本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年12月4日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・代理人整理番号END8495USNP/170727M、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,STORAGE AND DISPLAY」、
・代理人整理番号END8495USNP1/170727−1M、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION」、
・代理人整理番号END8496USNP/170728M、発明の名称「METHOD OF CLOUD BASED DATA ANALYTICS FOR USE WITH THE HUB」、
・代理人整理番号END8497USNP/170729M、発明の名称「METHOD OF ROBOTIC HUB COMMUNICATION,DETECTION,AND CONTROL」、
・代理人整理番号END8505USNP/170772M、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION,PROCESSING,DISPLAY,AND CLOUD ANALYTICS」、
・代理人整理番号END8538USNP/170751M、発明の名称「METHOD OF COMPRESSING TISSUE WITHIN A STAPLING DEVICE AND SIMULTANEOUSLY DISPLAYING THE LOCATION OF THE TISSUE WITHIN THE JAWS」、
・代理人整理番号END8539USNP/170752M、発明の名称「METHOD OF USING REINFORCED FLEXIBLE CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS TO OPTIMIZE PERFORMANCE OF RADIO FREQUENCY DEVICES」、
・代理人整理番号END8540USNP/170753M、発明の名称「METHOD OF SENSING PARTICULATE FROM SMOKE EVACUATED FROM A PATIENT,ADJUSTING THE PUMP SPEED BASED ON THE SENSED INFORMATION,AND COMMUNICATING THE FUNCTIONAL PARAMETERS OF THE SYSTEM TO THE HUB」、
・代理人整理番号END8558USNP1/180138−1M、発明の名称「METHOD FOR CONTROLLING SMART ENERGY DEVICES」、
・代理人整理番号END8559USNP1/180141−1M、発明の名称「METHOD FOR SMART ENERGY DEVICE INFRASTRUCTURE」、
・代理人整理番号END9011USNP1/180510−1M、発明の名称「METHOD FOR ADAPTIVE CONTROL SCHEMES FOR SURGICAL NETWORK CONTROL AND INTERACTION」、
・代理人整理番号END9015USNP1/180514−1M、発明の名称「METHOD FOR SITUATIONAL AWARENESS FOR SURGICAL NETWORK OR SURGICAL NETWORK CONNECTED DEVICE CAPABLE OF ADJUSTING FUNCTION BASED ON A SENSED SITUATION OR USAGE」、
・代理人整理番号END9017USNP1/180516−1M、発明の名称「METHOD FOR FACILITY DATA COLLECTION AND INTERPRETATION」、及び
・代理人整理番号END9033USNP1/180520−1M、発明の名称「METHOD FOR CIRCULAR STAPLER CONTROL ALGORITHM ADJUSTMENT BASED ON SITUATIONAL AWARENESS」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年11月6日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「SURGICAL NETWORK,INSTRUMENT,AND CLOUD RESPONSES BASED ON VALIDATION OF RECEIVED DATASET AND AUTHENTICATION OF ITS SOURCE AND INTEGRITY」と題する米国特許出願第16/182,224号、
・「SURGICAL SYSTEM FOR PRESENTING INFORMATION INTERPRETED FROM EXTERNAL DATA」と題する米国特許出願第16/182,230号、
・「SURGICAL SYSTEMS WITH AUTONOMOUSLY ADJUSTABLE CONTROL PROGRAMS」と題する米国特許出願第16/182,233号、
・「ADJUSTMENT OF DEVICE CONTROL PROGRAMS BASED ON STRATIFIED CONTEXTUAL DATA IN ADDITION TO THE DATA」と題する米国特許出願第16/182,239号、
・「SURGICAL HUB AND MODULAR DEVICE RESPONSE ADJUSTMENT BASED ON SITUATIONAL AWARENESS」と題する米国特許出願第16/182,243号、
・「DETECTION AND ESCALATION OF SECURITY RESPONSES OF SURGICAL INSTRUMENTS TO INCREASING SEVERITY THREATS」と題する米国特許出願第16/182,248号、
・「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEM」と題する米国特許出願第16/182,251号、
・「AUTOMATED DATA SCALING,ALIGNMENT,AND ORGANIZING BASED ON PREDEFINED PARAMETERS WITHIN SURGICAL NETWORKS」と題する米国特許出願第16/182,260号、
・「SENSING THE PATIENT POSITION AND CONTACT UTILIZING THE MONO−POLAR RETURN PAD ELECTRODE TO PROVIDE SITUATIONAL AWARENESS TO THE HUB」と題する米国特許出願第16/182,267号、
・「POWERED SURGICAL TOOL WITH PREDEFINED ADJUSTABLE CONTROL ALGORITHM FOR CONTROLLING END EFFECTOR PARAMETER」と題する米国特許出願第16/182,249号、
・「ADJUSTMENTS BASED ON AIRBORNE PARTICLE PROPERTIES」と題する米国特許出願第16/182,246号、
・「ADJUSTMENT OF A SURGICAL DEVICE FUNCTION BASED ON SITUATIONAL AWARENESS」と題する米国特許出願第16/182,256号、
・「REAL−TIME ANALYSIS OF COMPREHENSIVE COST OF ALL INSTRUMENTATION USED IN SURGERY UTILIZING DATA FLUIDITY TO TRACK INSTRUMENTS THROUGH STOCKING AND IN−HOUSE PROCESSES」と題する米国特許出願第16/182,242号、
・「USAGE AND TECHNIQUE ANALYSIS OF SURGEON/STAFF PERFORMANCE AGAINST A BASELINE TO OPTIMIZE DEVICE UTILIZATION AND PERFORMANCE FOR BOTH CURRENT AND FUTURE PROCEDURES」と題する米国特許出願第16/182,255号、
・「IMAGE CAPTURING OF THE AREAS OUTSIDE THE ABDOMEN TO IMPROVE PLACEMENT AND CONTROL OF A SURGICAL DEVICE IN USE」と題する米国特許出願第16/182,269号、
・「COMMUNICATION OF DATA WHERE A SURGICAL NETWORK IS USING CONTEXT OF THE DATA AND REQUIREMENTS OF A RECEIVING SYSTEM/USER TO INFLUENCE INCLUSION OR LINKAGE OF DATA AND METADATA TO ESTABLISH CONTINUITY」と題する米国特許出願第16/182,278号、
・「SURGICAL NETWORK RECOMMENDATIONS FROM REAL TIME ANALYSIS OF PROCEDURE VARIABLES AGAINST A BASELINE HIGHLIGHTING DIFFERENCES FROM THE OPTIMAL SOLUTION」と題する米国特許出願第16/182,290号、
・「CONTROL OF A SURGICAL SYSTEM THROUGH A SURGICAL BARRIER」と題する米国特許出願第16/182,232号、
・「SURGICAL NETWORK DETERMINATION OF PRIORITIZATION OF COMMUNICATION,INTERACTION,OR PROCESSING BASED ON SYSTEM OR DEVICE NEEDS」と題する米国特許出願第16/182,227号、
・「WIRELESS PAIRING OF A SURGICAL DEVICE WITH ANOTHER DEVICE WITHIN A STERILE SURGICAL FIELD BASED ON THE USAGE AND SITUATIONAL AWARENESS OF DEVICES」と題する米国特許出願第16/182,231号、
・「ADJUSTMENT OF STAPLE HEIGHT OF AT LEAST ONE ROW OF STAPLES BASED ON THE SENSED TISSUE THICKNESS OR FORCE IN CLOSING」と題する米国特許出願第16/182,229号、
・「STAPLING DEVICE WITH BOTH COMPULSORY AND DISCRETIONARY LOCKOUTS BASED ON SENSED PARAMETERS」と題する米国特許出願第16/182,234号、
・「POWERED STAPLING DEVICE CONFIGURED TO ADJUST FORCE,ADVANCEMENT SPEED,AND OVERALL STROKE OF CUTTING MEMBER BASED ON SENSED PARAMETER OF FIRING OR CLAMPING」と題する米国特許出願第16/182,240号、
・「VARIATION OF RADIO FREQUENCY AND ULTRASONIC POWER LEVEL IN COOPERATION WITH VARYING CLAMP ARM PRESSURE TO ACHIEVE PREDEFINED HEAT FLUX OR POWER APPLIED TO TISSUE」と題する米国特許出願第16/182,235号、及び
・「ULTRASONIC ENERGY DEVICE WHICH VARIES PRESSURE APPLIED BY CLAMP ARM TO PROVIDE THRESHOLD CONTROL PRESSURE AT A CUT PROGRESSION LOCATION」と題する米国特許出願第16/182,238号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年10月26日に出願された以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第16/172,303号、発明の名称「METHOD FOR OPERATING A POWERED ARTICULATING MULTI−CLIP APPLIER」、
・米国特許出願第16/172,130号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING INTERCHANGEABLE CLIP RELOADS」、
・米国特許出願第16/172,066号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING A MOVABLE CLIP MAGAZINE」、
・米国特許出願第16/172,078号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING A ROTATABLE CLIP MAGAZINE」、
・米国特許出願第16/172,087号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING CLIP ADVANCING SYSTEMS」、
・米国特許出願第16/172,094号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING A CLIP CRIMPING SYSTEM」、
・米国特許出願第16/172,128号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING A RECIPROCATING CLIP ADVANCING MEMBER」、
・米国特許出願第16/172,168号、発明の名称「CLIP APPLIER COMPRISING A MOTOR CONTROLLER」、
・米国特許出願第16/172,164号、発明の名称「SURGICAL SYSTEM COMPRISING A SURGICAL TOOL AND A SURGICAL HUB」、
・米国特許出願第16/172,328号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION WITH SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS」、
・米国特許出願第16/172,280号、発明の名称「METHOD FOR PRODUCING A SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING A SMART ELECTRICAL SYSTEM」、
・米国特許出願第16/172,219号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION WITH SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS」、
・米国特許出願第16/172,248号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION WITH SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS」、
・米国特許出願第16/172,198号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION WITH SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS」、及び
・米国特許出願第16/172,155号、発明の名称「METHOD OF HUB COMMUNICATION WITH SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年8月28日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願第16/115,214号、
・「TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願第16/115,205号、
・「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する米国特許出願第16/115,233号、
・「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する米国特許出願第16/115,208号、
・「CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE」と題する米国特許出願第16/115,220号、
・「DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM」と題する米国特許出願第16/115,232号、
・「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT」と題する米国特許出願第16/115,239号、
・「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR」と題する米国特許出願第16/115,247号、
・「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願第16/115,211号、
・「MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT」と題する米国特許出願第16/115,226号、
・「DETECTION OF END EFFECTOR EMERSION IN LIQUID」と題する米国特許出願第16/115,240号、
・「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する米国特許出願第16/115,249号、
・「INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD−LESS MONOPOLAR LOOP」と題する米国特許出願第16/115,256号、
・「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する米国特許出願第16/115,223号、及び
・「ACTIVATION OF ENERGY DEVICES」と題する米国特許出願第16/115,238号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年8月24日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・米国特許出願第16/112,129号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT CONFIGURED TO MANIPULATE TISSUE USING MECHANICAL AND ELECTRICAL POWER」、
・米国特許出願第16/112,155号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT COMPRISING A CAPTURE WIDTH WHICH IS LARGER THAN TROCAR DIAMETER」、
・米国特許出願第16/112,168号、発明の名称「SURGICAL SUTURING INSTRUMENT COMPRISING A NON−CIRCULAR NEEDLE」、
・米国特許出願第16/112,180号、発明の名称「ELECTRICAL POWER OUTPUT CONTROL BASED ON MECHANICAL FORCES」、
・米国特許出願第16/112,193号、発明の名称「REACTIVE ALGORITHM FOR SURGICAL SYSTEM」、
・米国特許出願第16/112,099号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING AN ADAPTIVE ELECTRICAL SYSTEM」、
・米国特許出願第16/112,112号、発明の名称「CONTROL SYSTEM ARRANGEMENTS FOR A MODULAR SURGICAL INSTRUMENT」、
・米国特許出願第16/112,119号、発明の名称「ADAPTIVE CONTROL PROGRAMS FOR A SURGICAL SYSTEM COMPRISING MORE THAN ONE TYPE OF CARTRIDGE」、
・米国特許出願第16/112,097号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING BATTERY ARRANGEMENTS」、
・米国特許出願第16/112,109号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING HANDLE ARRANGEMENTS」、
・米国特許出願第16/112,114号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING FEEDBACK MECHANISMS」、
・米国特許出願第16/112,117号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT SYSTEMS COMPRISING LOCKOUT MECHANISMS」、
・米国特許出願第16/112,095号、表題「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A LOCKABLE END EFFECTOR SOCKET」、
・米国特許出願第16/112,121号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENT COMPRISING A SHIFTING MECHANISM」、
・米国特許出願第16/112,151号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A SYSTEM FOR ARTICULATION AND ROTATION COMPENSATION」、
・米国特許出願第16/112,154号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING A BIASED SHIFTING MECHANISM」、
・米国特許出願第16/112,226号、発明の名称「SURGICAL INSTRUMENTS COMPRISING AN ARTICULATION DRIVE THAT PROVIDES FOR HIGH ARTICULATION ANGLES」、
・米国特許出願第16/112,062号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS AND MANUFACTURING TECHNIQUES」、
・米国特許出願第16/112,098号、発明の名称「SURGICAL DISSECTORS CONFIGURED TO APPLY MECHANICAL AND ELECTRICAL ENERGY」、
・米国特許出願第16/112,237号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER CONFIGURED TO STORE CLIPS IN A STORED STATE」、
・米国特許出願第16/112,245号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING AN EMPTY CLIP CARTRIDGE LOCKOUT」、
・米国特許出願第16/112,249号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING AN AUTOMATIC CLIP FEEDING SYSTEM」、
・米国特許出願第16/112,253号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING ADAPTIVE FIRING CONTROL」、及び
・米国特許出願第16/112,257号、発明の名称「SURGICAL CLIP APPLIER COMPRISING ADAPTIVE CONTROL IN RESPONSE TO A STRAIN GAUGE CIRCUIT」。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年6月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,090号、
・「CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS」と題する米国特許出願第16/024,057号、
・「SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION」と題する米国特許出願第16/024,067号、
・「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,075号、
・「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,083号、
・「SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES」と題する米国特許出願第16/024,094号、
・「SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE」と題する米国特許出願第16/024,138号、
・「SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES」と題する米国特許出願第16/024,150号、
・「VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,160号、
・「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE」と題する米国特許出願第16/024,124号、
・「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT」と題する米国特許出願第16/024,132号、
・「SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,141号、
・「SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES」と題する米国特許出願第16/024,162号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,066号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,096号、
・「SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS」と題する米国特許出願第16/024,116号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,149号、
・「SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY」と題する米国特許出願第16/024,180号、
・「COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,245号、
・「SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,258号、
・「SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE」と題する米国特許出願第16/024,265号、及び
・「DUAL IN−SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS」と題する米国特許出願第16/024,273号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES」と題する米国特許出願第15/940,641号、
・「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES」と題する米国特許出願第15/940,648号、
・「SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,656号、
・「SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS」と題する米国特許出願第15/940,666号、
・「COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,670号、
・「SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第15/940,677号、
・「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」と題する米国特許出願第15/940,632号、
・「COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS」と題する米国特許出願第15/940,640号、
・「SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT」と題する米国特許出願第15/940,645号、
・「DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME」と題する米国特許出願第15/940,649号、
・「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」と題する米国特許出願第15/940,654号、
・「SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING」と題する米国特許出願第15/940,663号、
・「AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA」と題する米国特許出願第15/940,668号、
・「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」と題する米国特許出願第15/940,671号、
・「DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE」と題する米国特許出願第15/940,686号、
・「STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS」と題する米国特許出願第15/940,700号、
・「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願第15/940,629号、
・「USE OF LASER LIGHT AND RED−GREEN−BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT」と題する米国特許出願第15/940,704号、
・「CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO−CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY」と題する米国特許出願第15/940,722号、
・「DUAL CMOS ARRAY IMAGING」と題する米国特許出願第15/940,742号、
・「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,636号、
・「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,653号、
・「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」と題する米国特許出願第15/940,660号、
・「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET」と題する米国特許出願第15/940,679号、
・「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION」と題する米国特許出願第15/940,694号、
・「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」と題する米国特許出願第15/940,634号、
・「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」と題する米国特許出願第15/940,706号、
・「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,675号、
・「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,627号、
・「COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,637号、
・「CONTROLS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,642号、
・「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,676号、
・「CONTROLLERS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,680号、
・「COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,683号、
・「DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,690号、及び
・「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT−ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,711号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月8日出願の以下の米国特許仮出願を所有する。
・「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許仮出願第62/640,417号、及び
・「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許仮出願第62/640,415号。
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに注意を喚起しておく。例示的な例は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び/又は例のうち1つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び/又は例のうち任意の1つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
エネルギー装置及び排煙
本開示は、手術部位から煙並びに/又は他の流体及び/若しくは微粒子を排出するためのエネルギー装置及びインテリジェント外科用排出システムに関する。煙は、1つ以上のエネルギー装置を利用する外科的処置中に発生することが多い。エネルギー装置は、エネルギーを使用して、組織に影響を及ぼす。エネルギー装置では、エネルギーは、発生器によって供給される。エネルギデバイスは、1つ以上の無線周波数(RF)電極を有する電気外科用デバイスなどの、組織接触電極を有するデバイス、及び超音波ブレードを有する超音波デバイスなどの、振動表面を有するデバイスを含む。電気外科用デバイスでは、発生器は、振動電流を発生させて電極に電力供給するように構成されている。超音波デバイスでは、発生器は、超音波振動を発生させて超音波ブレードに電力供給するように構成されている。発生器については、本明細書で更に説明する。
超音波エネルギーは、凝固及び組織を切断するために利用することができる。超音波エネルギーは、組織と接触するエネルギー送達表面(例えば、超音波ブレード)を振動させることによって組織を凝固及び切断する。超音波ブレードは、振動エネルギーを超音波変換器から伝達する導波路に連結することができ、超音波変換器は、機械的振動を生成し、発生器によって電力供給される。高周波(例えば、毎秒55,500回)で振動することにより、超音波ブレードは、ブレードと組織との間、すなわち、組織内のタンパク質を変性させて粘着性の凝塊を形成する、ブレード−組織界面で、摩擦及び熱を発生させる。ブレード表面によって組織に及ぼされる圧力により、血管が崩壊され、凝塊が止血封止を形成することを可能にする。切断及び凝固の精度は、例えば、臨床医の技術によって、並びに電力レベル、ブレードの刃、組織牽引、及びブレード圧力を調整することによって制御することができる。
超音波外科用器具は、このような器具の特殊な性能特性によって、外科手技におけるますます広範囲にわたる用途が見出されている。特定の器具構成及び動作パラメータに応じて、超音波外科用器具は、組織の切断及び凝固による止血を実質的に同時にもたらすことができ、望ましくは、患者の外傷を最小限に抑えることができる。切断動作は、典型的には、超音波器具の遠位端においてエンドエフェクタ又はブレード先端によって実現される。超音波エンドエフェクタは、超音波エネルギーをエンドエフェクタと接触させた組織に伝達する。このような性質の超音波器具は、例えば、ロボット支援手術を含む開腹手術用途、腹腔鏡手術又は内視鏡手術用に構成することができる。
電気エネルギーもまた、凝固及び/又は切断のために利用することができる。電気外科用装置は、典型的には、ハンドピースと、遠位端に取り付けられたエンドエフェクタ(例えば、1つ以上の電極)を有する器具と、を含む。エンドエフェクタは、組織に電流が導入されるように組織に対して及び/又は隣接して配置することができる。電気外科手術は、広く使用され、凝固及び切断の両方のための単一の外科器具の使用を含む、多くの利点をもたらす。
電気外科用装置の電極又はチップは、焼灼によって組織を凝固させる及び/又は切断する外科的効果を生み出すために、高電流密度を有する高周波電流を発生させるように、患者との接触点においては小さいものとなっている。戻り電極は、同じ高周波信号を、患者を通過した後、電気外科用発生器に戻して搬送し、したがって、RF信号のための戻り経路を提供する。
電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、エンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の身体に又は身体に対して別個に位置する戻り電極(例えば、接地パッド)を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び/又は組織間の止血封止を形成する場合があり、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用な場合がある。電気外科用装置のエンドエフェクタは、組織を離断するための、組織及び電極に対して移動可能な切断部材も含み得る。
印加中、電気外科用装置は、組織を通じて低周波数RF電流を伝達することができ、これはイオン撹拌又は摩擦(即ち抵抗加熱)を生じさせ、これによって組織の温度を上昇させる。罹患組織と周囲組織との間に境界が作り出されるため、臨床医は、隣接する非標的組織を犠牲にすることなく、高レベルの正確性及び制御で手術することができる。RFエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は成形しながら、同時に血管を封止するために有用である。RFエネルギーは、主にコラーゲンから構成されかつ熱に接触した際に収縮する、結合組織に対して特に良好に作用することができる。他の電気外科用器具として、限定はしないが、とりわけ、不可逆性及び/若しくは可逆性電気穿孔法、並びに/又はマイクロ波技術が挙げられる。本明細書で開示する技術は、とりわけ、超音波、双極及び/若しくは単極のRF(電気外科的)、不可逆性及び/若しくは可逆性電気穿孔、並びに/又はマイクロ波に基づく外科用器具に適用可能である。
電気外科用装置によって印加された電気エネルギーは、発生器から器具に伝達することができる。発生器は、組織に影響を及ぼすために電極に伝達される振動電流からなる高周波波形に電気を変換するように構成されている。電流は、組織を通過して、組織を症灼(組織に対する電流アークが組織炭化を生成する凝固の形態)、乾燥(細胞の水を追い出す直接エネルギー印加)、及び/又は切断(細胞液を気化させて細胞爆発を引き起こす間接エネルギー印加)する。電流に対する組織の応答は、組織の抵抗、組織を通過する電流密度、電力出力、及び電流印加の持続時間の関数である。特定の例では、本明細書に更に記載されるように、電流波形は、異なる手術機能に影響を及ぼすように、及び/又は異なる特性の組織に適応するように調整することができる。例えば、異なる種類の組織−血管組織、神経組織、筋肉、皮膚、脂肪、及び/又は骨は、同じ波形に対して異なって反応することがある。
電気エネルギーは、EN60601−2−2:2009+A11:2011,Definition201.3.218−HIGH FREQUENCYに記載される周波数範囲内であり得るRFエネルギーの形態であってもよい。例えば、単極RF用途における周波数は、典型的には、高周波漏れ電流に関連する問題を最小限に抑えるために、5MHz未満に制限される。200kHz超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、モノポーラ用途に使用され得る。
双極RF用途において、周波数は、ほぼどのような周波数であってもよい。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合などの特定の例では、より低い周波数を双極技術に使用することができる。一般に、10mAが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。双極技術の場合には、より高い周波数を使用することもできる。
特定の例では、発生器は、デジタル的に出力波形を生成して、外科用装置に提供し、これにより、外科用装置が種々の組織効果のために波形を利用することができるように構成することができる。発生器は、単極発生器、双極発生器、及び/又は超音波発生器であってもよい。例えば、単一の発生器は、単極装置、双極装置、超音波装置、又は複合型電気外科/超音波装置にエネルギーを供給することができる。発生器は、波形整形を介して組織特異的効果を促進することができ、かつ/又はRFエネルギー及び超音波エネルギーを同時に及び/若しくは順次、単一の外科用器具若しくは複数の外科用器具に駆動することができる。
一例では、外科システムは、超音波外科用器具、RF電気外科用器具、及び複合型超音波/RF電気外科用器具を含む、発生器及びそれと共に使用可能な様々な外科用器具を含むことができる。発生器は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる2016年9月14日出願の「TECHNIQUES FOR OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS」と題された米国特許出願第15/265,279号(現在は米国特許出願公開第2017/0086914号)に更に記載されているように、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能であってもよい。
本明細書に記載されるように、組織を切断する及び/又は血管を焼灼する医療処置は、多くの場合、発生器によって生成され、臨床医によって操作される電極を介して患者の組織に伝達されるRF電気エネルギーを利用することによって行われる。電極は、電極に隣接した患者の身体の細胞質に放電を送達する。この放電が細胞質を加熱させて、組織を切断する、及び/又は血管を焼灼する。
電気外科手術に伴う高温は、電極に隣接した組織の熱壊死を引き起こし得る。電気外科手術に伴う高温に組織が曝露される時間がより長いと、組織が熱壊死を起こす可能性がより高くなる。特定の例では、組織の熱壊死は、組織を切断する速度を低下させ、切断部位から離れて位置する組織への熱損傷の発生率を増加させるだけでなく、術後の合併症、焼痂生成及び治癒時間を増加させる可能性がある。
RFエネルギー放電の集中は、電極が組織を切断することができる効率、及び切断部位から離れた組織損傷の可能性の両方に影響を及ぼす。標準的な電極形状では、RFエネルギーは、意図される切開部位に隣接する比較的大きい領域にわたって均一に分布する傾向がある。RFエネルギー放電の概ね均一な分布は、周囲組織への外来電荷損失の可能性を増加させ、これは、周囲組織における望ましくない組織損傷の可能性を増加させ得る。
典型的な電気外科用発生器は、様々な動作周波数のRF電気エネルギー及び出力電力レベルを生成する。発生器の特定の動作周波数及び電力出力は、使用される特定の電気外科用発生器及び電気外科処置中の医師の必要性に基づいて変動する。特定の動作周波数及び電力出力レベルは、臨床医又は他の手術室職員によって発生器上で手動で調整することができる。これらの種々の設定を適切に調整するには、臨床医又は他の職員の膨大な知識、スキル、及び注意を要する。臨床医が発生器上の様々な設定に対して所望の調整を行うと、発生器は、電気外科手術中にそれらの出力パラメータを維持することができる。一般に、電気外科手術に使用される波形発生器は、切断モードで1〜300W及び凝固モードで1〜120Wの範囲の出力電力、並びに300〜600kHzの範囲の周波数を有するRF波を生成するように適合されている。典型的な波形発生器は、電気外科手術中に選択された設定を維持するように適合されている。例えば、臨床医が発生器の出力電力レベルを50Wに設定し、次いで電極を患者に接触させて電気外科手術を実施した場合、発生器の電力レベルは、急速に上昇し、50Wに維持されることになる。電力レベルを50Wなどの特定の設定に設定すると、臨床医が患者の組織を切断することを可能にすることになるが、そのような高電力レベルを維持することにより、患者の組織の熱壊死の可能性を増加させる。
いくつかの形態では、発生器は、RFエネルギー放電の集中を増加させる電極に関連して電気外科手術を効果的に実行するのに十分な電力を提供し、同時に望ましくない組織損傷を制限し、術後合併症を低減し、より迅速な治癒を促進するように構成されている。例えば、発生器からの波形は、外科処置全体にわたって制御回路によって最適化することができる。しかし、本明細書において特許請求される主題は、いずれかの不利益を解消する、又は上述したものなどの環境においてのみ動作する態様に限定されるものではない。むしろ、この背景技術は単に、本明細書に記載されるいくつかの態様が実施され得る、技術分野の一例を例示するために提示される。
本明細書で提供されるように、エネルギー装置は、組織を治療するために(例えば、標的組織内及び/又は標的組織付近で、組織を切断する、血管を焼灼する、及び/又は組織を凝固させるために)標的組織に機械的及び/又は電気エネルギーを送達する。組織の切断、焼灼、及び/又は凝固により、流体及び/又は微粒子が空気中に放出されることになり得る。外科処置中に放出されるそのような流体及び/又は微粒子は、例えば、空気中に浮遊する炭素粒子及び/又は他の粒子を含み得る、煙を構成することがある。換言すれば、流体は、煙及び/又は他の流体物質を含み得る。内視鏡及び切開手術の約90%は、なんらかのレベルの煙を発生させる。煙は、臨床医(単数又は複数)、助手(単数又は複数)、及び/又は患者(単数又は複数)の嗅覚にとって不快であることがあり、手術部位の臨床医(単数又は複数)の視界を遮る場合があり、特定の例では吸入すると健康に悪い場合がある。例えば、電気外科処置中に発生した煙は、アクロレイン、アセトニトリル、アクリロニトリル、アセチレン、アルキルベンゼン、ベンゼン、ブタジエン、ブテン、一酸化炭素、クレオソール、エタン、エチレン、ホルムアルデヒド、フリーラジカル、シアン化水素、イソブテン、メタン、フェノール、多環芳香族炭化水素、プロペン、プロピレン、ピリデン、ピロール、スチレン、トルエン、及びキシレン、並びに死んだ及び生きている細胞物質(血液断片を含む)、及びウイルスを含む、有毒化学物質を含有することがある。外科的煙中に特定されている特定の物質は、既知の発癌性物質として特定されている。電気外科処置中に焼灼された1グラムの組織は、フィルタの付いていないタバコ6本の毒性物質及び発癌性物質と同等であり得ることが推定される。加えて、電気外科処置中に放出された煙への曝露は、医療従事者に眼及び肺の炎症を引き起こすことが報告されている。
外科的煙中の物質に関連する毒性及び臭気に加えて、外科的煙中の粒子状物質のサイズは、臨床医(単数又は複数)、助手(単数又は複数)、及び/又は患者(単数又は複数)の呼吸器系に有害であり得る。特定の例では、微粒子は、非常に小さいことがある。特定の例では、非常に小さな粒子状物質の繰り返し吸入は、急性及び慢性の呼吸状態をまねく場合がある。
多くの電気外科システムは、外科処置から生じる煙を捕捉し、捕捉された煙をフィルタ及び排気ポートを介して臨床医(単数又は複数)及び/又は患者から離れる方向に向ける、外科用排出システムを用いる。例えば、排出システムは、電気外科的処置中に発生する煙を排出するように構成され得る。読者は、このような排出システムを「排煙システム」と呼ぶことができるが、そのような排出システムは、手術部位から単に煙を排出するだけではなく、それ以外のものも排出するように構成され得ることを理解するであろう。本開示全体をとおして、排出システムによって排出される「煙」は、煙だけに限定されない。むしろ、本明細書に開示される排煙システムは、液体、気体、蒸気(vapor)、煙、蒸気(steam)、又はこれらの組み合わせを含む様々な流体を排出するために使用することができる。流体は、生物起源とすることができ、及び/又は処置中に外部ソースから手術部位に導入することができる。流体としては、例えば、水、生理食塩水、リンパ液、血液、滲出液、及び/又は化膿性排出物を挙げることができる。その上、流体は、排出システムによって排出される微粒子又は他の物質(例えば、細胞物質又は細胞片)を含み得る。例えば、このような微粒子は、流体中に懸濁され得る。
排出システムは、多くの場合、ポンプ及びフィルタを含む。ポンプは、フィルタの中へと煙を引き込む吸引を発生させる。例えば、吸引は、手術部位から導管開口部へと排出導管を通して、排出システムの排出器ハウジング内に煙を引き込むように構成することができる。外科用排出システム50000の排出器ハウジング50018を図1に示す。本開示の一態様では、ポンプ及びフィルタは、排出器ハウジング50018内に配置される。排出器ハウジング50018内に引き込まれた煙は、吸引導管50036を介してフィルタに移動し、有害な毒素及び不快な臭いは、フィルタを通って移動する際に煙から濾過される。吸引導管は、例えば、真空導管及び/若しくは排出導管並びに/又は真空管及び/若しくは排出管とも呼ばれることがある。次いで、濾過された空気は、排気として外科用排出システムを出ることができる。特定の例では、本明細書に開示される様々な排出システムはまた、手術部位などの所望の位置に流体を送達するように構成することができる。
ここで図2を参照すると、排出器ハウジング50018(図1)からの吸引導管50036は、ハンドピース50032などのハンドピースで終端してもよい。ハンドピース50032は、電極チップ50034と、電極チップ50034付近の及び/又は電極チップ50034に隣接する排出導管開口部とを含む電気外科用器具を備える。排出導管開口部は、外科処置中に放出される流体及び/又は微粒子を捕捉するように構成されている。そのような例では、排出システム50000は、電気外科用器具50032に一体化される。更に図2を参照すると、煙Sは、吸引導管50036内に引き込まれている。
特定の例では、排出システム50000は、導管開口部を備え、かつシステム内に煙を吸引するように構成された、別個の外科用ツールを含むことができる。更に他の例では、排出導管及び開口部を備えるツールは、図3に示すような電気外科用ツール上にスナップ嵌めすることができる。例えば、吸引導管51036の一部分は、電極チップ51034の周りに(又はそれに隣接して)配置されてもよい。一例では、吸引導管51036は、クリップ又は他の締結具を有する電極チップ51034を備える電気外科用ツールのハンドピース51032に解除可能に固定されてもよい。
排出器ハウジング50518の様々な内部構成要素を図4に示す。様々な例では、図4の内部構成要素はまた、図1の排出器ハウジング50018に組み込むことができる。主に図4を参照すると、排出システム50500は、排出器ハウジング50518と、フィルタ50502と、排気機構50520と、ポンプ50506と、を含む。排出システム50500は、入口ポート50522及び出口ポート50524を有する排出器ハウジング50518を通る流路50504を画定する。フィルタ50502、排気機構50520、及びポンプ50506は、入口ポート50522と出口ポート50524との間の排出器ハウジング50518を通って流路50504と一列に連続して配置される。入口ポート50522は、例えば、図1の吸引導管50036などの吸引導管に流体連結することができ、吸引導管は、手術部位に配置可能な遠位導管開口部を備えることができる。
ポンプ50506は、機械的動作によって流路50504内に圧力差を生成するように構成されている。圧力差は、手術部位から入口ポート50522内へ、かつ流路50504に沿って煙50508を引き込むように構成されている。煙50508がフィルタ50502を通って移動した後、煙50508は、濾過された煙又は空気50510であると考えることができ、これは、流路50504を通って進み続け、出口ポート50524を通って排出される。流路50504は、第1のゾーン50514と、第2のゾーン50516と、を含む。第1のゾーン50514は、ポンプ50506から上流にある。第2のゾーン50516は、ポンプ50506から下流にある。ポンプ50506は、第2のゾーン50516内の流体が第1のゾーン50514内の流体よりも高い圧力を有するように、流路50504内の流体を加圧するように構成されている。モータ50512がポンプ50506を駆動する。様々な好適なモータについては、本明細書で更に説明する。排気機構50520は、出口ポート50524で排出システム50500を出る濾過された煙50510の速度、方向、及び/又は他の特性を制御することができる機構である。
排出システム50500を通る流路50504は、流路50504を通って移動する流体を実質的に収容し、かつ/又は流路50504の外側の流体から分離する、管又は他の導管から構成することができる。例えば、流路50504の第1のゾーン50514は、流路50504がフィルタ50502とポンプ50506との間に延びる管を含んでもよい。流路50504の第2のゾーン50516も、流路50504がポンプ50506と排気機構50520との間に延びる管を含んでもよい。流路50504はまた、流路50504が入口ポート50522から出口ポート50524まで連続的に延びるように、フィルタ50502、ポンプ50506、及び排気機構50520を通って延びる。
動作中、煙50508は、入口ポート50522でフィルタ50502内に流入することができ、煙50508がフィルタ50502内に引き込まれるように、ポンプ50506によって流路50504を通ってポンプ圧送することができる。次いで、濾過された煙50510は、排気機構50520を通って、排出システム50500の出口ポート50524から外へポンプ圧送することができる。出口ポート50524で排出システム50500を出る濾過された煙50510は、排気であり、排出システム50500を通過した濾過されたガスからなることができる。
様々な例では、本明細書に開示される排出システム(例えば、排出システム50000及び排出システム50500)は、例えば、システム100(図39)又はシステム200(図47)などの、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムに組み込むことができる。本開示の一態様では、例えば、コンピュータ実装外科システム100は、少なくとも1つのハブ106と、クラウド104とを含むことができる。主に図41を参照すると、ハブ106は、排煙モジュール126を含む。排煙モジュール126の動作は、その状況認識及び/若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに/又はクラウド104からの情報に基づいて、ハブ106によって制御することができる。コンピュータ実装外科システム100及び200、並びにそのための状況認識については、本明細書で更に説明する。
状況認識は、データベース及び/又は器具から受信したデータから外科処置に関連する情報を判定又は推測するための、外科システムのいくつかの態様の能力を包含する。情報は、実行されている処置の種類、手術されている組織の種類、又は処置の対象である体腔を含むことができる。外科処置に関連するコンテキスト情報により、外科システムは、例えば、それに接続され、かつ外科処置の過程でコンテキスト化した情報又は提案を臨床医に提供するモジュール式装置(例えば、排煙システム)を制御する方法を改善することができる。状況認識については、本明細書、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号に更に記載されている。
様々な例では、本明細書に開示される外科システム及び/又は排出システムは、プロセッサを含むことができる。プロセッサは、例えば、感知及び/若しくは集約されたデータ並びに/又は1つ以上のユーザ入力に基づいて、外科システム及び/又は排出システムの1つ以上の動作パラメータを制御するようにプログラムすることができる。図5は、プロセッサ50308を含む電気外科システム50300の概略図である。電気外科システム50300は、120V又は240Vのいずれかの交流を提供するAC電源50302によって電力供給される。AC電源50302によって供給される電圧は、120V又は240Vの交流を360Vの直流に変換するAC/DC変換器50304に向けられる。次いで、360Vの直流は、電力変換器50306(例えば、バックコンバータ)に向けられる。電力変換器50306は、逓降DC/DC変換器である。電力変換器50306は、入力360Vを0〜150Vの範囲内の所望のレベルまで逓減させるように適合されている。
プロセッサ50308は、電気外科システム50300の様々な様相、機能、及びパラメータを調整するようにプログラムすることができる。例えば、プロセッサ50308は、例えば、図2の電極チップ50034及び/又は図3の電極チップ51034と多くの点で類似し得る電極チップ50334における所望の出力電力レベルを判定し、所望の出力電力を提供するように、電圧を指定されたレベルまで逓減するように電力変換器50306に指示することができる。プロセッサ50308は、電気外科システム50300及び/又はそのサブシステムを動作させる機械実行可能命令を記憶するように構成されたメモリ50310に連結される。
プロセッサ50308と電力変換器50306との間には、デジタル−アナログ変換器(digital-to-analog converter、「DAC」)50312が接続されている。DAC50312は、プロセッサ50308によって生成されたデジタルコードをアナログ信号(電流、電圧、又は電荷)に変換するように適合されており、このアナログ信号は、電力変換器50306によって実行される電圧逓減を統制する。電力変換器50306が360Vをプロセッサ50308が判定したレベルまで逓減すると、所望の出力電力レベルを提供することになり、逓減した電圧は、患者の組織の電気外科処置を達成するために電極チップ50334に向けられ、次いで、戻り電極又は接地電極50335に向けられる。電圧センサ50314及び電流センサ50316は、電気外科用回路内に存在する電圧及び電流を検出し、検出されたパラメータをプロセッサ50308に通信するように適合されており、それにより、プロセッサ50308は、出力電力レベルを調整するかどうかを判定することができる。本明細書で言及したように、典型的な波形発生器は、電気外科処置全体にわたって選択された設定を維持するように適合されている。他の例では、発生器の動作パラメータは、本明細書に更に記載されるように、例えば、外科用ハブ、クラウド、及び/又は状況認識モジュールからの入力などの、プロセッサ5308への1つ以上の入力に基づいて、外科処置中に最適化することができる。
プロセッサ50308は、ネットワークを介して通信するために通信装置50318に連結される。通信装置は、物理的ワイヤを介して又は無線で通信するように構成された送受信機50320を含む。通信装置50318は、1つ以上の追加の送受信機を更に含んでもよい。送受信機には、セルラモデム、無線メッシュネットワーク送受信機、Wi−Fi(登録商標)送受信機、低電力ワイドエリア(LPWA)送受信機、及び/又は近距離通信送受信機(NFC)を含むことができるが、これらに限定されない。通信装置50318は、携帯電話、センサシステム(例えば、環境、位置、動きなど)及び/又はセンサネットワーク(有線及び/又は無線)、コンピューティングシステム(例えば、サーバ、ワークステーションコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ(例えば、iPad(登録商標)及びGalaxyTab(登録商標)など)、超携帯型コンピュータ、超モバイルコンピュータ、ネットブックコンピュータ、及び/又はサブノートコンピュータなどを含むことができるか、又はこれらと通信するように構成することができる。本開示の少なくとも1つの態様では、デバイスのうちの1つはコーディネータノードであってもよい。
送受信機50320は、プロセッサ50308から対応するUARTを介してシリアル送信データを受信し、シリアル送信データをRF搬送波上に変調し、送信RF信号を生成し、送信RF信号を対応するアンテナを介して送信するように構成することができる。送受信機(単数又は複数)は、対応するアンテナを介してシリアル受信データで変調されたRF搬送波を含む受信RF信号を受信し、シリアル受信データを抽出するために受信RF信号を復調し、プロセッサに提供するためにシリアル受信データを対応するUARTに提供するように更に構成されている。各RF信号は、関連する搬送波周波数及び関連するチャネル帯域幅を有する。チャネル帯域幅は、搬送波周波数、送信データ、及び/又は受信データに関連付けられている。各RF搬送波周波数及びチャネル帯域幅は、送受信機(単数又は複数)50320の動作周波数範囲(単数又は複数)に関連する。各チャネル帯域幅は、送受信機(単数又は複数)50320が準拠し得る無線通信規格及び/又はプロトコルに更に関連する。換言すれば、各送受信機50320は、選択された無線通信規格及び/又はプロトコル、例えば、Wi−Fi(登録商標)用のIEEE802.11a/b/g/n及び/又はZigbeeルーティングを使用した無線メッシュネットワーク用のIEEE802.15.4の実装に対応することができる。
プロセッサ50308は、排煙器50326に連結された感知及びインテリジェント制御装置50324に連結される。排煙器50326は、1つ以上のセンサ50327を含むことができ、また、ポンプと、モータドライバ50328によって制御されるポンプモータとを含むことができる。モータドライバ50328は、プロセッサ50308、及び排煙器50326内のポンプモータに通信可能に連結される。感知及びインテリジェント制御装置50324は、排煙器50326と他の装置との間の通信を容易にして、それらの制御プログラムを適合させる、センサアルゴリズム50321及び通信アルゴリズム50322を含む。感知及びインテリジェント制御装置50324は、本明細書に更に記載されるように、例えば、排出導管50336を介して抽出された流体、微粒子、及びガスを評価して、煙抽出効率を改善する及び/又は装置の煙出力を低減するように構成されている。特定の例では、感知及びインテリジェント制御装置50324は、排煙器50326内の1つ以上のセンサ50327、1つ以上の内部センサ50330、及び/又は電気外科システム50300の1つ以上の外部センサ50332に通信可能に連結される。
特定の例では、プロセッサは、外科用排出システムの排出器ハウジング内に位置することができる。例えば、図6を参照すると、プロセッサ50408及びそのためのメモリ50410は、外科用排出システム50400の排出器ハウジング50440内に配置される。プロセッサ50408は、モータドライバ50428、様々な内部センサ50430、ディスプレイ50442、メモリ50410、及び通信装置50418と信号通信する。通信装置50418は、図5に関して上述した通信装置50318と多くの点で類似している。通信装置50418は、外科用排出システム50400内のプロセッサ50408が外科用システム内の他のデバイスと通信することを可能にすることができる。例えば、通信装置50418は、1つ以上の外部センサ50432、1つ以上の外科用デバイス50444、1つ以上のハブ50448、1つ以上のクラウド50446、並びに/又は1つ以上の追加の外科用システム及び/若しくはツールへの有線及び/又は無線通信を可能にすることができる。特定の例では、図6の外科用排出システム50400は、図5の電気外科システム50300に組み込むことができることを、読者は容易に理解するであろう。外科用排出システム50400はまた、そのポンプモータ50451を含むポンプ50450、排出導管50436、及び排気口50452も含む。様々なポンプ、排気導管、及び排気口が、本明細書に更に記載される。外科用排出システム50400はまた、例えば、感知及びインテリジェント制御装置50324と多くの点で類似し得る、感知及びインテリジェント制御装置を含むことができる。例えば、そのような感知及びインテリジェント制御装置は、プロセッサ50408、並びに/又はセンサ50430及び/若しくは外部センサ50432のうちの1つ以上と信号通信することができる。
