JP7200252B2 - 発行器具で生成される自己記述型データパケット - Google Patents

発行器具で生成される自己記述型データパケット Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２８日出願の「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，２９４号に対する優先権を主張する。
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示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日出願の米国特許仮出願第６２／６１１，３４１号、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国特許仮出願第６２／６１１，３４０号、及び「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国特許仮出願第６２／６１１，３３９号の優先権の利益を主張する。
本開示は、様々な外科システムに関する。外科処置は、典型的には、例えば、病院などの医療施設内の外科手術室（surgical operating theater）又は外科手術室（surgical operating room）で実施される。滅菌野は、典型的には、患者の周囲に作られる。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。様々な外科用装置及びシステムが、外科処置を実施する際に利用される。
１つの概括的な態様において、外科用ハブが提供される。外科用ハブは、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備える。メモリは、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、第１のプリアンブルが、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書が、第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第１のプリアンブルを解析することと、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈することと、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。
別の概括的な態様では、別の外科用ハブが提供される。外科用ハブは、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信するように構成された制御回路を備える。第１の自己記述型データパケットは、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書を含む。第１のプリアンブルは、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書は、第１のデータパケットの信頼性を検証する。制御回路はまた、受信した第１のプリアンブルを解析し、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈するように、構成されている。
更に別の概括的な態様では、コンピュータ可読媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、機械に、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信させるコンピュータ可読命令を記憶しており、第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含む。第１のプリアンブルは、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書は、第１のデータパケットの信頼性を検証する。コンピュータ可読命令はまた、実行されると、受信した第１のプリアンブルを解析し、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈する。
様々な態様の特徴が、添付された特許請求の範囲で詳細に説明される。ただし、機構、及び動作の方法の両方についての様々な態様は、それらの更なる目的及び利点と共に、以降の添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実施インタラクティブ外科システムのブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科システムを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による可視化システム、ロボットシステム、及びインテリジェント器具とペアリングされた外科用ハブを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブ筐体、及び外科用ハブ筐体のドロアー内に摺動可能に受け入れ可能な組み合わせ発生器モジュールの部分斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、双極、超音波、及び単極接点、並びに排煙構成要素を備える組み合わせ発生器モジュールの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受け入れるように構成された横方向モジュール式ハウジング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図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受け入れるように構成された垂直モジュール式ハウジングを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ又は２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に接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実施インタラクティブ外科システムを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式制御タワーに連結された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの制御システムの論理図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、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を示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、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を示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、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を示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書で説明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の回路図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、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のブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具の回路図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、他の利点の中でも、インダクタを利用しない同調を提供するように構成された発生器の簡略ブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図２０の発生器の１つの形態である発生器の実施例を例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、患者の電子医療記録（Electronic Medical Record、ＥＭＲ）データベースと相互作用するための技術を例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、器具、ロボット、外科用ハブ、及び／又は病院コンピュータ機器内の内部に記憶された全ての情報のリアルタイムクロックの代わりに人工的な時間測定を用いることによって、外科処置を匿名化するプロセスを例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブと手術室壁との間の距離を測定するための手術室壁の超音波ピングを例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、電子医療記録（ＥＭＲ）データベースに記憶された患者データをインポートし、患者データを取り除き、スマート装置の暗示を識別するプロセスを描写する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、改訂され取り除かれた患者データ、並びに独立したデータのペアへのクラウドベースの分析論の適用を例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、第１及び第２のデータ供給源から患者データセットを関連付けるための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、データの関連部分を抽出して、外科用ハブ及び外科用ハブに連結されたモジュール（例えば、器具）を構成し動作させるように、データを取り除くための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、自己記述型データを含む自己記述型データパケットを例示する図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、自己記述型データを含むデータパケットを使用するための制御プログラム又は論理構成を描写するプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、自己記述型データを含むデータパケットを使用するための制御プログラム又は論理構成を描写するプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、右肺の右上後葉に埋め込まれた腫瘍の図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図３２に示される右肺の上葉及び下葉につながっている亀裂内に露出された気管支血管を封止及び切断するための外科用ステープラの４回の個別の発射を含む、肺腫瘍切除外科処置の図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図３２に示されるような、装置００２の第１の発射を特徴付ける、閉鎖するための力（force-to-close、ＦＴＣ）対時間曲線、及び発射するための力（force-to-fire、ＦＴＦ）対時間曲線のグラフ図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ステープラの発射後の血管の出血を監視することによって、ステープル線の封止の完全性を評価するためのステープル線可視化レーザドップラーの図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科手術毎にグループ化されるペアリングされたデータセットを例示する図である。 右肺の図である。 肺の気管及び気管支を含む、気管支樹の図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科手術毎にグループ化されるペアリングされた匿名データセットを記憶するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、リモートクラウドベースの分析ネットワークに転送する速度、頻度、及びデータの種類を決定するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブの状況認識を描写する時間線である。
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２８日出願の以下の米国特許仮出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３０２号、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，２９４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３００号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３０９号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３１０号、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，２９１号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，２９６号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３３３号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３２７号、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３１５号、
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３１３号、
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３２０号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３０７号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ Ｒｏｂｏｔ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ ＰｌａｔｆｏｒｍＳ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３２３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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ／１７０７６６、
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＤＡＴＡ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ１／１７０７６６－１、
・「Ｓｕｒｇｉｃａｌ ｈｕｂ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｏｏｍ ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ２／１７０７６６－２、
・「Ｓｐａｔｉａｌ ａｗａｒｅｎｅｓｓ ｏｆ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｈｕｂｓ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｏｏｍｓ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ３／１７０７６６－３、
・「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｏｕｒｃｅｓ ｂｙ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｈｕｂｓ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ４／１７０７６６－４、
・「Ｓｕｒｇｉｃａｌ ｈｕｂ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ５／１７０７６６－５、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ／１７０７６７、
・「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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ１／１７０７６７－１、
・「ＤＡＴＡ ＰＡＩＲＩＮＧ ＴＯ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＵＴＣＯＭＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ３／１７０７６７－３、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ／１７０７６８、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ１／１７０７６８－１、
・「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＤＡＴＡ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ２／１７０７６８－２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ／１７０７６９、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＯＦ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＯ ＰＲＩＯＲ ＬＩＮＥＡＲ ＳＴＡＰＬＥ ＬＩＮＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ１／１７０７６９－１、
・「ＳＴＥＲＩＬＥ ＦＩＥＬＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ２／１７０７６９－２、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０３ＵＳＮＰ／１７０７７０、
・「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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ／１７０７７１、
・「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ ＴＨＥ ＵＳＥ ＯＦ ＭＯＮＯ－ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ ＬＩＧＨＴ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ１／１７０７７１－１、及び
・「ＤＵＡＬ ＣＭＯＳ ＡＲＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ２／１７０７７１－２。
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。
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ／１７０７７３、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ１／１７０７７３－１、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ／１７０７７４、
・「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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ１／１７０７７４－１、
・「Ｃｌｏｕｄ－ｂａｓｅｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｎａｌｙｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｆａｃｉｌｉｔｙ Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ２／１７０７７４－２、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０８ＵＳＮＰ／１７０７７５、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国仮特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０９ＵＳＮＰ／１７０７７６、及び
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１０ＵＳＮＰ／１７０７７７。
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。
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭｓ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ／１７０７７８、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ１／１７０７７８－１、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ２／１７０７７８－２、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ／１７０７７９、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ１／１７０７７９－１、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＡＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ２／１７０７７９－２、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ３／１７０７７９－３、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ Ｒｏｂｏｔ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ ＰｌａｔｆｏｒｍＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１３ＵＳＮＰ／１７０７８０。
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、例示される実施例は、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留意すべきである。例示的な実施例は、他の態様、変形形態、及び修正形態で実施されるか、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実施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／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２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。
図１を参照すると、コンピュータ実施インタラクティブ外科システム１００は、１つ又は２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を含み得るクラウド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。一実施例では、図１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３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施するために使用されている外科システム１０２の一例を示す。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。患者側カート１２０は、患者の身体の低侵襲切開中に、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、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は撮像装置１２４の向きを決めるために患者側カート１２０によって操作され得る。ロボットハブ１２２は、外科医に対する外科医のコンソール１１８を介したその後の表示のために、手術部位の画像を処理するよう用いることができる。
他の種類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」と題する米国仮特許出願第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」と題する米国仮特許出願第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つ又は２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つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ又は２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つ又は２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つ又は２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電磁スペクトルの一部分である（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長）。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、サイトスコープ（cytoscope）、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、電磁スペクトルにわたって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からの光に感受性の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」と題する米国仮特許出願第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、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ又は２つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
