(57)【要約】  外科用器具によって印加される圧縮力を調節するための外科用器具、システム、及び方法が開示される。本方法は、外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定することと、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定することと、外科用器具に送達する第１のエネルギーモダリティを選択することと、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成することと、外科用器具に送達する第２のエネルギーモダリティを選択することと、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成することと、第１及び第２の信号波形を出力してエネルギーをエンドエフェクタに送達することと、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とクランプアームとの間の間隙の大きさを変化させることによって、エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節することと、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具によって印加される圧縮力を調節する方法であって、前記外科用器具は、エンドエフェクタと、前記外科用器具に複数のエネルギーモダリティを送達するように構成された発生器からエネルギーモダリティを受容するように構成されたクランプアームと、を備え、前記方法は、
制御回路によって、前記外科用器具の前記エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定することと、
前記制御回路によって、前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定することと、
前記制御回路によって、前記外科用器具に送達する前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択することと、
前記制御回路によって、前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成することと、
前記制御回路によって、前記外科用器具に送達する前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択することと、
前記制御回路によって、前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成することと、
前記発生器によって、前記第１及び第２の信号波形を出力してエネルギーを前記エンドエフェクタに送達することと、
前記制御回路によって、前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて前記組織と前記クランプアームとの間の間隙の大きさを変化させることによって、前記エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、前記第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記組織インピーダンスを判定することは、
前記発生器によって、周波数の範囲にわたって前記エンドエフェクタに非治療的電気信号を印加することと、
前記制御回路によって、前記非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記制御回路によって、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて前記割合が判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記圧縮力を調節することは、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることを含み、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記圧縮力を調節することは、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させることを含み、前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加することに基づいて、前記電気活性ポリマーを膨張させる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
外科用器具であって、
複数のエネルギーモダリティを前記外科用器具のエンドエフェクタに送達するように構成された発生器に通信可能に連結するように構成された制御回路を備え、前記制御回路は、
前記外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、
前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、
前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、
前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、
前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とエンドエフェクタとの間の間隙を変化させることによって、エンドエフェクタによって組織に印加される圧縮力を調節する、
ように更に構成されている、外科用器具。
【請求項８】
前記制御回路に連結されたエンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタは、クランプアーム及び超音波ブレードを備える、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記制御回路に連結された発生器を更に備える、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて割合を判定する、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることに基づいて前記圧縮力を調節し、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーの膨張に基づいて前記圧縮力を調節し、前記電気活性ポリマーは、前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加することに基づいて膨張する、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１３】
外科システムであって、
クラウドコンピューティングシステムから送信される組織治療アルゴリズムを受信するように構成された外科用ハブであって、前記外科用ハブは、前記クラウドコンピューティングシステムに通信可能に連結されている、外科用ハブと、
前記外科用ハブに通信可能に連結された外科用器具と、を備え、前記外科用器具は、
エンドエフェクタであって、
クランプアームと、
超音波ブレードと、
を備える、エンドエフェクタと、
複数のエネルギーモダリティを前記エンドエフェクタに送達するように構成された発生器と、
前記エンドエフェクタ及び前記発生器に通信可能に連結された制御回路であって、前記制御回路は組織を治療するように構成されており、前記制御回路は、
前記エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、
前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、
前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、
前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、
前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加し、
前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて前記組織と前記導波管との間の間隙の大きさを変化させることによって、前記エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科システム。
【請求項１４】
前記第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、前記第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、請求項１３に記載の外科システム。
【請求項１５】
前記組織インピーダンスを判定するために、前記制御回路は、
周波数の範囲にわたって前記エンドエフェクタに非治療的電気信号を印加し、
前記非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定する、
ように構成されている、請求項１３に記載の外科システム。
【請求項１６】
前記制御回路は、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて前記割合を判定する、請求項１３に記載の外科システム。
【請求項１７】
前記圧縮力を調節するために、前記制御回路は、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させるように構成され、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、請求項１３に記載の外科システム。
【請求項１８】
前記圧縮力を調節するために、前記制御回路は、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させ、前記エンドエフェクタに印加された前記第１及び第２の信号波形に基づいて前記電気活性ポリマーを膨張させる、ように構成されている、請求項１３に記載の外科システム。
【請求項１９】
前記ＲＦエネルギーモダリティは、圧縮力の第１の範囲に対応し、前記超音波エネルギーモダリティは圧縮力の第２の範囲に対応し、前記圧縮力の第１の範囲は前記圧縮力の第２の範囲より大きい、請求項１４に記載の外科システム。
【請求項２０】
前記外科用器具は、パッシブ電極及びアクティブ電極を備える、請求項１３に記載の外科システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＢＩＰＯＬＡＲ  ＣＯＭＢＩＮＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＨＡＴ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＡＬＬＹ  ＡＤＪＵＳＴＳ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＭＯＤＡＬＩＴＹ」と題する２０１８年８月２８日出願の米国非仮特許出願第１６／１１５，２２３号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＴＩＳＳＵＥ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ」と題する２０１８年８月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７２１，９９５号に対する優先権を主張する。
【０００３】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する２０１８年８月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７２１，９９８号に対する優先権を主張する。
【０００４】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＲＵＰＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＵＥ  ＴＯ  ＩＮＡＤＶＥＲＴＥＮＴ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ」と題する２０１８年８月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７２１，９９９号に対する優先権を主張する。
【０００５】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＢＩＰＯＬＡＲ  ＣＯＭＢＩＮＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＨＡＴ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＡＬＬＹ  ＡＤＪＵＳＴＳ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＭＯＤＡＬＩＴＹ」と題する２０１８年８月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７２１，９９４号に対する優先権を主張する。
【０００６】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＤＥＬＩＶＥＲＩＮＧ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＳＩＧＮＡＬＳ」と題する２０１８年８月２３日出願の米国仮特許出願第６２／７２１，９９６号に対する優先権を主張する。
【０００７】
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＭＡＲＴ  ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＢＹ  ＡＮＯＴＨＥＲ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する２０１８年６月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６９２，７４７号、「ＳＭＡＲＴ  ＥＮＥＲＧＹ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ」と題する２０１８年６月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６９２，７４８号、及び「ＳＭＡＲＴ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する２０１８年６月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６９２，７６８号に対する優先権を主張する。
【０００８】
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＲＥＴＵＲＮ  ＰＡＴＨ  ＰＡＤ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ  ＡＲＲＡＹ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８９８号、「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、「ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８８２号、及び「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８７７号の優先権の利益を主張する。
【０００９】
本出願は更に、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、及び「ＲＯＢＯＴ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【００１０】
外科環境では、スマートエネルギーアーキテクチャ環境内のスマートエネルギー装置が必要とされる場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一般的な一態様では、外科用器具によって印加される圧縮力を調節する方法が提供される。外科用器具は、エンドエフェクタと、外科用器具に複数のエネルギーモダリティを送達するように構成された発生器からエネルギーモダリティを受容するように構成されたクランプアームと、を備える。この方法は、制御回路によって、外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定することと、制御回路によって、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定することと、制御回路によって、外科用器具に送達する複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択することと、制御回路によって、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成することと、制御回路によって、外科用器具に送達する複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択することと、制御回路によって、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成することと、発生器によって、第１及び第２の信号波形を出力してエネルギーをエンドエフェクタに送達することと、制御回路によって、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とクランプアームとの間の間隙の大きさを変化させることによって、エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節することと、を含む。
【００１２】
別の態様では、外科用器具が提供される。外科用器具であって、複数のエネルギーモダリティを外科用器具のエンドエフェクタに送達するように構成された発生器に通信可能に連結するように構成された制御回路を備え、制御回路は、外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とエンドエフェクタとの間の間隙を変化させることによって、エンドエフェクタによって組織に印加される圧縮力を調節する、ように更に構成される。
【００１３】
更に別の態様では、外科システムが提供される。外科システムであって、クラウドコンピューティングシステムから送信される組織治療アルゴリズムを受信するように構成された外科用ハブであって、外科用ハブは、クラウドコンピューティングシステムに通信可能に連結されている、外科用ハブと、外科用ハブに通信可能に連結された外科用器具と、を備え、外科用器具は、エンドエフェクタであって、クランプアームと、超音波ブレードと、を備えるエンドエフェクタと、複数のエネルギーモダリティをエンドエフェクタに送達するように構成された発生器と、エンドエフェクタ及び発生器に通信可能に連結された制御回路であって、制御回路は組織を治療するように構成されており、制御回路は、エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、第１及び第２の信号波形をエンドエフェクタに印加し、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織と導波管との間の間隙の大きさを変化させることによって、エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節するように構成されている、制御回路と、
を備える、外科システム。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
様々な態様の特徴が、添付された特許請求の範囲で詳細に説明される。ただし、機構、及び動作の方法の両方についての様々な態様は、それらの更なる目的及び利点と共に、以降の添付図面と併せて、以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
【図１】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。
【図２】本開示の少なくとも１つの態様による、手術室内で外科処置を行うために使用される外科システムである。
【図３】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。
【図４】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブ筐体、及び外科用ハブ筐体のドロアー内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールの部分斜視図である。
【図５】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。
【図６】本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ以上の手術室、又は外科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配置されたモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。
【図７】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。
【図８】本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式制御タワーに連結された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す。
【図９】本開示の少なくとも１つの態様による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ネットワークハブ装置の一態様を示す。
【図１０】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。
【図１１】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路を示す。
【図１２】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路を示す。
【図１３】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路を示す。
【図１４】本開示の少なくとも１つの態様による、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。
【図１５】本開示の少なくとも１つの態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具の概略図である。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器及び発生器と共に使用可能な様々な外科用器具を備える外科システムである。
【図２１】本開示の少なくとも１つの態様によるエンドエフェクタである。
【図２２】本開示の少なくとも１つの態様による、動作ブランチ電流を示すモデルである。
【図２３】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器アーキテクチャの構造図である。
【図２４Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器アーキテクチャの機能図である。
【図２４Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器アーキテクチャの機能図である。
【図２４Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器アーキテクチャの機能図である。
【図２５Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器の構造的態様及び機能的態様である。
【図２５Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器の構造的態様及び機能的態様である。
【図２６】超音波駆動回路の一態様の概略図である。
【図２７】本開示の少なくとも１つの態様による、制御回路の概略図である。
【図２８】本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式超音波外科用器具内に収容される別の電気回路を示す、簡略化したブロック回路図を示す。
【図２９】本開示の少なくとも１つの態様による、複数の段階に分割された発生器回路を示す。
【図３０】本開示の少なくとも１つの態様による、第１段階回路が第２段階回路と共通している、複数の段階に分割された発生器回路を示す。
【図３１】本開示の少なくとも１つの態様による、高周波電流（ＲＦ）を駆動するように構成された駆動回路の一態様の概略図である。
【図３２】外科用器具のために、デュアル発生器システムがＲＦ発生器エネルギーモダリティと超音波発生器エネルギーモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路を示す。
【図３３】再送された開示の一態様による、外科用器具と共に使用するためのフィードバックシステムを備える外科用器具の一態様の図を示す。
【図３４】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具で使用するための電気信号波形のための複数の波形を生成するように構成された、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路などのデジタル合成回路の基本的アーキテクチャの一態様を示す。
【図３５】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具で使用するための電気信号波形の複数の波形を生成するように構成された直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路の一態様を示す。
【図３６】本開示の少なくとも１つの態様による、アナログ波形（比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形に重ね合わされて示される）の本開示の少なくとも１つの態様による、離散時間デジタル電気信号波形の１サイクルを示す。
【図３７】本開示の一態様による、クランプアームを閉鎖して所望の速度で閉鎖力負荷を加えるために閉鎖部材が遠位に前進する際に、閉鎖部材の漸進的閉鎖を提供するように構成された制御システムの図である。
【図３８】本開示の一態様による、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラフィードバック制御システムを例示する。
【図３９】本開示の一態様による、左シェル半体がハンドルアセンブリから取り除かれて、マルチリードハンドル端子アセンブリに通信可能に連結された装置識別子を露出させた、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具の立面分解図である。
【図４０】本開示の少なくとも１つの態様による、図３９に示す超音波外科用器具のトリガ部分及びスイッチの詳細図である。
【図４１】本開示の少なくとも１つの態様による、ジョー部材が開放位置にある遠位端からのエンドエフェクタの断片的な拡大斜視図である。
【図４２】本開示の少なくとも１つの態様による、ジョー部材上に位置するＲＦデータセンサを備えるエンドエフェクタの一態様を示す。
【図４３】本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタの様々な異なる状態及び条件での同じ超音波装置のスペクトルであり、超音波変換器のインピーダンスの位相及び大きさが周波数の関数としてプロットされる。
【図４４】本開示の少なくとも１つの態様による、１組の３Ｄ訓練データＳのプロットのグラフ表示であり、超音波変換器のインピーダンス、大きさ、及び位相が周波数の関数としてプロットされている。
【図４５】本開示の少なくとも１つの態様による、１つ以上の選択されたエネルギーモダリティに基づいて、組織に印加される圧縮力を調節するための制御プログラム又は論理構成を示す論理フロー図である。
【図４６】本開示の少なくとも１つの態様による、異なる治療の種類用のエンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する機械的方法を示す。
【図４７Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、超音波ブレードを回転させることによって、異なる治療の種類用のエンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する機械的方法を示す。
【図４７Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、超音波ブレードを回転させることによって、異なる治療の種類用のエンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する機械的方法を示す。
【図４８】本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタのアクティブ電極間の切り替えを示す図である。
【図４９】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用ハブの状況認識を示す時間線である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年８月２８日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ  ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５３６ＵＳＮＰ２／１８０１０７−２号、
・「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６０ＵＳＮＰ２／１８０１０６−２号、
・「ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＤＥＬＩＶＥＲＩＮＧ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＳＩＧＮＡＬＳ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６１ＵＳＮＰ１／１８０１４４−１号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＴＩＳＳＵＥ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６３ＵＳＮＰ１／１８０１３９−１号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＴＨＥ  ＰＲＥＳＥＮＣＥ  ＯＦ  ＴＩＳＳＵＥ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６３ＵＳＮＰ２／１８０１３９−２号、
・「ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＴＩＳＳＵＥ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＶＩＡ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６３ＵＳＮＰ３／１８０１３９−３号、
・「ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＳＨＩＦＴ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６３ＵＳＮＰ４／１８０１３９−４号、
・「ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６３ＵＳＮＰ５／１８０１３９−５号、
・「ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６４ＵＳＮＰ１／１８０１４０−１号、
・「ＭＥＣＨＡＮＩＳＭＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６４ＵＳＮＰ２／１８０１４０−２号、
・「ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ  ＩＮ  ＬＩＱＵＩＤ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６４ＵＳＮＰ３／１８０１４０−３号、
・「ＩＮＴＥＲＲＵＰＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＵＥ  ＴＯ  ＩＮＡＤＶＥＲＴＥＮＴ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６５ＵＳＮＰ１／１８０１４２−１号、
・「ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＴＯ  ＣＲＥＡＴＥ  ＰＡＤ−ＬＥＳＳ  ＭＯＮＯＰＯＬＡＲ  ＬＯＯＰ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６５ＵＳＮＰ２／１８０１４２−２号、及び
・「ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５７３ＵＳＮＰ１／１８０１４５−１号。
【００１６】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年８月２３日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＡＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＴＩＳＳＵＥ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／７２１，９９５号、
・「ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／７２１，９９８号、
・「ＩＮＴＥＲＲＵＰＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＵＥ  ＴＯ  ＩＮＡＤＶＥＲＴＥＮＴ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ」と題する米国仮特許出願第６２／７２１，９９９号、
・「ＢＩＰＯＬＡＲ  ＣＯＭＢＩＮＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＨＡＴ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＡＬＬＹ  ＡＤＪＵＳＴＳ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＭＯＤＡＬＩＴＹ」と題する米国仮特許出願第６２／７２１，９９４号、及び
・「ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＤＥＬＩＶＥＲＩＮＧ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＳＩＧＮＡＬＳ」と題する米国仮特許出願第６２／７２１，９９６号。
【００１７】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月３０日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＳＭＡＲＴ  ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥ  ＢＹ  ＡＮＯＴＨＥＲ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９２，７４７号、
・「ＳＭＡＲＴ  ＥＮＥＲＧＹ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９２，７４８号、及び
・「ＳＭＡＲＴ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９２，７６８号。
【００１８】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＲＥＴＵＲＮ  ＰＡＴＨ  ＰＡＤ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ  ＡＲＲＡＹ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０９０号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥＤ  ＣＬＯＳＵＲＥ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０５７号、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＰＥＲＩＯＰＥＲＡＴＩＶＥ  ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０６７号、
・「ＳＡＦＥＴＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＳＭＡＲＴ  ＰＯＷＥＲＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０７５号、
・「ＳＡＦＥＴＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＳＭＡＲＴ  ＰＯＷＥＲＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０８３号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＴＩＳＳＵＥ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ  ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０９４号、
・「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ  ＰＲＯＸＩＭＩＴＹ  ＯＦ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＴＯ  ＣＡＮＣＥＲＯＵＳ  ＴＩＳＳＵＥ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１３８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１５０号、
・「ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＯＵＴＰＵＴ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１６０号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１２４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＣＩＲＣＵＩＴ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１３２号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＴＩＳＳＵＥ  ＭＡＲＫＩＮＧ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１４１号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＥＤ  ＤＡＴＡ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１６２号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＭＯＴＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０６６号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＯＲ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，０９６号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＦＬＯＷ  ＰＡＴＨＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１１６号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１４９号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＩＳＰＬＡＹ」と題する米国特許出願第１６／０２４，１８０号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＴＯ  ＨＵＢ  ＯＲ  ＣＬＯＵＤ  ＩＮ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国特許出願第１６／０２４，２４５号、
・「ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  Ａ  ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国特許出願第１６／０２４，２５８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＢＥＴＷＥＥＮ  Ａ  ＦＩＬＴＥＲ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国特許出願第１６／０２４，２６５号、及び
・「ＤＵＡＬ  ＩＮ−ＳＥＲＩＥＳ  ＬＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＳＭＡＬＬ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，２７３号。
【００１９】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「Ａ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ  ＦＬＥＸ  ＣＩＲＣＵＩＴＳ  ＷＩＴＨ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＳＥＮＳＯＲＳ  ＷＩＴＨ  ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２２８号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＳＥＮＳＥＤ  ＣＬＯＳＵＲＥ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２２７号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＨＡＶＩＮＧ  Ａ  ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２３０号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＭＯＴＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２１９号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＴＯ  ＨＵＢ  ＯＲ  ＣＬＯＵＤ  ＩＮ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２５７号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＢＥＴＷＥＥＮ  Ａ  ＦＩＬＴＥＲ  ＡＮＤ  Ａ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２６２号、及び
・「ＤＵＡＬ  ＩＮ−ＳＥＲＩＥＳ  ＬＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＳＭＡＬＬ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２５１号。
【００２０】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年４月１９日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＨＵＢ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／６５９，９００号。
【００２１】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月３０日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＲＥＴＵＲＮ  ＰＡＴＨ  ＰＡＤ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＢＬＥ  ＡＲＲＡＹ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ」と題する２０１８年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／６５０，８９８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６５０，８８７号、
・「ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６５０，８８２号、及び
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６５０，８７７号。
【００２２】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日出願の以下の米国特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４１号、
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＯＦ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＡＮＤ  ＤＡＴＡ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＡＮＤ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＲＯＯＭ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５６号、
・「ＳＰＡＴＩＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＯＦ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢＳ  ＩＮ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＲＯＯＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６６号、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ  ＵＴＩＬＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＤＡＴＡ  ＤＥＲＩＶＥＤ  ＦＲＯＭ  ＳＥＣＯＮＤＡＲＹ  ＳＯＵＲＣＥＳ  ＢＹ  ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７０号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７７号、
・「ＤＡＴＡ  ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ  ＰＡＴＩＥＮＴ  ＲＥＣＯＲＤＳ  ＡＮＤ  ＣＲＥＡＴＥ  ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ  ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３２号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＨＵＢ  ＡＮＤ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＳＴＯＲＩＮＧ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ  ＡＮＤ  ＳＴＡＴＵＳ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＯ  ＢＥ  ＳＨＡＲＥＤ  ＷＩＴＨ  ＣＬＯＵＤ  ＢＡＳＥＤ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４０号、
・「ＳＥＬＦ  ＤＥＳＣＲＩＢＩＮＧ  ＤＡＴＡ  ＰＡＣＫＥＴＳ  ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ  ＡＴ  ＡＮ  ＩＳＳＵＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４５号、
・「ＤＡＴＡ  ＰＡＩＲＩＮＧ  ＴＯ  ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴ  Ａ  ＤＥＶＩＣＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＤ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ  ＷＩＴＨ  ＡＮ  ＯＵＴＣＯＭＥ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４９号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６３号、
・「ＡＧＧＲＥＧＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＲＥＰＯＲＴＩＮＧ  ＯＦ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＤＡＴＡ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６８号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＳＰＡＴＩＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＴＯ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＩＮ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７１号、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＦ  ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ  ＯＦ  ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＯ  ＰＲＩＯＲ  ＬＩＮＥＡＲ  ＳＴＡＰＬＥ  ＬＩＮＥ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８６号、
・「ＳＴＥＲＩＬＥ  ＦＩＥＬＤ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＤＩＳＰＬＡＹＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７００号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ  ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６２９号、
・「ＵＳＥ  ＯＦ  ＬＡＳＥＲ  ＬＩＧＨＴ  ＡＮＤ  ＲＥＤ−ＧＲＥＥＮ−ＢＬＵＥ  ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ  ＴＯ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ  ＯＦ  ＢＡＣＫ  ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ  ＬＩＧＨＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７０４号、
・「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＩＳＳＵＥ  ＩＲＲＥＧＵＬＡＲＩＴＩＥＳ  ＴＨＲＯＵＧＨ  ＴＨＥ  ＵＳＥ  ＯＦ  ＭＯＮＯ−ＣＨＲＯＭＡＴＩＣ  ＬＩＧＨＴ  ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＩＴＹ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７２２号、及び
