JP7391852B2 - Detecting the appearance of end effectors in liquids - Google Patents

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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、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,995号に対する優先権を主張する。
(Cross reference to related applications)
This application is filed August 23, 2018, entitled "CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference under 35 U.S.C. 119(e). claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,995.

本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,998号に対する優先権を主張する。 This application is filed under 35 U.S.C. 119(e) as a U.S. provisional patent filed August 23, 2018 entitled "SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Claims priority to Application No. 62/721,998.

本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,999号に対する優先権を主張する。 This application is filed on August 23, 2018, entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference under 35 U.S.C. Claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,999.

本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,994号に対する優先権を主張する。 This application is filed under 35 U.S.C. 119(e) entitled "BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. August 23, 2018 Claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,994, filed in Japan.

本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する2018年8月23日出願の米国仮特許出願第62/721,996号に対する優先権を主張する。 This application is filed August 23, 2018, entitled "RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference under 35 U.S.C. 119(e). claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,996.

本出願は更に、米国特許法第119条(e)の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,747号、「SMART ENERGY ARCHITECTURE」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,748号、及び「SMART ENERGY DEVICES」と題する2018年6月30日出願の米国仮特許出願第62/692,768号に対する優先権を主張する。 This application is further filed under 35 U.S.C. 119(e) entitled "SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE" filed June 30, 2018, each disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,747, filed June 30, 2018, entitled “SMART ENERGY ARCHITECTURE,” and U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,748, filed June 30, 2018, entitled “SMART ENERGY DEVICE.” Claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,768, filed June 30, 2018.

本出願は更に、米国特許法第119条(e)の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する2018年3月8日出願の米国仮特許出願第62/640,417号、及び「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する2018年3月8日出願の米国仮特許出願第62/640,415号の優先権の利益を主張する。 This application is further filed under 35 U.S.C. 119(e) entitled ``TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR,'' March 8, 2018, each disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,417, filed March 8, 2018, entitled “ESTIMATION STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR” No. 5 Claim the right of priority.

本出願は更に、米国特許法第119条(e)の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,898号、「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,887号、「SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,882号、及び「SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,877号の優先権の利益を主張する。 This application is further filed under 35 U.S.C. 119(e) entitled "CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS," each disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety on March 30, 2018. U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,887, filed March 30, 2018, entitled “SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES”; ION MODULE FOR US Provisional Patent Application No. 62/650,882, filed March 30, 2018, entitled “INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM” and March 2018, entitled “SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS.” U.S. provisional patent application filed on the 30th No. 62/650,877 claims priority.

本出願は更に、米国特許法第119条(e)の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号、「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,340号、及び「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,339号の優先権の利益を主張する。 This application further relates to a U.S. provisional patent filed December 28, 2017 entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," each disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety under 35 U.S.C. 119(e). U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled “CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS” and 2017 entitled “ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM.” 12 Claims priority benefit from U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,339, filed May 28, 2013.

外科環境では、スマートエネルギーアーキテクチャ環境内のスマートエネルギー装置が必要とされる場合がある。 In a surgical environment, smart energy devices within a smart energy architecture environment may be required.

様々な実施形態において、超音波ブレード及びクランプアームを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具が開示される。クランプアームは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、超音波ブレードとクランプアームとの間に組織をクランプするように、超音波ブレードに対して移動可能である。本外科用器具は、超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、超音波エネルギー出力を超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、を更に備える。本外科用器具は、液体中のエンドエフェクタの浸漬を検出し、液体中のエンドエフェクタの浸漬により失われた熱流束を補償するように構成された制御回路を更に備える。 In various embodiments, a surgical instrument is disclosed that includes an end effector that includes an ultrasonic blade and a clamp arm. The clamp arm is movable relative to the ultrasound blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasound blade and the clamp arm. The surgical instrument further includes an ultrasound transducer configured to generate an ultrasound energy output and a waveguide configured to transmit the ultrasound energy output to the ultrasound blade. The surgical instrument further includes a control circuit configured to detect immersion of the end effector in the liquid and compensate for heat flux lost due to immersion of the end effector in the liquid.

様々な実施形態において、超音波ブレード及びクランプアームを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具が開示される。クランプアームは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、超音波ブレードとクランプアームとの間に組織をクランプするように、超音波ブレードに対して移動可能である。本外科用器具は、超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、超音波エネルギー出力を超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、クランプアームを移動させて、エンドエフェクタを閉鎖構成に移行させるように構成された駆動部材と、を更に備える。本外科用器具は、駆動部材の位置を監視し、超音波ブレードの温度を監視し、温度が閉鎖構成の前に所定の閾値を超過しないようにするように構成された制御回路を更に備える。 In various embodiments, a surgical instrument is disclosed that includes an end effector that includes an ultrasonic blade and a clamp arm. The clamp arm is movable relative to the ultrasound blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasound blade and the clamp arm. The surgical instrument includes an ultrasonic transducer configured to generate an ultrasonic energy output, a waveguide configured to transmit the ultrasonic energy output to an ultrasonic blade, and a clamp arm for moving the ultrasonic blade. , a drive member configured to transition the end effector to a closed configuration. The surgical instrument further includes a control circuit configured to monitor the position of the drive member, monitor the temperature of the ultrasonic blade, and ensure that the temperature does not exceed a predetermined threshold prior to the closed configuration.

様々な実施形態において、第1のジョー及び第2のジョーを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具が開示される。第2のジョーは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、第1のジョーと第2のジョーとの間に組織を把持するように、第1のジョーに対して移動可能である。エンドエフェクタは、把持された組織に超音波エネルギーを送達するように構成された超音波構成要素と、把持された組織にRFエネルギーを送達するように構成された高周波(RF)構成要素と、を更に備える。本外科用器具は、把持された組織を治療するためにRF構成要素を治療モードで動作させながら、超音波構成要素を非治療的診断モードで動作させるように構成された制御回路を更に備える。 In various embodiments, a surgical instrument is disclosed that includes an end effector that includes a first jaw and a second jaw. The second jaw is moved relative to the first jaw to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to grasp tissue between the first and second jaws. It is possible. The end effector includes an ultrasound component configured to deliver ultrasound energy to the grasped tissue and a radio frequency (RF) component configured to deliver RF energy to the grasped tissue. Prepare more. The surgical instrument further comprises a control circuit configured to operate the ultrasound component in a non-therapeutic diagnostic mode while operating the RF component in a therapeutic mode to treat the grasped tissue.

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システムのブロック図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科システムである。 本開示の少なくとも1つの態様による可視化システム、ロボットシステム、及びインテリジェント器具とペアリングされた外科用ハブである。 本開示の少なくとも1つの態様による、外科用ハブ筐体、及び外科用ハブ筐体のドロアー内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールの部分斜視図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、双極、超音波、及び単極接点、並びに排煙構成要素を備える組み合わせ発生器モジュールの斜視図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジングの複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された垂直モジュール式ハウジングを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、医療施設の1つ又は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回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。 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回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、モジュール式通信ハブを備える外科用データネットワーク内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成されたシステムである。 本開示の少なくとも1つの態様による、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、発生器及び発生器と共に使用可能な様々な外科用器具を備える外科システムである。 本開示の少なくとも1つの態様によるエンドエフェクタである。 本開示の少なくとも1つの態様による、図22の外科システムの図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、動作ブランチ電流を示すモデルである。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器のアーキテクチャの構造図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器の構造的及び機能的態様である。 本開示の少なくとも1つの態様による、発生器の構造的及び機能的態様である。 超音波駆動回路の一態様の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、図29に示す超音波駆動回路に連結された変圧器の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、試験回路に連結された図30に示す変圧器の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、制御回路の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、モジュール式超音波外科用器具内に収容される別の電気回路を図示する、簡略化したブロック回路図を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、複数の段階に分割された発生器回路を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、第1段階回路が第2段階回路と共通している、複数の段階に分割された発生器回路を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、高周波電流(RF)を駆動するように構成された駆動回路の一態様の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、図34に示すRF駆動回路に連結された変圧器の回路図である。 再送された開示(resent disclosure)の一態様による、高電力エネルギー/駆動回路及び低電力回路のために個別の電源を備える回路の回路図である。 外科用器具のために、デュアル発生器システムがRF発生器エネルギーのモダリティと超音波発生器エネルギーのモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路を示す。 再送された開示の一態様による、外科用器具と共に使用するためのフィードバックシステムを備える外科用器具の一態様の図を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具で使用するための電気信号波形のための複数の波形を生成するように構成された、直接デジタル合成(DDS)回路などのデジタル合成回路の基本的アーキテクチャの一態様を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具で使用するための電気信号波形の複数の波形を生成するように構成された直接デジタル合成(DDS)回路の一態様を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、アナログ波形の本開示の少なくとも1つの態様による、離散時間デジタル電気信号波形の1サイクル(比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形に重ね合わされて示される)を示す。 本開示の一態様による、クランプアームを閉鎖して所望の速度で閉鎖力負荷を加えるために閉鎖部材が遠位に前進する際に、閉鎖部材の漸進的閉鎖を提供するように構成された制御システムの図である。 本開示の一態様による、比例積分微分(PID)コントローラフィードバック制御システムを示す。 本開示の一態様による、左シェル半体がハンドルアセンブリから取り除かれて、マルチリードハンドル端子アセンブリに通信可能に連結された装置識別子を露出させた、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具の立面分解図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、図46に示す超音波外科用器具のトリガ部及びスイッチの詳細図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョー部材が開放位置にある遠位端からのエンドエフェクタの断片的な拡大斜視図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、独立して動作する複数の回路セグメントを備えるセグメント化回路のシステム図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、モータ制御機能を備える外科用器具の様々な構成要素の回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョー部材上に位置するRFデータセンサを備えるエンドエフェクタの一態様を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、センサがフレキシブル回路に取り付けられ得るか、又はフレキシブル回路と一体に形成され得る、図51に示すフレキシブル回路の一態様を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波電気機械システムの周波数を制御し、そのインピーダンスを検出するための代替的システムである。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波トランスデューサのインピーダンスの位相及び規模が周波数の関数としてプロットされる、エンドエフェクタが様々な異なる状態及び条件にある同じ超音波装置のスペクトルである。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波トランスデューサのインピーダンスの規模及び位相が周波数の関数としてプロットされる、3DトレーニングデータSのセットのプロットのグラフ図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、複素インピーダンス特性パターン(指紋)に基づいてジョー条件を決定するための制御プログラム又は論理構成を示す論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、圧電振動子の虚数成分対実数成分としてプロットされた複素インピーダンスの円プロットである。 本開示の少なくとも1つの態様による、圧電振動子の虚数成分対実数成分としてプロットされた複素アドミッタンスの円プロットである。 55.5kHz超音波圧電トランスデューサの複素アドミッタンスの円プロットである。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが開放しており、負荷がない超音波装置のインピーダンス/アドミッタンス円プロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示であり、赤色はアドミッタンスを示し、青色はインピーダンスを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが乾燥したセーム上にクランプされている、超音波装置のインピーダンス/アドミッタンス円プロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示であり、赤色はアドミッタンスを示し、青色はインピーダンスを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーの先端が湿ったセーム上にクランプされている、超音波装置のインピーダンス/アドミッタンス円プロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示であり、赤色はアドミッタンスを示し、青色はインピーダンスを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが湿ったセーム上に完全にクランプされている、超音波装置のインピーダンス/アドミッタンス円プロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示であり、赤色はアドミッタンスを示し、青色はインピーダンスを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが開いている超音波装置の複数の共振を捕捉するために、周波数が48kHzから62kHzにスイープされている、インピーダンス/アドミッタンスプロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示であり、灰色のオーバーレイは円を見やすくするためのものである。 本開示の少なくとも1つの態様による、インピーダンス/アドミッタンス円の半径及びオフセットの予測に基づいてジョー条件を決定するように構成されている制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、低温(青色)及び高温(赤色)超音波ブレードを備える同じ超音波装置の複素インピーダンススペクトルであり、低温(青色)及び高温(赤色)超音波ブレードを備える同じ超音波装置の共振周波数の関数としてのインピーダンス位相角のグラフ図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、低温(青色)及び高温(赤色)超音波ブレードを備える同じ超音波装置の複素インピーダンススペクトルであり、低温(青色)及び高温(赤色)超音波ブレードを備える同じ超音波装置の共振周波数の関数としてのインピーダンスの規模のグラフ図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、様々な周波数で測定された超音波トランスデューサにわたるインピーダンスに基づいて、温度推定器及び状態空間モデルを改善するカルマンフィルタの図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、推定を最大限に高めるために、図67に示すカルマンフィルタの状態推定器によって用いられる3つの確率分布である。 温度制御が490℃の最高温度に到達しない超音波装置の温度対時間のグラフ図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、温度制御が320℃の最高温度に到達する超音波装置の温度対時間のグラフ図である。 超音波ブレードの急激な温度低下が検出されたときに超音波トランスデューサに適用される超音波出力を調節するためのフィードバック制御のグラフ図であり、時間の関数としての超音波出力のグラフ図である。 超音波ブレードの急激な温度低下が検出されたときに超音波トランスデューサに適用される超音波出力を調節するためのフィードバック制御のグラフ図であり、本開示の少なくとも1つの態様による、時間の関数としての超音波ブレード温度のプロットである。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波ブレードの温度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、外科用ハブの状況認識を示す時間線である。 本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具のエンドエフェクタを示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のトランスデューサによって生成される治療サイクルを示す振幅対時間のグラフである。 図73のエンドエフェクタの様々な閉鎖段階を示す。 図73のエンドエフェクタの様々な閉鎖段階を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 一対の離間した接触プレートに組織と接触した際の回路の完成を示す、例示的な組織接触回路の概略図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、絶対位置検出システムを含む制御回路を示す回路図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モード間で切り替えるための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエンドエフェクタによってクランプされた組織に送達されるエネルギー、及び電気外科用器具のモータに送達されるエネルギーを、監視されたパラメータの所定の閾値に基づいて調節するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波外科用器具の異なる電気機械システムを、監視されたパラメータの所定の閾値に基づいて調節するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、組織をクランプする電気外科用器具のエンドエフェクタの遠位部分(先端)における組織インピーダンス(Z)、電力(P)、及び力(F)を表すグラフであり、組織インピーダンス(Z)、電力(P)、及び力(F)は、X軸上の時間(t)に対してY軸上にプロットされている。 診断モード(上のグラフ)及び応答モード(下のグラフ)で電力(P)を時間(t)の関数として表すグラフである。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波ブレードの液体への浸漬を検出し補償するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、閉鎖ドライバ変位の関数としてのエンドエフェクタに送達される電力(p)及び組織温度のグラフ表示を示す。 本開示の少なくとも1つの態様による、超音波ブレードの液体への浸漬を検出し補償するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、4つのグラフを含むグラフであり、上から1番目のグラフは電圧(V)及び電流(I)対時間(t)を表し、2番目のグラフは電力(P)対時間(t)を表し、3番目のグラフは温度(T)対時間(t)を表し、4番目のグラフは組織インピーダンス(Z)対時間(t)を表す。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエンドエフェクタによって組織に適用される組織処置サイクルの終盤に電圧(V)を段階的に上げるためのトリガ条件として組織インピーダンス(Z)の値を利用する制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエンドエフェクタによって組織に適用される組織処置サイクルの終盤に電圧(V)を段階的に上げるためのトリガ条件として温度(T)の値を利用する制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、組み合わせ装置の超音波構成要素によって監視される温度(T)に基づいて、組み合わせ装置のRF構成要素への電力(P)を調節するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図である。 本開示の少なくとも1つの態様による、3つのグラフを含むグラフであり、上から1番目のグラフは、組み合わせ装置の双極RF構成要素のジョーの間に捕捉された組織に送達される電力(P)を表し、2番目のグラフは、組み合わせ装置の超音波構成要素によって測定した組織温度を表し、3番目のグラフは、組織温度を決定するために超音波構成要素によって用いられる二重の非治療的周波数を表す。 本開示の少なくとも1つの態様による、測定された組織インピーダンスに基づいて組み合わせ装置のRF電気外科用器具又はRF構成要素のRF波形の周波数を能動的に調節するための制御プログラム又は論理構成を示す、プロセスの論理フロー図である。
The features of various aspects are set forth in detail in the appended claims. However, various aspects of both the mechanism and the method of operation, together with further objects and advantages thereof, can best be understood by reference to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
1 is a block diagram of a computer-implemented interactive surgical system in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 1 is a surgical system used to perform a surgical procedure within an operating room in accordance with at least one aspect of the present disclosure. A surgical hub paired with a visualization system, a robotic system, and an intelligent instrument according to at least one aspect of the present disclosure. 1 is a partial perspective view of a surgical hub housing and a combination generator module slidably receivable within a drawer of the surgical hub housing, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. 1 is a perspective view of a combination generator module with bipolar, ultrasonic, and monopolar contacts and smoke evacuation components in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. FIG. 6 illustrates individual power bus attachments of a plurality of lateral docking ports of a lateral modular housing configured to receive a plurality of modules in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 illustrates a vertical modular housing configured to receive a plurality of modules in accordance with at least one aspect of the present disclosure. A modular device located in one or more operating rooms of a medical facility, or any room within a medical facility with specialized equipment for surgical procedures, according to at least one aspect of the present disclosure, can be placed in the cloud. 1 illustrates a surgical data network with modular communication hubs configured to connect; 1 illustrates a computer-implemented interactive surgical system according to at least one aspect of the present disclosure. 3 illustrates a surgical hub with multiple modules coupled to a modular control tower in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. 1 illustrates one aspect of a Universal Serial Bus (USB) network hub device in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 illustrates a logic diagram of a surgical instrument or tool control system in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 illustrates a control circuit configured to control aspects of a surgical instrument or tool in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 illustrates a combinational logic circuit configured to control aspects of a surgical instrument or tool in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 illustrates a sequential logic circuit configured to control aspects of a surgical instrument or tool in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 illustrates a surgical instrument or tool with multiple motors that can be activated to perform various functions, according to at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a circuit diagram of a robotic surgical instrument configured to manipulate the surgical tools described herein, according to at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 illustrates a block diagram of a surgical instrument programmed to control distal translation of a displacement member in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 is a circuit diagram of a surgical instrument configured to control various functions in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 1 is a system configured to execute an adaptive ultrasound blade control algorithm within a surgical data network that includes a modular communication hub, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 illustrates one example of a generator in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 is a surgical system comprising a generator and various surgical instruments usable with the generator, according to at least one aspect of the present disclosure. 1 is an end effector according to at least one aspect of the present disclosure. 23 is an illustration of the surgical system of FIG. 22, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a model illustrating operational branch currents in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a structural diagram of a generator architecture in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a functional diagram of a generator architecture in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a functional diagram of a generator architecture in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a functional diagram of a generator architecture in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 is a structural and functional aspect of a generator in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 is a structural and functional aspect of a generator in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a circuit diagram of one embodiment of an ultrasonic drive circuit. 30 is a circuit diagram of a transformer coupled to the ultrasonic drive circuit shown in FIG. 29, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 31 is a circuit diagram of the transformer shown in FIG. 30 coupled to a test circuit, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. FIG. 2 is a circuit diagram of a control circuit in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 shows a simplified block circuit diagram illustrating another electrical circuit contained within a modular ultrasonic surgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 4 illustrates a generator circuit divided into multiple stages in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 illustrates a generator circuit divided into multiple stages, with a first stage circuit in common with a second stage circuit, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a circuit diagram of one aspect of a drive circuit configured to drive radio frequency current (RF) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 35 is a circuit diagram of a transformer coupled to the RF drive circuit shown in FIG. 34, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 1 is a circuit diagram of a circuit with separate power supplies for high power energy/drive circuits and low power circuits, in accordance with one aspect of a resent disclosure; FIG. 2 shows a control circuit that allows a dual generator system to switch between RF generator energy modalities and ultrasound generator energy modalities for a surgical instrument. FIG. 3A illustrates an illustration of an embodiment of a surgical instrument with a feedback system for use with a surgical instrument, according to an embodiment of the retransmitted disclosure. The basics of a digital synthesis circuit, such as a direct digital synthesis (DDS) circuit, configured to generate a plurality of waveforms for electrical signal waveforms for use in a surgical instrument, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 1 illustrates one aspect of the architecture. 1 illustrates one aspect of a direct digital synthesis (DDS) circuit configured to generate a plurality of electrical signal waveforms for use in a surgical instrument, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. One cycle of a discrete-time digital electrical signal waveform (shown superimposed on a discrete-time digital electrical signal waveform for comparison purposes) according to at least one aspect of the present disclosure of an analog waveform, according to at least one aspect of the present disclosure. show. A control configured to provide progressive closure of the closure member as the closure member is advanced distally to close the clamp arm and apply a closure force load at a desired rate, according to one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a diagram of the system. 1 illustrates a proportional-integral-derivative (PID) controller feedback control system according to one aspect of the present disclosure. Elevated disassembly of a modular handheld ultrasonic surgical instrument with the left shell half removed from the handle assembly to expose a device identifier communicatively coupled to a multi-lead handle terminal assembly, according to an aspect of the present disclosure. It is a diagram. 47 is a detailed view of the trigger portion and switch of the ultrasonic surgical instrument shown in FIG. 46, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. FIG. 7 is a fragmentary, close-up perspective view of the end effector from the distal end with the jaw members in an open position, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a system diagram of a segmented circuit comprising multiple independently operating circuit segments in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a circuit diagram of various components of a surgical instrument with motor control functionality in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 illustrates one aspect of an end effector with an RF data sensor located on a jaw member in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 52 illustrates one embodiment of the flexible circuit shown in FIG. 51, in which a sensor may be attached to or integrally formed with the flexible circuit, in accordance with at least one embodiment of the present disclosure. 1 is an alternative system for controlling the frequency and detecting the impedance of an ultrasonic electromechanical system in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 is a spectrum of the same ultrasound device with the end effector in various different states and conditions, in which the phase and magnitude of the impedance of an ultrasound transducer is plotted as a function of frequency, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 is a graphical illustration of a plot of a set of 3D training data S in which the magnitude and phase of the impedance of an ultrasound transducer is plotted as a function of frequency, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. FIG. 2 is a logic flow diagram illustrating a control program or logic arrangement for determining jaw conditions based on complex impedance characteristic patterns (fingerprints) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 is a circular plot of complex impedance plotted as an imaginary component versus a real component of a piezoelectric vibrator, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. 3 is a circular plot of complex admittance plotted as imaginary versus real component of a piezoelectric vibrator, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. Figure 2 is a circular plot of the complex admittance of a 55.5kHz ultrasonic piezoelectric transducer. 2 is a graphical representation of an impedance analyzer showing an impedance/admittance circle plot of an ultrasound device with open jaws and no load, with red indicating admittance and blue indicating impedance, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. . 3 is a graphical representation of an impedance analyzer showing an impedance/admittance circle plot of an ultrasound device with the jaws clamped on a dry chamois, with red indicating admittance and blue indicating impedance, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. shows. 2 is a graphical representation of an impedance analyzer showing an impedance/admittance circle plot of an ultrasound device with the jaw tips clamped on a wet chamois, with red color indicating admittance and blue color in accordance with at least one aspect of the present disclosure. indicates impedance. 2 is a graphical representation of an impedance analyzer showing an impedance/admittance circle plot of an ultrasound device with the jaws fully clamped on a wet chamois, with red color indicating admittance and blue color in accordance with at least one aspect of the present disclosure. indicates impedance. FIG. 7 is a graphical representation of an impedance analyzer showing an impedance/admittance plot where the frequency is swept from 48 kHz to 62 kHz to capture multiple resonances of an open jaw ultrasound device in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. , and the gray overlay is to make the circle easier to see. FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic configured to determine jaw conditions based on predictions of impedance/admittance circle radius and offset, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 is a complex impedance spectrum of the same ultrasound device with cold (blue) and hot (red) ultrasound blades, according to at least one aspect of the present disclosure; FIG. 2 is a graphical representation of impedance phase angle as a function of resonant frequency of a sonic device; FIG. 2 is a complex impedance spectrum of the same ultrasound device with cold (blue) and hot (red) ultrasound blades, according to at least one aspect of the present disclosure; FIG. 1 is a graphical representation of the magnitude of impedance as a function of resonant frequency of a sonic device; FIG. FIG. 3 is an illustration of a Kalman filter that improves a temperature estimator and state-space model based on impedance across an ultrasound transducer measured at various frequencies, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 67 are three probability distributions used by the Kalman filter state estimator shown in FIG. 67 to maximize estimation, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a graph of temperature versus time for an ultrasound device in which the temperature control does not reach a maximum temperature of 490°C; FIG. 3 is a graphical illustration of temperature versus time for an ultrasound device with temperature control reaching a maximum temperature of 320° C., in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a graphical illustration of a feedback control for adjusting the ultrasonic power applied to an ultrasonic transducer when a sudden temperature drop in the ultrasonic blade is detected, and is a graphical illustration of the ultrasonic power as a function of time. . 3 is a graphical illustration of a feedback control for adjusting ultrasound power applied to an ultrasound transducer when a rapid temperature drop in an ultrasound blade is detected as a function of time, according to at least one aspect of the present disclosure; FIG. is a plot of ultrasonic blade temperature. FIG. 2 is a process logic flow diagram illustrating a control program or logic arrangement for controlling the temperature of an ultrasonic blade in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 is a timeline illustrating situational awareness of a surgical hub in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 illustrates an end effector of a surgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 3 is an amplitude versus time graph illustrating treatment cycles generated by a transducer of an electrosurgical instrument, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. 74 illustrates various stages of closure of the end effector of FIG. 73; 74 illustrates various stages of closure of the end effector of FIG. 73; FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a schematic diagram of an exemplary tissue contacting circuit showing the completion of the circuit when a pair of spaced apart contact plates are contacted with tissue. FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a control circuit that includes an absolute position detection system in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic arrangement for switching between energy operating modes of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In accordance with at least one aspect of the present disclosure, the energy delivered to the clamped tissue by the end effector of the electrosurgical instrument and the energy delivered to the motor of the electrosurgical instrument to a predetermined threshold of the monitored parameter. FIG. 2 is a logic flow diagram of a process showing a control program or logic structure for adjusting based on the control program; 2 is a logical flow diagram of a process illustrating a control program or logic configuration for adjusting different electromechanical systems of an ultrasonic surgical instrument based on predetermined thresholds of monitored parameters, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. . 3 is a graph representing tissue impedance (Z), power (P), and force (F) at a distal portion (tip) of an end effector of an electrosurgical instrument clamping tissue, according to at least one aspect of the present disclosure; Tissue impedance (Z), power (P), and force (F) are plotted on the Y-axis against time (t) on the X-axis. Figure 3 is a graph representing power (P) as a function of time (t) in diagnostic mode (top graph) and response mode (bottom graph). FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic arrangement for detecting and compensating for immersion of an ultrasonic blade in a liquid, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 5 illustrates a graphical representation of power delivered to an end effector (p) and tissue temperature as a function of closure driver displacement, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; FIG. FIG. 3 is a logic flow diagram of a process illustrating a control program or logic arrangement for detecting and compensating for immersion of an ultrasonic blade in a liquid, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 2 is a graph including four graphs, the first graph from the top representing voltage (V) and current (I) versus time (t), and the second graph representing power (P), in accordance with at least one aspect of the present disclosure. ) vs. time (t), the third graph represents temperature (T) vs. time (t), and the fourth graph represents tissue impedance (Z) vs. time (t). Using a value of tissue impedance (Z) as a trigger condition for stepping up the voltage (V) applied to tissue by an end effector of an electrosurgical instrument at the end of a tissue treatment cycle, according to at least one aspect of the present disclosure. FIG. 3 is a logical flow diagram of the process showing the control program or logical configuration utilized. Utilizing a value of temperature (T) as a trigger condition to step up the voltage (V) applied to tissue by an end effector of an electrosurgical instrument at the end of a tissue treatment cycle, according to at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a logical flow diagram of a process showing a control program or logical structure for implementing the process. A control program or logic arrangement for adjusting power (P) to an RF component of a combination device based on a temperature (T) monitored by an ultrasound component of the combination device, according to at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a logical flow diagram of a process illustrating the process. 3 is a graph including three graphs, the first graph from the top is the power (P) delivered to tissue captured between the jaws of the bipolar RF component of the combination device, in accordance with at least one aspect of the present disclosure; , the second graph represents the tissue temperature measured by the ultrasound component of the combination device, and the third graph represents the dual non-therapeutic temperature measured by the ultrasound component to determine the tissue temperature. Represents frequency. 3 illustrates a control program or logic arrangement for actively adjusting the frequency of an RF waveform of an RF electrosurgical instrument or RF component of a combination device based on measured tissue impedance, according to at least one aspect of the present disclosure; FIG. 3 is a logical flow diagram of the process.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年8月28日出願の以下の米国特許出願を所有する。
「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願整理番号END8536USNP2/180107-2号、
「TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国特許出願整理番号END8560USNP2/180106-2号、
「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する米国特許出願整理番号END8561USNP1/180144-1号、
「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP1/180139-1号、
「CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP2/180139-2号、
「DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP3/180139-3号、
「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP4/180139-4号、
「DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR」と題する米国特許出願整理番号END8563USNP5/180139-5号、
「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願整理番号END8564USNP1/180140-1号、
「MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT」と題する米国特許出願整理番号END8564USNP2/180140-2号、
「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する米国特許出願整理番号END8565USNP1/180142-1号、
「INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPOLAR LOOP」と題する米国特許出願整理番号END8565USNP2/180142-2号、
「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する米国特許出願整理番号END8566USNP1/180143-1号、及び
「ACTIVATION OF ENERGY DEVICES」と題する米国特許出願整理番号END8573USNP1/180145-1号。
The applicant of this application owns the following United States patent applications filed August 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
United States Patent Application Docket No. END8536USNP2/180107-2 entitled "ESTIMATION STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR";
United States Patent Application Docket No. END8560USNP2/180106-2 entitled “TEMPERATURE CONTROL OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR”;
United States Patent Application Docket No. END8561USNP1/180144-1 entitled “RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS”;
United States Patent Application Docket No. END8563USNP1/180139-1 entitled “CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION”;
United States Patent Application Docket No. END8563USNP2/1801 entitled "CONTROLLING ACTIVATION OF AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO THE PRESENCE OF TISSUE" No. 39-2,
United States Patent Application Docket No. END8563USNP3/180139-3 entitled "DETERMINING TISSUE COMPOSITION VIA AN ULTRASONIC SYSTEM";
U.S. Patent Application Docket No. END8563USNP4/180139 entitled "DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC ELECTROMECHANICAL SYSTEM ACCORDING TO FREQUENCY SHIFT" No. 4,
United States Patent Application Docket No. END8563USNP5/180139-5 entitled "DETERMINING THE STATE OF AN ULTRASONIC END EFFECTOR";
United States Patent Application Docket No. END8564USNP1/180140-1 entitled "SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS";
US Patent Application Docket No. END8564USNP2/1801 entitled "MECHANISMS FOR CONTROLLING DIFFERENT ELECTROMECHANICAL SYSTEMS OF AN ELECTROSURGICAL INSTRUMENT" No. 40-2,
United States Patent Application Docket No. END8565USNP1/180142-1 entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING";
United States Patent Application Docket No. END8565USNP2/180142-2 entitled “INCREASING RADIO FREQUENCY TO CREATE PAD-LESS MONOPOLAR LOOP”;
U.S. Patent Application Docket No. END8566USNP1/180143-1 entitled ``BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY,'' and `` US Patent Application Docket No. END8573USNP1/180145-1 entitled ``ACTIVATION OF ENERGY DEVICES''.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年8月23日出願の以下の米国特許出願を所有する。
「CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION」と題する米国仮特許出願第62/721,995号、
「SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS」と題する米国仮特許出願第62/721,998号、
「INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING」と題する米国仮特許出願第62/721,999号、
「BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY」と題する米国仮特許出願第62/721,994号、及び
「RADIO FREQUENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS」と題する米国仮特許出願第62/721,996号。
The applicant of this application owns the following United States patent applications filed August 23, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,995 entitled "CONTROLLING AN ULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO TISSUE LOCATION,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,998 entitled "SITUATIONAL AWARENESS OF ELECTROSURGICAL SYSTEMS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,999 entitled "INTERRUPTION OF ENERGY DUE TO INADVERTENT CAPACITIVE COUPLING";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/721,994 entitled “BIPOLAR COMBINATION DEVICE THAT AUTOMATICALLY ADJUSTS PRESSURE BASED ON ENERGY MODALITY” and “RADIO FREQU U.S. Provisional Patent Application No. 62/721 entitled “ENCY ENERGY DEVICE FOR DELIVERING COMBINED ELECTRICAL SIGNALS,” No. 996.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年6月30日出願の以下の米国特許出願を所有する。
「SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE」と題する米国仮特許出願第62/692,747号、
「SMART ENERGY ARCHITECTURE」と題する米国仮特許出願第62/692,748号、及び
「SMART ENERGY DEVICES」と題する米国仮特許出願第62/692,768号。
The applicant of this application owns the following United States patent applications filed June 30, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,747 entitled "SMART ACTIVATION OF AN ENERGY DEVICE BY ANOTHER DEVICE";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,748, entitled "SMART ENERGY ARCHITECTURE," and U.S. Provisional Patent Application No. 62/692,768, entitled "SMART ENERGY DEVICES."

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年6月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,090号、
「CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS」と題する米国特許出願第16/024,057号、
「SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION」と題する米国特許出願第16/024,067号、
「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,075号、
「SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING」と題する米国特許出願第16/024,083号、
「SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES」と題する米国特許出願第16/024,094号、
「SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE」と題する米国特許出願第16/024,138号、
「SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES」と題する米国特許出願第16/024,150号、
「VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,160号、
「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE」と題する米国特許出願第16/024,124号、
「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT」と題する米国特許出願第16/024,132号、
「SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY」と題する米国特許出願第16/024,141号、
「SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES」と題する米国特許出願第16/024,162号、
「SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,066号、
「SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第16/024,096号、
「SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS」と題する米国特許出願第16/024,116号、
「SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL」と題する米国特許出願第16/024,149号、
「SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY」と題する米国特許出願第16/024,180号、
「COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,245号、
「SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国特許出願第16/024,258号、
「SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE」と題する米国特許出願第16/024,265号、及び
「DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS」と題する米国特許出願第16/024,273号。
The applicant of this application owns the following United States patent applications filed June 29, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Patent Application No. 16/024,090 entitled "CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS";
U.S. Patent Application No. 16/024,057 entitled "CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS";
U.S. Patent Application No. 16/024,067 entitled "SYSTEMS FOR ADJUSTING END EFFECTOR PARAMETERS BASED ON PERIOPERATIVE INFORMATION,"
U.S. Patent Application No. 16/024,075 entitled "SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING,"
U.S. Patent Application No. 16/024,083 entitled "SAFETY SYSTEMS FOR SMART POWERED SURGICAL STAPLING,"
U.S. Patent Application No. 16/024,094 entitled "SURGICAL SYSTEMS FOR DETECTING END EFFECTOR TISSUE DISTRIBUTION IRREGULARITIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,138 entitled "SYSTEMS FOR DETECTING PROXIMITY OF SURGICAL END EFFECTOR TO CANCEROUS TISSUE,"
U.S. Patent Application No. 16/024,150 entitled "SURGICAL INSTRUMENT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,160 entitled "VARIABLE OUTPUT CARTRIDGE SENSOR ASSEMBLY";
U.S. Patent Application No. 16/024,124 entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE";
U.S. Patent Application No. 16/024,132 entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE CIRCUIT";
U.S. Patent Application No. 16/024,141 entitled "SURGICAL INSTRUMENT WITH A TISSUE MARKING ASSEMBLY";
U.S. Patent Application No. 16/024,162 entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH PRIORITIZED DATA TRANSMISSION CAPABILITIES";
U.S. Patent Application No. 16/024,066 entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL";
U.S. Patent Application No. 16/024,096 entitled "SURGICAL EVACUATION SENSOR ARRANGEMENTS";
U.S. Patent Application No. 16/024,116 entitled "SURGICAL EVACUATION FLOW PATHS";
U.S. Patent Application No. 16/024,149 entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND GENERATOR CONTROL";
U.S. Patent Application No. 16/024,180 entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND DISPLAY";
"COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL P U.S. Patent Application No. 16/024,245 entitled ``LATFORM'';
U.S. Patent Application No. 16/024,258 entitled "SMOKE EVACUATION SYSTEM INCLUDING A SEGMENTED CONTROL CIRCUIT FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM,"
"SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE" U.S. Patent Application No. 16/024,265 entitled "DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS" No. 16/024, 273.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年6月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
「A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS WITH ELECTROSURGICAL DEVICES」と題する米国仮特許出願第62/691,228号、
「CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS」と題する米国仮特許出願第62/691,227号、
「SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE」と題する米国仮特許出願第62/691,230号、
「SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL」と題する米国仮特許出願第62/691,219号、
「COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/691,257号、
「SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE」と題する米国仮特許出願第62/691,262号、及び
「DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS」と題する米国仮特許出願第62/691,251号。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed June 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,228 entitled "A METHOD OF USING REINFORCED FLEX CIRCUITS WITH MULTIPLE SENSORS WITH ELECTROSURGICAL DEVICES,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,227 entitled “CONTROLLING A SURGICAL INSTRUMENT ACCORDING TO SENSED CLOSURE PARAMETERS”;
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,230 entitled "SURGICAL INSTRUMENT HAVING A FLEXIBLE ELECTRODE";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,219 entitled "SURGICAL EVACUATION SENSING AND MOTOR CONTROL";
"COMMUNICATION OF SMOKE EVACUATION SYSTEM PARAMETERS TO HUB OR CLOUD IN SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL P U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,257 entitled ``LATFORM'';
"SURGICAL EVACUATION SYSTEM WITH A COMMUNICATION CIRCUIT FOR COMMUNICATION BETWEEN A FILTER AND A SMOKE EVACUATION DEVICE" U.S. Provisional Patent Application No. 62/691,262 entitled ``DUAL IN-SERIES LARGE AND SMALL DROPLET FILTERS.'' Application No. 62/691,251.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年4月19日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
「METHOD OF HUB COMMUNICATION」と題する米国仮特許出願第62/659,900号。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed April 19, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/659,900 entitled "METHOD OF HUB COMMUNICATION."

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30日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
「CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS」と題する2018年3月30日出願の米国仮特許出願第62/650,898号、
「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」と題する米国仮特許出願第62/650,887号、
「SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/650,882号、及び
「SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CONTROLS」と題する米国仮特許出願第62/650,877号。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed March 30, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,898, filed March 30, 2018, entitled “CAPACITIVE COUPLED RETURN PATH PAD WITH SEPARABLE ARRAY ELEMENTS”;
U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,887 entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/650,882 entitled ``SMOKE EVACUATION MODULE FOR INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM,'' and ``SURGICAL SMOKE EVACUATION SENSING AND CON. US Provisional Patent Application No. 62/650,877 entitled ``TROLS''.

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月29日出願の以下の米国特許出願を所有する。
「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES」と題する米国特許出願第15/940,641号、
「INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES」と題する米国特許出願第15/940,648号、
「SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,656号、
「SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS」と題する米国特許出願第15/940,666号、
「COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,670号、
「SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS」と題する米国特許出願第15/940,677号、
「DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD」と題する米国特許出願第15/940,632号、
「COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUD BASED ANALYTICS SYSTEMS」と題する米国特許出願第15/940,640号、
「SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT」と題する米国特許出願第15/940,645号、
「DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME」と題する米国特許出願第15/940,649号、
「SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS」と題する米国特許出願第15/940,654号、
「SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING」と題する米国特許出願第15/940,663号、
「AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA」と題する米国特許出願第15/940,668号、
「SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER」と題する米国特許出願第15/940,671号、
「DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE」と題する米国特許出願第15/940,686号、
「STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS」と題する米国特許出願第15/940,700号、
「COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS」と題する米国特許出願第15/940,629号、
「USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT」と題する米国特許出願第15/940,704号、
「CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY」と題する米国特許出願第15/940,722号、及び
「DUAL CMOS ARRAY IMAGING」と題する米国特許出願第15/940,742号。
「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,636号、
「ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS」と題する米国特許出願第15/940,653号、
「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER」と題する米国特許出願第15/940,660号、
「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGER DATA SET」と題する米国特許出願第15/940,679号、
「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION」と題する米国特許出願第15/940,694号、
「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES」と題する米国特許出願第15/940,634号、
「DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK」と題する米国特許出願第15/940,706号、及び
「CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES」と題する米国特許出願第15/940,675号。
「DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,627号、
「COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,637号、
「CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,642号、
「AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,676号、
「CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,680号、
「COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,683号、
「DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,690号、及び
「SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS」と題する米国特許出願第15/940,711号。
The applicant of this application owns the following United States patent applications filed March 29, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Patent Application No. 15/940,641 entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES,"
U.S. Patent Application No. 15/940,648 entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH CONDITION HANDLING OF DEVICES AND DATA CAPABILITIES,"
U.S. Patent Application No. 15/940,656 entitled "SURGICAL HUB COORDINATION OF CONTROL AND COMMUNICATION OF OPERATING ROOM DEVICES";
U.S. Patent Application No. 15/940,666 entitled "SPATIAL AWARENESS OF SURGICAL HUBS IN OPERATING ROOMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,670 entitled "COOPERATIVE UTILIZATION OF DATA DERIVED FROM SECONDARY SOURCES BY INTELLIGENT SURGICAL HUBS,"
U.S. Patent Application No. 15/940,677 entitled "SURGICAL HUB CONTROL ARRANGEMENTS";
U.S. Patent Application No. 15/940,632 entitled "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD,"
``COMMUNICATION HUB AND STORAGE DEVICE FOR STORING PARAMETERS AND STATUS OF A SURGICAL DEVICE TO BE SHARED WITH CLOUDS BASED U.S. Patent Application No. 15/940,640 entitled ``ANALYTICS SYSTEMS'';
U.S. Patent Application No. 15/940,645 entitled "SELF DESCRIBING DATA PACKETS GENERATED AT AN ISSUING INSTRUMENT";
U.S. Patent Application No. 15/940,649 entitled "DATA PAIRING TO INTERCONNECT A DEVICE MEASURED PARAMETER WITH AN OUTCOME";
U.S. Patent Application No. 15/940,654 entitled "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
U.S. Patent Application No. 15/940,663 entitled "SURGICAL SYSTEM DISTRIBUTED PROCESSING";
U.S. Patent Application No. 15/940,668 entitled "AGGREGATION AND REPORTING OF SURGICAL HUB DATA";
U.S. Patent Application No. 15/940,671 entitled "SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER";
U.S. Patent Application No. 15/940,686 entitled "DISPLAY OF ALIGNMENT OF STAPLE CARTRIDGE TO PRIOR LINEAR STAPLE LINE,"
U.S. Patent Application No. 15/940,700 entitled "STERILE FIELD INTERACTIVE CONTROL DISPLAYS";
U.S. Patent Application No. 15/940,629 entitled "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,704 entitled "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT,"
No. 15/940,722 entitled “CHARACTERIZATION OF TISSUE IRREGULARITIES THROUGH THE USE OF MONO-CHROMATIC LIGHT REFRACTIVITY” and “DUA No. 15/940,742 entitled ``L CMOS ARRAY IMAGING''.
U.S. Patent Application No. 15/940,636 entitled "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES";
U.S. Patent Application No. 15/940,653 entitled "ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL HUBS";
U.S. Patent Application No. 15/940,660 entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER,"
"CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR LINKING OF LOCAL USAGE TRENDS WITH THE RESOURCE ACQUISITION BEHAVIORS OF LARGE DATA SE U.S. patent application Ser. No. 15/940,679, entitled
U.S. Patent Application No. 15/940,694 entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR MEDICAL FACILITY SEGMENTED INDIVIDUALIZATION OF INSTRUMENT FUNCTION" No.,
U.S. Patent Application No. 15/940,634 entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES,"
U.S. patent application Ser. No. 15/940,675 entitled ``DEVICES''.
U.S. Patent Application No. 15/940,627 entitled "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,637 entitled "COMMUNICATION ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS,"
U.S. Patent Application No. 15/940,642 entitled "CONTROLS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,676 entitled "AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,680 entitled "CONTROLLERS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,683 entitled "COOPERATIVE SURGICAL ACTIONS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Patent Application No. 15/940,690 entitled "DISPLAY ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS" U.S. patent application Ser. No. 15/940,711 entitled "URGICAL PLATFORMS."

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。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed March 28, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,302 entitled "INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS WITH ENCRYPTED COMMUNICATION CAPABILITIES,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,294 entitled "DATA STRIPPING METHOD TO INTERROGATE PATIENT RECORDS AND CREATE ANONYMIZED RECORD";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,300 entitled "SURGICAL HUB SITUATIONAL AWARENESS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,309 entitled “SURGICAL HUB SPATIAL AWARENESS TO DETERMINE DEVICES IN OPERATING THEATER”;
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,310 entitled "COMPUTER IMPLEMENTED INTERACTIVE SURGICAL SYSTEMS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,291 entitled "USE OF LASER LIGHT AND RED-GREEN-BLUE COLORATION TO DETERMINE PROPERTIES OF BACK SCATTERED LIGHT,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,296 entitled “ADAPTIVE CONTROL PROGRAM UPDATES FOR SURGICAL DEVICES”;
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,333 entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR CUSTOMIZATION AND RECOMMENDATIONS TO A USER,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,327 entitled “CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS FOR SECURITY AND AUTHENTICATION TRENDS AND REACTIVE MEASURES,”
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,315 entitled "DATA HANDLING AND PRIORITIZATION IN A CLOUD ANALYTICS NETWORK";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,313 entitled "CLOUD INTERFACE FOR COUPLED SURGICAL DEVICES,"
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,320 entitled "DRIVE ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/649,307 entitled “AUTOMATIC TOOL ADJUSTMENTS FOR ROBOT-ASSISTED SURGICAL PLATFORMS” and “SENSING ARRANGEMENTS FOR ROBOT-ASS US Provisional Patent Application No. 62/649,323 entitled "ISTED SURGICAL PLATFORMS."

本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月8日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国仮特許出願第62/640,417号、及び
「ESTIMATING STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」と題する米国仮特許出願第62/640,415号。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed March 8, 2018, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,417 entitled “TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR” and “ESTIMATION STATE OF ULTRASONIC END EFFECTOR AND CONTROL SYSTEM THEREFOR” U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,415 issue.

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、2017年12月28日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願番号米国仮特許出願第62/611,341号、
「CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS」と題する米国仮特許出願第62/611,340号、及び
「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/611,339号。
The applicant of this application owns the following United States Provisional Patent Applications filed December 28, 2017, the disclosures of each of which are incorporated herein by reference in their entirety.
U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341 entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM";
U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,340 entitled "CLOUD-BASED MEDICAL ANALYTICS" and U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,339 entitled "ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM."

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。 Before describing various aspects of the surgical device and generator in detail, it should be noted that the illustrated embodiments are not limited in application or use to the details of construction and arrangement of parts shown in the accompanying drawings and description. It should be kept in mind. The example embodiments may be implemented or incorporated into other aspects, variations, and modifications and may be practiced or carried out in various ways. Furthermore, unless otherwise stated, the terms and expressions used herein have been selected for the convenience of the reader to describe exemplary embodiments and are not intended to be limiting. . Furthermore, one or more of the aspects, implementations of the aspects, and/or examples described below may be combined with any other aspects, implementations of the aspects, and/or examples described below. It is to be understood that one or more can be combined.

様々な態様が、改善された超音波外科用装置、電気外科用装置、及びこれと共に使用するための発生器を対象とする。超音波外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に組織を横切開及び/又は凝固するように構成され得る。電気外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に、組織を横切開、凝固、スケーリング、溶接及び/又は乾燥させるように構成され得る。 Various aspects are directed to improved ultrasonic surgical devices, electrosurgical devices, and generators for use therewith. Aspects of the ultrasonic surgical device may be configured, for example, to transect and/or coagulate tissue during a surgical procedure. Aspects of the electrosurgical device may be configured, for example, to transect, coagulate, scale, weld, and/or dry tissue during a surgical procedure.

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システム100は、1つ又は2つ以上の外科システム102と、クラウドベースのシステム(例えば、ストレージ装置105に連結されたリモートサーバ113を含み得るクラウド104)と、を含む。各外科システム102は、リモートサーバ113を含み得るクラウド104と通信する少なくとも1つの外科用ハブ106を含む。一実施例では、図1に示すように、外科システム102は、互いに、及び/又はハブ106と通信するように構成された、可視化システム108と、ロボットシステム110と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と、を含む。いくつかの態様では、外科システム102は、M個のハブ106と、N個の可視化システム108と、O個のロボットシステム110と、P個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と、を含んでもよく、ここでM、N、O、及びPは1以上の整数である。 Referring to FIG. 1, a computer-implemented interactive surgical system 100 includes one or more surgical systems 102 and a cloud-based system (e.g., a cloud 104 that may include a remote server 113 coupled to a storage device 105). ,including. Each surgical system 102 includes at least one surgical hub 106 that communicates with a cloud 104 that may include remote servers 113. In one example, as shown in FIG. 1, surgical system 102 includes a visualization system 108, a robotic system 110, and a handheld intelligent surgical instrument 112 configured to communicate with each other and/or with hub 106. and, including. In some aspects, the surgical system 102 may include M hubs 106, N visualization systems 108, O robotic systems 110, and P handheld intelligent surgical instruments 112. , where M, N, O, and P are integers of 1 or more.

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システム102の一例を示す。ロボットシステム110は、外科処置において外科システム102の一部として使用される。ロボットシステム110は、外科医のコンソール118と、患者側カート120(外科用ロボット)と、外科用ロボットハブ122と、を含む。患者側カート120は、患者の身体の低侵襲切開中に、外科医が外科医のコンソール118を介して手術部位を見る間、少なくとも1つの取り外し可能に連結された外科用ツール117を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置124によって得ることができ、医療用撮像装置124は撮像装置124を配向するために患者側カート120によって操作され得る。ロボットハブ122は、外科医のコンソール118を介して外科医に対するその後の表示のために、手術部位の画像を処理するよう用いることができる。 FIG. 3 shows an example of a surgical system 102 used to perform a surgical procedure on a patient lying on an operating table 114 within a surgical operating room 116. Robotic system 110 is used as part of surgical system 102 in a surgical procedure. Robotic system 110 includes a surgeon's console 118, a patient cart 120 (surgical robot), and a surgical robot hub 122. The patient-side cart 120 is capable of manipulating at least one removably coupled surgical tool 117 while the surgeon views the surgical site via the surgeon's console 118 during a minimally invasive dissection of the patient's body. . Images of the surgical site may be obtained by medical imaging device 124, which may be manipulated by patient cart 120 to orient imaging device 124. Robotic hub 122 may be used to process images of the surgical site for subsequent display to the surgeon via surgeon's console 118.

他の種類のロボットシステムを、外科システム102と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、2017年12月28日出願の「ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/611,339号に記載されている。 Other types of robotic systems can be easily adapted for use with surgical system 102. Various examples of robotic systems and surgical tools suitable for use with the present disclosure are disclosed in the application entitled "ROBOT ASSISTED SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. No. 62/611,339.

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。 Various examples of cloud-based analytics performed by cloud 104 and suitable for use with this disclosure are described in “CLOUD-BASED MEDICAL,” filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. US Provisional Patent Application No. 62/611,340 entitled ``ANALYTICS''.

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。 In various aspects, imaging device 124 includes at least one image sensor and one or more optical components. Suitable image sensors include, but are not limited to, charge coupled device (CCD) sensors and complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensors.

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。 Optical components of imager 124 may include one or more illumination sources and/or one or more lenses. One or more illumination sources may be directed to illuminate a portion of the surgical field. The one or more image sensors can receive reflected or refracted light from the surgical field, including light reflected or refracted from tissue and/or surgical instruments.

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。 The one or more illumination sources may be configured to emit electromagnetic energy within the visible and invisible spectrum. The visible spectrum, sometimes referred to as the optical spectrum or emission spectrum, is the portion of the electromagnetic spectrum that is visible to the human eye (i.e., detectable by the human eye) and is sometimes referred to as visible light, or simply light. The typical human eye is sensitive to wavelengths from about 380 nm to about 750 nm in air.

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。 The invisible spectrum (ie, the non-emissive spectrum) is the portion of the electromagnetic spectrum that lies below and above the visible spectrum (ie, wavelengths less than about 380 nm and greater than about 750 nm). Invisible spectrum is not detectable by the human eye. Wavelengths above about 750 nm are longer than the red visible spectrum, and these become invisible infrared (IR), microwave, and wireless electromagnetic radiation. Wavelengths below about 380 nm are shorter than the violet spectrum, and these constitute invisible ultraviolet, X-ray, and gamma electromagnetic radiation.

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。 In various aspects, imaging device 124 is configured for use in minimally invasive surgery. Examples of imaging devices suitable for use with the present disclosure include arthroscopes, angioscopes, bronchoscopes, cholangioscopes, colonoscopes, cytoscopes, duodenoscopes, enteroscopes, esophagogastroduodenoscopes (gastroscopes). , endoscopes, laryngoscopes, nasopharyngo-neproscopes, sigmoidoscopes, thoracoscopes, and ureteroscopes.

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。 In one aspect, the imaging device uses multispectral monitoring to distinguish between topography and underlying structure. Multispectral images capture image data within specific wavelength ranges across the electromagnetic spectrum. Wavelengths can be separated by filters or by using instruments sensitive to light from specific wavelengths, including frequencies beyond the visible light range, such as IR and ultraviolet light. Spectral imaging can enable the extraction of additional information that the human eye cannot capture with its red, green, and blue receptors. The use of multispectral imaging techniques is described in "Advanced Imaging" in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Acquisition Module” section. Multispectral monitoring can be a useful tool to reposition the surgical field to perform one or more of the above-described tests on the treated tissue after one surgical task is completed.

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。 It is self-evident that any surgical procedure requires rigorous sterilization of the operating room and surgical instruments. The stringent hygiene and sterilization conditions required in a "surgical theater", ie, operating room or treatment room, require maximum sterility of all medical devices and equipment. Part of that sterilization process is the need to sterilize anything that comes into contact with the patient or enters the sterile field, including the imaging device 124 and its accessories and components. A sterile field may be considered a specific area that is considered free of microorganisms, such as in a tray or on a sterile towel, or a sterile field may be considered the area immediately surrounding a patient prepared for a surgical procedure. It will be understood that what can be done. A sterile field may include cleaned team members wearing appropriate clothing and all equipment and fixtures within the area.

様々な態様では、可視化システム108は、図2に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された1つ又は2つ以上の撮像センサと、1つ又は2つ以上の画像処理ユニットと、1つ又は2つ以上のストレージアレイと、1つ又は2つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム108は、HL7、PACS、及びEMRのインターフェースを含む。可視化システム108の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる2017年12月28日出願の「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する米国仮特許出願第62/611,341号の「Advanced Imaging Acquisition Module」の項で説明されている。 In various aspects, visualization system 108 includes one or more imaging sensors strategically positioned relative to the sterile field and one or more image processing units, as shown in FIG. one or more storage arrays; and one or more displays. In one aspect, visualization system 108 includes HL7, PACS, and EMR interfaces. Various components of visualization system 108 are described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," filed December 28, 2017, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. It is explained in the section "Advanced Imaging Acquisition Module".

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。 As shown in FIG. 2, primary display 119 is positioned within the sterile field so that it is visible to an operator positioned at operating table 114. Additionally, visualization tower 111 is located outside the sterile field. Visualization tower 111 includes a first non-sterile display 107 and a second non-sterile display 109 facing away from each other. A visualization system 108 guided by the hub 106 is configured to use displays 107, 109, and 119 to coordinate the flow of information to operators inside and outside the sterile field. For example, hub 106 may cause visualization system 108 to display a snapshot of the surgical site recorded by imaging device 124 on non-sterile display 107 or 109 while maintaining live video of the surgical site on primary display 119. I can do it. Snapshots on non-sterile display 107 or 109 may, for example, allow a non-sterile operator to perform diagnostic steps associated with a surgical procedure.

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。 In one aspect, the hub 106 transmits diagnostic input or feedback entered by a non-sterile operator located at the visualization tower 111 within the sterile field to a primary display 119 within the sterile field and transmits this to a sterile operator located at the operating table. It is also configured so that people can view it. In one example, the input may be in the form of a modification to a snapshot displayed on non-sterile display 107 or 109 that may be sent by hub 106 to primary display 119.

図2を参照すると、外科用器具112は、外科処置において外科システム102の一部として使用されている。ハブ106はまた、外科用器具112のディスプレイへの情報フローを調整するようにも構成されている。例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号における。可視化タワー111の位置で非滅菌操作者によって入力される診断入力又はフィードバックは、滅菌野内でハブ106によって外科用器具ディスプレイ115に送られてもよく、ここで診断入力又はフィードバックは外科用器具112の操作者によって見られてもよい。外科システム102と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Surgical Instrument Hardware」の項目、及び「INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM」と題する2017年12月28日出願の米国仮特許出願第62/611,341号で説明されている。 Referring to FIG. 2, surgical instrument 112 is used as part of surgical system 102 in a surgical procedure. Hub 106 is also configured to coordinate the flow of information to the display of surgical instrument 112. For example, in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Diagnostic input or feedback entered by a non-sterile operator at the visualization tower 111 location may be sent by the hub 106 within the sterile field to the surgical instrument display 115, where the diagnostic input or feedback is input to the surgical instrument 112. May be viewed by the operator. For exemplary surgical instruments suitable for use with surgical system 102, see, for example, the section entitled "Surgical Instrument Hardware" and the 2017 publication entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. It is described in US Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28th.

ここで図3を参照すると、ハブ106が、可視化システム108、ロボットシステム110、及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具112と通信している状態で示されている。ハブ106は、ハブディスプレイ135、撮像モジュール138、発生器モジュール140、通信モジュール130、プロセッサモジュール132、及びストレージアレイ134を含む。特定の態様では、図3に示すように、ハブ106は、排煙モジュール126及び/又は吸引/灌注モジュール128を更に含む。 Referring now to FIG. 3, hub 106 is shown in communication with visualization system 108, robotic system 110, and handheld intelligent surgical instrument 112. Hub 106 includes a hub display 135, an imaging module 138, a generator module 140, a communications module 130, a processor module 132, and a storage array 134. In certain aspects, as shown in FIG. 3, hub 106 further includes a smoke evacuation module 126 and/or a suction/irrigation module 128.

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。 During a surgical procedure, applying energy to tissue for sealing and/or cutting typically involves evacuation of smoke, suction of excess fluid, and/or irrigation of the tissue. Fluid, power, and/or data lines from different sources often become intertwined during surgical procedures. Valuable time may be lost addressing this problem during the surgical procedure. Disentangling the lines may require removing the lines from their corresponding modules, which may require resetting the modules. The hub's modular enclosure 136 provides a unified environment for managing power, data, and fluid lines and reduces the frequency of tangling between such lines.

本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ及び電力接点を含む。組み合わせ発生器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極RFエネルギー発生器構成要素、及び単極RFエネルギー発生器構成要素のうちの2つ以上を含む。一態様では、組み合わせ発生器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ発生器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも1つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって生成された煙、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。 Aspects of the present disclosure present a surgical hub for use in surgical procedures involving the application of energy to tissue at a surgical site. The surgical hub includes a hub housing and a combination generator module slidably receivable within a docking station of the hub housing. The docking station includes data and power contacts. A combination generator module includes two or more of an ultrasonic energy generator component, a bipolar RF energy generator component, and a monopolar RF energy generator component housed within a single unit. In one aspect, the combination generator module further includes a smoke evacuation component, at least one energy delivery cable for connecting the combination generator module to a surgical instrument, and application of therapeutic energy to tissue. at least one smoke evacuation component configured to expel smoke, fluid, and/or particulates; and a fluid line extending from the remote surgical site to the smoke evacuation component.

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。 In one aspect, the fluid line is a first fluid line and the second fluid line extends from the remote surgical site to an aspiration and irrigation module slidably received within the hub housing. In one aspect, the hub housing includes a fluidic interface.

特定の外科処置は、2つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。1つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式筐体136が様々な発生器を収容して、これらの間の双方向通信を促進するように構成される解決法を提示する。ハブのモジュール式筐体136の利点の1つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び/又は交換を可能にすることである。 Certain surgical procedures may require the application of more than one energy type to tissue. One energy type may be more beneficial for cutting tissue, while another different energy type may be more beneficial for sealing tissue. For example, a bipolar generator can be used to seal tissue, while an ultrasound generator can be used to cut the sealed tissue. Aspects of the present disclosure present a solution in which the hub's modular enclosure 136 is configured to house various generators and facilitate bi-directional communication therebetween. One of the advantages of the hub's modular housing 136 is that it allows for quick removal and/or replacement of various modules.

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のエネルギーを生成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。 Aspects of the present disclosure present a modular surgical housing for use in surgical procedures involving the application of energy to tissue. The modular surgical housing includes a first energy generator module configured to generate a first energy for application to tissue and a first docking port including first data and power contacts. a first docking station comprising: a first energy generator module slidably movable into electrical engagement with the power and data contacts; and a first energy generator module comprising: The first power and data contact is slidably movable out of electrical engagement with the first power and data contact.

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のエネルギーを生成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。 In addition to the above, the modular surgical housing includes a second energy generator module configured to generate a second energy for applying to tissue that is different than the first energy; a second docking station with a second docking port including data and power contacts of the second energy generator module, the second energy generator module being slidably moved into electrical engagement with the power and data contacts. and the second energy generator module is slidably movable out of electrical engagement with the second power and data contacts.

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。 Additionally, the modular surgical housing includes a first docking port and a second docking port configured to facilitate communication between the first energy generator module and the second energy generator module. It further includes a communication bus to and from the port.

図3~図7を参照すると、発生器モジュール140と、排煙モジュール126と、吸引/灌注モジュール128と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体136に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体136は、モジュール140、126、128間の双方向通信を更に促進する。図5に示すように、発生器モジュール140は、ハブのモジュール式筐体136に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット139内に支持される、統合された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図5に示すように、発生器モジュール140は、単極装置146、双極装置147、及び超音波装置148に接続するように構成され得る。あるいは、発生器モジュール140は、ハブのモジュール式筐体136を介して相互作用する一連の単極、双極、及び/又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体136は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体136にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。 3-7, aspects of the present disclosure are presented relating to a modular housing 136 of a hub that allows for modular integration of a generator module 140, a smoke evacuation module 126, and a suction/irrigation module 128. be done. The hub's modular housing 136 further facilitates bi-directional communication between the modules 140, 126, 128. As shown in FIG. 5, the generator module 140 is an integrated monopolar, bipolar, and super It may also be a generator module comprising a sonic component. As shown in FIG. 5, generator module 140 may be configured to connect to monopolar device 146, bipolar device 147, and ultrasound device 148. Alternatively, the generator module 140 may include a series of monopolar, bipolar, and/or ultrasonic generator modules that interact through the hub's modular housing 136. The hub's modular housing 136 allows for the insertion of multiple generators and bi-directional communication between generators docked in the hub's modular housing 136 so that the multiple generators function as a single generator. The communication may be configured to facilitate communication.

一態様では、ハブのモジュール式筐体136は、モジュール140、126、128の取り外し可能な取り付け及びそれらの間の双方向通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン149を備える。 In one aspect, the hub modular housing 136 includes a modular power and A communication backplane 149 is provided.

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発生器モジュール145の部分斜視図を示す。組み合わせ発生器モジュール145の後側に電力及びデータ接点を有するドッキングポート152は、組み合わせ発生器モジュール145がハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151内の位置へと摺動されると、対応するドッキングポート150をハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151の電力及びデータ接点と係合するように構成される。一態様では、組み合わせ発生器モジュール145は、図5に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット139と共に一体化された排煙モジュールと、を含む。 In one aspect, the hub modular housing 136 includes a docking station or drawer 151, also referred to herein as a drawer, configured to slidably receive the modules 140, 126, 128. FIG. 4 shows a partial perspective view of surgical hub housing 136 and combination generator module 145 slidably receivable in docking station 151 of surgical hub housing 136. FIG. A docking port 152 with power and data contacts on the rear side of the combination generator module 145 allows the combination generator module 145 to be slid into position within the corresponding docking station 151 of the hub's modular housing 136. A corresponding docking port 150 is configured to engage power and data contacts of a corresponding docking station 151 of the hub's modular housing 136. In one aspect, the combination generator module 145 includes bipolar, ultrasonic, and monopolar modules and a smoke evacuation module integrated with a single housing unit 139, as shown in FIG.

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。 In various aspects, the smoke evacuation module 126 includes a fluid line 154 that conveys captured/recovered smoke and/or fluid away from the surgical site, eg, to the smoke evacuation module 126. The vacuum suction generated from the smoke evacuation module 126 can draw smoke into the utility conduit opening at the surgical site. The utility conduit connected to the fluid line may be in the form of a flexible tube that terminates in the smoke evacuation module 126. Utility conduits and fluid lines define a fluid path extending toward the smoke evacuation module 126 received within the hub housing 136.

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。 In various aspects, the aspiration/irrigation module 128 is coupled to a surgical tool that includes an aspiration fluid line and a suction fluid line. In one example, the suction and aspiration fluid lines are in the form of flexible tubing that extends from the surgical site toward the suction/irrigation module 128. The one or more drive systems may be configured to cause irrigation and suction of fluid to and from the surgical site.

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。 In one aspect, a surgical tool includes a shaft having an end effector at a distal end thereof, at least one energy treatment portion associated with the end effector, a suction tube, and an irrigation tube. The suction tube can have an inlet port at its distal end, and the suction tube extends through the shaft. Similarly, an irrigation tube can extend through the shaft and have an entry port proximate to the energy delivery device. The energy delivery instrument is configured to deliver ultrasound and/or RF energy to the surgical site and is initially coupled to the generator module 140 by a cable extending through the shaft.

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。 The irrigation tube can be in fluid communication with a fluid source and the suction tube can be in fluid communication with a vacuum source. A fluid source and/or a vacuum source may be housed within the aspiration/irrigation module 128. In one example, the fluid source and/or vacuum source may be housed within the hub housing 136 separate from the aspiration/irrigation module 128. In such embodiments, the fluidic interface may be configured to connect the suction/irrigation module 128 to a fluid source and/or a vacuum source.

一態様では、モジュール140、126、128及び/又はハブのモジュール式筐体136上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体136のドッキングステーション内でこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図4に示すように、組み合わせ発生器モジュール145は、ハブのモジュール式筐体136の対応するドッキングステーション151の対応するブラケット156と摺動可能に係合するように構成された側部ブラケット155を含む。ブラケットは協働して、組み合わせ発生器モジュール145のドッキングポート接点をハブのモジュール式筐体136のドッキングポート接点と電気係合させるように誘導する。 In one aspect, the modules 140, 126, 128 and/or their corresponding docking stations on the hub's modular housing 136 align the docking ports of the modules with the docking stations of the hub's modular housing 136. The device may include an alignment mechanism configured to engage the corresponding components within the device. For example, as shown in FIG. 4, the combination generator module 145 includes a side bracket configured to slidably engage a corresponding bracket 156 of a corresponding docking station 151 of the hub's modular housing 136. Contains 155. The brackets cooperate to direct the docking port contacts of the combination generator module 145 into electrical engagement with the docking port contacts of the hub's modular housing 136.

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節される。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。 In some aspects, the drawers 151 of the hub modular housing 136 are the same or substantially the same size, and the modules are sized to be received within the drawers 151. For example, side brackets 155 and/or 156 may be larger or smaller depending on the size of the module. In other aspects, the drawers 151 are of different sizes, each designed to accommodate a particular module.

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。 Additionally, the contacts of a particular module may be keyed to engage the contacts of a particular drawer to avoid inserting the module into a drawer with incompatible contacts.

図4に示されるように、1つのドロアー151のドッキングポート150は、通信リンク157を介して別のドロアー151のドッキングポート150に連結されて、ハブのモジュール式筐体136内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体136のドッキングポート150は、ハブのモジュール式筐体136内に収容されたモジュール間の無線双方向通信を容易にしてもよい。例えば、Air Titan-Bluetoothなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。 As shown in FIG. 4, the docking port 150 of one drawer 151 is coupled to the docking port 150 of another drawer 151 via a communication link 157 to accommodate modules housed within the modular housing 136 of the hub. Two-way communication between the two can be facilitated. Alternatively or additionally, the docking port 150 of the hub modular housing 136 may facilitate wireless two-way communication between modules housed within the hub modular housing 136. Any suitable wireless communication may be used, such as Air Titan-Bluetooth.

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。 FIG. 6 illustrates individual power bus attachments of a plurality of lateral docking ports of a lateral modular housing 160 configured to receive a plurality of modules of a surgical hub 206. Lateral modular housing 160 is configured to laterally receive and interconnect modules 161. The modules 161 are slidably inserted into a docking station 162 of a lateral modular housing 160 that includes a backplane for interconnecting the modules 161. As shown in FIG. 6, the modules 161 are laterally arranged within the laterally modular housing 160. Alternatively, modules 161 may be arranged vertically within a laterally modular housing.

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。 7 shows a vertical modular housing 164 configured to receive multiple modules 165 of surgical hub 106. FIG. The modules 165 are slidably inserted into a docking station or drawer 167 of a vertical modular housing 164 that includes a backplane for interconnecting the modules 165. Although the drawer 167 of the vertical modular housing 164 is vertically oriented, in certain cases the vertical modular housing 164 may include a laterally oriented drawer. Additionally, modules 165 may interact with each other through docking ports in vertical modular housing 164. In the embodiment of FIG. 7, a display 177 is provided for displaying data related to the operation of module 165. In addition, vertical modular housing 164 includes a master module 178 that houses a plurality of submodules that are slidably received within master module 178.

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。 In various aspects, the imaging module 138 includes a built-in video processor and a modular light source, and is adapted for use with a variety of imaging devices. In one aspect, the imaging device is constructed with a modular housing that can be assembled with a light source module and a camera module. The housing may be a disposable housing. In at least one embodiment, the disposable housing is removably coupled to a reusable controller, light source module, and camera module. The light source module and/or camera module can be selectively selected depending on the type of surgical procedure. In one aspect, the camera module includes a CCD sensor. In another aspect, the camera module includes a CMOS sensor. In another aspect, the camera module is configured for scanned beam imaging. Similarly, the light source module can be configured to deliver white light or different lights depending on the surgical procedure.

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。 During a surgical procedure, it can be inefficient to remove a surgical device from the surgical field and replace it with another surgical device that includes a different camera or a different light source. Temporary loss of vision of the surgical field can have undesirable consequences. The modular imaging device of the present disclosure is configured to allow replacement of the light source module or camera module midstream during a surgical procedure without the need to remove the imaging device from the surgical field.

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。 In one aspect, an imaging device includes a tubular housing that includes a plurality of channels. The first channel is configured to slidably receive a camera module that can be configured for snap-fit engagement with the first channel. The second channel is configured to slidably receive a light source module that can be configured to snap-fit into engagement with the second channel. In another example, the camera module and/or the light source module can be rotated to a final position within their corresponding channels. A threaded engagement may be employed instead of a snap-fit engagement.

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。 In various embodiments, multiple imaging devices are positioned at various locations within the surgical field to provide multiple views. Imaging module 138 can be configured to switch between imaging devices to provide optimal viewing. In various aspects, imaging module 138 can be configured to integrate images from different imaging devices.

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。 Various image processors and imaging devices suitable for use with the present disclosure are described in U.S. Pat. No. 7,995,045. Additionally, U.S. Patent No. 7,982,776, issued July 19, 2011, entitled "SBI MOTION ARTIFACT REMOVAL APPARATUS AND METHOD," which is incorporated herein by reference in its entirety, provides a method for removing motion artifacts from image data. It describes various systems for doing so. Such a system may be integrated with imaging module 138. Additionally, U.S. Patent Application Publication No. 2011/0306840, published December 15, 2011, entitled "CONTROLLABLE MAGNETIC SOURCE TO FIXTURE INTRACORPOREAL APPARATUS" and "SYSTEM FOR PERFO August 28, 2014 titled “RMING A MINIMALLY INVASIVE SURGICAL PROCEDURE” Published US Patent Application Publication No. 2014/0243597 is each incorporated herein by reference in its entirety.

図8は、医療施設の1つ又は2つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム(例えばストレージ装置205に連結されたリモートサーバ213を含み得るクラウド204)に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ203を備える外科用データネットワーク201を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ203は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ207及び/又はネットワークスイッチ209を備える。モジュール式通信ハブ203は更に、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供するために、ローカルコンピュータシステム210に連結することができる。外科用データネットワーク201は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが1つの装置(又はセグメント)から別の装置(又はセグメント)に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ207又はネットワークスイッチ209内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。 FIG. 8 shows how a cloud-based system (e.g. storage A surgical data network 201 is shown comprising a modular communication hub 203 configured to connect to a cloud 204 ), which may include a remote server 213 coupled to a device 205 . In one aspect, modular communications hub 203 includes a network hub 207 and/or a network switch 209 that communicates with a network router. Modular communication hub 203 may further be coupled to local computer system 210 to provide local computer processing and data manipulation. Surgical data network 201 may be configured as passive, intelligent, or switched. A passive surgical data network acts as a conduit for data, allowing data to go from one device (or segment) to another device (or segment) and to cloud computing resources. The intelligent surgical data network includes additional mechanisms that allow traffic to pass through the monitored surgical data network and configure each port within the network hub 207 or network switch 209. An intelligent surgical data network may be referred to as a manageable hub or switch. The switching hub reads the destination address of each packet and then forwards the packet to the correct port.

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。 Modular devices 1a-1n located in the operating room may be coupled to a modular communication hub 203. Network hub 207 and/or network switch 209 can be coupled to network router 211 to connect devices 1a-1n to cloud 204 or local computer system 210. Data associated with devices 1a-1n may be transferred via a router to a cloud-based computer for remote data processing and manipulation. Data associated with devices 1a-1n may also be transferred to local computer system 210 for local data processing and manipulation. Modular devices 2a-2m located in the same operating room may also be coupled to network switch 209. Network switch 209 can be coupled to network hub 207 and/or network router 211 to connect devices 2 a - 2 m to cloud 204 . Data associated with devices 2a-2n may be transferred via network router 211 to cloud 204 for data processing and manipulation. Data associated with devices 2a-2m may also be transferred to local computer system 210 for local data processing and manipulation.

複数のネットワークハブ207及び/又は複数のネットワークスイッチ209を複数のネットワークルータ211と相互接続することによって、外科用データネットワーク201が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ203は、複数の装置1a~1n/2a~2mを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム210もまた、モジュール式制御タワーに収容されてもよい。モジュール式通信ハブ203は、ディスプレイ212に接続されて、例えば外科処置中に、装置1a~1n/2a~2mのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置1a~1n/2a~2mとしては、外科用データネットワーク201のモジュール式通信ハブ203に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に連結された撮像モジュール138、エネルギーベースの外科用装置に連結された発生器モジュール140、排煙モジュール126、吸引/灌注モジュール128、通信モジュール130、プロセッサモジュール132、ストレージアレイ134、ディスプレイに連結された外科用装置、及び/又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。 It will be appreciated that surgical data network 201 may be expanded by interconnecting multiple network hubs 207 and/or multiple network switches 209 with multiple network routers 211. Modular communications hub 203 may be housed within a modular control tower configured to receive a plurality of devices 1a-1n/2a-2m. Local computer system 210 may also be housed in the modular control tower. The modular communication hub 203 is connected to a display 212 to display images acquired by some of the devices 1a-1n/2a-2m, eg, during a surgical procedure. In various aspects, the devices 1a-1n/2a-2m include, for example, an imaging module 138 coupled to an endoscope, among other modular devices that may be connected to the modular communications hub 203 of the surgical data network 201. , a generator module 140 coupled to an energy-based surgical device, a smoke evacuation module 126, an aspiration/irrigation module 128, a communication module 130, a processor module 132, a storage array 134, a surgical device coupled to a display, and/or Alternatively, various modules such as a non-contact sensor module may be mentioned.

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、ストレージ、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場(例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間)に位置するモジュール式通信ハブ203及び/又はコンピュータシステム210に、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ストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。 In one aspect, surgical data network 201 includes a combination of network hub(s), network switch(es), and network router(s) that connect devices 1a-1n/2a-2m to the cloud. May include. Any one or all of the devices 1a-1n/2a-2m coupled to a network hub or network switch can collect data in real time and transfer the data to a cloud computer for data processing and manipulation. . It will be appreciated that cloud computing relies on shared computing resources to handle software applications, rather than having a local server or personal device. Although the term "cloud" may be used as a metaphor for "Internet," the term is not so limited. Accordingly, the term "cloud computing" may be used herein to refer to "a type of Internet-based computing" in which various services such as servers, storage, and applications are provided at the surgical site. (e.g., a fixed, mobile, temporary, or on-site operating room or space) and via the Internet to a modular communication hub 203 and/or computer system 210 located in a fixed, mobile, temporary, or on-site operating room or space. and delivered to devices connected to system 210. Cloud infrastructure may be maintained by a cloud service provider. In this context, a cloud service provider may be an entity that coordinates the use and control of devices 1a-1n/2a-2m located within one or more operating rooms. Cloud computing services can perform numerous calculations based on data collected by smart surgical instruments, robots, and other computerized devices located within the operating room. Hub hardware allows multiple devices or connections to connect to a computer that communicates with cloud computing resources and storage.

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。 By applying cloud computer data processing techniques to the data collected by the devices 1a-1n/2a-2m, the surgical data network provides improved surgical outcomes, reduced costs, and improved patient satisfaction. After the tissue sealing and cutting procedure, at least some of the devices 1a-1n/2a-2m can be used to observe the state of the tissue and assess leakage or perfusion of the sealed tissue. . At least one of the devices 1a-1n/2a-2m is configured to use cloud-based computing to examine data including images of samples of body tissue for diagnostic purposes to identify medical conditions such as disease effects. Several can be used. This includes tissue and phenotypic localization and margin confirmation. Devices 1a-1n/2a for identifying body anatomy using various sensors integrated with the imaging device and techniques such as overlaying images captured by multiple imaging devices. ~2m can be used. Data collected by devices 1a-1n/2a-2m, including image data, may be transferred to cloud 204 or local computer system 210, or both, for data processing and manipulation, including image processing and manipulation. . Data can be used to improve surgical procedures by determining whether further treatments can be performed, such as endoscopic interventions, emerging technologies, targeted radiation, targeted interventions, and the application of precision robotics to tissue-specific sites and conditions. Results can be analyzed to improve. Such data analysis may further employ prognostic analysis processing, using a standardized approach to confirm surgical treatment and surgeon behavior or suggest modifications to surgical treatment and surgeon behavior. You can provide helpful feedback for any of them.

一実装態様では、手術室装置1a~1nは、ネットワークハブに対する装置1a~1nの構成に応じて、有線チャネル又は無線チャネルを介してモジュール式通信ハブ203に接続されてもよい。ネットワークハブ207は、一態様では、開放型システム間相互接続(OSI)モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装されてもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置1a~1nに接続性を提供する。ネットワークハブ207は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ207は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御/インターネットプロトコル(MAC/IP)は記憶しない。装置1a~1nのうちの1つのみが、ネットワークハブ207を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ207は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体、及びクラウド204上のリモートサーバ213(図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。 In one implementation, the operating room devices 1a-1n may be connected to the modular communication hub 203 via wired or wireless channels, depending on the configuration of the devices 1a-1n to the network hub. Network hub 207, in one aspect, may be implemented as a local network broadcast device that functions on the physical layer of the Open Systems Interconnection (OSI) model. A network hub provides connectivity to devices 1a-1n located within the same operating room network. Network hub 207 collects data in the form of packets and sends them in half-duplex mode to the router. Network hub 207 does not store any Media Access Control/Internet Protocol (MAC/IP) for transferring device data. Only one of the devices 1a-1n can transmit data via network hub 207 at a time. Network hub 207 has no routing table or intelligence as to where to send the information and broadcasts all network data across each connection and to remote server 213 (FIG. 9) on cloud 204. Although network hub 207 can detect basic network errors such as collisions, broadcasting all information to multiple ports can be a security risk and cause bottlenecks.

別の実装形態では、手術室装置2a~2mは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ209に接続されてもよい。ネットワークスイッチ209は、OSIモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ209は、同じ手術室内に位置する装置2a~2mをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ209は、フレームの形態のデータをネットワークルータ211に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置2a~2mは、ネットワークスイッチ209を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ209は、データを転送するために装置2a~2mのMACアドレスを記憶かつ使用する。 In another implementation, operating room devices 2a-2m may be connected to network switch 209 via wired or wireless channels. Network switch 209 functions within the data link layer of the OSI model. The network switch 209 is a multicast device for connecting devices 2a to 2m located in the same operating room to a network. Network switch 209 sends data in the form of frames to network router 211 and functions in full duplex mode. Multiple devices 2a-2m can transmit data simultaneously via network switch 209. Network switch 209 stores and uses the MAC addresses of devices 2a-2m to transfer data.

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。 Network hub 207 and/or network switch 209 are coupled to network router 211 to connect to cloud 204. Network router 211 functions within the network layer of the OSI model. The network router 211 sends data packets received from the network hub 207 and/or network switch 211 to the cloud for further processing and manipulation of the data collected by any one or all of the devices 1a-1n/2a-2m. Create a route to send to a base computer resource. Network router 211 is used to connect two or more different networks located at different locations, such as, for example, different networks located in different operating rooms of the same medical facility or different operating rooms of different medical facilities. Good too. Network router 211 sends data in the form of packets to cloud 204 and functions in full duplex mode. Multiple devices can transmit data at the same time. Network router 211 uses IP addresses to transfer data.

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。 In one embodiment, network hub 207 may be implemented as a USB hub that allows multiple USB devices to be connected to a host computer. A USB hub can extend a single USB port into several tiers so that more ports are available for connecting the device to a host system computer. Network hub 207 may include wired or wireless capabilities for receiving information via wired or wireless channels. In one aspect, a wireless USB short range high bandwidth wireless communication protocol may be used for communication between devices 1a-1n and devices 2a-2m located within the operating room.

他の実施例では、手術室装置1a~1n/2a~2mは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し(2.4~2.485GHzのISM帯域における短波長UHF電波を使用して)、かつパーソナルエリアネットワーク(PAN)を構築するために、Bluetooth無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ203と通信することができる。他の態様では、手術室装置1a~1n/2a~2mは、Wi-Fi(IEEE802.11ファミリー)、WiMAX(IEEE802.16ファミリー)、IEEE802.20、ロング・ターム・エボリューション(LTE)、並びにEv-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず3G、4G、5G、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ203と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第1の通信モジュールは、Wi-Fi及びBluetoothなどの短距離無線通信専用であってもよく、第2の通信モジュールは、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DOなどの長距離無線通信専用であってもよい。 In other embodiments, the operating room devices 1a-1n/2a-2m exchange data over short distances from fixed and mobile devices (using short wavelength UHF radio waves in the ISM band of 2.4-2.485 GHz). ), and can communicate with the modular communication hub 203 via the Bluetooth wireless technology standard to create a personal area network (PAN). In other aspects, the operating room equipment 1a-1n/2a-2m supports Wi-Fi (IEEE 802.11 family), WiMAX (IEEE 802.16 family), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), and Ev - DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, and their Ethernet derivatives, as well as any other wireless and Communication with modular communication hub 203 may be via a number of wireless or wired communications standards or protocols, including but not limited to wired protocols. A computing module may include multiple communication modules. For example, the first communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and the second communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and the second communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as may be used exclusively for long-distance wireless communications.

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。 The modular communication hub 203 can serve as a central connection for one or all of the operating room devices 1a-1n/2a-2m and handles a data type known as a frame. The frames carry data generated by devices 1a-1n/2a-2m. Once the frame is received by modular communication hub 203, the frame is amplified and sent to network router 211, which can transmit the frame to network router 211 using any of the numerous wireless or wired communication standards or protocols described herein. Transfer this data to cloud computing resources.

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。 Modular communication hub 203 may be used as a standalone device or may be connected to compatible network hubs and network switches to form a larger network. Modular communication hub 203 is generally easy to install, configure, and maintain, making it a good choice for networking operating room equipment 1a-1n/2a-2m.

図9は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム100と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、多くの点で外科システム102と類似する1つ又は2つ以上の外科システム202を含む。各外科システム202は、リモートサーバ213を含み得るクラウド204と通信する少なくとも1つの外科用ハブ206を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム200は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー236を備える。図10に示されるように、モジュール式制御タワー236は、コンピュータシステム210に連結されたモジュール式通信ハブ203を備える。図9の実施例に例示するように、モジュール式制御タワー236は、内視鏡239に連結された撮像モジュール238、エネルギー装置241に連結された発生器モジュール240、排煙器モジュール226、吸引/灌注モジュール228、通信モジュール230、プロセッサモジュール232、ストレージアレイ234、任意でディスプレイ237に連結されたスマート装置/器具235、及び非接触センサモジュール242に連結される。手術室装置は、モジュール式制御タワー236を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータストレージに連結される。ロボットハブ222もまた、モジュール式制御タワー236及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。中でもとりわけ、装置/器具235、可視化システム208が、本明細書に記載される有線又は無線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式制御タワー236に連結されてもよい。モジュール式制御タワー236は、撮像モジュール、装置/器具ディスプレイ、及び/又は他の可視化システム208から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ215(例えば、モニタ、スクリーン)に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、画像及びオーバーレイ画像と共にモジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを表示してもよい。 FIG. 9 shows a computer-implemented interactive surgical system 200. Computer-implemented interactive surgical system 200 is similar to computer-implemented interactive surgical system 100 in many respects. For example, computer-implemented interactive surgical system 200 includes one or more surgical systems 202 that are similar to surgical system 102 in many respects. Each surgical system 202 includes at least one surgical hub 206 that communicates with a cloud 204 that may include remote servers 213. In one aspect, computer-implemented interactive surgical system 200 includes a modular control tower 236 connected to a plurality of operating room equipment, such as, for example, intelligent surgical instruments, robots, and other computerized equipment located within the operating room. . As shown in FIG. 10, modular control tower 236 includes modular communication hub 203 coupled to computer system 210. As shown in FIG. As illustrated in the embodiment of FIG. 9, the modular control tower 236 includes an imaging module 238 coupled to an endoscope 239, a generator module 240 coupled to an energy device 241, a smoke evacuator module 226, a suction/ Coupled to irrigation module 228 , communication module 230 , processor module 232 , storage array 234 , smart device/appliance 235 optionally coupled to display 237 , and non-contact sensor module 242 . Operating room equipment is coupled to cloud computing resources and data storage via a modular control tower 236. Robot hub 222 may also be connected to a modular control tower 236 and cloud computing resources. Among others, devices/appliances 235, visualization system 208 may be coupled to modular control tower 236 via wired or wireless communication standards or protocols described herein. Modular control tower 236 may be coupled to hub display 215 (e.g., monitor, screen) for displaying and overlaying images received from imaging modules, device/instrument displays, and/or other visualization systems 208. . The hub display may also display data received from devices connected to the modular control tower along with images and overlay images.

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。 FIG. 10 shows surgical hub 206 with multiple modules coupled to modular control tower 236. FIG. Modular control tower 236 includes a modular communication hub 203, such as a network connection device, and a computer system 210, for example, to provide local processing, visualization, and imaging. As shown in FIG. 10, the modular communications hubs 203 are connected in a layered configuration to expand the number of modules (e.g., devices) that can be connected to the modular communications hubs 203 to transmit data associated with the modules. The information may be transferred to computer system 210, a cloud computing resource, or both. As shown in FIG. 10, each of the network hubs/switches within modular communication hub 203 includes three downstream ports and one upstream port. An upstream network hub/switch is connected to the processor to provide communication connectivity to cloud computing resources and local display 217. Communication to cloud 204 can occur via either wired or wireless communication channels.

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節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ペアリング距離限界を調節することによって手術室を走査する。 Surgical hub 206 uses non-contact sensor modules 242 to measure dimensions of the operating room and generates a map of the surgical site using either ultrasound or laser-type non-contact measurement devices. “Surgical Hub Spatial Awareness Within an Operator” in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled “INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM,” which is incorporated herein by reference in its entirety. 'ating Room' The ultrasound-based non-contact sensor module scans the operating room by transmitting bursts of ultrasound waves and receiving echoes when the bursts of ultrasound reflect off the exterior walls of the operating room, as described in section where the sensor module is configured to determine the size of the operating room and adjust the distance limit for Bluetooth pairing. A laser-based non-contact sensor module, for example, transmits laser light pulses, receives laser light pulses that reflect off the exterior walls of an operating room, and compares the phase of the transmitted pulses with the received pulses to determine the location of the operating room. Scan the operating room by determining size and adjusting Bluetooth pairing distance limits.

コンピュータシステム210は、プロセッサ244とネットワークインターフェース245とを備える。プロセッサ244は、システムバスを介して、通信モジュール247、ストレージ248、メモリ249、不揮発性メモリ250、及び入力/出力インターフェース251に連結される。システムバスは、9ビットバス、業界標準アーキテクチャ(ISA)、マイクロチャネルアーキテクチャ(MSA)、拡張ISA(EISA)、インテリジェントドライブエレクトロニクス(IDE)、VESAローカルバス(VLB)、周辺装置相互接続(PCI)、USB、アドバンスドグラフィックスポート(AGP)、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス(PCMCIA)、小型計算機システム・インターフェース(SCSI)、又は任意の他の独自バス(proprietary bus)が挙げられるがこれらに限定されない任意の様々なバスアーキテクチャを用いる、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び/又はローカルバスを含むいくつかの種類のバス構造(複数可)のうちのいずれかであってもよい。 Computer system 210 includes a processor 244 and a network interface 245. Processor 244 is coupled to communication module 247, storage 248, memory 249, non-volatile memory 250, and input/output interface 251 via a system bus. The system bus is a 9-bit bus, Industry Standard Architecture (ISA), Micro Channel Architecture (MSA), Enhanced ISA (EISA), Intelligent Drive Electronics (IDE), VESA Local Bus (VLB), Peripheral Device Interconnect (PCI), Any bus including, but not limited to, USB, Advanced Graphics Port (AGP), Personal Computer Memory Card International Association Bus (PCMCIA), Small Computer System Interface (SCSI), or any other proprietary bus. It may be any of several types of bus structures, including a memory bus or memory controller, a peripheral or external bus, and/or a local bus, using a variety of bus architectures.

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。 Processor 244 may be any single-core or multi-core processor, such as that known under the trade name ARM Cortex from Texas Instruments. In one aspect, the processor includes on-chip memory, e.g., 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, details of which are available in the product data sheet, to improve performance above 40 MHz. a prefetch buffer, 32 KB of single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) with StellarisWare® software, 2 KB of electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), and/or one or more pulse width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QEI) analog, one or more 12-bit analog-to-digital with 12 analog input channels LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F processor core available from Texas Instruments, including a converter (ADC).

一態様では、プロセッサ244は、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。 In one aspect, the processor 244 may include a safety controller that includes two controller family families, such as the TMS570 and RM4x, also known by the Hercules ARM Cortex R4 trade names from Texas Instruments. The safety controller can be configured specifically for IEC 61508 and ISO 26262 safety limit applications, among other things, to provide advanced integrated safety features while offering scalable performance, connectivity, and memory options. good.

システムメモリとしては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが挙げられる。起動中などにコンピュータシステム内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム(BIOS)は、不揮発性メモリに記憶される。例えば、不揮発性メモリとしては、ROM、プログラマブルROM(PROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、EEPROM、又はフラッシュメモリが挙げられ得る。揮発性メモリとしては、外部キャッシュメモリとして機能するランダムアクセスメモリ(RAM)が挙げられる。更に、RAMは、SRAM、ダイナミックRAM(DRAM)、シンクロナスDRAM(SDRAM)、ダブルデータレートSDRAM(DDR SDRAM)、エンハンスドSDRAM(ESDRAM)、シンクリンクDRAM(SLDRAM)、及びダイレクトランバスRAM(DRRAM)などの多くの形態で利用可能である。 System memory includes volatile memory and non-volatile memory. The basic input/output system (BIOS), containing the basic routines for transferring information between elements within a computer system, such as during startup, is stored in non-volatile memory. For example, non-volatile memory may include ROM, programmable ROM (PROM), electrically programmable ROM (EPROM), EEPROM, or flash memory. Volatile memory includes random access memory (RAM), which functions as external cache memory. Furthermore, RAM includes SRAM, dynamic RAM (DRAM), synchronous DRAM (SDRAM), double data rate SDRAM (DDR SDRAM), enhanced SDRAM (ESDRAM), sink link DRAM (SLDRAM), and direct RAM bus RAM (DRRAM). is available in many forms.

コンピュータシステム210はまた、取り外し可能/取り外し不可能な揮発性/不揮発性コンピュータストレージ媒体、例えばディスクストレージなどを含む。ディスクストレージとしては、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、Jazドライブ、Zipドライブ、LS-60ドライブ、フラッシュメモリカード、又はメモリスティックのようなデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスクストレージは、ストレージ媒体を、独立して、又はコンパクトディスクROM装置(CD-ROM)、コンパクトディスク記録可能ドライブ(CD-Rドライブ)、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ(CD-RWドライブ)、若しくはデジタル多用途ディスクROMドライブ(DVD-ROM)などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない他のストレージ媒体との組み合わせで含むことができる。ディスクストレージ装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。 Computer system 210 also includes removable/non-removable, volatile/nonvolatile computer storage media, such as disk storage. Disk storage includes, but is not limited to, devices such as magnetic disk drives, floppy disk drives, tape drives, Jaz drives, Zip drives, LS-60 drives, flash memory cards, or memory sticks. In addition, disk storage can be defined as a storage medium, independently or in the form of a compact disk ROM device (CD-ROM), a compact disk recordable drive (CD-R drive), a compact disk rewritable drive (CD-RW drive), or in combination with other storage media, including, but not limited to, optical disk drives such as digital versatile disk ROM drives (DVD-ROMs). A removable or non-removable interface may be used to facilitate connection of the disk storage device to the system bus.

コンピュータシステム210は、好適な動作環境で説明されるユーザと基本コンピュータリソースとの間で媒介として機能するソフトウェアを含むことを理解されたい。このようなソフトウェアとしてはオペレーティングシステムが挙げられる。ディスクストレージ上に記憶され得るオペレーティングシステムは、コンピュータシステムのリソースを制御及び割り当てするように機能する。システムアプリケーションは、システムメモリ内又はディスクストレージ上のいずれかに記憶されたプログラムモジュール及びプログラムデータを介して、オペレーティングシステムによるリソース管理を活用する。本明細書に記載される様々な構成要素は、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせで実装することができることを理解されたい。 It should be understood that computer system 210 includes software that acts as an intermediary between users and underlying computer resources as described in the preferred operating environment. Such software includes an operating system. An operating system, which may be stored on disk storage, functions to control and allocate the resources of a computer system. System applications take advantage of resource management by the operating system through program modules and program data stored either in system memory or on disk storage. It should be understood that the various components described herein can be implemented with various operating systems or combinations of operating systems.

ユーザは、I/Oインターフェース251に連結された入力装置(複数可)を介してコンピュータシステム210にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライト・ディッシュ、スキャナ、TVチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート(複数可)を介し、システムバスを通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。出力装置(複数可)は、入力装置(複数可)と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、USBポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、またコンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、例示としてのものであり限定するものではないが、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられる。遠隔コンピュータ(複数可)などの他の装置及び/又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。 A user enters commands or information into computer system 210 through input device(s) coupled to I/O interface 251 . Input devices include pointing devices such as mice, trackballs, styluses, and touch pads, keyboards, microphones, joysticks, game pads, satellite dishes, scanners, TV tuner cards, digital cameras, digital video cameras, and web cameras. but not limited to. These and other input devices connect to the processor through the system bus through interface port(s). Interface port(s) include, for example, serial ports, parallel ports, game ports, and USB. The output device(s) use some of the same types of ports as the input device(s). Thus, for example, a USB port may be used to provide input to a computer system and output information from the computer system to an output device. Output adapters are provided to indicate that there are several output devices such as monitors, displays, speakers, and printers, among other output devices, that require special adapters. Output adapters include, by way of example and not limitation, video and sound cards that provide a connection between an output device and a system bus. Note that other devices and/or systems of devices, such as remote computer(s), provide both input and output functionality.

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)と共にメモリストレージ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/IEEE802.3、Token Ring/IEEE802.5などが挙げられる。WAN技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線(DSL)が挙げられるがこれらに限定されない。 Computer system 210 can operate in a networked environment using logical connections to one or more remote or local computers, such as cloud computer(s). The remote cloud computer(s) may be a personal computer, server, router, network PC, workstation, microprocessor-based device, peer device, or other common network node, and typically includes a computer Contains many or all of the elements described with respect to the system. For simplicity, only the memory storage device is shown along with the remote computer(s). The remote computer(s) are logically connected to the computer system via a network interface and then physically connected via a communication connection. Network interfaces encompass communication networks such as local area networks (LANs) and wide area networks (WANs). LAN technologies include fiber optic distributed data interface (FDDI), copper wire distributed data interface (CDDI), Ethernet/IEEE802.3, Token Ring/IEEE802.5, and the like. WAN technologies include, but are not limited to, point-to-point links, circuit-switched networks such as Integrated Services Digital Network (ISDN) and its variants, packet-switched networks, and digital subscriber lines (DSL).

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。 In various aspects, computer system 210 of FIG. 10, imaging module 238 of FIGS. 9-10, and/or visualization system 208, and/or processor module 232 are image processors, image processing engines, media processors, or digital image processors. may include any dedicated digital signal processor (DSP) used for processing. Image processors can use parallel computing using single instruction multiple data (SIMD) or multiple instruction multiple data (MIMD) techniques to increase speed and efficiency. Digital image processing engines can perform a variety of tasks. The image processor may be a system on a chip with a multi-core processor architecture.

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及び外部技術が挙げられる。 Communication connection(s) refers to the hardware/software used to connect the network interface to the bus. Although the communication connections are shown internal to the computer system for clarity of illustration, the communication connections may be external to the computer system 210. For illustrative purposes only, the hardware/software required to connect to a network interface includes internal and external technologies such as modems, including regular telephone grade modems, cable modems, and DSL modems, ISDN adapters, and Ethernet cards. Can be mentioned.

図11は、本開示の少なくとも1つの態様による、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。 FIG. 11 illustrates a functional block diagram of one aspect of a USB network hub 300 device, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In the illustrated embodiment, USB network hub device 300 employs a Texas Instruments TUSB2036 integrated circuit hub. The USB network hub 300 is a CMOS device that provides an upstream USB transceiver port 302 and up to three downstream USB transceiver ports 304, 306, 308, compliant with the USB 2.0 standard. The upstream USB transmit/receive port 302 is a differential root data port that includes a differential data minus (DM0) input paired with a differential data plus (DP0) input. The three downstream USB transmit and receive ports 304, 306, 308 are differential data ports, each port including a differential data plus (DP1-DP3) output paired with a differential data minus (DM1-DM3) output.

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。 The USB network hub 300 device is implemented with a digital state machine instead of a microcontroller and does not require firmware programming. A fully compliant USB transceiver is integrated into the circuitry of the upstream USB transceiver port 302 and all downstream USB transceiver ports 304, 306, 308. The downstream USB transmit and receive ports 304, 306, 308 support both the highest speed and lower speed devices by automatically setting the slew rate depending on the speed of the device attached to the port. The USB network hub 300 device may be configured in either bus-powered or self-powered mode and includes hub power logic 312 to manage power.

USBネットワークハブ300装置は、シリアルインターフェースエンジン310(SIE)を含む。SIE310は、USBネットワークハブ300ハードウェアのフロントエンドであり、USB仕様書の第8章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。SIE310は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、SOP、EOP、RESET、及びRESUME信号の検出/生成、クロック/データ分離、非ゼロ復帰逆転(NRZI)データ符号化/復号及びビットスタッフィング、CRC生成及びチェック(トークン及びデータ)、パケットID(PID)の生成、及びチェック/復号、並びに/又はシリアル・パラレル/パラレル・シリアル変換が挙げられ得る。310はクロック入力314を受信し、ポート論理回路320、322、324を介して上流USB送受信ポート302と下流USB送受信ポート304、306、308との間の通信を制御するためにサスペンド/レジューム論理並びにフレームタイマー316回路及びハブリピータ回路318に連結される。SIE310は、シリアルEEPROMインターフェース330を介してシリアルEEPROMからコマンドを制御するためのインターフェース論理を介してコマンドデコーダ326に連結される。 The USB network hub 300 device includes a serial interface engine 310 (SIE). SIE 310 is the front end for the USB network hub 300 hardware and handles most of the protocols described in Chapter 8 of the USB specification. SIE 310 typically understands signaling down to the transaction level. The functions it handles include packet recognition, transaction reordering, SOP, EOP, RESET, and RESUME signal detection/generation, clock/data separation, non-return-to-zero inversion (NRZI) data encoding/decoding and bit stuffing, CRC Generation and checking (tokens and data), packet ID (PID) generation and checking/decoding, and/or serial-to-parallel/parallel-to-serial conversion may be mentioned. 310 receives a clock input 314 and includes suspend/resume logic as well as to control communication between the upstream USB transceiver port 302 and the downstream USB transceiver port 304, 306, 308 via port logic 320, 322, 324. It is coupled to a frame timer 316 circuit and a hub repeater circuit 318. SIE 310 is coupled to command decoder 326 via interface logic for controlling commands from the serial EEPROM via serial EEPROM interface 330.

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。 In various aspects, USB network hub 300 can connect up to 127 functions organized in six logical layers to a single computer. Additionally, the USB network hub 300 can be connected to all peripherals using a standardized four wire cable that provides both communication and power distribution. The power configurations are bus power mode and self power mode. The USB network hub 300 has four types of power management: bus-powered hubs with either individual port power management or ganged port power management, and self-powered hubs with either individual port power management or ganged port power management. may be configured to support two modes. In one aspect, using a USB cable, a USB network hub 300, the upstream USB transceiver port 302 is plugged into a USB host controller, and the downstream USB transceiver ports 304, 306, 308 connect USB compatible devices. In other words, they are exposed for the sake of others.

外科用器具のハードウェア
図12は、本開示の1つ又は2つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム470の論理図を示す。システム470は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ462及びメモリ468を備えるマイクロコントローラ461を含む。例えば、センサ472、474、476のうちの1つ又は2つ以上が、プロセッサ462にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータ駆動器492によって駆動されるモータ482は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、クランプアーム閉鎖部材を駆動する。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及び閉鎖部材の位置を決定するようにプログラム又は構成可能なプロセッサ462に提供される。閉鎖管の移動、シャフトの回転、関節運動、若しくはクランプアームの閉鎖、又は上記の組み合わせを制御するために、ツールドライバインターフェースに追加のモータが提供されてもよい。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。
Surgical Instrument Hardware FIG. 12 depicts a logic diagram of a surgical instrument or tool control system 470 in accordance with one or more aspects of the present disclosure. System 470 includes control circuitry. The control circuit includes a microcontroller 461 with a processor 462 and a memory 468. For example, one or more of sensors 472, 474, 476 provide real-time feedback to processor 462. A motor 482 driven by a motor driver 492 operably couples the longitudinally movable displacement member to drive the clamp arm closure member. Tracking system 480 is configured to determine the position of the longitudinally movable displacement member. The position information is provided to a processor 462 that is programmable or configurable to determine the position of the longitudinally movable drive member and the position of the closure member. Additional motors may be provided at the tool driver interface to control movement of the closure tube, rotation of the shaft, articulation, or closure of the clamp arm, or a combination of the above. Display 473 displays various operating conditions of the instrument and may include touch screen functionality for data entry. Information displayed on display 473 may be overlaid with images acquired via the endoscopic imaging module.

