JP7330979B2 - クラウド分析ネットワークにおけるデータ処理及び優先順位付け - Google Patents

クラウド分析ネットワークにおけるデータ処理及び優先順位付け Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１８年３月２８日出願の「ＤＡＴＡ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＡＮＤ ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＣＬＯＵＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３１５号に対する優先権の利益を主張し、その開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、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、２０１７年１２月２８日出願の「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する同第６２／６１１，３４０号、及び２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する同第６２／６１１，３３９号に対する優先権の利益を主張し、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は様々な外科用システムに関する。デジタル情報時代において、医療システム及び施設は多くの場合、より新しく改良された技術を利用したシステム又は手技を実施するのが遅れがちである。これは、患者の安全性、及び従来の治療を維持しようとする一般的な要求によるものである。しかしながら多くの場合、医療システム及び施設は、その結果として、他の近隣又は同様に位置する施設との通信及び共有知識を欠く場合がある。
患者治療を改善するために、医療システム及び施設間の相互接続を改善するのに役立つ方法を見出すことが望ましいと考えられる。
一般的な一態様では、クラウドベース分析医療システムが提供される。このクラウドベース分析医療システムは、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、少なくとも１つのメモリ内に存在し、データを格納するように構成されたデータベースと、を含み、少なくとも１つのメモリが、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、重要なデータによって示される動作特性に基づいて重要なデータに対する応答を決定することであって、応答の時間成分が、優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う。
別の一般的な一態様では、クラウドベース分析システムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。この命令はプロセッサによって実行可能であり、これにより、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを決定し、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのプロセッサに連結された少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、重要なデータによって示される動作特性に基づいて重要なデータに対する応答を決定することであって、応答の時間成分が、優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う。
更に別の一般的な一態様では、クラウドベース分析医療システムが提供される。このクラウドベース分析医療システムは、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、少なくとも１つのメモリ内に存在し、データを格納するように構成されたデータベースと、を含み、少なくとも１つのメモリが、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、複数の外科用ハブに、複数のトリガ条件に基づいて重要なデータに関連する追加のデータを取得するよう要求することと、重要なデータ及び追加のデータに対応する不規則性の原因を判定することと、不規則性に対する応答を決定することであって、応答の時間成分が優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う。
様々な態様の特徴が、添付された特許請求の範囲で詳細に説明される。ただし、機構、及び動作の方法の両方についての様々な態様は、それらの更なる目的及び利点と共に、以降の添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムのブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科用システムである。 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生成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生成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つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。 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用システムを示す。 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（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、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の概略図である。 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の発生器の形態である、発生器の一実施例を示す。 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用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、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムの機能アーキテクチャを示すブロック図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、スクリーニング基準を使用して重要なデータを決定し、かつ追加データを得るために外科用ハブに要求をプッシュするようにプログラムされた、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムのフロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムにより重要なデータに応答する一態様のフロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムによるデータ格納及び優先順位付けの一態様のフロー図である。 本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブの状況認識を示す時間線である。
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３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ／１７０７６６、
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＯＦ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＤＡＴＡ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ１／１７０７６６－１、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ２／１７０７６６－２、
・「ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＲＯＯＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ３／１７０７６６－３、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＤＡＴＡ ＤＥＲＩＶＥＤ ＦＲＯＭ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＳＯＵＲＣＥＳ ＢＹ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ４／１７０７６６－４、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８４９９ＵＳＮＰ５／１７０７６６－５、
・「ＤＡＴＡ ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ ＰＡＴＩＥＮＴ ＲＥＣＯＲＤＳ ＡＮＤ ＣＲＥＡＴＥ ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ／１７０７６７、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＨＵＢ ＡＮＤ ＳＴＯＲＡＧＥ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＳＴＯＲＩＮＧ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＡＮＤ ＳＴＡＴＵＳ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＢＥ ＳＨＡＲＥＤ ＷＩＴＨ ＣＬＯＵＤ ＢＡＳＥＤ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ１／１７０７６７－１、
・「ＳＥＬＦ ＤＥＳＣＲＩＢＩＮＧ ＤＡＴＡ ＰＡＣＫＥＴＳ ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ ＡＴ ＡＮ ＩＳＳＵＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ２／１７０７６７－２、
・「ＤＡＴＡ ＰＡＩＲＩＮＧ ＴＯ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ Ａ ＤＥＶＩＣＥ ＭＥＡＳＵＲＥＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＯＵＴＣＯＭＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５００ＵＳＮＰ３／１７０７６７－３、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ／１７０７６８、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ１／１７０７６８－１、
・「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ ＯＦ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＤＡＴＡ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０１ＵＳＮＰ２／１７０７６８－２、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢ ＳＰＡＴＩＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ／１７０７６９、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＯＦ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＯ ＰＲＩＯＲ ＬＩＮＥＡＲ ＳＴＡＰＬＥ ＬＩＮＥ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ１／１７０７６９－１、
・「ＳＴＥＲＩＬＥ ＦＩＥＬＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０２ＵＳＮＰ２／１７０７６９－２、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０３ＵＳＮＰ／１７０７７０、
・「ＵＳＥ ＯＦ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ ＡＮＤ ＲＥＤ－ＧＲＥＥＮ－ＢＬＵＥ ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＢＡＣＫ ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ／１７０７７１、
・「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＩＳＳＵＥ ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ ＴＨＥ ＵＳＥ ＯＦ ＭＯＮＯ－ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ ＬＩＧＨＴ ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ１／１７０７７１－１、及び
・「ＤＵＡＬ ＣＭＯＳ ＡＲＲＡＹ ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０４ＵＳＮＰ２／１７０７７１－２。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ／１７０７７３、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＰＲＯＧＲＡＭ ＵＰＤＡＴＥＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０６ＵＳＮＰ１／１７０７７３－１、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ ＴＯ Ａ ＵＳＥＲ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ／１７０７７４、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＬＩＮＫＩＮＧ ＯＦ ＬＯＣＡＬ ＵＳＡＧＥ ＴＲＥＮＤＳ ＷＩＴＨ ＴＨＥ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＢＥＨＡＶＩＯＲＳ ＯＦ ＬＡＲＧＥＲ ＤＡＴＡ ＳＥＴ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ１／１７０７７４－１、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＭＥＤＩＣＡＬ ＦＡＣＩＬＩＴＹ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ ＯＦ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０７ＵＳＮＰ２／１７０７７４－２、
・「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ ＦＯＲ ＳＥＣＵＲＩＴＹ ＡＮＤ ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ ＴＲＥＮＤＳ ＡＮＤ ＲＥＡＣＴＩＶＥ ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５０８ＵＳＮＰ／１７０７７５、及び
・「ＣＬＯＵＤ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＣＯＵＰＬＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１０ＵＳＮＰ／１７０７７７。
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＤＲＩＶＥ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ／１７０７７８、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ１／１７０７７８－１、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１１ＵＳＮＰ２／１７０７７８－２、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＴＯＯＬ ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ／１７０７７９、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ１／１７０７７９－１、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＡＣＴＩＯＮＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ２／１７０７７９－２、
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１２ＵＳＮＰ３／１７０７７９－３、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴ－ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿号、代理人整理番号ＥＮＤ８５１３ＵＳＮＰ／１７０７８０。
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される実施例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な実施例は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な実施例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
図１を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム１００は、１つ又は２つ以上の外科用システム１０２と、クラウドベースシステム（例えば、格納装置１０５に連結されたリモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４）と、を含む。各外科用システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科用システム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、外科用システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ、及びＰは１以上の整数である。
図３は、外科手術室１１６内の手術台１１４上に横たわる患者に対して外科処置を実施するために使用される外科用システム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用システム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よう用いることができる。
他のタイプのロボットシステムを、外科用システム１０２と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号に記載されている。
クラウド１０４によって実施され、本開示と共に使用するのに好適なクラウドベース分析の様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと１つ又は２つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ又は２つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ又は２つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
１つ又は２つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長に反応する。
不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する電磁スペクトルの一部分である（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長）。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約７５０ｎｍを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、及び無線電磁放射線になる。約３８０ｎｍ未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、Ｘ線、及びガンマ線電磁放射線になる。
様々な態様では、撮像装置１２４は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示と共に使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、サイトスコープ（cytoscope）、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡（胃鏡）、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉－腎盂鏡（nasopharyngo-neproscope）、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトルにわたって特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長からの光に感受性の器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色、及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ又は２つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
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。「手術現場（surgical theater）」、すなわち手術室又は処置室に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療装置及び機器の最大級の滅菌性を必要とする。その滅菌プロセスの一部は、撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるものを滅菌する必要性である。滅菌野は、トレイ内又は滅菌タオル上などの、微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、又は滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。
様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理ユニットと、１つ又は２つ以上の格納アレイと、１つ又は２つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４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、滅菌野の外に位置付けられる。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施することを可能にすることができる。
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１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２を参照すると、外科用器具１１２は、外科処置において外科用システム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、「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号において、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。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。外科用システム１０２と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｈａｒｄｗａｒｅ」の項目、及び「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で説明されている。
ここで図３を参照すると、ハブ１０６が、可視化システム１０８、ロボットシステム１１０、及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と通信している状態で示されている。ハブ１０６は、ハブディスプレイ１３５、撮像モジュール１３８、発生器モジュール１４０、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、及び格納アレイ１３４を含む。特定の態様では、図３に示すように、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６及び／又は吸引／灌注モジュール１２８を更に含む。
外科処置中、封止及び／又は切断のため組織へのエネルギー印加は、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注を伴う。異なる供給源からの流体、電力、及び／又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式筐体１３６は、電力、データ、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。
本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュールと、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。組み合わせ生成器モジュールは、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、組み合わせ生成器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ生成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在する流体ラインと、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在する。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、これらの間のインタラクティブ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３～図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体１３６に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８間のインタラクティブ通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、統合された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、単極装置１４６、双極装置１４７、及び超音波装置１４８に接続するように構成され得る。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間のインタラクティブ通信と、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インタラクティブ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４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１に摺動可能に受容可能な組み合わせ生成器モジュール１４５の部分斜視図を示す。組み合わせ生成器モジュール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、組み合わせ生成器モジュール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、組み合わせ生成器モジュール１４５は、図５に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット１３９と共に一体化された排煙モジュールと、を含む。
様々な態様では、排煙モジュール１２６は、捕捉／回収された煙及び／又は流体を手術部位から遠ざけて、例えば、排煙モジュール１２６へと搬送する流体ライン１５４を含む。排煙モジュール１２６から発生する真空吸引は、煙を手術部位のユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール１２６で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブ筐体１３６内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延在す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に向かって延在する可撓管の形態である。１つ又は２つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有するシャフトと、エンドエフェクタに関連付けられた少なくとも１つのエネルギー処置部と、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延在する。同様に、灌注管はシャフトを通って延在することができ、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在するケーブルによって発生器モジュール１４０に連結される。
灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８内に収容され得る。一実施例では、流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８とは別にハブ筐体１３６内に収容され得る。このような実施例では、流体インターフェースは、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。