電気外科システム50300(図5)及び/又は外科用排出システム50400(図6)は、外科システムの1つ以上のパラメータを監視するようにプログラムすることができ、プロセッサ50308及び/又は50408と信号通信するメモリに記憶された1つ以上のアルゴリズムに基づいて、手術機能に影響を及ぼすことができる。本明細書に開示される様々な例示的な態様は、例えば、そのようなアルゴリズムによって実装することができる。
本開示の一態様では、プロセッサ50308及び50408並びにそれらと通信する対応するセンサシステム(図5及び図6)などのプロセッサ及びセンサシステムは、例えば、排煙システム、並びに/又は電気外科システム、エネルギー装置、及び/若しくは発生器などの排煙システムと連携して使用される外部装置及び/若しくはシステムのパラメータを調整するために、真空源を通る空気流を感知するように構成されている。本開示の一態様では、センサシステムは、外科用排出システムの空気流経路に沿って配置された複数のセンサを含むことができる。センサは、センサの間にあるシステムの状態又は状況を検出するために、排出システム内の圧力差を測定することができる。例えば、2つのセンサ間のシステムは、フィルタであってもよく、圧力差を使用して、システムを通る流量を維持するために、フィルタを通る流れが低減された際にポンプモータの速度を増加させることができる。別の実施例として、システムは、排出システムの流体トラップであってもよく、排出システムを通る空気流経路を判定するために圧力差を使用することができる。更に別の実施例では、システムは、排出システムの入口及び出口(又は排気口)であってもよく、圧力差を使用して、最大吸引負荷を閾値未満に維持するために、排出システム内の最大吸引負荷を判定することができる。
本開示の一態様では、プロセッサ50308及び50408並びにそれらと通信する対応するセンサシステム(図5及び図6)などのプロセッサ及びセンサシステムは、手術部位から抽出された流体中のエアロゾル又は炭化微粒子、すなわち煙の比率を検出するように構成されている。例えば、感知システムは、排出システムを通る空気流経路を選択するために使用される、粒子のサイズ及び/又は組成を検出するセンサを含んでもよい。そのような例では、排出システムは、異なる特性を有することができる、第1の濾過経路又は第1の濾過状態、及び第2の濾過経路又は第2の濾過状態を含むことができる。一例では、第1の経路は、微粒子フィルタのみを含み、第2の経路は、流体フィルタ及び微粒子フィルタの両方を含む。特定の例では、第1の経路は、微粒子フィルタを含み、第2の経路は、直列に配置された微粒子フィルタ及びより細かい微粒子フィルタを含む。追加及び/又は代替の濾過経路もまた想定される。
本開示の一態様では、プロセッサ50308及び50408並びにそれらと通信する対応するセンサシステム(図5及び図6)などのプロセッサ及びセンサシステムは、患者の腹部空洞内から排出された粒子に対して化学分析を行うように構成されている。例えば、感知及びインテリジェント制御装置50324は、超音波ブレードを誘導してより少ない煙を発生させるために、超音波発生器の電力レベルを調整するために、粒子数及び種類を感知してもよい。別の実施例では、センサシステムは、排出された流体の粒子数、温度、流体含有量、及び/又は汚染の割合を検出するためのセンサを含んでもよく、発生器の出力を調整するために、検出された特性(単数又は複数)を発生器に通信することができる。例えば、排煙器50326及び/又はそのための感知及びインテリジェント制御装置50324は、排出流量及び/又はポンプのモータ速度を既定の微粒子レベルに調整するように構成されていてもよく、エンドエフェクタによって発生する煙を低減するように発生器の出力電力又は波形に動作可能に影響を及ぼしてもよい。
本開示の一態様では、プロセッサ50308及び50408並びにそれらの対応するセンサシステム(図5及び図6)などのプロセッサ及びセンサシステムは、周囲空気及び/又は排出器ハウジングからの排気中の1つ以上の特性を評価することによって、手術室における粒子数及び汚染を評価するように構成されている。粒子数及び/又は空気品質は、例えば、情報を臨床医に通信するために、及び/又は排煙システム及びそのフィルタ(単数又は複数)の有効性を確立するために、排出器ハウジング上などの排煙システム上に表示されてもよい。
本開示の一態様では、例えば、プロセッサ50308又はプロセッサ50408(図5及び図6)などのプロセッサは、相関を判定する及び/又はポンプの毎分回転数(revolutions-per-minute、RPM)の速度を調整するために、内視鏡から得られたサンプル速度画像を感知システム(例えば、感知及びインテリジェント制御装置50324)からの排出器の粒子数と比較するように構成されている。一例では、発生器の起動は、排煙器に通信されてもよく、それにより、予想される必要な排煙速度を実施することができる。発生器の起動は、例えば、外科用ハブ、クラウド通信システム、及び/又は直接接続を介して、外科用排出システムに通信されてもよい。
本開示の一態様では、排煙システム(例えば、図5及び図6を参照)のセンサシステム及びアルゴリズムは、排煙器を制御するように構成することができ、所与の時間における手術野の必要性に基づいて、排煙器の濾過効率を調整するために、そのモータパラメータを適合させることができる。一例では、排煙器の入口に入る及び/又は排煙器の出口若しくは排気口から出る感知された微粒子に基づいてモータポンプ速度を自動的に変更するための、適応空気流ポンプ速度アルゴリズムが提供される。例えば、感知及びインテリジェント制御装置50324(図5)は、例えば、ユーザ選択可能速度及び自動モード速度を含むことができる。自動モード速度では、排出システムを通る空気流は、排出システムに入る煙及び/又は排煙システムから出る濾過された粒子の欠如に基づいて、スケール変更可能であってもよい。特定の例では、自動モード速度は、腹腔鏡モードの自動感知及び補償を提供することができる。
本開示の一態様では、排出システムは、外科用ハブ及びクラウドとの双方向性を改善するために、データ収集及び通信機能を提供する電気及び通信アーキテクチャ(例えば、図5及び図6を参照)を含むことができる。一実施例では、外科用排出システム、並びに/又は、例えば、プロセッサ50308(図5)及びプロセッサ50408(図6)などのそのプロセッサは、システムのエラー、短絡、及び/又は安全チェックを確認するために段階的方法で通電されるセグメント化された制御回路を含むことができる。セグメント化された制御回路はまた、通電された部分と、通電された部分が第1の機能を実行するまで通電されない部分とを有するように構成することができる。セグメント化された制御回路は、ステータス更新を識別して、取り付けられた構成要素のユーザに表示するための回路素子を含むことができる。セグメント化された制御回路はまた、モータがユーザによって起動される第1の状態、及びモータがユーザによって起動されていないが、ポンプをより静かに、かつより遅い速度で動作させる第2の状態でモータを動作させるための回路素子を含む。セグメント化された制御回路は、例えば、排煙器を段階的に通電することを可能にすることができる。
排出システムの電気及び通信アーキテクチャ(例えば、図5及び図6を参照)はまた、相互作用並びにクラウドとのデータの通信のために、外科用ハブ内の他の構成要素との排煙器の相互接続性を提供することができる。外科用排出システムパラメータの外科用ハブ及び/又はクラウドへの通信は、他の取り付けられた装置の出力又は動作に影響を及ぼすために提供することができる。パラメータは、動作可能であってもよく、又は感知されてもよい。動作パラメータとしては、空気流、圧力差、及び空気品質が挙げられる。感知されるパラメータとしては、微粒子濃度、エアロゾルの割合、及び化学分析が挙げられる。
本開示の一態様では、例えば、外科用排出システム50400などの排出システムはまた、筐体と、交換可能な構成要素と、制御部と、ディスプレイとを含むことができる。そのような交換可能な構成要素間でセキュリティ識別(identification、ID)を通信するための回路素子が提供される。例えば、フィルタと排煙電子機器との間の通信は、構成要素の信頼性、残りの寿命を検証するために、構成要素内のパラメータを更新するために、エラーを記録するために、並びに/又はシステムによって識別することができる構成要素の数及び/若しくは種類を制限するために、提供することができる。様々な例では、通信回路は、構成パラメータを有効化及び/又は無効化するための特徴を認証することができる。通信回路は、構成要素と排煙電子機器との間のセキュリティ及び独自の関係を管理するために、暗号化及び/又はエラー処理スキームを採用することができる。使い捨て式/再使用可能な構成要素は、特定の例に含まれる。
本開示の一態様では、排出システムは、流体管理並びに抽出フィルタ及び空気流構成を提供することができる。例えば、流体捕捉機構を含む外科用排出システムが提供され、流体捕捉機構は、抽出又は空気流制御機構の第1及び第2の組を有し、これらは、互いに直列であり、大きい流体液滴及び小さい流体液滴それぞれを抽出する。特定の例では、空気流経路は、主流体管理チャンバの排気ポートの下流から一次リサーバに戻る再循環チャネル又は二次流体チャネルを含むことができる。
本開示の一態様では、高性能パッドを、電気外科システムに連結することができる。例えば、電気外科システム50300(図5)の接地電極50335は、容量結合を維持しながらパッドに一体化された局所的な感知を有する高性能パッドを含むことができる。例えば、容量結合性戻り経路パッドは、単極チップの神経束への近接を検出するために、選択した解剖学的位置の神経制御信号及び/又は移動を感知するために使用することができる、小さい分離可能なアレイ要素を有することができる。
電気外科システムは、信号発生器と、電気外科用器具と、戻り電極と、外科用排出システムとを含むことができる。発生器は、RF電気エネルギーを生成するRF波発生器であってもよい。電気外科用器具に接続されるのは、ユーティリティ導管である。ユーティリティ導管は、信号発生器から電気外科用器具に電気エネルギーを伝達するケーブルを含む。ユーティリティ導管はまた、捕捉及び/又は収集された煙及び/又は流体を手術部位から離れる方向に搬送する真空ホースも含む。そのような例示的な電気外科用システム50601は、図7に示されている。より具体的には、電気外科用システム50601は、発生器50640と、電気外科用器具50630と、戻り電極50646と、排出システム50600とを含む。電気外科用器具50630は、ハンドル50632及び排出システム50600の吸引ホース50636に流体連結された遠位導管開口部50634を含む。電気外科用器具50630はまた、発生器50640によって電力供給される電極も含む。第1の電気接続部50642、例えば、ワイヤは、電気外科用器具50630から発生器50640まで延びる。第2の電気接続部50644、例えば、ワイヤは、電気外科用器具50630から電極、すなわち戻り電極50646まで延びる。他の例では、電気外科用器具50630は、双極電気外科用器具であってもよい。電気外科用器具50630上の遠位導管開口部50634は、排出システム50600の排出器ハウジング50618内に設置されたフィルタのフィルタ端部キャップ50603に延びる吸引ホース50636に流体連結されている。
他の例では、排出システム50600の遠位導管開口部50634は、電気外科用器具50630とは別個のハンドピース又はツール上にあってもよい。例えば、排出システム50600は、発生器50640に連結されていない、及び/又は組織通電表面を含まない外科用ツールを含むことができる。特定の例では、排出システム50600の遠位導管開口部50634は、電気外科用ツールに解放可能に取り付けることができる。例えば、排出システム50600は、遠位導管開口部で終端するクリップオン又はスナップ式導管を含むことができ、これは外科用ツールに解除可能に取り付けられてもよい(例えば、図3を参照)。
電気外科用器具50630は、本明細書に記載されるように、患者の標的組織に電気エネルギーを送達して、組織を切断し、かつ/又は標的組織の中及び/若しくは付近の血管を焼灼するように構成されている。具体的には、電極先端部に密着又は隣接した患者の細胞物質の加熱を引き起こすために、電極先端部によって患者に放電が行われる。組織の加熱は、電気外科用器具50630を使用して電気外科手術を実施することが可能となるように、適度に高い温度で生じる。回路を完成させ、かつ患者の身体に進入するエネルギーのための発生器50640への戻り電気経路を設けるために、戻り電極50646が(戻り電極のタイプに応じて)患者に適用される、又は患者に近接して配置されるのいずれかがなされる。
電極先端部による患者の細胞物質の加熱、又は出血を防止するための血管の焼灼は、結果として、本明細書に更に記載されるように、焼灼が行われる場所に煙が放出されることになることが多い。そのような例では、排出導管開口部50634が電極先端部付近にあるため、排出システム50600は、外科的処置中に放出される煙を捕捉するように構成されている。真空吸引によって、煙は、電気外科用器具50630を通じて導管開口部50634内に、及び排煙システム50600の排出器ハウジング50618に向かって吸引ホース50636内に引き込まれ得る。
ここで図8を参照すると、排出システム50600(図7)の排出器ハウジング50618が示されている。排出器ハウジング50618は、フィルタを受容するように寸法決めされ構造化されたソケット50620を含む。排出器ハウジング50618は、排出器ハウジング50618の内部構成要素を完全に又は部分的に包囲することができる。ソケット50620は、第1のレセプタクル50622及び第2のレセプタクル50624を含む。遷移表面50626は、第1のレセプタクル50622と第2のレセプタクル50624との間に延びる。
ここで主に図9を参照すると、ソケット50620は、図8に示す断面平面に沿って描かれている。ソケット50620は、フィルタを受容するように開放された第1の端部50621と、排出器ハウジング50618を通る流路50699と連通する第2の端部50623とを含む。フィルタ50670(図10及び図11)は、ソケット50620と取り外し可能に配置されてもよい。例えば、フィルタ50670は、ソケット50620の第1の端部50621に挿入され、また第1の端部から取り外されてもよい。第2のレセプタクル50624は、フィルタ50670の接続ニップルを受容するように構成されている。
外科用排出システムは、多くの場合、フィルタを使用して、煙が排気として放出される前に煙から不要な汚染物質を除去する。特定の例では、フィルタは、交換可能であってもよい。図10及び図11に示すフィルタ50670は、本明細書に開示される様々な排出システムで使用することができることを、読者は理解するであろう。フィルタ50670は、交換可能な及び/又は使い捨て式フィルタであってもよい。
フィルタ50670は、前部キャップ50672と、後部キャップ50674と、それらの間に配置されたフィルタ本体50676と、を含む。前部キャップ50672は、特定の例では吸引ホース50636(図7)又は他の煙源から直接煙を受容するように構成されている、フィルタ入口50678を含む。本開示のいくつかの態様では、前部キャップ50672は、煙を煙源から直接向け、そこから流体の少なくとも一部分を除去した後、部分的に処理された煙を更に処理するためにフィルタ本体50676内に通す、流体トラップ(例えば、図14〜図17に示す流体トラップ50760)によって置き換えることができる。例えば、フィルタ入口50678は、流体トラップ50760(図14〜図17)のポート50766などの流体トラップの排気ポートを介して煙を受容して、部分的に処理された煙をフィルタ50670に伝達するように構成することができる。
煙がフィルタ50670に入ると、フィルタ本体50676内に収容された構成要素によって、煙を濾過することができる。次いで、濾過された煙は、フィルタ50670の後部キャップ50674内に画定されたフィルタ排気口50680を通ってフィルタ50670を出ることができる。フィルタ50670が排出システムに関連付けられている場合、排出システム50600の排出器ハウジング50618内で生成された吸引は、フィルタ排気口50680を介してフィルタ50670に伝達されて、フィルタ50670の内部濾過構成要素を介して煙を引き込むことができる。フィルタは、多くの場合、微粒子フィルタ及び炭フィルタを含む。微粒子フィルタは、例えば、高効率微粒子空気(high-efficiency particulate air、HEPA)フィルタ又は超低浸透空気(ultra-low penetration air、ULPA)フィルタとすることができる。ULPA濾過は、迷路と同様のデプスフィルタを利用する。微粒子は、以下の方法のうちの少なくとも1つを使用して濾過することができる:直接遮断(1.0ミクロンを越える粒子が、メディアフィルタの繊維を通過するのに大きすぎるために捕捉される)、慣性衝突(0.5〜1.0ミクロンの粒子が繊維と衝突してそこに留まる)、及び拡散遮断(粒子が繊維を「探索」して線維に付着する際のブラウンランダム熱運動の影響によって0.5ミクロン未満の粒子が捕捉される)。
炭フィルタは、外科的煙によって発生した毒性ガス及び/又は臭気を除去するように構成されている。様々な例では、炭は、活性吸収部位を露出させるために加熱プロセスで処理されていることを意味する「活性化」されていてもよい。炭は、例えば、活性化された未使用の椰子殻からのものであってもよい。
ここで図11を参照すると、フィルタ50670は、粗いメディアフィルタ層50684、続いて細かな微粒子フィルタ層50686を含む。他の例では、フィルタ50670は、単一のタイプのフィルタからなってもよい。更に他の例では、フィルタ50670は、3つ以上のフィルタ層、及び/又は3つ以上の異なる種類のフィルタ層を含むことができる。粒子状物質がフィルタ層50684及び50686によって除去された後、煙は、例えば、揮発性有機化合物などの煙中のガス状汚染物質を除去するために、フィルタ50670内の炭素リザーバ50688を介して引き込まれる。様々な例では、炭素リザーバ50688は、炭フィルタを含むことができる。濾過された煙は、ここで粒子状物質及びガス状汚染物質を実質的に含まず、フィルタ排気口50680を通って、更なる処理及び/又は除去のために排出システム50600内に引き込まれる。
フィルタ50670は、フィルタ本体50676の構成要素間に複数のダムを含む。例えば、第1のダム50690は、例えば、フィルタ入口50678(図10)と粗いメディアフィルタ50684などの第1の微粒子フィルタとの中間に配置される。第2のダム50692は、例えば、細かい微粒子フィルタ50686などの第2の微粒子フィルタと炭素リザーバ50688との中間に配置される。加えて、第3のダム50694は、炭素リザーバ50688とフィルタ排気口50680との中間に配置される。ダム50690、50692、及び50694は、ガスケット又はOリングを含むことができ、これはフィルタ本体50676内の構成要素の移動を防止するように構成されている。様々な例では、ダム50690、50692、及び50694のサイズ及び形状は、印加された吸引の方向のフィルタ構成要素の膨張を防止するように選択することができる。
粗いメディアフィルタ50684は、例えば、10μmより大きい粒子状物質の大部分を除去するように構成された、ガラス繊維、ポリエステル、及び/又はプリーツ付きフィルタなどの低空気抵抗フィルタ材料を含むことができる。本開示のいくつかの態様では、これは、10μmより大きい粒子状物質の少なくとも85%、10μmより大きい粒子状物質の90%超、10μmより大きい粒子状物質の95%超、10μmより大きい粒子状物質の99%超、10μmより大きい粒子状物質の99.9%超、又は10μmより大きい粒子状物質の99.99%超を除去するフィルタを含む。
加えて又は代わりに、粗いメディアフィルタ50684は、1μmより大きい粒子状物質の大部分を除去する低空気抵抗フィルタを含むことができる。本開示のいくつかの態様では、これは、1μmより大きい粒子状物質の少なくとも85%、1μmより大きい粒子状物質の90%超、1μmより大きい粒子状物質の95%超、1μmより大きい粒子状物質の99%超、1μmより大きい粒子状物質の99.9%超、又は1μmより大きい粒子状物質の99.99%超を除去するフィルタを含む。
細かい微粒子フィルタ50686は、粗いメディアフィルタ50684よりも高い効率の任意のフィルタを含むことができる。これは、例えば、粗いメディアフィルタ50684と同じサイズの粒子のより高い割合を濾過することができ、かつ/又は粗いメディアフィルタ50684よりも小さいサイズの粒子を濾過することができるフィルタを含む。本開示のいくつかの態様では、細かい微粒子フィルタ50686は、HEPAフィルタ又はULPAフィルタを含むことができる。加えて又は代わりに、細かい微粒子フィルタ50686は、その表面積を増加させるためにプリーツが付いていてもよい。本開示のいくつかの態様では、粗いメディアフィルタ50684は、プリーツ付きHEPAフィルタを含み、細かい微粒子フィルタ50686は、プリーツ付きULPAフィルタを含む。
微粒子濾過後、煙は、炭素リザーバ50688を含むフィルタ50670の下流部分に入る。炭素リザーバ50688は、中間ダム50692と末端ダム50694それぞれとの間に配置された多孔質仕切り50696及び50698によって画定される。本開示のいくつかの態様では、多孔質仕切り50696及び50698は、剛性かつ/又は非可撓性であり、炭素リザーバ50688のための一定の空間容積を画定する。
炭素リザーバ50688は、ガス状汚染物質を除去するために、炭素粒子と累積的に、又は炭素粒子から独立して作用する、追加の吸着剤を含むことができる。追加の吸着剤としては、例えば、酸化マグネシウム及び/又は酸化銅などの吸着剤を挙げることができ、例えば、これは、例えば、一酸化炭素、エチレンオキシド、及び/又はオゾンなどのガス状汚染物質を吸着するように作用することができる。本開示のいくつかの態様では、追加の吸着剤は、リザーバ50688全体にわたって分散され、かつ/又はリザーバ50688の上方、下方、若しくは内部の別個の層に配置される。
再び図4を参照すると、排出システム50500は、排出器ハウジング50518内にポンプ50506を含む。同様に、図7に示す排出システム50600は、手術部位から吸引ホース50636を通って、及びフィルタ50670(図10及び図11)を通って煙を引き込む吸引を生成することができる、排出器ハウジング50618内に配置されたポンプを含むことができる。動作中、ポンプは、煙をフィルタ50670内に移動させ、かつ流路の出口で排気機構(例えば、図4の排気機構50520)から排出させる、排出器ハウジング50618内の圧力差を生成することができる。フィルタ50670は、煙から有害な、汚染した、又はそうでなければ不要な微粒子を抽出するように構成されている。
ポンプは、排出器ハウジング50618を通る流路と一列に配置されてもよく、それにより、排出器ハウジング50618を通って流れるガスは、一方の端部でポンプに入り、他方の端部でポンプを出る。ポンプは、封止された容積式流路を提供することができる。様々な例では、ポンプは、ガスがポンプを通って移動する際に、第1の体積のガスを捕捉(封止)し、かつその体積を第2のより小さい体積に減少させることによって、封止された容積式流路を生成することができる。捕捉されたガスの体積を減少させることにより、ガスの圧力が増加する。第2の加圧された体積のガスは、ポンプ出口でポンプから放出することができる。例えば、ポンプは、圧縮機であってもよい。より具体的には、ポンプは、ハイブリッド再生ブロワ、クローポンプ、ローブ圧縮機、及び/又はスクロール圧縮機を含んでもよい。容積式圧縮機は、排出システム50600によって生成される振動及び騒音を制限しながら、改善された圧縮比及び動作圧力を提供することができる。加えて又は代わりに、排出システム50600は、流体を移動させるためのファンを含むことができる。
容積式圧縮機、例えば、スクロール圧縮機ポンプ50650の一例を図12に示す。スクロール圧縮機ポンプ50650は、固定子スクロール50652と移動スクロール50654とを含む。固定子スクロール50652は、移動スクロール50654が偏心して周回している間、定位置に固定することができる。例えば、移動スクロール50654は、固定子スクロール50652の中心長手方向軸の周りを回転するように、偏心して周回することができる。図12に示すように、固定子スクロール50652及び移動スクロール50654の中心長手方向軸は、スクロール50652、50654の視野平面に対して垂直に延びる。固定子スクロール50652及び移動スクロール50654は、互いに交互配置されて、別個の封止された圧縮チャンバ50656を形成する。
使用中、ガスは、入口50658でスクロール圧縮機ポンプ50650に入ることができる。移動スクロール50654が固定子スクロール50652に対して周回すると、入口ガスは、最初に圧縮チャンバ50656内に捕捉される。圧縮チャンバ50656は、スクロール50652及び50654の螺旋形状に沿って、スクロール圧縮機ポンプ50650の中心に向かって別個の体積のガスを移動させるように構成されている。圧縮チャンバ50656は、ガスが存在する密閉空間を画定する。更に、移動スクロール50654が捕捉されたガスを固定子スクロール50652の中心に向かって移動させると、圧縮チャンバ50656は、容積が減少する。この容積の減少により、圧縮チャンバ50656内のガスの圧力を増加させる。封止された圧縮チャンバ50656内のガスは、容積が減少している間に捕捉され、したがって、ガスを加圧する。加圧されたガスがスクロール圧縮機ポンプ50650の中心に到達すると、加圧されたガスは、出口50659を通って放出される。
ここで図13を参照すると、排出システム50700の一部分が示されている。排出システム50700は、排出システム50600(図7)に多くの点で類似していてもよい。例えば、排出システム50700は、排出器ハウジング50618及び吸引ホース50636を含む。再び図7を参照すると、排出システム50600は、吸引を生成し、それによって吸引ホース50636の遠位端から、処理するために排出器ハウジング50618内に煙を引き込むように構成されている。特に、吸引ホース50636は、図13のフィルタエンドキャップ50603を介して排出器ハウジング50618に接続されていない。むしろ、吸引ホース50636は、流体トラップ50760を介して排出器ハウジング50618に接続される。フィルタ50670と同様のフィルタは、流体トラップ50760の背後の排出器ハウジング50618のソケット内に配置することができる。
流体トラップ50760は、更なる処理及び濾過のために部分的に処理された煙を排出システム50700に中継する前に、流体(例えば液体)の少なくとも一部分を煙から抽出して保持する第1の処理点である。排出システム50700は、本明細書に記載されるように、手術室(又は他の動作環境)における煙発生に関連する不快な臭気若しくは他の問題を低減又は除去するために、煙を処理、濾過、及び別の方法で清浄するように構成されている。特定の例では、排出システム50700によって更に処理される前に、煙から液滴及び/又はエアロゾルを抽出することによって、流体トラップ50760は、とりわけ、排出システム50700の効率を増加させ、かつ/又はそれと関連付けられたフィルタの寿命を増加させることができる。
主に図14〜図17を参照すると、流体トラップ50760は、排出器ハウジング50618(図13)から取り外されて示されている。流体トラップ50760は、流体トラップ50760の前側カバー又は表面50764に画定された入口ポート50762を含む。入口ポート50762は、吸引ホース50636(図13)を解除可能に受容するように構成することができる。例えば、吸引ホース50636の端部は、入口ポート50762内に少なくとも部分的に挿入することができ、それらの間に締まり嵌めで固定することができる。様々な例では、締まり嵌めは、吸引ホース50636を通過する煙の実質的に全てが流体トラップ50760内に移送されるように、流体密及び/又は気密嵌合であってもよい。場合によっては、例えば、ラッチベースの圧縮嵌合、Oリング、吸引ホース50636を入口ポート50762とネジ止めにより連結すること、及び/又は他の連結機構などの吸引ホース50636を入口ポート50762に連結又は接合するための他の機構を用いることができる。
様々な例では、吸引ホース50636と流体トラップ50760との間の流体密及び/又は気密嵌合は、これらの構成要素の接合部又はその付近で排出された煙中の流体及び/又は他の物質が漏出するのを防ぐように構成されている。場合によっては、吸引ホース50636は、例えば、Oリング及び/又はアダプタなどの中間連結装置を介して入口ポート50762と関連付けられて、吸引ホース50636と流体トラップ50760との間の気密及び/又は流体密接続を更に確実にすることができる。
上述のように、流体トラップ50760は、排気ポート50766を含む。排気ポートは、流体トラップ50760の裏カバー又は表面50768から離れる方向に延びる。排気ポート50766は、流体トラップ50760の内部チャンバ50770と外部環境との間に開放チャネルを画定する。場合によっては、排気ポート50766は、外科用排出システム又はその構成要素と緊密に関連付けられるようなサイズにされ成形される。例えば、排気ポート50766は、流体トラップ50760から排出器ハウジング50618(図13)内に収容されたフィルタまでの少なくとも部分的に処理された煙に関連付けられ、かつこれを伝達するようなサイズにされ成形されてもよい。特定の例では、排気ポート50766は、流体トラップ50760の前部プレート、上面、又は側面から離れる方向に延びることができる。
特定の例では、排気ポート50766は、排気ポート50766を排出器ハウジング50618から離間させる膜を含む。そのような膜は、空気、水、及び/又は蒸気が排出器ハウジング50618内に自由に入ることを可能にしながら、流体トラップ50760内に収集された水又は他の液体が排気ポート50766を通過し排出器ハウジング50618内に入るのを防止するように作用することができる。例えば、高流量微孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を、排気ポート50766の下流かつポンプの上流に配置して、排出システム50700のポンプ又は他の構成要素を損傷及び/又は汚染から保護することができる。
流体トラップ50760はまた、ユーザが流体トラップ50760を取り扱うのを、並びに/又は流体トラップ50760を吸引ホース50636及び/若しくは排出器ハウジング50618と接続するのを支援するように配置され寸法決めされた把持領域50772を含む。把持領域50772は、細長い凹部であるように描かれている。しかしながら、読者は、把持領域50772が、例えば、少なくとも1つの凹部、溝、突出部、タッセル、及び/又はリングを含んでもよく、これは、ユーザの指に対応するような、又は他の方法で把持面を提供するようなサイズにされ成形されてもよいことを容易に理解するであろう。
ここで主に図16及び図17を参照すると、流体トラップ50760の内部チャンバ50770が示されている。入口ポート50762及び排気ポート50766の相対的な配置は、煙が流体トラップ50760内に入るときの煙からの流体の抽出及び保持を促進するように構成されている。特定の例では、入口ポート50762は、ノッチ付き円筒形状を有することができ、これは、煙及び付随する流体を流体トラップ50760の流体リザーバ50774に向かって、又は別の方法で指向的に排気ポート50766から離れる方向に向けることができる。そのような流体の流れの例を、図17の矢印A、B、C、D、及びEで示す。
図示のように、煙は、入口ポート50762を通って流体トラップ50760に入り(矢印Aによって示される)、排気ポート50766を通って流体トラップ50760を出る(矢印Eによって示される)。入口ポートの幾何学的形状(例えば、より長い上側側壁50761及びより短い下側側壁50763)に少なくとも部分的に起因して、入口ポート50762に入る煙は、最初に流体トラップ50760の流体リザーバ50774内へと主に下向きに向けられる(矢印Bによって示される)。煙が矢印A及びBに沿って流体トラップ50760内へと下向きに引き込まれ続けるにつれて、最初に下向きに向けられた煙は、下向きに回転し、その供給源から横方向に離れる方向に向けられ、流体トラップ50760の上部に向かって、実質的に反対だが平行な経路で排気ポート50766の外へと移動する(矢印D及びEによって示される)。
流体トラップ50760を通る煙の方向的流れは、煙中の液体が流体トラップ50760の下部(例えば、流体リザーバ50774)内に抽出され保持されることを確実にすることができる。更に、流体トラップ50760が直立位置にあるときの入口ポート50762の垂直上方の排気ポート50766の相対的な配置は、流体トラップ50760の内外への流体の流れを実質的に妨げないと同時に、煙の流れによって排気ポート50766を介して液体が意図せず運ばれることを抑制するように構成されている。加えて、特定の例では、入口ポート50762及び出口ポート50766の構成、並びに/又は流体トラップ50760自体のサイズ及び形状は、流体トラップ50760が密封性であることを可能にすることができる。
様々な例では、排出システムは、例えば、図5及び図6に関して本明細書で更に説明するように、複数のセンサ及びインテリジェント制御部を含むことができる。本開示の一態様では、排出システムは、1つ以上の温度センサ、1つ以上の流体検出センサ、1つ以上の圧力センサ、1つ以上の粒子センサ、及び/又は1つ以上の化学センサを含むことができる。温度センサは、外科用排出システムを通って移動する、及び/又は外科用排出システムから手術室内に排出される、手術部位における流体の温度を検出するように配置することができる。圧力センサは、排出器ハウジング内などの排出システム内の圧力を検出するように配置することができる。例えば、圧力センサは、フィルタの上流、フィルタとポンプとの間、及び/又はポンプの下流に配置することができる。特定の例では、圧力センサは、排出システムの外側の周囲環境内の圧力を検出するように配置することができる。同様に、粒子センサは、排出器ハウジング内などの排出システム内の粒子を検出するように配置することができる。粒子センサは、例えば、フィルタの上流、フィルタとポンプとの間、及び/又はポンプの下流にあってもよい。様々な例では、粒子センサは、例えば、手術室内の空気品質を判定するために、周囲環境内の粒子を検出するように配置することができる。
排出システム50800の排出器ハウジング50818を、図18に概略的に示す。排出器ハウジング50818は、例えば、排出器ハウジング50018及び/又は50618と多くの点で類似していてもよく、かつ/又は本明細書に開示される様々な排出システムに組み込むことができる。排出器ハウジング50818は、本明細書で更に説明する多数のセンサを含む。特定の排出器ハウジングは、図18に示す各センサを含まなくてもよく、かつ/又は追加のセンサ(単数又は複数)を含んでもよいことを読者は理解するであろう。本明細書に開示される排出器ハウジング50018及び50618と同様に、図18の排出器ハウジング50818は、入口50822及び出口50824を含む。流体トラップ50860、フィルタ50870、及びポンプ50806は、入口50822と出口50824との間の排出器ハウジング50818を通る流路50804に沿って連続して整列される。
排出器ハウジングは、本明細書で更に説明するように、モジュール式及び/又は交換可能な構成要素を含むことができる。例えば、排出器ハウジングは、モジュール式流体トラップ及び/又は交換可能なフィルタを受容するように寸法決めされたソケット又はレセプタクル50871を含むことができる。特定の例では、図18に示すように、流体トラップ及びフィルタは、単一の交換式モジュール50859に組み込むことができる。より具体的には、流体トラップ50860及びフィルタ50870は、モジュール式及び/又は交換可能であり得る交換式モジュール50859を形成し、排出器ハウジング50818内のレセプタクル50871内に取り外し可能に設置することができる。他の例では、流体トラップ50860及びフィルタ50870は、分離した、かつ別個のモジュール式構成要素とすることができ、これは、排出器ハウジング50818内に一緒に組み立てる、及び/又は別個に設置することができる。
排出器ハウジング50818を更に参照すると、排出器ハウジング50818は、内部の様々なパラメータ及び/又は周囲環境のパラメータを検出するための複数のセンサを含む。加えて又は代わりに、排出器ハウジング50818内に設置された1つ以上のモジュール式構成要素は、1つ以上のセンサを含むことができる。例えば、図18を更に参照すると、交換式モジュール50859は、内部の様々なパラメータを検出するための複数のセンサを含む。
様々な例では、排出器ハウジング50818及び/又は排出器ハウジング50818と適合するモジュール式構成要素(単数又は複数)は、1つ以上のセンサからの入力を受信し、かつ/又は1つ以上のシステム及び/若しくはドライバに出力を通信するように構成されている、プロセッサ50308及び50408(それぞれ図5及び図6)などのプロセッサを含むことができる。排出器ハウジング50818と共に使用するための様々なプロセッサは、本明細書で更に説明する。
動作中、手術部位からの煙を、入口50822から流体トラップ50860を介して排出器ハウジング50818に引き込むことができる。図18の排出器ハウジング50818を通る流路50804は、様々な一列に並んだ構成要素の間に延びる封止された導管又は管50805を含むことができる。様々な例では、煙は、流体検出センサ50830及び化学センサ50832を通過して、本明細書に更に記載されるダイバータ弁50834に流れることができる。センサ50830などの流体検出センサは、煙中の流体粒子を検出することができる。一例では、流体検出センサ50830は、連続性センサとすることができる。例えば、流体検出センサ50830は、2つの離間した電極と、それらの間の連続性の程度を検出するためのセンサとを含むことができる。例えば、流体が存在しない場合、連続性は、ゼロ又は実質的にゼロであり得る。化学センサ50832は、煙の化学的特性を検出することができる。
ダイバータ弁50834において、流体を、流体トラップ50860の凝縮器50835内に向けることができ、煙は、フィルタ50870に向かって進み続けることができる。バッフル50864は、煙からの流体液滴の流体トラップ50860内のリザーバへの凝縮を促進するように、凝縮器50835内に配置される。流体検出センサ50836は、排出器ハウジング内の任意の流体が完全に、又は少なくとも実質的に流体トラップ50860内に捕捉されることを確実にすることができる。
更に図18を参照すると、煙は、その後、交換式モジュール50859のフィルタ50870に流入するように向けることができる。フィルタ50870への入口では、煙は、粒子センサ50838及び圧力センサ50840を通過して流れることができる。一形態では、粒子センサ50838は、本明細書で更に説明するように、レーザー粒子カウンタを含むことができる。煙は、図18に示すように、プリーツ付き超低浸透空気(ULPA)フィルタ50842及び炭フィルタ50844を介して濾過することができる。
フィルタを出ると、濾過された煙は、圧力センサ50846を通過して流れることができ、次いで、排出器ハウジング50818内の流路50804に沿ってポンプ50806に向かって進み続けることができる。ポンプ50806を通って移動すると、濾過された煙は、出口の粒子センサ50848及び圧力センサ50850を通過して排出器ハウジング50818に流れることができる。一形態では、微粒子センサ50848は、本明細書で更に説明するように、レーザー微粒子カウンタを含むことができる。図18の排出器ハウジング50818はまた、手術室内の環境などの周囲環境の様々な特性を検出するために、空気品質粒子センサ50852及び周囲圧力センサ50854を含む。少なくとも1つの形態では、空気品質粒子センサ又は外部/周囲空気粒子センサ50852は、レーザー粒子カウンタを含むことができる。図18に示す様々なセンサについては、本明細書で更に説明する。更に、様々な例では、代替的な感知手段を、本明細書に開示される排煙システムに利用することができる。例えば、粒子を計数するための、及び/又は流体中の微粒子濃度を判定するための代替的なセンサが、本明細書で更に開示される。
様々な例では、図18に示す流体トラップ50860は、捕捉された流体の流出及び/又は漏出を防止するように構成することができる。例えば、流体トラップ50860の幾何学的形状は、捕捉された流体が流出及び/又は漏出するのを防止するように選択されてもよい。特定の例では、流体トラップ50860は、捕捉された流体が流体トラップ50860から飛び散るのを防止するためのバッフル及び/又はスクリーン50862などのスプラッタスクリーンを含むことができる。1つ以上の例では、流体トラップ50860は、流体トラップ内の流体の体積を検出し、かつ/又は流体トラップ50860が容量まで充填されているかどうかを判定するためのセンサを含むことができる。流体トラップ50860は、流体をそこから空にするための弁を含んでもよい。読者は、様々な代替的な流体トラップ構成及び幾何学的形状を用いて、排出器ハウジング50818内に引き込まれた流体を捕捉することができることを容易に理解するであろう。
特定の例では、フィルタ50870は、追加の及び/又はより少ない濾過レベルを含むことができる。例えば、フィルタ50870は、粗いメディアフィルタ、細かいメディアフィルタ、及び吸着剤ベースのフィルタの群から選択される1つ以上の濾過層を含むことができる。粗いメディアフィルタは、例えば、ガラス繊維、ポリエステル、及び/又はプリーツフィルタで構成することができる低空気抵抗フィルタであってもよい。細かいメディアフィルタは、高効率微粒子空気(HEPA)フィルタ及び/又はULPAフィルタであってもよい。吸着剤ベースのフィルタは、例えば、活性炭フィルタであってもよい。読者は、様々な代替的フィルタ構成及び幾何学的形状を用いて、排出器ハウジング50818を通る流路に沿って引き込まれた煙を濾過することができることを容易に理解するであろう。
1つ以上の例では、図18に示すポンプ50806は、例えば、ハイブリッド再生ブロワ、クローポンプ、及び/又はローブ圧縮機などの、別の圧縮機及び/若しくはポンプに置き換える、かつ/又はこれらと組み合わせて使用することができる。読者は、様々な代替的なポンプ構成及び幾何学的形状を用いて、流路50804内に吸引を生成して、煙を排出器ハウジング50818内に引き込むことができることを容易に理解するであろう。
図18に示すセンサなどの排出システム内の様々なセンサは、プロセッサと通信することができる。プロセッサは、排出システムに組み込むことができ、かつ/又は別の外科用器具及び/若しくは外科用ハブの構成要素であってもよい。様々なプロセッサについては、本明細書で更に説明する。オンボードプロセッサは、センサ(単数又は複数)からの入力に基づいて、排出器システム(例えば、ポンプ50806のためのモータ)の1つ以上の動作パラメータを調整するように構成することができる。加えて又は代わりに、オンボードプロセッサは、センサ(単数又は複数)からの入力に基づいて、電気外科用ツール及び/又は撮像装置などの別の装置の1つ以上の動作パラメータを調整するように構成することができる。
ここで図19を参照すると、排出システム50900用の別の排出器ハウジング50918が示されている。図19の排出器ハウジング50918は、図18の排出器ハウジング50818と多くの点で類似していてもよい。例えば、排出器ハウジング50918は、排出器ハウジング50918への入口50922と排出器ハウジング50918の出口50924との間の流路50904を画定する。入口50922と出口50924との中間に、流体トラップ50960、フィルタ50970、ポンプ50906が順次配置されている。排出器ハウジング50918は、例えば、レセプタクル50871と同様に、モジュール式流体トラップ及び/又は交換可能なフィルタを受容するように寸法決めされたソケット又はレセプタクル50971を含むことができる。切換弁50934において、流体は、流体トラップ50960の凝縮器50935内に方向付けることができ、煙は、そのままフィルタ50970に向かうことができる。特定の例では、流体トラップ50960は、捕捉された流体が流体トラップ50960から飛散するのを防止するために、例えば、バッフル50964などのバッフル及び/又はスクリーン50962などのスプラッタスクリーンを含むことができる。フィルタ50970は、プリーツ加工された超低浸透空気(ULPA)フィルタ50942及び炭フィルタ50944を含む。封止された導管又は管50905は、様々な一列の構成要素間に延びる。排出器ハウジング50918はまた、本明細書で更に説明し、かつ図18及び図19に示す、センサ50830、50832、50836、50838、50840、50846、50848、50850、50852、及び50854を含む。
図19を更に参照すると、排出器ハウジング50918はまた、遠心送風機機構50980及び再循環弁50990も含む。再循環弁50990は、流体トラップ50960を通って流体を再循環させるために選択的に開放及び閉鎖することができる。例えば、流体検出センサ50836が流体を検出する場合、再循環弁50990は、流体がフィルタ50970から離れるように方向付けられて流体トラップ50960内に戻るように開放することができる。流体検出センサ50836が流体を検出しない場合、弁50990は、煙がフィルタ50970へと方向付けられるように閉鎖することができる。再循環弁50990を介して流体が再循環されるときに、流体は、再循環導管50982を通って引き込まれ得る。遠心送風機機構50980は、再循環導管50982と係合して、再循環導管50982内に再循環吸引力を発生させる。より具体的には、再循環弁50990が開放され、ポンプ50906が起動されると、フィルタ50970の下流のポンプ50906によって生成された吸引力は、第1の遠心ブロワ又はかご形50984の回転を発生させることができ、これは、再循環弁50990を通って流体トラップ50960内に再循環される流体を引き込む、第2の遠心ブロワ又はかご形50986に伝達することができる。
本開示の様々な態様では、図5及び図6の制御部概略図は、図18及び図19の様々なセンサシステム及び排出器ハウジングと共に利用することができる。
他の取り付けられた装置の出力又は動作に影響を及ぼすための排煙システムパラメータの外科用ハブ又はクラウドへの通信END8546USNP(M−1/164469)
電気外科用器具が使用されている外科手術の過程において、外科用煙内の微粒子の種類、微粒子濃度、及び粒径などのパラメータは、これまで監視されていない。外科手術中の煙監視をしていないこととは、手術部位に存在する排煙装置が、外科手術の過程のパラメータ変化(例えば、排出されている煙中のより高い微粒子濃度など)を補うために、動作を調整してより慎重に排煙できなかったことを意味する。
図20〜図22及び図25〜図35を参照すると、本明細書に記載される例示的なスマート排煙システム56100は、検出又は感知されたパラメータを、外科用ハブ206又はクラウド分析コンピューティング環境204(以下、クラウド204)に通信することができ、これにより、外科用ハブ206又はクラウド204と通信する他のデバイスの出力及び動作に影響を及ぼす。例えば、様々な微粒子濃度が検出される場合、この様々なパラメータは、外科用ハブ206又はクラウド204に通信され、外科用ハブ206又はクラウド204は、電気外科用器具に適用される電力レベルなど、スマート排煙システム56100における別の構成要素の動作を調整し、様々なパラメータを補うことができる。
スマート排煙システムによって検出されたパラメータによって他の装置の動作を自動的に調整することにより、電気外科用器具の動作によって発生した煙がより効率的に除去され、外科手術中にその場にいる医師及び他の人員の危険性が低減される。
図20は、本開示の少なくとも1つの態様による、様々なモジュール及び装置が互いに通信している排煙システム56100を示す。排煙システム56100で識別されたモジュールとデバイスとの間の通信は、外科用ハブ204及び/又はクラウド204を通じた接続を介して直接的又は間接的に発生し得る。排煙システム56100は、例えば、図25〜図35に記載されるように、外科用ハブ206及び/又はクラウド204にインタラクティブに連結することができる。このようにして、排煙モジュール226によって感知又は検出されたパラメータは、図32〜図24に示されるようなコンピュータ実装外科用システム内の他のモジュール、デバイス、又は構成要素の機能に影響を及ぼし得る。図20は、例えば、クラウド204と、外科用ハブ206と、排煙モジュール226と、モジュールA56108と、モジュールB56106と、モジュールC56104と、を備えるコンピュータ実装排煙システム56100を示す。モジュールA56108、B56106、及びC56104は、外科用ハブ206と通信するか、又はその一部であるモジュール又はデバイスのいずれかであってもよい。例えば、モジュールA56108、B56106、及びC56104は、可視化システム208の構成要素、ロボットシステム222の構成要素、インテリジェント器具235、撮像モジュール238、発生器モジュール240、吸引/灌注モジュール228、通信モジュール230、プロセッサモジュール232、ストレージアレイ234、手術室マッピングモジュール242などであってもよい。これらの様々な種類のモジュール及び構成要素の例及び説明は、例えば、図25〜図35の説明において見出すことができる。
排煙モジュール226は、少なくとも1つのセンサを備える。このセンサは、例えば、周囲圧力センサ、空気品質微粒子センサなどといった、動作パラメータを検出するセンサを含む、任意の種類のセンサであってよい。更に、センサは、例えば、圧力センサ、流体検出センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタなどといった、内部センサであってもよい。更に、排煙モジュール226の様々な部分にわたって圧力差を決定するために、排煙モジュール226に2つ以上の圧力センサが含まれてもよい。排煙システム56100の文脈で使用されるセンサの説明は、例えば、図4〜図6、図18、及び図19に関連して見出すことができる。
様々な態様では、排煙モジュール226、並びにモジュールA56108、B56106、及びC56104は、例えば、外科用ハブ206及び/又はクラウド204と直接的又は間接的に通信してもよい。図20を再び参照すると、排煙モジュール206、並びにモジュールA56108、B56106、及びC56104は、外科用ハブ206と双方向通信で係合するように示されている。この双方向通信は、矢印56112などの2方向の矢印によって示される。この双方向通信は、一例では、排煙モジュール226のモジュール式ハウジング又はモジュールA56108、B56106、及びC56104を、内側コネクタコンソールを含むモジュール式バックプレーンに接続することによって達成され得る。モジュール式バックプレーンは、排煙モジュール226のモジュール式ハウジング又はモジュールA56108、B56106、及びC56104に、外科用ハブ206によって横方向又は垂直方向に接続するように構成されている。この例が図27〜図31に示される。代替例では、双方向通信は、排煙モジュール226のハウジング又は、外科用ハブ206とインターフェース接続を可能とし得る装置の後部に有線接続アタッチメントを有するスタンドアローンハウジングであるモジュールA56108、B56106、及びC56104によって確立されてもよい。あるいは、別の例では、排煙モジュール226、並びにモジュールA56108、B56106、及びC56104は、互いに直接接続されてもよい。更に別の例では、排煙モジュール226、並びにモジュールA56108、B56106、及びC56104は、直接的又は間接的のいずれかで、外科用ハブ206及び/又はクラウド204と通信するための無線通信モジュールを備えてもよい。図20に示される例では、外科用ハブ206は、クラウド204と双方向通信しているものとして示されている。あるいは、別の例では、破線56110によって示される排煙モジュール226、また並びにモジュールA56108、B56106、及びC56104のいずれか1つ又は全ては、外科用ハブ206を通過することなく、クラウドから直接命令又は情報を受信するために、クラウド204と直接通信してもよい。
図21は、本開示の少なくとも1つの態様による、外科用ハブ206、クラウド204、排煙モジュール226、並びに/又は様々な他のモジュールA56108、B56106、及びC56104間の相互接続性の例示的な方法フロー図56200を示す。例示的な方法56200は、図21に示すフローチャートを参照して説明されるが、この方法と関連する動作を実施する他の多くの方法も使用可能であると、理解されよう。例えば、ブロックのいくつかの順序を変更してよく、特定のブロックを他のブロックと組み合わせてよく、記載したブロックのいくつかは任意である。
また図25〜図35を参照すると、最初に、排煙モジュール226によって、パラメータが取得される(56202)。例えば、空気品質微粒子センサなどの排煙モジュール226のセンサ構成要素は、パラメータを検出する。このパラメータは、例えば、手術室の空気品質など、手術室の周囲環境に関連する任意のパラメータであってもよい。この例では、感知されたパラメータが1つのみ存在するが、本開示はそのような方法で限定されるべきではない。代替的な例では、任意の数の異なるセンサによって、多くの感知されたパラメータが存在し得る。パラメータの感知頻度、及び排煙モジュール226の起動頻度は、排出される煙の量に依存する。例えば、煙がほとんど排出されていない場合、排煙モジュール226は、よりゆっくりと作動し、及び/又はより低い頻度でパラメータを感知してもよい。あるいは、排煙モジュール226が急速に発生している煙を排出するように活発に作動している場合、設備が適切に機能していることを確実にするために、排煙モジュール226がより高速で作動し、及び/又はより頻繁にパラメータを感知することが有用であり得る。これにより、手術室にいる全ての外科医、人員、及び医療機器にとって安全な環境を提供することができる。感知され得る他のパラメータとしては、例えば、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析などの内部センサによって感知されるものが挙げられる。あるいは、排煙モジュール226のハウジング上のセンサによって感知される動作パラメータとしては、例えば、空気流、圧力差、又は空気品質が挙げられる。排煙システム56100の文脈で使用されるセンサの説明は、例えば、図4〜図6、図18、及び図19に見出すことができる。
次に、排煙モジュール226は、この取得したパラメータの値を、外科用ハブ206又はクラウド204に送信する(56204)。例えば、手術室の空気品質の値が取得された場合、排煙モジュール226によって外科用ハブ206に送られてもよい。外科用ハブ206は、パラメータを処理してもよく、及び/又は、受信した空気品質パラメータをクラウド204に通信してもよい。これは、ネットワークルータ211、ネットワークハブ207、ネットワークスイッチ209、又はこれらの任意の組み合わせを介して達成され得る。代替例では、排煙モジュール226は、有線又は無線通信技術を使用して、空気品質パラメータをクラウド204に直接通信してもよい。
次に、パラメータの値が処理され(56206)、パラメータの値が外科用排出システム56100又は別のモジュール式装置が動作すべき方法に影響を及ぼすかどうかが判定される(56208)。この処理は、クラウド204内の外科用ハブ206、又は外科用ハブ206とクラウド204との組み合わせで生じ得る。感知されたパラメータに対して実行される処理は、検出されたパラメータの値を様々なアルゴリズム及び学習ソフトウェアにおいて使用して、排煙モジュール226又はモジュールA56108、B56106、及びC56104のいずれかの動作を自動的に調整し、検出されたパラメータの値を補正すべきかどうかを判定することを含む。パラメータの値は、排煙変数である。アルゴリズム及び学習ソフトウェアは、処理前にクラウド204(ストレージ105)又は外科用ハブ206(ストレージ248)に記憶されてもよく、必要に応じてリモート更新されてもよい。
例えば、感知された空気品質パラメータの値が空気中の大量の煙粒子を示す場合、クラウド204は、空気品質パラメータの値を使用して、手術室の周囲空気品質を改善するために、排煙モジュール又はモジュールA56108、B56106、及びC56104の動作をどのように変更するかを判定できるソフトウェアアルゴリズムを含んでもよい。この例では、クラウド204は、インテリジェント器具235の動作を修正すべきか、また、波形をインテリジェント器具235に供給する発生器の出力を調整することによって、この動作が最適に調整されるかを判定できる。発生器240は、組織に影響を及ぼすために電極に伝達される振動電流からなる高周波波形に電気を変換するように構成されている。代替例では、クラウド204は、モジュールA56108、B56106、及びC56104のいずれも調整する必要がないが、排煙モジュール226の動作を調整すべきかを判定することができる。この代替例では、クラウド204は、空気品質パラメータの値が、手術室から煙をより迅速に排出するために排煙モジュール226の動作が調整された場合に、排煙モジュール226がより安全な環境を提供できることを示すことを判定し得る。
次に、外科用排出システム56100又はモジュール式装置に動作を調整するための命令が送られる(56210)。例えば、クラウド204は、感知された空気品質パラメータの値に基づいて、インテリジェント器具235の動作を調整すべきであると判定することができる。この例では、これは、発生器モジュール240の出力を修正することによって、クラウド204によって最も効果的に達成された。したがって、この例のステップ56210では、クラウド204は、発生器モジュール240(例えば、モジュールA56108)に命令を送信する。この例では、インテリジェント器具235の動作を変更するために、発生器モジュール240の出力を修正するように支持する命令を、発生器モジュール240に送信する。
最後に、外科用排出システム56100又はモジュール式装置の動作は、命令に基づいて調整される(56212)。例えば、発生器モジュール240は、クラウド204から受信した命令に従い、インテリジェント器具235ヘの波形出力の形状を変更する。この調整により、インテリジェント器具235は、所望の様式で組織に効果をもたらす。例では、様々なモジュールに対する命令は、クラウド204又は外科用ハブ206に予め記憶されているが、必要に応じてリモート更新されてもよい。あるいは、これらの命令は、必要に応じて、クラウド204又は外科用ハブ206によって動的に生成される。
図22は、本開示の少なくとも1つの態様による、様々な他のモジュール及びデバイスと通信する排煙システム56300を示す。図22に例示される例は、図20に示すコンピュータ実装外科用システムの代替例を開示する。引き続き図25〜図35及び図22を参照すると、クラウド204及び外科用ハブ206が示されている。代替例において、例示される例は、1つのクラウド204及び1つの外科用ハブ206を示すが、コンピュータ実装された外科用システム内に、2つ以上のクラウド204及び/又は外科用ハブ206が存在してもよい。
図22では、外科用ハブ206は、吸引/灌注モジュール228、排煙モジュール226、及び発生器モジュール240などの様々なモジュールを含み得る。排煙モジュール226は、異なるパラメータを検出する第1のセンサ56302及び第2のセンサ56304を含んでもよい。例えば、第1のセンサ56302は、手術室から排出されている煙に対する化学分析を行う化学センサであってもよく、第2のセンサ56304は、手術室から排出されている煙の微粒子濃度を決定するレーザー微粒子カウンタであってもよい。代替例では、排煙モジュール226内に2つ超又は2つ未満のセンサが存在してもよい。
この例では、第1のセンサ56302は、第1のパラメータ56306、例えば、手術室から排出されている煙のpHを感知する。第2センサ56304は、第2のパラメータ56308、例えば、手術室から排出されている煙の微粒子数(百万分率)を感知する。排煙モジュール226は、外科用ハブ206に接続されてもよく、又は外科用ハブ206の一部であってもよく、したがって、第1のパラメータ56306及び第2のパラメータ56308は、感知された後に自動的に外科用ハブ206に提供されてもよい。代替例では、外科用ハブ206は、排煙モジュール226から定期的に、又は感知されたパラメータ情報に対するユーザからの要求により、任意の感知されたパラメータを要求することができ、排煙モジュール226は、要求に応じて、感知されたパラメータの値を提供する。あるいは、排煙モジュール226は、要求されることなく、感知された値を外科用ハブ206に定期的に提供してもよい。
ある例では、外科用ハブ206は、第1のパラメータ56306及び第2のパラメータ56308を処理、修正、又は操作して、第1の処理されたパラメータ56306’及び第2の処理されたパラメータ56308’にすることができる。代替例では、外科用ハブ206は、第1のパラメータ56306及び第2のパラメータ56308に対する任意の処理を実行しなくてもよい。外科用ハブ206は、感知されたパラメータの値に基づいて、様々なモジュールの動作を調整すべきかどうかを判定するために、第1の処理されたパラメータ56306’及び第2の処理されたパラメータ56308’を更なる処理のためにクラウド204に送信してもよい。クラウド204は、様々なアルゴリズムを実行して、第1の処理されたパラメータ56306’及び第2の処理されたパラメータ56308’の値が、排煙モジュール226を含む他のモジュール及び装置のいずれかの動作を、手術室内のより理想的な手術環境をもたらすために調整すべきかを示しているかどうかを判定することができる。この例では、クラウド204は、第1の処理されたパラメータ56306’及び第2の処理されたパラメータ56308’の値が許容可能な閾値を上回っているか又は下回っており、したがって、他のモジュールの動作は、第1の処理されたパラメータ56306’及び第2の処理されたパラメータ56308’の感知/検出された値を補正するように調整すべきであると判定することができる。
図22に示される例では、クラウド204は、可視化システム208のディスプレイを、手術部位を正確に描写するように調整すべきであると判定することができる。この場合、クラウド204は、命令A56312を可視化システム208に送信して、その手術部位の表示を調整することができる。可視化システム208は、外科用ハブ206に通信可能に連結される。
更に、この例では、クラウド204は、様々なアルゴリズムを実行後、第1の処理されたパラメータ56306’又は第2の処理されたパラメータ56308’の値のいずれかに基づいて、吸引/灌注モジュール228の動作も調整すべきであると判定することができる。この例では、命令B56310は、クラウド204から外科用ハブ206に送信されてもよい。外科用ハブ206は、命令B56310を吸引/灌注モジュール228に送信してもよい。代替例では、外科用ハブ206は、外科用ハブ206内に位置するプロセッサ244に、吸引/灌注モジュール228の動作を調整させることができる。別の代替例では、クラウド204は、命令B56310を外科用ハブ206を通じて最初に送信することなく、吸引/灌注モジュール228に命令B56310を直接送信することができる。
クラウド204は、様々なアルゴリズムを実行後、発生器モジュール240には動作の調整が有効ではない場合がある、又は、感知されたパラメータが、発生器モジュール240の動作における調整から効果的に影響を受けない場合があることを判定できる。したがって、図22に例示される例では、クラウド204は、発生器モジュール240に命令を送信しなくてもよい。あるいは、クラウド204は、動作の修正が必要でないという命令を発生器モジュール240に送信してもよい。
セグメント化された制御回路であって、システムのエラー、短絡、及び安全チェックを確認するために段階的方法で通電される回路を含む排煙システム
排出システムが適切に機能していないとき、排煙システムにおいて故障が検出されない場合は、排煙システムが外科的状況で知らずに操作される場合がある。これは、危険な又は発癌性がある煙が手術室から適切に取り除かれない、安全ではない手術環境の原因となる場合がある。あるいは、排煙システムの一部は適切に機能し得るが、他の部分は適切に機能しない場合がある。これは、排煙システムを、一般に、通電及び操作には危険である状態にし得る。
図20〜図22に記載されるように、外科用ハブ206及び/又はクラウド204に連結された排煙モジュール226を備える排煙システム56100、56300は、例えば、図23に記載されるように、セグメント化された制御回路57100を更に備えてもよい。セグメント化された制御回路57100は、段階的に通電されて、故障、エラー、短絡を確認し、排煙モジュール226を起動している間に様々な安全性チェックを実行して、排煙モジュール226の操作が安全であると判定するのを助けることができる。
排煙モジュール226を段階的方法で開始することにより、排煙モジュール226の操作試みる前に、故障及びエラーを識別することができる。これにより、排煙システムを修理、又は必要に応じて新しい排煙モジュールと交換できるため、外科手術の全体的な安全性を改善することができる。
