CN111566748A - 具有柔性电路的外科器械 - Google Patents
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- A61B2218/001—Details of surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body having means for irrigation and/or aspiration of substances to and/or from the surgical site
- A61B2218/002—Irrigation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2218/00—Details of surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B2218/001—Details of surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body having means for irrigation and/or aspiration of substances to and/or from the surgical site
- A61B2218/007—Aspiration
- A61B2218/008—Aspiration for smoke evacuation
Abstract
一种外科器械的柔性电路包括刚性区段和柔性区段。该刚性区段被构造成能够与外科器械的部件机械互锁，并且具有安装在其上的以下中的至少一者：(1)处理装置和(2)逻辑元件。该柔性区段与以下中的一者对齐：(1)外科器械的轴组件的主动弯曲部分和(2)轴组件的关节运动接头。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年6月28日提交的标题为具有柔性电极的外科器械(SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE)的美国临时专利申请序列号62/691,230的优先权的权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年6月28日提交的标题为一种使用具有带有电外科装置的多个传感器的增强柔性电路的方法(A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS WITHELECTROSURGICAL DEVICES)的美国临时专利申请序列号62/691,228的优先权的权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年3月30日提交的标题为具有优化的感测能力的外科系统(SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSINGCAPABILITIES)的美国临时专利申请序列号62/650,887、2018年3月30日提交的标题为外科排烟感测和控制(SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS)的美国临时专利申请序列号62/650,877、2018年3月30日提交的标题为用于交互式外科平台的排烟模块(SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/650,882和2018年3月30日提交的标题为具有可分离阵列元件的电容耦接的返回路径垫(CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS)的美国临时专利申请序列号62/650,898的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年3月8日提交的标题为超声装置中的温度控制以及为此的控制系统(TEMPERATURE CONTROL INULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR)的美国临时专利申请序列号62/640,417和2018年3月8日提交的标题为估计超声端部执行器的状态以及为此的控制系统(ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR)的美国临时专利申请序列号62/640,415的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2017年12月28日提交的标题为交互式外科平台(INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,341、2017年12月28日提交的标题为基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICALANALYTICS)的美国临时专利申请序列号62/611,340和2017年12月28日提交的标题为机器人辅助的外科平台(ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,339的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
本专利申请公开了一种发明，该发明总体上且在各种方面涉及外科系统、外科器械和柔性电路。
外科器械包括需要在各种方向上移动和/或经受不同的力的部件。例如，轴旋转，进行关节运动并经历不同的张力；钳口枢转打开和闭合并且经历不期望的挠曲或变形；并且切割构件在远侧和近侧方向上轴向移动并且经历不同的抗力。
外科器械还可包括附加部件，诸如电极、感测装置、处理电路、马达以及布线和/或布线迹线，其中一些可位于外科器械的各种部分内。例如，感测装置和/或处理电路可位于外科器械的端部执行器内、外科器械的轴组件内和/或外科器械的柄部组件内。此类附加部件可形成外科器械的电路，并且此类电路的部分也可需要在各种方向上移动和/或经受不同的力。
在许多情况下，各种外科器械的钳口电极是刚性的，用作治疗电极，该治疗电极将电外科能量施加到定位在钳口之间的组织，共同占据接近钳口的整个宽度，并且可在钳口打开和闭合时经历挠曲或变形。对于包括横贯由钳口限定的狭槽的刀的外科器械，第一电极可定位在狭槽的第一侧(例如，右手侧)，并且第二电极可定位在狭槽的第二侧(例如，左手侧)。
由于其刚性性质，电极的不期望的挠曲或变形可导致过早失效。另外，通过共同占据接近钳口的整个宽度，电极具有与定位在钳口之间的组织接触的相对大的表面积。当电极将射频(RF)能量递送到组织时，电极的大表面积可导致不期望的组织粘附。另外，电极的大表面积留出很少空间以供感测和/或测量装置与定位在钳口之间的组织进行接触。
在外科器械中的传统电路的情况下，电路的需要在各种方向上移动和/或经受不同的力的部分趋于拉出其与外科器械的连接件或与之分离和/或以高于期望的速率失效。
发明内容
本发明公开一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段和柔性区段。该刚性区段包括用于与外科器械的部件机械接合的联锁特征部。该刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：处理装置；以及逻辑元件。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及轴组件的关节运动接头。
本发明公开一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段、柔性区段、以及定位在刚性区段和柔性区段两者上的导电迹线。该刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：处理装置；以及逻辑元件。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分以及轴组件的关节运动接头。所述导电迹线的高度和宽度沿着所述外科器械的长度而变化。
本发明公开一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段、柔性区段、导电迹线和电磁屏蔽装置。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及轴组件的关节运动接头。导电迹线定位在刚性区段和柔性区段两者上，其中导电迹线的高度和宽度沿着外科器械的长度而变化。
附图说明
各种方面的特征在所附权利要求书中进行了特别描述。然而，通过参考以下结合如下附图所作的说明可最好地理解所述多个方面(有关手术组织和方法)及其进一步的目的和优点。
图1为根据本公开的至少一个方面的计算机实现的交互式外科系统的框图。
图2为根据本公开的至少一个方面的用于在手术室中执行外科规程的外科系统。
图3为根据本公开的至少一个方面的与可视化系统、机器人系统和智能器械配对的外科集线器。
图4为根据本公开的至少一个方面的外科集线器壳体和可滑动地接纳在外科集线器壳体的抽屉中的组合发生器模块的局部透视图。
图5为根据本公开的至少一个方面的具有双极、超声和单极触点以及排烟部件的组合发生器模块的透视图。
图6示出了根据本公开的至少一个方面的用于横向模块化外壳的多个横向对接端口的单个电力总线附接件，该横向模块化外壳被构造成能够接纳多个模块。
图7示出了根据本公开的至少一个方面的被构造成能够接纳多个模块的竖直模块化外壳。
图8示出了根据本公开的至少一个方面的包括模块化通信集线器的外科数据网络，该模块化通信集线器被构造成能够将位于医疗设施的一个或多个手术室中的模块化装置或专用于外科操作的医疗设施中的任何房间连接到云。
图9为根据本公开的至少一个方面的计算机实现的交互式外科系统。
图10示出了根据本公开的至少一个方面的包括耦接到模块化控制塔的多个模块的外科集线器。
图11示出了根据本公开的至少一个方面的通用串行总线(USB)网络集线器装置的一个方面。
图12示出了根据本公开的至少一个方面的外科器械或工具的控制系统的逻辑图。
图13示出了根据本公开的至少一个方面的被构造成能够控制外科器械或工具的各个方面的控制电路。
图14示出了根据本公开的至少一个方面的被构造成能够控制外科器械或工具的各个方面的组合逻辑电路。
图15示出了根据本公开的至少一个方面的被构造成能够控制外科器械或工具的各方面的时序逻辑电路。
图16示出了根据本公开的至少一个方面的包括多个马达的外科器械或工具，多个马达可被激活以执行各种功能。
图17为根据本公开的至少一个方面的被构造成能够操作本文所述的外科工具的机器人外科器械的示意图。
图18示出了根据本公开的至少一个方面的被编程以控制位移构件的远侧平移的外科器械的框图。
图19为根据本公开的至少一个方面的被构造成能够控制各个功能的外科器械的示意图。
图20是根据本公开的至少一个方面的被构造成能够除其它益处之外还提供无电感器调谐的发生器的简化框图。
图21示出了根据本公开的至少一个方面的作为图20的发生器的一种形式的发生器的示例。
图22示出了根据本公开的至少一个方面的外科器械。
图23示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械的轴组件。
图24示出了根据本公开的至少一个方面的图22的外科器械的柔性电路。
图25示出了根据本公开的至少一个方面的图22的外科器械的通道保持器。
图26示出了根据本公开的至少一个方面的沿图24的线A-A的柔性电路的横截面。
图27示出了根据本公开的至少一个方面的沿图24的线B-B的柔性电路的横截面。
图28示出了根据本公开的至少一个方面的图22的外科器械的柔性电极的分解图。
图29和图30示出了根据本公开的至少一个方面的图22的外科器械的柔性电极的顶视图。
图31示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械的柔性电极的分解图。
图32示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械的柔性电极的端视图。
图33示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械的柔性电极的顶部透视图。
说明书
本专利申请的申请人拥有于2018年6月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·标题为具有可分离阵列元件的电容耦接的返回路径垫(CAPACITIVE COUPLEDRETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS)(代理人案卷号END8542USNP/170755)的美国专利申请序列号__________；
·标题为根据感测的闭合参数控制外科器械(CONTROLLING A SURGICALINSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS)(代理人案卷号END8543USNP/170760)的美国专利申请序列号__________；
·标题为用于基于手术期间的信息调节端部执行器参数的系统(SYSTEMS FORADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION)(代理人案卷号END8543USNP1/170760-1)的美国专利申请序列号__________；
·标题为用于智能供电的外科缝合的安全系统(SAFETY SYSTEMS FOR SMARTPOWERED SURGICAL STAPLING)(代理人案卷号END8543USNP2/170760-2)的美国专利申请序列号__________；
·标题为用于智能供电的外科缝合的安全系统(SAFETY SYSTEMS FOR SMARTPOWERED SURGICAL STAPLING)(代理人案卷号END8543USNP3/170760-3)的美国专利申请序列号__________；
·标题为用于检测端部执行器组织分布不规则的外科系统(SURGICAL SYSTEMSFOR DETECTING END EFFECTOR
TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES)(代理人案卷号END8543USNP4/170760-4)的美国专利申请序列号__________；
·标题为用于检测外科端部执行器接近癌变组织的系统(SYSTEMS FORDETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE)(代理人案卷号END8543USNP5/170760-5)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科器械仓传感器组件(SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSORASSEMBLIES)(代理人案卷号END8543USNP6/170760-6)的美国专利申请序列号__________；
·标题为可变输出仓传感器组件(VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSORASSEMBLY)(代理人案卷号END8543USNP7/170760-7)的美国专利申请序列号__________；
·标题为具有柔性电极的外科器械(SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLEELECTRODE)(代理人案卷号END8544USNP/170761)的美国专利申请序列号__________；
·标题为具有组织标记组件的外科器械(SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUEMARKING ASSEMBLY)(代理人案卷号END8544USNP2/170761-2)的美国专利申请序列号__________；
·标题为具有优先数据传输能力的外科系统(SURGICAL SYSTEMS WITHPRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES)(代理人案卷号END8544USNP3/170761-3)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科排抽感测和马达控制(SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTORCONTROL)(代理人案卷号END8545USNP/170762)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科排抽传感器布置(SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS)(代理人案卷号END8545USNP1/170762-1)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科排抽流动路径(SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS)(代理人案卷号END8545USNP2/170762-2)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科排抽感测和发生器控制(SURGICAL EVACUATION SENSING ANDGENERATOR CONTROL)(代理人案卷号END8545USNP3/170762-3)的美国专利申请序列号__________；
·标题为外科排抽感测和显示(SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY)(代理人案卷号END8545USNP4/170762-4)的美国专利申请序列号__________；
·标题为将排烟系统参数传递至用于交互式外科平台的排烟模块中的集线器或云(COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD INSMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)(代理人案卷号END8546USNP/170763)的美国专利申请序列号__________；
·标题为包括用于交互式外科平台的分段控制电路的排烟系统(SMOKEEVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVESURGICAL PLATFORM)(代理人案卷号END8546USNP1/170763-1)的美国专利申请序列号__________；
·标题为具有用于过滤器和排烟装置之间的通信的通信电路的外科排抽系统(SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATIONBETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE)(代理人案卷号END8547USNP/170764)的美国专利申请序列号__________；以及
·标题为双串联大型液滴过滤器和小型液滴过滤器(DUAL IN-SERIES LARGE ANDSMALL DROPLET FILTERS)(代理人案卷号END8548USNP/170765)的美国专利申请序列号__________。
本专利申请的申请人拥有于2018年6月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/691,228，其标题为一种使用具有具有电外科装置的多个传感器的增强柔性电路的方法(A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITSWITH MULTIPLE SENSORS WITH ELECTROSURGICAL DEVICES)；
·美国临时专利申请序列号62/691,227，其标题为根据感测的闭合参数控制外科器械(CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSUREPARAMETERS)；
·美国临时专利申请序列号62/691,230，其标题为具有柔性电极的外科器械(SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE)；
·美国临时专利申请序列号62/691,219，其标题为外科排抽感测和马达控制(SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL)；
·美国临时专利申请序列号62/691,257，其标题为将排烟系统参数传递至用于交互式外科平台的排烟模块中的集线器或云(COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEMPARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVESURGICAL PLATFORM)；
·美国临时专利申请序列号62/691,262，其标题为具有用于过滤器和排烟装置之间的通信的通信电路的外科排抽系统(SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH ACOMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKEEVACUATION DEVICE)；以及
·美国临时专利申请序列号62/691,251，其标题为双串联大型液滴过滤器和小型液滴过滤器(DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS)；
本专利申请的申请人拥有于2018年3月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国专利申请序列号15/940,641，其标题为具有加密通信能力的交互式外科系统(INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES)；
·美国专利申请序列号15/940,648，其标题为具有条件处理装置和数据能力的交互式外科系统(INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICESAND DATA CAPABILITIES)；
·美国专利申请序列号15/940,656，其标题为手术室装置控制和通信的外科集线器协调(SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATINGROOM DEVICES)；
·美国专利申请序列号15/940,666，其标题为手术室中的外科集线器的空间感知(SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS)；
·美国专利申请序列号15/940,670，其标题为通过智能外科集线器从次级源导出的数据的协作利用(COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARYSOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS)；
·美国专利申请序列号15/940,677，其标题为外科集线器控制布置方式；
·美国专利申请序列号15/940,632，其标题为数据询问患者记录并创建匿名记录的数据剥离方法(DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS ANDCREATE ANONYMIZED RECORD)；
·美国专利申请序列号15/940,640，其标题为用于存储待与基于云的分析系统共享的外科装置的参数和状况的通信集线器和存储装置(COMMUNICATION HUB AND STORAGEDEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHAREDWITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS)；
·美国专利申请序列号15/940,645，其标题为在发行器械处生成的自述数据包(SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT)；
·美国专利申请序列号15/940,649，其标题为用于将装置测量参数与结果互连的数据配对(DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH ANOUTCOME)；
·美国专利申请序列号15/940,654，其标题为外科集线器态势感知(SURGICALHUB SITUATIONAL AWARENESS)；
·美国专利申请序列号15/940,663，其标题为外科系统分布式处理(SURGICALSYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING)；
·美国专利申请序列号15/940,668，其标题为外科集线器数据的聚集和报告(AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA)；
·美国专利申请序列号15/940,671，其标题为用于确定手术室中的装置的外科集线器空间感知(SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATINGTHEATER)；
·美国专利申请序列号15/940,686，其标题为显示将钉仓与先前线性钉线对齐(DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE)；
·美国专利申请序列号15/940,700，其标题为无菌场交互式控制显示(STERILEFIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS)；
