発生させるように構成され得る。メモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又は任意の好適な不揮発性メモリで定義されたテーブル内に、位相点を記憶させてよい。図27は、電気信号波形のための複数の波形を発生させるように構成された、直接デジタル合成(DDS)回路4100などのデジタル合成回路のための、基本的アーキテクチャの一態様を示す。発生器ソフトウェア及びデジタル制御は、ルックアップテーブル4104内のアドレスを走査するようにFPGAに指示を出すことができ、これが続いて電力増幅器に給電するDAC回路4108に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。こうしたルックアップテーブル4104を使用することは、組織内、又は変換器、RF電極、複数の変換器内に同時に、複数のRF電極内に同時に、若しくはRF及び超音波器具の組み合わせ内に供給され得る、様々なタイプの波形を発生させることを可能にする。更に、複数の波形を表す複数のルックアップテーブル4104を作成し、記憶し、発生器から組織に適用することができる。 In one aspect, the ultrasonic or radio frequency current generator of the surgical system 1000 can be configured to digitally generate the electrical signal waveform, desirably using a predetermined number of phase points stored in a lookup table to digitize the waveform. The phase points may be stored in a table defined in memory, a field programmable gate array (FPGA), or any suitable non-volatile memory. FIG. 27 illustrates one aspect of a basic architecture for a digital synthesis circuit, such as a direct digital synthesis (DDS) circuit 4100, configured to generate multiple waveforms for the electrical signal waveform. The generator software and digital control can instruct the FPGA to scan addresses in the lookup table 4104, which in turn provides various digital input values to the DAC circuit 4108 that feeds the power amplifier. The addresses may be scanned according to the desired frequency. Using such a lookup table 4104 allows for the generation of various types of waveforms that can be delivered into tissue, or into a transducer, an RF electrode, multiple transducers simultaneously, multiple RF electrodes simultaneously, or a combination of RF and ultrasonic instruments. Additionally, multiple lookup tables 4104 representing multiple waveforms can be created, stored, and applied to tissue from the generator.
波形信号は、超音波変換器及び/若しくはRF電極、又はそれらの複数(例えば、2つ若しくはそれ以上の超音波変換器及び/又は2つ若しくはそれ以上のRF電極)の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも1つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、波形信号は、少なくとも1つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器は、波形信号を少なくとも1つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、波形信号は、テーブル内の複数の波形の少なくとも1つの波形に応答する。なお、2つの外科用器具に提供される波形信号は、2つ以上の波形を含んでよい。テーブルは複数の波形に関係した情報を含んでよく、またテーブルは発生器内に記憶されてよい。一態様又は一実施例では、テーブルは、直接デジタル合成テーブルであってよく、発生器のFPGA内に記憶されてよい。テーブルは、波形をカテゴリー化するのに便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。少なくとも一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るテーブルは、波形信号の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてテーブル内に記憶されてよい。 The waveform signal may be configured to control at least one of the output current, output voltage, or output power of an ultrasonic transducer and/or RF electrode, or a plurality thereof (e.g., two or more ultrasonic transducers and/or two or more RF electrodes). Furthermore, if the surgical instruments include ultrasonic components, the waveform signal may be configured to drive at least two vibration modes of the ultrasonic transducer of at least one surgical instrument. Accordingly, the generator may be configured to provide a waveform signal to at least one surgical instrument, the waveform signal responsive to at least one waveform of a plurality of waveforms in a table. Additionally, the waveform signals provided to the two surgical instruments may include two or more waveforms. The table may include information related to the plurality of waveforms, and the table may be stored within the generator. In one aspect or embodiment, the table may be a direct digital synthesis table and may be stored within the generator's FPGA. The table may be addressed by any convenient method for categorizing waveforms. According to at least one aspect, the table, which may be a direct digital synthesis table, is addressed according to the frequency of the waveform signal. Additionally, information related to multiple waveforms may be stored as digital information in a table.
アナログ電気信号波形は、超音波変換器及び/若しくはRF電極、又はそれらの複数(例えば、2つ以上の超音波変換器及び/又は2つ以上のRF電極)の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも1つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、アナログ電気信号波形は、少なくとも1つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、アナログ電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、アナログ電気信号波形は、ルックアップテーブル4104内に記憶された複数の波形の少なくとも1つの波形に対応する。なお、2つの外科用器具に提供されるアナログ電気信号波形は、2つ以上の波形を含んでよい。ルックアップテーブル4104は、複数の波形に関連した情報を含んでよく、またルックアップテーブル4104は、発生器回路又は外科用器具のいずれかに記憶されてよい。一態様又は実施例では、ルックアップテーブル4104は、直接デジタル合成テーブルであってよく、これは発生器回路又は外科用器具のFPGAに記憶されてよい。ルックアップテーブル4104は、波形をカテゴリー化するために便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。少なくとも一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るルックアップテーブル4104は、所望のアナログ電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてルックアップテーブル4104に記憶されてよい。 The analog electrical signal waveform may be configured to control at least one of the output current, output voltage, or output power of an ultrasonic transducer and/or RF electrode, or a plurality thereof (e.g., two or more ultrasonic transducers and/or two or more RF electrodes). Furthermore, if the surgical instrument includes an ultrasonic component, the analog electrical signal waveform may be configured to drive at least two vibration modes of the ultrasonic transducer of at least one surgical instrument. Accordingly, the generator circuit may be configured to provide an analog electrical signal waveform to at least one surgical instrument, where the analog electrical signal waveform corresponds to at least one waveform of the plurality of waveforms stored in the lookup table 4104. It should be noted that the analog electrical signal waveforms provided to the two surgical instruments may include two or more waveforms. The lookup table 4104 may include information related to the plurality of waveforms, and the lookup table 4104 may be stored in either the generator circuit or the surgical instrument. In one aspect or embodiment, the lookup table 4104 may be a direct digital synthesis table, which may be stored in an FPGA of the generator circuit or the surgical instrument. Lookup table 4104 may be addressed by any convenient method for categorizing waveforms. According to at least one aspect, lookup table 4104, which may be a direct digital synthesis table, is addressed according to the frequency of the desired analog electrical signal waveform. Additionally, information related to multiple waveforms may be stored in lookup table 4104 as digital information.
計装システム及び通信システムにおけるデジタル技術の広範な使用を伴い、基準周波数から複数の周波数を発生させるデジタル的制御法が発展し、直接デジタル合成と呼ばれている。基本アーキテクチャを図27に示す。簡略化された本ブロック図では、DDS回路は、発生器回路のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構、及び外科システム1000の発生器回路内に位置するメモリ回路に連結されている。DDS回路4100は、アドレスカウンタ4102、ルックアップテーブル4104、レジスタ4106、DAC回路4108、及びフィルタ4112を備える。安定クロックfcは、アドレスカウンタ4102により受信され、レジスタ4106は、正弦波(又は他の任意の波形)のサイクルの1つ以上の整数をルックアップテーブル4104内に記憶するプログラマブル読み出し専用メモリ(PROM)を駆動する。アドレスカウンタ4102が記憶場所をステップスルーすると、ルックアップテーブル4104内に記憶された値は、DAC回路4108に連結されたレジスタ4106に書き込まれる。ルックアップテーブル4104の記憶場所における信号の対応するデジタル振幅は、続いてアナログ出力信号4110を発生させるDAC回路4108を駆動する。アナログ出力信号4110のスペクトル純度は、主としてDAC回路4108により決定される。位相雑音は、基本的に基準クロックfcのものである。DAC回路4108から出力される第1のアナログ出力信号4110は、フィルタ4112によりフィルタリングされ、フィルタ4112により出力される第2のアナログ出力信号4114は、発生器回路の出力に連結された出力を有する増幅器へと提供される。第2のアナログ出力信号は、周波数foutを有する。 With the widespread use of digital technology in instrumentation and communication systems, a digitally controlled method for generating multiple frequencies from a reference frequency has evolved, known as direct digital synthesis. The basic architecture is shown in Figure 27. In this simplified block diagram, the DDS circuit is coupled to a processor, controller, or logic of the generator circuit and to a memory circuit located within the generator circuit of the surgical system 1000. The DDS circuit 4100 comprises an address counter 4102, a look-up table 4104, a register 4106, a DAC circuit 4108, and a filter 4112. A stable clock f c is received by the address counter 4102, and the register 4106 drives a programmable read-only memory (PROM) that stores one or more integer numbers of cycles of a sine wave (or any other waveform) in the look-up table 4104. As the address counter 4102 steps through the memory locations, the values stored in the lookup table 4104 are written to a register 4106 coupled to a DAC circuit 4108. The corresponding digital amplitude of the signal at the memory location of the lookup table 4104 drives the DAC circuit 4108, which in turn generates an analog output signal 4110. The spectral purity of the analog output signal 4110 is primarily determined by the DAC circuit 4108. The phase noise is essentially that of the reference clock f c . The first analog output signal 4110 output from the DAC circuit 4108 is filtered by a filter 4112, and the second analog output signal 4114 output by the filter 4112 is provided to an amplifier having an output coupled to the output of the generator circuit. The second analog output signal has a frequency f out .
DDS回路4100は、サンプリングされたデータシステムであるため、量子化雑音、エイリアシング、フィルタリングなどのサンプリングに伴う問題を考慮しなければならない。例えば、位相ロックループ(PLL)ベースのシンセサイザの出力の高次高調波がフィルタリングされ得るのに対して、DAC回路4108出力周波数の高次高調波はナイキスト帯域幅に折り返して、それらをフィルタリング不可にする。ルックアップテーブル4104は、サイクルの整数に関する信号データを含む。最終出力周波数foutは、基準クロック周波数fcを変更することで、又はPROMを再プログラミングすることによって変更することができる。 Because the DDS circuit 4100 is a sampled data system, it must consider issues associated with sampling, such as quantization noise, aliasing, and filtering. For example, while higher harmonics of a phase-locked loop (PLL)-based synthesizer's output can be filtered, higher harmonics of the DAC circuit 4108 output frequency fold back into the Nyquist bandwidth, making them unfilterable. The lookup table 4104 contains signal data for an integer number of cycles. The final output frequency f out can be changed by changing the reference clock frequency f c or by reprogramming the PROM.
DDS回路4100は、複数のルックアップテーブル4104を含んでもよく、ルックアップテーブル4104は、所定のサンプル数により表される波形を記憶し、サンプルは、所定の波形形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル4104内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のRF電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のRF電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、DDS回路4100は、複数の波形ルックアップテーブル4104を作成することができ、組織処置手順の間(例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて)、所望の組織効果及び/又は組織フィードバックに基づいて、個別のルックアップテーブル4104に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル4104は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形(すなわち、台形波又は方形波)を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル4104は、同期された波形を記憶することができ、その結果、この波形が、RF及び超音波駆動信号を送達しながら、外科システム1000の多機能型外科用器具による電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル4104は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにRF治療用及び/又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。様々な器具及びそれらの組織効果に特有のカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科システム1000の不揮発性メモリ(例えば、EEPROM)内に記憶され得、また多機能型外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされる。多くの高波高率「凝固」波形に使用される場合の、指数関数的に減衰する正弦波形の例を、図29に示す。 The DDS circuit 4100 may include multiple lookup tables 4104, each storing waveforms represented by a predetermined number of samples, which define a predetermined waveform shape. Thus, multiple waveforms with unique shapes can be stored in the multiple lookup tables 4104 to provide various tissue treatments based on instrument settings or tissue feedback. Example waveforms include RF electrical signal waveforms with high crest factors for superficial tissue coagulation, RF electrical signal waveforms with low crest factors for deeper tissue penetration, and electrical signal waveforms that promote effective modified coagulation. In one aspect, the DDS circuit 4100 can create multiple waveform lookup tables 4104 and switch between various waveforms stored in the individual lookup tables 4104 during a tissue treatment procedure (e.g., "on the fly" or in substantial real time based on user or sensor input) based on the desired tissue effect and/or tissue feedback. Thus, switching between waveforms can be based on, for example, tissue impedance and other factors. In other aspects, the lookup table 4104 can store an electrical signal waveform (i.e., a trapezoidal or square wave) configured to maximize the power delivered into tissue per cycle. In other aspects, the lookup table 4104 can store synchronized waveforms that maximize power delivery by the multifunction surgical instrument of the surgical system 1000 while delivering RF and ultrasonic drive signals. In still other aspects, the lookup table 4104 can store electrical signal waveforms that simultaneously drive ultrasonic and RF therapeutic and/or sub-therapeutic energy while maintaining ultrasonic frequency lock. Custom waveforms specific to various instruments and their tissue effects can be stored in the generator circuit's non-volatile memory or in the surgical system 1000's non-volatile memory (e.g., EEPROM) and fetched upon connecting a multifunction surgical instrument to the generator circuit. An example of an exponentially decaying sinusoidal waveform, as used for many high crest factor "coagulation" waveforms, is shown in FIG. 29.
DDS回路4100のよりフレキシブルで効果的な実装は、数値制御発振器(NCO)と呼ばれるデジタル回路を用いる。DDS回路4200などの、よりフレキシブルで効果的なデジタル合成回路のブロック図を図28に示す。この簡略化されたブロック図では、DDS回路4200は、発生器のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構に、及び発生器又は外科システム1000の外科用器具のうちのいずれかに位置するメモリ回路に連結されている。DDS回路4200は、負荷レジスタ4202、並列デルタ位相レジスタ4204、加算器回路4216、位相レジスタ4208、ルックアップテーブル4210(位相-振幅変換器)、DAC回路4212、及びフィルタ4214を備える。加算器回路4216及び位相レジスタ4208は、位相アキュムレータ4206の一部を形成する。クロック周波数fcは、位相レジスタ4208及びDAC回路4212に適用される。負荷レジスタ4202は、基準クロック周波数信号fcの分数としての出力周波数を特定する調整ワードを受信する。負荷レジスタ4202の出力は、調整ワードMと共に、並列デルタ位相レジスタ4204に提供される。 A more flexible and efficient implementation of the DDS circuit 4100 uses a digital circuit called a numerically controlled oscillator (NCO). A block diagram of a more flexible and efficient digital synthesis circuit, such as DDS circuit 4200, is shown in FIG. 28. In this simplified block diagram, the DDS circuit 4200 is coupled to the processor, controller, or logic of the generator and to memory circuitry located either in the generator or in the surgical instrument of the surgical system 1000. The DDS circuit 4200 comprises a load register 4202, a parallel delta phase register 4204, a summer circuit 4216, a phase register 4208, a look-up table 4210 (phase-to-amplitude converter), a DAC circuit 4212, and a filter 4214. The summer circuit 4216 and the phase register 4208 form part of a phase accumulator 4206. A clock frequency f c is applied to the phase register 4208 and the DAC circuit 4212. Load register 4202 receives an adjustment word that specifies the output frequency as a fraction of the reference clock frequency signal f c The output of load register 4202, along with adjustment word M, is provided to parallel delta phase register 4204.
DDS回路4200は、クロック周波数fcを発生させるサンプルクロック、位相アキュムレータ4206、及びルックアップテーブル4210(例えば、位相-振幅変換器)を含む。位相アキュムレータ4206の内容は、クロックサイクルfc毎に一度更新される。位相アキュムレータ4206が更新されると、並列デルタ位相レジスタ4204内に記憶されたデジタル数Mは、加算器回路4216により位相レジスタ4208内の数に加算される。並列デルタ位相レジスタ4204内の数は、00...01であり、位相アキュムレータ4206の初期の内容は、00...00であると仮定する。位相アキュムレータ4206は、クロックサイクル毎に00...01と更新される。位相アキュムレータ4206が32-ビット幅である場合、位相アキュムレータ4206が00...00へと戻るまでに232クロックサイクル(40億超)が必要とされ、サイクルは繰り返される。 DDS circuit 4200 includes a sample clock generating a clock frequency f c , a phase accumulator 4206, and a look-up table 4210 (e.g., a phase-to-amplitude converter). The contents of phase accumulator 4206 are updated once every clock cycle f c . When phase accumulator 4206 is updated, a digital number M stored in parallel delta phase register 4204 is added to the number in phase register 4208 by adder circuit 4216. Assume the number in parallel delta phase register 4204 is 00...01 and the initial contents of phase accumulator 4206 are 00...00. Phase accumulator 4206 is updated to 00...01 every clock cycle. If phase accumulator 4206 is 32-bit wide, then when phase accumulator 4206 is 00...00, the digital number M is added to the number in phase register 4208 by adder circuit 4216. It takes 232 clock cycles (over 4 billion) to wrap around to 00 and then the cycle repeats.
位相アキュムレータ4206の切り捨てられた出力4218は、位相-振幅変換器のルックアップテーブル4210へと提供され、またルックアップテーブル4210の出力はDAC回路4212に連結される。位相アキュムレータ4206の切り捨てられた出力4218は、正弦(又は余弦)ルックアップテーブルへのアドレスとして機能する。ルックアップテーブル内のアドレスは、正弦波における0°~360°の位相点に対応する。ルックアップテーブル4210は、正弦波の1つの完全サイクルの対応するデジタル振幅情報を含む。したがって、ルックアップテーブル4210は、位相情報を位相アキュムレータ4206からデジタル振幅ワードにマッピングし、続いてこれがDAC回路4212を駆動させる。DAC回路の出力は、第1のアナログ信号4220であり、フィルタ4214によりフィルタリングされる。フィルタ4214の出力は、発生器回路の出力に連結された電力増幅器へと提供される、第2のアナログ信号4222である。 The truncated output 4218 of the phase accumulator 4206 is provided to a phase-to-amplitude converter lookup table 4210, and the output of the lookup table 4210 is coupled to a DAC circuit 4212. The truncated output 4218 of the phase accumulator 4206 serves as an address to a sine (or cosine) lookup table. Addresses in the lookup table correspond to phase points from 0° to 360° in the sine wave. The lookup table 4210 contains the corresponding digital amplitude information for one complete cycle of the sine wave. Thus, the lookup table 4210 maps the phase information from the phase accumulator 4206 to a digital amplitude word, which then drives the DAC circuit 4212. The output of the DAC circuit is a first analog signal 4220, which is filtered by a filter 4214. The output of the filter 4214 is a second analog signal 4222 that is provided to a power amplifier coupled to the output of the generator circuit.
一態様では、デジタル化され得る波形が、256(28)~281、474、976、710、656(248)の範囲(表1に示すように、nは正の整数である)の任意の好適な2n位相点の数であるにもかかわらず、電気信号波形を1024(210)位相点へとデジタル化してよい。電気信号波形はAn(θn)として表されてもよく、点nにおける正規化された振幅Anは位相角θnにより表され、点nにおける位相点と呼ばれる。個別の位相点nの数は、DDS回路4200(及び図21に示すDDS回路4100)の調整分解能を決定する。 In one aspect, the electrical signal waveform may be digitized into 1024 (210) phase points, although the waveform that may be digitized may be any suitable number of 2n phase points ranging from 256 (28) to 281,474,976,710,656 (248), where n is a positive integer as shown in Table 1. The electrical signal waveform may be represented as A n (θ n ), where the normalized amplitude A n at point n is represented by the phase angle θ n and is referred to as the phase point at point n. The number of distinct phase points n determines the adjustment resolution of DDS circuit 4200 (and DDS circuit 4100 shown in FIG. 21 ).
表1は、多数の位相点にデジタル化された電気信号波形を特定する。 Table 1 specifies the electrical signal waveform digitized into multiple phase points.
発生器回路アルゴリズム及びデジタル制御回路は、ルックアップテーブル4210内のアドレスを走査し、次にルックアップテーブル4210はフィルタ4214及び電力増幅器に給電するDAC回路4212に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。ルックアップテーブルを使用することで、DAC回路4212によりアナログ出力信号へと変換され、フィルタ4214によりフィルタリングされ、発生器回路の出力に連結した電力増幅器により増幅され、RFエネルギーの形態で組織に供給されるか又は超音波変換器に供給され、かつ熱の形態でエネルギーを組織へと送達する超音波振動形態で組織に適用され得る、様々な種類の形状を発生させることが可能である。増幅器の出力は、例えば、単一のRF電極、同時に複数のRF電極、単一の超音波変換器、同時に複数の超音波変換器又はRF変換器及び超音波変換器の組み合わせに適用することができる。更に、複数の波形テーブルを作成し、記憶して、発生器回路から組織に適用することができる。 The generator circuit algorithm and digital control circuit scans addresses in a lookup table 4210, which in turn provides various digital input values to a filter 4214 and a DAC circuit 4212 that feeds a power amplifier. The addresses may be scanned according to the desired frequency. Using the lookup table, it is possible to generate a variety of waveforms that can be converted to an analog output signal by the DAC circuit 4212, filtered by the filter 4214, amplified by a power amplifier coupled to the generator circuit output, and delivered to the tissue in the form of RF energy or to an ultrasound transducer and applied to the tissue in the form of ultrasonic vibrations that deliver energy to the tissue in the form of heat. The amplifier output can be applied, for example, to a single RF electrode, multiple RF electrodes simultaneously, a single ultrasound transducer, multiple ultrasound transducers simultaneously, or a combination of RF and ultrasound transducers. Additionally, multiple waveform tables can be created, stored, and applied to the tissue from the generator circuit.