一態様では、図20〜図22に記載される排煙モジュール226は、セグメント化された制御回路を含み、この回路は、エラー、短絡を確認するため、及びシステムの安全性チェックを実行するために、段階的な方法で通電され得る。図23は、本開示の少なくとも1つの態様による、セグメント化された制御回路57100の一態様を示す。特定の特徴部、モジュール、プロセッサ、モータなどが、図23に示される様々なセグメントにグループ化されているが、本開示はこの例に限定されるべきではないことに留意されたい。代替的な例では、セグメントは、図23に開示されるものよりも多い、より少ない、又は異なる構成要素を含んでもよい。更に、別の代替例では、セグメント化された回路の例におけるセグメントの数は、3つ超又は3つ未満のセグメントであってもよい。
図23の例では、セグメント化された制御回路57100は、第1のセグメント57102と、第2のセグメント57104と、第3のセグメント57106とを含む。ある例では、第1のセグメント57102は、メインプロセッサ57108及び安全プロセッサ57110を含む。メインプロセッサ57108は、電源ボタン又はスイッチ57120に直接接続されてもよい。したがって、この例では、第1のセグメント57102、具体的にはメインプロセッサ57108は、起動される第1のセグメント57102及び構成要素57108である。
安全プロセッサ57110及び/又はメインプロセッサ57108は、感知回路57112及びディスプレイ回路57114を含み得る第2のセグメント57104、並びに、モータ制御回路57116及びモータ57118を含み得る第3のセグメント57106などの、1つ以上の追加の回路セグメント及びそれらの構成要素と相互作用するように構成されてもよい。回路セグメント及びそれらの構成要素のそれぞれは、安全プロセッサ57110及び/又はメインプロセッサ57108に連結され、又はこれらと通信してよい。メインプロセッサ57108及び/又は安全プロセッサ57110はまた、メモリに連結されてもよく、又は内部メモリを含んでもよい。メインプロセッサ57108及び/又は安全プロセッサ57110はまた、外科用ハブ206及び/又はクラウド204などのネットワークを介した通信を可能にする通信装置と連結されてもよく、又は、有線若しくは無線通信してもよい。
メインプロセッサ57108は、例えば、1つ以上の回路セグメント、電池、及び/又は複数のスイッチに連結された、複数の入力を備えてよい。セグメント化された制御回路57100は、例えば、排煙モジュール226内のプリント回路基板組立体(PCBA)など、任意の好適な回路によって実装されてもよい。プロセッサという用語は、本明細書で使用するとき、任意のマイクロプロセッサ、プロセッサ、1つ若しくは複数のコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置(CPU)の機能を1つの集積回路又は最大で数個の集積回路上に組み込んだ、他の基本コンピューティングデバイスを含むと理解されるべきである。メインプロセッサ57108及び安全プロセッサ57110は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。安全プロセッサ57110は、拡張性がある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全特性を提供するために、中でも特に、安全限界用途向けに特異的に構成されてもよい。
図23に示される例では、第2のセグメント57104は、メインプロセッサ57108に連結されるか、又はそれと信号通信する、感知回路57112及びディスプレイ回路57114を備えてもよい。本明細書で一般に説明される排煙モジュール226の感知回路57112は、一部は排煙モジュール226の内部にあり、一部は外部にあり、排煙モジュール226のハウジング上に配置されている、様々なセンサを含む。これらのセンサとして、様々な圧力センサ、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は他のレーザーセンサ、及び空気品質センサが挙げられる。排煙システム56100の文脈で使用されるセンサの説明は、例えば、図4〜図6、図18、及び図19に見出すことができる。
代替的な態様では、感知回路57112は、排煙モジュール226の外部ハウジング上に位置するいくつかのセンサが、通信装置を介して、感知回路57112、メインプロセッサ57108、及び/若しくは安全プロセッサ57102との通信並びに/又は接続に関与するとき、通信装置を含んでもよい。ディスプレイ回路57114は、排煙モジュール226又は排煙モジュール226若しくは外科用ハブ206と通信する別の装置によって得られたテキスト、画像、グラフ、チャートなどを表示し得る、画面又は他のディスプレイを含んでもよい。例えば、ディスプレイ回路57114は、撮像モジュール238、装置/器具235、及び/又は可視化システム208から受信した画像又はデータを表示し、オーバーレイすることができる、モニタ又は画面(例えば、ディスプレイ210、217又はモニタ135)を含んでもよい。このディスプレイ又は画面は、セグメント化された制御回路57100内の各セグメントのステータス、又は各セグメント内の各構成要素のステータスをユーザに提示できる。各セグメントのステータス、又は各セグメントの各構成要素のステータスは、各構成要素又はセグメントを識別すること、各構成要素又はセグメントのステータスを受信又は判定すること、及び各構成要素又はセグメントのステータスをユーザに表示することによって、セグメント化された制御回路57100によって識別されてもよい。構成要素又はセグメントは、例えば、固有のデータパケットフォーマット、認証、暗号化、ID番号、パスワード、信号通信、フラグなどを使用して識別されてもよい。構成要素又はセグメントのステータスは、フラグ、指示、感知されたパラメータの値、測定値などを使用して決定されてもよい。
これらの機能(識別、判定、表示)は、例えば、Wi−Fi、有線接続、信号通信、Thread、Bluetooth、RFID、又はNFCを使用して実行されてもよい。例えば、セグメント化された制御回路57100の構成要素は、ネットワークを介して通信するための通信装置を含んでもよく、又はネットワークを介した通信を可能にする外部通信装置に連結されてもよい。通信装置は、物理的有線又は無線で通信するように構成された送受信機を含むことができる。装置は、1つ以上の追加の送受信機を更に含んでもよい。送受信機には、セルラモデム、無線メッシュネットワーク送受信機、Wi−Fi(登録商標)送受信機、低電力ワイドエリア(LPWA)送受信機、及び/又は近距離通信送受信機(NFC)を含むことができるが、これらに限定されない。通信装置は、メインプロセッサ57108、安全プロセッサ57110、ディスプレイ回路57114、外科用ハブ206、又はクラウド204を備えてもよく、又はこれらと通信するように構成されてもよく、これは、構成要素及びそれらの関連するステータスの識別情報を検証してもよく、又はその識別情報を受信してもよい。送受信機は、プロセッサから対応するUARTを介してシリアル送信データを受信し、シリアル送信データをRF搬送波上に変調し、送信RF信号を生成し、RF信号を対応するアンテナを介して送信するように構成することができる。各送受信機は、本明細書に記載されるように、選択された無線通信規格及び/又はプロトコル、例えば、Wi−Fi(登録商標)のためのIEEE802.11a/b/g/n及び/又はZigbeeルーティングを使用する無線メッシュネットワークのためのIEEE802.15.4の実装に対応してもよい。代替的な態様では、ディスプレイ回路は、煙検出器の状態、オン/オフ動作、残存するフィルタ寿命などを示すために、可聴信号又は小さな光/ディスプレイを含むことができる。各構成要素及びそれらのステータスの識別は、それぞれの構成要素によって自発的に提供されてもよく、定期的又は不定期的間隔でそのような情報を送信又は伝達することができる。不定期的間隔の例は、例えば、ユーザが送信すべき情報を指示する場合であってもよい。代替例では、各構成要素又はセグメントの識別情報及びステータス情報は、規則的又は不規則な間隔で要求されてもよい。例えば、モータ制御回路57116の識別情報及びステータスは、1分、20分、40分、1時間、3時間、24時間などごとに要求されてもよい。
別の態様では、セグメント化された制御回路57100は、排煙モジュール226が全ての取り付けられた構成要素にクエリ又はポーリングすることを可能にするステータス回路の通電を可能にする。ステータス回路は、セグメントのうちのいずれかに位置してもよいが、この例では、第1のセグメント57102内に位置してもよい。このステータス回路は、第1のセグメント57102、第2のセグメント57104、第3のセグメント57106内の構成要素、並びに図25〜図35に示されるものなどの任意の他の追加の構成要素を含む全ての構成要素をクエリ/ポーリングすることが可能であり得る。取り付けられた構成要素のポーリング/クエリは、構成要素又はセグメントが排煙システム又はハブと互換性があり得る、互換性、構成要素又はセグメントが正しい構成要素であり、信頼できるとする、信頼性、使用ステータス、つまり、フィルタなどの使用に基づく寿命を有する任意のセグメント又は構成要素のステータス、及び、モータ及びモータに接続されたポンプに通電する前のフィルタの正確な挿入など、セグメント又は構成要素の正しい挿入、を検証するために行われてもよい。ある例では、インテリジェント器具235などのインテリジェント器具は、適切なデバイスが使用されていること、並びに、ポーリング/クエリされたインテリジェント器具と共に排煙システムが機能できること、又は、機能方法を知っていることを検証するために更にクエリ/ポーリングされてもよい。例えば、ポーリング又はクエリされるインテリジェント器具235は、Zip Pen(登録商標)であってもよい。どのZip Pen(登録商標)が使用されているかを知ることは、排煙システムがどのように機能するのかを決定するのに役立ち得る。未確認のインテリジェント器具が使用されている場合、排煙システムは、モータの通電が不適切であるか、又は安全でないと判断でき、エラーがディスプレイ回路57114によって表示されてもよい。これは、インテリジェント器具235だけではなく、スマート手術環境の任意の構成要素に対して行われてもよい。あるいは、未確認のインテリジェント器具が使用されている場合、排煙システムは、デバイスが普遍的に安全動作モードで使用され得ると判定してもよい。
上記のように、排煙モジュール226が他の構成要素をクエリ/ポーリングすることを可能にするステータス回路に通電することはまた、クエリ/ポーリングされた構成要素について独自の識別、認証、及びステータステキスト文字列を提供することができる。これにより、模倣デバイスがセキュリティデバイスを欺くことを防止するための、排煙モジュール226及び排煙モジュール226の下位構成要素の制御された識別が可能になる。例えば、セキュリティデバイスを欺く試みの例は、固有の接続を行うために「スキマー」を構築することによって行われる。システムが欺かれるのを防止するために、各構成要素を認証するための動作を実行することができる。排煙システムに取り付けられた各構成要素は、記憶されたデータ、セキュリティ暗号化、認証、パラメータ、又はこれらのいくつかの組み合わせに基づいて認証されてもよい。記憶されたデータは、識別番号又は別の識別子、製品名、及び製品タイプ、一意のデバイス識別子、会社商標、シリアル番号、及び/又は他の製造データ、構成パラメータ、使用情報、有効若しくは無効化された特徴、又は取り付けられた構成要素の使用方法に関するアルゴリズム/命令を含んでもよい。
図23に示される例では、第3のセグメント57106は、モータ制御回路57116及びモータ57118を含み得る。モータ制御回路57116及び/又はモータ57118は、メインプロセッサ57108及び/又は安全プロセッサ57110に連結され、又はこれらと信号通信してもよい。メインプロセッサ57108は、モータ制御回路57116にモータ57118の速度を増減させるように指示してもよい。代替例では、モータ制御回路57116及びモータ57118は、安全プロセッサ57110に連結され、又はこれ信号通信してもよい。モータ57118は、排煙モジュール226内のポンプに連結されてもよく(図4及び図6〜図19参照)、モータ57118の動作は、ポンプを機能させることができる。具体的には、ある例では、モータ57118は2つの異なる状態で動作してもよい。第1の状態は、モータ57118がユーザによって起動されるときであってもよい。この第1の状態では、モータ57118は、第2の状態よりも高い速度で動作してもよい。第2の状態では、モータ57118、モータ制御回路57116、メインプロセッサ57108、又は安全プロセッサ57110は、ユーザ活動の欠如を感知して、又はメインプロセッサ57108、安全プロセッサ57110、外科用ハブ204、クラウド206、又は外科用ハブ206内に位置する別のモジュール(例えば、プロセッサモジュール232)から命令を受信して、モータ57118の動作速度を減速させてもよい。
モータ57118が動作し得る異なる状態の数は、2つに限定されない。モータ57118は、パラメータの様々な測定値に基づいて、その動作状態を変更又は選択することができる。別の態様では、モータ57118は、特定の閾値内、上、又は下に入るユーザ活動レベルに基づいて、その動作状態を判定又は設定することができる。更に、これらの閾値は、排煙モジュール226の他のモジュール又は構成要素の閾値に関連するか、又はそれと相互関連し得る。
代替的な例では、モータ57118は、任意選択的にスリープモードと呼ばれるモードを有してもよい。この例では、所定の時間の間使用されないとき、スリープモードが起動されるか、又はモータ57118は、スリープモード(中止モード、又は低電力モード)にシャットダウンされてもよい。スリープモードに入る前の非活動の閾値時間量は、外科処置のタイプ、処置を行う特定の外科医、又は他の要因を含む多数の要因に応じて変化し得る。したがって、所定の時間量を予め設定してもよいが、容易に調整することができる。例えば、例示的なアクティブ状態からスリープモード状態への切り替えから閾値は10分であってもよい。この例では、インテリジェント器具235が10分を超えて外科医によって使用されない場合、モータ制御回路57116又はモータ57118は、スリープモードに入る命令を受信できる。代替例では、インテリジェント器具235が10分を超えて外科医によって使用されない場合、インテリジェント器具235は、モータ57118をスリープモード状態に減速させることによって自動的にスリープモードを起動してもよい。更に、排煙モジュール226又はインテリジェント器具235が再び使用されるか、又はユーザとの対話を感知するとき、排煙モジュール226は、セグメント化された回路57100に再通電する再起動シーケンスを受けてもよい。この再起動シーケンスは、エラー又は欠陥をチェックしながらセグメント化された回路57100に通電するために使用される起動シーケンスと同じであってもよい。あるいは、再起動シーケンスは、ユーザとの対話が感知されたときに、セグメント化された回路57100に迅速に再通電するための起動シーケンスの短縮バージョンであってもよい。
図24に示される例は、本開示の少なくとも1つの態様による、セグメント化された制御回路57100に段階的に通電するように、排煙モジュール226の制御回路部分を操作する方法57200を開示する。このようにして、制御回路の様々な部分は、後続のセグメントに通電する前に安全チェックを実行することができ、安全な電気起動回路方法を提供することができる。例示的な方法57200は、図24に示すフローチャートを参照して説明されるが、この方法と関連する動作を実施する他の多くの方法も使用可能であると、理解されよう。例えば、ブロックのいくつかの順序を変更してよく、特定のブロックを他のブロックと組み合わせてよく、記載したブロックのいくつかは任意である。
方法57200によれば、制御回路57100は、最初に第1のセグメント57102を起動させる(57202)。例えば、図23で前述したように、第1のセグメント57102は、メインプロセッサ57108及び安全プロセッサ57110を含んでもよい。代替例では、他の構成要素も第1のセグメント57102に含まれてもよく、又は第1のセグメント57102は、メインプロセッサ57108及び/若しくは安全プロセッサ57110を含まなくてもよい。
次に、第1のセグメント57102は第1の機能57204を実行する。この第1の機能は、例えば、制御回路57100及び/又は排煙モジュール226の安全性を検証することに関連し得る。例えば、メインプロセッサ57108又は安全プロセッサ57110は、セグメント化された制御回路57100の高電力部分に係合する前に、短絡及び他のエラーのために各セグメント又はセグメントの構成要素をチェックしてもよい。メインプロセッサ57108及び/又は安全プロセッサ57110は、各コンポーネント又は各セグメントに対して安全チェックを実行して、それらが適切に機能していることを判定してもよい。更に、別の例では、メインプロセッサ57108又は安全プロセッサ57110は、排煙モジュール226内の構成要素が正しい構成要素であることを確実にするために検証機能を実行してもよい。例えば、排煙システム56100、56300の構成要素が正しい構成要素であることを確実にするために、メインプロセッサ57108又は安全プロセッサ57110は、トラステッドプラットフォームモジュール(TPM)を含んでもよく、又は、TPMは、セグメント化された制御回路57100内の別個の構成要素であってもよい。この検証は様々な方法で行うことができる。例えば、1つの例示的な方法は、TPM内に、各構成要素又はセグメントのキーを記憶することである。接続された構成要素が比較され、各構成要素又はセグメントのキーがTPM内に見つからない場合、排煙モジュール226は、それらのモジュールを有効化又は電力供給できない。更なる例では、説明されるキーは、暗号化を組み込んでもよく、あるいは、メインプロセッサ57108又は安全プロセッサ57110などの排煙モジュール226の構成要素による認証を必要としてもよい。
更に、例えば、メインプロセッサ57108及び/又は安全プロセッサ57110は、特定の安全条件が満たされない場合に、セグメント化された制御回路57100による回路部分の活性化を阻止する、メモリに格納されたスイッチング論理を含んでもよい。例えば、論理スイッチ又は複数の論理スイッチと連携する安全プロセッサ57118内に記憶された様々な状態が存在し得る。例えば、保護ハウジングが完全に閉じられていない場合、フィルタモジュールが完全に又は適切に挿入されていない場合、流体リザーバが完全に又は適切に挿入されていない場合、ホースが適切に又は完全に挿入されていない場合、流体リザーバが十分に満たされていない場合に、論理スイッチが動作し、セグメント化された制御回路57100又は排煙モジュール226の連携部分は起動されなくてよい。
代替例では、排煙モジュール226、又は様々なセグメントのうちの1つが作動又は操作するのを可能にする前に、ハウジングが完全かつ適切に閉じられることを確実にするための別個の筐体回路が存在してもよい。例えば、ハウジングが完全に閉じていない場合、回路は完全でなくてもよい。したがって、セグメント化された制御回路57100の残りのセグメント又は構成要素は活性化されなくてもよい。この筐体回路の概念は、未認証の整備を防止するために、改ざん回路内で使用されてもよい。例えば、改ざん回路は確認回路を含んでもよい。開放されるべきではないハウジングが開放されている場合、確認回路は、電気的又は機械的のいずれかで恒久的に破壊され得る。この破壊可能な確認回路は、2つの堅固に固定された電気的接続ブロックを橋渡しできる内部接続ストリップを有し、1つのブロックは、筐体のシェル上に配置されてもよく、他のブロックは、筐体の基部フレーム上に配置されてもよい。内部接続部は、シェル及び基部フレームのそれぞれの上にラッチ特徴部を有する、それぞれの接続ブロックにロックし得る剛性の挿入可能な電気コネクタを有してもよい。破壊されると、ハウジングが開放されているか又は改ざんされていることが明白となり得る。いったん破壊されると、電気コネクタを容易に取り外し、交換のためにハウジングが開放されると交換することができる。代替的な態様では、ブロック及びラッチ特徴部は、異なる位置に配置されてもよく、各セグメントは、別個のブロック及びラッチ機構を含んでもよい。例えば、第1のセグメント57102の第2のセグメント57104、及び第3のセグメント57106はそれぞれ、別個の確認回路を有してもよい。第1のセグメント57102が改ざんされているか又は開放されている場合、確認回路は、剛性の内側接続ストリップが破断されてもよく、したがって、改ざんされていると識別でき、及び/又は、確認回路は、交換されてもよい。別個の確認回路を有することにより、セグメント化された制御回路57100の様々なセグメント又は構成要素のいずれかが改ざんされている場合、容易に検出可能であり得る。
あるいは、筐体回路は、セグメント化されたセキュリティデバイスとして使用されてもよい。例えば、システムの一部が整備を必要とする場合、筐体回路は、システムの一部が開放され、整備されることを可能にし得るが、セグメント化された制御回路57100の無許可の別個の部分が開放され、分解され、又は変更された後に、セグメント化された制御回路57100又は排煙モジュール226の使用を防止することができる。例えば、排煙システム226のセグメント化された制御回路57100を整備すべきであるが、ディスプレイ回路57114のみに整備が必要である場合、点検技術者又は他の担当者が第3のセグメント57106又は第1のセグメント57102を整備する理由がない場合がある。したがって、第3のセグメント57106及び第1のセグメント57102は、単回使用ヒューズ又は他の機械的/電気機械的デバイス、又はそのようなもののデジタル版を含む別個の筐体回路を含んでもよい。第3のセグメント57106及び第1のセグメント57102が開放、変更、又は分解されると、ヒューズを飛ばすことができ、第3のセグメント57106及び第1のセグメント57102に電力が到達しないようにすることができる。
エラー、短絡回路、故障、又は他の問題が検出された場合、セグメント化された制御回路57100は、セグメント化された制御回路57100の少なくとも1つのセグメントを実行する一方で、他のセグメントを実行しないことが可能であり得る。セグメント化された制御回路57100の安全性を確保するために、セグメント化された制御回路57100の一部及びそれらの間の接続には、機械的にスイッチ、ヒューズ、及びブレーカーが付けられ、安全でない状態が存在する場合には、スイッチ、ヒューズ、及びブレーカーが妨害し、通電を阻止することを可能にする。任意の好適な機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、又は固体スイッチを用いて、複数のスイッチを実装してよい。例えば、メインプロセッサ57108とモータ制御回路57116との間には、単回使用ヒューズ、リセット可能ヒューズ、又は固体切り替え装置が存在し得る。一般に、ヒューズは、電気回路の過電流保護を提供するように動作する電気安全装置である。それは、過度に多くの電流が流れるときに溶解する金属ワイヤ又はストリップを含んでもよく、それによって電流を遮断する。一般に、リセット可能ヒューズは、電子回路内の過電流異常を保護するために使用される受動電子部品である、ポリマー正温度係数(PPTC)デバイスである。このデバイスはまた、ポリヒューズ又はポリスイッチとしても知られ得る。一般に、固体スイッチは、とりわけホール効果装置、磁気抵抗性(MR)装置、巨大磁気抵抗性(GMR)装置、及び磁力計などの、磁場の影響下にて動作する。他の実装形態では、スイッチは、とりわけ光センサ、赤外線センサ、及び紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、例えばトランジスタ(例えば、FET、接合FET、金属酸化物半導体FET(MOSFET)、バイポーラなど)などの固体装置であってもよい。他のスイッチは、とりわけ、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
次に、第2のセグメントを起動できる(57206)。例えば、感知回路57112及びディスプレイ回路57114を含む第2のセグメント57104を通電してもよい。次に、第3のセグメントを起動できる(57208)。例えば、モータ制御回路57116及びモータ57118を含む第3のセグメント57106を通電してもよい。この例示的な態様は、第2のセグメントの前に第1のセグメント57102を、第3のセグメント57106の前に第2のセグメント57104を起動すると開示しているが、適切であると判断された場合にセグメント起動の順序を修正してもよい。更に、代替例では、第2のセグメント57104及び第3のセグメント57106に通電する間に、様々なエラーチェック、検証などが行われてもよい。
読者は、本明細書に記載される様々な外科用排出システム及び構成要素をコンピュータ実装インタラクティブ外科システム、外科用ハブ、及び/又はロボットシステムに組み込むことができることを容易に理解するであろう。例えば、外科用排出システムは、外科用ハブ、ロボットシステム、及び/又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムにデータを通信することができ、かつ/又は、外科用ハブ、ロボットシステム、及び/又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムからデータを受信することができる。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム、ロボットシステム、及び外科用ハブの様々な実施例を、以下に更に説明する。
フィルタと排煙デバイスとの間の通信のための通信回路を有する外科用排出システム
一般に、医療デバイスにネットワークサービスを提供することにより、医療デバイスの悪意のある攻撃にさらされる可能性がある。ネットワークシステム内に提供されるネットワークワイドファイアウォールサービスが提供され得るが、これらのサービスは、医療デバイス内部の構成要素からのセキュリティ攻撃に対して脆弱である可能性がある。すなわち、ファイアウォールサービスは、医療デバイスの構成要素の種類、製品、構成、又は認証に関連して情報を有していないことがあり、したがって、医療デバイスの本物でない/未認証の構成要素から来る悪意のある攻撃から医療デバイスシステムを保護することができない場合がある。例えば、本物でない/未認証の構成要素(例えば、フィルタデバイス)は、ランサムウェアを含むことがあり、これは、医療デバイスユーザの医療デバイスへのアクセス、又は医療デバイス内のデータへのアクセスを拒否する可能性がある。更に、本物でない/未認証の構成要素は、医療デバイスの他の本物の/認証済みの構成要素と互換性がない場合があり、その結果、医療構成要素全体の寿命が短縮し、かつ/又は性能が低下する可能性がある。これはまた、医療デバイスの動作の予期せぬ中断をもたらし得る。
本開示の態様により、上述の欠陥が対処され得る。いくつかの実施例では、外科用排出システムは、排煙デバイスと複数のフィルタ構成要素を有する交換可能なフィルタデバイスとの間の通信を促進し得る通信回路を含んでもよい。通信回路は、フィルタデバイス(複数のフィルタ構成要素を含む)を認証し、フィルタデバイスの残存寿命を検証し、フィルタデバイスから出力されたパラメータを更新し、フィルタデバイスから出力されたエラーを記録してもよい。通信回路は、外科用排出システムによって識別され得るフィルタ構成要素の数又は種類を制限してもよく、認証の結果に基づいて複数のフィルタ構成要素を有効化/無効化してもよい。いくつかの実施例では、通信回路は、フィルタ構成要素情報を使用することによってフィルタデバイス/構成要素を認証してもよく、フィルタ構成要素情報は、フィルタデバイス/構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、又は構成パラメータを含んでもよい。いくつかの実施例では、フィルタデバイス及び/又は通信回路は、フィルタデバイスと通信回路との間で通信されるデータ/パラメータを暗号化又は復号化してもよい。
このようにして、本開示の例示的な実施形態による外科用排出システムは、医療デバイスの本物でない/未認証の構成要素を検出し、暗号化によって医療デバイスのデータ/パラメータを保護し、フィルタ構成要素の残存寿命及びエラーをチェックすることによって、フィルタデバイス内の考えられる問題を予めチェックすることができる。これにより、有利には、外科システムが、本物でない/未認証の構成要素によって引き起こされ得る悪意のある攻撃及び性能の低下を防止し、医療デバイスの動作に予期せぬ中断を伴わずに外科用排出システムの動作を継続することを可能にし得る。
図25は、本開示の1つ以上の態様による、例示的な排煙システム58100の上位レベル構成図を示す。排煙システム58100は、ポンプ58160及びポンプ58160に動作可能に連結されたモータ58165を有する排煙デバイス58105と、表示デバイス58170と、通信装置58180と、プロセッサ58110と、メモリ58120と、1つ又は2つ以上のセンサ58140A〜Bと、を含んでもよい。いくつかの実施例では、排煙デバイス58105は、フィルタデバイス58150と、フィルタ通信回路58130と、を含んでもよい。フィルタデバイス58150は、フィルタ通信回路58130を通じて排煙デバイス58105(例えば、プロセッサ58110)と通信していてもよい。
排煙システム58100は、図6に示される排煙システムと類似し得る。例えば、プロセッサ58110は、モータドライバ又はモータ58165、様々なセンサ58140A〜B、表示デバイス58170、メモリ58120、及び通信装置58180と信号通信してもよい。通信装置58180は、図5及び図6に関連して上述された通信装置と類似し得る。つまり、通信装置58180は、排煙システム58100内のプロセッサ58110が、外科システム内の他のデバイスと通信することを可能にし得る。例えば、通信装置58180は、外部センサ、外科用デバイス、ハブ、クラウド、並びに/又は様々な追加の外科システム及び/若しくはツールへの有線及び/又は無線通信を可能にし得る。読者は、図25の排煙システムが、特定の例において図5の外科システムに組み込まれ得ることを容易に理解するであろう。
いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150は、吸引導管58155に連結されてもよい。排気機構58190は、ポンプ58160に連結されてもよい。排気機構58190は、排気機構50520と類似し得る。いくつかの実施例では、吸引導管58155、フィルタデバイス58150、ポンプ58160、及び排気機構58190は、入口ポート(例えば、入口ポート50522)と出口ポート(例えば、出口ポート50524)との間の流路(例えば、流路50504)と一列に連続して配置されてもよい。入口は、手術部位において遠位導管開口部を備える吸引導管58155に流体連結されていてもよい。排気機構58190は、排煙デバイス58105の外側に位置するように示されているが、いくつかの実施例では、排気機構58190は、排煙デバイス58105内に位置していてもよい。
いくつかの実施例では、プロセッサ58110は、フィルタデバイス58150と排煙デバイス58105との間の通信のためにフィルタ通信回路58130と信号通信してもよい。いくつかの実施例では、フィルタ通信回路58130は、排煙デバイス58105又はフィルタデバイス58150内に位置していてもよい。他の実施例では、通信回路58130は、排煙デバイス58105の外側に位置していてもよい。いくつかの実施例では、通信回路58130は、図5に示される感知及びインテリジェント制御デバイスの一部であってもよい。
図26は、本開示の例示的な実施形態による、フィルタ通信回路58130を示す。フィルタ通信回路58220は、マスタコントローラ58210と、認証ユニット58220と、エラーログユニット58230と、更新ユニット58240と、暗号化/記述ユニット58250と、残存寿命検証ユニット58260と、データストレージユニット58270と、を含んでもよい。いくつかの実施例では、マスタコントローラ58210は、プロセッサ58110と信号通信し、フィルタ通信回路58130内の他のユニット58220〜58270を制御してもよい。他の実施例では、プロセッサ58110は、マスタコントローラ58210として機能してもよい。
図27は、本開示の例示的な実施形態によるフィルタデバイス58150を示す。フィルタデバイス58150は、複数のフィルタ構成要素を含んでもよい。フィルタ構成要素は、コントローラ58310、フィルタ要素ユニット58320、及びフィルタセンサユニット58330を含んでもよい。フィルタ要素ユニット58320は、1つ又は2つ以上のフィルタ要素58325A〜Cを含んでもよい。フィルタセンサユニット58330は、1つ又は2つ以上のフィルタセンサ58335A〜Cを含んでもよい。コントローラ58310は、フィルタ要素ユニット58320及びフィルタセンサユニット58330を制御し、かつこれらと通信してもよい。フィルタデバイス58150は、図10、図11、図18、及び図19に示される実施例(例えば、フィルタ50670)と類似し得る。いくつかの実施例では、1つ又は2つ以上のフィルタ要素58325A〜Cは、図10、図11、図18、及び図19に示される流体フィルタ、粗い媒体フィルタ50684、細かい微粒子フィルタ50686、微粒子フィルタ、炭素貯留部50688、若しくは炭フィルタ、又はフィルタデバイス58150内の任意の他のフィルタであってもよい。フィルタ要素58325A〜Cはまた、センサ以外のフィルタデバイス内の切換弁、バッフル、回転かご、又は任意の他の要素(例えば、ダム50690、50692、50694、後部キャップ50674など)を含んでもよい。いくつかの実施例では、1つ又は2つ以上のフィルタセンサ58335A〜Cは、図18及び図19に示される実施例(例えば、流体検出センサ50830、化学センサ50832、流体センサ50836、圧力センサ50840、レーザー粒子カウンタ50838など)と類似し得る。
いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150内のコントローラ58310は、フィルタ通信回路58130のマスタコントローラ58210と信号通信してもよい。いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150は、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを通信回路58130に送信する前に、パラメータを暗号化してもよい。暗号化されたパラメータを受信すると、通信回路(例えば、暗号化/記述ユニット58250)は、以下で考察されるように、暗号化されたパラメータを復号化してもよい。
図26を再び参照すると、認証ユニット58220は、フィルタデバイス58150又は複数のフィルタ構成要素を認証/検証してもよい。いくつかの実施例では、認証ユニット58220は、フィルタデバイス58150内に取り付けられたフィルタ構成要素の数を識別してもよい。認証ユニット58220はまた、通信回路によって識別され得るフィルタ構成要素の数又は種類を制限することもできる。例えば、フィルタ構成要素が、フィルタデバイス58150に使用されることが認証された構成要素の種類ではない場合、又はフィルタデバイス58150に使用されるフィルタ構成要素の数が所定の値(例えば、10、20、50など)以上である場合、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素又はフィルタデバイス58150を無効化することができる。認証ユニット58220はまた、認証の結果に基づいて、フィルタデバイス58150又は複数のフィルタ構成要素を有効化又は無効化してもよい。
エラーログユニット58230は、複数のフィルタ構成要素又はフィルタデバイス58150からのエラー又はエラーメッセージを記録してもよい。いくつかの実施例では、エラーログユニット58230は、データストレージユニット58270にエラーメッセージ及びエラーメッセージを記録してもよい。フィルタ通信回路58130は、エラーメッセージを読み取り、エラーメッセージを使用して、フィルタデバイス58150で起こったことを把握することができる。エラー及びエラーメッセージの例としては、センサ/フィルタ障害に起因して発生するエラー、センサ/フィルタによって検出された奇妙/危険な化学物質、微粒子フィルタで検出された湿分、目詰まりしたフィルタ、圧力差(例えば、圧力センサ50840と50846との間)、及び本物でない/未認証のフィルタデバイス/構成要素を含んでもよい。
更新ユニット58240は、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを更新してもよい。更新されたパラメータは、動作可能であってもよく、感知されてもよい。動作可能なパラメータは、空気流、圧力差、空気品質、又はフィルタデバイス58150の動作に関連する任意の他のパラメータを含んでもよい。感知されるパラメータとしては、微粒子濃度、エアロゾルの割合、化学分析、又はフィルタデバイス58150内のセンサ(例えば、圧力、流体、化学物質、粒子)によって感知される任意の他の値を含んでもよい。これらのパラメータは、データストレージユニット58270に記憶され、更新ユニット58240によって自動的に又は手動で更新されてもよい。例えば、更新ユニット58240は、圧力差の変化が圧力センサ(例えば、50840、50846)によって検出されるときに、データストレージユニット58270に記憶された圧力差値を更新してもよい。フィルタ通信回路58130は、フィルタ構成要素(例えば、フィルタ要素58325A〜C/フィルタセンサ58335A〜C)の各々から、又はスレーブコントローラ58310を通じてこれらのパラメータを直接受信してもよい。
暗号化/記述ユニット58250は、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを暗号化又は復号化してもよい。暗号化/記述ユニット58250は、フィルタデバイス58150から受信した任意のデータ又はパケットを暗号化又は復号化してもよい。いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150はまた、暗号化/記述ユニット58250と類似している暗号化/記述ユニットを含んでもよい。フィルタデバイス58150の暗号化/記述ユニットは、フィルタ通信回路58130に複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを送信する前に、パラメータを暗号化し、フィルタ通信回路58130からのデータを復号化してもよい。フィルタデバイス58150とフィルタ通信回路58130との間で通信される暗号化されたデータ/パラメータは、暗号化されたデータ/パラメータが復号化されていない限り、フィルタ構成要素、フィルタデバイス58150、及び排煙デバイス58105に可視/読み取り可能でなくてもよい。
いくつかの実施例では、暗号化/記述ユニット58250及びフィルタデバイス58150は、データ/パラメータを暗号化又は復号化するために同じ(秘密の)鍵を使用する対称暗号化によってデータ/パラメータを暗号化又は復号化してもよい。他の実施例では、暗号化/記述ユニット58250及びフィルタデバイス58150は、データ/パラメータを暗号化又は復号化するために同じ(秘密の)鍵を使用する対称暗号化によって、データ/パラメータを暗号化又は復号化してもよい。非対称暗号化では、秘密鍵/公開鍵のうちの1つを使用してデータを暗号化してもよく、他の鍵を使用してデータを復号化してもよい。
残存寿命検証ユニット58260は、複数のフィルタ構成要素の残存寿命を検証/予測してもよい。いくつかの実施例では、残存寿命検証ユニット58260は、フィルタ構成要素の残存寿命を検証するために、複数のフィルタ構成要素に関する使用情報を使用してもよい。フィルタ構成要素使用情報は、使用時間データ、各フィルタ部材が使用された回数、各フィルタ構成要素が発生させたエラーの数又は種類、各フィルタ構成要素の標準寿命、及びフィルタ要素58325A〜Cの上流(例えば、50840)及び下流(例えば、50846)に位置している圧力センサ間の圧力差を含んでいてもよい。いくつかの実施例では、フィルタ要素58325A(例えば、ULPAフィルタ)の圧力差値が、フィルタ要素58325Aが目詰まりしていることを示し得る所定の値を超える場合、残存寿命検証ユニット58260は、フィルタ要素58325Aの残存寿命がゼロであるか、又は間もなく、例えば、所定の期間(例えば、1〜5時間、1〜5日、1〜5週間、若しくは1〜5ヶ月)内にゼロになると、かつフィルタ要素58325Aを交換すべきであると判定してもよい。フィルタ構成要素使用情報が、相当量の質分が微粒子又は炭フィルタに入ったことを示す場合、残存寿命検証ユニット58260は、微粒子又は炭フィルタの残存寿命がゼロであるか、又は間もなく、例えば、所定の期間(例えば、1〜5時間、1〜5日、1〜5週間、若しくは1〜5ヶ月)内にゼロになると、かつ微粒子又は炭フィルタを交換すべきであると判定してもよい。フィルタ構成要素使用情報が、フィルタセンサ58335A又はフィルタ要素58325Aにエラーがある(例えば、適切に動作しない)ことを示す場合、残存寿命検証ユニット58260は、フィルタセンサ58335A又はフィルタ要素58325Aがゼロであるか、又は間もなく、例えば、所定の期間(例えば、1〜5時間、1〜5日、1〜5週間、若しくは1〜5ヶ月)内にゼロになると、かつフィルタセンサ58335A又はフィルタ要素58325Aを交換すべきであると判定してもよい。いくつかの実施例では、フィルタ構成要素使用情報は、データストレージユニット58270に記憶されてもよい。
データストレージユニット58270は、フィルタ構成要素に関する情報を記憶してもよい。フィルタ構成要素情報は、複数のフィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータを含んでもよい。いくつかの実施例では、フィルタ構成要素に関する情報は、例えば、認証ユニット58220がフィルタ構成要素を認証/検証するときに、フィルタ構成要素から発生してもよい。いくつかの実施例では、データストレージユニット58270はまた、本物の/認証済みのフィルタ構成要素に関する情報を含んでもよい。本物のフィルタ構成要素情報は、本物の/認証済みのフィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータのリストを含んでもよい。いくつかの実施例では、フィルタ構成要素情報及び/又は本物のフィルタ構成要素情報は、平文で記憶されてもよい。他の実施例では、フィルタ構成要素情報及び/又は本物のフィルタ構成要素情報は、暗号化された形態で記憶されてもよい。いくつかの実施例では、データストレージユニット58270はまた、無効化及び有効化された機能に関する情報、及び排煙デバイス58105がフィルタ構成要素を使用し得る方法についてのアルゴリズム又は命令を記憶してもよい。
いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150からのデータ/パラメータは、例えば、データパケットとして、排煙デバイス58105(例えば、データストレージユニット58270)に送達されてもよい。本明細書で使用されるとき、データパケットは、2つのデバイス(例えば、フィルタデバイス58150及び排煙デバイス58105)間で通信されるデータのユニットを指し得る。排煙デバイス58105(例えば、プロセッサ58110、マスタコントローラ58210)は、受信したデータパケットを元のデータ/パラメータに組み合わせる方法を知っていてもよい。
いくつかの実施例では、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素情報及び/又は本物のフィルタ構成要素情報を使用することによって、フィルタデバイス58150内の複数のフィルタ構成要素を認証/検証してもよい。例えば、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素のフィルタ構成要素情報を本物のフィルタ構成要素情報と比較してもよい。すなわち、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素情報(例えば、フィルタデバイス58150内のフィルタの一意のデバイス識別子/商標/シリアル番号)が、予め記憶された本物のフィルタ構成要素情報(例えば、本物の認証フィルタ構成要素の一意のデバイス識別子/商標/シリアル番号のリスト内にある)に一致するかどうかをチェックすることができる。フィルタ構成要素のフィルタ構成要素情報が本物のフィルタ構成要素情報と一致しないと判定された場合、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素が本物/認証済みではないと判定してもよい。フィルタ構成要素が本物でないと判定された場合、認証ユニット58220は、フィルタデバイス機能(例えば、煙濾過、煙感知、データ処理など)又はフィルタデバイス/構成要素を無効化してもよい。いくつかの実施例では、認証ユニット58220は、ポンプ58160/モータ58165を停止するか、又はフィルタのうちの1つの入力ポートを閉鎖することによって、フィルタデバイス/構成要素又はフィルタデバイス機能を無効化してもよい。
いくつかの実施例では、シリアル番号は、フィルタデバイス/構成要素(例えば、スレーブコントローラ58310)の消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ(Erasable Programmable Read-Only Memory、EPROM)又は電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory、EEPROM)などのチップ内に位置していてもよい。例えば、場合によっては、特定のチップ群のみを本物のフィルタデバイス/構成要素に使用してもよく、それらのチップ上のシリアル番号は、チップを有するフィルタデバイス/構成要素が本物であることを示し得る。いくつかの実施例では、フィルタデバイス58150が排煙デバイス58105に接続されているとき、認証ユニット58220は、フィルタ構成要素内のチップ(例えば、EPROM/EEPROM)のシリアル番号を読み取ることができ、それが本物であるか否かをチェックすることができる。いくつかの実施例では、認証ユニット58220は、設定されたシリアル番号範囲を受け入れるようにプログラムされてもよい。
いくつかの実施例では、フィルタ通信回路58130(例えば、マスタコントローラ58210)は、マスタデバイスとして機能してもよく、フィルタデバイス58150(例えば、スレーブコントローラ58310を含む複数のフィルタ構成要素)は、スレーブデバイスとして機能してもよい。いくつかの実施例では、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間の通信は、認証工程を実施するときに、マスタデバイスからスレーブデバイスへと一方向性であってもよい。すなわち、それは、スレーブデバイスを認証/検証することができるマスタデバイスのみであってもよく、スレーブデバイスは、マスタデバイスを認証/検証することができない。この場合、スレーブデバイスは、マスタデバイスから要求された情報(例えば、フィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータを含むフィルタ構成要素情報)のみを提供してもよい。いくつかの実施例では、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間の通信は双方向性であってもよい。
いくつかの実施例では、複数のフィルタ構成要素は、階層構造を有してもよい。例えば、フィルタ構成要素の1つ(例えば、スレーブコントローラ58310)は、マスタ構成要素として機能してもよく、残りのフィルタ構成要素はスレーブ構成要素として機能してもよい。この場合、残りのフィルタ構成要素は、マスタ構成要素にデータ/パラメータを直接報告してもよく、これは、次いで、受信したデータ/パラメータをマスタデバイス(マスタコントローラ58210)に報告してもよい。他の実施例では、フィルタ構成要素の各々は、マスタデバイスにデータ/パラメータを直接報告してもよい。
いくつかの実施例では、排煙デバイス58105及びフィルタデバイス58150は、例えば、(双方向性又は一方向性の)無線接続を使用して、フィルタ通信回路58130を通じて互いに通信してもよい。無線接続の例としては、RFID(読み取り専用又は読み取り/書き込み)、Bluetooth、Zigbee、IR、又は任意の他の好適な無線プロトコルを挙げることができる。他の実施例では、排煙デバイス58105及びフィルタデバイス58150は、有線接続を用いて互いと通信してもよい。この場合、排煙デバイス58105とフィルタデバイス58150との間に電気コネクタが提供される。例えば、図13及び図14を再び参照すると、電気コネクタは、フィルタデバイス58150を受容するように構成されたソケット2120上に位置していてもよい。いくつかの実施例では、第1のレセプタクル2122及び/又は第2のレセプタクル2124は、排煙デバイス58105(例えば、プロセッサ58110、マスタコントローラ58210)とフィルタデバイス58150(例えば、スレーブコントローラ58310又は他のフィルタ構成要素58325A〜C、58335A〜C)を電気的に接続する電気コネクタとして機能し得る。いくつかの実施例では、電気コネクタはポゴピン又はプラグ型コネクタであってもよい。
図7を再び参照すると、いくつかの実施例では、排煙デバイス50600、58100から発生器50640に延在するケーブルコネクタ、例えばワイヤがあってもよい。ケーブルコネクタは、起動信号及びエネルギー送達に関する情報を送達してもよく、排煙デバイス50600、58100は、起動信号及びエネルギー送達情報に基づいて、排煙デバイス50600、58100内の構成要素を制御してもよい。例えば、排煙デバイス50600は、例えば、ポンプ電力/モータ速度を低下させることによって、又は発生器が活性化されていないか、又は完全に起動されていないことを示すエネルギー送達情報/信号を受信したことに応じてポンプ58160/モータ58165を停止することによって、吸引力/速度を低下させるか又は吸引を停止してもよい。排煙デバイス50600はまた、発生器が起動されるか、又は完全に起動されたことを示すエネルギー送達情報/信号の受信に応じて吸引力/速度を増加させることもできる。これにより、排煙デバイス50600は、発生器50640が起動又は停止される際に、吸引力/速度のレベルを変化させることが可能であってもよい。
いくつかの実施例では、フィルタ通信回路58130は、悪意のあるソフトウェア攻撃から暗号化されていない鍵及び認証情報を保護するために使用され得る、信頼済みプラットフォームモジュール(Trusted Platform Module、TPM)を含んでもよい。いくつかの実施例では、TPMは、鍵操作及び他のセキュリティ関連タスクのための保護空間を提供する特殊なマイクロプロセッサ又はチップであってもよい。いくつかの実施例では、TPMは、例えば、失敗したアクセスの数を制限するために、アンチプレイ保護のための単調カウンタを使用してもよい。例えば、単調カウンタを使用するTPMは、フィルタデバイス58150の未認証の構成要素によって悪意を持って又は不正に繰り返されるデータを送信しようとする試みを防止することができる。TPMは、システム58100に非一元的かつ強化されたセキュリティを提供することができる。
いくつかの実施例では、表示デバイス58170は、インタラクティブデータポイントとして機能し、排煙システム58100のための入力を受信し、出力を表示することができる。いくつかの実施例では、表示デバイス58170は、タッチスクリーンを含んでもよい。いくつかの実施例では、表示デバイス58170は、鍵/ボタンを有する排煙コンソールを表示して、排煙システム58100内の構成要素のステータスを制御(例えば、起動/停止)するか、又はチェックしてもよい。例えば、鍵/ボタンを使用して、ユーザは、排煙システム58100内の構成要素から出力された起動ステータス又はデータ/パラメータ(例えば、ファン/モータ速度の大きさ)をチェックしてもよい。他の実施例では、排出システムは、排煙システム58100内の構成要素のステータスを制御又はチェックするキー/ボタンを有する機械的コンソールを含んでもよい。いくつかの実施例では、表示デバイス58170上の排煙コンソールは、例えば、デフォルト設定によって、機械的コンソールと類似して見えることがある。この場合、表示デバイス58170は、例えば、表示デバイス58170の隅に、ユーザがメニュー構造にアクセスすることを可能にし得る(小さな)アイコンを表示してもよく、このメニュー構造は、起動されたときにより多くの調整オプションを示す。
いくつかの実施例では、表示デバイス58170は、外科システム100内の他の表示デバイス(例えば、ハブディスプレイ135)とインタラクティブに動作してもよい。例えば、表示デバイス58170は、排煙デバイス58105がハブ106に接続されていないときに一次表示デバイスとして機能してもよい。排煙デバイス58105がハブ106に接続されたときに、表示デバイス58170は、ハブディスプレイ135が一次表示デバイスとして機能する間に、二次表示デバイスとして機能してもよい。この場合、表示デバイス58170はまた、排煙デバイス58105だけでなくハブ106も制御するための制御ボタンも含むことができる。いくつかの実施例では、ハブディスプレイ135及び/又は表示デバイス58170は、ハブディスプレイ135及び表示デバイス58170のうちの一方が他方の入力デバイスになることを可能にし得るアイコンを含んでもよい。
いくつかの実施例では、外科システム内の1つ又は2つ以上の構成要素は、フィルタデバイス58150、フィルタデバイス58150内のフィルタ構成要素、流体トラップ50760(例えば、流体貯留部50774を含む)、空気ホース50636、電気外科用器具50630(例えば、Zip Pen(登録商標))、外科用器具内のブレード、又は排煙システム58100内の任意の他の構成要素を含む、使い捨て/再使用可能であってもよい。
二重の一連の大液滴及び小液滴フィルタ
排煙システムによって手術部位から抽出された流体は、外科処置中に発生し得る煙に加えて、液体(例えば、大滴及び小液滴)並びに様々な微粒子を含有し得る。排出された流体中の異なる種類及び/又は状態の組み合わせは、手術部位から流出した流体を濾過することを困難にし得る。更に、流体中の特定の種類の物質は、排煙システム内の特定のフィルタに有害であり得る。例えば、流体中の液体液滴の存在は、非常に効果であり得る、微粒子/炭フィルタなどの特定のフィルタを損傷する場合がある。また、これらのフィルタは、大液滴だけでなく、比較的小さな液滴によっても、容易に損傷/閉塞され得る。
本開示の態様により、上述の欠陥が対処され得る。特定の例では、外科用排出システムは、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、を含んでもよい。流路は、流路を通って移動する流体中の大液滴を抽出するように構成された第1の流体フィルタと、流体中の小液滴を抽出するように構成された第2の流体フィルタと、を含んでもよい。第1の流体フィルタは、第2の流体フィルタと直列に連結され、かつ第2の流体フィルタの上流に位置付けられてもよい。第2の流体フィルタの出口ポートは、内部に水分/液滴が入ったときに損傷を受ける可能性がある、非流体フィルタの入口ポートに連結されてもよい。特定の例では、外科用排出システムはまた、第1の流体フィルタ又は第2の流体フィルタから流出した流体を再循環させるように構成された1つ又は2つ以上の再循環チャネルを含んでもよい。
このようにして、本開示は、流体が大液滴及び小液滴によって損傷され得る非流体フィルタに入る前に、排煙システムが大液滴だけでなく小液滴を抽出することを可能にすることができる。また、第2の流体フィルタは、第1の流体フィルタで使用される構成要素よりも精巧であり、かつより高価であり得るフィルタ要素を使用する場合があり、第2の流体フィルタ内のこのフィルタ要素は、大液滴によって容易かつ迅速に目詰まりする傾向があり得る。本開示では、第2の流体フィルタの上流の大液滴を抽出するように構成された第1の流体フィルタを提供することによって、排出システムは、第2の流体フィルタを損傷及び/又は閉塞から効果的に保護し、ポンプの電力及び費用を節約することができる。最後に、1つ又は2つ以上の再循環チャネルを提供することによって、本開示は、排煙システムが、非流体フィルタを損傷する可能性がある液滴が非流体フィルタに入らないことを確実にすることを可能にする。
図28は、本開示の少なくとも1つの態様による、排煙システム59100のハウジングの概略図を示す。排煙システム59100は、排出ハウジング59105と、排出ハウジング59105に連結された流体トラップ59110と、を含んでもよい。排出システム59100はまた、第1の流体フィルタデバイス59120と、第2の流体フィルタデバイス59130と、非流体フィルタデバイス59140と、ポンプ59170と、も含むことができる。ポンプ59170は、モータに動作可能に連結されていてもよい。排煙システム59100は、複数のセンサ59190A〜K及びインテリジェント制御部を更に含んでもよい。流体トラップ59110、非流体フィルタデバイス59140、ポンプ59170は、図18及び図19に示される実施例(例えば、流体トラップ、ULPAフィルタ、炭フィルタ、スクロールポンプ)と類似し得る。流体トラップ59110、フィルタデバイス59120、59130、59140、及びポンプ59170は、入口59112と出口59175との間の排出器ハウジング59105を通る流路に沿って順次整列されてもよい。本明細書で使用されるとき、非流体フィルタデバイス59140は、液滴に対して脆弱であり、かつ液滴が内部に入ったときに損傷され得るフィルタデバイス又はフィルタ(例えば、微粒子/炭フィルタ)を指すことができる。
様々な例では、複数のセンサは、1つ又は2つ以上の流体検出センサ、1つ又は2つ以上の圧力センサ、1つ又は2つ以上の粒子センサ、及び/又は1つ又は2つ以上の化学センサを含んでもよい。複数のセンサ59190A〜Kは、図18及び図19に示されるセンサ(例えば、センサ50830、50832、50836、50840、50838、50846、50848、50850、50854、50852)と類似し得る。例えば、圧力センサは、排出器ハウジング59105内などの排出システム59100内の圧力を検出するように位置付けられてもよい。例えば、圧力センサは、フィルタデバイス59120、59130、59140(例えば、センサ59190E)のうちの1つの上流、フィルタデバイス59120、59130、59140とポンプ59170(例えば、センサ59190G)との間、及び/又はポンプ59170(例えば、センサ59190I)の下流に位置付けられてもよい。特定の例では、圧力センサ59190Kは、周囲環境内の圧力を検出するために、排出システム59100の外側に位置付けられてもよい。
同様に、粒子センサ59190F、59190Hは、排出器ハウジング59105内などの排出システム59100内の粒子を検出するように位置付けられてもよい。粒子センサは、例えば、フィルタデバイス59120、59130、59140(例えば、センサ59190F)のうちの1つの上流、フィルタデバイス59120、59130、59140とポンプ59170との間、及び/又はポンプ59170(例えば、センサ59190H)の下流に位置付けられてもよい。様々な例では、粒子センサ59190Jは、例えば、手術室内の空気品質を判定するために、周囲環境内の粒子を検出するように位置付けてもよい。
様々な例では、流体検出センサは、フィルタデバイス59120、59130、59140(例えば、センサ59190A、59190C、59190D)のうちの1つの上流、フィルタデバイス59120、59130、59140とポンプ59170との間、ポンプ59170の下流、又は排出ハウジング59106の外側に位置付けられてもよい。同様に、化学センサは、フィルタデバイス59120、59130、59140のうちの1つ(例えば、センサ59190B)の上流、フィルタデバイス59120、59130、59140とポンプ59170との間、ポンプ59170の下流、又は排出ハウジング59106の外側に位置付けられてもよい。
当業者であれば、特定の排出システムは、図28に示される各センサを含まなくてもよく、かつ/又は追加のセンサを含み得ることを理解するであろう。排出システム59100内の構成要素は、モジュール式及び/又は交換可能であってもよい。例えば、流体トラップ59110、フィルタデバイス59120、59130、59140、ポンプ59170、複数のセンサ59190A〜Kは、モジュール式及び/又は交換可能であってもよい。
複数のセンサ59190A〜Kは、排出ハウジング59105及び/又は周囲環境内の流体経路を通って移動する流体の様々なパラメータを検出してもよい。様々な例では、ハウジング59105と互換性のある、排出ハウジング59105及び/又はモジュール式構成要素は、1つ又は2つ以上のセンサ(例えば、59190A〜K)からの入力を受信し、かつ/又は1つ又は2つ以上のドライバに出力を通信するように構成され得るプロセッサを含んでもよい。
本明細書で使用されるとき、流体は、例えば、液体、気体、蒸気、煙、又はこれらの組み合わせを含む吸引導管から入口59112に入る任意の材料を指し得る。流体は、元来生物学的であってもよく、かつ/又は処置中に外部源から手術部位に導入することができる。流体としてはまた、水、生理食塩水、リンパ液、血液、滲出液、及び/又は化膿性排出物も挙げることができる。更に、流体はまた、排出システムによって排出される微粒子又は他の物質(例えば、細胞物質又は破片)も含むことができる。一実施例では、このような微粒子は、流体中に懸濁していてもよい。
動作中、手術部位からの流体は、流体トラップ59110を介して排出器ハウジング59105へと入口59112内に引き込まれ得る。図28のハウジング59105を通る流路は、様々な一列の構成要素の間に延在する封止された導管又は管であってもよい。様々な例では、流体は、流体検出センサ59190A及び化学センサ59190Bを通過して第1の流体フィルタデバイス59120に流れてもよい。流体検出センサ59190Aは、流体/煙中の流体粒子を検出してもよく、化学センサ59190Bは、流体の化学的特性を検出してもよい。流体検出センサ59190Aはまた、流体検出センサ59190A付近の流体中の液滴の濃度(例えば、液体対気体比)及び/又は液滴のサイズを検出してもよい。第1の流体フィルタデバイス59120は、流体中の大液滴を抽出してもよい。次いで、流体は、第2の流体フィルタ59130に流入するように方向付けられてもよい。第2の流体フィルタ59130において、第1の流体フィルタデバイス59120から流出した流体中の小液滴が抽出されてもよい。流体はその後、第2の流体フィルタデバイス59130を通過して流れてもよく、非流体フィルタデバイス59140に流入するように方向付けられてもよい。
非流体フィルタデバイス59140の入口において、流体は、レーザー粒子カウンタ59190F及び圧力センサ59190Eを通過して流れてもよい。流体は、1つ又は2つ以上の非流体型フィルタ59144、59146を介して濾過されてもよい。特定の例では、図28に示される非流体フィルタデバイス59140は、追加の及び/又はより少ない濾過レベルを含んでもよい。例えば、非流体フィルタデバイス59140は、次のフィルタ群:コース媒体フィルタ、細かい媒体フィルタ、及び吸着剤ベースのフィルタから選択される1つ又は2つ以上の濾過層を含むことができる。コース媒体フィルタは、例えば、繊維ガラス、ポリエステル、及び/又はプリーツ加工されたフィルタで構成され得る低空気抵抗フィルタであってもよい。細かい媒体フィルタは、高効率微粒子空気(HEPA)フィルタ及び/又はULPAフィルタであってもよい。吸着剤ベースのフィルタは、例えば、活性炭フィルタ(例えば、炭フィルタ)であってもよい。特定の例では、非流体フィルタデバイス59140はまた、1つ若しくは2つ以上のバッフル59142又は類似した構造体を含んでもよく、その場合、非流体フィルタデバイス59140に流入する流体は、凝縮されてもよい。特定の例では、バッフル59142は、非流体フィルタデバイス59140の入口ポート付近に位置していてもよい。特定の他の例では、バッフル59142は、非流体フィルタデバイス59140内の任意の他の好適な位置に位置付けられてもよい。
非流体フィルタデバイス59140を出ると、流体は、圧力センサ59190Gを通過して流れ、次いで、排出器ハウジング59105内の流路59148に沿ってポンプ59170に向かって進むことができる。ポンプ59170を通って移動すると、濾過された流体は、レーザー粒子センサ59190H及び排出器ハウジング59105の出口59175にある圧力センサ59190Iを通って流れることができる。排出器ハウジング59105はまた、手術室内の環境などの周囲環境の様々な特性を検出するために、空気品質粒子センサ59190J及び周囲圧力センサ59190Kも含むことができる。
様々な例では、流体トラップ59110又は第1の流体フィルタデバイス59120は、捕捉された流体の流出及び/又は漏出を防止するように構成されてもよい。例えば、流体トラップ59110又は第1の流体フィルタデバイス59120の形状は、捕捉された流体が流出及び/又は漏出するのを防止するように選択されてもよい。特定の例では、流体トラップ59110又は第1の流体フィルタデバイス59120は、捕捉された流体が流体トラップ59110又は第1の流体フィルタデバイス59120から飛び散るのを防止するための1つ又は2つ以上のバッフル59126及び/又はスプラッタスクリーンを含んでもよい。1つ又は2つ以上の例では、流体トラップ59110/第1の流体フィルタデバイス59120は、流体トラップ59110/第1の流体フィルタデバイス59120内の流体、及び/又は流体トラップ59110/第1の流体フィルタデバイス59120が体積まで充填されているかどうかを検出するためのセンサを含んでもよい。流体トラップ59110/第1の流体フィルタデバイス59120は、流体トラップ59110の流体貯留部59114又は第1の流体フィルタデバイス59120の流体貯留部59125内の流体を空にするための弁を含んでもよい。