·美国专利申请序列号15/940,629，其标题为计算机实现的交互式外科系统(COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS)；
·美国专利申请序列号15/940,704，其标题为使用激光和红绿蓝显色来确定背散射光的特性(USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINEPROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT)；
·美国专利申请序列号15/940,722，其标题为通过使用单色光折射率来表征组织不规则(CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY)；以及
·美国专利申请序列号15/940,742，其标题为双互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列成像(DUAL CMOS ARRAY IMAGING)；
本专利申请的申请人拥有于2018年3月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国专利申请序列号15/940,636，其标题为针对外科装置的自适应控制程序更新(ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES)；
·美国专利申请序列号15/940,653，其标题为针对外科集线器的自适应控制程序更新(ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS)；
·美国专利申请序列号15/940,660，其标题为用于定制和向用户推荐的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONSTO A USER)；
·美国专利申请序列号15/940,679，其标题为用于用于将本地使用趋势与较大数据集的资源采集行为链接的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FORLINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OFLARGER DATA SET)；
·美国专利申请序列号15/940,694，其标题为用于将器械功能分段个性化的医疗设施的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITYSEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION)；
·美国专利申请序列号15/940,634，其标题为用于安全和认证趋势和反应性测量的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY ANDAUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES)；
·美国专利申请序列号15/940,706，其标题为云分析网络中的数据处理和优先级(DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK)；以及
·美国专利申请序列号15/940,675，其标题为用于耦接的外科装置的云接口(CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES)；
本专利申请的申请人拥有于2018年3月29日提交的以下美国专利申请，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国专利申请序列号15/940,627，其标题为用于机器人辅助外科平台的驱动布置方式(DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,637，其标题为用于机器人辅助外科平台的通信布置方式(COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,642，其标题为用于机器人辅助外科平台的控制(CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,676，其标题为用于机器人辅助外科平台的自动工具调节(AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,680，其标题为用于机器人辅助外科平台的控制器(CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,683，其标题为用于机器人辅助外科平台的协作外科动作(COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国专利申请序列号15/940,690，其标题为用于机器人辅助外科平台的显示器布置方式(DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；以及
·美国专利申请序列号15/940,711，其标题为用于机器人辅助外科平台的感测布置方式(SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/649,302，其标题为具有加密通信能力的交互式外科系统(INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATIONCAPABILITIES)；
·美国临时专利申请序列号62/649,294，其标题为询问患者记录并创建匿名记录的数据剥离方法(DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS ANDCREATE ANONYMIZED RECORD)；
·美国临时专利申请序列号62/649,300，其标题为外科集线器态势感知(SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS)；
·美国临时专利申请序列号62/649,309，其标题为用于确定手术室中的装置的外科集线器空间感知(SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES INOPERATING THEATER)；
·美国临时专利申请序列号62/649,310，其标题为计算机实现的交互式外科系统(COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS)；
·美国临时专利申请序列号62/649291，其标题为使用激光和红绿蓝显色来确定背散射光的特性(USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINEPROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT)；
·美国临时专利申请序列号62/649,296，其标题为针对外科装置的自适应控制程序更新(ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES)；
·美国临时专利申请序列号62/649,333，其标题为用于定制和向用户推荐的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION ANDRECOMMENDATIONS TO A USER)；
·美国临时专利申请序列号62/649,327，其标题为用于安全和认证趋势和反应性测量的基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY ANDAUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES)；
·美国临时专利申请序列号62/649,315，其标题为云分析网络中的数据处理和优先级(DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK)；
·美国临时专利申请序列号62/649,313，其标题为用于耦接的外科装置的云接口(CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES)；
·美国临时专利申请序列号62/649,320，其标题为用于机器人辅助外科平台的驱动布置方式(DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；
·美国临时专利申请序列号62/649,307，其标题为用于机器人辅助外科平台的自动工具调节(AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)；以及
·美国临时专利申请序列号62/649,323，其标题为用于机器人辅助外科平台的感测布置方式(SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS)。
本专利申请的申请人拥有于2018年4月19日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/659,900，其标题为集线器通信方法(METHOD OFHUB COMMUNICATION)；
本专利申请的申请人拥有于2018年3月30日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/650,887，其标题为具有优化的感测能力的外科系统(SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES)；
·美国临时专利申请序列号62/650,877，其标题为外科排烟感测和控制(SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS)；
·美国临时专利申请序列号62/650,882，其标题为用于交互式外科平台的排烟模块(SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)；以及
·美国临时专利申请序列号62/650,898，其标题为具有可分离阵列元件的电容耦接的返回路径垫(CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAYELEMENTS)。
本专利申请的申请人拥有于2018年3月8日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/640,417，其标题为超声装置中的温度控制以及为此的控制系统(TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEMTHEREFOR)；以及
·美国临时专利申请序列号62/640,415，其标题为估计超声端部执行器的状态以及为此的控制系统(ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROLSYSTEM THEREFOR)。
本专利申请的申请人拥有于2017年12月28日提交的以下美国临时专利申请，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文：
·美国临时专利申请序列号62/611,341，其标题为交互式外科平台(INTERACTIVESURGICAL PLATFORM)；
·美国临时专利申请序列号62/611,340，其标题为基于云的医学分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS)；以及
·美国临时专利申请序列号62/611,339，其标题为机器人辅助的外科平台(ROBOTASSISTED SURGICAL PLATFORM)；
应当理解，为清楚理解本发明，本发明的附图和说明中的至少一些已经简化以示出相关的元件，同时为清楚起见，除去本领域普通技术人员将了解到也可构成本发明的一部分的其它元件。然而，由于此类元件为本领域所熟知的并且由于它们不利于较好地理解本发明，因此本文未提供对此类元件的说明。
在以下详细说明中，参考构成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，否则类似的符号和参考字符通常在几个视图中识别类似的部件。详细说明、附图和权利要求书中所述的例示性方面并非旨在为限制性的。可利用其它方面，并且可做出其它改变，此并不脱离本文所述的技术的范围。
下面对本技术的某些示例的说明不应用于限制本技术的范围。从下面的描述而言，本技术的其它示例、特征、方面、实施方案和优点对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，下面的描述以举例的方式进行，这是为实现本技术所设想的最好的方式中的一种方式。正如将意识到的，本文所述的技术能够具有其它不同的和明显的方面，所有这些方面均不脱离本技术。因此，附图和说明应被视为实质上是例示性的而非限制性的。
还应当理解，本文所述的教导内容、表达、方面、实施方案、示例等中的任何一个或多个可与本文所述的其它教导内容、表达、方面、实施方案、示例等中的任何一者或多者组合。因此，下述教导内容、表达、方面、实施方案、示例等不应视为彼此孤立。参考本文的教导内容，本文的教导内容可进行组合的各种合适方式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。此类修改和变型旨在包括在权利要求书的范围内。
在详细解释外科系统、外科器械、柔性电路和柔性电极组件的各个方面之前，应当指出的是，本文公开的各个方面在其应用或使用上并不限于附图和说明中所示的部件的构造和布置的细节。相反，所公开的方面可以设置或结合在它们的其它方面、实施方案、变型形式和修改形式中，并可以各种方式实践或执行。因此，本文所公开的外科系统、外科器械、柔性电路和柔性电极组件的各方面在本质上是例示性的，并且不旨在限制其范围或应用。此外，除非另外指明，否则本文所采用的术语和表达是为了方便读者而针对各方面进行描述的目的而选，并且不旨在限制其范围。此外，还应当理解，所公开的方面、方面的表达和/或其示例中的任何一者或多者可非限制地与其它所公开的方面、方面的表达和/或其示例中的任何一者或多者组合。
而且，在以下说明中，应当理解，诸如向内、向外、向上、向下、之上、之下、左、右、内部、外部等的术语是方便的言语，并且不应当理解为限制性术语。本文所用的术语并非意在限制在本文所述装置或其部分的范围内，而是可以按照其它取向附接或利用。将参照附图更详细地描述各个方面。
如下文更详细地描述的，本发明的各方面可通过计算装置和/或存储在计算机可读介质上的计算机程序来实现。计算机可读介质可包括磁盘、装置和/或传播信号。
参见图1，计算机实现的交互式外科系统100包括一个或多个外科系统102和基于云的系统(例如，可包括耦接到存储装置105的远程服务器113的云104)。每个外科系统102包括与可包括远程服务器113的云104通信的至少一个外科集线器106。在一个示例中，如图1中所示，外科系统102包括可视化系统108、机器人系统110和手持式智能外科器械112，其被构造成能够彼此通信并且/或者与外科集线器106通信。在一些方面，外科系统102可包括M数量的集线器106、N数量的可视化系统108、O数量的机器人系统110和P数量的手持式智能外科器械112，其中M、N、O和P为大于或等于一的整数。
图3示出了用于对平躺在外科手术室116中的手术台114上的患者执行外科规程的外科系统102的示例。机器人系统110在外科规程中用作外科系统102的一部分。机器人系统110包括外科医生的控制台118、患者侧推车120(外科机器人)和外科机器人集线器122。当外科医生通过外科医生的控制台118观察外科部位时，患者侧推车120可通过患者体内的微创切口来操纵至少一个可移除地联接的外科工具117。外科部位的图像可通过医疗成像装置124获得，该医疗成像装置可由患者侧推车120操纵以定向成像装置124。机器人集线器122可用于处理外科部位的图像，以随后通过外科医生的控制台118显示给外科医生。
其它类型的机器人系统可容易地适于与外科系统102一起使用。适用于本公开的机器人系统和外科工具的各种示例在2017年12月28日提交的标题为机器人辅助的外科平台(ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,339中有所描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
由云104执行并且适用于本公开的基于云的分析的各种示例描述于2017年12月28日提交的标题为“基于云的医疗分析(CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS)”的美国临时专利申请序列号62/611,340中，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
在各种方面，成像装置124包括至少一个图像传感器和一个或多个光学部件。合适的图像传感器包括但不限于电荷耦合器件(CCD)传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
成像装置124的光学部件可包括一个或多个照明源和/或一个或多个透镜。一个或多个照明源可被引导以照明外科场地的多部分。一个或多个图像传感器可接收从外科场地反射或折射的光，包括从组织和/或外科器械反射或折射的光。
一个或多个照明源可被构造成能够辐射可见光谱中的电磁能以及不可见光谱。可见光谱(有时被称为光学光谱或发光光谱)是电磁光谱中对人眼可见(即，可被其检测)的那部分，并且可被称为可见光或简单光。典型的人眼将对空气中约380nm至约750nm的波长作出响应。
不可见光谱(即，非发光光谱)是电磁光谱的位于可见光谱之下和之上的部分(即，低于约380nm且高于约750nm的波长)。人眼不可检测到不可见光谱。大于约750nm的波长长于红色可见光谱，并且它们变为不可见的红外(IR)、微波和无线电电磁辐射。小于约380nm的波长比紫色光谱短，并且它们变为不可见的紫外、x射线和γ射线电磁辐射。
在各种方面，成像装置124被构造用于微创规程中。适用于本公开的成像装置的示例包括但不限于关节镜、血管镜、支气管镜、胆道镜、结肠镜、细胞检查镜、十二指镜、肠窥镜、食道-十二指肠镜(胃镜)、内窥镜、喉镜、鼻咽-肾内窥镜、乙状结肠镜、胸腔镜和子宫内窥镜。
在一个方面，成像装置采用多光谱监测来辨别形貌和底层结构。多光谱图像是捕集跨电磁波谱的特定波长范围内的图像数据的图像。可通过滤波器或通过使用对特定波长敏感的器械来分离波长，特定波长包括来自可见光范围之外的频率的光，例如IR和紫外。光谱成像可允许提取人眼未能用其红色，绿色和蓝色的受体捕集的附加信息。多光谱成像的使用在2017年12月28日提交的标题为“交互式外科平台(INTERACTIVE SURGICALPLATFORM)”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“高级成像采集模块(AdvancedImaging Acquisition Module)”下更详细地描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。在完成外科任务以对处理过的组织执行一个或多个先前所述测试之后，多光谱监测可以是用于重新定位外科场地的有用工具。
不言自明的是，在任何外科期间都需要对手术室和外科设备进行严格消毒。在“外科室”(即，手术室或治疗室)中所需的严格的卫生和消毒条件需要所有医疗装置和设备的最高可能的无菌性。该灭菌过程的一部分是需要对接触患者或穿透无菌场的任何物质进行灭菌，包括成像装置124及其附接件和部件。应当理解，无菌场可被认为是被认为不含微生物的指定区域，诸如在托盘内或无菌毛巾内，或者无菌场可被认为是已准备用于外科规程的患者周围的区域。无菌场可包括被恰当地穿着的擦洗的团队构件，以及该区域中的所有家具和固定件。
在各种方面，可视化系统108包括一个或多个成像传感器、一个或多个图像处理单元、一个或多个存储阵列、以及一个或多个显示器，其相对于无菌场进行策略布置，如图2中所示。在一个方面，可视化系统108包括用于HL7、PACS和EMR的界面。可视化系统108的各种部件在2017年12月28日提交的标题为“交互式外科平台(INTERACTIVE SURGICALPLATFORM)”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“高级成像采集模块(AdvancedImaging Acquisition Module)”下有所描述，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
如图2中所示，主显示器119被定位在无菌场中，以对在手术台114处的操作者可见。此外，可视化塔111被定位在无菌场之外。可视化塔111包括彼此背离的第一非无菌显示器107和第二非无菌显示器109。由外科集线器106引导的可视化系统108被构造成能够利用显示器107、109和119来将信息流协调到无菌场内侧和外侧的操作者。例如，外科集线器106可致使可视化系统108在非无菌显示器107或109上显示由成像装置124记录的外科部位的快照，同时保持外科部位在主显示器119上的实时馈送。非无菌显示器107或109上的快照可允许非无菌操作者例如执行与外科规程相关的诊断步骤。
在一个方面，外科集线器106还被构造成能够将由非无菌操作者在可视化塔111处输入的诊断输入或反馈路由至无菌场内的主显示器119，其中可由手术台处的无菌操作者观察到该诊断输入或反馈。在一个示例中，输入可以是对显示在非无菌显示器107或109上的快照的修改形式，其可通过外科集线器106路由到主显示器119。
参见图2，外科器械112作为外科系统102的一部分在外科规程中使用。外科集线器106还被构造成能够将信息流协调到外科器械112的显示器。例如，参见2017年12月28日提交的标题为交互式外科平台(INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,341，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。由非无菌操作者在可视化塔111处输入的诊断输入或反馈可由外科集线器106路由至无菌场内的外科器械显示器115，其中可由外科器械112的操作者观察到该诊断输入或反馈。适用于外科系统102的示例性外科器械描述于2017年12月28日提交的标题为“交互式外科平台(INTERACTIVESURGICAL PLATFORM)”的美国临时专利申请序列号62/611,341的标题“外科器械硬件(Surgical Instrument Hardware)”下，该临时专利申请的公开内容例如全文以引用方式并入本文。
现在参见图3，外科集线器106被描绘为与可视化系统108、机器人系统110和手持式智能外科器械112通信。外科集线器106包括外科集线器显示器135、成像模块138、发生器模块140、通信模块130、处理器模块132和存储阵列134。在某些方面，如图3中所示，外科集线器106还包括排烟模块126和/或抽吸/冲洗模块128。
在外科规程期间，用于密封和/或切割的对组织的能量施加通常与排烟、抽吸过量流体和/或冲洗组织相关。来自不同来源的流体管线、功率管线和/或数据管线通常在外科规程期间缠结。在外科规程期间解决该问题可丢失有价值的时间。断开管线可需要将管线与其相应的模块断开连接，这可需要重置模块。外科集线器模块化壳体136提供用于管理功率管线、数据管线和流体管线的统一环境，这降低了此类管线之间缠结的频率。
本公开的各方面提供了用于外科规程的外科集线器，该外科规程涉及将能量施加到外科部位处的组织。外科集线器包括外科集线器壳体和可滑动地接纳在外科集线器壳体的对接底座中的组合发生器模块。对接底座包括数据触点和功率触点。组合发生器模块包括座置在单个单元中的超声能量发生器部件、双极RF能量发生器部件和单极RF能量发生器部件中的两个或更多个。在一个方面，组合发生器模块还包括排烟部件、用于将组合发生器模块连接到外科器械的至少一个能量递送缆线；至少一个排烟部件，该至少一个排烟部件被构造成能够排出通过向组织施加治疗能量而生成的烟、流体和/或颗粒；以及流体管线，该流体管线从远程外科部位延伸至排烟部件。
在一个方面，流体管线是第一流体管线，并且第二流体管线从远程外科部位延伸至可滑动地接纳在外科集线器壳体中的抽吸和冲洗模块。在一个方面，外科集线器壳体包括流体接口。
某些外科规程可需要将多于一种能量类型施加到组织。一种能量类型可更有利于切割组织，而另一种不同的能量类型可更有利于密封组织。例如，双极发生器可用于密封组织，而超声发生器可用于切割密封的组织。本公开的各方面提供了一种解决方案，其中外科集线器模块化壳体136被构造成能够容纳不同的发生器，并且有利于它们之间的交互式通信。外科集线器模块化壳体136的优点之一是能够快速地移除和/或更换各种模块。
本公开的方面提供了在涉及将能量施加到组织的外科规程中使用的模块化外科壳体。模块化外科壳体包括：第一能量发生器模块，该第一能量发生器模块被构造成能够生成用于施加到组织的第一能量；和第一对接底座，该第一对接底座包括第一对接端口，该第一对接端口包括第一数据和功率触点，其中第一能量发生器模块可滑动地移动成与该功率和数据触点电接合，并且其中第一能量发生器模块可滑动地移动出与第一功率和数据触点的电接合。
对上文进行进一步描述，模块化外科壳体还包括第二能量发生器模块，该第二能量发生器模块被构造成能够生成不同于第一能量的第二能量以用于施加到组织，和第二对接底座，该第二对接底座包括第二对接端口，该第二对接端口包括第二数据和功率触点，其中第二能量发生器模块可滑动地移动成与功率和数据触点电接合，并且其中第二能量发生器可滑动地移动出于第二功率和数据触点的电接触。
此外，模块化外科壳体还包括在第一对接端口和第二对接端口之间的通信总线，其被构造成能够有利于第一能量发生器模块和第二能量发生器模块之间的通信。