あらゆる外科手術において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。「手術現場（surgical theater）」、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。その滅菌プロセスの一部は、撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるものを滅菌する必要性である。滅菌野は、トレイ内又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２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理ユニットと、１つ又は２つ以上のストレージアレイと、１つ又は２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」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４のところにいる操作者に見えるように、滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に位置決めされる。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、滅菌野の中及び外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施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のところにい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、これを手術台のところにいる滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。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２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のところにい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に送られてもよく、ここで診断入力又はフィードバックは外科用器具１１２の操作者によって見られてもよい。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３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３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／又は切断のため組織へのエネルギー印加は、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注を伴う。異なる供給源からの流体、電力、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、データ、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け入れ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、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け入れられる吸引及び灌注モジュールまで延びる。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る解決法を提示する。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、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、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５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、統合された単極、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５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され得る。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り付け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を摺動可能に受け入れ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４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１に摺動可能に受け入れ可能な組み合わせ発生器モジュール１４５の部分斜視図を示す。組み合わせ発生器モジュール１４５の後側に電力及びデータ接点を有するドッキングポート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内の位置へと摺動されると、対応するドッキングポート１５０を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と係合するように構成される。一態様では、組み合わせ発生器モジュール１４５は、図５に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット１３９と共に一体化された排煙モジュールと、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て、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内に受け入れら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る。一実施例では、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つ又は２つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの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するシャフトと、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、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、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。一実施例では、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。このような実施例では、流体インターフェースは、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で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４に示すように、組み合わせ発生器モジュール１４５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た側部ブラケット１５５を含む。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内に受け入れら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はサイズが異なり、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に、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鍵付きにしてもよい。
図４に示されるように、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。ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート１５０は、代わりに又は加えて、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６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受け入れ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を横方向に受け入れて相互接続するように構成される。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る。図６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７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受け入れ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７の実施例では、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内に摺動可能に受け入れられる複数のサブモジュールを収容するマスタモジュール１７８を含む。
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つの実施例では、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走査されたビームの撮像用に構成される。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け入れ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け入れるように構成されている。別の実施例では、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。
様々な実施例で、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位置決めされる。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８は、医療施設の１つ又は２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処理及びデータ操作を提供するために、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。インテリジェントな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。インテリジェントな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を受け入れ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、ネットワークスイッチ、及びネットワークルータ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、共有コンピューティングリソース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、手術現場（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、並びにインターネットを介して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つ又は２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、身体組織のサンプル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。これは、組織及び表現型の位置特定及びマージン確認を含む。撮像装置と一体化された様々なセンサ、及び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することができる。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、外科治療及び外科医の挙動を確認するか、又は外科治療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。
一実装態様では、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（media access control/internet protocol、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９）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させることは、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アドレスを記憶して使用する。
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。
一実施例では、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機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。
他の実施例では、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）、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、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る。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。
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９は、コンピュータ実施インタラクティブ外科システム２００を示す。コンピュータ実施インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で、コンピュータ実施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、コンピュータ実施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つ又は２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、コンピュータ実施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１０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９の実施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、画像及びオーバーレイ画像と共に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表示してもよい。
図１０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、例えば局所処理、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１０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１０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型非接触測定装置のいずれかを使用して手術現場のマップを生成する。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周囲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。レーザベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザ光パルスを送信し、手術室の周囲壁に反射するレーザ光パルスを受信し、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、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング距離限界を調整することによって手術室を走査する。
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に連結される。システムバスは、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種類のバス構造のうちのいずれかであっってもよい。
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、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つ若しくは２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ若しくは２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つ若しくは２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（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、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力／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、ストレージ媒体を、独立して、又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。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を介し、システムバスを通してプロセッサに接続する。インターフェースポートとしては、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。出力装置は、入力装置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、また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、例示としてのものであり限定するものではないが、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。遠隔コンピュータ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などの１つ若しくは２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ってよく、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、遠隔コンピュータと共にメモリストレージ装置のみが示される。遠隔コンピュータは、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１０のコンピュータシステム２１０、図９及び図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（digital signal processor、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に通信接続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１１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及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８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スルーレート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にサスペンド／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ための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１２は、本開示の１つ又は２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。モータ駆動器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決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決定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ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（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と、測定による応答とのバランスをとる好適な調整された値であり、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。別の構成において、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、ステップモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータ駆動器４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジ駆動器を含んでもよい。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（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超）ゲート駆動を最低７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が最低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構成を備える。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得る。それに応じて、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、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移動可能な部材を総称して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得る。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直線上に配置された一連の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移動可能な直線上に配置された一連の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直線上に配置された一連の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移動可能な直線上に配置された一連の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連携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。ギアリング及びセンサ機構を、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によって回転アクチュエータに接続することができる。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、又はこれらの組み合わせを表す。
位置センサ４７２に付随するセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結したセンサ素子の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。センサ機構は、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。センサ機構の位置センサ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。両種類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。磁界の感知に用いられる技術としては、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の領域に、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（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（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、他のセンサが設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサとしては、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機構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用いて、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カウント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に供給される。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ビームが発射バーによって遠位に前進される際に組織を切断するために使用することができる、鋭利な切刃を含む。あるいは、モータ４８２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相当し得る。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に供給される。
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加えら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に供給される。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、ナイフ要素を操作するのに用いら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に供給され得る。
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１３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又はマルチコアプロセッサのうち任意の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ストレージ媒体を含むことができる。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１４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１５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を供給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１３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１４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１６は、様々な機能を実行するために起動され得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展開し、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られてもよい。
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捕捉することができる。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、それぞれの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ままである間に、独立して又は別個に起動させて、１つ又は２つ以上の機能を実行することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止したままである間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。あるいは、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に独立して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１つとの連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちの別の１つ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１６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のそれぞれは、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、任意の従来の方法で感知されてもよい。