排出システム59100内の様々なセンサは、コントローラと通信してもよく、このコントローラは、排出システム59100に組み込まれてもよく、かつ/又は別の外科用器具及び/若しくは外科用ハブの構成要素であってもよい。コントローラは、センサ(複数可)からの入力に基づいて、排出器システムの1つ又は2つ以上の動作パラメータ(例えば、排出器ポンプのためのモータ)を調整してもよく、又はセンサ(複数可)からの入力に基づいて、電気外科用ツール及び/若しくは撮像デバイスなどの別のデバイスの動作パラメータを調整してもよい。
再び図28を参照すると、特定の例では、第1の流体フィルタデバイス59120は、流路を通って移動する流体中の大液滴を抽出するように構成されてもよく、第2の流体フィルタデバイス59130は、流体中の小液滴を抽出するように構成されてもよい。図28に示されるように、第1の流体フィルタデバイス59120は、第2の流体フィルタデバイス59130と直列に連結されてもよい。第1の流体フィルタデバイス59120は、第2の流体フィルタデバイス59130の上流に位置付けられてもよい。特定の例では、第2の流体フィルタデバイス59130の出口ポートは、非流体フィルタデバイス59140の入口ポートに連結されてもよい。
本明細書で使用されるとき、10〜20μmよりも大きい液滴は、大液滴と見なすことができる。また、10〜20μmよりも小さい液滴は、小液滴と見なすことができる。特定の例では、第1の流体フィルタデバイス59120は、大部分の20μmよりも大きい液滴を除去することができる。特定の例では、第1の流体フィルタデバイス59120は、少なくとも85%の20μmよりも大きい液滴、少なくとも90%の20μmよりも大きい液滴、少なくとも95%の20μmよりも大きい液滴、少なくとも99%の20μmよりも大きい液滴、少なくとも99.9%の20μmよりも大きい液滴、又は少なくとも99.99%の20μmよりも大きい液滴を除去してもよい。
追加的に又は代替的に、第1の流体フィルタデバイス59120は、大部分の10μmよりも大きい液滴を除去してもよい。特定の例では、第1の流体フィルタデバイス59120は、少なくとも85%の10μmよりも大きい液滴、少なくとも90%の10μmよりも大きい液滴、少なくとも95%の10μmよりも大きい液滴、少なくとも99%の10μmより液滴、少なくとも99.9%の10μmよりも大きい液滴、又は少なくとも99.99%の10μmよりも大きい液滴を除去してもよい。
第2の流体フィルタデバイス59130は、例えば、大部分の1μmよりも大きい液滴を除去してもよい。特定の例では、第2の流体フィルタデバイス59130は、少なくとも85%の1μmよりも大きい液滴、少なくとも90%の1μmよりも大きい液滴、少なくとも95%の1μmよりも大きい液滴、少なくとも99%の1μmよりも大きい液滴、少なくとも99.9%の1μmよりも大きい液滴、又は少なくとも99.99%の1μmよりも大きい液滴を除去してもよい。
追加的に又は代替的に、第2の流体フィルタデバイス59130は、例えば、大部分の0.1μmよりも大きい液滴を除去してもよい。特定の例では、第2の流体フィルタデバイス59130は、少なくとも85%の0.1μmよりも大きい液滴、少なくとも90%の0.1μmよりも大きい液滴、少なくとも95%の0.1μmよりも大きい液滴、少なくとも99%の0.1μmよりも大きい液滴、少なくとも99.9%の0.1μmよりも大きい液滴、又は少なくとも99.99%の0.1μmよりも大きい液滴を除去してもよい。
特定の例では、第1の流体フィルタデバイス59120は、切換弁59122を含んでもよい。切換弁59122は、図18及び図19に示される切換弁50834、50934と類似し得る。例えば、切換弁59122が第1の位置にあるときに、切換弁59122を通じた流体取り込みは、第1の経路59123に沿って方向付けられてもよい。切換弁59122が第2の位置にあるときに、図28に示されるように、切換弁59122を通じた流体取り込みは、第2の経路59124に沿って方向付けられてもよい。特定の例では、第1の経路59123は、液体/液滴が流体中で検出されなかったとき、又は検出された液体対気体比が閾値を下回るときの流路に対応していてもよい。特定の他の例では、第1の経路59123は、検出された液滴の大部分のサイズ(例えば、80%、90%、95%、又は99%)が所定の閾値(例えば、10〜20μm)よりも小さいときの流路に対応していてもよい。
特定の例では、第2の経路59124は、液体/液滴が流体、例えば、エアロゾル内で検出されたとき、又は検出された液体対気体比が閾値以上であるときの流路に対応していてもよい。特定の他の例では、第2の経路59124は、検出された液滴の大部分のサイズが所定の閾値(例えば、10〜20μm)以上であるときの流路に対応していてもよい。流体検出センサ59190Aは、流体中の液滴又はエアロゾルの存在、液体対気体比、及び/又は液滴/エアロゾルのサイズを検出するように構成されてもよい。例えば、流体検出センサ59190Aは、流体トラップ59110の出力ポート及び/若しくは第1の流体フィルタデバイス59120の入口ポートに、並びに/又はその付近に位置付けられてもよい。閾値以上の液体対気体比(例えば、1:2、1:1、2:1、5:1、10:1)は、エアロゾルと見なすことができる。第1の経路59123は、第1の流体フィルタデバイス59120を迂回してもよく、第2の経路59124は、流体が第2の流体フィルタデバイス59130内に方向付けられる前に、流体から大液滴を捕捉するために、第1の流体フィルタデバイス59120を通じて流体を方向付けてもよい。液体対気体比又は流体中の液滴のサイズに基づいて流体経路を選択することによって、外科用排出システム59100の効率を改善することができる。
上で考察されるように、流体検出センサ59190Aが、閾値以上の液体対気体比、閾値サイズよりも大きい液滴、又は両方の組み合わせを検出する場合、流体取り込みは、第2の流体フィルタデバイス59130に入る前に第2の経路59124に切り換えられてもよい。第2の経路59124は、流路内の液体液滴を凝縮するように構成されてもよい。例えば、第2の経路59124は、複数のバッフル591266又は他の類似した構造体を含んでもよく、その上で、流体は凝縮するように構成され得る。流体が第2の経路59124を通過すると、液体は、その中のバッフル59126上で凝縮することができ、流体貯留部59125内に下向きに滴下するように方向付けられてもよい。
逆に、流体検出センサ59190Aが閾値を下回る液体対気体比、閾値サイズよりも小さい液滴、又は両方の組み合わせを検出する場合、流体取り込みは、第2の流体フィルタデバイス59130に直接方向付けられてもよい。切換弁59122は、流体が第2の流体フィルタデバイス59130に直接流れるように、第2の経路59124及び第1の流体フィルタデバイス59120を迂回するように位置付けられてもよい。第1の流体フィルタデバイス59120を迂回することによって、外科用排出システム59100は、ポンプ59170を駆動するモータからのより少ない電力しか必要としなくてもよい。例えば、モータは、外科用排出システムを通して非エアゾール煙を引き込むよりも、外科用排出システムを通してエアロゾルを引き込むために、より多くの電力を必要とし得る。
特定の例では、第2の流体フィルタデバイス59130は、小液滴(例えば、10〜20μmよりも小さい)を捕捉するように構成されたフィルタ59135を含んでもよい。特定の例では、フィルタ59135は、閾値サイズ(例えば、0.1〜1μm)よりも大きい液滴を抽出するように構成されてもよい。特定の例では、フィルタ59135は、膜フィルタ、ハニカムフィルタ、及び/又は多孔質構造フィルタ(例えば、薄い多孔質パッド)、又は小液的若しくは0.1〜1μmよりも大きい液滴を抽出することができる任意の他の好適なフィルタのうちの少なくとも1つであってもよい。第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体は、非流体フィルタデバイス59140に流入してもよい。特定の例では、第2の流体フィルタデバイス59130はまた、1つ又は2つ以上のバッフル又は類似した構造体を含んでもよく、その上で第2の流体フィルタデバイスに流入する流体は凝縮し得る。特定の例では、バッフルは、第2の流体フィルタデバイス59130の入口ポート付近に位置していてもよい。特定の他の例では、バッフルは、第2の流体フィルタデバイス50130内の任意の他の好適な位置に位置付けられてもよい。
再び図28を参照すると、排出システム59100はまた、第1の再循環チャネル59150も含むことができる。第1の再循環チャネル59150の入口ポート59152は、第2の流体フィルタデバイス59130と非流体フィルタデバイス59140との間に位置付けられてもよい。第1の再循環チャネル59150は、第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体を再循環させるように構成されてもよい。
第1の再循環チャネル59150内に方向付けられた流体は、第2の流体フィルタデバイス59130の上流の流体経路内に注入されてもよい。例えば、第1の再循環チャネル59150内に方向付けられた流体は、図28に示されるように、第1の流体フィルタデバイス59120(例えば、流体貯留部59125)内に注入されてもよい。特定の他の例では、第1の再循環チャネル59150内に方向付けられた流体は、第2の流体フィルタデバイス59130の上流部分(例えば、第2の流体フィルタデバイス59130の入口ポート)又は第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間の流路に注入されてもよい。
特定の例では、第1の再循環チャネル59150(例えば、入口ポート59152付近の第1の再循環チャネル59150の一部分)は、第1の再循環チャネル59150の入口ポート59152から下向きに延在してもよい。これにより、第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体中の大液滴又は小液滴を重力によって第1の再循環チャネル59150に方向付けることができる。
特定の例では、排出システム59100はまた、第1の再循環弁59155も含むことができる。第1の再循環弁59155は、第1の再循環チャネル59150を閉鎖及び/又は開放するように構成されてもよい。第1の再循環弁59155が開放されると、第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体は、第1の再循環チャネル59150に方向付けられてもよい。特定の例では、排出システム59100は、流体検出センサ59190Dを更に含んでもよい。流体検出センサ59190Dは、第1の再循環弁59155付近に位置付けられてもよい。流体検出センサ59190Dは、流体検出センサ59190Aと類似し得る。流体検出センサ59190Dは、流体のパラメータ(例えば、流体中の液滴のサイズ、液体対気体比)を検出するように構成されてもよい。第1の再循環弁59155は、流体検出センサ59190Dによって検出されたパラメータが所定の閾値以上であるときに、第1の再循環チャネル59150を開放してもよい。例えば、流体検出センサ59190Dが、閾値以上の液体対気体比(例えば、1:2、1:1、2:1、5:1、10:1)及び/又は閾値(例えば、0.1〜1μm)よりも大きい液滴サイズを検出する場合、第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体は、第1の再循環チャネルに切り換えられてもよい。このようにして、排出システム59100は、フィルタ59144、59146を損傷する可能性のある液滴/湿分が非流体フィルタデバイス59140に入るのを防止することができる。流体検出センサ59190Dが閾値を下回る液体対気体比、及び/又は閾値(例えば、0.1〜1μm)よりも小さい液滴サイズを検出する場合、第1の再循環弁59155は、第2の流体フィルタデバイス59130から流出した流体が非流体フィルタデバイス59140内に方向付けられるように閉鎖してもよい。
特定の例では、第1の再循環チャネル59150を通る再循環流体は、第1の流体フィルタデバイス59120及び/又は第2の流体フィルタデバイス59130を再び通ってもよく、再循環工程は、流体検出センサ59190Dによって検出されたパラメータが所定の閾値を下回るまで繰り返されてもよい。特定の例では、繰り返しの回数が所定の閾値(例えば、5倍、10倍、又は0よりも大きい任意の他の好適な値)以上である場合、(これは第1/第2の流体フィルタデバイス59120/59130内のいくつかの構成要素が適切に作動していない(例えば、センサの故障、フィルタ/バッフルに対する損傷又は閉塞に起因して)ことを示し得る)、第1/第2の流体フィルタデバイス59120/59130又は排出システム59100は、例えば、ポンプ59170又はモータを停止することによって無効化されてもよい。この場合、排出システム59100のプロセッサは、第1/第2の流体フィルタデバイス59120/59130にエラーがあることを排出システム59100又はユーザに通知してもよい。
特定の例では、排出システム59100はまた、第2の再循環チャネル59160も含むことができる。第2の再循環チャネル59160の入口ポート59162は、第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間に位置付けられてもよい。第2の再循環チャネル59160は、第1の流体フィルタ59120から流出した流体を再循環させるように構成されてもよい。特定の例では、第2の再循環チャネル59160内に方向付けられた流体は、第1の流体フィルタデバイス59120の流体経路上流(例えば、貯留部59114若しくは流体トラップ59110)又は第1の流体フィルタデバイス59120の上流部分(例えば、第1の流体フィルタの入口ポート又は第1の流体フィルタデバイス59120の貯留部59125)内に注入されてもよい。特定の例では、第2の再循環チャネル59160(例えば、入口ポート59162付近の第2の再循環チャネル59160の一部分)は、第2の再循環チャネル59160の入口ポート59162から下向きに延在してもよい。これにより、第1の流体フィルタデバイス59120から流出した流体中の大液滴又は小液滴を重力によって第2の再循環チャネル59160に方向付けることができる。
特定の例では、排出システム59100は、第2の再循環弁59165を更に含んでもよい。第2の再循環弁59165は、第2の再循環チャネル59160を閉鎖及び/又は開放するように構成されてもよい。第2の再循環弁が開放されると、第1の流体フィルタデバイス59120から流出した流体は、第2の再循環チャネル59160を通って再循環されてもよい。
特定の例では、排出システム59100はまた、流体検出センサ59190Cを使用して第2の再循環弁59165を制御することもできる。流体検出センサ59190Cは、流体検出センサ59190A、Dと類似し得る。流体センサ59190Cは、第2の再循環弁59165付近に位置付けられてもよい。流体センサ59190Cは、流体のパラメータ(例えば、流体中の液滴のサイズ、液体対気体比)を検出するように構成されてもよい。第2の再循環弁59165は、流体検出センサ59190Cによって検出されたパラメータが所定の閾値以上であるときに、第2の再循環チャネル59160を開放してもよい。例えば、流体検出センサ59190Cが、閾値以上の液体対気体比(例えば、1:2、1:1、2:1、5:1、10:1)及び/又は閾値(例えば、10〜20μm)よりも大きい液滴サイズを検出する場合、第1の流体フィルタデバイス59120から流出した流体は、第2の再循環チャネル59160内に切り換えられてもよい。このようにして、排出システム59100は、フィルタ59135を容易に及び/又は迅速に目詰まりさせる可能性のある大液滴/湿分が第2の流体フィルタデバイス59140に入ることを防止することができる。流体センサ59190Cが閾値を下回る液体対気体比及び/又は閾値(例えば、10〜20μm)よりも小さい液滴サイズを検出する場合、第2の再循環弁59165は、第1の流体フィルタデバイス59120から流出した流体が第2の流体フィルタデバイス59130内に方向付けられるように閉鎖してもよい。
特定の例では、第2の再循環チャネル59160を通る再循環流体は、第1の流体フィルタデバイス59120を再び通ってもよく、再循環工程は、流体検出センサ59190Cによって検出されたパラメータが所定の閾値を下回るまで繰り返されてもよい。特定の例では、繰り返しの回数が所定の閾値(例えば、5倍、10倍、又は0よりも大きい任意の他の好適な値)以上である場合(これは第1の流体フィルタデバイス59120内のいくつかの構成要素が適切に作動していない(例えば、センサの故障、バッフルに対する損傷又は閉塞に起因して)ことを示し得る)、第1の流体フィルタデバイス59120又は排出システム59100は、例えば、ポンプ59170又はモータを停止することによって無効化されてもよい。この場合、排出システム59100のプロセッサは、第1の流体フィルタデバイス59120にエラーがあることを排出システム59100又はユーザに通知してもよい。
特定の例では、第1の再循環弁59155は、第2の流体フィルタデバイス59130と非流体フィルタデバイス59140との間の流路を開放及び/又は閉鎖するように構成されてもよい。例えば、流体検出センサ59190Dによって検出されたパラメータが所定の閾値以上である場合、第1の再循環弁59155は、第1の再循環チャネル59150を開放し、第2の流体フィルタデバイス59130と非流体フィルタデバイス59140との間の流路を同時に閉鎖する。このようにして、本開示は、有利には、排出システム59100が、非流体フィルタデバイス59140のフィルタ59144、59146を損傷する可能性のある液滴を含む第2の流体フィルタデバイス59130から流出するほぼ全ての流体を、第1の再循環チャネル59150内に切り換えることを可能にすることができる。また、特定の例では、第1の再循環チャネル59150の閉鎖及び第2の流体フィルタデバイス59130と非流体フィルタデバイス59140との間の流路の開放は、複数の工程/動作とは対照的に、単一の工程/動作で行うことができる。例えば、図28に示されるように、第1の再循環弁59155が90度開放されると、第1の再循環弁59155は、第2の流体フィルタデバイス59130と非流体フィルタデバイス59140との間の流路を閉鎖する。
同様に、特定の例では、第2の再循環弁59165は、第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間の流路を開放及び/又は閉鎖するように構成されてもよい。特定の例では、流体検出センサ59190Cによって検出されたパラメータが所定の閾値以上である場合、第2の再循環弁59165は、第2の再循環チャネル59160を開放し、第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間の流路を同時に閉鎖してもよい。このようにして、本開示は、有利には、排出システム59100が、第2の流体フィルタデバイス59130及び/又は第2の流体フィルタデバイス59130のフィルタ59135を容易に/迅速に目詰まりさせる可能性のある大液滴を含む第1の流体フィルタデバイス59120から流出したほぼ全ての流体を、第2の再循環チャネル59160内に切り換えることを可能にすることができる。また、特定の例では、第2の再循環チャネル59160の閉鎖及び第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間の流路の開放は、複数の工程/動作とは対照的に、単一の工程/動作で行うことができる。例えば、図28に示されるように、第2の再循環弁59165が90度開放されると、第2の再循環弁59165は、第1の流体フィルタデバイス59120と第2の流体フィルタデバイス59130との間の流路を閉鎖する。これは、有利には、プロセッサと排出システム59100の構成要素との間の信号/コマンドの数を減少し、信号遅延の可能性及び信号遅延に起因する構成要素の誤動作を防止することができる。
特定の例では、排出システム59100は、1つ又は2つ以上の遠心送風機機構を含んでもよい。例えば、第1の遠心送風機59180A(例えば、回転かご)が、非流体フィルタデバイス59140とポンプ59170との間の流路59148に提供されてもよく、第2の遠心送風機59180Bが、第1の再循環チャネル59150に提供されてもよい。第1の遠心送風機59180Aは、例えば、1つ又は2つ以上のギア59185Aを介して、第2の遠心送風機59180Bに動作可能に連結されてもよい。例えば、第1の再循環弁59155が開放されてポンプ59170が起動されたときに、ポンプ59170によって発生した吸引力は、第1の遠心送風機59180Aの回転を発生させてもよく、これは、ギア59185Aを介して第2の遠心送風機59180Bに伝達されてもよく、これは、第1の再循環チャネル59150を介して再循環流体を引き込む。
同様に、第2の再循環チャネル59160に第3の遠心送風機59180Cが提供されてもよい。特定の例では、第3の遠心送風機59180Cは、例えば、図28に示されるように、1つ以上のギア59185A〜B及び第2の遠心送風機59180Bを介して、第1の遠心送風機59180Aに動作可能に連結されてもよい。この場合、第2の再循環弁59165が開放されてポンプ59170が起動されたときに、ポンプ59170によって発生した吸引力は、第1の遠心送風機59180Aの回転を発生させてもよく、これは、第2の遠心送風機59180Bに、次いで、第3の遠心送風機59180Cに伝達され、これは、第2の再循環チャネル59160を介して再循環流体を引き込む。特定の他の例では、第3の遠心送風機59180Cは、第2の遠心送風機59180Bを間に介在させることなく、例えばギア59185Bを介して第1の遠心送風機59180Aに動作可能に連結されていてもよい。この場合、第2の再循環弁59165が開放されてポンプ59170が起動されると、ポンプ59170によって発生した吸引力は、第1の遠心送風機59180Aの回転を発生させてもよく、これは、1つ又は2つ以上のギア59185Bを介して第3の遠心送風機59180Cに伝達されてもよく、これは、第2の再循環チャネル59160を通じて再循環流体を引き込む。このようにして、本開示は、有利には、第1及び/又は第2の再循環チャネル59150、59160のための吸引力を発生させる際に、モータ/ポンプ電力を再使用することによって、モータ/ポンプからの電力を低減することができる。特定の他の例では、第1の再循環チャネル59150及び/又は第2の再循環チャネル59160には、吸引力を発生させるために別個のポンプが提供されてもよい。
読者は、本明細書に記載される様々な外科用排出システム及び構成要素をコンピュータ実装インタラクティブ外科システム、外科用ハブ、及び/又はロボットシステムに組み込むことができることを容易に理解するであろう。例えば、外科用排出システムは、外科用ハブ、ロボットシステム、及び/又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムにデータを通信することができ、かつ/又は、外科用ハブ、ロボットシステム、及び/又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムからデータを受信することができる。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム、ロボットシステム、及び外科用ハブの様々な実施例を、以下に更に説明する。
図29は、本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用システム60000を示す。電気外科用システム60000は、発生器60002と、電気外科用器具60004と、戻りパッド60006と、を含む。発生器60002は、第1の導体/ケーブル60008を介して、無線周波数レベルで交流を電気外科用器具60004に供給する。電気外科用器具60004は、患者の標的組織に配置できる電極先端部(すなわち、活性電極)を含む。電気外科用器具60004は、発生器60002から交流を受け取り、交流を電極先端部を介して患者60010の標的組織に送達する。交流は標的組織に受信され、組織からの抵抗により、手術部位において所望の効果(例えば、封止及び/又は切断)をもたらす熱が生成される。交流は患者の体を通して伝導され、最終的に戻りパッド60006によって受信される。戻りパッド60006によって受信された交流は、第2の導体/ケーブル60012を介して発生器60002に戻され、交流が流れる閉路を完成してもよい。
様々な態様によれば、発生器60002は、上述した発生器900と同様であり、例えば、上述のプロセッサ902及び波形発生器904と同様のプロセッサ及び波形発生器を含んでもよい。
電気外科用器具60004は、発生器60002によって供給される電気外科用エネルギーが外科用器具60004の活性電極によって患者の組織内に導入され、戻りパッド6006を介して発生器60002に戻る単極性動作を行うように構成されてもよい。様々な態様によれば、電気外科用器具60004は、ハンドピース又は鉛筆と、電極先端部とを含む。電極先端部は、電気外科用システム60000の活性電極として機能し、患者60010の標的組織に電気外科的エネルギーを導入する。具体的には、電極先端部に密着又は隣接した患者60010の細胞物質の加熱を引き起こすために、電極先端部から患者60010に放電が行われる。組織の加熱は、電気外科用器具60004を使用して電気外科手術を実施することが可能となるように、適度に高い温度で生じる。
図30は、本開示の少なくとも1つの態様による、図29の外科用システム60000の戻りパッド60006を示す。戻りパッド60006は、スリーブ又はカバー60014を含んでよく、患者の体からわずかな距離で離れていてよく、患者の体と容量性カップリングすることができ、電気外科用器具60004によって患者の体に導入される電流の量を運ぶように構成されている点で、戻りパッド60006は、Megadyne Medical Products,Inc.から市販されているMEGA SOFT(登録商標)患者用戻り電極と同様であり得るが、異なるものである。
戻りパッドは、1つの戻り電極の代わりに、患者の体と容量性カップリングすることができ、電気外科用器具60004によって患者の体に導入される電流の量を全体として運ぶように構成されている、複数の電極60016を含む(図31参照)点で、戻りパッド60006は、Megadyne Medical Products,Inc.から市販されているMEGA SOFT(登録商標)患者用戻り電極とは異なる。この容量性カップリングについて、患者の体は、コンデンサの1つのプレートとして効果的に作用し、戻りパッドの複数の電極は全体として、コンデンサの他方のプレートとして効果的に作用する。容量性カップリングのより詳細な説明は、例えば、それぞれその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、「CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE」と題する2001年4月10日に発行された米国特許第6,214,000号、「CAPACITIVE REUSABLE ELECTROSURGICAL RETURN ELECTRODE」と題する2003年6月24日に発行された米国特許第6,582,424号に見出すことができる。戻りパッド60006は、実質的に矩形であるように図30に示されているが、戻りパッド60006は任意の好適な形状であってもよいことが理解されよう。
図31は、本開示の少なくとも1つの態様に係る、図30の戻りパッド60006の複数の電極60016を示す。明確にするために、戻りパッド60006のスリーブ又はカバー60014は、図31に示されていない。4つの電極60016が図31に示されているが、戻りパッド60006は任意の数の電極60016を含んでもよいことが理解されよう。例えば、様々な態様によれば、戻りパッド60006は16個の電極60016を含む。また、個々の電極60016は、実質的に矩形であるように図31に示されているが、個々の電極は任意の好適な形状であってもよいことが理解されよう。
戻りパッド60006の電極60016は、図29の電気外科用システム60000の戻り電極と捉えることができ、更に、電極60016は患者の体及び/又は発生器60002から選択的に分離され得るため、セグメント化された電極とも捉えられ得る。戻りパッド60006の電極60016はまた、1つの大きな電極として効果的に作用するように互いに連結され得る。例えば、様々な態様によれば、戻りパッド60006の電極60016のそれぞれは、図24に示すように、それぞれの導電性部材60018によって、切り替え装置60020の入力に接続することができる。図31に示すように、切り替え装置60020が開放位置にあるとき、戻りパッド60006のそれぞれの電極60016は、患者の体及び/又は発生器60002から互いに分離される。一方、切り替え装置60020が閉位置にあるとき、戻りパッド60006の各電極60016は、1つの大きな電極として効果的に作用するように互いに連結される。
切り替え装置60020は、処理回路(例えば、電気外科用システムの発生器60002の処理回路、外科用ハブ206の処理回路、外科用ハブ106の処理回路など)によって制御することができる。簡潔さのために、処理回路は、図31には図示されていない。様々な態様によれば、図31に示される切り替え装置60020は、戻りパッド60006に組み込み可能である。他の態様によれば、図31に示される切り替え装置60006は、図29の電気外科用システム60000の第2の導体/ケーブル60012に組み込むことができる。戻りパッド60006はまた、複数の感知装置60022を含むことができる(図32参照)。
電気外科的処置中に使用するために複数の電極60016を一緒に連結することができることにより、戻りパッド60006の電極60016の全有効サイズは十分に大きく、かつ/又は、電流密度を十分に低く維持して、患者60010に対して望まれないいかなる火傷の可能性を軽減するのに十分な表面積を有する。
図32は、本開示の少なくとも1つの態様による、図30の戻りパッド60006の感知装置60022のアレイを示す。明確にするために、戻りパッド60006のスリーブ又はカバー60014は、図32に示されていない。様々な態様によれば、感知装置60022の数は電極60016の数に対応し、各電極60016に対して1つの感知装置60022が存在して、各感知装置60022は、対応する電極60016に取り付けられるか、又は一体化される。しかしながら、図32に示す感知装置60022の数は電極60016の数に対応するが、戻りパッド60006は、任意の数の感知装置60022を含み得ることが理解されるであろう。例えば、16個の電極60016を含む戻りパッド60006の態様では、戻りパッド60006は、感知装置60022を4つ又は8つのみ含んでもよい。感知装置60022は、対応する電極60016の中心にあるように図32に示されているが、感知装置60022は、対応する電極60016の任意の部分上に配置することができ、異なる電極60016上の異なる位置に配置することができることが理解されるであろう。
感知装置60022は、患者に適用された単極神経制御信号、及び/又は神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴部の動き(例えば、筋肉の攣縮)を感知するように構成される。単極神経制御信号は、図29の電気外科用システム60000の電気外科用器具60004によって適用されてもよく、あるいは、異なる発生器に連結された異なる外科用器具によって適用されてもよい。各感知装置60022は、例えば、圧力センサ、加速度計、又はこれらの組み合わせなどを含んでもよく、検出された神経制御信号を示す信号、及び/又は患者の解剖学的特徴部の検出された動きを示す信号を出力するように構成されている。このような圧力センサとしては、例えば、ピエゾ抵抗ひずみゲージ、静電容量式圧力センサ、電磁式圧力センサ、及び/又は圧電式圧力センサを挙げることができる。このような加速度計としては、例えば、機械式加速度計、静電容量式加速度計、圧電式加速度計、電磁式加速度計、及び/又は微小電気機械システム(MEMS)加速度計を挙げることができる。それぞれの感知装置60022のそれぞれの出力信号は、アナログ信号及び/又はデジタル信号の形態であってもよい。
クーロンの法則及び電気外科用器具60004の活性電極、患者の体及び各感知装置60022それぞれの位置を使用して、検出された神経制御信号及び/又は患者の解剖学的特徴部の動きを示す各感知装置60022の各出力信号を分析して、患者の体内の神経の位置を決定することができる。クーロンの法則は、E=K(Q/r2)であり、式中、Eは神経において神経刺激に必要とされる閾値電流であり、Kは定数であり、Qは神経刺激電極からの最小電流であり、rは神経からの距離である。神経刺激電極から神経への距離に比例して、神経を刺激するのに必要な電流が増加する。したがって、一定の電流刺激を利用して神経刺激電極から神経までの距離を推定することができる。一般に、それぞれの感知装置60022の出力信号のそれぞれの強度は、それぞれの感知装置60022の患者60010の刺激された神経からの距離を示す。
様々な態様によれば、それぞれの感知装置60022のそれぞれの出力信号の分析は、図29の電気外科用システム60000の発生器60002の処理回路によって、図29の電気外科用システム60000の発生器60002とは別個の神経モニタリングシステムの処理回路によって、外科用ハブ260の処理回路によって、外科用ハブ106の処理回路によってなどで、実行することができる。分析はリアルタイムで、又はほぼリアルタイムで行うことができる。様々な態様によれば、それぞれの出力信号は、処理回路によって実行される単極神経刺激アルゴリズムへの入力として機能する。
様々な態様によると、図32に示すように、それぞれの感知装置60022の出力信号は、導電性部材60026を介して、多入力単一出力切り替え装置60024(例えば、マルチプレクサ)に入力可能である。多入力単一出力切り替え装置60024に対する選択信号S0、S1を制御することによって、多入力単一出力切り替え装置60024は、上述の分析のために、それぞれの感知装置60024の出力信号のうちの1つのみを出力するように制御することができる。例えば、図32を参照すると、選択信号S0、S1を0、0に設定することにより、図32の左上の電極60016に関連付けられた感知装置60022からの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置60024によって出力することができる。選択信号S0、S1を0、1に設定することにより、図32の右上の電極60016に関連付けられた感知装置60022からの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置60024によって出力することができる。選択信号S0、S1を1、0に設定することにより、図32の左下の電極60016に関連付けられた感知装置60022からの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置60024によって出力することができる。選択信号S0、S1を1、1に設定することにより、図32の右下の電極60016に関連付けられた感知装置60022からの出力信号を、適用可能な処理回路による分析のために多入力単一出力切り替え装置60024によって出力することができる。
選択信号S0、S1は、例えば、図29の電気外科用システム60000の発生器60002の処理回路、図29の電気外科用システム60000の発生器60002とは別個の神経モニタリングシステムの処理回路などの処理回路によって、外科用ハブ260の処理回路によって、外科用ハブ106の処理回路によってなどで、多入力単一出力切り替え装置60024に提供され得る。簡潔さのために、処理回路は、図32には図示されていない。多様な選択信号を十分に高速で提供することによって、それぞれの感知装置の出力信号は、それぞれの感知装置の出力信号の全てのタイムリー分析を可能にして刺激された神経の位置を決定することができるような速度で効果的にスキャンすることができる。
様々な態様によれば、図32に示される多入力単一出力切り替え装置60024は、戻りパッド60006に組み込むことができる。他の態様によれば、図32に示される多入力単一出力切り替え装置60024は、図29の電気外科用システム60000の第2の導体/ケーブル60012に組み込むことができる。
多入力単一出力切り替え装置60024の制御は、図32に示される4つの感知装置60022に対応する4入力1出力切り替え装置の文脈でこれまで説明した。4つを超える感知装置60022(例えば、16個の感知装置)が存在する態様では、4つを超える感知装置60022の出力信号は、多入力単一出力切り替え装置60024に入力され、多入力単一出力切り替え装置60024の出力を制御するために、2つを超える選択信号(例えば、S0、S1、S2、及びS3)が必要とされることが理解されるであろう。
感知装置60024の出力信号がアナログ信号である態様では、多入力単一出力切り替え装置60024の出力は、適用可能な処理回路による出力信号の分析の実行前に、アナログデジタル変換器60026(図32で破線で示される)によって対応するデジタル信号に変換することができる。
感知装置60022のアレイを、戻りパッド60006の複数の電極60016に組み込むことにより、電気外科用器具60004の電極先端部に対する患者の神経の位置を決定することができる。決定された神経の位置を外科医に提示することができることによって、患者60010の標的組織を切断するために電極先端部を利用しながら、外科医が神経を不注意に傷つける又は切断する可能性を軽減することができる。
様々な態様において、感知装置60022による患者の神経制御信号及び/又は解剖学的特徴部の動きの検出は、戻りパッド60006の電極60016が互いに連結されている間、又は電極60016が互いに連結されていない間に実行することができる。例えば、戻りパッド60006のそれぞれの電極60016が互いに連結されていないとき、患者60010を手術台上に位置決めした後であって、外科手術を開始する前に検出を実行する場合、戻りパッド60006は、図31に示される切り替え装置60020を制御して、戻りパッド60006のそれぞれの電極60016を互いに連結解除するように制御することによって、「感知モード」にすることができる。それぞれの電極60016は互いに連結されていないが、神経及び/又は神経束は、上述の電気外科用器具60004で刺激され得、戻りパッド60006の感知装置60022のそれぞれの出力信号は、上述のように分析されて、それに対応付けられた神経、神経束、及び/又は神経叢の位置を特定することができる。この位置は、例えば、発生器60002のメモリ回路内、電気外科用器具60004以外の外科用器具に連結された異なる発生器のメモリ回路内などに存在し得る、単極神経刺激アルゴリズムプロファイルに入力されてもよい。位置が単極神経刺激アルゴリズムプロファイルに入力されると、この位置は、戻りパッド60006の電極60016の容量動作から効果的に隔離され、組織切断処置を実施しながら外科医が神経及び/又は神経束に接近する際に外科医に知らせるために、単極神経刺激アルゴリズムプロファイルの感知ノードとして使用される。様々な態様によれば、聴覚的警告、視覚的警告、振動警告などを介して神経及び/又は神経束近傍の位置が外科医に伝えられてもよい。
図33に関連して以下により詳細に記載されるように、様々な態様によれば、戻りパッド60006のそれぞれの電極60016が互いに連結された状態で検出が実行される場合、図29の電気外科用システム60000の発生器60002は、搬送波が患者の神経を刺激するために十分に低い周波数を有する、搬送波上で変調される高周波波形(無線周波数での交流)を発生させてもよい。これにより、神経制御信号及び/又は解剖学的特徴部の動きの感知が、患者の体との戻りパッド60006のそれぞれの電極60016の容量性カップリングと同時に実行可能になり得る。特定の波形を患者60010に適用し、特定の応答を感知することによって、解剖学的特徴部の動きは、単なる一部の一般的な動きではなく、適用された波形の結果であるということで、信頼性が向上する。変調は、異なる複数の神経サイズを刺激するために、経時的に調整可能である。様々な態様によれば、神経及び/又は神経束を常に刺激する必要なく、適用可能な処理回路が信号から神経及び/又は神経束への距離を判定できるように、変調の振幅を経時変化させることができる。
図33は、本開示の少なくとも1つの態様による、患者に神経刺激信号及び電気外科的エネルギーを同時に印加するための方法60030を示す。この例示的な手順では、発生器60002は、高周波波形として無線周波数レベルで交流を発生させる(60032)。様々な態様によれば、発生器60002である波形発生器は、この機能を実行する。
発生器60002は、患者の神経を刺激するように構成された低周波波形を発生する(60034)。様々な態様によれば、低周波波形は、単極神経制御信号であり、発生器60002である波形発生器はこの機能を実行する。
発生器60002は、工程60032で生成された高周波波形を利用して、工程60034で生成された低周波波形を変調し、合成波形を形成する(60036)。様々な態様によれば、発生器60002である波形発生器は、この工程を実行する。他の実施形態によれば、発生器60002の処理回路は、この機能を実行する。
発生器60002は、工程60036で生成された合成波形を電気外科用器具60004に供給する(60038)。
電気外科用器具60004の電極(すなわち、活性電極)は、合成波形を患者60010に印加する(60040)。高周波波形は、患者60010の標的組織を加熱し、患者の体から出た後に、戻りパッド60006の電極60016によって受容されるように動作する。低周波波形は、患者の神経を刺激し、かつ/又は、神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴部の動き(例えば、筋肉の攣縮)を起こさせるように動作する。
切り替え装置60020を介して一緒に連結された複数の電極60016は、患者の体から出ている電気外科的エネルギーを受信し、電気外科的エネルギーを、それぞれの導電性部材60018、切り替え装置60020及び第2の導体/ケーブル60012によって発生器60002に戻す(60042)。
感知装置60022は、患者60010に適用された単極神経制御信号、及び/又は神経制御信号の適用から生じる患者60010の解剖学的特徴部の動き(例えば、筋肉の攣縮)を検出し、対応するそれぞれの出力信号を発生する(60044)。それぞれの感知装置60022の出力は、上述のようにサンプリングされ、分析のために処理回路に転送される。処理回路は、例えば、図29の電気外科用システム60000の発生器60002の処理回路、図29の電気外科用システム60000の発生器60002とは別個の神経モニタリングシステムの処理回路、外科用ハブ260の処理回路によって、外科用ハブ106の処理回路によってなどであってよい。
適用可能な処理回路は、出力信号を分析し、出力信号に関連付けられた神経、神経束及び/又は神経ネクサスが位置する場所を決定する(60046)。上記のように、様々な態様によれば、それぞれの出力信号は、処理回路によって実行される単極神経刺激アルゴリズムへの入力として機能することができ、単極神経刺激アルゴリズムは、外科医による神経、神経束、及び/又は神経ネクサスの切断又は損傷防止を助けるように動作する。
コンピュータ実装インタラクティブ外科システム
図34を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム100は、1つ以上の外科システム102と、クラウドベースのシステム(例えば、ストレージ装置105に連結されたリモートサーバ113を含むことができるクラウド104)と、を含む。各外科システム102は、リモートサーバ113を含み得るクラウド104と通信する、少なくとも1つの外科用ハブ106を含む。一例では、図34に示すように、外科システム102は、互いに、及び/又はハブ106と通信するように構成された、可視化システム108と、ロボットシステム110と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と、を含む。いくつかの態様では、外科システム102は、M個のハブ106と、N個の可視化システム108と、O個のロボットシステム110と、P個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と、を含んでもよく、ここでM、N、O及びPは1以上の整数である。
図36は、外科手術室116内の手術台114上に横たわる患者に対して外科処置を実行するために使用される外科システム102の例を示す。ロボットシステム110は、外科処置において外科システム102の一部として使用される。ロボットシステム110は、外科医のコンソール118と、患者側カート120(外科用ロボット)と、外科用ロボットハブ122と、を含む。外科医が外科医のコンソール118を介して手術部位を見る間、患者側カート120は、患者の身体の低侵襲切開部を介して、少なくとも1つの取り外し可能に連結された外科用ツール117を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置124によって得ることができ、医療用撮像装置124は、患者側カート120によって操作され、撮像装置124を向けさせ得る。ロボットハブ122は、手術部位の画像を処理し、その後処理した画像を外科医のコンソール118を介して外科医に対して表示させるために使用することができる。
他のタイプのロボットシステムを、外科システム102と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月28日出願の「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許仮出願第62/611,339号に記載されている。
クラウド104によって実施され、本開示と共に使用するのに好適なクラウドベース分析法の様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月28日出願の「CLOUD−BASED MEDICAL ANALYTICS」と題する米国特許仮出願第62/611,340号に記載されている。
様々な態様では、撮像装置124は、少なくとも1つの画像センサと、1つ以上の光学構成要素と、を含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子(CCD)センサ及び相補型金属酸化膜半導体(CMOS)センサが挙げられるが、これらに限定されない。
撮像装置124の光学構成要素は、1つ以上の照明光源及び/又は1つ以上のレンズを含んでもよい。1つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。1つ以上の画像センサは、組織及び/又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
1つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の(すなわち、人間の目で検出可能な)電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約380nm〜約750nmの波長に反応する。
不可視スペクトル(すなわち、非発光スペクトル)は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する(すなわち、約380nm未満及び約750nm超の波長の)電磁スペクトルの一部分である。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約750nmを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線(IR)、マイクロ波及び無線電磁放射線になる。約380nm未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、X線及びガンマ線電磁放射線になる。
様々な態様では、撮像装置124は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示と共に使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、膀胱鏡、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡(胃鏡)、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉−腎盂鏡(nasopharyngo-neproscope)、S状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトル全体から特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、IR及び紫外光を含む特定の波長の光を感知できる器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる2017年12月28日出願の「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許仮出願第62/611,341号の「Advanced Imaging Acquisition Module」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、処置された組織上で上述の試験の1つ以上を実行するため、1つの手術作業が完了した後に手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
いかなる外科手術においても手術室及び外科用器具の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「外科施術の行われる現場」、すなわち手術室又は処置室に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療装置及び機器の最大級の滅菌性を必要とする。上記の滅菌プロセスの一部としては、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるもの(撮像装置124並びにその付属品及び構成要素を含む)を滅菌する必要が挙げられる。滅菌野は、トレイ内若しくは滅菌タオル上などの微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、又は滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。
様々な態様では、可視化システム108は、図35に示すように、滅菌野に対して戦略的に配置された1つ以上の撮像センサと、1つ以上の画像処理ユニットと、1つ以上のストレージアレイと、1つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム108は、HL7、PACS及びEMRのインターフェースを含む。可視化システム108の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる2017年12月28日出願の「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許仮出願第62/611,341号の「Advanced Imaging Acquisition Module」の項で説明されている。
図35に示すように、一次ディスプレイ119は、手術台114に位置する操作者に可視であるように滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー111が、滅菌野の外に配置される。可視化タワー111は、互いに離れる方に面する第1の非滅菌ディスプレイ107及び第2の非滅菌ディスプレイ109を含む。ハブ106によって誘導される可視化システム108は、ディスプレイ107、109及び119を使用して、滅菌野の内側及び外側の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ106は、可視化システム108に、一次ディスプレイ119上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置124によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ107又は109上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ107又は109上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実行することを可能にすることができる。
一態様では、ハブ106は、滅菌野内で、可視化タワー111にある非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ119に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成されている。一実施例では、入力は、ハブ106によって一次ディスプレイ119に送ることのできる、非滅菌ディスプレイ107又は109上に表示されるスナップショットに対する修正の形態であってもよい。
図35を参照すると、外科用器具112は、外科処置において外科システム102の一部として使用されている。ハブ106はまた、外科用器具112のディスプレイへの情報フローを調整するようにも構成されている。例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号における。可視化タワー111にある非滅菌操作者によって入力される診断入力又はフィードバックは、ハブ106によって滅菌野内の外科用器具ディスプレイ115に送られ得、ここで診断入力又はフィードバックは、外科用器具112の操作者が見ることができる。外科システム102と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Surgical Instrument Hardware」の項目、及び「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号で説明されている。
ここで図36を参照すると、ハブ106が、可視化システム108、ロボットシステム110及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と通信している状態で示されている。ハブ106は、ハブディスプレイ135、撮像モジュール138、発生器モジュール140、通信モジュール130、プロセッサモジュール132、及びストレージアレイ134を含む。特定の態様では、図36に示すように、ハブ106は、排煙モジュール126及び/又は吸引/灌注モジュール128を更に含む。
外科処置中、封止及び/又は切断のために、組織へエネルギーを印加することには、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び/又は組織の灌注が伴う。異なる供給源からの流体ライン、電力ライン及び/又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式筐体136は、電力ライン、データライン、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。
本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ接点及び電力接点を含む。組み合わせ発生器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極RFエネルギー発生器構成要素、及び単極RFエネルギー発生器構成要素のうちの2つ以上を含む。一態様では、組み合わせ発生器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ発生器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも1つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって発生した煙、流体及び/又は微粒子を排出するように構成された少なくとも1つの排煙構成要素と、遠隔手術部位から排煙構成要素まで延びる流体ラインと、を含む。
一態様では、上記の流体ラインは第1の流体ラインであり、第2の流体ラインは、遠隔手術部位から、ハブ筐体内に摺動可能に受容される吸引及び灌注モジュールまで延びている。一態様では、ハブ筐体は、流体インターフェースを備える。
特定の外科処置は、2つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。1つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式筐体136が様々な発生器を収容して、これらの間の双方向通信を促進するように構成されているという解決法を提示する。ハブのモジュール式筐体136の利点の1つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び/又は交換を可能にすることである。
本開示の態様は、組織へのエネルギー印加を伴う外科処置で使用するためのモジュール式外科用筐体を提示する。モジュール式外科用筐体は、組織に印加するための第1のエネルギーを発生させるように構成された第1のエネルギー発生器モジュールと、第1のデータ及び電力接点を含む第1のドッキングポートを備える第1のドッキングステーションと、を含み、第1のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第1のエネルギー発生器モジュールは、第1の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
上記に加えて、モジュール式外科用筐体は、第1のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第2のエネルギーを発生させるように構成された第2のエネルギー発生器モジュールと、第2のデータ及び電力接点を含む第2のドッキングポートを備える第2のドッキングステーションと、を更に含み、第2のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第2のエネルギー発生器モジュールは、第2の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
更に、モジュール式外科用筐体は、第1のエネルギー発生器モジュールと第2のエネルギー発生器モジュールとの間の通信を容易にするように構成された、第1のドッキングポートと第2のドッキングポートとの間の通信バスを更に含む。
図3〜図7を参照すると、発生器モジュール140と、排煙モジュール126と、吸引/灌注モジュール128との、モジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体136に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体136は、モジュール140、126、128間の双方向通信を更に促進する。図38に示すように、発生器モジュール140は、ハブのモジュール式筐体136に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット139内に支持される、一体化された単極、双極及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図38に示すように、発生器モジュール140は、単極装置146、双極装置147及び超音波装置148に接続するように構成することができる。あるいは、発生器モジュール140は、ハブのモジュール式筐体136を介して相互作用する一連の単極、双極及び/又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体136は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体136にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。
一態様では、ハブのモジュール式筐体136は、モジュール140、126、128の取り外し可能な取付及びそれらの間の双方向通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン149を備える。
一態様では、ハブのモジュール式筐体136は、モジュール140、126、128を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー151を含む。図37は、外科用ハブ筐体136と、外科用ハブ筐体136のドッキングステーション151に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュール145との部分斜視図を示す。組み合わせ発生器モジュール145の後側には、電力及びデータ接点を有するドッキングポート152があり、そのドッキングポート152は、組み合わせ発生器モジュール145がハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151内の所定の位置へと摺動されると、ハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151の、電力及びデータ接点を有する対応するドッキングポート150と係合するように構成されている。一態様では、組み合わせ発生器モジュール145は、図38に示すように、単一のハウジングユニット139内に一緒に組み込まれた、双極、超音波及び単極モジュールと、排煙モジュールと、を含む。
様々な態様では、排煙モジュール126は、捕捉/回収された煙及び/又は流体を手術部位から遠ざけ、例えば、排煙モジュール126へと搬送する、流体ライン154を含む。排煙モジュール126から発生する真空吸引は、煙を手術部位のユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール126で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブ筐体136内に受容される排煙モジュール126に向かって延びる流体経路を画定する。
様々な態様では、吸引/灌注モジュール128は、吸い込み(aspiration)流体ライン及び吸引(suction)流体ラインを含む外科用ツールに連結されている。一例では、吸い込み及び吸引流体ラインは、手術部位から吸引/灌注モジュール128に向かって延びる可撓管の形態である。1つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位に対する流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有しかつエンドエフェクタに関連付けられた少なくとも1つのエネルギー処置部を有するシャフトと、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延びる。同様に、灌注管はシャフトを通って延びることができ、かつエネルギー送達器具に近接した入口ポートを有することができる。エネルギー送達器具は、超音波及び/又はRFエネルギーを手術部位に送達するように構成されており、最初にシャフトを通って延びるケーブルによって発生器モジュール140に連結されている。
灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び/又は真空源は、吸引/灌注モジュール128内に収容され得る。一例では、流体源及び/又は真空源は、吸引/灌注モジュール128とは別に、ハブ筐体136内に収容され得る。このような例では、流体インターフェースが、吸引/灌注モジュール128を流体源及び/又は真空源に接続するように構成され得る。
一態様では、モジュール140、126、128、及び/又はハブのモジュール式筐体136上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体136のドッキングステーション内のこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図37に示すように、組み合わせ発生器モジュール145は、側部ブラケット155を含み、この側部ブラケットは、ハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151の対応するブラケット156と摺動可能に係合するように構成されている。上記の複数のブラケットは協働して、組み合わせ発生器モジュール145のドッキングポート接点をハブのモジュール式筐体136のドッキングポート接点と電気的に係合させるように誘導する。
いくつかの態様では、ハブのモジュール式筐体136のドロアー151どうしはサイズが同じ又は実質的に同じであり、モジュールはドロアー151内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット155及び/又は156は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー151どうしは互いにサイズが異なり、それぞれ特定のモジュールを収容するように設計される。