一態様では、モジュール１４０、１２６、１２８及び／又はハブのモジュール式筐体１３６上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングステーション内でこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図４に示すように、組み合わせ生成器モジュール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、組み合わせ生成器モジュール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４に示されるように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に連結されて、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間のインタラクティブ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インタラクティブ通信を容易にしてもよい。例えば、Ａｉｒ Ｔｉｔａｎ－Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。
図６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受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６に示すように、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング１６０内で横方向に配置される。あるいは、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置されてもよい。
図７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受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７の実施例では、モジュール１６５の動作に関連するデータを表示するためのディスプレイ１７７が提供される。加えて、垂直モジュール式ハウジング１６４は、マスタモジュール１７８内に摺動可能に受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、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に位置決めされる。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置間を切り替えるように構成することができる。様々な態様では、撮像モジュール１３８は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成することができる。
本開示と共に使用するのに好適な様々な画像プロセッサ及び撮像装置は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＣＯＭＢＩＮＥＤ ＳＢＩ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮＡＬ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ」と題する２０１１年８月９日発行の米国特許第７，９９５，０４５号に記載されている。更に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＢＩ ＭＯＴＩＯＮ ＡＲＴＩＦＡＣＴ ＲＥＭＯＶＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題する２０１１年７月１９日発行の米国特許第７，９８２，７７６号は、画像データからモーションアーチファクトを除去するための様々なシステムについて記載している。こうしたシステムは、撮像モジュール１３８と一体化され得る。更に、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＳＯＵＲＣＥ ＴＯ ＦＩＸＴＵＲＥ ＩＮＴＲＡＣＯＲＰＯＲＥＡＬ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する２０１１年１２月１５日公開の米国特許出願公開第２０１１／０３０６８４０号、及び「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ ＩＮＶＡＳＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ」と題する２０１４年８月２８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２４３５９７号は、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図８は、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースシステム（例えば格納装置２０５に連結されたリモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４）に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ２０３を備える外科用データネットワーク２０１を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ２０３は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９を備える。モジュール式通信ハブ２０３は更に、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供するために、ローカルコンピュータシステム２１０に連結することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
手術室に配置されるモジュール式装置１ａ～１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に連結されてもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に連結されて、装置１ａ～１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ～２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に連結されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に連結されて、装置２ａ～２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ～２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送されてもよい。装置２ａ～２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。
複数のネットワークハブ２０７及び／又は複数のネットワークスイッチ２０９を複数のネットワークルータ２１１と相互接続することによって、外科用データネットワーク２０１が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ２０３は、複数の装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍを受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、格納アレイ１３４、ディスプレイに連結された外科用装置、及び／又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。
一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（複数可）、ネットワークスイッチ（複数可）、及びネットワークルータ（複数可）との組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに連結された装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、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、格納装置、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、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つ又は２つ以上の手術室内に位置する装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及び格納装置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）は格納しない。装置１ａ～１ｎのうちの１つのみが、ネットワークハブ２０７を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ２０７は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体、及びクラウド２０４上のリモートサーバ２１３（図９）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、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アドレスを格納かつ使用する。
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（ＩＥＥＥ ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、並びにＥｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
モジュール式通信ハブ２０３は、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの１つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ２０３によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ２１１へ送信され、ネットワークルータ２１１は本明細書に記載される数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによってこのデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。
モジュール式通信ハブ２０３は、スタンドアロンの装置として使用されてもよく、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ２０３は手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。
図９は、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科用システム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用システム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用システム２００は、多くの点で外科用システム１０２と類似する１つ又は２つ以上の外科用システム２０２を含む。各外科用システム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用システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図１０に示されるように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に連結されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図９の実施例に例示するように、モジュール式制御タワー２３６は、内視鏡２３９に連結された撮像モジュール２３８、エネルギー装置２４１に連結された発生器モジュール２４０、排煙モジュール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、格納アレイ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格納装置に連結される。ロボットハブ２２２もまた、モジュール式制御タワー２３６及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。中でもとりわけ、装置／器具２３５、可視化システム２０８が、本明細書に記載される有線又は無線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式制御タワー２３６に連結されてもよい。モジュール式制御タワー２３６は、撮像モジュール、装置／器具ディスプレイ、及び／又は他の可視化システム２０８から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ２１５（例えば、モニタ、スクリーン）に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、画像及びオーバーレイ画像と共にモジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを表示してもよい。
図１０は、モジュール式制御タワー２３６に連結された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えば局所処理、可視化、及び撮像を提供するためのコンピュータシステム２１０と、を備える。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３は、モジュール式通信ハブ２０３に接続できるモジュール（例えば、装置）の数を拡張するために階層化構成で接続されて、モジュールに関連付けられたデータをコンピュータシステム２１０、クラウドコンピューティングリソース、又はその両方に転送することができる。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３内のネットワークハブ／スイッチのそれぞれは、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続される。クラウド２０４への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
外科用ハブ２０６は、非接触センサモジュール２４２を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波又はレーザ型非接触測定装置のいずれかを使用して手術現場のマップを生成する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号中の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈｕｂ Ｓｐａｔｉａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ Ｗｉｔｈｉｎ ａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｒｏｏｍ」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の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。レーザベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザ光パルスを送信し、手術室の外壁に反射するレーザ光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの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、格納装置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利用可能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任意のいくつかのタイプのバス構造（複数可）のうちのいずれかであってもよい。
プロセッサ２４４は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は、１つ若しくは２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ若しくは２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、プロセッサ２４４は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ ６１５０８及びＩＳＯ ２６２６２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、不揮発性メモリに格納される。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格納媒体、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、格納媒体を、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格納媒体との組み合わせで含むことができる。ディスク格納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ー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格納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する及び割り当てるように機能する。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格納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。
ユーザーは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に連結された入力デバイス（複数可）を介してコンピュータシステム２１０にコマンド又は情報を入力する。入力デバイスとしては、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デバイスは、インターフェースポート（複数可）を介し、システムバスを通してプロセッサに接続する。インターフェースポート（複数可）としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、及びＵＳＢが挙げられる。出力デバイス（複数可）は、入力デバイス（複数可）と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、またコンピュータシステムからの情報を出力デバイスに出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力デバイスの中でもとりわけ、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デバイス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、出力デバイス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（複数可）などの他の装置及び／又は装置のシステムは、入力機能及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
コンピュータシステム２１０は、クラウドコンピュータ（複数可）などの１つ若しくは２つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ（複数可）と共にメモリ格納装置のみが示される。遠隔コンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続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／ＩＥＥＥ ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるがこれらに限定されない。
様々な態様では、図１０のコンピュータシステム２１０、図９～図１０の撮像モジュール２３８、及び／又は可視化システム２０８、及び／又はプロセッサモジュール２３２は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
通信接続（複数可）とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのため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技術及び外部技術が挙げられる。
図１１は、本開示の一態様による、ＵＳＢネットワークハブ３００装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製ＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを採用する。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８を提供するＣＭＯＳ装置である。上流ＵＳＢ送受信ポート３０２は、差動データプラス（ＤＰ０）入力とペアリングされた差動データマイナス（ＤＭ０）入力を含む差動ルートデータポートである。３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、各ポートが差動データマイナス（ＤＭ１～ＤＭ３）出力とペアリングした差動データプラス（ＤＰ１～ＤＰ３）出力を含む差動データポートである。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したＵＳＢ送受信機が、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び全ての下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８の回路に統合される。下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じてスルーレートを自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理３１２を含む。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、シリアルインターフェースエンジン３１０（ＳＩＥ）を含む。ＳＩＥ ３１０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。ＳＩＥ ３１０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。ＳＩＥ ３１０は、シリアルＥＥＰＲＯＭインターフェース３３０を介してシリアルＥＥＰＲＯＭからコマンドを制御するためのインターフェース論理を介してコマンドデコーダ３２６に連結される。
様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ、及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードをサポートするように構成されてもよい。一態様では、ＵＳＢケーブル、ＵＳＢネットワークハブ３００を使用して、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２はＵＳＢホストコントローラにプラグ接続され、下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８はＵＳＢに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。
外科用器具のハードウェア
図１２は、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ又は２つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータドライバ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決定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置、並びに発射部材、発射バー、及びＩビームナイフ要素の位置を決定するようにプログラム又は構成され得るプロセッサ４６２に提供される。追加のモータが、Ｉビームの発射、閉鎖管の移動、シャフトの回転、及び関節運動を制御するために、ツールドライバインターフェースに提供されてもよい。ディスプレイ４７３は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。ディスプレイ４７３上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ若しくは２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ若しくは２つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットＡＤＣを含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ ６１５０８及びＩＳＯ ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
マイクロコントローラ４６１は、ナイフ及び関節運動システムの速度及び位置に対する精密制御など、様々な機能を実行するようにプログラムされてもよい。一態様では、マイクロコントローラ４６１は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を含む。電動モータ４８２は、ギアボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流（ＤＣ）モータであってもよい。一態様では、モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年１０月１９日公開の米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号に記載されている。
マイクロコントローラ４６１は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。マイクロコントローラ４６１は、マイクロコントローラ４６１のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質と、測定による応答とのバランスを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、モータ駆動器４９２によって制御されてもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって使用され得る。様々な形態において、モータ４８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。別の構成において、モータ４８２はブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータ駆動器４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジ駆動器を備えてもよい。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つの例では、電池セルは、電源アセンブリに連結可能かつ電源アセンブリから分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。
モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ ４９２は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。駆動器４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードにおいて、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、レジスタで調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備えた追跡システム４８０で使用するために容易に置換することができる。
追跡システム４８０は、本開示の一態様による位置センサ４７２を備える制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサ４７２は、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。一態様では、変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するための駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材は、発射バー又はＩビームを表し、それらの各々は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。それに応じて、本明細書で使用する場合、変位部材という用語は、駆動部材、発射部材、発射バー、Ｉビーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の移動可能な部材を総称して指すために使用される。一態様では、長手方向に移動可能な駆動部材は、発射部材、発射バー、及びＩビームに連結される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、Ｉビームの直線変位を追跡することができる。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ４７２に連結されてもよい。したがって、長手方向可動駆動部材、発射部材、発射バー、若しくはＩビーム、又はそれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結され得る。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び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、又はこれらの組み合わせを表す。
位置センサ４７２に付随するセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結したセンサ素子が１回転した後で、変位部材が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ４７２が変位部材のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して接続されてもよい。位置センサ４７２は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
