CN108289707B - 用于以数字方式生成电外科和超声外科器械的电信号波形的发生器 - Google Patents

用于以数字方式生成电外科和超声外科器械的电信号波形的发生器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过发生器生成电信号波形的方法。所述发生器包括数字处理电路、与所述数字处理电路通信的存储器电路(所述存储器电路限定查找表)、与所述数字处理电路和所述存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路。所述方法包括通过所述数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由所述存储器电路限定的所述查找表中，其中所述数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中所述预定数量的相位点限定预定波形状。通过所述数字合成电路接收时钟信号。通过所述数字处理电路从所述查找表中检索相位点。通过所述数字处理电路将所检索到的相位点转换成模拟信号。

Description

用于以数字方式生成电外科和超声外科器械的电信号波形的 发生器
优先权
本申请要求2015年9月30日提交的标题为“GENERATOR FOR PROVIDING COMBINEDRADIO FREQUENCY AND ULTRASONIC ENERGIES”的美国临时申请序列号62/235,260、2015年9月30日提交的标题为“CIRCUIT TOPOLOGIES FOR GENERATOR”的美国临时申请序列号62/235,368以及2015年9月30日提交的标题为“SURGICAL INSTRUMENT WITH USER ADAPTABLEALGORITHMS”的美国临时申请序列号62/235,466的权益，这些专利中每一个的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于执行诸如凝固、密封和/或切割组织的超声手术系统、电外科系统和组合电外科/超声系统。具体地，本公开涉及用于基于待治疗组织的类型来执行此类手术的定制算法。更具体地，本公开涉及为用于执行此类手术的外科器械以数字方式生成电信号波形的发生器。数字电信号波形存储在查找表中。
背景技术
超声外科器械凭借此类器械的独特性能特性而在外科手术中得到日益广泛的应用。根据具体器械配置和操作参数，超声外科器械能够基本上同时进行组织的切割和通过凝固的止血，从而有利地使患者创伤最小化。切割动作通常通过器械的远侧端部处的端部执行器或刀末端来实现，所端部执行器或刀末端将超声能量传输到与该端部执行器接触的组织。这种性质的超声器械可被配置用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助手术。
一些外科器械将超声能量同时用于精确切割和受控凝固。超声能量通过振动与组织接触的刀进行切割和凝固。通过高频振动(例如，每秒55,500次)，超声刀使组织中的蛋白变性以形成粘性凝固物。刀表面施加到组织上的压力使血管塌缩并且允许凝固物形成止血密封。切割和凝固的精度受外科医生的技术以及对功率水平、刀刃、组织牵引力和刀压力的调节的控制。
用于将电能施加到组织以治疗和/或破坏组织的电外科装置也在外科手术中得到日益广泛的应用。电外科装置通常包括手持件、在远侧安装有端部执行器(例如一个或多个电极)的器械。所述端部执行器可抵靠组织定位，使得电流被引入组织中。电外科装置可被配置用于双极或单极操作。在双极操作期间，电流分别通过端部执行器的有源电极和返回电极被引入组织中并从组织返回。在单极操作期间，电流通过端部执行器的有源电极被引入组织中并且通过单独设置在患者身体上的返回电极(例如，接地垫)返回。流过组织的电流所产生的热可在组织内和/或在组织之间形成止血密封，并因此可尤其适用于例如密封血管。电外科装置的端部执行器也可包括能够相对于组织运动的切割构件以及用以横切组织的电极。
由电外科装置施加的电能可通过与手持件连通的发生器传输至器械。电能可为可在EN 60601-2-2:2009+A11:2011的定义201.3.218-高频率中所述频率范围内的射频(RF)能量形式。例如，单极RF应用中的频率通常被限制为小于5MHz。然而，在双极RF应用中，频率几乎可为任何值。单极应用通常使用200kHz以上的频率，以避免由于使用低频电流而对神经和肌肉造成不需要的刺激。如果风险分析显示神经肌肉刺激的可能性已减轻至可接受的水平，则双极技术可使用较低频率。通常，不使用5MHz以上的频率以最小化与高频渗漏电流相关联的问题。然而，在双极技术的情况下可使用更高的频率。通常认为，10mA是组织热效应的下限阈值。
在应用中，电外科装置可穿过组织传输低频RF能量，这会引起离子振荡或摩擦，并实际上造成电阻性加热，从而升高组织的温度。由于受影响的组织与周围组织之间形成明显的边界，因此外科医生能够以高精确度进行操作，并在不损伤相邻的非目标组织的情况下进行控制。RF能量的低操作温度适用于在密封血管的同时移除、收缩软组织、或对软组织塑型。RF能量尤其奏效地适用于结缔组织，所述结缔组织主要由胶原构成并且在接触热时收缩。
其它电外科器械包括但不限于不可逆和/或可逆的电穿孔和/或微波技术等等。因此，本文所公开的技术可适用于超声双极或单极RF(电外科)的不可逆和/或可逆的电穿孔和/或基于微波的外科器械等等。
使用这些医疗装置的挑战在于不能根据正由装置处理的组织的类型来控制和定制功率输出。期望提供一种克服当前器械的某些缺陷的外科器械。本文所述的外科系统克服了这些缺陷。
如本文所公开，发生器可被配置成以数字方式生成输出波形并将波形提供给外科器械，使得外科器械可利用波形来获得各种组织效应。本公开为发生器提供经由波成形来促进组织效应并且同时将RF和超声能量驱动到单个外科器械或多个外科器械的能力。
发明内容
如本文所公开，发生器可被配置成以数字方式生成输出波形并将波形提供给外科器械，使得外科器械可利用波形来获得各种组织效应。本公开为发生器提供经由波成形来促进组织效应并且同时将RF和超声能量驱动到单个外科器械或多个外科器械的能力。
在一个方面，提供一种通过发生器生成电信号波形的方法。发生器包括数字处理电路、与数字处理电路通信的存储器电路、与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路。存储器电路限定查找表。该方法包括通过数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表中，其中数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中预定数量的相位点限定预定波形状；通过数字合成电路接收时钟信号，并且在每个时钟周期：通过数字处理电路从查找表中检索相位点；以及通过DAC电路将检索到的相位点转换成模拟信号。
在另一方面，提供一种通过发生器生成电信号波形的方法。发生器包括数字处理电路、与数字处理电路通信的存储器电路、与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路，其中存储器电路限定第一查找表和第二查找表。该方法包括通过数字处理电路将第一数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的第一查找表中，其中第一数字电信号波形由第一预定数量的相位点表示，其中第一预定数量的相位点限定第一预定波形状；通过数字处理电路将第二数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的第二查找表中，其中第二数字电信号波形由第二预定数量的相位点表示，其中第二预定数量的相位点限定第二预定波形状；通过数字合成电路接收时钟信号，并且在每个时钟周期：通过数字合成电路从第一查找表中检索相位点；通过数字合成电路从第二查找表中检索相位点；以及通过数字处理电路确定是在第一电信号波形和第二电信号波形的相位点之间切换还是使第一电信号波形和第二电信号波形的相位点同步。
在另一方面，提供一种用于生成电信号波形的发生器。该发生器包括：数字处理电路；与数字处理电路通信的存储器电路，该存储器电路限定查找表；与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路，该数字合成电路接收时钟信号；以及数模转换器(DAC)电路。该数字处理电路被配置成将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表中，其中数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中预定数量的相位点限定预定波形状；以及在每个时钟周期从查找表中检索相位点；并且DAC电路被配置成将检索到的相位点转换成模拟信号。
附图说明
所述形式的新型特征部在随附权利要求书中具体阐述。然而，关于组织和操作方法的所述形式可通过结合附图参照以下描述最好地理解，其中：
图1示出了包括发生器和可与其一起使用的各种外科器械的外科系统的一种形式；
图2为图1所示的组合电外科和超声器械的图；
图3为图1所示的外科系统的图；
图4为示出一种形式中的动态支路电流的模型；
图5为一种形式中的发生器架构的结构视图；
图6示出了发生器的驱动系统的一种形式，该驱动系统产生用于驱动超声换能器的超声电信号；
图7示出了包括组织阻抗模块的发生器的驱动系统的一种形式；
图8示出了将能量递送至外科器械的组合RF和超声能量发生器的示例；
图9为用于将组合RF和超声能量递送到多个外科器械的系统的图；
图10示出了用于将组合RF和超声能量递送至多个外科器械的系统的通信架构；
图11示出了用于将组合RF和超声能量递送至多个外科器械的系统的通信架构；
图12示出了用于将组合RF和超声能量递送至多个外科器械的系统的通信架构；
图13为直接数字合成电路的一种形式的图；
图14为直接数字合成电路的一种形式的图；
图15为来自发生器的两个能量波形的示例性曲线图；
图16为图15的波形的总和的示例性曲线图；
图17为图15的波形的总和的示例性曲线图，其中RF波形取决于超声波形；
图18为图15的波形的总和的示例性曲线图，其中RF波形为超声波形的函数；
图19为复合RF波形的示例性曲线图；
图20示出了图18所示的数字电信号波形的一个周期；
图21为根据一个方面生成数字电信号波形的方法的逻辑流程图；
图22为根据另一方面生成数字电信号波形的方法的逻辑流程图；并且
图23为根据另一方面生成数字电信号波形的方法的逻辑流程图。
具体实施方式
在详细说明外科器械的各种形式之前，应该指出的是，例示性形式的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中所示出的部件的构造和布置的细节。例示性形式可以单独实施，也可以与其它形式、变型和修改结合在一起实施，并可以通过多种方式实践或执行。此外，除非另外指明，否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对例示性形式进行描述目的所选的，并非为了限制性的目的。
此外，应当理解，下述形式、形式表达、示例中的任何一个或多个可与下述其它形式、形式表达和示例中的任何一个或多个组合。
各种形式均涉及被配置用于在外科手术中执行组织解剖、切割和/或凝固的改进的超声和/或RF电外科器械。在一种形式中，超声和/或RF电外科器械可被配置用于开放式外科手术，但也可应用于其它类型的手术，诸如腹腔镜式、内窥镜式和机器人辅助手术。通过选择性地使用超声能量，方便了多种用途。
本申请涉及与其同时提交的以下共同拥有的专利申请：
代理人案卷号END7768USNP1/150449-1，标题为“CIRCUIT TOPOLOGIES FORCOMBINED GENERATOR”，Wiener等人；
代理人案卷号END7768USNP2/150449-2，标题为“CIRCUITS FOR SUPPLYINGISOLATED DIRECT CURRENT(DC)VOLTAGE TO SURGICAL INSTRUMENTS”，Wiener等人；
代理人案卷号END7768USNP3/150449-3，标题为“FREQUENCY AGILE GENERATORFOR A SURGICAL INSTRUMENT”，Yates等人；
代理人案卷号END7768USNP4/150449-4，标题为“METHOD AND APPARATUS FORSELECTING OPERATIONS OF A SURGICAL INSTRUMENT BASED ON USER INTENTION”，Asher等人；
代理人案卷号END7769USNP2/150448-2，标题为“GENERATOR FOR DIGITALLYGENERATING COMBINED ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS FOR ULTRASONIC SURGICALINSTRUMENTS”，Wiener等人；
代理人案卷号END7769USNP3/150448-3，标题为“PROTECTION TECHNIQUES FORGENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTROSURGICAL AND ULTRASONIC DIGITALELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS”，Yates等人；
这些专利申请全文以引用方式并入本文。
本申请还涉及提交于2016年6月9日的以下共同拥有的专利申请：
标题为“SURGICAL INSTRUMENT WITH USER ADAPTABLE TECHNIQUES”的美国专利申请15/177,430；
标题为“SURGICAL INSTRUMENT WITH USER ADAPTABLE TECHNIQUES BASED ONTISSUE TYPE”的美国专利申请15/177,439；
标题为“SURGICAL SYSTEM WITH USER ADAPTABLE TECHNIQUES EMPLOYINGMULTIPLE ENERGY MODALITIES BASED ON TISSUE”的美国专利申请15/177,449；
标题为“SURGICAL SYSTEM WITH USER ADAPTABLE TECHNIQUES BASED ON TISSUEIMPEDANCE”的美国专利申请15/177,456；
标题为“SURGICAL SYSTEM WITH USER ADAPTABLE TECHNIQUES EMPLOYINGSIMULTANEOUS ENERGY MODALITIES BASED ON TISSUE PARAMETERS”的美国专利申请15/177,466；
这些专利申请全文以引用方式并入本文。
将结合本文所述的超声器械描述各种形式。此类描述以举例而非限制性的方式提供，并且不旨在限制其范围和应用。例如，所述形式中的任一个可结合多个超声器械使用，所述多个超声器械包括例如美国专利5,938,633；5,935,144；5,944,737；5,322,055；5,630,420；和5,449,370中所述的那些，这些专利全文以引用方式并入本文。
通过以下说明将变得显而易见的是，设想本文所述的外科器械的形式可与外科系统的振荡器单元相关联地使用，由此振荡器单元的超声能量为当前的外科器械提供期望的超声致动。还设想，本文所述的外科器械的形式可与外科系统的信号发生器单元相关联地使用，由此例如将RF电能用于为与外科器械有关的用户提供反馈。超声振荡器和/或信号发生器单元可与外科器械不可拆卸地一体化，或者可被提供为可电附接到外科器械的单独部件。
本外科设备的一种形式由于其简单构造而被特别配置用于一次性使用。然而，还设想本外科器械的其它形式可被配置用于非一次性或多次使用。仅出于例示性目的，当前公开了本外科器械与相关联的振荡器和信号发生器单元的可拆卸连接供单个患者使用。然而，还设想了本外科器械与相关联的振荡器和/或信号发生器单元的不可拆卸的一体式连接。因此，当前所述的外科器械的各种形式可被配置用于与可拆卸的和/或不可拆卸的一体化振荡器和/或信号发生器单元一起用于单次使用和/或多次使用，然而并非仅限于此，而是这些配置的所有组合均被设想为落入本公开的范围内。
在一个方面，期望的波形状可通过存储在表(例如具有发生器的现场可编程门阵列(FPGA)的直接数字合成表)中的1024个相位点进行数字化。发生器软件和数字控制命令FPGA以感兴趣的频率扫描此表中的地址，继而将变化的数字输入值提供给馈送到功率放大器的DAC电路。该方法能够生成馈送到组织中的几乎任何(或多种)类型的波形状。此外，还可创建并存储多个波形状表，以及将其应用于组织。
根据各个方面，一种方法包括例如在存储器中创建各种类型的查找表，例如由直接数字合成(DDS)电路生成并存储在FPGA内的查找表。波形可作为特定波形状存储在一个或多个DDS表中。RF/电外科组织治疗领域中的波形状示例包括高波峰因子RF信号(例如可用于RF模式中的表面凝固)、低波峰因子RF信号(例如可用于在RF模式中更深地渗透到组织中)以及例如促进有效修补凝固的波形。在一个方面，波峰因子(CF)可被定义为峰信号与均方根(RMS)信号的比率。
本公开提供多个波形状表的创建，这些表允许基于期望的组织效应在波形状之间即时手动或自动切换。切换可基于组织参数，例如组织阻抗和/或其它因素。除传统的正弦波形状之外，在一个方面，发生器可被配置成提供最大化每个周期进入组织的功率的波形状。根据一个方面，波形状可为梯形波、正弦波或余弦波、方波、三角波、或它们的任意组合。在一个方面，发生器可被配置成提供一种或多种波形状，这些波形状以某种方式同步，使得它们在同步地或顺序地驱动RF和超声能量模态的情况下最大化功率递送。在一个方面，发生器可被配置成提供同时驱动超声能量和RF治疗能量两者同时保持超声频率锁定的波形。在一个方面，发生器可包含提供电路拓扑结构的设备或与提供电路拓扑结构的设备相关联，该电路拓扑结构能够同时驱动RF和超声能量。在一个方面，发生器可被配置成提供特定于外科器械的定制波形状和由此类外科器械提供的组织效应。此外，波形可存储在发生器非易失性存储器中或存储在器械存储器中，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。器械连接到发生器时可以获取一个波形或多个波形。
参考图1至5，示出了包括外科器械的外科系统10的一种形式。图1示出了外科系统10的一种形式，其包括发生器100和可与其一起使用的各种外科器械104,106,108，其中外科器械104是超声外科器械，外科器械106是RF电外科器械106，并且多功能外科器械108是组合超声/RF电外科器械。图2为图1所示的多功能外科器械108的图。参考图1和图2，发生器100可被配置用于与多种外科器械一起使用。
根据各种形式，发生器100可被配置用于与不同类型的不同外科器械一起使用，包括例如超声外科器械104、RF外科器械106以及集成了从发生器100同时递送的RF能量和超声能量的多功能外科器械108。尽管在图1所示的形式中，发生器100显示为与外科器械104,106,108分开，然而在一种形式中，发生器100可与外科器械104,106,108中的任一者整体地形成以形成一体式外科系统。发生器100包括位于发生器100控制台的前面板上的输入装置110。输入装置110可包括生成适于对发生器100的操作进行编程的信号的任何合适装置。
图1示出了被配置成驱动多个外科器械104,106,108的发生器100。第一外科器械104为超声外科器械104，并且包括手持件105(HP)、超声换能器120、轴126和端部执行器122。端部执行器122包括夹持臂140和声学上联接到超声换能器120的超声刀128。手持件105包括用于操作夹持臂140的触发器143以及用于给超声刀128供能和驱动超声刀128或其他功能的切换按钮134a,134b,134c的组合。切换按钮134a,134b,134c可被配置成利用发生器100为超声换能器120供能。