更に、適合しない接点を備えるドロアーにモジュールを挿入することを避けるため、特定のモジュールの接点を特定のドロアーの接点と係合するように、キー構造を設けてもよい。
図37に示すように、1つのドロアー151のドッキングポート150は、通信リンク157を介して別のドロアー151のドッキングポート150に連結されて、ハブのモジュール式筐体136内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体136のドッキングポート150は、ハブのモジュール式筐体136内に収容されたモジュールどうしの間の無線双方向通信を容易にしてもよい。例えば、Air Titan−Bluetoothなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。
図39は、外科用ハブ206の複数のモジュールを受容するように構成された、横方向モジュール式ハウジング160の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング160は、モジュール161を横方向に受容して相互接続するように構成されている。モジュール161は、モジュール161を相互接続するためのバックプレーンを含む横方向モジュール式ハウジング160のドッキングステーション162内に摺動可能に挿入されている。図39に示すように、モジュール161は、横方向モジュール式ハウジング160内で横方向に配置されている。あるいは、モジュール161は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置されてもよい。
図40は、外科用ハブ106の複数のモジュール165を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング164を示す。モジュール165は、モジュール165を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング164のドッキングステーション又はドロアー167内に摺動可能に挿入されている。垂直モジュール式ハウジング164のドロアー167は垂直方向に配置されているが、特定の場合では、垂直モジュール式ハウジング164は、横方向に配置されたドロアーを含んでもよい。更に、モジュール165は、垂直モジュール式ハウジング164のドッキングポートを介して互いに相互作用し得る。図31の例では、モジュール165の動作に関連するデータを表示するためのディスプレイ177が提供される。加えて、垂直モジュール式ハウジング164は、マスタモジュール178を含み、マスタモジュール178は、マスタモジュール178内に摺動可能に受容される複数のサブモジュールを収容する。
様々な態様では、撮像モジュール138は、内蔵型のビデオプロセッサ及びモジュール式光源を備え、様々な撮像装置と共に使用するように適合されている。一態様では、撮像装置は、光源モジュール及びカメラモジュールと共に組み立てることが可能なモジュール式ハウジングで構成されている。ハウジングは、使い捨て式ハウジングであってもよい。少なくとも1つの例では、使い捨て式ハウジングは、再利用可能なコントローラ、光源モジュール、及びカメラモジュールと取り外し可能に連結されている。光源モジュール及び/又はカメラモジュールは、外科処置の種類に応じて選択的に選択することができる。一態様では、カメラモジュールはCCDセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはCMOSセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはビーム走査式撮像用に構成されている。同様に、光源モジュールは、外科処置に応じて白色光又は異なる光を送達するように構成することができる。
外科処置中に、手術野から外科用装置を除去して異なるカメラ又は異なる光源を含む別の外科用装置と交換することは非効率的であり得る。手術野の視野を一時的に喪失することは、望ましからぬ結果をもたらし得る。本開示のモジュール撮像装置は、手術野から撮像装置を除去する必要なく、外科処置中に光源モジュール又はカメラモジュール中間体(midstream)の交換を可能にするように構成されている。
一態様では、撮像装置は、複数のチャネルを含む管状ハウジングを備える。第1のチャネルは、第1のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得るカメラモジュールを摺動可能に受容するように構成されている。第2のチャネルは、第2のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の例では、カメラモジュール及び/又は光源モジュールは、これらの対応するチャネル内の最終位置へと回転させることができる。スナップ嵌め係合の代わりにねじ係合が採用されてもよい。
様々な例では、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に配置される。撮像モジュール138は、最適な視野を提供するために撮像装置どうしの間を切り替えるように構成することができる。様々な態様では、撮像モジュール138は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成することができる。
本開示と共に使用するのに好適な様々な画像プロセッサ及び撮像装置は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「COMBINED SBI AND CONVENTIONAL IMAGE PROCESSOR」と題する2011年8月9日発行の米国特許第7,995,045号に記載されている。更に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「SBI MOTION ARTIFACT REMOVAL APPARATUS AND METHOD」と題する2011年7月19日発行の米国特許第7,982,776号は、画像データからモーションアーチファクトを除去するための様々なシステムについて記載している。こうしたシステムは、撮像モジュール138と一体化され得る。更に、「CONTROLLABLE MAGNETIC SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREAL APPARATUS」と題する2011年12月15日公開の米国特許出願公開第2011/0306840号、及び「SYSTEM FOR PERFORMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE」と題する2014年8月28日公開の米国特許出願公開第2014/0243597号は、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図41は、医療施設の1つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム(例えばストレージ装置205に連結されたリモートサーバ213を含み得るクラウド204)に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ203を備える外科用データネットワーク201を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ203は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ207及び/又はネットワークスイッチ209を備える。モジュール式通信ハブ203は更に、ローカルコンピュータシステム210に連結することができ、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供することができる。外科用データネットワーク201は、受動的、インテリジェント又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが1つの装置(又はセグメント)から別の装置(又はセグメント)に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェント外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ207又はネットワークスイッチ209内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェント外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
手術室に配置されるモジュール式装置1a〜1nは、モジュール式通信ハブ203に連結されてもよい。ネットワークハブ207及び/又はネットワークスイッチ209は、ネットワークルータ211に連結されて、装置1a〜1nをクラウド204又はローカルコンピュータシステム210に接続することができる。装置1a〜1nに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置1a〜1nに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム210に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置2a〜2mもまた、ネットワークスイッチ209に連結されてもよい。ネットワークスイッチ209は、ネットワークハブ207及び/又はネットワークルータ211に連結されて、装置2a〜2mをクラウド204に接続することができる。装置2a〜2nに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ211を介してクラウド204に転送されてもよい。装置2a〜2mに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム210に転送されてもよい。
複数のネットワークハブ207及び/又は複数のネットワークスイッチ209を複数のネットワークルータ211と相互接続することによって、外科用データネットワーク201が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ203は、複数の装置1a〜1n/2a〜2mを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム210もまた、モジュール式制御タワーに収容されてもよい。モジュール式通信ハブ203は、ディスプレイ212に接続されて、例えば外科処置中に、装置1a〜1n/2a〜2mのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置1a〜1n/2a〜2mとしては、外科用データネットワーク201のモジュール式通信ハブ203に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に連結された撮像モジュール138、エネルギーベースの外科用装置に連結された発生器モジュール140、排煙モジュール126、吸引/灌注モジュール128、通信モジュール130、プロセッサモジュール132、ストレージアレイ134、ディスプレイに連結された外科用装置及び/又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。
一態様では、外科用データネットワーク201は、装置1a〜1n/2a〜2mをクラウドに接続する、ネットワークハブ(複数可)、ネットワークスイッチ(複数可)及びネットワークルータ(複数可)との組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに連結された装置1a〜1n/2a〜2mのいずれか1つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、コンピューティングリソースを共有することに依存することは理解されるであろう。用語「クラウド」は「インターネット」の隠喩として用いられ得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、用語「クラウドコンピューティング」は、本明細書では「インターネットベースのコンピューティングの一種」を指すために用いることができ、この場合、サーバ、ストレージ及びアプリケーションなどの様々なサービスは、インターネットを介して、手術室(例えば、固定式、移動式、一時的又は現場の手術室又は空間)に位置するモジュール式通信ハブ203及び/又はコンピュータシステム210に、かつモジュール式通信ハブ203及び/又はコンピュータシステム210に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、1つ以上の手術室内に位置する装置1a〜1n/2a〜2mの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。
装置1a〜1n/2a〜2mによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的成果の改善、コスト低減及び患者満足度の改善を提供する。組織の封止及び切断処置後に、組織の状態を観察して封止された組織の漏出又は灌流を評価するために、装置1a〜1n/2a〜2mのうちの少なくともいくつかを用いることができる。クラウドベースのコンピューティングを使用して、身体組織の試料の画像を含むデータを診断目的で検査して疾患の影響などの病状を特定するために、装置1a〜1n/2a〜2mのうちの少なくともいくつかを用いることができる。そのようなデータには、組織の位置特定及びマージン確認並びに表現型が含まれる。撮像装置と一体化された様々なセンサを使用し、かつ複数の撮像装置によってキャプチャされた画像をオーバーレイするなどの技術を使用して、身体の解剖学的構造を特定するために、装置1a〜1n/2a〜2mのうちの少なくともいくつかを用いることができる。画像データを含む、装置1a〜1n/2a〜2mによって収集されたデータは、画像処理及び操作を含むデータ処理及び操作のために、クラウド204若しくはローカルコンピュータシステム210又はその両方に転送されてもよい。データは、組織特異的部位及び状態に対する内視鏡的介入、新興技術、標的化放射線、標的化介入及び精密ロボットの適用などの更なる治療を遂行できるかを判定することによって、外科処置の結果を改善するために分析されてもよい。こうしたデータ分析は、予後分析処理を更に採用してもよく、標準化されたアプローチを使用することは、外科処置及び外科医の挙動を確認するか、又は外科処置及び外科医の挙動に対する修正を提案するかのいずれかのために有益なフィードバックを提供することができる。
一実装形態では、手術室装置1a〜1nは、ネットワークハブに対する装置1a〜1nの構成に応じて有線チャネル又は無線チャネルを介して、モジュール式通信ハブ203に接続されてもよい。ネットワークハブ207は、一態様では、開放型システム間相互接続(OSI)モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装されてもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置1a〜1nに接続性を提供する。ネットワークハブ207は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ207は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御/インターネットプロトコル(MAC/IP)は記憶しない。装置1a〜1nのうちの1つのみが、ネットワークハブ207を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ207は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体及びクラウド204上のリモートサーバ213(図42)にブロードキャストする。ネットワークハブ207は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。
別の実装形態では、手術室装置2a〜2mは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ209に接続されてもよい。ネットワークスイッチ209は、OSIモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ209は、同じ手術室内に位置する装置2a〜2mをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ209は、フレームの形態のデータをネットワークルータ211に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置2a〜2mは、ネットワークスイッチ209を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ209は、データを転送するために装置2a〜2mのMACアドレスを記憶かつ使用する。
ネットワークハブ207及び/又はネットワークスイッチ209は、クラウド204に接続するためにネットワークルータ211に連結されている。ネットワークルータ211は、OSIモデルのネットワーク層内で機能する。ネットワークルータ211は、装置1a〜1n/2a〜2mのいずれか1つ又は全てによって収集されたデータを更に処理及び操作するために、ネットワークハブ207及び/又はネットワークスイッチ211から受信したデータパケットをクラウドベースのコンピュータリソースに送信するための経路を作成する。ネットワークルータ211は、例えば、同じ医療施設の異なる手術室又は異なる医療施設の異なる手術室に位置する異なるネットワークなどの、異なる位置に位置する2つ以上の異なるネットワークを接続するために用いられてもよい。ネットワークルータ211は、パケット形態のデータをクラウド204に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置が同時にデータを送信することができる。ネットワークルータ211は、データを転送するためにIPアドレスを使用する。
一例では、ネットワークハブ207は、複数のUSB装置をホストコンピュータに接続することを可能にするUSBハブとして実装されてもよい。USBハブは、装置をホストシステムコンピュータに接続するために利用可能なポートが多くなるように、単一のUSBポートをいくつかの階層に拡張することができる。ネットワークハブ207は、有線チャネル又は無線チャネルを介して情報を受信するための有線又は無線能を含むことができる。一態様では、無線USB短距離高帯域無線通信プロトコルが、手術室内に位置する装置1a〜1nと装置2a〜2mとの間の通信のために使用されてもよい。
他の例では、手術室装置1a〜1n/2a〜2mは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し(2.4〜2.485GHzのISM帯域における短波長UHF電波を使用して)、かつパーソナルエリアネットワーク(PAN)を構築するために、Bluetooth無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ203と通信することができる。他の態様では、手術室装置1a〜1n/2a〜2mは、数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ203と通信することができ、そのような規格又はプロトコルとしては、Wi−Fi(IEEE802.11ファミリー)、WiMAX(IEEE802.16ファミリー)、IEEE802.20、ロング・ターム・エボリューション(LTE)並びにEv−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT及びこれらのイーサネット派生物のみならず3G、4G、5G及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第1の通信モジュールは、Wi−Fi及びBluetoothなどのより短距離の無線通信専用であってもよく、第2の通信モジュールは、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev−DOなどのより長距離の無線通信専用であってもよい。
モジュール式通信ハブ203は、手術室装置1a〜1n/2a〜2mの1つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置1a〜1n/2a〜2mによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ203によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ211へ送信され、ネットワークルータ211は本明細書に記載されるように、数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによって、このデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。
モジュール式通信ハブ203は、スタンドアロンの装置として使用されてもよく、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続されてもよい。モジュール式通信ハブ203は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ203は手術室装置1a〜1n/2a〜2mをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。
図42は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム100と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、多くの点で外科システム102と類似する1つ以上の外科システム202を含む。各外科システム202は、リモートサーバ213を含み得るクラウド204と通信する少なくとも1つの外科用ハブ206を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー236を備える。図43に示されるように、モジュール式制御タワー236は、コンピュータシステム210に連結されたモジュール式通信ハブ203を備える。図42の例に例示するように、モジュール式制御タワー236は、内視鏡239に連結された撮像モジュール238、エネルギー装置241に連結された発生器モジュール240、排煙器モジュール226、吸引/灌注モジュール228、通信モジュール230、プロセッサモジュール232、ストレージアレイ234、任意でディスプレイ237に連結されたスマート装置/器具235及び非接触センサモジュール242に連結されている。手術室装置は、モジュール式制御タワー236を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータストレージに連結されている。ロボットハブ222もまた、モジュール式制御タワー236及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。中でもとりわけ、装置/器具235、可視化システム208が、本明細書に記載されるように、有線又は無線通信規格又はプロトコルを介して、モジュール式制御タワー236に連結されてもよい。モジュール式制御タワー236は、撮像モジュール、装置/器具ディスプレイ及び/又は他の可視化システム208から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ215(例えば、モニタ、スクリーン)に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、モジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを、画像及びオーバーレイ画像と共に表示してもよい。
図43は、モジュール式制御タワー236に連結された複数のモジュールを備える外科用ハブ206を示す。モジュール式制御タワー236は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ203と、例えばローカルでの処理、可視化及び撮像を提供するためのコンピュータシステム210と、を備える。図43に示すように、モジュール式通信ハブ203は、モジュール式通信ハブ203に接続できるモジュール(例えば、装置)の数を拡張するために階層化構成で接続されて、モジュールに関連付けられたデータをコンピュータシステム210、クラウドコンピューティングリソース、又はその両方に転送することができる。図43に示すように、モジュール式通信ハブ203内のネットワークハブ/スイッチのそれぞれは、3つの下流ポート及び1つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ/スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ217への通信接続を提供するためにプロセッサに接続されている。クラウド204への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
外科用ハブ206は、非接触センサモジュール242を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波又はレーザー型非接触測定装置のいずれかを使用して手術室のマップを生成する。その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号中の「Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operating Room」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の外壁に反射したときのエコーを受信することによって手術室を走査し、ここでセンサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつBluetoothペアリングの距離限界を調整するように構成される。レーザーベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザー光パルスを送信することによって手術室を走査し、手術室の外壁に反射するレーザー光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して手術室のサイズを判定し、Bluetoothペアリング距離限界を調整する。
コンピュータシステム210は、プロセッサ244と、ネットワークインターフェース245と、を備える。プロセッサ244は、システムバスを介して、通信モジュール247、ストレージ248、メモリ249、不揮発性メモリ250及び入力/出力インターフェース251に連結されている。システムバスは、任意の様々なバスアーキテクチャを用いる、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び/又はローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造(複数可)のうちのいずれかであってもよく、それらのアーキテクチャの例としては、9ビットバス、業界標準アーキテクチャ(ISA)、マイクロチャネルアーキテクチャ(MSA)、拡張ISA(EISA)、インテリジェントドライブエレクトロニクス(IDE)、VESAローカルバス(VLB)、周辺装置相互接続(PCI)、USB、アドバンスドグラフィックスポート(AGP)、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス(PCMCIA)、小型計算機システムインターフェース(SCSI)又は任意の他の独自バス(proprietary bus)が挙げられるが、これらに限定されない。
プロセッサ244は、Texas Instruments製のARM Cortexの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex−M4Fプロセッサコアであってもよい。このプロセッサコアは、最大40MHzの256KBのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を40MHz超に改善するためのプリフェッチバッファ、32KBのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ(SRAM)、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ(ROM)、2KBの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)及び/又は、1つ以上のパルス幅変調(PWM)モジュール、1つ以上の直交エンコーダ入力(QEI)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ以上の12ビットアナログ−デジタル変換器(ADC)を含む。なお、その詳細は、製品データシートで入手可能である。
一態様では、プロセッサ244は、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。
システムメモリとしては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが挙げられる。起動中などにコンピュータシステム内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム(BIOS)は、不揮発性メモリに記憶される。例えば、不揮発性メモリとしては、ROM、プログラマブルROM(PROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、EEPROM又はフラッシュメモリが挙げられ得る。揮発性メモリとしては、外部キャッシュメモリとして機能するランダムアクセスメモリ(RAM)が挙げられる。更に、RAMは、SRAM、ダイナミックRAM(DRAM)、シンクロナスDRAM(SDRAM)、ダブルデータレートSDRAM(DDR SDRAM)、エンハンスドSDRAM(ESDRAM)、シンクリンクDRAM(SLDRAM)及びダイレクトランバスRAM(DRRAM)などの多くの形態で利用可能である。
コンピュータシステム210はまた、取り外し可能/取り外し不可能な揮発性/不揮発性コンピュータストレージ媒体、例えばディスクストレージなどを含む。ディスクストレージとしては、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、Jazドライブ、Zipドライブ、LS−60ドライブ、フラッシュメモリカード又はメモリスティックのようなデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスクストレージは、上記のストレージ媒体を、独立して、又は他のストレージ媒体との組み合わせで含むことができる。他のストレージ媒体としては、コンパクトディスクROM装置(CD−ROM)、コンパクトディスク記録可能ドライブ(CD−Rドライブ)、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ(CD−RWドライブ)若しくはデジタル多用途ディスクROMドライブ(DVD−ROM)などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない。ディスクストレージ装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。
コンピュータシステム210は、好適な動作環境で説明されるユーザと基本コンピュータリソースとの間で媒介として機能するソフトウェアを含むことを理解されたい。このようなソフトウェアとしてはオペレーティングシステムが挙げられる。ディスクストレージ上に記憶され得るオペレーティングシステムは、コンピュータシステムのリソースを制御及び割り当てするように機能する。システムアプリケーションは、システムメモリ内又はディスクストレージ上のいずれかに記憶されたプログラムモジュール及びプログラムデータを介して、オペレーティングシステムによるリソース管理を活用する。本明細書に記載される様々な構成要素は、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムどうしの組み合わせで実装することができることを理解されたい。
ユーザは、I/Oインターフェース251に連結された入力装置(複数可)を介してコンピュータシステム210にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライト・ディッシュ、スキャナ、TVチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート(複数可)を介し、システムバスを通じてプロセッサに接続する。インターフェースポート(複数可)としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート及びUSBが挙げられる。出力装置(複数可)は、入力装置(複数可)と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、USBポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、コンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられるが、これはあくまで例示としてのものであり、限定するものではない。遠隔コンピュータ(複数可)などの他の装置及び/又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
コンピュータシステム210は、クラウドコンピュータ(複数可)などの1つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ(複数可)は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークPC、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置又は他の一般的なネットワークノードなどであり得るが、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ(複数可)と共に、メモリストレージ装置1台のみが示される。遠隔コンピュータ(複数可)は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続部を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク(LAN)及びワイドエリアネットワーク(WAN)などの通信ネットワークを包含する。LAN技術としては、光ファイバ分散データインターフェース(FDDI)、銅線分散データインターフェース(CDDI)、Ethernet/IEEE802.3、Token Ring/IEEE802.5などが挙げられる。WAN技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク並びにデジタル加入者回線(DSL)が挙げられるが、これらに限定されない。
様々な態様では、図43のコンピュータシステム210、図9〜図10の撮像モジュール238、及び/又は可視化システム208、及び/又はプロセッサモジュール232は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ(DSP)を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ(SIMD)、又は複数命令複数データ(MIMD)技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
通信接続部(複数可)とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア/ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのため通信接続部はコンピュータシステム内部に示されているが、通信接続部はコンピュータシステム210の外部にあってもよい。例示のみを目的として、ネットワークインターフェースへの接続に必要なハードウェア/ソフトウェアとしては、通常の電話グレードモデム、ケーブルモデム及びDSLモデムを含むモデム、ISDNアダプタ並びにイーサネットカードなどの内部及び外部技術が挙げられる。
図44は、本開示の一態様による、USBネットワークハブ300装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、USBネットワークハブ装置300は、Texas Instruments製TUSB2036集積回路ハブを採用する。USBネットワークハブ300は、USB2.0規格に準拠する、上流USB送受信ポート302と、最大3つの下流USB送受信ポート304、306、308と、を提供するCMOS装置である。上流USB送受信ポート302は、差動データプラス(DP0)入力とペアリングされた差動データマイナス(DM0)入力を含む差動ルートデータポートである。3つの下流USB送受信ポート304、306、308は、各ポートが差動データマイナス(DM1〜DM3)出力とペアリングした差動データプラス(DP1〜DP3)出力を含む差動データポートである。
USBネットワークハブ300装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したUSB送受信機が、上流USB送受信ポート302及び全ての下流USB送受信ポート304、306、308の回路に統合されている。下流USB送受信ポート304、306、308は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じて立ち上がり速度を自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。USBネットワークハブ300装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理312を含む。
USBネットワークハブ300装置は、シリアルインターフェースエンジン310(SIE)を含む。SIE310は、USBネットワークハブ300ハードウェアのフロントエンドであり、USB仕様書の第8章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。SIE310は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、SOP、EOP、RESET及びRESUME信号の検出/生成、クロック/データ分離、非ゼロ復帰逆転(NRZI)データ符号化/復号及びビットスタッフィング、CRC生成及びチェック(トークン及びデータ)、パケットID(PID)の生成及びチェック/復号、並びに/又はシリアル・パラレル/パラレル・シリアル変換が挙げられ得る。310はクロック入力314を受信し、ポート論理回路320、322、324を介して上流USB送受信ポート302と下流USB送受信ポート304、306、308との間の通信を制御するため、サスペンド/レジューム論理並びにフレームタイマー316回路及びハブリピータ回路318に連結されている。SIE310は、シリアルEEPROMインターフェース330を介してシリアルEEPROMからコマンドを制御するように、インターフェース論理を介してコマンドデコーダ326に連結される。
様々な態様では、USBネットワークハブ300は、最大6つの論理層(階層)内に構成された127個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、USBネットワークハブ300は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された4本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。USBネットワークハブ300は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の4つのモードをサポートするように構成されてもよい。一態様では、USBケーブル、USBネットワークハブ300を使用して、上流USB送受信ポート302はUSBホストコントローラにプラグ接続され、下流USB送受信ポート304、306、308はUSBに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。
外科用器具のハードウェア
図45は、本開示の1つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム470の論理図を示す。システム470は、制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ462及びメモリ468を備えるマイクロコントローラ461を含む。例えば、センサ472、474、476のうちの1つ又は2つ以上が、プロセッサ462にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータドライバ492によって駆動されるモータ482は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、Iビームナイフ要素を駆動する。追跡システム480は、長手方向に移動可能な変位部材の位置を判定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置、並びに発射部材、発射バー、及びIビームナイフ要素の位置を判定するようにプログラム又は構成することができるプロセッサ462に提供される。追加のモータが、Iビームの発射、閉鎖管の移動、シャフトの回転、及び関節運動を制御するために、ツールドライバインターフェースに提供されてもよい。ディスプレイ473は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。ディスプレイ473上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。
一態様では、マイクロコントローラ461は、Texas Instruments製のARM Cortexの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ461は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大40MHzの256KBのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を40MHz超に改善するためのプリフェッチバッファ、32KBのシングルサイクルSRAM、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部ROM、2KBのEEPROM、1つ若しくは2つ以上のPWMモジュール、1つ若しくは2つ以上のQEIアナログ、及び/又は12個のアナログ入力チャネルを備える1つ若しくは2つ以上の12ビットADCを含む、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex−M4Fプロセッサコアであってもよい。
一態様では、マイクロコントローラ461は、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。
マイクロコントローラ461は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実行するようにプログラムされてもよい。一態様では、マイクロコントローラ461は、プロセッサ462及びメモリ468を含む。電動モータ482は、ギアボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流(direct current、DC)モータであってもよい。一態様では、モータ駆動器492は、Allegro Microsystems,Incから入手可能なA3941であってもよい。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備える追跡システム480で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT」と題する2017年10月19日公開の米国特許出願公開第2017/0296213号に記載されている。
マイクロコントローラ461は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。マイクロコントローラ461は、マイクロコントローラ461のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質を、測定による応答と釣り合わせる好適な同調された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
一態様では、モータ482は、モータ駆動器492によって制御されてもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって使用され得る。様々な形態において、モータ482は、例えば、約25,000RPMの最大回転速度を有するブラシ付きDC駆動モータであってもよい。別の配置において、モータ482はブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでもよい。モータ駆動器492は、例えば、電界効果トランジスタ(field-effect transistor、FET)を含むHブリッジ駆動器を備えてもよい。モータ482は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ又はツールハウジングに解除可能に装着された電源アセンブリによって給電され得る。電源アセンブリは、外科用器具又はツールに給電するための電源として使用され得る、直列に接続された多数の電池セルを含み得る電池を含んでもよい。特定の状況下では、電源アセンブリの電池セルは、交換可能及び/又は再充電可能であってもよい。少なくとも1つの例では、電池セルは、電源アセンブリに連結可能かつ電源アセンブリから分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。
モータ駆動器492は、Allegro Microsystems,Incから入手可能なA3941であってもよい。A3941 492は、特にブラシ付きDCモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Nチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(metal-oxide semiconductor field-effect transistor、MOSFET)と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。駆動器492は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全(>10V)ゲート駆動を7Vまでの電池電圧に提供し、A3941が5.5Vまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。NチャネルMOSFETに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、DC(100%デューティサイクル)動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのFETによっても、ローサイドのFETによっても可能である。電力FETは、レジスタで調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーMOSFETを保護するように構成され得る。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備えた追跡システム480で使用するために容易に置換することができる。
追跡システム480は、本開示の一態様による位置センサ472を備える制御されたモータ駆動回路配置を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサ472は、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。一態様では、変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するための駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材は、発射バー又はIビームを表し、それらの各々は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成されてもよい。したがって、本明細書で使用するとき、変位部材という用語は、一般的に、駆動部材、発射部材、発射バー、Iビーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の可動部材を指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材は、発射部材、発射バー、及びIビームに連結される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、Iビームの直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ472に連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはIビーム、又はそれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでもよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器(linear variable differential transformers、LVDT)、差動可変磁気抵抗型変換器(differential variable reluctance transducers、DVRT)、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
電動モータ482は、変位部材上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギアアセンブリと動作可能にインターフェースする回転式シャフトを含んでもよい。センサ素子は、位置センサ472素子の1回転が、変位部材のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギアアセンブリに動作可能に連結されてもよい。ギヤリング及びセンサの機構を、ラックピニオン機構によって直線アクチュエータに、又はスパーギア若しくは他の接続部によって回転アクチュエータに連結することができる。電源は、絶対位置決めシステムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置決めシステムの出力を表示することができる。変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するために、その上に形成された駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。変位部材は、長手方向に移動可能な発射部材、発射バー、Iビーム、又はこれらの組合せを表す。
位置センサ472と関連付けられたセンサ素子の1回転は、変位部材の長手方向直線変位d1に相当し、d1は、変位部材に連結されたセンサ素子の1回転した後で、変位部材が点「a」から点「b」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ配置は、位置センサ472が変位部材のフルストロークに対して1回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して接続されてもよい。位置センサ472は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
位置センサ472の2回以上の回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ(ここでnは1より大きい整数である)が、単独で用いられても、ギアの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態は、マイクロコントローラ461にフィードバックされ、マイクロコントローラ461は、論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位d1+d2+...dnに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ472の出力はマイクロコントローラ461に提供される。センサ配置の位置センサ472は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
位置センサ472は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するか否かに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に使用される技術としては、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動(nuclear precession)、SQUID、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪/圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。
一態様では、絶対位置決めシステムを備える追跡システム480の位置センサ472は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。位置センサ472は、Austria Microsystems,AGから入手可能なAS5055EQFTシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ472は、マイクロコントローラ461と連携して絶対位置決めシステムを提供する。位置センサ472は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石の上方に位置する位置センサ472のエリアに、4つのホール効果素子を含む。更に、高解像度ADC及びスマート電力管理コントローラがチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、桁毎法(digit-by-digit method)及びボルダーアルゴリズム(Volder's algorithm)としても知られる、座標回転デジタルコンピュータ(coordinate rotation digital computer、CORDIC)プロセッサが設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、シリアル周辺インターフェース(serial peripheral interface、SPI)インターフェースなどの標準的なシリアル通信インターフェースを介してマイクロコントローラ461に伝送される。位置センサ472は、12ビット又は14ビットの解像度を提供する。位置センサ472は、小型のQFN16ピン4×4×0.85mmパッケージで提供されるAS5055チップであってもよい。
絶対位置決めシステムを備える追跡システム480は、PID、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ/又はこれを実装するようにプログラムされてもよい。電源が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のPWMが挙げられる。位置センサ472によって測定される位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他のセンサ(複数化)が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ(複数可)としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM」と題する2016年5月24日発行の米国特許第9,345,481号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM」と題する2014年9月18日公開の米国特許出願公開第2014/0263552号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT」と題する2017年6月20日出願の米国特許出願第15/628,175号に記載されているものなどのセンサ配置を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置決めシステムの出力は有限の解像度及びサンプリング周波数を有する。絶対位置決めシステムは、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを使用して、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
絶対位置決めシステムは、モータ482が単に前方又は後方に経た工程の数を計数して装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット(ゼロ又はホーム)位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ474は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの1つ又は2つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ462に提供される。センサ474の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ476が、閉鎖駆動システムによってアンビルに加えられる閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ476は、外科用器具又はツールの発射ストローク中にIビームに加えられる発射力を測定することができる。Iビームは、楔形スレッドと係合するように構成されており、楔形スレッドは、ステープルドライバを上向きにカム作用して、ステープルを押し出してアンビルと変形接触させるように構成されている。Iビームはまた、Iビームを発射バーによって遠位に前進させる際に組織を切断するために使用することができる、鋭い切刃を含む。代替的に、モータ482による電流引き込みを測定するために、電流センサ478を用いることができる。発射部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ482によって引き込まれる電流に対応し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ462に提供される。
一形態では、歪みゲージセンサ474を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの1つ又は2つ以上のパラメータを測定するように構成された微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ474を備える。一態様では、歪みゲージセンサ474は、クランプ動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ461のプロセッサ462に提供される。負荷センサ476は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を動作させるために使用される力を測定することができる。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ462に提供され得る。
センサ474、476によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び/又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び/又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ461によって使用することができる。一例では、メモリ468は、評価の際にマイクロコントローラ461によって用いることができる技術、等式及び/又はルックアップテーブルを記憶することができる。
外科用器具又はツールの制御システム470はまた、図8〜図11に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線又は無線通信回路を備えてもよい。
図46は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路500を示す。制御回路500は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路500は、少なくとも1つのメモリ回路504に連結された1つ又は2つ以上のプロセッサ502(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ)を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路504は、プロセッサ502によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ502に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ502は、当該技術分野で既知の多数のシングルコア又はマルチコアプロセッサのうちの任意の1つであってもよい。メモリ回路504は、揮発性及び不揮発性の記憶媒体を備えることができる。プロセッサ502は、命令処理ユニット506及び演算ユニット508を含んでもよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路504から命令を受信するように構成されてもよい。
図47は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路510を示す。組み合わせ論理回路510は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路510は、入力514で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理512によってデータを処理し、出力516を提供するように構成された組み合わせ論理512を含む有限状態マシンを含み得る。
図48は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路520を示す。順序論理回路520又は組み合わせ論理522は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路520は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路520は、例えば、組み合わせ論理522、少なくとも1つのメモリ回路524、及びクロック529を含んでもよい。少なくとも1つのメモリ回路524は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の例では、順序論理回路520は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理522は、入力526から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理522によってデータを処理し、出力528を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ(例えば、図46のプロセッサ502)と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路(例えば、図47の組み合わせ論理回路510)と順序論理回路520の組み合わせを含むことができる。
図49は、様々な機能を実行するために起動させることができる複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第1のモータを起動させて第1の機能を実行することができ、第2のモータを起動させて第2の機能を実行することができ、第3のモータを起動させて第3の機能を実行することができ、第4のモータを起動させて第4の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具600の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び/又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び/又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ602を含んでもよい。発射モータ602は、具体的にはIビーム要素を変位させるために、モータ602によって生成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成することができる、発射モータ駆動アセンブリ604に動作可能に連結されてもよい。特定の例では、モータ602によって生成される発射運動によって、例えば、ステープルをステープルカートリッジから、エンドエフェクタによって捕捉された組織内へと配備し、かつ/又はIビーム要素の切刃を前進させて、捕捉された組織を切断してもよい。Iビーム要素は、モータ602の方向を逆転させることによって後退させることができる。
