JP7293235B2 - 外科用排出感知及び表示 - Google Patents

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    • A61B2218/008—Aspiration for smoke evacuation

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、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する２０１８年６月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６９１，２１９号の優先権の利益を主張する。
本出願は、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、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＳＥＮＳＩＮＧ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８７７号、「ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８２号、及び「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＴＨ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８９８号の優先権の利益を主張する。
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、「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＩＮ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１７号、及び「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ ＳＴＡＴＥ ＯＦ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号の優先権の利益を主張する。
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日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、及び「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号の優先権の利益を主張する。
本発明は、外科システム及びその排出器に関する。外科用排煙器は、手術部位から煙、並びに流体及び／又は微粒子を排出するように構成されている。例えば、エネルギー装置を伴う外科処置中に、手術部位で煙が発生することがある。
様々な実施形態では、ディスプレイを含むハウジングと、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、センサシステムと、を備える、外科用排出システムが開示される。センサシステムは、流路に沿って配置された内部センサを含む。内部センサは、流路を通って流れる流体の第１のパラメータを監視するように構成されている。センサシステムは、ハウジング上に配置された外部センサを更に含む。外部センサは、流路を出る流体の第２のパラメータを監視するように構成されている。外科用排出システムは、第１のパラメータに関して内部センサに、第２のパラメータに関して外部センサに問い合わせ、第１のパラメータ及び第２のパラメータを分析して、外科用排出システムの効率レベルを判定し、ディスプレイ上に判定された効率レベルを表示するように構成された、制御回路を更に備える。
様々な実施形態では、ハウジングを備える外科用排出システムが開示される。ハウジングは、モータと、流量を生成するように構成されたポンプとを含む。外科用排出システムは、ハウジングを通る流路と、ハウジング上に配置された外部センサを更に備える。外部センサは、流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されている。外科用排出システムは、外部センサに経時的に問い合わせて、パラメータを判定し、パラメータを経時的に分析し、パラメータに基づいて流量を経時的に調整する、ように構成された、制御回路を更に備える。
様々な実施形態では、ディスプレイと、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、センサシステムと、を備える、外科用排出システムが開示される。センサシステムは、流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されたセンサを含む。外科用排出システムは、パラメータに関してセンサに問い合わせ、パラメータが閾値を上回ると、警告を提供するように構成された、制御回路を更に備える。
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、外科用排出システムの排出器ハウジングの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出電気外科用ツ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、電気外科用ペンシルに解除可能に固定された外科用排出ツールの立面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの排出器ハウジング内の内部構成要素を示す概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、排煙器を含む電気外科システムの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムを含む外科システムの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７の外科用排出システムの排出器ハウジングの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図８に示す平面に沿った図８の排出器ハウジング内のソケットの立面断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、排出システムのフィルタの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、フィルタの中央長手方向平面に沿って取られた図１０のフィルタの斜視断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図７の外科用排出システムなどの外科用排出システムのポンプである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの一部分の斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図１３の外科用排出システムの流体トラップの正面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図１４の流体トラップの背面斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、図１４の流体トラップの立面断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、明確にするために一部分が除去された状態の図１４の流体トラップの立面断面図であり、流体トラップ内に捕捉された液体及び流体トラップを通って流れる煙を示している。 本開示の少なくとも１つの態様による、排出システムの排出器ハウジングの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、別の排出システムの排出器ハウジングの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの光電センサの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの別の光電センサの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムのイオン化センサの概略図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、（Ａ）経時的な粒子数のグラフ表示、及び（Ｂ）外科用排出システムの経時的なモータ速度のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、第１の位置にあるダイバータ弁を示す、外科用排出システムのダイバータ弁の断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、第２の位置にある図２４Ａのダイバータ弁の断面図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、（Ａ）経時的な空気流流体含有量、及び（Ｂ）外科用排出システムの経時的なデューティサイクルのグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科システムの斜視図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの効率データを表示するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用排出システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、（Ａ）経時的な粒子数、及び（Ｂ）外科システムの経時的なＲＦ電流と電圧との比のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科システムの調整アルゴリズムを示すフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、排出システムの第１のセンサから受信した第１の信号及び排出システムの第２のセンサから受信した第２の信号のうちの少なくとも１つに基づいてモータを制御するためのフローチャートである。 本開示の少なくとも１つの態様による、（Ａ）経時的に計数された粒子、（Ｂ）経時的な発生器の電力及び電圧、並びに（Ｃ）排出システムの経時的なモータ速度のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、第１のセンサで検出された圧力と第２のセンサで検出された圧力との比、及び経時的な排出システムのモータのパルス幅変調デューティサイクルのグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、（Ａ）経時的に計数された粒子、及び（Ｃ）排出システムの経時的な空気流速のグラフ表示である。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装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実行するために使用される外科システムである。 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容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容するように構成された横方向モジュール式ハウジング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。 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容す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。 本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウド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。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムを示す。 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。 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（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す。 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を示す。 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。 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。 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。 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。 本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書に記載される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の概略図である。 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を示す。 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概略図である。 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、インダクタレス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一例を示す。 本開示の１つの態様による、外科用ハブの状況認識を示す時間線である。
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６月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＣＯＵＰＬＥＤ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＴＨ ＰＡＤ ＷＩＴＨ ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ ＡＲＲＡＹ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４２ＵＳＮＰ／１７０７５５、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＳＥＮＳＥＤ ＣＬＯＳＵＲＥ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ／１７０７６０、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＰＥＲＩＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ１／１７０７６０－１、
・「ＳＡＦＥＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＳＭＡＲＴ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ２／１７０７６０－２、
・「ＳＡＦＥＴＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＳＭＡＲＴ ＰＯＷＥＲＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ３／１７０７６０－３、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＴＩＳＳＵＥ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ４／１７０７６０－４、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＰＲＯＸＩＭＩＴＹ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＴＯ ＣＡＮＣＥＲＯＵＳ ＴＩＳＳＵＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ５／１７０７６０－５、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＳＥＮＳＯＲ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ６／１７０７６０－６、
・「ＶＡＲＩＡＢＬＥ ＯＵＴＰＵＴ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＳＥＮＳＯＲ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４３ＵＳＮＰ７／１７０７６０－７、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ／１７０７６１、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＣＩＲＣＵＩＴ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ１／１７０７６１－１、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ Ａ ＴＩＳＳＵＥ ＭＡＲＫＩＮＧ ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ２／１７０７６１－２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＥＤ ＤＡＴＡ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４４ＵＳＮＰ３／１７０７６１－３、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ／１７０７６２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＯＲ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ１／１７０７６２－１、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＦＬＯＷ ＰＡＴＨＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ２／１７０７６２－２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４５ＵＳＮＰ３／１７０７６２－３、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＴＯ ＨＵＢ ＯＲ ＣＬＯＵＤ ＩＮ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４６ＵＳＮＰ／１７０７６３、
・「ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ Ａ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＣＯＮＴＲＯＬ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４６ＵＳＮＰ１／１７０７６３－１
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ Ａ ＦＩＬＴＥＲ ＡＮＤ Ａ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４７ＵＳＮＰ／１７０７６４、及び
・「ＤＵＡＬ ＩＮ－ＳＥＲＩＥＳ ＬＡＲＧＥ ＡＮＤ ＳＭＡＬＬ ＤＲＯＰＬＥＴ ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する、米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号、ＥＮＤ８５４８ＵＳＮＰ／１７０７６５。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＦＬＥＸ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＳＥＮＳＯＲＳ ＷＩＴＨ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２２８号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ ＴＯ ＳＥＮＳＥＤ ＣＬＯＳＵＲＥ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２２７号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２３０号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＮＤ ＭＯＴＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２１９号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＴＯ ＨＵＢ ＯＲ ＣＬＯＵＤ ＩＮ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２５７号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＢＥＴＷＥＥＮ Ａ ＦＩＬＴＥＲ ＡＮＤ Ａ ＳＭＯＫＥ ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２６２号、及び
・「ＤＵＡＬ ＩＮ－ＳＥＲＩＥＳ ＬＡＲＧＥ ＡＮＤ ＳＭＡＬＬ ＤＲＯＰＬＥＴ ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２５１号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４１号、
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＤＡＴＡ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５６号、
・「ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６６号、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＤＡＴＡ ＤＥＲＩＶＥＤ ＦＲＯＭ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＳＯＵＲＣＥＳ ＢＹ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７０号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７７号、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３２号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＨＵＢ ＡＮＤ ＳＴＯＲＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＳＴＯＲＩＮＧ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＡＮＤ ＳＴＡＴＵＳ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥ ＳＨＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＣＬＯＵＤ ＢＡＳＥＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４０号、
・「ＳＥＬＦ ＤＥＳＣＲＩＢＩＮＧ ＤＡＴＡ ＰＡＣＫＥＴＳ ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ ＡＴ ＡＮ ＩＳＳＵＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４５号、
・「ＤＡＴＡ ＰＡＩＲＩＮＧ ＴＯ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＵＴＣＯＭＥ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４９号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６３号、
・「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＤＡＴＡ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７１号、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＯＦ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＯ ＰＲＩＯＲ ＬＩＮＥＡＲ ＳＴＡＰＬＥ ＬＩＮＥ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８６号、
・「ＳＴＥＲＩＬＥ ＦＩＥＬＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７００号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６２９号、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７０４号、
・「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ ＴＨＥ ＵＳＥ ＯＦ ＭＯＮＯ－ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ ＬＩＧＨＴ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７２２号、及び
・「ＤＵＡＬ ＣＭＯＳ ＡＲＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７４２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。
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３６号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５３号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６０号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＬＩＮＫＩＮＧ ＯＦ ＬＯＣＡＬ ＵＳＡＧＥ ＴＲＥＮＤＳ ＷＩＴＨ ＴＨＥ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＢＥＨＡＶＩＯＲＳ ＯＦ ＬＡＲＧＥＲ ＤＡＴＡ ＳＥＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７９号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＭＥＤＩＣＡＬ ＦＡＣＩＬＩＴＹ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６９４号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３４号、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７０６号、及び
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７５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。
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６２７号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３７号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４２号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７６号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８０号、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＡＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８３号、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６９０号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７１１号。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０２号、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３００号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０９号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１０号、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９１号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９６号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３３３号、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２７号、
・「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１５号、
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１３号、
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２０号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０７号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第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４月１９日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＨＵＢ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／６５９，９００号。
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される実施例は、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つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
エネルギー装置及び排煙
本開示は、手術部位から煙並びに／又は他の流体及び／若しくは微粒子を排出するためのエネルギー装置及びインテリジェント外科用排出システムに関する。煙は、１つ以上のエネルギー装置を利用する外科処置中に発生することが多い。エネルギー装置は、エネルギーを使用して、組織に影響を及ぼす。エネルギー装置では、エネルギーは、発生器によって供給される。エネルギー装置としては、１つ以上の高周波（radio frequency、ＲＦ）電極を有する電気外科用装置などの組織接触電極を有する装置、及び超音波ブレードを有する超音波装置などの振動表面を有する装置が挙げられる。電気外科用装置に関して、発生器は、振動電流を発生させて、電極に通電するように構成されている。超音波装置に関して、発生器は、超音波振動を発生させて、超音波ブレードに通電するように構成されている。発生器については、本明細書で更に説明する。
超音波エネルギーは、凝固及び組織を切断するために利用することができる。超音波エネルギーは、組織と接触するエネルギー送達表面（例えば、超音波ブレード）を振動させることによって組織を凝固及び切断する。超音波ブレードは、振動エネルギーを超音波変換器から伝達する導波路に連結することができ、超音波変換器は、機械的振動を生成し、発生器によって電力供給される。高周波（例えば、毎秒５５，５００回）で振動することにより、超音波ブレードは、ブレードと組織との間、すなわち、組織内のタンパク質を変性させて粘着性の凝塊を形成する、ブレード－組織界面で、摩擦及び熱を発生させる。ブレード表面によって組織に及ぼされる圧力により、血管が崩壊され、凝塊が止血封止を形成することを可能にする。切断及び凝固の精度は、例えば、臨床医の技術によって、並びに電力レベル、ブレードの刃、組織牽引、及びブレード圧力を調整することによって制御することができる。
超音波外科用器具は、このような器具の特殊な性能特性によって、外科手技におけるますます広範囲にわたる用途が見出されている。特定の器具構成及び動作パラメータに応じて、超音波外科用器具は、組織の切断及び凝固による止血を実質的に同時にもたらすことができ、望ましくは、患者の外傷を最小限に抑えることができる。切断動作は、典型的には、超音波器具の遠位端においてエンドエフェクタ又はブレード先端によって実現される。超音波エンドエフェクタは、超音波エネルギーをエンドエフェクタと接触させた組織に伝達する。このような性質の超音波器具は、例えば、ロボット支援手術を含む開腹手術用途、腹腔鏡手術又は内視鏡手術用に構成することができる。
電気エネルギーもまた、凝固及び／又は切断のために利用することができる。電気外科用装置は、典型的には、ハンドピースと、遠位端に取り付けられたエンドエフェクタ（例えば、１つ以上の電極）を有する器具と、を含む。エンドエフェクタは、組織に電流が導入されるように組織に対して及び／又は隣接して配置することができる。電気外科手術は、広く使用され、凝固及び切断の両方のための単一の外科器具の使用を含む、多くの利点をもたらす。
電気外科用装置の電極又はチップは、焼灼によって組織を凝固させる及び／又は切断する外科的効果を生み出すために、高電流密度を有する高周波電流を発生させるように、患者との接触点においては小さいものとなっている。戻り電極は、同じ高周波信号を、患者を通過した後、電気外科用発生器に戻して搬送し、したがって、ＲＦ信号のための戻り経路を提供する。
電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、エンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の身体に又は身体に対して別個に位置する戻り電極（例えば、接地パッド）を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び／又は組織間の止血封止を形成する場合があり、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用な場合がある。電気外科用装置のエンドエフェクタは、組織を離断するための、組織及び電極に対して移動可能な切断部材も含み得る。
印加中、電気外科用装置は、組織を通じて低周波数ＲＦ電流を伝達することができ、これはイオン撹拌又は摩擦（即ち抵抗加熱）を生じさせ、これによって組織の温度を上昇させる。罹患組織と周囲組織との間に境界が作り出されるため、臨床医は、隣接する非標的組織を犠牲にすることなく、高レベルの正確性及び制御で手術することができる。ＲＦエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は成形しながら、同時に血管を封止するために有用である。ＲＦエネルギーは、主にコラーゲンから構成されかつ熱に接触した際に収縮する、結合組織に対して特に良好に作用することができる。他の電気外科用器具として、限定はしないが、とりわけ、不可逆性及び／若しくは可逆性電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波技術が挙げられる。本明細書で開示する技術は、とりわけ、超音波、双極及び／若しくは単極のＲＦ（電気外科的）、不可逆性及び／若しくは可逆性電気穿孔、並びに／又はマイクロ波に基づく外科用器具に適用可能である。
電気外科用装置によって印加された電気エネルギーは、発生器から器具に伝達することができる。発生器は、組織に影響を及ぼすために電極に伝達される振動電流からなる高周波波形に電気を変換するように構成されている。電流は、組織を通過して、組織を症灼（組織に対する電流アークが組織炭化を生成する凝固の形態）、乾燥（細胞の水を追い出す直接エネルギー印加）、及び／又は切断（細胞液を気化させて細胞爆発を引き起こす間接エネルギー印加）する。電流に対する組織の応答は、組織の抵抗、組織を通過する電流密度、電力出力、及び電流印加の持続時間の関数である。特定の例では、本明細書に更に記載されるように、電流波形は、異なる手術機能に影響を及ぼすように、及び／又は異なる特性の組織に適応するように調整することができる。例えば、異なる種類の組織－血管組織、神経組織、筋肉、皮膚、脂肪、及び／又は骨は、同じ波形に対して異なって反応することがある。
電気エネルギーは、ＥＮ６０６０１－２－２：２００９＋Ａ１１：２０１１，Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ２０１．３．２１８－ＨＩＧＨ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹに記載される周波数範囲内であり得るＲＦエネルギーの形態であってもよい。例えば、単極ＲＦ用途における周波数は、典型的には、高周波漏れ電流に関連する問題を最小限に抑えるために、５ＭＨｚ未満に制限される。２００ｋＨｚ超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、モノポーラ用途に使用され得る。
双極ＲＦ用途において、周波数は、ほぼどのような周波数であってもよい。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合などの特定の例では、より低い周波数を双極技術に使用することができる。一般に、１０ｍＡが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。双極技術の場合には、より高い周波数を使用することもできる。
特定の例では、発生器は、デジタル的に出力波形を生成して、外科用装置に提供し、これにより、外科用装置が種々の組織効果のために波形を利用することができるように構成することができる。発生器は、単極発生器、双極発生器、及び／又は超音波発生器であってもよい。例えば、単一の発生器は、単極装置、双極装置、超音波装置、又は複合型電気外科／超音波装置にエネルギーを供給することができる。発生器は、波形整形を介して組織特異的効果を促進することができ、かつ／又はＲＦエネルギー及び超音波エネルギーを同時に及び／若しくは順次、単一の外科用器具若しくは複数の外科用器具に駆動することができる。
一例では、外科システムは、超音波外科用器具、ＲＦ電気外科用器具、及び複合型超音波／ＲＦ電気外科用器具を含む、発生器及びそれと共に使用可能な様々な外科用器具を含むことができる。発生器は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１６年９月１４日出願の「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」と題された米国特許出願第１５／２６５，２７９号（現在は米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号）に更に記載されているように、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能であってもよい。
本明細書に記載されるように、組織を切断する及び／又は血管を焼灼する医療処置は、多くの場合、発生器によって生成され、臨床医によって操作される電極を介して患者の組織に伝達されるＲＦ電気エネルギーを利用することによって行われる。電極は、電極に隣接した患者の身体の細胞質に放電を送達する。この放電が細胞質を加熱させて、組織を切断する、及び／又は血管を焼灼する。
電気外科手術に伴う高温は、電極に隣接した組織の熱壊死を引き起こし得る。電気外科手術に伴う高温に組織が曝露される時間がより長いと、組織が熱壊死を起こす可能性がより高くなる。特定の例では、組織の熱壊死は、組織を切断する速度を低下させ、切断部位から離れて位置する組織への熱損傷の発生率を増加させるだけでなく、術後の合併症、焼痂生成及び治癒時間を増加させる可能性がある。
ＲＦエネルギー放電の集中は、電極が組織を切断することができる効率、及び切断部位から離れた組織損傷の可能性の両方に影響を及ぼす。標準的な電極形状では、ＲＦエネルギーは、意図される切開部位に隣接する比較的大きい領域にわたって均一に分布する傾向がある。ＲＦエネルギー放電の概ね均一な分布は、周囲組織への外来電荷損失の可能性を増加させ、これは、周囲組織における望ましくない組織損傷の可能性を増加させ得る。
典型的な電気外科用発生器は、様々な動作周波数のＲＦ電気エネルギー及び出力電力レベルを生成する。発生器の特定の動作周波数及び電力出力は、使用される特定の電気外科用発生器及び電気外科処置中の医師の必要性に基づいて変動する。特定の動作周波数及び電力出力レベルは、臨床医又は他の手術室職員によって発生器上で手動で調整することができる。これらの種々の設定を適切に調整するには、臨床医又は他の職員の膨大な知識、スキル、及び注意を要する。臨床医が発生器上の様々な設定に対して所望の調整を行うと、発生器は、電気外科手術中にそれらの出力パラメータを維持することができる。一般に、電気外科手術に使用される波形発生器は、切断モードで１～３００Ｗ及び凝固モードで１～１２０Ｗの範囲の出力電力、並びに３００～６００ｋＨｚの範囲の周波数を有するＲＦ波を生成するように適合されている。典型的な波形発生器は、電気外科手術中に選択された設定を維持するように適合されている。例えば、臨床医が発生器の出力電力レベルを５０Ｗに設定し、次いで電極を患者に接触させて電気外科手術を実施した場合、発生器の電力レベルは、急速に上昇し、５０Ｗに維持されることになる。電力レベルを５０Ｗなどの特定の設定に設定すると、臨床医が患者の組織を切断することを可能にすることになるが、そのような高電力レベルを維持することにより、患者の組織の熱壊死の可能性を増加させる。
いくつかの形態では、発生器は、ＲＦエネルギー放電の集中を増加させる電極に関連して電気外科手術を効果的に実行するのに十分な電力を提供し、同時に望ましくない組織損傷を制限し、術後合併症を低減し、より迅速な治癒を促進するように構成されている。例えば、発生器からの波形は、外科処置全体にわたって制御回路によって最適化することができる。しかし、本明細書において特許請求される主題は、いずれかの不利益を解消する、又は上述したものなどの環境においてのみ動作する態様に限定されるものではない。むしろ、この背景技術は単に、本明細書に記載されるいくつかの態様が実施され得る、技術分野の一例を例示するために提示される。
本明細書で提供されるように、エネルギー装置は、組織を治療するために（例えば、標的組織内及び／又は標的組織付近で、組織を切断する、血管を焼灼する、及び／又は組織を凝固させるために）標的組織に機械的及び／又は電気エネルギーを送達する。組織の切断、焼灼、及び／又は凝固により、流体及び／又は微粒子が空気中に放出されることになり得る。外科処置中に放出されるそのような流体及び／又は微粒子は、例えば、空気中に浮遊する炭素粒子及び／又は他の粒子を含み得る、煙を構成することがある。換言すれば、流体は、煙及び／又は他の流体物質を含み得る。内視鏡及び切開手術の約９０％は、なんらかのレベルの煙を発生させる。煙は、臨床医（単数又は複数）、助手（単数又は複数）、及び／又は患者（単数又は複数）の嗅覚にとって不快であることがあり、手術部位の臨床医（単数又は複数）の視界を遮る場合があり、特定の例では吸入すると健康に悪い場合がある。例えば、電気外科処置中に発生した煙は、アクロレイン、アセトニトリル、アクリロニトリル、アセチレン、アルキルベンゼン、ベンゼン、ブタジエン、ブテン、一酸化炭素、クレオソール、エタン、エチレン、ホルムアルデヒド、フリーラジカル、シアン化水素、イソブテン、メタン、フェノール、多環芳香族炭化水素、プロペン、プロピレン、ピリデン、ピロール、スチレン、トルエン、及びキシレン、並びに死んだ及び生きている細胞物質（血液断片を含む）、及びウイルスを含む、有毒化学物質を含有することがある。外科的煙中に特定されている特定の物質は、既知の発癌性物質として特定されている。電気外科処置中に焼灼された１グラムの組織は、フィルタの付いていないタバコ６本の毒性物質及び発癌性物質と同等であり得ることが推定される。加えて、電気外科処置中に放出された煙への曝露は、医療従事者に眼及び肺の炎症を引き起こすことが報告されている。
外科的煙中の物質に関連する毒性及び臭気に加えて、外科的煙中の粒子状物質のサイズは、臨床医（単数又は複数）、助手（単数又は複数）、及び／又は患者（単数又は複数）の呼吸器系に有害であり得る。特定の例では、微粒子は、非常に小さいことがある。特定の例では、非常に小さな粒子状物質の繰り返し吸入は、急性及び慢性の呼吸状態をまねく場合がある。
多くの電気外科システムは、外科処置から生じる煙を捕捉し、捕捉された煙をフィルタ及び排気ポートを介して臨床医（単数又は複数）及び／又は患者から離れる方向に向ける、外科用排出システムを用いる。例えば、排出システムは、電気外科処置中に発生する煙を排出するように構成することができる。読者は、そのような排出システムを「排煙システム」と呼ぶことができるが、そのような排出システムは、手術部位から煙のみを排出するのではないように構成することができることを理解するであろう。本開示全体をとおして、排出システムによって排出される「煙」は、単に煙に限定されない。むしろ、本明細書に開示される排煙システムは、液体、ガス、蒸気、煙、水蒸気、又はそれらの組み合わせを含む様々な流体を排出するために使用することができる。流体は、生物由来であってもよく、かつ／又は処置中に外部供給源から手術部位に導入することができる。流体としては、例えば、水、生理食塩水、リンパ液、血液、滲出液、及び／又は化膿性排出物を挙げることができる。更に、流体は、排出システムによって排出される微粒子又は他の物質（例えば、細胞質又は破片）を含むことができる。例えば、そのような微粒子は、流体中に浮遊することがある。
排出システムは、多くの場合、ポンプ及びフィルタを含む。ポンプは、フィルタの中へと煙を引き込む吸引を発生させる。例えば、吸引は、手術部位から導管開口部に、排出導管を通って、排出システムの排出器ハウジング内に煙を引き込むように構成することができる。外科用排出システム５００００の排出器ハウジング５００１８を図１に示す。本開示の一態様では、ポンプ及びフィルタは、排出器ハウジング５００１８内に配置される。排出器ハウジング５００１８内に引き込まれた煙は、吸引導管５００３６を介してフィルタに移動し、有害な毒性物質及び不快な臭気は、フィルタを通って移動する際に煙から濾過される。吸引導管は、例えば、真空導管及び／若しくは排出導管並びに／又は真空管及び／若しくは排出管とも呼ばれることがある。次いで、濾過された空気は、排気として外科用排出システムを出ることができる。特定の例では、本明細書に開示される様々な排出システムはまた、手術部位などの所望の位置に流体を送達するように構成することができる。
ここで図２を参照すると、排出器ハウジング５００１８（図１）からの吸引導管５００３６は、ハンドピース５００３２などのハンドピースで終端してもよい。ハンドピース５００３２は、電極チップ５００３４と、電極チップ５００３４付近の及び／又は電極チップ５００３４に隣接する排出導管開口部とを含む電気外科用器具を備える。排出導管開口部は、外科処置中に放出される流体及び／又は微粒子を捕捉するように構成されている。そのような例では、排出システム５００００は、電気外科用器具５００３２に一体化される。更に図２を参照すると、煙Ｓは、吸引導管５００３６内に引き込まれている。
特定の例では、排出システム５００００は、導管開口部を備え、かつシステム内に煙を吸引するように構成された、別個の外科用ツールを含むことができる。更に他の例では、排出導管及び開口部を備えるツールは、図３に示すような電気外科用ツール上にスナップ嵌めすることができる。例えば、吸引導管５１０３６の一部分は、電極チップ５１０３４の周りに（又はそれに隣接して）配置されてもよい。一例では、吸引導管５１０３６は、クリップ又は他の締結具を有する電極チップ５１０３４を備える電気外科用ツールのハンドピース５１０３２に解除可能に固定されてもよい。
排出器ハウジング５０５１８の様々な内部構成要素を図４に示す。様々な例では、図４の内部構成要素はまた、図１の排出器ハウジング５００１８に組み込むことができる。主に図４を参照すると、排出システム５０５００は、排出器ハウジング５０５１８と、フィルタ５０５０２と、排気機構５０５２０と、ポンプ５０５０６と、を含む。排出システム５０５００は、入口ポート５０５２２及び出口ポート５０５２４を有する排出器ハウジング５０５１８を通る流路５０５０４を画定する。フィルタ５０５０２、排気機構５０５２０、及びポンプ５０５０６は、入口ポート５０５２２と出口ポート５０５２４との間の排出器ハウジング５０５１８を通って流路５０５０４と一列に連続して配置される。入口ポート５０５２２は、例えば、図１の吸引導管５００３６などの吸引導管に流体連結することができ、吸引導管は、手術部位に配置可能な遠位導管開口部を備えることができる。
ポンプ５０５０６は、機械的動作によって流路５０５０４内に圧力差を生成するように構成されている。圧力差は、手術部位から入口ポート５０５２２内へ、かつ流路５０５０４に沿って煙５０５０８を引き込むように構成されている。煙５０５０８がフィルタ５０５０２を通って移動した後、煙５０５０８は、濾過された煙又は空気５０５１０であると考えることができ、これは、流路５０５０４を通って進み続け、出口ポート５０５２４を通って排出される。流路５０５０４は、第１のゾーン５０５１４と、第２のゾーン５０５１６と、を含む。第１のゾーン５０５１４は、ポンプ５０５０６から上流にある。第２のゾーン５０５１６は、ポンプ５０５０６から下流にある。ポンプ５０５０６は、第２のゾーン５０５１６内の流体が第１のゾーン５０５１４内の流体よりも高い圧力を有するように、流路５０５０４内の流体を加圧するように構成されている。モータ５０５１２がポンプ５０５０６を駆動する。様々な好適なモータについては、本明細書で更に説明する。排気機構５０５２０は、出口ポート５０５２４で排出システム５０５００を出る濾過された煙５０５１０の速度、方向、及び／又は他の特性を制御することができる機構である。
