BR112020017632A2 - Detecção de vaso para hemostasia adaptativa avançada - Google Patents

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BR112020017632A2
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impedance
vessel
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Patrick J. Scoggins
Madeleine C. Jayme
Kristen G. Denzinger
Cameron R. Nott
Craig N. Faller
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Abstract

a presente invenção refere-se a um dispositivo ultrassônico que pode incluir um sistema ultrassônico eletromecânico que inclui um transdutor acoplado a uma lâmina ultrassônica. um método para fornecer energia para o dispositivo ultrassônico pode incluir detectar um tipo de vaso em contato com a lâmina, determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria, e fornecer energia ao transdutor com base no tipo de vaso. a energia pode ser aplicada ao transdutor em um nível de potência p que difere de um nível de potência nominal pn durante um período t que difere de um período nominal tn com base no vaso. o nível de potência p pode ser mais baixo que pn durante um período t que é mais longo que tn quando o vaso é uma veia. alternativamente, o nível de potência p pode ser maior que pn durante um período t que é mais curto que tn quando o vaso é uma artéria.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DETECÇÃO DE VASO PARA HEMOSTASIA ADAPTATIVA AVANÇADA".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente não provisório US n° de série 16/144.434, intitulado VESSEL SENSING FOR ADAPTIVE ADVANCED HEMOSTASIS, depositado em 27 de setembro de 2018, cuja divulgação está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[002] Este pedido também reivindica o benefício do pedido de patente provisório US n° de série 62/640.417, intitulado
TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR, depositado em 8 de março de 2018, e do pedido de patente provisório US n° de série 62/640.415, intitulado
ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR depositado em 8 de março de 2018, estando a divulgação de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
ANTECEDENTES
[003] Em um ambiente cirúrgico, os dispositivos de energia inteligente podem ser necessários em um ambiente de arquitetura de energia inteligente. Os dispositivos cirúrgicos ultrassônicos, como bisturis ultrassônicos, estão encontrando aplicações cada vez mais amplamente difundida em procedimentos cirúrgicos, em razão de suas características de desempenho exclusivas. Dependendo de configurações e parâmetros operacionais específicos do dispositivo, os dispositivos cirúrgicos ultrassônicos podem oferecer, de maneira substancialmente simultânea, transecção de tecidos e homeostase por coagulação, desejavelmente minimizando o trauma do paciente. Um dispositivo cirúrgico ultrassônico pode compreender uma empunhadura contendo um transdutor ultrassônico, e um instrumento acoplado ao transdutor ultrassônico tendo um atuador de extremidade montado distalmente (por exemplo, uma ponta de lâmina) para cortar e vedar o tecido. Em alguns casos, o instrumento pode estar permanentemente fixado à peça de mão. Em outros casos, o instrumento pode ser separável da empunhadura, como no caso de um instrumento descartável ou um instrumento intercambiável. O atuador de extremidade transmite energia ultrassônica aos tecidos colocados em contato com o mesmo, para realizar a ação de corte e cauterização. Os dispositivos cirúrgicos ultrassônicos dessa natureza podem ser configurados para uso em procedimentos cirúrgicos abertos, laparoscópicos ou endoscópicos, inclusive procedimentos roboticamente assistidos.
[004] A energia ultrassônica corta e coagula os tecidos com o uso de temperaturas mais baixas que aquelas usadas em procedimentos eletrocirúrgicos e pode ser transmitida ao atuador de extremidade por um gerador ultrassônico em comunicação com a empunhadura. Vibrando em altas frequências (por exemplo, 55.500 ciclos por segundo), a lâmina ultrassônica desnatura a proteína presente nos tecidos para formar um coágulo pegajoso. A pressão exercida sobre os tecidos pela superfície da lâmina achata os vasos sanguíneos e possibilita que o coágulo forme um selo hemostático. Um cirurgião pode controlar a velocidade de corte e coagulação por meio da força aplicada aos tecidos pelo atuador de extremidade, do tempo durante o qual a força é aplicada e do nível de excursão selecionado para o atuador de extremidade.
[005] O transdutor ultrassônico pode ser modelado como um circuito equivalente que compreende uma primeira ramificação que tem uma capacitância estática e uma segunda ramificação "em movimento" que tem uma indutância, resistência e capacitância conectadas em série que definem as propriedades eletromecânicas de um ressonador. Os geradores ultrassônicos conhecidos podem incluir um indutor de sintonia para cancelar a capacitância estática a uma frequência de ressonância de modo que substancialmente toda a corrente do sinal de acionamento do gerador flua para a ramificação em movimento. Consequentemente, mediante o uso de um indutor de sintonia, a corrente do sinal de acionamento do gerador representa a corrente da ramificação em movimento, e o gerador é dessa forma capaz de controlar seu sinal de acionamento para manter a frequência de ressonância do transdutor ultrassônico. O indutor de sintonia pode também transformar a plotagem da impedância de fase do transdutor ultrassônico para otimizar as capacidades de travamento de frequência do gerador. Entretanto, o indutor de sintonia precisa ser combinado com a capacitância estática específica de um transdutor ultrassônico na frequência de ressonância operacional. Em outras palavras, um transdutor ultrassônico diferente tendo uma capacitância estática diferente precisa de um indutor de sintonia.
[006] Adicionalmente, em algumas arquiteturas de gerador ultrassônico, o sinal de acionamento do gerador apresenta distorção harmônica assimétrica que complica as medições de magnitude e fase da impedância. Por exemplo, a exatidão das medições de fase da impedância pode ser reduzida devido à distorção harmônica nos sinais de corrente e tensão.
[007] Além disso, a interferência eletromagnética em ambientes ruidosos diminui a capacidade do gerador de manter o travamento na frequência de ressonância do transdutor ultrassônico, aumentando a probabilidade de entradas inválidas do algoritmo de controle.
[008] Os dispositivos eletrocirúrgicos para aplicação de energia elétrica a tecidos de modo a tratar e/ou destruir os ditos tecidos estão também encontrando aplicações cada vez mais amplamente disseminadas em procedimentos cirúrgicos. Um dispositivo eletrocirúrgico pode compreender uma empunhadura e um instrumento que tem um atuador de extremidade distalmente montado (por exemplo, um ou mais eletrodos). O atuador de extremidade pode ser posicionado contra o tecido, de modo que a corrente elétrica seja introduzida no tecido. Os dispositivos eletrocirúrgicos podem ser configurados para funcionamento bipolar ou monopolar. Durante o funcionamento bipolar, a corrente é introduzida no tecido e retornada a partir do mesmo pelos eletrodos ativos e de retorno, respectivamente, do atuador de extremidade. Durante o funcionamento monopolar, uma corrente é introduzida no tecido por um eletrodo ativo do atuador de extremidade e retornada através de um eletrodo de retorno (por exemplo, uma placa de aterramento) separadamente situada no corpo do paciente. O calor gerado pela corrente que flui através do tecido pode formar selagens hemostáticas no interior do tecido e/ou entre tecidos e, dessa forma, pode ser particularmente útil para cauterização de vasos sanguíneos, por exemplo. O atuador de extremidade de um dispositivo eletrocirúrgico pode também compreender um membro de corte que é capaz de mover- se em relação ao tecido e aos eletrodos, para transeccionar o tecido.
[009] A energia elétrica aplicada por um dispositivo eletrocirúrgico pode ser transmitida ao instrumento por um gerador em comunicação com a empunhadura. A energia elétrica pode estar sob a forma de energia de radiofrequência (RF). A energia de RF é uma forma de energia elétrica que pode estar na faixa de frequência de 300 kHz a 1 MHz, conforme descrito em EN60601-2-2:2009+A11:2011, Definição
201.3.218 - ALTA FREQUÊNCIA. Por exemplo, a frequência em aplicações de RF monopolar pode ser tipicamente restrita a menos do que 5 MHz. Entretanto, em aplicações de RF bipolar, a frequência pode se quase qualquer uma. Frequências acima de 200 kHz são tipicamente usadas para aplicações monopolares a fim de evitar o estímulo indesejado dos nervos e músculos que resultaria do uso de uma corrente de frequência baixa. Frequências inferiores podem ser usadas para técnicas bipolares se uma análise de risco mostrar que a possibilidade de estímulo neuromuscular foi mitigada até um nível aceitável. Normalmente, frequências acima de 5 MHz não são usadas, a fim de minimizar problemas associados correntes de dispersão de alta frequência. É geralmente aceito que 10 mA é o limiar inferior dos efeitos térmicos em tecido.
[010] Durante esta operação, um dispositivo eletrocirúrgico pode transmitir energia de RF em baixa frequência através do tecido, o que causa atrito, ou agitação iônica, ou seja, aquecimento resistivo, o que, portanto, aumenta a temperatura do tecido. Devido ao fato de que um limite preciso pode ser criado entre o tecido afetado e o tecido circundante, os cirurgiões podem operar com um alto nível de precisão e controle, sem sacrificar o tecido adjacente não alvo. As baixas temperaturas de operação da energia de RF podem ser úteis para remoção, encolhimento ou escultura de tecidos moles enquanto, simultaneamente, cauterizam os vasos sanguíneos. A energia de RF pode funcionar particularmente bem no tecido conjuntivo, que compreende principalmente colágeno e encolhe quando entra em contato com calor.
[011] Devido a suas necessidades únicas de sinal de acionamento, detecção e retroinformação, dispositivos ultrassônicos e eletrocirúrgicos geralmente exigem diferentes geradores. Adicionalmente, nos casos em que o instrumento é descartável ou intercambiável com uma empunhadura, os geradores ultrassônicos e eletrocirúrgicos estão limitados em sua capacidade de reconhecer a configuração do instrumento específico sendo usado e de otimizar processos de controle e diagnóstico em conformidade. Além disso, o acoplamento capacitivo entre os circuitos não isolados e isolados, de paciente, do gerador, especialmente nos casos em que tensões e frequências mais altas são usadas, pode resultar na exposição de um paciente a níveis inaceitáveis de corrente de fuga.
[012] Além disso, devido a suas necessidades únicas de sinal de acionamento, detecção e retroinformação, os dispositivos ultrassônicos e eletrocirúrgicos geralmente exigem diferentes interface de usuário para os diferentes geradores. Em tais dispositivos ultrassônicos e eletrocirúrgicos convencionais, uma interface de usuário é configurada para uso com um instrumento ultrassônico ao passo que uma interface de usuário diferente pode ser configurada para uso com um instrumento eletrocirúrgico. Tais interfaces de usuário incluem interfaces de usuário ativadas pela mão e/ou pé, como chaves ativadas pela mão e/ou chaves ativadas pelo pé. Quando vários aspectos de geradores combinados para uso tanto com instrumentos ultrassônicos como com instrumentos eletrocirúrgicos são contemplados na subsequente divulgação, interfaces de usuário adicionais que são configuradas para operar com geradores de instrumentos ultrassônicos tanto quanto eletrocirúrgicos também são contempladas.
[013] Interfaces de usuário adicionais para fornecer retroinformação, se ao usuário ou a outra máquina, são contemplados na subsequente divulgação para fornecer retroinformação que indica um modo de operação ou status de um instrumento ultrassônico e/ou eletrocirúrgico. Fornecer retroinformação ao usuário e/ou à máquina para operar um instrumento ultrassônico e/ou eletrocirúrgico em combinação exigirá fornecer retroinformação sensorial a um usuário e retroinformação elétrica/mecânica/eletromecânica a uma máquina. Os dispositivos de retroinformação que incorporam dispositivos de retroinformação visual (por exemplo, uma tela de exibição de LCD, indicadores de LED), dispositivos de retroinformação de áudio (por exemplo, um alto-falante, uma campainha) ou dispositivos de retroinformação tátil (por exemplo, atuadores hápticos) para uso em instrumentos ultrassônicos e/ou eletrocirúrgicos combinados são contemplados na subsequente divulgação.
[014] Outros instrumentos cirúrgicos elétricos incluem, sem limitação, eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou tecnologias de micro-ondas, entre outras. Consequentemente, as técnicas aqui divulgadas são aplicáveis a RF ultrassônica, bipolar ou monopolar, (eletrocirúrgica), eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou instrumentos cirúrgicos baseados em micro-ondas, entre outros.
SUMÁRIO
[015] Um aspecto de um dispositivo ultrassônico pode incluir um sistema ultrassônico eletromecânico, definido por uma frequência de ressonância predeterminada, sendo que o sistema ultrassônico eletromecânico tem adicionalmente um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica. Um aspecto de um método para fornecer energia ao dispositivo ultrassônico pode incluir detectar, por um processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico, determinar, por um processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria, e fornecer, por meio do processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[016] Em um aspecto, o método pode incluir adicionalmente aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de potência nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
[017] Em um aspecto do método, a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T pode incluir a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
[018] Em um aspecto do método, a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T pode incluir aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
[019] Em um aspecto do método, a determinação, pelo processador ou circuito de controle, de que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria pode incluir medir, pelo processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como , receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa, comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência com base em um resultado da análise de comparação, e atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[020] Em um aspecto do método, a determinação, pelo processador ou circuito de controle, de que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria pode incluir aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico, medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe e Be, comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, e Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, e Bref, e determinar, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[021] Um aspecto de um dispositivo ultrassônico pode incluir um sistema ultrassônico eletromecânico, definido por uma frequência de ressonância predeterminada, sendo que o sistema ultrassônico eletromecânico tem um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica. Um aspecto de um método de aplicação de energia ao dispositivo ultrassônico pode incluir detectar, por um processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada a um transdutor ultrassônico, determinar, por um processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria, e aplicar, por meio do processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[022] Em um aspecto, o método pode incluir adicionalmente a aplicação, pelo processador ou circuito de controle, de um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada de lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma veia e receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada de lâmina ultrassônica para uma veia.
[023] Em um aspecto, o método pode incluir adicionalmente a aplicação, pelo processador ou circuito de controle, de um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada de lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma artéria e receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada de lâmina ultrassônica para uma artéria.
[024] Em um aspecto do método, a determinação, pelo processador ou circuito de controle, de que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria pode incluir medir, pelo processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como , receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa, comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência com base em um resultado da análise de comparação, e atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[025] Em um aspecto do método, a determinação, pelo processador ou circuito de controle, de que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria pode incluir aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico, medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe e Be, comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, e Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, e Bref, e determinar, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[026] Um aspecto de um instrumento cirúrgico ultrassônico pode incluir um sistema eletromecânico ultrassônico que tem um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico. Um aspecto do gerador inclui um circuito de controle configurado para detectar um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico, determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria, e fornecer energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[027] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de potência nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
[028] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o nível de potência P é menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
[029] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o nível de potência P que é maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
[030] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como receber um ponto de dados de medição de impedância complexa, comparar o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência, classificar o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação, e atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[031] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico, medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, e Be, comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Rref, Gref, Xref, e Bref, e determinar o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[032] Um aspecto de um instrumento cirúrgico ultrassônico pode incluir um sistema eletromecânico ultrassônico que tem um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico. Um aspecto do gerador pode incluir um circuito de controle configurado para detectar um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada a um transdutor ultrassônico, determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria, e aplicar energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[033] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada para uma veia da lâmina ultrassônica quando o vaso identificado é uma veia e receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia.
[034] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria quando o vaso identificado é uma artéria e receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria.
[035] Em um aspecto do gerador para um instrumento cirúrgico ultrassônico, o circuito de controle é configurado adicionalmente para medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como receber um ponto de dados de medição de impedância complexa, comparar o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência, classificar o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação, e atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[036] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico, medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, e Be, comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Rref, Gref, Xref, e Bref, e determinar o tipo de vaso com base no resultado da análise da comparação.
FIGURAS
[037] Os recursos de vários aspectos são apresentados com particularidade nas reivindicações em anexo. Os vários aspectos, no entanto, no que se refere tanto à organização quanto aos métodos de operação, juntamente com objetos e vantagens adicionais dos mesmos, podem ser melhor compreendidos em referência à descrição apresentada a seguir, considerada em conjunto com os desenhos em anexo, como a seguir.
[038] A Figura 1 é um sistema configurado para executar algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos que compreende um controlador central de comunicação modular, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[039] A Figura 2 ilustra um exemplo de um gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[040] A Figura 3 é um sistema cirúrgico que compreende um gerador e vários instrumentos cirúrgicos que podem ser usados com o mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[041] A Figura 4 é uma vista de um atuador de extremidade, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[042] A Figura 5 é um diagrama do sistema cirúrgico da Figura 3, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[043] A Figura 6 é um modelo que ilustra a corrente de ramificação de movimento, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[044] A Figura 7 é uma vista estrutural de uma arquitetura de gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[045] As Figuras 8A a 8C ilustram vistas funcionais de uma arquitetura de gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[046] As Figuras 9A e 9B são aspectos estruturais e funcionais de um gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[047] A Figura 10 ilustra um circuito de controle configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[048] A Figura 11 ilustra um circuito lógico combinacional configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[049] A Figura 12 ilustra um circuito lógico sequencial configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[050] A Figura 13 ilustra um aspecto de uma arquitetura fundamental para um circuito de síntese digital como um circuito de síntese digital direta (DDS) configurado para gerar uma pluralidade de formatos de onda para a forma de onda de sinal elétrico para uso em um instrumento cirúrgico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[051] A Figura 14 ilustra um aspecto do circuito de síntese digital direta (DDS) configurado para gerar uma pluralidade de formatos de onda para a forma de onda de sinal elétrico para uso em instrumento cirúrgico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[052] A Figura 15 ilustra um ciclo de uma forma de onda de sinal elétrico digital de tempo discreto, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação, de uma forma de onda analógica (mostrada sobreposta sobre uma forma de onda de sinal elétrico digital de tempo discreto para propósitos de comparação), de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[053] A Figura 16 é um diagrama de um sistema de controle, de acordo com um aspecto da presente divulgação.
[054] A Figura 17 ilustra um sistema de controle de retroinformação do controlador proporcional-integral-derivativo (PID), de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[055] A Figura 18 é um sistema alternativo para controlar a frequência de um sistema eletromecânico ultrassônico e detectar a impedância do mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[056] A Figura 19 é um espectro do mesmo dispositivo ultrassônico com uma variedade de diferentes estados e condições do atuador de extremidade onde a fase e a magnitude da impedância de um transdutor ultrassônico são plotadas como função da frequência, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[057] A Figura 20 é uma representação gráfica de uma plotagem de um conjunto de dados de treinamento tridimensional S, onde a magnitude e a fase da impedância do transdutor ultrassônico são plotadas como função da frequência, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[058] A Figura 21 é um diagrama de fluxo lógico que mostra um programa de controle ou uma configuração lógica para determinar as condições da garra com base no padrão característico de impedância complexa (impressão digital) de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[059] A Figura 22 é uma plotagem circular da impedância complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezoelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[060] A Figura 23 é uma plotagem circular da admitância complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezoelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[061] A Figura 24 é uma plotagem circular da admitância complexa para um transdutor piezelétrico ultrassônico de 55,5 kHz.
[062] A Figura 25 é uma exibição gráfica de um analisador de impedância mostrando plotagens circulares de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a garra aberta e sem carga, onde a admitância complexa é mostrada em linha tracejada e a impedância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[063] A Figura 26 é uma exibição gráfica de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a garra presa em camurça seca, onde a admitância complexa é mostrada em linha tracejada e a impedância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[064] A Figura 27 é uma exibição gráfica de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a ponta da garra presa em camurça úmida, onde a admitância complexa é mostrada em linha tracejada e a impedância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[065] A Figura 28 é uma exibição gráfica de um analisador de impedância mostrando plotagens circulares de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a garra completamente presa em camurça úmida, onde a admitância complexa é mostrada em linha tracejada e a impedância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[066] A Figura 29 é uma exibição gráfica de um analisador de impedância mostrando plotagens de impedância/admitância, onde a frequência é varrida de 48 kHz a 62 kHz para capturar múltiplas ressonâncias de um dispositivo ultrassônico com a garra aberta, onde a sobreposição retangular mostrada em linha tracejada serve para ajudar a ver os círculos, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[067] A Figura 30 é um diagrama de fluxo lógico de um processo que representa um programa de controle ou uma configuração lógica para determinar as condições da garra com base nas estimativas do raio e deslocamentos de um círculo de impedância/admitância, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[068] A Figura 31 é um diagrama de fluxo lógico representando um programa de controle ou uma configuração lógica de um processo adaptável para identificar um vaso em hemostasia, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[069] A Figura 32 é uma representação gráfica dos perfis de corrente do transdutor ultrassônico em função do tempo para os tipos de vasos veia e artéria, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[070] A Figura 33 é um diagrama de fluxo lógico representando um programa de controle ou uma configuração lógica de um processo adaptável para identificar um vaso em hemostasia, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
[071] A Figura 34 é uma representação gráfica dos perfis de frequência do transdutor ultrassônico em função do tempo para os tipos de vasos veia e artéria, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação.
DESCRIÇÃO
[072] O requerente do presente pedido de patente também detém os seguintes pedidos de patente US simultaneamente depositados, sendo cada um aqui incorporado a título de referência em sua totalidade:
[073] ● Pedido de patente provisório US, intitulado METHODS FOR CONTROLLING TEMPERATURE IN ULTRASONIC DEVICE, n° do documento do procurador END8560USNP1/180106-1M;
[074] ● Pedido de patente provisório US, intitulado ULTRASONIC
SEALING ALGORITHM WITH TEMPERATURE CONTROL, n° do documento do procurador END8560USNP3/180106-3;
[075] ● Pedido de patente provisório US, intitulado APPLICATION OF SMART ULTRASONIC BLADE TECHNOLOGY, n° do documento do procurador END8560USNP4/180106-4;
[076] ● Pedido de patente provisório US, intitulado ADAPTIVE ADVANCED TISSUE TREATMENT PAD SAVER MODE, n° do documento do procurador END8560USNP5/180106-5;
[077] ● Pedido de patente provisório US, intitulado SMART BLADE TECHNOLOGY TO CONTROL BLADE INSTABILITY, n° do documento do procurador END8560USNP6/180106-6; e
[078] ● Pedido de patente provisório US, intitulado START TEMPERATURE OF BLADE, n° do documento do procurador END8560USNP7/180106-7.
[079] O requerente do presente pedido de patente também detém os seguintes pedidos de patente US simultaneamente depositados, sendo cada um aqui incorporado a título de referência em sua totalidade:
[080] ● Pedido de patente provisório US, intitulado METHODS
FOR ESTIMATING AND CONTROLLING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR, n° do documento do procurador END8536USNP1/180107-1M;
[081] ● Pedido de patente provisório US, intitulado IN-THE-JAW CLASSIFIER BASED ON MODEL, n° do documento do procurador END8536USNP3/180107-3;
[082] ● Pedido de patente provisório US, intitulado APPLICATION OF SMART BLADE TECHNOLOGY, n° do documento do procurador END8536USNP4/180107-4;
[083] ● Pedido de patente provisório US, intitulado SMART BLADE AND POWER PULSING, n° do documento do procurador
END8536USNP5/180107-5;
[084] ● Pedido de patente provisório US, intitulado ADJUSTMENT
OF COMPLEX IMPEDANCE TO COMPENSATE FOR LOST POWER IN AN ARTICULATING ULTRASONIC DEVICE, n° do documento do procurador END8536USNP6/180107-6;
[085] ● Pedido de patente provisório US, intitulado USING
SPECTROSCOPY TO DETERMINE DEVICE USE STATE IN COMBO INSTRUMENT, n° do documento do procurador END8536USNP7/180107-7;
[086] ● Pedido de patente provisório US, intitulado CALCIFIED VESSEL IDENTIFICATION, n° do documento do procurador END8536USNP9/180107-9;
[087] ● Pedido de patente provisório US, intitulado DETECTION
OF LARGE VESSELS DURING PARENCHYMAL DISSECTION USING A SMART BLADE, n° do documento do procurador END8536USNP10/180107-10;
[088] ● Pedido de patente provisório US, intitulado SMART BLADE APPLICATION FOR REUSABLE AND DISPOSABLE DEVICES, n° do documento do procurador END8536USNP11/180107-11;
[089] ● Pedido de patente provisório US, intitulado LIVE TIME TISSUE CLASSIFICATION USING ELECTRICAL PARAMETERS, n° do documento do procurador END8536USNP12/180107-12; e
[090] ● Pedido de patente provisório US, intitulado FINE DISSECTION MODE FOR TISSUE CLASSIFICATION, n° do documento do procurador END8536USNP13/180107-13.
[091] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US depositados em 10 de setembro de 2018, estando a divulgação de cada um aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade:
[092] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.177,
intitulado AUTOMATED DATA SCALING, ALIGNMENT, AND
ORGANIZING BASED ON PREDEFINED PARAMETERS WITHIN A SURGICAL NETWORK BEFORE TRANSMISSION;
[093] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.182, intitulado SENSING THE PATIENT POSITION AND CONTACT UTILIZING THE MONO-POLAR RETURN PAD ELECTRODE TO PROVIDE SITUATIONAL AWARENESS TO THE HUB;
[094] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.184, intitulado POWERED SURGICAL TOOL WITH A PREDEFINED
ADJUSTABLE CONTROL ALGORITHM FOR CONTROLLING AT LEAST ONE END-EFFECTOR PARAMETER AND A MEANS FOR LIMITING THE ADJUSTMENT;
[095] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.183, intitulado SURGICAL NETWORK RECOMMENDATIONS FROM REAL
TIME ANALYSIS OF PROCEDURE VARIABLES AGAINST A BASELINE HIGHLIGHTING DIFFERENCES FROM THE OPTIMAL SOLUTION;
[096] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.191, intitulado A CONTROL FOR A SURGICAL NETWORK OR SURGICAL
NETWORK CONNECTED DEVICE THAT ADJUSTS ITS FUNCTION BASED ON A SENSED SITUATION OR USAGE;
[097] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.176, intitulado INDIRECT COMMAND AND CONTROL OF A FIRST
OPERATING ROOM SYSTEM THROUGH THE USE OF A SECOND OPERATING ROOM SYSTEM WITHIN A STERILE FIELD WHERE THE SECOND OPERATING ROOM SYSTEM HAS PRIMARY AND SECONDARY OPERATING MODES;
[098] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.186, intitulado WIRELESS PAIRING OF A SURGICAL DEVICE WITH
ANOTHER DEVICE WITHIN A STERILE SURGICAL FIELD BASED ON
THE USAGE AND SITUATIONAL AWARENESS OF DEVICES; e
[099] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/729.185, intitulado POWERED STAPLING DEVICE THAT IS CAPABLE OF ADJUSTING FORCE, ADVANCEMENT SPEED, AND OVERALL
STROKE OF CUTTING MEMBER OF THE DEVICE BASED ON SENSED PARAMETER OF FIRING OR CLAMPING.
[100] O requerente do presente pedido detém os seguintes Pedidos de Patente U.S., depositados em 28 de agosto de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada a título de referência em sua totalidade:
[101] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.214, intitulado
ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR;
[102] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.205, intitulado
TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR;
[103] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.233, intitulado
RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS;
[104] ● Pedido de patente US n° de série, 16/115.208, intitulado
CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION;
[105] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.220, intitulado
CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE;
[106] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.232, intitulado
DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM;
[107] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.239, intitulado
DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT;
[108] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.247, intitulado DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR;
[109] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.211, intitulado SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS;
[110] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.226, intitulado
MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT;
[111] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.240, intitulado DETECTION OF END EFFECTOR EMERSION IN LIQUID;
[112] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.249, intitulado
INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING;
[113] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.256, intitulado INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPOLAR LOOP;
[114] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.223, intitulado
BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY; e
[115] ● Pedido de patente US n° de série 16/115.238, intitulado ACTIVATION OF ENERGY DEVICES.
[116] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 23 de agosto de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada a título de referência em sua totalidade:
[117] ● Pedido de patente provisório US n° 62/721.995, intitulado
CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION;
[118] ● Pedido de patente provisório US n° 62/721.998, intitulado SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS;
[119] ● Pedido de patente provisório US n° 62/721.999, intitulado
INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING;
[120] ● Pedido de patente provisório US n° 62/721.994, intitulado
BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY; e
[121] ● Pedido de patente provisório US n° 62/721.996, intitulado
RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS.
[122] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 30 de junho de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[123] ● Pedido de patente provisório US n° 62/692.747, intitulado
SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE;
[124] ● Pedido de patente provisório US n° 62/692.748, intitulado SMART ENERGY ARCHITECTURE; e
[125] ● Pedido de patente provisório US n° 62/692.768, intitulado SMART ENERGY DEVICES.
[126] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 29 de junho de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[127] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.090, intitulado
CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS;
[128] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.057, intitulado
CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS;
[129] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.067, intitulado
SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION;
[130] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.075, intitulado SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING;
[131] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.083, intitulado SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING;
[132] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.094, intitulado
SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES;
[133] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.138, intitulado
SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE;
[134] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.150, intitulado SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES;
[135] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.160, intitulado VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY;
[136] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.124, intitulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE;
[137] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.132, intitulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT;
[138] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.141, intitulado SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY;
[139] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.162, intitulado
SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES;
[140] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.066, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL;
[141] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.096, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS;
[142] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.116, intitulado SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS;
[143] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.149, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL;
[144] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.180, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY;
[145] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.245, intitulado
COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM;
[146] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.258, intitulado
SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM;
[147] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.265, intitulado
SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION
CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE; e
[148] ● Pedido de patente US n° de série 16/024.273, intitulado DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS.