仍参考图1，发生器100还被配置成驱动第二外科器械106。第二外科器械106为RF电外科器械，并且包括手持件107(HP)、轴127和端部执行器124。端部执行器124包括夹持臂142a,142b中的电极并且通过轴127的电导体部分返回。这些电极联接到发生器100内的双极能量源并由其供能。手持件107包括用于操作夹持臂142a,142b的触发器145和用于致动能量切换以给端部执行器124中的电极供能的能量按钮135。
仍参考图1，发生器100还被配置成驱动多功能外科器械108。多功能外科器械108包括手持件109(HP)、轴129和端部执行器125。端部执行器包括超声刀149和夹持臂146。超声刀149声学地联接到超声换能器120。手持件109包括用于操作夹持臂146的触发器147以及用于给超声刀149供能和驱动超声刀149或其它功能的切换按钮137a,137b,137c的组合。切换按钮137a,137b,137c可被配置成利用发生器100为超声换能器120供能，并且利用同样容纳在发生器100内的双极能量源为超声刀149供能。
参考图1和图2，发生器100可被配置用于与多种外科器械一起使用。根据各种形式，发生器100可被配置用于与不同类型的不同外科器械一起使用，包括例如超声外科器械104、RF外科器械106以及集成了从发生器100同时递送的RF能量和超声能量的多功能外科器械108。尽管在图1所示的形式中，发生器100显示为与外科器械104,106,108分开，然而在一种形式中，发生器100可与外科器械104,106,108中的任一者整体地形成以形成一体式外科系统。发生器100包括位于发生器100控制台的前面板上的输入装置110。输入装置110可包括生成适于对发生器100的操作进行编程的信号的任何合适装置。发生器100还可包括一个或多个输出装置112。
现在参考图2，发生器100联接到多功能外科器械108。发生器100经由缆线144联接到位于夹持臂146中的超声换能器120和电极。超声换能器120和延伸穿过轴129的波导(图2中未示出的波导)可共同形成驱动端部执行器125的超声刀149的超声驱动系统。端部执行器125还可包括夹持臂146，用于夹持位于夹持臂146和超声刀149之间的组织。夹持臂146包括联接到发生器100的一个极(例如，正极)的一个或多个电极。超声刀149形成第二极(例如，负极)并且也联接到发生器100。RF能量被施加到夹持臂146中的电极，穿过位于夹持臂146和超声刀149之间的组织，并且通过超声刀149经由缆线144返回到发生器100。在一种形式中，发生器100可被配置成生成特定电压、电流和/或频率输出信号的驱动信号，所述驱动信号可变化或换句话讲修改为具有适于驱动超声换能器120并将RF能量施加到组织的高分辨率、精度和再现性。
仍参考图2，应当理解，多功能外科器械108可包括切换按钮137a,137b,134c的任意组合。例如，多功能外科器械108可被配置成具有仅如下两个切换按钮：切换按钮137a和切换按钮137b，切换按钮137a用于产生最大超声能量输出，切换按钮137b用于产生最大功率水平或小于最大功率水平的脉冲输出。以此方式，发生器100的驱动信号输出配置可为5个连续信号以及5个或4个或3个或2个或1个脉冲信号。在某些形式中，例如可基于发生器100中的EEPROM设定和/或用户功率水平选择来控制特定的驱动信号配置。
在某些形式中，可提供双位开关来替代切换按钮137c。例如，多功能外科器械108可包括用于产生最大功率水平的连续输出的切换按钮137a，以及双位切换按钮137b。在第一止动位置，切换按钮137b可产生小于最大功率水平的连续输出，并且在第二止动位置，切换按钮137b可产生脉冲输出(例如，根据EEPROM设定，具有最大功率水平或小于最大功率水平)。按钮137a,137b,137c中的任一者可被配置成激活RF能量并将RF能量施加到端部执行器125。
仍参考图2，发生器100的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如，发生器100可被配置成与第一数据电路136和/或第二数据电路138连通。例如，第一数据电路136可指示老化频率斜率，如本文所述。除此之外或另选地，任何类型的信息均可经由数据电路接口(例如，使用逻辑装置)连通至第二数据电路以存储于其中。此类信息例如可包括其中使用外科器械的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中，第二数据电路可传输由一个或多个传感器(例如，基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中，第二数据电路可从发生器100接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如，发光二极管(LED)指示或其它可视指示)。第二数据电路138包含在多功能外科器械108中。在一些形式中，第二数据电路138可以类似于本文所述的第一数据电路136的方式实施。器械接口电路可包括用于实现此种连通的第二数据电路接口。在一种形式中，第二数据电路接口可包括三态数字接口，然而也可使用其他接口。在某些形式中，第二数据电路通常可为用于传输和/或接收数据的任何电路。在一种形式中，例如第二数据电路可存储与相关联的特定外科器械104,106,108相关的信息。此类信息可包括例如型号、序列号、其中已使用外科器械104,106,108的多个操作、和/或任何其它类型的信息。在图2的示例中，第二数据电路138可存储关于相关联的超声换能器120、端部执行器125、超声能量驱动系统或RF电外科能量驱动系统的电性能和/或超声性能的信息。本文所述的各种过程和技术可由发生器执行。然而，应当理解，在某些示例性形式中，这些过程和技术的全部或部分可由位于多功能外科器械108中的内部逻辑部件139执行。
图3为图1的外科系统10的图。在各种形式中，发生器100可包括若干独立的功能性元件，诸如模块和/或块。不同的功能元件或模块可以被配置用于驱动不同种类的外科器械104,106,108。例如，超声驱动电路114可经由缆线141驱动超声装置，诸如外科器械104。电外科/RF驱动电路116可经由缆线133驱动RF电外科器械106。相应的驱动电路114,116,118可被组合为组合RF/超声驱动电路118，以生成用于经由缆线144驱动多功能外科器械108的相应驱动信号。在各种形式中，超声驱动电路114和/或电外科/RF驱动电路116各自可与发生器100整体地形成或形成于发生器100外部。另选地，驱动电路114,116,118中的一者或多者可作为电联接到发生器100的单独电路模块提供。(驱动电路114,116,118以虚线显示以示出该选项。)此外，在一些形式中，电外科/RF驱动电路116可与超声驱动电路114整体地形成，或反之亦然。此外，在一些形式中，发生器100可被完全省略并且驱动电路114,116,118可由相应外科器械104,106,108内的处理器或其它硬件来执行。
在其它形式中，超声驱动电路114和电外科/RF驱动电路116的电输出可组合成能够同时驱动多功能外科器械108与电外科RF和超声能量的单个电信号。该单个电驱动信号可由组合驱动电路118产生。多功能外科器械108包括联接到超声刀的超声换能器120以及端部执行器125中的一个或多个电极，以接收超声和电外科RF能量。多功能外科器械108包括信号处理部件，以将组合RF/超声能量信号分离，使得RF信号可被递送到端部执行器125中的电极，并且超声信号可被递送到超声换能器120。
根据所述形式，超声驱动电路114可产生特定电压、电流和频率例如55,500周每秒(Hz)的一个或多个驱动信号。该一个或多个驱动信号可被提供到超声外科器械104，具体地是提供到可例如如上所述进行操作的超声换能器120。超声换能器120和延伸穿过轴126的波导(未示出的波导)可共同形成驱动端部执行器122的超声刀128的超声驱动系统。在一种形式中，发生器100可被配置成生成特定电压、电流和/或频率输出信号的驱动信号，所述驱动信号可阶跃或换句话讲修改为具有高分辨率、精度和再现性。
发生器100可被启动以按照任何合适的方式将驱动信号提供到超声换能器120。例如，发生器100可包括经由脚踏开关缆线132联接到发生器100的脚踏开关130。临床医生可通过压下脚踏开关130来启动超声换能器120。此外或作为脚踏开关130的替代，超声外科器械104的一些形式可利用定位在手持件上的一个或多个开关，当该一个或多个开关被激活时可致使发生器100激活超声换能器120。在一种形式中，例如，该一个或多个开关可包括一对切换按钮137a,137b(图2)例如以确定超声外科器械104的操作模式。当切换按钮137a被压下时，例如，发生器100可将最大驱动信号提供到换能器120，从而使其产生最大超声能量输出。压下切换按钮137b可致使超声发生器100向超声换能器120提供用户可选的驱动信号，从而使换能器产生小于最大值的超声能量输出。
除此之外或另选地，该一个或多个开关可包括在被压下时导致发生器100提供脉冲输出的切换按钮137c。脉冲例如可按任何合适的频率和分组提供。在某些形式中，例如，脉冲的功率水平可为与切换按钮137a,137b相关联的功率水平(最大值、小于最大值)。
应当理解，超声外科器械104和/或多功能外科器械108可包括切换按钮137a,137b,137c的任意组合。例如，多功能外科器械108可被配置成具有仅如下两个切换按钮：切换按钮137a和切换按钮137c，切换按钮137a用于产生最大超声能量输出，切换按钮137c用于产生最大功率水平或小于最大功率水平的脉冲输出。以此方式，发生器100的驱动信号输出配置可为5个连续信号以及5个或4个或3个或2个或1个脉冲信号。在某些形式中，例如可基于发生器100中的EEPROM设定和/或用户功率水平选择来控制特定的驱动信号配置。
在某些形式中，可提供双位开关来替代切换按钮137c。例如，超声外科器械104可包括用于产生最大功率水平的连续输出的切换按钮137a，以及双位切换按钮137b。在第一止动位置，切换按钮137b可产生小于最大功率水平的连续输出，并且在第二止动位置，切换按钮137b可产生脉冲输出(例如，根据EEPROM设定，具有最大功率水平或小于最大功率水平)。
根据所述形式，电外科/RF驱动电路116可生成具有足以使用RF能量执行双极性电外科的输出功率的一个或多个驱动信号。例如，在双极性电外科应用中，驱动信号可例如被提供到如位于RF电外科器械106的端部执行器124中的电极。因此，发生器100可被配置用于通过将足以治疗组织(例如，凝固、烧灼、组织焊接)的电能施加到组织而达到治疗目的。发生器100可被配置用于通过向组织施加电能以监视手术期间组织参数的亚治疗目的。
如此前所述，组合驱动电路118可被配置成驱动超声能量和RF电外科能量两者。超声能量和RF电外科能量可通过发生器100的独立输出端口作为单独的信号或通过发生器100的单个端口作为单个信号被递送，所述单个信号是超声能量和RF电外科能量的组合。在后一种情况下，单个信号可通过位于外科器械104,106,108中的电路分开。
除此之外或另选地，外科器械104,106,108可包括开关，以指示用于操作端部执行器122,124,125的钳夹的钳夹闭合触发器的位置。此外，在一些形式中，发生器100可基于钳口闭合触发器的位置启动(例如，当临床医生压下钳口闭合触发器以闭合钳口时，可施加超声能量)。
发生器100可包括位于例如发生器100的控制台的前面板上的输入装置110(图1)。输入装置110可包括生成适于对发生器100的操作进行编程的信号的任何合适装置。在操作中，用户可使用输入装置110对发生器100的操作进行编程或以其它方式进行控制。输入装置110可包括生成可由发生器(例如，由包括在发生器中的一个或多个处理器)用来控制发生器100的操作(例如，超声驱动电路114、电外科/RF驱动电路116、组合RF/超声驱动电路118的操作)的信号的任何合适装置。在各种形式中，输入装置110包括远程连接到通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指点装置中的一种或多种。在其它形式中，输入装置110例如可包括合适的用户界面，例如显示于触摸屏监视器上的一个或多个用户界面屏幕。因此，通过输入装置110，用户可设定或编程发生器的各种操作参数，诸如例如由超声驱动电路114和/或电外科/RF驱动电路116所生成的一个或多个驱动信号的电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)。
发生器100还可包括位于例如发生器100控制台的前面板上的输出装置112(图1)，诸如输出指示器。输出装置112包括用于为用户提供感观反馈的一个或多个装置。此类装置可包括例如视觉反馈装置(例如，视觉反馈装置可包括白炽灯、LED、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器、液晶显示(LCD)屏、发光二极管(LED)指示器)、听觉反馈装置(例如，听觉反馈装置可包括扬声器、蜂鸣器、可听见的计算机产生的音调、经计算机处理的语言、通过语音/语言平台与计算机进行交互的语音用户界面(VUI))或触觉反馈装置(例如，触觉反馈装置包括任何类型的振动反馈、触觉致动器)。
尽管可通过举例来描述发生器100的某些模块和/或块，但可理解，可使用更多或更少数目的模块和/或块并且它们仍在所述形式的范围内。此外，尽管各种形式可按照模块和/或块的形式描述以有利于说明，然而这些模块和/或块可通过一个或多个硬件部件和/或软件部件和/或硬件部件和软件部件的组合加以实施，所述硬件部件为例如处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器，所述软件部件为例如程序、子程序、逻辑。此外，在一些形式中，本文所述的各种模块可利用位于外科器械104,106,108内的相似硬件来实施(即，外部发生器100可被省略)。
在一种形式中，超声驱动电路114、电外科/RF驱动电路116和/或组合驱动电路118可包括作为固件、软件、硬件或其任意组合实施的一个或多个嵌入式应用。驱动电路114,116,118可包括各种可执行模块，诸如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。固件可存储在非易失性存储器(NVM)(诸如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器)中。在各种具体实施中，将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其它类型的存储器，包括例如可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、EEPROM或电池支持的随机存取存储器(RAM)(诸如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM))。
在一种形式中，驱动电路114,116,118包括被实施成用于执行程序指令的处理器的硬件部件，以用于监视外科器械104,106,108的各种可测量特性并生成用于操作外科器械104,106,108的对应输出控制信号。在其中发生器100与多功能外科器械108结合使用的形式中，输出控制信号可在切割和/或凝固操作模式下驱动超声换能器120。多功能外科器械108和/或组织的电特性可被测量并且用于控制发生器100的操作方面和/或作为反馈提供给用户。在其中发生器100与多功能外科器械108结合使用的形式中，输出控制信号可在切割、凝固和/或脱水模式下向端部执行器125提供电能(例如，RF能量)。多功能外科器械108和/或组织的电特性可被测量并且用于控制发生器100的操作方面和/或向用户提供反馈。在各种形式中，如在前所述，硬件部件可作为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器实施。在一种形式中，处理器可被配置成存储和执行计算机软件程序指令，以生成用于驱动外科器械104,106,108的各种部件(诸如超声换能器120和端部执行器122,124,125)的输出信号。
图4示出了根据一种形式的超声换能器诸如超声换能器120的等同电路150。等同电路150包括第一“动态”支路和第二电容支路，所述第一“动态”支路具有串联连接并限定谐振器的机电性能的电感Ls、阻抗Rs和电容Cs，所述第二电容支路具有静电容Co。可在驱动电压Vg下从发生器接收驱动电流Ig，其中动态电流Im流过第一支路并且电流Ig-Im流过电容支路。可通过适当地控制Ig和Vg来实现超声换能器的机电特性的控制。如上所述，常规发生器架构可包括调谐电感器Lt(在图4中以虚线显示)用于在并联谐振电路中将静电容Co调谐成谐振频率，使得基本上所有发生器的电流输出Ig全部流过动态支路。以此方式，通过控制发生器电流输出Ig来实现动态支路电流Im的控制。然而，调谐电感器Lt对超声换能器的静电容Co是特定的，并且具有不同静电容的不同超声换能器需要不同的调谐电感器Lt。此外，因为调谐电感器Lt与静电容Co在单谐振频率下的标称值相匹配，所以仅在所述频率下才能确保对动态分支电流Im的精确控制，并且当频率随着换能器温度向下偏移时，对动态支路电流的精确控制会折中。
发生器100的形式并不依赖于调谐电感器Lt来监视动态支路电流Im。相反，发生器100可在用于特定超声外科器械104的功率的应用(连同驱动信号电压和电流反馈数据)之间使用静电容Co的测量值，以在动态和持续的基础上(例如，实时)确定动态支路电流Im的值。因此，发生器100的这些形式能够提供虚拟调谐，以模拟被调谐的系统或在任何频率下的任何静电容Co值进行谐振，而非仅静电容Co的标称值所指示的单谐振频率。
图5为发生器200的简化框图，发生器200为发生器100(图1至图3)的一种形式。发生器200被配置成提供如上所述的无电感器调谐以及其它优点。发生器200的其它细节在共同转让并同时提交的标题为“SURGICAL GENERATOR FOR ULTRASONIC ANDELECTROSURGICAL DEVICES”的美国专利9,060,775中有所描述，该专利全文以引用方式并入本文。参考图5，发生器200可包括经由功率变压器206与非隔离台204通信的患者隔离台202。功率变压器206的次线圈208包含在隔离台202中并且可包括分接配置(例如，中心分接或非中心分接配置)来限定驱动信号输出210a,210b,210c，以将驱动信号递送至不同外科器械(诸如例如，超声外科器械104、RF电外科器械106和多功能外科器械108。具体地，驱动信号输出210a,210c可将超声驱动信号(例如，420V RMS驱动信号)输出至超声外科器械104，并且驱动信号输出210b,210c可将电外科驱动信号(例如，100V RMS驱动信号)输出至RF电外科器械106，其中驱动信号输出2160b对应于功率变压器206的中心分接头。
在某些形式中，超声驱动信号和电外科驱动信号可同时提供到不同的外科器械和/或具有将超声能量和电外科能量两者递送至组织的能力的单个外科器械，诸如多功能外科器械108(图1至图3)。应当理解，提供给专用电外科器械和/或组合多功能超声/电外科器械的电外科信号可为治疗或亚治疗水平信号，其中可使用亚治疗信号，例如以监视组织或器械状况并向发生器提供反馈。例如，超声信号和RF信号可从具有单个输出端口的发生器单独地或同时递送，以便向外科器械提供期望的输出信号，如将在下文更详细地讨论。因此，发生器可组合超声能量和电外科RF能量并且将组合的能量递送到多功能超声/电外科器械。双极电极可被放置在端部执行器的一个或两个钳口上。除了电外科RF能量之外，一个钳口可由超声能量同时驱动。超声能量可用于解剖组织，而电外科RF能量可用于脉管密封。
