BR112020017850A2 - Lâmina inteligente e pulsação de energia - Google Patents

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BR112020017850A2
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ultrasonic
impedance
ultrasonic transducer
control circuit
processor
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Chad P. Boudreaux
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Ethicon Llc
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Abstract

Um dispositivo ultrassônico pode incluir um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, em que o sistema ultrassônico eletromecânico inclui um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica. Um método para controlar a energia fornecida ao dispositivo ultrassônico pode incluir determinar uma impedância do transdutor ultrassônico durante um processo de transecção, analisar a impedância do transdutor ultrassônico, perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância e ajustar uma potência fornecida ao transdutor durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina. O método pode incluir adicionalmente pulsar a potência fornecida ao transdutor ultrassônico, determinar alterações em características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinada entre pulsos, e ajustar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção. Um instrumento ultrassônico pode incluir componentes configurados para efetuar o método.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LÂMINA IN- TELIGENTE E PULSAÇÃO DE ENERGIA".
REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO
[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente não Provisório US n° de série 16/144.405, intitulado SMART BLADE AND POWER PULSING, depositado em 27 de setembro de 2018, cuja des- crição está aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0002] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade sob 35 U.S.C. 119(e) ao 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, cuja descrição está aqui incorporada a título de re- ferência em sua totalidade.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0003] Em um ambiente cirúrgico, os dispositivos de energia inteli- gente podem ser necessários em um ambiente de arquitetura de ener- gia inteligente. Os dispositivos cirúrgicos ultrassônicos, como bisturis ul- trassônicos, estão encontrando aplicações cada vez mais amplamente difundida em procedimentos cirúrgicos, em razão de suas característi- cas de desempenho exclusivas. Dependendo de configurações e parâ- metros operacionais específicos do dispositivo, os dispositivos cirúrgi- cos ultrassônicos podem oferecer, de maneira substancialmente simul- tânea, transecção de tecidos e homeostase por coagulação, desejavel- mente minimizando o trauma do paciente. Um dispositivo cirúrgico ul- trassônico pode compreender uma empunhadura contendo um transdu- tor 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 intercambiá- vel. O atuador de extremidade transmite energia ultrassônica aos teci- dos 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 robotica- mente assistidos.
[0004] 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. Vi- brando 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 ve- locidade de corte e coagulação por meio da força aplicada aos tecidos pelo atuador de extremidade, do tempo durante o qual a força é apli- cada e do nível de excursão selecionado para o atuador de extremi- dade.
[0005] O transdutor ultrassônico pode ser modelado como um cir- cuito 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 sinto- nia para cancelar a capacitância estática a uma frequência de resso- nância de modo que substancialmente toda a corrente do sinal de acio- namento do gerador flua para a ramificação em movimento. Consequen- temente, 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 ul- trassônico. O indutor de sintonia pode também transformar a plotagem da impedância de fase do transdutor ultrassônico para otimizar as ca- pacidades de travamento de frequência do gerador. Entretanto, o indu- tor de sintonia precisa ser combinado com a capacitância estática espe- cífica de um transdutor ultrassônico na frequência de ressonância ope- racional. Em outras palavras, um transdutor ultrassônico diferente tendo uma capacitância estática diferente precisa de um indutor de sintonia.
[0006] Adicionalmente, em algumas arquiteturas de gerador ultras- sônico, o sinal de acionamento do gerador apresenta distorção harmô- nica assimétrica que complica as medições de magnitude e fase da im- pedância. Por exemplo, a exatidão das medições de fase da impedância pode ser reduzida devido à distorção harmônica nos sinais de corrente e tensão.
[0007] 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.
[0008] Os dispositivos eletrocirúrgicos para aplicação de energia elé- trica a tecidos de modo a tratar e/ou destruir os ditos tecidos estão tam- bém encontrando aplicações cada vez mais amplamente disseminadas em procedimentos cirúrgicos. Um dispositivo eletrocirúrgico pode com- preender 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 eletro- cirúrgicos podem ser configurados para funcionamento bipolar ou mono- polar. Durante o funcionamento bipolar, a corrente é introduzida no tecido e retornada a partir do mesmo pelos eletrodos ativos e de retorno, res- pectivamente, do atuador de extremidade. Durante o funcionamento mo- nopolar, 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 teci- dos e, dessa forma, pode ser particularmente útil para cauterização de vasos sanguíneos, por exemplo. O atuador de extremidade de um dispo- sitivo 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.
[0009] 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 ener- gia 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 aplica- ções 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 indese- jado dos nervos e músculos que resultaria do uso de uma corrente de frequência baixa. Frequências inferiores podem ser usadas para técni- cas bipolares se uma análise de risco mostrar que a possibilidade de estímulo neuromuscular foi mitigada até um nível aceitável. Normal- mente, frequências acima de 5 MHz não são usadas, a fim de minimizar problemas associados correntes de dispersão de alta frequência. É ge- ralmente aceito que 10 mA é o limiar inferior dos efeitos térmicos em tecido.
[0010] 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 circun- dante, os cirurgiões podem operar com um alto nível de precisão e con- trole, sem sacrificar o tecido adjacente não alvo. As baixas temperaturas de operação da energia de RF podem ser úteis para remoção, encolhi- mento ou escultura de tecidos moles enquanto, simultaneamente, cau- terizam os vasos sanguíneos. A energia de RF pode funcionar particu- larmente bem no tecido conjuntivo, que compreende principalmente co- lágeno e encolhe quando entra em contato com calor.
[0011] Devido a suas necessidades únicas de sinal de aciona- mento, detecção e retroinformação, dispositivos ultrassônicos e eletro- cirúrgicos 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 instru- mento específico sendo usado e de otimizar processos de controle e diagnóstico em conformidade. Além disso, o acoplamento capacitivo en- tre os circuitos não isolados e isolados, de paciente, do gerador, espe- cialmente nos casos em que tensões e frequências mais altas são usa- das, pode resultar na exposição de um paciente a níveis inaceitáveis de corrente de fuga.
[0012] Além disso, devido a suas necessidades únicas de sinal de aci- onamento, detecção e retroinformação, os dispositivos ultrassônicos e ele- trocirúrgicos geralmente exigem diferentes interface de usuário para os di- ferentes 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 instrumen- tos ultrassônicos como com instrumentos eletrocirúrgicos são contempla- dos na subsequente descrição, interfaces de usuário adicionais que são configuradas para operar com geradores de instrumentos ultrassônicos tanto quanto eletrocirúrgicos também são contempladas.
[0013] Interfaces de usuário adicionais para fornecer retroinforma- ção, se ao usuário ou a outra máquina, são contemplados na subse- quente descrição 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 for- necer retroinformação sensorial a um usuário e retroinformação elé- trica/mecânica/eletromecânica a uma máquina. Os dispositivos de re- troinformação que incorporam dispositivos de retroinformação visual (por exemplo, uma tela de exibição de LCD, indicadores de LED), dis- positivos 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 ele- trocirúrgicos combinados são contemplados na subsequente descrição.
[0014] Outros instrumentos cirúrgicos elétricos incluem, sem limita- ção, eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou tecnologias de micro- ondas, entre outras. Consequentemente, as técnicas aqui reveladas são aplicáveis a RF ultrassônica, bipolar ou monopolar, (eletrocirúrgica), ele- troporação irreversível e/ou reversível e/ou instrumentos cirúrgicos basea- dos em micro-ondas, entre outros.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0015] Um aspecto de um dispositivo ultrassônico pode incluir um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, em que sistema ultrassônico eletromecâ- nico inclui adicionalmente um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica. Um aspecto de um método para controlar a ener- gia fornecida ao dispositivo ultrassônico pode incluir determinar, por um processador ou circuito de controle, uma impedância do transdutor ultrassônico acoplado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção, analisar, por meio do processador ou circuito de controle, a impedância do transdutor ultrassônico, perfilar, pelo processador ou circuito de controle, a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico, e ajustar, por meio do processador ou circuito de controle, uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0016] Em um aspecto, o método inclui, ainda, a pulsar, pelo pro- cessador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ul- trassônico, determinar, pelo processador ou circuito de controle, alte- rações nas características do tecido do tecido localizado em um atua- dor de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos, e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
[0017] Em um aspecto do método, a determinação, por meio do processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido pode incluir medir, por meio do processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, em 𝑉𝑔 (𝑡) que a impedância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡) = , receber, por 𝐼𝑔 (𝑡) 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 im- pedância 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, um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0018] Em um aspecto do método, o recebimento, por meio do pro- cessador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de im- pedância complexa pode incluir receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição de impedância com- plexa correspondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar, por meio do processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0019] Em um aspecto do método, a determinação, por meio do processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido pode incluir aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e fre- quência, 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 eletrome- cânico, medir e registrar, por meio do processador ou circuito de con- trole, as variáveis do círculo de impedância/admitância R e, Ge, Xe e Be, comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas R e, Ge, Xe, e Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência R ref, Gref, Xref, e Bref, e determinar, por meio do processador ou circuito de con- trole, um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0020] Em um aspecto do método, a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido pode incluir determinar, pelo processador ou circuito de controle, alterações em uma espessura do tecido.
[0021] Um aspecto de um instrumento cirúrgico ultrassônico pode incluir 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. Em um aspecto, o gerador pode in- cluir um circuito de controle configurado para determinar uma impedân- cia do transdutor ultrassônico acoplado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção, analisar a impedância do transdutor ultras- sônico, perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do trans- dutor ultrassônico, e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultras- sônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0022] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o ge- rador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico, determinar alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos, e ajustar a potência fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
[0023] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, gerador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, em que a impedân- 𝑉𝑔 (𝑡) cia complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡) = , receber um ponto de dados de 𝐼𝑔 (𝑡)
medição de impedância complexa, comparar o ponto de dados de medi- ção de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão ca- racterístico 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 um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0024] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o ge- rador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de medição de impedância complexa correspondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0025] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o gera- dor pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de aciona- mento ao transdutor ultrassônico, em que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer a frequên- cia 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 um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0026] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o ge- rador pode incluir um circuito de controle configurado adicionalmente para determinar alterações em uma espessura do tecido.
[0027] Um aspecto de um gerador para um instrumento cirúrgico ultrassônico pode incluir um circuito de controle configurado para deter- minar uma impedância de um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica durante um processo de transecção, analisar a im- pedância do transdutor ultrassônico, perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico, e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0028] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o circuito de controle é configurado adicionalmente para pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico, determinar alterações nas características do te- cido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alte- rações nas características do tecido são determinadas entre pulsos, e ajustar a potência fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alte- rações do tecido ao longo da transecção.
[0029] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o cir- cuito de controle é configurado adicionalmente para medir uma impe- dância complexa do transdutor ultrassônico, em que a impedância com- 𝑉𝑔 (𝑡) plexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡) = , receber um ponto de dados de me- 𝐼𝑔 (𝑡) dição de impedância complexa, comparar o ponto de dados de medição de impedância complexa com um ponto de dados em um padrão carac- terístico 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 um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0030] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o cir- cuito de controle é configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de medição de impedância complexa correspondente a um bloco de braço de aperto e ajustar uma potência fornecida ao transdu- tor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0031] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o cir- cuito de controle é configurado adicionalmente para fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em que o sinal de acionamento é um sinal periódico definido por uma magnitude e frequência, varrer a frequência do sinal de aciona- mento de um nível abaixo da ressonância para um nível acima da resso- nância do sistema ultrassônico eletromecânico, medir e registrar as vari- áveis 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 um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0032] Em um aspecto do instrumento cirúrgico ultrassônico, o circuito de controle é adicionalmente configurado para determinar alterações em uma espessura do tecido.
[0033] Um aspecto de um sistema cirúrgico ultrassônico pode incluir um processador e uma memória não transitória. Em um aspecto, a me- mória não transitória pode incluir instruções que, quando executadas pelo processador, fazem com que o processador determine uma impe- dância de um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassô- nica durante um processo de transecção, analisar a impedância do transdutor ultrassônico, perfilar a lâmina ultrassônica com base na im- pedância do transdutor ultrassônico, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0034] Em um aspecto do sistema cirúrgico ultrassônico, a memória não transitória pode incluir instruções que, quando executadas pelo pro- cessador, fazem adicionalmente com que o processador pulse a energia fornecida ao transdutor ultrassônico, determinar alterações nas caracterís- ticas do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos, e ajustar a potência fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
FIGURAS
[0035] Os recursos de vários aspectos são apresentados com par- ticularidade nas reivindicações em anexo. Os vários aspectos, no en- tanto, no que se refere tanto à organização quanto aos métodos de operação, juntamente com objetos e vantagens adicionais dos mes- mos, podem ser melhor compreendidos em referência à descrição apresentada a seguir, considerada em conjunto com os desenhos em anexo, como a seguir.
[0036] A Figura 1 é um sistema configurado para executar algorit- mos de controle de lâmina ultrassônica adaptável em uma rede de da- dos cirúrgicos que compreende um controlador central de comunica- ção modular, de acordo com ao menos um aspecto da presente des- crição.
[0037] A Figura 2 ilustra um exemplo de um gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0038] A Figura 3 é um sistema cirúrgico que compreende um ge- rador e vários instrumentos cirúrgicos usáveis com o mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0039] A Figura 4 é um atuador de extremidade, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0040] A Figura 5 é um diagrama do sistema cirúrgico da Figura 3, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0041] A Figura 6 é um modelo que ilustra a corrente de ramificação em movimento, de acordo com ao menos um aspecto da presente descri- ção.
[0042] A Figura 7 é uma vista estrutural de uma arquitetura de gera- dor, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0043] As Figuras 8A a 8C são vistas funcionais de uma arquitetura de gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente descri- ção.
[0044] As Figuras 9A e 9B são aspectos estruturais e funcionais de um gerador, de acordo com ao menos um aspecto da presente descri- ção.
[0045] 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 descrição.
[0046] A Figura 11 ilustra um circuito lógico combinacional confi- gurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0047] 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 descrição.
[0048] A Figura 13 ilustra um aspecto de uma arquitetura funda- mental para um circuito de síntese digital, como um circuito de síntese direta digital (DDS) configurado para gerar uma pluralidade de formas de onda para a forma de onda de sinal elétrico para uso em um instru- mento cirúrgico, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0049] A Figura 14 ilustra um aspecto de circuito de síntese direta digital (DDS) configurado para gerar uma pluralidade de formas de onda para a forma de onda de sinal elétrico para uso em instrumento cirúr- gico, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0050] A Figura 15 ilustra um ciclo de uma forma de onda de sinal elétrico digital de tempo isolado, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição de uma forma de onda analógica (mostrada so- breposta sobre uma forma de onda de sinal elétrico digital de tempo isolado para propósitos de comparação), de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0051] A Figura 16 é um diagrama de um sistema de controle de acordo com um aspecto dessa descrição.
[0052] A Figura 17 ilustra um sistema de controle de retroinforma- ção do controlador proporcional, integral, derivativo (PID), de acordo com um aspecto da presente descrição.
[0053] A Figura 18 é um sistema alternativo para controlar a fre- quência de um sistema eletromecânico ultrassônico e detectar a impe- dância do mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0054] A Figura 19 é um espectro do mesmo dispositivo ultrassônico com uma variedade de diferentes estados e condições do atuador de ex- tremidade onde a fase e a magnitude da impedância de um transdutor ul- trassônico são plotadas como função da frequência, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0055] A Figura 20 é uma representação gráfica de uma plotagem de um conjunto de dados S de treinamento 3D, onde a magnitude e a fase de impedância do transdutor ultrassônico são plotadas como uma função da frequência, de acordo com ao menos um aspecto da pre- sente descrição.
[0056] 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 descrição.
[0057] A Figura 22 é uma plotagem circular da impedância complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da pre- sente descrição.
[0058] A Figura 23 é uma plotagem circular da admitância complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da pre- sente descrição.
[0059] A Figura 24 é uma plotagem circular de admitância complexa para um transdutor piezelétrico ultrassônico de 55,5 kHz.
[0060] A Figura 25 é uma exibição gráfica de um analisador de im- pedância 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 descrição.
[0061] A Figura 26 é uma exibição gráfica de um analisador de im- pedância 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 impe- dância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao me- nos um aspecto da presente descrição.
[0062] A Figura 27 é uma exibição gráfica de um analisador de im- pedância mostrando plotagens do círculo de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a ponta da garra presa em ca- murça úmida, onde a admitância complexa é mostrada em linha trace- jada e a impedância complexa é mostrada em linha contínua, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0063] A Figura 28 é uma exibição gráfica de um analisador de impe- dância 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 descrição.
[0064] A Figura 29 é uma exibição gráfica de um analisador de impe- dância que mostra 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 retangu- lar mostrada em linha tracejada é para ajudar a ver os círculos, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0065] 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 de garra com base em estimativas do raio e dos deslocamentos de um círculo de impedância/admitância, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição.
[0066] A Figura 31 é um diagrama de fluxo lógico de um processo representando um programa de controle ou uma configuração lógica para monitorar a impedância de um transdutor ultrassônico para perfilar uma lâmina ultrassônica e fornecer energia à lâmina ultrassônica no per- fil de acordo com um aspecto da presente descrição.
[0067] As Figuras 32A s 32D é uma série de representações gráfi- cas monitorando a impedância de um transdutor ultrassônico para per- filar uma lâmina ultrassônica e fornecer energia à lâmina ultrassônica no perfil de acordo com um aspecto da presente descrição, onde
[0068] A Figura 32A é uma representação gráfica da impedância ini- cial do transdutor ultrassônico em função do tempo,
[0069] A Figura 32B é uma representação gráfica da energia apli- cada à lâmina ultrassônica em função do tempo com base na impedân- cia inicial,
[0070] A Figura 32C é uma representação gráfica de uma nova im- pedância do transdutor ultrassônico em função do tempo, e
[0071] A Figura 32D é uma representação gráfica da energia ajus- tada aplicada à lâmina ultrassônica com base na nova impedância.
DESCRIÇÃO
[0072] O requerente do presente pedido de patente também detém os seguintes pedidos de patente US depositados contemporanea- mente, em que cada um está aqui incorporado a título de referência,
em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US intitulado METHODS FOR CONTROLLING TEMPERATURE IN ULTRASONIC DEVICE, n° do Documento de procuração END8560USNP1/180106-1M; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado ULTRASONIC SEALING ALGORITHM WITH TEMPERATURE CONTROL, n° do Do- cumento de procuração END8560USNP3/180106-3; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado APPLICATION OF SMART ULTRASONIC BLADE TECHNOLOGY, n° do Documento de procuração END8560USNP4/180106-4; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado SMART BLADE TECHNOLOGY TO CONTROL BLADE INSTABILITY, n° do Documento de procuração END8560USNP6/180106-6; e ● Pedido de Patente Provisório US intitulado START TEM- PERATURE OF BLADE, n° do Documento de procuração END8560USNP7/180106-7.