様々な例では、図１６に示されるように、共通の制御モジュール６１０は、１つ又は２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、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／又は計算を実行させることができる様々なプログラム命令を記憶してもよい。特定の例では、メモリユニット６２４のうちの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に連結されたモータの位置、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に連結されたモータを停止及び／又は使用不能にすることができる。用語「プロセッサ」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（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デバイスである。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特性の中でもとりわけ、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のモータをそれぞれ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含んでもよい。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ビームの発射に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１７は、本開示の一態様による、本明細書で説明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の回路図である。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、及び／又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を個別に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、及び／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つ又は２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されてもよい。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つ若しくは２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１つ又は２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に供給して位置センサ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の出力と相関させることにより、制御回路７１０が、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つ又は２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、本明細書に説明されるように、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。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、モータ設定値信号を生成することができる。モータ設定値信号は、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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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。いくつかの実施例では、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つ又は２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、いくつかの実施例では、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つに供給されるエネルギー、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、超コンデンサ、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、それぞれの伝達装置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。伝達装置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つ又は２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の位置を感知し得る。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あらゆる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の位置を決定してもよい。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、いくつかの実施例では、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工程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配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にモータ設定値を提供し、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に連結される。トルクセンサ７４４ａは、Ｉビーム７１４に連結された伝達装置７０６ａに連結される。伝達装置７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸線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されてもよい。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。使用準備が整ったら、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、遠位端に位置決め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、開放位置及び閉鎖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に対向して位置決めされる。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、アンビル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にモータ設定値を提供する。モータ７０４ｃの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｃに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、シャフト７４０に連結された伝達装置７０６ｃに連結される。伝達装置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に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装置アセンブリに連結される。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７０４ｄに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｄにモータ設定値を提供する。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に連結された伝達装置７０６ｄに連結される。伝達装置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に適用さ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固定された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効率は変化する。この機械効率の変化は、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つ又は２つ以上のモータ７０４ａ～７０４ｅは、ギアボックス、及び発射部材、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、物理系の動作を所望の物理系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と連携し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た、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つ又は２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上に位置決めされ、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つ又は２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含んでもよい。センサ７３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を決定するために、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、及び（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つ又は２つ以上のセンサ７３８は、クランプ留め状態の間のアンビル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含んでもよい。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つ又は２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つ又は２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位置決めして、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つ又は２つ以上のセンサ７３８は、制御回路７１０のプロセッサ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に供給される。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され得る。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１８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を備え得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を使用する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決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によって達成され得る。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つ若しくは２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に供給して、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の出力と相関させることにより、制御回路７６０が、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、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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。いくつかの実施例では、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つ又は２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、いくつかの実施例では、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から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、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、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ若しくは２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の位置を感知し得る。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あらゆる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の位置を決定してもよい。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、いくつかの実施例では、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工程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配置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２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上に位置決めされ、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得る。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための、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／又は任意の他の好適なセンサを含み得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル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含んでもよい。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含んでもよい。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。
センサ７８８は、閉鎖駆動システムによってアンビル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てもよい。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つ又は２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つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサ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相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に供給される。
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され得る。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駆動器を動作させる電気モータ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、電気モータ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の反対側に位置決め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供給してもよい。発射信号に応答して、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、遠位端に位置決め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、外科用器具７５０は、１つ又は２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、本明細書に説明されるように、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。
いくつかの実施例では、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に供給されるエネルギー、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、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１９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の回路図である。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取り外し可能なステープルカートリッジ７６８と、を備え得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と連携し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た、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、上に組織切断刃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通路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（機械式）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。これらの及び他のセンサ機構は、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、同一所有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を使用する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決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によって達成され得る。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つ若しくは２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に供給して、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の出力と相関させることにより、制御回路７６０が、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、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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。いくつかの実施例では、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つ又は２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、いくつかの実施例では、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から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、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、伝達装置７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ若しくは２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の位置を感知し得る。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あらゆる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の位置を決定してもよい。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、いくつかの実施例では、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工程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配置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２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上に位置決めされ、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得る。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つ若しくは２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含み得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル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含んでもよい。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。
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てもよい。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つ又は２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つ又は２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相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に供給される。
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に装填されるときに、ＲＦカートリッジ７９６に適用される。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２０は、他の利点の中でも、インダクタを利用しない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、全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年６月２３日発行の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許第９，０６０，７７５号に記載されている。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）を備え得る。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出力部８１０ｂにより、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供給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供給するために、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。ある特定の形態では、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、数ある論理回路の中で、例えば、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、波形形状、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、多くのＤＳＰベースの及び／又は他の制御アルゴリズムを実装して、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得る。ある特定の形態では、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答するスイッチ－モードレギュレータ８２０の動作を制御し得る。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得る。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、スイッチ－モードレギュレータ８２０を（例えば、ＰＷＭ出力を介して）制御し得る。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され得る。
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装してもよい。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が、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され得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の最小化又は低減は、これに対応して望ましくない共振効果を最小化又は低減することができる。発生器８００よって出力される駆動信号の波形形状は、出力駆動回路内に存在する様々な歪み源（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、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータは、ＤＳＰプロセッサ８２２によって実装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されることができ、これは動的な、進行に応じたベース（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事前に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形状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、駆動回路により処理される場合、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）を有する動作分岐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形状を表すのではなく、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形状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１のＡＤＣ回路８２６及び第２のＡＤＣ回路８２８を更に含み得る。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、毎秒８０メガサンプル［mega samples per second、ＭＳＰＳ］）でサンプリングするように構成され得る。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得る。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得る。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、動作分岐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得る）、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し得る。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によって受信されて処理され得（例えば、先着順処理方式［first-in-first-out、ＦＩＦＯ］バッファ、マルチプレクサなど）、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２による、以後の読み出しのために、データメモリに記憶されてもよい。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の、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ペアが得られた場合に、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ペアが索引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、それによ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決定は、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）制御アルゴリズムといった、制御アルゴリズムによって実行され得る。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には、例えば、論理デバイス８１６に記憶される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が挙げられ得る。
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）機能性を提供するために、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（例えば、ＳＰＩバス）と通信し得る。ＵＩプロセッサ８３６は、ＵＩ機能性を主にサポートしてもよいが、特定の形態では、ＵＩプロセッサ８３６はまた、ＤＳＰプロセッサ８２２と協調して、危険の緩和を実現してもよい。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）の様々な態様を監視するようにプログラムされてもよく、誤った状態が検出される際に、発生器８００の駆動出力を無効化することができる。