[149] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente provisórios US, depositados em 28 de junho de 2018, estando a divulgação de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência em sua totalidade:
[150] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/691.228, intitulado A Method of using reinforced flex circuits with multiple sensors with electrosurgical devices;
[151] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/691.227, intitulado controlling a surgical instrument according to sensed closure parameters;
[152] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/691.230, intitulado "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE";
[153] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/691.219, intitulado "SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL";
[154] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/691.257, intitulado "COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM
PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
[155] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/691.262, intitulado SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A
COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE; e
[156] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/691.251, intitulado "DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS".
[157] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente provisórios US, depositados em 19 de abril de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[158] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/659.900, intitulado "METHOD OF HUB COMMUNICATION".
[159] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente provisórios US, depositados em 30 de março de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[160] ● Pedido de patente provisório US n° 62/650.898, depositado em 30 de março de 2018, intitulado CAPACITIVE COUPLED RETURN
PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS;
[161] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/650.887, intitulado SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES;
[162] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/650.882, intitulado SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM; e
[163] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/650.877, intitulado SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND
CONTROLS
[164] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US, depositados em 29 de março de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[165] ● pedido de patente US n° de série 15/940.641, intitulado "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES";
[166] ● pedido de patente US n° de série 15/940.648, intitulado "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES";
[167] ● pedido de patente US n° de série 15/940.656, intitulado "SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES";
[168] ● pedido de patente US n° de série 15/940.666, intitulado "SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS";
[169] ● pedido de patente US n° de série 15/940.670, intitulado "COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS";
[170] ● pedido de patente US n° de série 15/940.677, intitulado
"SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS";
[171] ● pedido de patente US n° de série 15/940.632, intitulado "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD";
[172] ● pedido de patente US n° de série 15/940.640, intitulado "COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING
PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS";
[173] ● pedido de patente US n° de série 15/940.645, intitulado "SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT";
[174] ● pedido de patente US n° de série 15/940.649, intitulado "DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME";
[175] ● pedido de patente US n° de série 15/940.654, intitulado "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
[176] ● pedido de patente US n° de série 15/940.663, intitulado "SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING";
[177] ● pedido de patente US n° de série 15/940.668, intitulado "AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA";
[178] ● pedido de patente US n° de série 15/940.671, intitulado "SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER";
[179] ● pedido de patente US n° de série 15/940.686, intitulado "DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE";
[180] ● pedido de patente US n° de série 15/940.700, intitulado "STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS";
[181] ● pedido de patente US n° de série 15/940.629, intitulado "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
[182] ● pedido de patente US n° de série 15/940.704, intitulado "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT";
[183] ● Pedido de patente US n° de série 15/940.722, intitulado
CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY; e
[184] ● pedido de patente US n° de série 15/940.742, intitulado "DUAL CMOS ARRAY IMAGING".
[185] ● pedido de patente US n° de série 15/940.636, intitulado "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES";
[186] ● pedido de patente US n° de série 15/940.653, intitulado "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS";
[187] ● pedido de patente US n° de série 15/940.660, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER";
[188] ● pedido de patente US n° de série 15/940.679, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL
USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET";
[189] ● pedido de patente US n° de série 15/940.694, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION";
[190] ● pedido de patente US n° de série 15/940.634, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES";
[191] ● Pedido de patente US n° de série 15/940.706, intitulado
DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; e
[192] ● pedido de patente US n° de série 15/940.675, intitulado "CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES".
[193] ● pedido de patente US n° de série 15/940.627, intitulado "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[194] ● pedido de patente US n° de série 15/940.637, intitulado "COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[195] ● pedido de patente US n° de série 15/940.642, intitulado "CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[196] ● pedido de patente US n° de série 15/940.676, intitulado "AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[197] ● pedido de patente US n° de série 15/940.680, intitulado "CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[198] ● pedido de patente US n° de série 15/940.683, intitulado "COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[199] ● Pedido de patente US n° de série 15/940.690, intitulado DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; e
[200] ● pedido de patente US n° de série 15/940.711, intitulado "SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS".
[201] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente provisórios US, depositados em 28 de março de 2018, estando a divulgação de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade:
[202] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.302, intitulado "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED
COMMUNICATION CAPABILITIES";
[203] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.294, intitulado "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD";
[204] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.300, intitulado "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
[205] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.309, intitulado "SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER";
[206] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.310, intitulado "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
[207] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.291, intitulado "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE
COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT";
[208] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.296, intitulado "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES";
[209] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.333, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER";
[210] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.327, intitulado "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES";
[211] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.315, intitulado "DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK";
[212] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.313, intitulado "CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL
DEVICES";
[213] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.320, intitulado "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
[214] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/649.307, intitulado AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT- ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; e
[215] ● pedido de patente provisório US n° de série 62/649.323, intitulado "SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS".
[216] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US provisórios, depositados em 28 de dezembro de 2017, estando a divulgação de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência em sua totalidade:
[217] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/611.341, intitulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM;
[218] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/611.340, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS; e
[219] ● Pedido de patente provisório US n° de série 62/611.339, intitulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM.
[220] Antes de explicar com detalhes os vários aspectos dos instrumentos cirúrgicos e geradores, deve-se observar que os exemplos ilustrativos não estão limitados, em termos de aplicação ou uso, aos detalhes de construção e disposição de partes ilustradas nos desenhos e na descrição em anexo. Os exemplos ilustrativos podem ser implementados ou incorporados em outros aspectos, variações e modificações, e podem ser praticados ou executados de várias maneiras. Além disso, exceto onde indicado em contrário, os termos e expressões usados na presente invenção foram escolhidos com o propósito de descrever os exemplos ilustrativos para a conveniência do leitor e não para o propósito de limitar a mesma. Além disso, deve-se entender que um ou mais dentre os aspectos, expressões de aspectos, e/ou exemplos descritos a seguir podem ser combinados com qualquer um ou mais dentre os outros aspectos, expressões de aspectos e/ou exemplos descritos a seguir.
[221] Vários aspectos são direcionados a dispositivos cirúrgicos ultrassônicos aprimorados, dispositivos eletrocirúrgicos e geradores para uso com os mesmos. Os aspectos dos dispositivos cirúrgicos ultrassônicos podem ser configurados para transeccionar e/ou coagular o tecido durante procedimentos cirúrgicos, por exemplo. Os aspectos dos dispositivos eletrocirúrgicos podem ser configurados para transeccionar, coagular, escalonar, soldar e/ou dessecar o tecido durante procedimentos cirúrgicos, por exemplo. Algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis
[222] Em vários aspectos, os dispositivos de energia ultrassônica inteligentes podem compreender algoritmos adaptáveis para controlar a operação da lâmina ultrassônica. Em um aspecto, os algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis são configurados para identificar o tipo de tecido e ajustar os parâmetros do dispositivo. Em um aspecto, os algoritmos de controle da lâmina ultrassônica são configurados para parametrizar o tipo de tecido. Um algoritmo para detectar a razão colágeno/razão de tecido para ajustar a amplitude da ponta distal da lâmina ultrassônica é descrito na seção a seguir da presente divulgação. Vários aspectos dos dispositivos de energia ultrassônica inteligentes são aqui descritos em conexão com as Figuras 1 e 2, por exemplo. Consequentemente, a descrição a seguir dos algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis deve ser lida em conjunto com as Figuras 1 e 2 e a descrição associada aos mesmos.
[223] Em certos procedimentos cirúrgicos seria desejável usar algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis. Em um aspecto, os algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis podem ser usados para ajustar os parâmetros do dispositivo ultrassônico com base no tipo de tecido em contato com a lâmina ultrassônica. Em um aspecto, os parâmetros do dispositivo ultrassônico podem ser ajustados com base na localização do tecido dentro das garras do atuador de extremidade ultrassônico, por exemplo, a localização do tecido entre o braço de aperto e a lâmina ultrassônica. A impedância do transdutor ultrassônico pode ser usada para diferenciar a porcentagem do tecido que está situado na extremidade distal ou proximal do atuador de extremidade. As reações do dispositivo ultrassônico podem ser com base no tipo de tecido ou na compressibilidade do tecido. Em um outro aspecto, os parâmetros do dispositivo ultrassônico podem ser ajustados com base no tipo de tecido identificado ou na parametrização. Por exemplo, a amplitude do deslocamento mecânico da ponta distal da lâmina ultrassônica pode ser ajustada com base na razão entre colágeno e elastina no tecido detectada durante o procedimento de identificação de tecido. A razão entre colágeno e elastina do tecido pode ser detectada com o uso de uma variedade de técnicas incluindo reflectância e emissividade de superfície no infravermelho (IR). A força aplicada ao tecido pelo braço de aperto e/ou o curso do braço de aperto para produzir vão e compressão. A continuidade elétrica através de uma garra equipada com eletrodos pode ser usada para determinar a porcentagem da garra que é coberta com tecido.
[224] A Figura 1 é um sistema 800 configurado para executar algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos que compreende um controlador central de comunicação modular, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. Em um aspecto, o módulo gerador 240 é configurado para executar o(s) algoritmo(s) de controle de lâmina ultrassônica adaptável 802, conforme aqui descrito. Em um outro aspecto, o dispositivo/instrumento 235 é configurado para executar o(s) algoritmo(s) de controle da lâmina ultrassônica adaptável 804, conforme descrito aqui com referência às Figuras 19 a 34. Em um outro aspecto, tanto o dispositivo/instrumento 235 como o dispositivo/instrumento 235 são configurados para executar os algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis 802, 804, conforme descrito aqui com referência às Figuras 19 a 34.
[225] O módulo gerador 240 pode compreender um estágio isolado de paciente em comunicação com um estágio não isolado por meio de um transformador de potência. Um enrolamento secundário do transformador de potência está contido no estágio isolado e pode compreender uma configuração com derivação (por exemplo, uma configuração com derivação central ou com derivação não central) para definir as saídas de sinal de acionamento, de modo a entregar sinais de acionamento a diferentes instrumentos cirúrgicos, como um dispositivo cirúrgico ultrassônico e um instrumento eletrocirúrgico de RF, e um instrumento cirúrgico multifuncional que inclui modos de energia ultrassônica e de RF que podem ser liberados sozinhos ou simultaneamente. Em particular, as saídas do sinal de acionamento podem emitir um sinal de acionamento ultrassônico (por exemplo, um sinal de acionamento quadrado médio da raiz (RMS) de 420 V para um instrumento cirúrgico ultrassônico 241, e as saídas do sinal de acionamento podem emitir um sinal de acionamento eletrocirúrgico de RF (por exemplo, um sinal de acionamento eletrocirúrgico de 100 V) para um instrumento eletrocirúrgico de RF 241. Aspectos do módulo gerador 240 são aqui descritos com referência às Figuras 7 a 12.
[226] O módulo gerador 240 ou o dispositivo/instrumento 235 ou ambos são acoplados à torre de controle modular 236 conectada a múltiplos dispositivos de centro cirúrgico como, por exemplo,
instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computadorizados localizados no centro cirúrgico. Em alguns aspectos, uma rede de dados cirúrgicos pode incluir um controlador central de comunicação modular configurado para conectar dispositivos modulares situados em uma ou mais salas de cirurgia de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer ambiente em uma instalação de serviços de saúde especialmente equipada para operações cirúrgicas, a um sistema baseado em nuvem (por exemplo, a nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto 213 acoplado a um dispositivo de armazenamento).
[227] Os dispositivos modulares situados na sala de cirurgia podem ser acoplados ao controlador central de comunicação modular. O controlador central de rede e/ou a chave de rede podem ser acoplados a um roteador de rede para conectar os dispositivos à nuvem 204 ou a um sistema de computador local. Os dados associados aos dispositivos podem ser transferidos para computadores baseados em nuvem através do roteador para processamento e manipulação remota dos dados. Os dados associados aos dispositivos podem também ser transferidos para o sistema de computador local para processamento e manipulação dos dados locais. Os dispositivos modulares situados na mesma sala de cirurgia também podem ser acoplados a uma chave de rede. A chave de rede pode ser acoplada ao controlador central de rede e/ou ao roteador de rede para conectar os dispositivos à nuvem 204. Os dados associados aos dispositivos podem ser transferidos para a nuvem 204 através do roteador de rede para processamento e manipulação dos dados. Os dados associados aos dispositivos podem também ser transferidos para o sistema de computador local para processamento e manipulação dos dados locais.
[228] Será entendido que a computação em nuvem depende do compartilhamento dos recursos de computação em vez de ter servidores locais ou dispositivos pessoais para lidar com aplicações de software. A palavra "nuvem" pode ser usada como uma metáfora para "a Internet", embora o termo não seja limitado como tal. Consequentemente, o termo "computação na nuvem" pode ser usado aqui para se referir a "um tipo de computação baseada na Internet", em que diferentes serviços — como servidores, armazenamento, e aplicativos — são aplicados ao controlador central de comunicação modular e/ou ao sistema de computador situados no centro cirúrgico (por exemplo, um sala ou espaço cirúrgico fixo, móvel, temporário, ou de campo) e aos dispositivos conectados ao controlador central de comunicação modular e/ou ao sistema de computador através da Internet. A infraestrutura de nuvem pode ser mantida por um fornecedor de serviços em nuvem. Neste contexto, o fornecedor de serviços em nuvem pode ser a entidade que coordena o uso e controle dos dispositivos situados em uma ou mais salas de cirurgia. Os serviços de computação em nuvem podem realizar um grande número de cálculos com base nos dados coletados por instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs, e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operação. O hardware do controlador central permite que múltiplos dispositivos ou conexões sejam conectados a um computador que se comunica com os recursos de computação e armazenamento em nuvem.
[229] A Figura 1 ilustra adicionalmente alguns aspectos de um sistema cirúrgico interativo implementado por computador que compreende um controlador central de comunicação modular que pode incluir o sistema 800 configurado para executar algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos. Cada sistema cirúrgico pode incluir ao menos um controlador cirúrgico central em comunicação com uma nuvem 204 que pode incluir um servidor remoto 213. Em um aspecto, o sistema cirúrgico interativo implementado por computador compreende uma torre de controle modular 236 conectada a múltiplos dispositivos de sala de cirurgia como, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computadorizados situados na sala de cirurgia. A torre de controle modular 236 pode compreender um controlador central de comunicação modular acoplado a um sistema de computador. Em alguns aspectos, a torre de controle modular 236 é acoplado a um módulo de imageamento que é acoplado a um endoscópio, um módulo gerador 240 que é acoplado a um dispositivo de energia 241, e um dispositivo/instrumento inteligente 235 opcionalmente acoplado a uma tela 237. Os dispositivos da sala de operação estão acoplados aos recursos de computação em nuvem e ao armazenamento de dados através da torre de controle modular 236. O controlador central robótico 222 pode também ser conectado à torre de controle modular 236 e aos recursos de computação em nuvem. Os dispositivos/Instrumentos 235, sistemas de visualização 208, entre outros, podem ser acoplados à torre de controle modular 236 por meio de padrões ou protocoles de comunicação com fio ou sem fio, conforme descrito na presente invenção. A torre de controle modular 236 pode ser acoplada a uma tela do controlador central 215 (por exemplo, monitor, tela) para exibir e sobrepor imagens recebidas do módulo de imageamento, tela do dispositivo/instrumento e/ou outros sistemas de visualização 208. A tela do controlador central 215 também pode mostrar dados recebidos dos dispositivos conectados à torre de controle modular em conjunto com imagens e imagens sobrepostas. Hardware do gerador
[230] A Figura 2 ilustra um exemplo de um gerador 900, que é uma forma de um gerador configurado para se acoplar a um instrumento ultrassônico e configurado adicionalmente para executar algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos compreendendo um controlador central de comunicação modular conforme mostrado na Figura 1. O gerador 900 é configurado para fornecer múltiplas modalidades de energia a um instrumento cirúrgico.
O gerador 900 fornece sinais ultrassônicos e de RF para fornecer energia a um instrumento cirúrgico, independentemente ou simultaneamente.
Os sinais ultrassônicos e de RF podem ser fornecidos sozinhos ou em combinação e podem ser fornecidos simultaneamente.
Conforme indicado acima, ao menos uma saída de gerador pode fornecer múltiplas modalidades de energia (por exemplo, ultrassônica, bipolar ou monopolar de RF, de eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outras) através de uma única porta, e esses sinais podem ser fornecidos separadamente ou simultaneamente ao atuador de extremidade para tratar tecido.
O gerador 900 compreende um processador 902 acoplado a um gerador de forma de onda 904. O processador 902 e o gerador de forma de onda 904 são configurados para gerar diversas formas de onda de sinal com base em informações armazenadas em uma memória acoplada ao processador 902, não mostrada a título de clareza da divulgação.
As informações digitais associadas com uma forma de onda são fornecidas ao gerador de forma de onda 904 que inclui um ou mais circuitos DAC para converter a entrada digital em uma saída analógica.
A saída analógica é alimentada a um amplificador 906 para condicionamento e amplificação de sinal.
A saída condicionada e amplificada do amplificador 906 é acoplada a um transformador de potência 908. Os sinais são acoplados pelo transformador de potência 908 ao lado secundário, que é no lado de isolamento de paciente.
Um primeiro sinal de uma primeira modalidade de energia é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA1 e RETORNO.
Um segundo sinal de uma segunda modalidade de energia é acoplado através de um capacitor 910 e é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identificados como ENERGIA2 e RETORNO. Será reconhecido que mais do que duas modalidades de energia podem ser emitidas e, portanto, o subscrito "n" pode ser usado para designar que até n terminais de ENERGIAn podem ser fornecidos, em que n é um número inteiro positivo maior que 1. Também será reconhecido que até "n" trajetórias de retorno RETORNOn podem ser fornecidas sem se afastar do escopo da presente divulgação.
[231] Um primeiro circuito de detecção de tensão 912 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA1 e trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um segundo circuito de detecção de tensão 924 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA2 e trajetória de RETORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um circuito de detecção de corrente 914 está disposto em série com a perna RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908 conforme mostrado para medir a corrente de saída para qualquer modalidade de energia. Se diferentes trajetórias de retorno são fornecidas para cada modalidade de energia, então um circuito de detecção de corrente separado seria fornecido em cada perna de retorno. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas aos respectivos transformadores de isolamento 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida a outro transformador de isolamento 918. As saídas dos transformadores de isolamento 916, 928, 922 no lado primário do transformador de potência 908 (lado não isolado do paciente) são fornecidas a um ou mais circuitos ADC 926. A saída digitalizada do circuito ADC 926 é fornecida para o processador 902 para processamento adicional e computação. As tensões de saída e as informações de realimentação de corrente de saída podem ser usadas para ajustar a tensão de saída e a corrente fornecida para o instrumento cirúrgico, e para computar a impedância de saída, entre outros parâmetros. As comunicações de entrada/saída entre o processador 902 e os circuitos isolados do paciente são fornecidas através de um circuito de interface 920. Os sensores podem, também, estar em comunicação elétrica com o processador 902 por meio do circuito de interface 920.
[232] Em um aspecto, a impedância pode ser determinada pelo processador 902 dividindo-se a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA1/RETORNO ou do segundo circuito de detecção de tensão 924 acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA2/RETORNO, pela saída do circuito de detecção de corrente 914 disposto em série com a perna de RETORNO do lado secundário do transformador de potência 908. As saídas do primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas para separar os isolamentos transformadores 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida para um outro transformador de isolamento 916. As medições de detecção de tensão e corrente digitalizados do circuito ADC 926 são fornecidas ao processador 902 para computar a impedância. Como um exemplo, a primeira modalidade de energia ENERGIA1 pode ser a energia ultrassônica e a segunda modalidade de energia ENERGIA2 pode ser a energia de RF. No entanto, além das modalidades de energia de RF ultrassônica e bipolar ou monopolar, outras modalidades de energia incluem eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou energia de micro-ondas, entre outras. Além disso, embora o exemplo ilustrado na Figura 2 mostre uma única trajetória de retorno RETORNO que pode ser fornecida para duas ou mais modalidades de energia, em outros aspectos, múltiplas trajetórias de retorno RETORNOn podem ser fornecidas para cada modalidade de energia ENERGIAn. Assim, como aqui descrito, a impedância de transdutor ultrassônico pode ser medida dividindo a saída do primeiro circuito de detecção de tensão 912 pelo circuito de detecção de corrente 914 e a impedância do tecido pode ser medida dividindo a saída do segundo circuito de detecção de tensão 924 pelo circuito de detecção de corrente 914.
[233] Conforme mostrado na Figura 2, o gerador 900 compreendendo ao menos uma porta de saída pode incluir um transformador de potência 908 com uma única saída e com múltiplas derivações para fornecer potência sob a forma de uma ou mais modalidades de energia, como ultrassônica, de RF bipolar ou monopolar, eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou energia de micro-ondas, entre outras, por exemplo, ao atuador de extremidade dependendo do tipo de tratamento de tecido sendo executado. Por exemplo, o gerador 900 pode fornecer energia com maior tensão e menor corrente para conduzir um transdutor ultrassônico, com menor tensão e maior corrente para conduzir eletrodos de RF para vedar o tecido ou com uma forma de onda de coagulação para coagulação pontual usando eletrodos eletrocirúrgicos de RF monopolar ou bipolar. A forma de onda de saída do gerador 900 pode ser orientada, chaveada ou filtrada para fornecer a frequência ao atuador de extremidade do instrumento cirúrgico. A conexão de um transdutor ultrassônico à saída do gerador 900 estaria, de preferência, situada entre a saída identificada como ENERGIA1 e RETORNO, conforme mostrado na Figura 2. Em um exemplo, uma conexão de eletrodos bipolares de RF à saída do gerador 900 estaria, de preferência, situada entre a saída identificada como ENERGIA2 e RETORNO. No caso de saída monopolar, as conexões preferenciais seriam eletrodo ativo (por exemplo, caneta ou outra sonda) à saída de ENERGIA2 e um bloco de retorno adequado conectado à saída RETORNO.
[234] Detalhes adicionais são divulgados na publicação de pedido de patente US n° 2017/0086914 intitulada TECHNIQUES FOR
OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING
ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS, que foi publicada em 30 de março de 2017, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.
[235] Conforme usado ao longo desta descrição, o termo "sem fio" e seus derivados podem ser usados para descrever circuitos, dispositivos, sistemas, métodos, técnicas, canais de comunicação etc., que podem comunicar dados através do uso de radiação eletromagnética modulada através de um meio não sólido. O termo não implica que os dispositivos associados não contêm quaisquer fios, embora em alguns aspectos eles podem não ter. O módulo de comunicação pode implementar qualquer de uma série de padrões ou protocolos de comunicação sem fio e com fio, incluindo, mas não se limitando a, Wi-Fi (família IEEE 802.11), WiMAX (família IEEE 802.16), IEEE 802.20, evolução de longo prazo (LTE, "long-term evolution"), Ev- DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, derivados de Ethernet dos mesmos, bem como quaisquer outros protocolos sem fio e com fio que são designados como 3G, 4G, 5G, e além. O módulo de computação pode incluir uma pluralidade de módulos de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de curto alcance como Wi-Fi e Bluetooth, e um segundo módulo de comunicação pode ser dedicado a comunicações sem fio de alcance mais longo como GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, e outros.
[236] Como usado na presente invenção um processador ou unidade de processamento é um circuito eletrônico que executa operações em alguma fonte de dados externa, geralmente a memória ou algum outro fluxo de dados. O termo é usado na presente invenção para se referir ao processador central (unidade de processamento central) em um sistema ou sistemas de computador (especificamente sistemas em um chip (SoCs)) que combinam vários "processadores" especializados.
[237] Como usado aqui, um sistema em um chip ou sistema no chip (SoC ou SOC) é um circuito integrado (também conhecido como um "IC" ou "chip") que integra todos os componentes de um computador ou outros sistemas eletrônicos. Pode conter funções digitais, analógicas, misturadas e frequentemente de radiofrequência — todos sobre um único substrato. Um SoC integra um microcontrolador (ou microprocessador) com periféricos avançados como unidade de processamento gráfico (GPU), módulo i-Fi, ou coprocessador. Um SoC pode ou não conter memória interna.
[238] Como usado aqui, um microcontrolador ou controlador é um sistema que integra um microprocessador com circuitos periféricos e memória. Um microcontrolador (ou MCU para unidade do microcontrolador) pode ser implementado como um computador pequeno em um único circuito Integrado. Pode ser similar a um SoC; um SoC pode incluir um microcontrolador como um de seus componentes. Um microcontrolador pode conter uma ou mais unidades de processamento de núcleo (CPUs) juntamente com memória e periféricos de entrada/saída programáveis. A memória do programa na forma de RAM ferroelétrica, NOR flash ou ROM OTP também é muitas vezes incluída no chip, bem como uma pequena quantidade de RAM. Os microcontroladores podem ser usados para aplicações integradas, em contraste com os microprocessadores usados em computadores pessoais ou outras aplicações de propósitos gerais que consiste em vários circuitos integrados distintos.
[239] Como usado na presente invenção, o termo controlador ou microcontrolador pode ser um dispositivo de chip ou IC (circuito integrado) independente que faz interface com um dispositivo periférico.
Essa pode ser uma ligação entre duas partes de um computador ou um controlador em um dispositivo externo que gerencia a operação de (e conexão com) daquele dispositivo.
[240] Qualquer dos processadores ou microcontrolador na presente invenção pode ser qualquer implementado por qualquer processador de núcleo único ou de múltiplos núcleos, como aqueles conhecidos sob o nome comercial de ARM Cortex pela Texas Instruments. Em um aspecto, o processador pode ser um processador Core Cortex-M4F LM4F230H5QR ARM, disponível junto à Texas Instruments, por exemplo, que compreende uma memória integrada de memória flash de ciclo único de 256 KB, ou outra memória não volátil, até 40 MHz, um buffer de busca antecipada para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma memória de acesso aleatório seriada de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória só de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWare®, memória só de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), uma ou mais análogos de entradas de codificador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico para digital (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, cujos detalhes estão disponíveis para a folha de dados do produto.
[241] Em um aspecto, o processador pode compreender um controlador de segurança que compreende duas famílias com base em controlador, como TMS570 e RM4x, conhecidas sob o nome comercial de Hercules ARM Cortex R4, também pela Texas Instruments. O controlador de segurança pode ser configurado especificamente para as aplicações críticas de segurança IEC 61508 e ISO 26262, dentre outras, para fornecer recursos avançados de segurança integrada enquanto fornece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.
[242] Os dispositivos modulares incluem os módulos (conforme descritos em conexão com a Figura 3, por exemplo) que podem ser recebidos dentro de um controlador cirúrgico central e os dispositivos ou instrumentos cirúrgicos que podem ser conectados aos vários módulos a fim de conectar ou emparelhar com o controlador cirúrgico central correspondente. Os dispositivos modulares incluem, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, dispositivos de imageamento médicos, dispositivos de sucção/irrigação, evacuadores de fumaça, geradores de energia, ventiladores, insufladores e exibições. Os dispositivos modulares aqui descritos podem ser controlados por algoritmos de controle. Os algoritmos de controle podem ser executados no dispositivo modular em si, no controlador cirúrgico central ao qual o dispositivo modular específico está emparelhado, ou tanto no dispositivo modular quanto no controlador cirúrgico central (por exemplo, cirúrgico (por exemplo, através de uma arquitetura de computação distribuída). Em algumas exemplificações, os algoritmos de controle dos dispositivos modulares controlam os dispositivos com base nos dados detectados pelo próprio dispositivo modular (isto é, por sensores em, sobre ou conectados ao dispositivo modular). Esses dados podem ser relacionados ao paciente sendo operado (por exemplo, propriedades de tecido ou pressão de insuflação) ou ao dispositivo modular em si (por exemplo, a taxa na qual uma faca está sendo avançada, a corrente do motor, ou os níveis de energia). Por exemplo, um algoritmo de controle para um instrumento de grampeamento e corte cirúrgico pode controlar a taxa na qual o motor do instrumento aciona sua faca através do tecido de acordo com a resistência encontrada pela faca à medida que avança.
[243] A Figura 3 ilustra uma forma de um sistema cirúrgico 1000 que compreende um gerador 1100 e vários instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108 que podem ser usados com o mesmo, sendo que o instrumento cirúrgico 1104 é um instrumento cirúrgico ultrassônico, o instrumento cirúrgico 1106 é um instrumento eletrocirúrgico de RF, e o instrumento cirúrgico multifuncional 1108 é uma combinação de instrumento ultrassônico/eletrocirúrgico de RF. O gerador 1100 é configurável para uso com uma variedade de instrumentos cirúrgicos. De acordo com várias formas, o gerador 1100 pode ser configurável para uso com instrumentos cirúrgicos diferentes de diferentes tipos, incluindo, por exemplo, os instrumentos cirúrgicos ultrassônicos 1104, os instrumentos eletrocirúrgicos de RF 1106 e os instrumentos cirúrgicos multifuncionais 1108 que integram energias ultrassônicas e de RF fornecidas simultaneamente a partir do gerador 1100. Embora na forma da Figura 3 o gerador 1100 seja mostrado separado dos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108 em uma forma, o gerador 1100 pode ser formado integralmente com quaisquer dos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106 e 1108 para formar um sistema cirúrgico unitário. O gerador 1100 compreende um dispositivo de entrada 1110 situado em um painel frontal do console do gerador 1100. O dispositivo de entrada 1110 pode compreender qualquer dispositivo adequado que gere sinais adequados para programação do funcionamento do gerador 1100. O gerador 1100 pode ser configurado para comunicação com fio ou sem fio.