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。 In one aspect, microcontroller 461 may be any single-core or multi-core processor, such as that known under the trade name ARM Cortex from Texas Instruments. In one aspect, the main microcontroller 461 has on-chip memory, e.g., 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, the details of which are available in the product data sheet, improving performance above 40 MHz. 32 KB single-cycle SRAM, internal ROM with StellarisWare® software, 2 KB EEPROM, one or more PWM modules, one or more QEI analogs, and/or or an LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F processor core available from Texas Instruments that includes one or more 12-bit ADCs with 12 analog input channels.

一態様では、マイクロコントローラ461は、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。 In one aspect, the microcontroller 461 may include a safety controller that includes two controller family families, such as the TMS570 and RM4x, also known by the Hercules ARM Cortex R4 trade names from Texas Instruments. The safety controller can be configured specifically for IEC 61508 and ISO 26262 safety limit applications, among other things, to provide advanced integrated safety mechanisms while offering scalable performance, connectivity, and memory options. good.

マイクロコントローラ461は、ナイフ、関節運動システム、クランプアーム、又は上記の組み合わせの速度及び位置の正確な制御などの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、絶対位置検出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。絶対位置検出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。 Microcontroller 461 may be programmed to perform various functions, such as precise control of the speed and position of the knife, articulation system, clamp arm, or combinations of the above. In one aspect, microcontroller 461 includes a processor 462 and memory 468. Electric motor 482 may be a brushed direct current (DC) motor with a gearbox and mechanical connection to an articulation or knife system. In one aspect, motor driver 492 may be an A3941 available from Allegro Microsystems, Inc. Other motor drivers can be easily substituted for use in tracking system 480 with an absolute position sensing system. A detailed description of the absolute position detection system is provided in the United States patent application published October 19, 2017 entitled "SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT," which is incorporated herein by reference in its entirety. 2017th /0296213.

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。 Microcontroller 461 may be programmed to provide precise control over the speed and position of the displacement member and articulation system. Microcontroller 461 may be configured to calculate the response within microcontroller 461 software. The calculated response is compared to the measured response of the actual system to obtain the "observed" response, which is used to determine the actual feedback. The observed response is a suitable calibrated value that balances the smooth, continuous nature of the simulated response with the measured response, which can detect external influences on the system.

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もよい。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/又は再充電可能な電池セルであってよい。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。 In one aspect, motor 482 may be controlled by motor driver 492 and may be used by a surgical instrument or tool firing system. In various forms, motor 482 may be a brushed DC drive motor having a maximum rotational speed of approximately 25,000 RPM, for example. In other configurations, motor 482 may include a brushless motor, a cordless motor, a synchronous motor, a stepper motor, or any other suitable electric motor. Motor driver 492 may include, for example, an H-bridge driver including a field effect transistor (FET). Motor 482 may be powered by a power supply assembly releasably mounted to the handle assembly or tool housing to provide control power to the surgical instrument or tool. The power supply assembly may include a battery that may include a number of battery cells connected in series that may be used as a power source to power a surgical instrument or tool. Under certain circumstances, the battery cells of the power supply assembly may be replaceable and/or rechargeable battery cells. In at least one example, the battery cell may be a lithium ion battery that may be connectable to and separable from the power supply assembly.

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。低速減衰モードでは、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、絶対位置検出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。 Motor driver 492 may be an A3941 available from Allegro Microsystems, Inc. The A3941 492 is a full-bridge controller for use with external N-channel power metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) specifically designed for inductive loads such as brushed DC motors. Driver 492 includes an inherent charge pump regulator that provides full (>10V) gate drive to battery voltages up to 7V and allows the A3941 to operate with reduced gate drive down to 5.5V. do. A bootstrap capacitor may be used to provide the battery supply voltage required for the N-channel MOSFET. An internal charge pump for high-side drive allows DC (100% duty cycle) operation. A full bridge can be driven in fast or slow decay mode using diodes or synchronous rectification. In slow decay mode, current recirculation is possible through both the high-side FET and the low-side FET. The power FET is protected from shoot-through by a register-adjustable dead time. Integrated diagnostics indicate low voltage, overtemperature, and power bridge abnormalities and can be configured to protect the power MOSFET under most short circuit conditions. Other motor drivers can be easily substituted for use in tracking system 480 with an absolute position sensing system.

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。絶対位置検出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、クランプアームを開閉するための長手方向変位部材を表し、これは駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。他の態様では、変位部材は、ステープラ、超音波、若しくは電気外科用装置のクランプアーム、又は上記の組み合わせを開閉するように構成されたクランプアーム閉鎖部材を表す。したがって、本明細書で使用するとき、変位部材という用語は、一般的に、駆動部材、クランプアーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の可動部材を指すために使用される。したがって、絶対位置検出システムは、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、クランプアームの変位を追跡することができる。 Tracking system 480 includes controlled motor drive circuitry that includes a position sensor 472 according to one aspect of the present disclosure. A position sensor 472 for the absolute position detection system provides a unique position signal corresponding to the position of the displacement member. In one aspect, the displacement member represents a longitudinally movable drive member comprising a rack of drive teeth for mating engagement with a corresponding drive gear of a gear reducer assembly. In other aspects, the displacement member represents a firing member that may be adapted and configured to include a rack of drive teeth. In yet another aspect, the displacement member represents a longitudinal displacement member for opening and closing the clamp arm, which may be adapted and configured to include a rack of drive teeth. In other aspects, the displacement member represents a clamp arm closure member configured to open and close a clamp arm of a stapler, ultrasonic, or electrosurgical device, or a combination of the foregoing. Accordingly, as used herein, the term displacement member is used generally to refer to any movable member of a surgical instrument or tool, such as a drive member, a clamp arm, or any element that can be displaced. be done. Therefore, the absolute position detection system can actually track the displacement of the clamp arm by tracking the linear displacement of the longitudinally movable drive member.

他の態様では、絶対位置検出システムは、開閉プロセスにおけるクランプアームの位置を追跡するように構成され得る。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ472に連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、若しくはクランプアーム、又はこれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器(linear variable differential transformers、LVDT)、差動可変磁気抵抗型変換器(differential variable reluctance transducers、DVRT)、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。 In other aspects, the absolute position detection system may be configured to track the position of the clamp arm during the opening and closing process. In various other aspects, the displacement member may be coupled to any position sensor 472 suitable for measuring linear displacement. Thus, the longitudinally movable drive member or the clamp arm, or a combination thereof, may be coupled to any suitable linear displacement sensor. Linear displacement sensors may include contact or non-contact displacement sensors. Linear displacement sensors include linear variable differential transformers (LVDTs), differential variable reluctance transducers (DVRTs), sliding potentiometers, movable magnets, and a series of linear displacement sensors. a magnetic sensing system comprising a Hall effect sensor disposed, a magnetic sensing system comprising a fixed magnet and a Hall effect sensor disposed on a series of movable straight lines, a movable light source and a Hall effect sensor disposed on a series of movable straight lines; It may include an optical detection system comprising a photodiode or photodetector, an optical detection system comprising a fixed light source and a series of movable linearly arranged photodiodes or photodetectors, or any combination thereof. .

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、絶対位置検出システムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置検出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、クランプアームを開閉する長手方向に移動可能な発射部材を表す。 Electric motor 482 may include a rotary shaft that operably interfaces with a gear assembly mounted in mating engagement with a set or rack of drive teeth on the displacement member. The sensor element may be operably coupled to the gear assembly such that one revolution of the position sensor 472 element corresponds to some linear longitudinal translation of the displacement member. The gearing and sensor mechanism can be connected to a linear actuator by a rack and pinion mechanism or to a rotary actuator by a spur gear or other connection. A power supply can power the absolute position sensing system and an output indicator can display an output of the absolute position sensing system. The displacement member represents a longitudinally movable drive member with a rack of drive teeth formed thereon for mating engagement with a corresponding drive gear of the gear reducer assembly. The displacement member represents a longitudinally movable firing member that opens and closes the clamp arm.

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dに相当し、dは、変位部材に連結したセンサ素子の1回転した後で、変位部材が点「a」から点「b」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ472が変位部材のフルストロークに対して1回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して接続されてもよい。位置センサ472は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。 One rotation of the sensor element associated with the position sensor 472 corresponds to a longitudinal linear displacement d 1 of the displacement member, which means that after one rotation of the sensor element coupled to the displacement member, the displacement member reaches point "a". " is the longitudinal straight line distance traveled from point "b" to point "b". The sensor mechanism may be connected via a gear reduction that results in the position sensor 472 completing one or more revolutions for a full stroke of the displacement member. The position sensor 472 can complete multiple rotations for a full stroke of the displacement member.

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d+d+...d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。 A series of switches (where n is an integer greater than 1), either used alone or in combination with a gear reduction, provide unique position signals for more than one rotation of the position sensor 472. May be used in The state of the switch is fed back to the microcontroller 461, which applies logic to determine the longitudinal linear displacement of the displacement member d 1 +d 2 + . .. .. Determine a unique position signal corresponding to d n . The output of position sensor 472 is provided to microcontroller 461. The position sensor 472 of the sensor mechanism may comprise a magnetic sensor, an analog rotation sensor such as a potentiometer, or an array of analog Hall effect elements that output a unique combination of position signals or values.

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。両方の種類の磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に用いられる技術としては、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動(nuclear precession)、SQUID、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪/圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。 Position sensor 472 may include any number of magnetic sensing elements, such as, for example, magnetic sensors classified based on whether they measure the total field or vector components of a magnetic field. The technology used to produce both types of magnetic sensors involves many aspects of physics and electronics. Techniques used to sense magnetic fields include, inter alia, search coils, fluxgates, optical pumping, nuclear precession, SQUIDs, Hall effects, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance, magnetic tunnel junctions, giant magnetoimpedance. , magnetostrictive/piezoelectric composites, magnetic diodes, magnetic transistors, optical fibers, magneto-optics, and microelectromechanical systems-based magnetic sensors.

一態様では、絶対位置検出システムを備える追跡システム480の位置センサ472は、磁気回転絶対位置検出システムを備える。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検出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。 In one aspect, the position sensor 472 of the tracking system 480 that includes an absolute position sensing system comprises a magnetic rotation absolute position sensing system. Position sensor 472 may be implemented as an AS5055EQFT single chip magnetic rotary position sensor available from Austria Microsystems, AG. Position sensor 472 works with microcontroller 461 to provide an absolute position sensing system. Position sensor 472 is a low voltage, low power component and includes four Hall effect elements in the area of position sensor 472 located above the magnet. Additionally, a high resolution ADC and smart power management controller are provided on-chip. The digit-by-digit method and Boulder method are used to implement concise and efficient algorithms for computing hyperbolic and trigonometric functions that require only addition, subtraction, bit-shifting, and table lookup operations. A Coordinate Rotation Digital Computer (CORDIC) processor, also known as Volder's algorithm, is provided. Angular position, alarm bits, and magnetic field information are transmitted to microcontroller 461 via a standard serial communication interface, such as a Serial Peripheral Interface (SPI) interface. Position sensor 472 provides 12-bit or 14-bit resolution. Position sensor 472 may be an AS5055 chip provided in a small QFN 16 pin 4x4x0.85mm package.

絶対位置検出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、絶対位置検出システムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置検出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。絶対位置検出システムは、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。 A tracking system 480 that includes an absolute position detection system may include and/or be programmed to implement a PID, state feedback, and feedback controller, such as an adaptive controller. A power supply converts the signal from the feedback controller into a physical input to the system, in this case voltage. Other examples include voltage, current, and force PWM. In addition to the position measured by position sensor 472, other sensor(s) may be provided to measure physical parameters of the physical system. In some aspects, the other sensor(s) include U.S. Pat. , 345,481, and U.S. Patent Application Publication No. 2014/0263552, published September 18, 2014, entitled "STAPLE CARTRIDGE TISSUE THICKNESS SENSOR SYSTEM," which is incorporated herein by reference in its entirety. TECHNIQUES FOR ADAPTIVE CONTROL OF MOTOR VELOCITY OF A SURGICAL STAPLING AND CUTTING INSTRUMENT, filed June 20, 2017, incorporated herein by reference. As described in U.S. Patent Application No. 15/628,175 Examples include sensor mechanisms such as objects. In a digital signal processing system, an absolute position detection system is coupled to a digital data acquisition system, where the output of the absolute position detection system has a finite resolution and sampling frequency. Absolute position detection systems use comparison and combination techniques to combine the calculated response with the measured response using algorithms such as weighted averaging and theoretical control loops that drive the calculated response toward the measured response. A circuit may be provided. The calculated response of a physical system takes into account properties such as mass, inertia, viscous friction, induced drag, etc. in order to predict what the state and output of the physical system will be by knowing the inputs.

絶対位置検出システムは、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。 The absolute position detection system resets the displacement member, as may be required with conventional rotary encoders, where the motor 482 simply counts the number of steps forward or backward that it has taken to estimate the position of a device actuator, drive bar, knife, etc. Provides the absolute position of the displacement member upon power-up of the instrument without retracting or advancing to a (zero or home) position.

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、閉鎖駆動システムが超音波又は電気外科用器具内のステープラ又はクランプアーム内のアンビルに加え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、外科用器具若しくはツールのクランプアームに連結された閉鎖部材に加えられる発射力、又はクランプアームによって超音波若しくは電気外科用器具のジョー内に位置する組織に加えられる力を測定することができる。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。変位部材はまた、クランプアームに係合してクランプアームを開閉するように構成されてもよい。力センサは、組織上のクランプ力を測定するように構成されてもよい。変位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。 A sensor 474, such as a strain gauge or microstrain gauge, may be indicative of one or more of the end effectors, such as the amplitude of strain exerted on the anvil during a clamping operation, which may, for example, indicate the closing force applied to the anvil. configured to measure parameters of. The measured distortion is converted to a digital signal and provided to processor 462. In place of or in addition to sensor 474, a sensor 476, such as a load sensor, measures the closure force that the closure drive system applies to the anvil in a stapler or clamp arm in an ultrasonic or electrosurgical instrument. I can do it. For example, the sensor 476, such as a load sensor, may detect a firing force applied to a closure member coupled to a clamp arm of a surgical instrument or tool, or applied to tissue positioned within the jaws of an ultrasonic or electrosurgical instrument by the clamp arm. The force applied can be measured. Alternatively, current sensor 478 can be used to measure the current draw by motor 482. The displacement member may also be configured to engage the clamp arm to open and close the clamp arm. The force sensor may be configured to measure clamping force on tissue. The force required to advance the displacement member may correspond to an electrical current drawn by motor 482, for example. The measured force is converted to a digital signal and provided to processor 462.

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、把持動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は規模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。負荷センサ476は、例えば、クランプアームと超音波ブレードとの間に組織を捕捉するために、又はクランプアームと電気外科用器具のジョーとの間に組織を捕捉するために、クランプアーム要素を操作するのに使用される力を測定することができる。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ462に提供され得る。 In one form, strain gauge sensor 474 can be used to measure the force applied to tissue by the end effector. A strain gauge can be coupled to the end effector to measure the force exerted by the end effector on the tissue being treated. A system for measuring force applied to tissue grasped by an end effector includes, for example, a strain gauge sensor 474, such as a microstrain gauge configured to measure one or more parameters of the end effector. Equipped with. In one aspect, strain gauge sensor 474 can measure the amplitude or magnitude of strain exerted on the end effector jaw members during a grasping operation, which can be indicative of tissue compression. The measured distortion is converted to a digital signal and provided to the processor 462 of the microcontroller 461. Load sensor 476 can measure the force used to manipulate the knife element, for example, to cut tissue captured between the anvil and the staple cartridge. Load sensor 476 operates the clamp arm element, for example, to capture tissue between the clamp arm and an ultrasonic blade, or to capture tissue between the clamp arm and the jaws of an electrosurgical instrument. The force used to do this can be measured. A magnetic field sensor can be used to measure the thickness of captured tissue. Magnetic field sensor measurements may also be converted to digital signals and provided to processor 462.

センサ474、476によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び/又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び/又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ461によって使用することができる。一例では、メモリ468は、評価の際にマイクロコントローラ461によって用いることができる技術、等式及び/又はルックアップテーブルを記憶することができる。 Measurements of tissue compression, tissue thickness, and/or the force required to close the end effector on the tissue, as measured by sensors 474, 476, respectively, are determined based on the selected position of the firing member, and/or or can be used by the microcontroller 461 to characterize the corresponding value of the velocity of the firing member. In one example, memory 468 can store techniques, equations, and/or lookup tables that can be used by microcontroller 461 during evaluation.

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。 The surgical instrument or tool control system 470 may also include wired or wireless communication circuitry for communicating with the modular communication hub as shown in FIGS. 8-11.

図13は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路500を示す。制御回路500は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路500は、少なくとも1つのメモリ回路504に連結された1つ又は2つ以上のプロセッサ502(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ)を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路504は、プロセッサ502によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ502に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ502は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうち任意の1つであってもよい。メモリ回路504は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を含んでもよい。プロセッサ502は、命令処理ユニット506及び演算ユニット508を含んでもよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路504から命令を受信するように構成されてもよい。 FIG. 13 illustrates a control circuit 500 configured to control aspects of a surgical instrument or tool, according to one aspect of the present disclosure. Control circuit 500 may be configured to implement various processes described herein. Control circuit 500 can include a microcontroller that includes one or more processors 502 (eg, microprocessors, microcontrollers) coupled to at least one memory circuit 504. Memory circuit 504 stores machine-executable instructions that, when executed by processor 502, cause processor 502 to execute machine instructions to implement the various processes described herein. Processor 502 may be any one of a number of single or multi-core processors known in the art. Memory circuit 504 may include volatile and non-volatile storage media. Processor 502 may include an instruction processing unit 506 and a computing unit 508. The instruction processing unit may be configured to receive instructions from the memory circuit 504 of the present disclosure.

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。 FIG. 14 illustrates combinatorial logic 510 configured to control aspects of a surgical instrument or tool, according to one aspect of the present disclosure. Combinatorial logic circuit 510 can be configured to implement various processes described herein. Combinatorial logic circuit 510 is a finite state machine that includes combinational logic 512 configured to receive data associated with a surgical instrument or tool at input 514, process the data through combinational logic 512, and provide output 516. may include.

図15は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路520を示す。順序論理回路520又は組み合わせ論理522は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路520は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路520は、例えば、組み合わせ論理522、少なくとも1つのメモリ回路524、及びクロック529を含んでもよい。少なくとも1つのメモリ回路524は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の例では、順序論理回路520は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理522は、入力526から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理522によってデータを処理し、出力528を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。 FIG. 15 illustrates a sequential logic circuit 520 configured to control aspects of a surgical instrument or tool, according to one aspect of the present disclosure. Sequential logic circuit 520 or combinatorial logic 522 may be configured to implement various processes described herein. Sequential logic circuit 520 may include a finite state machine. Sequential logic circuit 520 may include, for example, combinational logic 522, at least one memory circuit 524, and a clock 529. At least one memory circuit 524 can store the current state of the finite state machine. In particular examples, sequential logic circuit 520 may be synchronous or asynchronous. Combinational logic 522 is configured to receive data associated with a surgical instrument or tool from input 526, process the data through combinational logic 522, and provide output 528. In other aspects, a circuit may include a combination of a processor (eg, processor 502 of FIG. 13) and a finite state machine that implements various processes herein. In other aspects, the finite state machine may include a combination of combinational logic circuits (eg, combinational logic circuit 510 of FIG. 14) and sequential logic circuit 520.

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。 FIG. 16 shows a surgical instrument or tool with multiple motors that can be activated to perform various functions. In particular examples, a first motor can be activated to perform a first function, a second motor can be activated to perform a second function, and a third motor can be activated to perform a second function. A fourth motor can be activated to perform a third function, a fourth motor can be activated to perform a fourth function, and so on. In certain examples, multiple motors of robotic surgical instrument 600 can be individually activated to produce firing, closing, and/or articulating motions at the end effector. The firing motion, closing motion, and/or articulation motion can be transmitted to the end effector via the shaft assembly, for example.

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、具体的にはクランプアーム閉鎖部材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。閉鎖部材は、モータ602の方向を逆転させることによって後退させられて、それによって更にクランプアームを開放させてもよい。 In certain examples, a surgical instrument system or tool may include a firing motor 602. Firing motor 602 is operably coupled to firing motor drive assembly 604, which can be configured to transmit firing motion generated by motor 602 to an end effector, specifically to displace the clamp arm closure member. May be connected. The closure member may be retracted by reversing the direction of motor 602, thereby further opening the clamp arm.

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。閉鎖モータ603は、具体的には閉鎖管を変位させてクランプアームを閉鎖し、クランプアームと、電気外科用装置の超音波ブレード又はジョー部材のいずれかと、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移行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移行され得る。 In certain examples, the surgical instrument or tool may include a closure motor 603. Closure motor 603 is configured to specifically displace the closure tube to close the anvil and transmit the closure motion generated by motor 603 to the end effector to compress tissue between the anvil and the staple cartridge. may be operably coupled with a closure motor drive assembly 605, which may be configured. Closing motor 603 specifically displaces the closing tube to close the clamp arm and compress tissue between the clamp arm and either the ultrasonic blade or jaw member of the electrosurgical device. The closure motor drive assembly 605 may be operably coupled to the closure motor drive assembly 605, which may be configured to transmit the closure motion generated by 603 to the end effector. The closing motion may, for example, transition the end effector from an open configuration to an approximation configuration to capture tissue. The end effector may be moved to the open position by reversing the direction of motor 603.

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。 In certain examples, a surgical instrument or tool may include one or more articulation motors 606a, 606b, for example. The motors 606a, 606b may be operably coupled to corresponding articulation motor drive assemblies 608a, 608b that may be configured to transmit the articulation motion generated by the motors 606a, 606b to the end effector. In certain examples, the articulation may, for example, cause the end effector to articulate relative to the shaft.

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とおり、閉鎖管又は閉鎖部材を遠位に前進させるために、発射モータ602と同時に起動させてもよい。 As mentioned above, a surgical instrument or tool may include multiple motors that may be configured to perform a variety of independent functions. In certain instances, multiple motors of a surgical instrument or tool may be activated independently or separately to perform one or more functions while other motors remain stopped. It can be implemented. For example, articulation motors 606a, 606b can be activated to articulate the end effector while firing motor 602 remains stopped. Alternatively, firing motor 602 can be activated to fire multiple staples and/or advance the cutting edge while articulation motor 606 is stopped. Additionally, closure motor 603 may be activated simultaneously with firing motor 602 to advance the closure tube or member distally, as described in more detail herein below.

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。 In certain examples, a surgical instrument or tool may include a common control module 610 that can be used with multiple motors of the surgical instrument or tool. In certain examples, the common control module 610 can serve one of multiple motors at a time. For example, a common control module 610 may be individually connectable and disconnectable to multiple motors of a robotic surgical instrument. In certain examples, multiple motors of a surgical instrument or tool may share one or more common control modules, such as common control module 610. In certain examples, multiple motors of a surgical instrument or tool can independently and selectively engage a common control module 610. In certain examples, the common control module 610 selectively switches from cooperating with one of the plurality of motors of the surgical instrument or tool to cooperating with another of the plurality of motors of the surgical instrument or tool. Can be switched.

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移行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。 In at least one example, common control module 610 selects between operative engagement with articulation motors 606a, 606b and operative engagement with either firing motor 602 or closure motor 603. can be switched. In at least one embodiment, as shown in FIG. 16, switch 614 can be moved or transitioned between multiple positions and/or states. For example, in a first position 616, the switch 614 may electrically couple the common control module 610 with the firing motor 602, and in a second position 617, the switch 614 may close the common control module 610. The switch 614 may electrically couple the common control module 610 with the first articulation motor 606a, and in the third position 618a, the switch 614 may electrically couple the common control module 610 with the first articulation motor 606a, and in the fourth position 618a. At 618b, switch 614 may electrically couple common control module 610 with second articulation motor 606b. In certain examples, a separate and common control module 610 may be electrically coupled to firing motor 602, closure motor 603, and articulation motors 606a, 606b at the same time. In particular examples, switch 614 may be a mechanical switch, an electromechanical switch, a solid state switch, or any suitable switching mechanism.

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。 Each of the motors 602, 603, 606a, 606b may include a torque sensor to measure the output torque on the motor's shaft. The force on the end effector may be sensed in any conventional manner, such as by a force sensor on the outside of the jaw or by a torque sensor on the motor actuating the jaw.

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。 In various examples, as shown in FIG. 16, the common control module 610 may include a motor driver 626 that may include one or more H-bridge FETs. Motor driver 626 may modulate the power transferred from power supply 628 to motors coupled to common control module 610, for example, based on input from microcontroller 620 (“controller”). In certain examples, the microcontroller 620 can be used to determine the current drawn by the motors, for example, while the motors are coupled to a common control module 610, as described above.

特定の例では、マイクロコントローラ620は、マイクロプロセッサ622(「プロセッサ」)と、1つ又は2つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット624(「メモリ」)と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ624は、様々なプログラム命令を記憶してもよく、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てもよい。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。様々な態様では、マイクロコントローラ620は、有線若しくは無線チャネル、又はこれらの組み合わせを介して通信してもよい。 In certain examples, microcontroller 620 may include a microprocessor 622 ("processor") and one or more non-transitory computer-readable media or memory units 624 ("memory"). In particular examples, memory 624 may store various program instructions that, when executed, may cause processor 622 to perform multiple functions and/or calculations described herein. good. In certain examples, one or more of memory units 624 may be coupled to processor 622, for example. In various aspects, microcontroller 620 may communicate via wired or wireless channels, or a combination thereof.

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。 In certain examples, power supply 628 may be used to power microcontroller 620, for example. In certain examples, power source 628 may include a battery (or "battery pack" or "power pack"), such as a lithium ion battery. In certain examples, the battery pack may be configured to be releasably attached to the handle to power the surgical instrument 600. A number of battery cells connected in series may be used as the power source 628. In certain examples, power source 628 may be replaceable and/or rechargeable, for example.

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622は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。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。 In various examples, processor 622 can control motor driver 626 to control the position, direction of rotation, and/or speed of motors coupled to common control module 610. In certain examples, processor 622 can signal motor driver 626 to stop and/or disable motors coupled to common control module 610. The term "processor" as used herein refers to any suitable microprocessor, microcontroller, or computer central processing unit (CPU) that combines the functionality of one or up to several integrated circuits. It should be understood to include other basic computing devices integrated above. Processor 622 is a general purpose programmable device that accepts digital data as input, processes that data according to instructions stored in memory, and provides results as output. This is an example of sequential digital logic since it has internal memory. Processors operate with numbers and symbols that are represented in a binary system.

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。 In one example, processor 622 may be any single-core or multi-core processor, such as that known under the trade name ARM Cortex from Texas Instruments. In a particular example, microcontroller 620 may be a LM 4F230H5QR available from Texas Instruments, for example. In at least one embodiment, the Texas Instruments LM4F230H5QR has on-chip memory, performance of up to 40 MHz of 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory, among other characteristics readily available in the product data sheet. Prefetch buffer for super-improvement, 32KB single-cycle SRAM, internal ROM with StellarisWare® software, 2KB EEPROM, one or more PWM modules, one or more QEI analogs , an ARM Cortex-M4F processor core that includes one or more 12-bit ADCs with 12 analog input channels. Other microcontrollers may be easily substituted for use with module 4410. Therefore, the present disclosure should not be limited to this context.

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。 In certain examples, memory 624 may include program instructions for controlling each motor of surgical instrument 600 that is connectable to common control module 610. For example, memory 624 may include program instructions for controlling firing motor 602, closure motor 603, and articulation motors 606a, 606b. Such program instructions may cause processor 622 to control firing, closure, and articulation functions in accordance with input from a surgical instrument or tool algorithm or control program.

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クランプアームに連結された閉鎖部材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。 In certain examples, one or more mechanisms and/or sensors, such as sensor 630, may be used to alert processor 622 of program instructions to use in a particular configuration. For example, sensor 630 can alert processor 622 to use program instructions related to firing, closing, and articulating the end effector. In certain examples, sensor 630 may include a position sensor that can be used to sense the position of switch 614, for example. Accordingly, processor 622 uses program instructions associated with firing a closure member coupled to a clamp arm of an end effector upon detecting, for example, via sensor 630 that switch 614 is in first position 616. and the processor 622 can use program instructions associated with closing the anvil, for example, upon detecting that the switch 614 is in the second position 617 via the sensor 630, the processor 622 can: For example, upon detecting via sensor 630 that switch 614 is in third position 618a or fourth position 618b, program instructions associated with articulation of the end effector may be used.

図17は、本開示の一態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具700の回路図である。ロボット外科用器具700は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位/近位並進、閉鎖管の遠位/近位変位、シャフトの回転、及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具700は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、若しくは1つ若しくは2つ以上の関節運動部材、又はこれらの組み合わせ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、若しくは1つ若しくは2つ以上の関節運動部材、又はこれらの組み合わせを制御するように構成された制御回路710を備える。 FIG. 17 is a circuit diagram of a robotic surgical instrument 700 configured to manipulate the surgical tools described herein, according to one aspect of the present disclosure. Robotic surgical instrument 700 uses either single or multiple articulation drive connections to perform distal/proximal translation of the displacement member, distal/proximal displacement of the obturator canal, rotation of the shaft, and articulation. It may be programmed or configured to control movement. In one aspect, surgical instrument 700 may be programmed or configured to individually control the firing member, closure member, shaft member, or one or more articulation members, or combinations thereof. Surgical instrument 700 includes a control circuit 710 configured to control a motor-driven firing member, a closure member, a shaft member, or one or more articulating members, or a combination thereof.

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のクランプアーム716及び閉鎖部材714部分と、超音波発生器721によって励起される超音波トランスデューサ719に連結された超音波ブレード718と、シャフト740と、1つ又は2つ以上の関節運動部材742a、742bと、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、閉鎖部材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。 In one aspect, the robotic surgical instrument 700 is coupled via a plurality of motors 704a-704e to a clamp arm 716 and closure member 714 portion of an end effector 702 and an ultrasound transducer 719 excited by an ultrasound generator 721. A control circuit 710 is configured to control the ultrasonic blade 718, the shaft 740, and one or more articulating members 742a, 742b. Position sensor 734 may be configured to provide position feedback of closure member 714 to control circuit 710. Other sensors 738 may be configured to provide feedback to control circuit 710. Timer/counter 731 provides timing and counting information to control circuit 710. An energy source 712 may be provided to operate the motors 704a-704e, and a current sensor 736 provides motor current feedback to the control circuit 710. Motors 704a-704e can be individually operated by control circuit 710 in open-loop or closed-loop feedback control.

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によって判定された閉鎖部材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、閉鎖部材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)における閉鎖部材714の位置を判定することができる。タイマー/カウンタ731は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。 In one aspect, control circuit 710 includes one or more microcontrollers, microprocessors, or other suitable devices for executing instructions that cause the processor or processors to perform one or more tasks. It may also include a processor. In one aspect, the timer/counter 731 provides an output signal, such as an elapsed time or a digital count, to the control circuit 710 to correlate the position of the closure member 714 as determined by the position sensor 734 with the output of the timer/counter 731; As a result, the control circuit 710 can determine the position of the closure member 714 at a particular time (t) relative to the starting position or time (t) when the closure member 714 is at a particular position relative to the starting position. can. Timer/counter 731 may be configured to measure elapsed time, count external events, or time external events.

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、クランプアーム716によって組織に適用さ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。 In one aspect, control circuit 710 may be programmed to control the functionality of end effector 702 based on one or more tissue conditions. Control circuit 710 may be programmed to sense tissue conditions, such as thickness, either directly or indirectly, as described herein. Control circuit 710 may be programmed to select a firing control program or a closure control program based on tissue conditions. The firing control program can describe distal movement of the displacement member. Different fire control programs can be selected to better handle different tissue conditions. For example, if thicker tissue is present, control circuit 710 may be programmed to translate the displacement member at a slower speed and/or with less power. If thinner tissue is present, control circuit 710 may be programmed to translate the displacement member at higher speeds and/or with higher power. A closure control program may control the closure force applied to tissue by clamp arm 716. Other control programs control the rotation of shaft 740 and articulating members 742a, 742b.

一態様では、制御回路710は、モータ設定点信号を生成してもよい。モータ設定値信号は、様々なモータコントローラ708a~708eに提供されてもよい。モータコントローラ708a~708eは、本明細書で説明するように、モータ704a~704eにモータ駆動信号を提供してモータ704a~704eを駆動するように構成された1つ又は2つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ704a~704eはブラシ付きDC電動モータであってもよい。例えば、モータ704a~704eの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの実施例では、モータ704a~704eはブラシレスDC電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ704a~704eの1つ又は2つ以上の固定子巻線に提供されるPWM信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ708a~708eは省略されてもよく、制御回路710がモータ駆動信号を直接生成してもよい。 In one aspect, control circuit 710 may generate a motor set point signal. Motor setpoint signals may be provided to various motor controllers 708a-708e. Motor controllers 708a-708e include one or more circuits configured to provide motor drive signals to motors 704a-704e to drive motors 704a-704e, as described herein. It's okay. In some embodiments, motors 704a-704e may be brushed DC electric motors. For example, the speed of motors 704a-704e may be proportional to their respective motor drive signals. In some embodiments, the motors 704a-704e may be brushless DC electric motors, and each motor drive signal is a PWM signal provided to one or more stator windings of the motors 704a-704e. It may also include a signal. Also, in some embodiments, motor controllers 708a-708e may be omitted and control circuit 710 may directly generate the motor drive signals.

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。 In one aspect, the control circuit 710 may initially operate each of the motors 704a-704e in an open-loop configuration during a first open-loop portion of the displacement member stroke. Based on the response of the robotic surgical instrument 700 during the open-loop portion of the stroke, the control circuit 710 may select a closed-loop configuration firing control program. The response of the instrument includes the translational distance of the displacement member during the open loop portion, the time elapsed during the open loop portion, the energy provided to one of the motors 704a-704e during the open loop portion, the motor Examples include the sum of pulse widths of drive signals. After the open loop portion, control circuit 710 may implement the selected firing control program for a second portion of the displacement member stroke. For example, during a closed-loop portion of a stroke, control circuit 710 modulates one of motors 704a-704e in a closed-loop manner based on translational data describing the position of the displacement member to translate the displacement member at a constant speed. You may let them.

一態様では、モータ704a~704eは、エネルギー源712から電力を受け取ることができる。エネルギー源712は、主交流電源、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるDC電源であってもよい。モータ704a~704eは、それぞれの伝達装置706a~706eを介して、閉鎖部材714、クランプアーム716、シャフト740、関節742a、及び関節742bなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結されてもよい。伝達装置706a~706eは、モータ704a~704eを可動機械的要素に連結するための1つ又は2つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ734は、閉鎖部材714の位置を感知し得る。位置センサ734は、閉鎖部材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、閉鎖部材714が遠位方向及び近位方向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、パルスを追跡して閉鎖部材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、閉鎖部材714の動き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、閉鎖部材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してもよい。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。 In one aspect, motors 704a-704e can receive power from energy source 712. Energy source 712 may be a DC power source powered by a mains AC power source, a battery, a supercapacitor, or any other suitable energy source. Motors 704a-704e may be mechanically coupled to individual movable mechanical elements such as closure member 714, clamp arm 716, shaft 740, joint 742a, and joint 742b via respective transmissions 706a-706e. good. Transmission devices 706a-706e may include one or more gears or other coupling components for coupling motors 704a-704e to a movable mechanical element. Position sensor 734 may sense the position of closure member 714. Position sensor 734 may be or include any type of sensor capable of generating position data indicative of the position of closure member 714. In some examples, position sensor 734 may include an encoder configured to provide a series of pulses to control circuit 710 as closure member 714 is translated distally and proximally. Control circuit 710 may track the pulses to determine the position of closure member 714. Other suitable position sensors may be used including, for example, proximity sensors. Other types of position sensors can provide other signals indicative of movement of closure member 714. Also, in some embodiments, position sensor 734 may be omitted. If any of the motors 704a-704e are stepper motors, the control circuit 710 may track the position of the closure member 714 by summing the number and direction of steps that the motors 704 are instructed to perform. can. Position sensor 734 may be located within end effector 702 or any other portion of the instrument. The output of each motor 704a-704e includes a torque sensor 744a-744e for sensing force and has an encoder for sensing rotation of the drive shaft.

一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702の閉鎖部材714部分などの発射部材を駆動するように構成される。制御回路710はモータ制御部708aにモータ設定値を提供し、モータ制御部708aはモータ704aに駆動信号を提供する。モータ704aの出力シャフトは、トルクセンサ744aに連結される。トルクセンサ744aは、閉鎖部材714に連結された伝達装置706aに連結される。伝達装置706aは、エンドエフェクタ702の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向への閉鎖部材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、閉鎖部材714を発射又は変位させるのに必要な力を表す。位置センサ734は、発射ストロークに沿った閉鎖部材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。閉鎖部材714が遠位方向に並進すると、クランプアーム716は超音波ブレード718に向かって閉鎖する。 In one aspect, control circuit 710 is configured to drive a firing member, such as the closure member 714 portion of end effector 702. Control circuit 710 provides motor settings to motor controller 708a, and motor controller 708a provides drive signals to motor 704a. The output shaft of motor 704a is coupled to torque sensor 744a. Torque sensor 744a is coupled to transmission device 706a coupled to closure member 714. Transmission device 706a includes movable mechanical elements such as a rotational element and a firing member to control movement of closure member 714 distally and proximally along the longitudinal axis of end effector 702. In one aspect, motor 704a may be coupled to a knife gear assembly that includes a knife gear reduction set that includes a first knife drive gear and a second knife drive gear. Torque sensor 744a provides a firing force feedback signal to control circuit 710. The firing force signal represents the force required to fire or displace closure member 714. The position sensor 734 may be configured to provide the position of the closure member 714 or the position of the firing member along the firing stroke as a feedback signal to the control circuit 710. End effector 702 may include an additional sensor 738 configured to provide a feedback signal to control circuit 710. When ready for use, control circuit 710 can provide a firing signal to motor control 708a. In response to the firing signal, motor 704a drives the firing member distally along the longitudinal axis of end effector 702 from a proximal start-of-stroke position to an end-of-stroke position distal to the start-of-stroke position. be able to. As closure member 714 is translated distally, clamp arm 716 closes toward ultrasonic blade 718 .

一態様では、制御回路710は、エンドエフェクタ702のクランプアーム716などの閉鎖部材を駆動するように構成される。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、クランプアーム716に連結された伝達装置706bに連結される。伝達装置706bは、開放位置及び閉鎖位置からのクランプアーム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、クランプアーム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。枢動可能なクランプアーム716は、超音波ブレード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に閉鎖信号を提供してもよい。閉鎖信号に応答して、モータ704bは閉鎖部材を前進させて、クランプアーム716と超音波ブレード718との間で組織を把持する。 In one aspect, control circuit 710 is configured to drive a closure member, such as clamp arm 716 of end effector 702. Control circuit 710 provides motor set points to motor control 708b, which provides drive signals to motor 704b. The output shaft of motor 704b is coupled to torque sensor 744b. Torque sensor 744b is coupled to transmission device 706b that is coupled to clamp arm 716. Transmission device 706b includes movable mechanical elements such as a rotating element and a closing member to control movement of clamp arm 716 from open and closed positions. In one aspect, motor 704b is coupled to a closure gear assembly that includes a closure reduction gear set supported in meshing engagement with a closure spur gear. Torque sensor 744b provides a closing force feedback signal to control circuit 710. The closing force feedback signal represents the closing force applied to clamp arm 716. Position sensor 734 may be configured to provide the position of the closure member as a feedback signal to control circuit 710. An additional sensor 738 within end effector 702 can provide a closure force feedback signal to control circuit 710. A pivotable clamp arm 716 is positioned opposite the ultrasonic blade 718. When ready for use, control circuit 710 may provide a close signal to motor control 708b. In response to the closure signal, motor 704b advances the closure member to grasp tissue between clamp arm 716 and ultrasonic blade 718.

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に連結された伝達装置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。 In one aspect, control circuit 710 is configured to rotate a shaft member, such as shaft 740, to rotate end effector 702. Control circuit 710 provides motor set points to motor control 708c, which provides drive signals to motor 704c. The output shaft of motor 704c is coupled to torque sensor 744c. Torque sensor 744c is coupled to transmission device 706c coupled to shaft 740. Transmission mechanism 706c includes a movable mechanical element, such as a rotating element, to control clockwise or counterclockwise rotation of shaft 740 up to and beyond 360 degrees. In one aspect, the motor 704c is formed on (or attached to) the proximal end of the proximal closure tube such that it is operably engaged by a rotating gear assembly operably supported on the tool mounting plate. attached) to a rotational transmission assembly including a tubular gear segment. Torque sensor 744c provides a torque feedback signal to control circuit 710. The rotational force feedback signal represents the rotational force applied to shaft 740. Position sensor 734 may be configured to provide the position of the closure member as a feedback signal to control circuit 710. Additional sensors 738, such as shaft encoders, may provide the rotational position of shaft 740 to control circuitry 710.

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に連結された伝達装置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。 In one aspect, control circuit 710 is configured to articulate end effector 702. Control circuit 710 provides motor set points to motor control 708d, which provides drive signals to motor 704d. The output shaft of motor 704d is coupled to torque sensor 744d. Torque sensor 744d is coupled to transmission device 706d coupled to articulation member 742a. Transmission mechanism 706d includes a movable mechanical element such as an articulation element for controlling the ±65° articulation of end effector 702. In one aspect, the motor 704d is coupled to an articulation nut rotatably pivoted on a proximal end portion of the distal spine portion and articulated on a proximal end portion of the distal spine portion. Rotatably driven by a motion gear assembly. Torque sensor 744d provides a joint force feedback signal to control circuit 710. The joint force feedback signal represents the joint force applied to the end effector 702. A sensor 738, such as an articulation encoder, may provide the articulation position of the end effector 702 to the control circuit 710.

別の態様では、ロボット外科システム700の関節運動機能は、2つの関節運動部材、又は連結部742a、742bを含んでもよい。これらの関節運動部材742a、742bは、2つのモータ708d、708eによって駆動されるロボットインターフェース(ラック)上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ704aが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部742a、742bのそれぞれは他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材742a、742bは、ヘッドが回転するときに固定された半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転すると、プッシュプル連結部の機械効率は変化する。この機械効率の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。 In another aspect, the articulation feature of the robotic surgical system 700 may include two articulation members or connections 742a, 742b. These articulating members 742a, 742b are driven by separate disks on a robot interface (rack) driven by two motors 708d, 708e. A separate firing motor 704a is provided to provide resistive holding motion and load to the head when the head is not in motion, and to provide articulation motion when the head is articulating. Each of the articulation connections 742a, 742b may be driven competitively with respect to the other connection. Articulating members 742a, 742b are attached to the head at a fixed radius as the head rotates. Therefore, as the head rotates, the mechanical efficiency of the push-pull connection changes. This change in mechanical efficiency may be more pronounced with other articulating joint drive systems.

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。 In one aspect, the one or more motors 704a-704e may include a brushed DC motor with a gearbox and a mechanical connection to a firing member, closure member, or articulation member. Another example includes electric motors 704a-704e that operate movable mechanical elements such as displacement members, articulation connections, closure tubes, and shafts. External influences are unmeasured and unpredictable influences such as friction on tissues, surrounding bodies, and physical systems. Such an external influence may be referred to as a drag acting against one of the electric motors 704a-704e. External influences, such as disturbances, can cause the behavior of a physical system to deviate from its desired behavior.

一態様では、位置センサ734は、絶対位置検出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検出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検出システムを提供してもよい。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。 In one aspect, position sensor 734 may be implemented as an absolute position sensing system. In one aspect, position sensor 734 may comprise a magnetic rotation absolute position sensing system implemented as an AS5055EQFT single chip magnetic rotation position sensor available from Austria Microsystems, AG. Position sensor 734 may cooperate with control circuitry 710 to provide an absolute position sensing system. The position is located above the magnet and is provided to implement a concise and efficient algorithm for calculating hyperbolic and trigonometric functions, requiring only addition, subtraction, bit shifting, and table lookup operations. It may include a plurality of Hall effect elements coupled to a CORDIC processor, also known as the digit-by-digit method and Boulder algorithm.

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んでもよい。センサ738は、分割された電極を使用して組織の位置を判定するために、クランプアーム716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)超音波ブレード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。 In one aspect, control circuit 710 may communicate with one or more sensors 738. Sensor 738 is positioned on end effector 702 and is adapted to operate with robotic surgical instrument 700 to measure various derived parameters, such as gap distance versus time, tissue compression versus time, and anvil strain versus time. You can. Sensor 738 may be one of a magnetic sensor, a magnetic field sensor, a strain gauge, a load cell, a pressure sensor, a force sensor, a torque sensor, an inductive sensor such as an eddy current sensor, a resistive sensor, a capacitive sensor, an optical sensor, and/or the end effector 702 or any other suitable sensor for measuring more than one parameter. Sensor 738 may include one or more sensors. A sensor 738 may be placed on the clamp arm 716 to determine tissue location using segmented electrodes. Torque sensors 744a-744e may be configured to sense forces such as firing forces, closing forces, and/or articulation forces, among others. Thus, the control circuit 710 determines (1) the occlusion load experienced by the distal occlusion tube and its location, (2) the firing member in the rack and its location, (3) which portion of the ultrasonic blade 718 is placed on it. (4) can sense the load and position on both articulating rods.

一態様では、1つ又は2つ以上のセンサ738は、クランプ状態の間のクランプアーム716における歪みの規模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、歪みの規模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、クランプアーム716と超音波ブレード718との間に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、クランプアーム716と超音波ブレード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。 In one aspect, the one or more sensors 738 may include strain gauges, such as microstrain gauges, configured to measure the magnitude of strain in the clamp arm 716 during clamp conditions. Strain gauges provide electrical signals whose amplitude varies with the magnitude of strain. Sensor 738 may include a pressure sensor configured to detect pressure generated by the presence of compressed tissue between clamp arm 716 and ultrasonic blade 718. Sensor 738 may be configured to detect the impedance of a portion of tissue located between clamp arm 716 and ultrasonic blade 718, which impedance may be determined by the thickness and/or the tissue located therebetween. Indicates the degree of filling.

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。 In one aspect, sensor 738 is implemented as one or more limit switches, electromechanical devices, solid state switches, Hall effect devices, magnetoresistive (MR) devices, giant magnetoresistive (GMR) devices, magnetometers, among others. may be done. In other implementations, sensor 738 may be implemented as a solid state switch that operates under the influence of light, such as a light sensor, IR sensor, UV sensor, among others. Additionally, the switch may be a solid state device such as a transistor (eg, FET, junction FET, MOSFET, bipolar, etc.). In other implementations, sensors 738 may include conductor-free switches, ultrasonic switches, accelerometers, and inertial sensors, among others.

一態様では、センサ738は、閉鎖駆動システムによってクランプアーム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、閉鎖管によってクランプアーム716に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管とクランプアーム716との間の相互作用点に位置してもよい。クランプアーム716に対して及ぼされる力は、クランプアーム716と超音波ブレード718との間に捕捉された組織切片によって経験され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は、閉鎖駆動システムに沿った様々な相互作用点に配置されて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム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、クランプアーム716に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。 In one aspect, sensor 738 may be configured to measure the force exerted on clamp arm 716 by the closure drive system. For example, one or more sensors 738 may be located at the point of interaction between the closure tube and the clamp arm 716 to detect the closure force applied to the clamp arm 716 by the closure tube. . The force exerted on clamp arm 716 may be representative of tissue compression experienced by a tissue section captured between clamp arm 716 and ultrasound blade 718. One or more sensors 738 may be placed at various interaction points along the closure drive system to detect the closure force applied to the clamp arm 716 by the closure drive system. One or more sensors 738 may be sampled in real time during clamping operations by a processor of control circuit 710. Control circuit 710 receives real-time sample measurements to provide and analyze time-based information and evaluates the closing force applied to clamp arm 716 in real-time.

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。閉鎖部材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内の閉鎖部材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。 In one aspect, current sensor 736 can be used to measure the current drawn by each of motors 704a-704e. The force required to advance any of the movable mechanical elements, such as closure member 714, corresponds to the current drawn by one of motors 704a-704e. The force is converted to a digital signal and provided to control circuit 710. Control circuit 710 may be configured to simulate the instrument's actual system response in the controller's software. The displacement member can be actuated to move the closure member 714 within the end effector 702 at or near a target speed. Robotic surgical instrument 700 may include a feedback controller, which may include any feedback controller, including, but not limited to, PID, state feedback, linear quadratic (LQR), and/or adaptive controllers. It may be any one of the following. Robotic surgical instrument 700 can include a power source for converting signals from a feedback controller into physical inputs such as, for example, case voltages, PWM voltages, frequency modulated voltages, currents, torques, and/or forces. . Further details may be found in U.S. patent application Ser. disclosure has been done.

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構成された外科用器具750の回路図を示す。一態様では、外科用器具750は、閉鎖部材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、クランプアーム766と、閉鎖部材764と、超音波発生器771によって駆動される超音波トランスデューサ769に連結された超音波ブレード768と、を備え得るエンドエフェクタ752を備える。 FIG. 18 illustrates a circuit diagram of a surgical instrument 750 configured to control distal translation of a displacement member, according to one aspect of the present disclosure. In one aspect, surgical instrument 750 is programmed to control distal translation of a displacement member, such as closure member 764. Surgical instrument 750 includes an end effector 752 that may include a clamp arm 766 , a closure member 764 , and an ultrasonic blade 768 coupled to an ultrasonic transducer 769 driven by an ultrasonic generator 771 .

閉鎖部材764などの直線変位部材の位置、移動、変位、及び/又は並進は、絶対位置検出システム、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。閉鎖部材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、閉鎖部材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、閉鎖部材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、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、例えば閉鎖部材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閉鎖部材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)における閉鎖部材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。 The position, movement, displacement, and/or translation of a linear displacement member, such as closure member 764, may be measured by an absolute position sensing system, sensor mechanism, and position sensor 784. Because closure member 764 is coupled to a longitudinally movable drive member, the position of closure member 764 may be determined by measuring the position of the longitudinally movable drive member using position sensor 784. I can do it. Accordingly, in the following discussion, the position, displacement, and/or translation of closure member 764 may be accomplished by position sensor 784 as described herein. Control circuit 760 may be programmed to control translation of a displacement member, such as closure member 764. In some embodiments, the control circuit 760 provides instructions for one or more microcontrollers, microprocessors, or processors to control the displacement member, e.g., the closure member 764, in the manner described. Other suitable processors may be included for execution. In one aspect, timer/counter 781 provides an output signal, such as elapsed time or a digital count, to control circuit 760 to correlate the position of closure member 764 as determined by position sensor 784 with the output of timer/counter 781. , so that the control circuit 760 can determine the position of the closure member 764 at a particular time (t) relative to the starting position. Timer/counter 781 may be configured to measure elapsed time, count external events, or time external events.

制御回路760は、モータ設定値信号772を生成してもよい。モータ設定値信号772は、モータコントローラ758に提供されてもよい。モータコントローラ758は、本明細書で説明するように、モータ754にモータ駆動信号774を提供して、モータ754を駆動するように構成された1つ又は2つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ754は、ブラシ付きDC電動モータであってもよい。例えば、モータ754の速度は、モータ駆動信号774に比例してもよい。いくつかの例では、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。 Control circuit 760 may generate motor setpoint signal 772. Motor set point signal 772 may be provided to motor controller 758. Motor controller 758 may include one or more circuits configured to provide motor drive signals 774 to motor 754 to drive motor 754, as described herein. In some examples, motor 754 may be a brushed DC electric motor. For example, the speed of motor 754 may be proportional to motor drive signal 774. In some examples, motor 754 may be a brushless DC electric motor and motor drive signal 774 may include a PWM signal provided to one or more stator windings of motor 754. Also, in some embodiments, motor controller 758 may be omitted and control circuit 760 may directly generate motor drive signal 774.

モータ754は、エネルギー源762から電力を受信してもよい。エネルギー源762は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ754は、伝達装置756を介して閉鎖部材764に機械的に連結され得る。伝達装置756は、モータ754を閉鎖部材764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784は、閉鎖部材764の位置を感知してもよい。位置センサ784は、閉鎖部材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、閉鎖部材764が遠位方向及び近位方向に並進すると、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、パルスを追跡して閉鎖部材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、閉鎖部材764の動きを示す他の信号を提供してもよい。また、一部の例では、位置センサ784は省略されてもよい。モータ754がステップモータである場合、制御回路760は、モータ754が実行するように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、閉鎖部材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内に位置しても、又は器具の任意の他の部分に位置してもよい。 Motor 754 may receive power from energy source 762. Energy source 762 may be or include a battery, supercapacitor, or any other suitable energy source. Motor 754 may be mechanically coupled to closure member 764 via transmission 756. Transmission device 756 may include one or more gears or other coupling components to couple motor 754 to closure member 764. Position sensor 784 may sense the position of closure member 764. Position sensor 784 may be or include any type of sensor capable of generating position data indicative of the position of closure member 764. In some examples, position sensor 784 may include an encoder configured to provide a series of pulses to control circuit 760 as closure member 764 is translated distally and proximally. Control circuit 760 may track the pulses to determine the position of closure member 764. Other suitable position sensors may be used including, for example, proximity sensors. Other types of position sensors may provide other signals indicative of movement of closure member 764. Also, in some examples, position sensor 784 may be omitted. If motor 754 is a stepper motor, control circuit 760 may track the position of closure member 764 by summing the number and direction of steps that motor 754 is instructed to perform. Position sensor 784 may be located within end effector 752 or any other portion of the instrument.

制御回路760は、1つ又は2つ以上のセンサ788と通信してもよい。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てもよい。センサ788は、1つ又は2つ以上のセンサを含んでもよい。 Control circuit 760 may communicate with one or more sensors 788. Sensor 788 may be positioned on end effector 752 and adapted to operate with surgical instrument 750 to measure various derived parameters, such as gap distance versus time, tissue compression versus time, and anvil strain versus time. . Sensor 788 may be a magnetic sensor, a magnetic field sensor, an inductive sensor such as a strain gauge, a pressure sensor, a force sensor, an eddy current sensor, a resistive sensor, a capacitive sensor, an optical sensor, and/or one or more of end effector 752. Any other suitable sensor for measuring the parameter may also be provided. Sensor 788 may include one or more sensors.

1つ又は2つ以上のセンサ788は、クランプ状態の間のクランプアーム766における歪みの規模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、歪みの規模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、クランプアーム766と超音波ブレード768との間に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、クランプアーム766と超音波ブレード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。 The one or more sensors 788 may include strain gauges, such as microstrain gauges, configured to measure the magnitude of strain in the clamp arm 766 during the clamp condition. Strain gauges provide electrical signals whose amplitude varies with the magnitude of strain. Sensor 788 may include a pressure sensor configured to detect pressure generated by the presence of compressed tissue between clamp arm 766 and ultrasonic blade 768. Sensor 788 may be configured to detect the impedance of a portion of tissue located between clamp arm 766 and ultrasonic blade 768, which impedance may be determined by the thickness and/or of the tissue located therebetween. Indicates the degree of filling.

センサ788は、閉鎖駆動システムによってクランプアーム766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788は、閉鎖管によってクランプアーム766に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管とクランプアーム766との間の相互作用点に位置してもよい。クランプアーム766に対して及ぼされる力は、クランプアーム766と超音波ブレード768との間に捕捉された組織切片によって経験され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は、閉鎖駆動システムに沿った様々な相互作用点に配置されて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム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、クランプアーム766に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。 Sensor 788 may be configured to measure the force exerted on clamp arm 766 by the closure drive system. For example, one or more sensors 788 may be located at the point of interaction between the closure tube and the clamp arm 766 to detect the closure force applied to the clamp arm 766 by the closure tube. . The force exerted on clamp arm 766 may be representative of tissue compression experienced by a tissue section captured between clamp arm 766 and ultrasound blade 768. One or more sensors 788 may be placed at various interaction points along the closure drive system to detect the closure force applied to the clamp arm 766 by the closure drive system. One or more sensors 788 may be sampled in real time during clamping operations by the processor of control circuit 760. Control circuit 760 receives real-time sample measurements to provide and analyze time-based information and evaluates the closing force applied to clamp arm 766 in real-time.

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。閉鎖部材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。 A current sensor 786 can be used to measure the current drawn by motor 754. The force required to advance closure member 764 corresponds to the current drawn by motor 754. The force is converted to a digital signal and provided to control circuit 760.

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内の閉鎖部材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。 Control circuit 760 may be configured to simulate the instrument's actual system response in the controller's software. The displacement member can be actuated to move the closure member 764 within the end effector 752 at or near the target speed. Surgical instrument 750 can include a feedback controller, for example, any one of any feedback controllers including, but not limited to, PID, status feedback, LQR, and/or adaptive controllers. It may be one. Surgical instrument 750 can include a power source for converting signals from the feedback controller into physical inputs such as, for example, case voltages, PWM voltages, frequency modulated voltages, currents, torques, and/or forces.

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、又は閉鎖部材764を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフト組立体の、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得る。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。 The actual drive system of the surgical instrument 750 is a brushed DC motor with a gearbox and a mechanical connection to the articulation and/or knife system to drive the displacement, cutting, or closure member 764. It is composed of Another example is an electric motor 754 that operates an exchangeable shaft assembly, such as a displacement member and an articulation driver. External influences are unmeasured and unpredictable influences such as friction on tissues, surrounding bodies, and physical systems. Such external influences may be referred to as disturbances acting against the electric motor 754. External influences, such as disturbances, can cause the behavior of a physical system to deviate from its desired behavior.

様々な例示的態様が、モータ駆動の外科用封止及び切断器具を有するエンドエフェクタ752を備える外科用器具750に関する。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、枢動可能なクランプアーム766と、使用のために構成されるときは、クランプアーム766の反対側に位置付けられた超音波ブレード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、クランプアーム766と超音波ブレード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ら、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してもよい。変位部材が遠位方向に並進すると、遠位端に位置付けられた切断要素を備える閉鎖部材764は、超音波ブレード768とクランプアーム766との間の組織を切断することができる。 Various exemplary aspects relate to a surgical instrument 750 that includes an end effector 752 having a motor-driven surgical sealing and cutting instrument. For example, motor 754 may drive the displacement member distally and proximally along the longitudinal axis of end effector 752. End effector 752 may include a pivotable clamp arm 766 and an ultrasonic blade 768 positioned on the opposite side of clamp arm 766 when configured for use. A clinician may grasp tissue between clamp arm 766 and ultrasound blade 768, as described herein. When instrument 750 is ready for use, the clinician may provide a firing signal, such as by pressing a trigger on instrument 750. In response to the firing signal, motor 754 drives the displacement member distally along the longitudinal axis of end effector 752 from a proximal start-of-stroke position to an end-of-stroke position distal to the start-of-stroke position. You can. As the displacement member is translated distally, closure member 764 with a cutting element positioned at the distal end can cut tissue between ultrasonic blade 768 and clamp arm 766.

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、例えば閉鎖部材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。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。 In various embodiments, surgical instrument 750 includes a control circuit 760 programmed to control distal translation of a displacement member, such as closure member 764, based on one or more tissue conditions. You can. Control circuit 760 may be programmed to sense tissue conditions, such as thickness, either directly or indirectly, as described herein. Control circuit 760 may be programmed to select a control program based on tissue condition. The control program can describe distal movement of the displacement member. Different control programs can be selected to better handle different tissue conditions. For example, if thicker tissue is present, the control circuit 760 may be programmed to translate the displacement member at a slower speed and/or with less power. If thinner tissue is present, control circuit 760 may be programmed to translate the displacement member at higher speeds and/or with higher power.

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。 In some embodiments, control circuit 760 may initially operate motor 754 in an open-loop configuration for a first open-loop portion of the displacement member's stroke. Based on the response of instrument 750 during the open loop portion of the stroke, control circuit 760 may select a firing control program. The response of the instrument includes the translational distance of the displacement member during the open loop portion, the time elapsed during the open loop portion, the energy provided to the motor 754 during the open loop portion, and the sum of the pulse widths of the motor drive signals. etc. may be mentioned. After the open loop portion, control circuit 760 may implement the selected firing control program for a second portion of the displacement member stroke. For example, during the closed-loop portion of the stroke, the control circuit 760 may modulate the motor 754 in a closed-loop manner based on translational data describing the position of the displacement member to translate the displacement member at a constant speed. Further details may be found in U.S. Patent Application No. 15/720,852, entitled "SYSTEM AND METHODS FOR CONTROLLING A DISPLAY OF A SURGICAL INSTRUMENT," filed September 29, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. has been disclosed.

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、閉鎖部材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、クランプアーム766と、閉鎖部材764と、1つ又は2つ以上のRF電極796(破線で示される)と交換されるか、又はそれと連動して動作し得る超音波ブレード768とを備え得るエンドエフェクタ792を備える。超音波ブレード768は、超音波発生器771によって駆動される超音波トランスデューサ769に連結されている。 FIG. 19 is a schematic illustration of a surgical instrument 790 configured to control various functions, according to one aspect of the present disclosure. In one aspect, surgical instrument 790 is programmed to control distal translation of a displacement member, such as closure member 764. The surgical instrument 790 includes a clamp arm 766, a closure member 764, and an ultrasonic blade 768 that may be replaced with or operate in conjunction with one or more RF electrodes 796 (shown in phantom). and an end effector 792 that may include. Ultrasonic blade 768 is coupled to an ultrasonic transducer 769 driven by an ultrasonic generator 771.

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。 In one aspect, sensor 788 may be implemented as a limit switch, electromechanical device, solid state switch, Hall effect device, MR device, GMR device, magnetometer, among others. In other implementations, the sensor 638 may be a solid state switch that operates under the influence of light, such as a light sensor, an IR sensor, an ultraviolet sensor, among others. Additionally, the switch may be a solid state device such as a transistor (eg, FET, junction FET, MOSFET, bipolar, etc.). In other implementations, sensors 788 may include conductor-free switches, ultrasonic switches, accelerometers, and inertial sensors, among others.

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検出システムを備える絶対位置検出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検出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。 In one aspect, position sensor 784 may be implemented as an absolute position sensing system comprising a magnetic rotary absolute position sensing system implemented as an AS5055EQFT single chip magnetic rotary position sensor available from Austria Microsystems, AG. Position sensor 784 may cooperate with control circuitry 760 to provide an absolute position sensing system. The position is located above the magnet and is provided to implement a concise and efficient algorithm for calculating hyperbolic and trigonometric functions, requiring only addition, subtraction, bit shifting, and table lookup operations. It may include a plurality of Hall effect elements coupled to a CORDIC processor, also known as the digit-by-digit method and Boulder algorithm.

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、閉鎖部材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内に位置しても、又は器具の任意の他の部分に位置してもよい。 In some embodiments, position sensor 784 may be omitted. If motor 754 is a step motor, control circuit 760 can track the position of closure member 764 by summing the number and direction of steps the motor is instructed to perform. Position sensor 784 may be located within end effector 792 or any other portion of the instrument.

制御回路760は、1つ又は2つ以上のセンサ788と通信してもよい。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てもよい。センサ788は、1つ又は2つ以上のセンサを含んでもよい。 Control circuit 760 may communicate with one or more sensors 788. Sensor 788 may be positioned on end effector 792 and adapted to operate with surgical instrument 790 to measure various derived parameters, such as gap distance versus time, tissue compression versus time, and anvil strain versus time. . Sensors 788 may include one or more of the following: magnetic sensors, magnetic field sensors, strain gauges, pressure sensors, force sensors, inductive sensors such as eddy current sensors, resistive sensors, capacitive sensors, optical sensors, and/or end effectors 792. Any other suitable sensor for measuring the parameter may also be provided. Sensor 788 may include one or more sensors.

RFエネルギー源794は、エンドエフェクタ792に連結され、RF電極796が超音波ブレード768の代わりにエンドエフェクタ792内に提供されるとき、又は超音波ブレード768と連動して動作するように提供されるとき、RF電極796に印加される。例えば、超音波ブレードは、導電性金属で作製され、電気外科用RF電流のリターンパスとして使用されてもよい。制御回路760は、RF電極796へのRFエネルギーの送達を制御する。 An RF energy source 794 is coupled to the end effector 792 and is provided for operation when an RF electrode 796 is provided within the end effector 792 in place of or in conjunction with the ultrasonic blade 768. is applied to the RF electrode 796. For example, an ultrasonic blade may be made of conductive metal and used as a return path for electrosurgical RF current. Control circuit 760 controls the delivery of RF energy to RF electrode 796.

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。 Further details may be found in SURGICAL SYSTEM COUPLABLE WITH STAPLE CARTRIDGE AND RADIO FREQUENCY CARTRIDGE, AND METHOD OF, filed June 28, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. US Patent Application No. 15 entitled “USING SAME” No./636,096.

適応型超音波ブレード制御アルゴリズム
様々な態様では、スマート超音波エネルギー装置は、超音波ブレードの動作を制御するための適応アルゴリズムを含んでもよい。一態様では、超音波ブレード適応制御アルゴリズムは、組織の種類を特定し、装置パラメータを調節するように構成される。一態様では、超音波ブレード制御アルゴリズムは、組織の種類をパラメータ化するように構成される。超音波ブレードの遠位先端の振幅を調整するために組織のコラーゲン/弾性比を検出するためのアルゴリズムが、本開示の以下の項で説明される。スマート超音波エネルギー装置の様々な態様が、例えば図1~図94に関連して本明細書で説明される。したがって、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムの以下の説明は、図1~図94及びこれらに関連する説明と併せて読まれるべきである。
Adaptive Ultrasonic Blade Control Algorithm In various aspects, a smart ultrasonic energy device may include an adaptive algorithm to control operation of the ultrasonic blade. In one aspect, the ultrasound blade adaptive control algorithm is configured to identify tissue type and adjust device parameters. In one aspect, the ultrasound blade control algorithm is configured to parameterize tissue type. An algorithm for detecting tissue collagen/elasticity ratio to adjust the amplitude of the distal tip of the ultrasound blade is described in the following sections of this disclosure. Various aspects of smart ultrasound energy devices are described herein with respect to, for example, FIGS. 1-94. Accordingly, the following description of the adaptive ultrasonic blade control algorithm should be read in conjunction with FIGS. 1-94 and their associated descriptions.

組織種類の識別及び装置パラメータの調節
特定の外科処置では、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを用いることが望ましい。一態様では、超音波ブレードと接触する組織の種類に基づいて、超音波装置のパラメータを調節するために、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを用いてもよい。一態様では、超音波装置のパラメータは、超音波エンドエフェクタのジョー内の組織の位置、例えば、クランプアームと超音波ブレードとの間の組織の位置に基づいて調節されてもよい。超音波トランスデューサのインピーダンスは、組織のどの割合がエンドエフェクタの遠位端又は近位端に位置するかを識別するために用いられてもよい。超音波装置の反応は、組織の種類又は組織の圧縮率に基づき得る。別の態様では、超音波装置のパラメータは、識別された組織の種類又はパラメータ化に基づいて調節されてもよい。例えば、超音波ブレードの遠位先端の機械的変位振幅は、組織識別手順中に検出されたエラスチン組織に対するコラーゲンの割当量(ration)に基づいて調整されてもよい。コラーゲンとエラスチン組織との比は、赤外線(IR)表面反射率及び放射率を含む様々な技術を使用して検出され得る。クランプアーム及び/又はクランプアームのストロークによって組織に加えられて間隙及び圧縮を生じさせる力。電極を備えたジョー全体の電気的導通を用いて、ジョーのどの割合が組織で覆われているかを判定することができる。
Tissue Type Identification and Device Parameter Adjustment For certain surgical procedures, it is desirable to use an adaptive ultrasound blade control algorithm. In one aspect, an adaptive ultrasound blade control algorithm may be used to adjust parameters of the ultrasound device based on the type of tissue in contact with the ultrasound blade. In one aspect, parameters of the ultrasound device may be adjusted based on the position of tissue within the jaws of the ultrasound end effector, e.g., between the clamp arm and the ultrasound blade. The impedance of the ultrasound transducer may be used to identify what percentage of tissue is located at the distal or proximal end of the end effector. The response of the ultrasound device may be based on tissue type or tissue compressibility. In another aspect, ultrasound device parameters may be adjusted based on the identified tissue type or parameterization. For example, the mechanical displacement amplitude of the distal tip of the ultrasound blade may be adjusted based on the ration of collagen to elastin tissue detected during a tissue identification procedure. The ratio of collagen to elastin tissue can be detected using a variety of techniques including infrared (IR) surface reflectance and emissivity. Forces applied to tissue by the clamp arm and/or the stroke of the clamp arm to create gaps and compression. Electrical continuity across the jaw with electrodes can be used to determine what percentage of the jaw is covered with tissue.

図20は、本開示の少なくとも1つの態様による、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内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成されたシステム800である。一態様では、発生器モジュール240は、図53~図94を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム(複数可)802を実行するように構成される。別の態様では、装置/器具235が、図53~図94を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム(複数可)804を実行するように構成される。別の態様では、装置/器具235及び装置/器具235の両方が、図53~図94を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム802、804を実行するように構成される。 FIG. 20 is a system 800 configured to execute an adaptive ultrasound blade control algorithm within a surgical data network with a modular communication hub in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, generator module 240 is configured to execute adaptive ultrasonic blade control algorithm(s) 802 described herein with reference to FIGS. 53-94. In another aspect, the device/instrument 235 is configured to execute the adaptive ultrasonic blade control algorithm(s) 804 described herein with reference to FIGS. 53-94. In another aspect, both device/instrument 235 and device/instrument 235 are configured to execute the adaptive ultrasonic blade control algorithms 802, 804 described herein with reference to FIGS. 53-94. be done.

発生器モジュール240は、電力変圧器を介して非絶縁段階と通信する患者絶縁段階を備えてもよい。電力変圧器の二次巻線は、絶縁段階内に収容され、例えば、超音波外科用器具、RF電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びRFエネルギーモードを含む多機能型外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部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、駆動信号出力部は、超音波駆動信号(例えば、420Vの二乗平均平方根(RMS)駆動信号)を超音波外科用器具241に出力することができ、駆動信号出力部は、RF電気外科駆動信号(例えば、100VのRMS駆動信号)をRF電気外科用器具241に出力することができる。発生器モジュール240の態様は、図21~図28Bを参照して本明細書で説明される。 Generator module 240 may include a patient isolation stage in communication with the non-isolated stage via a power transformer. The secondary winding of the power transformer is housed within an insulating stage and is used for multifunctional surgical applications including, for example, ultrasonic surgical instruments, RF electrosurgical instruments, and ultrasonic and RF energy modes that can be delivered alone or simultaneously. A tap configuration (eg, a center-tap or non-center-tap configuration) may be included to define a drive signal output for delivering drive signals to various surgical instruments, such as surgical instruments. Specifically, the drive signal output can output an ultrasonic drive signal (e.g., a 420V root mean square (RMS) drive signal) to the ultrasonic surgical instrument 241, and the drive signal output can output an RF An electrosurgical drive signal (eg, a 100V RMS drive signal) can be output to the RF electrosurgical instrument 241. Aspects of generator module 240 are described herein with reference to FIGS. 21-28B.

発生器モジュール240、若しくは装置/器具235、又はその両方は、例えば、図8~図11を参照して説明されている、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に連結されている。 Generator module 240 or device/instrument 235, or both, may include, for example, intelligent surgical instruments, robots, and other computers located within the operating room, such as those described with reference to FIGS. 8-11. The control tower 236 is connected to a modular control tower 236 that is connected to a plurality of operating room equipment, such as a computer.

図21は、超音波器具と連結するように構成され、かつ、図20に示す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内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように更に構成された発生器の一形態である、発生器900の一実施例を示す。発生器900は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器900は、エネルギーを外科用器具に送達するためのRF信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。RF信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも1つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ(例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極RF、不可逆及び/若しくは可逆電気穿孔法、並びに/又はマイクロ波エネルギー)を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。発生器900は、波形発生器904に連結されたプロセッサ902を備える。プロセッサ902及び波形発生器904は、プロセッサ902に連結されたメモリに記憶された情報(開示を明瞭にするために示されず)に基づいて、様々な信号波形を生成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、外科用器具のENERGY及びRETURNとラベルされた端子間に提供される。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、外科用器具のENERGY及びRETURNとラベルされた端子間に提供される。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ENERGY端子が提供され得ることを示すために使用することができ、ここで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(RETURN)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。 FIG. 21 shows an generator configured to couple with an ultrasound instrument and further configured to execute an adaptive ultrasound blade control algorithm within a surgical data network comprising the modular communication hub shown in FIG. 9 shows an example of a generator 900, which is one form of a generator. Generator 900 is configured to deliver multiple energy modalities to a surgical instrument. Generator 900 provides RF and ultrasound signals, either alone or simultaneously, for delivering energy to a surgical instrument. The RF signal and ultrasound signal may be provided alone, in combination, or simultaneously. As mentioned above, at least one generator output can transmit multiple energy modalities (e.g., ultrasound, bipolar or monopolar RF, irreversible and/or reversible electroporation, and/or microwave, among others) through a single port. These signals can be delivered individually or simultaneously to the end effector to treat tissue. Generator 900 includes a processor 902 coupled to a waveform generator 904. Processor 902 and waveform generator 904 are configured to generate various signal waveforms based on information (not shown for clarity of disclosure) stored in a memory coupled to processor 902. Digital information related to the waveform is provided to a waveform generator 904 that includes one or more DAC circuits to convert digital inputs to analog outputs. The analog output is provided to amplifier 1106 for signal conditioning and amplification. The conditioned and amplified output of amplifier 906 is coupled to power transformer 908. The signal is coupled across power transformer 908 to the secondary side on the patient isolation side. A first signal of a first energy modality is provided between terminals labeled ENERGY 1 and RETURN of the surgical instrument. A second signal of a second energy modality is coupled across capacitor 910 and provided between terminals labeled ENERGY 2 and RETURN of the surgical instrument. More than two energy modalities may be output, so the subscript "n" may be used to indicate that up to n ENERGY n terminals may be provided, where n is greater than one. It will be understood that it is a positive integer of . It will also be appreciated that up to "n" return paths (RETURN n ) may be provided without departing from the scope of this disclosure.

第1の電圧感知回路912は、ENERGY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、ENERGY及びRETURNパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路914は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器908の二次側のRETURN区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で提供されねばならない。第1の電圧感知回路912及び第2の電圧感知回路924の出力が対応の絶縁変圧器916、922に提供され、電流感知回路914の出力は、別の絶縁変圧器918に提供される。電力変圧器908の一次側(非患者絶縁側)上における絶縁変圧器916、928、922の出力は、1つ又は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節するために、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。 A first voltage sensing circuit 912 is coupled across the terminals labeled ENERGY 1 and RETURN path to measure the output voltage therebetween. A second voltage sensing circuit 924 is coupled across the terminals labeled ENERGY 2 and RETURN path to measure the output voltage therebetween. A current sensing circuit 914 is placed in series with the RETURN section of the secondary of the illustrated power transformer 908 to measure the output current of either energy modality. If different return paths are provided for each energy modality, separate current sensing circuits must be provided for each return leg. The outputs of the first voltage sensing circuit 912 and the second voltage sensing circuit 924 are provided to corresponding isolation transformers 916, 922, and the output of the current sensing circuit 914 is provided to another isolation transformer 918. The outputs of isolation transformers 916 , 928 , 922 on the primary side (non-patient isolated side) of power transformer 908 are provided to one or more ADC circuits 926 . The digitized output of ADC circuit 926 is provided to processor 902 for further processing and calculations. The output voltage and output current feedback information can be used to adjust the output voltage and current provided to the surgical instrument and to calculate the output impedance, among other parameters. Input/output communication between processor 902 and patient isolation circuitry is provided through interface circuitry 920. Sensors may also be in electrical communication with processor 902 via interface circuitry 920.

一態様では、インピーダンスは、ENERGY/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ENERGY/RETURNとラベルされた端子にわたって連結された第2の電圧感知回路924のいずれかの出力を、電力変圧器908の二次側のRETURN区間と直列に配置された電流感知回路914の出力で割ることによって、プロセッサ902により判定され得る。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ENERGY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ENERGY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RETURNが、各エネルギーモダリティENERGY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、超音波トランスデューサ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。 In one aspect, the impedance is connected to either the first voltage sensing circuit 912 coupled across the terminal labeled ENERGY 1 /RETURN or the second voltage sensing circuit 924 coupled across the terminal labeled ENERGY 2 /RETURN. may be determined by processor 902 by dividing the output of current sensing circuit 914 placed in series with the RETURN section of the secondary side of power transformer 908 . The outputs of the first voltage sensing circuit 912 and the second voltage sensing circuit 924 are provided to separate isolation transformers 916, 922, and the output of the current sensing circuit 914 is provided to another isolation transformer 916. Digitized voltage and current sensing measurements from ADC circuit 926 are provided to processor 902 to calculate impedance. As an example, the first energy modality ENERGY 1 may be ultrasound energy and the second energy modality ENERGY 2 may be RF energy. Nevertheless, in addition to ultrasound energy modalities and bipolar or unipolar RF energy modalities, other energy modalities include irreversible and/or reversible electroporation and/or microwave energy, among others. Also, while the example illustrated in FIG. 21 shows that a single return path (RETURN) may be provided to more than one energy modality, in other aspects multiple return paths (RETURN ) may be provided to more than one energy modality. Each energy modality ENERGY n may be provided. Thus, as described herein, the impedance of the ultrasound transducer may be measured by dividing the output of the first voltage sensing circuit 912 by the current sensing circuit 914, and the impedance of the tissue is determined by dividing the output of the first voltage sensing circuit 912 by the current sensing circuit 914. may be measured by dividing the output of the voltage sensing circuit 924 by the current sensing circuit 914.

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、超音波トランスデューサ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。超音波トランスデューサの発生器900出力部への接続部は、好ましくは、図21に示すようにENERGYとラベルされた出力部とRETURNとの間に位置するであろう。一実施例では、RF双極電極の発生器900の出力部への接続部は、好ましくは、ENERGYとラベルされた出力部とRETURNとの間に位置するであろう。単極出力部の場合、好ましい接続部は、ENERGY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。 As shown in FIG. 21, the generator 900, which includes at least one output port, can provide power depending on the type of tissue treatment to be performed, such as ultrasound, bipolar or monopolar RF, irreversible and/or or a power transformer having a single output and having multiple taps for providing to an end effector in the form of one or more energy modalities such as reversible electroporation and/or microwave energy. 908 can be included. For example, the generator 900 can be used to drive RF electrodes for tissue sealing at high voltage and low current to drive ultrasound transducers using either monopolar or bipolar RF electrosurgical electrodes. Energy can be delivered at low voltages and high currents or in coagulation waveforms for spot coagulation. The output waveform from generator 900 may be guided, switched, or filtered to provide a frequency to an end effector of a surgical instrument. The connection of the ultrasound transducer to the generator 900 output will preferably be located between the output labeled ENERGY 1 and RETURN as shown in FIG. In one embodiment, the connection of the RF bipolar electrode to the output of generator 900 would preferably be located between the output labeled ENERGY 2 and RETURN. For unipolar outputs, the preferred connection would be an active electrode (eg, a pencil or other probe) to a suitable return pad connected to the ENERGY 2 output and the RETURN output.

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。 Further details may be found in TECHNIQUES FOR OPERATING GENERATOR FOR DIGITALLY GENERATING ELECTRICAL SIGNAL WAVEFORMS AND SURGICAL IN, which is incorporated herein by reference in its entirety. U.S. Patent Application Publication No. 2017/0086914 published March 30, 2017 entitled “STRUMENTS” Disclosed in the issue.

本説明全体で使用される用語「無線」及びその派生語は、非固体媒体を介して変調電磁放射線の使用を通じてデータを通信し得る回路、装置、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用されてもよい。この用語は、関連する装置がいかなる有線も含まないことを意味するものではないが、一部の態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Wi-Fi(IEEE802.11ファミリー)、WiMAX(IEEE802.16ファミリー)、IEEE802.20、ロング・ターム・エボリューション(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、Bluetooth、これらのイーサネット派生物、のみならず3G、4G、5G、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第1の通信モジュールは、Wi-Fi及びBluetoothなどの短距離無線通信専用であってもよく、第2の通信モジュールは、GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DOなどの長距離無線通信専用であってもよい。 As used throughout this description, the term "wireless" and its derivatives describe any circuit, device, system, method, technique, communication channel, etc. that may communicate data through the use of modulated electromagnetic radiation through a non-solid medium. may be used for This term does not imply that the associated equipment does not include any wires, although in some aspects they may not be present. Communication modules include Wi-Fi (IEEE802.11 family), WiMAX (IEEE802.16 family), IEEE802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS , CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, their Ethernet derivatives, as well as any other wireless and wired protocols designated as 3G, 4G, 5G, and beyond. or may implement any of the wired communication standards or protocols. A computing module may include multiple communication modules. For example, the first communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and the second communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as Wi-Fi and Bluetooth, and the second communication module may be dedicated to short-range wireless communications such as It may also be used exclusively for long-distance wireless communications.

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。 As used herein, a processor or processing unit is an electronic circuit that performs operations on some external data source, usually memory or some other data stream. This term is used herein to refer to a central processor (central processing unit) within a system or computer system (particularly a system-on-chip (SoC)) that combines a number of dedicated "processors".

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。 As used herein, a system on a chip or system on a chip (SoC or SOC) refers to an integrated circuit (also known as an "IC" or "chip") that integrates all the components of a computer or other electronic system. ). This can include digital, analog, mixed signal, and often high frequency functionality, all on a single substrate. SoCs integrate microcontrollers (or microprocessors) with modern peripherals such as graphics processing units (GPUs), Wi-Fi modules, or coprocessors. The SoC may or may not include built-in memory.

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。 As used herein, a microcontroller or controller is a system that integrates a microprocessor with peripheral circuitry and memory. A microcontroller (or microcontroller unit MCU) may be implemented as a miniature computer on a single integrated circuit. This may be similar to an SoC, which may include a microcontroller as one of its components. A microcontroller can house one or more core processing units (CPUs) as well as memory and programmable input/output peripherals. Program memory in the form of ferroelectric RAM, NOR flash, or OTP ROM, and small amounts of RAM are also often included on the chip. Microcontrollers may be employed for embedded applications, as opposed to microprocessors used in personal computers or other general purpose applications made up of various individual chips.

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。 As used herein, the term controller or microcontroller may be a standalone IC or chip device that interfaces with peripheral devices. This may be a link between the two parts of a computer or controller on an external device that manages the operation of (and the connection to) the device.

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。 Any processor or microcontroller described herein may be any single-core or multi-core processor, such as that known under the trade name ARM Cortex from Texas Instruments. In one aspect, the processor includes on-chip memory, e.g., 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory up to 40 MHz, details of which are available in the product data sheet, to improve performance above 40 MHz. One or two prefetch buffers, 32 KB of single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) with StellarisWare® software, 2 KB of electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) one or more pulse width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QEI) analog, one or more 12-bit analog-to-digital converters (ADC) with 12 analog input channels. ), the LM4F230H5QR ARM Cortex-M4F processor core available from Texas Instruments.

一態様では、プロセッサは、同じくTexas Instruments製のHercules ARM Cortex R4の商品名で知られるTMS570及びRM4xなどの2つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、IEC61508及びISO26262の安全限界用途専用に構成されてもよい。 In one aspect, the processor may include a safety controller that includes two controller family families, such as TMS570 and RM4x, also known by the Hercules ARM Cortex R4 trade names from Texas Instruments. The safety controller can be configured specifically for IEC 61508 and ISO 26262 safety limit applications, among other things, to provide advanced integrated safety features while offering scalable performance, connectivity, and memory options. good.

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。 The modular device includes modules receivable within a surgical hub (e.g., as described in connection with FIGS. 3 and 9) and connected to various modules for connection or pairing with a corresponding surgical hub. and a surgical device or instrument for obtaining. Modular devices include, for example, intelligent surgical instruments, medical imaging devices, suction/irrigation devices, smoke evacuators, energy generators, ventilators, inhalers, and displays. The modular devices described herein can be controlled by a control algorithm. Control algorithms may be implemented on the modular device itself, on the surgical hub to which a particular modular device is paired, or on both the modular device and the surgical hub (e.g., via a distributed computing architecture). ), can be executed. In some examples, a control algorithm for a modular device relies on data sensed by the modular device itself (i.e., by sensors within, on, or connected to the modular device). control the device based on This data may be related to the patient during surgery (eg, tissue properties or injection pressure) or to the modular device itself (eg, advancing knife speed, motor current, or energy level). For example, a control algorithm for a surgical stapling and cutting instrument can control the speed at which the instrument's motor drives the knife through tissue based on the resistance the knife encounters as it advances.

図22は、発生器1100と、これと共に使用可能な様々な外科用器具1104、1106、1108と、を備える外科システム1000の一形態を示し、外科用器具1104は超音波外科用器具であり、外科用器具1106はRF電気外科用器具であり、多機能型外科用器具1108は組み合わせ超音波/RF電気外科用器具である。発生器1100は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器1100は、例えば、超音波外科用器具1104、RF電気外科用器具1106、並びに発生器1100から同時に送達されるRFエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具1108を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図22の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108とは別個に示されているが、一形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108のうちのいずれかと一体的に形成されて、一体型外科システムを形成してもよい。発生器1100は、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置1110を備える。入力装置1110は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を備えてもよい。発生器1100は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。 FIG. 22 shows one form of a surgical system 1000 that includes a generator 1100 and various surgical instruments 1104, 1106, 1108 that can be used therewith, where surgical instrument 1104 is an ultrasonic surgical instrument; Surgical instrument 1106 is an RF electrosurgical instrument and multifunctional surgical instrument 1108 is a combination ultrasound/RF electrosurgical instrument. Generator 1100 is configurable for use with a variety of surgical instruments. According to various embodiments, the generator 1100 is a multifunctional surgical instrument that integrates, for example, an ultrasonic surgical instrument 1104, an RF electrosurgical instrument 1106, and RF and ultrasound energy simultaneously delivered from the generator 1100. The surgical instrument 1108 may be configurable for use with a variety of surgical devices of a variety of types. Although in the form of FIG. 22, generator 1100 is shown separately from surgical instruments 1104, 1106, 1108, in one form, generator 1100 may be attached to any of surgical instruments 1104, 1106, 1108. and may be integrally formed to form an integrated surgical system. Generator 1100 includes an input device 1110 located on the front panel of the console of generator 1100. Input device 1110 may comprise any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of generator 1100. Generator 1100 may be configured for wired or wireless communication.

発生器1100は、複数の外科用器具1104、1106、1108を駆動するように構成される。第1の外科用器具は超音波外科用器具1104であり、ハンドピース1105(HP)、超音波トランスデューサ1120、シャフト1126、及びエンドエフェクタ1122を備える。エンドエフェクタ1122は、超音波トランスデューサ1120と音響的に連結された超音波ブレード1128及びクランプアーム1140を備える。ハンドピース1105は、クランプアーム1140を動作させるトリガ1143と、超音波ブレード1128又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン1134a、1134b、1134cの組み合わせと、を備える。トグルボタン1134a、1134b、1134cは、発生器1100を用いて超音波トランスデューサ1120に通電するように構成することができる。 Generator 1100 is configured to drive a plurality of surgical instruments 1104, 1106, 1108. The first surgical instrument is an ultrasonic surgical instrument 1104 that includes a hand piece 1105 (HP), an ultrasonic transducer 1120, a shaft 1126, and an end effector 1122. End effector 1122 includes an ultrasound blade 1128 acoustically coupled to ultrasound transducer 1120 and a clamp arm 1140. The handpiece 1105 includes a trigger 1143 for actuating the clamp arm 1140 and a combination of toggle buttons 1134a, 1134b, 1134c for energizing and activating the ultrasonic blade 1128 or other functions. Toggle buttons 1134a, 1134b, 1134c can be configured to energize ultrasound transducer 1120 using generator 1100.

発生器1100はまた、第2の外科用器具1106を駆動するようにも構成される。第2の外科用器具1106は、RF電気外科用器具であり、ハンドピース1107(HP)、シャフト1127、及びエンドエフェクタ1124を備える。エンドエフェクタ1124は、クランプアーム1142a、1142b内に電極を備え、シャフト1127の導電体部分を通って戻る。電極は、発生器1100内の双極エネルギー源に連結され、双極エネルギー源によって通電される。ハンドピース1107は、クランプアーム1142a、1142bを動作させるためのトリガ1145と、エンドエフェクタ1124内の電極に通電するためのエネルギースイッチを作動するためのエネルギーボタン1135と、を備える。 Generator 1100 is also configured to drive second surgical instrument 1106. The second surgical instrument 1106 is an RF electrosurgical instrument and includes a handpiece 1107 (HP), a shaft 1127, and an end effector 1124. End effector 1124 includes electrodes in clamp arms 1142a, 1142b and returns through a conductive portion of shaft 1127. The electrodes are coupled to and energized by a bipolar energy source within generator 1100. Handpiece 1107 includes a trigger 1145 for operating clamp arms 1142a, 1142b and an energy button 1135 for operating an energy switch for energizing electrodes within end effector 1124.

発生器1100はまた、多機能型外科用器具1108を駆動するようにも構成される。多機能型外科用器具1108は、ハンドピース1109(HP)、シャフト1129、及びエンドエフェクタ1125を備える。エンドエフェクタ1125は、超音波ブレード1149及びクランプアーム1146を備える。超音波ブレード1149は、超音波トランスデューサ1120と音響的に連結される。ハンドピース1109は、クランプアーム1146を動作させるトリガ1147と、超音波ブレード1149又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン1137a、1137b、1137cの組み合わせと、を備える。トグルボタン1137a、1137b、1137cは、発生器1100を用いて超音波トランスデューサ1120に通電し、かつ同様に発生器1100内に収容された双極エネルギー源を用いて超音波ブレード1149に通電するように構成することができる。 Generator 1100 is also configured to drive multi-function surgical instrument 1108. Multifunctional surgical instrument 1108 includes a handpiece 1109 (HP), a shaft 1129, and an end effector 1125. End effector 1125 includes an ultrasonic blade 1149 and a clamp arm 1146. Ultrasonic blade 1149 is acoustically coupled to ultrasonic transducer 1120. The handpiece 1109 includes a trigger 1147 for actuating the clamp arm 1146 and a combination of toggle buttons 1137a, 1137b, 1137c for energizing and activating the ultrasonic blade 1149 or other functions. Toggle buttons 1137a, 1137b, 1137c are configured to energize ultrasonic transducer 1120 using generator 1100 and similarly energize ultrasonic blade 1149 using a bipolar energy source contained within generator 1100. can do.

発生器1100は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器1100は、例えば、超音波外科用器具1104、RF電気外科用器具1106、並びに発生器1100から同時に送達されるRFエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具1108を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図22の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108とは別個に示されているが、別の形態では、発生器1100は、外科用器具1104、1106、1108のうちのいずれか1つと一体的に形成されて、一体型外科システムを形成してもよい。上述したように、発生器1100は、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置1110を含む。入力装置1110は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を備えてもよい。発生器1100はまた、1つ又は2つ以上の出力装置1112を含んでもよい。電気信号波形をデジタル的に生成するための発生器、及び外科用器具の更なる態様は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2017-0086914-A1号に記載されている。 Generator 1100 is configurable for use with a variety of surgical instruments. According to various embodiments, generator 1100 is a multifunctional surgical instrument that integrates, for example, an ultrasonic surgical instrument 1104, an RF electrosurgical instrument 1106, and RF and ultrasound energy simultaneously delivered from generator 1100. The surgical instrument 1108 may be configurable for use with a variety of surgical devices of a variety of types. Although in the form of FIG. 22, the generator 1100 is shown separately from the surgical instruments 1104, 1106, 1108, in another form, the generator 1100 is shown as one of the surgical instruments 1104, 1106, 1108. It may be integrally formed with either one to form an integrated surgical system. As mentioned above, generator 1100 includes an input device 1110 located on the front panel of the console of generator 1100. Input device 1110 may comprise any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of generator 1100. Generator 1100 may also include one or more output devices 1112. Further aspects of generators and surgical instruments for digitally generating electrical signal waveforms are described in U.S. Patent Application Publication No. 2017-0086914-A1, which is incorporated herein by reference in its entirety. There is.

図23は、本開示の少なくとも1つの態様による、例示の超音波装置1104のエンドエフェクタ1122である。エンドエフェクタ1122は、導波管を介して超音波トランスデューサ1120に連結され得るブレード1128を含み得る。本明細書で説明されるように、超音波トランスデューサ1120によって駆動されると、ブレード1128は振動することができ、組織と接触すると、組織を切断及び/又は凝固することができる。様々な態様によると、また図23に例示するように、エンドエフェクタ1122は、エンドエフェクタ1122のブレード1128と協働作用するように構成され得るクランプアーム1140を更に含み得る。ブレード1128と共に、クランプアーム1140は、一連のジョーを含み得る。クランプアーム1140は、器具部分1104のシャフト1126の遠位端に枢動可能に接続され得る。クランプアーム1140は、TEFLON(登録商標)又は他の好適な低摩擦材料から形成され得るクランプアーム組織パッド1163を含み得る。パッド1163は、ブレード1128と協働するように装着されて、クランプアーム1140の枢動運動が、クランプパッド1163をブレード1128と実質的に平行な関係で、かつこれと接触するように位置決めすることができる。この構成により、クランプされる組織片は、組織パッド1163とブレード1128との間に把持され得る。組織パッド1163は、ブレード1128と協働して組織の把持を改善するために、軸方向に離間して近位方向に延在する複数の把持歯1161含む鋸歯様構成を備えてもよい。クランプアーム1140は、図23に示される開放位置から、閉鎖位置(クランプアーム1140がブレード1128と接触するか又は近接する)まで、任意の好適な様式で移行し得る。例えば、ハンドピース1105は、ジョー閉鎖トリガを含み得る。臨床医によって作動されると、ジョー閉鎖トリガはクランプアーム1140を任意の好適な様式で枢動させ得る。 FIG. 23 is an end effector 1122 of an example ultrasound device 1104 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. End effector 1122 may include a blade 1128 that may be coupled to ultrasound transducer 1120 via a waveguide. As described herein, when driven by the ultrasound transducer 1120, the blade 1128 can vibrate and, upon contact with tissue, can cut and/or coagulate the tissue. According to various aspects, and as illustrated in FIG. 23, end effector 1122 may further include a clamp arm 1140 that may be configured to cooperate with blade 1128 of end effector 1122. Along with blade 1128, clamp arm 1140 may include a series of jaws. Clamp arm 1140 may be pivotally connected to the distal end of shaft 1126 of instrument portion 1104. Clamp arm 1140 may include a clamp arm tissue pad 1163 that may be formed from TEFLON® or other suitable low friction material. Pad 1163 is mounted to cooperate with blade 1128 such that pivoting movement of clamp arm 1140 positions clamp pad 1163 in a substantially parallel relationship with and in contact with blade 1128. I can do it. With this configuration, a piece of tissue to be clamped may be grasped between tissue pad 1163 and blade 1128. Tissue pad 1163 may include a serration-like configuration including a plurality of axially spaced proximally extending gripping teeth 1161 to cooperate with blade 1128 to improve tissue gripping. Clamp arm 1140 may transition from the open position shown in FIG. 23 to a closed position (clamp arm 1140 in contact with or proximate blade 1128) in any suitable manner. For example, handpiece 1105 may include a jaw closure trigger. When actuated by a clinician, the jaw closure trigger may pivot clamp arm 1140 in any suitable manner.

発生器1100は、駆動信号を任意の好適な方法で超音波トランスデューサ1120に提供するように起動され得る。例えば、発生器1100は、フットスイッチケーブル1432を介して発生器1100に連結されたフットスイッチ1430(図24)を含んでもよい。臨床医は、フットスイッチ1430を押し下げることにより、超音波トランスデューサ1120を起動させ、またそれによって超音波トランスデューサ1120及びブレード1128を起動させ得る。フットスイッチ1430に加えて、又はこの代わりに、装置1104のいくつかの態様は、ハンドピース1105上に位置付けられた1つ又は2つ以上のスイッチを用いてもよく、これは、起動されると、発生器1100に超音波トランスデューサ1120を作動させることができる。一態様では、例えば、1つ又は2つ以上のスイッチは、例えば、装置1104の動作モードを決定するために、一対のトグルボタン1134a、1134b、1134cを含んでもよい(図22)。例えば、トグルボタン1134aが押し下げられると、超音波発生器1100は、最大駆動信号を超音波トランスデューサ1120に提供して、超音波トランスデューサ1120に最大超音波エネルギー出力を生成させることができる。トグルボタン1134bを押すことにより、超音波発生器1100がユーザ選択可能な駆動信号を超音波トランスデューサ1120に提供して、超音波トランスデューサ1120に最大未満の超音波エネルギー出力を生成させることができる。装置1104は、追加的に又は代替的に、例えば、エンドエフェクタ1122のクランプアーム1140を介してジョーを操作するために、ジョー閉鎖トリガの位置を指示するための第2のスイッチを含んでもよい。また、いくつかの態様では、超音波発生器1100は、ジョー閉鎖トリガの位置に基づいて起動することができる(例えば、臨床医がジョー閉鎖トリガを押し下げてクランプアーム1140を介してジョーを閉鎖すると、超音波エネルギーを印加することができる)。 Generator 1100 may be activated to provide a drive signal to ultrasound transducer 1120 in any suitable manner. For example, generator 1100 may include a footswitch 1430 (FIG. 24) coupled to generator 1100 via footswitch cable 1432. The clinician may activate ultrasound transducer 1120 by depressing footswitch 1430, which in turn activates ultrasound transducer 1120 and blade 1128. In addition to or in place of foot switch 1430, some embodiments of device 1104 may employ one or more switches positioned on handpiece 1105 that, when activated, , an ultrasound transducer 1120 can be activated in the generator 1100. In one aspect, for example, one or more switches may include a pair of toggle buttons 1134a, 1134b, 1134c, for example, to determine a mode of operation of the device 1104 (FIG. 22). For example, when toggle button 1134a is depressed, ultrasound generator 1100 may provide a maximum drive signal to ultrasound transducer 1120 to cause ultrasound transducer 1120 to generate maximum ultrasound energy output. By pressing toggle button 1134b, ultrasound generator 1100 can provide a user-selectable drive signal to ultrasound transducer 1120 to cause ultrasound transducer 1120 to produce a submaximal ultrasound energy output. Apparatus 1104 may additionally or alternatively include a second switch for indicating the position of a jaw closure trigger, for example, to manipulate the jaw via clamp arm 1140 of end effector 1122. Additionally, in some aspects, the ultrasound generator 1100 can be activated based on the position of the jaw closure trigger (e.g., when a clinician depresses the jaw closure trigger to close the jaw via the clamp arm 1140). , ultrasonic energy can be applied).

更に又はあるいは、1つ又は2つ以上のスイッチは、押し下げられると、発生器1100にパルス出力を提供させるトグルボタン1134cを含むことができる(図22)。パルスは、例えば、任意の好適な周波数及び分類で提供されてもよい。ある特定の態様では、パルスの電力レベルは、例えば、トグルボタン1134a、1134bに関連付けられた電力レベル(最大、最大未満)であってもよい。 Additionally or alternatively, one or more switches can include a toggle button 1134c that, when depressed, causes the generator 1100 to provide a pulse output (FIG. 22). Pulses may be provided, for example, at any suitable frequency and classification. In certain aspects, the power level of the pulse may be, for example, the power level (maximum, less than maximum) associated with toggle buttons 1134a, 1134b.

装置1104は、トグルボタン1134a、1134b、1134cの任意の組み合わせを含み得ることが理解されよう(図22)。例えば、装置1104は、最大超音波エネルギー出力を生成するためのトグルボタン1134a、及び1回毎に最大又は最大未満の電力レベルのいずれかでパルス出力を生成するトグルボタン1134cの2つのトグルボタンのみを有するように構成され得る。このように、発生器1100の駆動信号出力構成は、5つの連続信号、又は任意の個別の数の個々のパルス信号(1、2、3、4、又は5回)であってもよい。特定の態様では、特定の駆動信号構成は、例えば、発生器1100のEEPROM設定、及び/又はユーザの電力レベル選択(複数可)、に基づき制御され得る。 It will be appreciated that the device 1104 may include any combination of toggle buttons 1134a, 1134b, 1134c (FIG. 22). For example, the device 1104 has only two toggle buttons: a toggle button 1134a for producing maximum ultrasound energy output, and a toggle button 1134c for producing pulse output at either the maximum or less than maximum power level at a time. It can be configured to have. Thus, the drive signal output configuration of generator 1100 may be five continuous signals or any discrete number of individual pulse signals (1, 2, 3, 4, or 5 times). In certain aspects, the particular drive signal configuration may be controlled based on, for example, the EEPROM settings of the generator 1100 and/or the user's power level selection(s).

特定の態様では、トグルボタン1134cの代替として2位置スイッチが提供され得る(図22)。例えば、装置1104は、最大電力レベルで連続出力を発生させるためのトグルボタン1134aと、2位置トグルボタン1134bと、を含んでもよい。第1の戻り止め位置では、トグルボタン1134bは最大電力レベル未満で連続出力を発生させてもよく、第2の戻り止め位置では、トグルボタン1134bは(例えば、EEPROM設定に応じて、最大又は最大未満のいずれかの出力レベルで)パルス出力を発生させてもよい。 In certain aspects, a two-position switch may be provided as an alternative to toggle button 1134c (FIG. 22). For example, device 1104 may include a toggle button 1134a for generating continuous output at a maximum power level and a two-position toggle button 1134b. In the first detent position, the toggle button 1134b may generate continuous output at less than the maximum power level, and in the second detent position, the toggle button 1134b may generate a continuous output at less than the maximum power level (e.g., depending on the EEPROM settings) The pulsed output may be generated at any output level less than or equal to the output level.

いくつかの態様では、RF電気外科用エンドエフェクタ1124、1125(図22)はまた、一対の電極を備えてもよい。電極は、例えばケーブルを介して、発生器1100と通信し得る。電極は、例えば、クランプアーム1142a、1146とブレード1142b、1149との間に存在する組織片のインピーダンスを測定するために使用され得る。発生器1100は、電極に信号(例えば、非治療的信号)を提供し得る。組織片のインピーダンスは例えば、信号の電流、電圧などをモニタリングすることによって見出され得る。 In some aspects, the RF electrosurgical end effector 1124, 1125 (FIG. 22) may also include a pair of electrodes. The electrodes may communicate with the generator 1100, for example via a cable. Electrodes may be used, for example, to measure the impedance of a piece of tissue present between the clamp arms 1142a, 1146 and the blades 1142b, 1149. Generator 1100 may provide a signal (eg, a non-therapeutic signal) to the electrode. The impedance of a tissue piece can be found, for example, by monitoring the signal current, voltage, etc.

様々な態様では、発生器1100は、図22の外科システム1000の略図である図24に示すモジュール及び/又はブロックなどのいくつかの別個の機能的要素を備えてもよい。様々な機能要素又はモジュールが、様々な種類の外科用装置1104、1106、1108を駆動するように構成され得る。例えば、超音波発生器モジュールは、超音波装置1104などの超音波装置を駆動し得る。電気外科/RF発生器モジュールは、電気外科用装置1106を駆動し得る。モジュールは、外科用装置1104、1106、1108を駆動するために対応する駆動信号を生成することができる。様々な態様では、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールはそれぞれ、発生器1100と一体的に形成されてもよい。あるいは、モジュールのうち1つ又は2つ以上が、発生器1100と電気的に連結された個別の回路モジュールとして提供されてもよい。(モジュールはこの選択肢を例示するために仮想線で示されている)。また、いくつかの態様では、電気外科/RF発生器モジュールは、超音波発生器モジュールと一体的に形成されてもよく、又はその逆であってもよい。 In various aspects, generator 1100 may include several separate functional elements, such as the modules and/or blocks shown in FIG. 24, which is a schematic diagram of surgical system 1000 in FIG. 22. Various functional elements or modules may be configured to drive various types of surgical devices 1104, 1106, 1108. For example, the ultrasound generator module may drive an ultrasound device, such as ultrasound device 1104. An electrosurgical/RF generator module may drive electrosurgical device 1106. The modules can generate corresponding drive signals to drive the surgical devices 1104, 1106, 1108. In various aspects, an ultrasound generator module and/or an electrosurgical/RF generator module may each be integrally formed with generator 1100. Alternatively, one or more of the modules may be provided as separate circuit modules electrically coupled to generator 1100. (Modules are shown in phantom to illustrate this option). Also, in some aspects, the electrosurgical/RF generator module may be integrally formed with the ultrasound generator module, or vice versa.