位置センサ４７２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギアの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態はマイクロコントローラ４６１にフィードバックされ、マイクロコントローラ４６１は論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ４７２の出力はマイクロコントローラ４６１に提供される。センサ機構の位置センサ４７２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
位置センサ４７２は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するか否かに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両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（複数化）が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ（複数可）としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１６年５月２４日発行の米国特許第９，３４５，４８１号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１４年９月１８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年６月２０日出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているものなどのセンサ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カウントして装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。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、鋭利な切刃を含む。あるいは、モータ４８２による電流引き込みを測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。発射部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ４８２によって引き込まれる電流に相当し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。
一形態では、歪みゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成された微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ４７４を備える。一態様では、歪みゲージセンサ４７４は、クランプ動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定された歪みはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を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格納することができる。
外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図８～図１１に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線又は無線通信回路を備えてもよい。
図１３は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路５００を示す。制御回路５００は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路５００は、少なくとも１つのメモリ回路５０４に連結された１つ又は２つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を格納する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングルコアプロセッサ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格納媒体を含むことができる。プロセッサ５０２は、命令処理ユニット５０６及び演算ユニット５０８を含んでよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成されてもよい。
図１４は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路５１０を示す。組み合わせ論理回路５１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路５１０は、入力５１４で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５１２によってデータを処理し、出力５１６を提供するように構成された組み合わせ論理５１２を含む有限状態マシンを含み得る。
図１５は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路５２０を示す。順序論理回路５２０又は組み合わせ論理５２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路５２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路５２０は、例えば、組み合わせ論理５２２、少なくとも１つのメモリ回路５２４、及びクロック５２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路５２４は、有限状態マシンの現在の状態を格納することができる。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１３のプロセッサ５０２）と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路（例えば図１４の組み合わせ論理回路５１０）と順序論理回路５２０の組み合わせを含むことができる。
図１６は、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第１のモータを起動させて第１の機能を実行することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実行することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実行することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具６００の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的にはＩビーム要素を変位させるために、モータ６０２によって生成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成することができる、発射モータ駆動アセンブリ６０４に動作可能に連結されてもよい。特定の例では、モータ６０２によって生成される発射運動によって、例えば、ステープルをステープルカートリッジから、エンドエフェクタによって捕捉された組織内へと配備し、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られ得る。
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つ又は２つ以上の関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを含んでもよい。モータ６０６ａ、６０６ｂは、モータ６０６ａ、６０６ｂによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、独立して又は別個に起動させて、１つ又は２つ以上の機能を実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つ又は２つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０に独立してかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、外科用器具又はツールの複数のモータのうち一方との連携から、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つの例では、共通の制御モジュール６１０は、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂとの動作可能な係合と、発射モータ６０２又は閉鎖モータ６０３のいずれかとの動作可能な係合と、の間で選択的に切り替えることができる。少なくとも１つの実施例では、図１６に示すように、スイッチ６１４は、複数の位置及び／又は状態間を移動又は遷移させることができる。例えば、第１の位置６１６では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を発射モータ６０２と電気的に連結してもよく、第２の位置６１７では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を閉鎖モータ６０３と電気的に連結してもよく、第３の位置６１８ａでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第１の関節運動モータ６０６ａと電気的に連結してもよく、第４の位置６１８ｂでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第２の関節運動モータ６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール６１０を、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、スイッチ６１４は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。
モータ６０２、６０３、６０６ａ、６０６ｂのそれぞれは、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタ上の力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の方法で感知されてもよい。
様々な例では、図１６に示されるように、共通の制御モジュール６１０は、１つ又は２つ以上のＨブリッジＦＥＴを備え得るモータ駆動器６２６を備えてもよい。モータ駆動器６２６は、例えば、マイクロコントローラ６２０（「コントローラ」）からの入力に基づいて、電源６２８から共通の制御モジュール６１０に連結されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール６１０に連結されている間にマイクロコントローラ６２０を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。
特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、マイクロプロセッサ６２２（「プロセッサ」）と、１つ又は２つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を格納することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実施させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４の１つ又は２つ以上が、例えば、プロセッサ６２２に連結されてもよい。
特定の例では、電源６２８を用いて、例えばマイクロコントローラ６２０に電力を供給してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えばリチウムイオン電池などの電池（又は「電池パック」若しくは「パワーパック」）を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具６００に電力を供給するため、ハンドルに解除可能に装着されるように構成されてもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源６２８として使用してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えば、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
様々な例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６を制御して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータの位置、回転方向、及び／又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６に信号伝達して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータを停止及び／又は使用不能にすることができる。用語「プロセッサ」は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合した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、メモリに格納された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラマブルデバイスである。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。プロセッサは、二進数法で表される数字及び記号で動作する。
一例では、プロセッサ６２２は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも１つの実施例では、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートで容易に利用可能な特性の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ又は２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ又は２つ以上のＱＥＩアナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットＡＤＣを含むＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール４４１０と共に使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
特定の例では、メモリ６２４は、共通の制御モジュール６１０に連結可能な外科用器具６００のモータをそれぞれ制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ６２４は、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ６２２に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。
特定の例では、例えば、センサ６３０などの１つ又は２つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警告することができる。例えば、センサ６３０は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連するプログラム命令を使用するようにプロセッサ６２２に警告することができる。特定の例では、センサ６３０は、例えば、スイッチ６１４の位置を感知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。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１７は、本開示の一態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の概略図である。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、及び／又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を個別に制御するようにプログラム又は構成されてもよい。外科用器具７００は、モータ駆動式の発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、及び／又は１つ若しくは２つ以上の関節運動部材を制御するように構成された制御回路７１０を備える。
一態様では、ロボット外科用器具７００は、複数のモータ７０４ａ～７０４ｅを介して、エンドエフェクタ７０２のアンビル７１６及びＩビーム７１４（鋭い切刃を含む）部分、取り外し可能なステープルカートリッジ７１８、シャフト７４０、並びに１つ又は２つ以上の関節運動部材７４２ａ、７４２ｂを制御するように構成された制御回路７１０を備える。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置フィードバックを制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。他のセンサ７３８は、制御回路７１０にフィードバックを提供するように構成されてもよい。タイマー／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに１つ又は２つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７１０に提供して位置センサ７３４によって決定された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の位置を決定することができる。タイマー／カウンタ７３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。閉鎖制御プログラムは、アンビル７１６によって組織に加えられる閉鎖力を制御し得る。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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７０４ａ～７０４ｅの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ７０４ａ～７０４ｅの１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは省略されてもよく、制御回路７１０がモータ駆動信号を直接生成してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、最初に、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれを、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間のロボット外科用器具７００の応答に基づいて、制御回路７１０は、閉ループ構成の発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路７１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
一態様では、モータ７０４ａ～７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源７１２は、主交流電源、電池、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つ又は２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を感知し得る。位置センサ７３４は、Ｉビーム７１４の位置を示す位置データを生成することができる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、一部の実施例では、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が実行するように指示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にモータ設定点を提供し、モータ制御部７０８ａはモータ７０４ａに駆動信号を提供する。モータ７０４ａの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ａに連結される。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の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向へのＩビーム７１４の移動を制御するための回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ７０４ａは、第１のナイフ駆動ギア及び第２のナイフ駆動ギアを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結されてもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、Ｉビーム７１４を発射又は変位させるために必要な力を表す。位置センサ７３４は、発射ストロークに沿ったＩビーム７１４の位置又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２は、制御回路７１０にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ７３８を含んでもよい。使用準備が整ったら、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。発射部材が遠位に並進すると、遠位端に位置付けら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に適用される閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なアンビル７１６は、ステープルカートリッジ７１８の反対側に位置決めされる。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｂに閉鎖信号を提供することができる。閉鎖信号に応答して、モータ７０４ｂは、閉鎖部材を前進させて、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装置アセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、制御回路７１０に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト７４０に加えられる回転力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。シャフトエンコーダなどの追加のセンサ７３８が、シャフト７４０の回転位置を制御回路７１０に提供してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を関節運動させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｄに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｄにモータ設定点を提供する。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、ロボット外科用システム７００の関節運動機能は、２つの関節運動部材、又は連結部７４２ａ、７４２ｂを含んでもよい。これらの関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、２つのモータ７０８ｄ、７０８ｅによって駆動されるロボットインターフェース（ラック）上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ７０４ａが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部７４２ａ、７４２ｂのそれぞれは他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、ヘッドが回転するときに固定された半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転すると、プッシュプル連結部の機械効率は変化する。この機械効率の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。
一態様では、１つ又は２つ以上のモータ７０４ａ～７０４ｅは、ギアボックス、及び発射部材、閉鎖部材、又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータを備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管、及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ７０４ａ～７０４ｅが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７０４ａ～７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を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つ又は２つ以上のセンサ７３８と通信してもよい。センサ７３８は、エンドエフェクタ７０２上に位置付けられ、ロボット外科用器具７００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７０２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７３８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を決定するために、ステープルカートリッジ７１８のデッキ上に配置されてもよい。トルクセンサ７４４ａ～７４４ｅは、とりわけ、発射力、閉鎖力、及び／又は関節運動力などの力を感知するように構成されてもよい。したがって、制御回路７１０は、（１）遠位閉鎖管によって経験される閉鎖負荷及びその位置、（２）ラックにある発射部材及びその位置、（３）ステープルカートリッジ７１８のどの部分がその上に組織を有しているか、及び（４）両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置を感知することができる。
一態様では、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、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つ又は２つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、センサ７３８は、閉鎖駆動システムによってアンビル７１６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、閉鎖管によってアンビル７１６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７１６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７１６に対して及ぼされる力は、アンビル７１６とステープルカートリッジ７１８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７３８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７３８は、制御回路７１０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７１６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ～７０４ｅのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。Ｉビーム７１４などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７１０に提供される。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され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内のＩビーム７１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、線形二次（ＬＱＲ）、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６３６，８２９号に開示されている。
図１８は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具７５０のブロック図を示す。一態様では、外科用器具７５０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７５０は、アンビル７６６、Ｉビーム７６４（鋭い切断縁部を含む）、及び取り外し可能なステープルカートリッジ７６８を備え得るエンドエフェクタ７５２を備える。
Ｉビーム７６４などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び／又は並進は、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４によって測定することができる。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって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によって達成され得る。制御回路７６０は、Ｉビーム７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達機構７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。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つ若しくは２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる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、一部の実施例では、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が実行するように指示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つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置付けられ、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、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つ若しくは２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル７６６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。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上に及ぼされる力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