特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６はいずれも、例えば、発生器８００の動作状態を判定して監視してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２に関し、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によって実行されるかを表してもよい。ＵＩプロセッサ８３６に関し、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供されるかを表し得る。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、認識して評価してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２は、この関係におけるマスターとして機能し、動作状態間の遷移がいつ生じるかを判定してもよい。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確認してもよい。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る場合、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つ又は２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）を含み得る。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）を含み得る。
特定の形態では、発生器８００が「電力オフ」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ると、電源を起動することができる（例えば、電源８５４の１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変圧器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ると、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。例えば、特定の形態では、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に報告してもよく、これは次に、発生器８００の電源オフ状態への遷移のために必要な処理シーケンスを実行する。かかる形態では、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から電力を除去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に聴覚的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、非絶縁段階８０４の構成要素と情報を交換し得る。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）を含み得る。信号調整回路８４４は、同一の周波数を有する双極問い合わせ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されてもよい。問い合わせ信号は、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。問い合わせ信号は、（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して）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、制御回路の状態又は構成が１つ又は２つ以上の特性に基づいて一意的に認識可能であるように、問い合わせ信号の１つ又は２つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正してもよい。例えば、一形態では、信号調整回路８４４は、問い合わせ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、ＡＤＣ回路を含み得る。論理回路８４２（又は、非絶縁段階８０４の構成要素）はその後、ＡＤＣ回路サンプルに基づく制御回路の状態又は構成を判定し得る。
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の他の要素）と、外科用器具内に配設されるか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の種類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設されてもよい。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、不揮発性ストレージ装置を含み得る。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得る。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と一体であり得る。
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付けられている特定の外科用器具に関する情報を記憶し得る。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／又は任意の他の種類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、出力装置を介してユーザに提示するため、及び／又は発生器８００の機能若しくは動作を制御するために、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）に転送され得る。加えて、あらゆる種類の情報が、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得る。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。
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り得る（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り得る）。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得る。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。ある特定の形態では、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／又は任意の他の種類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／若しく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のデータ回路にあらゆる種類の情報を伝達してもよい（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。ある特定の形態では、第２のデータ回路は、１つ又は２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、その受信したデータに基づいてユーザに指標（例えば、発光ダイオード指標又は他の可視指標）を提供し得る。
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が、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され得るように、構成され得る。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問い合わせ信号を伝達するなど、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と直列で提供され得、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、漏洩電流により誘発される電圧をサンプリングするために、例えば、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。発生器８００は、（電圧サンプルによって示されるような）漏洩電流の変化に基づいて、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、それに伴って、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に勝る利益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を含み得る。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つ又は２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つ又は２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か、又はこれを起動してもよい。
図２１は、発生器８００（図２０）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つ又は２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る。第１のエネルギーモダリティの第１の信号は、ＥＮＥＲＧＹ１とラベルされた端子とＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子との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とラベルされた端子とＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子との間の外科用器具に供給される。２つより多い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、１超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とラベルされた端子とＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子と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とラベルされた端子と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設けられる場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で設けられねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力がそれぞれの絶縁変圧器９１６、９２２に供給され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に供給される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）上における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ又は２つ以上のＡＤＣ回路９２６に供給される。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に供給される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に供給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を通して提供される。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とラベルされた端子とＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子とにわたって連結された第１の電圧感知回路９１２、又はＥＮＥＲＧＹ２とラベルされた端子とＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子と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により決定されてもよい。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に供給され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１６に供給される。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２１に例示された例は、単一のリターンパス（RETURN）が２つ又は３つ以上のエネルギーモダリティに提供され得ることを示しているが、他の態様では、複数のリターンパス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２１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つ又は２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２１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。
データ管理及び収集
一態様では、外科用ハブは、データストレージ容量を提供する。データストレージは、識別特徴、冗長データセットの管理、並びに外科手術毎にグループ化され得るが、データの匿名性を維持するために実際の外科手術の日付及び外科医に必ずしも鍵付きにされていない、対のデータセットの方法でデータを記憶すること、を含む、自己記述型データの作成及び使用を含む。以下の説明は、参照により本明細書に組み込まれる、本明細書に以下に記載される特定のデータ管理及び収集技術を実装するための「ハブ」及び「クラウド」分析システムのハードウェア及びソフトウェア処理技術の全てを参照により組み込む。図２２～図４１は、図１～図１１に関連して説明される外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００の環境、並びに図１２～図２１に関連して説明されるインテリジェント器具及び発生器の文脈で説明される。
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供給源、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つまり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を意味する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つ又は２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実装されてもよい。一態様では、プロセッサは、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つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２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つ又は２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（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、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、外科用ハブ内に受け入れ可能な（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され得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（例えば、組織特性又は注入圧）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）に関連し得る。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が遭遇する抵抗に基づき、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。
電子医療記録（ＥＭＲ）相互作用
図２２は、本開示の少なくとも１つの態様による、患者の電子医療記録（ＥＭＲ）データベース４００２と相互作用するための技術を例示する図４０００である。一態様では、本開示は、病院又は医療施設内に位置するＥＭＲデータベース４００２内に鍵４００４を埋め込む方法を提供する。データ障壁４００６は、患者データのプライバシーを保つために設けられ、本明細書に以下に記載されるように、再アセンブルされるべき、外科用ハブ１０６、２０６又はクラウド１０４、２０４から取り除かれ絶縁された対のデータの再統合を可能にする。外科用ハブ２０６の概略図は、概して図１～図１１に、特に図９及び図１０に記載されている。したがって、図２２の説明では、読者は、開示の簡潔性及び明瞭性のために本明細書では省略され得る外科用ハブ２０６の任意の実装例の詳細に関しては、図１～図１１、特に図９及び図１０に案内される。図２２に戻ると、この方法は、ユーザが、外科処置中に収集された全てのデータ及び電子医療記録４０１２の形態で記憶された患者情報に完全にアクセスすることを可能にする。再アセンブルされたデータは、外科用ハブ２０６又は二次モニタに連結されたモニタ４０１０上に表示され得るが、いかなる外科用ハブのストレージ装置２４８にも恒久的には記憶されない。再アセンブルされたデータは、外科用ハブ２０６又はクラウド２０４のいずれかに位置するストレージ装置２４８内に一時的に記憶され、その使用の終了時に削除され、回収され得ないことを保証するために上書きされる。ＥＭＲデータベース４００２内の鍵４００４を使用して、匿名化されたハブデータを、完全に統合された患者の電子医療記録４０１２データに再統合する。
図２２に示されるように、ＥＭＲデータベース４００２は、病院データ障壁４００６内に位置する。ＥＭＲデータベース４００２は、関連性アレイ、又は辞書若しくはハッシュとして今日知られている他のデータ構造を記憶するため、読み出すため、及び管理するために構成され得る。辞書は、オブジェクト又は記録のコレクションを含有し、コレクションは、それらの内部に、各々がデータを含有する、多くの異なるフィールドを有する。患者の電子医療記録４０１２は、患者の電子医療記録４０１２を一意的に識別し、ＥＭＲデータベース４００２内のデータを迅速に見つけるために使用される鍵４００４を使用して記憶し、読み出すことができる。鍵値ＥＭＲデータベース４００２システムは、全ての記録に対して異なるフィールドを有し得る単一の不透明なコレクションとしてデータを取り扱う。
ＥＭＲデータベース４００２からの情報は、外科用ハブ２０６に伝達されてもよく、患者の電子医療記録４０１２は、ハブ２０６又はクラウド２０４のいずれかに基づいて分析システムに送信される前に、改訂され取り除かれる。匿名データファイル４０１６は、個人的な患者データを改訂し、関連患者データ４０１８を患者の電子医療記録４０１２から取り除くことによって作成される。本明細書で使用するとき、改訂処理は、患者の電子医療記録４０１２から個人的な患者情報を削除又は除去して、匿名の患者データのみを含む改訂された記録を作成することを含む。改訂された記録は、機密患者情報が抹消された記録である。改訂されていないデータを削除することができる４０１９。関連患者データ４０１８は、本明細書では、取り除かれた／抽出されたデータ４０１８と称される場合がある。関連患者データ４０１８は、分析の目的のために外科用ハブ２０６又はクラウド２０４処理エンジンによって使用され、外科用ハブ２０６のストレージ装置２４８に記憶され得るか、又はクラウド２０４ベースの分析システムストレージ装置２０５に記憶され得る。外科用ハブの匿名データファイル４０１６は、ＥＭＲデータベース４００２に記憶された鍵４００４を使用して再構築されて、外科用ハブの匿名データファイル４０１６を、完全に統合された患者の電子医療記録４０１２に再統合することができる。分析処理で使用される関連患者データ４０１８は、患者の気腫の診断、術前治療（例えば、化学療法、放射線、抗血栓薬、血圧薬剤など）、典型的な血圧、又は患者の同一性を確認するために単独で使用することができない任意のデータなどの情報を含み得る。改訂されるデータ４０２０は、患者の電子医療記録４０１２から除去された個人的な情報を含み、年齢、雇用者、ボディマス指数（body mass index、ＢＭＩ）、又は患者の同一性を確認するために使用され得る任意のデータを含み得る。外科用ハブ２０６は、例えば、図２３に記載されるように、固有の匿名処置ＩＤ番号（例えば、３８０ｉ４ｚ）を作成する。病院データ障壁４００６内に位置するＥＭＲデータベース４００２内で、外科用ハブ２０６は、外科用ハブ２０６のストレージ装置２４８に記憶された匿名データファイル４０１６内のデータと、ＥＭＲデータベース４００２に記憶された患者の電子医療記録４０１２内のデータと、を外科医のレビューのために再結合することができる。外科用ハブ２０６は、外科用ハブ２０６に連結されたディスプレイ又はモニタ４０１０上に、組み合わされた患者の電子医療記録４０１２を表示する。最終的に、改訂されていないデータは、外科用ハブ２０６のストレージ２４８から削除される４０１９。
病院データ障壁であって、その内側では、匿名化されていないデータを使用してハブからのデータを比較することができ、その外側では、データが取り除かれる必要がある、病院データ障壁の作成
一態様では、本開示は、図９及び図１０に記載されるような外科用ハブ２０６を提供し、例えば、外科用ハブ２０６は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える。メモリ２４９は、外科用器具２３５に問い合わせ、外科用器具２３５から第１のデータセットを読み出し、医療用撮像装置２３８に問い合わせ、医療用撮像装置２３８から第２のデータセットを読み出し、鍵によって第１のデータセットと第２のデータセットを関連付け、関連付けられた第１及び第２のデータセットを外科用ハブ２０６の外側のリモートネットワーク、例えば、クラウド２０４に伝達する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶している。外科用器具２３５は、患者データの第１の供給源であり、第１のデータセットは、外科処置に関連付けられている。医療用撮像装置２３８は、患者データの第２の供給源であり、第２のデータセットは、外科処置の成果に関連付けられている。第１及び第２のデータ記録は、鍵によって一意的に識別される。
別の態様では、外科用ハブ２０６は、メモリ２４９であって、鍵を使用して第１のデータセットを読み出し、第１のデータセットを匿名化し、鍵を使用して第２のデータセットを読み出し、第２のデータセットを匿名化し、匿名化された第１のデータセットと第２のデータセットをペアリングし、匿名化された、ペアリングされた第１及び第２のデータセットに基づいて、外科処置によってグループ化される外科処置の成功率を決定する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶している、メモリ２４９を提供する。
別の態様では、外科用ハブ２０６は、メモリ２４９であって、匿名化された第１のデータセットを読み出し、匿名化された第２のデータセットを読み出し、鍵を使用して、匿名化された第１のデータセットと第２のデータセットを再統合する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶している、メモリ２４９を提供する。
別の態様では、第１及び第２のデータセットは、それぞれの第１及び第２のデータパケット内の第１及び第２のデータペイロードを定義する。
様々な態様では、本開示は、上に記載されるように、鍵によって第１のデータセットと第２のデータセットを関連付けるための制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、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、実行されると、機械に、上に記載されるように、鍵によって第１のデータセットと第２のデータセットを関連付けさせる、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
外科処置中に、外科的成果を改善するために処置中に使用される器具の構成及び動作を可能にするために、外科処置に関連付けられたデータを監視することが望ましいであろう。技術的課題は、患者に関連付けられたデータのプライバシーを維持するために、患者の匿名性を維持する方法でデータを読み出すことである。データは、データを個別化することなく、他のデータとの凝集（conglomeration）のために使用され得る。
１つの解決策は、外科用ハブ２０６を提供して、患者の電子医療記録４０１２データに関して電子医療記録データベース４００２に問い合わせ、患者の電子医療記録４０１２から望ましい又は関連患者データ４０１８を取り除き、患者を識別するために使用され得る任意の個人的な情報を改訂することである。改訂技術は、取り除かれた関連患者データ４０１８を特定の患者、外科手術、又は時間に相関させるために使用され得る任意の情報を除去する。次いで、外科用ハブ２０６、及び外科用ハブ２０６に連結された器具２３５は、取り除かれた関連患者データ４０１８に基づいて構成及び操作され得る。
図２２に関連して開示されるように、患者の電子医療記録４０１２から関連患者データ４０１８を抽出する（又は取り除く）一方で、患者を外科手術又は外科手術のスケジュールされた時間と相関させるために使用することができる任意の情報を改訂することにより、関連患者データ４０１８を匿名化することができる。次いで、集約、処理、及び操作のために、匿名データファイル４０１６をクラウド２０４に送信することができる。匿名データファイル４０１６を使用して、抽出された匿名データファイル４０１６に基づいて、外科手術中に、外科用器具２３５、又は図９及び図１０に示されるモジュールのいずれか又は外科用ハブ２０６を構成することができる。
一態様では、病院データ障壁４００６は、データ障壁４００６の内側では様々な外科用ハブ２０６からのデータを、匿名化されていない、改訂されていないデータを使用して比較することができ、データ障壁４００６の外側では様々な外科用ハブ２０６からのデータを取り除いて、匿名性を維持し、患者及び外科医のプライバシーを保護するように、作成される。この態様を図２６に関連して更に論じる。
一態様では、外科用ハブ２０６からのデータは、病院内分析及びデータの表示を提供するために、外科用ハブ２０６間（例えば、ハブ間、スイッチ間、又はルータ間）で交換され得る。図１は、互いに、及びクラウド１０４と通信する複数のハブ１０６の例を示している。この態様はまた、図２６に関連して更に論じられる。
別の態様では、人工的な時間測定は、器具２３５、ロボットハブ２２２内に位置するロボット、外科用ハブ２０６、及び／又は病院コンピュータ機器内の内部に記憶された全ての情報のリアルタイムクロックの代わりに代用される。匿名化された患者及び外科医のデータを含み得る匿名化されたデータは、クラウド２０４内のサーバ２１３に伝達され、サーバ２１３に連結されたクラウドストレージ装置２０５に記憶される。人工的なリアルタイムクロックの代用により、データの連続性を維持しながら患者データ及び外科医データを匿名化することができる。一態様では、器具２３５、ロボットハブ２２２、外科用ハブ２０６、及び／又はクラウド２０４は、データの連続性を維持しながら患者識別（identification、ＩＤ）を不明瞭にするように構成される。この態様を図２３に関連して更に論じる。
外科用ハブ２０６内では、ローカル解読鍵４００４により、外科用ハブ２０６自体から読み出された情報は、匿名データファイル４０１６内に位置する匿名化されたデータセットからのリアルタイム情報を復元することができる。しかしながら、ハブ２０６又はクラウド２０４に記憶されたデータは、匿名データファイル４０１６内の匿名化されたデータセットからのリアルタイム情報に復元され得ない。鍵４００４は、暗号化された形式で、外科用ハブ２０６のコンピュータ／ストレージ装置２４８にローカルで保持される。外科用ハブ２０６のネットワークプロセッサＩＤは、解読機構の一部であり、それにより、鍵４００４及びデータが除去された場合、匿名データファイル４０１６内の匿名化されたデータセットは、元の外科用ハブ２０６のコンピュータ／ストレージ装置２４８に存在しない状態では復元され得ない。
内部に記憶された全ての情報のリアルタイムクロックの代わりに人工的な時間測定を代用し、患者及び外科医のデータを匿名化するための手段としてクラウドに送信する
図２３は、本開示の一態様による、器具、ロボット、外科用ハブ、及び／又は病院コンピュータ機器内の内部に記憶された全ての情報のリアルタイムクロックの代わりに人工的な時間測定を代用することによって、外科処置を匿名化するプロセス４０３０を例示している。図２３に示されるように、外科処置セットアップ開始時間４０３２は、リアルタイムクロックに基づいて、実際の時間１１：３１：１４（ＥＳＴ）で始まるようにスケジュールされた。定められた処置セットアップ開始時間４０３２において、外科用ハブ２０６は、人工的なランダム化されたリアルタイムクロックのタイミングスキームを人工的なリアルタイムの０７：３６：００で開始する４０３４。次いで、外科用ハブ２０６は、図２４に関連して記載されるように、手術室を超音波でピング４０３６し（例えば、超音波のバーストを送り出し）、それが手術室（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室）の周囲壁に反射したときのエコーを聴いて、手術室のサイズを検証し、短距離無線、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのペアリング距離限界を人工的なリアルタイム０７：３６：０１で調整する。人工的なリアルタイム０７：３６：０３において、外科用ハブ２０６は、関連データを取り除き４０３８、取り除かれたデータにタイムスタンプを適用する。人工的なリアルタイム０７：３６：０５では、外科用ハブ２０６が起動され、超音波ピング４０３６プロセスを使用して検証された手術室内に位置するデバイスのみとペアリングを始める４０４０。