[0073] O requerente do presente pedido de patente também detém os seguintes pedidos de patente US depositados contemporanea- mente, em que cada um está aqui incorporado a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US intitulado METHODS
FOR ESTIMATING AND CONTROLLING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR, n° do Documento de procuração END8536USNP1/180107-1M; ● Pedido de patente provisório US, intitulado IN-THE-JAW CLASSIFIER BASED ON MODEL, n° do Documento de procuração END8536USNP3/180107-3; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado APPLICATION OF SMART BLADE TECHNOLOGY, n° do Documento de procuração END8536USNP4/180107-4;
● Pedido de Patente Provisório US intitulado ADJUSTMENT
OF COMPLEX IMPEDANCE TO COMPENSATE FOR LOST POWER IN AN ARTICULATING ULTRASONIC DEVICE, n° do Documento de procu- ração END8536USNP6/180107-6; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado USING SPEC- TROSCOPY TO DETERMINE DEVICE USE STATE IN COMBO INS- TRUMENT, n° do Documento de procuração END8536USNP7/180107-7; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado VESSEL SEN- SING FOR ADAPTIVE ADVANCED HEMOSTASIS, n° do Documento de procuração END8536USNP8/180107-8; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado CALCIFIED VES- SEL IDENTIFICATION, n° do Documento de procuração END8536USNP9/180107-9; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado DETECTION
OF LARGE VESSELS DURING PARENCHYMAL DISSECTION USING A SMART BLADE, n° do Documento de procuração END8536USNP10/180107-10; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado SMART BLADE APPLICATION FOR REUSABLE AND DISPOSABLE DEVI- CES, n° do Documento de procuração END8536USNP11/180107-11; ● Pedido de Patente Provisório US intitulado LIVE TIME TIS- SUE CLASSIFICATION USING ELECTRICAL PARAMETERS, n° do Do- cumento de procuração END8536USNP12/180107-12; e ● Pedido de Patente Provisório US intitulado FINE DISSEC- TION MODE FOR TISSUE CLASSIFICATION, n° do Documento de pro- curação END8536USNP13/180107-13.
[0074] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US depositados em 10 de setembro de 2018, estando a descrição de cada um aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.177, in- titulado AUTOMATED DATA SCALING, ALIGNMENT, AND ORGANIZ-
ING BASED ON PREDEFINED PARAMETERS WITHIN A SURGICAL NETWORK BEFORE TRANSMISSION; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.182, intitulado SENSING THE PATIENT POSITION AND CONTACT UTILIZ- ING THE MONO-POLAR RETURN PAD ELECTRODE TO PROVIDE SITUATIONAL AWARENESS TO THE HUB; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.184, in- titulado POWERED SURGICAL TOOL WITH A PREDEFINED ADJUST-
ABLE CONTROL ALGORITHM FOR CONTROLLING AT LEAST ONE END-EFFECTOR PARAMETER AND A MEANS FOR LIMITING THE AD- JUSTMENT; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.183, in- titulado SURGICAL NETWORK RECOMMENDATIONS FROM REAL
TIME ANALYSIS OF PROCEDURE VARIABLES AGAINST A BASELINE HIGHLIGHTING DIFFERENCES FROM THE OPTIMAL SOLUTION; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.191, in- titulado A CONTROL FOR A SURGICAL NETWORK OR SURGICAL
NETWORK CONNECTED DEVICE THAT ADJUSTS ITS FUNCTION BASED ON A SENSED SITUATION OR USAGE; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.176, intitulado INDIRECT COMMAND AND CONTROL OF A FIRST OPER- ATING ROOM SYSTEM THROUGH THE USE OF A SECOND OPER- ATING ROOM SYSTEM WITHIN A STERILE FIELD WHERE THE SEC- OND OPERATING ROOM SYSTEM HAS PRIMARY AND SECOND- ARY OPERATING MODES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.186,
intitulado WIRELESS PAIRING OF A SURGICAL DEVICE WITH AN-
OTHER DEVICE WITHIN A STERILE SURGICAL FIELD BASED ON THE USAGE AND SITUATIONAL AWARENESS OF DEVICES; e ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/729.185, in- titulado POWERED STAPLING DEVICE THAT IS CAPABLE OF AD- JUSTING FORCE, ADVANCEMENT SPEED, AND OVERALL STROKE OF CUTTING MEMBER OF THE DEVICE BASED ON SENSED PARAM- ETER OF FIRING OR CLAMPING.
[0075] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US, depositados em 28 de agosto de 2018, estando a descrição de cada um deles aqui incorporada a título de referência em sua totalidade: ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.214, intitulado ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CON- TROL SYSTEM THEREFOR; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.205, intitulado
TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.233, intitulado RA-
DIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.208, intitulado CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCOR- DING TO TISSUE LOCATION; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.220, intitulado CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INS- TRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.232, intitulado DE- TERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM;
● Pedido de Patente US n° de série 16/115.239, intitulado DE- TERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANI- CAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.247, intitulado DE- TERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.211, intitulado SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.226, intitulado MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHA- NICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.240, intitulado DETECTION OF END EFFECTOR EMERSION IN LIQUID; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.249, intitulado IN-
TERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.256, intitulado IN- CREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPO- LAR LOOP; ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.223, intitulado BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY AD- JUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY; e ● Pedido de Patente US n° de série 16/115.238, intitulado ACTIVATION OF ENERGY DEVICES.
[0076] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US nos, depositados em 23 de agosto de 2018, estando a descrição de cada um aqui incorporada a título de referência em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/721.995, intitulado CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCOR- DING TO TISSUE LOCATION;
● Pedido de Patente Provisório US n° 62/721.998, intitulado SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS; ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/721.999, intitulado
INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING; ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/721.994, intitulado BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY AD- JUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY; e ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/721.996, intitulado
RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS.
[0077] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US, depositados em 30 de junho de 2018, estando a descrição de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/692.747, intitulado SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE; ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/692.748, intitulado SMART ENERGY ARCHITECTURE; e ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/692.768, intitulado SMART ENERGY DEVICES.
[0078] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US, depositados em 29 de junho de 2018, cuja descri- ção de cada um está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.090, intitulado CA-
PACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.057, intitulado
CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SEN- SED CLOSURE PARAMETERS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.067, intitulado SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BA- SED ON PERIOPERATIVE INFORMATION; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.075, intitulado SA- FETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.083, intitulado SA- FETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.094, intitulado SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DIS- TRIBUTION IRREGULARITIES; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.138, intitulado SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EF- FECTOR TO CANCEROUS TISSUE; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.150, intitulado SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.160, intitulado VA- RIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.124, intitulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.132, intitulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.141, intitulado SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.162, intitulado SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CA- PABILITIES; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.066, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL;
● Pedido de Patente US n° de série 16/024.096, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.116, intitulado SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.149, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.180, intitulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.245, intitulado COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAME-
TERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.258, intitulado SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CON- TROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM; ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.265, intitulado SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIR-
CUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE; e ● Pedido de Patente US n° de série 16/024.273, intitulado DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS.
[0079] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente provisórios US, depositados em 28 de junho de 2018, estando a descrição de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência em sua totalidade: ● 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; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.227, in- titulado CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO
SENSED CLOSURE PARAMETERS; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.230, in- titulado SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.219, in- titulado SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.257, intitulado COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PA-
RAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.262, intitulado SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICA-
TION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE; e ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/691.251, in- titulado DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS.
[0080] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente provisórios US, depositados em 19 de abril de 2018, estando a descrição de cada um deles aqui incorporada, a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/659.900, in- titulado METHOD OF HUB COMMUNICATION.
[0081] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente provisórios US, depositados em 30 de março de 2018, cuja descrição de cada um está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° 62/650.898 deposi- tado em 30 de março de 2018, intitulado CAPACITIVE COUPLED RE- TURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/650.887, in-
titulado SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILI- TIES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/650.882, in- titulado SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGI- CAL PLATFORM; e ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/650.877, in- titulado SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS
[0082] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente US, depositados em 29 de março de 2018, estando a descrição de cada um dos quais aqui incorporada a título de referência em sua totalidade: ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.641, intitulado IN- TERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICA- TION CAPABILITIES; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.648, intitulado
INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.656, intitulado SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNI- CATION OF OPERATING ROOM DEVICES; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.666, intitulado SPA- TIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.670, intitulado CO-
OPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.677, intitulado SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.632, intitulado
DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD;
● 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; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.645, intitulado SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING IN- STRUMENT; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.649, intitulado DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAM- ETER WITH AN OUTCOME; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.654, intitulado SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.663, intitulado SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.668, intitulado AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.671, intitulado
SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.686, intitulado DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LI- NEAR STAPLE LINE; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.700, intitulado STE- RILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.629, intitulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.704, intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETER- MINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.722, intitulado
CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY; e ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.742, intitulado DUAL CMOS ARRAY IMAGING. ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.636, intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVI- CES; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.653, intitulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.660, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.679, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL US-
AGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.694, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEG- MENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.634, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHEN- TICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.706, intitulado
DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; e ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.675, intitulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES. ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.627, intitulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLAT- FORMS;
● Pedido de Patente US n° de série 15/940.637, intitulado COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGI- CAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.642, intitulado CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.676, intitulado AU- TOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.680, intitulado CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.683, intitulado CO- OPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.690, intitulado DIS- PLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLAT- FORMS; e ● Pedido de Patente US n° de série 15/940.711, intitulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS.
[0083] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedi- dos de patente provisórios US, depositados em 28 de março de 2018, cuja descrição de cada um está aqui incorporada a título de referência, em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.302, in- titulado INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.294, in- titulado DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RE- CORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD;
● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.300, in- titulado SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.309, in- titulado SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DE- VICES IN OPERATING THEATER; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.310, in- titulado COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYS- TEMS; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.291, intitulado USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORA- TION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.296, in- titulado ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.333, in- titulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.327, intitulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.315, in- titulado DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.313, in- titulado CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.320, in- titulado DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.307, in- titulado AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED
SURGICAL PLATFORMS; e ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/649.323, in- titulado SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGI- CAL PLATFORMS.
[0084] O requerente do presente pedido detém os seguintes pedidos de patente US provisórios, depositados em 28 de dezembro de 2017, es- tando a descrição de cada um dos quais aqui incorporada a título de refe- rência em sua totalidade: ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/611.341, in- titulado INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM; ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/611.340, in- titulado CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS; e ● Pedido de Patente Provisório US n° de série 62/611.339, in- titulado ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM.
[0085] Antes de explicar com detalhes os vários aspectos dos ins- trumentos cirúrgicos e geradores, deve-se observar que os exemplos ilustrativos não estão limitados, em termos de aplicação ou uso, aos de- talhes de construção e disposição de partes ilustradas nos desenhos e na descrição em anexo. Os exemplos ilustrativos podem ser implemen- tados 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 propó- sito 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 se- guir.
[0086] Vários aspectos são direcionados a dispositivos cirúrgicos ul- trassônicos aprimorados, dispositivos eletrocirúrgicos e geradores para uso com os mesmos. Os aspectos dos dispositivos cirúrgicos ultrassô- nicos podem ser configurados para transeccionar e/ou coagular o tecido durante procedimentos cirúrgicos, por exemplo. Os aspectos dos dispo- sitivos eletrocirúrgicos podem ser configurados para transeccionar, co- agular, escalonar, soldar e/ou dessecar o tecido durante procedimentos cirúrgicos, por exemplo. Algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis
[0087] Em vários aspectos, os dispositivos de energia ultrassônica in- teligentes podem compreender algoritmos adaptáveis para controlar a operação da lâmina ultrassônica. Em um aspecto, os algoritmos de con- trole 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 para- metrizar o tipo de tecido. Um algoritmo para detectar a razão colágeno/ra- zão de tecido para ajustar a amplitude da ponta distal da lâmina ultrassô- nica é descrito na seção a seguir da presente descrição. Vários aspectos de dispositivos de energia ultrassônicos inteligentes são descritos aqui em conexão com as Figuras 1 e 2, por exemplo. Consequentemente, a se- guinte descrição de algoritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptá- veis deve ser lida em conjunto com as Figuras 1 e 2 e a descrição associ- ada às mesmas.
[0088] Em certos procedimentos cirúrgicos seria desejável usar al- goritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis. Em um as- pecto, os algoritmos de controle da lâmina ultrassônica adaptáveis po- dem 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 ajus- tados com base na localização do tecido dentro das garras do atuador de extremidade ultrassônico, por exemplo, a localização do tecido en- tre o braço de aperto e a lâmina ultrassônica. A impedância do trans- dutor 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 ajusta- dos 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 colá- geno e elastina no tecido detectada durante o procedimento de identi- ficação de tecido. A razão entre colágeno e elastina do tecido pode ser detectada com o uso de uma variedade de técnicas incluindo reflec- tância e emissividade de superfície no infravermelho (IR). A força apli- cada 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.
[0089] A Figura 1 é um sistema 800 configurado para executar al- goritmos de controle de lâmina ultrassônica adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos que compreende um controlador central de comu- nicação modular, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. Em um aspecto, o módulo gerador 240 é configurado para executar o(s) algoritmo(s) de controle de lâminas ultrassônicas adap- táveis 802 conforme descrito aqui. Em um outro aspecto, o disposi- tivo/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 32. Em um outro aspecto, tanto o dis- positivo/instrumento 235 como o dispositivo/instrumento 235 são con-
figurados para executar os algoritmos de controle da lâmina ultrassô- nica adaptáveis 802, 804, conforme descrito aqui com referência às Figuras 19 a 32.
[0090] 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 con- figuração 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 ins- trumentos cirúrgicos, como um dispositivo cirúrgico ultrassônico e um ins- trumento 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 acio- namento podem emitir um sinal de acionamento ultrassônico (por exem- plo, 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.
[0091] O módulo gerador 240 ou o dispositivo/instrumento 235 ou ambos são acoplados à torre de controle modular 236 conectados a múltiplos dispositivos de sala de operação como, por exemplo, instru- mentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computado- rizados situados na sala de operação. Em alguns aspectos, uma rede de dados cirúrgicos pode incluir um controlador central de comunica- ção modular configurado para conectar dispositivos modulares situa- dos em uma ou mais salas de operação de uma instalação de serviços de saúde, ou qualquer sala em uma instalação de serviços de saúde especialmente equipada para operações cirúrgicas, a um sistema com base em nuvem (por exemplo, a nuvem 204 que pode incluir um servi- dor remoto 213 acoplado a um dispositivo de armazenamento).
[0092] Os dispositivos modulares situados na sala de operação po- dem ser acoplados ao controlador central de comunicação modular. O controlador de rede e/ou a comutador de rede pode ser acoplado 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 com base em nuvem por meio do roteador para o processamento e a manipulação de dados remotos. Os dados associados aos dispositivos podem também ser transferidos para um sistema de computador local para o processa- mento e a manipulação de dados locais. Os dispositivos modulares si- tuados na mesma sala de operação podem também ser acoplados a um comutador de rede. O comutador de rede pode ser acoplado à rede controlador e/ou ao roteador de rede para conectar os dispositivos à nuvem 204. Os dados associados aos dispositivos podem ser transfe- ridos para a nuvem 204 por meio do roteador de rede para o proces- samento e a manipulação de dados. Os dados associados aos dispo- sitivos podem também ser transferidos para o sistema de computador local para o processamento e a manipulação de dados locais.
[0093] 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 em nuvem" pode ser usado aqui para se referir a "um tipo de computação com base em Internet" em que serviços diferentes— como servidores, armazenamento e aplicações—são entregues ao con-
trolador central de comunicação modular e/ou sistema de computador si- tuado na sala cirúrgica (por exemplo, uma sala ou espaço de operação fixo, móvel, temporário ou em campo) e a dispositivos conectados ao controlador central de comunicação modular e/ou ao sistema de compu- tador através da Internet. A infraestrutura de nuvem pode ser mantida por um fornecedor de serviços em nuvem. Nesse contexto, o fornecedor de serviços em nuvem pode ser a entidade que coordena o uso e o controle dos dispositivos situados em uma ou mais salas de operação. Os servi- ços de computação em nuvem podem realizar um grande número de cál- culos com base nos dados coletados por instrumentos cirúrgicos inteli- gentes, robôs, e outros dispositivos computadorizados localizados na sala de operação. O hardware do controlador central permite que múlti- plos dispositivos ou conexões sejam conectados a um computador que se comunica com os recursos de computação e armazenamento em nu- vem.
[0094] A Figura 1 ilustra adicionalmente alguns aspectos de um sis- tema cirúrgico interativo implementado por computador que compre- ende um controlador central de comunicação modular que pode incluir o sistema 800 configurado para executar algoritmos de controle de lâ- minas ultrassônicas adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos. O sistema cirúrgico pode incluir ao menos um controlador cirúrgico em co- municação 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 operação como, por exemplo, instru- mentos cirúrgicos inteligentes, robôs e outros dispositivos computadori- zados situados na sala de operação. 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 acoplada 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 um mostrador 237. Os dispositivos da sala de operação estão acoplados aos recursos de computação em nu- vem e ao armazenamento de dados através da torre de controle modu- lar 236. O controlador central robótico 222 também pode ser conectado à torre de controle modular 236 e aos recursos de computação em nu- vem. 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, con- forme 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. O mostrador do controlador central 215 pode também exibir dados recebidos dos dispositivos conectados à torre de controle modular em conjunto com imagens e imagens sobrepostas. Hardware do gerador
[0095] A Figura 2 ilustra um exemplo de um gerador 900, o qual é uma forma de um gerador configurado para acoplar a um instrumento ultrassônico e adicionalmente configurado para executar algoritmos de controle de lâminas ultrassônicas adaptáveis em uma rede de dados cirúrgicos que compreende 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 ci- rúrgico. O gerador 900 fornece sinais ultrassônicos e de RF para for- necer energia a um instrumento cirúrgico, de modo independente ou simultâneo. Os sinais ultrassônicos e de RF podem ser fornecidos so- zinhos ou em combinação e podem ser fornecidos simultaneamente.
Conforme indicado acima, ao menos uma saída de gerador pode for- necer múltiplas modalidades de energia (por exemplo, RF ultrassônica, bipolar ou monopolar, 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 separada 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 descrição.
As informações digitais as- sociadas a 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 fornecida a um amplificador 906 para o condicionamento e a amplificação de sinal.
A saída condicionada e amplificada do amplificador 906 é acoplada a um transformador de potência 908. Os sinais são acoplados pelo transfor- mador de potência 908 ao lado secundário, que está no lado de isola- mento de paciente.
Um primeiro sinal de uma primeira modalidade de energia é fornecido ao instrumento cirúrgico entre os terminais identi- ficados como ENERGIA1 e RETORNO.
Um segundo sinal de uma se- gunda 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 subs- crito "n" pode ser usado para designar que até n terminais de ENER- GIAn podem ser fornecidos, em que n é um número inteiro positivo maior que 1. Também será reconhecido que até "n" trajetórias de re- torno RETORNOn podem ser fornecidas sem se afastar do escopo da presente descrição.
[0096] Um primeiro circuito de detecção de tensão 912 é acoplado através dos terminais identificados como ENERGIA1 e trajetória de RE- TORNO para medir a tensão de saída entre eles. Um segundo circuito de detecção de tensão 924 é acoplado através dos terminais identifica- dos 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 de RETORNO do lado secundário do transforma- dor de potência 908 conforme mostrado para medir a corrente de saída para qualquer modalidade de energia. Se diferentes trajetórias de re- torno forem fornecidas para cada modalidade de energia, então um cir- cuito de detecção de corrente separado seria fornecido em cada perna de retorno. As saídas dos primeiro e segundo circuitos de detecção de tensão 912, 924 são fornecidas aos respectivos transformadores de iso- lamento 916, 922 e a saída do circuito de detecção de corrente 914 é fornecida a um outro transformador de isolamento 918. As saídas dos transformadores de isolamento 916, 928, 922 no lado primário do trans- formador 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 retroinforma- ção de corrente de saída podem ser empregadas para ajustar a tensão de saída e a corrente fornecida para o instrumento cirúrgico, e para com- putar a impedância de saída, entre outros parâmetros. As comunicações de entrada/saída entre o processador 902 e os circuitos isolados do pa- ciente são fornecidas através de um circuito de interface 920. Os sen- sores podem, também, estar em comunicação elétrica com o processa- dor 902 por meio do circuito de interface 920.
