ES2912566T3 - Detección de unidades de carga sin contacto - Google Patents
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Abstract
Un sistema de detección de unidades de carga (200) que comprende: un adaptador (30) configurado para acoplarse de forma liberable a un mango (20) de un instrumento quirúrgico. en donde el adaptador define un miembro alargado que define un receptor (36); una unidad de carga (40) que incluye un conector (42) configurado para ser recibido dentro del receptor para acoplar de forma liberable la unidad de carga al miembro alargado; un magneto (48) soportado en el conector, el magneto configurado para trasladarse con respecto al miembro alargado cuando el conector es recibido dentro del receptor; y un IC GMR (210) incrustado dentro del miembro alargado, el IC GMR está configurado para emitir un voltaje diferencial en respuesta a un campo magnético producido por el magneto de la unidad de carga, siendo el voltaje diferencial indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor del miembro alargado.
Description
DESCRIPCIÓN
Detección de unidades de carga sin contacto
Antecedentes
1. Campo técnico
La presente descripción se refiere a instrumentos quirúrgicos y, más específicamente, a instrumentos quirúrgicos que tienen sistemas de detección sin contacto para determinar la conexión entre los componentes del instrumento quirúrgico.
2. Discusión de la técnica relacionada
Se conocen instrumentos quirúrgicos que tienen un mango y una unidad de carga acoplada de forma liberable al mango. Generalmente, la unidad de carga recibe una entrada mecánica desde el mango para accionar una herramienta de la unidad de carga.
Algunos instrumentos quirúrgicos incluyen un sistema de detección para identificar y notificar a un médico cuando la unidad de carga está correctamente acoplada al mango. Generalmente, el sistema de detección incluye contactos y un interruptor mecánico. En dichos instrumentos, los contactos pueden estar expuestos a fluidos corporales, por ejemplo, sangre o solución salina. Esta exposición a fluidos puede resultar en un mal funcionamiento del sistema de detección.
Además, los instrumentos quirúrgicos que incluyen sistemas de detección que tienen contactos expuestos pueden dañarse durante la reesterilización de los instrumentos quirúrgicos. Más específicamente, durante un proceso de autoclave, los contactos eléctricos expuestos pueden ser susceptibles de daño por el vapor y los fluidos de alta presión utilizados en el proceso de autoclave. Por ejemplo, durante el proceso de autoclave, los contactos eléctricos expuestos pueden corroerse, formar crecimientos dendríticos o galvanoplatear.
Por consiguiente, existe una necesidad continua de sistemas de detección que no sean susceptibles a la entrada de fluidos y/o daños por un proceso de reesterilización. El documento EP 3064 146 A1 y EP 2923 653 A2 revelan instrumentos quirúrgicos que emplean un sensor GMR para detectar la unión adecuada de un mango a una unidad de carga.
El documento JP 2016011864 A da a conocer un sensor GMR en forma de un IC.
Resumen
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas. En un aspecto de la presente divulgación, un sistema de detección de unidades de carga incluye un miembro alargado, una unidad de carga, un magneto y un circuito integrado gigante de magnetorresistencia ("IC GMR"). El miembro alargado define un receptor. La unidad de carga incluye un conector que está configurado para ser recibido dentro del receptor para acoplar de forma liberable la unidad de carga al miembro alargado. El magneto está soportado en el conector y está configurado para trasladarse con relación al miembro alargado cuando el conector es recibido dentro del receptor. El IC GMR está incrustado dentro del miembro alargado y está configurado para emitir un voltaje diferencial en respuesta a un campo magnético producido por el magneto de la unidad de carga. El voltaje diferencial es indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor del miembro alargado. El magneto puede estar incrustado dentro del conector de la unidad de carga.
En algunos aspectos, el sistema de detección de la unidad de carga incluye un magneto secundario que está incrustado dentro de la unidad de carga de modo que el voltaje diferencial del IC GMR inducido por un campo magnético combinado del magneto y el magneto secundario es indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor del miembro alargado y el tipo de la unidad de carga.