排出システム５０５００を通る流路５０５０４は、流路５０５０４を通って移動する流体を実質的に収容し、かつ／又は流路５０５０４の外側の流体から分離する、管又は他の導管から構成することができる。例えば、流路５０５０４の第１のゾーン５０５１４は、流路５０５０４がフィルタ５０５０２とポンプ５０５０６との間に延びる管を含んでもよい。流路５０５０４の第２のゾーン５０５１６も、流路５０５０４がポンプ５０５０６と排気機構５０５２０との間に延びる管を含んでもよい。流路５０５０４はまた、流路５０５０４が入口ポート５０５２２から出口ポート５０５２４まで連続的に延びるように、フィルタ５０５０２、ポンプ５０５０６、及び排気機構５０５２０を通って延びる。
動作中、煙５０５０８は、入口ポート５０５２２でフィルタ５０５０２内に流入することができ、煙５０５０８がフィルタ５０５０２内に引き込まれるように、ポンプ５０５０６によって流路５０５０４を通ってポンプ圧送することができる。次いで、濾過された煙５０５１０は、排気機構５０５２０を通って、排出システム５０５００の出口ポート５０５２４から外へポンプ圧送することができる。出口ポート５０５２４で排出システム５０５００を出る濾過された煙５０５１０は、排気であり、排出システム５０５００を通過した濾過されたガスからなることができる。
様々な例では、本明細書に開示される排出システム（例えば、排出システム５００００及び排出システム５０５００）は、例えば、システム１００（図３９）又はシステム２００（図４７）などの、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムに組み込むことができる。本開示の一態様では、例えば、コンピュータ実装外科システム１００は、少なくとも１つのハブ１０６と、クラウド１０４とを含むことができる。主に図４１を参照すると、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６を含む。排煙モジュール１２６の動作は、その状況認識及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０４からの情報に基づいて、ハブ１０６によって制御することができる。コンピュータ実装外科システム１００及び２００、並びにそのための状況認識については、本明細書で更に説明する。
状況認識は、データベース及び／又は器具から受信したデータから外科処置に関連する情報を判定又は推測するための、外科システムのいくつかの態様の能力を包含する。情報は、実行されている処置の種類、手術されている組織の種類、又は処置の対象である体腔を含むことができる。外科処置に関連するコンテキスト情報により、外科システムは、例えば、それに接続され、かつ外科処置の過程でコンテキスト化した情報又は提案を臨床医に提供するモジュール式装置（例えば、排煙システム）を制御する方法を改善することができる。状況認識については、本明細書、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号に更に記載されている。
様々な例では、本明細書に開示される外科システム及び／又は排出システムは、プロセッサを含むことができる。プロセッサは、例えば、感知及び／若しくは集約されたデータ並びに／又は１つ以上のユーザ入力に基づいて、外科システム及び／又は排出システムの１つ以上の動作パラメータを制御するようにプログラムすることができる。図５は、プロセッサ５０３０８を含む電気外科システム５０３００の概略図である。電気外科システム５０３００は、１２０Ｖ又は２４０Ｖのいずれかの交流を提供するＡＣ電源５０３０２によって電力供給される。ＡＣ電源５０３０２によって供給される電圧は、１２０Ｖ又は２４０Ｖの交流を３６０Ｖの直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換器５０３０４に向けられる。次いで、３６０Ｖの直流は、電力変換器５０３０６（例えば、バックコンバータ）に向けられる。電力変換器５０３０６は、逓降ＤＣ／ＤＣ変換器である。電力変換器５０３０６は、入力３６０Ｖを０～１５０Ｖの範囲内の所望のレベルまで逓減させるように適合されている。
プロセッサ５０３０８は、電気外科システム５０３００の様々な様相、機能、及びパラメータを調整するようにプログラムすることができる。例えば、プロセッサ５０３０８は、例えば、図２の電極チップ５００３４及び／又は図３の電極チップ５１０３４と多くの点で類似し得る電極チップ５０３３４における所望の出力電力レベルを判定し、所望の出力電力を提供するように、電圧を指定されたレベルまで逓減するように電力変換器５０３０６に指示することができる。プロセッサ５０３０８は、電気外科システム５０３００及び／又はそのサブシステムを動作させる機械実行可能命令を記憶するように構成されたメモリ５０３１０に連結される。
プロセッサ５０３０８と電力変換器５０３０６との間には、デジタル－アナログ変換器（digital-to-analog converter、「ＤＡＣ」）５０３１２が接続されている。ＤＡＣ５０３１２は、プロセッサ５０３０８によって生成されたデジタルコードをアナログ信号（電流、電圧、又は電荷）に変換するように適合されており、このアナログ信号は、電力変換器５０３０６によって実行される電圧逓減を統制する。電力変換器５０３０６が３６０Ｖをプロセッサ５０３０８が判定したレベルまで逓減すると、所望の出力電力レベルを提供することになり、逓減した電圧は、患者の組織の電気外科処置を達成するために電極チップ５０３３４に向けられ、次いで、戻り電極又は接地電極５０３３５に向けられる。電圧センサ５０３１４及び電流センサ５０３１６は、電気外科用回路内に存在する電圧及び電流を検出し、検出されたパラメータをプロセッサ５０３０８に通信するように適合されており、それにより、プロセッサ５０３０８は、出力電力レベルを調整するかどうかを判定することができる。本明細書で言及したように、典型的な波形発生器は、電気外科処置全体にわたって選択された設定を維持するように適合されている。他の例では、発生器の動作パラメータは、本明細書に更に記載されるように、例えば、外科用ハブ、クラウド、及び／又は状況認識モジュールからの入力などの、プロセッサ５３０８への１つ以上の入力に基づいて、外科処置中に最適化することができる。
プロセッサ５０３０８は、ネットワークを介して通信するために通信装置５０３１８に連結される。通信装置は、物理的ワイヤを介して又は無線で通信するように構成された送受信機５０３２０を含む。通信装置５０３１８は、１つ以上の追加の送受信機を更に含んでもよい。送受信機としては、セルラーモデム、無線メッシュネットワーク送受信機、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）送受信機、低電力ワイドエリア（low power wide area、ＬＰＷＡ）送受信機、及び／又は近距離通信送受信機（near field communications transceiver、ＮＦＣ）を挙げることができるが、これらに限定されない。通信装置５０３１８は、携帯電話、センサシステム（例えば、環境、位置、動きなど）及び／又はセンサネットワーク（有線及び／又は無線）、コンピューティングシステム（例えば、サーバ、ワークステーションコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ（例えば、ｉＰａｄ（登録商標）、ＧａｌａｘｙＴａｂ（登録商標）など）、ウルトラポータブルコンピュータ、ウルトラモバイルコンピュータ、ネットブックコンピュータ、及び／又はサブノートコンピュータ、など）を含むことができる、又はこれらと通信するように構成することができる。本開示の少なくとも１つの態様では、これらの装置のうちの１つは、コーディネータノードであってもよい。
送受信機５０３２０は、プロセッサ５０３０８から対応するＵＡＲＴを介してシリアル送信データを受信し、シリアル送信データをＲＦ搬送波上に変調し、送信ＲＦ信号を生成し、送信ＲＦ信号を対応するアンテナを介して送信するように構成することができる。送受信機（単数又は複数）は、対応するアンテナを介してシリアル受信データで変調されたＲＦ搬送波を含む受信ＲＦ信号を受信し、シリアル受信データを抽出するために受信ＲＦ信号を復調し、プロセッサに提供するためにシリアル受信データを対応するＵＡＲＴに提供するように更に構成されている。各ＲＦ信号は、関連する搬送波周波数及び関連するチャネル帯域幅を有する。チャネル帯域幅は、搬送波周波数、送信データ、及び／又は受信データに関連付けられる。各ＲＦ搬送波周波数及びチャネル帯域幅は、送受信機（単数又は複数）５０３２０の動作周波数範囲（単数又は複数）に関連する。各チャネル帯域幅は、送受信機（単数又は複数）５０３２０が準拠し得る無線通信規格及び／又はプロトコルに更に関連する。換言すれば、各送受信機５０３２０は、選択された無線通信規格及び／又はプロトコル、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）用のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ及び／又はＺｉｇｂｅｅルーティングを使用した無線メッシュネットワーク用のＩＥＥＥ８０２．１５．４の実装に対応することができる。
プロセッサ５０３０８は、排煙器５０３２６に連結された感知及びインテリジェント制御装置５０３２４に連結される。排煙器５０３２６は、１つ以上のセンサ５０３２７を含むことができ、また、ポンプと、モータドライバ５０３２８によって制御されるポンプモータとを含むことができる。モータドライバ５０３２８は、プロセッサ５０３０８、及び排煙器５０３２６内のポンプモータに通信可能に連結される。感知及びインテリジェント制御装置５０３２４は、排煙器５０３２６と他の装置との間の通信を容易にして、それらの制御プログラムを適合させる、センサアルゴリズム５０３２１及び通信アルゴリズム５０３２２を含む。感知及びインテリジェント制御装置５０３２４は、本明細書に更に記載されるように、例えば、排出導管５０３３６を介して抽出された流体、微粒子、及びガスを評価して、煙抽出効率を改善する及び／又は装置の煙出力を低減するように構成されている。特定の例では、感知及びインテリジェント制御装置５０３２４は、排煙器５０３２６内の１つ以上のセンサ５０３２７、１つ以上の内部センサ５０３３０、及び／又は電気外科システム５０３００の１つ以上の外部センサ５０３３２に通信可能に連結される。
特定の例では、プロセッサは、外科用排出システムの排出器ハウジング内に配置することができる。例えば、図６を参照すると、プロセッサ５０４０８及びそのためのメモリ５０４１０は、外科用排出システム５０４００の排出器ハウジング５０４４０内に配置される。プロセッサ５０４０８は、モータドライバ５０４２８、様々な内部センサ５０４３０、ディスプレイ５０４４２、メモリ５０４１０、及び通信装置５０４１８と信号通信する。通信装置５０４１８は、図５に関して上述した通信装置５０３１８と多くの点で類似している。通信装置５０４１８は、外科用排出システム５０４００内のプロセッサ５０４０８が、外科システム内の他の装置と通信することを可能にすることができる。例えば、通信装置５０４１８は、１つ以上の外部センサ５０４３２、１つ以上の外科用装置５０４４４、１つ以上のハブ５０４４８、１つ以上のクラウド５０４４６、並びに／又は１つ以上の追加の外科システム及び／若しくはツールへの有線及び／又は無線通信を可能にすることができる。特定の例では、図６の外科用排出システム５０４００は、図５の電気外科システム５０３００に組み込むことができることを、読者は容易に理解するであろう。外科用排出システム５０４００はまた、そのポンプモータ５０４５１を含むポンプ５０４５０と、排出導管５０４３６と、排気口５０４５２と、を含む。様々なポンプ、排出導管、及び排気口については、本明細書で更に説明する。外科用排出システム５０４００はまた、例えば、感知及びインテリジェント制御装置５０３２４と多くの点で類似し得る、感知及びインテリジェント制御装置を含むことができる。例えば、そのような感知及びインテリジェント制御装置は、プロセッサ５０４０８、並びに／又はセンサ５０４３０及び／若しくは外部センサ５０４３２のうちの１つ以上と信号通信することができる。
電気外科システム５０３００（図５）及び／又は外科用排出システム５０４００（図６）は、外科システムの１つ以上のパラメータを監視するようにプログラムすることができ、プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８と信号通信するメモリに記憶された１つ以上のアルゴリズムに基づいて、手術機能に影響を及ぼすことができる。本明細書に開示される様々な例示的態様は、例えば、そのようなアルゴリズムによって実施することができる。
本開示の一態様では、プロセッサ５０３０８及び５０４０８並びにそれらと通信する対応するセンサシステム（図５及び図６）などのプロセッサ及びセンサシステムは、例えば、排煙システム、並びに／又は電気外科システム、エネルギー装置、及び／若しくは発生器などの排煙システムと連携して使用される外部装置及び／若しくはシステムのパラメータを調整するために、真空源を通る空気流を感知するように構成されている。本開示の一態様では、センサシステムは、外科用排出システムの空気流経路に沿って配置された複数のセンサを含むことができる。センサは、センサの間にあるシステムの状態又は状況を検出するために、排出システム内の圧力差を測定することができる。例えば、２つのセンサ間のシステムは、フィルタであってもよく、圧力差を使用して、システムを通る流量を維持するために、フィルタを通る流れが低減された際にポンプモータの速度を増加させることができる。別の実施例として、システムは、排出システムの流体トラップであってもよく、排出システムを通る空気流経路を判定するために圧力差を使用することができる。更に別の実施例では、システムは、排出システムの入口及び出口（又は排気口）であってもよく、圧力差を使用して、最大吸引負荷を閾値未満に維持するために、排出システム内の最大吸引負荷を判定することができる。
本開示の一態様では、プロセッサ５０３０８及び５０４０８並びにそれらと通信する対応するセンサシステム（図５及び図６）などのプロセッサ及びセンサシステムは、手術部位から抽出された流体中のエアロゾル又は炭化微粒子、すなわち煙の比率を検出するように構成されている。例えば、感知システムは、排出システムを通る空気流経路を選択するために使用される、粒子のサイズ及び／又は組成を検出するセンサを含んでもよい。そのような例では、排出システムは、異なる特性を有することができる、第１の濾過経路又は第１の濾過状態、及び第２の濾過経路又は第２の濾過状態を含むことができる。一例では、第１の経路は、微粒子フィルタのみを含み、第２の経路は、流体フィルタ及び微粒子フィルタの両方を含む。特定の例では、第１の経路は、微粒子フィルタを含み、第２の経路は、直列に配置された微粒子フィルタ及びより細かい微粒子フィルタを含む。追加及び／又は代替の濾過経路もまた想定される。
本開示の一態様では、プロセッサ５０３０８及び５０４０８並びにそれらと通信する対応するセンサシステム（図５及び図６）などのプロセッサ及びセンサシステムは、患者の腹部空洞内から排出された粒子に対して化学分析を行うように構成されている。例えば、感知及びインテリジェント制御装置５０３２４は、超音波ブレードを誘導してより少ない煙を発生させるために、超音波発生器の電力レベルを調整するために、粒子数及び種類を感知してもよい。別の実施例では、センサシステムは、排出された流体の粒子数、温度、流体含有量、及び／又は汚染の割合を検出するためのセンサを含んでもよく、発生器の出力を調整するために、検出された特性（単数又は複数）を発生器に通信することができる。例えば、排煙器５０３２６及び／又はそのための感知及びインテリジェント制御装置５０３２４は、排出流量及び／又はポンプのモータ速度を既定の微粒子レベルに調整するように構成されていてもよく、エンドエフェクタによって発生する煙を低減するように発生器の出力電力又は波形に動作可能に影響を及ぼしてもよい。
本開示の一態様では、プロセッサ５０３０８及び５０４０８並びにそれらの対応するセンサシステム（図５及び図６）などのプロセッサ及びセンサシステムは、周囲空気及び／又は排出器ハウジングからの排気中の１つ以上の特性を評価することによって、手術室における粒子数及び汚染を評価するように構成されている。粒子数及び／又は空気品質は、例えば、情報を臨床医に通信するために、及び／又は排煙システム及びそのフィルタ（単数又は複数）の有効性を確立するために、排出器ハウジング上などの排煙システム上に表示されてもよい。
本開示の一態様では、例えば、プロセッサ５０３０８又はプロセッサ５０４０８（図５及び図６）などのプロセッサは、相関を判定する及び／又はポンプの毎分回転数（revolutions-per-minute、ＲＰＭ）の速度を調整するために、内視鏡から得られたサンプル速度画像を感知システム（例えば、感知及びインテリジェント制御装置５０３２４）からの排出器の粒子数と比較するように構成されている。一例では、発生器の起動は、排煙器に通信されてもよく、それにより、予想される必要な排煙速度を実施することができる。発生器の起動は、例えば、外科用ハブ、クラウド通信システム、及び／又は直接接続を介して、外科用排出システムに通信されてもよい。
本開示の一態様では、排煙システム（例えば、図５及び図６を参照）のセンサシステム及びアルゴリズムは、排煙器を制御するように構成することができ、所与の時間における手術野の必要性に基づいて、排煙器の濾過効率を調整するために、そのモータパラメータを適合させることができる。一例では、排煙器の入口に入る及び／又は排煙器の出口若しくは排気口から出る感知された微粒子に基づいてモータポンプ速度を自動的に変更するための、適応空気流ポンプ速度アルゴリズムが提供される。例えば、感知及びインテリジェント制御装置５０３２４（図５）は、例えば、ユーザ選択可能速度及び自動モード速度を含むことができる。自動モード速度では、排出システムを通る空気流は、排出システムに入る煙及び／又は排煙システムから出る濾過された粒子の欠如に基づいて、スケール変更可能であってもよい。特定の例では、自動モード速度は、腹腔鏡モードの自動感知及び補償を提供することができる。
本開示の一態様では、排出システムは、外科用ハブ及びクラウドとの双方向性を改善するために、データ収集及び通信機能を提供する電気及び通信アーキテクチャ（例えば、図５及び図６を参照）を含むことができる。一実施例では、外科用排出システム、並びに／又は、例えば、プロセッサ５０３０８（図５）及びプロセッサ５０４０８（図６）などのそのプロセッサは、システムのエラー、短絡、及び／又は安全チェックを確認するために段階的方法で通電されるセグメント化された制御回路を含むことができる。セグメント化された制御回路はまた、通電された部分と、通電された部分が第１の機能を実行するまで通電されない部分とを有するように構成することができる。セグメント化された制御回路は、ステータス更新を識別して、取り付けられた構成要素のユーザに表示するための回路素子を含むことができる。セグメント化された制御回路はまた、モータがユーザによって起動される第１の状態、及びモータがユーザによって起動されていないが、ポンプをより静かに、かつより遅い速度で動作させる第２の状態でモータを動作させるための回路素子を含む。セグメント化された制御回路は、例えば、排煙器を段階的に通電することを可能にすることができる。
排出システムの電気及び通信アーキテクチャ（例えば、図５及び図６を参照）はまた、相互作用並びにクラウドとのデータの通信のために、外科用ハブ内の他の構成要素との排煙器の相互接続性を提供することができる。外科用排出システムパラメータの外科用ハブ及び／又はクラウドへの通信は、他の取り付けられた装置の出力又は動作に影響を及ぼすために提供することができる。パラメータは、動作可能であってもよく、又は感知されてもよい。動作パラメータとしては、空気流、圧力差、及び空気品質が挙げられる。感知されるパラメータとしては、微粒子濃度、エアロゾルの割合、及び化学分析が挙げられる。
本開示の一態様では、例えば、外科用排出システム５０４００などの排出システムはまた、筐体と、交換可能な構成要素と、制御部と、ディスプレイとを含むことができる。そのような交換可能な構成要素間でセキュリティ識別（identification、ＩＤ）を通信するための回路素子が提供される。例えば、フィルタと排煙電子機器との間の通信は、構成要素の信頼性、残りの寿命を検証するために、構成要素内のパラメータを更新するために、エラーを記録するために、並びに／又はシステムによって識別することができる構成要素の数及び／若しくは種類を制限するために、提供することができる。様々な例では、通信回路は、構成パラメータを有効化及び／又は無効化するための特徴を認証することができる。通信回路は、構成要素と排煙電子機器との間のセキュリティ及び独自の関係を管理するために、暗号化及び／又はエラー処理スキームを採用することができる。使い捨て式／再使用可能な構成要素は、特定の例に含まれる。
本開示の一態様では、排出システムは、流体管理並びに抽出フィルタ及び空気流構成を提供することができる。例えば、流体捕捉機構を含む外科用排出システムが提供され、流体捕捉機構は、抽出又は空気流制御機構の第１及び第２の組を有し、これらは、互いに直列であり、大きい流体液滴及び小さい流体液滴それぞれを抽出する。特定の例では、空気流経路は、主流体管理チャンバの排気ポートの下流から一次リサーバに戻る再循環チャネル又は二次流体チャネルを含むことができる。
本開示の一態様では、高性能パッドを、電気外科システムに連結することができる。例えば、電気外科システム５０３００（図５）の接地電極５０３３５は、容量結合を維持しながらパッドに一体化された局所的な感知を有する高性能パッドを含むことができる。例えば、容量結合性戻り経路パッドは、単極チップの神経束への近接を検出するために、選択した解剖学的位置の神経制御信号及び／又は移動を感知するために使用することができる、小さい分離可能なアレイ要素を有することができる。
電気外科システムは、信号発生器と、電気外科用器具と、戻り電極と、外科用排出システムとを含むことができる。発生器は、ＲＦ電気エネルギーを生成するＲＦ波発生器であってもよい。電気外科用器具に接続されるのは、ユーティリティ導管である。ユーティリティ導管は、信号発生器から電気外科用器具に電気エネルギーを伝達するケーブルを含む。ユーティリティ導管はまた、捕捉／収集された煙及び／又は流体を手術部位から離れる方向に搬送する真空ホースを含む。そのような例示的電気外科システム５０６０１を図７に示す。より具体的には、電気外科システム５０６０１は、発生器５０６４０と、電気外科用器具５０６３０と、戻り電極５０６４６と、排出システム５０６００とを含む。電気外科用器具５０６３０は、ハンドル５０６３２と、排出システム５０６００の吸引ホース５０６３６に流体連結された遠位導管開口部５０６３４とを含む。電気外科用器具５０６３０はまた、発生器５０６４０によって電力供給される電極を含む。第１の電気接続部５０６４２、例えば、ワイヤは、電気外科用器具５０６３０から発生器５０６４０まで延びる。第２の電気接続部５０６４４、例えば、ワイヤは、電気外科用器具５０６３０から電極、すなわち戻り電極５０６４６まで延びる。他の例では、電気外科用器具５０６３０は、双極電気外科用器具であってもよい。電気外科用器具５０６３０上の遠位導管開口部５０６３４は、排出システム５０６００の排出器ハウジング５０６１８内に設置されたフィルタのフィルタエンドキャップ５０６０３に延びる吸引ホース５０６３６に流体連結される。
他の例では、排出システム５０６００の遠位導管開口部５０６３４は、電気外科用器具５０６３０とは別個のハンドピース又はツール上にあってもよい。例えば、排出システム５０６００は、発生器５０６４０に連結されていない、かつ／又は組織に通電する表面を含まない外科用ツールを含むことができる。特定の例では、排出システム５０６００の遠位導管開口部５０６３４は、電気外科用ツールに解除可能に取り付けられてもよい。例えば、排出システム５０６００は、遠位導管開口部で終端するクリップオン又はスナップ式導管を含むことができ、これは外科用ツールに解除可能に取り付けられてもよい（例えば、図３を参照）。
電気外科用器具５０６３０は、本明細書に記載されているように、組織を切断するために、並びに／又は標的組織の中及び／若しくは付近の血管を焼灼するために、患者の標的組織に電気エネルギーを送達するように構成されている。具体的には、電極チップに密着又は隣接した患者の細胞質の加熱を引き起こすために、放電が電極チップによって患者に提供される。組織の加熱は、電気外科用器具５０６３０を使用して電気外科手術を実行することが可能となるように、適度に高い温度で生じる。回路を完成させ、かつ患者の身体に進入するエネルギーのための発生器５０６４０への戻り電気経路を設けるために、戻り電極５０６４６が（戻り電極のタイプに応じて）患者に適用される、又は患者に近接して配置されるのいずれかがなされる。
電極チップによる患者の細胞質の加熱、又は出血を防ぐための血管の焼灼は、多くの場合、本明細書に更に記載されるように、焼灼が行われるところで煙を放出させることになる。そのような例では、排出導管開口部５０６３４が電極チップ付近にあるため、排出システム５０６００は、外科処置中に放出される煙を捕捉するように構成されている。真空吸引によって、煙は、電気外科用器具５０６３０を介して導管開口部５０６３４の中へ、また排出システム５０６００の排出器ハウジング５０６１８に向かって吸引ホース５０６３６の中へと引き込むことができる。
ここで図８を参照すると、排出システム５０６００（図７）の排出器ハウジング５０６１８が示されている。排出器ハウジング５０６１８は、フィルタを受容するように寸法決めされ構造化されたソケット５０６２０を含む。排出器ハウジング５０６１８は、排出器ハウジング５０６１８の内部構成要素を完全に又は部分的に包囲することができる。ソケット５０６２０は、第１のレセプタクル５０６２２及び第２のレセプタクル５０６２４を含む。遷移表面５０６２６は、第１のレセプタクル５０６２２と第２のレセプタクル５０６２４との間に延びる。
ここで主に図９を参照すると、ソケット５０６２０は、図８に示す断面平面に沿って描かれている。ソケット５０６２０は、フィルタを受容するように開放された第１の端部５０６２１と、排出器ハウジング５０６１８を通る流路５０６９９と連通する第２の端部５０６２３とを含む。フィルタ５０６７０（図１０及び図１１）は、ソケット５０６２０と取り外し可能に配置されてもよい。例えば、フィルタ５０６７０は、ソケット５０６２０の第１の端部５０６２１に挿入され、また第１の端部から取り外されてもよい。第２のレセプタクル５０６２４は、フィルタ５０６７０の接続ニップルを受容するように構成されている。
外科用排出システムは、多くの場合、フィルタを使用して、煙が排気として放出される前に煙から不要な汚染物質を除去する。特定の例では、フィルタは、交換可能であってもよい。図１０及び図１１に示すフィルタ５０６７０は、本明細書に開示される様々な排出システムで使用することができることを、読者は理解するであろう。フィルタ５０６７０は、交換可能な及び／又は使い捨て式フィルタであってもよい。
フィルタ５０６７０は、前部キャップ５０６７２と、後部キャップ５０６７４と、それらの間に配置されたフィルタ本体５０６７６と、を含む。前部キャップ５０６７２は、特定の例では吸引ホース５０６３６（図７）又は他の煙源から直接煙を受容するように構成されている、フィルタ入口５０６７８を含む。本開示のいくつかの態様では、前部キャップ５０６７２は、煙を煙源から直接向け、そこから流体の少なくとも一部分を除去した後、部分的に処理された煙を更に処理するためにフィルタ本体５０６７６内に通す、流体トラップ（例えば、図１４～図１７に示す流体トラップ５０７６０）によって置き換えることができる。例えば、フィルタ入口５０６７８は、流体トラップ５０７６０（図１４～図１７）のポート５０７６６などの流体トラップの排気ポートを介して煙を受容して、部分的に処理された煙をフィルタ５０６７０に伝達するように構成することができる。
煙がフィルタ５０６７０に入ると、フィルタ本体５０６７６内に収容された構成要素によって、煙を濾過することができる。次いで、濾過された煙は、フィルタ５０６７０の後部キャップ５０６７４内に画定されたフィルタ排気口５０６８０を通ってフィルタ５０６７０を出ることができる。フィルタ５０６７０が排出システムに関連付けられている場合、排出システム５０６００の排出器ハウジング５０６１８内で生成された吸引は、フィルタ排気口５０６８０を介してフィルタ５０６７０に伝達されて、フィルタ５０６７０の内部濾過構成要素を介して煙を引き込むことができる。フィルタは、多くの場合、微粒子フィルタ及び炭フィルタを含む。微粒子フィルタは、例えば、高効率微粒子空気（high-efficiency particulate air、ＨＥＰＡ）フィルタ又は超低浸透空気（ultra-low penetration air、ＵＬＰＡ）フィルタとすることができる。ＵＬＰＡ濾過は、迷路と同様のデプスフィルタを利用する。微粒子は、以下の方法のうちの少なくとも１つを使用して濾過することができる：直接遮断（１．０ミクロンを越える粒子が、メディアフィルタの繊維を通過するのに大きすぎるために捕捉される）、慣性衝突（０．５～１．０ミクロンの粒子が繊維と衝突してそこに留まる）、及び拡散遮断（粒子が繊維を「探索」して線維に付着する際のブラウンランダム熱運動の影響によって０．５ミクロン未満の粒子が捕捉される）。
炭フィルタは、外科的煙によって発生した毒性ガス及び／又は臭気を除去するように構成されている。様々な例では、炭は、活性吸収部位を露出させるために加熱プロセスで処理されていることを意味する「活性化」されていてもよい。炭は、例えば、活性化された未使用の椰子殻からのものであってもよい。
ここで図１１を参照すると、フィルタ５０６７０は、粗いメディアフィルタ層５０６８４、続いて細かな微粒子フィルタ層５０６８６を含む。他の例では、フィルタ５０６７０は、単一のタイプのフィルタからなってもよい。更に他の例では、フィルタ５０６７０は、３つ以上のフィルタ層、及び／又は３つ以上の異なる種類のフィルタ層を含むことができる。粒子状物質がフィルタ層５０６８４及び５０６８６によって除去された後、煙は、例えば、揮発性有機化合物などの煙中のガス状汚染物質を除去するために、フィルタ５０６７０内の炭素リザーバ５０６８８を介して引き込まれる。様々な例では、炭素リザーバ５０６８８は、炭フィルタを含むことができる。濾過された煙は、ここで粒子状物質及びガス状汚染物質を実質的に含まず、フィルタ排気口５０６８０を通って、更なる処理及び／又は除去のために排出システム５０６００内に引き込まれる。
フィルタ５０６７０は、フィルタ本体５０６７６の構成要素間に複数のダムを含む。例えば、第１のダム５０６９０は、例えば、フィルタ入口５０６７８（図１０）と粗いメディアフィルタ５０６８４などの第１の微粒子フィルタとの中間に配置される。第２のダム５０６９２は、例えば、細かい微粒子フィルタ５０６８６などの第２の微粒子フィルタと炭素リザーバ５０６８８との中間に配置される。加えて、第３のダム５０６９４は、炭素リザーバ５０６８８とフィルタ排気口５０６８０との中間に配置される。ダム５０６９０、５０６９２、及び５０６９４は、ガスケット又はＯリングを含むことができ、これはフィルタ本体５０６７６内の構成要素の移動を防止するように構成されている。様々な例では、ダム５０６９０、５０６９２、及び５０６９４のサイズ及び形状は、印加された吸引の方向のフィルタ構成要素の膨張を防止するように選択することができる。
粗いメディアフィルタ５０６８４は、例えば、１０μｍより大きい粒子状物質の大部分を除去するように構成された、ガラス繊維、ポリエステル、及び／又はプリーツ付きフィルタなどの低空気抵抗フィルタ材料を含むことができる。本開示のいくつかの態様では、これは、１０μｍより大きい粒子状物質の少なくとも８５％、１０μｍより大きい粒子状物質の９０％超、１０μｍより大きい粒子状物質の９５％超、１０μｍより大きい粒子状物質の９９％超、１０μｍより大きい粒子状物質の９９．９％超、又は１０μｍより大きい粒子状物質の９９．９９％超を除去するフィルタを含む。
加えて又は代わりに、粗いメディアフィルタ５０６８４は、１μｍより大きい粒子状物質の大部分を除去する低空気抵抗フィルタを含むことができる。本開示のいくつかの態様では、これは、１μｍより大きい粒子状物質の少なくとも８５％、１μｍより大きい粒子状物質の９０％超、１μｍより大きい粒子状物質の９５％超、１μｍより大きい粒子状物質の９９％超、１μｍより大きい粒子状物質の９９．９％超、又は１μｍより大きい粒子状物質の９９．９９％超を除去するフィルタを含む。
細かい微粒子フィルタ５０６８６は、粗いメディアフィルタ５０６８４よりも高い効率の任意のフィルタを含むことができる。これは、例えば、粗いメディアフィルタ５０６８４と同じサイズの粒子のより高い割合を濾過することができ、かつ／又は粗いメディアフィルタ５０６８４よりも小さいサイズの粒子を濾過することができるフィルタを含む。本開示のいくつかの態様では、細かい微粒子フィルタ５０６８６は、ＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタを含むことができる。加えて又は代わりに、細かい微粒子フィルタ５０６８６は、その表面積を増加させるためにプリーツが付いていてもよい。本開示のいくつかの態様では、粗いメディアフィルタ５０６８４は、プリーツ付きＨＥＰＡフィルタを含み、細かい微粒子フィルタ５０６８６は、プリーツ付きＵＬＰＡフィルタを含む。
微粒子濾過後、煙は、炭素リザーバ５０６８８を含むフィルタ５０６７０の下流部分に入る。炭素リザーバ５０６８８は、中間ダム５０６９２と末端ダム５０６９４それぞれとの間に配置された多孔質仕切り５０６９６及び５０６９８によって画定される。本開示のいくつかの態様では、多孔質仕切り５０６９６及び５０６９８は、剛性かつ／又は非可撓性であり、炭素リザーバ５０６８８のための一定の空間容積を画定する。
炭素リザーバ５０６８８は、ガス状汚染物質を除去するために、炭素粒子と累積的に、又は炭素粒子から独立して作用する、追加の吸着剤を含むことができる。追加の吸着剤としては、例えば、酸化マグネシウム及び／又は酸化銅などの吸着剤を挙げることができ、例えば、これは、例えば、一酸化炭素、エチレンオキシド、及び／又はオゾンなどのガス状汚染物質を吸着するように作用することができる。本開示のいくつかの態様では、追加の吸着剤は、リザーバ５０６８８全体にわたって分散され、かつ／又はリザーバ５０６８８の上方、下方、若しくは内部の別個の層に配置される。
再び図４を参照すると、排出システム５０５００は、排出器ハウジング５０５１８内にポンプ５０５０６を含む。同様に、図７に示す排出システム５０６００は、手術部位から吸引ホース５０６３６を通って、及びフィルタ５０６７０（図１０及び図１１）を通って煙を引き込む吸引を生成することができる、排出器ハウジング５０６１８内に配置されたポンプを含むことができる。動作中、ポンプは、煙をフィルタ５０６７０内に移動させ、かつ流路の出口で排気機構（例えば、図４の排気機構５０５２０）から排出させる、排出器ハウジング５０６１８内の圧力差を生成することができる。フィルタ５０６７０は、煙から有害な、汚染した、又はそうでなければ不要な微粒子を抽出するように構成されている。
ポンプは、排出器ハウジング５０６１８を通る流路と一列に配置されてもよく、それにより、排出器ハウジング５０６１８を通って流れるガスは、一方の端部でポンプに入り、他方の端部でポンプを出る。ポンプは、封止された容積式流路を提供することができる。様々な例では、ポンプは、ガスがポンプを通って移動する際に、第１の体積のガスを捕捉（封止）し、かつその体積を第２のより小さい体積に減少させることによって、封止された容積式流路を生成することができる。捕捉されたガスの体積を減少させることにより、ガスの圧力が増加する。第２の加圧された体積のガスは、ポンプ出口でポンプから放出することができる。例えば、ポンプは、圧縮機であってもよい。より具体的には、ポンプは、ハイブリッド再生ブロワ、クローポンプ、ローブ圧縮機、及び／又はスクロール圧縮機を含んでもよい。容積式圧縮機は、排出システム５０６００によって生成される振動及び騒音を制限しながら、改善された圧縮比及び動作圧力を提供することができる。加えて又は代わりに、排出システム５０６００は、流体を移動させるためのファンを含むことができる。
容積式圧縮機、例えば、スクロール圧縮機ポンプ５０６５０の一例を図１２に示す。スクロール圧縮機ポンプ５０６５０は、固定子スクロール５０６５２と移動スクロール５０６５４とを含む。固定子スクロール５０６５２は、移動スクロール５０６５４が偏心して周回している間、定位置に固定することができる。例えば、移動スクロール５０６５４は、固定子スクロール５０６５２の中心長手方向軸の周りを回転するように、偏心して周回することができる。図１２に示すように、固定子スクロール５０６５２及び移動スクロール５０６５４の中心長手方向軸は、スクロール５０６５２、５０６５４の視野平面に対して垂直に延びる。固定子スクロール５０６５２及び移動スクロール５０６５４は、互いに交互配置されて、別個の封止された圧縮チャンバ５０６５６を形成する。
使用中、ガスは、入口５０６５８でスクロール圧縮機ポンプ５０６５０に入ることができる。移動スクロール５０６５４が固定子スクロール５０６５２に対して周回すると、入口ガスは、最初に圧縮チャンバ５０６５６内に捕捉される。圧縮チャンバ５０６５６は、スクロール５０６５２及び５０６５４の螺旋形状に沿って、スクロール圧縮機ポンプ５０６５０の中心に向かって別個の体積のガスを移動させるように構成されている。圧縮チャンバ５０６５６は、ガスが存在する密閉空間を画定する。更に、移動スクロール５０６５４が捕捉されたガスを固定子スクロール５０６５２の中心に向かって移動させると、圧縮チャンバ５０６５６は、容積が減少する。この容積の減少により、圧縮チャンバ５０６５６内のガスの圧力を増加させる。封止された圧縮チャンバ５０６５６内のガスは、容積が減少している間に捕捉され、したがって、ガスを加圧する。加圧されたガスがスクロール圧縮機ポンプ５０６５０の中心に到達すると、加圧されたガスは、出口５０６５９を通って放出される。
ここで図１３を参照すると、排出システム５０７００の一部分が示されている。排出システム５０７００は、排出システム５０６００（図７）に多くの点で類似していてもよい。例えば、排出システム５０７００は、排出器ハウジング５０６１８及び吸引ホース５０６３６を含む。再び図７を参照すると、排出システム５０６００は、吸引を生成し、それによって吸引ホース５０６３６の遠位端から、処理するために排出器ハウジング５０６１８内に煙を引き込むように構成されている。特に、吸引ホース５０６３６は、図１３のフィルタエンドキャップ５０６０３を介して排出器ハウジング５０６１８に接続されていない。むしろ、吸引ホース５０６３６は、流体トラップ５０７６０を介して排出器ハウジング５０６１８に接続される。フィルタ５０６７０と同様のフィルタは、流体トラップ５０７６０の背後の排出器ハウジング５０６１８のソケット内に配置することができる。
流体トラップ５０７６０は、更なる処理及び濾過のために部分的に処理された煙を排出システム５０７００に中継する前に、流体（例えば液体）の少なくとも一部分を煙から抽出して保持する第１の処理点である。排出システム５０７００は、本明細書に記載されるように、手術室（又は他の動作環境）における煙発生に関連する不快な臭気若しくは他の問題を低減又は除去するために、煙を処理、濾過、及び別の方法で清浄するように構成されている。特定の例では、排出システム５０７００によって更に処理される前に、煙から液滴及び／又はエアロゾルを抽出することによって、流体トラップ５０７６０は、とりわけ、排出システム５０７００の効率を増加させ、かつ／又はそれと関連付けられたフィルタの寿命を増加させることができる。
主に図１４～図１７を参照すると、流体トラップ５０７６０は、排出器ハウジング５０６１８（図１３）から取り外されて示されている。流体トラップ５０７６０は、流体トラップ５０７６０の前側カバー又は表面５０７６４に画定された入口ポート５０７６２を含む。入口ポート５０７６２は、吸引ホース５０６３６（図１３）を解除可能に受容するように構成することができる。例えば、吸引ホース５０６３６の端部は、入口ポート５０７６２内に少なくとも部分的に挿入することができ、それらの間に締まり嵌めで固定することができる。様々な例では、締まり嵌めは、吸引ホース５０６３６を通過する煙の実質的に全てが流体トラップ５０７６０内に移送されるように、流体密及び／又は気密嵌合であってもよい。場合によっては、例えば、ラッチベースの圧縮嵌合、Ｏリング、吸引ホース５０６３６を入口ポート５０７６２とネジ止めにより連結すること、及び／又は他の連結機構などの吸引ホース５０６３６を入口ポート５０７６２に連結又は接合するための他の機構を用いることができる。
様々な例では、吸引ホース５０６３６と流体トラップ５０７６０との間の流体密及び／又は気密嵌合は、これらの構成要素の接合部又はその付近で排出された煙中の流体及び／又は他の物質が漏出するのを防ぐように構成されている。場合によっては、吸引ホース５０６３６は、例えば、Ｏリング及び／又はアダプタなどの中間連結装置を介して入口ポート５０７６２と関連付けられて、吸引ホース５０６３６と流体トラップ５０７６０との間の気密及び／又は流体密接続を更に確実にすることができる。
上述のように、流体トラップ５０７６０は、排気ポート５０７６６を含む。排気ポートは、流体トラップ５０７６０の裏カバー又は表面５０７６８から離れる方向に延びる。排気ポート５０７６６は、流体トラップ５０７６０の内部チャンバ５０７７０と外部環境との間に開放チャネルを画定する。場合によっては、排気ポート５０７６６は、外科用排出システム又はその構成要素と緊密に関連付けられるようなサイズにされ成形される。例えば、排気ポート５０７６６は、流体トラップ５０７６０から排出器ハウジング５０６１８（図１３）内に収容されたフィルタまでの少なくとも部分的に処理された煙に関連付けられ、かつこれを伝達するようなサイズにされ成形されてもよい。特定の例では、排気ポート５０７６６は、流体トラップ５０７６０の前部プレート、上面、又は側面から離れる方向に延びることができる。
特定の例では、排気ポート５０７６６は、排気ポート５０７６６を排出器ハウジング５０６１８から離間させる膜を含む。そのような膜は、空気、水、及び／又は蒸気が排出器ハウジング５０６１８内に自由に入ることを可能にしながら、流体トラップ５０７６０内に収集された水又は他の液体が排気ポート５０７６６を通過し排出器ハウジング５０６１８内に入るのを防止するように作用することができる。例えば、高流量微孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を、排気ポート５０７６６の下流かつポンプの上流に配置して、排出システム５０７００のポンプ又は他の構成要素を損傷及び／又は汚染から保護することができる。
流体トラップ５０７６０はまた、ユーザが流体トラップ５０７６０を取り扱うのを、並びに／又は流体トラップ５０７６０を吸引ホース５０６３６及び／若しくは排出器ハウジング５０６１８と接続するのを支援するように配置され寸法決めされた把持領域５０７７２を含む。把持領域５０７７２は、細長い凹部であるように描かれている。しかしながら、読者は、把持領域５０７７２が、例えば、少なくとも１つの凹部、溝、突出部、タッセル、及び／又はリングを含んでもよく、これは、ユーザの指に対応するような、又は他の方法で把持面を提供するようなサイズにされ成形されてもよいことを容易に理解するであろう。
ここで主に図１６及び図１７を参照すると、流体トラップ５０７６０の内部チャンバ５０７７０が示されている。入口ポート５０７６２及び排気ポート５０７６６の相対的な配置は、煙が流体トラップ５０７６０内に入るときの煙からの流体の抽出及び保持を促進するように構成されている。特定の例では、入口ポート５０７６２は、ノッチ付き円筒形状を有することができ、これは、煙及び付随する流体を流体トラップ５０７６０の流体リザーバ５０７７４に向かって、又は別の方法で指向的に排気ポート５０７６６から離れる方向に向けることができる。そのような流体の流れの例を、図１７の矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥで示す。
図示のように、煙は、入口ポート５０７６２を通って流体トラップ５０７６０に入り（矢印Ａによって示される）、排気ポート５０７６６を通って流体トラップ５０７６０を出る（矢印Ｅによって示される）。入口ポートの幾何学的形状（例えば、より長い上側側壁５０７６１及びより短い下側側壁５０７６３）に少なくとも部分的に起因して、入口ポート５０７６２に入る煙は、最初に流体トラップ５０７６０の流体リザーバ５０７７４内へと主に下向きに向けられる（矢印Ｂによって示される）。煙が矢印Ａ及びＢに沿って流体トラップ５０７６０内へと下向きに引き込まれ続けるにつれて、最初に下向きに向けられた煙は、下向きに回転し、その供給源から横方向に離れる方向に向けられ、流体トラップ５０７６０の上部に向かって、実質的に反対だが平行な経路で排気ポート５０７６６の外へと移動する（矢印Ｄ及びＥによって示される）。
流体トラップ５０７６０を通る煙の方向的流れは、煙中の液体が流体トラップ５０７６０の下部（例えば、流体リザーバ５０７７４）内に抽出され保持されることを確実にすることができる。更に、流体トラップ５０７６０が直立位置にあるときの入口ポート５０７６２の垂直上方の排気ポート５０７６６の相対的な配置は、流体トラップ５０７６０の内外への流体の流れを実質的に妨げないと同時に、煙の流れによって排気ポート５０７６６を介して液体が意図せず運ばれることを抑制するように構成されている。加えて、特定の例では、入口ポート５０７６２及び出口ポート５０７６６の構成、並びに／又は流体トラップ５０７６０自体のサイズ及び形状は、流体トラップ５０７６０が密封性であることを可能にすることができる。
様々な例では、排出システムは、例えば、図５及び図６に関して本明細書で更に説明するように、複数のセンサ及びインテリジェント制御部を含むことができる。本開示の一態様では、排出システムは、１つ以上の温度センサ、１つ以上の流体検出センサ、１つ以上の圧力センサ、１つ以上の粒子センサ、及び／又は１つ以上の化学センサを含むことができる。温度センサは、外科用排出システムを通って移動する、及び／又は外科用排出システムから手術室内に排出される、手術部位における流体の温度を検出するように配置することができる。圧力センサは、排出器ハウジング内などの排出システム内の圧力を検出するように配置することができる。例えば、圧力センサは、フィルタの上流、フィルタとポンプとの間、及び／又はポンプの下流に配置することができる。特定の例では、圧力センサは、排出システムの外側の周囲環境内の圧力を検出するように配置することができる。同様に、粒子センサは、排出器ハウジング内などの排出システム内の粒子を検出するように配置することができる。粒子センサは、例えば、フィルタの上流、フィルタとポンプとの間、及び／又はポンプの下流にあってもよい。様々な例では、粒子センサは、例えば、手術室内の空気品質を判定するために、周囲環境内の粒子を検出するように配置することができる。
排出システム５０８００の排出器ハウジング５０８１８を、図１８に概略的に示す。排出器ハウジング５０８１８は、例えば、排出器ハウジング５００１８及び／又は５０６１８と多くの点で類似していてもよく、かつ／又は本明細書に開示される様々な排出システムに組み込むことができる。排出器ハウジング５０８１８は、本明細書で更に説明する多数のセンサを含む。特定の排出器ハウジングは、図１８に示す各センサを含まなくてもよく、かつ／又は追加のセンサ（単数又は複数）を含んでもよいことを読者は理解するであろう。本明細書に開示される排出器ハウジング５００１８及び５０６１８と同様に、図１８の排出器ハウジング５０８１８は、入口５０８２２及び出口５０８２４を含む。流体トラップ５０８６０、フィルタ５０８７０、及びポンプ５０８０６は、入口５０８２２と出口５０８２４との間の排出器ハウジング５０８１８を通る流路５０８０４に沿って連続して整列される。
排出器ハウジングは、本明細書で更に説明するように、モジュール式及び／又は交換可能な構成要素を含むことができる。例えば、排出器ハウジングは、モジュール式流体トラップ及び／又は交換可能なフィルタを受容するように寸法決めされたソケット又はレセプタクル５０８７１を含むことができる。特定の例では、図１８に示すように、流体トラップ及びフィルタは、単一の交換式モジュール５０８５９に組み込むことができる。より具体的には、流体トラップ５０８６０及びフィルタ５０８７０は、モジュール式及び／又は交換可能であり得る交換式モジュール５０８５９を形成し、排出器ハウジング５０８１８内のレセプタクル５０８７１内に取り外し可能に設置することができる。他の例では、流体トラップ５０８６０及びフィルタ５０８７０は、分離した、かつ別個のモジュール式構成要素とすることができ、これは、排出器ハウジング５０８１８内に一緒に組み立てる、及び／又は別個に設置することができる。
排出器ハウジング５０８１８を更に参照すると、排出器ハウジング５０８１８は、内部の様々なパラメータ及び／又は周囲環境のパラメータを検出するための複数のセンサを含む。加えて又は代わりに、排出器ハウジング５０８１８内に設置された１つ以上のモジュール式構成要素は、１つ以上のセンサを含むことができる。例えば、図１８を更に参照すると、交換式モジュール５０８５９は、内部の様々なパラメータを検出するための複数のセンサを含む。
様々な例では、排出器ハウジング５０８１８及び／又は排出器ハウジング５０８１８と適合するモジュール式構成要素（単数又は複数）は、１つ以上のセンサからの入力を受信し、かつ／又は１つ以上のシステム及び／若しくはドライバに出力を通信するように構成されている、プロセッサ５０３０８及び５０４０８（それぞれ図５及び図６）などのプロセッサを含むことができる。排出器ハウジング５０８１８と共に使用するための様々なプロセッサは、本明細書で更に説明する。
動作中、手術部位からの煙を、入口５０８２２から流体トラップ５０８６０を介して排出器ハウジング５０８１８に引き込むことができる。図１８の排出器ハウジング５０８１８を通る流路５０８０４は、様々な一列に並んだ構成要素の間に延びる封止された導管又は管５０８０５を含むことができる。様々な例では、煙は、流体検出センサ５０８３０及び化学センサ５０８３２を通過して、本明細書に更に記載されるダイバータ弁５０８３４に流れることができる。センサ５０８３０などの流体検出センサは、煙中の流体粒子を検出することができる。一例では、流体検出センサ５０８３０は、連続性センサとすることができる。例えば、流体検出センサ５０８３０は、２つの離間した電極と、それらの間の連続性の程度を検出するためのセンサとを含むことができる。例えば、流体が存在しない場合、連続性は、ゼロ又は実質的にゼロであり得る。化学センサ５０８３２は、煙の化学的特性を検出することができる。
ダイバータ弁５０８３４において、流体を、流体トラップ５０８６０の凝縮器５０８３５内に向けることができ、煙は、フィルタ５０８７０に向かって進み続けることができる。バッフル５０８６４は、煙からの流体液滴の流体トラップ５０８６０内のリザーバへの凝縮を促進するように、凝縮器５０８３５内に配置される。流体検出センサ５０８３６は、排出器ハウジング内の任意の流体が完全に、又は少なくとも実質的に流体トラップ５０８６０内に捕捉されることを確実にすることができる。
更に図１８を参照すると、煙は、その後、交換式モジュール５０８５９のフィルタ５０８７０に流入するように向けることができる。フィルタ５０８７０への入口では、煙は、粒子センサ５０８３８及び圧力センサ５０８４０を通過して流れることができる。一形態では、粒子センサ５０８３８は、本明細書で更に説明するように、レーザー粒子カウンタを含むことができる。煙は、図１８に示すように、プリーツ付き超低浸透空気（ＵＬＰＡ）フィルタ５０８４２及び炭フィルタ５０８４４を介して濾過することができる。
フィルタを出ると、濾過された煙は、圧力センサ５０８４６を通過して流れることができ、次いで、排出器ハウジング５０８１８内の流路５０８０４に沿ってポンプ５０８０６に向かって進み続けることができる。ポンプ５０８０６を通って移動すると、濾過された煙は、出口の粒子センサ５０８４８及び圧力センサ５０８５０を通過して排出器ハウジング５０８１８に流れることができる。一形態では、粒子センサ５０８４８は、本明細書で更に説明するように、レーザー粒子カウンタを含むことができる。図１８の排出器ハウジング５０８１８はまた、手術室内の環境などの周囲環境の様々な特性を検出するために、空気品質粒子センサ５０８５２及び周囲圧力センサ５０８５４を含む。少なくとも１つの形態では、空気品質粒子センサ又は外部／周囲空気粒子センサ５０８５２は、レーザー粒子カウンタを含むことができる。図１８に示す様々なセンサについては、本明細書で更に説明する。更に、様々な例では、代替的な感知手段を、本明細書に開示される排煙システムに利用することができる。例えば、粒子を計数するための、及び／又は流体中の微粒子濃度を判定するための代替的なセンサが、本明細書で更に開示される。