[0097] 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/RE- TORNO, pela saída do circuito de detecção de corrente 914 disposto em série com a perna de RETORNO do lado secundário do transforma- dor de potência 908. As saídas dos primeiro e segundo circuitos de de- tecção de tensão 912, 924 são fornecidas para separar os transforma- dores de isolamento 916, 922 e a saída do circuito de detecção de cor- rente 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 impedân- cia. Como um exemplo, a primeira modalidade de energia ENERGIA 1 pode ser a energia ultrassônica e a segunda modalidade de energia ENERGIA2 pode ser a energia de RF. Entretanto, além das modalidades de energia de RF ultrassônica e bipolar ou monopolar, outras modalida- des de energia incluem eletroporação irreversível e/ou reversível e/ou energia de micro-ondas, entre outras. Adicionalmente, embora o exem- plo ilustrado na Figura 2 mostre uma trajetória de retorno único RE- TORNO e possa ser fornecido para duas ou mais modalidades de ener- gia, em outros aspectos, múltiplas trajetórias de retorno RETORNOn po- dem ser fornecidas para cada modalidade de energia ENERGIAn. Dessa forma, como aqui descrito, a impedância do transdutor ultrassônico pode ser medida dividindo-se 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-se a saída do segundo circuito de detecção de tensão 924 pelo circuito de detecção de corrente 914.
[0098] Conforme mostrado na Figura 2, o gerador 900 compreen- dendo ao menos uma porta de saída pode incluir um transformador de potência 908 com uma única saída e com múltiplas derivações para for- necer potência sob a forma de uma ou mais modalidades de energia, como ultrassônica, RF bipolar ou monopolar, eletroporação irreversível e/ou reversível, e/ou energia de micro-ondas, entre outros, por exemplo ao atuador de extremidade dependendo do tipo de tratamento de tecido que estiver sendo executado. Por exemplo, o gerador 900 pode fornecer energia com maior tensão e menor corrente para acionar um transdutor ultrassônico, com menor tensão e maior corrente para acionar eletrodos de RF para vedar o tecido ou com uma forma de onda de coagulação para coagulação pontual usando eletrodos eletrocirúrgicos de RF mono- polar ou bipolar. A forma de onda de saída do gerador 900 pode ser ori- entada, chaveada ou filtrada para fornecer a frequência ao atuador de extremidade do instrumento cirúrgico. A conexão de um transdutor ultras- sônico à saída do gerador 900 seria, de preferência, situada entre a saída identificada como ENERGIA1 e RETORNO, conforme mostrado na Fi- gura 2. Em um exemplo, uma conexão de eletrodos bipolares de RF à saída do gerador 900 estaria, de preferência, situada entre a saída iden- tificada como ENERGIA2 e RETORNO. No caso de saída monopolar, as conexões preferenciais seriam eletrodo ativo (por exemplo, caneta ou ou- tra sonda) à saída de ENERGIA2 e um bloco de retorno adequado conec- tado à saída RETORNO.
[0099] Detalhes adicionais são revelados 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 incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0100] Conforme usado ao longo desta descrição, o termo "sem fio" e seus derivados podem ser usados para descrever circuitos, dis- positivos, sistemas, métodos, técnicas, canais de comunicação etc., que podem comunicar dados através do uso de radiação eletromagné- tica modulada através de um meio não sólido. O termo não implica que os dispositivos associados não contenham quaisquer fios, embora em alguns aspectos eles possam não ter. O módulo de comunicação pode implementar qualquer um 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, Blue- tooth, 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 módu- los de comunicação. Por exemplo, um primeiro módulo de comunica- ção 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.
[0101] Como usado na presente invenção um processador ou uni- dade 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 (especialmente sistemas em um chip (SoCs)) que combinam vários "processadores" especializados.
[0102] Como usado aqui, um sistema em um circuito integrado ou sistema em circuito integrado (SoC ou SOC) é um circuito integrado (também conhecido como um "IC" ou "chip") que integra todos os com- ponentes de um computador ou outros sistemas eletrônicos. Pode con- ter funções digitais, analógicas, de sinal misto e, frequentemente, fun- ções de radiofrequência — todas sobre um único substrato. Um SoC integra um microcontrolador (ou microprocessador) com periféricos avançados como unidade de processamento gráfico (GPU), módulo
Wi-Fi, ou coprocessador. Um SoC pode ou não conter memória embu- tida.
[0103] Como usado aqui, um microcontrolador ou controlador é um sistema que integra um microprocessador com circuitos periféricos e me- mória. Um microcontrolador (ou MCU para unidade do microcontrolador) pode ser implementado como um computador pequeno em um único cir- cuito integrado. Pode ser similar a um SoC; um SoC pode incluir um mi- crocontrolador como um de seus componentes. Um microcontrolador pode conter uma ou mais unidades de processamento de núcleo (CPUs) junta- mente com memória e periféricos de entrada/saída programáveis. A me- mória do programa na forma de RAM ferroelétrica, NOR flash ou ROM OTP também está, muitas vezes, incluída no circuito integrado, bem como uma pequena quantidade de RAM. Os microcontroladores podem ser usa- dos para aplicações integradas, em contraste com os microprocessadores usados em computadores pessoais ou outras aplicações de propósitos ge- rais que consistem em vários circuitos integrados discretos.
[0104] Como usado na presente invenção, o termo controlador ou mi- crocontrolador pode ser um dispositivo de circuito integrado ou IC (circuito integrado) independente que faz interface com um dispositivo periférico. Essa pode ser uma ligação entre duas partes de um computador ou de um controlador em um dispositivo externo que gerencia a operação de (e co- nexão com) daquele dispositivo.
[0105] Qualquer um dos processadores ou microcontroladores na presente invenção pode ser 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 as- pecto, o processador pode ser um núcleo processador Cortex-M4F LM4F230H5QR ARM, disponível junto à Texas Instruments, por exem- plo, 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 pré-busca para otimizar o desempenho acima de 40 MHz, uma me- mória de acesso aleatório serial de ciclo único de 32 KB (SRAM), uma memória somente de leitura interna (ROM) carregada com o programa StellarisWare®, memória somente de leitura programável e apagável eletricamente (EEPROM) de 2 KB, um ou mais módulos de modulação por largura de pulso (PWM), um ou mais análogos de entradas de codi- ficador de quadratura (QEI), um ou mais conversores analógico-digitais (ADC) de 12 bits com 12 canais de entrada analógica, cujos detalhes estão disponíveis na folha de dados do produto.
[0106] Em um aspecto, o processador pode compreender um contro- lador de segurança que compreende duas famílias baseadas em contro- lador, como TMS570 e RM4x conhecidas sob o nome comercial de Her- cules ARM Cortex R4, também disponíveis junto à 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 for- nece desempenho, conectividade e opções de memória escalonáveis.
[0107] Os dispositivos modulares incluem os módulos (conforme des- crito em conexão com a Figura 3, por exemplo) que são recebíveis em um controlador cirúrgico e os dispositivos ou instrumentos cirúrgicos que po- dem ser conectados aos vários módulos a fim de conectar ou parear com o controlador cirúrgico correspondente. Os dispositivos modulares in- cluem, por exemplo, instrumentos cirúrgicos inteligentes, dispositivos de imageamento médicos, dispositivos de sucção/irrigação, evacuadores de fumaça, geradores de energia, ventiladores, insufladores e monitores. Os dispositivos modulares aqui descritos podem ser controlados por algorit- mos de controle. Os algoritmos de controle podem ser executados no dis- positivo modular em si, no controlador cirúrgico central ao qual o disposi- tivo modular específico está pareado, ou tanto no dispositivo modular como no controlador cirúrgico central (por exemplo, através de uma arqui- tetura de computação distribuída). Em algumas exemplificações, os algo- ritmos 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 da- dos podem estar relacionados ao paciente em cirurgia (por exemplo, pro- priedades de tecido ou pressão de insuflação) ou ao dispositivo modular em si (por exemplo, a velocidade 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.
[0108] A Figura 3 ilustra uma forma de um sistema cirúrgico 1000 que compreende um gerador 1100 e vários instrumentos cirúrgicos 1104, 1106 e 1108 usáveis com este, em 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 eletrocirúrgico ultrassônico/ RF. O gerador 1100 é configurável para uso com uma variedade de instru- mentos cirúrgicos. De acordo com várias formas, o gerador 1100 pode ser configurável para uso com instrumentos cirúrgicos diferentes de dife- rentes tipos, incluindo, por exemplo, os instrumentos cirúrgicos ultrassô- nicos 1104, os instrumentos eletrocirúrgicos de RF 1106 e os instrumen- tos cirúrgicos multifuncionais 1108 que integram energias ultrassônicas e de RF fornecidas simultaneamente a partir do gerador 1100. Embora sob a forma da Figura 3 o gerador 1100 seja mostrado separado dos instru- mentos 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.
[0109] O gerador 1100 é configurado para acionar múltiplos instru- mentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108. O primeiro instrumento cirúrgico é um instrumento cirúrgico ultrassônico 1104 e compreende uma em- punhadura 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 acusti- camente acoplada 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 alter- nância 1134a, 1134b, 1134c para energizar e acionar a lâmina ultras- sônica 1128 ou outra função. Os botões de alternância 1134a, 1134b, 1134c podem ser configurados para energizar o transdutor ultrassô- nico 1120 com o gerador 1100.
[0110] O gerador 1100 é também configurado para acionar um se- gundo instrumento cirúrgico 1106. O segundo instrumento cirúrgico 1106 é um instrumento eletrocirúrgico de RF e compreende uma empu- nhadura 1107 (HP), um eixo de acionamento 1127 e um atuador de ex- tremidade 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 aco- plados a, e energizados por uma fonte de energia bipolar dentro do ge- rador 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.
[0111] O gerador 1100 é também configurado para acionar um ins- trumento cirúrgico multifuncional 1108. O instrumento cirúrgico multi- funcional 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 acusti- camente ao transdutor ultrassônico 1120. A empunhadura 1109 com- preende um gatilho 1147 para operar o braço de aperto 1146 e uma combinação dos botões de alternância 1137a, 1137b, 1137c para ener- gizar 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 energi- zar a lâmina ultrassônica 1149 com uma fonte de energia bipolar tam- bém contida dentro do gerador 1100.
[0112] 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 dife- rentes de diferentes tipos, incluindo, por exemplo, o instrumento cirúr- gico ultrassônico 1104, o instrumento cirúrgico de RF 1106 e o instru- mento cirúrgico multifuncional 1108 que integra energias ultrassônicas e de RF fornecidas simultaneamente a partir do gerador 1100. Embora sob a forma da Figura 3 o gerador 1100 seja mostrado separado dos instrumentos cirúrgicos 1104, 1106, 1108, em outra forma, o gerador 1100 pode ser formado integralmente com qualquer um dos instrumen- tos cirúrgicos 1104, 1106, 1108 para formar um sistema cirúrgico uni- tário. Conforme discutido acima, o gerador 1100 compreende um dis- positivo de entrada 1110 situado em um painel frontal do console do gerador 1100. O dispositivo de entrada 1110 pode compreender qual- quer dispositivo adequado que gere sinais adequados para programa- ção 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.
[0113] A Figura 4 é um atuador de extremidade 1122 do dispositivo ultrassônico exemplificador 1104, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. O atuador de extremidade 1122 pode compre- ender uma lâmina 1128 que pode ser acoplado ao transdutor ultrassô- nico 1120 através de um guia de Ondas. Quando acionada pelo trans- dutor ultrassônico 1120, a lâmina 1128 pode vibrar e, quando colocada em contato com tecidos, pode cortar e/ou coagular os mesmos, con- forme 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 configu- rado para ação cooperativa com a lâmina 1128 do atuador de extremi- dade 1122. Com a lâmina 1128, o braço de aperto 1140 pode compre- ender um conjunto de garras. O braço de aperto 1140 pode ser conec- tado de forma articulada em uma extremidade distal de um eixo de aci- onamento 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 proximal- mente para melhorar a preensão do tecido em cooperação com a lâmina
1128. O braço de aperto 1140 pode transicionar da posição aberta mos- trada na Figura 4 para uma posição fechada (com o braço de aperto 1140 entrando em contato com a lâmina 1128 ou próximo a ela) de qual- quer maneira adequada. Por exemplo, a empunhadura 1105 pode com- preender 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.
[0114] 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 ultrassô- nico 1104 podem usar uma ou mais chaves posicionadas na empunha- dura 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 alter- nância 1134, 1134a, 1134b (Figura 3), por exemplo, para determinar um modo de operação do dispositivo 1104. Quando o botão de alter- nância 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 se- lecionável 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 al- guns 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 atra- vés do braço de aperto 1140, pode ser aplicada uma energia ultrassô- nica).
[0115] Adicional ou alternativamente, a uma ou mais chaves podem compreender um botão de alternância 1134 que, quando pressionado, faz com que o gerador 1100 forneça uma saída em pulsos (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.
[0116] Será reconhecido que um dispositivo 1104 pode compreen- der qualquer combinação dos botões de alternância 1134a, 1134b, 1134 (Figura 3). Por exemplo, o dispositivo 1104 pode ser configurado para ter apenas dois botões de alternância: um botão de alternância 1134a para produzir uma saída de energia ultrassônica máxima e um botão de alternância 1134 para produzir uma saída em pulsos no nível de potên- cia 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 con- figurações de EEPROM no gerador 1100 e/ou seleções do nível de po- tência pelo usuário.
[0117] 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 po- sição 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).
[0118] Em alguns aspectos, o atuador de extremidade eletrocirúrgico de RF 1124, 1125 (Figura 3) pode também compreender um par de ele- trodos. 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.
[0119] Em vários aspectos, o gerador 1100 pode compreender di- versos 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 dispo- sitivo eletrocirúrgico 1106. Os módulos podem gerar os respectivos si- nais de acionamento para acionar os dispositivos cirúrgicos 1104, 1106,
1108. Em vários aspectos, cada um dentre o módulo gerador ultrassô-
nico e/ou o módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode ser formado in- tegralmente com o gerador 1100. Alternativamente, um ou mais dos mó- dulos podem ser fornecidos como um módulo de circuito separado ele- tricamente acoplado ao gerador 1100. (Os módulos são mostrados em linha tracejada para ilustrar essa opção.) Além disso, em alguns aspec- tos o módulo gerador para eletrocirurgia/RF pode ser formado integral- mente com o módulo gerador ultrassônico, ou vice-versa.
[0120] De acordo com os aspectos descritos, o módulo gerador ultras- sônico pode produzir um ou mais sinais de acionamento com tensões, cor- rentes 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 ope- rar, 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.
[0121] 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 ele- trocirurgia bipolar, o sinal de acionamento pode ser fornecido, por exemplo, aos eletrodos do dispositivo eletrocirúrgico 1106, por exem- plo, conforme descrito acima. Consequentemente, o gerador 1100 pode ser configurado para propósitos terapêuticos mediante a aplica- ção, ao tecido, de energia elétrica suficiente para tratamento do dito tecido (por exemplo, coagulação, cauterização, soldagem de tecidos, etc.).
[0122] O gerador 1100 pode compreender um dispositivo de en- trada 2150 (Figura 8B) situado, por exemplo, em um painel frontal do console de gerador 1100. O dispositivo de entrada 2150 pode compre- ender qualquer dispositivo adequado que gere sinais adequados para programação do funcionamento do gerador 1100. Em operação, o usu- ário 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 pro- cessadores contidos no gerador) para controlar o funcionamento do ge- rador 1100 (por exemplo, o funcionamento do módulo gerador ultrassô- nico e/ou do módulo gerador para eletrocirurgia/RF). Em vários aspec- tos, o dispositivo de entrada 2150 inclui um ou mais dentre botões, cha- ves, controles giratórios, teclado, teclado numérico, monitor com tela sensível ao toque, dispositivo apontador e conexão remota a um com- putador 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.
[0123] O gerador 1100 pode compreender também um dispositivo de saída 2140 (Figura 8B) situado, por exemplo, em um painel frontal do console de gerador 1100. O dispositivo de saída 2140 inclui um ou mais dispositivos para fornecer ao usuário uma retroinformação senso- rial. 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 retroinfor- mação tátil (por exemplo, atuadores hápticos).
[0124] Embora certos módulos e/ou blocos do gerador 1100 pos- sam 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, pro- cessadores 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 sof- tware.
[0125] Em um aspecto, o módulo de acionamento de gerador ul- trassônico e o módulo de acionamento de eletrocirurgia/RF 1110 (Fi- gura 3) podem compreender uma ou mais aplicações integradas, im- plementadas como firmware, software, hardware ou qualquer combi- nação dos mesmos. Os módulos podem compreender vários módulos executáveis, como software, programas, dados, acionadores e interfa- ces de programa de aplicativos (API, de "application program interfa- ces"), 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 im- plementações, 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 program- mable ROM"), ROM programável eletricamente apagável (EEPROM,
de "electrically erasable programmable ROM"), ou battery backed ran- dom-memória de acesso aleatório (RAM, de "random-access me- mory") 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").
[0126] 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 do tecido podem ser medidas e usadas para controlar os aspectos operacionais do gerador 1100 e/ou serem fornecidas como retroinfor- mação 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 extremi- dade 1124 nos modos de corte, coagulação e/ou dessecação. As ca- racterísticas elétricas do dispositivo 1106 e/ou do tecido podem ser medidas e utilizadas para controlar os aspectos operacionais do gera- dor 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 extremi- dade 1122, 1124, 1125.
[0127] Um sistema ultrassônico eletromecânico inclui um transdutor ultrassônico, um guia de onda, e uma lâmina ultrassônica. O sistema ul- trassônico eletromecânico tem uma frequência de ressonância inicial defi- nida pelas propriedades físicas do transdutor ultrassônico, o guia de on- das, 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 resso- nância do sistema ultrassônico eletromecânico. Quando o sistema ultras- sônico 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 resso- nância a impedância indutiva é igual à impedância capacitiva. Conforme a lâmina ultrassônica aquece, a conformidade da lâmina ultrassônica (mo- delada 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 cau- sando 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 aciona- mento 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 trans- dutor 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 fre- quência de acionamento é igual à frequência de ressonância do novo sis- tema ultrassônico eletromecânico. A mudança na fase e/ou frequência pode ser usada como uma medição indireta da temperatura da lâmina ul- trassônica.
[0128] Conforme mostrado na Figura 6, as propriedades eletrome- cânicas do transdutor ultrassônico podem ser modeladas como um cir- cuito equivalente que compreende uma primeira ramificação que tem uma capacitância estática e uma segunda ramificação "em movimento" que tem uma indutância, uma resistência e uma capacitância conecta- das em série que definem as propriedades eletromecânicas de um res- sonador. Os geradores ultrassônicos conhecidos podem incluir um in- dutor 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. Con- sequentemente, mediante o uso de um indutor de sintonia, a corrente do sinal de acionamento do gerador representa a corrente da ramifica- ção em movimento, e o gerador é dessa forma capaz de controlar seu sinal de acionamento para manter a frequência de ressonância do trans- dutor ultrassônico. O indutor de sintonia pode também transformar a plotagem da impedância de fase do transdutor ultrassônico para otimi- zar 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 sin- tonia.