再び図21を参照すると、n=32及びM=1の場合、位相アキュムレータ4206はオーバフローして再起動する前に、232個の可能な出力をステップスルーする。対応する出力波周波数は、232で除算された入力クロック周波数に等しい。M=2である場合は、位相レジスタ1708は2倍の速度で「ロールオーバー」し、出力周波数は倍増する。これは、以下のように一般化され得る。 Referring again to FIG. 21, when n=32 and M=1, the phase accumulator 4206 steps through 232 possible outputs before overflowing and restarting. The corresponding output wave frequency is equal to the input clock frequency divided by 232. When M=2, the phase register 1708 "rolls over" twice as fast, doubling the output frequency. This can be generalized as follows:
n-ビットを蓄積するように構成された位相アキュムレータ4206の場合(nは、一般にほとんどのDDSシステムで24~32の範囲であるが、前述したように、nは広範囲の選択肢から選択されてよい)、2nの可能な位相点が存在する。デルタ位相レジスタにおけるデジタルワードMは、位相アキュムレータがクロックサイクル毎に増分する量を表す。fcがクロック周波数である場合、出力正弦波の周波数は、以下に等しい。 For a phase accumulator 4206 configured to accumulate n-bits (n typically ranges from 24 to 32 in most DDS systems, but as mentioned above, n may be selected from a wide range of choices), there are 2n possible phase points. The digital word M in the delta phase register represents the amount the phase accumulator increments per clock cycle. If f c is the clock frequency, then the frequency of the output sine wave is equal to:
上記の式は、DDS「調整方程式」として知られている。システムの周波数分解能は、 The above equation is known as the DDS "tuning equation." The system's frequency resolution is:
電気信号波形は、所定周波数における電流、電圧、又は電力により特徴付けられてよい。更に、外科システム1000の外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、電気信号波形は、少なくとも1つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具に提供するように構成されてよく、電気信号波形は、ルックアップテーブル4210(又は、図27のルックアップテーブル4104)内に記憶された所定の波形を特徴とする。なお、電気信号波形は、2つ以上の波形の組み合わせであってよい。ルックアップテーブル4210は、複数の波形に関係した情報を含んでよい。一態様又は一実施例では、ルックアップテーブル4210はDDS回路4200により生成されてよく、直接デジタル合成テーブルと呼ばれることもある。DDSは、オンボードメモリにおける大きな反復波形の第1記憶動作により、作動する。波形(正弦、三角形、方形、任意)のサイクルは、テーブル1に示すように、所定の数の位相点によって表され、メモリに記憶され得る。一度波形がメモリ内部に記憶されると、非常に正確な周波数にて波形が発生され得る。直接デジタル合成テーブルは、発生器回路の不揮発性メモリ内に記憶され得、かつ/又は発生器回路内のFPGA回路と共に実装され得る。ルックアップテーブル4210は、波形をカテゴリー化するのに便利な任意の好適な技術によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、ルックアップテーブル4210は、電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関連する情報は、メモリ内のデジタル情報として、又はルックアップテーブル4210の一部として記憶されてよい。 The electrical signal waveform may be characterized by current, voltage, or power at a predetermined frequency. Furthermore, if the surgical instruments of the surgical system 1000 include ultrasonic components, the electrical signal waveform may be configured to drive at least two vibration modes of the ultrasonic transducer of at least one surgical instrument. Thus, the generator circuit may be configured to provide an electrical signal waveform to at least one surgical instrument, the electrical signal waveform characterized by a predetermined waveform stored in the lookup table 4210 (or the lookup table 4104 of FIG. 27). Note that the electrical signal waveform may be a combination of two or more waveforms. The lookup table 4210 may contain information related to multiple waveforms. In one aspect or embodiment, the lookup table 4210 may be generated by the DDS circuit 4200 and may be referred to as a direct digital synthesis table. The DDS operates by first storing a large, repeating waveform in on-board memory. A cycle of a waveform (sine, triangle, square, or any) may be represented by a predetermined number of phase points and stored in memory, as shown in Table 1. Once the waveform is stored in memory, it can be generated at very precise frequencies. The direct digital synthesis table may be stored in non-volatile memory of the generator circuitry and/or implemented with FPGA circuitry within the generator circuitry. The lookup table 4210 may be addressed by any suitable technique convenient for categorizing waveforms. According to one aspect, the lookup table 4210 is addressed according to the frequency of the electrical signal waveform. Additionally, information related to multiple waveforms may be stored as digital information in memory or as part of the lookup table 4210.
一態様では、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも2つの外科用器具へと同時に提供するように構成されてよい。発生器回路はまた、発生器回路の単一の出力チャネルを介して、2つの外科用器具へと同時に電気信号波形(2つ以上の波形によって特徴付けられ得る)を提供するように構成されてもよい。例えば、一態様では、電気信号波形は、超音波変換器を駆動する第1の電気信号(例えば、超音波駆動信号)、第2のRF駆動信号及び/又はそれらの組み合わせを含む。更に、電気信号波形は、複数の超音波駆動信号、複数のRF駆動信号、並びに/又は複数の超音波駆動信号及びRF駆動信号の組み合わせを含んでよい。 In one aspect, the generator circuit may be configured to provide electrical signal waveforms to at least two surgical instruments simultaneously. The generator circuit may also be configured to provide electrical signal waveforms (which may be characterized by two or more waveforms) to two surgical instruments simultaneously via a single output channel of the generator circuit. For example, in one aspect, the electrical signal waveform includes a first electrical signal (e.g., an ultrasonic drive signal) that drives an ultrasonic transducer, a second RF drive signal, and/or a combination thereof. Furthermore, the electrical signal waveform may include multiple ultrasonic drive signals, multiple RF drive signals, and/or a combination of multiple ultrasonic and RF drive signals.
更に、本開示に従った発生器回路の操作方法は、電気信号波形を発生させること、及び発生した電気信号波形を外科システム1000の外科用器具のうちのいずれか1つに提供することを含み、電気信号波形を発生させることは、メモリから電気信号波形に関係した情報を受信することを含む。発生した電気信号波形は、少なくとも1つの波形を含む。更に、発生した電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具へと提供することは、電気信号波形を少なくとも2つの外科用器具へと同時に提供することを含む。 Furthermore, a method of operating a generator circuit according to the present disclosure includes generating an electrical signal waveform and providing the generated electrical signal waveform to any one of the surgical instruments of the surgical system 1000, where generating the electrical signal waveform includes receiving information related to the electrical signal waveform from a memory. The generated electrical signal waveform includes at least one waveform. Further, providing the generated electrical signal waveform to at least one surgical instrument includes providing the electrical signal waveform to at least two surgical instruments simultaneously.
本明細書に記載される発生器回路は、様々な種類の直接デジタル合成テーブルの生成を可能にし得る。発生器回路により発生する、種々の組織の処置に好適なRF/電気外科用信号の波形の例としては、高波高率を伴うRF信号(RFモードで表面凝固に使用され得る)、低波高率を伴うRF信号(より深い組織貫通のために使用され得る)及び効率的な修正凝固を促進する波形が挙げられる。発生器回路はまた、直接デジタル合成ルックアップテーブル4210を用いて複数の波形を発生させることができ、また、オンザフライで所望の組織効果に基づく特定の波形間で切り替えを行うことができる。切り替えは、組織インピーダンス及び/又は他の要素に基づいてよい。 The generator circuit described herein may enable the generation of various types of direct digital synthesis tables. Examples of RF/electrosurgical signal waveforms generated by the generator circuit that are suitable for treating various tissues include RF signals with high crest factors (which may be used for superficial coagulation in RF mode), RF signals with low crest factors (which may be used for deeper tissue penetration), and waveforms that promote efficient modified coagulation. The generator circuit may also generate multiple waveforms using the direct digital synthesis lookup table 4210 and switch between specific waveforms on the fly based on the desired tissue effect. Switching may be based on tissue impedance and/or other factors.
従来の正弦/余弦波形に加えて、発生器回路は、サイクル毎の組織への電力を最大化する波形(複数可)(すなわち、台形波又は方形波)を発生させるように構成されてよい。発生器回路が、RF信号及び超音波信号を同時に駆動することを可能にする回路トポロジーを含むのであるならば、発生器回路は、RF信号及び超音波信号を同時に駆動する場合に、負荷へと送達される電力を最大化するように、かつ超音波周波数ロックを維持するように同期される波形(複数可)を提供することができる。更に、器具及びその組織効果に固有のカスタム波形は、不揮発性メモリ(NVM)内又は器具のEEPROM内に記憶され得、また外科システム1000の外科用器具のうちのいずれか1つを発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。 In addition to traditional sine/cosine waveforms, the generator circuit may be configured to generate waveform(s) (i.e., trapezoidal or square waves) that maximize power to the tissue per cycle. If the generator circuit includes a circuit topology that allows for simultaneous driving of RF and ultrasonic signals, the generator circuit can provide waveform(s) that are synchronized to maximize power delivered to the load and maintain ultrasonic frequency lock when simultaneously driving RF and ultrasonic signals. Furthermore, custom waveforms specific to an instrument and its tissue effect can be stored in non-volatile memory (NVM) or in the instrument's EEPROM and fetched upon connecting any one of the surgical instruments of the surgical system 1000 to the generator circuit.
DDS回路4200は、複数のルックアップテーブル4104を備えてよく、ルックアップテーブル4210は、所定数の位相点(サンプルと呼ばれる場合もある)により表される波形を記憶し、位相点は所定の波形の形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル4210内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のRF電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のRF電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、DDS回路4200は、複数の波形ルックアップテーブル4210を作成することができ、組織処置手順の間(例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて)、所望の組織効果及び/又は組織フィードバックに基づいて、様々なルックアップテーブル4210に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル4210は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形(すなわち、台形波又は方形波)を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル4210は、同期した波形を記憶することができ、その結果、この波形が、RF及び超音波駆動信号を送達するときに、外科システム1000の外科用器具のうちの任意の1つによる電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル4210は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにRF治療用及び/又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。一般に、出力波形は、正弦波、余弦波、脈波、方形波などの形態であってもよい。それにもかかわらず、異なる器具及びそれらの組織効果に特有のより複雑なカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科用器具の不揮発性メモリ(例えば、EEPROM)内に記憶することができ、また外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。カスタム波形の一例は、図23に示すように、多くの高波高率「凝固」波形に使用される場合の、指数関数的に減衰する正弦波形である。 The DDS circuit 4200 may include multiple lookup tables 4210, each storing waveforms represented by a predetermined number of phase points (sometimes called samples), which define the shape of a given waveform. Thus, multiple waveforms with unique shapes can be stored in the multiple lookup tables 4210 to provide various tissue treatments based on instrument settings or tissue feedback. Examples of waveforms include RF electrical signal waveforms with high crest factors for superficial tissue coagulation, RF electrical signal waveforms with low crest factors for deeper tissue penetration, and electrical signal waveforms that promote effective modified coagulation. In one aspect, the DDS circuit 4200 can create multiple waveform lookup tables 4210 and switch between the various waveforms stored in the various lookup tables 4210 during a tissue treatment procedure (e.g., "on the fly" or in substantial real time based on user or sensor input) based on the desired tissue effect and/or tissue feedback. Thus, switching between waveforms can be based, for example, on tissue impedance and other factors. In other aspects, the lookup table 4210 can store an electrical signal waveform (i.e., a trapezoidal wave or a square wave) that is shaped to maximize the power delivered into tissue per cycle. In other aspects, the lookup table 4210 can store synchronized waveforms that maximize power delivery by any one of the surgical instruments of the surgical system 1000 when delivering RF and ultrasonic drive signals. In still other aspects, the lookup table 4210 can store electrical signal waveforms that simultaneously drive ultrasonic and RF therapeutic and/or sub-therapeutic energy while maintaining ultrasonic frequency lock. In general, the output waveforms may be in the form of sine waves, cosine waves, pulse waves, square waves, etc. Nevertheless, more complex custom waveforms specific to different instruments and their tissue effects can be stored in the non-volatile memory of the generator circuit or in the non-volatile memory (e.g., EEPROM) of the surgical instrument and can be fetched upon connection of the surgical instrument to the generator circuit. An example of a custom waveform is an exponentially decaying sinusoidal waveform, as used in many high crest factor "coagulation" waveforms, as shown in Figure 23.
図29は、アナログ波形4304の本開示の少なくとも1つの態様による(比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形4300に重ね合わされて示される)、離散時間デジタル電気信号波形4300の1サイクルを示す。水平軸は、時間(t)を表し、縦軸はデジタル位相点を表す。デジタル電気信号波形4300は、例えば、所望のアナログ波形4304のデジタル離散時間バージョンである。デジタル電気信号波形4300は、1サイクル又は期間ToにわたるクロックサイクルTclk毎の振幅を表す、振幅位相点4302を記憶することにより生成される。デジタル電気信号波形4300は、任意の好適なデジタル処理回路により、1期間Toにわたって生成される。振幅位相点は、メモリ回路内に記憶されたデジタルワードである。図27、図28に示す実施例では、デジタルワードは、26又は64ビットの分解能を有する、振幅位相点を記憶することができる6ビットワードである。図27、図28に示す実施例は、例証目的のためのものであり、実際の実装では分解能ははるかに高くなり得ることが理解されるであろう。1サイクルToにわたるデジタル振幅位相点4302は、例えば、図27及び図28に関して記載されるように、ルックアップテーブル4104、4210内のストリングワードのストリングとしてメモリに記憶される。これも図27、図28に関して記載されるように、アナログバージョンのアナログ波形4304を発生させるために、振幅位相点4302は、クロックサイクルTclk毎に0~Toでメモリから順番に読み取られ、かつDAC回路4108、4212によって変換される。追加のサイクルは、所望され得るだけのサイクル又は期間にわたって0~Toで、デジタル電気信号波形4300の振幅位相点4302を繰り返し読み取ることによって生成することができる。平滑アナログバージョンのアナログ波形4304は、フィルタ4112、4214(図27及び図28)によってDAC回路4108、4212の出力をフィルタリングすることにより達成される。フィルタリングされたアナログ出力信号4114、4222(図27及び図28)は、電力増幅器の入力に適用される。 FIG. 29 illustrates one cycle of a discrete-time digital electrical signal waveform 4300 (shown superimposed on a discrete-time digital electrical signal waveform 4300 for comparison purposes) according to at least one aspect of the present disclosure of an analog waveform 4304. The horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents digital phase points. The digital electrical signal waveform 4300 is, for example, a digital, discrete-time version of the desired analog waveform 4304. The digital electrical signal waveform 4300 is generated by storing amplitude phase points 4302, which represent the amplitude per clock cycle T over one cycle or period T. The digital electrical signal waveform 4300 is generated over one period T by any suitable digital processing circuitry. The amplitude phase points are digital words stored in a memory circuit. In the examples shown in FIGS. 27 and 28, the digital words are 6-bit words capable of storing amplitude phase points with 26 or 64 bits of resolution. It will be understood that the examples shown in Figures 27 and 28 are for illustrative purposes, and that in an actual implementation the resolution may be much higher. The digital magnitude phase points 4302 over one cycle To are stored in memory as a string of string words in lookup tables 4104, 4210, for example, as described with respect to Figures 27 and 28. The magnitude phase points 4302 are read sequentially from 0 to To every clock cycle Tclk and converted by DAC circuitry 4108, 4212 to generate an analog version of the analog waveform 4304, also as described with respect to Figures 27 and 28. Additional cycles can be generated by repeatedly reading the magnitude phase points 4302 of the digital electrical signal waveform 4300 from 0 to To for as many cycles or periods as may be desired. A smooth analog version of the analog waveform 4304 is achieved by filtering the output of the DAC circuit 4108, 4212 by a filter 4112, 4214 (FIGS. 27 and 28). The filtered analog output signal 4114, 4222 (FIGS. 27 and 28) is applied to the input of the power amplifier.
治療用波形を有する神経刺激信号を含む高度なRFエネルギー装置
上述のように、いくつかの外科処置では、医療専門家は、血管などの組織を封止又は切断するために電気外科用装置を使用し得る。このような装置は、処置される組織に、例えば高周波(RF)電流のような電気エネルギーを通すことによって、医学的治療を実施する。いくつかの電気外科用装置は、電気エネルギーを生成する電極(活性電極)と戻り電極の両方が、同一の外科用プローブ内に収容されることから、双極装置と称される。外科用プローブは、ハンドピース又はロボット制御器具又はこれらの組み合わせを含み得ることが理解されるであろう。
Advanced RF Energy Devices Including Nerve Stimulation Signals with Therapeutic Waveforms As mentioned above, in some surgical procedures, medical professionals may use electrosurgical devices to seal or cut tissue, such as blood vessels. Such devices perform medical treatment by passing electrical energy, such as radio frequency (RF) current, through the tissue being treated. Some electrosurgical devices are referred to as bipolar devices because both the electrode that generates the electrical energy (the active electrode) and the return electrode are housed within the same surgical probe. It will be understood that the surgical probe may include a handpiece or a robotic control instrument, or a combination thereof.
代替的な装置として、単極装置と称されるものが挙げられる。このような装置では、活性電極のみが外科用プローブ内に収容される。患者の組織内に入る電流は、患者が横たわる担架を通る電気経路を介して、又は特定の戻り電極パッドを通って電気エネルギー発生器に戻り得る。いくつかの態様では、患者は電極パッド上に横たわってもよい。或いは、電極パッドが患者の、外科用プローブが配備される手術部位に近い位置に配置されてもよい。単極装置を使用して処置を受ける患者を通る電流経路は、双極装置を使用して処置を受けている患者を通る電流経路に比して、特定しにくいものであり得る。その結果、単極電気外科用装置の場合、いくつかの非標的組織が意図せずに焼灼、切断、又は別の方法で損傷され得る。興奮性組織に対するそのような意図しない損傷は、患者に、筋力低下、疼痛、麻痺、麻痺、及び/又は他の望ましくない状態をもたらし得る。 Alternative devices include those referred to as monopolar devices. In such devices, only the active electrode is contained within the surgical probe. Current entering the patient's tissue may return to the electrical energy generator via an electrical pathway through a gurney on which the patient lies or through a specific return electrode pad. In some variations, the patient may recline on the electrode pad. Alternatively, the electrode pad may be positioned on the patient near the surgical site where the surgical probe is deployed. The current path through a patient undergoing treatment using a monopolar device may be less easily identified than the current path through a patient undergoing treatment using a bipolar device. As a result, with monopolar electrosurgical devices, some non-target tissue may be unintentionally cauterized, cut, or otherwise damaged. Such unintentional damage to excitable tissue may result in muscle weakness, pain, numbness, paralysis, and/or other undesirable conditions in the patient.
したがって、単極電気外科用装置は、意図しない損傷を引き起こすほど興奮性組織に同装置が近接しているかどうかを判定するための特徴を組み込むことが望ましい。このような特徴は、このような組織が単極電極に近接していることを医療専門家に通知するための基準として、電気外科用装置の1つ以上のサブシステムによって使用されてもよい。加えて、このような特徴は、非標的興奮性組織に近接していると見なされる組織に送達される治療エネルギーの量を低減又はなくするために、インテリジェント電気外科用装置の1つ以上のサブシステムによって使用されてもよい。超音波治療モードと電気外科(RF)とを組み合わせたいくつかのインテリジェントな医療装置では、装置が電気外科用(RF)モードで動作しているときに、意図せざる損傷を引き起こすほど近接しているかどうかを決定する特徴により、装置に超音波モードに切り替えを実行させ得る。 Therefore, it is desirable for monopolar electrosurgical devices to incorporate features for determining whether the device is in close enough proximity to excitable tissue to cause unintended damage. Such features may be used by one or more subsystems of the electrosurgical device as criteria for notifying a medical professional that such tissue is in close proximity to the monopolar electrode. Additionally, such features may be used by one or more subsystems of an intelligent electrosurgical device to reduce or eliminate the amount of treatment energy delivered to tissue deemed to be in close proximity to non-target excitable tissue. In some intelligent medical devices that combine ultrasonic treatment modes with electrosurgery (RF), a feature for determining close enough proximity to cause unintended damage may cause the device to switch to ultrasonic mode when the device is operating in electrosurgical (RF) mode.