様々な例では、図１８に示す流体トラップ５０８６０は、捕捉された流体の流出及び／又は漏出を防止するように構成することができる。例えば、流体トラップ５０８６０の幾何学的形状は、捕捉された流体が流出及び／又は漏出するのを防止するように選択されてもよい。特定の例では、流体トラップ５０８６０は、捕捉された流体が流体トラップ５０８６０から飛び散るのを防止するためのバッフル及び／又はスクリーン５０８６２などのスプラッタスクリーンを含むことができる。１つ以上の例では、流体トラップ５０８６０は、流体トラップ内の流体の体積を検出し、かつ／又は流体トラップ５０８６０が容量まで充填されているかどうかを判定するためのセンサを含むことができる。流体トラップ５０８６０は、流体をそこから空にするための弁を含んでもよい。読者は、様々な代替的な流体トラップ構成及び幾何学的形状を用いて、排出器ハウジング５０８１８内に引き込まれた流体を捕捉することができることを容易に理解するであろう。
特定の例では、フィルタ５０８７０は、追加の及び／又はより少ない濾過レベルを含むことができる。例えば、フィルタ５０８７０は、粗いメディアフィルタ、細かいメディアフィルタ、及び吸着剤ベースのフィルタの群から選択される１つ以上の濾過層を含むことができる。粗いメディアフィルタは、例えば、ガラス繊維、ポリエステル、及び／又はプリーツフィルタで構成することができる低空気抵抗フィルタであってもよい。細かいメディアフィルタは、高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ及び／又はＵＬＰＡフィルタであってもよい。吸着剤ベースのフィルタは、例えば、活性炭フィルタであってもよい。読者は、様々な代替的フィルタ構成及び幾何学的形状を用いて、排出器ハウジング５０８１８を通る流路に沿って引き込まれた煙を濾過することができることを容易に理解するであろう。
１つ以上の例では、図１８に示すポンプ５０８０６は、例えば、ハイブリッド再生ブロワ、クローポンプ、及び／又はローブ圧縮機などの、別の圧縮機及び／若しくはポンプに置き換える、かつ／又はこれらと組み合わせて使用することができる。読者は、様々な代替的なポンプ構成及び幾何学的形状を用いて、流路５０８０４内に吸引を生成して、煙を排出器ハウジング５０８１８内に引き込むことができることを容易に理解するであろう。
図１８に示すセンサなどの排出システム内の様々なセンサは、プロセッサと通信することができる。プロセッサは、排出システムに組み込むことができ、かつ／又は別の外科用器具及び／若しくは外科用ハブの構成要素であってもよい。様々なプロセッサについては、本明細書で更に説明する。オンボードプロセッサは、センサ（単数又は複数）からの入力に基づいて、排出器システム（例えば、ポンプ５０８０６のためのモータ）の１つ以上の動作パラメータを調整するように構成することができる。加えて又は代わりに、オンボードプロセッサは、センサ（単数又は複数）からの入力に基づいて、電気外科用ツール及び／又は撮像装置などの別の装置の１つ以上の動作パラメータを調整するように構成することができる。
ここで図１９を参照すると、排出システム５０９００の別の排出器ハウジング５０９１８が示されている。図１９の排出器ハウジング５０９１８は、図１８の排出器ハウジング５０８１８と多くの点で類似していてもよい。例えば、排出器ハウジング５０９１８は、排出器ハウジング５０９１８への入口５０９２２と排出器ハウジング５０９１８の出口５０９２４との間の流路５０９０４を画定する。入口５０９２２と出口５０９２４との中間に、流体トラップ５０９６０と、フィルタ５０９７０と、ポンプ５０９０６とが連続して配置される。排出器ハウジング５０９１８は、例えば、レセプタクル５０８７１と同様に、モジュール式流体トラップ及び／又は交換可能なフィルタを受容するように寸法決めされたソケット又はレセプタクル５０９７１を含むことができる。ダイバータ弁５０９３４において、流体を、流体トラップ５０９６０の凝縮器５０９３５内に向けることができ、煙は、フィルタ５０９７０に向かって進み続けることができる。特定の例では、流体トラップ５０９６０は、例えば、捕捉された流体が流体トラップ５０９６０から飛び散るのを防止するためのバッフル５０９６４などのバッフル及び／又はスクリーン５０９６２などのスプラッタスクリーンを含むことができる。フィルタ５０９７０は、プリーツ付き超低浸透空気（ＵＬＰＡ）フィルタ５０９４２及び炭フィルタ５０９４４を含む。封止された導管又は管５０９０５は、様々な一列に並んだ構成要素の間に延びる。排出器ハウジング５０９１８はまた、本明細書で更に説明し、かつ図１８及び図１９に示す、センサ５０８３０、５０８３２、５０８３６、５０８３８、５０８４０、５０８４６、５０８４８、５０８５０、５０８５２、及び５０８５４を含む。
図１９を更に参照すると、排出器ハウジング５０９１８はまた、遠心ブロワ構成５０９８０及び再循環弁５０９９０を含む。再循環弁５０９９０は、流体トラップ５０９６０を通って流体を再循環させるために、選択的に開閉することができる。例えば、流体検出センサ５０８３６が流体を検出した場合、流体がフィルタ５０９７０から離れて戻って流体トラップ５０９６０内に戻るように向けられるように、再循環弁５０９９０を開放することができる。流体検出センサ５０８３６が流体を検出しない場合、煙がフィルタ５０９７０内に向けられるように、弁５０９９０を閉じることができる。再循環弁５０９９０を介して流体が再循環されるとき、流体は、再循環導管５０９８２を通って引き込まれてもよい。遠心ブロワ構成５０９８０は、再循環導管５０９８２と係合して、再循環導管５０９８２内に再循環吸引力を発生させる。より具体的には、再循環弁５０９９０が開放され、ポンプ５０９０６が起動されると、フィルタ５０９７０の下流のポンプ５０９０６によって生成された吸引力は、第１の遠心ブロワ又はかご形５０９８４の回転を発生させることができ、これは、再循環弁５０９９０を通って流体トラップ５０９６０内に再循環される流体を引き込む、第２の遠心ブロワ又はかご形５０９８６に伝達することができる。
本開示の様々な態様では、図５及び図６の制御部概略図は、図１８及び図１９の様々なセンサシステム及び排出器ハウジングと共に利用することができる。
手術部位から排出される煙は、液体、エアロゾル、及び／若しくはガスを含むことができ、並びに／又は、例えば、異なるサイズ及び／若しくは密度の粒子状物質及び粒子などの異なる化学的及び／若しくは物理的特性の物質を含むことができる。手術部位から排出される異なる種類の物質は、外科用排出システム及びそのポンプの効率に影響を及ぼし得る。更に、特定の種類の物質は、ポンプが過度の電力を引き込むことを必要とすることがあり、かつ／又はポンプのためのモータを損傷させる恐れがあり得る。
ポンプに供給される電力は、流路に沿った１つ以上のセンサからの入力に基づいて、排出システムを通る煙の流量を制御するように変調することができる。センサからの出力は、例えば、排煙システムの状態若しくは品質、並びに／又は、物質の種類（単数又は複数）及び比率、化学的特性、密度、及び／若しくは微粒子のサイズなどの排出された煙の１つ以上の特性を示すことができる。本開示の一態様では、排出システム内の２つの圧力センサ間の圧力差は、例えば、フィルタ、流体トラップ、及び／又はシステム全体の状態などの、それらの間の領域の状態を示すことができる。センサ入力に基づいて、モータ速度を変更するように構成されている、モータに供給される電流及び／又はデューティサイクルを変更することによって、ポンプのモータの動作パラメータを調整することができる。
本開示の一態様では、排出システムを通る煙の流量を調整することによって、フィルタの効率を改善することができ、及び／又はモータを焼損から保護することができる。
外科用排出システムは、煙中の微粒子のサイズ及び／又は濃度を検出するための１つ以上の粒子カウンタ又は粒子センサを含むことができる。再び図１８及び図１９を参照すると、粒子センサ５０８３８及び５０８４８が示されている。読者は、様々な粒子測定手段が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、粒子センサは、光学センサ、レーザーセンサ、光電センサ、イオン化センサ、静電センサ、及び／又はこれらの組み合わせであってもよい。様々な粒子センサについては、本明細書で更に説明する。
様々な例では、モータの速度、及びしたがって、ポンプの速度は、外科用排出システム内の１つ以上の粒子センサによって検出される微粒子濃度に基づいて調整されてもよい。例えば、粒子センサ（単数又は複数）が、流路内の煙の量の増加に対応することができる、流路内の粒子濃度の増加を検出すると、モータの速度を増加させて、ポンプの速度を増加させ、より多くの流体を手術部位から排煙システム内に引き込むことができる。同様に、粒子センサ（単数又は複数）が、流路内の煙の量の減少に対応することができる、流路内の粒子濃度の減少を検出すると、モータの速度を減少させて、ポンプの速度を減少させ、手術部位からの吸引を低減することができる。外科用排出システムのための追加の及び代替的な調整アルゴリズムについては、本明細書で更に説明する。更に、特定の例では、排煙システムからのセンサデータに基づいて、外科システム内の発生器は、本明細書に更に記載されるように、手術部位で発生した煙の量を調整するように制御されてもよい。
外科用排出システムの流路に沿って配置された粒子センサに加えて、システムは、周囲室、例えば、手術室又は手術室内の微粒子濃度を検出するための１つ以上のセンサを含むことができる。再び図１８及び図１９を参照すると、空気品質粒子センサ５０８５２は、排出器ハウジング５０８１８の外面上に設置されている。空気品質粒子センサ５０８５２の代替的な位置も想定される。
少なくとも１つの例では、粒子センサは、フィルタの下流に配置することができ、特定の例では、フィルタの出口又はその付近に配置することができる。例えば、粒子センサ５０８４８は、排煙システム５０８００内のフィルタ５０８７０及びポンプ５０８０６の下流に配置され、排煙システム５０９００内のフィルタ５０９７０及びポンプ５０９０６の下流に配置される。粒子センサ５０８４８がフィルタ（単数又は複数）５０８７０、５０９７０の下流に配置されているため、粒子センサは、フィルタ（単数又は複数）５０８７０、５０９７０が煙から十分な微粒子を除去したことを確認するように構成されている。様々な例では、そのようなセンサは、排出器ハウジング５０８１８、５０９１８の排気出口５０８２４、５０９２４それぞれに隣接していてもよい。本開示の一態様では、静電粒子センサを利用することができる。例えば、排気出口５０８２４、５０９２４は、排気が濾過システムの下流を通過し、手術室内に排気される前に流れる、静電微粒子センサを含むことができる。
外科用排出システムの１つ以上のセンサによって検出される微粒子濃度は、多くの異なる方法で臨床医に通信されてもよい。例えば、排出器ハウジング５０８１８、５０９１８及び／又は排出装置（例えば、図２の電気外科用器具５００３２）は、１つ以上のライト及び／又はディスプレイスクリーンなどのインジケータを含むことができる。例えば、排出器ハウジング５０８１８、５０８１９上のＬＥＤは、センサ（単数又は複数）によって検出された粒子の体積に応じて（例えば、青色から赤色へと）色を変更することができる。他の例では、インジケータは、例えば、触覚的、聴覚的、及び／又は視覚的であってもよい、アラーム又は警告を含むことができる。そのような例では、空気品質センサ（例えば、粒子センサ５０８５２）によって検出された周囲空気中の微粒子濃度が閾値量を上回ると、手術室内の臨床医（単数又は複数）が、インジケータ（単数又は複数）によって通知され得る。
特定の例では、外科用排出システムは、光学センサを含んでもよい。光学センサは、光又は光の変化を電子信号にコバート（covert）する電子センサを含むことができる。光学センサは、煙中の粒子の濃度を判定するために、煙中の粒子を検出して計数する光散乱法を利用することができる。様々な例では、光は、レーザーに基づく。例えば、一例では、レーザー光源は、粒子が検出チャンバを通って移動する際に粒子を照明するように構成されている。粒子がレーザーのビームを通過するとき、光源は、覆い隠される、方向転換される、及び／又は吸収される。散乱光は、光検出器によって記録され、記録された光は、分析される。例えば、記録された光は、煙中の微粒子濃度に対応する粒子のサイズ及び量を示す電気信号に変換することができる。煙中の微粒子濃度は、例えば、レーザー光学センサによってリアルタイムで計算することができる。本開示の一態様では、粒子センサ５０８３８、５０８４８、５０８５２のうちの少なくとも１つは、レーザー光学センサである。
煙中の粒子を検出するための光電センサは、通過型ビームセンサ、反射型センサ、又は拡散型センサであってもよい。反射型光電センサ５１０００を、図２０に示す。図２０を参照すると、反射型光電センサ５１０００は、光源５１００６からレンズ５１０１２を通って放射された光ビーム５１００２が光検出器又はフォトセル５１００４からオフセットしている、光散乱センサである。例えば、図２０の光検出器５１００４は、光源５１００６から９０度オフセットしている。煙Ｓが光源５１００６と光キャッチャ５１００８との中間の光ビーム５１００２を覆い隠すと、光は反射され、反射光５１０１０は、レンズ５１０１４に向かって、及び光検出器５１００４上に散乱される。光検出器５１００４は、光を煙Ｓ中の微粒子濃度に対応する電気信号（電流）に変換する。出力信号は、図５及び図６にそれぞれ示すプロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８と多くの点で類似していてもよいプロセッサ５１０１６に提供することができ、プロセッサ５１０１６は、電気信号及び対応する微粒子濃度に基づいてモータの動作パラメータに影響を及ぼすことができる。例えば、反射型光電センサ５１０００からの出力信号は、モータのための制御アルゴリズムへの入力及び／又は外科用ハブへの入力であってもよい。
通過型光電センサ５１１００を図２１に示す。図２１に示すように、光源５１１０２と光検出器５１１０４との間に見通し線が延びている。そのような例では、光検出器５１１０４に到達する光の強度は、煙Ｓ中の微粒子濃度に対応する電気信号（電流）に変換することができる。出力信号は、図５及び図６に示すプロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８と多くの点で類似していてもよい、２４Ｖの直流電源に連結されたプロセッサ５１１０６に提供することができる。プロセッサ５１１０６は、電気信号及び対応する微粒子濃度に基づいてモータの動作パラメータに影響を及ぼすことができる。例えば、光電センサ５１１００からの出力信号は、モータのための制御アルゴリズムへの入力及び／又は外科用ハブへの入力であってもよい。
図２０のセンサ５１０００及び／又は図２１のセンサ５１１００などの外科用排出システムの光電センサでは、他の種類の煙を無視しながら、特定の種類の煙に対してセンサ５１０００を調整するように、光の波長を選択することができる。特定の例では、複数のセンサ及び／又は複数の波長を使用して、センサ５１０００を正しい組み合わせ（単数又は複数）に調整することができる。水蒸気、更に濃い水蒸気は、特定の波長の光を吸収する。例えば、水蒸気は、赤外光を反射する代わりに吸収する。水蒸気のこれらの吸収特性に起因して、赤外光は、水蒸気の存在下では、外科用排出システム内の流体中の粒子を正確に計数するために有用であり得る。
特定の例では、イオン化センサを使用して、煙中の粒子を検出することができる。イオン化センサは、２つの電極、並びに空気分子を陽イオン及び負イオンに変換する放射性物質を含む。陽イオンは負極に向かって移動し、負イオンは正極に向かって移動する。煙が電極間を通過すると、煙はイオンと結合し、これにより回路を遮断する。回路を通る電流の低下は、電極間を通過する煙の体積に対応する電気信号（電流）に変換することができる。
イオン化センサ５１２００を、図２２に示す。イオン化センサ５１２００は、アメリシウム２４１を利用して、密閉区域内で空気をイオン化する。センサ５１２００は、離間した２つの電極５１２０４を有する小型のイオン化チャンバ５１２０２を含む。イオン化チャンバ５１２０２は、例えば、ポリ塩化ビニル又はポリスチレンで作製することができ、電極５１２０４は、例えば、イオン化チャンバ５１２０２内で約１ｃｍ離間していることができる。アメリシウム２４１源５１２０８は、イオン化チャンバ５１２０２にアメリシウム２４１を提供することができる。約０．３μｇのアメリシウム２４１は、例えば、銀バッキングとパラジウム積層体の２マイクロの厚さの層との間に挟まれた金箔マトリックス内に埋め込むことができる。アメリシウム２４１は、４３２年の半減期を有し、アルファ線５１２０６を放射することによって減衰することができる。金箔マトリックスは、放射性物質を保持する一方で、依然としてアルファ線５１２０６が通過することを可能にするように構成されている。様々な例では、アルファ線は、空気粒子を容易にイオン化し、低い透過能を有し、かつ容易に封じ込めることができるため、ベータ線及びガンマ波よりも好ましい。
イオン化中、電子が酸素分子及び窒素分子から叩き落され、これにより、荷電イオンを生成する。荷電イオンは、逆荷電電極に誘引され、したがって、チャンバ内に電流を形成する。煙微粒子５１２１０は空気分子よりも大きいため、イオン化粒子は、煙微粒子と衝突し結合する。結合した粒子は、再結合中心として作用し、イオンを中和し、これにより、イオン化チャンバ５１２０２内のイオン化粒子の量を低減させ、全体的な電流を低減させる。電流の低下は、電極５１２０４間を通過する煙の体積に対応する電気信号に変換することができる。出力信号は、例えば、モータの動作パラメータに影響を及ぼすことができる、図５及び図６それぞれに示すプロセッサ５０３０８及び／又はプロセッサ５０４０８などのプロセッサに提供することができる。例えば、イオン化センサ５１２００からの出力信号は、本明細書で更に説明するように、モータのための制御アルゴリズムへの入力及び／又は外科用ハブへの入力であってもよい。
様々な例では、二重イオン化チャンバを使用することができる。感知チャンバとして作用する第１のチャンバは、大気に開放され、粒子状物質、湿度、及び大気圧によって影響を受けることがある。第２のチャンバは、煙及び粒子状物質から隔離することができる。第２のチャンバは、煙流路の外側に配置されているが、依然として湿度及び大気圧によって影響を受ける。２つのチャンバを使用することによって、両方のチャンバからの出力が等しく影響を受け、互いに相殺されるため、湿度及び大気圧の変化を最小限に抑えることができる。例えば、外科処置の種類、使用される外科用装置（単数又は複数）、及び遭遇する組織の種類に応じて、外科処置中に湿度及び圧力が著しく変化することがあるため、二重イオン化チャンバは、圧力及び湿度の変動を補償するために排煙システムにおいて有用であり得る。
特定の例では、煙中の微粒子濃度を判定するために組み合わせ手法を利用することができる。例えば、複数の異なる種類の煙検出器又はセンサを利用することができる。そのようなセンサは、流路と直列に一列に配置することができる。例えば、複数の粒子センサは、図１８の流路５０８０４及び／又は図１９の流路５０９０４に沿って配置することができる。様々なセンサは、本明細書に記載される様々な調整アルゴリズムなどのポンプモータ制御アルゴリズムへの入力を提供することができる。
特定の例では、外科用排出システムは、煙中の微粒子をより正確に検出するようにセンサパラメータを調整するように構成することができる。センサパラメータの調整は、外科用装置の種類、外科処置の種類、及び／又は組織の種類に依存し得る。外科用装置は、多くの場合、予測可能な種類の煙を生成する。例えば、特定の処置では、予測可能な種類の煙は、高い水蒸気含量を有する煙であり得る。そのような例では、赤外線は水蒸気によって実質的に吸収され、反射されないため、赤外線光電センサを用いることができる。加えて又は代わりに、予測可能な種類の煙は、特定のサイズ又は濃度の粒子を有する煙であり得る。粒子の予想されるサイズに基づいて、センサは、煙中の微粒子濃度をより正確に判定するように調整することができる。
特定の例では、状況認識は、センサパラメータの調整を容易にすることができる。状況認識に関連する情報は、臨床医、外科用排出システムと信号通信するインテリジェント電気外科用器具、ロボットシステム、ハブ、及び／又はクラウドによって、外科用排出システムに提供することができる。例えば、ハブは、例えば、排煙システムを含む、様々なセンサシステム及び／又は入力システムからのデータを集約することができる、状況認識モジュールを含むことができる。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム全体にわたるセンサ及び／又は入力を用いて、例えば、外科処置に利用される外科用装置、外科処置の種類及び／若しくは工程、並びに／又は組織の種類を判定及び／又は確認することができる。特定の例では、状況認識は、特定の時間に生じることになる煙の種類を予測することができる。例えば、状況認識モジュールは、どの種類の煙が発生する可能性が高いかを判定するために、外科処置の種類及びその中の工程を判定することができる。予想される煙の種類に基づいて、センサを調整することができる。
特定の例では、本明細書に開示される粒子センサのうちの１つ以上は、流体検出センサであり得る。例えば、粒子センサは、エアロゾル及び／又は液滴が排出された煙中に存在するかどうかを判定するように配置して構成することができる。本開示の一態様では、検出された粒子のサイズ及び／又は濃度は、エアロゾル、液滴、固体物質、及び／又はこれらの組み合わせに対応し得る。特定の例では、状況認識は、検出された粒子がエアロゾル又は固体物質であるかどうかを判定及び／又は確認することができる。例えば、プロセッサ（例えば、図５のプロセッサ５０３０８及び／又は図６のプロセッサ５０４０８）と信号通信する状況認識モジュールは、流体中の粒子の識別を通知することができる。
ここで図２３を参照すると、例えば、外科用排出システム５０４００（図６）などの外科用排出システムの経時的な粒子数５１３００及びモータ速度５１３０２のグラフ表示が示されている。目標モータ速度５１３０４は、予め規定されており、モータと信号通信しているプロセッサのメモリ（例えば、図５及び図６を参照）に記憶されてもよい。様々な例では、プロセッサは、通常の動作条件下で目標モータ速度５１３０４を維持するように構成することができる。例えば、目標モータ速度５１３０４は、メモリ５０４１０（図６）に記憶されてもよく、プロセッサ５０４０８（図６）は、通常の動作条件下で目標モータ速度５１３０４を維持するように構成することができる。そのような例では、外科用排出システム５０４００（図６）が起動されると、モータ５０４５１は、目標モータ速度５１３０４で動作することができ、１つ以上の条件が検出され、かつ／又はプロセッサ５０４０８に通信されない限り、目標モータ速度５１３０４で動作し続けることができる。
特定の例では、プロセッサ５０４０８は、リアルタイムで吸気煙中の微粒子濃度を検出するように構成された粒子センサと信号通信することができる。レーザー粒子カウンタセンサなどの微粒子濃度センサの様々な例が、本明細書に記載される。本開示の一態様では、図１８のフィルタ５０８７０への入口及び図１９のフィルタ５０９７０への入口に配置された粒子センサ５０８３８（図１８及び図１９）は、プロセッサ５０４０８（図６）と信号通信することができる。例えば、レーザー粒子センサ５０８３８は、図６のセンサ５０４３０のうちの１つに対応することができる。
様々な例では、粒子センサ５０８３８（図１８及び図１９）が、微粒子濃度（例えば、流体中の粒子状物質の百万分率）が閾値量５１３０６を下回って低下していることを検出すると、プロセッサ５０４０８は、モータ５０４５１の速度を低減するようにモータドライバ５０４２８に指示することができる。例えば、図２３の時間ｔ１では、粒子数又は微粒子濃度５１３００は、閾値量５１３０６を下回って低下している。粒子数５１３００が閾値量５１３０６を下回って低下しているため、モータ速度５１３０２は、目標モータ速度５１３０４を下回るまで低減されてもよい。その後、粒子数５１３００が時間ｔ２などで閾値量５１３０６を再び上回ることを粒子センサ５０８３８（図１８及び図１９）が検出した場合、プロセッサ５０４０８は、モータ５０４５１の速度を増加させて目標モータ速度５１３０４を再開するようにモータドライバ５０４２８に指示することができる。微粒子濃度は、煙中の粒子のサイズに対応することができる。例えば、煙は、時間ｔ１と時間ｔ２との間により小さい粒子を含有し得る。モータ５０４５１の速度を低減させることにより、ポンプ５０４５０によって生成された吸引を低減することができ、これにより、より小さい粒子が外科用排出システム５０４００のフィルタを通して吸引されないことを確実にすることができる。例えば、モータ速度を低減させる、又はポンプの圧力を低減させることにより、濾過システムが微粒子を捕捉するのに適切な時間及び能力を有することを確実にし、かつ細かいメディアフィルタがより小さい粒子を捕捉することができることを確実にすることができる。換言すれば、より遅い速度により、外科用排出システム５０４００の濾過効率を改善することができる。
特定の例では、ポンプ５０４５０を駆動するモータ５０４５１の速度は、フィルタの下流に配置された粒子センサに基づいて調整することができる。例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、粒子センサ５０８４８は、図１８のフィルタ５０８７０の下流、及び図１９のフィルタ５０９７０の下流に配置されている。粒子センサ５０８４８は、フィルタアセンブリの下流に配置されているため、粒子センサ５０８４８は、例えば、外科用排出システム５０８００又は排出システム５０９００からの排気中の微粒子を検出するように構成されている。換言すれば、そのような粒子センサ５０８４８は、排出器ハウジング５０８１８、５０９１８を通過して、周囲空気中に排出される微粒子を検出するように構成されている。粒子センサ５０８４８は、排出器ハウジング５０８１８、５０９１８の出口５０８２４、５０９２４それぞれに隣接して配置される。一例では、排気中の微粒子濃度（例えば、粒子センサ５０８４８によって検出された微粒子濃度）が既定の閾値量を上回ると、プロセッサ５０３０８（図５）及び／又はプロセッサ５０４０８（図６）は、ポンプに対する調整を実施することができる。例えば、再び図６を参照すると、モータ５０４５１の速度を調整して、外科用排出システム５０４００の濾過効率を改善することができる。
モータ速度は、モータに供給される電流を制限すること、及び／又はモータのデューティサイクルを変更することによって調整することができる。例えば、パルス変調回路は、パルス幅変調及び／又はパルス周波数変調を用いて、パルスの長さ及び／又は周波数を調整することができる。
加えて又は代わりに、排気中の粒子数が、手術室内の操作者（単数又は複数）及び臨床医（単数又は複数）に危険又は有害であり得る既定の閾値量を上回る場合、排出された流体を、外科用排出システム内の１つ以上のフィルタを介して方向転換することができる。例えば、粒子センサ５０８３８が、閾値量を上回る排気中の粒子数を検出した場合、プロセッサ５０３０８（図５）及び／又はプロセッサ５０４０８（図６）は、フィルタの下流の弁を開くことができ、これにより、排気を再循環し、再循環された排気をフィルタの上流で流路内に注入することができる。特定の例では、弁は、例えば、再循環された排気を１つ以上の追加の及び／又は異なるフィルタを含む代替の流路内に注入することができる。
特定の例では、外科用排出システムは、設定閾値を上回るにもかかわらず、排出システムが動作し続ける、かつ／又は既定の電力レベルで動作し続ける、オーバーライドオプションを含むことができる。例えば、オーバーライドモードでは、フィルタの下流の粒子センサが閾値量を上回る微粒子濃度を検出した場合であっても、外科用排出システムは、動作し続けて、粒子を排気することができる。手術室の操作者は、例えば、排出器ハウジング上のスイッチ、トグル、ボタン、若しくは他のアクチュエータを起動させることによって、及び／又は外科用ハブへの入力によって、オーバーライド機能又はオーバーライドモードを起動することができる。
ここで図２７を参照すると、外科用排出システムの調整アルゴリズム５２３００を示すフローチャートが示されている。本明細書に開示される様々な外科用排出システムは、図２７の調整アルゴリズム５２３００を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、調整アルゴリズム５２３００を、本明細書に記載される１つ以上の追加の調整アルゴリズムと組み合わせることができることを容易に理解するであろう。外科用排出システムに対する調整は、排出器ポンプのモータと信号通信するプロセッサによって実施することができる（例えば、図５及び図６のプロセッサ及びポンプを参照）。例えば、プロセッサ５０４０８は、調整アルゴリズム５２３００を実施することができる。そのようなプロセッサはまた、外科用排出システム内の１つ以上のセンサと信号通信することができる。
様々な例では、外科用排出システムは、最初に、図２７に示すようにスタンバイモード５２３０２で動作することができ、このモードでは、モータは、手術部位から流体をサンプリングするために、ブロック５２３１０に示すように低電力で動作する。例えば、スタンバイモード５２３０２では、少量の流体サンプルを外科用排出システムによって手術部位から排出することができる。スタンバイモード５２３０２は、排出システムのデフォルトモードとすることができる。
フィルタの上流の粒子センサ（例えば、粒子センサ５０８３８）が、ブロック５２３１２に示すように閾値Ｘより大きい粒子数又は微粒子濃度を検出した場合、外科用排出システムは、自動排出モード５２３０４になることができる。自動排出モード５２３０４では、ブロック５２３１４でモータ速度を増加させて、手術部位から追加の煙を引き込むことができる。例えば、粒子数又は微粒子濃度は、電気外科処置が開始されるときに、又は特定の電気外科用電力レベルが起動されたときに、閾値量Ｘを上回って増加し得る。特定の例では、検出された微粒子濃度に基づいて、自動排出モード５２３０４中にモータの速度を調整することができる。例えば、粒子センサ５０８３８によって検出される微粒子濃度が増加するにつれて、モータ速度は、それに応じて増加することができる。特定の例では、既定のモータ速度は、粒子センサ５０８３８によって検出された微粒子濃度の既定の範囲に対応することができる。
更に図２７を参照すると、フィルタの下流の粒子センサ（例えば、粒子センサ５０８４８）がブロック５２３１６で閾値量Ｙ未満の粒子数又は微粒子濃度を検出した場合、モータは、ブロック５２３１０で低電力モードを再開することができる、及び／又は本明細書で提供されるようにブロック５２３１４で更に調整することができる。更に、下流の粒子センサ５０８４８がブロック５２３１８で閾値量Ｙよりも大きく、かつ閾値量Ｚ未満の粒子数又は微粒子濃度を検出した場合、ブロック５２３２０でモータ速度を減少させて、フィルタの効率を改善することができる。例えば、閾値ＹとＺとの間の粒子センサ５０８４８によって検出される微粒子濃度は、排煙システムのフィルタを通過する小さい粒子に対応することができる。
更に図２７を参照すると、フィルタの下流の粒子センサ５０８４８がブロック５２３１８で閾値量Ｚよりも大きい粒子数を検出した場合、ブロック５２３２２でモータをオフにして、排出処置を終了させることができ、外科用排出システムは、オーバーライドモード５２３０６になることができる。例えば、閾値Ｚは、手術室内の臨床医及び／又は他の職員に対する空気品質リスクに対応することができる。特定の例では、操作者は、本明細書で更に提供されるように、シャットダウン機能を選択的にオーバーライドすることができ、それにより、モータは、ブロック５２３１０で動作し続ける。例えば、外科用排出システムは、流体のサンプルが手術部位から排出され、外科用排出システムによって監視される、スタンバイモード５２３０２に戻ることができる。
特定の例では、ポンプの電力レベルは、外科用排出システムの少なくとも一部分にわたる圧力差の関数であってもよい。例えば、外科用排出システムは、少なくとも２つの圧力センサを含むことができる。再び図１８及び図１９を参照すると、周囲圧力センサ５０８５４は、周囲室内の圧力を検出するように構成されている。圧力センサ５０８４０は、図１８の流体トラップ５０８６０とフィルタ又は濾過システム５０８７０との中間の流路５０８０４内の圧力を検出するように、かつ図１９の流体トラップ５０９６０とフィルタシステム５０９７０との中間の流路５０９０４内の圧力を検出するように構成されている。加えて、圧力センサ５０８４６は、図１８の濾過システム５０８７０とポンプ５０８０６との中間の流路５０８０４及び図１９の濾過システム５０９７０とポンプ５０９０６との中間の流路５０９０４内の圧力を検出するように構成されている。最後に、圧力センサ５０８５０は、排気ポート又は出口５０８２４及び５０９２４それぞれにおける流路５０８０４及び５０９０４内の圧力を検出するように構成されている。読者は、特定の排煙システムが、図１８及び図１９に示す４つの圧力センサ５０８４０、５０８４６、５０８５０、及び５０８５４よりも少ない又はそれよりも多い圧力センサを含むことができることを容易に理解するであろう。更に、圧力センサは、外科用排出システム全体にわたって代替的な位置に配置することができる。例えば、１つ以上の圧力センサは、例えば、排出器とハウジングとの間に延びる排出導管に沿って排煙器装置内に、及び流体トラップの上流及び／又は濾過システムの中間の異なる層などのハウジング内に配置することができる。
ここで図２８を参照すると、外科用排出システムの調整アルゴリズム５２４００を示すフローチャートが示されている。様々な例では、本明細書に開示される外科用排出システムは、図２８の調整アルゴリズムを利用することができる。更に、読者は、特定の例では、図２８の調整アルゴリズム５２４００を、本明細書に記載される１つ以上の追加の調整アルゴリズムと組み合わせることができることを容易に理解するであろう。外科用排出システムに対する調整は、排出器ポンプのモータと信号通信するプロセッサによって実施することができる（例えば、図５及び図６のプロセッサ及びポンプを参照）。例えば、プロセッサ５０４０８は、調整アルゴリズム５２４００を実施することができる。プロセッサはまた、外科用排出システム内の１つ以上の圧力センサと信号通信することができる。
様々な例では、プロセッサ５０４０８は、ブロック５２４０２で第１の圧力センサから圧力測定値Ｐ１を取得し、ブロック５２４０４で第２の圧力センサから第２の圧力測定値Ｐ２を取得するように構成されている。第１及び第２の圧力センサは、例えば、図６のセンサ５０４３０によって提供されてもよい。プロセッサ５０４０８は、ブロック５２４０６で測定値Ｐ１及びＰ２を比較して、第１の圧力センサと第２の圧力センサとの間の圧力差を判定するように構成されている。一例では、ブロック５２４０８でなど、圧力差が閾値量Ｘ以下である場合、ポンプの速度を維持することができる。逆に、ブロック５２４１０でなど、圧力差が閾値量Ｘよりも大きい場合、ポンプの速度を調整することができる。モータの動作パラメータに対する調整は、ポンプの速度を調整するように構成されている。調整アルゴリズム５２４００は、連続的に及び／又は規則的な間隔で繰り返すことができる。特定の例では、臨床医は、調整アルゴリズム５２４００の実施をトリガすることができる。
排出システムを通る煙の流量は、圧力差の関数であり得る。一例では、排出システムにわたる圧力差が著しく増加する場合、システムを通る流量も増加し得る。実際の流量は、圧力差及びモータ速度に基づいて予測することができる。したがって、圧力差を監視することによって、流量をより正確に判定することができる。
加えて、流路内の閉塞は、圧力差の増加に対応することができる。例えば、フィルタが煙から粒子を捕捉するにつれて、フィルタにわたる圧力差は、所与のポンプ速度に対して増加し得る。フィルタにわたる既定の圧力低下に応じて、モータの速度及び対応するポンプの速度を増加させて、フィルタ内の閉塞にもかかわらず、システムを通る煙の流量を維持することができる。例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、第１の圧力センサ（例えば、圧力センサ５０８４０）は、フィルタの上流に配置することができ、第２の圧力センサ（例えば、圧力センサ５０８４６）は、フィルタの下流に配置することができる。圧力センサ５０８４０と圧力センサ５０８４６との間の圧力差は、フィルタにわたる圧力低下に対応することができる。フィルタが煙中の粒子を捕捉するにつれて、捕捉された粒子は、流路を閉塞することがあり、これにより、フィルタにわたる圧力差を増加させることがある。圧力差の増加に応じて、プロセッサは、システムにわたる流量を維持するためにモータの動作パラメータを調整することができる。例えば、モータの速度及び対応するポンプの速度は、流路内の部分的に閉塞されたフィルタを補償するために増加させることができる。
他の例では、既定の圧力低下は、排出導管内の閉塞に対応することができる。一実施例では、例えば、排出導管が組織で閉塞されたときに組織損傷を回避するために、モータの速度及び対応するポンプの速度を減少させることができる。そのような例でポンプの速度を減少させることは、潜在的な組織外傷を回避するように構成することができる。
別の例では、第１の圧力センサは、流体トラップの上流に配置することができ、第２の圧力センサは、流体トラップの下流に配置することができる（例えば、圧力センサ５０８４０）。センサ間の圧力差は、流体トラップにわたる圧力低下に対応することができ、これは、流体トラップを通る流量及び／又は流路に対応することができる。流体トラップ全体にわたる圧力差はまた、流体排出システム内の他のセンサによって推定することができる。特定の例では、煙が下流のフィルタ（単数又は複数）及びポンプに入る前に煙からの液体の十分な除去を確実にするために、流体トラップを通る流量を低減することが望ましい。そのような例では、圧力差は、モータの速度及び対応するポンプの速度を低減することによって低減されてもよい。
更に他の例では、第１の圧力センサは、外科用排出システム又はその排出器ハウジングへの入口に配置することができ、第２の圧力センサは、外科用排出システムの出口に配置することができる（例えば、圧力センサ５０８５０）。センサ間の圧力差は、外科用排出システムにわたる圧力低下に対応することができる。特定の例では、システムにわたる圧力低下を監視することによって、システムの最大吸引負荷を閾値未満に維持することができる。圧力低下が閾値量を上回ると、プロセッサは、圧力差を低減するために、モータの動作パラメータを調整する（例えば、モータを減速させる）ことができる。
一例では、化学センサ５０８３２は、例えば、センサ５０８３２上に飛び散った流体などの、センサと物理的に接触している物質のｐＨを検出することができる。本開示の一態様では、化学センサ５０８３２は、流体中のグルコース含量及び／又は酸素含量を検出することができる。特定の例では、化学センサ５０３８２は、癌性副生成物を検出するように構成することができる。癌性副生成物が検出された場合、そのような副生成物が手術室に入る可能性を低減するために、排出システムのパラメータを調整することができる。一例では、例えば、排出システム内のフィルタの効率を改善するために、ポンプ速度を低減することができる。他の例では、癌性副生成物が手術室内に排出されないことを確実にするために、排出システムの電源を切ることができる。
外科用排出システムによって手術部位から抽出された流体は、液体及び様々な微粒子を含んでもよい。排気された流体中の異なる種類及び／又は状態の物質の組み合わせは、排気された流体を濾過することを困難にすることがある。加えて又は代わりに、特定の種類及び／又は状態の物質は、特定のフィルタにとって有害であり得る。例えば、煙中の液滴の存在は、特定のフィルタを損傷する可能性があり、煙中のより大きな微粒子の存在は、特定の細かな微粒子フィルタを閉塞することがある。
センサは、排出システムを通って移動する流体のパラメータを検出するように構成することができる。センサ（単数又は複数）によって検出されたパラメータに基づいて、外科用排出システムは、排出された流体を適切な流路に沿って向けることができる。例えば、特定の閾値パラメータを上回る割合の液滴を含有する流体は、流体トラップを介して向けることができる。別の実施例として、閾値サイズを上回る微粒子を含有する流体は、粗いメディアフィルタを介して向けることができ、閾値サイズ未満の微粒子を含有する流体は、粗いメディアフィルタをバイパスして、細かいメディアフィルタに向けることができる。
外科用排出システムを通る代替的な流路を提供することにより、外科用排出システム及びそのフィルタ（単数又は複数）は、より効率的に動作し、損傷及び／又は閉塞をより受けにくくすることができる。フィルタの使用可能寿命もまた延長することができる。本明細書で提供されるように、フィルタは、１つ以上の濾過層を含むことができ、特定の例では、濾過システムは、１つ以上のフィルタを含むことができる。
外科用排出システムのダイバータ弁５２９３４を、図２４Ａ及び図２４Ｂに詳細に示す。本開示の一態様では、図１８及び図１９の外科用排出システム５０８００及び５０９００それぞれに示すダイバータ弁５０８３４及び５０９３４は、ダイバータ弁５２９３４を含むことができる。ダイバータ弁５２９３４は、入口経路５２９４２から第１の経路５２９４０又は第２の経路５２９３８のいずれかに沿って流体を向けるように動作可能に構成されたボール弁５２３９６を含む。様々な例では、ボール弁５２３９６は、コントローラを備える電気作動式ボール弁であってもよい。例えば、プロセッサ５０４０８（図６）などの外科用排出システムのプロセッサは、ボール弁コントローラに信号を送って、ボール弁５２３９６の回転を開始して、煙の流路を変更することができる。ダイバータ弁５２９３４が第１の位置（図２４Ａ）にあるときには、ダイバータ弁５２９３４を介した煙の吸気は、第１の経路５２９４０に沿って向けられる。ダイバータ弁５２９３４が第２の位置（図２４Ｂ）にあるときには、ダイバータ弁５２９３４を介した煙の吸気は、第２の経路５２９３８に沿って向けられる。
第１の経路５２９４０は、煙中に液体が検出されていない場合の、又は検出された液ガス比又はエアロゾルの割合が閾値未満である場合の流路に対応することができる。第２の経路５２９３８は、煙中に液体、例えば、エアロゾルが検出された場合の、又は検出された液ガス比又はエアロゾルの割合が閾値以上である場合の流路に対応することができる。本開示の特定の態様では、第１の経路５２９４０は、流体トラップをバイパスすることができ、第２の経路５２９３８は、煙がフィルタ内に向けられる前に煙から流体を捕捉するために、煙を流体トラップを通して向けることができる。エアロゾルの割合に基づいて流路を選択することにより、外科用排出システムの効率を改善することができる。
他の例では、ダイバータ弁５２９３４は、３つ以上の流体経路出口を含むことができる。更に、流体経路は、流体の検出されたパラメータに応じて、流体トラップに対して流体をバイパス／再循環すること、かつ／又は流体トラップ、凝縮器、及び／若しくは微粒子フィルタの異なる構成を含む異なる濾過経路に沿って煙を向けることができる。
再び図１８及び図１９を参照すると、流体検出センサ５０８３０は、煙中のエアロゾルの存在又は液ガス比を検出するように構成されている。例えば、図１８の流体検出センサ５０８３０は、排出器ハウジング５０８１８の入口５０８２２に配置される。他の例では、流体検出センサ５０８３０は、入口５０８２２付近に、並びに／又はフィルタ５０８７０及び／若しくはフィルタ５０８７０を受容するためのソケットの上流の位置に配置することができる。流体検出センサの例については、本明細書で更に説明する。例えば、流体検出センサ５０８３０は、本明細書で更に開示される粒子センサのうちの１つ以上を含むことができる。加えて又は代わりに、本開示の一態様では、流体検出センサ５０８３０は、連続性センサを含む。
一例では、流体検出センサ５０８３０が閾値以上の液ガス比を検出した場合、吸気は、微粒子フィルタに入る前に、凝縮器に迂回させることができる。凝縮器は、流路内の小さな液滴を凝結するように構成することができる。様々な例では、凝縮器は、ハニカム構造を含むことができる。凝縮器は、液体が凝結するように構成されている、複数のバッフル又は他の構造体を含むことができる。煙が凝縮器を通過して流れると、液体は、内部のバッフル上で凝結することができ、流体リザーバ内に下方に滴下するように向けることができる。
主に図１８を参照すると、内部のダイバータ弁５０８３４は、煙がフィルタ５０８７０に直接流れるように、凝縮器５０８３５をバイパスするように煙の吸気を向けるように配置されている。凝縮器５０８３５をバイパスする際、外科用排出システム５０８００は、ポンプを駆動するモータによる少ない電力を必要とすることができる（例えば、図６のモータ５０４５１及びポンプ５０４５０を参照）。ここで図１９を参照すると、ダイバータ弁５０９３４は、煙がフィルタ５０９７０内に流れる前に、流体トラップ５０９６０内の凝縮器５０９３５内に煙を向けるように配置されている。逆に、流体検出センサ５０８３０が閾値未満の液ガス比を検出した場合、吸気は、凝縮器５０９３５をバイパスし、フィルタ５０９７０に直接向けることができる。
様々な例では、流体検出センサ５０８３０は、流路内の煙の存在を検出することができる。例えば、流体検出センサ５０８３０は、粒子センサを含むことができる。粒子の検出、又は閾値を上回る微粒子濃度の検出は、煙が流路内に存在することを示すことができる。特定の例では、流体検出センサは、固体粒子（例えば、炭素）とエアロゾル粒子とを区別しない場合がある。他の例では、流体検出センサ５０８３０はまた、エアロゾルの存在を検出することができる。例えば、流体検出センサは、例えば、検出された粒子がエアロゾルであるかどうかを判定することができる、本明細書に記載されるような、連続性センサを含むことができる。
様々な例では、外科用排出システムは、追加又は代替の流路を含むことができる。例えば、外科用排出システムは、高微粒子流路及び低微粒子流路を含むことができる。例えば、粒子センサ５０８３８（図１８及び図１９）などの粒子センサが、閾値弁以上の微粒子濃度を検出した場合、吸気煙は、微粒子フィルタに迂回させることができる。逆に、レーザー粒子センサが閾値未満の微粒子濃度を検出した場合、吸気煙は、微粒子フィルタをバイパスすることができる。同様に、異なる流路は、異なるサイズ及び／又は種類の粒子に対応することができる。例えば、粒子センサ５０８３８によってより大きい粒子が検出された場合、煙は、より小さい粒子が検出された場合とは異なる経路に沿って向けることができる。例えば、外科用排出システムは、異なる種類の微粒子フィルタ（例えば、大きいメディアフィルタ及び細かいメディアフィルタ）を含むことができ、粒子の検出されたサイズ（又はサイズ範囲）に基づいて、直接遮断、慣性衝突、及び拡散遮断などの異なる濾過方法を利用することができる。異なる流路は、モータに対する電力引き込み及び／又は応力を最小限に抑えながら、煙の流体抽出及び／又は微粒子濾過を最適化するように選択することができる。特定の例では、既定の流路は、より直接的な流路とすることができ、閾値限界を上回る流体パラメータを検出すると、流体は、より直接的でない流路に迂回させることができる。より直接的でない流路は、より多くの電力を必要とする場合がある。
様々な例では、外科用排出システムのモータは、吸気煙及び／又は外科用排出システム内に設置されたフィルタの特性に基づいて調整されてもよい。再び図６に示す概略図を参照すると、プロセッサ５０４０８は、ポンプ５０４５０のためのモータ５０４５１に連結されたモータドライバ５０４２８と信号通信する。プロセッサ５０４０８は、煙及び／又は設置されたフィルタの特性に基づいてモータ５０４５１を調整するように構成することができる。一例では、プロセッサ５０４０８は、煙中に浮遊するエアロゾルの体積に対応する、及び／又は外科用排出システムの配管と接触している若しくはそこに静止している液滴の体積を含む流路内の液体体積に対応する入力を受信することができる。例えば、連続性センサなどの吸気煙の流体密度を検出するための様々なセンサについては、本明細書で更に説明する。
煙の液ガス比は、排煙ポンプの効率に影響を及ぼし得る。例えば、煙中の液体（単数又は複数）は、煙中のガスよりも圧縮性が低いことがあり、これにより、ポンプの効率に影響を及ぼし得る。加えて、異なる種類のポンプは、エアロゾルの存在下で異なって動作し得る。特定の例では、ポンプ速度を加速させることができ、他の例では、ポンプ速度を減速させることができる。それぞれの液ガス比に対してポンプの効率を最適化するために、プロセッサは、ポンプを駆動するモータを調整するように構成することができる。換言すれば、モータの制御プログラムは、流路内の検出された液ガス比に基づいてポンプ速度を動作可能に調整することができる。
特定のポンプは、ポンプの効率が同じままである又は増加するのいずれかのように、高い液ガス比を有する流体を効率的に処理することができる。例えば、特定のスクロールポンプは、煙経路内のエアロゾルを処理することができる。そのような例では、非圧縮性（又はより圧縮性の低い）流体により、ポンプの回転速度を減少させて、真空の空気処理を増加させてもよい。他のポンプは、高い液ガス比を有する流体に対してより敏感であることがあり、したがって、流体トラップを介した圧力差を制限するために減速させることができる。
様々な例では、センサは、外科用排出システムを通る流量を検出するように構成することができる。例えば、光学センサは、外科用排出システム内の粒子の流量を測定するように構成することができる。特定の例では、外科用排出システムを通る検出された流量を利用して、圧縮機の吸引速度を管理することができる。アルゴリズムは、流量及び／又は煙の１つ以上の検出されたパラメータ（例えば、微粒子濃度、液ガス比など）に基づいて、適切な吸引速度を判定することができる。例えば、高い液ガス比を有する煙が外科用排出システムに入ると、モータ速度を低減して、煙がポンプに入る前に煙からより多くの液体を抽出することができるように、その流体トラップを含む外科用排出システムを通る流量を低減することができる。液体は、特定のポンプを損傷する可能性がある。例えば、煙中の液体が入ることが可能になる場合、ローブポンプ及び再生ブロワは、損傷することがある。
図２５は、外科用排出システム５０８００（図１８）及び／又は５０９００（図１９）などの外科用排出システムの経時的な空気流流体含有量及びデューティサイクルのグラフ表示を示す。流体含有量は、排出システム内のエアロゾル及び液滴を含むことができ、例えば、流体検出センサ５０８３０及び５０８３６（図１８及び図１９）によって検出することができる。図２５を再び参照すると、処置の最初に、流体検出センサ５０８３０及び５０８３６は、煙中で、同じ又は実質的に同じ含有量を検出する。換言すれば、それぞれの流体トラップ５０８６０、５０９６０の上流の流体含有量は、それぞれの流体トラップ５０８６０、５０９６０の下流の流体含有量と同じ又は実質的に同じである。センサ５０８３０及び５０８３６の両方によって検出された流体含有量は、処置が継続するにつれて上昇し続ける。
時間ｔ１において、センサ５０８３０及び５０８３６の両方によって検出された流体含有量は、流体含有量閾値（ＣＴ）５２１０２を上回り、煙は、濾過システムへの損傷を防止するために、流体トラップ５０８６０及び／又は５０９６０などの流体トラップを介して方向転換される。流体含有量閾値ＣＴ５２１０２は、濾過システムにとって有害となる体積又は流体及び／若しくはエアロゾルの割合に対応することができる。主に図１９の排出システム５０９００を参照すると、再循環弁５０９９０は、流体をフィルタ５０９７０に入る前に流体トラップ５０９６０の凝縮器５０９３５内に戻って方向転換することができるように、（図１９に示すように）開放することができる。流体を再循環させることによって、追加の液滴を流体から除去することができる。結果として、再び図２５を参照すると、フィルタ５０９７０の上流に配置された流体検出センサ５０８３６によって検出される流体含有量は、流体含有量閾値ＣＴ５２１０２を下回るまで減少させることができる。様々な例では、排出器ハウジングを通る空気流経路が時間ｔ１で調整されることにより、図２５に示すように、モータのデューティサイクルを維持することができる。