特定の例では、外科用器具又はツールは閉鎖モータ603を含んでもよい。閉鎖モータ603は、具体的には閉鎖管を変位させてアンビルを閉鎖し、アンビルとステープルカートリッジとの間で組織を圧縮するためにモータ603によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、閉鎖モータ駆動アセンブリ605と動作可能に連結されてもよい。閉鎖運動によって、例えば、エンドエフェクタが開放構成から接近構成へと遷移して組織を取り込むことができる。エンドエフェクタは、モータ603の方向を逆転させることによって開放位置に遷移され得る。
特定の例では、外科用器具又はツールは、例えば、1つ又は2つ以上の関節運動モータ606a、606bを含んでもよい。モータ606a、606bは、モータ606a、606bによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ608a、608bに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、個別に又は別個に起動させて、1つ又は2つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ606a、606bを起動させて、発射モータ602が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。代替的に、発射モータ602を起動させて、関節運動モータ606が停止している間に、複数のステープルを発射させ、及び/又は刃先を前進させることができる。更に、閉鎖モータ603は、本明細書の以下でより詳細に説明されるように、閉鎖管及びIビーム要素を遠位に前進させるために、発射モータ602と同時に起動されてもよい。
特定の例では、外科用器具又はツールは、外科用器具又はツールの複数のモータと共に用いることができる、共通の制御モジュール610を含んでもよい。特定の例では、共通の制御モジュール610は、一度に複数のモータのうちの1つに対応することができる。例えば、共通の制御モジュール610は、ロボット外科用器具の複数のモータ対して個々に連結及び分離が可能であってもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール610などの1つ又は2つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール610に個別にかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール610は、外科用器具又はツールの複数のモータのうちの一方との連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちのもう一方との連携へと選択的に切り替えることができる。
少なくとも1つの例では、共通の制御モジュール610は、関節運動モータ606a、606bとの動作可能な係合と、発射モータ602又は閉鎖モータ603のいずれかとの動作可能な係合と、の間で選択的に切り替えることができる。少なくとも1つの実施例では、図49に示すように、スイッチ614は、複数の位置及び/又は状態間を移動又は遷移させることができる。例えば、第1の位置616では、スイッチ614は、共通の制御モジュール610を発射モータ602と電気的に連結してもよく、第2の位置617では、スイッチ614は、共通の制御モジュール610を閉鎖モータ603と電気的に連結してもよく、第3の位置618aでは、スイッチ614は、共通の制御モジュール610を第1の関節運動モータ606aと電気的に連結してもよく、第4の位置618bでは、スイッチ614は、共通の制御モジュール610を第2の関節運動モータ606bと電気的に連結してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール610を、発射モータ602、閉鎖モータ603、及び関節運動モータ606a、606bと電気的に連結してもよい。特定の例では、スイッチ614は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。
モータ602、603、606a、606bの各々は、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタ上の力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の様式で感知されてもよい。
様々な例では、図49に示されるように、共通の制御モジュール610は、1つ以上のHブリッジFETを備え得るモータ駆動器626を備えてもよい。モータ駆動器626は、例えば、マイクロコントローラ620(「コントローラ」)からの入力に基づいて、電源628から共通の制御モジュール610に連結されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール610に連結されている間にマイクロコントローラ620を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。
特定の例では、マイクロコントローラ620は、マイクロプロセッサ622(「プロセッサ」)と、1つ又は2つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット624(「メモリ」)と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ624は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ622に、本明細書に記載される複数の機能及び/又は計算を実施させることができる。特定の例では、メモリユニット624の1つ又は2つ以上が、例えば、プロセッサ622に連結されてもよい。
特定の例では、電源628を用いて、例えばマイクロコントローラ620に電力を供給してもよい。特定の例では、電源628は、例えばリチウムイオン電池などの電池(又は「電池パック」若しくは「パワーパック」)を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具600に電力を供給するため、ハンドルに解除可能に装着されるように構成されてもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源628として使用してもよい。特定の例では、電源628は、例えば、交換可能及び/又は再充電可能であってもよい。
様々な例では、プロセッサ622は、モータ駆動器626を制御して、共通の制御モジュール610に連結されるモータの位置、回転方向、及び/又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ622は、モータ駆動器626に信号伝達して、共通の制御モジュール610に連結されるモータを停止及び/又は使用不能にすることができる。「プロセッサ」という用語は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置(central processing unit、CPU)の機能を1つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合した他の基本コンピューティング装置を含むと理解されるべきである。プロセッサは、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブル素子である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。プロセッサは、二進数法で表される数字及び記号で動作する。
一例では、プロセッサ622は、Texas Instruments製のARM Cortexの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。特定の例では、マイクロコントローラ620は、例えばTexas Instrumentsから入手可能なLM 4F230H5QRであってもよい。少なくとも1つの実施例では、Texas InstrumentsのLM4F230H5QRは、製品データシートで容易に利用可能な機能の中でもとりわけ、最大40MHzの256KBのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を40MHz超に改善するためのプリフェッチバッファ、32KBのシングルサイクルSRAM、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部ROM、2KBのEEPROM、1つ又は2つ以上のPWMモジュール、1つ又は2つ以上のQEIアナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ又は2つ以上の12ビットADCを含むARM Cortex−M4Fプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール4410と共に使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
特定の例では、メモリ624は、共通の制御モジュール610に連結可能な外科用器具600のモータの各々を制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ624は、発射モータ602、閉鎖モータ603、及び関節運動モータ606a、606bを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ622に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。
特定の例では、例えば、センサ630などの1つ又は2つ以上の機構及び/又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ622に警告することができる。例えば、センサ630は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連するプログラム命令を使用するようにプロセッサ622に警告することができる。特定の例では、センサ630は、例えば、スイッチ614の位置を感知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。したがって、プロセッサ622は、例えば、センサ630を介してスイッチ614が第1の位置616にあることを検出すると、エンドエフェクタのIビームの発射と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ622は、例えば、センサ630を介してスイッチ614が第2の位置617にあることを検出すると、アンビルの閉鎖と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ622は、例えば、センサ630を介してスイッチ614が第3の位置618a又は第4の位置618bにあることを検出すると、エンドエフェクタの関節運動と関連付けられたプログラム命令を使用することができる。
図50は、本開示の一態様による、本明細書に記載される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具700の概略図である。ロボット外科用器具700は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位/近位並進、閉鎖管の遠位/近位変位、シャフトの回転及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具700は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は1つ若しくは2つ以上の関節運動部材を独立して制御するようにプログラム又は構成されてもよい。外科用器具700は、モータ駆動式の発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は1つ若しくは2つ以上の関節運動部材を制御するように構成された制御回路710を備える。
一態様では、ロボット外科用器具700は、複数のモータ704a〜704eを介して、エンドエフェクタ702のアンビル716及びIビーム714(鋭い切刃を含む)部分、取り外し可能なステープルカートリッジ718、シャフト740、並びに1つ以上の関節運動部材742a、742bを制御するように構成された制御回路710を備える。位置センサ734は、Iビーム714の位置フィードバックを制御回路710に提供するように構成することができる。他のセンサ738は、制御回路710にフィードバックを提供するように構成されてもよい。タイマー/カウンタ731は、制御回路710にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ704a〜704eを動作させるためにエネルギー源712が設けられてもよく、電流センサ736はモータ電流フィードバックを制御回路710に提供する。モータ704a〜704eは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路710によって個別に操作することができる。
一態様では、制御回路710は、1つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は1つ若しくは複数のプロセッサに、1つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー/カウンタ731は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路710に提供して、位置センサ734によって判定されたIビーム714の位置をタイマー/カウンタ731の出力と相関させ、その結果、制御回路710は、Iビーム714が開始位置に対して特定の位置にあるときの、開始位置又は時間(t)に対する特定の時間(t)におけるIビーム714の位置を判定することができる。タイマー/カウンタ731は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
一態様では、制御回路710は、1つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ702の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路710は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路710は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路710は、変位部材をより低速で、かつ/又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路710は、変位部材をより高速で、かつ/又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。閉鎖制御プログラムは、アンビル716によって組織に加えられる閉鎖力を制御し得る。その他の制御プログラムは、シャフト740及び関節運動部材742a、742bの回転を制御する。
一態様では、制御回路710は、モータ設定点信号を生成することができる。モータ設定点信号は、様々なモータコントローラ708a〜708eに提供されてもよい。モータコントローラ708a〜708eは、本明細書で説明するように、モータ704a〜704eにモータ駆動信号を提供してモータ704a〜704eを駆動するように構成された1つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ704a〜704eはブラシ付きDC電動モータであってもよい。例えば、モータ704a〜704eの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの例では、モータ704a〜704eはブラシレスDC電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ704a〜704eの1つ以上の固定子巻線に提供されるPWM信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、モータコントローラ708a〜708eは省略されてもよく、制御回路710がモータ駆動信号を直接生成してもよい。
一態様では、制御回路710は、最初に、モータ704a〜704eのそれぞれを、変位部材のストロークの第1の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間のロボット外科用器具700の応答に基づいて、制御回路710は、閉ループ構成の発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ704a〜704eのうちの1つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路710は、変位部材ストロークの第2の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路710は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ704a〜704eのうちの1つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
一態様では、モータ704a〜704eは、エネルギー源712から電力を受け取ることができる。エネルギー源712は、主交流電源、電池、スーパーキャパシタ又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるDC電源であってもよい。モータ704a〜704eは、それぞれの伝達機構706a〜706eを介して、Iビーム714、アンビル716、シャフト740、関節運動742a、及び関節運動742bなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結されてもよい。伝達機構706a〜706eは、モータ704a〜704eを可動機械的要素に連結するための1つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ734は、Iビーム714の位置を感知することができる。位置センサ734は、Iビーム714の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ734は、Iビーム714が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路710に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路710は、パルスを追跡して、Iビーム714の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Iビーム714の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ734は省略されてもよい。モータ704a〜704eのいずれかがステップモータである場合、制御回路710は、モータ704が実行するように命令されたステップの数及び方向を合計することによって、Iビーム714の位置を追跡することができる。位置センサ734は、エンドエフェクタ702内又は器具の任意の他の部分にて位置することができる。モータ704a〜704eのそれぞれの出力は、力を感知するためのトルクセンサ744a〜744eを含み、駆動シャフトの回転を感知するエンコーダを有する。
一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702のIビーム714部分などの発射部材を駆動するように構成されている。制御回路710はモータ制御部708aにモータ設定点を提供し、モータ制御部708aはモータ704aに駆動信号を提供する。モータ704aの出力シャフトは、トルクセンサ744aに連結されている。トルクセンサ744aは、Iビーム714に連結された伝達機構706aに連結される。伝達機構706aは、エンドエフェクタ702の長手方向軸に沿って遠位方向及び近位方向へのIビーム714の移動を制御するための回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ704aは、第1のナイフ駆動ギア及び第2のナイフ駆動ギアを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結されていてもよい。トルクセンサ744aは、制御回路710に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、Iビーム714を発射又は変位させるために必要な力を表す。位置センサ734は、発射ストロークに沿ったIビーム714の位置又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路710に提供するように構成することができる。エンドエフェクタ702は、制御回路710にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ738を含んでもよい。使用準備が整うと、制御回路710は、モータ制御部708aに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ704aは、発射部材をエンドエフェクタ702の長手方向軸線に沿って近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位側にあるストローク終了位置まで、遠位方向に駆動することができる。発射部材が遠位に並進すると、遠位端に配置された切断要素を備えるIビーム714は、遠位に前進して、ステープルカートリッジ718とアンビル716との間に位置する組織を切断する。
一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702のアンビル716部分などの閉鎖部材を駆動するように構成されている。制御回路710は、モータ704bに駆動信号を提供するモータ制御部708bにモータ設定値を提供する。モータ704bの出力シャフトは、トルクセンサ744bに連結されている。トルクセンサ744bは、アンビル716に連結された伝達装置706bに連結される。伝達装置706bは、開放位置及び閉位置からのアンビル716の移動を制御するための回転要素及び閉鎖部材などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ704bは、閉鎖スパーギアと噛合係合して支持される閉鎖減速ギアセットを含む閉鎖ギアアセンブリに連結されている。トルクセンサ744bは、制御回路710に閉鎖力フィードバック信号を提供する。閉鎖力フィードバック信号は、アンビル716に適用される閉鎖力を表す。位置センサ734は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路710に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ702内の追加のセンサ738は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路710に提供することができる。枢動可能なアンビル716は、ステープルカートリッジ718の反対側に位置決めされる。使用準備が整うと、制御回路710は、モータ制御部708bに閉鎖信号を提供することができる。閉鎖信号に応答して、モータ704bは、閉鎖部材を前進させて、クランプアーム716とステープルカートリッジ718との間で組織を把持する。
一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702を回転させるために、シャフト740などのシャフト部材を回転させるように構成されている。制御回路710は、モータ704cに駆動信号を提供するモータ制御部708cにモータ設定点を提供する。モータ704cの出力シャフトは、トルクセンサ744cに連結されている。トルクセンサ744cは、シャフト740に連結された伝達機構706cに連結されている。伝達機構706cは、シャフト740の時計回り又は反時計回りの回転を、360度まで及びそれを超えて制御するための回転要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ704cは、ツール装着プレート上に動作可能に支持された回転ギアアセンブリによって動作可能に係合されるように、近位閉鎖管の近位端上に形成された(又はこれに取り付けられた)管状ギアセグメントを含む回転伝達機構アセンブリに連結されている。トルクセンサ744cは、制御回路710に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト740に加えられる回転力を表す。位置センサ734は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路710に提供するように構成されてもよい。シャフトエンコーダなどの追加のセンサ738が、シャフト740の回転位置を制御回路710に提供してもよい。
一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702を関節運動させるように構成されている。制御回路710は、モータ制御部708dにモータ設定点を提供し、モータ制御部708dは、モータ704dに駆動信号を提供する。モータ704dの出力シャフトは、トルクセンサ744dに連結される。トルクセンサ744dは、関節運動部材742aに連結された伝達機構706dに連結されている。伝達機構706dは、エンドエフェクタ702の±65°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ704dは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギアアセンブリによって回転可能に駆動される。トルクセンサ744dは、制御回路710に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ702に加えられる関節運動力を表す。関節運動エンコーダなどのセンサ738は、エンドエフェクタ702の関節運動位置を制御回路710に提供してもよい。
別の態様では、ロボット外科システム700の関節運動機能は、2つの関節運動部材又は連結部742a、742bを含んでもよい。これらの関節運動部材742a、742bは、2つのモータ708d、708eによって駆動されるロボットインターフェース(ラック)上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ704aが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部742a、742bのそれぞれは、他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材742a、742bは、ヘッドが回転するときに規定の半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転するとプッシュプル連結部の機械的利益は変化する。この機械的利点の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。
一態様では、1つ以上のモータ704a〜704eは、ギアボックスと、発射部材、閉鎖部材又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きDCモータと、を備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ704a〜704eが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ704a〜704eの1つに反して作用する障害(drag)と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
一態様では、位置センサ734は、絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。一態様では、位置センサ734は、Austria Microsystems,AGから入手可能なAS5055EQFTシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備えてもよい。位置センサ734は、制御回路710とインターフェース接続されて、絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられ、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるCORDICプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
一態様では、制御回路710は、1つ以上のセンサ738と通信してもよい。センサ738は、エンドエフェクタ702上に配置され、ロボット外科用器具700と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ738は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ及び/又はエンドエフェクタ702の1つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ738は、1つ以上のセンサを含むことができる。センサ738は、分割された電極を使用して組織の位置を判定するために、ステープルカートリッジ718のデッキ上に配置されてもよい。トルクセンサ744a〜744eは、とりわけ、発射力、閉鎖力及び/又は関節運動力などの力を感知するように構成されてもよい。したがって、制御回路710は、(1)遠位閉鎖管によって経験される閉鎖負荷及びその位置、(2)ラックにある発射部材及びその位置、(3)ステープルカートリッジ718のどの部分がその上に組織を有しているか、並びに(4)両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置を感知することができる。
一態様では、1つ以上のセンサ738は、クランプ留め状態中のアンビル716における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ738は、アンビル716とステープルカートリッジ718との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ738は、アンビル716とステープルカートリッジ718との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び/又は充満度を示す。
一態様では、センサ738は、とりわけ、1つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗(MR)装置、巨大磁気抵抗(GMR)装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ738は、とりわけ光センサ、IRセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ(例えば、FET、接合FET、MOSFET、双極など)などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ738は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、センサ738は、閉鎖駆動システムによってアンビル716に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、1つ又は2つ以上のセンサ738は、閉鎖管によってアンビル716に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル716との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル716に対して及ぼされる力は、アンビル716とステープルカートリッジ718との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。1つ以上のセンサ738を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル716に適用される閉鎖力を検出することができる。1つ以上のセンサ738は、クランプ動作中にリアルタイムで、制御回路710のプロセッサによってサンプリングされてもよい。制御回路710は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して、時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル716に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
一態様では、電流センサ736を用いて、モータ704a〜704eのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。Iビーム714などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ704a〜704eのうちの1つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路710に提供される。制御回路710は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ702内のIビーム714を目標速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具700は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、PID、状態フィードバック、線形二次(LQR)及び/又は適応型コントローラが挙げられるがこれらに限定されない、任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか1つであってもよい。ロボット外科用器具700は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、PWM電圧、周波数変調電圧、電流、トルク及び/又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年6月29日出願の「CLOSED LOOP VELOCITY CONTROL TECHNIQUES FOR ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT」と題する米国特許出願第15/636,829号に開示されている。
図51は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具750のブロック図を示す。一態様では、外科用器具750は、Iビーム764などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具750は、アンビル766、Iビーム764(鋭い切刃を含む)、及び取り外し可能なステープルカートリッジ768を備えることができるエンドエフェクタ752を備える。
Iビーム764などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び/又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ784によって測定することができる。Iビーム764が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Iビーム764の位置は、位置センサ784を使用して長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Iビーム764の位置、変位、及び/又は並進は、本明細書に記載される位置センサ784によって達成することができる。制御回路760は、Iビーム764などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路760は、1つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、プロセッサ若しくは複数のプロセッサに記載される方法で変位部材、例えばIビーム764を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー/カウンタ781は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路760に提供して、位置センサ784によって判定されたIビーム764の位置をタイマー/カウンタ781の出力と相関させ、その結果、制御回路760は、開始位置に対する特定の時間(t)におけるIビーム764の位置を判定することができる。タイマー/カウンタ781は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路760は、モータ設定点信号772を生成してもよい。モータ設定点信号772は、モータコントローラ758に提供されてもよい。モータコントローラ758は、本明細書で説明するように、モータ754にモータ駆動信号774を提供してモータ754を駆動するように構成された1つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ754は、ブラシ付きDC電動モータであってもよい。例えば、モータ754の速度は、モータ駆動信号774に比例してもよい。いくつかの例では、モータ754はブラシレスDC電動モータであってもよく、モータ駆動信号774は、モータ754の1つ以上の固定子巻線に提供されるPWM信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、モータコントローラ758は省略されてもよく、制御回路760がモータ駆動信号774を直接生成してもよい。
モータ754は、エネルギー源762から電力を受け取ることができる。エネルギー源762は、電池、スーパーキャパシタ又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ754は、伝達機構756を介してIビーム764に機械的に連結されてもよい。伝達機構756は、モータ754をIビーム764に連結するための1つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ784は、Iビーム764の位置を感知することができる。位置センサ784は、Iビーム764の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよいか、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ784は、Iビーム764が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路760に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路760は、パルスを追跡してIビーム764の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Iビーム764の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ784は省略されてもよい。モータ754がステップモータである場合、制御回路760は、モータ754が実行するように命令されたステップの数及び方向を合計することによって、Iビーム764の位置を追跡することができる。位置センサ784は、エンドエフェクタ752内又は器具の任意の他の部分にて位置することができる。
制御回路760は、1つ以上のセンサ788と通信することができる。センサ788は、エンドエフェクタ752上に配置され、外科用器具750と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ788は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ及び/又はエンドエフェクタ752の1つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ788は、1つ以上のセンサを含むことができる。
1つ以上のセンサ788は、クランプ留め状態中のアンビル766における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ788は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ788は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成することができ、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び/又は充満度を示す。
センサ788は、閉鎖駆動システムにより、アンビル766上に及ぼされる力を測定するように構成されてもよい。例えば、1つ又は2つ以上のセンサ788は、閉鎖管によってアンビル766に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル766との間の相互作用点に位置し得る。アンビル766に対して及ぼされる力は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。1つ以上のセンサ788を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に位置決めして、閉鎖駆動システムによりアンビル766に適用される閉鎖力を検出することができる。1つ以上のセンサ788は、クランプ動作中にリアルタイムで、制御回路760のプロセッサによってサンプリングされてもよい。制御回路760は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して、時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル766に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ754によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ786を用いることができる。Iビーム764を前進させるのに必要な力は、モータ754によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路760に提供される。
制御回路760は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ752内のIビーム764を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具750は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、PID、状態フィードバック、LQR及び/又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない、任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか1つであってもよい。外科用器具750は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、PWM電圧、周波数変調電圧、電流、トルク及び/又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
外科用器具750の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び/又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きDCモータによって、変位部材、切断部材、又はIビーム764を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動ドライバを動作させる電動モータ754である。外部影響とは、組織、周囲体及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ754に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断手段を有するエンドエフェクタ752を備える外科用器具750を対象とする。例えば、モータ754は、エンドエフェクタ752の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ752は、枢動可能なアンビル766と、使用のために構成される場合は、アンビル766の反対側に配置されたステープルカートリッジ768とを備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル766とステープルカートリッジ768との間に組織を把持してもよい。器具750を使用する準備が整うと、臨床医は、例えば器具750のトリガを押すことによって発射信号を提供することができる。発射信号に応じて、モータ754は、変位部材をエンドエフェクタ752の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進するにつれて、遠位端に配置された切断要素を有するIビーム764は、ステープルカートリッジ768とアンビル766との間の組織を切断することができる。
様々な実施例では、外科用器具750は、1つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Iビーム764などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路760を備えてもよい。制御回路760は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路760は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路760は、変位部材をより低速で、かつ/又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路760は、変位部材をより高速で、かつ/又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
いくつかの例では、制御回路760は、最初に、モータ754を、変位部材のストロークの第1の開ループ部分に対する開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具750の応答に基づいて、制御回路760は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ754に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などを挙げることができる。開ループ部分の後、制御回路760は、変位部材ストロークの第2の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路760は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ754を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年9月29日出願の「SYSTEM AND METHODS FOR CONTROLLING A DISPLAY OF A SURGICAL INSTRUMENT」と題する米国特許出願第15/720,852号に開示されている。
図52は、本開示の一態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具790の概略図である。一態様では、外科用器具790は、Iビーム764などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具790は、アンビル766と、Iビーム764と、RFカートリッジ796(破線で示す)と交換することができる着脱可能なステープルカートリッジ768と、を備えることができるエンドエフェクタ792を備える。
一態様では、センサ788は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、MR装置、GMR装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ638は、とりわけ光センサ、IRセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ(例えば、FET、接合FET、MOSFET、双極など)などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ788は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、位置センサ784は、Austria Microsystems(AG)から入手可能なAS5055EQFTシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。位置センサ784は、制御回路760とインターフェース接続されて、絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられ、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるCORDICプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
一態様では、Iビーム764は、上に組織切断ブレードを動作可能に支持するナイフ本体を備えるナイフ部材として実装されてもよく、アンビル係合タブ又は特徴部及びチャネル係合特徴部又は足部を更に含んでよい。一態様では、ステープルカートリッジ768は、標準的な(機械的)外科用締結具カートリッジとして実装されてもよい。一態様では、RFカートリッジ796は、RFカートリッジとして実装されてもよい。これら、及び他のセンサ構成は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、2017年6月20日出願の「TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT」と題する同一出願者の米国特許出願第15/628,175号に記載されている。
Iビーム764などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び/又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ784として表される位置センサにより、測定可能である。Iビーム764が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Iビーム764の位置は、位置センサ784を使用して長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Iビーム764の位置、変位、及び/又は並進は、本明細書に記載される位置センサ784によって達成することができる。制御回路760は、本明細書に記載されるように、Iビーム764などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路760は、1つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、プロセッサ若しくは複数のプロセッサに記載される方法で変位部材、例えばIビーム764を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー/カウンタ781は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路760に提供して、位置センサ784によって判定されたIビーム764の位置をタイマー/カウンタ781の出力と相関させ、その結果、制御回路760は、開始位置に対する特定の時間(t)におけるIビーム764の位置を判定することができる。タイマー/カウンタ781は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路760は、モータ設定点信号772を生成してもよい。モータ設定点信号772は、モータコントローラ758に提供されてもよい。モータコントローラ758は、本明細書で説明するように、モータ754にモータ駆動信号774を提供してモータ754を駆動するように構成された1つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ754は、ブラシ付きDC電動モータであってもよい。例えば、モータ754の速度は、モータ駆動信号774に比例してもよい。いくつかの例では、モータ754はブラシレスDC電動モータであってもよく、モータ駆動信号774は、モータ754の1つ以上の固定子巻線に提供されるPWM信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、モータコントローラ758は省略されてもよく、制御回路760がモータ駆動信号774を直接生成してもよい。
モータ754は、エネルギー源762から電力を受け取ることができる。エネルギー源762は、電池、スーパーキャパシタ又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ754は、伝達機構756を介してIビーム764に機械的に連結されてもよい。伝達機構756は、モータ754をIビーム764に連結するための1つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ784は、Iビーム764の位置を感知することができる。位置センサ784は、Iビーム764の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよいか、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ784は、Iビーム764が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路760に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路760は、パルスを追跡してIビーム764の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Iビーム764の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ784は省略されてもよい。モータ754がステップモータである場合、制御回路760は、モータが実行するように命令されたステップの数及び方向を合計することによって、Iビーム764の位置を追跡することができる。位置センサ784は、エンドエフェクタ792内又は器具の任意の他の部分にて位置することができる。
制御回路760は、1つ以上のセンサ788と通信することができる。センサ788は、エンドエフェクタ792上に配置され、外科用器具790と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ788は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ及び/又はエンドエフェクタ792の1つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ788は、1つ以上のセンサを含むことができる。
1つ以上のセンサ788は、クランプ留め状態中のアンビル766における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ788は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ788は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成することができ、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び/又は充満度を示す。
センサ788は、閉鎖駆動システムにより、アンビル766に及ぼされる力を測定するように構成することができる。例えば、1つ又は2つ以上のセンサ788は、閉鎖管によってアンビル766に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル766との間の相互作用点に位置し得る。アンビル766に対して及ぼされる力は、アンビル766とステープルカートリッジ768との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。1つ以上のセンサ788を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に位置決めして、閉鎖駆動システムによりアンビル766に適用される閉鎖力を検出することができる。1つ以上のセンサ788は、制御回路760のプロセッサ部分によるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路760は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して、時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル766に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ754によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ786を用いることができる。Iビーム764を前進させるのに必要な力は、モータ754によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路760に提供される。
RFエネルギー源794は、エンドエフェクタ792に連結され、RFカートリッジ796がステープルカートリッジ768の代わりにエンドエフェクタ792内に装填されると、RFカートリッジ796に加えられる。制御回路760は、RFエネルギーのRFカートリッジ796への送達を制御する。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年6月28日出願の「SURGICAL SYSTEM COUPLABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE,AND METHOD OF USING SAME」と題する米国特許出願第15/636,096号に開示されている。
発生器ハードウェア
図53は、他の利点の中でも、インダクタレス同調を提供するように構成された発生器800の簡略ブロック図である。発生器800の追加の詳細は、2015年6月23日出願の米国特許第9,060,775号、表題「SURGICAL GENERATOR FOR ULTRASONIC AND ELECTROSURGICAL DEVICES」に記載されており、同文献は、その全体が参考により本明細書に組み込まれる。発生器800は、電力変圧器806を介して非絶縁段階804と通信する患者絶縁段階802を含んでもよい。電力変圧器806の二次巻線808は、絶縁段階802内に収容され、例えば、超音波外科用器具、RF電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びRFエネルギーモードを含む多機能型外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部810a、810b、810cを画定するためのタップ構成(例えば、センタタップ又は非センタタップ構成)を備えることができる。具体的には、駆動信号出力部810a、810cは、超音波駆動信号(例えば、420Vの二乗平均根(root-mean-square、RMS)駆動信号)を超音波外科用器具に出力してもよく、駆動信号出力部810b、810cは、電力変圧器806のセンタタップに対応する駆動信号出力部810bにより、RF電気外科用駆動信号(例えば、100VのRMS駆動信号)をRF電気外科用器具に出力してもよい。
特定の形態では、超音波及び電気外科用の駆動信号は、別個の外科用器具に、及び/又は超音波エネルギー及び電気外科用エネルギーの両方を組織に送達する能力を有する多機能型外科用器具などの単一の外科用器具に、同時に供給されてもよい。専用の電気外科用器具及び/又は複合多機能超音波/電気外科用器具のどちらかへと提供される電気外科用信号は、治療用又は治療量以下のレベルの信号のどちらかであり、治療量以下の信号は、例えば、組織又は器具状態を監視して、発生器へとフィードバックを提供することに使用され得る、と理解されよう。例えば、超音波及びRF信号は、以下でより詳細に論じられるように、所望の出力信号を外科用器具に提供するために、単一の出力ポートを有する発生器から別個に又は同時に送達され得る。したがって、発生器は、超音波エネルギー及び電気外科用RFエネルギーを組み合わせて、複合エネルギーを多機能超音波/電気外科用器具に送達することができる。双極電極は、エンドエフェクタの一方又は両方のジョーの上に配置することができる。一方のジョーは、同時に働く、電気外科用RFエネルギーに加えて超音波エネルギーによって駆動されてもよい。超音波エネルギーが組織を切開するために用いられてもよい一方で、電気外科用RFエネルギーは、血管封止に用いられてもよい。
非絶縁段階804は、電力変圧器806の一次巻線814に接続された出力部を有する電力増幅器812を含むことができる。特定の形態では、電力増幅器812は、プッシュプル増幅器を含んでもよい。例えば、非絶縁段階804は、対応するアナログ信号を電力増幅器812の入力に続いて供給するデジタル−アナログ変換器(digital-to-analog converter、DAC)回路818に、デジタル出力を供給するための論理デバイス816を更に含んでもよい。特定の形態では、論理デバイス816は、例えば、他の論理回路の中でも、プログラマブルゲートアレイ(programmable gate array、PGA)、FPGA、プログラマブル論理デバイス(programmable logic device、PLD)を含んでもよい。したがって、論理デバイス816は、DAC回路818を介して電力増幅器812の入力を制御することにより、駆動信号出力部810a、810b、810cで出現する駆動信号の多くのパラメータ(例えば、周波数、波形、波形振幅)のうちのいずれかを制御することができる。特定の形態では、また以下で説明するように、論理デバイス816は、プロセッサ(例えば、以下で説明するDSP)と共に、多数のDSPベースの及び/又は他の制御アルゴリズムを実施して、発生器800によって出力される駆動信号のパラメータを制御することができる。
電力は、スイッチモードレギュレータ820、例えば、電力変換器によって、電力増幅器812の電力レールに供給されてもよい。特定の形態では、スイッチモードレギュレータ820は、例えば、調整可能なバックレギュレータを含んでもよい。非絶縁段階804は、第1のプロセッサ822を更に含んでもよく、この第1のプロセッサは、一形態では、例えば、Analog Devices(Norwood,MA)から入手可能なAnalog Devices ADSP−21469 SHARC DSPなどのDSPプロセッサを含んでもよいが、様々な形態において、任意の好適なプロセッサが使用されてもよい。特定の形態では、DSPプロセッサ822は、電力増幅器812からDSPプロセッサ822がADC回路824を介して受信する電圧フィードバックデータに応じて、スイッチモードレギュレータ820の動作を制御してもよい。一形態では、例えば、DSPプロセッサ822は、電力増幅器812によって増幅された信号(例えば、RF信号)の波形エンベロープを、ADC回路824を介して入力として受信してもよい。次いで、DSPプロセッサ822は、電力増幅器812に供給されるレール電圧が増幅された信号の波形エンベロープを追跡するように、(例えば、PWM出力を介して)スイッチモードレギュレータ820を制御してもよい。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器812のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器812の効率は、固定レール電圧増幅器スキームに対して顕著に改善することができる。