[244] O gerador 1100 é configurado para acionar múltiplos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108. O primeiro instrumento cirúrgico é um instrumento cirúrgico ultrassônico 1104 e compreende uma empunhadura 1105 (HP), um transdutor ultrassônico 1120, um eixo de acionamento 1126 e um atuador de extremidade 1122. O atuador de extremidade 1122 compreende uma lâmina ultrassônica 1128 acoplada acusticamente ao transdutor ultrassônico 1120 e um braço de aperto
1140. A empunhadura 1105 compreende um gatilho 1143 para operar o braço de aperto 1140 e uma combinação de botões de alternância
1134a, 1134b, 1134c para energizar e acionar a lâmina ultrassônica 1128 ou outra função. Os botões de alternância 1134a, 1134b, 1134c podem ser configurados para energizar o transdutor ultrassônico 1120 com o gerador 1100.
[245] O gerador 1100 é também configurado para acionar um segundo instrumento cirúrgico 1106. O segundo instrumento cirúrgico 1106 é um instrumento eletrocirúrgico de RF e compreende uma empunhadura 1107 (HP), um eixo de acionamento 1127 e um atuador de extremidade 1124. O atuador de extremidade 1124 compreende eletrodos nos braços de aperto 1142a e 1142b e retorno através da porção de condutor elétrico do eixo de acionamento 1127. Os eletrodos são acoplados a, e energizados por, uma fonte de energia bipolar dentro do gerador 1100. A empunhadura 1107 compreende um gatilho 1145 para operar os braços de aperto 1142a, 1142b e um botão de energia 1135 para atuar uma chave de energia para energizar os eletrodos no atuador de extremidade 1124.
[246] O gerador 1100 é também configurado para acionar um instrumento cirúrgico multifuncional 1108. O instrumento cirúrgico multifuncional 1108 compreende uma empunhadura 1109 (HP), um eixo de acionamento 1129 e um atuador de extremidade 1125. O atuador de extremidade 1125 compreende uma lâmina ultrassônica 1149 e um braço de aperto 1146. A lâmina ultrassônica 1149 é acoplada acusticamente ao transdutor ultrassônico 1120. A empunhadura 1109 compreende um gatilho 1147 para operar o braço de aperto 1146 e uma combinação de botões de alternância 1137a, 1137b, 1137c para energizar e acionar a lâmina ultrassônica 1149 ou outra função. Os botões de alternância 1137a, 1137b, 1137c podem ser configurados para energizar o transdutor ultrassônico 1120 com o gerador 1100 e energizar a lâmina ultrassônica 1149 com uma fonte de energia bipolar também contida dentro do gerador 1100.
[247] O gerador 1100 é configurável para uso com uma variedade de instrumentos cirúrgicos. De acordo com várias formas, o gerador 1100 pode ser configurável para uso com instrumentos cirúrgicos diferentes de diferentes tipos, incluindo, por exemplo, o instrumento cirúrgico ultrassônico 1104, o instrumento cirúrgico de RF 1106 e o instrumento cirúrgico multifuncional 1108 que integra energias ultrassônicas e de RF fornecidas simultaneamente a partir do gerador
1100. Embora na forma da Figura 3 o gerador 1100 seja mostrado separado dos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108 em uma outra forma, o gerador 1100 pode ser formado integralmente com qualquer um dos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108 para formar um sistema cirúrgico unitário. Conforme discutido acima, o gerador 1100 compreende um dispositivo de entrada 1110 situado em um painel frontal do console do gerador 1100. O dispositivo de entrada 1110 pode compreender qualquer dispositivo adequado que gere sinais adequados para programação do funcionamento do gerador 1100. O gerador 1100 pode também compreender um ou mais dispositivos de saída 1112. Outros aspectos de geradores para gerar digitalmente formas de onda de sinal elétrico e instrumentos cirúrgicos são descritos na publicação de patente US-2017-0086914-A1, que está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade.
[248] A Figura 4 é um atuador de extremidade 1122 do dispositivo ultrassônico exemplificador 1104, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. O atuador de extremidade 1122 pode compreender uma lâmina 1128 que pode ser acoplado ao transdutor ultrassônico 1120 através de um guia de Ondas. Quando acionada pelo transdutor ultrassônico 1120, a lâmina 1128 pode vibrar e, quando colocada em contato com tecidos, pode cortar e/ou coagular os mesmos, conforme descrito na presente invenção. De acordo com vários aspectos, e conforme ilustrado na Figura 4, o atuador de extremidade 1122 pode compreender também um braço de aperto 1140 que pode ser configurado para ação cooperativa com a lâmina 1128 do atuador de extremidade 1122. Com a lâmina 1128, o braço de aperto 1140 pode compreender um conjunto de garras. O braço de aperto 1140 pode ser conectado de forma articulada em uma extremidade distal de um eixo de acionamento 1126 da porção instrumental 1104. O braço de aperto 1140 pode incluir um bloco de tecido do braço de aperto 1163, o qual pode ser formado de Teflon® ou outro material de baixo atrito adequado. O bloco 1163 pode ser montado para cooperação com a lâmina 1128, com movimento pivotante do braço de aperto 1140 que posiciona o bloco de aperto 1163 em uma relação substancialmente paralela a, e em contato com, a lâmina 1128. Para essa construção, uma porção tecidual a ser apertada pode ficar presa entre o bloco para tecido 1163 e a lâmina 1128. O bloco de tecido 1163 pode ser dotado de uma configuração semelhante a dente de serra incluindo uma pluralidade de dentes de preensão 1161 axialmente espaçados e que se estendem proximalmente para melhorar a preensão do tecido em cooperação com a lâmina 1128. O braço de aperto 1140 pode fazer a transição da posição aberta mostrada na Figura 4 para uma posição fechada (com o braço de aperto 1140 em contato com ou próximo à lâmina 1128) de qualquer maneira adequada. Por exemplo, a empunhadura 1105 pode compreender um gatilho de fechamento de garra. Quando acionado por um clínico, o gatilho de fechamento de garra pode girar braço de aperto 1140 de qualquer maneira adequada.
[249] O gerador 1100 pode ser ativado para fornecer o sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico 1120 de qualquer maneira adequada. Por exemplo, o gerador 1100 pode compreender uma chave de pedal 1430 (Figura 5) acoplada ao gerador 1100 por meio de um cabo de chave de pedal 1432. Um clínico pode ativar o transdutor ultrassônico 1120 e, desse modo, o transdutor ultrassônico 1120 e a lâmina 1128, pressionando a chave de pedal 1430. Além disso, ou em vez da chave de pedal 1430, alguns aspectos do dispositivo ultrassônico 1104 podem usar uma ou mais chaves posicionadas na empunhadura 1105 que, quando ativadas, podem fazer com que o gerador 1100 ative o transdutor ultrassônico 1120. Em um aspecto, por exemplo, a uma ou mais chaves podem compreender um par de botões de alternância 1134, 1134a, 1134b (Figura 3), por exemplo, para determinar um modo de operação do dispositivo 1104. Quando o botão de alternância 1134a é pressionado, por exemplo, o gerador ultrassônico 1100 pode fornecer um sinal de acionamento máximo ao transdutor 1120, fazendo com que o mesmo produza um máximo de saída de energia ultrassônica. Pressionar o botão de alternância 1134b pode fazer com que o gerador ultrassônico 1100 forneça um sinal de acionamento selecionável pelo usuário ao transdutor ultrassônico 1120, fazendo com que este produza menos que a máxima saída de energia ultrassônica. O dispositivo 1104 adicional ou alternativamente pode compreender uma segunda chave para, por exemplo, indicar uma posição de um gatilho de fechamento de garra para operar as garras através do braço de aperto 1140 do atuador de extremidade 1122. Além disso, em alguns aspectos, o gerador ultrassônico 1100 pode ser ativado com base na posição do gatilho de fechamento da garra, (por exemplo, conforme o clínico pressiona o gatilho de fechamento da garra para fechar através do braço de aperto 1140, pode ser aplicada uma energia ultrassônica).
[250] Adicional ou alternativamente, a uma ou mais chaves pode compreender um botão de alternância 1134 que, quando pressionado, faz com que o gerador 1100 forneça uma saída pulsada (Figura 3). Os pulsos podem ser fornecidos a qualquer frequência e agrupamento adequados, por exemplo. Em certos aspectos, o nível de potência dos pulsos pode consistir nos níveis de potência associados aos botões de alternância 1134a, 1134b (máximo, menos que máximo), por exemplo.
[251] Será reconhecido que um dispositivo 1104 pode compreender qualquer combinação dos botões de alternância 1134a, 1134b, 1134 (Figura 3). Por exemplo, o dispositivo 1104 poderia ser configurado de modo a ter apenas dois botões de alternância: um botão de alternância 1134a para produzir saída de energia ultrassônica máxima e um botão de alternância 1134 para produzir uma saída pulsada, seja no nível de potência máximo ou menor que o máximo. Desse modo, a configuração de saída do sinal de acionamento do gerador 1100 poderia ser cinco sinais contínuos, ou qualquer número discreto de sinais pulsados individuais (1, 2, 3, 4 ou 5). Em certos aspetos, a configuração específica de sinal de acionamento pode ser controlada com base, por exemplo, nas configurações de EEPROM no gerador 1100 e/ou seleções do nível de potência pelo usuário.
[252] Em certos aspectos, uma chave de duas posições pode ser fornecida como uma alternativa para um botão de alternância 1134 (Figura 3). Por exemplo, um dispositivo 1104 pode incluir um botão de alternância 1134a para produzir uma saída contínua em um nível de potência máximo e um botão de alternância de duas posições 1134b. Em uma primeira posição predeterminada, o botão de alternância 1134b pode produzir uma saída contínua em um nível de potência menor que o máximo, e em uma segunda posição de detenção, o botão de alternância 1134b pode produzir uma saída em pulsos (por exemplo, em um nível de potência máximo ou menor que o máximo, dependendo da configuração da EEPROM).
[253] Em alguns aspectos, o atuador de extremidade eletrocirúrgico de RF 1124, 1125 (Figura 3) pode compreender também um par de eletrodos. Os eletrodos podem estar em comunicação com o gerador 1100, por exemplo, através de um cabo. Os eletrodos podem ser usados, por exemplo, para medir uma impedância de uma porção tecidual presente entre o braço de aperto 1142a, 1146 e a lâmina 1142b,
1149. O gerador 1100 pode fornecer um sinal (por exemplo, um sinal não terapêutico) aos eletrodos. A impedância da porção de tecido pode ser encontrada, por exemplo, pelo monitoramento da corrente, tensão, etc. do sinal.
[254] Em vários aspectos, o gerador 1100 pode compreender vários elementos funcionais separados, como módulos e/ou blocos, conforme mostrado na Figura 5, um diagrama do sistema cirúrgico 1000 da Figura 3. Diferentes módulos ou elementos funcionais podem ser configurados para acionar diferentes tipos de dispositivos cirúrgicos 1104, 1106, 1108. Por exemplo, um módulo gerador ultrassônico pode acionar um dispositivo ultrassônico, como o instrumento ultrassônico
1104. Um módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode acionar o dispositivo eletrocirúrgico 1106. Os módulos podem gerar os respectivos sinais de acionamento para acionar os dispositivos cirúrgicos 1104, 1106, 1108. Em vários aspectos, cada um dentre o módulo gerador ultrassônico e/ou o módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode ser formado integralmente com o gerador 1100. Alternativamente, um ou mais dos módulos podem ser fornecidos como um módulo de circuito separado eletricamente acoplado ao gerador
1100. (Os módulos são mostrados em linha tracejada para ilustrar essa opção.) Além disso, em alguns aspectos o módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode ser formado integralmente com o módulo gerador ultrassônico, ou vice-versa.
[255] De acordo com os aspectos descritos, o módulo gerador ultrassônico pode produzir um ou mais sinais de acionamento com tensões, correntes e frequências específicas (por exemplo, 55.500 ciclos por segundo, ou Hz). O sinal ou sinais de acionamento pode ser fornecido ao dispositivo ultrassônico 1104 e especificamente ao transdutor 1120, o qual pode operar, por exemplo, conforme descrito acima. Em um aspecto, o gerador 1100 pode ser configurado para produzir um sinal de acionamento de uma tensão, corrente e/ou sinal de saída de frequência específicos que podem ser executados com alta resolução, exatidão e repetitividade.
[256] De acordo com os aspectos descritos, o módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode gerar um ou mais sinais de acionamento com potência de saída suficiente para executar eletrocirurgia bipolar com o uso de energia de radiofrequência (RF). Em aplicações de eletrocirurgia bipolar, o sinal de acionamento pode ser fornecido, por exemplo, aos eletrodos do dispositivo eletrocirúrgico 1106, por exemplo, conforme descrito acima. Consequentemente, o gerador 1100 pode ser configurado para propósitos terapêuticos mediante a aplicação, ao tecido, de energia elétrica suficiente para tratamento do dito tecido (por exemplo, coagulação, cauterização, soldagem de tecidos, etc.).
[257] O gerador 1100 pode compreender um dispositivo de entrada 2150 (Figura 8B) situado, por exemplo, sobre um painel frontal do console do gerador 1100. O dispositivo de entrada 2150 pode compreender qualquer dispositivo adequado que gere sinais adequados para programação do funcionamento do gerador 1100. Em operação, o usuário pode programar ou, de outro modo, controlar a operação do gerador 1100 com o uso do dispositivo de entrada 2150. O dispositivo de entrada 2150 pode compreender qualquer dispositivo adequado que gere sinais que possam ser usados pelo gerador (por exemplo, por um ou mais processadores contidos no gerador) para controlar o funcionamento do gerador 1100 (por exemplo, o funcionamento do módulo gerador ultrassônico e/ou do módulo gerador para eletrocirurgia/RF). Em vários aspectos, o dispositivo de entrada 2150 inclui um ou mais dentre botões, chaves, controles giratórios, teclado, teclado numérico, monitor com tela sensível ao toque, dispositivo apontador e conexão remota a um computador de uso geral ou dedicado. Em outros aspectos, dispositivo de entrada 2150 pode compreender uma interface de usuário adequada, como uma ou mais telas de interface de usuário exibidas em um monitor com tela sensível ao toque, por exemplo. Consequentemente, por meio do dispositivo de entrada 2150, o usuário pode ajustar ou programar vários parâmetros operacionais do gerador, como corrente (I), tensão (V), frequência (f) e/ou período (T) de um ou mais sinais de acionamento gerados pelo módulo gerador ultrassônico e/ou pelo módulo gerador para eletrocirurgia/RF.
[258] O gerador 1100 pode compreender também um dispositivo de saída 2140 (Figura 8B) situado, por exemplo, sobre um painel frontal do console do gerador 1100. O dispositivo de saída 2140 inclui um ou mais dispositivos para fornecer a um usuário uma retroinformação sensorial. Esses dispositivos podem compreender, por exemplo, dispositivos de retroinformação visual (por exemplo, um monitor com tela de LCD, indicadores em LED), dispositivos de retroinformação auditiva (por exemplo, um alto-falante, uma campainha) ou dispositivos de retroinformação tátil (por exemplo, atuadores hápticos).
[259] Embora certos módulos e/ou blocos do gerador 1100 possam ser descritos a título de exemplo, deve-se considerar que pode- se usar um número maior ou menor de módulos e/ou blocos e, ainda assim, estar no escopo dos aspectos. Adicionalmente, embora vários aspectos possam ser descritos em termos de módulos e/ou blocos para facilitar a descrição, estes módulos e/ou blocos podem ser implementados por um ou mais componentes de hardware, por exemplo, processadores, processadores de sinal digital (DSPs), dispositivos de lógica programável (PLDs), circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs), circuitos, registros e/ou componentes de software, por exemplo, programas, sub-rotinas, lógicas e/ou combinações de componentes de hardware e software.
[260] Em um aspecto, o módulo de acionamento do gerador ultrassônico e o módulo de acionamento de eletrocirurgia/RF 1110 (Figura 3) podem compreender uma ou mais aplicações integradas, implementadas como firmware, software, hardware ou qualquer combinação dos mesmos. Os módulos podem compreender vários módulos executáveis, como software, programas, dados, acionadores e interfaces de programa de aplicativos (API, de "application program interfaces"), entre outros. O firmware pode estar armazenado em memória não volátil (NVM, de "non-volatile memory"), como em memória só de leitura (ROM) com máscara de bits, ou memória flash. Em várias implementações, o armazenamento do firmware na ROM pode preservar a memória flash. A NVM pode compreender outros tipos de memória incluindo, por exemplo, ROM programável (PROM, de "programmable ROM"), ROM programável apagável (EPROM, de "erasable programmable ROM"), ROM programável eletricamente apagável (EEPROM, de "electrically erasable programmable ROM"), ou battery backed random-memória de acesso aleatório (RAM, de "random-access memory") como RAM dinâmica (DRAM, de "dynamic RAM"), DRAM com dupla taxa de dados (DDRAM, de "Double-Data- Rate DRAM"), e/ou DRAM síncrona (SDRAM, de "synchronous DRAM").
[261] Em um aspecto, os módulos compreendem um componente de hardware implementado como um processador para execução de instruções de programa para monitoramento de várias características mensuráveis dos dispositivos 1104, 1106, 1108 e gerando um sinal ou sinais de acionamento de saída correspondente para a operação dos dispositivos 1104, 1106, 1108. Em aspectos nos quais o gerador 1100 é usado em conjunto com o dispositivo 1104, o sinal de acionamento pode acionar o transdutor ultrassônico 1120 nos modos cirúrgicos de corte e/ou coagulação. As características elétricas do dispositivo 1104 e/ou tecido podem ser medidas e utilizadas para controlar os aspectos operacionais do gerador 1100 e/ou fornecidas como retroinformação ao usuário. Em aspectos nos quais o gerador 1100 é usado em conjunto com o dispositivo 1106, o sinal de acionamento pode fornecer energia elétrica (por exemplo, energia de RF) ao atuador de extremidade 1124 nos modos de corte, coagulação e/ou dessecação. As características elétricas do dispositivo 1106 e/ou tecido podem ser medidas e utilizadas para controlar os aspectos operacionais do gerador 1100 e/ou fornecidas como retroinformação ao usuário. Em vários aspectos, conforme anteriormente discutido, os componentes de hardware podem ser implementados como PSD, PLD, ASIC, circuitos e/ou registros. Em um aspecto, o processador pode ser configurado para armazenar e executar instruções de programa de software para computador, de modo a gerar os sinais de saída de função de passo para acionamento de vários componentes dos dispositivos 1104, 1106, 1108, como o transdutor ultrassônico 1120 e os atuadores de extremidade 1122, 1124, 1125.
[262] Um sistema ultrassônico eletromecânico inclui um transdutor ultrassônico, um guia de onda, e uma lâmina ultrassônica. O sistema ultrassônico eletromecânico tem uma frequência de ressonância inicial definida pelas propriedades físicas do transdutor ultrassônico, o guia de ondas, e a lâmina ultrassônica. O transdutor ultrassônico é excitado por um sinal de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) alternada igual à frequência de ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico. Quando o sistema ultrassônico eletromecânico está em ressonância, a diferença de fase entre os sinais de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) é zero. Dito de outra forma, na ressonância a impedância indutiva é igual à impedância capacitiva. Conforme a lâmina ultrassônica aquece, a conformidade da lâmina ultrassônica (modelada como uma capacitância equivalente) faz com que a frequência de ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico se desloque. Dessa forma, a impedância indutiva já não é igual à impedância capacitiva causando uma diferença entre a frequência de acionamento e a frequência de ressonância do sistema ultrassônico eletromecânico. O sistema está agora operando "fora de ressonância". A diferença entre a frequência de acionamento e a frequência de ressonância é manifestada como uma diferença de fase entre os sinais de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) aplicados ao transdutor ultrassônico. Os circuitos eletrônicos do gerador podem facilmente monitorar a diferença de fase entre os sinais de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) e podem continuamente ajustar a frequência de acionamento até que a diferença de fase é mais uma vez igual a zero. Nesse ponto, a nova frequência de acionamento é igual à frequência de ressonância do novo sistema ultrassônico eletromecânico. A mudança na fase e/ou frequência pode ser usada como uma medição indireta da temperatura da lâmina ultrassônica.
[263] Conforme mostrado na Figura 6, as propriedades eletromecânicas do transdutor ultrassônico podem ser modeladas como um circuito equivalente que compreende uma primeira ramificação que tem uma capacitância estática e uma segunda ramificação "de movimento" que tem uma indutância, resistência e capacitância conectadas em série que definem as propriedades eletromecânicas de um ressonador. Os geradores ultrassônicos conhecidos podem incluir um indutor de sintonia para cancelar a capacitância estática a uma frequência de ressonância de modo que substancialmente toda a corrente do sinal de acionamento do gerador flua para a ramificação em movimento. Consequentemente, mediante o uso de um indutor de sintonia, a corrente do sinal de acionamento do gerador representa a corrente da ramificação em movimento, e o gerador é dessa forma capaz de controlar seu sinal de acionamento para manter a frequência de ressonância do transdutor ultrassônico. O indutor de sintonia pode também transformar a plotagem da impedância de fase do transdutor ultrassônico para otimizar as capacidades de travamento de frequência do gerador. Entretanto, o indutor de sintonia precisa ser combinado com a capacitância estática específica de um transdutor ultrassônico na frequência de ressonância operacional. Em outras palavras, um transdutor ultrassônico diferente tendo uma capacitância estática diferente precisa de um indutor de sintonia.
[264] A Figura 6 ilustra um circuito equivalente 1500 de um transdutor ultrassônico, como o transdutor ultrassônico 1120, de acordo com um aspecto. O circuito 1500 compreende uma primeira ramificação "de movimento" tendo, conectadas em série, indutância Ls, resistência Rs e capacitância Cs que definem as propriedades eletromecânicas do ressonador, e uma segunda ramificação capacitiva tendo uma capacitância estática C0. A corrente de acionamento Ig(t)pode ser recebida de um gerador a uma tensão de acionamento Vg(t), com a corrente de movimento Im(t) fluindo através da primeira ramificação e a corrente Ig(t)−Im(t) que flui através da ramificação capacitiva. O controle das propriedades eletromecânicas do transdutor ultrassônico pode ser obtido controlando-se adequadamente Ig(t) e Vg(t). Conforme explicado acima, as arquiteturas de gerador conhecidas podem incluir um indutor de sintonia Lt (mostrado em linha tracejada na Figura 6) em um circuito de ressonância paralelo para cancelar a capacitância estática C0 em uma frequência de ressonância, de modo que substancialmente toda a saída de corrente do gerador Ig(t) flua através da ramificação de movimento. Desse modo, o controle da corrente da ramificação de movimento Im(t) é obtido mediante o controle da saída de corrente do gerador Ig(t). O indutor de sintonia Lt é específico para a capacitância estática C0 de um transdutor ultrassônico, porém, e um transdutor ultrassônico diferente tendo uma capacitância estática diferente exige um indutor de sintonia diferente Lt. Além disso, como o indutor de sintonia Lt correlaciona-se ao valor nominal da capacitância estática C0 em uma única frequência de ressonância, o controle acurado da corrente de ramificação de movimento Im(t) é garantido apenas naquela frequência. Conforme a frequência se desloca para baixo com a temperatura do transdutor, o controle exato da corrente da ramificação de movimento fica comprometido.
[265] As formas do gerador 1100 podem não contar com um indutor de sintonia Lt para monitorar a corrente de ramificação de movimento Im(t). Em vez disso, o gerador 1100 pode usar o valor medido da capacitância estática C0 entre aplicações de potência para um dispositivo cirúrgico ultrassônico 1104 específico (juntamente com dados de retroinformação de tensão do sinal de acionamento e de corrente) para determinar os valores da corrente de ramificação de movimento Im(t) em uma base dinâmica e contínua (por exemplo, em tempo real). Essas formas do gerador 1100 são, portanto, capazes de fornecer sintonia virtual para simular um sistema que é sintonizado ou ressonante com qualquer valor de capacitância estática C0 em qualquer frequência, e não apenas em uma única frequência de ressonância imposta por um valor nominal da capacitância estática C0.
[266] A Figura 7 é um diagrama de blocos simplificado de um aspecto do gerador 1100, para fornecer a sintonia sem indutor, conforme descrito acima, entre outros benefícios. As Figuras 8A a 8C ilustram uma arquitetura do gerador 1100 da Figura 7 de acordo com um aspecto. Com referência à Figura 7, o gerador 1100 pode compreender um estágio isolado do paciente 1520 em comunicação com um estágio não isolado 1540 por meio de um transformador de potência 1560. Um enrolamento secundário 1580 do transformador de potência 1560 está contido no estágio isolado 1520 e pode compreender uma configuração com derivação (por exemplo, uma configuração com derivação central ou com derivação não central) para definir as saídas de sinal de acionamento 1600a, 1600b, 1600c, de modo a emitir sinais de acionamento de saída para diferentes dispositivos cirúrgicos, como por exemplo um dispositivo cirúrgico ultrassônico 1104 e um dispositivo eletrocirúrgico 1106. Em particular, as saídas de sinal de acionamento 1600a, 1600b e 1600c podem emitir um sinal de acionamento (por exemplo, um sinal de acionamento a 420V RMS) para um dispositivo cirúrgico ultrassônico 1104, e as saídas de sinal de acionamento 1600a, 1600b e 1600c podem emitir um sinal de acionamento (por exemplo, um sinal de acionamento a 100V RMS) para um dispositivo eletrocirúrgico 1106, com a saída 1600b correspondendo à derivação central do transformador de potência 1560. O estágio não isolado 1540 pode compreender um amplificador de potência 1620 que tem uma saída conectada a um enrolamento primário 1640 do transformador de potência 1560. Em certos aspectos, o amplificador de potência 1620 pode compreender um amplificador tipo "push-pull", por exemplo. O estágio não isolado 1540 pode compreender, ainda, um dispositivo lógico programável 1660 para fornecer uma saída digital a um conversor digital-analógicos (DAC) 1680 que, por sua vez, fornece um sinal analógico correspondente a uma entrada do amplificador de potência
1620. Em certos aspectos, o dispositivo lógico programável 1660 pode compreender uma matriz de portas programável em campo (FPGA), por exemplo. O dispositivo lógico programável 1660, pelo fato de controlar a entrada do amplificador de potência 1620 através do DAC 1680 pode, portanto, controlar qualquer um dentre um certo número de parâmetros (por exemplo, frequência, formato de forma de onda, amplitude da forma de onda) de sinais de acionamento que surgem nas saídas de sinal de acionamento 1600a, 1600b e 1600c. Em certos aspectos e conforme discutido abaixo, o dispositivo lógico programável 1660, em conjunto com um processador (por exemplo, o processador 1740 discutido abaixo), pode implementar vários algoritmos de controle baseados em processamento de sinal digital (DSP) e/ou outros algoritmos de controle para controlar parâmetros dos sinais de acionamento emitidos pelo gerador 1100.
[267] A potência pode ser fornecida a um trilho de alimentação do amplificador de potência 1620 por um regulador de modo de chave
1700. Em certos aspectos, o regulador de modo de chave 1700 pode compreender um regulador buck ajustável, por exemplo. Conforme discutido acima, o estágio não isolado 1540 pode compreender, ainda, um processador 1740 que, em um aspecto pode compreender um processador DSP como um ADSP-21469 SHARC DSP, disponível junto à Analog Devices, Norwood, Mass., EUA, por exemplo. Em certos aspectos, o processador 1740 pode controlar a operação do conversor de potência de modo de chave 1700 responsivo a dados de retroinformação da tensão recebidos do amplificador de potência 1620 pelo processador 1740 por meio de um conversor analógico-digital (DAC) 1760. Em um aspecto, por exemplo, o processador 1740 pode receber como entrada, através do ADC 1760, o envelope de forma de onda de um sinal (por exemplo, um sinal de RF) sendo amplificado pelo amplificador de potência 1620. O processador 1740 pode, então, controlar o regulador de modo de chave 1700 (por exemplo, através de uma saída modulada por largura de pulso (PWM, de "pulse-width modulated") de modo que a tensão de trilho suprida ao amplificador de potência 1620 siga o envelope de forma de onda do sinal amplificado. Pela modulação dinâmica da tensão do trilho do amplificador de potência 1620 com base no envelope de forma de onda, a eficiência do amplificador de potência 1620 pode ser significativamente aprimorada em relação a um esquema de amplificador com tensão de trilho fixa. O processador 1740 pode ser configurado para comunicação com fio ou sem fio.
[268] Em certos aspectos e conforme discutido em detalhes adicionais em conexão com as Figuras 9A e 9B, o dispositivo lógico programável 1660, em conjunto com o processador 1740, pode implementar um esquema de controle com sintetizador digital direto (DDS) para controlar o formato de forma de onda, a frequência e/ou a amplitude dos sinais de acionamento emitidos pelo gerador 1100. Em um aspecto, por exemplo, o dispositivo lógico programável 1660 pode implementar um algoritmo de controle de DDS 2680 (Figura 9A) mediante a recuperação de amostras de forma de onda armazenadas em uma tabela de consulta (LUT) atualizada dinamicamente, como uma RAM LUT que pode ser integrada em uma FPGA.