記載される態様によれば、超音波発生器モジュールは、特定の電圧、電流、及び周波数(例えば、55,500サイクル/秒、又はHz)の駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。駆動信号又は複数の駆動信号は、超音波装置1104、特に、例えば上記のように動作し得る変換器1120に提供され得る。一態様では、発生器1100は、高い分解能、精度、及び再現性を備え得る(stepped with)特定の電圧、電流、及び/又は周波数出力信号の駆動信号を生成するように構成することができる。 According to the described aspects, the ultrasound generator module may generate a drive signal or signals of a particular voltage, current, and frequency (eg, 55,500 cycles/second, or Hz). The drive signal or signals may be provided to the ultrasound device 1104, particularly the transducer 1120, which may operate as described above, for example. In one aspect, generator 1100 can be configured to generate a drive signal of a particular voltage, current, and/or frequency output signal that can be stepped with high resolution, accuracy, and repeatability.

記載される態様によれば、電気外科/RF発生器モジュールは、無線周波数(RF)エネルギーを使用して、双極電気外科処置を実施するのに十分な出力電力で駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。双極電気外科用途では、例えば、駆動信号は、上述したように、例えば電気外科用装置1106の電極に提供されてもよい。したがって、発生器1100は、組織を治療するのに十分な電気エネルギーを組織に適用することにより、治療目的のために構成され得る(例えば、凝固、焼灼、組織溶接など)。 According to described aspects, an electrosurgical/RF generator module uses radio frequency (RF) energy to generate a drive signal or signals with an output power sufficient to perform a bipolar electrosurgical procedure. can be generated. In bipolar electrosurgical applications, for example, drive signals may be provided to the electrodes of, for example, electrosurgical device 1106, as described above. Thus, generator 1100 may be configured for therapeutic purposes by applying sufficient electrical energy to tissue to treat the tissue (eg, coagulation, ablation, tissue welding, etc.).

発生器1100は、例えば、発生器1100のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置2150(図27B)を備えることができる。入力装置2150は、発生器1100の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を備えてもよい。動作中、ユーザは、入力装置2150を使用して発生器1100の動作をプログラムする、ないしは別の方法で制御することができる。入力装置2150は、発生器1100の動作(例えば、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールの動作)を制御するために、発生器によって(例えば、発生器内に収容される1つ又は2つ以上のプロセッサによって)使用され得る信号を生成する、任意の好適な装置を含み得る。様々な態様では、入力装置2150は、ボタン、スイッチ、サムホイール、キーボード、キーパッド、タッチスクリーンモニタ、ポインティング装置、汎用又は専用のコンピュータへの遠隔接続のうちの1つ又は2つ以上を含む。他の態様では、入力装置2150は、例えば、タッチスクリーンモニタ上に表示される1つ又は2つ以上のユーザインターフェーススクリーンなどの好適なユーザインターフェースを含んでもよい。したがって、入力装置2150により、ユーザは、例えば、超音波発生器モジュール及び/又は電気外科/RF発生器モジュールによって生成される駆動信号又は複数の駆動信号の、電流(I)、電圧(V)、周波数(f)、及び/又は期間(T)などの、発生器の様々な動作パラメータを設定又はプログラミングすることができる。 Generator 1100 can include, for example, an input device 2150 (FIG. 27B) located on the front panel of the console of generator 1100. Input device 2150 may comprise any suitable device that generates signals suitable for programming the operation of generator 1100. During operation, a user may program or otherwise control the operation of generator 1100 using input device 2150. Input device 2150 may be included by (e.g., housed within) the generator to control operation of generator 1100 (e.g., operation of an ultrasound generator module and/or an electrosurgical/RF generator module). The processor may include any suitable device that generates a signal that can be used (by one or more processors). In various aspects, input device 2150 includes one or more of buttons, switches, thumbwheels, keyboards, keypads, touch screen monitors, pointing devices, and remote connections to general purpose or special purpose computers. In other aspects, input device 2150 may include a suitable user interface, such as, for example, one or more user interface screens displayed on a touch screen monitor. Thus, the input device 2150 allows the user to determine, for example, the current (I), voltage (V), Various operating parameters of the generator can be set or programmed, such as frequency (f) and/or period (T).

発生器1100はまた、例えば、発生器1100コンソールの前側パネル上に位置する出力装置2140(図27B)を含み得る。出力装置2140は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための1つ又は2つ以上の装置を含む。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置(例えば、LCD表示画面、LEDインジケータ)、可聴フィードバック装置(例えば、スピーカー、ブザー)又は触覚フィードバック装置(例えば、触覚作動装置)を含んでもよい。 Generator 1100 may also include an output device 2140 (FIG. 27B) located, for example, on the front panel of the generator 1100 console. Output device 2140 includes one or more devices for providing sensory feedback to the user. Such devices may include, for example, visual feedback devices (eg, LCD display screens, LED indicators), audible feedback devices (eg, speakers, buzzers), or tactile feedback devices (eg, tactile activation devices).

発生器1100の特定のモジュール及び/又はブロックが例として記載され得るが、より多くの又はより少ない数のモジュール及び/又はブロックが使用されてもよく、これは依然として態様の範囲内にあることが理解できよう。更に、説明を容易にするために、モジュール及び/又はブロックに関して様々な態様が記載され得るが、そのようなモジュール及び/又はブロックは、1つ又は2つ以上のハードウェア構成要素、例えば、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラム可能な論理機構(PLD)、特定用途向け集積回路(ASIC)、回路、レジスタ並びに/又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理及び/若しくはハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組み合わせによって実装されてもよい。 Although particular modules and/or blocks of generator 1100 may be described as examples, a greater or lesser number of modules and/or blocks may be used and this still remains within the scope of embodiments. I can understand. Further, while various aspects may be described in terms of modules and/or blocks for ease of explanation, such modules and/or blocks may include one or more hardware components, e.g. , digital signal processors (DSPs), programmable logic devices (PLDs), application specific integrated circuits (ASICs), circuits, registers and/or software components, such as programs, subroutines, logic and/or hardware components. It may be implemented by a combination of software components.

一態様では、超音波発生器駆動モジュール及び電気外科/RF駆動モジュール1110(図22)は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の組み合わせとして実装される1つ又は2つ以上の埋め込みアプリケーションを含んでもよい。モジュールは、ソフトウェア、プログラム、データ、ドライバ、アプリケーションプログラムインターフェース(API)などのような様々な実行可能なモジュールを備えることができる。ファームウェアは、ビットマスクされた読み出し専用メモリ(ROM)又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ(NVM)に記憶することができる。様々な実装形態では、ファームウェアをROMに記憶することにより、フラッシュメモリが保存され得る。NVMは、例えば、プログラマブルROM(PROM)、消去可能プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、又はダイナミックRAM(DRAM)、ダブルデータレートDRAM(DDRAM)、及び/若しくは同期DRAM(SDRAM)のような電池バックアップ式ランダムアクセスメモリ(RAM)を含む、他の種類のメモリを含んでもよい。 In one aspect, the ultrasound generator drive module and the electrosurgical/RF drive module 1110 (FIG. 22) are integrated into one or more embedded applications implemented as firmware, software, hardware, or any combination thereof. May include. A module may comprise various executable modules such as software, programs, data, drivers, application program interfaces (APIs), and the like. Firmware may be stored in bit-masked read-only memory (ROM) or non-volatile memory (NVM), such as flash memory. In various implementations, flash memory may be saved by storing firmware in ROM. The NVM may be, for example, a programmable ROM (PROM), an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), or a dynamic RAM (DRAM), a double data rate DRAM (DDRAM), and/or a synchronous DRAM ( Other types of memory may also be included, including battery-backed random access memory (RAM) such as SDRAM.

一態様では、モジュールは、装置1104、1106、1108の様々な測定可能な特性をモニタリングするためのプログラム命令を実行し、装置1104、1106、1108を動作させるための対応する出力駆動信号又は複数の出力駆動信号を生成するためのプロセッサとして実施されるハードウェア構成要素を含む。発生器1100が装置1104と共に使用される態様では、駆動信号は、切断及び/又は凝固動作モードにおいて、超音波トランスデューサ1120を駆動し得る。装置1104及び/又は組織の電気的特性は、発生器1100の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ/又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。発生器1100が装置1106と共に使用される態様では、駆動信号は、切断、凝固及び/又は乾燥モードにおいて、エンドエフェクタ1124に電気エネルギー(例えば、RFエネルギー)を供給し得る。装置1106及び/又は組織の電気的特性は、発生器1100の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ/又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。様々な態様では、上述したように、ハードウェア構成要素はDSP、PLD、ASIC、回路、及び/又はレジスタとして実施され得る。一態様では、プロセッサは、コンピュータソフトウェアプログラム命令を記憶及び実行して、超音波トランスデューサ1120及びエンドエフェクタ1122、1124、1125などの装置1104、1106、1108の様々な構成要素を駆動するための階段関数出力信号を生成するように構成されてもよい。 In one aspect, the module executes program instructions for monitoring various measurable characteristics of the device 1104, 1106, 1108 and generates a corresponding output drive signal or signals for operating the device 1104, 1106, 1108. It includes a hardware component implemented as a processor for generating an output drive signal. In embodiments in which generator 1100 is used with device 1104, the drive signal may drive ultrasound transducer 1120 in cutting and/or coagulation modes of operation. The electrical properties of the device 1104 and/or the tissue may be measured and used to control the operational aspects of the generator 1100 and/or provided as feedback to the user. In embodiments where generator 1100 is used with device 1106, the drive signal may provide electrical energy (eg, RF energy) to end effector 1124 in cutting, coagulation, and/or drying modes. The electrical properties of the device 1106 and/or the tissue may be measured and used to control the operational aspects of the generator 1100 and/or provided as feedback to the user. In various aspects, the hardware components may be implemented as DSPs, PLDs, ASICs, circuits, and/or registers, as described above. In one aspect, the processor stores and executes computer software program instructions to perform step functions for driving various components of the devices 1104, 1106, 1108, such as the ultrasound transducer 1120 and the end effectors 1122, 1124, 1125. It may be configured to generate an output signal.

電気機械的超音波システムは、超音波トランスデューサ、導波管、及び超音波ブレードを含む。電気機械的超音波システムは、超音波トランスデューサ、導波管、及び超音波ブレードの物理的特性によって定義される初期共振周波数を有する。超音波トランスデューサは、電気機械的超音波システムの共振周波数と等しい交流電圧V(t)及び電流I(t)信号によって励起される。電気機械的超音波システムが共振するとき、電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相差はゼロである。換言すると、共振時、誘導性インピーダンスは容量性インピーダンスと等しい。超音波ブレードが加熱すると、超音波ブレード(等価静電容量としてモデル化される)のコンプライアンスによって、電気機械的超音波システムの共振周波数が変化する。したがって、誘導性インピーダンスは容量性インピーダンスともはや等しくなく、それにより電気機械的超音波システムの駆動周波数と共振周波数との間に不整合が引き起こされる。ここでシステムは、「オフレゾナンス(off-resonance)」を動作させる。駆動周波数と共振周波数との間の不整合は、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相差として現れる。発生器電子機器は、電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相差を容易に監視することができ、位相差が再びゼロになるまで駆動周波数を連続的に調節することができる。この時点で、新しい駆動周波数は、電気機械的超音波システムの新しい共振周波数に等しい。位相及び/又は周波数の変化は、超音波ブレード温度の間接的測定値として使用することができる。 Electromechanical ultrasound systems include ultrasound transducers, waveguides, and ultrasound blades. Electromechanical ultrasound systems have an initial resonant frequency defined by the physical properties of the ultrasound transducer, waveguide, and ultrasound blade. The ultrasound transducer is excited by an alternating voltage V g (t) and current I g (t) signal equal to the resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. When the electromechanical ultrasound system resonates, the phase difference between the voltage V g (t) and current I g (t) signals is zero. In other words, at resonance, the inductive impedance is equal to the capacitive impedance. As the ultrasonic blade heats up, the compliance of the ultrasonic blade (modeled as an equivalent capacitance) changes the resonant frequency of the electromechanical ultrasonic system. Therefore, the inductive impedance is no longer equal to the capacitive impedance, which causes a mismatch between the driving frequency and the resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. Here the system operates "off-resonance". The mismatch between the drive frequency and the resonant frequency is manifested as a phase difference between the voltage V g (t) and current I g (t) signals applied to the ultrasound transducer. The generator electronics can easily monitor the phase difference between the voltage V g (t) and current I g (t) signals and continuously increase the driving frequency until the phase difference is zero again. Can be adjusted. At this point, the new drive frequency is equal to the new resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. Changes in phase and/or frequency can be used as indirect measurements of ultrasonic blade temperature.

図25に示すように、超音波トランスデューサの電気機械特性は、静電容量を有する第1ブランチと、共振器の電気機械特性を規定する直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第2「動作」ブランチと、を含む等価回路としてモデル化されてもよい。既知の超音波発生器は、発生器駆動信号電流の実質的に全部が動作ブランチ内に流れるように、ある共振周波数において静電容量をチューンアウトするための調整インダクタを含み得る。したがって、調整インダクタを使用することにより、発生器の駆動信号電流は、動作ブランチ電流を表し、したがって発生器はその駆動信号を制御して超音波トランスデューサの共振周波数を維持することができる。調整インダクタはまた、発生器の周波数固定能力を改善するために、超音波トランスデューサの相インピーダンスプロットを変換することができる。しかしながら、調整インダクタは、動作共振周波数において、超音波トランスデューサの特定の静電容量と適合しなくてはならない。換言すると、異なる静電容量を有する異なる超音波トランスデューサは、異なる調整インダクタを必要とする。 As shown in FIG. 25, the electromechanical properties of an ultrasound transducer include a first branch with a capacitance and a second branch with a series-connected inductance, resistance, and capacitance that define the electromechanical properties of the resonator. It may be modeled as an equivalent circuit including an "operation" branch. Known ultrasound generators may include a tuning inductor to tune out the capacitance at a certain resonant frequency so that substantially all of the generator drive signal current flows into the operating branch. Therefore, by using a tuning inductor, the generator's drive signal current represents the operating branch current, and the generator can therefore control its drive signal to maintain the resonant frequency of the ultrasound transducer. The tuning inductor can also transform the phase impedance plot of the ultrasound transducer to improve the frequency fixing ability of the generator. However, the tuning inductor must match the specific capacitance of the ultrasound transducer at the operating resonant frequency. In other words, different ultrasound transducers with different capacitances require different tuning inductors.

図25は、一態様による、超音波トランスデューサ1120などの超音波トランスデューサの等価回路1500を示す。回路1500は、共振器の電気機械特性を規定する、直列接続されたインダクタンスL、抵抗R、及び容量Cを有する第1の「動作」ブランチと、静電容量Cを有する第2の容量性ブランチと、を含む。動作電流I(t)が第1ブランチを通って流れ、電流I(t)~I(t)が容量性ブランチを通って流れる状態で、駆動電流I(t)は、発生器から駆動電圧V(t)で受信されてもよい。超音波トランスデューサの電気機械特性の制御は、I(t)及びV(t)を好適に制御することによって達成されてもよい。上述のように、既知の発生器アーキテクチャは、発生器の電流出力I(t)の実質的に全てが動作ブランチを通って流れるように、並列共振回路内で共振周波数において静電容量Cをチューンアウトするための調整インダクタL(図25に仮想線で示される)を含むことができる。この方法では、動作ブランチ電流I(t)の制御は、発生器の電流出力I(t)を制御することによって達成される。調整インダクタLは、超音波トランスデューサの静電容量Cに特有であるが、異なる静的静電容量を有する異なる超音波トランスデューサは、異なる調整インダクタLを必要とする。また、調整インダクタLは、単一の共振周波数で静電容量Cの公称値と一致するため、動作ブランチ電流I(t)の正確な制御は、その周波数でのみ保証される。周波数が変換器の温度によって低下すると、動作ブランチ電流の正確な制御が損なわれる。 FIG. 25 illustrates an equivalent circuit 1500 of an ultrasound transducer, such as ultrasound transducer 1120, according to one aspect. The circuit 1500 has a first "operating" branch having a series connected inductance L s , a resistance R s , and a capacitance C s that define the electromechanical properties of the resonator, and a second branch having a capacitance C 0 . and a capacitive branch of. With the operating current I m (t) flowing through the first branch and the currents I g (t) to I m (t) flowing through the capacitive branches, the driving current I g (t) is may be received at a driving voltage V g (t) from V g (t). Control of the electromechanical properties of the ultrasound transducer may be achieved by suitably controlling I g (t) and V g (t). As mentioned above, known generator architectures utilize a capacitance C 0 at the resonant frequency in a parallel resonant circuit such that substantially all of the current output I g (t) of the generator flows through the operating branch. A tuning inductor L t (shown in phantom in FIG. 25) may be included to tune out L t . In this method, control of the operating branch current I m (t) is achieved by controlling the current output I g (t) of the generator. The tuning inductor L t is specific to the capacitance C 0 of the ultrasound transducer, but different ultrasound transducers with different static capacitances require different tuning inductors L t . Also, since the tuning inductor L t matches the nominal value of the capacitance C 0 at a single resonant frequency, accurate control of the operating branch current I m (t) is guaranteed only at that frequency. As the frequency decreases with converter temperature, precise control of the operating branch current is compromised.

発生器1100の様々な態様が、調整インダクタLに頼ることなく動作ブランチ電流I(t)を監視することができる。むしろ、発生器1100は、動的及び進行中ベースで(例えば、リアルタイムで)動作ブランチ電流I(t)の値を判定するために、特定の超音波外科用装置1104のための電力の印加間の静電容量Cの測定値を使用し得る(駆動信号の電圧及び電流フィードバックデータと共に)。したがって、発生器1100のこうした態様は、静電容量Cの公称値によって決定される単一の共振周波数のみにおいてではなく、任意の周波数で静電容量Cの任意の値と調整される又は共振するシステムをシミュレートするために、仮想調整を提供することが可能である。 Various aspects of the generator 1100 can monitor the operating branch current I m (t) without relying on the tuning inductor L t . Rather, the generator 1100 determines the value of the operating branch current I m (t) on a dynamic and ongoing basis (e.g., in real time) by applying power for a particular ultrasonic surgical device 1104. (along with drive signal voltage and current feedback data) may be used. Accordingly, such aspects of the generator 1100 may be tuned with any value of capacitance C 0 at any frequency and not only at a single resonant frequency determined by the nominal value of capacitance C 0 or Virtual tuning can be provided to simulate a resonant system.

図26は、利点の中でもとりわけ、上述のインダクタレス調整を提供するための発生器1100の一態様の簡略化ブロック図である。図27A~図27Cは、一態様による図26の発生器1100のアーキテクチャを示す。図26を参照すると、発生器1100は、電力変圧器1560を介して非絶縁段階1540と通信する患者絶縁段階1520を含んでもよい。電力変圧器1560の二次巻線1580は、絶縁段階1520に含まれ、かつタップ構成を含んでもよく(例えば、センタタップ又は非センタタップ構成)、例えば、超音波外科用装置1104及び電気外科用装置1106などの様々な外科用装置に駆動信号を出力するための、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cを画定する。特に、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cは、超音波外科用装置1104に駆動信号(例えば、420VのRMS駆動信号)を出力してもよく、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cは、電気外科用装置1106に駆動信号(例えば、100VのRMS駆動信号)を出力してもよく、ここで出力部1600bは電力変圧器1560のセンタタップに対応する。非絶縁段階1540は、電力変圧器1560の一次巻線1640に接続された出力部を有する電力増幅器1620を備えてもよい。特定の態様では、電力増幅器1620は、例えば、プッシュプル増幅器を含み得る。非絶縁段階1540は、デジタル出力をデジタル/アナログ変換器(DAC)1680に供給するための、プログラム可能な論理機構1660を更に含んでもよく、続いてデジタル/アナログ変換器(DAC)1680は、対応するアナログ信号を電力増幅器1620の入力部に供給する。特定の態様では、プログラム可能な論理機構1660は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を含むことができる。プログラム可能な論理機構1660は、DAC1680を介して電力増幅器1620の入力を制御することにより、その結果、駆動信号出力部1600a、1600b、1600cに現れる駆動信号の多数のパラメータ(例えば、周波数、波形形状、波形振幅)のいずれかを制御することができる。特定の態様では、また以下で説明するように、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ(例えば、以下で説明するプロセッサ1740)と共に、多くのデジタル信号処理(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1100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。 FIG. 26 is a simplified block diagram of one embodiment of a generator 1100 to provide the inductorless regulation described above, among other advantages. 27A-27C illustrate the architecture of generator 1100 of FIG. 26 according to one aspect. Referring to FIG. 26, generator 1100 may include a patient isolation stage 1520 in communication with a non-isolated stage 1540 via a power transformer 1560. The secondary winding 1580 of the power transformer 1560 is included in the isolation stage 1520 and may include a tapped configuration (e.g., center-tapped or non-center-tapped configuration), e.g., for ultrasonic surgical device 1104 and electrosurgical Drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c are defined for outputting drive signals to various surgical devices, such as device 1106. In particular, the drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c may output a drive signal (eg, a 420V RMS drive signal) to the ultrasonic surgical device 1104, and the drive signal outputs 1600a, 1600b, 1600c may output an electrical A drive signal (eg, a 100V RMS drive signal) may be output to surgical device 1106, where output 1600b corresponds to a center tap of power transformer 1560. Non-isolated stage 1540 may include a power amplifier 1620 having an output connected to a primary winding 1640 of power transformer 1560. In certain aspects, power amplifier 1620 may include, for example, a push-pull amplifier. The non-isolated stage 1540 may further include programmable logic 1660 for providing digital output to a digital-to-analog converter (DAC) 1680, which in turn provides a corresponding An analog signal is provided to an input of a power amplifier 1620. In certain aspects, programmable logic 1660 can include, for example, a field programmable gate array (FPGA). Programmable logic 1660 controls the input of power amplifier 1620 via DAC 1680, thereby controlling numerous parameters (e.g., frequency, waveform shape, , waveform amplitude). In certain aspects, and as described below, programmable logic 1660, a processor (e.g., processor 1740, described below), as well as a number of digital signal processing (DSP)-based and/or other control algorithms can be performed to control the parameters of the drive signal output by the generator 1100.

電力は、スイッチモードレギュレータ1700によって電力増幅器1620の母線に供給することができる。特定の態様では、スイッチモードレギュレータ1700は、例えば調節可能なバックレギュレータを含むことができる。上述したように、非絶縁段階1540はプロセッサ1740を更に含むことができ、これは、一態様では、例えば、Analog Devices(Norwood,Mass.)から入手可能なADSP-21469 SHARC DSPなどのDSPプロセッサを含むことができる。特定の態様では、プロセッサ1740は、アナログデジタル変換器(ADC)1760を介してプロセッサ1740が電力増幅器1620から受信した電圧フィードバックデータに応答して、スイッチモード電力変換器1700の動作を制御することができる。例えば、一態様では、プロセッサ1740は、電力増幅器1620によって増幅される信号(例えば、RF信号)の波形エンベロープを、ADC1760を介して入力として受信することができる。プロセッサ1740は、続いて、電力増幅器1620に供給されるレール電圧が増幅信号の波形エンベロープを追跡するように、スイッチモードレギュレータ1700を(例えば、パルス幅変調(PWM)出力を介して)制御することができる。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器1620のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器1620の効率は、固定レール電圧増幅器スキームと比較して顕著に改善され得る。プロセッサ1740は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。 Power can be provided to the power amplifier 1620 bus by a switch mode regulator 1700. In certain aspects, switch mode regulator 1700 can include, for example, an adjustable buck regulator. As discussed above, the non-isolated stage 1540 can further include a processor 1740, which in one aspect includes a DSP processor, such as, for example, an ADSP-21469 SHARC DSP available from Analog Devices (Norwood, Mass.). can be included. In certain aspects, processor 1740 may control operation of switch-mode power converter 1700 in response to voltage feedback data that processor 1740 receives from power amplifier 1620 via an analog-to-digital converter (ADC) 1760. can. For example, in one aspect, processor 1740 can receive as input a waveform envelope of a signal (eg, an RF signal) that is amplified by power amplifier 1620 via ADC 1760. Processor 1740 then controls switch-mode regulator 1700 (e.g., via a pulse width modulation (PWM) output) such that the rail voltage provided to power amplifier 1620 tracks the waveform envelope of the amplified signal. I can do it. By dynamically modulating the rail voltage of power amplifier 1620 based on the waveform envelope, the efficiency of power amplifier 1620 may be significantly improved compared to fixed rail voltage amplifier schemes. Processor 1740 may be configured for wired or wireless communications.

特定の態様では、かつ図28A~図28Bに関連して更に詳細に記載されるように、プログラム可能な論理機構1660は、プロセッサ1740と共に、直接デジタルシンセサイザ(DDS)制御スキームを実行して、発生器1100によって出力された駆動信号の波形形状、周波数、及び/又は振幅を制御し得る。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構1660は、FPGAに内蔵され得る、RAM LUTなどの動的に更新されるルックアップテーブル(LUT)内に記憶された波形サンプルを呼び出すことによって、DDS制御アルゴリズム2680(図28A)を実行し得る。この制御アルゴリズムは、超音波トランスデューサ1120などの超音波トランスデューサが、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1100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1560、電力増幅器1620)によって影響され得るため、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータを、プロセッサ1740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することができ、このアルゴリズムは、動的な、進行中ベースで(例えば、リアルタイムで)、LUTに記憶された波形サンプルを適切に予歪みさせるか又は修正することによって、歪みを補償する。一態様では、LUTサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作ブランチ電流と所望の電流波形形状との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプル毎に判定される。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、超音波トランスデューサ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。したがって、そのような態様では、LUT波形サンプルは、駆動信号の所望の波形形状ではなく、むしろ歪み効果を考慮した際の、所望の波形の動作ブランチ駆動信号を最終的に生成するのに必要な波形形状を表す。 In certain aspects, and as described in further detail in connection with FIGS. 28A-28B, programmable logic 1660, in conjunction with processor 1740, executes a direct digital synthesizer (DDS) control scheme to generate The waveform shape, frequency, and/or amplitude of the drive signal output by the device 1100 may be controlled. In one aspect, for example, programmable logic 1660 implements DDS control by recalling waveform samples stored in a dynamically updated look-up table (LUT), such as a RAM LUT, that may be embedded in an FPGA. Algorithm 2680 (FIG. 28A) may be executed. This control algorithm is particularly useful in ultrasound applications where an ultrasound transducer, such as ultrasound transducer 1120, may be driven by a well-defined sinusoidal current at its resonant frequency. Since other frequencies may excite parasitic resonances, minimizing or reducing the total distortion of the operational branch currents may correspondingly minimize or reduce undesirable resonance effects. The waveform shape of the drive signal output by the generator 1100 may be affected by various distortion sources present within the output drive circuit (e.g., power transformer 1560, power amplifier 1620), so that the voltage and current based on the drive signal may vary. The feedback data can be input to an algorithm, such as an error control algorithm executed by processor 1740, that dynamically, on an ongoing basis (e.g., in real time), analyzes the waveform samples stored in the LUT. Distortion is compensated for by appropriate predistortion or modification. In one aspect, the amount or degree of predistortion applied to the LUT samples may be based on the error between the calculated operating branch current and the desired current waveform shape, where the error is determined on a sample-by-sample basis. In this way, the pre-distorted LUT sample, when processed by the drive circuit, yields a working branch drive signal with the desired waveform shape (e.g. a sine wave) in order to optimally drive the ultrasound transducer. obtain. Therefore, in such aspects, the LUT waveform samples are not the desired waveform shape of the drive signal, but rather the desired waveform required to ultimately produce the operational branch drive signal, taking into account distortion effects. Represents the waveform shape.

非絶縁段階1540は、発生器1100によって出力された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、それぞれの絶縁変圧器1820、1840を介して電力変圧器1560の出力部に連結されたADC1780及びADC1800を更に含むことができる。特定の態様では、ADC1780、1800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、80Msps)でサンプリングするように構成することができる。一態様では、例えば、ADC1780、1800のサンプリング速度は、駆動信号の約200倍(駆動周波数に応じて)のオーバーサンプリングを可能にすることができる。特定の態様では、ADC1780、1800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によって行われ得る。発生器1100の態様における高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを流れる複素電流の計算(これは、特定の態様で上述したDDSベースの波形形状制御を実施するために使用され得る)、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、及び高精度な実消費電力の計算を可能にすることができる。ADC1780、1800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、プログラム可能な論理機構1660によって受信され、かつ処理されてもよく(例えば、FIFOバッファリング、マルチプレクシング)、例えばプロセッサ1740による以後の読み出しのために、データメモリに記憶されてもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、LUT波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するための、アルゴリズムへの入力として使用され得る。特定の態様では、これは、電圧及び電流フィードバックデータのペアが取得されたときに、各記憶された電圧及び電流フィードバックデータのペアが、プログラム可能な論理機構1660によって出力された対応するLUTサンプルに基づいてインデックス付けされる、又は他の方法でこれと関連付けされることを必要とする場合がある。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。 The non-isolated stage 1540 includes an ADC 1780 and an ADC coupled to the output of the power transformer 1560 via respective isolation transformers 1820, 1840 to sample the voltage and current of the drive signal output by the generator 1100, respectively. An ADC 1800 can also be included. In certain aspects, the ADC 1780, 1800 can be configured to sample at a high rate (eg, 80Msps) to enable oversampling of the drive signal. In one aspect, for example, the sampling rate of the ADC 1780, 1800 may allow oversampling of the drive signal by approximately 200 times (depending on the drive frequency). In certain aspects, the sampling operation of the ADCs 1780, 1800 may be performed by a single ADC receiving input voltage and current signals through a bidirectional multiplexer. The use of high-speed sampling in aspects of the generator 1100 is useful for, among other things, calculating the complex current flowing through the operating branch (which may be used in certain aspects to implement the DDS-based waveform shape control described above), This makes it possible to perform accurate digital filtering of the signal and calculate the actual power consumption with high accuracy. Voltage and current feedback data output by ADCs 1780, 1800 may be received and processed (e.g., FIFO buffering, multiplexing) by programmable logic 1660, e.g., for subsequent reading by processor 1740. may also be stored in a data memory. As described above, voltage and current feedback data may be used as input to an algorithm to predistort or modify LUT waveform samples on a dynamic and progressive basis. In certain aspects, this means that each stored voltage and current feedback data pair is associated with a corresponding LUT sample output by programmable logic 1660 when the voltage and current feedback data pair is acquired. may need to be indexed based on or otherwise associated with. Synchronization of LUT samples with voltage and current feedback data in this manner contributes to accurate timing and stability of the predistortion algorithm.

特定の態様では、電圧及び電流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することができる。一態様では、例えば、電圧及び電流フィードバックデータを使用して、インピーダンス位相、例えば、電圧駆動信号と電流駆動信号との間の位相差を判定することができる。続いて、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値(例えば、0°)との間の差を最小化又は低減し、それによって高調波歪みの影響を最小化又は低減し、それに対応してインピーダンス位相の測定精度を向上させることができる。位相インピーダンス及び周波数制御信号の判定は、例えばプロセッサ1740で実行されてもよく、周波数制御信号は、プログラム可能な論理機構1660によって実行されるDDS制御アルゴリズムへの入力として供給される。 In certain aspects, voltage and current feedback data can be used to control the frequency and/or amplitude (eg, current amplitude) of the drive signal. In one aspect, for example, voltage and current feedback data can be used to determine an impedance phase, eg, a phase difference between a voltage drive signal and a current drive signal. Subsequently, the frequency of the drive signal is controlled to minimize or reduce the difference between the determined impedance phase and the impedance phase setpoint (e.g., 0°), thereby minimizing the effects of harmonic distortion. or reduced, and the accuracy of the impedance phase measurement can be correspondingly improved. Determination of the phase impedance and frequency control signal may be performed, for example, in processor 1740, with the frequency control signal being provided as an input to a DDS control algorithm executed by programmable logic 1660.

インピーダンス位相は、フーリエ解析によって判定され得る。一態様では、発生器電圧V(t)駆動信号と発生器電流I(t)駆動信号との間の位相差は、以下のように高速フーリエ変換(FFT)又は離散フーリエ変換(DFT)を使用して決定され得る。 Impedance phase can be determined by Fourier analysis. In one aspect, the phase difference between the generator voltage V g (t) drive signal and the generator current I g (t) drive signal is calculated using a fast Fourier transform (FFT) or a discrete Fourier transform (DFT) as follows: can be determined using

Figure 0007391852000001
Figure 0007391852000001

正弦波の周波数でのフーリエ変換を評価することで、以下が得られる。 By evaluating the Fourier transform at the frequency of the sine wave, we obtain:

Figure 0007391852000002
Figure 0007391852000002

他のアプローチとしては、加重最小二乗推定法、カルマンフィルタ処理法、及び空間ベクトルベース技術が挙げられる。FFT又はDFT技術における処理の実質的に全てが、例えば、2チャネル高速ADC1780、1800を用いてデジタル領域内で実行されてもよい。1つの技術では、電圧信号及び電流信号のデジタル信号サンプルは、FFT又はDFTでフーリエ変換される。任意の時点における位相角φは、以下の式によって計算することができ: Other approaches include weighted least squares estimation, Kalman filtering, and space vector-based techniques. Substantially all of the processing in FFT or DFT techniques may be performed in the digital domain using, for example, a two-channel high speed ADC 1780, 1800. In one technique, digital signal samples of voltage and current signals are Fourier transformed with an FFT or DFT. The phase angle φ at any time can be calculated by the following formula:

Figure 0007391852000003
式中、φは位相角であり、fは周波数であり、tは時間であり、φは、t=0における位相である。
Figure 0007391852000003
where φ is the phase angle, f is the frequency, t is the time, and φ 0 is the phase at t=0.

電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相差を判定するための別の技術はゼロ交差法であり、これは高精度な結果を生成する。同じ周波数を有する電圧V(t)信号及び電流I(t)信号の場合、電圧信号V(t)の各負から正のゼロ交差はパルスの開始をトリガし、一方で、電流信号I(t)の各負から正のゼロ交差はパルスの終了をトリガする。結果は、電圧信号と電流信号との間の位相角に比例するパルス幅を有するパルス列である。一態様では、パルス列を平均化フィルタに通して、位相差の測定値を得ることができる。更に、正から負のゼロ交差も、同様の方法で使用され、結果が平均化されると、DC及び高調波成分の任意の効果が低減され得る。一実装形態では、アナログ電圧V(t)信号及び電流I(t)信号は、アナログ信号が正である場合には高く、アナログ信号が負である場合には低いデジタル信号に変換される。高精度な位相評価は、高低間の急激な移行を必要とする。一態様では、RC安定化ネットワークと共にシュミットトリガを用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換することができる。他の態様では、エッジトリガ型RSフリップフロップ及び補助回路が用いられてもよい。更に別の態様では、ゼロ交差技術は、eXclusive OR(XOR)ゲートを用いてもよい。 Another technique for determining the phase difference between the voltage V g (t) and current I g (t) signals is the zero-crossing method, which produces highly accurate results. For voltage V g (t) and current I g (t) signals with the same frequency, each negative to positive zero crossing of the voltage signal V g (t) triggers the start of a pulse, while the current signal Each negative to positive zero crossing of I g (t) triggers the termination of the pulse. The result is a pulse train with a pulse width proportional to the phase angle between the voltage and current signals. In one aspect, the pulse train can be passed through an averaging filter to obtain a phase difference measurement. Additionally, positive to negative zero crossings can be used in a similar manner to reduce any effects of DC and harmonic components when the results are averaged. In one implementation, the analog voltage V g (t) and current I g (t) signals are converted to digital signals that are high when the analog signal is positive and low when the analog signal is negative. . Accurate phase estimation requires abrupt transitions between high and low. In one aspect, a Schmitt trigger can be used with an RC stabilization network to convert an analog signal to a digital signal. In other aspects, edge-triggered RS flip-flops and auxiliary circuits may be used. In yet another aspect, the zero crossing technique may use an eXclusive OR (XOR) gate.

電圧信号と電流信号との間の位相差を決定するための他の技術としては、リサージュ図形、及び画像の監視;三電圧計法、交差コイル法、ベクトル電圧計、及びベクトルインピーダンス法などの方法;並びに位相標準機器、位相ロックループ、及び参照により本明細書に組み込まれるPhase Measurement,Peter O’Shea,2000 CRC Press LLC,<http://www.engnetbase.com>に記載されている他の技術の使用が挙げられる。 Other techniques for determining the phase difference between voltage and current signals include Lissajous diagrams, and image monitoring; methods such as the three-voltmeter method, the crossed coil method, the vector voltmeter, and the vector impedance method. ; and Phase Standard Instruments, Phase-Locked Loops, and Phase Measurement, Peter O'Shea, 2000 CRC Press LLC, <http://www. engnetbase. com>.

別の態様では、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値に維持するために監視することができる。電流振幅設定値は、直接指定されてもよく、又は指定された電圧振幅及び電力設定値に基づいて間接的に判定されてもよい。特定の態様では、電流振幅の制御は、例えば、プロセッサ1740内の比例積分微分(PID)制御アルゴリズムなどの制御アルゴリズムによって実行され得る。駆動信号の電流振幅を適切に制御するために制御アルゴリズムによって制御される変数としては、例えば、プログラム可能な論理機構1660に記憶されるLUT波形サンプルのスケーリング、及び/又はDAC1860を介したDAC1680(これは電力増幅器1620に入力を供給する)のフルスケール出力電圧を挙げることができる。 In another aspect, for example, current feedback data can be monitored to maintain the current amplitude of the drive signal at a current amplitude set point. The current amplitude setting may be specified directly or determined indirectly based on the specified voltage amplitude and power setting. In certain aspects, control of current amplitude may be performed by a control algorithm, such as a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm within processor 1740, for example. Variables controlled by the control algorithm to properly control the current amplitude of the drive signal include, for example, scaling of LUT waveform samples stored in programmable logic 1660 and/or scaling of the LUT waveform samples via DAC 1860 (this provides the input to power amplifier 1620).

非絶縁段階1540は、とりわけ、ユーザインターフェース(UI)機能を提供するために、プロセッサ1900を更に含むことができる。一態様では、プロセッサ1900は、例えば、Atmel Corporation(San Jose,Calif.)から入手可能なARM926EJ-Sコアを有するAtmel AT91 SAM9263プロセッサを含むことができる。プロセッサ1900によってサポートされるUI機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザフィードバック、周辺装置との通信(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)インターフェースを介して)、フットスイッチ1430との通信、入力装置2150(例えば、タッチスクリーンディスプレイ)との通信、並びに出力装置2140(例えば、スピーカ)との通信を挙げることができる。プロセッサ1900は、プロセッサ1740及びプログラム可能な論理機構と通信することができる(例えば、シリアル周辺インターフェース(SPI)バスを介して)。プロセッサ1900は、主にUI機能をサポートすることができるが、これはまた、特定の態様ではプロセッサ1740と協働して危険の緩和を実現することができる。例えば、プロセッサ1900は、ユーザ入力及び/又は他の入力(例えば、タッチスクリーン入力2150、フットスイッチ1430入力、温度センサ入力2160)の様々な態様を監視するようにプログラムされてもよく、かつ誤った状態が検出された場合は発生器1100の駆動出力を無効化することができる。 Non-isolated stage 1540 may further include a processor 1900 to provide user interface (UI) functionality, among other things. In one aspect, processor 1900 can include, for example, an Atmel AT91 SAM9263 processor with an ARM926EJ-S core available from Atmel Corporation (San Jose, Calif.). Examples of UI functions supported by processor 1900 include audible and visual user feedback, communication with peripheral devices (e.g., via a universal serial bus (USB) interface), communication with footswitch 1430, input Communication with device 2150 (eg, a touch screen display) as well as communication with output device 2140 (eg, a speaker) may be included. Processor 1900 may communicate with processor 1740 and programmable logic (eg, via a serial peripheral interface (SPI) bus). Although processor 1900 may primarily support UI functionality, it may also cooperate with processor 1740 in certain aspects to provide risk mitigation. For example, processor 1900 may be programmed to monitor various aspects of user input and/or other inputs (e.g., touch screen input 2150, foot switch 1430 input, temperature sensor input 2160) and If a condition is detected, the drive output of generator 1100 may be disabled.

特定の態様では、プロセッサ1740(図26、図27A)及びプロセッサ1900(図26、図27B)の両方が、発生器1100の動作状態を判定し、監視することができる。プロセッサ1740の場合は、発生器1100の動作状態は、例えば、どちらの制御及び/又は診断プロセスがプロセッサ1740によって実行されるかを決定することができる。プロセッサ1900の場合は、発生器1100の動作状態は、例えば、ユーザインターフェース(例えば、ディスプレイスクリーン、音)のどの要素がユーザに提供されるかを決定することができる。プロセッサ1740、1900は、発生器1100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移行を認識及び評価してもよい。プロセッサ1740は、この関係におけるマスタとして機能し、動作状態間の移行がいつ生じるかを判定することができる。プロセッサ1900は、動作状態間の有効な移行を認識することができ、かつ特定の移行が適切であるかを確認することができる。例えば、プロセッサ1740がプロセッサ1900に特定の状態に移行するように命令すると、プロセッサ1900は要求される移行が有効であることを確認することができる。プロセッサ1900によって要求される状態間の移行が無効であると判定された場合、プロセッサ1900は発生器1100を故障モードにすることができる。 In certain aspects, both processor 1740 (FIGS. 26, 27A) and processor 1900 (FIGS. 26, 27B) can determine and monitor the operational status of generator 1100. In the case of processor 1740, the operating state of generator 1100 can, for example, determine which control and/or diagnostic processes are performed by processor 1740. In the case of processor 1900, the operational state of generator 1100 can, for example, determine which elements of the user interface (eg, display screen, sounds) are provided to the user. The processors 1740, 1900 may separately maintain the current operating state of the generator 1100 and recognize and evaluate possible transitions from the current operating state. Processor 1740 acts as the master in this relationship and can determine when transitions between operating states occur. Processor 1900 can recognize valid transitions between operating states and can confirm whether a particular transition is appropriate. For example, when processor 1740 instructs processor 1900 to transition to a particular state, processor 1900 may verify that the requested transition is valid. If the transition between states required by processor 1900 is determined to be invalid, processor 1900 may place generator 1100 into a failure mode.

非絶縁段階1540は、入力装置2150(例えば、発生器1100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)を監視するためのコントローラ1960(図26、図27B)を更に含むことができる。特定の態様では、コントローラ1960は、プロセッサ1900と通信する少なくとも1つのプロセッサ及び/又は他のコントローラ装置を備えることができる。一態様では、例えば、コントローラ1960は、1つ又は2つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視するように構成されたプロセッサ(例えば、Atmelから入手可能なMega168 8ビットコントローラ)を備えることができる。一態様では、コントローラ1960は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取得を制御及び管理するためのタッチスクリーンコントローラ(例えば、Atmelから入手可能なQT5480タッチスクリーンコントローラ)を備えることができる。 The non-isolated stage 1540 includes a controller 1960 (FIG. 26, 27B). In certain aspects, controller 1960 can include at least one processor and/or other controller device in communication with processor 1900. In one aspect, for example, controller 1960 includes a processor (e.g., a Mega168 8 available from Atmel) configured to monitor user input provided via one or more capacitive touch sensors. bit controller). In one aspect, controller 1960 can include a touch screen controller (eg, a QT5480 touch screen controller available from Atmel) for controlling and managing the acquisition of touch data from a capacitive touch screen.

特定の態様では、発生器1100が「電源オフ」状態にあるとき、コントローラ1960は(例えば、後述する電源2110(図26)などの、発生器1100の電源からのラインを介して)動作電力を受信し続けることができる。このようにして、コントローラ1960は、発生器1100をオンオフするための入力装置2150(例えば、発生器1100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1100が「電源オフ」状態にあるときに、コントローラ1960は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置2150の起動が検出されると、電源を起動することができる(例えば、電源2110の1つ又は2つ以上のDC/DC電圧変換器2130(図26)の動作を有効化する)。その結果、コントローラ1960は、発生器1100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1100が「電源オン」状態にあるときに「オン/オフ」入力装置2150の起動が検出されると、コントローラ1960は発生器1100を「電源オフ」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。特定の態様では、例えば、コントローラ1960は、「オン/オフ」入力装置2150の起動をプロセッサ1900に報告することができ、続いてプロセッサ1900は、発生器1100を「電源オフ」状態に移行させるために必要な処理シーケンスを実行する。こうした態様では、コントローラ1960は、その「電源オン」状態が確立された後に、発生器1100から電力の除去を引き起こすための独立した能力を有さない場合がある。 In certain aspects, when the generator 1100 is in a "power off" state, the controller 1960 provides operating power (e.g., via a line from a power source of the generator 1100, such as power source 2110 (FIG. 26), described below). You can continue receiving. In this manner, controller 1960 may continue to monitor input device 2150 (eg, a capacitive touch sensor located on the front panel of generator 1100) for turning generator 1100 on and off. When the generator 1100 is in a "power off" state, the controller 1960 may activate the power supply (e.g., one of the power supplies 2110 enabling operation of one or more DC/DC voltage converters 2130 (FIG. 26)). As a result, controller 1960 may initiate a sequence to transition generator 1100 to a "power on" state. Conversely, if activation of the "on/off" input device 2150 is detected while the generator 1100 is in the "power on" state, the controller 1960 will sequence the generator 1100 to transition to the "power off" state. can be started. In certain aspects, for example, controller 1960 can report activation of "on/off" input device 2150 to processor 1900, which in turn causes generator 1100 to transition to a "power off" state. Execute the necessary processing sequence. In such aspects, the controller 1960 may not have an independent ability to cause the removal of power from the generator 1100 after its "power on" state is established.

特定の態様では、コントローラ1960は、「電源オン」又は「電源オフ」シーケンスが開始されたことをユーザに警告するために、発生器1100に聴覚又は他の感覚フィードバックを提供させることができる。こうした警告は、「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。 In certain aspects, the controller 1960 can cause the generator 1100 to provide auditory or other sensory feedback to alert the user that a "power on" or "power off" sequence has been initiated. Such warnings may be provided at the beginning of a "power on" or "power off" sequence and before the start of other processes associated with the sequence.

特定の態様では、絶縁段階1520は、例えば、外科用装置の制御回路(例えば、ハンドピーススイッチを備える制御回路)と、非絶縁段階1540の構成要素(例えば、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ1740、及び/又はプロセッサ1900など)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1980を含むことができる。器具インターフェース回路1980は、例えば赤外線(IR)ベースの通信リンクなどの、段階1520、1540間の適切な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段階1540の構成要素と情報を交換することができる。例えば、非絶縁段階1540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1980に電力を供給することができる。 In certain aspects, the isolation stage 1520 includes, for example, control circuitry of the surgical device (e.g., control circuitry with a handpiece switch) and components of the non-isolation stage 1540 (e.g., programmable logic 1660, processor 1740). , and/or the processor 1900). Instrument interface circuit 1980 communicates information with components of non-isolated stage 1540 via a communication link that maintains a suitable degree of electrical isolation between stages 1520, 1540, such as an infrared (IR) based communication link. Can be exchanged. For example, a low dropout voltage regulator powered by an isolation transformer driven from the non-isolated stage 1540 can be used to power the instrument interface circuit 1980.

一態様では、器具インターフェース回路1980は、信号調整回路2020(図26及び図27C)と通信するプログラム可能な論理機構2000(例えば、FPGA)を備えることができる。信号調整回路2020は、プログラム可能な論理機構2000から周期信号(例えば、2kHzの方形波)を受信して同一の周波数を有する双極呼掛け信号を生成するように構成することができる。呼掛け信号は、例えば、差動増幅器によって供給される双極電流源を使用して生成させることができる。呼掛け信号は、(例えば、発生器1100を外科用装置に接続するケーブル内の導電性のペア(conductive pair)を使用することによって)外科用装置制御回路に伝達され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視され得る。例えば、制御回路は、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)を修正するために、多数のスイッチ、レジスタ、及び/又はダイオードを含んでもよい。例えば、一態様では、信号調整回路2020は、呼掛け信号が通過することによって生じる制御回路の入力間に現れる電圧信号のサンプルを生成するためのADCを備えることができる。プログラム可能な論理機構2000(又は非絶縁段階1540の一構成要素)は、続いて、ADCサンプルに基づく制御回路の状態又は構成を判定することができる。 In one aspect, instrument interface circuit 1980 can include programmable logic 2000 (eg, an FPGA) that communicates with signal conditioning circuit 2020 (FIGS. 26 and 27C). Signal conditioning circuit 2020 can be configured to receive a periodic signal (eg, a 2 kHz square wave) from programmable logic 2000 and generate a bipolar interrogation signal having the same frequency. The interrogation signal may be generated using, for example, a bipolar current source provided by a differential amplifier. The interrogation signal is communicated to the surgical device control circuit (e.g., by using a conductive pair in a cable connecting the generator 1100 to the surgical device) and determines the state or configuration of the control circuit. can be monitored to determine the For example, the control circuit may detect one or more characteristics of the interrogation signal (e.g., amplitude, A number of switches, resistors, and/or diodes may be included to modify the rectification. For example, in one aspect, the signal conditioning circuit 2020 can include an ADC to generate samples of the voltage signal appearing across the inputs of the control circuit caused by the passage of the interrogation signal. Programmable logic 2000 (or a component of non-isolated stage 1540) can then determine the state or configuration of the control circuit based on the ADC samples.

一態様では、器具インターフェース回路1980は、プログラム可能な論理機構2000(又は器具インターフェース回路1980の他の要素)と、外科用装置の内部に配置された、又は別の方法で外科用装置と関連付けられた第1のデータ回路との間の情報交換を可能にする第1のデータ回路インターフェース2040を備えることができる。特定の態様では、例えば、第1のデータ回路2060は、外科用装置のハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又は特定の外科用装置タイプ又はモデルを発生器1100とインターフェースさせるためのアダプタ内に配置されてもよい。特定の態様では、第1のデータ回路は、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)装置などの、不揮発性記憶装置を備えることができる。特定の態様では、また図26を再び参照すると、第1のデータ回路インターフェース2040は、プログラム可能な論理機構2000とは別に実装することができ、プログラム可能な論理機構2000と第1のデータ回路との間の通信を可能にする好適な回路(例えば、個別論理機構、プロセッサ)を備えることができる。他の態様では、第1のデータ回路インターフェース2040はプログラム可能な論理機構2000と一体的であってもよい。 In one aspect, the instrument interface circuit 1980 has programmable logic 2000 (or other elements of the instrument interface circuit 1980) disposed within or otherwise associated with the surgical device. A first data circuit interface 2040 may be included to enable information exchange with a first data circuit. In certain embodiments, for example, the first data circuit 2060 is located within a cable integrally attached to the handpiece of the surgical device, or in an adapter for interfacing a particular surgical device type or model with the generator 1100. may be placed within. In certain aspects, the first data circuit may comprise a non-volatile storage device, such as an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) device. In certain aspects, and referring again to FIG. 26, the first data circuit interface 2040 can be implemented separately from the programmable logic 2000, and the first data circuit interface 2040 can be implemented separately from the programmable logic 2000 and the first data circuit. Suitable circuitry (e.g., separate logic, processors) may be included to enable communication between the devices. In other aspects, first data circuit interface 2040 may be integral to programmable logic 2000.

特定の態様では、第1のデータ回路2060は、第1のデータ回路2060が関連付けられる特定の外科用装置に関する情報を記憶することができる。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用装置が使用された動作数、及び/又は他の種類の情報を含むことができる。この情報は、器具インターフェース回路1980によって(例えば、プログラム可能な論理機構2000によって)読み取られて、出力装置2140を介してユーザに提示するために、及び/又は発生器1100の機能若しくは動作を制御するために、非絶縁段階1540の構成要素(例えば、プログラム可能な論理機構1660、プロセッサ1740、及び/又はプロセッサ1900)に転送され得る。更に、任意の種類の情報を、第1のデータ回路2060内に記憶するために、第1のデータ回路インターフェース2040を介して第1のデータ回路2060に伝達することができる(例えば、プログラム可能な論理機構2000を使用して)。そのような情報は例えば、外科用装置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/若しくは時間を含むことができる。 In certain aspects, first data circuit 2060 can store information regarding a particular surgical device with which first data circuit 2060 is associated. Such information may include, for example, a model number, a serial number, the number of operations in which the surgical device was used, and/or other types of information. This information is read by instrument interface circuit 1980 (e.g., by programmable logic 2000) for presentation to the user via output device 2140 and/or to control functionality or operation of generator 1100. may be transferred to components of non-isolated stage 1540 (eg, programmable logic 1660, processor 1740, and/or processor 1900) for purposes of processing. Additionally, any type of information can be communicated to the first data circuit 2060 via the first data circuit interface 2040 for storage within the first data circuit 2060 (e.g., programmable using logic mechanism 2000). Such information may include, for example, the most recent number of operations in which the surgical device was used, and/or the date and/or time of its use.

上記のように、外科用器具は、器具の互換性及び/又は廃棄性を促進するために、ハンドピースから取り外し可能であってもよい(例えば、器具1106は、ハンドピース1107から取り外し可能であってもよい)。そのような場合、既知の発生器は、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を制限されている場合がある。しかしながら、この問題に対処するために、外科用装置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を欠く発生器との下位互換性を保つように、外科用装置を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計の複雑さ、及び費用のために、実用的でない場合がある。器具の他の態様は、既存の外科用器具に実装され得るデータ回路を経済的に使用し、外科用装置と最新の発生器プラットフォームとの互換性を維持するために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。 As noted above, surgical instruments may be removable from the handpiece (e.g., instrument 1106 may be removable from handpiece 1107 to facilitate interchangeability and/or disposability of the instrument). ). In such cases, known generators may be limited in their ability to recognize the particular instrument configuration being used and optimize control and diagnostic processes accordingly. However, adding readable data circuitry to surgical device instruments to address this issue is problematic from a compatibility standpoint. For example, it may be impractical to design a surgical device to be backward compatible with a generator that lacks the necessary data reading capabilities, e.g. due to different signaling schemes, design complexity, and expense. There are cases. Other aspects of the instrument economically use data circuitry that can be implemented on existing surgical instruments, minimizing design changes to maintain compatibility of the surgical device with modern generator platforms. Address these concerns by:

更に、発生器1100の態様は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にすることができる。例えば、発生器1100は、外科用装置の器具(例えば、器具1104、1106、又は1108)内に収容される第2のデータ回路(例えば、データ回路)と通信するように構成され得る。器具インターフェース回路1980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2100を含むことができる。一態様では、第2のデータ回路インターフェース2100は、トライステートデジタルインターフェースを含むことができるが、他のインターフェースを使用することもできる。特定の態様では、第2のデータ回路は、概して、データを送信及び/又は受信するための任意の回路であることができる。一態様では、例えば、第2のデータ回路は、この回路が関連付けられる特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び/又は任意の他の種類の情報を含むことができる。更に又はあるいは、任意の種類の情報を、第2のデータ回路内に記憶するために、第2のデータ回路インターフェース2100を介して第2のデータ回路に伝達することができる(例えば、プログラム可能な論理機構2000を使用して)。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに/又は、その使用の日付及び/若しくは時間を含んでもよい。特定の態様では、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することができる。特定の態様では、第2のデータ回路は、発生器1100からデータを受信して、受信したデータに基づきユーザに表示(例えば、LED表示又は他の可視表示)を提供することができる。 Additionally, aspects of generator 1100 may enable communication with instrument-based data circuitry. For example, generator 1100 may be configured to communicate with a second data circuit (eg, a data circuit) housed within an instrument (eg, instrument 1104, 1106, or 1108) of a surgical device. Instrument interface circuit 1980 can include a second data circuit interface 2100 to enable this communication. In one aspect, second data circuit interface 2100 may include a tri-state digital interface, although other interfaces may be used. In certain aspects, the second data circuit can generally be any circuit for transmitting and/or receiving data. In one aspect, for example, the second data circuit may store information regarding the particular surgical instrument with which it is associated. Such information may include, for example, a model number, serial number, number of operations in which the surgical instrument was used, and/or any other type of information. Additionally or alternatively, any type of information may be communicated to the second data circuit via the second data circuit interface 2100 for storage within the second data circuit (e.g., programmable using logic mechanism 2000). Such information may include, for example, the most recent number of operations in which the instrument was used, and/or the date and/or time of its use. In certain aspects, the second data circuit can transmit data acquired by one or more sensors (eg, an instrument-based temperature sensor). In certain aspects, the second data circuit can receive data from the generator 1100 and provide an indication (eg, an LED display or other visual indication) to a user based on the received data.

特定の態様では、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2100は、この目的のために追加の導体(例えば、ハンドピースを発生器1100に接続するケーブルの専用導体)を設ける必要なしにプログラム可能な論理機構2000と第2のデータ回路との間の通信を達成できるように構成することができる。一態様では、例えば、使用される導体のうちの1つが、信号調整回路2020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、元来必要であり得る外科用装置の設計変更又は修正が最小化又は低減される。更に、様々な種類の通信が(周波数帯域分離を伴うか又は伴わないかのいずれかで)一般的な物理チャネルを介して実施され得るため、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さない発生器にとっては「不可視」であり、したがって、外科用装置器具の下位互換性を可能にすることができる。 In certain aspects, the second data circuit and the second data circuit interface 2100 can be configured for this purpose without the need to provide additional conductors (e.g., dedicated conductors of the cable connecting the handpiece to the generator 1100). Communication between the programmable logic 2000 and the second data circuit can be accomplished. In one aspect, a one-wire bus communication scheme implemented over existing cabling, e.g., one of the conductors used transmits an interrogation signal from a signal conditioning circuit 2020 to a control circuit within the handpiece. can be used to communicate information to and from a second data circuit. In this way, design changes or modifications to the surgical device that may otherwise be required are minimized or reduced. Furthermore, since various types of communication can be carried out over a common physical channel (with or without frequency band separation), the presence of a second data circuit is essential for the necessary data reading. It is "invisible" to non-functional generators and can therefore enable backward compatibility of surgical device instruments.

特定の態様では、絶縁段階1520は、患者にDC電流が通電するのを防ぐために駆動信号出力部1600b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2960-1(図27C)を含むことができる。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。一態様では、第2のブロッキングコンデンサ2960-2をブロッキングコンデンサ2960-1と直列に設けて、ブロッキングコンデンサ2960-1、2960-2の間の点からの電流漏れを、例えば、漏れ電流によって誘起された電圧をサンプリングするためのADC2980によって監視することができる。サンプルは、例えば、プログラム可能な論理機構2000によって受信され得る。漏れ電流(図26の態様で電圧サンプルによって示される)の変化に基づいて、発生器1100は、ブロッキングコンデンサ2960-1、2960-2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る。したがって、図26の態様は、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に対して利益を提供することができる。 In certain aspects, isolation stage 1520 can include at least one blocking capacitor 2960-1 (FIG. 27C) connected to drive signal output 1600b to prevent DC current from passing through the patient. A single blocking capacitor may be required, for example, to comply with medical regulations or standards. Although failures in single capacitor designs are relatively rare, such failures can still have negative consequences. In one aspect, a second blocking capacitor 2960-2 is provided in series with blocking capacitor 2960-1 to prevent current leakage from a point between blocking capacitors 2960-1, 2960-2, e.g. can be monitored by an ADC 2980 to sample the voltage. Samples may be received by programmable logic 2000, for example. Based on changes in leakage current (as indicated by the voltage samples in the manner of FIG. 26), generator 1100 can determine when at least one of blocking capacitors 2960-1, 2960-2 has failed. Accordingly, the embodiment of FIG. 26 may provide benefits for single capacitor designs with a single point of failure.

特定の態様では、非絶縁段階1540は、好適な電圧及び電流でDC電力を出力するための電源2110を備えることができる。電源は、例えば、48VDCシステム電圧を出力するための、400W電源を備えることができる。上述したように、電源2110は、電源の出力を受信して、発生器1100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2130を更に備えることができる。コントローラ1960と関連して上述したように、DC/DC電圧変換器2130のうちの1つ又は2つ以上は、ユーザによる「オン/オフ」入力装置2150の起動がコントローラ1960によって検出されたときにコントローラ1960から入力を受信し、DC/DC電圧変換器2130の動作又は起動を可能にしてもよい。 In certain aspects, non-isolated stage 1540 can include a power source 2110 for outputting DC power at a suitable voltage and current. The power supply may include, for example, a 400W power supply for outputting a 48VDC system voltage. As mentioned above, the power supply 2110 includes one or more DC outputs for receiving the output of the power supply and producing a DC output at the voltages and currents required by the various components of the generator 1100. /DC voltage converter 2130 may further be included. As described above in connection with controller 1960, one or more of DC/DC voltage converters 2130 are activated when activation of "on/off" input device 2150 by a user is detected by controller 1960. Input may be received from controller 1960 to enable operation or activation of DC/DC voltage converter 2130.

図28A~図28Bは、発生器1100の一態様の特定の機能的及び構造的態様を示す。電力変圧器1560の二次巻線1580から出力される電流及び電圧を示すフィードバックは、それぞれADC1780、1800によって受信される。示されるように、ADC1780、1800は、2チャネルADCとして実装することができ、また、駆動信号のオーバーサンプリング(例えば、およそ200倍のオーバーサンプリング)を可能にするように高速(例えば、80Msps)でフィードバック信号をサンプリングすることができる。電流及び電圧フィードバック信号は、ADC1780、1800による処理の前に、アナログ領域で適切に調整され得る(例えば、増幅、フィルタリング)。ADC1780、1800からの電流及び電圧フィードバックサンプルは、個別にバッファリングされ、その後、プログラム可能な論理機構1660のブロック2120内の単一データストリーム内に、多重化又はインターリーブされ得る。図28A~図28Bの態様では、プログラム可能な論理機構1660はFPGAを備える。 28A-28B illustrate certain functional and structural aspects of one embodiment of generator 1100. Feedback indicating the current and voltage output from the secondary winding 1580 of the power transformer 1560 is received by the ADCs 1780, 1800, respectively. As shown, the ADCs 1780, 1800 can be implemented as two-channel ADCs and can also be implemented at high speeds (e.g., 80Msps) to allow oversampling of the drive signals (e.g., approximately 200x oversampling). The feedback signal can be sampled. The current and voltage feedback signals may be suitably conditioned (eg, amplified, filtered) in the analog domain prior to processing by the ADCs 1780, 1800. Current and voltage feedback samples from ADCs 1780, 1800 may be individually buffered and then multiplexed or interleaved into a single data stream within block 2120 of programmable logic 1660. In the embodiment of FIGS. 28A-28B, programmable logic 1660 comprises an FPGA.

多重化された電流及び電圧フィードバックサンプルは、プロセッサ1740のブロック2144内に実装される並列データ収集ポート(PDAP)によって受信され得る。PDAPは、多重化フィードバックサンプルとメモリアドレスを相関付けるための多くの方法のいずれかを実施するためのパッキングユニットを含むことができる。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構1660によって出力される特定のLUTサンプルに対応するフィードバックサンプルは、LUTサンプルのLUTアドレスと関連付けられるか又はインデックス付けされる1つ又は2つ以上のメモリアドレスで記憶され得る。別の態様では、プログラム可能な論理機構1660によって出力される特定のLUTサンプルに対応するフィードバックサンプルは、LUTサンプルのLUTアドレスと共に、共通の記憶場所で記憶され得る。いずれにせよ、フィードバックサンプルの特定のセットが由来するLUTサンプルのアドレスがその後確認され得るように、フィードバックサンプルは記憶され得る。上記のように、LUTサンプルアドレス及びフィードバックサンプルの同期が、このようにして、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。プロセッサ1740のブロック2166で実装されるダイレクトメモリアクセス(DMA)コントローラは、プロセッサ1740の指定された記憶場所2180(例えば、内部RAM)でフィードバックサンプル(及び適用可能な場合は任意のLUTサンプルアドレスデータ)を記憶することができる。 Multiplexed current and voltage feedback samples may be received by a parallel data acquisition port (PDAP) implemented within block 2144 of processor 1740. A PDAP may include a packing unit for implementing any of a number of methods for correlating multiplexed feedback samples and memory addresses. In one aspect, for example, the feedback sample corresponding to a particular LUT sample output by programmable logic 1660 may be one or more memory addresses that are associated with or indexed to the LUT address of the LUT sample. can be stored in In another aspect, feedback samples corresponding to a particular LUT sample output by programmable logic 1660 may be stored in a common storage location along with the LUT address of the LUT sample. In any case, the feedback samples may be stored so that the address of the LUT sample from which a particular set of feedback samples comes can be subsequently ascertained. As mentioned above, synchronization of the LUT sample addresses and feedback samples thus contributes to accurate timing and stability of the predistortion algorithm. A direct memory access (DMA) controller implemented in block 2166 of processor 1740 provides feedback samples (and any LUT sample address data, if applicable) at a designated memory location 2180 (e.g., internal RAM) of processor 1740. can be memorized.

プロセッサ1740のブロック2200は、プログラム可能な論理機構1660に記憶されたLUTサンプルを、動的な進行中ベースで予め歪ませ、又は修正するために、予歪みアルゴリズムを実施することができる。上記のように、LUTサンプルの予歪みは、発生器1100の出力駆動回路に存在する様々な歪み源を補償することができる。予め歪ませたLUTサンプルはしたがって、駆動回路により処理される場合、超音波トランスデューサを最適に駆動するために、所望の波形形状(例えば、正弦波)を有する駆動信号を生じる。 Block 2200 of processor 1740 may implement a pre-distortion algorithm to pre-distort or modify LUT samples stored in programmable logic 1660 on a dynamic, ongoing basis. As mentioned above, pre-distortion of the LUT samples can compensate for various sources of distortion present in the output drive circuitry of generator 1100. The pre-distorted LUT sample, when processed by the drive circuitry, therefore produces a drive signal with a desired waveform shape (eg, a sine wave) to optimally drive the ultrasound transducer.

予歪みアルゴリズムのブロック2220において、超音波トランスデューサの動作ブランチを流れる電流が判定される。動作ブランチ電流は、例えば、記憶場所2180に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプル(これは、好適にスケーリングされると、上記の図25のモデルのI及びVを表わし得る)、超音波トランスデューサ静電容量Cの値(測定されるか又は先験的に既知である)、及び駆動周波数の既知の値に基づき、キルヒホッフの電流則を使用して判定され得る。LUTサンプルと関連する、記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットにおける、動作ブランチ電流サンプルが判定され得る。 At block 2220 of the predistortion algorithm, the current flowing through the working branch of the ultrasound transducer is determined. The operating branch currents are, for example, current and voltage feedback samples stored in memory location 2180 (which, when suitably scaled, may represent the I g and V g of the model of FIG. 25 above), the ultrasonic transducer Based on the value of capacitance C 0 (measured or known a priori) and the known value of the driving frequency, it can be determined using Kirchhoff's current law. Operating branch current samples in each set of stored current and voltage feedback samples associated with a LUT sample may be determined.

予歪みアルゴリズムのブロック2240では、ブロック2220で判定された各動作ブランチ電流サンプルは、所望の電流波形形状のサンプルと比較されて、比較されるサンプル間の差又はサンプル振幅誤差を判定する。この判定のために、電流波形形状のサンプルが、例えば、所望の電流波形形状の1サイクルに関する振幅サンプルを含む波形形状LUT2260から供給され得る。比較のために使用される、LUT2260からの所望の電流波形形状の特定のサンプルは、比較に使用される動作ブランチ電流サンプルと関連付けられたLUTサンプルアドレスによって決定され得る。したがって、動作ブランチ電流のブロック2240への入力は、その関連するLUTサンプルアドレスのブロック2240への入力と同期され得る。したがって、プログラム可能な論理機構1660に記憶されるLUTサンプルと、波形形状LUT2260に記憶されるLUTサンプルは、同等の数値であることができる。特定の態様では、波形形状LUT2260に記憶されたLUTサンプルによって表される所望の電流波形形状は、基本正弦波であることができる。他の波形形状が望ましい場合がある。例えば、横方向又は他の様式の有益な振動のために、少なくとも2つの機械的共振を駆動するための三次高調波などの他の波長における1つ又は2つ以上の他の駆動信号と重なり合った超音波トランスデューサの主要な長手方向の運動を駆動するための、基本的な正弦波が使用され得ることが想到される。 At block 2240 of the predistortion algorithm, each operational branch current sample determined at block 2220 is compared to a sample of the desired current waveform shape to determine the difference or sample amplitude error between the compared samples. For this determination, samples of the current waveform shape may be provided, for example, from a waveform shape LUT 2260 that includes amplitude samples for one cycle of the desired current waveform shape. The particular sample of the desired current waveform shape from LUT 2260 used for comparison may be determined by the LUT sample address associated with the operational branch current sample used for comparison. Accordingly, the input to block 2240 of the operational branch current may be synchronized with the input to block 2240 of its associated LUT sample address. Therefore, the LUT samples stored in programmable logic 1660 and waveform shape LUT 2260 can be of comparable numerical value. In certain aspects, the desired current waveform shape represented by the LUT samples stored in waveform shape LUT 2260 can be a fundamental sine wave. Other waveform shapes may be desirable. For example, superimposed with one or more other drive signals at other wavelengths, such as third harmonics, to drive at least two mechanical resonances for lateral or other modalities of beneficial vibrations. It is envisioned that an elementary sinusoidal wave can be used to drive the main longitudinal motion of the ultrasound transducer.

ブロック2240で判定されるサンプル振幅誤差の各値は、その関連付けられたLUTアドレスの指標と共に、プログラム可能な論理機構1660のLUT(図28Aのブロック2280に示される)に伝達することができる。サンプル振幅誤差の値、及びその関連付けされたアドレス(並びに、任意により、先に受信された同じLUTアドレスに関するサンプル振幅誤差の値)に基づき、LUT2280(又はプログラム可能な論理機構1660の他の制御ブロック)は、LUTアドレスに記憶されるLUTサンプルの値を予め歪ませるか又は修正することができ、それによってサンプル振幅誤差は低減又は最小化される。LUTアドレスの全範囲にわたる反復的な方法での各LUTサンプルのそのような予歪み又は修正が、発生器の出力電流の波形形状を、波形形状LUT2260のサンプルによって表される所望の電流波形形状と一致又は適合させることは理解されよう。 Each value of sample amplitude error determined at block 2240 may be communicated to a LUT (shown in block 2280 of FIG. 28A) of programmable logic 1660, along with an indication of its associated LUT address. Based on the sample amplitude error value and its associated address (and optionally the sample amplitude error value for the same LUT address received earlier), the LUT 2280 (or other control block of the programmable logic 1660 ) can predistort or modify the values of LUT samples stored at LUT addresses, thereby reducing or minimizing sample amplitude errors. Such predistortion or modification of each LUT sample in an iterative manner over the entire range of LUT addresses causes the generator output current waveform shape to match the desired current waveform shape represented by the samples of waveform shape LUT 2260. It will be understood to match or adapt.

電流及び電圧振幅測定値、電力測定値、及びインピーダンス測定値が、記憶場所2180に記憶される電流及び電圧フィードバックサンプルに基づいて、プロセッサ1740のブロック2300で判定され得る。これらの数値の判定の前に、フィードバックサンプルを適切にスケーリングして、特定の態様では、適切なフィルタ2320を通じて処理して、例えば、データ取得プロセスにより生じるノイズ及び誘発された高調波成分を除去することができる。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。特定の態様では、フィルタ2320は周波数領域において適用される有限インパルス応答(FIR)フィルタであってよい。こうした態様は、出力駆動信号電流及び電圧信号の高速フーリエ変換(FFT)を使用することができる。特定の態様では、生じる周波数スペクトルは、追加的な発生器機能を提供するために使用することができる。一態様では、例えば、基本周波数成分に対する第2次及び/又は第3次高調波成分の比率を、診断指標として使用することができる。 Current and voltage amplitude measurements, power measurements, and impedance measurements may be determined at block 2300 of processor 1740 based on current and voltage feedback samples stored in memory location 2180. Prior to determination of these numbers, the feedback samples are appropriately scaled and, in certain aspects, processed through a suitable filter 2320 to remove, for example, noise and induced harmonic components caused by the data acquisition process. be able to. The filtered voltage and current samples may therefore substantially represent the fundamental frequency of the generator's drive output signal. In certain aspects, filter 2320 may be a finite impulse response (FIR) filter applied in the frequency domain. Such aspects may use fast Fourier transforms (FFT) of the output drive signal current and voltage signals. In certain aspects, the resulting frequency spectrum can be used to provide additional generator functionality. In one aspect, for example, the ratio of second and/or third harmonic components to the fundamental frequency component can be used as a diagnostic indicator.

ブロック2340(図28B)では、駆動信号出力電流を表す測定値Irmsを生成するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電流フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根(RMS)計算が適用され得る。 At block 2340 (FIG. 28B), a root mean square (RMS) calculation is applied to a sample size of current feedback samples representing an integer number of cycles of the drive signal to generate a measurement I rms representing the drive signal output current. obtain.

ブロック2360では、駆動信号出力電圧を表す測定値Vrmsを判定するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電圧フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根(RMS)計算が適用され得る。 At block 2360, a root mean square (RMS) calculation may be applied to a sample size of voltage feedback samples representing an integer number of cycles of the drive signal to determine a measurement V rms representing the drive signal output voltage.

ブロック2380では、電流及び電圧フィードバックサンプルは逐一乗算されてもよく、平均計算が駆動信号のサイクルの整数を表すサンプルに適用されて、発生器の実際の出力電力の測定値Pが判定される。 At block 2380, the current and voltage feedback samples may be multiplied point by point, and an averaging calculation is applied to the samples representing an integer number of cycles of the drive signal to determine a measurement of the actual output power of the generator, P r .

ブロック2400では、発生器の皮相出力電力の測定値Pは、積Vrms・rmsとして判定され得る。 At block 2400, the measured value of the generator's apparent output power, P a , may be determined as the product V rms· I rms .

ブロック2420では、負荷インピーダンスの規模の測定値Zは、商Vrms/Irmsとして判定され得る。 At block 2420, the load impedance magnitude measurement Z m may be determined as the quotient V rms /I rms .

特定の態様では、ブロック2340、2360、2380、2400、及び2420において判定される数値Irms、Vrms、P、P、及びZは、多数の制御及び/又は診断プロセスのうちのいずれかを実施するために発生器1100により使用され得る。特定の態様では、これらの数値のいずれかを、例えば、発生器1100と一体の出力装置2140、又は発生器1100と接続された出力装置2140を介して、適切な通信インターフェース(例えば、USBインターフェース)を通じてユーザに伝達することができる。様々な診断プロセスとしては、例えば、ハンドピース一体性、器具一体性、器具取り付け一体性、器具オーバーロード、器具オーバーロード接近、周波数固定不良、過電圧状態、過電流状態、過電力状態、電圧感知不良、電流感知不良、可聴指標不良、視覚指標不良、短絡回路状態、電力供給不良、又はブロッキングコンデンサ不良が挙げられ得るが、これらに限定されない。 In certain aspects, the values I rms , V rms , P r , P a , and Z m determined in blocks 2340, 2360, 2380, 2400, and 2420 may be any one of a number of control and/or diagnostic processes. can be used by generator 1100 to implement the following. In certain embodiments, any of these numbers may be transmitted to a suitable communication interface (e.g., a USB interface), e.g., via an output device 2140 that is integral with or connected to the generator 1100 can be communicated to the user through. Various diagnostic processes include, for example, handpiece integrity, instrument integrity, instrument mounting integrity, instrument overload, approaching instrument overload, frequency lock failure, overvoltage condition, overcurrent condition, overpower condition, and voltage sensing failure. , a current sensing failure, an audible indicator failure, a visual indicator failure, a short circuit condition, a power delivery failure, or a blocking capacitor failure.

プロセッサ1740のブロック2440は、発生器1100によって駆動される電気負荷(例えば、超音波トランスデューサ)のインピーダンス位相を判定及び制御するための位相制御アルゴリズムを実施することができる。上述のように、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値(例えば、0°)との間の差を最小化又は低減することによって、高調波歪みの影響を最小化又は低減し、位相測定の精度を向上させることができる。 Block 2440 of processor 1740 may implement a phase control algorithm to determine and control the impedance phase of an electrical load (eg, an ultrasound transducer) driven by generator 1100. As mentioned above, the effects of harmonic distortion are addressed by controlling the frequency of the drive signal to minimize or reduce the difference between the determined impedance phase and the impedance phase setpoint (e.g., 0°). can be minimized or reduced to improve the accuracy of phase measurements.

位相制御アルゴリズムは、記憶場所2180に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルを、入力として受信する。位相制御アルゴリズムでこれらを使用する前に、フィードバックサンプルが適切にスケーリングされ、特定の態様では、例えば、データ取得プロセス及び誘発された高調波成分から生じるノイズを除去するために、適切なフィルタ2460(フィルタ2320と同一でもよい)を通して処理されてもよい。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。 The phase control algorithm receives current and voltage feedback samples stored in memory location 2180 as input. Before using them in the phase control algorithm, the feedback samples are scaled appropriately and, in certain aspects, are filtered with a suitable filter 2460 (e.g., to remove noise arising from the data acquisition process and induced harmonic components). (which may be the same as filter 2320). The filtered voltage and current samples may therefore substantially represent the fundamental frequency of the generator's drive output signal.

位相制御アルゴリズムのブロック2480で、超音波トランスデューサの動作ブランチを流れる電流が判定される。この判定は、予歪みアルゴリズムのブロック2220と関連して上記で説明されたものと同一であってもよい。したがって、ブロック2480の出力は、LUTサンプルと関連する記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットに関して、動作ブランチ電流サンプルであることができる。 At block 2480 of the phase control algorithm, the current flowing through the operational branch of the ultrasound transducer is determined. This determination may be the same as that described above in connection with block 2220 of the predistortion algorithm. Accordingly, the output of block 2480 may be an operating branch current sample for each set of stored current and voltage feedback samples associated with a LUT sample.

位相制御アルゴリズムのブロック2500では、インピーダンス位相は、ブロック2480で判定された動作ブランチ電流サンプル及び対応する電圧フィードバックサンプルの同期された入力に基づいて判定される。特定の態様では、インピーダンス位相は、波形の立ち上がりエッジで測定されたインピーダンス位相と波形の立ち下がりエッジで測定されたインピーダンス位相の平均として判定される。 At block 2500 of the phase control algorithm, the impedance phase is determined based on the synchronized inputs of the operating branch current samples and corresponding voltage feedback samples determined at block 2480. In certain aspects, the impedance phase is determined as the average of the impedance phase measured at the rising edge of the waveform and the impedance phase measured at the falling edge of the waveform.

位相制御アルゴリズムのブロック2520では、ブロック2220で判定されたインピーダンス位相の値は位相設定値2540と比較されて、比較される値の間の差異又は位相誤差が判定される。 At block 2520 of the phase control algorithm, the impedance phase value determined at block 2220 is compared to a phase set point 2540 to determine the difference or phase error between the compared values.

位相制御アルゴリズムのブロック2560(図28A)では、ブロック2520で判定された位相誤差の値、及びブロック2420で判定されたインピーダンスの規模に基づいて、駆動信号の周波数を制御するための周波数出力が判定される。ブロック2500において判定されたインピーダンス位相を位相設定値(例えば、ゼロ位相誤差)に維持するため、周波数出力値は、ブロック2560によって連続的に調節されてDDS制御ブロック2680(後述)に転送され得る。特定の態様では、インピーダンス位相は、0°位相設定値に調節され得る。このようにして、なんらかの高調波歪み量があれば電圧波形の頂部周囲で中央に合わせられ、相インピーダンス決定の正確性を向上させる。 At block 2560 (FIG. 28A) of the phase control algorithm, a frequency output for controlling the frequency of the drive signal is determined based on the phase error value determined at block 2520 and the impedance magnitude determined at block 2420. be done. To maintain the impedance phase determined at block 2500 at a phase setting (eg, zero phase error), the frequency output value may be continuously adjusted by block 2560 and transferred to DDS control block 2680 (described below). In certain aspects, the impedance phase may be adjusted to a 0° phase setting. In this way, any amount of harmonic distortion is centered around the top of the voltage waveform, improving the accuracy of phase impedance determination.

プロセッサ1740のブロック2580は、ユーザが指定する設定値に従って、又は発生器1100によって実施される他のプロセス若しくはアルゴリズムによって指定される要件に従って、駆動信号電流、電圧、及び電力を制御するために、駆動信号の電流振幅を変調するためのアルゴリズムを実施することができる。これらの数値の制御は、例えば、LUT2280のLUTサンプルのスケーリングによって、及び/又はDAC1860を介したDAC1680(電力増幅器1620に入力を供給する)のフルスケール出力電圧を調節することによって、実現することができる。ブロック2600(特定の態様では、PIDコントローラとして実装され得る)は、記憶場所2180から入力として電流フィードバックサンプル(適切にスケーリング及びフィルタリングされ得る)を受信することができる。電流フィードバックサンプルは、駆動信号が必要な電流を供給しているかどうかを判定するために、制御された変数(例えば、電流、電圧、又は電力)によって決定される「電流需要」I値と比較され得る。駆動信号電流が制御変数である態様では、電流需要Iは、電流設定値2620A(Isp)によって直接指定され得る。例えば、電流フィードバックデータのRMS値(ブロック2340で判定される)は、適切なコントローラ作用を判定するために、ユーザ指定のRMS電流設定値Ispと比較され得る。例えば、電流フィードバックデータが電流設定値Ispよりも低いRMS値を示す場合、LUTスケーリング及び/又はDAC1680のフルスケール出力電圧は、駆動信号電流が増加するようにブロック2600によって調節されてもよい。逆に、電流フィードバックデータが電流設定値Ispよりも高いRMS値を示す場合、ブロック2600は、駆動信号電流を低減させるように、LUTスケーリング及び/又はDAC1680のフルスケール出力電圧を調節してもよい。 Block 2580 of processor 1740 provides drive signals to control drive signal current, voltage, and power according to user-specified settings or according to requirements specified by other processes or algorithms implemented by generator 1100. An algorithm can be implemented to modulate the current amplitude of the signal. Control of these numbers may be achieved, for example, by scaling the LUT samples of LUT 2280 and/or by adjusting the full-scale output voltage of DAC 1680 (which provides input to power amplifier 1620) via DAC 1860. can. Block 2600 (which may be implemented as a PID controller in certain aspects) may receive current feedback samples (which may be appropriately scaled and filtered) as input from memory location 2180. The current feedback sample is compared to a "current demand" I d value determined by a controlled variable (e.g., current, voltage, or power) to determine whether the drive signal is supplying the required current. can be done. In embodiments where the drive signal current is a controlled variable, the current demand I d may be specified directly by the current set point 2620A (I sp ). For example, the RMS value of the current feedback data (determined at block 2340) may be compared to a user-specified RMS current setpoint I sp to determine appropriate controller action. For example, if the current feedback data indicates an RMS value lower than the current set point I sp , the LUT scaling and/or the full scale output voltage of the DAC 1680 may be adjusted by block 2600 such that the drive signal current is increased. Conversely, if the current feedback data indicates an RMS value higher than the current set point Isp , block 2600 may adjust the LUT scaling and/or the full-scale output voltage of DAC 1680 to reduce the drive signal current. good.

駆動信号電圧が制御変数である態様では、電流需要Iは、例えば、ブロック2420で測定された負荷インピーダンスの規模Zが与えられた場合に所望の電圧設定値2620B(Vsp)を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る(例えば、I=Vsp/Z)。同様に、駆動信号電力が制御変数である態様では、電流需要Iは、例えばブロック2360で測定された電圧Vrmsを与えられた場合に所望の電力設定値2620C(Psp)を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る(例えばI=Psp/Vrms)。 In embodiments where the drive signal voltage is a controlled variable, the current demand I d maintains the desired voltage set point 2620B (V sp ) given the load impedance magnitude Z m measured at block 2420, for example. (eg, I d =V sp /Z m ). Similarly, in embodiments where the drive signal power is a controlled variable , the current demand I d is, e.g. (e.g., I d =P sp /V rms ).

ブロック2680(図28A)は、LUT2280に記憶されたLUTサンプルを再呼び出しすることによって駆動信号を制御するために、DDS制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、DDS制御アルゴリズムは、ポイント(記憶場所)スキップ技術を使用して固定クロックレートで波形のサンプルを生成するための数値制御発振器(NCO)アルゴリズムであってよい。NCOアルゴリズムは、LUT2280からLUTサンプルを再呼び出しするためのアドレスポインタとして機能する、位相アキュムレータ、又は周波数/位相変換器を実装することができる。一態様では、位相アキュムレータは、Dステップサイズ、モジュロN位相アキュムレータであることができ、ここでDは周波数制御値を表す正の整数であり、NはLUT2280内のLUTサンプルの数である。例えば、D=1の周波数制御値により、例えば、位相アキュムレータにLUT2280の全てのアドレスを連続的に指定させ、LUT2280に記憶された波形を複製する波形出力を生じさせることができる。D>1である場合、位相アキュムレータは、LUT2280のアドレスをスキップして、より高い周波数を有する波形出力を生じさせることができる。これにより、DDS制御アルゴリズムによって生成される波形の周波数がしたがって、周波数制御値を適切に変化させることによって制御され得る。特定の態様では、周波数制御値は、ブロック2440で実施された位相制御アルゴリズムの出力に基づいて判定され得る。ブロック2680の出力は、DAC1680の入力を供給することができ、これが次に対応するアナログ信号を電力増幅器1620の入力に供給する。 Block 2680 (FIG. 28A) may implement a DDS control algorithm to control drive signals by recalling LUT samples stored in LUT 2280. In certain aspects, the DDS control algorithm may be a numerically controlled oscillator (NCO) algorithm to generate samples of the waveform at a fixed clock rate using point-skipping techniques. The NCO algorithm may implement a phase accumulator or frequency/phase converter that acts as an address pointer to recall LUT samples from LUT 2280. In one aspect, the phase accumulator can be a D step size, modulo N phase accumulator, where D is a positive integer representing a frequency control value and N is the number of LUT samples in LUT 2280. For example, a frequency control value of D=1 may, for example, cause the phase accumulator to sequentially address all of LUT 2280 and produce a waveform output that replicates the waveform stored in LUT 2280. If D>1, the phase accumulator can skip addresses in LUT 2280 to produce a waveform output with a higher frequency. Thereby, the frequency of the waveform generated by the DDS control algorithm can thus be controlled by appropriately varying the frequency control value. In certain aspects, the frequency control value may be determined based on the output of the phase control algorithm implemented at block 2440. The output of block 2680 may provide the input of DAC 1680, which in turn provides a corresponding analog signal to the input of power amplifier 1620.

プロセッサ1740のブロック2700は、増幅されている信号の波形エンベロープに基づいて電力増幅器1620のレール電圧を動的に変調し、それによって電力増幅器1620の効率を改善するための、スイッチモード変換器制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、波形エンベロープの特性は、電力増幅器1620に含まれる1つ又は2つ以上の信号を監視することによって判定することができる。一態様では、例えば、波形エンベロープの特性は、増幅信号のエンベロープに従って変調されるドレイン電圧(例えば、MOSFETドレイン電圧)の最小値を監視することによって判定することができる。最小電圧信号は、例えば、ドレイン電圧に連結された電圧最小検出器によって生成され得る。最小電圧信号は、ADC1760よってサンプリングされ、出力最小電圧サンプルは、スイッチモード変換器制御アルゴリズムのブロック2720で受信されてもよい。最小電圧サンプルの値に基づき、ブロック2740は、PWM発生器2760によって出力されるPWM信号を制御してもよく、これが続いて、スイッチモードレギュレータ1700によって電力増幅器1620に供給されるレール電圧を制御する。特定の態様では、最小電圧サンプルの値がブロック2720に入力される最小ターゲット2780未満である限り、レール電圧は、最小電圧サンプルによって特徴付けられる波形エンベロープに従って変調され得る。例えば、最小電圧サンプルが低いエンベロープ電力レベルを示すときは、ブロック2740によって低いレール電圧が電力増幅器1620に供給され、完全なレール電圧は、最小電圧サンプルが最大エンベロープ電力レベルを示すときにのみ供給されてもよい。最小電圧サンプルが最小ターゲット2780を下回るときは、ブロック2740によって、レール電圧が電力増幅器1620の適切な動作を確実にするのに好適な最小値に維持されてもよい。 Block 2700 of processor 1740 provides a switch mode converter control algorithm for dynamically modulating the rail voltage of power amplifier 1620 based on the waveform envelope of the signal being amplified, thereby improving the efficiency of power amplifier 1620. can be carried out. In certain aspects, characteristics of the waveform envelope can be determined by monitoring one or more signals included in power amplifier 1620. In one aspect, for example, the characteristics of the waveform envelope can be determined by monitoring the minimum value of a drain voltage (eg, a MOSFET drain voltage) that is modulated according to the envelope of the amplified signal. The minimum voltage signal may be generated, for example, by a voltage minimum detector coupled to the drain voltage. The minimum voltage signal may be sampled by ADC 1760, and the output minimum voltage sample may be received at block 2720 of the switch mode converter control algorithm. Based on the value of the minimum voltage sample, block 2740 may control the PWM signal output by PWM generator 2760, which in turn controls the rail voltage provided to power amplifier 1620 by switch mode regulator 1700. . In certain aspects, as long as the value of the minimum voltage sample is less than the minimum target 2780 input to block 2720, the rail voltage may be modulated according to the waveform envelope characterized by the minimum voltage sample. For example, block 2740 provides a low rail voltage to power amplifier 1620 when the minimum voltage sample indicates a low envelope power level, and full rail voltage is provided only when the minimum voltage sample indicates a maximum envelope power level. It's okay. When the minimum voltage sample is below the minimum target 2780, block 2740 may maintain the rail voltage at a suitable minimum value to ensure proper operation of the power amplifier 1620.

図29は、本開示の少なくとも1つの態様による、超音波トランスデューサ1120などの超音波トランスデューサを駆動するのに好適な電気回路2900の一態様の回路図である。電気回路2900は、アナログマルチプレクサ2980を備える。アナログマルチプレクサ2980は、超音波、電池、及び電力制御回路などの上流チャネルSCL-A、SDA-Aからの様々な信号を多重化する。電流センサ2982は、電源回路の戻り又は接地区間と直列に連結され、電源によって供給される電流を測定する。電界効果トランジスタ(FET)温度センサ2984は、周囲温度を提供する。パルス幅変調(PWM)ウォッチドッグタイマー2988は、主プログラムが定期的なシステムリセットの提供を怠る場合にシステムリセットを自動的に生成させる。これは、ソフトウェア又はハードウェア障害のために電気回路2900がハングアップ又はフリーズした場合に、電気回路2900を自動的にリセットするように設けられている。電気回路2900は、超音波トランスデューサを駆動するため、又は例えば図36に示す電気回路3600などのRF電極を駆動するためのRFドライバ回路として構成され得ることが理解されるであろう。したがって、ここで図29を再び参照すると、電気回路2900を使用して、超音波トランスデューサ及びRF電極の両方を交互に駆動することができる。同時に駆動する場合、超音波波形又はRF波形のいずれかを選択するように、対応する第1段階回路3404(図34)内にフィルタ回路を設けてもよい。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特許公開第US-2017-0086910-A1号、表題TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATORに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 FIG. 29 is a circuit diagram of one aspect of an electrical circuit 2900 suitable for driving an ultrasound transducer, such as ultrasound transducer 1120, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Electrical circuit 2900 includes an analog multiplexer 2980. Analog multiplexer 2980 multiplexes various signals from upstream channels SCL-A, SDA-A, such as ultrasound, battery, and power control circuits. A current sensor 2982 is coupled in series with the return or ground terminal of the power supply circuit and measures the current provided by the power supply. A field effect transistor (FET) temperature sensor 2984 provides ambient temperature. A pulse width modulation (PWM) watchdog timer 2988 automatically generates a system reset if the main program fails to provide a periodic system reset. This is provided to automatically reset the electrical circuit 2900 if it hangs up or freezes due to a software or hardware failure. It will be appreciated that electrical circuit 2900 may be configured as an RF driver circuit for driving an ultrasound transducer or for driving an RF electrode, such as electrical circuit 3600 shown in FIG. 36, for example. Thus, referring now again to FIG. 29, electrical circuit 2900 can be used to alternately drive both the ultrasound transducer and the RF electrode. In the case of simultaneous driving, a filter circuit may be provided in the corresponding first stage circuit 3404 (FIG. 34) to select either the ultrasonic waveform or the RF waveform. Such filtering techniques are described in commonly owned United States Patent Publication No. US-2017-0086910-A1, entitled TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATOR, which is incorporated herein by reference in its entirety.

駆動回路2986は、左右の超音波エネルギー出力を提供する。信号波形を表すデジタル信号は、制御回路3200(図32)などの制御回路からアナログマルチプレクサ2980のSCL-A、SDA-A入力に供給される。デジタル/アナログ変換器2990(DAC)は、デジタル入力をアナログ出力に変換して、発振器2994に連結されたPWM回路2992を駆動する。PWM回路2992は、第1のトランジスタ出力段階2998aに連結された第1のゲート駆動回路2996aに第1の信号を提供して、第1の超音波(左側)エネルギー出力を駆動する。PWM回路2992はまた、第2のトランジスタ出力段階2998bに連結された第2のゲート駆動回路2996bに第2の信号を提供して、第2の超音波(右側)エネルギー出力を駆動する。電圧センサ2999は、出力電圧を測定するために超音波左/右出力端子間に連結される。駆動回路2986、第1の駆動回路2996a及び第2の駆動回路2996b、並びに第1のトランジスタ出力段階2998a及び第2のトランジスタ出力段階2998bは、第1段階増幅器回路を画定する。動作中、制御回路3200(図32)は、直接デジタル合成(DDS)回路4100、4200(図41及び図42)などの回路を用いてデジタル波形4300(図43)を生成する。DAC2990は、デジタル波形4300を受信し、それをアナログ波形に変換し、これが第1段階増幅器回路によって受信及び増幅される。 Drive circuit 2986 provides left and right ultrasound energy outputs. Digital signals representing signal waveforms are provided to the SCL-A and SDA-A inputs of analog multiplexer 2980 from a control circuit such as control circuit 3200 (FIG. 32). A digital-to-analog converter 2990 (DAC) converts the digital input to an analog output to drive a PWM circuit 2992 coupled to an oscillator 2994. PWM circuit 2992 provides a first signal to a first gate drive circuit 2996a coupled to first transistor output stage 2998a to drive a first ultrasonic (left side) energy output. PWM circuit 2992 also provides a second signal to a second gate drive circuit 2996b coupled to second transistor output stage 2998b to drive a second ultrasonic (right side) energy output. A voltage sensor 2999 is coupled between the ultrasonic left/right output terminals to measure the output voltage. Drive circuit 2986, first drive circuit 2996a and second drive circuit 2996b, and first transistor output stage 2998a and second transistor output stage 2998b define a first stage amplifier circuit. In operation, the control circuit 3200 (FIG. 32) generates a digital waveform 4300 (FIG. 43) using circuits such as direct digital synthesis (DDS) circuits 4100, 4200 (FIGS. 41 and 42). DAC 2990 receives digital waveform 4300 and converts it to an analog waveform, which is received and amplified by the first stage amplifier circuit.

図30は、本開示の少なくとも1つの態様による、図29に示す電気回路2900に連結された変圧器3000の回路図である。変圧器3000の超音波左/右入力端子(一次巻線)は、電気回路2900の超音波左/右出力端子に電気的に連結されている。変圧器3000の二次巻線は、正の電極3074a及び負の電極3074bに連結されている。変圧器3000の正及び負の電極3074a、3074bは、超音波トランスデューサの正端子(スタック1)及び負端子(スタック2)に連結されている。一態様では、変圧器3000は、1:50のn:nの巻数比を有する。 FIG. 30 is a circuit diagram of a transformer 3000 coupled to electrical circuit 2900 shown in FIG. 29, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The ultrasonic left/right input terminals (primary windings) of transformer 3000 are electrically coupled to the ultrasonic left/right output terminals of electrical circuit 2900 . The secondary winding of transformer 3000 is coupled to a positive electrode 3074a and a negative electrode 3074b. The positive and negative electrodes 3074a, 3074b of the transformer 3000 are coupled to the positive terminal (stack 1) and negative terminal (stack 2) of the ultrasound transducer. In one aspect, transformer 3000 has a turns ratio of n 1 :n 2 of 1:50.

図31は、本開示の少なくとも1つの態様による、試験回路3165に連結された図30に示す変圧器3000の回路図である。試験回路3165は、正及び負の電極3074a、3074bに連結されている。スイッチ3167は、超音波トランスデューサの負荷をシミュレートするインダクタ/コンデンサ/レジスタ(LCR)負荷装置と直列に配置される。 FIG. 31 is a circuit diagram of the transformer 3000 shown in FIG. 30 coupled to a test circuit 3165 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Test circuit 3165 is coupled to positive and negative electrodes 3074a, 3074b. Switch 3167 is placed in series with an inductor/capacitor/resistor (LCR) load device that simulates the loading of the ultrasound transducer.

図32は、本開示の少なくとも1つの態様による、制御回路3212などの制御回路3200の回路図である。制御回路3200は、電池アセンブリのハウジング内に位置する。電池アセンブリは、様々な局所電源3215のためのエネルギー源である。制御回路は、例えば、出力SCL-A及びSDA-A、SCL-B及びSDA-B、SCL-C及びSDA-Cによって、インターフェースマスタ3218を介して様々な下流回路に連結された主プロセッサ3214を備える。一態様では、インターフェースマスタ3218は、ICシリアルインターフェースなどの汎用シリアルインターフェースである。主プロセッサ3214はまた、汎用入出力(GPIO)3220を介してスイッチ3224を、ディスプレイ3226(例えば、及びLCDディスプレイ)を、及びGPIO3222を介して様々なインジケータ3228を駆動するように構成される。ウォッチドッグプロセッサ3216は、主プロセッサ3214を制御するために設けられている。スイッチ3230は、電池アセンブリを外科用器具のハンドルアセンブリに挿入したときに制御回路3212を起動させるように、電池3211と直列に設けられている。 FIG. 32 is a circuit diagram of a control circuit 3200, such as control circuit 3212, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Control circuit 3200 is located within the housing of the battery assembly. The battery assembly is the energy source for various local power sources 3215. The control circuitry connects the main processor 3214 to various downstream circuits via an interface master 3218, e.g., by outputs SCL-A and SDA-A, SCL-B and SDA-B, SCL-C and SDA-C. Be prepared. In one aspect, interface master 3218 is a general purpose serial interface, such as an I 2 C serial interface. Main processor 3214 is also configured to drive a switch 3224 via general purpose input/output (GPIO) 3220 , a display 3226 (eg, and an LCD display), and various indicators 3228 via GPIO 3222 . A watchdog processor 3216 is provided to control main processor 3214. A switch 3230 is provided in series with the battery 3211 to activate the control circuit 3212 when the battery assembly is inserted into the handle assembly of the surgical instrument.

一態様では、主プロセッサ3214は、出力端子SCL-A、SDA-Aによって電気回路2900(図29)に連結されている。主プロセッサ3214は、例えば、超音波トランスデューサ1120を駆動するために電気回路2900に伝送されるデジタル化駆動信号又は波形のテーブルを記憶するためのメモリを備える。他の態様では、主プロセッサ3214は、デジタル波形を生成して、それを電気回路2900に伝送し得るか、又は後で電気回路2900へと伝送するためにデジタル波形を記憶し得る。主プロセッサ3214はまた、出力端子SCL-B、SDA-BによってRF駆動を、及び出力端子SCL-C、SDA-Cによって様々なセンサ(例えば、ホール効果センサ、磁気粘性流体(MRF)センサなど)を提供してもよい。一態様では、主プロセッサ3214は、適切なソフトウェア及びユーザインターフェース機能を可能にするために、超音波駆動回路及び/又はRF駆動回路の存在を感知するように構成される。 In one aspect, main processor 3214 is coupled to electrical circuitry 2900 (FIG. 29) by output terminals SCL-A, SDA-A. Main processor 3214 includes, for example, memory for storing a table of digitized drive signals or waveforms that are transmitted to electrical circuitry 2900 to drive ultrasound transducer 1120. In other aspects, main processor 3214 may generate a digital waveform and transmit it to electrical circuit 2900 or may store the digital waveform for later transmission to electrical circuit 2900. The main processor 3214 also provides RF drive through output terminals SCL-B, SDA-B, and various sensors (e.g., Hall effect sensors, magnetorheological fluid (MRF) sensors, etc.) through output terminals SCL-C, SDA-C. may be provided. In one aspect, main processor 3214 is configured to sense the presence of ultrasound drive circuitry and/or RF drive circuitry to enable appropriate software and user interface functionality.

一態様では、主プロセッサ3214は、例えば、Texas Instrumentsから入手可能なLM 4F230H5QRであってもよい。少なくとも一例では、Texas InstrumentsのLM4F230H5QRは、製品データシートから容易に入手可能な機構の中でもとりわけ、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(QED)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ARM Cortex-M4Fプロセッサコアである。他のプロセッサが容易に代用されてもよく、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。 In one aspect, main processor 3214 may be, for example, a LM 4F230H5QR available from Texas Instruments. In at least one example, Texas Instruments' LM4F230H5QR has on-chip memory up to 40 MHz of 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory, improving performance above 40 MHz, among other features readily available from the product data sheet. 32 KB single-cycle serial random access memory (SRAM), internal read-only memory (ROM) with StellarisWare® software, 2 KB electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), 1 one or more pulse width modulation (PWM) modules, one or more quadrature encoder input (QED) analog, one or more 12-bit analog-to-digital conversion with 12 analog input channels This is an ARM Cortex-M4F processor core that includes an ADC. Other processors may be easily substituted, so the present disclosure should not be limited to this context.

図33は、本開示の少なくとも1つの態様による、モジュール式超音波外科用器具3334内に収容される別の電気回路3300を示す、簡略化したブロック回路図を示す。電気回路3300は、プロセッサ3302、クロック3330、メモリ3326、電源3304(例えば、電池)、酸化金属半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)電源スイッチなどのスイッチ3306、駆動回路3308(PLL)、変圧器3310、信号平滑化回路3312(整合回路とも呼ばれ、例えば、タンク回路であり得る)、感知回路3314、変換器1120、及び本明細書では単に導波管とも称され得る、超音波ブレード(例えば超音波ブレード1128、1149)で終端する超音波伝送導波管を備えるシャフトアセンブリ(例えばシャフトアセンブリ1126、1129)を含む。 FIG. 33 depicts a simplified block circuit diagram illustrating another electrical circuit 3300 housed within a modular ultrasonic surgical instrument 3334 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The electrical circuit 3300 includes a processor 3302, a clock 3330, a memory 3326, a power source 3304 (e.g., a battery), a switch 3306 such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) power switch, a drive circuit 3308 (PLL), a transformer 3310, a signal A smoothing circuit 3312 (also referred to as a matching circuit, which may be, for example, a tank circuit), a sensing circuit 3314, a transducer 1120, and an ultrasonic blade (for example, an ultrasonic blade), which may also be referred to herein simply as a waveguide. 1128, 1149) including a shaft assembly (e.g., shaft assembly 1126, 1129) with an ultrasound transmission waveguide terminating in an ultrasound transmission waveguide.