参见图3-7，本公开的各方面被呈现为外科集线器模块化壳体136，其允许发生器模块140、排烟模块126和抽吸/冲洗模块128的模块化集成。外科集线器模块化壳体136还有利于模块140、126、128之间的交互式通信。如图5中所示，发生器模块140可为具有集成的单极部件、双极部件和超声部件的发生器模块，该部件被支撑在可滑动地插入到外科集线器模块化壳体136中的单个外壳单元139中。如图5中所示，发生器模块140可被构造成能够连接到单极装置146、双极装置147和超声装置148。另选地，发生器模块140可包括通过外科集线器模块化壳体136进行交互的一系列单极发生器模块、双极发生器模块和/或超声发生器模块。外科集线器模块化壳体136可被构造成能够有利于多个发生器的插入和对接到外科集线器模块化壳体136中的发生器之间的交互式通信，使得发生器将充当单个发生器。
在一个方面，外科集线器模块化壳体136包括具有外部和无线通信接头的模块化功率和通信底板149，以实现模块140、126、128的可移除附接以及它们之间的交互式通信。
在一个方面，外科集线器模块化壳体136包括对接底座或抽屉151(本文也称为抽屉)，其被构造成能够可滑动地接纳模块140、126、128。图4示出了外科集线器壳体136和可滑动地接纳在外科集线器壳体136的对接底座151中的组合发生器模块145的局部透视图。在组合发生器模块145的背面上具有功率和数据触点的对接端口152被构造成能够当组合发生器模块145滑动到外科集线器模块壳体136的对应的对接底座151内的适当位置时将对应的对接端口150与外科集线器模块化壳体136的对应对接底座151的功率和数据触点接合。在一个方面，组合发生器模块145包括一起集成到单个外壳单元139中的双极、超声和单极模块以及排烟模块，如图5中所示。
在各种方面，排烟模块126包括流体管线154，该流体管线154将捕集/收集的烟雾和/或流体从外科部位传送到例如排烟模块126。源自排烟模块126的真空抽吸可将烟雾吸入外科部位处的公用导管的开口中。耦接到流体管线的公用导管可以是端接在排烟模块126处的柔性管的形式。公用导管和流体管线限定朝向接纳在外科集线器壳体136中的排烟模块126延伸的流体路径。
在各种方面，抽吸/冲洗模块128耦接到包括吸出流体管线和抽吸流体管线的外科工具。在一个示例中，吸出流体管线和抽吸流体管线为从外科部位朝向抽吸/冲洗模块128延伸的柔性管的形式。一个或多个驱动系统可被构造成能够冲洗到外科部位的流体和从外科部位抽吸流体。
在一个方面，外科工具包括轴，该轴具有在其远侧端部处的端部执行器以及与端部执行器、吸出管和冲洗管相关联的至少一种能量处理。吸出管可在其远侧端部处具有入口，并且吸出管延伸穿过轴。类似地，吸出管可延伸穿过轴并且可具有邻近能量递送工具的入口。能量递送工具被构造成能够将超声能量和/或RF能量递送至外科部位，并且通过初始延伸穿过轴的缆线耦接到发生器模块140。
冲洗管可与流体源流体连通，并且吸出管可与真空源流体连通。流体源和/或真空源可座置在抽吸/冲洗模块128中。在一个示例中，流体源和/或真空源可独立于抽吸/冲洗模块128座置在外科集线器壳体136中。在此类示例中，流体接口能够将抽吸/冲洗模块128连接到流体源和/或真空源。
在一个方面，外科集线器模块化壳体136上的模块140、126、128和/或其对应的对接底座可包括对齐特征部，该对齐特征部被构造成能够将模块的对接端口对齐成与其在外科集线器模块化壳体136的对接底座中的对应端口接合。例如，如图4中所示，组合发生器模块145包括侧支架155，侧支架155被构造成能够与外科集线器模块化壳体136的对应的对接底座151的对应支架156可滑动地接合。支架配合以引导组合发生器模块145的对接端口触点与外科集线器模块化壳体136的对接端口触点电接合。
在一些方面，外科集线器模块化壳体136的抽屉151为相同的或大体上相同的大小，并且模块的大小被调节为接纳在抽屉151中。例如，侧支架155和/或156可根据模块的大小而更大或更小。在其它方面，抽屉151的大小不同，并且各自被设计成容纳特定模块。
此外，可对特定模块的触点进行键控以与特定抽屉的触点接合，以避免将模块插入到具有不匹配触点的抽屉中。
如图4中所示，一个抽屉151的对接端口150可通过通信链路157耦接到另一个抽屉151的对接端口150，以有利于座置在外科集线器模块化壳体136中的模块之间的交互式通信。另选地或附加地，外科集线器模块化壳体136的对接端口150可有利于座置在外科集线器模块化壳体136中的模块之间的无线交互式通信。可采用任何合适的无线通信，诸如例如Air Titan-Bluetooth。
图6示出了用于横向模块化外壳160的多个横向对接端口的单个功率总线附接件，该横向模块化外壳160被构造成能够接纳外科集线器206的多个模块。横向模块化外壳160被构造成能够横向接纳和互连模块161。模块161可滑动地插入到横向模块化外壳160的对接底座162中，该横向模块化外壳160包括用于互连模块161的底板。如图6中所示，模块161横向布置在横向模块化外壳160中。另选地，模块161可竖直地布置在竖直模块化外壳中。
图7示出了被构造成能够接纳外科集线器106的多个模块165的竖直模块化外壳164。模块165可滑动地插入到竖直模块化外壳164的对接底座或抽屉167中，该竖直模块化外壳164包括用于互连模块165的底板。尽管竖直模块化外壳164的抽屉167竖直布置，但在某些情况下，竖直模块化外壳164可包括横向布置的抽屉。此外，模块165可通过竖直模块化外壳164的对接端口彼此交互。在图7的示例中，提供了用于显示与模块165的操作相关的数据的显示器177。此外，竖直模块化外壳164包括主模块178，该主模块座置可滑动地接纳在主模块178中的多个子模块。
在各种方面，成像模块138包括集成视频处理器和模块化光源，并且适于与各种成像装置一起使用。在一个方面，成像装置由可装配有光源模块和相机模块的模块化外壳构成。外壳可为一次性外壳。在至少一个示例中，一次性外壳可移除地耦接到可重复使用的控制器、光源模块和相机模块。光源模块和/或相机模块可根据外科规程的类型选择性地选择。在一个方面，相机模块包括CCD传感器。在另一方面，相机模块包括CMOS传感器。在另一方面，相机模块被构造用于扫描波束成像。同样，光源模块可被构造成能够递送白光或不同的光，这取决于外科规程。
在外科规程期间，从外科场地移除外科装置并用包括不同相机或不同光源的另一外科装置替换外科装置可为低效的。暂时失去对外科场地的视线可导致不期望的后果。本公开的模块成像装置被构造成能够允许在外科规程期间中流替换光源模块或相机模块，而不必从外科场地移除成像装置。
在一个方面，成像装置包括包括多个通道的管状外壳。第一通道被构造成能够可滑动地接纳相机模块，该相机模块可被构造用于与第一通道按扣配合接合。第二通道被构造成能够可滑动地接纳光源模块，该光源模块可被构造用于与第二通道按扣配合接合。在另一个示例中，相机模块和/或光源模块可在其相应通道内旋转到最终位置。可采用螺纹接合代替按扣配合接合。
在各种示例中，多个成像装置被放置在外科场地中的不同位置以提供多个视图。成像模块138可被构造成能够在成像装置之间切换以提供最佳视图。在各种方面，成像模块138可被构造成能够集成来自不同成像装置的图像。
适用于本公开的各种图像处理器和成像装置描述于2011年8月9日公布的标题为组合SBI和常规图像处理器(COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR)美国专利7,995,045中，该专利全文以引用方式并入本文。此外，2011年7月19日公布的标题为SBI运动伪影去除设备和方法(SBI MOTION ARTIFACT REMOVAL APPARATUS AND METHOD)的美国专利7,982,776描述了用于从图像数据中去除运动伪影的各种系统，该专利全文以引用方式并入本文。此类系统可与成像模块138集成。此外，于2011年12月15日公布的标题为对固定件体内设备的可控制磁源(CONTROLLABLE MAGNETIC SOURCE TO FIXTUREINTRACORPOREAL APPARATUS)的美国专利申请公布2011/0306840和于2014年8月28日公布的标题为用于执行微创外科规程的系统(SYSTEM FOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVESURGICAL PROCEDURE)的美国专利申请公布2014/0243597，这些专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
图8示出了包括模块化通信集线器203的外科数据网络201，该模块化通信集线器203被构造成能够将位于医疗设施的一个或多个手术室中的模块化装置或专门配备用于外科操作的医疗设施中的任何房间连接到基于云的系统(例如，可包括耦接到存储装置205的远程服务器213的云204(图9))。在一个方面，模块化通信集线器203包括与网络路由器通信的网络集线器207和/或网络交换机209。模块化通信集线器203还可耦接到本地计算机系统210以提供本地计算机处理和数据操纵。外科数据网络201可被构造为无源的、智能的或交换的。无源外科数据网络充当数据的管道，从而使其能够从一个装置(或区段)转移到另一个装置(或区段)以及云计算资源。智能外科数据网络包括附加特征，以使得能够监测穿过外科数据网络的流量并构造网络集线器207或网络交换器209中的每个端口。智能外科数据网络可被称为可管理的集线器或交换器。交换集线器读取每个包的目标地址，并且然后将包转发到正确的端口。
位于手术室中的模块化装置1a-1n可耦接到模块化通信集线器203。网络集线器207和/或网络交换机209可耦接到网络路由器211以将装置1a-1n连接至云204或本地计算机系统210。与装置1a-1n相关联的数据可经由路由器传输到基于云的计算机，用于远程数据处理和操纵。与装置1a-1n相关联的数据也可被传输至本地计算机系统210以用于本地数据处理和操纵。位于相同手术室中的模块化装置2a-2m也可耦接到网络交换机209。网络交换机209可耦接到网络集线器207和/或网络路由器211以将装置2a-2m连接至云204。与装置2a-2m相关联的数据可经由网络路由器211传输到云204以用于数据处理和操纵。与装置2a-2m相关联的数据也可被传输至本地计算机系统210以用于本地数据处理和操纵。
应当理解，可通过将多个网络集线器207和/或多个网络交换机209与多个网络路由器211互连来扩展外科数据网络201。模块化通信集线器203可被包含在模块化控制塔中，该模块化控制塔被构造成能够接纳多个装置1a-1n/2a-2m。本地计算机系统210也可包含在模块化控制塔中。模块化通信集线器203连接到显示器212以显示例如在外科规程期间由装置1a-1n/2a-2m中的一些获得的图像。在各种方面，装置1a-1n/2a-2m可包括例如各种模块，诸如耦接到内窥镜的成像模块138、耦接到基于能量的外科装置的发生器模块140、排烟模块126、抽吸/冲洗模块128、通信模块130、处理器模块132、存储阵列134、连接到显示器的外科装置、和/或可连接到外科数据网络201的模块化通信集线器203的其它模块化装置中的非接触传感器模块。
在一个方面，外科数据网络201可包括将装置1a-1n/2a-2m连接至云的(一个或多个)网络集线器、(一个或多个)网络交换机和(一个或多个)网络路由器的组合。耦接到网络集线器或网络交换机的装置1a-1n/2a-2m中的任何一个或全部可实时收集数据并将数据传输到云计算机中以进行数据处理和操纵。应当理解，云计算依赖于共享计算资源，而不是使用本地服务器或个人装置来处理软件应用程序。可使用“云”一词作为“互联网”的隐喻，尽管该术语不受此限制。因此，本文可使用术语“云计算”来指“基于互联网的计算的类型”，其中将不同的服务(诸如服务器、存储器和应用程序)递送至位于外科室(例如，固定、移动、临时或现场手术室或空间)中的模块化通信集线器203和/或计算机系统210以及通过互联网连接至模块化通信集线器203和/或计算机系统210的装置。云基础设施可由云服务提供方维护。在这种情况下，云服务提供方可以是协调位于一个或多个手术室中的装置1a-1n/2a-2m的使用和控制的实体。云计算服务可基于由智能外科器械、机器人和位于手术室中的其它计算机化装置所收集的数据来执行大量计算。外科集线器硬件使多个装置或连接能够连接到与云计算资源和存储器通信的计算机。
对由装置1a-1n/2a-2m所收集的数据应用云计算机数据处理技术，外科数据网络提供改善的外科结果，降低的成本和改善的患者满意度。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来观察组织状态以评估在组织密封和切割规程之后密封的组织的渗漏或灌注。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些来识别病理学，诸如疾病的影响，使用基于云的计算检查包括用于诊断目的的身体组织样本的图像的数据。这包括组织和表型的定位和边缘确认。可采用装置1a-1n/2a-2m中的至少一些使用与成像装置和技术(诸如重叠由多个成像装置捕集的图像)集成的各种传感器来识别身体的解剖结构。由装置1a-1n/2a-2m收集的数据(包括图像数据)可被传输到云204或本地计算机系统210或两者以用于数据处理和操纵，包括图像处理和操纵。可分析数据以通过确定是否可继续进行进一步治疗(诸如内窥镜式干预、新兴技术、靶向辐射、靶向干预和精确机器人对组织特异性位点和状况的应用来改善外科规程结果。此类数据分析可进一步采用结果分析处理，并且使用标准化方法可提供有益反馈以确认外科治疗和外科医生的行为，或建议修改外科治疗和外科医生的行为。
在一个具体实施中，手术室装置1a-1n可通过有线信道或无线信道连接至模块化通信集线器203，这取决于装置1a-1n至网络集线器的构造。在一个方面，网络集线器207可被实现为在开放式系统互连(OSI)模型的物理层上工作的本地网络广播装置。该网络集线器提供与位于同一手术室网络中的装置1a-1n的连接。网络集线器207以包的形式收集数据，并以半双工模式将其发送至路由器。网络集线器207不存储用于传输装置数据的任何媒体访问控制/因特网协议(MAC/IP)。装置1a-1n中的仅一个可一次通过网络集线器207发送数据。网络集线器207没有关于在何处发送信息并在每个连接上广播所有网络数据以及通过云204向远程服务器213(图9)广播所有网络数据的路由表或智能。网络集线器207可以检测基本网络错误诸如冲突，但将所有信息广播到多个端口可带来安全风险并导致瓶颈。
在另一个具体实施中，手术室装置2a-2m可通过有线信道或无线信道连接到网络交换机209。网络交换机209在OSI模型的数据链路层中工作。网络交换机209是用于将位于相同手术室中的装置2a-2m连接到网络的多点广播装置。网络交换机209以帧的形式向网络路由器211发送数据并且以全双工模式工作。多个装置2a-2m可通过网络交换机209同时发送数据。网络交换机209存储并使用装置2a-2m的MAC地址来传输数据。
网络集线器207和/或网络交换机209耦接到网络路由器211以连接到云204。网络路由器211在OSI模型的网络层中工作。网络路由器211创建用于将从网络集线器207和/或网络交换机211接收的数据包发射至基于云的计算机资源的路由，以进一步处理和操纵由装置1a-1n/2a-2m中的任一者或所有收集的数据。可采用网络路由器211来连接位于不同位置的两个或更多个不同的网络，诸如例如同一医疗设施的不同手术室或位于不同医疗设施的不同手术室的不同网络。网络路由器211以包的形式向云204发送数据并且以全双工模式工作。多个装置可以同时发送数据。网络路由器211使用IP地址来传输数据。
在一个示例中，网络集线器207可被实现为USB集线器，其允许多个USB装置连接到主机。USB集线器可以将单个USB端口扩展到多个层级，以便有更多端口可用于将装置连接到主机系统计算机。网络集线器207可包括用于通过有线信道或无线信道接收信息的有线或无线能力。在一个方面，无线USB短距离、高带宽无线无线电通信协议可用于装置1a-1n和位于手术室中的装置2a-2m之间的通信。
在其它示例中，手术室装置1a-1n/2a-2m可经由蓝牙无线技术标准与模块化通信集线器203通信，以用于在短距离(使用ISM频带中的2.4至2.485GHz的短波长UHF无线电波)从固定装置和移动装置交换数据以及构建个人局域网(PAN)。在其它方面，手术室装置1a-1n/2a-2m可经由多种无线或有线通信标准或协议与模块化通信集线器203通信，包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)和Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、及其以太网衍生物、以及指定为3G、4G、5G和以上的任何其它无线和有线协议。计算模块可包括多个通信模块。例如，第一通信模块可专用于较短距离的无线通信诸如Wi-Fi和蓝牙，并且第二通信模块可专用于较长距离的无线通信，诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。
模块化通信集线器203可用作手术室装置1a-1n/2a-2m中的一者或全部的中心连接，并且处理被称为帧的数据类型。帧携带由装置1a-1n/2a-2m生成的数据。当模块化通信集线器203接收到帧时，其被放大并发射至网络路由器211，该网络路由器211通过使用如本文所述的多个无线或有线通信标准或协议将数据传输到云计算资源。
模块化通信集线器203可用作独立装置或连接到兼容的网络集线器和网络交换机以形成更大的网络。模块化通信集线器203通常易于安装、构造和维护，使得其成为对手术室装置1a-1n/2a-2m进行联网的良好选项。
图9示出了计算机实现的交互式外科系统200。计算机实现的交互式外科系统200在许多方面类似于计算机实现的交互式外科系统100。例如，计算机实现的交互式外科系统200包括在许多方面类似于外科系统102的一个或多个外科系统202。每个外科系统202包括与可包括远程服务器213的云204通信的至少一个外科集线器206。在一个方面，计算机实现的交互式外科系统200包括模块化控制塔236，该模块化控制塔236连接到多个手术室装置，诸如例如智能外科器械、机器人和位于手术室中的其它计算机化装置。如图10中所示，模块化控制塔236包括耦接到计算机系统210的模块化通信集线器203。如图9的示例中所示，模块化控制塔236耦接到耦接到内窥镜239的成像模块238、耦接到能量装置241的发生器模块240、排烟模块226、抽吸/冲洗模块228、通信模块230、处理器模块232、存储阵列234、任选地耦接到显示器237的智能装置/器械235、和非接触传感器模块242。手术室装置经由模块化控制塔236耦接到云计算资源和数据存储。机器人集线器222也可连接到模块化控制塔236和云计算资源。装置/器械235、可视化系统208等等可经由有线或无线通信标准或协议耦接到模块化控制塔236，如本文所述。模块化控制塔236可耦接到外科集线器显示器215(例如，监测器、屏幕)以显示和叠加从成像模块、装置/器械显示器和/或其它可视化系统208接收的图像。外科集线器显示器还可结合图像和叠加图像来显示从连接到模块化控制塔的装置接收的数据。
图10示出了包括耦接到模块化控制塔236的多个模块的外科集线器206。模块化控制塔236包括模块化通信集线器203(例如，网络连接性装置)和计算机系统210，以提供例如本地处理、可视化和成像。如图10中所示，模块化通信集线器203可以分层构造连接以扩展可连接到模块化通信集线器203的模块(例如，装置)的数量，并将与模块相关联的数据传输至计算机系统210、云计算资源或两者。如图10中所示，模块化通信集线器203中的网络集线器/交换机中的每个包括三个下游端口和一个上游端口。上游网络集线器/交换机连接至处理器以提供与云计算资源和本地显示器217的通信连接。与云204的通信可通过有线或无线通信信道进行。
外科集线器206采用非接触传感器模块242来测量手术室的尺寸，并且使用超声或激光型非接触测量装置来生成外科室的标测图。基于超声的非接触传感器模块通过发射一阵超声波并在其从手术室的围墙弹回时接收回波来扫描手术室，如在2017年12月28日提交的标题为“交互式外科平台(INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM)”的美国临时专利申请序列号62/611,341中的标题“手术室内的外科集线器空间感知(Surgical Hub SpatialAwareness Within an Operating Room)”下所述，该临时专利申请全文以引用方式并入本文，其中传感器模块被构造成能够确定手术室的大小并调节蓝牙配对距离限制。基于激光的非接触传感器模块通过发射激光脉冲、接收从手术室的围墙弹回的激光脉冲，以及将发射脉冲的相位与所接收的脉冲进行比较来扫描手术室，以确定手术室的尺寸并调节蓝牙配对距离限制。
计算机系统210包括处理器244和网络接口245。处理器244经由系统总线耦接到通信模块247、存储装置248、存储器249、非易失性存储器250和输入/输出接口251。系统总线可为若干类型的总线结构中的任一者，该总线结构包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或使用任何各种可用总线架构的本地总线，包括但不限于9位总线、工业标准架构(ISA)、微型Charmel架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子器件(IDE)、VESA本地总线(VLB)、外围器件互连(PCI)、USB、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)、小型计算机系统接口(SCSI)或任何其它外围总线。
控制器244可为任何单核或多核处理器，诸如由德克萨斯器械公司(TexasInstruments)提供的商品名为ARM Cortex的那些处理器。在一个方面，处理器可为购自例如德克萨斯器械公司(Texas Instruments)LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其它非易失性存储器(最多至40MHZ)的片上存储器、用于改善40MHz以上的性能的预取缓冲器、32KB单循环序列随机存取存储器(SRAM)、装载有Stellaris 
软件的内部只读存储器(ROM)、2KB电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、和/或一个或多个脉宽调制(PWM)模块、一个或多个正交编码器输入(QEI)模拟、具有12个模拟输入信道的一个或多个12位模数转换器(ADC)，其细节可见于产品数据表。
在一个方面，处理器244可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x)，已知同样由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)生产的商品名为Hercules ARM Cortex R4。安全控制器可被构造成能够专门用于IEC 61508和ISO26262安全关键应用等等，以提供先进的集成安全特征部，同时递送可定标的性能、连接性和存储器选项。
系统存储器包括易失性存储器和非易失性存储器。基本输入/输出系统(BIOS)(包含诸如在启动期间在计算机系统内的元件之间传输信息的基本例程，)存储在非易失性存储器中。例如，非易失性存储器可包括ROM、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、EEPROM或闪存。易失存储器包括充当外部高速缓存存储器的随机存取存储器(RAM)。此外，RAM可以多种形式可用，诸如SRAM、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)増强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接Rambus RAM(DRRAM)。
计算机系统210还包括可移除/不可移除的、易失性/非易失性的计算机存储介质，诸如例如磁盘存储器。磁盘存储器包括但不限于诸如装置如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-60驱动器、闪存存储卡或内存条。此外，磁盘存储器可包括单独地或与其它存储介质组合的存储介质，包括但不限于光盘驱动器诸如光盘ROM装置(CD-ROM)、光盘可记录驱动器(CD-R驱动器)、光盘可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字通用磁盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了有利于磁盘存储装置与系统总线的连接，可使用可移除或非可移除接口。
应当理解，计算机系统210包括充当用户与在合适的操作环境中描述的基本计算机资源之间的中介的软件。此类软件包括操作系统。可存储在磁盘存储装置上的操作系统用于控制并分配计算机系统的资源。系统应用程序利用操作系统通过存储在系统存储器或磁盘存储装置中的程序模块和程序数据来管理资源。应当理解，本文所述的各种部件可用各种操作系统或操作系统的组合来实现。
用户通过耦接到I/O接口251的(一个或多个)输入装置将命令或信息输入到计算机系统210中。输入装置包括但不限于指向装置，诸如鼠标、触控球、触笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏垫、卫星盘、扫描仪、电视调谐器卡、数字相机、数字摄像机、幅材相机等。这些和其它输入装置经由(一个或多个)接口端口通过系统总线连接到处理器。(一个或多个)接口端口包括例如串口、并行端口、游戏端口和USB。(一个或多个)输出装置使用与(一个或多个)输入装置相同类型的端口。因此，例如，USB端口可用于向计算机系统提供输入并将信息从计算机系统输出到输出装置。提供了输出适配器来说明在其它输出装置中存在需要特殊适配器的一些输出装置(如监测器、显示器、扬声器和打印机。输出适配器以举例的方式包括但不限于提供输出装置和系统总线之间的连接装置的视频和声卡。应当指出，其它装置或装置诸如(一个或多个)远程计算机的系统提供了输入能力和输出能力两者。