組織を処置かつ/又は破壊するために、組織に電気エネルギーを印加するための電気外科用装置はまた、外科手技において、ますます広範な用途が見出されている。電気外科用装置は、典型的には、遠位に取り付けられたエンドエフェクタ(例えば、1つ以上の電極)を有する器具である外科用プローブを含む。エンドエフェクタは、電流が組織内に導入されるように、組織に対して位置決めすることができる。電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、外科用プローブの遠位端に配置された活性電極によって組織に導入され、患者の体に別個に位置する戻り電極(例えば、接地パッド)を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び/又は組織間の止血封止を形成してもよく、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用であってもよい。電気外科用装置のエンドエフェクタは、組織を離断するための、組織及び電極に対して移動可能な切断部材も含み得る。 Electrosurgical devices for applying electrical energy to tissue to treat and/or destroy the tissue are also finding increasingly widespread use in surgical procedures. Electrosurgical devices typically include a surgical probe, which is an instrument having a distally attached end effector (e.g., one or more electrodes). The end effector can be positioned relative to tissue so that electrical current is introduced into the tissue. Electrosurgical devices can be configured for bipolar or monopolar operation. During bipolar operation, electrical current is introduced into the tissue by the working electrode of the end effector and returned from the tissue by the return electrode of the end effector, respectively. During monopolar operation, electrical current is introduced into the tissue by an active electrode located at the distal end of the surgical probe and returned via a return electrode (e.g., a ground pad) separately located on the patient's body. Heat generated by electrical current flowing through the tissue may form a hemostatic seal within and/or between tissues and may therefore be particularly useful, for example, for sealing blood vessels. The end effector of the electrosurgical device may also include a cutting member movable relative to the tissue and the electrode to transect the tissue.
図30は、典型的な単極電気外科用システム136000を示す。電気外科用システム136000は、コントローラ136010、発生器136012、電気外科用器具136015、及び1つ以上の戻り電極を含む戻りパッド136020を含み得る。典型的には、発生器136012は、電気信号を電気外科用器具136015に第1の導電性電気経路136017に沿って供給してもよく、第2の導電性電気経路136023に沿って1つ以上の戻り電極から戻り信号を受信してもよい。図30は、活性単極電極などの電気外科用器具136015を使用して患者136027を治療する医療専門家136025の例を示す。 Figure 30 shows a typical monopolar electrosurgical system 136000. The electrosurgical system 136000 may include a controller 136010, a generator 136012, an electrosurgical instrument 136015, and a return pad 136020 including one or more return electrodes. Typically, the generator 136012 may supply an electrical signal to the electrosurgical instrument 136015 along a first conductive electrical pathway 136017 and may receive a return signal from one or more return electrodes along a second conductive electrical pathway 136023. Figure 30 shows an example of a medical professional 136025 treating a patient 136027 using an electrosurgical instrument 136015, such as an active monopolar electrode.
図31は、図30に示す患者及び電気構成要素の概略ブロック図である。発生器136012は、コントローラ136010とは別の構成要素であってもよく、又はコントローラ136010は、電気発生器136012を含んでもよい。コントローラ136010は、発生器136012の電気出力を制御することを含む、発生器136012の動作制御を実行してもよい。以下に開示されるように、コントローラ136010は、電気発生器136012の出力信号の振幅特性、周波数特性、及び位相特性を含む様々な特性の制御を含む、電気発生器136012の1つ以上の出力波形制御を実行してもよい。コントローラ136010は、手動制御アクチュエータ(スイッチ、プッシュボタン、スライド、及び同様のもの)、センサを含むがこれらに限定されない任意の数の追加の構成要素からさらに信号を受信してもよく、或いは任意の数の通信装置、コンピュータ、スマート外科用装置センサ、及び撮像システムによって送信されるデータ信号を受信してもよい。コントローラ136010は、必要なコントローラの機能に応じて、任意の1又は複数のタイプのコンピュータプロセッサ装置、1つ以上のメモリ構成要素(スタティック及び/又はダイナミックメモリ構成要素)、並びにデータ信号(アナログ又はデジタル)を送信及び/又は受信するように構成された通信構成要素とから構成されてもよい。コントローラ136010のメモリ構成要素は、1つ以上のコンピュータプロセッサ装置によって読み取られると、コントローラの動作を指示し得る1つ以上の命令を含んでもよい。そのような命令及びその意図する結果の例を以下に開示する。 FIG. 31 is a schematic block diagram of the patient and electrical components shown in FIG. 30. The generator 136012 may be a separate component from the controller 136010, or the controller 136010 may include the electrical generator 136012. The controller 136010 may perform operational control of the generator 136012, including controlling the electrical output of the generator 136012. As disclosed below, the controller 136010 may perform one or more output waveform controls of the electrical generator 136012, including control of various characteristics, including amplitude, frequency, and phase characteristics, of the output signal of the electrical generator 136012. The controller 136010 may further receive signals from any number of additional components, including, but not limited to, manual control actuators (switches, push buttons, slides, and the like), sensors, or may receive data signals transmitted by any number of communication devices, computers, smart surgical device sensors, and imaging systems. The controller 136010 may be comprised of any one or more types of computer processor devices, one or more memory components (static and/or dynamic memory components), and communication components configured to transmit and/or receive data signals (analog or digital), depending on the controller functionality required. The memory components of the controller 136010 may contain one or more instructions that, when read by the one or more computer processor devices, may direct the operation of the controller. Examples of such instructions and their intended results are disclosed below.
電気エネルギーが、電気発生器136012によって供給され、活性単極電極などの外科用器具136015によって受信されてもよい。いくつかの態様では、活性電極は、電気エネルギーを受け取るために電気発生器136012の電源端子と電気的に導通してもよい。いくつかの態様では、外科用器具136015は、ワイヤ又は他のケーブルなどの第1の導電性電気経路136017を介して電気信号を受信してもよい。 Electrical energy may be supplied by the electrical generator 136012 and received by the surgical instrument 136015, such as an active monopolar electrode. In some aspects, the active electrode may be in electrical communication with a power terminal of the electrical generator 136012 to receive the electrical energy. In some aspects, the surgical instrument 136015 may receive the electrical signal via a first conductive electrical pathway 136017, such as a wire or other cable.
処置中、患者136027は、戻りパッド136020上に仰向けに横たわってもよい。戻りパッド136020は、電気的戻り端子を介して電気発生器136012と電気的に導通してもよく、活性電極などの電気外科用器具136015によって患者136027内に供給された電気エネルギーは、戻りパッド136020を通じて電気発生器136012に戻されてもよい。いくつかの態様では、戻りパッド136020は、ワイヤ又は他のケーブルなどの第2の導電性電気経路136023を介して電気戻り端子に電気的に導通してもよい。 During the procedure, the patient 136027 may lie supine on the return pad 136020. The return pad 136020 may be in electrical communication with the electrical generator 136012 via an electrical return terminal, and electrical energy delivered into the patient 136027 by an electrosurgical instrument 136015, such as an active electrode, may be returned to the electrical generator 136012 through the return pad 136020. In some aspects, the return pad 136020 may be in electrical communication with the electrical return terminal via a second electrically conductive electrical pathway 136023, such as a wire or other cable.
いくつかの態様では、発生器136012は、高周波レベルで交流を電気外科用器具136015に供給してもよい。いくつかの代替的な態様では、電気外科用器具136015はまた、超音波治療モードのための特徴を組み込んでもよく、発生器136012はまた、1つ以上の超音波治療用構成要素を駆動するための電力を発生させるように構成されてもよい。患者136027の標的組織に配置され得る電極先端(すなわち、活性電極)を典型的に含む電気外科用器具136015は、発生器136012から交流を受け取り、電極先端を介して標的組織に交流を送達する。電極先端部によって受信される交流は、第1の導電性電気経路136017を介して発生器136012から送られたものであってもよい。交流は標的組織に受信され、組織からの抵抗により、手術部位において所望の効果(例えば、封止及び/又は切断)をもたらす熱が生成される。標的組織に受信された交流は患者の身体を通して伝導され、最終的に戻りパッド136020の1つ以上の戻り電極によって受信される。戻りパッド136020によって受信された交流は、第2の導電性電気経路136023を介して発生器に戻され、交流が流れる閉路を完成してもよい。1つ以上の戻り電極は、電極先端部によって導入される量の電流を運搬するように構成されている。戻りパッド136020は、患者の身体に取り付けられてもよく、又は患者の身体から若干の距離(即ち、容量性カップリング)を開けてもよい。1つ以上の戻り電極によって受信された交流は、発生器136012に戻って、交流が流れる閉路を完成してもよい。 In some aspects, the generator 136012 may supply alternating current at high frequency levels to the electrosurgical instrument 136015. In some alternative aspects, the electrosurgical instrument 136015 may also incorporate features for an ultrasonic treatment mode, and the generator 136012 may also be configured to generate power to drive one or more ultrasonic treatment components. The electrosurgical instrument 136015, which typically includes an electrode tip (i.e., active electrode) that may be placed on target tissue of the patient 136027, receives alternating current from the generator 136012 and delivers the alternating current to the target tissue via the electrode tip. The alternating current received by the electrode tip may be transmitted from the generator 136012 via a first conductive electrical pathway 136017. The alternating current is received by the target tissue, and resistance from the tissue generates heat that produces the desired effect (e.g., sealing and/or cutting) at the surgical site. The alternating current received at the target tissue is conducted through the patient's body and ultimately received by one or more return electrodes of the return pad 136020. The alternating current received by the return pad 136020 may be returned to the generator via a second conductive electrical pathway 136023, completing a closed circuit through which the alternating current flows. The one or more return electrodes are configured to carry the amount of current introduced by the electrode tip. The return pad 136020 may be attached to the patient's body or may be spaced some distance from the patient's body (i.e., capacitively coupled). The alternating current received by the one or more return electrodes may be returned to the generator 136012, completing a closed circuit through which the alternating current flows.
患者の身体と戻り電極との間の電流経路を完成するために容量性カップリングを利用する電気外科用システム136000では、患者の身体は、コンデンサの第1の容量性プレートとして効果的に作用し、戻り電極パッドは、コンデンサの第2の容量性プレートとして効果的に作用する。 In electrosurgical system 136000, which utilizes capacitive coupling to complete the current path between the patient's body and the return electrode, the patient's body effectively acts as the first capacitive plate of a capacitor, and the return electrode pad effectively acts as the second capacitive plate of the capacitor.
いくつかの態様では、戻りパッド136020は、複数の検知装置のアレイを組み込む単一の戻り電極を含んでもよい。いくつかの代替的な態様では、戻りパッド136020は、戻り電極のアレイを含んでもよく、検知装置のアレイは、戻り電極のアレイに組み込まれてもよい。1つの非限定的な例では、戻りパッド136020は、それぞれが検知装置を含む複数の戻り電極を含んでもよい。 In some aspects, the return pad 136020 may include a single return electrode incorporating an array of multiple sensing devices. In some alternative aspects, the return pad 136020 may include an array of return electrodes, and an array of sensing devices may be incorporated into the array of return electrodes. In one non-limiting example, the return pad 136020 may include multiple return electrodes, each including a sensing device.
検知装置のアレイをリターン電極パッド136020に組み込むことによって、検知装置を使用して、患者に適用された神経制御信号、又は神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴の動きのいずれかを検出することができる。検知装置は、1つ以上の圧力センサ、1つ以上の加速度計、又はこれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの非限定的な態様では、検出装置は、検出された神経制御信号を示す信号、及び/又は患者の解剖学的特徴の検出された運動を示す信号を出力するように構成され得る。クーロンの法則及び活性電極、患者の身体及び検知装置それぞれの位置を利用して、検出された神経制御信号及び/又は患者の解剖学的特徴の運動を分析して、患者の身体内の神経の位置を決定することができる。 By incorporating an array of sensing devices into the return electrode pad 136020, the sensing devices can be used to detect either the neurocontrol signals applied to the patient or the movement of the patient's anatomical features resulting from the application of the neurocontrol signals. The sensing devices can include, but are not limited to, one or more pressure sensors, one or more accelerometers, or a combination thereof. In some non-limiting aspects, the sensing devices can be configured to output signals indicative of the detected neurocontrol signals and/or the detected movement of the patient's anatomical features. Utilizing Coulomb's law and the respective positions of the active electrode, the patient's body, and the sensing devices, the detected neurocontrol signals and/or the movement of the patient's anatomical features can be analyzed to determine the location of the nerve within the patient's body.
いくつかの態様では、例えば図32に示されるように、戻りパッド136120は、患者の身体に容量性カップリングされ、全体として電気外科用器具によって患者の身体に導入される量の電流を運ぶように構成され得る複数の電極136125を含んでもよい。この容量性カップリングの場合、患者の身体は、コンデンサの1つのプレートとして効果的に作用し、戻りパッド136120の複数の電極136125は全体として、コンデンサの他方のプレートとして効果的に作用する。容量性カップリングのより詳細な説明は、例えば、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、「CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE」と題する2001年4月10日に発行された米国特許第6,214,000号、「CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE」と題する2003年6月24日に発行された米国特許第6,582,424号に見出すことができる。 In some aspects, as shown in FIG. 32 , for example, the return pad 136120 may include a plurality of electrodes 136125 that may be capacitively coupled to the patient's body and collectively configured to carry the amount of current introduced into the patient's body by the electrosurgical instrument. With this capacitive coupling, the patient's body effectively acts as one plate of a capacitor, and the plurality of electrodes 136125 of the return pad 136120 collectively act as the other plate of the capacitor. A more detailed description of capacitive coupling can be found, for example, in U.S. Pat. No. 6,214,000, issued April 10, 2001, entitled "CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE," and U.S. Pat. No. 6,582,424, issued June 24, 2003, entitled "CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE," the contents of which are incorporated herein by reference in their entireties.
図31は、本開示の少なくとも1つの態様に係る、図30の戻りパッドの複数の電極136125aからdを示す。4つの電極136215aからdが図31に示されているが、戻りパッド136120は任意の数の電極136125を含んでもよいことが理解されよう。例えば、様々な態様によれば、戻りパッド136120は、2つの電極、8個の電極、16個の電極、又は戻りパッド136120内に作製され得る任意の数の電極を含んでもよい。電極の数は、偶数の整数又は奇数の整数であってもよいことが理解されたい。また、個々の電極136125aからdは、実質的に矩形であるように図31に示されているが、個々の電極は任意の好適な形状であってもよいことが理解されよう。 31 illustrates multiple electrodes 136125a-d of the return pad of FIG. 30 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. While four electrodes 136125a-d are illustrated in FIG. 31, it will be understood that the return pad 136120 may include any number of electrodes 136125. For example, according to various aspects, the return pad 136120 may include two electrodes, eight electrodes, sixteen electrodes, or any number of electrodes that may be fabricated within the return pad 136120. It will be understood that the number of electrodes may be an even integer or an odd integer. Additionally, while the individual electrodes 136125a-d are illustrated in FIG. 31 as being substantially rectangular, it will be understood that the individual electrodes may be any suitable shape.
戻りパッド136120の電極136125aからdは、図30および31の電気外科用システムの戻り電極として機能し得る。さらに、電極136125aからdは患者の身体及び/又は発生器から選択的に分離され得るため、セグメント化された電極とも捉えられ得る。いくつかの態様では、戻りパッド136120の電極136125aからdは、1つの大きな電極として効果的に作用するように互いに連結され得る。例えば、様々な態様によれば、戻りパッド136120の電極136125aからdのそれぞれは、図32に示すように、それぞれの導電性部材136130aからdによって、切り替え装置136135の入力に接続することができる。図32に示すように、切り替え装置136135が開放位置にあるとき、戻りパッド136120のそれぞれの電極136125aからdは、患者の身体及び/又は発生器から互いに分離される。一方、切り替え装置136135が閉位置にあるとき、戻りパッド136120の各電極136125aからdは、単一の大きな電極として効果的に作用するように互いに連結される。任意の1又は複数の電極群を形成するように、電極136125aからdは、切り替え装置136135によって異なる組み合わせで互いに連結されてもよいことが理解されよう。例えば、患者が返却パッド136120上に仰臥位に横たわり、患者の頭部が切り替え装置136135の電極136125a及び136125cに近接して配設される場合、電極136125b及び136125dは互いに連結されてもよく、それによって、下部胴体及び上部胴体を通って流れる電流をそれぞれ検知してもよい。或いは、患者が返却パッド136120上に仰臥位に横たわり、患者の頭部が切り替え装置136135の電極136125a及び136125bに近接して配設される場合、電極136125c及び136125dは互いに連結されてもよく、それによって、下部胴体及び上部胴体を通って流れる電流をそれぞれ感知してもよい。 The electrodes 136125a-d of the return pad 136120 may function as return electrodes for the electrosurgical system of FIGS. 30 and 31 . Furthermore, the electrodes 136125a-d may be selectively isolated from the patient's body and/or the generator and may therefore be considered segmented electrodes. In some aspects, the electrodes 136125a-d of the return pad 136120 may be coupled to one another to effectively act as one large electrode. For example, according to various aspects, each of the electrodes 136125a-d of the return pad 136120 may be connected to an input of the switching device 136135 by a respective conductive member 136130a-d, as shown in FIG. 32 . When the switching device 136135 is in the open position, as shown in FIG. 32 , the respective electrodes 136125a-d of the return pad 136120 are isolated from one another from the patient's body and/or the generator. On the other hand, when the switching device 136135 is in the closed position, the electrodes 136125a-d of the return pad 136120 are coupled together to effectively act as a single large electrode. It will be appreciated that the electrodes 136125a-d may be coupled together in different combinations by the switching device 136135 to form any one or more electrode groups. For example, if a patient lies supine on the return pad 136120 with the patient's head positioned adjacent to electrodes 136125a and 136125c of the switching device 136135, electrodes 136125b and 136125d may be coupled together to sense current flowing through the lower torso and upper torso, respectively. Alternatively, if the patient lies supine on the return pad 136120 and the patient's head is positioned adjacent to electrodes 136125a and 136125b of the switching device 136135, electrodes 136125c and 136125d may be coupled to each other, thereby sensing current flowing through the lower torso and upper torso, respectively.
切り替え装置136135は、処理回路(例えば、電気外科用システムの発生器の処理回路、電気外科用システムのハブなど)によって制御することができる。簡潔さのために、処理回路は、図32には図示されていない。様々な態様によれば、切り替え装置136135は、戻りパッド136120に組み込み可能である。他の態様によれば、切り替え装置136135は、図30及び図31の電気外科用システムの第2の導電性電気経路に組み込み可能である。戻りパッド136120はまた、複数の検知装置を含むことができる。 The switching device 136135 can be controlled by a processing circuit (e.g., a processing circuit of a generator of an electrosurgical system, a hub of an electrosurgical system, etc.). For simplicity, the processing circuit is not shown in FIG. 32. According to various aspects, the switching device 136135 can be incorporated into the return pad 136120. According to other aspects, the switching device 136135 can be incorporated into the second conductive electrical pathway of the electrosurgical system of FIGS. 30 and 31. The return pad 136120 can also include multiple sensing devices.
図33は、本開示の少なくとも1つの態様による、戻りパッドの検知装置136140aからdのアレイを示す。様々な態様によれば、検知装置36140aからdの数は、電極36125aからdの数に対応してもよく、それにより、各電極に対して1つの検知装置が設けられてもよい(例えば、電極136125aを有する検知装置36140a、電極136125bを有する検知装置36140b、電極136125cを有する検知装置36140c及び電極136125dを有する検知装置36140d)。各検知装置36140aからdは、対応する電極136125aからdにそれぞれ取り付けられてもよく、又は対応する電極136125aからdと一体化されてもよい。しかしながら、対応する電極136125aからdに対応付けられた検知装置36140aからdの数は電極の数に対応し得るが、戻りパッドは、任意の数の検知装置を含んでもよいことが理解されるであろう。例えば、16個の電極を含む戻りパッドの態様では、戻りパッドは、検知装置を4つ又は8つのみを含んでもよい。検知装置136140aからdは、それぞれ対応する電極136125aからdの中心にあるものとして図33に示されているが、検知装置136140aからdは、対応する電極136125aからdのいずれかの部分上に配置され得ることが理解されよう。特定の電極上の特定の検知装置の位置は、それぞれの電極上の任意のその他検知装置の位置とは無関係であることが更に理解されよう。 33 illustrates an array of sensing devices 136140a-d on a return pad, according to at least one aspect of the present disclosure. According to various aspects, the number of sensing devices 36140a-d may correspond to the number of electrodes 36125a-d, such that one sensing device is provided for each electrode (e.g., sensing device 36140a with electrode 136125a, sensing device 36140b with electrode 136125b, sensing device 36140c with electrode 136125c, and sensing device 36140d with electrode 136125d). Each sensing device 36140a-d may be attached to or integrated with a corresponding electrode 136125a-d, respectively. However, it will be understood that while the number of sensing devices 36140a-d associated with corresponding electrodes 136125a-d may correspond to the number of electrodes, the return pad may include any number of sensing devices. For example, in an embodiment of a return pad including 16 electrodes, the return pad may include only four or eight sensing devices. While the sensing devices 136140a-d are shown in FIG. 33 as being centered on their respective corresponding electrodes 136125a-d, it will be understood that the sensing devices 136140a-d may be located on any portion of the corresponding electrodes 136125a-d. It will be further understood that the location of a particular sensing device on a particular electrode is independent of the location of any other sensing devices on the respective electrode.
