JP7434292B2 - フレキシブルハンドスイッチ回路 - Google Patents
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Description
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年９月５日に出願された「フレキシブルハンドスイッチ回路（ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＨＡＮＤ－ＳＷＩＴＣＨ ＣＩＲＣＵＩＴ」なる題名の米国特許非仮出願第１６／５６２，１３７号に対する優先権の利益を主張する。
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年９月５日に出願された「フレキシブルハンドスイッチ回路（ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＨＡＮＤ－ＳＷＩＴＣＨ ＣＩＲＣＵＩＴ」なる題名の米国特許非仮出願第１６／５６２，１３７号に対する優先権の利益を主張する。
本出願はまた、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年３月２９日に出願された「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ」と題する米国仮特許出願第６２／８２６，５８４号の利益も主張する。
本出願はまた、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年３月２９日に出願された「ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＮＮＥＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国仮特許出願第６２／８２６，５８７号の利益も主張する。
本出願はまた、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年３月２９日に出願された「ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／８２６，５８８号の利益も主張する。
本出願はまた、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年３月２９日に出願された「ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮特許出願第６２／８２６，５９２号の利益も主張する。
本出願はまた、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年９月７日に出願された「ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」と題する米国仮特許出願第６２／７２８，４８０号の利益も主張する。
本開示は、モジュール式電気外科及び／又は超音波外科システムを含む、様々な外科システムに関する。手術室（operating room、ＯＲ）は、各外科処置を完了するために必要とされる異なる装置の数に起因する、コード、装置、及び人の絡み合った網であるため、ＯＲは合理化された資本解決策を必要としている。これは、世界中のあらゆる市場の全てのＯＲの現実である。資本設備は、大抵の資本設備が１つのタスク又はジョブを実施し、資本設備の各タイプが、使用するための固有の技術又は方法を必要とし、固有のユーザインターフェースを有するので、ＯＲ内に混乱を生み出す主な原因となっている。
したがって、ＯＲ内の設備の設置面積を減少させ、設備のインターフェースを合理化し、外科スタッフが操作する必要のある装置の数を減少させることによって、外科処置中の外科スタッフの効率を改善するために、資本設備及び他の外科技術を統合するという、満たされていない消費者のニーズが存在する。
ハンドスイッチ回路と、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、外科用器具インターフェース及びハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、ハンドスイッチ回路を制御して、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、を備える、エネルギーモジュール。
調整可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするよう構成される出力を有する双方向電流源と、双方向電流源の出力を接地端子に短絡させるように構成される第一のスイッチと、双方向電流源の出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二のスイッチと、電流源の出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されるマルチプレクサと、を備える、ハンドスイッチ回路。
調整可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするよう構成される出力を有する双方向電流源と、双方向電流源の出力を接地端子に短絡させるように構成される第一の半導体スイッチと、双方向電流源の出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二の半導体スイッチと、電流源の出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されるマルチプレクサと、ハンドスイッチ回路に連結された制御回路と、ハンドスイッチ回路に連結された器具と、を備えるエネルギーモジュールであって、ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて外科用器具と通信するように構成されているエネルギーモジュール。
構成及び操作方法の両方に関して本明細書で説明する様々な態様は、それらの他の目的及び利点とともに、以下の説明を以下の添付図面と併せて参照することで最良に理解され得る。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムのブロック図である。
本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を実施するために使用される外科システムである。
本開示の少なくとも１つの態様による、可視化システム、ロボットシステム、及びインテリジェント器具とペアリングされた外科用ハブである。
本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブエンクロージャ、及び外科用ハブエンクロージャ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、双極接点、超音波接点、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、又は外科手術のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に位置しているモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、コンピュータ実装インタラクティブ外科システムを示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式制御タワーに連結された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの制御システムの論理図を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を実施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、本明細書で記載される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の概略図である。
本開示の少なくとも１つの態様による、変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた外科用器具のブロック図を示す。
本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具の概略図である。
本開示の少なくとも１つの態様による、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とも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、状況認識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、モジュール式エネルギーシステムをカスタマイズするために組み合わせることができる様々なモジュール及び他の構成要素の図である。
本開示の少なくとも１つの態様による、ヘッダモジュールと、ヘッダモジュールに接続されたモジュールに関する情報を中継するためのグラフィカルユーザインターフェース（graphical user interface、ＧＵＩ）をレンダリングするディスプレイスクリーンと、を含む、第１の例示的なモジュール式エネルギーシステム構成である。
本開示の少なくとも１つの態様による、カートに装着された図２５Ａに示されるモジュール式エネルギーシステムである。
本開示の少なくとも１つの態様による、一緒に接続され、カートに装着されたヘッダモジュールと、ディスプレイスクリーンと、エネルギーモジュールと、拡張エネルギーモジュールと、を含む、第２の例示的なモジュール式エネルギーシステム構成である。
本開示の少なくとも１つの態様による、ヘッダモジュールがディスプレイスクリーンを欠いていることを除いて、図２５Ａに示される第２の構成と同様の第３の例示的なモジュール式エネルギーシステム構成である。
本開示の少なくとも１つの態様による、一緒に接続され、カートに装着されたヘッダモジュールと、ディスプレイスクリーンと、エネルギーモジュールと、アエ拡張エネルギーモジュールと、技術モジュールと、を含む、第４の例示的なモジュール式エネルギーシステム構成である。
本開示の少なくとも１つの態様による、一緒に接続され、カートに装着されたヘッダモジュールと、ディスプレイスクリーンと、エネルギーモジュールと、拡張エネルギーモジュールと、技術モジュールと、可視化モジュールと、を含む、第５の例示的なモジュール式エネルギーシステム構成である。
本開示の少なくとも１つの態様による、通信可能に接続可能な外科用プラットフォームを含むモジュール式エネルギー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、ユーザインターフェースを含むモジュール式エネルギーシステムのヘッダ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、モジュール式エネルギーシステムのスタンドアロンハブ構成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、外科制御システムと統合されたモジュール式エネルギーシステムのハブ構成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、モジュール式エネルギーシステムの通信モジュールに連結されたユーザインターフェースモジュール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、モジュール式エネルギーシステムのエネルギーモジュール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、モジュール式エネルギーシステムのヘッダモジュールに連結されたエネルギーモジュール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、モジュール式エネルギーシステムのヘッダモジュールに連結されたエネルギーモジュール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、図３３に示されるヘッダモジュールなどのハブのモジュール式エネルギーシステムのヘッダ／ユーザインターフェース（ＵＩ）モジュール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、図３３に示されるヘッダモジュールなどのハブのモジュール式エネルギーシステムのヘッダ／ユーザインターフェース（ＵＩ）モジュール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、図３１～図３６Ｂに示されるエネルギーモジュールなどのハブのエネルギーモジュールのブロック図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、複数の通信プロトコルを実施するために構成可能な電流源回路を含む通信回路の概略図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、複数の通信プロトコルを実施するために調節可能フィルタを含む通信回路の概略図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、一次デバイスと通信するために一次通信プロトコル、拡張二次デバイスと通信するために一次プロトコルと同期化された二次通信プロトコルを用いる通信システムの図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、フレキシブルハンドスイッチ回路システムの概略図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、いくつかの異なる電気通信プロトコルを別々に又は組み合わせて支持するために最小数の導体を用いる相互接続図である。
本開示の少なくとも一つの態様による、単一の信号ワイヤ上に存在識別（ＩＤ）抵抗ＲＩＤ感知及びＣＡＮ（又は他のＤＣ）電力を多重化するためのマルチプレクサ回路を備えるエネルギーモジュールの概略図である。
本開示の少なくとも一つの態様による磁気装置存在識別システムを示し、４４Ａは、プラグ接続されていない状態の磁気装置存在識別システムを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による磁気装置存在識別システムを示し、４４Ｂは、プラグ接続された状態にある磁気装置存在識別システムを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、押下可能スイッチを備える機械的感知ポート受容部を示し、４５Ａは、開構成にある押圧可能スイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、押下可能スイッチを備える機械的感知ポート受容部を示し、４５Ｂは、閉構成にある押圧可能スイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、押ボタンスイッチを備える機械的感知ポート受容部を示し、４６Ａは、開構成にある押ボタンスイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、押ボタンスイッチを備える機械的感知ポート受容部を示し、４６Ｂは、閉構成にある押ボタンスイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、非接触近接スイッチを備える電気的感知ポート受容部を示し、４７Ａは、開構成にある非接触近接スイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、非接触近接スイッチを備える電気的感知ポート受容部を示し、４７Ｂは、閉構成にある非接触近接スイッチを示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、プリフェッチコマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ａに示すプリフェッチコマンドに続く読み出しコマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ｂに示す読み出しコマンドに続くプレ書き込みコマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ｃに示すプレ書き込みコマンドに続く書き込みコマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、リセットコマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、放送ステータス要求コマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュールの単一のポートを介して、一次デバイスと二次デバイスと通信し、かつ、駆動するための一次プロトコルと、一次プロトコルと同期された二次プロトコルを含む通信構成を示し、本開示の少なくとも一つの態様による、個々のステータス要求コマンド中の一次通信フレーム及び二次通信フレームのタイミング図を示す。
本出願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、同時に出願された以下の米国特許出願を所有する。
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＮＧ ＡＮＤ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６７ＵＳＮＰ１／１８０６７９－１Ｍ号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ１／１８０６８１－１Ｍ号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ２／１８０６８１－２号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＦＯＯＴＥＲ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ３／１８０６８１－３号、
・「ＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＭＩＴＩＧＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ４／１８０６８１－４号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＳＥＮＳＩＮＧ ＷＩＴＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ５／１８０６８１－５号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＳＥＮＳＩＮＧ ＷＩＴＨ ＴＩＭＥ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ６／１８０６８１－６号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＷＩＴＨ ＤＩＧＩＴＡＬ ＬＯＧＩＣ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ７／１８０６８１－７号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＯＵＴＰＵＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ１／１８０６８０－１Ｍ号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＡＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ２／１８０６８０－２号、
・「ＧＲＯＵＮＤＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ３／１８０６８０－３号、
・「ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＤＥＳＩＧＮ ＴＯ ＣＯＮＮＥＣＴ ＳＴＡＣＫＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ４／１８０６８０－４号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＡＬＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ Ａ ＰＯＲＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ５／１８０６８０－５号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ ＤＲＩＶＥ ＳＩＧＮＡＬ ＴＯ ＰＯＷＥＲ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ６／１８０６８０－６号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ１／１８０５２９－１Ｍ号、
・「ＰＡＳＳＩＶＥ ＨＥＡＤＥＲ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ２／１８０５２９－２号、
・「ＣＯＮＳＯＬＩＤＡＴＥＤ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ３／１８０５２９－３号、
・「ＡＵＤＩＯ ＴＯＮＥ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＯＦ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ４／１８０５２９－４号、
・「ＡＤＡＰＴＡＢＬＹ ＣＯＮＮＥＣＴＡＢＬＥ ＡＮＤ ＲＥＡＳＳＩＧＮＡＢＬＥ ＳＹＳＴＥＭ ＡＣＣＥＳＳＯＲＩＥＳ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ５／１８０５２９－５号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＮＧ ＢＥＴＷＥＥＮ ＭＯＤＵＬＥＳ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１／１８０６８２－１Ｍ号、
・「ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＨＡＮＤ－ＳＷＩＴＣＨ ＣＩＲＣＵＩＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ２／１８０６８２－２号、
・「ＦＩＲＳＴ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＰＲＯＴＯＣＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＰＲＩＭＡＲＹ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＤＥＶＩＣＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ Ａ ＳＩＮＧＬＥ ＰＯＲＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ３／１８０６８２－３号、
・「ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＮＥＵＴＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ４／１８０６８２－４号、
・「ＳＭＡＲＴ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＤ ＳＥＮＳＩＮＧ ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＮＥＡＲ ＦＩＥＬＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＴＡＣＴ ＱＵＡＬＩＴＹ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ５／１８０６８２－５号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＥＮＥＲＧＹ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ６／１８０６８２－６号、
・「ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＯＵＴＰＵＴＳ ＯＦ ＳＥＰＡＲＡＴＥ ＢＵＴ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ７／１８０６８２－７号、
・「ＭＡＮＡＧＩＮＧ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＭＯＮＯＰＯＬＡＲ ＯＵＴＰＵＴＳ ＵＳＩＮＧ ＤＵＴＹ ＣＹＣＬＥ ＡＮＤ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ８／１８０６８２－８号、
・「ＰＯＲＴ ＰＲＥＳＥＮＣＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ９／１８０６８２－９号、
・「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＲＥＡＬ ＴＩＭＥ ＣＬＯＣＫ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１０／１８０６８２－１０号、
・「ＲＥＧＩＯＮＡＬ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＯＦ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＯＦ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１１／１８０６８２－１１号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１２ＵＳＤＰ１／１９０３７０Ｄ号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＭＯＮＯＰＯＬＡＲ ＰＯＲＴ ＷＩＴＨ ＦＯＵＲＴＨ ＳＯＣＫＥＴ ＡＭＯＮＧ ＴＨＲＥＥ ＯＴＨＥＲ ＳＯＣＫＥＴＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１３ＵＳＤＰ１／１９０３７１Ｄ号、
・「ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１４ＵＳＤＰ１／１９０３７２Ｄ号、及び
・「ＡＬＥＲＴ ＳＣＲＥＥＮ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１５ＵＳＤＰ１／１９０３７３Ｄ号。
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＮＧ ＡＮＤ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６７ＵＳＮＰ１／１８０６７９－１Ｍ号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ ＩＮ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ１／１８０６８１－１Ｍ号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ Ａ ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ２／１８０６８１－２号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＦＯＯＴＥＲ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ３／１８０６８１－３号、
・「ＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＭＩＴＩＧＡＴＩＯＮ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ４／１８０６８１－４号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＳＥＮＳＩＮＧ ＷＩＴＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ５／１８０６８１－５号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＳＥＮＳＩＮＧ ＷＩＴＨ ＴＩＭＥ ＣＯＵＮＴＥＲ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ６／１８０６８１－６号、
・「ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＭＯＤＵＬＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＡＬ ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ ＷＩＴＨ ＤＩＧＩＴＡＬ ＬＯＧＩＣ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６９ＵＳＮＰ７／１８０６８１－７号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＯＵＴＰＵＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ１／１８０６８０－１Ｍ号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＡＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ２／１８０６８０－２号、
・「ＧＲＯＵＮＤＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ３／１８０６８０－３号、
・「ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＤＥＳＩＧＮ ＴＯ ＣＯＮＮＥＣＴ ＳＴＡＣＫＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ４／１８０６８０－４号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＡＬＩＴＩＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ Ａ ＰＯＲＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ５／１８０６８０－５号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ ＤＲＩＶＥ ＳＩＧＮＡＬ ＴＯ ＰＯＷＥＲ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０６８ＵＳＮＰ６／１８０６８０－６号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ１／１８０５２９－１Ｍ号、
・「ＰＡＳＳＩＶＥ ＨＥＡＤＥＲ ＭＯＤＵＬＥ ＦＯＲ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ２／１８０５２９－２号、
・「ＣＯＮＳＯＬＩＤＡＴＥＤ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ３／１８０５２９－３号、
・「ＡＵＤＩＯ ＴＯＮＥ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＮ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＯＦ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ４／１８０５２９－４号、
・「ＡＤＡＰＴＡＢＬＹ ＣＯＮＮＥＣＴＡＢＬＥ ＡＮＤ ＲＥＡＳＳＩＧＮＡＢＬＥ ＳＹＳＴＥＭ ＡＣＣＥＳＳＯＲＩＥＳ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０３８ＵＳＮＰ５／１８０５２９－５号、
・「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＮＧ ＢＥＴＷＥＥＮ ＭＯＤＵＬＥＳ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１／１８０６８２－１Ｍ号、
・「ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＨＡＮＤ－ＳＷＩＴＣＨ ＣＩＲＣＵＩＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ２／１８０６８２－２号、
・「ＦＩＲＳＴ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＰＲＯＴＯＣＯＬ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＦＯＲ ＤＲＩＶＩＮＧ ＰＲＩＭＡＲＹ ＡＮＤ ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ ＤＥＶＩＣＥＳ ＴＨＲＯＵＧＨ Ａ ＳＩＮＧＬＥ ＰＯＲＴ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ３／１８０６８２－３号、
・「ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＮＥＵＴＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ４／１８０６８２－４号、
・「ＳＭＡＲＴ ＲＥＴＵＲＮ ＰＡＤ ＳＥＮＳＩＮＧ ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＮＥＡＲ ＦＩＥＬＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＴＡＣＴ ＱＵＡＬＩＴＹ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＳＩＧＮＡＬＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ５／１８０６８２－５号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＥＮＥＲＧＹ ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ６／１８０６８２－６号、
・「ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＯＵＴＰＵＴＳ ＯＦ ＳＥＰＡＲＡＴＥ ＢＵＴ ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ ＭＯＤＵＬＥＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ７／１８０６８２－７号、
・「ＭＡＮＡＧＩＮＧ ＳＩＭＵＬＴＡＮＥＯＵＳ ＭＯＮＯＰＯＬＡＲ ＯＵＴＰＵＴＳ ＵＳＩＮＧ ＤＵＴＹ ＣＹＣＬＥ ＡＮＤ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ８／１８０６８２－８号、
・「ＰＯＲＴ ＰＲＥＳＥＮＣＥ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ９／１８０６８２－９号、
・「ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＲＥＡＬ ＴＩＭＥ ＣＬＯＣＫ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１０／１８０６８２－１０号、
・「ＲＥＧＩＯＮＡＬ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＴＲＡＣＫＩＮＧ ＯＦ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ ＯＦ Ａ ＭＯＤＵＬＡＲ ＥＮＥＲＧＹ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９０７０ＵＳＮＰ１１／１８０６８２－１１号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１２ＵＳＤＰ１／１９０３７０Ｄ号、
・「ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ ＭＯＮＯＰＯＬＡＲ ＰＯＲＴ ＷＩＴＨ ＦＯＵＲＴＨ ＳＯＣＫＥＴ ＡＭＯＮＧ ＴＨＲＥＥ ＯＴＨＥＲ ＳＯＣＫＥＴＳ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１３ＵＳＤＰ１／１９０３７１Ｄ号、
・「ＢＡＣＫＰＬＡＮＥ ＣＯＮＮＥＣＴＯＲ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１４ＵＳＤＰ１／１９０３７２Ｄ号、及び
・「ＡＬＥＲＴ ＳＣＲＥＥＮ ＦＯＲ ＥＮＥＲＧＹ ＭＯＤＵＬＥ」と題する米国特許出願整理番号第ＥＮＤ９２１５ＵＳＤＰ１／１９０３７３Ｄ号。
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示の実施例は、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注意を喚起しておく。例示の実施例は、他の態様、変形形態、及び修正形態で実装されるか、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の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、態様の表現、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、態様の表現、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。
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、及びこれととも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。
外科システムのハードウェア
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を含むことができるクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する、少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科システム１０２は、互いに、及び／又はハブ１０６と通信するように構成された、可視化システム１０８と、ロボットシステム１１０と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含む。いくつかの態様では、外科システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ及びＰは１以上の整数である。
図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を含むことができるクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する、少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科システム１０２は、互いに、及び／又はハブ１０６と通信するように構成された、可視化システム１０８と、ロボットシステム１１０と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含む。いくつかの態様では、外科システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ及びＰは１以上の整数である。
図２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。外科医が外科医のコンソール１１８を介して手術部位を見る間、患者側カート１２０は、患者の身体の低侵襲切開部を介して、少なくとも１つの取り外し可能に連結された外科用ツール１１７を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置１２４によって得ることができ、医療用撮像装置１２４は、患者側カート１２０によって操作され、撮像装置１２４を向けさせ得る。ロボットハブ１２２は、手術部位の画像を処理し、その後処理した画像を外科医のコンソール１１８を介して外科医に対して表示させるために使用することができる。
他のタイプのロボットシステムを、外科システム１０２とともに使用するために容易に適合させることができる。本開示とともに使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号に記載されている。
クラウド１０４によって実施され、本開示とともに使用するのに好適なクラウドベース分析法の様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＣＬＯＵＤ－ＢＡＳＥＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと、１つ若しくは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（Charge-Coupled Device、ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor、ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ若しくは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つ若しくは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光することができる。
１つ若しくは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称さ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、又は単に光と称されることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ～約７５０ｎｍの波長に反応する。
不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長の）電磁スペクトルの一部分である。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約７５０ｎｍを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線（ＩＲ）、マイクロ波及び無線電磁放射線になる。約３８０ｎｍ未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、Ｘ線及びガンマ線電磁放射線になる。
様々な態様では、撮像装置１２４は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示とともに使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、膀胱鏡、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡（胃鏡）、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉－腎盂鏡（nasopharyngo-neproscope）、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトル全体から特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長の光を感知できる器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第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、治療される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、外科的タスクが完了した後に手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
いかなる外科手術においても手術室及び外科用設備の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「外科施術の行われる現場（surgical theater）」、すなわち手術室（operating room）又は処置室（treatment room）に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療装置及び設備の最大級の滅菌性を必要とする。上記の滅菌プロセスの一部としては、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるもの（撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む）を滅菌する必要が挙げられる。滅菌野は、トレイ内若しくは滅菌タオル上などの微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、又は滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。
様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置される１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理ユニットと、１つ又は２つ以上のストレージアレイと、１つ又は２つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置するオペレータに可視であるように滅菌野内に位置付けされる。加えて、可視化タワー１１１が、滅菌野の外に位置付けされる。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９及び１１９を利用して、滅菌野の内側及び外側のオペレータ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、非滅菌オペレータにより、外科処置に関連する診断ステップを実施可能とすることができる。
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１にある非滅菌オペレータ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オペレータが見ることができるようにも構成されている。一実施例では、入力は、ハブ１０６によって一次ディスプレイ１１９に送ることのできる、非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示されるスナップショットに対する修正の形態であってもよい。
図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にある非滅菌オペレータによって入力される診断入力又はフィードバックは、ハブ１０６によって滅菌野内の外科用器具ディスプレイ１１５に送られ得、ここで診断入力又はフィードバックを、外科用器具１１２のオペレータが見ることができる。外科システム１０２とともに使用するのに好適な例示的な外科用器具については、例えば、「外科用器具のハードウェア（ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＨＡＲＤＷＡＲＥ）」の項で、及び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日出願の米国特許仮出願第６２／６１１，３４１号で説明されている。