计算机系统210可使用与一个或多个远程计算机(诸如(一个或多个)云计算机)或本地计算机的逻辑连接在联网环境中操作。(一个或多个)远程云计算机可为个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的器具、对等装置或其它公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机系统所述的元件中的许多或全部。为简明起见，仅示出了具有(一个或多个)远程计算机的存储器存储装置。(一个或多个)远程计算机通过网络接口在逻辑上连接到计算机系统，并且然后经由通信连接物理连接。网络接口涵盖通信网络诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括但不限于点对点链路、电路交换网络如综合业务数字网络(ISDN)及其变体、分组交换网络和数字用户管线(DSL)。
在各种方面，图10的计算机系统210、成像模块238和/或可视化系统208、和/或图9-10的处理器模块232可包括图像处理器、图像处理引擎、媒体处理器、或用于处理数字图像的任何专用数字信号处理器(DSP)。图像处理器可采用具有单个指令、多数据(SIMD)或多指令、多数据(MIMD)技术的并行计算以提高速度和效率。数字图像处理引擎可执行一系列任务。图像处理器可为具有多核处理器架构的芯片上的系统。
(一个或多个)通信连接是指用于将网络接口连接到总线的硬件/软件。虽然示出了通信连接以便在计算机系统内进行示例性澄清，但其也可位于计算机系统210的外部。连接到网络接口所必需的硬件/软件仅出于示例性目的包括内部和外部技术，诸如调制解调器，包括常规的电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。
图11示出了根据本公开的一个方面的USB网络集线器300装置的一个方面的功能框图。在例示的方面，USB网络集线器装置300采用得克萨斯器械公司(Texas Instruments)的TUSB2036集成电路集线器。USB网络集线器300是根据USB 2.0规范提供上游USB收发器端口302和多达三个下游USB收发器端口304、306、308的CMOS装置。上游USB收发器端口302为差分根数据端口，其包括与差分数据正(DM0)输入配对的差分数据负(DP0)输入。三个下游USB收发器端口304、306、308为差分数据端口，其中每个端口包括与差分数据负(DM1-DM3)输出配对的差分数据正(DP1-DP3)输出。
USB网络集线器300装置用数字状态机而不是微控制器来实现，并且不需要固件编程。完全兼容的USB收发器集成到用于上游USB收发器端口302和所有下游USB收发器端口304、306、308的电路中。下游USB收发器端口304、306、308通过根据附接到端口的装置的速度自动设置转换速率来支持全速度装置和低速装置两者。USB网络集线器300装置可被构造成处于总线供电模式或自供电模式，并且包括用于管理功率的外科集线器功率逻辑312。
USB网络集线器300装置包括串行接口引擎310(SIE)。SIE 310是USB网络集线器300硬件的前端，并处理USB规范第8章中描述的大多数协议。SIE 310通常包括多达交易级别的信令。其处理的功能可包括：包识别、事务排序、SOP、EOP、RESET和RESUME信号检测/生成、时钟/数据分离、不返回到零反转(NRZI)数据编码/解码和数位填充、CRC生成和校验(令牌和数据)、包ID(PID)生成和校验/解码、和/或串行并行/并行串行转换。SIE 310接收时钟输入314并且耦接到暂停/恢复逻辑和帧定时器316电路以及外科集线器中继器电路318，以通过端口逻辑电路320、322、324来控制上游USB收发器端口302和下游USB收发器端口304、306、308之间的通信。SIE 310经由接口逻辑耦接到命令解码器326，以经由串行EEPROM接口330来控制来自串行EEPROM的命令。
在各种方面，USB网络集线器300可将构造在多达六个逻辑层(层级)中的127功能连接至单个计算机。此外，USB网络集线器300可使用提供通信和电力分配两者的标准化四线电缆连接到所有外装置。功率构造为总线供电模式和自供电模式。USB网络集线器300可被构造成能够支持四种功率管理模式：具有单独端口功率管理或成套端口功率管理的总线供电集线器，以及具有单独端口功率管理或成套端口功率管理的自供电集线器。在一个方面，使用USB电缆将USB网络集线器300、上游USB收发器端口302插入USB主机控制器中，并且将下游USB收发器端口304、306、308暴露以用于连接USB兼容装置等。
图12示出了根据本公开的一个或多个方面的外科器械或工具的控制系统470的逻辑图。系统470包括控制电路。控制电路包括微控制器461，微控制器461包括处理器462和存储器468。例如，传感器472、474、476中的一个或多个向处理器462提供实时反馈。由马达驱动器492驱动的马达482可操作地耦接纵向可移动的位移构件以驱动I形梁刀元件。跟踪系统480被构造成能够确定纵向可移动的位移构件的位置。将位置信息提供给处理器462，该处理器可被编程或构造成能够确定纵向可移动的驱动构件的位置以及击发构件、击发杆和I形梁刀元件的位置。附加马达可设置在工具驱动器接口处，以控制I形梁击发、闭合管行进、轴旋转和关节运动。显示器473显示器械的多种操作条件并且可包括用于数据输入的触摸屏功能。显示在显示器473上的信息可叠加有经由内窥镜式成像模块获取的图像。
在一个方面，微处理器461可为任何单核或多核处理器，诸如已知的由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)生产的商品名为ARM Cortex的那些。在一个方面，主微控制器461可为购自例如德克萨斯器械公司(Texas Instruments)的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其它非易失性存储器(最多至40MHZ)的片上存储器、用于改善40MHz以上的性能的预取缓冲器、32KB单循环SRAM、装载有Stellaris
软件的内部ROM、2KB电EEPROM、一个或多个PWM模块、一个或多个QEI模拟、和/或具有12个模拟输入信道的一个或多个12位ADC，其细节可见于产品数据表。
在一个方面，微控制器461可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列(诸如TMS570和RM4x)，已知同样由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)生产的商品名为Hercules ARM Cortex R4。安全控制器可被构造成能够专门用于IEC 61508和ISO26262安全关键应用等等，以提供先进的集成安全特征部，同时递送可定标的性能、连接性和存储器选项。
可对微控制器461进行编程以执行各种功能，诸如对刀和关节运动系统的速度和位置的精确控制。在一个方面，微控制器461包括处理器462和存储器468。电动马达482可为有刷直流(DC)马达，其具有齿轮箱以及至关节运动或刀系统的机械链路。在一个方面，马达驱动器492可为可购自Allegro微系统公司(Allegro Microsystems,Inc)的A3941。其它马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统480中。绝对定位系统的详细描述在2017年10月19日公布的标题为用于控制外科缝合和切割器械的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTINGINSTRUMENT)的美国专利申请公布2017/0296213中有所描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
微控制器461可被编程为提供对位移构件和关节运动系统的速度和位置的精确控制。微控制器461可被构造成能够计算微控制器461的软件中的响应。将计算的响应与实际系统的所测量响应进行比较，以获得“观察到的”响应，其用于实际反馈决定。观察到的响应为有利的调谐值，该值使所模拟响应的平滑连续性质与所测量响应均衡，这可检测对系统的外部影响。
在一个方面，马达482可由马达驱动器492控制并可被外科器械或工具的击发系统采用。在各种形式中，马达482可为具有大约25,000RPM的最大旋转速度的有刷DC驱动马达。在其它布置中，马达482可包括无刷马达、无绳马达、同步马达、步进马达、或任何其它合适的电动马达。马达驱动器492可包括例如包括场效应晶体管(FET)的H桥驱动器。马达482可通过可释放地安装到柄部组件或工具外壳的功率组件来供电，以用于向外科器械或工具供应控制功率。功率组件可包括电池，该电池可以包括串联连接的、可用作功率源以为外科器械或工具提供电力的多个电池单元。在某些情况下，功率组件的电池单元可以是可替换的和/或可再充电的。在至少一个示例中，电池单元可为锂离子电池，其可耦接到功率组件并且可与功率组件分离。
马达驱动器492可为可购自Allegro微系统公司(Allegro Microsystems,Inc)的A3941。A3941马达492为全桥控制器，其用于与针对电感负载(诸如有刷DC马达)特别设计的外部N信道功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)一起使用。驱动器492包括独特的电荷泵调节器，其为低至7V的电池电压提供完整的(>10V)栅极驱动并且允许A3941在低至5.5V的减小的栅极驱动下操作。可采用自举电容器来提供N信道MOSFET所需的上述电池供电电压。高边驱动装置的内部电荷泵允许直流(100％占空比)操作。可使用二极管或同步整流在快衰减模式或慢衰减模式下驱动全桥。在慢衰减模式下，电流再循环可穿过高边或低边FET。通过电阻器可调式空载时间保护功率FET不被击穿。整体诊断提供欠压、过热和功率桥故障的指示，并且可被构造成能够在大多数短路状况下保护功率MOSFET。其它马达驱动器可容易地被替换以用于包括绝对定位系统的跟踪系统480中。
跟踪系统480包括根据本公开的一个方面的包括位置传感器472的受控马达驱动电路布置方式。用于绝对定位系统的位置传感器472提供对应于位移构件的位置的独特位置信号。在一个方面，位移构件表示纵向可移动的驱动构件，其包括用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合的驱动齿的齿条。在其它方面，位移构件表示击发构件，该击发构件可被适配和构造成能够包括驱动齿的齿条。在又一个方面，位移构件表示击发杆或I形梁，该击发杆或I形梁中的每个可被适配和构造成能够包括驱动齿的齿条。因此，如本文所用，术语位移构件通常用于指外科器械或工具的任何可移动的构件，诸如驱动构件、击发构件、击发杆、I形梁或可进行移位的任何元件。在一个方面，纵向可移动的驱动构件联接到击发构件、击发杆和I形梁。因此，绝对定位系统实际上可通过跟踪纵向可移动的驱动构件的线性位移来跟踪I形梁的线性位移。在各种其它方面，位移构件可耦接到适于测量线性位移的任何位置传感器472。因此，纵向可移动驱动构件、击发构件、击发杆或I形梁或它们的组合可耦接到任何合适的线性位移传感器。线性位移传感器可包括接触式位移传感器或非接触式位移传感器。线性位移传感器可包括线性可变差分变压器(LVDT)、差分可变磁阻换能器(DVRT)、滑动电位计、包括可移动磁体和一系列线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括固定磁体和一系列可移动的线性布置的霍尔效应传感器的磁感测系统、包括可移动光源和一系列线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统、包括固定光源和一系列可移动的线性布置的光电二极管或光电检测器的光学感测系统、或它们的任何组合。
电动马达482可包括可操作地与齿轮组件交接的可旋转轴，该齿轮组件与驱动齿的组或齿条啮合接合安装在位移构件上。传感器元件可以可操作地耦接到齿轮组件，使得位置传感器472元件的单次旋转对应于位移构件的一些线性纵向平移。传动装置和传感器的布置方式可经由齿条和小齿轮布置方式连接至线性致动器，或者经由直齿齿轮或其它连接连接至旋转致动器。功率源为绝对定位系统供电，并且输出指示器可显示绝对定位系统的输出。位移构件表示纵向可移动驱动构件，该纵向可移动驱动构件包括形成于其上的驱动齿的齿条，以用于与齿轮减速器组件的对应驱动齿轮啮合接合。位移构件表示纵向可移动的击发构件、击发杆、I形梁或它们的组合。
与位置传感器472相关联的传感器元件的单次旋转等同于位移构件的纵向线性位移d1，其中d1为在耦接到位移构件的传感器元件的单次旋转之后位移构件从点“a”移动到点“b”的纵向线性距离。可经由齿轮减速连接传感器布置方式，该齿轮减速使得位置传感器472针对位移构件的全行程仅完成一次或多次旋转。位置传感器472可针对位移构件的全行程完成多次旋转。
可单独或结合齿轮减速采用一系列开关(其中n为大于一的整数)以针对位置传感器472的多于一次旋转提供独特位置信号。开关的状态被馈送回微控制器461，该微控制器461应用逻辑以确定对应于位移构件的纵向线性位移d1+d2+…dn的独特位置信号。位置传感器472的输出被提供给微控制器461。该传感器布置方式的位置传感器472可包括磁性传感器、模拟旋转传感器(如电位差计)、模拟霍尔效应元件的阵列，该霍尔效应元件的阵列输出位置信号或值的独特组合。
位置传感器472可包括任何数量的磁性感测元件，诸如例如根据它们是否测量磁场的总磁场或矢量分量而被分类的磁性传感器。用于产生上述两种类型磁性传感器的技术涵盖物理学和电子学的多个方面。用于磁场感测的技术包括探查线圈、磁通门、光泵、核旋、超导量子干涉仪(SQUID)、霍尔效应、各向异性磁电阻、巨磁电阻、磁性隧道结、巨磁阻抗、磁致伸缩/压电复合材料、磁敏二极管、磁敏晶体管、光纤、磁光，以及基于微机电系统的磁性传感器等等。
在一个方面，用于包括绝对定位系统的跟踪系统480的位置传感器472包括磁性旋转绝对定位系统。位置传感器472可被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器，其购自Austria Microsystems(AG)。位置传感器472与微控制器461交接，以提供绝对定位系统。位置传感器472为低电压和低功率部件，并且包括位于磁体上的位置传感器472的区域中的四个霍尔效应元件。在芯片上还提供了高分辨率ADC和智能功率管理控制器。提供了坐标旋转数字计算机(CORDIC)处理器(也被称为逐位法和Volder算法)以执行简单主动的算法来计算双曲线函数和三角函数，其仅需要加法、减法、数位位移和表格查找操作。角位置、报警位和磁场信息通过标准串行通信接口(诸如串行外围接口(SPI)接口)发射到微控制器461。位置传感器472提供12或14位分辨率。位置传感器472可为以小QFN 16引脚4×4×0.85mm封装提供的AS5055芯片。
包括绝对定位系统的跟踪系统480可包括并且/或者可被编程以实现反馈控制器，诸如PID、状态反馈和自适应控制器。功率源将来自反馈控制器的信号转换为对系统的物理输入：在这种情况下为电压。其它示例包括电压、电流和力的PWM。除了由位置传感器472所测量的位置之外，可提供(一个或多个)其它传感器来测量物理系统的物理参数。在一些方面，(一个或多个)其它传感器可包括传感器布置方式，诸如在以下专利中所述的那些：2016年5月24日发布的标题为钉仓组织厚度传感器系统(STAPLE CARTRIDGE TISSUETHICKNESS)的美国专利9,345,481，该专利全文以引用方式并入本文；2014年9月18日公布的标题为钉仓组织厚度传感器系统(STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSORSYSTEM)的美国专利申请公布2014/0263552，该专利申请公布全文以引用方式并入本文；以及2017年6月20日提交的标题为用于外科缝合和切割器械的马达速度的自适应控制的技术(TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING ANDCUTTING INSTRUMENT)的美国专利申请序列号15/628,175，该专利申请全文以引用方式并入本文。在数字信号处理系统中，绝对定位系统耦接到数字数据采集系统，其中绝对定位系统的输出将具有有限分辨率和采样频率。绝对定位系统可包括比较和组合电路，以使用算法(诸如加权平均和理论控制环路)将计算响应与测量响应进行组合，该算法驱动计算响应朝向所测量的响应。物理系统的计算响应将特性如质量、惯性、粘性摩擦、电感电阻考虑在内，以通过得知输入预测物理系统的状态和输出。
因此，绝对定位系统在器械上电时提供位移构件的绝对位置，并且不使位移构件回缩或推进至如常规旋转编码器可需要的复位位置(清零或本位)，这些编码器仅对马达482采取的向前或向后的步骤数进行计数以推断装置致动器、驱动棒、刀等等的位置。
传感器474(诸如，例如应变仪或微应变仪)被构造成能够测量端部执行器的一个或多个参数，诸如例如在夹持操作期间施加在砧座上的应变的振幅，该振幅可以指示施加到砧座的闭合力。将测得的应变转换成数字信号并将其提供给处理器462。另选地或除了传感器474之外，传感器476(诸如负载传感器)可以测量由闭合驱动系统施加到砧座的闭合力。传感器476诸如负载传感器可以测量在外科器械或工具的击发行程中施加到I形梁的击发力。I形梁被构造成能够接合楔形滑动件，该楔形滑动件被构造成能够使钉驱动器向上凸轮运动以将钉推出以与砧座变形接触。I形梁还包括锋利切割刃，当通过击发杆向远侧推进I形梁时，该切割刃可用于切断组织。另选地，可以采用电流传感器478来测量由马达482消耗的电流。推进击发构件所需的力可对应于例如由马达482消耗的电流。将测得的力转换成数字信号并将其提供给处理器462。
在一种形式中，应变仪传感器474可用于测量由端部执行器施加到组织的力。应变计可耦接到端部执行器以测量被端部执行器处理的组织上的力。用于测量施加到由端部执行器抓握的组织的力的系统包括应变仪传感器474，诸如例如微应变仪，其被构造成能够测量例如端部执行器的一个或多个参数。在一个方面，应变仪传感器474可测量在夹持操作期间施加于端部执行器的钳口构件上的应变的振幅或量值，这可指示组织压缩。将测得的应变转换成数字信号并将其提供到微控制器461的处理器462。负载传感器476可测量用于操作刀元件例如以切割被捕集在砧座和钉仓之间的组织的力。可采用磁场传感器来测量捕集的组织的厚度。磁场传感器的测量值也可被转换成数字信号并提供给处理器462。
微控制器461可使用分别由传感器474、476测量的组织压缩、组织厚度和/或闭合端部执行器所需的力的测量来表征击发构件的所选择的位置和/或击发构件的速度的对应值。在一个实例中，存储器468可存储可由微控制器461在评估中所采用的技术、公式和/或查找表。
外科器械或工具的控制系统470还可包括有线或无线通信电路以与模块化通信集线器通信，如图8-11中所示。
图13示出了控制电路500，该控制电路500被构造成能够控制根据本公开的一个方面的外科器械或工具的各方面。控制电路500可被构造成能够实现本文所述的各种过程。电路500可以包括微控制器，该微控制器包括耦接到至少一个存储器电路504的一个或多个处理器502(例如，微处理器、微控制器)。存储器电路504存储在由处理器502执行时使处理器502执行机器指令以实现本文所述的各种过程的机器可执行指令。处理器502可为本领域中已知的多种单核或多核处理器中的任一种。存储器电路504可以包括易失性存储介质和非易失性存储介质。处理器502可以包括指令处理单元506和运算单元508。指令处理单元可以被构造成能够从本公开的存储器电路504接收指令。
图14示出了组合逻辑电路510，该组合逻辑电路510被构造成能够控制根据本公开的一个方面的外科器械或工具的各方面。组合逻辑电路510可被构造成能够实现本文所述的各种过程。组合逻辑电路510可包括有限状态机，该有限状态机包括组合逻辑512，该组合逻辑512被构造成能够在输入514处接收与外科器械或工具相关联的数据，通过组合逻辑512处理数据并提供输出516。
图15示出了根据本公开的一个方面的被构造成能够控制外科器械或工具的各个方面的时序逻辑电路520。时序逻辑电路520或组合逻辑522可被构造成能够实现本文所述的各种过程。时序逻辑电路520可包括有限状态机。时序逻辑电路520可包括例如组合逻辑522、至少一个存储器电路524和时钟529。至少一个存储器电路524可以存储有限状态机的当前状态。在某些情况下，时序逻辑电路520可以是同步的或异步的。组合逻辑522被构造成能够从输入526接收与外科器械或工具相关联的数据，通过组合逻辑522处理数据并提供输出528。在其它方面，电路可包括处理器(例如，处理器502，图13)和有限状态机的组合以实现本文的各种过程。在其它实施方案中，有限状态机可以包括组合逻辑电路(例如，组合逻辑电路510，图14)和时序逻辑电路520的组合。
图16示出了包括可被激活以执行各种功能的多个马达的外科器械或工具。在某些情况下，第一马达可被激活以执行第一功能，第二马达可被激活以执行第二功能，并且第三马达可被激活以执行第三功能。在某些情况下，机器人外科器械600的多个马达可被单独地激活以导致端部执行器中的击发运动、闭合运动、和/或关节运动。击发运动、闭合运动、和/或关节运动可例如通过轴组件传送到端部执行器。
在某些情况下，外科器械系统或工具可包括击发马达602。击发马达602可以能够操作地联接到击发马达驱动组件604，该击发马达驱动组件604可被构造成能够将由击发马达602生成的击发运动传送到端部执行器，具体地用于将I形梁元件移位。在某些情况下，由击发马达602生成的击发运动可导致例如钉从钉仓部署到由端部执行器捕集的组织内并且/或者导致I形梁元件的切割刃被推进以切割捕集的组织。I形梁元件可通过反转击发马达602的方向而回缩。
在某些情况下，外科器械或工具可包括闭合马达603。闭合马达603可以可操作地联接到闭合马达驱动组件605，该闭合马达驱动组件605被构造成能够将由马达603生成的闭合运动传送到端部执行器，具体地用于移置闭合管以闭合砧座并且压缩砧座和钉仓之间的组织。闭合运动可使例如端部执行器从打开构型转变成接近构型以捕集组织。端部执行器可通过反转马达603的方向而转变到打开位置。
在某些情况下，外科器械或工具可包括例如一个或多个关节运动马达606a、606b。马达关节运动606a、606b可以可操作地联接到相应的关节运动马达驱动组件608a、608b，该关节运动马达驱动组件可被构造成能够将由关节运动马达606a、606b生成的关节运动传送到端部执行器。在某些情况下，关节运动可使端部执行器相对于轴进行关节运动，例如。
如上所述，外科器械或工具可包括多个马达，该多个马达可被构造成能够执行各种独立功能。在某些情况下，外科器械或工具的多个马达可被单独地或独立地激活以执行一个或多个功能，而其它马达保持非活动的。例如，关节运动马达606a、606b可被激活以使端部执行器进行关节运动，而击发马达602保持非活动的。另选地，击发马达602可被激活以击发多个钉并且/或者推进切割刃，而关节运动马达606保持非活动的。此外，闭合马达603可与击发马达602同时被激活，以使闭合管和I形梁元件向远侧推进，如下文更详细地描述。
在某些情况下，外科器械或工具可包括公共控制模块610，该公共控制模块610可与外科器械或工具的多个马达一起使用。在某些情况下，公共控制模块610每次可调节多个马达中的一个。例如，公共控制模块610可单独地耦接到外科器械的多个马达并且可从外科器械的多个马达分离。在某些情况下，外科器械或工具的多个马达可共用一个或多个公共控制模块诸如公共控制模块610。在某些情况下，外科器械或工具的多个马达可独立地和选择性地接合公共控制模块610。在某些情况下，公共控制模块610可从与外科器械或工具的多个马达中的一个交接切换到与外科器械或工具的多个马达中的另一个交接。
在至少一个示例中，公共控制模块610可在可操作地接合关节运动马达606a、606b与可操作地接合击发马达602或闭合马达603之间选择性地切换。在至少一个示例中，如图16中所示，开关614可在多个位置和/或状态之间移动或转变。在第一位置616中，开关614可以将公共控制模块610电耦接到击发马达602；在第二位置617中，开关614可以将公共控制模块610电耦接到闭合马达603；在第三位置618a中，开关614可以将公共控制模块610电耦接到第一关节运动马达606a；并且在第四位置618b中，开关614可以将公共控制模块610电耦接到例如第二关节运动马达606b。在某些情况下，单独的公共控制模块610可同时电耦接到击发马达602、闭合马达603和关节运动马达606a、606b。在某些情况下，开关614可为机械开关、机电开关、固态开关、或任何合适的开关机构。
马达602、603、606a、606b中的每个可包括扭矩传感器以测量马达的轴上的输出扭矩。可以任何常规方式感测端部执行器上的力，诸如通过钳口的外侧上的力传感器或通过用于致动钳口的马达的扭矩传感器来感测端部执行器上的力。
在各种情况下，如图16中所示，公共控制模块610可包括马达驱动器626，该马达驱动器626可包括一个或多个H桥场效应FET。马达驱动器626可例如基于得自微控制器620(“控制器”)的输入来调节从功率源628发射到耦接到公共控制模块610的马达的电力。在某些情况下，当马达耦接到公共控制模块610时，可例如采用微控制器620来确定由马达消耗的电流，如上所述。
在某些情况下，微控制器620可包括微处理器622(“处理器”)和一个或多个非暂态计算机可读介质或存储单元624(“存储器”)。在某些情况下，存储器624可存储各种程序指令，该各种程序指令在被执行时可使处理器622执行本文所述的多个功能和/或计算。在某些情况下，存储器单元624中的一个或多个可例如耦接到处理器622。
在某些情况下，功率源628可例如用于为微控制器620供电。在某些情况下，功率源628可包括电池(或者“电池组”或“功率组”)，诸如锂离子电池，例如。在某些情况下，电池组可被构造成能够可释放地安装到柄部以用于给外科器械600供电。可将多个串联连接的电池单元用作功率源628。在某些情况下，功率源628可为例如可替换的和/或可再充电的。