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され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内のＩビーム７６４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
外科用器具７５０の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又はＩビーム７６４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動ドライバを操作する電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用ステープル留め及び切断手段を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０を対象とする。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なアンビル７６６と、使用のために構成される場合は、アンビル７６６の反対側に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った場合、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してもよい。発射信号に応答して、モータ７５４は、変位部材をエンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進するにつれて、遠位端に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、外科用器具７５０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、例えば、Ｉビーム７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて発射制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
い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が挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
図１９は、本開示の一態様に従った、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、を備え得るエンドエフェクタ７９２を備える。
一態様では、センサ７８８は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、ＭＲ装置、ＧＭＲ装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ６３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７８８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、位置センサ７８４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０と連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、上に組織切断刃を動作可能に支持するナイフ本体を備えるナイフ部材として実装されてもよく、アンビル係合タブ又は特徴部及び通路係合特徴部又は足部を更に含んでよい。一態様では、ステープルカートリッジ７６８は、標準的な（機械式）外科用締結具カートリッジとして実装されてもよい。一態様では、ＲＦカートリッジ７９６はＲＦカートリッジとして実装されてもよい。これら、及び他のセンサ構成は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、同一出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号（表題「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」、２０１７年６月２０日出願）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、センサ構成、及び位置センサ７８４として表される位置センサにより、測定可能である。Ｉビーム７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、Ｉビーム７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材１２０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によって達成され得る。制御回路７６０は、本明細書に記載されているように、閉鎖部材７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えばＩビーム７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、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つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達機構７５６を介してＩビーム７６４に機械的に連結され得る。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つ若しくは２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を感知し得る。位置センサ７８４は、Ｉビーム７６４の位置を示す位置データを生成することができる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、一部の実施例では、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指示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つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置付けられ、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ若しくは２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ留め状態の間のアンビル７６６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。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上に及ぼされる力を測定するように構成されてよい。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってアンビル７６６に加えられる閉鎖力を検出するために、閉鎖管とアンビル７６６との間の相互作用点に位置してもよい。アンビル７６６に対して及ぼされる力は、アンビル７６６とステープルカートリッジ７６８との間に捕捉された組織部分が経験する組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８を、閉鎖駆動システムに沿って様々な相互作用点に配置して、閉鎖駆動システムによりアンビル７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサ部分によるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、アンビル７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。Ｉビーム７６４を前進させるのに必要な力は、モータ７５４によって引き込まれる電流に相当する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７６０に提供される。
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にロードされるときに、ＲＦカートリッジ７９６に適用される。制御回路７６０は、ＲＦエネルギーのＲＦカートリッジ７９６への送達を制御する。
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。
発生器ハードウェア
図２０は、他の利点の中でも、インダクタレス同調を提供するよう構成された発生器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日発行の米国特許第９，０６０，７７５号、表題「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥＳ」に記載されており、その開示は、その全体が参考として本明細書に組み込まれている。発生器８００は、電力変圧器８０６を介して非絶縁段階８０４と通信する患者絶縁段階８０２を含んでもよい。電力変圧器８０６の二次巻線８０８は、絶縁段階８０２内に収容され、例えば、超音波外科用器具、ＲＦ電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びＲＦエネルギーモードを含む多機能外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃを画定するためのタップ構成（例えば、センタタップ又は非センタタップ構成）を備え得る。具体的には、駆動信号出力部８１０ａ、８１０ｃは、超音波駆動信号（例えば、４２０Ｖの二乗平均根（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単一の外科用器具（例えば多機能外科用器具）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。ある特定の形態では、電力増幅器８１２は、プッシュプル増幅器を含んでもよい。例えば、非絶縁段階８０４は、対応するアナログ信号を電力増幅器８１２の入力に続いて供給するデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）回路８１８に、デジタル出力を供給するための論理デバイス８１６を更に含んでもよい。特定の形態では、論理デバイス８１６は、数ある論理回路の中で、例えば、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、ＦＰＧＡ、プログラマブル論理デバイス（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、プロセッサ（例えば、以下で説明するＤＳＰ）と共に、多くのＤＳＰベースの及び／又はその他の制御アルゴリズムを実行して、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、例えば電力変換装置によって、電力増幅器８１２の電力レールに供給され得る。ある特定の形態では、スイッチモードレギュレータ８２０は、例えば、調整可能なバックレギュレータを含んでもよい。非絶縁段階８０４は、第１のプロセッサ８２２を更に含んでもよく、この第１のプロセッサは、一形態では、例えば、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ）から入手可能なＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＡＤＳＰ－２１４６９ ＳＨＡＲＣ ＤＳＰなどのＤＳＰプロセッサを含んでもよいが、様々な形態において、任意の好適なプロセッサが使用されてもよい。特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２からＤＳＰプロセッサ８２２がＡＤＣ回路８２４を介して受信する、電圧フィードバックデータに応答するスイッチ－モードレギュレータ８２０の動作を制御し得る。一形態では、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２によって増幅された信号（例えば、ＲＦ信号）の波形エンベロープを、ＡＤＣ回路８２４を介して入力として受信し得る。次いで、ＤＳＰプロセッサ８２２は、電力増幅器８１２に供給されるレール電圧が、増幅された信号の波形エンベロープを追跡するように、スイッチ－モード調節器８２０（例えば、ＰＷＭ出力）を制御し得る。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器８１２のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器８１２の効率は、固定レール電圧増幅器スキームに対して顕著に改善され得る。
特定の形態では、論理デバイス８１６は、ＤＳＰプロセッサ８２２と共に、直接デジタルシンセサイザ制御スキームなどのデジタル合成回路を実装して、発生器８００によって出力される駆動信号の波形形状、周波数及び／又は振幅を制御してもよい。一形態では、例えば、論理デバイス８１６は、ＦＰＧＡ内に埋め込まれてもよいＲＡＭ ＬＵＴなどの、動的に更新されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）内に格納された波形サンプルを呼び出すことによって、ＤＤＳ制御アルゴリズムを実装してもよい。この制御アルゴリズムは、超音波変換器などの超音波変換器が、その共振周波数における明瞭な正弦波電流によって駆動され得る超音波用途で特に有用である。他の周波数が寄生共振を励起し得るため、動作分岐電流の全歪みの最小化又は低減は、これに対応して望ましくない共振効果を最小化又は低減することができる。発生器８００によって出力される駆動信号の波形形状は、出力駆動回路内に存在する様々な歪み源（例えば、電力変圧器８０６、電力増幅器８１２）によって影響されるため、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータは、ＤＳＰプロセッサ８２２によって実行される誤差制御アルゴリズムなどのアルゴリズムに入力されることができ、これは動的な、進行に応じたベース（例えば、リアルタイム）で、ＬＵＴに保存された波形サンプルを好適に事前に歪ませる又は修正することによって、歪みを補償する。一形態では、ＬＵＴサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作分岐電流と所望の電流波形形状との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプルごとに決定される。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形状を表すのではなく、歪み効果を考慮した際の、動作分岐駆動信号の所望の波形形状を最終的に生成するために必要な波形形状を表す。
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を更に備え得る。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために、高速（例えば、毎秒８０メガサンプル（ＭＳＰＳ））でサンプリングするように構成され得る。一形態では、例えば、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング速度は、駆動信号のおよそ２００ｘ（周波数による）のオーバーサンプリングを可能にし得る。特定の形態では、ＡＤＣ回路８２６、８２８のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のＡＤＣ回路によって実施され得る。発生器８００の形態での高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作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得る）、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度での実電力消費の計算を可能にし得る。ＡＤＣ回路８２６、８２８によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、論理デバイス８１６によって受信かつ処理され得（例えば、先着順処理方式（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、格納された各電圧及び電流のフィードバックデータ対が索引されることを必要とし得る。この方法によるＬＵＴサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。
特定の形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、駆動信号の周波数及び／又は振幅（例えば、電流振幅）を制御するために使用されてもよい。例えば、一形態では、電圧及び電流のフィードバックデータは、インピーダンス相を決定するために使用されてもよい。駆動信号の周波数はその後、判定されたインピーダンス相とインピーダンス相設定点（例えば、０°）との間の差を最小化又は低減するように制御されてもよく、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決定は、例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２に実装されてもよく、周波数制御信号は、論理デバイス８１６によって実装されるＤＤＳ制御アルゴリズムへの入力として供給される。
別の形態では、例えば、電流のフィードバックデータは、駆動信号の電流振幅を電流振幅設定点で維持するために監視されてもよい。電流振幅設定点は、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点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（ＰＩＤ）制御アルゴリズムといった、制御アルゴリズムによって実行され得る。駆動信号の電流振幅を好適に制御するために、制御アルゴリズムにより制御される変数には、例えば、論理デバイス８１６に格納される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が挙げられ得る。
非絶縁段階８０４は、とりわけユーザーインターフェース（ＵＩ）機能性を提供するために、第２のプロセッサ８３６を更に含んでもよい。一形態では、ＵＩプロセッサ８３６は、例えば、Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能な、ＡＲＭ ９２６ＥＪ－Ｓコアを有するＡｔｍｅｌ ＡＴ９１ＳＡＭ９２６３プロセッサを含んでもよい。ＵＩプロセッサ８３６によってサポートされるＵＩ機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザーフィードバック、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、入力デバイス（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）との通信、並びに出力デバイス（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）通信し得る。ＵＩプロセッサ８３６は、ＵＩ機能性を主にサポートしてもよいが、特定の形態では、ＵＩプロセッサはまた、ＤＳＰプロセッサ８２２と協調して、危険の緩和を実現してもよい。例えば、ＵＩプロセッサ８３６は、ユーザー入力及び／又は他の入力（例えば、タッチスクリーン入力、フットスイッチ入力、温度センサ入力）の様々な態様を監視するようにプログラミングされてもよく、かつ誤った状態が検出される際に、発生器８００の駆動出力を無効化することができる。
特定の形態では、ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６の両方は、例えば、発生器８００の動作状態を判定かつ監視してもよい。ＤＳＰプロセッサ８２２に関し、発生器８００の動作状態は、例えば、どの制御及び／又は診断プロセスがＤＳＰプロセッサ８２２によって実行されるかを表してもよい。ＵＩプロセッサ８３６に関し、発生器８００の動作状態は、例えば、ＵＩ（例えば、ディスプレイスクリーン、音）のどの要素がユーザーに提供されるかを表し得る。ＤＳＰプロセッサ８２２及びＵＩプロセッサ８３６はそれぞれ、発生器８００の現在の動作状態を別個に維持し、現在の動作状態からの可能な遷移を、認識かつ評価してもよい。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決定してもよい。ＵＩプロセッサ８３６は、動作状態間の有効な遷移を認識してもよく、また特定の遷移が適切であるかを確認してもよい。例えば、ＤＳＰプロセッサ８２２が、ＵＩプロセッサ８３６に特定の状態へと遷移するように命令すると、ＵＩプロセッサ８３６は、要求される遷移が有効であることを確認してもよい。要求される状態間の遷移がＵＩプロセッサ８３６によって無効であると判定される場合、ＵＩプロセッサ８３６は、発生器８００を故障モードにしてもよい。
非絶縁段階８０４は、入力デバイスを監視するためのコントローラ８３８（例えば、発生器８００をオン及びオフするために使用される静電容量式タッチセンサ、静電容量式タッチスクリーン）を更に含むことができる。特定の形態では、コントローラ８３８は、少なくとも１つのプロセッサ及び／又はＵＩプロセッサ８３６と通信する他のコントローラデバイスを含んでもよい。一形態では、例えば、コントローラ８３８は、１つ又は２つ以上の容量性タッチセンサを介して提供されるユーザー入力を監視するように構成されたプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＭｅｇ１６８ ８ビットコントローラ）を含み得る。一形態では、コントローラ８３８は、容量性タッチスクリーンからのタッチデータの獲得を制御及び管理するための、タッチスクリーンコントローラ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＱＴ５４８０タッチスクリーンコントローラ）を含み得る。
特定の形態では、発生器８００が「電力オフ」状態にあるとき、コントローラ８３８は、（例えば、後述の電源８５４などの、発生器８００の電源からのラインを介して）動作電力を受信し続けてもよい。このようにして、コントローラ８３８は、発生器８００をオン及びオフするための入力デバイス（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、ユーザーによる「オン／オフ」入力デバイスの起動が検出されれば、電源を起動することができる（例えば、電源８５４の１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変圧器８５６の動作を有効化にする）。その結果、コントローラ８３８は、発生器８００を「電源オン」状態に移行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」入力デバイスの起動が検出されれば、コントローラ８３８は発生器８００を電源オフ状態に遷移させるためのシーケンスを開始することができる。例えば、特定の形態では、コントローラ８３８は、「オン／オフ」入力デバイスの起動をＵＩプロセッサ８３６に報告してもよく、これは、順次、発生器８００の電源オフ状態への遷移のために必要なプロセスシーケンスを実行する。この形態では、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、ユーザー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との間の好適な度合いの電気的絶縁を維持する通信リンクを介し、非絶縁段階８０４の構成要素と情報を交換し得る。例えば、非絶縁段階８０４から駆動される絶縁変圧器によって電力供給される低ドロップアウト電圧レギュレータを使用して、器具インターフェース回路８４０に電力を供給することができる。
一形態では、器具インターフェース回路８４０は、信号調整回路８４４と通信している論理回路８４２（例えば、論理回路、プログラマブルロジック回路、ＰＧＡ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤ）を含み得る。信号調整回路８４４は、同一の周波数を有する双極呼びか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されてもよい。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。呼びかけ信号は、（例えば、発生器８００を外科用装置に接続するケーブル内の導電ペアを使用して）外科用装置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つ又は２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つ又は２つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正してもよい。例えば、一形態では、信号調整回路８４４は、呼びか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、ＡＤＣ回路を含み得る。論理回路８４２（又は、非絶縁段階８０４の構成要素）はその後、ＡＤＣ回路サンプルに基づく制御回路の状態又は構成を決定し得る。
一形態では、器具インターフェース回路８４０は、第１のデータ回路インターフェース８４６を含んで、論理回路８４２（又は器具インターフェース回路８４０のその他の要素）と、外科用器具内に配置されるか又は別の方法で関連付けられた第１のデータ回路と、の間の情報交換を可能にしてもよい。特定の形態では、例えば、第１のデータ回路は、発生器８００を有する特定の外科用器具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設されてもよい。第１のデータ回路は、任意の好適な方法で実装されてもよく、例えば、第１のデータ回路に関して本明細書に記載されたものを含む任意の好適なプロトコルに従って、発生器と通信してもよい。特定の形態では、第１のデータ回路は、ＥＥＰＲＯＭデバイスなどの、不揮発性格納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とは別個に実施されてもよく、また好適な回路（例えば、別個の論理デバイス、プロセッサ）を含み、論理回路８４２と第１のデータ回路との間の通信を可能にし得る。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と一体であり得る。
特定の形態では、第１のデータ回路は、第１のデータ回路が関連している特定の外科用器具に関する情報を格納し得る。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他の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、出力デバイスを介したユーザーへの提供のため、及び／又は発生器８００の機能又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）に伝達され得る。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を介して内部に格納させるために、（例えば、論理回路８４２を使用して）第１のデータ回路に伝達され得る。そのような情報は、例えば、外科用器具が使用された最新の手術数並びに／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り得る（例えば、多機能外科用器具は、ハンドピースから取り外し可能であり得る）。そのような場合、従来の発生器は、使用されている特定の器具構成を認識し、これに対応して制御及び診断プロセスを最適化する能力が制限されている場合がある。しかし、この問題に対処するために、外科用器具に読み取り可能なデータ回路を追加することは、適合性の観点から問題がある。例えば、必要なデータ読み取り機能性を欠く発生器との後方互換性を保つように外科用器具を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計複雑性及び費用のために、実用的でない場合がある。本明細書で論じられる器具の形態は、既存の外科用器具に実装されてもよいデータ回路を経済的に使用し、外科用器具と最新の発生器プラットフォームとの適合性を維持するための設計変更を最小限にすることによってこれらの懸念に対処する。
加えて、発生器８００の形態は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にしてもよい。例えば、発生器８００は、器具（例えば多機能外科用器具）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る。器具インターフェース回路８４０は、この通信を可能にする第２のデータ回路インターフェース８４８を含むことができる。一形態では、第２のデータ回路インターフェース８４８は、トライステートデジタルインターフェースを含んでもよいが、他のインターフェースも使用されてもよい。ある特定の形態では、第２のデータ回路は、一般にデータを送信及び／又は受信するための任意の回路であってもよい。一形態では、例えば、第２のデータ回路は、第２のデータ回路が関連付けられた特定の外科用器具に関する情報を格納してもよい。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格納してもよい。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、又はあるいは、第２のデータ回路インターフェース８４８を介して内部に格納させるために、第２のデータ回路に任意の種類の情報を伝達してもよい（例えば、論理回路８４２を使用して）。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。ある特定の形態では、第２のデータ回路は、１つ又は２つ以上のセンサ（例えば、器具ベースの温度センサ）によって取得されたデータを送信してもよい。特定の形態では、第２のデータ回路は、発生器８００からデータを受信し、その受信したデータに基づいてユーザーに指標（例えば、発光ダイオード指標又はその他の可視指標）を提供し得る。