非隔离台204可包括功率放大器212，该功率放大器具有连接到功率变压器206的主线圈214的输出。在某些形式中，功率放大器212可包括推挽放大器。例如，非隔离台204还可包括逻辑装置216，该逻辑装置对DAC电路218提供数字输出，DAC电路继而将对应的模拟信号提供到功率放大器212的输入。在某些形式中，例如除其它逻辑电路之外，逻辑装置216可包括可编程的门阵列(PGA)、FPGA、可编程的逻辑装置(PLD)。因此，由于经由DAC电路218控制功率放大器212的输入，逻辑装置216可控制在驱动信号输出210a,210b,210c处出现的驱动信号的多个参数(例如，频率、波形形状、波形振幅)中的任一者。在某些形式中并且如下所述，逻辑装置216结合处理器(例如，下文所述的数字信号处理器)可实施多个基于数字信号处理(DSP)的算法和/或其它控制算法，以控制发生器200所输出驱动信号的参数。
可通过开关模式调节器220如功率转换器将功率提供到功率放大器212的功率轨。在某些形式中，开关模式调节器220例如可包括可调式降压调节器。例如，非隔离台204还可包括第一处理器222，该第一处理器在一种形式中可包括DSP处理器，例如可从AnalogDevices(Norwood,MA)购得的Analog Devices ADSP-21469SHARC DSP，但在各种形式中可采用任何合适的处理器。在某些形式中，DSP处理器222可响应于由DSP处理器222经由模数转换器(ADC)224从功率放大器212接收的电压反馈数据来控制对开关模式调节器220的操作。在一种形式中，例如，DSP处理器222可接收经由ADC电路224由功率放大器212放大的信号(例如，RF信号)的波形包络作为输入。然后，DSP处理器222可控制开关模式调节器220(例如，经由脉宽调制(PWM)输出)，使得提供给功率放大器212的导轨电压跟踪放大的信号的波形包络。通过基于波形包络以动态方式调制功率放大器212的干线电压，功率放大器212的效率相对于固定干线电压放大器方案可显著升高。
在某些形式中，逻辑装置216结合DSP处理器222可实施数字合成电路诸如DDS(见图13、图14)控制方案，以控制发生器200所输出驱动信号的波形形状、频率和/或振幅。在一种形式中，例如逻辑装置216可通过召回存储于动态更新的查找表(LUT)(例如RAM LUT)中的波形样本来实施DDS控制算法，所述动态更新的查找表可被嵌入FPGA中。该控制算法尤其可用于如下超声应用，其中超声换能器诸如超声换能器120可由谐振频率下的纯正弦式电流驱动。因为其它频率可激发寄生谐振，因此最小化或降低动态支路电流的总畸变可相应地最小化或降低不利的谐振效应。因为发生器200所输出驱动信号的波形形状受输出驱动电路(例如，功率变压器206、功率放大器212)中所存在的各种畸变源的影响，所以基于驱动信号的电压和电流反馈数据可被输入到算法(例如，由DSP处理器222实施的误差控制算法)中，所述算法通过适当地以动态行进方式(例如，实时地)使存储于LUT中的波形样本预畸变或修改来补偿畸变。在一种形式中，对LUT样本所施加的预畸变量或程度可根据所计算的动态支路电流与期望的电流波形形状之间的误差而定，其中所述误差可基于逐一样本确定。以此方式，预畸变的LUT样本在通过驱动电路被处理时，可使动态支路驱动信号具有所期望的波形形状(例如，正弦形状)，以最佳地驱动超声换能器。因此，在此类形式中，当考虑到畸变效应时，LUT波形样本将不呈现驱动信号的期望波形形状，而是呈现要求最终产生动态支路驱动信号的期望波形形状的波形形状。
非隔离台204还可包括经由相应的隔离变压器230,232联接到功率变压器206的输出端的第一ADC电路226和第二ADC电路228，以用于分别对发生器200所输出驱动信号的电压和电流进行采样。在某些形式中，ADC电路226,228可被配置成高速(例如，80兆个样本每秒[MSPS])采样，以能够对驱动信号进行过采样。在一种形式中，例如ADC电路226,228的采样速度可实现驱动信号的约200x(根据频率而定)的过采样。在某些形式中，可通过令单个ADC电路通过二路式多路复用器接收输入电压和电流信号来执行ADC电路226,228的采样操作。通过在发生器200的形式中使用高速采样，除可实现其它事物之外，还可实现对流过动态支路的复杂电流的计算(这在某些形式中可用于实施上述基于DDS的波形形状控制)、对采样信号进行精确的数字滤波、以及以高精度计算实际功耗。ADC电路226,228所输出电压和电流反馈数据可由逻辑装置216接收及处理(例如，先进先出[FIFO]缓冲器、多路复用器等)并被存储于数据存储器中供例如DSP处理器222后续取回。如上所述，电压和电流反馈数据可用作算法的输入用于以动态行进方式使LUT波形样本预畸变或修改。在某些形式中，当采集到电压和电流反馈数据对时，可能需要基于由逻辑装置216输出的对应LUT样本或换句话讲与所述对应LUT样本相关联，为每个所存储的电压和电流反馈数据对进行编索引。以此方式使LUT样本和电压和电流反馈数据同步有助于预畸变算法的准确计时和稳定性。
在某些形式中，可使用电压和电流反馈数据来控制驱动信号的频率和/或振幅(例如，电流振幅)。在一种形式中，例如，可使用电压和电流反馈数据来确定阻抗相位。随后，可控制驱动信号的频率以最小化或减小所确定阻抗相位与阻抗相位设定点(例如，0°)之间的差值，从而最小化或减小谐波畸变的影响，并相应地提高阻抗相位测量精确度。相位阻抗和频率控制信号的确定可在DSP处理器222中实现，例如，其中频率控制信号作为输入提供到逻辑装置216所实施的DDS控制算法。
在另一形式中，例如可监视电流反馈数据，以便将驱动信号的电流振幅保持在电流振幅设定点。电流振幅设定点可被直接指定或基于特定的电压振幅和功率设定点而间接地确定。在某些形式中，例如可通过DSP处理器222中的控制算法(例如，比例积分微分(PID)控制算法)来实现对电流振幅的控制。由控制算法控制以适当地控制驱动信号的电流幅值的变量可包括：例如，存储在逻辑装置216中的LUT波形样本的标度和/或经由DAC电路234的DAC电路218(其将输入提供给功率放大器212)的满标度输出电压。
非隔离台204还可包括用于除别功能的之外还提供用户界面(UI)功能的第二处理器236。在一种形式中，UI处理器236可包括例如购自Atmel Corporation,San Jose,CA的具有ARM 926EJ-S核的Atmel AT91SAM9263处理器。例如，UI处理器236支持的UI功能示例可包括听觉和视觉用户反馈、与外围装置(例如，经由通用串行总线[USB]接口)的通信、与脚踏开关130的通信、与输入装置110(例如，触摸屏显示器)的通信、以及与输出装置112(例如，扬声器)的通信，如图1和图3所示。UI处理器236可(例如，经由串行外围接口[SPI]总线)与DSP处理器222和逻辑装置216通信。尽管UI处理器236可主要支持UI功能，然而在某些形式中，其也可与DSP处理器222配合以降低风险。例如，UI处理器236可被编程用于监视用户输入和/或其它输入(例如，触摸屏输入、脚踏开关130输入(如图3所示)、温度传感器输入)的各个方面，并且当检测到错误状况时停用发生器200的驱动输出。
在某些形式中，例如DSP处理器222与UI处理器236两者可确定并监视发生器200的操作状态。对于DSP处理器222，发生器200的操作状态例如可指示DSP处理器222实施的是哪些控制和/或诊断过程。对于UI处理器236，发生器200的操作状态可指示例如用户界面的哪些元素(例如，显示屏、声音)将呈现给用户。相应的DSP处理器222和UI处理器236可独立地保持发生器200的当前操作状态并识别和评估当前操作状态的可能转变。DSP处理器222可用作此关系中的主体并确定何时发生操作状态间的转变。UI处理器236可注意到操作状态间的有效转变并可证实特定转变是否适当。例如，当DSP处理器222命令UI处理器236转变至特定状态时，UI处理器236可证实所要求的转变是有效的。如果UI处理器236确定所要求的状态间转变是无效的，则UI处理器236可使发生器200进入无效模式。
非隔离台204还可包括用于监视输入装置110(例如，用于接通和断开发生器200的电容触摸传感器、电容触摸屏)的控制器238。在某些形式中，控制器238可包括至少一个处理器和/或与UI处理器236通信的其它控制装置。在一种形式中，例如，控制器238可包括处理器(例如，可从Atmel购得的Mega168 8位控制器)，所述处理器被配置成监视通过一个或多个电容触摸传感器提供的用户输入。在一种形式中，控制器238可包括触摸屏控制器(例如，可从Atmel购得的QT5480触摸屏控制器)，以控制和管理从电容触摸屏对触摸数据的采集。
在某些形式中，当发生器200处于“功率关”状态时，控制器238可继续接收操作功率(例如，经由来自发生器200的功率源的线，诸如以下所述的功率源254)。以此方式，控制器196可继续监视用于接通和断开发生器200的输入装置110(例如，位于发生器200的前面板上的电容触摸传感器)。当发生器200处于功率关状态时，如果检测到用户“接通/断开”输入装置110的启动，则控制器238可唤醒功率源(例如，启用功率源254的一个或多个DC/DC电压转换器256的操作)。控制器238可因此开始使发生器200转变至“功率开”状态的序列。相反，当发生器200处于功率开状态时，如果检测到“接通/断开”输入装置110的启动，则控制器238可开始使发生器200转变至功率关状态的序列。在某些形式中，例如，控制器238可向UI处理器236报告“接通/断开”输入装置110的激活，该处理器继而实施所需的过程序列以使发生器200转变至功率关状态。在此类形式中，控制器196可能不具有在建立起功率开状态之后从发生器200去除功率的独立能力。
在某些形式中，控制器238可使发生器200提供听觉或其它感观反馈，以警示用户功率开或功率关序列已开始。可在功率开或功率关序列开始时以及在与序列相关联的其它过程开始之前提供此类警示。
在某些形式中，隔离台202可包括器械接口电路240，以例如在外科器械的控制电路(例如，包括手持件开关的控制电路)与非隔离台204的部件(诸如逻辑装置216、DSP处理器222和/或UI处理器236)之间提供通信接口。器械接口电路240可通过通信链路(诸如基于红外(IR)的通信链路)与非隔离台204的部件交换信息，所述通信链路在隔离202和非隔离台204之间保持合适程度的电隔离。可例如使用由从非隔离台204驱动的隔离变压器供电的低压差稳压器为器械接口电路240供电。
在一种形式中，器械接口电路240可包括与信号调节电路244通信的逻辑电路242(例如，逻辑电路、可编程逻辑电路、PGA、FPGA、PLD)。信号调节电路244可被配置成从逻辑电路242接收周期性信号(例如，2kHz方波)，以生成具有相同频率的双极性询问信号。例如，可使用由差分放大器馈送的双极性电流源生成询问信号。询问信号可被发送到外科器械控制电路(例如，通过使用将发生器200连接到外科器械的缆线中的导体对)并被监视，以确定控制电路的状态或配置。控制电路可包括多个开关、电阻器和/或二极管，以修改询问信号的一个或多个特性(例如，振幅、整流)，使得可基于所述一个或多个特性唯一地辨别控制电路的状态或配置。在一种形式中，例如信号调节电路244可包括ADC电路，以用于产生由于询问信号通过控制电路而出现在控制电路输入中的电压信号的样本。逻辑电路242(或非隔离台204的部件)随后可基于ADC电路样本来确定控制电路的状态或配置。
在一种形式中，器械接口电路240可包括第一数据电路接口246，以实现逻辑电路242(或器械接口电路240的其它元件)与设置在外科器械中的或换句话讲与外科器械相关联的第一数据电路之间的信息交换。在某些形式中，例如，第一数据电路136(图2)可设置在一体化附接到外科器械手持件的缆线中，或设置在用于使特定外科器械类型或模型与发生器200交接的适配器中。第一数据电路136可以任何合适的方式实施并且可根据包括例如本文关于第一数据电路136所述的任何合适协议与发生器通信。在某些形式中，第一数据电路可包括非易失性存储装置，诸如EEPROM装置。在某些形式中并且再次参考图5，第一数据电路接口246可与逻辑电路242分开地实施并且包括合适的电路(例如，分立逻辑装置、处理器)以实现逻辑电路242与第一数据电路之间的通信。在其它形式中，第一数据电路接口246可与逻辑电路242形成一体。
在某些形式中，第一数据电路136(图2)可存储有关与其相关联的特定外科器械的信息。此类信息可包括例如型号、序列号、其中已使用外科器械的多个操作、和/或任何其它类型的信息。该信息可被器械接口电路240(例如，通过逻辑电路242)读取、被传输至非隔离台204的部件(例如，至逻辑装置216、DSP处理器222和/或UI处理器236)，以经由输出装置112(图1和图3)呈现给用户和/或控制发生器200的功能或操作。另外，任何类型的信息均可经由第一数据电路接口246(例如，使用逻辑电路242)发送到第一数据电路136以存储于其中。此类信息例如可包括使用外科器械的操作的更新数目和/或外科器械的使用日期和/或时间。
如此前所述，外科器械可从手持件拆卸(例如，多功能外科器械108可从手持件109拆卸)以促进器械可互换性和/或可随意处理性。在此类情形中，常规发生器的识别所使用特定器械配置和相应地优化控制和诊断过程的能力可受限。然而，从兼容性角度来看，通过对外科器械添加可读数据电路来解决此问题是有问题的。例如，设计外科器械来保持与缺少必备数据读取功能的发生器的向后兼容可能由于例如不同的信号方案、设计复杂性和成本而不切实际。本文所述器械的形式通过使用数据电路来解决这些问题，所述数据电路可经济地实施于现有外科器械中并具有最小的设计变化，以保持外科器械与电流发生器平台的兼容性。
另外，发生器200的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如，发生器200可被配置成与包含在器械(例如，如图2所示的多功能外科器械108)中的第二数据电路138(图2)进行通信。在一些形式中，第二数据电路138可以类似于本文所述的第一数据电路136(图2)的方式实施。器械接口电路240可包括用于实现此种通信的第二数据电路接口248。在一种形式中，第二数据电路接口248可包括三态数字接口，然而也可使用其它接口。在某些形式中，第二数据电路通常可为用于传输和/或接收数据的任何电路。在一种形式中，例如第二数据电路可存储与相关联的特定外科器械相关的信息。此类信息可包括例如型号、序列号、其中已使用外科器械的多个操作、和/或任何其它类型的信息。
在一些形式中，第二数据电路138(图2)可存储关于相关联的超声换能器120、端部执行器125或超声驱动系统的电性能和/或超声性能的信息。例如，第一数据电路136(图2)可指示老化频率斜率，如本文所述。除此之外或另选地，任何类型的信息均可通过第二数据电路接口248(例如，使用逻辑电路242)发送到第二数据电路以存储于其中。此类信息例如可包括其中使用外科器械的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中，第二数据电路可传输由一个或多个传感器(例如，基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中，第二数据电路可从发生器200接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如，LED指示或其它可视指示)。
在某些形式中，第二数据电路和第二数据电路接口248可被配置成使得可实现逻辑电路242与第二数据电路之间的通信而无需提供用于此目的的附加导体(例如，用于将手持件连接到发生器200的缆线的专用导体)。在一种形式中，例如可使用实施于现有缆线上的单总线通信方案(例如，用于将询问信号从信号调节电路244传输至手持件中的控制电路的其中一个导体)而将信息传送到第二数据电路或从第二数据电路传送信息。以此方式，可最小化或减少原本可能必要的外科器械的设计变化或修改。此外，因为在共用物理通道上实施的不同类型通信可为频带分离的，所以第二数据电路的存在对于不具有必备数据读取功能的发生器而言可为“隐形的”，从而能够实现外科器械的向后兼容性。
在某些形式中，隔离台202可包括至少一个阻挡电容器250-1，该至少一个阻挡电容器连接到驱动信号输出210b以防止DC电流流向患者。例如，可要求单个阻挡电容器符合医疗规则或标准。尽管相对而言单个电容器设计中很少出现错误，然而此类错误可造成不良后果。在一种形式中，可设置有与阻挡电容器250-1串联的第二阻挡电容器250-2，其中例如通过ADC电路252来监视从阻挡电容器250-1与250-2之间的点发生的电流泄漏，以对泄漏电流所感应的电压进行采样。这些样本例如可由逻辑电路242接收。基于泄漏电流的变化(如图5形式中的电压样本所指示)，发生器200可确定阻挡电容器250-1和250-2中的至少一个何时出现故障。因此，图5的形式相对于具有单个故障点的单个电容器设计具有优势。
在某些形式中，非隔离台204可包括用于以适当电压和电流递送DC功率的功率源254。功率源可包括例如用于递送48VDC系统电压的400W的功率源。功率源254还可包括一个或多个DC/DC电压转换器256，以用于接收功率源的输出，以在发生器200的各种部件所需的电压和电流下产生DC输出。如以上结合控制器238所述，当控制器238检测到用户“接通/断开”输入装置110的启动以启用DC/DC电压转换器256的操作或唤醒DC/DC电压转换器256时，DC/DC电压转换器256中的一个或多个可从控制器238接收输入。
图6示出了发生器300的驱动系统302的一种形式，发生器300为发生器100(图1至图3)的一种形式。发生器300被配置成提供用于驱动超声换能器(例如，图1至图3的超声换能器120)的超声电信号，也称为驱动信号。发生器300与发生器100,200类似并且可与发生器100,200互换(图1至3和图5)。驱动系统302十分灵活，可以期望频率和功率水平设定生成超声电驱动信号304，以驱动超声换能器306。在各种形式中，发生器300可包括若干独立的功能性元件，诸如模块和/或块。尽管可通过举例描述某些模块和/或块，但可理解，可使用更多或更少数目的模块和/或块，并仍落在所述形式的范围内。此外，尽管各种形式可按照模块和/或块的形式描述以有利于说明，然而这些模块和/或块可通过一个或多个硬件部件和/或软件部件和/或硬件部件和软件部件的组合加以实施，所述硬件部件为例如处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器，所述软件部件为例如程序、子程序、逻辑。
在一种形式中，发生器300的驱动系统302可包括以固件、软件、硬件、或它们的任意组合实现的一个或多个嵌入式应用程序。发生器300的驱动系统302可包括各种可执行模块，诸如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。固件可存储在非易失性存储器(NVM)(诸如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器)中。在各种具体实施中，将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其它类型的存储器，包括例如可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、EEPROM或电池支持的随机存取存储器(RAM)(诸如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM))。