在各种情况下，处理器622可控制马达驱动器626以控制耦接到公共控制器610的马达的位置、旋转方向、和/或速度。在某些情况下，处理器622可发信号通知马达驱动器626，以停止和/或停用耦接到公共控制器610的马达。应当理解，如本文所用的术语“处理器”包括任何合适的微处理器、微控制器、或将计算机的中央处理单元(CPU)的功能结合在一个集成电路或至多几个集成电路上的其它基础计算装置。处理器是多用途的可编程装置，该装置接收数字数据作为输入，根据其存储器中存储的指令来处理输入，然后提供结果作为输出。因为处理器具有内部存储器，所以是顺序数字逻辑的示例。处理器的操作对象是以二进制数字系统表示的数字和符号。
在一个实例中，处理器622可为任何单核或多核处理器，诸如已知的由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)生产的商品名为ARM Cortex的那些。在某些情况下，微控制器620例如可为购自德克萨斯器械公司(Texas Instruments)的LM 4F230H5QR。在至少一个示例中，Texas Instruments LM4F230H5QR为ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其它NVM(最多至40MHZ)的片上存储器、用于改善40MHz以上的性能的预取缓冲器、32KB的单循环SRAM、装载有Stellaris 
软件的内部ROM、2KB的EEPROM、一个或多个PWM模块、一个或多个QEI模拟、具有12个模拟输入信道的一个或多个12位ADC、以及易见于产品数据表的其它特征。可容易地换用其它微控制器，以与模块4410一起使用。因此，本公开不应限于这一上下文。
在某些情况下，存储器624可包括用于控制可耦接到公共控制器610的外科器械600的马达中的每个的程序指令。例如，存储器624可包括用于控制击发马达602、闭合马达603和关节运动马达606a、606b的程序指令。此类程序指令可使得处理器622根据来自外科器械或工具的算法或控制程序的输入来控制击发、闭合和关节运动功能。
在某些情况下，一个或多个机构和/或传感器(诸如例如传感器630)可用于警示处理器622应当在特定设定中使用的程序指令。例如，传感器630可警示处理器622使用与击发、闭合和关节运动端部执行器相关联的程序指令。在某些情况下，传感器630可包括例如可用于感测开关614的位置的位置传感器。因此，处理器622可以在例如通过传感器630检测到开关614处于第一位置616时使用与击发端部执行器的I形梁相关联的程序指令；处理器622可以在例如通过传感器630检测到开关614处于第二位置617时使用与闭合砧座相关联的程序指令；并且处理器622可以在例如通过传感器630检测到开关614处于第三位置618a或第四位置618b时使用与使端部执行器进行关节运动相关联的程序指令。
图17是根据本公开的一个方面的被构造成能够操作本文所述的外科工具的机器人外科器械700的示意图。机器人外科器械700可被编程或构造成能够控制位移构件的远侧/近侧平移、闭合管的远侧/近侧位移、轴旋转、以及具有单个或多个关节运动驱动连杆的关节运动。在一个方面，外科器械700可被编程或构造成能够单独地控制击发构件、闭合构件、轴构件、和/或一个或多个关节运动构件。外科器械700包括控制电路710，该控制电路被构造成能够控制马达驱动的击发构件、闭合构件、轴构件、和/或一个或多个关节运动构件。
在一个方面，机器人外科器械700包括控制电路710，该控制电路被构造成能够经由多个马达704a-704e来控制端部执行器702的砧座716和I形梁714(包括锋利切割刃)部分、可移除钉仓718、轴740、以及一个或多个关节运动构件742a、742b。位置传感器734可被构造成能够向控制电路710提供I形梁714的位置反馈。其它传感器738可被构造成能够向控制电路710提供反馈。定时器/计数器731向控制电路710提供定时和计数信息。可提供能量源712以操作马达704a-704e，并且电流传感器736向控制电路710提供马达电流反馈。马达704a-704e可通过控制电路710在开环或闭环反馈控制中单独操作。
在一个方面，控制电路710可包括用于执行使得一个或多个处理器执行一个或多个任务的指令的一个或多个微控制器、微处理器或其它合适的处理器。在一个方面，定时器/计数器731向控制电路710提供输出信号，诸如耗用时间或数字计数，以将如由位置传感器734确定的I形梁714的位置与定时器/计数器731的输出相关联，使得控制电路710可确定I形梁714在特定时间(t)相对于起始位置的位置或I形梁714在相对于起始位置的特定位置时的时间(t)。定时器/计数器731可被构造成能够测量所耗用的时间、对外部事件计数或对外部事件计时。
在一个方面，控制电路710可被编程为基于一个或多个组织状况来控制端部执行器702的功能。控制电路710可以被编程为直接或间接地感测组织状况，诸如厚度，如本文所述。控制电路710可以被编程为基于组织状况来选择击发控制程序或闭合控制程序。击发控制程序可以描述位移构件的远侧运动。可以选择不同的击发控制程序以更好地处理不同的组织状况。例如，当存在较厚的组织时，控制电路710可以被编程为以较低的速度和/或以较低的功率平移位移构件。当存在较薄的组织时，控制电路710可以被编程为以较高的速度和/或以较高的功率平移位移构件。闭合控制程序可控制由砧座716施加到组织的闭合力。其它控制程序控制轴740和关节运动构件742a、742b的旋转。
在一个方面，控制电路710可生成马达设定点信号。马达设定点信号可以被提供给各种马达控制器708a-708e。马达控制器708a-708e可以包括一个或多个电路，这些电路被构造成能够向马达704a-704e提供马达驱动信号，以驱动马达704a-704e，如本文所述。在一些示例中，马达704a-704e可为有刷DC电动马达。例如，马达704a-704e的速度可与相应的马达驱动信号成比例。在一些示例中，马达704a-704e可为无刷DC电动马达，并且相应的马达驱动信号可包括提供给马达704a-704e的一个或多个定子绕组的PWM信号。而且，在一些示例中，可以省略马达控制器708a-708e，并且控制电路710可以直接生成马达驱动信号。
在一些示例中，控制电路710可以针对位移构件的行程的第一开环部分初始以开环构造操作马达704a-704e中的每个。基于在行程的开环部分期间机器人外科器械700的响应，控制电路710可以选择处于闭环构造的击发控制程序。器械的响应可以包括在开环部分期间位移构件的平移距离、在开环部分期间耗用的时间、在开环部分期间提供给马达704a-704e中的一者的能量、马达驱动信号的脉冲宽度之和等。在开环部分之后，控制电路710可以对位移构件行程的第二部分实现所选择的击发控制程序。例如，在行程的闭环部分期间，控制电路710可以基于以闭环方式描述位移构件的位置的平移数据来调制马达704a-704e中的一者，以使位移构件以恒定速度平移。
在一个方面，马达704a-704e可从能量源712接收电力。能量源712可为由主交流功率源、电池、超级电容器或任何其它合适的能量源驱动的DC功率源。马达704a-704e可经由相应的传动装置706a-706e机械地联接到单独的可移动机械元件，诸如I形梁714、砧座716、轴740、关节运动742a和关节运动742b。传动装置706a-706e可以包括一个或多个齿轮或其它连杆部件，以将马达704a-704e联接到可移动机械元件。位置传感器734可感测I形梁714的位置。位置传感器734可为或包括能够生成指示I形梁714的位置的位置数据的任何类型的传感器。在一些示例中，位置传感器734可包括编码器，该编码器被构造成能够在I形梁714向远侧和向近侧平移时向控制电路710提供一系列脉冲。控制电路710可跟踪脉冲以确定I形梁714的位置。可使用其它合适的位置传感器，包括例如接近传感器。其它类型的位置传感器可提供指示I形梁714的运动的其它信号。而且，在一些示例中，可省略位置传感器734。在马达704a-704e中的任一个是步进马达的情况下，控制电路710可以通过聚合马达704已被命令执行的步骤的数量和方向来跟踪I形梁714的位置。位置传感器734可位于端部执行器702中或器械的任何其它部分处。马达704a-704e中的每个的输出包括用于感测力的扭矩传感器744a-744e，并且具有用于感测驱动轴的旋转的编码器。
在一个方面，控制电路710被构造成能够驱动击发构件诸如端部执行器702的I形梁714部分。控制电路710向马达控制708a提供马达设定点，该马达控制向马达704a提供驱动信号。马达704a的输出轴耦接到扭矩传感器744a。扭矩传感器744a耦接到传动装置706a，该传动装置706a耦接到I形梁714。传动装置706a包括可移动机械元件诸如旋转元件和击发构件，以控制I形梁714沿端部执行器702的纵向轴线向远侧和向近侧的移动。在一个方面，马达704a可联接到刀齿轮组件，该刀齿轮组件包括刀齿轮减速组，该刀齿轮减速组包括第一刀驱动齿轮和第二刀驱动齿轮。扭矩传感器744a向控制电路710提供击发力反馈信号。击发力信号表示将I形梁714击发或移位所需的力。位置传感器734可被构造成能够将I形梁714沿击发行程的位置或击发构件的位置作为反馈信号提供给控制电路710。端部执行器702可包括被构造成能够向控制电路710提供反馈信号的附加传感器738。当准备好使用时，控制电路710可向马达控制708a提供击发信号。响应于击发信号，马达704a可沿端部执行器702的纵向轴线将击发构件从近侧行程开始位置朝远侧驱动至行程开始位置远侧的行程结束位置。在击发构件向远侧平移时，具有定位在远侧端部处的切割元件的I形梁714向远侧推进以切割位于钉仓718和砧座716之间的组织。
在一个方面，控制电路710被构造成能够驱动闭合构件，诸如端部执行器702的砧座716部分。控制电路710向马达控制708b提供马达设定点，该马达控制708b向马达704b提供驱动信号。马达704b的输出轴耦接到扭矩传感器744b。扭矩传感器744b耦接到传动装置706b，该传动装置706b耦接到砧座716。传动装置706b包括可移动机械元件诸如旋转元件和闭合构件，以控制砧座716从打开位置和闭合位置的移动。在一个方面，马达704b联接到闭合齿轮组件，该闭合齿轮组件包括被支撑成与闭合正齿轮啮合接合的闭合减速齿轮组。扭矩传感器744b向控制电路710提供闭合力反馈信号。闭合力反馈信号表示施加到砧座716的闭合力。位置传感器734可被构造成能够将闭合构件的位置作为反馈信号提供给控制电路710。端部执行器702中的附加传感器738可向控制电路710提供闭合力反馈信号。可枢转砧座716与钉仓718相对地定位。当准备好使用时，控制电路710可向马达控制708b提供闭合信号。响应于闭合信号，马达704b推进闭合构件以抓握砧座716和钉仓718之间的组织。
在一个方面，控制电路710被构造成能够使轴构件诸如轴740旋转，以使端部执行器702旋转。控制电路710向马达控制708c提供马达设定点，该马达控制708c向马达704c提供驱动信号。马达704c的输出轴耦接到扭矩传感器744c。扭矩传感器744c耦接到传动装置706c，该传动装置706c耦接到轴740。传动装置706c包括可移动机械元件诸如旋转元件，以控制轴740顺时针或逆时针旋转360°以上。在一个方面，马达704c联接到旋转传动装置组件，该旋转传动装置组件包括管齿轮区段，该管齿轮区段形成于(或附接到)近侧闭合管的近侧端部上，以通过可操作地支撑在工具安装板上的旋转齿轮组件可操作地接合。扭矩传感器744c向控制电路710提供旋转力反馈信号。旋转力反馈信号表示施加到轴740的旋转力。位置传感器734可被构造成能够将闭合构件的位置作为反馈信号提供给控制电路710。附加的传感器738诸如轴编码器可向控制电路710提供轴740的旋转位置。
在一个方面，控制电路710被构造成能够使端部执行器702进行关节运动。控制电路710向马达控制708d提供马达设定点，该马达控制708d向马达704d提供驱动信号。马达704d的输出耦接到扭矩传感器744d。扭矩传感器744d耦接到传动装置706d，该传动装置706d耦接到关节运动构件742a。传动装置706d包括可移动的机械元件诸如关节运动元件，以控制端部执行器702±65°的关节运动。在一个方面，马达704d联接到关节运动螺母，该关节运动螺母可旋转地轴颈连接在远侧脊部的近侧端部部分上并且通过关节运动齿轮组件在其上可旋转地驱动。扭矩传感器744d向控制电路710提供关节运动力反馈信号。关节运动力反馈信号表示施加到端部执行器702的关节运动力。传感器738(诸如关节运动编码器)可向控制电路710提供端部执行器702的关节运动位置。
在另一方面，机器人外科系统700的关节运动功能可包括两个关节运动构件或连杆742a、742b。这些关节运动构件742a、742b由被两个马达704d、704e驱动的机器人接口(齿条)上的单独的盘驱动。当提供单独的击发马达704a时，关节运动连杆742a、742b中的每个可相对于另一个连杆进行拮抗驱动，以便在头部未运动时向头部提供阻力保持运动和负载，并且在头部进行关节运动时提供关节运动。当头部旋转时，关节运动构件742a、742b以固定的半径附接到头部。因此，当头部旋转时，推拉连杆的机械优点发生变化。机械优点的该变化对于其它关节运动连杆驱动系统可更明显。
在一个方面，一个或多个马达704a-704e可包括具有齿轮箱的有刷DC马达和与击发构件、闭合构件或关节运动构件的机械链路。另一个示例包括操作可移动机械元件诸如位移构件、关节运动连杆、闭合管和轴的电动马达704a-704e。外部影响是事物如组织、周围身体和摩擦对物理系统的未测量的、不可预测的影响。此类外部影响可被称为曳力，其相对电动马达704a-704e中的一个作用。外部影响诸如曳力可导致物理系统的操作偏离物理系统的期望操作。
在一个方面，位置传感器734可被实现为绝对定位系统。在一个方面，位置传感器734可包括磁性旋转绝对定位系统，该磁性旋转绝对定位系统被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器，其购自Austria Microsystems(AG)。位置传感器734可与控制电路710交接，以提供绝对定位系统。位置可包括位于磁体上方并耦接到CORDIC处理器的多个霍尔效应元件，该CORDIC处理器也被已知为逐位方法和Volder算法，提供该CORDIC处理器以实现用于计算双曲线函数和三角函数的简单主动的算法，双曲线函数和三角函数仅需要加法操作、减法操作、数位位移操作和表格查找操作。
在一个方面，控制电路710可与一个或多个传感器738通信。传感器738可定位在端部执行器702上并且适于与机器人外科器械700一起操作以测量各种衍生参数，诸如间隙距离对时间、组织压缩与时间、以及砧座应变与时间。传感器738可包括磁性传感器、磁场传感器、应变仪、负荷传感器、压力传感器、力传感器、扭矩传感器、电感式传感器诸如涡流传感器、电阻式传感器、电容式传感器、光学传感器和/或用于测量端部执行器702的一个或多个参数的任何其它合适的传感器。传感器738可包括一个或多个传感器。传感器738可位于钉仓718平台上，以使用分段电极来确定组织位置。扭矩传感器744a-744e可被构造成能够感测力诸如击发力、闭合力和/或关节运动力等。因此，控制电路710可感测(1)远侧闭合管所经历的闭合负载及其位置，(2)在齿条处的击发构件及其位置，(3)钉仓718在其上具有组织的部分，以及(4)两个关节运动杆上的负载和位置。
在一个方面，一个或多个传感器738可包括应变仪，诸如微应变仪，其被构造成能够在夹持条件期间测量砧座716中的应变的量值。应变仪提供电信号，该电信号的振幅随着应变量值而变化。传感器738可包括压力传感器，该压力传感器被构造成能够检测由砧座716和钉仓718之间的压缩组织的存在所生成的压力。传感器738可被构造成能够检测位于砧座716和钉仓718之间的组织区段的阻抗，该阻抗指示位于其间的组织的厚度和/或完全性。
在一个方面，传感器738可实现为一个或多个限位开关、机电装置、固态开关、霍尔效应装置、磁阻(MR)装置、巨磁电阻(GMR)装置、磁力计等等。在其它具体实施中，传感器738可被实现为在光的影响下操作的固态开关，诸如光学传感器、IR传感器、紫外线传感器等等。同样，开关可为固态装置，诸如晶体管(例如，FET、结型FET、MOSFET、双极型晶体管等)。在其它具体实施中，传感器738可包括无电导体开关、超声开关、加速度计和惯性传感器等等。
在一个方面，传感器738可被构造成能够测量由闭合驱动系统施加在砧座716上的力。例如，一个或多个传感器738可位于闭合管和砧座716之间的交互点处，以检测由闭合管施加到砧座716的闭合力。施加在砧座716上的力可表示在砧座716和钉仓718之间捕集的组织区段所经历的组织压缩。一个或多个传感器738可沿闭合驱动系统定位在各种交互点处，以检测由闭合驱动系统施加到砧座716的闭合力。一个或多个传感器738可在夹持操作期间由控制电路710的处理器实时取样。控制电路710接收实时样本测量值以提供和分析基于时间的信息，并实时评估施加到砧座716的闭合力。
在一个方面，电流传感器736可用于测量由马达704a-704e中的每个所消耗的电流。推进可移动机械元件(诸如I形梁714)中的任一者所需的力对应于由马达704a-704e中的一个所消耗的电流。将力转换成数字信号并将其提供给控制电路710。控制电路710可被构造成能够模拟器械的实际系统在控制器的软件中的响应。可致动位移构件以使端部执行器702中的I形梁714以目标速度或接近目标速度移动。机器人外科系统700可包括反馈控制器，该反馈控制器可为任何反馈控制器中的一者，包括但不限于例如PID、状态反馈、线性平方(LQR)和/或自适应控制器。机器人外科器械700可包括功率源，以例如将来自反馈控制器的信号转换成物理输入，诸如外壳电压、PWM电压、频率调制电压、电流、扭矩和/或力。附加细节公开于2017年6月29日提交的标题为用于机器人外科器械的闭环速度控制技术(CLOSED LOOP VELOCITY CONTROL TECHNIQUES FOR ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT)的美国专利申请序列号15/636,829中，该专利申请全文以引用方式并入本文。
图18示出根据本公开的一个方面的被编程为控制位移构件的远侧平移的外科器械750的框图。在一个方面，外科器械750被编程为控制位移构件诸如I形梁764的远侧平移。外科器械750包括端部执行器752，该端部执行器可包括砧座766、I形梁764(包括锋利切割刃)和可移除钉仓768。
线性位移构件诸如I形梁764的位置、移动、位移和/或平移可通过绝对定位系统、传感器布置和位置传感器784来测量。由于I形梁764联接到纵向可移动的驱动构件，因此I形梁764的位置可通过采用位置传感器784测量纵向可移动的驱动构件的位置来确定。因此，在以下描述中，I形梁764的位置、位移和/或平移可通过如本文所述的位置传感器784来实现。控制电路760可以被编程为控制位移构件诸如I形梁764的平移。在一些示例中，控制电路760可包括一个或多个微控制器、微处理器或其它合适的处理器，以用于执行使一个或多个处理器以所述方式控制位移构件(例如，I形梁764)的指令。在一个方面，定时器/计数器781向控制电路760提供输出信号，诸如耗用时间或数字计数，以将如由位置传感器784确定的I形梁764的位置与定时器/计数器781的输出相关联，使得控制电路760可确定I形梁764在特定时间(t)相对于起始位置的位置。定时器/计数器781可被构造成能够测量所耗用的时间、对外部事件计数或对外部事件计时。
控制电路760可生成马达设定点信号772。马达设定点信号772可被提供给马达控制器758。马达控制器758可包括一个或多个电路，该一个或多个电路被构造成能够向马达754提供马达驱动信号774，以驱动马达754，如本文所述。在一些示例中，马达754可为有刷DC电动马达。例如，马达754的速度可与马达驱动信号774成比例。在一些示例中，马达754可为无刷DC电动马达，并且马达驱动信号774可以包括提供给马达754的一个或多个定子绕组的PWM信号。而且，在一些示例中，可以省略马达控制器758，并且控制电路760可以直接生成马达驱动信号774。
马达754可从能量源762接收电力。能量源762可以是或包括电池、超级电容器或任何其它合适的能量源。马达754可经由传动装置756机械地联接到I形梁764。传动装置756可包括一个或多个齿轮或其它连杆部件，以将马达754联接到I形梁764。位置传感器784可感测I形梁764的位置。位置传感器784可为或包括能够生成指示I形梁764的位置的位置数据的任何类型的传感器。在一些示例中，位置传感器784可包括编码器，该编码器被构造成能够在I形梁764向远侧和向近侧平移时向控制电路760提供一系列脉冲。控制电路760可跟踪脉冲以确定I形梁764的位置。可使用其它合适的位置传感器，包括例如接近传感器。其它类型的位置传感器可提供指示I形梁764的运动的其它信号。而且，在一些示例中，可省略位置传感器784。在马达754是步进马达的情况下，控制电路760可通过聚合马达754已被指示执行的步骤的数量和方向来跟踪I形梁764的位置。位置传感器784可位于端部执行器752中或器械的任何其它部分处。
控制电路760可与一个或多个传感器788通信。传感器788可定位在端部执行器752上并且适于与外科器械750一起操作以测量各种衍生参数，诸如间隙距离与时间、组织压缩与时间、以及砧座应变与时间。传感器788可包括例如磁性传感器、磁场传感器、应变仪、压力传感器、力传感器、电感式传感器(诸如涡流传感器)、电阻式传感器、电容式传感器、光学传感器、和/或用于测量端部执行器752的一个或多个参数的任何其它合适的传感器。传感器788可包括一个或多个传感器。
一个或多个传感器788可包括应变仪，诸如微应变仪，其被构造成能够在夹持条件期间测量砧座766中的应变的量值。应变仪提供电信号，该电信号的振幅随着应变量值而变化。传感器788可包括压力传感器，该压力传感器被构造成能够检测由砧座766和钉仓768之间的压缩组织的存在所生成的压力。传感器788可被构造成能够检测位于砧座766和钉仓768之间的组织区段的阻抗，该阻抗指示位于其间的组织的厚度和/或完全性。
传感器788可被构造成能够测量由闭合驱动系统施加在砧座766上的力。例如，一个或多个传感器788可位于闭合管和砧座766之间的交互点处，以检测由闭合管施加到砧座766的闭合力。施加在砧座766上的力可表示在砧座766和钉仓768之间捕集的组织区段所经历的组织压缩。一个或多个传感器788可沿闭合驱动系统定位在各种交互点处，以检测由闭合驱动系统施加到砧座766的闭合力。一个或多个传感器788可在夹持操作期间由控制电路760的处理器实时取样。控制电路760接收实时样本测量值以提供和分析基于时间的信息，并实时评估施加到砧座766的闭合力。
可采用电流传感器786来测量由马达754消耗的电流。推进I形梁764所需的力对应于由马达754消耗的电流。将力转换成数字信号并将其提供给控制电路760。
控制电路760可被构造成能够模拟器械的实际系统在控制器的软件中的响应。可致动位移构件以使端部执行器752中的I形梁764以目标速度或接近目标速度移动。外科器械750可包括反馈控制器，该反馈控制器可为任何反馈控制器中的一者，包括但不限于例如PID、状态反馈、LQR和/或自适应控制器。外科器械750可包括功率源，以例如将来自反馈控制器的信号转换为物理输入，诸如外壳电压、PWM电压、频率调制电压、电流、扭矩和/或力。
外科器械750的实际驱动系统被构造成能够通过具有齿轮箱和与关节运动和/或刀系统的机械链路的有刷DC马达来驱动位移构件、切割构件或I形梁764。另一示例为操作例如可互换轴组件的位移构件和关节运动驱动器的电动马达754。外部影响是事物如组织、周围身体和摩擦对物理系统的未测量的、不可预测的影响。这种外部影响可被称为相对电动马达754作用的曳力。外部影响诸如曳力可导致物理系统的操作偏离物理系统的期望操作。
各种示例性方面涉及外科器械750，其包括带有马达驱动的外科缝合和切割工具的端部执行器752。例如，马达754可沿端部执行器752的纵向轴线向远侧和向近侧驱动位移构件。端部执行器752可包括可枢转砧座766，并且当被构造用于使用时，钉仓768与砧座766相对定位。临床医生可抓握砧座766与钉仓768之间的组织，如本文所述。当准备好使用器械750时，临床医生可例如通过按下器械750的触发器来提供击发信号。响应于击发信号，马达754可沿端部执行器752的纵向轴线将位移构件从近侧行程开始位置向远侧驱动到行程开始位置远侧的行程结束位置。当位移构件向远侧平移时，带有定位在远侧端部处的切割元件的I形梁764可切割钉仓768和砧座766之间的组织。
在各种示例中，外科器械750可包括控制电路760，该控制电路被编程为例如基于一个或多个组织状况来控制位移构件诸如I形梁764的远侧平移。控制电路760可以被编程为直接或间接地感测组织状况，诸如厚度，如本文所述。控制电路760可被编程为基于组织状况来选择击发控制程序。击发控制程序可以描述位移构件的远侧运动。可以选择不同的击发控制程序以更好地处理不同的组织状况。例如，当存在较厚的组织时，控制电路760可以被编程为以较低的速度和/或以较低的功率平移位移构件。当存在较薄的组织时，控制电路760可以被编程为以较高的速度和/或以较高的功率平移位移构件。
在一些示例中，控制电路760可针对位移构件的行程的第一开环部分初始以开环构造来操作马达754。基于在行程的开环部分期间器械750的响应，控制电路760可选择击发控制程序。器械的响应可以包括在开环部分期间位移构件的平移距离、在开环部分期间耗用的时间、在开环部分期间提供给马达754的能量、马达驱动信号的脉冲宽度之和等。在开环部分之后，控制电路760可以对位移构件行程的第二部分实现所选择的击发控制程序。例如，在行程的闭环部分期间，控制电路760可基于以闭环方式描述位移构件的位置的平移数据来调节马达754，以使位移构件以恒定速度平移。附加细节公开于2017年9月29日提交的标题为用于控制外科器械的显示器的系统和方法(SYSTEM AND METHODS FOR CONTROLLINGA DISPLAY OF A SURGICAL INSTRUMENT)的美国专利申请序列号15/720,852中，该专利申请全文以引用方式并入本文。