高電圧(120VAC)入力電力への依存性(一般的な超音波切断装置の特性)を断つ本開示の1つの特徴は、波形成プロセスの全体にわたる低電圧スイッチングの利用及び変圧器の段階の直前に限った駆動信号の増幅である。この理由のため、本開示の一態様では、電力は、ハンドルアセンブリ内にいずれかを適合させるのに十分に小さい電池又は電池群からのみ導出される。最新技術の電池技術は、高さ及び幅が数センチメートル、奥行きが数ミリメートルの強力な電池を提供する。本開示の特徴を組み合わせて、自己完結型及び自己動力式超音波装置を提供することによって、製造コストの低減を達成することができる。 One feature of the present disclosure that eliminates dependence on high voltage (120 VAC) input power, a characteristic of typical ultrasonic cutting equipment, is the use of low voltage switching throughout the waveforming process and just before the transformer stage. The amplification of the drive signal is limited to . For this reason, in one aspect of the present disclosure, power is derived only from a battery or battery group that is small enough to fit one within the handle assembly. State-of-the-art battery technology provides powerful cells that are a few centimeters high and wide and a few millimeters deep. By combining the features of the present disclosure to provide a self-contained and self-powered ultrasound device, reduced manufacturing costs can be achieved.

電源3304の出力は、プロセッサ3302に供給されて電力を供給する。プロセッサ3302は、信号を受信及び出力し、また、以下に説明するように、プロセッサ3302によって実行されるカスタム論理に従って、又はコンピュータプログラムに従って機能する。上述したように、電気回路3300はまた、コンピュータ可読命令及びデータを記憶するメモリ3326、好ましくはランダムアクセスメモリ(RAM)を含むことができる。 The output of power supply 3304 is provided to processor 3302 to provide power. Processor 3302 receives and outputs signals and functions according to custom logic executed by processor 3302 or according to a computer program, as described below. As mentioned above, electrical circuit 3300 can also include memory 3326, preferably random access memory (RAM), for storing computer readable instructions and data.

電源3304の出力はまた、プロセッサ3302によって制御されるデューティサイクルを有するスイッチ3306に向けられる。スイッチ3306のオン時間を制御することにより、プロセッサ3302は、最終的にトランスデューサ1120に送達される総電力量を決定することができる。一態様では、スイッチ3306はMOSFETであるが、他のスイッチ及びスイッチング構成も同様に適応可能である。スイッチ3306の出力は、例えば、位相検出位相同期ループ(PLL)及び/又はローパスフィルタ及び/又は電圧制御発振器を含む駆動回路3308に供給される。スイッチ3306の出力は、プロセッサ3302によってサンプリングされ、出力信号の電圧及び電流(それぞれVIN及びIIN)を判定する。これらの値は、スイッチ3306のパルス幅変調を調節するためにフィードバックアーキテクチャで使用される。例えば、スイッチ3306のデューティサイクルは、スイッチ3306からの所望される実際の出力に応じて約20%~約80%まで変化し得る。 The output of power supply 3304 is also directed to switch 3306, which has a duty cycle controlled by processor 3302. By controlling the on-time of switch 3306, processor 3302 can determine the total amount of power ultimately delivered to transducer 1120. In one aspect, switch 3306 is a MOSFET, but other switches and switching configurations are equally applicable. The output of switch 3306 is provided to a drive circuit 3308 that includes, for example, a phase detection phase locked loop (PLL) and/or a low pass filter and/or a voltage controlled oscillator. The output of switch 3306 is sampled by processor 3302 to determine the voltage and current of the output signal (V IN and I IN , respectively). These values are used in the feedback architecture to adjust the pulse width modulation of switch 3306. For example, the duty cycle of switch 3306 can vary from about 20% to about 80% depending on the actual output desired from switch 3306.

スイッチ3306からの信号を受信する駆動回路3308は、スイッチ3306の出力を超音波周波数、例えば55kHz(VCO)の電気信号に変換する発振回路を含む。上述のように、この超音波波形の平滑化バージョンが、最終的に超音波トランスデューサ1120に供給されて、超音波伝送導波管に沿って共振正弦波を生成する。 Drive circuit 3308, which receives the signal from switch 3306, includes an oscillator circuit that converts the output of switch 3306 into an electrical signal at an ultrasonic frequency, eg, 55 kHz (VCO). As discussed above, a smoothed version of this ultrasound waveform is ultimately provided to the ultrasound transducer 1120 to generate a resonant sine wave along the ultrasound transmission waveguide.

駆動回路3308の出力には、低電圧信号(複数可)からより高い電圧に昇圧させることができる変圧器3310がある。現在まで超音波切断及び焼灼装置では不可能であったことだが、変圧器3310の前に、低(例えば、電池駆動)電圧で上流スイッチングが実施されることに注意されたい。これは、装置が、低オン抵抗MOSFETスイッチング装置を有利に使用するという事実に少なくとも部分的に起因する。低オン抵抗MOSFETスイッチは、従来のMOSFET装置よりも低いスイッチング損失及び少ない熱を生じ、より高い電流を通過させることができるため有利である。したがって、スイッチング段階(プレトランスフォーマ)は、低電圧/高電流として特徴付けられ得る。増幅器MOSFET(複数可)のより低いオン抵抗を保証するために、MOSFET(複数可)は、例えば10Vで稼働される。そのような場合、別個の10VDC電源を使用して、MOSFETゲートに供給することができ、MOSFETが完全にオンであり、合理的に低いオン抵抗が達成されることを保証する。本開示の一態様では、変圧器3310は、電池電圧を120Vの二乗平均平方根(RMS)に昇圧させる。変圧器は、当該技術分野で既知であるため、ここでは詳細に説明されていない。 At the output of the drive circuit 3308 is a transformer 3310 that can step up the low voltage signal(s) to a higher voltage. Note that upstream switching is performed at low (eg, battery powered) voltages before transformer 3310, something that has not been possible with ultrasonic cutting and ablation devices to date. This is due, at least in part, to the fact that the device advantageously uses low on-resistance MOSFET switching devices. Low on-resistance MOSFET switches are advantageous because they produce lower switching losses and less heat than conventional MOSFET devices, and can pass higher currents. Therefore, the switching stage (pre-transformer) can be characterized as low voltage/high current. To ensure a lower on-resistance of the amplifier MOSFET(s), the MOSFET(s) are operated at 10V, for example. In such a case, a separate 10VDC power supply can be used to supply the MOSFET gate, ensuring that the MOSFET is fully on and a reasonably low on-resistance is achieved. In one aspect of the disclosure, transformer 3310 boosts the battery voltage to 120V root mean square (RMS). Transformers are known in the art and are therefore not described in detail here.

記載の回路構成において、回路構成要素の劣化は、回路の回路性能に負の影響を及ぼし得る。構成要素の性能に直接影響する1つの要因は熱である。既知の回路は、一般にスイッチング温度(例えば、MOSFET温度)を監視する。しかしながら、MOSFET設計における技術的進歩及び対応するサイズの低減により、MOSFET温度は、もはや回路負荷及び熱の有効なインジケータではない。このため、本開示の少なくとも1つの態様によると、感知回路3314は変圧器3310の温度を感知する。変圧器3310は装置の使用中にその最高温度又はその至近で稼働されるため、この温度感知は有利である。追加の温度は、コア材料、例えばフェライトを破壊することになり、永久的な損傷が起こり得る。本開示は、例えば、変圧器3310内の駆動電力を低減すること、ユーザに信号伝達すること、電源をオフにすること、電力をパルスすること、又は他の適切な応答によって、変圧器3310の最高温度に応答することができる。 In the described circuit configurations, degradation of the circuit components can negatively impact the circuit performance of the circuit. One factor that directly affects component performance is heat. Known circuits commonly monitor switching temperatures (eg, MOSFET temperatures). However, with technological advances in MOSFET design and corresponding size reductions, MOSFET temperature is no longer a valid indicator of circuit loading and heat. Thus, in accordance with at least one aspect of the present disclosure, sensing circuit 3314 senses the temperature of transformer 3310. This temperature sensing is advantageous because the transformer 3310 is operated at or near its maximum temperature during use of the device. Additional temperatures will destroy the core material, such as ferrite, and permanent damage may occur. The present disclosure provides a method for controlling transformer 3310 by, for example, reducing drive power within transformer 3310, signaling a user, turning off power, pulsing power, or other suitable responses. Capable of responding to maximum temperatures.

本開示の一態様では、プロセッサ3302は、エンドエフェクタ(例えば1122、1125)に通信可能に連結され、エンドエフェクタは、材料を超音波ブレード(例えば1128、1149)と物理的に接触するように配置するために使用される。エンドエフェクタにおいて、クランプ力値(既知の範囲内に存在する)を測定するセンサが提供され、受信されたクランプ力値に基づいて、プロセッサ3302は、動作電圧Vを変化させる。設定された動作速度と組み合わされた高い力値は高いブレード温度をもたらし得るため、温度センサ3332は、プロセッサ3302に通信可能に連結されてもよく、ここでプロセッサ3302は、温度センサ3336からブレードの現在温度を示す信号を受信して解釈し、かつ受信した温度に基づいてブレード運動のターゲット周波数を決定するように動作可能である。別の態様では、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサは、トリガ(例えば1143、1147)に連結されて、ユーザによってトリガに加えられる力を測定することができる。別の態様では、ユーザによってスイッチボタンに加えられた力に変位強度が対応するように、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサがスイッチボタンに連結されてもよい。 In one aspect of the disclosure, the processor 3302 is communicatively coupled to an end effector (e.g., 1122, 1125) that positions the material in physical contact with an ultrasonic blade (e.g., 1128, 1149). used for A sensor is provided at the end effector to measure a clamp force value (within a known range), and based on the received clamp force value, the processor 3302 changes the operating voltage V M . Temperature sensor 3332 may be communicatively coupled to processor 3302, where processor 3302 receives information from temperature sensor 3336 on the blade, as high force values combined with a set operating speed may result in high blade temperatures. The device is operable to receive and interpret a signal indicative of a current temperature and to determine a target frequency of blade motion based on the received temperature. In another aspect, a force sensor, such as a strain gauge or pressure sensor, can be coupled to the trigger (eg, 1143, 1147) to measure the force applied to the trigger by the user. In another aspect, a force sensor, such as a strain gauge or pressure sensor, may be coupled to the switch button such that the displacement strength corresponds to a force applied to the switch button by a user.

本開示の少なくとも1つの態様によると、プロセッサ3302に連結された駆動回路3308のPLL部分は、導波管運動の周波数を決定し、その周波数をプロセッサ3302に伝達することができる。プロセッサ3302は、装置がオフにされたときに、この周波数値をメモリ3326に記憶する。クロック3330を読み取ることによって、プロセッサ3302は、装置がシャットオフされた後の経過時間を判定し、経過時間が所定の値未満である場合は、導波管運動の最後の周波数を読み出すことができる。次いで、装置は、推定可能に現在の負荷に対して最適な周波数である最後の周波数で起動することができる。 According to at least one aspect of the present disclosure, a PLL portion of drive circuit 3308 coupled to processor 3302 can determine the frequency of waveguide motion and communicate the frequency to processor 3302. Processor 3302 stores this frequency value in memory 3326 when the device is turned off. By reading the clock 3330, the processor 3302 can determine the elapsed time since the device was shut off and, if the elapsed time is less than a predetermined value, read the last frequency of waveguide motion. . The device can then be started at a final frequency that is, estimably, the optimal frequency for the current load.

多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具
別の態様では、本開示は、多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具を提供する。電池アセンブリ、ハンドルアセンブリ、及びシャフトアセンブリを含む外科用器具が開示され、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている。電池アセンブリは、デジタル波形を生成するように構成された制御回路を含む。ハンドルアセンブリは、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された第1段階回路を含む。シャフトアセンブリは、アナログ波形を受信、増幅して、負荷装置に適用するために、第1段階回路と連結した第2段階回路を含む。
Modular Battery-Powered Handheld Surgical Instrument with Multi-Stage Generator Circuit In another aspect, the present disclosure provides a modular battery-powered handheld surgical instrument with a multi-stage generator circuit. A surgical instrument is disclosed that includes a battery assembly, a handle assembly, and a shaft assembly, the battery assembly and shaft assembly being configured to mechanically and electrically connect with the handle assembly. The battery assembly includes a control circuit configured to generate a digital waveform. The handle assembly includes a first stage circuit configured to receive a digital waveform, convert the digital waveform to an analog waveform, and amplify the analog waveform. The shaft assembly includes a second stage circuit coupled to the first stage circuit for receiving, amplifying and applying the analog waveform to the load device.

一態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ;プロセッサと連結した第1段階回路を含み、第1段階回路はデジタル/アナログ(DAC)変換器及び第1段階増幅器回路を含み、DACはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、第1段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、第1段階増幅器回路に連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a battery assembly including a control circuit including a battery, a memory coupled to the battery, and a processor coupled to the memory and the battery, the processor configured to generate a digital waveform; a first stage circuit coupled to the processor, the first stage circuit including a digital-to-analog (DAC) converter and a first stage amplifier circuit, the DAC configured to receive a digital waveform and convert the digital waveform to an analog waveform. a handle assembly configured to receive and amplify the analog waveform; and a first stage amplifier circuit configured to receive the analog waveform, amplify the analog waveform, and apply the analog waveform to the load device. , a surgical instrument comprising a shaft assembly including a second stage circuit coupled to a first stage amplifier circuit, the battery assembly and the shaft assembly being configured to mechanically and electrically connect with the handle assembly. do.

負荷装置は、超音波トランスデューサ、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか1つを含んでもよい。第1段階回路は、第1段階超音波駆動回路及び第1段階高周波電流駆動回路を備えてもよい。制御回路は、第1段階超音波駆動回路及び第1段階高周波電流駆動回路を個別に又は同時に駆動するように構成され得る。第1段階超音波駆動回路は、第2段階超音波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は、超音波トランスデューサと連結するように構成されてもよい。第1段階高周波電流駆動回路は、第2段階高周波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第2段階高周波駆動回路は、電極に連結するように構成されてもよい。 The load device may include any one of an ultrasound transducer, an electrode, or a sensor, or any combination thereof. The first stage circuit may include a first stage ultrasonic drive circuit and a first stage high frequency current drive circuit. The control circuit may be configured to drive the first stage ultrasonic drive circuit and the first stage high frequency current drive circuit individually or simultaneously. The first stage ultrasound drive circuit may be configured to couple to the second stage ultrasound drive circuit. A second stage ultrasound drive circuit may be configured to interface with the ultrasound transducer. The first stage high frequency current drive circuit may be configured to couple to the second stage high frequency drive circuit. A second stage high frequency drive circuit may be configured to couple to the electrode.

第1段階回路は、第1段階センサ駆動回路を備えてもよい。第1段階センサ駆動回路は、第2段階センサ駆動回路に対して構成されてもよい。第2段階センサ駆動回路は、センサに連結するように構成されてもよい。 The first stage circuit may include a first stage sensor drive circuit. The first stage sensor drive circuit may be configured relative to the second stage sensor drive circuit. A second stage sensor drive circuit may be configured to couple to the sensor.

別の態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ;プロセッサと連結した共通の第1段階回路を含み、共通の第1段階回路はデジタル/アナログ(DAC)変換器及び共通の第1段階増幅器回路を含み、DACはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、共通の第1段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、共通の第1段階増幅器回路に連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In another aspect, the present disclosure provides a battery assembly including a control circuit including a battery, a memory coupled to the battery, and a processor coupled to the memory and the battery, the processor configured to generate a digital waveform. a common first stage circuit coupled to a processor, the common first stage circuit including a digital-to-analog (DAC) converter and a common first stage amplifier circuit, the DAC receiving a digital waveform and converting the digital waveform; a handle assembly configured to receive and amplify the analog waveform; and a common first stage amplifier circuit configured to receive and amplify the analog waveform; a shaft assembly including a second stage circuit coupled to a common first stage amplifier circuit for applying the waveform to the load device, the battery assembly and the shaft assembly being in mechanical and electrical connection with the handle assembly; A surgical instrument is provided.

負荷装置は、超音波トランスデューサ、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか1つを含んでもよい。共通の第1段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第1段階駆動回路は、第2段階超音波駆動回路、第2段階高周波駆動回路、又は第2段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は超音波トランスデューサと連結するように構成されてもよく、第2段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第2段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。 The load device may include any one of an ultrasound transducer, an electrode, or a sensor, or any combination thereof. The common first stage circuit may be configured to drive ultrasound, radio frequency current, or sensor circuitry. The common first stage drive circuit may be configured to couple with the second stage ultrasonic drive circuit, the second stage high frequency drive circuit, or the second stage sensor drive circuit. The second stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple with the ultrasonic transducer, the second stage radio frequency drive circuit may be configured to couple with the electrode, and the second stage sensor drive circuit may be configured to couple with the sensor. It is composed of

別の態様では、本開示は、プロセッサと連結したメモリを含む制御回路であって、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成されている、制御回路;プロセッサと連結した共通の第1段階回路を含み、共通の第1段階回路は、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ;及びアナログ波形を受信して増幅するために、共通の第1段階回路と連結した第2段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、シャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。 In another aspect, the present disclosure provides a control circuit including a memory coupled to a processor, the processor configured to generate a digital waveform; a common first stage circuit coupled to the processor; and a common first stage circuit configured to receive a digital waveform, convert the digital waveform to an analog waveform, and amplify the analog waveform; and a handle assembly configured to receive and amplify the analog waveform. , a surgical instrument comprising a shaft assembly including a second stage circuit coupled to a common first stage circuit, the shaft assembly being configured to mechanically and electrically connect with the handle assembly.

共通の第1段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第1段階駆動回路は、第2段階超音波駆動回路、第2段階高周波駆動回路、又は第2段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第2段階超音波駆動回路は超音波トランスデューサと連結するように構成されてもよく、第2段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第2段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。 The common first stage circuit may be configured to drive ultrasound, radio frequency current, or sensor circuitry. The common first stage drive circuit may be configured to couple with the second stage ultrasonic drive circuit, the second stage high frequency drive circuit, or the second stage sensor drive circuit. The second stage ultrasonic drive circuit may be configured to couple with the ultrasonic transducer, the second stage radio frequency drive circuit may be configured to couple with the electrode, and the second stage sensor drive circuit may be configured to couple with the sensor. It is composed of

図34は、本開示の少なくとも1つの態様による、第1段階回路3404と第2段階回路3406とに分割された、発生器回路3400を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路3400を含み得る。例えば、外科システム1000の外科用器具は、少なくとも2つの回路、つまりRFエネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び/又はRFエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第1段階回路3404及び第2段階回路3406に分割された発生器回路3400を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ3414は、ハンドルアセンブリ3412内に位置する共通の第1段階回路3404、及びモジュール式シャフトアセンブリ3414と一体のモジュール式第2段階回路3406によって給電され得る。外科システム1000の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ3410及びシャフトアセンブリ3414は、ハンドルアセンブリ3412と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ3414と機械的及び電気的に接続するように構成されている。 FIG. 34 illustrates a generator circuit 3400 divided into a first stage circuit 3404 and a second stage circuit 3406 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, the surgical instrument of surgical system 1000 described herein may include a generator circuit 3400 that is divided into multiple stages. For example, the surgical instrument of surgical system 1000 includes a first stage circuit of amplification that enables operation of at least two circuits: RF energy only, ultrasound energy only, and/or a combination of RF energy and ultrasound energy. 3404 and a second stage circuit 3406. The combination modular shaft assembly 3414 may be powered by a common first stage circuit 3404 located within the handle assembly 3412 and a modular second stage circuit 3406 that is integral with the modular shaft assembly 3414. As discussed above throughout this description in connection with the surgical instruments of surgical system 1000, battery assembly 3410 and shaft assembly 3414 are configured to mechanically and electrically connect with handle assembly 3412. The end effector assembly is configured to mechanically and electrically connect with shaft assembly 3414.

ここで図34を参照すると、発生器回路3400は、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具などの外科用器具の複数のモジュール式アセンブリ内に位置する複数の段階に分割される。一態様では、制御段階回路3402は、外科用器具の電池アセンブリ3410内に位置してもよい。制御段階回路3402は、図32に関連して説明される制御回路3200である。制御回路3200は、内部メモリ3217(図34)(例えば、揮発性及び不揮発性メモリ)を含むプロセッサ3214を備え、電池3211と電気的に連結している。電池3211は、第1段階回路3404、第2段階回路3406、及び第3段階回路3408にそれぞれ電力を供給する。上述したように、制御回路3200は、図41及び図42に関連して説明した回路及び技術を使用してデジタル波形4300(図43)を生成する。再び図34を参照すると、デジタル波形4300は、超音波トランスデューサ、高周波(例えば、RF)電極、又はそれらの組み合わせを個別に又は同時にのいずれかで駆動するように構成され得る。同時に駆動する場合、超音波波形又はRF波形のいずれかを選択するように、対応する第1段階回路3404内にフィルタ回路を設けてもよい。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特許公開第US-2017-0086910-A1号、表題TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATORに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 Referring now to FIG. 34, generator circuit 3400 is divided into multiple stages located within multiple modular assemblies of surgical instruments, such as the surgical instruments of surgical system 1000 described herein. . In one aspect, the control stage circuit 3402 may be located within a surgical instrument battery assembly 3410. Control stage circuit 3402 is control circuit 3200 described in connection with FIG. Control circuit 3200 includes a processor 3214 that includes internal memory 3217 (FIG. 34) (eg, volatile and non-volatile memory) and is electrically coupled to battery 3211. Battery 3211 supplies power to first stage circuit 3404, second stage circuit 3406, and third stage circuit 3408, respectively. As mentioned above, control circuit 3200 generates digital waveform 4300 (FIG. 43) using the circuitry and techniques described in connection with FIGS. 41 and 42. Referring again to FIG. 34, digital waveform 4300 may be configured to drive ultrasound transducers, radio frequency (eg, RF) electrodes, or a combination thereof either individually or simultaneously. In the case of simultaneous driving, a filter circuit may be provided in the corresponding first stage circuit 3404 to select either the ultrasonic waveform or the RF waveform. Such filtering techniques are described in commonly owned United States Patent Publication No. US-2017-0086910-A1, entitled TECHNIQUES FOR CIRCUIT TOPOLOGIES FOR COMBINED GENERATOR, which is incorporated herein by reference in its entirety.

第1段階回路3404(例えば、第1段階超音波駆動回路3420、第1段階RF駆動回路3422、及び第1段階センサ駆動回路3424)は、外科用器具のハンドルアセンブリ3412内に位置する。制御回路3200は、制御回路3200の出力SCL-A、SDA-Aを介して、超音波駆動信号を第1段階超音波駆動回路3420に提供する。第1段階超音波駆動回路3420を、図29に関連して詳細に説明する。制御回路3200は、制御回路3200の出力SCL-B、SDA-Bを介して、RF駆動信号を第1段階RF駆動回路3422に提供する。第1段階RF駆動回路3422を、図36に関連して詳細に説明する。制御回路3200は、制御回路3200の出力SCL-C、SDA-Cを介して、センサ駆動信号を第1段階センサ駆動回路3424に提供する。一般に、第1段階回路3404のそれぞれは、第2段階回路3406を駆動するためのデジタル/アナログ(DAC)変換器及び第1段階増幅器部を含む。第1段階回路3404の出力は、第2段階回路3406の入力に提供される。 A first stage circuit 3404 (eg, a first stage ultrasonic drive circuit 3420, a first stage RF drive circuit 3422, and a first stage sensor drive circuit 3424) is located within the handle assembly 3412 of the surgical instrument. The control circuit 3200 provides an ultrasonic driving signal to the first stage ultrasonic driving circuit 3420 through outputs SCL-A and SDA-A of the control circuit 3200. The first stage ultrasonic drive circuit 3420 will be described in detail with respect to FIG. The control circuit 3200 provides an RF drive signal to the first stage RF drive circuit 3422 via the outputs SCL-B and SDA-B of the control circuit 3200. The first stage RF drive circuit 3422 will be described in detail in connection with FIG. The control circuit 3200 provides a sensor drive signal to the first stage sensor drive circuit 3424 via the outputs SCL-C and SDA-C of the control circuit 3200. Generally, each of the first stage circuits 3404 includes a digital-to-analog (DAC) converter and a first stage amplifier section to drive the second stage circuit 3406. The output of first stage circuit 3404 is provided to the input of second stage circuit 3406.

制御回路3200は、どのモジュールが制御回路3200にプラグ接続されているかを検出するように構成されている。例えば、制御回路3200は、ハンドルアセンブリ3412内に位置する第1段階超音波駆動回路3420、第1段階RF駆動回路3422、又は第1段階センサ駆動回路3424が電池アセンブリ3410に接続されているかどうかを検出するように構成されている。同様に、第1段階回路3404のそれぞれは、どの第2段階回路3406がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路3200に戻される。同様に、第2段階回路3406のそれぞれは、どの第3段階回路3408又は構成要素がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路3200に戻される。 Control circuit 3200 is configured to detect which modules are plugged into control circuit 3200. For example, the control circuit 3200 may determine whether a first stage ultrasonic drive circuit 3420, a first stage RF drive circuit 3422, or a first stage sensor drive circuit 3424 located within the handle assembly 3412 is connected to the battery assembly 3410. Configured to detect. Similarly, each of the first stage circuits 3404 can detect which second stage circuits 3406 are connected to it, and that information is used by the control circuit 3200 to determine the type of signal waveform to generate. will be returned to. Similarly, each of the second stage circuits 3406 can detect which third stage circuits 3408 or components are connected to it, and that information is used to determine the type of signal waveform to generate. It is returned to control circuit 3200.

一態様では、第2段階回路3406(例えば、超音波駆動第2段階回路3430、RF駆動第2段階回路3432、及びセンサ駆動第2段階回路3434)は、外科用器具のシャフトアセンブリ3414内に位置する。第1段階超音波駆動回路3420は、出力US左/US右を介して、第2段階超音波駆動回路3430に信号を提供する。第2段階超音波駆動回路3430を、図30及び図31に関連して詳細に説明する。変圧器(図30及び図31)に加えて、第2段階超音波駆動回路3430は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第1段階高周波(RF)電流駆動回路3422は、出力RF左/RF右を介して、第2段階RF駆動回路3432に信号を提供する。変圧器及びブロッキングコンデンサに加えて、第2段階RF駆動回路3432は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第1段階センサ駆動回路3424は、出力センサ1/センサ2を介して、第2段階センサ駆動回路3434に信号を提供する。第2段階センサ駆動回路3434は、センサの種類に応じてフィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第2段階回路3406の出力は、第3段階回路3408の入力に提供される。 In one aspect, second stage circuitry 3406 (e.g., ultrasound driven second stage circuit 3430, RF driven second stage circuit 3432, and sensor driven second stage circuit 3434) is located within shaft assembly 3414 of the surgical instrument. do. The first stage ultrasound drive circuit 3420 provides a signal to the second stage ultrasound drive circuit 3430 via outputs US Left/US Right. The second stage ultrasonic drive circuit 3430 will be described in detail with respect to FIGS. 30 and 31. In addition to the transformer (FIGS. 30 and 31), the second stage ultrasound drive circuit 3430 may further include filters, amplifiers, and signal conditioning circuits. A first stage radio frequency (RF) current drive circuit 3422 provides a signal to a second stage RF drive circuit 3432 via outputs RF Left/RF Right. In addition to the transformer and blocking capacitor, the second stage RF drive circuit 3432 may further include filters, amplifiers, and signal conditioning circuits. The first stage sensor drive circuit 3424 provides a signal to the second stage sensor drive circuit 3434 via output sensor 1/sensor 2. The second stage sensor drive circuit 3434 may include filters, amplifiers, and signal conditioning circuits depending on the type of sensor. The output of second stage circuit 3406 is provided to the input of third stage circuit 3408.

一態様では、第3段階回路3408(例えば、超音波トランスデューサ1120、RF電極3074a、3074b、及びセンサ3440)は、外科用器具の様々なアセンブリ3416内に位置してよい。一態様では、第2段階超音波駆動回路3430は、超音波トランスデューサ1120の圧電スタックに駆動信号を提供する。一態様では、超音波トランスデューサ1120は、外科用器具の超音波トランスデューサアセンブリ内に位置する。しかしながら、他の態様では、超音波トランスデューサ1120は、ハンドルアセンブリ3412、シャフトアセンブリ3414、又はエンドエフェクタ内に位置してもよい。一態様では、第2段階RF駆動回路3432は、概ね外科用器具のエンドエフェクタ部分内に位置する、RF電極3074a、3074bに駆動信号を提供する。一態様では、第2段階センサ駆動回路3434は、外科用器具全体に位置する様々なセンサ3440に駆動信号を提供する。 In one aspect, third stage circuitry 3408 (eg, ultrasound transducer 1120, RF electrodes 3074a, 3074b, and sensor 3440) may be located within various assemblies 3416 of surgical instruments. In one aspect, the second stage ultrasound drive circuit 3430 provides a drive signal to the piezoelectric stack of the ultrasound transducer 1120. In one aspect, ultrasound transducer 1120 is located within an ultrasound transducer assembly of a surgical instrument. However, in other aspects, the ultrasound transducer 1120 may be located within the handle assembly 3412, shaft assembly 3414, or end effector. In one aspect, the second stage RF drive circuit 3432 provides drive signals to RF electrodes 3074a, 3074b located generally within the end effector portion of the surgical instrument. In one aspect, the second stage sensor drive circuit 3434 provides drive signals to various sensors 3440 located throughout the surgical instrument.

図35は、本開示の少なくとも1つの態様による、第1段階回路3504が第2段階回路3506と共通している、複数の段階に分割された発生器回路3500を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム1000の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路3500を含み得る。例えば、外科システム1000の外科用器具は、少なくとも2つの回路、つまり高周波(RF)エネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び/又はRFエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第1段階回路3504及び第2段階回路3506に分割された発生器回路3500を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ3514は、ハンドルアセンブリ3512内に位置する共通の第1段階回路3504、及びモジュール式シャフトアセンブリ3514と一体のモジュール式第2段階回路3506によって給電され得る。外科システム1000の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ3510及びシャフトアセンブリ3514は、ハンドルアセンブリ3512と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ3514と機械的及び電気的に接続するように構成されている。 FIG. 35 illustrates a generator circuit 3500 divided into multiple stages, with a first stage circuit 3504 in common with a second stage circuit 3506, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In one aspect, the surgical instrument of surgical system 1000 described herein may include a generator circuit 3500 that is divided into multiple stages. For example, the surgical instruments of surgical system 1000 may include an amplifying circuit that enables operation of at least two circuits: radio frequency (RF) energy only, ultrasound energy only, and/or a combination of RF energy and ultrasound energy. A generator circuit 3500 may be provided that is divided into a first stage circuit 3504 and a second stage circuit 3506. The combination modular shaft assembly 3514 may be powered by a common first stage circuit 3504 located within the handle assembly 3512 and a modular second stage circuit 3506 that is integral with the modular shaft assembly 3514. As discussed above throughout this description in connection with the surgical instruments of surgical system 1000, battery assembly 3510 and shaft assembly 3514 are configured to mechanically and electrically connect with handle assembly 3512. The end effector assembly is configured to mechanically and electrically connect with shaft assembly 3514.

図35の実施例に示すように、外科用器具の電池アセンブリ3510部分は、前述の制御回路3200を含む第1の制御回路3502を備える。電池アセンブリ3510に接続するハンドルアセンブリ3512は、共通の第1段階駆動回路3420を備える。前述したように、第1段階駆動回路3420は、超音波、高周波(RF)電流、及びセンサ負荷を駆動するように構成されている。共通の第1段階駆動回路3420の出力は、第2段階超音波駆動回路3430、第2段階高周波(RF)電流駆動回路3432、及び/又は第2段階センサ駆動回路3434などの第2段階回路3506のうちの任意の1つを駆動することができる。共通の第1段階駆動回路3420は、シャフトアセンブリ3514がハンドルアセンブリ3512に接続されているときに、どの第2段階回路3506がシャフトアセンブリ3514内に位置しているかを検出する。シャフトアセンブリ3514がハンドルアセンブリ3512に接続されると、共通の第1段階駆動回路3420が、第2段階回路3506(例えば、第2段階超音波駆動回路3430、第2段階RF駆動回路3432、及び/又は第2段階センサ駆動回路3434)のうちのどの1つがシャフトアセンブリ3514内に位置しているかを判定する。この情報は、適切なデジタル波形4300(図43)を第2段階回路3506に供給して、適切な負荷(例えば超音波、RF、又はセンサ)を駆動するために、ハンドルアセンブリ3512内に位置する制御回路3200に提供される。超音波トランスデューサ1120、電極3074a、3074b、又はセンサ3440などの第3段階回路3508内の様々なアセンブリ3516に識別回路が含まれ得ることは理解されるであろう。したがって、第3段階回路3508が第2段階回路3506に接続されると、第2段階回路3506は、識別情報に基づいて要求される負荷の種類を知る。 As shown in the embodiment of FIG. 35, the battery assembly 3510 portion of the surgical instrument includes a first control circuit 3502 that includes control circuit 3200 previously described. The handle assembly 3512 that connects to the battery assembly 3510 includes a common first stage drive circuit 3420. As previously discussed, the first stage drive circuit 3420 is configured to drive ultrasound, radio frequency (RF) current, and sensor loads. The output of the common first stage drive circuit 3420 is connected to a second stage circuit 3506 such as a second stage ultrasonic drive circuit 3430, a second stage radio frequency (RF) current drive circuit 3432, and/or a second stage sensor drive circuit 3434. Any one of them can be driven. Common first stage drive circuit 3420 detects which second stage circuit 3506 is located within shaft assembly 3514 when shaft assembly 3514 is connected to handle assembly 3512. When shaft assembly 3514 is connected to handle assembly 3512, common first stage drive circuit 3420 connects second stage circuit 3506 (e.g., second stage ultrasonic drive circuit 3430, second stage RF drive circuit 3432, and/or or second stage sensor drive circuit 3434 ) is located within shaft assembly 3514 . This information is located within the handle assembly 3512 in order to provide the appropriate digital waveform 4300 (FIG. 43) to the second stage circuit 3506 to drive the appropriate load (e.g. ultrasound, RF, or sensor). Control circuit 3200 is provided. It will be appreciated that identification circuitry may be included in various assemblies 3516 within third stage circuitry 3508, such as ultrasound transducer 1120, electrodes 3074a, 3074b, or sensor 3440. Thus, when the third stage circuit 3508 is connected to the second stage circuit 3506, the second stage circuit 3506 knows the type of load required based on the identification information.

図36は、本開示の少なくとも1つの態様による、高周波電流(RF)を駆動するように構成された電気回路3600の一態様の回路図である。電気回路3600は、アナログマルチプレクサ3680を備える。アナログマルチプレクサ3680は、RF、電池、及び電力制御回路などの上流チャネルSCL-A、SDA-Aからの様々な信号を多重化する。電流センサ3682は、電源回路の戻り又は接地区間と直列に連結され、電源によって供給される電流を測定する。電界効果トランジスタ(FET)温度センサ3684は、周囲温度を提供する。パルス幅変調(PWM)ウォッチドッグタイマー3688は、主プログラムが定期的なシステムリセットの提供を怠る場合にシステムリセットを自動的に生成させる。これは、ソフトウェア又はハードウェア障害のために電気回路3600がハングアップ又はフリーズした場合に、電気回路3600を自動的にリセットするように設けられている。電気回路3600は、例えば、図29に関して記載されるように、RF電極を駆動するため又は超音波トランスデューサ1120を駆動するために構成され得ることは理解されるであろう。したがって、ここで図36を再び参照すると、電気回路3600を使用して、超音波及びRF電極の両方を交互に駆動することができる。 FIG. 36 is a circuit diagram of one aspect of an electrical circuit 3600 configured to drive radio frequency current (RF) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Electrical circuit 3600 includes an analog multiplexer 3680. Analog multiplexer 3680 multiplexes various signals from upstream channels SCL-A, SDA-A, such as RF, battery, and power control circuits. A current sensor 3682 is coupled in series with the return or ground terminal of the power supply circuit and measures the current provided by the power supply. A field effect transistor (FET) temperature sensor 3684 provides ambient temperature. A pulse width modulated (PWM) watchdog timer 3688 automatically generates a system reset if the main program fails to provide a periodic system reset. This is provided to automatically reset the electrical circuit 3600 if it hangs up or freezes due to a software or hardware failure. It will be appreciated that the electrical circuit 3600 may be configured to drive an RF electrode or to drive an ultrasound transducer 1120, for example, as described with respect to FIG. 29. Thus, referring now again to FIG. 36, electrical circuit 3600 can be used to alternately drive both the ultrasound and RF electrodes.

駆動回路3686は、左右のRFエネルギー出力を提供する。信号波形を表すデジタル信号は、制御回路3200(図32)などの制御回路からアナログマルチプレクサ3680のSCL-A、SDA-A入力に供給される。デジタル/アナログ変換器3690(DAC)は、デジタル入力をアナログ出力に変換して、発振器3694に連結されたPWM回路3692を駆動する。PWM回路3692は、第1のトランジスタ出力段階3698aに連結された第1のゲート駆動回路3696aに第1の信号を提供して、第1のRF+(左側)エネルギー出力を駆動する。PWM回路3692はまた、第2のトランジスタ出力段階3698bに連結された第2のゲート駆動回路3696bに第2の信号を提供して、第2のRF(右側)エネルギー出力を駆動する。電圧センサ3699は、出力電圧を測定するためにRF左/RF出力端子間に連結される。駆動回路3686、第1の駆動回路3696a及び第2の駆動回路3696b、並びに第1のトランジスタ出力段階3698a及び第2のトランジスタ出力段階3698bは、第1段階増幅器回路を画定する。動作中、制御回路3200(図32)は、直接デジタル合成(DDS)回路4100、4200(図41及び図42)などの回路を用いてデジタル波形4300(図43)を生成する。DAC3690は、デジタル波形4300を受信し、それをアナログ波形に変換し、これが第1段階増幅器回路によって受信及び増幅される。 Drive circuit 3686 provides left and right RF energy outputs. Digital signals representing signal waveforms are provided to the SCL-A and SDA-A inputs of analog multiplexer 3680 from a control circuit such as control circuit 3200 (FIG. 32). A digital-to-analog converter 3690 (DAC) converts the digital input to an analog output to drive a PWM circuit 3692 coupled to an oscillator 3694. PWM circuit 3692 provides a first signal to a first gate drive circuit 3696a coupled to first transistor output stage 3698a to drive a first RF+ (left side) energy output. PWM circuit 3692 also provides a second signal to a second gate drive circuit 3696b coupled to second transistor output stage 3698b to drive a second RF (right side) energy output. A voltage sensor 3699 is coupled between the RF left/RF output terminals to measure the output voltage. Drive circuit 3686, first drive circuit 3696a and second drive circuit 3696b, and first transistor output stage 3698a and second transistor output stage 3698b define a first stage amplifier circuit. In operation, the control circuit 3200 (FIG. 32) generates a digital waveform 4300 (FIG. 43) using circuits such as direct digital synthesis (DDS) circuits 4100, 4200 (FIGS. 41 and 42). DAC 3690 receives digital waveform 4300 and converts it to an analog waveform, which is received and amplified by the first stage amplifier circuit.

図37は、本開示の少なくとも1つの態様による、図36に示す電気回路3600に連結された変圧器3700の回路図である。変圧器3700のRF+/RF入力端子(一次巻線)は、電気回路3600のRF左/RF出力端子に電気的に連結されている。二次巻線の一方の側は、第1のブロッキングコンデンサ3706及び第2のブロッキングコンデンサ3708と直列に連結されている。第2のブロッキングコンデンサは、第2段階RF駆動回路3774aの正端子に連結される。二次巻線のもう一方の側は、第2段階RF駆動回路3774bの負端子に連結されている。第2段階RF駆動回路3774aの正の出力は、超音波ブレードに連結され、第2段階RF駆動回路3774bの負のアース端子は外側管に連結される。一態様では、変圧器は、1:50のn:nの巻数比を有する。 FIG. 37 is a circuit diagram of a transformer 3700 coupled to the electrical circuit 3600 shown in FIG. 36, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The RF+/RF input terminal (primary winding) of transformer 3700 is electrically coupled to the RF left/RF output terminal of electrical circuit 3600. One side of the secondary winding is coupled in series with a first blocking capacitor 3706 and a second blocking capacitor 3708. A second blocking capacitor is coupled to the positive terminal of the second stage RF drive circuit 3774a. The other side of the secondary winding is coupled to the negative terminal of the second stage RF drive circuit 3774b. The positive output of the second stage RF drive circuit 3774a is coupled to the ultrasonic blade, and the negative ground terminal of the second stage RF drive circuit 3774b is coupled to the outer tube. In one aspect, the transformer has a turns ratio of n 1 :n 2 of 1:50.

図38は、本開示の少なくとも1つの態様による、高電力エネルギー/駆動回路及び低電力回路のために個別の電源を備える回路3800の回路図である。電源装置3812は、電源3812が電池アセンブリに挿入されると、スイッチ3818によって回路3800に接続される第1の一次電池3815及び第2の一次電池3817(例えば、Liイオン電池)を含む一次電池パックと、スイッチ3823によって回路に接続される二次電池3820を含む二次電池パックと、を含む。二次電池3820は、ガンマ又は他の放射線滅菌に耐性のある構成要素を有するサグ防止電池である。例えば、電池アセンブリ内のスイッチモード電源3827及び任意の充電回路は、二次電池3820が一次電池3815、3817の電圧サグを低減することを可能にするように組み込まれ得る。これにより、無菌フィールドへの導入が容易な手術の開始時の満充電セルが保証される。一次電池3815、3817を使用して、モータ制御回路3826及びエネルギー回路3832に直接電力供給することができる。モータ制御回路3826は、モータ3829などのモータを制御するように構成される。電源/電池パック3812は、モータ制御回路3826及びエネルギー回路3832を稼働させるための、専用エネルギーセル3815、3817からのハンドルエレクトロニクス回路3830を制御するための専用エネルギーセル3820を備える、一次Liイオン電池3815、3817と、二次NiMH電池3820と、を含むデュアルタイプ電池アセンブリを備えてよい。この場合、エネルギー回路3832及び/又はモータ制御回路3826の駆動に関与する一次電池3815、3817がローに低下したら、回路3810は、ハンドルエレクトロニクス回路3830の駆動に関与する二次電池3820から引き出す。様々な一態様では、回路3810は、電流が反対方向(例えば、エネルギー及び/又はモータ制御回路の駆動に関与する電池からエレクトロニクス回路の駆動に関与する電池へ)に流れることを許可しない一方向ダイオードを含み得る。 FIG. 38 is a circuit diagram of a circuit 3800 that includes separate power supplies for high power energy/drive circuits and low power circuits, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Power supply 3812 includes a primary battery pack that includes a first primary battery 3815 and a second primary battery 3817 (e.g., Li-ion batteries) that are connected to circuit 3800 by switch 3818 when power supply 3812 is inserted into the battery assembly. and a secondary battery pack including a secondary battery 3820 connected to the circuit by a switch 3823. The secondary battery 3820 is an anti-sag battery having components that are resistant to gamma or other radiation sterilization. For example, a switched mode power supply 3827 and optional charging circuitry within the battery assembly may be incorporated to allow the secondary battery 3820 to reduce the voltage sag of the primary batteries 3815, 3817. This ensures a fully charged cell at the beginning of the surgery, which is easy to introduce into the sterile field. Primary batteries 3815, 3817 can be used to directly power motor control circuit 3826 and energy circuit 3832. Motor control circuit 3826 is configured to control a motor, such as motor 3829. Power supply/battery pack 3812 includes a primary Li-ion battery 3815 with dedicated energy cell 3820 for controlling handle electronics circuit 3830 from dedicated energy cells 3815, 3817 for operating motor control circuit 3826 and energy circuit 3832. , 3817 and a secondary NiMH battery 3820. In this case, once the primary batteries 3815, 3817 involved in driving the energy circuit 3832 and/or the motor control circuit 3826 go low, the circuit 3810 draws from the secondary battery 3820 involved in driving the handle electronics circuit 3830. In various aspects, the circuit 3810 is a unidirectional diode that does not allow current to flow in the opposite direction (e.g., from a battery involved in driving the energy and/or motor control circuit to a battery involved in driving the electronics circuit). may include.

更に、所定のレベルで電圧サグを最小限に抑えるために、ダイオード及び真空管構成要素を使用するスイッチモード電源3827を含む、ガンマフレンドリー充電回路を設けることができる。NiMH電圧(3つのNiMHセル)の分割である最小サグ電圧を含むことにより、スイッチモード電源3827を排除することができる。更に、放射線硬化した構成要素がモジュール内に位置するモジュールシステムを提供することができ、このモジュールを、放射線滅菌によって滅菌可能にする。他の放射線硬化していない構成要素は、モジュール構成要素の間に作製された他のモジュール構成要素及び接続に含まれ得、それにより構成要素が同じ回路基板上に一緒に位置しているかのように、構成要素が一緒に動作する。2つのNiMHセルのみが所望される場合、ダイオード及び真空管に基づくスイッチモード電源3827は、使い捨て一次電池パック内の滅菌可能なエレクトロニクスを可能にする。 Additionally, a gamma-friendly charging circuit can be provided, including a switch mode power supply 3827 that uses diode and vacuum tube components to minimize voltage sags at a given level. By including a minimum sag voltage that is a division of the NiMH voltage (three NiMH cells), the switch mode power supply 3827 can be eliminated. Furthermore, a modular system can be provided in which radiation-cured components are located within modules, which can be sterilized by radiation sterilization. Other non-radiation-cured components may be included in other module components and connections made between module components so that the components appear as if they were located together on the same circuit board. , the components work together. If only two NiMH cells are desired, a diode and vacuum tube based switch mode power supply 3827 allows for sterilizable electronics within the disposable primary battery pack.

ここで図39を参照すると、本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具と共に使用するために電池3901によって電力供給されるRF発生器回路3902を動作させるための制御回路3900を示す。外科用器具は、超音波振動及び高周波電流の両方を用いて生体組織上で外科的凝固/切断処置を行い、高周波電流を用いて生体組織上で外科的凝固処置を行うように構成されている。 Referring now to FIG. 39, a control circuit 3900 is shown for operating an RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901 for use with a surgical instrument, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The surgical instrument is configured to perform a surgical coagulation/cutting procedure on biological tissue using both ultrasonic vibrations and high frequency electric current, and to perform a surgical coagulation procedure on biological tissue using high frequency electric current. .

図39は、外科システム1000の外科用器具のために、デュアル発生器システムがRF発生器回路3902のエネルギーモダリティと超音波発生器回路3920のエネルギーモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路3900を示す。一態様では、RF信号における電流閾値が検出される。組織のインピーダンスが低い場合、RFエネルギーが組織の処置源として使用されるとき、組織を通る高周波電流は高い。一態様によれば、外科システム1000の外科用器具上に位置する視覚インジケータ3912又は光は、この高電流期間中にオン状態となるように構成されてもよい。電流が閾値を下回ると、視覚インジケータ3912はオフ状態になる。したがって、フォトトランジスタ3914は、図39で示す制御回路3900に示すように、オン状態からオフ状態への移行を検出し、RFエネルギーを解除するように構成することができる。このため、エネルギーボタンが解除され、エネルギースイッチ3926が開放されると、制御回路3900はリセットされ、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920の両方がオフ状態に保たれる。 FIG. 39 shows a control circuit that allows the dual generator system to switch between the energy modalities of RF generator circuit 3902 and ultrasound generator circuit 3920 for surgical instruments of surgical system 1000. 3900 is shown. In one aspect, a current threshold in the RF signal is detected. When tissue impedance is low, the radio frequency current through the tissue is high when RF energy is used as a tissue treatment source. According to one aspect, a visual indicator 3912 or light located on a surgical instrument of surgical system 1000 may be configured to be on during this high current period. When the current falls below the threshold, visual indicator 3912 is turned off. Accordingly, phototransistor 3914 can be configured to detect a transition from an on state to an off state and release the RF energy, as shown in control circuit 3900 shown in FIG. 39. Thus, when the energy button is released and the energy switch 3926 is opened, the control circuit 3900 is reset and both the RF generator circuit 3902 and the ultrasound generator circuit 3920 are kept off.

図39を参照すると、一態様では、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920を管理する方法が提供される。RF発生器回路3902及び/又は超音波発生器回路3920は、例えば、多機能型電気外科用器具1108のハンドルアセンブリ1109、超音波トランスデューサ/RF発生器アセンブリ1120、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ1129及び/又はノズル内に位置してもよい。制御回路3900は、エネルギースイッチ3926がオフ(例えば、開く)である場合はリセット状態に保たれる。したがって、エネルギースイッチ3926が開かれると、制御回路3900はリセットされ、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920の両方がオフにされる。エネルギースイッチ3926が押され、エネルギースイッチ3926が係合される(例えば、閉鎖される)と、RFエネルギーが組織に送達され、電流感知昇圧変圧器3904によって動作される視覚インジケータ3912は、組織インピーダンスが低い間に点灯する。視覚インジケータ3912からの光は、超音波発生器回路3920をオフ状態に維持するための論理信号を提供する。一旦、組織インピーダンスが閾値より上に増加し、組織を通る高周波電流が閾値より下に減少すると、視覚インジケータ3912はオフになり、光はオフ状態に移行する。この移行により生成された論理信号によってリレー3908がオフになり、それによってRF発生器回路3902がオフになり、超音波発生器回路3920がオンになって凝固及び切断サイクルが完了する。 Referring to FIG. 39, in one aspect, a method of managing an RF generator circuit 3902 and an ultrasound generator circuit 3920 is provided. RF generator circuit 3902 and/or ultrasound generator circuit 3920 may be used, for example, in handle assembly 1109 of multifunction electrosurgical instrument 1108, ultrasound transducer/RF generator assembly 1120, battery assembly, shaft assembly 1129, and/or It may be located within the nozzle. Control circuit 3900 remains in a reset state when energy switch 3926 is off (eg, open). Thus, when energy switch 3926 is opened, control circuit 3900 is reset and both RF generator circuit 3902 and ultrasound generator circuit 3920 are turned off. When the energy switch 3926 is pressed and the energy switch 3926 is engaged (e.g., closed), RF energy is delivered to the tissue and a visual indicator 3912 operated by the current sensing step-up transformer 3904 indicates that the tissue impedance is Lights up while low. Light from visual indicator 3912 provides a logic signal to keep ultrasound generator circuit 3920 off. Once the tissue impedance increases above the threshold and the radio frequency current through the tissue decreases below the threshold, the visual indicator 3912 turns off and the light transitions to the off state. The logic signal generated by this transition turns off relay 3908, which turns off RF generator circuit 3902 and turns on ultrasonic generator circuit 3920 to complete the coagulation and cutting cycle.

引き続き図39を参照すると、一態様では、デュアル発生器回路構成は、1つのモダリティに対して、電池3901により電力供給されるオンボードのRF発生器回路3902と、例えば、多機能型電気外科用器具1108のハンドルアセンブリ1109、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ1129、ノズル、及び/又は超音波トランスデューサ/RF発生器アセンブリ1120内でオンボードであってもよい第2のオンボードの超音波発生器回路3920と、を用いる。超音波発生器回路3920はまた、電池3901によって動作する。様々な態様では、RF発生器回路3902及び超音波発生器回路3920は、ハンドルアセンブリ1109の一体型又は分離可能な構成要素であり得る。様々な態様によれば、デュアルRF/超音波発生器回路3902、3920をハンドルアセンブリ1109の一部として有することにより、複雑な配線の必要性が排除され得る。RF/超音波発生器回路3902、3920は、コードレス発生器システムの能力を同時に利用しながら、既存の発生器の全能力を提供するように構成されてもよい。 Still referring to FIG. 39, in one aspect, a dual generator circuit configuration includes an onboard RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901 for one modality, and an onboard RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901 for one modality, e.g. a second onboard ultrasound generator circuit 3920 that may be onboard within the handle assembly 1109, battery assembly, shaft assembly 1129, nozzle, and/or ultrasound transducer/RF generator assembly 1120 of the instrument 1108; , is used. Ultrasonic generator circuit 3920 is also powered by battery 3901. In various aspects, RF generator circuit 3902 and ultrasound generator circuit 3920 can be integral or separable components of handle assembly 1109. According to various aspects, having dual RF/ultrasonic generator circuits 3902, 3920 as part of handle assembly 1109 may eliminate the need for complex wiring. The RF/ultrasonic generator circuits 3902, 3920 may be configured to provide the full capabilities of an existing generator while simultaneously utilizing the capabilities of a cordless generator system.

いずれかの種類のシステムは、互いに通信していないモダリティに対して別個の制御を有することができる。外科医は、RF及び超音波を別々にかつ随意に活性化する。別のアプローチは、ボタン、組織の状態、器具作動パラメータ(例えばジョー閉鎖、力など)及び組織の処置を管理するためのアルゴリズムを共有する、完全に一体化された通信スキームを提供することである。この一体化の様々な組み合わせは、適切なレベルの機能及び性能を提供するために実装され得る。 Either type of system may have separate control over modalities that are not in communication with each other. The surgeon separately and optionally activates RF and ultrasound. Another approach is to provide a fully integrated communication scheme that shares buttons, tissue status, instrument actuation parameters (e.g. jaw closure, force, etc.) and algorithms for managing tissue treatment. . Various combinations of this integration may be implemented to provide appropriate levels of functionality and performance.

上述したように、一態様では、制御回路3900は、電池をエネルギー源として備える、電池3901により電力供給されるRF発生器回路3902を含む。図示のように、RF発生器回路3902は、本明細書において電極3906a、3906b(すなわち活性電極3906a及び戻り電極3906b)と称される2つの導電表面に連結され、電極3906a、3906bをRFエネルギー(例えば、高周波電流)で駆動するように構成される。昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aは、双極RF発生器回路3902及び戻り電極3906bの一方の極に直列に接続されている。一態様では、第1の巻線3910a及び戻り電極3906bは、双極RF発生器回路3902の負極に接続されている。双極RF発生器回路3902のもう一方の極は、リレー3908のスイッチ接点3909を通して活性電極3906aに接続されるか、又は電磁石3936によって移動されてスイッチ接点3909を動作させる可動鉄片を含む任意の適切な電磁切り替え装置に接続されている。電磁石3936が通電されるとスイッチ接点3909は閉じ、電磁石3936が非通電にされるとスイッチ接点3909は開く。スイッチ接点が閉じると、RF電流は、電極3906aと電極3906bとの間に位置する導電性組織(図示せず)を通って流れる。一態様では、活性電極3906aが双極RF発生器回路3902の正極に接続されることは理解されるであろう。 As mentioned above, in one aspect, the control circuit 3900 includes an RF generator circuit 3902 powered by a battery 3901, which includes a battery as an energy source. As shown, the RF generator circuit 3902 is coupled to two conductive surfaces, referred to herein as electrodes 3906a, 3906b (i.e., active electrode 3906a and return electrode 3906b), to direct the electrodes 3906a, 3906b to RF energy ( For example, it is configured to be driven by a high frequency current). A first winding 3910a of step-up transformer 3904 is connected in series with a bipolar RF generator circuit 3902 and one pole of a return electrode 3906b. In one aspect, first winding 3910a and return electrode 3906b are connected to the negative pole of bipolar RF generator circuit 3902. The other pole of the bipolar RF generator circuit 3902 is connected to the active electrode 3906a through a switch contact 3909 of a relay 3908, or by any suitable method including a movable piece of iron moved by an electromagnet 3936 to operate a switch contact 3909. Connected to an electromagnetic switching device. When electromagnet 3936 is energized, switch contact 3909 is closed, and when electromagnet 3936 is de-energized, switch contact 3909 is open. When the switch contacts close, RF current flows through conductive tissue (not shown) located between electrodes 3906a and 3906b. It will be appreciated that in one aspect, active electrode 3906a is connected to the positive pole of bipolar RF generator circuit 3902.

視覚インジケータ回路3905は、昇圧変圧器3904、直列レジスタR2、及び視覚インジケータ3912を備える。視覚インジケータ3912は、外科用器具1108並びに本明細書に記載されるものなどの他の電気外科システム及びツールと共に使用するように適合され得る。昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aは、戻り電極3906bと直列に接続され、昇圧変圧器3904の第2の巻線3910bは、レジスタR2、及び例えばNE-2型ネオンバルブを含む視覚インジケータ3912と直列に接続されている。 Visual indicator circuit 3905 includes step-up transformer 3904, series resistor R2, and visual indicator 3912. Visual indicator 3912 may be adapted for use with surgical instrument 1108 as well as other electrosurgical systems and tools such as those described herein. A first winding 3910a of the step-up transformer 3904 is connected in series with a return electrode 3906b, and a second winding 3910b of the step-up transformer 3904 is connected to a resistor R2 and a visual indicator including, for example, an NE-2 type neon bulb. 3912 in series.

動作時、リレー3908のスイッチ接点3909が開くと、活性電極3906aは双極RF発生器回路3902の正極から分離され、組織、戻り電極3906b、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って電流が流れなくなる。そのため、視覚インジケータ3912は通電されず、発光しない。リレー3908のスイッチ接点3909が閉じると、活性電極3906aは双極RF発生器回路3902の正極に接続され、それにより、組織、戻り電極3906b、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って電流が流れて、組織上で動作する、例えば、組織を切断し焼灼することが可能となる。 In operation, when switch contact 3909 of relay 3908 opens, active electrode 3906a is separated from the positive pole of bipolar RF generator circuit 3902 and is passed through tissue, return electrode 3906b, and first winding 3910a of step-up transformer 3904. Current stops flowing. Therefore, visual indicator 3912 is not energized and does not emit light. When the switch contact 3909 of the relay 3908 is closed, the active electrode 3906a is connected to the positive pole of the bipolar RF generator circuit 3902, thereby allowing the voltage to flow through the tissue, through the return electrode 3906b, and through the first winding 3910a of the step-up transformer 3904. A current is passed and allowed to operate on the tissue, for example to cut and cauterize the tissue.

第1の電流は、活性電極3906aと戻り電極3906bとの間に位置する組織のインピーダンスの関数として第1の巻線3910aを通って流れ、昇圧変圧器3904の第1の巻線3910a全体に第1の電圧を提供する。昇圧した第2の電圧は、昇圧変圧器3904の第2の巻線3910b全体に誘導される。二次電圧はレジスタR2全体に現れ、組織を通る電流が所定の閾値よりも大きいときは視覚インジケータ3912に通電してネオンバルブを点灯させる。回路及び構成要素の値は例示的であり、それに限定されないことが理解されるであろう。リレー3908のスイッチ接点3909が閉じると、電流が組織を通って流れ、視覚インジケータ3912がオンになる。 A first current flows through the first winding 3910a as a function of the impedance of the tissue located between the active electrode 3906a and the return electrode 3906b, and flows across the first winding 3910a of the step-up transformer 3904. 1 voltage. A boosted second voltage is induced across the second winding 3910b of the step-up transformer 3904. A secondary voltage appears across resistor R2 and energizes visual indicator 3912 to illuminate a neon bulb when the current through the tissue is greater than a predetermined threshold. It will be understood that circuit and component values are exemplary and not limiting. When switch contact 3909 of relay 3908 closes, current flows through the tissue and visual indicator 3912 is turned on.

ここで制御回路3900のエネルギースイッチ3926部分を参照すると、エネルギースイッチ3926が開放位置であるとき、論理ハイが第1のインバータ3928の入力に適用され、論理ローがANDゲート3932の2つの入力のうちの1つに適用される。したがって、ANDゲート3932の出力はローであり、トランジスタ3934はオフであり、電流が電磁石3936の巻線を通って流れるのを防ぐ。電磁石3936が非通電状態であると、リレー3908のスイッチ接点3909は開いたままであり、電流が電極3906a、3906bを通って流れるのを防ぐ。第1のインバータ3928の論理ロー出力も第2のインバータ3930に適用され、出力をハイにして、フリップフロップ3918(例えば、D型フリップフロップ)をリセットする。このとき、Q出力はローになり、超音波発生器回路3920の回路をオフにし、 Referring now to the energy switch 3926 portion of the control circuit 3900, when the energy switch 3926 is in the open position, a logic high is applied to the input of the first inverter 3928 and a logic low is applied to one of the two inputs of the AND gate 3932. Applies to one of the following. Therefore, the output of AND gate 3932 is low and transistor 3934 is off, preventing current from flowing through the windings of electromagnet 3936. When electromagnet 3936 is de-energized, switch contacts 3909 of relay 3908 remain open, preventing current from flowing through electrodes 3906a, 3906b. The logic low output of the first inverter 3928 is also applied to the second inverter 3930, driving the output high and resetting the flip-flop 3918 (eg, a D-type flip-flop). At this time, the Q output goes low, turning off the circuit of the ultrasonic generator circuit 3920,

Figure 0007391852000004
出力はハイになり、ANDゲート3932の他の入力に適用される。
Figure 0007391852000004
The output goes high and is applied to the other input of AND gate 3932.

ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ3926を押して、電極3906aと電極3906bとの間の組織にエネルギーを印加すると、エネルギースイッチ3926は閉じて、第1のインバータ3928の入力に論理ローを適用し、これがANDゲート3932の他の入力に論理ハイを適用してANDゲート3932の出力をハイにして、トランジスタ3934をオンにする。オン状態では、トランジスタ3934は、電磁石3936の巻線を通して電流を伝導及びシンクして電磁石3936に通電し、リレー3908のスイッチ接点3909を閉じる。上述のように、スイッチ接点3909が閉じると、組織が電極3906aと電極3906bとの間に位置するときに、電流は、電極3906a、3906b及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って流れることができる。 When the user presses the energy switch 3926 on the instrument handle to apply energy to the tissue between electrodes 3906a and 3906b, the energy switch 3926 closes and applies a logic low to the input of the first inverter 3928, which Applying a logic high to the other input of AND gate 3932 causes the output of AND gate 3932 to be high, turning on transistor 3934. In the on state, transistor 3934 conducts and sinks current through the winding of electromagnet 3936 to energize electromagnet 3936 and close switch contact 3909 of relay 3908. As described above, when switch contact 3909 closes, current flows through electrodes 3906a, 3906b and first winding 3910a of step-up transformer 3904 when tissue is located between electrodes 3906a and 3906b. can flow.

上述のように、電極3906a、3906bを通って流れる電流の規模は、電極3906aと電極3906bとの間に位置する組織のインピーダンスに依存する。最初に、組織のインピーダンスは低く、組織及び第1の巻線3910aを通る電流の規模は高い。そのため、第2の巻線3910bに印加される電圧は、視覚インジケータ3912をオンにするほど十分に高い。視覚インジケータ3912が発する光は、フォトトランジスタ3914をオンにし、これがインバータ3916の入力をローに引き下げ、インバータ3916の出力をハイにする。フリップフロップ3918のCLKに適用されるハイ入力は、フリップフロップ3918のQ又は As mentioned above, the magnitude of the current flowing through electrodes 3906a, 3906b depends on the impedance of the tissue located between electrodes 3906a and 3906b. Initially, the tissue impedance is low and the magnitude of the current through the tissue and first winding 3910a is high. Therefore, the voltage applied to the second winding 3910b is high enough to turn on the visual indicator 3912. The light emitted by visual indicator 3912 turns on phototransistor 3914, which pulls the input of inverter 3916 low and causes the output of inverter 3916 to go high. A high input applied to the CLK of flip-flop 3918 is applied to the Q or

Figure 0007391852000005
出力に影響を与えず、Q出力はローのままであり、
Figure 0007391852000005
does not affect the output, the Q output remains low,

Figure 0007391852000006
出力はハイのままである。したがって、視覚インジケータ3912は通電されたままであり、超音波発生器回路3920はオフとなり、多機能型電気外科用器具の超音波トランスデューサ3922及び超音波ブレード3924は起動しなくなる。
Figure 0007391852000006
The output remains high. Accordingly, the visual indicator 3912 remains energized, the ultrasound generator circuit 3920 is turned off, and the multifunction electrosurgical instrument's ultrasound transducer 3922 and ultrasound blade 3924 are deactivated.

組織を通って流れる電流によって生成された熱に起因して、電極3906aと電極3906bとの間の組織が乾燥すると、組織のインピーダンスは増加して、そこを通る電流は減少する。第1の巻線3910aを通る電流が減少すると、第2の巻線3910bにわたる電圧も減少し、電圧が視覚インジケータ3912を動作させるために必要な最小閾値を下回ると、視覚インジケータ3912及びフォトトランジスタ3914はオフになる。フォトトランジスタ3914がオフになると、論理ハイがインバータ3916の入力に適用され、論理ローがフリップフロップ3918のCLK入力に適用されて論理ハイをQ出力に、論理ローを As the tissue between electrodes 3906a and 3906b dries due to the heat generated by the electrical current flowing through the tissue, the impedance of the tissue increases and the electrical current passing therethrough decreases. As the current through the first winding 3910a decreases, the voltage across the second winding 3910b also decreases, and when the voltage falls below the minimum threshold required to operate the visual indicator 3912 and the phototransistor 3914 is turned off. When phototransistor 3914 is turned off, a logic high is applied to the input of inverter 3916 and a logic low is applied to the CLK input of flip-flop 3918 to provide a logic high to the Q output and a logic low to the Q output.

Figure 0007391852000007
出力にクロックする。Q出力における論理ハイによって、超音波発生器回路3920がオンになり、超音波トランスデューサ3922及び超音波ブレード3924を起動させて電極3906aと電極3906aとの間に位置する組織の切断を開始させる。超音波発生器回路3920がオンになるのと同時に又はほぼ同時に、フリップフロップ3918の
Figure 0007391852000007
Clock to output. A logic high at the Q output turns on ultrasound generator circuit 3920, activating ultrasound transducer 3922 and ultrasound blade 3924 to begin cutting tissue located between electrodes 3906a. At or about the same time as ultrasonic generator circuit 3920 turns on, flip-flop 3918 turns on.

Figure 0007391852000008
出力はローになり、ANDゲート3932の出力をローにして、トランジスタ3934をオフにし、それにより、電磁石3936を非通電にして、リレー3908のスイッチ接点3909を開いて電極3906a、3906bを通る電流の流れを遮断する。
Figure 0007391852000008
The output goes low, causing the output of AND gate 3932 to go low, turning off transistor 3934, thereby de-energizing electromagnet 3936, and opening switch contact 3909 of relay 3908, allowing the current to flow through electrodes 3906a, 3906b. cut off the flow.

リレー3908のスイッチ接点3909が開いている間、電流は、電極3906a、3906b、組織、及び昇圧変圧器3904の第1の巻線3910aを通って流れない。このため、第2の巻線3910bにわたって電圧は発生せず、視覚インジケータ3912を通って電流は流れない。 While switch contact 3909 of relay 3908 is open, no current flows through electrodes 3906a, 3906b, tissue, and first winding 3910a of step-up transformer 3904. Therefore, no voltage is developed across the second winding 3910b and no current flows through the visual indicator 3912.

ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ3926を握ってエネルギースイッチ3926を閉じた状態に維持する間、フリップフロップ3918のQ及び While the user squeezes the energy switch 3926 on the instrument handle to maintain the energy switch 3926 closed, the Q and Flip-flops 3918

Figure 0007391852000009
出力の状態は同じままである。したがって、双極RF発生器回路3902から電極3906a、3906bを通って電流が流れていない間は、超音波ブレード3924は起動した状態を維持してエンドエフェクタのジョーの間の組織を切断し続ける。ユーザが器具ハンドルのエネルギースイッチ3926を解放すると、エネルギースイッチ3926が開いて、第1のインバータ3928の出力はローになり、第2のインバータ3930の出力はハイになってフリップフロップ3918をリセットし、Q出力をローにして超音波発生器回路3920をオフにする。同時に、
Figure 0007391852000009
The state of the output remains the same. Thus, while no current is flowing through the electrodes 3906a, 3906b from the bipolar RF generator circuit 3902, the ultrasonic blade 3924 remains activated and continues to cut tissue between the jaws of the end effector. When the user releases the energy switch 3926 on the instrument handle, the energy switch 3926 opens, the output of the first inverter 3928 goes low and the output of the second inverter 3930 goes high, resetting the flip-flop 3918; The Q output is brought low to turn off the ultrasound generator circuit 3920. at the same time,

Figure 0007391852000010
出力はハイになり、ここで回路はオフ状態になって、ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ3926を作動させて、エネルギースイッチ3926を閉じ、電極3906aと電極3906bとの間に位置する組織に電流を印加し、上述のように組織にRFエネルギーを印加し、組織に超音波エネルギーを印加するサイクルを繰り返す準備が整う。
Figure 0007391852000010
The output goes high, where the circuit is in an off state and the user activates the energy switch 3926 on the instrument handle, closing the energy switch 3926 and applying electrical current to the tissue located between electrodes 3906a and 3906b. , and is ready to repeat the cycle of applying RF energy to the tissue and applying ultrasound energy to the tissue as described above.

図40は、本明細書で説明される特徴の多くを含むか又は実装することができる、外科システム1000の外科用器具のうちの任意の1つと共に使用するためのフィードバックシステムを含む外科システム1000の一態様を表す、外科システム4000の図である。外科システム4000は、臨床医がトリガ4010を操作すると起動され得るエンドエフェクタ4006を含む外科用器具に連結された発生器4002を含んでもよい。様々な態様では、エンドエフェクタ4006は、超音波振動を送達して、生体組織に対して外科的凝固/切断処置を行うための超音波ブレードを含むことができる。他の態様では、エンドエフェクタ4006は、生体組織に対して外科的凝固又は焼灼処置を行うために電気外科用高周波電流エネルギー源に連結された導電性素子と、生体組織に対して切断処置を行うための鋭利な刃部を有する機械的ナイフ又は超音波ブレードのいずれかと、を含み得る。トリガ4010が作動されると、力センサ4012はトリガ4010に加えられている力の量を示す信号を生成することができる。力センサ4012に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、トリガ4010の位置(例えば、どれだけ深くトリガが押下されたか、又は他の方法で作動されたか)を示す信号を生成し得る、位置センサ4013を含むことができる。一態様では、位置センサ4013は、外管状シースと共に位置決めされたセンサ、又は外科用器具の外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材であってもよい。一態様では、センサは、磁界に応答してその出力電圧を変化させるホール効果センサ又は任意の適切な変換器であってもよい。ホール効果センサは、近接スイッチング、位置決め、速度検出及び電流感知用途に使用することができる。一態様では、ホール効果センサは、アナログ変換器として動作し、電圧を直接戻す。既知の磁界により、ホールプレートからの距離を判定することができる。 FIG. 40 shows a surgical system 1000 including a feedback system for use with any one of the surgical instruments of surgical system 1000, which may include or implement many of the features described herein. FIG. 4 is a diagram of a surgical system 4000 representing one aspect of the invention. Surgical system 4000 may include a generator 4002 coupled to a surgical instrument that includes an end effector 4006 that can be activated when a clinician manipulates a trigger 4010. In various aspects, the end effector 4006 can include an ultrasonic blade for delivering ultrasonic vibrations to perform surgical coagulation/cutting procedures on biological tissue. In other aspects, the end effector 4006 includes a conductive element coupled to an electrosurgical high frequency current energy source to perform a surgical coagulation or ablation procedure on biological tissue and a cutting procedure on biological tissue. and either a mechanical knife or an ultrasonic blade with a sharp edge for the purpose. When trigger 4010 is actuated, force sensor 4012 can generate a signal indicative of the amount of force being applied to trigger 4010. In addition to or in place of the force sensor 4012, the surgical instrument may generate a signal indicating the position of the trigger 4010 (e.g., how deeply the trigger is depressed or otherwise actuated). A position sensor 4013 may be included. In one aspect, the position sensor 4013 may be a sensor positioned with the outer tubular sheath or a reciprocating tubular actuating member located within the outer tubular sheath of a surgical instrument. In one aspect, the sensor may be a Hall effect sensor or any suitable transducer that changes its output voltage in response to a magnetic field. Hall effect sensors can be used in proximity switching, positioning, speed sensing and current sensing applications. In one aspect, the Hall effect sensor operates as an analog converter and returns voltage directly. The known magnetic field allows the distance from the Hall plate to be determined.

制御回路4008は、センサ4012及び/又は4013から信号を受信することができる。制御回路4008は、任意の適切なアナログ又はデジタル回路構成要素を含むことができる。制御回路4008は、更に、発生器4002及び/又は変換器4004と通信して、トリガ4010に加えられる力、及び/又はトリガ4010の位置、及び/又は外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材に対する上記の外管状シースの位置(例えば、ホール効果センサと磁石との組み合わせによって測定される)に基づいて、エンドエフェクタ4006に送達される電力、及び/又はエンドエフェクタ4006の発生器レベル若しくは超音波ブレード振幅を変調することができる。例えば、より大きな力がトリガ4010に加えられると、より多くの電力及び/又はより高い超音波ブレード振幅がエンドエフェクタ4006に送達され得る。様々な態様によれば、力センサ4012は、マルチポジションスイッチによって置換されてもよい。 Control circuit 4008 can receive signals from sensors 4012 and/or 4013. Control circuit 4008 may include any suitable analog or digital circuitry. Control circuit 4008 further communicates with generator 4002 and/or transducer 4004 to determine the force applied to trigger 4010 and/or the position of trigger 4010 and/or reciprocating tubular actuation located within the outer tubular sheath. The power delivered to the end effector 4006 and/or the generator level or excess of the end effector 4006 is determined based on the position of the outer tubular sheath relative to the member (e.g., as measured by a Hall effect sensor and magnet combination). The sonic blade amplitude can be modulated. For example, when more force is applied to trigger 4010, more power and/or higher ultrasonic blade amplitude may be delivered to end effector 4006. According to various aspects, force sensor 4012 may be replaced by a multi-position switch.

様々な態様によれば、エンドエフェクタ4006は、クランプ又はクランプ機構を含んでもよい。トリガ4010が最初に作動されると、クランプ機構は閉じて、クランプアームとエンドエフェクタ4006との間に組織をクランプすることができる。トリガに加えられる力が増加すると(例えば、力センサ4012によって感知されるように)、制御回路4008は、変換器4004によってエンドエフェクタ4006に送達される電力及び/又はエンドエフェクタ4006のあたりでもたらされる発生器レベル若しくは超音波ブレード振幅を増加させることができる。一態様では、位置センサ4013によって感知されるトリガ位置、又は位置センサ4013によって(例えば、ホール効果センサを用いて)感知されるクランプ若しくはクランプアーム位置は、エンドエフェクタ4006の電力及び/又は振幅を設定するために制御回路4008によって使用され得る。例えば、トリガが完全作動位置に向かって更に移動されるか、又はクランプ若しくはクランプアームが超音波ブレード(又はエンドエフェクタ4006)に向かって更に移動すると、エンドエフェクタ4006の電力及び/又は振幅は増加され得る。 According to various aspects, end effector 4006 may include a clamp or clamping mechanism. When trigger 4010 is first actuated, the clamp mechanism can close and clamp tissue between the clamp arm and end effector 4006. As the force applied to the trigger increases (e.g., as sensed by force sensor 4012), control circuitry 4008 causes power to be delivered to end effector 4006 by transducer 4004 and/or around end effector 4006. The generator level or ultrasonic blade amplitude can be increased. In one aspect, the trigger position sensed by position sensor 4013 or the clamp or clamp arm position sensed by position sensor 4013 (e.g., using a Hall effect sensor) sets the power and/or amplitude of end effector 4006. may be used by control circuit 4008 to do so. For example, as the trigger is moved further toward the fully actuated position or the clamp or clamp arm is moved further toward the ultrasonic blade (or end effector 4006), the power and/or amplitude of the end effector 4006 is increased. obtain.

様々な態様によれば、外科システム4000の外科用器具はまた、エンドエフェクタ4006に送達された電力の量を示すために、1つ又は2つ以上のフィードバック装置を含むことができる。例えば、スピーカ4014は、エンドエフェクタの電力を示す信号を発することができる。様々な態様によれば、スピーカ4014は一連のパルス音を発することができ、その音の周波数は電力を示す。スピーカ4014に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、視覚ディスプレイ4016を含むことができる。視覚ディスプレイ4016は、任意の好適な方法に従ってエンドエフェクタの電力を示すことができる。例えば、視覚ディスプレイ4016は一連のLEDを含んでもよく、ここでエンドエフェクタの電力は照明されたLEDの数によって示される。スピーカ4014及び/又は視覚ディスプレイ4016は、制御回路4008によって駆動され得る。様々な態様によれば、外科用器具は、トリガ4010に接続されたラチェット装置を含むことができる。より強い力がトリガ4010に加えられると、ラチェット装置は可聴音を生成して、エンドエフェクタの電力の間接的指標を提供することができる。外科用器具は、安全性を高めることができる他の機構を含むことができる。例えば、制御回路4008は、所定の閾値を超えてエンドエフェクタ4006に電力が送達されることを防止するように構成されてもよい。また、制御回路4008は、エンドエフェクタの電力の変化が指示される(例えば、スピーカ4014又は視覚ディスプレイ4016によって)時刻と、エンドエフェクタの電力の変化が送達される時刻との間に遅延を設けることができる。このようにして、臨床医は、エンドエフェクタ4006に送達される超音波出力のレベルが変化しようとしているという警告を十分なゆとりを持って得ることができる。 According to various aspects, the surgical instruments of surgical system 4000 can also include one or more feedback devices to indicate the amount of power delivered to end effector 4006. For example, speaker 4014 can emit a signal indicating the power of the end effector. According to various aspects, speaker 4014 can emit a series of pulsed tones, the frequency of which is indicative of power. In addition to or in place of speaker 4014, the surgical instrument can include a visual display 4016. Visual display 4016 may indicate end effector power according to any suitable method. For example, visual display 4016 may include a series of LEDs, where the power of the end effector is indicated by the number of illuminated LEDs. Speaker 4014 and/or visual display 4016 may be driven by control circuit 4008. According to various aspects, the surgical instrument can include a ratchet device connected to trigger 4010. When more force is applied to trigger 4010, the ratchet device can generate an audible sound to provide an indirect indication of end effector power. Surgical instruments can include other features that can increase safety. For example, control circuit 4008 may be configured to prevent power from being delivered to end effector 4006 above a predetermined threshold. The control circuit 4008 may also provide a delay between the time a change in end effector power is indicated (e.g., by speaker 4014 or visual display 4016) and the time the change in end effector power is delivered. I can do it. In this way, the clinician can be alerted well in advance that the level of ultrasound power delivered to the end effector 4006 is about to change.

一態様では、外科システム1000の超音波又は高周波電流発生器は、ルックアップテーブル内に記憶される所定の数の位相点を望ましく用いて波形をデジタル化するように、電気信号波形をデジタル的に生成させるように構成され得る。メモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又は任意の好適な不揮発性メモリで定義されたテーブル内に、位相点を記憶させてよい。図41は、電気信号波形のための複数の波形を生成させるように構成された、直接デジタル合成(DDS)回路4100などのデジタル合成回路のための、基本的アーキテクチャの一態様を示す。発生器ソフトウェア及びデジタル制御は、ルックアップテーブル4104内のアドレスを走査するようにFPGAに指示を出すことができ、これが続いて電力増幅器に給電するDAC回路4108に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。こうしたルックアップテーブル4104を使用することは、組織内、又は変換器、RF電極、複数の変換器内に同時に、複数のRF電極内に同時に、若しくはRF及び超音波器具の組み合わせ内に供給され得る、様々な種類の波形を生成させることを可能にする。更に、複数の波形を表す複数のルックアップテーブル4104を作成し、記憶し、発生器から組織に適用することができる。 In one aspect, the ultrasound or high frequency current generator of surgical system 1000 digitally converts an electrical signal waveform into a digital waveform, preferably using a predetermined number of phase points stored in a look-up table. may be configured to generate. The phase points may be stored in a table defined in memory, a field programmable gate array (FPGA), or any suitable non-volatile memory. FIG. 41 illustrates one aspect of a basic architecture for a digital synthesis circuit, such as a direct digital synthesis (DDS) circuit 4100, configured to generate multiple waveforms for an electrical signal waveform. The generator software and digital control can instruct the FPGA to scan addresses in lookup table 4104, which in turn provides various digital input values to DAC circuit 4108 that powers the power amplifier. Addresses may be scanned according to the target frequency. Use of such a lookup table 4104 can be provided within a tissue, or within a transducer, an RF electrode, multiple transducers simultaneously, multiple RF electrodes simultaneously, or a combination of RF and ultrasound instruments. , which makes it possible to generate various types of waveforms. Additionally, multiple lookup tables 4104 representing multiple waveforms can be created, stored, and applied from the generator to the tissue.

波形信号は、超音波トランスデューサ及び/若しくはRF電極、又はそれらの複数(例えば、2つ若しくはそれ以上の超音波トランスデューサ及び/又は2つ若しくはそれ以上のRF電極)の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも1つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、波形信号は、少なくとも1つの外科用器具の超音波トランスデューサの少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器は、波形信号を少なくとも1つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、波形信号は、テーブル内の複数の波形の少なくとも1つの波形に応答する。なお、2つの外科用器具に提供される波形信号は、2つ又はそれ以上の波形を含んでよい。テーブルは複数の波形に関係した情報を含んでよく、またテーブルは発生器内に記憶されてよい。一態様又は一実施例では、テーブルは、直接デジタル合成テーブルであってよく、発生器のFPGA内に記憶されてよい。テーブルは、波形をカテゴリー化するのに便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るテーブルは、波形信号の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてテーブル内に記憶されてよい。 The waveform signal is an output current, an output voltage, or an output power of an ultrasound transducer and/or an RF electrode, or a plurality thereof (e.g., two or more ultrasound transducers and/or two or more RF electrodes). It may be configured to control at least one of the power. Additionally, if the surgical instrument includes an ultrasound component, the waveform signal may be configured to drive at least two modes of vibration of the ultrasound transducer of the at least one surgical instrument. Accordingly, the generator may be configured to provide a waveform signal to the at least one surgical instrument, the waveform signal being responsive to at least one of the plurality of waveforms in the table. Note that the waveform signals provided to the two surgical instruments may include two or more waveforms. The table may include information related to multiple waveforms, and the table may be stored within the generator. In one aspect or example, the table may be a direct digital synthesis table and may be stored within the FPGA of the generator. The table may be addressed by any method convenient for categorizing waveforms. According to one aspect, the table, which may be a direct digital synthesis table, is addressed according to the frequency of the waveform signal. Additionally, information related to multiple waveforms may be stored in the table as digital information.

アナログ電気信号波形は、超音波トランスデューサ及び/若しくはRF電極、又はそれらの複数(例えば、2つ若しくはそれ以上の超音波トランスデューサ及び/又は2つ若しくはそれ以上のRF電極)の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも1つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、アナログ電気信号波形は、少なくとも1つの外科用器具の超音波トランスデューサの少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、アナログ電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、アナログ電気信号波形は、ルックアップテーブル4104内に記憶された複数の波形の少なくとも1つの波形に対応する。なお、2つの外科用器具に提供されるアナログ電気信号波形は、2つ又はそれ以上の波形を含んでよい。ルックアップテーブル4104は、複数の波形に関連した情報を含んでよく、またルックアップテーブル4104は、発生器回路又は外科用器具のいずれかに記憶されてよい。一態様又は実施例では、ルックアップテーブル4104は、直接デジタル合成テーブルであってよく、これは発生器回路又は外科用器具のFPGAに記憶されてよい。ルックアップテーブル4104は、波形をカテゴリー化するために便利である任意の方法によってアドレス指定されてもよい。一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るルックアップテーブル4104は、所望のアナログ電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてルックアップテーブル4104に記憶されてよい。 The analog electrical signal waveform includes the output current, output voltage, Alternatively, the output power may be configured to control at least one of the output power. Additionally, if the surgical instrument includes an ultrasound component, the analog electrical signal waveform may be configured to drive at least two modes of vibration of the ultrasound transducer of the at least one surgical instrument. Accordingly, the generator circuit may be configured to provide an analog electrical signal waveform to at least one surgical instrument, the analog electrical signal waveform being at least one of the plurality of waveforms stored in lookup table 4104. corresponds to two waveforms. Note that the analog electrical signal waveforms provided to the two surgical instruments may include two or more waveforms. Lookup table 4104 may include information related to multiple waveforms, and lookup table 4104 may be stored in either the generator circuit or the surgical instrument. In one aspect or example, lookup table 4104 may be a direct digital synthesis table, which may be stored in a generator circuit or FPGA of a surgical instrument. Lookup table 4104 may be addressed by any method convenient for categorizing waveforms. According to one aspect, lookup table 4104, which can be a direct digital synthesis table, is addressed according to the frequency of the desired analog electrical signal waveform. Additionally, information related to multiple waveforms may be stored as digital information in lookup table 4104.

計装システム及び通信システムにおけるデジタル技術の広範な使用を伴い、基準周波数から複数の周波数を生成させるデジタル的制御法が発展し、直接デジタル合成と呼ばれている。基本アーキテクチャを図41に示す。簡略化された本ブロック図では、DDS回路は、発生器回路のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構、及び外科システム1000の発生器回路内に位置するメモリ回路に連結されている。DDS回路4100は、アドレスカウンタ4102、ルックアップテーブル4104、レジスタ4106、DAC回路4108、及びフィルタ4112を備える。安定クロックfは、アドレスカウンタ4102により受信され、レジスタ4106は、正弦波(又は他の任意の波形)のサイクルの1つ又は2つ以上の整数をルックアップテーブル4104内に記憶するプログラマブル読み出し専用メモリ(PROM)を駆動する。アドレスカウンタ4102が記憶場所をステップスルーすると、ルックアップテーブル4104内に記憶された値は、DAC回路4108に連結されたレジスタ4106に書き込まれる。ルックアップテーブル4104の記憶場所における信号の対応するデジタル振幅は、続いてアナログ出力信号4110を生成させるDAC回路4108を駆動する。アナログ出力信号4110のスペクトル純度は、主としてDAC回路4108により決定される。位相雑音は、基本的に基準クロックfのものである。DAC回路4108から出力される第1のアナログ出力信号4110は、フィルタ4112によりフィルタリングされ、フィルタ4112により出力される第2のアナログ出力信号4114は、発生器回路の出力に連結された出力を有する増幅器へと提供される。第2のアナログ出力信号は、周波数foutを有する。 With the widespread use of digital technology in instrumentation and communication systems, digital control methods have been developed to generate multiple frequencies from a reference frequency, referred to as direct digital synthesis. The basic architecture is shown in FIG. In this simplified block diagram, the DDS circuit is coupled to a processor, controller, or logic of the generator circuit and a memory circuit located within the generator circuit of surgical system 1000. DDS circuit 4100 includes an address counter 4102, a lookup table 4104, a register 4106, a DAC circuit 4108, and a filter 4112. A stable clock fc is received by an address counter 4102 and a register 4106 is a programmable read-only register that stores one or more integer numbers of cycles of a sine wave (or any other waveform) in a lookup table 4104. Drives memory (PROM). As address counter 4102 steps through the memory locations, the values stored in lookup table 4104 are written to register 4106 coupled to DAC circuit 4108. The corresponding digital amplitude of the signal in the lookup table 4104 storage location in turn drives a DAC circuit 4108 that causes an analog output signal 4110 to be generated. The spectral purity of analog output signal 4110 is primarily determined by DAC circuit 4108. The phase noise is essentially that of the reference clock f c . A first analog output signal 4110 output from the DAC circuit 4108 is filtered by a filter 4112, and a second analog output signal 4114 output by the filter 4112 is filtered by an amplifier having an output coupled to the output of the generator circuit. provided to. The second analog output signal has a frequency f out .

DDS回路4100は、サンプリングされたデータシステムであるため、量子化雑音、エイリアシング、フィルタリングなどのサンプリングに伴う問題を考慮しなければならない。例えば、位相ロックループ(PLL)ベースのシンセサイザの出力の高次高調波がフィルタリングされ得るのに対して、DAC回路4108出力周波数の高次高調波はナイキスト帯域幅に折り返して、それらをフィルタリング不可にする。ルックアップテーブル4104は、サイクルの整数に関する信号データを含む。最終出力周波数foutは、基準クロック周波数fを変更することで、又はPROMを再プログラミングすることによって変更することができる。 Since the DDS circuit 4100 is a sampled data system, issues associated with sampling such as quantization noise, aliasing, filtering, etc. must be considered. For example, higher harmonics of the output of a phase-locked loop (PLL)-based synthesizer may be filtered, whereas higher harmonics of the DAC circuit 4108 output frequency fold back into the Nyquist bandwidth, making them unfilterable. do. Lookup table 4104 contains signal data for an integer number of cycles. The final output frequency f out can be changed by changing the reference clock frequency f c or by reprogramming the PROM.

DDS回路4100は、複数のルックアップテーブル4104を含んでもよく、ルックアップテーブル4104は、所定のサンプル数により表される波形を記憶し、サンプルは、所定の波形形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル4104内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のRF電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のRF電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、DDS回路4100は、複数の波形ルックアップテーブル4104を作成することができ、組織処置手順の間(例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて)、所望の組織効果及び/又は組織フィードバックに基づいて、個別のルックアップテーブル4104に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。 DDS circuit 4100 may include a plurality of lookup tables 4104 that store waveforms represented by a predetermined number of samples, the samples defining a predetermined waveform shape. Accordingly, multiple waveforms with unique shapes can be stored within multiple look-up tables 4104 to provide various tissue treatments based on instrument settings or tissue feedback. Examples of waveforms include high crest factor RF electrical signal waveforms for surface tissue coagulation, low crest factor RF electrical signal waveforms for deeper tissue penetration, and electrical signal waveforms that promote effective modified coagulation. Can be mentioned. In one aspect, the DDS circuit 4100 can create a plurality of waveform lookup tables 4104 to determine the desired Switching can occur between various waveforms stored in separate lookup tables 4104 based on tissue effects and/or tissue feedback.

したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル4104は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形(すなわち、台形波又は方形波)を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル4104は、同期された波形を記憶することができ、その結果、この波形が、RF及び超音波駆動信号を送達しながら、外科システム1000の多機能型外科用器具による電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル4104は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにRF治療用及び/又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。様々な器具及びそれらの組織効果に特有のカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科システム1000の不揮発性メモリ(例えば、EEPROM)内に記憶され得、また多機能型外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされる。多くの高波高率「凝固」波形に使用される、指数関数的に減衰する正弦曲線の例を図43に示す。 Thus, switching between waveforms can be based on tissue impedance and other factors, for example. In other aspects, the lookup table 4104 can store an electrical signal waveform (ie, a trapezoidal wave or a square wave) that is shaped to maximize the power delivered into the tissue each cycle. In other aspects, the lookup table 4104 can store synchronized waveforms such that the waveforms are used to deliver RF and ultrasound drive signals to the multifunction surgical instrument of the surgical system 1000. Maximize power delivery by In yet other aspects, lookup table 4104 can store electrical signal waveforms that simultaneously drive ultrasound and RF therapeutic and/or subtherapeutic energy while maintaining lock on ultrasound frequency. Custom waveforms specific to various instruments and their tissue effects may be stored within the non-volatile memory of the generator circuit or within the non-volatile memory (e.g., EEPROM) of the surgical system 1000 and may also be used for multifunction surgical instruments. is fetched when connecting to the generator circuit. An example of an exponentially decaying sinusoid used in many high crest factor "coagulation" waveforms is shown in FIG.

DDS回路4100のよりフレキシブルで効果的な実装は、数値制御発振器(NCO)と呼ばれるデジタル回路を用いる。DDS回路4200などの、よりフレキシブルで効果的なデジタル合成回路のブロック図を図42に示す。この簡略化されたブロック図では、DDS回路4200は、発生器のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構に、及び発生器又は外科システム1000の外科用器具のうちのいずれかに位置するメモリ回路に連結されている。DDS回路4200は、負荷レジスタ4202、並列デルタ位相レジスタ4204、加算器回路4216、位相レジスタ4208、ルックアップテーブル4210(位相-振幅変換器)、DAC回路4212、及びフィルタ4214を備える。加算器回路4216及び位相レジスタ4208は、位相アキュムレータ4206の一部を形成する。クロック周波数fは、位相レジスタ4208及びDAC回路4212に適用される。負荷レジスタ4202は、基準クロック周波数信号fの分数としての出力周波数を特定する調整ワードを受信する。負荷レジスタ4202の出力は、調整ワードMと共に、並列デルタ位相レジスタ4204に提供される。 A more flexible and effective implementation of DDS circuit 4100 uses a digital circuit called a numerically controlled oscillator (NCO). A block diagram of a more flexible and effective digital synthesis circuit, such as DDS circuit 4200, is shown in FIG. In this simplified block diagram, the DDS circuit 4200 is coupled to a processor, controller, or logic of the generator and to memory circuitry located in either the generator or the surgical instrument of the surgical system 1000. ing. DDS circuit 4200 includes a load register 4202, a parallel delta phase register 4204, an adder circuit 4216, a phase register 4208, a look-up table 4210 (phase-to-amplitude converter), a DAC circuit 4212, and a filter 4214. Adder circuit 4216 and phase register 4208 form part of phase accumulator 4206. Clock frequency f c is applied to phase register 4208 and DAC circuit 4212 . Load register 4202 receives an adjustment word that specifies the output frequency as a fraction of reference clock frequency signal fc . The output of load register 4202 is provided to parallel delta phase register 4204 along with adjustment word M.

DDS回路4200は、クロック周波数fを生成させるサンプルクロック、位相アキュムレータ4206、及びルックアップテーブル4210(例えば、位相-振幅変換器)を含む。位相アキュムレータ4206の内容は、クロックサイクルf毎に一度更新される。位相アキュムレータ4206が更新されると、並列デルタ位相レジスタ4204内に記憶されたデジタル数Mは、加算器回路4216により位相レジスタ4208内の数に加算される。並列デルタ位相レジスタ4204内の数は、00...01であり、位相アキュムレータ4206の初期の内容は、00...00であると仮定する。位相アキュムレータ4206は、クロックサイクル毎に00...01と更新される。位相アキュムレータ4206が32-ビット幅である場合、位相アキュムレータ4206が00...00へと戻るまでに232クロックサイクル(40億超)が必要とされ、サイクルは繰り返される。 DDS circuit 4200 includes a sample clock to generate a clock frequency f c , a phase accumulator 4206, and a look-up table 4210 (eg, a phase-to-amplitude converter). The contents of phase accumulator 4206 are updated once every clock cycle fc . When phase accumulator 4206 is updated, the digital number M stored in parallel delta phase register 4204 is added to the number in phase register 4208 by adder circuit 4216. The number in parallel delta phase register 4204 is 00. .. .. 01, and the initial contents of phase accumulator 4206 are 00. .. .. Assume that it is 00. The phase accumulator 4206 registers 00 . .. .. It is updated to 01. If phase accumulator 4206 is 32-bits wide, then phase accumulator 4206 is 00. .. .. 232 clock cycles (over 4 billion) are required to return to 00 and the cycle repeats.

位相アキュムレータ4206の切り捨てられた出力4218は、位相-振幅変換器のルックアップテーブル4210へと提供され、またルックアップテーブル4210の出力はDAC回路4212に連結される。位相アキュムレータ4206の切り捨てられた出力4218は、正弦(又は余弦)ルックアップテーブルへのアドレスとして機能する。ルックアップテーブル内のアドレスは、正弦波における0°~360°の位相点に対応する。ルックアップテーブル4210は、正弦波の1つの完全サイクルの対応するデジタル振幅情報を含む。したがって、ルックアップテーブル4210は、位相情報を位相アキュムレータ4206からデジタル振幅ワードにマッピングし、続いてこれがDAC回路4212を駆動させる。DAC回路の出力は、第1のアナログ信号4220であり、フィルタ4214によりフィルタリングされる。フィルタ4214の出力は、発生器回路の出力に連結された電力増幅器へと提供される、第2のアナログ信号4222である。 The truncated output 4218 of the phase accumulator 4206 is provided to a phase-to-amplitude converter lookup table 4210, and the output of the lookup table 4210 is coupled to a DAC circuit 4212. The truncated output 4218 of the phase accumulator 4206 serves as an address to a sine (or cosine) lookup table. The addresses in the lookup table correspond to phase points from 0° to 360° in the sine wave. Lookup table 4210 contains the corresponding digital amplitude information of one complete cycle of the sine wave. Accordingly, lookup table 4210 maps phase information from phase accumulator 4206 to a digital amplitude word, which in turn drives DAC circuit 4212. The output of the DAC circuit is a first analog signal 4220, which is filtered by filter 4214. The output of filter 4214 is a second analog signal 4222 that is provided to a power amplifier coupled to the output of the generator circuit.

一態様では、デジタル化され得る波形が、256(28)~281、474、976、710、656(248)の範囲(表1に示すように、nは正の整数である)の任意の好適な2n位相点の数であるにもかかわらず、電気信号波形を1024(210)位相点へとデジタル化してよい。電気信号波形はA(θ)として表されてもよく、点nにおける正規化された振幅Aは位相角θにより表され、点nにおける位相点と呼ばれる。個別の位相点nの数は、DDS回路4200(及び図41に示すDDS回路4100)の調整分解能を決定する。 In one aspect, the waveform that may be digitized can be any suitable waveform in the range 256 (28) to 281, 474, 976, 710, 656 (248), where n is a positive integer, as shown in Table 1. Although the number of phase points is 2n, the electrical signal waveform may be digitized into 1024 (210) phase points. The electrical signal waveform may be represented as A nn ), where the normalized amplitude A n at point n is represented by the phase angle θ n and is referred to as the phase point at point n. The number of distinct phase points n determines the adjustment resolution of DDS circuit 4200 (and DDS circuit 4100 shown in FIG. 41).

表1は、多数の位相点にデジタル化された電気信号波形を特定する。 Table 1 specifies an electrical signal waveform that is digitized into multiple phase points.

Figure 0007391852000011
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発生器回路アルゴリズム及びデジタル制御回路は、ルックアップテーブル4210内のアドレスを走査し、次にルックアップテーブル4210はフィルタ4214及び電力増幅器に給電するDAC回路4212に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。ルックアップテーブルを使用することで、DAC回路4212によりアナログ出力信号へと変換され、フィルタ4214によりフィルタリングされ、発生器回路の出力に連結した電力増幅器により増幅され、RFエネルギーの形態で組織に供給されるか又は超音波トランスデューサに供給され、かつ熱の形態でエネルギーを組織へと送達する超音波振動形態で組織に適用され得る、様々な種類の形状を生成させることが可能である。増幅器の出力は、例えば、単一のRF電極、同時に複数のRF電極、単一の超音波トランスデューサ、同時に複数の超音波トランスデューサ又はRF変換器及び超音波トランスデューサの組み合わせに適用することができる。更に、複数の波形テーブルを作成し、記憶して、発生器回路から組織に適用することができる。 The generator circuit algorithm and digital control circuit scan the addresses in the lookup table 4210, which in turn provides various digital input values to the DAC circuit 4212 that powers the filter 4214 and power amplifier. Addresses may be scanned according to the target frequency. Using a look-up table, it is converted to an analog output signal by a DAC circuit 4212, filtered by a filter 4214, amplified by a power amplifier coupled to the output of the generator circuit, and delivered to the tissue in the form of RF energy. It is possible to generate various types of shapes that can be applied to the tissue in the form of ultrasonic vibrations that are supplied to the ultrasonic transducer and deliver energy to the tissue in the form of heat. The output of the amplifier can be applied to, for example, a single RF electrode, multiple RF electrodes simultaneously, a single ultrasound transducer, multiple ultrasound transducers simultaneously, or a combination of RF transducers and ultrasound transducers. Additionally, multiple waveform tables can be created, stored, and applied to tissue from the generator circuit.

再び図41を参照すると、n=32及びM=1の場合、位相アキュムレータ4206はオーバフローして再起動する前に、232個の可能な出力をステップスルーする。対応する出力波周波数は、232で除算された入力クロック周波数に等しい。M=2である場合は、位相レジスタ1708は2倍の速度で「ロールオーバー」し、出力周波数は倍増する。これは、以下のように一般化され得る。 Referring again to FIG. 41, for n=32 and M=1, phase accumulator 4206 steps through 232 possible outputs before overflowing and restarting. The corresponding output wave frequency is equal to the input clock frequency divided by 232. If M=2, the phase register 1708 will "roll over" twice as fast and the output frequency will double. This can be generalized as follows.

n-ビットを蓄積するように構成された位相アキュムレータ4206の場合(nは、一般にほとんどのDDSシステムで24~32の範囲であるが、前述したように、nは広範囲の選択肢から選択されてよい)、2の可能な位相点が存在する。デルタ位相レジスタにおけるデジタルワードMは、位相アキュムレータがクロックサイクル毎に増分する量を表す。fがクロック周波数である場合、出力正弦波の周波数は、以下に等しい。 For a phase accumulator 4206 configured to accumulate n-bits (n typically ranges from 24 to 32 in most DDS systems, but as previously discussed, n may be selected from a wide range of choices). ), there are 2 n possible phase points. The digital word M in the delta phase register represents the amount by which the phase accumulator is incremented each clock cycle. If f c is the clock frequency, the frequency of the output sine wave is equal to:

Figure 0007391852000012
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上記の式は、DDS「調整方程式」として知られている。システムの周波数分解能は、 The above equation is known as the DDS "adjustment equation". The frequency resolution of the system is

Figure 0007391852000013
と等しいことに留意されたい。n=32では、分解能は40億における一部よりも高い。DDS回路4200の一態様では、位相アキュムレータ4206外の全てのビットがルックアップテーブル4210に伝えられるわけではなく、切り捨てられて、例えば、最初の13~15個の最上位ビット(MSB)のみが残される。これはルックアップテーブル4210のサイズを低減し、かつ周波数分解能に影響を及ぼさない。位相の切り捨ては、少量だが許容できる位相雑音の量のみを最終出力に追加する。
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Note that it is equal to At n=32, the resolution is higher than some at 4 billion. In one aspect of the DDS circuit 4200, not all bits outside the phase accumulator 4206 are passed to the lookup table 4210, but are truncated, leaving only the first 13 to 15 most significant bits (MSBs), for example. It will be done. This reduces the size of lookup table 4210 and does not affect frequency resolution. Phase truncation adds only a small but acceptable amount of phase noise to the final output.

電気信号波形は、所定周波数における電流、電圧、又は電力により特徴付けられてよい。更に、外科システム1000の外科用器具のうちのいずれか1つが超音波コンポーネントを備える場合、電気信号波形は、少なくとも1つの外科用器具の超音波トランスデューサの少なくとも2つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具に提供するように構成されてよく、電気信号波形は、ルックアップテーブル4210(又は、図41のルックアップテーブル4104)内に記憶された所定の波形を特徴とする。なお、電気信号波形は、2つ又はそれ以上の波形の組み合わせであってよい。ルックアップテーブル4210は、複数の波形に関係した情報を含んでもよい。一態様又は一実施例では、ルックアップテーブル4210はDDS回路4200により生成されてよく、直接デジタル合成テーブルと呼ばれることもある。DDSは、オンボードメモリにおける大きな反復波形の第1記憶動作により、作動する。波形(正弦、三角形、方形、任意)のサイクルは、テーブル1に示すように、所定の数の位相点によって表され、メモリに記憶され得る。一度波形がメモリ内部に記憶されると、非常に正確な周波数にて波形が生成され得る。直接デジタル合成テーブルは、発生器回路の不揮発性メモリ内に記憶され得、かつ/又は発生器回路内のFPGA回路と共に実装され得る。ルックアップテーブル4210は、波形をカテゴリー化するのに便利な任意の好適な技術によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、ルックアップテーブル4210は、電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関連する情報は、メモリ内のデジタル情報として、又はルックアップテーブル4210の一部として記憶されてよい。 The electrical signal waveform may be characterized by current, voltage, or power at a predetermined frequency. Additionally, if any one of the surgical instruments of surgical system 1000 includes an ultrasound component, the electrical signal waveform is configured to drive at least two modes of vibration of the ultrasound transducer of the at least one surgical instrument. It's okay to be. Accordingly, the generator circuit may be configured to provide an electrical signal waveform to at least one surgical instrument, the electrical signal waveform being stored in lookup table 4210 (or lookup table 4104 in FIG. 41). characterized by a predetermined waveform. Note that the electrical signal waveform may be a combination of two or more waveforms. Lookup table 4210 may include information related to multiple waveforms. In one aspect or embodiment, lookup table 4210 may be generated by DDS circuit 4200 and may also be referred to as a direct digital synthesis table. DDS operates by first storing large repetitive waveforms in on-board memory. A cycle of a waveform (sine, triangular, square, arbitrary) can be represented by a predetermined number of phase points and stored in memory, as shown in Table 1. Once the waveform is stored within memory, it can be generated at very precise frequencies. The direct digital synthesis table may be stored in non-volatile memory of the generator circuit and/or may be implemented with FPGA circuitry within the generator circuit. Lookup table 4210 may be addressed by any suitable technique useful for categorizing waveforms. According to one aspect, lookup table 4210 is addressed according to the frequency of the electrical signal waveform. Additionally, information related to the plurality of waveforms may be stored as digital information in memory or as part of lookup table 4210.