在一种形式中，发生器300的驱动系统302包括硬件部件，所述硬件部件被实施成用于执行程序指令的处理器308以监视超声外科器械104(图1)的各种可测量特性并生成用于在切割和/或凝固操作模式下驱动超声换能器的输出信号。本领域的技术人员应当理解，发生器300和驱动系统302可包括更多或更少的部件，为了简明和清楚起见，本文仅描述了简化版本的发生器300和驱动系统302。在各种形式中，如在前所述，硬件部件可作为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器实施。在一种形式中，处理器308可被配置成存储和执行计算机软件程序指令，以生成用于驱动超声外科器械104的各种部件(诸如换能器、端部执行器和/或刀)的输出信号。
在一种形式中，在一个或多个软件程序调度程序的控制下，处理器308执行根据所述形式的方法，以生成包括各种时间间隔或周期(T)的电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的电信号输出波形。驱动信号的分段波形可通过形成多个时间间隔的常值函数的分段线性组合而产生，所述多个时间间隔通过发生器300的驱动信号例如输出电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的阶跃来生成。时间间隔或周期(T)可为预定的(例如，固定的和/或通过用户编程的)或者可为可变的。可变时间间隔可通过以下方法限定：将驱动信号设定为第一值，以及在监视的特性中检测到变化之前，将驱动信号保持为该值。所监视特性的示例可包括例如换能器阻抗、组织阻抗、组织加热、组织横切、组织凝固等等。发生器300所生成的超声驱动信号包括但不限于能够以各种振动模式激发超声换能器306的超声驱动信号，所述振动模式例如为主要纵向模式及其谐波以及弯曲和扭转振动模式。
在一种形式中，可执行模块包括存储在存储器中的一种或多种算法310，当执行这些算法时，处理器308生成包括各种时间间隔或周期(T)的电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的电信号输出波形。驱动信号的分段波形可通过形成两个或更多个时间间隔的常值函数的分段线性组合而产生，所述多个时间间隔通过发生器300的输出驱动电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的阶跃来生成。根据所述一个或多个算法310，可针对时间的预定固定时间间隔或周期(T)或时间的可变时间间隔或周期生成驱动信号。在处理器308的控制下，发生器输出100针对预定周期(T)或在检测到预定条件时以特定分辨率向上或向下阶跃(例如，增大或减小)电流(I)、电压(V)和/或频率(f)，所述预定条件例如为所监视特性(例如，换能器阻抗、组织阻抗)的改变。在编程的递增或递减中，所述阶跃可变化。如果需要其它阶跃，则发生器300可自适应性地基于测量到的系统特性增大或减少阶跃。
在操作中，用户可利用位于发生器300的控制台的前面板上的输入装置312对发生器300的操作进行编程。输入装置312可包括生成信号314的任何合适装置，所述信号可被施加到处理器308以控制发生器300的操作。在各种形式中，输入装置312包括远程连接到通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指点装置。在其它形式中，输入装置312可包括合适的用户界面。因此，通过输入装置312，用户可设定或编程电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)，以对发生器300的输出进行编程。处理器308随后通过将在线信号316发送到输出指示器318来显示选定的功率水平。
在各种形式中，输出指示器318可为外科医生提供视觉、听觉和/或触觉反馈，以指示外科手术的状态，诸如基于测量的超声外科器械104的特性(例如换能器阻抗、组织阻抗)或随后描述的其它测量结果来确定组织切割和凝固何时完成。以举例而非限制的方式，视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置，包括白炽灯或LED、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。以举例而非限制的方式，听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、经计算机处理的语言、通过语音/语言平台与计算机进行交互的语音用户界面(VUI)。以举例而非限制的方式，触觉反馈包括通过器械外壳柄部组件提供的任何类型的振动反馈。
在一种形式中，处理器308可被配置成或被编程为生成数字电流信号320和数字频率信号322。这些数字信号320,322被施加到数字合成电路诸如DDS电路324(参见如图13、图14)，以调节传递到换能器的超声电驱动信号304的振幅和频率。DDS电路324的输出被施加到功率放大器326，所述放大器的输出被施加到变压器328。变压器328的输出为施加到超声换能器306的超声电驱动信号304，所述换能器通过波导联接到刀。DDS电路324的输出可存储在包括易失性(RAM)存储器电路和非易失性(ROM)存储器电路的一个或多个存储器电路中。
在一种形式中，发生器300包括一个或多个测量模块或部件，所述一个或多个测量模块或部件可被配置成监视超声器械104(图1、图2)或多功能电外科/超声器械108(图1至图3)的可测量特性。在所示形式中，可采用处理器308来监视和计算系统特性。如图所示，处理器308通过监视供应到超声换能器306的电流和施加到换能器的电压来测量换能器的阻抗Z。在一种形式中，采用电流感测电路330来感测流过换能器的电流，并且采用电压感测电路332来感测施加到超声换能器306的输出电压。这些信号可经由模拟多路复用器334电路或开关电路结构施加到ADC电路336。模拟多路复用器334将合适的模拟信号路由到ADC电路336用于转换。在其它形式中，对于每个测得的特性，可采用多个ADC电路336来替代模拟多路复用器334电路。处理器308接收ADC电路336的数字输出338并且基于测得的电流和电压值计算换能器阻抗Z。处理器308调节超声电驱动信号304，使得其可生成期望的功率与负载的曲线关系。根据所编程的算法310，处理器308可响应于换能器阻抗Z以任何合适的增量或减量使电驱动信号304(例如，电流或频率)阶跃。
图7示出了发生器400的驱动系统402的一个方面，发生器400为发生器100(图1至图3)的一种形式。在操作中，用户可利用位于发生器400的控制台的前面板上的输入装置412对发生器400的操作进行编程。输入装置412可包括生成信号414的任何合适装置，所述信号可被施加到处理器408以控制发生器400的操作。在各种形式中，输入装置412包括远程连接到通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指点装置。在其它形式中，输入装置412可包括合适的用户界面。因此，通过输入装置412，用户可设定或编程电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)，以对发生器400的输出进行编程。处理器408随后通过将在线信号416发送到输出指示器418来显示选定的功率水平。
发生器400包括组织阻抗模块442。驱动系统402被配置成生成电驱动信号404，以驱动超声换能器406。在一个方面，组织阻抗模块442可被配置成测量抓持在刀440和夹持臂组件444之间的组织的阻抗Zt。组织阻抗模块442包括RF振荡器446、RF电压感测电路448和RF电流感测电路450。RF电压电路448和RF电流感测电路450响应施加到刀440电极上的RF电压Vrf和流过刀440电极、组织和夹持臂组件444的导电部分的RF电流Irf。感测到的电压Vrf和电流Vrf经由模拟多路复用器434通过ADC电路436转变为数字形式。处理器408接收ADC电路436的数字输出438，并通过计算由RF电压感测电路448和RF电流感测电路450测得的RF电压Vrf对电流Irf的比率来确定组织阻抗Zt。在一个方面，可通过感测组织阻抗Zt来检测肌肉内层和组织的横切。因此，组织阻抗Zt的检测与自动化处理可以是一体式的，所述自动化处理用于在横切组织之前将肌肉内层与外膜外层分离，而不引起通常在共振时引起的显著的发热量。
在一种形式中，施加到刀440电极的RF电压Vrf和流过刀440电极、组织和夹持臂组件451的导电部分的RF电流Irf适用于脉管密封和/或解剖。因此，发生器400的RF功率输出可被选择用于非治疗功能诸如组织阻抗测量以及治疗功能诸如脉管密封和/或解剖。应当理解，在本公开的上下文中，超声和RF电外科能量可由发生器单独地或同时提供。
在各种形式中，通过如图6和图7所示的输出指示器418提供反馈。输出指示器418在以下应用中特别有用：被端部执行器操纵的组织脱离用户的视野并且用户不能看见组织中何时发生状态变化。输出指示器418将已发生的组织状态变化发送给用户。如此前所述，输出指示器418可被配置成向用户提供各种类型的反馈，包括但不限于视觉、听觉和/或触觉反馈，以向用户(例如外科医生、临床医生)指示组织已发生组织状态或条件变化。以举例而非限制的方式，如此前所述，视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置，包括白炽灯或LED、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。以举例而非限制的方式，听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、经计算机处理的语言、通过语音/语言平台与计算机进行交互的VUI。以举例而非限制的方式，触觉反馈包括通过器械外壳柄部组件提供的任何类型的振动反馈。组织状态的变化可基于此前所述的换能器和组织阻抗测量，或者基于电压、电流和频率测量来确定。
在一种形式中，处理器408可被配置成或被编程为生成数字电流信号420和数字频率信号422。这些数字信号420,422被施加到数字合成电路诸如DDS电路424(参见如图13、图14)，以调节传递到换能器406的电驱动信号404的振幅和频率。DDS电路424的输出被施加到功率放大器426，所述放大器的输出被施加到变压器428。变压器428的输出为施加到换能器406的超声电驱动信号404，所述换能器通过波导联接到刀。DDS电路424的输出可存储在包括易失性(RAM)存储器电路和非易失性(ROM)存储器电路的一个或多个存储器电路中。
在一种形式中，发生器400包括一个或多个测量模块或部件，所述一个或多个测量模块或部件可被配置成监视超声器械104(图1、图3)或多功能电外科/超声器械108(图1至图3)的可测量特性。在所示形式中，可采用处理器408来监视和计算系统特性。如图所示，处理器408通过监视供应到超声换能器406的电流和施加到换能器的电压来测量换能器的阻抗Z。在一种形式中，采用电流感测电路430来感测流过换能器的电流，并且采用电压感测电路432来感测施加到超声换能器406的输出电压。这些信号可经由模拟多路复用器434电路或开关电路结构施加到ADC电路436。模拟多路复用器434将合适的模拟信号路由到ADC电路436用于转换。在其它形式中，对于每个测得的特性，可采用多个ADC电路436来替代模拟多路复用器434电路。处理器408接收ADC电路436的数字输出438并且基于测得的电流和电压值计算换能器阻抗Z。处理器308调节电驱动信号404，使得其可生成期望的功率与负载的曲线关系。根据所编程的算法410，处理器408可响应于换能器阻抗Z以任何合适的增量或减量使电驱动信号404(例如，电流或频率)阶跃。
参考图6和图7，在各种形式中，包括计算机可读指令的各种可执行指令或模块(例如，算法310,410)可由发生器300,400的处理器308,408部分来执行。在各种形式中，相对于算法描述的操作可被实施为一个或多个软件部件，例如，程序、子程序、逻辑；一个或多个硬件部件，例如，处理器、DSP、PLD、ASIC、电路、寄存器；和/或软件与硬件的组合。在一种形式中，用以执行算法的可执行指令可存储在存储器中。当执行指令时，指令导致处理器308,408确定组织状态的变化并且通过输出指示器318,418将反馈提供给用户。根据这种可执行指令，处理器308,408监视并评价可从发生器300,400获得的电压、电流和/或频率信号样本，并且根据对这些信号样本的评价来确定组织状态是否发生变化。如以下的进一步描述，组织状态的变化可基于超声器械的类型和激发所述器械的功率水平来确定。响应于反馈，外科器械104,106,108(图1至图3)的操作模式可由用户控制，或者可进行自动或半自动控制。
图8示出了发生器500的示例，发生器500为发生器100(图1至图3)的一种形式。发生器500被配置成将多种能量模态递送到外科器械。发生器500包括图5至图7所示的发生器200,300,400的功能。发生器500提供用于向外科器械递送能量的RF信号和超声信号。RF信号和超声信号可单独或组合提供，并且可同时提供。如上所述，至少一个发生器输出可通过单个端口递送多种能量模态(例如，超声、双极或单极RF、不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等)，并且这些信号可分开或同时被递送到端部执行器以处理组织。发生器500包括联接到波形发生器504的处理器502。处理器502和波形发生器504被配置成基于存储在联接到处理器502的存储器中的信息来生成各种信号波形，为了本公开清楚起见而未示出。与波形相关联的数字信息被提供给波形发生器504，该波形发生器包括一个或多个DAC电路以将数字输入转换成模拟输出。模拟输出被馈送到放大器1106用于信号调节和放大。放大器506的经调节和放大的输出端联接到功率变压器508。信号通过功率变压器508联接到患者隔离侧的次级侧。第一能量模态的第一信号被提供给被标记为ENERGY1和RETURN的端子之间的外科器械。第二能量模态的第二信号联接到电容器510两端并被提供给被标记为ENERGY2和RETURN的端子之间的外科器械。应当理解，可输出超过两种能量模态，并且因此下标“n”可被用来指定可提供多至n个ENERGYn端子，其中n是大于1的正整数。还应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可提供多至“n”个返回路径RETURNn。
第一电压感测电路512联接到被标记为ENERGY1和RETURN路径的端子的两端，以测量其间的输出电压。第二电压感测电路524联接到被标记为ENERGY2和RETURN路径的端子的两端，以测量其间的输出电压。如图所示，电流感测电路514与功率变压器508的次级侧的RETURN支路串联设置，以测量任一能量模态的输出电流。如果为每种能量模态提供不同的返回路径，则应在每个返回支路中提供单独的电流感测电路。第一电压感测电路和第二电压感测电路512,524的输出被提供给相应的隔离变压器516,522，并且电流感测电路514的输出被提供给另一隔离变压器518。功率变压器508(非患者隔离侧)的初级侧上的隔离变压器516,518,522的输出被提供给一个或多个ADC电路526。ADC电路526的数字化输出被提供给处理器502供进一步处理和计算。可采用输出电压和输出电流反馈信息来调整提供给外科器械的输出电压和电流，并且计算输出阻抗等参数。处理器502和患者隔离电路之间的输入/输出通信通过接口电路520提供。传感器也可通过接口电路520与处理器502电连通。
在一个方面，阻抗可由处理器502通过将联接在被标记为ENERGY1/RETURN的端子两端的第一电压感测电路512或联接在被标记为ENERGY2/RETURN的端子两端的第二电压感测电路524的输出除以与功率变压器508的次级侧的RETURN支路串联设置的电流感测电路514的输出来确定。第一电压感测电路和第二电压感测电路512,524的输出被提供给单独的隔离变压器516,522，并且电流感测电路514的输出被提供给另一隔离变压器516。来自ADC电路526的数字化电压和电流感测测量结果被提供给处理器502供计算阻抗。例如，第一能量模态ENERGY1可以是超声能量，并且第二能量模态ENERGY2可以是RF能量。然而，除了超声和双极或单极RF能量模态之外，其他能量模态还包括不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等。而且，虽然图8所示的示例示出了可为两种或更多种能量模态提供单个返回路径RETURN，但在其他方面，可为每种能量模态ENERGYn提供多个返回路径RETURNn。因此，如本文所述，超声换能器阻抗可通过将第一电压感测电路512的输出除以电流感测电路514的输出来测量，并且组织阻抗可通过将第二电压感测电路524的输出除以电流感测电路514的输出来测量。
如图8所示，包括至少一个输出端口的发生器500可包括具有单个输出端和多个分接头的功率变压器508，以例如根据正在执行的组织处理类型以一种或多种能量模态(诸如超声、双极或单极RF、不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等)的形式向端部执行器提供功率。例如，发生器500可通过以下方式递送能量：采用较高的电压和较低的电流以驱动超声换能器，采用较低的电压和较高的电流以驱动RF电极用于密封组织，或者使用单极或双极RF电外科电极采用凝固波形进行点凝固。来自发生器500的输出波形可被操纵、切换或滤波，以向外科器械的端部执行器提供频率。超声换能器与发生器500输出端的连接将优选地位于被标记为ENERGY1和RETURN的输出端之间，如图8所示。在一个示例中，RF双极电极与发生器500输出端的连接将优选地位于被标记为ENERGY2和RETURN的输出端之间。在单极输出的情况下，优选的连接将是ENERGY2输出端的有源电极(例如，铅笔或其他探头)以及连接至RETURN输出端的合适的返回垫。
在其它方面，结合图1至图3和图5至图8所述的发生器100,200,300,400,500、超声驱动电路114和/或结合图3所述的电外科/RF驱动电路116可与结合图1和图2所述的外科器械104,106,108中的任一者整体地形成。因此，结合发生器100,200,300,400,500中的任一者所述的处理器、数字信号处理器、电路、控制器、逻辑装置、ADC、DAC、放大器、转换器、变压器、信号调节器、数据接口电路、电流和电压感测电路、直接数字合成电路、多路复用器(模拟或数字)、波形发生器、RF发生器、存储器等中的任何一个可位于外科器械104,106,108内，或者可位于外科器械104,106,108的远处并且经由有线和/或无线电连接件联接到外科器械。
图9示出了电外科系统9000的图，该电外科系统允许发生器9001有两个端口并且考虑了两个外科器械9007,9008之间的电隔离。提供了用于两个外科器械9007,9008之间的电隔离的方案，因为它们位于同一患者隔离电路上。根据图9所示的配置，防止非预期的电功率反馈通过电外科系统9000。在各个方面，使用功率场效应晶体管(FET)或继电器来电隔离每个器械9007,9008的所有功率线。根据一个方面，采用单线通信协议控制功率FET或继电器。
如图9所示，发生器9001(其为发生器100(图1至图3)的一种形式)联接到功率切换机构9003和通信系统9005。在一个方面，功率切换机构9003包括功率FET(诸如功率金属氧化物半导体FET(MOSFET))和/或继电器(诸如机电继电器)。在一个方面，通信系统9005包括用于D1仿真、FPGA扩展和时间分片功能的部件。功率切换机构9003联接到通信系统9005。功率切换机构9003和通信系统9005中的每一个联接到外科器械9007,9009(标记为装置1和装置2)。外科器械9007,9009中的每一个包括用于组合RF和超声能量输入9011、手动开关(HSW)单线串行协议接口9013、HP单线串行协议接口9015和存在接口9017的部件。功率切换机构9003联接到用于外科器械9007,9008中每一个的RF和超声能量输入9011。通信系统9005联接到用于外科器械9007,9008中每一个的HSW单线串行协议接口9013,9014、HP单线串行协议接口9015,9016和存在接口9017,9018。尽管图9中示出了两个外科器械，但根据各个方面可存在多于两个装置。