图19是根据本公开的一个方面的被构造成能够控制各种功能的外科器械790的示意图。在一个方面，外科器械790被编程为控制位移构件诸如I形梁764的远侧平移。外科器械790包括端部执行器792，该端部执行器可以包括砧座766、I形梁764和可移除钉仓768，该可移除钉仓可以与RF仓796(以虚线示出)互换。
在一个方面，传感器788可被实现为限位开关、机电装置、固态开关、霍尔效应装置、MR装置、GMR装置、磁力计等等。在其它具体实施中，传感器638可被实现为在光的影响下操作的固态开关，诸如光学传感器、IR传感器、紫外线传感器等等。同样，开关可为固态装置，诸如晶体管(例如，FET、结型FET、MOSFET、双极型晶体管等)。在其它具体实施中，传感器788可包括无电导体开关、超声开关、加速度计和惯性传感器等等。
在一个方面，位置传感器784可被实现为绝对定位系统，该绝对定位系统包括被实现为AS5055EQFT单片磁性旋转位置传感器的磁性旋转绝对定位系统，其购自AustriaMicrosystems(AG)。位置传感器784与控制电路760交接，以提供绝对定位系统。位置可包括位于磁体上方并耦接到CORDIC处理器的多个霍尔效应元件，该CORDIC处理器也被已知为逐位方法和Volder算法，提供该CORDIC处理器以实现用于计算双曲线函数和三角函数的简单主动的算法，双曲线函数和三角函数仅需要加法操作、减法操作、数位位移操作和表格查找操作。
在一个方面，I形梁764可被实现为包括刀主体的刀构件，该刀主体将组织切割刀片可操作地支撑在其上，并且该I形梁还可包括砧座接合插片或特征部和通道接合特征部或脚部。在一个方面，钉仓768可被实现为标准(机械)外科紧固件仓。在一个方面，RF仓796可被实现为RF仓。这些和其它传感器布置在2017年6月20日提交的标题为用于外科缝合和切割器械的马达速度的自适应控制的技术(TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTORVELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT)的共同拥有的美国专利申请序列号15/628,175中有所描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
线性位移构件诸如I形梁764的位置、移动、位移和/或平移可通过绝对定位系统、传感器布置和表示为位置传感器784的位置传感器来测量。由于I形梁764联接到纵向可移动的驱动构件，因此I形梁764的位置可通过采用位置传感器784测量纵向可移动的驱动构件的位置来确定。因此，在以下描述中，I形梁764的位置、位移和/或平移可通过如本文所述的位置传感器784来实现。控制电路760可以被编程为控制位移构件诸如I形梁764的平移，如本文所述。在一些示例中，控制电路760可包括一个或多个微控制器、微处理器或其它合适的处理器，以用于执行使一个或多个处理器以所述方式控制位移构件(例如，I形梁764)的指令。在一个方面，定时器/计数器781向控制电路760提供输出信号，诸如耗用时间或数字计数，以将如由位置传感器784确定的I形梁764的位置与定时器/计数器781的输出相关联，使得控制电路760可确定I形梁764在特定时间(t)相对于起始位置的位置。定时器/计数器781可被构造成能够测量所耗用的时间、对外部事件计数或对外部事件计时。
控制电路760可生成马达设定点信号772。马达设定点信号772可被提供给马达控制器758。马达控制器758可包括一个或多个电路，该一个或多个电路被构造成能够向马达754提供马达驱动信号774，以驱动马达754，如本文所述。在一些示例中，马达754可为有刷DC电动马达。例如，马达754的速度可与马达驱动信号774成比例。在一些示例中，马达754可为无刷DC电动马达，并且马达驱动信号774可以包括提供给马达754的一个或多个定子绕组的PWM信号。而且，在一些示例中，可以省略马达控制器758，并且控制电路760可以直接生成马达驱动信号774。
马达754可从能量源762接收电力。能量源762可以是或包括电池、超级电容器或任何其它合适的能量源。马达754可经由传动装置756机械地联接到I形梁764。传动装置756可包括一个或多个齿轮或其它连杆部件，以将马达754联接到I形梁764。位置传感器784可感测I形梁764的位置。位置传感器784可为或包括能够生成指示I形梁764的位置的位置数据的任何类型的传感器。在一些示例中，位置传感器784可包括编码器，该编码器被构造成能够在I形梁764向远侧和向近侧平移时向控制电路760提供一系列脉冲。控制电路760可跟踪脉冲以确定I形梁764的位置。可使用其它合适的位置传感器，包括例如接近传感器。其它类型的位置传感器可提供指示I形梁764的运动的其它信号。而且，在一些示例中，可省略位置传感器784。在马达754是步进马达的情况下，控制电路760可通过聚合马达已被指示执行的步骤的数量和方向来跟踪I形梁764的位置。位置传感器784可位于端部执行器792中或器械的任何其它部分处。
控制电路760可与一个或多个传感器788通信。传感器788可定位在端部执行器792上并且适于与外科器械790一起操作以测量各种衍生参数，诸如间隙距离与时间、组织压缩与时间、以及砧座应变与时间。传感器788可包括磁性传感器、磁场传感器、应变仪、压力传感器、力传感器、电感式传感器诸如涡流传感器、电阻式传感器、电容式传感器、光学传感器和/或用于测量端部执行器792的一个或多个参数的任何其它合适的传感器。传感器788可包括一个或多个传感器。
一个或多个传感器788可包括应变仪，诸如微应变仪，其被构造成能够在夹持条件期间测量砧座766中的应变的量值。应变仪提供电信号，该电信号的振幅随着应变量值而变化。传感器788可包括压力传感器，该压力传感器被构造成能够检测由砧座766和钉仓768之间的压缩组织的存在所生成的压力。传感器788可被构造成能够检测位于砧座766和钉仓768之间的组织区段的阻抗，该阻抗指示位于其间的组织的厚度和/或完全性。
传感器788可被构造成能够测量由闭合驱动系统施加在砧座766上的力。例如，一个或多个传感器788可位于闭合管和砧座766之间的交互点处，以检测由闭合管施加到砧座766的闭合力。施加在砧座766上的力可表示在砧座766和钉仓768之间捕集的组织区段所经历的组织压缩。一个或多个传感器788可沿闭合驱动系统定位在各种交互点处，以检测由闭合驱动系统施加到砧座766的闭合力。一个或多个传感器788可在夹持操作期间由控制电路760的处理器部分实时采样。控制电路760接收实时样本测量值以提供和分析基于时间的信息，并实时评估施加到砧座766的闭合力。
可采用电流传感器786来测量由马达754消耗的电流。推进I形梁764所需的力对应于由马达754消耗的电流。将力转换成数字信号并将其提供给控制电路760。
当RF仓796代替钉仓768被装载在端部执行器792中时，RF能量源794耦接到端部执行器792并且被施加到RF仓796。控制电路760控制RF能量到RF仓796的递送。
附加细节公开于2017年6月28日提交的美国专利申请序列号15/636,096，其标题为可与钉仓和射频仓耦接的外科系统及其使用方法(SURGICAL SYSTEM COUPLABLE WITHSTAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE,AND METHOD OF USING SAME)，该专利申请全文以引用方式并入本文。
图20是被构造成能够除其它益处之外还提供无电感器调谐的发生器800的简化框图。发生器800的附加细节在2015年6月23日公布的标题为用于超声和电外科装置的外科发生器(SURGICAL GENERATOR FOR ULTRASONIC AND ELECTROSURGICAL 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。发生器800可包括患者隔离级802，该患者隔离级经由电力变压器806与非隔离级804通信。电力变压器806的次级绕组808包含在隔离级802中，并且可包括分接构造(例如，中心分接或非中心分接构造)以限定驱动信号输出810a、810b、810c，该驱动信号输出用于将驱动信号递送至不同的外科器械，诸如例如超声外科器械、RF电外科器械和包括能够单独或同时递送的超声能量模式和RF能量模式的多功能外科器械。具体而言，驱动信号输出810a、810c可将超声驱动信号(例如，420V均方根(RMS)驱动信号)输出至超声外科器械，且驱动信号输出810a、810c可将RF电外科驱动信号(例如，100V RMS驱动信号)输出至RF电外科器械，其中驱动信号输出810b对应于电力变压器806的中心抽头。
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至不同的外科器械和/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。应当理解，提供给专用电外科器械和/或组合的多功能超声/电外科器械的电外科信号可以是治疗或亚治疗电平信号，其中亚治疗信号可用于例如监测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。
非隔离级804可包括功率放大器812，该功率放大器812具有连接到电力变压器806的初级绕组814的输出。在某些形式中，功率放大器812可包括推挽放大器。例如，非隔离级804还可包括逻辑装置816，该逻辑装置816用于向数模转换器(DAC)电路818供应数字输出，而该数模转换器(DAC)电路818继而将对应的模拟信号供应至功率放大器812的输入。在某些形式中，例如除其它逻辑电路之外，逻辑装置816还可包括可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑装置(PLD)。因此，通过经由DAC电路818控制功率放大器812的输入，逻辑装置816可控制在驱动信号输出810a、810b、810c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816结合处理器(例如，以下所述的DSP)可实现多个基于DSP的算法和/或其它控制算法，以控制发生器800所输出的驱动信号的参数。
可通过开关模式调节器820(例如，功率转换器)将功率供应至功率放大器812的功率轨。在某些形式中，开关模式调节器820例如可包括可调式降压调节器。例如，非隔离级804还可包括第一处理器822，在一种形式中，该第一处理器可包括DSP处理器，诸如购自Analog Devices(Norwood,MA)的Analog Devices ADSP-21469SHARC DSP，但可在各种形式中采用任何合适的处理器。在某些形式中，DSP处理器822可响应于由DSP处理器822经由ADC电路824从功率放大器812接收的电压反馈数据来控制对开关模式调节器820的操作。在一种形式中，例如，DSP处理器822可经由ADC电路824作为输入接收由功率放大器812放大的信号(例如，RF信号)的波形包络。随后，DSP处理器822可控制开关模式调节器820(例如，经由PWM输出)，使得被供应至功率放大器812的干线电压跟踪放大的信号的波形包络。通过基于波形包络动态调制功率放大器812的干线电压，功率放大器812的效率相对于固定干线电压放大器方案可显著提高。
在某些形式中，逻辑装置816结合DSP处理器822可实现数字合成电路诸如直接数字合成器控制方案，以控制发生器800所输出的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816可通过召回存储于动态更新的查找表(LUT)(诸如RAM LUT)中的波形样本来实现DDS控制算法，该动态更新的查找表可被嵌入在FPGA中。此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可由其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失真可相应地最小化或降低不利的谐振效应。因为发生器800所输出的驱动信号的波形形状受输出驱动电路(例如，电力变压器806、功率放大器812)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至算法(诸如由DSP处理器822实现的误差控制算法)中，该算法通过适当地以动态行进方式(例如，实时)使存储于LUT中的波形样本预先畸变或修改来补偿畸变。在一种形式中，对LUT样本所施加的预先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。以该方式，预先失真的LUT样本在通过驱动电路进行处理时，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。
非隔离级804还可包括第一ADC电路826和第二ADC电路828，该第一ADC电路826和第二ADC电路828经由相应的隔离变压器830、832耦接到电力变压器806的输出，以分别用于对由发生器800输出的驱动信号的电压和电流进行采样。在某些形式中，ADC电路826、828可被构造成能够以高速(例如，80每秒百万次采样(MSPS))进行采样，以实现对驱动信号进行过采样。在一种形式中，例如ADC电路826、828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，可通过使单个ADC电路经由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826、828的采样操作。通过在发生器800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现上述基于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826、828所输出的电压和电流反馈数据可由逻辑装置816接收并处理(例如，先进先出(FIFO)缓冲器、多路复用器)并被存储于数据存储器中，以供例如DSP处理器822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波形样本预先失真或修改。在某些形式中，当采集了电压和电流反馈数据对时，可能需要基于由逻辑装置816输出的对应LUT样本或以其它方式与该对应LUT样本相关联，为每一所存储的电压和电流反馈数据对编索引。以此方式使LUT样本和电压和电流反馈数据同步有助于预失真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降低所确定阻抗相位与阻抗相位设定点(例如，0°)之间的差值，从而最小化或降低谐波失真的影响，并且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822中实现，例如，其中频率控制信号作为输入被供应至逻辑装置816所实现的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，可通过DSP处理器822中的控制算法(诸如例如，比例积分微分(PID)控制算法)来实现对电流振幅的控制。控制算法为了适当控制驱动信号的电流振幅而控制的变量可包括例如：存储在逻辑装置816中的LUT波形样本的定标和/或经由DAC电路834的DAC电路818(其向功率放大器812供应输入)的全标度输出电压。
非隔离级804还可包括第二处理器836，以用于除其它事物之外还提供用户界面(UI)功能。在一种形式中，UI处理器836可包括例如购自Atmel Corporation(San Jose,California)的具有ARM 926EJ-S核的Atmel AT91SAM9263处理器。UI处理器836所支持的UI功能的示例可包括听觉和视觉用户反馈、与外围装置(例如，经由USB接口)的通信、与脚踏开关的通信、与输入装置(例如，触摸屏显示器)的通信、以及与输出装置(例如，扬声器)的通信。UI处理器836可(例如，经由SPI总线)与DSP处理器822和逻辑装置816通信。尽管UI处理器836可主要支持UI功能，然而在某些形式中，其也可与DSP处理器822配合以减缓风险。例如，UI处理器836可被编程为监测用户输入和/或其它输入(例如，触摸屏输入、脚踏开关输入、温度传感器输入)的各个方面，并且可在检测到错误状况时停用发生器800的驱动输出。
在某些形式中，例如DSP处理器822和UI处理器836两者可确定并监测发生器800的操作状态。对于DSP处理器822，发生器800的操作状态例如可指示DSP处理器822实现的是哪些控制和/或诊断过程。对于UI处理器836，发生器800的操作状态例如可指示为用户呈现UI的哪些元素(例如，显示屏、声音)。相应的DSP处理器822和UI处理器836可独立地保持发生器800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822可用作此关系中的主体并确定何时会发生操作状态间的转变。UI处理器836可注意到操作状态间的主动转变并可确认特定的转变是否适当。例如，当DSP处理器822命令UI处理器836转变至特定状态时，UI处理器836可证实所要求的转变是主动的。如果UI处理器836确定所要求的状态间转变是无效的，则UI处理器836可使发生器800进入失效模式。
非隔离级804还可包括控制器838，以用于监测输入装置(例如，用于接通和断开发生器800的电容触摸传感器、电容触摸屏)。在某些形式中，控制器838可包括至少一个处理器和/或与UI处理器836通信的其它控制装置。在一种形式中，例如控制器838可包括处理器(例如，购自Atmel的Mega168 8位控制器)，该处理器被构造成能够监测经由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838可包括触摸屏控制器(例如购自Atmel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800处于“功率关”状态时，控制器838可继续接收操作功率(例如，经由来自发生器800的功率源的线，诸如以下所述的功率源854)。以此方式，控制器838可继续监测输入装置(例如，位于发生器800的前面板上的电容触摸传感器)，以用于接通和断开发生器800。当发生器800处于功率关状态时，如果检测到用户激活“接通/断开”输入装置，则控制器838可唤醒功率源(例如，启用功率源854的一个或多个DC/DC电压转换器856的操作)。控制器838可因此开始使发生器800转变至“功率开”状态的序列。相反，当发生器800处于功率开状态时，如果检测到“接通/断开”输入装置的激活，则控制器838可开始使发生器800转变至功率关状态的序列。在某些形式中，例如，控制器838可向UI处理器836报告“接通/断开”输入装置的激活，该处理器继而实现所需的过程序列以使发生器800转变至功率关状态。在此类形式中，控制器838可能不具有在建立起功率开状态之后从发生器800去除功率的独立能力。
在某些形式中，控制器838可使发生器800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，隔离级802可包括器械接口电路840，例如以在外科器械的控制电路(例如，包括手持件开关的控制电路)和非隔离级804的部件(诸如例如，逻辑装置816、DSP处理器822和/或UI处理器836)之间提供通信接口。器械接口电路840可经由保持隔离级802和非隔离级804之间的合适的电气隔离程度的通信链路(诸如例如，基于IR的通信链路)与非隔离级804的部件交换信息。例如，可使用由隔离变压器供电的低压降电压调节器为器械接口电路840供应电力，该低压降电压调节器从非隔离级804被驱动。
在一种形式中，器械接口电路840可包括与信号调节电路844通信的逻辑电路842(例如，逻辑电路、可编程逻辑电路、PGA、FPGA、PLD)。信号调节电路844可被构造成能够从逻辑电路842接收周期性信号(例如，2kHz的方波)，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电流源生成询问信号。询问信号可被发送至外科器械控制电路(例如，通过使用将发生器800连接到外科器械的缆线中的导电对)并被监测，以确定控制电路的状态或构造。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、校正)，使得可基于一个或多个特性唯一地辨别控制电路的状态或构造。在一种形式中，例如信号调节电路844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。随后，逻辑电路842(或非隔离级804的部件)可基于ADC电路样本来确定控制电路的状态或构造。
在一种形式中，器械接口电路840可包括第一数据电路接口(DCI)846，以实现逻辑电路842(或器械接口电路840的其它元件)和设置于外科器械中的或以其它方式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，第一数据电路可设置于整体地附接到外科器械手持件的缆线中，或设置于用于使特定的外科器械类型或模型与发生器800交接的适配器中。第一数据电路可以任何合适的方式实现且可根据包括(例如)本文关于第一数据电路所述的任何合适的协议与发生器通信。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，第一数据电路接口846可与逻辑电路842分开地实现并包括合适的电路(例如，离散的逻辑装置、处理器)，以实现逻辑电路842和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846可与逻辑电路842形成一体。
在某些形式中，第一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。此种信息可被器械接口电路840(例如，通过逻辑电路842)读取、被传输至非隔离级804的部件(例如，至逻辑装置816、DSP处理器822和/或UI处理器836)，以经由输出装置呈现给用户和/或控制发生器800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846(例如，使用逻辑电路842)被发送至第一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量和/或其使用的日期和/或时间。
如在前所讨论，外科器械可从手持件拆卸(例如，多功能外科器械可从手持件拆卸)以促进器械可互换性和/或处置性。在此类情形中，常规发生器的识别所使用特定器械构造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，这些数据电路可经济地实现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800的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如，发生器800可被构造成能够与器械(例如，多功能外科器械)中所包含的第二数据电路进行通信。在一些形式中，第二数据电路可以类似于本文所述的第一数据电路的方式实现。器械接口电路840可包括用于实现此通信的第二数据电路接口848。在一种形式中，第二数据电路接口848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，第二数据电路可存储关于相关联的超声换能器、端部执行器或超声驱动系统的电特性和/或超声特性的信息。例如，第一数据电路可指示老化频率斜率，如本文所述。附加地或另选地，任何类型的信息均可经由第二数据电路接口848(例如，使用逻辑电路842)被发送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800接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如，发光二极管指示或其它可见指示)。
在某些形式中，第二数据电路和第二数据电路接口848可被构造成使得可实现逻辑电路842和第二数据电路之间的通信而无需为此提供附加的导体(例如，将手持件连接至发生器800的缆线的专用导体)。在一种形式中，例如，可使用实现于现有缆线上的单总线通信方案(诸如用于将询问信号从信号调节电路844发射至手持件中的控制电路的导体中的一者)而将信息发送至第二数据电路并从第二数据电路发送信息。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现的不同类型的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”，因此能够实现外科器械的向后兼容性。
在某些形式中，隔离级802可包括至少一个阻挡电容器850-1，该至少一个阻挡电容器850-1连接到驱动信号输出810b以防止DC电流流向患者。例如，可要求信号阻挡电容器符合医疗规则或标准。尽管相对而言单电容器设计中很少出现失效，然而此类失效可造成不良后果。在一种形式中，可设置有与阻挡电容器850-1串联的第二阻挡电容器850-2，其中例如通过ADC电路852来监测从阻挡电容器850-1和850-2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842接收。基于泄漏电流的变化(如由电压样本所指示的)，发生器800可以确定阻挡电容器850-1、850-2中的至少一个何时失效，因此提供优于具有单个失效点的单电容器设计的益处。
在某些形式中，非隔离级804可包括功率源854，以用于在合适的电压和电流下递送DC功率。功率源可包括例如400W的功率源，以用于递送48V的DC系统电压。功率源854还可包括一个或多个DC/DC电压转换器856，以用于接收功率源的输出，以在发生器800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838所述，当控制器838检测到用户激活“接通/断开”输入装置以启用DC/DC电压转换器856的操作或唤醒DC/DC电压转换器856时，DC/DC电压转换器856中的一个或多个可从控制器838接收输入。