[0129] A Figura 6 ilustra um circuito equivalente 1500 de um transdu- tor ultrassônico, como o transdutor ultrassônico 1120, de acordo com um aspecto. O circuito 1500 compreende uma primeira ramificação "de movi- mento" tendo, conectadas em série, indutância Ls, resistência Rs e capaci- tância 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 conhe- cidas podem incluir um indutor de sintonia Lt (mostrado em linha tracejada na Figura 6) em um circuito paralelo ressonante para cancelar a capaci- tância estática C0 em uma frequência de ressonância, de modo que subs- tancialmente toda a saída de corrente do gerador Ig(t) flua através da ra- mificação em movimento. Desse modo, o controle da corrente da ramifica- ção 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 ultras- sônico diferente tendo uma capacitância estática diferente exige um indu- tor de sintonia diferente Lt. Além disso, como o indutor de sintonia Lt corre- laciona-se ao valor nominal da capacitância estática C0 em uma única fre- quência de ressonância, o controle acurado da corrente de ramificação de movimento Im(t) é garantido apenas naquela frequência. Conforme a fre- quência se desloca para baixo com a temperatura do transdutor, o controle exato da corrente da ramificação de movimento fica comprometido.
[0130] 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 capaci- tância estática C0 entre aplicações de potência para um dispositivo cirúr- gico ultrassônico 1104 específico (juntamente com dados de retroinfor- mação 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 ge- rador 1100 são, portanto, capazes de fornecer sintonia virtual para simu- lar 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 capa- citância estática C0.
[0131] A Figura 7 é um diagrama de blocos simplificado de um as- pecto do gerador 1100 para fornecer ajuste sem indutor, conforme des- crito 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 iso- lado 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 es- tágio 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 ultras- sônico 1104 e um dispositivo eletrocirúrgico 1106. Em particular, as saí- das de sinal de acionamento 1600a, 1600b e 1600c podem emitir um sinal de acionamento (por exemplo, um sinal de acionamento a 420 V RMS) para um dispositivo cirúrgico ultrassônico 1104, e as saídas de si- nal de acionamento 1600a, 1600b e 1600c podem emitir um sinal de aci- onamento (por exemplo, um sinal de acionamento a 100 V 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 transfor- mador 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 ló- gico programável 1660 para fornecer uma saída digital a um conversor digital-analógicos (DAC) 1680 que, por sua vez, fornece um sinal analó- gico correspondente a uma entrada do amplificador de potência 1620. Em certos aspectos, o dispositivo lógico programável 1660 pode compre- ender uma matriz de portas programável em campo (FPGA), por exem- plo. O dispositivo lógico programável 1660, pelo fato de controlar a en- trada do amplificador de potência 1620 através do DAC 1680 pode, por- tanto, 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 aci- onamento 1600a, 1600b e 1600c. Em certos aspectos e conforme discu- tido 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.
[0132] A potência pode ser fornecida a um trilho de alimentação do amplificador de potência 1620 por um regulador de modo de chavea- mento 1700. Em certos aspectos, o regulador de modo de chave 1700 pode compreender um regulador buck ajustável, por exemplo. Con- forme 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 retroinfor- mação da tensão recebidos do amplificador de potência 1620 pelo pro- cessador 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 regula- dor de modo de chave 1700 (por exemplo, através de uma saída modu- lada 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 dinâ- mica 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.
[0133] Em certos aspectos e conforme discutido em detalhes adicio- nais em conexão com as Figuras 19A e 19B, o dispositivo lógico progra- mável 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 formato de onda armazenadas em uma tabela de pesquisa (LUT) atu- alizada dinamicamente, como uma RAM LUT que pode ser integrada em um FPGA. Esse algoritmo de controle é particularmente útil para aplica- ções ultrassônicas nas quais um transdutor ultrassônico, como o trans- dutor ultrassônico 1120, pode ser acionado por uma corrente senoidal limpa em sua frequência de ressonância. Como outras frequências po- dem excitar ressonâncias parasíticas, minimizar ou reduzir a distorção total da corrente da ramificação de movimento pode correspondente- mente 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 po- tência 1560, o amplificador de potência 1620), dados de retroinformação de tensão e corrente com base no sinal de acionamento podem ser inse- ridos em um algoritmo, como um algoritmo para controle de erros imple- mentado 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 cor- rente da ramificação de movimento computadorizada e um formato de forma de onda de corrente desejada, em 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 movi- mento que tem o formato de forma de onda desejado (por exemplo, se- noidal) para acionar de maneira ideal o transdutor ultrassônico. Em tais aspectos, as amostras de forma de onda da LUT não irão, portanto, re- presentar 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.
[0134] 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 cor- rente de sinais de acionamento emitidos pelo gerador 1100. Em certos as- pectos, os ADCs 1780 e 1800 podem ser configurados para amostragem em altas velocidades (por exemplo, 80 Msps) para possibilitar a sobrea- mostragem 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 ope- rações 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 veloci- dade nos aspectos do gerador 1100 pode possibilitar, entre outras coisas, o cálculo da corrente complexa que flui através da ramificação de movi- mento (que pode ser utilizada em certos aspectos para implementar o con- trole de formato de forma de onda baseado em DDS descrito acima), fil- tragem digital precisa dos sinais amostrados, e cálculo do consumo real de energia com um alto grau de precisão. A saída dos dados de retroinfor- mação de tensão e corrente pelos ADCs 1780 e 1800 pode ser recebida e processada (por exemplo, buffering tipo FIFO, multiplexação) pelo dis- positivo lógico programável 1660 e armazenada em memória de dados para subsequente recuperação, por exemplo, pelo processador 1740. Conforme observado acima, os dados de retroinformação de tensão e cor- rente podem ser usados como entrada para um algoritmo para pré-distor- ção ou modificação de amostras de forma 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 inde- xado 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 cap- turado. A sincronização das amostras da LUT com os dados de retroinfor- mação de tensão e corrente dessa maneira contribui para a correta tem- porização e estabilidade do algoritmo de pré-distorção.
[0135] Em certos aspectos, os dados de retroinformação de tensão e corrente podem ser utilizados para controlar a frequência e/ou a am- plitude (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 con- trolada 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.
[0136] A fase de impedância pode ser determinada através da aná- lise 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 deter- minada com o uso da transformada rápida de Fourier (FFT) ou da trans- formada discreta de Fourier (DFT) conforme exposto a seguir: 𝑉𝑔 (𝑡) = 𝐴1 cos(2𝜋𝑓0 𝑡 + 𝜑1 ) 𝐼𝑔 (𝑡) = 𝐴2 cos(2𝜋𝑓0 𝑡 + 𝜑2 ) 𝐴1 𝜑1 𝑉𝑔 (𝑓) = (𝛿 (𝑓 − 𝑓0 ) + 𝛿 (𝑓 + 𝑓0 )) 𝑒𝑥𝑝 (𝑗2𝜋𝑓 ) 2 2𝜋𝑓0 𝐴2 𝜑2 𝐼𝑔 (𝑓) = (𝛿 (𝑓 − 𝑓0 ) + 𝛿 (𝑓 + 𝑓0 )) exp (𝑗2𝜋𝑓 ) 2 2𝜋𝑓0
[0137] A avaliação da transformada de Fourier na frequência do sinu- soide produz: 𝐴1 𝑎𝑟𝑔 𝑉 (𝑓0 ) = 𝜑1 𝑉𝑔 (𝑓0 ) = 𝛿 (0) exp(𝑗𝜑1 ) 2 𝐴2 𝑎𝑟𝑔 𝐼 (𝑓0 ) = 𝜑2 𝐼𝑔 (𝑓0 ) = 𝛿 (0) exp(𝑗𝜑2 ) 2
[0138] Outras abordagens incluem estimativa ponderada de quadra- dos 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: 𝜑 = 2𝜋𝑓𝑡 + 𝜑0 onde φ é o ângulo de fase, f é a frequência, t é o tempo, e φ0 é a fase no t = 0.
[0139] 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 si- nais 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 ne- gativo 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, quais- quer efeitos de componentes DC e harmônicos podem ser reduzidos. Em uma implementação, os sinais analógicos de tensão Vg(t) e cor- rente 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 usa- dos. Em ainda um outro aspecto, a técnica de passagem por zero pode usar uma porta eXclusiva (XOR).
[0140] 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 "cros- sed-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 Measure- ment, Peter O’Shea, 2000 CRC Press LLC, <http://www.engne- tbase.com>, que está aqui incorporado a título de referência.
[0141] Em um outro aspecto, por exemplo, os dados de retroinforma- ção 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 de amplitude de corrente pode ser espe- cificado 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 escalo- namento das amostras de forma de onda da LUT armazenada no dispo- sitivo 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.
[0142] O estágio não isolado 1540 pode conter, ainda, um proces- sador 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, Ca- lifórnia, EUA, por exemplo. Exemplos de funcionalidade de UI supor- tada pelo processador 1900 podem incluir retroinformação audível e visual do usuário, comunicação com dispositivos periféricos (por exem- plo, 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 processa- dor 1740 e com o dispositivo lógico programável (por exemplo, através de um barramento de interface serial periférica (SPI)). Embora o pro- cessador 1900 possa primariamente suportar funcionalidade de UI, o mesmo pode também coordenar-se com o processador 1740 para im- plementar a mitigação de riscos em certos aspectos. Por exemplo, o processador 1900 pode ser programado para monitorar vários aspec- tos das entradas pelo usuário e/ou outras entradas (por exemplo, en- tradas 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.
[0143] Em certos aspectos, tanto o processador 1740 (Figuras 7, 8A) quanto o processador 1900 (Figuras 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 proces- sos 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 usu- ário (por exemplo, telas de monitor, sons) são apresentados a um usuário.
Os processadores 1740 e 1900 podem manter independentemente o es- tado 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 pro- cessador 1900 pode estar ciente das transições válidas entre estados ope- racionais, 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 proces- sador 1900 pode fazer com que o gerador 1100 entre em um modo de falha.
[0144] O estágio não isolado 1540 pode compreender adicional- mente um controlador 1960 (Figuras 7, 8B) para monitorar dispositivos de entrada 2150 (por exemplo, um sensor de toque capacitivo utilizado para ligar e desligar o gerador 1100, uma tela de 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 compreen- der um controlador de tela sensível ao toque (por exemplo, um contro- lador 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.
[0145] Em certos aspectos, quando o gerador 1100 está em um es- tado "desligado", o controlador 1960 pode continuar a receber energia operacional (por exemplo, através de uma linha de uma fonte de alimen- tação do gerador 1100, como a fonte de alimentação 2110 (Figura 7) dis- cutida abaixo). Dessa maneira, o controlador 1960 pode continuar a mo- nitorar 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 "desli- gado", o controlador 1960 pode despertar a fonte de alimentação (por exemplo, habilitar a operação de um ou mais conversores de tensão de CC/CC 2130 (Figura 7) da fonte de alimentação 2110) se é detectada a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150 por um usuário. Portanto, o controlador 1960 pode iniciar uma sequência para fazer a transição do gerador 1100 para um estado "ligado". Por outro lado, o con- trolador 1960 pode iniciar uma sequência para fazer a transição do gera- dor 1100 para o estado desligado se for detectada a ativação do disposi- tivo de entrada "liga/desliga" 2150, quando o gerador 1100 estiver no es- tado ligado. Em certos aspectos, por exemplo, o controlador 1960 pode relatar a ativação do dispositivo de entrada "liga/desliga" 2150 ao proces- sador 1900 que, por sua vez, implementa a sequência de processo ne- cessária para transicionar o gerador 1100 ao estado desligado. Nesses aspectos, o controlador 1960 pode não ter qualquer capacidade indepen- dente para causar a remoção da potência do gerador 1100, após seu estado ligado ter sido estabelecido.
[0146] Em certos aspectos, o controlador 1960 pode fazer com que o gerador 1100 ofereça retroinformação audível ou outra retroinforma- ção 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 proces- sos associados à sequência.
[0147] Em certos aspectos, o estágio isolado 1520 pode compre- ender 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 ade- quado de isolamento elétrico entre os estágios 1520 e 1540 como, por exemplo, um link de comunicação baseado em infravermelho (IV). A energia pode ser fornecida ao circuito de interface de 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.
[0148] Em um aspecto, o circuito de interface de instrumento 1980 pode compreender um dispositivo lógico programável 2000 (por exemplo, um 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 progra- mável 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 cor- rente bipolar alimentada por um amplificador diferencial. O sinal de inter- rogação 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, re- tificação) do sinal de interrogação de modo que um estado ou configura- ção 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 com- ponente do estágio não isolado 1540) pode, então, determinar o estado ou a configuração do circuito de controle com base nas amostras de ADC.
[0149] 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 fi- xado 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 imple- mentada separadamente do dispositivo lógico programável 2000 e com- preende um conjunto de circuitos adequado (por exemplo, dispositivos lógicos distintos, um processador) para habilitar 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.
[0150] 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 exem- plo, 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 in- terface do instrumento 1980 (por exemplo, pelo dispositivo lógico pro- gramável 2000), transferidas para um componente do estágio não iso- lado 1540 (por exemplo, para o dispositivo lógico programável 1660, processador 1740 e/ou processador 1900) para apresentação a um usu- ário 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 nú- mero atualizado de operações nas quais o dispositivo cirúrgico foi usado e/ou a datas e/ou horários de seu uso.
[0151] 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 inter- cambiabilidade e/ou a descartabilidade do instrumento. Nesses casos, geradores conhecidos podem ser limitados em sua capacidade para re- conhecer 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 fun- cionalidade de leitura de dados devido a, por exemplo, diferentes es-
quemas de sinalização, complexidade do design e custo. Outros aspec- tos 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.
[0152] 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 habi- litar 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 se- gundo circuito de dados pode armazenar informações relacionadas ao ins- trumento cirúrgico específico com o qual está associado. Essas informa- ções podem incluir, por exemplo, um número de modelo, um número se- rial, 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 pro- gramável 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 se- gundo circuito de dados pode transmitir dados capturados por um ou mais sensores (por exemplo, um sensor de temperatura baseado em instru- mento). 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.
[0153] Em certos aspectos, o segundo circuito de dados e a se- gunda 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 minimi- zadas ou reduzidas as alterações ou modificações ao design do dispo- sitivo 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 funciona- lidade de leitura de dados, o que, portanto, permite a retrocompatibili- dade do instrumento de dispositivo cirúrgico.
[0154] Em certos aspectos, o estágio isolado 1520 pode compre- ender ao menos um capacitor de bloqueio 2960-1 (Figura 8C) conec- tado à saída de sinal de acionamento 1600b para impedir a passagem de corrente CC 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 capacito- res 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 pro- gramável 2000, por exemplo. Com base nas alterações da corrente de fuga (conforme indicado pelas amostras de tensão no aspecto da Fi- gura 7), o gerador 1100 pode determinar quando ao menos um dentre os capacitores de bloqueio 2960-1 e 2960-2 falhou. Consequente- mente, o aspecto da Figura 7 pode fornecer um benefício em relação a designs com somente um capacitor, tendo um único ponto de falha.
[0155] Em certos aspectos, o estágio não isolado 1540 pode com- preender uma fonte de alimentação 2110 para saída de energia em CC com tensão e corrente adequadas. A fonte de alimentação pode compre- ender, 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 con- versores de tensão CC/CC 2130 para receber a saída da fonte de alimen- tação para gerar saídas de CC nas tensões e correntes exigidas pelos vários componentes do gerador 1100. Conforme discutido acima em re- lação 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 des- pertar dos conversores de tensão CC/CC 2130.
[0156] As Figuras 9A e 9B ilustram certos aspectos funcionais e es-
truturais de um aspecto do gerador 1100. A retroinformação indicando sa- ída de corrente e tensão do enrolamento secundário 1580 do transforma- dor de potência 1560 é recebida pelos ADCs 1780 e 1800, respectiva- mente. Conforme mostrado, os ADCs 1780 e 1800 podem ser implemen- tados 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 re- troinformação de corrente e tensão podem ser adequadamente condicio- nados 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 um FPGA.
[0157] As amostras de retroinformação de corrente e tensão multi- plexadas podem ser recebidas por uma porta paralela de captura de da- dos (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 me- mória. Em um aspecto, por exemplo, as amostras de retroinformação cor- respondentes a uma saída de amostra de LUT específica pelo dispositivo lógico programável 1660 podem ser armazenadas em um ou mais ende- reços de memória que estão correlacionados ou indexados ao endereço da LUT na amostra de LUT. Em um outro aspecto, as amostras de re- troinformação correspondentes a uma amostra de LUT específica pelo dispositivo lógico programável 1660 podem ser armazenadas, junta- mente com o endereço de LUT da amostra de LUT, em uma localização de memória em comum. De qualquer modo, as amostras de retroinfor- mação 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 pro- cessador 1740 pode armazenar as amostras de retroinformação (e quais- quer LUT de dados de endereço da amostra, onde aplicável) em uma localização de memória designada 2180 do processador 1740 (por exem- plo, RAM interna).
[0158] 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 ma- neira 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 cir- cuito de acionamento resultarão, portanto, em um sinal de aciona- mento tendo o formato de onda desejado (por exemplo, senoidal) para acionar de maneira ótima o transdutor ultrassônico.
[0159] No bloco 2220 do algoritmo de pré-distorção, é determinada a corrente através da ramificação de movimento do transdutor ultras- sônico. A corrente da 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 lo- cal da memória 2180 (que quando dimensionada adequadamente, pode ser representativa de I g e Vg no modelo da Figura 6 discutido acima), um valor da capacitância estática do transdutor ultrassônico C 0
(medida ou conhecida a priori) e um valor conhecido da frequência de acionamento. Pode ser determinada uma amostra de corrente da ra- mificação de movimento para cada conjunto de amostras de retroinfor- mação de corrente e tensão armazenado associado a uma amostra de LUT.
[0160] 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 especí- fica do formato de onda da corrente da LUT 2260 usada para a compa- ração pode ser determinada pelo endereço da amostra da LUT associado à amostra de corrente da ramificação de movimento usada na compara- ção. Conforme necessário, a entrada da corrente da ramificação de mo- vimento no bloco 2240 pode ser sincronizada com a entrada de seu en- dereço 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, por- tanto, ser iguais em termos de número. Em certos aspectos, a forma de onda da corrente desejada, representado pelas amostras de LUT arma- zenadas na LUT de formatos de onda 2260 pode ser uma onda senoidal fundamental. Outros formatos de onda podem ser desejáveis. Por exem- plo, contempla-se que poderia ser utilizada uma onda senoidal funda- mental 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 acio- nar ao menos duas ressonâncias mecânicas de modo a obter vibrações benéficas em modo transversal ou outros modos.
[0161] Cada valor do erro de amplitude da amostra determinado no bloco 2240 pode ser transmitido para a LUT do dispositivo lógico progra- mável 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, opcional- mente, os valores da amostra de erro de amplitude para o mesmo ende- reço de LUT anteriormente recebido), a LUT 2280 (ou outro bloco de con- trole do dispositivo lógico programável 1660) pode pré-distorcer ou modi- ficar 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, represen- tado pelas amostras da LUT 2260 de formatos de onda.