Esse algoritmo de controle é particularmente útil para aplicações ultrassônicas nas quais um transdutor ultrassônico, como o transdutor ultrassônico 1120, pode ser acionado por uma corrente senoidal limpa em sua frequência de ressonância.
Como outras frequências podem excitar ressonâncias parasíticas, minimizar ou reduzir a distorção total da corrente da ramificação de movimento pode correspondentemente minimizar ou reduzir os efeitos indesejáveis da ressonância.
Como o formato de forma de onda de uma saída de sinal de acionamento pelo gerador 1100 sofre o impacto de várias fontes de distorção presentes no circuito de acionamento de saída (por exemplo, o transformador de potência 1560, o amplificador de potência 1620), dados de retroinformação de tensão e corrente com base no sinal de acionamento podem ser inseridos em um algoritmo, como um algoritmo para controle de erros implementado pelo processador 1740, que compensa a distorção mediante a adequada pré-distorção ou modificação das amostras de forma de onda armazenadas na LUT de maneira dinâmica e contínua (por exemplo, em tempo real). Em um aspecto, a quantidade ou o grau de pré-distorção aplicada às amostras da LUT pode ser baseada no erro entre uma corrente da ramificação de movimento computadorizada e um formato de forma de onda de corrente desejada, sendo que o erro é determinado em uma base de amostra por amostra.
Dessa maneira, as amostras da
LUT pré-distorcidas, quando processadas através do circuito de acionamento, podem resultar em um sinal de acionamento da ramificação de movimento que tem a forma de onda desejada (por exemplo, senoidal) para acionar de maneira ótima o transdutor ultrassônico. Em tais aspectos, as amostras de forma de onda da LUT não irão, portanto, representar o formato de forma de onda desejado do sinal de acionamento, mas sim o formato de forma de onda que é necessário para produzir, por fim, o formato de forma de onda desejado do sinal de acionamento da ramificação de movimento, quando são levados em conta os efeitos de distorção.
[269] O estágio não isolado 1540 pode compreender adicionalmente um ADC 1780 e um ADC 1800 acoplados à saída do transformador de potência 1560 por meio dos respectivos transformadores de isolamento, 1820, 1840, para respectivamente fazer a amostragem da tensão e da corrente de sinais de acionamento emitidos pelo gerador 1100. Em certos aspectos, os ADCs 1780 e 1800 podem ser configurados para amostragem em altas velocidades (por exemplo, 80 Msps) para possibilitar a sobreamostragem dos sinais de acionamento. Em um aspecto, por exemplo, a velocidade de amostragem dos ADCs 1780 e 1800 pode possibilitar uma sobreamostragem de aproximadamente 200X (dependendo da frequência de acionamento) dos sinais de acionamento. Em certos aspectos, as operações de amostragem dos ADCs 1780, 1800 podem ser realizadas por um único ADC recebendo sinais de tensão e corrente de entrada por meio de um multiplexador bidirecional. O uso de amostragem em alta velocidade nos aspectos do gerador 1100 pode possibilitar, entre outras coisas, o cálculo da corrente complexa que flui através da ramificação de movimento (que pode ser utilizada em certos aspectos para implementar o controle de formato de forma de onda baseado em DDS descrito acima), filtragem digital precisa dos sinais amostrados, e cálculo do consumo real de energia com um alto grau de precisão. A saída dos dados de retroinformação de tensão e corrente pelos ADCs 1780 e 1800 pode ser recebida e processada (por exemplo, buffering tipo FIFO, multiplexação) pelo dispositivo lógico programável 1660 e armazenada em memória de dados para subsequente recuperação, por exemplo, pelo processador 1740. Conforme observado acima, os dados de retroinformação sobre tensão e corrente podem ser usados como entrada para um algoritmo para pré-distorção ou modificação de amostras de formato de onda na LUT, de maneira dinâmica e contínua. Em certos aspectos, isso pode requerer que cada par de dados de retroinformação de tensão e corrente armazenado seja indexado com base em, ou de outro modo associado a, uma correspondente amostra da LUT que foi emitida pelo dispositivo lógico programável 1660 quando o par de dados de retroinformação sobre tensão e corrente foi capturado. A sincronização das amostras da LUT com os dados de retroinformação sobre tensão e corrente dessa maneira contribui para a correta temporização e estabilidade do algoritmo pré-distorção.
[270] Em certos aspectos, os dados de retroinformação de tensão e corrente podem ser utilizados para controlar a frequência e/ou a amplitude (por exemplo, amplitude de corrente) dos sinais de acionamento. Em um aspecto, por exemplo, os dados de retroinformação de tensão e corrente podem ser usados para determinar a fase da impedância, por exemplo, a diferença de fase entre os sinais de acionamento de tensão e corrente. A frequência do sinal de acionamento pode, então, ser controlada para minimizar ou reduzir a diferença entre a fase da impedância determinada e um ponto de ajuste da fase da impedância (por exemplo, 0°), minimizando ou reduzindo assim os efeitos da distorção harmônica e, correspondentemente, acentuando a exatidão da medição de fase da impedância. A determinação da impedância de fase e de um sinal de controle da frequência pode ser implementada no processador 1740, por exemplo, com o sinal de controle da frequência sendo fornecido como entrada a um algoritmo de controle de DDS implementado pelo dispositivo lógico programável 1660.
[271] A fase de impedância pode ser determinada através da análise de Fourier. Em um aspecto, a diferença de fase entre os sinais de acionamento de tensão Vg(t) e corrente do gerador Ig(t) pode ser determinada com o uso da transformada rápida de Fourier (FFT) ou da transformada discreta de Fourier (DFT) conforme exposto a seguir:
[272] A avaliação da transformada de Fourier na frequência do sinusoide produz:
[273] Outras abordagens incluem estimativa ponderada de quadrados mínimos, filtragem Kalman e técnicas baseadas em espaço e vetor. Virtualmente todo o processamento em uma técnica de FFT ou DFT pode ser realizado no domínio digital com o auxílio do ADC de alta velocidade de dois canais, 1780,1800, por exemplo. Em uma técnica, as amostras de sinal digital dos sinais de tensão e corrente são transformadas pela técnica de Fourier com uma FFT ou uma DFT. O ângulo de fase φ em qualquer ponto no tempo pode ser calculado por: onde φ é o ângulo de fase, f é a frequência, t é o tempo, e φ0 é a fase no t = 0.
[274] Uma outra técnica para determinar a diferença de fase entre os sinais de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) é o método de passagem por zero ("zero-crossing") e produz resultados altamente exatos. Para sinais de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) tendo a mesma frequência, cada passagem por zero de negativo para positivo do sinal de tensão Vg(t) aciona o início de um pulso, enquanto cada passagem por zero de negativo para positivo do sinal de corrente Ig(t) aciona o final do pulso. O resultado é um trem de pulsos com uma largura de pulso proporcional ao ângulo de fase entre o sinal de tensão e o sinal de corrente. Em um aspecto, o trem de pulsos pode ser passado através de um filtro de média para produzir uma medida da diferença de fase. Além disso, se as passagens por zero de positivo para negativo também forem usadas de uma maneira similar, e a média dos resultados for calculada, quaisquer efeitos de componentes DC e harmônicos podem ser reduzidos. Em uma implementação, os sinais analógicos de tensão Vg(t) e corrente Ig(t) são convertidos em sinais digitais que são altos se o sinal analógico for positivo e baixos se o sinal analógico for negativo. As estimativas de fase de alta exatidão exigem transições bruscas entre altas e baixas. Em um aspecto, um disparador Schmitt juntamente com uma rede de estabilização RC podem ser usados para converter os sinais analógicos em sinais digitais. Em outros aspectos, um circuito flip- flop RS disparado pela borda e circuitos auxiliares podem ser usados. Em ainda um outro aspecto, a técnica de passagem por zero pode usar uma porta eXclusiva (XOR).
[275] Outras técnicas para determinação da diferença de fase entre os sinais de tensão e corrente incluem figuras Lissajous e monitoramento da imagem; métodos como o método de três voltímetros, o método "crossed-coil", os métodos de voltímetro vetorial e impedância vetorial; e o uso de instrumentos de fase padrões, malhas de captura de fase ("phase-locked loops") e outras técnicas conforme descrito em Phase Measurement, Peter O’Shea, 2000 CRC Press LLC, <http://www.engnetbase.com>, que está aqui incorporado a título de referência.
[276] Em um outro aspecto, por exemplo, os dados de retroinformação de corrente podem ser monitorados de modo a manter a amplitude de corrente do sinal de acionamento em um ponto de ajuste da amplitude de corrente. O ponto de ajuste da amplitude de corrente pode ser especificado diretamente ou determinado indiretamente com base nos pontos de ajuste especificados para amplitude de tensão e potência. Em certos aspectos, o controle da amplitude de corrente pode ser implementado pelo algoritmo de controle, como um algoritmo de controle proporcional-integral-derivativo (PID), no processador 1740. As variáveis controladas pelo algoritmo de controle para controlar adequadamente a amplitude de corrente do sinal de acionamento podem incluir, por exemplo, o escalonamento das amostras de forma de onda da LUT armazenada no dispositivo lógico programável 1660 e/ou a tensão de saída em escala total do DAC 1680 (que fornece a entrada ao amplificador de potência 1620) por meio de um DAC 1860.
[277] O estágio não isolado 1540 pode conter, ainda, um processador 1900 para proporcionar, entre outras coisas, a funcionalidade da interface de usuário (UI). Em um aspecto, o processador 1900 pode compreender um processador Atmel AT91 SAM9263 com um núcleo ARM 926EJ-S, disponível junto à Atmel Corporation, de San Jose, Califórnia, EUA, por exemplo. Exemplos de funcionalidade de UI suportada pelo processador 1900 podem incluir retroinformação audível e visual do usuário, comunicação com dispositivos periféricos (por exemplo, através de uma interface de barramento serial universal (USB)), comunicação com uma chave de pedal 1430, comunicação com um dispositivo de entrada 2150 (por exemplo, uma tela sensível ao toque) e comunicação com um dispositivo de saída 2140 (por exemplo, um alto-falante). O processador 1900 pode comunicar-se com o processador 1740 e com o dispositivo lógico programável (por exemplo, através de um barramento de interface serial periférica (SPI)). Embora o processador 1900 possa primariamente suportar funcionalidade de UI, o mesmo pode também coordenar-se com o processador 1740 para implementar a mitigação de riscos em certos aspectos. Por exemplo, o processador 1900 pode ser programado para monitorar vários aspectos das entradas pelo usuário e/ou outras entradas (por exemplo, entradas de tela sensível ao toque 2150, entradas de chave de pedal 1430, entradas do sensor de temperatura 2160) e pode desabilitar a saída de acionamento do gerador 1100 quando uma condição de erro é detectada.
[278] Em certos aspectos, tanto o processador 1740 (Figura 7, 8A) como o processador 1900 (Figura 7, 8B) podem determinar e monitorar o estado operacional do gerador 1100. Para o processador 1740, o estado operacional do gerador 1100 pode determinar, por exemplo, quais processos de controle e/ou diagnóstico são implementados pelo processador 1740. Para o processador 1900, o estado operacional do gerador 1100 pode determinar, por exemplo, quais elementos de uma interface de usuário (por exemplo, telas de monitor, sons) são apresentados a um usuário. Os processadores 1740 e 1900 podem manter independentemente o estado operacional atual do gerador 1100, bem como reconhecer e avaliar possíveis transições para fora do estado operacional atual. O processador 1740 pode funcionar como o mestre nessa relação, e pode determinar quando devem ocorrer as transições entre estados operacionais. O processador 1900 pode estar ciente das transições válidas entre estados operacionais, e pode confirmar se uma determinada transição é adequada. Por exemplo, quando o processador 1740 instrui o processador 1900 a transicionar para um estado específico, o processador 1900 pode verificar que a transição solicitada é válida. Caso uma transição solicitada entre estados seja determinada como inválida pelo processador 1900, o processador 1900 pode fazer com que o gerador 1100 entre em um modo de falha.
[279] O estágio não isolado 1540 pode compreender, ainda, um controlador 1960 (Figuras 7, 8B) para monitorar os dispositivos de entrada 2150 (por exemplo, um sensor de toque capacitivo usado para ligar e desligar o gerador 1100, uma tela capacitiva sensível ao toque). Em certos aspectos, o controlador 1960 pode compreender ao menos um processador e/ou outro dispositivo controlador em comunicação com o processador 1900. Em um aspecto, por exemplo, o controlador 1960 pode compreender um processador (por exemplo, um controlador Mega168 de 8 bits disponível junto à Atmel) configurado para monitorar as entradas fornecidas pelo usuário através de um ou mais sensores de toque capacitivos. Em um aspecto, o controlador 1960 pode compreender um controlador de tela sensível ao toque (por exemplo, um controlador de tela sensível ao toque QT5480 disponível junto à Atmel) para controlar e gerenciar a captura de dados de toque provenientes de uma tela capacitiva sensível ao toque.
[280] Em certos aspectos, quando o gerador 1100 está em um estado "desligado", o controlador 1960 pode continuar a receber energia operacional (por exemplo, através de uma linha de uma fonte de alimentação do gerador 1100, como a fonte de alimentação 2110 (Figura 7) discutida abaixo). Dessa maneira, o controlador 1960 pode continuar a monitorar um dispositivo de entrada 2150 (por exemplo, um sensor de toque capacitivo situado sobre um painel frontal do gerador
1100) para ligar e desligar o gerador 1100. Quando o gerador 1100 está no estado "desligado", o controlador 1960 pode ativar a fonte de alimentação (por exemplo, possibilitar o funcionamento de um ou mais conversores de tensão CC/CC 2130 (Figura 7) da fonte de alimentação 2110), se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150 por um usuário. O controlador 1960 pode, portanto, iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 1100 para um estado "ligado". Por outro lado, o controlador 1960 pode iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 1100 para o estado desligado se for detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150, quando o gerador 1100 estiver no estado ligado. Em certos aspectos, por exemplo, o controlador 1960 pode relatar a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150 ao processador 1900 que, por sua vez, implementa a sequência de processo necessária para transicionar o gerador 1100 ao estado desligado. Nesses aspectos, o controlador 1960 pode não ter qualquer capacidade independente para causar a remoção da potência do gerador 1100, após seu estado ligado ter sido estabelecido.
[281] Em certos aspectos, o controlador 1960 pode fazer com que o gerador 1100 ofereça retroinformação audível ou outra retroinformação sensorial para alertar o usuário de que foi iniciada uma sequência de ligar ou desligar. Esse tipo de alerta pode ser fornecido no início de uma sequência de ligar ou desligar, e antes do início de outros processos associados à sequência.
[282] Em certos aspectos, o estágio isolado 1520 pode compreender um circuito de interface de instrumento 1980 para, por exemplo, oferecer uma interface de comunicação entre um circuito de controle de um dispositivo cirúrgico (por exemplo, um circuito de controle que compreende chaves de cabo) e componentes do estágio não isolado 1540, como o dispositivo lógico programável 1660, o processador 1740 e/ou o processador 1900. O circuito de interface de instrumento 1980 pode trocar informações com componentes do estágio não isolado 1540 por meio de um link de comunicação que mantém um grau adequado de isolamento elétrico entre os estágios 1520 e 1540 como, por exemplo, um link de comunicação baseado em infravermelho (IV). A potência pode ser fornecida ao circuito de interface do instrumento 1980 com o uso de, por exemplo, um regulador de tensão de baixa queda alimentado por um transformador de isolamento acionado a partir do estágio não isolado 1540.
[283] Em um aspecto, o circuito de interface de instrumento 1980 pode compreender um dispositivo lógico programável 2000 (por exemplo, uma FPGA) em comunicação com um circuito condicionador de sinal 2020 (Figura 7 e Figura 8C). O circuito condicionador de sinal 2020 pode ser configurado para receber um sinal periódico do dispositivo lógico programável 2000 (por exemplo, uma onda quadrada de 2 kHz) para gerar um sinal de interrogação bipolar que tem uma frequência idêntica. O sinal de interrogação pode ser gerado, por exemplo, usando-se uma fonte de corrente bipolar alimentada por um amplificador diferencial. O sinal de interrogação pode ser comunicado a um circuito de controle do dispositivo cirúrgico (por exemplo, mediante o uso de um par condutor em um cabo que conecta o gerador 1100 ao dispositivo cirúrgico) e monitorado para determinar um estado ou configuração do circuito de controle. O circuito de controle pode compreender inúmeras chaves, resistores e/ou diodos para modificar uma ou mais características (por exemplo, amplitude, retificação) do sinal de interrogação de modo que um estado ou configuração do circuito de controle seja discernível, de modo inequívoco, com base nessa uma ou mais características. Em um aspecto, por exemplo, o circuito condicionador de sinal 2020 pode compreender um ADC para geração de amostras de um sinal de tensão aparecendo entre entradas do circuito de controle, resultando da passagem do sinal de interrogação através do mesmo. O dispositivo lógico programável 2000 (ou um componente do estágio não isolado 1540) pode, então, determinar o estado ou a configuração do circuito de controle com base nas amostras de ADC.
[284] Em um aspecto, o circuito de interface de instrumento 1980 pode compreender uma primeira interface de circuito de dados 2040 para possibilitar a troca de informações entre o dispositivo lógico programável 2000 (ou outro elemento do circuito de interface de instrumento 1980) e um primeiro circuito de dados disposto em, ou de outro modo associado a, um dispositivo cirúrgico. Em certos aspectos, por exemplo, um primeiro circuito de dados 2060 pode estar disposto em um fio integralmente fixado a uma empunhadura do dispositivo cirúrgico, ou em um adaptador para fazer a interface entre um tipo ou modelo específico de dispositivo cirúrgico e o gerador 1100. Em certos aspectos, o primeiro circuito de dados pode compreender um dispositivo de armazenamento não volátil, como um dispositivo de memória só de leitura programável eletricamente apagável (EEPROM). Em certos aspectos e novamente com referência à Figura 7, a primeira interface de circuito de dados 2040 pode ser implementada separadamente do dispositivo lógico programável 2000 e compreende um conjunto de circuitos adequado (por exemplo, dispositivos lógicos discretos, um processador) para possibilitar a comunicação entre o dispositivo lógico programável 2000 e o primeiro circuito de dados. Em outros aspectos, a primeira interface de circuito de dados 2040 pode ser integral com o dispositivo lógico programável 2000.
[285] Em certos aspectos, o primeiro circuito de dados 2060 pode armazenar informações relacionadas ao dispositivo cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número serial, um número de operações nas quais o dispositivo cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações. Essas informações podem ser lidas pelo circuito de interface do instrumento 1980 (por exemplo, pelo dispositivo lógico programável 2000), transferidas para um componente do estágio não isolado 1540 (por exemplo, para o dispositivo lógico programável 1660, processador 1740 e/ou processador 1900) para apresentação a um usuário por meio de um dispositivo de saída 2140 e/ou para controlar uma função ou operação do gerador 1100. Adicionalmente, qualquer tipo de informação pode ser comunicada para o primeiro circuito de dados 2060 para armazenamento no mesmo através da primeira interface do circuito de dados 2040 (por exemplo, usando o dispositivo lógico programável 2000). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o dispositivo cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso.
[286] Conforme discutido anteriormente, um instrumento cirúrgico pode ser removível de uma empunhadura (por exemplo, o instrumento 1106 pode ser removível da empunhadura 1107) para promover a intercambiabilidade e/ou a descartabilidade do instrumento. Nesses casos, geradores conhecidos podem ser limitados em sua capacidade para reconhecer configurações de instrumento específicas sendo usadas, bem como para otimizar os processos de controle e diagnóstico conforme necessário. A adição de circuitos de dados legíveis a instrumentos de dispositivo cirúrgico para resolver essa questão é problemática de um ponto de vista de compatibilidade, porém. Por exemplo, pode ser pouco prático projetar um dispositivo cirúrgico para que permaneça compatível com versões anteriores de geradores desprovidos da indispensável funcionalidade de leitura de dados devido a, por exemplo, diferentes esquemas de sinalização, complexidade do design e custo. Outros aspectos dos instrumentos contemplam essas preocupações mediante o uso de circuitos de dados que podem ser implementados em instrumentos cirúrgicos existentes, economicamente e com mínimas alterações de design para preservar a compatibilidade dos dispositivos cirúrgicos com as plataformas de gerador atuais.
[287] Adicionalmente, aspectos do gerador 1100 podem possibilitar comunicação com circuitos de dados baseados em instrumento. Por exemplo, o gerador 1100 pode ser configurado para se comunicar com um segundo circuito de dados (por exemplo, um circuito de dados) contidos em um instrumento (por exemplo, instrumento 1104, 1106, ou 1108) de um dispositivo cirúrgico. O circuito de interface de instrumento 1980 pode compreender uma segunda interface de circuito de dados 2100 para possibilitar essa comunicação. Em um aspecto, a segunda interface de circuito de dados 2100 pode compreender uma interface digital triestado, embora também possam ser utilizadas outras interfaces. Em certos aspectos, o segundo circuito de dados pode ser geralmente qualquer circuito para transmissão e/ou recepção de dados. Em um aspecto, por exemplo, o segundo circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao instrumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informações podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número serial, um número de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado, e/ou quaisquer outros tipos de informações. Adicional ou alternativamente, qualquer tipo de informação pode ser comunicado ao segundo circuito de dados para armazenamento no mesmo através da segunda interface de circuito de dados 2100 (por exemplo, usando-se o dispositivo lógico programável 2000). Essas informações podem compreender, por exemplo, um número atualizado de operações nas quais o instrumento cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso. Em certos aspectos, o segundo circuito de dados pode transmitir dados capturados por um ou mais sensores (por exemplo, um sensor de temperatura baseado em instrumento). Em certos aspectos, o segundo circuito de dados pode receber dados do gerador 1100 e fornecer uma indicação ao usuário (por exemplo, uma indicação por LED ou outra indicação visível) com base nos dados recebidos.
[288] Em certos aspectos, o segundo circuito de dados e a segunda interface de circuito de dados 2100 podem ser configurados de modo que a comunicação entre o dispositivo lógico programável 2000 e o segundo circuito de dados possa ser obtida sem a necessidade de proporcionar condutores adicionais para esse propósito (por exemplo, condutores dedicados de um cabo conectando uma empunhadura ao gerador 1100). Em um aspecto, por exemplo, as informações podem ser comunicadas de e para o segundo circuito de dados com o uso de um esquema de comunicação por barramento de um fio, implementado na fiação existente, como um dos condutores utilizados transmitindo sinais de interrogação provenientes do circuito condicionador de sinal 2020 para um circuito de controle em um cabo. Dessa maneira, são minimizadas ou reduzidas as alterações ou modificações ao design do dispositivo cirúrgico que possam, de outro modo, ser necessárias. Além disso, devido ao fato de que diferentes tipos de comunicações podem ser implementados em um canal físico comum (com ou sem separação de banda de frequência), a presença de um segundo circuito de dados pode ser "invisível" a geradores que não têm a indispensável funcionalidade de leitura de dados, o que, portanto, permite a retrocompatibilidade do instrumento de dispositivo cirúrgico.
[289] Em certos aspectos, o estágio isolado 1520 pode compreender ao menos um capacitor de bloqueio 2960-1 (Figura 8C) conectado à saída do sinal de acionamento 1600b, para impedir a passagem de corrente contínua para um paciente. Um único capacitor de bloqueio pode ser necessário para estar de acordo com os regulamentos e padrões médicos, por exemplo. Embora falhas em designs com um só capacitor sejam relativamente incomuns, esse tipo de falha pode, ainda assim, ter consequências negativas. Em um aspecto, um segundo capacitor de bloqueio 2960-2 pode ser colocado em série com o capacitor de bloqueio 2960-1, com fuga de corrente de um ponto entre os capacitores de bloqueio 2960-1 e 2960-2 sendo monitorados, por exemplo, por um ADC 2980 para amostragem de uma tensão induzida pela corrente de fuga. As amostras podem ser recebidas pelo dispositivo lógico programável 2000, por exemplo. Com base nas alterações da corrente de fuga (conforme indicado pelas amostras de tensão no aspecto da Figura 7), o gerador 1100 pode determinar quando ao menos um dentre os capacitores de bloqueio 2960-1 e 2960-2 falhou. Consequentemente, o aspecto da Figura 7 pode fornecer um benefício em relação a designs com capacitor único, tendo um ponto crítico de falha.
[290] Em certos aspectos, o estágio não isolado 1540 pode compreender uma fonte de alimentação 2110 para saída de energia em CC com tensão e corrente adequadas. A fonte de alimentação pode compreender, por exemplo, uma fonte de alimentação de 400 W para fornecer uma tensão do sistema de 48 VDC. Conforme discutido acima, a fonte de alimentação 2110 pode compreender adicionalmente um ou mais conversores de tensão CC/CC 2130 para receber a saída da fonte de alimentação para gerar saídas de CC nas tensões e correntes exigidas pelos vários componentes do gerador 1100. Conforme discutido acima em relação ao controlador 1960, um ou mais dentre os conversores de tensão CC/CC 2130 podem receber uma entrada do controlador 1960 quando a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150 por um usuário é detectada pelo controlador 1960, para permitir o funcionamento ou o despertar dos conversores de tensão CC/CC 2130.
[291] As Figuras 9A e 9B ilustram certos aspectos funcionais e estruturais de um aspecto do gerador 1100. A retroinformação indicando saída de corrente e tensão do enrolamento secundário 1580 do transformador de potência 1560 é recebida pelos ADCs 1780 e 1800, respectivamente. Conforme mostrado, os ADCs 1780 e 1800 podem ser implementados sob a forma de um ADC de 2 canais e podem tomar amostras dos sinais de retroinformação a uma alta velocidade (por exemplo, 80 Msps) para possibilitar a sobreamostragem (por exemplo, aproximadamente 200x de sobreamostragem) dos sinais de acionamento. Os sinais de retroinformação de corrente e tensão podem ser adequadamente condicionados no domínio analógico (por exemplo, amplificados, filtrados) antes do processamento pelos ADCs 1780 e
1800. As amostras de retroinformação de corrente e tensão dos ADCs 1780 e 1800 podem ser individualmente registradas (buffered) e subsequentemente multiplexadas ou intercaladas em um único fluxo de dados no interior do bloco 2120 do dispositivo lógico programável 1660. No aspecto das Figuras 9A e 9B, o dispositivo lógico programável 1660 compreende uma FPGA.
[292] As amostras de retroinformação de corrente e tensão multiplexadas podem ser recebidas por uma porta paralela de captura de dados (PDAP) implementada no interior do bloco 2144 do processador 1740. O PDAP pode compreender uma unidade de empacotamento para implementar quaisquer dentre as inúmeras metodologias para correlação das amostras de retroinformação multiplexadas com um endereço de memória. Em um aspecto, por exemplo, as amostras de retroinformação correspondentes a uma saída de amostra de LUT específica pelo dispositivo lógico programável 1660 podem ser armazenadas em um ou mais endereços de memória que estão correlacionados ou indexados ao endereço da LUT na amostra de LUT. Em um outro aspecto, as amostras de retroinformação correspondentes a uma amostra de LUT específica pelo dispositivo lógico programável 1660 podem ser armazenadas, juntamente com o endereço de LUT da amostra de LUT, em uma localização de memória em comum. De qualquer modo, as amostras de retroinformação podem ser armazenadas de modo que o endereço da amostra de LUT a partir da qual se originou um conjunto específico de amostras de retroinformação possa ser subsequentemente determinado. Conforme discutido acima, a sincronização dos endereços das amostras de LUT e das amostras de retroinformação dessa maneira contribui para a correta temporização e estabilidade do algoritmo pré-distorção. Um controlador de acesso direto à memória (DMA) implementado no bloco 2166 do processador 1740 pode armazenar as amostras de retroinformação (e quaisquer LUT de dados de endereço da amostra, onde aplicável) em uma localização de memória designada 2180 do processador 1740 (por exemplo, RAM interna).
[293] O bloco 2200 do processador 1740 pode implementar um algoritmo de pré-distorção para pré-distorcer ou modificar as amostras de LUT armazenadas no dispositivo lógico programável 1660 de maneira dinâmica e contínua. Conforme discutido acima, a pré- distorção das amostras de LUT pode compensar por várias fontes de distorção presentes no circuito de acionamento de saída do gerador
1100. As amostras da LUT pré-distorcidas, quando processadas através do circuito de acionamento resultarão, portanto, em um sinal de acionamento tendo o formato de onda desejado (por exemplo, senoidal) para acionar de maneira ótima o transdutor ultrassônico.
[294] No bloco 2220 do algoritmo de pré-distorção, é determinada a corrente através da ramificação de movimento do transdutor ultrassônico. A corrente de ramificação em movimento pode ser determinada com o uso da lei de corrente de Kirchoff com base, por exemplo, nas amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenadas no local da memória 2180 (que, quando dimensionadas adequadamente, podem ser representativas de Ig e Vg no modelo da
Figura 6 discutido acima), em um valor da capacitância estática do transdutor ultrassônico C0 (medida ou conhecida a priori) e em um valor conhecido da frequência de acionamento. Pode ser determinada uma amostra de corrente da ramificação de movimento para cada conjunto de amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenado associado a uma amostra de LUT.