検知装置136140aからdは、患者に適用された単極神経制御信号、及び/又は神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴(例えば、筋肉の攣縮)の動きを検知するように構成される。単極神経制御信号は、図30及び図31の電気外科用システムの外科用器具によって適用されてもよい。或いは、異なる発生器に連結された異なる外科用器具によって適用されてもよい。各検出装置136140aからdは、例えば、圧力センサ、加速度計、又はこれらの組み合わせを含んでもよく、検出された神経制御信号を示す信号、及び/又は患者の解剖学的特徴の検出された動きを示す信号を出力するように構成されている。いくつかの非限定的な例では、圧力センサから構成される検知装置は、例えば、ピエゾ抵抗ひずみゲージ、静電容量式圧力センサ、電磁圧力センサ、及び/又は圧電圧力センサを単独で、又はその組み合わせて含んでもよい。いくつかの非限定的な例では、加速度計から構成される検知装置は、例えば、機械的加速度計、静電容量式加速度計、圧電加速度計、電磁加速度計、及び/又は微小電気機械システム(MEMS)加速度計を単独で又は組み合わせて含んでもよい。それぞれの検知装置136140aからdのそれぞれの出力信号は、アナログ信号及び/又はデジタル信号の形態であってもよい。 The sensing devices 136140a-d are configured to detect monopolar neural control signals applied to the patient and/or movement of a patient's anatomical feature (e.g., muscle contraction) resulting from the application of the neural control signals. The monopolar neural control signals may be applied by a surgical instrument of the electrosurgical system of FIGS. 30 and 31 . Alternatively, the monopolar neural control signals may be applied by different surgical instruments coupled to different generators. Each sensing device 136140a-d may include, for example, a pressure sensor, an accelerometer, or a combination thereof, and is configured to output a signal indicative of the detected neural control signal and/or a signal indicative of the detected movement of the patient's anatomical feature. In some non-limiting examples, sensing devices comprising pressure sensors may include, for example, piezoresistive strain gauges, capacitive pressure sensors, electromagnetic pressure sensors, and/or piezoelectric pressure sensors, alone or in combination. In some non-limiting examples, the sensing devices comprising accelerometers may include, for example, mechanical accelerometers, capacitive accelerometers, piezoelectric accelerometers, electromagnetic accelerometers, and/or microelectromechanical systems (MEMS) accelerometers, alone or in combination. The output signal of each of the sensing devices 136140a-d may be in the form of an analog signal and/or a digital signal.
クーロンの法則及び外科器具の活性電極、患者の身体及び各検知装置それぞれの位置を使用して、検出された神経制御信号及び/又は患者の解剖学的特徴の運動を示す各検知装置136140aからdの各出力信号を分析して、患者の身体内の神経の位置を決定することができる。クーロンの法則は、E=K(Q/r2)であり、式中、Eは神経において神経刺激に必要とされる閾値電流であり、Kは定数であり、Qは神経刺激電極からの最小電流であり、rは神経からの距離である。神経刺激電極から神経への距離(rが増加に対して)に比例して、神経を刺激するのに必要な電流が増加する。したがって、検知装置136150aからdによって測定される興奮性組織の刺激の量は、一定電流刺激時の興奮性組織への神経刺激電極の距離に関連し得る。いくつかの態様では、検知装置136140aからdの出力信号はまた、興奮性組織の検知装置136140aからdまでの距離に依存し得る。複数の検知装置136140aからdを使用して、複数の検知装置136140aからdの幾何学的形状及び位置に基づいて、電気刺激可能な興奮性組織の位置を三角測量することができることが理解されよう。したがって、一定電流刺激を利用して神経刺激電極から神経までの距離を推定することができる。あるいは、様々な量の電流から構成される電流刺激を使用して、複数の検知装置136140aからdに関連する三角測量法による興奮性組織の位置判定を改善することができる。一般に、それぞれの検知装置の出力信号のそれぞれの強度は、それぞれの検知装置が患者の刺激対象神経からどの程度近いか、又は遠いかを示す。 Using Coulomb's law and the respective positions of the surgical instrument's active electrode, the patient's body, and each sensing device, the output signal of each sensing device 136140a-d, indicative of detected neural control signals and/or movement of the patient's anatomical features, can be analyzed to determine the location of the nerve within the patient's body. Coulomb's law is E=K(Q/ r² ), where E is the threshold current required for neural stimulation at the nerve, K is a constant, Q is the minimum current from the neural stimulation electrode, and r is the distance from the nerve. The current required to stimulate the nerve increases in proportion to the distance from the neural stimulation electrode to the nerve (as r increases). Therefore, the amount of stimulation of the excitable tissue measured by the sensing devices 136140a-d can be related to the distance of the neural stimulation electrode to the excitable tissue during constant current stimulation. In some aspects, the output signal of the sensing devices 136140a-d can also depend on the distance of the excitable tissue from the sensing devices 136140a-d. It will be appreciated that multiple sensing devices 136140a-d can be used to triangulate the location of electrically stimulable excitable tissue based on the geometry and location of the multiple sensing devices 136140a-d. Thus, constant current stimulation can be utilized to estimate the distance from the neural stimulation electrode to the nerve. Alternatively, current stimulation comprised of varying amounts of current can be used to improve the location of excitable tissue via triangulation associated with the multiple sensing devices 136140a-d. Generally, the respective strengths of the output signals of each sensing device indicate how close or far the respective sensing device is from the patient's stimulated nerve.
様々な態様によれば、それぞれの検知装置のそれぞれの出力信号の分析は、図30および図31の電気外科用システムの発生器の処理回路によって電気外科用システムのハブの処理回路などによって、その電気外科用システムの発生器とは別個の神経モニタリングシステムの処理回路によって実行することができる。分析はリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで行うことができる。様々な態様によれば、それぞれの出力信号は、処理回路によって実行される単極神経刺激アルゴリズムへの入力として機能する。 According to various aspects, analysis of each output signal of each sensing device can be performed by processing circuitry of a neuromonitoring system separate from the generator of the electrosurgical system, such as by processing circuitry of an electrosurgical system hub, by processing circuitry of the generator of the electrosurgical system of FIGS. 30 and 31 . The analysis can be performed in real time or near real time. According to various aspects, each output signal serves as an input to a monopolar nerve stimulation algorithm executed by the processing circuitry.
様々な態様によると、図33に示すように、それぞれの検知装置136140aからdの出力信号は、それぞれの導電性部材136142aからdを介して、多入力単一出力切り替え装置136137(例えば、マルチプレクサ)に入力可能である。多入力単一出力切り替え装置136137に対する選択信号S0、S1を制御することによって、多入力単一出力切り替え装置136137は、上述の分析のために、それぞれの検知装置136140aからdの出力信号のうちの1つのみを出力するように制御することができる。非限定的な一例として、図33を参照すると、選択信号S0,S1を0,0に設定することで、検知装置136140cからの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置136137によって出力することができる。別の非限定的な例として、選択信号S0,S1を0,1に設定することで、検知装置136140aからの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置136137によって出力することができる。同様に、選択信号S0,S1を1,0に設定することで、検知装置136140dからの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置136137によって出力することができる。さらに拡張として、選択信号S0,S1を1,1に設定することで、検知装置136140bからの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置136137によって出力することができる。 According to various aspects, as shown in FIG. 33 , the output signals of each of the sensing devices 136140a-d can be input to a multiple-input, single-output switching device 136137 (e.g., a multiplexer) via respective conductive members 136142a-d. By controlling the select signals S0, S1 to the multiple-input, single-output switching device 136137, the multiple-input, single-output switching device 136137 can be controlled to output only one of the output signals of each of the sensing devices 136140a-d for analysis as described above. As a non-limiting example, with reference to FIG. 33 , setting the select signals S0, S1 to 0, 0 can cause the output signal from sensing device 136140c to be output by the multiple-input, single-output switching device 136137 for analysis by applicable processing circuitry. As another non-limiting example, by setting select signals S0 and S1 to 0 and 1, the output signal from detector device 136140a can be output by multiple-input, single-output switching device 136137 for analysis by applicable processing circuitry. Similarly, by setting select signals S0 and S1 to 1 and 0, the output signal from detector device 136140d can be output by multiple-input, single-output switching device 136137 for analysis by applicable processing circuitry. As a further extension, by setting select signals S0 and S1 to 1 and 1, the output signal from detector device 136140b can be output by multiple-input, single-output switching device 136137 for analysis by applicable processing circuitry.
選択信号S0,S1は、非限定的な例として、図30及び図31の電気外科用システムの発生器の処理回路などの処理回路によって、電気外科用システムの発生器とは別個の神経モニタリングシステムの処理回路によって、電気外科用システムのハブの処理回路によって、又はその同様のものにより、多入力単一出力切り替え装置136137に提供され得る。簡潔さのために、処理回路は、図33には図示されていない。多様な選択信号を十分に高速で提供することによって、それぞれの検知装置136125aからdの出力信号は、それぞれの検知装置136125aからdの出力信号の全てのタイムリー分析を可能にして刺激された神経の位置を決定することができるような速度で効果的にスキャンすることができる。 The selection signals S0 and S1 may be provided to the multiple-input, single-output switching device 136137 by, by way of non-limiting example, a processing circuit such as the processing circuit of the generator of the electrosurgical system of FIGS. 30 and 31 , by a processing circuit of a nerve monitoring system separate from the generator of the electrosurgical system, by a processing circuit of a hub of the electrosurgical system, or the like. For simplicity, the processing circuit is not shown in FIG. 33 . By providing the various selection signals at a sufficiently high rate, the output signals of each of the sensing devices 136125a-d can be effectively scanned at a rate that allows for timely analysis of all of the output signals of each of the sensing devices 136125a-d to determine the location of the stimulated nerve.
様々な態様によれば、多入力単一出力切り替え装置136137は、戻りパッドに組み込むことができる。他の態様によれば、複数の入力単一出力切り替え装置136137は、図30の電気外科用システム136000の第2の導電性電気経路136023に組み込むことができる。 According to various aspects, the multiple-input, single-output switching device 136137 can be incorporated into the return pad. According to other aspects, the multiple-input, single-output switching device 136137 can be incorporated into the second conductive electrical pathway 136023 of the electrosurgical system 136000 of FIG. 30.
図33に開示される多入力単一出力切り替え装置136137の制御は、図33に示される4つの検知装置136140aからdに対応する4入力1出力切り替え装置に応じたものであってもよい。4つを超える検知装置(例えば、16個の検知装置)が存在する態様では、4つを超える検知装置の出力信号が、2つを超える選択信号(例えば、S0、S1、S2及びS3)を有する多入力単一出力切り替え装置への入力として機能し得ることが理解されたい。 The control of the multiple-input, single-output switching device 136137 disclosed in FIG. 33 may be in accordance with a four-input, single-output switching device corresponding to the four detector devices 136140a-d shown in FIG. 33. It should be understood that in embodiments where there are more than four detector devices (e.g., 16 detector devices), the output signals of the more than four detector devices may serve as inputs to a multiple-input, single-output switching device having more than two select signals (e.g., S0, S1, S2, and S3).
検出装置の出力信号(例えば、136140aからd)がアナログ信号である態様では、多入力単一出力切り替え装置136137の出力は、適用可能な処理回路による出力信号の分析の実行前に、アナログデジタル変換器136145によって対応するデジタル信号に変換することができる。 In embodiments where the detection device output signal (e.g., 136140a-d) is an analog signal, the output of the multiple-input single-output switching device 136137 may be converted to a corresponding digital signal by an analog-to-digital converter 136145 prior to analysis of the output signal by applicable processing circuitry.
図30に戻ると、様々な態様において、検知装置による患者の神経制御信号及び/又は解剖学的特徴の動きの検出は、戻りパッド136120の電極136125aからdが互いに連結されている間、又は電極136125aからdが互いに連結されていない間に実行することができる。例えば、戻りパッド136120のそれぞれの電極136125aからdが互いに連結されていないとき、患者を手術台上に位置決めした後であって、外科手術を開始する前に検出を実行する場合、戻りパッド136120は、切り替え装置136135を制御して、戻りパッド136120のそれぞれの電極136125aからdを互いに連結解除するように制御することによって、「検知モード」にすることができる。それぞれの電極136125aからdは互いに連結されていないが、神経及び/又は神経束は、上述の電気外科用器具で刺激され得、戻りパッド136120の検知装置のそれぞれの出力信号は、上述のように分析されて、それに対応付けられた神経、神経束、及び/又は神経叢の位置を特定することができる。神経、神経束及び/又は神経叢の位置は、単極神経刺激アルゴリズムプロファイルに入力され得る。神経、神経束及び/又は神経叢の位置が単極神経刺激アルゴリズムプロファイルに入力されると、神経、神経束及び/又は神経叢の位置は、戻りパッド136120の電極の容量性動作から効果的に隔離され得る。神経、神経束及び/又は神経叢の位置は、組織切断処置を実施しながら、外科医が神経及び/又は神経束に接近した際に、それを外科医に知らせるために、単極神経刺激アルゴリズムプロファイルの感知ノードとして使用され得る。様々な態様によれば、聴覚的警告、視覚的警告、触覚(振動など)的警告などを介して神経及び/又は神経束近傍の位置が外科医に伝えられてもよい。 Returning to FIG. 30 , in various aspects, detection of the patient's neural control signals and/or anatomical feature movement by the sensing device can be performed while the electrodes 136125a-d of the return pad 136120 are coupled to one another, or while the electrodes 136125a-d are not coupled to one another. For example, if detection is to be performed after positioning the patient on the operating table and before the start of a surgical procedure when the respective electrodes 136125a-d of the return pad 136120 are not coupled to one another, the return pad 136120 can be placed in a “sensing mode” by controlling the switching device 136135 to decouple the respective electrodes 136125a-d of the return pad 136120 from one another. While the respective electrodes 136125a-d are not coupled to one another, nerves and/or nerve bundles can be stimulated with the electrosurgical instrument described above, and the output signals of each of the sensing devices of the return pad 136120 can be analyzed as described above to identify the location of the associated nerve, nerve bundle, and/or nerve plexus. The location of the nerve, nerve bundle, and/or nerve plexus may be input into a monopolar nerve stimulation algorithm profile. When the location of the nerve, nerve bundle, and/or nerve plexus is input into a monopolar nerve stimulation algorithm profile, the location of the nerve, nerve bundle, and/or nerve plexus may be effectively isolated from the capacitive operation of the electrodes of the return pad 136120. The location of the nerve, nerve bundle, and/or nerve plexus may be used as a sensing node in the monopolar nerve stimulation algorithm profile to notify the surgeon when the surgeon approaches the nerve and/or nerve bundle while performing a tissue cutting procedure. According to various aspects, the location of the nearby nerve and/or nerve bundle may be communicated to the surgeon via an audio alert, a visual alert, a tactile (e.g., vibration) alert, etc.
図31に戻ると、様々な態様によれば、戻りパッド136015のそれぞれの電極が互いに連結された状態で検出が実行される場合、電気外科用システムの発生器136012は、患者の神経を刺激するために十分に低い周波数を有する搬送波上で変調され得る高周波波形(高周波での交流)を発生させてもよい。この変調により、神経制御信号及び/又は解剖学的特徴の動きの感知が、患者の身体136027との戻りパッド136020のそれぞれの電極の容量性カップリングと同時に実行可能になり得る。特定の波形を患者136027に適用し、特定の応答を感知することによって、解剖学的特徴部の動きを、適用された波形と相関することができ、無作為な患者の動きに起因するものではないということで、信頼性が向上する。変調は、異なる複数の神経サイズを刺激するために、経時的に調整可能である。様々な態様によれば、神経及び/又は神経束を常に刺激する必要なく、適用可能な処理回路が信号から神経及び/又は神経束への距離を判定できるように、変調の振幅を経時変化させることができる。 Returning to FIG. 31 , according to various aspects, when sensing is performed with the electrodes of the return pad 136015 coupled together, the generator 136012 of the electrosurgical system may generate a high-frequency waveform (alternating current at high frequency) that may be modulated onto a carrier wave having a frequency low enough to stimulate the patient's nerve. This modulation may enable sensing of neural control signals and/or anatomical feature movement simultaneously with capacitive coupling of the electrodes of the return pad 136020 with the patient's body 136027. By applying a specific waveform to the patient 136027 and sensing a specific response, movement of the anatomical feature can be correlated with the applied waveform and not due to random patient movement, providing increased confidence. The modulation can be adjusted over time to stimulate different nerve sizes. According to various aspects, the amplitude of the modulation can be varied over time to allow applicable processing circuitry to determine the distance of the signal to the nerve and/or nerve bundle without the need to constantly stimulate the nerve and/or nerve bundle.
電気外科用装置の外科用プローブにより適用される電気エネルギーは、EN60601-2-2:2009+A11:2011,Definition 201.3.218-高周波数に記載される周波数範囲であり得る、高周波(RF)エネルギーの形態であってよい。例えば、単極RF用途における周波数は、典型的には、5MHz未満に制限される。200kHz超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、単極用途に使用され得る。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合、より低い周波数が双極用途に使用され得る。通常、5MHz超の周波数は、高周波数漏洩電流に関連する問題を最小限に抑えるために使用されない。しかしながら、双極技術の場合に、より高い周波数が使用されてもよい。一般に、10mAが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。 The electrical energy applied by the surgical probe of the electrosurgical device may be in the form of radio frequency (RF) energy, which may be in the frequency range described in EN 60601-2-2:2009+A11:2011, Definition 201.3.218 - High Frequency. For example, frequencies in monopolar RF applications are typically limited to below 5 MHz. Frequencies above 200 kHz may typically be used in monopolar applications to avoid unnecessary nerve and muscle stimulation resulting from the use of low-frequency currents. Lower frequencies may be used in bipolar applications if a risk analysis indicates that the potential for neuromuscular stimulation has been mitigated to an acceptable level. Typically, frequencies above 5 MHz are not used to minimize problems associated with high-frequency leakage currents. However, higher frequencies may be used with bipolar techniques. 10 mA is generally recognized as the lower threshold for thermal effects on tissue.
電気外科用装置は、そのような興奮性組織が電気外科用装置のエンドエフェクタに十分に近接しているかどうかを判定するために、興奮性組織の200kHz未満の電気周波数への応答を利用し得ることが理解されたい。図34は、組織を切断又は焼灼するために電気外科用装置に使用され得るRF信号136210を示す。このようなRF信号136210は、組織を焼灼又は切断するなどの治療結果をもたらし得る周波数を有するため、治療用信号と称され得る。あくまで例示的目的として、x軸は、各分割が10μ秒を示す時間を表してもよく、y軸(振幅)は任意の値をとる。したがって、図34に示すRF信号136210は、約1MHzの周波数を有してもよい。RF治療用信号は、組織の封止、焼灼、アブレーション、又は切断などの治療用途に十分な任意の周波数、振幅、及び/又は位相特性を有し得ることが理解されよう。 It should be understood that an electrosurgical device may utilize the response of excitable tissue to electrical frequencies below 200 kHz to determine whether such excitable tissue is sufficiently close to the end effector of the electrosurgical device. FIG. 34 illustrates an RF signal 136210 that may be used in an electrosurgical device to cut or cauterize tissue. Such an RF signal 136210 may be referred to as a therapeutic signal because it has a frequency that may produce a therapeutic result, such as cauterizing or cutting tissue. For illustrative purposes only, the x-axis may represent time, with each division representing 10 μsec, and the y-axis (amplitude) may have any value. Thus, the RF signal 136210 illustrated in FIG. 34 may have a frequency of approximately 1 MHz. It should be understood that an RF therapeutic signal may have any frequency, amplitude, and/or phase characteristics sufficient for therapeutic applications, such as sealing, cauterizing, ablation, or cutting of tissue.