ここで図３を参照すると、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と通信するハブ１０６が示されている。ハブ１０６は、ハブディスプレイ１３５、撮像モジュール１３８、発生器モジュール１４０、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、及びストレージアレイ１３４を含む。特定の態様では、図３に示すように、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６及び／又は吸引／灌注モジュール１２８を更に含む。
外科処置中、封止及び／又は切断のために、組織へのエネルギー印加することには、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注と関連付けられる。異なる供給源からの流体ライン、電力ライン及び／又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式エンクロージャ１３６は、電力ライン、データライン、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。
本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブエンクロージャと、ハブエンクロージャのドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ接点及び電力接点を含む。組み合わせ発生器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極ＲＦエネルギー発生器構成要素、及び単極ＲＦエネルギー発生器構成要素のうちの２つ又は３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また、排煙構成要素と、組み合わせ発生器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも１つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって発生した煙、流体及び／又は微粒子を排出するように構成された少なくとも１つの排煙構成要素と、遠隔手術部位から排煙構成要素まで延在する流体ラインと、を含む。
一態様では、上記の流体ラインは第１の流体ラインであり、第２の流体ラインは、遠隔手術部位から、ハブエンクロージャ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している。一態様では、ハブエンクロージャは、流体インターフェースを備える。
特定の外科処置は、２つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。１つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６が様々な発生器を収容して、これらの間のインタラクティブ通信を促進するように構成されているという解決法を提示する。ハブのモジュール式エンクロージャ１３６の利点の１つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び／又は交換を可能にすることである。
本開示の態様は、組織へのエネルギー印加を伴う外科処置で使用するためのモジュール式外科用エンクロージャを提示する。モジュール式外科用エンクロージャは、組織に印加するための第１のエネルギーを発生させるように構成された第１のエネルギー発生器モジュールと、第１のデータ及び電力接点を含む第１のドッキングポートを備える第１のドッキングステーションと、を含み、第１のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第１のエネルギー発生器モジュールは、第１の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
上記に加えて、モジュール式外科用エンクロージャはまた、第１のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第２のエネルギーを発生させるように構成された第２のエネルギー発生器モジュールと、第２のデータ及び電力接点を含む第２のドッキングポートを備える第２のドッキングステーションと、を含み、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。
加えて、モジュール式外科用エンクロージャはまた、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含む。
図３～図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８との、モジュール式統合を可能にするハブのモジュール式エンクロージャ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エンクロージャ１３６は、モジュール１４０とモジュール１２６とモジュール１２８と間のインタラクティブ通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、一体化された単極構成要素、双極構成要素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することができる。代替的に、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６を介して相互作用する一連の単極、双極発生器モジュール及び／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エンクロージャ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エンクロージャ１３６にドッキングされた発生器間のインタラクティブ通信と、を促進するように構成されてもよい。
一態様では、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８の取り外し可能な取り付け及びそれらの間のインタラクティブ通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン１４９を備える。
一態様では、ハブのモジュール式エンクロージャ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、外科用ハブエンクロージャ１３６、及び外科用ハブエンクロージャ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の後側には、電力及びデータ接点を有するドッキングポート１５２があり、そのドッキングポート１５２は、組み合わせ発生器モジュール１４５がハブのモジュール式エンクロージャ１３６の対応するドッキングステーション１５１内の所定の位置へと摺動されると、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６の対応するドッキングステーション１５１の、電力及びデータ接点を有する対応するドッキングポート１５０と係合するように構成されている。一態様では、組み合わせ発生器モジュール１４５は、図５に示すように、単一のハウジングユニット１３９内に一緒に統合された、双極、超音波及び単極モジュールと、排煙モジュールと、を含む。
様々な態様では、排煙モジュール１２６は、捕捉／回収された煙及び／又は流体を手術部位から遠ざけ、例えば、排煙モジュール１２６へと搬送する、流体ライン１５４を含む。排煙モジュール１２６から発生する真空吸引は、煙を手術部位のユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール１２６で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブエンクロージャ１３６内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延在する流体経路を画定する。
様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み流体ライン及び吸引流体ラインを含む外科用ツールに連結されている。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、及び手術部位に対する流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有しかつエンドエフェクタに関連付けられた少なくとも１つのエネルギー処置部を有するシャフトと、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延在する。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、超音波エネルギー及び／又はＲＦエネルギーを手術部位に送達するように構成されており、最初にシャフトを通って延在するケーブルによって発生器モジュール１４０に連結されている。
灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８内に収容され得る。一実施例では、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、ハブエンクロージャ１３６内に収容され得る。このような例では、流体インターフェースが、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。
一態様では、モジュール１４０、１２６、１２８、及び／又はハブのモジュール式エンクロージャ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エンクロージャ１３６のドッキングステーション内のこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図４に示すように、組み合わせ発生器モジュール１４５は、側部ブラケット１５５を含み、その側部ブラケット１５５は、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６の対応するドッキングステーション１５１の対応するブラケット１５６と摺動可能に係合するように構成されている。上記の複数のブラケットは協働して、組み合わせ発生器モジュール１４５のドッキングポート接点をハブのモジュール式エンクロージャ１３６のドッキングポート接点と電気的に係合させるように誘導する。
いくつかの態様では、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６のドロアー１５１は、サイズが同じ又は実質的に同じであり、モジュールはドロアー１５１内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット１５５及び／又は１５６は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー１５１どうしは互いにサイズが異なり、各々特定のモジュールを収容するように設計される。
更に、適合しない接点を備えるドロアーにモジュールを挿入することを避けるため、特定のモジュールの接点を特定のドロアーの接点と係合するように、キー構造を設けてもよい。
図４に示すように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に連結されて、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６内に収容されたモジュール間のインタラクティブ通信を容易にすることができる。代替的又は追加的に、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６のドッキングポート１５０は、ハブのモジュール式エンクロージャ１３６内に収容されたモジュール間の無線インタラクティブ通信を容易にしてもよい。例えば、Ａｉｒ Ｔｉｔａｎ－Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。
図６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジング１６０の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング１６０は、モジュール１６１を横方向に受容して相互接続するように構成されている。モジュール１６１は、モジュール１６１を相互接続するためのバックプレーンを含む横方向モジュール式ハウジング１６０のドッキングステーション１６２内に摺動可能に挿入されている。図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ている。代替的に、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置されてもよい。
図７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング１６４を示す。モジュール１６５は、モジュール１６５を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングステーション又はドロアー１６７内に摺動可能に挿入されている。垂直モジュール式ハウジング１６４のドロアー１６７は垂直方向に配置されているが、特定の場合では、垂直モジュール式ハウジング１６４は、横方向に配置されたドロアーを含んでもよい。更に、モジュール１６５は、垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングポートを介して互いに相互作用し得る。図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を含み、マスタモジュール１７８は、マスタモジュール１７８内に摺動可能に受容される複数のサブモジュールを収容する。
様々な態様では、撮像モジュール１３８は、内蔵型のビデオプロセッサ及びモジュール式光源を備え、様々な撮像装置ととも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ともに組み立てることが可能なモジュール式ハウジングで構成されている。ハウジングは、使い捨て式ハウジングであってもよい。少なくとも１つの例では、使い捨て式ハウジングは、再利用可能なコントローラ、光源モジュール、及びカメラモジュールと取り外し可能に連結されている。光源モジュール及び／又はカメラモジュールは、外科処置のタイプに応じて選択的に選択することができる。一態様では、カメラモジュールはＣＣＤセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはＣＭＯＳセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはビーム走査式撮像用に構成されている。同様に、光源モジュールは、外科処置に応じて白色光又は異なる光を送達するように構成することができる。
外科処置中に、手術野から外科用装置を除去して異なるカメラ又は異なる光源を含む別の外科用装置と交換することは非効率的であり得る。手術野の視野を一時的に喪失することは、望ましくない結果をもたらし得る。本開示のモジュール式撮像装置は、手術野から撮像装置を除去する必要なく、外科処置中に光源モジュール又はカメラモジュール中間体（midstream）の交換を可能にするように構成されている。
一態様では、撮像装置は、複数のチャネルを含む管状ハウジングを備える。第１のチャネルは、第１のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得るカメラモジュールを摺動可能に受容するように構成されている。第２のチャネルは、第２のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の例では、カメラモジュール及び／又は光源モジュールは、これらの対応するチャネル内の最終位置へと回転させることができる。スナップ嵌め係合の代わりにねじ係合が用いられてもよい。
様々な実施例では、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に配置される。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置間を切り替えるように構成することができる。様々な態様では、撮像モジュール１３８は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成することができる。
本開示ととも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。加えて、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、各々その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図８は、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科手術のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に位置する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はまた、ローカルコンピュータシステム２１０に連結することができ、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント又は切り替え式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェント外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェント外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
手術室に位置するモジュール式装置１ａ～１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に連結されてもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に連結されて、装置１ａ～１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置１ａ～１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ～２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に連結されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に連結されて、装置２ａ～２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ～２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送されてもよい。装置２ａ～２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。
複数のネットワークハブ２０７及び／又は複数のネットワークスイッチ２０９を複数のネットワークルータ２１１と相互接続することによって、外科用データネットワーク２０１が拡張され得ることが理解されるであろう。モジュール式通信ハブ２０３は、複数の装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍを受容するように構成されたモジュール式制御タワー内に収容され得る。ローカルコンピュータシステム２１０もまた、モジュール式制御タワーに収容されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、ディスプレイ２１２に接続されて、例えば外科処置中に、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちのいくつかによって取得された画像を表示する。様々な態様では、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍとしては、外科用データネットワーク２０１のモジュール式通信ハブ２０３に接続され得るモジュール式装置の中でもとりわけ、例えば、内視鏡に連結された撮像モジュール１３８、エネルギーベースの外科用装置に連結された発生器モジュール１４０、排煙モジュール１２６、吸引／灌注モジュール１２８、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、ストレージアレイ１３４、ディスプレイに連結された外科用装置、及び／又は非接触センサモジュールなどの様々なモジュールが挙げられ得る。
一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（複数可）、ネットワークスイッチ（複数可）及びネットワークルータ（複数可）との組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに連結された装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、コンピューティングリソースを共有することに依存することは理解されるであろう。「クラウド」という語は、「インターネット」の隠喩として使用され得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、「クラウドコンピューティング」という用語は、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」を指すために使用することができ、この場合、サーバ、ストレージ及びアプリケーションなどの様々なサービスは、インターネットを介して、手術室（例えば、固定式、移動式、一時的又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、１つ又は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施することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。
装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的結果の改善、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理を識別するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。そのようなデータには、組織の位置特定及びマージン確認並びに表現型が含まれる。撮像装置と一体化された様々なセンサを使用し、かつ複数の撮像装置によって捕捉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識別するために、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。画像データを含む、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって収集されたデータは、画像処理及び操作を含むデータ処理及び操作のために、クラウド２０４若しくはローカルコンピュータシステム２１０又はその両方に転送されてもよい。データは、組織特異的部位及び状態に対する内視鏡的介入、新興技術、標的化放射線、標的化介入及び精密ロボットの適用などの更なる治療を遂行できるかを判定することによって、外科処置の結果を改善するために分析されてもよい。こうしたデータ分析は、予後分析処理を更に用いてもよく、標準化された手法を使用することは、外科的治療及び外科医の挙動を確認するか、又は外科的治療及び外科医の挙動に対する修正を提案するかのいずれかのために有益なフィードバックを提供することができる。
一実装形態では、手術室装置１ａ～１ｎは、ネットワークハブに対する装置１ａ～１ｎの構成に応じて有線チャネル又は無線チャネルを介して、モジュール式通信ハブ２０３に接続されてもよい。ネットワークハブ２０７は、一態様では、開放型システム間相互接続（Open System Interconnection、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、いかなる装置データを転送するための媒体アクセス制御／インターネットプロトコル（media access control、ＭＡＣ／Internet Protocol、ＩＰ）も記憶しない。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ルーティングテーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体及びクラウド２０４上のリモートサーバ２１３（図９）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。
別の実装形態では、手術室装置２ａ～２ｍは、有線チャネル又は無線チャネルを介してネットワークスイッチ２０９に接続されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ＯＳＩモデルのデータリンク層内で機能する。ネットワークスイッチ２０９は、同じ手術室内に位置する装置２ａ～２ｍをネットワークに接続するためのマルチキャスト装置である。ネットワークスイッチ２０９は、フレームの形態のデータをネットワークルータ２１１に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置２ａ～２ｍは、ネットワークスイッチ２０９を介して同時にデータを送信することができる。ネットワークスイッチ２０９は、データを転送するために装置２ａ～２ｍのＭＡＣアドレスを記憶かつ使用する。
ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、クラウド２０４に接続するためにネットワークルータ２１１に連結されている。ネットワークルータ２１１は、ＯＳＩモデルのネットワーク層内で機能する。ネットワークルータ２１１は、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍのいずれか１つ又は全てによって収集されたデータを更に処理及び操作するために、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２１１から受信したデータパケットをクラウドベースのコンピュータリソースに送信するための経路を作成する。ネットワークルータ２１１は、例えば、同じ医療施設の異なる手術室又は異なる医療施設の異なる手術室に位置する異なるネットワークなどの、異なる位置に位置する２つ以上の異なるネットワークを接続するために用いられてもよい。ネットワークルータ２１１は、パケット形態のデータをクラウド２０４に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置が同時にデータを送信することができる。ネットワークルータ２１１は、データを転送するためにＩＰアドレスを使用する。
一実施例では、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機能又は無線機能を含むことができる。一態様では、無線ＵＳＢ短距離高帯域無線通信プロトコルが、手術室内に位置する装置１ａ～１ｎと装置２ａ～２ｍとの間の通信のために用いられてもよい。
他の実施例では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し（２．４～２．４８５ＧＨｚのＩＳＭ帯域における短波長ＵＨＦ電波を使用して）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍは、数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができ、そのような規格又はプロトコルとしては、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）並びにＥｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ及びこれらのイーサネット派生物のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどのより短距離の無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどのより長距離の無線通信専用であってもよい。
モジュール式通信ハブ２０３は、手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍの１つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ２０３によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ２１１へ送信され、ネットワークルータ２１１は本明細書に記載されるように、数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによって、このデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。
モジュール式通信ハブ２０３は、スタンドアロンの装置として使用されてもよいか、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ２０３は手術室装置１ａ～１ｎ／２ａ～２ｍをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。
図９は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム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に示すように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に連結されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図９の実施例に示すように、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、任意選択的にディスプレイ２３７に連結されたスマート装置／器具２３５及び非接触センサモジュール２４２に連結されている。手術室装置は、モジュール式制御タワー２３６を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータストレージに連結されている。ロボットハブ２２２もまた、モジュール式制御タワー２３６及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。とりわけ、装置／器具２３５、可視化システム２０８が、本明細書に記載されるように、有線又は無線通信規格又はプロトコルを介して、モジュール式制御タワー２３６に連結されてもよい。モジュール式制御タワー２３６は、撮像モジュール、装置／器具ディスプレイ及び／又は他の可視化システム２０８から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ２１５（例えば、モニタ、スクリーン）に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、モジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを、画像及びオーバーレイ画像とともに表示してもよい。
図１０は、モジュール式制御タワー２３６に連結された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えばローカルでの処理、可視化及び撮像を行う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／スイッチの各々は、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続されている。クラウド２０４への通信は、有線通信チャネル又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
外科用ハブ２０６は、非接触センサモジュール２４２を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波非接触測定装置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室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号では、センサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの距離限界を調整するように構成されているが、同文献中の「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する。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することによって手術室を走査し、手術室の外壁に反射するレーザ光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して手術室のサイズを判定し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング距離限界を調整する。
コンピュータシステム２１０は、プロセッサ２４４と、ネットワークインターフェース２４５と、を備える。プロセッサ２４４は、システムバスを介して、通信モジュール２４７、ストレージ２４８、メモリ２４９、不揮発性メモリ２５０及び入力／出力インターフェース２５１に連結されている。システムバスは、任意の様々な利用可能なバスアーキテクチャを使用する、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び／又はローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造（複数可）のうちのいずれかであってもよく、それらのアーキテクチャの例としては、９ビットバス、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＳＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェントドライブエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、アドバンスドグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、小型計算機システムインターフェース（ＳＣＳＩ）又は任意の他の独自バス（proprietary bus）が挙げられるが、これらに限定されない。
プロセッサ２４４は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。このプロセッサコアは、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）及び／又は、１つ又は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。なお、その詳細は、製品データシートで入手可能である。
一態様では、プロセッサ２４４は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、とりわけ、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
システムメモリとしては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが挙げられる。起動中などにコンピュータシステム内の要素間で情報を転送するための基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ）は、不揮発性メモリに記憶される。例えば、不揮発性メモリとしては、ＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリが挙げられ得る。揮発性メモリとしては、外部キャッシュメモリとして機能するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が挙げられる。更に、ＲＡＭは、ＳＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、エンハンスドＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）及びダイレクトランバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）などの多くの形態で利用可能である。
コンピュータシステム２１０はまた、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性の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装置が挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスクストレージは、上記のストレージ媒体を、独立して、又は他のストレージ媒体との組み合わせで含むことができる。他のストレージ媒体としては、コンパクトディスクＲＯＭ装置（ＣＤ－ＲＯＭ）、コンパクトディスク記録可能ドライブ（ＣＤ－Ｒドライブ）、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ（ＣＤ－ＲＷドライブ）若しくはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない。ディスクストレージ装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。
コンピュータシステム２１０は、好適な動作環境で説明されるユーザと基本コンピュータリソースとの間で媒介として機能するソフトウェアを含むことを理解されたい。このようなソフトウェアとしてはオペレーティングシステムが挙げられる。ディスクストレージ上に記憶され得るオペレーティングシステムは、コンピュータシステムのリソースを制御及び割り当てするように機能する。システムアプリケーションは、システムメモリ内又はディスクストレージ上のいずれかに記憶されたプログラムモジュール及びプログラムデータを介して、オペレーティングシステムによるリソース管理を活用する。本明細書に記載される様々な構成要素は、様々なオペレーティングシステム又はオペレーティングシステムの組み合わせで実装することができることを理解されたい。
ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に連結された入力装置（複数可）を介してコンピュータシステム２１０にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティング装置、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、衛星放送受信アンテナ、スキャナ、ＴＶチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート（複数可）を介し、システムバスを通じてプロセッサに接続する。インターフェースポート（複数可）としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート及びＵＳＢが挙げられる。出力装置（複数可）は、入力装置（複数可）と同じタイプのポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、コンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられるが、これは例示としてのものであり、限定するものではない。リモートコンピュータ（複数可）などの他の装置及び／又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
コンピュータシステム２１０は、クラウドコンピュータ（複数可）などの１つ若しくは２つ以上のリモートコンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置又は他の一般的なネットワークノードなどであり得るが、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、リモートコンピュータ（複数可）とともに、メモリストレージ装置のみが示される。リモートコンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続部を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワークを包含する。ＬＡＮ技術としては、光ファイバ分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データインターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＥＥＥ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるが、これらに限定されない。
様々な態様では、図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門的なデジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを用い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、様々なタスクを実施することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
通信接続部（複数可）とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのため通信接続部はコンピュータシステム内部に示されているが、通信接続部はコンピュータシステム２１０の外部にあってもよい。例示のみを目的として、ネットワークインターフェースへの接続に必要なハードウェア／ソフトウェアとしては、通常の電話グレードモデム、ケーブルモデム及びＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ並びにイーサネットカードなどの内部及び外部技術が挙げられる。
図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。示される態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを用いる。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信機ポート３０２と、最大３つの下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８と、を提供するＣＭＯＳ装置である。上流ＵＳＢ送受信機ポート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送受信機ポート３０４、３０６、３０８は、各ポートが差動データマイナス（ＤＭ１～ＤＭ３）出力とペアリングした差動データプラス（ＤＰ１～ＤＰ３）出力を含む差動データポートである。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したＵＳＢ送受信機が、上流ＵＳＢ送受信機ポート３０２及び全ての下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８の回路に組み込まれている。下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じて立ち上がり速度を自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方を支持する。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理３１２を含む。
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、シリアルインターフェースエンジン３１０（ＳＩＥ）を含む。ＳＩＥ３１０は、ＵＳＢネットワークハブ３００ハードウェアのフロントエンドであり、ＵＳＢ仕様書の第８章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。ＳＩＥ３１０は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、ＳＯＰ、ＥＯＰ、ＲＥＳＥＴ及びＲＥＳＵＭＥ信号の検出／生成、クロック／データ分離、非ゼロ復帰逆転（ＮＲＺＩ）データ符号化／復号及びビットスタッフィング、ＣＲＣ生成及びチェック（トークン及びデータ）、パケットＩＤ（ＰＩＤ）の生成及びチェック／復号、並びに／又はシリアル－パラレル／パラレル－シリアル変換が挙げられ得る。３１０は、クロック入力３１４を受信し、ポート論理回路３２０、３２２、３２４を介して上流ＵＳＢ送受信機ポート３０２と下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８との間の通信を制御するため、サスペンド／レジューム論理並びにフレームタイマ３１６回路及びハブリピータ回路３１８に連結されている。ＳＩＥ３１０は、シリアルＥＥＰＲＯＭインターフェース３３０を介してシリアルＥＥＰＲＯＭからコマンドを制御するように、インターフェース論理を介してコマンドデコーダ３２６に連結される。
様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードを支持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送受信機ポート３０２はＵＳＢホストコントローラにプラグ接続され、下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８はＵＳＢに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。
外科用器具のハードウェア
図１２は、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は、制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ又は２つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータ駆動器４９２によって駆動されるモータ４８２は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結して、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判定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置及び閉鎖部材の位置を判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。
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判定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置及び閉鎖部材の位置を判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。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ若しくは２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ若しくは２つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットＡＤＣを含む、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、とりわけ、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