图10至图12示出了具有发生器以同时支持两个器械的接口的各个方面，该发生器允许用户在无菌现场快速切换器械的有源/无源。图10至图12描述了允许超级电池/电池充电器和双外科器械的多种通信方案。图10至图12允许在手术现场由具有至少一个通信端口的发生器与两个外科器械通信，并且允许操作者在无菌现场切换装置，例如在不改变外科器械的情况下。
图10是包括发生器1003(其为发生器100(图1至图3)的一种形式)和图9所示的外科器械9007,9008的系统1001的通信架构的图。根据图10，发生器9001被配置用于将多个能量模态递送到多个外科器械。如本文所述，各种能量模态包括但不限于超声、双极或单极RF、可逆和/或不可逆电穿孔和/或微波能量模态。发生器9001包括组合能量模态功率输出1005、通信接口1007和存在接口1049。根据图10的方面，通信接口1007包括HSW串行接口1011和HP串行接口1013。串行接口1011,1013可包括内集成电路(I2C)、半双工串行周边接口(SPI)和/或通用异步接收器发射器(UART)部件和/或功能。发生器1003将组合能量模态功率输出1005提供给适配器1015，例如直通充电器(PTC)。适配器1015包括能量存储电路1071、控制电路1019、唯一存在元件1021和下文所述的相关联电路。在一个方面，存在元件1021为电阻器。在另一方面，存在元件1021可为条形码、快速响应(QR)代码或类似的代码，或存储在存储器中的值，例如存储在NVM中的值。存在元件1021对适配器1015可以是唯一的，使得如果另一个适配器不使用同一线接口则不能与唯一的存在元件1021一起使用。在一个方面，唯一的存在元件1021为电阻器。能量存储电路1071包括切换机构1023、能量存储装置1025、存储控件1027、存储监视部件1029以及装置功率监视部件1031。控制电路1019可例如包括处理器、FPGA、PLD、复杂可编程逻辑装置(CPLD)、微控制器、DSP和/或ASIC。根据图10所示的一个方面，FPGA或微控制器将充当现有类似计算硬件的扩展，并且允许信息从一个实体传递到另一个实体。
切换机构1023被配置成接收来自发生器1003的组合能量模态功率输出1005，并且可提供给能量存储装置1025、外科器械9007和/或外科器械9008。装置功率监视部件1031联接到能量存储装置1025、外科器械9007、外科器械9008的通道并且可监视其中功率流动的位置。控制电路1019包括联接到HSW串行接口1011的通信接口1033和发生器1003的HP串行接口1013。控制电路1019还联接到能量存储电路1071的存储控制1027、存储监视部件1029和设备功率监视部件1031。
控制电路1019还包括联接到HSW#1电路1037和HSW#2电路1038的串行主接口1035，包括生成和ADC电路、存储器(非易失性或闪速)1039的形式，以及用于检测附加器械存在#1电路1041和存在#2电路1042(其包括电压或电流源和ADC电路)的存在情况的方法。串行主接口1035还包括分别将串行主接口1035联接到HSW#1电路1037和HSW#2电路1038的输出的HSW NVM旁路通道。HSW#1电路1037和HSW#2电路1038分别联接到外科器械9007,9008的HSW单线串行协议接口9013,9014。串行主接口1035还包括分别联接到外科器械9007,9008的HP单线串行协议接口9015,9016的HP串行通道。此外，存在#1电路1041和存在#2电路1042分别联接到外科器械9007,9008的存在接口9017,9018。
系统1001允许使用充当扩展适配器装置的适配器1015将控制电路1019诸如FPGA与多个外科器械通信。根据各个方面，适配器1015扩展了发生器1003控件的输入/输出(I/O)能力。适配器1015可用作中央处理单元的扩展，从而允许命令在适配器1015与发生器1003之间的总线上传输，以及解压缩命令并使用命令在接口上进行需要位响应或控制所连接的模拟电路。适配器1015还允许读取来自所连接的外科器械9007,9008的ADC值并且将该信息中继到发生器控件，发生器控件随后将控制两个外科器械9007,9008。根据各个方面，发生器1003可将外科器械9007,9008作为两个独立的状态机进行控制并且可存储数据。
现有接口(HSW串行接口1011和来自发生器1003的HP串行接口1013线)可用于双线通信协议，该协议使发生器1003控件能够与连接到双端口接口的多个外科器械通信，类似于通用串行总线(USB)集线器的拓扑结构。
这允许与两个单独的外科器械交互。系统1001能够生成并读取手动切换波形并且能够处理进入的HP串行总线。它还将监视外科器械9007,9008中的两个单独存在元件。在一个方面，系统1001可包括唯一的存在元件并且可具有其自身的NVM。
此外，根据各个方面，控制电路1019可由发生器1003控制。适配器1015与所连接的外科器械9007,9008之间的通信可中继到发生器控件。发生器1003将控制连接到适配器1015的波形生成电路，以同时生成用于外科器械9007,9008的HSW信号。
系统1001即使在激活期间也可允许能够同时检测/监视两个外科器械的外科器械活动。如果可升级，适配器1015将能够处理新的外科器械通信协议。此外，还可实现外科器械之间的快速切换。
图11示出了发生器1103(其为发生器100(图1至图3)的一种形式)和图9所示的外科器械9007,9008的系统1101的通信架构的图。根据图11，发生器1103被配置用于将多个能量模态递送到多个外科器械。如本文所述，各种能量模态包括但不限于超声、双极或单极RF、可逆和/或不可逆电穿孔和/或微波能量模态。如图11所示，发生器1103包括组合能量模态功率输出1105、HSW串行接口1111、HP串行接口1113和存在接口1109。发生器1103将组合能量模态功率输出1105提供给适配器1115。根据图11所示的方面，适配器1115与发生器1103之间的通信可仅通过串行接口诸如HSW串行接口1111和HP串行接口1113完成。发生器1103可使用这些HSW串行接口1111和HP串行接口1113来控制发生器1103与哪个器械通信。此外，器械之间的切换还可在HSW帧之间或以更慢的速率发生。
适配器1115包括能量存储电路1117、控制电路1119、适配器存储器1121(例如NVM，诸如EEPROM)、可编程串行输入/输出(PIO)集成电路1133、HSW切换机构1135、HP切换机构1137、存在切换机构1139和通用适配器1141。在一个方面，串行PIO集成电路1133可为可寻址的开关。能量存储电路1117包括切换机构1123、能量存储装置1125、存储控制部件1127、存储监视部件1129以及装置功率监视部件1131。控制电路1119可例如包括处理器、FPGA、CPLD、PLD、微控制器、DSP和/或ASIC。根据图11的方面，FPGA或微控制器可具有有限的功能并且可仅包括用于监视和传送能量存储的功能。
切换机构1123被配置成接收来自发生器1103的组合能量模态能量功率输出1105，并且可提供给能量存储装置1125、外科器械9007和/或外科器械9008。装置功率监视部件1131联接到能量存储装置1125、外科器械9007、外科器械9008的通道并且可监视功率流动到何处。
控制电路1119联接到串行PIO集成电路1133，串行PIO集成电路1133联接到发生器1103的HP串行接口1113。控制电路1119可接收关于来自串行PIO集成电路1133的充电器状态标记和切换控件的信息。此外，控制电路1119联接到HSW切换机构1135、HP切换机构1137和存在切换机构1139。根据图11的方面，控制电路1119可联接到HSW切换机构1135和HP切换机构1137以用于装置选择，并且控制电路1119可联接到存在切换机构1139以用于存在选择。
HSW切换机构1135、HP切换机构1137和存在切换机构1139分别联接到发生器1103的HSW串行接口1111、HP串行接口1113和存在接口1109。此外，HSW切换机构1135、HP切换机构1137和存在切换机构1139分别联接到外科器械9007,9008的HSW单线串行协议接口9013,9014、HP单线串行协议接口9015,9016和存在接口9017,9018。此外，存在切换机构1139联接到通用适配器1141。
发生器1103在监视外科器械9007,9008之间切换。根据各个方面，该切换可要求发生器1103控件保持外科器械9007,9008的轨道并运行两个独立的状态机。控制电路1119将需要记住连接了哪些外科器械，使得它以将适当的波形输出到适当的端口。发生器1103可生成/监视手动切换信号以及与串行NVM装置诸如适配器存储器1121通信。发生器1103可在激活持续期间与激活的外科器械保持恒定通信。
系统1101还允许通用适配器存在元件。当首先插入或接通电源时，适配器1115将此适配器电阻呈现给发生器1103。发生器1103可随后将命令中继到适配器1115，以在对应于连接至其的不同外科器械9007,9008的不同存在元件之间进行切换。因此，发生器1103能够使用其现有的存在电阻电路。适配器1115上存在NVM适配器存储器1121，用于对适配器进行额外的标识并提供一定程度的安全性。此外，适配器1115具有串行I/O装置，即串行PIO集成电路1133。串行PIO集成电路1133提供发生器1103与适配器1115之间的通信链路。
可以在使用串行通信的HP串行总线上与至控制电路1119的HP NVM和UART样式通信进行通信。根据一个方面，如果使用SLOW串行通信(即，不过载)和高速串行协议，则系统1101可能需要确保通信协议不生成看起来像串行复位脉冲的信号。这将使发生器1103更好地与适配器1115通信并且使外科器械9007,9008之间更快地切换。
系统1101使用发生器通信协议和模拟电路，并且允许发生器完成决策制定。这是使用少量电路装置的简单高效解决方案。
图12示出了发生器1203(其为发生器100(图1至图3)的一种形式)和图9所示的外科器械9007,9008的系统1201的通信架构的图。根据图12，发生器1203被配置用于将多个能量模态递送到多个外科器械。如本文所述，各种能量模态包括但不限于超声、双极或单极RF、可逆和/或不可逆电穿孔和/或微波能量模态。如图12所示，发生器1203包括组合能量模态功率输出1205、HSW串行接口1211、HP串行接口1213和存在接口1209。在一个方面，HP串行接口1213允许与外科器械9007,9008的HP线通信，并且还允许控制适配器1215。发生器1203将组合能量模态功率输出1205提供给适配器1215。适配器1215包括能量存储电路1217、控制电路1219、串行PIO集成电路1233、HSW#1电路1231、HSW#2电路1271、HP切换机构1221、存在切换机构1239、切换机构1235、器械功率监视1237和唯一存在1241。如图12所示，HSW#1电路1231和HSW#2电路1271可包括发生电路和ADC电路。在一个方面，HSW#1电路1231和/或HSW#2电路1271包括能够生成HSW波形的生成电路。
控制电路1219联接到发生器1203的HSW串行接口1211，而串行PIO集成电路1233与HP切换机构1221一样联接到HP串行接口1213。此外，控制电路1119联接到HSW#1电路1231和HSW#2电路1271。控制电路1119可例如包括处理器、FPGA、CPLD、PLD、微控制器和/或ASIC。在图12所示的示例中，控制电路1219将两个装置调制成至少一种数字波形，从而使得发生器1203能够执行按钮监视和决策制定。控制电路1219还允许至可接收任一波形的两个独立外科器械的通信。串行PIO集成电路1233还联接到HP切换机构1221、器械功率监测器1237和存在切换机构1239。器械功率监视1237和串行PIO集成电路1233可将结果和故障传送到发生器1203。
切换机构1223被配置成接收来自发生器1203的组合RF/超声能量模态输出功率1205，并且可提供给能量存储电路1225或切换机构1235。控制电路1219还联接到能量存储电路1217的存储控件1227和能量存储监视1229。切换机构1235可将从切换机构1223接收的功率输出提供给外科器械9007和/或外科器械9008。器械功率监测器1237联接到用于向外科器械9007和外科器械9008输出功率的通道。器械功率监视1237还可确保切换机构1235将功率递送到正确位置。
HSW#1电路1231和HSW#2电路1271分别联接到外科器械9007,9008的HSW单线串行协议接口9013,9014。HP切换机构1221分别联接到发生器1203的HP串行接口1213和外科器械9007,9008的HP单线串行协议接口9015,9016。此外，存在切换机构1239分别联接到发生器1203的存在接口1209和外科器械9007,9008的存在接口9017,9018。此外，存在切换机制联接到唯一存在1241。在一个方面，可使用串行I/O或适配器微协议按需切换不同的器械存在元件。
第一通信协议将用于与适配器1215上的控制电路1219通信。发生器1203也可具有立即监视外科器械9007,9008的能力。适配器1215可包括与ADC电路一起提供HSW信号生成(例如，在HSW#1电路1231和HSW#2电路1271中)以解释该数据的电路。适配器1215可将两个外科器械信号调制成至少第一波形并且可具有读取第一波形和第二波形的能力。在各个方面，第二波形可被解释并转化成第一波形的格式。此外，第一协议能够以615位/秒的速率发送12位。
控制电路1219可从外科器械9007,9008获取HSW数据并且将其调制为第一协议。有几种方法可做到这一点，但这可能意味着外科器械9007,9008可包括第一协议功能。系统1201可在第一协议框架中传达来自外科器械9007的4至6个按钮和来自外科器械9008的4至6个按钮。另选地，系统1201可使用一些形式的寻址来访问外科器械9007,9008。控制电路1219可具有通过使发生器1203将控制电路1219的不同地址分成两个不同的地址空间(一个用于外科器械9007，一个用于外科器械9008)来寻址单独装置的能力。
HP通信可涉及一些形式的交换，从而可经由串行I/O装置或通过控制电路1219经由来自发生器1203的第一协议式通信接口进行控制。在一个方面，能量存储监视1229以及外科器械9007,9008与充电状态之间的切换也可以这种方式处理。可将某些第一协议地址分配到来自能量存储电路1225的数据以及分配到外科器械9007,9008本身。存在元件也可用这种方式切换。此外，在一个方面，控制电路1219可将帧转换成单独的格式，这可能意味着控制电路1219可能需要做出关于外科器械9007,9008上的按钮按压是否有效的一些决定。然而，系统1201将允许发生器1203在发生器1203的HSW串行接口1211上同时时间分片或处理新的通信协议的情况下完全监视外科器械9007,9008。即使在激活期间，系统1201也使用发生器通信来同时检测两个外科器械的活动。
本文所述的外科器械可被配置成从本文所述的发生器100,200,300,400,500,9001,1003,1103,1203中的任一个递送能量。基于由外科器械的端部执行器处理的组织类型和组织的各种特性，可动态地改变能量。在本公开中为了简明和清楚起见，上文中所述的发生器100,200,300,400,500,9001,1003,1103,1203中的任一个在下文中将被描述为发生器100。应当理解，在这种情况下，发生器100可包括单独或组合地结合发生器200,300,400,500,9001,1003,1103,1203所述的功能电路和算法，如在不脱离本公开范围的情况下所理解的那样。因此，读者被引导至图1至图3和图5至图12中的发生器200,300,400,500,9001,1003,1103,1203的功能块的描述，以获得理解和实践下文结合发生器100所述的逻辑流程图可能需要的附加细节。
在一个方面，发生器100联接到结合图2所示和所述的组合RF电外科/超声器械108。发生器100可包括用于控制递送到外科器械108的端部执行器125的发生器100的功率输出的算法。功率输出可基于表示位于端部执行器125的夹持臂146和超声刀149的组织类型的反馈而变化。因此，发生器100的能量分布可基于由外科器械108的端部执行器125实现的组织类型在手术期间动态地改变。用于确定组织类型的各种算法在提交于2016年11月9日的标题为“SURGICAL INSTRUMENT WITH USER ADAPTABLE”的美国专利申请序列号15/177,430中有所描述，该专利的内容全文以引用方式并入本文。发生器100可被配置用于与不同类型的不同外科器械一起使用，包括例如集成由发生器100同时递送的电外科RF能量和超声能量的多功能外科器械108。
根据本公开，发生器100可被配置成以一些预定频率或波长输出通常呈正弦形式的模拟输出信号。输出信号可由适合于对组织进行所需治疗的电信号波形状的各种不同类型、频率和形状来表征。电信号波形基本上是电压或电流沿着竖直轴沿表示波形形状的水平轴随时间推移的变化的视觉表示，例如如图13至图17所示。发生器100包括被配置成生成许多不同类型电信号波形的电路和算法。在一个方面，发生器100被配置成使用数字信号处理技术生成电信号波形。在一个方面，发生器100包括存储器、DDS电路(图13、图14)、DAC电路、以及如下文所述被配置成生成各种电波形的各种连续输出信号的功率放大器，各种电波形基于组织类型或其它反馈信息进行选择。
在一个方面，发生器100被配置成以数字方式生成电信号波形，由此希望使用存储在查找表中的预定数量相位点来数字化波形状。相位点可存储在存储器、FPGA或任何合适的非易失性存储器中限定的表中。图13示出了用于数字合成电路诸如被配置成生成用于电信号波形的多个波形状的直接数字合成(DDS)电路1300的基本架构的一个方面。发生器100软件和数字控件可命令FPGA扫描查找表1304中的地址，继而将变化的数字输入值提供给馈送功率放大器的DAC电路1308。地址可根据感兴趣的频率进行扫描。使用此类查找表1304能够生成各种类型的波形状，这些波形状可被馈送到组织中，或被馈送到换能器、RF电极、多个换能器(同时)、多个RF电极(多个)或RF和超声器械的组合中。此外，可创建并存储多个波形状查找表1304，以及将其应用于来自单个发生器100的组织。
波形信号可被配置成控制超声换能器和/或RF电极的输出电流、输出电压或输出功率中的至少一个或它们中的多个(例如，两个或更多个超声换能器和/或两个或更多个RF电极)。此外，在外科器械包括超声部件的情况下，波形信号可被配置成驱动至少一个外科器械的超声换能器的至少两个振动模式。因此，发生器可被配置成向至少一个外科器械提供波形信号，其中波形信号对应于表中多个波形状中的至少一个波形状。此外，提供给两个外科器械的波形信号可包括两个或更多个波形状。该表可包括与多个波形状相关联的信息，并且该表可存储在发生器内。在一个实施方案或示例中，该表可为可能存储在发生器的FPGA中的直接数字合成表。可通过任何便于对波形状进行分类的方式来寻址该表。根据一个实施方案，根据波形信号的频率来寻址可为直接数字合成表的表。另外，与多个波形状相关联的信息可作为数字信息存储在表中。