・「ＤＵＡＬ  ＣＭＯＳ  ＡＲＲＡＹ  ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７４２号。
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＰＲＯＧＲＡＭ  ＵＰＤＡＴＥＳ  ＦＯＲ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３６号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＰＲＯＧＲＡＭ  ＵＰＤＡＴＥＳ  ＦＯＲ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６５３号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ  ＴＯ  Ａ  ＵＳＥＲ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６６０号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＬＩＮＫＩＮＧ  ＯＦ  ＬＯＣＡＬ  ＵＳＡＧＥ  ＴＲＥＮＤＳ  ＷＩＴＨ  ＴＨＥ  ＲＥＳＯＵＲＣＥ  ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ  ＢＥＨＡＶＩＯＲＳ  ＯＦ  ＬＡＲＧＥＲ  ＤＡＴＡ  ＳＥＴ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７９号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＦＡＣＩＬＩＴＹ  ＳＥＧＭＥＮＴＥＤ  ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６９４号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＳＥＣＵＲＩＴＹ  ＡＮＤ  ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＲＥＮＤＳ  ＡＮＤ  ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３４号、
・「ＤＡＴＡ  ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＣＬＯＵＤ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７０６号、及び
・「ＣＬＯＵＤ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７５号。
・「ＤＲＩＶＥ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６２７号、
・「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６３７号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６４２号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＴＯＯＬ  ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６７６号、
・「ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８０号、
・「ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＡＣＴＩＯＮＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６８３号、
・「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，６９０号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７１１号。
【００２３】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＷＩＴＨ  ＥＮＣＲＹＰＴＥＤ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＩＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０２号、
・「ＤＡＴＡ  ＳＴＲＩＰＰＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＩＮＴＥＲＲＯＧＡＴＥ  ＰＡＴＩＥＮＴ  ＲＥＣＯＲＤＳ  ＡＮＤ  ＣＲＥＡＴＥ  ＡＮＯＮＹＭＩＺＥＤ  ＲＥＣＯＲＤ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９４号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３００号、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＨＵＢ  ＳＰＡＴＩＡＬ  ＡＷＡＲＥＮＥＳＳ  ＴＯ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＩＮ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＴＨＥＡＴＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０９号、
・「ＣＯＭＰＵＴＥＲ  ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＥＤ  ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１０号、
・「ＵＳＥ  ＯＦ  ＬＡＳＥＲ  ＬＩＧＨＴ  ＡＮＤ  ＲＥＤ−ＧＲＥＥＮ−ＢＬＵＥ  ＣＯＬＯＲＡＴＩＯＮ  ＴＯ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＥ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ  ＯＦ  ＢＡＣＫ  ＳＣＡＴＴＥＲＥＤ  ＬＩＧＨＴ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９１号、
・「ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＰＲＯＧＲＡＭ  ＵＰＤＡＴＥＳ  ＦＯＲ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，２９６号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＣＵＳＴＯＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮＳ  ＴＯ  Ａ  ＵＳＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３３３号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＦＯＲ  ＳＥＣＵＲＩＴＹ  ＡＮＤ  ＡＵＴＨＥＮＴＩＣＡＴＩＯＮ  ＴＲＥＮＤＳ  ＡＮＤ  ＲＥＡＣＴＩＶＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２７号、
・「ＤＡＴＡ  ＨＡＮＤＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＰＲＩＯＲＩＴＩＺＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＣＬＯＵＤ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ  ＮＥＴＷＯＲＫ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１５号、
・「ＣＬＯＵＤ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＦＯＲ  ＣＯＵＰＬＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３１３号、
・「ＤＲＩＶＥ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２０号、
・「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＴＯＯＬ  ＡＤＪＵＳＴＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３０７号、及び
・「ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２３号。
【００２４】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年３月８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４０，４１７号、及び
・「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ  ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号。
【００２５】
本願の出願人は、各開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の以下の米国仮特許出願を所有する。
・「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願番号米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号、
・「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号、及び
・「ＲＯＢＯＴ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号。
【００２６】
コンピュータ実装インタラクティブ外科システム
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な例は、他の態様、変形形態、及び修正で実装されるか、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的な実施例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
【００２７】
様々な態様が、改善された超音波外科用装置、電気外科用装置、及びこれと共に使用するための発生器を対象とする。超音波外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に組織を横切開及び／又は凝固するように構成され得る。電気外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に、組織を横切開、凝固、スケーリング、溶接及び／又は乾燥させるように構成され得る。
【００２８】
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つ以上の外科システム１０２と、クラウドベースのシステム（例えば、ストレージ装置１０５に連結されたリモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一例では、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。
【００２９】
図３は、外科手術室１１６内の手術台１１４上に横たわる患者に対して外科処置を実施するために使用される外科システム１０２の一例を示す。ロボットシステム１１０は、外科処置において外科システム１０２の一部として使用される。ロボットシステム１１０は、外科医のコンソール１１８と、患者側カート１２０（外科用ロボット）と、外科用ロボットハブ１２２と、を含む。患者側カート１２０は、患者の身体の低侵襲切開中に、外科医が外科医のコンソール１１８を介して手術部位を見る間、少なくとも１つの取り外し可能に連結された外科用ツール１１７を操作することができる。手術部位の画像は医療用撮像装置１２４によって得ることができ、医療用撮像装置１２４は撮像装置１２４を配向するために患者側カート１２０によって操作され得る。ロボットハブ１２２は、外科医のコンソール１１８を介して外科医に対するその後の表示のために、手術部位の画像を処理するよう用いることができる。
【００３０】
他のタイプのロボットシステムを、外科システム１０２と共に使用するために容易に適合させることができる。本開示と共に使用するのに好適なロボットシステム及び外科用ツールの様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＲＯＢＯＴ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号に記載されている。
【００３１】
クラウド１０４によって実施され、本開示と共に使用するのに好適なクラウドベース分析の様々な例は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年１２月２８日出願の「ＣＬＯＵＤ−ＢＡＳＥＤ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＴＩＣＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４０号に記載されている。
【００３２】
様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと１つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３３】
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ以上の照明光源及び／又は１つ以上のレンズを含んでもよい。１つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
【００３４】
１つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長に反応する。
【００３５】
不可視スペクトル（すなわち、非発光スペクトル）は、可視スペクトルの下方及び上方に位置する電磁スペクトルの一部分である（すなわち、約３８０ｎｍ未満及び約７５０ｎｍ超の波長）。不可視スペクトルは、人間の目で検出可能ではない。約７５０ｎｍを超える波長は、赤色可視スペクトルよりも長く、これらは不可視赤外線（ＩＲ）、マイクロ波、及び無線電磁放射線になる。約３８０ｎｍ未満の波長は、紫色スペクトルよりも短く、これらは不可視紫外線、Ｘ線、及びガンマ線電磁放射線になる。
【００３６】
様々な態様では、撮像装置１２４は、低侵襲性手術で使用するように構成されている。本開示と共に使用するのに好適な撮像装置の例としては、関節鏡、血管鏡、気管支鏡、胆道鏡、結腸鏡、サイトスコープ（cytoscope）、十二指腸鏡、腸鏡、食道胃十二指腸鏡（胃鏡）、内視鏡、喉頭鏡、鼻咽喉−腎盂鏡（nasopharyngo-neproscope）、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、及び尿管鏡が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトルにわたって特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長からの光に感受性の器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色、及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌｅ」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
【００３８】
いかなる外科手術においても手術室及び外科用器具の厳格な滅菌が必要であることは自明である。「手術現場（surgical theater）」、すなわち手術室又は処置室に必要とされる厳格な衛生及び滅菌条件は、全ての医療装置及び機器の最大級の滅菌性を必要とする。その滅菌プロセスの一部は、撮像装置１２４並びにその付属品及び構成要素を含む、患者と接触する、又は滅菌野に侵入するあらゆるものを滅菌する必要性である。滅菌野は、トレイ内又は滅菌タオル上などの、微生物を含まないと見なされる特定の領域と見なされ得ること、又は滅菌野は、外科処置のために準備された患者のすぐ周囲の領域と見なされ得ることは理解されよう。滅菌野は、適切な衣類を着用した洗浄済みのチーム構成員、並びにその領域内の全ての備品及び固定具を含み得る。
【００３９】
様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ以上の撮像センサと、１つ以上の画像処理ユニットと、１つ以上のストレージアレイと、１つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
【００４０】
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置する操作者に可視であるように、滅菌野内に位置決めされる。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に位置決めされる。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９、及び１１９を使用して、滅菌野の内側及び外部の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ１０６は、可視化システム１０８に、一次ディスプレイ１１９上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置１２４によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実施することを可能にすることができる。
【００４１】
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１に位置する非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ１１９に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。一例では、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。
【００４２】
図２を参照すると、外科用器具１１２は、外科処置において外科システム１０２の一部として使用されている。ハブ１０６はまた、外科用器具１１２のディスプレイへの情報フローを調整するようにも構成されている。例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号における。可視化タワー１１１の位置で非滅菌操作者によって入力される診断入力又はフィードバックは、滅菌野内でハブ１０６によって外科用器具ディスプレイ１１５に送られてもよく、ここで診断入力又はフィードバックは外科用器具１１２の操作者によって見られてもよい。外科システム１０２と共に用いるのに好適な例示的外科用器具については、例えば、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｈａｒｄｗａｒｅ」の項目、及び「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で説明されている。
【００４３】
ここで図３を参照すると、ハブ１０６が、可視化システム１０８、ロボットシステム１１０、及びハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と通信している状態で示されている。ハブ１０６は、ハブディスプレイ１３５、撮像モジュール１３８、発生器モジュール１４０、通信モジュール１３０、プロセッサモジュール１３２、及びストレージアレイ１３４を含む。特定の態様では、図３に示すように、ハブ１０６は、排煙モジュール１２６及び／又は吸引／灌注モジュール１２８を更に含む。
【００４４】
外科処置中、封止及び／又は切断のため組織へのエネルギー印加は、一般に、排煙、過剰な流体の吸引、及び／又は組織の灌注を伴う。異なる供給源からの流体、電力、及び／又はデータラインは、外科処置中に絡まり合うことが多い。外科処置中にこの問題に対処することで貴重な時間が失われる場合がある。ラインの絡まりをほどくには、それらの対応するモジュールからラインを抜くことが必要となる場合があり、そのためにはモジュールをリセットすることが必要となる場合がある。ハブのモジュール式筐体１３６は、電力、データ、及び流体ラインを管理するための統一環境を提供し、このようなライン間の絡まりの頻度を低減させる。
【００４５】
本開示の態様は、手術部位における組織へのエネルギー印加を伴う外科処置において使用するための外科用ハブを提示する。外科用ハブは、ハブ筐体と、ハブ筐体のドッキングステーション内に摺動可能に受容可能な組み合わせ発生器モジュールと、を含む。ドッキングステーションはデータ及び電力接点を含む。組み合わせ発生器モジュールは、単一ユニット内に収容された、超音波エネルギー発生器構成要素、双極ＲＦエネルギー発生器構成要素、及び単極ＲＦエネルギー発生器構成要素のうちの２つ以上を含む。一態様では、組み合わせ発生器モジュールは、更に、排煙構成要素と、組み合わせ発生器モジュールを外科用器具に接続するための少なくとも１つのエネルギー送達ケーブルと、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。
【００４６】
一態様では、流体ラインは第１の流体ラインであり、第２の流体ラインは、遠隔手術部位から、ハブ筐体内に摺動可能に受容される吸引及び灌注モジュールまで延在する。一態様では、ハブ筐体は、流体インターフェースを備える。
【００４７】
特定の外科処置は、２つ以上のエネルギータイプを組織に印加することを必要とする場合がある。１つのエネルギータイプは、組織を切断するのにより有益であり得るが、別の異なるエネルギータイプは、組織を封止するのにより有益であり得る。例えば、双極発生器は組織を封止するために使用することができ、一方で、超音波発生器は封止された組織を切断するために使用することができる。本開示の態様は、ハブのモジュール式筐体１３６が様々な発生器を収容して、これらの間の双方向通信を促進するように構成される解決法を提示する。ハブのモジュール式筐体１３６の利点の１つは、様々なモジュールの迅速な取り外し及び／又は交換を可能にすることである。
【００４８】
本開示の態様は、組織へのエネルギー印加を伴う外科処置で使用するためのモジュール式外科用筐体を提示する。モジュール式外科用筐体は、組織に印加するための第１のエネルギーを発生させるように構成された第１のエネルギー発生器モジュールと、第１のデータ及び電力接点を含む第１のドッキングポートを備える第１のドッキングステーションと、を含み、第１のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第１のエネルギー発生器モジュールは、第１の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
【００４９】
上記に加えて、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギーとは異なる、組織に印加するための第２のエネルギーを発生させるように構成された第２のエネルギー発生器モジュールと、第２のデータ及び電力接点を含む第２のドッキングポートを備える第２のドッキングステーションと、を更に含み、第２のエネルギー発生器モジュールは、電力及びデータ接点と電気係合するように摺動可能に移動可能であり、また第２のエネルギー発生器モジュールは、第２の電力及びデータ接点との電気係合から外れるように摺動可能に移動可能である。
【００５０】
更に、モジュール式外科用筐体は、第１のエネルギー発生器モジュールと第２のエネルギー発生器モジュールとの間の通信を容易にするように構成された、第１のドッキングポートと第２のドッキングポートとの間の通信バスを更に含む。
【００５１】
図３〜図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体１３６に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８間の双方向通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、統合された単極構成要素、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され得る。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。
【００５２】
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８の取り外し可能な取り付け及びそれらの間の双方向通信を可能にするために、外部及び無線通信ヘッダを備えるモジュール式電力及び通信バックプレーン１４９を備える。
【００５３】
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー１５１を含む。図４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１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１４５の部分斜視図を示す。組み合わせ発生器モジュール１４５の後側に電力及びデータ接点を有するドッキングポート１５２は、組み合わせ発生器モジュール１４５がハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１内の位置へと摺動されると、対応するドッキングポート１５０をハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の電力及びデータ接点と係合するように構成される。一態様では、組み合わせ発生器モジュール１４５は、図５に示すように、双極、超音波、及び単極モジュールと、単一のハウジングユニット１３９と共に一体化された排煙モジュールと、を含む。
【００５４】
様々な態様では、排煙モジュール１２６は、捕捉／回収された煙及び／又は流体を手術部位から遠ざけて、例えば、排煙モジュール１２６へと搬送する流体ライン１５４を含む。排煙モジュール１２６から発生する真空吸引は、煙を手術部位のユーティリティ導管の開口部に引き込むことができる。流体ラインに連結されたユーティリティ導管は、排煙モジュール１２６で終端する可撓管の形態であってもよい。ユーティリティ導管及び流体ラインは、ハブ筐体１３６内に受容される排煙モジュール１２６に向かって延在する流体経路を画定する。
【００５５】
様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み（aspiration）流体ライン及び吸引（suction）流体ラインを含む外科用ツールに連結される。一例では、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つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
【００５６】
一態様では、外科用ツールは、その遠位端にエンドエフェクタを有するシャフトと、エンドエフェクタに関連付けられた少なくとも１つのエネルギー処置部と、吸い込み管と、灌注管と、を含む。吸い込み管は、その遠位端に入口ポートを有することができ、吸い込み管はシャフトを通って延在する。同様に、灌注管はシャフトを通って延在することができ、かつ、エネルギー送達器具に近接した入口ポートを有することができる。エネルギー送達器具は、超音波及び／又はＲＦエネルギーを手術部位に送達するように構成され、最初にシャフトを通って延在するケーブルによって発生器モジュール１４０に連結される。
【００５７】
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。一例では、流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８とは別にハブ筐体１３６内に収容され得る。このような実施例では、流体インターフェースは、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。
【００５８】
一態様では、モジュール１４０、１２６、１２８及び／又はハブのモジュール式筐体１３６上のそれらの対応するドッキングステーションは、モジュールのドッキングポートを位置合わせして、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングステーション内でこれらの対応部品と係合させるように構成された位置合わせ機構を含み得る。例えば、図４に示すように、組み合わせ発生器モジュール１４５は、ハブのモジュール式筐体１３６の対応するドッキングステーション１５１の対応するブラケット１５６と摺動可能に係合するように構成された側部ブラケット１５５を含む。ブラケットは協働して、組み合わせ発生器モジュール１４５のドッキングポート接点をハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート接点と電気係合させるように誘導する。
【００５９】
いくつかの態様では、ハブのモジュール式筐体１３６のドロアー１５１はサイズが同じ又は実質的に同じであり、モジュールはドロアー１５１内に受容されるサイズに調整される。例えば、側部ブラケット１５５及び／又は１５６は、モジュールのサイズに応じてより大きくなっても小さくなってもよい。他の態様では、ドロアー１５１はサイズが異なり、それぞれ特定のモジュールを収容するように設計される。
【００６０】
更に、適合しない接点を備えるドロアーにモジュールを挿入することを避けるために、特定のモジュールの接点を、特定のドロアーの接点と係合するように鍵付きにしてもよい。
【００６１】
図４に示されるように、１つのドロアー１５１のドッキングポート１５０は、通信リンク１５７を介して別のドロアー１５１のドッキングポート１５０に連結されて、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の双方向通信を容易にすることができる。あるいは又は更に、ハブのモジュール式筐体１３６のドッキングポート１５０は、ハブのモジュール式筐体１３６内に収容されたモジュール間の無線双方向通信を容易にしてもよい。例えば、Ａｉｒ  Ｔｉｔａｎ−Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの任意の好適な無線通信を用いてもよい。
【００６２】
図６は、医療施設の１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配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム（例えばストレージ装置２０５に連結されたリモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４）に接続するように構成されたモジュール式通信ハブ２０３を備える外科用データネットワーク２０１を示す。一態様では、モジュール式通信ハブ２０３は、ネットワークルータと通信するネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９を備える。モジュール式通信ハブ２０３は更に、ローカルコンピュータ処理及びデータ操作を提供するために、ローカルコンピュータシステム２１０に連結することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の特徴部を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
【００６３】
手術室に配置されるモジュール式装置１ａ〜１ｎは、モジュール式通信ハブ２０３に連結されてもよい。ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、ネットワークルータ２１１に連結されて、装置１ａ〜１ｎをクラウド２０４又はローカルコンピュータシステム２１０に接続することができる。装置１ａ〜１ｎに関連付けられたデータは、遠隔データ処理及び操作のためにルータを介してクラウドベースのコンピュータに転送されてもよい。装置１ａ〜１ｎに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。同じ手術室に位置するモジュール式装置２ａ〜２ｍもまた、ネットワークスイッチ２０９に連結されてもよい。ネットワークスイッチ２０９は、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークルータ２１１に連結されて、装置２ａ〜２ｍをクラウド２０４に接続することができる。装置２ａ〜２ｎに関連付けられたデータは、データ処理及び操作のためにネットワークルータ２１１を介してクラウド２０４に転送されてもよい。装置２ａ〜２ｍに関連付けられたデータはまた、ローカルでのデータ処理及び操作のためにローカルコンピュータシステム２１０に転送されてもよい。
【００６４】
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。
【００６５】
一態様では、外科用データネットワーク２０１は、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍをクラウドに接続する、ネットワークハブ（複数可）、ネットワークスイッチ（複数可）、及びネットワークルータ（複数可）との組み合わせを含んでもよい。ネットワークハブ又はネットワークスイッチに連結された装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、共有コンピューティングリソースに依存することは理解されるであろう。用語「クラウド」は「インターネット」の隠喩として用いられ得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、用語「クラウドコンピューティング」は、本明細書では「インターネットベースのコンピューティングの一種」を指すために用いることができ、この場合、サーバ、ストレージ、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつインターネットを介してモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、１つ以上の手術室内に位置する装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。
【００６６】
装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍによって収集されたデータにクラウドコンピュータデータ処理技術を適用することで、外科用データネットワークは、外科的成果の改善、コスト低減、及び患者満足度の改善を提供する。組織の封止及び切断処置後に、組織の状態を観察して封止された組織の漏出又は灌流を評価するために、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。クラウドベースのコンピューティングを使用して、身体組織の試料の画像を含むデータを診断目的で検査して疾患の影響などの病状を特定するために、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。これは、組織及び表現型の位置特定及びマージン確認を含む。撮像装置と一体化された様々なセンサ、及び複数の撮像装置によってキャプチャされた画像をオーバーレイするなどの技術を使用して、身体の解剖学的構造を特定するために、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのうちの少なくともいくつかを用いることができる。画像データを含む、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍによって収集されたデータは、画像処理及び操作を含むデータ処理及び操作のために、クラウド２０４若しくはローカルコンピュータシステム２１０又はその両方に転送されてもよい。データは、組織特異的部位及び状態に対する内視鏡的介入、新興技術、標的化放射線、標的化介入、及び精密ロボットの適用などの更なる治療を遂行できるかを判定することによって、外科処置の結果を改善するために分析することができる。こうしたデータ分析は、予後分析処理を更に採用してもよく、標準化されたアプローチを使用することは、外科治療及び外科医の挙動を確認するか、又は外科治療及び外科医の挙動に対する修正を提案するかのいずれかのために有益なフィードバックを提供することができる。
【００６７】
一実装態様では、手術室装置１ａ〜１ｎは、ネットワークハブに対する装置１ａ〜１ｎの構成に応じて、有線チャネル又は無線チャネルを介してモジュール式通信ハブ２０３に接続されてもよい。ネットワークハブ２０７は、一態様では、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装されてもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置１ａ〜１ｎに接続性を提供する。ネットワークハブ２０７は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ２０７は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御／インターネットプロトコル（ＭＡＣ／ＩＰ）は記憶しない。装置１ａ〜１ｎのうちの１つのみが、ネットワークハブ２０７を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ２０７は、情報の送信先に関する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７）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。
【００６８】
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。
【００６９】
ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２０９は、クラウド２０４に接続するためにネットワークルータ２１１に連結される。ネットワークルータ２１１は、ＯＳＩモデルのネットワーク層内で機能する。ネットワークルータ２１１は、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのいずれか１つ又は全てによって収集されたデータを更に処理及び操作するために、ネットワークハブ２０７及び／又はネットワークスイッチ２１１から受信したデータパケットをクラウドベースのコンピュータリソースに送信するための経路を作成する。ネットワークルータ２１１は、例えば、同じ医療施設の異なる手術室、又は異なる医療施設の異なる手術室に位置する異なるネットワークなどの、異なる位置に位置する２つ以上の異なるネットワークを接続するために用いられてもよい。ネットワークルータ２１１は、パケット形態のデータをクラウド２０４に送信し、全二重モードで機能する。複数の装置が同時にデータを送信することができる。ネットワークルータ２１１は、データを転送するためにＩＰアドレスを使用する。
【００７０】
一例では、ネットワークハブ２０７は、複数のＵＳＢ装置をホストコンピュータに接続することを可能にするＵＳＢハブとして実装されてもよい。ＵＳＢハブは、装置をホストシステムコンピュータに接続するために利用可能なポートが多くなるように、単一のＵＳＢポートをいくつかの階層に拡張することができる。ネットワークハブ２０７は、有線チャネル又は無線チャネルを介して情報を受信するための有線又は無線能力を含むことができる。一態様では、無線ＵＳＢ短距離高帯域無線通信プロトコルが、手術室内に位置する装置１ａ〜１ｎと装置２ａ〜２ｍとの間の通信のために使用されてもよい。
【００７１】
他の例では、手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し（２．４〜２．４８５ＧＨｚのＩＳＭ帯域における短波長ＵＨＦ電波を使用して）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍは、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、並びにＥｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ−Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ−ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
【００７２】
モジュール式通信ハブ２０３は、手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍの１つ又は全ての中央接続部として機能することができ、フレームとして知られるデータ型を取り扱う。フレームは、装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍによって生成されたデータを搬送する。フレームがモジュール式通信ハブ２０３によって受信されると、フレームは増幅されてネットワークルータ２１１へ送信され、ネットワークルータ２１１は本明細書に記載される数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを使用することによってこのデータをクラウドコンピューティングリソースに転送する。
【００７３】
モジュール式通信ハブ２０３は、スタンドアロンの装置として使用されてもよく、又はより大きなネットワークを形成するために互換性のあるネットワークハブ及びネットワークスイッチに接続されてもよい。モジュール式通信ハブ２０３は、一般に据え付け、構成、及び維持が容易であるため、モジュール式通信ハブ２０３は手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍをネットワーク接続するための良好な選択肢となる。
【００７４】
図７は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で外科システム１０２と類似する１つ以上の外科システム２０２を含む。各外科システム２０２は、リモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ２０６を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図８に示されるように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に連結されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図７の例に例示するように、モジュール式制御タワー２３６は、内視鏡２３９に連結された撮像モジュール２３８、エネルギー装置２４１に連結された発生器モジュール２４０、排煙器モジュール２２６、吸引／灌注モジュール２２８、通信モジュール２３０、プロセッサモジュール２３２、ストレージアレイ２３４、任意でディスプレイ２３７に連結されたスマート装置／器具２３５、及び非接触センサモジュール２４２に連結される。手術室装置は、モジュール式制御タワー２３６を介してクラウドコンピューティングリソース及びデータストレージに連結される。ロボットハブ２２２もまた、モジュール式制御タワー２３６及びクラウドコンピューティングリソースに接続されてもよい。中でもとりわけ、装置／器具２３５、可視化システム２０８が、本明細書に記載される有線又は無線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式制御タワー２３６に連結されてもよい。モジュール式制御タワー２３６は、撮像モジュール、装置／器具ディスプレイ、及び／又は他の可視化システム２０８から受信した画像を表示及びオーバーレイするためにハブディスプレイ２１５（例えば、モニタ、スクリーン）に連結されてもよい。ハブディスプレイはまた、画像及びオーバーレイ画像と共にモジュール式制御タワーに接続された装置から受信したデータを表示してもよい。
【００７５】
図８は、モジュール式制御タワー２３６に連結された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えば局所処理、可視化、及び撮像を提供するためのコンピュータシステム２１０と、を備える。図８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８に示すように、モジュール式通信ハブ２０３内のネットワークハブ／スイッチのそれぞれは、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続される。クラウド２０４への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
【００７６】
外科用ハブ２０６は、非接触センサモジュール２４２を使用して、手術室の寸法を測定し、また超音波又はレーザ型非接触測定装置のいずれかを使用して手術現場のマップを生成する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号中の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｈｕｂ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ａｗａｒｅｎｅｓｓ  Ｗｉｔｈｉｎ  ａｎ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｒｏｏｍ」の項で説明されるように、超音波ベースの非接触センサモジュールは、超音波のバーストを送信し、超音波のバーストが手術室の外壁に反射したときのエコーを受信することによって手術室を走査し、ここでセンサモジュールが、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリングの距離限界を調整するように構成される。レーザベースの非接触センサモジュールは、例えば、レーザ光パルスを送信し、手術室の外壁に反射するレーザ光パルスを受信し、送信されたパルスの位相を受信したパルスと比較して、手術室のサイズを判定し、かつＢｌｕｅｔｏｏｔｈペアリング距離限界を調整することによって手術室を走査する。
【００７７】
コンピュータシステム２１０は、プロセッサ２４４とネットワークインターフェース２４５とを備える。プロセッサ２４４は、システムバスを介して、通信モジュール２４７、ストレージ２４８、メモリ２４９、不揮発性メモリ２５０、及び入力／出力インターフェース２５１に連結される。システムバスは、９ビットバス、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＳＡ）、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）、インテリジェントドライブエレクトロニクス（ＩＤＥ）、ＶＥＳＡローカルバス（ＶＬＢ）、周辺装置相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、アドバンスドグラフィックスポート（ＡＧＰ）、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス（ＰＣＭＣＩＡ）、小型計算機システム・インターフェース（ＳＣＳＩ）、又は任意の他の独自バス（proprietary bus）が挙げられるがこれらに限定されない任意の様々なバスアーキテクチャを用いる、メモリバス若しくはメモリコントローラ、ペリフェラルバス若しくは外部バス、及び／又はローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造（複数可）のうちのいずれかであっってもよい。
【００７８】
プロセッサ２４４は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【００７９】
一態様では、プロセッサ２４４は、同じくＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
コンピュータシステム２１０はまた、取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータストレージ媒体、例えばディスクストレージなどを含む。ディスクストレージとしては、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、Ｊａｚドライブ、Ｚｉｐドライブ、ＬＳ−６０ドライブ、フラッシュメモリカード、又はメモリスティックのようなデバイスが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、ディスクストレージは、ストレージ媒体を、独立して、又はコンパクトディスクＲＯＭ装置（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク記録可能ドライブ（ＣＤ−Ｒドライブ）、コンパクトディスク書き換え可能ドライブ（ＣＤ−ＲＷドライブ）、若しくはデジタル多用途ディスクＲＯＭドライブ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）などの光ディスクドライブが挙げられるがこれらに限定されない他のストレージ媒体との組み合わせで含むことができる。ディスクストレージ装置のシステムバスへの接続を容易にするために、取り外し可能な又は取り外し不可能なインターフェースが用いられてもよい。
【００８２】
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。
【００８３】
ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に連結された入力装置（複数可）を介してコンピュータシステム２１０にコマンド又は情報を入力する。入力装置としては、マウス、トラックボール、スタイラス、タッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライト・ディッシュ、スキャナ、ＴＶチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。これら及び他の入力装置は、インターフェースポート（複数可）を介し、システムバスを通してプロセッサに接続する。インターフェースポート（複数可）としては、例えば、シリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、及びＵＳＢが挙げられる。出力装置（複数可）は、入力装置（複数可）と同じ種類のポートのうちのいくつかを使用する。したがって、例えば、ＵＳＢポートを使用して、コンピュータシステムに入力を提供し、またコンピュータシステムからの情報を出力装置に出力してもよい。出力アダプタは、特別なアダプタを必要とする出力装置の中でもとりわけ、モニタ、ディスプレイ、スピーカ、及びプリンタなどのいくつかの出力装置が存在することを示すために提供される。出力アダプタとしては、例示としてのものであり限定するものではないが、出力装置とシステムバスとの間の接続手段を提供するビデオ及びサウンドカードが挙げられる。遠隔コンピュータ（複数可）などの他の装置及び／又は装置のシステムは、入力及び出力機能の両方を提供することに留意されたい。
【００８４】
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つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ（複数可）と共にメモリストレージ装置のみが示される。遠隔コンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワークを包含する。ＬＡＮ技術としては、光ファイバ分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データインターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＥＥＥ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ  Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるがこれらに限定されない。
【００８５】
様々な態様では、図８のコンピュータシステム２１０、図９〜図１０の撮像モジュール２３８、及び／又は可視化システム２０８、及び／又はプロセッサモジュール２３２は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
【００８６】