図35は、神経又は筋肉などの興奮性組織を刺激するために使用され得る信号136220を示す。ここでも、あくまで例示目的として、図35に示される信号136220は、約20μ秒持続してもよく、繰り返される場合には、約50kHzの周波数を有する波形を構成する。このような電気信号136220は、神経又は筋肉組織などの興奮性組織を刺激し得る周波数を有するため、刺激信号と称され得る。刺激信号の波形は、持続時間、周波数、又は振幅などの任意の態様について、図35に提示される信号136220と異なってもよいことが理解されたい。一般に、刺激信号136220は、このような興奮性組織を刺激することができる範囲内の周波数を有する限り、任意の適切な波形又は振幅を有し得る。上述のように、図34及び図35に示されるこのような波形は、あくまで例示的である。1つの代替例では、治療用RF信号は、約330kHzの周波数を有してもよく、興奮性組織を刺激する波形は、約2kHzの周波数を有してもよい。 FIG. 35 illustrates a signal 136220 that may be used to stimulate excitable tissue, such as nerve or muscle. Again, for illustrative purposes only, the signal 136220 illustrated in FIG. 35 may last approximately 20 microseconds and, when repeated, constitute a waveform having a frequency of approximately 50 kHz. Such an electrical signal 136220 may be referred to as a stimulation signal because it has a frequency that can stimulate excitable tissue, such as nerve or muscle tissue. It should be understood that the waveform of the stimulation signal may differ from the signal 136220 presented in FIG. 35 in any aspect, such as duration, frequency, or amplitude. In general, the stimulation signal 136220 may have any suitable waveform or amplitude, so long as it has a frequency within a range that can stimulate such excitable tissue. As noted above, such waveforms illustrated in FIGS. 34 and 35 are merely exemplary. In one alternative example, the therapeutic RF signal may have a frequency of approximately 330 kHz, and the waveform that stimulates the excitable tissue may have a frequency of approximately 2 kHz.
インテリジェント電気外科用装置は、治療用信号、刺激信号又はこれらの組み合わせのいずれかを発するように構成され得ることが理解されたい。図36A~図36Cは、治療用信号と刺激信号との組み合わせの例を示す。電気発生器は、治療用信号及び組織刺激信号の任意の数の特性又はその組み合わせから構成される出力電流を供給してもよい。治療用信号の特性の非限定的な例としては、治療用信号周波数、治療用信号振幅、及び治療用信号位相が挙げられ得る。組織刺激信号の特性の非限定的な例としては、組織刺激信号周波数、組織刺激信号振幅、及び組織刺激信号位相が挙げられ得る。治療用信号は、任意の数の周波数、位相、及び振幅によって特徴付けられ得ることが理解されたい。さらに神経刺激信号は、任意の数の周波数、位相、及び振幅によって特徴付けられ得ることが理解されたい。いくつかの態様では、コントローラは、電気発生器を制御して、治療用信号の特性と組織刺激信号の特性との1又は複数の組み合わせを含む電気出力を提供するように構成され得る。 It should be understood that the intelligent electrosurgical device can be configured to emit either a therapeutic signal, a stimulation signal, or a combination thereof. FIGS. 36A-36C show example combinations of therapeutic and stimulation signals. The electrical generator may provide an output current comprised of any number or combination of characteristics of the therapeutic signal and the tissue stimulation signal. Non-limiting examples of characteristics of the therapeutic signal may include a therapeutic signal frequency, a therapeutic signal amplitude, and a therapeutic signal phase. Non-limiting examples of characteristics of the tissue stimulation signal may include a tissue stimulation signal frequency, a tissue stimulation signal amplitude, and a tissue stimulation signal phase. It should be understood that the therapeutic signal may be characterized by any number of frequencies, phases, and amplitudes. It should also be understood that the neural stimulation signal may be characterized by any number of frequencies, phases, and amplitudes. In some aspects, the controller may be configured to control the electrical generator to provide an electrical output including one or more combinations of characteristics of the therapeutic signal and the tissue stimulation signal.
図36Aは、第1の治療用信号136212a、刺激信号136222、及び第2の治療用信号136212bを含む第1の組み合わせ信号136230の非限定的な例を示す。図示のように、1つ以上の刺激信号(図35の信号136220など)は、1つ以上の治療用信号(図34の信号136210など)と交互になってもよい。1つ以上の治療用信号(例えば、136212a、bなど)を適用する時間の長さは任意であってもよく、医療専門家が希望する、適用時間の長さに依存し得ることを理解されたい。刺激信号136222は、治療用信号の適用中の任意の時点で送信され得ることも理解され得る。さらに、1つ以上のゼロ振幅信号が、1つ以上の治療用信号と1つ以上の刺激信号との間に散在し得ることが理解されよう。後続の治療用信号が送信される前に、複数の刺激信号が連続して送信され得る。 FIG. 36A shows a non-limiting example of a first combination signal 136230 including a first therapeutic signal 136212a, a stimulation signal 136222, and a second therapeutic signal 136212b. As shown, one or more stimulation signals (such as signal 136220 of FIG. 35) may alternate with one or more therapeutic signals (such as signal 136210 of FIG. 34). It should be understood that the length of time for which one or more therapeutic signals (e.g., 136212a, b, etc.) are applied may be any length of time and may depend on the length of application time desired by a medical professional. It should also be understood that the stimulation signal 136222 may be transmitted at any time during the application of the therapeutic signals. Furthermore, it should be understood that one or more zero amplitude signals may be interspersed between one or more therapeutic signals and one or more stimulation signals. Multiple stimulation signals may be transmitted consecutively before a subsequent therapeutic signal is transmitted.
図36Bは、治療用信号及び刺激信号の第2の組み合わせ信号136240の非限定的な例を示す。図36Bでは、刺激信号(図35に示す136220)を使用して、治療用信号(図34に示す136210)の振幅を変調することができる。いくつかの態様では、刺激信号136220は、治療用信号136210の振幅を変調するために、振幅変調回路に直接適用され得る。代替的な態様では、刺激信号136220は、治療用信号136210の振幅を調節するために使用される前にオフセット及びスケーリングされてもよい。一例として、治療用信号136210の振幅が、約0.1V~約2Vの値の範囲であり得る正値変調信号によって変調されるように、図35の刺激信号136220は、+4.5Vだけオフセットされ、その結果として生じる信号は4.5Vによってスケーリングされてもよい。刺激信号136220の任意の単純な変換が、治療用信号136210の振幅を調節するために使用され得ることが容易に理解可能であろう。治療用信号136210の振幅は、治療用信号の適用中の任意の時間又は任意の回数で刺激信号136220によって変調され得ることが理解されよう。治療用信号136210の振幅は、複数周期の変調の過程にわたって、同様に変調され得る。代替的に、各振幅変調は、刺激信号136220のオフセット及び/又はスケーリング変換に従って異なってもよい。 FIG. 36B shows a non-limiting example of a second combined therapeutic and stimulation signal 136240. In FIG. 36B, a stimulation signal (136220 shown in FIG. 35) can be used to modulate the amplitude of a therapeutic signal (136210 shown in FIG. 34). In some aspects, the stimulation signal 136220 can be applied directly to an amplitude modulation circuit to modulate the amplitude of the therapeutic signal 136210. In alternative aspects, the stimulation signal 136220 can be offset and scaled before being used to adjust the amplitude of the therapeutic signal 136210. As an example, the stimulation signal 136220 of FIG. 35 can be offset by +4.5 V and the resulting signal can be scaled by 4.5 V so that the amplitude of the therapeutic signal 136210 is modulated by a positive modulation signal that can range in value from about 0.1 V to about 2 V. It will be readily apparent that any simple transformation of the stimulation signal 136220 may be used to adjust the amplitude of the therapeutic signal 136210. It will be appreciated that the amplitude of the therapeutic signal 136210 may be modulated by the stimulation signal 136220 at any time or any number of times during application of the therapeutic signal. The amplitude of the therapeutic signal 136210 may be similarly modulated over the course of multiple periods of modulation. Alternatively, each amplitude modulation may differ according to an offset and/or scaling transformation of the stimulation signal 136220.
図36Cは、治療用信号及び刺激信号の第3の組み合わせ信号136250の非限定的な例を示す。図36Cでは、刺激信号(図35に示す136220)は、治療用信号(図34に示す136210)に対するDCオフセットとして使用され得る。刺激信号136220はまた、治療用信号136210に対してDCオフセットとして適用される前に、任意のオフセット又はスケーリング変換に従って変更されてもよいことが理解されよう。刺激信号136220に基づくDCオフセットは、治療用信号136210に任意の時間に適用されてもよく、治療用信号136210の適用の過程で複数回適用されてもよいことが理解されたい。治療用信号136210に適用されるDCオフセットは、複数のオフセット適用期間にわたって同じであってもよい。代替的に、治療用信号136210に対する各DCオフセットは、刺激信号のオフセット及び/又はスケーリング変換に従って異なっていてもよい。 FIG. 36C shows a non-limiting example of a third combined therapeutic signal and stimulation signal 136250. In FIG. 36C, the stimulation signal (136220 shown in FIG. 35) may be used as a DC offset for the therapeutic signal (136210 shown in FIG. 34). It will be appreciated that the stimulation signal 136220 may also be modified according to any offset or scaling transformation before being applied as a DC offset to the therapeutic signal 136210. It will be appreciated that the DC offset based on the stimulation signal 136220 may be applied to the therapeutic signal 136210 at any time and may be applied multiple times during the course of application of the therapeutic signal 136210. The DC offset applied to the therapeutic signal 136210 may be the same over multiple offset application periods. Alternatively, each DC offset for the therapeutic signal 136210 may be different according to the offset and/or scaling transformation of the stimulation signal.
治療用信号との刺激信号の組み合わせは、上記に開示され、図36Aから図36Cに示される実施例に限定されないことが理解されたい。刺激信号は、電気外科的処置を通じて同じ方法で治療用信号と組み合わされてもよい。あるいは、刺激信号は、電気外科処置全体にわたって多数の異なる方法のいずれかで治療用信号と組み合わされてもよい。いくつかの態様では、刺激信号は、電気外科処置中に医療専門家の選択に基づいて治療用信号と組み合わされてもよい。例えば、外科用プローブは、電気外科用装置の操作者が治療用信号との組み合わせのモードを選択することを可能にする1つ以上の制御を含んでもよい。外科用プローブはまた、刺激信号が適用され得るタイミングを、電気外科用装置の操作者が選択することを可能にする1つ以上の制御を含んでもよい。いくつかの代替的態様では、外科用プローブは、ユーザが治療用信号及び/又は刺激信号の1つ以上の特性を変化させることを可能にするための制御を含んでもよい。このような信号特性の非限定的な例としては、1つ以上の周波数、1つ以上の位相、及び1つ以上の振幅が挙げられ得る。いくつかの代替的な態様では、刺激信号及び治療用信号の1又は複数の制御、それらのそれぞれの特性、又はそれらの組み合わせは、電気外科用装置の制御部上に設けられてもよく、又はフット操作コントローラに組み込まれてもよい。 It should be understood that the combination of the stimulation signal with the therapeutic signal is not limited to the example disclosed above and shown in FIGS. 36A-36C. The stimulation signal may be combined with the therapeutic signal in the same manner throughout the electrosurgical procedure. Alternatively, the stimulation signal may be combined with the therapeutic signal in any of a number of different ways throughout the electrosurgical procedure. In some aspects, the stimulation signal may be combined with the therapeutic signal based on the selection of a medical professional during the electrosurgical procedure. For example, a surgical probe may include one or more controls that allow an operator of the electrosurgical device to select a mode of combination with the therapeutic signal. The surgical probe may also include one or more controls that allow an operator of the electrosurgical device to select the timing at which the stimulation signal may be applied. In some alternative aspects, a surgical probe may include controls to allow a user to vary one or more characteristics of the therapeutic signal and/or the stimulation signal. Non-limiting examples of such signal characteristics may include one or more frequencies, one or more phases, and one or more amplitudes. In some alternative aspects, control of one or more of the stimulation and therapeutic signals, their respective characteristics, or combinations thereof may be provided on the controls of the electrosurgical device or may be incorporated into the foot-operated controller.
いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、興奮性組織からの活性電極の距離に基づいて治療用信号出力を調整するためのメモリ構成要素に設けられたプロセッサ、メモリ構成要素、及び命令を含んでもよい。いくつかの態様では、このようなプロセッサ、メモリ構成要素、及び命令は、コントローラの構成要素を形成し得る。いくつかの態様では、このようなプロセッサ、メモリ構成要素、及び命令は、電気発生器の構成要素を形成し得る。いくつかの態様では、このようなプロセッサ、メモリ構成要素、及び命令は、スマート電気外科用装置とは別個のコンピュータシステムの構成要素を形成し得る。 In some aspects, the smart electrosurgical device may include a processor, memory components, and instructions provided in the memory component for adjusting the therapeutic signal output based on the distance of the active electrode from the excitable tissue. In some aspects, such processor, memory components, and instructions may form components of a controller. In some aspects, such processor, memory components, and instructions may form components of an electrical generator. In some aspects, such processor, memory components, and instructions may form components of a computer system separate from the smart electrosurgical device.
図37には、そのような制御が実現され得る1つの非限定的な方法136300がまとめられる。コントローラは、刺激信号を治療用信号と合成して、電極発生信号を形成するように発生器を構成してもよい136310。次いで、コントローラは、電極に、活性電極からの電極発生信号を患者組織に送信させてもよい136320。コントローラは次に、患者の少なくとも一部と電気的に連通する戻り信号パッドから信号を受信してもよい136330。戻り信号パッドによって戻される信号は、戻りパッド内に配置された任意の1つ以上の検知装置によって生成される信号を含んでもよい。コントローラは、戻り信号パッドからの戻り信号を分析してもよい136340。分析136340は、ノイズフィルタリング、信号抽出、ベースライン調整、又はコントローラが患者からの戻り信号を識別することを可能にし得る任意の他の方法を含むが、これらに限定されない、任意の1つ以上の前処理方法を含んでもよいことが理解されたい。戻り信号又は戻り信号の任意の好適な操作に基づいて、コントローラは、興奮性組織が、発せられた電極信号によって刺激されたことを判定してもよい136350。制御装置が、励起可能な組織が発せられた電極信号によって刺激されたと判定すると136350、コントローラは、興奮性組織の活性電極からの距離を判定してもよい136360。次いで、制御装置は、興奮性組織の活性電極からの距離が閾値未満であるときに、治療用信号の振幅を調節してもよい136370。いくつかの態様では、閾値は、電気外科用システムのユーザーによって決定され得る。いくつかの他の態様では、閾値は、電気外科用システム又は電気外科用システムが一部を成すハブシステムによって取得された複数のデータに基づいてもよい。いくつかの態様では、閾値は、1つ以上の数学的モデル、生理学的モデル(動物モデルなど)、又は患者の電気外科処置中に取得されたデータに基づいてもよい。 FIG. 37 summarizes one non-limiting method 136300 by which such control may be achieved. The controller may configure the generator to combine the stimulation signal with the therapeutic signal to form an electrode-generated signal 136310. The controller may then cause the electrodes to transmit the electrode-generated signal from the active electrode to the patient tissue 136320. The controller may then receive a signal from a return signal pad in electrical communication with at least a portion of the patient 136330. The signal returned by the return signal pad may include a signal generated by any one or more sensing devices disposed within the return pad. The controller may analyze the return signal from the return signal pad 136340. It should be understood that the analysis 136340 may include any one or more pre-processing methods, including, but not limited to, noise filtering, signal extraction, baseline adjustment, or any other method that may enable the controller to identify the return signal from the patient. Based on the return signal or any suitable manipulation of the return signal, the controller may determine that excitable tissue has been stimulated by the emitted electrode signal 136350. When the controller determines 136350 that excitable tissue has been stimulated by the emitted electrode signal, the controller may determine 136360 the distance of the excitable tissue from the active electrode. The controller may then adjust 136370 the amplitude of the therapeutic signal when the distance of the excitable tissue from the active electrode is less than a threshold value. In some aspects, the threshold value may be determined by a user of the electrosurgical system. In some other aspects, the threshold value may be based on a plurality of data acquired by the electrosurgical system or a hub system of which the electrosurgical system is a part. In some aspects, the threshold value may be based on one or more mathematical models, physiological models (such as animal models), or data acquired during an electrosurgical procedure on a patient.
いくつかの更なる態様では、スマート電気外科用装置は、プロセッサによって実行されると、制御部と関連付けられたプロセッサに、刺激信号を治療用信号と合成させる、プロセッサ読み取り可能命令をメモリ構成要素内に含んでもよい。このような命令は、非限定的に、刺激信号の種類(例えば、振幅、持続時間、及び波形)を決定すること、信号の合成の種類(例えば、交互にする、振幅変調、DCオフセット、又は他の種類の組み合わせ)を決定すること、信号合成のタイミングを決定すること(すなわち、治療行為の間、治療用信号及び刺激信号が、例えば、周期的に、ランダムに、又は単一の時間で組み合わされるとき)、又は治療用信号と合成される前の刺激信号の信号変換の種類を決定すること含み得る。 In some further aspects, the smart electrosurgical device may include processor-readable instructions within a memory component that, when executed by the processor, cause the processor associated with the controller to combine the stimulation signal with the therapeutic signal. Such instructions may include, without limitation, determining the type of stimulation signal (e.g., amplitude, duration, and waveform), the type of signal combination (e.g., alternating, amplitude modulated, DC offset, or other types of combinations), the timing of the signal combination (i.e., when the therapeutic signal and stimulation signal are combined, e.g., periodically, randomly, or at a single time during a therapeutic procedure), or the type of signal transformation of the stimulation signal before being combined with the therapeutic signal.
いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、患者の組織と接触したことに応じて、活性単極電極に治療用信号、治療用信号及び刺激信号を合成したもの、又は刺激信号を発信させ得る、メモリ構成要素に記憶されたプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、治療用信号と刺激信号とを合成して電極発信信号を生成し、活性電極からの発信信号を患者組織内に送らせ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、活性電極によって発信され、戻り信号パッドによって受信される電流を含む、患者からの1つ以上の戻り信号を受信させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、患者と接触した戻りパッドに対応付けられた1つ以上の検知装置の1つ以上の出力信号を受信させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、患者と接触した戻りパッドに対応付けられた1つ以上の検知装置の1つ以上の出力信号を分析させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。 In some aspects, a smart electrosurgical device may include processor-readable instructions stored in a memory component that, when executed by a processor in a controller, can cause the processor to emit a therapeutic signal, a combined therapeutic and stimulation signal, or a stimulation signal from an active monopolar electrode in response to contact with patient tissue. In some aspects, a smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in a controller, can cause the processor to combine the therapeutic signal and the stimulation signal to generate an electrode-emitted signal and transmit the transmit signal from the active electrode into patient tissue. In some aspects, a smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in a controller, can cause the processor to receive one or more return signals from the patient, the return signals including currents emitted by the active electrode and received by the return signal pads. In some aspects, a smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in a controller, can cause the processor to receive one or more output signals of one or more sensing devices associated with return pads that have contacted the patient. In some aspects, the smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in the controller, may cause the processor to analyze one or more output signals of one or more sensing devices associated with return pads that have contacted the patient.
いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、刺激性組織が刺激信号によって刺激されたと判定させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの実施例では、1つ以上の検知装置は、戻りパッドに対応付けられた加速度計を含んでもよい。1つの非限定的な例では、加速度計の出力は、それに接触し、刺激信号によって活性化される筋肉の動きを反映してもよい。筋肉の動きの量は、少なくとも部分的に、筋肉組織又は筋肉の力を弱める神経のいずれかによって受信される刺激電流の量から求められ得る。組織は刺激信号の伝播に対する抵抗要素として作用し得るため、筋肉活性化の量は、筋肉又は力を弱める神経のいずれかからの活性電極の距離を示し得る。 In some aspects, the smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in the controller, may cause the processor to determine that irritable tissue has been stimulated by the stimulation signal. In some embodiments, the one or more sensing devices may include an accelerometer associated with the return pad. In one non-limiting example, the output of the accelerometer may reflect movement of a muscle in contact therewith and activated by the stimulation signal. The amount of muscle movement may be determined, at least in part, from the amount of stimulation current received by either the muscle tissue or the muscle-damping nerve. Because tissue may act as a resistive element to the propagation of the stimulation signal, the amount of muscle activation may indicate the distance of the active electrode from either the muscle or the muscle-damping nerve.