更に図２５のグラフ表示を参照すると、エアロゾル及び／又は液滴の一部を補足する流体トラップを介して煙が再循環されると、下流の流体検出センサ５０８３６は、煙中のより少ない液体含量を検出し始める。しかしながら、上流の流体検出センサ５０８３０は、煙中の液体の量の増加を検出し続ける。更に、時間ｔ２において、下流の流体検出センサ５０８３６は、流体含有量閾値ＣＴ５２１０２を上回る流体含有量を再び検出する。流体トラップを介した煙の再循環にもかかわらず増加する流体含有量に対処するために、煙がポンプに入る前により多くの液体を煙から抽出することができるように、ポンプモータのデューティサイクルは、時間ｔ２で減少され、ポンプの速度を低減させる。ポンプが低減したデューティサイクルに調整されると、流体トラップは、煙中のエアロゾル及び／又は液滴をより効果的に捕捉することができ、流体検出センサ５０８３６によって検出される流体含有量は、最終的に流体含有量閾値ＣＴ５２１０２を下回るまで減少し始める。
特定の例では、流体トラップ内の流体の体積及び／又はハウジングの水平度を利用して、流出防止バッフル及び／又は微粒子フィルタへの流体トラップの出口ポートに到達したことに対応し得る閾値限界に内部の流体レベルが近づいているかどうかを判定することができる。液体は、本明細書に更に記載されるように、微粒子フィルタを損傷し、かつ／又はその効率を低下させることがある。液体が微粒子フィルタに入るのを防止するために、プロセッサは、微粒子フィルタに液体を引き込む可能性を最小限に抑えるように、モータを調整することができる。例えば、既定の体積の液体が流体トラップに入ったとき、及び／又は、トラップ内の液体が既定の安全レベルを上回るハウジング内の設定されたマーカー又はレベルに到達したとき、プロセッサは、減速するようにモータに指示することができる。
様々な例では、モータの制御プログラムは、外科用排出システム５０９００内の圧力センサ５０８４０及び５０８４６（図１９）などの排出システム内の圧力センサ間の圧力差を使用することによって、更に影響を受けることがある。例えば、フィルタ５０９７０にわたる圧力差及びポンプ５０９０６のモータの速度に基づいて、外科用排出システム５０９００のプロセッサは、フィルタ５０９７０を通る実際の流量を予測するように構成することができる。更に、流量を制限し、かつ流体が流体トラップ５０９６０内のリザーバからフィルタ５０９７０内に引き込まれる可能性を低減するために、（例えば、モータ速度を調整することによって）流量を調整することができる。
本明細書に記載されるように、外科用排出システムは、煙中のエアロゾルの存在（例えば、液ガス比）を検出するように構成された１つ以上のセンサと、煙中の炭化微粒子の存在（例えば、百万分率の測定値）を検出するように構成された１つ以上のセンサと、を含むことができる。抽出された流体が主に蒸気、主に煙、及び／又はそれぞれの対応する比率であるかどうかを判定することによって、外科用排出システムは、臨床医、インテリジェント電気外科用器具、ロボットシステム、ハブ、及び／又はクラウドに有益な情報を提供することができる。例えば、蒸気と煙との比は、組織溶着及び／又はコラーゲン焼灼の程度を示すことができる。様々な例では、電気外科用器具及びその発生器のエネルギーアルゴリズムは、蒸気と煙との比に基づいて調整することができる。
本開示の一態様では、抽出された流体が主に蒸気である又は高いエアロゾルの割合を有する場合、プロセッサは、発生器８００（図５８）などの超音波発生器の振幅及び／又は電力を調整することができる。例えば、排煙システムのプロセッサは、発生器８００に通信可能に連結することができる。一例では、特定の外科的シナリオに対して電力が高すぎる場合、過剰な蒸気又はエアロゾルが生成されることがある。そのような例では、発生器の電力レベルを減少させて、エネルギーツールによる蒸気／エアロゾルの発生を低減することができる。他の例では、より高い粒子比に対して、プロセッサは、発生器の電力レベルを調整することができる。例えば、電力レベルは、閾値を上回る粒子比に対して減少させることができる。特定の例では、電圧を調整して、エネルギーツールによって生成される微粒子を低減することができる。
ここで図２６を参照すると、外科用排出システムの調整アルゴリズム５２２００が示されている。本明細書に開示される様々な外科用排出システムは、調整アルゴリズム５２２００を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、調整アルゴリズム５２２００を、本明細書に記載される１つ以上の追加の調整アルゴリズムと組み合わせることができることを容易に理解するであろう。外科用排出システムに対する調整は、排出器ポンプのモータと信号通信するプロセッサによって実施することができる（例えば、図５及び図６のプロセッサ及びポンプを参照）。例えば、調整アルゴリズム５２２００は、本明細書で更に説明するように、モータドライバ５０４２８及び／又はダイバータ弁用のコントローラと信号通信するプロセッサ５０４０８によって実施することができる。プロセッサは、様々なセンサを利用して排出された煙の特性を監視するように構成されている。本開示の一態様では、図２６を参照すると、プロセッサは、吸気煙が閾値を上回る粒子及びエアロゾルを含むかどうかを判定するように構成されている。
調整アルゴリズム５２２００の最初に、ブロック５２２０２において、標準流量を開始することができ、ブロック５２２０４において、吸気煙の１つ以上の特性を監視することができる。ブロック５２２０６で、センサは、流体中の粒子を確認するように構成することができる。センサによって粒子が検出されない場合、ブロック５２２０２で、標準流量及び／又は電力レベルは、維持することができる。一例では、標準流量は、本明細書で更に説明するように、最小流量又はアイドル流量であってもよい。ブロック５２２０６で粒子が検出され、かつブロック５２２０８で粒子がエアロゾル粒子ではないと判定された場合、ブロック５２２１０で、流量及び／又は電力レベルに対する第１の調整を実施することができる。例えば、流量及び電力レベルを増加させて、手術部位からの粒子、すなわち煙の排出を増加させることができる。特定の例では、ブロック５２２０８で粒子がエアロゾル粒子であると判定された場合、又は粒子の一部分がエアロゾル粒子である場合、第２の調整を実施することができる。
本開示の一態様では、第２の調整は、煙中のエアロゾルの割合に依存し得る。例えば、エアロゾルの割合が、図２６のブロック５２２１２のＸ％などの第１の閾値量よりも大きいと判定された場合、ブロック５２２１４で、煙を流体トラップに向けることができる。逆に、煙中のエアロゾル濃度が閾値量Ｘ％以下である場合、ブロック５２２１６で、煙は、流体トラップをバイパスするように向けることができる。排煙システム内の流体の流れを向けるための導管及び弁については、本明細書で更に説明する。特定の例では、流量及び／又は電力レベルを調整して、例えば、流体トラップに向かって及び／又は流体トラップの周囲でなど、選択された流路に沿って流体を十分に引き込むことができる。本開示の一態様では、流体を流体トラップ内に引き込むために、追加の電力及び／又は吸引が必要とされてもよい。
更に図２６を参照すると、流体トラップを出ると、ブロック５２２１８でエアロゾル粒子が煙中に更に検出された場合、かつブロック５２２２０でエアロゾル濃度が図２６のＹ％などの第２の閾値量より大きい場合、ブロック５２２２４で流量を減少させて、煙からのエアロゾルの適切な抽出を確実にすることができる。逆に、流体トラップの下流のエアロゾル濃度が第２の閾値量Ｙ％以下である場合、ブロック５２２２２で、流量を維持することができる。図２６に示すように、調整アルゴリズム５２２００で流路を方向転換すると、並びに／又は流量を調整及び／若しくは維持すると、調整アルゴリズムは、ブロック５２２０４に戻って、排煙システムの１つ以上のパラメータを監視し続けることができる。特定の例では、調整アルゴリズム５２２００は、煙特性が連続的に監視されるように、かつ／又はプロセッサにリアルタイム若しくはほぼリアルタイムで送信されるように、連続的に循環することができる。他の例では、調整アルゴリズム５２２００は、既定の時間及び／又は間隔を繰り返すことができる。
特定の例では、外科用排出システムは、化学センサ５０８３２（図１８及び図１９）などの化学センサを更に含むことができる。化学センサ５０８３２は、外科用排出システム５０８００の入口５０８２２付近に、及び外科用排出システム５０９００の入口５０９２２付近に位置する。化学センサ５０８３２は、外科用排出システムによって排出された粒子の化学的特性を検出するように構成されている。例えば、化学センサ５０８３２は、電気外科処置中に患者の腹部空洞から排出された煙中の粒子の化学組成を識別することができる。異なる種類の化学センサを利用して、外科用排出システムによって抽出された物質の種類を判定することができる。特定の例では、排煙システムは、化学センサ５０８３２によって検出されているものによってなど、手術部位から抽出されているものに基づいて制御されてもよい。
抽出された流体及び／又は粒子の化学分析を利用して、発生器８００（図５８）の機能などの発生器機能を調整することができる。例えば、発生器機能は、化学センサ５０８３２による癌性物質の検出に基づいて調整することができる。特定の例では、化学センサ５０８３２によって癌性物質がもはや検出されない場合、全ての癌性物質が除去されたことを臨床医に警告することができる、及び／又は発生器は、エネルギー装置の動作を停止することができる。あるいは、化学センサ５０８３２によって癌性物質が検出された場合、臨床医に警告することができ、発生器は、癌性物質を除去するためにエネルギー装置の動作を最適化することができる。
特定の例では、発生器機能は、外科システムによって検出された組織特性に基づいて調整されてもよい。主に図２９を参照すると、外科システムの調整アルゴリズム５２５００を示すフローチャートが示されている。本明細書に開示される様々な外科システムは、調整アルゴリズム５２５００を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、調整アルゴリズム５２５００を、本明細書に記載される１つ以上の追加の調整アルゴリズムと組み合わせることができることを容易に理解するであろう。外科システムに対する調整は、プロセッサ（例えば、図５のプロセッサ５０３０８を参照）によって実施することができる。本開示の様々な態様では、組織の種類を判定するために、プロセッサ５０３０８（図５）は、複数のソースから情報を受信するように構成することができる。
更に図２９を参照すると、外科用排出システム内の１つ以上のセンサ５２５０２は、プロセッサ５０３０８（図５）に情報を提供することができる。更に図２８を主に参照して、例えば、図１８及び図１９に示すセンサと同様であってもよい、外科用排出システムの粒子センサ（単数又は複数）５２５０２ａ、化学センサ（単数又は複数）５２５０２ｂ、及び／又は流体検出センサ（単数又は複数）５２５０２ｃは、組織の種類を示すデータをプロセッサ５０３０８に提供することができる。加えて、外部センサ（単数又は複数）５２５０４は、プロセッサ５０３０８に情報を提供することができる。外部センサ５２５０４は、外科用排出システムに対して遠隔であってもよいが、外科処置に関与する他の外科用装置上に配置されてもよい。例えば、１つ以上の外部センサ（単数又は複数）５２５０４は、外科用器具、ロボットツール、及び／又は内視鏡上に配置することができる。特定の例では、内部センサ５２５０２及び外部センサ５２５０４は、状況認識モジュール又は外科用ハブに情報を提供することができ、それらは、様々なセンサ５２５０２、５２５０４に状況認識５２５０６を提供することができる。更に、状況認識５２５０６は、様々なセンサデータに関してプロセッサ５０３０８に通知することができる。状況認識５２５０６及びセンサ５２５０２、５２５０４からのデータに基づいて、ブロック５２５１０で、プロセッサ５０３０８（図５）によって組織の種類を究明することができる。
特定の例では、抽出された材料のエラスチンとコラーゲンとの比は、組織の種類から判定することができる。例えば、エラスチンは、第１の溶融温度に対応することができ、コラーゲンは、第１の溶融温度よりも高い第２の溶融温度に対応することができる。外部センサ５２５０４がクランプアームの速度及び／又はクランプ速度に対応する電動モータのパラメータを検出するように構成されている場合、外部センサ５２５０４は、組織の溶融温度、したがってエラスチンとコラーゲンとの比を示すことができる。エラスチン及びコラーゲンはまた、異なる屈折率及び吸収率を定義する。特定の例では、赤外分光計及び／又は屈折型カメラセンサを利用して、組織の種類を判定及び／又は確認することができる。
特定の例では、エネルギーモダリティは、検出された組織の種類（エラスチン、コラーゲン、及び／又はエラスチンとコラーゲンとの比）に基づいて調整することができる。例えば、特定のエネルギー装置は、エラスチンよりもコラーゲンを溶解することにより効率的であるが、エネルギーモダリティを調整することによって、エラスチンをより良好に溶解するように調整することができる。他の例では、コラーゲンを溶解し、エラスチンを保持することが望ましい場合がある。加えて又は代わりに、エラスチンとコラーゲンとの比は、静脈又は動脈などの物理的構造の種類を示すことができ、これは、システムの状況認識５２５０６に通知することができる。例えば、ブロック５２５１０でコラーゲンが検出された場合、ブロック５２５１２でエネルギーモダリティＡを実施することができる。他の例では、ブロック５２５１０でエラスチンが検出された場合、ブロック５２５１６でエネルギーモダリティＣを実施することができる。更に他の例では、ブロック５２５１０でコラーゲンと弾性との組み合わせが検出された場合、ブロック５２５１４でエネルギーモダリティＢを実施することができる。読者は、追加の及び／又は代替的なエネルギーモダリティが想定されることを容易に理解するであろう。例えば、エラスチンとコラーゲンとの特定の比に応じて、並びに／又は実行されている外科処置及び／若しくはその工程に基づいて、異なるモダリティを利用することができる。
組織を治療するためにエネルギー装置を用いる様々な外科処置において、流体及び／又は粒子が放出され、それによって、本明細書に更に記載されるように、手術部位内及び／又はその周囲の大気を汚染することがある。手術部位の大気の視認性を改善するために、例えば、汚染物質を排煙システムに引き込むことができる。更に、汚染物質が排煙システム内の空気流経路に沿って向けられると、浮遊する流体及び／又は粒子を濾過して、空気品質を改善することができる。排煙システムの効率並びに／又は電気外科用器具の起動後に発生する煙及び／若しくは汚染物質の量に応じて、煙は、手術部位内及び／又は周囲の大気中に蓄積することがある。そのような汚染物質の蓄積は、例えば、臨床医が手術部位を見ることができるのを妨げることがある。
本開示の一態様では、外科システムは、粒子センサ、電気外科用器具、及び発生器を含む排煙システムを備えることができる。そのような排煙システムは、外科処置中に電気外科用器具が組織にエネルギーを印加する際に、微粒子濃度を監視することができる。例えば、臨床医が電気外科用器具に電力を供給することを要求すると、発生器は、要求された電力を供給するように構成されている。外科システム内のプロセッサは、監視された微粒子濃度及び臨床医が発生器に要求した電力を分析するように構成されている。臨床医が要求した電力が所定の閾値を上回る微粒子濃度に至らせる汚染物質を生成する場合、プロセッサは、要求された電力を発生器が供給することを防止することができる。代わりに、そのような例では、発生器は、微粒子濃度を所定の閾値の下に戻すレベルで電力を供給することができる。
そのような例では、臨床医（単数又は複数）及び／又は助手（単数又は複数）は、微粒子濃度を個々に監視し、それに応じてエネルギーモダリティを調整する必要はない。代わりに、外科システムの器具及び装置は、それら自体の間で通信して、排煙システム内のセンサからの入力に基づいて特定の状況で特定の電力レベルを供給するように発生器に指示することができる。読者は、状況認識が発生器の意思決定プロセスに更に通知することができることを容易に理解するであろう。前述の監視プロセス及び／又は調整を実施する様々なアルゴリズムは、本明細書で更に開示されている。
外科システムは、電気外科用装置と、電気外科用装置に電力を供給するように構成された発生器と、排煙システムと、を含むことができる。排煙システムは、煙及び／又は吸気の排出導管内の微粒子のサイズ及び／又は濃度を監視するように構成されたセンサシステムを含むことができる。再び図１８及び図１９を参照すると、粒子センサ５０８３８が示されている。粒子センサ５０８３８は、流路５０８０４（図１８）及び流路５０９０４（図１９）に沿った位置に位置する内部センサである。様々な例では、粒子センサ５０８３８は、フィルタシステム５０８７０、５０９７０それぞれによる濾過前の流路５０８０４、５０９０４上の点に配置される。しかしながら、内部粒子センサ５０８３８は、手術部位から流入する汚染された空気を監視するために、流路５０８０４、５０９０４に沿った任意の好適な位置に配置することができる。様々な例では、排煙システム５０８００及び／又は５０９００は、流路５０８０４及び／又は５０９０４それぞれに沿った様々な位置に配置された２つ以上の内部粒子センサ５０８３８を備えることができる。読者は、様々な粒子測定手段が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、微粒子濃度センサは、光学センサ、レーザーセンサ、光電センサ、イオン化センサ、静電センサ、及び／又はこれらの任意の好適な組み合わせであってもよい。様々なセンサについては、本明細書で更に説明する。
電気外科用発生器は、電気外科用波形を生成するため、電気外科用回路内の主要構成要素である。発生器は、電気を高周波波形に変換し、電気外科用電流の流れのための電圧を生成するように構成されている。様々な例では、発生器は、様々な波形を生成するように構成されており、各波形は、組織に対して異なる効果をもたらす。「切断電流」は、組織を切断するが、ほとんど止血を提供しない。「凝固電流」は、限定された組織切開による凝固を提供し、加熱の深さを増加させる。「ブレンド電流」は、切断電流と凝固電流との間の中間電流であるが、ブレンド電流は、一般に、切断電流と凝固電流との組み合わせではない。むしろ、ブレンド電流は、電流が実際に流れる時間が１００パーセントから約５０パーセントの時間まで低減される切断電流であってもよい。様々な例では、発生器は、組織の損傷を低減するために、組織インピーダンスを自動的に監視し、エネルギー装置への電力出力を調整して、可能な限り低い設定で効率的かつ正確な切断効果をもたらすことができる。
高度切断効果（Advanced Cutting Effect、ＡＣＥ）として知られる電気外科切断の追加のモードは、熱壊死をほとんどからまったくもたらさず、かつ止血をもたらさない、メス状切断効果を臨床医に提供する。発生器がＡＣＥモードに置かれると、エンドエフェクタ上の電極の先端に一定の電圧が維持される。エンドエフェクタの端部上の活性電極は、発生器から手術部位にＲＦ電流を送達する。ＡＣＥモードを利用することによって、臨床医は、皮膚上に電気外科用装置を使用して、多くの場合、外科用メス、針、及び／若しくは患者に創傷及び／若しくは穿刺を引き起こす可能性がある任意の外科用器具などの特定の外科用器具を使用することなく、並びに／又はそれらを取り扱う任意の職員なしに、同等の創傷治癒結果を達成する能力を有する。
本開示の様々な態様では、電気外科用装置は、ＡＣＥ切断システムを備える。
外科処置の持続期間全体にわたって、汚染物質及び／又は煙が発生することがある。手術部位内及び／又はその周囲の大気が排煙システムによって効率的に濾過されない場合、汚染物質は、大気中に凝集し、臨床医及び／又は助手が手術部位を見ることが困難になる。手術室内の煙に関する更なる懸念については、本明細書に更に開示される。様々な例では、外科システム内のプロセッサは、臨床医が特定の持続時間の間に特定の外科用器具を使用するときに生成される煙及び／又は汚染物質の量に固有の情報をメモリに記憶することができる。そのような情報は、集中ハブ内、及び／又はクラウド内のプロセッサのメモリに直接記憶することができる。様々な例では、図５及び図６に示すプロセッサ及びメモリを用いて、そのような情報を記憶することができる。
様々な例では、電気外科用器具に供給される電力を制御するために、排煙システムと発生器との間に通信経路が確立される。そのような電力は、電気外科用器具を効果的に誘導して、より少ない煙を生成し、かつ／又はより少ない汚染物質を放出するため、並びに手術部位を効率的に濾過することを可能にするために制御される。様々な例では、外科システムの構成要素は、互いに直接通信することができる。様々な例では、外科システムの構成要素は、例えば、図３９～図６０に関して本明細書で更に説明するように、集中ハブを介して互いに通信する。読者は、任意の好適な通信経路を使用することができることを容易に理解するであろう。
外科処置が開始し、電気外科用器具が起動されると、排煙システム内のセンサは、空気品質に関するパラメータを監視するように構成されている。そのようなパラメータとしては、例えば、粒子数及び／又は濃度、温度、流体含有量、並びに／あるいは汚染の割合を挙げることができる。センサは、監視されたパラメータをプロセッサに通信するように構成されている。様々な例では、センサは、検出後に監視されたパラメータを自動的に通信する。様々な例では、センサは、センサが問い合わせされた後に、監視されたパラメータをプロセッサに通信する。しかしながら、読者は、監視された情報を通信する任意の好適な方法を使用することができることを理解するであろう。様々な例では、センサは、監視された情報をプロセッサに連続的に通信する。しかしながら、読者は、任意の好適なサンプル速度を使用することができることを理解するであろう。監視された情報は、例えば、リアルタイム又はほぼリアルタイムで通信することができる。
様々な例では、プロセッサは、所定の閾値に関する情報を記憶する。所定の閾値は、排煙システムのセンサによって監視されたパラメータに基づいて変動する。例えば、センサが粒子数及び／又は濃度を監視しているとき、そのような閾値は、手術部位内の臨床医の視野を事実上かつ／又は安全でなく遮る、手術部位の大気内の粒子のレベルを示すことができる。他の例では、閾値は、排出器ハウジング内の濾過システム及び粒子を適切に濾過するための濾過システムの能力に対応することができる。例えば、微粒子濃度が特定の閾値を上回る場合、濾過は、煙から微粒子を十分に濾過することができない場合があり、毒性物質は、排出システムを通過する、かつ／又はそのフィルタを閉塞する及び／若しくは詰まらせる場合がある。プロセッサが監視されたパラメータに関する情報を排煙システムのセンサ（単数又は複数）から受信すると、プロセッサは、監視されたパラメータ（単数又は複数）を所定の閾値（単数又は複数）と比較して、閾値（単数又は複数）を上回らなかったことを確実にするように構成されている。
様々な例では、プロセッサが所定の閾値を上回ったこと、かつ／又は上回るのに接近していることを認識した場合、プロセッサは、排煙システムの様々なモータ機能を制御することができる。プロセッサは、モータの速度を増加又は減少させることによって、排煙システムの流量を調整して、手術部位から汚染物質をより効率的に濾過することができる。例えば、粒子閾値に到達したことを示唆する情報をセンサがプロセッサに通信する場合、プロセッサは、モータの速度を増加させて、より多くの流体、及びおそらくより多くの汚染物質を手術部位から濾過のために排煙システム内に引き込むことができる。
様々な例では、プロセッサが所定の閾値を上回ったこと、かつ／又は上回るのに接近していることを認識した場合、プロセッサは、発生器によって電気外科用器具に供給される電力を変動させることができる。例えば、粒子閾値に到達したことを示唆する情報をセンサがプロセッサに通信する場合、プロセッサは、発生器が任意の追加の要求された電力をハンドヘルド式電気外科用器具に供給することを防止することになる。排煙システムが大気から汚染物質を粒子閾値の下に入るレベルまで濾過すると、プロセッサは、次いで、発生器がハンドヘルド式電気外科用器具に要求された電力を供給することを可能にすることができる。
図３３は、外科処置中のある期間にわたる検出された粒子数と電力レベルとの間の相関のグラフ表示である。上部グラフ５３３００は、粒子及び汚染物質が手術部位から排煙システム５０８００及び／又は５０９００内に濾過される際の、内部粒子センサ５０８３８（図１８及び図１９）によって検出された粒子数及び／又は微粒子濃度を表す。微粒子濃度ＣＴは、排出された流体の体積中の所定の粒子数及び／又は濃度閾値を表す。下部グラフ５３３０２は、臨床医によってハンドヘルド式電気外科用器具を介して要求された電力（破線）、及び外科システムの発生器によって実際に供給された電力（実線）を含む、外科処置中に到達した電力レベル（単数又は複数）を表す。電力レベル（単数又は複数）は、電気外科システムのＲＦ電流と電圧との比として定義される。
時間ｔ＜ｔ１での外科処置の開始前に、ベースライン微粒子濃度５３３０４が検出される。時間ｔ１で臨床医及び／又は助手が電気外科用器具を起動させると、臨床医及び／又は助手は、特定の機能を実行するために、特定の電力レベルを供給するように要求する。そのような機能としては、手術部位内の組織を切開及び／又は切断することが挙げられる。組織への電力の印加により、例えば、手術部位内の視認性を改善するために排煙システム内に向けることができる、煙及び／又は汚染物質が発生する。時間ｔ１で、発生器は、要求された電力を供給する。検出された微粒子濃度は、閾値ＣＴ未満である。しかしながら、内部粒子センサ５０８３８は、時間ｔ１での電気外科用器具の起動後の時間ｔ２に微粒子濃度の増加を検出し始める。
図３３のグラフ表示では、臨床医は、時間ｔ３まで追加の電力を要求しない。ｔ１とｔ３との間の「オフ」時間５３３０６により、例えば、組織を冷却してある程度の止血を生じさせることを可能にすることができる。図３３に見ると分かるように、検出された微粒子濃度及び電力レベルは、時間ｔ２と時間ｔ３との間で減少する。時間ｔ３で、臨床医は、発生器によって供給されると時間ｔ４に微粒子濃度の増加を引き起こす、高い電力レベルを要求する。最終的に、臨床医は、時間ｔ５で所定の閾値ＣＴ付近に上昇する微粒子濃度を引き起こす電力レベルを要求する。場合によっては、閾値ＣＴを上回ることは、汚染物質及び／若しくは粒子の蓄積、非効率的な排煙システム、並びに／又は動作不能な排煙システムにより、手術部位内の視認性が低いことを示すことがある。
時間ｔ５で微粒子濃度が粒子閾値ＣＴを上回ったことに応じて、外科システムのプロセッサは、微粒子濃度を粒子閾値ＣＴ未満に戻すように、発生器の供給電力を調整するように構成されている。図３３に示すように、発生器が供給した電力は、ハンドピースが要求した高い電力に起因して、粒子閾値ＣＴに到達した及び／又はそれを上回ったときにハンドピースが要求した電力とは異なる。時間ｔ６でなど、微粒子濃度が閾値ＣＴに戻り、かつ／又は閾値ＣＴを下回って低下すると、発生器は、ハンドヘルド式電気外科用器具によって要求されるような電力レベルを再び供給する。更に、時間ｔ６の後にハンドピースが要求した電力が低下すると、粒子センサ５０８３８によって検出される微粒子濃度も減少する。
図３４は、例えば、図５及び図６のメモリなどの外科システムのメモリによって記憶された命令５３４００の表現を示す。様々な例では、本明細書に開示される外科システムは、命令５３４００を利用することができる。例えば、命令５３４００は、外科システムの調整アルゴリズムを含むことができる。更に、読者は、特定の例では、命令５３４００を本明細書に記載される１つ以上の追加のアルゴリズム及び／又は命令と組み合わせることができることを容易に理解するであろう。命令５３４００は、例えば、図５のプロセッサ５０３０８などのプロセッサによって実施することができる。
命令５３４００のブロック５３４０２で、プロセッサは、電力に対する電気外科用器具からの要求を受信することができる。例えば、電気外科用器具は、ハンドヘルド式装置及び／又はロボットツールを含むことができる。要求された電力は、例えば、制御部及び／又は制御コンソールを介してユーザが提供したものであってもよい。上述のように、センサは、排出システムを通過する流体に関連するパラメータを監視するように構成されている。そのようなパラメータとしては、例えば、粒径、温度、流体含有量、及び／又は汚染の割合を挙げることができる。プロセッサは、監視されたパラメータをセンサから受信するように構成されている。様々な例では、プロセッサは、ブロック５３４０４に示すように、センサに問い合わせたことに応じて、そのような情報を受信する。様々な例では、センサは、検出時に情報を自動的に通信する。次いで、プロセッサは、ブロック５３４０６で、受信した情報が所定の閾値を上回るかどうかを判定する。閾値を上回った場合、かつ／又は上回るのに接近している場合、プロセッサは、ブロック５３４０８で、発生器が要求された電力のいずれか又は全てを電気外科用器具に供給することを防止するように構成されている。他の例では、生器波形は、本明細書に更に記載されるように、ブロック５３４１０で、外科用装置によって生成される煙を低減するように調整することができる。
様々な例では、発生器は、閾値を上回らせないレベルで電力を供給することができる。閾値を上回らなかった場合、プロセッサは、ブロック５３４１０で、発生器が要求された電力を電気外科用器具に供給することを可能にするように構成されている。様々な例では、プロセッサは、外科処置の持続時間全体にわたって、又は少なくともプロセッサが電力の送達に対する電気外科用器具からの要求を受信している限り、排煙システムのセンサから情報を受信するように構成されている。
様々な外科処置において、高周波（ＲＦ）電力を使用して、組織を切断し、出血を凝固させることができる。ＲＦ電力が組織を治療するために使用されるとき、流体及び／又は微粒子が放出され、それによって、手術部位内及び／又はその周囲の空気を汚染することがある。臨床医のために手術部位の視認性を改善するために、例えば、手術部位の内部の汚染された空気を、排煙システム内に引き込むことができる。汚染された空気が空気流経路に沿って向けられると、浮遊する流体及び／又は微粒子を、汚染された空気から濾過することができる。濾過された空気は、最終的に出口ポートを介して排出システムを出て、手術室の大気中に放出される。排煙システムの効率及び／又は有効性に応じて、濾過された空気は、手術室の大気中に放出されたときに流体及び／又は微粒子を依然として含んでいることがある。残りの汚染物質は、例えば、臨床医（単数又は複数）、助手（単数又は複数）、及び／又は患者（単数又は複数）の嗅覚にとって不快であることがあり、汚染物質は、特定の例では吸入すると健康に悪い場合がある。
排煙システムは、排出システムの外部及び排出システムの内部の位置を含む空気流経路に沿った様々な点で、空気中の微粒子の検出されたサイズ及び／又は濃度を監視するように構成されたセンサシステムを備えることができる。本開示の一態様では、排煙システムは、排出システムの外部と排出システムの内部との微粒子濃度を比較すること基づいて、及び／又は微粒子濃度を経時的に監視することによって、排出システムの効率を判定することができる。更に、排煙システムは、ディスプレイを介して、臨床医（単数又は複数）に手術室内の汚染された空気を警告することができる。
臨床医（単数又は複数）は、手術室の大気中に浮遊する流体及び／又は微粒子などの汚染物質のレベルを認識することができる。空気中の汚染物質のインジケーションは、手術室内の空気品質を示し、排煙システムが調整及び／又はメンテナンスを必要とすることを臨床医（単数又は複数）及び／又は助手（単数又は複数）に警告することができる。
排煙システムは、空気中の粒子のサイズ及び／又は濃度を監視するように構成されたセンサシステムを含むことができる。再び図１８及び図１９を参照すると、粒子センサ５０８３８及び５０８５２が示されている。粒子センサ５０８３８は、流路に沿った位置に位置する内部センサである。様々な例では、粒子センサ５０８３８は、濾過前の流路５０８０４（図１８）、５０９０４（図１９）上の点に配置される。しかしながら、内部粒子センサ５０８３８は、手術部位から流入する汚染された空気を監視するために、それぞれの流路５０８０４、５０９０４に沿った任意の好適な位置に配置することができる。様々な例では、排煙システム５０８００、５０９００は、流路５０８０４、５０９０４それぞれに沿った様々な位置に配置された２つ以上の内部粒子センサ５０８３８を含むことができる。
粒子センサ５０８５２は、排煙システム５０８００（図１８）、５０９００（図１９）の外面上に配置された外部センサである。様々な例では、排煙システム５０８００、５０９００は、２つ以上の外部粒子センサ５０８５２を含むことができる。様々な例では、外部粒子センサ５０８５２は、排煙システム５０８００、５０９００のハウジングの凹部内に位置する。しかしながら、外部粒子センサ５０８５２は、手術室内の空気品質を検出するために、任意の好適な表面上に配置することができる。様々な例では、外部粒子センサ５０８５２は、濾過されていない空気が手術部位から手術室の大気中に漏出しないことを確実にするために、排煙システム５０８００、５０９００の入口５０８２２（図１８）、５０９２２（図１９）それぞれの付近に位置する。様々な例では、外部粒子センサ５０８５２は、排煙システム５０８００、５０９００から流出する空気を分析するために、排煙システム５０８００、５０９００の出口ポート５０８２４（図１８）、５０９２４（図１９）それぞれの付近に位置する。
読者は、外部粒子センサ（単数又は複数）５０８５２が手術室の大気を適切に監視するために任意の好適な位置に位置することができることを容易に理解するであろう。加えて、読者は、様々な粒子測定手段が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、粒子センサ５０８５２は、光学センサ、レーザーセンサ、光電センサ、イオン化センサ、静電センサ、及び／又はこれらの任意の好適な組み合わせなどの任意の好適な微粒子濃度センサであってもよい。様々なセンサについては、本明細書で更に説明する。
様々な例では、排煙システムのセンサシステムは、手術室の汚染の粒径及び／又は濃度を評価し、検出された空気品質を表示するように構成されている。そのような情報の表示は、例えば、排煙システムの有効性を通信することができる。様々な例では、通信される情報は、排煙システム内のフィルタ（単数又は複数）に関する詳細な情報を含み、汚染された空気及び／又は煙が手術室の大気中に蓄積することを防止することができる。排煙システムは、本明細書に更に記載されるように、例えば、微粒子濃度、温度、流体含有量、及び／又は汚染の割合を感知し、それを発生器に通信して、その出力を調整するように構成することができる。本開示の一態様では、排煙システムは、その流量及び／又はモータ速度を調整し、既定の粒子レベルで、エンドエフェクタによって生成される煙の量を低減するように発生器の出力電力又は波形に動作可能に影響を及ぼすように構成することができる。
様々な例では、本明細書に記載されるセンサシステムを使用して、空気中の汚染物質及び／又は煙が、排煙システム内のフィルタ（単数又は複数）によって適切かつ効率的に除去されているかどうかを検出することができる。手術室の空気品質レベル（単数又は複数）を検出することにより、排煙システムは、高レベルの汚染が手術室の大気中に蓄積するのを防止するように構成されている。センサシステムによって監視されるパラメータを使用して、排煙システムが機能しているか、かつ／又はその意図された目的を実行しているか否かを臨床医に通知することができる。様々な例では、監視されたパラメータを臨床医及び／又は助手が使用して、排煙システム内のフィルタを修理及び／又は交換する必要があることを判定することができる。例えば、外部センサ５０８５２（図１８及び図１９）が所定の閾値及び／又は許容可能な閾値を上回る汚染物質の粒径及び／又は濃度を検出した場合、臨床医は、排煙システム内のフィルタを修理及び／又は交換する必要があるかどうかを確認するように指示される。
様々な例では、上述のように、排煙システム内のプロセッサは、外部センサの検出されたパラメータを内部センサによって検出されたパラメータと比較する。様々な例では、排煙システムは、例えば、それぞれの個々のフィルタの後など、流路に沿った様々な点に位置する複数の内部センサを備える。読者は、内部センサをフィルタ効率に関する有意義な比較を提供するように流路全体にわたる任意の点に配置することができることを理解するであろう。この検出された情報を使用して、臨床医は、特定の位置にあるフィルタが空気から汚染物質及び／又は煙を効果的に除去することができていないと判定することができる。そのような例では、臨床医は、修理及び／又は交換のために注意を必要とするフィルタ（又は濾過層）の正確な位置を指示される。
様々な例では、センサシステムは、手術室の大気中の汚染物質及び／又は粒子の希釈を評価するように構成されている。本明細書で説明するように、内部センサ（単数又は複数）は、流路に沿った任意の好適な位置に位置することができる。内部センサが排煙システムの出口ポート付近かつフィルタ（単数又は複数）の下流に位置する場合、内部センサは、オペレーティングシステムの大気中に放出される粒子のサイズ及び／又は濃度を効果的に測定している。換言すれば、内部センサは、濾過プロセス中に捕捉されなかった粒子及び／又は汚染物質を検出するように構成されている。外部センサは、手術室の大気全体にわたって希釈された粒子の濃度及び／又はサイズを監視するように構成されている。内部センサと外部センサとの読み取り値間の差は、特定の手術室の空気品質を判定するために重要であり得る。
大気中に放出される粒子のサイズ及び／又は濃度は、例えば、手術室のサイズ及び／又は手術室内の換気などのパラメータに基づいて、手術室内の空気品質に様々な影響を与えることがある。一例では、放出される粒子のサイズ及び／又は濃度は、より小さい手術室内で放出された場合には、同じサイズ及び／又は濃度の粒子がより大きな手術室内に放出された場合よりも、空気品質により有害な影響を与えることがある。様々な例では、手術室内の換気システムの存在及び／又は効率は、排煙システムからの粒子の放出に応じて空気品質がどのように変動するかに影響を与えることがある。例えば、換気システムを有さない手術室又は非効率的な換気システムを有する手術室では、排煙システムからの放出された粒子は、潜在的に有害なレベルまでより迅速に蓄積して、手術室内の空気品質を不満足なものにすることがある。
様々な例では、センサシステムによって検出された情報を使用して、排煙システムの１つ以上のモータ機能を制御することができる。外科処置の開始前に、外部センサは、初期空気品質レベルを検出することができる。空気品質は、外科処置全体にわたって連続的に監視することができる。しかしながら、読者は、空気品質を任意の好適な速度で監視することができることを理解するであろう。外部センサは、検出された情報を排煙システムのプロセッサ（例えば、図５及び図６のプロセッサ５０３０８及び５０４０８それぞれ）に通信する。プロセッサは、初期空気品質レベルをベースラインとして使用して、連続的に検出された空気品質レベルと比較する。プロセッサが、外部センサ５０８５２によって検出された空気品質レベル（単数又は複数）が手術室の大気中のより高い汚染物質の粒径及び／又は濃度の兆候を示すと判定する場合、プロセッサは、より高いレベルで動作するようにモータに指示する。モータが増加した速度で作動することにより、より多くの汚染された空気及び／又は煙が濾過のために手術部位から排煙システム５０８００、５０９００内に引き込まれる。様々な例では、プロセッサは、煙を発生させる焼灼装置及び／又は他の電気外科用装置がアクティブであると内部センサ５０８３８が判定すると、処置中に排煙システム５０８００、５０９００内に向けられた汚染された空気及び／又は煙の流量を増加させる命令を記憶する。煙を発生させる外科用装置の起動を検出することにより、排煙システム５０８００、５０９００は、モータ制御部を介して手術室の大気中に高レベルの汚染が蓄積するのを防止する。
様々な例では、モータ速度レベルは、手術室の大気が許容できない空気品質レベルを有するとプロセッサが判定すると、自動的に制御される。様々な例では、モータ速度レベルは、煙を発生させる外科用装置が起動されたとプロセッサが判定すると、自動的に制御される。例えば、外部センサ５０８５２が所定の閾値を上回る手術室の大気中の汚染レベルを検出すると、プロセッサは、より速い速度で動作するようにモータに自動的に指示することができる。次いで、外部センサ５０８５２が所定の閾値を下回って低下する汚染レベルを検出すると、プロセッサは、モータの速度を自動的に減少させる。様々な例では、モータ速度レベルは、臨床医が許容できない空気品質レベルを通知された後に、手動で制御される。様々な例では、モータ速度レベルは、臨床医が煙を発生させる外科用装置を起動させた後に、手動で制御される。読者は、自動制御及び／又は手動制御の任意の好適な組み合わせを排煙システム５０８００、５０９００の制御アルゴリズムに実装する及び／又は組み込むことができることを理解するであろう。
様々な例では、排煙システムのプロセッサは、外部センサ５０８５２が手術室の大気の許容できない、かつ／又は増加した汚染レベルを検出するときを認識することができる。そのような検出は、排煙システム５０８００、５０９００が非効率的であることを示す。検出された非効率性は、１つ以上のフィルタが機能していないこと、かつ／又は交換する必要があることを示すことができる。臨床医に機能していないフィルタが通知されると、臨床医は、交換フィルタが将来のメンテナンスのために在庫にあることを確実にして、遅延（単数又は複数）を防止することができる。
様々な例では、排煙システムを外科処置中にカメラスコープと組み合わせて使用して、手術部位からの汚染物質及び／又は煙の排出を効率的に管理することができる。例えば、排煙システム５０８００、５０９００は、撮像モジュール２３８及び内視鏡２３９（図４７）と組み合わせて使用することができる。本開示の一態様では、ハブ２０６（図４８）などの外科用ハブは、例えば、撮像モジュール２３８と排煙器２２６（図４８）などの外科用排出システムとの間の通信を調整することができる。カメラスコープは、特定のサンプル速度で一連の画像をキャプチャすることによって、空気中の視覚的閉塞を監視するように構成されている。収集された画像は、評価のためにプロセッサ（例えば、図５及び図６のプロセッサ５０３０８、５０４０８それぞれ）に送信される。様々な例では、プロセッサはまた、本明細書に記載されるように、内部センサ５０８３８及び／又は外部センサ５０８５２を含むことができるセンサシステムから監視されたデータを受信するように構成されている。プロセッサは、カメラスコープから受信した画像とセンサシステムから受信した粒子数及び／又は濃度とを比較して、相関（単数又は複数）を判定し、手術部位及び／又は手術室の大気からの煙及び／又は汚染の排出効率を改善するように構成されている。
そのような例では、排煙システムのモータの速度に対して粒子数測定値を調和させるために、カメラスコープによって判定された視覚的閉塞、並びにセンサシステムによって判定された粒子数及び／又は濃度は、比較される。センサシステム及びカメラスコープから収集されたデータを比較すると、プロセッサは、多数の工程のうちのいずれかを行うことができる。例えば、比較に基づいて、プロセッサは、排煙システムをオンにすること、排煙システムのモータ速度を増加させること、排煙システムのモータ速度を減少させること、及び／又は排煙システムをオフにすることを決定することができる。様々な例では、比較は自動的に行われる。しかしながら、読者は、手動起動後にそのような比較を行うことができることを理解するであろう。
様々な例では、カメラスコープによってキャプチャされた画像、並びにセンサシステムによって検出された粒子数及び／又は濃度は、ベースライン比較としてメモリに記憶することができる。将来の外科処置では、臨床医及び／又は助手は、カメラスコープによって収集された画像を単独で使用して、煙及び／又は汚染物質の密度を確認することができる。そのような例では、カメラスコープによって検出された視覚的閉塞は、特定の粒子数及び／又は濃度に関連付けられる。プロセッサが空気を分析した後、プロセッサは、多数の工程のうちのいずれかを行うことができる。例えば、記憶されたベースライン比較を考慮して、カメラスコープによってキャプチャされた分析された画像に基づいて、プロセッサは、排煙システムをオンにすること、排煙システムのモータ速度を増加させること、排煙システムのモータ速度を減少させること、及び／又は排煙システムをオフにすることを決定することができる。
様々な例では、状況認識は、本明細書に記載される意思決定プロセスに更に通知することができる。例えば、スコープからの画像は、特定の外科処置及び／又はその工程の文脈において有意義であり得、これは、排煙システム及び／又はそれと通信するハブの状況認識に基づいて構成及び／又は判定することができる。例えば、特定の外科処置及び／若しくはその特定の工程の間、並びに／又は特定の種類の組織を治療する際に、より多くの煙が予想され得る。
様々な例では、排煙システムは、手術室内に位置する他の外科用装置及び／又はハブと無線通信して、外科処置中の排煙の効率を改善する。例えば、外科用装置の発生器の起動は、排煙システムに情報を転送する集中ハブに通信されてもよい。集中ハブは、排煙システムへの通信のために、外科用エネルギー装置を通る電流を検出すること、かつ／又は発生器の電力引き込みの変化を感知することができる。様々な例では、集中ハブは、外科処置及び／又は起動された外科用装置に関連する情報を記憶することができる。そのような情報としては、例えば、特定の外科処置中に発生する煙の予測される量を挙げることができ、特定の外科用装置及び／又は特定の患者の組織組成物に関連する情報を使用して、予測される量を判定することができる。そのような情報を受信することにより、排煙システムが特定の排煙速度を予測して、煙及び／又は汚染物質を手術部位からより効率的に移動させることを可能にすることができる。読者は、様々な外科用装置が排煙システムに直接、及び／又は集中ハブを介して間接的に情報を通信することができることを理解するであろう。集中ハブは、例えば、外科用ハブ２０６（図４８）などの外科用ハブであってもよい。
様々な例では、排煙システムは、手術室内に位置する他の外科用装置及び／又はハブと有線通信して、外科処置中の排煙の効率を改善する。そのような有線通信は、発生器の起動の通信のために、発生器と排煙システムとの間のケーブル相互接続を介して確立することができる。例えば、起動インジケーション信号ケーブルが、外科用装置の発生器と排煙システムとの間に接続されてもよい。発生器が起動され、かつ信号が有線接続を介して受信されると、排煙システムは、自動的に起動する。
外科用装置の発生器及び／又は集中ハブ及び／又は排煙システム間の無線及び／又は有線通信は、起動された外科用装置に関する情報を含むことができる。そのような情報としては、例えば、外科用装置の現在の動作モード、並びに／又は特定のエネルギー設定及び／若しくは送達の強度に関する情報を挙げることができる。様々な例では、そのような情報が外科用装置から通信されると、集中ハブ及び／又は排煙システムのメモリは、将来の使用のためにそのような情報を記憶するように構成されている。例えば、集中ハブは、特定の処置中に使用される外科用装置に関する情報、並びに平均的な煙及び／若しくは汚染物質の数及び／又は濃度を記憶することができる。将来の外科処置では、同じ（又は類似の）外科用装置が同じ（又は類似の）種類の組織を治療する同じ（又は類似の）外科処置で起動されると、集中ハブは、煙及び／又は汚染物質の蓄積の前に、そのような情報を排煙システムに通信することができる。
様々な例では、排煙システムは、手術室の大気中の検出された汚染レベルを臨床医に通知するように構成されている。排煙システムは、センサシステムを利用して、第１の内部センサと第２の外部センサとによって検出された粒子の粒径及び／又は濃度の間の差を監視することができる。様々な例では、検出された汚染レベルが所定の閾値を上回る場合、センサシステムの監視されたパラメータを使用して、臨床医及び／又は助手に警告することができる。
様々な例では、プロセッサは、センサシステムによって監視されたパラメータを示すようにディスプレイに指示する。様々な例では、ディスプレイは、排煙システムのハウジングの外部に位置する。プロセッサはまた、監視されたパラメータを手術室内に位置する他の外科用器具及び／又はハブと通信して、インタラクティブ外科システムの状況認識を支援することができる。このようにして、他の外科用器具及び／又はハブを、より効率的に一緒に使用することができる。監視されたパラメータが手術室全体にわたって通信される状況では、臨床医及び／又は助手は、手術室の周囲の様々なディスプレイからの汚染警告を見ることができる。監視されたパラメータは、排煙システム上のディスプレイに加えて、手術室内の複数のモニタ上に表示することができる。読者は、ディスプレイの任意の好適な組み合わせを使用して、手術室内の検出された空気品質を通信することができることを理解するであろう。
図３０は、手術室の大気の空気品質を監視して、検出された空気品質が所定の閾値を上回り、かつ／又は潜在的に有害になると、臨床医に警告するように構成された、排煙システム５３０００を示す。排煙システム５３０００は、多くの点で排煙システム５０６００（図７）に類似している。例えば、排煙システム５３０００は、発生器５０６４０と、第１の電気接続部５０６４２と、外科用器具５０６３０と、吸引ホース５０６３６と、を含む。図３０に示すように、様々な例では、排煙システム５３０００は、ディスプレイ又は空気品質指標スクリーン５３００２を備える。空気品質指標スクリーン５３００２は、本明細書で更に説明し、かつ図１８及び図１９に示すセンサ５０８３０、５０８３２、５０８３６、５０８３８、５０８４０、５０８４６、５０８４８、５０８５０、５０８５２のうちの１つ以上を含むセンサシステムなどのセンサシステムによって検出された情報を表示するように構成されている。プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８（図５及び図６）などのプロセッサは、センサシステム及び空気品質指標スクリーン５３００２と信号通信することができる。様々な例では、空気品質指標スクリーン５３００２は、汚染物質が有害なレベルで手術室の大気中に循環されていないことを検証するために、外部センサ５０８５２によって監視された汚染物質粒子数を表示するように構成されている。
様々な例では、排煙システム５３０００は、排煙システム５３０００の排出器ハウジング内に収容されたフィルタを置き換える及び／又は交換するために臨床医がアクセス可能なラッチドア５３００４を備える。例えば、排煙システム５３０００を通る微粒子濃度を監視することによって、そのプロセッサは、１つ以上のフィルタが実質的に閉塞され、かつそれらの耐用年数の終了に接近している、したがって交換する必要があると判定することができる。そのような例では、臨床医は、ラッチドア５３００４を開いて、１つ以上のフィルタを交換することができる。本明細書で更に説明するように、排煙システム５３０００内の内部センサの相対的配置に基づいて、交換する必要のある特定のフィルタ及び／又はフィルタ（単数又は複数）を特定することができる。
様々な例では、プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８（図５及び図６）などのプロセッサは、検出された粒径及び／又は濃度などの煙パラメータをディスプレイ５３００２に通信するように構成されている。ディスプレイ５３００２は、そのような検出された情報を任意の好適な方法で表示するように構成されている。例えば、ディスプレイ５３００２は、センサシステム全体にわたって、内部及び外部のそれぞれのセンサによって検出された汚染レベルを示すことができる。様々な例では、ディスプレイ５３００２は、空気品質が所定の閾値を満たさない場合にのみ情報を表示するように構成されている。様々な例では、ディスプレイ５３００２は、どの情報を表示するか及び／又はその情報が表示される位置を臨床医が決定することを可能にするタッチスクリーンを含む。
様々な例では、ディスプレイ５３００２は、グラフィカルインターフェース、ＬＣＤスクリーン、及び／又はタッチスクリーンを含む。読者は、検出された情報及び／又はこれらの組み合わせを表示する任意の好適な手段を排煙システム５３０００で使用することができることを理解するであろう。例えば、ディスプレイ５３００２としてＬＥＤ光を使用することができる。プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８（図５及び図６）が、許容できない空気品質が手術室内に存在すると判定すると、プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８は、ＬＥＤ光を起動させるように構成されている。