特定の形態では、論理デバイス816は、DSPプロセッサ822と共に、直接デジタルシンセサイザ制御スキームなどのデジタル合成回路を実装して、発生器800によって出力される駆動信号の波形形状、周波数、及び/又は振幅を制御してもよい。一形態では、例えば、論理デバイス816は、FPGA内に埋め込まれてもよいRAM LUTなどの、動的に更新されるルックアップテーブル(lookup table、LUT)内に記憶された波形サンプルを呼び出すことによって、DDS制御アルゴリズムを実施してもよい。この制御アルゴリズムは、超音波変換器などの超音波変換器をその共振周波数における明瞭な正弦波電流によって駆動することができる、超音波用途で特に有用である。他の周波数が寄生共振を励起し得るため、動作分岐電流の全歪みが最小化又は低減されることに対応して、望ましくない共振効果が最小化又は低減されることができる。発生器800によって出力される駆動信号の波形形状が、出力駆動回路内に存在する歪みの様々な発生源(例えば、電力変圧器806、電力増幅器812)によって影響されるため、駆動信号に基づいた電圧及び電流のフィードバックデータを、DSPプロセッサ822によって実施される誤差制御アルゴリズムなどのアルゴリズムに入力することができ、これにより、動的、継続的に(例えば、リアルタイムで)、LUTに記憶された波形サンプルを好適に予め歪ませる又は修正することによって、歪みを補償する。一形態では、LUTサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作分岐電流と所望の電流波形との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプル毎に決定される。このようにして、予め歪ませたLUTサンプルは、駆動回路を通じて処理される場合、超音波変換器を最適に駆動するために、所望の波形形状(例えば、正弦波)を有する動作ブランチ駆動信号を生じ得る。そのような形態では、LUT波形サンプルは、したがって、駆動信号の所望の波形を表すのではなく、歪み効果を考慮した際の、動作分岐駆動信号の所望の波形を最終的に生成するために必要な波形を表す。
非絶縁段階804は、発生器800によって出力される駆動信号の電圧及び電流をそれぞれサンプリングするために、各絶縁変圧器830、832を介して電力変圧器806の出力部に連結された第1ADC回路826及び第2ADC回路828を更に備えてもよい。特定の形態では、ADC回路826、828は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために、高速(例えば、80メガサンプル/秒(mega samples per second、MSPS))でサンプリングするように構成することができる。一形態では、例えば、ADC回路826、828のサンプリング速度は、駆動信号のおよそ200x(周波数による)のオーバーサンプリングを可能にしてもよい。特定の形態では、ADC回路826、828のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のADC回路によって実施されてもよい。発生器800の形態での高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを通って流れる複素電流の計算(これは、上述のDDSベースの波形形状制御を実施するために、特定の形態で使用されてもよい)、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度での実電力消費の計算を可能にすることができる。ADC回路826、828によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、論理デバイス816によって受信して処理することができ(例えば、先着順処理方式(first-in-first-out、FIFO)バッファ、マルチプレクサ)、例えば、DSPプロセッサ822による以後の読み出しのために、データメモリに格納されてもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、LUT波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するため、アルゴリズムへの入力として使用され得る。特定の形態では、これは、電圧及び電流のフィードバックデータ対が得られる場合に、論理デバイス816によって出力された対応するLUTサンプルに基づき、又は別の方法でこれに関連して、記憶された各電圧及び電流のフィードバックデータ対がインデックス付けされることを必要とし得る。この方法によるLUTサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。
特定の形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、駆動信号の周波数及び/又は振幅(例えば、電流振幅)を制御するために使用されてもよい。例えば、一形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、インピーダンス相を決定するために使用されてもよい。駆動信号の周波数はその後、判定されたインピーダンス相とインピーダンス相設定点(例えば、0°)との間の差を最小化又は低減するように制御されてもよく、したがって高調波歪みの効果を最小化又は低減し、これに対応してインピーダンス相測定正確性を向上させる。相インピーダンス及び周波数制御信号の判定は、例えば、DSPプロセッサ822に実装されてもよく、周波数制御信号は、論理デバイス816によって実装されるDDS制御アルゴリズムへの入力として供給される。
別の形態では、例えば、電流のフィードバックデータは、駆動信号の電流振幅を電流振幅設定点で維持するために監視されてもよい。電流振幅設定値は、直接指定されてもよく、又は指定された電圧振幅及び電力設定値に基づいて間接的に判定されてもよい。特定の形態では、電流振幅の制御は、例えば、DSPプロセッサ822内の比例−積分−微分(proportional-integral-derivative、PID)制御アルゴリズムなどの、制御アルゴリズムによって実施されてもよい。駆動信号の電流振幅を好適に制御するために、制御アルゴリズムにより制御される変数としては、例えば、論理デバイス816に格納されるLUT波形サンプルのスケーリング、及び/又はDAC回路834を介したDAC回路818(これは電力増幅器812に入力を供給する)のフルスケール出力電圧を挙げることができる。
非絶縁段階804は、とりわけユーザインターフェース(user interface、UI)機能を提供するために、第2のプロセッサ836を更に含んでもよい。一形態では、UIプロセッサ836は、例えば、Atmel Corporation(San Jose,California)から入手可能な、ARM 926EJ−Sコアを有するAtmel AT91SAM9263プロセッサを含んでもよい。UIプロセッサ836によってサポートされるUI機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザフィードバック、周辺装置との通信(例えば、USBインターフェースを介して)、フットスイッチとの通信、入力装置(例えば、タッチスクリーンディスプレイ)との通信、並びに出力装置(例えば、スピーカ)との通信を挙げることができる。UIプロセッサ836は、DSPプロセッサ822及び論理デバイス816と(例えば、SPIバスを介して)通信することができる。UIプロセッサ836は、UI機能を主にサポートしてもよいが、特定の形態では、また、DSPプロセッサ822と協調して、危険の緩和を実施してもよい。例えば、UIプロセッサ836は、ユーザ入力及び/又は他の入力(例えば、タッチスクリーン入力、フットスイッチ入力、温度センサ入力)の様々な様相を監視するようにプログラミングされてもよく、かつ誤った状態が検出されると、発生器800の駆動出力を無効化してもよい。
特定の形態では、DSPプロセッサ822及びUIプロセッサ836の両方は、例えば、発生器800の動作状態を判定し、監視してもよい。DSPプロセッサ822に関して、発生器800の動作状態は、例えば、どの制御及び/又は診断プロセスがDSPプロセッサ822によって実施されるかを表してもよい。UIプロセッサ836に関して、発生器800の動作状態は、例えば、UI(例えば、ディスプレイスクリーン、音)のどの要素がユーザに提示されるかを表してもよい。DSPプロセッサ822及びUIプロセッサ836はそれぞれ、発生器800の現在の動作状態を別個に維持し、現在の動作状態からの可能な遷移を、認識し評価してもよい。DSPプロセッサ822は、この関係におけるマスタとして機能し、動作状態間の遷移が生じるときを判定してもよい。UIプロセッサ836は、動作状態間の有効な遷移を認識してもよく、また特定の遷移が適切であるかを確認してもよい。例えば、DSPプロセッサ822が、UIプロセッサ836に特定の状態へと遷移するように命令すると、UIプロセッサ836は、要求される遷移が有効であることを検証してもよい。要求される状態間の遷移がUIプロセッサ836によって無効であると判定された場合、UIプロセッサ836は、発生器800を故障モードにしてもよい。
非絶縁段階804は、入力装置を監視するためのコントローラ838(例えば、発生器800をオン及びオフするために使用される静電容量式タッチセンサ、静電容量式タッチスクリーン)を更に含むことができる。特定の形態では、コントローラ838は、少なくとも1つのプロセッサ、及び/又はUIプロセッサ836と通信する他のコントローラデバイスを含んでもよい。一形態では、例えば、コントローラ838は、1つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視するように構成されたプロセッサ(例えば、Atmelから入手可能なMeg168 8ビットコントローラ)を含むことができる。一形態では、コントローラ838は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取得を制御及び管理するための、タッチスクリーンコントローラ(例えば、Atmelから入手可能なQT5480タッチスクリーンコントローラ)を含むことができる。
特定の形態では、発生器800が「電源オフ」状態にあるとき、コントローラ838は、(例えば、後述の電源854などの、発生器800の電源からのラインを介して)動作電力を受信し続けてもよい。このようにして、コントローラ838は、発生器800をオン及びオフするための入力装置(例えば、発生器800の前側パネルに配置された静電容量式タッチセンサ)を監視し続けることができる。発生器800が電源オフ状態にあるとき、コントローラ838は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置の起動が検出された場合、電源を起動することができる(例えば、電源854の1つ以上のDC/DC電圧変換器856の動作を有効化する)。その結果、コントローラ838は、発生器800を「電源オン」状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。逆に、発生器800が電源オン状態にあるときに「オン/オフ」入力装置の起動が検出された場合、コントローラ838は、発生器800を電源オフ状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。特定の形態では、例えば、コントローラ838は、「オン/オフ」入力装置の起動をUIプロセッサ836に報告することができ、その結果、発生器800を電力オフ状態へ遷移させるために必要なプロセスシーケンスを実施する。そのような形態では、コントローラ838は、発生器800の電源オン状態が確立された後に、発生器800から電力を排除するための別個の能力を有しないことがある。
特定の形態では、コントローラ838は、ユーザに電源オン又は電源オフシーケンスが開始されたことを警告するために、発生器800に可聴又は他の感覚的フィードバックを提供させてもよい。そのような警告は、電源オン又は電源オフシーケンスの開始時、及びシーケンスと関連する他のプロセスの開始前に提供されてもよい。
特定の形態では、絶縁段階802は、例えば、外科用器具の制御回路(例えば、ハンドピーススイッチを含む制御回路)と、例えば、論理デバイス816、DSPプロセッサ822、及び/又はUIプロセッサ836などの非絶縁段階804の構成要素との間の、通信インターフェースを提供するために、器具インターフェース回路840を含んでもよい。器具インターフェース回路840は、例えば、IRベースの通信リンクなどの、絶縁段階802と非絶縁段階804との間の好適な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段階804の構成要素と情報を交換することができる。例えば、非絶縁段階804から駆動される絶縁変圧器によって電力供給される低ドロップアウト電圧レギュレータを使用して、器具インターフェース回路840に電力を供給することができる。
一形態では、器具インターフェース回路840は、信号調整回路844と通信している論理回路842(例えば、論理回路、プログラマブル論理回路、PGA、FPGA、PLD)を含むことができる。信号調整回路844は、同一の周波数を有する双極呼掛け信号を生成するために、論理回路842から周期信号(例えば、2kHz方形波)を受信するように構成することができる。呼掛け信号は、例えば、差動増幅器によって供給される双極電流源を使用して発生させることができる。呼掛け信号は、(例えば、発生器800を外科用器具に接続するケーブル内の導電ペアを使用することによって)外科用器具制御回路に通信され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視されてもよい。制御回路は、多数のスイッチ、抵抗器、及び/又はダイオードを含んでもよく、制御回路の状態又は構成が1つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼掛け信号の1つ以上の特性(例えば、振幅、整流)を修正してもよい。一形態では、例えば、信号調整回路844は、呼掛け信号が通過する経路から生じる制御回路の入力にわたって出現する電圧信号のサンプルを生成するための、ADC回路を含むことができる。論理回路842(又は、非絶縁段階804の構成要素)は、次いで、ADC回路サンプルに基づいて、制御回路の状態又は構成を判定することができる。
一形態では、器具インターフェース回路840は、第1のデータ回路インターフェース846を含んで、論理回路842(又は器具インターフェース回路840のその他の要素)と、外科用器具内に配置される又は別の方法で関連付けられた第1のデータ回路と、の間の情報交換を可能にしてもよい。特定の形態では、例えば、第1のデータ回路は、発生器800を有する特定の外科用器具タイプ又はモデルとインターフェース接続させるために、外科用器具ハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又はアダプタ内に配置されてもよい。第1のデータ回路は、任意の好適な方法で実装されてもよく、例えば、第1のデータ回路に関して本明細書に記載されたものを含む任意の好適なプロトコルに従って、発生器と通信してもよい。特定の形態では、第1のデータ回路は、EEPROMデバイスなどの、不揮発性記憶デバイスを含み得る。特定の形態では、第1のデータ回路インターフェース846は、論理回路842とは別個に実装されてもよく、好適な回路(例えば、別個の論理デバイス、プロセッサ)を含み、論理回路842と第1のデータ回路との間の通信を可能にしてもよい。その他の形態では、第1のデータ回路インターフェース846は、論理回路842と一体であってもよい。
特定の形態では、第1のデータ回路は、第1のデータ回路が関連している特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び/又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。この情報は、器具インターフェース回路840によって(例えば、論理回路842によって)読み出され、出力装置を介したユーザへの提示のため、及び/又は発生器800の機能若しくは動作の制御のために、非絶縁段階804の構成要素(例えば、論理デバイス816、DSPプロセッサ822、及び/又はUIプロセッサ836)に伝達されてもよい。加えて、任意の種類の情報が、第1のデータ回路インターフェース846を介して内部に記憶させるために、(例えば、論理回路842を使用して)第1のデータ回路に通信されてもよい。そのような情報は、例えば、外科用器具が使用された最新の手術数並びに/又はその使用の日付及び/若しくは時間を含んでもよい。
上記のように、外科用器具は、器具の互換性及び/又は廃棄性を促進するために、ハンドピースから取り外し可能であってもよい(例えば、多機能型外科用器具は、ハンドピースから取り外し可能であってもよい)。そのような場合、従来の発生器は、使用されている特定の器具構成を認識し、これに対応して制御及び診断プロセスを最適化する能力が制限されている場合がある。しかし、この問題に対処するために、外科用器具に読み取り可能なデータ回路を追加することは、適合性の観点から問題がある。例えば、必要なデータ読み取り機能性を欠く発生器との後方互換性を保つように外科用器具を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計複雑性及び費用のために、実用的でない場合がある。本明細書で論じられる器具の形態は、既存の外科用器具に実装されてもよいデータ回路を経済的に使用し、外科用器具と最新の発生器プラットフォームとの適合性を維持するための設計変更を最小限にすることによってこれらの懸念に対処する。
加えて、発生器800の形態は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にしてもよい。例えば、発生器800は、器具(例えば、多機能型外科用器具)内に収容される第2のデータ回路と通信するように構成することができる。いくつかの形態では、第2のデータ回路は、本明細書に記載される第1のデータ回路のものと類似した多くのものに実装されてもよい。器具インターフェース回路840は、この通信を可能にする第2のデータ回路インターフェース848を含むことができる。一形態では、第2のデータ回路インターフェース848は、トライステートデジタルインターフェースを含んでもよいが、他のインターフェースも使用されてもよい。特定の形態では、第2のデータ回路は、一般にデータを送信及び/又は受信するための任意の回路であってもよい。一形態では、例えば、第2のデータ回路は、第2のデータ回路が関連付けられた特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び/又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。
いくつかの形態では、第2のデータ回路は、関連する超音波変換器、エンドエフェクタ、又は超音波駆動システムの電気的及び/又は超音波的特性に関する情報を記憶してもよい。例えば、第1のデータ回路は、本明細書に記載されたように、バーンイン周波数スロープを示してもよい。加えて、又は代わりに、第2のデータ回路インターフェース848を介して内部に記憶させるために、第2のデータ回路に任意の種類の情報を通信してもよい(例えば、論理回路842を使用して)。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに/又は、その使用の日付及び/若しくは時間を含んでもよい。特定の形態では、第2のデータ回路は、1つ以上のセンサ(例えば、器具ベースの温度センサ)によって取得されたデータを送信してもよい。特定の形態では、第2のデータ回路は、発生器800からデータを受信し、受信したデータに基づいてユーザにインジケーション(例えば、発光ダイオードのインジケーション又はその他の可視インジケーション)を提供してもよい。
特定の形態では、第2のデータ回路及び第2のデータ回路インターフェース848は、論理回路842と第2のデータ回路との間の通信を、この目的のための追加的な導体(例えば、ハンドピースを発生器800に接続するケーブルの専用導体)の提供を必要とせずにもたらすことができるように、構成することができる。一形態では、例えば、使用される導体のうちの1つが、信号調整回路844からハンドピース内の制御回路へ呼掛け信号を送信するなど、既存のケーブル配線上に実装されたワンワイヤバス通信方式を使用して、第2のデータ回路との間で情報を通信することができる。このようにして、元来必要とされる場合がある外科用器具への設計変更又は修正は、最小化されるか又は低減される。更に、一般的な物理的チャネル上で実施される異なる種類の通信を周波数帯域分離することができるため、第2のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有しない発生器にとって「不可視」であり、したがって、外科用器具の後方互換性を可能にする。
特定の形態では、絶縁段階802は、直流電流が患者を通るのを防ぐために、駆動信号出力部810bに接続された、少なくとも1つのブロッキングコンデンサ850−1を含んでもよい。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらす恐れがある。一形態では、第2のブロッキングコンデンサ850−2は、ブロッキングコンデンサ850−1と直列で提供されてもよく、ブロッキングコンデンサ850−1と850−2との間の点からの電流漏洩が、例えば、漏れ電流により誘発される電圧をサンプリングするために、ADC回路852によって監視される。サンプルは、例えば、論理回路842によって受信されてもよい。(電圧サンプルによって示されるような)漏れ電流の変化に基づいて、発生器800は、ブロッキングコンデンサ850−1、850−2のうちの少なくとも1つが故障したときを判定して、したがって、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に勝る利点を提供することができる。
特定の形態では、非絶縁段階804は、好適な電圧及び電流でDC電力を送達するための電源854を含むことができる。電源は、例えば、48VDCシステム電圧を送達するための、400W電源を含み得る。電源854は、電源の出力を受信して発生器800の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でDC出力を生成するための1つ以上のDC/DC電圧変換器856を更に備えることができる。コントローラ838と関連して上述したように、DC/DC電圧変換器856のうちの1つ以上は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置の起動がコントローラ838によって検出されたときにコントローラ838から入力を受信し、DC/DC電圧変換器856の動作を可能にする又はそれを起動させることができる。
図54は、発生器800(図53)の一形態である発生器900の例を示す。発生器900は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器900は、エネルギーを外科用器具に送達するためのRF信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。RF信号及び超音波信号は、単独で又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも1つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ(例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極RF、不可逆及び/若しくは可逆電気穿孔法並びに/又はマイクロ波エネルギー)を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。
発生器900は、波形発生器904に連結されたプロセッサ902を備える。プロセッサ902及び波形発生器904は、プロセッサ902に連結されたメモリに記憶された情報(開示を明瞭にするために示されず)に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために1つ以上のDAC回路を含む波形発生器904に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器1106に供給される。増幅器906の、調節され増幅された出力は、電力変圧器908に連結されている。信号は、電力変圧器908を横断して患者絶縁側にある二次側に連結されている。第1のエネルギーモダリティの第1の信号は、ENERGY1及びRETURNとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。第2のエネルギーモダリティの第2の信号は、コンデンサ910にわたって連結され、ENERGY2及びRETURNとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。3つ以上のエネルギーモダリティが出力されてもよく、したがって添え字「n」は、最大n個のENERGYn端子が提供され得ることを表示するために使用することができ、このnは、2以上の正の整数であることが理解されよう。最大「n」個のリターンパス(RETURNn)が、本開示の範囲から逸脱することなく提供されてもよいことも理解されよう。
第1の電圧感知回路912は、ENERGY1及びRETURNパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。第2の電圧感知回路924は、ENERGY2及びRETURNパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路914は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器908の二次側のRETURN区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路は各リターン区間で提供されねばならない。第1の電圧感知回路912及び第2の電圧感知回路924の出力が対応の絶縁変圧器916、922に提供され、電流感知回路914の出力は、別の絶縁変圧器918に提供される。電力変圧器908の一次側(非患者絶縁側)における絶縁変圧器916、928、922の出力は、1つ以上のADC回路926に提供される。ADC回路926のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ902に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、またいくつかあるパラメータの中で出力インピーダンスを計算するために使用することができる。プロセッサ902と患者絶縁回路との間の入力/出力通信は、インターフェース回路920を介して提供される。センサもまた、インターフェース回路920を介してプロセッサ902と電気通信してもよい。
一態様では、インピーダンスは、ENERGY1/RETURNとラベルされた端子にわたって連結された第1の電圧感知回路912又はENERGY2/RETURNとラベルされた端子にわたって連結された第2の電圧感知回路924のいずれかの出力を、電力変圧器908の二次側のRETURN区間と直列に配置された電流感知回路914の出力で割ることによって、プロセッサ902により判定されてもよい。第1の電圧感知回路912及び第2の電圧感知回路924の出力は、個別の絶縁変圧器916、922に提供され、電流感知回路914の出力は、別の絶縁変圧器916に提供される。ADC回路926からのデジタル化された電圧及び電流感知測定値は、インピーダンスを計算するためにプロセッサ902に提供される。一例として、第1のエネルギーモダリティENERGY1は、超音波エネルギーであってもよく、第2のエネルギーモダリティENERGY2は、RFエネルギーであってもよい。それでも、超音波エネルギーモダリティ及び双極又は単極RFエネルギーモダリティに加えて、他のエネルギーモダリティには、数ある中でも不可逆並びに/又は可逆電気穿孔法及び/若しくはマイクロ波エネルギーが挙げられる。また、図54に例示された例は、単一の戻り経路RETURNが2つ以上のエネルギーモダリティに提供されてもよいことを示しているが、他の態様では、複数の戻り経路RETURNnが、各エネルギーモダリティENERGYnに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波変換器のインピーダンスは、第1の電圧感知回路912の出力を電流感知回路914で割ることによって測定されてもよく、組織のインピーダンスは、第2の電圧感知回路924の出力を電流感知回路914で割ることによって測定されてもよい。
図54に示すように、少なくとも1つの出力ポートを含む発生器900は、実行される組織の処置の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極RF、不可逆及び/若しくは可逆電気穿孔法、並びに/又はマイクロ波エネルギーなどの1つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために、単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器908を含むことができる。例えば、発生器900は、単極又は双極RF電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのRF電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形でエネルギーを送達することができる。発生器900からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器900の出力部への接続部は、好ましくは、図54に示したENERGY1とラベルされた出力部とRETURNとラベルされた出力部との間に位置するであろう。一実施例では、RF双極電極の発生器900の出力部への接続部は、好ましくは、ENERGY2とラベルされた出力部とRETURNとラベルされた出力部との間に位置するであろう。単極出力の場合、好ましい接続部は、ENERGY2出力部及びRETURN出力部に接続された好適なリターンパッドへの活性電極(例えば、ペンシル型又は他のプローブ)であろう。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「TECHNIQUES FOR OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL INSTRUMENTS」と題する2017年3月30日公開の米国特許出願公開第2017/0086914号に開示されている。
本説明全体で使用される用語「無線」及びその派生語は、非固体媒体を介して変調電磁放射線の使用を通じてデータを通信し得る回路、装置、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用されてもよい。この用語は、関連する装置がいかなる有線も含まないことを意味するものではないが、一部の態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Wi−Fi(IEEE802.11ファミリー)、WiMAX(IEEE802.16ファミリー)、IEEE802.20、ロング・ターム・エボリューション(LTE)、Ev−DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth、これらのイーサネット派生物のみならず、3G、4G、5G及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない、多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第1の通信モジュールは、Wi−Fi及びBluetoothなどの短距離無線通信専用であってもよく、第2の通信モジュールは、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev−DOなどの長距離無線通信専用であってもよい。
本明細書で使用するとき、プロセッサ又は処理ユニットは、いくつかの外部データソース(通常はメモリ)又は何らかの他のデータストリーム上で動作を実行する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専用「プロセッサ」を組み合わせたシステム又はコンピュータシステム(特にシステムオンチップ(SoC))内の中央プロセッサ(中央処理ユニット)を指すために使用される。
本明細書で使用するとき、チップ上のシステム又はシステムオンチップ(SoC又はSOC)は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路(「IC」又は「チップ」としても知られる)である。これは、デジタル、アナログ、混合信号及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。SoCは、マイクロコントローラ(又はマイクロプロセッサ)を、グラフィックス処理ユニット(GPU)、Wi−Fiモジュール又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。SoCは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。
本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ(又はマイクロコントローラユニットのMCU)は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装されてもよい。これはSoCと同様であってもよく、SoCは、その構成要素の1つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、1つ以上のコア処理ユニット(CPU)と共にメモリ及びプログラム可能な入力/出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のRAM、NORフラッシュ又はOTP ROMの形態のプログラムメモリ及び少量のRAMもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。
本明細書で使用するとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェース接続するスタンドアロンIC又はチップ装置であってもよい。これは、その装置の動作(及び当該装置との接続)を管理する外部装置上のコンピュータ又はコントローラの2つの部分間の連結部であってもよい。
本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、Texas Instruments製のARM Cortexの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、Texas Instrumentsから入手可能なLM4F230H5QR ARM Cortex−M4Fプロセッサコアであってもよい。このプロセッサコアは、最大40MHzの256KBのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を40MHz超に改善するためのプリフェッチバッファ、32KBのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ(SRAM)、StellarisWare(登録商標)ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ(ROM)、2KBの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、1つ以上のパルス幅変調(PWM)モジュール、1つ以上の直交エンコーダ入力(QEI)アナログ、12個のアナログ入力チャネルを備える1つ以上の12ビットアナログ−デジタル変換器(ADC)を含む。なお、その詳細は、製品データシートで入手可能である。
一態様では、プロセッサは、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。
モジュール式装置は、外科用ハブ内に受容可能な(例えば図3及び図9に関連して説明される)モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続することができる外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引/灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で(例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して)、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって(すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって)感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者に関連するもの(例えば、組織特性又は送気圧)であってもよく、又はモジュール式装置自体(例えば、前進するナイフの速度、モータ電流、又はエネルギーレベル)に関連するものであってもよい。例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の制御アルゴリズムは、ナイフが前進する際にナイフにより生じた抵抗に基づき、器具のモータが組織を貫いてそのナイフを駆動させる速度を制御することができる。
状況認識
状況認識は、データベース及び/又は器具から受信したデータから外科処置に関連する情報を判定又は推測するための、外科システムのいくつかの態様の能力である。情報は、実行されている処置の種類、手術されている組織の種類、又は処置の対象である体腔を含むことができる。外科処置に関連するコンテキスト情報により、外科システムは、例えば、それに接続され、かつ外科処置の過程でコンテキスト化した情報又は提案を外科医に提供するモジュール式装置(例えば、ロボットアーム及び/又はロボット外科用ツール)を制御する方法を改善することができる。
ここで図55を参照すると、例えば、外科用ハブ106又は206などのハブの状況認識を示す時間線5200が示されている。時間線5200は例示的な外科処置と、外科用ハブ106、206が、外科処置の各工程でデータソースから受信したデータから導き出すことができるコンテキスト情報と、を示す。時間線5200は、手術室を設置することから開始し、患者を術後回復室に移送することで終了する肺区域切除手術の過程で、看護師、外科医及び他の医療関係者がとるであろう典型的な工程を示す。
状況認識外科用ハブ106、206は、外科処置の過程全体にわたって、医療関係者が外科用ハブ106、206とペアリングされたモジュール式装置を使用する度に生成されるデータを含むデータをデータソースから受信する。外科用ハブ106、206は、ペアリングされたモジュール式装置及び他のデータソースからこのデータを受信する。そして任意の所与の時間に処置のどの工程が実行されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推定(すなわち、コンテキスト情報)を継続的に導出することができる。外科用ハブ106、206の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録すること、医療関係者によってとられている工程を検証すること、特定の処置工程に関連し得るデータ又はプロンプトを(例えば、ディスプレイスクリーンを介して)提供すること、コンテキストに基づいてモジュール式装置を調節すること(例えば、モニタを起動する、医療用撮像装置の視界(FOV)を調節する、又は超音波外科用器具若しくはRF電気外科用器具のエネルギーレベルを変更することなど)及び上述の任意の他のこうした動作を行うことが可能である。
この例示的な処置における第1の工程5202として、病院職員は、病院のEMRデータベースから患者の電子医療記録(Electronic Medical Record、EMR)を読み出す。EMRにおける選択された患者データに基づいて、外科用ハブ106、206は、実行される処置が胸郭処置であると判定する。
第2の工程5204では、職員は、処置のために入来する医療用品をスキャンする。外科用ハブ106、206は、スキャンされた用品を様々な種類の処置で利用される用品のリストと相互参照し、用品の組み合わせが、胸郭処置に対応するものであることを確認する。更に、外科用ハブ106、206はまた、処置が楔状処置ではないと判定することができる(入来する用品が、胸郭楔状処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭楔状処置に対応していないかのいずれかであるため)。
第3の工程5206では、医療関係者は、外科用ハブ106、206に通信可能に接続されたスキャナを介して患者のバンドをスキャンする。続いて、外科用ハブ106、206は、スキャンされたデータに基づいて患者の識別情報を確認することができる。
第4の工程5208では、医療スタッフが補助装置をオンにする。利用される補助装置は、外科処置の種類及び外科医によって使用される技術に従って変わり得るが、この例示的な場合では、これらとしては、排煙器、吸入器及び医療用撮像装置が挙げられる。補助装置が起動されると、モジュール式装置である補助装置は、その初期化プロセスの一部として、モジュール式装置の特定の近傍内に位置する外科用ハブ106、206と自動的にペアリングすることができる。続いて、外科用ハブ106、206は、この術前又は初期化段階中にそれとペアリングされるモジュール式装置の種類を検出することによって、外科処置に関するコンテキスト情報を導出することができる。この特定の例では、外科用ハブ106、206は、ペアリングされたモジュール式装置のこの特定の組み合わせに基づいて、外科処置がVATS手術であると判定する。患者のEMRからのデータ、手術に用いられる医療用品のリスト及びハブに接続するモジュール式装置の種類の組み合わせに基づいて、外科用ハブ106、206は、外科チームが実行する特定の処置を概ね推定することができる。外科用ハブ106、206が、何の特定の処置が実行されているかを認識すると、続いて外科用ハブ106、206は、メモリから、又はクラウドからその処置の工程を読み出して、次に接続されたデータソース(例えば、モジュール式装置及び患者監視装置)からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推定することができる。
第5の工程5210では、職員は、EKG電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。EKG電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ106、206とペアリングすることができる。外科用ハブ106、206が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ106、206は患者が手術室にいることを確認する。
第6の工程5212では、医療関係者は患者に麻酔をかける。外科用ハブ106、206は、例えば、EKGデータ、血圧データ、ベンチレータデータ又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び/又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推定することができる。第6の工程5212が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。
第7の工程5214では、手術をされている患者の肺が虚脱される(他方、換気が対側肺に切り替えられる)。外科用ハブ106、206は、例えば、患者の肺が虚脱されたことをベンチレータデータから推定することができる。外科用ハブ106、206は、患者の肺が虚脱したのを検出したことを、処置の予期される工程(事前にアクセス又は読み出すことができる)と比較することができるため、処置の手術部分が既に開始されたと推定して、それによって肺を虚脱させることがこの特定の処置における第1の手術工程であると判定することができる。
第8の工程5216では、医療用撮像装置(例えば、スコープ)が挿入され、医療用撮像装置からのビデオ映像が開始される。外科用ハブ106、206は、医療用撮像装置への接続を通じて医療用撮像装置データ(すなわち、ビデオ又は画像データ)を受信する。医療用撮像装置データを受信すると、外科用ハブ106、206は、外科処置の腹腔鏡部分が開始したことを判定することができる。更に、外科用ハブ106、206は、実行されている特定の処置が、肺葉切除とは異なり区域切除術であると判定することができる(処置の第2の工程5204で受信したデータに基づいて、楔状処置は外科用ハブ106、206によって既にその可能性がないと判断されていることに留意されたい)。医療用撮像装置124(図33)からのデータは、実行されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために多くの異なる方法で用いられてもよい。例えば、患者の解剖学的構造を可視化したものに対して、医療用撮像装置が向いている角度を判定したり、用いられている(すなわち、起動されており、外科用ハブ106、206とペアリングされている)医療用撮像装置の数を監視したり、用いられている可視化装置の種類を監視したりするために用いられてよい。例えば、VATS肺葉切除術を実施するための1つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置するが、他方、VATS区域切除術を実施するための1つの技術は、カメラを、区域裂に対して前方の肋間位置に配置する。例えば、パターン認識又は機械学習技術を使用して、状況認識システムは、患者の解剖学的構造を可視化したものに基づいて、医療用撮像装置の位置を認識するように訓練され得る。別の例として、VATS肺葉切除術を実施するための1つの技術は、単一の医療用撮像装置を利用するが、VATS区域切除術を実施するための別の技術は複数のカメラを利用する。更に別の例として、VATS区域切除術を実施するための1つの技術は、区域裂を可視化するために赤外線光源(可視化システムの一部として外科用ハブに通信可能に連結され得る)を使用するが、これはVATS肺葉切除術では使用されない。医療用撮像装置からのこのデータのいずれか又は全てを追跡することによって、外科用ハブ106、206は、実行中の特定の種類の外科処置及び/又は特定の種類の外科処置に使用されている技術を判定することができる。
第9の工程5218で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ106、206は、エネルギー器具が発射されていることを示すRF又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して動員するプロセスにあると推定することができる。外科用ハブ106、206は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、過程のこの時点(すなわち、上述された処置の工程が完了した後)で発射されているエネルギー器具が、切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられたエネルギーツールであり得る。
第10の工程5220で、外科チームは、処置の結紮工程に進む。外科用ハブ106、206は、外科用ステープル留め及び切断器具から、その器具が発射されていることを示すデータを受信するので、外科医が現在、動脈及び静脈を結紮していると推定することができる。前工程と同様に、外科用ハブ106、206は、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータの受信を、読み出しされたプロセス内の工程と相互参照することによって、この推定を導出することができる。特定の例では、外科用器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられた外科用ツールであり得る。
第11の工程5222では、処置の区域切除部分が実行される。外科用ハブ106、206は、そのカートリッジからのデータを含む、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を横切開していると推定することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されるため、カートリッジのデータは、ステープル留め及び/又は横切開されている組織の種類を示すことができる。この場合、発射されるステープルの種類は実質組織(又は他の同様の組織種)に用いられ、これにより、外科用ハブ106、206は、処置の区域切除部分が実行されていると推定することができる。
続いて第12の工程5224で、ノード切開工程が実行される。外科用ハブ106、206は、RF又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームがノードを切開し、漏れ試験を実施していると推定することができる。この特定の処置の場合、実質組織が横切開された後に用いられるRF又は超音波器具は、ノード切開工程に対応しており、それにより、外科用ハブ106、206が上記の推定を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め/切断器具と外科用エネルギー(すなわち、RF又は超音波)器具とを、交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め/切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実行中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の1つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ/又は外科処置中の1つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医(複数可)は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを交互に使用することができ、かつ/又は装置を同時に使用することができる。第12の工程5224が完了すると、切開部が閉鎖され、処置の術後部分が開始する。
第13の工程5226では、患者を麻酔から醒ます作業が行われる。外科用ハブ106、206は、例えば、ベンチレータデータに基づいて(すなわち、患者の呼吸速度が増加し始める)、患者が麻酔から覚醒しつつあると推定することができる。
最後に、第14の工程5228は、医療関係者が患者から様々な患者監視装置を除去することである。したがって、外科用ハブ106、206は、ハブがEKG、BP及び患者監視装置からの他のデータを喪失したとき、患者が回復室に移送されていると推定することができる。この例示的な処置の説明から分かるように、外科用ハブ106、206と通信可能に連結された各種データソースから受信されたデータに基づいて、外科用ハブ106、206は、所与の外科処置の各工程がいつ行われているかを判定又は推定することができる。
状況認識については、その開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号で更に説明されている。特定の例では、例えば本明細書で開示される様々なロボット外科システムを含むロボット外科システムの動作は、その状況認識及び/若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに/又はクラウド104からの情報に基づいて、ハブ106、206によって制御されてもよい。
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:手術部位から微粒子を排出するための方法が開示される。この方法は、微粒子排出モジュール及び外科用ハブを通信可能に接続することであって、外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、微粒子排出モジュールが、外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されていることを含む。この方法は、手術部位から微粒子排出モジュール内に微粒子を除去することと、除去された微粒子を分析することと、除去された微粒子の分析に基づいて、微粒子排出モジュールの動作を修正することと、を更に含む。
実施例2:発生器モジュールを外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施例1に記載の方法。
実施例3:発生器モジュールと微粒子排出モジュールとを通信可能に接続することを更に含む、実施例2に記載の方法。
実施例4:発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施例2及び3のいずれか1つに記載の方法。
実施例5:除去された微粒子の分析に基づいて、発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施例2〜4のいずれか1つに記載の方法。
実施例6:発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、外科用ハブは、サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施例2〜5のいずれか1つに記載の方法。
実施例7:微粒子排出モジュールが流体ラインを含み、流体ラインの端部が外科用ハブ筐体内で終端する、実施例1〜6のいずれか1つに記載の方法。
実施例8:手術部位から微粒子を排出するための方法が開示される。この方法は、微粒子排出モジュール及び外科用ハブを接続することであって、外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、微粒子排出モジュールが、外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されていることを含む。この方法は、手術部位内の外科用器具を作動させることと、手術部位から微粒子排出モジュール内に微粒子を引き込むことと、除去された微粒子を分析することと、微粒子の分析に基づいて、微粒子排出モジュールの動作パラメータを修正することと、を更に含む。
実施例9:外科用器具が、単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つを含む、実施例8に記載の方法。
実施例10:発生器モジュールを外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施例8及び9のいずれか1つに記載の方法。
実施例11:発生器モジュールと排煙モジュールとを通信可能に接続することを更に含む、実施例10に記載の方法。
実施例12:発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施例10及び11のいずれか1つに記載の方法。
実施例13:微粒子の分析に基づいて、発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施例10〜12のいずれか1つに記載の方法。
実施例14:発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、外科用ハブは、サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施例10〜13のいずれか1つに記載の方法。
実施例15:手術部位から煙を排出するための方法が開示される。この方法は、排煙モジュール及び外科用ハブを接続することであって、外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、排煙モジュールが、外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されていることを含む。この方法は、手術部位内に排煙モジュールの構成要素を挿入することと、手術部位から煙を除去することと、除去された煙を分析することと、除去された煙の分析に基づいて、排煙モジュールの動作を修正することと、を更に含む。
実施例16:発生器モジュールを外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施例15に記載の方法。
実施例17:発生器モジュールと排煙モジュールとを接続することを更に含む、実施例16に記載の方法。
実施例18:発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施例16及び17のいずれか1つに記載の方法。
実施例19:除去された煙の分析に基づいて、発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施例16〜18のいずれか1つに記載の方法。
実施例20:発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、外科用ハブは、サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施例16〜19のいずれか1つに記載の方法。
本明細書に記載される主題の様々な追加の態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:方法であって、外科用排出システムによって、パラメータの値を取得することと、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、パラメータの値を処理することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つから、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信することと、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整することと、を含む、方法。
実施例2:パラメータが、外科用排出システム内の内部センサによって感知される、実施例1に記載の方法。
実施例3:パラメータが、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例2に記載の方法。
実施例4:外科用排気システム内の内部センサが、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例1〜3のいずれか1つに記載の方法。
実施例5:パラメータが操作パラメータである、実施例1〜4のいずれか1つに記載の方法。
実施例6:操作パラメータが、空気流、圧力差、又は空気品質、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例5に記載の方法。
実施例7:操作パラメータが、空気品質微粒子センサ又は周囲圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つによって感知される、実施例1〜6のいずれか1つに記載の方法。
実施例8:パラメータの値を、外科用ハブからクラウドコンピューティングネットワークに送信することを更に含む、実施例1〜7のいずれか1つに記載の方法。
実施例9:パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワークに送信する前に、パラメータの値が外科用ハブによって操作される、実施例8に記載の方法。
実施例10:パラメータの値が、ネットワークルータを介して外科用ハブからクラウドコンピューティングネットワークに送信される、実施例1〜9のいずれか1つに記載の方法。
実施例11:クラウドコンピューティングネットワークから外科用ハブに、動作を調整するための命令を送信することを更に含む、実施例1〜10のいずれか1つに記載の方法。
実施例12:外科用ハブが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信する、実施例11に記載の方法。
実施例13:外科用排出システムが、少なくとも2つのパラメータの値を取得する、実施例1〜12のいずれか1つに記載の方法。
実施例14:モジュール式装置が、可視化回路、ロボット回路、インテリジェント通信回路、撮像回路、発生器、吸引/灌注回路、通信機、プロセッサ、ストレージアレイ、及び手術室マッピング回路のうちの少なくとも1つである、実施例1〜13のいずれか1つに記載の方法。
実施例15:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つと双方向通信している、実施例1〜14のいずれか1つに記載の方法。
実施例16:クラウドコンピューティングネットワークが、外科用ハブと双方向通信している、実施例1〜15のいずれか1つに記載の方法。
実施例17:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定するために、メモリに格納されるアルゴリズムを含む、実施例1〜16のいずれか1つに記載の方法。
実施例18:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定するために、メモリに格納される学習ソフトウェアを含む、実施例1〜17のいずれか1つに記載の方法。
実施例19:コンピュータ実装外科用システムであって、外科用ハブであって、プロセッサと、メモリと、を含む外科用ハブと、外科用ハブと通信する排煙モジュールであって、パラメータの値を取得し、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信するように構成されている、排煙モジュールと、を備え、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、パラメータの値を処理し、排煙モジュール及びモジュール式装置の少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定し、排煙モジュール及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送るように構成されており、排煙モジュール及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つが、命令に基づいて動作を調整するように構成されている、コンピュータ実装外科用システム。
実施例20:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、実行されると、マシンに、パラメータの値を外科的排出システムによって取得させ、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、パラメータの値を処理させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つから、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信させ、かつ、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例21:方法であって、外科用排出システムによって、パラメータの値を取得することと、ネットワークルータを介して、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワークに送信することと、クラウドコンピューティングネットワークによって、パラメータの値を処理することと、クラウドコンピューティングネットワークによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定することと、ネットワークルータを介して、クラウドコンピューティングネットワークから外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信することと、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整することと、を含む、方法。
実施例22:パラメータが、外科用排出システム内の内部センサによって感知される、実施例21に記載の方法。
実施例23:パラメータが、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例21〜22のいずれか1つに記載の方法。
実施例24:外科用排気システム内の内部センサが、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例21〜23のいずれか1つに記載の方法。
実施例25:パラメータが操作パラメータである、実施例21〜24のいずれか1つに記載の方法。
実施例26:操作パラメータが、空気流、圧力差、又は空気品質、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例25に記載の方法。
実施例27:操作パラメータが、空気品質微粒子センサ又は周囲圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つによって感知される、実施例25〜26のいずれか1つに記載の方法。
実施例28:方法であって、外科用排出システムによって、パラメータの値を取得することと、パラメータの値を外科用ハブに送信することと、ネットワークルータを介して、パラメータの値を外科用ハブからクラウドコンピューティングネットワークに送信することと、クラウドコンピューティングネットワークによって、パラメータの値を処理することと、クラウドコンピューティングネットワークによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定することと、ネットワークルータを介して、クラウドコンピューティングネットワークから外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信することと、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整することと、を含む、方法。
実施例29:パラメータが、外科用排出システム内の内部センサによって感知される、実施例28に記載の方法。
実施例30:外科用排気システム内の内部センサが、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例29に記載の方法。
実施例31:パラメータが、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例28〜30のいずれか1つに記載の方法。
実施例32:パラメータが操作パラメータである、実施例28〜31のいずれか1つに記載の方法。