一態様では、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも2つの外科用器具へと同時に提供するように構成されてよい。発生器回路はまた、発生器回路の単一の出力チャネルを介して、2つの外科用器具へと同時に電気信号波形(2つ又はそれ以上の波形によって特徴付けられ得る)を提供するように構成されてもよい。例えば、一態様では、電気信号波形は、超音波トランスデューサを駆動する第1の電気信号(例えば、超音波駆動信号)、第2のRF駆動信号及び/又はそれらの組み合わせを含む。更に、電気信号波形は、複数の超音波駆動信号、複数のRF駆動信号、並びに/又は複数の超音波駆動信号及びRF駆動信号の組み合わせを含んでよい。 In one aspect, the generator circuit may be configured to simultaneously provide electrical signal waveforms to at least two surgical instruments. The generator circuit is also configured to simultaneously provide electrical signal waveforms (which may be characterized by two or more waveforms) to two surgical instruments via a single output channel of the generator circuit. may be done. For example, in one aspect, the electrical signal waveform includes a first electrical signal (eg, an ultrasound drive signal) that drives an ultrasound transducer, a second RF drive signal, and/or a combination thereof. Additionally, the electrical signal waveform may include multiple ultrasonic drive signals, multiple RF drive signals, and/or a combination of multiple ultrasonic drive signals and RF drive signals.

更に、本開示に従った発生器回路の操作方法は、電気信号波形を生成させること、及び生成された電気信号波形を外科システム1000の外科用器具のうちのいずれか1つに提供することを含み、電気信号波形を生成させることは、メモリから電気信号波形に関係した情報を受信することを含む。生成された電気信号波形は、少なくとも1つの波形を含む。更に、生成された電気信号波形を少なくとも1つの外科用器具へと提供することは、電気信号波形を少なくとも2つの外科用器具へと同時に提供することを含む。 Further, a method of operating a generator circuit according to the present disclosure includes generating an electrical signal waveform and providing the generated electrical signal waveform to any one of the surgical instruments of surgical system 1000. Including, generating the electrical signal waveform includes receiving information related to the electrical signal waveform from the memory. The generated electrical signal waveform includes at least one waveform. Additionally, providing the generated electrical signal waveform to at least one surgical instrument includes simultaneously providing the electrical signal waveform to at least two surgical instruments.

本明細書に記載される発生器回路は、様々な種類の直接デジタル合成テーブルの生成を可能にし得る。発生器回路により生成される、種々の組織の処置に好適なRF/電気外科用信号の波形の例としては、高波高率を伴うRF信号(RFモードで表面凝固に使用され得る)、低波高率を伴うRF信号(より深い組織貫通のために使用され得る)及び効率的な修正凝固を促進する波形が挙げられる。発生器回路はまた、直接デジタル合成ルックアップテーブル4210を用いて複数の波形を生成させることができ、また、オンザフライで所望の組織効果に基づく特定の波形間で切り替えを行うことができる。切り替えは、組織インピーダンス及び/又は他の要素に基づいてよい。 The generator circuits described herein may enable generation of various types of direct digital synthesis tables. Examples of RF/electrosurgical signal waveforms produced by the generator circuit that are suitable for the treatment of various tissues include RF signals with high crest factors (which may be used for surface coagulation in RF mode), low crest factors, RF signals with high speed (which can be used for deeper tissue penetration) and waveforms that promote efficient modified coagulation. The generator circuit can also generate multiple waveforms using the direct digital synthesis lookup table 4210 and can switch between specific waveforms based on desired tissue effects on the fly. Switching may be based on tissue impedance and/or other factors.

従来の正弦/余弦波形に加えて、発生器回路は、サイクル毎の組織への電力を最大化する波形(複数可)(すなわち、台形波又は方形波)を生成させるように構成されてよい。発生器回路が、RF信号及び超音波信号を同時に駆動することを可能にする回路トポロジーを含むのであるならば、発生器回路は、RF信号及び超音波信号を同時に駆動する場合に、負荷へと送達される電力を最大化するように、かつ超音波周波数ロックを維持するように同期される波形(複数可)を提供することができる。更に、器具及びその組織効果に固有のカスタム波形は、不揮発性メモリ(NVM)内又は器具のEEPROM内に記憶され得、また外科システム1000の外科用器具のうちのいずれか1つを発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。 In addition to conventional sine/cosine waveforms, the generator circuit may be configured to generate waveform(s) (i.e., trapezoidal or square waves) that maximize power to tissue per cycle. If the generator circuit includes a circuit topology that allows simultaneous driving of an RF signal and an ultrasonic signal, the generator circuit has a Waveform(s) can be provided that are synchronized to maximize delivered power and maintain ultrasound frequency lock. Additionally, custom waveforms specific to the instrument and its tissue effects may be stored in non-volatile memory (NVM) or in the instrument's EEPROM and may be used to connect any one of the surgical instruments of surgical system 1000 to a generator circuit. can be fetched when connecting to.

DDS回路4200は、複数のルックアップテーブル4104を備えてよく、ルックアップテーブル4210は、所定数の位相点(サンプルと呼ばれる場合もある)により表される波形を記憶し、位相点は所定の波形の形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル4210内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のRF電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のRF電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、DDS回路4200は、複数の波形ルックアップテーブル4210を作成することができ、組織処置手順の間(例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて)、所望の組織効果及び/又は組織フィードバックに基づいて、様々なルックアップテーブル4210に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。 DDS circuit 4200 may include a plurality of lookup tables 4104 that store waveforms represented by a predetermined number of phase points (sometimes referred to as samples), where phase points are associated with a predetermined waveform. Define the shape of. Accordingly, multiple waveforms with unique shapes can be stored in multiple lookup tables 4210 to provide various tissue treatments based on instrument settings or tissue feedback. Examples of waveforms include high crest factor RF electrical signal waveforms for surface tissue coagulation, low crest factor RF electrical signal waveforms for deeper tissue penetration, and electrical signal waveforms that promote effective modified coagulation. Can be mentioned. In one aspect, the DDS circuit 4200 can create a plurality of waveform lookup tables 4210 and perform the desired Switching can occur between different waveforms stored in different lookup tables 4210 based on tissue effects and/or tissue feedback.

したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル4210は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形(すなわち、台形波又は方形波)を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル4210は、同期した波形を記憶することができ、その結果、この波形が、RF及び超音波駆動信号を送達するときに、外科システム1000の外科用器具のうちの任意の1つによる電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル4210は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにRF治療用及び/又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。一般に、出力波形は、正弦波、余弦波、脈波、方形波などの形態であってもよい。それにもかかわらず、異なる器具及びそれらの組織効果に特有のより複雑なカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科用器具の不揮発性メモリ(例えば、EEPROM)内に記憶することができ、また外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。カスタム波形の一例は、図43に示されるような、多くの高波高率「凝固」波形に使用される、指数関数的に減衰する正弦波形である。 Thus, switching between waveforms can be based on tissue impedance and other factors, for example. In other aspects, the look-up table 4210 can store an electrical signal waveform (ie, a trapezoidal wave or a square wave) that is shaped to maximize the power delivered into the tissue on a cycle-by-cycle basis. In other aspects, the lookup table 4210 can store synchronized waveforms such that when the waveforms deliver the RF and ultrasound drive signals, the Maximize power delivery by any one. In yet other aspects, lookup table 4210 can store electrical signal waveforms that simultaneously drive ultrasound and RF therapeutic and/or subtherapeutic energy while maintaining lock on ultrasound frequency. Generally, the output waveform may be in the form of a sine wave, cosine wave, pulse wave, square wave, etc. Nevertheless, more complex custom waveforms specific to different instruments and their tissue effects can be stored within the non-volatile memory of the generator circuit or within the non-volatile memory (e.g., EEPROM) of the surgical instrument. and can be fetched when connecting the surgical instrument to the generator circuit. An example of a custom waveform is the exponentially decaying sinusoidal waveform used in many high crest factor "coagulation" waveforms, as shown in FIG.

図43は、アナログ波形4304の本開示の少なくとも1つの態様による(比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形4300に重ね合わされて示される)、離散時間デジタル電気信号波形4300の1サイクルを示す。水平軸は、時間(t)を表し、縦軸はデジタル位相点を表す。デジタル電気信号波形4300は、例えば、所望のアナログ波形4304のデジタル離散時間バージョンである。デジタル電気信号波形4300は、1サイクル又は期間TにわたるクロックサイクルTclk毎の振幅を表す、振幅位相点4302を記憶することにより生成される。デジタル電気信号波形4300は、任意の好適なデジタル処理回路により、1期間Tにわたって生成される。振幅位相点は、メモリ回路内に記憶されたデジタルワードである。図41、図42に示す実施例では、デジタルワードは、26又は64ビットの分解能を有する、振幅位相点を記憶することができる6ビットワードである。図41、図42に示す実施例は、例証目的のためのものであり、実際の実装では分解能ははるかに高くなり得ることが理解されるであろう。1サイクルTにわたるデジタル振幅位相点4302は、例えば、図41及び図42に関して記載されるように、ルックアップテーブル4104、4210内のストリングワードのストリングとしてメモリに記憶される。これも図41、図42に関して記載されるように、アナログバージョンのアナログ波形4304を生成させるために、振幅位相点4302は、クロックサイクルTclk毎に0~Tでメモリから順番に読み取られ、かつDAC回路4108、4212によって変換される。追加のサイクルは、所望され得るだけのサイクル又は期間にわたって0~Tで、デジタル電気信号波形4300の振幅位相点4302を繰り返し読み取ることによって生成することができる。平滑アナログバージョンのアナログ波形4304は、フィルタ4112、4214(図41及び図42)によってDAC回路4108、4212の出力をフィルタリングすることにより達成される。フィルタリングされたアナログ出力信号4114、4222(図41及び図42)は、電力増幅器の入力に適用される。 FIG. 43 illustrates one cycle of a discrete-time digital electrical signal waveform 4300 (shown superimposed on the discrete-time digital electrical signal waveform 4300 for comparison purposes) in accordance with at least one aspect of the present disclosure of an analog waveform 4304. The horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents digital phase points. Digital electrical signal waveform 4300 is, for example, a digital discrete time version of desired analog waveform 4304. Digital electrical signal waveform 4300 is generated by storing amplitude phase points 4302 representing the amplitude every clock cycle T clk over one cycle or period T o . Digital electrical signal waveform 4300 is generated by any suitable digital processing circuitry over a period of time T o . Amplitude phase points are digital words stored in memory circuitry. In the embodiment shown in FIGS. 41 and 42, the digital word is a 6-bit word capable of storing amplitude phase points with a resolution of 26 or 64 bits. It will be appreciated that the embodiments shown in FIGS. 41 and 42 are for illustrative purposes and that in actual implementations the resolution may be much higher. Digital amplitude phase points 4302 over one cycle T o are stored in memory as strings of string words in look-up tables 4104, 4210, eg, as described with respect to FIGS. 41 and 42. To generate an analog version of the analog waveform 4304, the amplitude phase points 4302 are sequentially read from memory from 0 to T o every clock cycle T clk , as also described with respect to FIGS. and is converted by DAC circuits 4108 and 4212. Additional cycles can be generated by repeatedly reading the amplitude phase points 4302 of the digital electrical signal waveform 4300 from 0 to T o for as many cycles or periods as may be desired. A smooth analog version of the analog waveform 4304 is achieved by filtering the output of the DAC circuits 4108, 4212 by filters 4112, 4214 (FIGS. 41 and 42). The filtered analog output signals 4114, 4222 (FIGS. 41 and 42) are applied to the input of a power amplifier.

図44は、本開示の一態様による、変位部材が遠位方向に前進し、クランプアーム(例えば、アンビル)と連結したときに、閉鎖部材(例えば閉鎖管)の漸進的閉鎖を提供して、閉鎖部材上の閉鎖力負荷を所望の速度で低下させ、発射部材上の発射力負荷を減少させるように構成された、制御システム12950の図である。一態様では、制御システム12950は、ネスト化PIDフィードバックコントローラとして実装されてもよい。PIDコントローラは、所望の設定点と測定されたプロセス変数との間の差として誤差値を連続的に計算するための制御ループフィードバック機構(コントローラ)であり、比例、積分、及び微分項(それぞれP、I、及びDで示される場合がある)に基づいて補正を適用する。ネスト化PIDコントローラフィードバック制御システム12950は、一次(外側)フィードバックループ12954内の一次コントローラ12952と、二次(内側)フィードバックループ12956内の二次コントローラ12955と、を含む。一次コントローラ12952は図45に示すようなPIDコントローラ12972であってもよく、二次コントローラ12955も図45に示すようなPIDコントローラ12972であってもよい。一次コントローラ12952は、一次プロセス12958を制御し、二次コントローラ12955は二次プロセス12960を制御する。一次プロセス12958の出力12966は、第1の加算器12962によって一次設定値SPから減算される。第1の加算器12962は、一次コントローラ12952に適用される単一の和出力信号を生成する。一次コントローラ12952の出力は、二次設定点SPである。二次プロセス12960の出力12968は、第2の加算器12964によって二次設定点SPから減算される。 FIG. 44 depicts providing gradual closure of a closure member (e.g., closure tube) when the displacement member is distally advanced and coupled with a clamp arm (e.g., an anvil), according to one aspect of the present disclosure; FIG. 12 is a diagram of a control system 12950 configured to reduce the closure force load on the closure member at a desired rate and reduce the firing force load on the firing member. In one aspect, control system 12950 may be implemented as a nested PID feedback controller. A PID controller is a control loop feedback mechanism (controller) for continuously calculating an error value as the difference between a desired set point and a measured process variable, with proportional, integral, and derivative terms (respectively P , I, and D). Nested PID controller feedback control system 12950 includes a primary controller 12952 in a primary (outer) feedback loop 12954 and a secondary controller 12955 in a secondary (inner) feedback loop 12956. The primary controller 12952 may be a PID controller 12972 as shown in FIG. 45, and the secondary controller 12955 may also be a PID controller 12972 as shown in FIG. Primary controller 12952 controls primary process 12958 and secondary controller 12955 controls secondary process 12960. The output 12966 of the primary process 12958 is subtracted from the primary set point SP 1 by a first adder 12962. First adder 12962 produces a single sum output signal that is applied to primary controller 12952. The output of primary controller 12952 is secondary set point SP2 . The output 12968 of the secondary process 12960 is subtracted from the secondary set point SP 2 by a second adder 12964.

閉鎖管の変位を制御する状況においては、制御システム12950は、一次設定値SPが所望の閉鎖力値であり、一次コントローラ12952が、閉鎖モータの出力に連結されたトルクセンサから閉鎖力を受信して閉鎖モータの設定値SPのモータ速度を決定するように構成されるように、構成されてもよい。他の態様では、閉鎖力は、歪みゲージ、ロードセル、又は他の好適な力センサで測定され得る。閉鎖モータ速度設定値SPは、二次コントローラ12955によって決定される閉鎖管の実際の速度と比較される。閉鎖管の実際の速度は、位置センサを用いた閉鎖管の変位の測定と、タイマー/カウンタを用いた経過時間の測定とを比較することによって測定され得る。リニアエンコーダ又は回転エンコーダなどの他の技術を用いて、閉鎖管の変位を測定することができる。二次プロセス12960の出力12968は、閉鎖管の実際の速度である。この閉鎖管速度出力12968は、閉鎖管に作用する力を決定する一次プロセス12958に提供され、測定された閉鎖力を一次設定値SPから減算する加算器12962にフィードバックされる。一次設定値SPは、上限閾値又は下限閾値であってもよい。加算器12962の出力に基づいて、一次コントローラ12952は閉鎖モータの速度及び方向を制御する。二次コントローラ12955は、二次プロセス12960によって測定された閉鎖管の実際の速度、並びに実際の発射力と発射力の上限及び下限閾値との比較に基づく二次設定値SPに基づいて、閉鎖モータの速度を制御する。 In the situation of controlling the displacement of a closure tube, the control system 12950 determines that the primary setpoint SP 1 is the desired closure force value and the primary controller 12952 receives the closure force from a torque sensor coupled to the output of the closure motor. may be configured to determine the motor speed of the closing motor set point SP2 . In other aspects, the closing force may be measured with a strain gauge, load cell, or other suitable force sensor. The closure motor speed set point SP 2 is compared to the actual speed of the closure tube as determined by the secondary controller 12955. The actual velocity of the obturator tube may be determined by comparing the measurement of the obturator tube displacement using a position sensor and the elapsed time measurement using a timer/counter. Other techniques such as linear or rotary encoders can be used to measure the displacement of the closed tube. The output 12968 of secondary process 12960 is the actual velocity of the closed tube. This closure tube velocity output 12968 is provided to a primary process 12958 that determines the force acting on the closure tube and is fed back to a summer 12962 that subtracts the measured closure force from the primary set point SP1 . The primary setting value SP1 may be an upper threshold value or a lower threshold value. Based on the output of summer 12962, primary controller 12952 controls the speed and direction of the closure motor. The secondary controller 12955 closes the tube based on the actual speed of the closure tube measured by the secondary process 12960 and a secondary set point SP 2 that is based on a comparison of the actual firing force and the firing force upper and lower thresholds. Control the speed of the motor.

図45は、本開示の一態様による、PIDフィードバック制御システム12970を例示する。一次コントローラ12952若しくは二次コントローラ12955、又はその両方は、PIDコントローラ12972として実装されてもよい。一態様では、PIDコントローラ12972は、比例要素12974(P)、積分要素12976(I)、及び微分要素12978(D)を含んでもよい。P要素12974、I要素12976、D要素12978の出力は加算器12986によって加算され、加算器12986は、制御変数μ(t)をプロセス12980に提供する。プロセス12980の出力は、プロセス変数y(t)である。加算器12984は、所望の設定値r(t)と測定されたプロセス変数y(t)との間の差を計算する。PIDコントローラ12972は、所望の設定点r(t)(例えば、閉鎖力閾値)と測定されたプロセス変数y(t)(例えば、閉鎖管の速度及び方向)との間の差として誤差値e(t)(例えば、閉鎖力閾値と測定された閉鎖力との差)を連続的に計算し、それぞれ比例要素12974(P)、積分要素12976(I)、及び微分要素12978(D)によって計算された比例、積分、及び微分項に基づいて補正を適用する。PIDコントローラ12972は、制御変数μ(t)(例えば、閉鎖管の速度及び方向)を調節することによって、経時的な誤差e(t)を最小限に抑えることを試みる。 FIG. 45 illustrates a PID feedback control system 12970, according to one aspect of the present disclosure. The primary controller 12952 or the secondary controller 12955, or both, may be implemented as a PID controller 12972. In one aspect, PID controller 12972 may include a proportional element 12974 (P), an integral element 12976 (I), and a differential element 12978 (D). The outputs of P element 12974, I element 12976, and D element 12978 are summed by adder 12986, which provides a control variable μ(t) to process 12980. The output of process 12980 is the process variable y(t). Adder 12984 calculates the difference between the desired setpoint r(t) and the measured process variable y(t). The PID controller 12972 determines the error value e( t) (e.g., the difference between the closing force threshold and the measured closing force), calculated by proportional element 12974 (P), integral element 12976 (I), and differential element 12978 (D), respectively. Apply corrections based on proportional, integral, and derivative terms. PID controller 12972 attempts to minimize error e(t) over time by adjusting control variables μ(t) (eg, velocity and direction of the closed tube).

PIDアルゴリズムによると、「P」要素12974は、誤差の現在値の原因となる。例えば、誤差が大きくかつ正である場合、制御出力も大きくかつ正となる。本開示によれば、誤差項e(t)は、閉鎖管の所望の閉鎖力と測定された閉鎖力との間で異なる。「I」要素12976は、誤差の過去値の原因となる。例えば、電流出力が十分に強くない場合、誤差の積分は経時的に蓄積し、コントローラは、より強い動作を適用することによって応答する。「D」要素12978は、その現在の変化率に基づいて、可能な誤差の将来動向の原因となる。例えば、上記のPの例に戻ると、大きい正の制御出力が誤差をゼロに近付けることに成功すると、それはまた、プロセスを近い将来の大きな負の誤差に至る経路上に置く。この場合、微分は負になり、Dモジュールは、このオーバーシュートを防止するために動作の強さを低下させる。 According to the PID algorithm, the "P" element 12974 accounts for the current value of error. For example, if the error is large and positive, the control output will also be large and positive. According to the present disclosure, the error term e(t) differs between the desired closure force and the measured closure force of the closure tube. The "I" element 12976 accounts for past values of error. For example, if the current output is not strong enough, the error integral will accumulate over time and the controller will respond by applying stronger action. The "D" element 12978 accounts for possible future trends in error based on its current rate of change. For example, returning to the P example above, if a large positive control output succeeds in bringing the error close to zero, it also puts the process on a path to a large negative error in the near future. In this case, the derivative becomes negative and the D module reduces the strength of the operation to prevent this overshoot.

他の変数及び設定点は、フィードバック制御システム12950、12970に従って監視及び制御されてもよいことが理解されよう。例えば、本明細書に記載される適応型閉鎖部材速度制御アルゴリズムは、とりわけ、発射部材ストローク位置、発射部材負荷、切断要素の変位、切断要素の速度、閉鎖管ストローク位置、閉鎖管負荷のパラメータのうちの少なくとも2つを測定することができる。 It will be appreciated that other variables and set points may be monitored and controlled according to the feedback control system 12950, 12970. For example, the adaptive closure member speed control algorithms described herein control the parameters of firing member stroke position, firing member load, cutting element displacement, cutting element velocity, closure tube stroke position, closure tube load, among others. At least two of them can be measured.

超音波メスなどの超音波外科用装置は、これらの固有の性能特性のために、外科処置においてますます広範な用途を見出されている。特定の装置構成及び動作パラメータにより、超音波外科用装置は組織の実質的に同時の横切開及び凝固によるホメオスタシスを提供することができ、望ましくは患者の外傷を最小化する。超音波外科用装置は、超音波トランスデューサを含むハンドピース、並びに組織を切断及び封止するために、遠位に取り付けられたエンドエフェクタ(例えば、ブレード先端部)を有する超音波トランスデューサに連結された器具を含み得る。いくつかの場合では、器具は、ハンドピースに恒久的に取り付けることができる。他の場合では、使い捨て器具又は交換式器具の場合におけるように、器具は、ハンドピースから取り外し可能であることができる。エンドエフェクタは、エンドエフェクタと接触する組織に超音波エネルギーを伝達し、切断及び封止作用を実現する。このような超音波外科用装置は、切開外科用途用、ロボット支援手術を含む腹腔鏡又は内視鏡手術用に構成することができる。 Ultrasonic surgical devices, such as ultrasonic scalpels, are finding increasingly widespread use in surgical procedures due to their unique performance characteristics. Depending on the particular device configuration and operating parameters, the ultrasonic surgical device can provide homeostasis through substantially simultaneous transsection and coagulation of tissue, desirably minimizing trauma to the patient. The ultrasonic surgical device has a handpiece that includes an ultrasonic transducer, and a distally mounted end effector (e.g., a blade tip) coupled to the ultrasonic transducer for cutting and sealing tissue. May include equipment. In some cases, the instrument can be permanently attached to the handpiece. In other cases, the instrument may be removable from the handpiece, such as in the case of disposable or replaceable instruments. The end effector transmits ultrasonic energy to tissue in contact with the end effector to achieve the cutting and sealing action. Such ultrasonic surgical devices can be configured for open surgical applications, laparoscopic or endoscopic surgery, including robot-assisted surgery.

超音波エネルギーは、電気外科処置において使用されるものよりも低い温度を使用して組織を切断及び凝固し、ハンドピースと通信する超音波発生器によってエンドエフェクタに伝達され得る。超音波ブレードは、高周波(例えば、毎秒55,500サイクル)で振動して、組織中のタンパク質を変性させて粘着性の凝塊を形成する。ブレード表面によって組織に対して圧力をかけると血管が潰れ、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。外科医は、エンドエフェクタによって組織に印加される力による切断速度及び凝固、力が印加される時間、並びに選択されるエンドエフェクタの実行レベルを制御することができる。 Ultrasonic energy cuts and coagulates tissue using lower temperatures than those used in electrosurgery and may be transmitted to the end effector by an ultrasound generator in communication with the handpiece. The ultrasonic blade vibrates at high frequencies (eg, 55,500 cycles per second) to denature proteins in the tissue and form sticky clots. Pressure applied against the tissue by the blade surface collapses the blood vessel, allowing the clot to form a hemostatic seal. The surgeon can control the rate of cutting and coagulation due to the force applied to the tissue by the end effector, the time the force is applied, and the level of performance of the end effector selected.

超音波トランスデューサは、共振器の電気機械特性を規定する、静電容量を有する第1ブランチ、直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第2「動作」ブランチを含む等価の回路としてモデル化され得る。既知の超音波発生器は、発生器駆動信号電流の実質的に全部が動作ブランチ内に流れるように、ある共振周波数において静電容量をチューンアウト(tuning out)するための調整インダクタを含み得る。したがって、調整インダクタを使用することにより、発生器の駆動信号電流は、動作ブランチ電流を表し、したがって発生器はその駆動信号を制御して超音波トランスデューサの共振周波数を維持することができる。調整インダクタはまた、発生器の周波数固定能力を改善するために、超音波トランスデューサの相インピーダンスプロットを変換することができる。しかしながら、調整インダクタは、動作共振周波数において、超音波トランスデューサの特定の静電容量と適合しなくてはならない。換言すると、異なる静電容量を有する異なる超音波トランスデューサは、異なる調整インダクタを必要とする。 The ultrasound transducer is modeled as an equivalent circuit including a first branch with a capacitance and a second "working" branch with a series connected inductance, resistance, and capacitance, defining the electromechanical properties of the resonator. can be done. Known ultrasound generators may include a tuning inductor to tune out the capacitance at a resonant frequency so that substantially all of the generator drive signal current flows into the operating branch. Thus, by using a tuning inductor, the generator's drive signal current represents the operating branch current, and the generator can therefore control its drive signal to maintain the resonant frequency of the ultrasound transducer. The tuning inductor can also transform the phase impedance plot of the ultrasound transducer to improve the frequency fixing ability of the generator. However, the tuning inductor must match the specific capacitance of the ultrasound transducer at the operating resonant frequency. In other words, different ultrasound transducers with different capacitances require different tuning inductors.

加えて、いくつかの超音波発生器構造において、発生器駆動信号は、インピーダンスの規模及び相測定を複雑化する非対称高調波歪みを呈する。例えば、インピーダンス相測定値の正確性は、電流信号及び電圧信号の高調波歪みにより低減し得る。 Additionally, in some ultrasound generator structures, the generator drive signal exhibits asymmetric harmonic distortion that complicates impedance magnitude and phase measurements. For example, the accuracy of impedance phase measurements may be reduced by harmonic distortion of the current and voltage signals.

その上、騒音環境における電磁干渉が、超音波トランスデューサの共振周波数の固定を維持する発生器の能力を低減し、無効な制御アルゴリズム入力の可能性を増加させる。 Furthermore, electromagnetic interference in a noisy environment reduces the generator's ability to keep the ultrasound transducer's resonant frequency fixed, increasing the likelihood of invalid control algorithm inputs.

組織を処置かつ/又は破壊するために、組織に電気エネルギーを印加するための電気外科用装置はまた、外科手技において、ますます広範な用途が見出されている。電気外科用装置は、ハンドピース及び遠位に取り付けられたエンドエフェクタ(例えば、1つ又は2つ以上の電極)を有する器具を含み得る。エンドエフェクタは、電流が組織内に導入されるように、組織に対して位置決めすることができる。電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、エンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の体に別個に位置する戻り電極(例えば、接地パッド)を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び/又は組織間の止血封止を形成してもよく、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用であってもよい。電気外科用装置のエンドエフェクタはまた、組織に対して可動である切断部材、及び組織を横切開するための電極を含み得る。 Electrosurgical devices for applying electrical energy to tissue to treat and/or destroy tissue are also finding increasingly widespread use in surgical procedures. An electrosurgical device may include an instrument having a handpiece and a distally attached end effector (eg, one or more electrodes). The end effector can be positioned relative to tissue such that electrical current is introduced into the tissue. Electrosurgical devices can be configured for bipolar or monopolar operation. During bipolar operation, current is introduced into the tissue by the end effector's working electrode and returned from the tissue by the end effector's return electrode, respectively. During monopolar operation, electrical current is introduced into the tissue by the active electrode of the end effector and returned through a return electrode (eg, a ground pad) located separately on the patient's body. The heat generated by the electrical current flowing through the tissue may form a hemostatic seal within and/or between tissues, and thus may be particularly useful, for example, for sealing blood vessels. The end effector of the electrosurgical device may also include a cutting member movable relative to the tissue and an electrode for transecting the tissue.

電気外科用装置によって適用される電気エネルギーは、ハンドピースと通信する発生器によって器具へと伝達され得る。電気エネルギーは、無線周波数(RF)エネルギーの形態であってもよい。RFエネルギーは、EN60601-2-2:2009+A11:2011,Definition201.3.218-HIGH FREQUENCYで説明されているように、300kHz~1MHzの周波数範囲内であり得る電気エネルギーの形態である。例えば、単極RF用途における周波数は、典型的には、5MHz未満に制限される。しかしながら、双極RF用途においては、周波数は、ほぼどのような値であってもよい。200kHz超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、単極用途に使用される。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合は、より低い周波数を双極技術に使用することができる。高周波数漏洩電流に関連する問題を最小限に抑えるために、5MHz超の周波数は、通常使用されない。一般に、10mAが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。 Electrical energy applied by an electrosurgical device may be transmitted to the instrument by a generator in communication with the handpiece. The electrical energy may be in the form of radio frequency (RF) energy. RF energy is a form of electrical energy that can be within the frequency range of 300kHz to 1MHz, as described in EN60601-2-2:2009+A11:2011, Definition 201.3.218-HIGH FREQUENCY. For example, frequencies in unipolar RF applications are typically limited to less than 5 MHz. However, in bipolar RF applications, the frequency can be almost any value. Frequencies above 200 kHz are typically used for monopolar applications to avoid unnecessary stimulation of nerves and muscles resulting from the use of low frequency currents. Lower frequencies may be used for bipolar techniques if the risk analysis indicates that the potential for neuromuscular stimulation has been mitigated to an acceptable level. To minimize problems associated with high frequency leakage currents, frequencies above 5 MHz are typically not used. It is generally recognized that 10 mA is the lower threshold for thermal effects on tissue.

その動作中に、電気外科用装置は組織を通して低周波数RFエネルギーを伝達することができ、これによってイオン性攪拌又は摩擦、つまりは抵抗加熱が引き起こされ、組織の温度が上昇する。処置される組織とその周囲組織との間にはっきりとした境界が形成され得るため、外科医は隣接する非対象組織を犠牲にすることなく、高レベルの精度及び制御で手術をすることができる。RFエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は彫刻しつつ同時に血管を封止する上で有用であり得る。RFエネルギーは、主にコラーゲンから構成されて熱と接触すると収縮する結合組織に特によく作用し得る。 During its operation, the electrosurgical device can transmit low frequency RF energy through tissue, which causes ionic agitation or friction, or resistive heating, to increase the temperature of the tissue. A sharp border can be formed between the treated tissue and its surrounding tissue, allowing the surgeon to operate with a high level of precision and control without sacrificing adjacent non-target tissue. The low operating temperature of RF energy can be useful in removing, shrinking, or sculpting soft tissue while simultaneously sealing blood vessels. RF energy can work particularly well on connective tissue, which is primarily composed of collagen and contracts when it comes in contact with heat.

これらの固有の駆動信号、感知及びフィードバックの必要性により、超音波及び電気外科用装置は、一般的に異なる発生器を必要とした。加えて、器具が使い捨てであるか又はハンドピースと互換可能である場合、超音波及び電気外科用発生器は、使用される特定の器具構成を認識し、したがって制御及び診断プロセスを最適化するそれらの能力を制限される。更に、発生器の非絶縁回路と患者絶縁回路との間の容量結合は、特により高い電圧及び周波数が使用される場合において、患者を許容不可能なレベルの漏れ電流に暴露する結果となり得る。 Because of their unique drive signal, sensing and feedback needs, ultrasound and electrosurgical devices generally require different generators. In addition, if the instrument is disposable or compatible with the handpiece, ultrasound and electrosurgical generators are aware of the specific instrument configuration used, thus optimizing the control and diagnostic process. ability is limited. Additionally, capacitive coupling between the generator's non-isolated circuits and the patient-isolated circuits can result in exposing the patient to unacceptable levels of leakage current, especially when higher voltages and frequencies are used.

更にこれらの固有の駆動信号、感知及びフィードバックの必要性により、超音波及び電気外科用装置は、一般的に様々な発生器のために様々なユーザインターフェースを必要としてきた。こうした従来の超音波及び電気外科用装置では、1つのユーザインターフェースが超音波器具と共に使用するように構成され、一方で、別のユーザインターフェースが電気外科用器具と共に使用するように構成される場合がある。こうしたユーザインターフェースとしては、手起動式スイッチ及び/又は足起動式スイッチなどの、手及び/又は足起動式ユーザインターフェースが挙げられる。超音波及び電気外科用器具の両方と共に使用するための組み合わせられた発生器の様々な態様が、後続の開示で想到されるため、超音波及び/又は電気外科用器具発生器の両方と共に動作するように構成された追加のユーザインターフェースもまた検討される。 Furthermore, due to their unique drive signal, sensing and feedback needs, ultrasound and electrosurgical devices have generally required different user interfaces for different generators. In these conventional ultrasound and electrosurgical devices, one user interface may be configured for use with an ultrasound instrument while another user interface is configured for use with an electrosurgical instrument. be. Such user interfaces include hand- and/or foot-activated user interfaces, such as hand-activated switches and/or foot-activated switches. Various embodiments of a combined generator for use with both ultrasonic and electrosurgical instruments are contemplated in subsequent disclosures to operate with both ultrasonic and/or electrosurgical instrument generators. Additional user interfaces configured as such are also contemplated.

超音波及び/又は電気外科用器具のいずれかの動作モード又は状態を示すフィードバックを提供するためにユーザ又はその他の機械のいずれかにフィードバックを提供するための追加のユーザインターフェースが後続の開示内で検討される。超音波及び/又は電気外科用器具の組み合わせを操作するためのユーザ及び/又は機械フィードバックを提供することは、ユーザに感覚フィードバックを提供すること、及び機械に電気/機械/電気機械的フィードバックを提供することを必要とする。組み合わせられた超音波及び/又は電気外科用器具で使用するために、視覚フィードバック装置(例えば、LCDディスプレイスクリーン、LEDインジケータ)、可聴フィードバック装置(例えば、スピーカ、ブザー)、又は触覚フィードバック装置(例えば、触覚アクチュエータ)を組み込むフィードバック装置が、後続の開示内で検討される。 Additional user interfaces for providing feedback to either the user or other machines to provide feedback indicating the operating mode or status of any of the ultrasonic and/or electrosurgical instruments are provided within subsequent disclosures. Will be considered. Providing user and/or machine feedback for operating a combination of ultrasound and/or electrosurgical instruments includes providing sensory feedback to the user and providing electrical/mechanical/electromechanical feedback to the machine. need to do. For use with combined ultrasound and/or electrosurgical instruments, visual feedback devices (e.g., LCD display screens, LED indicators), audible feedback devices (e.g., speakers, buzzers), or tactile feedback devices (e.g., Feedback devices incorporating tactile actuators) are discussed within subsequent disclosures.

他の電気外科用器具として、限定はしないが、とりわけ、不可逆性及び/若しくは可逆性電気穿孔法、並びに/又はマイクロ波技術が挙げられる。したがって、本明細書で開示する技術は、とりわけ、超音波、双極若しくは単極のRF(電気外科的)、不可逆性及び/若しくは可逆性電気穿孔、並びに/又はマイクロ波に基づく外科用器具に適用可能である。 Other electrosurgical instruments include, but are not limited to, irreversible and/or reversible electroporation, and/or microwave techniques, among others. Accordingly, the techniques disclosed herein apply to ultrasound, bipolar or monopolar RF (electrosurgical), irreversible and/or reversible electroporation, and/or microwave based surgical instruments, among others. It is possible.

様々な態様が、改善された超音波外科用装置、電気外科用装置、及びこれと共に使用するための発生器を対象とする。超音波外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に組織を横切開及び/又は凝固するように構成され得る。電気外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に、組織を横切開、凝固、スケーリング、溶接及び/又は乾燥させるように構成され得る。 Various aspects are directed to improved ultrasonic surgical devices, electrosurgical devices, and generators for use therewith. Aspects of the ultrasonic surgical device may be configured, for example, to transect and/or coagulate tissue during a surgical procedure. Aspects of the electrosurgical device may be configured, for example, to transect, coagulate, scale, weld, and/or dry tissue during a surgical procedure.

発生器の態様は、デジタル信号処理と共に、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ-デジタルサンプリング(例えば、周波数に応じておよそ200倍のオーバーサンプリング)を使用し、既知の発生器アーキテクチャに勝る多くの利点及び利益を提供する。一態様では、例えば、電流及び電圧フィードバックデータ、超音波トランスデューサの静電容量値、並びに駆動信号周波数値に基づき、発生器は超音波トランスデューサの動作ブランチ電流を決定し得る。これは、実質的に調整されたシステムの利益を提供し、任意の周波数で静電容量(例えば、図25のC)のいずれかの値と同調される又は共振するシステムの存在をシミュレートする。したがって、動作ブランチ電流の制御は、調整インダクタを必要とせずに、静電容量の効果をチューンアウトすることによって実現され得る。加えて、調整インダクタの排除は、周波数固定が、電流及び電圧フィードバックデータを好適に処理することによって実現され得るため、発生器の周波数固定能力を悪化させない場合がある。 Generator aspects use high-speed analog-to-digital sampling (e.g., approximately 200x oversampling depending on frequency) of the generator drive signal currents and voltages, along with digital signal processing, and offer many advantages over known generator architectures. provides benefits and benefits. In one aspect, the generator may determine the operating branch current of the ultrasound transducer based on, for example, current and voltage feedback data, capacitance values of the ultrasound transducer, and drive signal frequency values. This simulates the existence of a system that is tuned or resonant with any value of capacitance (e.g., C 0 in Figure 25) at any frequency, providing the benefit of a substantially tuned system. do. Therefore, control of the operating branch current can be achieved by tuning out the capacitance effect without the need for regulating inductors. Additionally, elimination of the tuning inductor may not degrade the frequency fixing capability of the generator, since frequency fixing may be achieved by suitably processing current and voltage feedback data.

デジタル信号処理を伴う、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ-デジタルサンプリングはまた、サンプルの正確なデジタルフィルタリングを可能にし得る。例えば、発生器の態様は、基本駆動信号周波数と、二次高調波と、の間でロールオフするローパスデジタルフィルタ(例えば、有限インパルス応答(FIR)フィルタ)を使用し、電流及び電圧フィードバックサンプルの非対称高調波歪み及びEMI誘導ノイズを低減してもよい。フィルタリングされた電流及び電圧フィードバックサンプルは、実質的に基本駆動信号周波数を表し、したがって、基本駆動信号周波数に関する、より正確なインピーダンス相測定、及び共振周波数固定を維持する発生器の能力の改善を可能にする。インピーダンス位相測定の精度は、立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジ位相測定値を平均し、かつ測定されたインピーダンス位相を0°に調整することによって更に向上し得る。 High speed analog-to-digital sampling of generator drive signal currents and voltages with digital signal processing may also enable precise digital filtering of the samples. For example, embodiments of the generator use a low-pass digital filter (e.g., a finite impulse response (FIR) filter) that rolls off between the fundamental drive signal frequency and a second harmonic to control current and voltage feedback samples. Asymmetric harmonic distortion and EMI induced noise may be reduced. The filtered current and voltage feedback samples substantially represent the fundamental drive signal frequency, thus allowing for more accurate impedance phase measurements with respect to the fundamental drive signal frequency and improving the generator's ability to maintain a fixed resonant frequency. Make it. The accuracy of the impedance phase measurement can be further improved by averaging the falling edge and rising edge phase measurements and adjusting the measured impedance phase to 0°.

発生器の様々な態様もまた、デジタル信号処理と共に、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ-デジタルサンプリングを使用し、高精度で、実電力消費量及び他の数量を判定することができる。これは、発生器が、例えば、組織のインピーダンスが変化する際の組織に供給される電力量の制御、及び組織インピーダンス増加の一定の割合を維持するための電力供給の制御などの、多くの有用なアルゴリズムを実行することを可能にし得る。これらのアルゴリズムのいくつかは、発生器駆動信号電流と電圧信号との間の位相差を決定するために使用される。共振時、電流信号と電圧信号との間の位相差はゼロである。超音波システムがオフレゾナンスになると位相は変化する。様々なアルゴリズムを用いて、位相差を検出し、超音波システムが共振に戻る、すなわち、電流信号と電圧信号との間の位相差がゼロになるまで駆動周波数を調節してよい。位相情報は、超音波ブレードの状態を推定するためにも使用されてよい。以下で詳細に説明するように、位相は超音波ブレードの温度の関数として変化する。したがって、位相情報は、超音波ブレードの温度を制御するために用いられてもよい。これは、例えば、超音波ブレードが過度に高温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を低減し、超音波ブレードが過度に低温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を増加させることによって行われ得る。 Various aspects of the generator can also use high speed analog-to-digital sampling of generator drive signal currents and voltages, along with digital signal processing, to determine actual power consumption and other quantities with high accuracy. This allows the generator to perform many useful functions, such as controlling the amount of power delivered to tissue as the tissue impedance changes, and controlling the power delivery to maintain a constant rate of increase in tissue impedance. It may be possible to perform various algorithms. Some of these algorithms are used to determine the phase difference between the generator drive signal current and voltage signal. At resonance, the phase difference between the current and voltage signals is zero. When the ultrasound system goes off-resonance, the phase changes. Various algorithms may be used to detect the phase difference and adjust the drive frequency until the ultrasound system returns to resonance, ie, the phase difference between the current and voltage signals is zero. Phase information may also be used to estimate the state of the ultrasonic blade. As explained in detail below, the phase changes as a function of the temperature of the ultrasonic blade. Therefore, phase information may be used to control the temperature of the ultrasonic blade. This, for example, reduces the power delivered to the ultrasonic blade when the ultrasonic blade is operating at too high a temperature, and reduces the power delivered to the ultrasonic blade when the ultrasonic blade is operating at too low a temperature. This can be done by increasing the power applied.

発生器の様々な態様は、超音波外科用装置及び電気外科用装置の両方を駆動するために必要な、広範な周波数範囲及び増加した出力電力を有し得る。電気外科用装置のより低い電圧、より高い電流需要は、広帯域電力変圧器の専用タップによって満たされる場合があり、したがって、別個の電力増幅器及び出力変換器の必要性を排除する。更に、発生器の感知及びフィードバック回路は、最小限の歪みの超音波及び電気外科用途の両方の必要性に応じる、大きなダイナミックレンジをサポートし得る。 Various embodiments of the generator may have a wide frequency range and increased output power necessary to drive both ultrasonic and electrosurgical devices. The lower voltage, higher current demands of electrosurgical devices may be met by dedicated taps on broadband power transformers, thus eliminating the need for separate power amplifiers and output converters. Additionally, the generator's sensing and feedback circuitry can support a large dynamic range, meeting the needs of both ultrasonic and electrosurgical applications with minimal distortion.

様々な態様が、発生器が、既存の多導体発生器/ハンドピースケーブルを使用して、ハンドピースに取り付けられた器具内に配置されたデータ回路(例えば、商品名「1-Wire」で知られる1線式プロトコルEEPROMなどの、単線式バス装置)から読み出し、かつ任意によりこれに書き込むための単純で経済的な手段を提供し得る。このようにして、発生器は、ハンドピースに取り付けられた器具から、器具に固有のデータを読み出し、処理することができる。これは、発生器がより良い制御及び改善された診断及び誤差検出を提供することを可能にし得る。加えて、発生器が器具にデータを書き込む能力は、例えば、器具の使用を追跡し、動作データを捕捉する点において、可能な新しい機能性を生じる。加えて、周波数帯域の使用は、既存の発生器のバス装置を含む器具の後方互換性を可能にする。 Various embodiments provide that the generator uses existing multi-conductor generator/handpiece cables to connect data circuits (e.g., known under the trade name "1-Wire") located within the instrument attached to the handpiece. The present invention provides a simple and economical means for reading from, and optionally writing to, a single-wire bus device (such as a single-wire protocol EEPROM). In this way, the generator can read and process instrument-specific data from the instrument attached to the handpiece. This may allow the generator to provide better control and improved diagnostics and error detection. Additionally, the ability of the generator to write data to the instrument creates possible new functionality, for example in tracking instrument usage and capturing operational data. In addition, the use of frequency bands allows backward compatibility of equipment including existing generator bus devices.

発生器の開示される態様は、発生器の非絶縁回路と患者絶縁回路との間の、意図しない容量結合によって生じる、漏れ電流のアクティブ除去を提供する。患者のリスクを低減することに加え、漏れ電流の低減はまた、電磁放射を低減し得る。 The disclosed embodiments of the generator provide active removal of leakage currents caused by unintentional capacitive coupling between the generator's non-isolated circuits and the patient-isolated circuits. In addition to reducing patient risk, reducing leakage current may also reduce electromagnetic emissions.

本開示の態様のこれらの及び他の利益は、以下の記載から明らかとなろう。 These and other benefits of aspects of the present disclosure will be apparent from the description below.

用語「近位」及び「遠位」は、本明細書において、ハンドピースを把持している臨床医に準拠して用いられることが理解されよう。したがって、エンドエフェクタは、より近位のハンドピースに対して遠位にある。更に、便宜及び明確さのために、「上部」及び「下部」などの空間に関する用語もまた、本明細書において、ハンドピースを握持する臨床医を基準として使用され得ることが理解される。しかしながら、外科用装置は多くの向き及び位置で使用され、これらの用語は限定的かつ絶対的であることを意図しない。 It will be understood that the terms "proximal" and "distal" are used herein with reference to the clinician grasping the handpiece. The end effector is therefore distal to the more proximal handpiece. Furthermore, it is understood that for convenience and clarity, spatial terms such as "upper" and "lower" may also be used herein with reference to the clinician grasping the handpiece. However, surgical devices are used in many orientations and positions, and these terms are not intended to be limiting or absolute.

図46は、本開示の一態様による、左シェル半体がハンドルアセンブリ6482から取り除かれて、マルチリードハンドル端子アセンブリに通信可能に連結された装置識別子を露出させた、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480の立面分解図である。本開示の追加の態様では、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480に通電するためにインテリジェント又はスマート電池が用いられる。しかしながら、スマート電池は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480に限定されず、以下で説明されるように、互いに異なる電力要件(例えば、電流及び電圧)を有していてもいなくてもよい、種々の装置で使用することができる。本開示の一態様によるスマート電池アセンブリ6486は、電気的に連結される特定の装置を有利に識別することができる。暗号化又は非暗号化された識別方法によってこれを行う。例えば、スマート電池アセンブリ6486は、接続部分6488などの接続部分を有し得る。ハンドルアセンブリ6482はまた、マルチリードハンドル端子アセンブリ6491に通信可能に連結され、ハンドルアセンブリ6482に関する少なくとも1片の情報を通信するように動作可能な装置識別子が設けられ得る。この情報は、ハンドルアセンブリ6482が使用された回数、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484(現在、ハンドルアセンブリ6482から切断されている)が使用された回数、導波管シャフトアセンブリ6490(現在、ハンドルアセンブリ6482に接続されている)が使用された回数、現在ハンドルアセンブリ6482に接続されている導波管シャフトアセンブリ6490の種類、現在ハンドルアセンブリ6482に接続されている超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の種類若しくは識別情報、及び/又は多くの他の特性に関連し得る。スマート電池アセンブリ6486がハンドルアセンブリ6482に挿入されると、スマート電池アセンブリ6486内の接続部分6488は、ハンドルアセンブリ6482の装置識別子と通信接触する。ハンドルアセンブリ6482は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを介して、スマート電池アセンブリ6486に情報を送信することができる(自己起動によるか、又はスマート電池アセンブリ6486からの要求に応答して)。この通信された識別子は、スマート電池アセンブリ6486の接続部分6488によって受信される。一態様では、一旦スマート電池アセンブリ6486が情報を受信すると、通信部分は、スマート電池アセンブリ6486の出力を制御して、装置の特定の電力要件に従うように動作可能である。 FIG. 46 illustrates a modular handheld ultrasonic surgical device with the left shell half removed from handle assembly 6482 to expose a device identifier communicatively coupled to a multi-lead handle terminal assembly, according to one aspect of the present disclosure. 6480 is an elevated exploded view of instrument 6480. FIG. In an additional aspect of the present disclosure, an intelligent or smart battery is used to power the modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480. However, smart batteries are not limited to modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480 and may or may not have different power requirements (e.g., current and voltage) from each other, as described below. Can be used in a variety of devices. A smart battery assembly 6486 according to an aspect of the present disclosure can advantageously identify a particular device with which it is electrically coupled. This is done through encrypted or non-encrypted identification methods. For example, smart battery assembly 6486 can have a connecting portion, such as connecting portion 6488. Handle assembly 6482 may also be communicatively coupled to multi-lead handle terminal assembly 6491 and provided with a device identifier operable to communicate at least one piece of information regarding handle assembly 6482. This information includes the number of times handle assembly 6482 has been used, the number of times ultrasound transducer/generator assembly 6484 (currently disconnected from handle assembly 6482) has been used, waveguide shaft assembly 6490 (currently disconnected from handle assembly 6482) has been used, the type of waveguide shaft assembly 6490 currently connected to handle assembly 6482, and the type of ultrasound transducer/generator assembly 6484 currently connected to handle assembly 6482. or identification information, and/or many other characteristics. When smart battery assembly 6486 is inserted into handle assembly 6482, a connecting portion 6488 within smart battery assembly 6486 makes communicative contact with a device identifier on handle assembly 6482. Handle assembly 6482 may transmit information to smart battery assembly 6486 (either self-activated or in response to a request from smart battery assembly 6486) via hardware, software, or a combination thereof. This communicated identifier is received by connection portion 6488 of smart battery assembly 6486. In one aspect, once the smart battery assembly 6486 receives the information, the communication portion is operable to control the output of the smart battery assembly 6486 to comply with the particular power requirements of the device.

一態様では、通信部分は、別個又は単一の構成要素であり得る、プロセッサ6493及びメモリ6497を含む。プロセッサ6493は、メモリと組み合わせて、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480のためのインテリジェントな電力管理を提供することができる。モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480などの超音波装置は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480に固有であり得る電力要件(周波数、電流及び電圧)を有するため、この態様は特に有利である。実際に、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480は、外側管6494の1つの寸法又は種類に対する特定の電力要件又は制限、並びに異なる寸法、形状及び/又は構成を有する第2の種類の導波管に対する第2の異なる電力要件を有し得る。 In one aspect, the communication portion includes a processor 6493 and memory 6497, which may be separate or a single component. Processor 6493, in combination with memory, can provide intelligent power management for modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480. This aspect is particularly advantageous because ultrasonic devices such as modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480 have power requirements (frequency, current and voltage) that may be unique to modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480. . In effect, the modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480 has specific power requirements or limitations for one size or type of outer tube 6494 and a second type of waveguide having a different size, shape, and/or configuration. may have a second different power requirement for.

したがって、本開示の少なくとも1つの態様によるスマート電池アセンブリ6486は、電池アセンブリがいくつかの外科用器具の間で使用されることを可能にする。スマート電池アセンブリ6486は、それが取り付けられた装置を識別することができ、またそれに従ってその出力を変更することができるため、スマート電池アセンブリ6486を利用する様々な異なる外科用器具の操作者は、自分が、使用されているエレクトロニクス装置内にどの電源を設置することを試みるかということに関して懸念する必要がなくなる。これは、複雑な外科手技の途中で、電池アセンブリが、別の外科用器具と置換又は交換される必要がある動作環境において特に有利である。 Thus, smart battery assembly 6486 according to at least one aspect of the present disclosure allows the battery assembly to be used among several surgical instruments. Because the smart battery assembly 6486 can identify the device to which it is attached and change its output accordingly, operators of a variety of different surgical instruments utilizing the smart battery assembly 6486 can You no longer have to worry about which power supply you are attempting to install within the electronics equipment being used. This is particularly advantageous in operating environments where the battery assembly needs to be replaced or replaced with another surgical instrument during a complex surgical procedure.

本開示の更なる態様では、スマート電池アセンブリ6486は、特定の装置が使用される度に記録をメモリ6497に記憶する。この記録は、装置の有用な又は許容される寿命の終了を評価するために有用であり得る。例えば、ある装置が20回使用されたら、この装置は「これ以上は信頼できない」外科用器具であると定義されるため、この装置に接続されたスマート電池アセンブリ6486内のこうした電池は、この装置に電力を供給することを拒否する。信頼性は、多くの因子に基づいて決定される。1つの因子は摩耗であり得、これは装置が使用された又は起動された回数を含む、多くの方法で推定され得る。ある特定の使用回数後に、装置の部品は摩耗し、部品間の許容範囲を超え得る。例えば、スマート電池アセンブリ6486は、ハンドルアセンブリ6482によって受信されるボタンを押した回数を感知することができ、ボタンを押す最大回数がいつ達せられたか又は超えられたかを判定することができる。スマート電池アセンブリ6486はまた、例えば、ハンドルが例えば塩水で汚染された場合に変化し得る、ボタン機構のインピーダンスを監視することができる。 In a further aspect of the present disclosure, smart battery assembly 6486 stores a record in memory 6497 each time a particular device is used. This record may be useful for evaluating the end of the useful or acceptable life of the device. For example, if a device has been used 20 times, this device is defined as a "no longer reliable" surgical instrument, so those batteries in the smart battery assembly 6486 connected to this device Refuse to supply power to. Reliability is determined based on many factors. One factor can be wear, which can be estimated in many ways, including the number of times the device is used or activated. After a certain number of uses, the parts of the device may wear out and tolerances between the parts may be exceeded. For example, smart battery assembly 6486 can sense the number of button presses received by handle assembly 6482 and can determine when a maximum number of button presses has been reached or exceeded. The smart battery assembly 6486 can also monitor the impedance of the button mechanism, which may change if the handle becomes contaminated with salt water, for example.

この摩耗は、手技中に許容できない故障につながり得る。いくつかの態様では、スマート電池アセンブリ6486は、どの部品が装置内で一体に組み合わされたか、更には部品が何回の使用を経験したかを認識することができる。例えば、スマート電池アセンブリ6486が本開示によるスマート電池である場合、ユーザが複合装置の使用を試みるかなり前に、ハンドルアセンブリ6482、導波管シャフトアセンブリ6490、及び超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484を識別することができる。スマート電池アセンブリ6486内のメモリ6497は、例えば、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484が動作している時間、並びにどのように、いつ、及びどれだけの期間にわたってこれが動作しているかを記録することができる。超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484が個々の識別子を有する場合、スマート電池アセンブリ6486は、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の使用を追跡し、一旦ハンドルアセンブリ6482又は超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484がその最大使用回数を超えると、その超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484への電力供給を拒否することができる。超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484、ハンドルアセンブリ6482、導波管シャフトアセンブリ6490、又は他の構成要素は、この情報も同様に記録するメモリチップを含むことができる。このようにして、スマート電池アセンブリ6486内の任意の数のスマート電池は、任意の数の超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484、ステープラ、血管シーラなどと共に使用することができ、依然として超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484、ステープラ、血管シーラなどの合計使用回数、若しくは合計使用時間(クロックの使用を通して)、若しくは合計作動回数など、又は充電若しくは放電サイクルを判定することができる。スマート機能は、電池アセンブリ6486の外部に存在してもよく、例えば、ハンドルアセンブリ6482、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484、及び/又はシャフトアセンブリ6490内に存在してもよい。 This wear can lead to unacceptable failure during the procedure. In some aspects, the smart battery assembly 6486 can recognize which parts have been assembled together within the device, as well as how many uses the parts have experienced. For example, if smart battery assembly 6486 is a smart battery according to the present disclosure, handle assembly 6482, waveguide shaft assembly 6490, and ultrasound transducer/generator assembly 6484 are identified well before the user attempts to use the combined device. can do. Memory 6497 within smart battery assembly 6486 may, for example, record the time that ultrasound transducer/generator assembly 6484 is operating, as well as how, when, and for how long it has been operating. can. If the ultrasound transducer/generator assembly 6484 has an individual identifier, the smart battery assembly 6486 will track the use of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 once the handle assembly 6482 or the ultrasound transducer/generator assembly 6484 Power can be denied to the ultrasound transducer/generator assembly 6484 once its maximum number of uses has been exceeded. Ultrasonic transducer/generator assembly 6484, handle assembly 6482, waveguide shaft assembly 6490, or other components can include memory chips that also record this information. In this way, any number of smart batteries in the smart battery assembly 6486 can be used with any number of ultrasound transducer/generator assemblies 6484, staplers, vascular sealers, etc., and still The total number of uses or hours of use (through the use of a clock), or the total number of actuations, etc., or charge or discharge cycles of the device assembly 6484, stapler, vessel sealer, etc. can be determined. Smart functionality may be external to battery assembly 6486, such as within handle assembly 6482, ultrasound transducer/generator assembly 6484, and/or shaft assembly 6490.

超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の使用をカウントして、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の寿命をインテリジェントに終了する時、外科用器具は、外科処置における超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の実際の使用の完了と、例えば電池の交換又は外科処置の一時的遅延に起因する超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の作動の瞬間的喪失とを正確に区別する。したがって、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の起動回数を簡単にカウントするための代替として、リアルタイムクロック(RTC)回路を実装して、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484が実際にシャットダウンされた時間の量を追跡することができる。測定された時間の長さから、シャットダウンが、実際の1回の使用の終了と見なすのに十分に重大であったか、又はシャットダウンが、短すぎて1回の使用の終了と見なすことができなかったかを適切な理論により決定することができる。したがって、いくつかの用途では、この方法は、例えば、外科処置中に10回「起動」が発生すると、10回の起動は、カウンタが1回ずつ増分されることを示すはずであるとする、単純な「起動ベース」アルゴリズムよりも、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484の有用寿命をより正確に決定することができる。一般に、この内部クロッキングの種類及びシステムは、単純な「起動ベース」アルゴリズムを欺くように設計された装置の誤用を防ぎ、また正当な理由で必要とされる超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484又はスマート電池アセンブリ6486の簡単な切り離しのみが存在していた場合に、完了した使用と誤ってロギングすることを防ぐ。 When counting the uses of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 to intelligently end the life of the ultrasound transducer/generator assembly 6484, the surgical instrument is configured to monitor the actual use of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 in the surgical procedure. and momentary loss of operation of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 due to, for example, battery replacement or a temporary delay in a surgical procedure. Therefore, as an alternative to easily count the number of activations of the ultrasound transducer/generator assembly 6484, a real-time clock (RTC) circuit can be implemented to keep track of the times when the ultrasound transducer/generator assembly 6484 is actually shut down. The quantity can be tracked. Whether the shutdown was significant enough to be considered the actual end of a single use due to the length of time measured, or whether the shutdown was too short to be considered the end of a single use. can be determined by appropriate theory. Thus, in some applications, this method may be used, for example, if 10 "activations" occur during a surgical procedure, 10 activations should indicate that the counter is incremented by 1. The useful life of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 can be determined more accurately than a simple "activation-based" algorithm. In general, this internal clocking type and system prevents misuse of devices designed to fool simple "activation-based" algorithms, and also prevents the use of ultrasonic transducer/generator assemblies 6484 or 6484 that are needed for legitimate reasons. Prevents false logging as a completed use when there is only a simple disconnection of the smart battery assembly 6486.

外科用器具6480の超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484は再利用可能であるが、一態様では、外科用器具6480が洗浄及び滅菌中に過酷な条件に曝されるため、有限の使用回数が設定される場合がある。より具体的には、電池パックは、滅菌されるように構成される。外表面に用いられる材料にかかわらず、使用される実際の材料について限られた予想寿命がある。この寿命は、例えば、ほんの数例を挙げれば、パックが実際に滅菌された時間の量、パックが製造されてからの時間、パックが再充填された回数を含み得る、様々な特性によって決定される。また、電池セル自体の寿命も有限である。本開示のソフトウェアは、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484及びスマート電池アセンブリ6486の使用回数を検証し、この使用回数が達せられたか、又は超えられたときに装置を無効にする、本発明のアルゴリズムを組み込んでいる。考えられる滅菌方法の各々における電池パック外部の分析を行うことができる。最も過酷な滅菌手技に基づいて、許可された滅菌の最大数を定義することができ、その数はスマート電池アセンブリ6486のメモリに記憶することができる。充電器が非滅菌であり、スマート電池アセンブリ6486がその充電後に使用されると想定される場合、充電カウントは、特定のパックが遭遇する滅菌の回数と等しいと定義することができる。 Although the ultrasonic transducer/generator assembly 6484 of the surgical instrument 6480 is reusable, in one aspect, a finite number of uses is established because the surgical instrument 6480 is exposed to harsh conditions during cleaning and sterilization. may be done. More specifically, the battery pack is configured to be sterilized. Regardless of the material used for the outer surface, there is a limited expected lifespan for the actual material used. This lifespan is determined by a variety of characteristics, which may include, for example, the amount of time the pack has been actually sterilized, the amount of time since the pack was manufactured, and the number of times the pack has been refilled, to name just a few. Ru. Furthermore, the lifespan of the battery cell itself is limited. The software of the present disclosure verifies the number of uses of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 and the smart battery assembly 6486 and disables the device when this number of uses is reached or exceeded. It incorporates. Analysis of the battery pack exterior for each possible sterilization method can be performed. Based on the most severe sterilization technique, a maximum number of sterilizations allowed can be defined, and that number can be stored in the memory of the smart battery assembly 6486. If the charger is non-sterile and the smart battery assembly 6486 is assumed to be used after its charging, the charge count can be defined to be equal to the number of sterilizations that a particular pack encounters.

一態様では、電池パック内のハードウェアを無効にして、パックがソフトウェアによって無効にされた後に、電池セルからの連続的なドレインに起因する安全性の懸念を最小化又は排除することができる。電池の内部ハードウェアが、ある特定の低電圧条件下で電池を無効にすることができない状況が存在し得る。そのような状況において、一態様では、充電器を使用して電池を「止める」ことができる。電池がその充電器に入っている間、電池マイクロコントローラはオフであるという事実に起因して、不揮発性のシステム管理バス(SMB)ベース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)を使用して、電池マイクロコントローラと充電器との間で情報を交換することができる。したがって、一連のEEPROMを使用して、電池マイクロコントローラがオフであるときでも書き込み及び読み出し可能な情報を記憶することができ、これは充電器又は他の周辺装置と情報を交換しようするときに非常に有益である。この例のEEPROMは、ほんの数例を挙げれば、少なくとも(a)電池が無効にされるべき時点の使用カウント限界(電池使用カウント)、(b)電池が経験する手技の数(電池使用カウント)及び/又は(c)電池が経験する充電の回数(充電カウント)を記憶するのに十分なメモリレジスタを含むように構成され得る。使用カウントレジスタ及び充電カウントレジスタなどのEEPROMに記憶される情報のうちのいくつかは、EEPROMの書き込み禁止部分に記憶され、ユーザが情報を変更するのを防ぐ。一態様では、使用及びカウンタは、データ破壊を検出するために対応するビット反転小レジスタと共に記憶される。 In one aspect, hardware within the battery pack can be disabled to minimize or eliminate safety concerns due to continuous draining from the battery cells after the pack is disabled by software. There may be situations in which the battery's internal hardware is unable to disable the battery under certain low voltage conditions. In such situations, in one aspect, the charger can be used to "shut down" the battery. Due to the fact that the battery microcontroller is off while the battery is in its charger, it uses non-volatile System Management Bus (SMB)-based electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM). information can be exchanged between the battery microcontroller and the charger. Therefore, a series of EEPROMs can be used to store information that can be written and read even when the battery microcontroller is off, which is very important when trying to exchange information with a charger or other peripherals. It is beneficial for The EEPROM in this example has at least (a) a usage count limit at which the battery should be disabled (battery usage count), (b) the number of procedures the battery will experience (battery usage count), just to name a few. and/or (c) may be configured to include memory registers sufficient to store the number of charges that the battery experiences (a charge count). Some of the information stored in the EEPROM, such as the usage count register and the charge count register, is stored in a write-protected portion of the EEPROM to prevent the user from changing the information. In one aspect, usage and counters are stored with corresponding bit-flipping small registers to detect data corruption.

SMBusライン中の任意の残留電圧は、マイクロコントローラを損傷し、SMBus信号を破壊することがある。したがって、マイクロコントローラがオフの間は電池コントローラのSMBusラインが電圧を搬送しないことを保証するために、外部SMBusラインと電池マイクロコントローラ基板との間にリレーが設けられている。 Any residual voltage in the SMBus line can damage the microcontroller and corrupt the SMBus signal. Therefore, a relay is provided between the external SMBus line and the battery microcontroller board to ensure that the battery controller's SMBus line does not carry voltage while the microcontroller is off.

スマート電池アセンブリ6486の充電中、例えば、定電流/定電圧充電スキームを用いるときに、電池への電流の流入が漸減的に所与の閾値を下回ると、スマート電池アセンブリ6486内の電池の「充電終了」状態が決定される。この「充電終了」状態を正確に検出するために、電池マイクロコントローラ及びバック基板は、電池の充電中にパワーダウンされてオフになり、基板によって引き起こされ得、かつ漸減電流検出を干渉し得る任意の電流ドレインを低減する。更に、マイクロコントローラ及びバック基板は、充電中にパワーダウンされ、結果として生じる任意のSMBus信号の破壊を防ぐ。 During charging of the smart battery assembly 6486, for example, when using a constant current/constant voltage charging scheme, when the current inflow into the battery tapers below a given threshold, the "charging" of the battery in the smart battery assembly 6486 stops. Terminate" status is determined. To accurately detect this "end of charge" condition, the battery microcontroller and back board are powered down and turned off while the battery is charging, and any reduce current drain. Additionally, the microcontroller and back board are powered down during charging to prevent any resulting SMBus signal corruption.

充電器に関して、一態様では、スマート電池アセンブリ6486は、正しい挿入位置以外の任意の方法で充電器に挿入されることが妨げられる。したがって、スマート電池アセンブリ6486の外部には、充電器を保持する機構が設けられている。スマート電池アセンブリ6486を充電器内に確実に保持するためのカップは、スマート電池アセンブリ6486が正しい(意図された)方法以外の任意の方法で誤って挿入されることを防ぐために、輪郭に一致する先細形状で構成される。スマート電池アセンブリ6486の存在が、充電器自体によって検出可能であり得ることが更に予想される。例えば、充電器は、電池保護回路からのSMBus伝送の存在、並びに保護基板内に位置するレジスタを検出するように構成されてもよい。そのような場合、充電器は、スマート電池アセンブリ6486が正しく着座するまで、又は充電器の所定の位置に置かれるまで、充電器のピンにおいて露出される電圧を制御することが可能になる。これは、充電器のピンにおける露出電圧が、ピン全体で電気的短絡が起こり、意図されずに充電器が充電を開始するという危険及びリスクを示すためである。 Regarding the charger, in one aspect, the smart battery assembly 6486 is prevented from being inserted into the charger in any manner other than the correct insertion position. Therefore, the exterior of smart battery assembly 6486 is provided with a mechanism to retain the charger. The cup for securely retaining the smart battery assembly 6486 within the charger conforms to the contours to prevent the smart battery assembly 6486 from being accidentally inserted in any manner other than the correct (intended) manner. Consists of a tapered shape. It is further anticipated that the presence of smart battery assembly 6486 may be detectable by the charger itself. For example, the charger may be configured to detect the presence of an SMBus transmission from the battery protection circuit as well as a resistor located within the protection board. In such a case, the charger will be able to control the voltage exposed at the charger pins until the smart battery assembly 6486 is properly seated or placed in place on the charger. This is because exposed voltages at the pins of the charger present a danger and risk that an electrical short will occur across the pins and the charger will start charging unintentionally.

いくつかの態様では、スマート電池アセンブリ6486は、音響及び/又は視覚フィードバックを通してユーザに通信することができる。例えば、スマート電池アセンブリ6486は、LEDを事前に設定された方法で点灯させることができる。そのような場合、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484内のマイクロコントローラがLEDを制御したとしても、マイクロコントローラは、スマート電池アセンブリ6486から実行される命令を直接受信する。 In some aspects, smart battery assembly 6486 can communicate to the user through audio and/or visual feedback. For example, smart battery assembly 6486 can cause LEDs to light up in a preset manner. In such a case, even though the microcontroller within the ultrasound transducer/generator assembly 6484 controlled the LEDs, the microcontroller receives instructions to be executed directly from the smart battery assembly 6486.

本開示のなおも更なる態様では、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484内のマイクロコントローラは、所定の期間にわたって使用されないとき、スリープモードに移行する。有利に、スリープモードのとき、マイクロコントローラのクロックスピードが低減され、電流ドレインを大幅に削減する。プロセッサは、ピンギングを継続して入力を感知するために待機するため、いくらかの電流が消費され続ける。有利に、マイクロコントローラがこの省電力スリープモードにあるとき、マイクロコントローラ及び電池コントローラは、LEDを直接制御することができる。例えば、デコーダ回路は、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484に内蔵され、通信ラインに接続され得、それにより超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484のマイクロコントローラが「オフ」又は「スリープモード」にある間、LEDは、プロセッサ6493によって独立して制御され得る。これは、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484内のマイクロコントローラを起動する必要を排除する、省電力機構である。電力は、発生器をオフにする一方で、依然としてユーザインターフェースインジケータを能動的に制御可能にすることによって保存される。 In yet a further aspect of the present disclosure, the microcontroller within the ultrasound transducer/generator assembly 6484 enters a sleep mode when not used for a predetermined period of time. Advantageously, when in sleep mode, the microcontroller's clock speed is reduced, significantly reducing current drain. Some current continues to be consumed as the processor continues to ping and wait to sense input. Advantageously, when the microcontroller is in this power-saving sleep mode, the microcontroller and battery controller can directly control the LEDs. For example, the decoder circuitry may be integrated into the ultrasound transducer/generator assembly 6484 and connected to the communication line, such that while the microcontroller of the ultrasound transducer/generator assembly 6484 is in "off" or "sleep mode" , LEDs may be independently controlled by processor 6493. This is a power saving mechanism that eliminates the need to activate the microcontroller within the ultrasound transducer/generator assembly 6484. Power is conserved by turning off the generator while still allowing user interface indicators to be actively controlled.

別の態様は、使用中でないとき、マイクロコントローラのうちの1つ又は2つ以上を減速して、電力を保存する。例えば、両方のマイクロコントローラのクロック周波数を低減して、節電することができる。同期運転を維持するために、マイクロコントローラは、ほぼ同時に発生するそれぞれのクロック周波数の変更、及び全速動作が必要とされるときの低減、次いでその後の周波数の増加の両方を調整する。例えば、アイドルモードに入ると、クロック周波数は減少し、アイドルモードを出ると、周波数は増加する。 Another aspect slows down one or more of the microcontrollers when not in use to conserve power. For example, the clock frequency of both microcontrollers can be reduced to save power. To maintain synchronized operation, the microcontroller coordinates each clock frequency change to occur at approximately the same time, and a reduction followed by a subsequent increase in frequency when full speed operation is required. For example, when entering idle mode, the clock frequency decreases, and when exiting idle mode, the frequency increases.

追加の態様では、スマート電池アセンブリ6486は、そのセル内に残存する使用可能な電力量を決定することができ、予期される手技全体を通して装置を予想どおりに動作させるのに十分な電池残量が残っていると判断した場合にのみ、取り付けられた外科用器具を動作させるようにプログラムされている。例えば、スマート電池アセンブリ6486は、外科用器具を20秒間動作させるのに十分な電力がセル内にない場合、非動作状態を維持することができる。一態様によると、スマート電池アセンブリ6486は、その最近の先行する機能、例えば外科的切断の終了時にセル内に残存する電力量を判定する。この態様では、したがって、スマート電池アセンブリ6486は、例えば、その手技の間、セルが電力不足であると判断した場合に、その後の機能が実行されるのを許可しない。代替として、スマート電池アセンブリ6486が、手技の間、その後の手技のために十分な電力があり、その閾値を下回ると判断した場合には、進行中の手技を中断せずに、それを完了させ、その後に追加の手技が発生するのを防ぐ。 In an additional aspect, the smart battery assembly 6486 can determine the amount of usable power remaining within its cells, such that there is sufficient battery power remaining to operate the device predictably throughout the anticipated procedure. It is programmed to operate the attached surgical instruments only if it determines that there are remaining. For example, the smart battery assembly 6486 can remain inactive if there is not enough power in the cell to operate the surgical instrument for 20 seconds. According to one aspect, smart battery assembly 6486 determines the amount of power remaining in the cell at the end of its most recent preceding function, such as a surgical cut. In this manner, the smart battery assembly 6486 will therefore not allow subsequent functions to be performed if, for example, the cell is determined to be underpowered during the procedure. Alternatively, if the smart battery assembly 6486 determines that there is sufficient power for a subsequent procedure during a procedure and is below that threshold, it completes the procedure in progress without interrupting it. , preventing additional procedures from occurring subsequently.

下記は、本開示のスマート電池アセンブリ6486を備える装置の使用を最大化させる利点を説明する。この例では、異なる装置のセットは、異なる超音波伝送導波管を有する。定義により、導波管は、それぞれの最大許容電力限界を有し得、その電力限界を超えると、導波管に過剰なストレスをかけ、最終的にそれを破断させる。導波管のセットからの1つの導波管は、本来、最小の最大電力許容範囲を有する。従来技術の電池は、インテリジェントな電池電力管理を欠いているため、従来技術の電池の出力は、装置/電池と共に使用されるように想定されているセットの最小/最も薄い/最も壊れやすい導波管に対する、最大許容電力入力の最小値によって制限されなければならない。より大きく厚い導波管がそのハンドルに後で取り付けられ、定義上、より大きな力が加えられることを可能にするにもかかわらず、これは真である。この制限はまた、最大電池電力についても真である。例えば、1つの電池が複数の装置で使用されるように設計される場合、その最大出力電力は、それが使用される装置のうちのいずれかの最低最大電力定格に制限される。そのような構成により、1つ又は2つ以上の装置又は装置構成は、電池が特定の装置の特定の制限を知らないため、電池の使用を最大化することができない。 The following describes the benefits of maximizing the use of devices comprising the smart battery assembly 6486 of the present disclosure. In this example, different sets of devices have different ultrasound transmission waveguides. By definition, waveguides may have their own maximum allowable power limits, beyond which power limits will overstress the waveguide and eventually cause it to break. One waveguide from a set of waveguides inherently has the smallest maximum power tolerance. Because prior art batteries lack intelligent battery power management, the output of prior art batteries is limited to the smallest/thinnest/most fragile waveguide in the set that is intended to be used with the device/battery. Must be limited by the minimum maximum allowable power input to the tube. This is true even though a larger, thicker waveguide is later attached to its handle, which by definition allows more force to be applied. This limit is also true for maximum battery power. For example, if one battery is designed to be used in multiple devices, its maximum output power is limited to the lowest maximum power rating of any of the devices in which it is used. Such configurations may prevent one or more devices or device configurations from maximizing the use of the battery because the battery is unaware of the particular limitations of the particular device.

一態様では、スマート電池アセンブリ6486を用いて、上述の超音波装置の制限をインテリジェントに回避することができる。スマート電池アセンブリ6486は、1つの装置又は特定の装置構成に対して1つの出力を生成することができ、同じスマート電池アセンブリ6486は、後に第2の装置又は装置構成に対して異なる出力を生成することができる。このユニバーサルスマート電池外科システムは、空間及び時間が重要である現代の手術室にふさわしい。スマート電池パックに多くの異なる装置を動作させることによって、看護師は、これらのパックの保管、検索及び在庫を容易に管理することができる。有利に、一態様では、本開示によるスマート電池は、1つの種類の充電ステーションを用いることができ、したがって使用の容易性及び効率性を増加させ、手術室充電機器のコストを減少させる。 In one aspect, the smart battery assembly 6486 can be used to intelligently circumvent the limitations of ultrasound devices described above. A smart battery assembly 6486 can produce one output for one device or a particular device configuration, and the same smart battery assembly 6486 can later produce a different output for a second device or device configuration. be able to. This universal smart battery surgical system is suitable for modern operating rooms where space and time are at a premium. By operating many different devices on smart battery packs, nurses can easily manage the storage, retrieval, and inventory of these packs. Advantageously, in one aspect, smart batteries according to the present disclosure can utilize one type of charging station, thus increasing ease and efficiency of use and reducing cost of operating room charging equipment.

加えて、電気ステープラなどの他の外科用器具は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480の電力要件とは異なる電力要件を有し得る。本開示の様々な態様によると、スマート電池アセンブリ6486は、一連の外科用器具のうちのいずれか1つと共に使用することができ、それが設置されている特定の装置に合わせてそれ自体の電力出力を調整するように製造され得る。一態様では、この電力調整は、スマート電池アセンブリ6486と一体であるか、又は他の方法で連結され、スマート電池アセンブリ6486によって制御される、バック、バックブースト、ブースト、又は他の構成などのスイッチモード電源のデューティサイクルを制御することによって実施される。他の態様では、スマート電池アセンブリ6486は、装置動作中にその電力出力を動的に変化させることができる。例えば、血管封止装置において、電力管理は、改善された組織封止を提供する。これらの装置では、大きな定電流値が必要となる。組織が封止されると、そのインピーダンスが変化するため、総電力出力を動的に調節する必要がある。本開示の態様は、スマート電池アセンブリ6486に可変の最大電流制限を提供する。電流制限は、用途又は装置の要件に基づいて、用途(又は装置)毎に異なり得る。 Additionally, other surgical instruments, such as an electric stapler, may have power requirements that are different from those of the modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480. According to various aspects of the present disclosure, the smart battery assembly 6486 can be used with any one of a series of surgical instruments and has its own power supply tailored to the particular device in which it is installed. It can be manufactured to adjust the output. In one aspect, this power regulation is a switch, such as a buck, buck-boost, boost, or other configuration, that is integral to or otherwise coupled to the smart battery assembly 6486 and controlled by the smart battery assembly 6486. This is implemented by controlling the duty cycle of the mode power supply. In other aspects, smart battery assembly 6486 can dynamically change its power output during device operation. For example, in blood vessel sealing devices, power management provides improved tissue sealing. These devices require large constant current values. As tissue is sealed, its impedance changes, requiring dynamic adjustment of the total power output. Aspects of the present disclosure provide a variable maximum current limit for smart battery assembly 6486. Current limits may vary from application (or device) to application (or device) based on the requirements of the application or device.

図47は、本開示の少なくとも1つの態様による、図46に示す超音波外科用器具6480のトリガ6483部分及びスイッチの詳細図である。トリガ6483は、エンドエフェクタ6492のジョー部材6495に動作可能に連結される。超音波ブレード6496は、起動スイッチ6485の作動時に、超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484によって通電される。引き続き図46を参照し、また図47も参照すると、トリガ6483及び起動スイッチ6485は、ハンドルアセンブリ6482の構成要素として示される。トリガ6483は、導波管シャフトアセンブリ6490の超音波ブレード6496と協働関係を有するエンドエフェクタ6492を起動して、エンドエフェクタジョー部材6495及び超音波ブレード6496と組織及び/又は他の物質との種々の接触を可能にする。エンドエフェクタ6492のジョー部材6495は、通常は、ジョーと超音波ブレード6496との間に配設された組織を把持又はクランプするように作用する枢動ジョーである。一態様では、可聴フィードバックが、トリガが完全に押下されるとクリックするトリガ内に提供される。雑音は、トリガが閉じながらスナップする薄い金属部品よって生成され得る。この特徴部は、可聴構成要素を、導波管に対してジョーが完全に圧縮されること、及び血管封止を達成するために十分なクランピング圧が印加されていることをユーザに通知するユーザフィードバックに追加する。別の態様では、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサは、トリガ6483に連結されて、ユーザによってトリガ6483に加えられる力を測定することができる。別の態様では、ユーザによってスイッチ6485ボタンに加えられた力に変位強度が対応するように、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサがスイッチ6485ボタンに連結されてもよい。 FIG. 47 is a detailed view of the trigger 6483 portion and switch of the ultrasonic surgical instrument 6480 shown in FIG. 46 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Trigger 6483 is operably coupled to jaw member 6495 of end effector 6492. Ultrasonic blade 6496 is energized by ultrasonic transducer/generator assembly 6484 upon actuation of activation switch 6485. With continued reference to FIG. 46 and also to FIG. 47, a trigger 6483 and activation switch 6485 are shown as components of the handle assembly 6482. Trigger 6483 actuates an end effector 6492 in cooperative relationship with ultrasonic blade 6496 of waveguide shaft assembly 6490 to interact with end effector jaw member 6495 and ultrasonic blade 6496 with various types of tissue and/or other materials. contact. Jaw members 6495 of end effector 6492 are typically pivoting jaws that act to grasp or clamp tissue disposed between the jaws and ultrasonic blade 6496. In one aspect, audible feedback is provided within the trigger that clicks when the trigger is fully depressed. Noise can be generated by thin metal parts snapping while the trigger is closing. This feature uses an audible component to notify the user that the jaws are fully compressed against the waveguide and that sufficient clamping pressure has been applied to achieve a vessel seal. Add to user feedback. In another aspect, a force sensor, such as a strain gauge or pressure sensor, can be coupled to trigger 6483 to measure the force applied to trigger 6483 by a user. In another aspect, a force sensor, such as a strain gauge or pressure sensor, may be coupled to the switch 6485 button such that the displacement strength corresponds to the force applied to the switch 6485 button by the user.

起動スイッチ6485は、押下されると、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具6480を超音波動作モードにして、導波管シャフトアセンブリ6490に超音波運動を生じさせる。一態様では、起動スイッチ6485の押下により、スイッチ内の電気接点が閉じ、それによってスマート電池アセンブリ6486と超音波トランスデューサ/発生器アセンブリ6484との間の回路が完了し、前述のように、超音波トランスデューサに電力が印加される。別の態様では、起動スイッチ6485の押下は、スマート電池アセンブリ6486への電気接点を閉じる。当然のことながら、回路内の電気接点を閉じることに関する説明は、ここでは、スイッチ動作に関する単なる例示の一般的な説明である。スイッチから情報を受信し、その情報に基づいて対応する回路反応を指向する開放接点又はプロセッサ制御された電力送達を含むことができる代替的な態様が多く存在する。 Activation switch 6485, when depressed, places modular handheld ultrasonic surgical instrument 6480 into an ultrasonic operating mode, causing ultrasonic motion in waveguide shaft assembly 6490. In one aspect, pressing the activation switch 6485 closes electrical contacts within the switch, thereby completing the circuit between the smart battery assembly 6486 and the ultrasound transducer/generator assembly 6484 and transmitting the ultrasound waves as described above. Power is applied to the transducer. In another aspect, pressing activation switch 6485 closes the electrical contact to smart battery assembly 6486. It will be appreciated that the description of closing electrical contacts in a circuit is merely an exemplary general description of switch operation here. There are many alternative embodiments that can include open contacts or processor-controlled power delivery that receives information from the switch and directs a corresponding circuit response based on that information.

図48は、本開示の少なくとも1つの態様による、開放位置にあるジョー部材6495を備える遠位端からの、エンドエフェクタ6492の断片的な拡大斜視図である。図48を参照すると、導波管シャフトアセンブリ6490の遠位端6498の斜視部分図を示す。導波管シャフトアセンブリ6490は、導波管の一部を包囲する外側管6494を含む。導波管6499の超音波ブレード6496部分は、外側管6494の遠位端6498から突出している。これは、医療処置中に組織に接触し、その超音波エネルギーを組織に転送する超音波ブレード6496部分である。導波管シャフトアセンブリ6490はまた、外側管6494及び内側管(この図では見えない)に連結されたジョー部材6495を含む。ジョー部材6495は、内側管及び外側管、並びに導波管6499の超音波ブレード6496部分と共に、エンドエフェクタ6492と称され得る。下記で説明されるように、外側管6494及び図示されていない内側管は、互いに対して長手方向に摺動する。外側管6494と図示されていない内側管との相対移動が生じると、ジョー部材6495は、枢動点上で旋回し、それによりジョー部材6495を開閉させる。閉じたときに、ジョー部材6495は、ジョー部材6495と超音波ブレード6496との間に位置する組織に挟持力を与え、正の効率的なブレードと組織との接触を確実にする。 FIG. 48 is a fragmentary, close-up perspective view of end effector 6492 from the distal end with jaw member 6495 in an open position, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Referring to FIG. 48, a perspective partial view of a distal end 6498 of waveguide shaft assembly 6490 is shown. Waveguide shaft assembly 6490 includes an outer tube 6494 surrounding a portion of the waveguide. The ultrasonic blade 6496 portion of the waveguide 6499 projects from the distal end 6498 of the outer tube 6494. This is the portion of the ultrasound blade 6496 that contacts tissue and transfers its ultrasound energy to the tissue during a medical procedure. Waveguide shaft assembly 6490 also includes a jaw member 6495 coupled to an outer tube 6494 and an inner tube (not visible in this view). The jaw member 6495, along with the inner and outer tubes and the ultrasonic blade 6496 portion of the waveguide 6499, may be referred to as an end effector 6492. As explained below, the outer tube 6494 and the inner tube (not shown) slide longitudinally relative to each other. When relative movement between outer tube 6494 and an inner tube (not shown) occurs, jaw member 6495 pivots on a pivot point, thereby opening and closing jaw member 6495. When closed, the jaw members 6495 apply a clamping force to tissue located between the jaw members 6495 and the ultrasonic blade 6496 to ensure positive and efficient blade-tissue contact.

図49は、本開示の少なくとも1つの態様による、独立して動作する複数の回路セグメント7402、7414、7416、7420、7424、7428、7434、7440を備えるセグメント化回路7401のシステム図7400である。セグメント化回路7401の複数の回路セグメントの回路セグメントは、1つ又は2つ以上の回路と、1つ又は2つ以上のメモリ装置に記憶された1つ又は2つ以上の機械実行可能命令のセットと、を含む。回路セグメントの1つ又は2つ以上の回路は、1つ又は2つ以上の有線又は無線接続媒体を通して電気通信のために連結される。複数の回路セグメントは、スリープモード、スタンバイモード及び動作モードを含む3つのモードの間で移行するように構成される。 FIG. 49 is a system diagram 7400 of a segmentation circuit 7401 comprising a plurality of independently operating circuit segments 7402, 7414, 7416, 7420, 7424, 7428, 7434, 7440, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. A circuit segment of the plurality of circuit segments of segmented circuit 7401 includes one or more circuits and a set of one or more machine-executable instructions stored in one or more memory devices. and, including. One or more circuits of a circuit segment are coupled for telecommunication through one or more wired or wireless connection media. The plurality of circuit segments are configured to transition between three modes, including a sleep mode, a standby mode, and an operating mode.

示される一態様では、複数の回路セグメント7402、7414、7416、7420、7424、7428、7434、7440は、第1にスタンバイモードで開始し、第2にスリープモードに移行し、第3に動作モードへ移行する。しかしながら、他の態様では、複数の回路セグメントは、3つのモードのうちのいずれか1つから、3つのモードのうちの任意の他の1つに移行することができる。例えば、複数の回路セグメントは、スタンバイモードから動作モードに直接移行することができる。個々の回路セグメントは、機械実行可能命令のプロセッサによる実行に基づいて、電圧制御回路7408によって特定の状態に置かれ得る。これらの状態は、非通電状態、低エネルギー状態及び通電状態を含む。非通電状態はスリープモードに対応し、低エネルギー状態はスタンバイモードに対応し、通電状態は動作モードに対応する。低エネルギー状態への移行は、例えば、ポテンショメータの使用によって実現することができる。 In one aspect shown, the plurality of circuit segments 7402, 7414, 7416, 7420, 7424, 7428, 7434, 7440 first begin in a standby mode, secondly enter a sleep mode, and thirdly enter an operational mode. Move to. However, in other aspects, the plurality of circuit segments can transition from any one of the three modes to any other one of the three modes. For example, multiple circuit segments can be transitioned directly from standby mode to operational mode. Individual circuit segments may be placed in particular states by voltage control circuit 7408 based on execution by the processor of machine-executable instructions. These states include a de-energized state, a low energy state, and a energized state. The de-energized state corresponds to a sleep mode, the low energy state corresponds to a standby mode, and the energized state corresponds to an operating mode. The transition to a lower energy state can be achieved, for example, by the use of a potentiometer.

一態様では、複数の回路セグメント7402、7414、7416、7420、7424、7428、7434、7440は、通電シーケンスに従ってスリープモード又はスタンバイモードから動作モードに移行することができる。複数の回路セグメントはまた、非通電シーケンスに従って動作モードからスタンバイモード又はスリープモードに移行することができる。通電シーケンス及び非通電シーケンスは異なっていてもよい。いくつかの態様では、通電シーケンスは、複数の回路セグメントの回路セグメントのサブセットのみに通電することを含む。いくつかの態様では、非通電シーケンスは、複数の回路セグメントの回路セグメントのサブセットのみ通電を停止することを含む。 In one aspect, the plurality of circuit segments 7402, 7414, 7416, 7420, 7424, 7428, 7434, 7440 can transition from a sleep mode or standby mode to an operational mode according to an energization sequence. The plurality of circuit segments may also be transitioned from an operational mode to a standby or sleep mode according to a de-energized sequence. The energization sequence and de-energization sequence may be different. In some aspects, the energization sequence includes energizing only a subset of the circuit segments of the plurality of circuit segments. In some aspects, the de-energizing sequence includes de-energizing only a subset of the circuit segments of the plurality of circuit segments.

図49のシステム図7400を再び参照すると、セグメント化回路7401は、移行回路セグメント7402、プロセッサ回路セグメント7414、ハンドル回路セグメント7416、通信回路セグメント7420、ディスプレイ回路セグメント7424、モータ制御回路セグメント7428、エネルギー処置回路セグメント7434、及びシャフト回路セグメント7440を含む、複数の回路セグメントを備える。移行回路セグメントは、ウェイクアップ回路7404、ブースト電流回路7406、電圧制御回路7408、安全コントローラ7410、及びPOSTコントローラ7412を備える。移行回路セグメント7402は、非通電及び通電シーケンス、安全検出プロトコル、並びにPOSTを実装するように構成される。 Referring again to system diagram 7400 of FIG. 49, segmentation circuitry 7401 includes transition circuitry segment 7402, processor circuitry segment 7414, handle circuitry segment 7416, communication circuitry segment 7420, display circuitry segment 7424, motor control circuitry segment 7428, and energy treatment circuitry. A plurality of circuit segments are provided, including circuit segment 7434 and shaft circuit segment 7440. The transition circuit segment includes a wake-up circuit 7404, a boost current circuit 7406, a voltage control circuit 7408, a safety controller 7410, and a POST controller 7412. Transition circuit segment 7402 is configured to implement de-energizing and energizing sequences, safety detection protocols, and POST.

いくつかの態様では、ウェイクアップ回路7404は、加速度計ボタンセンサ7405を備える。態様では、移行回路セグメント7402は、通電状態にあるように構成されるが、セグメント化回路7401の複数の回路セグメントの他の回路セグメントは、低エネルギー状態、非通電状態、又は通電状態にあるように構成される。加速度計ボタンセンサ7405は、本明細書に記載される外科用器具6480の移動又は加速を監視してもよい。例えば、移動は、外科用器具の配向の変化又は回転であり得る。外科用器具は、例えば、外科用器具のユーザによって、3次元ユークリッド空間に対して任意の方向に移動することができる。加速度計ボタンセンサ7405が移動又は加速を感知すると、加速度計ボタンセンサ7405は、電圧制御回路7408に信号を送り、電圧制御回路7408にプロセッサ回路セグメント7414に電圧を印加させて、プロセッサ及び揮発性メモリを通電状態に移行させる。態様では、電圧制御回路7409がプロセッサ及び揮発性メモリに電圧を印加する前は、プロセッサ及び揮発性メモリは通電状態にある。動作モードでは、プロセッサは、通電シーケンス又は非通電シーケンスを開始することができる。様々な態様では、加速度計ボタンセンサ7405はまた、プロセッサに信号を送り、プロセッサに通電シーケンス又は非通電シーケンスを開始させることができる。いくつかの態様では、個々の回路セグメントの大部分が低エネルギー状態又は非通電状態にあるとき、プロセッサは通電シーケンスを開始する。他の態様では、個々の回路セグメントの大部分が通電状態にあるとき、プロセッサは非通電シーケンスを開始する。 In some aspects, wake-up circuit 7404 includes an accelerometer button sensor 7405. In aspects, transition circuit segment 7402 is configured to be in a energized state, while other circuit segments of the plurality of circuit segments of segmented circuit 7401 are configured to be in a low energy state, a de-energized state, or a energized state. It is composed of Accelerometer button sensor 7405 may monitor movement or acceleration of surgical instrument 6480 described herein. For example, the movement may be a change in orientation or rotation of the surgical instrument. A surgical instrument can be moved in any direction relative to three-dimensional Euclidean space, for example by a user of the surgical instrument. When the accelerometer button sensor 7405 senses movement or acceleration, the accelerometer button sensor 7405 sends a signal to the voltage control circuit 7408 causing the voltage control circuit 7408 to apply voltage to the processor circuit segment 7414 to remove the processor and volatile memory. Shifts to energized state. In aspects, the processor and volatile memory are in a powered state before voltage control circuit 7409 applies voltage to the processor and volatile memory. In the operational mode, the processor can initiate a energizing or de-energizing sequence. In various aspects, the accelerometer button sensor 7405 can also send a signal to the processor to cause the processor to initiate a energization or de-energization sequence. In some aspects, the processor initiates the energization sequence when a majority of the individual circuit segments are in a low energy or de-energized state. In other aspects, the processor initiates the de-energizing sequence when a majority of the individual circuit segments are in the energized state.

更に又はあるいは、加速度計ボタンセンサ7405は、外科用器具の所定の近傍内の外部移動を感知することができる。例えば、加速度計ボタンセンサ7405は、所定の近傍内でユーザの手を移動させる、本明細書に記載の外科用器具6480のユーザを感知することができる。加速度計ボタンセンサ7405がこの外部移動を感知すると、加速度計ボタンセンサ7405は、上述したように、電圧制御回路7408に信号を送り、かつプロセッサに信号を送ることができる。送られた信号を受信した後、プロセッサは、通電シーケンス又は非通電シーケンスを開始して、1つ又は2つ以上の回路セグメントを3つのモード間で移行させることができる。態様では、電圧制御回路7408に送られた信号は、プロセッサが動作モードにあることを検証するために送られる。いくつかの態様では、加速度計ボタンセンサ7405は、外科用器具が落下したときを感知し、感知された落下に基づいてプロセッサに信号を送ることができる。例えば、信号は、個々の回路セグメントの動作におけるエラーを示すことができる。1つ又は2つ以上のセンサは、影響を受けた個々の回路セグメントの損傷又は誤動作を感知することができる。感知された損傷又は誤動作に基づいて、POSTコントローラ7412は、対応する個々の回路セグメントのPOSTを実施することができる。 Additionally or alternatively, accelerometer button sensor 7405 can sense external movement of the surgical instrument within a predetermined vicinity. For example, accelerometer button sensor 7405 can sense a user of a surgical instrument 6480 described herein moving the user's hand within a predetermined vicinity. When accelerometer button sensor 7405 senses this external movement, accelerometer button sensor 7405 can signal voltage control circuit 7408 and signal the processor, as described above. After receiving the transmitted signal, the processor can initiate a energization or de-energization sequence to transition one or more circuit segments between the three modes. In an aspect, a signal sent to voltage control circuit 7408 is sent to verify that the processor is in an operational mode. In some aspects, the accelerometer button sensor 7405 can sense when the surgical instrument is dropped and send a signal to the processor based on the sensed drop. For example, the signal may indicate an error in the operation of an individual circuit segment. One or more sensors can sense damage or malfunction of individual affected circuit segments. Based on the sensed damage or malfunction, POST controller 7412 can perform POST of the corresponding individual circuit segment.

通電シーケンス又は非通電シーケンスは、加速度計ボタンセンサ7405に基づいて定義されてもよい。例えば、加速度計ボタンセンサ7405は、複数の回路セグメントの特定の回路セグメントの選択を示す、特定の運動又は運動のシーケンスを感知することができる。感知された運動又は一連の感知された運動に基づいて、加速度計ボタンセンサ7405は、プロセッサが通電状態にあるときに、複数の回路セグメントのうちの1つ又は2つ以上の回路セグメントの指示を含む信号を、プロセッサに送信することができる。この信号に基づいて、プロセッサは、選択された1つ又は2つ以上の回路セグメントを含む通電シーケンスを決定する。更に又はあるいは、本明細書に記載される外科用器具6480のユーザは、回路セグメントの数及び順序を選択して、外科用器具のグラフィカルユーザインターフェース(GUI)との対話に基づいて、通電シーケンス又は非通電シーケンスを定義することができる。 An energizing or de-energizing sequence may be defined based on the accelerometer button sensor 7405. For example, accelerometer button sensor 7405 can sense a particular movement or sequence of movements indicative of selection of a particular circuit segment of the plurality of circuit segments. Based on the sensed motion or series of sensed motions, accelerometer button sensor 7405 directs one or more of the plurality of circuit segments when the processor is in the energized state. A signal containing the information may be sent to the processor. Based on this signal, the processor determines an energization sequence that includes the selected one or more circuit segments. Additionally or alternatively, a user of a surgical instrument 6480 described herein can select the number and order of circuit segments to create an energization sequence or sequence based on interaction with a graphical user interface (GUI) of the surgical instrument. De-energizing sequences can be defined.

様々な態様では、加速度計ボタンセンサ7405は、加速度計ボタンセンサ7405が、本明細書に記載される外科用器具6480の移動、又は所定の閾値を上回る所定の近傍内の外部移動を検出したときにのみ、電圧制御回路7408に信号を送り、かつプロセッサに信号を送ることができる。例えば、移動が5秒以上感知された場合、又は外科用器具が5インチ以上移動された場合にのみ信号が送られ得る。他の態様では、加速度計ボタンセンサ7405は、加速度計ボタンセンサ7405が、外科用器具の振動移動を検出したときにのみ、電圧制御回路7408に信号を送り、かつプロセッサに信号を送ることができる。所定の閾値は、外科用器具の回路セグメントの不用意な移行を低減する。前述のように、移行は、通電シーケンスに従う動作モードへの移行、非通電シーケンスに従う低エネルギーモードへの移行又は非通電シーケンスに従うスリープモードへの移行を含むことができる。いくつかの態様では、外科用器具は、外科用器具のユーザによって作動され得るアクチュエータを備える。この作動は、加速度計ボタンセンサ7405によって感知される。アクチュエータは、スライダ、トグルスイッチ、又は瞬間接触スイッチであってもよい。感知された作動に基づいて、加速度計ボタンセンサ7405は、電圧制御回路7408に信号を送り、かつプロセッサに信号を送ることができる。 In various aspects, the accelerometer button sensor 7405 detects when the accelerometer button sensor 7405 detects movement of the surgical instrument 6480 described herein, or external movement within a predetermined neighborhood that exceeds a predetermined threshold. can only send a signal to the voltage control circuit 7408 and send a signal to the processor. For example, a signal may be sent only if movement is sensed for more than 5 seconds or if the surgical instrument is moved more than 5 inches. In other aspects, the accelerometer button sensor 7405 can signal the voltage control circuit 7408 and signal the processor only when the accelerometer button sensor 7405 detects vibrational movement of the surgical instrument. . The predetermined threshold reduces inadvertent migration of circuit segments of the surgical instrument. As described above, the transition may include transitioning to an operating mode following an energizing sequence, transitioning to a low energy mode following a de-energizing sequence, or transitioning to a sleep mode following a de-energizing sequence. In some aspects, the surgical instrument includes an actuator that can be actuated by a user of the surgical instrument. This actuation is sensed by accelerometer button sensor 7405. The actuator may be a slider, toggle switch, or momentary contact switch. Based on the sensed actuation, accelerometer button sensor 7405 can signal voltage control circuit 7408 and signal the processor.

ブースト電流回路7406は、電池に連結されている。ブースト電流回路7406は、リレー又はトランジスタなどの電流増幅器であり、個々の回路セグメントの電流の規模を増幅するように構成されている。電流の初期の規模は、電池によってセグメント化回路7401に提供される電源電圧に対応する。好適なリレーは、ソレノイドを含む。好適なトランジスタは、電界効果トランジスタ(FET)、MOSFET及び双極接合トランジスタ(bipolar junction transistor、BJT)を含む。ブースト電流回路7406は、本明細書に記載される外科用器具6480の動作中により多くの電流引き込みを必要とする、個々の回路セグメント又は回路に対応する電流の規模を増幅させることができる。例えば、モータ制御回路セグメント7428に対する電流の増加は、外科用器具のモータがより多くの入力電力を必要とするときに提供され得る。個々の回路セグメントに提供される電流の増加は、別の回路セグメント又は複数の回路セグメントの対応する電流の減少を引き起こすことができる。更に又はあるいは、電流の増加は、電池と共に動作する追加の電圧源によって提供される電圧に対応し得る。 A boost current circuit 7406 is coupled to the battery. Boost current circuit 7406 is a current amplifier, such as a relay or transistor, configured to amplify the magnitude of the current in the individual circuit segment. The initial magnitude of the current corresponds to the power supply voltage provided to the segmentation circuit 7401 by the battery. Suitable relays include solenoids. Suitable transistors include field effect transistors (FETs), MOSFETs, and bipolar junction transistors (BJTs). Boost current circuit 7406 can amplify the magnitude of current corresponding to individual circuit segments or circuits that require more current draw during operation of surgical instrument 6480 described herein. For example, an increase in current to motor control circuit segment 7428 may be provided when a surgical instrument motor requires more input power. An increase in current provided to an individual circuit segment can cause a corresponding decrease in current in another circuit segment or circuit segments. Additionally or alternatively, the increase in current may correspond to a voltage provided by an additional voltage source operating in conjunction with the battery.