En algunos aspectos, el sistema de detección de unidades de carga incluye un amplificador operacional y un cierre. El amplificador operacional puede recibir el voltaje diferencial del IC GMR y transmitir una salida amplificada al cierre. El cierre puede tener un primer estado cuando la salida amplificada está por debajo de un umbral y un segundo estado cuando la salida amplificada está por encima del umbral. La salida amplificada puede estar por debajo del umbral cuando el conector está en estado desacoplado con el receptor y por encima del umbral cuando el receptor está en estado acoplado con el receptor. El amplificador de operación y el cierre pueden estar integrados con el IC GMR.
En ciertos aspectos, el sistema de detección de unidades de carga incluye un amplificador de instrumentos y un filtro. El amplificador de instrumentos recibe el voltaje diferencial del IC GMR y envía una señal amplificada al filtro. El filtro
puede configurarse para dar salida a una señal filtrada indicativa de la posición del conector con respecto al receptor y un tipo de unidad de carga.
En otro aspecto de la presente descripción, un instrumento quirúrgico incluye un mango, un adaptador, una unidad de carga y un sistema de detección de la unidad de carga. El adaptador está acoplado de forma liberable al mango. La unidad de carga está acoplada de forma liberable al adaptador. El sistema de detección de la unidad de carga está configurado para detectar el acoplamiento de la unidad de carga al adaptador. El sistema de detección de unidades de carga incluye un magneto y un IC GMR. El magneto está soportado en la unidad de carga y se traslada con relación al miembro alargado cuando la unidad de carga está acoplada al adaptador. El IC GMR está integrado dentro del adaptador y está configurado para emitir un voltaje diferencial en respuesta a un campo magnético producido por el magneto de la unidad de carga. El voltaje diferencial producido por el IC GMR es indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del miembro alargado.
Según la invención, el adaptador define un receptor y la unidad de carga incluye un conector. El conector puede recibirse dentro del receptor para acoplar de forma liberable la unidad de carga al adaptador. El magneto puede estar incrustado dentro del conector de la unidad de carga. El IC GMR puede estar integrado dentro del receptor del adaptador.
En algunos aspectos, el instrumento quirúrgico incluye un microprocesador que está dispuesto dentro del mango. El microprocesador puede recibir una señal del IC g Mr que es indicativa de la posición de la unidad de carga en relación con el adaptador. La señal recibida por el microprocesador puede ser indicativa del tipo de unidad de carga. Además, en la medida en que sea consistente, cualquiera de los aspectos descritos en la presente descripción puede usarse junto con cualquiera o todos los otros aspectos descritos en la presente descripción.
En otro aspecto de la presente descripción, una unidad de carga quirúrgica incluye un par de mordazas, una de las mordazas que incluye un cartucho de grapas y la otra de las mordazas que tiene un yunque para formar grapas. La unidad de carga tiene un sistema de detección de la unidad de carga que incluye un dispositivo para emitir un campo electromagnético. La unidad de carga está configurada para su uso en un sistema quirúrgico que incluye un sensor para detectar el campo electromagnético y comunicar información sobre la unidad de carga a un microprocesador que forma parte del sistema quirúrgico. La unidad de carga puede incluir un miembro alargado y el sistema de detección puede montarse en el miembro alargado, o el sistema de detección puede montarse en las mordazas. El sistema de detección puede ser un circuito integrado de magnetorresistencia gigante ("IC GMR"). El sistema quirúrgico puede incluir un miembro alargado que define un receptor y la unidad de carga puede incluir un conector que está configurado para ser recibido dentro del receptor para acoplar de forma liberable la unidad de carga al miembro alargado. El magneto se apoya en el conector. El magneto se puede configurar para trasladarse con respecto al miembro alargado cuando el conector se recibe dentro del receptor. El IC GMR está configurado para emitir un voltaje diferencial en respuesta a un campo magnético producido por el magneto de la unidad de carga. El voltaje diferencial puede ser indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor del miembro alargado, indicativo de las características de la unidad de carga y puede transmitir otra información. El magneto puede estar incrustado dentro del conector de la unidad de carga.