マイクロコントローラ４６１は、ナイフ、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施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。電気モータ４８２は、ギアボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流（ＤＣ）モータであってもよい。一態様では、モータドライバ４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータドライバを、絶対位置付け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代用することができる。絶対位置付けシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年１０月１９日公開の米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号に記載されている。
マイクロコントローラ４６１は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。マイクロコントローラ４６１は、マイクロコントローラ４６１のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に使用される。観測された応答は、シミュレートされた応答の滑らかで連続的な性質と、測定された応答とのバランスをとる好適な調整された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
一態様では、モータ４８２は、モータドライバ４９２によって制御されてもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって用いられ得る。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。他の構成では、モータ４８２としては、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が挙げられ得る。モータ駆動体４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジドライバを備えてもよい。モータ４８２は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドル組立体又はツールハウジングに解除可能に装着された電源組立体によって給電され得る。電源組立体は、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備えてもよい。特定の状況下では、電源組立体の電池セルは、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、電源組立体に連結可能かつ電源組立体から分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。
モータドライバ４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１ ４９２は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とともに使用するためのフルブリッジコントローラである。ドライバ４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を使用し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、抵抗器で調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータドライバを、絶対位置付け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代用することができる。
追跡システム４８０は、本開示の一態様による位置センサ４７２を備える制御されたモータ駆動回路配置を備える。絶対位置付け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、ギア減速機組立体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され、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、本明細書で使用されるとき、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、絶対位置付けシステムは、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。他の態様では、絶対位置付けシステムは、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、接触式変位センサ又は非接触式変位センサを含んでもよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（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状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状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状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状に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
電気モータ４８２は、変位部材上の駆動歯の組又はラックと噛合係合で装着されるギア組立体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、変位部材のいくつかの直線長手方向並進に対応するように、ギア組立体に動作可能に連結されてもよい。ギアリング及びセンサの構成は、ラックピニオン構成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、絶対位置付けシステムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置付けシステムの出力を表示することができる。変位部材は、ギア減速機組立体の対応する駆動ギアと噛合係合するための、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。
位置センサ４７２に関連付けられるセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結したセンサ素子の１回転した後で、変位部材が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ４７２が変位部材のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して連結されてもよい。位置センサ４７２は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
位置センサ４７２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ（ここでｎは１よりも大きい整数である）が、単独で、又はギアの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態はマイクロコントローラ４６１にフィードバックされ、マイクロコントローラ４６１は論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ４７２の出力はマイクロコントローラ４６１に提供される。センサ機構の位置センサ４７２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
位置センサ４７２は、例えば、全磁界又は磁界のベクトル成分を測定するかどうかに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために使用される技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に使用される技術としては、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動（nuclear precession）、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。
一態様では、絶対位置付けシステムを備える追跡システム４８０の位置センサ４７２は、磁気回転絶対位置付けシステムを備える。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とインターフェースされて絶対位置付けシステムを提供する。位置センサ４７２は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石の上方に位置する位置センサ４７２のエリアに、４つのホール効果素子を含む。また、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、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られる、座標回転デジタルコンピュータ（ＣＯＲＤＩＣ）プロセッサが設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）インターフェースなどの標準的なシリアル通信インターフェースを介してマイクロコントローラ４６１に伝送される。位置センサ４７２は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ４７２は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
絶対位置付け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。電源は、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（複数可）が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ（複数可）としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１６年５月２４日発行の米国特許第９，３４５，４８１号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＴＩＳＳＵＥ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＳＥＮＳＯＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１４年９月１８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＭＯＴＯＲ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＴＡＰＬＩＮＧ ＡＮＤ ＣＵＴＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年６月２０日出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているものなどのセンサ配置を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置付けシステムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置付け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。絶対位置付けシステムは、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを使用して、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
絶対位置付けシステムは、単にモータ４８２がとった前方又は後方へのステップの数を計数して装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの１つ又は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。代替的に、モータ４８２により引き込まれる電流を測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。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。
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。治療されている組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に加えられる力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成された微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ４７４を備える。一態様では、歪みゲージセンサ４７４は、組織圧縮を示し得る、クランプ動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は規模を測定することができる。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を動作させるために使用される力を測定することができる。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。
センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、組織圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ４６１によって使用することができる。一例では、メモリ４６８は、評価の際にマイクロコントローラ４６１によって用いることができる技術、等式及び／又はルックアップテーブルを記憶することができる。
外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図８～図１１に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線通信回路又は無線通信回路を備えてもよい。
図１３は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路５００を示す。制御回路５００は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路５００は、少なくとも１つのメモリ回路５０４に連結された１つ又は２つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングルコア又はマルチコアプロセッサのうちの任意の１つであってもよい。メモリ回路５０４は、揮発性及び不揮発性の記憶媒体を備えることができる。プロセッサ５０２は、命令処理ユニット５０６及び演算ユニット５０８を含んでもよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成されてもよい。
図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。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を備える有限状態マシンを備えてもよい。
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との組み合わせを含むことができる。
図１６は、様々な機能を実施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の機能を実施することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実施することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実施することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実施することができる、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、例えばシャフト組立体を介してエンドエフェクタに伝達することができる。
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的には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、発射モータ駆動組立体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。
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、閉鎖モータ駆動組立体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、閉鎖モータ駆動組立体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近似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。
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組立体６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、個別に又は別個に起動させて、１つ又は２つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。代替的に、発射モータ６０２を起動させて、関節運動モータ６０６が停止した状態を維持している間に、複数のステープルを発射させ、及び／又は切刃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。
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とも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に対して個々に連結可能かつ分離可能であってもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０などの１つ又は２つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０に独立してかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、外科用器具又はツールの複数のモータのうちの一方とのインターフェース接続から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちのもう一方とのインターフェース接続へと選択的に切り替えることができる。
少なくとも１つの例では、共通の制御モジュール６１０は、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂとの動作可能な係合と、発射モータ６０２又は閉鎖モータ６０３のいずれかとの動作可能な係合と、の間で選択的に切り替えることができる。少なくとも１つの実施例では、図１６に示すように、スイッチ６１４は、複数の位置及び／又は状態間を移動又は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、例えば、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第１の関節運動モータ６０６ａと電気的に連結してもよく、第４の位置６１８ｂでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第２の関節運動モータ６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール６１０を、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、スイッチ６１４は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。
モータ６０２、６０３、６０６ａ、６０６ｂの各々は、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタ上の力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の様式で感知されてもよい。
様々な例では、図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を備え得るモータドライバ６２６を備えてもよい。モータドライバ６２６は、例えば、マイクロコントローラ６２０（「コントローラ」）からの入力に基づいて、電源６２８から共通の制御モジュール６１０に連結されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール６１０に連結されている間にマイクロコントローラ６２０を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。
特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、マイクロプロセッサ６２２（「プロセッサ」）と、１つ若しくは２つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実施させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４のうちの１つ又は２つ以上が、例えば、プロセッサ６２２に連結されてもよい。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。
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「電源パック」）を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具６００に電力を供給するため、ハンドルに解除可能に装着されるように構成されてもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源６２８として使用してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えば、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
様々な例では、プロセッサ６２２は、モータドライバ６２６を制御して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータの位置、回転方向、及び／又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ６２２は、モータドライバ６２６に信号伝達して、共通の制御モジュール６１０に連結されるモータを停止及び／又は無効化することができる。「プロセッサ」という用語は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合した他の基本コンピューティング装置を含むと理解されるべきである。プロセッサ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。
一例では、プロセッサ６２２は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも１つの実施例では、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートで容易に利用可能な機能の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ又は２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ又は２つ以上のＱＥＩアナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットＡＤＣを含むＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール４４１０と共ともに使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
特定の例では、メモリ６２４は、共通の制御モジュール６１０に連結可能な外科用器具６００のモータの各々を制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ６２４は、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ６２２に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。
特定の例では、例えば、センサ６３０などの１つ又は２つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警報することができる。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に警報することができる。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。
図１７は、本開示の一態様による、本明細書に記載される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の概略図である。ロボット外科用器具７００は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位／近位並進、閉鎖管の遠位／近位変位、シャフトの回転及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具７００は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材若しくは１つ又は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つ又は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。
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変換器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／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ～７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ（複数可）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／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／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／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もよい。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に治療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によって組織に加えられる閉鎖力を制御し得る。他の制御プログラムは、シャフト７４０及び関節運動部材７４２ａ、７４２ｂの回転を制御する。
一態様では、制御回路７１０は、モータ設定点信号を生成することができる。モータ設定点信号は、様々なモータコントローラ７０８ａ～７０８ｅに提供されてもよい。モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは、本明細書で説明するように、モータ７０４ａ～７０４ｅにモータ駆動信号を提供してモータ７０４ａ～７０４ｅを駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシ付きＤＣ電気モータであってもよい。例えば、モータ７０４ａ～７０４ｅの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７０４ａ～７０４ｅはブラシレスＤＣ電気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、いくつかの例では、モータコントローラ７０８ａ～７０８ｅは省略されてもよく、制御回路７１０がモータ駆動信号を直接生成してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、最初に、モータ７０４ａ～７０４ｅの各々を、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装してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ～７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
一態様では、モータ７０４ａ～７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源７１２は、主交流電源、電池、スーパーキャパシタ又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるＤＣ電源であってもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅは、それぞれの伝達機構７０６ａ～７０６ｅを介して、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。伝達機構７０６ａ～７０６ｅは、モータ７０４ａ～７０４ｅを可動機械的要素に連結するための１つ若しくは２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ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タイプのセンサであってもよいか、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、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。他のタイプの位置センサは、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、いくつかの例では、位置センサ７３４は省略されてもよい。モータ７０４ａ～７０４ｅのいずれかがステッパモータである場合、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することができる。モータ７０４ａ～７０４ｅの各々の出力は、力を感知するためのトルクセンサ７４４ａ～７４４ｅを含み、駆動シャフトの回転を感知するエンコーダを有する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２の閉鎖部材７１４部分などの発射部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０はモータ制御部７０８ａにモータ設定点を提供し、モータ制御部７０８ａはモータ７０４ａに駆動信号を提供する。モータ７０４ａの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ａに連結されている。トルクセンサ７４４ａは、閉鎖部材７１４に連結された伝達機構７０６ａに連結されている。伝達機構７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向への閉鎖部材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組立体に連結されていてもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、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いてもよい。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。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸に沿って近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位側にあるストローク終了位置まで、遠位方向に駆動することができる。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。
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部分などの閉鎖部材を駆動するように構成されている。制御回路７１０は、モータ７０４ｂに駆動信号を提供するモータ制御部７０８ｂにモータ設定値を提供する。モータ７０４ｂの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｂに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、クランプアーム７１６に連結された伝達機構７０６ｂに連結されている。伝達機構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組立体に連結されている。トルクセンサ７４４ｂは、制御回路７１０に閉鎖力フィードバック信号を提供する。閉鎖力フィードバック信号は、クランプアーム７１６に加えられる閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なクランプアーム７１６は、超音波ブレード７１８の反対側に位置付けされている。使用準備が整うと、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｂに閉鎖信号を提供することができる。閉鎖信号に応答して、モータ７０４ｂは閉鎖部材を前進させて、クランプアーム７１６と超音波ブレード７１８との間に組織を把持する。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を回転させるために、シャフト７４０などのシャフト部材を回転させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｃにモータ設定点を提供し、モータ制御部７０８ｃは、モータ７０４ｃに駆動信号を提供する。モータ７０４ｃの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｃに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、シャフト７４０に連結された伝達機構７０６ｃに連結されている。伝達機構７０６ｃは、シャフト７４０の時計回り又は反時計回りの回転を、３６０度まで及びそれを超えて制御するための回転要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｃは、ツール装着プレート上に動作可能に支持された回転ギア組立体によって動作可能に係合されるように、近位閉鎖管の近位端上に形成された（又はこれに取り付けられた）管状ギアセグメントを含む回転伝達機構組立体に連結されている。トルクセンサ７４４ｃは、制御回路７１０に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト７４０に加えられる回転力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。シャフトエンコーダなどの追加のセンサ７３８が、シャフト７４０の回転位置を制御回路７１０に提供してもよい。
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２を関節運動させるように構成されている。制御回路７１０は、モータ制御部７０８ｄにモータ設定点を提供し、モータ制御部７０８ｄは、モータ７０４ｄに駆動信号を提供する。モータ７０４ｄの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｄに連結される。トルクセンサ７４４ｄは、関節運動部材７４２ａに連結された伝達機構７０６ｄに連結されている。伝達機構７０６ｄは、エンドエフェクタ７０２の±６５°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｄは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギア組立体によって回転可能に駆動される。トルクセンサ７４４ｄは、制御回路７１０に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ７０２に加えられる関節運動力を表す。関節運動エンコーダなどのセンサ７３８は、エンドエフェクタ７０２の関節運動位置を制御回路７１０に提供してもよい。
別の態様では、ロボット外科システム７００の関節運動機能は、２つの関節運動部材又は連結部７４２ａ、７４２ｂを含んでもよい。これらの関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、２つのモータ７０８ｄ、７０８ｅによって駆動されるロボットインターフェース（ラック）上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ７０４ａが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部７４２ａ、７４２ｂのそれぞれは、他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、ヘッドが回転するときに規定の半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転するとプッシュプル連結部の機械的利益は変化する。この機械的利点の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。
一態様では、１つ又は２つ以上のモータ７０４ａ～７０４ｅは、ギアボックスと、発射部材、閉鎖部材又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータと、を備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電気モータ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、電気モータ７０４ａ～７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と称されることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
一態様では、位置センサ７３４は、絶対位置付け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付けシステムを備えてもよい。位置センサ７３４は、制御回路７１０とインターフェース接続して絶対位置付けシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられ、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
一態様では、制御回路７１０は、１つ又は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上に位置付けされ、ロボット外科用器具７００とともに動作して、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むことができる。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を判定するために、クランプアーム７１６上に位置してもよい。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。
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における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの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。
一態様では、センサ７３８は、とりわけ、１つ又は２つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、センサ７３８は、閉鎖駆動システムによってクランプアーム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に加えら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位置付けされて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７１６に加えら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、クランプ動作中にリアルタイムで、制御回路７１０のプロセッサによってサンプリングされてもよい。制御回路７１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７１６に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ～７０４ｅの各々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することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内の閉鎖部材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／又は適応型コントローラが挙げられるがこれらに限定されない、任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。追加の詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の「ＣＬＯＳＥＤ ＬＯＯＰ ＶＥＬＯＣＩＴＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＲＯＢＯＴＩＣ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６３６，８２９号に開示されている。
図１８は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するように構成された外科用器具７５０の概略図を示す。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変換器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。
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、絶対位置付けシステム、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を使用して、長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、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。いくつかの例では、制御回路７６０は、プロセッサ（複数化）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、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／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／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／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もよい。
制御回路７６０は、モータ設定点信号７７２を生成してもよい。モータ設定点信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電気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電気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、いくつかの例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、スーパーキャパシタ若しくは任意の他の好適なエネルギー源であってもよいか、又はそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達機構７５６を介して閉鎖部材７６４に機械的に連結され得る。伝達機構７５６は、モータ７５４を閉鎖部材７６４に連結するための１つ若しくは２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、閉鎖部材７６４の位置を感知し得る。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タイプのセンサであってもよいか、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、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。他のタイプの位置センサは、閉鎖部材７６４の動きを示す他の信号を提供することができる。また、いくつかの例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステッパモータである場合、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、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置付けされ、外科用器具７５０とともに動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための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むことができる。
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における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの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。
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に加えら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位置付けられて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７６６に加えら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、クランプ動作中にリアルタイムで、制御回路７６０のプロセッサによってサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７６６に加えられる閉鎖力をリアルタイムで評価する。
モータ７５４によって引き込まれる電流を測定するために、電流センサ７８６を用いることができる。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。