図２４は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブと手術室壁との間の距離を測定するための手術室壁の超音波ピングを例示している。図２も参照すると、外科システムの潜在的な構成要素に関する、外科用ハブ２０６の空間認識、及び外科用ハブ２０６の、手術室をマップするための能力により、外科用ハブ２０６が、外科システムの一部としてかかる潜在的な構成要素を含むか、又は除外するかどうかについて自律的な決定を行うことが可能になり、これにより、外科スタッフは、かかるタスクを取り扱うことから解放される。更に、外科用ハブ２０６は、例えば、外科処置の実施前、実施中、及び／又は実施後に集められた情報に基づいて、手術室で実施される外科処置の種類に関する推論を行うように構成される。集められる情報の例としては、手術室に持ち込まれる装置の種類、かかる装置を手術室に導入する時間、及び／又は装置の起動シーケンスが挙げられる。
一態様では、外科用ハブ２０６は、例えば、非接触センサモジュール２４２などの手術室マッピングモジュールを用いて、超音波又はレーザ非接触測定装置のいずれかを使用する手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は手術室若しくは空間）の境界を決定する。
ここで図２４を参照すると、超音波ベースの非接触センサ３００２を用いて、超音波のバーストを伝達し、それが手術室の周囲壁３００６に反射したときのエコーを受信して、手術室のサイズを測定し、短距離無線、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのペアリング距離限界を調整することによって、手術室を走査することができる。一実施例では、非接触センサ３００２は、図２４に例示されるようなピング超音波式距離センサであってもよい。
図２４は、超音波センサ３００２がその超音波スピーカ３００３で短いチャープをどのように送信し、手術室マッピングモジュールのマイクロコントローラ３００４が、エコーが超音波センサの超音波マイクロフォン３００５に戻るのにどのくらいかかるのかを測定することをどのように可能にするかを示している。マイクロコントローラ３００４は、超音波センサ３００２にパルスを送信して、測定を始める必要がある。次いで、超音波センサ３００２は、マイクロコントローラプログラムがパルス入力コマンドを開始するのに十分に長く待機する。次いで、超音波センサ３００２は、４０ｋＨｚトーンをチャープするのとほぼ同時に、マイクロコントローラ３００４に高信号を送信する。超音波センサ３００２が、その超音波マイクロフォン３００５でエコーを検出すると、高信号が低信号に戻るように変化する。マイクロコントローラのパルス入力コマンドは、高い変化と低い変化との間の時間を測定し、その測定値を変数で記憶する。この値を空気中の音の速度と共に使用して、外科用ハブ１０６と手術室壁３００６との間の距離を計算することができる。
一実施例では、外科用ハブ２０６は、４つの超音波センサ３００２を装備することができ、４つの超音波センサの各々は、外科用ハブ２０６と手術室３０００の壁との間の距離を評価するように構成される。外科用ハブ２０６は、４つより多い又は４つより少ない超音波センサ３００２を装備して、手術室の境界を決定することができる。
手術室マッピングモジュールにより他の距離センサを用いて、手術室の境界を決定することができる。一実施例では、手術室マッピングモジュールは、手術室の境界を評価するために用いられ得る１つ又は２つ以上の光電センサを装備することができる。一実施例では、好適なレーザ距離センサを用いて、手術室の境界を評価することもできる。レーザベースの非接触センサは、例えば、レーザ光パルスを伝達し、手術室の周囲壁から反射するレーザ光パルスを受信し、伝達されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを決定し、短距離無線、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのペアリング距離限界を調整することによって手術室を走査してもよい。
画像及び接続されたスマート器具データからデータを取り除いて、個別化ではなく凝集を可能にする
一態様では、本開示は、提供される電子患者記録に問い合わせ、関連部分を抽出して外科用ハブ及び外科用ハブに連結された器具を構成し動作させる一方で、患者のプライバシーを維持するように、外科手術、患者、及び全ての識別パラメータを匿名化する、データ取り除き方法を提供する。
ここで、図２３に戻り、外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、手術室のサイズが検証され、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングが完了すると、人工的なリアルタイムに基づいて、外科用ハブ２０６のコンピュータプロセッサ２４４は、外科用ハブ２０６に連結されたモジュールから受信したデータの取り除き４０３８を始める。一実施例では、プロセッサ２４４は、例えば、撮像モジュール２３８及び接続されたスマート器具２３５から受信した画像の取り除き４０３８を始める。データの取り除き４０３８は、データの個別化ではなく、データの凝集を可能にする。これにより、データ識別子を取り除く４０３８こと、データをリンクすること、及びデータを匿名化することによって患者のプライバシーを維持しながらイベントを監視すること、が可能になる。
図１～図２４を参照すると、一態様では、データ取り除き４０３８方法が提供される。データ取り除き４０３８方法によれば、外科用ハブ２０６のプロセッサ２４４は、外科用ハブのデータベース２３８に記憶された患者記録に問い合わせ、患者記録の関連部分を抽出して、外科用ハブ２０６及びその器具２３５、ロボット、並びに他のモジュール式装置、例えば、モジュールを構成し動作させる。データ取り除き４０３８方法は、外科処置、患者、及び外科処置に関連付けられた全ての識別パラメータを匿名化する。オンザフライでデータを取り除く４０３８ことは、データが特定の患者、外科処置、外科医、時間、又はデータを相関させるために使用され得る他の可能な識別子に相関されることがないことを保証する。
リモートサーバ２１３に連結されたリモートクラウド２０４データベースストレージ装置２０５におけるベース情報の編集のために、データを取り除く４０３８ことができる。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号に記載されるように、データベースストレージ装置２４８に記憶されたデータを、高度なクラウドベースの分析に使用することができる。データリンクを用いた完全な（intact）情報のコピーを、患者のＥＭＲデータベース４００２に記憶することもできる（図２２）。例えば、外科用ハブ２０６は、患者組織の不規則性又は併存性をインポートして、データベース２４８に記憶された既存のデータセットに追加することができる。データは、手術前に取り除かれ４０３８てもよいし、及び／又はデータが、リモートサーバ２１３に連結されたクラウド２０４データベースストレージ装置２０５に伝達される際に取り除かれ４０３８てもよい。
引き続き図１～図１１及び図２２～図２４を参照すると、図２５は、本開示の一態様による、ＥＭＲデータベース４００２に記憶された外科処置及び関連患者データ４０１８を含有する患者の電子医療記録４０１２をインポートし、インポートされた医療記録４０１２から関連患者データ４０１８を取り除き４０３８、スマート装置の暗示４０６２又は推定を識別する４０６０プロセスを描写する図４０５０である。図２５に示されるように、患者のＥＭＲデータベース４００２に記憶された情報を含有する患者の電子医療記録４０１２は、ＥＭＲデータベース４００２から読み出され、外科用ハブ２０６にインポートされ、外科用ハブ２０６のストレージ装置２４８に記憶される。改訂されていないデータは、匿名データファイル４０１６として外科用ハブ２０６のストレージ装置２４８に記憶される前に、患者の電子医療記録４０１２から除去又は削除される４０１９（図２２）。次いで、患者の匿名性を維持するために、関連患者データ４０１８を医療記録４０１２から取り除いて４０３８、所望の関連患者データ４０１８を除去し、改訂されていないデータを削除する４０１９。例示の実施例では、取り除かれたデータ４０５８は、気腫、高血圧、小肺癌、ワルファリン／抗血栓薬、及び／又は放射線前治療を含む。取り除かれたデータ４０５８を用いて、本明細書に以下に記載されるように患者の匿名性を維持しながら、スマート装置の暗示を識別する４０６０。
外科処置データ及び関連患者データ４０１８は、ＥＭＲデータベース４００２に記憶された患者の電子医療記録４０１２からインポートされるものとして記載されているが、様々な態様では、外科処置データ及び関連患者データ４０１８を、ＥＭＲデータベース４００２に記憶される前に、外科用ハブ２０６に連結されたモジュール式装置から読み出すことができる。例えば、外科用ハブ２０６は、モジュールに問い合わせて、モジュールから外科処置データ及び関連患者データ４０１８を読み出すことができる。本明細書に記載されるように、モジュールは、図３及び図８～図１０に例示される他のモジュールの中でも、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を含む。
例えば、匿名化された取り除かれたデータ４０５８を用いて、器具及び他のスマート装置の壊滅的な故障を識別する４０６０ことができ、更なる暗示分析のために、自動アーカイブ処理及びデータの提出を開始することができる。例えば、相手先ブランド名製造業者（original equipment manufacturer、ＯＥＭ）装置の偽造構成要素又はアダプタを検出するという暗示は、構成要素の文書化を開始し、その使用の結果及び成果を記録することになる。例えば、外科用ハブ２０６は、図４１に関連して記載されるように、状況認識アルゴリズムを実行し得る。一態様では、外科用ハブ２０６は、最初に、匿名化された取り除かれたデータ４０５８から導出される様々な暗示４０６２を受信又は識別することができる。外科用ハブ２０６は、器具２３５又は他のモジュールを制御するように構成されることにより、器具２３５又は他のモジュールは、導出された暗示４０６２に対応して動作する。一実施例では、外科用ハブ２０６の制御論理は、（ｉ）肺組織が（例えば、気腫により）正常よりも脆弱であり得ること、（ｉｉ）（例えば、高血圧及び／又は患者がワルファリンなどの抗血栓薬を使用しているため）止血問題の可能性がより高いこと、（ｉｉｉ）（例えば、処置の標的が小細胞肺癌であるため）癌の侵襲性がより高い場合があること、及び（ｉｖ）肺組織が（例えば、患者が放射線前治療を受けているため）より堅く、より破砕しやすい場合があること、を識別する。次いで、外科用ハブ２０６の制御論理又はプロセッサ２４４が、このデータが器具２３５又は他のモジュールにどのように影響を及ぼすかを解釈することにより、器具２３５が、データと一貫して操作され、次いで、対応する調整を器具２３５の各々に通信する。
外科用器具２３５のステープラの種類に関連する一実施例では、匿名化された取り除かれたデータ４０５８から識別４０６０された暗示４０６２に基づいて、外科用ハブ２０６の制御論理又はプロセッサ２４４は、（ｉ）圧縮速度の閾値パラメータを調整するようにステープラに通知すること、（ｉｉ）外科用ハブ２０６の可視化の閾値の値を調整して、出血及び内部パラメータを定量化すること、（ｉｉｉ）電力及び発生器モジュール２４０の制御アルゴリズムが適宜調整されるように、肺組織及び血管組織の種類を組み合わせ発生器モジュール２４０に通知すること、（ｉｖ）それに応じてマージン範囲を調整するように、侵襲性癌のタグを撮像モジュール２３８に通知すること、（ｖ）必要なマージンパラメータ（マージンパラメータは、切り取られる癌の周囲の組織の距離又は量に対応する）の調整をステープラに通知すること、及び（ｖｉ）組織が潜在的に脆弱であることをステープラに通知すること、を行うことができる。更に、匿名化された取り除かれたデータ４０５８（暗示４０６０２はこれに基づく）は、外科用ハブ２０６によって識別され、状況認識アルゴリズムに供給される（図４１参照）。実施例としては、とりわけ、胸肺切除、例えば、区域切除が挙げられるが、これらに限定されない。
図２６は、本開示の一態様による、改訂されていないデータ、取り除かれた関連患者データ４０１８、及び独立したデータのペアへのクラウドベースの分析論の適用を例示する図４０７０である。示されるように、複数の外科用ハブであるハブ＃１ ４０７２、ハブ＃３ ４０７４、及びハブ＃４ ４０７６は、病院データ障壁４００６内に位置する（図２２も参照）。患者データ及び外科手術に関連したデータを含む改訂されていない患者の電子医療記録４０１２を使用し、病院データ障壁４００６内に位置する外科用ハブであるハブ＃１ ４０７２と、ハブ＃３ ４０７４と、ハブ＃４ ４０７６との間で交換することができる。しかしながら、患者データ及び外科手術に関連したデータを含有する改訂されていない患者の電子医療記録４０１２を病院データ障壁４００６の外側に伝達する前に、患者の電子医療記録４０１２の患者データを改訂し取り除いて、クラウド２０４内のクラウドベースの分析処理によって改訂／取り除かれたデータの更なる分析及び処理のための、匿名化された情報を含有する匿名データファイル４０１６を作成する。
図２７は、本開示の一態様による、第１及び第２のデータ供給源から患者データセットを関連付けるための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図４０８０である。図２７を参照しながら、外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、一態様において、本開示は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、外科用器具２３５に問い合わせ４０８２、外科用器具２３５から第１のデータセットを読み出し４０８４、医療用撮像装置２３８に問い合わせ４０８６、医療用撮像装置２３８から第２のデータセットを読み出し４０８８、鍵によって第１のデータセットと第２のデータセットを関連付け４０９０、関連付けられた第１及び第２のデータセットを外科用ハブ２０６の外側のリモートネットワークに伝達する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。外科用器具２３５は、患者データの第１の供給源であり、第１のデータセットは、外科処置に関連付けられている。医療用撮像装置２３８は、患者データの第２の供給源であり、第２のデータセットは、外科処置の成果に関連付けられている。第１及び第２のデータ記録は、鍵によって一意的に識別される。
別の態様では、外科用ハブ２０６は、鍵を使用して第１のデータセットを読み出し、第１のデータセットを匿名化し、鍵を使用して第２のデータセットを読み出し、第２のデータセットを匿名化し、匿名化された第１のデータセットと第２のデータセットをペアリングし、匿名化されペアリングされた第１及び第２のデータセットに基づいて、外科処置によってグループ化される外科処置の成功率を決定する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶している、メモリ２４９を提供する。
別の態様では、外科用ハブ２０６は、匿名化された第１のデータセットを読み出し、匿名化された第２のデータセットを読み出し、鍵を使用して、匿名化された第１のデータセットと第２のデータセットを再統合する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶している、メモリ２４９を提供する。
図２８は、本開示の一態様による、データの関連部分を抽出して、外科用ハブ２０６及び外科用ハブ２０６に連結されたモジュール（例えば、器具２３５）を構成し動作させるように、データを取り除くための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセス４４００の論理フロー図である。図２８を参照しながら、外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、一態様では、外科用ハブ２０６は、データについて、外科用ハブ２０６に連結されたモジュールに問い合わせ、データの関連部分を抽出して、外科用ハブ２０６及び外科用ハブ２０６に連結されたモジュール（例えば、器具２３５）を構成し動作させるように、データを取り除き、患者のプライバシーを維持するように、外科手術、患者、及び患者を識別するために使用され得る他のパラメータを匿名化するように構成され得る。プロセス４４００によれば、一態様では、本開示は、プロセッサ２４４を含む外科用ハブ２０６、プロセッサ２４４に連結されたモジュール式通信ハブ２０３、を提供し、モジュール式通信ハブ２０３は、１つ又は２つ以上の手術室に位置するモジュール式装置を外科用ハブ２０６に接続するように構成されている。プロセッサ２４４は、メモリ２４９に連結されており、メモリ２４９は、プロセッサに、モジュール式通信ハブ２０３を介してプロセッサ２４４に連結されたモジュール式装置に問い合わせ４４０２させるための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。モジュール式装置は、患者識別データ及び外科処置データを含むデータセットの供給源である。プロセッサ２４４は、モジュール式装置からデータセットを受信する４４０４。プロセッサ２４４は、データセットから、患者識別データ、及び患者を識別する外科処置データの任意の部分を破棄する４４０６。プロセッサ２４４は、データセットから匿名のデータを抽出し４４０８、匿名化されたデータセットを作成する４４１０。プロセッサ２４４は、匿名化されたデータセットに基づいて、外科用ハブ２０６又はモジュール式装置の動作を構成する４４１２。
匿名化されたデータセットがモジュール式装置の壊滅的な故障を含む別の態様では、メモリ２４９は、モジュール式装置の壊滅的な故障に基づいて、暗示分析のためのデータの自動アーカイブ及び提出を開始するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、匿名化されたデータセットからの偽造構成要素情報を検出するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、匿名化されたデータセットからモジュール装置の暗示を導出するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶し、メモリ２４９は、導出された暗示に基づいて動作するようにモジュール式装置を構成するか、又は導出された暗示に基づいて外科用ハブを構成するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、匿名化されたデータを凝集するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、受信されたデータを、外科用ハブに連結されたストレージ装置に記憶する前に、匿名化されたデータを抽出するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、匿名化されたデータを外科用ハブの外側のリモートネットワークに伝達し、匿名化されたデータをリモートネットワークで編集し、モジュール式装置からのデータセットのコピーを患者の電子医療記録データベースに記憶する、ための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
データ作成のストレージと識別特徴を含む自己記述型データの使用
一態様では、本開示は、自己記述型データパケットであって、発行器具において生成され、パケットを取り扱った全ての装置に関する識別子を含む、自己記述型データパケットを提供する。自己記述により、プロセッサが、自己記述型パケットの受信前に事前にデータ型を知ることなく、自己記述型パケット内のデータを解釈することを可能にする。データは、全てのデータポイント又はデータストリングに適用され、データの種類、自己記述型パケットの供給源、パケットを生成した装置の識別、ユニット、パケットの生成時間、及びパケットに含有されるデータが変更されていないことの認証を含む。（装置又は外科用ハブ内の）プロセッサが予期せぬパケットを受信し、パケットの供給源を検証すると、プロセッサは、その供給源からの任意の後続のパケットのために準備が整っているように収集技術を変更する。
外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、外科用ハブ２０６の環境内で外科処置が実施されている間、外科用ハブ２０６に連結された外科用装置２３５によって生成されるデータのサイズ及び量は、非常に大きくなる場合がある。また、外科用装置２３５及び／又は外科用ハブ２０６の間で交換されるデータは、非常に大きくなる場合がある。
１つの解決策は、自己記述型パケットを生成することによって、データのサイズを最小化し、外科用ハブ２０６内でデータを取り扱うための技術を提供する。自己記述型パケットは、最初に、それを生成する器具２３５によって組み立てられる。次いで、パケットは、順序付けられ、ｂと暗号化され、各データパケットに固有である暗号化証明書を生成する。次いで、データは、暗号化された有線又は無線プロトコルを介して器具２３５から通信され、処理及びクラウド２０４分析エンジンへの伝達のために外科用ハブ２０６に記憶される。各自己記述型データパケットは、それを生成した特定の器具を識別するための識別子と、当該データパケットが生成された時間と、を含む。外科用ハブ２０６の識別子は、パケットが外科用ハブ２０６によって受信されるときにパケットに追加される。
一態様では、本開示は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、第１の供給源から第１のデータパケットを受信し、第２の供給源から第２のデータパケットを受信し、第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付け、第１及び第２のデータペイロードを含む第３のデータパケットを生成する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。第１のデータパケットは、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書を含む。第１のプリアンブルは、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書は、第１のデータパケットの信頼性を検証する。第２のデータパケットは、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書を含む。第２のプリアンブルは、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書は、第２のデータパケットの信頼性を検証する。
別の態様では、メモリ２４９は、データペイロードが新しい供給源からのものであると判定し、データペイロードの新しい供給源を検証し、新しい供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
別の態様では、メモリ２４９は、鍵に基づいて第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付けるための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、第３のデータパケットのデータペイロードを匿名化するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、匿名化された第３のデータパケットを受信し、鍵を使用して、匿名化された第３のデータパケットを第１及び第２のデータパケットに再統合する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
様々な態様では、本開示は、上に記載されるように、データパケットを受信及び処理するための制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、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、実行されると、機械に、上に記載されるように、データパケットを受信及び処理させる、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
他の態様では、本開示は、自己記述型データを含むデータパケットを生成する方法を開示する。一態様では、外科用器具は、プロセッサ、プロセッサに連結されたメモリ、制御回路、並びに／又はプリアンブル、データペイロード、データペイロードの供給源、及び暗号化証明書を含むデータパケットを生成するように構成されたコンピュータ可読媒体を含む。プリアンブルは、データペイロードを定義し、暗号化証明書は、データパケットの信頼性を検証する。様々な態様では、データパケットは、外科用ハブに連結された任意のモジュールによって生成され得る。自己記述型データパケットは、外科用ハブでのデータサイズ及びデータの取り扱いを最小化する。
一態様では、本開示は、発行装置（例えば、器具、ツール、ロボット）で生成された自己記述型データパケットを提供する。自己記述型データパケットは、通信経路に沿ってデータパケットを取り扱う全ての装置に関する識別子、プロセッサが、経路に沿ってデータパケットを受信する前に、事前に告げられることなく、データパケットに含有されるデータを解釈することを可能にする自己記述、データポイント又はデータストリング毎のデータ、並びにデータの種類、データ供給源、データを生成した装置ＩＤ、データのユニット、生成時間、及びデータパケットが変更されていないという認証、を含む。別の態様では、プロセッサが予期せぬ供給源からデータパケットを受信し、データの供給源を検証すると、プロセッサは、その供給源からの任意の後続のデータパケットを準備するようにデータ収集技術を変更する。
自己記述型データを含むデータパケットの作成及び使用において、外科用ハブは識別特徴を含む。ハブ及びインテリジェント装置は、自己記述型データパケットを使用して、データサイズ及びデータの取り扱いを最小化する。大量のデータを生成する外科用ハブでは、自己記述型データパケットは、データサイズ及びデータの取り扱いを最小化し、それに伴って、時間を節約し、手術室がより効率的に稼働することを可能にする。
図２９は、本開示の一態様による、自己記述型データを含む自己記述型データパケット４１００を例示している。外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、一態様では、図２９に示されるような自己記述型データパケット４１００は、発行器具２３５、あるいは手術室に位置するか又は手術室と通信する装置又はモジュールで生成され、通信経路に沿ってパケットを取り扱う全ての装置２３５に関する識別子を含む。自己記述により、プロセッサ２４４が、自己記述型データパケット４１００を受信する前に、データペイロードの定義の事前知識を有することなく、パケット４１００のデータペイロードを解釈することを可能にする。プロセッサ２４４は、自己記述型パケット４１００が受信されたときに入来自己記述型パケット４１００を解析し、自己記述型パケット４１００が受信されたことを事前に通知されずにデータペイロードを識別することによって、データペイロードを解釈することができる。データは、全てのデータポイント又はデータストリングに関する。データペイロードは、データの種類、データ供給源、データを生成した装置ＩＤ、データユニット、データが生成された時間、及び自己記述型データパケット４１００が変更されていないという認証、を含む。装置又は外科用ハブ２０６内のいずれかに位置し得るプロセッサ２４４が、予期せぬ自己記述型データパケット４１００を受信し、自己記述型データパケット４１００の供給源を検証すると、プロセッサ２４４は、その供給源からの任意の後続の自己記述型データパケット４１００のために準備が整っているように収集手段を変更する。一実施例では、自己記述型パケット４１００に含有される情報は、図３１～図３５に関連して記載される、肺腫瘍切除外科処置における第１の発射４１７２の間に記録されてもよい。
自己記述型データパケット４１００は、データだけでなく、データがなんであるか、及びデータがどこから来たかを定義するプリアンブル、並びに各データパケット４１００の信頼性を検証する暗号化証明書も含む。図２９に示されるように、データパケット４１００は、自己記述型データヘッダ４１０２（例えば、発射するための力［ＦＴＦ］、閉鎖するための力［ＦＴＣ］、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、発射速度など）、装置ＩＤ４１０４（例えば、００２）、シャフトＩＤ４１０６（例えば、Ｗ３０）、カートリッジＩＤ４１０８（例えば、ＥＳＮ７３６）、固有のタイムスタンプ４１１０（例えば、０９：３５：１５）、自己記述型データヘッダ４１０２がＦＴＦ（発射するための力）を含むときの発射するための力の値４１１２（例えば、８５）、を含むことができ、別の方法では、データパケット４１００内のこの位置は、閉鎖するための力の値、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、発射速度などを含む。データパケット４１００は、組織厚の値４１１４（例えば、１．１ｍｍ）、及び各データパケット４１００に固有であるデータ値４１１６（例えば、０１１０１０１０００１００１）の識別証明書を更に含む。自己記述型データパケット４１００が別の器具２３５、外科用ハブ２０６、クラウド２０４などによって受信されると、受信機は、自己記述型データヘッダ４１０２を解析し、その値に基づいて、自己記述型データパケット４１００にどのデータ型が含有されているかを知る。以下の表１は、自己記述型データヘッダ４１０２の値、及び対応するデータ値を列挙する。
Figure 0007200252000001
自己記述型データを含む各自己記述型データパケット４１００は、自己記述型データパケット４１００を生成した器具２３５、装置、又はモジュールによって最初に組み立てられる。その後、自己記述型データを含む自己記述型データパケット４１００は、暗号化証明書を生成するように順序付け及び暗号化される。暗号化証明書は、各自己記述型データパケット４１００に固有である。次いで、データは、暗号化された有線又は無線プロトコルを介して通信され、処理及びクラウド２０４分析エンジンへの伝達のために外科用ハブ２０６に記憶される。