通信接続（複数可）とは、ネットワークインターフェースをバスに接続するために用いられるハードウェア／ソフトウェアを指す。例示の明瞭さのために通信接続はコンピュータシステム内部に示されているが、通信接続はコンピュータシステム２１０の外部にあってもよい。例示のみを目的として、ネットワークインターフェースへの接続に必要なハードウェア／ソフトウェアとしては、通常の電話グレードモデム、ケーブルモデム、及びＤＳＬモデムを含むモデム、ＩＳＤＮアダプタ、並びにイーサネットカードなどの内部及び外部技術が挙げられる。
【００８７】
図９は、本開示の少なくとも１つの態様による、ＵＳＢネットワークハブ３００装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製ＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを採用する。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信機ポート３０２及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信機ポート３０４、３０６、３０８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。
【００８８】
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の回路に統合される。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スルーレートを自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブ電力論理３１２を含む。
【００８９】
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にサスペンド／レジューム論理並びにフレームタイマー３１６回路及びハブリピータ回路３１８に連結される。ＳＩＥ３１０は、シリアルＥＥＰＲＯＭインターフェース３３０を介してシリアルＥＥＰＲＯＭからコマンドを制御するためのインターフェース論理を介してコマンドデコーダ３２６に連結される。
【００９０】
様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ、及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードをサポートするように構成されてもよい。一態様では、ＵＳＢケーブル、ＵＳＢネットワークハブ３００を使用して、上流ＵＳＢ送受信機ポート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。
【００９１】
外科用器具のハードウェア
図１０は、本開示の１つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータ駆動器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。
【００９２】
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ以上のＰＷＭモジュール、１つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットＡＤＣを含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【００９３】
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、同じくＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【００９４】
マイクロコントローラ４６１は、ナイフ、関節運動システム、クランプアーム、又は上記の組み合わせの速度及び位置の正確な制御などの様々な機能を実行するようにプログラムされてもよい。一態様では、マイクロコントローラ４６１は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を含む。電動モータ４８２は、ギアボックス、及び関節運動又はナイフシステムへの機械的連結部を備えたブラシ付き直流（ＤＣ）モータであってもよい。一態様では、モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０で使用するために容易に置き換えることができる。絶対位置決めシステムの詳細な説明は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年１０月１９日公開の米国特許出願公開第２０１７／０２９６２１３号に記載されている。
【００９５】
マイクロコントローラ４６１は、変位部材及び関節運動システムの速度及び位置に対する正確な制御を提供するようにプログラムされてもよい。マイクロコントローラ４６１は、マイクロコントローラ４６１のソフトウェア内で応答を計算するように構成されてもよい。計算された応答は、実際のシステムの測定された応答と比較されて「観測された」応答が得られ、これが実際のフィードバックの判定に用いられる。観測された応答は、シミュレーションによる応答の滑らかで連続的な性質と、測定による応答とのバランスを取る好適な調整された値であり、これはシステムに及ぼす外部の影響を検出することができる。
【００９６】
一態様では、モータ４８２は、モータ駆動器４９２によって制御されてもよく、外科用器具又はツールの発射システムによって使用され得る。様々な形態において、モータ４８２は、例えば、約２５，０００ＲＰＭの最大回転速度を有するブラシ付きＤＣ駆動モータであってもよい。別の構成において、モータ４８２はブラシレスモータ、コードレスモータ、同期モータ、ステッパモータ、又は任意の他の好適な電気モータを含んでよい。モータ駆動器４９２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むＨブリッジ駆動器を備えてもよい。モータ４８２は、外科用器具又はツールに制御電力を供給するために、ハンドルアセンブリ又はツールハウジングに解除可能に装着された電源アセンブリによって給電され得る。電源アセンブリは、外科用器具又はツールに給電するための電源として使用され得る、直列に接続された多数の電池セルを含み得る電池を含んでもよい。特定の状況下では、電源アセンブリの電池セルは、交換可能及び／又は再充電可能な電池セルであってよい。少なくとも１つの例では、電池セルは、電源アセンブリに連結可能かつ電源アセンブリから分離可能であり得るリチウムイオン電池であり得る。
【００９７】
モータ駆動器４９２は、Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡ３９４１であってもよい。Ａ３９４１  ４９２は、特にブラシ付きＤＣモータなどの誘導負荷を目的として設計された外部Ｎチャネルパワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と共に使用するためのフルブリッジコントローラである。駆動器４９２は、固有の電荷ポンプレギュレータを備え、これは、完全（＞１０Ｖ）ゲート駆動を７Ｖまでの電池電圧に提供し、Ａ３９４１が５．５Ｖまでの低減ゲート駆動で動作することを可能にする。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに必要な上記の電池供給電圧を与えるために、ブートストラップコンデンサが用いられてもよい。ハイサイド駆動用の内部電荷ポンプにより、ＤＣ（１００％デューティサイクル）動作が可能となる。フルブリッジは、ダイオード又は同期整流を用いて高速又は低速減衰モードで駆動され得る。低速減衰モードでは、電流の再循環は、ハイサイドのＦＥＴによっても、ローサイドのＦＥＴによっても可能である。電力ＦＥＴは、レジスタで調節可能なデッドタイムによって、シュートスルーから保護される。統合診断は、低電圧、温度過昇、及びパワーブリッジの異常を指示するものであり、ほとんどの短絡状態下でパワーＭＯＳＦＥＴを保護するように構成され得る。他のモータ駆動器を、絶対位置決めシステムを備えた追跡システム４８０で使用するために容易に置換することができる。
【００９８】
追跡システム４８０は、本開示の一態様による位置センサ４７２を備える制御されたモータ駆動回路構成を備える。絶対位置決めシステム用の位置センサ４７２は、変位部材の位置に対応する固有の位置信号を提供する。一態様では、変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するための駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。他の態様では、変位部材は、駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る発射部材を表す。更に別の態様では、変位部材は、クランプアームを開閉するための長手方向変位部材を表し、これは駆動歯のラックを含むように適合及び構成され得る。他の態様では、変位部材は、ステープラ、超音波、若しくは電気外科用装置のクランプアーム、又は上記の組み合わせを開閉するように構成されたクランプアーム閉鎖部材を表す。したがって、本明細書で使用するとき、変位部材という用語は、一般的に、駆動部材、クランプアーム、又は変位され得る任意の要素など、外科用器具又はツールの任意の可動部材を指すために使用される。したがって、絶対位置決めシステムは、実際には、長手方向に移動可能な駆動部材の直線変位を追跡することによって、クランプアームの変位を追跡することができる。
【００９９】
他の態様では、絶対位置決めシステムは、開閉プロセスにおけるクランプアームの位置を追跡するように構成され得る。様々な他の態様では、変位部材は、直線変位を測定するのに好適な任意の位置センサ４７２に連結されてもよい。したがって、長手方向に移動可能な駆動部材、若しくはクランプアーム、又はこれらの組み合わせは、任意の好適な直線変位センサに連結されてもよい。直線変位センサは、接触式又は非接触式変位センサを含んでよい。直線変位センサは、線形可変差動変圧器（linear variable differential transformers、ＬＶＤＴ）、差動可変磁気抵抗型変換器（differential variable reluctance transducers、ＤＶＲＴ）、スライドポテンショメータ、移動可能な磁石及び一連の直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、固定された磁石及び一連の移動可能な直線上に配置されたホール効果センサを備える磁気感知システム、移動可能な光源及び一連の直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、固定された光源及び一連の移動可能な直線上に配置された光ダイオード若しくは光検出器を備える光学検出システム、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【０１００】
電動モータ４８２は、変位部材上の駆動歯のセット又はラックと噛合係合で装着されるギアアセンブリと動作可能にインターフェースする回転式シャフトを含んでもよい。センサ素子は、位置センサ４７２素子の１回転が、変位部材のいくらかの直線長手方向並進に対応するように、ギアアセンブリに動作可能に連結されてもよい。ギアリング及びセンサ機構を、ラックピニオン機構によって直線アクチュエータに、又はスパーギア若しくは他の接続によって回転アクチュエータに接続することができる。電源は、絶対位置決めシステムに電力を供給し、出力インジケータは、絶対位置決めシステムの出力を表示することができる。変位部材は、ギア減速機アセンブリの対応する駆動ギアと噛合係合するために、その上に形成された駆動歯のラックを備える長手方向に移動可能な駆動部材を表す。変位部材は、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。
【０１０１】
位置センサ４７２に付随するセンサ素子の１回転は、変位部材の長手方向直線変位ｄ１に相当し、ｄ１は、変位部材に連結したセンサ素子の１回転した後で、変位部材が点「ａ」から点「ｂ」まで移動する長手方向の直線距離である。センサ機構は、位置センサ４７２が変位部材のフルストロークに対して１回以上の回転を完了する結果をもたらすギアの減速を介して接続されてもよい。位置センサ４７２は、変位部材のフルストロークに対して複数回の回転を完了することができる。
【０１０２】
位置センサ４７２の２回以上の回転に対する固有の位置信号を提供するために、一連のスイッチ（ここでｎは１より大きい整数である）が、単独で用いられても、ギアの減速との組み合わせで用いられてもよい。スイッチの状態はマイクロコントローラ４６１にフィードバックされ、マイクロコントローラ４６１は論理を適用して、変位部材の長手方向の直線変位ｄ１＋ｄ２＋．．．ｄｎに対応する固有の位置信号を判定する。位置センサ４７２の出力はマイクロコントローラ４６１に提供される。センサ機構の位置センサ４７２は、位置信号又は値の固有の組み合わせを出力する、磁気センサ、電位差計などのアナログ回転センサ、又はアナログホール効果素子のアレイを備えてもよい。
【０１０３】
位置センサ４７２は、例えば、磁界の全磁界又はベクトル成分を測定するか否かに基づいて分類される磁気センサなどの、任意の数の磁気感知素子を備えてもよい。両タイプの磁気センサを生産するために用いられる技術は、物理学及び電子工学の多数の側面を含んでいる。磁界の感知に用いられる技術としては、とりわけ、探りコイル、フラックスゲート、光ポンピング、核摂動（nuclear precession）、ＳＱＵＩＤ、ホール効果、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗、磁気トンネル接合、巨大磁気インピーダンス、磁歪／圧電複合材、磁気ダイオード、磁気トランジスタ、光ファイバ、磁気光学、及び微小電気機械システムベースの磁気センサが挙げられる。
【０１０４】
一態様では、絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０の位置センサ４７２は、磁気回転絶対位置決めシステムを備える。位置センサ４７２は、Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装されてもよい。位置センサ４７２は、マイクロコントローラ４６１と連携して絶対位置決めシステムを提供する。位置センサ４７２は、低電圧低電力の構成要素であり、磁石の上方に位置する位置センサ４７２の領域に、４つのホール効果素子を含む。更に、高解像度ＡＤＣ及びスマート電力管理コントローラがチップ上に設けられている。加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために、桁毎法（digit-by-digit method）及びボルダーアルゴリズム（Volder's algorithm）としても知られる、座標回転デジタルコンピュータ（ＣＯＲＤＩＣ）プロセッサが設けられる。角度位置、アラームビット、及び磁界情報は、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）インターフェースなどの標準的なシリアル通信インターフェースを介してマイクロコントローラ４６１に伝送される。位置センサ４７２は、１２ビット又は１４ビットの解像度を提供する。位置センサ４７２は、小型のＱＦＮ１６ピン４×４×０．８５ｍｍパッケージで提供されるＡＳ５０５５チップであってもよい。
【０１０５】
絶対位置決めシステムを備える追跡システム４８０は、ＰＩＤ、状態フィードバック、及び適応コントローラなどのフィードバックコントローラを備えてもよく、かつ／又はこれを実装するようにプログラムされてもよい。電源が、フィードバックコントローラからの信号を、システムへの物理的入力、この場合は電圧へと変換する。他の例としては、電圧、電流、及び力のＰＷＭが挙げられる。位置センサ４７２によって測定される位置に加えて、物理的システムの物理パラメータを測定するために、他のセンサ（複数化）が設けられてもよい。いくつかの態様では、他のセンサ（複数可）としては、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１６年５月２４日発行の米国特許第９，３４５，４８１号、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＩＳＳＵＥ  ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ」と題する２０１４年９月１８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２６３５５２号、及びその全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＭＯＴＯＲ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＴＡＰＬＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する２０１７年６月２０日出願の米国特許出願第１５／６２８，１７５号に記載されているものなどのセンサ機構を挙げることができる。デジタル信号処理システムでは、絶対位置決めシステムはデジタルデータ取得システムに連結され、ここで絶対位置決めシステムの出力は有限の解像度及びサンプリング周波数を有する。絶対位置決めシステムは、計算された応答を測定された応答に向けて駆動する加重平均及び理論制御ループなどのアルゴリズムを用いて、計算された応答を測定された応答と組み合わせるために、比較及び組み合わせ回路を備え得る。入力を知ることによって物理的システムの状態及び出力がどうなるかを予測するために、物理的システムの計算された応答は、質量、慣性、粘性摩擦、誘導抵抗などの特性を考慮に入れる。
【０１０６】
絶対位置決めシステムは、モータ４８２が単に前方又は後方に経たステップの数をカウントして装置アクチュエータ、駆動バー、ナイフなどの位置を推定する従来の回転エンコーダで必要となり得るような、変位部材をリセット（ゼロ又はホーム）位置へ後退又は前進させることなしに、器具の電源投入時に変位部材の絶対位置を提供する。
【０１０７】
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの１つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。センサ４７４の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ４７６が、閉鎖駆動システムが超音波又は電気外科用器具内のステープラ又はクランプアーム内のアンビルに加える閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ４７６は、外科用器具若しくはツールのクランプアームに連結された閉鎖部材に加えられる発射力、又はクランプアームによって超音波若しくは電気外科用器具のジョー内に位置する組織に加えられる力を測定することができる。あるいは、モータ４８２による電流引き込みを測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。変位部材はまた、クランプアームに係合してクランプアームを開閉するように構成されてもよい。力センサは、組織上のクランプ力を測定するように構成されてもよい。変位部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ４８２によって引き込まれる電流に相当し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。
【０１０８】
一形態では、歪みゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ以上のパラメータを測定するように構成された微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ４７４を備える。一態様では、歪みゲージセンサ４７４は、把持動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織圧縮を示すことができる。測定された歪みはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を操作するのに用いられる力を測定することができる。負荷センサ４７６は、例えば、クランプアームと超音波ブレードとの間に組織を捕捉するために、又はクランプアームと電気外科用器具のジョーとの間に組織を捕捉するために、クランプアーム要素を操作するのに使用される力を測定することができる。磁界センサは、捕捉された組織の厚さを測定するために用いることができる。磁界センサの測定値もデジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供され得る。
【０１０９】
センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特徴付けるために、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。
【０１１０】
外科用器具又はツールの制御システム４７０はまた、図８〜図１１に示されるようにモジュール式通信ハブと通信するための有線又は無線通信回路を備えてもよい。
【０１１１】
図１１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つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってもよい。メモリ回路５０４は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を含むことができる。プロセッサ５０２は、命令処理ユニット５０６及び演算ユニット５０８を含んでよい。命令処理ユニットは、本開示のメモリ回路５０４から命令を受信するように構成されてもよい。
【０１１２】
図１２は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路５１０を示す。組み合わせ論理回路５１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路５１０は、入力５１４で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５１２によってデータを処理し、出力５１６を提供するように構成された組み合わせ論理５１２を含む有限状態マシンを含み得る。
【０１１３】
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１１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１２の組み合わせ論理回路５１０）と順序論理回路５２０の組み合わせを含むことができる。
【０１１４】
図１４は、様々な機能を実行するために起動され得る複数のモータを備える外科用器具又はツールを示す。特定の例では、第１のモータを起動させて第１の機能を実行することができ、第２のモータを起動させて第２の機能を実行することができ、第３のモータを起動させて第３の機能を実行することができ、第４のモータを起動させて第４の機能を実行することができる、といった具合である。特定の例では、ロボット外科用器具６００の複数のモータは個々に起動されて、エンドエフェクタにおいて発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動を生じさせることができる。発射運動、閉鎖運動、及び／又は関節運動は、例えばシャフトアセンブリを介してエンドエフェクタに伝達することができる。
【０１１５】
特定の例では、外科用器具システム又はツールは発射モータ６０２を含んでもよい。発射モータ６０２は、具体的にはクランプアーム閉鎖部材を変位させるために、モータ６０２によって生成された発射運動をエンドエフェクタに伝達するように構成することができる、発射モータ駆動アセンブリ６０４に動作可能に連結されてもよい。閉鎖部材は、モータ６０２の方向を逆転させることによって後退させられて、それによって更にクランプアームを開放させてもよい。
【０１１６】
特定の例では、外科用器具又はツールは閉鎖モータ６０３を含んでもよい。閉鎖モータ６０３は、具体的には閉鎖管を変位させてアンビルを閉鎖し、アンビルとステープルカートリッジとの間で組織を圧縮するためにモータ６０３によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、閉鎖モータ駆動アセンブリ６０５と動作可能に連結されてもよい。閉鎖モータ６０３は、具体的には閉鎖管を変位させてクランプアームを閉鎖し、クランプアームと、電気外科用装置の超音波ブレード又はジョー部材のいずれかと、の間で組織を圧縮するためにモータ６０３によって生成された閉鎖運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、閉鎖モータ駆動アセンブリ６０５と動作可能に連結されてもよい。閉鎖運動によって、例えば、エンドエフェクタが開放構成から接近構成へと遷移して組織を捕捉することができる。エンドエフェクタは、モータ６０３の方向を逆転させることによって開放位置に遷移され得る。
【０１１７】
特定の例では、外科用器具又はツールは、例えば、１つ以上の関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを含んでもよい。モータ６０６ａ、６０６ｂは、モータ６０６ａ、６０６ｂによって生成された関節運動をエンドエフェクタに伝達するように構成され得る、対応する関節運動モータ駆動アセンブリ６０８ａ、６０８ｂに動作可能に連結され得る。特定の例では、関節運動によって、例えば、エンドエフェクタがシャフトに対して関節運動することができる。
【０１１８】
上述したように、外科用器具又はツールは、様々な独立した機能を実施するように構成され得る複数のモータを含んでもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、他のモータが停止した状態を維持している間に、独立して又は別個に起動させて、１つ以上の機能を実施することができる。例えば、関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを起動させて、発射モータ６０２が停止した状態を維持している間に、エンドエフェクタを関節運動させることができる。あるいは、発射モータ６０２を起動させて、関節運動モータ６０６が停止している間に、複数のステープルを発射させ、及び／又は刃先を前進させることができる。更に、閉鎖モータ６０３は、本明細書の以下でより詳細に説明されるとおり、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。
【０１１９】
特定の例では、外科用器具又はツールは、外科用器具又はツールの複数のモータと共に用いることができる、共通の制御モジュール６１０を含んでもよい。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、一度に複数のモータのうちの１つに対応することができる。例えば、共通の制御モジュール６１０は、ロボット外科用器具の複数のモータに対して個々に連結及び分離が可能であってもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０などの１つ以上の共通の制御モジュールを共有してもよい。特定の例では、外科用器具又はツールの複数のモータは、共通の制御モジュール６１０に独立してかつ選択的に係合することができる。特定の例では、共通の制御モジュール６１０は、外科用器具又はツールの複数のモータのうち一方との連携から、外科用器具又はツールの複数のモータのうちもう一方との連携へと選択的に切り替えることができる。
【０１２０】
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１４に示すように、スイッチ６１４は、複数の位置及び／又は状態間を移動又は遷移させることができる。例えば、第１の位置６１６では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を発射モータ６０２と電気的に連結してもよく、第２の位置６１７では、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を閉鎖モータ６０３と電気的に連結してもよく、第３の位置６１８ａでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第１の関節運動モータ６０６ａと電気的に連結してもよく、第４の位置６１８ｂでは、スイッチ６１４は、共通の制御モジュール６１０を第２の関節運動モータ６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、同時に、別個の共通の制御モジュール６１０を、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂと電気的に連結してもよい。特定の例では、スイッチ６１４は、機械的スイッチ、電気機械的スイッチ、固体スイッチ、又は任意の好適な切り替え機構であってもよい。
【０１２１】
モータ６０２、６０３、６０６ａ、６０６ｂのそれぞれは、モータのシャフト上の出力トルクを測定するためのトルクセンサを備えてもよい。エンドエフェクタ上の力は、ジョーの外側の力センサによって、又はジョーを作動させるモータのトルクセンサなどによって、任意の従来の方法で感知されてもよい。
【０１２２】
様々な例では、図１４に示されるように、共通の制御モジュール６１０は、１つ以上のＨブリッジＦＥＴを備え得るモータ駆動器６２６を備えてもよい。モータ駆動器６２６は、例えば、マイクロコントローラ６２０（「コントローラ」）からの入力に基づいて、電源６２８から共通の制御モジュール６１０に連結されたモータへと伝達された電力を変調してもよい。特定の例では、上述したように、例えば、モータが共通の制御モジュール６１０に連結されている間にマイクロコントローラ６２０を用いて、モータによって引き込まれる電流を判定することができる。
【０１２３】
特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、マイクロプロセッサ６２２（「プロセッサ」）と、１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリユニット６２４（「メモリ」）と、を含んでもよい。特定の例では、メモリ６２４は、様々なプログラム命令を記憶することができ、それが実行されると、プロセッサ６２２に、本明細書に記載される複数の機能及び／又は計算を実施させることができる。特定の例では、メモリユニット６２４の１つ以上が、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。
【０１２４】
特定の例では、電源６２８を用いて、例えばマイクロコントローラ６２０に電力を供給してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えばリチウムイオン電池などの電池（又は「電池パック」若しくは「パワーパック」）を含んでもよい。特定の例では、電池パックは、外科用器具６００に電力を供給するため、ハンドルに解除可能に装着されるように構成されてもよい。直列で接続された多数の電池セルを、電源６２８として使用してもよい。特定の例では、電源６２８は、例えば、交換可能及び／又は再充電可能であってもよい。
【０１２５】
様々な例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６を制御して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータの位置、回転方向、及び／又は速度を制御することができる。特定の例では、プロセッサ６２２は、モータ駆動器６２６に信号伝達して、共通の制御モジュール６１０に連結されたモータを停止及び／又は使用不能にすることができる。用語「プロセッサ」は、本明細書で使用されるとき、任意の好適なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）の機能を１つの集積回路又は最大で数個の集積回路上で統合したその他の基本コンピューティング装置を含むと理解されるべきである。プロセッサ６２２は、デジタルデータを入力として受理し、メモリに記憶された命令に従ってそのデータを処理し、結果を出力として提供する、多目的のプログラム可能装置である。これは、内部メモリを有するので、逐次的デジタル論理の一例である。プロセッサは、二進数法で表される数字及び記号で動作する。
【０１２６】
一例では、プロセッサ６２２は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。特定の例では、マイクロコントローラ６２０は、例えばＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ  ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも１つの実施例では、Ｔｅｘａｓ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートで容易に利用可能な特性の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ以上のＰＷＭモジュール、１つ以上のＱＥＩアナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットＡＤＣを含むＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のマイクロコントローラが、モジュール４４１０と共に使用するのに容易に代用されてもよい。したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
【０１２７】
特定の例では、メモリ６２４は、共通の制御モジュール６１０に連結可能な外科用器具６００のモータをそれぞれ制御するためのプログラム命令を含んでもよい。例えば、メモリ６２４は、発射モータ６０２、閉鎖モータ６０３、及び関節運動モータ６０６ａ、６０６ｂを制御するためのプログラム命令を含んでもよい。このようなプログラム命令は、プロセッサ６２２に、外科用器具又はツールのアルゴリズム又は制御プログラムからの入力に従って、発射機能、閉鎖機能、及び関節運動機能を制御させることができる。
【０１２８】
特定の例では、例えば、センサ６３０などの１つ以上の機構及び／又はセンサを用いて、特定の設定で使用すべきプログラム命令をプロセッサ６２２に警告することができる。例えば、センサ６３０は、エンドエフェクタの発射、閉鎖、及び関節運動に関連するプログラム命令を使用するようにプロセッサ６２２に警告することができる。特定の例では、センサ６３０は、例えば、スイッチ６１４の位置を感知するために用いることができる位置センサを備えてもよい。したがって、プロセッサ６２２は、例えば、センサ６３０を介してスイッチ６１４が第１の位置６１６にあることを検出すると、エンドエフェクタの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。
【０１２９】
図１５は、本開示の一態様による、本明細書で説明される外科用ツールを操作するように構成されたロボット外科用器具７００の回路図である。ロボット外科用器具７００は、単一又は複数の関節運動駆動連結部のいずれかを用いて、変位部材の遠位／近位並進、閉鎖管の遠位／近位変位、シャフトの回転、及び関節運動を制御するようにプログラム又は構成されてもよい。一態様では、外科用器具７００は、発射部材、閉鎖部材、シャフト部材、若しくは１つ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。
【０１３０】
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つ以上の関節運動部材７４２ａ、７４２ｂと、を制御するように構成された制御回路７１０を備える。位置センサ７３４は、閉鎖部材７１４の位置フィードバックを制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。他のセンサ７３８は、制御回路７１０にフィードバックを提供するように構成されてもよい。タイマー／カウンタ７３１は、制御回路７１０にタイミング及びカウント情報を提供する。モータ７０４ａ〜７０４ｅを動作させるためにエネルギー源７１２が設けられてもよく、電流センサ７３６はモータ電流フィードバックを制御回路７１０に提供する。モータ７０４ａ〜７０４ｅは、開ループ又は閉ループフィードバック制御において制御回路７１０によって個別に操作することができる。
【０１３１】
一態様では、制御回路７１０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに１つ以上のタスクを実施させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７３１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７１０に提供して位置センサ７３４によって判定された閉鎖部材７１４の位置をタイマー／カウンタ７３１の出力と相関させ、その結果、制御回路７１０は、閉鎖部材７１４が開始位置に対して特定の位置にあるときの、開始位置又は時間（ｔ）に対する特定の時間（ｔ）における閉鎖部材７１４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７３１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【０１３２】
一態様では、制御回路７１０は、１つ以上の組織状態に基づいてエンドエフェクタ７０２の機能を制御するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７１０は、組織状態に基づいて発射制御プログラム又は閉鎖制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。発射制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な発射制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７１０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。閉鎖制御プログラムは、クランプアーム７１６によって組織に適用される閉鎖力を制御し得る。その他の制御プログラムは、シャフト７４０及び関節運動部材７４２ａ、７４２ｂの回転を制御する。
【０１３３】
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。モータ設定値信号は、様々なモータコントローラ７０８ａ〜７０８ｅに提供されてもよい。モータコントローラ７０８ａ〜７０８ｅは、本明細書で説明するように、モータ７０４ａ〜７０４ｅにモータ駆動信号を提供してモータ７０４ａ〜７０４ｅを駆動するように構成された１つ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電動モータであってもよい。例えば、モータ７０４ａ〜７０４ｅの速度は、それぞれのモータ駆動信号に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７０４ａ〜７０４ｅはブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、それぞれのモータ駆動信号は、モータ７０４ａ〜７０４ｅの１つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、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。
【０１３４】
一態様では、制御回路７１０は、最初に、モータ７０４ａ〜７０４ｅのそれぞれを、変位部材のストロークの第１の開ループ部分では開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間のロボット外科用器具７００の応答に基づいて、制御回路７１０は、閉ループ構成の発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７０４ａ〜７０４ｅのうちの１つに提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後で、制御回路７１０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７１０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７０４ａ〜７０４ｅのうちの１つを閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。
【０１３５】
一態様では、モータ７０４ａ〜７０４ｅは、エネルギー源７１２から電力を受け取ることができる。エネルギー源７１２は、主交流電源、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源によって駆動されるＤＣ電源であってもよい。モータ７０４ａ〜７０４ｅは、それぞれの伝達装置７０６ａ〜７０６ｅを介して、閉鎖部材７１４、クランプアーム７１６、シャフト７４０、関節７４２ａ、及び関節７４２ｂなどの個々の可動機械的要素に機械的に連結されてもよい。伝達装置７０６ａ〜７０６ｅは、モータ７０４ａ〜７０４ｅを可動機械的要素に連結するための１つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７３４は、閉鎖部材７１４の位置を感知し得る。位置センサ７３４は、閉鎖部材７１４の位置を示す位置データを生成することができる任意の種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ７３４は、閉鎖部材７１４が遠位方向及び近位方向に並進すると一連のパルスを制御回路７１０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７１０は、パルスを追跡して閉鎖部材７１４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、閉鎖部材７１４の動きを示す他の信号を提供することができる。また、一部の例では、位置センサ７３４は省略されてもよい。モータ７０４ａ〜７０４ｅのいずれかがステップモータである場合、制御回路７１０は、モータ７０４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、閉鎖部材７１４の位置を追跡することができる。位置センサ７３４は、エンドエフェクタ７０２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。モータ７０４ａ〜７０４ｅのそれぞれの出力は、力を感知するためのトルクセンサ７４４ａ〜７４４ｅを含み、駆動シャフトの回転を感知するエンコーダを有する。
【０１３６】
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２の閉鎖部材７１４部分などの発射部材を駆動するように構成される。制御回路７１０はモータ制御部７０８ａにモータ設定値を提供し、モータ制御部７０８ａはモータ７０４ａに駆動信号を提供する。モータ７０４ａの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ａに連結される。トルクセンサ７４４ａは、閉鎖部材７１４に連結された伝達装置７０６ａに連結される。伝達装置７０６ａは、エンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向への閉鎖部材７１４の移動を制御するための回転要素及び発射部材などの可動機械的要素を備える。一態様では、モータ７０４ａは、第１のナイフ駆動ギア及び第２のナイフ駆動ギアを含むナイフギア減速セットを含むナイフギアアセンブリに連結されてもよい。トルクセンサ７４４ａは、制御回路７１０に発射力フィードバック信号を提供する。発射力信号は、閉鎖部材７１４を発射又は変位させるのに必要な力を表す。位置センサ７３４は、発射ストロークに沿った閉鎖部材７１４の位置又は発射部材の位置を、フィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２は、制御回路７１０にフィードバック信号を提供するように構成された追加のセンサ７３８を含んでもよい。使用準備が整ったら、制御回路７１０は、モータ制御部７０８ａに発射信号を提供することができる。発射信号に応答して、モータ７０４ａは、発射部材をエンドエフェクタ７０２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。閉鎖部材７１４が遠位方向に並進すると、クランプアーム７１６は超音波ブレード７１８に向かって閉鎖する。
【０１３７】
一態様では、制御回路７１０は、エンドエフェクタ７０２のクランプアーム７１６などの閉鎖部材を駆動するように構成される。制御回路７１０はモータ制御部７０８ｂにモータ設定値を提供し、モータ制御部７０８ｂはモータ７０４ｂに駆動信号を提供する。モータ７０４ｂの出力シャフトは、トルクセンサ７４４ｂに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、クランプアーム７１６に連結された伝達装置７０６ｂに連結される。伝達装置７０６ｂは、開放位置及び閉鎖位置からのクランプアーム７１６の移動を制御するための回転要素及び閉鎖部材などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｂは、閉鎖スパーギアと噛合係合して支持される閉鎖減速ギアセットを含む閉鎖ギアアセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｂは、制御回路７１０に閉鎖力フィードバック信号を提供する。閉鎖力フィードバック信号は、クランプアーム７１６に適用される閉鎖力を表す。位置センサ７３４は、閉鎖部材の位置をフィードバック信号として制御回路７１０に提供するように構成されてもよい。エンドエフェクタ７０２内の追加のセンサ７３８は、閉鎖力フィードバック信号を制御回路７１０に提供することができる。枢動可能なクランプアーム７１６は、超音波ブレード７１８の反対側に位置決めされる。使用準備が整ったら、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との間で組織を把持する。
【０１３８】
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にモータ設定値を提供し、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に連結された伝達装置７０６ｃに連結される。伝達装置７０６ｃは、シャフト７４０の時計回り又は反時計回りの回転を３６０度まで及びそれを超えて制御するために回転要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｃは、ツール装着プレート上に動作可能に支持された回転ギアアセンブリによって動作可能に係合されるように、近位閉鎖管の近位端上に形成された（又はこれに取り付けられた）管状ギアセグメントを含む回転伝達装置アセンブリに連結される。トルクセンサ７４４ｃは、制御回路７１０に回転力フィードバック信号を提供する。回転力フィードバック信号は、シャフト７４０に印加される回転力を表す。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。
【０１３９】
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にモータ設定値を提供し、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に連結された伝達装置７０６ｄに連結される。伝達装置７０６ｄは、エンドエフェクタ７０２の±６５°の関節運動を制御するための関節運動要素などの可動機械的要素を含む。一態様では、モータ７０４ｄは、関節運動ナットに連結され、関節運動ナットは、遠位スパイン部分の近位端部分上で回転可能に軸支され、遠位スパイン部分の近位端部分上で関節運動ギアアセンブリによって回転可能に駆動される。トルクセンサ７４４ｄは、制御回路７１０に関節運動力フィードバック信号を提供する。関節運動力フィードバック信号は、エンドエフェクタ７０２に適用される関節運動力を表す。関節運動エンコーダなどのセンサ７３８は、エンドエフェクタ７０２の関節運動位置を制御回路７１０に提供してもよい。
【０１４０】
別の態様では、ロボット外科システム７００の関節運動機能は、２つの関節運動部材、又は連結部７４２ａ、７４２ｂを含んでもよい。これらの関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、２つのモータ７０８ｄ、７０８ｅによって駆動されるロボットインターフェース（ラック）上の個別のディスクによって駆動される。個別の発射モータ７０４ａが提供されると、ヘッドが運動していないときにヘッドに抵抗保持運動及び負荷を提供するために、かつヘッドが関節運動しているときに関節運動を提供するために、関節運動連結部７４２ａ、７４２ｂのそれぞれは他の連結部に対して拮抗的に駆動され得る。関節運動部材７４２ａ、７４２ｂは、ヘッドが回転するときに固定された半径でヘッドに取り付けられる。したがって、ヘッドが回転すると、プッシュプル連結部の機械効率は変化する。この機械効率の変化は、他の関節運動連結部の駆動システムでより顕著であり得る。
【０１４１】
一態様では、１つ以上のモータ７０４ａ〜７０４ｅは、ギアボックス、及び発射部材、閉鎖部材、又は関節運動部材への機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータを備えてもよい。別の例としては、変位部材、関節運動連結部、閉鎖管、及びシャフトなどの可動機械的要素を動作させる電動モータ７０４ａ〜７０４ｅが挙げられる。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電動モータ７０４ａ〜７０４ｅの１つに反して作用する障害（drag）と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
【０１４２】
一態様では、位置センサ７３４は、絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。一態様では、位置センサ７３４は、Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備えてもよい。位置センサ７３４は、制御回路７１０と連係して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
【０１４３】
一態様では、制御回路７１０は、１つ以上のセンサ７３８と通信してもよい。センサ７３８は、エンドエフェクタ７０２上に位置決めされ、ロボット外科用器具７００と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合されてもよい。センサ７３８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、ロードセル、圧力センサ、力センサ、トルクセンサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７０２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備えてもよい。センサ７３８は、１つ以上のセンサを含み得る。センサ７３８は、分割された電極を使用して組織の位置を判定するために、クランプアーム７１６上に配置されてもよい。トルクセンサ７４４ａ〜７４４ｅは、とりわけ、発射力、閉鎖力、及び／又は関節運動力などの力を感知するように構成されてもよい。したがって、制御回路７１０は、（１）遠位閉鎖管によって経験される閉鎖負荷及びその位置、（２）ラックにある発射部材及びその位置、（３）超音波ブレード７１８のどの部分がその上に組織を有しているか、及び（４）両方の関節運動ロッド上の負荷及び位置を感知することができる。
【０１４４】
一態様では、１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、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７３８は、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。
【０１４５】
一態様では、センサ７３８は、とりわけ、１つ以上のリミットスイッチ、電気機械装置、固体スイッチ、ホール効果装置、磁気抵抗（ＭＲ）装置、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置、磁力計として実装されてもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ光センサ、ＩＲセンサ、紫外線センサなどの光の影響下で動作する固体スイッチとして実装されてもよい。更に、スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、接合ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、双極など）などの固体装置であってもよい。他の実装形態では、センサ７３８は、とりわけ、導電体非含有スイッチ、超音波スイッチ、加速度計、及び慣性センサを含んでもよい。
【０１４６】