制御回路７６０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成することができる。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内の閉鎖部材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。
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動作させる電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する障害と称されることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
様々な例示的態様は、モータ駆動の外科用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を対象とする。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なクランプアーム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うと、臨床医は、例えば、器具７５０のトリガを押すことによって発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７５４は、変位部材をエンドエフェクタ７５２の長手方向軸に沿って、近位のストローク開始位置から、ストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで、遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進すると、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。
様々な実施例では、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、本明細書に記載されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて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。
いくつかの例では、制御回路７６０は、最初に、モータ７５４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分に対する開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具７５０の応答に基づいて、制御回路７６０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７５４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などを挙げることができる。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実装してもよい。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。追加の詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ Ａ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ Ａ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
図１９は、本開示の一態様による、様々な機能を制御するように構成された外科用器具７９０の概略図である。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つ若しくは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変換器７６９に連結されている。
一態様では、センサ７８８は、とりわけ、リミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、ＭＲ装置、ＧＭＲ装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ６３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチであってもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７８８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計及び慣性センサを含んでもよい。
一態様では、位置センサ７８４は、Ａｕｓｔｒｉａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置付けシステムを備える絶対位置付けシステムとして実装されてもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０とインターフェース接続して絶対位置付けシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられ、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
いくつかの例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステッパモータである場合、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、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置付けられ、外科用器具７９０とともに動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光センサ及び／又はエンドエフェクタ７９２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７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含むことができる。
ＲＦエネルギー源７９４は、エンドエフェクタ７９２に連結され、ＲＦ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。
追加の詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭ ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ ＷＩＴＨ ＳＴＡＰＬＥ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ ＡＮＤ ＲＡＤＩＯ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。
発生器ハードウェア
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、組織のタイプを識別し、装置パラメータを調整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、組織のタイプ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１２～図１９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１２～図１９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。
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、組織のタイプを識別し、装置パラメータを調整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、組織のタイプ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１２～図１９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１２～図１９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。
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タイプに基づいて、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、組織の何パーセント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、組織のタイプ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、識別された組織のタイプ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、組織識別処置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り当て量（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、ジョーの何パーセントが組織で覆われているかを判定することができる。
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、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は、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、発生器モジュール２４０及び装置／器具２３５の両方が、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。
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（root-mean-square、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２２を参照して本明細書で説明される。
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。
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、開示を明瞭にするために示されていない、プロセッサ９０２に連結されたメモリに記憶された情報に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ又は２つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６の、調節され増幅された出力は、電力変圧器９０８に連結されている。信号は、電力変圧器９０８を横断して患者絶縁側にある二次側に連結されている。第１のエネルギーモダリティの第１の信号は、外科用器具のＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮと標識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を横断して連結され、外科用器具のＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮと標識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ＥＮＥＲＧＹｎ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（ＲＥＴＵＲＮｎ）が、本開示の範囲から逸脱することなく提供されてもよいことも理解されよう。
第１の電圧感知回路９１２は、ＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮパスと標識された端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。第２の電圧感知回路９２４は、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮパスと標識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、示される電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路は各リターン区間で提供されねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に提供される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ又は２つ以上のＡＤＣ回路９２６に提供される。ＡＤＣ回路９２６のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ９０２に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、出力インピーダンスなどのパラメータを計算するために使用することができる。プロセッサ９０２と患者絶縁回路との間の入力／出力通信は、インターフェース回路９２０を介して提供される。センサもまた、インターフェース回路９２０を介してプロセッサ９０２と電気通信してもよい。
一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／ＲＥＴＵＲＮと標識された端子にわたって連結された第１の電圧感知回路９１２又はＥＮＥＲＧＹ２／ＲＥＴＵＲＮと標識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区間と直列に配設された電流感知回路９１４の出力で除算することによって、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ＥＮＥＲＧＹ１は超音波エネルギーであってもよく、第２のエネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹ２はＲＦエネルギーであってもよい。それでも、超音波エネルギーモダリティ及び双極又は単極ＲＦエネルギーモダリティに加えて、他のエネルギーモダリティには、数ある中でも不可逆並びに／又は可逆電気穿孔法及び／若しくはマイクロ波エネルギーが挙げられる。また、図２１に示された例は、単一のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮ）が２つ又は３つ以上のエネルギーモダリティに提供され得ることを示しているが、他の態様では、複数のリターンパスＲＥＴＵＲＮｎが、各エネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹｎに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波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で除算す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で除算することによって測定されてもよい。
図２１に示すように、少なくとも１つの出力ポートを備える発生器９００は、実施される組織の治療のタイプに応じて、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、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のエネルギーを送達し、ＲＦ電極を駆動して組織を封止するために低電圧かつ高電流のエネルギーを送達し、又は単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを使用したスポット凝固のために凝固波形を有する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の出力部への接続部は、好ましくは、図２１に示すようにＥＮＥＲＧＹ１と標識された出力部とＲＥＴＵＲＮとの間に位置するであろう。一例では、ＲＦ双極電極の、発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、ＥＮＥＲＧＹ２と標識された出力部とＲＥＴＵＲＮとの間に位置するであろう。単極出力の場合、ＥＮＥＲＧＹ２出力部へ活性電極（例えば、ペンシル型又は他のプローブ）を接続し、ＲＥＴＵＲＮ出力部に好適なリターンパッドを接続することが好ましいであろう。
追加の詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＦＯＲ ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ ＡＮＤ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」と題する２０１７年３月３０日公開の米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号に開示されている。
本説明全体で使用されるとき、「無線」という用語及びその派生語は、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、いくつかの態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ－ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、これらのイーサネット派生物のみならず、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない、多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ－ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
本明細書で使用されるとき、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施する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専門的な「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（systems on a chip、ＳｏＣ））内の中央プロセッサ（中央処理ユニット）を指すために使用される。
本明細書で使用されるとき、システムオンチップ（ＳｏＣ又はＳＯＣ）は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」としても知られる）である。これは、デジタル、アナログ、混合信号、及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。ＳｏＣは、マイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサ）を、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、Ｗｉ－Ｆｉモジュール又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。ＳｏＣは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。
本明細書で使用されるとき、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）ととも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用いられ得る。
本明細書で使用されるとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェース接続するスタンドアロンＩＣ又はチップ装置であってもよい。これは、その装置の動作（及び当該装置との接続）を管理する外部装置上のコンピュータ又はコントローラの２つの部分間の連結部であってもよい。
本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。このプロセッサコアは、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（quadrature encoder input、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。なお、その詳細は、製品データシートで入手可能である。
一態様では、プロセッサは、同じくＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、とりわけ、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
モジュール式装置は、外科用ハブ内に受容可能な（例えば図３及び図９に関連して説明される）モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続することができる外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引／灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器、及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で（例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して）、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって（すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって）感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者に関連するもの（例えば、組織特性又は送気圧）であってもよく、又はモジュール式装置自体（例えば、前進するナイフの速度、モータ電流、又はエネルギーレベル）に関連するものであってもよい。例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の制御アルゴリズムは、ナイフが前進する際にナイフにより生じた抵抗に基づき、器具のモータが組織を貫いてそのナイフを駆動させる速度を制御することができる。
図２２は、発生器１１００と、これととも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とも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を含む異なるタイプの様々な外科用装置ととも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好適な信号を生成する任意の好適な装置を含むことができる。発生器１１００は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。
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（handpiece、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又は他の機能にエネルギーを供給し、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にエネルギーを供給するように構成することができる。
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エネルギーを供給される。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内の電極にエネルギーを供給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。
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又は他の機能にエネルギーを供給し、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にエネルギーを供給し、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にエネルギーを供給するように構成することができる。
発生器１１００は、様々な外科用器具ととも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を含む異なるタイプの異なる外科用装置ととも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好適な信号を生成する任意の好適な装置を含むことができる。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発生させるための発生器、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ＵＳ－２０１７－００８６９１４－Ａ１号に記載されている。
状況認識
感知されたデータに応答する制御アルゴリズムを含む「インテリジェント」装置は、感知されたデータを考慮することなく動作する「データ処理能力のない（dumb）」装置に改善を加えたものであり得るが、いくつかの感知されたデータは、単独で考慮される場合、すなわち、実施される外科処置のタイプ又は手術されている組織のタイプのコンテキストなしには、不完全又は決定的ではない可能性がある。処置コンテキストを知る（例えば、手術される組織のタイプ又は実施されている処置のタイプを知る）ことがなければ、制御アルゴリズムは、特定のコンテキストを含まない感知データが与えられると、モジュール式装置を不正確に又は準最適に制御することがある。例えば、特定の感知されたパラメータに応答して外科用器具を制御するための制御アルゴリズムの最適な方法は、手術されている特定の組織のタイプによって変化する可能性がある。これは、異なる組織のタイプが異なる特性（例えば、引き裂きに対する抵抗）を有し、そのため、外科用器具によってとられた動作に対して異なって応答するという事実に起因する。したがって、特定のパラメータについて同じ測定値が感知された場合であっても、外科用器具が異なる動作をとることが望ましいことがある。１つの具体的な例として、外科用ステープル留め及び切断器具がそのエンドエフェクタを閉鎖するために予想外に高い力を感知することに応答してその器具を制御する最適な方法は、組織のタイプが引き裂きの影響を受けやすいか、又はこれに耐性があるかによって異なる。肺組織など、引き裂きの影響を受けやすい組織の場合、器具の制御アルゴリズムは、組織の引き裂きを回避するために、閉鎖するための予想外に高い力に応答してモータを最適にランプダウンさせる。胃組織など、引き裂きに耐性がある組織の場合、器具の制御アルゴリズムは、エンドエフェクタが組織に適切にクランプされることを確実にするために、閉鎖するための予想外に高い力に応答してモータを最適にランプアップさせる。肺組織がクランプされているのか、胃組織がクランプされているのかを知らなければ、制御アルゴリズムは、準最適な決定を行う可能性がある。
感知されたデータに応答する制御アルゴリズムを含む「インテリジェント」装置は、感知されたデータを考慮することなく動作する「データ処理能力のない（dumb）」装置に改善を加えたものであり得るが、いくつかの感知されたデータは、単独で考慮される場合、すなわち、実施される外科処置のタイプ又は手術されている組織のタイプのコンテキストなしには、不完全又は決定的ではない可能性がある。処置コンテキストを知る（例えば、手術される組織のタイプ又は実施されている処置のタイプを知る）ことがなければ、制御アルゴリズムは、特定のコンテキストを含まない感知データが与えられると、モジュール式装置を不正確に又は準最適に制御することがある。例えば、特定の感知されたパラメータに応答して外科用器具を制御するための制御アルゴリズムの最適な方法は、手術されている特定の組織のタイプによって変化する可能性がある。これは、異なる組織のタイプが異なる特性（例えば、引き裂きに対する抵抗）を有し、そのため、外科用器具によってとられた動作に対して異なって応答するという事実に起因する。したがって、特定のパラメータについて同じ測定値が感知された場合であっても、外科用器具が異なる動作をとることが望ましいことがある。１つの具体的な例として、外科用ステープル留め及び切断器具がそのエンドエフェクタを閉鎖するために予想外に高い力を感知することに応答してその器具を制御する最適な方法は、組織のタイプが引き裂きの影響を受けやすいか、又はこれに耐性があるかによって異なる。肺組織など、引き裂きの影響を受けやすい組織の場合、器具の制御アルゴリズムは、組織の引き裂きを回避するために、閉鎖するための予想外に高い力に応答してモータを最適にランプダウンさせる。胃組織など、引き裂きに耐性がある組織の場合、器具の制御アルゴリズムは、エンドエフェクタが組織に適切にクランプされることを確実にするために、閉鎖するための予想外に高い力に応答してモータを最適にランプアップさせる。肺組織がクランプされているのか、胃組織がクランプされているのかを知らなければ、制御アルゴリズムは、準最適な決定を行う可能性がある。
１つの解決策は、様々なデータソースから受信したデータに基づいて実施されている外科処置に関する情報を導出し、次いで、ペアリングされたモジュール式装置を適宜制御するように構成されたシステムを含む、外科用ハブを利用する。換言すれば、外科用ハブは、受信したデータから外科処置に関する情報を推測し、次いで、外科処置の推定されたコンテキストに基づいて、外科用ハブとペアリングされたモジュール式装置を制御するように構成されている。図２３は、本開示の少なくとも１つの態様による、状況認識外科システム５１００の図を示す。いくつかの例示では、データソース５１２６は、例えば、モジュール式装置５１０２（患者及び／又はモジュール式装置自体に関連付けられたパラメータを検出するように構成されたセンサを含み得る）、データベース５１２２（例えば、患者記録を含むＥＭＲデータベース）、及び患者監視装置５１２４（例えば、血圧（ＢＰ）モニタ及び心電図（ＥＫＧ）モニタ）を含む。外科用ハブ５１０４は、例えば、受信したデータの特定の組み合わせ又はデータソース５１２６からデータが受信される特定の順序に基づいて、データから外科処置に関するコンテキスト情報を導出するように構成され得る。受信したデータから推定されるコンテキスト情報は、例えば、実施される外科処置のタイプ、外科医が実施している外科処置の特定のステップ、手術されている組織のタイプ、又は処置の対象である体腔を含み得る。受信したデータから外科処置に関連する情報を導出又は推定するための外科用ハブ５１０４のいくつかの態様によるこの能力は、「状況認識」と称され得る。１つの例示では、外科用ハブ５１０４は、受信したデータから外科処置に関連するコンテキスト情報を導出する外科用ハブ５１０４に関連付けられたハードウェア及び／又はプログラミングである状況認識システムを組み込むことができる。
外科用ハブ５１０４の状況認識システムは、様々な異なる方法でデータソース５１２６から受信したデータからコンテキスト情報を導出するように構成され得る。１つの例示では、状況認識システムは、様々な入力（例えば、データベース５１２２、患者監視装置５１２４、及び／又はモジュール式装置５１０２からのデータ）を、外科処置に関する対応するコンテキスト情報と相関させるために、訓練データで訓練されたパターン認識システム、又は機械学習システム（例えば、人工ニューラルネットワーク）を含む。換言すれば、機械学習システムは、提供された入力から外科処置に関するコンテキスト情報を正確に導出するように訓練され得る。別の例示では、状況認識システムは、外科処置に関する事前に特徴付けされたコンテキスト情報を、コンテキスト情報に対応する１つ又は２つ以上の入力（又は入力の範囲）と対応させて記憶する、ルックアップテーブルを含み得る。１つ又は２つ以上の入力による問い合わせに応答して、ルックアップテーブルは、モジュール式装置５１０２を制御するために状況認識システムの対応するコンテキスト情報を返すことができる。１つの例示では、外科用ハブ５１０４の状況認識システムによって受信されたコンテキスト情報は、１つ又は２つ以上のモジュール式装置５１０２の特定の制御調整又は一連の制御調整に関連付けられる。別の例示では、状況認識システムは、コンテキスト情報を入力として提供されたときに１つ又は２つ以上のモジュール式装置５１０２の１つ又は２つ以上の制御調整を生成又は検索する、更なる機械学習システム、ルックアップテーブル、又は他のそのようなシステムを含む。
状況認識システムを組み込む外科用ハブ５１０４は、外科システム５１００に多くの利益を提供する。１つの利益は、感知及び収集されたデータの解釈を改善することを含み、これは、外科処置の過程中の処理精度及び／又はデータの使用を改善する。以前の例に戻るために、状況認識した外科用ハブ５１０４は、どのタイプの組織が手術されているかを判定することができ、したがって、外科用器具のエンドエフェクタを閉じるために予想外に高い力が検出されると、状況認識した外科用ハブ５１０４は、組織のタイプに合わせて外科用器具のモータを正しくランプアップ又はランプダウンさせることができる。
別の実施例として、手術されている組織のタイプは、特定の組織間隙測定のための外科用ステープル留め及び切断器具の圧縮速度及び負荷閾値になされる調整に影響を及ぼし得る。状況認識した外科用ハブ５１０４は、実施されている外科処置が胸部処置であるのか又は腹部処置であるのかを推定することができ、これにより外科用ハブ５１０４は、外科用ステープル留め及び切断器具のエンドエフェクタによってクランプされている組織が肺であるのか（胸部手術の場合）又は胃であるのか（腹部手術の場合）を判定することができる。次いで、外科用ハブ５１０４は、外科用ステープル留め及び切断器具の圧縮速度及び負荷閾値を、組織のタイプに合わせて適切に調整することができる。
更に別の実施例として、送気処置中に手術されている体腔のタイプは、煙排出器の機能に影響を及ぼし得る。状況認識した手術ハブ５１０４は、手術部位が（外科処置が送気を利用していると判定することによって）圧力下にあるかどうかを判定し、処置タイプを判定することができる。処置タイプは概して特定の体腔内で実施されるため、外科用ハブ５１０４は、手術されている体腔に合わせて適切に煙排出器のモータ速度を制御することができる。したがって、状況認識した手術ハブ５１０４は、胸部手術及び腹部手術の両方のために一定量の煙排出を提供することができる。
更に別の実施例として、実施されている処置のタイプは、超音波外科用器具又は高周波（ＲＦ）電気外科用器具が動作するのに最適なエネルギーレベルに影響を及ぼし得る。例えば、関節鏡処置は、超音波外科用器具又はＲＦ電気外科用器具のエンドエフェクタが流体中に浸漬されるため、より高いエネルギーレベルを必要とする。状況認識した外科用ハブ５１０４は、外科処置が関節鏡処置であるかどうかを判定することができる。次いで、外科用ハブ５１０４は、流体充填環境を補償するために、発生器のＲＦ電力レベル又は超音波振幅（すなわち、「エネルギーレベル」）を調整することができる。関連して、手術されている組織のタイプは、超音波外科用器具又はＲＦ電気外科用器具が動作するのに最適なエネルギーレベルに影響を及ぼし得る。状況認識した外科用ハブ５１０４は、どのタイプの外科処置が実施されているかを判定し、次いで、外科処置に関する予想される組織プロファイルに従って超音波外科用器具又はＲＦ電気外用器具のエネルギーレベルをそれぞれカスタマイズすることができる。更に、状況認識した外科用ハブ５１０４は、処置別のみではなく、外科処置の過程にわたって、超音波外科用器具又はＲＦ電気外科用器具のエネルギーレベルを調整するように構成され得る。状況認識した外科用ハブ５１０４は、外科処置のどのステップが実施されているか、又はその後に実施されるかを判定し、次いで発生器及び／又は超音波外科用器具若しくはＲＦ電気外科用器具の制御アルゴリズムを更新して、外科処置のステップに従って予想される組織タイプに適切な値にエネルギーレベルを設定することができる。
更に別の例として、外科用ハブ５１０４が１つのデータソース５１２６から引き出す結論を改善するために、追加のデータソース５１２６からデータを引き出してもよい。状況認識した外科用ハブ５１０４は、モジュール式装置５１０２から受信したデータを、他のデータソース５１２６から外科処置に関して構築したコンテキスト情報で増強することができる。例えば、状況認識した外科用ハブ５１０４は、医療用撮像装置から受信したビデオ又は画像データに従って、止血が発生したかどうか（すなわち、手術部位での出血が止まったかどうか）を判定するように構成され得る。しかしながら、場合によっては、ビデオ又は画像データは、決定的ではない可能性がある。したがって、１つの例示では、外科用ハブ５１０４は、生理学的測定（例えば、外科用ハブ５１０４に通信可能に接続されたＢＰモニタによって感知された血圧）を、（例えば、外科用ハブ５１０４に通信可能に連結された医療用撮像装置１２４（図２）からの）止血の視覚データ又は画像データと比較して、ステープルライン又は組織溶着の完全性についての判定を行うように更に構成され得る。換言すれば、外科用ハブ５１０４の状況認識システムは、生理学的測定データを考慮して、可視化データを分析する際に追加のコンテキストを提供することができる。追加のコンテキストは、可視化データがそれ自体では決定的ではないか、又は不完全であり得る場合に有用であり得る。
別の利益としては、外科処置の過程中に医療従事者が外科システム５１００と相互作用するか又はこれを制御するために必要とされる回数を低減するために、実施されている外科処置の特定のステップに従って、ペアリングされたモジュール式装置５１０２を積極的かつ自動的に制御することが挙げられる。例えば、状況認識した外科用ハブ５１０４は、処置の後続のステップが器具の使用を必要とすると判定した場合に、ＲＦ電気外科用器具が接続されている発生器を積極的に起動させることができる。エネルギー源を積極的に起動することにより、処置の先行するステップが完了するとすぐに器具を使用準備完了にすることができる。
別の実施例として、状況認識した外科用ハブ５１０４は、外科処置の現在又は後続のステップが、ディスプレイ上の異なる視界又は拡大の度合いを必要とするかどうかを、外科医が見る必要があると予想される手術部位における特徴（複数可）に従って判定することができる。次いで、外科用ハブ５１０４は、（例えば、可視化システム１０８のために医療用撮像装置によって供給される）表示された視界を適切に積極的に変更することができ、その結果、ディスプレイは外科処置にわたって自動的に調整するようになる。
更に別の例として、状況認識した手術ハブ５１０４は、外科処置のどのステップが実施されているか、又はその後に実施されるか、及び特定のデータ又はデータ間の比較が外科処置のそのステップに必要とされるかどうかを判定することができる。外科用ハブ５１０４は、外科医が特定の情報を尋ねるのを待つことなく、実施されている外科処置のステップに基づいて、自動的にデータスクリーンを呼び出すように構成され得る。
別の利益としては、外科処置のセットアップ中又は外科処置の過程中にエラーをチェックすることが挙げられる。例えば、状況認識した外科用ハブ５１０４は、手術現場が、実施される外科処置のために適切に又は最適にセットアップされているかどうかを判定することができる。外科用ハブ５１０４は、実施されている外科処置のタイプを判定し、（例えば、メモリから）対応するチェックリスト、製品位置、又はセットアップニーズを読み出し、次いで、現在の手術現場のレイアウトを、外科用ハブ５１０４が実施されていると判定した外科処置のタイプの標準レイアウトと比較するように構成され得る。１つの例示では、外科用ハブ５１０４は、（例えば、好適なスキャナによってスキャンされた）処置のための項目リスト、及び／又は外科用ハブ５１０４とペアリングされた装置のリストを、所与の外科処置のための項目及び／又は装置の推奨される又は予想されるマニフェストと比較するように構成され得る。リスト間に不連続性が存在する場合、外科用ハブ５１０４は、特定のモジュール式装置５１０２、患者監視装置５１２４、及び／又は他の外科用アイテムが欠落していることを示す警告を提供するように構成され得る。１つの例示では、外科用ハブ５１０４は、例えば、近接センサによってモジュール式装置５１０２及び患者監視装置５１２４の相対距離又は位置を判定するように構成され得る。外科用ハブ５１０４は、装置の相対位置を、特定の外科処置のための推奨される又は予想されるレイアウトと比較することができる。レイアウト間に不連続性が存在する場合、外科用ハブ５１０４は、外科処置の現在のレイアウトが推奨されるレイアウトから逸脱していることを示す警告を提供するように構成され得る。
別の例として、状況認識した外科用ハブ５１０４は、外科医（又は他の医療従事者）が誤りを犯しているか、又は別の方法で外科処置の過程中に求められる一連の行動から逸脱しているかどうかを判定することができる。例えば、外科用ハブ５１０４は、実施されている外科処置のタイプを判定し、（例えば、メモリから）設備使用のステップ又は順序の対応するリストを読み出し、次いで、外科処置の過程中に実施されているステップ、又は使用されている設備を、外科用ハブ５１０４が実施されていると判定した外科処置のタイプの予想されたステップ又は設備と比較するように構成され得る。１つの例示では、外科用ハブ５１０４は、外科処理における特定のステップで、予期せぬ行為が実施されているか、又は予期せぬ装置が利用されていることを示す警告を提供するように構成され得る。
全体的に、外科用ハブ５１０４のための状況認識システムは、各外科処置の特定のコンテキストのために外科用器具（及び他のモジュール式装置５１０２）を調整し（例えば、異なる組織のタイプに調整する）、手術処置中の行動を検証することによって、外科処置の結果を改善する。状況認識システムはまた、処置の特定のコンテキストに従って、次のステップを自動的に示唆すること、データを提供すること、及び手術現場内のディスプレイ及び他のモジュール式装置５１０２を調整することによって、外科処置を実施する際の外科医の効率を改善する。
モジュール式エネルギーシステム
外科処置を実施するために必要な設備の量に起因して、ＯＲは世界中で、コード、装置、及び人の絡まった網になっている。大部分の外科用資本設備が単一の専門的なタスクを実施するため、外科用資本設備は、この問題の主な原因となる傾向がある。それらの専門的な性質に起因して、外科医は、単一の外科処置の過程で複数の異なるタイプの装置を利用する必要があるため、ＯＲはエネルギー発生器などの外科用資本設備の２つ又は更にはより多くの部品を備蓄することを余儀なくされる場合がある。これらの外科用資本設備の各々は、電源に個別にプラグ接続されていなければならず、ＯＲの職員の間で渡されている１つ又は２つ以上の他の装置に接続されて、誘導されなければならないコードの角度を作成することができる。現代のＯＲで直面する別の問題は、これらの専門的な外科用資本設備の各々がその自身のユーザインターフェースを有し、またＯＲ内の他の設備から独立して制御されなければならないことである。これにより、互いに接続して複数の異なる装置を適切に制御することが複雑になり、ユーザは異なるタイプのユーザインターフェースの訓練を受け、これらのユーザインターフェースを記憶しなければならなくなる（これらのユーザインターフェースは、資本設備の各々の間での変更に加え、実施されるタスク又は外科処置に基づいて更に変更されることがある）。この煩雑で複雑なプロセスは、更により多くの個人がＯＲ内に存在する必要性を必要とする場合があり、複数の装置が互いに適切に制御されていない場合に危険を生じさせる可能性がある。したがって、ＯＲ内での外科用資本設備の設置面積を減少させるために、外科医のニーズに柔軟に対応できる単一のシステムに外科用資本設備技術を統合することは、ユーザ体験を単純化し、ＯＲ内の乱雑さを減少させ、複数の資本設備を同時に制御することに関連付けられた困難及び危険を防止することになる。更に、このようなシステムを拡張可能又はカスタマイズ可能にすることにより、新しい技術を既存の外科システムに便利に組み込むことが可能になり、外科システム全体を交換する必要性がなくなり、又はＯＲの職員が各新技術で新しいユーザインターフェース若しくは設備制御を学習する必要がなくなる。
外科処置を実施するために必要な設備の量に起因して、ＯＲは世界中で、コード、装置、及び人の絡まった網になっている。大部分の外科用資本設備が単一の専門的なタスクを実施するため、外科用資本設備は、この問題の主な原因となる傾向がある。それらの専門的な性質に起因して、外科医は、単一の外科処置の過程で複数の異なるタイプの装置を利用する必要があるため、ＯＲはエネルギー発生器などの外科用資本設備の２つ又は更にはより多くの部品を備蓄することを余儀なくされる場合がある。これらの外科用資本設備の各々は、電源に個別にプラグ接続されていなければならず、ＯＲの職員の間で渡されている１つ又は２つ以上の他の装置に接続されて、誘導されなければならないコードの角度を作成することができる。現代のＯＲで直面する別の問題は、これらの専門的な外科用資本設備の各々がその自身のユーザインターフェースを有し、またＯＲ内の他の設備から独立して制御されなければならないことである。これにより、互いに接続して複数の異なる装置を適切に制御することが複雑になり、ユーザは異なるタイプのユーザインターフェースの訓練を受け、これらのユーザインターフェースを記憶しなければならなくなる（これらのユーザインターフェースは、資本設備の各々の間での変更に加え、実施されるタスク又は外科処置に基づいて更に変更されることがある）。この煩雑で複雑なプロセスは、更により多くの個人がＯＲ内に存在する必要性を必要とする場合があり、複数の装置が互いに適切に制御されていない場合に危険を生じさせる可能性がある。したがって、ＯＲ内での外科用資本設備の設置面積を減少させるために、外科医のニーズに柔軟に対応できる単一のシステムに外科用資本設備技術を統合することは、ユーザ体験を単純化し、ＯＲ内の乱雑さを減少させ、複数の資本設備を同時に制御することに関連付けられた困難及び危険を防止することになる。更に、このようなシステムを拡張可能又はカスタマイズ可能にすることにより、新しい技術を既存の外科システムに便利に組み込むことが可能になり、外科システム全体を交換する必要性がなくなり、又はＯＲの職員が各新技術で新しいユーザインターフェース若しくは設備制御を学習する必要がなくなる。
図１～図１１で説明するように、外科用ハブ１０６は、様々なモジュールを互換的に受容するように構成することができ、このモジュールは、外科用装置（例えば、外科用器具又は排煙器）とインターフェース接続するか、又は様々な他の機能（例えば、通信）を提供することができる。一態様では、外科用ハブ１０６は、図２４～図３０に関連して示されるモジュール式エネルギーシステム２０００として具現化することができる。モジュール式エネルギーシステム２０００は、積み重ねられた構成で互いに接続可能な様々な異なるモジュール２００１を含むことができる。一態様では、モジュール２００１は、積み重ねられたとき、又は別の方法で一体に単一の組立体に接続されたとき、物理的かつ通信可能に連結され得る。更に、モジュール２００１は、異なる組み合わせ又は配置で互いに互換的に接続可能であり得る。一態様では、モジュール２００１の各々は、それらの上側表面及び下側表面に沿って配設されたコネクタの一貫した又は普遍的なアレイを含むことができ、それによって、任意のモジュール２００１が任意の配置で別のモジュール２００１に接続されることを可能にする（ただし、いくつかの態様では、ヘッダモジュール２００２などの特定のモジュールタイプは、例えば、積み重ね体内の最上モジュールとして機能するように構成することができる）。別の態様では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、図３及び図４に示されるようにモジュール２００１を受容及び保持するように構成されたハウジングを含むことができる。モジュール式エネルギーシステム２０００はまた、モジュール２００１にも接続可能であるか又は別の方法で関連付けることができる、様々な異なる構成要素又は付属品も含むことができる。別の態様では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、外科用ハブ１０６の発生器モジュール１４０、２４０として具現化することができる（図３及び図１０）。更に別の態様では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、外科用ハブ１０６とは別個のシステムであり得る。このような態様では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、外科用ハブ２０６に、それらの間でデータを送信及び／又は受信するために通信可能に連結可能であり得る。