自己記述型データを含む各自己記述型データパケット４１００は、自己記述型データパケット４１００を生成した特定の器具２３５を識別するための装置ＩＤ４１０４、データパケット４１００が生成された時間を示すタイムスタンプ４１１０、及び自己記述型データパケット４１００が外科用ハブ２０６によって受信された時間を含む。外科用ハブ２０６ＩＤを自己記述型データパケット４１００に追加することもできる。
自己記述型データを含む自己記述型データパケット４１００の各々は、自己記述型データパケット内のビットの数及び順序を予測するために必要な任意の識別子を含む、データパケット４１００の始まり及びデータパケット４１００の終わりを定義する、パケットラッパーを含み得る。
外科用ハブ２０６はまた、冗長データセットを管理する。装置２３５が機能し、他の外科用ハブ２０６と相互接続すると、同じデータの複数のセットが作成され、様々な装置２３５に記憶されることがある。したがって、外科用ハブ２０６は、冗長データの複数の画像、並びにデータの匿名化及びセキュリティを管理する。外科用ハブ２０６はまた、一時的な可視化及び通信、インシデント管理、ピアツーピア処理、又は分散処理、並びにデータのストレージバックアップ及び保護を提供する。
図３０は、本開示の一態様による、自己記述型データを含むデータパケットを使用するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図４１２０である。図１～図２９を参照すると、一態様では、本開示は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、第１の供給源から第１のデータパケットを受信し、第２の供給源から第２のデータパケットを受信し、第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付け、第１及び第２のデータペイロードを含む第３のデータパケットを生成する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。第１のデータパケットは、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書を含む。第１のプリアンブルは、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書は、第１のデータパケットの信頼性を検証する。第２のデータパケットは、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書を含む。第２のプリアンブルは、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書は、第２のデータパケットの信頼性を検証する。
別の態様では、メモリ２４９は、データペイロードが新しい供給源からのものであると判定し、データペイロードの新しい供給源を検証し、新しい供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
別の態様では、メモリ２４９は、鍵に基づいて第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付けるための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、第３のデータパケットのデータペイロードを匿名化するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４４は、匿名化された第３のデータパケットを受信し、鍵を使用して、匿名化された第３のデータパケットを第１及び第２のデータパケットに再統合する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
図３１は、本開示の一態様による、自己記述型データを含むデータパケットを使用するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図４１３０である。図３１を参照しながら、外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図１１も参照すると、一態様において、本開示は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信する４１３２ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶し、第１の自己記述型データパケットは、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書を含む。第１のプリアンブルは、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書は、第１のデータパケットの信頼性を検証する。メモリ２４９は、受信した第１のプリアンブルを解析し４１３４、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈する４１３６、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
様々な態様では、メモリ２４９は、第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶し、第２の自己記述型データパケットは、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書を含む。第２のプリアンブルは、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書は、第２のデータパケットの信頼性を検証する。メモリ２４９は、受信した第２のプリアンブルを解析し、第２のプリアンブルに基づいて第２のデータペイロードを解釈し、第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付け、第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。一態様では、メモリは、第３の自己記述型データパケットのデータペイロードを匿名化するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
様々な態様では、メモリは、データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、データペイロードの新しいデータ供給源を検証し、新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。一態様では、メモリは、鍵に基づいて第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けるための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリは、匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、鍵を使用して、匿名化された第３のデータパケットを第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合する、ための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
外科手術毎にグループ化され得るが、実際の外科手術日及び外科医に必ずしも鍵付けされない、データセットをペアリングする方法によるデータのストレージ
一態様では、本開示は、外科用ハブが装置測定パラメータを外科的成果と相互接続することを可能にする、データペアリング方法を提供する。データペアは、任意の患者識別子データなしに、全ての関連外科用データ又は患者修飾子を含む。データペアは、２つの別個の区別された時間に生成されている。本開示は、時系列の一連のイベント、又は単に連結されているが制約を受けない一連のデータセットを再構築することができるような方法で、データを構成及び記憶することを更に提供する。本開示は、暗号化された形態でデータを記憶することと、事前に定義されたバックアップを有することと、クラウドにミラーリングすることと、を更に提供する。
外科処置の成功又は失敗を判定するために、外科用器具に記憶されたデータは、患者のプライバシーを保護するためにデータを匿名化する一方で、同時に、外科処置の成果と相関させるべきである。１つの解決策は、外科処置中に外科用器具によって記録される際に、外科処置に関連付けられたデータをペアリングし、データが処置の有効性を評価することである。データは、匿名性を保つために、外科手術、患者、又は時間に関連付けられた識別子なしにペアリングされる。ペアリングされたデータは、２つの別個の区別された時間に生成されている。
一態様では、本開示は、外科用器具と通信するように構成された外科用ハブを提供する。外科用ハブは、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備える。メモリは、外科処置に関連付けられた第１のデータセットを受信し、外科処置の有効性に関連付けられた第２のデータセットを受信し、患者、外科手術、又は外科手術のスケジュールされた時間を識別する情報を除去することによって第１及び第２のデータセットを匿名化し、外科手術毎にグループ化されるデータペアを生成するように、匿名化された第１及び第２のデータセットを記憶する、ための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。第１のデータセットは、第１の時間に生成されており、第２のデータセットは、第２の時間に生成されており、第２の時間は、第１の時間とは別個の区別された時間である。
別の態様では、メモリは、データペアに基づいて一連の時系列イベントを再構築するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリは、データペアに基づいて連結されているが制約を受けない一連のデータセットを再構築するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリは、データペアを暗号化し、データペアのバックアップ形式を定義し、データペアをクラウドストレージ装置にミラーリングする、ための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
様々な態様では、本開示は、上に記載されるように、データセットを受信及び処理するための制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、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、実行されると、機械に、上に記載されるように、データセットを受信及び処理させる、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
ペアリングされた匿名データのストレージにより、病院又は外科医が、特定の外科手術にリンクするためにローカルでデータペアを使用すること、又はデータペアを記憶して、時系列方式法で特定のイベントを抽出することなく、全体的な傾向を分析すること、が可能となる。
一態様では、外科用ハブは、ユーザ定義のストレージ及びデータの構成を提供する。データのストレージは、外科手術毎にグループ化され得るが、実際の外科手術日及び外科医に必ずしも鍵付けされない、データセットをペアリングする方法で行うことができる。この技術は、患者及び外科医に関するデータの匿名性を提供する。
一態様では、本開示は、データペアリング方法を提供する。データペアリング方法は、外科用ハブが、装置測定パラメータを成果と相互接続することを可能にすることを含み、データペアが、識別子のいずれも伴わずに全ての関連組織又は患者修飾子を含み、データペアが、２つの区別された別個の時間に生成されている。別の態様では、本開示は、データが、時系列の一連のイベント、又は単に連結されているが制約を受けない一連のデータセットを再構築することを可能にするような方法で記憶されるかどうかを含む、データ構成を提供する。別の態様では、データは、暗号化された形態で記憶され得る。記憶されたデータは、事前に定義されたバックアップ及びクラウドへのミラーリングを含み得る。
データは、装置にローカルで暗号化され得る。データバックアップは、統合された負荷二次ストレージ装置に対して自動式であってもよい。装置及び／又は外科用ハブは、データのストレージの時間を維持し、記憶するためにデータを編集して別の場所、例えば、別の外科用ハブ又はクラウドストレージ装置に伝達するように構成され得る。データは、一緒にグループ化され、クラウド分析の場所への伝達のために鍵付けされ得る。クラウドベースの分析システムは、全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の、同一所有者の米国特許仮出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
別の態様では、ハブは、データを記憶するためのユーザが選択可能な選択肢を提供する。１つの技術では、ハブは、病院又は外科医が、特定の外科手術にリンクするために外科用ハブでローカルに使用され得るような方法でデータを記憶するべきかを選択することを可能にする。別の技術では、外科用ハブは、データをデータペアとして記憶することを可能にし、それにより、時系列方式で抽出された特定のイベントを伴わずに、全体的な傾向を分析することができる。
図３２は、本開示の一態様による、右肺４１５６の右上後葉４１５４に埋め込まれた腫瘍４１５２の図４１５０である。腫瘍４１５２を除去するために、外科医は、マージン４１５８として概して指定された外周に沿って腫瘍４１５２の周囲を切断する。亀裂４１６０は、右肺４１５６の上葉４１６２と中葉４１６４とを分離する。マージン４１５８の周囲で腫瘍４１５２を切断するために、外科医は、右肺４１５６の中葉４１６４及び上葉４１６２につながっている気管支血管４１６６を切断しなければならない。気管支血管４１６６は、外科用ハブ２０６に連結された器具／装置２３５として本明細書に概して表される、外科用ステープラ、電気外科用器具、超音波器具、組み合わせ電気外科用／超音波器具、及び／又は組み合わせステープラ／電気外科用装置などの装置を使用して封止及び切断されなければならない。装置２３５は、上に記載されるように、データを記録するように構成され、データは、データパケットとして形成され、暗号化され、記憶され、かつ／又はリモートデータストレージ装置１０５に伝達され、クラウド１０４のサーバ１１３によって処理される。図３７及び図３８は、肺の実質組織内に埋め込まれた右肺４１５６及び気管支樹４２５０を例示する図である。
一態様では、データパケットは、図２９～図３１に関連して記載される自己記述型データ４１００の形態であってもよい。自己記述型データパケット４１００は、処置中に装置２３５によって記録された情報を含有することになる。かかる情報としては、例えば、特定の変数に基づいて、自己記述型データヘッダ４１０２（例えば、発射するための力［ＦＴＦ］、閉鎖するための力［ＦＴＣ］、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、発射速度など）を挙げることができる。処置で使用される器具／装置２３５の装置ＩＤ４１０４（例えば、００２）は、シャフトＩＤ４１０６（例えば、Ｗ３０）及びカートリッジＩＤ４１０８（例えば、ＥＳＮ７３６）などの器具／装置２３５の構成要素を含む。例えば、表１に示されるように、自己記述型パケット４１００はまた、固有のタイムスタンプ４１１０（例えば、０９：３５：１５）、及び自己記述型データヘッダ４１０２がＦＴＦ（発射するための力）を含むときの発射するための力の値４１１２（例えば、８５）などの処置変数を記録し、別の方法では、データパケット４１００内のこの位置は、閉鎖するための力（ＦＴＣ）の値、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、発射速度などを含む。データパケット４１００は、組織厚の値４１１４（例えば、１．１ｍｍ）を更に含んでもよく、これは、この例では、封止及び切断された亀裂４１６０内に露出された気管支血管４１６６の厚さを指す。最後に、各自己記述型パケット４１００は、装置／器具２３５によって外科用ハブ２０６に伝達され、外科用ハブ２０６からクラウド２０４に更に伝達され、サーバ２１３に連結されたストレージ装置２０５に記憶され、かつ／又はロボットハブ２２２に更に伝達されて記憶された各データパケット４１００を一意的に識別する、データ値４１１６（例えば、０１１０１０１０００１００１）の識別証明書を含む。
自己記述型データパケット４１００によって伝達されたデータは、既定のサンプルレートで器具装置２３５によってサンプリングされる。各サンプルは自己記述型データパケット４１００に形成され、これは外科用ハブ２０６に伝達され、外科用ハブ２０６からクラウド２０４に最終的に伝達される。サンプルは、パケット化する前に器具装置２３５でローカルに記憶され得るか、又はオンザフライで伝達され得る。規定のサンプリングレート及び伝達速度は、外科用ハブ２０６内の通信トラフィックによって表され、現在の帯域幅制限に適応するように動的に調整されてもよい。したがって、一態様では、器具装置２３５は、外科手術中に採取された全てのサンプルを記録し、処置の終了時に、各サンプルを自己記述型パケット４１００にパケット化し、自己記述型パケット４１００を外科用ハブ２０６に伝達することができる。別の態様では、サンプリングされたデータは、記録され、オンザフライで外科用ハブ２０６に伝達されるときに、パケット化されてもよい。
図３３は、本開示の一態様による、図３２に示される右肺４１５６の上葉４１６２及び下葉４１６４につながっている亀裂４１６０内に露出された気管支血管４１６６を封止及び切断するための外科用ステープラ装置２３５の４回の個別の発射を含む、肺腫瘍切除外科処置の図４１７０である。外科用ステープラ装置２３５は、装置ＩＤ「００２」によって識別される。外科用ステープラ装置２３５の発射毎のデータは、図３０に示される、自己記述型データを含むデータパケット４１００に記録及び形成される。図３０に示される自己記述型データパケット４１００は、例えば、ステープルカートリッジのシリアル番号ＥＳＮ７３６を有する、装置「００２」の第１の発射を表す。以下の説明では、外科処置中に収集されたデータを記録（例えば、保存又は記憶）するためのメモリに連結されたプロセッサ又は制御回路を含む、器具／装置２３５の様々なアーキテクチャを説明するために、図１２～図１９への参照も行われる。
第１の発射４１７２は、匿名時間０９：３５：１５で記録される。第１の発射４１７２は、右肺４１５６の中葉４１６４及び上葉４１６２につながっている第１の気管支血管４１６６を封止して、第１の部分４１６６ａ及び第２の部分４１６６ｂに断絶し、各部分４１６６ａ、４１６６ｂは、それぞれの第１のステープル線４１８０ａ及び第２のステープル線４１８０ｂによって封止される。第１の発射４１７２に関連付けられた情報、例えば、図３０に関連して記載される情報は、外科用ステープラ装置２３５のメモリに記録され、図２９～図３１に関連して記載される第１の自己記述型データパケット４１００を構築するために使用される。第１の自己記述型パケット４１００は、第１の発射４１７２の完了時に伝達されてもよいし、又は外科処置が完了するまで外科用ステープラ装置２３５のメモリに記憶されたままにされてもよい。外科用ステープラ装置２３５によって伝達されると、第１の自己記述型データパケット４１００は、外科用ハブ２０６によって受信される。第１の自己記述型データパケット４１００は、例えば、図２３に関連して論じられるように、データを取り除くこと、及びタイムスタンプを付ける４０３８ことによって匿名化される。肺切除手術が完了した後、第１のステープル線４１８２ａ及び第２のステープル線４１８２ｂの封止の完全性は、例えば、図３４に示されるように評価され、評価の結果は、第１の発射４１７２に関連付けられた情報とペアリングされる。
第２の発射４１７４は、右肺４１５６の中葉４１６４及び上葉４１６２につながっている気管支血管４１６６の第２の気管支血管を封止して第１の部分４１６６ｃ及び第２の部分４１６６ｄに断絶し、各部分４１６６ｃ、４１６６ｄは、第１のステープル線４１８０ｃ及び第２のステープル線４１８０ｄによって封止される。第２の発射４１７４に関連付けられた情報、例えば、図２９～図３１に関連して記載される情報は、外科用ステープラ装置２３５のメモリに記録され、図２９～図３１に関連して記載される第２の自己記述型データパケット４１００を構築するために使用される。第２の自己記述型パケット４１００は、第２の発射４１７４の完了時に伝達されてもよいし、又は外科処置が完了するまで外科用ステープラ装置２３５のメモリに記憶されたままにされてもよい。外科用ステープラ装置２３５によって伝達されると、第２の自己記述型データパケット４１００は、外科用ハブ２０６によって受信される。第２の自己記述型データパケット４１００は、例えば、図２３に関連して論じられるように、データを取り除くこと、及びタイムスタンプを付ける４０３８ことによって匿名化される。肺切除手術が完了した後、第１のステープル線４１８２ｃ及び第２のステープル線４１８２ｄの封止の完全性は、例えば、図３４に示されるように評価され、評価の結果は、第２の発射４１７４に関連付けられた情報とペアリングされる。
第３の発射４１７６は、匿名時間０９：４２：１２で記録される。第３の発射４１７６は、右肺４１５６の上葉４１６２及び中葉４１６４の外側部分を封止及び断絶する。第１のステープル線４１８２ａ及び第２のステープル線４１８２ｂは、上葉４１６２及び中葉４１６２の外側部分を封止するために使用される。第３の発射４１７６に関連付けられた情報、例えば、図２９～図３１に関連して記載される情報は、外科用ステープラ装置２３５のメモリに記録され、図２９～図３１に関連して記載される第３の自己記述型データパケット４１００を構築するために使用される。第３の自己記述型パケット４１００は、第３の発射４１７６の完了時に伝達されてもよいし、又は外科処置が完了するまで外科用ステープラ装置２３５のメモリに記憶されたままにされてもよい。外科用ステープラ装置２３５によって伝達されると、第３の自己記述型データパケット４１００は、外科用ハブ２０６によって受信される。第３の自己記述型データパケット４１００は、例えば、図２３に関連して論じられるように、データを取り除くこと、及びタイムスタンプを付ける４０３８ことによって匿名化される。肺切除手術が完了した後、第１のステープル線４１８０ａ及び第２のステープル線４１８０ｂの封止の完全性は、例えば、図３４に示されるように評価され、評価の結果は、第３の発射４１７２に関連付けられた情報とペアリングされる。
第４の発射４１７８は、右肺４１５６の上葉４１６２及び中葉４１６２の内側部分を封止及び断絶する。第１のステープル線４１８２ｃ及び第２のステープル線４１８２ｄは、上葉４１６２及び中葉４１６４の内側部分を封止するために使用される。第４の発射４１７８に関連付けられた情報、例えば、図３０に関連して記載される情報は、外科用ステープラ装置２３５のメモリに記録され、図２９～図３１に関連して記載される第４の自己記述型データパケット４１００を構築するために使用される。第４の自己記述型パケット４１００は、第４の発射４１７８の完了時に伝達されてもよいし、又は外科処置が完了するまで外科用ステープラ装置２３５のメモリに記憶されたままにされてもよい。外科用ステープラ装置２３５によって伝達されると、第４の自己記述型データパケット４１００は、外科用ハブ２０６によって受信される。第４の自己記述型データパケット４１００は、例えば、図２３に関連して論じられるように、データを取り除くこと、及びタイムスタンプを付ける４０３８ことによって匿名化される。肺切除手術が完了した後、第１のステープル線４１８２ａ及び第２のステープル線４１８２ｂの封止の完全性は、例えば、図３４に示されるように評価され、評価の結果は、第４の発射４１７２に関連付けられた情報とペアリングされる。
図３４は、本開示の少なくとも一態様による、図３３に示される装置００２の第１の発射４１７２を特徴付ける、閉鎖するための力（ＦＴＣ）対時間曲線４１９２、及び発射するための力（ＦＴＦ）対時間曲線４１９４のグラフ図４１９０である。外科用ステープラ装置２３５は、ＰＶＳシャフトＳ／Ｎ Ｍ３６１５Ｎ（シャフトＩＤ Ｗ３０）を含む３０ｍｍのステープルカートリッジＳ／Ｎ ＥＳＮ７３６を有する００２として識別される。外科用ステープラ装置２３５を第１の発射４１７２に使用して、図３３に示される肺切除の外科処置を完了した。図３４に示されるように、発射するための力のピーク力８５Ｎは、匿名時間０９：３５：１５で記録される。外科用ステープラ装置２３５のアルゴリズムは、約１．１ｍｍの組織厚を決定する。本明細書で以下に記載されるように、ＩＤ００２で識別される外科用装置２３５の第１の発射４１７２を特徴付けるＦＴＣ対時間曲線４１９２及びＦＴＦ対時間曲線４１９４は、肺切除の外科処置の成果にペアリングされ、外科用ハブ２０６に伝達され、匿名化され、外科用ハブ２０６に記憶されるか、又は集約、更なる処理、分析などのためにクラウド２０４に伝達される。
図３５は、本開示の一態様による、外科用ステープラの発射後の血管の出血を監視することによって、ステープル線の封止の完全性を評価するためのステープル線可視化レーザドップラーを例示する図４２００である。レーザドップラー技術は、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日出願の米国特許仮出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で上で説明されている。レーザドップラーは、ステープル線４１８０ａ、４１８０ｂ、４１８２ａに沿って封止を検査し、任意の欠陥封止の出血４２０６を可視化するのに好適な画像４２０２を提供する。装置００２の第１の発射４１７２のレーザドップラー検査は、第１の発射４１７２中に封止された気管支血管の第１の部分４１６６ａの第１のステープル線４１８０ａにおける欠陥封止を示す。ステープル線４１８０ａの封止は、０．５ｃｃの体積で出る出血４２０６である。画像４２０２は、匿名時間０９：５５：１５で記録４２０４され、図３４に示される閉鎖するための力の曲線４１９２及び発射するための力の曲線４１９４とペアリングされる。データペアセットは、外科手術毎にグループ化され、例えば、集約、処理、及び分析のために、外科用ハブ２０６のストレージ２４８にローカルで、及び／又はクラウド２０４のストレージ２０５にリモートで記憶される。例えば、クラウド２０４分析エンジンは、第１の発射４１７２に関連付けられた第１の自己記述型パケット４１００に含有される情報を関連付け、ステープル線４１６６ａにおいて欠陥封止が生み出されたことを示す。時間と共に、この情報は、例えば、肺腫瘍の切除など、外科処置の成果を改善するために、集約、分析、及び使用され得る。
図３６は、本開示の一態様による、外科手術毎にグループ化される、２つのペアリングされたデータセット４２１０を例示している。上のペアリングされたデータセット４２１２は、１つの外科手術によってグループ化され、下のペアリングされたデータセット４２１４は、別の外科手術によってグループ化される。例えば、上のペアリングされたデータセット４２１２は、図３３～図３６に関連して論じられる肺腫瘍切除の外科手術によってグループ化される。したがって、図３６の説明の残りは、図３２～図３５に記載される情報、並びに外科用ハブ１０６、２０６を含むインタラクティブ外科システム１００環境との相互作用を示すために図１～図２１を参照する。下のペアリングされたデータセット４２１４は、外科医が実質組織を処置した、肝腫瘍切除の外科処置手術によってグループ化される。上のペアリングされたデータセットは、失敗したステープル線封止に関連付けられており、下のペアリングされたデータセットは、成功したステープル線封止に関連付けられている。上のペアリングされたデータセット４２１２及び下のペアリングされたデータセット４２１４は、器具装置２３５によってサンプリングされ、各サンプルは、外科用ハブ２０６に伝達され、外科用ハブ２０６からクラウド２０４に最終的に伝達される、自己記述型データパケット４１００に形成される。サンプルは、パケット化する前に器具装置２３５でローカルに記憶され得るか、又はオンザフライで伝達され得る。サンプリングレート及び伝達速度は、外科用ハブ２０６内の通信トラフィックによって表され、現在の帯域幅制限に適応するように動的に調整されてもよい。
上のペアリングされたデータセット４２１２は、第１の気管支血管４１６６ａのステープル線封止４１８０ａが評価された時点で記録された右のデータセット４２１８にリンク４２２４された第１の発射４１７２の間に、器具／装置２３５によって記録された左のデータセット４２１６を含む。左のデータセット４２１６は、１．１ｍｍの厚さ４２３８を有する「血管」組織タイプ４２３６を示す。また、左のデータセット４２１６には、肺腫瘍切除の外科処置の第１の発射４１７２の間に記録された、閉鎖するための力の曲線４１９２及び発射するための力の曲線４１９４対時間（匿名実時間）が含まれる。左のデータセット４２１６は、発射するための力が８５ポンドでピークに達し、匿名実時間４２４０ｔ１ａ（０９：３５：１５）で記録されたことを示している。右のデータセット４２１８は、漏洩対時間を描写するステープル線可視化曲線４２２８を描写している。右のデータセット４２１８は、１．１ｍｍの厚さ４２４６を有する「血管」組織タイプ４２４４が、ステープル線４１８０ａの封止の失敗４２４２を経験したことを示している。ステープル線可視化曲線４２２８は、ステープル線４１８０ａの封止の漏洩体積（ｃｃ）対時間を描写している。ステープル線可視化曲線４２２８は、漏洩体積が０．５ｃｃに達したことを示しており、匿名時間４２４８（０９：５５：１５）で記録された気管支血管４１６６ａのステープル線４１８０ａの封止が失敗したことを示している。