[295] No bloco 2240 do algoritmo de pré-distorção, cada amostra de corrente da ramificação de movimento determinada no bloco 2220 é comparada a uma amostra de uma forma de onda da corrente desejada para determinar uma diferença, ou erro de amplitude da amostra, entre as amostras comparadas. Para essa determinação, a amostra com a forma de onda da corrente desejada pode ser fornecida, por exemplo, de uma LUT 2260 de formas de onda contendo amostras de amplitude para um ciclo de uma forma de onda da corrente desejada. A amostra específica do formato de onda da corrente da LUT 2260 usada para a comparação pode ser determinada pelo endereço da amostra da LUT associado à amostra de corrente da ramificação de movimento usada na comparação. Conforme necessário, a entrada da corrente da ramificação de movimento no bloco 2240 pode ser sincronizada com a entrada de seu endereço da amostra da LUT associada no bloco 2240. As amostras da LUT armazenadas no dispositivo lógico programável 1660 e as amostras da LUT armazenadas na LUT de formatos de onda 2260 podem, portanto, ser iguais em termos de número. Em certos aspectos, a forma de onda da corrente desejada, representado pelas amostras de LUT armazenadas na LUT de formatos de onda 2260 pode ser uma onda senoidal fundamental. Outros formatos de onda podem ser desejáveis. Por exemplo, contempla-se que poderia ser utilizada uma onda senoidal fundamental para acionar o movimento longitudinal principal de um transdutor ultrassônico, sobreposta a um ou mais outros sinais de acionamento em outras frequências, como uma ultrassônica de terceira ordem para acionar ao menos duas ressonâncias mecânicas de modo a obter vibrações benéficas em modo transversal ou outros modos.
[296] Cada valor do erro de amplitude de amostra determinado no bloco 2240 pode ser transmitido para a LUT do dispositivo lógico programável 1660 (mostrado no bloco 2280 na Figura 9A) juntamente com uma indicação de seu endereço de LUT associado. Com base no valor da amostra de erro de amplitude e seu endereço associado (e, opcionalmente, os valores da amostra de erro de amplitude para o mesmo endereço de LUT anteriormente recebido), a LUT 2280 (ou outro bloco de controle do dispositivo lógico programável 1660) pode pré- distorcer ou modificar o valor da amostra de LUT armazenada no endereço de LUT, de modo que a amostra de erro de amplitude seja reduzida ou minimizada. Deve-se compreender que essa pré-distorção ou modificação de cada amostra de LUT de um modo iterativo ao longo da faixa de endereços de LUT fará com que o formato de onda da corrente de saída do gerador se iguale ou se adapte ao formato de onda da corrente desejado, representado pelas amostras da LUT 2260 de formatos de onda.
[297] As medições de amplitude de corrente e tensão, as medições de potência e as medições de impedância podem ser determinadas no bloco 2300 do processador 1740, com base nas amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenadas na localização de memória 2180. Antes da determinação dessas quantidades, as amostras de retroinformação podem ser adequadamente dimensionadas e, em certos aspectos, processadas através de um filtro 2320 adequado para remover o ruído resultante, por exemplo, do processo de captura de dados e dos componentes harmônicos induzidos. As amostras de tensão e corrente filtradas podem, portanto, representar substancialmente a frequência fundamental do sinal de saída do acionamento do gerador. Em certos aspectos, o filtro 2320 pode ser um filtro de resposta ao impulso finita (FIR - finite impulse response) aplicado no domínio da frequência. Esses aspectos podem usar a transformada rápida de Fourier (FFT) dos sinais de saída de corrente e tensão do sinal de acionamento. Em certos aspectos, o espectro de frequência resultante pode ser utilizado para proporcionar funcionalidades adicionais ao gerador. Em um aspecto, por exemplo, a razão entre o componente harmônico de segunda e/ou terceira ordem em relação ao componente de frequência fundamental pode ser utilizado como indicador de diagnóstico.
[298] No bloco 2340 (Figura 9B), um cálculo de raiz quadrada média (RMS) pode ser aplicado a um tamanho de amostra das amostras de retroinformação da corrente representando um número integral de ciclos do sinal de acionamento, para gerar uma medição Irms representando a corrente de saída do sinal de acionamento.
[299] No bloco 2360, um cálculo de valor quadrático médio (RMS) pode ser aplicada a um tamanho de amostra das amostras de retroinformação da tensão representando um número integral de ciclos do sinal de acionamento, para determinar uma medição Vrms representando a tensão de saída do sinal de acionamento.
[300] No bloco 2380, as amostras de retroinformação de corrente e tensão podem ser multiplicadas ponto por ponto, e um cálculo de média é aplicado às amostras representando um número integral de ciclos do sinal de acionamento, para determinar uma medição Pr da energia de saída real do gerador.
[301] No bloco 2400, a medição Pa da potência de saída aparente do gerador pode ser determinada como o produto Vrms·Irms.
[302] No bloco 2420, a medição Zm da magnitude da impedância de carga pode ser determinada como o quociente Vrms/Irms.
[303] Em certos aspectos, as quantidades lrms, Vrms, Pr, Pa e Zm determinadas nos blocos 2340, 2360, 2380, 2400 e 2420, podem ser utilizadas pelo gerador 1100 para implementar quaisquer dentre um número de processos de controle e/ou diagnósticos. Em certos aspectos, qualquer dessas quantidades pode ser comunicada a um usuário por meio, por exemplo, de um dispositivo de saída 2140 integral ao gerador 1100, ou um dispositivo de saída 2140 conectado ao gerador 1100 através de uma interface de comunicação adequada (por exemplo, uma interface USB). Os vários processos de diagnóstico podem incluir, sem limitação, integridade do cabo, integridade do instrumento, integridade da fixação instrumento, sobrecarga do instrumento, proximidade de sobrecarga do instrumento, falha no travamento da frequência, condição de excesso de tensão, condição de excesso de corrente, condição de excesso de potência, falha no sensor de tensão, falha no sensor de corrente, falha na indicação por áudio, falha na indicação visual, condição de curto-circuito, falha no fornecimento de potência, ou falha no capacitor de bloqueio, por exemplo.
[304] O bloco 2440 do processador 1740 pode implementar um algoritmo de controle de fases para determinar e controlar a fase da impedância de uma carga elétrica (por exemplo, o transdutor ultrassônico) conduzida pelo gerador 1100. Conforme discutido acima, ao controlar a frequência do sinal de acionamento para minimizar ou reduzir a diferença entre a fase da impedância determinada e um ponto de ajuste da fase da impedância (por exemplo, 0°), os efeitos de distorção harmônica podem ser minimizados ou reduzidos, sendo aumentada a exatidão na medição de fase.
[305] O algoritmo de controle de fases recebe como entrada as amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenadas na localização de memória 2180. Antes de seu uso no algoritmo de controle de fases, as amostras de retroinformação podem ser adequadamente dimensionadas e, em certos aspectos, processadas através de um filtro adequado 2460 (que pode ser idêntico ao filtro 2320) para remover o ruído resultante do processo de captura de dados e dos componentes harmônicos induzidos, por exemplo. As amostras de tensão e corrente filtradas podem, portanto, representar substancialmente a frequência fundamental do sinal de saída do acionamento do gerador.
[306] No bloco 2480 do algoritmo de controle de fases, é determinada a corrente através da ramificação de movimento do transdutor ultrassônico. Essa determinação pode ser idêntica àquela descrita acima em conexão com o bloco 2220 do algoritmo de pré- distorção. Assim, a saída do bloco 2480 pode ser, para cada conjunto de amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenado associado a uma amostra de LUT, uma amostra de corrente da ramificação de movimento.
[307] No bloco 2500 do algoritmo de controle de fases, a fase da impedância é determinada com base na entrada sincronizada de amostras da corrente da ramificação de movimento determinada no bloco 2480 e correspondente a amostras de retroinformação da tensão. Em certos aspectos, a fase da impedância é determinada como a média entre a fase da impedância medida na borda de subida dos formatos de onda e a fase da impedância medida na borda de descida dos formatos de onda.
[308] No bloco 2520 do algoritmo de controle de fases, o valor da fase da impedância determinado no bloco 2220 é comparado ao ponto de ajuste da fase 2540 para determinar uma diferença, ou erro de fase, entre os valores comparados.
[309] No bloco 2560 (Figura 9A) do algoritmo de controle de fase, com base em um valor do erro de fase determinado no bloco 2520 e na magnitude de impedância determinada no bloco 2420, é determinada uma saída de frequência para controlar a frequência do sinal de acionamento. O valor da saída de frequência pode ser continuamente ajustado pelo bloco 2560 e transferido para um bloco de controle DDS 2680 (discutido abaixo) de modo a manter a fase da impedância determinada no bloco 2500 do ponto de ajuste da fase (por exemplo, erro de fase zero). Em certos aspectos, a fase da impedância pode ser regulada para um ponto de ajuste de fase de 0°. Dessa maneira, qualquer distorção harmônica estará centralizada em redor da crista do formato de onda da tensão, acentuando a acurácia da determinação da impedância de fase.
[310] O bloco 2580 do processador 1740 pode implementar um algoritmo para modulação da amplitude de corrente do sinal de acionamento, de modo a controlar a corrente, a tensão e a potência do sinal de acionamento, de acordo com pontos de ajuste especificados pelo usuário, ou de acordo com requisitos especificados por outros processos ou algoritmos implementados pelo gerador 1100. O controle dessas quantidades pode ser executado, por exemplo, mediante o dimensionamento das amostras de LUT na LUT 2280, e/ou mediante o ajuste da tensão de saída em escala total do DAC 1680 (que fornece a entrada ao amplificador de potência 1620) por meio de um DAC 1860. O bloco 2600 (que pode ser implementado como um controlador PID em certos aspectos) pode receber como entrada amostras de retroinformação da corrente (que podem ser adequadamente dimensionadas e filtradas) provenientes da localização de memória
2180. As amostras de retroinformação da corrente podem ser comparadas ao valor de "demanda por corrente" Id determinado pela variável controlada (por exemplo, corrente, tensão ou potência) para determinar se o sinal de acionamento está fornecendo a corrente necessária. Em aspectos nos quais a corrente do sinal de acionamento é a variável de controle, a demanda por corrente Id pode ser especificada diretamente por um ponto de ajuste da corrente 2620A (Isp). Por exemplo, um valor RMS dos dados de retroinformação da corrente (determinado como no bloco 2340) pode ser comparado ao ponto de ajuste da corrente RMS Isp especificado pelo usuário para determinar a ação adequada para o controlador. Se por exemplo os dados de retroinformação da corrente indicam um valor de RMS menor que o ponto de ajuste da corrente Isp, dimensionamento da LUT e/ou tensão de saída em escala total do DAC 1680 pode ser ajustada pelo bloco 2600, de modo que seja aumentada a corrente do sinal de acionamento. Por outro lado, o bloco 2600 pode ajustar um dimensionamento da LUT e/ou a tensão de saída em escala total do DAC 1680 para diminuir a corrente do sinal de acionamento quando os dados de retroinformação da corrente indicam um valor RMS maior que o ponto de ajuste da corrente Isp.
[311] Em aspectos nos quais a tensão do sinal de acionamento é a variável de controle, o Id de demanda de corrente pode ser especificado indiretamente, por exemplo, com base na corrente necessária para manter um valor de referência de tensão desejado 2620B (Vsp) dada a magnitude de impedância de carga Zm medida no bloco 2420 (por exemplo, Id = Vsp/Zm). Da mesma forma, em aspectos em que a potência do sinal do inversor é a variável de controle, o Id da demanda de corrente pode ser especificado indiretamente, por exemplo, com base na corrente necessária para manter um ponto de ajuste de potência desejado 2620C (Psp) dada a tensão Vrms medida nos blocos 2360 (por exemplo, Id = Psp/Vrms).
[312] O bloco 2680 (Figura 9A) pode implementar um algoritmo de controle DDS para controlar o sinal de acionamento mediante a recuperação de amostras da LUT armazenadas na LUT 2280. Em certos aspectos, o algoritmo de controle DDS pode ser um algoritmo de oscilador numericamente controlado (NCO, de "numerically-controlled oscillator") para gerar amostras de um formato de onda a uma taxa de temporização fixa com o uso de uma técnica de saltar pontos
(localizações na memória). O algoritmo NCO pode implementar um acumulador de fase, ou conversor de frequência para fase, que funciona como um apontador de endereço para recuperação de amostras de LUT da LUT 2280. Em um aspecto, o acumulador de fase pode ser um acumulador de fase com tamanho do passo D, módulo N, onde D é um número inteiro positivo representando um valor de controle da frequência, e N é o número de amostras de LUT na LUT 2280. Um valor de controle de frequência D=1, por exemplo, pode fazer com que o acumulador de fase aponte sequencialmente para cada endereço da LUT 2280, resultando em uma saída de formato de onda que replica o formato de onda armazenado na LUT 2280. Quando D>1, o acumulador de fase pode saltar endereços na LUT 2280, resultando em uma saída de formato de onda que tem uma frequência mais alta. Consequentemente, a frequência do formato de onda gerado pelo algoritmo de controle DDS pode, portanto, ser controlado variando-se adequadamente o valor de controle da frequência. Em certos aspectos, o valor de controle da frequência pode ser determinado com base na saída do algoritmo de controle de fases implementado no bloco 2440. A saída do bloco 2680 pode fornecer a entrada de DAC 1680 que, por sua vez, fornece um sinal analógico correspondente a uma entrada do amplificador de potência 1620.
[313] O bloco 2700 do processador 1740 pode implementar um algoritmo de controle do conversor de modo da chave para modular dinamicamente a tensão do trilho do amplificador de potência 1620 com base no envelope de forma de onda do sinal sendo amplificado, melhorando assim a eficiência do amplificador de potência 1620. Em certos aspectos, as características do envelope de formato de onda podem ser determinadas mediante o monitoramento de um ou mais sinais contidos no amplificador de potência 1620. Em um aspecto, por exemplo, as características do envelope de formato de onda podem ser determinadas por monitoramento da mínima de uma tensão de drenagem (por exemplo, uma tensão de drenagem MOSFET) que é modulada de acordo com o envelope do sinal amplificado. Um sinal de tensão da mínima pode ser gerado, por exemplo, por um detector de mínima da tensão acoplado à tensão de drenagem. O sinal de tensão mínima pode ser amostrado pelo ADC 1760, com as amostras de tensão mínima de saída sendo recebidas no bloco 2720 do algoritmo de controle do conversor de modo de chaveamento. Com base nos valores das amostras de tensão mínima, o bloco 2740 pode controlar uma saída de sinal PWM por um gerador de PWM 2760 que, por sua vez, controla a tensão do trilho fornecida ao amplificador de potência 1620 pelo regulador de modo de chaveamento 1700. Em certos aspectos, contanto que os valores das amostras de tensão da mínima sejam menores que uma entrada-alvo para a mínima 2780 no bloco 2720, a tensão no trilho pode ser modulada de acordo com o envelope de formato de onda, conforme caracterizado pelas amostras de tensão da mínima. Quando as amostras de tensão da mínima indicam baixos níveis de potência do envelope, por exemplo, o bloco 2740 pode causar uma baixa tensão no trilho a ser fornecida ao amplificador de potência 1620, com a tensão total do trilho sendo fornecida somente quando as amostras de tensão da mínima indicam níveis máximos de potência do envelope. Quando as amostras de tensão da mínima caem abaixo do alvo para a mínima 2780, o bloco 2740 pode fazer com que a tensão do trilho seja mantida em um valor mínimo adequado para garantir o funcionamento adequado do amplificador de potência 1620.
[314] A Figura 10 ilustra um circuito de controle 500 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito de controle 500 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito de controle 500 pode compreender um microcontrolador que compreende um ou mais processadores 502 (por exemplo, microprocessador, microcontrolador) acoplado a ao menos um circuito de memória 504. O circuito de memória 504 armazena instruções executáveis em máquina que, quando executadas pelo processador 502, fazem com que o processador 502 execute instruções de máquina para implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 502 pode ser qualquer um dentre inúmeros processadores de apenas um núcleo ou multinúcleo conhecidos na técnica. O circuito de memória 504 pode compreender mídia de armazenamento volátil e não volátil. O processador 502 pode incluir uma unidade de processamento de instruções 506 e uma unidade aritmética 508. A unidade de processamento de instruções pode ser configurada para receber instruções a partir do circuito de memória 504 desta divulgação.
[315] A Figura 11 ilustra um circuito lógico combinacional 510 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico combinacional 510 pode ser configurado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito lógico combinacional 510 pode compreender uma máquina de estado finito que compreende uma lógica combinacional 512 configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica em uma entrada 514, processar os dados pela lógica combinacional 512 e fornecer uma saída 516.
[316] A Figura 12 ilustra um circuito lógico sequencial 520 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente divulgação. O circuito lógico sequencial 520 ou a lógica combinacional 522 pode ser configurado para implementar o processo aqui descrito. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma máquina de estados finitos. O circuito lógico sequencial 520 pode compreender uma lógica combinacional 522, ao menos um circuito de memória 524, um relógio
529 e, por exemplo. O ao menos um circuito de memória 524 pode armazenar um estado atual da máquina de estados finitos. Em certos casos, o circuito lógico sequencial 520 pode ser síncrono ou assíncrono. A lógica combinacional 522 é configurada para receber dados associados ao instrumento ou ferramenta cirúrgica de uma entrada 526, processar os dados pela lógica combinacional 522, e fornecer uma saída 528. Em outros aspectos, o circuito pode compreender uma combinação de um processador (por exemplo, processador 502, Figura 13) e uma máquina de estados finitos para implementar vários processos da presente invenção. Em outros aspectos, a máquina de estados finitos pode compreender uma combinação de um circuito lógico combinacional (por exemplo, um circuito lógico combinacional 510, Figura 14) e do circuito lógico sequencial 520.
[317] Em um aspecto, os geradores de corrente ultrassônica ou de alta frequência do sistema cirúrgico 1000 podem ser configurados para gerar digitalmente a forma de onda de sinal elétrico da forma desejada, usando um número predeterminado de pontos de fase armazenados em uma tabela de consulta para digitalizar a forma de onda. Os pontos de fase podem ser armazenados em uma tabela definida em uma memória, uma matriz de portas programável em campo (FPGA) ou qualquer memória não volátil adequada. A Figura 13 ilustra um aspecto de uma arquitetura fundamental para um circuito de síntese digital, como um circuito de síntese digital direta (DDS) 4100, configurado para gerar uma pluralidade de formatos de onda para a forma de onda de sinal elétrico. O software e os controles digitais do gerador podem comandar a FPGA para varrer os endereços na tabela de consulta 4104, que por sua vez fornece valores de entrada digitais variáveis para um circuito DAC 4108 que alimenta um amplificador de energia. Os endereços podem ser verificados de acordo com uma frequência de interesse. A utilização de tal tabela de consulta 4104 possibilita a geração de vários tipos de formatos de onda que podem ser alimentados no tecido ou a um transdutor, um eletrodo de RF, transdutores múltiplos simultaneamente, eletrodos de RF múltiplos simultaneamente ou uma combinação de instrumentos ultrassônicos e de RF. Além disso, múltiplas tabelas de consulta 4104 que representam múltiplos formatos de onda podem ser criadas, armazenadas e aplicadas ao tecido a partir de um gerador.
[318] A forma de onda de sinal pode ser configurada para controlar pelo menos uma de uma corrente de saída, uma tensão de saída ou uma potência de saída de um transdutor ultrassônico e/ou eletrodo de RF, ou múltiplos dos mesmos (por exemplo, dois ou mais transdutores ultrassônicos e/ou dois ou mais eletrodos de RF). Adicionalmente, onde um instrumento cirúrgico compreende componentes ultrassônicos, a forma de onda pode ser configurada para acionar pelo menos dois modos de vibração de um transdutor ultrassônico de pelo menos um instrumento cirúrgico. Dessa forma, o gerador pode ser configurado para fornecer uma forma de onda a pelo menos um instrumento cirúrgico, em que o sinal de forma de onda corresponde a pelo menos um formato de onda de uma pluralidade de formatos de onda na tabela. Adicionalmente, o sinal da forma de onda fornecida aos dois instrumentos cirúrgicos pode compreender dois ou mais formatos de onda. A tabela pode compreender informação associada a uma pluralidade de formatos de onda e a tabela pode ser armazenada dentro do gerador. Em um aspecto ou exemplo, a tabela pode ser uma tabela de síntese direta digital, que pode ser armazenada em uma FPGA do gerador. A tabela pode ser endereçada de qualquer maneira que seja conveniente para categorizar formas de onda. De acordo com um aspecto, a tabela, que pode ser uma tabela de síntese direta digital, é endereçada de acordo com uma frequência do sinal de forma de onda. Adicionalmente, a informação associada à pluralidade de formas de onda pode ser armazenada como informação digital na tabela.
[319] A forma de onda de sinal elétrico analógica pode ser configurada para controlar pelo menos uma de uma corrente de saída, uma tensão de saída ou uma potência de saída de um transdutor ultrassônico e/ou eletrodo de RF, ou múltiplos dos mesmos (por exemplo, dois ou mais transdutores ultrassônicos e/ou dois ou mais eletrodos de RF). Adicionalmente, onde o instrumento cirúrgico compreende componentes ultrassônicos, a forma de onda de sinal elétrico analógica pode ser configurada para acionar pelo menos dois modos de vibração de um transdutor ultrassônico de pelo menos um instrumento cirúrgico.
Dessa forma, o circuito gerador pode ser configurado para fornecer uma forma de onda de sinal elétrico analógico a ao menos um instrumento cirúrgico, sendo que a forma de onda de sinal elétrico analógico corresponde a ao menos um formato de onda de uma pluralidade de formatos de onda armazenados na tabela de consulta 4104. Adicionalmente, a forma de onda de sinal elétrico analógico fornecida aos pelo menos dois instrumentos cirúrgicos pode compreender dois ou mais formatos de onda.
A tabela de consulta 4104 pode compreender informação associada a uma pluralidade de formatos de onda e a tabela de consulta 4104 pode ser armazenada no interior do circuito gerador ou do instrumento cirúrgico.
Em um aspecto ou exemplo, a tabela de consulta 4104 pode ser uma tabela de síntese direta digital, que pode ser armazenada em uma FPGA do circuito gerador ou do instrumento cirúrgico.
A tabela de consulta 4104 pode ser endereçada de qualquer maneira que seja conveniente para categorizar os formatos de onda.
De acordo com um aspecto, a tabela de consulta 4104, que pode ser uma tabela de síntese direta digital, é endereçada de acordo com uma frequência da forma de onda de sinal elétrico analógico desejado.
Adicionalmente, a informação associada à pluralidade de formatos de onda pode ser armazenada como informação digital na tabela de consulta 4104.
[320] Com o uso generalizado de técnicas digitais em sistemas de instrumentação e comunicações, um método controlado digitalmente de geração de frequências múltiplas a partir de uma fonte de frequência de referência evoluiu e é referido como síntese digital direta. A arquitetura básica é mostrada na Figura 13. Neste diagrama de blocos simplificado, um circuito DDS é acoplado a um processador, controlador ou dispositivo lógico do circuito gerador e a um circuito de memória localizado no circuito gerador do sistema cirúrgico 1000. O circuito DDS 4100 compreende um contador de endereços 4102, uma tabela de consulta 4104, um registro 4106, um circuito DAC 4108 e um filtro 4112. Um relógio estável fc é recebido pelo contador de endereços 4102 e o registrador 4106 aciona uma memória só de leitura programável (PROM) que armazena um ou mais números inteiros de ciclos de uma onda senoidal (ou outra forma de onda arbitrária) em uma tabela de consulta 4104. À medida que o contador de endereços 4102 percorre as localizações de memória, os valores armazenados na tabela de consulta 4104 são gravados no registrador 4106, o qual está acoplado ao circuito DAC 4108. A amplitude digital correspondente do sinal na localização de memória da tabela de consulta 4104 aciona o circuito DAC 4108, o qual por sua vez gera um sinal de saída analógico 4110. A pureza espectral do sinal de saída analógico 4110 é determinada principalmente pelo circuito DAC 4108. O ruído de fase é basicamente o do clock de referência fc. O primeiro sinal de saída analógico 4110 do circuito DAC 4108 é filtrado pelo filtro 4112 e um segundo sinal de saída analógico 4114 produzido pelo filtro 4112 é fornecido a um amplificador tendo uma saída acoplada à saída do circuito gerador. O segundo sinal de saída analógica tem uma frequência fout.
[321] Como o circuito DDS 4100 é um sistema de dados amostrados, problemas envolvidos na amostragem precisam ser considerados: ruído de quantização, distorção, filtragem, etc. Por exemplo, as harmônicas de ordem mais alta das frequências de saída do circuito DAC 4108 se dobram na largura de banda de Nyquist, tornando-as não filtráveis, ao passo que, as harmônicas de ordem mais alta da saída de sintetizadores baseados em circuito de bloqueio de fase ou malha de captura de fase (PLL, -de "phase-locked loop") podem ser filtrados. A tabela de consulta 4104 contém dados de sinal para um número integral de ciclos. A frequência de saída final fout pode ser alterada alterando a frequência do clock de referência fc ou reprogramando a PROM.
[322] O circuito DDS 4100 pode compreender múltiplas tabelas de consulta 4104, onde a tabela de consulta 4104 armazena uma forma de onda representada por um número predeterminado de amostras, sendo que as amostras definem um formato predeterminado da forma de onda. Dessa forma, múltiplas formas de onda, tendo um formato exclusivo, podem ser armazenadas em múltiplas tabelas de consulta 4104 para fornecer diferentes tratamentos de tecido com base em configurações de instrumento ou retroinformação de tecido. Exemplos de formas de onda incluem formas de onda de sinal elétrico de RF de alto fator de crista para coagulação do tecido de superfície, forma de onda de sinal elétrico RF de baixo fator de crista para penetração no tecido mais profunda e formas de onda de sinal elétrico que promovem coagulação de retoque eficiente. Em um aspecto, o circuito DDS 4100 pode criar múltiplas tabelas de consulta de forma de onda 4104 e durante um procedimento de tratamento de tecido (por exemplo, simultaneamente ou em tempo real virtual com base em entradas de usuário ou sensor) alternar entre diferentes formatos de ondas armazenados em tabelas de consulta 4104 separadas com base no efeito do tecido desejado e/ou retroinformação de tecido. Por conseguinte, a alternância entre formas de onda pode ser baseada na impedância do tecido e outros fatores, por exemplo. Em outros aspetos, as tabelas de consulta 4104 podem armazenar formas de onda de sinal elétrico formatadas para maximizar a potência distribuída no tecido por ciclo (isto é, onda trapezoidal ou quadrada). Em outros aspectos, as tabelas de consulta 4104 podem armazenar formatos de onda sincronizados de modo que elas maximizam o fornecimento de energia pelo instrumento cirúrgico multifuncional do sistema cirúrgico 1000 quando este fornece sinais de acionamento de RF e ultrassônicos. Ainda em outros aspectos, as tabelas de consulta 4104 podem armazenar formas de onda de sinal elétrico para acionar energia terapêutica e/ou subterapêutica ultrassônica e de RF simultaneamente, enquanto mantém o bloqueio da frequência ultrassônica. Formas de onda personalizadas específicas para diferentes instrumentos e seus efeitos teciduais podem ser armazenadas na memória não volátil do gerador ou na memória não volátil (por exemplo, EEPROM) do sistema cirúrgico 1000 e buscadas ao conectar o instrumento cirúrgico multifuncional ao circuito gerador. Um exemplo de uma senoide exponencialmente amortecida, conforme utilizada em muitas formas de onda de "coagulação" de alto fator de crista, é mostrado na Figura 15.
[323] Uma implementação mais flexível e eficiente do circuito DDS 4100 usa um circuito digital chamado de Oscilador Controlado Numericamente (NCO, de Numerically Controlled Oscillator). Um diagrama de blocos de um circuito de síntese digital mais flexível e eficiente, como um circuito DDS 4200, é mostrado na Figura 14. Neste diagrama de blocos simplificado, um circuito DDS 4200 é acoplado a um processador, controlador ou dispositivo lógico do gerador e a um circuito de memória localizado no gerador ou em qualquer dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúrgico 1000. O circuito DDS 4200 compreende um registrador de carga 4202, um registrador de fase delta paralelo 4204, um circuito somador 4216, um registrador de fase 4208, uma tabela de consulta 4210 (conversor fase-amplitude), um circuito DAC
4212 e um filtro 4214. O circuito somador 4216 e o registrador de fase 4208 formam parte de um acumulador de fase 4206. Um sinal de clock fc é aplicado ao registrador de fase 4208 e a um circuito DAC 4212. O registrador de carga 4202 recebe uma palavra de sintonia que especifica a frequência de saída como uma fração do sinal de frequência de clock de referência fc. A saída do registrador de carga 4202 é fornecida ao registador de fase delta paralelo 4204 com uma palavra de sintonização M.
[324] O circuito DDS 4200 inclui um clock de amostra que gera a frequência de clock fc, o acumulador de fase 4206 e a tabela de consulta 4210 (por exemplo, conversor de fase para amplitude). O conteúdo do acumulador de fase 4206 é atualizado uma vez por ciclo de clock fc. Quando o acumulador de fase 4206 é atualizado, o número digital, M, armazenado no registrador de fase delta 4204 é adicionado ao número no registrador de fase 4208 pelo um circuito somador 4216. Presumindo que o número no registo de fase delta paralela 4204 é 00...01 e que o conteúdo inicial do acumulador de fase 4206 é 00...00. O acumulador de fase 4206 é atualizado por 00...01 por ciclo de clock. Se o acumulador de fase 4206 tiver uma largura de 32 bits, são necessários 232 ciclos de clock (mais de 4 bilhões) antes do acumulador de fase 4206 retornar a 00...00, e o ciclo se repetir.