電圧制御回路7408は電池に連結されている。電圧制御回路7408は、複数の回路セグメントに電圧を提供するか、又はこれらから電圧を除去するように構成される。電圧制御回路7408はまた、セグメント化回路7401の複数の回路セグメントに提供される電圧を増加又は低減するようにも構成される。様々な態様では、電圧制御回路7408は、入力を選択するマルチプレクサ(MUX)などの組み合わせ論理回路、複数の電子スイッチ、及び複数の電圧変換器を備える。複数の電子スイッチの電子スイッチは、開放構成と閉鎖構成との間で切り換えて、個々の回路セグメントを電池から切断するか、又は電池に接続するように構成されてもよい。複数の電子スイッチは、トランジスタなどの固体装置、又は中でも特に、無線スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、慣性センサなどの他の種類のスイッチであってもよい。組み合わせ論理回路は、開放構成に切り換えて、対応する回路セグメントへの電圧の印加を可能にするために、個々の電子スイッチを選択するように構成されている。組み合わせ論理回路はまた、閉鎖構成に切り換えて、対応する回路セグメントからの電圧の除去を可能にするために、個々の電子スイッチを選択するように構成されている。複数の個々の電子スイッチを選択することにより、組み合わせ論理回路は、非通電シーケンス又は通電シーケンスを実装することができる。複数の電圧変換器は、複数の回路セグメントに昇圧電圧又は降圧電圧を提供することができる。電圧制御回路7408はまた、マイクロプロセッサ及びメモリ装置を含んでもよい。 Voltage control circuit 7408 is coupled to the battery. Voltage control circuit 7408 is configured to provide voltage to or remove voltage from multiple circuit segments. Voltage control circuit 7408 is also configured to increase or decrease the voltage provided to multiple circuit segments of segmentation circuit 7401. In various aspects, voltage control circuit 7408 comprises combinatorial logic circuits such as multiplexers (MUXs) that select inputs, electronic switches, and voltage converters. The electronic switches of the plurality of electronic switches may be configured to switch between open and closed configurations to disconnect or connect individual circuit segments from the battery. The plurality of electronic switches may be solid state devices such as transistors, or other types of switches such as wireless switches, ultrasonic switches, accelerometers, inertial sensors, among others. The combinational logic circuit is configured to select individual electronic switches to switch to an open configuration to enable application of voltage to the corresponding circuit segment. The combinational logic circuit is also configured to select individual electronic switches to switch to a closed configuration to enable removal of voltage from the corresponding circuit segment. By selecting a plurality of individual electronic switches, the combinational logic circuit can implement de-energizing or energizing sequences. The plurality of voltage converters can provide step-up or step-down voltages to the plurality of circuit segments. Voltage control circuit 7408 may also include a microprocessor and memory device.

安全コントローラ7410は、回路セグメントの安全チェックを実施するように構成されている。いくつかの態様では、安全コントローラ7410は、1つ又は2つ以上の個々の回路セグメントが動作モードにあるとき、安全チェックを実施する。安全チェックは、回路セグメントの機能又は動作に任意のエラー又は欠陥があるかどうかを決定するために実施されてもよい。安全コントローラ7410は、複数の回路セグメントのうちの1つ又は2つ以上のパラメータを監視することができる。安全コントローラ7410は、1つ又は2つ以上のパラメータを既定のパラメータと比較することによって、複数の回路セグメントの識別情報及び動作を検証することができる。例えば、RFエネルギーモダリティが選択されると、安全コントローラ7410は、シャフトの関節運動パラメータが既定の関節運動パラメータに一致していることを検証して、本明細書に記載される外科用器具6480のRFエネルギーモダリティの動作を検証することができる。いくつかの態様では、安全コントローラ7410は、センサによって、障害を検出するために外科用器具の1つ又は2つ以上の特性の間の所定の関係を監視してもよい。1つ又は2つ以上の特性が所定の関係に不一致であるときに、障害が生じ得る。安全コントローラ7410が、障害が存在するか、エラーが存在するか、又は複数の回路セグメントの一部の動作が検証されなかったと判断すると、安全コントローラ7410は、その障害、エラー、又は検証の失敗が発生した特定の回路セグメントの動作を防止するか又は無効にする。 Safety controller 7410 is configured to perform safety checks on circuit segments. In some aspects, safety controller 7410 performs safety checks when one or more individual circuit segments are in an operational mode. A safety check may be performed to determine if there are any errors or defects in the function or operation of the circuit segment. Safety controller 7410 can monitor one or more parameters of multiple circuit segments. Safety controller 7410 can verify the identity and operation of multiple circuit segments by comparing one or more parameters to predefined parameters. For example, when an RF energy modality is selected, the safety controller 7410 verifies that the shaft articulation parameters match the predefined articulation parameters for the surgical instrument 6480 described herein. The operation of the RF energy modality can be verified. In some aspects, the safety controller 7410 may monitor, through sensors, a predetermined relationship between one or more characteristics of the surgical instrument to detect a fault. A failure may occur when one or more characteristics are inconsistent with a predetermined relationship. If safety controller 7410 determines that a fault exists, an error exists, or operation of a portion of a plurality of circuit segments was not verified, safety controller 7410 determines that the fault, error, or verification failure is Preventing or disabling the operation of the particular circuit segment that occurred.

POSTコントローラ7412は、複数の回路セグメントの適正な動作を検証するためのPOSTを実施する。いくつかの態様では、電圧制御回路7408が個々の回路セグメントに電圧を印加して個々の回路セグメントをスタンバイモード又はスリープモードから動作モードに移行させる前に、POSTが複数の回路セグメントの個々の回路セグメントに対して実施される。個々の回路セグメントがPOSTを通過しない場合、特定の回路セグメントは、スタンバイモード又はスリープモードから動作モードに移行しない。ハンドル回路セグメント7416のPOSTは、例えば、ハンドル制御センサ7418が、本明細書に記載される外科用器具6480のハンドル制御の作動を感知するかどうかを試験することを含んでもよい。いくつかの態様では、POSTコントローラ7412は、加速度計ボタンセンサ7405に信号を送り、POSTの一部として個々の回路セグメントの動作を検証することができる。例えば、信号を受信した後、加速度計ボタンセンサ7405は、外科用器具のユーザに、外科用器具を複数の様々な位置に移動させて、外科用器具の動作を確認するように促すことができる。加速度計ボタンセンサ7405はまた、POSTの一部として回路セグメントの出力又は回路セグメントの回路を監視してもよい。例えば、加速度計ボタンセンサ7405は、モータ7432によって生成された増分モータパルスを感知して、動作を検証することができる。モータ制御回路7430のモータコントローラを使用して、モータ7432を制御して増分モータパルスを生成することができる。 POST controller 7412 performs POST to verify proper operation of multiple circuit segments. In some aspects, POST applies voltages to individual circuit segments of the plurality of circuit segments before voltage control circuit 7408 applies voltages to the individual circuit segments to transition the individual circuit segments from standby or sleep mode to operational mode. Performed on segments. If an individual circuit segment does not pass POST, the particular circuit segment will not transition from standby or sleep mode to operational mode. POST of handle circuit segment 7416 may include, for example, testing whether handle control sensor 7418 senses actuation of a handle control of surgical instrument 6480 described herein. In some aspects, POST controller 7412 can send signals to accelerometer button sensor 7405 to verify operation of individual circuit segments as part of POST. For example, after receiving a signal, the accelerometer button sensor 7405 can prompt a user of the surgical instrument to move the surgical instrument to a plurality of different positions to confirm operation of the surgical instrument. . The accelerometer button sensor 7405 may also monitor the output of the circuit segment or the circuit of the circuit segment as part of POST. For example, accelerometer button sensor 7405 can sense incremental motor pulses generated by motor 7432 to verify operation. A motor controller in motor control circuit 7430 can be used to control motor 7432 to generate incremental motor pulses.

様々な態様では、本明細書に記載される外科用器具6480は、追加の加速度計ボタンセンサを備えてもよい。POSTコントローラ7412はまた、電圧制御回路7408のメモリ装置に記憶されている制御プログラムを実行してもよい。制御プログラムは、POSTコントローラ7412に、複数の回路セグメントから一致する暗号化パラメータを要求する信号を送信させることができる。個々の回路セグメントから一致する暗号化パラメータを受信するのに失敗することは、対応する回路セグメントが破損又は誤動作していることをPOSTコントローラ7412に示す。いくつかの態様では、POSTコントローラ7412が、POSTに基づいてプロセッサが破損又は誤動作していると判断する場合、POSTコントローラ7412は、1つ又は2つ以上の二次プロセッサに信号を送り、1つ又は2つ以上の二次プロセッサに、プロセッサが実施することができない限界機能を実施させることができる。いくつかの態様では、POSTコントローラ7412が、POSTに基づいて1つ又は2つ以上の回路セグメントが適切に動作していないと判断する場合、POSTコントローラ7412は、POSTに失敗したか、又は適切に動作していない回路セグメントをロックアウトしながら、適切に動作する回路セグメントの低性能モードを開始することができる。ロックアウトした回路セグメントは、スタンバイモード又はスリープモードの回路セグメントと同様に機能することができる。 In various aspects, the surgical instruments 6480 described herein may include additional accelerometer button sensors. POST controller 7412 may also execute a control program stored in a memory device of voltage control circuit 7408. The control program can cause the POST controller 7412 to send signals requesting matching encryption parameters from multiple circuit segments. Failure to receive matching encryption parameters from an individual circuit segment indicates to the POST controller 7412 that the corresponding circuit segment is corrupted or malfunctioning. In some aspects, if the POST controller 7412 determines that a processor is corrupted or malfunctioning based on the POST, the POST controller 7412 sends a signal to one or more secondary processors to Or, two or more secondary processors can perform marginal functions that a processor cannot perform. In some aspects, if POST controller 7412 determines that one or more circuit segments are not operating properly based on POST, POST controller 7412 determines that POST has failed or A lower performance mode can be initiated for properly operating circuit segments while locking out non-operating circuit segments. A locked out circuit segment may function similar to a circuit segment in standby or sleep mode.

プロセッサ回路セグメント7414は、プロセッサ及び揮発性メモリを含む。このプロセッサは、通電又は非通電シーケンスを開始するよう構成されている。通電シーケンスを開始するために、プロセッサは、電圧制御回路7408に通電信号を送信して、電圧制御回路7408に、通電シーケンスに従って複数の回路セグメント又は複数の回路セグメントのサブセットに電圧を印加させる。非通電シーケンスを開始するために、プロセッサは、電圧制御回路7408に非通電信号を送信して、電圧制御回路7408に、非通電シーケンスに従って複数の回路セグメント又は複数の回路セグメントのサブセットから電圧を除去させる。 Processor circuit segment 7414 includes a processor and volatile memory. The processor is configured to initiate a energization or de-energization sequence. To initiate the energization sequence, the processor sends an energization signal to voltage control circuit 7408 to cause voltage control circuit 7408 to apply voltage to the plurality of circuit segments or a subset of the plurality of circuit segments according to the energization sequence. To initiate a de-energizing sequence, the processor sends a de-energizing signal to the voltage control circuit 7408 to cause the voltage control circuit 7408 to remove voltage from the plurality of circuit segments or a subset of the plurality of circuit segments according to the de-energizing sequence. let

ハンドル回路セグメント7416は、ハンドル制御センサ7418を備える。ハンドル制御センサ7418は、本明細書に記載される外科用器具6480の1つ又は2つ以上のハンドル制御部の作動を感知し得る。様々な態様では、1つ又は2つ以上のハンドル制御は、クランプ制御、解除ボタン、関節接合スイッチ、エネルギー起動ボタン、及び/又は任意の他の適切なハンドル制御を含む。ユーザは、エネルギー起動ボタンを起動して、RFエネルギーモード、超音波エネルギーモード、又はRFエネルギーモード及び超音波エネルギーモードの組み合わせを選択することができる。ハンドル制御センサ7418はまた、外科用器具へのモジュール式ハンドルの取り付けを容易にすることができる。例えば、ハンドル制御センサ7418は、外科用器具へのモジュール式ハンドルの適正な取り付けを感知して、外科用器具のユーザに感知した取り付けを示すことができる。LCDディスプレイ7426は、感知された取り付けのグラフィック表示を提供することができる。いくつかの態様では、ハンドル制御センサ7418は、1つ又は2つ以上のハンドル制御の作動を感知する。感知された作動に基づいて、プロセッサは、通電シーケンス又は非通電シーケンスのいずれかを開始することができる。 Handle circuit segment 7416 includes a handle control sensor 7418. Handle control sensor 7418 may sense actuation of one or more handle controls of surgical instrument 6480 described herein. In various aspects, the one or more handle controls include a clamp control, a release button, an articulation switch, an energy activation button, and/or any other suitable handle control. The user can activate the energy activation button to select RF energy mode, ultrasound energy mode, or a combination of RF energy mode and ultrasound energy mode. Handle control sensor 7418 can also facilitate attachment of the modular handle to a surgical instrument. For example, the handle control sensor 7418 can sense proper attachment of the modular handle to the surgical instrument and indicate the sensed attachment to a user of the surgical instrument. LCD display 7426 can provide a graphical display of sensed attachment. In some aspects, handle control sensor 7418 senses actuation of one or more handle controls. Based on the sensed actuation, the processor can initiate either an energization sequence or a de-energization sequence.

通信回路セグメント7420は、通信回路7422を備える。通信回路7422は、複数の回路セグメントの個々の回路セグメント間の信号通信を容易にするための通信インターフェースを備える。いくつかの態様では、通信回路7422は、電気的に通信するために、本明細書に記載の外科用器具6480のモジュール式構成要素のための経路を提供する。例えば、モジュールシャフト及びモジュール変換器は、外科用器具のハンドルに対して一体に取り付けられると、通信回路7422を介して制御プログラムをハンドルにアップロードすることができる。 Communication circuit segment 7420 includes communication circuit 7422 . Communication circuit 7422 includes a communication interface to facilitate signal communication between individual circuit segments of the plurality of circuit segments. In some aspects, communication circuitry 7422 provides a path for modular components of surgical instrument 6480 described herein to communicate electrically. For example, when the module shaft and module transducer are mounted together to a handle of a surgical instrument, a control program can be uploaded to the handle via the communication circuit 7422.

ディスプレイ回路セグメント7424は、LCDディスプレイ7426を備える。LCDディスプレイ7426は、液晶ディスプレイスクリーン、LEDインジケータなどを備えることができる。いくつかの態様では、LCDディスプレイ7426は、有機発光ダイオード(OLED)スクリーンである。ディスプレイは、本明細書に記載される外科用器具6480の上に配置されても、埋め込まれても、又は遠隔に配置されてもよい。例えば、ディスプレイは、外科用器具のハンドル上に配置され得る。ディスプレイは、ユーザに感覚フィードバックを提供するように構成される。様々な態様では、LCDディスプレイ7426は、バックライトを更に備える。いくつかの態様では、外科用器具はまた、スピーカ又はブザーなどの可聴フィードバック装置と、触覚アクチュエータなどの触覚フィードバック装置とを備えることができる。 Display circuit segment 7424 includes an LCD display 7426. LCD display 7426 can include a liquid crystal display screen, LED indicators, or the like. In some aspects, LCD display 7426 is an organic light emitting diode (OLED) screen. The display may be located on the surgical instrument 6480 described herein, embedded, or remotely located. For example, the display may be placed on the handle of a surgical instrument. The display is configured to provide sensory feedback to the user. In various aspects, LCD display 7426 further includes a backlight. In some aspects, the surgical instrument can also include an audible feedback device, such as a speaker or buzzer, and a tactile feedback device, such as a tactile actuator.

モータ制御回路セグメント7428は、モータ7432に連結されたモータ制御回路7430を備える。モータ7432は、ドライバ及びFETなどのトランジスタによってプロセッサに連結されている。様々な態様では、モータ制御回路7430は、プロセッサと信号通信するモータ電流センサを含み、モータの電流引き込みの測定値を示す信号をプロセッサに提供する。プロセッサは、ディスプレイに信号を送信する。ディスプレイは、この信号を受信して、モータ7432の電流引き込みの測定値を表示する。プロセッサは、信号を使用して、例えば、モータ7432の電流引き込みが許容範囲内に存在することを監視し、電流引き込みを複数の回路セグメントの1つ又は2つ以上のパラメータと比較し、かつ患者処置部位の1つ又は2つ以上のパラメータを決定することができる。様々な態様では、モータ制御回路7430は、モータの動作を制御するモータコントローラを備える。例えば、モータ制御回路7430は、例えばモータ7432の速度、トルク、及び加速度を調節することなどによって、様々なモータパラメータを制御する。この節は、モータ電流センサにより測定されたモータ7432を通る電流に基づいて行われる。 Motor control circuit segment 7428 includes a motor control circuit 7430 coupled to motor 7432. Motor 7432 is coupled to the processor by a driver and a transistor such as a FET. In various aspects, motor control circuit 7430 includes a motor current sensor in signal communication with the processor to provide a signal to the processor indicative of a measurement of the motor's current draw. The processor sends a signal to the display. The display receives this signal and displays a measurement of the motor 7432 current draw. The processor uses the signals to, for example, monitor that the current draw of the motor 7432 is within an acceptable range, compare the current draw to one or more parameters of the plurality of circuit segments, and One or more parameters of the treatment site can be determined. In various aspects, motor control circuit 7430 includes a motor controller that controls operation of the motor. For example, motor control circuit 7430 controls various motor parameters, such as by adjusting the speed, torque, and acceleration of motor 7432. This section is performed based on the current through the motor 7432 as measured by the motor current sensor.

様々な態様では、モータ制御回路7430は、モータ7432によって生成される力及びトルクを測定する力センサを備える。モータ7432は、本明細書に記載される外科用器具6480の機構を作動させるように構成される。例えば、モータ7432は、外科用器具のシャフトの作動を制御して、クランプ、回転、及び関節運動機能を実現するように構成される。例えば、モータ7432は、外科用器具のジョーとのクランプ運動を実現するようにシャフトを作動させることができる。モータコントローラは、ジョーによってクランプされた材料が、組織又は金属であるかどうかを決定することができる。モータコントローラはまた、ジョーが材料をクランプする程度を決定してもよい。例えば、モータコントローラは、感知されたモータ電流又はモータ電圧の誘導体に基づいて、ジョーの開閉の程度を決定することができる。いくつかの態様では、モータ7432は、変換器を作動させて、変換器にトルクをハンドルに印加させるように、又は外科用器具の関節運動を制御させるように構成される。モータ電流センサは、モータコントローラと相互作用して、モータ電流制限を設定することができる。電流が既定の閾値制限を満たす場合、モータコントローラは、モータ制御動作の対応する変更を開始する。例えば、モータ電流制限を超えると、モータコントローラにモータの電流引き込みを低減させる。 In various aspects, motor control circuit 7430 includes force sensors that measure force and torque generated by motor 7432. Motor 7432 is configured to operate the mechanisms of surgical instrument 6480 described herein. For example, motor 7432 is configured to control actuation of a shaft of a surgical instrument to provide clamping, rotation, and articulation functions. For example, motor 7432 can actuate the shaft to effect clamping motion with the jaws of a surgical instrument. The motor controller can determine whether the material clamped by the jaws is tissue or metal. The motor controller may also determine the degree to which the jaws clamp the material. For example, the motor controller can determine the extent to which the jaws open or close based on sensed motor current or motor voltage derivatives. In some aspects, the motor 7432 is configured to actuate the transducer to cause the transducer to apply torque to the handle or control articulation of the surgical instrument. A motor current sensor can interact with a motor controller to set a motor current limit. If the current meets a predetermined threshold limit, the motor controller initiates a corresponding change in motor control behavior. For example, exceeding a motor current limit causes the motor controller to reduce the current draw of the motor.

エネルギー処置回路セグメント7434は、本明細書に記載される外科用器具6480のエネルギーモジュール機能を実装するために、RF増幅器及び安全回路7436、並びに超音波信号発生器回路7438を含む。様々な態様では、RF増幅器及び安全回路7436は、RF信号を生成することによって外科用器具のRFモダリティを制御するように構成される。超音波信号発生器回路7438は、超音波信号を生成することによって超音波エネルギーモダリティを制御するように構成される。RF増幅器及び安全回路7436、並びに超音波信号発生器回路7438は、合同して組み合わせRF及び超音波エネルギーモダリティを制御するように動作することができる。 Energy treatment circuit segment 7434 includes RF amplifier and safety circuitry 7436 and ultrasound signal generator circuitry 7438 to implement energy module functionality of surgical instrument 6480 as described herein. In various aspects, the RF amplifier and safety circuit 7436 is configured to control the RF modality of the surgical instrument by generating an RF signal. Ultrasonic signal generator circuit 7438 is configured to control the ultrasound energy modality by generating ultrasound signals. The RF amplifier and safety circuit 7436 and the ultrasound signal generator circuit 7438 can jointly operate to control the combined RF and ultrasound energy modality.

シャフト回路セグメント7440は、シャフトモジュールコントローラ7442、モジュール制御アクチュエータ7444、1つ又は2つ以上のエンドエフェクタセンサ7446、及び不揮発性メモリ7448を備える。シャフトモジュールコントローラ7442は、プロセッサによって実行される制御プログラムを含む複数のシャフトモジュールを制御するように構成される。複数のシャフトモジュールは、超音波、組み合わせ超音波及びRF、RF I-ブレード並びにRF対向可能なジョーなどのシャフトモダリティを実装する。シャフトモジュールコントローラ7442は、プロセッサが実行する対応するシャフトモジュールを選択することによって、シャフトモダリティを選択することができる。モジュール制御アクチュエータ7444は、選択されたシャフトモダリティに従ってシャフトを作動させるように構成される。作動が開始された後、シャフトは、選択されたシャフトモダリティ及び選択されたエンドエフェクタモダリティに固有の1つ又は2つ以上のパラメータ、ルーチン又はプログラムに従ってエンドエフェクタを関節接合する。エンドエフェクタに位置する1つ又は2つ以上のエンドエフェクタセンサ7446は、力センサ、温度センサ、電流センサ、又は運動センサを含むことができる。1つ又は2つ以上のエンドエフェクタセンサ7446は、エンドエフェクタによって実施されたエネルギーモダリティに基づいて、エンドエフェクタの1つ又は2つ以上の動作に関するデータを送信する。様々な態様では、エネルギーモデルは、超音波エネルギーモダリティ、RFエネルギーモダリティ又は超音波エネルギーモダリティ及びRFエネルギーモダリティとの組み合わせを含む。不揮発性メモリ7448は、シャフト制御プログラムを記憶する。制御プログラムは、シャフトに固有の1つ又は2つ以上のパラメータ、ルーチン又はプログラムを含む。様々な態様では、不揮発性メモリ7448は、ROM、EPROM、EEPROM、又はフラッシュメモリであってもよい。不揮発性メモリ7448は、本明細書に記載される外科用器具6480の選択されたシャフトに対応するシャフトモジュールを記憶する。シャフトモジュールは、動作中に使用される外科用器具シャフトに応じて、シャフトモジュールコントローラ7442によって不揮発性メモリ7448内で変更又はアップグレードされてもよい。 Shaft circuit segment 7440 includes a shaft module controller 7442 , a module control actuator 7444 , one or more end effector sensors 7446 , and non-volatile memory 7448 . Shaft module controller 7442 is configured to control a plurality of shaft modules including a control program executed by a processor. Multiple shaft modules implement shaft modalities such as ultrasound, combined ultrasound and RF, RF I-blades, and RF-opposable jaws. Shaft module controller 7442 can select a shaft modality by selecting the corresponding shaft module that the processor executes. Module control actuator 7444 is configured to actuate the shaft according to the selected shaft modality. After actuation is initiated, the shaft articulates the end effector according to one or more parameters, routines, or programs specific to the selected shaft modality and the selected end effector modality. The one or more end effector sensors 7446 located on the end effector can include force sensors, temperature sensors, current sensors, or motion sensors. One or more end effector sensors 7446 transmit data regarding one or more operations of the end effector based on the energy modality performed by the end effector. In various aspects, the energy model includes an ultrasound energy modality, an RF energy modality, or a combination of ultrasound energy modalities and RF energy modalities. Non-volatile memory 7448 stores shaft control programs. The control program includes one or more parameters, routines or programs specific to the shaft. In various aspects, non-volatile memory 7448 may be ROM, EPROM, EEPROM, or flash memory. Non-volatile memory 7448 stores the shaft module corresponding to the selected shaft of surgical instrument 6480 described herein. Shaft modules may be modified or upgraded in non-volatile memory 7448 by shaft module controller 7442 depending on the surgical instrument shaft used during operation.

図50は、本開示の少なくとも1つの態様による、モータ制御機能を備える外科用器具の様々な構成要素の回路7925の回路図である。様々な態様では、本明細書に記載される外科用器具6480は、外科用器具6480に関連する種々の動作を実施するために、シャフト及び/又はギア構成要素を駆動するように構成されている駆動機構7930を含んでもよい。一態様では、駆動機構7930は、例えばエンドエフェクタを、ハンドルハウジングに対して長手方向軸線を中心に回転させるように構成された回転ドライブトレーン7932を含む。駆動機構7930は、ジョー部材を閉じてエンドエフェクタで組織を把持するように構成された閉鎖ドライブトレーン7934を更に含む。更に、駆動機構7930は、エンドエフェクタのクランプアーム部分を開閉して、エンドエフェクタで組織を把持するように構成された発射ドライブトレーン7936を含む。 FIG. 50 is a circuit diagram of a circuit 7925 of various components of a surgical instrument with motor control functionality in accordance with at least one aspect of the present disclosure. In various aspects, the surgical instruments 6480 described herein are configured to drive shafts and/or gear components to perform various operations associated with the surgical instruments 6480. A drive mechanism 7930 may also be included. In one aspect, the drive mechanism 7930 includes a rotational drive train 7932 configured to rotate the end effector, for example, about a longitudinal axis relative to the handle housing. Drive mechanism 7930 further includes a closing drive train 7934 configured to close the jaw members and grasp tissue with the end effector. Further, the drive mechanism 7930 includes a firing drive train 7936 configured to open and close a clamp arm portion of the end effector to grasp tissue with the end effector.

駆動機構7930は、外科用器具のハンドルアセンブリ内に位置することができるセレクタギアボックスアセンブリ7938を含む。セレクタギアボックスアセンブリ7938の近位には、ドライブトレーン7932、7934、7936のうちの1つを選択的に位置決めして任意の第2のモータ7944及びモータ駆動回路7946(第2のモータ7944及びモータ駆動回路7946が任意の構成要素であることを示すように破線で示される)の入力駆動構成要素と係合させるためにセレクタギアボックスアセンブリ7938内でギア要素を選択的に移動させるように機能する、第1のモータ7942を含む機能選択モジュールがある。 Drive mechanism 7930 includes a selector gearbox assembly 7938 that can be located within a handle assembly of a surgical instrument. Proximal to selector gearbox assembly 7938, one of drive trains 7932, 7934, 7936 is selectively positioned to connect optional second motor 7944 and motor drive circuit 7946 (second motor 7944 and motor Drive circuit 7946 is operative to selectively move a gear element within selector gearbox assembly 7938 to engage an input drive component (shown in dashed lines to indicate that it is an optional component). , a function selection module including a first motor 7942 .

引き続き図50を参照すると、モータ7942、7944は、モータ制御回路7946、7948にそれぞれ連結され、モータ制御回路7946、7948は電源7950からモータ7942、7944への電気エネルギーの流れを含む、モータ7942、7944の動作を制御するように構成されている。電源7950は、DC電池(例えば、再充電可能なリードベース、ニッケルベース、リチウムイオンベースの電池など)又は外科用器具に電気エネルギーを提供するために好適な任意の他の電源であってもよい。 Still referring to FIG. 50, the motors 7942, 7944 are coupled to motor control circuits 7946, 7948, respectively, which include the flow of electrical energy from a power source 7950 to the motors 7942, 7944. 7944. Power source 7950 may be a DC battery (e.g., a rechargeable lead-based, nickel-based, lithium ion-based battery, etc.) or any other power source suitable for providing electrical energy to a surgical instrument. .

外科用器具は、マイクロコントローラ7952(「コントローラ」)を更に備える。特定の例では、コントローラ7952は、マイクロプロセッサ7954(「プロセッサ」)と、1つ又は2つ以上のコンピュータ可読媒体又はメモリユニット7956(「メモリ」)と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ7956は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ7954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。電源7950は、例えば、コントローラ7952に電力を供給するように構成することができる。 The surgical instrument further includes a microcontroller 7952 ("controller"). In certain examples, controller 7952 may include a microprocessor 7954 ("processor") and one or more computer readable media or memory units 7956 ("memory"). In particular examples, memory 7956 can store various program instructions that, when executed, can cause processor 7954 to perform the functions and/or calculations described herein. can. Power supply 7950 can be configured to provide power to controller 7952, for example.

プロセッサ7954は、モータ制御回路7946と通信し得る。更に、メモリ7956は、ユーザ入力7958又はフィードバック要素7960に応答してプロセッサ7954によって実行されると、モータ制御回路7946にモータ7942を刺激させて少なくとも1つの回転運動を生成させ、セレクタギアボックスアセンブリ7938内のギア要素を選択的に移動させて、ドライブトレーン7932、7934、7936のうちの1つを第2のモータ7944の入力駆動構成要素と係合するように選択的に位置決めすることができる、プログラム命令を記憶することができる。更に、プロセッサ7954は、モータ制御回路7948と通信し得る。メモリ7956はまた、ユーザ入力7958に応答してプロセッサ7954によって実行されたとき、モータ制御回路7948にモータ7944を刺激させて少なくとも1つの回転運動を生成させ、例えば、第2のモータ7948の入力駆動構成要素と係合されたドライブトレーンを駆動することができる、プログラム命令を記憶することができる。 Processor 7954 may communicate with motor control circuit 7946. Additionally, memory 7956 , when executed by processor 7954 in response to user input 7958 or feedback element 7960 , causes motor control circuit 7946 to stimulate motor 7942 to produce at least one rotational movement and selector gearbox assembly 7938 . can selectively move a gear element within to selectively position one of the drive trains 7932, 7934, 7936 to engage an input drive component of the second motor 7944; Program instructions can be stored. Further, processor 7954 may communicate with motor control circuit 7948. Memory 7956 also causes motor control circuit 7948 to stimulate motor 7944 to produce at least one rotational motion when executed by processor 7954 in response to user input 7958, such as input drive of second motor 7948. Program instructions can be stored that can drive the drive train associated with the components.

コントローラ7952及び/又は本開示の他のコントローラは、集積型及び/若しくは離散型のハードウェア要素、ソフトウェア要素、並びに/又は両方の組み合わせを使用して実装されてもよい。集積型ハードウェア要素の例としては、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、ASIC、PLD、DSP、FPGA、論理ゲート、レジスタ、半導体素子、チップ、マイクロチップ、チップセット、マイクロコントローラ、システムオンチップ(SoC)、及び/又はシングルインラインパッケージ(SIP)が挙げられ得る。離散的なハードウェア要素の例としては、論理ゲート、電界効果トランジスタ、双極トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、及び/若しくはリレーなど、回路並びに/又は回路素子が挙げられ得る。特定の例では、コントローラ7952は、例えば、1つ又は2つ以上の基板上に離散型及び集積型の回路素子又は構成要素を備えるハイブリッド回路を含んでもよい。 Controller 7952 and/or other controllers of this disclosure may be implemented using integrated and/or discrete hardware elements, software elements, and/or a combination of both. Examples of integrated hardware elements include processors, microprocessors, microcontrollers, integrated circuits, ASICs, PLDs, DSPs, FPGAs, logic gates, registers, semiconductor devices, chips, microchips, chipsets, microcontrollers, system chip (SoC), and/or single in-line package (SIP). Examples of discrete hardware elements may include circuits and/or circuit elements such as logic gates, field effect transistors, bipolar transistors, resistors, capacitors, inductors, and/or relays. In certain examples, controller 7952 may include a hybrid circuit that includes, for example, discrete and integrated circuit elements or components on one or more substrates.

特定の例では、コントローラ7952及び/又は本開示の他のコントローラは、例えば、Texas Instrumentsから入手可能なLM 4F230H5QRであってもよい。特定の例では、Texas InstrumentsのLM4F230H5QRは、容易に利用可能な他の特性の中でも特に、最大40MHz、256KBの単一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、40MHz超の性能を改善するプリフェッチバッファ、32KBの単一サイクル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、本開示と共に使用するために容易に代用され得る。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。 In a particular example, controller 7952 and/or other controllers of this disclosure may be, for example, a LM 4F230H5QR available from Texas Instruments. In a particular example, Texas Instruments' LM4F230H5QR improves performance beyond 40 MHz, up to 256 KB of single-cycle flash memory or other non-volatile memory on-chip memory, among other readily available features. prefetch buffer, 32 KB single-cycle SRAM, internal ROM with StellarisWare® software, 2 KB EEPROM, one or more PWM modules, one or more QEI analogs, 12 An ARM Cortex-M4F processor core that includes one or more 12-bit ADCs with analog input channels. Other microcontrollers may be easily substituted for use with this disclosure. Therefore, the present disclosure should not be limited to this context.

様々な例では、本明細書に記載される様々な工程のうちの1つ又は2つ以上は、組み合わせ論理回路又は順序論理回路のいずれかを含む有限状態マシンによって実施可能であり、組み合わせ論理回路又は順序論理回路のいずれかが、少なくとも1つのメモリ回路に連結される。少なくとも1つのメモリ回路は、有限状態マシンの現在の状態を記憶する。組み合わせ又は順序論理回路は、有限状態マシンをこれらの工程に供するように構成される。順序論理回路は、同期又は非同期であってもよい。他の例では、本明細書に記載される様々な工程のうちの1つ又は2つ以上は、例えば、プロセッサ7958と有限状態マシンとの組み合わせを含む回路によって実施され得る。 In various examples, one or more of the various steps described herein can be performed by a finite state machine that includes either combinational logic circuits or sequential logic circuits; or sequential logic circuits are coupled to at least one memory circuit. At least one memory circuit stores a current state of the finite state machine. Combinatorial or sequential logic circuits are configured to provide finite state machines for these steps. Sequential logic circuits may be synchronous or asynchronous. In other examples, one or more of the various steps described herein may be performed by circuitry including, for example, a combination of processor 7958 and a finite state machine.

様々な例では、適切な機能を保証するために外科用器具の機能の状態を評価することが可能であることが有利であり得る。例えば、上で説明されたような、外科用器具の様々な動作を実施するために様々なモータ、ドライブトレーン及び/又はギア構成要素を含むように構成された駆動機構が、経時的に摩耗することが考えられる。これは、通常の使用を通じて起こり得るが、いくつかの例では、駆動機構は、酷使条件に起因してより早く摩耗し得る。ある特定の例では、外科用器具は、駆動機構及びその様々な構成要素の状態、例えば、健全さを決定するために自己評価を実施するように構成することができる。 In various instances, it may be advantageous to be able to assess the functional status of a surgical instrument to ensure proper functioning. For example, drive mechanisms configured to include various motors, drive trains, and/or gear components to perform various operations of surgical instruments, such as those described above, wear out over time. It is possible that Although this may occur through normal use, in some instances the drive mechanism may wear out faster due to abuse conditions. In certain examples, a surgical instrument can be configured to perform a self-assessment to determine the condition, e.g., health, of the drive mechanism and its various components.

例えば、自己診断を使用して、外科用器具が再滅菌前にその機能を実施することが可能である場合、又は構成要素のうちのいくつかを交換及び/又は修復すべき場合を決定することができる。回転ドライブトレーン7932、閉鎖ドライブトレーン7934、及び/又は発射ドライブトレーン7936を含むがこれらに限定されない駆動機構及びその構成要素の評価は、様々な方法で達成することができる。予測された性能からのずれの規模を使用して、感知された故障の可能性及びそのような故障の深刻度を決定することができる。繰り返し可能に予測可能なイベントの周期的解析、予想される閾値を超えるピーク又はドロップ及び故障の幅を含む、いくつかのメトリックが使用され得る。 For example, using self-diagnosis to determine when a surgical instrument is capable of performing its function prior to resterilization, or when some of its components should be replaced and/or repaired. I can do it. Evaluation of drive mechanisms and their components, including but not limited to rotating drive train 7932, closed drive train 7934, and/or firing drive train 7936, can be accomplished in a variety of ways. The magnitude of deviation from predicted performance can be used to determine the probability of a sensed failure and the severity of such failure. Several metrics may be used, including periodic analysis of repeatably predictable events, peaks or drops above expected thresholds, and width of failures.

様々な例では、適切に機能する駆動機構又はその構成要素のうちの1つ又は2つ以上の特徴的波形を用いて、駆動機構又はその構成要素のうちの1つ又は2つ以上の状態を評価することができる。1つ又は2つ以上の振動センサは、適切に機能する駆動機構又はその構成要素のうちの1つ又は2つ以上に対して配置して、適切に機能する駆動機構又はその構成要素のうちの1つ又は2つ以上の動作中に起こる様々な振動を記録することができる。記録された振動を用いて、特徴的な波形を生成することができる。将来の波形を特徴的な波形と比較して、駆動機構及びその構成要素の状態を評価することができる。 In various examples, characteristic waveforms of one or more of the properly functioning drive mechanism or its components are used to determine the state of the drive mechanism or one or more of its components. can be evaluated. The one or more vibration sensors are positioned relative to one or more of the properly functioning drive mechanism or its components to ensure that the properly functioning drive mechanism or its components Various vibrations occurring during one or more operations can be recorded. The recorded vibrations can be used to generate characteristic waveforms. Future waveforms can be compared to characteristic waveforms to assess the condition of the drive mechanism and its components.

引き続き図50を参照すると、外科用器具7930は、ドライブトレーン7932、7934、7936のうちの1つ又は2つ以上の、1つ又は2つ以上の可聴出力を記録及び分析するように構成されたドライブトレーン故障検出モジュール7962を含む。プロセッサ7954は、モジュール7962と通信し得るか、又は他の方法で制御することができる。下でより詳細に説明されるように、モジュール7962は、回路、ハードウェア、処理装置(例えば、プロセッサ7954)によって実行可能なコンピュータ可読プログラム命令を記憶するコンピュータ可読媒体(例えば、メモリ7956)を備えるコンピュータプログラム製品、又はそれらのいくつかの組み合わせなどの様々な手段として具現化することができる。いくつかの態様では、プロセッサ36は、モジュール7962を含み得るか、又は他の方法で制御することができる。 With continued reference to FIG. 50, surgical instrument 7930 is configured to record and analyze one or more audible outputs of one or more of drive trains 7932, 7934, 7936. Includes drivetrain failure detection module 7962. Processor 7954 may communicate with or otherwise control module 7962. As described in more detail below, module 7962 comprises a computer readable medium (e.g., memory 7956) that stores computer readable program instructions executable by circuitry, hardware, processing equipment (e.g., processor 7954). It may be embodied in various means, such as a computer program product, or some combination thereof. In some aspects, processor 36 may include or otherwise control module 7962.

ここで図51を参照すると、エンドエフェクタ8400は、ジョー部材8402上に位置するRFデータセンサ8406、8408a、8408bを備える。エンドエフェクタ8400は、ジョー部材8402及び超音波ブレード8404を備える。ジョー部材8402は、ジョー部材8402と超音波ブレード8404との間に位置する組織8410をクランプした状態で示されている。第1のセンサ8406は、ジョー部材8402の中央部に位置する。第2のセンサ8408a及び第3のセンサ8408bは、ジョー部材8402の外側部分に位置する。センサ8406、8408a、8408bは、ジョー部材8402に固定的に取り付けられるように構成されたフレキシブル回路8412(図52でより具体的に示す)に取り付けられるか、又は一体的に形成される。 Referring now to FIG. 51, end effector 8400 includes RF data sensors 8406, 8408a, 8408b located on jaw member 8402. End effector 8400 includes a jaw member 8402 and an ultrasonic blade 8404. Jaw member 8402 is shown clamping tissue 8410 located between jaw member 8402 and ultrasonic blade 8404. A first sensor 8406 is located in the center of the jaw member 8402. A second sensor 8408a and a third sensor 8408b are located on the outer portion of jaw member 8402. Sensors 8406, 8408a, 8408b are attached to or integrally formed with a flexible circuit 8412 (more specifically shown in FIG. 52) that is configured to be fixedly attached to jaw member 8402.

エンドエフェクタ8400は、外科用器具のための例示的なエンドエフェクタである。センサ8406、8408a、8408bは、インターフェース回路を介して制御回路7400(図63)などの制御回路に電気的に接続されている。センサ8406、8408a、8408bは電池によって電力供給され、センサ8406、8408a、8408bによって生成された信号は、制御回路のアナログ及び/又はデジタル処理回路に提供される。 End effector 8400 is an exemplary end effector for a surgical instrument. Sensors 8406, 8408a, 8408b are electrically connected to a control circuit, such as control circuit 7400 (FIG. 63), via an interface circuit. The sensors 8406, 8408a, 8408b are powered by batteries, and the signals generated by the sensors 8406, 8408a, 8408b are provided to analog and/or digital processing circuitry of the control circuit.

一態様では、第1のセンサ8406は、ジョー部材8402によって組織8410に加えられた垂直力F3を測定するための力センサである。第2のセンサ8408a及び第3のセンサ8408bは、組織8410にRFエネルギーを印加し、パラメータの中でもとりわけ、組織インピーダンス、下向きの力F1、横力F2、及び温度を測定するための、1つ又は2つ以上の要素を含む。電極8409a、8409bは、エネルギー源に電気的に連結され、RFエネルギーを組織8410に印加する。一態様では、第1のセンサ8406、並びに第2のセンサ8408a及び第3のセンサ8408bは、力又は単位面積当たりの力を測定するための歪みゲージである。下向きの力F1、横向きの力F2、及び垂直力F3の測定値は、力センサ8406、8408a、8408bが作用する表面積を決定することによって、容易に圧力へと変換され得ることが理解されよう。更に、本明細書に詳細に記載するように、フレキシブル回路8412は、フレキシブル回路8412の1つ又は2つ以上の層内に埋め込まれた温度センサを備えてもよい。1つ又は2つ以上の温度センサは、対称的に又は非対称的に配置されてよく、超音波駆動回路及びRF駆動回路の制御回路に組織8410の温度フィードバックを提供してもよい。 In one aspect, first sensor 8406 is a force sensor for measuring normal force F3 applied by jaw member 8402 to tissue 8410. A second sensor 8408a and a third sensor 8408b are one or more for applying RF energy to tissue 8410 and measuring tissue impedance, downward force F1, lateral force F2, and temperature, among other parameters. Contains two or more elements. Electrodes 8409a, 8409b are electrically coupled to an energy source and apply RF energy to tissue 8410. In one aspect, first sensor 8406 and second sensor 8408a and third sensor 8408b are strain gauges for measuring force or force per unit area. It will be appreciated that the measurements of downward force F1, lateral force F2, and normal force F3 can be easily converted to pressure by determining the surface area on which force sensors 8406, 8408a, 8408b act. Further, as described in detail herein, flexible circuit 8412 may include a temperature sensor embedded within one or more layers of flexible circuit 8412. One or more temperature sensors may be arranged symmetrically or asymmetrically to provide tissue 8410 temperature feedback to the control circuits of the ultrasound drive circuit and the RF drive circuit.

図52は、センサ8406、8408a、8408bがフレキシブル回路8412に取り付けられ得るか、又はフレキシブル回路8412と一体に形成され得る、図51に示すフレキシブル回路8412の一態様を示す。フレキシブル回路8412は、ジョー部材8402に固定的に取り付けられるように構成されている。図52で具体的に示すように、非対称型温度センサ8414a、8414bは、フレキシブル回路8412に取り付けられ、組織8410(図51)の温度を測定することを可能にする。 FIG. 52 illustrates one embodiment of the flexible circuit 8412 shown in FIG. 51 in which the sensors 8406, 8408a, 8408b can be attached to or integrally formed with the flexible circuit 8412. Flexible circuit 8412 is configured to be fixedly attached to jaw member 8402. As illustrated in FIG. 52, asymmetric temperature sensors 8414a, 8414b are attached to flexible circuit 8412 and allow the temperature of tissue 8410 (FIG. 51) to be measured.

図53は、本開示の少なくとも1つの態様による、超音波電気機械システム132002の周波数を制御し、そのインピーダンスを検出するための代替的システム132000である。システム132000は発生器に組み込まれてもよい。メモリ132026に連結されたプロセッサ132004は、プログラム可能カウンタ132006をプログラムして、超音波電気機械システム132002の出力周波数fに同調させる。入力周波数は、水晶発振器132008によって生成され、周波数を好適な値にスケーリングするために固定カウンタ132010に入力される。固定カウンタ132010及びプログラム可能カウンタ132006の出力は、位相/周波数検出器132012に適用される。位相/周波数検出器132012の出力は、増幅器/アクティブフィルタ回路132014に印加されて、電圧制御式発振器132016(VCO)に印加される調整電圧Vを生成する。VCO132016は、同等な電気回路として本明細書にモデル化されて示される超音波電気機械システム132002の超音波トランスデューサ部分に出力周波数fを適用する。超音波トランスデューサに印加される電圧信号及び電流信号は、電圧センサ132018及び電流センサ132020によって監視される。 FIG. 53 is an alternative system 132000 for controlling the frequency and detecting the impedance of an ultrasound electromechanical system 132002 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. System 132000 may be incorporated into a generator. A processor 132004 coupled to memory 132026 programs programmable counter 132006 to tune to the output frequency fo of ultrasound electromechanical system 132002. The input frequency is generated by a crystal oscillator 132008 and input to a fixed counter 132010 to scale the frequency to a suitable value. The outputs of fixed counter 132010 and programmable counter 132006 are applied to phase/frequency detector 132012. The output of the phase/frequency detector 132012 is applied to an amplifier/active filter circuit 132014 to generate a regulated voltage V t that is applied to a voltage controlled oscillator 132016 (VCO). VCO 132016 applies an output frequency fo to the ultrasound transducer portion of ultrasound electromechanical system 132002, which is modeled and shown herein as an equivalent electrical circuit. The voltage and current signals applied to the ultrasound transducer are monitored by voltage sensor 132018 and current sensor 132020.

電圧センサ132018及び電流センサ13020の出力は、電圧センサ132018及び電流センサ13020によって測定される電圧と電流との間の位相角を決定するために、別の位相/周波数検出器132022に印加される。位相/周波数検出器132022の出力は、高速アナログ-デジタル変換器132024(ADC)の1つのチャネルに適用され、それを介してプロセッサ132004に提供される。任意で、超音波電気機械システム132002に印加される電圧信号と電流信号との間の位相角を決定するために、電圧センサ132018及び電流センサ132020の出力は、2チャネルADC132024のそれぞれのチャネルに印加されて、ゼロ交差、FFT、又は本明細書に記載される他のアルゴリズムのためにプロセッサ132004に提供されてもよい。 The outputs of voltage sensor 132018 and current sensor 13020 are applied to another phase/frequency detector 132022 to determine the phase angle between the voltage and current measured by voltage sensor 132018 and current sensor 13020. The output of phase/frequency detector 132022 is applied to one channel of a high speed analog-to-digital converter 132024 (ADC) and provided therethrough to processor 132004. Optionally, the outputs of voltage sensor 132018 and current sensor 132020 are applied to respective channels of two-channel ADC 132024 to determine the phase angle between the voltage and current signals applied to ultrasound electromechanical system 132002. and may be provided to processor 132004 for zero crossing, FFT, or other algorithms described herein.

任意で、出力周波数fに比例する調整電圧Vは、ADC132024を介してプロセッサ132004にフィードバックされてもよい。これは、出力周波数fと比例するフィードバック信号をプロセッサ132004に提供し、このフィードバックを使用して出力周波数fを調節及び制御することができる。 Optionally, the regulated voltage V t that is proportional to the output frequency f o may be fed back to the processor 132004 via the ADC 132024 . This provides a feedback signal to the processor 132004 that is proportional to the output frequency fo , which feedback can be used to adjust and control the output frequency fo .

ジョーの状態の予測(パッドの燃焼、ステープル、破壊されたブレード、ジョー内の骨、ジョー内の組織)
超音波エネルギー送達に伴う課題は、超音波音響が誤った材料又は誤った組織に適用されることにより、装置故障、例えば、クランプアームパッドの燃焼又は超音波ブレードの破損が生じ得ることである。また、ジョー内に追加のセンサを追加することなく、超音波装置のエンドエフェクタのジョー内に何が位置するのか、及びジョーの状態を検出することも望ましい。超音波エンドエフェクタのジョー内にセンサを位置決めすることは、信頼性、コスト、及び複雑性の課題を提起する。
Prediction of jaw condition (burned pads, staples, broken blades, bone in the jaw, tissue in the jaw)
A challenge with ultrasonic energy delivery is that ultrasonic sound is applied to the wrong material or the wrong tissue, which can result in device failure, such as burnout of the clamp arm pad or breakage of the ultrasonic blade. It is also desirable to detect what is located within the jaws of an end effector of an ultrasound device and the condition of the jaws without adding additional sensors within the jaws. Positioning sensors within the jaws of ultrasonic end effectors poses reliability, cost, and complexity challenges.

本開示の少なくとも1つの態様により、超音波トランスデューサブレードを駆動するように構成された超音波トランスデューサのインピーダンス Impedance of an ultrasonic transducer configured to drive an ultrasonic transducer blade in accordance with at least one aspect of the present disclosure.

Figure 0007391852000014
に基づいて、ジョーの状態(クランプアームパッドの燃焼、ステープル、破壊されたブレード、ジョー内の骨、ジョー内の組織、ジョーが閉じた状態でのバックカット)を推定するために、超音波分光スマートブレードアルゴリズム技術を用いてもよい。インピーダンスZ(t)、規模|Z|、及び位相φは、周波数fの関数としてプロットされる。
Figure 0007391852000014
Ultrasonic spectroscopy to estimate the condition of the jaws (burned clamp arm pads, staples, broken blades, bone in the jaws, tissue in the jaws, backcut with the jaws closed) based on Smart blade algorithm techniques may also be used. Impedance Z g (t), magnitude |Z|, and phase φ are plotted as a function of frequency f.

動的機械分光法又は単純に機械分光法としても知られている動的機械分析(DMA)は、材料を研究し特性評価するために使用される技術である。正弦波応力を材料に適用し、材料中の歪みを測定すると、材料の複素弾性率を決定できるようになる。超音波装置に適用される分光法は、周波数(化合物信号又は従来の周波数スイープ)のスイープで超音波ブレードの先端を励起し、得られた複素インピーダンスをそれぞれの周波数で測定することを含む。周波数の範囲にわたる超音波トランスデューサの複素インピーダンス測定値を分類子又はモデルに使用して、超音波エンドエフェクタの特性を推測する。一態様では、本開示は、超音波エンドエフェクタ(クランプアーム、ジョー)の状態を決定して、超音波装置内の自動化(例えば、装置を保護するために電力を無効化すること、適応アルゴリズムを実施すること、情報を取得すること、組織を識別するなど)を駆動するための技術を提供する。 Dynamic mechanical analysis (DMA), also known as dynamic mechanical spectroscopy or simply mechanical spectroscopy, is a technique used to study and characterize materials. Applying a sinusoidal stress to a material and measuring the strain in the material allows the complex modulus of the material to be determined. Spectroscopy applied to ultrasound devices involves exciting the tip of an ultrasound blade with a sweep of frequencies (compound signal or conventional frequency sweep) and measuring the resulting complex impedance at each frequency. Complex impedance measurements of an ultrasound transducer over a range of frequencies are used in a classifier or model to infer properties of the ultrasound end effector. In one aspect, the present disclosure provides adaptive algorithms for determining the state of ultrasound end effectors (clamp arms, jaws) to automate automation within an ultrasound device (e.g., disabling power to protect the device). (e.g., implementing, retrieving information, identifying organizations, etc.).

図54は、本開示の少なくとも1つの態様による、エンドエフェクタの様々な異なる状態及び状況を有する超音波装置のスペクトル132030であり、ここでは、インピーダンスZ(t)、規模|Z|、及び位相φが周波数fの関数としてプロットされる。スペクトル132030は3次元空間でプロットされ、ここでは、周波数(Hz)はx軸に沿ってプロットされ、位相(ラド)はy軸に沿ってプロットされ、規模(オーム)はz軸に沿ってプロットされる。 FIG. 54 is a spectrum 132030 of an ultrasound device with various different states and conditions of the end effector, where impedance Z g (t), magnitude |Z|, and phase, according to at least one aspect of the present disclosure. φ is plotted as a function of frequency f. The spectrum 132030 is plotted in three-dimensional space, where frequency (Hz) is plotted along the x-axis, phase (rad) is plotted along the y-axis, and magnitude (ohms) is plotted along the z-axis. be done.

異なるジョーの咬合及びデバイス状態のスペクトル分析により、異なる状況及び状態のための周波数の範囲にわたって異なる複素インピーダンス特性パターン(指紋)が生成される。それぞれの状態又は状況は、プロットされたとき、3D空間において異なる特性パターンを有する。これらの特性パターンは、エンドエフェクタの状況及び状態を推定するために使用され得る。図54は、空気132032、クランプアームパッド132034、セーム132036、ステープル132038、及び破壊されたブレード132040のスペクトルを示す。セーム132036は、異なる種類の組織を特徴付けるために使用されてもよい。 Spectral analysis of different jaw occlusions and device conditions produces different complex impedance characteristic patterns (fingerprints) over a range of frequencies for different situations and conditions. Each state or situation has a different characteristic pattern in 3D space when plotted. These characteristic patterns may be used to estimate the situation and state of the end effector. FIG. 54 shows spectra of air 132032, clamp arm pad 132034, chamois 132036, staple 132038, and broken blade 132040. Chamois 132036 may be used to characterize different types of tissue.

スペクトル132030は、超音波トランスデューサ全体に低電力電気信号を適用して、超音波ブレードの非治療的励起を生むことによって評価することができる。低電力電気信号をスイープ又は化合物フーリエ級数の形態で適用して、FFTを使用して直列(スイープ)又は並列(化合信号)の周波数の範囲で超音波トランスデューサにわたってインピーダンス Spectrum 132030 can be evaluated by applying a low power electrical signal across the ultrasound transducer to produce non-therapeutic excitation of the ultrasound blade. Applying a low-power electrical signal in the form of a swept or compound Fourier series, we use FFT to determine the impedance across an ultrasound transducer in a range of frequencies in series (sweep) or in parallel (combined signal).

Figure 0007391852000015
を測定することができる。
Figure 0007391852000015
can be measured.

新しいデータの分類の方法
各特性パターンに関して、パラメトリックラインは、便宜により決定され得るように、多項式、フーリエ級数、又は任意の他の形態のパラメトリック方程式を使用して、訓練に使用されるデータに適合させることができる。新しいデータ点が受信され、これを、新たなデータ点から特性パターン訓練データに適合された軌跡までのユークリッド垂直距離を使用することによって分類する。新たなデータ点のそれぞれの軌跡(それぞれの軌跡は異なる状態又は状況を表す)までの垂直距離を使用して、点を状態又は状況に割り当てる。
New data classification methods For each characteristic pattern, parametric lines are fitted to the data used for training using polynomials, Fourier series, or any other form of parametric equations, as may be determined by convenience. can be done. New data points are received and classified by using the Euclidean vertical distance from the new data points to the trajectory fitted to the characteristic pattern training data. The vertical distance to each new data point's trajectory (each trajectory representing a different state or situation) is used to assign the point to a state or situation.

訓練データ内のそれぞれの点から適合された曲線までの距離の確率分布を使用して、正しく分類された新たなデータ点の確率を推定することができる。これは、適合された軌跡のそれぞれの新たなデータ点における、適合された軌道に垂直な平面内の2次元確率分布を本質的に構築する。次いで、新たなデータ点を正しい分類の確率に基づいて訓練セットに含めると、状態の高周波変化を容易に検出するが、装置が汚れている又はパッドが消耗しているなど、システム性能において生じる逸脱を遅らせるように適合する、適応的な学習分類子を作製することができる。 The probability distribution of the distance from each point in the training data to the fitted curve can be used to estimate the probability of a new data point being correctly classified. This essentially constructs a two-dimensional probability distribution in the plane perpendicular to the fitted trajectory at each new data point of the fitted trajectory. New data points are then included in the training set based on their probability of correct classification, which easily detects high frequency changes in condition, but introduces deviations in system performance, such as dirty equipment or worn pads. An adaptive learning classifier can be created that adapts to delay the .

図55は、本開示の少なくとも1つの態様による、3D訓練データセット(S)のプロット132042のグラフ図であり、ここでは、超音波トランスデューサのインピーダンスZ(t)、規模|Z|、及び位相φが周波数fの関数としてプロットされる。3D訓練データセット(S)プロット132042は、3次元空間でグラフ表示され、ここでは、位相(ラド)がx軸に沿ってプロットされ、周波数(Hz)がy軸に沿ってプロットされ、規模(オーム)がz軸に沿ってプロットされ、パラメトリックフーリエ級数が3D訓練データセットに適合される。データを分類するための方法は、3D訓練データセットに基づいている(S0は、プロット132042を生成するために使用される)。 FIG. 55 is a graphical illustration of a plot 132042 of a 3D training data set (S), in which the impedance Z g (t), magnitude |Z|, and phase of an ultrasound transducer, according to at least one aspect of the present disclosure. φ is plotted as a function of frequency f. The 3D training dataset (S) plot 132042 is graphically displayed in three-dimensional space, where phase (rad) is plotted along the x-axis, frequency (Hz) is plotted along the y-axis, and magnitude ( Ohms) are plotted along the z-axis and a parametric Fourier series is fitted to the 3D training data set. The method for classifying the data is based on a 3D training dataset (S0 is used to generate plot 132042).

3D訓練データセット(S)に適合されるパラメトリックフーリエ級数は、以下によって付与される。 The parametric Fourier series fitted to the 3D training dataset (S) is given by:

Figure 0007391852000016
Figure 0007391852000016

新しい点 What's new

Figure 0007391852000017
について、
Figure 0007391852000017
about,

Figure 0007391852000018
での垂直距離は、以下によって見出される。
Figure 0007391852000018
The vertical distance at is found by:

Figure 0007391852000019
以下の場合、
Figure 0007391852000019
In the following cases,

Figure 0007391852000020
すると、
Figure 0007391852000020
Then,

Figure 0007391852000021
Figure 0007391852000021

Dの確率分布を使用して、グループSに属するデータポイント Data points belonging to group S using the probability distribution of D

Figure 0007391852000022
の確率を推定することができる。
Figure 0007391852000022
It is possible to estimate the probability of

制御
超音波トランスデューサ/超音波ブレードの起動前、起動中、又は起動後に測定されたデータの分類に基づいて、様々な自動タスク及び安全対策を実装することができる。同様に、エンドエフェクタ内に位置する組織の状態及び超音波ブレードの温度もある程度推定され、超音波装置の状態のユーザによりよく情報を与えるか、又は重要な構造を保護するためなどに使用することもできる。超音波ブレードの温度制御は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年3月8日に出願された共同所有の米国仮特許出願第62/640,417号、題「TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR」に記載されている。
Control Based on the classification of the data measured before, during or after activation of the ultrasonic transducer/ultrasonic blade, various automatic tasks and safety measures can be implemented. Similarly, the state of the tissue located within the end effector and the temperature of the ultrasound blade may also be estimated to some extent and may be used to better inform the user of the state of the ultrasound device or to protect critical structures, etc. You can also do it. Temperature control of ultrasonic blades is described in commonly owned U.S. Provisional Patent Application No. 62/640,417, filed March 8, 2018, entitled "TEMPERATURE CONTROL IN ULTRASONIC," which is incorporated herein by reference in its entirety. DEVICE AND CONTROL SYSTEM THEREFOR”.

同様に、超音波ブレードがクランプアームパッドに接触する可能性が高い(例えば、組織が間にない)とき、又は超音波ブレードが破壊されているか、若しくは超音波ブレードが金属(例えば、ステープル)に触れている可能性がある場合には、電力送達を低減することができる。更に、ジョーが閉鎖しており、超音波ブレードとクランプアームパッドとの間に組織が検出されない場合、バックカッティングを無効にすることができる。 Similarly, when the ultrasonic blade is likely to contact the clamp arm pad (e.g., there is no tissue in between), or if the ultrasonic blade is broken or the ultrasonic blade touches metal (e.g., staples). If there is a possibility of touching, power delivery can be reduced. Additionally, backcutting can be disabled if the jaws are closed and no tissue is detected between the ultrasonic blade and the clamp arm pad.

分類を改善するための他のデータの統合
このシステムは、確率関数及びカルマンフィルタを使用して、このプロセスからのデータを前述のデータと組み合わせることによって、センサ、ユーザ、患者の測定基準、環境要因などによって提供される他の情報と併用することができる。カルマンフィルタは、様々な信頼性の不確かな測定値をふんだんに考慮して、生じる状態又は状況の最大尤度を決定する。この方法により、新たに分類されたデータ点への確率の割り当てが可能となるため、このアルゴリズムの情報は、カルマンフィルタ内の他の測定又は推定を用いて実装することができる。
Integration of other data to improve classification The system uses probability functions and Kalman filters to combine data from this process with previously described data such as sensor, user, patient metrics, environmental factors, etc. May be used in conjunction with other information provided by. A Kalman filter determines the maximum likelihood of a state or situation occurring, taking into account a variety of uncertain measurements of reliability. Since this method allows the assignment of probabilities to newly classified data points, the information in this algorithm can be implemented using other measurements or estimates within the Kalman filter.

図56は、本開示の少なくとも1つの態様による、複素インピーダンス特性パターン(指紋)に基づいてジョー条件を決定するための制御プログラム又は論理構成を示す論理フロー図132044である。複素インピーダンス特性パターン(指紋)に基づいてジョー条件を決定する前に、データベースに、図82に示されるような、空気132032、クランプアームパッド132034、セーム132036、ステープル132038、破壊されたブレード132040、及び様々な組織の種類及び条件を非限定的に含む様々なジョー条件を特徴付ける基準複素インピーダンス特性パターン又は訓練データセット(S)をポピュレートする。乾燥又は湿潤、全バイト又は先端に関わらずセームを使用して、異なる種類の組織を特徴付けてもよい。基準複素インピーダンス特性パターン又は訓練データセット(S)を生成するために使用されるデータ点は、治療レベル以下の駆動信号を超音波トランスデューサに適用し、駆動周波数を共振未満から共振超までの所定の周波数範囲にわたってスイープし、周波数のそれぞれにおいて複素インピーダンスを測定し、データ点を記録することにより得られる。次いで、多項式曲線適合、フーリエ級数、及び/又はパラメータ方程式を含む様々な数値法を使用して、データ点を曲線に適合させる。基準複素インピーダンス特性パターン又は訓練データセット(S)に適合させたパラメータフーリエ級数が本明細書に記載される。 FIG. 56 is a logic flow diagram 132044 illustrating a control program or logic configuration for determining jaw conditions based on a complex impedance characteristic pattern (fingerprint) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Before determining the jaw conditions based on the complex impedance characteristic pattern (fingerprint), the database is populated with air 132032, clamp arm pad 132034, chamois 132036, staple 132038, broken blade 132040, and A reference complex impedance characteristic pattern or training data set (S) is populated that characterizes a variety of jaw conditions, including, but not limited to, various tissue types and conditions. Chamois, whether dry or wet, whole bite or tip, may be used to characterize different types of tissue. The data points used to generate the reference complex impedance characteristic pattern or training data set (S) are determined by applying a subtherapeutic drive signal to the ultrasound transducer and increasing the drive frequency to a predetermined range from below resonance to above resonance. It is obtained by sweeping over a frequency range, measuring the complex impedance at each of the frequencies, and recording the data points. The data points are then fitted to a curve using various numerical methods including polynomial curve fitting, Fourier series, and/or parametric equations. A parametric Fourier series fitted to a reference complex impedance characteristic pattern or training data set (S) is described herein.

基準複素インピーダンス特性パターン又は訓練データセット(S)が生成されると、超音波器具は新たなデータ点を測定し、これらの新たなデータ点を分類し、新たなデータ点を基準複素インピーダンス特性パターン又は訓練データセット(S)に追加すべきかどうかを決定する。 Once the reference complex impedance characteristic pattern or training data set (S) is generated, the ultrasound instrument measures new data points, classifies these new data points, and assigns the new data points to the reference complex impedance characteristic pattern. or decide whether to add it to the training dataset (S).

ここで図56の論理フロー図を参照すると、一態様において、プロセッサ又は制御回路は、超音波トランスデューサの複素インピーダンスを測定する(132046)。ここで、複素インピーダンスは、 Referring now to the logic flow diagram of FIG. 56, in one aspect, the processor or control circuit measures the complex impedance of the ultrasound transducer (132046). Here, the complex impedance is

Figure 0007391852000023
として定義される。プロセッサ又は制御回路は、複素インピーダンス測定データ点を受信し(132048)、複素インピーダンス測定データ点を基準複素インピーダンス特性パターン内のデータ点と比較する(132050)。プロセッサ又は制御回路は、比較分析の結果に基づいて複素インピーダンス測定データ点を分類し(132052)、比較分析の結果に基づいてエンドエフェクタの状態又は状況を割り当てる(132054)。
Figure 0007391852000023
is defined as The processor or control circuit receives the complex impedance measurement data points (132048) and compares the complex impedance measurement data points to data points in a reference complex impedance characteristic pattern (132050). The processor or control circuit classifies the complex impedance measurement data points based on the results of the comparative analysis (132052) and assigns a state or status of the end effector based on the results of the comparative analysis (132054).

一態様では、プロセッサ又は制御回路は、プロセッサに結合したデータベース又はメモリから基準複素インピーダンス特性パターンを受信する。一態様では、プロセッサ又は制御回路は、以下のように、基準複素インピーダンス特性パターンを生成する。プロセッサ又は制御回路に連結した駆動回路は、非治療的駆動信号を超音波トランスデューサに適用し、これは、初期周波数で開始し、最終周波数で終了し、それらの間の複数の周波数で生じる。プロセッサ又は制御回路は、それぞれの周波数で超音波トランスデューサのインピーダンスを測定し、それぞれのインピーダンス測定値に対応するデータ点を記憶する。プロセッサ又は制御回路曲線は、複数のデータ点に適合して、基準複素インピーダンス特性パターンを表す3次元曲線を生成し、ここで、規模|Z|及び位相φは、周波数fの関数としてプロットされる。曲線適合には、多項式曲線適合、フーリエ級数、及び/又はパラメータ方程式が含まれる。 In one aspect, a processor or control circuit receives a reference complex impedance characteristic pattern from a database or memory coupled to the processor. In one aspect, a processor or control circuit generates a reference complex impedance characteristic pattern as follows. A drive circuit coupled to the processor or control circuit applies a non-therapeutic drive signal to the ultrasound transducer starting at an initial frequency, ending at a final frequency, and occurring at multiple frequencies therebetween. A processor or control circuit measures the impedance of the ultrasound transducer at each frequency and stores data points corresponding to each impedance measurement. A processor or control circuit curve is fitted to the plurality of data points to produce a three-dimensional curve representing a reference complex impedance characteristic pattern, where magnitude |Z| and phase φ are plotted as a function of frequency f. . Curve fitting includes polynomial curve fitting, Fourier series, and/or parametric equations.

一態様では、プロセッサ又は制御回路は、新たなインピーダンス測定データ点を受信し、新たなインピーダンス測定データ点から、基準複素インピーダンス特性パターンに適合された軌跡までのユークリッド垂直距離を使用して、新たなインピーダンス測定データ点を分類する。プロセッサ又は制御回路は、新たなインピーダンス測定データ点が正しく分類される確率を推定する。プロセッサ又は制御回路は、新たなインピーダンス測定データ点の推定された正しい分類の確率に基づいて、新たなインピーダンス測定データ点を基準複素インピーダンス特性パターンに追加する。一態様では、プロセッサ又は制御回路は、訓練データセット(S)に基づいてデータを分類し、訓練データセット(S)は、複数の複素インピーダンス測定データを含み、曲線は、パラメトリックフーリエ級数を使用して訓練データセット(S)に適合し、Sは本明細書で定義され、確率分布は、グループSに属する新たなインピーダンス測定データ点の確率を推定するために使用される。 In one aspect, the processor or control circuit receives a new impedance measurement data point and uses a Euclidean vertical distance from the new impedance measurement data point to a trajectory fitted to a reference complex impedance characteristic pattern to determine the new impedance measurement data point. Classify impedance measurement data points. A processor or control circuit estimates the probability that the new impedance measurement data point will be correctly classified. A processor or control circuit adds the new impedance measurement data point to the reference complex impedance characteristic pattern based on the estimated probability of correct classification of the new impedance measurement data point. In one aspect, the processor or control circuit classifies the data based on a training data set (S), the training data set (S) includes a plurality of complex impedance measurements, and the curve is classified using a parametric Fourier series. is fitted to a training dataset (S), S is defined herein, and a probability distribution is used to estimate the probability of a new impedance measurement data point belonging to group S.

モデルに基づくジョー分類子の状態
組織の種類及び状況を含む超音波装置のジョー内に位置する物質を分類することに対する関心は既存である。様々な態様において、高度なデータサンプリング及び精緻なパターン認識を用いると、この分類が可能であることが示され得る。このアプローチは、周波数の関数としてのインピーダンスに基づくものであり、ここでは、規模、位相、及び周波数が3Dでプロットされ、パターンは、図54及び55、並びに図56の論理フロー図に示されるように、リボン様に見える。本開示は、圧電変換器の十分に確立されたモデルに基づく代替的なスマートブレードアルゴリズムのアプローチを提供する。
State of the Model-Based Jaw Classifier There is existing interest in classifying materials located within the jaws of ultrasound devices, including tissue type and status. In various aspects, it may be shown that this classification is possible using advanced data sampling and sophisticated pattern recognition. This approach is based on impedance as a function of frequency, where magnitude, phase, and frequency are plotted in 3D, and the pattern is as shown in FIGS. 54 and 55 and the logic flow diagram of FIG. It looks like Ribbon-sama. The present disclosure provides an alternative smart blade algorithm approach based on the well-established model of piezoelectric transducers.

例として、等価な電気集中定数モデルは、物理圧電変換器の正確なモデルであることが知られている。これは、機械的共振付近の接線の、ミッタクレフラー拡張に基づく。複素インピーダンス又は複素アドミッタンスが虚数成分対実数成分としてプロットされると、円が形成される。図57は、本開示の少なくとも1つの態様による、圧電振動子の虚数成分対実数成分としてプロットされた複素インピーダンスの円プロット132056である。図58は、本開示の少なくとも1つの態様による、圧電振動子の虚数成分対実数成分としてプロットされた複素アドミッタンスの円プロット132058である。図57及び58に示されている円は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、IEEE177規格から得たものである。表1~4は、IEEE177規格から得たものであり、完全を期すために本明細書に開示されている。 As an example, an equivalent electrical lumped constant model is known to be an accurate model of a physical piezoelectric transducer. This is based on the Mittakrefler extension of the tangent around the mechanical resonance. When the complex impedance or complex admittance is plotted as an imaginary component versus a real component, a circle is formed. FIG. 57 is a circle plot 132056 of complex impedance plotted as imaginary versus real components of a piezoelectric vibrator, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 58 is a circle plot 132058 of the complex admittance plotted as the imaginary component versus the real component of a piezoelectric vibrator, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The circles shown in Figures 57 and 58 are taken from the IEEE 177 standard, which is incorporated herein by reference in its entirety. Tables 1-4 are taken from the IEEE 177 standard and are disclosed herein for completeness.

この円は、周波数が共振未満から共振超にスイープされるときに創出される。円を3Dで広げるのではなく、円を特定し、円の半径(r)及びオフセット(a、b)を推定する。次いで、これらの値を、所与の条件について確立された値と比較する。これらの条件は、1)開放していてジョー内に何もない、2)先端部の咬合、3)完全咬合及びジョー内のステープルであってもよい。スイープが複数の共振を生成する場合、それぞれの共振に対して異なる特性の円が存在する。それぞれの円は、共振が分離された場合に、次に進む前に描出されることになる。3D曲線を一連の近似と適合させるのではなく、データに円を適合させる。半径(r)及びオフセット(a、b)は、以下に記載される様々な数学的又は数値的技術を実施するようにプログラムされたプロセッサを使用して計算することができる。これらの値は、円の画像を捕捉することによって推定され、画像処理技術を使用して、円を定義する半径(r)及びオフセット(a、b)が推定される。 This circle is created when the frequency is swept from below resonance to above resonance. Rather than stretching the circle in 3D, we identify the circle and estimate its radius (r) and offset (a, b). These values are then compared to the values established for the given conditions. These conditions may be 1) open and empty in the jaws, 2) tip occlusion, and 3) full occlusion and staples in the jaws. If the sweep produces multiple resonances, there will be circles with different characteristics for each resonance. Each circle will be drawn before proceeding if the resonance is isolated. Rather than fitting a 3D curve with a series of approximations, we fit a circle to the data. The radius (r) and offset (a, b) can be calculated using a processor programmed to implement various mathematical or numerical techniques described below. These values are estimated by capturing an image of the circle and using image processing techniques to estimate the radius (r) and offset (a, b) that define the circle.

図59は、以下で指定される集中定数入力及び出力のための55.5kHzの超音波圧電変換器についての複素アドミッタンスの円プロット132060である。集中定数モデルに関する値を使用して、複素アドミッタンスを生成した。モデルには中程度の負荷を適用した。MathCadで生成された得られたアドミッタンス円を図59に示す。円プロット132060は、周波数が54から58kHzにスイープされるときに形成される。 FIG. 59 is a circle plot 132060 of complex admittance for a 55.5 kHz ultrasonic piezoelectric transducer for lumped constant inputs and outputs specified below. The values for the lumped constant model were used to generate the complex admittance. A moderate load was applied to the model. The resulting admittance circle generated in MathCad is shown in FIG. Circle plot 132060 is formed when the frequency is swept from 54 to 58 kHz.

集中定数入力値は、以下のとおりである。
Co=nF
Cs=8.22pF
Ls=1.0H
Rs=450Ω
The lumped constant input values are as follows.
Co=nF
Cs=8.22pF
Ls=1.0H
Rs=450Ω

入力に基づくモデルの出力は、以下のとおりである。 The output of the model based on the input is:

Figure 0007391852000024
Figure 0007391852000024

出力値を使用して、図59に示される円プロット132060をプロットする。円プロット132060は半径(r)を有し、中心132062は、原点132064からオフセットしている(a、b)。
r=1.01210
a=1.01310
b=-954.585
The output values are used to plot the circle plot 132060 shown in FIG. Circle plot 132060 has a radius (r) and center 132062 is offset from origin 132064 (a, b).
r=1.012 * 10 3
a=1.013 * 10 3
b=-954.585

以下に指定される総和A~Eは、本開示の少なくとも1つの態様により、図59で付与される例の円プロット132060プロットを推定するために必要である。円への適合を計算するために、いくつかのアルゴリズムが存在する。円は、その半径(r)、及び原点からの中心のオフセット(a、b)によって定義される。
=(x-a)+(y-b)
The summations AE specified below are necessary to estimate the example circle plot 132060 plot given in FIG. 59, according to at least one aspect of this disclosure. Several algorithms exist to calculate the fit to a circle. A circle is defined by its radius (r) and the offset of its center from the origin (a, b).
r 2 = (x-a) 2 + (y-b) 2

修正された最小二乗法(Umbach and Jones)は、a、b、及びrについて単純な閉形式解が存在するという点で便利である。 The modified least squares method (Umbach and Jones) is useful in that there are simple closed-form solutions for a, b, and r.

Figure 0007391852000025
Figure 0007391852000025

変数「a」の上の脱字記号は、真の値の推定値を示す。A、B、C、D、及びEは、データから計算される様々な積の総和である。これらは、次のとおり、完全性を期すために本明細書に含まれる。 The caret above the variable "a" indicates the estimate of the true value. A, B, C, D, and E are the sums of various products calculated from the data. These are included herein for completeness as follows.

Figure 0007391852000026
Z1,iは、コンダクタンスと称される実数成分の第1のベクトルであり、
Z2,iは、サセプタンスと称される虚数成分の第2であり、
Z3,iは、アドミッタンスが計算される周波数を表す第3のベクトルである。
Figure 0007391852000026
Z1,i is the first vector of real components called conductance,
Z2,i is the second imaginary component called susceptance,
Z3,i is the third vector representing the frequency at which admittance is calculated.

本開示は、超音波システムのために機能し、電気外科用システムが共振に依存しない場合であっても、電気外科用システムに適用できる可能性がある。 The present disclosure works for ultrasound systems and may be applicable to electrosurgical systems even if the electrosurgical system does not rely on resonance.

図60~64は、エンドエフェクタジョーが様々な開放構成又は閉鎖構成並びに負荷にある、超音波装置のインピーダンス/アドミッタンス円プロットを示すインピーダンス分析器から得られた画像を示す。本開示の少なくとも1つの態様により、実線の円プロットはインピーダンスを示し、破線の円プロットはアドミッタンスを示す。例として、インピーダンス/アドミッタンス円プロットは、超音波装置をインピーダンス分析器に接続することによって生成される。インピーダンス分析器のディスプレイは、インピーダンス分析器のフロントパネルから選択可能であり得る複素インピーダンス及び複素アドミッタンスに設定される。初期ディスプレイは、例えば、図60と関連して以下に説明するように、開放位置にある超音波エンドエフェクタのジョーと、負荷のない状態の超音波装置とを用いて取得されてもよい。インピーダンス分析器のオートスケール表示機能を使用して、複素インピーダンス円プロット及び複素アドミッタンス円プロットの両方を生成してもよい。同じディスプレイが、後続の図60~64に示されるように、異なる負荷条件を有する超音波装置の後続の実行に使用される。LabVIEWアプリケーションを用いて、データファイルをアップロードしてもよい。別の技術では、ディスプレイ画像は、iPhone又はAndroidのようなスマートフォンカメラなどのカメラで捕捉してもよい。そのため、ディスプレイの画像は、いくらかの「台形歪み」を含んでもよく、一般に、スクリーンに平行であるように見えないことがある。この技術を使用すると、ディスプレイ上の円プロットトレースは、捕捉された画像内で歪んで見えることになる。このアプローチにより、超音波エンドエフェクタのジョー内に位置する材料を分類することができる。 60-64 show images obtained from an impedance analyzer showing impedance/admittance circle plots of the ultrasound device with the end effector jaws in various open or closed configurations and loads. In accordance with at least one aspect of the present disclosure, a solid circle plot indicates impedance and a dashed circle plot indicates admittance. As an example, an impedance/admittance circle plot is generated by connecting an ultrasound device to an impedance analyzer. The display of the impedance analyzer is set to complex impedance and complex admittance, which may be selectable from the front panel of the impedance analyzer. The initial display may be obtained with the ultrasound end effector jaws in an open position and the ultrasound device in an unloaded state, for example, as described below in connection with FIG. 60. The autoscale display feature of the impedance analyzer may be used to generate both complex impedance circle plots and complex admittance circle plots. The same display is used for subsequent runs of the ultrasound device with different loading conditions, as shown in subsequent FIGS. 60-64. Data files may be uploaded using the LabVIEW application. In another technique, the display image may be captured with a camera, such as a smartphone camera such as an iPhone or Android. As such, the display image may contain some "keystone distortion" and may not generally appear parallel to the screen. Using this technique, the circle plot trace on the display will appear distorted in the captured image. This approach allows the material located within the jaws of an ultrasonic end effector to be classified.

複素インピーダンス及び複素アドミッタンスは、互いの全くの逆数である。新たな情報は、両方を見ることによって追加されるべきではない。別の考慮事項には、複素インピーダンス又は複素アドミッタンスを使用するときに、推定値がノイズにどの程度敏感であるかを決定することが含まれる。 Complex impedance and complex admittance are exact reciprocals of each other. No new information should be added by looking at both. Another consideration includes determining how sensitive the estimate is to noise when using complex impedance or complex admittance.

図60~64に示される例では、インピーダンス分析器は、主共振を単に捕捉する範囲で設定される。より広い範囲の周波数にわたって走査することによって、より多くの共振に遭遇することができ、複数の円プロットが形成され得る。超音波トランスデューサの等価な回路は、共振器の電気外科特性を規定する、直列接続されたインダクタンスLs、抵抗Rs、及び静電容量Csを有する第1の「運動」ブランチと、静電容量C0を有する第2容量ブランチとによってモデリングされてもよい。続く図60~64に示されるインピーダンス/アドミッタンスプロットでは、等価回路の構成要素の値は以下のとおりである。
Ls=L1=1.1068H
Rs=R1=311.352Ω
Cs=C1=7.43265pF
C0=C0=3.64026nF
In the examples shown in Figures 60-64, the impedance analyzer is set at a range that simply captures the main resonance. By scanning over a wider range of frequencies, more resonances can be encountered and multiple circle plots can be formed. An equivalent circuit for an ultrasound transducer consists of a first "motion" branch with an inductance Ls, a resistance Rs, and a capacitance Cs connected in series, defining the electrosurgical properties of the resonator, and a capacitance C0. A second capacity branch may be modeled. In the impedance/admittance plots shown in subsequent FIGS. 60-64, the values of the components of the equivalent circuit are as follows.
Ls=L1=1.1068H
Rs=R1=311.352Ω
Cs=C1=7.43265pF
C0=C0=3.64026nF

超音波トランスデューサに印加される発振器電圧は500mVであり、周波数は55kHzから56kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは200Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。インピーダンス(Z)及びアドミッタンス(Y)円プロットを特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル及びアドミッタンスカーソルによって示される円プロット上の位置で取得されてもよい。 The oscillator voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 55 kHz to 56 kHz. The impedance (Z) scale is 200Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div. Measurements of values that may characterize the impedance (Z) and admittance (Y) circular plots may be taken at locations on the circular plot indicated by the impedance cursor and admittance cursor.

ジョーの状態:負荷なしで開放している
図60は、本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが開放しており、負荷がない超音波装置の複素インピーダンス(Z)/アドミッタンス(Y)円プロット132068、132070を示すインピーダンス分析器のグラフ表示132066であり、実線の円プロット132068は複素インピーダンスを示し、破線の円プロット132070は複素アドミッタンスを示す。超音波トランスデューサに印加される発振器電圧は500mVであり、周波数は55kHzから56kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは200Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。複素インピーダンス(Z)及びアドミッタンス(Y)円プロット132068、132070を特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル132072及びアドミッタンスカーソル132074によって示される円プロット132068、132070上の位置で取得されてもよい。したがって、インピーダンスカーソル132072は、約55.55kHzに等しいインピーダンス円プロット132068の一部分に位置し、アドミッタンスカーソル132074は、約55.29kHzに等しいアドミッタンス円プロット132070の一部分に位置する。図60に示されるように、インピーダンスカーソル132072の位置は、以下の値に対応する。
R=1.66026Ω
X=-697.309Ω
式中、Rは抵抗(実数値)であり、Xはリアクタンス(虚数値)である。同様に、アドミッタンスカーソル132074の位置は、以下の値に対応する。
G=64.0322μS
B=1.63007mS
式中、Gはコンダクタンス(実数値)であり、Bはサセプタンス(虚数値)である。
Jaw Condition: Unloaded and Open FIG. 60 is a complex impedance (Z)/admittance (Y) circular plot of an ultrasound device with jaws open and no load, according to at least one aspect of the present disclosure. 132066 is a graphical representation of an impedance analyzer showing 132068, 132070, with the solid circle plot 132068 indicating complex impedance and the dashed circle plot 132070 indicating complex admittance. The oscillator voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 55 kHz to 56 kHz. The impedance (Z) scale is 200Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div. Measurements of values that may characterize the complex impedance (Z) and admittance (Y) circular plots 132068, 132070 may be taken at positions on the circular plots 132068, 132070 indicated by impedance cursors 132072 and admittance cursors 132074. Thus, impedance cursor 132072 is located on a portion of impedance circle plot 132068 that is equal to approximately 55.55 kHz, and admittance cursor 132074 is located on a portion of admittance circle plot 132070 that is equal to approximately 55.29 kHz. As shown in FIG. 60, the position of the impedance cursor 132072 corresponds to the following values.
R=1.66026Ω
X=-697.309Ω
In the formula, R is resistance (real value) and X is reactance (imaginary value). Similarly, the position of the admittance cursor 132074 corresponds to the following values.
G=64.0322μS
B=1.63007mS
In the formula, G is conductance (real value) and B is susceptance (imaginary value).

ジョーの状態:乾燥したセーム上にクランプされている
図61は、本開示の少なくとも1つの態様による、エンドエフェクタのジョーが乾燥したセーム上にクランプされている超音波装置の複素インピーダンス(Z)/アドミッタンス(Y)円プロット132078、132080を示すインピーダンス分析器のグラフ表示132076であり、インピーダンス円プロット132078は実線で示され、アドミッタンス円プロット132080は破線で示されている。超音波トランスデューサに印加される電圧は500mVであり、周波数は55kHzから56kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは200Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。
Jaw Condition: Clamped on a Dry Chamois FIG. 61 shows the complex impedance (Z)/ 132076 is a graphical representation of an impedance analyzer showing admittance (Y) circle plots 132078, 132080, with impedance circle plot 132078 shown as a solid line and admittance circle plot 132080 shown as a dashed line. The voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 55 kHz to 56 kHz. The impedance (Z) scale is 200Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div.

複素インピーダンス(Z)及びアドミッタンス(Y)円ポット132078、132080を特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル132082及びアドミッタンスカーソル132084によって示される円プロット132078、132080上の位置で取得されてもよい。したがって、インピーダンスカーソル132082は、約55.68kHzに等しいインピーダンス円プロット132078の一部分に位置し、アドミッタンスカーソル132084は、約55.29kHzに等しいアドミッタンス円プロット132080の一部分に位置する。図61に示されるように、インピーダンスカーソル132082の位置は、以下の値に対応する。
R=434.577Ω
X=-758.772Ω
式中、Rは抵抗(実数値)であり、Xはリアクタンス(虚数値)である。同様に、アドミッタンスカーソル132084の位置は、以下の値に対応する。
G=85.1712μS
B=1.49569mS
式中、Gはコンダクタンス(実数値)であり、Bはサセプタンス(虚数値)である。
Measurements of values that may characterize the complex impedance (Z) and admittance (Y) circular pots 132078, 132080 may be taken at positions on the circular plots 132078, 132080 indicated by impedance cursors 132082 and admittance cursors 132084. Thus, impedance cursor 132082 is located on a portion of impedance circle plot 132078 that is equal to approximately 55.68 kHz, and admittance cursor 132084 is located on a portion of admittance circle plot 132080 that is equal to approximately 55.29 kHz. As shown in FIG. 61, the position of the impedance cursor 132082 corresponds to the following values.
R=434.577Ω
X=-758.772Ω
In the formula, R is resistance (real value) and X is reactance (imaginary value). Similarly, the position of the admittance cursor 132084 corresponds to the following values.
G=85.1712μS
B=1.49569mS
In the formula, G is conductance (real value) and B is susceptance (imaginary value).

ジョーの状態:湿ったセーム上に先端がクランプされている
図62は、本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーの先端が湿ったセーム上にクランプされている超音波装置の複素インピーダンス(Z)/アドミッタンス(Y)円プロット132098、132090を示すインピーダンス分析器のグラフ表示132086であり、インピーダンス円プロット132088は実線で示され、アドミッタンス円プロット132090は破線で示されている。超音波トランスデューサに印加される電圧は500mVであり、周波数は55kHzから56kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは200Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。
Jaw Condition: Tip Clamped on Wet Chamois Figure 62 shows the complex impedance (Z) of an ultrasound device with jaw tips clamped on a wet chamois, according to at least one aspect of the present disclosure. is a graphical representation 132086 of an impedance analyzer showing /admittance (Y) circle plots 132098, 132090, with impedance circle plot 132088 shown as a solid line and admittance circle plot 132090 shown as a dashed line. The voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 55 kHz to 56 kHz. The impedance (Z) scale is 200Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div.

複素インピーダンス(Z)及び複素アドミッタンス(Y)円プロット132088、132090を特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル132092及びアドミッタンスカーソル132094によって示される円プロット132088、132090上の位置で取得されてもよい。したがって、インピーダンスカーソル132092は、約55.68kHzに等しいインピーダンス円プロット132088の一部分に位置し、アドミッタンスカーソル132094は、約55.29kHzに等しいアドミッタンス円プロット132090の一部分に位置する。図63に示されるように、インピーダンスカーソル132092は、以下の値に対応する。
R=445.259Ω
X=-750.082Ω
式中、Rは抵抗(実数値)であり、Xはリアクタンス(虚数値)である。同様に、アドミッタンスカーソル132094は、以下の値に対応する。
G=96.2189μS
B=1.50236mS
式中、Gはコンダクタンス(実数値)であり、Bはサセプタンス(虚数値)である。
Measurements of values that may characterize the complex impedance (Z) and complex admittance (Y) circular plots 132088, 132090 may be taken at positions on the circular plots 132088, 132090 indicated by impedance cursors 132092 and admittance cursors 132094. Thus, impedance cursor 132092 is located on a portion of impedance circle plot 132088 that is equal to approximately 55.68 kHz, and admittance cursor 132094 is located on a portion of admittance circle plot 132090 that is equal to approximately 55.29 kHz. As shown in FIG. 63, the impedance cursor 132092 corresponds to the following values.
R=445.259Ω
X=-750.082Ω
In the formula, R is resistance (real value) and X is reactance (imaginary value). Similarly, admittance cursor 132094 corresponds to the following values.
G=96.2189μS
B=1.50236mS
In the formula, G is conductance (real value) and B is susceptance (imaginary value).

ジョーの状態:湿ったセーム上に完全にクランプされている
図63は、本開示の少なくとも1つの態様による、ジョーが湿ったセーム上に完全にクランプされている超音波装置の複素インピーダンス(Z)/アドミッタンス(Y)円プロット132098、132100を示すインピーダンス分析器のグラフ表示132096であり、インピーダンス円プロット132098は実線で示され、アドミッタンス円プロット132100は破線で示されている。超音波トランスデューサに印加される電圧は500mVであり、周波数は55kHzから56kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは200Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。
Jaw Condition: Fully Clamped on a Wet Chamois FIG. 63 shows the complex impedance (Z) of an ultrasound device with jaws fully clamped on a wet chamois, according to at least one aspect of the present disclosure. is a graphical representation 132096 of an impedance analyzer showing /admittance (Y) circle plots 132098, 132100, with impedance circle plot 132098 shown as a solid line and admittance circle plot 132100 shown as a dashed line. The voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 55 kHz to 56 kHz. The impedance (Z) scale is 200Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div.

インピーダンス及びアドミッタンス円プロット132098、132100を特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル13212及びアドミッタンスカーソル132104によって示される円プロット132098、1332100上の位置で取得されてもよい。したがって、インピーダンスカーソル132102は、約55.63kHzに等しいインピーダンス円プロット132098の一部分に位置し、アドミッタンスカーソル132104は、約55.29kHzに等しいアドミッタンス円プロット132100の一部分に位置する。図63に示されるように、インピーダンスカーソル132102は、抵抗であるR(実数値、図示せず)及びリアクタンスであるX(虚数値、図示せず)の値に対応する。 Measurements of values that may characterize the impedance and admittance circle plots 132098, 132100 may be taken at positions on the circle plots 132098, 1332100 indicated by the impedance cursor 13212 and the admittance cursor 132104. Thus, impedance cursor 132102 is located on a portion of impedance circle plot 132098 that is equal to approximately 55.63 kHz, and admittance cursor 132104 is located on a portion of admittance circle plot 132100 that is equal to approximately 55.29 kHz. As shown in FIG. 63, the impedance cursor 132102 corresponds to the values of resistance R (real value, not shown) and reactance X (imaginary value, not shown).

同様に、アドミッタンスカーソル132104は、以下の値に対応する。
G=137.272μS
B=1.48481mS
式中、Gはコンダクタンス(実数値)であり、Bはサセプタンス(虚数値)である。
Similarly, admittance cursor 132104 corresponds to the following values.
G=137.272μS
B=1.48481mS
In the formula, G is conductance (real value) and B is susceptance (imaginary value).

ジョーの状態:負荷なしで開放している
図64は、本開示の少なくとも1つの態様による、インピーダンス(Z)/アドミッタンス(Y)円プロットを示すインピーダンス分析器のグラフ表示132106であり、周波数は、ジョーが開放しており、負荷がない超音波装置の複数の共振を捕捉するために、48kHzから62kHzにスイープされ、破線で示される矩形132108によって指定された領域は、実線で示されるインピーダンス円プロット132110a、132110b、132110c、及びアドミッタンス円プロット132112a、132112b、132112cを見やすくするためのものである。超音波トランスデューサに印加される電圧は500mVであり、周波数は48kHzから62kHzにスイープされる。インピーダンス(Z)スケールは500Ω/divであり、アドミッタンス(Y)スケールは500μS/divである。
Jaw Condition: Open with No Load FIG. 64 is a graphical representation 132106 of an impedance analyzer showing an impedance (Z)/admittance (Y) circular plot, in accordance with at least one aspect of the present disclosure, where the frequency is The area designated by rectangle 132108, swept from 48 kHz to 62 kHz and shown as a dashed line, to capture the multiple resonances of the ultrasound device with open jaws and no load, is shown as an impedance circle plot shown as a solid line. 132110a, 132110b, 132110c, and admittance circle plots 132112a, 132112b, 132112c are made easier to see. The voltage applied to the ultrasound transducer is 500 mV and the frequency is swept from 48 kHz to 62 kHz. The impedance (Z) scale is 500Ω/div and the admittance (Y) scale is 500 μS/div.

インピーダンス及びアドミッタンス円プロット132110a~c、132112a~cを特徴付け得る値の測定は、インピーダンスカーソル132114及びアドミッタンスカーソル132116によって示されるインピーダンス及びアドミッタンス円プロット円プロット132110a~c、132112a~c上の位置で取得されてもよい。したがって、インピーダンスカーソル132114は、約55.52kHzに等しいインピーダンス円プロット132110a~cの一部分に位置し、アドミッタンスカーソル132116は、約59.55kHzに等しいアドミッタンス円プロット132112a~cの一部分に位置する。図64に示されるように、インピーダンスカーソル132114は、以下の値に対応する。
R=1.86163kΩ
X=-536.229Ω
式中、Rは抵抗(実数値)であり、Xはリアクタンス(虚数値)である。同様に、アドミッタンスカーソル132116は、以下の値に対応する。
G=649.956μS
B=2.51975mS
式中、Gはコンダクタンス(実数値)であり、Bはサセプタンス(虚数値)である。
Measurements of values that may characterize impedance and admittance circle plots 132110a-c, 132112a-c are taken at positions on impedance and admittance circle plots 132110a-c, 132112a-c indicated by impedance cursor 132114 and admittance cursor 132116. may be done. Thus, impedance cursor 132114 is located on a portion of impedance circle plot 132110a-c equal to approximately 55.52 kHz, and admittance cursor 132116 is located on a portion of admittance circle plot 132112a-c equal to approximately 59.55 kHz. As shown in FIG. 64, the impedance cursor 132114 corresponds to the following values.
R=1.86163kΩ
X=-536.229Ω
In the formula, R is resistance (real value) and X is reactance (imaginary value). Similarly, admittance cursor 132116 corresponds to the following values.
G=649.956μS
B=2.51975mS
In the formula, G is conductance (real value) and B is susceptance (imaginary value).

サンプルはインピーダンス分析器のスイープ範囲全体で400個しかないため、共振についてはわずかな点しか存在しない。これにより、右側の円が途切れ途切れになる。しかし、これは、インピーダンス分析器及び複数の共振を網羅するために使用される設定に起因するだけである。 Since there are only 400 samples across the sweep range of the impedance analyzer, there are only a few points for resonance. This causes the circle on the right to become choppy. However, this is only due to the impedance analyzer and the settings used to cover multiple resonances.

複数の共振が存在する場合、分類子を改善するための情報はより多くある。円プロット132110a~c、132112a~cの適合は、アルゴリズムの高速の実行を維持するために、遭遇時にそれぞれについて計算され得る。そのため、スイープ中に円を意味する複素アドミッタンスの交差が存在すると、適合を計算することができる。 If multiple resonances are present, there is more information to improve the classifier. The fits of circle plots 132110a-c, 132112a-c may be computed for each as they are encountered to maintain fast execution of the algorithm. Therefore, if there is a intersection of complex admittances, meaning a circle, during the sweep, the fit can be calculated.

利益としては、データ及び超音波システムのための周知のモデルに基づく、ジョー内分類子が挙げられる。視覚システムにおける円の計数及び特徴付けは周知である。そのため、データ処理は容易に利用可能である。例えば、円について半径及び軸のオフセットを計算するために、閉形式解が存在する。この技術は、比較的高速であり得る。 Benefits include an intra-jaw classifier based on data and well-known models for ultrasound systems. Counting and characterizing circles in visual systems is well known. Therefore, data processing is readily available. For example, to calculate the radius and axis offsets for a circle, a closed-form solution exists. This technique can be relatively fast.

表2は、圧電変換器の集中定数モデルに使用される記号の一覧である(IEEE177規格から)。 Table 2 is a list of symbols used for lumped parameter models of piezoelectric transducers (from the IEEE 177 standard).

Figure 0007391852000027
Figure 0007391852000027

Figure 0007391852000028
表3は伝送ネットワークの記号の一覧である(IEEE177規格から)。
Figure 0007391852000028
Table 3 is a list of symbols for transmission networks (from the IEEE 177 standard).

Figure 0007391852000029
実数解を指し、複素根は無視する。
Figure 0007391852000029
* Refers to real solutions and ignores complex roots.

表4は、様々な特性周波数の解のリストである(IEEE177規格から)。 Table 4 is a list of solutions for various characteristic frequencies (from the IEEE 177 standard).

Figure 0007391852000030
実数解を指し、複素根は無視する
表5は、3種類の圧電材料の損失のリストである。
Figure 0007391852000030
* Refers to real solutions, ignoring complex roots Table 5 lists the losses of three types of piezoelectric materials.

Figure 0007391852000031
様々な種類の圧電振動子について予想される比Q/rの最小値
Figure 0007391852000031
Minimum value of ratio Q r /r expected for various types of piezoelectric vibrators

表6は、複素インピーダンス/アドミッタンスのリアルタイム測定値、基準変数Rref、Gref、Xref、Brefによって表される基準円の半径(rr)及びオフセット(ar、br)に基づく、図60~64に記載されるような、ジョーの条件、複素インピーダンス/アドミッタンスのリアルタイム測定値に基づく推定パラメータ、測定された変数Re、Ge、Xe、Beによって表される円の半径(re)及びオフセット(ae及びbe)、並びに基準円プロットのパラメータを示す。次いで、これらの値を、所与の条件について確立された値と比較する。これらの条件は、1)ジョー内に何もなく、開放している、2)先端部の咬合、3)完全咬合及びジョー内のステープルであってもよい。超音波トランスデューサの等価な回路を以下のようにモデル化し、周波数を55kHzから56kHzにスイープした。
Ls=L1=1.1068H
Rs=R1=311.352Ω
Cs=C1=7.43265pF 及び
C0=C0=3.64026nF.
Table 6 is based on the real-time measurements of the complex impedance/admittance, the radius (rr) and offset (ar, br) of the reference circle represented by the reference variables Rref, Gref, Xref, Bref, as described in Figures 60-64. estimated parameters based on real-time measurements of complex impedance/admittance, radius (re) and offset (ae and be) of the circle represented by the measured variables Re, Ge, Xe, Be, and the parameters of the reference circle plot. These values are then compared to the values established for the given conditions. These conditions may be 1) empty and open in the jaws, 2) tip occlusion, and 3) full occlusion and staples in the jaws. An equivalent circuit of an ultrasonic transducer was modeled as follows, and the frequency was swept from 55 kHz to 56 kHz.
Ls=L1=1.1068H
Rs=R1=311.352Ω
Cs=C1=7.43265pF and C0=C0=3.64026nF.

Figure 0007391852000032
Figure 0007391852000032

使用中、超音波発生器は周波数をスイープし、測定された変数を記録し、推定Re、Ge、Xe、Beを決定する。次いで、これらの推定を、メモリ内に記憶された(例えば、ルックアップテーブル内に記憶された)基準変数Rref、Gref、Xref、Brefと比較して、ジョー条件を決定する。表6に示される基準ジョー条件は、単なる例である。追加の又はより少ない基準ジョー状条件が分類され、メモリに記憶されてもよい。これらの変数は、インピーダンス/アドミッタンス円の半径及びオフセットを推定するために使用することができる。 In use, the ultrasound generator sweeps the frequency, records the measured variables, and determines the estimated Re, Ge, Xe, Be. These estimates are then compared to reference variables Rref, Gref, Xref, Bref stored in memory (eg, stored in a lookup table) to determine jaw conditions. The reference jaw conditions shown in Table 6 are merely examples. Additional or fewer reference jaw-like conditions may be classified and stored in memory. These variables can be used to estimate the radius and offset of the impedance/admittance circle.

図65は、本開示の少なくとも1つの態様による、インピーダンス/アドミッタンス円の半径(r)及びオフセット(a、b)の予測に基づいてジョー条件を決定するように構成されている制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図132120である。最初に、データベース又はルックアップテーブルには、図60~64及び表6と関連して記載されるように、基準ジョー条件に基づいて基準値がポピュレートされる。基準ジョー条件が設定され、周波数が共振未満の値から共振超の値までスイープされる。対応するインピーダンス/アドミッタンス円プロットを定義する参照値Rref、Gref、Xref、Brefは、データベース又はルックアップテーブルに記憶される。使用中、制御プログラム又は論理構成の制御下で、発生器又は器具のプロセッサ又は制御回路は、周波数を共振未満から共振超にスイープさせる(132122)。プロセッサ又は制御回路は、対応するインピーダンス/アドミッタンス円プロットを定義する変数Re、Ge、Xe、Beを測定及び記録し(132124)、データベース又はルックアップテーブルに記憶された基準値Rref、Gref、Xref、Brefと比較する(132126)。プロセッサ又は制御回路は、比較の結果に基づいて、エンドエフェクタのジョーの状況を決定(132128)、例えば推定する。 FIG. 65 illustrates a control program or logic configuration configured to determine jaw conditions based on predictions of impedance/admittance circle radius (r) and offset (a, b) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. 132120 is a logical flow diagram of a process illustrating the process. Initially, a database or lookup table is populated with reference values based on reference jaw conditions, as described in connection with FIGS. 60-64 and Table 6. A reference jaw condition is set and the frequency is swept from a value below resonance to a value above resonance. The reference values Rref, Gref, Xref, Bref that define the corresponding impedance/admittance circle plots are stored in a database or lookup table. In use, under the control of a control program or logic configuration, a processor or control circuit of the generator or instrument sweeps the frequency from below resonance to above resonance (132122). The processor or control circuit measures and records (132124) the variables Re, Ge, Xe, Be that define a corresponding impedance/admittance circle plot, and the reference values Rref, Gref, Xref, stored in a database or lookup table. Compare with Bref (132126). The processor or control circuit determines (132128), e.g., estimates, the status of the end effector jaws based on the results of the comparison.

温度推定
図66A~図66Bは、本開示の少なくとも1つの態様による、低温(室温)及び高温の超音波ブレードを備える同じ超音波装置の複合インピーダンススペクトルのグラフ図133000、133010である。本明細書で使用するとき、低温超音波ブレードは、室温の超音波ブレードを指し、高温超音波ブレードは、使用中に摩擦により加熱された後の超音波ブレードを指す。図66Aは、低温及び高温の超音波ブレードを備える同じ超音波装置の共振周波数fの関数としてのインピーダンス位相角φのグラフ図133000であり、図66Bは、低温及び高温超音波ブレードを備える同じ超音波装置の共振周波数fの関数としてのインピーダンスの規模|Z|のグラフ図133010である。インピーダンス位相角φ及びインピーダンスの規模|Z|は、共振周波数fにおいて最小である。
Temperature Estimation FIGS. 66A-66B are graphical representations 133000, 133010 of composite impedance spectra of the same ultrasound device with cold (room temperature) and hot ultrasound blades in accordance with at least one aspect of the present disclosure. As used herein, a cold ultrasonic blade refers to an ultrasonic blade at room temperature, and a high temperature ultrasonic blade refers to an ultrasonic blade after it has been heated by friction during use. 66A is a graphical representation 133000 of the impedance phase angle φ as a function of resonant frequency fo for the same ultrasonic device with cold and hot ultrasonic blades, and FIG. 66B is a graph of the same ultrasonic device with cold and hot ultrasonic blades. FIG. 133010 is a graphical representation of the impedance magnitude |Z| as a function of the resonant frequency f o of an ultrasound device. The impedance phase angle φ and the impedance magnitude |Z| are minimum at the resonant frequency f o .

超音波トランスデューサインピーダンスZ(t)は、駆動信号発生器電圧V(t)及び電流I(t)駆動信号の比として測定することができる。 The ultrasonic transducer impedance Z g (t) can be measured as the ratio of the drive signal generator voltage V g (t) and the current I g (t) drive signal.