图21示出了发生器900的示例，该发生器是发生器800(图20)的一种形式。发生器900被构造成能够将多个能量模态递送至外科器械。发生器900提供用于独立地或同时将能量递送至外科器械的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900包括耦接到波形发生器904的处理器902。处理器902和波形发生器904被构造成能够基于存储在耦接到处理器902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该存储器。与波形相关联的数字信息被提供给波形发生器904，该波形发生器904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906的经调节和放大的输出耦接到电力变压器908。信号通过电力变压器908耦接到患者隔离侧中的次级侧。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耦接到电容器910两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912耦接到被标记为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924耦接到被标记为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914与电力变压器908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912和第二电压感测电路924的输出被提供给相应的隔离变压器916、922，并且电流感测电路914的输出被提供给另一隔离变压器918。电力变压器908(非患者隔离侧)的初级侧上的隔离变压器916、928、922的输出被提供给一个或多个ADC电路926。ADC电路926的数字化输出被提供给处理器902用于进一步处理和计算。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902和患者隔离电路之间的输入/输出通信通过接口电路920提供。传感器也可通过接口920与处理器902电气通信。
在一个方面，阻抗可由处理器902通过将耦接在被标记为ENERGY1/RETURN的端子两端的第一电压感测电路912或耦接在被标记为ENERGY2/RETURN的端子两端的第二电压感测电路924的输出除以与电力变压器908的次级侧的RETURN支路串联设置的电流感测电路914的输出来确定。第一电压感测电路912和第二电压感测电路924的输出被提供给单独的隔离变压器916、922，并且电流感测电路914的输出被提供给另一隔离变压器916。来自ADC电路926的数字化电压和电流感测测量值被提供给处理器902以用于计算阻抗。例如，第一能量模态ENERGY1可为超声能量，并且第二能量模态ENERGY2可为RF能量。然而，除了超声和双极或单极RF能量模态之外，其它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21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，但在其它方面，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912的输出除以电流感测电路914的输出来测量，并且组织阻抗可通过将第二电压感测电路924的输出除以电流感测电路914的输出来测量。
如图21中所示，包括至少一个输出端口的发生器900可包括具有单个输出和多个分接头的电力变压器908，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/或微波能量等等)的形式向端部执行器提供功率。例如，发生器900可用较高电压和较低电流递送能量以驱动超声换能器，用较低电压和较高电流递送能量以驱动RF电极以用于密封组织，或者用凝固波形递送能量以用于使用单极或双极RF电外科电极。来自发生器900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900输出的连接将优选地位于被标记为ENERGY1和RETURN的输出之间，如图21中所示。在一个示例中，RF双极电极与发生器900输出的连接将优选地位于被标记为ENERGY2和RETURN的输出之间。在单极输出的情况下，优选的连接将是有源电极(例如，光锥(pencil)或其它探头)到ENERGY2输出的和连接至RETURN输出的合适的返回垫。
附加细节公开于2017年3月30日公布的标题为用于操作用于数字地生成电信号波形的发生器和外壳器械的技术(TECHNIQUES FOR OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLYGENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS)的美国专利申请公布2017/0086914中，该专利申请全文以引用方式并入本文。
图22示出了根据本公开的至少一个方面的外科器械29000。对于图22所示的方面，外科器械包括柄部29002、可弯曲轴组件29004、端部执行器29006、马达(通过柄部29002的外表面不可见)和柔性电路29008。尽管外科器械29000在图22中被示出为具有可弯曲轴组件29004，但应当理解，根据其它方面，外科器械29000可包括具有代替可弯曲部分的关节运动接头的轴组件。
图23示出了根据本公开的至少一个其它方面的外科器械29000的轴组件29005。如图23所示，轴组件29005包括关节运动接头29010并且联接到包括第一钳口29012和第二钳口29014的端部执行器29006，其中第一钳口29012和第二钳口29014中的至少一个被构造成能够在打开位置和闭合位置之间枢转以将组织夹持在第一钳口29012和第二钳口29014之间。尽管端部执行器29006被示出为包括钉仓29016，但应当理解，根据其它方面，端部执行器29006可包括代替钉仓29016或除钉仓29016之外的电极。
图24示出了图22的外科器械29000的柔性电路29008。柔性电路2900存在于柄部29002、轴组件29004/29005和端部执行器29006中，并且包括处理装置29018、逻辑元件29020、导电迹线29022和导电垫29024。尽管图23中仅示出了一个处理装置29018和一个逻辑元件29020，但应当理解，柔性电路29008可包括任何数量的处理装置29018和/或逻辑元件29020。导电垫29024被构造用于连接到外科器械29000的其它部件，诸如如上所述的感测装置、马达(参见图24中的导电垫A和B)和滑环(参见图24中的导电垫C和D)。导电迹线29022从传感器、向和从处理装置29018、向和从逻辑元件29020、向和从控制电路、向马达等载送信号。尽管为了简单起见未示出，但柔性电路29008还可包括基板、一个或多个绝缘层和覆盖物。处理装置29018、逻辑元件29020等可安装在基板上，并且导电迹线29022和导电垫29024可图案化到基板上/在基板上方。一个或多个绝缘层使导电迹线彼此电绝缘。覆盖物覆盖绝缘层和/或处理装置29018、逻辑元件29020、导电迹线29022和导电垫29024。柔性电路29008可以是如图24所示的单面的、或双面的或多层。导电迹线29022和导电垫29024可包括铜、金、锡和/或其它合适的导电材料。
根据各种方面，为了将导电迹线29022与由外科器械29000递送的射频能量隔离，柔性电路29008包括阻挡射频电磁辐射和/或使各种导电迹线29022之间的信号串扰最小化的电磁屏蔽装置(例如，防护迹线或防护环)。不必在整个柔性电路29008中包括电磁屏蔽装置。例如，根据各种方面，电磁屏蔽装置可仅定位在柔性电路29008的选定位置中，以保护导电迹线29022免受由外部射频发生器或磁体引起的不期望的效应或信号的影响。为了简单起见，图24中未示出电磁屏蔽装置。
柔性电路29008包括刚性区段29026和柔性区段29028。因此，柔性电路29008也可称为刚性柔性电路。刚性区段29026可被增强并且被构造成不能够弯曲或挠曲至任何显著的程度。刚性区段29026包括导电迹线29022的部分，并且还可包括例如一个或多个处理装置29018、一个或多个集成电路、一个或多个逻辑元件29020和/或导电垫29024，如图24所示。诸如非芯片栅极和其它逻辑元件29020的装置的实际定位允许外科器械29000的致动器本地的低电平决策(例如，分布式处理)。
根据各种方面，轴组件29005的关节运动接头29010近侧的柔性电路29008的第一刚性区段29026包括联锁特征部29030，该联锁特征部被构造成能够卡扣到由第一通道保持器29034限定的凹陷部29032中(参见图25)，并且轴组件29005的关节运动接头29010远侧的柔性电路29008的第二刚性区段29026包括联锁特征部，该联锁特征部被构造成能够卡扣到由第二通道保持器限定的凹陷部中。虽然为了简单起见未在图24中示出第二刚性区段的联锁特征部、第二通道保持器及其凹陷部，但应当理解，除了定位(在相对于关节运动接头的近侧与远侧)之外，第二刚性区段的联锁特征部可以与第一刚性区段29026的联锁特征部29030类似或相同，第二通道保持器可以与第一通道保持器29034类似或相同，并且第二通道保持器的凹陷部可以与第一通道保持器29034的凹陷部29032类似或相同。第一通道保持器和第二通道保持器29034固定在外科器械29000内并且不相对于外科器械29000移动。刚性区段29026与通道保持器29034的卡扣配合连接允许柔性电路29008附接到外科器械29000，并且在外科器械29000需要在各种方向上移动和/或柔性电路29008经受各种力时防止柔性电路29008被“拉出”位置。
柔性区段29028被构造成能够根据需要挠曲和弯曲。例如，对于与轴组件20004的主动弯曲部分或与外科器械29000的轴组件29005的关节运动部分对齐的柔性区段29028，柔性区段29028还需要能够以类似的方式弯曲，以防止不期望的应力施加到柔性区段29028和/或柔性区段29028失效。类似地，例如，在柔性区段29028需要阶梯式地跨过外科器械29000的机械部件(例如，外科器械的关节运动杆)的情况下，柔性电路29008的柔性区段29028允许实现这一点(参见例如图23)。当柔性电路29008具有施加到其的力、扭转或变形时，柔性部分29028允许柔性电路29008在一个方向上比在其它方向上更多地挠曲，从而防止由于加载而造成的对柔性电路29008的损坏。
柔性区段29028包括导电迹线29022的部分，可以阶梯式地跨过一个或多个机械部件(如上所述)和/或可以在某些潜在的高应力区域中(例如，在如图22所示的轴组件29004的主动弯曲部分内或在轴组件29005的关节运动接头29010内)折叠，以便提供增加的可操纵性、强度和/或抗失效性。
根据各种方面，导电迹线29022的相应横截面可在整个柔性电路29008中变化，即使导电迹线29022仍具有相同或基本上类似的载流容量。导电迹线29022的相应高度(h)或厚度可变化和/或导电迹线29022的相应宽度(w)可变化。例如，对于存在于刚性区段29026和柔性区段29028两者中的给定导电迹线29022，导电迹线29022在刚性区段29026中的高度(h)可大于在柔性区段29028中的高度，并且导电迹线29022在柔性区段29028中的宽度(W)可大于在刚性区段29026中的宽度。柔性区段29028中的较低高度和较大宽度的组合允许导电迹线29022更耐受由运动(诸如关节运动和/或钳口闭合运动)引入的高应力。图24所示的长度L表示相对于与关节运动接头29010对齐的导电迹线29022的轴组件29005的关节运动部分的长度。
图26示出了根据本公开的至少一个方面的沿图24的线A-A的柔性电路29008的横截面。柔性电路29008的沿线A-A的部分在轴组件29004的弯曲部分/轴组件29005的关节运动接头29010的远侧，并且可被认为是刚性部分29026。如图24和图26所示，柔性电路29008不沿线A-A分离，并且柔性电路29008的此部分中的相应导电迹线29022具有高度ha和宽度Wa。
图27示出了根据本公开的至少一个方面的沿图24的线B-B的柔性电路29008的横截面。柔性电路29008的沿线B-B的部分在轴组件29004的弯曲部分/轴组件29005的关节运动接头29010的近侧，并且可被认为是柔性部分29028。如图24和图27所示，柔性电路29008限定沿线B-B的间距或开口29036，并且柔性电路29008的此部分中的相应导电迹线29022具有高度hb和宽度Wb。
通过比较图26和图27，显而易见的是，相应导电迹线29022的沿线A-A的部分(导电迹线29022的在刚性区段29026中的部分)的高度(ha)大于相应导电迹线29022的沿线B-B的部分(导电迹线29022的在柔性区段29028中的部分)的高度(hb)。类似地，同样显而易见的是，相应导电迹线29022的沿线A-A的部分(导电迹线29022的在刚性区段29026中的部分)的宽度(Wa)小于相应导电迹线29022的沿线B-B的部分(导电迹线29022的在柔性区段29028中的部分)的宽度(Wb)。换句话说，如图26所示，ha>hb并且Wa<Wb。
对于包括轴组件29005中的关节运动接头29010的外科器械29000的方面，对于柔性电路29008的穿过关节运动接头29010的部分(柔性电路29008的柔性区段29028)，相应导电迹线29022的部分短于/薄于且宽于对应导电迹线29022的在刚性区段29026中的部分，该刚性区段29026在柔性区段29028的远侧且与柔性区段29028相邻。尽管此区中的传统缆线通常必须用应变消除件来进行增强，但此区中的柔性电路29008的导电迹线29022被制成更短/更薄且更宽，以允许此柔性区段29028的导电迹线29022具有与刚性区段29026中的导电迹线相同的载流容量，同时改善其柔性。鉴于上述内容，应当理解，柔性电路29008的柔性区段29028可与轴组件29005的关节运动接头29010的枢转轴线对齐，从而允许柔性电路29008相对于轴组件29005和/或外科器械29000的纵向轴线29038弯曲多达90°(或更多)。对于柔性电路29008的穿过端部执行器29006的枢转接头和/或穿过外科器械29000的第一钳口29012和/或第二钳口29014的一部分可实现类似的功能。因此，可以理解，柔性电路29008包括具有可变横截面的元件(例如，导电迹线29022)，其中它们与外科器械29000的接头(例如，轴组件29005的关节运动接头29010和/或端部执行器29006的枢转接头)对齐。
如图22所示，对于柔性电路29008的穿过轴组件29004的可弯曲部分(或穿过轴组件29005的关节运动接头29010)的部分，柔性电路29008可类似于图22所示的方式在间距或开口29040的每一侧上折叠。在间距或开口29040的每一侧上的折叠和导电迹线29022的柔性允许柔性区段29028的导电迹线29022的较宽部分适配在轴组件29005的关节运动接头29010内可用的有限区域内。
根据各种方面，柔性电路29008可包括结合到柔性电路29008中的扭转或应变消除区段29042。如图22所示，根据各种方面，扭转或应变消除区段29042可定位在包括联锁特征部29030的刚性区段29026和穿过轴组件29005的关节运动接头29010的柔性区段29028之间。扭转或应变消除区段29042允许柔性电路29008首先附接到第一通道保持器29034(沿着沿轴组件29005的在关节运动接头29010近侧的长度的第一平面)，然后相对于第一平面扭转大约90°，以允许围绕垂直于第一平面的轴线进行关节运动)。扭转或应变消除区段29042被构造成能够安全地消除施加在柔性电路29008上的应变。
通过将刚性区段29026和柔性区段29028两者结合到外科器械29000的柔性电路29008中，柔性电路29008可反映外科器械29000的轴组件29004的主动弯曲区段或轴组件29005的关节运动接头29010的移动，同时保持正确地定位在外科器械29000内。此类组合提供柔性电路29008，该柔性电路29008比通常与外科器械29000相关联的柔性电路更抗失效。
图28示出了根据本公开的至少一个方面的图22的外科器械29000的柔性电极29100的分解图。根据各种方面，柔性电极29100可集成到图22的柔性电路29008中或至少电耦接到柔性电路29008。尽管为了清楚起见未示出，但应当理解，柔性电极29100可耦接到电外科发生器并且可接收由电外科发生器供应的电外科能量(RF电平下的交流电)。
柔性电极29100可定位在外科器械29000的端部执行器29006的第一钳口29012或第二钳口29014上，并且包括治疗电极29102和感测电极29104。治疗电极29102和感测电极29104可包括铜、金、锡或用于导电的任何其它合适的材料。
治疗电极29102可具有矩形形状并且被构造成能够将RF能量递送到定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织。根据各种方面，治疗电极29102可具有在约0.003英寸的范围内的厚度。
感测电极29104被构造成能够有助于确定与定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织相关联的一个或多个参数。例如，感测电极29104可被构造成能够有助于确定定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织的阻抗。通过感测穿过组织的电流的振幅、频率、相移等，感测电极29104可沿外科器械29000的处理电路传递感测的“值”，该感测电极29104然后可确定定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织的阻抗。此类感测电极的示例在1998年10月6日公布的标题为利用电外科器械的查询电极的阻抗反馈监测器(IMPEDANCE FEEDBACKMONITOR WITH QUERY ELECTRODE FOR ELECTROSURGICAL INSTRUMENT)的共同拥有的美国专利5,817,093中有所描述，该专利的全部内容以引用方式并入本文。感测电极29104可以进行连续感测，即使当通过治疗电极29102将RF能量递送到组织以用于焊接组织时也是如此。根据各种方面，感测电极29104可具有与治疗电极29102的厚度类似或相同(例如，在约0.003英寸的范围内)的厚度。
根据各种方面，感测电极29104还可以被构造成能够有助于确定组织收缩和/或组织中的温度转变点。例如，通过感测穿过组织的电流的振幅、频率、相移等，感测电极29104可沿外科器械29000的处理电路传递感测的“值”，该感测电极29104随后可利用感测的“值”来确定定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织的电气连续性。处理电路随后可利用确定的组织的电气连续性来有助于确定组织收缩。当与治疗电极29102结合利用时，感测电极29104可允许检测与组织焊接相关联的接近转变温度点，因为感测电极29104处于比治疗电极29102更高的压力下。通过利用感测电极29104的感测能力，可沿外科器械29000的处理电路传递感测的“值”，该感测电极可随后利用感测的“值”来在于组织的压缩程度较小的区中出现温度转变点/拐点之前识别阻抗事件。
感测电极29104具有覆盖治疗电极29102的图案化形状，并且可具有与治疗电极29102相同的总体长度和宽度，但由于图案化形状未完全覆盖治疗电极29102。如图28所示，根据各种方面，感测电极29104可被图形化为具有多个矩形指状物29106的修改的“E形”。当感测电极29104覆盖治疗电极29102时，感测电极29104的修改的E形的多个矩形指状物29106之间的空间29108与治疗电极29102的保持未覆盖的部分对齐。根据其它方面，感测电极29104的图案化形状可以是具有多个三角形指状物或其它形状的指状物的修改的E形。
柔性电极29100还包括定位在治疗电极29102和感测电极29104之间的第一绝缘层29110。第一绝缘层29110可以与感测电极29104相同的方式进行图案化(例如，具有多个矩形指状物29112的修改的E形)，与感测电极29104对齐，并且将感测电极29104与治疗电极29102电隔离。根据各种方面，第一绝缘层29110与感测电极29104一致。根据各种方面，当第一绝缘层29110覆盖治疗电极29102时，第一绝缘层29110的修改的E形的多个矩形指状物29112之间的空间29114与感测电极29104的修改的E形的多个矩形指状物29106之间的空间29108对齐，这些空间与治疗电极29102的保持未覆盖的部分对齐。根据其它方面，第一绝缘层29110的修改的E形的多个矩形指状物29112可略宽于感测电极29104的修改的E形的多个矩形指状物29106(参见图29和图30)，使得空间29114可略窄于空间29108。根据各种方面，第一绝缘层29110具有在约0.001英寸至0.0003英寸的范围内的厚度。第一绝缘层29110可包括任何合适的非导电材料，并且可比治疗电极29102或感测电极29104更为柔性。
柔性电极29100还包括第二绝缘层29116，该第二绝缘层29116被定位成覆盖与治疗电极29102的被第一绝缘层29110和感测电极29104部分地覆盖的表面相反的治疗电极29102的表面。第二绝缘层29116可具有矩形形状，该矩形形状具有与治疗电极29102相同的总体长度和宽度。根据各种方面，第二绝缘层29116可具有在约0.0001英寸至0.003英寸的范围内的厚度。第二绝缘层29116可包括任何合适的非导电材料，并且可比治疗电29102或感测电极29104更为柔性。
虽然为了清楚起见在图28中仅示出了一个柔性电极29100，但应当理解，外科器械29000可包括柔性电极29100中的至少两个(例如，一个在外科器械29000的端部执行器29006的刀狭槽的左手侧，并且一个在刀狭槽的右手侧)。另外，由于柔性电极29100包括多个部件和多个层，因此应当理解，柔性电极29100可被视为柔性电极组件和/或多层柔性电极。
图29和图30示出了根据本公开的至少一个方面的柔性电极组件29200的顶视图。柔性电极组件29200包括图28的柔性电极29100中的两个，其中柔性电极中的第一者29100a定位在外科器械29000的端部执行器29006的刀狭槽29202的左手侧，并且柔性电极中的第二者29100b定位在刀狭槽29202的右手侧。关于图29和图30所示的顶视图，感测电极29104a和29104b定位在治疗电极29102a和29102b上方并且部分地覆盖治疗电极29102a和29102b。
可与定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织直接接触的相应感测电极29104a、29104b的表面在图29中被示出为变暗的。图29中的变暗表面可被视为感测电极图案。如上所述，感测电极29104可有助于确定定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织的阻抗。当与治疗电极29102结合利用时，感测电极29104可允许检测与组织焊接相关联的接近转变温度点，因为感测电极29104处于比治疗电极29102更高的压力下。通过利用感测电极29104的测量能力，可在于组织的压缩程度较小的区中出现拐点之前识别阻抗事件。另外，感测电极29014还可允许在其测量电气连续性时测量组织收缩。通过使用感测电极29104来测量连续性而不是阻抗，测量的参数可指示组织收缩而不是排出组织的水。此外，感测电极29104可用于测量组织的阻抗和连续性两者。根据各种方面，感测电极29104还可以用作导电间隙间隔件，以控制外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的最小间隙。
可与定位在外科器械29000的钳口之间的组织直接接触的相应治疗电极29102a、29102b的表面的凹陷的、非连续部分在图30中被示出为变暗的。图30中的变暗表面可被视为治疗电极图案。由于可与定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织直接接触的治疗电极29102a、29102b的表面的凹陷的、分段的、非连续性质，治疗电极29102可减轻在对治疗电极29102进行通电时产生的任何不期望的组织粘附。根据各种方面，治疗电极29102的在感测电极29104的两个相邻矩形形状的指状物29106之间的给定凹陷的、非连续部分可在约0.005"至0.0008"的范围内，其在纵向上大于矩形形状的指状物29106中的一个的“长度”。换句话说，治疗电极29102的在感测电极29104的两个相邻矩形形状的指状物29106之间的给定凹陷的、非连续部分的表面积可大于感测电极29104的矩形形状的指状物29106中的一个的表面积。根据各种方面，治疗电极29102的表面的凹陷的、分段的、非连续部分中的至少一个可定位在偏置或对置的电极布置中，并且可耦接到电流返回路径，该电流返回路径继而可耦接到电外科发生器。
鉴于上述内容，应当理解，柔性电极组件29200是多级柔性电极，其可测量与外科器械29000和/或定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织相关联的一个或多个参数，并且还可烧灼组织。