図３１は、例えば、図５及び図６のメモリ５０３１０及び５０４１０などの外科用排出システムのメモリによって記憶された命令５３１００の表現を示す。様々な例では、本明細書に開示される外科用排出システムは、図３１の命令５３１００を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、図３１の命令５３１００を本明細書に記載される１つ以上の追加のアルゴリズム及び／又は命令と組み合わせることができることを容易に理解するであろう。メモリに記憶された命令５３１００は、例えば、図５及び図６のプロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８などのプロセッサによって実施することができる。
更に図３１を参照すると、上述したように、センサ５０８３８（図１８及び図１９）などの内部センサは、流体の粒径及び／又は濃度などの内部パラメータを監視するように構成されている。流体が流路を通って流れると、粒子及び／又は汚染物質は、流体が外科用排出システムを出る前に濾過される。外科用排出システムの外部ハウジング上に位置するセンサ５０８５２（図１８及び図１９）などの外部センサは、濾過された流体が外科用排出システムを出る際の外部パラメータを監視するように構成されている。そのような外部パラメータとしては、例えば、手術室内の大気中の粒子の粒径及び／又は濃度が挙げられる。
命令５３１００のブロック５３１０２で、プロセッサは、検出された内部パラメータ及び検出された外部パラメータに関して、それぞれ内部センサ及び外部センサに問い合わせるように構成されている。様々な例では、プロセッサは、この情報に関して内部センサ及び外部センサに連続的に問い合わせる。しかしながら、任意の好適なサンプル速度を使用することができる。次いで、プロセッサは、ブロック５３１０４で、内部センサ及び外部センサから受信した情報を分析して、外科用排出システムの効率レベルを判定するように構成されている。外科用排出システムの効率レベルを判定した後、プロセッサは、ブロック５３１０６で、ディスプレイ上に判定された効率レベルを表示するように構成されている。そのような表示としては、内部センサ及び外部センサから受信した生情報、プロセッサによって判定された効率レベル、及び／又は効率レベルが所定の閾値未満の場合の臨床医への警告を挙げることができる。所定の閾値未満であることは、例えば、フィルタを交換する必要があること、及び／又は粒子が効率的に濾過されておらず、手術室の大気中に蓄積していることを示すことができる。
図３２は、図３１に表されたものと同様の、外科用排出システムのメモリによって記憶された命令５３２００の表現を示す。様々な例では、本明細書に開示される外科用排出システムは、図３２の命令を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、図３２の命令を本明細書に記載される１つ以上の追加のアルゴリズム及び／又は命令と組み合わせることができることを容易に理解するであろう。命令は、例えば、図５及び図６のメモリ５０３１０及び／若しくは５０４１０並びに／又はプロセッサ５０３０８及び／若しくは５０４０８などの、メモリに記憶して、プロセッサによって実行することができる。
更に図３２を参照すると、ブロック５３２０２で外科処置の開始前に、プロセッサは、ベースライン空気品質パラメータに関してセンサ５０８５２（図１８及び図１９）などの外部センサに問い合わせるように構成されている。ベースライン空気品質パラメータは、外科処置前の手術室の空気品質を示す。ブロック５３２０４で、プロセッサは、外科処置が進行中であることを認識するために、内部センサに連続的に問い合わせるように構成されている。外科処置が行われているとプロセッサが判定した後、プロセッサは、ブロック５３２０６で、外部センサに連続的に問い合わせる。例えば、ブロック５３２０８でなど、外部センサによって検出された空気品質が劣化しているとプロセッサが判定すると、プロセッサは、ブロック５３２１０で、モータの速度を増加させて、より多くの流体を外科用排出システム内に向けるように構成されている。ブロック５３２１２でなど、検出された空気品質がベースライン空気品質と同じである場合、プロセッサは、ブロック５３２１４で、モータの速度を維持するように構成されている。例えば、ブロック５３２１６でなど、検出された空気品質がベースライン空気品質から改善されている場合、プロセッサは、ブロック５３２１８で、モータの速度を維持又減少させるように構成されている。様々な例では、プロセッサは、情報に関して内部センサ及び外部センサに連続的に問い合わせる。しかしながら、任意の好適なサンプル速度を使用することができる。
排煙システムは、手術室から有害な毒性物質及び／又は不快な臭気を除去することによって、電気外科システムにおいて重要な役割を果たす。しかしながら、特定の排煙システムの制御及び調整機能は、欠如していることがあり、これは、例えば、モータ寿命の低下及び／又はフィルタ寿命の劣化をもたらす可能性がある。
本開示の一態様では、センサは、排出システムの流路内の様々な点を通って移動する流体中の粒子の存在を検出するように配置して構成することができる。本開示のいくつかの態様では、制御回路を利用して、流路に沿った様々な点における検出された微粒子濃度に基づいて、排出システムのポンプを駆動するモータの速度を変更することができる。加えて又は代わりに、制御回路を利用して、流路内の様々な点における検出された圧力に基づいて、モータの速度を変更することができる。
排出システムのモータ速度の効率的な調整により、モータの寿命を増加させる、及び／又はフィルタ寿命を増加させることができる。更なる利点としては、例えば、潜在的なエネルギー節約及び手術室におけるノイズの低減が挙げられる。
本明細書で説明したように、電気外科用器具は、組織を切断するために、並びに／又は標的組織の中及び／若しくは付近の血管を焼灼するために、患者の標的組織にエネルギーを送達する。切断及び焼灼により、煙が空気中に放出されることになり得る。様々な例では、煙は、本明細書に更に記載されるように、不快であり、施術者の視界に対して妨げになり、かつ吸入すると健康に悪い場合がある。電気外科システムは、結果として生じる煙を捕捉して、捕捉された煙を１つ以上のフィルタを介して向けて、濾過された煙を排出する、排出システムを用いることができる。より具体的には、煙は、真空管を介して排出システムを通って移動することができる。有害な毒性物質及び不快な臭気は、煙が排出システム内のフィルタのうちの１つ以上を通って移動する際に、煙から濾過することができる。濾過された空気は、その後、排気ポートを介して排気として排出システムを出ることができる。
本開示の様々な態様では、排出システムは、フィルタレセプタクル又はソケットを含む。フィルタレセプタクルは、フィルタを受容するように構成されている。排出システムはまた、封止された容積式流路を有するポンプと、ポンプを駆動するモータとを含む。ポンプの封止された容積式流路は、ポンプ内の流体の１つ以上の循環経路を含むことができる。本開示の一態様では、ポンプは、第１の動作圧力及び第２の動作圧力を有する。特定の例では、ポンプは、本明細書に更に記載されるように、流入流体を圧縮して、流路に沿って圧力差を生成することができる。
図４に示すように、排出システム５０５００は、モータ５０５１２に連結され、かつそれによって駆動されるポンプ５０５０６を含む。本明細書に記載されるように、ポンプ５０５０６は、例えば、容積式往復ポンプ、容積式回転ポンプ、又は容積式リニアポンプなどの容積式ポンプであってもよい。様々な例では、ポンプ５０５０６は、例えば、ハイブリッド再生ブロワ、クローポンプ、ローブ圧縮機、又はスクロール圧縮機であってもよい。本開示の一態様では、モータ５０５１２は、永久磁石同期直流（direct current、ＤＣ）モータであってもよい。いくつかの態様は、ブラシレスＤＣモータを含むことができる。
本開示の態様によれば、モータ５０５１２は、例えば、流量を維持する、モータ効率を増加させる、モータ寿命を増加させる、ポンプ寿命を増加させる、フィルタ寿命を増加させる、及び／又はエネルギーを節約することを含む様々な理由のために、調整及び／又は制御することができる。排出システムの制御回路（例えば、図５及び図６の制御概略図を参照）が、例えば、流路内の閉塞、望ましくない圧力、及び／又は望ましくない粒子数などの特定の状態を認識すると、制御回路は、モータ５０５１２を調整して、流量を調整又は維持することができ、これにより、例えば、モータ効率を増加させ、モータ寿命を増加させ、ポンプ寿命を増加させ、フィルタ寿命を増加させ、及び／又はエネルギーを節約することができる。
本開示の一態様では、図６を参照すると、プロセッサは、排出システムの内部にあってもよい。例えば、プロセッサ５０４０８は、図７の排出器ハウジング５０６１８の内部にあってもよい。本開示の他の態様では、プロセッサは、排出システム５０６００の外部付近であってもよい。例えば、外部プロセッサ５０３０８は、図５に示されている。外部プロセッサは、外科用ハブのプロセッサであってもよい。更に別の態様では、内部プロセッサ及び外部プロセッサは、モータ５０５１２を協働的に制御するように通信することができる。
本開示の一態様によれば、モータ５０５１２は、モータ効率を増加させるために制御回路によって調整されてもよい。例えば、図１８及び図１９の排出システムを参照すると、流体検出センサ５０８３０は、フィルタ（単数又は複数）及びフィルタレセプタクルの上流に配置される。様々な例では、流体検出センサ５０８３０は、フィルタ（単数又は複数）の上流の流体を検出するように構成されている。例えば、流体検出センサ５０８３０は、エアロゾル又は液滴が排出された煙中に存在するかどうかを検出するように構成されている。流体検出センサ５０８３０からの出力に基づいて、制御回路は、例えば、弁及び／又はモータに対する電力を調整するなど、排煙システムの制御パラメータを調整することができる。
特定の例では、排出システムは、流体（例えば、煙）が流路内に存在するかどうかを検出することができる。特定の例では、例えば、電気外科用器具５０６３０（図７）が発生器５０６４０（図７）によって起動されるときなど、臨床医が電気外科用器具を使用して患者組織の治療を開始すると、流体検出センサ５０８３０は、流体又は特定の種類の流体を自動的にスキャンすることができる。代替的に、又は流体検出センサ５０８３０と組み合わせて、例えば、外科用器具のエンドエフェクタ又は撮像装置などの別個のセンサを、手術部位における流体（単数又は複数）を検出するように構成することができる。一例では、別個のセンサは、電気外科用器具５０６３０の先端付近に配置されてもよい。流体検出センサ（単数又は複数）のうちの１つ以上で検出された流体が閾値未満のとき、制御回路は、流体又は特定の種類の流体の存在を監視するのに十分なレベルにポンプのモータ速度を調整することができる。そのような例におけるモータ速度は、流体検出センサ（単数又は複数）における正確な読み取りを可能にする最小モータ速度又はアイドルモータ速度であってもよい。あるいは、モータ速度は、ゼロに低減され、最小モータ速度又はアイドルモータ速度に周期的に増加されて、流体又は特定の種類の流体の存在を監視することができる。
流体検出センサによる流体、又は閾値を上回る流体レベルの検出時、制御回路は、手術部位から流体を完全に排出するのに十分なレベルまでモータ５０５１２の速度を調整することができる。一実施例では、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウドは、同じ又は類似の外科処置に対して流体を効率的に排出するのに十分であるように確立されたモータ速度レベルを追跡及び／又は記憶することができる。そのような実施例では、制御回路は、その外科処置に対して適切なモータ速度レベルを設定するときに、クラウド内に記憶された履歴モータ速度レベルにアクセス及び／又は参照することができる。
加えて又は代わりに、モータの速度は、流路に沿って検出された微粒子濃度に基づいて調整することができる。例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、排出システム５０８００及び５０９００は、それぞれの流路５０８０４及び５０９０４に沿ったレーザー粒子センサ５０８３８及び５０８４８を含んでいる。粒子センサ５０８３８は、外科用排出システム５０８００内のフィルタ５０８４２、５０８４４、及びレセプタクル５０８７１の上流に、並びに外科用排出システム５０９００内のフィルタ５０９４２、５０９４４、及びレセプタクル５０９７１の上流に配置される。粒子センサ５０８３８は、フィルタ（単数又は複数）の上流の粒子を検出及び／又は計数するように構成されている。粒子センサ５０８４８は、外科用排出システム５０８００内のフィルタ（単数又は複数）５０８４２、５０８４４、及びレセプタクル５０８７１の下流に、並びに外科用排出システム５０９００内のフィルタ（単数又は複数）５０９４２、５０９４４、及びレセプタクル５０９７１の下流に配置される。粒子センサ５０８４８は、フィルタ（単数又は複数）の下流の粒子を検出及び／又は計数するように構成されている。
そのような例では、排出システム５０８００、５０９００は、流体（例えば、粒子状物質を含む煙）が存在するかどうかを（例えば、レーザー粒子カウンタセンサを介して）検出することができる。例えば、センサ（単数又は複数）は、煙中の微粒子濃度を検出することができる。特定の例では、レーザー粒子カウンタセンサ（単数又は複数）は、例えば、電気外科用器具５０６３０が発生器５０６４０によって起動されるときなど、施術者が電気外科用器具を使用して患者組織を治療し始めるときに、粒子を自動的にスキャン及び計数することができる。
粒子センサ５０８３８によって検出された微粒子濃度が閾値未満のとき、制御回路は、流路の微粒子濃度をサンプリングするのに十分なレベルにモータ速度を調整することができる。例えば、モータ速度は、センサにおける正確な読み取りを可能にする最小又はアイドルモータ速度に設定することができる。代替的な態様では、モータ速度は、ゼロに減速され、流体の存在（例えば、閾値を上回る煙中の微粒子濃度）を監視するのに十分な最小又はアイドルモータ速度レベルまで周期的に増加させることができる。そのような態様では、閾値を上回る微粒子濃度を検出すると、制御回路は、煙を完全に排出し、かつ手術部位から微粒子を濾過するのに十分なレベルにまでモータ５０５１２（図４）の速度を調整することができる。この場合もやはり、クラウドは、センサによって検出された微粒子濃度に基づいて、同じ又は類似の外科処置に対して流体を効率的に排出するのに十分であるように確立されたモータ速度レベルを追跡及び／又は記憶することができる。そのような実施例では、制御回路は、その外科処置に対して適切なモータ速度レベルを設定するときに、そのような履歴モータ速度レベルにアクセス及び／又は参照することができる。
本開示の一態様では、モータ５０５１２は、流体及び／又は閾値微粒子濃度が検出されない限り、オフ（すなわち、ゼロのモータ速度）である、又は所定の最小又はアイドル速度で動作している、のいずれかになることになるため、より効率的である。そのような例では、エネルギーを節約することができ、手術室内のノイズを最小限に抑えることができる。更に、流体及び／又は閾値微粒子濃度が検出された場合、モータ５０５１２は、効率的なモータ速度、すなわち、履歴データに基づいて流体及び／又は粒子を効率的に排出するのに十分であるとして確立されたモータ速度で動作させることができる。これは、主観的評価（例えば、特定の臨床医の経験）に基づいてモータ速度レベルを設定する、並びに／又は単純に視覚的及び／若しくは嗅覚的キュー（例えば、煙を見ること及び／又は煙の臭いを嗅ぐこと）に基づいて、排出システムを調整する、及び／若しくはモータ速度レベルを増加させる、他の手動方法に対する改善である。
本開示の様々な態様によれば、例えば、モータの速度などのモータパラメータは、手術部位における必要性に基づいて、排出システム及びそのフィルタの効率を調整する（例えば、増加させる）ように適合可能である。本明細書に記載されるように、手術部位で検出された煙が閾値未満の場合、排出システムが空気の体積を不必要に濾過することは非効率的であり得る。そのような例では、モータ速度を減少する、ゼロに低減する、又はゼロに維持することができ、それにより、排出ボックスによって濾過される空気の体積が、それぞれ減少する、ゼロに低減する、又はゼロに維持される。排出システムの効率的な使用は、最終的に、排出システム及び／又はその構成要素（例えば、流体トラップ、フィルタ、モータ、ポンプなど）の耐用年数を延長し、排出システム及び／又はその構成要素の関連する修理及び／又は交換コストを低減する。モータを常に全速力又は十分な速度を上回って作動させることによって引き起こされる応力及び摩耗が回避される。更に、排出システム内でポンプを駆動するモータは、様々なレベルの作動ノイズ及び／又は振動ノイズを生成することがある。そのような作動ノイズ及び／又は振動ノイズは、例えば、手術スタッフ間の意思疎通を阻害する並びに／又は手術スタッフを苛立たせる及び／若しくは気を散らせることがあるため、手術室及び／又は環境において望ましくない場合がある。
特定の例では、モータ速度をゼロに低減することは望ましくない場合がある。例えば、永久磁石同期ＤＣモータなどの電動モータは、本明細書に記載される様々なポンプと共に使用するために、完全停止状態からの大きな起動トルクを必要とする場合がある。ここで再び図４を参照すると、ポンプ５０５０６は、ポンプ５０５０６に入る流体とポンプ５０５０６を出る流体との間に圧力差を生成する。ポンプ５０５０６のこの圧力差又は圧縮比は、モータ５０５１２を始動させてポンプ５０５０６を回転させるために、モータ５０５１２の高い起動トルクをもたらすことがある。一実施例では、ポンプ５０５０６は、ブロワ（例えば、ハイブリッド再生ブロワ）を備えることができる。そのような態様では、ブロワは、例えば、約１．１～１．２の圧縮比で動作して、約１．５ｐｓｉｇ～１．７２ｐｓｉｇの動作圧力で（例えば、ファン又は圧縮機に対して）より大きな体積の流体を送達することができる。別の実施例では、ポンプ５０５０６は、圧縮機（例えば、図１２のスクロール圧縮機ポンプ５０６５０）を備えることができる。そのような態様では、圧縮機は、例えば、約２より大きな圧縮比で動作して、約２．７２ｐｓｉｇより大きな動作圧力で（例えば、ファン又はブロワに対して）より小さい体積の流体を送達することができる。
本開示の態様は、フィルタアセンブリ寿命を改善するためのシステム及び方法を対象としている。フィルタアセンブリは、複数の濾過層を含むことができる。例えば、図１１を再び参照すると、フィルタアセンブリは、粗いメディアフィルタ５０６８４と、細かい微粒子フィルタ５０６８６と、炭素リザーバ５０６８８とを含んでいる。
本開示の様々な態様によれば、第１の圧力センサ（例えば、図１８及び図１９の圧力センサ５０８４０）は、流路内でフィルタレセプタクルの上流に配置することができ、第２の圧力センサ（例えば、図１８及び図１９の圧力センサ５０８４６）は、流路内でフィルタレセプタクルの下流に配置することができる。そのような例では、第１の圧力センサは、第１の圧力を検出し、第１の圧力を示す信号を制御回路に送信するように構成されている。同様に、第２の圧力センサは、第２の圧力を検出し、第２の圧力を示す信号を制御回路に送信するように構成されている。更に、第１の圧力を示す信号及び第２の圧力を示す信号を受信する制御回路は、第１の圧力センサと第２の圧力センサとの間の圧力差を計算するように構成されている。制御回路は、計算された圧力差を様々な方法で利用することができる。第１の例では、制御回路は、圧力差に基づいてモータ速度を調整することができる。第２の例では、制御回路は、圧力差に基づいてメンテナンスが必要であることを示すことができる。例えば、インジケータは、排出システムインターフェース及び／又は外科用ハブインターフェース上に表示されてもよい。制御回路は、連続的に、リアルタイムで、周期的に、又はシステム計算リソースが利用可能であるときに、圧力差を計算することができる。
再び図４を参照すると、特定の例では、排出システム５０５００の流路５０５０４に入る粒子は、内部の閉塞を引き起こすことがある。例えば、粒子は、流路５０５０４の一部分を少なくとも部分的に詰まらせる、かつ／又は閉塞することがある。一例では、フィルタ５０５０２は、粒子で閉塞されることがある。閉塞は、排出システムが動作すると急激に又は経時的に発生することがある。排出システム５０５００内の閉塞は、流路５０５０４内の圧力差を生じさせ、流れが妨げられるにつれて上昇させることがある。所望の流量を維持し、閉塞を補償するために、ポンプ５０５０６及び／又はモータ５０５１２は、より多くの電力及び／又は速度の増加を必要とすることがある。しかしながら、速度及び／又は電力の増加は、モータ５０５１２及び／又はポンプ５０５０６の効率を減少させることがある。更に、閉塞を補償するためにモータ５０５１２及び／又はポンプ５０５０６を増加した速度で動作させることにより、それらの寿命を減少させる場合がある。他の例では、閉塞を補償するために、制御回路は、本明細書に更に記載されるように、モータ５０５１２を調整することができる。
本開示の一態様では、制御回路は、調整された電流をモータ５０５１２に供給するように駆動信号を送信することができる。所望の電流の供給は、モータ５０５１２への電気入力のパルス幅変調のデューティサイクルを変動させることによって達成することができる。そのような態様では、モータへの電流入力のデューティサイクルを増加させることにより、モータ速度を増加させることができ、モータへの電流入力のデューティサイクルを減少させることにより、モータ速度を減少させることができる。
本開示の一態様では、排出システムは、排出システム内の過剰な抵抗圧力を解放するために、流路内にリリーフ弁を備えることができる。リリーフ弁は、例えば、周囲環境と流体連通することができる。そのようなリリーフ弁による過剰な抵抗圧力の解放により、モータ５０５１２が過剰な抵抗圧力を補償しなければならないこと、又は補償するように試みることを防止することができる。本開示の様々な態様では、そのようなリリーフ弁は、制御回路から信号を受信すると、動作する（例えば、開放する及び／又は閉鎖する）ように構成されている。
本開示の様々な態様では、制御回路は、排出システム内に配置されたセンサに基づいて、閉塞を認識することができる。例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、圧力センサ５０８４０は、１つ以上のフィルタ（単数又は複数）の上流の圧力を検出するように配置され構成されており、圧力センサ５０８４６は、１つ以上のフィルタ（単数又は複数）の下流の圧力を検出するように配置され構成されている。圧力センサ５０８４０は、検出された圧力を示す信号を制御回路に送信するように更に構成されている。同様に、圧力センサ５０８４６は、検出された圧力を示す信号を制御回路に送信するように構成されている。そのような例では、制御回路は、５０８４６で検出された圧力及び／又は５０８４０と５０８４６との間の計算された圧力差に基づいて、フィルタアセンブリの一部分が少なくとも部分的に閉塞されていると判定することができる。本開示の様々な態様では、制御回路は、例えば、（Ａ）圧力センサ５０８４６で検出された圧力が特定の閾値を上回る場合、（Ｂ）圧力センサ５０８４０と圧力センサ５０８４６との間の計算された圧力差が特定の閾値を上回る場合、（Ｃ）圧力センサ５０８４６で検出された圧力がフィルタ（単数又は複数）に対して確立された特定の閾値を上回る場合、かつ／又は（Ｄ）圧力センサ５０８４０と圧力センサ５０８４６との間の計算された圧力差がフィルタ（単数又は複数）に対して確立された特定の閾値を上回る場合、フィルタアセンブリが閉塞されていると判定することができる。一例では、制御回路は、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウド内に記憶された履歴データに基づいて、フィルタ（単数又は複数）に対して予測される圧力にアクセス及び／又は参照するように構成されている。
再び図１８及び図１９を参照すると、圧力センサ５０８５０は、排出システムの出口又はその付近の圧力を検出するように配置され構成されている。加えて、圧力センサ５０８５０は、出口又はその付近で検出された圧力を示す信号を制御回路に送信するように構成されている。そのような例では、制御回路は、圧力センサ５０８４６で検出された圧力及び／又は圧力センサ５０８４６と圧力センサ５０８５０との間の計算された圧力差に基づいて、フィルタ（単数又は複数）の下流の排出システムを通る流路が少なくとも部分的に閉塞されていると判定することができる。本開示の様々な態様では、制御回路は、例えば、圧力センサ５０８４６で検出された圧力が特定の閾値を上回る場合、かつ／又は圧力センサ５０８４６と圧力センサ５０８５０との間の圧力差が特定の閾値を上回る場合、流路が閉塞されていると判定することができる。圧力センサ５０８４６と圧力センサ５０８５０との圧力差を比較するとき、ポンプによって生成される圧力差を考慮することができる。一例では、制御回路は、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウド内に記憶された履歴データに基づいて、流路に対して予測される圧力にアクセス及び／又は参照することができる。
モータ５０５１２の速度は、モータ５０５１２に供給されている電流に対応することができる。本開示の一態様では、制御回路は、モータ５０５１２への電流入力のパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）のデューティサイクルを減少させて、ポンプ５０５０６の回転速度を減少させることができ、かつ／又はモータ５０５１２への電流入力のＰＷＭデューティサイクルを増加させて、ポンプ５０５０６の回転速度を増加させることができる。本明細書に記載されるように、ＰＷＭデューティサイクルに対する調整は、流量を入口圧力（例えば、圧力センサ５０８４０で測定される）の範囲、及び／又は出口圧力（例えば、圧力センサ５０８５０で測定される）の範囲にわたって実質的に一定に維持するように構成することができる。
ここで図３７を参照すると、制御回路は、上流の圧力センサ５０８４０で検出された圧力と下流の圧力センサ５０８４６で検出された圧力との比（上流と下流との圧力比）を経時的に追跡及び／又はプロットすることができる。例えば、プロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８を含む制御回路（図５及び図６）は、圧力比を判定し、圧力比に基づいて外科用排出システムに様々な調整を実施することができる。
一例では、図３７のグラフ表示５４２００を参照すると、上流圧力センサ５０８４０と下流側圧力センサ５０８４６との間の圧力差は、フィルタが閉塞されるにつれて増加し得る。本開示の一態様では、圧力センサ５０８４６によって測定される下流圧力が減少する及び／又は圧力センサ５０８４０によって測定される上流圧力が増加するにつれて、圧力比は増加し得る。圧力センサ５０８４０における圧力は、手術部位（例えば、患者の体内）における圧力と等しい、又は実質的に等しくてもよい。圧力センサ５０８４６における圧力は、ポンプによって引き込まれる圧力であり得る。圧力比の増加は、フィルタ（単数又は複数）内の閉塞などの、下流の圧力センサ５０８４６と上流の圧力センサ５０８４０との間の閉塞に対応することができる。例えば、フィルタが閉塞されるにつれて、圧力センサ５０８４０における圧力は、同じ又は実質的に同じ（手術部位における圧力）のままであり得、圧力センサ５０８４６における圧力は、ポンプが真空を引き続けると減少し得る。
上流と下流との圧力の比は、フィルタ寿命を示すことができる。例えば、低い比は、フィルタを交換する必要がないことを示すことができ、高い比は、フィルタを交換する必要があることを示すことができる。
時間ｔ０における新しく、かつ閉塞されていないフィルタから、時間ｔ２におけるほとんど閉塞されたフィルタへの進行が図３７に示されている。図３７に示すように、上流と下流との圧力（上流の圧力センサ５０８４０における圧力と下流の圧力センサ５０８４６における圧力と）の比は、非ゼロ比で開始し、これは、フィルタ構成要素及び材料を通る空気流からのベースライン圧力差に起因し得る。比は、時間ｔ０から時間ｔ１の直前まで比較的一定のままである。時間ｔ１において、上流と下流との圧力比は、上流と下流との圧力比が交換比Ｒ’’に到達するまで、αの勾配で比較的一定速度で増加する。交換比Ｒ’’に到達する及び／又はそれを上回ると、フィルタは、実質的に閉塞されていると見なされ、例えば、モータ及び／又はポンプの損傷を回避するために交換されるべきである。一例では、制御回路は、クラウドを介して、排出システムのフィルタレセプタクルに設置又は配置された所与のフィルタに対する交換比Ｒ’’にアクセス及び／又は参照することができる。例えば、交換比Ｒ’’は、図６のプロセッサ５０４０８がアクセス可能なメモリ５０４１０に記憶されてもよい。あるいは、交換比Ｒ’’は、ユーザが定義してもよく、かつ／又はクラウド内のローカル及び／若しくはグローバル圧力データの履歴に基づいてもよい。本開示の様々な態様では、制御回路は、追跡された及び／又はプロットされた比を利用して、排出システム及び／又は外科用ハブのユーザインターフェース上にフィルタ寿命のメトリック（例えば、４０％が残っている）を表示することができる。
更に図３７を参照すると、制御回路は更に、排出システムのモータのパルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティサイクルを経時的に追跡及び／又はプロットすることができる。例えば、フィルタ（単数又は複数）が時間ｔ０の後、時間ｔ１の直前まで比較的新しいものと見なされる場合、モータのＰＷＭデューティサイクルは、比較的低い一定のデューティサイクル又は割合に設定される。部分閉塞比Ｒ’に対応する時間ｔ１において、制御回路は、α１の勾配で比較的一定速度でモータのＰＷＭデューティサイクルを増加させるように構成されている。デューティサイクルの増加は、フィルタ閉塞を補償するように選択することができる。フィルタ内の閉塞が使用中に蓄積し続けるにつれて、デューティサイクルは、それに応じて増加させて、フィルタ閉塞を補償することができる。様々な例では、勾配α１は、図３７に示すように、勾配αを追跡することができる。制御回路は、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウドを介して、排出システムのフィルタレセプタクル内に設置された所与のフィルタに関連付けられた部分閉塞比にアクセス及び／又は参照することができる。あるいは、部分閉塞比は、ユーザが定義してもよく、かつ／又はクラウド内のローカル及び／若しくはグローバル圧力データの履歴に基づいてもよい。
本開示の一態様では、モータのデューティサイクルを増加させることにより、ポンプが排出システムを介してより多くの空気を引き込むように、ポンプ速度を増加させることができる。換言すれば、フィルタにわたる圧力差の増加により、ポンプのためのモータのＰＷＭデューティサイクルの対応する増加をトリガすることができる。
排出システムのポンプは、機械的動作によって流路に沿って流体を移送する又はその移動に影響を及ぼすように構成されている。動作中、ポンプは、流体が移動するにつれて、その流体の圧力を増加させることができる。ポンプは、２つ以上の動作圧力を有することができる。本開示の一態様では、ポンプは、流路を通る流体の第１の流量をもたらす第１の動作圧力で動作することができ、ポンプは、流路を通る流体の第２の流量をもたらす第２の動作圧力で動作することができる。流路を通る流体の第１及び第２の流量は、ポンプの第１の動作圧力と第２の動作圧力との差にかかわらず、同じ又は実質的に同様であってもよい。一例では、閉塞物が流路内に蓄積するにつれて、ポンプは、より高い動作圧力で動作して、一定の流量を維持することができる。
図３７のグラフ表示５４２００を更に参照すると、制御回路は、モータのＰＷＭデューティサイクルを増加させて、モータに供給される電流を増加させ、ポンプの動作圧力を増加させることができる。制御回路は、例えば、検出された圧力（単数又は複数）、圧力差（単数又は複数）、及び／又は検出された圧力の比に基づいて、デューティサイクルを調整することができる。増加した動作圧力は、流路を通る流体の一定の流量を維持しながら、図３７の時間ｔ１付近で始まるフィルタ内の閉塞などの閉塞を補償するように構成することができる。そのような例では、制御回路は、例えば、フィルタが粒子で閉塞されるにつれて、ポンプに対する負荷を制御することができる。
本開示の様々な態様では、制御回路は、モータに供給される電流を確立されたモータ電流閾値まで増加させることができる。一態様では、制御回路は、確立されたモータ電流閾値を増加させて、所望の流量を維持するために必要な圧力差を実現することができる。例えば、流路内の閉塞にもかかわらず、圧力差及び所望の流量を維持することができる。
本開示の別の態様では、制御回路は、様々な理由で確立されたモータ電流閾値を減少させることができる。例えば、制御回路は、確立されたモータ電流閾値を減少させて、手術部位における不注意な組織損傷を防ぐことができる。例えば、外科用ポートが患者組織によって閉塞されると、制御回路は、モータ電流を低減して、システム内の圧力及び組織に印加される吸引力を低減することができる。一例では、制御回路は、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウドを介して、確立されたモータ電流閾値にアクセス及び／又は参照することができる。あるいは、確立されたモータ電流閾値は、ユーザが定義してもよく、かつ／又はクラウド内のローカル及び／若しくはグローバルデータの履歴に基づいてもよい。
本開示の様々な態様では、制御回路は、圧力センサからのフィードバックに基づいて、限られた期間の間、増加した電力及び／又はモータ速度を提供することができる。この時間の間、圧力（単数又は複数）及び／又は閉塞のインジケーションは、例えば、手術室内のインターフェースを介してユーザに通信されてもよい。一例では、臨床医は、閉塞物を除去すること、及び／又はフィルタレセプタクル内の１つ以上のフィルタ（単数又は複数）を変更することによって、閉塞に対処することができる。限られた期間は、例えば、モータ及び／又はポンプの故障前の増加した電力レベル及び／又は速度における運転期間に関する履歴データなどの、クラウド内に記憶されたデータに基づいて決定することができる。限られた期間の後、閉塞が適切に対処されるまで、本明細書に更に記載されるように、電力及び／又は速度を低減することができる。
本開示の様々な態様によれば、排出システムの制御回路は、モータの速度及び／又はポンプの速度を調整するために、排出システムのモータに増加又は減少した電流を供給するように駆動信号を送信することができる。一例では、制御回路は、排出システムの起動時及び／又は電力レベル間の遷移時に、バースト速度を実現するように、駆動信号を送信することができる。例えば、バースト速度は、アクティブ排出モードの最初に、指定されたレベルまで排出システムを引き込むように構成することができる。指定されたレベルは、例えば、指定された流量及び／又は指定された圧力に対応することができる。様々な例では、バースト速度は、エネルギー効率の良い方法で、排出システムを指定されたレベルまで効率的に引き込むことができる。
一例では、制御回路により設定されるバースト速度は、制御回路により設定される一定の動作速度とは異なる。例えば、排出システムの初期起動後、及び／又は排出システムの増加した電力レベルを設定すると、制御回路は、モータに増加した電流を供給するように駆動信号を送信して、短期間の間モータ速度をバースト速度に増加させることができる。バースト速度は、例えば、所望の流量を実現するために必要な一定のモータ速度よりも少なくとも２０％高いモータ速度であってもよい。本開示の一態様では、バースト速度は、所望の流量を実現するために必要とされる一定のモータ速度よりも少なくとも５０％又は少なくとも１００％高い。
ここで図３８のグラフ表示５４３００を参照すると、外科用排出システムの経時的な空気流速及び粒子数が示されている。外科用排出システム５０８００及び５０９００（図１８及び図１９）の制御回路は、例えば、図３８にグラフで示すように、空気流速を調整することができる。より具体的には、空気流速は、外科用排出システムのモータのためのバースト速度５４３０２及び５４３０４を含む。例えば、バースト速度は、短期間にわたって所望の空気流速よりも高い空気流速を実現するために必要なモータ速度であってもよい。図３８に示すように、バースト速度５４３０２は、時間ｔ１と時間ｔ２との間の期間の一部（例えば、１／５）にわたって、時間ｔ１と時間ｔ２との間の所望の空気流速Ｖ１よりも少なくとも２０％高い空気流速を実現するために必要とされるモータ速度であってもよく、例えば、同様に、バースト速度５４３０４は、時間ｔ２と時間ｔ３との間の期間の一部（例えば、１／４）にわたって、時間ｔ２と時間ｔ３との間の所望の空気流速Ｖ２よりも少なくとも２０％高い空気流速を実現するために必要とされるモータ速度であってもよい。様々な例では、空気流速は、本明細書で更に説明するように、排出システム内の粒子数に依存し得る。
本開示の様々な態様によれば、第１の空気流量から第２の空気流量への排出システムの遷移は、遷移の直前又は直後に、及び第２の空気流量に対する調整の前に、空気流量の増加を伴うことができる。例えば、第１の空気流量及び第２の空気流量は、一定又は実質的に一定のモータ速度、及びそれに応じて一定又は実質的に一定の空気流速に対応することができる。再び図３８のグラフ表示を参照すると、空気流速は、時間ｔ１及び時間ｔ２それぞれの直後のバースト速度５４３０２及び５４３０４を除いて、時間ｔ１と時間ｔ２との間、及び再び時間ｔ２と時間ｔ３との間で実質的に一定である。図３８に示す実質的に一定の空気流速は、排出システムの対応する動作モードにおける対応する一定のモータ速度に対応することができる。
更に図３８を参照すると、時間ｔ０で、空気流速は、「静音」モード５４３１０のモータ速度に対応することができる、Ｖ０～Ｖ１の非ゼロ値であってもよい。「静音」モード５４３１０では、排出システムは、手術部位から流体をサンプリングするように構成することができる。サンプリングされた流体を利用して、例えば、排煙システム、エネルギー装置、及び／又は外科システムの別の構成要素の動作状態を判定することができる。時間ｔ１において、排出システムは、「アクティブ」モード５４３１２になることができる。特定の例では、「アクティブ」モード５４３１２は、本明細書で更に説明するように、排出システム内の１つ以上のセンサによってトリガすることができる。時間ｔ１における速度Ｖ１への及び／又は時間ｔ２における速度Ｖ２への空気流速の増加は、新たな速度レベルへの遷移又は開始の直後の空気流速の更なる増加を伴うことができる。より具体的には、空気流速は、図３８の時間ｔ１の直後かつ時間ｔ２でのその後の調整の前に、急上昇する。加えて、空気流速は、第２の「アクティブ」モード５４３１４で空気流が速度ｖ１から速度ｖ２へと遷移するときに、時間ｔ２の直後に急上昇する。
加えて又は代わりに、第１の空気流速から第２の空気流速への排出システムの電力レベルの低減は、低減の直前の空気流速の初期増加を伴うことができる。例えば、第１の一定又は実質的に一定のレベルから第２の一定又は実質的に一定のレベルまで空気流速を減少させるとき、空気流速は、図３８に示すものと同様の空気流速スパイクに遭遇することができる。一例では、制御回路は、「アクティブモード」からの一定の「静音モード」モータ速度に戻る直前に、空気流速スパイクに影響を及ぼすことができる。様々な例では、静音モード前のバースト速度は、例えば、外科システム及び／又は排出システムの煙を流すことができる。
本開示の態様によれば、例えば、図１８及び図１９の粒子センサ５０８３８及び５０８４８などの様々な粒子センサは、排出システム５０８００及び５０９００を通って、かつ／又はその中を流れる粒子を計数するように配置して構成することができる。同様に、例えば、図１８及び図１９の粒子センサ５０８５２などの空気品質粒子センサは、排出システム５０８００及び５０９００の周囲及び／又は手術室内の周囲空気中の粒子を計数するように配置して構成することができる。様々な粒子センサ（例えば、粒子センサ５０８３８、５０８４８、５０８５２など）は、例えば、空気流速を調整するために、粒子濃度を示す信号を制御回路に送信するように更に構成することができる。
再び図３８を参照すると、排出システムのモータは、時間ｔ０と時間ｔ１との間で一定の「静音」モード５４３１０の速度で動作することができる。時間ｔ０と時間ｔ１との間で、少なくとも１つの粒子センサ（例えば、粒子センサ５０８３８及び／又は５０８４８）は、排出システムを通って流れる粒子を能動的に計数することができる。特定の例では、少なくとも１つの粒子センサ（例えば、粒子センサ５０８５２）は、周囲空気中の粒子を能動的に計数することができる。少なくとも１つの例では、制御回路は、粒子センサ５０８３８及び／又は粒子センサ５０８４８で計数された粒子を粒子センサ５０８５２で計数された粒子と比較することができる。制御回路は、例えば、粒子センサ５０８３８及び／又は粒子センサ５０８４８によって検出された微粒子濃度が図３８の閾値Ｃ１などの第１の閾値を上回ることを判定することができる。閾値Ｃ１は、例えば、流路に沿った様々なセンサで計数された粒子の微粒子濃度レベル及び／又は比に対応することができる。第１の閾値Ｃ１を上回る粒子濃度に応じて、制御回路は、時間ｔ１において、第１の非ゼロ空気流速に関連付けられた「静音」モード５４３１０の速度から、第２のモータ速度、又は第２の空気流速（例えば、Ｖ１）に関連付けられた「アクティブ」モード５４３１２へとモータ速度を増加させることができる。上述のように、空気流速の増加は、時間ｔ１の直後の空気流速スパイク又はバースト５４３０２を伴ってもよい。
更に図３８を参照すると、制御回路は、時間ｔ１から時間ｔ２まで、空気流速Ｖ１に関連付けられたモータ速度を維持しながら、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び／又は５０８５２のうちの少なくとも１つから微粒子濃度を検出し続けることができる。時間ｔ２において、制御回路は、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び／又は５０８５２のうちの少なくとも１つによって検出された粒子濃度及び／又は比が、図３８の閾値Ｃ２などの第２の閾値を上回ると判定することができる。閾値Ｃ２は、第１の閾値Ｃ１より大きな、流路に沿った様々なセンサで計数された粒子の微粒子濃度レベル及び／又は比に対応することができる。時間ｔ２で第２の閾値Ｃ２を上回ったことに応じて、制御回路は、空気流速Ｖ１又は第１の「アクティブ」モード５４３１４に関連付けられたモータ速度から増加した空気流速Ｖ２又は第２の「アクティブ」モード５４３１４に関連付けられたモータ速度までモータ速度を増加させるように構成されている。この場合もやはり、空気流速Ｖ１から空気流速Ｖ２への増加は、時間ｔ２の直後の空気流速スパイク又はバースト５４３０４を伴ってもよい。
様々な例では、制御回路は、例えば、時間ｔ２と時間ｔ３との間の空気流速Ｖ２に関連付けられたモータ速度を維持しながら、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び／又は５０８５２によって微粒子濃度を示す入力を受信し続けることができる。時間ｔ３において、制御回路は、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び／又は５０８５２のうちの少なくとも１つによって検出された微粒子濃度及び／又は比が、第１の閾値Ｃ１を下回るまで減少したと判定することができる。これに応じて、制御回路は、空気流速Ｖ２に関連付けられたモータ速度から第１の非ゼロ空気流速に関連付けられた「静音」モード速度に戻して、モータ速度を減少させることができる。上述のように、特定の例では、空気流速Ｖ２から非ゼロ空気流速に戻る減少は、時間ｔ３の直後の空気流速スパイクを伴うことができる。制御回路は、例えば、時間ｔ３の後に「静音」モード速度を維持しながら、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び／又は５０８５２によって検出された微粒子濃度を検出及び／又は比較し続けることができる。
本開示の様々な態様では、モータは、可変速度モータであってもよい。例えば、モータ５０５１２（図４）は、可変速度モータであってもよい。そのような例では、モータの速度は、外部から測定されたパラメータに基づいて制御されてもよい。例えば、可変速度モータの速度は、排出システムの外部で測定されたパラメータに基づいて、増加、減少、又は維持されてもよい。
本開示の態様によれば、モータ５０５１２（図４）は、モータ５０５１２への電流の供給を変動させることによって調整することができる。例えば、モータ５０５１２に第１の電流量を供給して、モータ５０５１２を第１の動作レベルで動作させることができる。あるいは、モータ５０５１２に第２の電流量を供給して、モータ５０５１２を第２の動作レベルで動作させることができる。より具体的には、電流の供給を変更することは、モータ５０５１２への電気入力のパルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティサイクルを変動させることによって達成されてもよい。他の態様では、電流は、モータに供給される電流の周波数を調整することによって変動され得る。本開示の様々な態様では、モータ５０５１２は、モータ５０５１２への電流入力のデューティサイクル又は周波数を減少させることにより、ポンプ５０５０６の回転速度を減少させるように、回転機構又はポンプ５０５０６（例えば、本明細書に記載されるような圧縮機、ブロワなど）に連結される。同様に、モータ５０５１２への電流入力のデューティサイクル又は周波数を増加させることにより、ポンプ５０５０６の回転速度を増加させることができる。
本開示の様々な態様では、モータ５０５１２のより低い動作レベルは、排出及び／又は吸引が必要でないときにモータ５０５１２を完全にオフにし、その後吸引が必要とされるときにモータ５０５１２をオンに切り替えて戻すことよりも有利であり得る。例えば、臨床医は、長期間の手術中に吸引を断続的にしか使用する必要がない場合がある。そのような態様では、モータ５０５１２を完全にオフにした状態からオンにすることは、モータ５０５１２の静止慣性を克服するために、高い起動トルクを必要とする。このようにモータ５０５１２を完全なオフモードから繰り返しオンにすることは、非効率的であり、モータ５０５１２の寿命を減少させることがある。あるいは、より低い動作レベルを採用することにより、手術中の排出システムの断続的な使用中にモータ５０５１２をオンのままにすることを可能にし、モータの静止慣性を克服するためにより高いトルクを必要とすることなく、より高い動作レベルへの調整（例えば、追加の吸引が必要とされるとき）が可能になる。
本開示の様々な態様では、変動範囲を、モータパラメータに対して確立又は予め決定することができる。一実施例では、モータ速度範囲は、可変速度モータに対して予め決定することができる。様々な態様では、上述のような制御回路は、１つ以上のセンサからのフィードバックに基づいて、特定の流量又は流量の増加若しくは減少が手術部位で必要とされることを判定することができる。例えば、制御回路内のプロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８は、１つ以上のセンサから入力を受信し、センサ入力（単数又は複数）に少なくとも部分的に基づいて、流量に対する調整を実施するように構成することができる。調整は、リアルタイム又はほぼリアルタイムで判定することができる。
一態様では、制御回路は、流体（例えば、図１８及び図１９の流体検出センサ５０８３０）及び／若しくは流体中の粒子（例えば、図１８及び図１９の粒子センサ５０８３８及び／又は５０８４８）を検出するように配置され構成された少なくとも１つのセンサ、並びに／又は手術部位／その付近に配置可能な電気外科用器具（例えば、図７の電気外科用器具５０６３０）上の別個のセンサなど、外科システム内のセンサによって検出された測定値に基づいてモータに対する調整の必要性を判定することができる。判定された必要性に応じて、制御回路は、駆動電流をモータ５０５１２（図４）に供給するように駆動信号を送信して、その速度を調整されたモータ速度に調整することができる。この調整されたモータ速度は、所望の特定の流量に対応することができる。
あるいは、判定された必要性に応じて、制御回路は、モータ５０５１２に駆動電流を供給するように駆動信号を送信して、モータ速度を所定のモータ速度範囲内の速度に増加又は減少させることができる。そのような例では、制御回路は、可変速度モータの速度の増加又は減少を所定のモータ速度範囲内に制限する。この調整されたモータ速度は、所望の調整された流量に対応してもよく、又は対応しなくてもよい。例えば、所定のモータ速度範囲により、制御回路は、モータ速度を調整して所望の流量を実現することができない場合がある。
本開示の別の態様では、モータ速度は、モータが手動モードで動作しているときなど、手術室内の臨床医によって選択されてもよい。例えば、臨床医は、ユーザインターフェースを介して可変速度モータを所望のモータ速度に手動で変更することができる。ユーザインターフェースは、例えば、排出システムのハウジング及び／又は外科用ハブインターフェース上にあってもよい。様々な態様では、ユーザインターフェースは、外部から測定されたパラメータ（例えば、手術部位又はその付近のセンサを介して測定された煙及び／又は粒子の量）を臨床医に表示することができ、臨床医は、外部から測定されたパラメータに基づいてモータ速度を手動で設定することができる。そのような態様では、ユーザインターフェースは、駆動電流をモータに供給するように駆動信号を送信して、モータ速度を選択されたモータ速度に設定、増加、又は減少させることができる。
本開示の一態様では、制御回路は、排出システム内で検出及び／又は測定された圧力条件に基づいて、第１の駆動信号を第２の駆動信号に変更することができる。例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、圧力センサ５０８４０、５０８４６、５０８５０、及び５０８５４は、それらの対応する圧力を制御回路に送信することができ、制御回路は、検出された圧力のうちの１つ以上に基づいて、第１の駆動信号を第２の駆動信号に変更することができる。特に、そのような態様では、実際のモータ速度は、ユーザインターフェースを介してユーザによって選択されたモータ速度に等しくなくてもよい。例えば、排出システム内で測定された圧力が閾値圧力を上回る場合、ユーザが選択したモータ速度に関連付けられた増加したモータ速度を許可することにより、モータ及び／又は排出システムの他の構成要素を損傷することがある。したがって、制御回路は、ユーザが選択したモータ速度をオーバーライドして、排出システム及びその構成要素への損傷を防止することができる。
本開示の別の態様では、モータ速度は、モータが自動モードで動作しているときなど、制御回路によって自動的に選択されてもよい。そのような態様では、制御回路は、外部から測定されたパラメータ（単数又は複数）（例えば、手術部位又はその付近で測定された煙及び／又は粒子の量）に基づいて、駆動電流をモータに供給するように駆動信号を送信して、モータ速度を適切なモータ速度に設定、増加、又は減少させることができる。代替的な態様では、制御回路は、内部の様々なセンサによって検出された圧力及び微粒子濃度のうちの少なくとも１つを含む排出システム内で測定されたパラメータに基づいて、駆動電流をモータに供給するように駆動信号を送信して、モータ速度を設定、増加、又は減少させることができる。一実施例では、圧力センサ５０８４０、５０８４６、５０８５０、及び５０８５４は、それらの対応する検出及び／又は測定された圧力を制御回路に送信することができる。加えて又は代わりに、粒子センサ５０８３８、５０８４８、及び５０８５２は、それらの対応する検出及び／又は測定された粒子数を制御回路に送信することができる。
ここで図３５を参照すると、外科用排出システムの調整アルゴリズム５４０００が示されている。本明細書に開示される様々な外科用排出システムは、図３５の調整アルゴリズム５４０００を利用することができる。更に、読者は、特定の例では、調整アルゴリズム５４０００を、本明細書に記載される１つ以上の追加の調整アルゴリズムと組み合わせることができることを容易に理解するであろう。外科用排出システムに対する調整は、排出器ポンプのモータと信号通信するプロセッサによって実施することができる（例えば、図５及び図６のプロセッサ及びポンプを参照）。例えば、プロセッサ５０４０８は、調整アルゴリズム５４０００を実施することができる。そのようなプロセッサはまた、外科用排出システム内の１つ以上のセンサと信号通信することができる。