[0162] As medições de amplitude de corrente e tensão, as medi- ções de potência e as medições de impedância podem ser determina- das 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 amos- tras 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 substancial- mente 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 Fou- rier (FFT) dos sinais de saída de corrente e tensão do sinal de aciona- mento. 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 frequên- cia fundamental pode ser utilizado como indicador de diagnóstico.
[0163] No bloco 2340 (Figura 9B), um cálculo de valor quadrático mé- dio (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 que representa a corrente de saída do sinal de acionamento.
[0164] No bloco 2360, um cálculo de valor quadrático médio (RMS) pode ser aplicada a um tamanho de amostra das amostras de retroinfor- mação 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.
[0165] 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 P r da energia de saída real do gerador.
[0166] No bloco 2400, a medição Pa da potência de saída aparente do gerador pode ser determinada como o produto V rms·Irms.
[0167] No bloco 2420, a medição Z m da magnitude da impedância de carga pode ser determinada como o quociente V rms/Irms.
[0168] 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 aspec- tos, 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 exem- plo, 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, proxi- midade de sobrecarga do instrumento, falha no travamento da frequên- cia, 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.
[0169] 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 ultrassô- nico) conduzida pelo gerador 1100. Conforme discutido acima, ao con- trolar 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.
[0170] O algoritmo de controle de fases recebe como entrada as amostras de retroinformação de corrente e tensão armazenadas na lo- calização 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 fil- tro adequado 2460 (que pode ser idêntico ao filtro 2320) para remover o ruído resultante do processo de captura de dados e dos componen- tes harmônicos induzidos, por exemplo. As amostras de tensão e cor- rente filtradas podem, portanto, representar substancialmente a fre- quência fundamental do sinal de saída do acionamento do gerador.
[0171] No bloco 2480 do algoritmo de controle de fases, é determi- nada a corrente através da ramificação de movimento do transdutor ultras- sônico. 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 retroinforma- ção de corrente e tensão armazenado associado a uma amostra de LUT, uma amostra de corrente da ramificação de movimento.
[0172] 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 ten- são. Em certos aspectos, a fase da impedância é determinada como a média entre a fase da impedância medida na borda de subida dos for- matos de onda e a fase da impedância medida na borda de descida dos formatos de onda.
[0173] 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.
[0174] No bloco 2560 (Figura 9A) do algoritmo de controle de fa- ses, com base em um valor do erro de fase determinado no bloco 2520 e na magnitude de impedância determinada no bloco 2420, é determi- nada 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 deter- minada no bloco 2500 do ponto de ajuste da fase (por exemplo, erro de fase zero). Em certos aspectos, a fase da impedância pode ser re- gulada para um ponto de ajuste de fase de 0°. Dessa maneira, qual- quer distorção harmônica estará centralizada em redor da crista do for- mato de onda da tensão, acentuando a acurácia da determinação da impedância de fase.
[0175] O bloco 2580 do processador 1740 pode implementar um al- goritmo para modulação da amplitude de corrente do sinal de aciona- mento, 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 algo- ritmos 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 rece- ber como entrada amostras de retroinformação da corrente (que podem ser adequadamente dimensionadas e filtradas) provenientes da localiza- ção 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 de- terminar 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 espe- cificado 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 aci- onamento. 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.
[0176] Em aspectos nos quais a tensão do sinal de acionamento é a variável de controle, o Id de demanda de corrente pode ser especifi- cado 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 exem- plo, 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 cor- rente 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).
[0177] O bloco 2680 (Figura 9A) pode implementar um algoritmo de controle DDS para controlar o sinal de acionamento mediante a re- cuperação de amostras da LUT armazenadas na LUT 2280. Em certos aspectos, o algoritmo de controle DDS pode ser um algoritmo de osci- lador numericamente controlado (NCO, de "numerically-controlled os- cillator") para gerar amostras de um formato de onda a uma taxa de temporização fixa com o uso de uma técnica de saltar pontos (locali- zações na memória). O algoritmo NCO pode implementar um acumu- lador 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 frequên- cia, 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 acu- mulador de fase aponte sequencialmente para cada endereço da LUT 2280, resultando em uma saída de formato de onda que replica o for- mato 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. Consequente- mente, a frequência do formato de onda gerado pelo algoritmo de con- trole DDS pode, portanto, ser controlado variando-se adequadamente o valor de controle da frequência. Em certos aspectos, o valor de con- trole da frequência pode ser determinado com base na saída do algo- ritmo 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 amplifi- cador de potência 1620.
[0178] O bloco 2700 do processador 1740 pode implementar um al- goritmo de controle do conversor de modo da chave para modular dina- micamente 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 determina- das mediante o monitoramento de um ou mais sinais contidos no ampli- ficador de potência 1620. Em um aspecto, por exemplo, as característi- cas do envelope de formato de onda podem ser determinadas por moni- toramento da mínima de uma tensão de drenagem (por exemplo, uma tensão de drenagem MOSFET) que é modulada de acordo com o enve- lope 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 chavea- mento. 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 amplifica- dor de potência 1620 pelo regulador de modo de chaveamento 1700. Em certos aspectos, contanto que os valores das amostras de tensão da mí- nima 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 funcio- namento adequado do amplificador de potência 1620.
[0179] A Figura 10 ilustra um circuito de controle 500 configurado para controlar aspectos do instrumento ou ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto dessa descrição. O circuito de controle 500 pode ser configu- rado para implementar vários processos aqui descritos. O circuito de con- trole 500 pode compreender um microcontrolador que compreende um ou mais processadores 502 (por exemplo, microprocessador, microcontrola- dor) acoplado a ao menos um circuito de memória 504. O circuito de me- mória 504 armazena instruções executáveis em máquina que, quando executadas pelo processador 502, fazem com que o processador 502 exe- cute instruções de máquina para implementar vários dos processos aqui descritos. O processador 502 pode ser qualquer um dentre inúmeros pro- cessadores 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 pro- cessamento de instruções 506 e uma unidade aritmética 508. A unidade de processamento de instruções pode ser configurada para receber ins- truções a partir do circuito de memória 504 desta descrição.
[0180] A Figura 11 ilustra um circuito lógico combinacional 510 con- figurado para controlar aspectos do instrumento ou da ferramenta cirúr- gica de acordo com um aspecto da presente descrição. O circuito lógico combinacional 510 pode ser configurado para implementar vários pro- cessos aqui descritos. O circuito lógico combinacional 510 pode com- preender uma máquina de estado finito que compreende uma lógica combinacional 512 configurada para receber dados associados ao ins- trumento ou ferramenta cirúrgica em uma entrada 514, processar os da- dos pela lógica combinacional 512 e fornecer uma saída 516.
[0181] A Figura 12 ilustra um circuito lógico sequencial 520 configu- rado para controlar aspectos do instrumento ou da ferramenta cirúrgica de acordo com um aspecto da presente descrição. O circuito lógico se- quencial 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 se- quencial 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 ló- gica 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 combi- nação de um circuito lógico combinacional (por exemplo, um circuito ló- gico combinacional 510, Figura 14) e o circuito lógico sequencial 520.
[0182] 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 fun- damental para um circuito de síntese digital, como um circuito de síntese direta digital (DDS) 4100, configurado para gerar uma pluralidade de for- matos de onda para a forma de onda de sinal elétrico. O software e os controles digitais do gerador podem comandar o FPGA escanear os ende- reços na tabela de consulta 4104, que por sua vez fornece valores de en- trada digitais variáveis para um circuito DAC 4108 que alimenta um ampli- ficador 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, múl- tiplas tabelas de consulta 4104 que representam múltiplos formatos de onda podem ser criadas, armazenadas e aplicadas ao tecido a partir de um gerador.
[0183] A forma de onda de sinal pode ser configurada para contro- lar 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 transdu- tores ultrassônicos e/ou dois ou mais eletrodos de RF). Adicional- mente, onde um instrumento cirúrgico compreende componentes ul- trassônicos, 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 con- figurado para fornecer uma forma de onda a pelo menos um instru- mento 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 plura- lidade 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 um FPGA do ge- rador. A tabela pode ser endereçada de qualquer maneira que seja conveniente para categorizar formas de onda. De acordo com um as- pecto, 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.
[0184] A forma de onda de sinal elétrico analógica pode ser confi- gurada para controlar pelo menos uma de uma corrente de saída, uma tensão de saída ou uma potência de saída de um transdutor ultrassô- nico 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 componen- tes 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 cirúr- gico, em 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 as- sociada a uma pluralidade de formatos de onda e a tabela de consulta 4104 pode ser armazenada no interior do circuito gerador ou do instru- mento cirúrgico. Em um aspecto ou exemplo, a tabela de consulta 4104 pode ser uma tabela de síntese direta digital, que pode ser armaze- nada em um 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 ar- mazenada como informação digital na tabela de consulta 4104.
[0185] 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 bá- sica é mostrada na Figura 13. Neste diagrama de blocos simplificado, um circuito DDS é acoplado a um processador, controlador ou dispositivo ló- gico 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 rece- bido 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 armaze- nados na tabela de consulta 4104 são gravados no registrador 4106, o qual está acoplado ao circuito DAC 4108. A amplitude digital correspon- dente do sinal na localização de memória da tabela de consulta 4104 aci- ona o circuito DAC 4108, o qual por sua vez gera um sinal de saída ana- lógico 4110. A pureza espectral do sinal de saída analógico 4110 é deter- minada principalmente pelo circuito DAC 4108. O ruído de fase é basica- mente 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.
[0186] Como o circuito DDS 4100 é um sistema de dados amostra- dos, problemas envolvidos na amostragem precisam ser considerados: ruído de quantização, distorção, filtragem, etc. Por exemplo, as harmô- nicas 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 sintetiza- dores 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.
[0187] 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, em que as amostras definem um formato predeterminado da forma de onda. Dessa forma, múltiplas formas de onda, tendo uma forma única, podem ser armazenadas em múltiplas tabelas de consulta 4104 para fornecer diferentes tratamentos de tecido com base em configurações de instru- mento ou retroinformação de tecido. Exemplos de formas de onda in- cluem 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 con- sulta 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 forma- tos 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 ta- belas de consulta 4104 podem armazenar formatos de onda sincroniza- dos de modo que elas maximizam o fornecimento de energia pelo instru- mento cirúrgico multifuncional do sistema cirúrgico 1000 quando este for- nece sinais de acionamento de RF e ultrassônicos. Ainda em outros as- pectos, as tabelas de consulta 4104 podem armazenar formas de onda de sinal elétrico para acionar simultaneamente energia terapêutica e/ou subterapêutica ultrassônica e de RF, mantendo simultaneamente o blo- queio da frequência ultrassônica. Formas de onda personalizadas espe- cíficas para diferentes instrumentos e seus efeitos teciduais podem ser armazenadas na memória não volátil do gerador ou na memória não vo- látil (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 utili- zada em muitas formas de onda de "coagulação" de alto fator de crista, é mostrado na Figura 15.
[0188] Uma implementação mais flexível e eficiente do circuito DDS 4100 emprega um circuito digital chamado de Oscilador Controlado Nu- mericamente (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 blo- cos 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 sis- tema cirúrgico 1000. O circuito DDS 4200 compreende um registrador de carga 4202, um registrador de fase delta paralelo 4204, um circuito so- mador 4216, um registrador de fase 4208, uma tabela de consulta 4210 (conversor fase-amplitude), um circuito DAC 4212 e um filtro 4214. O cir- cuito 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 pa- ralelo 4204 com uma palavra de sintonização M.
[0189] 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 acumula- dor 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.
[0190] Uma saída truncada 4218 do acumulador de fase 4206 é for- necida 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 en- dereço 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.
[0191] 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 A n(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 distinta n determina a resolução de sintonia do circuito DDS 4200 (bem como o circuito DDS 4100 mostrado na Figura 13).
[0192] A Tabela 1 especifica a forma de onda de sinal elétrico di- gitalizada 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 67.108.864 28 268.435.456 ... ... 32 4.294.967.296 ... ... 48 281.474.976.710.656 ... ... Tabela 1
[0193] Os algoritmos do circuito gerador e os controles digitais po- dem 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 po- dem ser verificados de acordo com uma frequência de interesse. A utili- zação da tabela de consulta possibilita a geração de vários tipos de for-
matos que podem ser convertidos em sinal de saída analógico pelo cir- cuito 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 simultanea- mente, um transdutor ultrassônico, múltiplos transdutores ultrassônicos simultaneamente ou uma combinação de transdutores de RF e ultrassô- nicos, por exemplo. Além disso, múltiplas tabelas de forma de onda po- dem ser criadas, armazenadas e aplicadas ao tecido a partir de um cir- cuito gerador.
[0194] Com referência novamente à Figura 13, para n = 32 e M = 1, o acumulador de fase 4206 escala cada uma das saídas possíveis 232 antes de transbordar e reinicializar. A frequência de onda de saída cor- respondente 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 se- guir.
[0195] Para um acumulador de fase 4206 configurado para acumu- lar 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 2 n 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 f c é a frequência de clock, então a frequência da onda senoidal de saída é igual a: 𝑀 ∙ 𝑓𝑐 𝑓0 = 2𝑛
[0196] A equação acima é conhecida como "equação de sintonia"
𝑓𝑜 DDS. Observa-se que a resolução de frequência do sistema é igual a . 2𝑛 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 pe- quena, mas aceitável, quantidade de ruído de fase à saída final.
[0197] A forma de onda de sinal elétrico pode ser caracterizada pela corrente, tensão ou potência em uma determinada frequência. Adicio- nalmente, 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 ins- trumento cirúrgico. Consequentemente, o circuito gerador pode ser con- figurado para fornecer uma forma de onda de sinal elétrico a ao menos um instrumento cirúrgico, em que a forma de onda de sinal elétrico é caracterizada por uma forma de onda predeterminada armazenada na tabela de consulta 4210 (ou na tabela de consulta 4104 da 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 com- preender 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 primei- ramente uma grande forma de onda repetitiva na memória integrada. Um ciclo de uma forma de onda (senoidal, triangular, quadrada, arbitrá- ria) 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.
[0198] 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 configu- rado para fornecer a forma de onda de sinal elétrico, que pode ser carac- terizada 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 compre- ende 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 si- nais de acionamento ultrassônicos, uma pluralidade de sinais de aciona- mento de RF e/ou uma combinação de uma pluralidade de sinais de acio- namento ultrassônicos e de RF.
[0199] 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, em que gerar a forma de onda de sinal elétrico compreende receber informações associ- adas 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 me- nos um instrumento cirúrgico compreende fornecer a forma de onda de sinal elétrico ao menos a dois instrumentos cirúrgicos simultaneamente.
[0200] 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 for- mas de onda que promovem coagulação de retoque eficiente. O circuito gerador pode também gerar múltiplas formas de onda empregando 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 te- cido desejado. A alternância pode ser baseada na impedância do tecido e/ou em outros fatores.
[0201] Além dos formatos tradicionais de onda seno/cosseno, o cir- cuito gerador pode ser configurado para gerar formato(s) de onda que ma- ximiza(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 si- multaneamente sinais de RF e ultrassônicos e manter a trava de frequên- cia ultrassônica, desde que o circuito gerador inclua uma topologia de cir- cuito que possibilite o acionamento simultâneo de sinais de RF e ultrassô- nicos. Além disso, formas de onda personalizadas específicas para instru- mentos e seus efeitos no tecido podem ser armazenadas em uma memó- ria não volátil (NVM) ou um EEPROM de instrumento e podem ser busca- das ao conectar qualquer um dos instrumentos cirúrgicos do sistema cirúr- gico 1000 ao circuito gerador.
[0202] 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), em que os pontos de fase definem um formato predeterminado de forma de onda.
Dessa forma, múltiplas formas de onda, tendo um formato único, podem ser armaze- nadas 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 for- mas de onda de sinal elétrico de RF de alto fator de crista para coagu- lação 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 efici- ente.
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 di- ferentes formas de ondas armazenadas em diferentes tabelas de con- sulta 4210 com base no efeito sobre o tecido desejado e/ou retroinfor- mação de tecido.
Por conseguinte, a alternância entre formas de onda pode ser baseada na impedância do tecido e outros fatores, por exem- plo.
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 forne- cimento 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 ultrassônica e terapêutica e/ou subterapêutica de RF simulta- neamente, 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 te- ciduais podem ser armazenadas na memória não volátil do circuito ge- rador ou na memória não volátil (por exemplo, EEPROM) do instru- mento cirúrgico e buscadas ao conectar o instrumento cirúrgico no cir- cuito gerador. Um exemplo de um formato de onda personalizado é uma senoide exponencialmente amortecida conforme utilizado em muitas formas de onda de "coagulação" de alto fator de crista, con- forme mostrado na Figura 43.
[0203] A Figura 15 ilustra um ciclo de uma forma de onda do sinal elétrico digital de tempo isolado 4300, de acordo com ao menos um as- pecto da presente descrição, de uma forma de onda analógica 4304 (mos- trada sobreposta sob a forma de onda do sinal elétrico digital de tempo isolada 4300 para propósitos de comparação). O eixo geométrico horizon- tal representa o Tempo (t) e o eixo geométrico vertical representa os pon- tos 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 repre- senta 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 Figuras 13 e 14, a palavra digital é uma palavra de seis 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 e 14 têm propósitos de ilustração e, nas implementações atuais, a resolução pode ser muito mais alta. Os pon- tos de fase de amplitude digital 4302 durante um ciclo To são armazenados na memória como uma cadeia da cadeia de palavras em uma tabela de consulta 4104, 4210, conforme descrito com relação às 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 com relação às 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 dese- jados. 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 potên- cia.
[0204] A Figura 16 é um diagrama de um sistema de controle 12950 que pode ser implementado como um controlador de retroinformação PID aninhado. Um controlador PID é um mecanismo de retroinformação do circuito de controle (controlador) para calcular continuamente um va- lor de erro como a diferença entre um ponto de ajuste desejado e uma variável de processo medida e aplicar uma correção com base nos ter- mos proporcionais, integrais e derivados (às vezes indicados P, I, e D respectivamente). O sistema de controle de retroinformação do contro- lador PID aninhado 12950 inclui um controlador primário 12952, em um circuito de realimentação (externo) primário 12954 e um controlador se- cundário 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 pode também ser um controlador PID 12972 conforme mostrado na Figura 17. O controlador primário 12952 controla um processo pri- mário 12958 e o controlador secundário 12955 controla um processo secundário 12960. A saída 12966 do processador primário 12958 é sub- traída 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 contro- lador 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.
[0205] A Figura 17 ilustra um sistema de controle de retroinformação por PID 12970, de acordo com um aspecto desta descrição. O controla- dor 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 dife- rença entre o limiar da força de fechamento e a força de fechamento me- dida) como a diferença entre um ponto de ajuste desejado r(t) (por exem- plo, 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 contro- lador 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).
[0206] De acordo com o algoritmo PID, o elemento "P" 12974 repre- senta 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 descrição, 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 contro- lador 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.
[0207] Será entendido que outras variáveis e os pontos de ajuste po- dem 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 me- diar 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.