実施例33:操作パラメータが、空気流、圧力差、又は空気品質、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例32に記載の方法。
実施例34:操作パラメータが、空気品質微粒子センサ又は周囲圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つによって感知される、実施例32〜33のいずれか1つに記載の方法。
実施例35:方法であって、外科用排出システムによって、パラメータの値を取得することと、パラメータの値を外科用ハブに送信することと、外科用ハブによって、パラメータの値を処理することと、外科用ハブによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定することと、外科用ハブから外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信することと、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整することと、を含む、方法。
実施例36:パラメータが、外科用排出システム内の内部センサによって感知される、実施例35に記載の方法。
実施例37:パラメータが、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例35〜36のいずれか1つに記載の方法。
実施例38:外科用排気システム内の内部センサが、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例35〜37のいずれか1つに記載の方法。
実施例39:パラメータが操作パラメータである、実施例35〜38のいずれか1つに記載の方法。
実施例40:操作パラメータが、空気流、圧力差、又は空気品質、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例35〜39のいずれか1つに記載の方法。
実施例41:操作パラメータが、空気品質微粒子センサ及び周囲圧力センサのうちの少なくとも1つによって感知される、実施例35〜40のいずれか1つに記載の方法。
実施例42:コンピュータ実装外科用システムであって、外科用ハブと、外科用ハブ内に位置付けられた排煙モジュールであって、センサによってパラメータを感知し、パラメータを外科用ハブに送信するように構成されている、排煙モジュールと、を備え、外科用ハブは、パラメータを分析し、パラメータの分析に基づいて、外科用ハブと通信する排煙モジュール及び第2のモジュールのうちの少なくとも1つの動作を修正するように構成されている、コンピュータ実装外科用システム。
実施例43:プロセッサ及びプロセッサに連結されたメモリを備える外科用ハブであって、メモリが、実施例21〜31のいずれか1つに記載の方法を実施するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブ。
実施例44:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、実行されると、マシンに、実施例21〜31のいずれか1つに記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例45:方法であって、外科用排出システムによって、パラメータの値を取得することと、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、パラメータの値を処理することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定することと、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つから、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信することと、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整することと、を含む、方法。
実施例46:パラメータが、外科用排出システム内の内部センサによって感知される、実施例45に記載の方法。
実施例47:パラメータが、微粒子濃度、エアロゾルの割合、又は化学分析、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例45〜46のいずれか1つに記載の方法。
実施例48:外科用排気システム内の内部センサが、流体センサ、化学センサ、レーザー微粒子カウンタ、又は圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例45〜47のいずれか1つに記載の方法。
実施例49:パラメータが操作パラメータである、実施例45〜48のいずれか1つに記載の方法。
実施例50:操作パラメータが、空気流、圧力差、又は空気品質、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つである、実施例45〜49のいずれか1つに記載の方法。
実施例51:操作パラメータが、空気品質微粒子センサ又は周囲圧力センサ、及びこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つによって感知される、実施例45〜50のいずれか1つに記載の方法。
実施例52:パラメータの値を、外科用ハブからクラウドコンピューティングネットワークに送信することを更に含む、実施例45〜51のいずれか1つに記載の方法。
実施例53:パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワークに送信する前に、パラメータの値が外科用ハブによって操作される、実施例45〜52のいずれか1つに記載の方法。
実施例54:パラメータの値が、ネットワークルータを介して外科用ハブからクラウドコンピューティングネットワークに送信される、実施例45〜53のいずれか1つに記載の方法。
実施例55:クラウドコンピューティングネットワークから外科用ハブに、動作を調整するための命令を送信することを更に含む、実施例45〜54のいずれか1つに記載の方法。
実施例56:外科用ハブが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信する、実施例45〜55いずれか1つに記載の方法。
実施例57:外科用排出システムが、少なくとも2つのパラメータの値を取得する、実施例45〜56のいずれか1つに記載の方法。
実施例58:モジュール式装置が、可視化回路、ロボット回路、インテリジェント通信回路、撮像回路、発生器、吸引/灌注回路、通信機、プロセッサ、ストレージアレイ、及び手術室マッピング回路のうちの少なくとも1つである、実施例45〜57のいずれか1つに記載の方法。
実施例59:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つと双方向通信している、実施例45〜58のいずれか1つに記載の方法。
実施例60:クラウドコンピューティングネットワークが、外科用ハブと双方向通信している、実施例45〜59のいずれか1つに記載の方法。
実施例61:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定するために、メモリに格納されるアルゴリズムを含む、実施例45〜60のいずれか1つに記載の方法。
実施例62:クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定するために、メモリに格納される学習ソフトウェアを含む、実施例45〜61のいずれか1つに記載の方法。
実施例63:コンピュータ実装外科用システムであって、外科用ハブであって、プロセッサと、メモリと、を含む外科用ハブと、外科用ハブと通信する排煙モジュールであって、パラメータの値を取得し、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信するように構成されている、排煙モジュールと、を備え、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つが、パラメータの値を処理し、排煙モジュール及びモジュール式装置の少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定し、排煙モジュール及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送るように構成されており、排煙モジュール及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つが、命令に基づいて動作を調整するように構成されている、コンピュータ実装外科用システム。
実施例64:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、実行されると、マシンに、パラメータの値を外科的排出システムによって取得させ、パラメータの値をクラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つに送信させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、パラメータの値を処理させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つによって、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに対するパラメータの値の影響を判定させ、クラウドコンピューティングネットワーク及び外科用ハブのうちの少なくとも1つから、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つに動作を調整するための命令を送信させ、かつ、命令に基づいて、外科用排出システム及びモジュール式装置のうちの少なくとも1つによって動作を調整させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
本明細書に記載される主題の様々な追加の態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:外科用ハブであって、制御回路であって、複数のセグメントを含む制御回路を備え、複数のセグメントが、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを含み、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含み、メインプロセッサが、メモリに連結されており、メモリは、第2及び第3のセグメントの前に、第1のセグメントに通電し、第1のセグメントが第1の機能を実施した後に、第2及び第3のセグメントに通電するための、メインプロセッサによって実行可能な命令を記憶しており、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含み、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、外科用ハブ。
実施例2:第1の機能が、短絡及びエラーのうちの少なくとも1つについて、第1、第2、及び第3のセグメントをチェックすることである、実施例1に記載の外科用ハブ。
実施例3:第1の機能が、第1、第2、及び第3のセグメントに対して安全チェックを実施することである、実施例1〜2のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例4:第1の機能が、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータが正しい構成要素であることを検証することである、実施例1〜3のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例5:制御回路が、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータを識別し、かつ表示デバイス上で、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータのステータスを表示する、実施例1〜4のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例6:制御回路が、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを識別し、かつ表示デバイス上でユーザに、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントのステータスを表示する、実施例1〜5のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例7:モータに連結されたポンプを更に備える、実施例1〜6のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例8:モータが、第1の状態又は第2の状態で動作する、実施例1〜7のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例9:第1の状態が、ユーザによって起動され、モータが、第1の速度でポンプを動作させる、実施例1〜8のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例10:モータが、第2の状態において第2の速度でポンプを動作させる、実施例1〜9のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例11:外科用排出システム内のセグメント化された制御回路を動作させる方法であって、第1のセグメントを起動することであって、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含む、ことと、第1のセグメントに第1の機能を実施させることと、第2のセグメントを起動することであって、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含む、起動することと、第3のセグメントを起動することであって、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、起動することと、を含む、方法。
実施例12:第1の機能が、短絡及びエラーのうちの少なくとも1つについて、第1、第2、及び第3のセグメントをチェックすることである、実施例11に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例13:第1の機能が、第1、第2、及び第3のセグメントに対して安全チェックを実施することである、実施例11〜12のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例14:第1の機能が、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータが正しい構成要素であることを検証することである、実施例11〜13のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例15:制御回路によって、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータを識別することと、表示デバイス上で、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータのステータスを表示することと、を更に含む、実施例11〜14のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例16:制御回路によって、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを識別することと、表示デバイス上で、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントのステータスを表示することと、を更に含む、実施例11〜15のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例17:第1の状態又は第2の状態でモータを動作させることを更に含む、実施例11〜16のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例18:第1の状態が、ユーザによって起動され、モータが、第1の速度でポンプを動作させる、実施例11〜17のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例19:モータが、第2の状態において第2の速度でポンプを動作させる、実施例11〜18のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例20:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読命令が、実行されたときに、マシンに、第1のセグメントを起動することであって、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含む、ことと、第1のセグメントに第1の機能を実施させることと、第2のセグメントを起動することであって、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含む、起動することと、第3のセグメントを起動することであって、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、起動することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例21:外科用排出システムであって、制御回路を備え、制御回路が、複数のセグメントを含み、複数のセグメントが、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを含み、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含み、メインプロセッサが、メモリに連結されており、メモリは、第2及び第3のセグメントの前に、第1のセグメントに通電し、第1のセグメントが第1の機能を実施した後に、第2及び第3のセグメントに通電するための、メインプロセッサによって実行可能な命令を記憶しており、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含み、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、外科用排出システム。
実施例22:第1の機能が、短絡及びエラーのうちの少なくとも1つについて、第1、第2、及び第3のセグメントをチェックすることである、実施例21に記載の外科用排出システム。
実施例23:第1の機能が、第1、第2、及び第3のセグメントに対して安全チェックを実施することである、実施例21〜22のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例24:第1の機能は、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータが正しい構成要素であることを検証することである、実施例21〜23のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例25:制御回路が、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータを識別し、かつ表示デバイス上で、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータのステータスを表示する、実施例21〜24のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例26:制御回路が、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを識別し、かつ表示デバイス上でユーザに、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントのステータスを表示する、実施例21〜25のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例27:モータに連結されたポンプを更に備える、実施例21〜26のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例28:モータが、第1の状態又は第2の状態で動作する、実施例21〜27のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例29:第1の状態が、ユーザによって起動され、モータが、ポンプを急速な速度で動作させる、実施例28に記載の外科用排出システム。
実施例30:第2の状態が遅い状態であり、モータがポンプをより遅い速度で動作させる、実施例28〜29のいずれか1つに記載の外科用排出。
実施例31:外科用排出システム内のセグメント化された制御回路を動作させる方法であって、第1のセグメントを起動することであって、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含む、ことと、第1のセグメントに第1の機能を実施させることと、第2のセグメントを起動することであって、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含む、起動することと、第3のセグメントを起動することであって、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、起動することと、を含む、方法。
実施例32:第1の機能が、短絡及びエラーのうちの少なくとも1つについて、第1、第2、及び第3のセグメントをチェックすることである、実施例31に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例33:第1の機能が、第1、第2、及び第3のセグメントに対して安全チェックを実施することである、実施例31〜32のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例34:第1の機能が、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータが正しい構成要素であることを検証することである、実施例31〜33のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例35:制御回路によって、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータを識別することと、表示デバイス上で、メインプロセッサ、安全プロセッサ、感知回路、ディスプレイ回路、モータ制御回路、及びモータのステータスを表示することと、を更に含む、実施例31〜34のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例36:制御回路によって、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントを識別することと、表示デバイス上で、第1のセグメント、第2のセグメント、及び第3のセグメントのステータスを表示することと、を更に含む、実施例31〜35のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例37:ポンプが、モータに連結されている、実施例31〜36のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例38:第1の状態又は第2の状態でモータを動作させることを更に含む、実施例37に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例39:第1の状態が、ユーザによって起動され、モータが、ポンプを急速な速度で動作させる、実施例38に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例40:第2の状態が、遅い状態であり、モータがポンプをより遅い速度で動作させる、実施例38〜39のいずれか1つに記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例41:プロセッサ及びプロセッサに連結されたメモリを備える外科用ハブであって、メモリが、実施例31〜40のいずれか1つに記載の方法を実施するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブ。
実施例42:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、実行されると、マシンに、実施例31〜40のいずれか1つに記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例43:第1の状態が、ユーザによって起動され、モータが、ポンプを第1の速度で動作させる、実施例38に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例44:モータが、第2の状態において第2の速度でポンプを動作させる、実施例38に記載のセグメント化された制御回路を動作させる方法。
実施例45:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読命令が、実行されたときに、マシンに、第1のセグメントを起動することであって、第1のセグメントが、メインプロセッサ及び安全プロセッサを含む、ことと、第1のセグメントに第1の機能を実施させることと、第2のセグメントを起動することであって、第2のセグメントが、感知回路及びディスプレイ回路を含む、起動することと、第3のセグメントを起動することであって、第3のセグメントが、モータ制御回路及びモータを含む、起動することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
本明細書に記載される主題の様々な追加の態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:外科用排出システムであって、排煙装置であって、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、を含む、排煙装置と、通信回路と、通信回路を通じて排煙デバイスと通信するフィルタデバイスと、を備え、フィルタデバイスが、複数のフィルタ構成要素を含み、複数のフィルタ構成要素が、流体フィルタ、微粒子フィルタ、及び炭フィルタのうちの少なくとも1つを含む、複数のフィルタ要素と、複数のフィルタセンサと、を備え、通信回路が、複数のフィルタ構成要素を認証することと、当該複数のフィルタ構成要素のうちの少なくとも1つの残存寿命を検証することと、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを更新することと、複数のフィルタ構成要素から出力されたエラーを記録することと、を行うための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用排出システム。
実施例2:通信回路が、通信回路によって識別され得るフィルタ構成要素の数又は種類を制限するように更に構成されている、実施例1に記載の外科用排出システム。
実施例3:通信回路が、認証の結果に基づいて、複数のフィルタ構成要素を有効化又は無効化するように更に構成されている、実施例1〜2のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例4:通信回路が、フィルタ構成要素情報を使用することによって複数のフィルタ構成要素を認証する、実施例1〜3のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例5:フィルタ構成要素情報が、複数のフィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータのうちの少なくとも1つを含む、実施例4に記載の外科用排出システム。
実施例6:フィルタデバイスが、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを通信回路に送信する前に、パラメータを暗号化するように構成されている、実施例1〜5のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例7:暗号化されたパラメータを受信すると、通信回路が、暗号化されたパラメータを復号化する、実施例6に記載の外科用排出システム。
実施例8:通信装置が、マスタデバイスとして機能し、フィルタデバイスが、スレーブデバイスとして機能し、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間の通信が、認証プロセスを実施するときに、マスタデバイスからスレーブデバイスに一方向性である、実施例1〜7のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例9:通信回路を通じた排煙装置とフィルタデバイスとの間の通信のための方法であって、方法が、通信回路によって、フィルタデバイス内の複数のフィルタ構成要素を認証することであって、複数のフィルタ構成要素が、流体フィルタ、微粒子フィルタ、及び炭フィルタのうちの少なくとも1つを含む複数のフィルタ要素と、複数のフィルタセンサと、を含む、認証することと、当該通信回路によって、当該複数のフィルタ構成要素のうちの少なくとも1つの残存寿命を検証することと、通信回路によって、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを更新することと、通信回路によって、複数のフィルタ構成要素から出力されたエラーを記録することと、を含み、排煙デバイスが、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、を含む、方法。
実施例10:通信回路によって識別され得るフィルタ構成要素の数又は種類を制限することを更に含む、実施例9に記載の方法。
実施例11:通信回路によって、認証の結果に基づいて複数のフィルタ構成要素を有効化又は無効化することを更に含む、実施例9に記載の方法。
実施例12:通信回路が、フィルタ構成要素情報を使用することによって複数のフィルタ構成要素を認証する、実施例9〜11のいずれか1つに記載の方法。
実施例13:フィルタ構成要素情報が、複数のフィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータのうちの少なくとも1つを含む、実施例12に記載の方法。
実施例14:複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを通信回路に送信する前に、フィルタデバイスによって、パラメータを暗号化することを更に含む、実施例9〜13のいずれか1つに記載の方法。
実施例15:暗号化されたパラメータを受信すると、通信回路によって、暗号化されたパラメータを復号化することを更に含む、実施例14に記載の方法。
実施例16:通信装置が、マスタデバイスとして機能し、フィルタデバイスが、スレーブデバイスとして機能し、マスタデバイスとスレーブデバイスとの間の通信が、認証工程を実施するときに、マスタデバイスからスレーブデバイスに一方向性である、実施例9〜15のいずれか1つに記載の方法。
実施例17:プロセッサ及びプロセッサに連結されたメモリを備える外科用ハブであって、メモリが、実施例9〜16のいずれか1つに記載の方法を実施するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブ。
実施例18:コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、実行されると、マシンに、実施例9〜16のいずれか1つに記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例19:プロセッサ、及びプロセッサに連結されたメモリを備える外科用ハブであって、メモリが、フィルタデバイス内の複数のフィルタ構成要素を認証することであって、複数のフィルタ構成要素が、流体フィルタ、微粒子フィルタ、及び炭フィルタのうちの少なくとも1つを含む、複数のフィルタ要素と、複数のフィルタセンサと、を含む、認証することと、当該複数のフィルタ構成要素のうちの少なくとも1つの残存寿命を検証することと、複数のフィルタ構成要素から出力されたパラメータを更新することと、複数のフィルタ構成要素から出力されたエラーを記録することと、を行うための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブ。
実施例20:メモリが、識別され得るフィルタ構成要素の数又は種類を制限するための、プロセッサによって実行可能な更なる命令を記憶している、実施例19に記載の外科用ハブ。
実施例21:メモリが、認証の結果に基づいて、複数のフィルタ構成要素を有効化又は無効化するための、プロセッサによって実行可能な更なる命令を記憶している、実施例19〜20のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
実施例22:複数のフィルタ構成要素が、複数のフィルタ構成要素の製品種類、製品名、一意のデバイス識別子、製品商標、シリアル番号、及び構成パラメータのうちの少なくとも1つを含むフィルタ構成要素情報を使用することによって認証される、実施例19〜21のいずれか1つに記載の外科用ハブ。
本明細書に記載される主題の様々な追加の態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:外科用排出システムであって、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、を備え、流路が、流路を通って移動する流体中の大液滴を抽出するように構成された第1の流体フィルタと、流路を通って移動する流体中の小液滴を抽出するように構成された第2の流体フィルタと、を含み、第1の流体フィルタが、第2の流体フィルタと直列に連結されており、第1の流体フィルタが、第2の流体フィルタの上流に位置付けられており、第2の流体フィルタの出口ポートが、非流体フィルタの入口ポートに連結されている、外科用排出システム。
実施例2:第1の再循環チャネルを更に備え、第1の再循環チャネルの入口ポートが、第2の流体フィルタと非流体フィルタとの間に位置付けられ、第1の再循環チャネルが、第2の流体フィルタから流出した流体を再循環させるように構成されている、実施例1に記載の外科用排出システム。
実施例3:第1の再循環チャネルを閉鎖及び開放するように構成された第1の再循環弁を更に備え、第1の再循環弁が開放されたときに、第2の流体フィルタから流出した流体が、第1の再循環チャネルを通って再循環される、実施例2に記載の外科用排出システム。
実施例4:第1の再循環弁付近に位置付けられた第1のセンサを更に備え、第1のセンサが、流体のパラメータを検出するように構成されており、第1の再循環弁は、第1のセンサによって検出されたパラメータが第1の所定の閾値以上であるときに、第1の再循環チャネルを開放する、実施例3に記載の外科用排出システム。
実施例5:第1の再循環チャネル内に方向付けられた流体が、第2の流体フィルタの上流の流体経路内に注入される、実施例2〜4のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例6:第1の再循環チャネル内に方向付けられた流体が、第1の流体フィルタに注入される、実施例5に記載の外科用排出システム。
実施例7:第1の再循環チャネル内に方向付けられた流体が、第2の流体フィルタの上流部分に注入される、実施例2〜6のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例8:第1の再循環チャネルが、第1の再循環チャネルの入口ポートから下方に延在し、これにより、第2の流体フィルタから流出した流体中の大液滴又は小液滴が重力を介して記第1の再循環チャネルに方向付けられることを可能にする、実施例2〜7のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例9:第2の再循環チャネルを更に備え、第2の再循環チャネルの入口ポートが、第1の流体フィルタと第2の流体フィルタとの間に位置付けられており、第2の再循環チャネルが、第1の流体フィルタから流出した流体を再循環させるように構成されている、実施例2〜8のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例10:第2の再循環チャネルを閉鎖及び開放するように構成された第2の再循環弁を更に備え、第2の再循環弁が開放されたときに、第1の流体フィルタから流出した流体が、第2の再循環チャネルを通って再循環される、実施例9に記載の外科用排出システム。
実施例11:第2の再循環弁付近に位置付けられた第2のセンサを更に備え、第2のセンサが、流体のパラメータを検出するように構成されており、第2の再循環弁は、第2のセンサによって検出されたパラメータが第2の所定の閾値以上であるときに、第2の再循環チャネルを開放する、実施例10に記載の外科用排出システム。
実施例12:第2の再循環チャネル内に方向付けられた流体が、第1の流体フィルタの上流の流体経路内に注入される、実施例9〜11のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例13:第2の再循環チャネル内に方向付けられた流体が、第1の流体フィルタの上流部分に注入される、実施例9〜12のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例14:第2の再循環チャネルが、第2の再循環チャネルの入口ポートから下方に延在し、これにより、第1の流体フィルタから流出した流体中の大液滴又は小液滴が重力を介して第2の再循環チャネルに方向付けられることを可能にする、実施例9〜13のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例15:第1の流体フィルタが少なくとも1つのバッフルを備える、実施例1〜14のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例16:第1の流体フィルタが切換弁を備える、実施例1〜15のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例17:第2の流体フィルタが、膜フィルタ、ハニカムフィルタ、及び多孔質構造フィルタ、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択されるフィルタを含む、実施例1〜16のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例18:非流体フィルタが、微粒子フィルタを含む、実施例1〜17のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例19:第1の流体フィルタ及び第2の流体フィルタのうちの少なくとも1つは、再循環チャネルを通じて実施される再循環プロセスの数が第3の所定の閾値以上であると判定されたときに、無効化される、実施例1〜17のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
実施例20:外科用排出システムであって、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、を備え、流路が、流路を通って移動する流体中の大液滴を抽出するように構成された第1の流体フィルタであって、少なくとも1つのバッフルを含む、第1の流体フィルタと、流路を通って移動する流体中の小液滴を抽出するように構成された第2の流体フィルタと、を含み、第2の流体フィルタが、膜フィルタ、ハニカムフィルタ、及び多孔質構造フィルタ、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択されるフィルタを含み、第1の流体フィルタが、第2の流体フィルタと直列に連結され、第1の流体フィルタが、第2の流体フィルタの上流に位置付けられ、第2の流体フィルタの出口ポートが、非流体フィルタの入口ポートに連結されている、外科用排出システム。
実施例21:第1の再循環チャネルを更に備え、第1の再循環チャネルの入口ポートが、第2の流体フィルタと非流体フィルタとの間に位置付けられ、第1の再循環チャネルが、第2の流体フィルタから流出した流体を再循環させるように構成されている、実施例20に記載の外科用排出システム。
実施例22:第2の再循環チャネルを更に備え、第2の再循環チャネルの入口ポートが、第1の流体フィルタと第2の流体フィルタとの間に位置付けられており、第2の再循環チャネルが、第1の流体フィルタから流出した流体を再循環させるように構成されている、実施例20〜21のいずれか1つに記載の外科用排出システム。
本明細書に記載される主題の様々な追加の態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例1:電気外科用システムの戻りパッドであって、患者に印加された無線周波数電流を受信するように構成された複数の導電性部材と、患者に適用された神経制御信号、及び神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴部の動きのうちの少なくとも1つを検出するように構成された複数の感知装置と、を備える、戻りパッド。
実施例2:複数の導電性部材が、患者と容量性カップリングするように更に構成されている、実施例1の戻りパッド。
実施例3:複数の導電性部材のうちの少なくとも1つを、複数の導電性部材のうちの別の1つから選択的に分離するように構成された切り替え装置を更に備える、実施例1〜2のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例4:導電性部材のそれぞれを互いから選択的に分離するように構成された切り替え装置を更に備える、実施例1〜3のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例5:複数の導電性部材を患者から選択的に分離するように構成された切り替え装置を更に備える、実施例1〜4のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例6:複数の導電性部材を発生器から選択的に分離するように構成された切り替え装置を更に備える、実施例1〜5のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例7:複数の導電性部材のそれぞれを発生器に選択的に連結するように構成された切り替え装置を更に備える、実施例1〜6のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例8:複数の感知装置が感知装置のアレイとして構成されている、実施例1〜7のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例9:複数の感知装置のそれぞれが、複数の導電性部材のうちの対応する1つに連結されている、実施例1〜8のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例10:複数の導電性部材のそれぞれが、複数の感知装置のうちの対応する1つに連結されている、実施例1〜9のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例11:複数の感知装置のうちの少なくとも1つが、圧力センサ、加速度計、及び圧力センサ及び加速度計のうちの1つを含む、実施例1〜10のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例12:複数の感知装置のそれぞれが、検出を示す信号を出力するように更に構成されている、実施例1〜11のいずれか1つに記載の戻りパッド。
実施例13:電気外科用システムであって、無線周波数で交流を供給するように構成された発生器と、交流を患者に印加するように構成された器具と、患者に容量性カップリング可能な戻りパッドであって、戻りパッドが、無線周波数電流を伝導するように構成された複数の導電性部材であって、患者に容量性カップリング可能であり、かつ発生器に選択的に連結可能である、複数の導電性部材を含む、戻りパッドと、患者に適用された神経制御信号、及び神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴部の動きのうちの少なくとも1つを検出するように構成された複数の感知装置と、戻りパッド及び発生器に連結された導体と、を備える、電気外科用システム。
実施例14:複数の感知装置のそれぞれに連結された多入力単一出力切り替え装置を更に備える、実施例13に記載の電気外科用システム。
実施例15:多入力単一出力切り替え装置に連結されたアナログデジタル変換器を更に備える、実施例14の電気外科用システム。
実施例16:発生器が、高周波波形として交流を発生し、患者の神経を刺激するように構成された低周波波形を発生し、高周波波形を利用して低周波波形を変調し、合成波形を形成し、かつ、合成波形を器具に供給するように更に構成されている、実施例1〜15のいずれか1つに記載の電気外科用システム。
実施例17:発生器が、低周波波形を振幅変調して合成波形を形成するように更に構成されている、実施例1〜16のいずれか1つに記載の電気外科用システム。
実施例18:電気外科システムの戻りパッドであって、患者と容量性カップリングするように構成された複数の電極と、患者に適用された神経制御信号、及び神経制御信号の適用から生じる患者の解剖学的特徴部の動きのうちの少なくとも1つを検出するように構成された感知装置のアレイと、を備える、戻りパッド。
実施例19:感知装置のアレイの各感知装置が、検出を示す信号を出力するように構成されている、実施例18の戻りパッド。
実施例20:感知装置のアレイの各感知装置が、複数の電極のうちの対応する1つ上に配置されている、実施例18〜19のいずれか1つに記載の戻りパッド。
いくつかの形態が例示され説明されてきたが、添付の「特許請求の範囲」をそのような詳述に制限又は限定することは、本出願人が意図するところではない。多数の修正、変形、変化、置換、組み合わせ及びこれらの形態の等価物を実装することができ、本開示の範囲から逸脱することなく当業者により想到されるであろう。更に、記述する形態に関連した各要素の構造は、その要素によって行われる機能を提供するための手段として代替的に説明することができる。また、材料が特定の構成要素に関して開示されているが、他の材料が使用されてもよい。したがって、上記の説明文及び添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、組み合わせ及び変形を、開示される形態の範囲に含まれるものとして網羅することを意図としたものである点を理解されたい。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、変形、変化、置換、修正及び等価物を網羅することを意図する。
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート及び/又は例を用いて装置及び/又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート及び/又は例が1つ以上の機能及び/又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート及び/又は例に含まれる各機能及び/又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ/又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、1台以上のコンピュータ上で稼働する1つ以上のコンピュータプログラムとして(例えば、1台以上のコンピュータシステム上で稼働する1つ以上のプログラムとして)、1つ以上のプロセッサ上で稼働する1つ以上のプログラムとして(例えば、1つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する1つ以上のプログラムとして)、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、回路を設計すること、並びに/又はソフトウェア及び/若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で1つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。
様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、キャッシュ、フラッシュメモリ又は他のストレージなどのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械(例えば、コンピュータ)によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ(CD−ROM)、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号(例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など)を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械可読ストレージに限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械(例えば、コンピュータ)によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路(例えば、1つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、プログラマブル論理アレイ(PLA)、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA))、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路(IC)、特定用途向け集積回路(ASIC)、システムオンチップ(SoC)、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも1つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも1つの集積回路を有する電気回路、少なくとも1つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置(例えば、本明細書で説明したプロセス及び/若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び/若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ)を形成する電気回路、メモリ装置(例えば、ランダムアクセスメモリの形態)を形成する電気回路及び/又は通信装置(例えばモデム、通信スイッチ、又は光−電気設備)を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。
本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア及び/又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット及び/又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット及び/又はハードコードされた(例えば、不揮発性の)データとして具現化されてもよい。
本明細書の任意の態様で使用するとき、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのどちらかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。
本明細書の任意の態様で使用するとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び/又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び/又は状態に適用される便利なラベルである。
ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。1つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル(TCP/IP)を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを挙げることができる。イーサネットプロトコルは、Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)によって発行された2008年12月発行の表題「IEEE802.3Standard」、及び/又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、X.25通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。X.25通信プロトコルは、International Telecommunication Union−Telecommunication Standardization Sector(ITU−T)によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Consultative Committee for International Telegraph and Telephone(CCITT)及び/又はthe American National Standards Institute(ANSI)によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード(ATM)通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ATM通信プロトコルは、ATM Forumによって「ATM−MPLS Network Interworking2.0」という題で2001年8月に公開されたATM規格及び/又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び/又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理(電子的)量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。
1つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される(configured to)」、「ように構成可能である(configurable to)」、「動作可能である/ように動作する(operable/operative to)」、「適合される/適合可能である(adapted/adaptable)」、「ことが可能である(able to)」、「準拠可能である/準拠する(conformable/conformed to)」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び/又は非アクティブ状態の構成要素及び/又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び/又は絶対的であることを意図したものではない。
当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲(例えば、添付の特許請求の範囲の本文)で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである(例えば、「含む(including)」という用語は、「〜を含むが、それらに限定されない(including but not limited to)」と解釈されるべきであり、「有する(having)」という用語は「〜を少なくとも有する(having at least)」と解釈されるべきであり、「含む(includes)」という用語は「〜を含むが、それらに限定されない(includes but is not limited to)」と解釈されるべきであるなど)ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載(introduced claim recitation)において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも1つの(at least one)」及び「1つ以上の(one or more)」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「a」又は「an」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「1つ以上の」又は「少なくとも1つの」といった導入句及び「a」又は「an」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を1つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない(例えば、「a」及び/又は「an」は通常、「少なくとも1つの」又は「1つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである)。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう(例えば、他に修飾語のない、単なる「2つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも2つの記載事項、又は2つ以上の記載事項を意味する)。更に、「A、B及びCなどのうちの少なくとも1つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている(例えば、「A、B及びCのうちの少なくとも1つを有するシステム」は、限定するものではないが、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AとBの両方、AとCの両方、BとCの両方及び/又はAとBとCの全てなどを有するシステムを含む)。「A、B又はCなどのうちの少なくとも1つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている(例えば、「A、B、又はCのうちの少なくとも1つを有するシステム」は、限定するものではないが、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AとBの両方、AとCの両方、BとCの両方及び/又はAとBとCの全てなどを有するシステムを含む)。更に、典型的には、2つ以上の選択的な用語を表すあらゆる選言的な語及び/又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの1つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「A又はB」という句は、典型的には、「A」又は「B」又は「A及びB」の可能性を含むものと理解されよう。
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス(複数可)で示されているが、様々な動作は、例示されたもの以外の順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「〜に応答する」、「〜に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。
「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造又は特性が少なくとも1つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、1つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
本明細書で参照され、かつ/又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。1つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。1つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
〔実施の態様〕
(1) 手術部位から微粒子を排出する方法であって、
微粒子排出モジュール及び外科用ハブを通信可能に接続することであって、前記外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、前記微粒子排出モジュールが、前記外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されている、ことと、
前記手術部位から前記微粒子排出モジュール内に微粒子を除去することと、
除去された前記微粒子を分析することと、
前記除去された微粒子の前記分析に基づいて、前記微粒子排出モジュールの動作を修正することと、を含む、方法。
(2) 発生器モジュールを前記外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記発生器モジュールと前記微粒子排出モジュールとを通信可能に接続することを更に含む、実施態様2に記載の方法。
(4) 前記発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施態様2に記載の方法。
(5) 前記除去された微粒子の前記分析に基づいて、前記発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施態様2に記載の方法。
(6) 前記発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、前記外科用ハブは、前記サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、前記サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施態様2に記載の方法。
(7) 前記微粒子排出モジュールが流体ラインを含み、前記流体ラインの端部が前記外科用ハブ筐体内で終端する、実施態様1に記載の方法。
(8) 手術部位から微粒子を排出する方法であって、
微粒子排出モジュール及び外科用ハブを接続することであって、前記外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、前記微粒子排出モジュールが、前記外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されている、ことと、
前記手術部位内で外科用器具を起動させることと、
前記手術部位から前記微粒子排出モジュール内に微粒子を引き出すことと、
前記微粒子を分析することと、
前記微粒子の前記分析に基づいて、前記微粒子排出モジュールの動作パラメータを修正することと、を含む、方法。
(9) 前記外科用器具が、単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つを含む、実施態様8に記載の方法。
(10) 発生器モジュールを前記外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施態様8に記載の方法。
(11) 前記発生器モジュールと排煙モジュールとを通信可能に接続することを更に含む、実施態様10に記載の方法。
(12) 前記発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施態様10に記載の方法。
(13) 前記微粒子の前記分析に基づいて、前記発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施態様10に記載の方法。
(14) 前記発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、前記外科用ハブは、前記サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、前記サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施態様10に記載の方法。
(15) 手術部位から煙を排出する方法であって、
排煙モジュール及び外科用ハブを接続することであって、前記外科用ハブが外科用ハブ筐体を備え、前記排煙モジュールが、前記外科用ハブ筐体内に受容されるように構成されている、ことと、
前記排煙モジュールの構成要素を前記手術部位内に挿入することと、
前記手術部位から煙を除去することと、
除去された前記煙を分析することと、
前記除去された煙の前記分析に基づいて、前記排煙モジュールの動作を修正することと、を含む、方法。
(16) 発生器モジュールを前記外科用ハブ筐体に取り付けることを更に含む、実施態様15に記載の方法。
(17) 前記発生器モジュールと前記排煙モジュールとを接続することを更に含む、実施態様16に記載の方法。
(18) 前記発生器モジュールを単極装置、双極装置、及び超音波装置のうちの少なくとも1つに接続することを更に含む、実施態様16に記載の方法。
(19) 前記除去された煙の前記分析に基づいて、前記発生器モジュールの動作を修正することを更に含む、実施態様16に記載の方法。
(20) 前記発生器モジュールが複数のサブ発生器モジュールを備え、前記外科用ハブは、前記サブ発生器モジュール間の通信を容易にして、前記サブ発生器モジュールが単一の発生器モジュールとして機能することを可能にするように構成されている、実施態様16に記載の方法。