いくつかの態様では、患者は、戻りパッド上に仰臥位で横たわってもよく、1つ以上の加速度計などの戻りパッドのセンサ出力は、戻りパッドと接触する患者の背骨の筋肉運動の量を示してもよい。代替的な態様では、戻りパッドが、手術部位の位置に近い筋肉又は筋肉群上に配置されて、電気外科用装置が操作されてもよい。いくつかの実施例では、戻りパッドは、腹部手術のために、浅腹腹部筋肉(例えば、腹直筋等)の一部の上に配置されてもよい。いくつかの実施例では、戻りパッドを腹部の側部に配置して、外腹斜筋又は前鋸筋の刺激を監視してもよい。 In some embodiments, the patient may lie supine on the return pad, and the sensor output of the return pad, such as one or more accelerometers, may indicate the amount of muscle movement of the patient's spine in contact with the return pad. In alternative embodiments, the return pad may be placed over a muscle or muscle group proximate to the location of the surgical site to operate the electrosurgical device. In some examples, the return pad may be placed over a portion of the superficial abdominal muscle (e.g., the rectus abdominis) for abdominal surgery. In some examples, the return pad may be placed on the side of the abdomen to monitor stimulation of the external oblique or serratus anterior muscles.
いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、戻り信号又は患者に接触した戻りパッドに対応付けられた1つ以上の検知装置からの1つ以上の出力信号に少なくとも部分的に基づいて、活性電極の遠位端から興奮性組織までの距離を計算又は判定させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、スマート電気外科用装置は、制御部内のプロセッサによって実行されると、プロセッサに、活性電極の遠位端から興奮性組織の距離に少なくとも部分的に基づいて、振幅、周波数、及び治療用信号の位相のうちの1つ以上を調節させ得る、メモリ構成要素内のプロセッサ可読命令を含んでもよい。いくつかの態様では、活性電極からの興奮性組織の距離が第1の所定の値未満であるとき、治療用信号の振幅、周波数、及び/又は位相を調整してもよい。いくつかの態様では、治療用信号の振幅、周波数、又は位相を調節することにより、活性電極からの興奮性組織の距離が第2の所定の値未満であるときに、電気外科用システムは治療用信号を発信しなくてもよい。 In some aspects, the smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in the controller, may cause the processor to calculate or determine a distance from the distal end of the active electrode to the excitable tissue based at least in part on a return signal or one or more output signals from one or more sensing devices associated with a return pad in contact with the patient. In some aspects, the smart electrosurgical device may include processor-readable instructions in a memory component that, when executed by a processor in the controller, may cause the processor to adjust one or more of the amplitude, frequency, and phase of the therapeutic signal based at least in part on the distance from the distal end of the active electrode to the excitable tissue. In some aspects, the amplitude, frequency, and/or phase of the therapeutic signal may be adjusted when the distance of the excitable tissue from the active electrode is less than a first predetermined value. In some aspects, adjusting the amplitude, frequency, or phase of the therapeutic signal may cause the electrosurgical system to not emit a therapeutic signal when the distance of the excitable tissue from the active electrode is less than a second predetermined value.
いくつかの追加の態様では、電気外科用装置の外科用プローブの活性電極は、活性電極から興奮性組織の距離を決定するためにのみ組織に適用されてもよい。このような使用において、装置を使用する医療専門家は、治療用信号を活性電極に適用することなく、それを刺激モードでのみ操作することができる。刺激モードでは、装置のユーザは、刺激信号の特性を変化するように構成された1つ以上の制御を操作して、興奮性組織が刺激される状態を決定してもよい。例えば、ユーザは、刺激信号の電圧又は電流振幅を低い値から高い値に変化するように構成された制御を操作してもよい。信号がセンサ(例えば、筋肉運動を感知する加速度計)から受信される場合、電気外科用装置は、刺激信号の振幅に少なくとも部分的に基づいて、活性電極から興奮性組織までのおよその距離を計算してもよい。別の実施例では、ユーザは、刺激信号の周波数を低い値から高い値に変化するように構成された制御を動作させてもよい。信号がセンサ(例えば、筋肉運動を感知する加速度計)から受信される場合、電気外科用装置は、刺激信号の周波数に少なくとも部分的に基づいて、活性電極から興奮性組織までのおよその距離を計算してもよい。 In some additional aspects, the active electrode of the surgical probe of the electrosurgical device may be applied to tissue solely to determine the distance from the active electrode to the excitable tissue. In such use, a medical professional using the device may operate it solely in stimulation mode, without applying a therapeutic signal to the active electrode. In stimulation mode, a user of the device may operate one or more controls configured to vary characteristics of the stimulation signal to determine the state under which the excitable tissue is stimulated. For example, the user may operate a control configured to vary the voltage or current amplitude of the stimulation signal from a low value to a high value. If a signal is received from a sensor (e.g., an accelerometer sensing muscle movement), the electrosurgical device may calculate an approximate distance from the active electrode to the excitable tissue based at least in part on the amplitude of the stimulation signal. In another example, the user may operate a control configured to vary the frequency of the stimulation signal from a low value to a high value. If a signal is received from a sensor (e.g., an accelerometer sensing muscle movement), the electrosurgical device may calculate an approximate distance from the active electrode to the excitable tissue based at least in part on the frequency of the stimulation signal.
いくつかの態様では、電気外科用装置又はスマート電気外科用装置は、外科用ハブシステムに組み込まれてもよい。ハブシステムは、複数の手持ち式医療装置、ロボット医療用装置、撮像装置、画像表示装置、通信装置、処理装置、ネットワーキング装置、及び協働および協調方式で動作し得るその他電子装置を組み込んでもよい。いくつかの態様では、ハブは、手術室(1又は複数)内、又は任意の数のコンピュータサーバ室内に配置された当該装置を含んでもよい。コンピュータメモリモジュール、命令、及びプロセッサは、スマートスタンドアロン電気外科用装置の制御に関して、適宜外科用ハブシステムの構成要素のうちの任意のものに分散されてもよい。 In some aspects, the electrosurgical device or smart electrosurgical device may be incorporated into a surgical hub system. The hub system may incorporate multiple handheld medical devices, robotic medical devices, imaging devices, image display devices, communication devices, processing devices, networking devices, and other electronic devices that may operate in a cooperative and collaborative manner. In some aspects, the hub may include such devices located in an operating room(s) or in any number of computer server rooms. Computer memory modules, instructions, and processors may be distributed among any of the components of the surgical hub system as appropriate for control of the smart standalone electrosurgical device.
いくつかの態様では、外科用ハブシステムの構成要素によって取得され得る追加の情報を使用して、スマート電気外科用装置の動作が改善され得る。例えば、手術部位に向けられたカメラ及び撮像システムにより、手術部位の組織に対する活性電極の遠位端の位置を特定するために使用され得る撮像情報を提供してもよい。画像に基づく活性電極の遠位端の特定は、患者内の活性電極と任意の興奮性組織との間の距離の精度を上げるために、戻りパッドセンサ出力と共に使用されてもよい。いくつかの代替例では、ハブシステムは、神経及び筋肉組織の位置に関連する解剖学的モデルを含むデータを含んでもよい。このようなモデル情報はまた、既知の興奮性組織への活性電極の近づきをより良好に判定するために、活性電極の画像に基づく位置特定と、戻りパッドセンサ出力と共に使用されてもよい。 In some aspects, additional information that may be acquired by components of the surgical hub system may be used to improve the operation of the smart electrosurgical device. For example, a camera and imaging system aimed at the surgical site may provide imaging information that may be used to identify the location of the distal end of the active electrode relative to tissue at the surgical site. Image-based identification of the distal end of the active electrode may be used in conjunction with the return pad sensor output to refine the distance between the active electrode and any excitable tissue within the patient. In some alternative examples, the hub system may include data including anatomical models related to the location of nerve and muscle tissue. Such model information may also be used in conjunction with the image-based location of the active electrode and the return pad sensor output to better determine the proximity of the active electrode to known excitable tissue.
上記開示の機能及び装置は、電気外科用装置にのみ関連し得るが、そのような機能及び装置はまた、電気外科用装置に関連する機能を含むマルチモード外科用装置に組み込まれてもよいことが理解されたい。例えば、マルチモード外科用装置は、超音波外科用装置に関連する特徴と共に、電気外科用装置に関連する特徴を組み込んでもよい。電気外科用治療用信号の特性を変更することに関して上述した機能に加えて、マルチモード装置は、その他機能を含んでもよい。例えば、外科用装置は、治療効果、例えば組織を切断するためのRFエネルギー又は超音波のいずれかを使用してもよい。このようなマルチモード装置では、RFエネルギーは、材料を切断することを主要な目的として組織に適用され得るが、マルチモード装置のエンドエフェクタが興奮性組織にあまりに近接していると判定される場合、マルチモード装置は超音波モードに切り替えるように構成されてもよい。 While the features and devices disclosed above may relate solely to electrosurgical devices, it should be understood that such features and devices may also be incorporated into a multimode surgical device that includes features associated with electrosurgical devices. For example, a multimode surgical device may incorporate features associated with electrosurgical devices along with features associated with ultrasonic surgical devices. In addition to the functionality described above with respect to modifying the characteristics of the electrosurgical treatment signal, a multimode device may include other functionality. For example, a surgical device may use either RF energy or ultrasound for a therapeutic effect, such as cutting tissue. In such a multimode device, RF energy may be applied to tissue primarily for the purpose of cutting material, but the multimode device may be configured to switch to ultrasonic mode if the end effector of the multimode device is determined to be too close to excitable tissue.
状況認識
ここで図38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。
38, there is shown a timeline 5200 illustrating the situational awareness of a hub, such as surgical hub 106 or 206. The timeline 5200 illustrates an exemplary surgical procedure and the contextual information that the surgical hub 106, 206 can derive from data received from data sources at each step of the surgical procedure. The timeline 5200 illustrates typical steps that may be taken by nurses, surgeons, and other medical personnel during the course of a lung segmentectomy surgery, beginning with setting up the operating room and concluding with transporting the patient to a post-operative recovery room.
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。 The context-aware surgical hub 106, 206 receives data from data sources throughout the course of a surgical procedure, including data generated each time medical personnel use a modular device paired with the surgical hub 106, 206. The surgical hub 106, 206 receives this data from the paired modular device and other data sources and can continuously derive inferences (i.e., context information) about the ongoing procedure as new data is received, such as which step of the procedure is being performed at any given time. The context-aware system of the surgical hub 106, 206 can, for example, record data about the procedure to generate a report, verify steps being taken by medical personnel, provide data or prompts (e.g., via a display screen) that may be relevant to a particular procedure step, adjust the modular device based on the context (e.g., activate a monitor, adjust the field of view (FOV) of a medical imaging device, or change the energy level of an ultrasonic surgical instrument or RF electrosurgical instrument), and any other such actions described above.
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、病院のEMRデータベースから患者のEMRを読み出す。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。 As a first step 5202 in this exemplary procedure, hospital personnel retrieve the patient's EMR from the hospital's EMR database. Based on selected patient data in the EMR, the surgical hub 106, 206 determines that the procedure to be performed is a thoracic procedure.
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、処置が楔形処置ではないと判定することができる(入来する用品が、胸郭楔形処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭楔形処置に対応していないかのいずれかであるため)。 In a second step 5204, personnel scan the incoming medical supplies for the procedure. The surgical hub 106, 206 cross-references the scanned supplies with a list of supplies utilized in various types of procedures to verify that the mix of supplies is compatible with the thoracic procedure. Additionally, the surgical hub 106, 206 may also determine that the procedure is not a wedge procedure (either because the incoming supplies do not include specific supplies required for a thoracic wedge procedure or are otherwise not compatible with a thoracic wedge procedure).
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。 In a third step 5206, medical personnel scan the patient's band via a scanner communicatively connected to the surgical hub 106, 206. The surgical hub 106, 206 can then verify the patient's identity based on the scanned data.
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。 In a fourth step 5208, the medical staff turns on the auxiliary devices. The auxiliary devices utilized may vary according to the type of surgical procedure and the technology used by the surgeon, but in this exemplary case, they include a smoke evacuator, an aspirator, and a medical imaging device. Once activated, the auxiliary device, which is a modular device, may automatically pair with the surgical hub 106, 206 located within a specific proximity of the modular device as part of its initialization process. The surgical hub 106, 206 may then derive contextual information regarding the surgical procedure by detecting the type of modular device paired with it during this pre-operative or initialization phase. In this particular example, the surgical hub 106, 206 determines that the surgical procedure is a VATS procedure based on this particular combination of paired modular devices. Based on a combination of data from the patient's EMR, a list of medical supplies used in the procedure, and the types of modular devices connected to the hub, the surgical hub 106, 206 may roughly deduce the specific procedure the surgical team will be performing. Once the surgical hub 106, 206 knows what particular procedure is being performed, it can then retrieve the steps of that procedure from memory or from the cloud and then cross-reference data subsequently received from connected data sources (e.g., modular devices and patient monitors) to deduce which steps of the surgical procedure the surgical team is performing.
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。 In a fifth step 5210, personnel attach EKG electrodes and other patient monitoring devices to the patient. The EKG electrodes and other patient monitoring devices may be paired with the surgical hub 106, 206. When the surgical hub 106, 206 begins receiving data from the patient monitoring devices, the surgical hub 106, 206 confirms that the patient is in the operating room.
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。 In a sixth step 5212, medical personnel induce anesthesia in the patient. The surgical hub 106, 206 can estimate that the patient is under anesthesia based on data from the modular devices and/or patient monitoring devices, including, for example, EKG data, blood pressure data, ventilator data, or a combination thereof. Upon completion of the sixth step 5212, the pre-operative portion of the lung segmentectomy surgery is complete and the operative portion begins.
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。 In a seventh step 5214, the patient's lung being operated on is collapsed (while ventilation is switched to the contralateral lung). The surgical hub 106, 206 can, for example, infer that the patient's lung has been collapsed from ventilator data. The surgical hub 106, 206 can compare the detection of the patient's lung being collapsed to the expected steps of the procedure (which may be accessed or retrieved in advance) and therefore infer that the surgical portion of the procedure has begun, thereby determining that collapsing the lung is the first surgical step in this particular procedure.
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、楔形処置は外科用ハブ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連結され得る)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。 In an eighth step 5216, a medical imaging device (e.g., a scope) is inserted and video feed from the medical imaging device is initiated. The surgical hub 106, 206 receives medical imaging device data (i.e., video or image data) through the connection to the medical imaging device. Upon receiving the medical imaging device data, the surgical hub 106, 206 can determine that the laparoscopic portion of the surgical procedure has begun. Additionally, the surgical hub 106, 206 can determine that the particular procedure being performed is a segmentectomy as opposed to a lobectomy (note that the wedge procedure was already discounted by the surgical hub 106, 206 based on the data received in the second step 5204 of the procedure). Data from the medical imaging device 124 ( FIG. 2 ) can be used to determine contextual information about the type of procedure being performed among many different methods, including by determining the angle at which the medical imaging device is oriented with respect to visualization of the patient's anatomy, by monitoring the number or medical imaging devices being used (i.e., activated and paired with the surgical hub 106, 206), and by monitoring the type of visualization device being used. For example, one technique for performing a VATS lobectomy positions the camera above the diaphragm in the anterior-inferior corner of the patient's chest cavity, while one technique for performing a VATS segmentectomy positions the camera in an anterior intercostal position relative to the segmental fissure. For example, using pattern recognition or machine learning techniques, a situational awareness system can be trained to recognize the location of the medical imaging device based on visualization of the patient's anatomy. As another example, one technique for performing a VATS lobectomy utilizes a single medical imaging device, while another technique for performing a VATS segmentectomy utilizes multiple cameras. As yet another example, one technique for performing a VATS segmentectomy uses an infrared light source (which may be communicatively coupled to the surgical hub as part of the visualization system) to visualize the segmental fissure, which is not used in a VATS lobectomy. By tracking any or all of this data from the medical imaging device, the surgical hub 106, 206 can determine the particular type of surgical procedure being performed and/or the technique being used for the particular type of surgical procedure.
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。 In a ninth step 5218, the surgical team begins the dissection step of the procedure. Because the surgical hub 106, 206 receives data from the RF or ultrasonic generator indicating that an energy instrument is being fired, it can infer that the surgeon is in the process of dissecting and separating the patient's lungs. The surgical hub 106, 206 can cross-reference the received data with the retrieved steps of the surgical procedure to determine that the energy instrument being fired at this point in the process (i.e., after the steps of the procedure described above have been completed) corresponds to the dissection step. In a particular example, the energy instrument may be an energy tool attached to a robotic arm of a robotic surgical system.
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。 In a tenth step 5220, the surgical team proceeds to the ligation step of the procedure. Because the surgical hub 106, 206 receives data from the surgical stapling and severing instrument indicating that the instrument is being fired, it can infer that the surgeon is ligating the arteries and veins. As with the previous step, the surgical hub 106, 206 can derive this inference by cross-referencing the receipt of data from the surgical stapling and severing instrument with the step in the retrieved process. In a specific example, the surgical instrument may be a surgical tool attached to a robotic arm of a robotic surgical system.
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。 In an eleventh step 5222, the segmental resection portion of the procedure is performed. The surgical hub 106, 206 can infer that the surgeon is transecting parenchymal tissue based on data from the surgical stapling and severing instrument, including data from its cartridge. The cartridge data can correspond, for example, to the size or type of staples fired by the instrument. Because different types of staples are utilized for different types of tissue, the cartridge data can indicate the type of tissue being stapled and/or transected. In this case, the type of staples fired is utilized for parenchymal tissue (or other similar tissue type), thereby enabling the surgical hub 106, 206 to infer that the segmental resection portion of the procedure is being performed.
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。 Next, at twelfth step 5224, a node dissection step is performed. Based on data received from the generator indicating that an RF or ultrasonic instrument is being fired, the surgical hub 106, 206 can infer that the surgical team is dissecting nodes and performing a leak test. For this particular procedure, the RF or ultrasonic instrument used after the parenchymal tissue is transected corresponds to the node dissection step, which enables the surgical hub 106, 206 to make this inference. Note that, because different instruments are better suited for specific tasks, the surgeon will periodically alternate between a surgical stapling/severing instrument and a surgical energy (i.e., RF or ultrasonic) instrument depending on the particular step during the procedure. Thus, the particular sequence in which the stapling/severing instrument and the surgical energy instrument are used can indicate which step of the procedure the surgeon is performing. Furthermore, in certain instances, a robotic tool may be used for one or more steps during the surgical procedure, and/or a handheld surgical instrument may be used for one or more steps during the surgical procedure. The surgeon(s) can, for example, alternate between the robotic tool and the handheld surgical instrument and/or can use the devices simultaneously, for example. Once the twelfth step 5224 is completed, the incision is closed and the post-operative portion of the procedure begins.
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。 In a thirteenth step 5226, the patient's anesthesia is reversed. The surgical hub 106, 206 can estimate that the patient is emerging from anesthesia, for example, based on ventilator data (i.e., the patient's breathing rate begins to increase).
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と通信可能に連結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。 Finally, the fourteenth step 5228 is for medical personnel to remove the various patient monitoring devices from the patient. Thus, the surgical hub 106, 206 can presume that the patient is being transported to a recovery room when the hub loses EKG, BP, and other data from the patient monitoring devices. As can be seen from this exemplary procedure description, based on data received from various data sources communicatively coupled to the surgical hub 106, 206, the surgical hub 106, 206 can determine or presume when each step of a given surgical procedure is occurring.
状況認識については、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システムを含むロボット外科システムの動作は、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102からの情報に基づいて、ハブ106、206によって制御され得る。 Situational awareness is further described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," which is incorporated herein by reference in its entirety. In certain examples, the operation of a robotic surgical system, including, for example, the various robotic surgical systems disclosed herein, may be controlled by the hub 106, 206 based on its situational awareness and/or feedback from its components and/or based on information from the cloud 102.
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。 While several embodiments have been illustrated and described, it is not the applicant's intention to restrict or limit the scope of the appended claims to such details. Numerous modifications, variations, changes, substitutions, combinations, and equivalents of these embodiments may be implemented and will occur to those skilled in the art without departing from the scope of the present disclosure. Moreover, the structure of each element associated with the described embodiments can alternatively be described as a means for providing the function performed by that element. Also, while materials are disclosed with respect to particular components, other materials may be used. It is therefore to be understood that the above description and the appended claims are intended to cover all such modifications, combinations, and variations as fall within the scope of the disclosed embodiments. The appended claims are intended to cover all such modifications, variations, changes, substitutions, modifications, and equivalents.