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つ以上のセンサ７３８は、閉鎖管によってクランプアーム７１６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管とクランプアーム７１６との間の相互作用点に位置してもよい。クランプアーム７１６に対して及ぼされる力は、クランプアーム７１６と超音波ブレード７１８との間に捕捉された組織切片によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。１つ以上のセンサ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決めされて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７１６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ７３８は、制御回路７１０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７１０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７１６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【０１４７】
一態様では、電流センサ７３６を用いて、モータ７０４ａ〜７０４ｅのそれぞれによって引き込まれる電流を測定することができる。閉鎖部材７１４などの可動機械的要素のいずれかを前進させるのに必要な力は、モータ７０４ａ〜７０４ｅのうちの１つによって引き込まれる電流に対応する。力はデジタル信号に変換されて、制御回路７１０に提供される。制御回路７１０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７０２内の閉鎖部材７１４を目標速度又はその付近で移動させることができる。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、線形二次（ＬＱＲ）、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。ロボット外科用器具７００は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２９日出願の「ＣＬＯＳＥＤ  ＬＯＯＰ  ＶＥＬＯＣＩＴＹ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６３６，８２９号に開示されている。
【０１４８】
図１６は、本開示の一態様による、変位部材の遠位並進を制御するように構成された外科用器具７５０の回路図を示す。一態様では、外科用器具７５０は、閉鎖部材７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７５０は、クランプアーム７６６と、閉鎖部材７６４と、超音波発生器７７１によって駆動される超音波変換器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。
【０１４９】
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、絶対位置決めシステム、センサ機構、及び位置センサ７８４によって測定することができる。閉鎖部材７６４が長手方向に移動可能な駆動部材に連結されているため、閉鎖部材７６４の位置は、位置センサ７８４を使用する長手方向に移動可能な駆動部材の位置を測定することによって判定することができる。したがって、以下の説明では、閉鎖部材７６４の位置、変位、及び／又は並進は、本明細書に記載される位置センサ７８４によって達成され得る。制御回路７６０は、閉鎖部材７６４などの変位部材の並進を制御するようにプログラムされてもよい。いくつかの例では、制御回路７６０は、１つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えば閉鎖部材７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定された閉鎖部材７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）における閉鎖部材７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【０１５０】
制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ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電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの例では、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。
【０１５１】
モータ７５４は、エネルギー源７６２から電力を受信することができる。エネルギー源７６２は、電池、超コンデンサ、又は任意の他の好適なエネルギー源であってもよく、あるいはそれを含んでもよい。モータ７５４は、伝達装置７５６を介して閉鎖部材７６４に機械的に連結され得る。伝達装置７５６は、モータ７５４を閉鎖部材７６４に連結するための１つ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種類のセンサであってもよく、又はそれを含んでもよい。いくつかの例では、位置センサ７８４は、閉鎖部材７６４が遠位方向及び近位方向に並進すると一連のパルスを制御回路７６０に提供するように構成されたエンコーダを含んでもよい。制御回路７６０は、パルスを追跡して閉鎖部材７６４の位置を判定してもよい。例えば近接センサを含む他の好適な位置センサが使用されてもよい。他の種類の位置センサは、閉鎖部材７６４の動きを示す他の信号を提供することができる。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がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータ７５４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、閉鎖部材７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７５２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
【０１５２】
制御回路７６０は、１つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置決めされ、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ以上のセンサを含み得る。
【０１５３】
１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、歪みの大きさに伴って振幅が変動する電気信号を提供する。センサ７８８は、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。
【０１５４】
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つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってクランプアーム７６６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管とクランプアーム７６６との間の相互作用点に位置してもよい。クランプアーム７６６に対して及ぼされる力は、クランプアーム７６６と超音波ブレード７６８との間に捕捉された組織切片によって経験される組織圧縮を表すものであり得る。１つ以上のセンサ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決めされて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【０１５５】
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。
【０１５６】
制御回路７６０は、器具の実際のシステムの応答をコントローラのソフトウェアでシミュレートするように構成され得る。変位部材を作動させて、エンドエフェクタ７５２内の閉鎖部材７６４を目標速度又はその付近で移動させることができる。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラを含むことができ、フィードバックコントローラは、例えば、ＰＩＤ、状態フィードバック、ＬＱＲ、及び／又は適応コントローラが挙げられるがこれらに限定されない任意のフィードバックコントローラのうちのいずれか１つであってもよい。外科用器具７５０は、フィードバックコントローラからの信号を、例えば、ケース電圧、ＰＷＭ電圧、周波数変調電圧、電流、トルク、及び／又は力などの物理的入力に変換するための電源を含むことができる。
【０１５７】
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、交換式シャフトアセンブリの、例えば変位部材及び関節運動駆動器を操作する電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する障害と呼ばれることがある。障害などの外部影響は、物理系の動作を物理系の所望の動作から逸脱させることがある。
【０１５８】
様々な例示的態様が、モータ駆動の外科用封止及び切断器具を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０に関する。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なクランプアーム７６６と、使用のために構成されるときは、クランプアーム７６６の反対側に位置決めされた超音波ブレード７６８と、を備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、クランプアーム７６６と超音波ブレード７６８との間に組織を把持してもよい。器具７５０を使用する準備が整った場合、臨床医は、例えば器具７５０のトリガを押すことによって発射信号を提供してもよい。発射信号に応答して、モータ７５４は、変位部材をエンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って、近位のストローク開始位置からストローク開始位置の遠位にあるストローク終了位置まで遠位方向に駆動することができる。変位部材が遠位方向に並進すると、遠位端に位置決めさ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。
【０１５９】
様々な実施例で、外科用器具７５０は、１つ以上の組織状態に基づいて、例えば閉鎖部材７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
【０１６０】
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が挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
【０１６１】
図１７は、本開示の一態様に従った、様々な機能を制御するように構成された外科用器具７９０の概略図である。一態様では、外科用器具７９０は、閉鎖部材７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされる。外科用器具７９０は、クランプアーム７６６と、閉鎖部材７６４と、１つ以上の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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
一態様では、位置センサ７８４は、Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，ＡＧから入手可能なＡＳ５０５５ＥＱＦＴシングルチップ磁気回転位置センサとして実装される磁気回転絶対位置決めシステムを備える絶対位置決めシステムとして実装されてもよい。位置センサ７８４は、制御回路７６０と連係して絶対位置決めシステムを提供することができる。位置は、磁石の上方に位置し、加算、減算、ビットシフト、及びテーブル参照演算のみを必要とする、双曲線関数及び三角関数を計算する簡潔かつ効率的なアルゴリズムを実装するために設けられた、桁毎法及びボルダーアルゴリズムとしても知られるＣＯＲＤＩＣプロセッサに連結された、複数のホール効果素子を含み得る。
【０１６４】
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がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータが実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、閉鎖部材７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７９２内、又は器具の任意の他の部分に位置することができる。
【０１６５】
制御回路７６０は、１つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置決めされ、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ以上のセンサを含み得る。
【０１６６】
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。
【０１６７】
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２８日出願の「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＣＯＵＰＬＡＢＬＥ  ＷＩＴＨ  ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＡＮＤ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」と題する米国特許出願第１５／６３６，０９６号に開示されている。
【０１６８】
発生器ハードウェア
適応型超音波ブレード制御アルゴリズム
様々な態様では、スマート超音波エネルギー装置は、超音波ブレードの動作を制御するための適応アルゴリズムを含んでもよい。一態様では、超音波ブレード適応制御アルゴリズムは、組織の種類を特定し、装置パラメータを調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、組織の種類をパラメータ化するように構成される。超音波ブレードの遠位先端の振幅を調整するために組織のコラーゲン／弾性比を検出するためのアルゴリズムが、本開示の以下の項で説明される。スマート超音波エネルギー装置の様々な態様が、例えば図１〜図１０６に関連して本明細書で説明される。したがって、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムの以下の説明は、図１〜図１０６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。
【０１６９】
組織種類の識別及び装置パラメータの調節
特定の外科処置では、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを用いることが望ましい。一態様では、超音波ブレードと接触する組織の種類に基づいて、超音波装置のパラメータを調節するために、適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを用いてもよい。一態様では、超音波装置のパラメータは、超音波エンドエフェクタのジョー内の組織の位置、例えば、クランプアームと超音波ブレードとの間の組織の位置に基づいて調節されてもよい。超音波変換器のインピーダンスは、組織のどの割合がエンドエフェクタの遠位端又は近位端に位置するかを識別するために用いられてもよい。超音波装置の反応は、組織の種類又は組織の圧縮率に基づき得る。別の態様では、超音波装置のパラメータは、識別された組織の種類又はパラメータ化に基づいて調節されてもよい。例えば、超音波ブレードの遠位先端の機械的変位振幅は、組織識別手順中に検出されたエラスチン組織に対するコラーゲンの割当量（ration）に基づいて調整されてもよい。コラーゲンとエラスチン組織との比は、赤外線（ＩＲ）表面反射率及び放射率を含む様々な技術を使用して検出され得る。クランプアーム及び／又はクランプアームのストロークによって組織に加えられて間隙及び圧縮を生じさせる力。電極を備えたジョー全体の電気的導通を用いて、ジョーのどの割合が組織で覆われているかを判定することができる。
【０１７０】
図１８は、本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式通信ハブを備える外科用データネットワーク内で適応型超音波ブレード制御アルゴリズムを実行するように構成されたシステム８００である。一態様では、発生器モジュール２４０は、図５３〜図１０５を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム（複数可）８０２を実行するように構成される。別の態様では、装置／器具２３５が、図５３〜図１０５を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム（複数可）８０４を実行するように構成される。別の態様では、装置／器具２３５及び装置／器具２３５の両方が、図５３〜図１０５を参照して本明細書に記載される適応型超音波ブレード制御アルゴリズム８０２、８０４を実行するように構成される。
【０１７１】
発生器モジュール２４０は、電力変圧器を介して非絶縁段階と通信する患者絶縁段階を備えてもよい。電力変圧器の二次巻線は、絶縁段階内に収容され、例えば、超音波外科用器具、ＲＦ電気外科用器具、並びに単独又は同時に送達可能な超音波及びＲＦエネルギーモードを含む多機能型外科用器具などの様々な外科用器具に駆動信号を送達するために駆動信号出力部を画定するためのタップ構成（例えば、センタタップ又は非センタタップ構成）を備え得る。具体的には、駆動信号出力部は、超音波駆動信号（例えば、４２０Ｖの二乗平均平方根（ＲＭＳ）駆動信号）を超音波外科用器具２４１に出力することができ、駆動信号出力部は、ＲＦ電気外科駆動信号（例えば、１００ＶのＲＭＳ駆動信号）をＲＦ電気外科用器具２４１に出力することができる。発生器モジュール２４０の態様は、図２１〜図２５Ｂを参照して本明細書で説明される。
【０１７２】
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。
【０１７３】
図１９は、超音波器具と連結するように構成され、かつ、図１８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の一例を示す。発生器９００は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器９００は、エネルギーを外科用器具に送達するためのＲＦ信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。ＲＦ信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも１つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ（例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギー）を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。発生器９００は、波形発生器９０４に連結されたプロセッサ９０２を備える。プロセッサ９０２及び波形発生器９０４は、プロセッサ９０２に連結されたメモリに記憶された情報（開示を明瞭にするために示されず）に基づいて、様々な信号波形を生成するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６の調節され増幅された出力は、電力変圧器９０８に連結される。信号は、電力変圧器９０８を横断して患者絶縁側にある二次側に連結される。第１のエネルギーモダリティの第１の信号は、外科用器具のＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間に提供される。第２のエネルギーモダリティの第２の信号は、コンデンサ９１０にわたって連結され、外科用器具のＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子間に提供される。２つを超えるエネルギーモダリティが出力されてもよく、したがって添え字「ｎ」は、最大ｎ個の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。
【０１７４】
第１の電圧感知回路９１２は、ＥＮＥＲＧＹ１及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。第２の電圧感知回路９２４は、ＥＮＥＲＧＹ２及びＲＥＴＵＲＮパスとラベルされた端子にわたって連結され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路９１４は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で提供されねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に提供される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）上における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ以上のＡＤＣ回路９２６に提供される。ＡＤＣ回路９２６のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ９０２に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、またいくつかあるパラメータの中で出力インピーダンスを計算するために使用することができる。プロセッサ９０２と患者絶縁回路との間の入力／出力通信は、インターフェース回路９２０を通して提供される。センサもまた、インターフェース回路９２０を介してプロセッサ９０２と電気通信してもよい。
【０１７５】
一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子にわたって連結された第１の電圧感知回路９１２又はＥＮＥＲＧＹ２／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子にわたって連結された第２の電圧感知回路９２４のいずれかの出力を、電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配置された電流感知回路９１４の出力で割ることによって、プロセッサ９０２により判定され得る。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１９に例示された例は、単一のリターンパス（ＲＥＴＵＲＮ）が２つ以上のエネルギーモダリティに提供され得ることを示しているが、他の態様では、複数のリターンパスＲＥＴＵＲＮｎが、各エネルギーモダリティＥＮＥＲＧＹｎに提供されてもよい。したがって、本明細書に記載されるように、超音波変換器のインピーダンスは、第１の電圧感知回路９１２の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよく、組織のインピーダンスは、第２の電圧感知回路９２４の出力を電流感知回路９１４で割ることによって測定されてもよい。
【０１７６】
図１９に示すように、少なくとも１つの出力ポートを含む発生器９００は、実行される組織治療の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ、超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆性及び／若しくは可逆性電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギーなどの１つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器９０８を含むことができる。例えば、発生器９００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達することができる。発生器９００からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え、又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器９００出力部への接続部は、好ましくは、図１９に示すようにＥＮＥＲＧＹ１とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとの間に位置するであろう。一例では、ＲＦ双極電極の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、ＥＮＥＲＧＹ２とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮとの間に位置するであろう。単極出力部の場合、好ましい接続部は、ＥＮＥＲＧＹ２出力部及びＲＥＴＵＲＮ出力部に接続された好適なリターンパッドへの活性電極（例えば、ペンシル型又は他のプローブ）であろう。
【０１７７】
更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＯＰＥＲＡＴＩＮＧ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ  ＦＯＲ  ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＳＩＧＮＡＬ  ＷＡＶＥＦＯＲＭＳ  ＡＮＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ」と題する２０１７年３月３０日公開の米国特許出願公開第２０１７／００８６９１４号に開示されている。
【０１７８】
本説明全体で使用される用語「無線」及びその派生語は、非固体媒体を介して変調電磁放射線の使用を通じてデータを通信し得る回路、装置、システム、方法、技術、通信チャネルなどを説明するために使用されてもよい。この用語は、関連する装置がいかなる有線も含まないことを意味するものではないが、一部の態様では、それらは存在しない可能性がある。通信モジュールは、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、これらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない多数の無線又は有線通信規格又はプロトコルのうちのいずれかを実装してもよい。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ−Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ−ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
【０１７９】
本明細書で使用するとき、プロセッサ又は処理ユニットは、いくつかの外部データソース、通常はメモリ又は何らかの他のデータストリーム上で動作を実行する電子回路である。この用語は、本明細書では、多くの専用「プロセッサ」を組み合わせたシステム又はコンピュータシステム（特にシステムオンチップ（ＳｏＣ））内の中央プロセッサ（中央処理ユニット）を指すために使用される。
【０１８０】
本明細書で使用するとき、チップ上のシステム又はシステムオンチップ（ＳｏＣ又はＳＯＣ）は、コンピュータ又は他の電子システムの全ての構成要素を統合する集積回路（「ＩＣ」又は「チップ」としても知られる）である。これは、デジタル、アナログ、混合信号、及び多くの場合は高周波数機能を、全て単一の基材上に含むことができる。ＳｏＣは、マイクロコントローラ（又はマイクロプロセッサ）を、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、Ｗｉ−Ｆｉモジュール、又はコプロセッサなどの最新の周辺装置と統合する。ＳｏＣは、内蔵メモリを含んでもよく、含まなくてもよい。
【０１８１】
本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ（又はマイクロコントローラユニットのＭＣＵ）は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装されてもよい。これはＳｏＣと同様であってもよく、ＳｏＣは、その構成要素の１つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、１つ以上のコア処理ユニット（ＣＰＵ）と共にメモリ及びプログラム可能な入力／出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、又はＯＴＰ  ＲＯＭの形態のプログラムメモリ、及び少量のＲＡＭもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。
【０１８２】
本明細書で使用するとき、コントローラ又はマイクロコントローラという用語は、周辺装置とインターフェースするスタンドアロンＩＣ又はチップ装置であってもよい。これは、その装置の動作（及び装置との接続）を管理する外部装置上のコンピュータ又はコントローラの２つの部分間の連結部であってもよい。
【０１８３】
本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【０１８４】
一態様では、プロセッサは、同じくＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＨｅｒｃｕｌｅｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｒ４の商品名で知られるＴＭＳ５７０及びＲＭ４ｘなどの２つのコントローラ系ファミリーを含む安全コントローラを含んでもよい。安全コントローラは、拡張性のある性能、接続性、及びメモリの選択肢を提供しながら、高度な集積型安全機構を提供するために、中でも特に、ＩＥＣ６１５０８及びＩＳＯ２６２６２の安全限界用途専用に構成されてもよい。
【０１８５】
モジュール式装置は、外科用ハブ内に受容可能な（例えば図３及び図９に関連して説明される）モジュールと、対応する外科用ハブと接続又はペアリングするために様々なモジュールに接続され得る外科用装置又は器具と、を含む。モジュール式装置としては、例えば、インテリジェント外科用器具、医療用撮像装置、吸引／灌注装置、排煙器、エネルギー発生器、ベンチレータ、吸入器、及びディスプレイが挙げられる。本明細書に記載されるモジュール式装置は、制御アルゴリズムによって制御することができる。制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体上で、特定のモジュール式装置がペアリングされる外科用ハブ上で、又はモジュール式装置及び外科用ハブの両方の上で（例えば、分散コンピューティングアーキテクチャを介して）、実行され得る。いくつかの例示では、モジュール式装置の制御アルゴリズムは、モジュール式装置自体によって（すなわち、モジュール式装置内の、モジュール式装置上の、又はモジュール式装置に接続されたセンサによって）感知されたデータに基づいて装置を制御する。このデータは、手術中の患者（例えば、組織特性又は注入圧）又はモジュール式装置自体（例えば、前進するナイフの速度、モータ電流、又はエネルギーレベル）に関連し得る。例えば、外科用ステープル留め及び切断器具の制御アルゴリズムは、ナイフが前進する際にナイフが遭遇する抵抗に基づき、器具のモータが組織を貫いてそのナイフを駆動させる速度を制御することができる。
【０１８６】
図２０は、発生器１１００と、これと共に使用可能な様々な外科用器具１１０４、１１０６、１１０８と、を備える外科システム１０００の一形態を示し、外科用器具１１０４は超音波外科用器具であり、外科用器具１１０６はＲＦ電気外科用器具であり、多機能型外科用器具１１０８は組み合わせ超音波／ＲＦ電気外科用器具である。発生器１１００は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器１１００は、例えば、超音波外科用器具１１０４、ＲＦ電気外科用器具１１０６、並びに発生器１１００から同時に送達されるＲＦエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具１１０８を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図２０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コンソールの前側パネル上に位置する入力装置１１１０を備える。入力装置１１１０は、発生器１１００の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の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。
【０１８７】
発生器１１００は、複数の外科用器具１１０４、１１０６、１１０８を駆動するように構成される。第１の外科用器具は超音波外科用器具１１０４であり、ハンドピース１１０５（ＨＰ）、超音波変換器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、超音波変換器１１２０と音響的に連結された超音波ブレード１１２８及びクランプアーム１１４０を備える。ハンドピース１１０５は、クランプアーム１１４０を動作させるトリガ１１４３と、超音波ブレード１１２８又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂ、１１３４ｃの組み合わせと、を備える。トグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂ、１１３４ｃは、発生器１１００を用いて超音波変換器１１２０に通電するように構成することができる。
【０１８８】
発生器１１００はまた、第２の外科用器具１１０６を駆動するようにも構成される。第２の外科用器具１１０６は、ＲＦ電気外科用器具であり、ハンドピース１１０７（ＨＰ）、シャフト１１２７、及びエンドエフェクタ１１２４を備える。エンドエフェクタ１１２４は、クランプアーム１１４２ａ、１１４２ｂ内に電極を備え、シャフト１１２７の導電体部分を通って戻る。電極は、発生器１１００内の双極エネルギー源に連結され、双極エネルギー源によって通電される。ハンドピース１１０７は、クランプアーム１１４２ａ、１１４２ｂを動作させるためのトリガ１１４５と、エンドエフェクタ１１２４内の電極に通電するためのエネルギースイッチを作動するためのエネルギーボタン１１３５と、を備える。
【０１８９】
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、超音波変換器１１２０と音響的に連結される。ハンドピース１１０９は、クランプアーム１１４６を動作させるトリガ１１４７と、超音波ブレード１１４９又は他の機能に通電し、駆動するためのトグルボタン１１３７ａ、１１３７ｂ、１１３７ｃの組み合わせと、を備える。トグルボタン１１３７ａ、１１３７ｂ、１１３７ｃは、発生器１１００を用いて超音波変換器１１２０に通電し、かつ同様に発生器１１００内に収容された双極エネルギー源を用いて超音波ブレード１１４９に通電するように構成することができる。
【０１９０】
発生器１１００は、様々な外科用器具と共に使用するように構成可能である。様々な形態によれば、発生器１１００は、例えば、超音波外科用器具１１０４、ＲＦ電気外科用器具１１０６、並びに発生器１１００から同時に送達されるＲＦエネルギー及び超音波エネルギーを統合する多機能型外科用器具１１０８を含む様々な種類の様々な外科用装置と共に使用するように構成可能であり得る。図２０の形態では、発生器１１００は、外科用器具１１０４、１１０６、１１０８とは別個に示されているが、別の形態では、発生器１１００は、外科用器具１１０４、１１０６、１１０８のうちのいずれか１つと一体的に形成されて、一体型外科システムを形成してもよい。上述したように、発生器１１００は、発生器１１００のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置１１１０を含む。入力装置１１１０は、発生器１１００の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の好適な装置を含むことができる。発生器１１００はまた、１つ以上の出力装置１１１２を含んでもよい。電気信号波形をデジタル的に生成するための発生器、及び外科用器具の更なる態様は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１７−００８６９１４−Ａ１号に記載されている。
【０１９１】
図２１は、本開示の少なくとも１つの態様による、例示的な超音波装置１１０４のエンドエフェクタ１１２２である。エンドエフェクタ１１２２は、導波管を介して超音波変換器１１２０に連結され得るブレード１１２８を含み得る。本明細書で説明されるように、超音波変換器１１２０によって駆動されると、ブレード１１２８は振動することができ、組織と接触すると、組織を切断及び／又は凝固することができる。様々な態様によると、また図２１に例示するように、エンドエフェクタ１１２２は、エンドエフェクタ１１２２のブレード１１２８と協働作用するように構成され得るクランプアーム１１４０を更に含み得る。ブレード１１２８と共に、クランプアーム１１４０は、一連のジョーを含み得る。クランプアーム１１４０は、器具部分１１０４のシャフト１１２６の遠位端に枢動可能に接続され得る。クランプアーム１１４０は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）又は他の好適な低摩擦材料から形成され得るクランプアーム組織パッド１１６３を含み得る。パッド１１６３は、ブレード１１２８と協働するように装着されて、クランプアーム１１４０の枢動運動が、クランプパッド１１６３をブレード１１２８と実質的に平行な関係で、かつこれと接触するように位置決めすることができる。この構成により、クランプされる組織片は、組織パッド１１６３とブレード１１２８との間に把持され得る。組織パッド１１６３は、ブレード１１２８と協働して組織の把持を改善するために、軸方向に離間して近位方向に延在する複数の把持歯１１６１含む鋸歯様構成を備えてもよい。クランプアーム１１４０は、図２１に示される開放位置から、閉鎖位置（クランプアーム１１４０がブレード１１２８と接触するか又は近接する）まで、任意の好適な様式で移行し得る。例えば、ハンドピース１１０５は、ジョー閉鎖トリガを含み得る。臨床医によって作動されると、ジョー閉鎖トリガはクランプアーム１１４０を任意の好適な様式で枢動させ得る。
【０１９２】
発生器１１００は、駆動信号を任意の好適な様式で超音波変換器１１２０に提供するように起動され得る。例えば、発生器１１００は、フットスイッチケーブル１４３２を介して発生器１１００に連結されたフットスイッチ１４３０（図２４）を含んでもよい。臨床医は、フットスイッチ１４３０を押し下げることにより、超音波変換器１１２０を起動させ、またそれによって超音波変換器１１２０及びブレード１１２８を起動させ得る。フットスイッチ１４３０に加えて、又はこの代わりに、装置１１０４のいくつかの態様は、ハンドピース１１０５上に位置決めされた１つ以上のスイッチを用いてもよく、これは、起動されると、発生器１１００に超音波変換器１１２０を作動させることができる。一態様では、例えば、１つ以上のスイッチは、例えば、装置１１０４の動作モードを決定するために、一対のトグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂ、１１３４ｃを含んでもよい（図２０）。例えば、トグルボタン１１３４ａが押し下げられると、超音波発生器１１００は、最大駆動信号を超音波変換器１１２０に提供して、超音波変換器１１２０に最大超音波エネルギー出力を生成させることができる。トグルボタン１１３４ｂを押すことにより、超音波発生器１１００がユーザ選択可能な駆動信号を超音波変換器１１２０に提供して、超音波変換器１１２０に最大未満の超音波エネルギー出力を生成させることができる。装置１１０４は、追加的に又は代替的に、例えば、エンドエフェクタ１１２２のクランプアーム１１４０を介してジョーを操作するために、ジョー閉鎖トリガの位置を指示するための第２のスイッチを含んでもよい。また、いくつかの態様では、超音波発生器１１００は、ジョー閉鎖トリガの位置に基づいて起動することができる（例えば、臨床医がジョー閉鎖トリガを押し下げてクランプアーム１１４０を介してジョーを閉鎖すると、超音波エネルギーを印加することができる）。
【０１９３】
追加的に又は代替的に、１つ以上のスイッチは、押し下げられると、発生器１１００にパルス出力を提供させるトグルボタン１１３４ｃを含むことができる（図２０）。パルスは、例えば、任意の好適な周波数及び分類で提供されてもよい。ある特定の態様では、パルスの電力レベルは、例えば、トグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂに関連付けられた電力レベル（最大、最大未満）であってもよい。
【０１９４】
装置１１０４は、トグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂ、１１３４ｃの任意の組み合わせを含み得ることが理解されよう（図２０）。例えば、装置１１０４は、最大超音波エネルギー出力を生成するためのトグルボタン１１３４ａ、及び１回毎に最大又は最大未満の電力レベルのいずれかでパルス出力を生成するトグルボタン１１３４ｃの２つのトグルボタンのみを有するように構成され得る。このように、発生器１１００の駆動信号出力構成は、５つの連続信号、又は任意の個別の数の個々のパルス信号（１、２、３、４、又は５回）であってもよい。特定の態様では、特定の駆動信号構成は、例えば、発生器１１００のＥＥＰＲＯＭ設定、及び／又はユーザの電力レベル選択（複数可）、に基づき制御され得る。
【０１９５】
特定の態様では、トグルボタン１１３４ｃの代替として２ポジションスイッチが提供され得る（図２０）。例えば、装置１１０４は、最大電力レベルで連続出力を発生させるためのトグルボタン１１３４ａと、２位置トグルボタン１１３４ｂと、を含んでもよい。第１の戻り止め位置では、トグルボタン１１３４ｂは最大電力レベル未満で連続出力を発生させてもよく、第２の戻り止め位置では、トグルボタン１１３４ｂは（例えば、ＥＥＰＲＯＭ設定に応じて、最大又は最大未満のいずれかの出力レベルで）パルス出力を発生させてもよい。
【０１９６】
いくつかの態様では、ＲＦ電気外科用エンドエフェクタ１１２４、１１２５（図２０）はまた、一対の電極を備えてもよい。電極は、例えばケーブルを介して、発生器１１００と通信し得る。電極は、例えば、クランプアーム１１４２ａ、１１４６とブレード１１４２ｂ、１１４９との間に存在する組織片のインピーダンスを測定するために使用され得る。発生器１１００は、電極に信号（例えば、非治療的信号）を提供し得る。組織片のインピーダンスは例えば、信号の電流、電圧などをモニタリングすることによって見出され得る。
【０１９７】
記載される態様によれば、超音波発生器モジュールは、特定の電圧、電流、及び周波数（例えば、５５，５００サイクル／秒、又はＨｚ）の駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。駆動信号又は複数の駆動信号は、超音波装置１１０４、特に、例えば上記のように動作し得る変換器１１２０に提供され得る。一態様では、発生器１１００は、高い分解能、精度、及び再現性を備え得る（stepped with）特定の電圧、電流、及び／又は周波数出力信号の駆動信号を生成するように構成することができる。
【０１９８】
記載される態様によれば、電気外科／ＲＦ発生器モジュールは、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを使用して、双極電気外科処置を実施するのに十分な出力電力で駆動信号又は複数の駆動信号を生成し得る。双極電気外科用途では、例えば、駆動信号は、上述したように、例えば電気外科用装置１１０６の電極に提供されてもよい。したがって、発生器１１００は、組織を治療するのに十分な電気エネルギーを組織に適用することにより、治療目的のために構成され得る（例えば、凝固、焼灼、組織溶接など）。
【０１９９】
発生器１１００は、例えば、発生器１１００のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置２１５０（図２４Ｂ）を備えることができる。入力装置２１５０は、発生器１１００の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の好適な装置を含むことができる。動作中、ユーザは、入力装置２１５０を使用して発生器１１００の動作をプログラムする、又は他の方法で制御することができる。入力装置２１５０は、発生器１１００の動作（例えば、超音波発生器モジュール及び／又は電気外科／ＲＦ発生器モジュールの動作）を制御するために、発生器によって（例えば、発生器内に収容される１つ以上のプロセッサによって）使用され得る信号を生成する、任意の好適な装置を含み得る。様々な態様では、入力装置２１５０は、ボタン、スイッチ、サムホイール、キーボード、キーパッド、タッチスクリーンモニタ、ポインティング装置、汎用又は専用のコンピュータへの遠隔接続のうちの１つ以上を含む。他の態様では、入力装置２１５０は、例えば、タッチスクリーンモニタ上に表示される１つ以上のユーザインターフェーススクリーンなどの好適なユーザインターフェースを含んでもよい。したがって、入力装置２１５０により、ユーザは、例えば、超音波発生器モジュール及び／又は電気外科／ＲＦ発生器モジュールによって生成される駆動信号又は複数の駆動信号の、電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、周波数（ｆ）、及び／又は期間（Ｔ）などの、発生器の様々な動作パラメータを設定又はプログラミングすることができる。
【０２００】
発生器１１００はまた、例えば、発生器１１００コンソールの前側パネル上に位置する出力装置２１４０（図２４Ｂ）を含み得る。出力装置２１４０は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための１つ以上の装置を含む。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤ表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカ、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。
【０２０１】
発生器１１００の特定のモジュール及び／又はブロックが例として記載され得るが、より多くの又はより少ない数のモジュール及び／又はブロックが使用されてもよく、これは依然として態様の範囲内にあることが理解できよう。更に、説明を容易にするために、モジュール及び／又はブロックに関して様々な態様が記載され得るが、そのようなモジュール及び／又はブロックは、１つ以上のハードウェア構成要素、例えば、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能な論理機構（ＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、回路、レジスタ並びに／又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理及び／若しくはハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組み合わせによって実装されてもよい。
【０２０２】
一態様では、超音波発生器駆動モジュール及び電気外科／ＲＦ駆動モジュール１１１０（図２０）は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の組み合わせとして実装される１つ以上の埋め込みアプリケーションを含んでもよい。モジュールは、ソフトウェア、プログラム、データ、ドライバ、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）などのような様々な実行可能なモジュールを備えることができる。ファームウェアは、ビットマスクされた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ（ＮＶＭ）に記憶することができる。様々な実装形態では、ファームウェアをＲＯＭに記憶することにより、フラッシュメモリが保存され得る。ＮＶＭは、例えば、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、及び／若しくは同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のような電池バックアップ式ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む、他のタイプのメモリを含んでもよい。
【０２０３】
一態様では、モジュールは、装置１１０４、１１０６、１１０８の様々な測定可能な特性をモニタリングするためのプログラム命令を実行し、装置１１０４、１１０６、１１０８を動作させるための対応する出力駆動信号又は複数の出力駆動信号を生成するためのプロセッサとして実装されるハードウェア構成要素を含む。発生器１１００が装置１１０４と共に使用される態様では、駆動信号は、切断及び／又は凝固動作モードにおいて、超音波変換器１１２０を駆動し得る。装置１１０４及び／又は組織の電気的特性は、発生器１１００の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ／又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。発生器１１００が装置１１０６と共に使用される態様では、駆動信号は、切断、凝固及び／又は乾燥モードにおいて、エンドエフェクタ１１２４に電気エネルギー（例えば、ＲＦエネルギー）を供給し得る。装置１１０６及び／又は組織の電気的特性は、発生器１１００の動作態様を制御するために測定及び使用され、かつ／又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。様々な態様では、上述したように、ハードウェア構成要素はＤＳＰ、ＰＬＤ、ＡＳＩＣ、回路、及び／又はレジスタとして実装され得る。一態様では、プロセッサは、コンピュータソフトウェアプログラム命令を記憶及び実行して、超音波変換器１１２０及びエンドエフェクタ１１２２、１１２４、１１２５などの装置１１０４、１１０６、１１０８の様々な構成要素を駆動するための階段関数出力信号を生成するように構成されてもよい。
【０２０４】
電気機械的超音波システムは、超音波変換器、導波管、及び超音波ブレードを含む。電気機械的超音波システムは、超音波変換器、導波管、及び超音波ブレードの物理的特性によって定義される初期共振周波数を有する。超音波変換器は、電気機械的超音波システムの共振周波数と等しい交流電圧Ｖｇ（ｔ）及び電流Ｉｇ（ｔ）信号によって励起される。電気機械的超音波システムが共振するとき、電圧Ｖｇ（ｔ）信号と電流Ｉｇ（ｔ）信号との間の位相差はゼロである。換言すると、共振時、誘導性インピーダンスは容量性インピーダンスと等しい。超音波ブレードが加熱すると、超音波ブレード（等価静電容量としてモデル化される）のコンプライアンスによって、電気機械的超音波システムの共振周波数が変化する。したがって、誘導性インピーダンスは容量性インピーダンスともはや等しくなく、それにより電気機械的超音波システムの駆動周波数と共振周波数との間に不整合が引き起こされる。ここでシステムは、「オフレゾナンス（off-resonance）」を動作させる。駆動周波数と共振周波数との間の不整合は、超音波変換器に印加される電圧Ｖｇ（ｔ）信号と電流Ｉｇ（ｔ）信号との間の位相差として現れる。発生器電子機器は、電圧Ｖｇ（ｔ）信号と電流Ｉｇ（ｔ）信号との間の位相差を容易に監視することができ、位相差が再びゼロになるまで駆動周波数を連続的に調整することができる。この時点で、新しい駆動周波数は、電気機械的超音波システムの新しい共振周波数に等しい。位相及び／又は周波数の変化は、超音波ブレード温度の間接的測定値として使用することができる。
【０２０５】
図２２に示すように、超音波変換器の電気機械特性は、静電容量を有する第１ブランチと、共振器の電気機械特性を規定する直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第２「動作」ブランチと、を含む等価回路としてモデル化されてもよい。既知の超音波発生器は、発生器駆動信号電流の実質的に全部が動作ブランチ内に流れるように、ある共振周波数において静電容量をチューンアウトするための調整インダクタを含み得る。したがって、調整インダクタを使用することにより、発生器の駆動信号電流は、動作ブランチ電流を表し、したがって発生器はその駆動信号を制御して超音波変換器の共振周波数を維持することができる。調整インダクタはまた、発生器の周波数固定能力を改善するために、超音波変換器の相インピーダンスプロットを変換することができる。しかしながら、調整インダクタは、動作共振周波数において、超音波変換器の特定の静電容量と適合しなくてはならない。換言すると、異なる静電容量を有する異なる超音波変換器は、異なる調整インダクタを必要とする。
【０２０６】