モジュール式エネルギーシステム２０００は、様々な異なるモジュール２００１から組み立てることができ、そのいくつかの例を図２４に示す。異なるタイプのモジュール２００１の各々は、異なる機能を提供することができ、それによって、各モジュール式エネルギーシステム２０００に含まれるモジュール２００１をカスタマイズすることによって、モジュールエネルギーシステム２０００の機能（function）及び機能（capability）をカスタマイズするために、モジュール式エネルギーシステム２０００を異なる構成に組み立てることができる。モジュール式エネルギーシステム２０００のモジュール２００１は、例えば、ヘッダモジュール２００２（ディスプレイスクリーン２００６を含み得る）と、エネルギーモジュール２００４と、技術モジュール２０４０と、可視化モジュール２０４２と、を含むことができる。示される態様では、ヘッダモジュール２００２は、モジュール式エネルギーシステム積み重ね体内の上部又は最上部モジュールとして機能するように構成され、したがって、その上面に沿ってコネクタを欠いてもよい。別の態様では、ヘッダモジュール２００２は、モジュール式エネルギーシステム積み重ね体内の底部又は最下部モジュールに位置付けられるように構成することができ、したがって、その底部表面に沿ってコネクタを欠いてもよい。更に別の態様では、ヘッダモジュール２００２は、モジュール式エネルギーシステム積み重ね体内の中間位置に位置付けられるように構成することができ、したがって、その底部表面及び頂部表面の両方に沿ってコネクタを含んでいてもよい。ヘッダモジュール２００２は、各モジュール２００１のシステムワイド設定及びその上の物理的制御部２０１１を通じて接続された構成要素、及び／又はディスプレイスクリーン２００６上にレンダリングされたグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）２００８を制御するように構成され得る。このような設定は、モジュール式エネルギーシステム２０００の起動、警報の音量、フットスイッチ設定、設定アイコン、ユーザインターフェースの外観若しくは構成、モジュール式エネルギーシステム２０００にログインした外科医プロファイル、及び／又は実施される外科処置のタイプを含むことができる。ヘッダモジュール２００２はまた、ヘッダモジュール２００２に接続されたモジュール２００１の通信、処理、及び／又は電力を提供するように構成することもできる。発生器モジュール１４０、２４０（図３及び図１０）とも称され得るエネルギーモジュール２００４は、図２１に示される発生器９００に関連して上述したような、電気外科用及び／又は超音波外科用器具を駆動するための１つ又は複数のエネルギーモダリティを生成するように構成され得る。技術モジュール２０４０は、追加又は拡張制御アルゴリズム（例えば、エネルギーモジュール２００４のエネルギー出力を制御するための電気外科用又は超音波制御アルゴリズム）を提供するように構成され得る。可視化モジュール２０４２は、可視化装置（すなわち、スコープ）とインターフェース接続するように構成することができ、したがって、増大した可視化機能を提供することができる。
モジュール式エネルギーシステム２０００は、モジュール２００１の機能を制御するためにモジュール２００１に接続可能であるか、又はモジュール式エネルギーシステム２０００と連携して機能するように構成されている、様々な付属品２０２９を更に含むことができる。付属品２０２９は、例えば、シングルペダルフットスイッチ２０３２、デュアルペダルフットスイッチ２０３４、及びモジュール式エネルギーシステム２０００を上部で支持するためのカート２０３０を含むことができる。フットスイッチ２０３２、２０３４は、例えば、エネルギーモジュール２００４によって出力される特定のエネルギーモダリティの起動又は機能を制御するように構成され得る。
モジュール式構成要素を利用することによって、示されたモジュール式エネルギーシステム２０００は、技術の利用可能性とともに成長し、施設及び／又は外科医の必要性にカスタマイズ可能である外科用プラットフォームを提供する。更に、モジュール式エネルギーシステム２０００は、組み合わせ装置（例えば、二重電気外科及び超音波エネルギー発生器）を支持し、カスタマイズされた組織効果のためのソフトウェア駆動アルゴリズムを支持する。なお更に、外科システムアーキテクチャは、手術にとって重要な複数の技術を単一のシステムに組み合わせることによって、主要設置面積を減少させる。
モジュール式エネルギーシステム２０００に関連して利用可能な様々なモジュール式構成要素は、単極エネルギー発生器、双極エネルギー発生器、デュアル電気外科用／超音波エネルギー発生器、ディスプレイスクリーン、並びに様々な他のモジュール及び／又は他の構成要素を含むことができ、これらのいくつかはまた、図１～図１１にも関連して上述されている。
ここで図２５Ａを参照すると、ヘッダモジュール２００２は、いくつかの態様では、ヘッダモジュール２００２に接続されたモジュール２００１に関する情報を中継するためのＧＵＩ ２００８をレンダリングするディスプレイスクリーン２００６を含むことができる。いくつかの態様では、ディスプレイスクリーン２００６のＧＵＩ２００８は、モジュール式エネルギーシステム２０００の特定の構成を構成するモジュール２００１の全ての統合された制御点を提供することができる。ＧＵＩ２００８の様々な態様は、図３０に関連して以下でより詳細に説明する。代替の態様では、ヘッダモジュール２００２は、ディスプレイスクリーン２００６を欠いていてもよいか、又はディスプレイスクリーン２００６は、ヘッダモジュール２００２のハウジング２０１０に取り外し可能に接続されてもよい。このような態様では、ヘッダモジュール２００２は、モジュール式エネルギーシステム２０００のモジュール２００１によって生成された情報を表示するように構成された外部システムに通信可能に連結可能であり得る。例えば、ロボット外科用途では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、ロボットカート又はロボット制御コンソールに通信可能に連結可能であり得、ロボット式カート又はロボット制御コンソールは、モジュール式エネルギーシステム２０００によって生成された情報をロボット外科システムのオペレータに表示するように構成される。別の例として、モジュール式エネルギーシステム２０００は、それによって見るために外科スタッフメンバーに搬送又は固定され得るモバイルディスプレイに通信可能に連結可能であり得る。更に別の例では、モジュール式エネルギーシステム２０００は、図２９に示されるように、外科用ハブ２１００、又はディスプレイ２１０４を含むことができる別のコンピュータシステムに通信可能に連結可能であり得る。モジュール式エネルギーシステム２０００とは別個であるか、又は別の方法で別個であるユーザインターフェースを利用する態様では、ユーザインターフェースは、ユーザインターフェースが接続されたモジュール２００１からの情報を表示することができるように、モジュール式エネルギーシステム２０００全体と、又はそのうちの１つ若しくは２つ以上のモジュール２００１と無線接続可能であり得る。
更に図２５Ａを参照すると、エネルギーモジュール２００４は、それに接続可能な対応する外科用器具に異なるエネルギーモダリティを送達するように構成された多数の異なるポートを含むポート組立体２０１２を含むことができる。図２４～図３０に示される特定の態様では、ポート組立体２０１２は、双極ポート２０１４と、第１の単極ポート２０１６ａと、第２の単極ポート２０１８ｂと、中立電極ポート２０１８（単極リターンパッドが接続可能である）と、組み合わせエネルギーポート２０２０と、を含む。しかしながら、ポートのこの特定の組み合わせは、単に例示目的のために提供され、ポート及び／又はエネルギーモダリティの代替の組み合わせが、ポート組立体２０１２に対して可能であり得る。
上述したように、モジュール式エネルギーシステム２０００は、異なる構成に組み立てることができる。更に、モジュール式エネルギーシステム２０００の異なる構成はまた、異なる外科処置タイプ及び／又は異なるタスクに対して利用可能でもあり得る。例えば、図２５Ａ及び図２５Ｂは、一緒に接続されたヘッダモジュール２００２（ディスプレイスクリーン２００６を含む）と、エネルギーモジュール２００４と、を含むモジュール式エネルギーシステム２０００の第１の例示的な構成を示す。このような構成は、例えば、腹腔鏡手術及び開腹手術処置に好適であり得る。
図２６Ａは、一緒に接続されたヘッダモジュール２００２（ディスプレイスクリーン２００６を含む）と、第１のエネルギーモジュール２００４ａと、第２のエネルギーモジュール２００４ｂと、を含むモジュール式エネルギーシステム２０００の第２の例示的な構成を示す。２つのエネルギーモジュール２００４ａ、２００４ｂを積み重ねることによって、モジュール式エネルギーシステム２０００は、モジュール式エネルギーシステム２０００によって第１の構成から送達可能なエネルギーモダリティのアレイを拡張するための一対のポート組立体２０１２ａ、２０１２ｂを提供することができる。したがって、モジュール式エネルギーシステム２０００の第２の構成は、２つ以上の双極／単極電気外科用器具、３つ以上の双極／単極電気外科用器具などを収容することができる。このような構成は、特に複雑な腹腔鏡手術及び開腹手術処置に好適であり得る。図２６Ｂは、ヘッダモジュール２００２がディスプレイスクリーン２００６を欠いていることを除いて、第２の構成と同様の第３の例示的な構成を示す。この構成は、上述のように、ロボット外科用途又はモバイルディスプレイ用途に好適であり得る。
図２７は、一緒に接続されたヘッダモジュール２００２（ディスプレイスクリーン２００６を含む）と、第１のエネルギーモジュール２００４ａと、第２のエネルギーモジュール２００４ｂと、技術モジュール２０４０と、を含むモジュール式エネルギーシステム２０００の第４の例示的な構成を示す。このような構成は、特に複雑な又は計算集約的な制御アルゴリズムが必要とされる外科用途に好適であり得る。代替的に、技術モジュール２０４０は、以前に公開されたモジュール（エネルギーモジュール２００４など）の機能を補完するか又は拡張する、新たに公開されるモジュールであってもよい。
図２８は、一緒に接続されたヘッダモジュール２００２（ディスプレイスクリーン２００６を含む）と、第１のエネルギーモジュール２００４ａと、第２のエネルギーモジュール２００４ｂと、技術モジュール２０４０と、可視化モジュール２０４２と、を含むモジュール式エネルギーシステム２０００の第５の例示的な構成を示す。このような構成は、ビデオフィードを可視化モジュール２０４２に連結されたスコープから中継するための専用の外科用ディスプレイ２０４４を提供することによって、内視鏡処置に好適なものになり得る。図２５Ａ～図２９に示され、上述された構成は、モジュール式エネルギーシステム２０００の様々な概念を単に例示するために提供されており、モジュール式エネルギーシステム２０００を特定の前述の構成に制限するように解釈されるべきではないことには留意すべきである。
上述したように、モジュール式エネルギーシステム２０００は、図２９に示すように、外科用ハブ２１００などの外部システムに通信可能に連結可能であり得る。このような外部システムは、内視鏡（又はカメラ若しくは別のそのような可視化装置）からの視覚的フィード及び／又はモジュール式エネルギーシステム２０００からのデータを表示するためのディスプレイスクリーン２１０４を含むことができる。このような外部システムはまた、計算を実施するための、又は他の方法でモジュール式エネルギーシステム２０００によって生成若しくは提供されたデータを分析するための、モジュール式エネルギーシステム２０００の機能又はモードを制御するための、及び／又はクラウドコンピューティングシステム若しくは別のコンピュータシステムにデータを中継するためのコンピュータシステム２１０２を含むことができる。このような外部システムはまた、複数のモジュール式エネルギーシステム２０００及び／又は他の外科システム（例えば、図１及び図２に関連して説明されるように、可視化システム１０８及び／又はロボットシステム１１０）間の動作を調整することもできる。
ここで図３０を参照すると、いくつかの態様では、ヘッダモジュール２００２は、上述のようにＧＵＩ２００８を表示するように構成されたディスプレイ２００６を含むか、又はこれを支持することができる。ディスプレイスクリーン２００６は、情報を表示することに加えて、ユーザから入力を受け取るためのタッチスクリーンを含むことができる。ＧＵＩ２００８上に表示された制御部は、ヘッダモジュール２００２に接続されたモジュール（複数可）２００１に対応することができる。いくつかの態様では、ＧＵＩ２００８の異なる部分又は領域は、特定のモジュール２００１に対応することができる。例えば、ＧＵＩ２００８の第１の部分又は領域は、第１のモジュールに対応することができ、ＧＵＩ２００８の第２の部分又は領域は、第２のモジュールに対応することができる。異なる及び／又は追加のモジュール２００１がモジュール式エネルギーシステム積み重ね体に接続されると、ＧＵＩ２００８は、新たに追加された各モジュール２００１に対して異なる及び／又は追加の制御部に対応するか、又は取り外される各モジュール２００１の制御部を取り外すように調節することができる。ヘッダモジュール２００２に接続された特定のモジュールに対応するディスプレイの各部分は、そのモジュールに対応する制御部、データ、ユーザプロンプト、及び／又は他の情報を表示することができる。例えば、図３０では、示されたＧＵＩ２００８の第１の又は上側部分２０５２は、ヘッダモジュール２００２に接続されたエネルギーモジュール２００４に関連付けられた制御及びデータを表示する。具体的には、エネルギーモジュール２００４のＧＵＩ２００８の第１の部分２０５２は、双極ポート２０１４に対応する第１のウィジェット２０５６ａ、第１の単極ポート２０１６ａに対応する第２のウィジェット２０５６ｂ、第２の単極ポート２０１６ｂに対応する第３のウィジェット２０５６ｃ、及び組み合わせエネルギーポート２０２０に対応する第４のウィジェット２０５６ｄを提供する。これらのウィジェット２０５６ａ～ｄの各々は、ポート組立体２０１２のウィジェットの対応するポートに関連するデータ、及びポート組立体２０１２のそれぞれのポートを通じてエネルギーモジュール２００４によって送達されるエネルギーモダリティのモード及び他の特徴部を制御するための制御部を提供する。例えば、ウィジェット２０５６ａ～ｄは、それぞれのポートに接続された外科用器具の電力レベルの表示、及びそれぞれのポートに接続された外科用器具の動作モードの変更（例えば、外科用器具を第１の電力レベルから第２の電力レベルに変更し、及び／又は単極外科用器具を「スプレー」モードから「ブレンド」モードに変更すること）などを行うように構成されてもよい。
一態様では、ヘッダモジュール２００２は、ＧＵＩ２００８に加えて又はその代わりに、様々な物理的制御部２０１１を含み得る。このような物理的制御部２０１１は、例えば、モジュール式エネルギーシステム２０００内のヘッダモジュール２００２に接続される各モジュール２００１の起動を制御する電源ボタンを含むことができる。代替的に、電源ボタンは、ＧＵＩ２００８の一部として表示されてもよい。したがって、ヘッダモジュール２００２は、単一の接触点として機能することができ、モジュール式エネルギーシステム２０００が構築される各個々のモジュール２００１を個別に起動及び無効化する必要性をなくすことができる。
一態様では、ヘッダモジュール２００２は、モジュール式エネルギーシステム２０００が構築される外科用モジュール２００１、又はモジュール式エネルギーシステム２０００に通信可能に連結される外科用装置と関連付けられた静止画像、ビデオ、動画、及び／又は情報を表示することができる。ヘッダモジュール２００２によって表示される静止画像及び／又はビデオは、モジュール式エネルギーシステム２０００に通信可能に連結された内視鏡又は別の可視化装置から受信することができる。ＧＵＩ２００８の動画及び／又は情報は、画像又はビデオフィード上に重ね合わせるか、又はそれに隣接して表示することができる。
一態様では、ヘッダモジュール２００２以外のモジュール２００１は、同様に情報をユーザに中継するように構成することができる。例えば、エネルギーモジュール２００４は、ポート組立体２０１２のポートの各々の周囲に配設された光組立体２０１５を含み得る。光組立体２０１５は、それらの色又は状態（例えば、点滅）に従って、ポートに関する情報をユーザに中継するように構成することができる。例えば、光組立体２０１５は、プラグがそれぞれのポート内に完全に着座されたときに、第１の色から第２の色に変化することができる。一態様では、光組立体２０１５の色又は状態は、ヘッダモジュール２００２によって制御されてもよい。例えば、ヘッダモジュール２００２は、各ポートの光組立体２０１５に、ＧＵＩ２００８上のポートの色表示に対応する色を表示させることができる。
図３１は、本開示の少なくとも１つの態様によるモジュール式エネルギーシステム３０００のスタンドアロンハブ構成のブロック図であり、図３２は、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用制御システム３０１０と統合されたモジュール式エネルギーシステム３０００のハブ構成のブロック図である。図３１及び図３２に示すように、モジュール式エネルギーシステム３０００は、スタンドアロンユニットとして利用されるか、又は１つ若しくは２つ以上の外科用ハブユニットからデータを制御及び／又は受信する外科用制御システム３０１０と統合され得る。図３１及び図３２に示される実施例では、モジュール式エネルギーシステム３０００の統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、ヘッダモジュールと、単一モジュールとして一緒に統合されたＵＩモジュールと、を含む。他の態様では、ヘッダモジュール及びＵＩモジュールは、データバス３００８を通じて通信可能に連結される別個の構成要素として提供され得る。
図３１に示すように、スタンドアロンモジュール式エネルギーシステム３０００の例は、エネルギーモジュール３００４に連結された統合ヘッダモジュール／ユーザインターフェース（ＵＩ）モジュール３００２を含む。電力及びデータは、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２とエネルギーモジュール３００４との間で電力インターフェース３００６及びデータインターフェース３００８を通じて送信される。例えば、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、データインターフェース３００８を通じてエネルギーモジュール３００４に様々なコマンドを送信することができる。このようなコマンドは、ＵＩからのユーザ入力に基づくことができる。更なる例として、電力は、電力インターフェース３００６を通じてエネルギーモジュール３００４に送信されてもよい。
図３２では、外科用ハブ構成は、制御システム３０１０と統合されたモジュール式エネルギーシステム３０００と、モジュール式エネルギーシステム３０００への及び／又はモジュール式エネルギーシステム３０００からのデータ及び電力伝送を管理するためのインターフェースシステム３０２２と、を含む。図３２に示されるモジュール式エネルギーシステムは、統合ヘッダモジュール／ＵＩモジュール３００２と、第１のエネルギーモジュール３００４と、第２のエネルギーモジュール３０１２と、を含む。一実施例では、制御システム３０１０のシステム制御ユニット３０２４と、第２のエネルギーモジュール３０１２と（第１のエネルギーモジュール３００４を通じて）、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２と（データインターフェース３００８を通じて）の間にデータ送信経路が確立される。加えて、電力経路は、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２と第２のエネルギーモジュール３０１２との間に、電力インターフェース３００６を通って第１のエネルギーモジュール３００４を通って延在する。換言すれば、一態様では、第１のエネルギーモジュール３００４は、第２のエネルギーモジュール３０１２と、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２との間で、電力インターフェース３００６及びデータインターフェース３００８を通じて電力及びデータインターフェースとして機能するように構成される。この配置により、モジュール式エネルギーシステム３０００は、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２内の専用電力及びエネルギーインターフェースを必要とせずに、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２に既に接続されているエネルギーモジュール３００４、３０１２に、追加のエネルギーモジュールをシームレスに接続することによって拡張することができるようになる。
本明細書で制御回路、制御論理、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、論理、若しくはＦＰＧＡ、又はこれらの様々な組み合わせと称され得るシステム制御ユニット３０２４は、エネルギーインターフェース３０２６及び器具通信インターフェース３０２８を介してシステムインターフェース３０２２に連結される。システムインターフェース３０２２は、第１のエネルギーインターフェース３０１４及び第１の器具通信インターフェース３０１６を介して第１のエネルギーモジュール３００４に連結される。システムインターフェース３０２２は、第２のエネルギーインターフェース３０１８及び第２の器具通信インターフェース３０２０を介して第２のエネルギーモジュール３０１２に連結される。追加のエネルギーモジュールなどの追加のモジュールがモジュール式エネルギーシステム３０００内に積み重ねられると、追加のエネルギー及び通信インターフェースがシステムインターフェース３０２２と追加モジュールとの間に提供される。
以下でより詳細に説明するように、エネルギーモジュール３００４、３０１２は、ハブに接続可能であり、様々なエネルギー外科用器具のための電気外科エネルギー（例えば、双極若しくは単極）、超音波エネルギー、又はこれらの組み合わせ（本明細書では「高度エネルギー」モジュールと称される）を発生させるように構成することができる。一般に、エネルギーモジュール３００４、３０１２は、ハードウェア／ソフトウェアインターフェースと、超音波コントローラと、高度エネルギーＲＦコントローラと、双極ＲＦコントローラと、コントローラからの出力を受信し、それに応じて様々なエネルギーモジュール３００４、３０１２の動作を制御するコントローラによって実行される制御アルゴリズムと、を含む。本開示の様々な態様では、本明細書に記載されるコントローラは、制御回路、制御論理、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、論理、若しくはＦＰＧＡ、又はこれらの様々な組み合わせとして実装されてもよい。
図３３～図３５は、本開示の少なくとも１つの態様による、ハブを形成するために一緒に接続された様々なモジュール式エネルギーシステムのブロック図である。図３３～図３５は、ハブモジュールの様々な図（例えば、回路又は制御図）を示す。モジュール式エネルギーシステム３０００は、本開示の少なくとも１つの態様による、複数のエネルギーモジュール３００４（図３４）と、３０１２（図３５）と、ヘッダモジュール３１５０（図３５）と、ＵＩモジュール３０３０（図３３）と、通信モジュール３０３２（図３３）と、を含む。ＵＩモジュール３０３０は、モジュール式エネルギーシステム３０００の１つ又は２つ以上のパラメータを制御するための様々な関連情報及び様々なユーザ制御を表示するタッチスクリーン３０４６を含む。ＵＩモジュール３０３０は、頂部ヘッダモジュール３１５０に取り付けられているが、ヘッダモジュール３１５０とは独立して操作することができるように別々に収容される。例えば、ＵＩモジュール３０３０は、ユーザによってピックアップされ、及び／又はヘッダモジュール３１５０に再取り付けされてもよい。追加的に、又は代替的に、ＵＩモジュール３０３０は、ヘッダモジュール３１５０に対してわずかに移動して、その位置及び／又は配向を調節することができる。例えば、ＵＩモジュール３０３０は、ヘッダモジュール３１５０に対して傾斜及び／又は回転させることができる。
いくつかの態様では、様々なハブモジュールは、器具状態を通信するための物理的ポートの周りの光配管を含むことができ、また、対応する器具にスクリーン上の素子を接続することもできる。光配管は、物理的ポートに取り付けられた／接続された外科用器具の状態をユーザに警報するために用いられ得る照明技術の一例である。一態様では、物理的ポートを特定の光で照明することにより、ユーザに外科用器具を物理的ポートに接続するように指示する。別の実施例では、物理的ポートを特定の光で照明することにより、ユーザは、外科用器具との既存の接続に関連するエラーを警報する。
図３３を参照すると、本開示の少なくとも１つの態様による、パススルーハブコネクタ３０３４を介して通信モジュール３０３２に連結されたユーザインターフェース（ＵＩ）モジュール３０３０のブロック図が示されている。ＵＩモジュール３０３０は、ヘッダモジュール３１５０（図３５に示される）から別個の構成要素として提供され、例えば、通信モジュール３０３２を介してヘッダモジュール３１５０に通信可能に連結されてもよい。一態様では、ＵＩモジュール３０３０は、他の接続されたモジュールから受信した宣言的な可視化及び挙動を表し、またシステム構成（例えば、言語選択、モジュール関連付けなど）などの他の集中的ＵＩ機能を実施するように構成されたＵＩプロセッサ３０４０を含むことができる。ＵＩプロセッサ３０４０は、例えば、Ｑｔ、．ＮＥＴ ＷＰＦ、又はウェブサーバなどのフレームワークを実行するプロセッサ又はシステムオンモジュール（ＳＯＭ）であり得る。
示された例では、ＵＩモジュール３０３０は、タッチスクリーン３０４６と、液晶ディスプレイ３０４８（liquid crystal display、ＬＣＤ）と、オーディオ出力３０５２（例えば、スピーカー、ブザー）と、を含む。ＵＩプロセッサ３０４０は、タッチスクリーン３０４６とＵＩプロセッサ３０４０との間に連結されたタッチコントローラ３０４４からのタッチスクリーン入力を受信するように構成される。ＵＩプロセッサ３０４０は、ＬＣＤディスプレイ３０４８に視覚情報を出力し、オーディオ増幅器３０５０を介してオーディオ出力３０５２に音声情報を出力するように構成される。ＵＩプロセッサ３０４０は、パススルーハブコネクタ３０３４に連結されたスイッチ３０４２を介して通信モジュール３０３２にインターフェース接続して、ソース装置から宛先装置へのデータを受信、処理、及び転送し、それらの間のデータ通信を制御するように構成される。ＤＣ電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３０５４を介してＵＩモジュール３０３０に供給される。ＤＣ電力は、パススルーハブコネクタ３０３４を通過して、電力バス３００６を通じて通信モジュール３０３２に渡される。データは、パススルーハブコネクタ３０３４を通って、データバス３００８を通じて通信モジュール３０３２に渡される。スイッチ３０４２、３０５６は、ソース装置から宛先装置へのデータを受信、処理、及び転送する。
図３３を続けると、通信モジュール３０３２、並びに様々な外科用ハブ及び／又は外科システムは、異なるプロトコルを実行している２つの異なるネットワーク（例えば、内部ネットワーク及び／又は病院ネットワーク）間の選択トラフィック（すなわち、データ）をシャトルするように構成されたゲートウェイ３０５８を含むことができる。通信モジュール３０３２は、通信モジュール３０３２を他のモジュールに連結するための第１のパススルーハブコネクタ３０３６を含む。示された例では、通信モジュール３０３２は、ＵＩモジュール３０３０に連結される。通信モジュール３０３２は、第２のパススルーハブコネクタ３０３８を介して他のモジュール（例えば、エネルギーモジュール）に連結されて、第１のパススルーハブコネクタ３０３６と第２のパススルーハブコネクタ３０３８との間に配設されたスイッチ３０５６を介して通信モジュール３０３２を他のモジュールに連結して、ソース装置から宛先装置へとデータを受信、処理、及び転送し、その間のデータ通信を制御するように構成される。スイッチ３０５６はまた、外部通信ポートとＵＩモジュール３０３０及び他の接続されたモジュールとの間で情報を通信するように、ゲートウェイ３０５８とも連結される。ゲートウェイ３０５８は、例えば、病院又は他のローカルネットワークと通信するためのイーサネットモジュール３０６０、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）モジュール３０６２、ＷｉＦｉモジュール３０６４、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール３０６６などの様々な通信モジュールに連結されてもよい。通信モジュールは、通信モジュール３０３２内に位置している物理的基板であってもよく、又は遠隔通信ボードに連結するポートであってもよい。
いくつかの態様では、モジュール（すなわち、取り外し可能なハードウェア）の全ては、ヘッダモジュール上に、又はヘッダモジュールと一体に配設される単一のＵＩモジュール３０３０によって制御される。図３５は、ＵＩモジュール３０３０を取り付けることができるスタンドアロンヘッダモジュール３１５０を示す。図３１、図３２、及び図３６は、統合ヘッダ／ＵＩモジュール３００２を示す。ここで図３３に戻ると、様々な態様では、モジュールの全てを単一の応答性ＵＩモジュール３００２に統合することによって、システムは、一度に複数の設備を制御及び監視するためのより単純な方法を提供する。このアプローチは、手術室（ＯＲ）における設置面積及び複雑さを大幅に減少する。
図３４を参照すると、本開示の少なくとも１つの態様による、エネルギーモジュール３００４のブロック図が示される。通信モジュール３０３２（図３３）は、通信モジュール３０３２の第２のパススルーハブコネクタ３０３８、及びエネルギーモジュール３００４の第１のパススルーハブコネクタ３０７４を介して、エネルギーモジュール３００４に連結される。エネルギーモジュール３００４は、第２のパススルーハブコネクタ３０７８を介して図３５に示される第２のエネルギーモジュール３０１２などの他のモジュールに連結されてもよい。図３４に戻ると、第１のパススルーハブコネクタ３０７４と第２のパススルーハブコネクタ３０７８との間に配設されたスイッチ３０７６は、ソース装置から宛先装置へのデータを受信、処理、及び転送し、それらの間のデータ通信を制御する。データはデータバス３００８を通じて受信及び送信される。エネルギーモジュール３０３２は、エネルギーモジュール３００４の様々な通信及び処理機能を制御するためのコントローラ３０８２を含む。
ＤＣ電力は、エネルギーモジュール３００４によって電力バス３００６を通じて受信及び送信される。電力バス３００６は、ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３１３８に連結されて、調節可能なレギュレータ３０８４、３１０７及び絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３０９６、３１１２、３１３２に電力を供給する。
一態様では、エネルギーモジュール３００４は超音波広帯域増幅器３０８６を含むことができ、超音波広帯域増幅器３０８６は、一態様では、低全高調波歪み（ＴＨＤ）レベルで任意の波形を発生させることができる線形クラスＨ増幅器であり、高調波トランスデューサを駆動することができる。超音波広帯域増幅器３０８６は、効率を最大化するために降圧調節可能なレギュレータ３０８４によって供給され、例えば、直接デジタル合成装置（direct digital synthesizer、ＤＤＳ）を介してデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実装され得るコントローラ３０８２によって制御される。ＤＤＳは、例えば、ＤＳＰに埋め込むか、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array、ＦＰＧＡ）内に実装することができる。コントローラ３０８２は、デジタル－アナログ変換器３１０６（digital-to-analog converter、ＤＡＣ）を介して超音波広帯域増幅器３０８６を制御する。超音波広帯域増幅器３０８６の出力は、超音波電力変圧器３０８８に供給され、超音波電力変圧器３０８８は、高度エネルギー受容部３１００の超音波エネルギー出力部分に連結される。超音波インピーダンスを計算するために使用され得る超音波電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、超音波ＶＩ ＦＢ変圧器３０９２を介して、高度エネルギー受容部３１００の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。超音波電圧及び電流フィードバック信号は、アナログ－デジタル変換器３１０２（Ａ／Ｄ）を通じてコントローラ３０８２にルーティングされる。また、高度エネルギー受容部３１００を通じてコントローラ３０８２に連結されているのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受け取る絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３０９６、及び中帯域幅データポート３０９８である。
一態様では、エネルギーモジュール３００４は、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８を含むことができ、この広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８は、一態様では、任意の波形を発生させることができる線形クラスＨ増幅器であり、ＲＦ負荷を出力周波数の範囲で駆動することができる。広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８は、効率を最大化するために調節可能な降圧レギュレータ３１０７によって供給され、ＤＤＳを介してＤＳＰとして実装され得るコントローラ３０８２によって制御される。ＤＤＳは、例えば、ＤＳＰに埋め込むか、又はＦＰＧＡ内に実装することができる。コントローラ３０８２は、ＤＡＣ ３１２２を介して広帯域ＲＦ増幅器３０８６を制御する。広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力は、ＲＦ選択リレー３１２４を通じて供給されてもよい。ＲＦ選択リレー３１２４は、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力信号を受信し、エネルギーモジュール３００４の様々な他の構成要素に選択的に送信するように構成される。一態様では、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力信号は、ＲＦ選択リレー３１２４を通じて、双極ＲＦエネルギー受容部３１１８のＲＦ出力部分に連結されたＲＦ電力変圧器３１１０に供給され得る。ＲＦインピーダンスを計算するために用いられ得る双極ＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３１１４を介して、双極ＲＦエネルギー受容部３１１８の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、Ａ／Ｄ ３１２０を通じてコントローラ３０８２に戻される。また、双極ＲＦエネルギー受容部３１１８を通じてコントローラ３０８２に連結されるのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受信する絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３１１２、及び低帯域幅データポート３１１６である。
上述したように、一態様では、エネルギーモジュール３００４は、作動のために定格コイル電流でコントローラ３０８２（例えば、ＦＰＧＡ）によって駆動されるＲＦ選択リレー３１２４を含むことができ、定常状態の電力散逸を制限するためにパルス幅変調（ＰＷＭ）を介して、より低い保持電流に設定することもできる。ＲＦ選択リレー３１２４の切り替えは、力誘導（安全）リレーによって達成され、接触状態の状態は、任意の単一の故障状態の緩和としてコントローラ３０８２によって感知される。一態様では、ＲＦ選択リレー３１２４は、第１の状態にあるように構成され、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８などのＲＦ源から受信された出力ＲＦ信号が、双極エネルギー受容部３１１８のＲＦ電力変圧器３１１０などのエネルギーモジュール３００４の第１の構成要素に送信される。第２の態様では、ＲＦ選択リレー３１２４は、第２の状態にあるように構成され、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８などのＲＦ源から受信された出力ＲＦ信号が、以下により詳細に記載される単極エネルギー受容部３１３６のＲＦ電力変圧器３１２８などの第２の構成要素に送信される。一般的な態様では、ＲＦ選択リレー３１２４は、コントローラ３０８２によって駆動されて、第１の状態及び第２の状態などの複数の状態の間で切り替え、エネルギーモジュール３００４の異なるエネルギー受容部間でＲＦ電力増幅器３１０８から受信した出力ＲＦ信号を送信するように構成される。
上述したように、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力はまた、ＲＦ選択リレー３１２４を通じてＲＦ単極受容部３１３６の広帯域ＲＦ電力変圧器３１２８に供給することもできる。ＲＦインピーダンスを計算するために用いられ得る単極ＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３１３０を介して、単極ＲＦエネルギー受容部３１３６の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、Ａ／Ｄ３１２６を介してコントローラ３０８２に戻される。また、単極ＲＦエネルギー受容部３１３６を通じてコントローラ３０８２に連結されるのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受信する絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３１３２、及び低帯域幅データポート３１３４である。
広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力はまた、ＲＦ選択リレー３１２４を通って、高度エネルギー受容部３１００の広帯域ＲＦ電力変圧器３０９０に供給されてもよい。ＲＦインピーダンスを計算するために用いられ得るＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３０９４を介して、高度エネルギー受容部３１００の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、Ａ／Ｄ３１０４を通じてコントローラ３０８２に戻される。
図３５は、本開示の少なくとも１つの態様による、ヘッダモジュール３１５０に連結された第２のエネルギーモジュール３０１２のブロック図である。図３４に示される第１のエネルギーモジュール３００４は、第１のエネルギーモジュール３００４の第２のパススルーハブコネクタ３０７８を第２のエネルギーモジュール３０１２の第１のパススルーハブコネクタ３０７４に連結することによって、図３５に示す第２のエネルギーモジュール３０１２に連結される。一態様では、第２のエネルギーモジュール３０１２は、図３５に示すように、第１のエネルギーモジュール３００４と同様のエネルギーモジュールであってもよい。別の態様では、第２のエネルギーモジュール２０１２は、より詳細に説明される図３７に示されるエネルギーモジュールなどの第１のエネルギーモジュールとは異なるエネルギーモジュールであってもよい。第２のエネルギーモジュール３０１２を第１のエネルギーモジュール３００４に追加すると、モジュール式エネルギーシステム３０００に機能性が追加される。
第２のエネルギーモジュール３０１２は、パススルーハブコネクタ３０７８をヘッダモジュール３１５０のパススルーハブコネクタ３１５２に接続することによって、ヘッダモジュール３１５０に連結される。一態様では、ヘッダモジュール３１５０は、電源ボタン機能３１６６、アップグレードＵＳＢモジュール３１６２を通じたソフトウェアアップグレード、システム時間管理、及び異なるプロトコルを実行してもよいイーサネットモジュール３１６４を介した外部ネットワーク（すなわち、病院又はクラウド）へのゲートウェイを管理するように構成されたヘッダプロセッサ３１５８を含むことができる。データは、パススルーハブコネクタ３１５２を通じてヘッダモジュール３１５０によって受信される。ヘッダプロセッサ３１５８はまた、スイッチ３１６０に連結されて、ソース装置から宛先装置へのデータを受信、処理、及び転送し、それらの間のデータ通信を制御する。ヘッダプロセッサ３１５８はまた、本線からの電力入力モジュール３１５４に連結されたＯＴＳ電源３１５６に連結される。
図３６は、本開示の少なくとも１つの態様による、図３３に示されるヘッダモジュールなどのハブ用のヘッダ／ユーザインターフェース（ＵＩ）モジュール３００２のブロック図である。ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、ヘッダ電力モジュール３１７２と、ヘッダ無線モジュール３１７４と、ヘッダＵＳＢモジュール３１７６と、ヘッダオーディオ／スクリーンモジュール３１７８と、ヘッダネットワークモジュール３１８０（例えば、イーサネット）と、バックプレーンコネクタ３１８２と、ヘッダ待機プロセッサモジュール３１８４と、ヘッダフットスイッチモジュール３１８６と、を含む。これらの機能モジュールは、ヘッダ／ＵＩ３００２機能を提供するように相互作用する。ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０は、機能モジュールの各々及びそれらの間の通信を制御し、ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０とヘッダフットスイッチモジュール３１８６に連結された絶縁通信モジュール３２３４との間に連結された安全限界制御ロジックモジュール３２３０、３２３２を含む。セキュリティコプロセッサ３１８８は、ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０に連結される。
ヘッダ電力モジュール３１７２は、ＯＴＳ電源ユニット３１９２（ＰＳＵ）に連結された本線からの電力エントリモジュール３１９０を含む。低電圧直流（例えば、５Ｖ）待機電力が、ＯＴＳ ＰＳＵ３１９２から低電圧電力バス３１９８を通じてヘッダ／ＵＩモジュール３００２及び他のモジュールに供給される。高電圧直流（例えば、６０Ｖ）は、ＯＴＳ ＰＳＵ３１９２から高電圧バス３２００を通じてヘッダ／ＵＩモジュール３００２に供給される。高電圧ＤＣは、ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３１９６、並びに絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３２３６に供給する。ヘッダ／待機モジュール３１８４の待機プロセッサ３２０４は、ＰＳＵ／イネーブル信号３２０２をＯＴＳ ＰＳＵ３１９２に提供する。
ヘッダ無線モジュール３１７４は、ＷｉＦｉモジュール３２１２及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール３２１４を含む。ＷｉＦｉモジュール３２１２及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール３２１４の両方は、ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０に連結される。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール３２１４は、ケーブルを使用せずに装置を接続するために使用され、ＷｉＦｉモジュール３２１２は、インターネットなどのネットワークへの高速アクセスを提供し、手術室内に位置する他の装置の中で、複数の装置、例えば、複数のエネルギーモジュール又は他のモジュール及び外科用器具などをリンクすることができる無線ネットワークを作成するために用いることができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、３０フィート未満などの短い距離でデータを交換するために使用される無線技術規格である。
ヘッダＵＳＢモジュール３１７６は、ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０に連結されたＵＳＢポート３２１６を含む。ＵＳＢモジュール３１７６は、近距離デジタルデータ通信を介してモジュール及び他の電子機器装置用の標準ケーブル接続インターフェースを提供する。ＵＳＢモジュール３１７６は、ＵＳＢ装置を備えるモジュールが、ＵＳＢケーブルを介して互いに接続されてデジタルデータを転送することを可能にする。
ヘッダオーディオ／スクリーンモジュール３１７８は、タッチコントローラ３２１８に連結されたタッチスクリーン３２２０を含む。タッチコントローラ３２１８は、ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０に連結されて、タッチスクリーン３２２０からの入力を読み取る。ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０は、ディスプレイ／ポートビデオ出力信号３２２２を介してＬＣＤディスプレイ３２２４を駆動する。ヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０は、１つ又は２つ以上のスピーカ３２２８を駆動するためにオーディオ増幅器３２２６に連結される。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、モジュール式エネルギーシステム３０００内の１つの制御部又はヘッダモジュール３００２に接続されたモジュールを制御するように構成されたタッチスクリーン３２２０ユーザインターフェースを提供する。タッチスクリーン３２２０は、モジュール式エネルギーシステム３０００内に接続された全てのモジュールを調節するために、ユーザに対する単一のアクセスポイントを維持するために使用することができる。追加のハードウェアモジュール（例えば、排煙モジュール）は、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２に接続されたときに、ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４の底部に見られてもよく、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２から切断されたときに、ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４から消えてもよい。