下のペアリングされたデータセット４２１４は、実質組織のステープル線の封止が評価された時点で記録された右のデータセット４２２２にリンク４２２６された発射の間に、器具／装置２３５によって記録された左のデータセット４２２０を含む。左のデータセット４２２０は、２．１ｍｍの厚さ４２３８を有する「実質」組織タイプ４２３６を示している。また、左のデータセット４２２０には、肝腫瘍切除の外科処置の第１の発射の間に記録された、閉鎖するための力の曲線４２３０及び発射するための力の曲線４２３２対時間（匿名実時間）が含まれる。左のデータセット４２２０は、発射するための力が１００ポンドでピークに達し、匿名実時間４２４０ｔ１ｂ （０９：４２：１２）で記録されたことを示している。右のデータセット４２２２は、漏洩対時間を描写するステープル線可視化曲線４２２８を描写している。右のデータセット４２３４は、２．２ｍｍの厚さ４２４６を有する「実質」組織タイプ４２４４が、ステープル線の封止の成功を経験したことを示している。ステープル線可視化曲線４２３４は、ステープル線の封止の漏洩体積（ｃｃ）対時間を描写している。ステープル線可視化曲線４２３４は、漏洩体積が０．０ｃｃであったことを示しており、匿名時間４２４８（１０：０２：１２）で記録された実質組織のステープル線の封止が成功したことを示している。
外科手術毎にグループ化されるペアリングされた日付セット（date set）４２１２、４２１４は、多くの処置について収集され、ペアリングされた日付セット４２１２、４２１４に含有されるデータは記録され、図２２～図２９に関連して記載されるように、患者のプライバシーを保護するために匿名でクラウド２０４のストレージ２０５に記憶される。一態様では、ペアリングされた日付セット４２１２、４２１４のデータは、図３１及び図３２に関連して記載される自己記述型パケット４１００の形態で、並びに図３２～図３６に関連して記載される外科処置の実施例では、器具／装置２３５、又は外科用ハブ２０６に連結された他のモジュールから外科用ハブ２０６及びクラウド２０４に伝達される。クラウド２０４のストレージ２０５に記憶されるペアリングされた日付セット４２１２、４２１４のデータは、クラウド２０４内で分析されて、器具／装置２３５、又は外科ハブ２０６に連結された他のモジュールにフィードバックを提供し、ロボットハブ２２２に連結された外科用ロボット又は外科医に、左のデータセットによって識別された条件が最終的には封止の成功又は失敗のいずれかにつながることを通知する。図３６に関連して記載されるように、左上のデータセット４２１６は、封止の失敗につながり、左下のデータセット４２２０は、封止の成功につながった。これは、外科手術毎にグループ化されるペアリングされたデータセットに提供される情報を使用して、様々な組織タイプにおける切除、離断、及び吻合の形成を改善することができるので、有利である。情報を使用して、封止の失敗につながり得る落とし穴を回避することができる。
図３７は、右肺４１５６の図であり、図３８は、肺の気管４２５２及び気管支４２５４、４２５６を含む、気管支樹４２５０の図である。図３７に示されるように、右肺４１５６は、斜めの亀裂４１６７及び水平の亀裂４１６０によって分離された、上葉４１６２、中葉４１６０、及び下葉４１６５に分割された３つの葉から構成されている。左肺は、心臓の位置に起因して、２つのより小さな葉のみから構成されている。図３８に示されるように、各肺の内側では、右気管支４２５４及び左気管支４２５６は、細気管支４２５８と呼ばれる多くのより小さな気道に分割され、表面積が大きく増加する。各細気管支４２５８は、肺胞４２６０と呼ばれる空気嚢のクラスタで終端し、ここで、血流とのガス交換が生じる。
図３９は、本開示の一態様による、外科手術毎にグループ化されるペアリングされた匿名データセットを記憶するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図４３００である。図１～３９を参照すると、一態様では、本開示は、外科用器具２３５と通信するように構成された外科用ハブ２０６を提供する。外科用ハブ２０６は、プロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える。メモリ２４９は、第１の供給源から第１のデータセットを受信する４３０２ことであって、第１のデータセットが外科処置に関連付けられている、受信することと、第２の供給源から第２のデータセットを受信する４３０４ことであって、第２のデータセットが外科処置の有効性に関連付けられている、受信することと、患者、外科手術、又は外科手術のスケジュールされた時間を識別する情報を除去することによって第１及び第２のデータセットを匿名化する４３０６ことと、外科手術毎にグループ化されるデータペアを生成するように、匿名化された第１及び第２のデータセットを記憶する４３０８ことと、を行うための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。第１のデータセットは、第１の時間に生成されており、第２のデータセットは、第２の時間に生成されており、第２の時間は、第１の時間とは別個の区別された時間である。
別の態様では、メモリ２４９は、データペアに基づいて一連の時系列イベントを再構築するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、データペアに基づいて連結されているが制約を受けない一連のデータセットを再構築するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。別の態様では、メモリ２４９は、データペアを暗号化し、データペアのバックアップ形式を定義し、データペアをクラウド２０４のストレージ装置２０５にミラーリングする、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
クラウドベースの医療分析に伝達するデータの決定
一態様では、本開示は、クラウドベースの分析システムといつ共有されるか、どのくらい頻繁に共有されるか、共有される伝達速度、及び共有されるデータの種類を決定する能力を有する外科用装置のパラメータ及びステータスを記憶するための通信ハブ及びストレージ装置を提供する。本開示は、分析システムがハブ及び外科用装置のための新しい作動パラメータを通信する場所を決定するための技術を更に提供する。
外科用ハブの環境では、大量のデータをある程度迅速に生成することができ、外科用ハブネットワーク内のストレージ及び通信のボトルネックを引き起こす場合がある。１つの解決策としては、外科用ハブのデータの更なる処理及び操作のために、クラウドベースの医療分析システムに、いつデータが伝達されるか、及びどのデータが伝達されるかのローカル決定を挙げることができる。外科用ハブのデータがエクスポートされるタイミング及び速度は、利用可能なローカルのデータストレージ容量に基づいて決定され得る。特定のユーザ、患者、又は処置のユーザ定義された包含又は除外により、データセットが分析のために含まれるか、又は自動的に削除されることを可能にする。クラウドベースの医療分析システムへのアップロード又は通信の時間は、検出された外科用ハブネットワークのダウンタイム又は利用可能な容量に基づいて決定され得る。
図１～図３９を参照すると、一態様では、本開示は、ストレージ装置２４８と、ストレージ装置２４８に連結されたプロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、外科用器具２３５からデータを受信し、ストレージ装置２４８の利用可能なストレージ容量に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送する速度を決定し、ストレージ装置２４８の利用可能なストレージ容量又は検出された外科用ハブネットワーク２０６のダウンタイムに基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送する頻度を決定し、ユーザ、患者、又は外科処置に関連付けられたデータの包含又は除外に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送するデータの種類を決定する、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
別の態様では、メモリ２４９は、外科用ハブ２０６又は外科用器具２３５のための新しい作動パラメータを受信するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
様々な態様では、本開示は、上に記載されるように、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する速度、頻度、及びデータの種類を決定するための制御回路を提供する。様々な態様では、本開示は、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、実行されると、機械に、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する速度、頻度、及びデータの種類を決定させる、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
一態様では、外科用ハブ２０６は、クラウドベースの分析システム２０４に伝達するデータを決定するように構成される。例えば、ローカルの処理容量を含む外科用ハブ２０６のモジュール式装置２３５は、分析及び処理のために、クラウドベースの分析システム２０４に伝達される速度、頻度、及びデータの種類を決定し得る。
一態様では、外科用ハブ２０６は、クラウドベースの分析システム２０４とデータがいつ共有され得るか及びどのくらい頻繁に共有され得るか、クラウドベースの分析システム２０４と共有され得る伝達速度及びデータの種類を決定する能力を有する装置２３５のパラメータ及びステータスを記憶するためのモジュール式通信ハブ２０３及びストレージ装置２４８を含む。別の態様では、クラウド分析システム２０４は、外科用ハブ２０６、及び外科用ハブ２０６に連結された外科用装置２３５のための新しい作動パラメータを通信する。クラウドベースの分析システム２０４は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の、同一所有者の米国特許仮出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
一態様では、ローカルの外科用ハブ２０６に連結された装置２３５は、企業分析の改善のために、クラウド分析システム２０４にいつデータが伝達されるか、及びどのデータが伝達されるかを決定する。一実施例では、ストレージ装置２４８内に残っている利用可能なローカルのデータストレージ容量は、データがエクスポートされるタイミング及び速度を制御する。別の実施例では、特定のユーザ、患者、又は処置のユーザ定義された包含又は除外により、データセットが分析のために含まれるか、又は自動的に削除されることを可能にする。更に別の実施例では、検出されたネットワークのダウンタイム又は利用可能な容量は、アップロード又は通信の時間を決定する。
別の態様では、故障モードの診断のためのデータの伝達は、特定のインシデントによって鍵付けされる。例えば、処置中の装置、器具、又はツールのユーザ定義の故障は、その器具に関して、故障モード分析のために記録されたデータのアーカイブ及び伝達を開始する。更に、故障イベントが識別されると、イベントを取り囲む全てのデータは、予測情報（predictive informatics、ＰＩ）分析のために、返送するためにアーカイブ及びパッケージ化される。ＰＩ故障の一部であるデータは、病院又はクラウドベースの分析システムのいずれかがデータの保持を解放するまで、ストレージ及び維持のためにフラグ付けされる。
器具の壊滅的な故障は、暗示分析のためのデータの自動アーカイブ及び提出を開始し得る。相手先ブランド名製造業者（ＯＥＭ）装置の偽造構成要素又はアダプタの検出は、構成要素の文書化を開始し、その使用の結果及び成果を記録する。
図４０は、本開示の一態様による、リモートクラウドベースの分析ネットワークに転送する速度、頻度、及びデータの種類を決定するための制御プログラム又は論理構成を描写する、プロセスの論理フロー図４３２０である。図１～図４０を参照すると、一態様では、本開示は、ストレージ装置２４８と、ストレージ装置２４８に連結されたプロセッサ２４４と、プロセッサ２４４に連結されたメモリ２４９と、を備える、外科用ハブ２０６を提供する。メモリ２４９は、外科用器具２３５からデータを受信し４３２２、ストレージ装置２４８の利用可能なストレージ容量に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送する速度を決定する４３２４、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。任意で、メモリ２４９は、ストレージ装置２４８の利用可能なストレージ容量に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送する頻度を決定する４３２６ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。任意で、メモリ２４９は、外科用ハブネットワークのダウンタイムを検出し、検出された外科用ハブネットワーク２０６のダウンタイムに基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送する頻度を決定する４３２６、ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。任意で、メモリ２４９は、ユーザ、患者、又は外科処置に関連付けられたデータの包含又は除外に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワーク２０４にデータを転送するデータの種類を決定する４３２８ための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
別の態様では、メモリ２４９は、外科用ハブ２０６又は外科用器具２３５のための新しい作動パラメータを受信するための、プロセッサ２４４によって実行可能な命令を記憶する。
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決定又は推定するための、外科システムのいくつかの態様の能力である。情報は、着手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み得る。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、接続されてい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）を制御し、外科処置の過程の間に外科医にコンテキスト化された情報又は提案を提供する方法を改善することができる。
ここで図４１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、及び外科用ハブ１０６、２０６が、外科処置の各工程でデータ供給源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である。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によってとられ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供給源から受信する。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供給源からこのデータを受信して、任意の所与の時間に処置のどの工程が実施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、医療関係者によってとられている工程を検証する、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、コンテキストに基づいてモジュール式装置を調節する（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など）、及び上記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ことを判定する。
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（mix of supplies）が胸郭処置に対応することを確認する。更に、外科用ハブ１０６、２０６はまた、処置が楔形処置ではないと判定することができる（入来する用品が、胸郭楔形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形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。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外科用ハブ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。この特定の実施例では、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、外科チームが実施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施されているかを知ると、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供給源（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誘発する。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、手術されている患者の肺が虚脱される（換気が対側肺に切り替えられる間に）。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、処置の手術部分が開始したことを推定して、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、実施されている特定の処置が、肺葉切除とは対照的に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、楔形処置は外科用ハブ１０６、２０６によって既に割り引かれていることに留意されたい）。医療用撮像装置１２４（図２）からのデータは、患者の解剖学的構造の可視化に関して配向されている医療用撮像装置の角度を判定することによる、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）数又は医療用撮像装置を監視することによる、及び用いられている可視化装置の種類を監視することによる、ことを含む多くの異なる方法の中から実施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用いられ得る。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し、一方、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の可視化に基づいて、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）を使用し、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分離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、プロセスのこの時点（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、器具が発射されていることを示す外科用ステープル留め及び切断器具からのデータを受信するため、外科医が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施される。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ているため、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、結節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、外科チームが結節を切開し、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又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこ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）器具との間で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施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つ又は２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つ又は２つ以上の工程にハンドヘルド式外科用器具を使用することができる。外科医は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド式外科用器具とを順に交代させることができ、かつ／又は、例えば、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、患者の麻酔が逆転される。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供給源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行われているときを判定又は推定することができる。
状況認識については、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日出願の米国特許仮出願第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１０２からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御され得る。
一態様では、本開示は、外科用ハブであって、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備え、メモリが、外科用器具に問い合わせることであって、外科用器具が、患者データの第１の供給源である、問い合わせることと、外科用器具から第１のデータセットを読み出すことであって、第１のデータセットが、患者及び外科処置に関連付けられている、読み出すことと、医療用撮像装置に問い合わせることであって、医療用撮像装置が、患者データの第２の供給源である、問い合わせることと、医療用撮像装置から第２のデータセットを読み出すことであって、第２のデータセットが、患者及び外科処置の成果に関連付けられている、読み出すことと、鍵によって第１のデータセットと第２のデータセットを関連付けることと、関連付けられた第１及び第２のデータセットを、外科用ハブの外側のリモートネットワークに伝達することと、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、外科用ハブを提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、鍵を使用して第１のデータセットを読み出し、患者との関連付けを除去することによって、第１のデータセットを匿名化し、鍵を使用して第２のデータセットを読み出し、患者との関連付けを除去することによって、第２のデータセットを匿名化し、匿名化された第１のデータセットと第２のデータセットをペアリングし、匿名化されペアリングされた第１及び第２のデータセットに基づいて、外科処置によってグループ化される外科処置の成功率を決定する、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、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、匿名化された第１のデータセットを読み出すことと、匿名化された第２のデータセットを読み出し、鍵を使用して、匿名化された第１及び第２のデータセットを匿名化する、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、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、第１及び第２のデータセットが、それぞれの第１及び第２のデータパケット内の第１及び第２のデータペイロードを定義する、外科用ハブを更に提供する。本開示は、上述の機能のいずれか１つを実施する制御回路、及び／又は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は、実行されると、機械に、上述の機能のいずれか１つを実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体を更に提供する。
別の態様では、本開示は、外科用ハブであって、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備え、メモリが、第１の供給源から第１のデータパケットを受信することであって、第１のデータパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、第１のプリアンブルが、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書が、第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、第２の供給源から第２のデータパケットを受信することであって、第２のデータパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、第２のプリアンブルが、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書が、第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付けることと、第１及び第２のデータペイロードを含む第３のデータパケットを生成することと、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、外科用ハブを提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、データペイロードが新しい供給源からのものであると判定し、データペイロードの新たな供給源を検証し、新しい供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、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、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科であって、メモリが、鍵に基づいて第１のデータパケットと第２のデータパケットを関連付けるための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科を更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、第３のデータパケットのデータペイロードを匿名化するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、匿名化された第３のデータパケットを受信し、鍵を使用して、匿名化された第３のデータパケットを第１及び第２のデータパケットに再統合する、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、外科用ハブを更に提供する。本開示は、上述の機能のいずれか１つを実施する制御回路、及び／又は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は、実行されると、機械に、上述の機能のいずれか１つを実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体を更に提供する。
別の態様では、本開示は、外科用器具と通信するように構成された外科用ハブであって、外科用ハブが、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備え、メモリが、外科処置に関連付けられた第１のデータセットを受信することであって、第１のデータセットが、第１の時間に生成されている、受信することと、外科処置の有効性に関連付けられた第２のデータセットを受信することであって、第２のデータセットが、第２の時間に生成されており、第２の時間が、第１の時間とは別個の区別された時間である、受信することと、患者、外科手術、又は外科手術のスケジュールされた時間を識別する情報を除去することによって第１及び第２のデータセットを匿名化することと、外科手術毎にグループ化されるデータペアを生成するように、匿名化された第１及び第２のデータセットを記憶することと、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、外科用ハブを提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、データペアに基づいて一連の時系列イベントを再構築するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、データペアに基づいて連結されているが制約を受けない一連のデータセットを再構築するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブを更に提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、データペアを暗号化し、データペアのバックアップ形式を定義し、データペアをクラウドのストレージ装置にミラーリングする、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、外科用ハブを更に提供する。本開示は、上述の機能のいずれか１つを実施する制御回路、及び／又は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は、実行されると、機械に、上述の機能のいずれか１つを実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体を更に提供する。