[0208] A Figura 18 é um sistema alternativo 132000 para controlar a frequência de um sistema eletromecânico ultrassônico 132002 e de- tectar a impedância do mesmo, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. O sistema 132000 pode ser incorporado em um gerador. Um processador 132004 acoplado a uma memória 132026 pro- grama um contador programável 132006 para sintonizar à frequência de saída fo do sistema eletromecânico ultrassônico 132002. A frequên- cia 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 pro- gramável 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 sin- tonização 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 sis- tema 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.
[0209] 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 ul- trassônico 132002.
[0210] Opcionalmente, a tensão de sintonia Vt, 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 que- brada, osso na garra, tecido na garra)
[0211] 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 sen- sores adicionais nas garras. A localização de sensores nas garras de um atuador de extremidade ultrassônico representa desafios relativos à confiabilidade, custo e complexidade.
[0212] As técnicas de algoritmo de espectroscopia de lâmina ultras- sônica inteligente podem ser empregadas para estimar o estado da garra (destruição do bloco de braço de aperto, grampos, lâmina quebrada, osso na garra, tecido na garra, corte de retorno com a garra fechada, etc.) com 𝑉𝑔 (𝑡) base na impedância 𝑍𝑔 (𝑡) = de um transdutor ultrassônico, configu- 𝐼𝑔 (𝑡) rado para acionar a lâmina de um transdutor ultrassônico, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A impedância 𝑍𝑔 (𝑡 ), magni- tude |𝑍|, e fase 𝜑 são plotadas como função da frequência f.
[0213] A análise mecânica dinâmica (DMA), também conhecida como espectroscopia mecânica dinâmica ou simplesmente espectrosco- pia mecânica, é uma técnica utilizada para estudar e caracterizar os ma- teriais. 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 in- clui 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 descrição 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 desa- bilitar energia para proteger o dispositivo, executar algoritmos adaptáveis, recuperar informações, identificar tecido etc.).
[0214] A Figura 19 é um espectro 132030 de um dispositivo ultras- sônico com uma variedade de diferentes estados e condições do atu- ador de extremidade quando a impedância 𝑍𝑔 (𝑡), magnitude |𝑍||, e fase 𝜑 são plotadas como função da frequência f, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. Os espectros 132030 são plotados em um espaço tridimensional onde a frequência (Hz) é plo- tada 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.
[0215] A análise espectral de diferentes mordidas da garra e esta- dos do dispositivo produz diferentes padrões característicos de impe- dância complexos (impressões digitais) ao longo de uma faixa de fre- quências para diferentes condições e estados. Cada estado ou condi- ção tem um padrão característico diferente no espaço 3D quando plo- tado. 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, o bloco do braço de aperto 132034, a ca- murça 132036, o grampo 132038 e a lâmina quebrada 132040. A ca- murça 132036 pode ser usada para caracterizar diferentes tipos de te- cido.
[0216] Os espectros 132030 podem ser avaliados pela aplicação de um sinal elétrico de baixa potência através do transdutor ultrassô- nico para produzir uma excitação não terapêutica da lâmina ultrassô- nica. O sinal elétrico de baixa potência pode ser aplicado sob a forma de uma varredura ou uma série composta de Fourier para medir a im- 𝑉𝑔 (𝑡) pedância 𝑍𝑔 (𝑡 ) = através do transdutor ultrassônico em uma faixa 𝐼𝑔 (𝑡) de frequências em série (varredura) ou em paralelo (sinal composto) com o uso de uma FFT. Métodos de classificação de novos dados
[0217] 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 equa- ção 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 trajetó- ria que foi ajustada aos dados de treinamento com padrão caracterís- tico. 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.
[0218] 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 corre- tamente 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 al- terações 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.
[0219] A Figura 20 é uma representação gráfica de uma plotagem 132042 de um conjunto de dados de treinamento 3D (S), onde a impe- dância do transdutor ultrassônico 𝑍𝑔 (𝑡 ), magnitude |𝑍|, e fase 𝜑 são plo- tadas como função da frequência f, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. 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 trei- namento 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).
[0220] A série de Fourier paramétrica ajustada ao conjunto de dados de treinamento 3D (S) é definida por: ∞ 𝑛𝜋𝑡 𝑛𝜋𝑡 𝑝⃑ = 𝑎⃑0 + ∑ (𝑎⃑𝑛 𝑐𝑜𝑠 + 𝑏⃑⃑𝑛 𝑠𝑖𝑛 )
𝐿 𝐿 𝑛=1
[0221] Para um novo ponto 𝑧⃑, a distância perpendicular de 𝑝⃑ a 𝑧⃑ é encontrada por: 𝐷 = ‖𝑝⃑ − 𝑧⃑‖ Quando: 𝜕𝐷 =0 𝜕𝑇 Então: 𝐷 = 𝐷⊥
[0222] Uma probabilidade de distribuição de D pode ser usada para estimar a probabilidade de um ponto de dados 𝑧⃑ pertencente ao grupo S. Controle
[0223] Com base na classificação dos dados medidos antes, durante ou após a ativação do transdutor ultrassônico/lâmina ultrassônica, uma va- riedade de tarefas automatizadas e medidas de segurança podem ser im- plementadas. 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, de- positado 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.
[0224] 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 que- brou 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
[0225] Este sistema pode ser usado em conjunto com outras infor- mações fornecidas por sensores, o usuário, métricas no paciente, fa- tores ambientais etc., pela combinação dos dados deste processo com os dados supracitados usando funções de probabilidade e um filtro Kal- man. O filtro Kalman determina a probabilidade máxima de um estado ou condição ocorrer dada uma infinidade de medições incertas de con- fiança variável. Como esse método permite uma atribuição de proba- bilidade para um novo ponto de dados classificado, estas informações de algoritmo podem ser implementadas com outras medidas ou esti- mativas em um filtro Kalman.
[0226] A Figura 21 é um diagrama de fluxo lógico 132044 que mos- tra um programa de controle ou uma configuração lógica para determi- nar as condições de garra com base no padrão característico de impe- dância complexa (medida característica) de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. 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 ca- racterísticos 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 te- cido. A camurça seca ou úmida, com a mordedura total ou da ponta, pode ser utilizada para caracterizar diferentes tipos de tecido. Os pon- tos de dados utilizados para gerar padrões característicos de impedân- cia 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 impe- dância 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 paramé- trica. Um ajuste da série de Fourier paramétrica aos padrões caracte- rísticos de impedância complexa de referência ou a um conjunto de dados de treinamento (S) é descrito na presente invenção.
[0227] Uma vez que os padrões característicos de impedância com- plexa de referência ou conjuntos de dados de treinamento (S) são gera- dos, o instrumento ultrassônico mede os novos pontos de dados, classifica os novos pontos e determina se os novos pontos de dados devem ser adi- cionados aos padrões característicos de impedância complexa de referên- cia ou aos conjuntos de dados de treinamento (S).
[0228] Voltando-se 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, em que a impedância complexa 𝑉𝑔 (𝑡) é definida como 𝑍𝑔 (𝑡 ) = . O circuito de controle recebe 132048a um 𝐼𝑔 (𝑡) 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 referên- cia. O circuito de controle classifica 132052 o ponto de dados de medição de impedância complexa com base em um resultado da análise de com- paração e atribui 132054 um estado ou condição do atuador de extremi- dade com base no resultado da análise de comparação.
[0229] Em um aspecto, o circuito de controle recebe o padrão carac- terístico de impedância complexa de referência de uma base de dados ou memória acoplada ao processador. Em um aspecto, o circuito de con- trole gera o padrão característico de impedância complexa de referência como a seguir. Um circuito de acionamento acoplado ao circuito de con- trole aplica um sinal de acionamento não terapêutico ao transdutor ultras- sônico começando em uma frequência inicial, terminando em uma fre- quência 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 re- presentativa do padrão característico de impedância complexa de refe- rência, em que a magnitude |𝑍| 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.
[0230] Em um aspecto, o circuito de controle recebe um novo ponto de dados de medição de impedância e classifica o novo ponto de da- dos 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 proba- bilidade 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 im- pedância complexa de referência com base na probabilidade da clas- sificação correta estimada do novo ponto de dados de medição de im- pedância. Em um aspecto, o circuito de controle classifica os dados com base em um conjunto de dados de treinamento (S), onde o con- junto de dados de treinamento (S) compreende uma pluralidade de da- dos de medição de impedância complexa, e ajusta a curva do conjunto de dados de treinamento (S) usando uma série de Fourier paramétrica, em que S é definido na presente invenção e em 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
[0231] 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 amos- tragem de dados e sofisticado reconhecimento de padrão, é possível realizar esta classificação. A abordagem tem base na impedância como função da frequência, onde a magnitude, a fase e a frequência são plo- tadas 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 des- crição fornece uma abordagem de algoritmo de lâmina inteligente que se baseia em um modelo bem estabelecido para transdutores piezelé- tricos.
[0232] A título de exemplo, o modelo de parâmetro juntado elétrico equivalente é conhecido por ser um modelo preciso do transdutor pie- zelétrico 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 complexa plotada como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A Figura 23 é uma plotagem circular da admitância com- plexa representada graficamente como um componente imaginário versus os componentes reais de um vibrador piezelétrico, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. Os círculos mostra- dos nas Figuras 22 e 23 são tomados a partir do padrão IEEE 177, que está aqui incorporado a título de referência em sua totalidade. As Ta- belas 1-4 são tomadas a partir do padrão IEEE 177 e aqui reveladas por motivos de completeza.
[0233] 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 deslocamen- tos (a, b) do círculo são estimados. Estes valores são então compara- dos 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 deslo- camentos (a, b) que definem o círculo são estimados.
[0234] 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 fo- ram 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 representação gráfica do círculo 132060 é for- mada quando a frequência é varrida de 54 a 58 kHz.
[0235] Os valores de entrada do parâmetro agregado são: 𝐶𝑜 = 3,0 𝑛𝐹 𝐶𝑠 = 8,22 𝑝𝐹 𝐿𝑠 = 1,0 𝐻 𝑅𝑠 = 450 𝛺
[0236] As saídas do modelo com base nas entradas são: 𝐷∙𝐶−𝐵∙𝐶 𝑎𝑚 = = 1,013 ∙ 103 𝐴 ∙ 𝐶 − 𝐵2 𝐴∙𝐸−𝐵∙𝐷 𝑏𝑚 = = −954,585 𝐴 ∙ 𝐶 − 𝐵2 𝑓𝑝𝑡𝑠 1 2 2 2 𝑟𝑚 = (∑ √((𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 = 𝑎𝑚) + (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 − 𝑏𝑚) )) = 1.012 ∙ 103 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑖
[0237] Os valores de saída são utilizados para representar grafica- mente a plotagem circular 132060 mostrada na Figura 24. A plotagem do círculo 132060 tem um raio (r) e o centro 132062 é deslocado (a, b) a partir da origem 132064 da seguinte forma:
𝑟 = 1,012 ∗ 103 𝑎 = 1,013 ∗ 103 𝑏 = −954,585
[0238] As somas A-E especificadas abaixo são necessárias para estimar a plotagem circular 132060 representada graficamente para o exemplo dado na Figura 24, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. Existem vários algoritmos para calcular um ajuste para um círculo. Um círculo é definido por seu raio (r) e os deslocamen- tos (a, b) do centro a partir da origem: 𝑟 2 = ( 𝑥 − 𝑎 )2 + (𝑦 − 𝑏 ) 2
[0239] O método de quadrados mínimos modificados (Umbach e Jo- nes) é conveniente pelo fato de que existe uma solução simples e fechada para a, b e r. 𝐷𝐶 − 𝐵𝐸 𝑎̂ = 𝐴𝐶 − 𝐵2 𝐴𝐸 − 𝐵𝐷 𝑏̂ = 𝐴𝐶 − 𝐵2 𝑛 1 2 𝑟̂ = ∑ √(𝑥𝑖 − 𝑎̂)2 + (𝑦𝑖 − 𝑏̂) 𝑛 𝑖=1
[0240] O acento circunflexo sobre a variável "a" indica uma estima- tiva do valor verdadeiro. A, B, C, D e E são somatórios de vários pro- dutos que são calculados a partir dos dados. Eles estão incluídos na presente invenção para completeza, da seguinte forma: 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 2 2 𝐴: =𝑓𝑝𝑡𝑠 ∙ ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 )) = 5,463 ∙ 1010 𝑖 𝑖 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝐵: =𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ∙ 𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) − (( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 )) ∙ ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ))) = 5,461 ∙ 107 𝑖 𝑖 𝑖 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 2 2 𝐶: =𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 )) = 5,445 ∙ 1010 𝑖 𝑖 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 2 2 𝐷: =0,5 ∙ (𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ∙ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 )) ∙ ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) ) 𝑖 𝑖 𝑖 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 2 + 𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 3 ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 )) ∙ ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ) )) 𝑖 𝑖 𝑖 = 5,529 ∙ 103 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 2 2 𝐸: =0,5 ∙ (𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ∙ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ) ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 )) ∙ ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡1,𝑖 ) ) 𝑖 𝑖 𝑖 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 𝑓𝑝𝑡𝑠 3 2 + 𝑓𝑝𝑡𝑠 ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) − ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 )) ∙ ( ∑ (𝑍𝑜𝑢𝑡2,𝑖 ) )) 𝑖 𝑖 𝑖 = −5,192 ∙ 1013 Z1,i é um primeiro vetor dos componentes reais referidos como condutância; Z2,i é um segundo dos componentes imaginários referidos como susceptância; e Z3,i é um terceiro vetor que representa as frequências nas quais as admitâncias são calculadas.
[0241] A presente descrição funcionará para sistemas ultrassônicos e pode ser possivelmente aplicada a sistemas eletrocirúrgicos, embora sis- temas eletrocirúrgicos não dependam de uma ressonância.
[0242] As Figuras 25 a 29 ilustram imagens tiradas de um analisador de impedância que mostra plotagens circulares de impedância/admitância para um dispositivo ultrassônico com a garra do atuador de extremidade em várias configurações abertas ou fechadas e de carregamento. As plo- tagens do círculo em linha contínua apresentam a impedância e as plota- gens de círculo nas linhas tracejadas definem a admitância, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A título de exemplo, as plo- tagens de círculo de impedância/admitância são geradas através da cone- xão 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 fron- tal do analisador de impedância. Um visor inicial pode ser obtido 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. O mesmo visor é utilizado para testes subsequentes do dispositivo ultrassô- nico com condições de carregamento diferentes, conforme mostrado nas Figuras 25 a 29 subsequentes. Uma aplicação LabVIEW pode ser empre- gada para carregar os arquivos de dados. Em uma outra técnica, as ima- gens da tela podem ser capturadas com uma câmera, por exemplo, uma câmera de smartphone, como um iPhone ou Android. Dessa forma, a ima- gem 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.
[0243] A impedância complexa e a admitância complexa são exata- mente 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 com- plexa ou a admitância complexa.
[0244] Nos exemplos ilustrados nas Figuras 25 a 29, o analisador de impedância é configurado com uma faixa para capturar apenas a resso- nância 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 ultrassô- nico pode ser modelado por uma primeira ramificação "de movimento"
tendo, serialmente conectados, a indutância Ls, resistência Rs e capacitân- cia 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: Ls = L1 = 1,1068 H Rs = R1 = 311,352 Ω Cs = C1 = 7,43265 pF C0 = C0 = 3,64026 nF
[0245] 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 im- pedância (Z) é 200 Ω/div e a escala de admitância é 500 µS/div. As medições de valores que podem caracterizar as plotagens em círculo de impedância (Z) e de admitância (Y) podem ser obtidas nos locais nas plotagens em círculo conforme indicado por um cursor de impe- dância e por um cursor de admitância. Estado da garra: Abrir sem carga
[0246] A Figura 25 é uma exibição gráfica 132066 de um analisador de impedância que mostra plotagens circulares de impedância (Z)/admi- tância (Y) complexas 132068, 132070 para um dispositivo ultrassônico com a garra aberta e sem carga, onde uma plotagem de círculo 132068 em linha contínua representa a impedância complexa e uma plotagem cir- cular 132070 em linhas tracejadas mostra a admitância complexa, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. 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 200 Ω/div e a escala de admitância é 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 impe- dância 132072 está localizado 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 localizado 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 corres- ponde aos valores de: R = 1,66026 Ω X = −697,309 Ω 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: G = 64,0322 μS B = 1,63007 mS Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário). Estado da garra: Presa em camurça seca
[0247] A Figura 26 é uma exibição gráfica 132076 de um analisa- dor de impedância que mostra plotagens circulares de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132078, 132080 para um dispositivo ul- trassônico com a garra do atuador de extremidade presa em camurça seca, onde a plotagem circular de impedância 132078 é mostrada em linha contínua e a plotagem circular de admitância 132080 é mostrada em linha tracejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é 200 Ω/div e a escala de admitância é 500 µS/div.
[0248] As medições dos valores que podem caracterizar as plota- gens 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. Desse modo, o cursor de impedância 132082 está situado em uma porção da plotagem circular 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 circular 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: R = 434,577 Ω X = −758,772 Ω Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário).
[0249] De modo similar, a posição do cursor de admitância 132084 corresponde aos valores de: G = 85,1712 μS B = 1,49569 mS Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário). Estado da garra: Ponta presa em camurça úmida
[0250] A Figura 27 é uma exibição gráfica 132086 de um analisador de impedância que mostra plotagens circulares de impedância (Z)/ad- mitância (Y) complexas 132098, 132090 para um dispositivo ultrassô- nico com a ponta da garra presa em camurça úmida, onde a plotagem circular de impedância 132088 é mostrada em linha contínua e a plota- gem circular de admitância 132090 é mostrada em linha tracejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A tensão apli- cada ao transdutor ultrassônico é 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é 200 Ω/div e a escala de admitância é 500 µS/div.
[0251] 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: R = 445,259 Ω X = −750,082 Ω Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário). De modo similar, o cursor de admitância 132094 corres- ponde aos valores de: G = 96,2179 μS B = 1,50236 mS Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário). Estado da garra: Totalmente presa em camurça úmida
[0252] A Figura 28 é uma exibição gráfica 132096 de um analisa- dor de impedância que mostra plotagens circulares de impedância (Z)/admitância (Y) complexas 132098, 132100 para um dispositivo ul- trassônico com a garra totalmente presa em camurça úmida, onde a plotagem circular de impedância 132098 é mostrada em linha contínua e a plotagem circular de admitância 132100 é mostrada em linha tra- cejada, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é 500 mV e a frequência é varrida de 55 kHz a 56 kHz. A escala de impedância (Z) é 200 Ω/div e a escala de admitância é 500 µS/div.
[0253] 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 mos- trado), e X, a reatância (valor imaginário, também não mostrado).
[0254] De modo similar, o cursor de admitância 132104 corres- ponde aos valores de: G = 137,272 μS B = 1,48481 mS Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário). Estado da garra: Abrir sem carga
[0255] A Figura 29 é uma exibição gráfica 132106 de um analisador de impedância que mostra as plotagens circulares 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 nenhum carregamento onde a área designada pelo re- tângulo 132108 mostrada em linha tracejada é para ajudar a ver as plo- tagens circulares de impedância 132110a, 132110b, 132110c mostra- das em linha contínua e as plotagens circulares de admitância 132112a, 132112b, 132112c, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. A tensão aplicada ao transdutor ultrassônico é 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.
[0256] 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 cír- culo de impedância 132110a-c equivalentes a cerca de 55,52 kHz e o cur- sor 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 corres- ponde aos valores de: R = 1,86163 kΩ X = −536,229 Ω Onde R é a resistência (valor real) e X é a reatância (valor imaginário). De modo similar, o cursor de admitância 132116 corres- ponde aos valores de: G = 649,956 μS B = 2,51975 mS Onde G é a condutância (valor real) e B é a susceptância (valor imaginário).