特定の形態では、第２のデータ回路及び第２のデータ回路インターフェース８４８は、論理回路８４２と第２のデータ回路との間の通信が、この目的のための追加的な導体（例えば、ハンドピースを発生器８００に接続するケーブルの専用導体）の提供を必要とせずにもたらされ得るように、構成され得る。一形態では、例えば、使用される導体のうちの１つが、信号調整回路８４４からハンドピース内の制御回路へ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伝達することができる。このようにして、元来必要とされる場合がある外科用器具への設計変更又は修正は、最小化されるか又は低減される。更に、一般的な物理的チャネル上で実施される異なる種類の通信を周波数帯域分離することができるため、第２のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有しない発生器にとって「不可視」であり、したがって、外科用器具の後方互換性を可能にする。
特定の形態では、絶縁段階８０２は、直流電流が患者を通るのを防ぐために、駆動信号出力部８１０ｂに接続された、少なくとも１つのブロッキングコンデンサ８５０－１を含んでもよい。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらす恐れがある。一形態では、第２のブロッキングコンデンサ８５０－２は、ブロッキングコンデンサ８５０－１と直列で提供され得、ブロッキングコンデンサ８５０－１と８５０－２との間の点からの電流漏洩が、漏洩電流により誘発される電圧をサンプリングするために、ＡＤＣ回路８５２によって監視される。サンプルは、例えば、論理回路８４２によって受信されてもよい。発生器８００は、（電圧サンプルによって示されるような）漏れ電流の変化に基づいて、ブロッキングコンデンサ８５０－１、８５０－２のうちの少なくとも１つが故障したときを判定することができ、これにより単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に勝る利益を提供することができる。
特定の形態では、非絶縁段階８０４は、好適な電圧及び電流でＤＣ電力を送達するための電源８５４を含み得る。電源は、例えば、４８ＶＤＣシステム電圧を送達するための、４００Ｗ電源を含み得る。電源８５４は、電源の出力を受信して発生器８００の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でＤＣ出力を生成するための１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６を更に備えることができる。コントローラ８３８と関連して上述したように、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器８５６のうちの１つ又は２つ以上は、ユーザーによる「オン／オフ」入力デバイス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の動作又は起動を可能にしてもよい。
図２１は、発生器８００（図２０）の一形態である発生器９００の例を示す。発生器９００は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器９００は、エネルギーを外科用器具に送達するためのＲＦ信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。ＲＦ信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも１つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ（例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギー）を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。
発生器９００は、波形発生器９０４に連結されたプロセッサ９０２を備える。プロセッサ９０２及び波形発生器９０４は、プロセッサ９０２に連結されたメモリに格納された情報（開示を明瞭にするために示されず）に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ又は２つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６の調節され増幅された出力は、電力変圧器９０８に連結される。信号は、電力変圧器９０８を横断して患者絶縁側にある二次側に連結される。第１のエネルギーモダリティの第１の信号は、ＥＮＥＲＧＹ１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。２つを超えるエネルギーモダリティが出力されてもよく、したがって添え字「ｎ」は、最大ｎ個のＥＮＥＲＧＹｎ端子が提供され得ることを表示するために使用することができ、このｎは、１超の正の整数であることが理解されよう。最大「ｎ」個のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮｎ）が、本開示の範囲から逸脱することなく提供されてもよいことも理解されよう。
第１の電圧感知回路９１２は、ＥＮＥＲＧＹ１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なければならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応している絶縁変圧器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つ又は２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を通して提供される。センサもまた、インターフェース回路９２０を介してプロセッサ９０２と電気通信してもよい。
一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／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を、電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配置された電流感知回路９１４の出力で割ることによって、プロセッサ９０２により決定されてもよい。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力は、個別の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、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２１に例示された例は、単一のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮ）が２つ以上のエネルギーモダリティに提供され得ることを示しているが、他の態様では、複数のリターンパスＲＥＴＵＲＮｎが、各エネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹｎに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波変換器のインピーダンスは、第１の電圧感知回路９１２の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよく、組織のインピーダンスは、第２の電圧感知回路９２４の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよい。
図２１に示すように、少なくとも１つの出力ポートを含む発生器９００は、実行される組織の処置の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ、超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギーなどの１つ又は２つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器９０８を含むことができる。例えば、発生器９００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達することができる。発生器９００からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え、又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、図２１に示したＥＮＥＲＧＹ１とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとラベルされた出力部との間に位置するであろう。一例では、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（ＩＥＥＥ ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、これらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
本明細書で使用するとき、プロセッサ又は処理ユニットは、いくつかの外部データソース、通常はメモリ又は何らかの他のデータストリーム上で動作を実行する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専用「プロセッサ」を組み合わせたシステム又はコンピュータシステム（特にシステムオンチップ（ＳｏＣ））内の中央プロセッサ（中央処理ユニット）を指すために使用される。
本明細書で使用するとき、チップ上のシステム又はシステムオンチップ（ＳｏＣ又はＳＯＣ）は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」としても知られる）である。これは、デジタル、アナログ、混合信号、及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。ＳｏＣは、マイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサ）を、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、Ｗｉ－Ｆｉモジュール、又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。ＳｏＣは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。
本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ（又はマイクロコントローラユニットのＭＣＵ）は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装されてもよい。これはＳｏＣと同様であってもよく、ＳｏＣは、その構成要素の１つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、１つ又は２つ以上のコア処理ユニット（ＣＰＵ）と共にメモリ及びプログラム可能な入力／出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、又はＯＴＰ ＲＯＭの形態のプログラムメモリ、及び少量のＲＡＭもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。
本明細書で使用するとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェースするスタンドアロンＩＣ又はチップ装置であってもよい。これは、その装置の動作（及び装置との接続）を管理する外部装置上のコンピュータ又はコントローラの２つの部分間の連結部であってもよい。
本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。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つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、プロセッサは、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ ６１５０８及びＩＳＯ ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
モジュール式装置は、外科用ハブ内に受容可能な（例えば図３及び図９に関連して説明される）モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続され得る外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引／灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器、及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で（例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して）、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって（すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって）感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者（例えば、組織特性又は注入圧）又はモジュール式装置自体（例えば、前進するナイフの速度、モータ電流、又はエネルギーレベル）に関連し得る。例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の制御アルゴリズムは、ナイフが前進する際にナイフが遭遇する抵抗に基づき、器具のモータが組織を貫いてそのナイフを駆動させる速度を制御することができる。
クラウドハードウェア
図２２は、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用システムのブロック図である。一態様では、このコンピュータ実装インタラクティブ外科用システムは、外科用ハブ、外科用器具、ロボットデバイス、及び手術室又は医療施設を含む様々な外科用システムの動作に関するデータを監視及び分析するように構成される。このコンピュータ実装インタラクティブ外科用システムは、クラウドベース分析システムを含む。このクラウドベース分析システムは、外科用システムとして記述されるが、必ずしもそのように限定されるものではなく、一般的にクラウドベースの医療システムであってもよい。図２２に示すように、クラウドベース分析システムは、複数の外科用器具７０１２（器具１１２と同じ又は同様であってもよい）と、複数の外科用ハブ７００６（ハブ１０６と同じ又は同様であってもよい）と、クラウド７００４（クラウド２０４と同じ又は同様であってもよい）に外科用ハブ７００６を連結するための外科用データネットワーク７００１（ネットワーク２０１と同じ又は同様であってもよい）とを含む。複数の外科用ハブ７００６のそれぞれは、１つ又は２つ以上の外科用器具７０１２に通信可能に連結される。ハブ７００６はまた、ネットワーク７００１を介してコンピュータ実装インタラクティブ外科用システムのクラウド７００４に通信可能に連結される。クラウド７００４は、様々な外科用システムの動作に基づいて生成されたデータを格納、操作、及び通信するためのハードウェア及びソフトウェアのリモート集中源である。図２２に示すように、クラウド７００４へのアクセスは、インターネット又は何らかの他の好適なコンピュータネットワークであり得るネットワーク７００１を介して達成される。クラウド７００４に連結される外科用ハブ７００６は、クラウドコンピューティングシステム（すなわち、クラウドベース分析システム）のクライアント側と見なすことができる。外科用器具７０１２は、本明細書に記載される様々な外科処置又は動作の制御及び実施のために、外科用ハブ７００６と対になっている。
加えて、外科用器具７０１２は、対応する外科用ハブ７００６（送受信機も含み得る）への、及びそこからのデータ伝送のための送受信機を備えてもよい。外科用器具７０１２と対応するハブ７００６との組み合わせは、医療手術を提供するための医療施設（例えば病院）内の手術室などの特定の位置を示し得る。例えば、外科用ハブ７００６のメモリは、位置データを格納し得る。図２２に示すように、クラウド７００４は、中央サーバ７０１３（リモートサーバ１１３、２１３と同じ又は同様であってもよい）、ハブアプリケーションサーバ７００２、データ分析モジュール７０３４、及び入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）インターフェース７００６を含む。クラウド７００４の中央サーバ７０１３は、クラウドコンピューティングシステムを集合的に管理し、これは、クライアント外科用ハブ７００６による要求を監視することと、その要求を実行するためのクラウド７００４の処理能力を管理することとを含む。各中央サーバ７０１３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリと磁気格納デバイスなどの不揮発性メモリとを含み得る、好適なメモリデバイス７０１０に連結された１つ又は２つ以上のプロセッサ７００８を備える。メモリデバイス７０１０は機械実行可能命令を含んでもよく、これが実行されると、以下で説明されるクラウドベースのデータ分析、動作、推奨、及び他の動作のために、プロセッサ７００８にデータ分析モジュール７０３４を実行させる。更に、プロセッサ７００８は、ハブ７００６によって独立に実行されるハブアプリケーションとは独立に、又はハブアプリケーションと連携して、データ分析モジュール７０３４を実行することができる。中央サーバ７０１３はまた、メモリ７０１０内に存在することができる集計された医療データのデータベース７０１１を含む。
ネットワーク７００１を介した様々な外科用ハブ７００６への接続に基づいて、クラウド７００４は、様々な外科用器具７０１２及びそれらの対応するハブ７００６によって生成された特定のデータからのデータを集計することができる。そのような集計データは、クラウド７００４の集計された医療データのデータベース７０１１内に格納されてもよい。具体的には、クラウド７００４は、有利なように、集計されたデータ上でデータ分析及び動作を実行して、個別のハブ７００６がそれ自体だけでは達成できないような知見及び／又は機能をもたらすことができる。この目的のために、図２２に示すように、クラウド７００４及び外科用ハブ７００６は、情報を送受信するように通信可能に連結される。Ｉ／Ｏインターフェース７００６は、ネットワーク７００１を介して複数の外科用ハブ７００６に接続される。このようにして、Ｉ／Ｏインターフェース７００６は、外科用ハブ７００６と集計された医療データのデータベース７０１１との間で情報を転送するように構成され得る。したがって、Ｉ／Ｏインターフェース７００６は、クラウドベース分析システムの読み出し／書き込み動作を容易にし得る。このような読み出し／書き込み動作は、ハブ７００６からの要求に応じて実行されてもよい。これらの要求はハブアプリケーションを介してハブ７００６に送信され得る。Ｉ／Ｏインターフェース７００６は、１つ又は２つ以上の高速データポートを含んでもよく、これには、クラウド７００４をハブ７００６に接続するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ＩＥＥＥ １３９４ポート、並びにＷｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｉ／Ｏインターフェースが含まれ得る。クラウド７００４のハブアプリケーションサーバ７００２は、外科用ハブ７００６によって実行されるソフトウェアアプリケーション（例えば、ハブアプリケーション）に共有機能をホスト及び供給するように構成されている。例えば、ハブアプリケーションサーバ７００２は、ハブ７００６を介してハブアプリケーションによってなされた要求を管理し、集計された医療データのデータベース７０１１へのアクセスを制御し、また負荷バランス調整を実行することができる。データ分析モジュール７０３４は、図２３を参照して更に詳細に説明される。
本開示に記載される特定のクラウドコンピューティングシステムの構成は、具体的には、外科用器具７０１２、１１２などの医療用装置を使用して実行される医療動作及び処置の文脈において生じる様々な問題に対処するように設計されている。特に、外科用器具７０１２は、外科手術の性能を改善するための技術を実施するために、クラウド７００４と相互作用するように構成されたデジタル外科用デバイスであってもよい。様々な外科用器具７０１２及び／又は外科用ハブ７００６は、タッチ制御されたユーザーインターフェースを含んでもよく、これにより臨床医が外科用器具７０１２とクラウド７００４との間の相互作用の態様を制御することができる。聴覚的に制御されたユーザーインターフェースなど、制御のための他の好適なユーザーインターフェースを使用することもできる。
図２３は、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用システムの機能アーキテクチャを示すブロック図である。クラウドベース分析システムは、医療分野において具体的に生じる問題にデータ分析ソリューションを提供するために、クラウド７００４のプロセッサ７００８によって実行され得る複数のデータ分析モジュール７０３４を含む。図２３に示すように、クラウドベースのデータ分析モジュール７０３４の機能は、外科用ハブ７００６にアクセスされ得るハブアプリケーションサーバ７００２によってホストされたハブアプリケーション７０１４を介して、支援され得る。クラウドプロセッサ７００８及びハブアプリケーション７０１４は、データ分析モジュール７０３４を実行するために連携して動作することができる。アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）７０１６は、ハブアプリケーション７０１４に対応するプロトコル及びルーチンのセットを定義する。加えて、ＡＰＩ７０１６は、アプリケーション７０１４の動作のために、集計された医療データのデータベース７０１１内へのデータの格納及びここからの読み出しを管理する。キャッシュ７０１８も、データを（例えば一時的に）格納し、アプリケーション７０１４によって使用されるデータのより効率的な読み出しのためにＡＰＩ７０１６に連結される。図２３のデータ分析モジュール７０３４は、リソース最適化モジュール７０２０、データ収集及び集計モジュール７０２２、認証及びセキュリティモジュール７０２４、制御プログラム更新モジュール７０２６、患者結果分析モジュール７０２８、推奨モジュール７０３０、並びにデータ分類及び優先順位付けモジュール７０３２を含む。他の好適なデータ分析モジュールもまた、いくつかの態様により、クラウド７００４によって実装され得る。一態様では、データ分析モジュールは、傾向、結果、及び他のデータの分析に基づいて具体的な推奨を行うのに使用される。
例えば、データ収集及び集計モジュール７０２２は、自己記述型データ（例えば、メタデータ）を生成するために使用することができ、このデータには、顕著な特徴又は構成（例えば、傾向）の識別、冗長データセットの管理、並びに対になったデータセット内へのデータの格納（これは手術によってグループ化することができるが、必ずしも実際の手術日付及び外科医に結び付けられていない）が含まれる。特に、外科用器具７０１２の動作から生成される対のデータセットは、例えば出血又は非出血事象などの二元分類を適用することを含み得る。より一般的には、二元分類は、望ましい事象（例えば、成功した外科処置）又は望ましくない事象（例えば、外科用器具７０１２の誤発射又は誤使用）のいずれかとして特徴付けることができる。集計された自己記述型データは、外科用ハブ７００６の様々なグループ又はサブグループから受信された個々のデータに対応し得る。したがって、データ収集及び集計モジュール７０２２は、外科用ハブ７００６から受信した生データに基づいて、集計メタデータ又は他の整理されたデータを生成することができる。この目的のために、プロセッサ７００８は、データ分析モジュール７０３４を実行するために、ハブアプリケーション７０１４及び集計された医療データのデータベース７０１１に動作可能に連結することができる。データ収集及び集計モジュール７０２２は、集計整理されたデータを、集計された医療データのデータベース７０１１に格納することができる。
リソース最適化モジュール７０２０は、この集計データを分析して、医療施設の固有の又は群に関するリソースの最適な使用を決定するように構成され得る。例えば、リソース最適化モジュール７０２０は、そのような器具７０１２の対応する予測される要求に基づいて、医療施設群に関する外科用ステープル留め器具７０１２の最適な順序点を決定することができる。リソース最適化モジュール７０２０はまた、様々な医療施設のリソース使用又は他の動作構成を評価し、これによりリソース使用を改善することができるかどうかを判定することができる。同様に、推奨モジュール７０３０は、データ収集及び集計モジュール７０２２から集計整理されたデータを分析して推奨を提供するように構成され得る。例えば、推奨モジュール７０３０は、特定の外科用器具７０１２が、例えば、期待される誤り率よりも高いことに基づいて改善バージョンにアップグレードするべきであることを、医療施設（例えば、病院などの医療サービス提供者）に推奨することができる。加えて、推奨モジュール７０３０及び／又はリソース最適化モジュール７０２０は、製品再注文ポイントなどのより良いサプライチェーンパラメータを推奨し、異なる外科用器具７０１２の使用の提案、又は手術結果を改善する手順工程を提供することができる。医療施設は、対応する外科用ハブ７００６を介してそのような推奨を受信することができる。様々な外科用器具７０１２のパラメータ又は構成に関するより具体的な推奨も、提供することができる。ハブ７００６又は外科用器具７０１２はそれぞれ、クラウド７００４によって提供されるデータ又は推奨を表示するディスプレイスクリーンを有し得る。
患者結果分析モジュール７０２８は、外科用器具７０１２の現在使用されている動作パラメータに関連付けられた手術結果を分析することができる。患者結果分析モジュール７０２８はまた、他の潜在的な動作パラメータを分析及び評価することができる。この接続では、推奨モジュール７０３０は、より良好な封止又はより少ない出血などの、より良好な手術結果をもたらすことに基づいて、これらの他の潜在的な動作パラメータを使用することを推奨することができる。例えば、推奨モジュール７０３０は、対応するステープル留め外科用器具７０１２に特定のカートリッジをいつ使用すべきかに関する推奨を、外科用ハブ７００６に送信することができる。したがって、クラウドベース分析システムは、共通変数を制御している間に、生データの大きな収集を分析し、複数の医療施設に対して集中管理的な推奨（有利なように、集計されたデータに基づいて決定される）を提供するように構成され得る。例えば、クラウドベース分析システムは、単独の医療施設では独立に分析できないような方法で、医療診療のタイプ、患者のタイプ、患者の数、医療提供者の間の地理的類似性（医療提供者／施設が、同様の種類の器具などを使用する）に基づいて、データを分析、評価、及び／又は集計することができる。制御プログラム更新モジュール７０２６は、対応する制御プログラムが更新されたときに、様々な外科用器具７０１２の推奨を実施するように構成され得る。例えば、患者結果分析モジュール７０２８は、特定の制御パラメータと、成功した（又は失敗した）結果とをリンクさせる相関を識別することができる。このような相関は、更新された制御プログラムが制御プログラム更新モジュール７０２６を介して外科用器具７０１２に送信されるときに対処されてもよい。対応するハブ７００６を介して送信される機器７０１２への更新は、クラウド７００４のデータ収集及び集計モジュール７０２２によって収集及び分析された集計された性能データを組み込んでもよい。加えて、患者結果分析モジュール７０２８及び推奨モジュール７０３０は、集計された性能データに基づいて、器具７０１２を使用する改善された方法を識別することができる。
クラウドベース分析システムはまた、クラウド７００４によって実装されるセキュリティ機能を含んでもよい。これらのセキュリティ機能は、認証及びセキュリティモジュール７０２４によって管理されてもよい。各外科用ハブ７００６は、ユーザー名、パスワード、及び他の好適なセキュリティ認証情報などの、関連する固有の認証情報を有することができる。これらの認証情報は、メモリ７０１０に格納され、許可されたクラウドアクセスレベルに関連付けることができる。例えば、正確な認証情報の提供に基づいて、外科用ハブ７００６には、所定の範囲まで（例えば、特定の定義されたタイプの情報の送信又は受信のみ関与できるなど）、クラウドと通信するアクセスが付与され得る。この目的のために、クラウド７００４の集計された医療データのデータベース７０１１は、提供された認証情報の正確さを検証するための、認証情報データベースを含んでもよい。様々な認証情報が、クラウド７００４との相互作用のための様々なレベルの許可に関連付けられてもよい（例えばクラウド７００４によって生成されたデータ分析を受信するための所定のアクセスレベルなど）。更に、セキュリティ目的のために、このクラウドは、禁止されたデバイスの「ブラックリスト」を含み得るハブ７００６、機器７０１２、及び他のデバイスのデータベースを維持することができる。具体的には、ブラックリスト上に列挙された外科用ハブ７００６は、クラウドと相互作用することを許可されない可能性があり、一方で、ブラックリスト上に列挙された外科用器具７０１２は、対応するハブ７００６への機能的アクセスを有さない可能性があり、かつ／又は対応するハブ７００６と対になったときに完全に機能することが阻止される可能性がある。付加的に又は代替的に、クラウド７００４は、不適合性又は他の指定された基準に基づいて、器具７０１２にフラグを立てることができる。このようにして、クラウドベース分析システム全体にわたって、偽造医療機器及びそのような装置の不適切な再利用を、識別し、対処することができる。
外科用器具７０１２は、無線送受信機を使用して、例えば、対応するハブ７００６及びクラウド７００４へのアクセスのための認証情報を表し得る無線信号を送信することができる。有線送受信機を使用して信号を送信することもできる。そのような認証情報は、外科用器具７０１２のそれぞれのメモリデバイスに格納され得る。認証及びセキュリティモジュール７０２４は、認証情報が正確であるか偽造であるかを判定することができる。認証及びセキュリティモジュール７０２４はまた、セキュリティ強化のために、認証情報を動的に生成してもよい。認証情報はまた、ハッシュベースの暗号化を使用することなどによって、暗号化されてもよい。適切な認証を送信すると、外科用器具７０１２は、対応するハブ７００６及び最終的にはクラウド７００４に信号を送信して、器具７０１２が医療データを取得して送信する準備ができていることを示してもよい。これに応答して、クラウド７００４は、集計された医療データのデータベース７０１１に格納するための医療データを受信することが可能な状態に移行することができる。このデータ伝送準備は、例えば、器具７０１２上のライトインジケータによって示され得る。クラウド７００４はまた、それらの関連する制御プログラムを更新するために、外科用器具７０１２に信号を送信することができる。クラウド７００４は、特定のクラスの外科用器具７０１２（例えば、電気外科用器具）に向けられた信号を送信することができ、これにより、制御プログラムに対するソフトウェアアップデートが、適切な外科用器具７０１２にのみ送信される。更に、クラウド７００４は、選択的データ送信及び認証情報に基づいてローカル又はグローバルの問題に対処するために、システムワイドのソリューションを実装するのに使用することができる。例えば、外科用器具７０１２のグループが共通の製造不良を有するものとして識別された場合、クラウド７００４は、このグループに対応する認証情報を変更して、このグループの動作ロックアウトを実施することができる。