一例では、制御回路５４００８は、図１８及び図１９の粒子センサ５０８３８と類似していてもよく、かつブロック５４００２でその検出及び／又は測定された粒子数を含む第１の信号を送信することができる、第１の微粒子センサ５４０１０に通信可能に連結されてもよい。加えて、制御回路５４００８は、図１８及び図１９の粒子センサ５０８４８と多くの点で類似していてもよく、かつブロック５４００４でその検出及び／又は測定された粒子数を含む第２の信号を制御回路に送信することができる、第２の微粒子センサ５４０１２に連結することができる。次いで、制御回路５４００８は、ブロック５４００６で、駆動信号を送信して、ブロック５４０１６で、判定された駆動電流を排出システムのモータに印加することができる。例えば、制御回路５４００８は、図５及び図６の制御概略図と多くの点で類似していてもよく、メモリに通信可能に連結されたプロセッサを含むことができる。更に別の態様では、センサ５０８４０、５０８４６、５０８５０、５０８５４、５０８３８、５０８４８、及び５０８５２（図１８及び図１９）の任意の組み合わせは、それらの対応する検出及び／又は測定されたパラメータを制御回路５４００８に送信することができる。そのような代替的な態様では、制御回路は、内部で測定されたパラメータに基づいて適切なモータ速度を判定することができる。いずれの場合も、様々な例では、ユーザインターフェースは、現在のモータ速度を表示することができる。
本開示の様々な態様では、適切なモータ速度は、クラウド１０４（図３９）及び／又はクラウド２０４（図４６）などのクラウド内に記憶された履歴データに基づいて判定される理想的なモータ速度であってもよい。理想的なモータ速度は、例えば、測定された外部及び／又は内部パラメータ（単数又は複数）を所与として、最も効率的な速度であってもよい。他の態様では、適切なモータ速度は、全ての測定された圧力が閾値圧力未満であるように判定された理想的なモータ速度であってもよい。換言すれば、排出システム構成要素への損傷を回避し、かつ、例えば、粒子センサ５０８４８で測定された濃度などの微粒子濃度を最小化するためである。更なる態様では、制御回路によって自動的に選択されたモータ速度は、手動で調整することができる。そのような手動オーバーライドモードでは、ユーザは、自動的に選択されたモータ速度とは異なる所望のモータ速度を選択することができる。そのような態様では、ユーザインターフェースは、選択されたモータ速度を表示することができる。本開示の更なる態様では、ユーザインターフェースは、理想的なモータ速度及び／又は流量より低く（又は高く）設定及び／又は選択されていることがユーザに通知されるように、制御回路によって判定された理想的なモータ速度を表示することができる。
本開示の更に別の態様では、制御回路に供給される外部から測定されたパラメータは、図６の発生器５０６４０によって電気外科用器具５０６３０になど、発生器によって電気外科用器具に供給される電気外科信号の電力レベルを含むことができる。そのような態様では、制御回路は、電力レベルの増加に比例して、モータ速度を増加させることができる。例えば、様々な電力レベルの増加は、クラウドデータベース内の煙のレベルの増加と相関させることができる。同様に、制御回路は、電力レベルの減少に比例して、モータ速度を減少させることができる。ここで、代替的な態様では、モータ速度は、排出システムにおいて（例えば、本明細書に記載されるように自動的に及び／又は手動で）設定することができる。更に、そのような態様では、発生器５０６４０で設定された電力レベルは、設定されたモータ速度に影響を及ぼすことができる。一態様では、手動で設定されたモータ速度は、発生器５０６４０で設定された電力レベルに基づいて変更することができる。別の態様では、自動的に設定されたモータ速度は、発生器５０６４０で設定された電力レベルに基づいて変更することができる。
図３６は、例えば、排出システム５０８００及び５０９００などの外科用排出システムの粒子数、電力、電圧、及びモータ速度のグラフ表示５４１００を示す。排出システムの制御回路は、外部から測定されたパラメータ及び内部で測定されたパラメータに基づいて、モータ速度を調整するように構成されている。本開示の一態様では、図５及び図６の制御回路は、図示されたモータ速度調整を実施することができる。図３６では、外部から測定されたパラメータは、外科処置で使用される発生器によって電気外科用器具（例えば、図７の発生器５０６４０によって電気外科用器具５０６３０）に供給される電気外科信号の電力レベルである。内部で測定されたパラメータは、例えば、図１８及び図１９のレーザー粒子数カウンタ５０８３８などの排出システムによって検出される粒子数である。読者は、特定の例では、外部から測定されたパラメータ又は内部で測定されたパラメータのうちの１つに基づいてモータ速度を調整することができることを容易に理解するであろう。特定の例では、追加の内部又は外部パラメータを利用して、モータ速度を調整することができる。
時間ｔ０において、モータ速度はゼロであり、電気外科用器具に供給される電力レベルはゼロであり、粒子センサ５０８３８によって検出される粒子数はゼロである。時間ｔ１において、第１の電力レベルが発生器によって電気外科用器具に供給される。一実施例では、第１の電力レベルは、凝固モードに対応することができる。時間ｔ１での電力レベルの増加と並行して、又はその直後に、制御回路は、モータに起動電流を供給するように駆動信号を送信する。起動電流は、ｔ１とｔ２との間でモータがベースライン（例えば、アイドル）モータ速度５４１０４に整定する前に、モータ速度のバースト５４１０２をもたらす。ベースラインモータ速度５４１０４は、例えば、ポンプを回転させるのに必要な最小トルクに対応することができる。例えば、時間がｔ２に近づくと、モータ速度は、スリープモード又は静音モードに対応することができ、排煙器は、煙の発生を予測して電力供給される。時間ｔ１において、粒子センサ５０８３８は、モータ速度に影響を与えない。
時間ｔ２において、粒子センサ５０８３８は、排煙のための「アクティブ」モードに対応する最小閾値５４１１０を上回って粒子数を増加させる、微粒子濃度の第１のスパイク５４１０６を検出する。この第１のスパイク５４１０６に応じて、時間ｔ２の直後に、制御回路は、例えば、モータに増加した電流を供給するように第２の駆動信号を送信して、「静音」モードから「アクティブ」モードへと排出システムを通る流量を増加させる。流量の増加に応じて、粒子センサ５０８３８によって計数された微粒子濃度は、時間ｔ２と時間ｔ３との間で低下し始める。制御回路は、粒子センサ５０８３８からの出力を能動的に監視し、微粒子濃度が低下するため、粒子センサ５０８３８によって検出された減少する微粒子濃度に比例して、モータ５０５１２に低減された電流を供給するように第３の駆動信号を送信する。換言すれば、時間ｔ２と時間ｔ３との間のモータ速度は、粒子センサ５０８３８によって検出される微粒子濃度に比例する。
時間ｔ３において、時間ｔ１とｔ３との間で比較的一定のままであった発生器５０６４０によって供給される第１の電力レベルは、第１の電力レベル５４１１２から第２の電力レベル５４１１４まで増加される。一実施例では、第２の電力レベル５４１１４は、切断モードに対応することができる。発生器の電力レベルの増加に応じて、時間ｔ３の直後に、制御回路は、モータに増加した電流を供給するように第３の駆動信号を送信して、排出システムを通る流量をまた再び増加させる。例えば、モータ速度は、時間ｔ３における波形の変化に応じて変更されてもよい。加えて、増加した電力レベルに起因して、粒子センサ５０８３８は、計数された粒子の第２のスパイク５４１０８を検出する。第３の駆動信号は、煙中の増加した微粒子濃度に対処することができる。モータ速度の増加に応じて、粒子センサ５０８３８によって計数された粒子は、時間ｔ３とｔ４との間で減少する。この場合もやはり、制御回路は、粒子センサ５０８３８を能動的に監視し、粒子センサ５０８３８によって検出された微粒子濃度の減少に比例して、モータに低減された電流を供給するように第４の駆動信号を送信する。
時間ｔ４において、時間ｔ３とｔ４との間で比較的一定のままであった発生器によって供給される第２の電力レベル５４１１４は、時間ｔ４とｔ５との間で一定の速度で減少する。これに応じて、時間ｔ４の後、粒子センサ５０８３８によって検出される微粒子濃度も減少する。実際には、微粒子濃度は、時間ｔ４と時間ｔ５との間で最小閾値５４１１０をわずかに下回り、かつ停止閾値５４１１８を上回るレベルまで低下し、時間ｔ５まで停止閾値５４１１８付近で比較的一定のままである。一例では、これは、手術部位からの残留煙の排出に対応することができる。制御回路は、時間ｔ４とｔ５との間で粒子センサ５０８３８を監視し続け、時間ｔ４と時間ｔ５との間で微粒子濃度の減少に比例して、モータへの電流を低減するように、後続の駆動信号を送信する。
時間ｔ５において、再び最小閾値５４１１０を上回って粒子数を増加させる微粒子濃度の第３のスパイク５４１１６を粒子センサ５０８３８によって検出することができる。一例では、外科処置中に発生して粒子センサ５０８３８によって検出される追加の煙は、組織の状態の結果であり得る。例えば、処置中に組織が乾燥すると、追加の煙が発生することがある。時間ｔ５での煙の増加に応じて、発生器波形は、煙を最小限に抑えるように自動的に調整される。例えば、発生器によって第３の電力レベルを供給することができる。更に、時間ｔ１と時間ｔ５との間で比較的一定の第１のレベルのままであった電圧は、時間ｔ５の後、時間ｔ６まで比較的一定の第２のレベルまで低下する。特定の例では、電力が増加し電圧が減少する時間ｔ５での波形調整５４１２２は、より少ない煙を発生させるように構成することができる。
時間ｔ５での発生器への電力レベルの調整に応じて、粒子センサ５０８３８によって検出された微粒子濃度は、時間ｔ５とｔ６との間で着実に減少する。時間ｔ６において、発生器の電力レベル及び電圧は、例えば、手術工程の完了時などの電源切断状態に対応するゼロまで減少する。更に、粒子センサ５０８３８によって検出された微粒子濃度は、時間ｔ６において停止閾値５４１１８を下回って低下する。これに応じて、制御回路は、モータに低減された電流を供給するように駆動信号を送信し、モータ速度をスリープ又は静音モード５４１２０まで低減する。
様々な例では、排出システムは、腹腔鏡の使用を自動的に感知して、補償することができる。例えば、排出システムは、外科システムの腹腔鏡モードを自動的に検出することができる。腹腔鏡手術では、患者の体腔にガス（例えば、二酸化炭素）を吹き込んで、体腔を膨張させ、外科処置中に施術者の作業空間及び／又は視野空間を作り出す。体腔を膨張させることにより、加圧された空洞を作り出す。そのような例では、本明細書に開示される排出システムは、加圧された空洞を感知し、加圧された空洞のパラメータに応じて、例えば、モータ速度などの排出システムパラメータのパラメータを調整するように構成することができる。
例えば、図１８及び図１９を再び参照すると、圧力センサ５０８４０は、送気に従来利用されている圧力に対応し得る、特定の閾値圧力を上回る圧力を検出することができる。そのような例では、制御回路は、最初に、実行されている外科処置が腹腔鏡手術であるかどうかを判定することができる。特定の例では、排煙システムの制御回路（例えば、図５及び図６のプロセッサ５０３０８及び／又は５０４０８）は、通信可能に連結された外科用ハブ及び／又はクラウドに問い合わせて、腹腔鏡手術が実施されているかどうかを判定することができる。例えば、状況認識は、本明細書に更に記載されるように、腹腔鏡処置が実行されているかどうかを判定及び／又は確認することができる。
特定の例では、例えば、外科用ハブに関連付けられた制御回路などの外部制御回路は、通信可能に連結されたクラウドに問い合わせることができる。別の態様では、排出システムのユーザインターフェースは、施術者からの入力を受け取ることができる。制御回路は、実行されている外科処置が腹腔鏡手術であることを示す信号をユーザインターフェースから受信することができる。腹腔鏡手術ではない場合、制御回路は、本明細書に記載されるようにフィルタが詰まっているか、及び／又は部分的に詰まっているかを判定することができる。腹腔鏡手術である場合、制御回路は、圧力センサ５０８４０で検出された圧力を所定の量だけ調整して、センサ５０８４０での腹腔鏡法に調整した圧力を実現することができる。センサ５０８４０でのこの腹腔鏡法に調整した圧力は、センサ５０８４０で検出された実際の圧力の代わりに、本明細書に記載される様々な態様により、利用することができる。そのような態様では、これにより、フィルタが詰まっている及び／又は部分的に詰まっているという不適切かつ／又は時期尚早なインジケーションを回避することができる。更に、前述の調整は、不必要なモータ速度調整を回避することができる。
様々な態様によれば、排出システムは、実行されている外科処置が腹腔鏡手術であるとの判定に応じて、そのような加圧された空洞を更に感知し、排出システムパラメータ（例えば、モータ速度）を調整することができる。そのような態様では、例えば、圧力センサ５０８４０などの圧力センサが加圧された環境内で排出システムが使用されていることを検出した後、制御回路は、モータの１つ以上の動作パラメータを腹腔鏡処置のための効果的な排出速度に変更するための駆動信号を送信することができる。一実施例では、（例えば、図７を参照、外科用器具５０６３０の先端付近の遠位導管開口部５０６３４及び吸引ホース５０６３６を介して）加圧された空洞によって供給される加えられた圧力を補償するために、ベースライン（例えば、アイドル）モータ速度及び／又は上限モータ速度を調整して下げることができる。そのような例では、例えば、圧力センサ５０８４０などの圧力センサが加圧された環境内で排出システムが使用されていることを検出した後、制御回路は、圧力センサにおける圧力損失に対して、二次閾値を設定する、かつ／又は確立された二次閾値を監視することができる。
圧力センサ５０８４０で検出された圧力がそのような二次閾値を下回って低下する場合、排出システムは、手術部位の送気に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、モータ速度に対する調整は、圧力センサ５０８４０での圧力を二次閾値を下回るまで低下させることがある。特定の例では、腹腔鏡手術中に加圧された空洞を最初に検出する、かつ／又は体腔内の圧力を監視するために、別個の圧力センサを電気外科用器具上に（すなわち、腹腔鏡処置中に体腔内にあるように）配置することができる。そのような態様では、そのような圧力センサは、本明細書に記載されるように、排出システムパラメータ（例えば、モータ速度）を適切に調整するように、制御回路に信号を送信することになる。
読者は、本明細書に記載される様々な外科用排出システム及び構成要素をコンピュータ実装インタラクティブ外科システム、外科用ハブ、及び／又はロボットシステムに組み込むことができることを容易に理解するであろう。例えば、外科用排出システムは、外科用ハブ、ロボットシステム、及び／又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムにデータを通信することができ、かつ／又は、外科用ハブ、ロボットシステム、及び／又はコンピュータ実装インタラクティブ外科システムからデータを受信することができる。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム、ロボットシステム、及び外科用ハブの様々な実施例を、以下に更に説明する。
コンピュータ実装インタラクティブ外科システム
図３９を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００は、１つ以上の外科システム１０２と、クラウドベースのシステム（例えば、ストレージ装置１０５に連結されたリモートサーバ１１３を含むことができるクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図３９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４０は、外科手術室１１６内の手術台１１４上に横たわる患者に対して外科処置を実行するために使用される外科システム１０２の一例を示す。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を配向す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、外科医のコンソール１１８を介して外科医に対するその後の表示のために、手術部位の画像を処理するために使用することができる。
他のタイプのロボットシステムを、外科システム１０２と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第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つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ以上の照明光源及び／又は１つ以上のレンズを含んでもよい。１つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
１つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長に反応する。
不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する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後に、処置された組織上で上述の試験の１つ以上を実行するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
いかなる外科手術においても手術室及び外科用器具の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「手術室（surgical theater）」、すなわち手術室（operating room）又は処置室（treatment room）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４０に示すように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ以上の撮像センサと、１つ以上の画像処理ユニットと、１つ以上のストレージアレイと、１つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
図４０に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置する操作者に可視であるように、滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に配置される。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９、及び１１９を使用して、滅菌野の内側及び外部の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ１０６は、可視化システム１０８に、一次ディスプレイ１１９上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置１２４によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実行することを可能にすることができる。
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１に位置する非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ１１９に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。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４０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の位置で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、滅菌野内でハブ１０６によって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４１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４１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容可能な組み合わせ発生器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ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容さ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、また第１のエネルギー発生器モジュールは、第１の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
上記に加えて、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第２のエネルギーを発生させるように構成された第２のエネルギー発生器モジュールと、第２のデータ及び電力接点を含む第２のドッキングポートを備える第２のドッキングステーションと、を更に含み、第２のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第２のエネルギー発生器モジュールは、第２の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
更に、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギー発生器モジュールと第２のエネルギー発生器モジュールとの間の通信を容易にするように構成された、第１のドッキングポートと第２のドッキングポートとの間の通信バスを更に含む。
図４１～図４５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４３に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、一体化された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図４２に示すように、発生器モジュール１４０は、単極装置１４６、双極装置１４７、及び超音波装置１４８に接続するように構成することができる。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８の取り外し可能な取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を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー１５１を含む。図４３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に摺動可能に受容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４３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内に一緒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内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延びる流体経路を画定する。
様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み（aspiration）流体ライン及び吸引（suction）流体ラインを含む外科用ツールに連結される。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、かつ、エネルギー送達器具に近接した入口ポートを有することができる。エネルギー送達器具は、超音波及び／又はＲＦエネルギーを手術部位に送達するように構成され、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４２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内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット１５５及び／又は１５６は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー１５１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４３に示すように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に連結されて、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート１５０は、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール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４４は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジング１６０の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング１６０は、モジュール１６１を横方向に受容して相互接続するように構成される。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４４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４５は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング１６４を示す。モジュール１６５は、モジュール１６５を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングステーション又はドロアー１６７内に摺動可能に挿入される。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４５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内に摺動可能に受容さ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容するように構成されている。第２のチャネルは、第２のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の実施例では、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。
様々な実施例では、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に配置される。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置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４６は、医療施設の１つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム（例えばストレージ装置２０５に連結されたリモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４）に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ２０３を備える外科用データネットワーク２０１を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ２０３は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９を備える。モジュール式通信ハブ２０３は更に、ローカルコンピュータ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。インテリジェント外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェント外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
手術室に配置されるモジュール式装置１ａ～１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に連結されてもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に連結されて、装置１ａ～１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ～２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に連結されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に連結されて、装置２ａ～２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ～２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送されてもよい。装置２ａ～２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。
複数のネットワークハブ２０７及び／又は複数のネットワークスイッチ２０９を複数のネットワークルータ２１１と相互接続することによって、外科用データネットワーク２０１が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ２０３は、複数の装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム２１０もまた、モジュール式制御タワーに収容されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、ディスプレイ２１２に接続されて、例えば外科処置中に、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍとしては、外科用データネットワーク２０１のモジュール式通信ハブ２０３に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に連結された撮像モジュール１３８、エネルギーベースの外科用装置に連結された発生器モジュール１４０、排煙モジュール１２６、吸引／灌注モジュール１２８、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、ストレージアレイ１３４、ディスプレイに連結された外科用装置、及び／又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。
一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（単数又は複数）、ネットワークスイッチ（単数又は複数）、及びネットワークルータ（単数又は複数）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、手術室（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつ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つ以上の手術室内に位置する装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。
装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的成果の改善、コスト低減、及び患者満足度の改善を提供する。組織の封止及び切断処置後に、組織の状態を観察して封止された組織の漏出又は灌流を評価するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。クラウドベースのコンピューティングを使用して、身体組織の試料の画像を含むデータを診断目的で検査して疾患の影響などの病状を特定するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。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（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４７）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。
別の実装形態では、手術室装置２ａ～２ｍは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ２０９に接続されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ＯＳＩモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ２０９は、同じ手術室内に位置する装置２ａ～２ｍをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ２０９は、フレームの形態のデータをネットワークルータ２１１に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置２ａ～２ｍは、ネットワークスイッチ２０９を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ２０９は、データを転送するために装置２ａ～２ｍのＭＡＣアドレスを記憶かつ使用する。
ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、クラウド２０４に接続するためにネットワークルータ２１１に連結される。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能力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）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、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４７は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で外科システム１０２と類似する１つ以上の外科システム２０２を含む。各外科システム２０２は、リモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ２０６を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図４８に示すように、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４７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４８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４８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４８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ー型非接触測定装置のいずれかを使用して手術室のマップを生成する。その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号中の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈｕｂ Ｓｐａｔｉａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ Ｗｉｔｈｉｎ ａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｏｏｍ」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の外壁に反射したときのエコーを受信することによって手術室を走査し、ここでセンサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの距離限界を調整するように構成される。レーザーベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザー光パルスを送信し、手術室の外壁に反射するレーザー光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを判定し、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タイプのバス構造（単数又は複数）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つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、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（単数又は複数）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（単数又は複数）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（単数又は複数）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（単数又は複数）は、入力装置（単数又は複数）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（単数又は複数）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（単数又は複数）などの１つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（単数又は複数）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、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（単数又は複数）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（単数又は複数）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４８のコンピュータシステム２１０、図４８の撮像モジュール２３８及び／若しくは可視化システム２０８、並びに／又は図４７及び図４８の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（単数又は複数）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４９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５０は、本開示の１つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータドライバ４９２によって駆動されるモータ４８２は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、Ｉビームナイフ要素を駆動する。追跡システム４８０は、長手方向に移動可能な変位部材の位置を判定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置、並びに発射部材、発射バー、及びＩビームナイフ要素の位置を判定するようにプログラム又は構成することができるプロセッサ４６２に提供される。追加のモータが、Ｉビームの発射、閉鎖管の移動、シャフトの回転、及び関節運動を制御するために、ツールドライバインターフェースに提供されてもよい。ディスプレイ４７３は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。ディスプレイ４７３上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ以上のＰＷＭモジュール、１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、モータドライバ４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバを、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取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、モータドライバ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、ステッップモータ、又は任意の他の好適な電動モータを含んでよい。モータドライバ４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ４８２は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ又はツールハウジングに解除可能に装着された電源アセンブリによって給電され得る。電源アセンブリは、外科用器具又はツールに給電するための電源として使用され得る、直列に接続された多数の電池セルを含み得る電池を含んでもよい。特定の状況下では、電源アセンブリの電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能であってよい。少なくとも１つの実施例では、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。
モータドライバ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。ドライバ４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、レジスタで調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータドライバを、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てもよい。したがって、本明細書で使用するとき、変位部材という用語は、一般的に、駆動部材、発射部材、発射バー、Ｉビーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の可動部材を指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材は、発射部材、発射バー、及びＩビームに連結される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、Ｉビームの直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ４７２に連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはＩビーム、又はそれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
電動モータ４８２は、変位部材上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギアアセンブリと動作可能にインターフェースする回転式シャフトを含んでもよい。センサ素子は、位置センサ４７２素子の１回転が、変位部材のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギアアセンブリに動作可能に連結されてもよい。ギ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、又はこれらの組合せを表す。
位置センサ４７２と関連付けられたセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結されたセンサ素子の１回転後に、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どうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に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（単数又は複数）が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ（単数又は複数）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ステップの数を計数して装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの１つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。センサ４７４の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ４７６が、閉鎖駆動システムによってアンビルに加えられる閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ４７６は、外科用器具又はツールの発射ストローク中にＩビームに加えられる発射力を測定することができる。Ｉビームは、楔形スレッドと係合するように構成されており、楔形スレッドは、ステープルドライバを上向きにカム作用して、ステープルを押し出してアンビルと変形接触させるように構成されている。Ｉビームはまた、Ｉビームを発射バーによって遠位に前進させる際に組織を切断するために使用することができる、鋭い切刃を含む。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ために要する力は、例えば、電動モータ４８２によって引き出される電流に対応することができる。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。
一形態では、歪みゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ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、把持動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定された歪みはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を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に提供され得る。
センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ４６１によって使用することができる。一例では、メモリ４６８は、評価の際にマイクロコントローラ４６１によって用いることができる技術、等式及び／又はルックアップテーブルを記憶することができる。
外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図５０に示す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５１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。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に実施させる、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を含んでもよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成されてもよい。
図５２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５３は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路５２０を示す。順序論理回路５２０又は組み合わせ論理５２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路５２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路５２０は、例えば、組み合わせ論理５２２、少なくとも１つのメモリ回路５２４、及びクロック５２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路５２４は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の例では、順序論理回路５２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理５２２は、入力５２６から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５２２によってデータを処理し、出力５２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ（例えば、図５１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５２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５４は、様々な機能を実行するために起動させることができる複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第１のモータを起動させて第１の機能を実行することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実行することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実行することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具６００の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的にはＩビーム要素を変位させるために、モータ６０２によって生成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成することができる、発射モータ駆動アセンブリ６０４に動作可能に連結されてもよい。特定の例では、モータ６０２によって生成される発射運動によって、例えば、ステープルをステープルカートリッジから、エンドエフェクタによって捕捉された組織内へと配備し、かつ／又はＩビーム要素の切刃を前進させて、捕捉された組織を切断してもよい。Ｉビーム要素は、モータ６０２の方向を逆転させることによって後退させることができる。