模拟电信号波形可被配置成控制超声换能器和/或RF电极的输出电流、输出电压或输出功率中的至少一个或它们中的多个(例如，两个或更多个超声换能器和/或两个或更多个RF电极)。此外，在外科器械包括超声部件的情况下，模拟电信号波形可被配置成驱动至少一个外科器械的超声换能器的至少两个振动模式。因此，发生器100可被配置成向至少一个外科器械提供模拟电信号波形，其中模拟电信号波形对应于查找表1304中存储的多个波形状中的至少一个波形状。此外，提供给两个外科器械的模拟电信号波形可包括两个或更多个波形状。查找表1304可包括与多个波形状相关联的信息，并且查找表1304可存储在发生器100或外科器械内。在一个实施方案或示例中，查找表1304可为可能存储在发生器100或外科器械的FPGA中的直接数字合成表。可通过任何便于对波形状进行分类的方式来寻址查找表1304。根据一个方面，根据期望的模拟电信号波形的频率来寻址可为直接数字合成表的查找表1304。另外，与多个波形状相关联的信息可作为数字信息存储在查找表1304中。
随着数字技术在器械和通信系统中广泛使用，已发展出利用基准频率源生成多个频率的数字受控方法，该方法被称为直接数字合成。基础架构如图13所示。在该简化框图中，DDS电路联接到发生器100的处理器、控制器或逻辑装置以及位于发生器100或外科器械104,106,108(图1)中的存储器电路。DDS电路1300包括地址计数器1302、查找表1304、寄存器1306、DAC电路1308和滤波器1312。地址计数器1302接收稳定的时钟fc，寄存器1306驱动在查找表1304中存储一个或多个整数周期的正弦波(或其它任意波形)的可编程只读存储器(PROM)。当地址计数器1302步进通过每个存储器位置，存储在查找表1304中的值即写入联接到DAC电路1308的寄存器1306。查找表1304的每个位置处的信号的对应数字振幅驱动DAC电路1308，继而生成模拟输出信号1310。模拟输出信号1310的频谱纯度主要由DAC电路1308确定。相位噪声基本上是基准时钟fc的相位噪声。从DAC电路1308输出的第一模拟信号1310由滤波器1312滤波，由滤波器1312输出的第二模拟输出信号1314被提供给具有联接到发生器100的输出的输出的放大器。第二模拟输出信号具有频率fout。
由于DDS电路1300是采样的数据系统，因此必须考虑涉及采样的问题：量化噪声、混叠、滤波等。例如，DAC电路1308的高阶谐波输出频率折叠回奈奎斯特带宽，从而使它们不可滤波，然而锁相环(PLL)型合成器的输出的高阶谐波可被滤除。查找表1304包含整数周期的信号数据。最终输出频率fout可通过基准时钟频率fc或通过重新编程PROM而改变。
DDS电路1300可包括多个查找表1304，其中每个查找表1304存储由预定数量样本表示的波形，其中样本限定波形的预定形状。因此，各自具有唯一形状的多个波形可存储在多个查找表1304中，以基于器械设置或组织反馈来提供不同的组织处理。波形的示例包括用于表面组织凝固的高波峰因子电信号波形、用于更深组织渗透的低波峰因子RF电信号波形、以及促进有效修补凝固的电信号波形。在一个方面，DDS电路1300可创建多个波形状查找表1304，并且在组织治疗手术期间(例如，基于用户或传感器输入“即时”或虚拟实时)基于期望的组织效应和/或组织反馈而在存储于不同查找表1304中的不同波形状之间切换。因此，波形状之间的切换可例如基于组织阻抗和其它因素。在其它方面，查找表1304可存储电信号波形，所述电信号波形被成形为最大化每个周期递送到组织中的功率(即，梯形波或方波)。在其它方面，查找表1304可以一定方式同步存储波形状，使得当多功能外科器械递送RF信号和超声驱动信号两者时，波形状可最大化多功能外科器械108的功率递送。在其它方面，查找表1304可存储电信号波形以在保持超声频率锁定的情况下同时驱动超声和RF治疗和/或亚治疗能量两者。特定于不同器械及其组织效应的定制波形状可存储在发生器100的非易失性存储器中，或存储在多功能外科器械108的非易失性存储器(例如，EEPROM)中，并且在将多功能外科器械108连接到发生器100时提取。在许多高波峰因子“凝固”波形中使用的指数衰减正弦曲线的示例示于图15中。
DDS电路1300的更灵活有效的实施采用被称为数字控制振荡器(NCO)的数字电路。更灵活有效的数字合成电路诸如DDS电路1400的框图示于图15中。在该简化框图中，DDS电路1400联接到发生器100的处理器、控制器或逻辑装置以及位于发生器100或外科器械104,106,108(图1)中的存储器电路。DDS电路1400包括负载寄存器1402、并行Δ相位寄存器1404、加法器电路1416、相位寄存器1408、查找表1410(相位-振幅转换器)、DAC电路1412和滤波器14142。加法器电路1416和相位寄存器1408形成相位累加器1406的一部分。时钟信号fc被应用于相位寄存器1408和DAC电路1412。负载寄存器1402接收将输出频率指定为基准时钟频率fc的分数的调谐字。负载寄存器1402的输出被提供给具有调谐字M的并行Δ相位寄存器1404。
DDS电路1400包括生成时钟频率fc的样本时钟、相位累加器1406和查找表1410(例如，相位-振幅转换器)。相位累加器1406的内容在每个时钟周期更新一次。每次更新相位累加器1406时，存储在并行Δ相位寄存器1404中的数字M被加法器电路1416添加到相位寄存器1408中的数字中。假设并行Δ相位寄存器1404中的数字是00...01并且相位累加器1406的初始内容是00...00。在每个时钟周期，相位累加器1406被00...01更新。如果相位累加器1406是32位宽，则在相位累加器1406返回到00...00之前需要232个时钟周期(超过40亿)，并且重复该周期。
相位累加器1406的截断输出1418被提供给相位-振幅转换器查找表1410并且查找表1410的输出联接到DAC电路1412。相位累加器1406的截断输出1418用作正弦(或余弦)查找表的地址。查找表中的每个地址对应于正弦波从0°到360°的相位点。查找表1410包含一个完整周期正弦波的对应数字振幅信息。查找表1410因此将来自相位累加器1406的相位信息映射成数字振幅字，继而驱动DAC电路1412。DAC电路的输出是第一模拟信号1420并且被滤波器1414滤波。滤波器1414的输出是第二模拟信号1422，其被提供给联接到发生器100的输出的功率放大器212,326,426,506(图5至图8)。
在一个方面，虽然电信号波形可被数字化为1024(210)个相位点，但波形状可被数字化成从256(28)到281,474,976,710,656(248)范围内的任何合适数量的2n个相位点，其中n是正整数，如表1所示。电信号波形可表示为An(θn)，其中点n处的归一化振幅An由在点n处被称为相位点的相位角θn表示。离散相位点n的数量决定了DDS电路1400(以及图13所示的DDS电路1300)的调谐分辨率。
Figure BDA0001676707130000411
Figure BDA0001676707130000421
表1
发生器100的算法和数字控制电路扫描查找表1410中的地址，继而将变化的数字输入值提供给馈送滤波器1414和功率放大器的DAC电路1412。地址可根据感兴趣的频率进行扫描。使用查找表能够生成各种类型的形状，这些形状可由DAC电路1412转换成模拟输出信号，由滤波器1414滤波，由联接到发生器100的输出的功率放大器放大，以RF能量形式馈送到组织或馈送到超声换能器，并且以采用热形式将能量递送到组织超声振动的形式施加到组织。放大器的输出可例如施加到单个RF电极、多个RF电极(同时)、单个超声换能器、多个超声换能器(同时)，或施加到RF和超声换能器的组合。此外，可创建并存储多个波形状表，以及将其应用于来自单个发生器100的组织。
再次参考图14，对于n＝32和M＝1，相位累加器1406在溢出和重新启动之前步进通过232个可能输出中的每一个。对应的输出波频率等于输入时钟频率除以232。如果M＝2，则相位寄存器1408以快两倍的速度“转存”，并且输出频率翻倍。这可概括为如下。
对于n位相位累加器1406(在大多数DDS系统中n通常在24到32范围内，但如前所述，n可从广泛的选项中选择)，存在2n个可能的相位点。Δ相位寄存器M中的数字字M表示相位累加器在每个时钟周期递增的量。如果fc是时钟频率，则输出正弦波的频率等于：
Figure BDA0001676707130000422
公式1被称为DDS“调谐公式”。需注意，系统的频率分辨率等于fc/2n。对于n＝32，分辨率大于40亿分之一。在DDS电路1400的一个方面，并非来自相位累加器1406的所有位都被传递到查找表1410，而是被截断，例如仅留下前13到15个最高有效位(MSB)。这减小了查找表1410的大小并且不影响频率分辨率。相位截断仅为最终输出增加一小部分但可接受的相位噪声量。
电信号波形可由预定频率的电流、电压或功率来表征。此外，在多功能外科器械108包括超声部件的情况下，电信号波形可被配置成驱动至少一个多功能外科器械108的超声换能器的至少两个振动模式。因此，发生器100可被配置成向至少一个多功能外科器械108提供电信号波形，其中电信号波形由存储在查找表1410(或查找表1304，图13)中的预定波形状表征。此外，电信号波形可为两个或更多个波形状的组合。查找表1410可包括与多个波形状相关联的信息。在一个方面或示例中，查找表1410可由DDS电路1400生成并且可被称为直接数字合成表。DDS首先在板载存储器中存储大量重复波形。波形(正弦、三角形、方形、任意波形)的任何单个周期均可由表1所示的预定数量相位点表示并且存储在存储器中。一旦波形存储在存储器中，即可以非常精确的频率生成。直接数字合成表可存储在发生器100的非易失性存储器中和/或可用发生器100中的FPGA电路来实现。可通过任何便于对波形状进行分类的合适技术来寻址查找表1410。根据一个方面，根据电信号波形的频率来寻址查找表1410。另外，与多个波形状相关联的信息可作为数字信息存储在存储器中或作为查找表1410的一部分。
在一个方面，发生器100可被配置成同时向至少两个外科器械提供电信号波形。发生器100还可被配置成经由发生器100的单个输出通道同时向两个外科器械提供可由两个或更多个波形状表征的电信号波形。例如，在一个方面，电信号波形包括用于驱动超声换能器的第一电信号(例如，超声驱动信号)、第二RF驱动信号和/或两者的组合。此外，电信号波形可包括多个超声驱动信号、多个RF驱动信号和/或多个超声信号和RF驱动信号的组合。
此外，根据本发明操作发生器100的方法包括生成电信号波形并将生成的电信号波形提供给至少一个多功能外科器械108，其中生成电信号波形包括接收与来自存储器的电信号波形相关联的信息。生成的电信号波形包括至少一个波形状。此外，将生成的电信号波形提供给至少一个多功能外科器械108包括将电信号波形同时提供给至少两个外科器械。
如本文所述的发生器100可允许生成各种类型的直接数字合成表。适于治疗由发生器100生成的各种组织的RF/电外科信号的波形状的示例包括高波峰因子RF信号(可用于RF模式中的表面凝固)、低波峰因子RF信号(可用于更深的组织渗透)以及促进有效修补凝固的波形。发生器100还可采用直接数字合成查找表1410生成多个波形状，并且可基于期望的组织效应在特定波形状之间即时切换。切换可基于组织阻抗和/或其它因素。
除传统的正弦/余弦波形状之外，发生器100还可被配置成生成波形状以最大化每个周期(即，梯形波或方波)进入组织的功率。发生器100可提供已同步的波形状，以在同时驱动RF信号和超声信号两者时最大化递送到负载的功率，并且保持超声频率锁定，前提条件是发生器100包括能够同时驱动RF信号和超声信号的电路拓扑结构。此外，特定于器械及其组织效应的定制波形状可存储在非易失性存储器(NVM)或器械EEPROM中，并且可在将多功能外科器械108连接到发生器100时提取。
DDS电路1400可包括多个查找表1304，其中每个查找表1410存储由预定数量的相位点(也可称为样本)表示的波形，其中相位点限定波形的预定形状。因此，各自具有唯一形状的多个波形可存储在多个查找表1410中，以基于器械设置或组织反馈来提供不同的组织处理。波形的示例包括用于表面组织凝固的高波峰因子电信号波形、用于更深组织渗透的低波峰因子RF电信号波形、以及促进有效修补凝固的电信号波形。在一个方面，DDS电路1400可创建多个波形状查找表1410，并且在组织治疗手术期间(例如，“即时”或基于用户或传感器输入的虚拟实时)基于期望的组织效应和/或组织反馈而在存储于不同查找表1410中的不同波形状之间切换。因此，波形状之间的切换可例如基于组织阻抗和其它因素。在其它方面，查找表1410可存储电信号波形，所述电信号波形被成形为最大化每个周期递送到组织中的功率(即，梯形波或方波)。在其它方面，查找表1410可以一定方式同步存储波形状，使得当多功能外科器械递送RF信号和超声驱动信号两者时，波形状可最大化多功能外科器械108的功率递送。在其它方面，查找表1410可存储电信号波形以在保持超声频率锁定的情况下同时驱动超声和RF治疗和/或亚治疗能量两者。特定于不同器械及其组织效应的定制波形状可存储在发生器100的非易失性存储器中，或存储在多功能外科器械108的非易失性存储器(例如，EEPROM)中，并且在将多功能外科器械108连接到发生器100时提取。在许多高波峰因子“凝固”波形中使用的指数衰减正弦曲线的示例示于图19中。
图15至图19中示出了表示用于从发生器递送的能量的波形示例。图15示出了示例性曲线图600，其出于比较目的示出了叠加在相同时间和电压标度上的表示RF输出信号602和超声输出信号604的第一单个波形和第二单个波形。在发生器100的ENERGY输出端处提供这些输出信号602,604。时间(t)沿水平轴显示，并且电压(V)沿竖直轴显示。RF输出信号602的频率为约330kHz RF，并且峰间电压为±1V。超声输出信号604的频率为约55kHz，并且峰间电压为±1V。应当理解，沿水平轴的时间(t)标度和沿竖直轴的电压(V)标度出于比较目的而被归一化，并且可以是不同的实际具体实施，或者表示其他电学参数诸如电流。
图16示出了图15中所示的两个输出信号602,604的总和的示例性曲线图610。时间(t)沿水平轴显示，并且电压(V)沿竖直轴显示。图15所示的RF输出信号602和超声输出信号604的总和产生具有2V峰间电压的组合输出信号612，该组合输出信号是图15所示的原始RF信号和超声信号的幅值(1V峰间电压)的两倍。原始幅值的两倍幅值可能会引起发生器的输出部分出现问题，诸如畸变、饱和、输出的限幅或输出元件上的应力。因此，具有多个处理部件的单个组合输出信号612的管理是图8所示的发生器500的重要方面。有多种方法可实现这种管理。在一种形式中，两个RF输出信号或超声输出信号602,604中的一者可取决于另一输出信号的峰值。在一个方面，RF输出信号602可取决于超声信号604的峰值，使得当峰值达到预期时输出减小。此类功能和所得波形示于图17中。
例如，图17示出了示例性曲线图620，其示出了表示图15中所示的输出信号602,604的因变总和的组合输出信号622。时间(t)沿水平轴显示，并且电压(V)沿竖直轴显示。如图17所示，图15的RF输出信号602分量取决于图15的超声输出信号604分量的峰值，使得当超声峰值达到预期时，该因变总和组合输出信号622的RF输出信号分量的幅值减小。如图17中的示例性曲线图620所示，峰值从2降至1.5。在另一种形式中，输出信号中的一者是另一输出信号的函数。
例如，图18示出了模拟波形的示例性曲线图630，其示出了表示图15中所示的输出信号602,604的因变总和的输出信号632。时间(t)沿水平轴显示，并且电压(V)沿竖直轴显示。如图18所示，RF输出信号602是超声输出信号604的函数。这对输出的幅值提供了严格的限制。如图18所示，在RF输出信号602具有畸变但不以某种方式影响RF输出信号602的凝固性能时，超声输出信号604可提取为正弦波。
可使用各种其它技术来压缩和/或限制输出信号的波形。应当指出的是，只要RF输出信号602具有用于安全患者水平的低频分量，超声输出信号604(图15)的完整性可比RF输出信号602(图15)的完整性更重要，以避免神经肌肉刺激。在另一形式中，为了管理波形的峰值，可连续改变RF波形的频率。由于更复杂的RF波形(诸如图19中的曲线图640所示的凝固型波形642)与系统一起实现，波形控制很重要。同样，时间(t)沿水平轴显示，并且电压(V)沿竖直轴显示。图19中所示的凝固型波形642具有例如5.8的波峰因子。
图20示出了图18中所示模拟波形630的数字电信号波形1800的一个周期。水平轴表示时间(t)，垂直轴表示数字相位点。数字电信号波形1800为例如图18中所示的期望模拟波形630的数字型式。数字电信号波形1800通过在一个周期或时期To内存储表示每个时钟周期Tclk处振幅的振幅相位点1802而生成。数字电信号波形1800通过任何合适的数字处理电路在一个周期To内生成。振幅相位点是存储在存储器电路中的数字字。在图20所示的示例中，数字字是能够以26或64位的分辨率存储振幅相位点的六位字。应当理解，图20中所示的示例仅为了进行示意性的说明，在实际实施中分辨率可高得多。一个周期To内的数字振幅相位点1802作为查询表11304,1410中的字符串字存储在存储器中，例如结合图13和图14所述。为了生成波形630的模拟型式，振幅相位点1802在每个时钟周期Tclk处从0到To从存储器中顺序地读取，并且由DAC电路1308,1412进行转换，也结合图13和图14所述。通过重复地读取数字电信号波形1800的振幅相位点1802(从0到To)可生成另外的周期，可能希望具有许多个周期或时期。通过滤波器1312,1414(图13和图14)对DAC电路1308,1412的输出进行滤波可实现波形630(也在图18中示出)的平滑模拟型式。经滤波的模拟输出信号1314,1422(图13和图14)被施加到功率放大器212,326,426,506(图5至图8)的输入处。
图21至图23是由本文所述的发生器100,200,300,400,500,9001,1003,1103,1203中的任一个生成电信号波形的方法1500,1600,1700的逻辑流程图。为了简明和清楚起见，发生器100,200,300,400,500,9001,1003,1103,1203将被称为发生器100。因此，发生器100表示本文所述的发生器200,300,400,500,9001,1003,1103,1203。方法1500,1600,1700将参考图1、图13和图14以及图20和图5至图8进行描述。如本文所述，发生器100包括数字处理电路、DDS电路1300,1400、限定查找表1304,1410的存储器电路、以及DAC电路1308,1412。数字处理电路可包括任何数字处理电路、微处理器、微控制器、数字信号处理器、包括组合逻辑或时序逻辑电路的逻辑装置或任何合适的数字电路。存储器电路可位于外科器械104,106,108或发生器100中。在一个方面，DDS电路1300,1400联接到数字处理电路和存储器电路。在另一方面，存储器电路是DDS电路1300,1400的一部分。
在各个方面，发生器100可被配置成同时驱动多个外科器械104,106,108。因此，发生器100可被配置成以多种振动模式驱动外科器械104,106,108，以在超声刀128,149处实现更长的有效长度并形成不同的组织效应。
根据本公开的一个方面，发生器100可被配置成向外科器械104,108提供限定多个波形状的超声电信号波形，从而向端部执行器122,125处的组织提供期望的治疗。
在一个方面，发生器100可被配置成生成数字电信号波形，使得期望的波形状可通过存储于在易失性或非易失性存储器中限定的查找表1304,1410中的多个相位点或样本而被数字化，例如上面结合图13和图14所述。例如，相位点或样本可存储于在FPGA中定义的查找表1304,1410中。如表1所示，波形状可被数字化成多个相位点或样本。在一个方面，波形状可被数字化成例如1024个相位点。发生器100的数字处理电路可为，通过软件或数字方式控制FPGA来扫描查找表1304,1410中的地址，继而将变化的数字输入值提供给馈送功率放大器212,326,426,506的DAC电路1308,1412。地址可根据感兴趣的频率进行扫描。使用此类查找表1304,1410能够生成可用于同时驱动外科器械104,106,108的各种类型波形状。此外，可创建并存储多个波形状查找表1304,1410，以及将其应用于来自单个发生器100的组织。