Figure 0007391852000033
Figure 0007391852000033

図66Aに示すように、超音波ブレードが、例えば室温などの低温で、摩擦により加熱されていないとき、超音波装置の電気機械的共振周波数fは約55,500Hzであり、超音波トランスデューサの励起周波数は55,500Hzに設定される。したがって、超音波トランスデューサが電気機械的共振周波数fで励起され、超音波ブレードが低温であるとき、位相角φは、低温ブレードプロット133002によって示されるように最小又は約0Radである。図66Bに示すように、超音波ブレードが低温であり、超音波トランスデューサが電気機械的共振周波数fで励起されるとき、インピーダンスの規模|Z|は800Ωであり、例えば、インピーダンスの規模|Z|は最小インピーダンスであり、駆動信号振幅は、図25に示す超音波電気機械システムの直列共振等価回路のために最大である。 As shown in FIG. 66A, when the ultrasonic blade is at a low temperature, such as room temperature, and is not heated by friction, the electromechanical resonant frequency f o of the ultrasonic device is approximately 55,500 Hz, and the ultrasonic transducer's The excitation frequency is set at 55,500Hz. Therefore, when the ultrasound transducer is excited at the electromechanical resonant frequency f o and the ultrasound blade is cold, the phase angle φ is at a minimum or about 0 Rad, as shown by the cold blade plot 133002. As shown in FIG. 66B, when the ultrasonic blade is cold and the ultrasonic transducer is excited at the electromechanical resonant frequency fo , the impedance magnitude |Z| is 800 Ω, for example, the impedance magnitude |Z| | is the minimum impedance and the drive signal amplitude is maximum due to the series resonant equivalent circuit of the ultrasonic electromechanical system shown in FIG.

ここで再び図66A及び図66Bを参照すると、超音波トランスデューサが、発生器電圧V(t)信号及び発生器電流I(t)信号によって55,500Hzの電気機械的共振周波数fで駆動されると、発生器電圧V(t)信号と発生器電流I(t)信号との間の位相角φはゼロであり、インピーダンスの規模|Z|は最小インピーダンス、例えば800Ωであり、信号振幅は、超音波電気機械システムの直列共振等価回路のためにピーク又は最大である。超音波ブレードの温度が増加すると、使用中に生成される摩擦熱に起因して、超音波装置の電気機械的共振周波数f’は減少する。超音波トランスデューサは依然として発生器電圧V(t)信号及び発生器電流I(t)信号によって55,500Hzの前の(低温ブレード)電気機械的共振周波数foで駆動されるため、超音波装置はオフレゾナンスf’を動作させ、発生器電圧V(t)信号と発生器電流I(t)信号との間の位相角φの変化を引き起こす。また、55,500Hzの前の(低温ブレード)電気機械的共振周波数に対する駆動信号のインピーダンスの規模|Z|の上昇及びピーク大きさの低下も存在する。したがって、超音波ブレードの温度は、発生器電圧V(t)信号と発生器電流I(t)信号との間の位相角φを、超音波ブレードの温度変化による電気機械的共振周波数fの変化として測定することによって推定することができる。 Referring again to FIGS. 66A and 66B, an ultrasound transducer is driven at an electromechanical resonant frequency f o of 55,500 Hz by a generator voltage V g (t) signal and a generator current I g (t) signal. then the phase angle φ between the generator voltage V g (t) signal and the generator current I g (t) signal is zero and the impedance magnitude |Z| is the minimum impedance, e.g. 800 Ω, The signal amplitude is at its peak or maximum due to the series resonant equivalent circuit of the ultrasound electromechanical system. As the temperature of the ultrasonic blade increases, the electromechanical resonant frequency fo ' of the ultrasonic device decreases due to the frictional heat generated during use. Since the ultrasound transducer is still driven by the generator voltage V g (t) signal and the generator current I g (t) signal at the previous (cold blade) electromechanical resonance frequency fo of 55,500 Hz, the ultrasonic device operates off-resonance f o ', causing a change in the phase angle φ between the generator voltage V g (t) signal and the generator current I g (t) signal. There is also an increase in the impedance magnitude |Z| and a decrease in the peak magnitude of the drive signal for the previous (cold blade) electromechanical resonant frequency of 55,500 Hz. Therefore, the temperature of the ultrasonic blade changes the phase angle φ between the generator voltage V g (t) signal and the generator current I g (t) signal to the electromechanical resonant frequency f due to the temperature change of the ultrasonic blade. It can be estimated by measuring the change in o .

上述したように、電気機械的超音波システムは、超音波トランスデューサと、導波管と、超音波ブレードと、を含む。上述したように、超音波トランスデューサは、静電容量を有する第1ブランチと、共振器の電気機械特性を規定する直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第2「動作」ブランチと、を含む等価直列共振回路(図25を参照)としてモデル化されてもよい。電気機械的超音波システムは、超音波トランスデューサ、導波管、及び超音波ブレードの物理的特性によって定義される初期電気機械的共振周波数を有する。超音波トランスデューサは、電気機械的共振周波数、例えば電気機械的超音波システムの共振周波数と等しい周波数での交流電圧V(t)及び電流I(t)信号によって励起される。電気機械的超音波システムが共振周波数で励起されると、電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φはゼロである。 As mentioned above, an electromechanical ultrasound system includes an ultrasound transducer, a waveguide, and an ultrasound blade. As mentioned above, an ultrasound transducer has a first branch with a capacitance and a second "working" branch with a series connected inductance, resistance, and capacitance that define the electromechanical properties of the resonator. may be modeled as an equivalent series resonant circuit (see FIG. 25) including: Electromechanical ultrasound systems have an initial electromechanical resonant frequency defined by the physical properties of the ultrasound transducer, waveguide, and ultrasound blade. The ultrasound transducer is excited by an alternating voltage V g (t) and current I g (t) signal at an electromechanical resonant frequency, eg, a frequency equal to the resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. When the electromechanical ultrasound system is excited at the resonant frequency, the phase angle φ between the voltage V g (t) and current I g (t) signals is zero.

別の言い方をすれば、共振時に、電気機械的超音波システムの相似の誘導性インピーダンスは、電気機械的超音波システムの相似の容量性インピーダンスに等しい。例えば組織との摩擦係合のために超音波ブレードが加熱すると、超音波ブレード(等価静電容量としてモデル化される)のコンプライアンスによって、電気機械的超音波システムの共振周波数が変化する。本実施例では、超音波ブレードの温度が上昇するにつれて、電気機械的超音波システムの共振周波数は低下する。したがって、電気機械的超音波システムの相似の誘導性インピーダンスは、電気機械的超音波システムの相似の容量性インピーダンスともはや等しくなく、それにより電気機械的超音波システムの駆動周波数と新たな共振周波数との間に不整合が引き起こされる。そのため、高温の超音波ブレードの場合、電気機械的超音波システムは「オフレゾナンス」を動作させる。駆動周波数と共振周波数との間の不整合は、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φとして現れる。 Stated another way, at resonance, the similar inductive impedance of the electromechanical ultrasound system is equal to the similar capacitive impedance of the electromechanical ultrasound system. As the ultrasound blade heats up, for example due to frictional engagement with tissue, the compliance of the ultrasound blade (modeled as an equivalent capacitance) changes the resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. In this example, as the temperature of the ultrasound blade increases, the resonant frequency of the electromechanical ultrasound system decreases. Therefore, the similar inductive impedance of the electromechanical ultrasound system is no longer equal to the similar capacitive impedance of the electromechanical ultrasound system, thereby changing the driving frequency and the new resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. Inconsistency is caused between. Therefore, for hot ultrasonic blades, electromechanical ultrasonic systems operate "off-resonance." The mismatch between the drive frequency and the resonant frequency is manifested as a phase angle φ between the voltage V g (t) and current I g (t) signals applied to the ultrasound transducer.

上述したように、発生器電子機器は、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φを容易に監視することができる。位相角φは、上述の技術の中でもとりわけ、フーリエ分析、加重最小二乗推定、カルマンフィルタリング、空間ベクトルベースの技術、ゼロ交差法、リサージュ図形、三電圧計法、交差コイル法、ベクトル電圧計及びベクトルインピーダンス法、位相標準機器、位相ロックループによって決定することができる。発生器は、位相角φを連続的に監視し、位相角φがゼロになるまで駆動周波数を調節することができる。この時点で、新しい駆動周波数は、電気機械的超音波システムの新しい共振周波数に等しい。位相角φ及び/又は発生器駆動周波数の変化は、超音波ブレードの温度の間接的又は推定測定値として使用することができる。 As mentioned above, the generator electronics can easily monitor the phase angle φ between the voltage V g (t) signal and the current I g (t) signal applied to the ultrasound transducer. The phase angle φ can be calculated using Fourier analysis, weighted least squares estimation, Kalman filtering, space vector-based techniques, zero-crossing methods, Lissajous diagrams, three-voltmeter methods, crossed-coil methods, vector voltmeters, and vectors, among other techniques mentioned above. It can be determined by impedance methods, phase standard equipment, and phase locked loops. The generator can continuously monitor the phase angle φ and adjust the drive frequency until the phase angle φ is zero. At this point, the new drive frequency is equal to the new resonant frequency of the electromechanical ultrasound system. Changes in phase angle φ and/or generator drive frequency can be used as indirect or inferential measurements of the temperature of the ultrasonic blade.

これらのスペクトルのデータから温度を推定するために、様々な技術が利用可能である。最も注目すべきことに、超音波ブレードの温度と測定されたインピーダンスとの間の動的関係をモデル化するために、発生器駆動周波数の範囲にわたって、時変の非線形状態空間方程式のセットを採用することができ、 Various techniques are available for estimating temperature from these spectral data. Most notably, we employ a set of time-varying, nonlinear state-space equations over a range of generator drive frequencies to model the dynamic relationship between ultrasonic blade temperature and measured impedance. can,

Figure 0007391852000034
ここで発生器駆動周波数の範囲は装置モデルに固有である。
Figure 0007391852000034
The range of generator drive frequencies here is device model specific.

温度推定の方法
超音波ブレードの温度を推定又は推測する1つの態様は、3つの工程を含み得る。第1に、時間及びエネルギー依存性の温度及び周波数の状態空間モデルを定義する。周波数成分の関数として温度をモデル化するために、一組の非線形状態空間方程式を使用して、電気機械的共振周波数と超音波ブレードの温度との間の関係をモデル化する。第2に、経時的に温度推定器及び状態空間モデルの精度を改善するためにカルマンフィルタを適用する。第3に、超音波トランスデューサ、及びひいては超音波ブレードに印加する電力を制御して超音波ブレードの温度を調節するために、カルマンフィルタのフィードバックループに状態推定器が設けられる。3つの工程を以下に記載する。
Method of Temperature Estimation One aspect of estimating or inferring the temperature of an ultrasonic blade may include three steps. First, we define a time- and energy-dependent temperature and frequency state-space model. To model temperature as a function of frequency content, a set of nonlinear state-space equations is used to model the relationship between the electromechanical resonant frequency and the temperature of the ultrasonic blade. Second, we apply a Kalman filter to improve the accuracy of the temperature estimator and state-space model over time. Third, a state estimator is provided in the feedback loop of the Kalman filter to control the power applied to the ultrasonic transducer and thus the ultrasonic blade to adjust the temperature of the ultrasonic blade. The three steps are described below.

工程1
第1の工程は、時間及びエネルギー依存性の温度及び周波数の状態空間モデルを定義することである。周波数成分の関数として温度をモデル化するために、一組の非線形状態空間方程式を使用して、電気機械的共振周波数と超音波ブレードの温度との間の関係をモデル化する。一態様では、状態空間モデルは、以下の式によって付与される。
Process 1
The first step is to define a time- and energy-dependent temperature and frequency state-space model. To model temperature as a function of frequency content, a set of nonlinear state-space equations is used to model the relationship between the electromechanical resonant frequency and the temperature of the ultrasonic blade. In one aspect, the state-space model is given by the following equation:

Figure 0007391852000035
Figure 0007391852000035

状態空間モデルは、固有周波数F(t)、温度T(t)、エネルギーE(t)、及び時間tに対する、電気機械的超音波システムの固有周波数 The state-space model describes the natural frequencies of an electromechanical ultrasound system with respect to natural frequencies F n (t), temperature T(t), energy E(t), and time t.

Figure 0007391852000036
の変化率及び超音波ブレードの温度
Figure 0007391852000036
rate of change and temperature of ultrasonic blade

Figure 0007391852000037
の変化率を表す。
Figure 0007391852000037
represents the rate of change.

Figure 0007391852000038
は、電気機械的超音波システムの固有周波数F(t)、超音波ブレードの温度T(t)、超音波ブレードに印加されるエネルギーE(t)、及び時間tなどの測定可能かつ観察可能な変数の可観測性を表す。超音波ブレードの温度T(t)は、推定値として観察可能である。
Figure 0007391852000038
are measurable and observable factors such as the natural frequency F n (t) of the electromechanical ultrasound system, the temperature T(t) of the ultrasound blade, the energy E(t) applied to the ultrasound blade, and the time t. represents the observability of variables. The temperature T(t) of the ultrasonic blade is observable as an estimate.

工程2
第2の工程は、温度推定器及び状態空間モデルを改善するためにカルマンフィルタを適用することである。図67は、等式に従って、インピーダンスに基づいて温度推定器及び状態空間モデルを改善するためのカルマンフィルタ133020の図であり、
Process 2
The second step is to apply a Kalman filter to improve the temperature estimator and state space model. FIG. 67 is an illustration of a Kalman filter 133020 for improving the impedance-based temperature estimator and state-space model according to Eq.

Figure 0007391852000039
これは、本開示の少なくとも1つの態様による、様々な周波数で測定された超音波トランスデューサにわたるインピーダンスを表す。
Figure 0007391852000039
This represents the impedance across the ultrasound transducer measured at various frequencies in accordance with at least one aspect of the present disclosure.

カルマンフィルタ133020は、温度推定性能を改善するために用いられてもよく、ノイズの多いデータの中で温度予測を改善するための外部センサ、モデル、又は事前情報の増強を可能にする。カルマンフィルタ133020は、レギュレータ133022及びプラント133024を含む。制御理論では、プラント133024は、プロセスとアクチュエータとの組み合わせである。プラント133024は、システムの入力信号と出力信号との間の関係を示す伝達関数と称され得る。レギュレータ133022は、状態推定器133026及びコントローラK133028を含む。状態レギュレータ133026は、フィードバックループ133030を含む。状態レギュレータ133026は、入力としてプラント133024の出力であるyと、フィードバック変数uと、を受信する。状態推定器133026は、システムの状態の真の値に収束する内部フィードバックシステムである。状態推定器133026の出力は、 Kalman filter 133020 may be used to improve temperature estimation performance, allowing augmentation of external sensors, models, or prior information to improve temperature prediction in noisy data. Kalman filter 133020 includes a regulator 133022 and a plant 133024. In control theory, a plant 133024 is a combination of processes and actuators. Plant 133024 may be referred to as a transfer function that describes the relationship between the input and output signals of the system. Regulator 133022 includes a state estimator 133026 and a controller K133028. State regulator 133026 includes feedback loop 133030. State regulator 133026 receives as inputs y, the output of plant 133024, and feedback variable u. State estimator 133026 is an internal feedback system that converges to the true value of the state of the system. The output of the state estimator 133026 is

Figure 0007391852000040
であり、完全なフィードバック制御変数は、電気機械的超音波システムのF(t)、超音波ブレードの温度の推定値T(t)、超音波ブレードに印加されるエネルギーE(t)、位相角φ、及び時間tを含む。コントローラK133028への入力はxであり、コントローラK133028の出力uは、状態推定器133026及びプラント133024のtにフィードバックされる。
Figure 0007391852000040
, and the complete feedback control variables are F n (t) of the electromechanical ultrasound system, an estimate of the temperature of the ultrasound blade T(t), the energy applied to the ultrasound blade E(t), and the phase It includes the angle φ and the time t. The input to controller K133028 is x, and the output u of controller K133028 is fed back to state estimator 133026 and t of plant 133024.

線形二次推定(LQE)としても知られるカルマンフィルタリングは、統計ノイズ及び他の不正確さを含む、経時的に観察される一連の測定値を使用し、単各時間枠の変数にわたる結合確率分布を推定し、したがって実際の測定値の最大尤度推定値を計算することによって、単一の測定のみに基づくものよりも正確となる傾向がある未知の変数の推定値を生成する、アルゴリズムである。アルゴリズムは、2段階プロセスで機能する。予測工程では、カルマンフィルタ133020は、それらの不確実性と共に、現在の状態変数の推定値を生成する。次の測定の結果が観察されると(ランダムノイズを含むいくらかの量のエラーで必然的に破損する)、これらの推定値は加重平均を使用して更新され、より高い確実性の推定にはより高い重みが与えられる。アルゴリズムは再帰的であり、現在の入力測定値並びに以前に計算された状態及びその不確実性マトリックスのみを使用してリアルタイムで実行することができ、追加の過去の情報は必要とされない。 Kalman filtering, also known as Linear Quadratic Estimation (LQE), uses a set of measurements observed over time, including statistical noise and other inaccuracies, to create a joint probability distribution over the variables in a single time window. is an algorithm that generates estimates of unknown variables that tend to be more accurate than those based on a single measurement alone, by estimating and thus calculating the maximum likelihood estimate of the actual measurements. . The algorithm works in a two-step process. In the prediction step, Kalman filter 133020 produces estimates of the current state variables along with their uncertainties. As the results of the next measurement are observed (inevitably corrupted by some amount of error, including random noise), these estimates are updated using a weighted average, and for higher certainty estimates given higher weight. The algorithm is recursive and can be executed in real time using only the current input measurements and previously calculated states and their uncertainty matrices; no additional historical information is required.

カルマンフィルタ133020は、電気機械的超音波システムの動的モデル、そのシステムへの既知の制御入力、並びに超音波トランスデューサに適用された信号の固有周波数及び位相角(例えば、超音波トランスデューサの電気インピーダンスの大きさ及び位相)の複数の連続測定値(観測)を使用して、電気機械的超音波システムの変化する量の推定値(その状態)を形成して電気機械的超音波システムの超音波ブレード部分の温度を予測し、これは、1つの測定値のみを使用して得られる推定値よりも良好である。したがって、カルマンフィルタ133020は、超音波ブレードの温度の最大尤度推定値を提供するためのセンサ及びデータ融合を含むアルゴリズムである。 The Kalman filter 133020 uses a dynamic model of an electromechanical ultrasound system, known control inputs to that system, and the natural frequency and phase angle of the signal applied to the ultrasound transducer (e.g., the magnitude of the electrical impedance of the ultrasound transducer). The ultrasonic blade portion of the electromechanical ultrasonic system by using multiple continuous measurements (observations) of the amplitude and phase of the electromechanical ultrasonic system to form estimates of the changing quantities (its state) of the electromechanical ultrasonic system. , which is better than the estimate obtained using only one measurement. Therefore, the Kalman filter 133020 is an algorithm that includes sensors and data fusion to provide a maximum likelihood estimate of the temperature of the ultrasonic blade.

カルマンフィルタ133020は、固有周波数及び位相シフトデータを測定するために、超音波トランスデューサに適用された信号のノイズの多い測定値による不確実性を効果的に処理し、また、ランダムな外部要因による不確実性を効果的に処理する。カルマンフィルタ133020は、加重平均を使用したシステムの予測された状態と新たな測定値との平均として、電気機械的超音波システムの状態の推定値を生成する。加重値は、より良好な(即ち、より小さい)推定不確実性を提供し、非加重値よりも「信頼できる」ものである。加重は、システム状態の予測の推定された不確実性の尺度である共分散から算出され得る。加重平均の結果は、予測された状態と測定された状態との間に位置する新たな状態推定値であり、いずれか単独よりも良好な推定不確実性を有する。このプロセスは、全ての時間工程で繰り返され、新たな推定値及びその共分散は、以下の反復で使用される予測を提供する。カルマンフィルタ133020のこの再帰的性質は、新しい状態を計算するのに、電気機械的超音波システムの状態の全履歴ではなく最後の「最良の推測」のみを必要とする。 The Kalman filter 133020 effectively handles the uncertainty due to noisy measurements of the signal applied to the ultrasound transducer to measure the natural frequency and phase shift data, and also handles the uncertainty due to random external factors. Handle sexuality effectively. Kalman filter 133020 produces an estimate of the state of the electromechanical ultrasound system as the average of the predicted state of the system and the new measurements using a weighted average. Weighted values provide a better (ie, smaller) estimated uncertainty and are more "reliable" than unweighted values. The weights may be calculated from the covariance, which is a measure of the estimated uncertainty of the prediction of the system state. The result of the weighted average is a new state estimate that lies between the predicted and measured states and has a better estimated uncertainty than either alone. This process is repeated for every time step, and the new estimates and their covariances provide the predictions used in subsequent iterations. This recursive nature of the Kalman filter 133020 requires only the last "best guess" rather than the entire history of states of the electromechanical ultrasound system to calculate new states.

測定値及び現在状態推定値の相対的確実性は重要な考慮事項であり、カルマンフィルタ133020のゲインKに関するフィルタの応答について議論することが一般的である。カルマンゲインKは、測定値及び現在状態推定値に与えられる相対重みであり、特定の性能を達成するために「調整」され得る。高いゲインKの場合、カルマンフィルタ133020は、最新の測定値により多くの重みを配置し、そのため、最新の測定値に対してより応答的に従う。低いゲインKの場合、カルマンフィルタ133020は、モデル予測値に対してより厳密に従う。極値においては、1に近い高ゲインは、より変動的な推定軌道をもたらし、ゼロに近い低ゲインは、ノイズを除去するが応答性を低下させる。 The relative certainty of measurements and current state estimates is an important consideration, and it is common to discuss the response of the filter with respect to the gain K of the Kalman filter 133020. Kalman gain K is the relative weight given to measurements and current state estimates, and can be "tuned" to achieve particular performance. For a high gain K, the Kalman filter 133020 places more weight on the most recent measurements and therefore follows them more responsively. For low gain K, Kalman filter 133020 follows the model predictions more closely. At the extremes, a high gain near unity results in a more variable estimated trajectory, and a low gain near zero removes noise but reduces responsiveness.

カルマンフィルタ133020の実際の計算を実行するとき(後述するとおり)、状態推定値及び共分散は、単一の計算セットに関与する複数の次元を扱うためにマトリックスにコード化される。これにより、移行モデル又は共分散のいずれかにおいて、様々な状態変数(位置、速度、及び加速度など)間の直線関係の表現を可能にする。カルマンフィルタ133020の使用は、誤差がガウスであると仮定しない。しかしながら、カルマンフィルタ133020は、全ての誤差がガウス分布である特別な場合における正確な条件的確率推定値をもたらす。 When performing the actual calculations of the Kalman filter 133020 (as described below), the state estimates and covariances are encoded into a matrix to handle the multiple dimensions involved in a single set of calculations. This allows the expression of linear relationships between various state variables (such as position, velocity, and acceleration), either in the transition model or in covariance. The use of Kalman filter 133020 does not assume that the errors are Gaussian. However, Kalman filter 133020 yields accurate conditional probability estimates in the special case where all errors are Gaussian distributed.

工程3
第3の工程は、超音波トランスデューサ、及びひいては超音波ブレードに印加される電力を制御して超音波ブレードの温度を調節するために、カルマンフィルタ133020のフィードバックループ133032内の状態推定器133026を使用する。
Process 3
The third step uses the state estimator 133026 in the feedback loop 133032 of the Kalman filter 133020 to control the power applied to the ultrasound transducer and thus the ultrasound blade to adjust the temperature of the ultrasound blade. .

図68は、本開示の少なくとも1つの態様による、推定値を最大化するために、図67に示すカルマンフィルタ133020の状態推定器133026によって採用される3つの確率分布のグラフ表示133040である。確率分布は、前確率分布133042、予測(状態)確率分布133044、及び観測確率分布133046を含む。3つの確率分布133042、133044、1330467は、本開示の少なくとも1つの態様による、様々な周波数で測定された超音波トランスデューサにわたるインピーダンスに基づいて温度を調節するために、超音波トランスデューサに印加される電力のフィードバック制御に使用される。インピーダンスに基づいて温度を調節するために超音波トランスデューサに印加される電力のフィードバック制御に使用される推定器は、以下の式によって付与され、 FIG. 68 is a graphical representation 133040 of three probability distributions employed by the state estimator 133026 of the Kalman filter 133020 shown in FIG. 67 to maximize estimates, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The probability distributions include a prior probability distribution 133042, a predicted (state) probability distribution 133044, and an observed probability distribution 133046. Three probability distributions 133042, 133044, 1330467 represent power applied to an ultrasound transducer to adjust temperature based on impedance across the ultrasound transducer measured at various frequencies, according to at least one aspect of the present disclosure. used for feedback control. The estimator used for feedback control of the power applied to the ultrasound transducer to regulate temperature based on impedance is given by the following equation:

Figure 0007391852000041
これは、本開示の少なくとも1つの態様による、様々な周波数で測定された超音波トランスデューサにわたるインピーダンスである。
Figure 0007391852000041
This is the impedance across the ultrasound transducer measured at various frequencies in accordance with at least one aspect of the present disclosure.

前確率分布133042は、次の式によって定義される状態変動を含む。 The prior probability distribution 133042 includes state fluctuations defined by the following equation.

Figure 0007391852000042
Figure 0007391852000042

状態変動 state fluctuation

Figure 0007391852000043
は、予測(状態)確率分布133044として表されるシステムの次の状態を予測するために使用される。観測確率分布133046は、観測分散σが以下の式によって付与されるゲインを定義するために用いられる、システム状態の実際の観測値の確率分布である。
Figure 0007391852000043
is used to predict the next state of the system, represented as a predicted (state) probability distribution 133044. Observation probability distribution 133046 is the probability distribution of the actual observed values of the system state, where the observation variance σ m is used to define the gain given by the following equation.

Figure 0007391852000044
Figure 0007391852000044

フィードバック制御
(状態推定器及びカルマンフィルタによって推定される)温度が制御されることを確実にするために、電力入力が低減される。
Feedback Control Power input is reduced to ensure that the temperature (estimated by the state estimator and Kalman filter) is controlled.

一態様では、初期の概念実証は、電気機械的超音波システムの固有周波数と超音波ブレードの温度との間の静的直線関係を仮定した。電気機械的超音波システムの固有周波数の関数としての電力を低減すること(すなわち、フィードバック制御によって温度を調節すること)によって、超音波ブレード先端部の温度を直接制御することができる。この実施例では、超音波ブレードの遠位先端部の温度は、Teflonパッドの融点を超えないように制御され得る。 In one aspect, an initial proof of concept assumed a static linear relationship between the natural frequency of the electromechanical ultrasound system and the temperature of the ultrasound blade. By reducing the power as a function of the natural frequency of the electromechanical ultrasound system (ie, adjusting the temperature with feedback control), the temperature of the ultrasound blade tip can be directly controlled. In this example, the temperature of the distal tip of the ultrasonic blade may be controlled to not exceed the melting point of the Teflon pad.

図69Aは、温度フィードバック制御なしの超音波装置の温度対時間のグラフ図133050である。超音波ブレードの温度(℃)が縦軸に沿って示され、時間(秒)が横軸に沿って示される。試験は、超音波装置のジョー内に配置されたセーム革を用いて実施した。一方のジョーは超音波ブレードであり、他方のジョーはTEFLONパッドを有するクランプアームである。超音波ブレードは、超音波ブレードとクランプアームとの間にクランプされたセーム革と摩擦係合する間に、共振周波数で励起された。経時的に、超音波ブレードの温度(℃)は、セーム革との摩擦係合に起因して上昇する。経時的に、超音波ブレードの温度プロファイル133052は、点133054に示される約19.5秒後の温度220℃においてセーム革試料が切断されるまで上昇する。温度フィードバック制御なしでは、セーム革試料が切断された後、超音波ブレードの温度はTEFLONの融点である約380℃を大きく超えて最大で約490℃の温度まで上昇する。点133056において、超音波ブレードの温度は、TEFLONパッドが完全に融解するまで490℃の最高温度に達する。超音波ブレードの温度は、パッドが完全に消滅した後、点133056におけるピーク温度からわずかに低下する。 FIG. 69A is a graphical representation 133050 of temperature versus time for an ultrasound device without temperature feedback control. The temperature of the ultrasonic blade (°C) is shown along the vertical axis and the time (seconds) is shown along the horizontal axis. The test was carried out using a chamois placed in the jaws of an ultrasound machine. One jaw is an ultrasonic blade and the other jaw is a clamp arm with a TEFLON pad. The ultrasonic blade was excited at a resonant frequency while in frictional engagement with the chamois clamped between the ultrasonic blade and the clamp arm. Over time, the temperature (°C) of the ultrasonic blade increases due to the frictional engagement with the chamois. Over time, the temperature profile 133052 of the ultrasonic blade increases until the chamois sample is cut at a temperature of 220° C. after about 19.5 seconds, as shown at point 133054. Without temperature feedback control, after the chamois sample is cut, the temperature of the ultrasonic blade increases well above the melting point of TEFLON, about 380°C, up to a temperature of about 490°C. At point 133056, the ultrasonic blade temperature reaches a maximum temperature of 490° C. until the TEFLON pad completely melts. The temperature of the ultrasonic blade decreases slightly from the peak temperature at point 133056 after the pad has completely disappeared.

図69Bは、本開示の少なくとも1つの態様による、温度フィードバック制御を伴う超音波装置の温度対時間のプロットである。超音波ブレードの温度(℃)が縦軸に沿って示され、時間(秒)が横軸に沿って示される。試験は、超音波装置のジョー内に配置されたセーム革試料を用いて実施した。一方のジョーは超音波ブレードであり、他方のジョーはTEFLONパッドを有するクランプアームである。超音波ブレードは、超音波ブレードとクランプアームパッドとの間にクランプされたセーム革と摩擦係合する間に、共振周波数で励起された。経時的に、超音波ブレードの温度プロファイル133062は、点133064に示される約23秒後の温度220℃においてセーム革試料が切断されるまで上昇する。温度フィードバック制御ありでは、超音波ブレードの温度は、点133066で示される、TEFLON融点のすぐ下にある約380℃の最高温度まで上昇し、続いて概して領域133068で示される平均約330℃まで下げられ、それによってTEFLONパッドが融解するのを防ぐ。 FIG. 69B is a plot of temperature versus time for an ultrasound device with temperature feedback control, according to at least one aspect of the present disclosure. The temperature of the ultrasonic blade (°C) is shown along the vertical axis and the time (seconds) is shown along the horizontal axis. The test was carried out with a chamois sample placed in the jaws of an ultrasound machine. One jaw is an ultrasonic blade and the other jaw is a clamp arm with a TEFLON pad. The ultrasonic blade was excited at a resonant frequency while in frictional engagement with the chamois clamped between the ultrasonic blade and the clamp arm pad. Over time, the temperature profile 133062 of the ultrasonic blade increases until the chamois sample is cut at a temperature of 220° C. after about 23 seconds, shown at point 133064. With temperature feedback control, the temperature of the ultrasonic blade increases to a maximum temperature of about 380° C., just below the TEFLON melting point, indicated by point 133066, and then decreases to an average of about 330° C., generally indicated by region 133068. , thereby preventing the TEFLON pad from melting.

スマート超音波ブレード技術の適用
超音波ブレードが流体で満たされた手術野に浸漬されると、超音波ブレードは、起動中に冷却され、それと接触する組織を封止及び切断するための効果が減じられる。超音波ブレードの冷却は、十分な熱が組織に送達されないため、より長い起動時間及び/又は止血の問題をもたらし得る。超音波ブレードの冷却を克服するために、これらの流体浸漬条件下で横切開時間を短縮し、好適な止血を達成するために、より多くのエネルギー送達が必要とされ得る。周波数-温度フィードバック制御システムを使用して、超音波ブレード温度が、開始時に特定の温度を下回っているか、又は特定の期間、特定の温度を下回っている状態を維持しているかのいずれかであると検出された場合、発生器の出力電力は、手術野に存在する血液/生理食塩水/他の流体による冷却を相殺するために上昇され得る。
Application of smart ultrasonic blade technology When the ultrasonic blade is immersed in a fluid-filled surgical field, the ultrasonic blade cools down during activation and becomes less effective for sealing and cutting tissue in contact with it. It will be done. Cooling the ultrasonic blade may result in longer start-up times and/or hemostasis problems because not enough heat is delivered to the tissue. To overcome cooling of the ultrasonic blade, more energy delivery may be required to reduce transverse incision time and achieve suitable hemostasis under these fluid immersion conditions. Using a frequency-temperature feedback control system, the ultrasonic blade temperature is either started below a certain temperature or remains below a certain temperature for a certain period of time. If detected, the output power of the generator may be increased to offset the cooling due to blood/saline/other fluids present in the surgical field.

したがって、本明細書に記載される周波数-温度フィードバック制御システムは、特に超音波ブレードが流体で満たされた手術野内に部分的又は全体的に位置するか又は浸漬されるときに、超音波装置の性能を改善することができる。本明細書に記載される周波数-温度フィードバック制御システムは、流体で満たされた手術野における、長い起動時間及び/又は超音波装置の性能に関する潜在的問題を最小化する。 Accordingly, the frequency-temperature feedback control system described herein is useful for controlling ultrasound devices, particularly when the ultrasound blade is partially or fully positioned or immersed within a fluid-filled surgical field. Performance can be improved. The frequency-temperature feedback control system described herein minimizes potential problems with long start-up times and/or ultrasound device performance in fluid-filled surgical fields.

前述したように、超音波ブレードの温度は、以下の式によって与えられる超音波トランスデューサのインピーダンスを検出すること、 As mentioned earlier, the temperature of the ultrasonic blade can be determined by detecting the impedance of the ultrasonic transducer, which is given by the following equation:

Figure 0007391852000045
あるいは同等に、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φを検出することによって推定することができる。位相角φの情報はまた、超音波ブレードの状態を推定するために使用されてもよい。本明細書で詳細に論じられるように、位相角φは、超音波ブレードの温度の関数として変化する。したがって、位相角φ情報は、超音波ブレードの温度を制御するために用いられてもよい。これは、例えば、超音波ブレードが過度に高温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を低減し、超音波ブレードが過度に低温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を増加させることによって行われ得る。図70A~図70Bは、超音波ブレードの急激な温度低下が検出されたときに超音波トランスデューサに印加される超音波出力を調節するための温度フィードバック制御のグラフ図である。
Figure 0007391852000045
Or equivalently, it can be estimated by detecting the phase angle φ between the voltage V g (t) signal and the current I g (t) signal applied to the ultrasound transducer. Phase angle φ information may also be used to estimate the state of the ultrasonic blade. As discussed in detail herein, the phase angle φ changes as a function of the temperature of the ultrasonic blade. Therefore, the phase angle φ information may be used to control the temperature of the ultrasonic blade. This, for example, reduces the power delivered to the ultrasonic blade when the ultrasonic blade is operating at excessively high temperatures, and reduces the power delivered to the ultrasonic blade when the ultrasonic blade is operating at excessively low temperatures. This can be done by increasing the power applied. 70A-70B are graphical illustrations of temperature feedback control for adjusting the ultrasonic power applied to the ultrasonic transducer when a sudden temperature drop in the ultrasonic blade is detected.

図70Aは、本開示の少なくとも1つの態様による、時間の関数としての超音波出力133070のグラフ図である。超音波発生器の電力出力が縦軸に沿って示され、時間(秒)が横軸に沿って示される。図70Bは、本開示の少なくとも1つの態様による、時間の関数としての超音波ブレード温度133080のグラフ図である。超音波ブレード温度が縦軸に沿って示され、時間(秒)が横軸に沿って示される。超音波ブレードの温度は、図70Aに示されるように、定電力133072を印加することによって上昇する。使用中、超音波ブレードの温度は急激に低下する。これは、様々な条件に起因し得るが、使用中に、超音波ブレードが流体で満たされた手術野(例えば、血液、生理食塩水、水など)に浸漬されたときに超音波ブレードの温度が低下すると推定され得る。時間tにおいて、超音波ブレードの温度は、所望の最低温度133082未満に低下し、周波数-温度フィードバック制御アルゴリズムは、温度の低下を検出し、超音波ブレードに送達される電力増加(power ramp)133074によって示される電力の上昇又は「増加(ramp up)」を開始して、超音波ブレードの温度を所望の最低温度133082を超えて上昇させ始める。 FIG. 70A is a graphical illustration of ultrasound power 133070 as a function of time, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. The power output of the ultrasound generator is shown along the vertical axis and time (in seconds) is shown along the horizontal axis. FIG. 70B is a graphical illustration of ultrasonic blade temperature 133080 as a function of time, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Ultrasonic blade temperature is shown along the vertical axis and time (in seconds) is shown along the horizontal axis. The temperature of the ultrasonic blade is increased by applying constant power 133072, as shown in FIG. 70A. During use, the temperature of the ultrasonic blade drops rapidly. This can be due to a variety of conditions, but during use, the temperature of the ultrasound blade when it is immersed in a fluid-filled surgical field (e.g. blood, saline, water, etc.) can be estimated to decrease. At time t 0 , the temperature of the ultrasonic blade decreases below the desired minimum temperature 133082, and the frequency-temperature feedback control algorithm detects the decrease in temperature and increases the power ramp delivered to the ultrasonic blade. A power increase or "ramp up" indicated by 133074 is initiated to begin raising the temperature of the ultrasonic blade above the desired minimum temperature 133082.

図70A及び図70Bを参照すると、超音波ブレードの温度が所望の最低温度133082を超えた状態を維持する限り、超音波発生器は実質的な定電力133072を出力する。tにおいて、発生器又は器具のプロセッサ若しくは制御回路又はその両方は、超音波ブレードの温度が所望の最低温度133072未満に低下するのを検出すると、周波数-温度フィードバック制御アルゴリズムを開始して、超音波ブレードの温度を最低の所望の温度133082より高く上昇させる。したがって、発生器の電力は、tでの超音波ブレードの温度の突然の低下の検出に対応するtで増加を開始する(133074)。周波数-温度フィードバック制御アルゴリズムの下で、超音波ブレードの温度が所望の最低温度133082を超えるまで、電力は増加を続ける(133074)。 Referring to FIGS. 70A and 70B, the ultrasonic generator outputs a substantially constant power 133072 as long as the ultrasonic blade temperature remains above the desired minimum temperature 133082. At t 0 , the processor and/or control circuit of the generator or instrument detects that the temperature of the ultrasonic blade drops below the desired minimum temperature 133072 and initiates a frequency-temperature feedback control algorithm to Raise the temperature of the sonic blade above the lowest desired temperature 133082. Therefore, the power of the generator starts increasing at t 1 (133074), which corresponds to the detection of a sudden drop in the temperature of the ultrasonic blade at t 0 . Under the frequency-temperature feedback control algorithm, the power continues to increase (133074) until the ultrasonic blade temperature exceeds the desired minimum temperature 133082.

図71は、本開示の少なくとも1つの態様による、超音波ブレードの温度を制御するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセスの論理フロー図133090である。このプロセスによれば、発生器又は器具のプロセッサ若しくは制御回路又はその両方が、図70A及び図70Bに関連して説明される周波数-温度フィードバック制御アルゴリズムの一態様を実行して、超音波トランスデューサに電力レベルを印加して(133092)、超音波ブレードにおける所望の温度を達成する。発生器は、超音波トランスデューサを駆動するために印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φを監視する(133094)。位相角φに基づいて、発生器は、図66A~図68に関連して本明細書に記載される技術を使用して超音波ブレードの温度を推定する(133096)。発生器は、超音波ブレードの推定された温度を所定の所望の温度と比較することによって、超音波ブレードの温度が所望の最低温度未満であるかどうかを判定する(133098)。次いで、発生器は、比較に基づいて超音波トランスデューサに印加される電力レベルを調節する。例えば、超音波ブレードの温度が所望の最低温度以上であるとき、プロセスは「いいえ」分岐に沿って進み、超音波ブレードの温度が所望の最低温度未満であるときに、「はい」分岐に沿って進む。超音波ブレードの温度が所望の最低温度未満であるとき、発生器は、例えば、電圧V(t)信号及び/又は電流I(t)信号を上昇させることによって、超音波トランスデューサへの電力レベルを増加させて(133100)超音波ブレードの温度を上昇させ、超音波ブレードの温度が上昇して最低の所望の温度を超えるまで超音波トランスデューサに印加される電力レベルを増加させ続ける。 FIG. 71 is a process logic flow diagram 133090 illustrating a control program or logic configuration for controlling the temperature of an ultrasonic blade in accordance with at least one aspect of the present disclosure. According to this process, the processor and/or control circuit of the generator or instrument executes one aspect of the frequency-temperature feedback control algorithm described in connection with FIGS. 70A and 70B to control the ultrasonic transducer. A power level is applied (133092) to achieve the desired temperature in the ultrasonic blade. The generator monitors the phase angle φ between the voltage V g (t) signal and the current I g (t) signal applied to drive the ultrasound transducer (133094). Based on the phase angle φ, the generator estimates the temperature of the ultrasonic blade using the techniques described herein in connection with FIGS. 66A-68 (133096). The generator determines whether the temperature of the ultrasonic blade is less than a desired minimum temperature by comparing the estimated temperature of the ultrasonic blade to a predetermined desired temperature (133098). The generator then adjusts the power level applied to the ultrasound transducer based on the comparison. For example, when the ultrasonic blade temperature is above the desired minimum temperature, the process proceeds along the "no" branch, and when the ultrasonic blade temperature is below the desired minimum temperature, the process proceeds along the "yes" branch. Proceed. When the temperature of the ultrasonic blade is below a desired minimum temperature, the generator increases the power to the ultrasonic transducer, e.g. by increasing the voltage V g (t) signal and/or the current I g (t) signal. Increase the level (133100) to increase the temperature of the ultrasonic blade and continue to increase the power level applied to the ultrasonic transducer until the temperature of the ultrasonic blade increases and exceeds the lowest desired temperature.

状況認識
ここで図72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。
Situational Awareness Referring now to FIG. 72, a timeline 5200 is shown illustrating situational awareness of a hub, such as surgical hub 106 or 206, for example. Timeline 5200 is an exemplary surgical procedure and the context information that the surgical hub 106, 206 may derive from the data it receives from the data sources at each step of the surgical procedure. Time line 5200 is taken by nurses, surgeons, and other medical personnel during the course of a segmental lung resection surgery, starting with setting up the operating room and ending with transferring the patient to the post-operative recovery room. A typical process is shown below.

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。 The situational awareness surgical hub 106, 206 sources data including data generated each time a medical personnel uses a modular device paired with the surgical hub 106, 206 throughout the course of a surgical procedure. Receive from. The surgical hub 106, 206 receives this data from paired modular devices and other data sources and receives new data such as which steps of the procedure are being performed at any given time. Once performed, inferences (i.e., contextual information) regarding the ongoing procedure can be continuously derived. The situational awareness system of the surgical hub 106, 206 may, for example, record data regarding a procedure to generate a report, verify steps being taken by medical personnel, collect data that may be related to a particular procedure step, or providing prompts (e.g., via a display screen), adjusting the modular device based on context (e.g., activating a monitor, adjusting the field of view (FOV) of a medical imaging device, or ultrasonic surgical (such as changing the energy level of the instrument or the RF electrosurgical instrument), and any other such operations described above.

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。 As a first step 5202 in this exemplary procedure, hospital personnel retrieve the patient's EMR from the hospital's EMR database. Based on selected patient data in the EMR, the surgical hub 106, 206 determines that the procedure to be performed is a thoracic procedure.

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)。 In the second step 5204, personnel scan incoming medical supplies for treatment. The surgical hub 106, 206 cross-references the scanned supplies with a list of supplies utilized in various types of procedures to ensure that the mix of supplies corresponds to the thoracic procedure. Additionally, the surgical hub 106, 206 may also determine that the procedure is not a wedge procedure (incoming supplies do not include certain supplies required for a thoracic wedge procedure, or otherwise (because they are either not compatible with cuneiform procedures).

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。 In a third step 5206, the medical personnel scans the patient's band via a scanner communicatively connected to the surgical hub 106, 206. The surgical hub 106, 206 can then verify the patient's identity based on the scanned data.

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。 In the fourth step 5208, medical staff turns on the auxiliary device. The auxiliary equipment utilized may vary according to the type of surgical procedure and the technique used by the surgeon, but in this illustrative case these include a smoke evacuation device, an inhaler, and a medical imaging device. Once activated, an auxiliary device that is a modular device may automatically pair with a surgical hub 106, 206 located within a particular proximity of the modular device as part of its initialization process. . The surgical hub 106, 206 can then derive contextual information regarding the surgical procedure by detecting the type of modular device with which it is paired during this pre-operative or initialization phase. In this particular example, the surgical hub 106, 206 determines that the surgical procedure is a VATS procedure based on this particular combination of paired modular devices. Based on a combination of data from the patient's EMR, the list of medical supplies used in the procedure, and the type of modular equipment that connects to the hub, the surgical hub 106, 206 generally determines the specific procedure that the surgical team will perform. It can be estimated. Once the surgical hub 106, 206 knows what particular procedure is being performed, the surgical hub 106, 206 can then read the steps for that procedure from memory or from the cloud and then connect to the surgical hub 106, 206. Data subsequently received from data sources (e.g., modular devices and patient monitoring devices) can be cross-referenced to infer which steps of the surgical procedure the surgical team is performing.

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。 In a fifth step 5210, personnel attach EKG electrodes and other patient monitoring devices to the patient. EKG electrodes and other patient monitoring devices can be paired with the surgical hub 106, 206. When the surgical hub 106, 206 begins receiving data from the patient monitoring device, the surgical hub 106, 206 confirms that the patient is in the operating room.

第6の工程5212では、医療関係者は患者に麻酔を誘発する。外科用ハブ106、206は、例えば、EKGデータ、血圧データ、ベンチレータデータ、又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び/又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推定することができる。第6の工程5212が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。 In the sixth step 5212, the medical personnel induces anesthesia in the patient. The surgical hub 106, 206 may determine that the patient is under anesthesia based on data from the modular device and/or patient monitoring equipment, including, for example, EKG data, blood pressure data, ventilator data, or a combination thereof. It can be estimated. Upon completion of the sixth step 5212, the preoperative portion of the lung segmentectomy surgery is complete and the surgical portion begins.

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。 In the seventh step 5214, the patient's lung being manipulated is collapsed (while ventilation is switched to the contralateral lung). The surgical hub 106, 206 may, for example, infer from the ventilator data that the patient's lung has collapsed. The surgical hub 106, 206 can compare the detected collapse of the patient's lungs to the expected steps of the procedure (which can be accessed or read out in advance) so that the surgical portion of the procedure is It can be estimated that this has started, thereby determining that collapsing the lung is the first surgical step in this particular procedure.

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。 In an eighth step 5216, a medical imaging device (eg, a scope) is inserted and video footage from the medical imaging device is initiated. The surgical hub 106, 206 receives medical imaging device data (ie, video or image data) through a connection to the medical imaging device. Upon receiving the medical imager data, the surgical hub 106, 206 may determine that the laparoscopic portion of the surgical procedure has begun. Further, the surgical hub 106, 206 may determine that the particular procedure being performed is a segmentectomy as opposed to a lobectomy (based on data received in the second step 5204 of the procedure). Note that the wedge-shaped procedure is already discounted by the surgical hub 106, 206). Data from the medical imaging device 124 (FIG. 2) is used (i.e., activated and among many different methods, including by monitoring the number (or medical imaging devices) that are paired with the surgical hub 106, 206; and by monitoring the type of visualization device being used. can be used to determine contextual information regarding the type of procedure being performed. For example, one technique for performing a VATS lobectomy places the camera above the diaphragm in the anteroinferior corner of the patient's thoracic cavity, whereas one technique for performing a VATS segmentectomy places the camera is placed in the anterior intercostal position relative to the segmental fissure. For example, using pattern recognition or machine learning techniques, a situational awareness system can be trained to recognize the location of a medical imaging device based on visualization of the patient's anatomy. As another example, one technique for performing a VATS lobectomy utilizes a single medical imaging device, while another technique for performing a VATS segmentectomy utilizes multiple cameras. As yet another example, one technique for performing a VATS segmentectomy uses an infrared light source (which may be communicatively coupled to the surgical hub as part of the visualization system) to visualize the segmental cleft. , which is not used in VATS lobectomy. By tracking any or all of this data from medical imaging devices, the surgical hub 106, 206 can determine whether the surgical hub 106, 206 is performing a particular type of surgical procedure and/or is being used for a particular type of surgical procedure. technology can be determined.

第9の工程5218で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ106、206は、エネルギー器具が発射されていることを示すRF又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して分離するプロセスにあると推定することができる。外科用ハブ106、206は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、プロセスのこの時点(すなわち、上述された処置の工程が完了した後)で発射されているエネルギー器具が切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられたエネルギーツールであり得る。 In a ninth step 5218, the surgical team begins the incision step of the procedure. The surgical hub 106, 206 receives data from the RF or ultrasound generator indicating that the energy instrument is being fired, and therefore infers that the surgeon is in the process of dissecting and separating the patient's lungs. I can do it. The surgical hub 106, 206 cross-references the received data with the readout steps of the surgical procedure to determine the energy being delivered at this point in the process (i.e., after the steps of the procedure described above are completed). It can be determined that the instrument is compatible with the cutting process. In certain examples, the energy instrument may be an energy tool attached to a robotic arm of a robotic surgical system.

第10の工程5220で、外科チームは、処置の結紮工程に進む。外科用ハブ106、206は、器具が発射されていることを示す外科用ステープル留め及び切断器具からのデータを受信するため、外科医が動脈及び静脈を結紮していると推定することができる。前工程と同様に、外科用ハブ106、206は、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータの受信を、読み出しされたプロセス内の工程と相互参照することによって、この推定を導出することができる。特定の例では、外科用器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられた外科用ツールであり得る。 In a tenth step 5220, the surgical team proceeds to the ligation step of the procedure. The surgical hub 106, 206 receives data from the surgical stapling and cutting instruments indicating that the instruments are being fired, so it can assume that the surgeon is ligating the artery and vein. Similar to the previous step, the surgical hub 106, 206 can derive this estimate by cross-referencing the receipt of data from the surgical stapling and cutting instruments with steps in the process that have been read out. . In certain examples, the surgical instrument may be a surgical tool attached to a robotic arm of a robotic surgical system.

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。 In the eleventh step 5222, the segmental excision portion of the procedure is performed. The surgical hub 106, 206 can estimate that the surgeon is transecting parenchymal tissue based on data from the surgical stapling and cutting instruments, including data from the cartridge. Cartridge data can correspond, for example, to the size or type of staples fired by the instrument. Because different types of staples are utilized on different types of tissue, the cartridge data can indicate the type of tissue being stapled and/or transected. In this case, the type of staple fired is used in the parenchymal tissue (or other similar tissue type) so that the surgical hub 106, 206 can assume that the segmental resection portion of the procedure is being performed. I can do it.

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。 Subsequently, in a twelfth step 5224, a nodule dissection step is performed. The surgical hub 106, 206 may infer that the surgical team is dissecting the nodule and performing a leak test based on data received from the generator indicating that the RF or ultrasound instrument is being fired. I can do it. For this particular procedure, the RF or ultrasound instruments used after the parenchymal tissue is transected are compatible with a nodule dissection step that allows the surgical hub 106, 206 to make this estimate. It becomes possible. Because different instruments are better suited to specific tasks, surgeons routinely use surgical stapling/cutting instruments and surgical energy (i.e., RF or ultrasonic ) Please note the alternating between the instruments. Thus, the particular sequence in which the stapling/cutting instruments and surgical energy instruments are used can indicate which step of the procedure the surgeon is performing. Additionally, in certain instances, a robotic tool may be used for one or more steps during a surgical procedure and/or a handheld surgical instrument may be used for one or more steps during a surgical procedure. can be used. The surgeon(s) may, for example, alternate between robotic tools and handheld surgical instruments, and/or may use the devices simultaneously, for example. Upon completion of the twelfth step 5224, the incision is closed and the post-operative portion of the procedure begins.

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。 In a thirteenth step 5226, the patient's anesthesia is reversed. The surgical hub 106, 206 may estimate that the patient is emerging from anesthesia based on, for example, ventilator data (ie, the patient's breathing rate begins to increase).

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。 Finally, the fourteenth step 5228 is for the medical personnel to remove the various patient monitoring devices from the patient. Therefore, the surgical hub 106, 206 can assume that the patient is being transferred to the recovery room when the hub loses the EKG, BP, and other data from the patient monitoring device. As can be seen from this exemplary procedure description, based on data received from various data sources communicatively coupled to the surgical hub 106, 206, the surgical hub 106, 206 performs a given surgical procedure. It is possible to determine or estimate when each step is occurring.

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システムを含むロボット外科システムの動作は、その状況認識、及び/若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに/又はクラウド102からの情報に基づいて、ハブ106、206によって制御され得る。 Situational awareness is further described in U.S. Provisional Patent Application No. 62/611,341, filed December 28, 2017, entitled "INTERACTIVE SURGICAL PLATFORM," which is incorporated herein by reference in its entirety. In certain examples, the operation of a robotic surgical system, including, for example, the various robotic surgical systems disclosed herein, is based on its situational awareness and/or feedback from its components and/or from the cloud 102. may be controlled by the hub 106, 206 based on the information of the hub 106, 206.

電気外科用システムの状況認識
電気外科用器具は、組織にエネルギーを印加することによって様々な種類の組織を治療するために利用される。図22~24に関連して説明されるように、電気外科用器具(例えば、外科用器具1104、1106、1108)は、発生器1100に接続されてもよく、組織を把持し、組織に治療エネルギーを伝達するように構成されたエンドエフェクタ(例えば、エンドエフェクタ1122、1124、1125)を含んでもよい。
Situational Awareness of Electrosurgical Systems Electrosurgical instruments are utilized to treat various types of tissue by applying energy to the tissue. As described in connection with FIGS. 22-24, electrosurgical instruments (e.g., surgical instruments 1104, 1106, 1108) may be connected to generator 1100 to grasp tissue and apply treatment to tissue. End effectors (eg, end effectors 1122, 1124, 1125) configured to transfer energy may also be included.

様々な態様では、エンドエフェクタは、エンドエフェクタによって把持されている間に血管にエネルギーを印加することによって、例えば血管などの組織を封止する、溶接する、又は凝固させるために使用され得る。血管は、一般に保護組織によって囲まれているので、有効な封止を達成するように血管を露出させるためには、組織を分離する必要がある。しかし、組織分離は、組織封止又は凝固よりも低いエネルギーを必要とする。また、分離する組織の量は、例えば、血管の解剖学的位置、組織の状態、及び実施される手術の種類に応じて変化する。 In various aspects, the end effector may be used to seal, weld, or coagulate tissue, such as a blood vessel, by applying energy to the blood vessel while being grasped by the end effector. Because blood vessels are generally surrounded by protective tissue, it is necessary to separate the tissue in order to expose the blood vessels to achieve an effective seal. However, tissue separation requires less energy than tissue sealing or coagulation. Additionally, the amount of tissue separated will vary depending on, for example, the anatomical location of the blood vessel, the condition of the tissue, and the type of surgery being performed.

血管を含む組織を処置する1つの技術は、血管を封止及び/又は切断する前に、血管の内側筋肉層を外膜層から離れるように分離及び移動させることを伴う。血管の組織層をより効果的に分離するためには、組織を分離させるのには十分であるが、凝固させない又は封止しないような低いレベルエネルギーを生成させ、組織に伝達することができる。続いて、高いレベルエネルギーが用いて、組織を封止する又は凝固させる。 One technique for treating tissue containing blood vessels involves separating and moving the inner muscular layer of the blood vessel away from the adventitial layer before sealing and/or cutting the blood vessel. To more effectively separate the tissue layers of a blood vessel, a low level of energy can be generated and delivered to the tissue that is sufficient to separate the tissue, but does not coagulate or seal. Subsequently, high level energy is used to seal or coagulate the tissue.

エンドエフェクタによって把持された組織のエネルギー処理が成功するかどうかは、エンドエフェクタの各閉鎖段階のために好適な動作エネルギーモードを選択することによって決まる。更に、エンドエフェクタの閉鎖段階は、例えば、組織の種類、解剖学的位置、及び/又は組成などの様々な状況パラメータによって決定されてもよい。様々な好適な状況パラメータは、図72に関連して「状況認識」の見出しのもとに記載されている。 Successful energy treatment of tissue grasped by the end effector depends on selecting a suitable operating energy mode for each end effector closure phase. Additionally, the end effector closure stage may be determined by various situational parameters, such as, for example, tissue type, anatomical location, and/or composition. Various suitable situational parameters are described under the heading "Situational Awareness" in connection with FIG.

本開示の態様は、電気外科用器具のエンドエフェクタの異なる閉鎖段階のために異なるエネルギーモードを選択するための様々なプロセスを提示する。選択は、少なくとも部分的に、1つ又は2つ以上の状況パラメータに基づくことができる。 Aspects of the present disclosure present various processes for selecting different energy modes for different closure stages of an end effector of an electrosurgical instrument. The selection can be based, at least in part, on one or more situational parameters.

様々な態様において、閉鎖中のエンドエフェクタとの組織の相互作用は、組織を治療するためのエネルギーモードを選択する又は調節するのに有用であり得る1つ又は2つ以上の状況パラメータを提供する。図73は、シャフト131001から延在し、組織「T」を把持する閉鎖運動を受けるエンドエフェクタ131000を示す。エンドエフェクタ131000は、第1のジョー131002と第2のジョー131004とを備える。第1のジョー131002及び第2のジョー131004のうちの少なくとも一方は、それらの間に組織を把持するように他方に対して移動可能である。様々な態様において、閉鎖段階は、第2のジョー131004に対する第1のジョー131002の1つ若しくは2つ以上の角度位置、又は第1のジョー131002と第2のジョー131004との間の1つ又は2つ以上の角度距離によって画定され得る。 In various embodiments, the interaction of the tissue with the end effector during closure provides one or more situational parameters that may be useful in selecting or adjusting the energy mode for treating the tissue. . FIG. 73 shows end effector 131000 extending from shaft 131001 and undergoing a closing motion to grasp tissue "T". End effector 131000 includes a first jaw 131002 and a second jaw 131004. At least one of the first jaw 131002 and the second jaw 131004 is movable relative to the other to grasp tissue therebetween. In various aspects, the closing step includes one or more angular positions of the first jaw 131002 relative to the second jaw 131004, or one or more angular positions between the first jaw 131002 and the second jaw 131004. It may be defined by two or more angular distances.

図73の例では、第1のジョー131002は、開放構成と閉鎖構成との間で異なる閉鎖段階を通してエンドエフェクタを移行させて、ジョー131002、131004間に組織をクランプするように、第2のジョー131004に対して移動可能である。図73は2つの閉鎖段階を示す。第1の閉鎖段階では、第1のジョー131002は、開放構成から角度距離θ1だけ移動される。 In the example of FIG. 73, the first jaw 131002 connects the second jaw to clamp tissue between the jaws 131002, 131004, transitioning the end effector through different stages of closure between open and closed configurations. It is movable relative to 131004. Figure 73 shows two stages of closure. In the first closing phase, the first jaw 131002 is moved an angular distance θ1 from the open configuration.

第1の閉鎖段階には、エンドエフェクタ131000の開放構成から角度距離θ2だけ延在する第2の閉鎖段階が直後に続く。図73の例では、2つの閉鎖段階のみが示されているが、本開示によるエンドエフェクタは、2つ超又は2つ未満の閉鎖段階を通して移行してもよい。 The first closure stage is immediately followed by a second closure stage extending an angular distance θ2 from the open configuration of end effector 131000. Although only two closure stages are shown in the example of FIG. 73, end effectors according to the present disclosure may transition through more or less than two closure stages.

図75A及び75Bは、組織「T」を分離、封止、及び切断するために閉鎖運動を受けているエンドエフェクタ131000の概略図である。図75Aでは、エンドエフェクタ131000は第1の閉鎖段階にあり、組織「T」との初期接触が確立されている。図75Bでは、第1のジョー131002は、第1の閉鎖段階を完了し、第2の閉鎖段階を開始しようとしている。 75A and 75B are schematic illustrations of end effector 131000 undergoing a closing motion to separate, seal, and cut tissue "T." In FIG. 75A, end effector 131000 is in a first phase of closure and initial contact with tissue "T" has been established. In FIG. 75B, the first jaw 131002 has completed the first closing phase and is about to begin the second closing phase.

図74を参照すると、グラフ131010は、図75A及び75Bの組織「T」に適用された第1の治療サイクル131012を示す。時間はx軸上に表され、振幅はy軸上に表される。第1の治療サイクル131012は、第1のエネルギーを組織「T」に印加することによって第1の閉鎖段階において組織分離を達成する初期組織分離エネルギーモードを含む。第1の治療サイクル131012は、第1のエネルギーよりも大きい第2のエネルギーを第2の閉鎖段階において組織「T」に印加することによって組織封止を達成する組織封止エネルギーモードを更に含む。 Referring to FIG. 74, graph 131010 depicts a first treatment cycle 131012 applied to tissue "T" of FIGS. 75A and 75B. Time is represented on the x-axis and amplitude on the y-axis. The first treatment cycle 131012 includes an initial tissue separation energy mode that achieves tissue separation in a first closure phase by applying a first energy to tissue "T." The first treatment cycle 131012 further includes a tissue sealing energy mode that achieves tissue sealing by applying a second energy greater than the first energy to the tissue "T" in a second closure phase.

第2の治療サイクル131014も、図74のグラフ131010に示されている。第2の治療サイクル131014は、組織封止エネルギーモードのみを含む。換言すれば、第2の治療サイクル131014では、組織封止エネルギーモードは、初期組織分離エネルギーモードに続かない。第2の治療サイクル131014は、組織分離が必要とされない特定の状況における使用に好適である。 A second treatment cycle 131014 is also shown in graph 131010 of FIG. The second treatment cycle 131014 includes only tissue sealing energy modes. In other words, in the second treatment cycle 131014, the tissue sealing energy mode does not follow the initial tissue separation energy mode. The second treatment cycle 131014 is suitable for use in certain situations where tissue separation is not required.

図76は、本開示の一態様に従った、電気外科用機器のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131020の論理フロー図である。プロセス131020は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を検出する(131022)。プロセス131020は、エンドエフェクタ131000の検出された閉鎖段階に基づいて、異なるエネルギー出力を送達するエネルギーモード間で更に選択を行う(131024)。一例では、第1のエネルギー出力を送達する第1のエネルギーモードは、第1の閉鎖段階で選択され、第1のエネルギー出力よりも大きい第2のエネルギー出力を送達する第2のエネルギーモードは、第2の閉鎖段階で選択される。第1のエネルギー出力は、組織「T」を封止しないが分離するのに十分である一方、第2のエネルギー出力は、組織「T」を封止するのに十分である。 FIG. 76 is a logic flow diagram of a process 131020 illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical device in accordance with one aspect of the present disclosure. Process 131020 detects the closing phase of end effector 131000 (131022). Process 131020 further selects between energy modes that deliver different energy outputs based on the detected closure phase of end effector 131000 (131024). In one example, a first energy mode that delivers a first energy output is selected in the first closure phase, and a second energy mode that delivers a second energy output that is greater than the first energy output. selected in the second closure stage. The first energy output is sufficient to separate, but not seal, tissue "T", while the second energy output is sufficient to seal tissue "T".

特定の態様では、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上は、例えば、外科用器具700の制御回路710、外科用器具750の制御回路760、及び/又は外科用器具790の制御回路760などの電気外科用器具の制御回路によって実行され得る。特定の態様では、図13に示されるように、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行するための制御回路500は、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)を備えてもよく、このプロセッサ502は、プロセッサ502によって実施されるとプロセッサ502にプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行させるプログラム命令を記憶する少なくとも1つのメモリ回路504に連結されている。あるいは、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上は、図14,15に示される制御回路のうちの1つ又は2つ以上によって実行され得る。特定の態様では、電気外科用器具は、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行するための1つ又は2つ以上のアルゴリズムを記憶する非一時的記憶媒体を含んでもよい。 In certain aspects, one or more of the processes of the present disclosure may be applied to, for example, control circuitry 710 of surgical instrument 700, control circuitry 760 of surgical instrument 750, and/or control circuitry of surgical instrument 790. 760 may be performed by an electrosurgical instrument's control circuitry. In certain aspects, as shown in FIG. , a microcontroller), the processor 502 may include at least one memory circuit 504 that stores program instructions that, when executed by the processor 502, cause the processor 502 to perform one or more of the processes. connected. Alternatively, one or more of the processes of this disclosure may be performed by one or more of the control circuits shown in FIGS. 14 and 15. In certain aspects, an electrosurgical instrument may include a non-transitory storage medium that stores one or more algorithms for performing one or more of the processes of this disclosure.

図77は、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス131030の別の論理フロー図である。プロセス131030は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を示すセンサ信号に基づいて異なるエネルギー出力を送達する複数の動作モードから動作モードを選択する。一例では、図77のプロセスは、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を示すセンサ信号を生成するように構成された1つ又は2つ以上のセンサに接続された制御回路によって実施される。センサ信号は、受信したセンサ信号に基づいて異なるエネルギー出力を送達する動作モードからエネルギー動作モードを選択する制御回路によって受信される(131032)。制御回路は、例えば、受信したセンサ信号が、エンドエフェクタ131000が第1の閉鎖段階にあることを示すかどうかを判定する(131034)。示す場合、制御回路は、第1の動作モードを選択して、第1のエネルギー出力を組織「T」に送達させる(131036)。受信したセンサ信号が、エンドエフェクタが第1の閉鎖段階にあることを示さない場合、制御回路は、受信したセンサ信号が、エンドエフェクタ131000が第2の閉鎖段階にあることを示すかどうかを更に判定する(131038)。示す場合、制御回路は、第2の動作モードを選択して、第1のエネルギー出力よりも大きい第2のエネルギー出力を組織「T」に送達させる(131039)。 FIG. 77 is another logic flow diagram of process 131030 illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument. Process 131030 selects an operating mode from multiple operating modes that deliver different energy outputs based on sensor signals indicative of the closure phase of end effector 131000. In one example, the process of FIG. 77 is performed by a control circuit connected to one or more sensors configured to generate a sensor signal indicative of the closing phase of the end effector 131000. The sensor signal is received by a control circuit that selects an energy operating mode from operating modes that deliver different energy outputs based on the received sensor signal (131032). The control circuit, for example, determines whether the received sensor signal indicates that the end effector 131000 is in a first closure phase (131034). If so, the control circuit selects a first mode of operation to deliver a first energy output to tissue "T" (131036). If the received sensor signal does not indicate that the end effector is in the first closure stage, the control circuitry further determines whether the received sensor signal indicates that the end effector 131000 is in the second closure stage. Determine (131038). If so, the control circuit selects a second mode of operation to deliver a second energy output to tissue "T" that is greater than the first energy output (131039).

様々な例示において、超音波外科用器具の制御回路は、第1の閉鎖段階から第2の閉鎖段階へのクランプ部材の移行に応答して、トランスデューサに超音波エネルギー出力の規模を変化させるように構成される。 In various examples, the control circuit of the ultrasonic surgical instrument is configured to vary the magnitude of the ultrasonic energy output to the transducer in response to transition of the clamp member from the first closure phase to the second closure phase. configured.

様々な例示において、制御回路は、エネルギー出力の規模の変化を、第1の閉鎖段階から第2の閉鎖段階への移行に相関させるように構成される。様々な例において、第2のエネルギー出力は、組織を封止し凝固させるのに十分である一方、第1のエネルギー出力は、組織を分離するのには十分であるが、組織を封止し凝固させるのには十分でない。図77の例では、2つのエネルギー動作モードのみが示されているが、本開示による電気外科用器具は、2つ超又は2つ未満のエネルギー動作モードを含んでもよく、これらはそれぞれ、エンドエフェクタ131000の所定の閉鎖段階に対応する。様々な例において、組織分離モードは、組織凝固及び封止モードの振幅及び/又は周波数よりも低い振幅及び/又は周波数によって画定される。 In various examples, the control circuit is configured to correlate a change in magnitude of energy output to a transition from a first closure phase to a second closure phase. In various examples, the second energy output is sufficient to seal and coagulate the tissue, while the first energy output is sufficient to separate the tissue, but does not seal the tissue. Not enough to solidify. Although only two modes of energy operation are shown in the example of FIG. 77, electrosurgical instruments according to the present disclosure may include more or less than two modes of energy operation, each of which 131,000 corresponds to a predetermined closure stage. In various examples, the tissue separation mode is defined by an amplitude and/or frequency that is lower than the amplitude and/or frequency of the tissue coagulation and sealing mode.

図78は、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス131040の別の論理フロー図である。プロセス131040は、多くの点で図76のプロセスに類似している。加えて、プロセス131040は、第1のジョー131002が開放構成と閉鎖構成との間の閉鎖段階を通して移動する間に、組織「T」との初期接触が達成されるとき(図75Aを参照)を決定する(131042)。より具体的には、電気外科用器具のエネルギー動作モード間の選択は、組織「T」との初期接触が検出される閉鎖段階に基づく。 FIG. 78 is another logic flow diagram of process 131040 illustrating a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument. Process 131040 is similar in many respects to the process of FIG. Additionally, the process 131040 determines when initial contact with tissue "T" is achieved while the first jaw 131002 moves through the closure phase between the open and closed configurations (see FIG. 75A). Decide (131042). More specifically, the selection between energy operating modes of the electrosurgical instrument is based on the closure phase at which initial contact with tissue "T" is detected.

様々な態様では、初期組織接触は、第1のジョー電極及び第2のジョー電極を備える組織接触回路によって検出され得る。第1のジョー電極は、電気外科エネルギー源の一方の極に連結され、第2のジョー電極は、電気外科エネルギー源の反対の極に連結される。組織が第1のジョー電極及び第2のジョー電極と同時に接触するとき、組織接触回路は、閉鎖構成にあることにより、非治療信号がジョー131002、131004の間を通過することを可能にする。したがって、組織が間に位置するジョー131002、131004の間に電気的連続性が確立され、組織が間に位置しないジョー131002、131004間には電気的連続性が確立されない。 In various aspects, initial tissue contact may be detected by a tissue contact circuit that includes a first jaw electrode and a second jaw electrode. A first jaw electrode is connected to one pole of the electrosurgical energy source and a second jaw electrode is connected to an opposite pole of the electrosurgical energy source. When tissue contacts the first and second jaw electrodes simultaneously, the tissue contacting circuit is in a closed configuration allowing non-therapeutic signals to pass between the jaws 131002, 131004. Thus, electrical continuity is established between the jaws 131002, 131004 with tissue located therebetween, and no electrical continuity is established between the jaws 131002, 131004 without tissue located therebetween.

様々な態様では、初期組織接触は、ジョー131002、131004が、それらの間に捕捉された組織「T」に十分な圧縮を及ぼし、感知回路「SC」を閉鎖させるときに達成される。 In various aspects, initial tissue contact is achieved when the jaws 131002, 131004 exert sufficient compression on the tissue "T" captured between them to cause the sensing circuit "SC" to close.

図78Aは、一対の離間した接触プレートに組織と接触した際の回路の完成を示す、例示的な組織接触回路の概略図である。組織「T」とのジョー131002、131004の接触は、ジョー131002、131004上に設けられた一対の対向するプレート「P1、P2」との接触を確立することによって、さもなければ開放している感知回路「SC」を閉鎖させる。感知回路「SC」の閉鎖により、センサ信号が制御回路に送信される(例えば、図13~14、17~19)。センサ信号は、初期組織接触が確立されたことを示す。図78A及び追加の例示は、2011年6月27日に出願され、2012年5月5日に発行された米国特許第8,181,839号、題「SURGICAL INSTRUMENT EMPLOYING SENSORS」に更に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。 FIG. 78A is a schematic diagram of an exemplary tissue contacting circuit showing the completion of the circuit when a pair of spaced apart contact plates are contacted with tissue. Contact of the jaws 131002, 131004 with tissue "T" is achieved by establishing contact with a pair of opposing plates "P1, P2" provided on the jaws 131002, 131004, which would otherwise be open sensing Close the circuit "SC". Closure of the sensing circuit "SC" sends a sensor signal to the control circuit (eg, FIGS. 13-14, 17-19). The sensor signal indicates that initial tissue contact has been established. FIG. 78A and additional illustrations are further described in U.S. Pat. , the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

図79は、組織「T」との初期接触が検出される閉鎖段階に基づいて、電気外科用器具のエネルギー動作モードを選択するための制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス131050の別の論理フロー図である。プロセス131050は、第1及び第2のセンサ信号を受信すること(131052)を含む。一例では、プロセス131050は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を示すセンサ信号を生成するように構成された少なくとも1つの第1のセンサに接続されている制御回路によって実施される(例えば、図13~14、17~19)。制御回路はまた、組織「T」との初期接触を検出することを示すセンサ信号を生成するように構成された少なくとも1つの第2のセンサにも接続される。第1及び第2のセンサからのセンサ信号は、制御回路に送信される。 FIG. 79 is another logical flow of process 131050 showing a control program or logic configuration for selecting an energy operating mode of an electrosurgical instrument based on the closure phase at which initial contact with tissue "T" is detected. It is a diagram. Process 131050 includes receiving (131052) first and second sensor signals. In one example, the process 131050 is performed by a control circuit connected to at least one first sensor configured to generate a sensor signal indicative of the closing phase of the end effector 131000 (e.g., FIGS. 13-14 , 17-19). The control circuit is also connected to at least one second sensor configured to generate a sensor signal indicative of detecting initial contact with tissue "T." Sensor signals from the first and second sensors are sent to a control circuit.

プロセス131050は、第1のセンサ信号が、エンドエフェクタ131000が第1の閉鎖段階にあることを示すかどうかを更に判定する(131054)。示す場合、プロセス131050は、第2のセンサ信号が、初期組織接触が確立されたことを示すかどうかを更に判定する(131056)。 Process 131050 further determines whether the first sensor signal indicates that end effector 131000 is in a first closure phase (131054). If so, the process 131050 further determines whether the second sensor signal indicates that initial tissue contact has been established (131056).

第1のセンサ信号が、エンドエフェクタ131000が第1の閉鎖段階にあることを示し、第2のセンサ信号が、初期組織接触が確立されたことを示す場合、第1のエネルギー出力が組織「T」に送達される(131058)。一例では、制御回路は、第1のエネルギー出力を組織「T」に送達させる(131058)第1の動作モードを選択する。 If the first sensor signal indicates that the end effector 131000 is in the first closure phase and the second sensor signal indicates that initial tissue contact has been established, the first energy output is (131058). In one example, the control circuit selects a first mode of operation that causes a first energy output to be delivered to tissue "T" (131058).

逆に、エンドエフェクタ131000が第1の閉鎖段階にない場合、プロセス131050は、エンドエフェクタ131000が第2の閉鎖段階にあるかどうかを更に判定する(131060)。そうである場合、プロセス131050は、第2のセンサ信号が、第2の閉鎖段階において初期組織接触が確立されたことを示すかどうかを更に判定する(131062)。 Conversely, if the end effector 131000 is not in the first closure stage, the process 131050 further determines whether the end effector 131000 is in the second closure stage (131060). If so, process 131050 further determines whether the second sensor signal indicates that initial tissue contact has been established in the second closure phase (131062).

第1のセンサ信号が、エンドエフェクタ131000が第2の閉鎖段階にあることを示し、第2のセンサ信号が、第2の閉鎖段階において初期組織接触が確立されたことを示す場合、第1のエネルギー出力よりも大きい第2のエネルギー出力が組織「T」に送達される(131064)。一例では、制御回路は、第2のエネルギー出力を組織「T」に送達させる(131064)第2の動作モードを選択する。 If the first sensor signal indicates that the end effector 131000 is in the second closure phase and the second sensor signal indicates that initial tissue contact has been established in the second closure phase, then the first A second energy output that is greater than the energy output is delivered to tissue "T" (131064). In one example, the control circuit selects a second mode of operation that causes a second energy output to be delivered to tissue "T" (131064).

換言すれば、第1の閉鎖段階における組織との初期接触の検出により、制御回路は、第1のエネルギー出力を組織「T」に送達させる一方、第2の閉鎖段階における組織との初期接触の検出により、制御回路は、第2のエネルギー出力を組織「T」に送達させる。上記のように、様々な態様では、第2のエネルギー出力は、組織を封止し凝固させるのに十分である一方、第1のエネルギー出力は、組織を分離するのには十分であるが、組織の封止及び凝固には十分でない。 In other words, detection of initial contact with tissue during the first closure phase causes the control circuit to deliver a first energy output to tissue "T" while detecting initial contact with tissue during the second closure phase. The detection causes the control circuit to deliver a second energy output to tissue "T". As described above, in various aspects, the second energy output is sufficient to seal and coagulate the tissue, while the first energy output is sufficient to separate the tissue, Not sufficient for tissue sealing and coagulation.

様々な態様では、上でより詳細に説明されるように、閉鎖段階は、第2のジョー131004に対する第1のジョー131002の角度位置又は角度位置の範囲によって画定され得る。特定の例では、第1及び第2の閉鎖段階は、開放構成におけるジョー131002、131004間の最大角度距離の所定の部分に広がり得る。エンドエフェクタ131000は、第1のジョー131002を第2のジョー131004に対して最大角度距離だけ移動させることによって、完全な閉鎖サイクルを完了する。 In various aspects, the closing phase may be defined by the angular position or range of angular positions of the first jaw 131002 relative to the second jaw 131004, as described in more detail above. In certain examples, the first and second closure stages may span a predetermined portion of the maximum angular distance between the jaws 131002, 131004 in the open configuration. End effector 131000 completes a complete closure cycle by moving first jaw 131002 a maximum angular distance relative to second jaw 131004.

一例では、第1の閉鎖段階は第1の角度距離に広がり、第2の閉鎖段階は第2の角度距離に広がる。一例では、第1及び第2の角度距離は、等しいか、又は少なくとも実質的に等しい。一例では、第2の角度距離は、第1の角度距離の直後に続く。あるいは、別の例では、第1の角度距離は、第2の角度距離から離間している。一例では、第1の角度距離と第2の角度距離との比は、例えば、約0.5~約2の範囲から選択される。 In one example, the first closure stage extends a first angular distance and the second closure stage extends a second angular distance. In one example, the first and second angular distances are equal or at least substantially equal. In one example, the second angular distance immediately follows the first angular distance. Alternatively, in another example, the first angular distance is spaced apart from the second angular distance. In one example, the ratio of the first angular distance to the second angular distance is selected from a range of about 0.5 to about 2, for example.

一例では、第1の閉鎖段階は、最大角度距離の第1の半分に広がり、第2の閉鎖段階は、最大角度距離の第2の半分に及ぶ。したがって、エンドエフェクタ131000の完全閉鎖サイクルの最大50%までの任意の点での初期組織接触の検出は、プロセス131050に従い、第1のエネルギー出力をもたらし、50%マークを超える点での初期組織接触の検出は、第2のエネルギー出力をもたらす。 In one example, the first closure phase spans a first half of the maximum angular distance and the second closure phase spans a second half of the maximum angular distance. Thus, detection of initial tissue contact at any point up to 50% of the complete closure cycle of end effector 131000 results in a first energy output, according to process 131050, and initial tissue contact at a point above the 50% mark. Detection of results in a second energy output.

角度位置は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の唯一の識別特性ではない。図80に関連して以下で説明されるように、エンドエフェクタ131000の閉鎖運動は、長手方向に移動可能な駆動部材131110によって駆動される。長手方向に移動可能な駆動部材131110の長手方向位置は、閉鎖段階の別の識別特性である。長手方向に移動可能な駆動部材131110の長手方向の移動は、第2のジョー131004に対する第1のジョー131002の角度運動に対応し、絶対位置検出システム7000によって監視される。 Angular position is not the only distinguishing characteristic of the closure phase of end effector 131000. As described below in connection with FIG. 80, the closing movement of end effector 131000 is driven by longitudinally movable drive member 131110. The longitudinal position of the longitudinally movable drive member 131110 is another distinguishing characteristic of the closing phase. The longitudinal movement of the longitudinally movable drive member 131110 corresponds to the angular movement of the first jaw 131002 relative to the second jaw 131004 and is monitored by the absolute position sensing system 7000.

様々な例において、電気外科用器具の制御回路(例えば、図13~14、17~19)は、とりわけ、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の情報特性、例えば、閉鎖段階の開始点、閉鎖段階の終点、閉鎖段階に関連する第1のジョー131002の角度位置(複数可)、及び/又は閉鎖段階に関連する長手方向に移動可能な駆動部材131110の長手方向位置(複数可)などを記憶する記憶媒体を含む。 In various examples, the control circuitry of the electrosurgical instrument (e.g., FIGS. 13-14, 17-19) provides, among other things, information characteristics of the closure phase of the end effector 131000, e.g., the start point of the closure phase, the end point of the closure phase. , the angular position(s) of the first jaw 131002 associated with the closing phase, and/or the longitudinal position(s) of the longitudinally movable drive member 131110 associated with the closing phase, etc. including.

図80に示されるように、絶対位置検出システム7000は、エンドエフェクタ131000の閉鎖を追跡するように構成されている。記憶された情報及び絶対位置検出システム7000の出力に依存して、電気外科用器具の制御回路(例えば、図13~14、17~19)は、開放構成と閉鎖構成との間で移行するとき、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を決定することができる。 As shown in FIG. 80, absolute position detection system 7000 is configured to track closure of end effector 131000. Depending on the stored information and the output of the absolute position detection system 7000, the control circuitry of the electrosurgical instrument (e.g., FIGS. 13-14, 17-19) transitions between the open and closed configurations. , the closure stage of the end effector 131000 can be determined.

特定の態様では、駆動システムは、駆動運動を適用して、エンドエフェクタ131000を、閉鎖段階を通して誘導するように構成されている。駆動システムは電気モータ131102を用いてもよい。様々な形態において、モータ131102は、例えば、約25,000RPMの最大回転数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131102はブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでもよい。例えばリチウムイオン電池などの電池1104(又は「電力源」若しくは「パワーパック」)が、制御回路、及び最終的にはモータ131102に電力を供給してもよい。 In certain aspects, the drive system is configured to apply a drive motion to guide the end effector 131000 through the closure phase. The drive system may use an electric motor 131102. In various forms, motor 131102 may be a brushed DC drive motor having a maximum rotational speed of approximately 25,000 RPM, for example. In other configurations, motor 131102 may include a brushless motor, a cordless motor, a synchronous motor, a stepper motor, or any other suitable electric motor. A battery 1104 (or "power source" or "power pack"), such as a lithium ion battery, may power the control circuitry and ultimately the motor 131102.

電動モータ131102は、回転式シャフト7016を含んでもよく、回転式シャフト7016は、長手方向に移動可能な駆動部材131110上の駆動歯の組又はラックと噛合い係合をなして取り付けられる歯車減速機アセンブリ7014と動作可能に連係する。使用の際に、電池1104によって与えられる電圧極性により、電動モータ131102を時計回り方向に動作させることができるが、電池1104によって電動モータ131102に適用される電圧極性は、電動モータ131102を反時計回り方向に動作させるために、逆転され得る。電気モータ131102が一方向に回転されると、長手方向に移動可能な駆動部材131110は、遠位方向「D」に軸方向に駆動され、第1のジョー131002を開放構成から閉鎖構成へと閉鎖段階を通して移動させる。モータ131102が反対の回転方向に駆動されるとき、駆動部材131110は近位方向「P」に軸方向に駆動され、第1のジョー131002を開放構成に戻して移行させる。 The electric motor 131102 may include a rotary shaft 7016 that is a gear reducer mounted in meshing engagement with a set or rack of drive teeth on the longitudinally movable drive member 131110. In operative communication with assembly 7014. In use, the voltage polarity provided by battery 1104 allows electric motor 131102 to operate in a clockwise direction, whereas the voltage polarity applied to electric motor 131102 by battery 1104 allows electric motor 131102 to operate in a counterclockwise direction. It can be reversed to operate in the same direction. When electric motor 131102 is rotated in one direction, longitudinally movable drive member 131110 is driven axially in a distal direction "D" to close first jaw 131002 from an open configuration to a closed configuration. Move through the stages. When the motor 131102 is driven in the opposite rotational direction, the drive member 131110 is driven axially in the proximal direction "P" to transition the first jaw 131002 back to the open configuration.

図80は、一実施形態による、センサ装置7002を備えた、マイクロコントローラ7004で制御されるモータ駆動回路装置を備える絶対位置検出システム7000の概略図である。絶対位置検出システム7000及び/又はセンサ装置7002に関連付けられる電気及び電子回路素子は、制御回路基板組立体によって支持されている。マイクロコントローラ7004は、一般に、メモリ7006と、それに動作可能に結合されたマイクロプロセッサ7008(「プロセッサ」)とを備える。プロセッサ7008は、モータ駆動器7010の回路を制御してモータ131102の位置及び速度を制御する。モータ131102は、センサ装置7002及び絶対位置センサ装置7012に動作可能に結合されており、これらセンサ装置7002及び絶対位置センサ装置7012は、長手方向に移動可能な駆動部材131110のそれぞれの取り得る位置、及び続いて第1のジョー131002のそれぞれの取り得る位置に関する固有の位置信号をマイクロコントローラ7004に提供する。 FIG. 80 is a schematic diagram of an absolute position sensing system 7000 comprising a motor drive circuit arrangement controlled by a microcontroller 7004 with a sensor arrangement 7002, according to one embodiment. Electrical and electronic circuitry associated with absolute position sensing system 7000 and/or sensor device 7002 is supported by a control circuit board assembly. Microcontroller 7004 generally includes a memory 7006 and a microprocessor 7008 (“processor”) operably coupled thereto. Processor 7008 controls the circuitry of motor driver 7010 to control the position and speed of motor 131102. The motor 131102 is operably coupled to a sensor device 7002 and an absolute position sensor device 7012 that control the respective possible positions of the longitudinally movable drive member 131110; and subsequently provides a unique position signal to the microcontroller 7004 for each possible position of the first jaw 131002.

固有の位置信号は、フィードバック要素7024を介してマイクロコントローラ7004に与えられる。理解されたいこととして、固有の位置信号は、位置センサ7012とマイクロコントローラ7004との間のインターフェースに応じて、アナログ信号であってもデジタル値であってもよい。一態様において、位置センサ7012とマイクロコントローラ7004との間のインターフェースは、標準的なシリアル周辺装置インターフェース(SPI)であり、固有の位置信号は、1回転にわたるセンサ素子7026の位置を表すデジタル値である。1回転にわたるセンサ要素7026の絶対位置を表す値は、メモリ7006に記憶され得る。センサ素子7026の絶対位置フィードバック値は、第1のジョー131002の位置に対応する。 The unique position signal is provided to microcontroller 7004 via feedback element 7024. It should be understood that the unique position signal may be an analog signal or a digital value depending on the interface between the position sensor 7012 and the microcontroller 7004. In one aspect, the interface between position sensor 7012 and microcontroller 7004 is a standard serial peripheral interface (SPI) and the unique position signal is a digital value representing the position of sensor element 7026 over one revolution. be. Values representing the absolute position of sensor element 7026 over one revolution may be stored in memory 7006. The absolute position feedback value of sensor element 7026 corresponds to the position of first jaw 131002.

加えて、絶対位置検出システム7000に関連付けられる他のパラメータを測定するために、(単数又は複数の)他のセンサ7018が設けられてもよい。また、1つ又は2つ以上のディスプレイインジケータ7020が設けられてもよく、そのディスプレイインジケータ7020には音響式の構成要素が含まれてもよい。 Additionally, other sensor(s) 7018 may be provided to measure other parameters associated with the absolute position detection system 7000. One or more display indicators 7020 may also be provided, and the display indicators 7020 may include an acoustic component.

センサ装置7002は、長手方向に移動可能な駆動部材131110の位置に対応する固有の位置信号を提供する。電動モータ131102は、回転式シャフト7016を含んでもよく、回転式シャフト7016は、長手方向に移動可能な駆動部材131110上の駆動歯の組又はラックと噛合い係合をなして取り付けられる歯車アセンブリ7014と動作可能に連係する。センサ要素7026は、センサ要素7026の1回転が、長手方向に移動可能な駆動部材131110のいくぶんかの直線的な長手方向移動に対応するように、歯車組立体7014に動作可能に結合されてもよい。 Sensor device 7002 provides a unique position signal corresponding to the position of longitudinally movable drive member 131110. The electric motor 131102 may include a rotary shaft 7016 that is mounted in meshing engagement with a set or rack of drive teeth on the longitudinally movable drive member 131110. operably linked with. Sensor element 7026 may be operably coupled to gear assembly 7014 such that one rotation of sensor element 7026 corresponds to some linear longitudinal movement of longitudinally movable drive member 131110. good.

絶対位置検出システム7000のセンサ装置7002は、位置センサ7012に関連付けられたセンサ要素の1回転で、各回転位置に対する固有の位置信号を生成させる位置センサ7012を用いる。したがって、位置センサ7012に関連付けられたセンサ要素の1回転は、長手方向に移動可能な駆動部材131110の長手方向の線形変位d1と等価である。換言すれば、d1は、長手方向に移動可能な駆動部材131110に結合されたセンサ要素が1回転した後の、長手方向に移動可能な駆動部材131110が点aから点bまで移動した長手方向の直線距離である。位置センサ7012の1回転又は2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7022a~7022n(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、減速装置と共に用いられてもよい。スイッチ7022a~7022nの状態はマイクロコントローラ7004にフィードバックされ、マイクロコントローラ7004はロジックを適用して、長手方向に移動可能な駆動部材131110の長手方向の線形変位d1+d2+...dnに対応する固有の位置信号を決定し、これは、開放構成と閉鎖構成との間の第1のジョー131002の固有の位置に対応する。 The sensor device 7002 of the absolute position detection system 7000 uses a position sensor 7012 that causes one revolution of a sensor element associated with the position sensor 7012 to generate a unique position signal for each rotational position. Therefore, one revolution of the sensor element associated with position sensor 7012 is equivalent to a longitudinal linear displacement d1 of longitudinally movable drive member 131110. In other words, d1 is the length of the longitudinal movement of the longitudinally movable drive member 131110 from point a to point b after one rotation of the sensor element coupled to the longitudinally movable drive member 131110. It is a straight line distance. To provide a unique position signal for one or two revolutions of the position sensor 7012, a series of switches 7022a-7022n (where n is an integer greater than 1) can be used alone or in conjunction with a reduction gear. may be used. The states of the switches 7022a-7022n are fed back to the microcontroller 7004, which applies logic to determine the longitudinal linear displacement d1+d2+. .. .. A unique position signal corresponding to dn is determined, which corresponds to a unique position of the first jaw 131002 between the open and closed configurations.

様々な態様において、センサ装置7002の位置センサ7012は例えば、とりわけ、1つ又は2つ以上の磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、アナログホール効果素子の配列を備えてもよく、アナログホール効果素子は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力するものである。 In various embodiments, the position sensor 7012 of the sensor device 7002 may include, for example, one or more magnetic sensors, an analog rotational sensor such as a potentiometer, an array of analog Hall effect elements, an analog Hall effect element, etc., among others. The elements are those that output position signals or unique combinations of values.

様々な態様において、モータ131102は、長手方向に移動可能な駆動部材131110を手動で駆動するハンドトリガで置き換えられる。ハンドトリガは、超音波外科用器具のハンドルの一部であり得る。そのような態様では、絶対位置検出システム7000は、長手方向に移動可能な駆動部材131110の手動前進及び後退を追跡するように構成されている。 In various embodiments, motor 131102 is replaced with a hand trigger that manually drives longitudinally movable drive member 131110. The hand trigger may be part of the handle of the ultrasonic surgical instrument. In such aspects, absolute position sensing system 7000 is configured to track manual advancement and retraction of longitudinally movable drive member 131110.

様々な態様において、マイクロコントローラ7004は、第1のジョー131002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。既知の物理的特性を使用して、マイクロコントローラ7004は、第1のジョー131002の位置及び/又は第1のジョー131002の運動速度をその運動範囲にわたって決定するように設計することができ、これを更に利用して、第1のジョー131002の現在の閉鎖段階を決定することができる。絶対位置検出システムに関する更なる詳細は、全体が参照により本明細書に組み込まれる、2013年3月14日に出願された米国特許出願第13/803,210号、題「SENSOR ARRANGEMENTS FOR ABSOLUTE POSITIONING SYSTEM FOR SURGICAL INSTRUMENTS」に開示されている。 In various aspects, the microcontroller 7004 may be programmed to perform various functions, such as precise control over the speed and position of the first jaw 131002. Using known physical characteristics, the microcontroller 7004 can be designed to determine the position of the first jaw 131002 and/or the rate of movement of the first jaw 131002 over its range of motion, and It can also be used to determine the current stage of closure of the first jaw 131002. Further details regarding absolute position sensing systems can be found in U.S. patent application Ser. FOR SURGICAL INSTRUMENTS”.

特定の態様では、閉鎖段階は、制御回路の記憶媒体に記憶され得る所定の位置によって画定されるか、又は特徴付けられる(例えば、図13~15、17~19)。位置センサ7012は、長手方向に移動可能な駆動部材131110のその運動範囲に沿った位置を示すセンサ信号を制御回路に送信する。長手方向に移動可能な駆動部材131110の位置は第1のジョー131002の位置に対応するので、制御回路は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階を、受信したセンサ信号及び記憶媒体に記憶された所定の位置データに基づいて評価し得る。 In certain aspects, the closure phase is defined or characterized by a predetermined location that may be stored in the storage medium of the control circuit (eg, FIGS. 13-15, 17-19). Position sensor 7012 sends a sensor signal to the control circuit indicative of the position of longitudinally movable drive member 131110 along its range of motion. Since the position of the longitudinally movable drive member 131110 corresponds to the position of the first jaw 131002, the control circuit controls the closing phase of the end effector 131000 according to the received sensor signal and the predetermined position stored in the storage medium. Can be evaluated based on data.

例えば、第1の閉鎖段階は、第1の位置範囲に及んでもよく、第2の閉鎖段階は、第1の位置範囲を超えた第2の位置範囲に及んでもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材131110の位置が第1の位置範囲内にあることを示す位置センサ7012からのセンサ信号によって、プロセッサ7008は、エンドエフェクタ131000が第1の閉鎖段階にあることを決定し、その結果、第1のエネルギー動作モードの選択が生じる。一方、長手方向に移動可能な駆動部材131110の位置が第2の位置範囲内にあることを示す位置センサ7012からのセンサ信号によって、プロセッサ7008は、エンドエフェクタ131000が第2の閉鎖段階にあることを決定し、その結果、第1のエネルギー動作モードとは異なる第2のエネルギー動作モード選択が生じる。上述したように、第2のエネルギー動作モードは、組織を封止し凝固させるのに十分な第2のエネルギー出力を生じさせてもよく、一方で、第1のエネルギー動作モードは、組織を分離するのに十分であるが組織を封止し凝固させることはない第1のエネルギー出力を生じさせてもよい。 For example, the first closure stage may extend over a first position range and the second closure stage may extend over a second position range beyond the first position range. Accordingly, a sensor signal from position sensor 7012 indicating that the position of longitudinally movable drive member 131110 is within a first position range causes processor 7008 to indicate that end effector 131000 is in a first closing phase. is determined, resulting in the selection of the first energy mode of operation. Meanwhile, a sensor signal from position sensor 7012 indicating that the position of longitudinally movable drive member 131110 is within a second position range causes processor 7008 to determine that end effector 131000 is in a second closing phase. is determined, resulting in a second energy mode of operation selection that is different from the first energy mode of operation. As discussed above, the second energy mode of operation may produce a second energy output sufficient to seal and coagulate the tissue, while the first mode of energy operation separates the tissue. A first energy output may be generated that is sufficient to seal and coagulate the tissue.

エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の別の識別特性には、閉鎖速度が含まれる。モータ131102(図80)は、第1のジョー131002を一定速度で駆動する長手方向に移動可能な駆動部材131110を誘導するように構成され得る。しかしながら、第1のジョー131002が組織「T」と相互作用すると、閉鎖速度は、第1のジョー131002と相互作用する組織「T」の部分の特性に応じて変化し得る。したがって、閉鎖速度の変化は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の識別特性であり得る。閉鎖速度は、エンドエフェクタ131000が1つの組織部分から別の組織部分へと移行するとき、例えば、組織の分離に好適な組織部分から組織の封止に好適な組織部分に移行するときなどに変化してもよい。第1のジョー131002の運動速度の変化は、組織の封止及び凝固に先行する組織の分離の完了を示し得る。 Another distinguishing characteristic of the closure phase of end effector 131000 includes closure speed. Motor 131102 (FIG. 80) may be configured to guide a longitudinally movable drive member 131110 that drives first jaw 131002 at a constant speed. However, as the first jaw 131002 interacts with tissue "T", the closure rate may vary depending on the characteristics of the portion of tissue "T" with which the first jaw 131002 interacts. Thus, a change in closure speed may be a distinguishing characteristic of the closure phase of end effector 131000. The closure speed changes as the end effector 131000 transitions from one tissue section to another, such as from a tissue section suitable for tissue separation to a tissue section suitable for tissue sealing. You may. A change in the speed of movement of the first jaw 131002 may indicate completion of tissue separation prior to tissue sealing and coagulation.

特定の態様では、閉鎖段階は、制御回路の記憶媒体に記憶され得る所定の運動速度によって画定されるか、又は特徴付けられる(例えば、図13~15、17~19)。第1のジョー131002の運動速度に対応する長手方向に移動可能な駆動部材131110の運動速度は、位置センサ7012のセンサ信号に基づいて決定され得る。特定の態様では、長手方向に移動可能な駆動部材131110の運動速度の変化は、制御回路に第1のエネルギー動作モードから第2のエネルギー動作モードに切り替えさせ得る、第1の閉鎖段階から第2の閉鎖段階への移行を示す。 In certain aspects, the closure phase is defined or characterized by a predetermined speed of movement that may be stored in the storage medium of the control circuit (eg, FIGS. 13-15, 17-19). A speed of movement of the longitudinally movable drive member 131110 that corresponds to a speed of movement of the first jaw 131002 may be determined based on the sensor signal of the position sensor 7012. In certain aspects, the change in the speed of movement of the longitudinally movable drive member 131110 can cause the control circuit to switch from the first energy operating mode to the second energy operating mode from the first closure stage to the second energy operating mode. indicates the transition to the closure phase.

エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の別の識別特性には、クランプ負荷が含まれる。閉鎖速度と同様に、組織「T」にエンドエフェクタ131000によって及ぼされる負荷は、第1のジョー131002と相互作用する組織「T」の部分の特性に応じて変化してもよい。したがって、クランプ負荷の変化は、エンドエフェクタ131000の閉鎖段階の識別特性であり得る。クランプ負荷は、エンドエフェクタ131000が1つの組織部分から別の組織部分へと移行するとき、例えば、組織の分離に好適な組織部分から組織の封止に好適な組織部分に移行するときなどに変化してもよい。クランプ負荷の変化は、組織の封止及び凝固に先行する組織の分離の完了を示し得る。 Another distinguishing characteristic of the closing phase of end effector 131000 includes clamp loading. Similar to the closure speed, the load exerted by the end effector 131000 on the tissue "T" may vary depending on the characteristics of the portion of the tissue "T" that interacts with the first jaw 131002. Therefore, the change in clamp load may be a distinguishing characteristic of the closing phase of the end effector 131000. The clamp load changes as the end effector 131000 transitions from one tissue section to another, such as from a tissue section suitable for tissue separation to a tissue section suitable for tissue sealing. You may. A change in clamp load may indicate completion of tissue separation prior to tissue sealing and coagulation.

図81は、本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具のエネルギー動作モード間で切り替えるための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131070の論理フロー図である。プロセス131070は、エンドエフェクタ131000の閉鎖速度及びクランプ負荷を検出する(131072)ことを含む。閉鎖速度は、絶対位置検出システム7000を介して監視され得る。クランプ負荷は、図51、52に関連して説明されるように、センサ8406、8408a、8408bを使用して決定され得る。センサ8406、8408a、8408bは、インターフェース回路を介して制御回路7400(図49)などの制御回路に電気的に接続されている。プロセス131070は、閉鎖速度が所定の閾値を超えて変化したかどうかを判定する(131074)ことを更に含む。プロセス131070を実行する制御回路の記憶媒体は、所定の閾値の値を記憶してもよい。現在の閉鎖速度を所定の閾値と比較して、現在の閉鎖速度が所定の閾値に達するか又は超えているかを判定することができる。プロセス131070はまた、クランプ負荷が所定の閾値を超えて変化したかどうかを判定する(131076)。プロセス131070を実行する制御回路の記憶媒体は、所定の閾値の値を記憶してもよい。現在のクランプ負荷を所定の閾値と比較して、現在のクランプ負荷が所定の閾値に達するか又は超えているかを判定することができる。2つの事象のいずれかの発生は、プロセス131070に組織分離エネルギーモードから組織封止エネルギーモードに切り替えさせる(131078)。 FIG. 81 is a logic flow diagram of a process 131070 illustrating a control program or logic configuration for switching between energy operating modes of an electrosurgical instrument in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Process 131070 includes detecting (131072) the closing speed and clamp load of end effector 131000. Closing speed may be monitored via absolute position sensing system 7000. Clamp load may be determined using sensors 8406, 8408a, 8408b as described in connection with FIGS. 51, 52. Sensors 8406, 8408a, 8408b are electrically connected to a control circuit, such as control circuit 7400 (FIG. 49), via an interface circuit. Process 131070 further includes determining (131074) whether the closure rate has changed by more than a predetermined threshold. The storage medium of the control circuit that performs the process 131070 may store the predetermined threshold value. The current closing speed may be compared to a predetermined threshold to determine whether the current closing speed meets or exceeds the predetermined threshold. Process 131070 also determines whether the clamp load has changed by more than a predetermined threshold (131076). The storage medium of the control circuit that performs the process 131070 may store the predetermined threshold value. The current clamp load may be compared to a predetermined threshold to determine whether the current clamp load reaches or exceeds the predetermined threshold. The occurrence of either of two events causes the process 131070 to switch from the tissue separation energy mode to the tissue sealing energy mode (131078).

様々な例において、エンドエフェクタ131000は、図17~19、22~24に関連して説明されるように、超音波外科用器具1104と共に使用するように適合された超音波エンドエフェクタ、RF電気外科用器具1106と共に使用するように適合されたRFエンドエフェクタ、又は多機能外科用器具1108と共に使用するように適合された組み合わせエンドエフェクタの形態であり得る。器具1104、1106、1108のうちのいずれも、上記のように、プロセス131020、131030、131040、131050、131070のうちの1つ又は2つ以上を実行するように構成され得る。 In various examples, the end effector 131000 may be an ultrasonic end effector, an RF electrosurgical device adapted for use with the ultrasonic surgical instrument 1104, as described in connection with FIGS. 17-19, 22-24. The surgical instrument 1106 may be in the form of an RF end effector adapted for use with the surgical instrument 1106 or a combination end effector adapted for use with the multifunctional surgical instrument 1108. Any of the instruments 1104, 1106, 1108 may be configured to perform one or more of the processes 131020, 131030, 131040, 131050, 131070, as described above.

エンドエフェクタ131000が超音波エンドエフェクタの形態である例では、ジョー131002、131004は、クランプ部材及び超音波ブレードの形態であり得る。クランプ部材は、それらの間に組織を捕捉するように、超音波ブレードに対して移動し得る。上でより詳細に説明されるように、超音波発生器は、超音波導波管を介して超音波ブレードに音響的に連結された超音波トランスデューサに電力を印加するために起動されてもよい。 In examples where end effector 131000 is in the form of an ultrasonic end effector, jaws 131002, 131004 may be in the form of a clamping member and an ultrasonic blade. The clamp members may be moved relative to the ultrasound blade to capture tissue therebetween. As described in more detail above, the ultrasound generator may be activated to apply power to an ultrasound transducer that is acoustically coupled to the ultrasound blade via the ultrasound waveguide. .