Breve descripción de los dibujos
Varios aspectos de los presentes sistemas de detección de unidades de carga para instrumentos quirúrgicos se describen a continuación con referencia a los dibujos, que se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un instrumento quirúrgico provisto de acuerdo con la presente descripción que incluye un mango, un adaptador acoplado al mango y una unidad de carga acoplada al adaptador;
La Figura 2 es una vista en perspectiva del instrumento quirúrgico de la Figura 1 con la unidad de carga separada del adaptador;
La Figura 3 es una vista ampliada de la zona de detalle indicada de la Figura 2;
La Figura 4 es una vista lateral de una porción distal del adaptador y una porción proximal de la unidad de carga de la Figura 3 con partes separadas;
La Figura 5 es una vista lateral de la porción distal del adaptador y la porción proximal de la unidad de carga de la Figura 3 con la unidad de carga acoplada al adaptador;
La Figura 6 es un esquema de un circuito de detección provisto de acuerdo con la presente divulgación; y La Figura 7 es un esquema de otro circuito de detección provisto de acuerdo con la presente divulgación.
Descripción detallada
A continuación se describen en detalle modalidades de los presentes sistemas de detección de unidades de carga para instrumentos quirúrgicos con referencia a los dibujos en los que los mismos números de referencia designan elementos idénticos o correspondientes en cada una de las diversas vistas. Como se usa en la presente descripción, el término "clínico" se refiere a un médico, una enfermera o cualquier otro proveedor de atención y puede incluir personal de apoyo. A lo largo de esta descripción, el término "proximal" se refiere a la parte del dispositivo o componente del mismo que está más cerca del médico y el término "distal" se refiere a la parte del dispositivo o componente del mismo que está más lejos del médico.
Con referencia ahora a las Figuras 1-3, se proporciona un instrumento quirúrgico 10 de acuerdo con la presente descripción que incluye un mango 20, un adaptador 30 y una unidad de carga 40. El adaptador 30 incluye una porción proximal que tiene un conector de mango 32. El mango 20 define un receptor de adaptador 26 para recibir el conector del mango 32 para acoplar de forma liberable el adaptador 30 al mango 20. La unidad de carga 40 tiene una porción proximal que incluye un conector de unidad de carga 42. El adaptador 30 tiene una porción distal que define un receptor de la unidad de carga 36 que está posicionado para acoplar de forma liberable la unidad de carga desechable 40 al adaptador 30. La unidad de carga 40 incluye un conjunto de efector de extremo 140 que incluye primer y segundo miembros de mordaza 142, 144 que se pueden mover entre sí y están configurados para actuar sobre el tejido. Se contempla que el adaptador 30 pueda fijarse al mango 20 de manera que el adaptador 30 defina una parte alargada que se extienda desde el mango 20.
Una modalidad ejemplar de un instrumento quirúrgico se describe en la Patente de Estados Unidos No. 9,055,943 de propiedad común.
Con particular referencia a la Figura 3, el adaptador 30 incluye un eje móvil 34 que se extiende distalmente a través del receptor de la unidad de carga 36 y está configurado para transferir energía mecánica desde el adaptador 30 a la unidad de carga 40 para activar una o más funciones del conjunto de efector final 140 (Figura 2), por ejemplo, aproximación y/o cocción. El conector de la unidad de carga 42 de la unidad de carga 40 define un receptor de eje 46 que recibe el eje 34 del adaptador 30. Cuando el conector de la unidad de carga 42 se recibe completamente dentro del receptor de la unidad de carga 36, el eje 34 se acopla al receptor del eje 46 de manera que la traslación del eje 34 acciona el conjunto del efector final 140.
Con referencia a las Figuras 3-5, el adaptador 30 incluye un sistema de detección de unidad de carga sin contacto 200 para determinar la posición del conector de la unidad de carga 42 dentro del receptor de la unidad de carga 36. El sistema de detección de la unidad de carga 200 incluye un circuito integrado de magnetorresistencia gigante (IC GMR) 210 integrado en una parte distal del adaptador 30 y la unidad de carga 40 incluye un magneto 48 integrado en el conector de la unidad de carga 42. Como se detalla a continuación, el IC GMR 210 está configurado para emitir una diferencia de voltaje basada en el campo magnético inducido en el IC GMR 210 por el magneto 48 de la unidad de carga 40. Se apreciará que el voltaje diferencial del IC GMR 210 aumenta a medida que disminuye la distancia entre el magneto 48 y el IC Gm R 210.