[325] Uma saída truncada 4218 do acumulador de fase 4206 é fornecida a uma tabela de consulta do conversor de fase para amplitude 4210 e a saída da tabela de consulta 4210 é acoplada a um circuito DAC
4212. A saída truncada 4218 do acumulador de fase 4206 serve como o endereço para uma tabela de consulta de seno (ou cosseno). Um endereço na tabela de consulta corresponde a um ponto de fase na onda senoidal de 0° a 360°. A tabela de consulta 4210 contém as informações de amplitude digital correspondentes a um ciclo completo de uma onda senoidal. A tabela de consulta 4210, portanto, mapeia a informação de fase do acumulador de fase 4206 em uma palavra de amplitude digital, a qual, por sua vez, aciona o circuito DAC 4212. A saída do circuito DAC é um primeiro sinal analógico 4220 e é filtrada por um filtro 4214. A saída do filtro 4214 é um segundo sinal analógico 4222, que é fornecido a um amplificador de energia acoplado ao circuito gerador.
[326] Em um aspecto, a forma de onda de sinal elétrico pode ser digitalizada em 1024 (210) pontos de fase, embora a forma de onda que pode ser digitalizada é qualquer número adequado de 2n pontos de fase variando de 256 (28) a 281.474.976.710.656 (248), onde n é um inteiro positivo, conforme mostrado na TABELA 1. A forma de onda do sinal elétrico pode ser expressa como An(θn), onde uma amplitude normalizada An em um ponto n é representada por um ângulo de fase θn é chamado de ponto de fase no ponto n. O número de pontos de fase discretos n determina a resolução de sintonização do circuito DDS 4200 (bem como do circuito DDS 4100 mostrado na Figura 13).
[327] A Tabela 1 especifica a forma de onda de sinal elétrico digitalizada em um número de pontos de fase. N Número de Pontos de Fase 2n 8 256 10 1.024 12 4.096 14 16.384 16 65.536 18 262.144 20 1.048.576 22 4.194.304 24 16.777.216 26 67.108.64 28 268.435.456 ... ... 32 4.294.967.296 ... ... 48 281.474.976.710.656 ... ...
Tabela 1
[328] Os algoritmos do circuito gerador e os controles digitais podem escanear os endereços na tabela de consulta 4210, que em retorno fornece valores de entrada digitais variáveis para o circuito DAC 4212 que alimenta o filtro 4214 e o amplificador de energia. Os endereços podem ser verificados de acordo com uma frequência de interesse. A utilização da tabela de consulta possibilita a geração de vários tipos de formatos que podem ser convertidos em sinal de saída analógico pelo circuito DAC 4212 filtrado pelo filtro 4214, amplificado pelo amplificador de potência acoplado à saída do circuito gerador e alimentado ao tecido na forma de energia de RF ou alimentado a um transdutor ultrassônico e aplicado ao tecido na forma de vibrações ultrassônicas que fornecem energia ao tecido na forma de calor. A saída do amplificador pode ser aplicada a um eletrodo de RF, múltiplos eletrodos de saída simultaneamente, um transdutor ultrassônico, múltiplos transdutores ultrassônicos simultaneamente ou uma combinação de transdutores de RF e ultrassônicos, por exemplo. Além disso, múltiplas tabelas de forma de onda podem ser criadas, armazenadas e aplicadas ao tecido a partir de um circuito gerador.
[329] Com referência novamente à Figura 13, para n = 32 e M = 1, o acumulador de fase 4206 passa por 232 saídas possíveis antes de transbordar e reinicializar. A frequência de onda de saída correspondente é igual à frequência clock de entrada dividida por 232. Se M = 2, então o registro de fase 1708 "roda" duas vezes mais rápido, e a frequência de saída é duplicada. Isto pode ser generalizado como a seguir.
[330] Para um acumulador de fase 4206 configurado para acumular n-bits (n geralmente varia de 24 a 32 na maioria dos sistemas DDS, mas conforme previamente discutido, n pode ser selecionado dentre uma ampla gama de opções), existem 2n possíveis pontos de fases. A palavra digital no registrador de fase delta M representa a quantidade de acúmulo de fase que é incrementada por ciclo de clock. Se fc é a frequência de clock, então a frequência da onda senoidal de saída é igual a:
[331] A equação acima é conhecida como "equação de sintonia" DDS. Observa-se que a resolução de frequência do sistema é igual a . Para n = 32, a resolução é maior que uma parte em quatro bilhões. Em um aspecto do circuito DDS 4200, nem todos os bits fora do acumulador de fase 4206 passam para a tabela de consulta 4210 mas são truncados, deixando apenas os primeiros 13 a 15 bits mais significativos (MSBs), por exemplo. Isto reduz o tamanho da tabela de consulta 4210 e não afeta a resolução de frequência. A truncagem de fase somente adiciona uma pequena, mas aceitável, quantidade de ruído de fase à saída final.
[332] A forma de onda de sinal elétrico pode ser caracterizada pela corrente, tensão ou potência em uma determinada frequência. Adicionalmente, quando qualquer um dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúrgico 1000 compreende componentes ultrassônicos, a forma de onda de sinal elétrico pode ser configurada para acionar ao menos dois modos de vibração de um transdutor ultrassônico de ao menos um instrumento cirúrgico. Consequentemente, o circuito gerador pode ser configurado para fornecer uma forma de onda de sinal elétrico a ao menos um instrumento cirúrgico, sendo que a forma de onda de sinal elétrico é caracterizada por um formato de onda predeterminado armazenado na tabela de consulta 4210 (ou na tabela de consulta 4104 - Figura 13). Além disso, a forma de onda de sinal elétrico pode ser uma combinação de duas ou mais formas de onda. A tabela de consulta 4210 pode compreender informação associada a uma pluralidade de formatos de onda. Em um aspecto ou exemplo, a tabela de consulta 4210 pode ser gerada pelo circuito DDS 4200 e pode ser referida como uma tabela de síntese direta digital. A síntese digital direta (DDS) opera armazenando primeiramente uma grande forma de onda repetitiva na memória integrada. Um ciclo de uma forma de onda (senoidal, triangular, quadrada, arbitrária) pode ser representado por um número predeterminado de pontos de fase, conforme mostrado na TABELA 1 e armazenado na memória. Uma vez que a forma de onda é armazenada na memória, ela pode ser gerada em frequências muito precisas. A tabela de síntese direta digital pode ser armazenada em uma memória não volátil do circuito gerador e/ou pode ser implementada com um circuito FPGA no circuito gerador. A tabela de consulta 4210 pode ser endereçada por qualquer técnica adequada que seja conveniente para categorizar os formatos de onda. De acordo com um aspecto, a tabela de consulta 4210 é endereçada de acordo com uma frequência da forma de onda de sinal elétrico. Além disso, as informações associadas à pluralidade de formatos de onda podem ser armazenadas como informações digitais em uma memória ou como parte da tabela de consulta 4210.
[333] Em um aspecto, o circuito gerador pode ser configurado para fornecer formas de onda de sinal elétrico a ao menos dois instrumentos cirúrgicos simultaneamente. O circuito gerador pode também ser configurado para fornecer a forma de onda de sinal elétrico, que pode ser caracterizada por duas ou mais formas de onda, através de um canal de saída do circuito gerador para os dois instrumentos cirúrgicos simultaneamente. Por exemplo, em um aspecto, a forma de onda de sinal elétrico compreende um primeiro sinal elétrico para acionar um transdutor ultrassônico (por exemplo, sinal de acionamento ultrassônico), um segundo sinal de acionamento de RF e/ou uma combinação dos mesmos. Além disso, uma forma de onda de sinal elétrico pode compreender uma pluralidade de sinais de acionamento ultrassônicos, uma pluralidade de sinais de acionamento de RF e/ou uma combinação de uma pluralidade de sinais de acionamento ultrassônicos e de RF.
[334] Adicionalmente, um método para operar o gerador de acordo com a presente divulgação compreende gerar uma forma de onda de sinal elétrico e fornecer a forma de onda de sinal elétrico gerada a qualquer um dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúrgico 1000, sendo que gerar a forma de onda de sinal elétrico compreende receber informações associadas à forma de onda de sinal elétrico de uma memória. A forma de onda de sinal elétrico gerada compreende pelo menos um formato de onda. Além disso, fornecer a forma de onda de sinal elétrico gerada para ao menos um instrumento cirúrgico compreende fornecer a forma de onda de sinal elétrico ao menos a dois instrumentos cirúrgicos simultaneamente.
[335] O circuito gerador, conforme descrito aqui, pode permitir a geração de vários tipos de tabelas de síntese direta digital. Exemplos de formatos de onda para sinais de RF/eletrocirúrgicos adequados para tratar uma variedade de tecidos gerados pelo circuito gerador incluem sinais de RF com um fator de crista alto (que podem ser utilizados para coagulação superficial no modo RF), sinais RF de fator de crista baixo (que podem ser usados para penetração no tecido mais profunda) e formas de onda que promovem coagulação de retoque eficiente. O circuito gerador pode também gerar múltiplas formas de onda usando uma tabela de consulta de síntese direta digital 4210 e, em tempo real, pode alternar entre formatos de onda particulares com base no efeito de tecido desejado. A alternância pode ser baseada na impedância do tecido e/ou em outros fatores.
[336] Além dos formatos tradicionais de onda seno/cosseno, o circuito gerador pode ser configurado para gerar formato(s) de onda que maximiza(m) a potência no tecido por ciclo (por exemplo, onda trapezoidal ou quadrada). O circuito gerador pode fornecer formatos de ondas que são sincronizados para maximizar a potência fornecida à carga ao acionar simultaneamente sinais de RF e ultrassônicos e manter a trava de frequência ultrassônica, desde que o circuito gerador inclua uma topologia de circuito que possibilite o acionamento simultâneo de sinais de RF e ultrassônicos. Além disso, formas de onda personalizadas específicas para instrumentos e seus efeitos no tecido podem ser armazenadas em uma memória não volátil (NVM) ou um EEPROM de instrumento e podem ser buscadas ao conectar qualquer um dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúrgico 1000 ao circuito gerador.
[337] O circuito DDS 4200 pode compreender múltiplas tabelas de consulta 4104, onde a tabela de consulta 4210 armazena uma forma de onda representada por um número predeterminado de pontos de fase (também chamados de amostras), sendo que os pontos de fase definem um formato predeterminado de forma de onda. Dessa forma, múltiplas formas de onda, tendo um formato exclusivo, podem ser armazenadas em múltiplas tabelas de consulta 4210 para fornecer diferentes tratamentos de tecido com base em configurações de instrumento ou retroinformação de tecido. Exemplos de formas de onda incluem formas de onda de sinal elétrico de RF de alto fator de crista para coagulação do tecido de superfície, forma de onda de sinal elétrico RF de baixo fator de crista para penetração no tecido mais profunda e formas de onda de sinal elétrico que promovem coagulação de retoque eficiente. Em um aspecto, o circuito DDS 4200 pode criar múltiplas tabelas de consulta de forma de onda 4210 e durante um procedimento de tratamento de tecido (por exemplo, simultaneamente ou em tempo real virtual com base em entradas de usuário ou sensor) alternar entre diferentes formas de ondas armazenadas em diferentes tabelas de consulta 4210 com base no efeito sobre o tecido desejado e/ou retroinformação de tecido. Por conseguinte, a alternância entre formas de onda pode ser baseada na impedância do tecido e outros fatores, por exemplo. Em outros aspetos, as tabelas de consulta 4210 podem armazenar formas de onda de sinal elétrico formatadas para maximizar a potência distribuída no tecido por ciclo (isto é, onda trapezoidal ou quadrada). Em outros aspectos, as tabelas de consulta 4210 podem armazenar formatos de onda sincronizados de modo que elas maximizam o fornecimento de energia por qualquer um dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúrgico 1000 quando este fornece sinais de acionamento de RF e ultrassônicos. Ainda em outros aspectos, as tabelas de consulta 4210 podem armazenar formas de onda de sinal elétrico para acionar energia terapêutica e/ou subterapêutica ultrassônica e de RF simultaneamente, enquanto mantém o bloqueio da frequência ultrassônica. De modo geral, o formato de onda de saída pode estar na forma de uma onda senoidal, onda cossenoidal, onda de pulso, onda quadrada e similares. No entanto, os formatos de onda personalizados e mais complexos específicos para diferentes instrumentos e seus efeitos teciduais podem ser armazenadas na memória não volátil do circuito gerador ou na memória não volátil (por exemplo, EEPROM) do instrumento cirúrgico e buscadas ao conectar o instrumento cirúrgico no circuito gerador. Um exemplo de uma forma de onda personalizada é uma senoide exponencialmente amortecida conforme utilizada em muitas formas de onda de "coagulação" com alto fator de crista, conforme mostrado na Figura 43.
[338] A Figura 15 ilustra um ciclo de uma forma de onda de sinal elétrico digital de tempo discreto 4300, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação, de uma forma de onda analógica 4304 (mostrada sobreposta sobre a forma de onda de sinal elétrico digital de tempo discreto 4300 para propósitos de comparação). O eixo geométrico horizontal representa o Tempo (t) e o eixo geométrico vertical representa os pontos de fases digitais.
A forma de onda do sinal elétrico digital 4300 é uma versão do tempo digital isolado da forma de onda analógica desejada 4304, por exemplo.
A forma de onda do sinal elétrico digital 4300 é gerada pelo armazenamento de um ponto de fase de amplitude 4302 que representa a amplitude por ciclo de clock Tclk durante um ciclo ou período T0. A forma de onda de sinal elétrico digital 4300 é gerada sobre um período To por qualquer circuito de processamento digital adequado.
Os pontos de fase de amplitude são palavras digitais armazenadas em um circuito de memória.
No exemplo ilustrado nas Figura 13 e 14, a palavra digital é uma palavra de 6 bits que é capaz de armazenar os pontos de fase de amplitude com uma resolução de 26 ou 64 bits.
Será reconhecido que os exemplos mostrados nas Figuras 13, 14 são para fins ilustrativos e que nas implementações reais, a resolução pode ser muito maior.
Os pontos de fase de amplitude digital 4302 durante um ciclo To são armazenados na memória como uma sequência de palavras em uma tabela de consulta 4104, 4210, conforme descrito em conexão com as Figuras 13 e 14, por exemplo.
Para gerar a versão analógica da forma de onda analógica 4304, os pontos de fase de amplitude 4302 são lidos sequencialmente a partir da memória de 0 a To por ciclo de clock Tclk e são convertidos por um circuito DAC 4108, 4212, também descritos em conexão com as Figuras 13 e 14. Ciclos adicionais podem ser gerados pela leitura repetida dos pontos de fase de amplitude 4302 da forma de onda de sinal elétrico digital 4300 de 0 a To pelo maior número de ciclos ou períodos que possam ser desejados.
A versão analógica suave da forma de onda analógica 4304 é obtida mediante a filtração da saída do circuito DAC 4108, 4212 por um filtro 4112, 4214 (Figuras 13 e 14). O sinal de saída analógico filtrado 4114, 4222 (Figuras 13 e 14) é aplicado à entrada de um amplificador de potência.
[339] A Figura 16 é um diagrama de um sistema de controle 12950 que pode ser implementado como um controlador de retroinformação de PID aninhado. Um controlador PID é um mecanismo de retroinformação do circuito de controle (controlador) para calcular continuamente um valor de erro como a diferença entre um ponto de ajuste desejado e uma variável de processo medida e aplicar uma correção com base nos termos proporcionais, integrais e derivados (às vezes indicados P, I, e D respectivamente). O sistema de controle de retroinformação do controlador PID aninhado 12950 inclui um controlador primário 12952, em um circuito de realimentação (externo) primário 12954 e um controlador secundário 12955 em um circuito de realimentação (interno) secundário 12956. O controlador primário 12952 pode ser um controlador PID 12972, conforme mostrado na Figura 17, e o controlador secundário 12955 também pode ser um controlador PID 12972 conforme mostrado na Figura 17. O controlador primário 12952 controla um processo primário 12958 e o controlador secundário 12955 controla um processo secundário 12960. A saída 12966 do processador primário 12958 é subtraída de um ponto de ajuste primário P 1 por um primeiro somador 12962. O primeiro somador 12962 produz um único sinal de soma de saída que é aplicado ao controlador primário 12952. A saída do controlador primário 12952 é o ponto de ajuste secundário SP2. A saída 12968 do processador secundário 12960 é subtraída de um ponto de ajuste primário SP2 por um primeiro somador 12964.
[340] A Figura 17 ilustra um sistema de controle de retroinformação de PID 12970, de acordo com um aspecto desta divulgação. O controlador primário 12952 ou o controlador secundário 12955, ou ambos, podem ser implementados como um controlador PID
12972. Em um aspecto, o controlador PID 12972 pode compreender um elemento proporcional 12974 (P), um elemento integral 12976 (I), e um elemento de derivativo 12978 (D). As saídas dos elementos P, I e D 12974, 12976, 12978 são somadas por um somador 12986, que fornece a variável de controle µ(t) ao processo 12980. A saída do processo 12980 é a variável de processo y(t). Um somador 12984 calcula a diferença entre um ponto de ajuste desejado r(t) e uma variável de processo y(t) medida. O controlador PID 12972 continuamente calcula um valor de erro e(t) (por exemplo, a diferença entre o limiar da força de fechamento e a força de fechamento medida) como a diferença entre um ponto de ajuste desejado r(t) (por exemplo, o limiar de força de fechamento) e a variável de processo medida y(t) (por exemplo, a velocidade e direção do tubo de fechamento) e aplica uma correção com base nos termos proporcional, integral e derivativo calculados pelo elemento proporcional 12974 (P), o elemento integral 12976 (I), e o elemento derivativo 12978 (D), respectivamente. O controlador PID 12972 tenta minimizar o erro e(t) ao longo do tempo mediante o ajuste da variável de controle µ(t) (por exemplo, a velocidade e direção do tubo de fechamento).
[341] De acordo com o algoritmo PID, o elemento "P" 12974 representa os valores presentes do erro. Por exemplo, se o erro for grande e positivo, a saída de controle também será grande e positiva. De acordo com a presente divulgação, o termo de erro e(t) é a diferentes entre a força de fechamento desejada e força de fechamento medida do tubo de fechamento. O elemento "I" 12976 representa os valores passados do erro. Por exemplo, se a saída de corrente não for suficientemente forte, a integral do erro irá se acumular ao longo do tempo, e o controlador responderá aplicando uma ação mais forte. O elemento "D" 12978 representa possíveis tendências futuras do erro, com base na sua taxa real de alteração. Por exemplo, continuando o exemplo P acima, quando a saída de controle positivo grande consegue trazer o erro mais próximo de zero, ela coloca também o processo em um modo de grande erro negativo no futuro próximo. Neste caso, a derivativa torna-se negativa e o módulo D reduz a força da ação para evitar este excesso.
[342] Será entendido que outras variáveis e os pontos de ajuste podem ser monitorados e controlados de acordo com os sistemas de controle de retroinformação 12950, 12970. Por exemplo, o algoritmo de controle da velocidade do membro de fechamento adaptável aqui descrito pode mediar ao menos dois dos seguintes parâmetros: o local de curso do membro de disparo, a carga do membro de disparo, o deslocamento do elemento de corte, a velocidade de elemento de corte, o local de curso do tubo de fechamento, a carga do tubo de fechamento, entre outros.
[343] A Figura 18 é um sistema alternativo 132000 para controlar a frequência de um sistema eletromecânico ultrassônico 132002 e detectar a impedância do mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. O sistema 132000 pode ser incorporado em um gerador. Um processador 132004 acoplado a uma memória 132026 programa um contador programável 132006 para sintonizar à frequência de saída fo do sistema eletromecânico ultrassônico 132002. A frequência de entrada é gerada por um oscilador de cristal 132008 e é inserida em um contador fixo 132010 para dimensionar a frequência para um valor adequado. As saídas do contador fixo 132010 e do contador programável 132006 são aplicadas a um detector de fase/frequência 132012. A saída do detector de fase/frequência 132012 é aplicada a um amplificador/circuito de filtro ativo 132014 para gerar uma tensão de sintonização Vt que é aplicada a um oscilador controlado por tensão 132016 (VCO, "voltage controlled oscillator"). O VCO 132016 aplica a frequência de saída fo a uma porção de transdutor ultrassônico do sistema eletromecânico ultrassônico 132002, mostrado aqui modelado como um circuito elétrico equivalente. Os sinais de tensão e corrente aplicados ao transdutor ultrassônico são monitorados por um sensor de tensão 132018 e um sensor de corrente 132020.
[344] As saídas dos sensores de tensão e corrente 132018, 13020 são aplicadas a um outro detector de fase/frequência 132022 para determinar o ângulo de fase entre a tensão e a corrente conforme medido pelos sensores de tensão e corrente 132018, 13020. A saída do detector de fase/frequência 132022 é aplicada a um canal de um conversor analógico para digital de alta velocidade 132024 (ADC) e é fornecida ao processador 132004 através do mesmo. Opcionalmente, as saídas dos sensores de tensão e corrente 132018, 132020 podem ser aplicadas aos respectivos canais dos dois canais de ADC 132024 e fornecidas ao processador 132004 para passagem por zero, FFT, ou outro algoritmo descrito aqui para determinar o ângulo de fase entre os sinais de tensão e a corrente aplicados ao sistema eletromecânico ultrassônico 132002.
[345] Opcionalmente a tensão de sintonia V t, a qual é proporcional à frequência de saída fo, pode ser alimentada de volta para o processador 132004 através do ADC 132024. Isso fornece ao processador 132004 um sinal de retroinformação proporcional à frequência de saída fo e pode usar essa retroinformação para ajustar e controlar a frequência de saída fo. Estimativa do estado da garra (queima do bloco, grampos, lâmina quebrada, osso na garra, tecido na garra)
[346] Um desafio com liberação de energia ultrassônica é que a acústica aplicada sobre os materiais errados ou o tecido errado pode resultar na falha do dispositivo, por exemplo, na queima do bloco do braço de aperto ou quebra da lâmina ultrassônica. É desejável, também, detectar o que está situado nas garras de um atuador de extremidade de um dispositivo ultrassônico e o estado das garras sem adicionar sensores adicionais nas garras. A localização de sensores nas garras de um atuador de extremidade ultrassônico representa desafios relativos à confiabilidade, custo e complexidade.
[347] As técnicas do algoritmo da lâmina inteligente de espectroscopia ultrassônica podem ser usadas para estimar o estado da garra (queima do bloco do braço de aperto, grampos, lâmina quebrada, osso na garra, tecido na garra, corte reverso com a garra fechada etc) com base na impedância de um transdutor ultrassônico configurado para acionar uma lâmina do transdutor ultrassônico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A impedância , a magnitude e a fase são plotadas como uma função da frequência f.
[348] A análise mecânica dinâmica (DMA), também conhecida como espectroscopia mecânica dinâmica ou simplesmente espectroscopia mecânica, é uma técnica utilizada para estudar e caracterizar os materiais. Um estresse senoidal é aplicado ao material, e a tensão mecânica no material é medida, permitindo a determinação do módulo complexo do material. A espectroscopia como aplicada a dispositivos ultrassônicos inclui a excitação da ponta da lâmina ultrassônica com uma varredura de frequências (sinais compostos ou varreduras de frequência tradicionais) e medição da impedância complexa resultante em cada frequência. As complexas medições de impedância do transdutor ultrassônico ao longo de uma faixa de frequências são usadas em um classificador ou modelo para inferir as características do atuador de extremidade ultrassônico. Em um aspecto, a presente divulgação fornece uma técnica para determinar o estado de um atuador de extremidade ultrassônico (braço de aperto, garra) para acionar a automação no dispositivo ultrassônico (como desabilitar energia para proteger o dispositivo, executar algoritmos adaptáveis, recuperar informações, identificar tecido etc.).
[349] A Figura 19 é um espectro 132030 de um dispositivo ultrassônico com uma variedade de diferentes estados e condições do atuador de extremidade, onde a impedância , a magnitude ea fase são plotadas como função da frequência f, de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação. Os espectros 132030 são plotados em um espaço tridimensional onde a frequência (Hz) é plotada ao longo do eixo x, a fase (Rad) é plotada ao longo do eixo y, e a magnitude (Ohms) é plotada ao longo do eixo z.
[350] A análise espectral de diferentes mordidas da garra e estados do dispositivo produz diferentes padrões característicos de impedância complexos (impressões digitais) ao longo de uma faixa de frequências para diferentes condições e estados. Cada estado ou condição tem um padrão característico diferente no espaço 3D quando plotado. Estes padrões característicos podem ser usados para estimar a condição e o estado do atuador de extremidade. A Figura 19 mostra os espectros para o ar 132032, bloco do braço de aperto 132034, camurça 132036, grampo 132038 e a lâmina quebrada 132040. A camurça 132036 pode ser usada para caracterizar diferentes tipos de tecido.
[351] Os espectros 132030 podem ser avaliados pela aplicação de um sinal elétrico de baixa potência através do transdutor ultrassônico para produzir uma excitação não terapêutica da lâmina ultrassônica. O sinal elétrico de baixa potência pode ser aplicado sob a forma de uma varredura ou um composto com a série de Fourier para medir a impedância através do transdutor ultrassônico em uma faixa de frequências em série (varredura) ou em paralelo (sinal do composto) usando uma FFT. Métodos de classificação de novos dados
[352] Para cada padrão característico, uma linha paramétrica pode ser ajustada aos dados usados para treinamento com o uso de um polinômio, uma série de Fourier ou qualquer outra forma de equação paramétrica, como pode ser ditada por conveniência. Um novo ponto de dados é então recebido e classificado pelo uso da distância perpendicular euclidiana a partir do novo ponto de dado para a trajetória que foi ajustada aos dados de treinamento com padrão característico. A distância perpendicular do novo ponto de dado para cada uma das trajetórias (cada trajetória representando um estado ou condição diferente) é usada para atribuir o ponto para um estado ou condição.
[353] A distribuição de probabilidade da distância de cada ponto de dado nos dados de treinamento para a curva ajustada pode ser usada para estimar a probabilidade de um ponto de dado novo corretamente classificado. Isto essencialmente constrói uma distribuição de probabilidade bidimensional em um plano perpendicular à trajetória ajustada em cada novo ponto de dado da trajetória ajustada. O novo ponto de dados pode então ser incluído no conjunto de treinamento com base em sua probabilidade de classificação correta para fazer um classificador de aprendizagem adaptativo que prontamente detecta alterações de alta frequência nos estados, mas se adapta para diminuir a velocidade dos desvios que ocorrem no desempenho do sistema, como um dispositivo que fica sujo ou o bloco que se desgasta.
[354] A Figura 20 é uma representação gráfica de uma plotagem 132042 de um conjunto de dados de treinamento 3D (S), onde a impedância do transdutor ultrassônico , a magnitude e a fase são plotadas como função da frequência f, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. O conjunto de dados de treinamento 3D (S) 132042 é representado graficamente no espaço tridimensional onde a fase (Rad) é plotada ao longo do eixo X, a frequência (Hz) é plotada ao longo do eixo Y, a magnitude (Ohms) é plotada ao longo do eixo z, e uma série de Fourier paramétrica é ajustada para o conjunto de dados de treinamento 3D (S). A metodologia para classificar os dados baseia-se no conjunto de dados de treinamento 3D (S0 é usado para gerar a plotagem 132042).
[355] A série de Fourier paramétrica ajustada ao conjunto de dados de treinamento 3D (S) é definida por:
[356] Para um novo ponto , a distância perpendicular de a é encontrada por: Quando: Então:
[357] A distribuição de probabilidade de D pode ser usada para estimar a probabilidade de um ponto de dados pertencente ao grupo S. Controle
[358] Com base na classificação dos dados medidos antes, durante ou após a ativação do transdutor ultrassônico/lâmina ultrassônica, uma variedade de tarefas automatizadas e medidas de segurança podem ser implementadas. De modo similar, o estado do tecido localizado no atuador de extremidade e da temperatura da lâmina ultrassônica também pode ser inferido a algum grau, e usado para melhor informar ao usuário sobre o estado do dispositivo ultrassônico ou proteger as estruturas críticas etc. O controle de temperatura de uma lâmina ultrassônica é descrito no pedido de patente provisório US de propriedade comum US No. 62/640.417, depositado em 8 de março de
2018, intitulado TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR, que está aqui incorporado por referência em sua totalidade.
[359] De modo similar, a aplicação de potência pode ser reduzida quando há uma alta probabilidade de que a lâmina ultrassônica está em contato com o bloco de braço de aperto (por exemplo, sem tecido entre) ou se há uma probabilidade de que a lâmina ultrassônica quebrou ou que a lâmina ultrassônica está tocando o metal (por exemplo, um grampo). Além disso, o corte reverso pode não ser permitido se a garra se fechar e não for detectado tecido entre a lâmina ultrassônica e o bloco do braço de aperto. Integração de outros dados para melhorar a classificação
[360] Este sistema pode ser usado em conjunto com outras informações fornecidas por sensores, o usuário, métricas no paciente, fatores ambientais etc., pela combinação dos dados deste processo com os dados supracitados usando funções de probabilidade e um filtro Kalman. O filtro Kalman determina a probabilidade máxima de um estado ou condição ocorrer dada uma infinidade de medições incertas de confiança variável. Como esse método permite uma atribuição de probabilidade para um novo ponto de dados classificado, estas informações de algoritmo podem ser implementadas com outras medidas ou estimativas em um filtro Kalman.