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つ以上のコンピュータプログラムとして(例えば、1台以上のコンピュータシステム上で稼働する1つ以上のプログラムとして)、1つ以上のプロセッサ上で稼働する1つ以上のプログラムとして(例えば、1つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する1つ以上のプログラムとして)、ファームウェアとして、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。 The foregoing detailed description has set forth various aspects of devices and/or processes via the use of block diagrams, flowcharts, and/or examples. To the extent that such block diagrams, flowcharts, and/or examples include one or more functions and/or operations, those skilled in the art will understand that each function and/or operation included in such block diagrams, flowcharts, and/or examples can be individually and/or collectively implemented by a variety of hardware, software, firmware, or virtually any combination thereof. Those skilled in the art will understand that all or a portion of some aspects of the embodiments disclosed herein can be equivalently implemented on an integrated circuit, as one or more computer programs running on one or more computers (e.g., as one or more programs running on one or more computer systems), as one or more programs running on one or more processors (e.g., as one or more programs running on one or more microprocessors), as firmware, or virtually any combination thereof, and that designing circuitry and/or writing software and/or firmware code is within the skill of those skilled in the art in light of this disclosure. Furthermore, those skilled in the art will appreciate that the subject matter described herein may be distributed as one or more program products in a variety of forms, and that the particular form of the subject matter described herein will be used regardless of the particular type of signal-bearing medium used to actually effect the distribution.
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。 The instructions used to program logic to implement various disclosed aspects may be stored in system memory, such as dynamic random access memory (DRAM), cache, flash memory, or other storage. Additionally, the instructions may be distributed over a network or by other computer-readable media. Thus, machine-readable media may include any mechanism for storing or transmitting information in a form readable by a machine (e.g., a computer), including, but not limited to, floppy diskettes, optical disks, compact disks, read-only memories (CD-ROMs), magneto-optical disks, read-only memories (ROMs), random access memories (RAMs), erasable programmable read-only memories (EPROMs), electrically erasable programmable read-only memories (EEPROMs), magnetic or optical cards, flash memory, or tangible machine-readable storage used to transmit information over the Internet via electrical, optical, acoustic, or other forms of propagated signals (e.g., carrier waves, infrared signals, digital signals, etc.). Accordingly, non-transitory computer-readable media includes any type of tangible machine-readable medium suitable for storing or transmitting electronic instructions or information in a form readable by a machine (e.g., a computer).
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。 As used in any aspect of this specification, the term "control circuitry" may refer to, for example, hardwired circuitry, programmable circuitry (e.g., a computer processor including one or more individual instruction processing cores, a processing unit, a processor, a microcontroller, a microcontroller unit, a controller, a digital signal processor (DSP), a programmable logic device (PLD), a programmable logic array (PLA), or a field programmable gate array (FPGA)), a state machine circuit, firmware that stores instructions executed by the programmable circuitry, and any combination thereof. Control circuitry may be embodied, collectively or individually, as circuits that form part of a larger system, such as, for example, an integrated circuit (IC), an application specific integrated circuit (ASIC), a system on a chip (SoC), a desktop computer, a laptop computer, a tablet computer, a server, a smartphone, etc. Thus, as used herein, "control circuitry" includes, but is not limited to, electrical circuitry having at least one discrete electrical circuit, electrical circuitry having at least one integrated circuit, electrical circuitry having at least one application-specific integrated circuit, electrical circuitry forming a general-purpose computing device configured by a computer program (e.g., a general-purpose computer configured by a computer program that at least partially executes the processes and/or apparatus described herein, or a microprocessor configured by a computer program that at least partially executes the processes and/or apparatus described herein), electrical circuitry forming a memory device (e.g., a form of random access memory), and/or electrical circuitry forming a communications device (e.g., a modem, a communications switch, or an optical-to-electrical facility). Those skilled in the art will recognize that the subject matter described herein may be implemented in analog or digital form, or some combination thereof.
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。 As used in any aspect of this specification, the term "logic" may refer to an application, software, firmware, and/or circuitry configured to perform any of the aforementioned operations. Software may be embodied as a software package, code, instructions, instruction sets, and/or data recorded on a non-transitory computer-readable storage medium. Firmware may be embodied as code, instructions, or instruction sets in a memory device, and/or hard-coded (e.g., non-volatile) data.
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。 When used in any aspect of this specification, the terms "component," "system," "module," etc. may refer to a computer-related entity that is either hardware, a combination of hardware and software, software, or software in execution.
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。 As used in any aspect of this specification, an "algorithm" refers to a self-consistent sequence of steps leading to a desired result, and the "steps" refer to the manipulation of physical quantities and/or logical states, which may, but need not, take the form of electrical or magnetic signals capable of being stored, transferred, combined, compared, and otherwise manipulated. It is common practice to refer to these signals as bits, values, elements, symbols, characters, terms, numbers, or the like. These and similar terms may be associated with the appropriate physical quantities or are merely convenient labels applied to these quantities and/or states.
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「IEEE802.3 Standard」、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。 The network may include a packet-switched network. The communication devices may communicate with each other using a selected packet-switched network communication protocol. One exemplary communication protocol may include an Ethernet communication protocol, which may enable communication using Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). The Ethernet protocol may conform to or be compatible with the Ethernet standard entitled "IEEE 802.3 Standard," published December 2008, by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), and/or later versions of this standard. Alternatively or additionally, the communication devices may communicate with each other using the X.25 communication protocol. The T.25 communication protocol may conform to or be compatible with standards promulgated by the International Telecommunication Union-Telecommunication Standards Sector (ITU-T). Alternatively or additionally, the communication devices may communicate with each other using a frame relay communication protocol. The frame relay communication protocol may conform to or be compatible with standards promulgated by the Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) and/or the American National Standards Institute (ANSI). Alternatively or additionally, the transceivers may be capable of communicating with each other using an asynchronous transfer mode (ATM) communication protocol. The ATM communication protocol may conform to or be compatible with the ATM standard published by the ATM Forum in August 2001, entitled "ATM-MPLS Network Interworking 2.0," and/or later versions of this standard. Of course, different and/or later-developed connection-oriented network communication protocols are equally contemplated herein.
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記憶、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。 Unless expressly specified otherwise, as will be apparent from the foregoing disclosure, discussions throughout the foregoing disclosure using terms such as "processing," "calculating," "computing," "determining," and "displaying" will be understood to refer to the operations and processing of a computer system or similar electronic computing device that manipulates and converts data represented as physical (electronic) quantities in the computer system's registers and memory into other data similarly represented as physical quantities in the computer system's memory or registers or such information storage, transmission, or display devices.
1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。 One or more components may be referred to herein as being "configured to," "configurable to," "operable/operative to," "adapted/adaptable," "able to," "conformable/conformed to," etc. Those skilled in the art will understand that "configured to" may generally encompass active components and/or inactive components and/or standby components, unless the context requires otherwise.
「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。 The terms "proximal" and "distal" are used herein with reference to a clinician manipulating the handle portion of a surgical instrument. The term "proximal" refers to the portion closest to the clinician, and the term "distal" refers to the portion located away from the clinician. It will be further understood that for convenience and clarity, spatial terms such as "vertical," "horizontal," "above," and "below" may be used herein with respect to the drawings. However, surgical instruments are used in many orientations and positions, and these terms are not intended to be limiting and/or absolute.
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。 Those skilled in the art will understand that the terms used herein generally, and in the appended claims in particular (e.g., the body of the appended claims), are generally intended as "open" terms (e.g., the term "including" should be interpreted as "including but not limited to," the term "having" should be interpreted as "having at least," the term "includes" should be interpreted as "includes but is not limited to," etc.). Furthermore, those skilled in the art will understand that where a specific number is intended in an introduced claim recitation, such intention will be clearly stated in the claim; and, in the absence of such a statement, no such intention exists. For example, as an aid to understanding, the appended claims below may include the introductory phrases "at least one" and "one or more" to introduce the claim recitation. However, the use of such phrases should not be construed as suggesting that when a claim is introduced by the indefinite article "a" or "an," any particular claim containing such introduced claim language is limited to claims containing only one such recitation, even if the same claim contains both an introductory phrase such as "one or more" or "at least one" and the indefinite article "a" or "an" (e.g., "a" and/or "an" should normally be construed to mean "at least one" or "one or more"). The same applies when a definite article is used to introduce a claim.
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。 Furthermore, even when a specific number is explicitly stated in an introduced claim, those skilled in the art will recognize that such a statement should typically be interpreted to mean at least the recited number (e.g., a statement simply stating "two items" without other modifiers generally means at least two items, or more than two items). Furthermore, when a term similar to "at least one of A, B, and C, etc." is used, such syntax is generally intended to mean what a person skilled in the art would understand the term (e.g., "a system having at least one of A, B, and C" includes, but is not limited to, systems having only A, only B, only C, both A and B, both A and C, both B and C, and/or all of A, B, and C, etc.). When notation similar to "at least one of A, B, or C, etc." is used, such syntax is generally intended in the sense that one of ordinary skill in the art would understand the notation (e.g., "a system having at least one of A, B, or C" includes, but is not limited to, systems having only A, only B, only C, both A and B, both A and C, both B and C, and/or all of A, B, and C, etc.). Furthermore, one of ordinary skill in the art will understand that any disjunctive word and/or phrase typically representing two or more alternative terms, whether in the specification, claims, or drawings, should be understood to contemplate the possibility of including one of those terms, either of those terms, or both of those terms, unless the context requires otherwise. For example, the phrase "A or B" will typically be understood to include the possibilities of "A" or "B" or "A and B."
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。 With respect to the appended claims, those skilled in the art will understand that the recited actions herein generally may be performed in any order. Additionally, while flow diagrams of various actions are shown in sequence(s), it should be understood that the various actions may occur in orders other than those illustrated, or may occur simultaneously. Examples of such alternative orderings may include overlapping, interleaved, interrupted, reordered, incremental, preliminary, additional, simultaneous, reverse, or other different orderings, unless the context requires otherwise. Furthermore, terms such as "responsive to," "related to," or other past-tense adjectives are generally not intended to exclude such variations, unless the context requires otherwise.
「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。 It is worth noting that any reference to "one embodiment," "embodiment," "exemplary," "one example," etc. means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with that embodiment is included in at least one embodiment. Thus, the appearances of the phrases "in one embodiment," "in an embodiment," "exemplary," and "in one example" in various places throughout this specification do not necessarily all refer to the same embodiment. Furthermore, particular features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
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。 Any patent application, patent, non-patent publication, or other disclosure material referenced herein and/or listed in any Application Data Sheet is incorporated herein by reference to the extent the incorporated material is not inconsistent with this specification. As such, and to the extent necessary, the disclosure material expressly set forth herein shall supersede any conflicting statements incorporated herein by reference. Any content, or portions thereof, that conflicts with current definitions, opinions, or other disclosure material set forth herein shall be incorporated herein by reference, but only to the extent that there is no conflict between the referenced content and the current disclosure material.
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。 In summary, many benefits have been described that result from using the concepts described herein. The foregoing description of one or more embodiments has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to be limited to the precise form disclosed. Modifications or variations are possible in light of the above teachings. The one or more embodiments were selected and described to illustrate the principles and practical applications, thereby enabling those skilled in the art to utilize various embodiments, with various modifications, as suitable for the particular use contemplated. It is intended that the claims presented herewith define the overall scope.
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。 Various aspects of the subject matter described herein are illustrated in the following numbered examples.
実施例1.電気外科用装置であって、電気発生器を備えるコントローラと、遠位の活性電極を含む外科用プローブであって、前記活性電極は、前記電気発生器の電源端子と電気的に導通している、外科用プローブと、前記電気発生器の電気的戻り端子と電気的に導通している戻りパッドと、を備え、前記電気発生器は、前記電源端子から電流を供給するように構成され、前記電気発生器によって供給される前記電流は、治療用電気信号の特性と興奮性組織刺激信号の特性とを合成したものである、電気外科用装置。 Example 1. An electrosurgical device comprising: a controller with an electrical generator; a surgical probe including a distal active electrode, the active electrode in electrical communication with a power terminal of the electrical generator; and a return pad in electrical communication with an electrical return terminal of the electrical generator, the electrical generator configured to supply a current from the power terminal, the current supplied by the electrical generator combining characteristics of a therapeutic electrical signal and characteristics of an excitatory tissue stimulation signal.
実施例2.前記治療用電気信号は、200kHz超且つ5MHz未満の周波数を有する高周波信号である、実施例1に記載の電気外科用装置。 Example 2. The electrosurgical device described in Example 1, wherein the therapeutic electrical signal is a high-frequency signal having a frequency greater than 200 kHz and less than 5 MHz.
実施例3.前記興奮性組織刺激信号は、200kHz未満の周波数を有するAC信号である、実施例1又は2に記載の電気外科用装置。 Example 3. The electrosurgical device of Example 1 or 2, wherein the excitatory tissue stimulation signal is an AC signal having a frequency of less than 200 kHz.
実施例4.前記電気発生器によって供給される前記電流は、少なくとも1つの交流治療用電気信号及び少なくとも1つの交流興奮性組織刺激信号を含む、実施例1~3のいずれか1つ以上に記載の電気外科用装置。 Example 4. The electrosurgical device of any one or more of Examples 1-3, wherein the current supplied by the electrical generator includes at least one alternating current therapeutic electrical signal and at least one alternating current excitatory tissue stimulation signal.
実施例5.前記電気発生器によって供給される前記電流は、前記興奮性組織刺激信号によって変調された治療用電気信号振幅を含む、実施例1~4のいずれか1つ以上に記載の電気外科用装置。 Example 5. The electrosurgical device of any one or more of Examples 1-4, wherein the current supplied by the electrical generator includes a therapeutic electrical signal amplitude modulated by the excitatory tissue stimulation signal.
実施例6.前記電気発生器によって供給される前記電流は、前記興奮性組織刺激信号によってオフセットされた治療用電気信号DCを含む、実施例1~5のいずれか1つ以上に記載の電気外科用装置。 Example 6. The electrosurgical device of any one or more of Examples 1-5, wherein the current supplied by the electrical generator includes a therapeutic electrical signal DC offset by the excitatory tissue stimulation signal.
実施例7.前記戻りパッドは、検知装置出力を有する少なくとも1つの検知装置を更に備え、前記検知装置は、前記興奮性組織刺激信号による興奮性組織の刺激を判定するように構成されている、実施例1~6のいずれか1つ以上に記載の電気外科用装置。 Example 7. The electrosurgical device of any one or more of Examples 1 to 6, wherein the return pad further comprises at least one sensing device having a sensing device output, the sensing device configured to determine stimulation of excitable tissue by the excitable tissue stimulation signal.
実施例8.前記コントローラは、前記検知装置出力を受信するように構成されている、実施例7に記載の電気外科用装置。 Example 8. The electrosurgical device of Example 7, wherein the controller is configured to receive the sensing device output.
実施例9.前記コントローラは、プロセッサと、前記プロセッサとデータ通信する少なくとも1つのメモリ構成要素とを含み、前記少なくとも1つのメモリ構成要素は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、コントローラによって受信された前記センサ出力に少なくとも部分的に基づいて、興奮性組織からの前記活性電極の距離を決定させる、1つ以上の命令を記憶する、実施例8に記載の電気外科用装置。 Example 9. The electrosurgical device of Example 8, wherein the controller includes a processor and at least one memory component in data communication with the processor, the at least one memory component storing one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to determine a distance of the active electrode from excitable tissue based at least in part on the sensor output received by the controller.
実施例10.前記少なくとも1つのメモリ構成要素は、前記プロセッサによって実行されると、興奮性組織からの前記活性電極の前記距離が所定の値未満であるときに、前記プロセッサに、前記治療用電気信号の少なくとも1つの特性の値を変更させる、1つ以上の命令を記憶する、実施例9に記載の電気外科用装置。 Example 10. The electrosurgical device of Example 9, wherein the at least one memory component stores one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to change the value of at least one characteristic of the therapeutic electrical signal when the distance of the active electrode from excitable tissue is less than a predetermined value.
実施例11.電気外科用システムであって、プロセッサと、前記プロセッサに連結されたメモリであって、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶するように構成されたメモリと、を備え、前記命令は、電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させ、前記電気発生器に、患者と物理的に接触している活性電極を介して、前記合成信号を前記患者の組織内に伝達させ、前記患者と物理的に接触している戻りパッド内に配置された検知装置から検知装置出力信号を受信するように、前記プロセッサに実行可能である、電気外科用システム。 Example 11. An electrosurgical system comprising: a processor; and a memory coupled to the processor and configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to cause an electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitatory tissue stimulation signal to form a combined signal; cause the electrical generator to transmit the combined signal into the patient's tissue via an active electrode in physical contact with the patient; and receive a sensing device output signal from a sensing device disposed in a return pad in physical contact with the patient.
実施例12.前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、前記命令は、前記検知装置出力信号に少なくとも部分的に基づいて、前記活性電極から興奮性組織までの距離を判定するように、前記プロセッサに実行可能である、実施例11に記載の電気外科用システム。 Example 12. The electrosurgical system of Example 11, wherein the memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to determine a distance from the active electrode to excitable tissue based at least in part on the sensing device output signal.
実施例13.前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、前記命令は、前記活性電極から前記興奮性組織までの前記距離が所定の値未満であるとき、前記コントローラに前記治療用信号の1つ以上の特性を変更させるように、前記プロセッサに実行可能である、実施例12に記載の電気外科用システム。 Example 13. The electrosurgical system of Example 12, wherein the memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions being executable by the processor to cause the controller to modify one or more characteristics of the therapeutic signal when the distance from the active electrode to the excitable tissue is less than a predetermined value.
実施例14.電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させ、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記治療用信号及び前記興奮性組織刺激信号を交互にさせるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施例11~13のいずれか1つ以上に記載の電気外科用システム。 Example 14. The electrosurgical system of any one or more of Examples 11-13, wherein the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to alternate between the therapeutic signal and the excitable tissue stimulation signal.
実施例15.電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記興奮性組織刺激信号の振幅によって前記治療用信号の振幅を変調させるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施例11~14のいずれか1つ以上に記載の電気外科用システム。 Example 15. An electrosurgical system according to any one or more of Examples 11-14, wherein the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to modulate the amplitude of the therapeutic signal by the amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
実施例16.電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記興奮性組織刺激信号の振幅によって前記治療用信号のDC値をオフセットさせるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施例11~15のいずれか1つ以上に記載の電気外科用システム。 Example 16. An electrosurgical system according to any one or more of Examples 11 to 15, wherein the instructions executable by the processor to cause the electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to offset a DC value of the therapeutic signal by an amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
実施例17.電気外科用システムであって、制御回路とを備え、前記制御回路は、治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御し、患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信し、前記電気発生器の前記電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、前記少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定し、前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更するように構成されている、電気外科用システム。 Example 17. An electrosurgical system comprising: a control circuit configured to control the electrical output of an electrical generator, the electrical output including one or more characteristics of a therapeutic signal and one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal; receive a sensing device signal from at least one sensing device configured to measure activity of excitable tissue of a patient; determine a distance between a position of an active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into patient tissue and a position of the at least one sensing device; and modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the position of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into patient tissue and the position of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
実施例18.前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更するように構成された前記制御回路は、前記治療用信号の前記少なくとも1つの特性を最小化するように構成された制御回路を含む、実施例17に記載の電気外科用システム。 Example 18. The electrosurgical system of Example 17, wherein the control circuit configured to modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value, comprises control circuit configured to minimize the at least one characteristic of the therapeutic signal.
実施例19.コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は実行されると、前記マシンに、治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御させ、患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信させ、前記電気発生器の前記電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、前記少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定させ、前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更させる、非一時的コンピュータ可読媒体。 Example 19. A non-transitory computer-readable medium storing computer-readable instructions that, when executed, cause the machine to control the electrical output of an electrical generator, including one or more characteristics of a therapeutic signal and one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal; receive sensing device signals from at least one sensing device configured to measure activity of excitable tissue in a patient; determine a distance between a location of an active electrode configured to deliver the electrical output of the electrical generator into patient tissue and a location of the at least one sensing device; and modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal if the distance between the location of the active electrode configured to deliver the electrical output of the electrical generator into patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
〔実施の態様〕
(1) 電気外科用装置であって、
電気発生器を備えるコントローラと、
遠位の活性電極を含む外科用プローブであって、前記活性電極は、前記電気発生器の電源端子と電気的に導通している、外科用プローブと、
前記電気発生器の電気的戻り端子と電気的に導通している戻りパッドと、を備え、
前記電気発生器は、前記電源端子から電流を供給するように構成され、
前記電気発生器によって供給される前記電流は、治療用電気信号の特性と興奮性組織刺激信号の特性とを合成したものである、電気外科用装置。
(2) 前記治療用電気信号は、200kHz超且つ5MHz未満の周波数を有する高周波信号である、実施態様1に記載の電気外科用装置。
(3) 前記興奮性組織刺激信号は、200kHz未満の周波数を有するAC信号である、実施態様1に記載の電気外科用装置。
(4) 前記電気発生器によって供給される前記電流は、少なくとも1つの交流治療用電気信号及び少なくとも1つの交流興奮性組織刺激信号を含む、実施態様1に記載の電気外科用装置。
(5) 前記電気発生器によって供給される前記電流は、前記興奮性組織刺激信号によって変調された治療用電気信号振幅を含む、実施態様1に記載の電気外科用装置。
[Embodiment]
(1) An electrosurgical device comprising:
a controller comprising an electrical generator;
a surgical probe including a distal active electrode, the active electrode being in electrical communication with a power terminal of the electrical generator;
a return pad in electrical communication with the electrical return terminal of the electrical generator;
the electrical generator is configured to provide electrical current from the power supply terminals;
An electrosurgical device, wherein the electrical current delivered by the electrical generator combines characteristics of a therapeutic electrical signal and characteristics of an excitatory tissue stimulation signal.