更に、ユーザタッチスクリーン３２２０は、モジュール式エネルギーシステム３０００に取り付けられたモジュールの設定へのアクセスを提供することができる。更に、ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４の配置は、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２に接続されているモジュールの数及びタイプに従って変化するように構成されてもよい。例えば、１つのエネルギーモジュール及び１つの排煙モジュールがヘッダ／ＵＩモジュール３００２に接続される第１の用途のために、第１のユーザインターフェースをＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示することができ、２つのエネルギーモジュールがヘッダ／ＵＩモジュール３００２に接続されている第２の用途のために、第２のユーザインターフェースをＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示することができる。更に、モジュールがモジュール式エネルギーシステム３０００から接続及び切断されると、ユーザインターフェースはＬＣＤディスプレイ３２２４上のその表示を変更することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、着色するＬＣＤディスプレイ上に表示するように構成されたユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４を提供し、ポート照明に対応する。一態様では、器具パネル及びその対応するポートの周囲のＬＥＤ光の着色は、同じであるか、又は別の方法で互いに対応する。各色は、例えば、独特の意味を伝えることができる。このようにして、ユーザは、指示がどの器具を参照しているか、及び指示の性質を迅速に評価することができる。更に、器具に関する指示は、その対応するポートの周りに並ぶＬＥＤライトの色の変化、及びそのモジュールの着色によって表すことができる。更に、スクリーン上のメッセージ及びハードウェア／ソフトウェアポートの位置合わせはまた、インターフェース上ではなく、ハードウェア上でアクションをとらなければならないことを伝える役割を果たすことができる。様々な態様では、警報が他の器具上で発生している間、全ての他の器具を使用することができる。これにより、ユーザは、指示がどの器具を参照しているか、及び指示の性質を迅速に評価することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、ユーザに処置オプションを提示するためにＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示するように構成されたユーザインターフェーススクリーンを提供する。一態様では、ユーザインターフェースは、ユーザに一連のオプション（例えば、大まかなものから詳細のものまで配置することができる）でユーザに提示するように構成されてもよい。各選択が行われた後、モジュール式エネルギーシステム３０００は、全ての選択が完了するまで次のレベルを表す。これらの設定は、ローカルで管理され、二次手段（ＵＳＢサムドライブなど）を介して転送されてもよい。代替的に、設定はポータルを介して管理され、病院内の全ての接続されたシステムに自動的に分散されてもよい。
処置オプションとしては、例えば、専門家、処置、及び処置のタイプによって分類される工場出荷時に事前設定されたオプションのリストを含むことができる。ユーザ選択を完了すると、ヘッダモジュールは、任意の接続された器具を、その特定の処置のための事前設定された設定に設定するように構成することができる。処置オプションはまた、例えば、外科医のリスト、次いで、専門家、処置、及びタイプを含むことができる。ユーザが選択を完了すると、システムは、外科医の好ましい器具を提案し、外科医の選好（すなわち、外科医の選好を記憶する各外科医に関連付けられたプロファイル）に従って、それらの器具の設定を設定することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、ＬＣＤディスプレイ３２２４上に重要な器具設定を表示するように構成されたユーザインターフェーススクリーンを提供する。一態様では、ユーザインターフェースのＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示された各器具パネルは、配置及び内容において、モジュール式エネルギーシステム３０００に差し込まれた器具に対応する。ユーザがパネルをタップすると、その特定の器具及び画面の残りの部分のための追加の設定及びオプションを明らかにするために拡張することができ、スクリーンの残りの部分は、例えば、暗くするか、又は別の方法で強調されないようにすることができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、器具に固有の制御部を備える／表示するように構成されたユーザインターフェースの器具設定パネルを提供し、ユーザがその出力の強度を増大又は減少させ、特定の機能を切り替え、それをヘッダフットスイッチモジュール３１８６に接続されたフットスイッチのようなシステム付属品とペアリングし、高度な器具設定にアクセスし、器具に関する追加の情報を見つけることを可能にする。一態様では、ユーザは、「高度な設定」制御部をタップ／選択して、ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示された高度な設定ドロアーを展開することができる。一態様では、ユーザは、次いで、器具設定パネルの右上の角部でアイコンをタップ／選択するか、又はパネルの外側の任意の場所をタップすることができ、パネルは、その元の状態へと縮小される。これらの態様では、ユーザインターフェースは、各器具パネルのレディー／ホームスクリーン上で、電力レベル及び電力モードなどの最も重要な器具設定のみをＬＣＤディスプレイ３２２４に表示するように構成される。これは、遠隔からのシステムのサイズ及び可読性を最大化するためである。いくつかの態様では、パネル及びその中の設定は、可読性を更に改善するために、システムに接続された器具の数に比例してスケーリングすることができる。より多くの器具が接続されると、パネルは、より多くの量の情報を収容するようにスケーリングされる。
ヘッダネットワークモジュール３１８０は、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２をモジュール式エネルギーシステム３０００の他のモジュールにネットワーク接続するための複数のネットワークインターフェース３２６４、３２６６、３２６８（例えば、イーサネット）を含む。示された例では、１つのネットワークインターフェース３２６４はサードパーティネットワークインターフェースであってもよく、別のネットワークインターフェース３２６６は病院ネットワークインターフェースであってもよく、更に別のネットワークインターフェース３２６８は、バックプレーンネットワークインターフェースコネクタ３１８２上に位置していてもよい。
ヘッダ待機プロセッサモジュール３１８４は、オン／オフスイッチ３２１０に連結された待機プロセッサ３２０４を含む。待機プロセッサ３２０４は、電流が導通ループ３２０６内を流れるかどうかを確認することによって、電気的導通試験を行う。導通試験は、連続性ループ３２０６にわたって小さい電圧を配置することによって実施される。シリアルバス３２０８は、待機プロセッサ３２０４をバックプレーンコネクタ３１８２に連結する。
ヘッダフットスイッチモジュール３１８６は、複数の対応する存在／ＩＤ及びスイッチ状態モジュール３２４２、３２４４、３２４６を通じて、複数のアナログフットスイッチポート３２５４、３２５６、３２５８に連結されたコントローラ３２４０をそれぞれ含む。コントローラ３２４０はまた、存在／ＩＤ及びスイッチ状態モジュール３２４８及び送受信機モジュール３２５０を介して補助ポート３２６０に連結される。補助ポート３２６０は、補助電力モジュール３２５２によって電力供給される。コントローラ３２４０は、絶縁通信モジュール３２３４、並びに第１の安全限界制御モジュール及び第２の安全限界制御モジュール３２３０、３２３２を介してヘッダ／ＵＩコントローラ３１７０に連結される。ヘッダフットスイッチモジュール３１８６はまた、ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３２３８を含む。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、アナログフットスイッチポート３２５４、３２５６、３２５８のうちのいずれか１つに接続されたフットスイッチを制御するために、ＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示するように構成されたユーザインターフェーススクリーンを提供する。いくつかの態様では、ユーザが、手で起動しない器具内のアナログフットスイッチポート３２５４、３２５６、３２５８のうちのいずれか１つに差し込むと、器具パネルは、フットスイッチアイコンの隣の警告アイコンとともに出現する。器具は、フットスイッチを使用せずに起動することができないため、器具設定は、例えばグレーアウトされてもよい。
ユーザがフットスイッチ内でアナログフットスイッチポート３２５４、３２５６、３２５８のうちのいずれか１つに差し込むと、フットスイッチがその器具に割り当てられていることを示すポップアップが出現する。フットスイッチアイコンは、フットスイッチが、器具に差し込まれ、割り当てられていることを示す。次いで、ユーザは、そのアイコン上でタップ／選択して、そのフットスイッチに関連付けられた設定を割り当て、再割り当て、割り当て解除、又は他の方法で変更することができる。これらの態様では、システムは、ロジックを使用して、フットスイッチを手で起動されない器具に自動的に割り当てるように構成されており、これにより、単一又は二重ペダルフットスイッチを適切な器具に更に割り当てることができる。ユーザがフットスイッチを割り当て／再割り当てすることを望む場合、利用することができる２つのフローがある。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、グローバルフットスイッチボタンを提供する。ユーザがグローバルフットスイッチアイコン（ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４の右上に位置する）をタップすると、フットスイッチ割り当てオーバーレイが出現し、器具モジュールの内容が薄暗くなる。各取り付けられたフットスイッチ（デュアル又はシングルペダル）の（例えば、写真のように現実的な）表現は、器具に割り当てられていない場合には底部に表示されるか、又は対応する器具パネル上に出現する。したがって、ユーザは、これらのイラストレーションを、フットスイッチ割り当てオーバーオーバーレイ内のボックス化されたアイコンとの間でドラッグアンドドロップし、フットスイッチをそれぞれの器具に割り当て、割り当て解除、及び再割り当てすることができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、本開示の少なくとも１つの態様による、フットスイッチ自動割り当てを示す、ＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示されるユーザインターフェーススクリーンを提供する。上述したように、モジュール式エネルギーシステム３０００は、手による起動を伴わない器具にフットスイッチを自動割り当てするように構成することができる。いくつかの態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、ユーザインターフェース要素を使用して物理的ポートを追跡する手段として、ユーザインターフェースＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示された色をモジュール自体の光に相関させるように構成することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、モジュール式エネルギーシステム３０００に接続された異なる数のモジュールを有するユーザインターフェースの様々な用途を示すように構成されてもよい。様々な態様では、ＬＣＤディスプレイ３２２４上に表示されるユーザインターフェース要素の全体的なレイアウト又は割合は、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２に差し込まれた器具の数及びタイプに基づいていてもよい。これらのスケーリング可能なグラフィックは、より良好な可視化のために、スクリーンのより多くを利用する手段を提供することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、モジュール式エネルギーシステム３０００に接続されたモジュールのどのポートがアクティブであるかを示すために、ＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。いくつかの態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、アクティブポートを強調表示し、非アクティブポートを薄暗くすることによって、アクティブポート対非アクティブポートを示すように構成することができる。一態様では、ポートは、アクティブであるときに色で表現することができる（例えば、黄色で単極組織凝固、青色で双極組織切断、青色で双極組織切断、及び暖白色で高度エネルギー組織切断を表現するなど）。更に、表示された色は、ポートの周囲の光配管の色と一致する。着色は、器具がアクティブである間、ユーザが他の器具の設定を変更できないことを更に示すことができる。別の例として、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、第１のエネルギーモジュールの双極、単極、及び超音波ポートをアクティブとして、第２のエネルギーモジュールの単極ポートを同様にアクティブとして示すように構成することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、グローバル設定メニューを表示するためのＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、モジュール式エネルギーシステム３０００に接続された任意のモジュールにわたって全体的な設定を制御するために、ＬＣＤディスプレイ３２２４上にメニューを表示するように構成されてもよい。グローバル設定メニューは、例えば、常に一貫した位置に表示されてもよい（例えば、主スクリーンの右上の角部で常に利用可能である）。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、外科用器具が使用されている間に設定の変更を防止するように構成されたＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。一実施例では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、接続された器具がアクティブであるときに、表示されたメニューを介して設定が変更されることを防止するように構成されてもよい。ユーザインターフェーススクリーンは、例えば、設定メニューが開いている間に器具の起動を示すために予約されるエリア（例えば、左上の角部）を含むことができる。一態様では、ユーザは、単極凝固がアクティブである間に双極設定を開いている。一態様では、次に、起動が完了すると、設定メニューを使用することができる。一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、重要な情報の表示を維持するために、重要な器具情報を示すために、専用のエリアにわたっていかなるメニュー又は他の情報をもオーバーレイしないように構成され得る。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、器具エラーを表示するように構成されたＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。一態様では、器具のエラー警告は、器具パネル自体に表示されてもよく、看護師がエラーのトラブルシューティングを行っている間に、ユーザが他の器具を使用し続けることを可能にする。これにより、ユーザは、手術を停止して器具をデバッグする必要なく手術を継続することができる。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、様々な器具に利用可能な異なるモード又は設定を表示するためのＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。様々な態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、積み重ね体／ハブに接続された外科用器具（複数可）のタイプ又は用途に適切な設定メニューを表示するように構成されてもよい。各設定メニューは、特定の器具タイプに適切な異なる電力レベル、及びエネルギー送達プロファイルなどのオプションを提供することができる。一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、双極切断、単極切断、及び単極凝固用途に利用可能な異なるモードを表示するように構成されてもよい。
一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、予め選択された設定を表示するためのＬＣＤディスプレイ３２２４上のユーザインターフェーススクリーンを示すように構成されてもよい。一態様では、ヘッダ／ＵＩモジュール３００２は、患者が手術室に入る前にモジュール式エネルギーシステム３０００が準備されるように、器具／装置設定の選択を受信するように構成されてもよい。一態様では、ユーザは、単にポートをクリックし、その後、そのポートの設定を変更することができる。図示された態様では選択されたポートは、設定が設定されていることを示すために消えかかったように出現するが、そのポートには器具は差し込まれていない。
図３７は、本開示の少なくとも１つの態様による、図３１、図３２、図３４、及び図３５に示されるエネルギーモジュールなどのハブのエネルギーモジュール３２７０のブロック図である。エネルギーモジュール３２７０は、第１のパススルーハブコネクタ及び第２のパススルーハブコネクタ３２７２、３２７６を介してヘッダモジュール、ヘッダ／ＵＩモジュール、及び他のエネルギーモジュールに連結するように構成される。第１のパススルーハブコネクタ３２７２と第２のパススルーハブコネクタ３２７６との間に配設されたスイッチ３０７６は、ソース装置から宛先装置へのデータを受信、処理、及び転送し、それらの間のデータ通信を制御する。データはデータバス３００８を通じて受信及び送信される。エネルギーモジュール３２７０は、エネルギーモジュール３２７０の様々な通信及び処理機能を制御するためのコントローラ３０８２を含む。
ＤＣ電力は、エネルギーモジュール３２７０によって電力バス３００６を通じて受信及び送信される。電力バス３００６は、ＤＣ／ＤＣ変換器モジュール３１３８に連結されて、調節可能なレギュレータ３０８４、３１０７及び絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３０９６、３１１２、３１３２に電力を供給する。
一態様では、エネルギーモジュール３２７０は超音波広帯域増幅器３０８６を含むことができ、超音波広帯域増幅器３０８６は、一態様では、低全高調波歪み（ＴＨＤ）レベルで任意の波形を発生させることができる線形クラスＨ増幅器であり、高調波トランスデューサを駆動することができる。超音波広帯域増幅器３０８６は、効率を最大化するために降圧調節可能な調節器３０８４によって供給され、例えば、直接デジタル合成装置（ＤＤＳ）を介してデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）として実装され得るコントローラ３０８２によって制御される。ＤＤＳは、例えば、トランスデューサＤＳＰに埋め込むか、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）内に実装することができる。コントローラ３０８２は、デジタル－アナログ変換器３１０６（ＤＡＣ）を介して超音波広帯域増幅器３０８６を制御する。超音波広帯域増幅器３０８６の出力は、超音波電力変圧器３０８８に供給され、超音波電力変圧器３０８８は、高度エネルギー受容部３１００の超音波エネルギー出力部分に連結される。超音波インピーダンスを計算するために使用され得る超音波電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、超音波ＶＩ ＦＢ変圧器３０９２を介して、高度エネルギー受容部３１００の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。超音波電圧及び電流フィードバック信号は、アナログマルチプレクサ３２８０及びデュアルアナログ（デジタル変換器３２７８（Ａ／Ｄ）を通じてコントローラ３０８２にルーティングされる。一態様では、デュアルＡ／Ｄ ３２７８は、８０ ＭＳＰＳのサンプリングレートを有する。また、高度エネルギー受容部３１００を通じてコントローラ３０８２に連結されているのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受信する絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３０９６、及び中帯域幅データポート３０９８である。
一態様では、エネルギーモジュール３２７０は、とりわけ、複数の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８、３２８６、３２８８を含むことができ、一態様では、広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８、３２８６、３２８８の各々は、任意の波形を発生させることができる線形クラスＨ増幅器であり、ＲＦ負荷を出力周波数の範囲で駆動することができる。広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８、３２８６、３２８８の各々は、効率を最大化するために調節可能な降圧レギュレータ３１０７によって供給され、ＤＤＳを介してＤＳＰとして実装され得るコントローラ３０８２によって制御される。ＤＤＳは、例えば、ＤＳＰに埋め込むか、又はＦＰＧＡ内に実装することができる。コントローラ３０８２は、ＤＡＣ３１２２を介して第１の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８を制御する。
図３４及び図３５に示され、説明されるエネルギーモジュール３００４、３０１２とは異なり、エネルギーモジュール３２７０は、調節可能な降圧レギュレータ３１０７からのＲＦ出力信号を受信するように構成されたＲＦ選択リレーを含まない。加えて、図３４及び図３５に図示及び説明されるエネルギーモジュール３００４、３０１２とは異なり、エネルギーモジュール３２７０は、単一のＲＦ電力増幅器の代わりに複数の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８、３２８６、３２８８を含む。一態様では、調節可能な降圧レギュレータ３１０７は、複数の状態の間で切り替わることができ、この状態では、調節可能な降圧レギュレータ３１０７は、それに接続された複数の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８、３２８６、３２８８のうちの１つに出力ＲＦ信号を出力する。コントローラ３０８２は、調節可能な降圧レギュレータ３１０７を複数の状態の間で切り替わるように構成される。第１の状態では、コントローラは、ＲＦエネルギー信号を第１の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８に出力するように調節可能な降圧レギュレータ３１０７を駆動する。第２の状態では、コントローラは、ＲＦエネルギー信号を第２の広帯域ＲＦ電力増幅器３２８６に出力するように調節可能な降圧レギュレータ３１０７を駆動する。第３の状態では、コントローラは、ＲＦエネルギー信号を第３の広帯域ＲＦ電力増幅器３２８８に出力するように調節可能な降圧レギュレータ３１０７を駆動する。
第１の広帯域ＲＦ電力増幅器３１０８の出力は、高度エネルギー受容部３１００のＲＦ出力部分に連結されたＲＦ電力変圧器３０９０に供給することができる。ＲＦインピーダンスを計算するために用いられ得るＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３０９４を介して、高度エネルギー受容部３１００の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、アナログマルチプレクサ３２８４及びコントローラ３０８２に連結されたデュアルＡ／Ｄ３２８２に連結された、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３０９４を通じてコントローラ３０８２にルーティングされる。一態様では、デュアルＡ／Ｄ３２８２は、８０ＭＳＰＳのサンプリングレートを有する。
第２のＲＦ広帯域電力増幅器３２８６の出力は、ＲＦ単極受容部３１３６のＲＦ電力変圧器３１２８を通じて供給される。ＲＦインピーダンスを計算するために用いられ得る単極ＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３１３０を介して、単極ＲＦエネルギー受容部３１３６の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、アナログマルチプレクサ３２８４及びデュアルＡ／Ｄ３２８２を通じてコントローラ３０８２にルーティングされる。また、単極ＲＦエネルギー受容部３１３６を通じてコントローラ３０８２に連結されるのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受信する絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３１３２、及び低帯域幅データポート３１３４である。
第３のＲＦ広帯域電力増幅器３２８８の出力は、双極ＲＦ受容部３１１８のＲＦ電力変圧器３１１０を通じて供給される。ＲＦインピーダンスを計算するために使用され得る双極ＲＦ電圧（Ｖ）及び電流（Ｉ）フィードバック（ＦＢ）信号は、ＲＦ ＶＩ ＦＢ変圧器３１１４を介して、双極ＲＦエネルギー受容部３１１８の入力部分を通じてコントローラ３０８２にフィードバックされる。ＲＦ電圧及び電流フィードバック信号は、アナログマルチプレクサ３２８０及びデュアルＡ／Ｄ ３２７８を通じてコントローラ３０８２にルーティングされる。また、双極ＲＦエネルギー受容部３１１８を通じてコントローラ３０８２に連結されるのは、電力バス３００６からＤＣ電力を受信する絶縁ＤＣ／ＤＣ変換器ポート３１１２、及び低帯域幅データポート３１１６である。
接触モニタ３２９０は、ＮＥ受容部３２９２に連結される。電力は、単極受容部３１３６からＮＥ受容部３２９２に供給される。
一態様では、図３１～図３７を参照すると、モジュール式エネルギーシステム３０００は、受容部３１００、３１１８、３１３６内の器具の存在を、フォトインタラプタ、磁気センサ、又は受容部３１００、３１１８、３１３６に統合された他の非接触センサを介して検出するように構成することができる。このアプローチは、ＭＴＤコネクタ上の専用の存在ピンを単一の目的に割り当てる必要性を防止し、代わりに、器具の存在を継続的に監視しながらＭＴＤ信号ピン６～９の多目的機能を可能にする。
一態様では、図３１～図３７を参照すると、モジュール式エネルギーシステム３０００のモジュールは、患者の絶縁境界を横切る高速通信（１０～５０Ｍｂ／秒）を可能にする光学リンクを含むことができる。このリンクは、装置通信、緩和信号（ウォッチドッグなど）、及び低帯域幅ランタイムデータを伝送する。いくつかの態様では、光学リンクは、非絶縁側で行うことができるリアルタイムサンプリングデータを含まない。
一態様では、図３１～図３７を参照すると、モジュール式エネルギーシステム３０００のモジュールは、（ｉ）Ａ／Ｄ及び電流源を介して存在抵抗値を読み取ることと、（ｉｉ）ハンドスイッチＱプロトコルを介してレガシーの器具と通信することと、（ｉｉｉ）ローカルバス１－ワイヤプロトコルを介して器具と通信することと、（ｉｖ）ＣＡＮ ＦＤ対応外科用器具と通信することと、を行うことができる多機能回路ブロックを含むことができる。外科用器具がエネルギー発生器モジュールによって適切に識別されると、関連するピン機能及び通信回路が有効化され、一方、他の未使用の機能は無効化され、高インピーダンス状態に設定される。
一態様では、図３１～図３７を参照すると、モジュール式エネルギーシステム３０００のモジュールは、増幅器パルス／刺激／補助ＤＣ増幅器を含むことができる。これは、フルブリッジ出力に基づく柔軟に使用できる増幅器であり、機能的絶縁を組み込む。これにより、その差動出力は、印加された部分上の任意の出力接続を参照することができる（いくつかの態様では、単極活性電極を除く）。増幅器出力は、ＤＣモータ、照明、ＦＥＴ駆動などのＤＣ用途のための中程度の出力電力で、ＤＡＣ又は方形波駆動によって提供される波形駆動を有する小さい信号線形（パルス／刺激）のいずれかであり得る。出力電圧及び電流は、機能的に絶縁された電圧及び電流フィードバックで感知されて、正確なインピーダンス及び電力測定値をＦＰＧＡに提供する。ＣＡＮ ＦＤ対応の器具と対になって、この出力はモータ／運動制御駆動を提供することができ、一方、位置又は速度フィードバックは、閉ループ制御のためのＣＡＮ ＦＤインターフェースによって提供される。
一つ以上のジェネレータを備えるエネルギーモジュールを含む外科用プラットフォームモジュール式エネルギーシステムが開示される。エネルギーモジュールは、リアルタイムクロック、及び、リアルタイムクロックに連結された制御回路を含んでもよい。制御回路は、エネルギーモジュールに連結された外科用器具の存在を検出し、エネルギーモジュールによる外科用器具の通電を監視し、リアルタイムクロックに基づいてリアルタイムで外科用器具の使用を追跡し、リアルタイムクロックに基づいて所定の使用期間後に外科手術を停止するように構成される。
エネルギーモジュールは、制御回路に連結された二つのワイヤインターフェースを含んでもよい。二つのワイヤインターフェースは、エネルギーモジュールとモノポーラ中性電極との間の電源及び通信インターフェースとして構成される。
エネルギーモジュールは、ハンドスイッチ検出回路と、ハンドスイッチに連結された外科用器具インターフェースと、外科用器具インターフェース及びハンドスイッチ検出回路に連結された制御回路とを含み得る。制御回路は、外科用器具インターフェースを介してエネルギーモジュールに連結された外科用器具の特定の要件を決定するように構成される。
エネルギーモジュールは、制御回路に連結された双方向電流源であって、調節可能な電流及び電圧設定点を含む双方向電流源と、制御回路によって制御される、電流源の出力を接地に短絡させるための第一の半導体スイッチと、半導体スイッチに連結され、電流源の出力の論理レベルを読み取るよう半導体スイッチに連結された比較器と、双方向電流源に連結されたアナログデジタル（ＡＤＣ）であって、双方向電流源の出力のアナログ電圧出力の絶対値を読み取るように構成されるＡＤＣと、制御回路によって制御される、双方向電流源の電源を出力に短絡させるように構成される第二の半導体スイッチと、双方向電流源に連結されて、電流源の出力と送受信機の差分データ線との間で切り替えられるマルチプレクサ（ＭＵＸ）と、を含み得る。
エネルギーモジュールは、ポートと、ポート及び制御回路に連結されたセンサと、ポート、センサ、及び制御回路に連結されたインターフェース回路と、を含んでもよい。センサは、ポートに連結された外科用器具の存在を検出するように構成されている。
可撓性中性電極回路
再利用可能なモノポーラ中性電極は、滅菌野内の電気外科用ジェネレータに半永久的なインターフェースを提供する。これにより、患者又は器具のデータを滅菌野から収集し、情報を電気外科用ジェネレータに戻す機会が提供される。また、電気外科用ジェネレータからステータスを制御又は取得するための固有のユーザインターフェース要素を組み込む手段も提供する。これらのタイプの中性電極強化は、電極パッドに電子回路が組み込まれることを必要とする。電子回路は、給電される必要があり、ジェネレータへの／ジェネレータからの通信インターフェースが提供されなければならない。
再利用可能なモノポーラ中性電極は、滅菌野内の電気外科用ジェネレータに半永久的なインターフェースを提供する。これにより、患者又は器具のデータを滅菌野から収集し、情報を電気外科用ジェネレータに戻す機会が提供される。また、電気外科用ジェネレータからステータスを制御又は取得するための固有のユーザインターフェース要素を組み込む手段も提供する。これらのタイプの中性電極強化は、電極パッドに電子回路が組み込まれることを必要とする。電子回路は、給電される必要があり、ジェネレータへの／ジェネレータからの通信インターフェースが提供されなければならない。
したがって、様々な態様において、本開示は、例えば、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０の高度エネルギー受容部３１００、ＲＦモノポーラ受容部３１３６、ＮＥ受容部３２９２、又はＲＦバイポーラ受容部３１１８など、電気外科用ジェネレータの同じポートを通じて複数種類の中性パッドデバイスを収容する中性電極回路構成を提供する。一態様では、本開示は、制御回路と、制御回路に連結された２ワイヤインターフェースとを含むジェネレータを提供する。２ワイヤインターフェースは、以下に記載するように、ジェネレータとモノポーラ中性電極との間の電源及び通信インターフェースとして構成される。
図３８は、本開示の少なくとも一つの態様による、複数の通信プロトコルを実施するための構成可能な電流源回路１６５１２回路を含む通信回路１６５００を示す。通信回路１６５００は、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０内に配置され、例えば、エネルギーモジュール３２７０の電気外科用ジェネレータ部分と外科用器具１６５２０内のモノポーラ中性電極との間の電源及び通信インターフェースとして構成される可撓性の２ワイヤインターフェースを提供する。エネルギーモジュール３２７０は、制御回路１６５０２を含み、絶縁回路１６５０４（例えば、絶縁変圧器、光カプラなど）を介して制御回路１６５０２と、コントローラ１６５０８との間に制御プロトコルを実施する。制御プロトコルは、中でも、１－ワイヤ、Ｉ２Ｃ、ＬＩＮ、個別のＧＰＩＯ、ＡＡＢを含む。コントローラ１６５０８は、例えば２５６位置二重チャネルＩ２Ｃ対応型デジタル抵抗器（例えば、ＡＤ５２４８）又はＤＡＣなどのＩ２Ｃ対応型デジタル電位差計を含んでもよい。コントローラ１６５０８はまた、Ｉ２Ｃバスインターフェース（例えば、ＰＣＡＬ６４０８Ａ）を介して制御回路１６５０２の遠隔Ｉ／Ｏ拡張を提供するＩ２Ｃ対ＧＰＩＯ８ビット汎用Ｉ／Ｏエキスパンダを含んでもよい。コントローラ１６５０８は、統合インターフェースＩ／Ｏエキスパンダ１－ワイヤ８チャネルアドレス指定可能スイッチ（例えば、ＤＳ２４０８）を更に含んでもよい。
コントローラ１６５０８はまた、ＬＩＮ対ＧＩＰＯインターフェース（ＵＪＡ１０２３）を含んでもよい。ＵＪＡ１０２３は、ＬＩＮ ２．０コントローラと、ＬＩＮ ２．０／ＳＡＥＪ２６０２準拠及びＬＩＮ １．３対応型の統合ＬＩＮ送受信機と、ＬＩＮスレーブに必要な３０ ｋΩ終端抵抗器と、ＬＩＮバスを介して構成可能な８つのＩ／Ｏポートとを含む、独立型ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）Ｉ／Ｏスレーブである。自動ビットレート同期回路は、１ｋｂｉｔ／ｓと２０ｋｂｉｔ／ｓとの間の任意の（マスター）ビットレートに適合する。このため、発振器が一体化される。ＬＩＮプロトコルは自律的に取り扱われ、ノードアドレス（ＮＡＤ）及びＬＩＮフレーム識別子（ＩＤ）プログラミングは、デイジーチェーン又はプラグコーディング機能と組み合わせてマスター要求及び任意のスレーブ応答メッセージによって行われる。８つの双方向性Ｉ／Ｏピンは、ＬＩＮバスメッセージを介して構成可能である。
コントローラ１６５０８は、また、ＣＰＬＤ（例えば、ＡｌｔｅｒＡ ＭａｘＶ）とのユニバーサル非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）通信インターフェースを含んでもよい。ＵＡＲＴは、パラレルデータ（８ビット）をシリアルデータに変換する。ＵＡＲＴは、ソースから１ビットずつ順次データのバイトを送信し、制御ビットで連続データをデコーディングすることによって、目的地でデータのバイトを受信する。プロセス全体がソースからのクロック入力を必要としないので、非同期通信と呼ばれる。
コントローラ１６５０８は、以下で更に説明するように、ＶＤＤ２、ＶＴｈｒｅｓｈ、ＩＯｕｔ、及びＳＷＦｉｌｔを構成するために、駆動回路１６５１０に連結される。駆動回路１６５１０は、本開示の少なくとも一つの態様による、複数の通信プロトコルを実施するように構成可能な電流源回路１６５１２を含む。構成可能な電流源回路１６５１２は、１－ワイヤプロトコル、ＬＩＮプロトコル、並びにカスタムプロトコルを含むいくつかの標準的な通信プロトコルを実施するために使用され得る。技術分野において既知であるように、１－ワイヤプロトコルは、マスターとスレーブとの間で単一のデータ線と接地基準を使用するシリアル通信プロトコルに基づく。１－ワイヤプロトコルスレーブは、様々なフォームファクタで利用可能である。１－ワイヤプロトコルスレーブの最小関数は、６４ビットＩＤ番号である。１－ワイヤデバイスは、低速（１６．３ｋｂｐｓ）データ、シグナリング、及び単一の導体を介した電力を提供する、ダラス半導体株式会社（Dallas Semiconductor Corp.）によって設計された通信バスシステムである。ＬＩＮ（ローカル相互接続ネットワーク）は、車両内の構成要素間の通信に使用されるシリアルネットワークプロトコルである。
構成可能な電流源回路１６５１２は、制御回路１６５０２（例えば、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、個別の論理）によって制御される調整可能な電流及び電圧設定点を有する電流源である。構成可能な電流源回路１６５１２の出力を接地に短絡させるために、他の好適な半導体スイッチであるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１６５１８が用いられる。これは、電極内の回路に論理が低いことをシグナリングするように機能する。比較器１６５１４は、出力の論理状態を読み取るために提供される。比較器１６５１４の出力は、絶縁回路１６５０６（例えば、絶縁変圧器、光カプラなど）を介して制御回路１６５０２に連結される。スイッチ１６５１６は、駆動回路１６５１０の内外にフィルタネットワークを切り替えるために提供される。
図３９は、本開示の少なくとも一つの態様による、複数の通信プロトコルを実施するために調節可能フィルタ１６５２６を含む通信回路１６５２０の概略図である。通信回路１６５２０は、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は個別の論理、二重Ｉ２Ｃデジタル電位差計回路１６５２４（例えば、ＡＤ５２４８）又はＤＡＣ、ＡＤＣ１６５２６、調整可能フィルタ１６５２８、及び１－ワイヤ汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）回路１６５３２に連結されたＥＥＰＲＯＭ１６５３０として実装され得る制御回路１６５２２を含む。一態様では、通信回路１６５２０は、例えば、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０の高度エネルギー受容部３１００、ＲＦモノポーラ受容部３１３６、ＮＥ受容部３２９２、又はＲＦバイポーラ受容部３１１８などのような電気外科用ジェネレータの単一ポート又は通信線１６５３６を介して一次及び二次デバイスを駆動するための第一及び第二の通信プロトコル配置を提供する。通信回路１６５２０は、第一及び第二の通信プロトコルを用いてエネルギーモジュール３２７０に接続されたデバイスと通信するように構成され、第一のプロトコルは、一次デバイスに通信するために使用され、第二のプロトコルは、第一のデバイスを介して少なくとも一つの二次デバイスに通信するために使用される。
制御回路１６５２２は、Ｒ１及びＲ２の値及び第一及び第二の半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２の状態を設定することによって、二重Ｉ２Ｃデジタル電位差計回路１６５２４を制御し、電流を調整可能フィルタ１６５２８に設定する。一態様では、デジタル電位差計回路１６５２４はＤＡＣとともに実装されてもよい。ＡＤＣ１６５２６は、アナログフィルタ電圧を変換し、対応するデジタル値を制御回路１６５２２に供給する。一態様では、ＡＤＣ１６５２６は、最大１０ＭＳＰＳのサンプリングレートを有する。好適なＡＤＣは、例えば、１～１００ＭＳＰＳのサンプリングレートを有し得る。一態様では、調節可能フィルタ１６５２８は、約５００ｋＨｚ～５ＭＨｚの帯域幅を有してもよい。好適な調整可能フィルタは、例えば、１００ｋＨｚ～５００ＭＨｚの帯域幅を有してもよい。
１－ワイヤＧＰＩＯ回路１６５３２は、通信のための単一のデータ線及び接地基準を使用してシリアルプロトコルを提供する。１－ワイヤＧＰＩＯ回路１６５３２は、１本のデータ線と接地基準との２本のワイヤのみを採用する。１－ワイヤマスター回路は、１－ワイヤバス上で一つ以上の１－ワイヤスレーブデバイスとの通信を開始及び制御する。各１－ワイヤスレーブデバイスは、１－ワイヤバスのデバイスアドレスとして機能する、固有の、変更できない工場でプログラミングされた６４ビットの識別番号（ＩＤ）を有し、これはＥＥＰＲＯＭ１６５３０に記憶されてもよい。８ビットのファミリーコードや６４ビットＩＤのサブセットは、デバイスのタイプ及び機能を識別する。
一つの構成では、１－ワイヤＧＰＩＯ回路１６５３２は、半二重双方向通信のためにデータ及び接地といった２つの接点と機能する電圧ベースのデジタルシステムである。Ｉ２Ｃ又はＳＰＩなどの他のシリアル通信システムと比較して、１－ワイヤＧＰＩＯ回路１６５３２デバイスは、瞬間接触環境で使用するように構成されてもよい。１－ワイヤプロトコルバスからの切断又は接触の損失のいずれかにより、１－ワイヤプロトコルは定義されたリセット状態に追従する。電圧が戻ると、スレーブは起こされ、その存在をシグナリングする。
ポートを介して一次デバイス及び二次デバイスを駆動するための第一及び第二の通信プロトコル配置
様々な態様では、本開示は、例えば、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０の高度エネルギー受容部３１００、ＲＦモノポーラ受容部３１３６、ＮＥ受容部３２９２、又はＲＦバイポーラ受容部３１１８などのようなエネルギー源の単一のエネルギー出力ポートを介して一次及び二次デバイスを駆動するための第一及び第二の通信プロトコル配置を提供する。一態様では、本開示は、エネルギー源に接続されたデバイスのための通信配置を提供し、第一のプロトコルは、一次デバイスに通信するために使用され、第二のプロトコルは、第一のデバイスを介して少なくとも一つの二次デバイスに通信するために使用される。
様々な態様では、本開示は、例えば、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０の高度エネルギー受容部３１００、ＲＦモノポーラ受容部３１３６、ＮＥ受容部３２９２、又はＲＦバイポーラ受容部３１１８などのようなエネルギー源の単一のエネルギー出力ポートを介して一次及び二次デバイスを駆動するための第一及び第二の通信プロトコル配置を提供する。一態様では、本開示は、エネルギー源に接続されたデバイスのための通信配置を提供し、第一のプロトコルは、一次デバイスに通信するために使用され、第二のプロトコルは、第一のデバイスを介して少なくとも一つの二次デバイスに通信するために使用される。
図４０は、本開示の少なくとも一つの態様による、一次デバイス１６６０４と通信するために一次通信プロトコル、拡張二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０と通信するために一次プロトコルと同期化された二次通信プロトコルを用いる通信システム１６６００の図１６６００である。例えば、図３７に示すエネルギーモジュール３２７０などのエネルギーモジュール１６６０２は、一次デバイス１６６０４に連結され、第一の通信プロトコルで一次デバイス１６６０４と通信する。一次デバイス１６６０４は、一つ以上の二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０に連結され、第二の通信プロトコルを用いて二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０と通信する。したがって、エネルギーモジュール１６６０２は、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０がエネルギーモジュール１６６０２に直接プラグ接続されることなく、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０と有効的に通信することができる。これにより、エネルギーモジュール１６６０２が、エネルギーモジュール１６６０２上の通信ポートの数を増加させることなく、通信することができるデバイスの数を拡張するためのフレキシビリティが提供される。一次デバイス１６６０４及び二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０は、例えば、図２２に示される外科用器具１１０４、１１０６、１１０８など、多種多様な電気外科用／超音波器具から選択されてもよく、外科用器具１１０４が超音波外科用器具である場合、外科用器具１１０６はＲＦ電気外科用器具であり、多機能外科用器具１１０８は、超音波／ＲＦ電気外科用器具の組み合わせである。一次デバイス１６６０４及び二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０は、例えば、ＣＡＮ、ＣＡＮ－ＦＤ、ＬＩＮ、１－ワイヤ、Ｉ２Ｃを含む標準通信プロトコル、並びにデバイス１６６０４、１６６０６、１６６０８、１６６１０に位置する専有の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と通信し、それに電力供給するためのカスタムプロトコルなど、本明細書に記載される複数のプロトコルを用いて、互いとエネルギーモジュール１６６０２との通信を可能にする回路及び論理を含む。
一次デバイス１６６０４は、一次コントローラ１６６２０、例えば、第一の制御回路を含み、第一の制御回路は、メッセージを局所的に処理１６６１４するか、又はそれを二次コントローラ１６６１６（例えば、第二の制御回路）に送信するかどうかを決定する通信論理回路１６６１２を有する。通信論理回路１６６１２は、第一の通信線１６６２２に連結されて、エネルギーモジュール１６６０２に及びそこからメッセージを送受信する。通信論理回路１６６１２は、二次コントローラ１６６１６に連結され、二次コントローラは第二の通信線１６６２４上で二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０に及びそこからメッセージを送受信するように構成される。通信論理回路１６６１２はまた、ローカルプロセッサ１６６１４に連結される。
したがって、エネルギーモジュール１６６０２からのメッセージが通信論理回路１６６１２によって認識される場合、メッセージはローカルプロセッサ１６６１４によって局所的に処理される。エネルギーモジュール１６６０２からのメッセージが通信論理回路１６６１２によって認識されない場合、ジェネレータからのメッセージは二次コントローラ１６６１６に供給され、二次コントローラ１６６１６は第二の通信線１６６２４上で二次プロトコルを使用して二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０からもメッセージを受信する。
図３９の通信回路１６５２０は、マルチプレクサ１６６１８を介し一次及び二次通信プロトコルを使用して、エネルギーモジュール１６６０２（例えば、エネルギーモジュール３２７０）に接続された一次デバイス１６６０４と通信するように構成されてもよい。第一のプロトコル、例えば、一次プロトコルは、一次デバイス１６６０４に通信するために使用され、第二のプロトコル、例えば、二次プロトコルは、一次デバイス１６６０４を介して二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のうちの少なくとも一つに通信するために使用される。
一次プロトコル１６６２２と、一次プロトコル１６６２２に同期化された二次プロトコル１６６２４とを含む通信配置の一実施例の説明は、図４８Ａ～５１を参照して以下に記載される。一次プロトコル１６６２２及び二次プロトコル１６６２４は、エネルギーモジュール１６６０２の単一ポートを通して一次デバイス１６６０４及び二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０を駆動するために使用される。
フレキシブルハンドスイッチ回路