[361] A Figura 21 é um diagrama de fluxo lógico 132044 que mostra um programa de controle ou uma configuração lógica para determinar as condições da garra com base no padrão característico de impedância complexa (impressão digital) de acordo com pelo menos um aspecto da presente divulgação. Antes de se determinar as condições da garra com base no padrão característico da impedância complexa (impressão digital), uma base de dados é preenchida com padrões característicos de impedância complexa de referência ou conjuntos de dados de treinamento (S) que caracterizam várias condições de garra, incluindo, sem limitação, ar 132032, bloco de braço de aperto 132034, camurça 132036, grampo 132038, lâmina quebrada 132040, conforme mostrado na Figura. 82, e uma variedade de tipos e condições de tecido. A camurça seca ou úmida, com a mordedura total ou da ponta, pode ser utilizada para caracterizar diferentes tipos de tecido. Os pontos de dados utilizados para gerar padrões característicos de impedância complexa de referência ou um conjunto de dados de treinamento (S) são obtidos fornecendo-se um sinal de acionamento subterapêutico ao transdutor ultrassônico, realizando-se a varredura da frequência de acionamento em uma faixa predeterminada de frequências desde abaixo da ressonância até acima da ressonância, medindo-se a impedância complexa em cada uma das frequências e registrando-se os pontos de dados. Os pontos de dados são, em seguida, ajustados a uma curva usando uma variedade de métodos numéricos, incluindo ajuste de curvas polinomiais, série de Fourier, e/ou equação paramétrica. Um ajuste da série de Fourier paramétrica aos padrões característicos de impedância complexa de referência ou a um conjunto de dados de treinamento (S) é descrito na presente invenção.
[362] Uma vez que os padrões característicos de impedância complexa de referência ou conjuntos de dados de treinamento (S) são gerados, o instrumento ultrassônico mede os novos pontos de dados, classifica os novos pontos e determina se os novos pontos de dados devem ser adicionados aos padrões característicos de impedância complexa de referência ou aos conjuntos de dados de treinamento (S).
[363] Voltando agora para o diagrama de fluxo lógico da Figura 21, em um aspecto, o circuito de controle mede 132046 uma impedância complexa de um transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como . O circuito de controle recebe 132048a um ponto de dados de medição de impedância complexa e compara 132050 o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência. O circuito de controle classifica 132052 o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação e atribui 132054 um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[364] Em um aspecto, o circuito de controle recebe o padrão característico de impedância complexa de referência de uma base de dados ou memória acoplada ao processador. Em um aspecto, o circuito de controle gera o padrão característico de impedância complexa de referência como a seguir. Um circuito de acionamento acoplado ao circuito de controle aplica um sinal de acionamento não terapêutico ao transdutor ultrassônico começando em uma frequência inicial, terminando em uma frequência final e em uma pluralidade de frequências entre as mesmas. O circuito de controle mede a impedância do transdutor ultrassônico em cada frequência e armazena um ponto de dados que corresponde a cada medição de impedância. A curva do circuito de controle se ajusta a uma pluralidade de pontos de dados para gerar uma curva tridimensional representativa do padrão característico da imo de referência, em que a magnitude e a fase φ são plotadas em função da frequência f. O ajuste de curva inclui um ajuste de curva polinomial, uma série de Fourier e/ou uma equação paramétrica.
[365] Em um aspecto, o circuito de controle recebe um novo ponto de dados de medição de impedância e classifica o novo ponto de dados de medição de impedância usando uma distância perpendicular Euclidiana do novo ponto de dados de medição de impedância para uma trajetória que foi ajustada ao padrão característico de impedância do complexo de referência. O circuito de controle calcula uma probabilidade de o novo ponto de dados de medição de impedância estar corretamente classificado. O circuito de controle adiciona o novo ponto de dados da medição de impedância ao padrão característico de impedância complexa de referência com base na probabilidade da classificação correta estimada do novo ponto de dados de medição de impedância. Em um aspecto, o circuito de controle classifica os dados com base em um conjunto de dados de treinamento (S), onde o conjunto de dados de treinamento (S) compreende uma pluralidade de dados de medição de impedância complexa, e ajusta a curva do conjunto de dados de treinamento (S) usando uma série de Fourier paramétrica, sendo que S é definido na presente invenção e sendo que a distribuição de probabilidade é usada para estimar a probabilidade do novo ponto de dados de medição de impedância pertencente ao grupo S. Estado do classificador da garra baseado no modelo
[366] Existe um interesse em classificar a matéria situada dentro das garras de um dispositivo ultrassônico, incluindo os tipos de tecido e a condição. Em vários aspectos, pode ser mostrado que com alta amostragem de dados e sofisticado reconhecimento de padrão, é possível realizar esta classificação. A abordagem é baseada na impedância como função da frequência, onde a magnitude, fase e frequência são plotadas em 3D, os padrões se parecem com fitas, conforme mostrado nas Figuras 19 e 20, e no diagrama de fluxo lógico da Figura 21. Esta divulgação fornece uma abordagem de algoritmo de lâmina inteligente que se baseia em um modelo bem estabelecido para transdutores piezelétricos.
[367] A título de exemplo, o modelo de parâmetro juntado elétrico equivalente é conhecido por ser um modelo preciso do transdutor piezelétrico físico. Ele baseia-se na expansão de Mittag-Leffler de uma tangente perto de uma ressonância mecânica. Quando a impedância complexa ou a admitância complexa é plotada como um componente imaginário versus um componente real, círculos se formam. A Figura 22 é uma plotagem circular 132056 da impedância plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezoelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A Figura 23 é uma plotagem circular 132058 da admitância complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezoelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. Os círculos representados nas Figuras 22 e 23 são tomados a partir do padrão IEEE 177, que está aqui incorporado por referência em sua totalidade. As Tabelas 1-4 são tomadas a partir do padrão IEEE 177 e aqui divulgadas por motivos de completeza.
[368] O círculo é criado conforme a frequência é varrida de abaixo da ressonância até acima da ressonância. Em vez de estirar do círculo para fora em 3D, um círculo é identificado e o raio (r) e os deslocamentos (a, b) do círculo são estimados. Estes valores são então comparados com os valores estabelecidos para determinadas condições. Estas condições podem ser: 1) não abrir nada nas garras, 2) pinçar a ponta e 3) pinçar tudo e o grampo nas garras. Se a varredura gerar múltiplas ressonâncias, círculos de diferentes características estarão presentes para cada ressonância. Cada círculo será puxado para fora do próximo se as ressonâncias estiverem separadas. Em vez de ajustar uma curva 3D com uma aproximação em série, os dados são ajustados com um círculo. O raio (r) e os deslocamentos (a, b) podem ser calculados com o uso de um processador programado para executar uma variedade de técnicas matemáticas ou numéricas descritas abaixo. Estes valores podem ser estimados pela captura de uma imagem de um círculo e, usando técnicas de processamento de imagem, o raio (r) e os deslocamentos (a, b) que definem o círculo são estimados.
[369] A Figura 24 é uma plotagem circular 132060 da admitância complexa para um transdutor piezelétrico ultrassônico de 55,5 kHz para as entradas e saídas de parâmetros agregados especificadas mais adiante neste documento. Os valores para um modelo de parâmetro agregado foram usados para gerar a admitância complexa. Uma carga moderada foi aplicada no modelo. O círculo de admitância obtido e gerado no MathCad é mostrado na Figura 24. A plotagem circular 132060 é formada quando a frequência é varrida de 54 a 58 kHz.
[370] Os valores de entrada do parâmetro agregado são:
[371] As saídas do modelo com base nas entradas são:
[372] Os valores de saída são usados para plotar a plotagem circular 132060 mostrada na Figura 24. A plotagem circular 132060 tem um raio (r) e o centro 132062 é deslocado (a, b) a partir da origem 132064 da seguinte forma:
[373] As somas A-E especificadas abaixo são necessárias para estimar a plotagem circular 132060 plotada para o exemplo dado na Figura 24, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. Existem vários algoritmos para calcular um ajuste para um círculo. Um círculo é definido por seu raio (r) e os deslocamentos (a, b) do centro a partir da origem:
[374] O método de quadrados mínimos modificados (Umbach e Jones) é conveniente pelo fato de que existe uma solução simples e fechada para a, b e r.
[375] O acento circunflexo sobre a variável "a" indica uma estimativa do valor verdadeiro. A, B, C, D e E são somatórios de vários produtos que são calculados a partir dos dados. Eles estão incluídos na presente invenção para completeza, da seguinte forma:
[376] Z1,i é um primeiro vetor dos componentes reais referidos como condutância;
[377] Z2,i é um segundo dos componentes imaginários referidos como susceptância; e
[378] Z3,i é um terceiro vetor que representa as frequências nas quais as admitâncias são calculadas.
[379] A presente divulgação funcionará para sistemas ultrassônicos e pode ser possivelmente aplicada a sistemas eletrocirúrgicos, embora sistemas eletrocirúrgicos não dependam de uma ressonância.
[380] As Figuras 25 a 29 ilustram imagens tomadas de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a garra do atuador de extremidade em várias configurações abertas ou fechadas e carga. As plotagens do círculo em linha contínua apresentam a impedância e as plotagens de círculo nas linhas tracejadas definem a admitância, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A título de exemplo, as plotagens de círculo de impedância/admitância são geradas através da conexão de um dispositivo ultrassônico a um analisador de impedância. A tela do analisador de impedância é ajustada para a impedância complexa e a admitância complexa, que podem ser selecionadas a partir do painel frontal do analisador de impedância. Uma tela inicial pode ser obtida com a garra do atuador de extremidade ultrassônico em uma posição aberta e o dispositivo ultrassônico em um estado não carregado, conforme descrito abaixo em conjunto com a Figura 25, por exemplo. A função de tela de autoescala do analisador de impedância pode ser utilizada para gerar tanto a impedância complexa quanto as plotagens em círculo de admitância. A mesma tela é utilizada para ciclos subsequentes do dispositivo ultrassônico com diferentes condições de carga, conforme mostrado nas Figuras 25 a 29 subsequentes. Uma aplicação LabVIEW pode ser usada para carregar os arquivos de dados. Em uma outra técnica, as imagens da tela podem ser capturadas com uma câmera, por exemplo, uma câmera de smartphone, como um iPhone ou Android. Dessa forma, a imagem da tela pode incluir algum "efeito trapézio" e, de modo geral, pode não aparecer paralela à tela. Usando essa técnica, os traços da plotagem do círculo na tela aparecerão distorcidos na imagem capturada. Com essa abordagem, o material localizado nas garras do atuador de extremidade ultrassônico pode ser classificado.
[381] A impedância complexa e a admitância complexa são exatamente o recíproco uma da outra. Nenhuma informação nova deve ser adicionada olhando para ambas. Outra consideração inclui determinar quão sensível as estimativas são ao ruído ao usar a impedância complexa ou a admitância complexa.
[382] Nos exemplos Ilustrados nas Figuras 25 a 29, o analisador de impedância é configurado com uma faixa para capturar apenas a ressonância principal. Pela varredura em uma gama mais ampla de frequências, mais ressonâncias podem ser encontradas e várias plotagens de círculo podem ser formadas. Um circuito equivalente de um transdutor ultrassônico pode ser modelado por uma primeira ramificação "de movimento" tendo, serialmente conectados, a indutância Ls, resistência Rs e capacitância Cs que definem as propriedades eletromecânicas do ressonador, e uma segunda ramificação capacitiva tendo uma capacitância estática Co. Nas plotagens de impedância/admitância mostradas nas Figuras 25 a 29 a seguir, os valores dos componentes do circuito equivalente são:
[383] A tensão do oscilador aplicada ao transdutor ultrassônico é 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é de 200 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div. As medições de valores que podem caracterizar as plotagens do círculo de impedância (Z) e de admitância (Y) podem ser obtidas nos locais nas plotagens circulares conforme indicado por um cursor de impedância e por um cursor de admitância. Estado da garra: aberta sem carga
[384] A Figura 25 é uma exibição gráfica 132066 de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132068, 132070 para um dispositivo ultrassônico com a garra aberta e sem carga, onde uma plotagem circular 132068 em linha contínua mostra a impedância complexa e uma plotagem circular 132070 em linha tracejada mostra a admitância complexa, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A tensão do oscilador aplicada ao transdutor ultrassônico é 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é de 200 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div. As medições dos valores que podem caracterizar as plotagens de círculo de impedância (Z) e admitância (Y) complexas 132068, 132070 podem ser obtidas nos locais nas plotagens de círculo 132068, 132070, conforme indicado pelo cursor de impedância 132072 e o cursor de admitância 132074. Dessa forma, o cursor de impedância 132072 está situado em uma porção da plotagem do círculo de impedância 132068 que é equivalente a cerca de 55,55 kHz e o cursor de admitância 132074 está situado em uma porção da plotagem do círculo de admitância 132070 que é equivalente a cerca de 55,29 kHz. Conforme mostrado na Figura 25, a posição do cursor de impedância 132072 corresponde aos valores de:
[385] Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário). De modo similar, a posição do cursor de admitância 132074 corresponde aos valores de:
[386] Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário). Estado da garra: presa em camurça seca
[387] A Figura 26 é uma exibição gráfica 132076 de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132078, 132080 para um dispositivo ultrassônico com a garra do atuador de extremidade presa em camurça seca, onde a plotagem do círculo de impedância 132078 é mostrada em linha sólida e a plotagem do círculo de admitância 132080 é mostrada em linha tracejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é de 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é de 200 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div.
[388] As medições dos valores que podem caracterizar as plotagens de círculo de impedância (Z) e admitância (Y) complexas 132078, 132080 podem ser obtidas nos locais nas plotagens de círculo 132078, 132080, conforme indicado pelo cursor de impedância 132082 e o cursor de admitância 132084. Dessa forma, o cursor de impedância 132082 está situado em uma porção da plotagem do círculo de impedância 132078 que é equivalente a cerca de 55,68 kHz e o cursor de admitância 132084 está situado em uma porção da plotagem do círculo de admitância 132080 que é equivalente a cerca de 55,29 kHz. Conforme mostrado na Figura 26, a posição do cursor de impedância 132082 corresponde aos valores de: Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário).
[389] De modo similar, a posição do cursor de admitância 132084 corresponde aos valores de:
[390] Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância
(valor imaginário). Estado da garra: ponta presa em camurça úmida
[391] A Figura 27 é uma exibição gráfica 132086 de um analisador de impedância mostrando plotagens de círculo de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132098, 132090 para um dispositivo ultrassônico com a ponta da garra presa em camurça úmida, onde a plotagem do círculo de impedância 132088 é mostrada em linha contínua e a plotagem do círculo de admitância 132090 é mostrada em linha tracejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é de 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é de 200 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div.
[392] As medições dos valores que podem caracterizar as plotagens de círculo de impedância complexa (Z) e admitância complexa (Y) 132088, 132090 podem ser obtidas nos locais nas plotagens de círculo 132088, 132090, conforme indicado pelo cursor de impedância 132092 e o cursor de admitância 132094. Dessa forma, o cursor de impedância 132092 está situado em uma porção da plotagem do círculo de impedância 132088 que é equivalente a cerca de 55,68 kHz e o cursor de admitância 132094 está situado em uma porção da plotagem do círculo de admitância 132090 que é equivalente a cerca de 55,29 kHz. Conforme mostrado na Figura 28, o cursor de impedância 132092 corresponde aos valores de:
[393] Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário). [0252]De modo similar, o cursor de admitância 132094 corresponde aos valores de:
[394] Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância
(valor imaginário). Estado da garra: totalmente presa em camurça úmida
[395] A Figura 28 é uma exibição gráfica 132096 de um analisador de impedância mostrando plotagens do círculo de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132098, 132100 para um dispositivo ultrassônico com a garra completamente presa em camurça úmida, onde a plotagem do círculo da impedância 132098 é mostrada em linha contínua e a plotagem do círculo de admitância 132100 é mostrada em linha tracejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é de 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é de 200 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div.
[396] As medições dos valores que podem caracterizar as plotagens de círculo de impedância e admitância 132098, 132100 podem ser obtidas nos locais nas plotagens de círculo 132098, 1332100, conforme indicado pelo cursor de impedância 13212 e o cursor de admitância 132104. Dessa forma, o cursor de impedância 132102 está localizado em uma porção da plotagem do círculo de impedância 132098 que é equivalente a cerca de 55,63 kHz e o cursor de admitância 132104 está localizado em uma porção da plotagem do círculo de admitância 132100 que é equivalente a cerca de 55,29 kHz. Conforme mostrado na Figura 28, o cursor de impedância 132102 corresponde aos valores de R, a resistência (valor real, não mostrado), e X, a reatância (valor imaginário, também não mostrado).
[397] De modo similar, o cursor de admitância 132104 corresponde aos valores de:
[398] Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário).
Estado da garra: aberta sem carga
[399] A Figura 29 é uma exibição gráfica 132106 de um analisador de impedância mostrando as plotagens do círculo de impedância (Z)/admitância (Y) onde a frequência é varrida de 48 kHz a 62 kHz para capturar múltiplas ressonâncias de um dispositivo ultrassônico com a garra aberta e nenhuma carga onde a área designada pelo retângulo 132108 mostrada em linha tracejada serve para ajudar a ver as plotagens do círculo de impedância 132110a, 132110b, 132110c mostradas em linha contínua e as plotagens do círculo de admitância 132112a, 132112b, 132112c, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é de 500 mV e a frequência é varrida de 48 kHz a 62 kHz. A escala de impedância (Z) é de 500 Ω/div e a escala de admitância (Y) é de 500 µS/div.
[400] As medições dos valores que podem caracterizar as plotagens de círculo de impedância e admitância 132110a-c, 132112a- c podem ser obtidas nos locais nas plotagens de círculo de impedância e admitância 132110a-c, 132112a-c, conforme indicado pelo cursor de impedância 132114 e pelo cursor de admitância 132116. Dessa forma, o cursor de impedância 132114 está localizado em uma porção das plotagens do círculo de impedância 132110a-c equivalentes a cerca de 55,52 kHz e o cursor de admitância 132116 está localizado em uma porção da plotagem do círculo de admitância 132112a-c que é equivalente a cerca de 59,55 kHz. Conforme mostrado na Figura 29, o cursor de impedância 132114 corresponde aos valores de:
[401] Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário). De modo similar, o cursor de admitância 132116 corresponde aos valores de:
[402] Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário).
[403] Por existirem apenas 400 amostras em toda a faixa de varredura do analisador de impedância, há apenas alguns pontos ao redor da ressonância. Então, o círculo no lado direito fica fendido. Mas isto ocorre apenas devido ao analisador de impedância e às configurações usadas para cobrir múltiplas ressonâncias.
[404] Quando múltiplas ressonâncias estão presentes, há mais informações para melhorar o classificador. Os ajustes das plotagens dos círculos 132110a-c, 132112a-c podem ser calculados para cada um, conforme são encontrados para manter o algoritmo operando de forma rápida. Dessa forma, sempre que há um cruzamento com a admitância complexa, o que implica em um círculo, durante a varredura, um ajuste pode ser calculado.
[405] Os benefícios incluem um classificador na garra com base em dados e um modelo bem conhecido para sistemas ultrassônicos. A contagem e as caracterizações dos círculos são bem conhecidas em sistemas de visualização. Assim, o processamento de dados é prontamente disponível. Por exemplo, uma solução de forma fechada existe para calcular os deslocamentos do raio e dos eixos para um círculo. Essa técnica pode ser relativamente rápida.
[406] A Tabela 2 é uma lista de símbolos usados para o modelo de parâmetros agregados de um transdutor piezelétrico (do padrão IEEE 177). Unidades do REFERÊNCIAS Símbolos Significado SI Equações Tabelas Figuras Susceptância paralela mho Bp 2 equivalente do vibrador Capacitância do desvio farad Co (paralelo) no circuito 2, 3, 4, 8 5 1, 4 elétrico equivalente
Unidades do REFERÊNCIAS Símbolos Significado SI Equações Tabelas Figuras Capacitância de farad 2, 3, 4, 6, 8, C1 movimento no circuito 5 1, 4 9 elétrico equivalente f Frequência hertz 3 Frequência de hertz fa antirressonância, 2, 4 2, 3 susceptância zero Frequência de admitância hertz fm máxima (impedância 2, 4 2, 3 mínima) Frequência de admitância hertz fn mínima (impedância 2, 4 2, 3 máxima) Frequência de hertz ressonância paralela (sem perdas) fp 2, 3 2, 4 2 Frequência de hertz fr ressonância, substância 2, 4 2, 3 zero Frequência de hertz ressonância de 2, 3, 6, 7, 9, fB 11a, 11b, 2, 4 2, 3, 6, 8 11c, 12, movimento (série) Condutância em paralelo Gp 1 equivalente do vibrador Indutância de movimento henry L1 no circuito elétrico 8, 9 1, 4, 5 equivalente Figura de mérito de um adimensional M vibrador = 10, 11a, 11b 3, 4, 5 Fator de qualidade adimensional
Q Q 12 3 6, 8 Razão de capacitância adimensional r 2, 3, 10, 11 2, 3, 4, 5 8 Impedância em ângulo de ohm Ra fase zero próximo à 2, 3 antirressonância Resistência de série ohm Re 1, 2 equivalente do vibrador Impedância em ângulo de ohm Rr 2, 3 fase zero f r Resistência de ohm 4, 8, 10, 11a, 1, 3, 4, 6, R1 movimento no circuito 2, 5 11b, 11c, 12 7, 8 elétrico equivalente
Unidades do REFERÊNCIAS Símbolos Significado SI Equações Tabelas Figuras Reatância em série ohm Xe 1, 2 equivalente do vibrador Reatância da ohm capacitância de desvio (paralela) na ressonância Xo em série 1, 4, 5 5 3, 7 Reatância do braço ohm móvel (série) do vibrador X1 2 2 Admitância do vibrador mho Y 1 Admitância máxima do mho Ym 3 vibrador Admitância mínima do mho Yn 3 vibrador Impedância do vibrador ohm Z 1 Impedância mínima do ohm Zm 3 vibrador Impedância máxima do ohm Zn 3 vibrador Valor absoluto de ohm impedância do vibrador 2 2 Valor absoluto da ohm impedância em fm 2 (impedância mínima) Valor absoluto da ohm impedância em fn 2 (impedância máxima) Fator de amortecimento adimensional δ normalizado 1 2 Fator de frequência adimensional normalizada Ω 1 2 Frequência circular hertz ω 2 (angular) ω = 2πf Frequência circular na hertz ωs ressonância de movimento ωs = 2πfs Tabela 2
[407] A Tabela 3 é uma lista de símbolos para a rede de transmissão (do padrão IEEE 177). Unidades REFERÊNCIAS Símbolos Significado do SI Equações Tabelas Figuras Fator de compensação normalizada adimension b 4, 10 5 al
Fator de admitância adimension B 10 5 normalizada al Fator de admitância adimension C 10 5 normalizada al Capacitância parasita entre CA–B farad os terminais A-B (Figura 4) CL Capacitância da carga farad 6 4 Circuito de transmissão de CT terminação de capacitância farad 4, 10 5 4 de desvio CL1 Capacitância da carga farad 7 CL2 Capacitância da carga farad 7 Tensão de saída da rede de e2 volt 4 transmissão Frequência da transmissão fmT hertz 10 máxima Frequência de ressonância de movimento da FsL1 hertz 7 combinação do vibrador e CL1 Frequência de ressonância de movimento da FsL2 hertz 7 combinação do vibrador e CL2 Corrente de entrada para i1 ampère 4 rede de transmissão Vibrador de desvio de L0 henry 4 indutância de compensação Figura de mérito de terminação da rede de transmissão adimension MT 4, 10 5 al
Terminação da resistência 4, 11a, 11b, RT ao desvio da rede de ohm 5 4, 6, 7, 8 11c, 12 transmissão RsL2 Resistor padrão ohm 4, 5 5 7 Sensibilidade do Detector a adimension S menor alteração de 12 6 al corrente/corrente detectável Fator de frequência normalizada adimension x 12 al
Reatância da capacitância XA-B ohm de dispersão CA-B
Unidades REFERÊNCIAS Símbolos Significado do SI Equações Tabelas Figuras Reatância de CT à frequência de ressonância XT de movimento ohm 4 5 Fator de frequência adimension xmT normalizado na frequência 5 al de transmissão máxima farad 6, 7 hertz 6, 7 6, 8 hertz 6, 7 hertz 6, 7  Refere-se a raízes reais; raízes complexas não foram consideradas. Tabela 3
[408] A Tabela 4 é uma lista de soluções para várias frequências características (do padrão IEEE 177). Soluções para as várias frequências características Equação 57 Frequências constituinte Significado Condição Raiz IEEE características para
14.S11 frequência Frequência de admitância fm máxima =O inferior* fm (impedância mínima) Frequência de fa ressonância de X1 = O fa movimento (série) Frequência de Xe = Bp = fr inferior fr ressonância O Frequência de Xe = Bp = fa superior fa antirressonância O Frequência de ressonância fp fp paralela (sem perdas) Frequência de admitância fn mínima =O superior* fn (impedância máxima)  Refere-se a raízes reais; raízes complexas a serem ignoradas Tabela 4
[409] A TABELA 5 é uma lista de perdas de três classes de materiais piezoelétricos.
Tipo de vibrador piezoelétrico Q = Mr r Qr/r min Cerâmica piezoelétrica 90 - 500 2 - 40 200 Cristais piezoelétricos solúveis em água 200 - 50.000 3 - 500 80 4 7 Quartzo 10 - 10 100 - 50.000 2000
[410] Valores mínimos para a razão Qr/r a serem esperados para vários tipos de vibradores piezoelétricos Tabela 5
[411] A Tabela 6 ilustra as condições da garra, os parâmetros estimados de um círculo com base em medições em tempo real da impedância/admitância complexa, raio (re) e deslocamentos (ae e be) do círculo representado pelas variáveis medidas Re, Ge, Xe, Be e parâmetros das plotagens do círculo de referência, conforme descrito nas Figuras 25 a 29, com base em medições em tempo real da impedância/admitância complexa, raio (rr) e deslocamentos (ar, br) do círculo de referência representado pelas variáveis de referência Rref, Gref, Xref, Bref. Estes valores são então comparados com os valores estabelecidos para determinadas condições. Estas condições podem ser: 1) abrir com nada nas garras, 2) pinçar a ponta e 3) pinçar tudo e grampo nas garras. O circuito equivalente do transdutor ultrassônico foi modelado da seguinte forma e a frequência foi varrida de 55 kHz para 56 kHz:
F Condições da garra de Plotagem do círculo de referência referência Rref (Ω) Gref (µS) Xref (Ω) Bref (mS) Garra aberta e sem carga 1,66026 64,0322 -697,309 1,63007 Garra presa em camurça 434,577 85,1712 -758,772 1,49569 seca Ponta da garra presa em 445,259 96,2179 -750,082 1,50236 camurça úmida Garra completamente presa 137,272 1,48481 em camurça úmida
Tabela 6
[412] Em uso, o gerador ultrassônico varre a frequência, registra as variáveis medidas e determina as estimativas Re, Ge, Xe e Be. Estas estimativas são então comparadas com as variáveis de referência Rref, Gref, Xref e Bref armazenadas na memória (por exemplo, armazenadas em uma tabela de consulta) e determinam as condições de garra. As condições da garra de referência mostradas na Tabela 6 são apenas exemplos. As condições da garra de referência adicionais ou em menor número podem ser classificadas e armazenadas na memória. Essas variáveis podem ser usadas para estimar o raio e deslocamentos do círculo de impedância/admitância.
[413] A Figura 30 é um diagrama de fluxo lógico 132120 de um processo mostrando um programa de controle ou uma configuração lógica para determinar as condições da garra com base nas estimativas do raio (r) e dos deslocamentos (a, b) de um círculo de impedância/admitância, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. Inicialmente, uma base de dados ou tabela de consulta é preenchida com valores de referência com base nas condições da garra de referência, conforme descrito em conexão com as Figuras 25 a 29 e com a Tabela 6. Uma condição da garra de referência é definida e a frequência é varrida a partir de um valor abaixo da ressonância até um valor acima da ressonância. Os valores de referência Rref, Gref, Xref, Bref que definem a plotagem do círculo de impedância/admitância correspondente são armazenados em uma base de dados ou tabela de consulta. Durante o uso, sob o controle de um programa de controle ou configuração lógica, um circuito de controle do gerador ou instrumento faz com que a frequência de ressonância varra 132122 de abaixo da ressonância até acima da ressonância. O circuito de controle mede e registra 132124 (por exemplo, armazena na memória) as variáveis Re, Ge, Xe, Be que definem a plotagem do círculo de impedância/admitância correspondente e os compara 132126 com os valores de referência Rref, Gref, Xref, Bref armazenados na base de dados ou na tabela de consulta. O circuito de controle determina 132128, por exemplo, estima, as condições da garra do atuador de extremidade com base nos resultados da comparação. Detecção do vaso para hemostasia avançada adaptativa
[414] Em vários aspectos, a presente divulgação fornece modos de vedação de vaso adaptativos. Em um aspecto, o instrumento ultrassônico pode fornecer energia ultrassônica unicamente para veias, ao invés de artérias.