在一个方面，电信号波形可由适于驱动超声换能器120或多个超声换能器(例如，两个或更多个超声换能器)的输出电流、输出电压、输出功率或频率来限定。就多功能外科器械108而言，除驱动超声换能器120之外，电信号波形可由适于驱动位于多功能外科器械108的端部执行器125的电极的输出电流、输出电压、输出功率或频率来限定。
此外，在外科器械104,108包括超声部件的一个方面，电信号波形可被配置成驱动超声换能器120的至少两个振动模式。因此，发生器100可被配置成向至少一个外科器械104,108提供电信号波形，其中电信号波形限定从存储在查找表1304,1410中的多个波形状中选出的至少一个波形状。此外，提供给两个外科器械104,108的电信号波形可限定两个或更多个波形状。查找表1304,1410可包括与多个波形状相关联的信息，并且查找表1304,1410可存储在位于发生器100或外科器械104,108中的存储器中。在一个实施方案或示例中，查找表1304，1410可为可能存储在位于发生器100或外科器械104,108的FPGA中的直接数字合成表。可使用任何便于对波形状进行分类的合适技术来寻址查找表1304,1410。根据一个方面，可根据电信号波形的频率来寻址DDS查找表1304,1410。与多个波形状相关联的附加信息也可作为数字信息存储在查找表1304,1410中。
在一个方面，发生器100可包括DAC电路1308,1412和功率放大器212,326,426,506。DAC电路1308,1412联接到功率放大器212,326,426,506，使得DAC电路1308,1412将模拟电信号波形提供给滤波器1312,1414，并且滤波器1312,1414的输出被提供给功率放大器212,326,426,506。功率放大器212,326,426,506的输出被提供给外科器械104,108。
另外，在一个方面，发生器100可被配置成同时向外科器械104,106,108提供电信号波形。这可通过发生器100的单个输出端口或通道来实现。发生器100还可被配置成经由单个输出端口或通道同时向两个外科器械104,108提供可限定两个或更多个波形状的电信号波形。发生器100的模拟信号输出可对一个或多于一个外科器械104,108限定多个波形状。例如，在一个方面，电信号波形包括多个超声驱动信号。在另一方面，电信号波形包括多个超声驱动信号和一个或多于一个RF信号。因此，发生器100的电信号波形输出可包括多个超声驱动信号、多个RF信号和/或多个超声驱动信号和RF信号的组合。
在一个方面，如本文所述的发生器100可允许在位于发生器100中的FPGA内创建各种类型的DDS查找表1304,1410。可由发生器100产生的波形状的一些示例包括高波峰因子信号(可用于表面凝固)、低波峰因子信号(可用于更深的组织渗透)以及促进有效修补凝固的电信号波形。发生器100还可创建多个波形状查找表1304,1410。发生器100可被配置成基于期望的组织效应或位于端部执行器122,125中组织的状态相关联的反馈信号，在手术期间(例如，“即时”或基于用户或传感器输入的虚拟实时)在用于驱动超声换能器120的不同电信号波形之间切换。切换可基于组织阻抗、组织温度、凝固状态、解剖状态和/或其它因素。
在一个方面，除传统的正弦波形状之外，如本文所述的发生器100还可提供最大化每个周期进入组织内的功率的波形状(即，梯形、正方形或三角波形状)。它也可提供以某种方式同步的波形状，使得在电信号波形包括RF信号和超声信号分量的情况下最大化功率递送以同时驱动超声能量和RF治疗能量，并且保持超声频率锁定。此外，特定于各种类型的外科器械104,108及其组织效应的定制波形状可存储在位于发生器100或外科器械104,108中的查找表1304,1410中，其中存储器可为易失性(RAM)或非易失性(EEPROM)存储器。将外科器械104,108连接到发生器100之后，可从查找表1304,1410的存储器中提取波形状。
参考图21，根据方法1500，发生器100被配置成生成1502一个或多于一个电信号波形，并且将生成的一个或多于一个电信号波形提供1504给外科器械104,106,108。发生器100从一个或多个查找表1304,1410中生成1502一个或多于一个的数字电信号波形，如结合图13和图14所述。该一个或多于一个的数字电信号波形可由被组合以形成复合波形的多个波形状来限定。可在与发生器100或外科器械104,106,108的数字处理电路通信的存储器电路中限定查找表1304,1410。在一个方面，查找表1304,1410可为可根据电信号波形的期望频率来寻址的DDS查找表。在一个方面，数字电信号波形为至少两个波形状的组合。组合的数字电信号波形被提供给DAC电路1308,1412电路，并且可由滤波器1312,1414滤波并且通过功率放大器212,326,426,506放大。组合的模拟电信号波形可为具有55kHz频率的超声驱动信号或具有330kHz频率的RF信号或超声驱动信号和RF信号的组合。
在一个方面，在方法1500中，功率放大器212,326,426,506放大DAC电路1308,1412的模拟信号1310,1420输出。另外，根据方法1500，数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表1304,1410中。数字处理电路在由存储器电路或其它存储器电路限定的对应多个查找表1304,1410中存储多个数字电信号波形的相位点。数字电信号波形中的每一个由预定数量的相位点表示。预定数量的相位点中的每一个限定不同的波形状。根据方法1500，数字处理电路接收与组织参数相关联的反馈信号并根据反馈信号修改预定波形状。
在一个方面，数字电信号波形表示RF信号波形、超声信号波形、或它们的组合。在一个方面，数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。在一个方面，数字电信号波形表示具有不同频率的两个波形的组合。在一个方面，数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。在一个方面，波形状为梯形波、正弦波或余弦波、方波、三角波、或它们的任意组合。在一个方面，数字电信号波形为被配置成保持预定超声频率的组合RF和超声信号波形。在一个方面，第一数字电信号波形为被配置成递送最大功率输出的组合RF和超声波形。
根据各个方面，电信号波形也可同时提供给至少两个外科器械104,106,108。外科器械104,106,108可包括操作相同模式或不同模式的外科治疗技术的器械。在一个方面，外科器械包括至少一个超声外科器械和至少一个RF外科器械。
参考图22，根据方法1600，数字处理电路指示DDS电路1300,1400存储1602相位点或样本，这些相位点或样本在存储器电路中限定的查找表1304,1410中限定数字电信号波形。数字电信号波形由存储在查找表1304,1410中的预定数量的相位点表示。预定数量的相位点限定预定波形状。DDS电路1300,1400接收1604时钟信号。在每个时钟周期，DDS电路1300,1400从查找表1304,1410中检索1606相位点并将相位点(例如，样本)提供给DAC电路1308,1412。DAC电路1308,1412将数字电信号波形的相位点转换成1608模拟电信号输出(例如，DAC电路1308,1412的样本/保持输出)。DAC电路1308,1412的模拟样本/保持输出由滤波器1312,1414滤波并且例如在将模拟电信号波形提供给外科器械104,106,108之前通过功率放大器212,326,426,506放大。
模拟电信号波形可以是为连接到发生器的外科器械提供特定治疗模式的应用的类型。因此，模拟电信号波形可为RF波形、超声波形、或它们的组合。模拟电信号波形可为组合RF和超声波形，并且组合RF和超声波形可被配置成保持预定超声频率。在一个方面，预定超声频率是基于连接到发生器100的外科器械104,106,108的频率锁定。在另一方面，模拟电信号波形为组合RF和超声波形，并且组合RF和超声波形被配置成使得外科器械104,106,108向与外科器械104,106,108接合的组织递送外科器械104,106,108的最大功率应用。最大功率应用可基于外科器械104,106,108的治疗模式的最大功率输出，例如RF模式或超声模式。根据另外的方面，模拟电信号波形可包括高波峰因子RF信号、低波峰因子RF信号、或它们的组合，并且/或者电信号波形可包括正弦波形状、梯形波形状、方波形状、或它们的组合。当模拟电信号波形被外科器械104,106,108接收时，模拟电信号波形还可被配置成向由外科器械104,106,108接合的组织提供期望的组织效应或结果。在一个方面，期望的组织效应是切割、凝固或密封中的至少一种。
发生器100还可被配置成在多个电信号波形的数字或模拟型式之间切换。例如，发生器100可被配置成基于预定标准(例如，期望的组效应和/或来自外科器械104,106,108的反馈)在第一电信号波形和第二电信号波形之间切换，其中标准可包括组织参数的测量值。组织参数可包括组织类型、组织量、组织状态、或它们的组合。因此，方法1600包括将多个电信号波形存储在存储器电路中限定的多个查找表中。电信号波形由预定数量的相位点表示，其中相位点基于期望的组织效应、组织参数或与连接到发生器100的外科器械104,106,108相关联的其它参数来限定预定波形状。
另外，数字电信号波形的数字相位点可由发生器100从连接到发生器100的外科器械104,106,108接收。发生器100可在外科器械104,106,108连接到发生器100之后或之时接收相位点。数字电信号波形的相位点可存储在外科器械104,106,108的EEPROM中，从而在将外科器械104,106,108连接到发生器100时可操作地联接到发生器100。
根据方法1600，数字处理电路接收与组织参数相关联的反馈信号。在一个方面，基于反馈信号，数字处理电路在第一数字电信号波形的相位点与第二数字电信号波形的相位点之间切换，并且DAC电路1308,1412转换检索到的相位点。在另一方面，基于反馈信号，数字处理电路使第一数字电信号波形和第二数字电信号波形的相位点同步，以最大化每个周期的功率递送并且DAC电路1308,1412周游已同步的相位点。在一个方面，第一数字电信号波形表示RF波形，并且第二数字电信号波形表示超声信号波形。
参考图23，根据方法1700，数字处理电路指示DDS电路1300,1400将第一数字电信号波形存储1702在存储器电路中限定的第一查找表1304,1410中。第一数字电信号波形由存储在第一查找表1304,1410中的第一预定数量的相位点表示。第一预定数量的相位点限定第一波形状。DDS电路1300,1400接收1704时钟信号。在每个时钟周期，DDS电路1300,1400从第一查找表1304,1410检索1706相位点。
根据方法1700，数字处理电路也指示DDS电路1300,1400将第二数字电信号波形存储1708在存储器电路或其它存储器电路中限定的第二查找表1304,1410中。第二数字电信号波形由存储在第二查找表1304,1410中的第二预定数量的相位点表示。第二预定数量的相位点限定第二波形状。DDS电路1300,1400接收1710时钟信号。在每个时钟周期，DDS电路1300,1400从第二查找表1304,1410检索1712相位点。
根据方法1700，发生器100或外科器械104,106,108从外科器械104,106,108中的传感器接收1714组织参数反馈。反馈可提供关于组织阻抗、组织类型或组织温度的信息。在其它方面，反馈可基于电极或超声刀的温度或超声换能器的电阻抗以及其它反馈参数。基于组织参数反馈，数字处理电路确定1716是否在第一电信号波形和第二电信号波形的第一相位点和第二相位点之间切换，或者是否将第一电信号波形和第二电信号波形的第一相位点和第二相位点同步以最大化每个周期的功率递送。
如果方法1700沿“切换”分支进行，则数字处理电路在组织治疗手术期间，在第一数字电信号波形的相位点和第二数字电信号波形的相位点之间进行切换1718(例如，“即时”或基于用户或传感器输入的虚拟实时)。第一电信号波形或第二电信号波形的检索到的相位点被提供给DAC电路1308,1412。DAC电路1308,1412将第一电信号波形或第二电信号波形的检索到的相位点转换成1720模拟电信号。DAC电路1308,1412的样本/保持模拟输出由滤波器1312,1414滤波并且例如在模拟电信号波形被提供给外科器械104,106,108之前通过功率放大器212,326,426,506放大。
如果方法1700沿着“同步”分支进行，则数字处理电路同步1722第一数字电信号波形和第二数字电信号波形的相位点以最大化每个周期的功率递送。第一数字电信号波形和第二数字电信号波形的已同步的相位点被提供给DAC电路1308,1412。DAC电路1308,1412将第一电信号波形或第二电信号波形的已同步的相位点转换成1724模拟电信号。DAC电路1308,1412的模拟样本/保持输出由滤波器1312,1414滤波并且例如在将模拟电信号波形提供给外科器械104,106,108之前通过功率放大器212,326,426,506放大。
在各个方面，第一电信号波形和第二电信号波形可表示具有不同波形状的电信号。在一个方面，第一数字电信号波形可表示适于驱动电外科器械106或多功能外科器械108的电极的RF信号，第二电信号波形可表示适于驱动器械104或多功能外科器械108的超声传感器的超声信号。第一电信号波形和第二电信号波形可分开地、同时地、单独地递送，或组合在一个信号中递送。
虽然上文说明已列举了各种细节，但应当理解，用于医疗装置的串行通信协议的各个方面可在没有这些具体细节的情况下实施。例如，为简洁和清楚起见，以框图的形式示出了选择的方面，而不是详细地示出。本文提供的详细描述的某些部分可以呈现为对存储在计算机存储器中的数据进行操作的指令。本领域的技术人员用此类描述和表达向本领域的其它技术人员描述和传达他们的工作要旨。通常，算法是指导致所需结果的步骤的自相容序列，其中“步骤”是指物理量的操纵，物理量可以(但不一定)采用能被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。常用于指这些信号，如位、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的方便的标签。
除非上述讨论中另外明确指明，否则可以理解的是，在上述描述中，使用术语如“处理”或“估算”或“计算”或“确定”或“显示”的讨论是指计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理，其操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传输或显示设备内的物理量的其它数据。
值得一提的是，任何对“一个方面(one aspect)”、“一方面(an aspect)”、“一种形式(one form)”、“一形式(an form)”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，出现在整篇说明书中的不同位置中的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一种形式中”或“在一形式中”不一定都是指同一方面。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
一些方面可使用表达“联接”和“连接”连同其衍生词来描述。应当理解，并不希望这些术语彼此同义。例如，某些方面可使用术语“连接”来描述，以表示两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。在另一个示例中，一些方面可使用术语“联接”来描述，以表示两个或更多个元件直接物理接触或电接触。然而，术语“联接”还可指两个或更多个元件彼此不是直接接触，而是彼此配合或相互作用。
值得一提的是，任何对“一个方面(one aspect)”、“一方面(an aspect)”、“一种形式(one form)”、“一形式(an form)”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，出现在整篇说明书中的不同位置中的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一种形式中”或“在一形式中”不一定都是指同一方面。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
虽然本文描述了各种形式，但可以实现那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式，这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外，在公开了用于某些部件的材料的情况下，也可使用其它材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
在一般意义上，本领域的技术人员将会认识到，可以用多种硬件、软件、固件、或它们的任意组合单独和/或共同实施的本文所述的多个方面可以被看作是由多种类型的“电子电路”组成。因此，如本文所用，“电子电路”包括但不限于具有至少一个离散电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备的电子电路(如，至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的通用计算机，或至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的微处理器)、形成存储器设备(如，形成随机存取存储器)的电子电路，和/或形成通信设备(如，调制解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。本领域的技术人员将会认识到，可以模拟或数字方式或它们的一些组合实施本文所述的主题。
上述具体实施方式已通过使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或方法的各种形式。只要此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域的技术人员就要将其理解为此类框图、流程图或示例中的每个功能和/或操作都可以单独和/或共同地通过多种硬件、软件、固件或实际上它们的任意组合来实施。在一种形式中，本文所述主题的若干部分可通过专用集成电路(ASIC)、FPGA、数字信号处理器(DSP)或其它集成格式来实施。然而，本领域的技术人员将会认识到，本文所公开的形式的一些方面可以作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或作为实际上它们的任意组合全部或部分地在集成电路中等效地实现，并且根据本发明，设计电子电路和/或编写软件和/或硬件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。另外，本领域的技术人员将会认识到，本文所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分布，并且本文所述主题的例示性形式适用，而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。信号承载介质的示例包括但不限于如下：可录式媒体，诸如软盘、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；和传输式介质，诸如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤缆线、波导、有线通信链路、无线通信链路(例如，发射器、接收器、传输逻辑、接收逻辑等)等)。