En modalidades, el IC GMR 210 puede estar integrado dentro o junto al receptor de la unidad de carga 36 del adaptador 30 y/o el magneto 48 puede estar integrado dentro o junto al conector de la unidad de carga 42. Al incorporar tanto el IC GMR 210 como el magneto 48 dentro del receptor de la unidad de carga 36 y el conector de la unidad de carga 42, respectivamente, el sistema de detección de la unidad de carga 200 no incluye ningún contacto expuesto. Como tal, se evita la entrada de fluidos en el sistema de detección de unidades de carga 200. Al evitar la entrada de fluidos en el sistema de detección de la unidad de carga 200, se puede minimizar la falsa indemnización del acoplamiento adecuado de la unidad de carga 40 con el adaptador 30.
El voltaje diferencial inducido del IC GMR 210 es indicativo de la posición del magneto 48 en relación con el GMR IC 210 y, por lo tanto, indica la posición del conector de la unidad de carga 42 de la unidad de carga 400 dentro del receptor de la unidad de carga 36 del adaptador 30. Cuando el voltaje diferencial del GMR IC 210 alcanza un valor de umbral predeterminado, el conector de la unidad de carga 42 se recibe completamente dentro del receptor de la unidad de carga 36 (Figura 5) de modo que la unidad de carga 40 se acopla al adaptador 30.
El GMR IC 210 puede proporcionar una salida analógica o digital indicativa de la posición del conector de la unidad de carga 42 dentro del receptor de la unidad de carga 36. El mango 20 puede incluir un indicador 28 configurado para brindar una indicación visual de la posición de la unidad de carga 40 dentro del adaptador 30 y/o brindar una indicación visual cuando la unidad de carga 40 está acoplada al adaptador 30.
En modalidades, el voltaje diferencial del GMR IC 210 puede usarse para identificar el tipo de unidad de carga que está acoplada al adaptador 30. Por ejemplo, la unidad de carga 40 puede incluir uno o más imanes adicionales 49 que están configurados para generar un campo magnético único en el IC GMR 210 cuando la unidad de carga 40 está acoplada al adaptador 30 de modo que el voltaje diferencial del IC GMR 210 es característico de la unidad de carga 40 que está acoplada al adaptador 30. Por ejemplo, en una unidad de carga de grapado lineal, se puede indicar la longitud de la línea de grapas, el tamaño o tamaños de las grapas, características tales como si la unidad
tiene un cuchillo, punta de disección, contrafuerte, etc. Se contempla una indicación de que la unidad se ha utilizado, no se ha utilizado o está dentro o más allá de un cierto número prescrito de usos.
El voltaje diferencial del IC GMR 210 se recibe dentro de un circuito GMR, por ejemplo, el circuito GMR 220 (Figura 6) o el circuito GMR 320 (Figura 7) detallado a continuación, y se envía a un microprocesador 250 (Figura 1) dispuesto dentro el mango 20 del instrumento quirúrgico 10. El microprocesador 250 analiza la salida del circuito GMR para detectar y/o identificar que una unidad de carga 40 está correctamente acoplada al adaptador 30.
Con referencia a la Figura 6, se muestra un esquema de un circuito GMR 220 ilustrativo capaz de detectar e identificar la presencia y/o posición relativa de una unidad de carga, por ejemplo, la unidad de carga 40. El circuito GMR 220 incluye el IC Gm R 210 en forma de puente parcialmente blindado 222 con salidas positiva y negativa 224+, 224-. El IC GMR 210 emite una señal de voltaje diferencial basada en un campo magnético inducido en el IC GMR 210 por los imanes 48, 49 (Figura 3). Específicamente, a medida que varía el campo magnético experimentado por el IC GMR 210, por ejemplo, a medida que cambia la posición de los imanes 48, 49 con respecto al IC GMR 210, varía el voltaje diferencial de la salida 224. Las salidas 224 del IC GMR 210 están conectadas eléctricamente a un amplificador de instrumentación 230 que emite una señal amplificada. La señal amplificada puede pasar a través de un filtro, por ejemplo, un filtro de paso bajo 240 antes de transmitirse al microprocesador 250. La señal filtrada del filtro de paso bajo 240 puede transmitirse al convertidor de analógico a digital (ADC) 252 del microprocesador 250 que analiza la señal para identificar la unidad de carga 40 en función de una firma de voltaje única y para determinar cuándo la unidad de carga 40 está acoplado al adaptador 30. El microprocesador 250 puede proporcionar indicaciones visuales y/o audibles del tipo de unidad de carga 40 y/o cuando la unidad de carga 40 está acoplada al adaptador 30. Las indicaciones visuales pueden proporcionarse en la pantalla 28 (Figura 1).