別の態様では、本開示は、外科用ハブであって、ストレージ装置と、ストレージ装置に連結されたプロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備え、メモリが、外科用器具からデータを受信し、ストレージ装置の利用可能なストレージ容量に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する速度を決定し、ストレージ装置の利用可能なストレージ容量又は検出された外科用ハブネットワークのダウンタイムに基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する頻度を決定し、ユーザ、患者、又は外科処置に関連付けられたデータの包含又は除外に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークに転送するデータの種類を決定すること、のための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブを提供する。本開示は、外科用ハブであって、メモリが、外科用ハブ又は外科用器具のための新しい作動パラメータを受信するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、外科用ハブを更に提供する。本開示は、上述の機能のいずれか１つを実施する制御回路、及び／又は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は、実行されると、機械に、上述の機能のいずれか１つを実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体を更に提供する。
別の態様では、本開示は、外科用ハブであって、制御部を備え、制御部が、外科用器具からデータを受信し、ストレージ装置の利用可能なストレージ容量に基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する速度を決定し、ストレージ装置の利用可能なストレージ容量又は検出された外科用ハブネットワークのダウンタイムに基づいて、リモートクラウドベースの医療分析ネットワークにデータを転送する頻度を決定し、ユーザ、患者、又は外科処置に関連付けられたデータの包含又は除外に基づいて、データをリモートクラウドベースの医療分析ネットワークに転送するデータの種類を決定する、ように構成されている、外科用ハブを提供する。
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．外科用ハブであって、プロセッサと、プロセッサに連結されたメモリと、を備え、メモリが、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、第１のプリアンブルが、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書が、第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第１のプリアンブルを解析することと、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈することと、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２．メモリが、第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、第２のプリアンブルが、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書が、第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第２のプリアンブルを解析することと、第２のプリアンブルに基づいて第２のデータペイロードを解釈することと、第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、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、実施例１に記載の外科用ハブ。
実施例３．メモリが、第３の自己記述型データパケットのデータペイロードを匿名化するための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施例１及び２のいずれか１つに記載の外科用ハブ。
実施例４．メモリが、データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、データペイロードの新しいデータ供給源を検証し、新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、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、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．メモリが、鍵に基づいて第１及び第２の自己記述型データパケットを関連付けるための、プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、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．メモリが、匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、鍵を使用して匿名化された第３の自己記述型データパケットを第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合する、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、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．外科用ハブであって、制御回路を備え、制御回路が、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、第１のプリアンブルが、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書が、第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第１のプリアンブルを解析することと、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈することと、を行うように構成されている、外科用ハブ。
実施例８．制御回路が、第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、第２のプリアンブルが、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書が、第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第２のプリアンブルを解析することと、第２のプリアンブルに基づいて第２のデータペイロードを解釈することと、第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行うように更に構成されている、実施例７に記載の外科用ハブ。
実施例９．制御回路が、第３の自己記述型データパケットのデータペイロードを匿名化するように更に構成されている、実施例７及び８のいずれか１つに記載の外科用ハブ。
実施例１０．制御回路が、データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、データペイロードの新しいデータ供給源を検証し、新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更するように更に構成されている、実施例７～９のいずれか１つに記載の外科用ハブ。
実施例１１．制御回路が、鍵に基づいて第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けるように更に構成されている、実施例７～１０のいずれか１つに記載の外科用ハブ。
実施例１２．制御回路が、匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、鍵を使用して匿名化された第３の自己記述型データパケットを第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合するように更に構成されている、実施例７～１１のいずれか１つに記載の外科用ハブ。
実施例１３．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、実行されると、機械に、第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、第１のプリアンブルが、第１のデータペイロードを定義し、第１の暗号化証明書が、第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第１のプリアンブルを解析することと、第１のプリアンブルに基づいて第１のデータペイロードを解釈することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１４．実行されると、機械に、第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、第２のプリアンブルが、第２のデータペイロードを定義し、第２の暗号化証明書が、第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、受信した第２のプリアンブルを解析することと、第２のプリアンブルに基づいて第２のデータペイロードを解釈することと、第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行わせる、コンピュータ可読命令を含む、実施例１３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１５．第３の自己記述型データパケットのデータペイロードを匿名化するためのコンピュータ可読命令を記憶している、実施例１３及び１４のいずれか１つに記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１６．データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、データペイロードの新しいデータ供給源を検証し、新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、コンピュータ可読命令を記憶している、実施例１３～１５のいずれか１つに記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１７．鍵に基づいて第１の自己記述型データパケットと第２の自己記述型データパケットを関連付けるためのコンピュータ可読命令を記憶している、実施例１３～１６のいずれか１つに記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１８．匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、鍵を使用して匿名化された第３の自己記述型データパケットを第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合する、ための、コンピュータ可読命令を記憶している、実施例１３～１７のいずれか１つに記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
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／又は実施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／又は実施例が１つ若しくは２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／又は実施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つ又は２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つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２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、また、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十分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つ又は２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つ又は２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））、状態マシン回路、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いずれ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。代わりに又は加えて、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。代わりに又は加えて、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。代わりに又は加えて、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」、「コンピューティングする」、「計算する」、「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、伝達、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コンピューティング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つ又は２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、起動状態の構成要素及び／又は停止状態の構成要素及び／又は待機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つ又は２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つ若しくは３つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる離接語及び／又は離接句は、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つ又は２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つ又は２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つ又は２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） 外科用ハブであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに連結されたメモリと、を備え、前記メモリが、
第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行うための、前記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。
（２） 前記メモリが、
第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行うための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施態様１に記載の外科用ハブ。
（３） 前記メモリが、前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施態様２に記載の外科用ハブ。
（４） 前記メモリが、
データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように前記外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施態様１に記載の外科用ハブ。
（５） 前記メモリが、鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施態様１に記載の外科用ハブ。
（６） 前記メモリが、
匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、
前記鍵を使用して前記匿名化された第３の自己記述型データパケットを前記第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合する、ための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、実施態様５に記載の外科用ハブ。
（７） 外科用ハブであって、
制御回路を備え、前記制御回路が、
第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行うように構成されている、外科用ハブ。
（８） 前記制御回路が、
第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行うように更に構成されている、実施態様７に記載の外科用ハブ。
（９） 前記制御回路が、前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するように更に構成されている、実施態様８に記載の外科用ハブ。
（１０） 前記制御回路が、
データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように前記外科用ハブでのデータ収集処理を変更するように更に構成されている、実施態様７に記載の外科用ハブ。
（１１） 前記制御回路が、鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるように更に構成されている、実施態様７に記載の外科用ハブ。
（１２） 前記制御回路が、
匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、
前記鍵を使用して前記匿名化された第３の自己記述型データパケットを前記第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合するように更に構成されている、実施態様１１に記載の外科用ハブ。
（１３） 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、前記コンピュータ可読命令が、実行されると、機械に、
第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
（１４） 実行されると、機械に、
第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行わせる、コンピュータ可読命令を記憶している、実施態様１３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１５） 前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するためのコンピュータ可読命令を記憶している、実施態様１４に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１６） データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように前記外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、コンピュータ可読命令を記憶している、実施態様１３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１７） 鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるためのコンピュータ可読命令を記憶している、実施態様１３に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１８） 匿名化された第３の自己記述型データパケットを受信し、
前記鍵を使用して前記匿名化された第３の自己記述型データパケットを前記第１及び第２の自己記述型データパケットに再統合する、ための、コンピュータ可読命令を記憶している、実施態様１７に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

Claims (15)

  1. 外科用ハブであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに連結されたメモリと、を備え、前記メモリが、
    第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードの外科用データタイプを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
    前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行うための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶しており、
    前記第１のデータ供給源は、外科用ステープラ、電気外科用器具、超音波器具、電気外科用／超音波器具の組み合わせ、及び／又は、ステープラ／電気外科用装置の組み合わせであり、
    前記外科用データタイプが、発射するための力［ＦＴＦ］、閉鎖するための力［ＦＴＣ］、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、又は、発射速度であり、
    前記第１のデータペイロードが前記外科用データタイプの値を備える、
    外科用ハブ。
  2. 前記メモリが、
    第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
    前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
    前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
    前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行うための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、請求項１に記載の外科用ハブ。
  3. 前記メモリが、前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、請求項２に記載の外科用ハブ。
  4. 前記メモリが、
    データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
    前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
    前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように前記外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、請求項１に記載の外科用ハブ。
  5. 前記メモリが、鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるための、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶している、請求項１に記載の外科用ハブ。
  6. 外科用ハブであって、
    制御回路を備え、前記制御回路が、
    第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードの外科用データタイプを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
    前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行うように構成されており、
    前記第１のデータ供給源は、外科用ステープラ、電気外科用器具、超音波器具、電気外科用／超音波器具の組み合わせ、及び／又は、ステープラ／電気外科用装置の組み合わせであり、
    前記外科用データタイプが、発射するための力［ＦＴＦ］、閉鎖するための力［ＦＴＣ］、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、又は、発射速度であり、
    前記第１のデータペイロードが前記外科用データタイプの値を備える、
    外科用ハブ。
  7. 前記制御回路が、
    第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
    前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
    前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
    前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行うように更に構成されている、請求項６に記載の外科用ハブ。
  8. 前記制御回路が、前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するように更に構成されている、請求項７に記載の外科用ハブ。
  9. 前記制御回路が、
    データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
    前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
    前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように前記外科用ハブでのデータ収集処理を変更するように更に構成されている、請求項６に記載の外科用ハブ。
  10. 前記制御回路が、鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるように更に構成されている、請求項７に記載の外科用ハブ。
  11. 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、前記コンピュータ可読命令が、実行されると、機械に、
    第１のデータ供給源から第１の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第１の自己記述型データパケットが、第１のプリアンブル、第１のデータペイロード、前記第１のデータペイロードの供給源、及び第１の暗号化証明書、を含み、前記第１のプリアンブルが、前記第１のデータペイロードの外科用データタイプを定義し、前記第１の暗号化証明書が、前記第１のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第１のプリアンブルを解析することと、
    前記第１のプリアンブルに基づいて前記第１のデータペイロードを解釈することと、を行わせ、
    前記第１のデータ供給源は、外科用ステープラ、電気外科用器具、超音波器具、電気外科用／超音波器具の組み合わせ、及び／又は、ステープラ／電気外科用装置の組み合わせであり、
    前記外科用データタイプが、発射するための力［ＦＴＦ］、閉鎖するための力［ＦＴＣ］、エネルギー振幅、エネルギー周波数、エネルギーパルス幅、又は、発射速度であり、
    前記第１のデータペイロードが前記外科用データタイプの値を備える、
    非一時的コンピュータ可読媒体。
  12. 実行されると、機械に、
    第２のデータ供給源から第２の自己記述型データパケットを受信することであって、前記第２の自己記述型データパケットが、第２のプリアンブル、第２のデータペイロード、前記第２のデータペイロードの供給源、及び第２の暗号化証明書、を含み、前記第２のプリアンブルが、前記第２のデータペイロードを定義し、前記第２の暗号化証明書が、前記第２のデータパケットの信頼性を検証する、受信することと、
    受信した前記第２のプリアンブルを解析することと、
    前記第２のプリアンブルに基づいて前記第２のデータペイロードを解釈することと、
    前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けることと、
    前記第１及び第２のデータペイロードを含む第３の自己記述型データパケットを生成することと、を行わせる、コンピュータ可読命令を記憶している、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  13. 前記第３の自己記述型データパケットの前記データペイロードを匿名化するためのコンピュータ可読命令を記憶している、請求項１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  14. データペイロードが新しいデータ供給源によって生成されたと判定し、
    前記データペイロードの前記新しいデータ供給源を検証し、
    前記新しいデータ供給源から後続のデータパケットを受信するように外科用ハブでのデータ収集処理を変更する、ための、コンピュータ可読命令を記憶している、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  15. 鍵に基づいて前記第１の自己記述型データパケットと前記第２の自己記述型データパケットを関連付けるためのコンピュータ可読命令を記憶している、請求項１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
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