クラウドベース分析システムは、複数の医療施設（例えば、病院などの医療施設）を監視することを可能にし、これにより、改善された慣行及び推奨の変更を判定することができる（例えば、推奨モジュール２０３０を介して）。したがって、クラウド７００４のプロセッサ７００８は、個々の医療施設に関連付けられたデータを分析して、施設を識別し、そのデータを、グループ内の他の医療施設に関連付けられた他のデータと合わせて集計することができる。グループは、例えば、同様の手術慣行又は地理的位置に基づいて定義することができる。このようにして、クラウド７００４は、医療施設グループに対して、幅広い分析及び推奨を提供することができる。クラウドベース分析システムはまた、拡張状況認識のために使用することができる。例えば、プロセッサ７００８は、（手術全体及び／又は様々な医療処置に対する）特定の施設についての費用及び有効性に関する推奨の効果を予測的にモデル化してもよい。その特定の設備に関連する費用及び有効性はまた、他の設備又は任意の他の同等の設備の対応する地域と比較することもできる。
データ分類及び優先順位付けモジュール７０３２は、重要性（例えば、データに関連付けられた医療事象の重大度、予想外性、不審性）に基づいてデータを優先順位付け及び分類することができる。この分類及び優先順位付けは、本明細書に記載されるクラウドベース分析及び動作を改善するために、上記の他のデータ分析モジュール７０３４の機能と併せて使用することができる。例えば、データ分類及び優先順位付けモジュール７０３２は、データ収集及び集計モジュール７０２２並びに患者結果分析モジュール７０２８によって実行されるデータ分析に対する優先度を割り当てることができる。様々な優先順位レベルが、クラウド７００４からの特定の応答（緊急性のレベルに対応する）をもたらし、例えば、緊急措置のためのエスカレーション、特別な処理、集計された医療データのデータベース７０１１からの除外、又は他の好適な応答をもたらすことができる。更に、必要に応じて、クラウド７００４は、対応する外科用器具７０１２からの追加データのために、ハブアプリケーションサーバを介して要求（例えば、プッシュメッセージ）を送信することができる。このプッシュメッセージは、支持データ又は追加のデータを要求するために、対応するハブ７００６上に表示された通知をもたらすことができる。このプッシュメッセージは、クラウドが有意な不規則性又は外れ値を検出し、クラウドがその不規則性の原因を判定することができないような状況で、必要とされる可能性がある。中央サーバ７０１３は、特定の重大な状況（例えば、データが所定の閾値を超えて予測値と異なると判定される場合、又はセキュリティが含まれていると見なされる場合など）において、このプッシュメッセージをトリガするようにプログラムすることができる。
説明される様々な機能に関する更なる例示的な詳細が、以下の説明において提供される。様々な説明のそれぞれは、ハードウェア及びソフトウェアの実装の一例として図２２及び図２３に記載されるように、クラウドアーキテクチャを利用することができる。
データ処理及び優先順位付け
本開示の態様は、データ処理、分類、及び優先順位付けを提供するためのクラウドコンピューティングシステム（上述のようなコンピュータ実装インタラクティブ外科用システム）について提示され、これは様々な医療動作中に生成される重要なデータに適用され得る。このクラウドコンピューティングシステムは、複数の外科用ハブ７００６及びスマート医療用器具（外科用器具７０１２など）に通信可能に連結された、クラウドベース分析システムを構成する。典型的には、病院又は診療所などの医療施設は、データが生成される際に、必ずしも即座にそのデータの重要性を識別しない。例えば、周術期に使用した医療器具に故障が発生した場合、看護師及び臨床医などの医療施設の人員の対処は、医学的合併症の診断、緊急医療支援、及び患者の全体的な安全性に向けられ得る。この状況では、データの重要性は、時間的に対応した方法で分析されない、又は全く分析されない可能性がある。したがって、医療施設は、そのようなデータが生成される際に、必ずしも適時に応答しないか、又は重要なデータを認識することすらしない。加えて、個々の医療施設は、同じ地域や、同様の規模、及び／又は同様の実践又は患者による、他の同様な状況の施設からの重要なデータの管理の知識を欠く場合がある。このクラウドベース分析システムは、この重要なデータの問題に対処するように特別に設計されてもよく、具体的には、医療施設の動作の文脈におけるデータの重要性に基づいて実行されるデータ処理のタイミングに対処するように特別に設計されてもよい。このクラウドベース分析システムは、特定の基準に基づいて、重要なデータを迅速かつ効率的に識別することができる。一部の状況では、集計データを構成する個々の非重要なデータが集計された後に、集計データが重要であると判定される。本明細書で使用するとき、重要なデータ（集計され得る）の処理とは、特定の基準又は閾値に基づいて、データ分類、優先順位付け、及び他のデータ処理を指し得る。
適時的かつ改善されたデータ分類、処理、及び優先順位付けを容易にするのを助けるために、複数の医療施設に接続された共通のソースが、これらの医療施設からの重要なデータを全体的に分類、処理、及び優先順位付けすることができれば、望ましいと考えられる。このようにして、複数の医療施設からのこの集計されたデータを使用することに基づいて、共通のソースによって知見が生成され得る。様々な態様では、このクラウドベース分析システムは、１つ又は２つ以上の外科用ハブ７００６などの医療施設内のナレッジセンターに通信可能に連結され、かつ、複数の医療施設から医療データを分類、処理、及び優先順位付けするように構成されている、クラウド７００４を含む。具体的には、このクラウドベースシステムは、重要なデータを識別し、これに関連する重要性の程度に基づいてそのような重要なデータに応答することができる。例えば、このクラウドベースシステムは、周術期手術器具７０１２の深刻な故障を示す重要なデータに基づいて、緊急措置を必要とする応答を優先させることができる（集中治療ユニット（ＩＣＵ）手術後処置を必要とするものなど）。本明細書に記載されるデータ処理、分類、及び優先順位付けは、例えば、１つ又は２つ以上のデータ分析モジュール７０３４を実行することによって、クラウド７００４の中央サーバ７０１３のプロセッサ７００８によって実行されてもよい。
重要なデータは、重大度、予想外性、不審性、又はセキュリティなどの要素に基づいて、重要であると判断することができる。他の重要性基準はまた、医療施設などによって、具体的に選択され得る。重要性はまた、外科用器具７０１２をフラグ付けすることによって示されてもよく、これは、所定のスクリーニング基準（上述した要素と同じであっても異なっていてもよい）に基づくことができる。例えば、外科用器具７０１２は、重篤な外科手術後合併症に相関付けられたその使用法に基づいて、フラグを付けることができる。クラウドベース分析システムの優先順位付けされたデータ処理をトリガするために、フラグ付けを使用することもできる。外科用器具７０１２の重要性又はフラグ付けの判定に関連して、クラウド７００４は、外科用器具７０１２の使用に関連する追加のデータのために、プッシュメッセージ又は要求を１つ又は２つ以上の外科用ハブ７００６に送信することができる。追加のデータは、外科用器具７０１２と関連付けられたデータを集計するために使用され得る。例えば、追加データを受信した後、クラウド７００４は、特定の医療施設で他の対応する外科用器具７０１２に共通な、外科用器具７０１２（例えば、エネルギー外科用器具内で誤動作している発生器）内に欠陥があると判定することができる。したがって、クラウド７００４は、そのような欠陥外科用器具７０１２の全てがリコールされるべきであると判定することができる。これらの欠陥外科用器具７０１２は、共通の識別番号又は質、又は一意の識別子（シリアル番号のファミリー識別子など）の共通の態様を共有し得る。
一般に、クラウドベース分析システムは、単独の医療施設では独力で達成できないような、適時的かつ体系的な方法でデータを集計、分類、処理、及び優先順位付けすることが可能であり得る。クラウドベース分析システムは更に、各特定の施設における医療動作中に生成された特定の医療データの分析を、複数の施設が手配する必要性をなくすことによって、集計され、分類され、優先順序付けられたデータに対する適時応答を可能にすることができる。このようにして、このクラウドベースシステムは、データを集計して、外科用ハブ７００６及び器具７０１２のネットワーク全体にわたる適切な応答を可能にするために、重要なデータ又はフラグ付けを判定することができる。具体的には、適切な応答としては、重要なデータの優先度状態に従ってクラウド７００４により分類、処理、及び優先順位付けを行うことが挙げられ、これにより、ネットワーク全体にわたる集計された重要なデータ（又は重要な集計データ）に対する適時的かつ一貫性のある応答を可能にすることができる。データの重要性は、全ての外科用ハブ７００６及び器具７０１２にわたって普遍的かつ一貫して定義され得る。更に、クラウドベース分析システムは、そのようなデータが優先度状態を割り当てられる前に、又は集計された医療データのデータベースに格納される前に、複数の医療施設からのデータの認証を検証することができる。重要なデータの分類と同様に、データ検証も、単独の施設では独立に達成できないような、システム全体にわたる普遍的かつ一貫した方法で実装することができる。
図２４は、本開示の一態様による、スクリーニング基準を使用して重要なデータを決定し、かつ追加データを得るために外科用ハブに要求をプッシュするようにプログラムされた、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムのフロー図である。一態様では、外科用ハブ７００６が外科用器具７０１２からデバイスデータ１１００２を受信すると、データは、既定のスクリーニング基準に基づいて、フラグを立てられ、及び／又は重要であることが判定され得る。図２４に示すように、ハブ７００６は、スクリーニング基準１１００４を適用して、デバイスにフラグを付け、重要なデータを識別する。スクリーニング基準は、重大度、予想外性、不審性、及びセキュリティを含む。重大度は、外科用器具７０１２を使用して実行される動作に起因する任意の有害な医療結果の重大度を指すことができる。重大度は、外科用器具７０１２の故障の重大度閾値を使用して評価することができる。例えば、重大度閾値は、１．０ミリリットル／分（ｍＬ／分）超などの出血の時間的又は失血速度閾値であり得る。他の好適な重大度閾値を使用することができる。予想外性は、動作中の時間における予測される平均値を著しく超える所定の組織圧縮パラメータなど、平均医療パラメータ値からの標準偏差の量などの閾値を超える偏差の医療パラメータを指すことができる。
不審性は、不適切に操作又は改ざんされていると見られるデータを指すことができる。例えば、データによって示される、組織に印加される総治療エネルギー値は、外科用器具７０１２の発生器を介して印加される総量エネルギーを考慮すると不可能である場合がある。この状況では、このあり得ないデータは、不適切な操作又は改ざんを示唆する。同様に、セキュリティは、誤って削除された閉鎖力パラメータを含むデータなど、セキュリティが不適切なデータを指すことができる。スクリーニング基準はまた、特定の外科用ハブ７００６によって、又はクラウド７００４によって指定されてもよい。スクリーニング基準はまた、例えば優先順位付けのために使用され得る特定の閾値を組み込むことができる。一実施例では、周術期手術器具７０１２の故障の程度が複数の重大度閾値に従って複数のカテゴリに分類され得るように、複数の重大度閾値を実装することができる。具体的には、複数の重大度閾値は、位置ずれの重大度の程度を反映するよう、ステープル留め外科用器具７０１２からの位置ずれステープルの数に基づくことができる。クラウドベース分析システムを使用することによって、クラウドは、個々の医療施設では独力で達成できないような、適時的かつ適切な応答を提供するために、体系的に、重要なデータを特定し外科用器具７０１２にフラグを付けることができる。クラウド７００４によるこの適時的応答は、重度の外科手術後合併症に特に有利であり得る。
ハブ７００６によって重要なデータを判定し、外科用器具７０１２にフラグ付けすることは、データを格納する位置を決定することを含み得る。データは、データが重要であるかどうか、及び対応する外科用器具７０１２がフラグ付けされているかどうかに基づいて、データをルーティング又は格納することができる。例えば、二元基準を使用して、データを２つの格納場所、すなわち、外科用ハブ７００６のメモリに格納するデータか、それともクラウド７００４のメモリ７０１０に格納するデータのいずれかに分類することができる。外科用器具７０１２は、この医療データを生成し、そのデータを送信し、このデータは、図２４のデバイスデータ１１００２として、対応する外科用ハブデバイス７００６に送信される。図２４は、この二元分類プロセスの一例を示す。具体的には、一態様では、データルーティングは、重大度決定工程１１００６、１１００８に示される重大度スクリーニング基準に基づいて決定され得る。工程１１００６において、ハブ７００６は、デバイスデータ１１００２を提供した外科用器具７０１２が周術期段階で動作中に故障又は誤動作を経験したかどうか、及びこの故障が重大であると見なされるかどうかを判定する（１１００６）。上記の重大度閾値又は他の好適な手段を使用して、故障が重大であるかどうかを判定することができる。例えば、重大な故障は、患者の望ましくない出血が外科用器具の使用中又は発射中に発生したかどうかに基づいて決定され得る。工程１１００６での判定が「はい」の場合、外科用器具７０１２の対応するデータ（すなわち、重要なデータ）は、ハブ７００６によってクラウド７００４に送信される（１１０１２）。逆に、工程１１００６での判定が「いいえ」の場合、フロー図は工程１１００８に進むことができる。
工程１１００６での判定が「いいえ」の場合、フロー図は、図２４の工程１１００８に進み、ここで、外科用ハブ７００６は、特定の外科用器具７０１２で動作が実行された後に、患者が非標準的な術後ケア（すなわち、ＩＣＵ）に移行したか否かを判定する。ただし、工程１１００６での判定が「いいえ」であっても、工程１１００８での問い合わせは依然として実行されてもよい。工程１１００８での判定が「はい」である場合、重要なデバイスデータ１１００２はクラウド７００４に送信される。例えば、通常の肥満手術処置後に、患者が手術室からＩＣＵ内に移送された場合、工程１１００８での判定は「はい」となる。患者をＩＣＵ内に移送すると、外科用ハブ７００６は、肥満手術を実行するために使用された外科用器具７０１２から、患者がＩＣＵ入りを必要とする合併症を経験したことを示す、適時的信号を受信することができる。この信号は工程１１００８の判定が「はい」であることを示すので、対応するデバイスデータ１１００２は、クラウド７００４に送信される（１１０１２）。更に、特定の外科用器具７０１２は、クラウド７００４によるプロンプト特異的応答のためにクラウド７００４によってフラグを付けられてもよい（緊急措置を必要とする優先順位付けを用いて外科用器具７０１２を指定するなど）。工程１１００８での判定が「いいえ」の場合、外科用器具７０１２から外科用ハブ７００６に、処置が成功したことを示す信号を送信することができる。このシナリオでは、デバイスデータ１１００２は、外科用ハブ７００６のメモリデバイス内にローカルに格納され得る（１１０１０）。
付加的に又は代替的に、特定の外科用器具７０１２はまた、クラウド７００４によるデータ処理をトリガするために、ハブ７００６又はクラウド７００４によってフラグ付けされてもよい（これはクラウド７００４の内部応答を含み得る）。外科用器具７０１２がフラグ付けされているか、又はデバイスデータ１１００２が重要であると判定されると、トリガされた応答は、クラウド７００４に、外科用器具７０１２に関する追加データの取得の要求を含む信号を送信させ得る。追加データは、重要なデバイスデータ１１００２に関連し得る。クラウド７００４はまた、特定の外科用器具７０１２がフラグ付けされていない場合であっても（例えば、外科用器具７０１２がフラグ付けされていることなくデバイスデータ１１００２が重要であると判定された場合など）、追加のデータを要求することができる。フラグ付けはまた、外科用器具７０１２に関連付けられたアラーム又はアラートを示すこともできる。一般に、ハブ７００６は、デバイスデータ１１００２がクラウド７００４に送信されるべきかどうかを判定するための判定ロジックを実行するように構成される。判定ロジックは、外科用器具７０１２の重要性又はフラグ付けを判定するためのスクリーニング基準と見なすことができる。工程決定工程１１００６、１１００８で使用される重大度閾値に加えて、データルーティングは、頻度閾値（例えば、外科用器具７０１２の使用が、エネルギー発生器が使用される回数などの使用量閾値を超えるなど）、データサイズ閾値、又は上述の他のスクリーニング基準などの他の好適な閾値に基づくことができる。フラグ付けはまた、クラウドベースシステムのデータベース内に特定の外科用器具の一意の識別子を格納することをもたらし得る。
クラウド７００４によってハブ７００６への追加データがトリガされた要求１１０１４は、図２４に示すように、問い合わせのセットに基づいて作成されてもよい。このトリガされた要求１１０１４は、クラウド７００４の中央サーバ７０１３によって送信されるプッシュ要求であってもよい。具体的には、プロセッサ７００８は、データ収集及び集計データ分析モジュール７０２２を実行して、このトリガ条件機能を実行することができる。このプッシュ要求は、デバイスデータ１１００２に関連付けられた新たなデータを無制限に収集するために、クラウド７００４によってハブ７００６に送信される更新要求を含み得る。すなわち、ハブ７００６は、クラウド７００４が更新要求を撤回する別のメッセージを送信するまで、追加のデータを収集することができる。プッシュ要求はまた、条件更新要求であってもよい。具体的には、プッシュ要求は、特定の条件又は事象が発生した場合にのみ追加情報を送信するよう、ハブ７００６のプロンプトを開始することを含み得る。例えば、条件としては、組織を治療するために外科用器具７０１２によって使用される封止温度が所定の閾値を超えるかどうか、というものであってもよい。プッシュ要求はまた、期間制限要素を有し得る。換言すれば、プッシュ要求は、外科用ハブ７００６に、３か月などの特定の所定の期間の追加データを取得させることができる。この期間は、例えば、外科用器具７０１２の推定される残存耐用寿命に基づくことができる。上述したように、追加データの要求１１０１４は、特定の外科用器具７０１２がフラグ付けされた後に生じてもよく、これは上述の工程１１００６、１１００８での肯定判定に起因し得る。
図２４に示すように、追加データのためにトリガされた要求１１０１４は、追加情報のトリガ条件と見なすことができる４つの問い合わせを含んでもよい。第１の問い合わせにおいて、ハブ７００６は、デバイスデータ１１００２が、原因不明の外れ値を表すかどうかを判定する（１１０１６）。例えば、外科用器具７０１２による外科処置中に組織に治療エネルギーを印加することにより、外科的パラメータが正常範囲内にある（例えば、温度及び圧力値が予想される範囲内にある）ように見えても、患者の出血が生じることがある。この状況では、重要なデバイスデータ１１００２は、原因不明の不規則値を示す。外れ値判定１１０１６は、デバイスデータ１１００２の予測値との比較に基づいて、又は好適な統計プロセス制御方法に基づいて行うことができる。例えば、デバイスデータ１１００２の実際の値は、実際の値と、予想される平均値（すなわち平均）値との比較に基づいて、外れ値であると判定することができる。比較が特定の閾値を超えていることを計算することによっても、外れ値を示すことができる。例えば、統計的プロセス制御チャートを使用して、実際の値と期待値との間の差が閾値（例えば、３標準偏差）を超える標準偏差数であることを監視し、示すことができる。デバイスデータ１１００２が、原因不明で外れ値であると判定される場合、要求１１０１４は、クラウド７００４によってハブ７００６にトリガされる。それに応じて、ハブ７００６は、追加情報をクラウド７００４に適時に送信し（１１０２４）、これは、外れ値の理由を診断するための、異なる情報、サポート情報、又は追加情報を提供し得る。外れ値への他の知見もまた、このようにして導出することができる。例えば、クラウド７００４は、追加的な外科処置パラメータ情報を受信し得る（例えば、患者の出血が発生したときに、外科処置の同じ時点で他の外科用器具７０１２によって使用される典型的なクランプ力など）。期待値は、集計された医療データのデータベース７０１２に格納された集計データに基づいて決定されてもよい（例えば、同様の状況の外科用器具７０１２群の結果又は性能を平均化することによって）。工程１１０１６でデータが外れ値であると判定されない場合は、フロー図は工程１１０１８に進む。
第２の問い合わせは、トリガ条件の別の一例である。工程１１０１８において、ハブ７００６は、デバイスデータ１１００２が不審と分類され得るデータを含むかどうかを判定し（１１０１８）、これは、認証及びセキュリティモジュール７０２４によって実施され得る。例えば、不審データは、認証されていない操作が検出された状況を含み得る。これには、データが予想と著しく異なるように見える状況（無認証の改ざんが示唆される状況）、データ又はシリアル番号が改変されているように見える状況、外科用器具７０１２又は対応するハブ７００６のセキュリティが侵害されているように見える状況が挙げられる。著しく異なるデータとは、例えば、外科用器具７０１２の使用時間が予想よりも著しく低い、あるいは、その組織に対して予想され得る値（例えば、組織インピーダンス特性に基づいて計算される値）を著しく超えた出力レベルが適用されるなどの具体的な予想外の外科的パラメータにもかかわらず、外科処置が成功している、といった、全体的に予想外の手術結果を指すことができる。顕著なデータ不一致がある場合は、データ又はシリアル番号の改変を示す可能性がある。一実施例では、ステープル留め外科用器具７０１２は、外科手術において、別個の固有のステープルパターンを生成してもよく、これを用いて、そのステープル留め外科用器具７０１２のシリアル番号がその後改変されたかどうかを追跡又は検証することができる。更に、データ又はシリアル番号の改変（改ざんなど）は、外科用器具７０１２の他の関連情報を介して検出されてもよく、これは、集計された医療データのデータベース７０１１又は何らかの他の好適なデータ改変検出技術により、独立に検証することができる。
更に、セキュリティ侵害（外科用ハブ７００６への、又はクラウド７００４内に格納された他の保護されたデータセットへの、認証されていない若しくは不規則なアクセスなど）は、認証及びセキュリティモジュール７０２４を組み込んだクラウドベースのセキュリティ及び認証システムによって検出することができる。セキュリティ及び認証システムは、侵害されたセキュリティ又は完全性を検出するための好適なクラウドベースの侵入検出システム（ＩＤＳ）であり得る。クラウドＩＤＳシステムは、クラウドコンピューティングネットワーク７００１のトラフィック（すなわち、ネットワークパケット）を分析するか、又は様々な外科用ハブ７００６で情報（例えば、システムログ又は監査トレイル）を収集することによって、セキュリティ侵害を検出することができる。侵害されたセキュリティ検出技術は、クラウド７００４内に格納された既知の攻撃と、異常に基づく検出に対応する、既定のルールセットに対する収集された情報の比較を含む。クラウド７００４は、一連の外科手術からのデータを監視して、明らかな理由なしに外れ値又はデータ変化が著しく低減されている（例えば、使用される外科用器具７０１２のパラメータに対応する変化、又は外科手技の変化などがないのに低減している）かどうかを判定することができる。加えて、不審性は、所定の不審性又は予想外性閾値、デバイスデータ１１００２の無認可の改変、安全でないデータ通信、あるいはウォッチリスト（以下に更に詳細に記載される）上の外科用器具７０１２の記載により測定することができる。不審性又は予想外性閾値は、外科用器具７０１２の設計仕様を超える偏差（例えば、標準偏差で測定される）を指すことができる。認証されていないデータ通信又は改変は、クラウド７００４のデータ暗号化が違反又はバイパスされたときに、認証及びセキュリティモジュール７０２４によって決定され得る。要するに、上述の理由のいずれかによりデータが不審であるとハブ７００６が判定すると（１１０１８）、追加データの要求１１０１４がトリガされ得る。これに応答して、ハブ７００６は、追加情報をクラウド７００４に適時に送信し（１１０２４）、これは、不審性をよりよく特徴付けるための、異なる情報、サポート情報、又は追加情報を提供し得る。工程１１０１８において、第２の問い合わせに対する回答が「いいえ」の場合、フロー図は工程１１０２０に進む。
第３及び第４の問い合わせは、追加のトリガ条件を示す。工程１１０２０において、ハブ７００６は、デバイスデータ１１００２が、ウォッチリスト上に維持された識別子（例えば、禁止デバイスの「ブラックリスト」）に一致する、外科用器具７０１２の一意の識別子を示すと判定することができる。上述のように、「ブラックリスト」は、禁止された外科用ハブ７００６、外科用器具７０１２、及び他の医療用装置に対応する識別子を含むデータベース記録のセットとして維持され得るウォッチリストである。ブラックリストは、認証及びセキュリティモジュール７０２４によって実施され得る。更に、ブラックリスト上の外科用器具７０１２は、外科用ハブ７００６へのアクセスの完全な機能が阻止又は制限され得る。例えば、エネルギー外科用器具７０１２は、クラウド７００４又は外科用ハブ７００６を介して信号をハブ７００６又は外科用器具７０１２に伝送する機能が禁止されてよく（すなわち、動作ロックアウト）、これにより、発生器がエネルギー外科用器具７０１２に電力を印加することを防止できる。この動作ロックアウトは、一般に、重要なデバイスデータ１１００２によって示される不規則性に応答して実装され得る。外科用器具は、様々な理由のために、ブラックリスト上に含まれ得る。例えば、認証及びセキュリティモジュール７０１２が、内部認証コードを使用する偽造外科用器具７０１２の存在や、外科用器具７０１２又は関連製品がある地域から別の地域へ無認可で再販されたこと、設計仕様外の外科用器具７０１２の性能の逸脱、並びに、単一患者の使用のために設計された外科用器具７０１２又は関連製品が再使用されたことを判定した場合などが挙げられる。例えば、内部認証コードは、メモリデバイス７０１０内のクラウド７００４によって維持される一意の識別子であってもよい。他の認証されていない使用法も、ブラックリスト上への配置をもたらすようにすることができる。
偽造認証コードの使用は、クラウドＩＤＳシステムによって検出可能なセキュリティ侵害であり得る。外科用器具７０１２の他の地域への再販は、例えば、再販された外科用器具７０１２又は外科用ハブ７００６の地域固有のインジケータを介して検出され得る。地域固有のインジケータは、好適な暗号化技術を使用して暗号化することができる。このようにして、クラウド７００４は、再販された外科用器具７０１２の地域固有インジケータが、意図される使用の対応する地域に一致しない場合を検出し得る。使い捨て外科用器具７０１２の再使用は、ロックアウト機構（例えば、ステープル留め外科用器具のステープラーカートリッジロックアウト機構）の改ざんを検出することや、使い捨て外科用器具７０１２のマイクロプロセッサをプログラミングして、２回以上の使用が行われた場合に対応する外科用ハブ７００６に警告信号を送信すること、又は他の好適な検出技法によって監視することができる。性能の逸脱は、上記の統計的プロセス制御方法を使用して監視することができる。特定の外科用器具７０１２の設計仕様は、統計的プロセス制御方法の制御限界と考えることができる。一実施例では、制御の下限又は上限のうち１つに向かう顕著な傾向が、クラウド７００４によって検出された場合、これは、クラウド７００４が対応する外科用器具をブラックリストに追加するための十分な逸脱となる。上述したように、設計仕様を超える逸脱は、デバイスデータ１１００２が不審であるとの判定（１１０１８）をもたらし得る。外科用器具７０１２は、要求された追加データの分析に基づいて、クラウド７００４によってブラックリストに追加され、又はブラックリストから除去され得る。要するに、ハブ７００６が、デバイスデータ１１００２に対応する外科用器具７０１２がウォッチリスト上にあると判定する（１１０２０）場合、追加データの要求１１０１４がトリガされ得る。これに応答して、ハブ７００６は、追加情報をクラウド７００４に適時に送信し（１１０２４）、これは、異なる情報、サポート情報、又は追加情報を提供し得る。工程１１０２０において、第２の問い合わせに対する回答が「いいえ」の場合、フロー図は工程１１０２２に進む。
工程１１０２２におけるトリガ条件は、外科用器具７０１２が誤動作したことをデバイスデータ１１００２が示すかどうかを判定するハブ７０００６を含む。一態様では、外科用器具７０１２の誤動作は、対応する外科用ハブ７００６を通じた自動の製品問い合わせをもたらす。ハブ７００６が、追加データをクラウド７００４に送信（１１０２４）することには、外科用ハブ７００６を介して即座にクラウドに送信される外科用器具７０１２の全ての関連データを含んでもよく、これにより、クラウド７００４の中央サーバ７０１３のプロセッサ７００８に、自動の製品問い合わせアルゴリズムを実行させることができる。しかしながら、そのようなアルゴリズムは、誤動作が顕著ではない場合は、直ちに実行されなくてもよい。クラウド７００４は、このような自動の製品の問い合わせが実施されたときに、全ての外科用器具７０１２の可能な使用についてこの関連データのセットを記録するように構成され得る。自動の製品問い合わせアルゴリズムは、クラウド７００４が、その誤動作に関連する以前の事象を検索することを含む。クラウド７００４は、集計された医療データのデータベース７０１１内の記録群を、その誤動作に関連するあらゆる事象又は活動と共に、収容することができる。続いて、アルゴリズムの修正及び予防措置（ＣＡＰＡ）部分が、そのような誤動作又は不均一性を低減又は排除するために実施されてもよい。ＣＡＰＡ及び自動の製品問い合わせアルゴリズムは、クラウドベース分析システムのクラウド７００４の可能な内部応答１１１０２の一例である。
ＣＡＰＡは、誤動作又は非適合性の原因を調査し、記録し、分析することを含む。ＣＡＰＡを実施するために、クラウド７００４は、集計された医療データのデータベース７０１１内の収容された関連記録を分析することができ、これには、外科用器具７０１２の製造日、使用時間、初期パラメータ、最終的な状態／パラメータ、及び外科用器具７０１２の使用回数などの集計データフィールドが含まれ得る。したがって、個々のデータと集計データの両方を使用することができる。換言すれば、クラウド７００４は、例えば、誤動作している外科用器具７０１２に対応する個々のデータと、誤動作している外科用器具７０１２に関連する全ての外科用器具７０１２から収集された集計データの両方を、分析することができる。初期及び最終パラメータは、例えば、外科用器具の印加されたＲＦ信号の初期頻度及び最終頻度であってもよい。また、ＣＡＰＡは、誤動作が発生したか又は検出されたときより前の期間の分析を含むことができる。このような期間は、例えば、１～２分であり得る。このＣＡＰＡ分析に基づいて、クラウド７００４は、誤動作の根本原因を診断し、任意の好適な修正措置を推奨するか、又は実行することができる（例えば、誤って調整されたパラメータを再調整する）。自動の製品問い合わせアルゴリズムはまた、特定の外科用器具７０１２で治療された患者に対する結果のフォローアップを長くすることを伴うことができる。