Con referencia a la Figura 7, se muestra un esquema de otro circuito GMR 320 ilustrativo capaz de detectar la presencia y/o la posición relativa de una unidad de carga, por ejemplo, la unidad de carga 40. El circuito GMR 320 incluye el IC GMR 210 en forma de puente parcialmente blindado 322 con salidas positiva y negativa 324+, 324-. El IC GMR 210 emite una señal de voltaje diferencial basada en un campo magnético inducido en el IC GMR 210 por el magneto 48. Específicamente, a medida que varía el campo magnético experimentado por el IC GMR 210, por ejemplo, a medida que cambia la posición del magneto 48 con respecto al IC GMR 210, varía el voltaje diferencial de la salida 324. Las salidas 324 del IC GMR 210 están conectadas eléctricamente a un circuito comparador 330 configurado para detectar cuando una señal del IC GMR 210 excede un valor de umbral indicativo de la posición del magneto 48 cuando la unidad de carga 40 está acoplada al adaptador 30. El circuito comparador 330 puede incluir un amplificador operacional 332 y un cierre 334 de modo que se emita una señal de conexión desde el cierre 334 al microprocesador 250 cuando el voltaje del IC GMR 210 está por encima del valor umbral. Se apreciará que no se emite ninguna señal de conexión desde el cierre 334 cuando el voltaje del IC GMR 210 está por debajo del valor umbral. Alternativamente, el cierre 334 se puede invertir de modo que la señal de conexión se emita cuando el voltaje del IC GMR 210 esté por debajo del valor umbral y no se emita cuando el voltaje del IC GMR 210 esté por encima del valor umbral. El circuito comparador 330 puede integrarse con el puente blindado 322 para formar un IC GMR 210 integrado. El microprocesador puede proporcionar indicaciones visuales y/o audibles cuando la unidad de carga 40 está acoplada al adaptador 30. Las indicaciones visuales pueden proporcionarse en la pantalla 28 (Figura 1).
En algunas modalidades, el adaptador 30 incluye un elemento de traslación (no mostrado) que se traslada proximalmente cuando el conector de la unidad de carga 42 se recibe dentro del receptor de la unidad de carga 36. En tales modalidades, el magneto 48 y/o el magneto 49 pueden estar integrados dentro del elemento de traducción y el IC GMR 210 puede estar integrado dentro del adaptador 30 en una posición para determinar la posición del magneto 48. En estas modalidades, todo el sistema de detección 200 se puede disponer dentro del adaptador 30 y/o el IC GMR 210 se puede colocar en una parte central o proximal del adaptador 30 alejada del receptor de la unidad de carga 36. En algunas modalidades, el magneto 48 está incrustado en el elemento de traducción y los imanes 49 están incrustados dentro del conector de la unidad de carga 42 para inducir un voltaje único en el IC GMR 210. Para un ejemplo de elemento de traducción, se puede hacer referencia al anillo de enlace de detección, el anillo de enlace de interruptor, el enlace de interruptor, el pasador de interruptor o el botón de interruptor del conjunto de detección de unidad de carga de la Publicación de patente de Estados Unidos No. 2013/0324979, cuyo contenido completo se incorpora aquí como referencia.
Se apreciará que el mango 20 y el adaptador 30 también pueden incluir un sistema de detección sin contacto similar al sistema de detección sin contacto 200 detallado anteriormente para detectar cuándo y/o el tipo de adaptador 30 acoplado al mango 20.