上述美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、国外专利、国外专利申请、本说明书中所提及和/或任何应用数据表中所列出的非专利申请或任何其它公开材料均在不与其相抵触的程度上以引用方式并入本文。因此，并且在必要的程度下，本文明确列出的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入本文但与本文列出的现有定义、陈述或其它公开材料相冲突的任何材料或其部分，将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。
本领域技术人员将会认识到，本文所述的组成部分(例如，操作)、装置、对象和它们随附的论述是为了概念清楚起见而用作示例，并且可以设想多种配置修改形式。因此，如本文所用，阐述的具体示例和随附的论述旨在表示它们更一般的类别。通常，任何具体示例的使用旨在表示其类别，并且具体组成部分(例如，操作)、装置和对象的未纳入部分不应采取限制。
对于本文中使用的基本上任何复数和/或单数术语，本领域技术人员可从复数转换成单数和/或从单数转换成复数，只要适合于上下文和/或应用即可。为清楚起见，各种单数/复数置换在本文中没有明确表述。
本文所述的主题有时阐述了包含在其它不同部件中的不同部件或与其它不同部件连接的不同部件。应当理解，这样描述的架构仅是示例，并且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，获得相同功能性的组件的任何布置结构方式都是有效“相关联的”，从而获得所需的功能性。因此，本文中为获得特定功能性而结合在一起的任何两个组件都可被视为彼此“相关联”，从而获得所需的功能性，而不论结构或中间组件如何。同样，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“以可操作的方式连接”或“以可操作的方式联接”，以获得所需的功能性，并且能够如此相关联的任何两个组件都可被视为彼此“以可操作的方式联接”，以获得所需的功能性。以可操作的方式联接的具体示例包括但不限于可物理匹配的和/或物理交互组件，和/或无线交互式，和/或无线交互式组件，和/或逻辑交互式，和/或逻辑交互式组件。
在一些情况下，一个或多个部件在本文中可被称为“被配置成”、“可被配置成”、“可操作/操作以”、“适合/可适合”、“能够”、“可适形/适形于”等。本领域的技术人员将会认识到，除非上下文另有所指，否则“被配置成”通常可涵盖活动状态的部件和/或未活动状态的部件和/或待机状态的部件。
虽然已经示出并描述了本文所述的本发明主题的特定方面，但是对本领域的技术人员将显而易见的是，基于本文的教导，可在不脱离本文所述的主题的情况下作出改变和变型，并且如在本文所述的主题的真实实质和范围内，其更广泛的方面并因此所附权利要求将所有此类改变和变型包括在其范围内。本领域的技术人员应当理解，一般而言，本文、以及特别是所附权利要求(例如，所附权利要求的正文)中所使用的术语通常旨在为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员还应当理解，如果所引入权利要求叙述的具体数目为预期的，则这样的意图将在权利要求中明确叙述，并且在不存在这样的叙述的情况下，不存在这样的意图。例如，为有助于理解，下述所附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求。然而，对此类短语的使用不应视为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求表述将含有此类引入权利要求表述的任何特定权利要求限制在含有仅一个这样的表述的权利要求中，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的不定冠词时；这也适用于对用于引入权利要求表述的定冠词的使用。
另外，即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目，本领域的技术人员应当认识到，此种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如，在没有其它修饰语的情况下，对“两个叙述”的裸叙述通常意指至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B和C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员还应当理解，通常，除非上下文另有指示，否则无论在具体实施方式、权利要求或附图中呈现两个或更多个替代术语的转折性词语和/或短语应理解为涵盖包括所述术语中的一者、所述术语中的任一个或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
对于所附的权利要求，本领域的技术人员将会理解，其中表述的操作通常可以任何顺序进行。另外，尽管以一定顺序列出了多个操作流程，但应当理解，可以不同于所示顺序的其它顺序进行所述多个操作，或者可以同时进行所述多个操作。除非上下文另有规定，否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向，或其它改变的排序。此外，除非上下文另有规定，否则像“响应于”、“相关”这样的术语或其它过去式的形容词通常不旨在排除此类变体。
在某些情况下，对系统或方法的使用可发生在一个地区中，即使部件位于所述地区外部。例如，在分布式计算上下文中，对分布式计算系统的使用可发生在一个地区中，即使所述系统的部件可能位于所述地区外部(例如，位于所述地区外部的继电器、服务器、处理器、信号承载介质、传输计算机、接收计算机等)。
系统或方法的销售同样可发生一个地区中，即使所述系统或方法的部件位于和/或用于所述地区外部。此外，在一个地区中实施用于执行方法的系统的至少一部分不排除在另一个地区中使用所述系统。
虽然本文描述了各种形式，但可以实现那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式，这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外，在公开了用于某些部件的材料的情况下，也可使用其它材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
概括地说，已经描述了由采用本文所述的概念产生的许多有益效果。为了举例说明和描述的目的，已经提供了一个或多个形式的上述具体实施方式。这些具体实施方式并非意图为详尽的或限定到本发明所公开的精确形式。可以按照上述教导内容对本发明进行修改或变型。选择和描述的一个或多个形式是为了说明原理和实际应用，从而使本领域的普通技术人员能够利用适用于预期的特定用途的所述多个形式和多种修改形式。与本文一同提交的权利要求书旨在限定完整范围。
本文所述主题的各个方面均在以下编号的条款中列出：
1.一种设备，包括：被配置成向至少一个外科器械提供电信号波形的发生器；包括与多个波形状相关联的信息的表；并且其中电信号波形对应于表的多个波形状中的至少一个波形状。
2.根据条款1所述的设备，其中表存储在发生器内。
3.根据条款1或2所述的设备，其中表为直接数字合成表。
4.根据条款3所述的设备，其中根据电信号波形的频率寻址直接数字合成表。
5.根据条款1至4中任一项所述的设备，其中与多个波形状相关联的信息被存储为数字信息。
6.根据条款1至5中任一项所述的设备，其中发生器包括DAC电路和功率放大器，并且其中DAC电路联接到功率放大器并且DAC电路向与电信号波形的多个波形状中的一个波形状相关联的功率放大器提供数字输入值。
7.根据条款1至6中任一项所述的设备，其中发生器被配置成同时向至少两个外科器械提供电信号波形。
8.根据条款7所述的设备，其中提供给至少两个外科器械的电信号波形包括至少两个波形状。
9.根据条款8所述的设备，其中发生器被配置成经由单个输出通道提供包括至少两个波形状的电信号波形。
10.根据条款1至9中任一项所述的设备，其中电信号波形包括超声信号。
11.根据条款10所述的设备，其中电信号波形被配置成控制超声换能器的输出电流、输出电压或输出功率中的至少一者。
12.根据条款10或11所述的设备，其中电信号波形被配置成驱动至少一个外科器械的超声换能器的至少两个振动模式。
13.根据条款1至12中任一项所述的设备，其中发生器被配置成同时向至少两个外科器械提供电信号波形，其中电信号波形包括超声信号和RF信号。
14.一种操作发生器的方法，包括：生成电信号波形；将生成的电信号波形提供给至少一个外科器械；并且其中生成电信号波形包括从包括与多个波形状相关联的信息的表中读取电信号波形信息；并且其中生成的电信号波形对应于表的多个波形状中的至少一个波形状。
15.根据条款14所述的方法，其中生成的电信号波形对应于表的多个波形状中的至少两个波形状。
16.根据条款14或15所述的方法，其中电信号波形包括超声信号。
17.根据条款14至16中任一项所述的方法，其中将生成的电信号波形提供给至少一个外科器械包括将电信号波形同时提供给至少两个外科器械。
18.根据条款17所述的方法，其中至少两个外科器械包括至少一个超声外科器械和至少一个RF外科器械。
19.根据条款14至18中任一项所述的方法，其中提供生成的电信号波形包括经由单个输出通道提供生成的波形。
20.根据条款14至19中任一项所述的方法，其中表为根据电信号波形的频率寻址的直接数字合成表。
21.一种用于操作外科器械的设备，包括：被配置成从发生器接收电信号波形的至少一个外科器械；其中电信号波形对应于存储在发生器的表中的多个波形状中的至少一个波形状。
22.根据条款21所述的设备，其中至少一个外科器械包括同时接收电信号波形的至少两个外科器械。
23.根据条款22所述的设备，其中提供给至少两个外科器械的电信号波形包括至少两个波形状。
24.根据条款22或23所述的设备，其中至少两个外科器械中的每一个从发生器的单个输出通道接收电信号波形。
25.根据条款22至24中任一项所述的设备，其中至少两个外科器械中的一个包括超声外科部件，并且其中至少两个外科器械中的另一个包括RF外科部件。
26.根据条款21至25中任一项所述的设备，其中电信号波形包括超声信号。
27.根据条款21至26中任一项所述的设备，其中电信号波形被配置成控制至少一个外科器械的超声换能器的输出电流、输出电压或输出功率中的至少一者。
28.根据条款21至27中任一项所述的设备，其中电信号波形被配置成驱动至少一个外科器械的超声换能器的至少两个振动模式。
29.根据条款21至28中任一项所述的设备，其中发生器被配置成同时向至少两个外科器械提供电信号波形。
30.一种通过发生器生成电信号波形的方法，该发生器包括：数字处理电路、与数字处理电路通信的存储器电路、与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路，该存储器电路限定查找表，该方法包括：通过数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表中，其中数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中预定数量的相位点限定预定波形状；通过数字合成电路接收时钟信号，并且在每个时钟周期：通过数字处理电路从查找表中检索相位点；以及通过DAC电路将检索到的相位点转换成模拟信号。
31.根据条款30所述的方法，包括通过放大器放大来自DAC电路的输出端的模拟信号。
32.根据条款30或31中任一项所述的方法，其中通过数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表中，包括：通过数字处理电路将多个数字电信号波形的相位点存储在由该存储器电路或其它存储器电路限定的对应多个查找表中，其中数字电信号波形中的每一个由预定数量的相位点表示，并且其中预定数量的相位点中的每一个限定不同的波形状。
33.根据条款30至32中任一项所述的方法，包括：通过数字处理电路接收与组织参数相关联的反馈信号；以及根据反馈信号修改预定波形状。
34.根据条款30至33中任一项所述的方法，其中数字电信号波形表示RF信号波形、超声信号波形、或它们的组合。
35.根据条款30至34中任一项所述的方法，其中数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。
36.根据条款30至35中任一项所述的方法，其中数字电信号波形表示具有不同频率的两个波形的组合。
37.根据条款36所述的方法，其中数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。
38.根据条款30至37中任一项所述的方法，其中预定波形状为梯形波、正弦波或余弦波、方波、三角波、或它们的任意组合。
39.根据条款30至38中任一项所述的方法，其中数字电信号波形为被配置成保持预定超声频率的组合RF和超声信号波形。
40.根据条款30至39中任一项所述的方法，其中第一为被配置成递送最大功率输出的组合RF和超声波形。
41.一种通过发生器生成电信号波形的方法，该发生器包括：数字处理电路、与数字处理电路通信的存储器电路、与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路，该存储器电路限定第一查找表和第二查找表，该方法包括：通过数字处理电路将第一数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的第一查找表中，其中第一数字电信号波形由第一预定数量的相位点表示，其中第一预定数量的相位点限定第一预定波形状；通过数字处理电路将第二数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的第二查找表中，其中第二数字电信号波形由第二预定数量的相位点表示，其中第二预定数量的相位点限定第二预定波形状；通过数字合成电路接收时钟信号，并且在每个时钟周期：通过数字合成电路从第一查找表中检索相位点；通过数字合成电路从第二查找表中检索相位点；以及通过数字处理电路确定是在第一电信号波形和第二电信号波形的相位点之间切换还是使第一电信号波形和第二电信号波形的相位点同步。
42.根据条款41所述的方法，包括通过数字处理电路接收与组织参数相关联的反馈信号。
43.根据条款42所述的方法，包括：在第一数字电信号波形的相位点和第二数字电信号波形的相位点之间切换；以及通过DAC电路转换检索到的相位点。
44.根据条款42所述的方法，包括：使第一数字电信号波形和第二数字电信号波形的相位点同步以最大化每个周期的功率递送；以及通过DAC电路转换已同步的相位点。
45.根据条款41至44中任一项所述的方法，其中第一数字电信号波形表示RF波形，并且所述第二数字电信号波形表示超声信号波形。
46.一种用于生成电信号波形的发生器，该发生器包括：数字处理电路：与数字处理电路通信的存储器电路，该存储器电路限定查找表；与数字处理电路和存储器电路通信的数字合成电路，该数字合成电路接收时钟信号；以及数模转换器(DAC)电路；该数字处理电路被配置成：将数字电信号波形的相位点存储在由存储器电路限定的查找表中，其中数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中预定数量的相位点限定预定波形状；以及在每个时钟周期从查找表中检索相位点；并且DAC电路被配置成将检索到的相位点转换成模拟信号。
47.根据条款46所述的发生器，包括联接到DAC电路的放大器。
48.根据条款46或47所述的发生器，其中数字合成电路为直接数字合成(DDS)电路。
49.根据条款46至48中任一项所述的发生器，包括联接到DAC电路的输出端的滤波器。
尽管已举例说明和描述了多个形式，但是申请人的意图并非将所附权利要求的范围约束或限制在此类细节中。在不脱离本发明的范围的条件下，本领域的技术人员可以进行许多变型、更改和替代。此外，另选地，可将与所描述的形式相关联的每个元件的结构描述为用于提供由所述元件执行的功能的器具。因此，旨在使所描述的形式仅受所附权利要求的范围的限制。
在整篇说明书中引用的“各种形式(various forms)”、“一些形式(some forms)”、“一种形式(one form)”或“一形式(an form)”是指结合所述形式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一种形式中。因此，出现在整篇说明书中的不同地方的短语“在各种形式中”、“在一些形式中”、“在一种形式中”或“在一形式中”不一定都是指同一形式。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个形式中以任何合适的方式结合。因此，结合一种形式示出或描述的具体特征、结构或特性可没有限制地全部或部分地与一个或多个其它形式的特征、结构或特性结合。

Claims (13)

1.一种生成电信号波形的发生器，所述发生器包括：
数字处理电路、与所述数字处理电路通信的存储器电路、与所述数字处理电路和所述存储器电路通信的数字合成电路、以及数模转换器(DAC)电路，所述存储器电路限定查找表，所述发生器被配置成能够：
通过所述数字处理电路将数字电信号波形的相位点存储在由所述存储器电路限定的所述查找表中，其中所述数字电信号波形由预定数量的相位点表示，其中所述预定数量的相位点限定预定波形状；
通过所述数字合成电路接收时钟信号，并且在每个时钟周期：
通过所述数字处理电路从所述查找表中检索相位点；以及
通过所述DAC电路将所检索到的相位点转换成模拟信号，
通过所述数字处理电路接收与组织参数相关联的反馈信号；以及
根据所述反馈信号修改所述预定波形状。
2.根据权利要求1所述的发生器，其中所述发生器还被配置成能够通过放大器放大来自所述DAC电路的输出端的所述模拟信号。
3.根据权利要求1所述的发生器，其中所述发生器还被配置成能够：
通过所述数字处理电路将多个数字电信号波形的相位点存储在由所述存储器电路或其它存储器电路限定的对应多个查找表中，其中所述数字电信号波形中的每一个由预定数量的相位点表示，并且其中所述预定数量的相位点中的每一个限定不同的波形状。
4.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字电信号波形表示RF信号波形、超声信号波形、或它们的组合。
5.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。
6.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字电信号波形表示具有不同频率的两个波形的组合。
7.根据权利要求6所述的发生器，其中所述数字电信号波形表示具有不同振幅的两个波形的组合。
8.根据权利要求1所述的发生器，其中所述预定波形状为梯形波、正弦波或余弦波、方波、三角波、或它们的任意组合。
9.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字电信号波形为被配置成保持预定超声频率的组合RF和超声信号波形。
10.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字电信号波形为被配置成递送最大功率输出的组合RF和超声波形。
11.根据权利要求1所述的发生器，包括联接到所述DAC电路的放大器。
12.根据权利要求1所述的发生器，其中所述数字合成电路为直接数字合成(DDS)电路。
13.根据权利要求1所述的发生器，包括联接到所述DAC电路的输出端的滤波器。
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