図２２は、一態様による、超音波変換器１１２０などの超音波変換器の等価回路１５００を示す。回路１５００は、共振器の電気機械特性を規定する、直列接続されたインダクタンスＬｓ、抵抗Ｒｓ、及び容量Ｃｓを有する第１の「動作」ブランチと、静電容量Ｃ０を有する第２の容量性ブランチと、を含む。動作電流Ｉｍ（ｔ）が第１ブランチを通って流れ、電流Ｉｇ（ｔ）〜Ｉｍ（ｔ）が容量性ブランチを通って流れる状態で、駆動電流Ｉｇ（ｔ）は、発生器から駆動電圧Ｖｇ（ｔ）で受信されてもよい。超音波変換器の電気機械特性の制御は、Ｉｇ（ｔ）及びＶｇ（ｔ）を好適に制御することによって達成されてもよい。上述のように、既知の発生器アーキテクチャは、発生器の電流出力Ｉｇ（ｔ）の実質的に全てが動作ブランチを通って流れるように、並列共振回路内で共振周波数において静電容量Ｃ０をチューンアウトするための調整インダクタＬｔ（図２２に仮想線で示される）を含むことができる。この方法では、動作ブランチ電流Ｉｍ（ｔ）の制御は、発生器の電流出力Ｉｇ（ｔ）を制御することによって達成される。調整インダクタＬｔは、超音波変換器の静電容量Ｃ０に特有であるが、異なる静的静電容量を有する異なる超音波変換器は、異なる調整インダクタＬｔを必要とする。また、調整インダクタＬｔは、単一の共振周波数で静電容量Ｃ０の公称値と一致するため、動作ブランチ電流Ｉｍ（ｔ）の正確な制御は、その周波数でのみ保証される。周波数が変換器の温度によって低下すると、動作ブランチ電流の正確な制御が損なわれる。
【０２０７】
発生器１１００の様々な態様が、調整インダクタＬｔに頼ることなく動作ブランチ電流Ｉｍ（ｔ）を監視することができる。むしろ、発生器１１００は、動的及び進行中ベースで（例えば、リアルタイムで）動作ブランチ電流Ｉｍ（ｔ）の値を判定するために、特定の超音波外科用装置１１０４のための電力の印加間の静電容量Ｃ０の測定値を（駆動信号の電圧及び電流フィードバックデータと共に）使用し得る。したがって、発生器１１００のこうした態様は、静電容量Ｃ０の公称値によって決定される単一の共振周波数のみにおいてではなく、任意の周波数で静電容量Ｃ０の任意の値と調整される又は共振するシステムをシミュレートするために、仮想調整を提供することが可能である。
【０２０８】
図２３は、利点の中でもとりわけ、上述のインダクタレス調整を提供するための発生器１１００の一態様の簡略化されたブロック図である。図２４Ａ〜図２４Ｃは、一態様による図２３の発生器１１００のアーキテクチャを示す。図２３を参照すると、発生器１１００は、電力変圧器１５６０を介して非絶縁段階１５４０と通信する患者絶縁段階１５２０を含んでもよい。電力変圧器１５６０の二次巻線１５８０は、絶縁段階１５２０に含まれ、かつタップ構成を含んでもよく（例えば、センタタップ又は非センタタップ構成）、例えば、超音波外科用装置１１０４及び電気外科用装置１１０６などの様々な外科用装置に駆動信号を出力するための、駆動信号出力部１６００ａ、１６００ｂ、１６００ｃを画定する。特に、駆動信号出力部１６００ａ、１６００ｂ、１６００ｃは、超音波外科用装置１１０４に駆動信号（例えば、４２０ＶのＲＭＳ駆動信号）を出力してもよく、駆動信号出力部１６００ａ、１６００ｂ、１６００ｃは、電気外科用装置１１０６に駆動信号（例えば、１００ＶのＲＭＳ駆動信号）を出力してもよく、ここで出力部１６００ｂは電力変圧器１５６０のセンタタップに対応する。非絶縁段階１５４０は、電力変圧器１５６０の一次巻線１６４０に接続された出力部を有する電力増幅器１６２０を含むことができる。特定の態様では、電力増幅器１６２０は、例えば、プッシュプル増幅器を含み得る。非絶縁段階１５４０は、デジタル出力をデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１６８０に供給するための、プログラム可能な論理機構１６６０を更に含んでもよく、続いてデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１６８０は、対応するアナログ信号を電力増幅器１６２０の入力部に供給する。特定の態様では、プログラム可能な論理機構１６６０は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むことができる。プログラム可能な論理機構１６６０は、ＤＡＣ１６８０を介して電力増幅器１６２０の入力を制御することにより、その結果、駆動信号出力部１６００ａ、１６００ｂ、１６００ｃに現れる駆動信号の多数のパラメータ（例えば、周波数、波形形状、波形振幅）のいずれかを制御することができる。特定の態様では、また以下で説明するように、プログラム可能な論理機構１６６０、プロセッサ（例えば、以下で説明するプロセッサ１７４０）と共に、多くのデジタル信号処理（ＤＳＰ）ベースの及び／又はその他の制御アルゴリズムを実行して、発生器１１００によって出力される駆動信号のパラメータを制御することができる。
【０２０９】
電力は、スイッチモードレギュレータ１７００によって電力増幅器１６２０の母線に供給することができる。特定の態様では、スイッチモードレギュレータ１７００は、例えば調節可能なバックレギュレータを含むことができる。上述したように、非絶縁段階１５４０はプロセッサ１７４０を更に含むことができ、これは、一態様では、例えば、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｎｏｒｗｏｏｄ，Ｍａｓｓ．）から入手可能なＡＤＳＰ−２１４６９  ＳＨＡＲＣ  ＤＳＰなどのＤＳＰプロセッサを含むことができる。特定の態様では、プロセッサ１７４０は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１７６０を介してプロセッサ１７４０が電力増幅器１６２０から受信した電圧フィードバックデータに応答して、スイッチモード電力変換器１７００の動作を制御することができる。例えば、一態様では、プロセッサ１７４０は、電力増幅器１６２０によって増幅される信号（例えば、ＲＦ信号）の波形エンベロープを、ＡＤＣ１７６０を介して入力として受信することができる。プロセッサ１７４０は、続いて、電力増幅器１６２０に供給されるレール電圧が増幅信号の波形エンベロープを追跡するように、スイッチモードレギュレータ１７００を（例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）出力を介して）制御することができる。波形エンベロープに基づいて、電力増幅器１６２０のレール電圧を動的に変調することにより、電力増幅器１６２０の効率は、固定レール電圧増幅器スキームと比較して顕著に改善され得る。プロセッサ１７４０は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。
【０２１０】
特定の態様では、かつ図２５Ａ〜図２５Ｂに関連して更に詳細に記載されるように、プログラム可能な論理機構１６６０は、プロセッサ１７４０と共に、直接デジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）制御スキームを実行して、発生器１１００によって出力された駆動信号の波形形状、周波数、及び／又は振幅を制御し得る。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構１６６０は、ＦＰＧＡに内蔵され得る、ＲＡＭ  ＬＵＴなどの動的に更新されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）内に記憶された波形サンプルを再呼び出しすることによって、ＤＤＳ制御アルゴリズム２６８０（図２５Ａ）を実行し得る。この制御アルゴリズムは、超音波変換器１１２０などの超音波変換器が、その共振周波数における明瞭な正弦波電流によって駆動され得る超音波用途で特に有用である。他の周波数が寄生共振を励起し得るため、動作分岐電流の全歪みの最小化又は低減は、これに対応して望ましくない共振効果を最小化又は低減することができる。発生器１１００によって出力される駆動信号の波形形状は、出力駆動回路内に存在する様々な歪み源（例えば、電力変圧器１５６０、電力増幅器１６２０）によって影響され得るため、駆動信号に基づく電圧及び電流フィードバックデータを、プロセッサ１７４０によって実行される誤差制御アルゴリズムなどのアルゴリズムに入力することができ、このアルゴリズムは、動的な、進行中ベースで（例えば、リアルタイムで）、ＬＵＴに記憶された波形サンプルを適切に予歪みさせるか又は修正することによって、歪みを補償する。一態様では、ＬＵＴサンプルに加えられる予歪みの量又は程度は、計算された動作ブランチ電流と所望の電流波形形状との間の誤差に基づいてもよく、誤差は、サンプル毎に判定される。このようにして、予め歪ませたＬＵＴサンプルは、駆動回路により処理される場合、超音波変換器を最適に駆動するために、所望の波形形状（例えば、正弦波）を有する動作ブランチ駆動信号を生じ得る。したがって、そのような態様では、ＬＵＴ波形サンプルは、駆動信号の所望の波形形状ではなく、むしろ歪み効果を考慮した際の、所望の波形の動作ブランチ駆動信号を最終的に生成するのに必要な波形形状を表す。
【０２１１】
非絶縁段階１５４０は、発生器１１００によって出力された駆動信号の電圧及び電流をそれぞれサンプリングするために、それぞれの絶縁変圧器１８２０、１８４０を介して電力変圧器１５６０の出力部に連結されたＡＤＣ１７８０及びＡＤＣ１８００を更に含むことができる。特定の態様では、ＡＤＣ１７８０、１８００は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために高速（例えば、８０Ｍｓｐｓ）でサンプリングするように構成することができる。一態様では、例えば、ＡＤＣ１７８０、１８００のサンプリング速度は、駆動信号の約２００倍（駆動周波数に応じて）のオーバーサンプリングを可能にすることができる。特定の態様では、ＡＤＣ１７８０、１８００のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のＡＤＣによって行われ得る。発生器１１００の態様における高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを流れる複素電流の計算（これは、特定の態様で上述したＤＤＳベースの波形形状制御を実装するために使用され得る）、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度な実消費電力の計算を可能にすることができる。ＡＤＣ１７８０、１８００によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、プログラム可能な論理機構１６６０によって受信され、かつ処理されてもよく（例えば、ＦＩＦＯバッファリング、マルチプレクシング）、例えばプロセッサ１７４０による以後の読み出しのために、データメモリに記憶されてもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、ＬＵＴ波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するための、アルゴリズムへの入力として使用され得る。特定の態様では、これは、電圧及び電流フィードバックデータのペアが取得されたときに、各記憶された電圧及び電流フィードバックデータのペアが、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力された対応するＬＵＴサンプルに基づいてインデックス付けされる、又は他の方法でこれと関連付けされることを必要とする場合がある。この方法によるＬＵＴサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。
【０２１２】
特定の態様では、電圧及び電流フィードバックデータは、駆動信号の周波数及び／又は振幅（例えば、電流振幅）を制御するために使用することができる。一態様では、例えば、電圧及び電流フィードバックデータを使用して、インピーダンス位相、例えば、電圧駆動信号と電流駆動信号との間の位相差を判定することができる。続いて、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値（例えば、０°）との間の差を最小化又は低減し、それによって高調波歪みの影響を最小化又は低減し、それに対応してインピーダンス位相の測定精度を向上させることができる。位相インピーダンス及び周波数制御信号の判定は、例えばプロセッサ１７４０で実行されてもよく、周波数制御信号は、プログラム可能な論理機構１６６０によって実行されるＤＤＳ制御アルゴリズムへの入力として供給される。
【０２１３】
インピーダンス位相は、フーリエ解析によって判定され得る。一態様では、発生器電圧Ｖｇ（ｔ）駆動信号と発生器電流Ｉｇ（ｔ）駆動信号との間の位相差は、以下のように高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を使用して判定され得る。
【０２１４】
【数１】
2021510555.tif 000003
【０２１５】
正弦波の周波数でのフーリエ変換を評価することで、以下が得られる。
【０２１６】
【数２】
2021510555.tif 000004
【０２１７】
他のアプローチとしては、加重最小二乗推定法、カルマンフィルタ処理法、及び空間ベクトルベース技術が挙げられる。ＦＦＴ又はＤＦＴ技術における処理の実質的に全てが、例えば、２チャネル高速ＡＤＣ１７８０、１８００を用いてデジタル領域内で実行されてもよい。１つの技術では、電圧信号及び電流信号のデジタル信号サンプルは、ＦＦＴ又はＤＦＴでフーリエ変換される。任意の時点における位相角φは、以下の式によって計算することができ：
φ＝２πｆｔ＋φ０
式中、φは位相角であり、ｆは周波数であり、ｔは時間であり、φ０は、ｔ＝０における位相である。
【０２１８】
電圧Ｖｇ（ｔ）信号と電流Ｉｇ（ｔ）信号との間の位相差を判定するための別の技術はゼロ交差法であり、これは高精度な結果を生成する。同じ周波数を有する電圧Ｖｇ（ｔ）信号及び電流Ｉｇ（ｔ）信号の場合、電圧信号Ｖｇ（ｔ）の各負から正のゼロ交差はパルスの開始をトリガし、一方で、電流信号Ｉｇ（ｔ）の各負から正のゼロ交差はパルスの終了をトリガする。結果は、電圧信号と電流信号との間の位相角に比例するパルス幅を有するパルス列である。一態様では、パルス列を平均化フィルタに通して、位相差の測定値を得ることができる。更に、正から負のゼロ交差も、同様の方法で使用され、結果が平均化されると、ＤＣ及び高調波成分の任意の効果が低減され得る。一実装形態では、アナログ電圧Ｖｇ（ｔ）信号及び電流Ｉｇ（ｔ）信号は、アナログ信号が正である場合には高く、アナログ信号が負である場合には低いデジタル信号に変換される。高精度な位相評価は、高低間の急激な移行を必要とする。一態様では、ＲＣ安定化ネットワークと共にシュミットトリガを用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換することができる。他の態様では、エッジトリガ型ＲＳフリップフロップ及び補助回路が用いられてもよい。更に別の態様では、ゼロ交差技術は、ｅＸｃｌｕｓｉｖｅ  ＯＲ（ＸＯＲ）ゲートを用いてもよい。
【０２１９】
電圧信号と電流信号との間の位相差を判定するための他の技術は、リサージュ図及び画像の監視、３電圧計法、交差コイル法、ベクトル電圧計及びベクトルインピーダンス法などの方法、位相標準器、位相ロックループ、及び参照により本明細書に組み込まれるＰｈａｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｐｅｔｅｒ  Ｏ’Ｓｈｅａ，２０００  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ  ＬＬＣ，＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｇｎｅｔｂａｓｅ．ｃｏｍ＞に記載される他の技術を使用することを含む。
【０２２０】
別の態様では、例えば、電流のフィードバックデータは、駆動信号の電流振幅を電流振幅設定値に維持するために監視することができる。電流振幅設定値は、直接指定されてもよく、又は指定された電圧振幅及び電力設定値に基づいて間接的に判定されてもよい。特定の態様では、電流振幅の制御は、例えば、プロセッサ１７４０内の比例積分微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズムなどの制御アルゴリズムによって実行され得る。駆動信号の電流振幅を適切に制御するために制御アルゴリズムによって制御される変数としては、例えば、プログラム可能な論理機構１６６０に記憶されるＬＵＴ波形サンプルのスケーリング、及び／又はＤＡＣ１８６０を介したＤＡＣ１６８０（これは電力増幅器１６２０に入力を供給する）のフルスケール出力電圧を挙げることができる。
【０２２１】
非絶縁段階１５４０は、とりわけ、ユーザインターフェース（ＵＩ）機能を提供するために、プロセッサ１９００を更に含むことができる。一態様では、プロセッサ１９００は、例えば、Ａｔｍｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆ．）から入手可能なＡＲＭ９２６ＥＪ−Ｓコアを有するＡｔｍｅｌ  ＡＴ９１  ＳＡＭ９２６３プロセッサを含むことができる。プロセッサ１９００によってサポートされるＵＩ機能の例としては、聴覚的及び視覚的なユーザフィードバック、周辺装置との通信（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースを介して）、フットスイッチ１４３０との通信、入力装置２１５０（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）との通信、並びに出力装置２１４０（例えば、スピーカ）との通信を挙げることができる。プロセッサ１９００は、プロセッサ１７４０及びプログラム可能な論理機構と通信することができる（例えば、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）バスを介して）。プロセッサ１９００は、主にＵＩ機能をサポートすることができるが、これはまた、特定の態様ではプロセッサ１７４０と協働して危険の緩和を実現することができる。例えば、プロセッサ１９００は、ユーザ入力及び／又は他の入力（例えば、タッチスクリーン入力２１５０、フットスイッチ１４３０入力、温度センサ入力２１６０）の様々な態様を監視するようにプログラムされてもよく、かつ誤った状態が検出された場合は発生器１１００の駆動出力を無効化することができる。
【０２２２】
特定の態様では、プロセッサ１７４０（図２３、図２４Ａ）及びプロセッサ１９００（図２３、図２４Ｂ）の両方が、発生器１１００の動作状態を判定し、監視することができる。プロセッサ１７４０の場合は、発生器１１００の動作状態は、例えば、どちらの制御及び／又は診断プロセスがプロセッサ１７４０によって実行されるかを決定することができる。プロセッサ１９００の場合は、発生器１１００の動作状態は、例えば、ユーザインターフェース（例えば、ディスプレイスクリーン、音）のどの要素がユーザに提供されるかを決定することができる。プロセッサ１７４０、１９００は、発生器１１００の現在の動作状態を別個に維持し、現在の動作状態からの可能な遷移を認識及び評価する。プロセッサ１７４０は、この関係におけるマスタとして機能し、動作状態間の遷移がいつ生じるかを判定することができる。プロセッサ１９００は、動作状態間の有効な遷移を認識することができ、かつ特定の遷移が適切であるかを確認することができる。例えば、プロセッサ１７４０がプロセッサ１９００に特定の状態に遷移するように命令すると、プロセッサ１９００は要求される遷移が有効であることを確認することができる。プロセッサ１９００によって要求される状態間の遷移が無効であると判定された場合、プロセッサ１９００は発生器１１００を故障モードにすることができる。
【０２２３】
非絶縁段階１５４０は、入力装置２１５０（例えば、発生器１１００をオン及びオフするために使用される静電容量式タッチセンサ、静電容量式タッチスクリーン）を監視するためのコントローラ１９６０（図２３、図２４Ｂ）を更に含むことができる。特定の態様では、コントローラ１９６０は、プロセッサ１９００と通信する少なくとも１つのプロセッサ及び／又は他のコントローラ装置を備えることができる。一態様では、例えば、コントローラ１９６０は、１つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視するように構成されたプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＭｅｇａ１６８  ８ビットコントローラ）を備えることができる。一態様では、コントローラ１９６０は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取得を制御及び管理するためのタッチスクリーンコントローラ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＱＴ５４８０タッチスクリーンコントローラ）を備えることができる。
【０２２４】
特定の態様では、発生器１１００が「電源オフ」状態にあるとき、コントローラ１９６０は（例えば、後述する電源２１１０（図２３）などの、発生器１１００の電源からのラインを介して）動作電力を受信し続けることができる。このようにして、コントローラ１９６０は、発生器１１００をオンオフするための入力装置２１５０（例えば、発生器１１００の前側パネル上に位置する静電容量式タッチセンサ）を監視し続けることができる。発生器１１００が「電源オフ」状態にあるときに、コントローラ１９６０は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置２１５０の起動が検出されると、電源を起動することができる（例えば、電源２１１０の１つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０（図２３）の動作を有効化する）。その結果、コントローラ１９６０は、発生器１１００を「電源オン」状態に移行させるためのシーケンスを開始することができる。逆に、発生器１１００が「電源オン」状態にあるときに「オン／オフ」入力装置２１５０の起動が検出されると、コントローラ１９６０は発生器１１００を「電源オフ」状態に移行させるためのシーケンスを開始することができる。特定の態様では、例えば、コントローラ１９６０は、「オン／オフ」入力装置２１５０の起動をプロセッサ１９００に報告することができ、続いてプロセッサ１９００は、発生器１１００を「電源オフ」状態に移行させるために必要な処理シーケンスを実行する。こうした態様では、コントローラ１９６０は、その「電源オン」状態が確立された後に、発生器１１００から電力の除去を引き起こすための独立した能力を有さない場合がある。
【０２２５】
特定の態様では、コントローラ１９６０は、「電源オン」又は「電源オフ」シーケンスが開始されたことをユーザに警告するために、発生器１１００に聴覚又は他の感覚フィードバックを提供させることができる。こうした警告は、「電源オン」又は「電源オフ」シーケンスの開始時、及びシーケンスと関連する他のプロセスの開始前に提供されてもよい。
【０２２６】
特定の態様では、絶縁段階１５２０は、例えば、外科用装置の制御回路（例えば、ハンドピーススイッチを備える制御回路）と、非絶縁段階１５４０の構成要素（例えば、プログラム可能な論理機構１６６０、プロセッサ１７４０、及び／又はプロセッサ１９００など）との間の通信インターフェースを提供するために、器具インターフェース回路１９８０を含むことができる。器具インターフェース回路１９８０は、例えば赤外線（ＩＲ）ベースの通信リンクなどの、段階１５２０、１５４０間の好適な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段階１５４０の構成要素と情報を交換することができる。例えば、非絶縁段階１５４０から駆動される絶縁変圧器によって電力供給される低ドロップアウト電圧レギュレータを使用して、器具インターフェース回路１９８０に電力を供給することができる。
【０２２７】
一態様では、器具インターフェース回路１９８０は、信号調整回路２０２０（図２３及び図２４Ｃ）と通信するプログラム可能な論理機構２０００（例えば、ＦＰＧＡ）を備えることができる。信号調整回路２０２０は、プログラム可能な論理機構２０００から周期信号（例えば、２ｋＨｚの方形波）を受信して同一の周波数を有する双極呼掛け信号を生成するように構成することができる。呼掛け信号は、例えば、差動増幅器によって供給される双極電流源を使用して発生させることができる。呼掛け信号は、（例えば、発生器１１００を外科用装置に接続するケーブル内の導電性のペア（conductive pair）を使用することによって）外科用装置制御回路に伝達され、制御回路の状態又は構成を判定するために監視され得る。例えば、制御回路は、制御回路の状態又は構成が１つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼掛け信号の１つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正するために、多数のスイッチ、レジスタ、及び／又はダイオードを含んでもよい。例えば、一態様では、信号調整回路２０２０は、呼掛け信号が通過することによって生じる制御回路の入力間に現れる電圧信号のサンプルを生成するためのＡＤＣを備えることができる。プログラム可能な論理機構２０００（又は非絶縁段階１５４０の一構成要素）は、続いて、ＡＤＣサンプルに基づく制御回路の状態又は構成を判定することができる。
【０２２８】
一態様では、器具インターフェース回路１９８０は、プログラム可能な論理機構２０００（又は器具インターフェース回路１９８０の他の要素）と、外科用装置の内部に配置された、又は別の方法で外科用装置と関連付けられた第１のデータ回路との間の情報交換を可能にする第１のデータ回路インターフェース２０４０を備えることができる。特定の態様では、例えば、第１のデータ回路２０６０は、外科用装置のハンドピースに一体的に取り付けられたケーブル内、又は特定の外科用装置タイプ又はモデルを発生器１１００とインターフェースさせるためのアダプタ内に配置されてもよい。特定の態様では、第１のデータ回路は、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）装置などの、不揮発性記憶装置を備えることができる。特定の態様では、また図２３を再び参照すると、第１のデータ回路インターフェース２０４０は、プログラム可能な論理機構２０００とは別に実装することができ、プログラム可能な論理機構２０００と第１のデータ回路との間の通信を可能にする好適な回路（例えば、個別論理機構、プロセッサ）を備えることができる。他の態様では、第１のデータ回路インターフェース２０４０はプログラム可能な論理機構２０００と一体的であってもよい。
【０２２９】
特定の態様では、第１のデータ回路２０６０は、第１のデータ回路２０６０が関連付けられる特定の外科用装置に関する情報を記憶することができる。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用装置が使用された動作数、及び／又は他のタイプの情報を含むことができる。この情報は、器具インターフェース回路１９８０によって（例えば、プログラム可能な論理機構２０００によって）読み取られて、出力装置２１４０を介してユーザに提示するために、及び／又は発生器１１００の機能若しくは動作を制御するために、非絶縁段階１５４０の構成要素（例えば、プログラム可能な論理機構１６６０、プロセッサ１７４０、及び／又はプロセッサ１９００）に転送され得る。更に、任意の種類の情報を、第１のデータ回路２０６０内に記憶するために、第１のデータ回路インターフェース２０４０を介して第１のデータ回路２０６０に伝達することができる（例えば、プログラム可能な論理機構２０００を使用して）。そのような情報は例えば、外科用装置が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含むことができる。
【０２３０】
上記のように、外科用器具は、器具の互換性及び／又は廃棄性を促進するために、ハンドピースから取り外し可能であってもよい（例えば、器具１１０６は、ハンドピース１１０７から取り外し可能であってもよい）。そのような場合、既知の発生器は、使用されている特定の器具構成を認識し、これに対応して制御及び診断プロセスを最適化する能力を制限されている場合がある。しかしながら、この問題に対処するために、外科用装置器具に読み取り可能なデータ回路を追加することは、適合性の観点から問題がある。例えば、必要なデータ読み取り機能を欠く発生器との下位互換性を保つように、外科用装置を設計することは、例えば、異なる信号スキーム、設計の複雑さ、及び費用のために、実用的でない場合がある。器具の他の態様は、既存の外科用器具に実装され得るデータ回路を経済的に使用し、外科用装置と最新の発生器プラットフォームとの互換性を維持するために設計変更を最小限にすることによってこれらの懸念に対処する。
【０２３１】
更に、発生器１１００の態様は、器具ベースのデータ回路との通信を可能にすることができる。例えば、発生器１１００は、外科用装置の器具（例えば、器具１１０４、１１０６、又は１１０８）内に収容される第２のデータ回路（例えば、データ回路）と通信するように構成され得る。器具インターフェース回路１９８０は、この通信を可能にする第２のデータ回路インターフェース２１００を含むことができる。一態様では、第２のデータ回路インターフェース２１００は、トライステートデジタルインターフェースを含むことができるが、他のインターフェースを使用することもできる。特定の態様では、第２のデータ回路は、概して、データを送信及び／又は受信するための任意の回路であることができる。一態様では、例えば、第２のデータ回路は、この回路が関連付けられる特定の外科用器具に関する情報を記憶してもよい。そのような情報は、例えば、モデル番号、シリアル番号、外科用器具が使用された動作数、及び／又は任意の他のタイプの情報を含むことができる。追加的に又は代替的に、任意の種類の情報を、第２のデータ回路内に記憶するために、第２のデータ回路インターフェース２１００を介して第２のデータ回路に通信することができる（例えば、プログラム可能な論理機構２０００を使用して）。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。特定の態様では、第２のデータ回路は、１つ以上のセンサ（例えば、器具ベースの温度センサ）によって取得されたデータを送信することができる。特定の態様では、第２のデータ回路は、発生器１１００からデータを受信して、受信したデータに基づきユーザに表示（例えば、ＬＥＤ表示又は他の可視表示）を提供することができる。
【０２３２】
特定の態様では、第２のデータ回路及び第２のデータ回路インターフェース２１００は、この目的のために追加の導体（例えば、ハンドピースを発生器１１００に接続するケーブルの専用導体）を設ける必要なしにプログラム可能な論理機構２０００と第２のデータ回路との間の通信を達成できるように構成することができる。一態様では、例えば、使用される導体のうちの１つが、信号調整回路２０２０からハンドピース内の制御回路へ呼掛け信号を送信するなど、既存のケーブル配線上に実装されたワンワイヤバス通信方式を使用して、第２のデータ回路との間で情報を伝達することができる。このようにして、元来必要であり得る外科用装置の設計変更又は修正が最小化又は低減される。更に、様々な種類の通信が（周波数帯域分離を伴うか又は伴わないかのいずれかで）一般的な物理チャネルを介して実装され得るため、第２のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有さない発生器にとっては「不可視」であり、したがって、外科用装置器具の下位互換性を可能にすることができる。
【０２３３】
特定の態様では、絶縁段階１５２０は、患者にＤＣ電流が通電するのを防ぐために駆動信号出力部１６００ｂに接続された少なくとも１つのブロッキングコンデンサ２９６０−１（図２４Ｃ）を含むことができる。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらすおそれがある。一態様では、第２のブロッキングコンデンサ２９６０−２をブロッキングコンデンサ２９６０−１と直列に設けて、ブロッキングコンデンサ２９６０−１、２９６０−２の間の点からの電流漏れを、例えば、漏れ電流によって誘起された電圧をサンプリングするためのＡＤＣ２９８０によって監視することができる。サンプルは、例えば、プログラム可能な論理機構２０００によって受信され得る。漏れ電流（図２３の態様で電圧サンプルによって示される）の変化に基づいて、発生器１１００は、ブロッキングコンデンサ２９６０−１、２９６０−２のうちの少なくとも１つが故障したときを判定することができる。したがって、図２３の態様は、単一の故障点を有する単一コンデンサ設計に対して利益を提供することができる。
【０２３４】
特定の態様では、非絶縁段階１５４０は、好適な電圧及び電流でＤＣ電力を出力するための電源２１１０を備えることができる。電源は、例えば、４８ＶＤＣシステム電圧を出力するための、４００Ｗ電源を備えることができる。上述したように、電源２１１０は、電源の出力を受信して、発生器１１００の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でＤＣ出力を生成するための、１つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０を更に備えることができる。コントローラ１９６０と関連して上述したように、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０のうちの１つ以上は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置２１５０の起動がコントローラ１９６０によって検出されたときにコントローラ１９６０から入力を受信し、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０の動作又は起動を可能にしてもよい。
【０２３５】
図２５Ａ〜図２５Ｂは、発生器１１００の一態様の特定の機能的及び構造的態様を示す。電力変圧器１５６０の二次巻線１５８０から出力される電流及び電圧を示すフィードバックは、それぞれＡＤＣ１７８０、１８００によって受信される。示されるように、ＡＤＣ１７８０、１８００は、２チャネルＡＤＣとして実装することができ、また、駆動信号のオーバーサンプリング（例えば、およそ２００倍のオーバーサンプリング）を可能にするように高速（例えば、８０Ｍｓｐｓ）でフィードバック信号をサンプリングすることができる。電流及び電圧フィードバック信号は、ＡＤＣ１７８０、１８００による処理の前に、アナログ領域で適切に調整され得る（例えば、増幅、フィルタリング）。ＡＤＣ１７８０、１８００からの電流及び電圧フィードバックサンプルは、個別にバッファリングされ、その後、プログラム可能な論理機構１６６０のブロック２１２０内の単一データストリーム内に、多重化又はインターリーブされ得る。図２５Ａ〜図２５Ｂの態様では、プログラム可能な論理機構１６６０はＦＰＧＡを備える。
【０２３６】
多重化された電流及び電圧フィードバックサンプルは、プロセッサ１７４０のブロック２１４４内に実装される並列データ収集ポート（ＰＤＡＰ）によって受信され得る。ＰＤＡＰは、多重化フィードバックサンプルとメモリアドレスを相関付けるための多くの方法のいずれかを実施するためのパッキングユニットを含むことができる。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力される特定のＬＵＴサンプルに対応するフィードバックサンプルは、ＬＵＴサンプルのＬＵＴアドレスと関連付けられるか又はインデックス付けされる１つ以上のメモリアドレスで記憶され得る。別の態様では、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力される特定のＬＵＴサンプルに対応するフィードバックサンプルは、ＬＵＴサンプルのＬＵＴアドレスと共に、共通の記憶場所で記憶され得る。いずれにせよ、フィードバックサンプルの特定のセットが由来するＬＵＴサンプルのアドレスがその後確認され得るように、フィードバックサンプルは記憶され得る。上記のように、ＬＵＴサンプルアドレス及びフィードバックサンプルの同期が、このようにして、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。プロセッサ１７４０のブロック２１６６で実装されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）コントローラは、プロセッサ１７４０の指定された記憶場所２１８０（例えば、内部ＲＡＭ）でフィードバックサンプル（及び適用可能な場合は任意のＬＵＴサンプルアドレスデータ）を記憶することができる。
【０２３７】
プロセッサ１７４０のブロック２２００は、プログラム可能な論理機構１６６０に記憶されたＬＵＴサンプルを、動的な進行中ベースで予め歪ませ、又は修正するために、予歪みアルゴリズムを実施することができる。上記のように、ＬＵＴサンプルの予歪みは、発生器１１００の出力駆動回路に存在する様々な歪み源を補償することができる。予め歪ませたＬＵＴサンプルはしたがって、駆動回路により処理される場合、超音波変換器を最適に駆動するために、所望の波形形状（例えば、正弦波）を有する駆動信号を生じる。
【０２３８】
予歪みアルゴリズムのブロック２２２０において、超音波変換器の動作ブランチを流れる電流が判定される。動作ブランチ電流は、例えば、記憶場所２１８０に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプル（これは、好適にスケーリングされると、上記の図２２のモデルのＩｇ及びＶｇを表わし得る）、超音波変換器静電容量Ｃ０の値（測定されるか又は先験的に既知である）、及び駆動周波数の既知の値に基づき、キルヒホッフの電流則を使用して判定され得る。ＬＵＴサンプルと関連する、記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットにおける、動作ブランチ電流サンプルが判定され得る。
【０２３９】
予歪みアルゴリズムのブロック２２４０では、ブロック２２２０で判定された各動作ブランチ電流サンプルは、所望の電流波形形状のサンプルと比較されて、比較されるサンプル間の差又はサンプル振幅誤差を判定する。この判定のために、電流波形形状のサンプルが、例えば、所望の電流波形形状の１サイクルに関する振幅サンプルを含む波形形状ＬＵＴ２２６０から供給され得る。比較のために使用される、ＬＵＴ２２６０からの所望の電流波形形状の特定のサンプルは、比較に使用される動作ブランチ電流サンプルと関連付けられたＬＵＴサンプルアドレスによって決定され得る。したがって、動作ブランチ電流のブロック２２４０への入力は、その関連するＬＵＴサンプルアドレスのブロック２２４０への入力と同期され得る。したがって、プログラム可能な論理機構１６６０に記憶されるＬＵＴサンプルと、波形形状ＬＵＴ２２６０に記憶されるＬＵＴサンプルは、同等の数値であることができる。特定の態様では、波形形状ＬＵＴ２２６０に記憶されたＬＵＴサンプルによって表される所望の電流波形形状は、基本正弦波であることができる。他の波形形状が望ましい場合がある。例えば、横方向又は他の様式の有益な振動のために、少なくとも２つの機械的共振を駆動するための３次高調波などの他の波長における１つ以上の他の駆動信号と重なり合った超音波変換器の主要な長手方向の運動を駆動するための、基本的な正弦波が使用され得ることが想到される。
【０２４０】
ブロック２２４０で判定されるサンプル振幅誤差の各値は、その関連付けられたＬＵＴアドレスの指標と共に、プログラム可能な論理機構１６６０のＬＵＴ（図２５Ａのブロック２２８０に示される）に伝達することができる。サンプル振幅誤差の値、及びその関連付けされたアドレス（並びに、任意により、先に受信された同じＬＵＴアドレスに関するサンプル振幅誤差の値）に基づき、ＬＵＴ２２８０（又はプログラム可能な論理機構１６６０の他の制御ブロック）は、ＬＵＴアドレスに記憶されるＬＵＴサンプルの値を予め歪ませるか又は修正することができ、それによってサンプル振幅誤差は低減又は最小化される。ＬＵＴアドレスの全範囲にわたる反復的な方法での各ＬＵＴサンプルのそのような予歪み又は修正が、発生器の出力電流の波形形状を、波形形状ＬＵＴ２２６０のサンプルによって表される所望の電流波形形状と一致又は適合させることは理解されよう。
【０２４１】
電流及び電圧振幅測定値、電力測定値、及びインピーダンス測定値が、記憶場所２１８０に記憶される電流及び電圧フィードバックサンプルに基づいて、プロセッサ１７４０のブロック２３００で判定され得る。これらの数値の判定の前に、フィードバックサンプルを適切にスケーリングして、特定の態様では、好適なフィルタ２３２０を通じて処理して、例えば、データ取得プロセスにより生じるノイズ及び誘発された高調波成分を除去することができる。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。特定の態様では、フィルタ２３２０は周波数領域において適用される有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであってよい。こうした態様は、出力駆動信号電流及び電圧信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することができる。特定の態様では、生じる周波数スペクトルは、追加的な発生器機能を提供するために使用することができる。一態様では、例えば、基本周波数成分に対する第２次及び／又は第３次高調波成分の比率を、診断指標として使用することができる。
【０２４２】
ブロック２３４０（図２５Ｂ）では、駆動信号出力電流を表す測定値Ｉｒｍｓを生成するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電流フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根（ＲＭＳ）計算が適用され得る。
【０２４３】
ブロック２３６０では、駆動信号出力電圧を表す測定値Ｖｒｍｓを判定するために、駆動信号のサイクルの整数を表す電圧フィードバックサンプルのサンプルサイズに、二乗平均平方根（ＲＭＳ）計算が適用され得る。
【０２４４】
ブロック２３８０では、電流及び電圧フィードバックサンプルは逐一乗算されてもよく、平均計算が駆動信号のサイクルの整数を表すサンプルに適用されて、発生器の実際の出力電力の測定値Ｐｒが判定される。
【０２４５】
ブロック２４００では、発生器の皮相出力電力の測定値Ｐａは、積Ｖｒｍｓ・Ｉｒｍｓとして判定され得る。
【０２４６】
ブロック２４２０では、負荷インピーダンスの大きさの測定値Ｚｍは、商Ｖｒｍｓ／Ｉｒｍｓとして判定され得る。
【０２４７】
特定の態様では、ブロック２３４０、２３６０、２３８０、２４００、及び２４２０において判定される数値Ｉｒｍｓ、Ｖｒｍｓ、Ｐｒ、Ｐａ、及びＺｍは、多数の制御及び／又は診断プロセスのうちのいずれかを実装するために発生器１１００により使用され得る。特定の態様では、これらの数値のいずれかを、例えば、発生器１１００と一体の出力装置２１４０、又は発生器１１００と接続された出力装置２１４０を介して、好適な通信インターフェース（例えば、ＵＳＢインターフェース）を通じてユーザに伝達することができる。様々な診断プロセスとしては、例えば、ハンドピース一体性、器具一体性、器具取り付け一体性、器具オーバーロード、器具オーバーロード接近、周波数固定不良、過電圧状態、過電流状態、過電力状態、電圧感知不良、電流感知不良、可聴指標不良、視覚指標不良、短絡回路状態、電力送達不良、又はブロッキングコンデンサ不良が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０２４８】
プロセッサ１７４０のブロック２４４０は、発生器１１００によって駆動される電気負荷（例えば、超音波変換器）のインピーダンス位相を判定及び制御するための位相制御アルゴリズムを実施することができる。上述のように、駆動信号の周波数を制御して、判定されたインピーダンス位相とインピーダンス位相設定値（例えば、０°）との間の差を最小化又は低減することによって、高調波歪みの影響を最小化又は低減し、位相測定の精度を向上させることができる。
【０２４９】
位相制御アルゴリズムは、記憶場所２１８０に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルを、入力として受信する。位相制御アルゴリズムでこれらを使用する前に、フィードバックサンプルが適切にスケーリングされ、特定の態様では、例えば、データ取得プロセス及び誘発された高調波成分から生じるノイズを除去するために、好適なフィルタ２４６０（フィルタ２３２０と同一でもよい）を通して処理されてもよい。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。
【０２５０】
位相制御アルゴリズムのブロック２４８０で、超音波変換器の動作ブランチを流れる電流が判定される。この判定は、予歪みアルゴリズムのブロック２２２０と関連して上記で説明されたものと同一であってもよい。したがって、ブロック２４８０の出力は、ＬＵＴサンプルと関連する記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルの各セットに関して、動作ブランチ電流サンプルであることができる。
【０２５１】
位相制御アルゴリズムのブロック２５００では、インピーダンス位相は、ブロック２４８０で判定された動作ブランチ電流サンプル及び対応する電圧フィードバックサンプルの同期された入力に基づいて判定される。特定の態様では、インピーダンス位相は、波形の立ち上がりエッジで測定されたインピーダンス位相と波形の立ち下がりエッジで測定されたインピーダンス位相の平均として判定される。
【０２５２】
位相制御アルゴリズムのブロック２５２０では、ブロック２２２０で判定されたインピーダンス位相の値は位相設定値２５４０と比較されて、比較される値の間の差異又は位相誤差が判定される。
【０２５３】
位相制御アルゴリズムのブロック２５６０（図２５Ａ）では、ブロック２５２０で判定された位相誤差の値、及びブロック２４２０で判定されたインピーダンスの大きさに基づいて、駆動信号の周波数を制御するための周波数出力が判定される。ブロック２５００において判定されたインピーダンス位相を位相設定値（例えば、ゼロ位相誤差）に維持するため、周波数出力値は、ブロック２５６０によって連続的に調節されてＤＤＳ制御ブロック２６８０（後述）に転送され得る。特定の態様では、インピーダンス位相は、０°位相設定値に調節され得る。このようにして、何らかの高調波歪みがあれば電圧波形の頂部周囲で中央に合わせられ、相インピーダンス判定の正確性を向上させる。
【０２５４】
プロセッサ１７４０のブロック２５８０は、ユーザが指定する設定値に従って、又は発生器１１００によって実装される他のプロセス若しくはアルゴリズムによって指定される要件に従って、駆動信号電流、電圧、及び電力を制御するために、駆動信号の電流振幅を変調するためのアルゴリズムを実装することができる。これらの数値の制御は、例えば、ＬＵＴ２２８０のＬＵＴサンプルのスケーリングによって、及び／又はＤＡＣ１８６０を介したＤＡＣ１６８０（電力増幅器１６２０に入力を供給する）のフルスケール出力電圧を調節することによって、実現することができる。ブロック２６００（特定の態様では、ＰＩＤコントローラとして実装され得る）は、記憶場所２１８０から入力として電流フィードバックサンプル（適切にスケーリング及びフィルタリングされ得る）を受信することができる。電流フィードバックサンプルは、駆動信号が必要な電流を供給しているかどうかを判定するために、制御された変数（例えば、電流、電圧、又は電力）によって決定される「電流需要」Ｉｄ値と比較され得る。駆動信号電流が制御変数である態様では、電流需要Ｉｄは、電流設定値２６２０Ａ（Ｉｓｐ）によって直接指定され得る。例えば、電流フィードバックデータのＲＭＳ値（ブロック２３４０で判定される）は、適切なコントローラ作用を判定するために、ユーザ指定のＲＭＳ電流設定値Ｉｓｐと比較され得る。例えば、電流フィードバックデータが電流設定値Ｉｓｐよりも低いＲＭＳ値を示す場合、ＬＵＴスケーリング及び／又はＤＡＣ１６８０のフルスケール出力電圧は、駆動信号電流が増加するようにブロック２６００によって調節されてもよい。逆に、電流フィードバックデータが電流設定値Ｉｓｐよりも高いＲＭＳ値を示す場合、ブロック２６００は、駆動信号電流を低減させるように、ＬＵＴスケーリング及び／又はＤＡＣ１６８０のフルスケール出力電圧を調節してもよい。
【０２５５】
駆動信号電圧が制御変数である態様では、電流需要Ｉｄは、例えば、ブロック２４２０で測定された負荷インピーダンスの大きさＺｍが与えられた場合に所望の電圧設定値２６２０Ｂ（Ｖｓｐ）を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る（例えば、Ｉｄ＝Ｖｓｐ／Ｚｍ）。同様に、駆動信号電力が制御変数である態様では、電流需要Ｉｄは、例えばブロック２３６０で測定された電圧Ｖｒｍｓを与えられた場合に所望の電力設定値２６２０Ｃ（Ｐｓｐ）を維持するのに必要な電流に基づいて間接的に指定され得る（例えばＩｄ＝Ｐｓｐ／Ｖｒｍｓ）。
【０２５６】
ブロック２６８０（図２５Ａ）は、ＬＵＴ２２８０に記憶されたＬＵＴサンプルを再呼び出しすることによって駆動信号を制御するために、ＤＤＳ制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、ＤＤＳ制御アルゴリズムは、ポイント（記憶場所）スキップ技術を使用して固定クロックレートで波形のサンプルを生成するための数値制御発振器（ＮＣＯ）アルゴリズムであってよい。ＮＣＯアルゴリズムは、ＬＵＴ２２８０からＬＵＴサンプルを再呼び出しするためのアドレスポインタとして機能する、位相アキュムレータ、又は周波数／位相変換器を実装することができる。一態様では、位相アキュムレータは、Ｄステップサイズ、モジュロＮ位相アキュムレータであることができ、ここでＤは周波数制御値を表す正の整数であり、ＮはＬＵＴ２２８０内のＬＵＴサンプルの数である。例えば、Ｄ＝１の周波数制御値により、例えば、位相アキュムレータにＬＵＴ２２８０の全てのアドレスを連続的に指定させ、ＬＵＴ２２８０に記憶された波形を複製する波形出力を生じさせることができる。Ｄ＞１である場合、位相アキュムレータは、ＬＵＴ２２８０のアドレスをスキップして、より高い周波数を有する波形出力を生じさせることができる。これにより、ＤＤＳ制御アルゴリズムによって生成される波形の周波数がしたがって、周波数制御値を適切に変化させることによって制御され得る。特定の態様では、周波数制御値は、ブロック２４４０で実装された位相制御アルゴリズムの出力に基づいて判定され得る。ブロック２６８０の出力は、ＤＡＣ１６８０の入力を供給することができ、これが次に対応するアナログ信号を電力増幅器１６２０の入力に供給する。
【０２５７】
プロセッサ１７４０のブロック２７００は、増幅されている信号の波形エンベロープに基づいて電力増幅器１６２０のレール電圧を動的に変調し、それによって電力増幅器１６２０の効率を改善するための、スイッチモード変換器制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、波形エンベロープの特性は、電力増幅器１６２０に含まれる１つ以上の信号を監視することによって判定することができる。一態様では、例えば、波形エンベロープの特性は、増幅信号のエンベロープに従って変調されるドレイン電圧（例えば、ＭＯＳＦＥＴドレイン電圧）の最小値を監視することによって判定することができる。最小電圧信号は、例えば、ドレイン電圧に連結された電圧最小検出器によって生成され得る。最小電圧信号は、ＡＤＣ１７６０よってサンプリングされ、出力最小電圧サンプルは、スイッチモード変換器制御アルゴリズムのブロック２７２０で受信されてもよい。最小電圧サンプルの値に基づき、ブロック２７４０は、ＰＷＭ発生器２７６０によって出力されるＰＷＭ信号を制御してもよく、これが続いて、スイッチモードレギュレータ１７００によって電力増幅器１６２０に供給されるレール電圧を制御する。特定の態様では、最小電圧サンプルの値がブロック２７２０に入力される最小ターゲット２７８０未満である限り、レール電圧は、最小電圧サンプルによって特徴付けられる波形エンベロープに従って変調され得る。例えば、最小電圧サンプルが低いエンベロープ電力レベルを示すときは、ブロック２７４０によって低いレール電圧が電力増幅器１６２０に供給され、完全なレール電圧は、最小電圧サンプルが最大エンベロープ電力レベルを示すときにのみ供給されてもよい。最小電圧サンプルが最小ターゲット２７８０を下回るときは、ブロック２７４０によって、レール電圧が電力増幅器１６２０の好適な動作を確実にするのに好適な最小値に維持されてもよい。
【０２５８】
図２６は、本開示の少なくとも１つの態様による、超音波変換器１１２０などの超音波変換器を駆動するのに好適な電気回路２９００の一態様の概略図である。電気回路２９００は、アナログマルチプレクサ２９８０を備える。アナログマルチプレクサ２９８０は、超音波、電池、及び電力制御回路などの上流チャネルＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａからの様々な信号を多重化する。電流センサ２９８２は、電源回路の戻り又は接地区間と直列に連結され、電源によって供給される電流を測定する。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）温度センサ２９８４は、周囲温度を提供する。パルス幅変調（ＰＷＭ）ウォッチドッグタイマー２９８８は、主プログラムが定期的なシステムリセットの提供を怠る場合にシステムリセットを自動的に生じさせる。これは、ソフトウェア又はハードウェア障害のために電気回路２９００がハングアップ又はフリーズした場合に、電気回路２９００を自動的にリセットするように設けられている。電気回路２９００は、超音波変換器を駆動するため、又は例えば図３１に示す電気回路３６００などのＲＦ電極を駆動するためのＲＦ駆動回路として構成され得ることが理解されるであろう。したがって、ここで図２６を再び参照すると、電気回路２９００を使用して、超音波変換器及びＲＦ電極の両方を交互に駆動することができる。同時に駆動する場合、超音波波形又はＲＦ波形のいずれかを選択するように、対応する第１段階回路３４０４（図２９）内にフィルタ回路を設けてもよい。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特許出願公開第２０１７−００８６９１０号、表題ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＴＯＰＯＬＯＧＩＥＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０２５９】