[0257] Por existirem apenas 400 amostras em toda a faixa de varre- dura 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.
[0258] 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 ad- mitância complexa, o que implica em um círculo, durante a varredura, um ajuste pode ser calculado.
[0259] 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 conhecidos em sistemas de visualização. Assim, o processamento de dados é pronta- mente 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.
[0260] 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 SI REFERÊNCIAS Símbolos Significado Equações Tabelas Figuras Susceptância paralela equi- mho Bp 2 valente do vibrador Capacitância do desvio (pa- farad Co ralelo) no circuito elétrico 2, 3, 4, 8 5 1, 4 equivalente Capacitância de movimento farad C1 no circuito elétrico equiva- 2, 3, 4, 6, 8, 9 5 1, 4 lente f Frequência hertz 3 Frequência de antirressonân- hertz fa 2, 4 2, 3 cia, susceptância zero Frequência de admitância hertz fm 2, 4 2, 3 máxima (impedância mínima) Frequência de admitância hertz fn 2, 4 2, 3 mínima (impedância máxima) Frequência de ressonância hertz paralela (sem perdas) = fp 2, 3 2, 4 2 𝟏
𝑪 𝑪 𝟐𝝅√𝑳𝟏 𝑪 𝟏 𝑪𝑶 𝟏+ 𝑶 Frequência de ressonância, hertz fr 2, 4 2, 3 substância zero hertz 2, 3, 6, 7, 9, Frequência de ressonância fB 𝟏 11a, 11b, 11c, 2, 4 2, 3, 6, 8 de movimento (série) 𝟐 12, Condutância em paralelo Gp 1 equivalente do vibrador Indutância de movimento no henry L1 8, 9 1, 4, 5 circuito elétrico equivalente Figura de mérito de um vibra- adimensional M 𝑄 10, 11a, 11b 3, 4, 5 dor = 𝑟
Unidades do SI REFERÊNCIAS Símbolos Significado Equações Tabelas Figuras 1 𝑀= 𝜔𝑠 𝐶𝑂 𝑅1 Fator de qualidade Q adimensional Q 𝝎 𝒔 𝑳𝟏 1 12 3 6, 8 = = = 𝑟𝑀 𝑹𝟏 𝜔𝑠 𝐶1 𝑅1 𝑪𝒐 adimensional r Razão de capacitância r= 2, 3, 10, 11 2, 3, 4, 5 8 𝑪𝟏
Impedância em ângulo de ohm Ra fase zero próximo à antirres- 2, 3 sonância Resistência de série equiva- ohm Re 1, 2 lente do vibrador Impedância em ângulo de ohm Rr 2, 3 fase zero fr Resistência de movimento no ohm 4, 8, 10, 11a, 1, 3, 4, 6, 7, R1 2, 5 circuito elétrico equivalente 11b, 11c, 12 8 Reatância em série equiva- ohm Xe 1, 2 lente do vibrador Capacitância da reatância de ohm desvio (paralelo) na resso- Xo nância em série 1, 4, 5 5 3, 7 𝟏 = 𝝎𝒔 𝑪𝒐 Reatância do braço móvel ohm
X1 (série) do vibrador 𝑋1 = 2 2 1 𝜔𝐿1 − 𝜔𝐶1
Admitância do vibrador mho S 1 1 𝑌 = 𝐺𝑝 + 𝑗𝐵𝑝 = 𝑧 Admitância máxima do vibra- mho Ym 3 dor Admitância mínima do vibra- mho Yn 3 dor Impedância do vibrador ohm Z 1 𝑍 = 𝑅𝑒 + 𝑗𝑋𝑒 Impedância mínima do vibra- ohm Zm 3 dor Impedância máxima do vibra- ohm Zn 3 dor Valor absoluto de impedân- ohm 2 2 2 2 cia do vibrador Z=√𝑅𝑒 + 𝑋𝑒 Valor absoluto da impedân- ohm cia em fm (impedância mí- 2 nima) Valor absoluto da impedân- ohm cia em fn (impedância má- 2 xima)
Unidades do SI REFERÊNCIAS Símbolos Significado Equações Tabelas Figuras Fator de amortecimento nor- adimensional δ 1 2 malizado 𝛿 = 𝜔𝐶𝑜 𝑅1 Fator de frequência normali- adimensional Ω 𝒇𝟐 −𝒇𝒔𝟐 1 2 zada 𝜴 = 𝒇𝒑 𝟐−𝒇𝒔 𝟐 Frequência circular (angular) hertz ω 2 ω = 2πf Frequência circular na resso- hertz ωs nância de movimento ωs = 2πfs Tabela 2
[0261] A Tabela 3 é uma lista de símbolos para a rede de transmissão (do padrão IEEE 177).
REFERÊNCIAS Símbolos Significado Unidades do SI Equações Tabelas Figuras Fator de compensação nor- malizada b adimensional 4, 10 5 𝟏 𝟏− 𝟒𝝅𝟐 𝒇𝒔 𝟐 𝑪𝑶 𝑳𝑶 Fator de admitância normali- B adimensional 10 5 zada Fator de admitância normali- C adimensional 10 5 zada 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 FsL1 de movimento da combina- hertz 7 ção do vibrador e CL1 Frequência de ressonância FsL2 de movimento da combina- hertz 7 ção do vibrador e CL2 Corrente de entrada para i1 ampère 4 rede de transmissão Vibrador de desvio de indu- L0 henry 4 tância de compensação
REFERÊNCIAS Símbolos Significado Unidades do SI Equações Tabelas Figuras Figura de mérito da termina- ção da rede de transmissão MT adimensional 4, 10 5 1 𝑋𝑇 = = 2𝜋 𝑓𝑠 𝐶𝑇 𝑅𝑇 𝑅𝑇 Terminação da resistência ao 4, 11a, 11b, 11c, RT desvio da rede de transmis- ohm 5 4, 6, 7, 8 12 são RsL2 Resistor padrão ohm 4, 5 5 7 Sensibilidade do Detector a S menor alteração de cor- adimensional 12 6 rente/corrente detectável Fator de frequência normali- x 𝑓2 Ω adimensional 12 zada 𝑥 = −1= 𝑓𝑠2 𝑟 Reatância da capacitância de XA-B ohm dispersão CA-B Reatância de CT à frequência XT de ressonância de movi- ohm 4 5 1 mento 𝑋𝑇 = 2𝜋 𝑓𝑠 𝐶𝑇 Fator de frequência normali- xmT zado na frequência de trans- adimensional 5 missão máxima ∆𝐶𝐿 𝛥𝐶𝐿 = 𝐶𝐿2 − 𝐶𝐿1 farad 6, 7 ∆𝑓 𝛥𝑓1 = 𝑓𝑠𝐿1 − 𝑓𝑠𝐿2 hertz 6, 7 6, 8 ∆𝑓1 𝛥𝑓1 = 𝑓𝑠𝐿1 − 𝑓𝑠 hertz 6, 7 ∆𝑓2 𝛥𝑓1 = 𝑓𝑠𝐿2 − 𝑓𝑠 hertz 6, 7 *Se refere a raízes reais; raízes complexas não foram consideradas.
Tabela 3
[0262] A Tabela 4 é uma lista de soluções para várias frequências ca- racterísticas (do padrão IEEE 177). Soluções para as várias frequências características Frequências ca- Equação constituinte 57 IEEE Significado Condição Raiz racterísticas para frequência 14.S11 Frequência de admitân- −2𝛿 2 (Ω + 𝑟) fm cia máxima (impedância =O inferior* fm − 2Ω𝑟(1 − Ω) − Ω2 = O mínima) Frequência de resso- fa nância de movimento X1 = O Ω=O fa (série) Frequência de resso- fr Xe = Bp = O Ω(1 − Ω) − 𝛿 2 = O inferior fr nância Frequência de antirres- fa Xe = Bp = O Ω(1 − Ω) − 𝛿 2 = O superior fa sonância
Frequências ca- Equação constituinte 57 IEEE Significado Condição Raiz racterísticas para frequência 14.S11 Frequência de resso- | fp nância paralela (sem = ∞|𝑅1 Ω=1 fp perdas) =𝑂 Frequência de admitân- −2𝛿 2 (Ω + 𝑟) fn cia mínima (impedância =O superior* fn − 2Ω𝑟(1 − Ω) − Ω2 = O máxima) * Refere-se a raízes reais; raízes complexas a serem ignoradas Tabela 4
[0263] A TABELA 5 é uma lista de perdas de três classes de materiais piezelétricos. Tipo de vibrador piezelétrico Q = Mr r Qr/r min Cerâmica piezelétrica 90 a 500 2 a 40 200 Cristais piezelétricos solúveis 200 a 50.000 3 a 500 80 em água Quartzo 104 - 107 100 a 50.000 2.000 Valores mínimos para a razão Qr/r a serem esperados para vários tipos de vibradores piezelétricos Tabela 5
[0264] A Tabela 6 ilustra as condições da garra, os parâmetros es- timados de um círculo com base em medições em tempo real da impe- dância/admitância do complexo, o raio (re) e deslocamentos (ae e be) do círculo representado pelas variáveis medidas Re, Ge, Xe, Be e pa- râmetros das plotagens do círculo de referência, conforme descrito nas Figuras 25 a 29, com base em medições em tempo real da impedân- cia/admitância do complexo, raio (rr) e deslocamentos (ar, br) do cír- culo 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: 𝐿𝑠 = 𝐿1 = 1,1068 𝐻
𝑅𝑠 = 𝑅1 = 311,352 𝛺 𝐶𝑠 = 𝐶1 = 7,43265 𝑝𝐹 𝑒 𝐶0 = 𝐶0 = 3,64026 𝑛F Plotagem do círculo de referência Condições da garra de 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 seca 434,577 85,1712 -758,772 1,49569 Ponta da garra presa em camurça úmida 445,259 96,2179 -750,082 1,50236 Garra completamente presa em camurça 137,272 1,48481 úmida Tabela 6
[0265] Em uso, o gerador ultrassônico varre a frequência, registra as variáveis medidas e determina as estimativas Re, Ge, Xe e Be. Es- tas estimativas são então comparadas com as variáveis de referência Rref, Gref, Xref e Bref armazenadas na memória (por exemplo, arma- zenadas 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 memó- ria. Essas variáveis podem ser usadas para estimar o raio e desloca- mentos do círculo de impedância/admitância.
[0266] A Figura 30 é um diagrama de fluxo lógico 132120 de um processo que mostra um programa de controle ou uma configuração lógica para determinar as condições da garra com base nas estimativas do raio (r) e deslocamentos (a, b) de um círculo de impedância/admitân- cia, de acordo com ao menos um aspecto da presente descrição. Inici- almente, uma base de dados ou tabela de consulta é preenchida com valores de referência com base em condições de garra de referência, conforme descrito em conexão com as Figuras 25 a 29 e 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 res- sonância. Os valores de referência Rref, Gref, Xref, Bref que definem a plotagem do círculo de impedância/admitância correspondente são ar- mazenados 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 fre- quência 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 correspon- dente 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 condi- ções da garra do atuador de extremidade com base nos resultados da comparação. Lâmina inteligente e pulsação de energia
[0267] Durante a cirurgia com um dispositivo de cisalhamento ul- trassônico, a potência aplicada ao tecido é ajustada em um nível pre- determinado. Este nível predeterminado é usado para fazer a transec- ção do tecido durante todo o procedimento de transecção. Certos teci- dos podem vedar melhor ou cortar melhor/mais rápido se a potência liberada variar durante o procedimento de transecção. Uma solução é necessária para variar a potência aplicada ao tecido através da lâmina durante o processo de transecção. Em vários aspectos, o tipo de tecido e as alterações ao tecido durante o processo de transecção podem ser determinados usando as técnicas descritas nas Figuras 19 a 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 a 30, sob o título STATE OF JAW CLAS- SIFIER BASED ON MODEL e/ou das técnicas para estimar a tempe- ratura da lâmina ultrassônica estão descritas no Pedido de Patente
Provisório US relacionado n° de série 62/640.417, intitulado TEMPE- RATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYS- TEM THEREFOR, de Nott et al., que é incorporado na presente inven- ção por referência em sua totalidade.
[0268] Uma solução que proporciona uma melhor transecção ultras- sônica emprega a retroinformação de impedância da lâmina ultrassô- nica. Conforme anteriormente discutido, a impedância da lâmina ultras- sônica está relacionada à impedância do sistema ultrassônico eletrome- cânico, e pode ser determinada mediante a medição do ângulo de fase entre os sinais de tensão e corrente aplicadas ao transdutor ultrassô- nico, conforme descrito aqui. Esta técnica pode ser empregada para medir a magnitude e a fase da impedância do transdutor ultrassônico. A impedância do transdutor ultrassônico pode ser empregada em fatores do perfil que podem estar influenciando a lâmina ultrassônica durante o uso (por exemplo, força, temperatura, vibração, força ao longo do tempo etc.). Essas informações podem ser empregadas para afetar a potência aplicada à lâmina ultrassônica durante o processo de transecção.
[0269] A Figura 31 é um diagrama de fluxo lógico 132170 de um processo representando um programa de controle ou uma configuração lógica para monitorar a impedância de um transdutor ultrassônico para perfilar uma lâmina ultrassônica e fornecer energia à lâmina ultrassônica no perfil de acordo com um aspecto da presente descrição. De acordo com o processo, um circuito de controle determina 132172 (por exem- plo, mede) a impedância (Z) do transdutor ultrassônico durante um pro- cesso de transecção de tecido. O circuito de controle analisa e cria o perfil 132174 da lâmina ultrassônica logo após o tecido estar totalmente preso na garra do atuador de extremidade do dispositivo ultrassônico com base na impedância determinada 132172 (Z). O circuito de controle ajusta 132176 um nível de saída de potência com base no perfil (por exemplo, alta potência para o tecido denso e baixa potência para o te- cido fino) da lâmina ultrassônica. O circuito de controle controla o gera- dor para acionar momentaneamente o transdutor ultrassônico e a lâ- mina ultrassônica e, em seguida, para. O circuito de controle determina 132172 novamente a impedância (Z) da lâmina ultrassônica e delineia o perfil 132174 da lâmina ultrassônica com base na impedância deter- minada 132172 (Z). O circuito de controle controla o gerador para ajus- tar o nível de potência de saída ou mantê-lo com base no perfil da lâ- mina ultrassônica. O circuito de controle, novamente, controla o gerador para acionar momentaneamente o transdutor ultrassônico e a lâmina ultrassônica e, em seguida, para. O processo repete e determina 132172 a impedância (Z), 132174 os perfis da lâmina ultrassônica, e ajusta 132176 o nível de potência até que o perfil de impedância detec- tado seja aquele do bloco de braço de aperto e, então, ajuste a potência para evitar que o bloco do braço de aperto derreta.
[0270] O processo discutido em conexão com a Figura 31 permite que o nível de potência do transdutor ultrassônico seja ajustado rapida- mente, conforme o tecido muda de ser aquecido e cortado. Consequen- temente, se o tecido for inicialmente resistente e, então, enfraquecer, ou se diferentes camadas de tecido forem encontradas durante o processo de transecção, o nível de potência pode ser ajustado de forma ideal para corresponder ao perfil da lâmina ultrassônica. Esse método poderia eli- minar a necessidade de o usuário ajustar o nível de potência. O disposi- tivo ultrassônico poderia se adaptar e escolher o nível de potência correto com base nas condições de tecido atuais e no processo de transecção.
[0271] Esta técnica proporciona o controle Inteligente para confi- guração do nível de energia com base na retroinformação do tecido. Esta técnica pode eliminar a necessidade de ajustes de potência no gerador e pode causar tempos de transecção mais rápidos. Em um aspecto, em um dispositivo médico de transfecção ultrassônica, inclu- indo uma garra com uma lâmina ultrassônica, a impedância da lâmina ultrassonicamente acionada é usada para determinar o perfil das ca- racterísticas da lâmina ultrassônica (força, calor, vibração etc.), sendo o perfil usado para influenciar o perfil de saída do transdutor durante o processo de transecção. A energia pode ser pulsada (ligada e desli- gada) de modo que as alterações do tecido possam ser lidas para re- troinformação entre os pulsos para ajustar a energia durante o pro- cesso de transecção.
[0272] As Figuras 32A a 32D são uma série de representações grá- ficas da impedância de um transdutor ultrassônico para perfilar uma lâ- mina ultrassônica e fornecer energia à lâmina ultrassônica baseando-se no perfil, de acordo com um aspecto da presente descrição. A Figura 32A é uma representação gráfica 132180 de impedância do transdutor ultrassônico versus o tempo. O circuito de controle do gerador lê a im- pedância inicial Z1, que se baseia no conteúdo da garra e aplica uma energia pulsada P1 ao transdutor ultrassônico conforme é mostrado na Figura 32B, que é uma representação gráfica 132182 da energia pul- sada versus o tempo. A Figura 32C é uma representação gráfica 132184 de uma nova impedância Z2 versus o tempo. O circuito de controle do gerador lê a nova impedância Z2 e aplica energia pulsada P2 ao trans- dutor ultrassônico para atender a nova condição do tecido plotada na Figura 32D, que é uma representação gráfica 132186 da energia pul- sada P2 versus o tempo.
[0273] Embora várias formas tenham sido ilustradas e descritas, não é intenção do requerente restringir ou limitar o escopo das reivin- dicações 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 descrição. Além disso, a estrutura de cada elemento associado com a forma pode ser alternativamente descrita como um meio para fornecer a função realizada pelo ele- mento. Além disso, quando forem revelados materiais para determina- dos componentes, outros materiais podem ser usados. Deve-se com- preender, portanto, que a descrição precedente e as reivindicações em anexo pretendem incluir todas essas modificações, combinações e va- riações abrangidas pelo escopo das modalidades apresentadas. As reivindicações em anexo se destinam a abranger todas essas modifi- cações, variações, alterações, substituições, modificações e equiva- lentes.
[0274] 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, fluxogra- mas e/ou exemplos contenham uma ou mais funções e/ou operações, será compreendido pelos versados na técnica que cada função e/ou ope- ração dentro desses diagramas de bloco, fluxogramas e/ou exemplos pode ser implementada, individual e/ou coletivamente, através de uma am- pla gama de hardware, software, firmware ou praticamente qualquer com- binação destes. Os versados na técnica reconhecerão, contudo, que al- guns aspectos das formas aqui reveladas, 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 computado- res (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 vir- tualmente como qualquer combinação dos mesmos, e que o projeto do conjunto de circuitos e/ou a inscrição do código para o software e firmware estaria dentro do âmbito de prática do versado na técnica, à luz desta des-
crição. Além disso, os versados na técnica entenderão que os mecanis- mos do assunto aqui descrito podem ser distribuídos como um ou mais produtos de programa em uma variedade de formas e que uma forma ilus- trativa do assunto aqui descrito é aplicável independentemente do tipo es- pecífico de meio de transmissão de sinais utilizado para efetivamente rea- lizar a distribuição.