電気外科用ジェネレータは、多種多様な外科用器具を支持することができる。各外科用器具内の電子回路は、単純な起動スイッチから、センサ、マイクロコントローラ、メモリデバイスなどを含む、より高度な回路までの範囲に及ぶ。通信速度、ワイヤの数、及び利用可能な電力に関して、ジェネレータと外科用器具との間のインターフェースを最適化することにより、より高度な外科用器具を支持するために必要とされる同じインフラストラクチャ内において簡単で低コストな外科用器具の使用を可能にする。
電気外科用ジェネレータは、多種多様な外科用器具を支持することができる。各外科用器具内の電子回路は、単純な起動スイッチから、センサ、マイクロコントローラ、メモリデバイスなどを含む、より高度な回路までの範囲に及ぶ。通信速度、ワイヤの数、及び利用可能な電力に関して、ジェネレータと外科用器具との間のインターフェースを最適化することにより、より高度な外科用器具を支持するために必要とされる同じインフラストラクチャ内において簡単で低コストな外科用器具の使用を可能にする。
一態様では、本開示は、エネルギー源の出力ポートと互換性のある様々な異なるハンドスイッチの複数種類の通信プロトコルに適応するハンドスイッチ回路を提供する。別の態様では、本開示は、ハンドスイッチ検出回路と、ハンドスイッチ検出回路に連結された外科用器具インターフェースと、外科用器具インターフェース及びハンドスイッチ検出回路に連結された制御回路と、を備える、ジェネレータを提供する。制御回路は、外科用器具インターフェースを介してジェネレータに連結された外科用器具の特定の要件を決定するように構成される。別の態様では、ハンドスイッチ検出回路は、通信プロトコルと寄生電力供給のためのフレキシビリティとの間に複数のフレキシビリティを提供する。
したがって、様々な態様では、本開示は、ジェネレータと外科用器具との間のインターフェースが、所与の外科用器具の特定の要件を満たすように構成され得る、フレキシブルハンドスイッチ回路構成を提供する。様々な態様では、インターフェースは、単純なアナログスイッチ検出、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ＬＩＮ、１－ワイヤ、及び、Ｉ２Ｃを含む標準通信プロトコル、並びに専有の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と通信し、それに電力を供給するためのカスタムプロトコルをサポートする。
ＬＩＮ放送シリアルネットワークは、一つのマスターノード、及び典型的には最大１５個のスレーブノードを含む１６個のノードを含む。全てのメッセージは、マスターによって開始され、最大で一つのスレーブが所与のメッセージ識別子に応答する。マスターノードはまた、それ自体のメッセージに応答することによってスレーブとして機能することができる。全ての通信がマスターによって開始されるため、衝突検出を実施する必要はない。マスター及びスレーブは、典型的にはマイクロコントローラであるが、コスト、場所、又は電力を節約するために、特殊なハードウェア又はＡＳＩＣに実装されてもよい。ＬＩＮバスは、ローカルネットワーク内でリモートアプリケーションを有効的にサポートする安価なシリアル通信プロトコルである。一態様では、ＬＩＮは、階層ネットワークにつながる既存のＣＡＮネットワークを補完するために用いられてもよい。データは、選択可能な長さの固定形態のメッセージでバス上を転送される。マスタータスクは、ブレーク信号からなるヘッダを送信し、続いて同期及び識別子フィールドを送信する。スレーブは、２、４、及び、８個のデータバイトと３個のバイトの制御情報とからなるデータフレームで応答する。
図４１は、本開示の少なくとも一つの態様による、フレキシブルハンドスイッチ回路システム１６８２０の概略図である。フレキシブルハンドスイッチ回路システム１６８２０は、器具１６８２４に連結されたフレキシブルハンドスイッチ回路１６８２２と、制御回路１６８２６と、アナログ対デジタル変換器１６８２８（ＡＤＣ）と、を備える。フレキシブルハンドスイッチ回路１６８２２は、複数のプロトコルを介して外科用器具１６８２４と通信することと、単一のワイヤ上で外科用器具１６８２４内の回路に寄生電力を供給することとの間にフレキシビリティを提供する。フレキシブルハンドスイッチ回路１６８２２は、例えば、図３７に示されるエネルギーモジュール３２７０など、エネルギーモジュールのエネルギーポートと互換性がある様々な異なるハンドスイッチのための複数種類の通信プロトコルと適応する。ここで図４１を参照するに、フレキシブルハンドスイッチ回路１６８２２は、制御回路１６８２６から制御入力を受信し、電流及び／又は論理信号を電流源１６８３０の出力１６８３２から比較器１６８３４に駆動し、それにより、以下に説明するように、制御回路１６８２６に出力１６８３６が提供される。電流源１６８３０の出力１６８３２は、電流源１６８３０に印加される電流設定点１６８３８及び電圧設定点１６８４０に基づいて電流Ｉ（＋／ー）を供給ス又はシンクすることができる。一態様では、比較器１６８３４は、アナログデバイスから利用可能な集積回路のＡＤ７９０ファミリーから選択されてもよい。比較器１６８３４は、単一の５Ｖ供給又は二重±１５Ｖ供給のいずれかから動作し得る高速（４５ｎｓ）で正確な電圧比較器である。単一供給モードでは、ＡＤ７９０の入力を接地と呼ぶことができる。二重供給モードでは、比較器１６８３４は、大きな振幅及び動的信号に対するインターフェースを容易にするために、その入力端子にわたって大きな差動電圧を処理することができる。
フレキシブルハンドスイッチ回路１６８２２は、調節可能な電流設定点１６８３８及び調節可能な電圧設定点１６８４０を有する双方向可変電流源１６８３０を備える。制御回路１６８２６は、電流及び電圧設定点１６８３８、１６８４０を設定する。演算増幅器１６８４２は、電圧設定点１６８４０を受信し、出力１６８４４を駆動する。演算増幅器１６８４０の出力１６８４４は、制御出力１６８４８を介して制御回路１６８２６によって制御されるスイッチ１６８４６に連結されて、電流源１６８３０の出力１６８３２を供給電圧レールに対して接続又は切断する。一態様では、演算増幅器１６８４２は、テキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）から入手可能なＦＥＴ入力演算増幅器のＯＰＡ×１３２シリーズから選択されてもよい。このような増幅器は、高スルーレートと広い帯域幅との組み合わせを用いて高速で優れたＤＣ性能を提供して、高速整定時間を提供する。このような増幅器は、汎用、データ取得、及び通信用途、特に高ソースインピーダンスに遭遇する場合に選択され得る。
制御回路１６８２６は、電流源の出力１６８３２を接地に接続又は切断するために、制御出力１６８２７を介してスイッチ１６８２５に連結される。制御回路１６８２６が制御出力１６８２７に信号を送ると、スイッチ１６８２５は、電流源の出力１６８３２を接地に短絡させる。電流源の出力１６８３２を接地に短絡させることにより、器具１６８２４内に位置する制御回路（例えば、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、個別論理、ＡＳＩＣ）に論理信号を供給する。制御回路１６８２６は、他の回路の中でも、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、個別論理、ＡＳＩＣを含んでもよい。
比較器１６８３４は、電流源１６８３０の出力１６８３２に連結され、電流源１６８３０の出力１６８３２上の論理信号を読み取るように構成されている。比較器１６８３４の出力１６８３６は、論理信号を制御回路１６８２６に供給する。ＡＤＣ１６８２８は、電流源１６８３０出力１１６８３２のアナログ電圧の絶対値を読み取り、制御回路１６８２６に供給するように構成されている。電流源１６８３０及び比較器１６８３４の帯域幅は、ＬＩＮ及び１－ワイヤプロトコルをサポートするのに十分な幅であり、パルス幅は約０．５ ｕｓに下げられる。制御回路１６８２６及び抵抗器Ｒ１～Ｒ５によってそれぞれの制御線１６８３３、１６８３７、１６８３９、１６８４５によって制御されるスイッチ１６８３１、１６８３５、１６８３９、１６８４３は、比較器１６８３４の入力で所望の電圧閾値１６８４７を設定して、電流源１６８３０の出力１６８３２と比較する。
制御回路１６８２６（例えば、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、個別論理、ＡＳＩＣ）は、制御線１６８４８を介してスイッチ１６８４６と連結されて、電流源１６８３０の電源Ｖ（＋／－）を電流源１６８３０の出力１６８３２に短絡させる。制御回路１６８２６が制御線１６８４８を介してスイッチ１６８４６に信号を送信すると、スイッチ１６８４６は、電流源１６８３０の出力１６８３２を電源Ｖ（＋／－）に短絡させる。これにより、通信が非アクティブであるか又は通信フレーム内に散在する間に、器具１６８２４内の制御回路に大量の電流を供給して、高電力ＬＥＤ又は触覚フィードバックモータなどのアプリケーションをサポートする技術が提供される。
一態様では、スイッチ１６８４６、１６８２５、１６８３１、１６８３５、１６８３９、１６８４３は半導体スイッチとして実装されてもよい。半導体スイッチはトランジスタを含んでもよく、様々な実施において、アナログ又はデジタルスイッチとして構成されるｎチャネル及び／又はｐチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタを含んでもよい。
可撓性ジェネレータ－器具間通信
様々な態様では、本開示は、積み重ねられた構成で互いに接続可能である様々な異なるモジュール２００１を備える、モジュール式エネルギーシステム２０００（図２４～３０）を提供する。モジュール式エネルギーシステム２０００のモジュール２００１は、例えば、ヘッダモジュール２００２（表示画面２００６を含み得る）、エネルギーモジュール２００４、技術モジュール２０４０、及び可視化モジュール２０４２を含むことができる。エネルギーモジュール３００４（図３４）、３０１２（図３５）、及び３２７０（図３７）は、より詳細にエネルギーモジュール２００４を示す。したがって、開示の簡潔性及び明瞭性のために、本明細書におけるエネルギーモジュール２００４への言及は、エネルギーモジュール３００４（図３４）、３０１２（図３５）、及び３２７０（図３７）のいずれか一つへの参照と理解されるべきである。通信プロトコルの一例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第９，２２６，７６６号に記載されている。
様々な態様では、本開示は、積み重ねられた構成で互いに接続可能である様々な異なるモジュール２００１を備える、モジュール式エネルギーシステム２０００（図２４～３０）を提供する。モジュール式エネルギーシステム２０００のモジュール２００１は、例えば、ヘッダモジュール２００２（表示画面２００６を含み得る）、エネルギーモジュール２００４、技術モジュール２０４０、及び可視化モジュール２０４２を含むことができる。エネルギーモジュール３００４（図３４）、３０１２（図３５）、及び３２７０（図３７）は、より詳細にエネルギーモジュール２００４を示す。したがって、開示の簡潔性及び明瞭性のために、本明細書におけるエネルギーモジュール２００４への言及は、エネルギーモジュール３００４（図３４）、３０１２（図３５）、及び３２７０（図３７）のいずれか一つへの参照と理解されるべきである。通信プロトコルの一例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第９，２２６，７６６号に記載されている。
エネルギーモジュール２００４は、例えば、図２２に示す外科用器具１１０４、１１０６、１１０８など、多種多様な電気外科／超音波器具と電気的に識別及び通信する必要がある、様々な電気外科／超音波ジェネレータを含み得、外科用器具１１０４が超音波外科用器具であり、外科用器具１１０６がＲＦ電気外科用器具であり、多機能外科用器具１１０８が超音波／ＲＦ電気外科用器具の組み合わせであることが理解されるであろう。エネルギーモジュール２００４及び電気外科用／超音波器具１１０４、１１０６、１１０８は、データ帯域幅、レイテンシ、回路コスト、電力要件、サイバーセキュリティロバスト性、及びノイズ免疫などの点で、非常に異なる通信ニーズを有し得る。したがって、モジュール式エネルギーシステム２０００、特にモジュール式エネルギーシステム２０００のエネルギーモジュール２００４が、複数の通信プロトコルをサポートするために必要となる。同時に、人間工学的及びコスト的な懸念は、電気外科用／超音波器具ケーブル内の導体の総数が最小に保たれることにある。
したがって、一態様では、本開示は、複数の異なる電気通信プロトコルを別々に又は組み合わせて支持するための最小数の導体を用いるための可撓性技術を提供する。一態様では、外科用器具１１０４、１１０６、１１０８内の２つのピンにわたるプレゼンス抵抗器の抵抗値は、エネルギーモジュール２００４が現在プラグインされている特定の外科用器具１１０４、１１０６、１１０８タイプと通信するために様々な支持されたプロトコルのいずれを有効（同時又は時系列的に）にするか、及び、どの導体が有効とされた一つ以上のプロトコルの電気信号にマッピングされるかを確立するために、エネルギーモジュール２００４によって最初に測定される。
図４２は、本開示の少なくとも一つの態様による、いくつかの異なる電気通信プロトコルを別々に又は組み合わせて支持するために最小数の導体を用いる相互接続図１６８００である。相互接続図１６８００では、複数のプロトコル信号源１６８０２～１６８１４が、エネルギーモジュール２００４の制御回路によって制御された複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ７を通じて、３つの出力導体出力１、出力２、及び出力３に接続されている。存在抵抗感知回路１６８１６は、出力３の導体に直接連結される。したがって、器具が取り付けられると、存在抵抗感知回路１６８１６は、器具がエネルギーモジュール２００４に接続されていることを感知する。ＬＩＮ電圧源ＶＬＩＮは、スイッチＳＷ８及びスイッチＳＷ９を介して出力１の導体に接続され、スイッチＳＷ９は全ての電圧源がスイッチを有する場合に任意選択的に提供される。ＶＬＩＮ未満の専有のプロトコル電圧源ＶＰは、スイッチＳＷ９を介して出力１の導体に接続される。ダイオード１６８１８は、最低電圧源ＶＰ上のアクティブスイッチに置換されてもよい。
図４２に示すように、専有のプロトコル信号１６８０２は、スイッチＳＷ１を介して、エネルギーモジュール受容部の出力１の導体に多重化される。１－ワイヤプロトコル信号１６８０４（ネットワーク１）は、スイッチＳＷ２を介してエネルギーモジュール受容部の出力１の導体に多重化され、１－ワイヤプロトコル信号１６８１０（ネットワーク２）は、スイッチＳＷ５を介して、エネルギーモジュール受容部の出力２の導体に多重化される。専有プロトコル信号１６８０２電圧源ＶＰは、ダイオード１６８１８及びスイッチＳＷ９を介してエネルギー源２００４の受容部の出力１の導体に接続される。ＬＩＮプロトコル信号１６８０６は、スイッチＳＷ３を介して、エネルギーモジュール受容部の出力１の導体に多重化される。ＬＩＮプロトコル信号１６８０６電圧源ＶＬＩＮは、スイッチＳＷ８及び任意選択的にＳＷ９を介して、エネルギー源２００４の受容部の出力１に導体に接続される。
ＣＡＮプロトコルは、例えば、ＣＡＮ電力１６８１４のような、別個の電力線で異なる対、例えば、ＣＡＮ（＋）信号１６８０８及びＣＡＮ（－）信号１６８１２を使用する３－ワイヤプロトコルである。図示のするように、ＣＡＮ（＋）信号１６８０８は、ＳＷ４によってエネルギーモジュール受容部の出力１の導体に多重化され、ＣＡＮ（－）信号１６８１２は、スイッチＳＷ６によってエネルギーモジュール受容部の出力２の導体に多重化され、ＣＡＮ電力１６８１４はスイッチＳＷ７によってエネルギーモジュール受容部の出力３の導体に多重化される。
スイッチＳＷ１～ＳＷ７並びにＳＷ８～ＳＷ９は、使用されるべき特定の通信プロトコルに基づいて、例えば、エネルギーモジュール３００４の制御回路３０８２（図３４，図３５）、エネルギーモジュール３２７０の制御回路３０８２（図３７）などのエネルギーモジュール２００４の制御回路を介して制御される。専有のプロトコル信号、１－ワイヤ信号、ＬＩＮ信号、及びＣＡＮ（＋）は、単一のワイヤを介して出力１に適用され得る。
一態様では、図４２に示すように、エネルギーモジュール２００４のジェネレータ内のプロトコル信号１６８０２～１６８１４の全ての電圧源ＶＬＩＮ、ＶＰ及び電流源は、取り付けられた器具（すなわち、存在抵抗感知回路１６８１６のみ）における存在抵抗値を探し、測定するのに必要なものを除いて、器具受容部の出力１、出力２、出力３の導体から最初切断される（すなわち、図４２に示される全てのスイッチは、器具が取り付けられていない場合、最初開いている）。エネルギーモジュール２００４によって特定の存在抵抗値が識別されると、エネルギーモジュール２００４におけるソフトウェア制御下で、図４２の特定のスイッチＳＷ１～ＳＷ９を閉じることによって、初期プロトコル（又は同時プロトコルのセット）が電気的に構成される。以下の表１は、図４２と一致するプロトコルの特定の実施例セットのスイッチ構成の一例を提供するが、この概念は、この特定のセットのみに限定されない。
ここで、
Ｏ＝開いている、
ＣＬ＝閉じている、
ＤＣ＝いずれでもない
ＮＣ＝接続なし
Ｖ１＝専有プロトコル電圧源、
Ｖ２＝ＬＩＮプロトコル電圧源、
Ｖ３＝ＣＡＮ電力、及び、
ＰＲ＝器具内の存在抵抗（接地）。
Ｏ＝開いている、
ＣＬ＝閉じている、
ＤＣ＝いずれでもない
ＮＣ＝接続なし
Ｖ１＝専有プロトコル電圧源、
Ｖ２＝ＬＩＮプロトコル電圧源、
Ｖ３＝ＣＡＮ電力、及び、
ＰＲ＝器具内の存在抵抗（接地）。
図４２及び表１に示す例では、ネットワーク２上の１－ワイヤプロトコル信号１６８１０は、ＣＡＮプロトコル信号１６８０８、１６８１２を除いて、他のプロトコルのうちのいずれかと同時に有効にすることができる。器具との通信が初期プロトコルで一旦確立されると、エネルギーモジュール２００４及び器具は、所望の通り、時系列的に他のプロトコルに相互に切り替えるように潜在的に協調することができ、器具がその端部で次のプロトコルに適応するように再構成することと同期してエネルギーモジュール２００４がスイッチＳＷ１～９を再構成する。
上記の図４２及び表１において「出力」とラベル付けされているが、この例では、３つの信号導体出力１、出力２、出力３のそれぞれは、双方向的に機能することができ、エネルギーモジュール２００４側（図示せず）の入力監視回路は、選択的に切り替えられるか、又は連続的に取り付けられ得る。更に、フィルタリング回路（図示せず）は、切り替え可能又は連続的に取り付けられた３つの信号導体ライン出力１、出力２、出力３のうちの一つ以上に設けられ得る。
本実施例におけるＶ１及びＶ２は、それ自体では別個の通信プロトコルではなく、むしろ、それぞれの通信プロトコルを介して同じ導体上で送信されるデータが散在された、器具に電力を伝送するための手段を提供する。追加的なこのような多重化された電源は、図４２及び表１に示される実施例に示される２つを超えて追加され得る。Ｖ３は、ＣＡＮプロトコル信号１６８０８、１６８１２と合わせて、又は、器具ケーブル内に追加のワイヤを必要とするが、実施例の他のプロトコルと任意選択的に、器具に電力を供給する。
Ｖ３が出力されている間、器具の存在を監視するエネルギーモジュール２００４の能力を維持することを含み、図４２及び表１に示される実施例に示されるように、単一の導体上にＶ３及び存在抵抗感知回路１６８１６が共存するために、様々な方法が採用され得る。
図４３は、本開示の少なくとも一つの態様による、単一の信号ワイヤ１６８６４上に存在識別（ＩＤ）抵抗ＲＩＤ１６８７２感知及びＣＡＮ（又は他のＤＣ）電力を多重化するためのマルチプレクサ回路１６８５２を備えるエネルギーモジュール１６８５０の概略図である。マルチプレクサ回路１６８５２は、コントローラ１６８５８に連結されたアナログデジタル変換器１６８５６（ＡＤＣ）を含む監視及び制御回路１６８５４を備える。マルチプレクサ回路１６８５２は、コントローラ１６８５８によって制御された第一のスイッチ１６８６０を介して信号ワイヤ１６８６４に連結された電圧（Ｖ）源１６８６２を更に備える。マルチプレクサ回路１６８５２は、コントローラ１６８５８によって制御された第二のスイッチ１６８６６を介して信号ワイヤ１６８６４に連結された電流源（Ｉ）源１６８６８を更に備える。エネルギーモジュール１６８５０は、単一の信号ワイヤ１６８６４を介して器具１６８７４に連結される。器具１６８７４は、器具回路１６８７６に連結された存在抵抗器ＲＩＤ１６８７２と、ブロッキングダイオードＤＢｌｏｃｋｉｎｇ１６８７０とを備える。
ＡＤＣ １６８５６及びコントローラ１６８５８は、第一及び第二のスイッチ１６８６０、１６８６６の状態を制御することによって、単一の信号ワイヤ１６８６４に印加される正電圧及び負電圧を管理する。電圧源１６８６２は、ＣＡＮ又は器具回路１６８７６のために電力を提供する。電流源１６８６８は、負電流を発生させ、単一の信号ワイヤ１６８６４に負電圧を生成する。ＩＤ抵抗器ＲＩＤ１６８７２は、器具１６８７４を識別するためにコントローラ１６８５８によって使用される。器具回路１６８７６は、ＣＡＮ又は電圧調節回路を含む他のデジタル回路を含む。
一態様では、エネルギーモジュール１６８５０における逆（負）電流源１６８６８は、ＣＡＮプロトコル及び／又は他のデジタル回路１６８７６を使用する器具１６８７４のブロッキングダイオード１６８７０と組み合わされて、レガシー器具及びレガシーＩＤ回路で構成される新世代の器具の識別及び接続をエネルギー源１６８５０が監視することを可能にする。電流源１６８６８はまた、エネルギーモジュール１６８５０が、ＣＡＮ及び／又はＣＡＮや器具１６８７４との他の通信プロトコルを使用するデジタル回路１６８７６を有する新世代の器具１６８７４の識別及び接続を監視し、器具１６８７４内のデジタル回路１６８７６に電力を供給することを可能にする。
したがって、エネルギーモジュール１６８５０は、後方互換性、ＣＡＮノイズ免疫及び高データレート、器具１６８７４におけるＡＳＩＣ等のカスタム電子回路を必要とすることがない器具１６８７４との通信を有するＣＡＮ－ＦＤ（フレキシブルデータレート）インターフェースを提供し、将来の器具に追加される更なる能力のための基礎を提供する。
一態様では、コントローラ１６８５８は器具１６８７４を識別する。器具１６８７４がレガシー器具又は新世代の器具（抵抗器のみ）である場合、コントローラ１６８５８は、第一のスイッチ１６８６０を開き、第二のスイッチ１６８６６を閉じて、逆電流源１６８６８が単一の信号ワイヤ１６８６４上に負電圧を発生させることを可能にする。演算増幅器絶対値回路又は他の技術を使用して、単一の信号ワイヤ１６８６４上の負電圧がＡＤＣ １６８５６に供給される。コントローラ１６８５８は、器具１６８７４が切断される（プラグ接続されていない等）まで器具１６８７４の接続を監視し続ける。コントローラ１６８５８は、器具１６８７４を識別した後、電流源１６８６８を器具１６８７４に維持する。器具１６８７４がエネルギーモジュール１６８５０に接続されている限り、ＩＤ抵抗器ＲＩＤ１６８７２にわたって電圧が存在する。信号ワイヤ１６８６４上の電圧が開回路電圧になると、コントローラ１６８５８は、器具１６８７４がプラグ接続されていないと判定する。
器具１６８７４が、ＣＡＮ回路又は他のデジタル回路１６８７６を有する新世代の器具である場合、逆電流源１６８６８は負電圧を生成する。演算増幅器絶対値回路又は他の技術を使用して、単一の信号ワイヤ１６８６４上の電圧がＡＤＣ １６８５６に供給される。コントローラ１６８５８は、器具１６８７４が切断される（プラグ接続されていない等）ことを監視する。コントローラ１６８５８は、器具１６８７４を識別した後、第二のスイッチ１６８６６を開き、第一のスイッチ１６８６０を閉じて、電圧源１６８６２を単一の信号ワイヤ１６８６４に連結することによって、器具１６８７４に正電圧を供給することに切り替える。器具１６８７４がエネルギーモジュール１６８５０に接続されている限り、ＩＤ抵抗器ＲＩＤ１６８７２を通る電流が存在する。器具の回路１６８７６によって消費される追加の電流が存在する。器具１６８７４への電流がＩＤ抵抗器ＲＩＤ１６８７２電流未満になると、コントローラ１６８５８は、器具１６８７４がプラグ接続されていないと判定する。エネルギーモジュール１６８５０は、ＣＡＮ上で器具１６８７４と通信する、又は、器具１６８７４の電圧レギュレータ又はエネルギーモジュール１６８５０が器具の回路１６８７６に５Ｖを供給できるように、５Ｖを超える電圧を印加することで器具の回路１６８７６に電力を供給する。器具のケーブル、例えば、単一の信号ワイヤ１６８６４における電圧降下、及び、ブロッキングダイオードＤＢｌｏｃｋｉｎｇ１６８７０にわたる電圧降下も克服される必要があり、電圧レギュレータにヘッドルームを提供する必要がある。
図４４Ａ～４４Ｂは、本開示の少なくとも一つの態様による、磁気装置存在識別システム１６９００を示す。図４４Ａは、プラグ接続されていない状態１６９０２にある磁気装置存在識別システム１６９００を示し、図４４Ｂは、プラグ接続された状態１６９０４にある磁気装置存在識別システム１６９００を示す。図４４Ａに示すように、磁気装置存在識別システム１６９００は、第一の北／南（Ｎ／Ｓ）の磁界配向の端面１６９１０を有する直径方向磁石１６９０８を備える器具プラグ１６９０６を含む。器具プラグ１６９０６は、エネルギーモジュール受容部１６９１２に挿入されるように構成されている。エネルギーモジュール受容部１６９１２は、第二の北／南（Ｎ／Ｓ）磁界配向の端面１６９１６を有する直径方向磁石１６９１４を含む。直径方向磁石１６９１４は、回転自在要素１６９１８に取り付けられる。
３Ｄ磁気ホール効果センサ１６９２０は、回転自在要素１６９１８に取り付けられた直径方向磁石１６９１４に作用する磁界の大きさ及び配向角度を感知するように構成されている。この情報は、例えば、外科用器具などのデバイスが、エネルギーモジュール受容部１６９１２に現在接続されているかどうか、及び例えば、外科用器具の種類など、デバイスの識別情報を処理するために、システムプロセッサ１６９２２又は制御回路に提供される。例えば、磁界の大きさは、器具がエネルギーモジュール受容部１６９１２内にプラグ接続されているかどうかを決定し、器具プラグ１６９０６上の直径方向磁石１６９０８の端面１６９１０に対する直径方向磁石１６９１４の端面１６９１６の回転角度は、器具ＩＤを決定する。
図４４Ａに示されるように、プラグ接続されていない状態１６９０２では、ホール効果センサ１６９２０によって感知された磁界の大きさが第一の閾値を下回る場合、システムプロセッサ１６９２２は、エネルギーモジュール受容部１６９１２にプラグ接続された器具が存在しないと判定する。更に、器具プラグ１６９０６上の直径方向磁石１６９０８によって生成された外部磁場の影響がない場合、回転自在要素１６９１８に取り付けられた直径方向磁石１６９１４の回転角度は、第一の所定の角度に付勢される。図４４Ａに示すように、大きさは０であり、回転角は１３５°である。第一の大きさ閾値及び第一の回転角度は、例えば、最大の０～５０％の大きさ及び１１°～１６９°又は１９１°～３４９°の回転角度などの値の範囲内で選択されてもよいことが理解されるであろう。
図４４Ｂに示すように、磁気装置存在識別システム１６９００は、プラグ接続された状態１６９０４にある。したがって、器具プラグ１６９０６上の直径方向磁石１６９０８の端面１６９１０からの磁界により、ホール効果センサ１６９２０は１００％の大きさを感知し、回転自在要素１６９１８に取り付けられた直径方向磁石１６９１４は器具プラグ１６９０６上の直径方向磁石１６９０８の端面１６９１０に対して１８０°回転する。したがって、システムプロセッサ１６９２２は、器具がエネルギーモジュール受容部１６９１２に存在すると決定し、１８０°の回転角度に基づいて、システムプロセッサ１６９２２は、器具の種類、例えば、図２２に示す外科用器具１１０４、１１０６、１１０８のうちの一つを決定し、ここでは、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、多機能外科用器具１１０８は超音波／ＲＦ電気外科用器具の組み合わせである。相対回転角度は、以下の範囲：１１°～１６９°及び１９１°～３４９°を除いて、３５０°～１０°及び１７０°～１９０°の範囲で選択され得ることが理解されるであろう。
図４５Ａ～４５Ｂは、本開示の少なくとも一つの態様による、押下可能スイッチ１６９３４を備える機械的感知ポート受容部１６９３０を示す。一態様では、文脈について図２５Ａを参照すると、エネルギーモジュール２００４は、それに接続可能な対応する外科用器具に異なるエネルギーモダリティを送るように構成される多数の異なるポートを含むポートアセンブリ２０１２を含むことができる。図２４～３０に示される特定の態様では、ポートアセンブリ２０１２は、バイポーラポート２０１４と、第一のモノポーラポート２０１６Ａと、第二のモノポーラポート２０１８ｂと、中性電極ポート２０１８（モノポーラリターンパッドが接続可能である）と、組み合わせエネルギーポート２０２０と、を含む。しかしながら、ポートのこの特定の組み合わせは、単に例示目的のために提供され、ポート及び／又はエネルギーモダリティの代替の組み合わせがポートアセンブリ２０１２に可能であり得る。ポートアセンブリ２０１２のポートのうちのいずれか一つのポートは、エネルギーモジュール２００４にプラグ接続された外科用器具の存在を検出するように構成される機械的感知ポート受容部１６９３０を含み得る。
一態様では、機械的感知ポート受容部１６９３０は、外科用器具のプラグ１６９３６を受容する、摺動接触構成を含むソケットを形成するよう開口部１６９３２を画定する。押下可能スイッチ１６９３４は、開口部１６９３２内に配置されている。機械的感知ポート受容部１６９３０は、様々な異なる器具プラグ構成を収容し、かつエネルギーモジュール２００４（図２４～３０）と外科用器具との間に電気的接続を確立するように配置された一つ以上の電気接点を更に含んでもよい。図４５Ａの機械的感知ポート受容部１６９３０は、円筒形状を有するものとして示されているが、様々な形状及びサイズの器具プラグを収容するために他の構成が本開示によって企図される。図４５Ａの非限定的な態様によると、押圧スイッチ１６９３４のアクチュエータ１６９３５部分に力Ｆが加えられたときに押圧可能なスイッチ１６９３４が作動されるように、押下可能スイッチ１６９３４は、機械的感知ポート受容部１６９３０によって画定される開口部１６９３２の内側領域に埋め込まれる。押圧可能なスイッチ１９０２４はまた、摺動プラグ１６９３６によって力Ｆが加えられたときに、押下されない（図４５Ａ）開状態（非作動）から、押下された（図４５Ｂ）閉状態に遷移するように構成される。機械的感知ポート受容部１６９３０は、押圧可能なスイッチ１６９３４が開状態又は閉状態にあるかどうかを示すように二値信号をエネルギーモジュール２００４の制御回路に送信するよう、更に構成される。
図４５Ａの非限定的な態様によると、押下可能スイッチ１６９３４は、機械的感知ポート受容部１６９３０の開口部１６９３２内に器具プラグ１６９３６の突起が挿入されないので、押下されていない非作動状態で示されている。したがって、図４５Ａの押圧可能なスイッチ１６９３４は、開状態で示され、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に挿入されるか又は接続されていないことを示すよう二値信号が制御回路に供給される（図２４～３０）。図４５Ｂは、機械的感知ポート受容部１６９３０の開口１６９３２内に挿入された器具プラグ１６９３６を示す。図４５Ｂに示されるように、外科用器具のプラグ１６９３６は、押圧可能スイッチ１６９３４のアクチュエータ１６９３５と機械的に係合し、アクチュエータ１６９３５に力Ｆを加えて、押圧可能なスイッチ１６９３４を閉状態に遷移させるようアクチュエータ１６９３５を押し下げる。したがって、機械的感知ポート受容部１６９３０は、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に接続されていることを示すよう、二値信号をエネルギーモジュール２００４の制御回路に供給する。
図４６Ａ～４６Ｂは、本開示の別の態様による、押ボタンスイッチ１６９４２を備える機械的感知ポート受容部１６９３８を示す。図４６Ａの機械的感知ポート受容部１６９３８は、押ボタン構成を含む。図４５Ａ～４５Ｂの摺動接触構成と同様に、図２４～３０に示されるポートアセンブリ２０１２のうちのいずれか一つのポートは、エネルギーモジュール２００４（図２４～３０）にプラグ接続された外科用器具の存在を検出するように構成されている図４６Ａ～４６Ｂの機械的感知ポート受容部１６９３８を含んでもよい。
押下可能スイッチ１６９３４の代わりに、押ボタンスイッチ構成は、アクチュエータ１６９４４を含む押ボタンスイッチ１６９４２を含む。機械的感知ポート受容部１６９３８は、器具プラグ１６９３６を受容するソケットを形成するための開口１６９３２を画定する。図４６Ａ～４６Ｂに示される機械的感知ポート受容部１６９３８の非限定的な態様によると、押ボタンスイッチ１６９４２のアクチュエータ１６９４４が開口部１６９４０の遠位端に近接するように、押ボタンスイッチ１６９４２は機械的感知ポート受容部１６９３８から離れて位置する。押ボタンスイッチ１６９４２のアクチュエータ１６９４４は、器具プラグ１６９３６の遠位端がアクチュエータ１６９４４に力Ｆを加え、それによりスイッチが押下されていない開状態（図４６Ａを参照）開状態から押下されている閉状態（図４６Ｂ参照）へと遷移する場合に作動するよう構成される。機械的感知ポート受容部１６９３８は、押ボタンスイッチ１６９４２が開状態又は閉状態にあるかどうかを示すように二値信号をエネルギーモジュール２００４（図２４～３０）の制御回路に送信するよう、更に構成される。
図４６Ａの非限定的な態様によれば、器具プラグ１６９３６が機械的感知ポート受容部１６９３８の開口部１６９４０内にまだ挿入されておらず、したがって、アクチュエータ１６９４４に力Ｆが加えられないため、押ボタンスイッチ１６９４２は押下されていない非作動状態で示されている。したがって、図４６Ａの押ボタンスイッチ１６９４２は、開状態にあり、機械的感知ポート受容部１６９３８は、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に接続されていないことを示す二値信号を制御回路に供給する（図２４～３０）。あるいは、図４６Ｂは、機械的感知ポート受容部１６９３８の開口１６９４０内に挿入された器具プラグ１６９３６を示す。図４６Ｂに示すように、器具プラグ１６９３６は、押ボタンスイッチ１６９４２のアクチュエータ１６９４４に機械的に係合し、力Ｆを加えて、押ボタンスイッチ１６９４２を押下して作動させ、それによって押ボタンスイッチ１６９４２を閉状態に遷移させる。したがって、機械的感知ポート受容部１６９３８は、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に接続されていることを示す二値信号をエネルギーモジュール２００４の制御回路に供給する。
図４７Ａ～４７Ｂは、本開示の一態様による、非接触近接スイッチを備える電気的感知ポート受容部１６９４６を示す。電気的感知ポート受容部１６９４６は、例えば、器具プラグ１６９３６などの導電性ターゲットを感知するための非接触ショートレンジ感知構成を提供するよう、例えば、誘導センサ１６９４８を備える非接触近接スイッチ構成を含む。電気的感知ポート受容部１６９４６は、器具プラグ１６９３６を受容するソケットを形成するための開口部１６９５０を画定する。図４７Ａ～４７Ｂの誘導センサ１６９４８は、例えば、器具プラグ１６９３６などの金属物体の近接を感知するように構成されている。誘導センサ１６９４８は、典型的なインダクタンス－デジタル変換器、コイル磁力計、及び／又は同様のものに見られる、誘導ループ又は検出器コイルを含む。検出器コイルに電力が印加されると、電磁場１６９５２が生成される。金属器具プラグ１６９３６が電磁場１６９５２の近接に接近すると、金属器具プラグ１６９３６は電磁場１６９５２と相互作用し、誘導センサ１６９４８は開状態から遷移し、このとき、器具プラグ１６９３６は、電気的感知ポート受容部１６９４６の開口部１６９５０内に閉じた状態に挿入されず、器具プラグ１６９３６は、電気的感知ポート受容部１６９４６の開口部１６９５０内に挿入される。電気的感知ポート受容部１６９４６は、誘導センサ１６９４８が開状態又は閉状態にあるかどうかを示すように二値信号をエネルギーモジュール２００４（図２４～３０）の制御回路に送信するよう、更に構成される。
図４７Ａの非限定的な態様によれば、器具プラグ１６９３６は、電気的感知ポート受容部１６９４６の開口部１６９５０内に挿入されず、したがって、電磁場１６９５２と相互作用しない。したがって、図４７Ａの誘導センサ１６９４８は開状態にあり、電気的感知ポート受容部１６９４６は、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に接続されていないことを示す二値信号をエネルギーモジュール２００４（図２４～３０）の制御回路に供給する。あるいは、器具プラグ１６９３６が電気的感知ポート受容部１６９４６の開口部１６９５０内に挿入されると、電磁場１６９５２と相互作用し、それによって誘導センサ１６９４８を閉状態に遷移させる。したがって、電気的感知ポート受容部１６９４６は、器具プラグ１６９３６がエネルギーモジュール２００４に接続されていることを示すよう、二値信号をエネルギーモジュール源２００４の制御回路に供給する。いくつかの非限定的な態様では、二値信号は、その後、起動に関連するノイズの影響を軽減するためにソフトウェアを介して処理されてもよい。更に他の非限定的な態様は、電磁場１６９５２との電気ノイズ及び意図しない干渉の影響を軽減するよう、特定の無線周波数（ＲＦ）信号をフィルタリングするように構成されている。
一態様では、誘導センサ１６９４８は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより提供されるインダクタンス－デジタル変換器ＬＤＣ１０００であってもよい。インダクタンス－デジタル変換器は、導電性ターゲットの感知を可能にする非接触ショートレンジセンサである。感知素子としてコイルを使用して、インダクタンス－デジタル変換器は、リニア／角度位置、変位、運動、圧縮、振動、金属組成物、及び多くの他の用途の、の正確な測定を行う。
図４５Ａ～４７Ｂに示す上述の機械的／電気的感知ポート受容部１６９３０、１６９３８、１６９４６の様々な組み合わせが、異なる種類の器具プラグを検出及び識別するために使用することができる。例えば、押下可能スイッチ、押ボタン、及び／又は誘導性近接スイッチを含む２つ以上の別個のスイッチは、器具がラップであるかハンドツールがポートに接続されているかを区別するために使用することができる。次いで、機械的／電気的感知ポート受容部１６９３０、１６９３８、１６９４６は、エネルギーモジュール２００４に接続された特定の種類の器具を示す信号をエネルギーモジュール２００４（図２４～３０）の制御回路に供給し、制御回路はそれに応じて反応する。
様々な態様では、本明細書に開示される器具及びデバイスは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）回路を含む。ユーザは、ペアリングモードオプションを選択することによって、ＲＦＩＤ可能エネルギー源又は器具のユーザインターフェースの表示を介して検出シーケンスを開始することができる。ペアリングモードオプションを選択することにより、ユーザインターフェースを別のディスプレイに遷移させて、ユーザにデバイスをペアリングするように促す。一つの非限定的な態様では、ＲＦＩＤ回路はＲＦＩＤ可能器具に添付され、ＲＦＩＤスキャナはＲＦＩＤ可能エネルギー源に添付される。ペアリングモードが開始されると、ユーザは、ＲＦＩＤ可能エネルギー源のＲＦＩＤスキャナに近接してＲＦＩＤ可能器具に添付されたＲＦＩＤ回路を位置決めする。追加的に又は代替的に、ＲＦＩＤ回路は、器具に関連する在庫管理ペーパーワークに添付され得る。したがって、ユーザは、ペアリングモードを開始し、ＲＦＩＤ可能エネルギー源のＲＦＩＤスキャナに近接して在庫管理ペーパーワークのＲＦＩＤ回路を位置決めすることができ、それによって、ＲＦＩＤ可能エネルギー源にＲＦＩＤ可能器具をペアリングさせる。器具又はペーパーワークを電気外科用ジェネレータの読取機に走査すると、ＲＦＩＤ可能エネルギー源のユーザインターフェースは、ＲＦＩＤ可能器具がＲＦＩＤ可能エネルギー源によって成功裏に検出され、ＲＦＩＤ可能エネルギー源とペアリングされたことの視覚的確認を提供する。ＲＦＩＤ可能器具が検出されると、制御回路は、その後、ＲＦＩＤ可能器具を識別し、任意の関連するメッセージをユーザに通信する。
いくつかの非限定的な態様では、ＲＦＩＤ回路は、各特定のＲＦＩＤ可能器具と関連付けられたデータを記憶する。例えば、ＲＦＩＤチップは、実施される回数、デバイスが使用された時間の量、及び／又は同様のものを含む、器具の使用に関連するデータを記憶してもよい。したがって、ＲＦＩＤ可能エネルギー源は、所定の使用閾値を超えたＲＦＩＤ可能器具のペアリングを排除するようにプログラムされてもよい。更なる非限定的な態様としては、ＲＦＩＤ回路が、器具の適合性に関連するデータを含む。したがって、ＲＦＩＤ可能エネルギー源は、上述のポート構成を介して接続することができないか、又は接続するべきでないＲＦＩＤ可能器具のペアリングを排除する。ＲＦＩＤ可能エネルギー源の更なる他の非限定的な態様は、エネルギー源自体のＲＦＩＤチップを含む。例えば、ＲＦＩＤチップは、病院全体にわたってエネルギー源を追跡するために使用することができる。同様に、他の非限定的な態様は、在庫管理システムと相互作用するように更に構成されるＲＦＩＤ回路を含む。例えば、ＲＦＩＤ回路は、各ＲＦＩＤ可能器具及びエネルギー源の利用を追跡するために使用することができる。そのような非限定的な態様では、使用可能な器具の数が病院によって決定される最小閾値を下回る場合、在庫管理システムはより多くの器具を注文するように構成される。
図４０を参照して前述したように、本開示は、一次デバイス１６６０４と通信するための一次通信プロトコル１６６２２と、拡張二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０。と通信するための二次通信プロトコル１６６２４とを使用する通信システム１６６００を提供する。ここで図４０及び図４８Ａ～５１を参照するに、本開示は、ここで、本開示の少なくとも一つの態様による、エネルギーモジュール１６６０２の単一のポートを介して一次デバイス１６６０４及び二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０と通信し、それらを駆動する一次プロトコル１６６２２と、一次プロトコル１６６２２と同期された二次プロトコル１６６２４を有する通信構成の一例の説明に移る。図４８Ａ～４８Ｄは、本開示の少なくとも一つの態様による、一次プロトコル１６６２２に対する二次プロトコル１６６２４の関係を示す一次及び二次プロトコル１６６２２、１６６２４の信号タイミング図である。図４８Ａ～４８Ｄに示すタイミング図は、一次プロトコル１６６２２の全二重一次通信フレーム１６６５１を介して生ずる。図４８Ａ～４８Ｄに示すタイミング図のそれぞれは、二次プロトコル１６６２４の異なる二次通信フレーム１６６５３、１６６５５、１６６５７、１６６５９を示す。図４９は、リセットコマンドのタイミング図を示す。図５０は、放送ステータス要求のタイミング図を示す。図５１は、個々のステータス要求のタイミング図を示す。
図４８Ａは、本開示の少なくとも一つの態様による、プリフェッチコマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５３のタイミング図１６６５０を示す。プリフェッチコマンド中、一次デバイス１６６０４は、図４８Ｂを参照して説明される読み出しコマンド中の時間における応答処理を可能にするよう、前もっていくつかのセットアップタスクを実施することができる。ここで図４０～４８Ａを参照するに、一次プロトコル１６６２２の一次通信フレーム１６６５１は、ビット単位の双方向読み取り及び書き込みプロトコルである。図４８Ａに示す例では、一次通信フレーム１６６５１は、ヘッダ１６６５２、スタートシーケンス１６６５４、４個のアドレスビット１６６５６（アドレス（０：３）又は単純にＡ０：Ａ３）、８個のデータビット１６６５８（データ（０：７）又は単にＤ０：Ｄ７）及びストップビット１６６６０を含む。二次通信フレーム１６６５３は、一次通信フレーム１６６５１に同期され、かつそれに対してスレーブとなる。本例では、二次通信フレーム１６６５３は、一次通信フレーム１６６５１の第４のアドレスビット１６６９０（Ａ３）に同期される。エネルギーモジュール１６６０２から第４のアドレスビット１６６９０（Ａ３）を受信する間、一次デバイス１６６０４は、可能なアドレス（Ａ３＝０，Ａ３＝１）の両方から最下位ビット（ＬＳＢ）をプリフェッチし、このとき、Ａ３＝０は、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のいずれか一つにマッピングされた一組のデータをアドレス指定し、Ａ３＝１は、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のいずれか一つにマッピングされた別の組のデータセットをアドレス指定する。図４８Ｂに示すように、第一のビット１６６９２（Ｄａｔａ（０））期間中に正しいＬＳＢがエネルギーモジュール１６６０２に送られる。
二次通信フレーム１６６５３は、第４のアドレスビット１６６９０の期間中に発生し、したがって、一次通信フレーム１６６５１よりも高レートで動作する。第４のアドレスビット１６６９０の期間内で、かつ二次通信フレーム１６６５３の開始時には、必須のアイドル時間１６６６６が設けられる。エネルギーモジュール１６６０２からの第４のアドレスビット１６６９０（Ａ３）の受信中、一次デバイス１６６０４は、一次デバイス１６６０４に連結された二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０に１６６６２を送り、プレフェッチコマンド１６６６８（Ｏｐコード＝１）を送信し、続いて、最初の３つのアドレスビット１６６７０（アドレス（０：２））を送信し、ペイロード１６６７２（Ｏｐコード、アドレス（０：２））を繰り返し、応答ライン１６６７６が高い状態に保持されている間に全ての発生に応答する前にデッドバンド１６６７４を確立する。
二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０からの応答１６６６４は、応答ライン１６６７６が低くなると、開始される。応答１６６６４期間中、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のいずれか一つのアドレス指定されたスペースからのデータは、応答クロック１６６８４の制御下で一次デバイス１６６０４に転送される。第一の応答クロック１６６８４期間中、応答ライン１６６７６は低くなる１６６７８（Ｃｍｄ Ｏｋ）。次の応答クロック１６６８４のパルスの立ち上がりエッジの間、応答ライン１６６７６は、ＬＳＢ Ａ３＝０によってアドレス指定されたデータを送信するために、高く設定される１６６８０。一次デバイス１６６０４は、応答クロック１６６８４のパルスの立ち下がりエッジの間、応答ライン１６６７６をサンプリングする。次の応答クロック１６６８４のパルスの立ち上がりエッジの間、応答ラインは、ＬＳＢ Ａ３＝１によってアドレス指定されたデータを送信するために低く設定される１６６８２。続いて、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のうちの一つはペイロード１６６８６をエコーし、データ１６６８８（Ａ３＝０，１）を繰り返す。二次通信フレーム１６６５３は、第４のＬＳＢアドレスビット１６６９０（アドレス（３））期間の終了前に終了する。応答ライン１６６７６は、高に設定が戻され、必要に応じてゼロに戻され得る。したがって、プリフェッチコマンドの結果として、一次デバイス１６６０４は、ＬＳＢ Ａ３＝０及びＡ３＝１に基づいて第一のデータビット１６６９２（データ（０））に対する両方の可能性を受信する。
図４８Ｂは、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ａに示すプリフェッチコマンドに続く読み出しコマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５５のタイミング図１６７００を示す。ここで図４０～４８Ｂを参照するに、二次通信フレーム１６６５５は、アドレス（Ａ０：Ａ３）と関連付けられているデータワード１６７０４データ（Ｄ０：Ｄ７）の残りをフェッチするためにエネルギーモジュール１６６０２への／からのデータビット１６６９２Ｄ０の交換中に発生する。本例では、二次通信フレーム１６６５５は、一次通信フレーム１６６５１の第一のデータビット１６６９２（Ｄ０）に同期される。第一のデータビット１６６９２（Ｄ０）の期間内、及び二次通信フレーム１６６５５の開始時には、必須のアイドル時間１６６６６が設けられる。