图31示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械29000的柔性电极29300的分解图。图31的柔性电极29300类似于图28的柔性电极29100，但不同之处在于图31的柔性电极29300还包括第三绝缘层29302，该第三绝缘层被定位成部分地覆盖与感测电极29104的被第一绝缘层29110覆盖的表面相反的感测电极29104的表面。第三绝缘层29302可具有矩形形状，该矩形形状具有与感测电极29104、第一绝缘层29110和/或治疗电极29102相同的总体长度，但具有小于感测电极29104、第一绝缘层29110、治疗电极29102和/或第二绝缘层29116的宽度的宽度。例如，根据各种方面，第三绝缘层29302可具有覆盖除矩形形状的指状物29106之外的所有感测电极29104的宽度。根据其它方面，第三绝缘层29302可具有不覆盖矩形形状的指状物29106并且仅部分地覆盖感测电极29104的剩余部分的宽度。根据各种方面，第三绝缘层29302可具有在约0.0001英寸至0.003英寸的范围内的厚度。第三绝缘层29302可包括任何合适的非导电材料，并且可比治疗电极29102或感测电极29104更为柔性。
图32示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械29000的柔性电极29400的端视图。图32的柔性电极29400类似于图31的柔性电极，但有所不同。对于图32的柔性电极29400，第一绝缘层29110延伸经过感测电极29104的左手侧和右手侧(相对于图32)，第二绝缘层29116延伸经过治疗电极29102的左手侧和右手侧，并且第三绝缘层29302延伸经过感测电极29104的侧面中的一个。此外，图32的柔性电极29400还包括绝缘材料29402，其覆盖治疗电极29102的侧面中的一个和感测电极29102的侧面中的一个，并且将第一绝缘层29110、第二绝缘层29116和第三绝缘层29302连接在一起。绝缘材料29402可与第一绝缘层29110、第二绝缘层29116和/或第三绝缘层29302的材料类似或相同，并且可比治疗电极29102或感测电极29104更为柔性。此外，图32的柔性电极29400可以是层状复合构造，其允许感测电极29104和/或治疗电极29102的多个部分与定位在外科器械29000的钳口之间的组织接触，包括感测电极29104和/或治疗电极29102的内埋在层压结构内的部分。
图33示出了根据本公开的至少一个其它方面的图22的外科器械29000的柔性电极29500的顶部透视图。如图33所示，柔性电极29500还包括附加绝缘材料29504，其覆盖感测电极29104的与由绝缘材料29402覆盖的侧面相反的侧面。附加绝缘材料29504可与绝缘材料29402的材料以及第一绝缘层29110、第二绝缘层29116和/或第三绝缘层29302的材料类似或相同。附加绝缘材料29504可比治疗电极29102或感测电极29104更为柔性。如图33所示，治疗电极29104的长而薄的部分29506未被覆盖并且可与定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织直接接触。治疗电极29104的长而薄的未覆盖部分29506的有限表面积可减轻任何不期望的组织粘附。类似地，治疗电极29102的未被第一绝缘构件29110和/或感测电极29104覆盖的非连续部分也可与定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织直接接触，并且还可减轻任何不期望的组织粘附。
如上所述，柔性电极29100、29200、29300、29400、29500中的一者或多者可形成外科器械29000的柔性电路29008的一部分。根据各种方面，端接触点布置可使柔性电路29008能够容易地附接到外科器械29000内的其它连接件和/或电路或与其连接。端接接触布置可为柔性电路29008提供应变消除件，并且应变消除件可减轻对柔性电路29008的与连接件相邻的部分的损坏。端接接触布置还可以防水的方式保持连接件。根据各种方面，端接接触布置可以是将柔性电路29008与外科器械29000内的其它连接件和/或电路电连接的零插入力(ZIF)连接器。这种ZIF连接器既可包括抗流体的自密封连接件，又可为柔性电路29008的与ZIF连接器相邻的部分提供应变消除件。
通过将治疗电极29102和感测电极29104结合到柔性电极中，柔性电极可将RF能量施加到定位在外科器械29000的第一钳口29012和第二钳口29014之间的组织，同时还测量与组织和/或外科器械29000相关联的参数。利用上述构造，感测电极29104可连续地感测参数，即使当治疗电极29102将RF能量施加到组织以用于焊接时也是如此。另外，由于治疗电极29102的“接触表面”与感测电极29104和/或第一绝缘层29110的部分重叠，因此治疗电极29102具有与组织接触的较小表面积，并因此不太可能导致不期望的组织粘附。此外，由于柔性电极的固有柔性，相较于通常与外科器械相关联的电极，治疗电极29102不太可能由于不期望的挠曲或变形而经历过早失效。
实施例
本文所述主题的各个方面在以下编号的实施例中陈述。
实施例1-公开了一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段和柔性区段。该刚性区段包括用于与外科器械的部件机械接合的联锁特征部。该刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：处理装置；以及逻辑元件。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及轴组件的关节运动接头。
实施例2-根据实施例1所述的柔性电路，其中，柔性区段被构造成能够横向于轴组件的纵向轴线弯曲。
实施例3-根据实施例1和2中任一项所述的柔性电路，其中，所述部件包括通道保持器，并且其中所述通道保持器包括被构造成能够接纳所述刚性区段的凹陷部。
实施例4-根据实施例1至3中任一项所述的柔性电路，还包括导电迹线。
实施例5-实施例4的柔性电路，其中，所述导电迹线的高度沿着导电迹线的长度而变化。
实施例6-根据实施例4和5中任一项所述的柔性电路，其中，所述导电迹线的宽度沿着所述导电迹线的长度而变化。
实施例7-根据实施例4至6中任一项所述的柔性电路，其中，所述导电迹线沿着所述导电迹线的长度在高度上变化，并且沿着所述导电迹线的长度在宽度上变化。
实施例8-根据实施例4-7中任一项所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度。
实施例9-根据实施例4至8中任一项所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的宽度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的宽度。
实施例10-根据实施例4至9中任一项所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度，并且所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
实施例11-根据实施例1-10中任一项所述的柔性电路，其中，所述柔性电路包括应变消除区段。
实施例12-根据实施例1至11中任一项所述的柔性电路，还包括导电垫。
实施例13-根据实施例1-12中任一项所述的柔性电路，还包括电磁屏蔽装置。
实施例14-公开了一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段、柔性区段、以及定位在刚性区段和柔性区段两者上的导电迹线。该刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：处理装置；以及逻辑元件。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分以及轴组件的关节运动接头。所述导电迹线的高度和宽度沿着所述外科器械的长度而变化。
实施例15-根据实施例14所述的柔性电路，其中，刚性区段被构造成能够与外科器械的部件机械互锁。
实施例16-根据实施例15所述的柔性电路，其中，所述部件包括通道保持器，并且其中所述通道保持器包括被构造成能够接纳所述刚性区段的凹陷部。
实施例17-根据实施例14-16中任一项所述的柔性电路，其中，该柔性区段被构造成能够横向于该轴组件的纵向轴线弯曲。
实施例18-根据实施例14-17中任一项所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度，并且所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
实施例19-公开了一种外科器械的柔性电路。该柔性电路包括刚性区段、柔性区段、导电迹线和电磁屏蔽装置。柔性区段与以下中的一者对齐：外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及轴组件的关节运动接头。导电迹线定位在刚性区段和柔性区段两者上，其中导电迹线的高度和宽度沿着外科器械的长度而变化。
实施例20-根据实施例19所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度，并且所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
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。在不脱离本公开的范围的情况下，可实现对这些形式的许多修改、变化、改变、替换、组合和等同物，并且本领域技术人员将想到这些形式的许多修改、变化、改变、替换、组合和等同物。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件。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所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、组合和变型形式。所附权利要求旨在涵盖所有此类修改、变化、改变、替换、修改和等同物。
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、流程图和/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何组合来实现。本领域的技术人员将会认识到，本文公开的形式中的一些方面可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何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一个或多个程序产品进行分布，并且本文所述主题的示例性形式适用，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。
用于编程逻辑以执行各种所公开的方面的指令可存储在系统内的存储器内，诸如DRAM、高速缓存、闪存存储器或其它存储器。此外，指令可经由网络或通过其它计算机可读介质来分发。因此，机器可读介质可包括用于存储或发射呈机器(例如，计算机)可读形式的信息的任何机构，但不限于软盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存存储器、或经由电信号、光学信号、声学信号或其它形式的传播信号(例如，载波、IR信号、数字信号等)在因特网上发射信息时使用的有形的、机器可读存储器。因此，非暂态计算机可读介质包括适于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或发射电子指令或信息的任何类型的有形机器可读介质。
如本说明书通篇所用，术语“无线”及其衍生物可用于描述可通过使用经调制的电磁辐射通过非固体介质来传送数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。该术语并不意味着相关联的组织不包含任何电线，尽管在一些方面它们可能不包含。通信模块可实现多种无线或有线通信标准或协议中的任一种，包括但不限于Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、LTE、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、蓝牙、其以太网衍生物、以及被指定为3G、4G、5G和以上的任何其它无线和有线协议。计算模块可包括多个通信模块。例如，第一通信模块可专用于较短距离的无线通信诸如Wi-Fi和蓝牙，并且第二通信模块可专用于较长距离的无线通信诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO等。
如本文任一方面所用，术语“控制电路”可指例如硬连线电路、可编程电路(例如，计算机处理器，该计算机处理器包括一个或多个单独指令处理内核、处理单元，处理器、微控制器、微控制器单元、控制器、DSP、PLD、可编程逻辑阵列(PLA)、或FPGA)、状态机电路、存储由可编程电路执行的指令的固件、以及它们的任何组合。控制电路可以集体地或单独地实现为形成更大系统的一部分的电路系统，例如集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。因此，如本文所用，“控制电路”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、形成由计算机程序构造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构造的通用计算机，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构造的微处理器)、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，调节解调器、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。
如本文所用，处理器或处理单元是对一些外部数据源(通常为存储器或一些其它数据流)执行操作的电子电路。本文所用术语是指组合多个专门的“处理器”的系统或计算机系统(尤其是SoC)中的中央处理器(中央处理单元)。
如本文所用，SoC或片上系统(SoC)为集成了计算机或其它电子系统的所有部件的IC。它可以包含数字、模拟、混合信号以及通常射频功能—全部在单个基板上。SoC将微控制器(或微处理器)与高级外围装置如图形处理单元(GPU)、Wi-Fi模块或协处理器集成。SoC可以包含或可不包含内置存储器。
如本文所用，微控制器或控制器为将微处理器与外围电路和存储器集成的系统。微控制器(或微控制器单元的MCU)可被实现为单个集成电路上的小型计算机。其可类似于SoC；SoC可包括作为其部件之一的微控制器。微控制器可包含一个或多个核心处理单元(CPU)以及存储器和可编程输入/输出外围装置。以铁电RAM、NOR闪存或OTP ROM形式的程序存储器以及少量RAM也经常包括在芯片上。与个人计算机或由各种分立芯片组成的其它通用应用中使用的微处理器相比，微控制器可用于嵌入式应用。
如本文所用，术语控制器或微控制器可为与外围装置交接的独立式IC或芯片装置。这可为计算机的两个部件或用于管理该装置的操作(以及与该装置的连接)的外部装置上的控制器之间的链路。
如本文所述的处理器或微控制器中的任一者可为任何单核或多核处理器，诸如由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)提供的商品名为ARM Cortex的那些。在一个方面，处理器可为购自例如Texas Instruments的LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F处理器核心，其包括256KB的单循环闪存或其它NVM(最多至40MHZ)的片上存储器、用于改善40MHz以上的性能的预取缓冲器、32KB单循环SRAM、装载有Stellaris 
软件的内部ROM、2KB电EEPROM、一个或多个PWM模块、一个或多个QEI模拟、或具有12个模拟输入信道的一个或多个12位ADC，其细节可见于产品数据表。
在一个示例中，处理器可包括安全控制器，该安全控制器包括两个基于控制器的系列，诸如同样由德克萨斯器械公司(Texas Instruments)提供的商品名为Hercules ARMCortex R4的TMS570和RM4x。安全控制器可被构造成能够专门用于IEC 61508和ISO 26262安全关键应用等等，以提供先进的集成安全特征部，同时递送可定标的性能、连接性和存储器选项。
如本文任一方面所用，术语“逻辑”可指被构造成能够执行前述操作中的任一者的应用程序、软件、固件和/或电路。软件可体现为记录在非暂态计算机可读存储介质上的软件包、代码、指令、指令集和/或数据。固件可以体现为在存储器装置中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。
如本文任一方面所用，术语“部件”、“系统”、“模块”等可指计算机相关实体、即硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。
如本文任一方面所用，“算法”是指导致所需结果的有条理的步骤序列，其中“步骤”是指物理量和/或逻辑状态的操纵，物理量和/或逻辑状态可以(但不一定)采用能够被存储、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和/或状态的方便的标签。
网络可包括分组交换网络。通信装置可能够使用所选择的分组交换网络通信协议来彼此通信。一个示例性通信协议可包括可能够允许使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)进行通信的以太网通信协议。以太网协议可符合或兼容电气和电子工程师学会(IEEE)于2008年12月发布的名为“IEEE 802.3标准”的以太网标准和/或本标准的更高版本。另选地或附加地，通信装置可以能够使用X.25通信协议彼此通信。X.25通信协议可符合或符合国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)颁布的标准。另选地或附加地，通信装置可能够使用帧中继通信协议彼此通信。帧中继通信协议可符合或符合国际电话和电话协商委员会(CCITT)和/或美国国家标准学会(ANSI)发布的标准。另选地或附加地，收发器可能够使用异步传输模式(ATM)通信协议彼此通信。ATM通信协议可符合或兼容ATM论坛于2001年8月发布的名为“ATM-MPLS网络互通2.0”的ATM标准和/或该标准的更高版本。当然，本文同样设想了不同的和/或之后开发的连接取向的网络通信协议。
除非上述公开中另外明确指明，否则可以理解的是，在上述公开中，使用术语如“处理”、“估算”、“计算”、“确定”、“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进程，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。
一个或多个部件在本文中可被称为“被构造成能够”、“可被构造成能够”、“可操作/可操作地”、“适于/可适于”、“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“被构造成能够”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。
术语“近侧”和“远侧”在本文中是相对于操纵外科器械的柄部部分的临床医生来使用的。术语“近侧”是指最靠近临床医生的部分，术语“远侧”是指远离临床医生定位的部分。还应当理解，为简洁和清楚起见，本文可结合图使用诸如“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“左”和“右”的空间术语。然而，外科器械在许多方向和位置中使用，并且这些术语并非限制性的和/或绝对的。
模块化装置包括可接纳在外科集线器内的模块(如结合图3和图9所述)和外科装置或器械，该外科装置或器械可连接到各种模块以便与对应的外科集线器连接或配对。模块化装置包括例如智能外科器械、医疗成像装置、抽吸/冲洗装置、排烟器、能量发生器、呼吸机、吹入器和显示器。本文所述的模块化装置可通过控制算法来控制。控制算法可在模块化装置自身上、在与特定模块化装置配对的外科集线器上或在模块化装置和外科集线器两者上执行(例如，经由分布式计算架构)。在一些示例中，模块化装置的控制算法基于由模块化装置自身感测到的数据来控制装置(即，通过模块化设备之中、之上或连接到模块化装置的传感器)。该数据可与正在手术的患者(例如，组织特性或吹入压力)或模块化装置本身相关(例如，刀被推进的速率、马达电流或能量水平)。例如，外科缝合和切割器械的控制算法可根据刀在其前进时遇到的阻力来控制器械的马达驱动其刀穿过组织的速率。
本领域的技术人员将认识到，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”应当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(一个或多个)序列出了多个操作流程图，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。
值得一提的是，任何对“一个方面”、“一方面”、“一范例”、“一个范例”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，在整个说明书的不同位置出现的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一范例”、“在一个范例”不一定都指同一方面。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。
本说明书提及和/或在任何申请数据表中列出的任何专利申请，专利，非专利公布或其它公开材料均以引用方式并入本文，只要所并入的材料在此不一致。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。
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。与此一同提交的权利要求书旨在限定完整范围。
Claims (20)
1.一种外科器械的柔性电路，所述柔性电路包括：
刚性区段，其中所述刚性区段包括用于与所述外科器械的部件机械接合的联锁特征部，并且其中所述刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：
处理装置；以及
逻辑元件；以及
柔性区段，其中所述柔性区段与以下中的一者对齐：
所述外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及
所述轴组件的关节运动接头。
2.根据权利要求1所述的柔性电路，其中，所述柔性区段被构造成能够横向于所述轴组件的纵向轴线弯曲。
3.根据权利要求1所述的柔性电路，其中，所述部件包括通道保持器，并且其中所述通道保持器包括被构造成能够接纳所述刚性区段的凹陷部。
4.根据权利要求1所述的柔性电路，还包括导电迹线。
5.根据权利要求4所述的柔性电路，其中，所述导电迹线的高度沿着所述导电迹线的长度而变化。
6.根据权利要求4所述的柔性电路，其中，所述导电迹线的宽度沿着所述导电迹线的长度而变化。
7.根据权利要求4所述的柔性电路，其中，所述导电迹线：
沿着所述导电迹线的长度在高度上变化；并且
沿着所述导电迹线的所述长度在宽度上变化。
8.根据权利要求4所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度。
9.根据权利要求4所述的柔性电路，其中，定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的宽度大于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的宽度。
10.根据权利要求4所述的柔性电路，其中：
定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度；并且
所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
11.根据权利要求1所述的柔性电路，其中，所述柔性电路还包括应变消除区段。
12.根据权利要求1所述的柔性电路，还包括导电垫。
13.根据权利要求1所述的柔性电路，还包括电磁屏蔽装置。
14.一种外科器械的柔性电路，所述柔性电路包括：
刚性区段，其中所述刚性区段具有安装在其上的以下中的至少一者：
处理装置；以及
逻辑元件；
柔性区段，其中所述柔性区段与以下中的一者对齐：
所述外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及
所述轴组件的关节运动接头；以及
导电迹线，所述导电迹线定位在所述刚性区段和所述柔性区段两者上，其中所述导电迹线的高度和宽度沿着所述外科器械的长度而变化。
15.根据权利要求14所述的柔性电路，其中，所述刚性区段被构造成能够与所述外科器械的部件机械互锁。
16.根据权利要求15所述的柔性电路，其中，所述部件包括通道保持器，并且其中所述通道保持器包括被构造成能够接纳所述刚性区段的凹陷部。
17.根据权利要求14所述的柔性电路，其中，所述柔性区段被构造成能够横向于所述轴组件的纵向轴线弯曲。
18.根据权利要求14所述的柔性电路，其中：
定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度；并且
所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
19.一种外科器械的柔性电路，所述柔性电路包括：
刚性区段；
柔性区段，其中所述柔性区段与以下中的一者对齐：
所述外科器械的轴组件的主动弯曲部分；以及
所述轴组件的关节运动接头；
导电迹线，所述导电迹线定位在所述刚性区段和所述柔性区段两者上，其中所述导电迹线的高度和宽度沿着所述外科器械的长度而变化；以及
电磁屏蔽装置。
20.根据权利要求19所述的柔性电路，其中：
定位在所述柔性区段上的所述导电迹线的第一部分的高度小于定位在所述刚性区段上的所述导电迹线的第二部分的高度；并且
所述导电迹线的所述第一部分的宽度大于所述导电迹线的所述第二部分的宽度。
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