特定の例では、外科用器具又はツールは閉鎖モータ６０３を含んでもよい。閉鎖モータ６０３は、具体的には閉鎖管を変位させてアンビルを閉鎖し、アンビルとステープルカートリッジとの間で組織を圧縮するためにモータ６０３によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、閉鎖モータ駆動アセンブリ６０５と動作可能に連結されてもよい。閉鎖運動によって、例えば、エンドエフェクタが開放構成から接近構成へと遷移して組織を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つ以上の関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを含んでもよい。モータ６０６ａ、６０６ｂは、モータ６０６ａ、６０６ｂによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、独立して又は別個に起動させて、１つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。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一方との連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちもう一方との連携へと選択的に切り替えることができる。
少なくとも１つの実施例では、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５４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５４に示すように、共通の制御モジュール６１０は、１つ以上のＨブリッジＦＥＴを備えることができるモータドライバ６２６を備えてもよい。モータドライバ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つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実行させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４の１つ以上が、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、モータドライバ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、モータドライバ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その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つ以上のＰＷＭモジュール、１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つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警告することができる。例えば、センサ６３０は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連するプログラム命令を使用するようにプロセッサ６２２に警告することができる。特定の例では、センサ６３０は、例えば、スイッチ６１４の位置を感知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。したがって、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第１の位置６１６にあることを検出すると、エンドエフェクタのＩビームの発射と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第２の位置６１７にあることを検出すると、アンビルの閉鎖と関連付けられたプログラム命令を使用することができ、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第３の位置６１８ａ又は第４の位置６１８ｂにあることを検出すると、エンドエフェクタの関節運動と関連付けられたプログラム命令を使用することができる。
図５５は、本開示の一態様による、本明細書に記載される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の概略図である。ロボット外科用器具７００は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位／近位並進、閉鎖管の遠位／近位変位、シャフトの回転、及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具７００は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は１つ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することができる。外科用器具７００は、モータ駆動式の発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、又は１つ以上の関節運動部材を制御するように構成された制御回路７１０を備える。
一態様では、ロボット外科用器具７００は、複数のモータ７０４ａ～７０４ｅを介して、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６及びＩビーム７１４（鋭い切刃を含む）部分、取り外し可能なステープルカートリッジ７１８、シャフト７４０、並びに１つ以上の関節運動部材７４２ａ、７４２ｂを制御するように構成された制御回路７１０を備える。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置フィードバックを制御回路７１０に提供するように構成することができる。他のセンサ７３８は、制御回路７１０にフィードバックを提供するように構成されてもよい。タイマー／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。
一態様では、制御回路７１０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに１つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７１０に提供して、位置センサ７３４によって判定されたＩビーム７１４の位置をタイマー／カウンタ７３１の出力と相関させ、その結果、制御回路７１０は、Ｉビーム７１４が開始位置に対して特定の位置にあるときの、開始位置又は時間（ｔ）に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７１４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７３１は、経過時間を測定する、外部イベントを計数する、又は外部イベントの時間を測定するように構成することができる。
一態様では、制御回路７１０は、１つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。閉鎖制御プログラムは、アンビル７１６によって組織に加えられる閉鎖力を制御することができる。その他の制御プログラムは、シャフト７４０及び関節運動部材７４２ａ、７４２ｂの回転を制御する。
一態様では、制御回路７１０は、モータ設定点信号を生成することができる。モータ設定点信号は、様々なモータコントローラ７０８ａ～７０８ｅに提供されてもよい。モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは、本明細書で説明するように、モータ７０４ａ～７０４ｅにモータ駆動信号を提供してモータ７０４ａ～７０４ｅを駆動するように構成された１つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路７１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
一態様では、モータ７０４ａ～７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受信することができる。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、それぞれの伝達機構７０６ａ～７０６ｅを介して、Ｉビーム７１４、アンビル７１６、シャフト７４０、関節運動７４２ａ、及び関節運動７４２ｂなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結されてもよい。伝達機構７０６ａ～７０６ｅは、モータ７０４ａ～７０４ｅを可動機械的要素に連結するための１つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を感知することができる。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの実施例では、位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４が遠位及び近位に並進すると一連のパルスを制御回路７１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７１０は、パルスを追跡して、Ｉビーム７１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７１４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、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ステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７１４の位置を追跡することができる。位置センサ７３４は、エンドエフェクタ７０２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれの出力は、力を感知するためのトルクセンサ７４４ａ～７４４ｅを含み、駆動シャフトの回転を感知するエンコーダを有する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のＩビーム７１４部分などの発射部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０はモータ制御部７０８ａにモータ設定値を提供し、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に連結された伝達機構７０６ａに連結される。伝達機構７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸に沿って遠位方向及び近位方向へのＩビーム７１４の移動を制御するための回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ７０４ａは、第１のナイフ駆動ギア及び第２のナイフ駆動ギアを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結されてもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、Ｉビーム７１４を発射又は変位させるために必要な力を表す。位置センサ７３４は、発射ストロークに沿ったＩビーム７１４の位置又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成することができる。エンドエフェクタ７０２は、制御回路７１０にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ７３８を含んでもよい。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。発射部材が遠位に並進すると、遠位端に配置された切断要素を備えるＩビーム７１４は、遠位に前進して、ステープルカートリッジ７１８とアンビル７１６との間に位置する組織を切断する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６部分などの閉鎖部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｂに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｂにモータ設定点を提供する。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に連結された伝達機構７０６ｂに連結される。伝達機構７０６ｂは、開放位置及び閉位置からのアンビル７１６の移動を制御するための回転要素及び閉鎖部材などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｂは、閉鎖スパーギアと噛合係合して支持される閉鎖減速ギアセットを含む閉鎖ギアアセンブリに連結される。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に加えられる閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なアンビル７１６は、ステープルカートリッジ７１８の反対側に配置される。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。閉鎖信号に応じて、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にモータ設定点を提供する。モータ７０４ｃの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｃに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、シャフト７４０に連結された伝達機構７０６ｃに連結される。伝達機構７０６ｃは、シャフト７４０の時計回り又は反時計回りの回転を３６０度まで及びそれを超えて制御するため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機構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にモータ設定点を提供する。モータ７０４ｄの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｄに連結される。トルクセンサ７４４ｄは、関節運動部材７４２ａに連結された伝達機構７０６ｄに連結される。伝達機構７０６ｄは、エンドエフェクタ７０２の±６５°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｄは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギアアセンブリによって回転可能に駆動される。トルクセンサ７４４ｄは、制御回路７１０に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ７０２に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。別の実施例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管、及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ７０４ａ～７０４ｅが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７０４ａ～７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
一態様では、位置センサ７３４は、絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。一態様では、位置センサ７３４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備えてもよい。位置センサ７３４は、制御回路７１０と連係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つ以上のセンサ７３８と通信してもよい。センサ７３８は、エンドエフェクタ７０２上に配置され、ロボット外科用器具７００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７０２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７３８は、１つ以上のセンサを含むことができる。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を判定するために、ステープルカートリッジ７１８のデッキ上に配置されてもよい。トルクセンサ７４４ａ～７４４ｅは、とりわけ、発射力、閉鎖力、及び／又は関節運動力などの力を感知するように構成されてもよい。したがって、制御回路７１０は、（１）遠位閉鎖管によって経験される閉鎖負荷及びその位置、（２）ラックにある発射部材及びその位置、（３）ステープルカートリッジ７１８のどの部分がその上に組織を有しているか、並びに（４）両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置を感知することができる。
一態様では、１つ以上のセンサ７３８は、把持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備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７３８は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、このインピーダンスは、それらの間に位置する組織の厚さ及び／又は充満度を示す。
一態様では、センサ７３８は、とりわけ、１つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、センサ７３８は、閉鎖駆動システムによってアンビル７１６に及ぼされる力を測定するように構成することができる。例えば、１つ以上のセンサ７３８は、閉鎖管によってアンビル７１６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７１６に対して及ぼされる力は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ以上のセンサ７３８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７１６に加えられる閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ７３８は、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に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。Ｉビーム７１４などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７１０に提供される。制御回路７１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内のＩビーム７１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、線形二次（ＬＱＲ）、及び／又は適応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５６は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具７５０のブロック図を示す。一態様では、外科用器具７５０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７５０は、アンビル７６６、Ｉビーム７６４（鋭い切刃を含む）、及び取り外し可能なステープルカートリッジ７６８を備えることができるエンドエフェクタ７５２を備える。
Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４によって測定することができる。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用して長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成することができる。制御回路７６０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、プロセッサ若しくは複数のプロセッサに記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路７６０は、モータ設定点信号７７２を生成してもよい。モータ設定点信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、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、伝達機構７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結されてもよい。伝達機構７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知することができる。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、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の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、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ステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７５２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に配置され、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７８８は、１つ以上のセンサを含むことができる。
１つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル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備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、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に及ぼされる力を測定するように構成することができる。例えば、１つ以上のセンサ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配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサ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に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
制御回路７６０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内のＩビーム７６４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
外科用器具７５０の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム７６４を駆動するように構成されている。別の実施例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動ドライバを動作させる電動モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７５４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断手段を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０を対象とする。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸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ている場合は、アンビル７６６の反対側に配置されたステープルカートリッジ７６８とを備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に組織を把持してもよい。器具７５０を使用する準備が整うと、臨床医は、例えば器具７５０のトリガを押すことによって発射信号を提供することができる。発射信号に応じて、モータ７５４は、変位部材をエンドエフェクタ７５２の長手方向軸に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進するにつれて、遠位端に配置された切断要素を有するＩビーム７６４は、ステープルカートリッジ７６８とアンビル７６６との間の組織を切断することができる。
様々な実施例では、外科用器具７５０は、１つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
いつくかの実施例では、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に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などを挙げることができる。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
図５７は、本開示の一態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具７９０の概略図である。一態様では、外科用器具７９０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７９０は、アンビル７６６と、Ｉビーム７６４と、ＲＦカートリッジ７９６（破線で示す）と交換することができる着脱可能なステープルカートリッジ７６８と、を備えることができるエンドエフェクタ７９２を備える。
一態様では、センサ７８８は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、ＭＲ装置、ＧＭＲ装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ６３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７８８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、位置センサ７８４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０と連係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、上に組織切断ブレードを動作可能に支持するナイフ本体を備えるナイフ部材として実装されてもよく、アンビル係合タブ又は特徴部及びチャネル係合特徴部又は足部を更に含んでよい。一態様では、ステープルカートリッジ７６８は、標準的な（機械的）外科用締結具カートリッジとして実装されてもよい。一態様では、ＲＦカートリッジ７９６は、ＲＦカートリッジとして実装されてもよい。これら、及び他のセンサ機構は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、２０１７年６月２０日出願の、同一出願人の米国特許出願第１５／６２８，１７５号（表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」）に記載されている。
Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４として表される位置センサにより、測定可能である。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用して長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、Ｉビーム７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成することができる。制御回路７６０は、本明細書に記載されるように、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は、プロセッサ若しくは複数のプロセッサに記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定されたＩビーム７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）におけるＩビーム７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
制御回路７６０は、モータ設定点信号７７２を生成してもよい。モータ設定点信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、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、伝達機構７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結されてもよい。伝達機構７５６は、モータ７５４をＩビーム７６４に連結するための１つ以上の歯車又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知することができる。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、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の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、Ｉビーム７６４の運動を示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの実施例では、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ステップの数及び方向を合計することによって、Ｉビーム７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７９２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に配置され、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７８８は、１つ以上のセンサを含むことができる。
１つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル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備えてもよい。歪みゲージは、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間で圧縮された組織の存在によって生成された圧力を検出するように構成された圧力センサを備えてもよい。センサ７８８は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に位置する組織部分のインピーダンスを検出するように構成されてもよく、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に及ぼされる力を測定するように構成することができる。例えば、１つ以上のセンサ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配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサ部分によるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して、時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７６６に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
ＲＦエネルギー源７９４は、エンドエフェクタ７９２に連結され、ＲＦカートリッジ７９６がステープルカートリッジ７６８の代わりにエンドエフェクタ７９２内に装填されると、ＲＦカートリッジ７９６に加えられる。制御回路７６０は、ＲＦエネルギーのＲＦカートリッジ７９６への送達を制御する。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。
発生器ハードウェア
図５８は、他の利点の中でも、インダクタレス同調を提供するように構成された発生器８００の簡略ブロック図である。発生器８００の追加の詳細は、２０１５年６月２３日出願の米国特許第９，０６０，７７５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」に記載されており、同文献は、その全体が参考により本明細書に組み込まれる。発生器８００は、電力変圧器８０６を介して非絶縁段階８０４と通信する患者絶縁段階８０２を含んでもよい。電力変圧器８０６の二次巻線８０８は、絶縁段階８０２内に収容され、例えば、超音波外科用器具、ＲＦ電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びＲＦエネルギーモードを含む多機能型外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃを画定するためのタップ構成（例えば、センタタップ又は非センタタップ構成）を備えることができる。具体的には、駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｃは、超音波駆動信号（例えば、４２０Ｖの二乗平均根（root-mean-square、ＲＭＳ）駆動信号）を超音波外科用器具に出力してもよく、駆動信号出力部８１０ｂ、８１０ｃは、電力変圧器８０６のセンタタップに対応する駆動信号出力部８１０ｂにより、ＲＦ電気外科用駆動信号（例えば、１００ＶのＲＭＳ駆動信号）をＲＦ電気外科用器具に出力してもよい。
特定の形態では、超音波及び電気外科用の駆動信号は、別個の外科用器具に、及び／又は超音波エネルギー及び電気外科用エネルギーの両方を組織に送達する能力を有する多機能型外科用器具などの単一の外科用器具に、同時に供給されてもよい。専用の電気外科用器具及び／又は複合多機能超音波／電気外科用器具のどちらかへと提供される電気外科用信号は、治療用又は治療量以下のレベルの信号のどちらかであり、治療量以下の信号は、例えば、組織又は器具状態を監視して、発生器へとフィードバックを提供することに使用され得る、と理解されよう。例えば、超音波及びＲＦ信号は、以下でより詳細に論じられるように、所望の出力信号を外科用器具に提供するために、単一の出力ポートを有する発生器から別個に又は同時に送達され得る。したがって、発生器は、超音波エネルギー及び電気外科用ＲＦエネルギーを組み合わせて、複合エネルギーを多機能超音波／電気外科用器具に送達することができる。双極電極は、エンドエフェクタの一方又は両方のジョーの上に配置することができる。一方のジョーは、同時に働く、電気外科用ＲＦエネルギーに加えて超音波エネルギーによって駆動されてもよい。超音波エネルギーが組織を切開するために用いられてもよい一方で、電気外科用ＲＦエネルギーは、血管封止に用いられてもよい。
非絶縁段階８０４は、電力変圧器８０６の一次巻線８１４に接続された出力部を有する電力増幅器８１２を含むことができる。特定の形態では、電力増幅器８１２は、プッシュプル増幅器を含んでもよい。例えば、非絶縁段階８０４は、対応するアナログ信号を電力増幅器８１２の入力に続いて供給するデジタル－アナログ変換器（digital-to-analog converter、ＤＡＣ）回路８１８に、デジタル出力を供給するための論理デバイス８１６を更に含んでもよい。特定の形態では、論理デバイス８１６は、例えば、他の論理回路の中でも、プログラマブルゲートアレイ（programmable gate array、ＰＧＡ）、ＦＰＧＡ、プログラマブル論理デバイス（programmable logic device、ＰＬＤ）を含んでもよい。したがって、論理デバイス８１６は、ＤＡＣ回路８１８を介して電力増幅器８１２の入力を制御することにより、駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃで出現する駆動信号の多くのパラメータ（例えば、周波数、波形、波形振幅）のうちのいずれかを制御することができる。特定の形態では、また以下で説明するように、論理デバイス８１６は、プロセッサ（例えば、以下で説明するＤＳＰ）と共に、多数のＤＳＰベースの及び／又は他の制御アルゴリズムを実施して、発生器８００によって出力される駆動信号のパラメータを制御することができる。
電力は、スイッチモードレギュレータ８２０、例えば、電力変換器によって、電力増幅器８１２の電力レールに供給されてもよい。特定の形態では、スイッチモードレギュレータ８２０は、例えば、調整可能なバックレギュレータを含んでもよい。非絶縁段階８０４は、第１のプロセッサ８２２を更に含んでもよく、この第１のプロセッサは、一形態では、例えば、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ）から入手可能なＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＡＤＳＰ－２１４６９ ＳＨＡＲＣ ＤＳＰなどのＤＳＰプロセッサを含んでもよいが、様々な形態において、任意の好適なプロセッサが使用されてもよい。特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２からＤＳＰプロセッサ８２２がＡＤＣ回路８２４を介して受信する電圧フィードバックデータに応じて、スイッチモードレギュレータ８２０の動作を制御してもよい。一形態では、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２によって増幅された信号（例えば、ＲＦ信号）の波形エンベロープを、ＡＤＣ回路８２４を介して入力として受信してもよい。次いで、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２に供給されるレール電圧が増幅された信号の波形エンベロープを追跡するように、（例えば、ＰＷＭ出力を介して）スイッチモードレギュレータ８２０を制御してもよい。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器８１２のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器８１２の効率は、固定レール電圧増幅器スキームに対して顕著に改善することができる。
特定の形態では、論理デバイス８１６は、ＤＳＰプロセッサ８２２と共に、直接デジタルシンセサイザ制御スキームなどのデジタル合成回路を実装して、発生器８００によって出力される駆動信号の波形形状、周波数、及び／又は振幅を制御してもよい。一形態では、例えば、論理デバイス８１６は、ＦＰＧＡ内に埋め込まれてもよいＲＡＭ ＬＵＴなどの、動的に更新されるルックアップテーブル（lookup table、ＬＵＴ）内に記憶された波形サンプルを呼び出すことによって、ＤＤＳ制御アルゴリズムを実施してもよい。この制御アルゴリズムは、超音波変換器などの超音波変換器をその共振周波数における明瞭な正弦波電流によって駆動することができる、超音波用途で特に有用である。他の周波数が寄生共振を励起し得るため、動作分岐電流の全歪み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によって出力される駆動信号の波形形状が、出力駆動回路内に存在する歪みの様々な発生源（例えば、電力変圧器８０６、電力増幅器８１２）によって影響されるため、駆動信号に基づいた電圧及び電流のフィードバックデータを、ＤＳＰプロセッサ８２２によって実施される誤差制御アルゴリズムなどのアルゴリズムに入力することができ、これにより、動的、継続的に（例えば、リアルタイムで）、ＬＵＴに記憶された波形サンプルを好適に予め歪ませる又は修正することによって、歪みを補償する。一形態では、ＬＵＴサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作分岐電流と所望の電流波形との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプル毎に決定される。このようにして、予め歪ませたＬＵＴサンプルは、駆動回路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）を有する動作ブランチ駆動信号を生じ得る。そのような形態では、ＬＵＴ波形サンプルは、したがって、駆動信号の所望の波形を表すのではなく、歪み効果を考慮した際の、動作分岐駆動信号の所望の波形を最終的に生成するために必要な波形を表す。
非絶縁段階８０４は、発生器８００によって出力される駆動信号の電圧及び電流をそれぞれサンプリングするために、各絶縁変圧器８３０、８３２を介して電力変圧器８０６の出力部に連結された第１ＡＤＣ回路８２６及び第２ＡＤＣ回路８２８を更に備えてもよい。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために、高速（例えば、８０メガサンプル／秒（mega samples per second、ＭＳＰＳ））でサンプリングするように構成することができる。一形態では、例えば、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング速度は、駆動信号のおよそ２００ｘ（周波数による）のオーバーサンプリングを可能にしてもよい。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のＡＤＣ回路によって実施されてもよい。発生器８００の形態での高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを通って流れる複素電流の計算（これは、上述のＤＤＳベースの波形形状制御を実施するために、特定の形態で使用されてもよい）、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度での実電力消費の計算を可能にすることができる。ＡＤＣ回路８２６、８２８によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、論理デバイス８１６によって受信して処理することができ（例えば、先着順処理方式（first-in-first-out、ＦＩＦＯ）バッファ、マルチプレクサ）、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２による以後の読み出しのために、データメモリに格納されてもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、ＬＵＴ波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するための、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対が得られる場合に、論理デバイス８１６によって出力された対応するＬＵＴサンプルに基づき、又は別の方法でこれに関連して、記憶された各電圧及び電流のフィードバックデータ対がインデックス付けされることを必要とし得る。この方法によるＬＵＴサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。
特定の形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、駆動信号の周波数及び／又は振幅（例えば、電流振幅）を制御するために使用されてもよい。例えば、一形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、インピーダンス相を決定するために使用されてもよい。駆動信号の周波数はその後、判定されたインピーダンス相とインピーダンス相設定点（例えば、０°）との間の差を最小化又は低減するように制御されてもよく、したがって高調波歪みの効果を最小化又は低減し、これに対応してインピーダンス相測定正確性を向上させる。相インピーダンス及び周波数制御信号の判定は、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２に実装されてもよく、周波数制御信号は、論理デバイス８１６によって実装されるＤＤＳ制御アルゴリズムへの入力として供給される。
別の形態では、例えば、電流のフィードバックデータは、駆動信号の電流振幅を電流振幅設定点で維持するために監視されてもよい。電流振幅設定値は、直接指定されてもよく、又は指定された電圧振幅及び電力設定値に基づいて間接的に判定されてもよい。特定の形態では、電流振幅の制御は、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２内の比例－積分－微分（proportional-integral-derivative、ＰＩＤ）制御アルゴリズムなどの、制御アルゴリズムによって実施されてもよい。駆動信号の電流振幅を好適に制御するために、制御アルゴリズムにより制御される変数としては、例えば、論理デバイス８１６に格納されるＬＵＴ波形サンプルのスケーリング、及び／又はＤＡＣ回路８３４を介したＤＡＣ回路８１８（これは電力増幅器８１２に入力を供給する）のフルスケール出力電圧を挙げることができる。
非絶縁段階８０４は、とりわけユーザインターフェース（user interface、ＵＩ）機能を提供するために、第２のプロセッサ８３６を更に含んでもよい。一形態では、ＵＩプロセッサ８３６は、例えば、Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能な、ＡＲＭ ９２６ＥＪ－Ｓコアを有するＡｔｍｅｌ ＡＴ９１ＳＡＭ９２６３プロセッサを含んでもよい。ＵＩプロセッサ８３６によってサポートされるＵＩ機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザフィードバック、周辺装置との通信（例えば、ＵＳＢインターフェースを介して）、フットスイッチとの通信、入力装置（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）との通信、並びに出力装置（例えば、スピーカ）との通信を挙げることができる。ＵＩプロセッサ８３６は、ＤＳＰプロセッサ８２２及び論理デバイス８１６と（例えば、ＳＰＩバスを介して）通信することができる。ＵＩプロセッサ８３６は、ＵＩ機能を主にサポートしてもよいが、特定の形態では、また、ＤＳＰプロセッサ８２２と協調して、危険の緩和を実施してもよい。例えば、ＵＩプロセッサ８３６は、ユーザ入力及び／又は他の入力（例えば、タッチスクリーン入力、フットスイッチ入力、温度センサ入力）の様々な様相を監視するようにプログラミングされてもよく、かつ誤った状態が検出されると、発生器８００の駆動出力を無効化してもよい。
特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６の両方は、例えば、発生器８００の動作状態を判定し、監視してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２に関して、発生器８００の動作状態は、例えば、どの制御及び／又は診断プロセスがＤＳＰプロセッサ８２２によって実施されるかを表してもよい。ＵＩプロセッサ８３６に関して、発生器８００の動作状態は、例えば、ＵＩ（例えば、ディスプレイスクリーン、音）のどの要素がユーザに提示されるかを表してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６はそれぞれ、発生器８００の現在の動作状態を別個に維持し、現在の動作状態からの可能な遷移を、認識し評価してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２は、この関係におけるマスターとして機能し、動作状態間の遷移が生じるときを判定してもよい。ＵＩプロセッサ８３６は、動作状態間の有効な遷移を認識してもよく、また特定の遷移が適切であるかを確認してもよい。例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２が、ＵＩプロセッサ８３６に特定の状態へと遷移するように命令すると、ＵＩプロセッサ８３６は、要求される遷移が有効であることを検証してもよい。要求される状態間の遷移がＵＩプロセッサ８３６によって無効であると判定された場合、ＵＩプロセッサ８３６は、発生器８００を故障モードにしてもよい。
非絶縁段階８０４は、入力装置を監視するためのコントローラ８３８（例えば、発生器８００をオン及びオフするために使用される静電容量式タッチセンサ、静電容量式タッチスクリーン）を更に含むことができる。特定の形態では、コントローラ８３８は、少なくとも１つのプロセッサ、及び／又はＵＩプロセッサ８３６と通信する他のコントローラデバイスを含んでもよい。一形態では、例えば、コントローラ８３８は、１つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視するように構成されたプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＭｅｇ１６８ ８ビットコントローラ）を含むことができる。一形態では、コントローラ８３８は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取得を制御及び管理するための、タッチスクリーンコントローラ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＱＴ５４８０タッチスクリーンコントローラ）を含むことができる。
特定の形態では、発生器８００が「電源オフ」状態にあるとき、コントローラ８３８は、（例えば、後述の電源８５４などの、発生器８００の電源からのラインを介して）動作電力を受信し続けてもよい。このようにして、コントローラ８３８は、発生器８００をオン及びオフするための入力装置（例えば、発生器８００の前側パネルに配置された静電容量式タッチセンサ）を監視し続けることができる。発生器８００が電源オフ状態にあるとき、コントローラ８３８は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置の起動が検出された場合、電源を起動することができる（例えば、電源８５４の１つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６の動作を有効化する）。その結果、コントローラ８３８は、発生器８００を「電源オン」状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。逆に、発生器８００が電源オン状態にあるときに「オン／オフ」入力装置の起動が検出された場合、コントローラ８３８は、発生器８００を電源オフ状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。特定の形態では、例えば、コントローラ８３８は、「オン／オフ」入力装置の起動をＵＩプロセッサ８３６に報告することができ、その結果、発生器８００を電力オフ状態へ遷移させるために必要なプロセスシーケンスを実施する。そのような形態では、コントローラ８３８は、発生器８００の電源オン状態が確立された後に、発生器８００から電力を排除するための別個の能力を有しないことがある。
特定の形態では、コントローラ８３８は、ユーザに電源オン又は電源オフシーケンスが開始されたことを警告するために、発生器８００に可聴又は他の感覚的フィードバックを提供させてもよい。そのような警告は、電源オン又は電源オフシーケンスの開始時、及びシーケンスと関連する他のプロセスの開始前に提供されてもよい。