例えば、クラウド７００４は、外科用器具７０１２のウォッチリストの優先順位状態を判定することができ、これにより、誤動作が検出されて対処された後の一定期間、外科用器具７０１２が監視され得る。更に、誤動作により、クラウド７００４が、追跡される医学的項目（例えば、手術中に行われた組織封止の完全性）のリストを拡張させることができる。この追跡対象項目のリストは、患者結果分析モジュール７０２８による患者の結果監視と併せて実行されてもよい。クラウド７００４はまた、不規則性に対応する患者の結果を監視することによって、誤動作によって示される不規則性に応答してもよい。例えば、クラウド７００４は、３０日間などの所定の期間、失敗した外科手術に不規則性が対応しているかどうかを監視することができる。任意の修正措置はまた、クラウド７００４によって評価することができる。上記のフィールドに加えて、他のデータフィールドを監視することもできる。このようにして、クラウドは、個々の医療施設では達成できないような方法で、個々のデータ及び集計データを使用して、外科用器具７０１２の誤作動を適時診断しこれに応答することができる。
一態様では、工程１１０１６、１１０１８、１１０２０、１１０２２のいずれかに対する応答（すなわち、トリガ条件）が肯定である場合（すなわち、トリガ条件が起動される場合）、図２４に見られるように、デバイスデータ１１００２に関連付けられた又は関連する追加データが、クラウド７００４に送信される。この追加データは、データ分類及び優先順位付けモジュール７０３２によって処理されてもよく、一方、患者結果分析モジュール７０２８は、例えば、データを分析することができる。対照的に、工程１１０１６、１１０１８、１１０２０、１１０２２の全てに対する回答が否定である場合、それぞれのデータは、対応する外科用ハブ７００６内に格納される（１１０２６）。したがって、工程１１０２２での回答が「いいえ」の場合、デバイスデータ１１００２は、ハブ７００６内にローカルに格納されてもよく、ハブ７００６の追加のデータは要求されない。あるいは、デバイスデータは、例えば、追加データのためにクラウド７００４によってトリガされた要求１１０１４を伴わずに、メモリデバイス７０１０内に格納するために、クラウド７００６に送信されてもよい。工程１１０１６、１１０１８、１１０２０、１１０２２はまた、工程１１００４で適用されたスクリーニング基準の一部として、重要なデータを識別するか、又は外科用器具をフラグ付けするために使用され得る（特定の外科用装置が工程１１００６、１１００８に基づいて既にフラグ付けされていない場合）。工程１１０１６、１１０１８、１１０２０、１１０２２以外の他のトリガ条件もまた、追加データの要求１１０１４をトリガするために可能である。この要求は、全ての外科用ハブ７００６又はそのサブセットに送信することができる。サブセットは地理的に特異的であってよく、例えば、イリノイ州とアイオワ州の医療施設で使用される外科用ハブ７００６が同様に誤動作している場合、米国中西部の医療施設に対応する外科用ハブ７００６のみが、追加情報のために要求される（１１０１４）。要求された追加データは、外科用器具７０１２の特定の使用に関する異なるデータ又は支持データである可能性があり、これによりクラウド７００４は、工程１１０１６、１１０１８、１１０２０、１１０２２によって表されるように、不規則性の原因への更なる知見を得ることができる。例えば、誤動作している外科用器具７０１２が患者の望ましくない出血を引き起こす場合、クラウド７００４は、誤動作が出血を引き起こす理由を潜在的に診断するのに役立つよう、この出血に関するタイミング情報を要求することができる。
データの重要性は、上記のスクリーニング基準に基づいて、又は任意の他の好適なデータ分析技術に基づいて識別することができる。一態様では、図２５に示すように、重要なデータが判定されると、クラウド７００４の内部分析応答１１１０２が開始され得る。内部分析応答１１１０２は、有利なように、リアルタイム又はほぼリアルタイムなどの適時的な方式で作製することができる。上述のように、データの重要性は、事象の重大度、データの予想外性、データの不審性、又は何らかの他のスクリーニング基準（例えば、内部の業務フラグ）に基づいて識別することができる。重要なデータの決定は、対応する外科用器具７０１２又は外科用ハブ７００６自体の構成要素の不規則性又は故障を検出する外科用ハブ７００６に基づいて、外科用ハブ７００６によって生成された要求を伴うことができる。外科用ハブ７００６による要求は、クラウド７００４による重要なデータの特定の優先順位付け又は特別な処理の要求を含んでもよい。様々な態様では、クラウド内部分析応答１１１０２は、重要なデバイスデータ１１００２に関連する事象の頻度に基づいてアラーム又は応答を昇格させるか、クラウドコンピューティングシステム内の様々な場所にデバイスデータ１１００２をルーティングするか、又は集計された医療データのデータベース７０１１からデバイスデータ１１００２を除外することができる。加えて、クラウド７００４はまた、誤動作外科用器具７０１２のパラメータを自動的に変更することもでき、これにより、誤動作に対処するための改変をリアルタイム又はほぼリアルタイムで実施することができる。このようにして、例えば、医療施設内の臨床医によって容易に検出されない誤動作さえも、依然として、クラウド７００４によって適時に有利に対処することができる。
図２５は、本開示の一態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科用システムにより重要なデータに応答する一態様のフロー図である。具体的には、クラウド７００４による内部分析応答１１１０２は、応答の時間成分又は優先順位付けを決定する優先度状態を判定することを含む、重要なデータの処理を含み得る。応答１１１０２自体は、図２４のスクリーニング基準又はトリガ条件に関連して上述した特性などの、重要なデータによって示される動作特性に基づいてもよい。内部応答１１１０２は、データ分類及び優先順位付けモジュール７０３２並びにデータ収集及び集計モジュール７０２２によって実施されてもよい。図２５において、フロー図の優先順位付け分岐（図２５でＱ１とラベル付けされる）に示されるように、クラウドは、優先度昇格決定フレームワークを用いて、集計された医療データのデータベース７０１１から重要なデータを除外するかどうかの二元判定を組み込んでもよい。図２５の工程１１１０４では、クラウド７００４は、集計された医療データのデータベース７０１１から重要なデータが除外されるべきかどうかを判定する。除外判定は、閾値判定と見なすことができる。
検証目的のために、集計された医療データのデータベース７０１１から重要なデータを除外することが望ましい場合がある。例えば、特別なルーティングのためにフラグが立てられた又は指定された重要なデータは、クラウド７００４によって維持されるホールドリスト上に配置されてもよい。このホールドリストは、クラウド７００４内の集計された医療データのデータベース７０１１に対して、メモリ７０１０内の別個の格納場所に維持される（キャッシュ７０１８など）。除外された重要なデータはまた、メモリ７０１０内のより恒久的な格納場所に格納され得る。したがって、工程１１１０４への回答が「はい」の場合、クラウド７００４は、ホールドリスト内に重要なデータを格納する（１１１１８）。クラウド７００４は、次いで、重要なデバイスデータ１１００２が正確であることを認証又は検証することができる。例えば、クラウド７００４は、デバイスデータ１１００２が対応する患者結果に照らして論理的であるかどうかを分析し、又はデバイスデータ１１００２の追加の関連データを分析することができる。適切な検証がなされたら、デバイスデータ１１００２はまた、集計された医療データのデータベース７０１１内に格納されてもよい。しかし、デバイスデータ１１００２が検証されない場合、クラウド７００４は、優先度昇格決定フレームワークにおいて、検証されていないデバイスデータ１１００２を含まなくてもよい。すなわち、検証の前に、デバイスデータ１１００２は、内部クラウド応答１１１０２の優先度状態分類１１１０６に従って優先度状態を割り当てられなくてもよい。
しかしながら、デバイスデータ１１００２が検証された場合、フロー図は優先度状態分類１１１０６に進むことができる。したがって、工程１１１０４での除外判定に対する回答が「いいえ」の場合、デバイスデータ１１００２は、優先度昇格決定フレームワークに従って優先され、これは、重要なデータを処理するための所定の昇格方法を定義することができる。図２５に示すように、所定の昇格優先順位付けシステム１１１０６（すなわち、優先順位昇格決定フレームワーク）は、ウォッチリスト、自動応答、通知、及び必要とされる緊急措置を含む４つのカテゴリを含むことができる。この所定の昇格優先順位付けシステム１１１０６は、優先度状態に従って重要なデータを分類し、特定の閾値に基づいて状態間で昇格させることに基づく、トリアージの一形態と見なすことができる。例えば、優先度は、所定の数の外科手術にわたってステープル留め外科用器具７０１２によって発射されたステープルの位置ずれの数などの、事象閾値の頻度に基づいて、優先度を昇格させることができる。複数の位置ずれの頻度又は他の閾値を使用することもできる。優先度状態分類１１１０６の最も低い優先度レベルは、レベルＡで指定されたウォッチリストレベルである。上述のように、ウォッチリストは、禁止された外科用ハブ７００６に対応する識別子のデータベース記録のセットとしてメモリ７０１０内に維持されたブラックリストであってもよい。外科用ハブ７００６は、重要なデバイスデータ１１００２又は追加のデータの性質に応じて、異なる範囲で禁止され得る。例えば、外科用ハブ７００６は、部分的にロックアウトされてもよく、これにより、問題を経験しているデバイス構成要素のみが機能を阻止される。あるいは、ウォッチリスト上の外科用ハブ７００６は、任意の方法で機能が制限されない場合がある。代わりに、外科用ハブ７００６は、発生する任意の追加の不規則性に関して、クラウド７００４によって監視されてもよい。したがって、ウォッチリストは、レベルＡ（最も緊急性の低い状態）で指定される。優先度状態分類１１１０６に示すように、レベルＢにおける自動応答は、その次に緊急性の高い優先度状態である。自動応答は、例えば、所定の診断検査のセットを介して、クラウド７００４の患者結果分析モジュール７０２８によるデバイスデータ１１００２の自動化された初期分析であり得る。
３番目に緊急性の高い優先度状態は、優先度状態分類１１１０６のレベルＣで指定される通知である。この状況では、クラウド７００４は、デバイスデータ１１００２の性質に応じて、医療施設の職員、臨床医、医療施設部署、又は他の責任者に無線信号を送信する。通知信号は、例えば、医療施設内の好適な位置に配置された受信装置で受信され得る。通知信号の受信は、医療施設において責任者に通知するために、振動又は音によって示され得る。受信装置の所持者（例えば、医療施設の臨床医）は、次いで、示された不規則性を解決するために、重要なデバイスデータ１１００２若しくは追加のデータの更なる分析又は他の分析を行うことができる。不規則性の解決策が既知である場合、その解決策は適時に実施されてもよい。優先度状態分類１１１０６に示される最も緊急性の高い優先度状態は、必要とされる緊急措置であり、これはレベルＤとして示される。必要とされる緊急措置は、責任者、装置、又は器具が、重要なデータによって暗示された問題を直ちに分析し診断するべきであることを示す。適切な診断がなされたら、適切な応答を即座に行うべきである。このようにして、クラウド７００４は、個々の医療施設では独力で達成できないような、重要なデータの優先順位付け及びトリアージの包括的なアプローチを実装し得る。重要なデータは、医療分野で生じる時間的制約のある問題に対処することができる好適な優先順位レベルに従って、適時に取り扱うことができる。更に、クラウド７００４は、特定の地域内で分類された全ての医療施設から集計された重要なデータを優先順位付けすることができる。したがって、重要なデータを取り扱うための時間的制約のある優先順位付けされたアプローチは、医療施設のグループなど、システム全体に適用することができる。更に、クラウド７００４は、適時的に（対応する優先度状態に従ってリアルタイム又はほぼリアルタイムなど）、重要なデータ（及びそのような重要なデータによって暗示される関連する問題）に応答する責任者向けのアラートを生成することができる。このアラートは、責任者の好適な受信機によって受信することができる。デバイスデータ１１００２の優先度状態はまた、デバイスデータ１１００２によって暗示された外科的問題の重大度に基づいて決定され得る。上述したように、クラウド７００４は、外科用ハブ７００６又は外科用器具７０１２（ハブ７００６を介して）から追加データを受信し、これによりクラウド７００４にデバイスデータ１１００２の優先度状態を上昇させることができる。
一態様では、優先度状態に基づいて、デバイスデータ１１００２は、優先度に応じて特定の時間にフラグ付けスクリーニングを行うことができる。例えば、デバイスデータ１１００２は、重要なデータとして示されていても、まだフラグ付けされていない場合がある。更に、デバイスデータ１１００２は、優先度状態分類１１１０６に従って、自動応答レベルの優先度を最初に受信してもよい。この状況では、工程１１１０８での重大度判定は、優先度のレベルＢに従って比較的迅速であり得る。具体的には、工程１１１０８は、最初に外科用器具７０１２をウォッチリスト上に配置することなく達成され得る。工程１１１０８で使用される重大度閾値は、１１００６で使用される重大度閾値と同じであっても異なっていてもよい。工程１１１０８での重要度判定とは別に、重要なデバイスデータ１１００２又は追加のデータによって示される不規則性に関連する他の判定が行われてもよい。これらの判定は、重要な事象の発生を診断するために使用されてもよい。したがって、工程１１１０８での回答が「はい」の場合、工程１１１１０で事象の頻度を評価することができる。逆に、工程１１１０８での回答が「いいえ」の場合、デバイスデータ１１００２又は追加のデータは、ホールドリスト内に格納され得る（１１１１８）。付加的に又は代替的に、デバイスデータ１１００２又は追加のデータは、フロー図のルーティング分岐（図２５でＱ２とラベル付けされる）に従って、クラウド７００４内の異なる格納場所にルーティングすることができる。クラウド７００４は、デバイスデータ１１００２又は追加のデータの代替ルーティング１１１２０のために、ハブ７００６からの要求を待つことができる。工程１１１１０で、クラウド７００４は、重要な事象が発生している頻度を判定する。この頻度に基づいて、優先度状態分類１１１０６により割り当てられた優先度状態を昇格させることができる（工程１１１１６参照）。例えば、重要な事象とは、外科用器具７０１２の発生器が、組織を治療的に治療するのに不十分な封止温度を適用することであり得る。換言すれば、工程１１１１０の問い合わせは、重要なデータによって暗示された医学的事象が、問題が最初に特定された後に、増加した頻度で発生しているか否かを問い合わせる。
この不十分な封止温度が発生する回数の増加は、例えば、頻度閾値に基づいて、工程１１１１６で優先度状態を昇格させるよう監視され得る（工程１１１１２を参照）。工程１１１１０で事象の頻度が増加しない場合、データはホールドリスト内に格納され得る（１１１１８）。工程１１１１０での回答が「はい」である場合（すなわち、事象の頻度が増加している場合）、フロー図は工程１１１１２に進む。工程１１１１２で、別のデータ検証問い合わせが行われる。具体的には、上記の頻度閾値などの特定の閾値を適用して、デバイスデータ１１００２又は追加のデータの組み合わせが、集計された医療データのデータベース７０１１に重要なデータが追加されるべきであることを確認するために十分に正確であるかどうかを判定することができる。更に、工程１１１１２におけるデータ検証問い合わせは、重要なデータのサンプルサイズが十分に大きい（すなわち、限界量に達した）かどうかに関する決定を含んでもよい。付加的に又は代替的に、サンプルサイズは、クラウド７００４の適切な内部応答１１１０２を判定するのに十分な情報が存在するかどうかについて分析される。データ検証問い合わせは更に、所定の標準又は検証検査と比較することによるデータの精度の検証を含み得る。工程１１１１２での問い合わせに対する回答が否定である場合、重要なデータは、クラウド７００４内の別の格納場所（例えば、ホールドリスト）内に格納される。工程１１１１０での問い合わせに対する回答が肯定である場合、デバイスデータ１１００２又は追加のデータが、集計された医療データのデータベース７０１１に追加される。工程１１１１６では、優先度状態分類１１１０６に従って、デバイスデータ１１００２又は追加のデータの優先度状態が増加される。しかしながら、事象頻度の判定に加えて、集計された医療データのデータベース７０１１への追加は、それ自体が、工程７で重要なデータの優先度状態の上昇をもたらす操作となり得る。いずれの場合も、デバイスデータ１１００２又は追加のデータの優先度状態は、例えば、追加の分析又はデータに基づいて、適切に昇格又は降格され得る。クラウド７００４の内部応答１１１０２は、重要なデータの現在の優先度状態（すなわち、レベルＡ～Ｄのうちの１つ）に従って作製され得る。
重要なデータを優先することに加えて、クラウド７００４の内部応答１１１０２は更に、集計された重要なデータを適時にルーティング、グループ分け、又は分類することも含むことができる。具体的には、データは、メモリデバイス７０１０などのクラウド７００４内の異なる格納場所にルーティングされてもよい。このルーティングは、工程１１１２０において、図２５でＱ２とラベル付けされたフロー図の分岐をルーティングすることによって示される。そのため、クラウド７００４の中央サーバ７０１３のメモリデバイス７０１０は、重要なデータの特性又は重要なデータに対応する応答に対応する、様々な場所に整理することができる。例えば、メモリデバイス７０１０の総メモリ容量は、工程１１１２２、１１１２４、１１１２６で使用されるものなどの個々のデータルーティングカテゴリに従ったデータのみを格納する部分に分割することができる。図２５の工程１１１２０に示すように、重要なデータは、異なる様々なクラウド格納場所にルーティングされてもよい。工程１１１２０は、フロー図の優先順位分岐と関連して、又はこれとは別に、生じ得る。工程１１１２０は、ハブ７００６によって生成された要求によってトリガされてもよい。ハブ７００６は、例えば、外科用器具７０１２と関連付けられた故障又は不規則性が検出されたことにより、そのような要求を送信してもよい。関連付けられた重要なデータは、次いで、クラウド７００４によって、別のクラウド格納場所への代替ルーティング１１１２０を受信することができる。工程１１１２２では、代替ルーティング１１１２０は、地理的場所ベースのルーティングを含み得る。すなわち、異なるクラウド格納場所が、クラウドメモリデバイス７０１０の場所ベースの分類に対応し得る。クラウドメモリデバイス７０１０の様々なサブセットは、様々な地理的領域に対応し得る。例えば、テキサス州にある製造工場で製造された外科用器具は、クラウドメモリデバイス７０１０内の格納装置内において一緒にグループ化され得る。別の例では、特定の製造会社で製造された外科用器具は、クラウドメモリデバイス７０１０内で一緒に分類され得る。したがって、場所ベースの分類は、様々な製造拠点又は運営会社との関連付けに基づいて、クラウド７００４が重要なデータをルーティングすることを含み得る。
工程１１１２４では、代替ルーティング１１１２０は、クラウド７００４の迅速な内部応答１１１０２を必要とする、デバイスデータ１１００２又は追加データのためのルーティングを含み得る。工程１１１２４でのこの代替ルーティング１１１２０は、優先度状態分類１１１０６と統合され得る。例えば、優先度レベルＣ及びＤにおけるものなどの、昇格した又は緊急優先度の重要なデータは、クラウド７００４によって、迅速応答を可能にするために、メモリデバイス７０１０の迅速応答部分へとルーティングされ得る。例えば、このような重要なデータは、迅速応答が必要であることを意味する迅速応答キャッシュ７０１８にルーティングされてもよい。工程１１１２６では、特別な処理を必要とする故障のタイプを暗示するデバイスデータ１１００２又は追加のデータが、メモリデバイス７０１０の特別処理部分にルーティングされる。例えば、外科用器具７０１２は、外科用器具７０１２の全グループに共通の制御プログラムの欠落によって、動作中に故障又は誤動作が生じたと判定され得る。この状況では、外科用器具７０１２のグループを更新する集合的制御プログラムを送信するために、特別な処理が必要となり得る。したがって、クラウドは、メモリデバイス７０１０の特別処理部分に重要なデータをルーティングして、この特別処理をトリガすることができる。続いて、この特別処理は更に、患者結果に対する制御プログラム更新の影響を分析及び監視する患者結果分析データ分析モジュール７０２８も含み得る。患者結果分析モジュール７０２８は更に、上述したように必要に応じて、自動の製品問い合わせアルゴリズムを実行してもよい。
図２６は、本開示の一態様による、コンピュータにより実行されるインタラクティブ外科用システムによるデータ分類及び優先順位付けの一態様のフロー図である。この分類及び優先順位付けは、データ分類及び優先順位決定モジュール７０３２、データ収集及び集計モジュール７０２２、並びに患者結果分析モジュール７０２８によって実施されてもよい。上述のように、重要なデバイスデータ１１００２又は追加のデータは、図２６に示される事象１～３などの様々な医療事象を暗示又は対応させることができる。事象は、例えば、組織治療のフェーズから、別のフェーズへのシフトであってよく、例えば特定の外科用器具での切断に対応するフェーズから、凝固に対応するフェーズへのシフトであってもよい。図２６では、第１の医療事象１１２０２に関連付けられた重要なデータは、外科用ハブ７００６によって検出され、クラウド７００４に送信される。重要なデータを受信すると、クラウド７００４は、工程１１２０８で重要なデータを分析して、例えば工程１１０１６で上述したように、重要なデータの期待値と同等であると判定する。重要なデータが同等のものとして決定される場合（すなわち、重要なデータの値が期待される場合）、この重要なデータは、例えば、集計された医療データのデータベース７０１１内の大きなデータセット内で集計されてもよい。つまり、工程１１２１６において、重要なデータは、クラウドの集計されたデータベース内に格納される。図２６に示すように、重要なデータは更に、工程１１２１８、１１２２０において二元分類の対象となる。例えば、重要なデータは、良好な特性か不良な特性かによって区別することができる。データ分類及び優先順位付けモジュールは、例えば、出血又は非出血事象に関連する重要なデータを分類することができる。このようにして、患者結果分析モジュール７０２８は、工程１１２１８での肯定的な患者結果、又は工程１１２１０での否定的な患者結果に対応するように、重要なデータを分類し得る。
図２６は更に、第２の医療事象１１２０４に関連付けられた重要なデータは、外科用ハブ７００６によって検出され、クラウド７００４に送信されることを示す。第２の医療事象１１２０４に関連付けられた重要なデータは、工程１１２１０で不審又は異常なデータであると判定され、これは、工程１１１１８を参照して上述したようなトリガ条件である。したがって、クラウド７００４は、プッシュメッセージを外科用ハブ７００６に送信することによって、工程１１２１２で、外科用ハブ７００６からの追加データを要求するようにトリガされる（１１１１４）。上述のように、追加のデータによって、クラウド７００４の患者結果分析モジュール７０２８が、重要なデータによって暗示された不規則性の原因に関する更なる知見を得ることができる。患者結果分析モジュール７０２８が、第２の医療事象１１２１４の原因を十分に診断する場合、工程１１２１６において、集計された医療データのデータベース７０１１に、重要なデータ又は関連する追加データが集計される（工程１１１１４も参照）。続いて、重要なデータ又は追加のデータは、工程１１２１８、１１２２０で、良好／不良の二元分類に従って分類される。クラウド７００４が第２の医療事象１１２０４の原因を十分に診断できない場合、プロセスは工程１１２２４に進んでもよく、この工程で、重要なデータは、対応する医療施設の好適な人員又は部署によって評価される。工程１１２２４は、工程１１１０４で閾値データ除外判定を含むことができる。すなわち、不審なデータ又は異常なデータについて妥当な理由が容易に判定できないため、データは、工程１１１１８に従ってホールドリストに格納され得る。更に、デバイスデータ１１００２又は追加のデータは、優先度状態レベルＣに指定されてもよく、これは、工程１１２２４で評価をトリガする（すなわち、医療施設の職員、臨床医、医療施設部署、又は他の責任者がこのデータを評価する）。
図２６に示すように、第３の医療事象１１２０６に関連付けられた重要なデータは、外科用ハブ７００６によって検出され、クラウド７００４に送信される。第３の医療事象１１２０６に関連付けられた重要なデータは、クラウド７００４によって判定され、対応する外科用器具７０１２が工程１１２２０で故障又は誤動作を経験していることを示す。上述のように、重要な閾値を使用して、故障が重大であるかどうかを判定することができる。故障又は誤動作は、図２４の工程１１０２２でトリガ状態に戻ることを指している可能性があり、これにより、外科用器具の誤動作が、外科用ハブ７００６を通じて自動の製品問い合わせをもたらし得る。上述のように、自動の製品問い合わせアルゴリズムは、患者結果分析モジュール７０２８が、クラウド７００４内（例えば、メモリデバイス７０１０）に格納された関連する事象のデータを検索することを含み得る。関連する事象のデータは、動画、製造業者、時間、及び他の好適な種類のデータを含むことができる。自動の製品問い合わせの結果に応じて、第３の医療事象１１２０６の重要なデータは、優先度状態分類１１１０６に従って優先順位付けが行われ得る。したがって、例えば、この問い合わせは、十分な理由なしに不審な又は異常な結果をもたらし得るため、重要なデータは優先度レベルＣで指定される。この接続では、対応する医療施設の好適な人員又は部署は、重要なデータと、工程１１２２４での自動の製品問い合わせの結果とを評価する。この評価の結果は、例えば、この結果が工程１１２２６で無視される誤差であること、あるいは、この結果が工程１１２２８において患者結果分析モジュール７０２８を介して追加の特別な処理を必要とすることであり得る（工程１１１２６も参照）。工程１１２２８におけるこのような特別な処理は、上述のように、自動の製品問い合わせアルゴリズムのＣＡＰＡ部分であり得る。したがって、クラウドベース分析システムは、適切な人員又は部署により応答をリアルタイム又はほぼリアルタイムでトリガするためのアラートを適時に生成することができる。
一般に、本明細書に記載されるクラウドベース分析システムは、上述の優先度状態及び特定の閾値に基づいて、重要なデータを決定し、適時のデータ処理、分類、及び優先順位付けを実行することができる。したがって、クラウドベース分析システムは、有利なように、複数の医療施設にわたって、適時的、体系的、かつ全体的な方法で重要なデータを処理する。重要なデータ処理は、割り当てられた優先順位レベルに基づく、クラウド７００４による内部応答を含む。更に、外科用ハブ７００６によるリクエストに基づいて、クラウド７００４のメモリデバイス７０１０内のデータの特別なルーティングが達成され得る。上述のように、再ルーティング、優先順位付け、確認、又は要求支援を使用して、クラウド７００４によるデータの分析を改善することができる。
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、外科用システムのいくつかの態様の能力である。この情報には、実行される処置のタイプ、手術を行う組織のタイプ、又は処置の対象である体腔が含まれ得る。外科処置に関連する文脈情報により、外科用システムは、例えば、接続されているモジュール式装置（例えば、ロボットアーム及び／又はロボット外科用ツール）を制御し、外科処置の過程で外科医に文脈に即した情報又は提案を提供する方法を改善することができる。状況認識は、例えば図２２～図２６に記載される機能のいずれかを実行及び／又は改善するために適用されてもよい。
ここで図２７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施されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推定（すなわち、コンテキスト情報）を継続的に導出することができる。外科用ハブ１０６、２０６の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録する、医療関係者によって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、外科チームが実施する特定の処置を概ね推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６が、何の特定の処置が実施されているかを知ると、続いて外科用ハブ１０６、２０６は、メモリから、又はクラウドからその処置の工程を読み出して、次に接続されたデータソース（例えば、モジュール式装置及び患者監視装置）からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推定することができる。
第５の工程５２１０では、職員は、ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングすることができる。外科用ハブ１０６、２０６が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ１０６、２０６は患者が手術室にいることを確認する。
第６の工程５２１２では、医療関係者は患者に麻酔をかける。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ＥＫＧデータ、血圧データ、ベンチレータデータ、又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び／又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推定することができる。第６の工程５２１２が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。