En cualquiera de las modalidades descritas en el presente documento, el microprocesador 250 se puede proporcionar en una carcasa portátil, una consola remota o algún otro dispositivo. La unidad de carga puede configurarse para usarse en un sistema quirúrgico robótico. Asimismo, el sistema de detección sin contacto puede incluir tecnologías distintas a la magnética, como la inducción.
Si bien se han mostrado varias modalidades de la divulgación en los dibujos, no se pretende que la divulgación se limite a las mismas, ya que se pretende que el alcance de la divulgación sea tan amplio como lo permita la técnica y
que la especificación se lea del mismo modo. Cualquier combinación de las modalidades anteriores también está contemplada y forma parte de la invención siempre que esté dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, la descripción anterior no debe ser interpretada como limitante, sino meramente como ejemplificaciones de modalidades particulares. Los expertos en la técnica visualizarán otras modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas a la misma.
Claims (11)
1. Un sistema de detección de unidades de carga (200) que comprende:
un adaptador (30) configurado para acoplarse de forma liberable a un mango (20) de un instrumento quirúrgico.
en donde el adaptador define un miembro alargado que define un receptor (36);
una unidad de carga (40) que incluye un conector (42) configurado para ser recibido dentro del receptor para acoplar de forma liberable la unidad de carga al miembro alargado;
un magneto (48) soportado en el conector, el magneto configurado para trasladarse con respecto al miembro alargado cuando el conector es recibido dentro del receptor; y
un IC GMR (210) incrustado dentro del miembro alargado, el IC GMR está configurado para emitir un voltaje diferencial en respuesta a un campo magnético producido por el magneto de la unidad de carga, siendo el voltaje diferencial indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor del miembro alargado.
2. El sistema (200) según la reivindicación 1, en donde el magneto (48) está incrustado dentro del conector (42) de la unidad de carga (40).
3. El sistema (200) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además un magneto secundario (49) incrustado dentro de la unidad de carga (40) de modo que el voltaje diferencial del IC GMR (210) inducido por un campo magnético combinado del magneto (48) y el magneto secundario es indicativo de la posición de la unidad de carga dentro del receptor (36) del miembro alargado y el tipo de unidad de carga.
4. El sistema (200) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un amplificador operacional (332) y un cierre (334), el amplificador operacional recibe el voltaje diferencial del IC GMR (210) y transmite la salida amplificada al cierre, el cierre tiene un primer estado cuando la salida amplificada está por debajo de un umbral y un segundo estado cuando la salida amplificada está por encima del umbral.
5. El sistema (200) según la reivindicación 4, en donde la salida amplificada está por debajo del umbral cuando el conector (42) está en estado desacoplado con el receptor (36) y por encima del umbral cuando el receptor está en estado acoplado con el receptor.
6. El sistema (200) según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en donde el amplificador operacional (332) y el cierre (334) están integrados con el IC GMR (210).
7. El sistema (200) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un amplificador de instrumento (230) y un filtro (240), el amplificador de instrumento recibe el voltaje diferencial del IC GMR (210) y luego emite una señal amplificada al filtro, el filtro se configura para emitir una señal filtrada indicativa de la posición del conector (42) con respecto al receptor (36) y un tipo de unidad de carga (40).
8. Un instrumento quirúrgico (10) que comprende:
un mango (20);
el adaptador (30) está acoplado de forma liberable al mango;
el sistema de detección de unidades de carga (200) de cualquier reivindicación anterior.
9. El instrumento quirúrgico (10) según la reivindicación 8, en donde el IC GMR (210) está incrustado dentro del receptor (36) del adaptador (30).
10. El instrumento quirúrgico (10) según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, que comprende además un microprocesador (250) dispuesto dentro del mango (20), el microprocesador recibe una señal del IC GMR (210) indicativa de la posición de la unidad de carga (40) con respecto al adaptador (30).
11. El instrumento quirúrgico (10) según la reivindicación 10, en donde la señal recibida por el microprocesador (250) es indicativa del tipo de unidad de carga (40).
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