特定の形態では、絶縁段階８０２は、例えば、外科用器具の制御回路（例えば、ハンドピーススイッチを含む制御回路）と、例えば、論理デバイス８１６、ＤＳＰプロセッサ８２２、及び／又はＵＩプロセッサ８３６などの非絶縁段階８０４の構成要素との間の、通信インターフェースを提供するために、器具インターフェース回路８４０を含んでもよい。器具インターフェース回路８４０は、例えば、ＩＲベースの通信リンクなどの、絶縁段階８０２と非絶縁段階８０４との間の好適な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段階８０４の構成要素と情報を交換することができる。例えば、非絶縁段階８０４から駆動される絶縁変圧器によって電力供給される低ドロップアウト電圧レギュレータを使用して、器具インターフェース回路８４０に電力を供給することができる。
一形態では、器具インターフェース回路８４０は、信号調整回路８４４と通信している論理回路８４２（例えば、論理回路、プログラマブル論理回路、ＰＧＡ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ）を含むことができる。信号調整回路８４４は、同一の周波数を有する双極呼掛け信号を生成するために、論理回路８４２から周期信号（例えば、２ｋＨｚ方形波）を受信するように構成することができる。呼掛け信号は、例えば、差動増幅器によって供給される双極電流源を使用して発生させることができる。呼掛け信号は、（例えば、発生器８００を外科用器具に接続するケーブル内の導電ペアを使用することによって）外科用器具制御回路に通信され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視されてもよい。制御回路は、多数のスイッチ、抵抗器、及び／又はダイオードを含んでもよく、制御回路の状態又は構成が１つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼掛け信号の１つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正してもよい。一形態では、例えば、信号調整回路８４４は、呼掛け信号が通過する経路から生じる制御回路の入力にわたって出現する電圧信号のサンプルを生成するための、ＡＤＣ回路を含むことができる。論理回路８４２（又は、非絶縁段階８０４の構成要素）は、次いで、ＡＤＣ回路サンプルに基づいて、制御回路の状態又は構成を判定することができる。
一形態では、器具インターフェース回路８４０は、第１のデータ回路インターフェース８４６を含んで、論理回路８４２（又は器具インターフェース回路８４０のその他の要素）と、外科用器具内に配置される又は別の方法で関連付けられた第１のデータ回路と、の間の情報交換を可能にしてもよい。特定の形態では、例えば、第１のデータ回路は、発生器８００を有する特定の外科用器具タイプ又はモデルとインターフェース接続させるために、外科用器具ハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又はアダプタ内に配置されてもよい。第１のデータ回路は、任意の好適な方法で実装されてもよく、例えば、第１のデータ回路に関して本明細書に記載されたものを含む任意の好適なプロトコルに従って、発生器と通信してもよい。特定の形態では、第１のデータ回路は、ＥＥＰＲＯＭデバイスなどの、不揮発性記憶デバイスを含み得る。特定の形態では、第１のデータ回路インターフェース８４６は、論理回路８４２とは別個に実装されてもよく、好適な回路（例えば、別個の論理デバイス、プロセッサ）を含み、論理回路８４２と第１のデータ回路との間の通信を可能にしてもよい。その他の形態では、第１のデータ回路インターフェース８４６は、論理回路８４２と一体であってもよい。
特定の形態では、第１のデータ回路は、第１のデータ回路が関連している特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。この情報は、器具インターフェース回路８４０によって（例えば、論理回路８４２によって）読み出され、出力装置を介したユーザへの提示のため、及び／又は発生器８００の機能若しくは動作の制御のために、非絶縁段階８０４の構成要素（例えば、論理デバイス８１６、ＤＳＰプロセッサ８２２、及び／又はＵＩプロセッサ８３６）に伝達されてもよい。加えて、任意の種類の情報が、第１のデータ回路インターフェース８４６を介して内部に記憶させるために、（例えば、論理回路８４２を使用して）第１のデータ回路に通信されてもよい。そのような情報は、例えば、外科用器具が使用された最新の手術数並びに／又はその使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。
上記のように、外科用器具は、器具の互換性及び／又は廃棄性を促進するために、ハンドピースから取り外し可能であってもよい（例えば、多機能型外科用器具は、ハンドピースから取り外し可能であってもよい）。そのような場合、従来の発生器は、使用されている特定の器具構成を認識し、これに対応して制御及び診断プロセスを最適化する能力が制限されている場合がある。しかし、この問題に対処するために、外科用器具に読み取り可能なデータ回路を追加することは、適合性の観点から問題がある。例えば、必要なデータ読み取り機能性を欠く発生器との後方互換性を保つように外科用器具を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計複雑性及び費用のために、実用的でない場合がある。本明細書で論じられる器具の形態は、既存の外科用器具に実装されてもよいデータ回路を経済的に使用し、外科用器具と最新の発生器プラットフォームとの適合性を維持するための設計変更を最小限にすることによってこれらの懸念に対処する。
加えて、発生器８００の形態は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にしてもよい。例えば、発生器８００は、器具（例えば、多機能型外科用器具）内に収容される第２のデータ回路と通信するように構成することができる。いくつかの形態では、第２のデータ回路は、本明細書に記載される第１のデータ回路のものと類似した多くのものに実装されてもよい。器具インターフェース回路８４０は、この通信を可能にする第２のデータ回路インターフェース８４８を含むことができる。一形態では、第２のデータ回路インターフェース８４８は、トライステートデジタルインターフェースを含んでもよいが、他のインターフェースも使用されてもよい。特定の形態では、第２のデータ回路は、一般にデータを送信及び／又は受信するための任意の回路であってもよい。一形態では、例えば、第２のデータ回路は、第２のデータ回路が関連付けられた特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。
いくつかの形態では、第２のデータ回路は、関連する超音波変換器、エンドエフェクタ、又は超音波駆動システムの電気的及び／又は超音波的特性に関する情報を記憶してもよい。例えば、第１のデータ回路は、本明細書に記載されたように、バーンイン周波数スロープを示してもよい。加えて、又は代わりに、第２のデータ回路インターフェース８４８を介して内部に記憶させるために、第２のデータ回路に任意の種類の情報を通信してもよい（例えば、論理回路８４２を使用して）。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。特定の形態では、第２のデータ回路は、１つ以上のセンサ（例えば、器具ベースの温度センサ）によって取得されたデータを送信してもよい。特定の形態では、第２のデータ回路は、発生器８００からデータを受信し、受信したデータに基づいてユーザにインジケーション（例えば、発光ダイオードのインジケーション又はその他の可視インジケーション）を提供してもよい。
特定の形態では、第２のデータ回路及び第２のデータ回路インターフェース８４８は、論理回路８４２と第２のデータ回路との間の通信を、この目的のための追加的な導体（例えば、ハンドピースを発生器８００に接続するケーブルの専用導体）の提供を必要とせずにもたらすことができるように、構成することができる。一形態では、例えば、使用される導体のうちの１つが、信号調整回路８４４からハンドピース内の制御回路へ呼掛け信号を送信するなど、既存のケーブル配線上に実装されたワンワイヤバス通信方式を使用して、第２のデータ回路との間で情報を通信することができる。このようにして、元来必要とされる場合がある外科用器具への設計変更又は修正は、最小化されるか又は低減される。更に、一般的な物理的チャネル上で実施される異なる種類の通信を周波数帯域分離することができるため、第２のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有しない発生器にとって「不可視」であり、したがって、外科用器具の後方互換性を可能にする。
特定の形態では、絶縁段階８０２は、直流電流が患者を通るのを防ぐために、駆動信号出力部８１０ｂに接続された、少なくとも１つのブロッキングコンデンサ８５０－１を含んでもよい。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらす恐れがある。一形態では、第２のブロッキングコンデンサ８５０－２は、ブロッキングコンデンサ８５０－１と直列で提供されてもよく、ブロッキングコンデンサ８５０－１と８５０－２との間の点からの電流漏洩が、例えば、漏れ電流により誘発される電圧をサンプリングするために、ＡＤＣ回路８５２によって監視される。サンプルは、例えば、論理回路８４２によって受信されてもよい。（電圧サンプルによって示されるような）漏れ電流の変化に基づいて、発生器８００は、ブロッキングコンデンサ８５０－１、８５０－２のうちの少なくとも１つが故障したときを判定して、したがって、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に勝る利点を提供することができる。
特定の形態では、非絶縁段階８０４は、好適な電圧及び電流でＤＣ電力を送達するための電源８５４を含むことができる。電源は、例えば、４８ＶＤＣシステム電圧を送達するための、４００Ｗ電源を含み得る。電源８５４は、電源の出力を受信して発生器８００の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でＤＣ出力を生成するための１つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６を更に備えることができる。コントローラ８３８と関連して上述したように、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６のうちの１つ以上は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置の起動がコントローラ８３８によって検出されたときにコントローラ８３８から入力を受信し、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６の動作を可能にする又はそれを起動させることができる。
図５９は、発生器８００（図５８）の一形態である発生器９００の一例を示す。発生器９００は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器９００は、エネルギーを外科用器具に送達するためのＲＦ信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。ＲＦ信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも１つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ（例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギー）を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。
発生器９００は、波形発生器９０４に連結されたプロセッサ９０２を備える。プロセッサ９０２及び波形発生器９０４は、プロセッサ９０２に連結されたメモリに記憶された情報（開示を明瞭にするために示されず）に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６の調節され増幅された出力は、電力変圧器９０８に連結される。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及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。第２のエネルギーモダリティの第２の信号は、コンデンサ９１０にわたって連結され、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間の外科用器具に提供される。３つ以上のエネルギーモダリティが出力されてもよく、したがって添え字「ｎ」は、最大ｎ個のＥＮＥＲＧＹｎ端子が提供され得ることを表示するために使用することができ、このｎは、２以上の正の整数であることが理解されよう。最大「ｎ」個のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮｎ）が、本開示の範囲から逸脱することなく提供されてもよいことも理解されよう。
第１の電圧感知回路９１２は、ＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。第２の電圧感知回路９２４は、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路９１４は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で提供されねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に提供される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）上における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ以上のＡＤＣ回路９２６に提供される。ＡＤＣ回路９２６のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ９０２に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、またいくつかあるパラメータの中で出力インピーダンスを計算するために使用することができる。プロセッサ９０２と患者絶縁回路との間の入力／出力通信は、インターフェース回路９２０を介して提供される。センサもまた、インターフェース回路９２０を介してプロセッサ９０２と電気通信してもよい。
一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子にわたって連結された第１の電圧感知回路９１２又はＥＮＥＲＧＹ２／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子にわたって連結された第２の電圧感知回路９２４のいずれかの出力を、電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配置された電流感知回路９１４の出力で割ることによって、プロセッサ９０２により判定されてもよい。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力は、個別の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１６に提供される。ＡＤＣ回路９２６からのデジタル化された電圧及び電流感知測定値は、インピーダンスを計算するためにプロセッサ９０２に提供される。一例として、第１のエネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹ１は、超音波エネルギーであってもよく、第２のエネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹ２は、ＲＦエネルギーであってもよい。それでも、超音波エネルギーモダリティ及び双極又は単極ＲＦエネルギーモダリティに加えて、他のエネルギーモダリティには、数ある中でも不可逆並びに／又は可逆電気穿孔法及び／若しくはマイクロ波エネルギーが挙げられる。また、図５９に例示された例は、単一の戻り経路ＲＥＴＵＲＮが２つ以上のエネルギーモダリティに提供されてもよいことを示しているが、他の態様では、複数の戻り経路ＲＥＴＵＲＮｎが、各エネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹｎに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波変換器のインピーダンスは、第１の電圧感知回路９１２の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよく、組織のインピーダンスは、第２の電圧感知回路９２４の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよい。
図５９に示すように、少なくとも１つの出力ポートを含む発生器９００は、実行される組織の処置の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ、超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギーなどの１つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器９０８を含むことができる。例えば、発生器９００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達することができる。発生器９００からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え、又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、図５９に示したＥＮＥＲＧＹ１とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとラベルされた出力部との間に位置するであろう。一実施例では、ＲＦ双極電極の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、ＥＮＥＲＧＹ２とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとラベルされた出力部との間に位置するであろう。単極出力の場合、好ましい接続部は、ＥＮＥＲＧＹ２出力部及びＲＥＴＵＲＮ出力部に接続された好適なリターンパッドへの活性電極（例えば、ペンシル型又は他のプローブ）であろう。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」と題する２０１７年３月３０日公開の米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号に開示されている。
本説明全体で使用される用語「無線」及びその派生語は、非固体媒体を介して変調電磁放射線の使用を通じてデータを通信し得る回路、装置、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用されてもよい。この用語は、関連する装置がいかなる有線も含まないことを意味するものではないが、一部の態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、これらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
本明細書で使用するとき、プロセッサ又は処理ユニットは、いくつかの外部データソース、通常はメモリ又はなんらかの他のデータストリーム上で動作を実行する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専用「プロセッサ」を組み合わせたシステム又はコンピュータシステム（特にシステムオンチップ（ＳｏＣ））内の中央プロセッサ（中央処理ユニット）を指すために使用される。
本明細書で使用するとき、チップ上のシステム又はシステムオンチップ（ＳｏＣ又はＳＯＣ）は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」としても知られる）である。これは、デジタル、アナログ、混合信号、及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。ＳｏＣは、マイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサ）を、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、Ｗｉ－Ｆｉモジュール、又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。ＳｏＣは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。
本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ（又はマイクロコントローラユニットのＭＣＵ）は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装されてもよい。これはＳｏＣと同様であってもよく、ＳｏＣは、その構成要素の１つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、１つ以上のコア処理ユニット（ＣＰＵ）と共にメモリ及びプログラム可能な入力／出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、又はＯＴＰ ＲＯＭの形態のプログラムメモリ、及び少量のＲＡＭもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。
本明細書で使用するとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェース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）、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、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、外科用ハブ内に受容可能な（例えば図４１及び図４８に関連して説明される）モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続することができる外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引／灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器、及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で（例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して）、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって（すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって）感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者（例えば、組織特性又は送気圧）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。
状況認識
状況認識は、データベース及び／又は器具から受信したデータから外科処置に関連する情報を判定又は推測するための、外科システムのいくつかの態様の能力である。情報は、実行されている処置の種類、手術されている組織の種類、又は処置の対象である体腔を含むことができる。外科処置に関連するコンテキスト情報により、外科システムは、例えば、それに接続され、かつ外科処置の過程でコンテキスト化した情報又は提案を外科医に提供するモジュール式装置（例えば、ロボットアーム及び／又はロボット外科用ツール）を制御する方法を改善することができる。
ここで図６０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ソースから受信したデータから導き出すことができるコンテキスト情報である。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取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ソースから受信する。外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置及び他のデータソースからこのデータを受信して、任意の所与の時間に処置のどの工程が実行されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推定（すなわち、コンテキスト情報）を継続的に導出することができる。外科用ハブ１０６、２０６の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録する、医療関係者によって取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電子医療記録（Electronic Medical Record、ＥＭＲ）を読み出す。ＥＭＲにおける選択された患者データに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、実行される処置が胸郭処置であることを判定する。
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それとペアリングされるモジュール式装置の種類を検出することによって、外科処置に関するコンテキスト情報を導出することができる。この特定の実施例では、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からのデータの組み合わせ、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に基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、外科チームが実行する特定の処置を概ね推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６が、何の特定の処置が実行されているかを知ると、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ソース（例えば、モジュール式装置及び患者監視装置）からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推定することができる。
第５の工程５２１０では、職員は、ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングすることができる。外科用ハブ１０６、２０６が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ１０６、２０６は患者が手術室にいることを確認する。
第６の工程５２１２では、医療関係者は患者に麻酔を誘発する。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、操作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、実行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４０）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行されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために用いられてもよい。例えば、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置し、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。別の実施例として、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。更に別の実施例として、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行される。外科用ハブ１０６、２０６は、そのカートリッジからのデータを含む外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を横切開していると推定することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されているため、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行中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（単数又は複数）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを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ソースから受信されたデータに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、所与の外科処置の各工程が発生し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、その開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で更に説明されている。特定の例では、例えば本明細書で開示される様々なロボット外科システムを含むロボット外科システムの動作は、その状況認識、及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０４からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御されてもよい。
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例１－ディスプレイを含むハウジングと、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、センサシステムと、を備える、外科用排出システム。センサシステムは、流路に沿って配置された内部センサを含む。内部センサは、流路を通って流れる流体の第１のパラメータを監視するように構成されている。センサシステムは、ハウジング上に配置された外部センサを更に含む。外部センサは、流路を出る流体の第２のパラメータを監視するように構成されている。外科用排出システムは、第１のパラメータに関して内部センサに、第２のパラメータに関して外部センサに問い合わせ、第１のパラメータ及び第２のパラメータを分析して、外科用排出システムの効率レベルを判定し、ディスプレイ上に判定された効率レベルを表示するように構成された、制御回路を更に備える。
実施例２－制御回路は、第１のパラメータと第２のパラメータとの間の差を判定するように構成されている、実施例１に記載の外科用排出システム。
実施例３－制御回路は、第２のパラメータが閾値を上回ると、ディスプレイ上に警告を表示するように構成されている、実施例１又は２に記載の外科用排出システム。
実施例４－ハウジングは、交換可能なフィルタを受容するように構成されたフィルタレセプタクルを更に含む、実施例１、２、又は３に記載の外科用排出システム。制御回路は、判定された効率レベルに基づいて交換可能なフィルタの状態を判定し、ディスプレイ上に交換可能なフィルタの状態を表示するように構成されている。
実施例５－交換可能なフィルタの状態は、交換可能なフィルタの残りの使用可能寿命を含む、実施例４に記載の外科用排出システム。
実施例６－交換可能なフィルタを更に備える、実施例４又は５に記載の外科用排出システム。
実施例７－フィルタレセプタクルを取り外し可能に覆うラッチドアを更に備える、実施例４、５、又は６に記載の外科用排出システム。
実施例８－内部センサは、フィルタレセプタクルの上流に第１の粒子カウンタを含み、外部センサは、フィルタレセプタクルの下流に第２の粒子カウンタを含む、実施例４、５、６、又は７に記載の外科用排出システム。
実施例９－制御回路は、プロセッサと、プロセッサに通信可能に連結されたメモリとを含む、実施例１、２、３、４、５、６、７、又は８に記載の外科用排出システム。メモリは、効率レベルを判定するように、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
実施例１０－ハウジングを備える外科用排出システム。ハウジングは、モータと、流量を生成するように構成されたポンプとを含む。外科用排出システムは、ハウジングを通る流路と、ハウジング上に配置された外部センサを更に備える。外部センサは、流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されている。外科用排出システムは、外部センサに経時的に問い合わせて、パラメータを判定し、パラメータを経時的に分析し、パラメータに基づいて流量を経時的に調整する、ように構成された、制御回路を更に備える。
実施例１１－制御回路は、パラメータが閾値を上回ると、流量を増加させるように構成されている、実施例１０に記載の外科用排出システム。
実施例１２－制御回路は、パラメータが閾値に到達すると、ポンプを起動して、流量を生成するように構成されている、実施例１０又は１１に記載の外科用排出システム。
実施例１３－制御回路に通信可能に連結された状況認識モジュールを更に備え、制御回路は、状況認識モジュールからの入力に基づいてパラメータを予測するように構成されている、実施例１０、１１、又は１２に記載の外科用排出システム。
実施例１４－制御回路は、プロセッサと、プロセッサに通信可能に連結されたメモリとを含む、実施例１０、１１、１２、又は１３に記載の外科用排出システム。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する。
実施例１５－パラメータは、微粒子濃度を含む、実施例１０、１１、１２、１３、又は１４に記載の外科用排出システム。
実施例１６－ディスプレイと、ポンプと、ポンプに動作可能に連結されたモータと、ポンプに流体連結された流路と、センサシステムと、を備える、外科用排出システム。センサシステムは、流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されたセンサを含む。外科用排出システムは、パラメータに関してセンサに問い合わせ、パラメータが閾値を上回ると、警告を提供するように構成された、制御回路を更に備える。
実施例１７－入口及び出口を含むハウジングを更に備え、流路は、入口と出口との間に延び、ディスプレイは、ハウジング上に配置されている、実施例１６に記載の外科用排出システム。
実施例１８－センサは、ハウジング上に配置されている、実施例１７に記載の外科用排出システム。
実施例１９－制御回路は、プロセッサと、プロセッサに通信可能に連結されたメモリとを含む、実施例１６、１７、又は１８に記載の外科用排出システム。メモリは、閾値と、プロセッサによって実行可能な命令とを記憶する。
実施例２０－パラメータが、手術室内の微粒子濃度を含む、実施例１６、１７、１８、又は１９に記載の外科用排出システム。
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つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、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含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。
様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリ、又は他のストレージなどのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械可読ストレージに限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光－電気設備）を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。
本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び／又はハードコードされた（例えば、不揮発性の）データとして具現化されてもよい。
本明細書の任意の態様で使用するとき、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのどちらかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。
本明細書の任意の態様で使用するとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較、及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び／又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び／又は状態に適用される便利なラベルである。
ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。１つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを挙げることができる。イーサネットプロトコルは、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）によって発行された２００８年１２月発行の表題「ＩＥＥＥ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」、及び／又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ－Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ－Ｔ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ（ＣＣＩＴＴ）及び／又はｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ－ＭＰＬＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体をつうじて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「判定する」、「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他のそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。
１つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び／又は絶対的であることを意図したものではない。
当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである（例えば、「含む（including）」という用語は、「～を含むが、それらに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は「～を少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は「～を含むが、それらに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきであるなど）ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも１つの（at least one）」及び「１つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ以上の」又は「少なくとも１つの」といった導入句及び「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（単数又は複数）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、本明細書の全体をつうじて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」、及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
〔実施の態様〕
（１） 外科用排出システムであって、
ディスプレイを含むハウジングと、
ポンプと、
前記ポンプに動作可能に連結されたモータと、
前記ポンプに流体連結された流路と、
センサシステムであって、
前記流路に沿って配置された内部センサであって、前記内部センサは、前記流路を通って流れる流体の第１のパラメータを監視するように構成されている、内部センサと、
前記ハウジング上に配置された外部センサであって、前記流路を出る前記流体の第２のパラメータを監視するように構成されている、外部センサと、
を含む、センサシステムと、
制御回路であって、
前記第１のパラメータに関して前記内部センサに問い合わせ、前記第２のパラメータに関して前記外部センサに問い合わせ、
前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを分析して、前記外科用排出システムの効率レベルを判定し、
前記ディスプレイ上に判定された前記効率レベルを表示する、
ように構成された、制御回路と、
を備える、外科用排出システム。
（２） 前記制御回路は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとの間の差を判定するように構成されている、実施態様１に記載の外科用排出システム。
（３） 前記制御回路は、前記第２のパラメータが閾値を上回ると、前記ディスプレイ上に警告を表示するように構成されている、実施態様１に記載の外科用排出システム。
（４） 前記ハウジングは、交換可能なフィルタを受容するように構成されたフィルタレセプタクルを更に含み、前記制御回路は、
前記判定された効率レベルに基づいて前記交換可能なフィルタの状態を判定し、
前記ディスプレイ上に前記交換可能なフィルタの前記状態を表示する、
ように構成されている、
実施態様１に記載の外科用排出システム。
（５） 前記交換可能なフィルタの前記状態は、前記交換可能なフィルタの残りの使用可能寿命を含む、実施態様４に記載の外科用排出システム。
（６） 前記交換可能なフィルタを更に備える、実施態様４に記載の外科用排出システム。
（７） 前記フィルタレセプタクルを取り外し可能に覆うラッチドアを更に備える、実施態様４に記載の外科用排出システム。
（８） 前記内部センサは、前記フィルタレセプタクルの上流に第１の粒子カウンタを含み、前記外部センサは、前記フィルタレセプタクルの下流に第２の粒子カウンタを含む、実施態様４に記載の外科用排出システム。
（９） 前記制御回路は、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合されたメモリと、
を含み、前記メモリは、前記効率レベルを判定するように、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する、
実施態様１に記載の外科用排出システム。
（１０） モータと、流量を生成するように構成されたポンプと、を含むハウジングと、
前記ハウジングを通る流路と、
前記ハウジング上に配置された外部センサであって、前記外部センサは、前記流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されている、外部センサと、
制御回路であって、
前記外部センサに経時的に問い合わせて、前記パラメータを判定し、
前記パラメータを経時的に分析し、
前記パラメータに基づいて前記流量を経時的に調整する、
ように構成された、制御回路と、
を備える、外科用排出システム。
（１１） 前記制御回路は、前記パラメータが閾値を上回ると、前記流量を増加させるように構成されている、実施態様１０に記載の外科用排出システム。
（１２） 前記制御回路は、前記パラメータが閾値に到達すると、前記ポンプを起動して、流量を生成するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用排出システム。
（１３） 前記制御回路に通信可能に連結された状況認識モジュールを更に備え、前記制御回路は、前記状況認識モジュールからの入力に基づいて、前記パラメータを予測するように構成されている、実施態様１０に記載の外科用排出システム。
（１４） 前記制御回路は、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合されたメモリと、
を含み、前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する、
実施態様１０に記載の外科用排出システム。
（１５） 前記パラメータは、微粒子濃度を含む、実施態様１０に記載の外科用排出システム。
（１６） ディスプレイと、
ポンプと、
前記ポンプに動作可能に連結されたモータと、
前記ポンプに流体連結された流路と、
前記流路を出る流体のパラメータを監視するように構成されたセンサを含むセンサシステムと、
制御回路であって、
前記パラメータに関して前記センサに問い合わせ、
前記パラメータが閾値を上回ると、警告を提供する、
ように構成された、制御回路と、
を備える、外科用排出システム。
（１７） 入口及び出口を含むハウジングを更に備え、前記流路は、前記入口と前記出口との間に延びており、前記ディスプレイは、前記ハウジング上に配置されている、実施態様１６に記載の外科用排出システム。
（１８） 前記センサは、前記ハウジング上に配置されている、実施態様１７に記載の外科用排出システム。
（１９） 前記制御回路は、
プロセッサと、
前記プロセッサに通信可能に結合されたメモリと、
を含み、前記メモリは、前記閾値と、前記プロセッサによって実行可能な命令とを記憶する、
実施態様１６に記載の外科用排出システム。
（２０） 前記パラメータは、手術室内の微粒子濃度を含む、実施態様１６に記載の外科用排出システム。

Claims (15)

  1. 外科用排出システムであって、
    ディスプレイを含むハウジングと、
    ポンプと、
    前記ポンプに動作可能に連結されたモータと、
    前記ポンプに流体連結された流路と、
    センサシステムであって、
    前記ハウジングの内側かつ前記流路に沿って配置された内部センサであって、前記内部センサは、前記流路を通って流れる流体の第１のパラメータを監視するように構成されており、前記第１のパラメータは前記ハウジングの内部空気の品質を示す、内部センサと、
    前記ハウジングの外側に配置された外部センサであって、前記流体の第２のパラメータを監視するように構成されており、前記第２のパラメータは手術室の空気の品質を示す、外部センサと、
    を含む、センサシステムと、
    制御回路であって、
    前記第１のパラメータに関して前記内部センサに問い合わせ、前記第２のパラメータに関して前記外部センサに問い合わせ、
    前記内部空気の品質を前記手術室の空気の品質と比較して前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを分析して、前記手術室の空気の品質を評価し、
    前記ディスプレイ上に評価された前記手術室の空気の品質を表示し、及び／又は、評価された前記手術室の空気の品質に基づき、前記流体の流量を経時的に制御する、
    ように構成された、制御回路と、
    を備える、外科用排出システム。
  2. 前記制御回路は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとの間の差を判定するように構成されている、請求項１に記載の外科用排出システム。
  3. 前記制御回路は、前記第２のパラメータが閾値を上回ると、前記ディスプレイ上に警告を表示するように構成されている、請求項１に記載の外科用排出システム。
  4. 前記ハウジングは、交換可能なフィルタを受容するように構成されたフィルタレセプタクルを更に含み、前記制御回路は、
    評価された前記手術室の空気の品質に基づいて前記交換可能なフィルタの状態を判定し、
    前記ディスプレイ上に前記交換可能なフィルタの前記状態を表示する、
    ように構成されている、
    請求項１に記載の外科用排出システム。
  5. 前記交換可能なフィルタの前記状態は、前記交換可能なフィルタの残りの使用可能寿命を含む、請求項４に記載の外科用排出システム。
  6. 前記交換可能なフィルタを更に備える、請求項４に記載の外科用排出システム。
  7. 前記フィルタレセプタクルを取り外し可能に覆うラッチドアを更に備える、請求項４に記載の外科用排出システム。
  8. 前記内部センサは、前記フィルタレセプタクルの上流に第１の粒子カウンタを含み、前記外部センサは、前記フィルタレセプタクルの下流に第２の粒子カウンタを含む、請求項４に記載の外科用排出システム。
  9. 前記制御回路は、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに通信可能に結合されたメモリと、
    を含み、前記メモリは、前記手術室の空気の品質を評価するように、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する、
    請求項１に記載の外科用排出システム。
  10. モータと、流量を生成するように構成されたポンプと、を含むハウジングと、
    前記ハウジングを通る流路と、
    前記ハウジングの内側かつ前記流路に沿って配置された内部センサであって、前記内部センサは、前記流路を通って流れる流体の第１のパラメータを監視するように構成されており、前記第１のパラメータは前記ハウジングの内部空気の品質を示す、内部センサと、
    前記ハウジングの外側に配置された外部センサであって、前記外部センサは、前記流体の第２のパラメータを監視するように構成されており、前記第２のパラメータは手術室の空気の品質を示す、外部センサと、
    制御回路であって、
    前記内部センサ及び前記外部センサに経時的に問い合わせて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータをそれぞれ判定し、
    前記内部空気の品質を前記手術室の空気の品質と比較して前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを経時的に分析して、前記手術室の空気の品質を評価し、
    評価された前記手術室の空気の品質に基づいて前記流量を経時的に調整する、
    ように構成された、制御回路と、
    を備える、外科用排出システム。
  11. 前記制御回路は、前記第２のパラメータが閾値を上回ると、前記流量を増加させるように構成されている、請求項１０に記載の外科用排出システム。
  12. 前記制御回路は、前記第２のパラメータが閾値に到達すると、前記ポンプを起動して、流量を生成するように構成されている、請求項１０に記載の外科用排出システム。
  13. 前記制御回路に通信可能に連結された状況認識モジュールを更に備え、前記制御回路は、前記状況認識モジュールからの入力に基づいて、前記第２のパラメータを予測するように構成されている、請求項１０に記載の外科用排出システム。
  14. 前記制御回路は、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに通信可能に結合されたメモリと、
    を含み、前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する、
    請求項１０に記載の外科用排出システム。
  15. 前記第２のパラメータは、微粒子濃度を含む、請求項１０に記載の外科用排出システム。
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