駆動回路２９８６は、左右の超音波エネルギー出力を提供する。信号波形を表すデジタル信号は、制御回路３２００（図２７）などの制御回路からアナログマルチプレクサ２９８０のＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａ入力に供給される。デジタル／アナログ変換器２９９０（ＤＡＣ）は、デジタル入力をアナログ出力に変換して、発振器２９９４に連結されたＰＷＭ回路２９９２を駆動する。ＰＷＭ回路２９９２は、第１のトランジスタ出力段階２９９８ａに連結された第１のゲート駆動回路２９９６ａに第１の信号を提供して、第１の超音波（左側）エネルギー出力を駆動する。ＰＷＭ回路２９９２はまた、第２のトランジスタ出力段階２９９８ｂに連結された第２のゲート駆動回路２９９６ｂに第２の信号を提供して、第２の超音波（右側）エネルギー出力を駆動する。電圧センサ２９９９は、出力電圧を測定するために超音波左／右出力端子間に連結される。駆動回路２９８６、第１の駆動回路２９９６ａ及び第２の駆動回路２９９６ｂ、並びに第１のトランジスタ出力段階２９９８ａ及び第２のトランジスタ出力段階２９９８ｂは、第１段階増幅器回路を画定する。動作中、制御回路３２００（図２７）は、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００、４２００（図４１及び図４２）などの回路を用いてデジタル波形４３００（図３６）を生成する。ＤＡＣ２９９０は、デジタル波形４３００を受信し、それをアナログ波形に変換し、これが第１段階増幅器回路によって受信及び増幅される。
【０２６０】
図２７は、本開示の少なくとも１つの態様による、制御回路３２１２などの制御回路３２００の概略図である。制御回路３２００は、電池アセンブリのハウジング内に位置する。電池アセンブリは、様々な局所電源３２１５のためのエネルギー源である。制御回路は、例えば、出力ＳＣＬ−Ａ及びＳＤＡ−Ａ、ＳＣＬ−Ｂ及びＳＤＡ−Ｂ、ＳＣＬ−Ｃ及びＳＤＡ−Ｃによって、インターフェースマスタ３２１８を介して様々な下流回路に連結された主プロセッサ３２１４を備える。一態様では、インターフェースマスタ３２１８は、Ｉ２Ｃシリアルインターフェースなどの汎用シリアルインターフェースである。主プロセッサ３２１４はまた、汎用入出力（ＧＰＩＯ）３２２０を介してスイッチ３２２４を、ディスプレイ３２２６（例えば、及びＬＣＤディスプレイ）を、及びＧＰＩＯ３２２２を介して様々なインジケータ３２２８を駆動するように構成される。ウォッチドッグプロセッサ３２１６は、主プロセッサ３２１４を制御するために設けられている。スイッチ３２３０は、電池アセンブリを外科用器具のハンドルアセンブリに挿入したときに制御回路３２１２を起動させるように、電池３２１１と直列に設けられている。
【０２６１】
一態様では、主プロセッサ３２１４は、出力端子ＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａによって電気回路２９００（図２６）に連結されている。主プロセッサ３２１４は、例えば、超音波変換器１１２０を駆動するために電気回路２９００に伝送されるデジタル化駆動信号又は波形のテーブルを記憶するためのメモリを備える。他の態様では、主プロセッサ３２１４は、デジタル波形を生成して、それを電気回路２９００に伝送し得るか、又は後で電気回路２９００へと伝送するためにデジタル波形を記憶し得る。主プロセッサ３２１４はまた、出力端子ＳＣＬ−Ｂ、ＳＤＡ−ＢによってＲＦ駆動を、及び出力端子ＳＣＬ−Ｃ、ＳＤＡ−Ｃによって様々なセンサ（例えば、ホール効果センサ、磁気粘性流体（ＭＲＦ）センサなど）を提供してもよい。一態様では、主プロセッサ３２１４は、適切なソフトウェア及びユーザインターフェース機能を可能にするために、超音波駆動回路及び／又はＲＦ駆動回路の存在を感知するように構成される。
【０２６２】
一態様では、主プロセッサ３２１４は、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ  ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも一例では、Ｔｅｘａｓ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートから容易に入手可能な機構の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＤアナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ以上の１２ビットアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のプロセッサが容易に代用されてもよく、したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
【０２６３】
図２８は、本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式超音波外科用器具３３３４内に収容される別の電気回路３３００を示す、簡略化したブロック回路図を示す。電気回路３３００は、プロセッサ３３０２、クロック３３３０、メモリ３３２６、電源３３０４（例えば、電池）、酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）電源スイッチなどのスイッチ３３０６、駆動回路３３０８（ＰＬＬ）、変圧器３３１０、信号平滑化回路３３１２（整合回路とも呼ばれ、例えば、タンク回路であり得る）、感知回路３３１４、変換器１１２０、及び本明細書では単に導波管とも称され得る、超音波ブレード（例えば超音波ブレード１１２８、１１４９）で終端する超音波伝送導波管を備えるシャフトアセンブリ（例えばシャフトアセンブリ１１２６、１１２９）を含む。
【０２６４】
高電圧（１２０ＶＡＣ）入力電力への依存性（一般的な超音波切断装置の特性）を断つ本開示の１つの特徴は、波形成プロセスの全体にわたる低電圧スイッチングの利用及び変圧器の段階の直前に限った駆動信号の増幅である。この理由のため、本開示の一態様では、電力は、ハンドルアセンブリ内にいずれかを適合させるのに十分に小さい電池又は電池群からのみ導出される。最新技術の電池技術は、高さ及び幅が数センチメートル、奥行きが数ミリメートルの強力な電池を提供する。本開示の特徴を組み合わせて、自己完結型及び自己動力式超音波装置を提供することによって、製造コストの低減を達成することができる。
【０２６５】
電源３３０４の出力は、プロセッサ３３０２に供給されて電力を供給する。プロセッサ３３０２は、信号を受信及び出力し、また、以下に説明するように、プロセッサ３３０２によって実行されるカスタム論理に従って、又はコンピュータプログラムに従って機能する。上述したように、電気回路３３００はまた、コンピュータ可読命令及びデータを記憶するメモリ３３２６、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。
【０２６６】
電源３３０４の出力はまた、プロセッサ３３０２によって制御されるデューティサイクルを有するスイッチ３３０６に向けられる。スイッチ３３０６のオン時間を制御することにより、プロセッサ３３０２は、最終的に変換器１１２０に送達される総電力量を決定することができる。一態様では、スイッチ３３０６はＭＯＳＦＥＴであるが、他のスイッチ及び切り替え構成も同様に適応可能である。スイッチ３３０６の出力は、例えば、位相検出位相同期ループ（ＰＬＬ）及び／又はローパスフィルタ及び／又は電圧制御発振器を含む駆動回路３３０８に供給される。スイッチ３３０６の出力は、プロセッサ３３０２によってサンプリングされ、出力信号の電圧及び電流（それぞれＶＩＮ及びＩＩＮ）を判定する。これらの値は、スイッチ３３０６のパルス幅変調を調整するためにフィードバックアーキテクチャで使用される。例えば、スイッチ３３０６のデューティサイクルは、スイッチ３３０６からの所望される実際の出力に応じて約２０％〜約８０％まで変化し得る。
【０２６７】
スイッチ３３０６からの信号を受信する駆動回路３３０８は、スイッチ３３０６の出力を超音波周波数、例えば５５ｋＨｚ（ＶＣＯ）の電気信号に変換する発振回路を含む。上述のように、この超音波波形の平滑化バージョンが、最終的に超音波変換器１１２０に供給されて、超音波伝送導波管に沿って共振正弦波を生成する。
【０２６８】
駆動回路３３０８の出力には、低電圧信号（複数可）からより高い電圧に昇圧させることができる変圧器３３１０がある。現在まで超音波切断及び焼灼装置では不可能であったことだが、変圧器３３１０の前に、低（例えば、電池駆動）電圧で上流スイッチングが実施されることに注意されたい。これは、装置が、低オン抵抗ＭＯＳＦＥＴスイッチング装置を有利に使用するという事実に少なくとも部分的に起因する。低オン抵抗ＭＯＳＦＥＴスイッチは、従来のＭＯＳＦＥＴ装置よりも低いスイッチング損失及び少ない熱を生じ、より高い電流を通過させることができるため有利である。したがって、スイッチング段階（プレトランスフォーマ）は、低電圧／高電流として特徴付けられ得る。増幅器ＭＯＳＦＥＴ（複数可）のより低いオン抵抗を保証するために、ＭＯＳＦＥＴ（複数可）は、例えば１０Ｖで稼働される。そのような場合、別個の１０ＶＤＣ電源を使用して、ＭＯＳＦＥＴゲートに供給することができ、ＭＯＳＦＥＴが完全にオンであり、合理的に低いオン抵抗が達成されることを保証する。本開示の一態様では、変圧器３３１０は、電池電圧を１２０Ｖの二乗平均平方根（ＲＭＳ）に昇圧させる。変圧器は、当該技術分野で既知であるため、ここでは詳細に説明されていない。
【０２６９】
記載の回路構成において、回路構成要素の劣化は、回路の回路性能に負の影響を及ぼし得る。構成要素の性能に直接影響する１つの要因は熱である。既知の回路は、一般にスイッチング温度（例えば、ＭＯＳＦＥＴ温度）を監視する。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴ設計における技術的進歩及び対応するサイズの低減により、ＭＯＳＦＥＴ温度は、もはや回路負荷及び熱の有効なインジケータではない。このため、本開示の少なくとも１つの態様によると、感知回路３３１４は変圧器３３１０の温度を感知する。変圧器３３１０は装置の使用中にその最高温度又はその至近で稼働されるため、この温度感知は有利である。追加の温度は、コア材料、例えばフェライトを破壊することになり、永久的な損傷が起こり得る。本開示は、例えば、変圧器３３１０内の駆動電力を低減すること、ユーザに信号伝達すること、電源をオフにすること、電力をパルスすること、又は他の適切な応答によって、変圧器３３１０の最高温度に応答することができる。
【０２７０】
本開示の一態様では、プロセッサ３３０２は、エンドエフェクタ（例えば１１２２、１１２５）に通信可能に連結され、エンドエフェクタは、材料を超音波ブレード（例えば１１２８、１１４９）と物理的に接触するように配置するために使用される。エンドエフェクタにおいて、クランプ力値（既知の範囲内に存在する）を測定するセンサが提供され、受信されたクランプ力値に基づいて、プロセッサ３３０２は、動作電圧ＶＭを変化させる。設定された動作速度と組み合わされた高い力値は高いブレード温度をもたらし得るため、温度センサ３３３２は、プロセッサ３３０２に通信可能に連結されてもよく、ここでプロセッサ３３０２は、温度センサ３３３６からブレードの現在温度を示す信号を受信して解釈し、かつ受信した温度に基づいてブレード運動のターゲット周波数を決定するように動作可能である。別の態様では、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサは、トリガ（例えば１１４３、１１４７）に連結されて、ユーザによってトリガに加えられる力を測定することができる。別の態様では、ユーザによってスイッチボタンに加えられた力に変位強度が対応するように、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサがスイッチボタンに連結されてもよい。
【０２７１】
本開示の少なくとも１つの態様によると、プロセッサ３３０２に連結された駆動回路３３０８のＰＬＬ部分は、導波管運動の周波数を決定し、その周波数をプロセッサ３３０２に伝達することができる。プロセッサ３３０２は、装置がオフにされたときに、この周波数値をメモリ３３２６に記憶する。クロック３３３０を読み取ることによって、プロセッサ３３０２は、装置がシャットオフされた後の経過時間を判定し、経過時間が所定の値未満である場合は、導波管運動の最後の周波数を読み出すことができる。次いで、装置は、推定可能に現在の負荷に対して最適な周波数である最後の周波数で起動することができる。
【０２７２】
多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具
別の態様では、本開示は、多段階発生器回路を備えるモジュール式電池駆動ハンドヘルド外科用器具を提供する。電池アセンブリ、ハンドルアセンブリ、及びシャフトアセンブリを含む外科用器具が開示され、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている。電池アセンブリは、デジタル波形を生成するように構成された制御回路を含む。ハンドルアセンブリは、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された第１段階回路を含む。シャフトアセンブリは、アナログ波形を受信、増幅して、負荷装置に適用するために、第１段階回路と連結した第２段階回路を含む。
【０２７３】
一態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ；プロセッサと連結した第１段階回路を含み、第１段階回路はデジタル／アナログ（ＤＡＣ）変換器及び第１段階増幅器回路を含み、ＤＡＣはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、第１段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ；並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、第１段階増幅器回路に連結した第２段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。
【０２７４】
負荷装置は、超音波変換器、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか１つを含んでもよい。第１段階回路は、第１段階超音波駆動回路及び第１段階高周波電流駆動回路を備えてもよい。制御回路は、第１段階超音波駆動回路及び第１段階高周波電流駆動回路を個別に又は同時に駆動するように構成され得る。第１段階超音波駆動回路は、第２段階超音波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第２段階超音波駆動回路は、超音波変換器と連結するように構成されてもよい。第１段階高周波電流駆動回路は、第２段階高周波駆動回路に連結するように構成されてもよい。第２段階高周波駆動回路は、電極に連結するように構成されてもよい。
【０２７５】
第１段階回路は、第１段階センサ駆動回路を備えてもよい。第１段階センサ駆動回路は、第２段階センサ駆動回路に対して構成されてもよい。第２段階センサ駆動回路は、センサに連結するように構成されてもよい。
【０２７６】
別の態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に連結したメモリと、メモリ及び電池に連結したプロセッサと、を含み、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成された、電池アセンブリ；プロセッサと連結した共通の第１段階回路を含み、共通の第１段階回路はデジタル／アナログ（ＤＡＣ）変換器及び共通の第１段階増幅器回路を含み、ＤＡＣはデジタル波形を受信してデジタル波形をアナログ波形に変換するように構成され、共通の第１段階増幅器回路はアナログ波形を受信して増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ；並びにアナログ波形を受信し、アナログ波形を増幅し、アナログ波形を負荷装置に適用するために、共通の第１段階増幅器回路に連結した第２段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、電池アセンブリ及びシャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。
【０２７７】
負荷装置は、超音波変換器、電極、若しくはセンサ、又はこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか１つを含んでもよい。共通の第１段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第１段階駆動回路は、第２段階超音波駆動回路、第２段階高周波駆動回路、又は第２段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第２段階超音波駆動回路は超音波変換器と連結するように構成されてもよく、第２段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第２段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。
【０２７８】
別の態様では、本開示は、プロセッサと連結したメモリを含む制御回路であって、プロセッサはデジタル波形を生成するように構成されている、制御回路；プロセッサと連結した共通の第１段階回路を含み、共通の第１段階回路は、デジタル波形を受信し、デジタル波形をアナログ波形に変換し、アナログ波形を増幅するように構成された、ハンドルアセンブリ；及びアナログ波形を受信して増幅するために、共通の第１段階回路と連結した第２段階回路を含むシャフトアセンブリを備え、シャフトアセンブリは、ハンドルアセンブリと機械的及び電気的に接続するように構成されている、外科用器具を提供する。
【０２７９】
共通の第１段階回路は、超音波、高周波電流、又はセンサ回路を駆動するように構成されてもよい。共通の第１段階駆動回路は、第２段階超音波駆動回路、第２段階高周波駆動回路、又は第２段階センサ駆動回路と連結するように構成されてもよい。第２段階超音波駆動回路は超音波変換器と連結するように構成されてもよく、第２段階高周波駆動回路は電極と連結するように構成され、第２段階センサ駆動回路はセンサと連結するように構成されている。
【０２８０】
図２９は、本開示の少なくとも１つの態様による、第１段階回路３４０４と第２段階回路３４０６とに分割された、発生器回路３４００を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム１０００の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路３４００を含み得る。例えば、外科システム１０００の外科用器具は、少なくとも２つの回路、つまりＲＦエネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び／又はＲＦエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第１段階回路３４０４及び第２段階回路３４０６に分割された発生器回路３４００を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ３４１４は、ハンドルアセンブリ３４１２内に位置する共通の第１段階回路３４０４、及びモジュール式シャフトアセンブリ３４１４と一体のモジュール式第２段階回路３４０６によって給電され得る。外科システム１０００の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ３４１０及びシャフトアセンブリ３４１４は、ハンドルアセンブリ３４１２と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ３４１４と機械的及び電気的に接続するように構成されている。
【０２８１】
ここで図２９を参照すると、発生器回路３４００は、本明細書に記載される外科システム１０００の外科用器具などの外科用器具の複数のモジュール式アセンブリ内に位置する複数の段階に分割される。一態様では、制御段階回路３４０２は、外科用器具の電池アセンブリ３４１０内に位置してもよい。制御段階回路３４０２は、図２７に関連して説明される制御回路３２００である。制御回路３２００は、内部メモリ３２１７（図２９）（例えば、揮発性及び不揮発性メモリ）を含むプロセッサ３２１４を備え、電池３２１１と電気的に連結している。電池３２１１は、第１段階回路３４０４、第２段階回路３４０６、及び第３段階回路３４０８にそれぞれ電力を供給する。上述したように、制御回路３２００は、図４１及び図４２に関連して説明した回路及び技術を使用してデジタル波形４３００（図３６）を生成する。再び図２９を参照すると、デジタル波形４３００は、超音波変換器、高周波（例えば、ＲＦ）電極、又はそれらの組み合わせを個別に又は同時にのいずれかで駆動するように構成され得る。同時に駆動する場合、超音波波形又はＲＦ波形のいずれかを選択するように、対応する第１段階回路３４０４内にフィルタ回路を設けてもよい。かかるフィルタリング技術は、共同所有の米国特許出願公開第２０１７−００８６９１０号、表題ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＴＯＰＯＬＯＧＩＥＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲに記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０２８２】
第１段階回路３４０４（例えば、第１段階超音波駆動回路３４２０、第１段階ＲＦ駆動回路３４２２、及び第１段階センサ駆動回路３４２４）は、外科用器具のハンドルアセンブリ３４１２内に位置する。制御回路３２００は、制御回路３２００の出力ＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａを介して、超音波駆動信号を第１段階超音波駆動回路３４２０に提供する。第１段階超音波駆動回路３４２０を、図２６に関連して詳細に説明する。制御回路３２００は、制御回路３２００の出力ＳＣＬ−Ｂ、ＳＤＡ−Ｂを介して、ＲＦ駆動信号を第１段階ＲＦ駆動回路３４２２に提供する。第１段階ＲＦ駆動回路３４２２を、図３１に関連して詳細に説明する。制御回路３２００は、制御回路３２００の出力ＳＣＬ−Ｃ、ＳＤＡ−Ｃを介して、センサ駆動信号を第１段階センサ駆動回路３４２４に提供する。一般に、第１段階回路３４０４のそれぞれは、第２段階回路３４０６を駆動するためのデジタル／アナログ（ＤＡＣ）変換器及び第１段階増幅器部を含む。第１段階回路３４０４の出力は、第２段階回路３４０６の入力に提供される。
【０２８３】
制御回路３２００は、どのモジュールが制御回路３２００にプラグ接続されているかを検出するように構成されている。例えば、制御回路３２００は、ハンドルアセンブリ３４１２内に位置する第１段階超音波駆動回路３４２０、第１段階ＲＦ駆動回路３４２２、又は第１段階センサ駆動回路３４２４が電池アセンブリ３４１０に接続されているかどうかを検出するように構成されている。同様に、第１段階回路３４０４のそれぞれは、どの第２段階回路３４０６がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路３２００に戻される。同様に、第２段階回路３４０６のそれぞれは、どの第３段階回路３４０８又は構成要素がこれに接続されているかを検出することができ、その情報は、生成する信号波形の種類を決定するために制御回路３２００に戻される。
【０２８４】
一態様では、第２段階回路３４０６（例えば、超音波駆動第２段階回路３４３０、ＲＦ駆動第２段階回路３４３２、及びセンサ駆動第２段階回路３４３４）は、外科用器具のシャフトアセンブリ３４１４内に位置する。第１段階超音波駆動回路３４２０は、出力ＵＳ左／ＵＳ右を介して、第２段階超音波駆動回路３４３０に信号を提供する。第２段階超音波駆動回路３４３０を、図３０及び図３１に関連して詳細に説明する。変圧器（図３０及び図３１）に加えて、第２段階超音波駆動回路３４３０は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第１段階高周波（ＲＦ）電流駆動回路３４２２は、出力ＲＦ左／ＲＦ右を介して、第２段階ＲＦ駆動回路３４３２に信号を提供する。変圧器及びブロッキングコンデンサに加えて、第２段階ＲＦ駆動回路３４３２は更に、フィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第１段階センサ駆動回路３４２４は、出力センサ１／センサ２を介して、第２段階センサ駆動回路３４３４に信号を提供する。第２段階センサ駆動回路３４３４は、センサの種類に応じてフィルタ、増幅器、及び信号調整回路を含んでもよい。第２段階回路３４０６の出力は、第３段階回路３４０８の入力に提供される。
【０２８５】
一態様では、第３段階回路３４０８（例えば、超音波変換器１１２０、ＲＦ電極３０７４ａ、３０７４ｂ、及びセンサ３４４０）は、外科用器具の様々なアセンブリ３４１６内に位置してよい。一態様では、第２段階超音波駆動回路３４３０は、超音波変換器１１２０の圧電スタックに駆動信号を提供する。一態様では、超音波変換器１１２０は、外科用器具の超音波変換器アセンブリ内に位置する。しかしながら、他の態様では、超音波変換器１１２０は、ハンドルアセンブリ３４１２、シャフトアセンブリ３４１４、又はエンドエフェクタ内に位置してもよい。一態様では、第２段階ＲＦ駆動回路３４３２は、概ね外科用器具のエンドエフェクタ部分内に位置する、ＲＦ電極３０７４ａ、３０７４ｂに駆動信号を提供する。一態様では、第２段階センサ駆動回路３４３４は、外科用器具全体に位置する様々なセンサ３４４０に駆動信号を提供する。
【０２８６】
図３０は、本開示の少なくとも１つの態様による、第１段階回路３５０４が第２段階回路３５０６と共通している、複数の段階に分割された発生器回路３５００を示す。一態様では、本明細書に記載される外科システム１０００の外科用器具は、複数の段階に分割された発生器回路３５００を含み得る。例えば、外科システム１０００の外科用器具は、少なくとも２つの回路、つまり高周波（ＲＦ）エネルギーのみ、超音波エネルギーのみ、及び／又はＲＦエネルギーと超音波エネルギーとの組み合わせの動作を可能にする増幅の第１段階回路３５０４及び第２段階回路３５０６に分割された発生器回路３５００を備えてもよい。コンビネーションモジュール式シャフトアセンブリ３５１４は、ハンドルアセンブリ３５１２内に位置する共通の第１段階回路３５０４、及びモジュール式シャフトアセンブリ３５１４と一体のモジュール式第２段階回路３５０６によって給電され得る。外科システム１０００の外科用器具に関連してこの説明全体を通して上述したように、電池アセンブリ３５１０及びシャフトアセンブリ３５１４は、ハンドルアセンブリ３５１２と機械的及び電気的に接続するように構成されている。エンドエフェクタアセンブリは、シャフトアセンブリ３５１４と機械的及び電気的に接続するように構成されている。
【０２８７】
図３０の例に示すように、外科用器具の電池アセンブリ３５１０部分は、前述の制御回路３２００を含む第１の制御回路３５０２を備える。電池アセンブリ３５１０に接続するハンドルアセンブリ３５１２は、共通の第１段階駆動回路３４２０を備える。前述したように、第１段階駆動回路３４２０は、超音波、高周波（ＲＦ）電流、及びセンサ負荷を駆動するように構成されている。共通の第１段階駆動回路３４２０の出力は、第２段階超音波駆動回路３４３０、第２段階高周波（ＲＦ）電流駆動回路３４３２、及び／又は第２段階センサ駆動回路３４３４などの第２段階回路３５０６のうちの任意の１つを駆動することができる。共通の第１段階駆動回路３４２０は、シャフトアセンブリ３５１４がハンドルアセンブリ３５１２に接続されているときに、どの第２段階回路３５０６がシャフトアセンブリ３５１４内に位置しているかを検出する。シャフトアセンブリ３５１４がハンドルアセンブリ３５１２に接続されると、共通の第１段階駆動回路３４２０が、第２段階回路３５０６（例えば、第２段階超音波駆動回路３４３０、第２段階ＲＦ駆動回路３４３２、及び／又は第２段階センサ駆動回路３４３４）のうちのどの１つがシャフトアセンブリ３５１４内に位置しているかを判定する。この情報は、好適なデジタル波形４３００（図３６）を第２段階回路３５０６に供給して、好適な負荷（例えば超音波、ＲＦ、又はセンサ）を駆動するために、ハンドルアセンブリ３５１２内に位置する制御回路３２００に提供される。超音波変換器１１２０、電極３０７４ａ、３０７４ｂ、又はセンサ３４４０などの第３段階回路３５０８内の様々なアセンブリ３５１６に識別回路が含まれ得ることは理解されるであろう。したがって、第３段階回路３５０８が第２段階回路３５０６に接続されると、第２段階回路３５０６は、識別情報に基づいて要求される負荷の種類を知る。
【０２８８】
図３１は、本開示の少なくとも１つの態様による、高周波電流（ＲＦ）を駆動するように構成された電気回路３６００の一態様の概略図である。電気回路３６００は、アナログマルチプレクサ３６８０を備える。アナログマルチプレクサ３６８０は、ＲＦ、電池、及び電力制御回路などの上流チャネルＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａからの様々な信号を多重化する。電流センサ３６８２は、電源回路の戻り又は接地区間と直列に連結され、電源によって供給される電流を測定する。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）温度センサ３６８４は、周囲温度を提供する。パルス幅変調（ＰＷＭ）ウォッチドッグタイマー３６８８は、主プログラムが定期的なシステムリセットの提供を怠る場合にシステムリセットを自動的に生じさせる。これは、ソフトウェア又はハードウェア障害のために電気回路３６００がハングアップ又はフリーズした場合に、電気回路３６００を自動的にリセットするように設けられている。電気回路３６００は、例えば、図２６に関して記載されるように、ＲＦ電極を駆動するため又は超音波変換器１１２０を駆動するために構成され得ることは理解されるであろう。したがって、ここで図３１を再び参照すると、電気回路３６００を使用して、超音波及びＲＦ電極の両方を交互に駆動することができる。
【０２８９】
駆動回路３６８６は、左右のＲＦエネルギー出力を提供する。信号波形を表すデジタル信号は、制御回路３２００（図２７）などの制御回路からアナログマルチプレクサ３６８０のＳＣＬ−Ａ、ＳＤＡ−Ａ入力に供給される。デジタル／アナログ変換器３６９０（ＤＡＣ）は、デジタル入力をアナログ出力に変換して、発振器３６９４に連結されたＰＷＭ回路３６９２を駆動する。ＰＷＭ回路３６９２は、第１のトランジスタ出力段階３６９８ａに連結された第１のゲート駆動回路３６９６ａに第１の信号を提供して、第１のＲＦ＋（左側）エネルギー出力を駆動する。ＰＷＭ回路３６９２はまた、第２のトランジスタ出力段階３６９８ｂに連結された第２のゲート駆動回路３６９６ｂに第２の信号を提供して、第２のＲＦ（右側）エネルギー出力を駆動する。電圧センサ３６９９は、出力電圧を測定するためにＲＦ左／ＲＦ出力端子間に連結される。駆動回路３６８６、第１の駆動回路３６９６ａ及び第２の駆動回路３６９６ｂ、並びに第１のトランジスタ出力段階３６９８ａ及び第２のトランジスタ出力段階３６９８ｂは、第１段階増幅器回路を画定する。動作中、制御回路３２００（図２７）は、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００、４２００（図４１及び図４２）などの回路を用いてデジタル波形４３００（図３６）を生成する。ＤＡＣ３６９０は、デジタル波形４３００を受信し、それをアナログ波形に変換し、これが第１段階増幅器回路によって受信及び増幅される。
【０２９０】
図３２は、外科システム１０００の外科用器具のために、デュアル発生器システムがＲＦ発生器回路３９０２のエネルギーモダリティと超音波発生器回路３９２０のエネルギーモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路３９００を示す。一態様では、ＲＦ信号における電流閾値が検出される。組織のインピーダンスが低い場合、ＲＦエネルギーが組織の治療源として使用されるとき、組織を通る高周波電流は高い。一態様によれば、外科システム１０００の外科用器具上に位置する視覚インジケータ３９１２又は光は、この高電流期間中にオン状態となるように構成されてもよい。電流が閾値を下回ると、視覚インジケータ３９１２はオフ状態になる。したがって、フォトトランジスタ３９１４は、図３２で示す制御回路３９００に示すように、オン状態からオフ状態への遷移を検出し、ＲＦエネルギーを解除するように構成することができる。このため、エネルギーボタンが解除され、エネルギースイッチ３９２６が開放されると、制御回路３９００はリセットされ、ＲＦ発生器回路３９０２及び超音波発生器回路３９２０の両方がオフ状態に保たれる。
【０２９１】
図３９を参照すると、一態様では、ＲＦ発生器回路３９０２及び超音波発生器回路３９２０を管理する方法が提供される。ＲＦ発生器回路３９０２及び／又は超音波発生器回路３９２０は、例えば、多機能型電気外科用器具１１０８のハンドルアセンブリ１１０９、超音波変換器／ＲＦ発生器アセンブリ１１２０、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ１１２９及び／又はノズル内に位置してもよい。制御回路３９００は、エネルギースイッチ３９２６がオフ（例えば、開く）である場合はリセット状態に保たれる。したがって、エネルギースイッチ３９２６が開かれると、制御回路３９００はリセットされ、ＲＦ発生器回路３９０２及び超音波発生器回路３９２０の両方がオフにされる。エネルギースイッチ３９２６が押され、エネルギースイッチ３９２６が係合される（例えば、閉鎖される）と、ＲＦエネルギーが組織に送達され、電流感知昇圧変圧器３９０４によって動作される視覚インジケータ３９１２は、組織インピーダンスが低い間に点灯する。視覚インジケータ３９１２からの光は、超音波発生器回路３９２０をオフ状態に維持するための論理信号を提供する。組織インピーダンスが閾値より上に増加し、組織を通る高周波電流が閾値より下に減少すると、視覚インジケータ３９１２はオフになり、光はオフ状態に移行する。この移行により発生した論理信号によってリレー３９０８がオフになり、それによってＲＦ発生器回路３９０２がオフになり、超音波発生器回路３９２０がオンになって凝固及び切断サイクルが完了する。
【０２９２】
引き続き図３９を参照すると、一態様では、デュアル発生器回路構成は、１つのモダリティに対して、電池３９０１により電力供給されるオンボードのＲＦ発生器回路３９０２と、例えば、多機能型電気外科用器具１１０８のハンドルアセンブリ１１０９、電池アセンブリ、シャフトアセンブリ１１２９、ノズル、及び／又は超音波変換器／ＲＦ発生器アセンブリ１１２０内でオンボードであってもよい第２のオンボードの超音波発生器回路３９２０と、を用いる。超音波発生器回路３９２０はまた、電池３９０１によって動作する。様々な態様では、ＲＦ発生器回路３９０２及び超音波発生器回路３９２０は、ハンドルアセンブリ１１０９の一体型又は分離可能な構成要素であり得る。様々な態様によれば、デュアルＲＦ／超音波発生器回路３９０２、３９２０をハンドルアセンブリ１１０９の一部として有することにより、複雑な配線の必要性が排除され得る。ＲＦ／超音波発生器回路３９０２、３９２０は、コードレス発生器システムの能力を同時に利用しながら、既存の発生器の全能力を提供するように構成されてもよい。
【０２９３】
いずれかのタイプのシステムは、互いに通信していないモダリティに対して別個の制御を有することができる。外科医は、ＲＦ及び超音波を別々にかつ随意に活性化する。別のアプローチは、ボタン、組織の状態、器具作動パラメータ（例えばジョー閉鎖、力など）及び組織治療を管理するためのアルゴリズムを共有する、完全に一体化された通信スキームを提供することである。この一体化の様々な組み合わせは、適切なレベルの機能及び性能を提供するために実装され得る。
【０２９４】
上述したように、一態様では、制御回路３９００は、電池をエネルギー源として備える、電池３９０１により電力供給されるＲＦ発生器回路３９０２を含む。図示のように、ＲＦ発生器回路３９０２は、本明細書において電極３９０６ａ、３９０６ｂ（すなわち活性電極３９０６ａ及び戻り電極３９０６ｂ）と称される２つの導電表面に連結され、電極３９０６ａ、３９０６ｂをＲＦエネルギー（例えば、高周波電流）で駆動するように構成される。昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａは、双極ＲＦ発生器回路３９０２及び戻り電極３９０６ｂの一方の極に直列に接続されている。一態様では、第１の巻線３９１０ａ及び戻り電極３９０６ｂは、双極ＲＦ発生器回路３９０２の負極に接続されている。双極ＲＦ発生器回路３９０２のもう一方の極は、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９を通して活性電極３９０６ａに接続されるか、又は電磁石３９３６によって移動されてスイッチ接点３９０９を動作させる可動鉄片を含む任意の好適な電磁切り替え装置に接続されている。電磁石３９３６が通電されるとスイッチ接点３９０９は閉じ、電磁石３９３６が非通電にされるとスイッチ接点３９０９は開く。スイッチ接点が閉じると、ＲＦ電流は、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間に位置する導電性組織（図示せず）を通って流れる。一態様では、活性電極３９０６ａが双極ＲＦ発生器回路３９０２の正極に接続されることは理解されるであろう。
【０２９５】
視覚インジケータ回路３９０５は、昇圧変圧器３９０４、直列レジスタＲ２、及び視覚インジケータ３９１２を備える。視覚インジケータ３９１２は、外科用器具１１０８並びに本明細書に記載されるものなどの他の電気外科システム及びツールと共に使用するように適合され得る。昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａは、戻り電極３９０６ｂと直列に接続され、昇圧変圧器３９０４の第２の巻線３９１０ｂは、レジスタＲ２、及び例えばＮＥ−２型ネオンバルブを含む視覚インジケータ３９１２と直列に接続されている。
【０２９６】
動作時、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９が開くと、活性電極３９０６ａは双極ＲＦ発生器回路３９０２の正極から分離され、組織、戻り電極３９０６ｂ、及び昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａを通って電流が流れなくなる。そのため、視覚インジケータ３９１２は通電されず、発光しない。リレー３９０８のスイッチ接点３９０９が閉じると、活性電極３９０６ａは双極ＲＦ発生器回路３９０２の正極に接続され、それにより、組織、戻り電極３９０６ｂ、及び昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａを通って電流が流れて、組織上で動作する、例えば、組織を切断し焼灼することが可能となる。
【０２９７】
第１の電流は、活性電極３９０６ａと戻り電極３９０６ｂとの間に位置する組織のインピーダンスの関数として第１の巻線３９１０ａを通って流れ、昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａ全体に第１の電圧を提供する。昇圧した第２の電圧は、昇圧変圧器３９０４の第２の巻線３９１０ｂ全体に誘導される。二次電圧はレジスタＲ２全体に現れ、組織を通る電流が所定の閾値よりも大きいときは視覚インジケータ３９１２に通電してネオンバルブを点灯させる。回路及び構成要素の値は例示的であり、それに限定されないことが理解されるであろう。リレー３９０８のスイッチ接点３９０９が閉じると、電流が組織を通って流れ、視覚インジケータ３９１２がオンになる。
【０２９８】
ここで制御回路３９００のエネルギースイッチ３９２６部分を参照すると、エネルギースイッチ３９２６が開放位置であるとき、論理ハイが第１のインバータ３９２８の入力に適用され、論理ローがＡＮＤゲート３９３２の２つの入力のうちの１つに適用される。したがって、ＡＮＤゲート３９３２の出力はローであり、トランジスタ３９３４はオフであり、電流が電磁石３９３６の巻線を通って流れるのを防ぐ。電磁石３９３６が非通電状態であると、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９は開いたままであり、電流が電極３９０６ａ、３９０６ｂを通って流れるのを防ぐ。第１のインバータ３９２８の論理ロー出力も第２のインバータ３９３０に適用され、出力をハイにして、フリップフロップ３９１８（例えば、Ｄ型フリップフロップ）をリセットする。このとき、Ｑ出力は低くなり、超音波発生器回路３９２０回路をオフにし、かつ
【０２９９】
【数３】
2021510555.tif 000005
出力は高くなり、ＡＮＤゲート３９３２の他の入力に適用される。
【０３００】
ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ３９２６を押して、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間の組織にエネルギーを印加すると、エネルギースイッチ３９２６は閉じて、第１のインバータ３９２８の入力に論理ローを適用し、これがＡＮＤゲート３９３２の他の入力に論理ハイを適用してＡＮＤゲート３９３２の出力をハイにして、トランジスタ３９３４をオンにする。オン状態では、トランジスタ３９３４は、電磁石３９３６の巻線を通して電流を伝導及びシンクして電磁石３９３６に通電し、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９を閉じる。上述のように、スイッチ接点３９０９が閉じると、組織が電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間に位置するときに、電流は、電極３９０６ａ、３９０６ｂ及び昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａを通って流れることができる。
【０３０１】
上述のように、電極３９０６ａ、３９０６ｂを通って流れる電流の大きさは、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間に位置する組織のインピーダンスに依存する。最初に、組織のインピーダンスは低く、組織及び第１の巻線３９１０ａを通る電流の大きさは高い。そのため、第２の巻線３９１０ｂに印加される電圧は、視覚インジケータ３９１２をオンにするほど十分に高い。視覚インジケータ３９１２が発する光は、フォトトランジスタ３９１４をオンにし、これがインバータ３９１６の入力をローに引き下げ、インバータ３９１６の出力をハイにする。フリップフロップ３９１８のＣＬＫに適用される高入力は、フリップフロップ３９１８のＱ又は
【０３０２】
【数４】
2021510555.tif 000006
出力に影響を与えず、Ｑ出力は低いままであり、
【０３０３】
【数５】
2021510555.tif 000007
出力は高いままである。したがって、視覚インジケータ３９１２は通電されたままであり、超音波発生器回路３９２０はオフとなり、多機能型電気外科用器具の超音波変換器３９２２及び超音波ブレード３９２４は起動しなくなる。
【０３０４】
組織を通って流れる電流によって発生した熱に起因して、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間の組織が乾燥すると、組織のインピーダンスは増加して、そこを通る電流は減少する。第１の巻線３９１０ａを通る電流が減少すると、第２の巻線３９１０ｂにわたる電圧も減少し、電圧が視覚インジケータ３９１２を動作させるために必要な最小閾値を下回ると、視覚インジケータ３９１２及びフォトトランジスタ３９１４はオフになる。フォトトランジスタ３９１４がオフになると、論理高がインバータ３９１６の入力に適用され、論理低がフリップフロップ３９１８のＣＬＫ入力に適用されて論理高をＱ出力にクロックし、論理低が
【０３０５】
【数６】
2021510555.tif 000008
出力に適用される。Ｑ出力における論理ハイによって、超音波発生器回路３９２０がオンになり、超音波変換器３９２２及び超音波ブレード３９２４を起動させて電極３９０６ａと電極３９０６ａとの間に位置する組織の切断を開始させる。超音波発生器回路３９２０がオンになるのと同時に又はほぼ同時に、フリップフロップ３９１８の
【０３０６】
【数７】
2021510555.tif 000009
出力は低くなり、ＡＮＤゲート３９３２の出力を低くして、トランジスタ３９３４をオフにすることにより、電磁石３９３６を非通電し、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９を開いて電極３９０６ａ、３９０６ｂを通る電流の流れを遮断する。
【０３０７】
リレー３９０８のスイッチ接点３９０９が開いている間、電流は、電極３９０６ａ、３９０６ｂ、組織、及び昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａを通って流れない。このため、第２の巻線３９１０ｂにわたって電圧は発生せず、視覚インジケータ３９１２を通って電流は流れない。
【０３０８】
ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ３９２６を握り、エネルギースイッチ３９２６を閉じたままにする間、フリップフロップ３９１８のＱ及び
【０３０９】
【数８】
2021510555.tif 000010
出力の状態は同じままである。したがって、双極ＲＦ発生器回路３９０２から電極３９０６ａ、３９０６ｂを通って電流が流れていない間は、超音波ブレード３９２４は起動した状態を維持してエンドエフェクタのジョーの間の組織を切断し続ける。ユーザが器具ハンドルのエネルギースイッチ３９２６を解放すると、エネルギースイッチ３９２６が開いて、第１のインバータ３９２８の出力はローになり、第２のインバータ３９３０の出力はハイになってフリップフロップ３９１８をリセットし、Ｑ出力をローにして超音波発生器回路３９２０をオフにする。同時に、この
【０３１０】
【数９】
2021510555.tif 000011
出力は高くなり、ここで回路はオフ状態になり、ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ３９２６を作動させて、エネルギースイッチ３９２６を閉じ、電極３９０６ａ、３９０６ｂの間に位置する組織に電流を印加し、上述のように組織にＲＦエネルギーを印加し、組織に超音波エネルギーを印加するサイクルを繰り返す準備ができる。
【０３１１】
図３３は、本明細書で説明される特徴の多くを含むか又は実装することができる、外科システム１０００の外科用器具のうちの任意の１つと共に使用するためのフィードバックシステムを含む外科システム１０００の一態様を表す、外科システム４０００の図である。外科システム４０００は、臨床医がトリガ４０１０を操作すると起動され得るエンドエフェクタ４００６を含む外科用器具に連結された発生器４００２を含んでもよい。様々な態様では、エンドエフェクタ４００６は、超音波振動を送達して、生体組織に対して外科的凝固／切断治療を行うための超音波ブレードを含むことができる。他の態様では、エンドエフェクタ４００６は、生体組織に対して外科的凝固又は焼灼処置を行うために電気外科用高周波電流エネルギー源に連結された導電性素子と、生体組織に対して切断処置を行うための鋭利な刃部を有する機械的ナイフ又は超音波ブレードのいずれかと、を含み得る。トリガ４０１０が作動されると、力センサ４０１２はトリガ４０１０に印加されている力の量を示す信号を生成することができる。力センサ４０１２に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、トリガ４０１０の位置（例えば、どれだけ深くトリガが押下されたか、又は他の方法で作動されたか）を示す信号を生成し得る、位置センサ４０１３を含むことができる。一態様では、位置センサ４０１３は、外管状シースと共に位置決めされたセンサ、又は外科用器具の外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材であってもよい。一態様では、センサは、磁界に応答してその出力電圧を変化させるホール効果センサ又は任意の好適な変換器であってもよい。ホール効果センサは、近接スイッチング、位置決め、速度検出及び電流感知用途に使用することができる。一態様では、ホール効果センサは、アナログ変換器として動作し、電圧を直接戻す。既知の磁界により、ホールプレートからの距離を判定することができる。
【０３１２】
制御回路４００８は、センサ４０１２及び／又は４０１３から信号を受信することができる。制御回路４００８は、任意の好適なアナログ又はデジタル回路構成要素を含むことができる。制御回路４００８は、更に、発生器４００２及び／又は変換器４００４と通信して、トリガ４０１０に加えられる力、及び／又はトリガ４０１０の位置、及び／又は外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材に対する上記の外管状シースの位置（例えば、ホール効果センサと磁石との組み合わせによって測定される）に基づいて、エンドエフェクタ４００６に送達される電力、及び／又はエンドエフェクタ４００６の発生器レベル若しくは超音波ブレード振幅を変調することができる。例えば、より大きな力がトリガ４０１０に加えられると、より多くの電力及び／又はより高い超音波ブレード振幅がエンドエフェクタ４００６に送達され得る。様々な態様によれば、力センサ４０１２は、マルチポジションスイッチによって置換されてもよい。
【０３１３】
様々な態様によれば、エンドエフェクタ４００６は、クランプ又はクランプ機構を含んでもよい。トリガ４０１０が最初に作動されると、クランプ機構は閉じて、クランプアームとエンドエフェクタ４００６との間に組織をクランプすることができる。トリガに加えられる力が増加すると（例えば、力センサ４０１２によって感知されるように）、制御回路４００８は、変換器４００４によってエンドエフェクタ４００６に送達される電力及び／又はエンドエフェクタ４００６のあたりでもたらされる発生器レベル若しくは超音波ブレード振幅を増加させることができる。一態様では、位置センサ４０１３によって感知されるトリガ位置、又は位置センサ４０１３によって（例えば、ホール効果センサを用いて）感知されるクランプ若しくはクランプアーム位置は、エンドエフェクタ４００６の電力及び／又は振幅を設定するために制御回路４００８によって使用され得る。例えば、トリガが完全作動位置に向かって更に移動されるか、又はクランプ若しくはクランプアームが超音波ブレード（又はエンドエフェクタ４００６）に向かって更に移動すると、エンドエフェクタ４００６の電力及び／又は振幅は増加され得る。
【０３１４】
様々な態様によれば、外科システム４０００の外科用器具はまた、エンドエフェクタ４００６に送達された電力の量を示すために、１つ以上のフィードバック装置を含むことができる。例えば、スピーカ４０１４は、エンドエフェクタの電力を示す信号を発することができる。様々な態様によれば、スピーカ４０１４は一連のパルス音を発することができ、その音の周波数は電力を示す。スピーカ４０１４に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、視覚ディスプレイ４０１６を含むことができる。視覚ディスプレイ４０１６は、任意の好適な方法に従ってエンドエフェクタの電力を示すことができる。例えば、視覚ディスプレイ４０１６は一連のＬＥＤを含んでもよく、ここでエンドエフェクタの電力は照明されたＬＥＤの数によって示される。スピーカ４０１４及び／又は視覚ディスプレイ４０１６は、制御回路４００８によって駆動され得る。様々な態様によれば、外科用器具は、トリガ４０１０に接続されたラチェット装置を含むことができる。より強い力がトリガ４０１０に加えられると、ラチェット装置は可聴音を生成して、エンドエフェクタの電力の間接的指標を提供することができる。外科用器具は、安全性を高めることができる他の特徴部を含むことができる。例えば、制御回路４００８は、所定の閾値を超えてエンドエフェクタ４００６に電力が送達されることを防止するように構成され得る。また、制御回路４００８は、エンドエフェクタの電力の変化が指示される（例えば、スピーカ４０１４又は視覚ディスプレイ４０１６によって）時刻と、エンドエフェクタの電力の変化が送達される時刻との間に遅延を設けることができる。このようにして、臨床医は、エンドエフェクタ４００６に送達される超音波出力のレベルが変化しようとしているという警告を十分なゆとりを持って得ることができる。
【０３１５】