第７の工程５２１４では、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、実施されている特定の処置が、肺葉切除とは対照的に区域切除術であると判定することができる（処置の第２の工程５２０４で受信したデータに基づいて、楔形処置は外科用ハブ１０６、２０６によって既に割り引かれていることに留意されたい）。医療用撮像装置１２４（図２）からのデータは、患者の解剖学的構造の可視化に関して配向されている医療用撮像装置の角度を判定することによる、用いられている（すなわち、起動されており、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされている）数又は医療用撮像装置を監視することによる、及び用いられている可視化装置の種類を監視することによる、ことを含む多くの異なる方法の中から実施されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために用いられ得る。例えば、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置し、一方、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、カメラを、区域裂に対して前肋間位置に配置する。例えば、パターン認識又は機械学習技術を使用して、状況認識システムは、患者の解剖学的構造の可視化に基づいて、医療用撮像装置の位置を認識するように訓練され得る。別の例として、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は単一の医療用撮像装置を利用するが、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための別の技術は複数のカメラを利用する。更に別の例として、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、区域裂を可視化するために赤外線光源（可視化システムの一部として外科用ハブに通信可能に連結され得る）を使用し、これはＶＡＴＳ肺葉切除術では使用されない。医療用撮像装置からのこのデータのいずれか又は全てを追跡することによって、外科用ハブ１０６、２０６は、実行中の特定の種類の外科処置、及び／又は特定の種類の外科処置に使用されている技術を判定することができる。
第９の工程５２１８で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ１０６、２０６は、エネルギー器具が発射されていることを示すＲＦ又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して分離するプロセスにあると推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、プロセスのこの時点（すなわち、上述された処置の工程が完了した後）で発射されているエネルギー器具が切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科用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、ロボット外科用システムのロボットアームに取り付けられた外科用ツールであり得る。
第１１の工程５２２２では、処置の区域切除部分が実施される。外科用ハブ１０６、２０６は、そのカートリッジからのデータを含む外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を横切開していると推定することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されているため、カートリッジのデータは、ステープル留め及び／又は横切開されている組織の種類を示すことができる。この場合、発射されるステープルの種類は実質組織（又は他の同様の組織種）に用いられ、これにより、外科用ハブ１０６、２０６は、処置の区域切除部分が実行されていると推定することができる。
続いて第１２の工程５２２４で、結節切開工程が実行される。外科用ハブ１０６、２０６は、ＲＦ又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームが結節を切開し、漏れ試験を実施していると推定することができる。この特定の処置の場合、実質組織が横切開された後に用いられるＲＦ又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこの推定を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め／切断器具と外科用エネルギー（すなわち、ＲＦ又は超音波）器具との間で交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め／切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実施中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（複数可）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを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用システムを含むロボット外科用システムの動作は、その状況認識、及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０２からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御され得る。
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．クラウドベース分析医療システムであって、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、少なくとも１つのメモリ内に存在し、データを格納するように構成されたデータベースと、を含み、少なくとも１つのメモリが、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、重要なデータによって示される動作特性に基づいて重要なデータに対する応答を決定することであって、応答の時間成分が、優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、クラウドベース分析医療システム。
実施例２．スクリーニング基準が、重大度、予想外性、不審性、及びセキュリティのうちの１つ又は２つ以上を含む、実施例１に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例３．重大度スクリーニング基準が、周術期デバイス故障の程度と、患者の非標準的な術後処置への移行とを含む、実施例１～２のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例４．少なくとも１つのメモリは更に、複数の外科用ハブに重要なデータに関する追加データの取得を要求するように、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するよう構成されている、実施例１～３のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例５．少なくとも１つのメモリが更に、複数のトリガ条件に基づいて追加のデータを要求するように、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するよう構成されている、実施例４に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例６．複数のトリガ条件が、所定の予想外性閾値を超えること、重要なデータの無認可の改変、安全でないデータ通信、ウォッチリスト上への少なくとも１つの外科用器具の配置のうち、１つ又は２つ以上を含む、実施例５に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例７．重要なデータが、複数の外科用ハブから集計されたデータを含む、実施例１～６のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例８．少なくとも１つのプロセッサが、重要なデータをデータベースに送信する、実施例１～７のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例９．クラウドベース分析システムの少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを決定し、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのプロセッサに連結された少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、重要なデータによって示される動作特性に基づいて重要なデータに対する応答を決定することであって、応答の時間成分が、優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１０．優先度状態は、重要なデータがウォッチリスト上に配置された少なくとも１つの外科用器具に対応することと、重要なデータが自動応答に対応することと、重要なデータが通知応答に対応することと、重要なデータが緊急応答に対応することのうち、１つ又は２つ以上に基づいて、少なくとも１つのプロセッサにより決定される、実施例９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１１．少なくとも１つの外科用器具が、偽造製品、外科用器具の性能の逸脱、及び無認可の使用のうちの１つ又は２つ以上に基づいて、ウォッチリスト上に配置される、実施例１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１２．自動応答が修正及び予防措置応答を含む、実施例１０～１１のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１３．少なくとも１つのプロセッサが、少なくとも１つのメモリ内のホールドリスト内に重要なデータを格納し、重要なデータの正確さを検証する、実施例１～９のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
実施例１４．クラウドベース分析医療システムであって、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、少なくとも１つのメモリ内に存在し、データを格納するように構成されたデータベースと、を含み、少なくとも１つのメモリが、少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、重要なデータの優先度状態を決定することと、少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、重要なデータをルーティングすることと、複数の外科用ハブに、複数のトリガ条件に基づいて重要なデータに関連する追加のデータを取得するよう要求することと、重要なデータ及び追加のデータに対応する不規則性の原因を判定することと、不規則性に対する応答を決定することであって、応答の時間成分が優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、クラウドベース分析医療システム。
実施例１５．少なくとも１つのプロセッサが、不規則性に対応する少なくとも１つの外科用器具に信号を送信することによって、不規則性に応答し、信号が、少なくとも１つの外科用器具の動作ロックアウトを引き起こす、実施例１４に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例１６．少なくとも１つのプロセッサが、複数の外科用ハブに対し、所定の時間にわたって追加のデータを取得するよう要求する、実施例１４～１５のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例１７．少なくとも１つのプロセッサが、複数の外科用ハブに対し、所定の医学的事象の発生に基づいて、所定の時間にわたって追加のデータを取得するよう要求する、実施例１６に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例１８．少なくとも１つのプロセッサが、所定の時間にわたって、不規則性に対応する患者の結果を監視することによって、不規則性に応答する、実施例１４～１７のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例１９．少なくとも１つのプロセッサが、不規則性に対応する複数の外科用ハブに信号を送信して修正措置を示すことによって、不規則性に応答する、実施例１４～１８のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
実施例２０．少なくとも１つのプロセッサが、重要なデータの集計のために重要なデータをデータベースに送信し、重要なデータは、肯定的な患者結果又は否定的な患者結果に対応するものとして分類される、実施例１４～１９のいずれか一項に記載のクラウドベース分析医療システム。
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つ若しくは２つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ又は２つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の例示的な形態は、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、又は他の格納装置などのシステム内メモリに格納され得る。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格納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格納装置に限定されない。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格納又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ又は２つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を格納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、メモリデバイス（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、メモリデバイス内のコード、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、格納、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「ＩＥＥＥ ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」、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。代替的に又は付加的に、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。代替的に又は付加的に、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。代替的に又は付加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ－ＭＰＬＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報格納装置、伝送装置、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つ又は２つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、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つ又は２つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ又は２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つ又は２つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ若しくは３つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（複数可）で示されているが、様々な動作は、例示されたもの以外の順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆、又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「～に応答する」、「～に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。
「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が少なくとも１つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」、及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載される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つ又は２つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ又は２つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
〔実施の態様〕
（１） クラウドベース分析医療システムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、
複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、該複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、
該少なくとも１つのメモリ内に存在し、該データを格納するように構成されたデータベースと、
を含み、
該少なくとも１つのメモリが、該少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、
該複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、該複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、
該重要なデータの優先度状態を決定することと、
該少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、該重要なデータをルーティングすることと、
該重要なデータによって示される動作特性に基づいて該重要なデータに対する応答を決定することであって、該応答の時間成分が、該優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、クラウドベース分析医療システム。
（２） 前記スクリーニング基準が、重大度、予想外性、不審性、及びセキュリティのうちの１つ又は２つ以上を含む、実施態様１に記載のクラウドベース分析医療システム。
（３） 前記重大度スクリーニング基準が、周術期デバイス故障の程度と、患者の非標準的な術後処置への移行とを含む、実施態様２に記載のクラウドベース分析医療システム。
（４） 前記少なくとも１つのメモリは更に、前記複数の外科用ハブに前記重要なデータに関する追加データの取得を要求するように、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するよう構成されている、実施態様１に記載のクラウドベース分析医療システム。
（５） 前記少なくとも１つのメモリが更に、複数のトリガ条件に基づいて追加のデータを要求するように、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するよう構成されている、実施態様４に記載のクラウドベース分析医療システム。
（６） 前記複数のトリガ条件が、所定の予想外性閾値を超えること、前記重要なデータの無認可の改変、安全でないデータ通信、ウォッチリスト上への前記少なくとも１つの外科用器具の配置のうち、１つ又は２つ以上を含む、実施態様５に記載のクラウドベース分析医療システム。
（７） 前記重要なデータが、前記複数の外科用ハブから集計されたデータを含む、実施態様１に記載のクラウドベース分析医療システム。
（８） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記重要なデータを前記データベースに送信する、実施態様１に記載のクラウドベース分析医療システム。
（９） クラウドベース分析システムの該少なくとも１つのプロセッサによって実行可能なコンピュータ可読命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、
複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、該複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを決定し、該複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、ことと、
該重要なデータの優先度状態を決定することと、
該少なくとも１つのプロセッサに連結された少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、該重要なデータをルーティングすることと、
該重要なデータによって示される動作特性に基づいて該重要なデータに対する応答を決定することであって、該応答の時間成分が、該優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、非一時的コンピュータ可読媒体。
（１０） 前記優先度状態は、前記重要なデータがウォッチリスト上に配置された前記少なくとも１つの外科用器具に対応することと、該重要なデータが自動応答に対応することと、該重要なデータが通知応答に対応することと、該重要なデータが緊急応答に対応することのうち、１つ又は２つ以上に基づいて、前記少なくとも１つのプロセッサにより決定される、実施態様９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１１） 前記少なくとも１つの外科用器具が、偽造製品、外科用器具の性能の逸脱、及び無認可の使用のうちの１つ又は２つ以上に基づいて、前記ウォッチリスト上に配置される、実施態様１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１２） 前記自動応答が修正及び予防措置応答を含む、実施態様１０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１３） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つのメモリ内のホールドリスト内に前記重要なデータを格納し、該重要なデータの正確さを検証する、実施態様９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
（１４） クラウドベース分析医療システムであって、
少なくとも１つのプロセッサと、
該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、
複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、該複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具及び該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、
該少なくとも１つのメモリ内に存在し、該データを格納するように構成されたデータベースと、
を含み、
該少なくとも１つのメモリが、該少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、
該複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、該複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて重要なデータを判定する、ことと、
該重要なデータの優先度状態を決定することと、
該少なくとも１つのメモリ内に存在するクラウド格納場所に、該重要なデータをルーティングすることと、
該複数の外科用ハブに、複数のトリガ条件に基づいて該重要なデータに関連する追加のデータを取得するよう要求することと、
該重要なデータ及び追加のデータに対応する不規則性の原因を判定することと、
該不規則性に対する応答を決定することであって、該応答の時間成分が該優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行う、クラウドベース分析医療システム。
（１５） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記不規則性に対応する前記少なくとも１つの外科用器具に信号を送信することによって、該不規則性に応答し、該信号が、該少なくとも１つの外科用器具の動作ロックアウトを引き起こす、実施態様１４に記載のクラウドベース分析医療システム。
（１６） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記複数の外科用ハブに対し、所定の時間にわたって前記追加のデータを取得するよう要求する、実施態様１４に記載のクラウドベース分析医療システム。
（１７） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記複数の外科用ハブに対し、所定の医学的事象の発生に基づいて、前記所定の時間にわたって前記追加のデータを取得するよう要求する、実施態様１６に記載のクラウドベース分析医療システム。
（１８） 前記少なくとも１つのプロセッサが、所定の時間にわたって、前記不規則性に対応する患者の結果を監視することによって、該不規則性に応答する、実施態様１４に記載のクラウドベース分析医療システム。
（１９） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記不規則性に対応する前記複数の外科用ハブに信号を送信して修正措置を示すことによって、該不規則性に応答する、実施態様１４に記載のクラウドベース分析医療システム。
（２０） 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記重要なデータの集計のために該重要なデータを前記データベースに送信し、該重要なデータは、肯定的な患者結果又は否定的な患者結果に対応するものとして分類される、実施態様１４に記載のクラウドベース分析医療システム。

Claims (11)

  1. クラウドベース分析医療システムであって、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    複数の外科用ハブと、
    該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結された少なくとも１つのメモリと、
    該複数の外科用ハブからのデータにアクセスするように構成された入力／出力インターフェースであって、該複数の外科用ハブのそれぞれが、少なくとも１つの外科用器具からデバイスデータを受信するように通信可能に連結され、及び該少なくとも１つのプロセッサに通信可能に連結されている、入力／出力インターフェースと、
    該少なくとも１つのメモリ内に存在し、該データを格納するように構成されたデータベースと、
    を含み、
    該少なくとも１つのメモリが、該少なくとも１つのプロセッサによって実行可能な命令を格納するように構成されており、これにより、
    該複数の外科用ハブから重要なデータを受信することであって、該複数の外科用ハブが、スクリーニング基準に基づいて該デバイスデータが重要なデータかどうかを判定する、ことと、
    該重要なデータの優先度状態を決定することと、
    該データベースに、該重要なデータを送信することと、該複数の外科用ハブに、複数のトリガ条件に基づいて該重要なデータに関連する追加のデータを取得するよう要求することと、
    該重要なデータ及び追加のデータに対応する不規則性の原因を判定することと、
    該不規則性に対する応答を決定することであって、該応答の優先順位が、該優先度状態に基づいて決定される、ことと、を行い、
    該少なくとも１つのプロセッサが、該不規則性に対応する該少なくとも１つの外科用器具に信号を送信することによって、該不規則性に応答し、該信号が、該少なくとも１つの外科用器具の動作ロックアウトを引き起こし、
    該少なくとも１つのプロセッサが、所定の時間にわたって、該不規則性に対応する患者の結果を監視することによって、該不規則性に応答し、
    該少なくとも１つのプロセッサが、該不規則性に対応する該複数の外科用ハブに信号を送信して修正措置を示すことによって、該不規則性に応答し、
    該優先度状態は、該重要なデータがウォッチリスト上に配置された該少なくとも１つの外科用器具に対応することと、該重要なデータが自動応答に対応することと、該重要なデータが通知応答に対応することと、該重要なデータが緊急応答に対応することのうち、１つ又は２つ以上に基づいて、該少なくとも１つのプロセッサにより決定される、
    クラウドベース分析医療システム。
  2. 前記スクリーニング基準が、重大度、予想外性、不審性、及びセキュリティのうちの１つ又は２つ以上を含む、請求項１に記載のクラウドベース分析医療システム。
  3. 前記重大度のスクリーニング基準が、周術期デバイス故障の程度と、患者の非標準的な術後処置への移行とを含む、請求項２に記載のクラウドベース分析医療システム。
  4. 前記複数のトリガ条件が、所定の予想外性閾値を超えること、前記重要なデータの無認可の改変、安全でないデータ通信、ウォッチリスト上への前記少なくとも１つの外科用器具の配置のうち、１つ又は２つ以上を含む、請求項１に記載のクラウドベース分析医療システム。
  5. 前記重要なデータが、前記複数の外科用ハブから集計されたデータを含む、請求項１に記載のクラウドベース分析医療システム。
  6. 前記少なくとも１つの外科用器具が、偽造製品、外科用器具の性能の逸脱、及び無認可の使用のうちの１つ又は２つ以上に基づいて、前記ウォッチリスト上に配置される、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  7. 前記自動応答が修正及び予防措置応答を含む、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  8. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つのメモリ内のホールドリスト内に前記重要なデータを格納し、該重要なデータの正確さを検証する、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
  9. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記複数の外科用ハブに対し、所定の時間にわたって前記追加のデータを取得するよう要求する、請求項１に記載のクラウドベース分析医療システム。
  10. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記複数の外科用ハブに対し、所定の医学的事象の発生に基づいて、前記所定の時間にわたって前記追加のデータを取得するよう要求する、請求項９に記載のクラウドベース分析医療システム。
  11. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記重要なデータの集計のために該重要なデータを前記データベースに送信し、該重要なデータは、肯定的な患者結果又は否定的な患者結果に対応するものとして分類される、請求項１に記載のクラウドベース分析医療システム。
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