[415] Em outro aspecto, a presente divulgação fornece uma técnica para identificar os teores da garra de um dispositivo ultrassônico. Usando esta abordagem, um vaso preso na garra é identificado como uma veia ou uma artéria, que pode ser caracterizado pelas diferenças na parede do vaso e pressão. O conhecimento de um vaso ser uma veia ou artéria pode ser usado para ativar um único ciclo de hemostasia avançado para cada tipo. Uma veia exige mais tempo e temperatura mais baixa devido às paredes de vasos mais finas, de modo que um ciclo de hemostasia avançada incluirá corrente mais baixa e mais tempo na porção de vedação do vaso do ciclo.
[416] A Figura 31 é um diagrama de fluxo lógico 132230 representando um programa de controle ou uma configuração lógica de um processo adaptável para identificar um vaso em hemostasia, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. De acordo com o processo, um circuito de controle do gerador ou instrumento detecta 132232 o vaso localizado na garra do dispositivo ultrassônico usando qualquer uma das técnicas do algoritmo de lâmina inteligente para estimar ou classificar o estado da garra de um dispositivo ultrassônico descrito em conexão com as Figuras 19-21 sob o título ESTIMATIVA DO ESTADO DA GARRA (CARGA DO BLOCO,
GRAMPOS, LÂMINA QUEBRADA, OSSO NA GARRA, TECIDO NA GARRA e/ou nas Figuras 22-30, sob o título STATE OF JAW CLASSIFIER BASED ON MODEL e/ou das técnicas para estimar a temperatura da lâmina ultrassônica estão descritas no Pedido de Patente Provisório US relacionado n° de série 62/640.417, intitulado
TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR, de Nott et al, que é incorporado na presente invenção por referência em sua totalidade. Quando uma veia é detectada 132234 ou uma artéria é detectada 132236, o circuito de controle recebe um comando para cauterizar uma veia ou uma artéria e ativa 132238 um algoritmo de hemostasia avançada com base no tipo de vaso detectados. Em um aspecto, o comando pode ser originado por um usuário a partir de um botão localizado no instrumento para ativar o algoritmo de hemostasia avançada adequado. Em outros aspectos, o comando pode ser originado automaticamente com base nos algoritmos de caracterização de tecido.
[417] Quando uma veia é detectada 132234, o circuito de controle executa 132240 um primeiro algoritmo que pode cauterizar mais lentamente em um nível de potência mais baixo e com uma temperatura da lâmina ultrassônica mais baixa. Consequentemente, para tratar uma veia, o circuito de controle controla o gerador para produzir uma potência mais baixa P1 e ativa o gerador por mais tempo T1.
[418] Quando uma veia é detectada 132236, o circuito de controle executa 132242 um segundo algoritmo que pode cauterizar mais rápido em um nível de potência mais alto e com uma temperatura da lâmina ultrassônica mais alta. Consequentemente, para tratar uma artéria, o circuito de controle controla o gerador para produzir uma potência mais alta P2 e ativa o gerador por um tempo mais curto T2.
[419] A Figura 32 é uma representação gráfica 132250 dos perfis de corrente do transdutor ultrassônico em função do tempo para os tipos de vasos veia e artéria, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. O eixo geométrico vertical é o a corrente de saída do gerador (I) aplicada ao transdutor ultrassônico e o eixo geométrico horizontal representa o tempo (s). Também com referência à Figura 31, a primeira curva 132252 representa uma veia e é tratada com potência mais baixa (P1 em I1) e por um período mais longo (T1) e a segunda curva 132254 representa uma artéria e é tratada com potência mais alta (P2 em I2) aplicada por um período mais curto (T2) em relação à primeira curva 132252.
[420] Em outro aspecto, a presente divulgação fornece uma técnica para a aplicação da corrente do transdutor ultrassônico (I) em um circuito de controle de retroinformação para alcançar uma frequência alvo que está associada com uma temperatura desejada da lâmina ultrassônica. Quando uma veia é cauterizada, por exemplo, o circuito de controle de retroinformação irá conduzir a uma maior frequência alvo que corresponde a uma temperatura da lâmina ultrassônica mais fria, que é adequada (e pode ser ideal) para cauterizar a veia. Uma artéria seria acionada por uma frequência ligeiramente mais baixa alvo associada a uma lâmina ultrassônica com temperatura mais quente.
[421] A Figura 33 é um diagrama de fluxo lógico 132260 representando um programa de controle ou uma configuração lógica de um processo adaptável para identificar um vaso em hemostasia, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. De acordo com o processo, um circuito de controle do gerador ou instrumento detecta 132262 o vaso na garra usando qualquer uma das técnicas do algoritmo de lâmina inteligente para estimar ou classificar o estado da garra de um dispositivo ultrassônico descrito em conexão com as Figuras 19-21 sob o título ESTIMATIVA DO ESTADO DA GARRA (CARGA DO BLOCO, GRAMPOS, LÂMINA QUEBRADA, OSSO NA GARRA, TECIDO NA GARRA e/ou nas Figuras 22-30, sob o título
STATE OF JAW CLASSIFIER BASED ON MODEL e/ou das técnicas para estimar a temperatura da lâmina ultrassônica estão descritas no Pedido de Patente Provisório US relacionado n° de série 62/640.417, intitulado TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR, de Nott et al, que é incorporado na presente invenção por referência em sua totalidade.
[422] Quando uma veia é detectada 132264, o circuito de controle executa um primeiro algoritmo para fornecer corrente 132268 ao transdutor ultrassônico para alcançar uma temperatura alvejada de vedação para uma veia. Um circuito de controle de retroinformação estima a temperatura da lâmina ultrassônica e ajusta a corrente aplicada ao transdutor ultrassônico para controlar a temperatura da lâmina ultrassônica. Quando uma artéria é detectada 132266, o circuito de controle executa um segundo algoritmo para fornecer corrente 132269 ao transdutor ultrassônico para alcançar uma temperatura alvejada de vedação para uma artéria. Um circuito de controle de retroinformação estima a temperatura da lâmina ultrassônica e ajusta a corrente aplicada ao transdutor ultrassônico para controlar a temperatura da lâmina ultrassônica.
[423] A Figura 34 é uma representação gráfica 132270 dos perfis de frequência do transdutor ultrassônico em função do tempo para os tipos de vasos veia e artéria, de acordo com ao menos um aspecto da presente divulgação. O eixo geométrico vertical representa a frequência (HZ) do sinal aplicado ao transdutor ultrassônico e o eixo geométrico horizontal representa o tempo (s). A primeira curva 132272 representa uma veia. Uma veia exige uma temperatura mais fria da lâmina ultrassônica para efetuar uma vedação. O primeiro algoritmo controla a temperatura da lâmina ultrassônica através do ajuste da frequência aplicada ao transdutor ultrassônico para uma frequência mais alta e controla a corrente aplicada ao transdutor ultrassônico para manter a frequência definida. A segunda curva 132274 representa uma artéria. Uma artéria exige uma temperatura mais quente da lâmina ultrassônica para efetuar uma vedação. O segundo algoritmo controla a temperatura da lâmina ultrassônica através do ajuste da frequência aplicada ao transdutor ultrassônico para uma frequência mais baixa e controla a corrente aplicada ao transdutor ultrassônico para manter a frequência definida.
[424] Embora várias formas tenham sido ilustradas e descritas, não é intenção do requerente restringir ou limitar o escopo das reivindicações anexadas a tal detalhe. Numerosas modificações, variações, alterações, substituições, combinações e equivalentes destas formas podem ser implementadas e ocorrerão aos versados na técnica sem se que afaste do escopo da presente divulgação. Além disso, a estrutura de cada elemento associado com a forma pode ser alternativamente descrita como um meio para fornecer a função realizada pelo elemento. Além disso, onde forem divulgados materiais para determinados componentes, outros materiais podem ser usados. Deve-se compreender, portanto, que a descrição precedente e as reivindicações em anexo pretendem cobrir todas essas modificações, combinações e variações abrangidas pelo escopo das modalidades apresentadas. As reivindicações em anexo se destinam a cobrir todas essas modificações, variações, alterações, substituições, modificações e equivalentes.
[425] A descrição detalhada precedente apresentou várias formas dos dispositivos e/ou processos por meio do uso de diagramas de blocos, fluxogramas e/ou exemplos. Embora esses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos contenham uma ou mais funções e/ou operações, será compreendido pelos versados na técnica que cada função e/ou operação dentro desses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos pode ser implementada, individual e/ou coletivamente,
através de uma ampla gama de hardware, software, firmware ou praticamente qualquer combinação destes. Os versados na técnica reconhecerão, contudo, que alguns aspectos dos aspectos aqui divulgados, no todo ou em parte, podem ser implementados de modo equivalente em circuitos integrados, como um ou mais programas de computador executados em um ou mais computadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais sistemas de computador), como um ou mais programas executados em um ou mais processadores (por exemplo, como um ou mais programas executados em um ou mais microprocessadores), como firmware, ou virtualmente como qualquer combinação dos mesmos, e que projetar o conjunto de circuitos e/ou escrever o código para o software e firmware estaria dentro do âmbito de prática do versado na técnica, à luz desta divulgação. Além disso, os versados na técnica entenderão que os mecanismos do assunto aqui descrito podem ser distribuídos como um ou mais produtos de programa em uma variedade de formas e que uma forma ilustrativa do assunto aqui descrito é aplicável independentemente do tipo específico de meio de transmissão de sinais utilizado para efetivamente realizar a distribuição.
[426] As instruções usadas para programar a lógica para executar vários aspectos divulgados podem ser armazenadas em uma memória no sistema, como memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM), cache, memória flash ou outro armazenamento. Além disso, as instruções podem ser distribuídas através de uma rede ou por meio de outras mídias legíveis por computador. Dessa forma uma mídia legível por máquina pode incluir qualquer mecanismo para armazenar ou transmitir informações em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador), mas não se limita a, disquetes, discos ópticos, disco compacto de memória só de leitura (CD-ROMs), e discos óptico-dínamos discos, memória só de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), memória só de leitura programável apagável (EPROM), memória só de leitura programável apagável eletricamente (EEPROM), cartões magnéticos ou ópticos, memória flash, ou uma mídia tangível de armazenamento legíveis por máquina usada na transmissão de informações pela Internet através de um cabo elétrico, óptico, acústico ou outras formas de sinais de propagados (por exemplo, ondas portadoras, sinal de infravermelho, sinais digitais, etc.). Consequentemente, a mídia não transitória legível por computador inclui qualquer tipo de mídia legível por máquina adequada para armazenar ou transmitir instruções ou informações eletrônicas em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador).
[427] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "circuito de controle" pode se referir a, por exemplo, um conjunto de circuitos com fio, circuitos programáveis (por exemplo, um processador de computador que compreende um ou mais núcleos de processamento de instrução individuais, unidade de processamento, processador, microcontrolador, unidade do microcontrolador, controlador, processador de sinal digital (DSP), dispositivo lógico programável (PLD), matriz lógica programável (PLA), ou arranjo de portas programável em campo (FPGA)), circuitos de máquinas de estado, firmware que armazena instruções executadas pelo circuito programável, e qualquer combinação dos mesmos. O circuito de controle pode, coletiva ou individualmente, ser incorporado como circuito elétrico que é parte de um sistema maior, por exemplo, um circuito integrado (IC), um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um sistema on-chip (SoC), computadores desktop, computadores laptop, computadores tablet, servidores, fones inteligentes, etc. Consequentemente, como usado na presente invenção, "circuito de controle" inclui, mas não se limita a, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito elétrico discreto, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito integrado, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito integrado para aplicação específica, circuitos elétricos que formem um dispositivo de computação para finalidades gerais configurado por um programa de computador (por exemplo, um computador para finalidades gerais configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute processos e/ou dispositivos aqui descritos, ou um microprocessador configurado por um programa de computador que ao menos parcialmente execute os processos e/ou dispositivos aqui descritos), circuitos elétricos que formem um dispositivo de memória (por exemplo, formas de memória de acesso aleatório), e/ou circuitos elétricos que formem um dispositivo de comunicações (por exemplo, um modem, chave de comunicação, ou equipamento óptico-elétrico). Os versados na técnica reconhecerão que o assunto aqui descrito pode ser implementado de modo analógico ou digital, ou em alguma combinação destes.
[428] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, o termo "lógico" pode se referir a um aplicativo, software, firmware e/ou circuito configurado para executar qualquer das operações anteriormente mencionadas. O software pode ser incorporado como um pacote de software, um código, instruções, conjuntos de instruções e/ou dados registados na mídia de armazenamento não transitório legível por computador. O firmware pode ser incorporado como código, instruções ou conjuntos de instruções e/ou dados que são codificados rigidamente (por exemplo, não voláteis) em dispositivos de memória.
[429] Como usado em qualquer aspecto da presente invenção, os termos "componente", "sistema", "módulo" e similares podem se referir a uma entidade relacionada a computador, seja hardware, uma combinação de hardware e software, software ou software em execução.
[430] Como aqui usado em um aspecto na presente invenção, um "algoritmo" se refere à sequência autoconsistente de etapas que levam ao resultado desejado, onde uma "etapa" se refere à manipulação de quantidades físicas e/ou estados lógicos que podem, embora não necessariamente precisem, assumir a forma de sinais elétricos ou magnéticos que possam ser armazenados, transferidos, combinados, comparados e manipulados de qualquer outra forma. É uso comum chamar esses sinais de bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, números ou congêneres. Esses termos e termos similares podem estar associados a quantidades físicas adequadas e são identificações meramente convenientes aplicadas a essas quantidades e/ou estados.
[431] Uma rede pode incluir uma rede comutada de pacotes. Os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações de rede comutada de pacotes selecionado. Um protocolo de comunicações exemplificador pode incluir um protocolo de comunicações Ethernet que pode ser capaz de permitir a comunicação com o uso de um protocolo de controle de transmissão/protocolo de Internet (TCP/IP). O protocolo Ethernet pode se conformar ou ser compatível com o padrão Ethernet publicado pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) intitulado "IEEE 802.3 Standard", publicado em dezembro de 2008 e/ou versões posteriores deste padrão. Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações X.25. O protocolo de comunicações X.25 pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T). Alternativamente ou adicionalmente, os dispositivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações frame-relay. O protocolo de comunicações frame-relay pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) e/ou pelo American National Standards Institute (ANSI). Alternativamente ou adicionalmente, os transceptores podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicação ATM ("asynchronous transfer mode"), ou modo de transferência assíncrono. O protocolo de comunicação ATM pode se conformar ou ser compatível com um padrão ATM publicado pelo fórum ATM intitulado "ATM-MPLS Network Interworking 2.0" publicado em agosto de 2001, e/ou versões posteriores desse padrão. Obviamente, protocolos de comunicação de rede orientados por conexão diferentes e/ou pós-desenvolvidos são igualmente contemplados na presente invenção.
[432] Salvo afirmação expressa em contrário, conforme fica evidente a partir da divulgação precedente, é entendido que, ao longo da divulgação precedente, as discussões que usam termos como "processamento", ou "computação", ou "cálculo", ou "determinação", ou "exibição", ou similares, se referem à ação e aos processos de um computador, ou dispositivo de computação eletrônica similar, que manipule e transforme os dados representados sob a forma de grandezas físicas (eletrônicas) nos registros e nas memórias do computador em outros dados representados de modo similar sob a forma de grandezas físicas nas memórias ou nos registros do computador, ou em outros dispositivos similares de armazenamento, transmissão ou exibição de informações.
[433] Um ou mais componentes podem ser chamados na presente invenção de "configurado para", "configurável para", "operável/operacional para", "adaptado/adaptável para", "capaz de", "conformável/conformado para", etc. Os versados na técnica reconhecerão que "configurado para" pode, de modo geral, abranger componentes em estado ativo e/ou componentes em estado inativo e/ou componentes em estado de espera, exceto quando o contexto determinar o contrário.
[434] Os termos "proximal" e "distal" são usados na presente invenção com referência a um médico que manipula a porção de empunhadura de um instrumento cirúrgico. O termo "proximal" se refere à porção mais próxima ao médico, e o termo "distal" se refere à porção situada na direção oposta ao médico. Também será entendido que, por uma questão de conveniência e clareza, termos espaciais como "vertical", "horizontal", "para cima" e "para baixo" podem ser usados na presente invenção com relação aos desenhos. Entretanto, instrumentos cirúrgicos podem ser usados em muitas orientações e posições, e esses termos não se destinam a ser limitadores e/ou absolutos.
[435] As pessoas versadas na técnica reconhecerão que, em geral, os termos usados aqui, e principalmente nas reivindicações em anexo (por exemplo, corpos das reivindicações em anexo) destinam-se geralmente como termos "abertos" (por exemplo, o termo "incluindo" deve ser interpretado como "incluindo, mas não se limitando a", o termo "tendo" deve ser interpretado como "tendo, ao menos", o termo "inclui" deve ser interpretado como "inclui, mas não se limita a", etc.). Será ainda entendido pelos versados na técnica que, quando um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for pretendido, tal intenção será expressamente mencionada na reivindicação e, na ausência de tal menção, nenhuma intenção estará presente. Por exemplo, como uma ajuda para a compreensão, as seguintes reivindicações em anexo podem conter o uso das frases introdutórias "ao menos um" e "um ou mais" para introduzir menções de reivindicação. Entretanto, o uso de tais frases não deve ser interpretado como implicando que a introdução de uma menção da reivindicação pelos artigos indefinidos "um, uns" ou "uma, umas" limita qualquer reivindicação específica contendo a menção da reivindicação introduzida a reivindicações que contêm apenas uma tal menção, mesmo quando a mesma reivindicação inclui as frases introdutórias "um ou mais" ou "ao menos um" e artigos indefinidos, como "um, uns" ou "uma, umas" (por exemplo, "um, uns" e/ou "uma, umas" deve tipicamente ser interpretado como significando "ao menos um" ou "um ou mais"); o mesmo vale para o uso de artigos definidos usados para introduzir as menções de reivindicação.
[436] Além disso, mesmo se um número específico de uma menção de reivindicação introduzida for explicitamente mencionado, os versados na técnica reconhecerão que essa menção precisa ser tipicamente interpretada como significando ao menos o número mencionado (por exemplo, a mera menção de "duas menções", sem outros modificadores, tipicamente significa ao menos duas menções, ou duas ou mais menções). Além disso, em casos onde é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B e C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem ao menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Em casos nos quais é usada uma convenção análoga a "pelo menos um dentre A, B ou C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria entendida por (por exemplo, "um sistema que tem ao menos um dentre A, B e C" incluiria, mas não se limitaria a, sistemas que têm A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos, e/ou A, B e C juntos, etc.). Será adicionalmente entendido pelos versados na técnica que tipicamente uma palavra e/ou uma frase disjuntiva apresentando dois ou mais termos alternativos, quer na descrição, nas reivindicações ou nos desenhos, deve ser entendida como contemplando a possibilidade de incluir um dos termos, qualquer um dos termos ou ambos os termos, exceto quando o contexto determinar indicar algo diferente. Por exemplo, a frase "A ou B" será tipicamente entendida como incluindo as possibilidades de "A" ou "B" ou "A e B".
[437] Com respeito às reivindicações em anexo, os versados na técnica entenderão que as operações mencionadas nas mesmas podem, de modo geral, ser executadas em qualquer ordem. Além disso, embora vários diagramas de fluxos operacionais sejam apresentados em uma ou mais sequências, deve-se compreender que as várias operações podem ser executadas em outras ordens diferentes daquelas que estão ilustradas, ou podem ser executadas simultaneamente. Exemplos dessas ordenações alternativas podem incluir ordenações sobrepostas, intercaladas, interrompidas, reordenadas, incrementais, preparatórias, suplementares, simultâneas, inversas ou outras ordenações variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário. Ademais, termos como "responsivo a", "relacionado a" ou outros particípios adjetivos não pretendem de modo geral excluir essas variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário.
[438] Vale notar que qualquer referência a "um (1) aspecto", "um aspecto", "uma exemplificação" ou "uma (1) exemplificação", e similares significa que um determinado recurso, estrutura ou característica descrito em conexão com o aspecto está incluído em ao menos um aspecto. Dessa forma, o uso de expressões como "em um (1) aspecto", "em um aspecto", "em uma exemplificação", "em uma (1) exemplificação", em vários locais ao longo deste relatório descritivo não se refere necessariamente ao mesmo aspecto. Além disso, os recursos, estruturas ou características específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em um ou mais aspectos.
[439] Qualquer pedido de patente, patente, publicação não de patente ou outro material de descrição mencionado neste relatório descritivo e/ou mencionado em qualquer folha de dados de pedido está aqui incorporado a título de referência, até o ponto em que os materiais incorporados não são inconsistentes com isso. Desse modo, e na medida do necessário, a divulgação como explicitamente aqui apresentada substitui qualquer material conflitante incorporado à presente invenção a título de referência. Qualquer material, ou porção do mesmo, tido como aqui incorporado a título de referência, mas que entre em conflito com as definições, declarações, ou outros materiais de divulgação existentes aqui apresentados estará aqui incorporado apenas até o ponto em que não haja conflito entre o material incorporado e o material de divulgação existente.
[440] Em resumo, foram descritos numerosos benefícios que resultam do uso dos conceitos descritos no presente documento. A descrição anteriormente mencionada de uma ou mais modalidades foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pretende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa divulgada. Modificações ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Uma ou mais modalidades foram escolhidas e descritas com a finalidade de ilustrar os princípios e a aplicação prática para, assim, permitir que o versado na técnica use as várias modalidades e com várias modificações, conforme sejam convenientes ao uso específico contemplado. Pretende-se que as reivindicações apresentadas em anexo definam o escopo global.
[441] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados:
[442] Exemplo 1. Um método para fornecer energia a um dispositivo ultrassônico, sendo que o dispositivo ultrassônico compreende um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, em que o sistema ultrassônico eletromecânico compreende adicionalmente um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica, sendo que o método compreende:
[443] detectar, por um processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico;
[444] determinar, por meio do processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e
[445] fornecer, por meio do processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[446] Exemplo 2. O método do Exemplo 1 que compreende adicionalmente:
[447] aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de potência nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
[448] Exemplo 3. O método do Exemplo 2 em que a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T compreende aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
[449] Exemplo 4. O método do Exemplo 2 em que a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T compreende aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
[450] Exemplo 5. O método de qualquer um ou mais dos Exemplos 1 a 4 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle,
que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria compreende:
[451] medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ;
[452] receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa;
[453] comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência;
[454] classificar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e
[455] atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[456] Exemplo 6. O método de qualquer um ou mais dos Exemplos 1 a 4 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria compreende:
[457] aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência;
[458] varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético;
[459] medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be;
[460] comparar, por meio do processador ou circuito de controle,
as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e
[461] determinar, pelo processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[462] Exemplo 7. Um método para aplicar energia a um dispositivo ultrassônico, sendo que o dispositivo ultrassônico compreende um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, em que o sistema ultrassônico eletromecânico compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica, sendo que o método compreende:
[463] detectar, pelo processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada a um transdutor ultrassônico;
[464] determinar, por meio do processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e
[465] aplicar, pelo processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[466] Exemplo 8. O método do Exemplo 7 que compreende adicionalmente:
[467] aplicar, pelo processador ou circuito de controle, um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma veia; e
[468] receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia.
[469] Exemplo 9. O método do Exemplo 7 que compreende:
[470] aplicar, pelo processador ou circuito de controle, um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultras- sônica para uma artéria quando o vaso identificado é uma artéria; e
[471] receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria.
[472] Exemplo 10. O método de qualquer um ou mais dos Exemplos 7 a 9 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria compreende:
[473] medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ;
[474] receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa;
[475] comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência;
[476] classificar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e
[477] atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[478] Exemplo 11. O método de qualquer um ou mais dos Exemplos 7 a 9 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria compreende:
[479] aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência;
[480] varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético;
[481] medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be;
[482] comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e
[483] determinar, pelo processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[484] Exemplo 12. Instrumento cirúrgico ultrassônico caracte- rizado por compreender:
[485] um sistema eletromecânico ultrassônico que compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas; e
[486] um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico, sendo que o gerador compreende um circuito de controle configurado para:
[487] detectar um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico;
[488] determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e
[489] fornecer energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[490] Exemplo 13. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 12, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência de P durante um período de T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de período nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
[491] Exemplo 14. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 13 em que o nível de potência P é menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
[492] Exemplo 15. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 13 em que o nível de potência P que é maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
[493] Exemplo 16. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 12 a 15, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[494] medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ;
[495] receber um ponto de dados de medição de impedância complexa;
[496] comparar o ponto de dado de medição de impedância complexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência;
[497] classificar o ponto de dado de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e
[498] atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[499] Exemplo 17. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 12 a 16, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[500] fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência;
[501] varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético;
[502] medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be;
[503] comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e
[504] determinar o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[505] Exemplo 18. Instrumento cirúrgico ultrassônico caracterizado por compreender:
[506] um sistema eletromecânico ultrassônico que compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas; e
[507] um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico, sendo que o gerador compreende um circuito de controle configurado para:
[508] detectar um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico;
[509] determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e
[510] aplicar energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
[511] Exemplo 19. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 18, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[512] aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma veia; e
[513] receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia.
[514] Exemplo 20. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 18, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[515] aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria quando o vaso identificado é uma artéria; e
[516] receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria.
[517] Exemplo 21. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 18 a 20, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[518] medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ;
[519] receber um ponto de dados de medição de impedância complexa;
[520] comparar o ponto de dado de medição de impedância complexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência;
[521] classificar o ponto de dado de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e
[522] atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
[523] Exemplo 22. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 18 a 21, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para:
[524] fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência;
[525] varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético;
[526] medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be;
[527] comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e
[528] determinar o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.

Claims (22)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para acionar uma lâmina ultrassônica de um dispositivo ultrassônico, caracterizado por compreender um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, sendo que o sistema ultrassônico eletromecânico compreende adicionalmente um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica, o método compreende: detectar, por um processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico; determinar, por meio do processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e fornecer, por meio do processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de potência nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T compreender aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a aplicação de energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P durante um período T compreender aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência P que é maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por determinar, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria que compreende: medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ; receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por determinar, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria que compreende: aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência; varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético;
medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, B e com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar, pelo processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
7. Método de aplicação de energia a um dispositivo ultrassônico, ultrassônico caracterizado por compreender um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, sendo que o sistema ultrassônico eletromecânico compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica, sendo que o método compreende: detectar, pelo processador ou circuito de controle, um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada a um transdutor ultrassônico; determinar, por meio do processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e aplicar, pelo processador ou circuito de controle, energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionalmente: aplicar, pelo processador ou circuito de controle, um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma veia; e receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender: aplicar, pelo processador ou circuito de controle, um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria quando o vaso identificado é uma artéria; e receber um controle de retroinformação, pelo processador ou circuito de controle, para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria.
10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por determinar, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria que compreende: medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ; receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância complexa; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar, por meio do processador ou circuito de controle, o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir, por meio do processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por determinar, pelo processador ou circuito de controle, que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria que compreende: aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência; varrer, por meio de um processador ou circuito de controle, a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético; medir e registrar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, B e com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar, pelo processador ou circuito de controle, o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
12. Instrumento cirúrgico ultrassônico, caracterizado por compreender: um sistema eletromecânico ultrassônico que compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas; e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico, sendo que o gerador compreende um circuito de controle configurado para: detectar um tipo de vaso em contato com a lâmina ultrassônica acoplada ao transdutor ultrassônico; determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e fornecer energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
13. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para aplicar energia ao transdutor ultrassônico em um nível de potência de P durante um período de T com base no vaso identificado, sendo que o nível de potência P é diferente de um nível de período nominal Pn e o período T é diferente de um período nominal Tn.
14. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o nível de potência P ser menor que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais longo que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma veia.
15. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o nível de potência P ser maior que o nível de potência nominal Pn durante um período T que é mais curto que o período nominal Tn quando o vaso identificado é uma artéria.
16. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ; receber um ponto de dados de medição de impedância complexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância complexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
17. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência; varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético; medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be; comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar o Tipo de recipiente com base no resultado da análise de comparação.
18. Instrumento cirúrgico ultrassônico, caracterizado por compreender: um sistema eletromecânico ultrassônico que compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de ondas ultrassônicas; e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico, sendo que o gerador compreende um circuito de controle configurado para: detectar um tipo de vaso em contato com uma lâmina ultrassônica acoplada a um transdutor ultrassônico; determinar que o tipo de vaso é uma veia ou uma artéria; e aplicar energia ao transdutor ultrassônico com base no tipo de vaso.
19. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia quando o vaso identificado é uma veia; e receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma veia.
20. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: aplicar um nível de potência para alcançar uma temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria quando o vaso identificado é uma artéria; e receber um controle de retroinformação para manter a temperatura alvejada da lâmina ultrassônica para uma artéria.
21. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, sendo que a impedância complexa é definida como ; receber um ponto de dados de medição de impedância complexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância complexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
22. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, sendo que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência; varrer a frequência do sinal de acionamento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletromagnético; medir e registrar as variáveis do círculo de impedância/admitância Re, Ge, Xe, Be; comparar as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas Re, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar o tipo de vaso com base no resultado da análise de comparação.
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