(2) The electrosurgical device according to claim 1, wherein the therapeutic electrical signal is a high-frequency signal having a frequency greater than 200 kHz and less than 5 MHz.
(3) The electrosurgical device according to claim 1, wherein the excitatory tissue stimulation signal is an AC signal having a frequency of less than 200 kHz.
4. The electrosurgical device of claim 1, wherein the electrical current supplied by the electrical generator includes at least one alternating current therapeutic electrical signal and at least one alternating current excitatory tissue stimulation signal.
5. The electrosurgical device of claim 1, wherein the current supplied by the electrical generator comprises a therapeutic electrical signal amplitude modulated by the excitatory tissue stimulation signal.
(6) 前記電気発生器によって供給される前記電流は、前記興奮性組織刺激信号によってオフセットされた治療用電気信号DCを含む、実施態様1に記載の電気外科用装置。
(7) 前記戻りパッドは、検知装置出力を有する少なくとも1つの検知装置を更に備え、前記検知装置は、前記興奮性組織刺激信号による興奮性組織の刺激を判定するように構成されている、実施態様1に記載の電気外科用装置。
(8) 前記コントローラは、前記検知装置出力を受信するように構成されている、実施態様7に記載の電気外科用装置。
(9) 前記コントローラは、プロセッサと、前記プロセッサとデータ通信する少なくとも1つのメモリ構成要素と、を含み、前記少なくとも1つのメモリ構成要素は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、前記コントローラによって受信された前記センサ出力に少なくとも部分的に基づいて、興奮性組織からの前記活性電極の距離を決定させる、1つ以上の命令を記憶する、実施態様8に記載の電気外科用装置。
(10) 前記少なくとも1つのメモリ構成要素は、前記プロセッサによって実行されると、興奮性組織からの前記活性電極の前記距離が所定の値未満であるときに、前記プロセッサに、前記治療用電気信号の少なくとも1つの特性の値を変更させる、1つ以上の命令を記憶する、実施態様9に記載の電気外科装置。
6. The electrosurgical device of claim 1, wherein the current supplied by the electrical generator comprises a therapeutic electrical signal DC offset by the excitatory tissue stimulation signal.
7. The electrosurgical device of claim 1, wherein the return pad further comprises at least one sensing device having a sensing device output, the sensing device configured to determine stimulation of excitable tissue by the excitable tissue stimulation signal.
8. The electrosurgical device according to claim 7, wherein the controller is configured to receive the sensing device output.
9. The electrosurgical device of claim 8, wherein the controller includes a processor and at least one memory component in data communication with the processor, the at least one memory component storing one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to determine a distance of the active electrode from excitable tissue based at least in part on the sensor output received by the controller.
10. The electrosurgical device of claim 9, wherein the at least one memory component stores one or more instructions that, when executed by the processor, cause the processor to modify a value of at least one characteristic of the therapeutic electrical signal when the distance of the active electrode from excitable tissue is less than a predetermined value.
(11) 電気外科用システムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに連結されたメモリであって、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶するように構成されたメモリと、を備え、前記命令は、
電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させ、
前記電気発生器に、患者と物理的に接触している活性電極を介して、前記合成信号を前記患者の組織内に伝達させ、
前記患者と物理的に接触している戻りパッド内に配置された検知装置から検知装置出力信号を受信するように、前記プロセッサによって実行可能である、電気外科用システム。
(12) 前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、前記命令は、
前記検知装置出力信号に少なくとも部分的に基づいて、前記活性電極から興奮性組織までの距離を判定するように、前記プロセッサによって実行可能である、実施態様11に記載の電気外科用システム。
(13) 前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を更に記憶するように構成されており、前記命令は、
前記活性電極から前記興奮性組織までの前記距離が所定の値未満であるとき、前記コントローラに前記治療用信号の1つ以上の特性を変更させるように、前記プロセッサによって実行可能である、実施態様12に記載の電気外科用システム。
(14) 電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記治療用信号及び前記興奮性組織刺激信号を交互にさせるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施態様11に記載の電気外科用システム。
(15) 電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記興奮性組織刺激信号の振幅によって前記治療用信号の振幅を変調させるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施態様11に記載の電気外科用システム。
(11) An electrosurgical system comprising:
a processor;
a memory coupled to the processor and configured to store instructions executable by the processor, the instructions comprising:
causing the electrical generator to combine one or more characteristics of the therapeutic signal with one or more characteristics of the excitatory tissue stimulation signal to form a combined signal;
causing the electrical generator to transmit the composite signal into tissue of the patient via an active electrode in physical contact with the patient;
An electrosurgical system executable by the processor to receive a detector output signal from a detector disposed in a return pad in physical contact with the patient.
(12) The memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions including:
12. The electrosurgical system of claim 11, wherein the electrosurgical system is executable by the processor to determine a distance from the active electrode to excitable tissue based at least in part on the sensing device output signal.
(13) The memory is further configured to store instructions executable by the processor, the instructions including:
13. The electrosurgical system of claim 12, wherein the electrosurgical system is executable by the processor to cause the controller to modify one or more characteristics of the therapeutic signal when the distance from the active electrode to the excitable tissue is less than a predetermined value.
14. The electrosurgical system of claim 11, wherein the instructions executable by the processor to cause an electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to alternate between the therapeutic signal and the excitable tissue stimulation signal.
15. The electrosurgical system of claim 11, wherein the instructions executable by the processor to cause an electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to modulate an amplitude of the therapeutic signal with an amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
(16) 電気発生器に、治療用信号の1つ以上の特性を、興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性と合成させて、合成信号を形成させるように、前記プロセッサによって実行可能な前記命令は、前記電気発生器に、前記興奮性組織刺激信号の振幅によって前記治療用信号のDC値をオフセットさせるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、実施態様11に記載の電気外科用システム。
(17) 電気外科用システムであって、
制御回路を備え、前記制御回路は、
治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御し、
患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信し、
前記電気発生器の前記電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、前記少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定し、
前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更するように構成されている、電気外科用システム。
(18) 前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更するように構成された前記制御回路は、前記治療用信号の前記少なくとも1つの特性を最小化するように構成された制御回路を含む、実施態様17に記載の電気外科用システム。
(19) コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は実行されると、マシンに、
治療用信号の1つ以上の特性及び興奮性組織刺激信号の1つ以上の特性を含む、電気発生器の電気出力を制御させ、
患者の興奮性組織の活動を測定するように構成された少なくとも1つの検知装置から検知装置信号を受信させ、
前記電気発生器の前記電気出力を患者組織内に伝送するように構成された活性電極の位置と、前記少なくとも1つの検知装置の位置との間の距離を決定させ、
前記電気発生器の前記電気出力を前記患者組織内に伝送するように構成された前記活性電極の前記位置と、前記少なくとも1つの検知装置の前記位置との間の前記距離が所定の値未満である場合に、前記電気発生器の前記電気出力を、前記治療用信号の少なくとも1つの特性において変更させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
16. The electrosurgical system of claim 11, wherein the instructions executable by the processor to cause an electrical generator to combine one or more characteristics of a therapeutic signal with one or more characteristics of an excitable tissue stimulation signal to form a combined signal include instructions executable by the processor to cause the electrical generator to offset a DC value of the therapeutic signal by an amplitude of the excitable tissue stimulation signal.
(17) An electrosurgical system comprising:
a control circuit, the control circuit comprising:
controlling the electrical output of the electrical generator, including one or more characteristics of the therapeutic signal and one or more characteristics of the excitatory tissue stimulation signal;
receiving a sensing device signal from at least one sensing device configured to measure excitable tissue activity in the patient;
determining a distance between a location of an active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into patient tissue and a location of the at least one sensing device;
1. An electrosurgical system configured to modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
18. The electrosurgical system of claim 17, wherein the control circuitry configured to modify the electrical output of the electrical generator in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value comprises control circuitry configured to minimize the at least one characteristic of the therapeutic signal.
(19) A non-transitory computer-readable medium storing computer-readable instructions that, when executed, cause a machine to:
controlling the electrical output of the electrical generator, including one or more characteristics of the therapeutic signal and one or more characteristics of the excitatory tissue stimulation signal;
receiving a sensing device signal from at least one sensing device configured to measure excitable tissue activity of the patient;
determining a distance between a location of an active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into patient tissue and a location of the at least one sensing device;
12. A non-transitory computer-readable medium that causes the electrical output of the electrical generator to be altered in at least one characteristic of the therapeutic signal when the distance between the location of the active electrode configured to transmit the electrical output of the electrical generator into the patient tissue and the location of the at least one sensing device is less than a predetermined value.
Claims (20)
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であって、前記モジュール式通信ハブが、
ルータと、
前記ルータに通信可能に連結されたネットワークモジュールであって、各前記ネットワークモジュールは、ネットワークハブ、および前記ネットワークハブに通信可能に連結されたネットワークスイッチを備える、ネットワークモジュールと、
を備える、外科用データネットワークと、
前記モジュール式通信ハブに通信可能に連結されたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、
前記ネットワークモジュールと通信可能に連結されたプロセッサと、
ネットワークインターフェースと、
通信モジュールと、
揮発性メモリと、
不揮発性メモリと、
インターフェースモジュールと、
を備える、コンピュータシステムと、
を備え、
前記ネットワークモジュールは、一次ネットワークモジュールであり、
前記モジュール式通信ハブが、前記一次ネットワークモジュールに通信可能に連結された二次ネットワークモジュール、をさらに備え、
各前記二次ネットワークモジュールが、二次ネットワークハブ、および前記二次ネットワークハブに通信可能に連結された二次ネットワークスイッチを備える、外科用ハブ。 In the surgical hub,
1. A surgical data network comprising a modular communications hub, the modular communications hub comprising:
A router,
network modules communicatively coupled to the router, each of the network modules comprising a network hub and a network switch communicatively coupled to the network hub;
a surgical data network comprising:
a computer system communicatively coupled to the modular communications hub, the computer system comprising:
a processor communicatively coupled to the network module;
A network interface;
a communication module;
a volatile memory;
a non-volatile memory;
an interface module;
a computer system comprising:
Equipped with
the network module is a primary network module;
the modular communications hub further comprising a secondary network module communicatively coupled to the primary network module;
The surgical hub , wherein each said secondary network module comprises a secondary network hub and a secondary network switch communicatively coupled to said secondary network hub.
前記二次ネットワークスイッチは、前記外科手術室に配置される複数の第2の外科用モジュール式装置と通信可能に連結するように構成されている、請求項1に記載の外科用ハブ。 the secondary network hub is configured to communicatively couple to a plurality of first surgical modular devices located in a surgical operating room;
The surgical hub of claim 1 , wherein the secondary network switch is configured to communicatively couple with a second plurality of modular surgical devices located in the surgical operating room.
前記ルータを介して、遠隔データ処理および操作のために、前記クラウドベースのシステムと、
ローカルでのデータ処理および操作のために、前記コンピュータシステム
に送信可能である、請求項6に記載の外科用ハブ。 The modular communications hub is communicatively coupled to a plurality of modular surgical devices disposed in a surgical operating room , and data relating to the modular surgical devices is transmitted from the modular surgical devices to:
via the router, the cloud-based system for remote data processing and manipulation;
The surgical hub of claim 6, wherein the surgical hub is capable of transmitting data to the computer system for local data processing and manipulation.
各前記ネットワークスイッチは、フレームの形態でデータを前記ルータに送信し、全二重モードで動作するように構成されている、請求項1に記載の外科用ハブ。 each said network hub is configured to transmit data in the form of packets to said router and to operate in half-duplex mode;
The surgical hub of claim 1 , wherein each said network switch is configured to transmit data in the form of frames to said router and to operate in full duplex mode.
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であって、前記モジュール式通信ハブが、
ルータと、
前記ルータに通信可能に連結された一次ネットワークモジュールであって、前記一次ネットワークモジュールは、一次ネットワークハブ、および前記一次ネットワークハブと通信する一次ネットワークスイッチを備える、一次ネットワークモジュールと、
前記一次ネットワークモジュールに通信可能に連結された二次ネットワークモジュールであって、各前記二次ネットワークモジュールは、二次ネットワークハブ、および前記二次ネットワークハブと通信する二次ネットワークスイッチを備える、二次ネットワークモジュールと、
を備える、外科用データネットワークと、
前記モジュール式通信ハブに通信可能に連結されたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、
前記一次ネットワークモジュールに通信可能に連結されたプロセッサと、
ネットワークインターフェースと、
通信モジュールと、
揮発性メモリと、
不揮発性メモリと、
インターフェースモジュールと
を備える、コンピュータシステムと、
を備える、外科用ハブ。 In the surgical hub,
1. A surgical data network comprising a modular communications hub, the modular communications hub comprising:
A router,
a primary network module communicatively coupled to the router, the primary network module comprising a primary network hub and a primary network switch in communication with the primary network hub;
secondary network modules communicatively coupled to the primary network modules, each secondary network module comprising a secondary network hub and a secondary network switch in communication with the secondary network hub;
a surgical data network comprising:
a computer system communicatively coupled to the modular communications hub, the computer system comprising:
a processor communicatively coupled to the primary network module;
A network interface;
a communication module;
a volatile memory;
a non-volatile memory;
an interface module;
A surgical hub comprising:
前記二次ネットワークスイッチは、前記外科手術室に配置される複数の第2の外科用モジュール式装置と通信可能に連結するように構成されている、請求項10に記載の外科用ハブ。 the secondary network hub is configured to communicatively couple to a plurality of first surgical modular devices located in a surgical operating room;
The surgical hub of claim 10 , wherein the secondary network switch is configured to communicatively couple with a second plurality of modular surgical devices located in the surgical suite.
前記ルータを介して、遠隔データ処理および操作のために、前記クラウドベースのシステムと、
ローカルでのデータ処理および操作のために、前記コンピュータシステム
に送信可能である、請求項14に記載の外科用ハブ。 The modular communications hub is communicatively coupled to a plurality of modular surgical devices disposed in a surgical operating room , and data relating to the modular surgical devices is transmitted from the modular surgical devices to:
via the router, the cloud-based system for remote data processing and manipulation;
The surgical hub of claim 14, wherein the surgical hub is capable of transmitting data to the computer system for local data processing and manipulation.
前記一次ネットワークスイッチおよび前記二次ネットワークスイッチは、フレームの形態でデータを前記ルータに送信し、全二重モードで動作するように構成されている、請求項10に記載の外科用ハブ。 the primary network hub and the secondary network hub are configured to transmit data in the form of packets to the router and to operate in half-duplex mode;
The surgical hub of claim 10, wherein the primary network switch and the secondary network switch are configured to transmit data to the router in the form of frames and to operate in a full-duplex mode.
ディスプレイと、
前記ディスプレイに通信可能に連結された外科用ハブと、
を備え、前記外科用ハブは、
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であって、前記モジュール式通信ハブが、
ルータと、
前記ルータに通信可能に連結された一次ネットワークモジュールであって、前記一次ネットワークモジュールは、一次ネットワークハブ、および前記一次ネットワークハブと通信する一次ネットワークスイッチを備える、一次ネットワークモジュールと、
前記一次ネットワークモジュール、および外科手術室に配置される複数の外科用モジュール式装置に通信可能に連結された二次ネットワークモジュールであって、前記二次ネットワークモジュールは、二次ネットワークハブ、および前記二次ネットワークハブと通信する二次ネットワークスイッチを備える、二次ネットワークモジュールと、
を備える、外科用データネットワークと、
前記モジュール式通信ハブに通信可能に連結されたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、
前記一次ネットワークモジュールに通信可能に連結されたプロセッサと、
ネットワークインターフェースと、
通信モジュールと、
揮発性メモリと、
不揮発性メモリと、
インターフェースモジュールと、
を備える、コンピュータシステムと、
を備える、外科用システム。 In a surgical system,
The display and
a surgical hub communicatively coupled to the display;
the surgical hub comprising:
1. A surgical data network comprising a modular communications hub, the modular communications hub comprising:
A router,
a primary network module communicatively coupled to the router, the primary network module comprising a primary network hub and a primary network switch in communication with the primary network hub;
a secondary network module communicatively coupled to the primary network module and to a plurality of surgical modular devices located in a surgical operating room, the secondary network module comprising a secondary network hub and a secondary network switch in communication with the secondary network hub;
a surgical data network comprising:
a computer system communicatively coupled to the modular communications hub, the computer system comprising:
a processor communicatively coupled to the primary network module;
A network interface;
a communication module;
a volatile memory;
a non-volatile memory;
an interface module;
a computer system comprising:
A surgical system comprising:
前記ルータを介して、遠隔データ処理および操作のために、前記クラウドベースのシステムと、
ローカルでのデータ処理および操作のために、前記コンピュータシステム
に送信可能である、請求項18に記載の外科用システム。 The router is communicatively coupled to a cloud-based system, and data relating to the surgical modular device is transmitted from the surgical modular device through the modular communications hub to:
via the router, the cloud-based system for remote data processing and manipulation;
The surgical system of claim 18, wherein the surgical system is capable of transmitting data to the computer system for local data processing and manipulation.
前記一次ネットワークスイッチおよび前記二次ネットワークスイッチは、フレームの形態でデータを前記ルータに送信し、全二重モードで動作するように構成されている、請求項18に記載の外科用システム。 the primary network hub and the secondary network hub are configured to transmit data in the form of packets to the router and to operate in half-duplex mode;
The surgical system of claim 18, wherein the primary network switch and the secondary network switch are configured to transmit data in frames to the router and to operate in a full-duplex mode.
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN116966432A (en) * | 2023-08-30 | 2023-10-31 | 赛福凯尔(绍兴)医疗科技有限公司 | Electric field emission device and electric field emission method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198241A (en) | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Olympus Corp | Medical device controller |
| JP2013026708A (en) | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Hitachi Cable Ltd | Network system |
| US20170249432A1 (en) | 2014-09-23 | 2017-08-31 | Surgical Safety Technologies Inc. | Operating room black-box device, system, method and computer readable medium |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001012089A1 (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-22 | Somnus Medical Technologies, Inc. | Nerve stimulation and tissue ablation apparatus and method |
| US6618626B2 (en) * | 2001-01-16 | 2003-09-09 | Hs West Investments, Llc | Apparatus and methods for protecting the axillary nerve during thermal capsullorhaphy |
| DE102008018262B9 (en) * | 2008-04-10 | 2013-07-18 | Erbe Elektromedizin Gmbh | Surgical device with nerve test device |
| CA3151885C (en) * | 2012-01-26 | 2024-10-22 | Autonomix Medical, Inc. | Controlled sympathectomy and micro-ablation systems and methods |
| US20130267874A1 (en) * | 2012-04-09 | 2013-10-10 | Amy L. Marcotte | Surgical instrument with nerve detection feature |
| US9839470B2 (en) * | 2015-06-30 | 2017-12-12 | Covidien Lp | Electrosurgical generator for minimizing neuromuscular stimulation |
| JP6742734B2 (en) * | 2016-01-21 | 2020-08-19 | キヤノン株式会社 | Object information acquisition apparatus and signal processing method |
| US10456193B2 (en) * | 2016-05-03 | 2019-10-29 | Ethicon Llc | Medical device with a bilateral jaw configuration for nerve stimulation |
-
2019
- 2019-02-28 JP JP2020535042A patent/JP2021509599A/en active Pending
- 2019-02-28 CN CN201980006958.2A patent/CN112055880A/en active Pending
-
2024
- 2024-02-29 JP JP2024029995A patent/JP7783320B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198241A (en) | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Olympus Corp | Medical device controller |
| JP2013026708A (en) | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Hitachi Cable Ltd | Network system |
| US20170249432A1 (en) | 2014-09-23 | 2017-08-31 | Surgical Safety Technologies Inc. | Operating room black-box device, system, method and computer readable medium |
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