様々な態様では、第1の閉鎖段階中にまず第1の超音波周波数を設定して、第2の閉鎖段階中に第2の超音波周波数を適用して血管を切断及び封止する前に血管の筋肉組織層を機械的に分離してもよい。 In various embodiments, a first ultrasound frequency is first set during a first closure phase before applying a second ultrasound frequency to cut and seal the blood vessel during a second closure phase. The muscular tissue layers of the blood vessel may be mechanically separated.

超音波発生器モジュールは、第1の閉鎖段階中に第1の駆動周波数f1を出力するようにプログラムされており、第1の周波数f1は、共振から著しく外れており、例えば、fo/2、2fo、又は他の構造共振周波数であり、式中、foは共振周波数(例えば、55.5kHz)である。第1の周波数f1は、低レベルの機械振動作用を超音波ブレードにもたらし、それがクランプ力と合わさって、共振で一般に生じる有意な熱を引き起こすことなく、血管の筋肉組織層(治療レベル以下)を機械的に分離する。第2の閉鎖段階中、超音波発生器モジュールは、駆動周波数を共振周波数foに自動的に切り替えて、血管の切離及び封止をするようにプログラムされる。 The ultrasonic generator module is programmed to output a first drive frequency f1 during the first closure phase, the first frequency f1 being significantly off resonance, e.g. fo/2, 2fo, or other structural resonant frequency, where fo is the resonant frequency (eg, 55.5kHz). The first frequency f1 provides a low level mechanical vibration effect on the ultrasonic blade that, when combined with the clamping force, allows the musculature of the blood vessel (below the therapeutic level) to be heated without causing significant heating that typically occurs with resonance. mechanically separate. During the second closure phase, the ultrasound generator module is programmed to automatically switch the drive frequency to the resonant frequency fo to cut and seal the blood vessel.

様々な態様では、超音波外科用器具は、図1~11に関連して説明されるように、クラウドベースのシステムと相互作用する外科用ハブに接続される。そのような例では、電気外科用器具の制御回路は、外科用ハブ及び/又はクラウドベースのシステムによって収集された様々な状況パラメータに関する入力を受信してもよい。このような入力は、好適なエネルギー動作モードを選択する際に有用であり得る。更に、トランスデューサによって生成されるエネルギーレベルは、治療される組織の種類に対して特別に調節することができる。状況パラメータとしては、組織の種類、組織の解剖学的位置、及び/又は組織の組成が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、肝臓又は他の固形器官における組織分離に必要なエネルギーは、他の器官とは異なり得る。更に、組織分離のためのエネルギーレベルは、外科用ハブによって報告されるように、組織癒着又は他の不規則な結合組織に順応するように増加させることができる。外科用ハブ、クラウドベースのシステム、及び様々な外科用器具の状況認識に関する更なる詳細は、見出し「状況認識」のもとで説明される。 In various aspects, ultrasonic surgical instruments are connected to a surgical hub that interacts with a cloud-based system as described in connection with FIGS. 1-11. In such instances, the control circuitry of the electrosurgical instrument may receive input regarding various situational parameters collected by the surgical hub and/or the cloud-based system. Such input may be useful in selecting a suitable energy operating mode. Additionally, the energy level produced by the transducer can be tailored specifically to the type of tissue being treated. Contextual parameters include, but are not limited to, tissue type, tissue anatomical location, and/or tissue composition. For example, the energy required for tissue separation in the liver or other solid organs may be different than in other organs. Additionally, the energy level for tissue separation can be increased to accommodate tissue adhesions or other irregular connective tissue as reported by the surgical hub. Further details regarding situational awareness of surgical hubs, cloud-based systems, and various surgical instruments are described under the heading "Situational Awareness."

電気外科用器具の異なる電気機械システムの制御
様々な外科用器具には、図22~24に関連して説明されるように、組織をクランプし、RFエネルギー、超音波エネルギー、又はRFエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせを、クランプされた組織に印加するエンドエフェクタが含まれる。最適な組織治療は、組織へのエネルギー印加及び組織圧縮を慎重に調節することによって達成され、これは、別々ではありながらも組織に対する互いの効果に影響するシステムによって達成される。例えば、組織へのエネルギー印加は、組織に適用される圧縮によって影響される組織含水量によって影響され得る。組織に適用される圧縮を増加させることにより、組織の含水量がエンドエフェクタによってクランプされた組織を放出する速度を増加させ、これにより、組織伝導度に影響を与える。
Control of Different Electromechanical Systems of Electrosurgical Instruments Various surgical instruments include clamping tissue and applying RF energy, ultrasound energy, or RF energy and ultrasound, as described in connection with FIGS. An end effector is included that applies a combination of sonic energy to the clamped tissue. Optimal tissue treatment is achieved by carefully regulating tissue energy application and tissue compression, which is accomplished by systems that are separate but influence each other's effects on the tissue. For example, energy application to tissue can be influenced by tissue water content, which is influenced by compression applied to the tissue. By increasing the compression applied to the tissue, the water content of the tissue increases the rate at which it releases the tissue clamped by the end effector, thereby affecting tissue conductivity.

本開示の態様は、別々に組織に作用しながらも、相互に関連する影響を組織に与える電気外科用器具のシステムを調節するための様々なプロセスを提供する。組織に対して相互に関連する影響を有する電気外科用器具の別々のシステムを調節するための同じパラメータを使用することにより、組織に対するシステムの効果の一貫性が確保される。換言すれば、そのようなシステムの動作を調整するための同じパラメータに依存することにより、組織に対するより良好な相関効果が可能になる。 Aspects of the present disclosure provide various processes for adjusting a system of electrosurgical instruments that act on tissue separately, yet have interrelated effects on the tissue. Using the same parameters to adjust separate systems of electrosurgical instruments that have interrelated effects on the tissue ensures consistency of the effects of the systems on the tissue. In other words, relying on the same parameters to adjust the operation of such a system allows for better correlated effects on the tissue.

特定の態様では、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上は、例えば、外科用器具700の制御回路710及び/又は外科用器具750、790の制御回路760などの電気外科用器具の制御回路によって実行され得る。特定の態様では、図13に示すように、1つ又は2つ以上のプロセスを実行するための制御回路は、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)を備えてもよく、このプロセッサ502は、プロセッサ502によって実施されるとプロセッサ502に1つ又は2つ以上のプロセスを実行させるプログラム命令を記憶する少なくとも1つのメモリ回路504に連結されている。あるいは、1つ又は2つ以上のプロセスは、図14、15に示される制御回路のうちの1つ又は2つ以上によって実行され得る。特定の態様では、電気外科用器具は、1つ又は2つ以上のプロセスを実行するための1つ又は2つ以上のアルゴリズムを記憶する、非一時的記憶媒体を含んでもよい。 In certain aspects, one or more of the processes of the present disclosure may be performed on an electrosurgical instrument, such as, for example, control circuit 710 of surgical instrument 700 and/or control circuit 760 of surgical instrument 750, 790. It can be performed by a control circuit. In certain aspects, as shown in FIG. 13, a control circuit for executing one or more processes comprises one or more processors 502 (e.g., microprocessors, microcontrollers). The processor 502 is often coupled to at least one memory circuit 504 that stores program instructions that, when executed by the processor 502, cause the processor 502 to perform one or more processes. Alternatively, one or more processes may be performed by one or more of the control circuits shown in FIGS. In certain aspects, an electrosurgical instrument may include a non-transitory storage medium that stores one or more algorithms for performing one or more processes.

図82は、本開示の少なくとも1つの態様による、外科用器具(例えば、外科用器具700、750、790、1104、1106、1108)のシステムを調節するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131100の論理フロー図である。プロセス131100は、外科用器具のパラメータを監視する(131101)。様々な例において、電気外科用器具はエンドエフェクタ131000を含む。特定の例では、パラメータは、エンドエフェクタ131000によって把持される組織のインピーダンスである。別の例では、パラメータは把持された組織の温度である。 FIG. 82 shows a process 131100 that illustrates a control program or logical arrangement for regulating a system of surgical instruments (e.g., surgical instruments 700, 750, 790, 1104, 1106, 1108) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. Process 131100 monitors parameters of the surgical instrument (131101). In various examples, the electrosurgical instrument includes an end effector 131000. In a particular example, the parameter is the impedance of the tissue grasped by end effector 131000. In another example, the parameter is the temperature of the grasped tissue.

プロセス131100は、パラメータの所定の上限閾値に到達又は上限閾値を超える(131106)ことに応答して、組織に送達されるエネルギーの変化131104を更に引き起こす。プロセス131100は、パラメータの所定の下限閾値に到達又は下限閾値を超える(131109)ことに応答して、外科用器具のモータ(例えば、モータ603、704a、754)に送達されるエネルギーの変化131108を更に引き起こす。モータは、モータに送達されるエネルギーが、エンドエフェクタ131000を閉鎖構成に向かって移行させるように、エンドエフェクタ131000に動作可能に連結される。こうして、プロセス131100は、パラメータの所定の下限閾値に到達又は下限閾値を超える(131109)ことに応答して、エンドエフェクタ閉鎖の変化をもたらす。 The process 131100 further causes a change 131104 in the energy delivered to the tissue in response to reaching or exceeding (131106) a predetermined upper threshold of the parameter. The process 131100 generates a change 131108 in the energy delivered to the motor (e.g., motor 603, 704a, 754) of the surgical instrument in response to reaching or exceeding (131109) a predetermined lower threshold of the parameter. cause more. The motor is operably coupled to the end effector 131000 such that energy delivered to the motor transitions the end effector 131000 toward the closed configuration. Thus, process 131100 results in a change in end effector closure in response to reaching or exceeding (131109) a predetermined lower threshold of the parameter.

図82の例では、エンドエフェクタ閉鎖の変化は、モータに送達されるエネルギーを変更することによって達成される。他の例では、エンドエフェクタ閉鎖の変化は、例えば、ギアボックスアセンブリを介して異なるように達成され得る。クラッチ機構は、モータに連結する駆動シャフトの速度を増加又は減少させ、そうすることでエンドエフェクタ閉鎖の所望の変化を引き起こすために、ギアボックスアセンブリと係合又は脱係合するように構成され得る。 In the example of FIG. 82, changing the end effector closure is accomplished by changing the energy delivered to the motor. In other examples, variations in end effector closure may be accomplished differently, for example via a gearbox assembly. The clutch mechanism may be configured to engage or disengage the gearbox assembly to increase or decrease the speed of the drive shaft coupled to the motor, thereby causing a desired change in end effector closure. .

組織インピーダンス(Z)が監視されたパラメータである状況では、組織インピーダンス(Z)は、図18、19、21、78Aに関連して説明されるように、1つ又は2つ以上のセンサによって監視され得る。例えば、エンドエフェクタ131000は、組織「T」がプレートP1、P2の間に把持される図78Aの組織接触回路を備えることができる。組織インピーダンス(Z組織)は、以下の式に基づいて計算することができる。 In situations where tissue impedance (Z) is a monitored parameter, tissue impedance (Z) is monitored by one or more sensors, as described in connection with FIGS. 18, 19, 21, 78A. can be done. For example, end effector 131000 can include the tissue contacting circuit of FIG. 78A in which tissue "T" is grasped between plates P1, P2. Tissue impedance (Z tissue ) can be calculated based on the following formula:

Figure 0007391852000046
式中、Vは電圧であり、Iは電流であり、Z感知回路は、感知回路「SC」の所定のインピーダンスであり、これは図78Aに例示されるとおりである。様々な例では、図21に関連して例示されるように、組織インピーダンス(Z)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。
Figure 0007391852000046
where V is the voltage, I is the current, and the Z sensing circuit is the predetermined impedance of the sensing circuit "SC", as illustrated in FIG. 78A. In various examples, tissue impedance (Z) may be measured by dividing the output of the second voltage sensing circuit 924 by the current sensing circuit 914, as illustrated in connection with FIG.

組織インピーダンス(Z)が監視されたパラメータである状況では、組織インピーダンス(Z)は、1つ又は2つ以上の温度センサによって監視され得る。あるいは、組織温度は、図51~53に関連して上述したように決定することができ、ここでは、フレキシブル回路8412がフレキシブル回路8412の1つ又は2つ以上の層に埋め込まれた温度センサを備えてもよい。1つ又は2つ以上の温度センサは、対称的に又は非対称的に配置されてもよく、超音波駆動回路及び/又はRF駆動回路の制御回路に組織8410の温度フィードバックを提供してもよい。他の例では、図66A~66Bに関連して示されるように、位相角φ及び/又は発生器駆動周波数の変化を超音波ブレードの温度の間接的な又は推定された測定値として使用して、超音波ブレードと超音波エンドエフェクタのクランプ部材との間に把持されている組織の温度を予測又は推定することができる。 In situations where tissue impedance (Z) is a monitored parameter, tissue impedance (Z) may be monitored by one or more temperature sensors. Alternatively, tissue temperature can be determined as described above in connection with FIGS. 51-53, where flexible circuit 8412 includes a temperature sensor embedded in one or more layers of flexible circuit 8412. You may prepare. One or more temperature sensors may be arranged symmetrically or asymmetrically and may provide tissue 8410 temperature feedback to the control circuitry of the ultrasound drive circuit and/or the RF drive circuit. In other examples, changes in phase angle φ and/or generator drive frequency may be used as an indirect or inferred measurement of ultrasonic blade temperature, as shown in connection with FIGS. 66A-66B. , the temperature of tissue being clamped between the ultrasound blade and the clamping member of the ultrasound end effector can be predicted or estimated.

図83は、本開示の少なくとも1つの態様による、電気外科用器具(例えば、外科用器具700、750、790、1104、1108)のシステムを調節するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131120の論理フロー図である。プロセス131120は、電気外科用器具と関連付けられたパラメータを監視する(131121)。プロセス131120に関連して上で説明されたように、パラメータは、電気外科用器具に関連するインピーダンス又は温度であり得る。プロセス131120は、パラメータの所定の上限閾値に到達又は上限閾値を超える(131126)ことに応答して、電気外科用器具の第1の電気機械システムにおける変化131124を更に引き起こす。プロセス131120は、パラメータの所定の上限閾値に到達又は上限閾値を超える(131129)ことに応答して、第1の電気機械システムとは異なる、電気外科用器具の第2の電気機械システムにおける変化131128を更に引き起こす。 FIG. 83 illustrates a process 131120 that illustrates a control program or logic configuration for regulating a system of electrosurgical instruments (e.g., surgical instruments 700, 750, 790, 1104, 1108) in accordance with at least one aspect of the present disclosure. FIG. 2 is a logical flow diagram. Process 131120 monitors parameters associated with the electrosurgical instrument (131121). As described above in connection with process 131120, the parameter may be impedance or temperature associated with the electrosurgical instrument. The process 131120 further causes a change 131124 in the first electromechanical system of the electrosurgical instrument in response to reaching or exceeding (131126) a predetermined upper threshold of the parameter. The process 131120 includes a change 131128 in a second electromechanical system of the electrosurgical instrument that is different from the first electromechanical system in response to reaching or exceeding a predetermined upper threshold (131129) of the parameter. cause more.

図84は、例えば、図23の超音波エンドエフェクタ1122を含む超音波外科用器具と関連したプロセス131120の実装を例示するグラフ131130である。第1の電気機械システムは、トランスデューサ1120及び超音波ブレード1128によって表され、超音波ブレード1128は、導波管を介して超音波トランスデューサ1120に音響的に連結されている。超音波トランスデューサ1120は、発生器1100により通電され得る。本明細書で説明されるように、超音波トランスデューサ1120によって駆動されると、超音波ブレード1128は振動することができ、組織と接触すると、組織を切断する及び/又は凝固させることができる。 FIG. 84 is a graph 131130 illustrating an implementation of process 131120 in connection with an ultrasonic surgical instrument, including, for example, ultrasonic end effector 1122 of FIG. 23. The first electromechanical system is represented by a transducer 1120 and an ultrasound blade 1128, the ultrasound blade 1128 being acoustically coupled to the ultrasound transducer 1120 via a waveguide. Ultrasonic transducer 1120 may be energized by generator 1100. As described herein, when driven by ultrasound transducer 1120, ultrasound blade 1128 can vibrate and, upon contact with tissue, can cut and/or coagulate tissue.

第2の電気機械システムは、エンドエフェクタ1122のモータ駆動クランプアーム1140によって表される。超音波外科用器具のクランプアームの電動運動は、図46~50に関連してより詳細に説明される。クランプアーム1140は、クランプアーム1122と超音波ブレード1128との間に組織を把持するように、クランプアーム1140を駆動してエンドエフェクタ1122を開放構成と閉鎖構成との間で移行させ得るモータと動作可能に連結され得る。 A second electromechanical system is represented by a motor-driven clamp arm 1140 of end effector 1122. The motorized movement of the clamp arm of an ultrasonic surgical instrument is described in more detail in connection with FIGS. 46-50. The clamp arm 1140 is operated with a motor that can drive the clamp arm 1140 to transition the end effector 1122 between an open configuration and a closed configuration to grasp tissue between the clamp arm 1122 and the ultrasonic blade 1128. can be linked together.

図84を参照すると、グラフ131130には、X軸上の時間(t)に対するY軸上にプロットされた組織インピーダンス(Z)、電力(P)、及び力(F)を例示する3つのグラフ131132、131134、131136が含まれる。力(F)は、エンドエフェクタ1122の遠位部分(先端)で決定される。上限閾値及び下限閾値は、インピーダンスグラフ131132内で画定される。t及びtでは、スインピーダンス(Z)がインピーダンスグラフ131132内で画定された上限閾値に到達又は上限閾値を超えると、電力グラフ131134内で電力(P)が調節される。したがって、第1の電気外科用システムのトランスデューサ1120に送達されるエネルギーは、インピーダンス(Z)パラメータの上限閾値によって統制される。t及びtでは、先端力(F)は、インピーダンス値がインピーダンスグラフ131132内で画定された下限閾値に到達又は下限閾値を超えると、力グラフ131136内で調節される。したがって、クランプ部材1122によって組織に及ぼされる力は、インピーダンス(Z)パラメータの下限閾値によって統制される。 Referring to FIG. 84, graph 131130 includes three graphs 131132 illustrating tissue impedance (Z), power (P), and force (F) plotted on the Y-axis against time (t) on the X-axis. , 131134, 131136 are included. Force (F) is determined at the distal portion (tip) of end effector 1122. Upper and lower thresholds are defined within the impedance graph 131132. At t 1 and t 4 , power (P) is adjusted in power graph 131 134 when impedance (Z) reaches or exceeds an upper threshold defined in impedance graph 131 132 . Therefore, the energy delivered to the first electrosurgical system transducer 1120 is governed by the upper threshold of the impedance (Z) parameter. At t 2 and t 3 , the tip force (F) is adjusted in force graph 131136 when the impedance value reaches or exceeds a lower threshold defined in impedance graph 131132. Therefore, the force exerted on the tissue by clamping member 1122 is governed by the lower threshold of the impedance (Z) parameter.

様々な例では、クランプ部材1122によって細胞に及ぼされる力の変化をもたらすために、組織インピーダンス(Z)が下限閾値に到達又は下限閾値を超えるときに、モータに送達される電流(I)を変化させることができる。少なくとも1つの例では、図84に例示するように、組織インピーダンス(Z)が所定の下限閾値に到達又は下限閾値を超えるときに、組織に印加されるクランプ力を増加させるために、モータ電流(I)を増加させることができる。 In various examples, the current delivered to the motor (I) is varied when the tissue impedance (Z) reaches or exceeds a lower threshold to effect a change in the force exerted on the cell by the clamping member 1122. can be done. In at least one example, as illustrated in FIG. 84, a motor current ( I) can be increased.

超音波外科用器具のクランプアームの枢動運動に起因して、ジョーの間で遠位に位置付けられた組織よりも、ジョーの間で近位に位置付けられた組織により大きな組織圧縮が適用される。ジョーの遠位部分における減少した組織圧縮により、組織の効果的な治療に必要な閾値レベルを下回って、ジョーの遠位部分における組織への熱流束が低減され得る。 Due to the pivoting movement of the clamp arm of the ultrasonic surgical instrument, greater tissue compression is applied to tissue positioned proximally between the jaws than tissue positioned distally between the jaws. . Reduced tissue compression in the distal portion of the jaws may reduce heat flux to the tissue in the distal portions of the jaws below a threshold level necessary for effective treatment of the tissue.

様々な態様では、クランプアームは、エンドエフェクタのジョーの間にクランプされた組織の位置を決定するように構成された組織感知回路を備えることができる。好適な組織感知回路の例は、2011年6月27日に出願され、2012年5月5日に発行された米国特許第8,181,839号、題「SURGICAL INSTRUMENT EMPLOYING SENSORS」に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。様々な組織感知技術は、「SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES」と題され、2018年3月30日に出願された米国仮出願第62/650,887号にも記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。少なくとも1つの例では、組織感知回路には、離間した2つの電極が含まれる。組織が2つの電極と接触しているとき、組織感知回路は閉じられ、それにより、制御回路に伝達される組織の存在を示すセンサ信号が生じる(例えば、図13~14、17~19)。 In various aspects, the clamp arm can include tissue sensing circuitry configured to determine the position of tissue clamped between the jaws of the end effector. Examples of suitable tissue sensing circuits are described in U.S. Pat. , the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Various tissue sensing techniques are also described in U.S. Provisional Application No. 62/650,887, entitled "SURGICAL SYSTEMS WITH OPTIMIZED SENSING CAPABILITIES," filed March 30, 2018, and incorporated herein by reference in its entirety. incorporated herein by. In at least one example, the tissue sensing circuit includes two spaced apart electrodes. When tissue is in contact with the two electrodes, the tissue sensing circuit is closed, thereby producing a sensor signal indicating the presence of tissue that is transmitted to the control circuit (eg, FIGS. 13-14, 17-19).

クランプアーム負荷は、検出された組織位置に基づいて調節することができる。例えば、組織がジョーの遠位部分に集中している状況では、より高い負荷を印加することができる。より高いクランプアーム負荷は、ジョーの遠位部分においてクランプされた組織がほぼ完全に凝固するまで持続し得る。クランプアーム負荷は、次に、超音波ブレードがクランプアームのパッド内に打ち込まれるのを避けるように低減される。一例では、より高いクランプアーム負荷は、クランプアームと超音波ブレードとの間の所定の角度距離まで持続することができる。クランプアームが所定の角度距離に達する又は角度距離を超えると、クランプアーム付加が低減される。 Clamp arm load can be adjusted based on detected tissue location. For example, higher loads can be applied in situations where tissue is concentrated in the distal portion of the jaw. The higher clamp arm load may be sustained until the tissue clamped in the distal portion of the jaws is nearly completely coagulated. The clamp arm load is then reduced to avoid driving the ultrasonic blade into the pad of the clamp arm. In one example, the higher clamp arm load can be sustained up to a predetermined angular distance between the clamp arm and the ultrasonic blade. When the clamp arm reaches or exceeds a predetermined angular distance, the clamp arm load is reduced.

特定の態様では、組み合わせ装置に関連して、ジョーの遠位端部分に集中した組織を凝固させるのに十分な熱流束を提供するために、RFエネルギーをクランプアーム負荷の変調とブレンドすることができる。 In certain embodiments, in conjunction with a combination device, RF energy may be blended with modulation of the clamp arm load to provide sufficient heat flux to coagulate tissue concentrated in a distal end portion of the jaw. can.

液体中のエンドエフェクタの出現の検出
超音波ブレードの液体への浸漬に関連する周波数応答は、クランプ部材と超音波ブレードとの間にクランプされた厚い組織に関連するものと類似している。厚い組織専用の発生器によって組織治療を誤ってトリガすることを回避するために、超音波ブレードが液体に浸漬されたときを検出することが望ましい。
Detection of Appearance of an End Effector in a Liquid The frequency response associated with immersion of an ultrasonic blade in a liquid is similar to that associated with thick tissue clamped between the clamping member and the ultrasonic blade. It is desirable to detect when the ultrasonic blade is immersed in liquid to avoid falsely triggering tissue treatment by generators dedicated to thick tissues.

図70A~71に関連して上で説明されるように、超音波外科用器具、又は超音波構成要素を含む組み合わせ電気外科用器具は、超音波ブレードの温度を所定の閾値を著しく下回る超音波ブレードの温度を検出することによって、液体(例えば、血液、生理食塩水、水など)中の超音波ブレードの浸漬を検出するように構成されている。 As described above in connection with FIGS. 70A-71, an ultrasonic surgical instrument, or a combination electrosurgical instrument that includes an ultrasonic component, may reduce the temperature of an ultrasonic blade significantly below a predetermined threshold. The ultrasonic blade is configured to detect immersion of the ultrasonic blade in a liquid (eg, blood, saline, water, etc.) by sensing the temperature of the blade.

前述したように、超音波ブレードの温度は、以下の式によって与えられる超音波トランスデューサのインピーダンスを検出すること、 As mentioned earlier, the temperature of the ultrasonic blade can be determined by detecting the impedance of the ultrasonic transducer, which is given by the following equation:

Figure 0007391852000047
Figure 0007391852000047

あるいは同等に、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φを検出することによって推定することができる。位相角φの情報はまた、超音波ブレードの状態を推定するために使用されてもよい。本明細書で詳細に論じられるように、位相角φは、超音波ブレードの温度の関数として変化する。したがって、位相角φ情報は、超音波ブレードの温度を制御するために用いられてもよい。 Or equivalently, it can be estimated by detecting the phase angle φ between the voltage V g (t) signal and the current I g (t) signal applied to the ultrasound transducer. The phase angle φ information may also be used to estimate the state of the ultrasonic blade. As discussed in detail herein, the phase angle φ changes as a function of the temperature of the ultrasonic blade. Therefore, the phase angle φ information may be used to control the temperature of the ultrasonic blade.

図70A~図70Bは、超音波ブレードの急激な温度低下が検出されたときに超音波トランスデューサに印加される超音波出力を調節するための温度フィードバック制御のグラフ図である。超音波ブレードの温度は、図70Aに示されるように、電力133072を印加することによって上昇する。使用中、超音波ブレードの温度は急激に低下する。超音波ブレードが流体で満たされた手術野(例えば、血液、生理食塩水、水など)に浸漬されたときには、超音波ブレードの温度が低下することが推定され得る。 70A-70B are graphical illustrations of temperature feedback control for adjusting the ultrasonic power applied to the ultrasonic transducer when a sudden temperature drop in the ultrasonic blade is detected. The temperature of the ultrasonic blade is increased by applying power 133072, as shown in FIG. 70A. During use, the temperature of the ultrasonic blade drops rapidly. It can be assumed that the temperature of the ultrasonic blade decreases when the ultrasonic blade is immersed in a fluid-filled surgical field (eg, blood, saline, water, etc.).

超音波ブレードを液体に浸漬すると、超音波ブレードによって生成された熱の割合が液体へと失われる。したがって、浸漬により、組織凝固などの有効な治療をもたらすのに必要な熱流束が増加する。有効な治療をもたらすのに十分なレベルまで熱流束を調節するために、発生器は、超音波トランスデューサに送達される電力を調節する。 When an ultrasonic blade is immersed in a liquid, a proportion of the heat generated by the ultrasonic blade is lost to the liquid. Thus, immersion increases the heat flux necessary to effect effective treatments such as tissue coagulation. The generator adjusts the power delivered to the ultrasound transducer to adjust the heat flux to a level sufficient to provide effective treatment.

特定の例では、RFエネルギーと超音波エネルギーとのブレンドを用いて、有効な治療をもたらすのに十分なレベルに熱流束を調節してもよい。特定の例では、超音波ブレードと外科用器具のクランプアームとの間の組織に印加される圧縮力は、有効な治療をもたらすのに十分なレベルに熱流束を調節するように調整され得る。 In certain instances, a blend of RF and ultrasound energy may be used to adjust the heat flux to a level sufficient to provide effective treatment. In certain instances, the compressive force applied to the tissue between the ultrasound blade and the clamp arm of the surgical instrument may be adjusted to adjust the heat flux to a level sufficient to provide effective treatment.

別の態様では、図85に示されるように、超音波ブレードの液体への浸漬の検出は、導波管/トランスデューサの周波数応答から推定することができる。 In another aspect, as shown in FIG. 85, detection of immersion of the ultrasonic blade in liquid can be deduced from the frequency response of the waveguide/transducer.

図85を参照すると、電力(P)は、グラフ131140に示されるような診断モード、及びグラフ131142に示されるような応答モードにおける時間の関数としてプロットされる。電力(P)は縦軸上にプロットされ、時間(t)は横軸上にプロットされる。液体内の導波管/トランスデューサの周波数応答は、空気中の導波管/トランスデューサの理想的な周波数応答とは異なり、所定の閾値曲線131141を下回る。導波管/トランスデューサの周波数応答曲線131143は、超音波ブレードが、効果的な組織治療を送達する理想的な周波数応答曲線131145における特性の増大及び平坦領域の予想ではなく、液体に浸漬されるときに平坦化される。 Referring to FIG. 85, power (P) is plotted as a function of time in diagnostic mode, as shown in graph 131140, and response mode, as shown in graph 131142. Power (P) is plotted on the vertical axis and time (t) on the horizontal axis. The frequency response of a waveguide/transducer in liquid is different from the ideal frequency response of a waveguide/transducer in air and is below a predetermined threshold curve 131141. The frequency response curve 131143 of the waveguide/transducer shows that when the ultrasonic blade is immersed in a liquid, rather than the expected increase in characteristics and plateau region in the ideal frequency response curve 131145 that delivers effective tissue treatment. flattened to

図86は、本開示の少なくとも1つの態様による、超音波ブレードの液体への浸漬を検出し補償するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131150の論理フロー図である。プロセス131150は、経時的に組織に送達される電力を監視し(131152)、それを所定の閾値と比較する。図85に示されるように、プロセス131150は、所定の期間(δP/δt)にわたって電力の変化をサンプリングし、それを所定の閾値勾配と比較してもよい。決定された勾配(δp/δt)が閾値勾配を下回る場合、超音波ブレードは、ブレードを湿らせる/冷却する液体に浸漬され、ブレードが有効な処理をもたらすのに必要なヘッド流束を増加させると推定される(曲線131145)。補償する(131156)ために、より多くの電力(曲線131147)がトランスデューサに送達される。追加される電力は、液体の湿し効果によって調節されたときに理想的な周波数応答(曲線131145)をもたらすのに十分であるように選択される。しかしながら、決定された勾配(δp/δt)が閾値勾配よりも大きい場合、超音波トランスデューサへの電力送達は、計画されたとおりに継続する。 FIG. 86 is a logic flow diagram of a process 131150 illustrating a control program or logic configuration for detecting and compensating for immersion of an ultrasonic blade in a liquid, in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Process 131150 monitors (131152) the power delivered to the tissue over time and compares it to a predetermined threshold. As shown in FIG. 85, process 131150 may sample the change in power over a predetermined time period (δP/δt) and compare it to a predetermined threshold slope. If the determined slope (δp/δt) is below a threshold slope, the ultrasonic blade is immersed in a liquid that moistens/cools the blade, increasing the head flux necessary for the blade to provide effective treatment. It is estimated that (curve 131145). To compensate (131156) more power (curve 131147) is delivered to the transducer. The added power is selected to be sufficient to provide the ideal frequency response (curve 131145) when modulated by the dampening effect of the liquid. However, if the determined slope (δp/δt) is greater than the threshold slope, power delivery to the ultrasound transducer continues as planned.

図85のグラフ131142に示されるように、超音波エンドエフェクタが流体に浸漬されていることの検出に応答して、修正された電力曲線131147が組織に送達される。修正された電力曲線131147は、液体浸漬を補償する。グラフ131142の例では、修正された電力(P)曲線131147は、所望の電力曲線131145を達成するために、所定の係数/割合だけトランスデューサに送達される電力を増加させる。 As shown in graph 131142 of FIG. 85, in response to detecting that the ultrasound end effector is immersed in fluid, a modified power curve 131147 is delivered to the tissue. Modified power curve 131147 compensates for liquid immersion. In the example of graph 131142, the modified power (P) curve 131147 increases the power delivered to the transducer by a predetermined factor/percentage to achieve the desired power curve 131145.

別の態様では、エンドエフェクタの液体への浸漬の検出は、エンドエフェクタ内の液体感知回路によって決定され得る。液体感知回路は、エンドエフェクタ上に2つの電極を含んでもよく、これらは、別々のジョーの上に配置され得る。あるいは、電極は、同じジョーの上に配置されてもよい。電極間の液体の存在により、液体中のエンドエフェクタの浸漬を検出するために使用することができる信号を送信する回路が完成する。上記のように、検出に応答して、超音波トランスデューサに送達される電力は、液体中のエンドエフェクタ浸漬の湿し/冷却効果を補償するように調節され得る。 In another aspect, detection of immersion of the end effector in liquid may be determined by a liquid sensing circuit within the end effector. The liquid sensing circuit may include two electrodes on the end effector, which may be placed on separate jaws. Alternatively, the electrodes may be placed on the same jaw. The presence of liquid between the electrodes completes a circuit that transmits a signal that can be used to detect immersion of the end effector in liquid. As described above, in response to detection, the power delivered to the ultrasound transducer may be adjusted to compensate for the wetting/cooling effects of immersing the end effector in the liquid.

エンドエフェクタが液体に浸漬される程度及び/又は液体の温度に応じて、組織の効果的な治療をもたらすために、液体へと失われた熱を補償するようにアルゴリズムを選択することができる。少なくとも1つの例では、超音波トランスデューサに送達される電力(P)は、浸漬の影響に対抗するように、上記のように調節され得る。あるいは、圧縮力をクランプアームと超音波ブレードとの間の組織に印加して、浸漬の影響に対抗し得る。様々な態様において、液体浸漬の効果に対抗するように、電力(P)及び組織圧縮の両方を調節し得る。ブレンドされたRF及び超音波エネルギーモードを使用して、浸漬の効果を最小化することができ、これを、超音波電力、RF電力、又はクランプアーム圧を増加させることと組み合わせて使用して、組織の効果的な治療を達成することができる。 Depending on the extent to which the end effector is immersed in the liquid and/or the temperature of the liquid, an algorithm can be selected to compensate for heat lost to the liquid to provide effective treatment of the tissue. In at least one example, the power (P) delivered to the ultrasound transducer may be adjusted as described above to counteract the effects of immersion. Alternatively, a compressive force may be applied to the tissue between the clamp arm and the ultrasonic blade to counteract the effects of immersion. In various embodiments, both power (P) and tissue compression may be adjusted to counteract the effects of liquid immersion. Blended RF and ultrasound energy modes can be used to minimize the effects of immersion, which can be used in combination with increasing ultrasound power, RF power, or clamp arm pressure to Effective treatment of the tissue can be achieved.

図87を参照すると、電気外科用器具のエンドエフェクタ131000(図73)によって組織に送達される電力(P)及びエンドエフェクタ131000によって把持された組織の温度(T)を、グラフ131160は、エンドエフェクタ131000の閉鎖構成への移行を制御する閉鎖ドライバ(例えば、図18、19の閉鎖部材764)の変位の関数として示す。本明細書に記載されるように、エンドエフェクタ131000は、組織を把持し、RFエネルギー及び/又は超音波エネルギーを把持された組織に適用することによって組織を治療する。 Referring to FIG. 87, a graph 131160 shows the power (P) delivered to tissue by the end effector 131000 (FIG. 73) of the electrosurgical instrument and the temperature (T) of the tissue grasped by the end effector 131000. 131000 as a function of displacement of a closure driver (eg, closure member 764 of FIGS. 18 and 19) controlling the transition of 131000 to a closed configuration. As described herein, end effector 131000 treats tissue by grasping tissue and applying RF energy and/or ultrasound energy to the grasped tissue.

上記に加えて、閉鎖ドライバは、ジョー131002、131004のうちの少なくとも一方に動作可能に連結され、ジョー131002、131004間の組織をクランプするために開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタ131000を移行させるように移動可能である。したがって、閉鎖ドライバの運動は、エンドエフェクタ131000の閉鎖運動を表してもよく、又は閉鎖運動と相関してもよい。したがって、ジョー131002、131004間に捕捉された組織にエンドエフェクタ131000によって印加される圧縮力と閉鎖ドライバ変位との間には、相関関係が存在する。 In addition to the above, a closure driver is operably coupled to at least one of the jaws 131002, 131004 and moves the end effector 131000 between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the jaws 131002, 131004. It is movable so as to migrate. Accordingly, the movement of the closure driver may represent or be correlated with the closure movement of the end effector 131000. Therefore, a correlation exists between the compressive force applied by the end effector 131000 to the tissue captured between the jaws 131002, 131004 and the closure driver displacement.

グラフ131160は、エンドエフェクタ131000の組織治療サイクルを表す。電力(P)は左縦軸上に表され、温度(T)は右縦軸上に表され、閉鎖ドライバ変位又は並進(δ)は横軸上に表される。横軸上のグラフ131160にある各δは、閉鎖ドライバが開始位置から移動した距離を表す。 Graph 131160 represents the tissue treatment cycle of end effector 131000. Power (P) is represented on the left vertical axis, temperature (T) is represented on the right vertical axis, and closure driver displacement or translation (δ) is represented on the horizontal axis. Each δ in graph 131160 on the horizontal axis represents the distance the closure driver has moved from its starting position.

組織治療サイクルの段階は、閉鎖ドライバ位置によって画定される。様々な態様において、組織治療サイクルの段階のうちの1つ又は2つ以上において、組織を所望の温度又は所望の温度範囲に維持することが望ましい。組織に送達される電力(P)を調節して、組織の温度に対する厳重な管理を維持することができる。 The stages of the tissue treatment cycle are defined by the closed driver position. In various embodiments, it is desirable to maintain tissue at a desired temperature or desired temperature range during one or more of the stages of a tissue treatment cycle. The power (P) delivered to the tissue can be adjusted to maintain tight control over tissue temperature.

図87の例では、初期段階131162は、閉鎖ドライバがδ1に向かって並進する際の電力レベル(P1)に向かう電力(P)の漸進的増加を示す。次いで、電力(P)は、約60℃の温度に対応する第1の段階131164における電力レベル(P1)に維持される。そのような温度では、組織はコラーゲンの変性を受ける。第1の段階131164の終盤、電力レベルは、第2の段階131166の開始時の60℃~100℃の温度に対応する電力レベル(P2)まで再び上昇する。第2の段階131166の終盤、電力レベルは、組織を100℃の温度に到達させる及び/又はそれを超えさせるように構成された電力レベル(P4)に向かって再び上昇する。 In the example of FIG. 87, initial stage 131162 shows a gradual increase in power (P) toward power level (P1) as the closure driver translates toward δ1. The power (P) is then maintained at the power level (P1) in the first stage 131164, which corresponds to a temperature of approximately 60°C. At such temperatures, tissues undergo collagen denaturation. At the end of the first stage 131164, the power level increases again to the power level (P2) corresponding to a temperature of 60°C to 100°C at the beginning of the second stage 131166. At the end of the second phase 131166, the power level increases again toward a power level (P4) configured to cause the tissue to reach and/or exceed a temperature of 100°C.

横軸上で、第1の段階131164は、δ1における第1位置とδ2における第2の位置との間に画定される。電力(P)は、閉鎖ドライバがδ2における第2の位置に向かって並進するとき、電力レベル(P1)に維持される。組織温度は、コラーゲンの変性を促進するために60℃に持続される。 On the horizontal axis, a first stage 131164 is defined between a first position at δ1 and a second position at δ2. Power (P) is maintained at power level (P1) as the closure driver translates toward the second position at δ2. Tissue temperature is maintained at 60°C to promote collagen denaturation.

第2の段階131166は、δ2における第2の位置とδ3における第3の位置との間に画定される。電力(P)は、閉鎖ドライバがδ3における第3の位置に向かって並進するとき、電力レベル(P2)に維持される。第2の段階131166中、結果として生じる100℃の蒸気によって引き起こされ得る周囲組織への巻き添え損傷を回避するために、60℃~100℃の組織温度を維持することが望ましい。しかしながら、特定の例では、グラフ131160の曲線部分131168によって示されるように、組織温度は、閉鎖ドライバがδmaxに達する前に、時期尚早に100℃に上昇し得る。様々な態様では、図87に示されるように、組織が時期尚早に100℃の沸騰温度に到達することを防止するように、所定の電力閾値(P3)が設定される。 A second stage 131166 is defined between a second position at δ2 and a third position at δ3. Power (P) is maintained at power level (P2) as the closure driver translates toward the third position at δ3. During the second stage 131166, it is desirable to maintain a tissue temperature of 60°C to 100°C to avoid collateral damage to surrounding tissue that may be caused by the resulting 100°C steam. However, in a particular example, as illustrated by curved portion 131168 of graph 131160, the tissue temperature may rise to 100° C. prematurely before the closure driver reaches δ max . In various aspects, as shown in FIG. 87, a predetermined power threshold (P3) is set to prevent the tissue from prematurely reaching a boiling temperature of 100°C.

図88は、クランプアームがδmaxで閉鎖構成に移行する際に、組織温度を100℃未満に維持するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131170の論理フロー図である。プロセス131170は、閉鎖ドライバ位置及び/又は変位を監視する(131172)。一例では、閉鎖管位置及び/又は変位は、図80に関連してより詳細に説明されるように、絶対位置検出システム7000を通して監視され得る。 FIG. 88 is a logic flow diagram of a process 131170 illustrating a control program or logic configuration for maintaining tissue temperature below 100° C. as the clamp arm transitions to the closed configuration at δ max . Process 131170 monitors closure driver position and/or displacement (131172). In one example, closed tube position and/or displacement may be monitored through an absolute position detection system 7000, as described in more detail in connection with FIG. 80.

プロセス131170はまた、例えば、超音波ブレードの温度に基づいて推定され得る組織温度を監視する(131172)。エンドエフェクタ131000が超音波エンドエフェクタ又は組み合わせエンドエフェクタの形態である場合、超音波ブレード温度は、以下の式によって付与される超音波トランスデューサのインピーダンスを検出することによって決定することができ、 Process 131170 also monitors (131172) tissue temperature, which may be estimated based on the temperature of the ultrasound blade, for example. If the end effector 131000 is in the form of an ultrasonic end effector or a combination end effector, the ultrasonic blade temperature can be determined by sensing the impedance of the ultrasonic transducer given by the following equation:

Figure 0007391852000048
Figure 0007391852000048

あるいは同等に、本明細書に記載されるように、超音波トランスデューサに印加される電圧V(t)信号と電流I(t)信号との間の位相角φを検出することによって決定することができる。あるいは、エンドエフェクタ131000には、組織温度を測定するための1つ又は2つ以上の温度センサが装備されていてもよい。 or equivalently, determined by detecting the phase angle φ between the voltage V g (t) signal and the current I g (t) signal applied to the ultrasound transducer, as described herein. be able to. Alternatively, end effector 131000 may be equipped with one or more temperature sensors to measure tissue temperature.

監視された温度及び位置情報に基づいて、プロセス131170は、グラフ131160の曲線部分131168によって示されるように、閉鎖ドライバがδmaxに到達する又はそれを通過する前に、組織の温度が時期尚早に100℃に達する又はそれを超えるかどうかを決定する(131174)。そうである場合、プロセス131170は、曲線部分131169に示されるように、閉鎖ドライバがδmaxに到達する又はそれを通過する前に、組織の温度(T)が100℃に到達しないようにするために、所定の電力閾値(P3)以下のレベルに電力(P)を調節する(131176)。 Based on the monitored temperature and position information, the process 131170 determines that the temperature of the tissue prematurely increases before the closure driver reaches or passes δ max , as shown by the curved portion 131168 of the graph 131160. Determine whether 100°C is reached or exceeded (131174). If so, process 131170 ensures that the tissue temperature (T) does not reach 100°C before the closure driver reaches or passes δ max , as shown in curve portion 131169. Then, the power (P) is adjusted to a level below a predetermined power threshold (P3) (131176).

特定の態様では、プロセス131170は、制御回路(図13)によって少なくとも部分的に実施され得、この制御回路は、プロセッサ502によって実施されるとプロセッサ502にプロセス131170を実行させるプログラム命令を記憶する少なくとも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。制御回路は、例えば、絶対位置検出システム7000から、閉鎖ドライバ位置情報を受信してもよい。組織温度は、本明細書に記載されるように、温度センサ読み取り値、又は決定された超音波ブレード温度から、プロセッサ502によって確認することができる。 In certain aspects, process 131170 may be implemented at least in part by control circuitry (FIG. 13) that stores program instructions that, when executed by processor 502, cause processor 502 to execute process 131170. It includes one or more processors 502 (eg, microprocessors, microcontrollers) coupled to a memory circuit 504. The control circuit may receive closure driver position information from the absolute position detection system 7000, for example. Tissue temperature can be ascertained by processor 502 from temperature sensor readings or determined ultrasound blade temperature, as described herein.

上記に加えて、閉鎖ドライバがδmaxに到達する又はそれを通過する前に、組織の温度が時期尚早に100℃に到達するかどうかを決定すること131174は、例えば、第2の段階131166の終了時に、位置、電力、及び/又は温度データから温度軌道を計算することによって達成され得る。一例では、プロセッサ502を用いて、例えば、メモリ回路504に記憶された1つ又は2つ以上の表及び/又は式からの温度軌跡を計算することができる。 In addition to the above, determining 131174 whether the temperature of the tissue reaches 100° C. prematurely before the closure driver reaches or passes δ max can be performed, for example, in the second stage 131166. Upon completion, this may be accomplished by calculating a temperature trajectory from position, power, and/or temperature data. In one example, processor 502 can be used to calculate a temperature trajectory from, for example, one or more tables and/or equations stored in memory circuit 504.

様々な態様では、プロセス131170は、図14、15に示される制御回路のうちの1つ又は2つ以上によって実行され得る。特定の態様では、電気外科用器具は、プロセス131170を実行するための1つ又は2つ以上のアルゴリズムを記憶する非一時的記憶媒体を含んでもよい。 In various aspects, process 131170 may be performed by one or more of the control circuits shown in FIGS. In certain aspects, an electrosurgical instrument may include a non-transitory storage medium that stores one or more algorithms for performing process 131170.

少なくとも1つの例では、図87に示されるように、δmax,未満である所定の閾値位置δ3において、60℃~100℃である所定の閾値温度Tに到達する又はそれを超えることは、閉鎖ドライバがδmaxに到達する又はそれを通過する前に、組織の温度が時期尚早に100℃に到達する又はそれを超えることを示し得る。したがって、決定された温度が所定の位置閾値δ3において所定の閾値温度T以上である場合、プロセス131170は、閉鎖ドライバがδmaxに到達する又はそれを通過する前に、組織の温度が時期尚早に100℃に到達する又はそれを超えると決定する(131174)。 In at least one example, as shown in FIG. 87, reaching or exceeding a predetermined threshold temperature T 1 that is between 60° C. and 100° C. at a predetermined threshold position δ3 that is less than δ max , It may be shown that the tissue temperature reaches or exceeds 100° C. prematurely before the closure driver reaches or passes δ max . Therefore, if the determined temperature is greater than or equal to the predetermined threshold temperature T1 at the predetermined position threshold δ3, the process 131170 determines that the temperature of the tissue is prematurely increased before the closure driver reaches or passes δmax . (131174).

図89を参照すると、グラフ131180は、4つのグラフ131182、131184、131186、131188を含む。グラフ131182は電圧(V)及び電流(I)対時間(t)を表し、グラフ131184は電力(P)対時間(t)を表し、グラフ131186は温度(T)対時間(t)を表し、グラフ131188は組織インピーダンス(Z)対時間(t)を表す。グラフ131188では、インピーダンスバスタブ(例えば、組織インピーダンス対時間は、最初に減少し、安定し、最後に増加し、この曲線はバスタブ形状に類似する)が示される。 Referring to FIG. 89, graph 131180 includes four graphs 131182, 131184, 131186, and 131188. Graph 131182 represents voltage (V) and current (I) vs. time (t), graph 131184 represents power (P) vs. time (t), graph 131186 represents temperature (T) vs. time (t), Graph 131188 represents tissue impedance (Z) versus time (t). In graph 131188, an impedance bathtub (eg, tissue impedance versus time first decreases, stabilizes, and finally increases, the curve resembling a bathtub shape) is shown.

ここで、時間ゼロは、手術部位で組織に電気外科エネルギーが印加される第1の点を表す。Y軸は、グラフ131184の対応する部分に示されるように、実質的に一定レベルの電力(P)が組織に印加されたときに存在する組織インピーダンス(Z)のレベルを表す。時間ゼロにおいて、組織は初期レベルのインピーダンス(Zinit)を呈する。初期レベルのインピーダンス(Zinit)は、組織についての天然の生理学的特性、例えば、その密度、水分量、及び組織の種類に基づいてもよい。短期間にわたって、インピーダンスのレベルは、実際に、電力が組織に連続的に印加されるにつれてわずかに低下する。最終的に、最小レベルのインピーダンス(Zmin)に到達する。ここから、インピーダンスの全体的なレベルが増加する。 Here, time zero represents the first point at which electrosurgical energy is applied to tissue at the surgical site. The Y-axis represents the level of tissue impedance (Z) that exists when a substantially constant level of power (P) is applied to the tissue, as shown in the corresponding portion of graph 131184. At time zero, the tissue exhibits an initial level of impedance (Zinit). The initial level of impedance (Zinit) may be based on natural physiological properties of the tissue, such as its density, water content, and tissue type. Over a short period of time, the level of impedance actually decreases slightly as power is continuously applied to the tissue. Eventually, a minimum level of impedance (Zmin) is reached. From here, the overall level of impedance increases.

組織インピーダンス(Z)が時間(t1)で最小組織インピーダンス(Zmin)に向かって減少するにつれて、電流(I)は増加し、電圧(V)は減少する。グラフ131182に示される電流曲線は、電圧曲線L1に対応する。明確にするために、電圧曲線L2及びL3に対応する電流曲線は省略されている。初期期間(t1)の間、組織の温度は100℃に向かって徐々に上昇する。組織内の水が蒸発し始めると、組織インピーダンス(Z)は大きく増加し、組織を通過する電流(I)の減衰を引き起こす。組織インピーダンス(Z)が100Ωに向かって上昇すると、組織温度も、特定の組織油の沸点を構成する110℃に向かって上昇する。 As tissue impedance (Z) decreases toward minimum tissue impedance (Zmin) at time (t1), current (I) increases and voltage (V) decreases. The current curve shown in graph 131182 corresponds to voltage curve L1. For clarity, the current curves corresponding to voltage curves L2 and L3 have been omitted. During the initial period (t1), the temperature of the tissue gradually increases towards 100°C. As water within the tissue begins to evaporate, the tissue impedance (Z) increases significantly, causing an attenuation of the electrical current (I) passing through the tissue. As tissue impedance (Z) increases toward 100 Ω, tissue temperature also increases toward 110° C., which constitutes the boiling point of certain tissue oils.

効果的な組織治療を達成するために、組織を所定の最大温度未満に維持することが望ましい。組織の温度が所定の最大閾値温度を超えないようにするために、電圧(V)は、電圧(V)曲線L2及びL3に示されるように階段状になる。電圧(V)の増加により、電圧曲線L3に対応する温度曲線L3”に示されるように、組織の温度が所定の閾値温度を超えることが防止されるか、又は少なくとも、電圧曲線L2に対応する温度曲線L2”に示されるように、組織の温度が所定の閾値温度未満に迅速に戻る。比較すると、電圧曲線L1に示されるように、電圧(V)が上昇しない場合、組織の組織温度は、対応する温度曲線L1”に示されるように、所定の閾値温度を超えて著しく上昇する。 To achieve effective tissue treatment, it is desirable to maintain tissue below a predetermined maximum temperature. In order to prevent the temperature of the tissue from exceeding a predetermined maximum threshold temperature, the voltage (V) is stepped as shown in voltage (V) curves L2 and L3. The increase in voltage (V) prevents the temperature of the tissue from exceeding a predetermined threshold temperature, as shown in temperature curve L3'', which corresponds to voltage curve L3, or at least corresponds to voltage curve L2. As shown in temperature curve L2'', the temperature of the tissue quickly returns below the predetermined threshold temperature. In comparison, if the voltage (V) is not increased, as shown in the voltage curve L1, the tissue temperature of the tissue increases significantly above a predetermined threshold temperature, as shown in the corresponding temperature curve L1''.

少なくとも1つの例では、図89に示されるように、所定の最大温度は約130℃である。組織を所定の最大温度未満に維持するために、電圧(V)を段階的に増加させて、温度の更なる上昇を遅くし、最終的に温度の上昇を逆転させる。 In at least one example, as shown in FIG. 89, the predetermined maximum temperature is about 130°C. To maintain the tissue below a predetermined maximum temperature, the voltage (V) is increased stepwise to slow further increase in temperature and eventually reverse the increase in temperature.

図89の例では、組織インピーダンス(Z)が100Ωに到達すると、組織温度が約110℃に到達し、組織インピーダンス(Z)が450Ωに到達すると、組織温度(T)が約130℃に到達する。 In the example of FIG. 89, when the tissue impedance (Z) reaches 100Ω, the tissue temperature reaches about 110°C, and when the tissue impedance (Z) reaches 450Ω, the tissue temperature (T) reaches about 130°C. .

プロセス131190(図90)及び131200(図91)は、図89に示されるように、エンドエフェクタ131000によって印加される組織処置サイクルの終了に向かって電圧(V)を段階的に上げるためのトリガ条件として、組織インピーダンス(Z)及び温度(T)のこのような値を用いる制御プログラム又は論理構成を示す。電圧(V)を段階的に上げるためのトリガ条件として用いることができる組織インピーダンス(Z)及び組織温度(T)の他の値が、本開示によって企図される。様々な例では、図89のグラフ131188に示されるように、閾値組織インピーダンス(Z)は約100Ωであり得る。他の例では、閾値組織インピーダンス(Z)は約450Ωであり得る。様々な例では、図89のグラフ131186に示されるように、閾値温度(T)は約110℃であり得る。他の例では、閾値温度(T)は約130℃であり得る。 Processes 131190 (FIG. 90) and 131200 (FIG. 91) provide trigger conditions for stepping up the voltage (V) applied by end effector 131000 toward the end of the tissue treatment cycle, as shown in FIG. shows a control program or logic arrangement using such values of tissue impedance (Z) and temperature (T). Other values of tissue impedance (Z) and tissue temperature (T) that can be used as trigger conditions to step up the voltage (V) are contemplated by this disclosure. In various examples, the threshold tissue impedance (Z) can be about 100Ω, as shown in graph 131188 of FIG. 89. In other examples, the threshold tissue impedance (Z) may be about 450Ω. In various examples, the threshold temperature (T) can be about 110° C., as shown in graph 131186 of FIG. 89. In other examples, the threshold temperature (T) may be about 130°C.

一例では、図90のプロセス131190に示されるように、組織インピーダンス(Z)は、監視され(131192)、電圧(V)の増加をトリガする(131196)ときを決定する(131194)ために使用され得る。図78Aに関連して本明細書に記載されるように、感知回路を利用して、組織インピーダンス(Z)を決定することができる。超音波駆動回路及び/又はRF駆動回路の制御回路(例えば、図13~15)を利用して、感知回路から受信された入力に基づいてプロセス131190を実行することができる。 In one example, as shown in process 131190 of FIG. 90, tissue impedance (Z) is monitored (131192) and used to determine (131194) when to trigger (131196) an increase in voltage (V). obtain. A sensing circuit can be utilized to determine tissue impedance (Z), as described herein in connection with FIG. 78A. Ultrasonic drive circuitry and/or RF drive circuitry control circuitry (eg, FIGS. 13-15) may be utilized to perform process 131190 based on inputs received from the sensing circuitry.

別の例では、図91のプロセス131200に示されるように、組織温度(T)は、監視され(131202)、電圧(V)の増加をトリガする(131206)ときを決定する(131204)ために使用され得る。図66A~68と関連して本明細書に記載されるように、発生器は、超音波トランスデューサを駆動するために印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φに基づいて超音波ブレードの温度を推定する。あるいは、組織温度は、図51~53に関連して上述したように決定することができ、ここでは、フレキシブル回路8412がフレキシブル回路8412の1つ又は2つ以上の層に埋め込まれた温度センサを備えてもよい。1つ又は2つ以上の温度センサは、対称的に又は非対称的に配置されてもよく、超音波駆動回路及び/又はRF駆動回路の制御回路(例えば、図13~15)に組織8410の温度フィードバックを提供してもよい。制御回路を利用して、温度フィードバックに基づいてプロセス131200を実行することができる。 In another example, as shown in process 131200 of FIG. 91, tissue temperature (T) is monitored (131202) to determine (131204) when to trigger (131206) an increase in voltage (V). can be used. As described herein in connection with FIGS. 66A-68, the generator generates a signal between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to drive the ultrasound transducer. Estimate the temperature of the ultrasonic blade based on the phase angle φ. Alternatively, tissue temperature can be determined as described above in connection with FIGS. 51-53, where flexible circuit 8412 includes a temperature sensor embedded in one or more layers of flexible circuit 8412. You may prepare. The one or more temperature sensors, which may be symmetrically or asymmetrically arranged, are connected to the control circuits of the ultrasound drive circuit and/or the RF drive circuit (e.g., FIGS. 13-15) to determine the temperature of the tissue 8410. You may also provide feedback. Control circuitry may be utilized to perform process 131200 based on temperature feedback.

様々な例において、電圧(V)は、電圧曲線L2、L3に示されるように、段階的に増加する。他の例では、電圧(V)は徐々に増加し得る。 In various examples, the voltage (V) increases in steps, as shown in voltage curves L2, L3. In other examples, the voltage (V) may be increased gradually.

少なくとも1つの例では、電力レベルを達成するように、2つの異なる上限境界温度が設定される。最大温度閾値に加えて、一次及び二次最小遮断温度閾値が用いられ得る。 In at least one example, two different upper boundary temperatures are set to achieve the power level. In addition to maximum temperature thresholds, primary and secondary minimum cut-off temperature thresholds may be used.

超音波外科用器具と高周波外科用器具との組み合わせ
上記のように、エンドエフェクタ131000(図73)は、単独で又は超音波震動と組み合わせて、高周波(RF)エネルギーの適用を通して組織治療を提供する、組み合わせ電気外科用器具と共に使用するように適合され得る。エンドエフェクタの超音波トランスデューサ及びRF電極を駆動するように構成された発生器の例は、全体が参照により組み込まれる、「Modular Battery Powered Hand-Held Surgical Instrument With Curved End Effectors Having Asymmetric Engagement Between Jaw and Blade」と題する米国特許公開第2017/0202609号に詳述されている。
Combination of Ultrasonic and Radiofrequency Surgical Instruments As described above, the end effector 131000 (FIG. 73) provides tissue treatment through the application of radiofrequency (RF) energy, either alone or in combination with ultrasonic vibrations. , may be adapted for use with combination electrosurgical instruments. Examples of generators configured to drive ultrasonic transducers and RF electrodes of end effectors are described in "Modular Battery Powered Hand-Held Surgical Instrument With Curved End Effectors Havin," which is incorporated by reference in its entirety. g Asymmetric Engagement Between Jaw and Blade ”, US Patent Publication No. 2017/0202609.

様々な態様において、超音波構成要素及びRF構成要素を含むエンドエフェクタ131000は、超音波構成要素によって実行される組織温度測定に基づいてRF構成要素の1つ又は2つ以上のパラメータを調節するように構成されている。したがって、RF構成要素が治療モードで利用されている間に、超音波構成要素を非治療的診断モードで利用して、RF構成要素の1つ又は2つ以上のパラメータをリアルタイムで調節することができる。 In various aspects, an end effector 131000 that includes an ultrasound component and an RF component is configured to adjust one or more parameters of the RF component based on tissue temperature measurements performed by the ultrasound component. It is composed of Thus, while the RF component is utilized in a therapeutic mode, the ultrasound component may be utilized in a non-therapeutic diagnostic mode to adjust one or more parameters of the RF component in real time. can.

図92は、RF構成要素が治療モードで利用されている間に、超音波構成要素を非治療的診断モードで利用するための制御プログラム又は論理構成を示すプロセス131210である。 FIG. 92 is a process 131210 that illustrates a control program or logic arrangement for utilizing ultrasound components in a non-therapeutic diagnostic mode while RF components are utilized in a therapeutic mode.

プロセス131210は、超音波ブレードの温度を監視する(131212)。プロセス131210は、超音波ブレードの温度が所定の閾値温度以上であるかどうかを更に決定する(131214)。そうである場合、プロセス131210は、RF構成要素の電力(P)を調節して、組織に送達されるエネルギーを低減する。 Process 131210 monitors the temperature of the ultrasonic blade (131212). The process 131210 further determines whether the temperature of the ultrasonic blade is greater than or equal to a predetermined threshold temperature (131214). If so, process 131210 adjusts the power (P) of the RF components to reduce the energy delivered to the tissue.

図66A~68と関連して記載されるように、発生器は、超音波トランスデューサを駆動するために印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φに基づいて超音波ブレードの温度を推定する。超音波ブレードの温度は、組み合わせ装置のエンドエフェクタ131000によって捕捉された組織の温度に対応するため、超音波構成要素を診断用非治療モードで利用して、組織温度を監視し、RF構成要素の電力レベルを調節するためのフィードバックを提供することができる。 As described in connection with FIGS. 66A-68, the generator adjusts the phase angle φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal applied to drive the ultrasound transducer. Estimate the temperature of the ultrasonic blade based on. Because the temperature of the ultrasound blade corresponds to the temperature of the tissue captured by the end effector 131000 of the combination device, the ultrasound component is utilized in a diagnostic non-therapeutic mode to monitor tissue temperature and the RF component. Feedback can be provided to adjust the power level.

図93は、本開示の少なくとも1つの態様による、プロセス131210の実施を示すグラフ131220である。グラフ131220には、縦軸上に、各々、電力(P)、温度(T)、及び位相を示す3つのグラフ131222、131224、131226が含まれる。グラフ131222は、組み合わせ装置のエンドエフェクタ131000のジョー131002、131004の間に捕捉された組織に送達された電力(P)対時間(t)を表す。グラフ131224は、エンドエフェクタ131000の超音波ブレードの温度(T)対時間(t)を表す。グラフ131226は、図66A~68と関連してより詳細に記載されるように、超音波ブレードの温度、ひいては組織の温度を決定するために超音波構成要素によって用いられる二重の非治療的周波数を表す。超音波構成要素は、グラフ131224に示されるように、所定の閾値温度(T閾値)まで又はそれにわたる組織温度の移行を検出するように構成され得る。次いで、グラフ131222に示されるように、RF構成要素の電力(P)レベルを調節して(P1からP2)、非常に高い温度を防止し得る。 FIG. 93 is a graph 131220 illustrating an implementation of process 131210 in accordance with at least one aspect of the present disclosure. Graph 131220 includes three graphs 131222, 131224, 131226 showing power (P), temperature (T), and phase, respectively, on the vertical axis. Graph 131222 represents power (P) versus time (t) delivered to tissue captured between jaws 131002, 131004 of end effector 131000 of the combination device. Graph 131224 represents temperature (T) versus time (t) of the ultrasonic blade of end effector 131000. Graph 131226 illustrates the dual non-therapeutic frequencies used by the ultrasound component to determine the temperature of the ultrasound blade and thus the temperature of the tissue, as described in more detail in connection with FIGS. 66A-68. represents. The ultrasound component may be configured to detect transitions in tissue temperature up to or across a predetermined threshold temperature (T- Threshold ), as shown in graph 131224. The power (P) level of the RF components may then be adjusted (from P1 to P2) to prevent excessive temperatures, as shown in graph 131222.

少なくとも1つの例では、RF構成要素の電力(P)レベルは、組織温度を100℃未満に維持して、蒸気が周囲の組織に巻き添え損傷を引き起こすのを防止しながら、依然として、組み合わせ装置のエンドエフェクタ131000によって把持された組織内でコラーゲンを局所的に凝固させるように調節される。少なくとも1つの例では、RF構成要素の電力(P)レベルは、組織温度を130℃未満に維持して、そのような温度で発生し得る組織の炭化を防止するように調節される。少なくとも1つの例では、超音波構成要素によって提供される温度フィードバックにより、RF構成要素は、組織治療サイクル中の組織相移行に従って、電力ランプ速度を調節することが可能になる。 In at least one example, the power (P) level of the RF component maintains the tissue temperature below 100° C. to prevent vapors from causing collateral damage to surrounding tissue, while still maintaining the end of the combination device. The effector 131000 is adjusted to locally coagulate collagen within the grasped tissue. In at least one example, the power (P) level of the RF component is adjusted to maintain tissue temperature below 130° C. to prevent tissue charring that can occur at such temperatures. In at least one example, temperature feedback provided by the ultrasound component allows the RF component to adjust the power ramp rate according to tissue phase transitions during a tissue treatment cycle.

様々な態様において、プロセスは、温度に基づいて超音波ブレードの区分を区別するための制御プログラム又は論理構成を含む。このプロセスにより、超音波ブレードの中程度に高温のより大きい区分から極めて高温の小区分が分離される。少なくとも1つの態様では、このプロセスは、標準周波数である55.5Khzを通して複数の周波数を適用し、続いて、例えば150KHzの3倍周波数を代替的に使用して、温度が極めて高い超音波ブレードの小さい部分、又は温度が中程度である超音波ブレードのより大きい部分の決定を可能にし得る2つの異なる共振周波数を決定することを含む。 In various embodiments, the process includes a control program or logic to differentiate segments of the ultrasonic blade based on temperature. This process separates the extremely hot subsections from the moderately hot larger sections of the ultrasonic blade. In at least one aspect, the process applies multiple frequencies through the standard frequency of 55.5Khz, followed by alternatively using a triple frequency, e.g. It involves determining two different resonant frequencies that may allow determination of a small section or a larger section of the ultrasonic blade that is of moderate temperature.

図94は、本開示の少なくとも1つの態様による、測定された組織インピーダンスに基づいて組み合わせ装置のRF電気外科用器具又はRF構成要素のRF波形の周波数を調節するための制御プログラム又は論理構成を示す、プロセス131230の論理フロー図である。少なくとも1つの例では、組織インピーダンスは、組織治療サイクルの最初の部分の前又はその間に測定され(131232)、この測定値を使用して、組織に適用されるRF波形の所定の高周波数131234と低周波数131236との間の選択を行う(131231)。 FIG. 94 illustrates a control program or logic arrangement for adjusting the frequency of an RF waveform of an RF electrosurgical instrument or RF component of a combination device based on measured tissue impedance, according to at least one aspect of the present disclosure. , a logical flow diagram of process 131230. In at least one example, tissue impedance is measured 131232 before or during the first portion of a tissue treatment cycle, and this measurement is used to determine a predetermined high frequency 131234 of an RF waveform applied to the tissue. A selection is made between the low frequency 131236 (131231).

プロセス131230は、低電力伝送条件に対処する。測定された組織インピーダンスが所定の閾値以下であると決定された場合、高周波RF波形が治療サイクルのために選択される。高周波RF波形は、低電力伝送に対処するために組織インピーダンスをより高く駆動するように構成されている。しかしながら、測定された組織インピーダンスが所定の閾値以上であると決定された場合、低周波RF波形が治療サイクルのために選択される。様々な態様において、組織インピーダンスは、図18、21、78Aに関連して説明されるように、1つ又は2つ以上のセンサによって測定され得る。 Process 131230 addresses low power transmission conditions. If the measured tissue impedance is determined to be less than or equal to a predetermined threshold, a high frequency RF waveform is selected for the treatment cycle. High frequency RF waveforms are configured to drive tissue impedance higher to accommodate low power transmission. However, if the measured tissue impedance is determined to be greater than or equal to a predetermined threshold, a low frequency RF waveform is selected for the treatment cycle. In various aspects, tissue impedance may be measured by one or more sensors, as described in connection with FIGS. 18, 21, 78A.

様々な態様において、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上は、例えば、外科用器具700の制御回路710、外科用器具750の制御回路760、及び/又は外科用器具790の制御回路760などの電気外科用器具の制御回路によって実行され得る。特定の態様では、図13に示されるように、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行するための制御回路は、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)を備えてもよく、このプロセッサ502は、プロセッサ502によって実施されるとプロセッサ502にプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行させるプログラム命令を記憶する少なくとも1つのメモリ回路504に連結されている。あるいは、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上は、図14、15に示される制御回路のうちの1つ又は2つ以上によって実行され得る。特定の態様では、電気外科用器具は、本開示のプロセスのうちの1つ又は2つ以上を実行するための1つ又は2つ以上のアルゴリズムを記憶する非一時的記憶媒体を含んでもよい。 In various aspects, one or more of the processes of the present disclosure may be applied to, for example, control circuitry 710 of surgical instrument 700, control circuitry 760 of surgical instrument 750, and/or control circuitry of surgical instrument 790. 760 may be performed by an electrosurgical instrument's control circuitry. In certain aspects, as shown in FIG. 13, control circuitry for performing one or more of the processes of the present disclosure includes one or more processors 502 (e.g., microprocessors, The processor 502 may include a microcontroller (microcontroller) coupled to at least one memory circuit 504 that stores program instructions that, when executed by the processor 502, cause the processor 502 to perform one or more of the processes. has been done. Alternatively, one or more of the processes of this disclosure may be performed by one or more of the control circuits shown in FIGS. 14, 15. In certain aspects, an electrosurgical instrument may include a non-transitory storage medium that stores one or more algorithms for performing one or more of the processes of this disclosure.

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。 Various aspects of the subject matter described herein are illustrated in the numbered examples below.

実施例1-超音波ブレード及びクランプアームを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具。クランプアームは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、超音波ブレードとクランプアームとの間に組織をクランプするように、超音波ブレードに対して移動可能である。本外科用器具は、超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、超音波エネルギー出力を超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、を更に備える。本外科用器具は、液体中のエンドエフェクタの浸漬を検出し、液体中のエンドエフェクタの浸漬に起因して失われた熱流束を補償するように構成された制御回路を更に備える。 Example 1 - Surgical instrument with an end effector comprising an ultrasonic blade and a clamp arm. The clamp arm is movable relative to the ultrasound blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasound blade and the clamp arm. The surgical instrument further includes an ultrasound transducer configured to generate an ultrasound energy output and a waveguide configured to transmit the ultrasound energy output to the ultrasound blade. The surgical instrument further includes a control circuit configured to detect immersion of the end effector in the liquid and compensate for lost heat flux due to immersion of the end effector in the liquid.

実施例2-浸漬を検出することが、超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角Φを監視することと、超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角Φに基づいて超音波ブレードの温度を推定することと、超音波ブレードの推定された温度を所定の温度と比較することと、を含む、実施例1に記載の外科用器具。 Example 2 - Detecting immersion comprises monitoring the phase angle Φ between the voltage Vg(t) signal applied to the ultrasound transducer and the current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer; estimating the temperature of the ultrasonic blade based on the phase angle Φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal; and comparing the estimated temperature of the ultrasonic blade with a predetermined temperature. The surgical instrument of Example 1, comprising:

実施例3-液体検知回路を更に備え、浸漬を検出することが、液体検知回路から信号を受信することを含む、実施例1又は2に記載の外科用器具。 Example 3 - The surgical instrument of Example 1 or 2, further comprising a liquid sensing circuit, and wherein detecting immersion includes receiving a signal from the liquid sensing circuit.

実施例4-熱流束を補償することが、超音波トランスデューサへの電力を調節することによって達成される、実施例1~3のいずれかに記載の外科用器具。 Example 4 - The surgical instrument of any of Examples 1-3, wherein compensating for heat flux is achieved by adjusting the power to the ultrasound transducer.

実施例5-熱流束を補償することが、クランプアームと超音波ブレードとの間にクランプされた組織に印加される圧縮荷重を調節することによって達成される、実施例1~4のいずれかに記載の外科用器具。 Example 5 - Any of Examples 1-4, wherein compensating the heat flux is achieved by adjusting the compressive load applied to the clamped tissue between the clamp arm and the ultrasonic blade. Surgical instruments listed.

実施例6-超音波ブレード及びクランプアームを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具。クランプアームは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、超音波ブレードとクランプアームとの間に組織をクランプするように、超音波ブレードに対して移動可能である。本外科用器具は、超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、超音波エネルギー出力を超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、クランプアームを移動させて、エンドエフェクタを閉鎖構成に移行させるように構成された駆動部材と、を更に備える。本外科用器具は、駆動部材の位置を監視し、超音波ブレードの温度を監視し、温度が、閉鎖構成の前に所定の閾値を超過しないようにするように構成された制御回路を更に備える。 Example 6 - Surgical instrument with an end effector comprising an ultrasonic blade and a clamp arm. The clamp arm is movable relative to the ultrasound blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasound blade and the clamp arm. The surgical instrument includes an ultrasonic transducer configured to generate an ultrasonic energy output, a waveguide configured to transmit the ultrasonic energy output to an ultrasonic blade, and a clamp arm for moving the ultrasonic blade. , a drive member configured to transition the end effector to a closed configuration. The surgical instrument further comprises a control circuit configured to monitor the position of the drive member, monitor the temperature of the ultrasonic blade, and ensure that the temperature does not exceed a predetermined threshold prior to the closed configuration. .

実施例7-温度が、超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定される、実施例6に記載の外科用器具。 Example 7 - The surgical instrument of Example 6, wherein the temperature is estimated from the phase angle φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer.

実施例8-駆動部材の位置が、絶対位置決めシステムによって決定される、実施例6又は7に記載の外科用器具。 Example 8 - The surgical instrument of Example 6 or 7, wherein the position of the drive member is determined by an absolute positioning system.

実施例9-所定の閾値が100℃である、実施例6~8のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 9 - The surgical instrument according to any one of Examples 6-8, wherein the predetermined threshold is 100°C.

実施例10-温度が所定の閾値を超えないようにすることが、超音波トランスデューサに送達される電力を調節することによって達成される、実施例6~9のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 10 - The surgical method according to any one of Examples 6 to 9, wherein preventing the temperature from exceeding a predetermined threshold is achieved by adjusting the power delivered to the ultrasound transducer. utensils.

実施例11-閉鎖構成が、駆動部材が開始位置から移動した所定の距離に対応する、実施例6~10のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 11 - The surgical instrument of any one of Examples 6-10, wherein the closed configuration corresponds to a predetermined distance that the drive member has moved from the starting position.

実施例12-閉鎖構成が、クランプアームによって組織に適用される最大圧縮に対応する、実施例6~10のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 12 - The surgical instrument of any one of Examples 6-10, wherein the closed configuration corresponds to the maximum compression applied to the tissue by the clamp arm.

実施例13-第1のジョー及び第2のジョーを備えるエンドエフェクタを備える外科用器具。第2のジョーは、開放構成と閉鎖構成との間でエンドエフェクタを移行させて、第1のジョーと第2のジョーとの間に組織を把持するように、第1のジョーに対して移動可能である。エンドエフェクタは、把持された組織に超音波エネルギーを送達するように構成された超音波構成要素と、把持された組織にRFエネルギーを送達するように構成された高周波(RF)構成要素と、を更に備える。本外科用器具は、把持された組織を治療するためにRF構成要素を治療モードで動作させながら、超音波構成要素を非治療的診断モードで動作させるように構成された制御回路を更に備える。 Example 13 - Surgical instrument comprising an end effector comprising a first jaw and a second jaw. The second jaw is moved relative to the first jaw to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to grasp tissue between the first and second jaws. It is possible. The end effector includes an ultrasound component configured to deliver ultrasound energy to the grasped tissue and a radio frequency (RF) component configured to deliver RF energy to the grasped tissue. Prepare more. The surgical instrument further comprises a control circuit configured to operate the ultrasound component in a non-therapeutic diagnostic mode while operating the RF component in a therapeutic mode to treat the grasped tissue.

実施例14-非治療的診断モードが、把持された組織の少なくとも1つの温度を決定することを含む、実施例13に記載の外科用器具。 Example 14 - The surgical instrument of Example 13, wherein the non-therapeutic diagnostic mode includes determining a temperature of at least one of the grasped tissue.

実施例15-超音波構成要素が超音波トランスデューサを備える、実施例13又は14に記載の外科用器具。 Example 15 - The surgical instrument of Example 13 or 14, wherein the ultrasound component comprises an ultrasound transducer.

実施例16-温度が、超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定される、実施例15に記載の外科用器具。 Example 16 - The surgical instrument of Example 15, wherein the temperature is estimated from the phase angle φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer.

実施例17-治療モードが、把持された組織を封止するためにRFエネルギーを印加することを含む、実施例13~16のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 17 - The surgical instrument of any one of Examples 13-16, wherein the treatment mode includes applying RF energy to seal the grasped tissue.

実施例18-超音波構成要素が超音波トランスデューサを含み、RF構成要素がRF電極を含む、実施例13~17のいずれか1つに記載の外科用器具。 Example 18 - The surgical instrument of any one of Examples 13-17, wherein the ultrasound component includes an ultrasound transducer and the RF component includes an RF electrode.

実施例19-超音波トランスデューサ及びRF電極を駆動するように構成された発生器を更に備える、実施例18に記載の外科用器具。 Example 19 - The surgical instrument of Example 18, further comprising a generator configured to drive the ultrasound transducer and the RF electrode.

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。 While several embodiments have been illustrated and described, it is not the intention of the applicant to limit or limit the scope of the appended claims to such details. Numerous modifications, variations, changes, permutations, combinations and equivalents of these forms may be implemented and will occur to those skilled in the art without departing from the scope of this disclosure. Furthermore, the structure of each element in connection with the described form may alternatively be described as a means for providing the functionality performed by that element. Also, although materials are disclosed for particular components, other materials may be used. It is therefore intended that the foregoing description and appended claims cover all such modifications, combinations, and variations as falling within the scope of the disclosed forms. I want you to understand. The appended claims are intended to cover all such modifications, variations, changes, substitutions, modifications, and equivalents.

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具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。 The detailed description above has described various forms of apparatus and/or processes using block diagrams, flowcharts, and/or example embodiments. To the extent that such block diagrams, flowcharts, and/or implementations include one or more features and/or operations, those skilled in the art will appreciate that such block diagrams, flowcharts, and/or implementations include one or more features and/or operations. Each feature and/or operation included in an embodiment may be implemented individually and/or collectively by a variety of hardware, software, firmware, or virtually any combination thereof. Those skilled in the art will appreciate that all or a portion of some aspects of the forms disclosed herein can be implemented as one or more computer programs running on one or more computers (e.g., one as one or more programs running on one or more computer systems), as one or more programs running on one or more processors (e.g. (as one or more programs running on a microprocessor), as firmware, or on an integrated circuit as virtually any combination thereof; , and/or software and/or firmware code is within the skill of those skilled in the art in light of this disclosure. Additionally, those skilled in the art will appreciate that the features of the subject matter described herein can be distributed as one or more program products in a variety of formats; The specific forms of the subject matter described are employed without regard to the particular type of signal-bearing medium used to actually effectuate the distribution.

様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、キャッシュ、フラッシュメモリ、又は他のストレージなどのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械(例えば、コンピュータ)によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ(CD-ROM)、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号(例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など)を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械可読ストレージに限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械(例えば、コンピュータ)によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。 The instructions used to program the logic to perform the various disclosed aspects may be stored in memory within the system, such as dynamic random access memory (DRAM), cache, flash memory, or other storage. Additionally, the instructions may be distributed over a network or by other computer-readable media. Thus, a machine-readable medium may include any mechanism for storing or transmitting information in a form readable by a machine (e.g., a computer), including floppy diskettes, optical disks, compact disks, read-only memory (CDs), etc. - ROM), as well as magneto-optical disks, read only memory (ROM), random access memory (RAM), erasable programmable read only memory (EPROM), electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic or optical cards, Flash memory or any tangible machine-readable device used to transmit information over the Internet via electrical, optical, acoustic, or other forms of propagating signals (e.g., carrier waves, infrared signals, digital signals, etc.) Not limited to storage. Thus, non-transitory computer-readable media includes any type of tangible machine-readable medium suitable for storing or transmitting electronic instructions or information in a form readable by a machine (eg, a computer).

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機構(PLD)、プログラマブル論理アレイ(PLA)、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA))、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路(IC)、特定用途向け集積回路(ASIC)、システムオンチップ(SoC)、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも1つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも1つの集積回路を有する電気回路、少なくとも1つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置(例えば、本明細書で説明したプロセス及び/若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び/若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ)を形成する電気回路、メモリ装置(例えば、ランダムアクセスメモリの形態)を形成する電気回路、及び/又は通信装置(例えばモデム、通信スイッチ、又は光-電気設備)を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。 As used in any aspect herein, the term "control circuit" refers to, for example, hard-wired circuits, programmable circuits (e.g., computer processors containing one or more individual instruction processing cores, processing units, , processor, microcontroller, microcontroller unit, controller, digital signal processor (DSP), programmable logic device (PLD), programmable logic array (PLA), or field programmable gate array (FPGA)), state machine circuit, programmable circuit Can refer to firmware that stores instructions to be executed, and any combination thereof. Control circuits may be used, collectively or individually, in, for example, integrated circuits (ICs), application specific integrated circuits (ASICs), systems on chips (SoCs), desktop computers, laptop computers, tablet computers, servers, smartphones, etc. , may be implemented as a circuit that forms part of a larger system. Accordingly, as used herein, "control circuit" refers to an electrical circuit having at least one individual electrical circuit, an electrical circuit having at least one integrated circuit, an electrical circuit having at least one application specific integrated circuit. a circuit, a general-purpose computing device configured with a computer program (e.g., a general-purpose computer configured with a computer program that at least partially executes a process and/or device described herein, or a process described herein) and/or electrical circuits forming memory devices (e.g. in the form of random access memory), and/or communication devices (e.g. Examples include, but are not limited to, electrical circuits forming a modem, communications switch, or optical-electrical equipment. Those skilled in the art will recognize that the subject matter described herein may be implemented in analog or digital form or some combination thereof.

本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び/又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び/又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び/又はハードコードされた(例えば、不揮発性の)データとして具現化されてもよい。 As used in any aspect herein, the term "logic" may refer to applications, software, firmware, and/or circuitry configured to perform any of the operations described above. Software may be embodied as a software package, code, instructions, instruction sets, and/or data recorded on a non-transitory computer-readable storage medium. Firmware may be embodied as code, instructions, or a set of instructions in a memory device, and/or hard-coded (eg, non-volatile) data.

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。 As used in any aspect herein, the terms "component," "system," "module," etc. refer to either hardware, a combination of hardware and software, software, or running software. Can refer to some computer-related entity.

本明細書の任意の態様で使用するとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較、及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び/又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び/又は状態に適用される便利なラベルである。 As used in any aspect herein, an "algorithm" refers to a self-consistent sequence of steps leading to a desired result; a "step" may include, but does not require, storage, transfer, combination, Refers to the manipulation of physical quantities and/or logical states, which can take the form of electrical or magnetic signals, which can be compared and otherwise manipulated. It is common practice to refer to these signals as bits, values, elements, symbols, characters, terms, numbers, or the like. These and similar terms may be associated with the appropriate physical quantities or are simply convenient labels applied to these quantities and/or conditions.

ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。1つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル/インターネットプロトコル(TCP/IP)を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを挙げることができる。イーサネットプロトコルは、Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)によって発行された2008年12月発行の表題「IEEE802.3Standard」、及び/又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、X.25通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。X.25通信プロトコルは、International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector(ITU-T)によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Consultative Committee for International Telegraph and Telephone(CCITT)及び/又はthe American National Standards Institute(ANSI)によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード(ATM)通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ATM通信プロトコルは、ATM Forumによって「ATM-MPLS Network Interworking2.0」という題で2001年8月に公開されたATM規格及び/又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び/又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。 The network may include a packet switched network. The communication devices can communicate with each other using a selected packet-switched network communication protocol. One example communication protocol may include the Ethernet communication protocol, which may enable communication using Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). The Ethernet protocol shall conform to or be compatible with the Ethernet standard published by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) under the title "IEEE 802.3 Standard" published December 2008, and/or any later version of this standard. is possible. Alternatively or additionally, the communication device is configured to support X. can communicate with each other using the X.25 communication protocol. X. The T.25 communication protocols may conform to or be compatible with standards promulgated by the International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector (ITU-T). Alternatively or additionally, the communication devices may communicate with each other using a frame relay communication protocol. The Frame Relay communication protocol is a protocol developed by the Consultative Committee for International Telegraph and Telephone (CCITT) and/or the American National Standards Institute ( may conform to or be compatible with standards promulgated by ANSI). Alternatively or additionally, the transceivers may be capable of communicating with each other using an asynchronous transfer mode (ATM) communication protocol. The ATM communication protocol may conform to or be compatible with the ATM standard published by the ATM Forum in August 2001 under the title "ATM-MPLS Network Interworking 2.0" and/or with later versions of this standard. . Of course, different and/or later developed connection-oriented network communication protocols are equally contemplated herein.

別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理(電子的)量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。 Unless explicitly stated otherwise, it is clear from the foregoing disclosure that throughout the foregoing disclosure, terms such as "process", "calculate", "calculate", "determine", "display", etc. Discussion of the use of the term refers to data that is represented as a physical (electronic) quantity in the registers and memory of a computer system, and It will be understood to refer to the operations and processes of a computer system or similar electronic computing device that manipulate and convert other data into similarly represented data.

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。 One or more components are herein defined as "configured to," "configurable to," "operable/as such." "operable/operative to", "adapted/adaptable", "able to", "conformable/conformed" may be referred to as "to)". Those skilled in the art will understand that "configured to" generally refers to components in an active state and/or components in an inactive state and/or components in a standby state, unless the context requires otherwise. It will be understood that elements can be included.

「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。 The terms "proximal" and "distal" are used herein with reference to the clinician manipulating the handle portion of the surgical instrument. The term "proximal" refers to the part closest to the clinician, and the term "distal" refers to the part located away from the clinician. It will be further understood that for convenience and clarity, spatial terms such as "vertical," "horizontal," "above," and "below" may be used herein with respect to the drawings. However, surgical instruments may be used in many orientations and positions, and these terms are not intended to be limiting and/or absolute.

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。 Those skilled in the art will generally understand that the terms used herein, and particularly in the appended claims (e.g., the text of the appended claims), are generally intended as "open" terms. (For example, the term "including" should be interpreted as "including but not limited to," and the term "having" should be interpreted as "including but not limited to.") should be interpreted as “having at least” and the term “includes” should be interpreted as “includes but is not limited to.” should be done, etc.). Further, if a specific number is intended in an introduced claim recitation, such intent will be clearly stated in the claim, and if no such statement is present, no such intent exists. will be understood by those skilled in the art. For example, as an aid to understanding, the following appended claims contain the introductory phrases "at least one" and "one or more" in the claims. May be included to introduce the description. However, the use of such a phrase does not apply when a claim is introduced by the indefinite article "a" or "an," even if "one or more" or "at least one" are included in the same claim. Even if the introductory phrase and the indefinite article "a" or "an" are included, any particular claim containing such an introduced claim statement will be treated as a claim containing only one such statement. shall not be construed as suggesting limitation (e.g., "a" and/or "an" generally mean "at least one" or "one or more"). should be interpreted). The same applies when introducing claim statements using definite articles.

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。 Furthermore, even if a particular number is specified in an introduced claim statement, such statement is typically to be construed to mean at least the recited number. , as will be recognized by those skilled in the art (e.g., a mere statement of "two entries" without any other modifiers generally means at least two entries, or two or more entries). (meaning a matter). Further, when a notation similar to "at least one of A, B, and C, etc." is used, such construction is generally intended in the sense that a person skilled in the art would understand the notation (e.g. , "a system having at least one of A, B, and C" includes, but is not limited to, A only, B only, C only, both A and B, both A and C, B and and/or all of A, B, and C, etc.). When a notation similar to "at least one of A, B, or C, etc." is used, such construction is generally intended in the sense that a person skilled in the art would understand the notation (e.g., " A system having at least one of A, B, or C includes, but is not limited to, A only, B only, C only, both A and B, both A and C, B and C. (including systems having both, and/or all of A, B, and C, etc.). Further, typically any disjunctive words and/or phrases representing two or more alternative terms are used in the specification unless the context requires otherwise. It is understood that the possibility is intended to include one, either, or both of these terms, whether in the claims or in the drawings. Those skilled in the art will understand that this should be the case. For example, the phrase "A or B" will typically be understood to include the possibilities "A" or "B" or "A and B."

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。 With reference to the appended claims, those skilled in the art will appreciate that the acts recited herein may generally be performed in any order. Additionally, while flow diagrams of various operations are shown in sequence(s), it is understood that the various operations may be performed in an order other than that illustrated, or may be performed simultaneously. It should be. Examples of such alternative orderings include overlapping, interleaving, interpolating, reordering, incremental, preliminary, additional, simultaneous, reverse, or other different orderings, unless the context requires otherwise. May include. Additionally, terms such as "responsive to," "relating to," or other past tense adjectives generally exclude such variations unless the context requires otherwise. It's not intended.

「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。 Any reference to "an aspect," "an aspect," "an example," "an example," etc. refers to the fact that the particular feature, structure, or characteristic described in connection with that aspect is included in at least one aspect. The meaning of this is worth noting. Thus, the phrases "in one aspect," "in an aspect," "in an example," and "in one example" appearing in various places throughout this specification do not necessarily all refer to the same aspect. Furthermore, the particular features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more aspects.

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。 Any patent application, patent, non-patent publication, or other disclosure material referenced herein and/or listed in any application data sheet is incorporated by reference herein to the extent that the incorporated material is not inconsistent with this specification. , incorporated herein by reference. As such, and to the extent necessary, disclosure expressly set forth herein shall supersede any conflicting disclosure herein incorporated by reference. Any content, or portion thereof, that is inconsistent with current definitions, views, or other disclosures set forth herein shall be incorporated herein by reference, but the references and current disclosures shall be incorporated herein by reference. shall be referred to only to the extent that there is no conflict between them.

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。 In summary, many benefits have been described that result from using the concepts described herein. The above description of one or more forms has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or limited to the precise form disclosed. Modifications or variations are possible in light of the above teachings. The form or forms are illustrative of the principles and practical application, thereby enabling those skilled in the art to utilize the various forms, with various modifications, as appropriate for the particular application contemplated. It has been selected and described for this reason. It is intended that the claims presented herewith define the overall scope.

〔実施の態様〕
(1) 外科用器具であって、
エンドエフェクタであって、
超音波ブレードと、
クランプアームであって、開放構成と閉鎖構成との間で前記エンドエフェクタを移行させて、前記超音波ブレードと前記クランプアームとの間に組織をクランプするように、前記超音波ブレードに対して移動可能な、クランプアームと、を備える、エンドエフェクタと、
超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、
前記超音波エネルギー出力を前記超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、
制御回路であって、
液体中の前記エンドエフェクタの浸漬を検出し、
前記液体中の前記エンドエフェクタの前記浸漬に起因して失われた熱流束を補償するように構成された、制御回路と、を備える、外科用器具。
(2) 前記浸漬を検出することが、
前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φを監視することと、
前記超音波トランスデューサに印加される前記電圧Vg(t)信号と前記電流Ig(t)信号との間の前記位相角φに基づいて前記超音波ブレードの温度を推定することと、
前記超音波ブレードの推定された前記温度を所定の温度と比較することと、を含む、実施態様1に記載の外科用器具。
(3) 液体検知回路を更に備え、前記浸漬を検出することが、液体検知回路から信号を受信することを含む、実施態様1に記載の外科用器具。
(4) 熱流束を補償することが、前記超音波トランスデューサへの電力を調節することによって達成される、実施態様1に記載の外科用器具。
(5) 熱流束を補償することが、前記クランプアームと前記超音波ブレードとの間にクランプされた前記組織に印加される圧縮荷重を調節することによって達成される、実施態様1に記載の外科用器具。
[Mode of implementation]
(1) A surgical instrument,
An end effector,
ultrasonic blade,
a clamp arm moved relative to the ultrasonic blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasonic blade and the clamp arm; an end effector comprising a clamp arm;
an ultrasonic transducer configured to generate an ultrasonic energy output;
a waveguide configured to transmit the ultrasonic energy output to the ultrasonic blade;
A control circuit,
detecting immersion of the end effector in a liquid;
a control circuit configured to compensate for lost heat flux due to the immersion of the end effector in the liquid.
(2) detecting the immersion,
monitoring a phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer;
estimating the temperature of the ultrasonic blade based on the phase angle φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal applied to the ultrasonic transducer;
and comparing the estimated temperature of the ultrasonic blade to a predetermined temperature.
(3) The surgical instrument of embodiment 1, further comprising a liquid sensing circuit, and wherein detecting the immersion includes receiving a signal from the liquid sensing circuit.
4. The surgical instrument of embodiment 1, wherein compensating for heat flux is accomplished by adjusting power to the ultrasound transducer.
5. The surgical method of claim 1, wherein compensating for heat flux is accomplished by adjusting a compressive load applied to the tissue clamped between the clamp arm and the ultrasonic blade. utensils.

(6) 外科用器具であって、
エンドエフェクタであって、
超音波ブレードと、
クランプアームであって、開放構成と閉鎖構成との間で前記エンドエフェクタを移行させて、前記超音波ブレードと前記クランプアームとの間に組織をクランプするように、前記超音波ブレードに対して移動可能な、クランプアームと、を備える、エンドエフェクタと、
超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、
前記超音波エネルギー出力を前記超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、
前記クランプアームを誘導して移動させて、前記エンドエフェクタを前記閉鎖構成に移行させるように構成された駆動部材と、
制御回路であって、
前記駆動部材の位置を監視し、
前記超音波ブレードの温度を監視し、
前記温度が、前記閉鎖構成の前に所定の閾値を超えることを防止するように構成された、制御回路と、を備える、外科用器具。
(7) 前記温度が、前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定される、実施態様6に記載の外科用器具。
(8) 前記駆動部材の前記位置が、絶対位置検出システムによって決定される、実施態様6に記載の外科用器具。
(9) 前記所定の閾値が100℃である、実施態様6に記載の外科用器具。
(10) 前記温度が前記所定の閾値を超えることを防止することが、前記超音波トランスデューサに送達される電力を調節することによって達成される、実施態様6に記載の外科用器具。
(6) A surgical instrument,
An end effector,
ultrasonic blade,
a clamp arm moved relative to the ultrasonic blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasonic blade and the clamp arm; an end effector comprising a clamp arm;
an ultrasonic transducer configured to generate an ultrasonic energy output;
a waveguide configured to transmit the ultrasonic energy output to the ultrasonic blade;
a drive member configured to guide and move the clamp arm to transition the end effector to the closed configuration;
A control circuit,
monitoring the position of the drive member;
monitoring the temperature of the ultrasonic blade;
a control circuit configured to prevent the temperature from exceeding a predetermined threshold prior to the closed configuration.
7. The surgical instrument of claim 6, wherein the temperature is estimated from a phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer.
8. The surgical instrument of embodiment 6, wherein the position of the drive member is determined by an absolute position detection system.
(9) The surgical instrument according to embodiment 6, wherein the predetermined threshold value is 100°C.
10. The surgical instrument of claim 6, wherein preventing the temperature from exceeding the predetermined threshold is accomplished by adjusting power delivered to the ultrasound transducer.

(11) 前記閉鎖構成は、前記駆動部材が開始位置から移動した所定の距離に対応する、実施態様6に記載の外科用器具。
(12) 前記閉鎖構成が、前記クランプアームによって前記組織に適用される最大圧縮に対応する、実施態様6に記載の外科用器具。
(13) 外科用器具であって、
エンドエフェクタであって、
第1のジョーと、
第2のジョーであって、開放構成と閉鎖構成との間で前記エンドエフェクタを移行させて、前記第1のジョーと前記第2のジョーとの間に組織を把持するように、前記第1のジョーに対して移動可能な、第2のジョーと、
把持された前記組織に超音波エネルギーを送達するように構成された超音波構成要素と、
前記把持された組織にRFエネルギーを送達するように構成された高周波(RF)構成要素と、を備える、エンドエフェクタと、
前記把持された組織を治療するために前記RF構成要素を治療モードで動作させながら、前記超音波構成要素を非治療的診断モードで動作させるように構成された制御回路と、を備える、外科用器具。
(14) 前記非治療的診断モードが、前記把持された組織の少なくとも1つの温度を決定することを含む、実施態様13に記載の外科用器具。
(15) 前記超音波構成要素が超音波トランスデューサを備える、実施態様14に記載の外科用器具。
11. The surgical instrument of claim 6, wherein the closed configuration corresponds to a predetermined distance that the drive member has moved from a starting position.
12. The surgical instrument of claim 6, wherein the closed configuration corresponds to a maximum compression applied to the tissue by the clamp arm.
(13) A surgical instrument,
An end effector,
With the first Joe,
a second jaw for transitioning the end effector between an open configuration and a closed configuration to grasp tissue between the first jaw and the second jaw; a second jaw movable relative to the jaw of the
an ultrasound component configured to deliver ultrasound energy to the grasped tissue;
an end effector comprising a radio frequency (RF) component configured to deliver RF energy to the grasped tissue;
a control circuit configured to operate the ultrasound component in a non-therapeutic diagnostic mode while operating the RF component in a therapeutic mode to treat the grasped tissue. utensils.
14. The surgical instrument of claim 13, wherein the non-therapeutic diagnostic mode includes determining a temperature of at least one of the grasped tissue.
15. The surgical instrument of embodiment 14, wherein the ultrasound component comprises an ultrasound transducer.

(16) 前記温度が、前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定される、実施態様15に記載の外科用器具。
(17) 前記治療モードが、前記把持された組織を封止するためにRFエネルギーを印加することを含む、実施態様13に記載の外科用器具。
(18) 前記超音波構成要素が超音波トランスデューサを備え、前記RF構成要素がRF電極を備える、実施態様13に記載の外科用器具。
(19) 前記超音波トランスデューサ及び前記RF電極を駆動するように構成された発生器を更に備える、実施態様18に記載の外科用器具。
16. The surgical instrument of embodiment 15, wherein the temperature is estimated from a phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer.
17. The surgical instrument of claim 13, wherein the treatment mode includes applying RF energy to seal the grasped tissue.
18. The surgical instrument of embodiment 13, wherein the ultrasound component comprises an ultrasound transducer and the RF component comprises an RF electrode.
19. The surgical instrument of embodiment 18, further comprising a generator configured to drive the ultrasound transducer and the RF electrode.

Claims (14)

外科用器具であって、
エンドエフェクタであって、
超音波ブレードと、
クランプアームであって、開放構成と閉鎖構成との間で前記エンドエフェクタを移行させて、前記超音波ブレードと前記クランプアームとの間に組織をクランプするように、前記超音波ブレードに対して移動可能な、クランプアームと、を備える、エンドエフェクタと、
超音波エネルギー出力を生成するように構成された超音波トランスデューサと、
前記超音波エネルギー出力を前記超音波ブレードに伝達するように構成された導波管と、
制御回路であって、
液体中の前記エンドエフェクタの浸漬を検出し、
前記液体中の前記エンドエフェクタの前記浸漬に起因して失われた熱流束を補償するように構成された、制御回路と、を備える、外科用器具。
A surgical instrument,
An end effector,
ultrasonic blade,
a clamp arm moved relative to the ultrasonic blade to transition the end effector between an open configuration and a closed configuration to clamp tissue between the ultrasonic blade and the clamp arm; an end effector comprising a clamp arm;
an ultrasonic transducer configured to generate an ultrasonic energy output;
a waveguide configured to transmit the ultrasonic energy output to the ultrasonic blade;
A control circuit,
detecting immersion of the end effector in a liquid;
a control circuit configured to compensate for lost heat flux due to the immersion of the end effector in the liquid.
前記浸漬を検出することが、
前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φを監視することと、
前記超音波トランスデューサに印加される前記電圧Vg(t)信号と前記電流Ig(t)信号との間の前記位相角φに基づいて前記超音波ブレードの温度を推定することと、
前記超音波ブレードの推定された前記温度を所定の温度と比較することと、を含む、請求項1に記載の外科用器具。
detecting the immersion,
monitoring a phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer;
estimating the temperature of the ultrasonic blade based on the phase angle φ between the voltage Vg(t) signal and the current Ig(t) signal applied to the ultrasonic transducer;
and comparing the estimated temperature of the ultrasonic blade to a predetermined temperature.
液体検知回路を更に備え、前記浸漬を検出することが、前記液体検知回路から信号を受信することを含む、請求項1に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 1, further comprising a liquid sensing circuit, and wherein detecting the immersion includes receiving a signal from the liquid sensing circuit. 前記熱流束を補償することが、前記超音波トランスデューサへの電力を調節することによって達成される、請求項1に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 1, wherein compensating for the heat flux is accomplished by adjusting power to the ultrasound transducer. 前記熱流束を補償することが、前記クランプアームと前記超音波ブレードとの間にクランプされた前記組織に印加される圧縮荷重を調節することによって達成される、請求項1に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 1, wherein compensating the heat flux is accomplished by adjusting a compressive load applied to the tissue clamped between the clamp arm and the ultrasonic blade. . 前記クランプアームを誘導して移動させて、前記エンドエフェクタを前記閉鎖構成に移行させるように構成された駆動部材を更に備え、
前記制御回路は、
前記駆動部材の位置を監視し、
前記超音波ブレードの温度を監視し、
前記温度が、前記閉鎖構成の前に所定の閾値を超えることを防止するように構成されている、請求項1に記載の外科用器具。
further comprising a drive member configured to guide and move the clamp arm to transition the end effector to the closed configuration;
The control circuit includes:
monitoring the position of the drive member;
monitoring the temperature of the ultrasonic blade;
The surgical instrument of claim 1, wherein the temperature is configured to prevent the temperature from exceeding a predetermined threshold before the closed configuration.
前記温度が、前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定される、請求項6に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 6, wherein the temperature is estimated from a phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer. 前記所定の閾値が100℃である、請求項6に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 6, wherein the predetermined threshold is 100<0>C. 前記温度が前記所定の閾値を超えることを防止することが、前記超音波トランスデューサに送達される電力を調節することによって達成される、請求項6に記載の外科用器具。 7. The surgical instrument of claim 6, wherein preventing the temperature from exceeding the predetermined threshold is accomplished by adjusting power delivered to the ultrasound transducer. 前記閉鎖構成が、前記クランプアームによって前記組織に適用される最大圧縮に対応する、請求項6に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 6, wherein the closed configuration corresponds to a maximum compression applied to the tissue by the clamp arm. クランプされた前記組織にRFエネルギーを送達するように構成された高周波(RF)構成要素を更に備え、
前記制御回路は、クランプされた前記組織を治療するために前記高周波(RF)構成要素を治療モードで動作させながら、前記超音波トランスデューサを診断モードで動作させるように構成されており、
前記診断モードが、クランプされた前記組織の温度を決定することを含み、
前記温度が、前記超音波トランスデューサに印加される電圧Vg(t)信号と電流Ig(t)信号との間の位相角φから推定され、
前記診断モードにおいて決定された前記組織の前記温度に基づき、前記高周波(RF)構成要素の電力レベルが調節される、請求項1に記載の外科用器具。
further comprising a radio frequency (RF) component configured to deliver RF energy to the clamped tissue;
The control circuit is configured to operate the ultrasound transducer in a diagnostic mode while operating the radio frequency (RF) component in a therapeutic mode to treat the clamped tissue ;
the diagnostic mode includes determining a temperature of the clamped tissue;
the temperature is estimated from the phase angle φ between a voltage Vg(t) signal and a current Ig(t) signal applied to the ultrasound transducer;
The surgical instrument of claim 1 , wherein a power level of the radio frequency (RF) component is adjusted based on the temperature of the tissue determined in the diagnostic mode .
前記治療モードが、クランプされた前記組織を封止するためにRFエネルギーを印加することを含む、請求項11に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 11 , wherein the treatment mode includes applying RF energy to seal the clamped tissue. 前記高周波(RF)構成要素がRF電極を備える、請求項11に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 11 , wherein the radio frequency (RF) component comprises an RF electrode. 前記超音波トランスデューサ及び前記RF電極を駆動するように構成された発生器を更に備える、請求項13に記載の外科用器具。 The surgical instrument of claim 13 , further comprising a generator configured to drive the ultrasound transducer and the RF electrode.
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