一態様では、外科システム１０００の超音波又は高周波電流発生器は、ルックアップテーブル内に記憶される所定の数の位相点を望ましく用いて波形をデジタル化するように、電気信号波形をデジタル的に発生させるように構成され得る。メモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は任意の好適な不揮発性メモリで定義されたテーブル内に、位相点を記憶させてよい。図３４は、電気信号波形のための複数の波形を生成するように構成された、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００などのデジタル合成回路のための、基本的アーキテクチャの一態様を示す。発生器ソフトウェア及びデジタル制御は、ルックアップテーブル４１０４内のアドレスを走査するようにＦＰＧＡに指示を出すことができ、これが続いて電力増幅器に給電するＤＡＣ回路４１０８に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。こうしたルックアップテーブル４１０４を使用することは、組織内、又は変換器、ＲＦ電極、複数の変換器内に同時に、複数のＲＦ電極内に同時に、若しくはＲＦ及び超音波器具の組み合わせ内に供給され得る、様々なタイプの波形を生成することを可能にする。更に、複数の波形を表す複数のルックアップテーブル４１０４を作成し、記憶し、発生器から組織に適用することができる。
【０３１６】
波形信号は、超音波変換器及び／若しくはＲＦ電極、又はそれらの複数（例えば、２つ以上の超音波変換器及び／又は２つ以上のＲＦ電極）の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも１つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、波形信号は、少なくとも１つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも２つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器は、波形信号を少なくとも１つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、波形信号は、テーブル内の複数の波形の少なくとも１つの波形に応答する。なお、２つの外科用器具に提供される波形信号は、２つ以上の波形を含んでよい。テーブルは複数の波形に関係した情報を含んでよく、またテーブルは発生器内に記憶されてよい。一態様又は一実施例では、テーブルは、直接デジタル合成テーブルであってよく、発生器のＦＰＧＡ内に記憶されてよい。テーブルは、波形をカテゴリー化するのに便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るテーブルは、波形信号の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてテーブル内に記憶されてよい。
【０３１７】
アナログ電気信号波形は、超音波変換器及び／若しくはＲＦ電極、又はそれらの複数（例えば、２つ以上の超音波変換器及び／又は２つ以上のＲＦ電極）の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも１つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、アナログ電気信号波形は、少なくとも１つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも２つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、アナログ電気信号波形を少なくとも１つの外科用器具へと提供するように構成されてよく、アナログ電気信号波形は、ルックアップテーブル４１０４内に記憶された複数の波形の少なくとも１つの波形に対応する。なお、２つの外科用器具に提供されるアナログ電気信号波形は、２つ以上の波形を含んでよい。ルックアップテーブル４１０４は、複数の波形に関連した情報を含んでよく、またルックアップテーブル４１０４は、発生器回路又は外科用器具のいずれかに記憶されてよい。一態様又は実施例では、ルックアップテーブル４１０４は、直接デジタル合成テーブルであってよく、これは発生器回路又は外科用器具のＦＰＧＡに記憶されてよい。ルックアップテーブル４１０４は、波形をカテゴリー化するために便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るルックアップテーブル４１０４は、所望のアナログ電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてルックアップテーブル４１０４に記憶されてよい。
【０３１８】
計装システム及び通信システムにおけるデジタル技術の広範な使用を伴い、基準周波数から複数の周波数を発生させるデジタル的制御法が発展し、直接デジタル合成と呼ばれている。基本アーキテクチャを図３４に示す。この簡略化されたブロック図では、ＤＤＳ回路は、発生器回路のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構、及び外科システム１０００の発生器回路内に位置するメモリ回路に連結されている。ＤＤＳ回路４１００は、アドレスカウンタ４１０２、ルックアップテーブル４１０４、レジスタ４１０６、ＤＡＣ回路４１０８、及びフィルタ４１１２を備える。安定クロックｆｃは、アドレスカウンタ４１０２により受信され、レジスタ４１０６は、正弦波（又は他の任意の波形）のサイクルの１つ以上の整数をルックアップテーブル４１０４内に記憶するプログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）を駆動する。アドレスカウンタ４１０２が記憶場所をステップスルーすると、ルックアップテーブル４１０４内に記憶された値は、ＤＡＣ回路４１０８に連結されたレジスタ４１０６に書き込まれる。ルックアップテーブル４１０４の記憶場所における信号の対応するデジタル振幅は、続いてアナログ出力信号４１１０を発生させるＤＡＣ回路４１０８を駆動する。アナログ出力信号４１１０のスペクトル純度は、主としてＤＡＣ回路４１０８により決定される。位相雑音は、基本的に基準クロックｆｃのものである。ＤＡＣ回路４１０８から出力される第１のアナログ出力信号４１１０は、フィルタ４１１２によりフィルタリングされ、フィルタ４１１２により出力される第２のアナログ出力信号４１１４は、発生器回路の出力に連結された出力を有する増幅器へと提供される。第２のアナログ出力信号は、周波数ｆｏｕｔを有する。
【０３１９】
ＤＤＳ回路４１００は、サンプリングされたデータシステムであるため、量子化雑音、エイリアシング、フィルタリングなどのサンプリングに伴う問題を考慮しなければならない。例えば、位相ロックループ（ＰＬＬ）ベースのシンセサイザの出力の高次高調波がフィルタリングされ得るのに対して、ＤＡＣ回路４１０８出力周波数の高次高調波はナイキスト帯域幅に折り返して、それらをフィルタリング不可にする。ルックアップテーブル４１０４は、サイクルの整数に関する信号データを含む。最終出力周波数ｆｏｕｔは、基準クロック周波数ｆｃを変更することで、又はＰＲＯＭを再プログラミングすることによって変更することができる。
【０３２０】
ＤＤＳ回路４１００は、複数のルックアップテーブル４１０４を含んでもよく、ルックアップテーブル４１０４は、所定のサンプル数により表される波形を記憶し、サンプルは、所定の波形形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル４１０４内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織治療を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のＲＦ電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のＲＦ電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、ＤＤＳ回路４１００は、複数の波形ルックアップテーブル４１０４を作成することができ、組織治療処置の間（例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて）、所望の組織効果及び／又は組織フィードバックに基づいて、個別のルックアップテーブル４１０４に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。
【０３２１】
したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル４１０４は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形（すなわち、台形波又は方形波）を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル４１０４は、同期された波形を記憶することができ、その結果、この波形が、ＲＦ及び超音波駆動信号を送達しながら、外科システム１０００の多機能型外科用器具による電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル４１０４は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにＲＦ治療用及び／又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。様々な器具及びそれらの組織効果に特有のカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科システム１０００の不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）内に記憶され得、また多機能型外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされる。多くの高波高率「凝固」波形に使用される、指数関数的に減衰する正弦曲線の例を図３６に示す。
【０３２２】
ＤＤＳ回路４１００のよりフレキシブルで効果的な実装は、数値制御発振器（ＮＣＯ）と呼ばれるデジタル回路を用いる。ＤＤＳ回路４２００などの、よりフレキシブルで効果的なデジタル合成回路のブロック図を図３５に示す。この簡略化されたブロック図では、ＤＤＳ回路４２００は、発生器のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構に、及び発生器又は外科システム１０００の外科用器具のうちのいずれかに位置するメモリ回路に連結されている。ＤＤＳ回路４２００は、負荷レジスタ４２０２、並列デルタ位相レジスタ４２０４、加算器回路４２１６、位相レジスタ４２０８、ルックアップテーブル４２１０（位相−振幅変換器）、ＤＡＣ回路４２１２、及びフィルタ４２１４を備える。加算器回路４２１６及び位相レジスタ４２０８は、位相アキュムレータ４２０６の一部を形成する。クロック周波数ｆｃは、位相レジスタ４２０８及びＤＡＣ回路４２１２に適用される。負荷レジスタ４２０２は、基準クロック周波数信号ｆｃの分数としての出力周波数を特定する調整ワードを受信する。負荷レジスタ４２０２の出力は、調整ワードＭと共に、並列デルタ位相レジスタ４２０４に提供される。
【０３２３】
ＤＤＳ回路４２００は、クロック周波数ｆｃを発生させるサンプルクロック、位相アキュムレータ４２０６、及びルックアップテーブル４２１０（例えば、位相−振幅変換器）を含む。位相アキュムレータ４２０６の内容は、クロックサイクルｆｃ毎に一度更新される。位相アキュムレータ４２０６が更新されると、並列デルタ位相レジスタ４２０４内に記憶されたデジタル数Ｍは、加算器回路４２１６により位相レジスタ４２０８内の数に加算される。並列デルタ位相レジスタ４２０４内の数は、００．．．０１であり、位相アキュムレータ４２０６の初期の内容は、００．．．００であると仮定する。位相アキュムレータ４２０６は、クロックサイクル毎に００．．．０１と更新される。位相アキュムレータ４２０６が３２−ビット幅である場合、位相アキュムレータ４２０６が００．．．００へと戻るまでに２３２クロックサイクル（４０億超）が必要とされ、サイクルは繰り返される。
【０３２４】
位相アキュムレータ４２０６の切り捨てられた出力４２１８は、位相−振幅変換器のルックアップテーブル４２１０へと提供され、またルックアップテーブル４２１０の出力はＤＡＣ回路４２１２に連結される。位相アキュムレータ４２０６の切り捨てられた出力４２１８は、正弦（又は余弦）ルックアップテーブルへのアドレスとして機能する。ルックアップテーブル内のアドレスは、正弦波における０°〜３６０°の位相点に対応する。ルックアップテーブル４２１０は、正弦波の１つの完全サイクルの対応するデジタル振幅情報を含む。したがって、ルックアップテーブル４２１０は、位相情報を位相アキュムレータ４２０６からデジタル振幅ワードにマッピングし、続いてこれがＤＡＣ回路４２１２を駆動させる。ＤＡＣ回路の出力は、第１のアナログ信号４２２０であり、フィルタ４２１４によりフィルタリングされる。フィルタ４２１４の出力は、発生器回路の出力に連結された電力増幅器へと提供される、第２のアナログ信号４２２２である。
【０３２５】
一態様では、デジタル化され得る波形が、２５６（２８）〜２８１、４７４、９７６、７１０、６５６（２４８）の範囲（表１に示すように、ｎは正の整数である）の任意の好適な２ｎ位相点の数であるにもかかわらず、電気信号波形を１０２４（２１０）位相点へとデジタル化してよい。電気信号波形はＡｎ（θｎ）として表されてもよく、点ｎにおける正規化された振幅Ａｎは位相角θｎにより表され、点ｎにおける位相点と呼ばれる。個別の位相点ｎの数は、ＤＤＳ回路４２００（及び図３４に示すＤＤＳ回路４１００）の調整分解能を決定する。
【０３２６】
表１は、多数の位相点にデジタル化された電気信号波形を特定する。
【０３２７】
【表１】
2021510555.tif 000012
【０３２８】
発生器回路アルゴリズム及びデジタル制御回路は、ルックアップテーブル４２１０内のアドレスを走査し、次にルックアップテーブル４２１０はフィルタ４２１４及び電力増幅器に給電するＤＡＣ回路４２１２に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。ルックアップテーブルを使用することで、ＤＡＣ回路４２１２によりアナログ出力信号へと変換され、フィルタ４２１４によりフィルタリングされ、発生器回路の出力に連結した電力増幅器により増幅され、ＲＦエネルギーの形態で組織に供給されるか又は超音波変換器に供給され、かつ熱の形態でエネルギーを組織へと送達する超音波振動形態で組織に適用され得る、様々な種類の形状を発生させることが可能である。増幅器の出力は、例えば、単一のＲＦ電極、同時に複数のＲＦ電極、単一の超音波変換器、同時に複数の超音波変換器又はＲＦ変換器及び超音波変換器の組み合わせに適用することができる。更に、複数の波形テーブルを作成し、記憶して、発生器回路から組織に適用することができる。
【０３２９】
再び図３４を参照すると、ｎ＝３２及びＭ＝１の場合、位相アキュムレータ４２０６はオーバフローして再起動する前に、２３２個の可能な出力をステップスルーする。対応する出力波周波数は、２３２で除算された入力クロック周波数に等しい。Ｍ＝２である場合は、位相レジスタ１７０８は２倍の速度で「ロールオーバー」し、出力周波数は倍増する。これは、以下のように一般化され得る。
【０３３０】
ｎ−ビットを蓄積するように構成された位相アキュムレータ４２０６の場合（ｎは、一般にほとんどのＤＤＳシステムで２４〜３２の範囲であるが、前述したように、ｎは広範囲の選択肢から選択されてよい）、２ｎの可能な位相点が存在する。デルタ位相レジスタにおけるデジタルワードＭは、位相アキュムレータがクロックサイクル毎に増分する量を表す。ｆｃがクロック周波数である場合、出力正弦波の周波数は、以下に等しい。
【０３３１】
【数１０】
2021510555.tif 000013
【０３３２】
上記の式は、ＤＤＳ「調整方程式」として知られている。システムの周波数分解能は、
【０３３３】
【数１１】
2021510555.tif 000014
に等しいことに留意されたい。ｎ＝３２では、分解能は４０億における一部よりも高い。ＤＤＳ回路４２００の一態様では、位相アキュムレータ４２０６外の全てのビットがルックアップテーブル４２１０に伝えられるわけではなく、切り捨てられて、例えば、最初の１３〜１５個の最上位ビット（ＭＳＢ）のみが残される。これはルックアップテーブル４２１０のサイズを低減し、かつ周波数分解能に影響を及ぼさない。位相の切り捨ては、少量だが許容できる位相雑音の量のみを最終出力に追加する。
【０３３４】
電気信号波形は、所定周波数における電流、電圧、又は電力により特徴付けられてよい。更に、外科システム１０００の外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、電気信号波形は、少なくとも１つの外科用器具の超音波変換器の少なくとも２つの振動モードを駆動させるように構成されてよい。したがって、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも１つの外科用器具に提供するように構成されてよく、電気信号波形は、ルックアップテーブル４２１０（又は、図３４のルックアップテーブル４１０４）内に記憶された所定の波形を特徴とする。なお、電気信号波形は、２つ以上の波形の組み合わせであってよい。ルックアップテーブル４２１０は、複数の波形に関連付けられた情報を含んでよい。一態様又は一実施例では、ルックアップテーブル４２１０はＤＤＳ回路４２００により生成されてよく、直接デジタル合成テーブルと呼ばれることもある。ＤＤＳは、オンボードメモリにおける大きな反復波形の第１記憶動作により、作動する。波形（正弦、三角形、方形、任意）のサイクルは、テーブル１に示すように、所定の数の位相点によって表され、メモリに記憶され得る。一度波形がメモリ内部に記憶されると、非常に正確な周波数にて波形が発生され得る。直接デジタル合成テーブルは、発生器回路の不揮発性メモリ内に記憶され得、かつ／又は発生器回路内のＦＰＧＡ回路と共に実装され得る。ルックアップテーブル４２１０は、波形をカテゴリー化するのに便利な任意の好適な技術によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、ルックアップテーブル４２１０は、電気信号波形の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関連する情報は、メモリ内のデジタル情報として、又はルックアップテーブル４２１０の一部として記憶されてよい。
【０３３５】
一態様では、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも２つの外科用器具へと同時に提供するように構成されてよい。発生器回路はまた、発生器回路の単一の出力チャネルを介して、２つの外科用器具へと同時に電気信号波形（２つ以上の波形によって特徴付けられ得る）を提供するように構成されてもよい。例えば、一態様では、電気信号波形は、超音波変換器を駆動する第１の電気信号（例えば、超音波駆動信号）、第２のＲＦ駆動信号及び／又はそれらの組み合わせを含む。更に、電気信号波形は、複数の超音波駆動信号、複数のＲＦ駆動信号、並びに／又は複数の超音波駆動信号及びＲＦ駆動信号の組み合わせを含んでよい。
【０３３６】
更に、本開示に従った発生器回路の操作方法は、電気信号波形を生成すること、及び生成された電気信号波形を外科システム１０００の外科用器具のうちのいずれか１つに提供することを含み、電気信号波形を生成することは、メモリから電気信号波形に関係した情報を受信することを含む。発生した電気信号波形は、少なくとも１つの波形を含む。更に、発生した電気信号波形を少なくとも１つの外科用器具へと提供することは、電気信号波形を少なくとも２つの外科用器具へと同時に提供することを含む。
【０３３７】
本明細書に記載される発生器回路は、様々な種類の直接デジタル合成テーブルの生成を可能にし得る。発生器回路により発生する、種々の組織の処置に好適なＲＦ／電気外科用信号の波形の例としては、高波高率を伴うＲＦ信号（ＲＦモードで表面凝固に使用され得る）、低波高率を伴うＲＦ信号（より深い組織貫通のために使用され得る）及び効率的な修正凝固を促進する波形が挙げられる。発生器回路はまた、直接デジタル合成ルックアップテーブル４２１０を用いて複数の波形を生成することができ、また、オンザフライで所望の組織効果に基づく特定の波形間で切り替えを行うことができる。切り替えは、組織インピーダンス及び／又は他の要素に基づいてよい。
【０３３８】
従来の正弦／余弦波形に加えて、発生器回路は、サイクル毎の組織への電力を最大化する波形（複数可）（すなわち、台形波又は方形波）を発生させるように構成されてよい。発生器回路が、ＲＦ信号及び超音波信号を同時に駆動することを可能にする回路トポロジーを含むのであるならば、発生器回路は、ＲＦ信号及び超音波信号を同時に駆動する場合に、負荷へと送達される電力を最大化するように、かつ超音波周波数ロックを維持するように同期される波形（複数可）を提供することができる。更に、器具及びその組織効果に固有のカスタム波形は、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）内又は器具のＥＥＰＲＯＭ内に記憶され得、また外科システム１０００の外科用器具のうちのいずれか１つを発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。
【０３３９】
ＤＤＳ回路４２００は、複数のルックアップテーブル４１０４を備えてよく、ルックアップテーブル４２１０は、所定数の位相点（サンプルと呼ばれる場合もある）により表される波形を記憶し、位相点は所定の波形の形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル４２１０内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織治療を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のＲＦ電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のＲＦ電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、ＤＤＳ回路４２００は、複数の波形ルックアップテーブル４２１０を作成することができ、組織治療処置の間（例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて）、所望の組織効果及び／又は組織フィードバックに基づいて、様々なルックアップテーブル４２１０に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。
【０３４０】
したがって、波形間の切り替えは、例えば、組織インピーダンス及び他の要素に基づくことができる。他の態様では、ルックアップテーブル４２１０は、サイクル毎に組織内へと送達される電力を最大化するよう形成される電気信号波形（すなわち、台形波又は方形波）を記憶することができる。他の態様では、ルックアップテーブル４２１０は、同期した波形を記憶することができ、その結果、この波形が、ＲＦ及び超音波駆動信号を送達するときに、外科システム１０００の外科用器具のうちの任意の１つによる電力送達を最大化する。更に他の態様では、ルックアップテーブル４２１０は、超音波周波数のロックを維持しながら、超音波並びにＲＦ治療用及び／又は治療量以下のエネルギーを同時に駆動する電気信号波形を記憶することができる。一般に、出力波形は、正弦波、余弦波、脈波、方形波などの形態であってもよい。それにもかかわらず、異なる器具及びそれらの組織効果に特有のより複雑なカスタム波形は、発生器回路の不揮発性メモリ内、又は外科用器具の不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）内に記憶することができ、また外科用器具を発生器回路に接続する際にフェッチされ得る。カスタム波形の一例は、図３６に示されるような、多くの高波高率「凝固」波形に使用される、指数関数的に減衰する正弦波形である。
【０３４１】
図３６は、アナログ波形４３０４（比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形４３００に重ね合わされて示される）の本開示の少なくとも１つの態様による、離散時間デジタル電気信号波形４３００の１サイクルを示す。水平軸は、時間（ｔ）を表し、縦軸はデジタル位相点を表す。デジタル電気信号波形４３００は、例えば、所望のアナログ波形４３０４のデジタル離散時間バージョンである。デジタル電気信号波形４３００は、１サイクル又は期間ＴｏにわたるクロックサイクルＴｃｌｋ毎の振幅を表す、振幅位相点４３０２を記憶することにより生成される。デジタル電気信号波形４３００は、任意の好適なデジタル処理回路により、１期間Ｔｏにわたって生成される。振幅位相点は、メモリ回路内に記憶されたデジタルワードである。図４１、図４２に示す例では、デジタルワードは、２６又は６４ビットの分解能を有する、振幅位相点を記憶することができる６ビットワードである。図４１、図４２に示す例は、例証目的のためのものであり、実際の実装では分解能ははるかに高くなり得ることが理解されるであろう。１サイクルＴｏにわたるデジタル振幅位相点４３０２は、例えば、図４１及び図４２に関して記載されるように、ルックアップテーブル４１０４、４２１０内のストリングワードのストリングとしてメモリに記憶される。これも図４１、図４２に関して記載されるように、アナログバージョンのアナログ波形４３０４を発生させるために、振幅位相点４３０２は、クロックサイクルＴｃｌｋ毎に０〜Ｔｏでメモリから順番に読み取られ、かつＤＡＣ回路４１０８、４２１２によって変換される。追加のサイクルは、所望され得るだけのサイクル又は期間にわたって０〜Ｔｏで、デジタル電気信号波形４３００の振幅位相点４３０２を繰り返し読み取ることによって生成することができる。平滑アナログバージョンのアナログ波形４３０４は、フィルタ４１１２、４２１４（図４１及び図４２）によってＤＡＣ回路４１０８、４２１２の出力をフィルタリングすることにより達成される。フィルタリングされたアナログ出力信号４１１４、４２２２（図４１及び図４２）は、電力増幅器の入力に適用される。
【０３４２】
図３７は、本開示の一態様による、変位部材が遠位方向に前進し、クランプアーム（例えば、アンビル）と連結したときに、閉鎖部材（例えば閉鎖管）の漸進的閉鎖を提供して、閉鎖部材上の閉鎖力負荷を所望の速度で低下させ、発射部材上の発射力負荷を減少させるように構成された、制御システム１２９５０の図である。一態様では、制御システム１２９５０は、ネスト化ＰＩＤフィードバックコントローラとして実装されてもよい。ＰＩＤコントローラは、所望の設定点と測定されたプロセス変数との間の差として誤差値を連続的に計算するための制御ループフィードバック機構（コントローラ）であり、比例、積分、及び微分項（それぞれＰ、Ｉ、及びＤで示される場合がある）に基づいて補正を適用する。ネスト化ＰＩＤコントローラフィードバック制御システム１２９５０は、一次（外側）フィードバックループ１２９５４内の一次コントローラ１２９５２と、二次（内側）フィードバックループ１２９５６内の二次コントローラ１２９５５と、を含む。一次コントローラ１２９５２は、図３８に示されるようなＰＩＤコントローラ１２９７２であってもよく、二次コントローラ１２９５５もまた、図３８に示されるようなＰＩＤコントローラ１２９７２であってもよい。一次コントローラ１２９５２は、一次プロセス１２９５８を制御し、二次コントローラ１２９５５は二次プロセス１２９６０を制御する。一次プロセス１２９５８の出力１２９６６は、第１の加算器１２９６２によって一次設定値ＳＰ１から減算される。第１の加算器１２９６２は、一次コントローラ１２９５２に適用される単一の和出力信号を生成する。一次コントローラ１２９５２の出力は、二次設定点ＳＰ２である。二次プロセス１２９６０の出力１２９６８は、第２の加算器１２９６４によって二次設定点ＳＰ２から減算される。
【０３４３】
閉鎖管の変位を制御する状況においては、制御システム１２９５０は、一次設定値ＳＰ１が所望の閉鎖力値であり、一次コントローラ１２９５２が、閉鎖モータの出力に連結されたトルクセンサから閉鎖力を受信して閉鎖モータの設定値ＳＰ２のモータ速度を決定するように構成されるように、構成されてもよい。他の態様では、閉鎖力は、歪みゲージ、ロードセル、又は他の好適な力センサで測定され得る。閉鎖モータ速度設定値ＳＰ２は、二次コントローラ１２９５５によって決定される閉鎖管の実際の速度と比較される。閉鎖管の実際の速度は、位置センサを用いた閉鎖管の変位の測定と、タイマー／カウンタを用いた経過時間の測定とを比較することによって測定され得る。リニアエンコーダ又は回転エンコーダなどの他の技術を用いて、閉鎖管の変位を測定することができる。二次プロセス１２９６０の出力１２９６８は、閉鎖管の実際の速度である。この閉鎖管速度出力１２９６８は、閉鎖管に作用する力を決定する一次プロセス１２９５８に提供され、測定された閉鎖力を一次設定値ＳＰ１から減算する加算器１２９６２にフィードバックされる。一次設定値ＳＰ１は、上限閾値又は下限閾値であってもよい。加算器１２９６２の出力に基づいて、一次コントローラ１２９５２は閉鎖モータの速度及び方向を制御する。二次コントローラ１２９５５は、二次プロセス１２９６０によって測定された閉鎖管の実際の速度、並びに実際の発射力と発射力の上限及び下限閾値との比較に基づく二次設定値ＳＰ２に基づいて、閉鎖モータの速度を制御する。
【０３４４】
図３８は、本開示の一態様による、ＰＩＤフィードバック制御システム１２９７０を例示する。一次コントローラ１２９５２若しくは二次コントローラ１２９５５、又はその両方は、ＰＩＤコントローラ１２９７２として実装されてもよい。一態様では、ＰＩＤコントローラ１２９７２は、比例要素１２９７４（Ｐ）、積分要素１２９７６（Ｉ）、及び微分要素１２９７８（Ｄ）を含んでもよい。Ｐ要素１２９７４、Ｉ要素１２９７６、Ｄ要素１２９７８の出力は加算器１２９８６によって加算され、加算器１２９８６は、制御変数μ（ｔ）をプロセス１２９８０に提供する。プロセス１２９８０の出力は、プロセス変数ｙ（ｔ）である。加算器１２９８４は、所望の設定値ｒ（ｔ）と測定されたプロセス変数ｙ（ｔ）との間の差を計算する。ＰＩＤコントローラ１２９７２は、所望の設定点ｒ（ｔ）（例えば、閉鎖力閾値）と測定されたプロセス変数ｙ（ｔ）（例えば、閉鎖管の速度及び方向）との間の差として誤差値ｅ（ｔ）（例えば、閉鎖力閾値と測定された閉鎖力との差）を連続的に計算し、それぞれ比例要素１２９７４（Ｐ）、積分要素１２９７６（Ｉ）、及び微分要素１２９７８（Ｄ）によって計算された比例、積分、及び微分項に基づいて補正を適用する。ＰＩＤコントローラ１２９７２は、制御変数μ（ｔ）（例えば、閉鎖管の速度及び方向）を調節することによって、経時的な誤差ｅ（ｔ）を最小限に抑えることを試みる。
【０３４５】
ＰＩＤアルゴリズムによると、「Ｐ」要素１２９７４は、誤差の現在値の原因となる。例えば、誤差が大きくかつ正である場合、制御出力も大きくかつ正となる。本開示によれば、誤差項ｅ（ｔ）は、閉鎖管の所望の閉鎖力と測定された閉鎖力との間で異なる。「Ｉ」要素１２９７６は、誤差の過去値の原因となる。例えば、電流出力が十分に強くない場合、誤差の積分は経時的に蓄積し、コントローラは、より強い動作を適用することによって応答する。「Ｄ」要素１２９７８は、その現在の変化率に基づいて、可能な誤差の将来動向の原因となる。例えば、上記のＰの例に戻ると、大きい正の制御出力が誤差をゼロに近付けることに成功すると、それはまた、プロセスを近い将来の大きな負の誤差に至る経路上に置く。この場合、微分は負になり、Ｄモジュールは、このオーバーシュートを防止するために動作の強さを低下させる。
【０３４６】
他の変数及び設定点は、フィードバック制御システム１２９５０、１２９７０に従って監視及び制御されてもよいことが理解されよう。例えば、本明細書に記載される適応型閉鎖部材速度制御アルゴリズムは、とりわけ、発射部材ストローク位置、発射部材負荷、切断要素の変位、切断要素の速度、閉鎖管ストローク位置、閉鎖管負荷のパラメータのうちの少なくとも２つを測定することができる。
【０３４７】
超音波メスなどの超音波外科用装置は、これらの固有の性能特性のために、外科処置においてますます広範な用途を見出されている。特定の装置構成及び動作パラメータにより、超音波外科用装置は組織の実質的に同時の横切開及び凝固によるホメオスタシスを提供することができ、望ましくは患者の外傷を最小化する。超音波外科用装置は、超音波変換器を含むハンドピース、並びに組織を切断及び封止するために、遠位に取り付けられたエンドエフェクタ（例えば、ブレード先端部）を有する超音波変換器に連結された器具を含み得る。いくつかの場合では、器具は、ハンドピースに恒久的に取り付けることができる。他の場合では、使い捨て器具又は交換式器具の場合におけるように、器具は、ハンドピースから取り外し可能であることができる。エンドエフェクタは、エンドエフェクタと接触する組織に超音波エネルギーを伝達し、切断及び封止作用を実現する。このような超音波外科用装置は、切開外科用途用、ロボット支援手術を含む腹腔鏡又は内視鏡手術用に構成することができる。
【０３４８】
超音波エネルギーは、電気外科処置において使用されるものよりも低い温度を使用して組織を切断及び凝固し、ハンドピースと通信する超音波発生器によってエンドエフェクタに伝達され得る。超音波ブレードは、高周波（例えば、毎秒５５，５００サイクル）で振動して、組織中のタンパク質を変性させて粘着性の凝塊を形成する。ブレード表面によって組織に対して圧力をかけると血管が潰れ、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。外科医は、エンドエフェクタによって組織に印加される力による切断速度及び凝固、力が印加される時間、並びに選択されるエンドエフェクタの実行レベルを制御することができる。
【０３４９】
超音波変換器は、共振器の電気機械特性を規定する、静電容量を有する第１ブランチ、直列接続されたインダクタンス、抵抗、及び容量を有する第２「動作」ブランチを含む等価の回路としてモデル化され得る。既知の超音波発生器は、発生器駆動信号電流の実質的に全部が動作ブランチ内に流れるように、ある共振周波数において静電容量をチューンアウト（tuning out）するための調整インダクタを含み得る。したがって、調整インダクタを使用することにより、発生器の駆動信号電流は、動作ブランチ電流を表し、したがって発生器はその駆動信号を制御して超音波変換器の共振周波数を維持することができる。調整インダクタはまた、発生器の周波数固定能力を改善するために、超音波変換器の相インピーダンスプロットを変換することができる。しかしながら、調整インダクタは、動作共振周波数において、超音波変換器の特定の静電容量と適合しなくてはならない。換言すると、異なる静電容量を有する異なる超音波変換器は、異なる調整インダクタを必要とする。
【０３５０】
加えて、いくつかの超音波発生器アーキテクチャにおいて、発生器駆動信号は、インピーダンスの大きさ及び相測定を複雑化する非対称高調波歪みを呈する。例えば、インピーダンス相測定値の正確性は、電流信号及び電圧信号の高調波歪みにより低減し得る。
【０３５１】
その上、騒音環境における電磁干渉が、超音波変換器の共振周波数の固定を維持する発生器の能力を低減し、無効な制御アルゴリズム入力の可能性を増加させる。
【０３５２】
組織を処置かつ／又は破壊するために、組織に電気エネルギーを印加するための電気外科用装置はまた、外科手技において、ますます広範な用途が見出されている。電気外科用装置は、ハンドピース及び遠位に取り付けられたエンドエフェクタ（例えば、１つ以上の電極）を有する器具を含み得る。エンドエフェクタは、電流が組織内に導入されるように、組織に対して位置決めすることができる。電気外科用装置は、双極又は単極動作用に構成することができる。双極動作中、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの作動電極によって組織に導入され、エンドエフェクタの戻り電極によって組織から戻される。単極動作中、電流は、エンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の身体に別個に位置する戻り電極（例えば、接地パッド）を介して戻される。組織を流れる電流によって生成される熱は、組織内及び／又は組織間の止血封止を形成してもよく、したがって、例えば、血管を封止するために特に有用であってもよい。電気外科用装置のエンドエフェクタはまた、組織に対して可動である切断部材、及び組織を横切開するための電極を含み得る。
【０３５３】
電気外科用装置によって適用される電気エネルギーは、ハンドピースと通信する発生器によって器具へと伝達され得る。電気エネルギーは、無線周波数（ＲＦ）エネルギーの形態であってもよい。ＲＦエネルギーは、ＥＮ６０６０１−２−２：２００９＋Ａ１１：２０１１，Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ２０１．３．２１８−ＨＩＧＨ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹで説明されているように、３００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲内であり得る電気エネルギーの形態である。例えば、単極ＲＦ用途における周波数は、典型的には、５ＭＨｚ未満に制限される。しかしながら、双極ＲＦ用途においては、周波数は、ほぼどのような値であってもよい。２００ｋＨｚ超の周波数は、典型的には、低周波数の電流の使用から生じる神経及び筋肉の不必要な刺激を避けるために、単極用途に使用される。リスク分析が、神経筋刺激の可能性が許容可能なレベルにまで緩和されたと示す場合は、より低い周波数を双極技術に使用することができる。高周波数漏洩電流に関連する問題を最小限に抑えるために、５ＭＨｚ超の周波数は、通常使用されない。一般に、１０ｍＡが、組織への熱効果の下側閾値であると認識されている。
【０３５４】
その動作中に、電気外科用装置は組織を通して低周波数ＲＦエネルギーを伝達することができ、これによってイオン性攪拌又は摩擦、つまりは抵抗加熱が引き起こされ、組織の温度が上昇する。処置される組織とその周囲組織との間にはっきりとした境界が形成され得るため、外科医は隣接する非対象組織を犠牲にすることなく、高レベルの精度及び制御で手術をすることができる。ＲＦエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は彫刻しつつ同時に血管を封止する上で有用であり得る。ＲＦエネルギーは、主にコラーゲンから構成されて熱と接触すると収縮する結合組織に特によく作用し得る。
【０３５５】
これらの固有の駆動信号、感知及びフィードバックの必要性により、超音波及び電気外科用装置は、一般的に異なる発生器を必要とした。加えて、器具が使い捨てであるか又はハンドピースと互換可能である場合、超音波及び電気外科用発生器は、使用される特定の器具構成を認識し、したがって制御及び診断プロセスを最適化するそれらの能力を制限される。更に、発生器の非絶縁回路と患者絶縁回路との間の容量結合は、特により高い電圧及び周波数が使用される場合において、患者を許容不可能なレベルの漏れ電流に暴露する結果となり得る。
【０３５６】
更にこれらの固有の駆動信号、感知及びフィードバックの必要性により、超音波及び電気外科用装置は、一般的に様々な発生器のために様々なユーザインターフェースを必要としてきた。こうした従来の超音波及び電気外科用装置では、１つのユーザインターフェースが超音波器具と共に使用するように構成され、一方で、別のユーザインターフェースが電気外科用器具と共に使用するように構成される場合がある。こうしたユーザインターフェースとしては、手起動式スイッチ及び／又は足起動式スイッチなどの、手及び／又は足起動式ユーザインターフェースが挙げられる。超音波及び電気外科用器具の両方と共に使用するための組み合わせられた発生器の様々な態様が、後続の開示で想到されるため、超音波及び／又は電気外科用器具発生器の両方と共に動作するように構成された追加のユーザインターフェースもまた検討される。
【０３５７】
超音波及び／又は電気外科用器具のいずれかの動作モード又は状態を示すフィードバックを提供するためにユーザ又はその他の機械のいずれかにフィードバックを提供するための追加のユーザインターフェースが後続の開示内で検討される。超音波及び／又は電気外科用器具の組み合わせを操作するためのユーザ及び／又は機械フィードバックを提供することは、ユーザに感覚フィードバックを提供すること、及び機械に電気／機械／電気機械的フィードバックを提供することを必要とする。組み合わせられた超音波及び／又は電気外科用器具で使用するために、視覚フィードバック装置（例えば、ＬＣＤディスプレイスクリーン、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカ、ブザー）、又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚アクチュエータ）を組み込むフィードバック装置が、後続の開示内で検討される。
【０３５８】
他の電気外科用器具として、限定はしないが、とりわけ、不可逆性及び／若しくは可逆性電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波技術が挙げられる。したがって、本明細書で開示する技術は、とりわけ、超音波、双極若しくは単極のＲＦ（電気外科的）、不可逆性及び／若しくは可逆性電気穿孔、並びに／又はマイクロ波に基づく外科用器具に適用可能である。
【０３５９】
様々な態様が、改善された超音波外科用装置、電気外科用装置、及びこれと共に使用するための発生器を対象とする。超音波外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に組織を横切開及び／又は凝固するように構成され得る。電気外科用装置の態様は、例えば、外科処置中に、組織を横切開、凝固、スケーリング、溶接及び／又は乾燥させるように構成され得る。
【０３６０】
発生器の態様は、デジタル信号処理と共に、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ−デジタルサンプリング（例えば、周波数に応じておよそ２００倍のオーバーサンプリング）を使用し、既知の発生器アーキテクチャに勝る多くの利点及び利益を提供する。一態様では、例えば、電流及び電圧フィードバックデータ、超音波変換器の静電容量値、並びに駆動信号周波数値に基づき、発生器は超音波変換器の動作ブランチ電流を決定し得る。これは、実質的に調整されたシステムの利益を提供し、任意の周波数で静電容量（例えば、図２２のＣ０）のいずれかの値と同調される又は共振するシステムの存在をシミュレートする。したがって、動作ブランチ電流の制御は、調整インダクタを必要とせずに、静電容量の効果をチューンアウトすることによって実現され得る。加えて、調整インダクタの排除は、周波数固定が、電流及び電圧フィードバックデータを好適に処理することによって実現され得るため、発生器の周波数固定能力を悪化させない場合がある。
【０３６１】
デジタル信号処理を伴う、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ−デジタルサンプリングはまた、サンプルの正確なデジタルフィルタリングを可能にし得る。例えば、発生器の態様は、基本駆動信号周波数と、二次高調波と、の間でロールオフするローパスデジタルフィルタ（例えば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ）を使用し、電流及び電圧フィードバックサンプルの非対称高調波歪み及びＥＭＩ誘導ノイズを低減してもよい。フィルタリングされた電流及び電圧フィードバックサンプルは、実質的に基本駆動信号周波数を表し、したがって、基本駆動信号周波数に関する、より正確なインピーダンス相測定、及び共振周波数固定を維持する発生器の能力の改善を可能にする。インピーダンス位相測定の精度は、立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジ位相測定値を平均し、かつ測定されたインピーダンス位相を０°に調整することによって更に向上し得る。
【０３６２】
発生器の様々な態様もまた、デジタル信号処理と共に、発生器駆動信号電流及び電圧の高速アナログ−デジタルサンプリングを使用し、高精度で、実電力消費量及び他の数量を判定することができる。これは、発生器が、例えば、組織のインピーダンスが変化する際の組織に送達される電力量の制御、及び組織インピーダンス増加の一定の割合を維持するための電力供給の制御などの、多くの有用なアルゴリズムを実行することを可能にし得る。これらのアルゴリズムのいくつかは、発生器駆動信号電流と電圧信号との間の位相差を決定するために使用される。共振時、電流信号と電圧信号との間の位相差はゼロである。超音波システムがオフレゾナンスになると位相は変化する。様々なアルゴリズムを用いて、位相差を検出し、超音波システムが共振に戻る、すなわち、電流信号と電圧信号との間の位相差がゼロになるまで駆動周波数を調整してよい。位相情報は、超音波ブレードの状態を推定するためにも使用されてよい。以下で詳細に説明するように、位相は超音波ブレードの温度の関数として変化する。したがって、位相情報は、超音波ブレードの温度を制御するために用いられてもよい。これは、例えば、超音波ブレードが過度に高温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を低減し、超音波ブレードが過度に低温で動作しているときは超音波ブレードに送達される電力を増加させることによって行われ得る。
【０３６３】
発生器の様々な態様は、超音波外科用装置及び電気外科用装置の両方を駆動するために必要な、広範な周波数範囲及び増加した出力電力を有し得る。電気外科用装置のより低い電圧、より高い電流需要は、広帯域電力変圧器の専用タップによって満たされる場合があり、したがって、別個の電力増幅器及び出力変換器の必要性を排除する。更に、発生器の感知及びフィードバック回路は、最小限の歪みの超音波及び電気外科用途の両方の必要性に応じる、大きなダイナミックレンジをサポートし得る。
【０３６４】
様々な態様が、発生器が、既存の多導体発生器／ハンドピースケーブルを使用して、ハンドピースに取り付けられた器具内に配置されたデータ回路（例えば、商品名「１−Ｗｉｒｅ」で知られる１線式プロトコルＥＥＰＲＯＭなどの、単線式バス装置）から読み出し、かつ任意によりこれに書き込むための単純で経済的な手段を提供し得る。このようにして、発生器は、ハンドピースに取り付けられた器具から、器具に固有のデータを読み出し、処理することができる。これは、発生器がより良い制御及び改善された診断及び誤差検出を提供することを可能にし得る。加えて、発生器が器具にデータを書き込む能力は、例えば、器具の使用を追跡し、動作データを捕捉する点において、可能な新しい機能性を生じる。加えて、周波数帯域の使用は、既存の発生器のバス装置を含む器具の後方互換性を可能にする。
【０３６５】
発生器の開示される態様は、発生器の非絶縁回路と患者絶縁回路との間の、意図しない容量結合によって生じる、漏れ電流のアクティブ除去を提供する。患者のリスクを低減することに加え、漏れ電流の低減はまた、電磁放射を低減し得る。
【０３６６】
本開示の態様のこれらの及び他の利益は、以下の記載から明らかとなろう。
【０３６７】
用語「近位」及び「遠位」は、本明細書において、ハンドピースを把持している臨床医に準拠して用いられることが理解されよう。したがって、エンドエフェクタは、より近位のハンドピースに対して遠位にある。更に、便宜及び明確さのために、「上部」及び「下部」などの空間に関する用語もまた、本明細書において、ハンドピースを握持する臨床医を基準として使用され得ることが理解される。しかしながら、外科用装置は多くの向き及び位置で使用され、これらの用語は限定的かつ絶対的であることを意図しない。
【０３６８】
図３９は、本開示の一態様による、左シェル半体がハンドルアセンブリ６４８２から取り除かれて、マルチリードハンドル端子アセンブリに通信可能に連結された装置識別子を露出させた、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０の立面分解図である。本開示の追加の態様では、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０に通電するためにインテリジェント又はスマート電池が用いられる。しかしながら、スマート電池は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０に限定されず、以下で説明されるように、互いに異なる電力要件（例えば、電流及び電圧）を有していてもいなくてもよい、種々の装置で使用することができる。本開示の一態様によるスマート電池アセンブリ６４８６は、電気的に連結される特定の装置を有利に識別することができる。暗号化又は非暗号化された識別方法によってこれを行う。例えば、スマート電池アセンブリ６４８６は、接続部分６４８８などの接続部分を有し得る。ハンドルアセンブリ６４８２はまた、マルチリードハンドル端子アセンブリ６４９１に通信可能に連結され、ハンドルアセンブリ６４８２に関する少なくとも１片の情報を通信するように動作可能な装置識別子が設けられ得る。この情報は、ハンドルアセンブリ６４８２が使用された回数、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４（現在、ハンドルアセンブリ６４８２から切断されている）が使用された回数、導波管シャフトアセンブリ６４９０（現在、ハンドルアセンブリ６４８２に接続されている）が使用された回数、現在ハンドルアセンブリ６４８２に接続されている導波管シャフトアセンブリ６４９０の種類、現在ハンドルアセンブリ６４８２に接続されている超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の種類若しくは識別情報、及び／又は多くの他の特性に関連し得る。スマート電池アセンブリ６４８６がハンドルアセンブリ６４８２に挿入されると、スマート電池アセンブリ６４８６内の接続部分６４８８は、ハンドルアセンブリ６４８２の装置識別子と通信接触する。ハンドルアセンブリ６４８２は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを介して、スマート電池アセンブリ６４８６に情報を送信することができる（自己起動によるか、又はスマート電池アセンブリ６４８６からの要求に応答して）。この通信された識別子は、スマート電池アセンブリ６４８６の接続部分６４８８によって受信される。一態様では、スマート電池アセンブリ６４８６が情報を受信すると、通信部分は、スマート電池アセンブリ６４８６の出力を制御して、装置の特定の電力要件に従うように動作可能である。
【０３６９】
一態様では、通信部分は、別個又は単一の構成要素であり得る、プロセッサ６４９３及びメモリ６４９７を含む。プロセッサ６４９３は、メモリと組み合わせて、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０のためのインテリジェントな電力管理を提供することができる。モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０などの超音波装置は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０に固有であり得る電力要件（周波数、電流及び電圧）を有するため、この態様は特に有利である。実際に、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０は、外側管６４９４の１つの寸法又は種類に対する特定の電力要件又は制限、並びに異なる寸法、形状及び／又は構成を有する第２の種類の導波管に対する第２の異なる電力要件を有し得る。
【０３７０】
したがって、本開示の少なくとも１つの態様によるスマート電池アセンブリ６４８６は、電池アセンブリがいくつかの外科用器具の間で使用されることを可能にする。スマート電池アセンブリ６４８６は、それが取り付けられた装置を識別することができ、またそれに従ってその出力を変更することができるため、スマート電池アセンブリ６４８６を利用する様々な異なる外科用器具の操作者は、自分が、使用されているエレクトロニクス装置内にどの電源を設置することを試みるかということに関して懸念する必要がなくなる。これは、複雑な外科手技の途中で、電池アセンブリが、別の外科用器具と置換又は交換される必要がある動作環境において特に有利である。
【０３７１】
本開示の更なる態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、特定の装置が使用される度に記録をメモリ６４９７に記憶する。この記録は、装置の有用な又は許容される寿命の終了を評価するために有用であり得る。例えば、ある装置が２０回使用されたら、この装置は「これ以上は信頼できない」外科用器具であると定義されるため、この装置に接続されたスマート電池アセンブリ６４８６内のこうした電池は、この装置に電力を供給することを拒否する。信頼性は、多くの因子に基づいて決定される。１つの因子は摩耗であり得、これは装置が使用された又は起動された回数を含む、多くの方法で推定され得る。ある特定の使用回数後に、装置の部品は摩耗し、部品間の許容範囲を超え得る。例えば、スマート電池アセンブリ６４８６は、ハンドルアセンブリ６４８２によって受信されるボタンを押した回数を感知することができ、ボタンを押す最大回数がいつ達せられたか又は超えられたかを判定することができる。スマート電池アセンブリ６４８６はまた、例えば、ハンドルが例えば塩水で汚染された場合に変化し得る、ボタン機構のインピーダンスを監視することができる。
【０３７２】