必須のアイドル時間１６６６６の後、一次デバイス１６６０４は、アドレス１６６９６（Ａ０：Ａ３）によってマッピングされた全ての二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０に、読み出しコマンド１６６９４（Ｏｐコード＝２）を送信１６６６２し、ペイロード１６６９８（Ｏｐコード、アドレス（０：３）を、デッドバンド１６６９９の前に繰り返す。二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０からの応答１６６６４は、応答ライン１６６７６が低くなると、開始される。第一の応答クロック１６６８４期間中、応答ライン１６６７６は低１６７０２（Ｃｍｄ Ｏｋ）になる。応答１６６６４期間中、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０のいずれか一つのアドレス指定されたスペースからのデータワード１６７０４（データ（０：７））の残りは、応答クロック１６６８４の制御下で一次デバイス１６６０４に転送される。その後、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０はペイロード１６７０６をエコーし、データ１６７０８（データ（０：７））を繰り返す。二次通信フレーム１６６５５は、第一のビット１６６９２（データ（０））期間の終了前に終了する。応答ライン１６６７６は、高に設定が戻され、必要に応じてゼロに戻され得る。
図４８Ｃは、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ｂに示す読み出しコマンドに続くプレ書き込みコマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５７のタイミング図１６７１０を示す。ここで図４０～４８Ｃを参照するに、二次通信フレーム１６６５７は、第８の１６７１２ビット転送時間中にエネルギーモジュール１６６０２から受信した最初の７個のデータビット（Ｄ０：Ｄ６）を書き込む。これにより、ストップビット１６６６０中の書き込み時間が短縮され、書き込みが失敗した場合に、エネルギーモジュール１６６０２を未承認（Ｎａｃｋ）にする時間が十分になる。本例では、二次通信フレーム１６６５７は、一次通信フレーム１６６５１の第８のデータビット１６７１２（Ｄ７）に同期される。第８のデータビット１６７１２（データ（７））の期間内、及び二次通信フレーム１６６５７の開始時には、必須のアイドル時間１６６６６が設けられる。
必須のアイドル時間１６６６６の後、一次デバイス１６６０４は、アドレス１６７１６（アドレス（０：３））によってマッピングされた全ての二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０に、プレ書き込みコマンド１６７１４（Ｏｐコード＝３）を送り１６６６２、次いで、エネルギーモジュール１６６０２から受信した最初の７個のデータビット１６７１８（データ（０：６））を送り、ペイロード１６７２０（Ｏｐコード、アドレス（０：３）、データ（０：６）をデッドバンド１６７２２の前に繰り返す。応答ライン１６６７６が低１６７２４（Ｃｍｄ Ｏｋ）になると、二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０からの応答１６６６４が開始される。次いで、二次通信フレーム１６６５７は、第８のビット１６７１２（データ（７））期間の終了前にペイロード１６７２６をエコーする。
図４８Ｄは、本開示の少なくとも一つの態様による、図４８Ｃに示すプレ書き込みコマンドに続く書き込みコマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５９のタイミング図１６７３０を示す。ここで図４０～４８Ｄを参照するに、二次通信フレーム１６６５９は、ストップビット１６６６０期間中に最後のデータビット１６７３４（データ（７））を送信する。一旦フルデータワード（データ（０：７））がエネルギーモジュール１６６０２から一次デバイス１６６０４によって受信されると、一次デバイス１６６０４は、書き込みコマンド１６７３２（Ｏｐ Ｃｏｄｅ＝４）を送り１６６６２最後のデータビット１６７３４（データ（７））を送信し、デッドバンド１６７３８までペイロード１６７３６を繰り返す（Ｏｐコード、データ（７））。応答ライン１６６７６が低１６７４０（Ｃｍｄ Ｏｋ）になり、ペイロード１６７４２をエコーした後、一次デバイス１６６０４は、５個の追加のクロックサイクル１６７４４を出力することで書き込みを約束し、このとき、最初の４つのシンボルは’０’１６７４８によって後続される応答デバイスＩＤ１６７４６の繰り返しである。
図４９は、本開示の少なくとも一つの態様による、リセットコマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６６１のタイミング図１６７５０を示す。ここで図４０～４９を参照するに、一次デバイス１６６０４は、リセットコマンド１６７５２（Ｏｐコード＝５）を送り１６６６２、一つ又は全ての取り付けられた二次デバイス１６７５９（Ｄｅｖ２～Ｄｅｖ１４）をリセットする。本例では、二次通信フレーム１６６６１は、最後のデータビット１６７１２（データ（７））及びストップビット１６６６０の期間中に送信される。デバイスＩＤ１６７５４「００００」は、全ての取り付けられたデバイス１６７５９（Ｄｅｖ２～Ｄｅｖ１４）をリセットするために使用される。一次デバイス１６６０４は次に、‘０’１６７５６を送り、デッドバンド１６７５８までペイロードコマンド１６７５８（Ｏｐコード、ＩＤ、’０’）を繰り返す。各取り付けられたデバイス１６７５９（Ｄｅｖ２～Ｄｅｖ１４）は、その割り当てられたタイムスロット中に応答ライン１６６７６を引き下げることによって応答する。ペイロードを１ビットずつ追加して他のＯｐコードと区別する。一次デバイス１６６０４は、リセットコマンドを３回送信し１６６６２、応答に賛成する。
図５０は、本開示の少なくとも一つの態様による、放送ステータス要求コマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６６３のタイミング図１６７６０を示す。ここで図４０～５０を参照するに、一次デバイス１６６０４は、放送ステータス要求コマンド１６７６４（Ｏｐコード＝６）を送り１６６６２、各取り付けられた二次デバイス１６７５９（Ｄｅｖ２～Ｄｅｖ１４）のステータスを要求する。本例では、二次通信フレーム１６６６３は、第６のデータビット１６７６２（データ（５））の期間中に送信される。放送ステータス要求コマンド１６７６４を送信１６６６２した後、一次デバイス１６６０４は、デッドバンド１６７６８までペイロード１６７６６（Ｏｐコード）を繰り返す。各取り付けられたデバイス１６７５９（Ｄｅｖ２～Ｄｅｖ１４）は、その割り当てられたタイムスロット中に応答ライン１６６７６を引き下げることによって応答する。
図５１は、本開示の少なくとも一つの態様による、個別のステータス要求コマンド中の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６６５のタイミング図１６７７０を示す。ここで図４０～５１を参照するに、一次デバイス１６６０４は、個別ステータス要求コマンド１６７７４（Ｏｐコード＝７）を送り１６６６２、単一のデバイスからステータスバイト１６７８６を要求する。本例では、二次通信フレーム１６６６５は、自動要求又は８個のデータビット１６７１２（データ（７））について第７のデータビット１６７７２（データ（６））の期間中に送信される。個別のステータス要求コマンド１６７７４を送信１６６６２した後、一次デバイス１６６０４は、デバイスＩＤ「００」１６７８８を送信１６６６２し、デッドバンド１６７８２までペイロード１６７７８（Ｏｐコード、ＩＤ、「００」）を繰り返す。ペイロードを２ビットずつ追加して、他のＯｐコードと区別する。応答ライン１６６７６が低１６７８４（Ｃｍｄ Ｏｋ）になると、アドレス指定されたデバイスは、要求されたバイト１６７８６を送り、ペイロード１６７８８をエコーし、情報のデータ１６７９０（データ（０：７））を繰り返す。
上記の一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５３、１６６５５、１６６５７、１６６５９、１６６６１、１６６６３、１６６６５は、具体的な例として記載されているが、当業者は、他の実装が本開示の範囲内にあることを理解するであろう。例えば、図４０及び図４８Ａ～５１を参照して説明したように、エネルギーモジュール１６６０２の単一のポートを介して一次デバイス１６６０４及び二次デバイス１６６０６、１６６０８、１６６１０を駆動するために一次プロトコル１６６２２及び一次プロトコル１６６２２と同期した二次プロトコル１６６２４を有する通信配置の範囲を限定することなく、タイミングは変化してもよく、二次通信フレーム１６６５３、１６６５５、１６６５７、１６６５９、１６６６１、１６６６３、１６６６５が一次通信フレーム１６６５１に同期されるビットは変化してもよく、一次通信フレーム１６６５１及び二次通信フレーム１６６５３、１６６５５、１６６５７、１６６５９、１６６６１、１６６６３、１６６６５の間に交換される特定のデータ、データのフォーマット、及びデータのサイズは変化してもよい。
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
実施例１．エネルギーモジュールであって、ハンドスイッチ回路と、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、外科用器具インターフェース及びハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、ハンドスイッチ回路を制御し、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、を備える、エネルギーモジュール。
実施例１．エネルギーモジュールであって、ハンドスイッチ回路と、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、外科用器具インターフェース及びハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、ハンドスイッチ回路を制御し、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、を備える、エネルギーモジュール。
実施例２．ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で外科用器具の回路に電力を供給するように構成されている、実施例１に記載のエネルギーモジュール。
実施例３．複数の通信プロトコルが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）、１－ワイヤ、又は他の専有の単一ワイヤプロトコルを、実施例１又は２に記載のエネルギーモジュール。
実施例４．ハンドスイッチ回路が、調節可能な電圧及び電流設定点を有する双方向電流源を有する、実施例１から３のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例５．制御回路が、双方向電流源の出力を接地に短絡させて、外科用器具の回路に論理信号を供給するように構成されている、実施例４に記載のエネルギーモジュール。
実施例６．制御回路が、双方向電流源の出力を正電圧供給に短絡させて、外科用器具の回路に電流を供給するように構成されている、実施例１から５のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例７．ハンドスイッチ回路が、電流源の出力及び制御回路に連結されたマルチプレクサを備え、制御回路が、双方向電流源の出力と、単一ワイヤプロトコルと、差分データ線プロトコルとの間でマルチプレクサを切り替えるように構成されている、実施例１から６のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例８．差分データ線プロトコルが、ＣＡＮ及びＣＡＮ ＦＤプロトコルを含む、実施例７に記載のエネルギーモジュール。
実施例９．ハンドスイッチ回路であって、調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成されている出力を有する双方向電流源と、双方向電流源の出力を接地端子に短絡させるように構成される第一のスイッチと、双方向電流源の出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二のスイッチと、電流源の出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサと、を備える、ハンドスイッチ回路。
実施例１０．電圧設定点を受信する演算増幅器を更に備え、双方向電流源が電流設定点を受信する、実施例９に記載のハンドスイッチ回路。
実施例１１．双方向電流源が、演算増幅器に印加された電圧設定点及び双方向電流源に印加された電流設定点に基づいて、電流を供給又はシンクするように構成されている、実施例１０に記載のハンドスイッチ回路。
実施例１２．電流源の出力に連結された比較器を更に備え、比較器が、電流源の出力の論理状態を読み取り、論理状態を器具インターフェースに送信するように構成されている、実施例９から１１のいずれか一つに記載のハンドスイッチ回路。
実施例１３．第一のスイッチが、制御回路に接続された第一のトランジスタ、及び、第一のトランジスタに接続された第二のトランジスタを備え、第一のトランジスタが制御回路から信号を受信すると、第二のトランジスタが、第一の抵抗器を通じて電流源の出力を接地端子に短絡させるように構成されている、実施例９から１２のいずれか一つに記載のハンドスイッチ回路。
実施例１４．第二のスイッチが、制御回路に接続された第三のトランジスタ、及び、第三のトランジスタに接続された第四のトランジスタを備え、第三のトランジスタが制御回路から信号を受信すると、第四のトランジスタが、第二の抵抗器を通じて電流源の出力を電圧供給端子に短絡させるように構成されている、実施例９から１３のいずれか一つに記載のハンドスイッチ回路。
実施例１５．エネルギーモジュールであって、ハンドスイッチ回路であって、調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成される出力を有する双方向電流源、双方向電流源の出力を接地端子に短絡させるように構成される第一の半導体スイッチと、双方向電流源の出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二の半導体スイッチ、並びに、電流源の出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサ、を含む、ハンドスイッチ回路と、ハンドスイッチ回路に連結された制御回路と、ハンドスイッチ回路に連結された器具と、を備え、ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて外科用器具と通信するように構成されている、エネルギーモジュール。
実施例１６．ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で外科用器具の回路に電力を供給するように構成されている、実施例１５に記載のエネルギーモジュール。
実施例１７．双方向電流源が制御回路に連結され、双方向電流源が調節可能な電流及び電圧設定点を含む、実施例１５又は１６に記載のエネルギーモジュール。
実施例１８．ハンドスイッチ回路が、電流源の出力の論理レベルを読み取るために第一の半導体スイッチに連結された比較器を有する、実施例１５から１７のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例１９．双方向電流源及び比較器が、少なくとも０．５ｕｓのパルス幅を有する、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）及び１－ワイヤプロトコルをサポートする帯域幅によって特徴付けられる、実施例１８に記載のエネルギーモジュール。
実施例２０．双方向電流源に連結されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に備え、ＡＤＣが、双方向電流源の出力のアナログ電圧出力の絶対値を読み取るように構成されている、実施例１５から１９のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例２１．ハンドスイッチ回路が、電流源の出力を切り替えるように構成されている、実施例１５から２０のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例２２．第一の半導体スイッチが、ハンドスイッチ回路に連結された器具に論理信号を供給するように構成されている、実施例１５から２１のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例２３．双方向電流源が、ハンドスイッチ回路と器具との間の通信が、非アクティブであるか又は通信フレーム内で散在されている間に、ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具に電流を供給するように構成されている、実施例１５から２２のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例２４．双方向電流源が、器具内の発光ダイオード（ＬＥＤ）、触覚フィードバックモータ、又はこれらの組み合わせを駆動するように構成されている、実施例１５から２３のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
実施例２５．送受信機が、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ＬＩＮ、及び１－ワイヤ、並びに、器具内の専有の回路と通信し、かつ電力を供給するためのカスタムプロトコルを備える、実施例１５から２４のいずれか一つに記載のエネルギーモジュール。
いくつかの形態が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細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。多くの修正、変形、変更、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、その要素によって実施さ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、変更、置換、修正、及び等価物を網羅することを意図する。
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート及び／又は実施例を用いて、装置及び／又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート及び／又は実施例が１つ若しくは２つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台若しくはフ２台以上のコンピュータ上で稼働する１つ若しくはフ２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台若しくはフ２台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ若しくはフ２つ以上のプログラムとして）、１つ若しくはフ２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ若しくはフ２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ若しくはフ２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ若しくは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装することができ、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。加えて、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、配布を実際に実行するために使用される信号搬送媒体の特定のタイプにかかわらず適用される。
様々な開示された態様を実施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配布され得る。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タイプの有形機械可読媒体が挙げられる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、「制御回路」という用語は、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（digital signal processor、ＤＳＰ）、プログラマブル論理装置（programmable logic device、PLD）、プログラマブル論理アレイ（programmable logic array、ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、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、本明細書で使用されるとき、「制御回路」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を含むが、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、アナログ形式若しくはデジタル形式、又はこれらのいくつかの組み合わせで実装されてもよいことを認識するであろう。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、「論理」という用語は、前述の動作のいずれかを実施するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び／又はハードコードされた（例えば、不揮発性の）データとして具現化されてもよい。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、「構成要素」、「システム」、「モジュール」などという用語は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのいずれかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。
本明細書の任意の態様で使用されるとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながるステップの自己無撞着シーケンスを指し、「ステップ」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、組み合わせ、比較、及び別様に操作されることが可能な電気信号又は磁気信号の形態を採る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標識である。
ネットワークとしては、パケット交換ネットワークが挙げられ得る。通信装置は、選択されたパケット交換ネットワーク通信プロトコルを使用して、互いに通信することができる。１つの例示的な通信プロトコルとしては、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を使用して通信を可能にすることができるイーサネット通信プロトコルを挙げることができる。イーサネットプロトコルは、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）によって発行された２００８年１２月発行の表題「ＩＥＥＥ８０２．３Ｓｔａｎｄａｒｄ」、及び／又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ－Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ－Ｔ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ ａｎｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ（ＣＣＩＴＴ）及び／又はｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ－ＭＰＬＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理すること（processing）」、「計算すること（computing）」、「算出すること（calculating）」、「判定すること（determining）」、「表示すること（displaying）」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又は他のそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置のアクション及び処理を指していることが理解されよう。
１つ又は２つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの配向及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び／又は絶対的であることを意図したものではない。
当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである（例えば、「含む（including）」という用語は、「～を含むが、それらに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は「～を少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は「～を含むが、それらに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきであるなど）ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも１つの（at least one）」及び「１つ又は２つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ又は２つ以上の」又は「少なくとも１つの」といった導入句及び「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」又は「１つ又は２つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
加えて、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つ又は３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」に類する表記が使用される場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ以上の選択的な用語を表すあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（複数可）で示されているが、様々な動作は、示されたもの以外の順序で実施されてもよく、又は同時に実施されてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「～に応答する」、「～に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。
「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造又は特性が少なくとも１つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参照により本明細書に組み込まれるあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。参照により本明細書に組み込まれると言及されているが、現行の定義、見解、又は本明細書に記載される他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は、組み込まれた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、組み込まれるものとする。
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ又は２つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ又は２つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例とともに、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することを可能にするようにするために、選択及び記載されたものである。本明細書ととも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。
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ともに、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することを可能にするようにするために、選択及び記載されたものである。本明細書とともに提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
〔実施の態様〕
（１） エネルギーモジュールであって、
ハンドスイッチ回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、
前記外科用器具インターフェース及び前記ハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、前記ハンドスイッチ回路を制御し、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、前記ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、を備える、エネルギーモジュール。
（２） 前記ハンドスイッチ回路が、前記単一のワイヤ上で前記外科用器具の回路に電力を供給するように構成されている、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（３） 前記複数の通信プロトコルが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）、１－ワイヤ、又は他の専有の単一ワイヤプロトコルを含む、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（４） 前記ハンドスイッチ回路が、調節可能な電圧及び電流設定点を有する双方向電流源を有する、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（５） 前記制御回路が、前記双方向電流源の出力を接地に短絡させて、前記外科用器具の前記回路に論理信号を供給するように構成されている、実施態様４に記載のエネルギーモジュール。
（１） エネルギーモジュールであって、
ハンドスイッチ回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、
前記外科用器具インターフェース及び前記ハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、前記ハンドスイッチ回路を制御し、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、前記ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、を備える、エネルギーモジュール。
（２） 前記ハンドスイッチ回路が、前記単一のワイヤ上で前記外科用器具の回路に電力を供給するように構成されている、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（３） 前記複数の通信プロトコルが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）、１－ワイヤ、又は他の専有の単一ワイヤプロトコルを含む、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（４） 前記ハンドスイッチ回路が、調節可能な電圧及び電流設定点を有する双方向電流源を有する、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（５） 前記制御回路が、前記双方向電流源の出力を接地に短絡させて、前記外科用器具の前記回路に論理信号を供給するように構成されている、実施態様４に記載のエネルギーモジュール。
（６） 前記制御回路が、前記双方向電流源の出力を正電圧供給に短絡させて、前記外科用器具の前記回路に電流を供給するように構成されている、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（７） 前記ハンドスイッチ回路が、前記電流源の前記出力及び前記制御回路に連結されたマルチプレクサを備え、前記制御回路が、前記双方向電流源の前記出力と、単一ワイヤプロトコルと、差分データ線プロトコルとの間で前記マルチプレクサを切り替えるように構成されている、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（８） 前記差分データ線プロトコルが、ＣＡＮ及びＣＡＮ ＦＤプロトコルを含む、実施態様７に記載のエネルギーモジュール。
（９） ハンドスイッチ回路であって、
調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成されている出力を有する双方向電流源と、
前記双方向電流源の前記出力を接地端子に短絡させるように構成される第一のスイッチと、
前記双方向電流源の前記出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二のスイッチと、
前記電流源の前記出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサと、を備える、ハンドスイッチ回路。
（１０） 前記電圧設定点を受信する演算増幅器を更に備え、前記双方向電流源が電流設定点を受信する、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（７） 前記ハンドスイッチ回路が、前記電流源の前記出力及び前記制御回路に連結されたマルチプレクサを備え、前記制御回路が、前記双方向電流源の前記出力と、単一ワイヤプロトコルと、差分データ線プロトコルとの間で前記マルチプレクサを切り替えるように構成されている、実施態様１に記載のエネルギーモジュール。
（８） 前記差分データ線プロトコルが、ＣＡＮ及びＣＡＮ ＦＤプロトコルを含む、実施態様７に記載のエネルギーモジュール。
（９） ハンドスイッチ回路であって、
調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成されている出力を有する双方向電流源と、
前記双方向電流源の前記出力を接地端子に短絡させるように構成される第一のスイッチと、
前記双方向電流源の前記出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二のスイッチと、
前記電流源の前記出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサと、を備える、ハンドスイッチ回路。
（１０） 前記電圧設定点を受信する演算増幅器を更に備え、前記双方向電流源が電流設定点を受信する、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１１） 前記双方向電流源が、前記演算増幅器に印加された前記電圧設定点及び前記双方向電流源に印加された前記電流設定点に基づいて、電流を供給又はシンクするように構成されている、実施態様１０に記載のハンドスイッチ回路。
（１２） 前記電流源の出力に連結された比較器を更に備え、前記比較器が、前記電流源の出力の論理状態を読み取り、前記論理状態を器具インターフェースに送信するように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１３） 前記第一のスイッチが、制御回路に接続された第一のトランジスタ、及び、前記第一のトランジスタに接続された第二のトランジスタを備え、前記第一のトランジスタが前記制御回路から信号を受信すると、前記第二のトランジスタが、第一の抵抗器を通じて前記電流源の出力を前記接地端子に短絡させるように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１４） 前記第二のスイッチが、制御回路に接続された第三のトランジスタ、及び、前記第三のトランジスタに接続された第四のトランジスタを備え、前記第三のトランジスタが前記制御回路から信号を受信すると、前記第四のトランジスタが、第二の抵抗器を通じて前記電流源の出力を前記電圧供給端子に短絡させるように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１５） エネルギーモジュールであって、
ハンドスイッチ回路であって、
調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成される出力を有する双方向電流源、
前記双方向電流源の前記出力を接地端子に短絡させるように構成される第一の半導体スイッチ、
前記双方向電流源の前記出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二の半導体スイッチ、並びに、
前記電流源の前記出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサ、を含む、ハンドスイッチ回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された制御回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された器具と、を備え、
前記ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて前記外科用器具と通信するように構成されている、エネルギーモジュール。
（１２） 前記電流源の出力に連結された比較器を更に備え、前記比較器が、前記電流源の出力の論理状態を読み取り、前記論理状態を器具インターフェースに送信するように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１３） 前記第一のスイッチが、制御回路に接続された第一のトランジスタ、及び、前記第一のトランジスタに接続された第二のトランジスタを備え、前記第一のトランジスタが前記制御回路から信号を受信すると、前記第二のトランジスタが、第一の抵抗器を通じて前記電流源の出力を前記接地端子に短絡させるように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１４） 前記第二のスイッチが、制御回路に接続された第三のトランジスタ、及び、前記第三のトランジスタに接続された第四のトランジスタを備え、前記第三のトランジスタが前記制御回路から信号を受信すると、前記第四のトランジスタが、第二の抵抗器を通じて前記電流源の出力を前記電圧供給端子に短絡させるように構成されている、実施態様９に記載のハンドスイッチ回路。
（１５） エネルギーモジュールであって、
ハンドスイッチ回路であって、
調節可能な入力電流及び電圧設定点、及び、電流を供給又はシンクするように構成される出力を有する双方向電流源、
前記双方向電流源の前記出力を接地端子に短絡させるように構成される第一の半導体スイッチ、
前記双方向電流源の前記出力を電圧供給端子に短絡させるように構成される第二の半導体スイッチ、並びに、
前記電流源の前記出力に連結されたマルチプレクサであって、電流源と送受信機の差分データ線との間で切り替わるように構成されている、マルチプレクサ、を含む、ハンドスイッチ回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された制御回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された器具と、を備え、
前記ハンドスイッチ回路が、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて前記外科用器具と通信するように構成されている、エネルギーモジュール。
（１６） 前記ハンドスイッチ回路が、前記単一のワイヤ上で前記外科用器具の回路に電力を供給するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１７） 前記双方向電流源が前記制御回路に連結され、前記双方向電流源が調節可能な電流及び電圧設定点を含む、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１８） 前記ハンドスイッチ回路が、前記電流源の出力の論理レベルを読み取るために前記第一の半導体スイッチに連結された比較器を有する、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１９） 前記双方向電流源及び前記比較器が、少なくとも０．５ｕｓのパルス幅を有する、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）及び１－ワイヤプロトコルをサポートする帯域幅によって特徴付けられる、実施態様１８に記載のエネルギーモジュール。
（２０） 前記双方向電流源に連結されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に備え、前記ＡＤＣが、前記双方向電流源の出力のアナログ電圧出力の絶対値を読み取るように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１７） 前記双方向電流源が前記制御回路に連結され、前記双方向電流源が調節可能な電流及び電圧設定点を含む、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１８） 前記ハンドスイッチ回路が、前記電流源の出力の論理レベルを読み取るために前記第一の半導体スイッチに連結された比較器を有する、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（１９） 前記双方向電流源及び前記比較器が、少なくとも０．５ｕｓのパルス幅を有する、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）及び１－ワイヤプロトコルをサポートする帯域幅によって特徴付けられる、実施態様１８に記載のエネルギーモジュール。
（２０） 前記双方向電流源に連結されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を更に備え、前記ＡＤＣが、前記双方向電流源の出力のアナログ電圧出力の絶対値を読み取るように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２１） 前記ハンドスイッチ回路が、前記電流源の出力を切り替えるように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２２） 前記第一の半導体スイッチが、前記ハンドスイッチ回路に連結された前記器具に論理信号を供給するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２３） 前記双方向電流源が、前記ハンドスイッチ回路と前記器具との間の通信が、非アクティブであるか又は通信フレーム内で散在されている間に、前記ハンドスイッチ回路に連結された前記外科用器具に電流を供給するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２４） 前記双方向電流源が、前記器具内の発光ダイオード（ＬＥＤ）、触覚フィードバックモータ、又はこれらの組み合わせを駆動するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２５） 前記送受信機が、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ＬＩＮ、及び１－ワイヤ、並びに、前記器具内の専有の回路と通信し、かつ電力を供給するためのカスタムプロトコルを備える、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２２） 前記第一の半導体スイッチが、前記ハンドスイッチ回路に連結された前記器具に論理信号を供給するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２３） 前記双方向電流源が、前記ハンドスイッチ回路と前記器具との間の通信が、非アクティブであるか又は通信フレーム内で散在されている間に、前記ハンドスイッチ回路に連結された前記外科用器具に電流を供給するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２４） 前記双方向電流源が、前記器具内の発光ダイオード（ＬＥＤ）、触覚フィードバックモータ、又はこれらの組み合わせを駆動するように構成されている、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
（２５） 前記送受信機が、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ＬＩＮ、及び１－ワイヤ、並びに、前記器具内の専有の回路と通信し、かつ電力を供給するためのカスタムプロトコルを備える、実施態様１５に記載のエネルギーモジュール。
Claims (6)
- エネルギーモジュールであって、
双方向電流源を備え、エネルギー源の出力ポートと互換性のある様々な異なる外科用器具のハンドスイッチの複数種類の通信プロトコルに適応するよう構成されたハンドスイッチ回路であって、単一のワイヤ上で前記外科用器具の回路に電力を供給するハンドスイッチ回路と、
前記ハンドスイッチ回路に連結された外科用器具インターフェースと、
前記外科用器具インターフェース及び前記ハンドスイッチ回路に連結された制御回路であって、前記ハンドスイッチ回路を制御し、単一のワイヤ上で複数の通信プロトコルを用いて、前記ハンドスイッチ回路に連結された前記外科用器具と通信させるように構成されている、制御回路と、
前記双方向電流源の出力に連結されて前記双方向電流源の出力の論理信号を読み取り、前記制御回路に前記論理信号を供給するように構成されたコンパレータであって、単一供給モードまたは二重供給モードで動作可能であり、前記二重供給モードでは前記単一供給モードよりも大きな差動電圧を扱えるように構成されたコンパレータと、
を備える、エネルギーモジュール。 - 前記複数の通信プロトコルが、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、フレキシブルデータレートを有するＣＡＮ（ＣＡＮ－ＦＤ）、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）、又は１－ワイヤを含む、請求項１に記載のエネルギーモジュール。
- 前記制御回路が、前記双方向電流源の出力を接地に短絡させて、前記外科用器具の前記回路に前記論理信号を供給するように構成されている、請求項１に記載のエネルギーモジュール。
- 前記制御回路が、前記双方向電流源の出力を正電圧供給に短絡させて、前記外科用器具の前記回路に電流を供給するように構成されている、請求項１に記載のエネルギーモジュール。
- 前記ハンドスイッチ回路が、前記双方向電流源の前記出力及び前記制御回路に連結されたマルチプレクサを備え、前記制御回路が、前記双方向電流源の前記出力と、単一ワイヤプロトコルと、差分データ線プロトコルとの間で前記マルチプレクサを切り替えるように構成されている、請求項１に記載のエネルギーモジュール。
- 前記差分データ線プロトコルが、ＣＡＮ及びＣＡＮ ＦＤプロトコルを含む、請求項５に記載のエネルギーモジュール。
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