[0275] As instruções usadas para programar a lógica para executar vários aspectos revelados 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 po- dem 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 informa- ções em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um compu- tador), mas não se limita a, disquetes, discos ópticos, disco compacto de memória somente de leitura (CD-ROMs), e discos magneto-ópticos, me- mória somente de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), memória somente de leitura programável apagável (EPROM), memória somente de leitura programável apagável eletricamente (EEPROM), car- tões magnéticos ou ópticos, memória flash, ou uma mídia tangível de ar- mazenamento legível por máquina usada na transmissão de informações pela Internet através de um cabo elétrico, óptico, acústico ou outras for- mas de sinais propagados (por exemplo, ondas portadoras, sinais de in- fravermelho, sinais digitais, etc.). Consequentemente, a mídia não transi- tória legível por computador inclui qualquer tipo de mídia legível por má- quina adequada para armazenar ou transmitir instruções ou informações eletrônicas em uma forma legível por uma máquina (por exemplo, um computador).
[0276] 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 processa- dor de computador que compreende um ou mais núcleos de processa- mento de instrução individuais, unidade de processamento, processa- dor, microcontrolador, unidade do microcontrolador, controlador, pro- cessador 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 arma- zena instruções executadas pelo circuito programável, e qualquer com- binação dos mesmos.
O circuito de controle pode, coletiva ou individu- almente, ser incorporado como circuito elétrico que é parte de um sis- tema maior, por exemplo, um circuito integrado (IC), um circuito inte- grado específico de aplicação (ASIC), um sistema on-chip (SoC), com- putadores desktop, computadores laptop, computadores tablet, servido- res, telefones inteligentes, etc.
Consequentemente, como usado na pre- sente invenção, "circuito de controle" inclui, mas não se limita a, con- junto de circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito elétrico discreto, conjunto de circuitos elétricos que tenham ao menos um cir- cuito integrado, circuitos elétricos que tenham ao menos um circuito in- tegrado 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 propósitos gerais configurado por um programa de computador que ao menos par- cialmente execute os 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 des- critos), circuitos elétricos que formem um dispositivo de memória (por exemplo, formas de memória de acesso aleatório), e/ou conjunto de cir- cuitos elétricos que formem um dispositivo de comunicações (por exem- plo, um modem, chave de comunicação, ou equipamento óptico-elé- trico). Os versados na técnica reconhecerão que o assunto aqui descrito pode ser implementado de modo analógico ou digital, ou em alguma combinação destes.
[0277] 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 anterior- mente mencionadas. O software pode ser incorporado como um pa- cote de software, um código, instruções, conjuntos de instruções e/ou dados gravados em mídia não transitória de armazenamento legível por computador. O firmware pode ser incorporado como código, instru- ções ou conjuntos de instruções e/ou dados em codificação rígida (por exemplo, não volátil) em dispositivos de memória.
[0278] 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 combi- nação de hardware e software, software ou software em execução.
[0279] Como aqui usado em qualquer aspecto, 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 precisem neces- sariamente, 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 si- nais de bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, termos, núme- ros ou congêneres. Esses termos e termos similares podem estar as- sociados às grandezas físicas apropriadas e são identificações mera- mente convenientes aplicadas a essas quantidades e/ou estados.
[0280] 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 possibilitar a comunicação com o uso de um protocolo de controle de transmissão/protocolo de Internet (TCP/IP). O protocolo Ethernet pode estar de acordo ou ser compatível com a norma Ethernet publicada pelo Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) intitulado "IEEE 802.3 Standard", publicada em dezembro de 2008 e/ou versões posteriores dessa norma. Alternativamente ou adicionalmente, os dis- positivos de comunicação podem ser capazes de se comunicar uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicações X.25. O proto- colo de comunicações X.25 pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo International Telecommunication Union-Te- lecommunication 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 comu- nicações frame-relay. O protocolo de comunicações frame-relay pode se conformar ou ser compatível com um padrão promulgado pelo Con- sultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) e/ou o American National Standards Institute (ANSI). Alternativamente ou adicionalmente, os transceptores podem ser capazes de se comuni- car uns com os outros com o uso de um protocolo de comunicação ATM ("asynchronous transfer mode", modo de transferência assíncrono). O protocolo de comunicação ATM pode estar de acordo ou ser compatível com uma norma ATM publicado pelo fórum ATM intitulado "ATM-MPLS Network Interworking 2.0" publicada em agosto de 2001, e/ou versões posteriores dessa norma. Obviamente, protocolos de comunicação de rede orientados por conexão diferentes e/ou pós-desenvolvidos são igualmente contemplados na presente invenção.
[0281] Salvo afirmação expressa em contrário, conforme fica evi- dente a partir da descrição precedente, é entendido que, ao longo da descrição precedente, as discussões que usam termos como "proces- samento", ou "computação", ou "cálculo", ou "determinação", ou "exibi- ção", ou similares, se referem à ação e aos processos de um computa- dor, 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 dispositi- vos similares de armazenamento, transmissão ou exibição de informa- ções.
[0282] Um ou mais componentes podem ser chamados na pre- sente invenção de "configurado para", "configurável para", "operá- vel/operacional para", "adaptado/adaptável para", "capaz de", "confor- mável/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 componen- tes em estado de espera, exceto quando o contexto determinar o con- trário.
[0283] Os termos "proximal" e "distal" são usados na presente in- venção com referência a um médico que manipula a porção de cabo do 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 ques- tão de conveniência e clareza, termos espaciais como "vertical", "hori- zontal", "para cima" e "para baixo" podem ser usados na presente in- venção 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.
[0284] 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 geral- mente 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 enten- dido 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 interpre- tado 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.
[0285] 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 inter- pretada como significando ao menos o número mencionado (por exemplo, a mera menção de "duas menções", sem outros modificadores, tipica- mente significa ao menos duas menções, ou duas ou mais menções). Além disso, nos casos em que é usada uma convenção análoga a "ao 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 exemplo, "um sis- tema 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.). Nos casos em que é usada uma convenção análoga a "ao menos um dentre A, B ou C, etc.", em geral essa construção se destina a ter o sentido no qual a convenção seria en- tendida (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 ter- mos, qualquer um dos termos ou ambos os termos, exceto quando o con- texto 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".
[0286] Em relação às reivindicações em anexo, os versados na técnica entenderão que as operações mencionadas nas mesmas po- dem, 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 ope- rações 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 ordena- ções variantes, exceto quando o contexto determinar em contrário. Ademais, termos como "responsivo a", "relacionado a" ou outros parti- cípios adjetivos não pretendem de modo geral excluir essas variantes,
exceto quando o contexto determinar em contrário.
[0287] Vale notar que qualquer referência a "um (1) aspecto", "um aspecto", "uma exemplificação" ou "uma (1) exemplificação", e simila- res 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) exemplifica- ção", em vários locais ao longo deste relatório descritivo não se refere necessariamente ao mesmo aspecto. Além disso, os recursos, estru- turas ou características específicas podem ser combinados de qual- quer maneira adequada em um ou mais aspectos.
[0288] Qualquer pedido de patente, patente, publicação não de pa- tente ou outro material de descrição mencionado neste relatório descri- tivo e/ou mencionado em qualquer folha de dados de pedido está aqui incorporado a título de referência, até o ponto em que os materiais in- corporados não são inconsistentes com isso. Desse modo, e na medida do necessário, a descrição como explicitamente aqui apresentada subs- titui qualquer material conflitante incorporado à presente invenção a tí- tulo 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 descrição existentes aqui apresentados estará aqui incorporado apenas até o ponto em que não haja conflito entre o material incorporado e o material de descrição existente.
[0289] Em resumo, foram descritos numerosos benefícios que resul- tam do emprego dos conceitos descritos no presente documento. A des- crição anteriormente mencionada de uma ou mais modalidades foi apre- sentada para propósitos de ilustração e descrição. Essa descrição não pre- tende ser exaustiva nem limitar a invenção à forma precisa revelada. Mo- dificações 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 ver- sado 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 glo- bal.
[0290] Vários aspectos da matéria descrita no presente documento são definidos nos seguintes exemplos numerados:
[0291] Exemplo 1. Um método para controlar energia fornecida a um dispositivo ultrassônico, em que o dispositivo ultrassônico compre- ende um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequên- cia de ressonância predeterminada, em que o sistema ultrassônico ele- tromecânico compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica, em que o método compreende: determinar, por um processador ou circuito de controle, uma impedância do transdutor ultrassônico acoplado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção; analisar, pelo processador ou circuito de controle, a impe- dância do transdutor ultrassônico; perfilar, pelo processador ou circuito de controle, a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0292] Exemplo 2. O método do Exemplo 1, compreendendo adici- onalmente: pulsar, pelo circuito de controle, a energia aplicada ao trans- dutor ultrassônico; determinar, pelo processador ou circuito de controle, altera- ções nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são de- terminadas entre pulsos; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia for- necida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
[0293] Exemplo 3. O método do Exemplo 2 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas característi- cas de tecido compreende: medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, em que a impe- 𝑉𝑔 (𝑡) dância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) 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 referên- cia; 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, um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0294] Exemplo 4. O método do Exemplo 3 em que o recebimento, por meio do processador ou circuito de controle, de um ponto de dados de medição de impedância complexa compreende receber, por meio do pro- cessador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição da impe- dância complexa dados correspondentes a um bloco de braço de aperto; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0295] Exemplo 5. O método do Exemplo 2 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas característi- cas do tecido compreende: aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em 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 ressonân- cia para um nível acima da ressonância do sistema ultrassônico eletro- magnético; medir e registrar, através do processador ou circuito de con- trole, variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedância/admitância; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas R e, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar, pelo processador ou circuito de controle, um es- tado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0296] Exemplo 6. O método de um ou mais dos Exemplos 2 a 5 em que a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido compreende determinar, pelo processador ou circuito de controle, as alterações em uma espessura de tecido.
[0297] Exemplo 7. 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 onda ultrassônico; e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ultrassônico, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado para: determinar uma impedância do transdutor ultrassônico acoplado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção; analisar a impedância do transdutor ultrassônico; perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultras- sônica.
[0298] Exemplo 8. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 7, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para: pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determinar alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajustar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
[0299] Exemplo 9. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exemplo 8, em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, 𝑉𝑔 (𝑡) em que a impedância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡 ) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) receber um ponto de dados de medição de impedância com- plexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância com-
plexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedân- cia complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0300] Exemplo 10. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exem- plo 9 em que o gerador compreende um circuito de controle configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de medição de impe- dância complexa correspondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0301] Exemplo 11. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 8 a 10, em que o gerador compreende um cir- cuito de controle configurado adicionalmente para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em que o sinal de aciona- mento 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 Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedância/admitância; comparar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedân- cia/admitância medidas com as variáveis Rref, Gref, Xref e Bref de círculo de impedância/admitância de referência; e determinar um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0302] Exemplo 12. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qualquer um ou mais dos Exemplos 8 a 11, em que o gerador compreende um cir- cuito de controle configurado adicionalmente para determinar alterações em uma espessura do tecido.
[0303] Exemplo 13. Gerador para um instrumento cirúrgico ultras- sônico, em que o gerador é caracterizado por compreender: um circuito de controle configurado para: determinar uma impedância de um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica durante um processo de transec- ção; analisar a impedância do transdutor ultrassônico; perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico du- rante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0304] Exemplo 14. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exem- plo 13 em que o circuito de controle é configurado adicionalmente para: pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determinar alterações nas características do tecido do te- cido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajustar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
[0305] Exemplo 15. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exem- plo 14 em que o circuito de controle é configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, 𝑉𝑔 (𝑡) em que a impedância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡 ) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) receber um ponto de dados de medição de impedância com- plexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância com-
plexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedân- cia complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0306] Exemplo 16. O instrumento cirúrgico ultrassônico do Exem- plo 15 em que o circuito de controle é configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de medição de impedância complexa cor- respondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
[0307] Exemplo 17. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qual- quer um ou mais dos Exemplos 14 a 16, em que o circuito de controle é configurado adicionalmente para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em que o sinal de aciona- mento 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 Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedância/admitância; comparar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedân- cia/admitância medidas com as variáveis Rref, Gref, Xref e Bref de círculo de impedância/admitância de referência; e determinar um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
[0308] Exemplo 18. O instrumento cirúrgico ultrassônico de qual- quer um ou mais dos Exemplos 14 a 17, em que o circuito de controle é configurado adicionalmente para determinar alterações em uma es- pessura do tecido.
[0309] Exemplo 19. Um sistema cirúrgico eletromecânico que com- preende: um processador e uma memória não transitória, em que a memória não transitória compreende instruções que, quando executa- das pelo processador, fazem com que o processador: determine uma impedância de um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica durante um processo de transec- ção; analise a impedância do transdutor ultrassônico; perfile a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajuste uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico du- rante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
[0310] Exemplo 20. O sistema cirúrgico ultrassônico do Exemplo 19 em que a memória não transitória compreende instruções que, quando executadas pelo processador, fazem com que o processador: pulse a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determine alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajuste a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES
1. Método caracterizado por se destinar a controlar energia fornecida a um dispositivo ultrassônico, em que o dispositivo ultrassô- nico compreende um sistema ultrassônico eletromecânico definido por uma frequência de ressonância predeterminada, em que o sistema ul- trassônico eletromecânico compreende um transdutor ultrassônico aco- plado a uma lâmina ultrassônica, em que o método compreende: determinar, por um processador ou circuito de controle, uma impedância do transdutor ultrassônico acoplado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção; analisar, pelo processador ou circuito de controle, a impedân- cia do transdutor ultrassônico; perfilar, pelo processador ou circuito de controle, a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico durante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente: pulsar, pelo circuito de controle, a energia aplicada ao transdu- tor ultrassônico; determinar, pelo processador ou circuito de controle, altera- ções nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são de- terminadas entre pulsos; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia for- necida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido compreender: medir, por meio de um processador ou circuito de controle, uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, em que a impe- 𝑉𝑔 (𝑡) dância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) 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 re- ferência; 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, um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o recebimento, por meio do processador ou circuito de controle, de um ponto de dados de medição de impedância complexa compreende receber, por meio do processador ou circuito de controle, um ponto de dados de medição da impedância complexa dados correspondentes a um bloco de braço de aperto; e ajustar, pelo processador ou circuito de controle, a energia fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se derrete.
5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alterações nas características do tecido compreender: aplicar, por meio de um circuito de acionamento, um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em 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 eletromag- nético; medir e registrar, através do processador ou circuito de con- trole, variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impedância/admitância; comparar, por meio do processador ou circuito de controle, as variáveis do círculo de impedância/admitância medidas R e, Ge, Xe, Be com as variáveis do círculo de impedância/admitância de referência Rref, Gref, Xref, Bref; e determinar, pelo processador ou circuito de controle, um es- tado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
6. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a determinação, pelo processador ou circuito de controle, das alte- rações nas características do tecido compreender determinar, pelo processador ou circuito de controle, alterações na espessura do tecido.
7. Instrumento cirúrgico ultrassônico, caracterizado por com- preender: um sistema eletromecânico ultrassônico que compreende um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica por meio de um guia de onda ultrassônico; e um gerador configurado para fornecer energia ao transdutor ul- trassônico, em que o gerador compreende um circuito de controle configu- rado para: determinar uma impedância do transdutor ultrassônico aco- plado à lâmina ultrassônica durante um processo de transecção; analisar a impedância do transdutor ultrassônico; perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico du- rante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
8. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindi- cação 7, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determinar alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajustar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
9. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindi- cação 8, caracterizado por o gerador compreender um circuito de controle configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, 𝑉𝑔 (𝑡) em que a impedância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡 ) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) receber um ponto de dados de medição de impedância com- plexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
10. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivin- dicação 9, caracterizado por o gerador compreender um circuito de con- trole configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de me- dição de impedância complexa correspondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
11. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivin- dicação 8, caracterizado por o gerador compreender um circuito de con- trole configurado adicionalmente para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em 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 ultrassô- nico eletromagnético; medir e registrar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de im- pedância/admitância; comparar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impe- dância/admitância medidas com as variáveis Rref, Gref, Xref e Bref de cír- culo de impedância/admitância de referência; e determinar um estado ou condição do atuador de extremi- dade com base no resultado da análise de comparação.
12. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivin- dicação 8, caracterizado por o gerador compreender um circuito de con- trole configurado adicionalmente para determinar alterações em uma es- pessura do tecido.
13. Gerador para um instrumento cirúrgico ultrassônico, em que o gerador é caracterizado por compreender: um circuito de controle configurado para: determinar uma impedância de um transdutor ultrassônico acoplado a uma lâmina ultrassônica durante um processo de transec- ção;
analisar a impedância do transdutor ultrassônico; perfilar a lâmina ultrassônica com base na impedância do transdutor ultrassônico; e ajustar uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico du- rante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
14. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o circuito de controle ser adicionalmente configurado para: pulsar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determinar alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajustar a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
15. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a rei- vindicação 14, caracterizado por o circuito de controle ser configurado adicionalmente para: medir uma impedância complexa do transdutor ultrassônico, 𝑉𝑔 (𝑡) em que a impedância complexa é definida como 𝑍𝑔 (𝑡 ) = ; 𝐼𝑔 (𝑡) receber um ponto de dados de medição de impedância com- plexa; comparar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com um ponto de dado em um padrão característico de impedância complexa de referência; classificar o ponto de dado de medição de impedância com- plexa com base em um resultado da análise de comparação; e atribuir um estado ou condição do atuador de extremidade com base no resultado da análise de comparação.
16. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a rei- vindicação 15, caracterizado por o circuito de controle ser configurado adicionalmente para receber um ponto de dados de medição de impe- dância complexa correspondente a um bloco de braço de aperto, e ajustar uma potência fornecida ao transdutor ultrassônico a um valor de potência para evitar que o bloco de braço de aperto se funda.
17. Instrumento cirúrgico, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o circuito de controle ser adicionalmente configurado para: fazer com que um circuito de acionamento aplique um sinal de acionamento ao transdutor ultrassônico, em 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 ultrassô- nico eletromagnético; medir e registrar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de im- pedância/admitância; comparar as variáveis Re, Ge, Xe e Be de círculo de impe- dância/admitância medidas com as variáveis Rref, Gref, Xref e Bref de cír- culo de impedância/admitância de referência; e determinar um estado ou condição do atuador de extremi- dade com base no resultado da análise de comparação.
18. Instrumento cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivin- dicação 14, caracterizado por o circuito de controle ser configurado adici- onalmente para determinar alterações em uma espessura do tecido.
19. Sistema cirúrgico eletromecânico, caracterizado por compreender: um processador e uma memória não transitória, em que a memória não transitória compreende instruções que, quando executa- das pelo processador, fazem com que o processador:
determine uma impedância de um transdutor ultrassônico aco- plado a uma lâmina ultrassônica durante um processo de transecção; analise a impedância do transdutor ultrassônico; perfile a lâmina ultrassônica com base na impedância do trans- dutor ultrassônico; e ajuste uma energia fornecida ao transdutor ultrassônico du- rante o processo de transecção com base no perfil da lâmina ultrassônica.
20. Sistema cirúrgico ultrassônico, de acordo com a reivindica- ção 19, caracterizado por a memória não transitória compreender instru- ções que, quando executadas pelo processador, fazem adicionalmente com que o processador: pulse a energia fornecida ao transdutor ultrassônico; determine alterações nas características do tecido do tecido localizado em um atuador de extremidade, em que as alterações nas características do tecido são determinadas entre pulsos; e ajuste a energia fornecida ao transdutor ultrassônico com base nas alterações do tecido ao longo da transecção.
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