この摩耗は、手技中に許容できない故障につながり得る。いくつかの態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、どの部品が装置内で一体に組み合わされたか、更には部品が何回の使用を経験したかを認識することができる。例えば、スマート電池アセンブリ６４８６が本開示によるスマート電池である場合、ユーザが複合装置の使用を試みるかなり前に、ハンドルアセンブリ６４８２、導波管シャフトアセンブリ６４９０、及び超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４を識別することができる。スマート電池アセンブリ６４８６内のメモリ６４９７は、例えば、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４が動作している時間、並びにどのように、いつ、及びどれだけの期間にわたってこれが動作しているかを記録することができる。超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４が個々の識別子を有する場合、スマート電池アセンブリ６４８６は、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の使用を追跡し、ハンドルアセンブリ６４８２又は超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４がその最大使用回数を超えると、その超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４への電力供給を拒否することができる。超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４、ハンドルアセンブリ６４８２、導波管シャフトアセンブリ６４９０、又は他の構成要素は、この情報も同様に記録するメモリチップを含むことができる。このようにして、スマート電池アセンブリ６４８６内の任意の数のスマート電池は、任意の数の超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４、ステープラ、血管シーラなどと共に使用することができ、依然として超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４、ステープラ、血管シーラなどの合計使用回数、若しくは合計使用時間（クロックの使用を通して）、若しくは合計作動回数など、又は充電若しくは放電サイクルを判定することができる。スマート機能は、電池アセンブリ６４８６の外部に存在してもよく、例えば、ハンドルアセンブリ６４８２、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４、及び／又はシャフトアセンブリ６４９０内に存在してもよい。
【０３７３】
超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の使用をカウントして、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の寿命をインテリジェントに終了する時、外科用器具は、外科処置における超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の実際の使用の完了と、例えば電池の交換又は外科処置の一時的遅延に起因する超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の作動の瞬間的喪失とを正確に区別する。したがって、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の起動回数を簡単にカウントするための代替として、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）回路を実装して、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４が実際にシャットダウンされた時間の量を追跡することができる。測定された時間の長さから、シャットダウンが、実際の１回の使用の終了と見なすのに十分に重大であったか、又はシャットダウンが、短すぎて１回の使用の終了と見なすことができなかったかを適切な理論により決定することができる。したがって、いくつかの用途では、この方法は、例えば、外科処置中に１０回「起動」が発生すると、１０回の起動は、カウンタが１回ずつ増分されることを示すはずであるとする、単純な「起動ベース」アルゴリズムよりも、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４の有用寿命をより正確に決定することができる。一般に、この内部クロッキングの種類及びシステムは、単純な「起動ベース」アルゴリズムを欺くように設計された装置の誤用を防ぎ、また正当な理由で必要とされる超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４又はスマート電池アセンブリ６４８６の簡単な切り離しのみが存在していた場合に、完了した使用と誤ってロギングすることを防ぐ。
【０３７４】
外科用器具６４８０の超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４は再利用可能であるが、一態様では、外科用器具６４８０が洗浄及び滅菌中に過酷な条件に曝されるため、有限の使用回数が設定される場合がある。より具体的には、電池パックは、滅菌されるように構成される。外表面に用いられる材料にかかわらず、使用される実際の材料について限られた予想寿命がある。この寿命は、例えば、ほんの数例を挙げれば、パックが実際に滅菌された時間の量、パックが製造されてからの時間、パックが再充填された回数を含み得る、様々な特性によって決定される。また、電池セル自体の寿命も有限である。本開示のソフトウェアは、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４及びスマート電池アセンブリ６４８６の使用回数を検証し、この使用回数が達せられたか、又は超えられたときに装置を無効にする、本発明のアルゴリズムを組み込んでいる。考えられる滅菌方法の各々における電池パック外部の分析を行うことができる。最も過酷な滅菌手技に基づいて、許可された滅菌の最大数を定義することができ、その数はスマート電池アセンブリ６４８６のメモリに記憶することができる。充電器が非滅菌であり、スマート電池アセンブリ６４８６がその充電後に使用されると想定される場合、充電カウントは、特定のパックが遭遇する滅菌の回数と等しいと定義することができる。
【０３７５】
一態様では、電池パック内のハードウェアを無効にして、パックがソフトウェアによって無効にされた後に、電池セルからの連続的なドレインに起因する安全性の懸念を最小化又は排除することができる。電池の内部ハードウェアが、ある特定の低電圧条件下で電池を無効にすることができない状況が存在し得る。そのような状況において、一態様では、充電器を使用して電池を「止める」ことができる。電池がその充電器に入っている間、電池マイクロコントローラはオフであるという事実に起因して、不揮発性のシステム管理バス（ＳＭＢ）ベースの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を使用して、電池マイクロコントローラと充電器との間で情報を交換することができる。したがって、一連のＥＥＰＲＯＭを使用して、電池マイクロコントローラがオフであるときでも書き込み及び読み出し可能な情報を記憶することができ、これは充電器又は他の周辺装置と情報を交換しようするときに非常に有益である。この例のＥＥＰＲＯＭは、ほんの数例を挙げれば、少なくとも（ａ）電池が無効にされるべき時点の使用カウント限界（電池使用カウント）、（ｂ）電池が経験する手技の数（電池使用カウント）及び／又は（ｃ）電池が経験する充電の回数（充電カウント）を記憶するのに十分なメモリレジスタを含むように構成され得る。使用カウントレジスタ及び充電カウントレジスタなどのＥＥＰＲＯＭに記憶される情報のうちのいくつかは、ＥＥＰＲＯＭの書き込み禁止部分に記憶され、ユーザが情報を変更するのを防ぐ。一態様では、使用及びカウンタは、データ破壊を検出するために対応するビット反転小レジスタと共に記憶される。
【０３７６】
ＳＭＢｕｓライン中の任意の残留電圧は、マイクロコントローラを損傷し、ＳＭＢｕｓ信号を破壊することがある。したがって、マイクロコントローラがオフの間は電池コントローラのＳＭＢｕｓラインが電圧を搬送しないことを保証するために、外部ＳＭＢｕｓラインと電池マイクロコントローラ基板との間にリレーが設けられている。
【０３７７】
スマート電池アセンブリ６４８６の充電中、例えば、定電流／定電圧充電スキームを用いるときに、電池への電流の流入が漸減的に所与の閾値を下回ると、スマート電池アセンブリ６４８６内の電池の「充電終了」状態が決定される。この「充電終了」状態を正確に検出するために、電池マイクロコントローラ及びバック基板は、電池の充電中にパワーダウンされてオフになり、基板によって引き起こされ得、かつ漸減電流検出を干渉し得る任意の電流ドレインを低減する。更に、マイクロコントローラ及びバック基板は、充電中にパワーダウンされ、結果として生じる任意のＳＭＢｕｓ信号の破壊を防ぐ。
【０３７８】
充電器に関して、一態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、正しい挿入位置以外の任意の方法で充電器に挿入されることが妨げられる。したがって、スマート電池アセンブリ６４８６の外部には、充電器を保持する特徴部が設けられている。スマート電池アセンブリ６４８６を充電器内に確実に保持するためのカップは、スマート電池アセンブリ６４８６が正しい（意図された）方法以外の任意の方法で誤って挿入されることを防ぐために、輪郭に一致する先細形状で構成される。スマート電池アセンブリ６４８６の存在が、充電器自体によって検出可能であり得ることが更に予想される。例えば、充電器は、電池保護回路からのＳＭＢｕｓ伝送の存在、並びに保護基板内に位置するレジスタを検出するように構成されてもよい。そのような場合、充電器は、スマート電池アセンブリ６４８６が正しく着座するまで、又は充電器の所定の位置に置かれるまで、充電器のピンにおいて露出される電圧を制御することが可能になる。これは、充電器のピンにおける露出電圧が、ピン全体で電気的短絡が起こり、意図されずに充電器が充電を開始するという危険及びリスクを示すためである。
【０３７９】
いくつかの態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、音響フィードバック及び／又は視覚フィードバックを介してユーザに通信することができる。例えば、スマート電池アセンブリ６４８６は、ＬＥＤを事前に設定された方法で点灯させることができる。そのような場合、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４内のマイクロコントローラがＬＥＤを制御したとしても、マイクロコントローラは、スマート電池アセンブリ６４８６から実行される命令を直接受信する。
【０３８０】
本開示のなおも更なる態様では、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４内のマイクロコントローラは、所定の期間にわたって使用されないとき、スリープモードに移行する。有利に、スリープモードのとき、マイクロコントローラのクロックスピードが低減され、電流ドレインを大幅に削減する。プロセッサは、ピンギングを継続して入力を感知するために待機するため、いくらかの電流が消費され続ける。有利に、マイクロコントローラがこの省電力スリープモードにあるとき、マイクロコントローラ及び電池コントローラは、ＬＥＤを直接制御することができる。例えば、デコーダ回路は、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４に内蔵され、通信ラインに接続され得、それにより超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４のマイクロコントローラが「オフ」又は「スリープモード」にある間、ＬＥＤは、プロセッサ６４９３によって独立して制御され得る。これは、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４内のマイクロコントローラを起動する必要を排除する、省電力機構である。電力は、発生器をオフにする一方で、依然としてユーザインターフェースインジケータを能動的に制御可能にすることによって保存される。
【０３８１】
別の態様は、使用中でないとき、マイクロコントローラのうちの１つ以上を減速して、電力を保存する。例えば、両方のマイクロコントローラのクロック周波数を低減して、節電することができる。同期運転を維持するために、マイクロコントローラは、ほぼ同時に発生するそれぞれのクロック周波数の変更、及び全速動作が必要とされるときの低減、次いでその後の周波数の増加の両方を調整する。例えば、アイドルモードに入ると、クロック周波数は減少し、アイドルモードを出ると、周波数は増加する。
【０３８２】
追加の態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、そのセル内に残存する使用可能な電力量を決定することができ、予期される手技全体を通して装置を予想どおりに動作させるのに十分な電池残量が残っていると判断した場合にのみ、取り付けられた外科用器具を動作させるようにプログラムされている。例えば、スマート電池アセンブリ６４８６は、外科用器具を２０秒間動作させるのに十分な電力がセル内にない場合、非動作状態を維持することができる。一態様によると、スマート電池アセンブリ６４８６は、その最近の先行する機能、例えば外科的切断の終了時にセル内に残存する電力量を判定する。この態様では、したがって、スマート電池アセンブリ６４８６は、例えば、その手技の間、セルが電力不足であると判断した場合に、その後の機能が実行されるのを許可しない。代替として、スマート電池アセンブリ６４８６が、手技の間、その後の手技のために十分な電力があり、その閾値を下回ると判断した場合には、進行中の手技を中断せずに、それを完了させ、その後に追加の手技が発生するのを防ぐ。
【０３８３】
下記は、本開示のスマート電池アセンブリ６４８６を備える装置の使用を最大化させる利点を説明する。この例では、異なる装置のセットは、異なる超音波伝送導波管を有する。定義により、導波管は、それぞれの最大許容電力限界を有し得、その電力限界を超えると、導波管に過剰なストレスをかけ、最終的にそれを破断させる。導波管のセットからの１つの導波管は、本来、最小の最大電力許容範囲を有する。従来技術の電池は、インテリジェントな電池電力管理を欠いているため、従来技術の電池の出力は、装置／電池と共に使用されるように想定されているセットの最小／最も薄い／最も壊れやすい導波管に対する、最大許容電力入力の最小値によって制限されなければならない。より大きく厚い導波管がそのハンドルに後で取り付けられ、定義上、より大きな力が加えられることを可能にするにもかかわらず、これは真である。この制限はまた、最大電池電力についても真である。例えば、１つの電池が複数の装置で使用されるように設計される場合、その最大出力電力は、それが使用される装置のうちのいずれかの最低最大電力定格に制限される。そのような構成により、１つ以上の装置又は装置構成は、電池が特定の装置の特定の制限を知らないため、電池の使用を最大化することができない。
【０３８４】
一態様では、スマート電池アセンブリ６４８６を用いて、上述の超音波装置の制限をインテリジェントに回避することができる。スマート電池アセンブリ６４８６は、１つの装置又は特定の装置構成に対して１つの出力を生成することができ、同じスマート電池アセンブリ６４８６は、後に第２の装置又は装置構成に対して異なる出力を生成することができる。このユニバーサルスマート電池外科システムは、空間及び時間が重要である現代の手術室にふさわしい。スマート電池パックに多くの異なる装置を動作させることによって、看護師は、これらのパックの保管、検索及び在庫を容易に管理することができる。有利に、一態様では、本開示によるスマート電池は、１つのタイプの充電ステーションを用いることができ、したがって使用の容易性及び効率性を増加させ、手術室充電機器のコストを減少させる。
【０３８５】
加えて、電気ステープラなどの他の外科用器具は、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０の電力要件とは異なる電力要件を有し得る。本開示の様々な態様によると、スマート電池アセンブリ６４８６は、一連の外科用器具のうちのいずれか１つと共に使用することができ、それが設置されている特定の装置に合わせてそれ自体の電力出力を調整するように製造され得る。一態様では、この電力調整は、スマート電池アセンブリ６４８６と一体であるか、又は他の方法で連結され、スマート電池アセンブリ６４８６によって制御される、バック、バックブースト、ブースト、又は他の構成などのスイッチモード電源のデューティサイクルを制御することによって実施される。他の態様では、スマート電池アセンブリ６４８６は、装置動作中にその電力出力を動的に変化させることができる。例えば、血管封止装置において、電力管理は、改善された組織封止を提供する。これらの装置では、大きな定電流値が必要となる。組織が封止されると、そのインピーダンスが変化するため、総電力出力を動的に調整する必要がある。本開示の態様は、スマート電池アセンブリ６４８６に可変の最大電流制限を提供する。電流制限は、用途又は装置の要件に基づいて、用途（又は装置）毎に異なり得る。
【０３８６】
図４０は、本開示の少なくとも１つの態様による、図３９に示す超音波外科用器具６４８０のトリガ６４８３部分及びスイッチの詳細図である。トリガ６４８３は、エンドエフェクタ６４９２のジョー部材６４９５に動作可能に連結される。超音波ブレード６４９６は、起動スイッチ６４８５の作動時に、超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４によって通電される。引き続き図３９を参照し、また図４０も参照すると、トリガ６４８３及び起動スイッチ６４８５は、ハンドルアセンブリ６４８２の構成要素として示される。トリガ６４８３は、導波管シャフトアセンブリ６４９０の超音波ブレード６４９６と協働関係を有するエンドエフェクタ６４９２を起動して、エンドエフェクタジョー部材６４９５及び超音波ブレード６４９６と組織及び／又は他の物質との種々の接触を可能にする。エンドエフェクタ６４９２のジョー部材６４９５は、通常は、ジョーと超音波ブレード６４９６との間に配設された組織を把持又はクランプするように作用する枢動ジョーである。一態様では、可聴フィードバックが、トリガが完全に押下されるとクリックするトリガ内に提供される。雑音は、トリガが閉じながらスナップする薄い金属部品よって生成され得る。この特徴部は、可聴構成要素を、導波管に対してジョーが完全に圧縮されること、及び血管封止を達成するために十分なクランピング圧が印加されていることをユーザに通知するユーザフィードバックに追加する。別の態様では、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサは、トリガ６４８３に連結されて、ユーザによってトリガ６４８３に加えられる力を測定することができる。別の態様では、ユーザによってスイッチ６４８５ボタンに加えられた力に変位強度が対応するように、歪みゲージ又は圧力センサなどの力センサがスイッチ６４８５ボタンに連結されてもよい。
【０３８７】
起動スイッチ６４８５は、押下されると、モジュール式ハンドヘルド超音波外科用器具６４８０を超音波動作モードにして、導波管シャフトアセンブリ６４９０に超音波運動を生じさせる。一態様では、起動スイッチ６４８５の押下により、スイッチ内の電気接点が閉じ、それによってスマート電池アセンブリ６４８６と超音波変換器／発生器アセンブリ６４８４との間の回路が完了し、前述のように、超音波変換器に電力が印加される。別の態様では、起動スイッチ６４８５の押下は、スマート電池アセンブリ６４８６への電気接点を閉じる。当然のことながら、回路内の電気接点を閉じることに関する説明は、ここでは、スイッチ動作に関する単なる例示の一般的な説明である。スイッチから情報を受信し、その情報に基づいて対応する回路反応を指向する開放接点又はプロセッサ制御された電力送達を含むことができる代替的な態様が多く存在する。
【０３８８】
図４１は、本開示の少なくとも１つの態様による、開放位置にあるジョー部材６４９５を備える遠位端からのエンドエフェクタ６４９２の断片的な拡大斜視図である。図４１を参照すると、導波管シャフトアセンブリ６４９０の遠位端６４９８の斜視部分図を示す。導波管シャフトアセンブリ６４９０は、導波管の一部を包囲する外側管６４９４を含む。導波管６４９９の超音波ブレード６４９６部分は、外側管６４９４の遠位端６４９８から突出している。これは、医療処置中に組織に接触し、その超音波エネルギーを組織に転送する超音波ブレード６４９６部分である。導波管シャフトアセンブリ６４９０はまた、外側管６４９４及び内側管（この図では見えない）に連結されたジョー部材６４９５を含む。ジョー部材６４９５は、内側管及び外側管、並びに導波管６４９９の超音波ブレード６４９６部分と共に、エンドエフェクタ６４９２と称され得る。下記で説明されるように、外側管６４９４及び図示されていない内側管は、互いに対して長手方向に摺動する。外側管６４９４と図示されていない内側管との相対移動が生じると、ジョー部材６４９５は、枢動点上で旋回し、それによりジョー部材６４９５を開閉させる。閉じたときに、ジョー部材６４９５は、ジョー部材６４９５と超音波ブレード６４９６との間に位置する組織に挟持力を与え、正の効率的なブレードと組織との接触を確実にする。
【０３８９】
ここで図４２を参照すると、エンドエフェクタ８４００は、ジョー部材８４０２上に位置するＲＦデータセンサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂを備える。エンドエフェクタ８４００は、ジョー部材８４０２及び超音波ブレード８４０４を備える。ジョー部材８４０２は、ジョー部材８４０２と超音波ブレード８４０４との間に位置する組織８４１０をクランプした状態で示されている。第１のセンサ８４０６は、ジョー部材８４０２の中央部に位置する。第２のセンサ８４０８ａ及び第３のセンサ８４０８ｂは、ジョー部材８４０２の外側部分に位置する。センサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂは、ジョー部材８４０２に固定的に取り付けられるように構成されたフレキシブル回路８４１２（図５２でより具体的に示す）に取り付けられるか、又は一体的に形成される。
【０３９０】
エンドエフェクタ８４００は、外科用器具のための例示的なエンドエフェクタである。センサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂは、インターフェース回路を介して制御回路７４００（図６３）などの制御回路に電気的に接続されている。センサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂは電池によって電力供給され、センサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂによって生成された信号は、制御回路のアナログ及び／又はデジタル処理回路に提供される。
【０３９１】
一態様では、第１のセンサ８４０６は、ジョー部材８４０２によって組織８４１０に加えられた垂直力Ｆ３を測定するための力センサである。第２のセンサ８４０８ａ及び第３のセンサ８４０８ｂは、組織８４１０にＲＦエネルギーを印加し、パラメータの中でもとりわけ、組織インピーダンス、下向きの力Ｆ１、横力Ｆ２、及び温度を測定するための、１つ以上の要素を含む。電極８４０９ａ、８４０９ｂは、エネルギー源に電気的に連結され、ＲＦエネルギーを組織８４１０に印加する。一態様では、第１のセンサ８４０６、並びに第２のセンサ８４０８ａ及び第３のセンサ８４０８ｂは、力又は単位面積当たりの力を測定するための歪みゲージである。下向きの力Ｆ１、横向きの力Ｆ２、及び垂直力Ｆ３の測定値は、力センサ８４０６、８４０８ａ、８４０８ｂが作用する表面積を決定することによって、容易に圧力へと変換され得ることが理解されよう。更に、本明細書に詳細に記載するように、フレキシブル回路８４１２は、フレキシブル回路８４１２の１つ以上の層内に埋め込まれた温度センサを備えてもよい。１つ以上の温度センサは、対称的に又は非対称的に配置されてよく、超音波駆動回路及びＲＦ駆動回路の制御回路に組織８４１０の温度フィードバックを提供してもよい。
【０３９２】
超音波分光スマートブレードアルゴリズム技術は、本開示の少なくとも１つの態様による、超音波変換器ブレードを駆動するように構成された超音波変換器のインピーダンス
【０３９３】
【数１２】
2021510555.tif 000015
に基づいて、ジョーの状態（クランプアームパッド溶け落ち、ステープル、破断ブレード、ジョー内の骨、ジョー内の組織、閉鎖したジョーでの裏側切断など）を推定するために用いられてもよい。インピーダンスＺｇ（ｔ）、大きさ│Ｚ│、及び位相φは、周波数ｆの関数としてプロットされる。
【０３９４】
動的機械分光法又は簡易機械分光法としても知られている動的機械的分析（ＤＭＡ）は、材料を研究及び特性化するために使用される技術である。正弦波応力を材料に印加し、材料中の歪みを測定し、材料の複素弾性係数の判定を可能にする。超音波装置に適用される分光法は、周波数（複合信号又は従来の周波数掃引）の掃引で超音波ブレードの先端を励起することと、得られた複素インピーダンスを各周波数で測定することと、を含む。周波数の範囲にわたる超音波変換器の複素インピーダンス測定は、超音波エンドエフェクタの特性を推測するために分類子又はモデルで使用される。一態様では、本開示は、超音波装置内の自動操作（装置を保護する電力を無効化すること、適応型アルゴリズムを実行すること、情報を取り出すこと、組織を識別するなど）を駆動するために、超音波エンドエフェクタ（クランプアーム、ジョー）の状態を判定するための技術を提供する。
【０３９５】
図４３は、本開示の少なくとも１つの態様による、エンドエフェクタの様々な異なる状態及び条件での超音波装置のスペクトル１３２０３０であり、インピーダンスＺｇ（ｔ）、大きさ│Ｚ│、及び位相φが周波数ｆの関数としてプロットされる。スペクトル１３２０３０は３次元空間にプロットされ、周波数（Ｈｚ）はｘ軸に沿ってプロットされ、位相（Ｒａｄ）はｙ軸に沿ってプロットされ、大きさ（オーム）はｚ軸に沿ってプロットされる。
【０３９６】
異なるジョー咬合及び装置状態のスペクトル分析により、異なる条件及び状態の周波数の範囲にわたって異なる複素インピーダンス特性パターン（フィンガープリント）を生成する。各状態又は条件は、プロットされたとき、３Ｄ空間において異なる特性パターンを有する。これらの特性パターンは、エンドエフェクタの状態及び条件を推定するために使用され得る。図４３は、空気１３２０３２、クランプアームパッド１３２０３４、シャモア１３２０３６、ステープル１３２０３８、及び破断ブレード１３２０４０のスペクトルを示す。シャモア１３２０３６は、異なる種類の組織を特徴付けるために使用されてもよい。
【０３９７】
スペクトル１３２０３０は、超音波変換器全体に低電力電気信号を印加して、超音波ブレードの非治療的励起を生成することによって評価することができる。低電力電気信号は、ＦＦＴを使用して直列（掃引）又は並列（化合信号）の周波数の範囲で超音波変換器にわたってインピーダンス
【０３９８】
【数１３】
2021510555.tif 000016
を測定するために、掃引又は複合フーリエ級数の形態で印加され得る。
【０３９９】
図４４は、本開示の少なくとも１つの態様による、１組の３Ｄ訓練データセット（Ｓ）のプロット１３２０４２のグラフ表示であり、超音波変換器のインピーダンスＺｇ（ｔ）、大きさ│Ｚ│、及び位相φが周波数ｆの関数としてプロットされている。３Ｄ訓練データセット（Ｓ）プロット１３２０４２は３次元空間においてグラフで示され、位相（Ｒａｄ）がｘ軸に沿ってプロットされ、周波数（Ｈｚ）がｙ軸に沿ってプロットされ、大きさ（オーム）がｚ軸に沿ってプロットされ、パラメトリックフーリエ級数が３Ｄ訓練データセット（Ｓ）に適合される。データを分類するための方法は、３Ｄ訓練データセットに基づいている（Ｓ０は、プロット１３２０４２を生成するために使用される）。
【０４００】
３Ｄ訓練データセット（Ｓ）に適合されるパラメトリックフーリエ級数は、以下によって与えられ、
【０４０１】
【数１４】
2021510555.tif 000017
【０４０２】
新しい点
【０４０３】
【数１５】
2021510555.tif 000018
について、
【０４０４】
【数１６】
2021510555.tif 000019
から
【０４０５】
【数１７】
2021510555.tif 000020
までの垂直距離は、以下によって見出され、
【０４０６】
【数１８】
2021510555.tif 000021
【０４０７】
【数１９】
2021510555.tif 000022
のとき、
すると、
Ｄ＝Ｄ⊥
【０４０８】
Ｄの確率分布を使用して、グループＳに属するデータポイント
【０４０９】
【数２０】
2021510555.tif 000023
の確率を推定することができる。
【０４１０】
エネルギーモダリティの割合に基づく組織に印加される圧縮力の調節
本開示の各態様は、状況を認識する外科用器具について与えられるものである。外科用器具は、本開示に記載の任意の好適な外科用器具であってもよい。明確にするために、外科用器具１１２を参照する。具体的には、外科用器具１１２は、双極組み合わせ外科用器具１１２であってもよく、これは、選択されたエネルギーモダリティに基づいて外科用器具１１２のエンドエフェクタによって印加される圧縮力を自動的に調節し得る。一態様では、双極組み合わせ外科用器具１１２は、双極無線周波数（ＲＦ）及び超音波エネルギーモダリティに従ってエネルギーを送達するように構成されてもよい。より具体的には、自動調節は、２つの異なる選択されたエネルギーモダリティの割合に基づいてもよい。この圧縮力の自動調節は、外科用器具１１２の状況認識特性の一例であり、外科用器具１１２を用いて実行される外科処置の有効性及び品質を改善し得る。エンドエフェクタによって印加されるクランプ圧力は、治療される組織に印加される圧縮力を示すことができる。上述のように、選択可能なエネルギーモダリティとして、超音波、双極又は単極無線周波数（電気外科）、不可逆的又は可逆的エレクトロポレーション、及び外科用器具１１２の発生器によって実装されるマイクロ波エネルギーモダリティが挙げられる。一態様では、２つの選択されたエネルギーモダリティは、双極ＲＦエネルギー及び超音波エネルギーである。選択されたエネルギーモダリティに基づいて組織に印加される圧縮力を調節することに追加して又は代替で、圧縮力は電力パラメータに基づいて調節されてもよい。電力パラメータは、例えば、双極ＲＦエネルギーと超音波エネルギーとの間にそれぞれ割り当てられる、外科処置中に印加される総エネルギーの相対的な割合を指し得る。
【０４１１】
一般に、圧縮力調節は、外科処置の実行中に能動的に実行され得る。そのような作動調節は、外科用器具１１２を操作する臨床医が、エンドエフェクタのジョー内で治療される組織に印加される圧縮力を修正するために、クランプアーム、導波管若しくは超音波ブレード、又はエンドエフェクタを手動で調節する必要がないことを意味し得る。以下で更に詳細に説明するように、状況認識外科用器具１１２の制御回路又は発生器は、アルゴリズムを実行することによって組織圧縮力を自動的に調節することができる。アルゴリズムは、選択されたエネルギーモダリティの特定の割合又は混合を考慮することによって、適切な圧縮力を判定するために実行可能である。例えば、各エネルギーモダリティを適用するのに費やされた時間の相対的な割合は、実行される外科処置の過程中に適用される好適な組織圧縮力を判定する際に考慮され得る。各エネルギーモダリティの相対的な振幅も同様に考慮され得る。また、各種類のエネルギーモダリティは、特定の圧力又は特定の範囲の圧力に対応することができ、これはまた、送達されるエネルギーモダリティの電力及びタイミングなどの他のパラメータに応じて変化し得る。このエネルギーと圧力との関係はまた、送達されたエネルギー及びスペクトル上に存在する圧力としても理解され得る。すなわち、印加される圧縮圧力が大きいほど、組織を治療するためのエネルギーの印加がより効果的である。したがって、より多くの圧縮圧力が印加される場合、必要なエネルギーは少なくなり得る。エネルギーは、選択されたエネルギーモダリティに従って送達される。
【０４１２】
選択されたエネルギーモダリティは、組織に同時に適用され得る。あるいは、発生器は、双極ＲＦなどの第１のエネルギーモダリティに従って駆動出力信号を提供することと、超音波などの第２のエネルギーモダリティに従って駆動出力信号を提供することとの間を切り替えてもよい。すなわち、ＲＦの送達は超音波に従うことができ、逆もまた同様である。切り替えの程度は、組織圧縮力に対する好適な自動調節を決定するアルゴリズムに使用され得る。例えば、発生器が超音波エネルギーを双極ＲＦエネルギーに送達することから切り替わると、印加された組織圧縮力が増加され得る。複数のエネルギーモダリティが同時に適用されるとき、エネルギーモダリティの相対的な割合を使用して圧縮力調節を決定することができる。例えば、制御回路は、発生器によって提供されるＲＦ駆動信号に対する超音波駆動信号の割合であり得る。以下に更に説明されるように、組織圧縮を調節する電気的又は機械的方法を使用することができ、そのような方法は、必要に応じて、プロセッサ、制御回路、又は発生器による制御を行うことを伴っても、又は伴わなくてもよい。いくつかの態様では、組織圧縮調節アルゴリズムは、メモリに記憶されてもよく、対応する外科用ハブ（例えば、外科用ハブ１０６、２０６）から外科用器具１１２に送信されるアルゴリズムプログラム更新によって更新されてもよい。次に、ハブは、クラウドコンピューティングシステム（例えば、クラウド１０４、２０４）からこのアルゴリズムプログラム更新を受信することができる。ハブはまた、ハブのメモリ装置にローカルに更新を記憶してもよい。追加的に又は代替的に、外科用器具１１２の制御回路又は発生器は、臨床医が外科用器具１１２のユーザインターフェースを介してアルゴリズムのパラメータを変更することなどによって、アルゴリズムを好適に修正することができる。
【０４１３】
組織圧縮力を調節する機械的方法は、導波管又は超音波ブレードを調節することと、外科用器具１１２のクランプアーム連結機構（例えば、伝達装置７０６ａ〜７０６ｅの連結構成要素）を調節することと、を含む。超音波ブレードは、例えば、オフセット楕円形超音波ブレードであってもよく、エンドエフェクタのジョー間の組織間隙距離を画定するために、エンドエフェクタのクランプアームとオフセットしている超音波ブレードが互いに対して回転可能である。組織間隙距離を調節することにより、様々な組織圧縮力が可能である。このようにして、ＲＦエネルギーモダリティが選択される場合、超音波ブレードは、より小さい組織間隙（したがって比較的高い圧縮力）を生成し、超音波エネルギーモダリティが選択される場合、より大きな組織間隙（したがって、比較的より低い圧縮力）を生成するように調節可能である。エンドエフェクタジョー部材はまた、導波管とは独立して、所望の組織間隙サイズに対して調節され得る。例えば、一態様では、クランプアーム連結機構は、選択されたエネルギーモダリティに従ってクランプアームのアクチュエータロッドのストロークを変更するために提供される。クランプアームのアクチュエータロッド（例えば、伝達装置７０６ａ、７０６ｂの可動機械的要素に連結されたモータ７０４ａ、７０４ｂの出力シャフトなどを介して関節運動アクチュエータ）は、リンケージ枢動部に連結され、連結ピボットは、外科用器具１１２の機械的セレクタに動作的に連結される。
【０４１４】
機械的セレクタは、モーメンタリ動作手動スイッチ、機械的ベールスイッチ、容量性タッチスイッチ、膜スイッチ、又は他の好適な機械的スイッチなどの機械的に作動されるスイッチであってもよい。機械的スイッチは、選択されたエネルギーモダリティに従ってクランプアームが異なる圧縮力を及ぼすように、エンドエフェクタのクランプアームに連結された連結ピボット又は連結機構を変更するために、制御回路又は発生器によって制御され得る。したがって、機械的スイッチの１つの位置では、クランプアームは、アクチュエータロッドが作動されったときに、比較的高い圧縮力が印加されるように連結されてもよい。機械的スイッチの第２の位置では、クランプアームは、アクチュエータロッドが作動されたときに、比較的低い圧縮力が印加されるように連結されてもよい。一態様では、第１の位置は超音波エネルギーモダリティに対応し、第２の位置は双極ＲＦエネルギーモダリティに対応する。
【０４１５】
組織圧縮力を調節する電気的方法もまた可能である。例えば、圧縮力は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）を使用して、状況認識外科用器具１１２によって自動的に調節することができる。ＥＡＰは、例えば、電気ＥＡＰ（例えば、強誘電性ポリマー）、イオン性ＥＡＰ（例えば、アイオノマーポリマー−金属複合体）、非イオン性ＥＡＰ、導電性ポリマー、又は他の好適なＥＡＰであり得る。ＥＡＰは外科用器具１１２のＲＦエネルギー回路と並列に配置でき、ＲＦエネルギー回路はＲＦエネルギーの送達を実装するように構成される。したがって、ＲＦエネルギーモダリティの選択により、ＲＦエネルギーが送達される際に電流がＲＦエネルギー回路を通って流れ、これはまたＥＡＰを膨張させる。ＥＡＰの膨張時に、組織間隙サイズは減少し、その結果、より大きな圧縮力が印加される。
【０４１６】
追加的に又は代替的に、複数組の電極（例えば、電極７９６、３０７４ａ、３０７４ｂ）が、特定の配列に従って提供され、起動されてもよい。この種類の外科治療は、ハイブリッド起動と呼ばれ得る。ハイブリッド起動では、エンドエフェクタ内の複数の異なる電極が、異なる外科的機能を実行するために提供される。例えば、第１の組の電極が、封止外科段階に使用されてもよく、第２の組の電極が切断外科段階に使用されてもよい。この目的のために、エンドエフェクタ内の１つ以上の好適な電極に発生器によって送達される駆動信号をルーティングするために、スイッチ、フィルタ、又は他の好適な配線が提供される。例えば、状況認識外科用器具１１２は、エンドエフェクタ電極が切断ではなく、封止するように構成されていることを判定してもよい。したがって、比較的低い電圧及び高電流のＲＦ駆動信号は、発生器の出力ポートを通じて、封止のために予め定義された封止電極へと駆動され得る。同様に、封止に使用されるものよりも大きい電力のＲＦ駆動信号は、異なる予め定義された切断電極に駆動されてもよい。外科用器具１１２は、測定されたインピーダンス閾値に基づいて、封止電極から切断電極へのシフトが発生するときを判定してもよい。インピーダンス閾値に達したとき、外科用器具１１２は、十分に確実な封止が作成されたと判定することができ、外科処置の切断段階が開始され得る。一般に、発生器出力ポートからの駆動信号は、対応する電極に適切にルーティングされる。したがって、駆動信号は、実行される外科手術の適切な段階に基づいて、適切な治療用電極にルーティングすることができる。また、組織圧縮力は、組織に送達される駆動信号（複数可）の電力、時間、又は割合に基づいて、好適なレベルに調節することができる。
【０４１７】
いくつかの態様では、ジョークランプ圧力の自動調節は、外科用器具１１２の制御回路によって実装されるアルゴリズムに基づいてもよい。上述のように、制御回路は、クランプ圧力、組織を治療するために送達される電力、並びに発生器によって出力される波形／駆動信号の振幅及び周波数を含む、外科用器具１１２の様々な制御パラメータを設定及び変更するように構成される。各エネルギーモダリティは、一般に、圧縮力に対応し得る。例えば、ＲＦ（双極であっても単極であっても）エネルギーモダリティは、一般に、超音波エネルギーモダリティと比較して、より高い範囲の組織圧を必要とする。低動作温度のＲＦエネルギーに使用される高い組織圧縮力は、軟組織及び結合組織の治療に有利であり得る。双極ＲＦエネルギーは、単極ＲＦエネルギー印加で使用されるものとは対照的に、より高い組織圧縮力を必要とする場合がある。一態様では、圧縮力調節アルゴリズムは、２つ以上の異なるエネルギーモダリティの割合に基づいて調節されてもよい。すなわち、２つのエネルギーモダリティを外科処置中に印加することができ、各モダリティに費やす時間の割合は、外科処置中に印加される好適な組織圧縮力を計算するアルゴリズムで使用され得る。混合された複数のエネルギーモダリティによるエネルギーは、同時に、又は実質的に同時に送達され得る。状況認識圧縮力調節アルゴリズムはまた、対応する外科用ハブ又はクラウドから更新を受信する外科用器具１１２を介して動的に修正又は更新されてもよい。
【０４１８】
図４５は、本開示の少なくとも１つの態様による、１つ以上の選択されたエネルギーモダリティに基づいて、組織に印加される圧縮力を調節するための制御プログラム又は論理構成を示す論理フロー図１３５０００である。圧縮力は、外科用器具１１２を用いて実行される外科処置のために調節可能である。外科用器具１１２の制御回路若しくはプロセッサ（図１０〜図１７）又はハブ１０６（例えば、図８のプロセッサ２４４）は、外科用器具１１２によって治療される組織の種類（本明細書に記載される任意の組織を含むが、明確にするために組織８４１０と呼ばれる）を判定する１３５００２。組織種としては、例えば、結合組織（例えば、血管）、筋組織、及び気管支組織が挙げられる。組織種は、組織片のスペクトル分析を使用することなどによって、多数の方法で検出又は判定することができる。上述のように、異なるジョー咬合及び装置状態のスペクトル分析により、異なる条件及び状態の周波数の範囲にわたって異なる複素インピーダンス特性パターン（フィンガープリント）を生成する。分光法は、例えば、周波数の掃引で外科用器具１１２の超音波ブレードの先端を励起することによって、外科用器具１１２に適用され得る。周波数の範囲にわたる複素インピーダンス特性パターンは、組織種を推測するためにモデル又は分類子において使用され得る。
【０４１９】
組織種を推測すること以外に、例えば、組織の厚さ及び剛性などの組織特性を判定することができる。組織種及び組織特性の判定又は推測は、制御回路５００、７１０、７６０、３２００、３３００、３４０２、３５０２、３６８６、３９００を含む制御回路によって実行されてもよい。明確にするために、本開示のこの部分では制御回路３９００を参照する。制御回路３９００は、必要に応じて、プロセッサ８２２、１７４０、１９００、３２１４、３３０２を含む、上述されたプロセッサを備えてもよい。一態様では、制御回路３９００は、発生器に、周波数の範囲にわたってエンドエフェクタに非治療的信号を印加させることができる。続いて、制御回路３９００は、上述のように、非治療的信号のスペクトル分析から導出されたインピーダンス特性パターンに基づいて組織インピーダンスを判定することができる。明確にするために、この部分では発生器１１００が参照されるが、発生器は、発生器８００、９００、１１００、４００２を含む本明細書に記載される任意の発生器であってもよい。また、明確にするために、この部分ではエンドエフェクタ８４００が参照されるが、エンドエフェクタは、エンドエフェクタ７０２、７５２、７９２、１１２２を含む上述の任意のエンドエフェクタであってもよい。いくつかの態様では、発生器１１００は制御回路３９００を備える。すなわち、制御回路３９００は、発生器１１００の構成要素であり得る。
【０４２０】
組織種及び特性の判定に基づいて、状況認識外科用器具１１２は、外科処置又は組織治療の種類を推測し得る１３５００２。あるいは、好適な外科処置は、外科用器具１１２を使用して臨床医によって手動で決定又は入力され得る。実行される外科処置に基づいて、発生器１１００によって、エンドエフェクタ８４００によって把持された組織８４１０にエネルギーが送達され得るように、制御回路３９００によって、第１のエネルギーモダリティを選択する１３５００４。エネルギーの送達は、選択されたエネルギーモダリティ（例えば、超音波駆動信号）又は電気信号波形（例えば、ＬＵＴ  ２２６０に基づいて判定され、超音波変換器１１２０を駆動するために使用される電流波形又はデジタル波形４３００）に従って駆動信号を出力することを含んでもよい。上述したように、駆動信号は、発生器１１００又は制御回路３９００によって生成される波形の波形形状を有してもよい。外科処置に基づいて、制御回路３９００によって第２のエネルギーモダリティを選択する１３５００６。また、制御回路３９００によって、３つ以上のエネルギーモダリティを選択してもよい。制御回路３９００又は発生器１１００は次に、選択されたエネルギーモダリティ又は組織治療アルゴリズムに従って、あるいはそれに基づいて信号波形を生成してもよく、組織治療アルゴリズムは、対応するハブ１０６、２０６又はクラウド１０４、２０４から受信され得る。上述のように、エネルギーモダリティとしては、とりわけ、超音波、双極又は単極ＲＦ、不可逆性及び／又は可逆性電気穿孔法、及び／又はマイクロ波エネルギーが挙げられる。エネルギーモダリティは、実行される組織治療の種類に応じて選択することができる。例えば、第１のエネルギーモダリティ及び第２のエネルギーモダリティは、それぞれ、超音波エネルギーモダリティ及び双極ＲＦエネルギーモダリティであり得る。
【０４２１】
組織治療アルゴリズムを決定する１３５００８。上述したように、外科用器具１１２は、外部ソースから組織治療アルゴリズムを受信し得る。追加的に又は代替的に、制御回路３９００は、工程１３５００２、１３５００４、１３５００６により判定された組織種及び選択されたエネルギーモダリティに基づいて、組織治療アルゴリズムを決定しても、あるいは受信したアルゴリズムに対する調節を決定してもよい。具体的には、組織治療アルゴリズムは、駆動信号の電力及びタイミング、並びにエネルギーモダリティの割合などの、外科治療のパラメータを定義し得る。このようなパラメータはまた、外科処置の実行中に制御回路３９００又は発生器１１００によって動的に調節されてもよい。一般に、組織治療アルゴリズムは、外科用器具１１２によって推測され得るか、対応する外科用ハブ若しくはクラウドを介して外科用器具１１２によって受信され得るか、又は臨床医によって手動で設定され得る。発生器１１００は、発生器によって受信されたフィードバック条件又は他の感知データに基づいて、どのエネルギーモダリティが適用されるかを推測し得る。例えば、変形していない組織の厚さは、接触センサ７３８によって検出でき、組織種の推測における１つの例示的な特性として使用することができる。上述のように、異なるエネルギーモダリティは、異なる組織種及び治療に有利であり得る。例えば、超音波エネルギーは、より小さい組織８４１０（例えば、小血管）を治療するのによく適していてもよい。特に、超音波ブレードによる治療は、小血管の超音波凝固に適切であり得る。
【０４２２】
対照的に、ＲＦエネルギーは、より大きい組織の焼灼に、より好適であり得る。この目的で、上述したように、発生器１１００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織８４１０封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達してもよい。一態様では、治療組織アルゴリズムは、特定のエネルギーモダリティ（例えば、ＲＦ対超音波）が適用される外科処置中の時間を指定することができる。例えば、アルゴリズムは、外科処置の封止段階中にＲＦエネルギーと超音波エネルギーとの混合が送達され、切断段階中に超音波エネルギーのみが送達されることを定義し得る。この目的のために、発生器１１００は、超音波及び電気外科用ＲＦエネルギーをその出力ポートから同時に送達して、所望の出力駆動信号を提供してもよい。ＲＦと超音波の混合は、混合されたエネルギーモダリティとして同時に又は実質的に同時に適用することができ、又は発生器１１００は、ＲＦ及び超音波エネルギーモダリティに従って（例えば、ＲＦ発生器回路３９０２のエネルギーモダリティと超音波発生器回路３９２０のエネルギーモダリティとの間で切り替えることによって）送達エネルギー間で切り替えるように構成され得る。治療組織アルゴリズムはまた、エネルギーモダリティが適用される電力を指定し得る。例えば、上述したように、発生器１１００の波形発生器９０４及びプロセッサ９０２は、様々な振幅の信号波形を生成するように構成されている（電力パラメータは、特定の波形振幅を設定するために電力増幅器１６２０の入力を制御することによって設定され得る）。治療組織アルゴリズムはまた、発生器１１００によって出力される波形の振幅、周波数、及び形状が、実行される外科処置の過程にわたってどのように変化するかを定義することができる。
【０４２３】
発生器１１００は、所望の組織治療アルゴリズムに従って、組織８４１０にエネルギーを送達する１３５０１０。臨床医による手動入力又は対応するハブ１０６、２０６若しくはクラウド１０４、２０４によって送信されるデータによって、外科処置の実行中に組織治療アルゴリズムを変更することが可能であり得る。また、上述のように、組織８４１０に送達される組織圧縮力及びエネルギーは、逆に変動し得る。したがって、いくつかの状況では、発生器１１００によって出力された波形の振幅が増加すると、圧縮力は減少され得る。同様に、振幅が減少すると、圧縮力が増加され得る。他の状況では、圧縮力は、振幅が変化しても同じままであってもよい。同様に、圧縮力は、振幅が一定のままであっても変化し得る。状況認識外科用器具１１２は、第１のエネルギーモダリティ対第２のエネルギーモダリティの割合を判定し得る。例えば、クロック発生器（例えば、クロック３３３０）は、外科手術中にＲＦ波形が印加される持続時間、及び超音波波形が印加される持続時間を追跡するために使用されるクロック信号を生成することができる。したがって、制御回路３９００は、第２のエネルギーモダリティに対する第１のエネルギーモダリティの割合を計算する１３５０１２。制御回路３９００は、選択されたエネルギーモダリティが適用されるそれぞれの波形／駆動信号の時間又は持続時間、及び、それぞれの波形の周波数又は振幅に基づいて、割合を計算してもよい１３５０１２。また、追加のエネルギーモダリティ（例えば、第３のエネルギーモダリティ）が使用される場合には、そのような追加のモダリティの割合が計算され得る１３５０１２。
【０４２４】
一態様では、１つのエネルギーモダリティに対応する圧縮力は、比較的高い。すなわち、ＲＦエネルギーが印加される圧縮力の範囲は、超音波エネルギーが印加される圧縮力の範囲よりも大きくてもよい。エネルギーモダリティの割合を使用して、エンドエフェクタ８４００によって及ぼされる圧力を設定するための適切なレベルを判定してもよい。換言すれば、割合は、エンドエフェクタ８４００のジョーの適切な組織間隙サイズを判定するために使用されてもよい。いくつかの外科用器具１１２では、エンドエフェクタ８４００のジョーは、クランプアーム及び超音波ブレード又は導波管と見なされ得る。明確にするために、クランプアーム７１６はこの部分で参照されるが、クランプアームは、クランプアーム７１６、７６６、１１４０、１１４２ａ、１１４２ｂを含む本開示に記載される任意のクランプアームであってもよい。同様に、超音波ブレード７１８は、本開示のこの部分で参照されるが、超音波ブレードは、超音波ブレード７１８、７６８、１１２８を含む本明細書に記載される任意の超音波ブレードであってもよい。トリガ４０１０などのトリガが作動されると、クランプアーム７１６と超音波ブレード７１８との間に組織８４１０がクランプされるなど、エンドエフェクタ８４００は閉じる。一態様では、超音波エネルギーモダリティなどの第１のエネルギーモダリティは、より高いレベルの圧縮力に対応し、ＲＦエネルギーモダリティなどの第２のエネルギーモダリティは、より低いレベルの圧縮力に対応する。プロセッサ又は制御回路は、計算された割合に基づいて１３５０１２、組織圧縮を調節してもよい１３５０１４。例えば、より多くの超音波エネルギー及びより少ないＲＦエネルギーが送達される外科処置は、より大きな組織圧縮力に対する全体的なアルゴリズム調節をもたらし得る。同様に、より少ない超音波エネルギー及びより多くのＲＦエネルギーが送達される処置は、より小さい組織圧縮力に対する全体的なアルゴリズム調節をもたらし得る。
【０４２５】
超音波エネルギー及びＲＦエネルギーが同時に又は実質的に同時に送達される場合、ＲＦエネルギーに対する超音波エネルギーの全体的な割合を使用して、適切な圧縮力を判定してもよい。より一般的には、選択されたエネルギーモダリティの割合は、調節を決定するために制御回路３９００によって使用できる。一例では、ＲＦエネルギーに対するより低い割合の超音波エネルギーは、より高い割合に対応する圧縮力と比較してより高い圧縮力に対応する。また、外科処置中の送達されたエネルギーモダリティのタイミング及び電力パラメータは、制御回路３９００によって調節について考慮され得る１３５０１４。例えば、比較的高い電力のＲＦエネルギーが封止段階で送達される場合、これは、比較的高い電力のＲＦエネルギーが切断段階で送達される状況と比較して、圧縮力に対するより小さい増加又は調節をもたらし得る。更に、組織圧縮力調節は、実行される外科処置の分離した部分のみに対して行われてもよい。圧縮力調節のタイミング及び持続時間は、他の考えられる考慮事項の中でもとりわけ、計算された割合、選択された組織治療アルゴリズム、並びに組織種及び特性に基づいて判定することができる。以下に更に詳細に記載されるように、機械的及び電気的方法の両方が、組織間隙サイズ、結果として印加される圧力／圧縮力を調節するために提供される。すなわち、制御回路３９００は、開示された機械的又は電気的方法を使用して、クランプアーム７１６と超音波ブレード７１８との間に定義される間隙の大きさを調節してもよい。例えば、印加される圧縮力が調節されたことを示すために、可聴フィードバックをトリガ４０１０内に提供することができる。また、調節の量は、制御回路３９００がクランプアーム７１６に印加された圧縮力を評価することに基づいて、外科用器具１１２のディスプレイ内に表示され得る。図４５の論理フロー図１３５０００はまた、発生器１１００の制御回路又はプロセッサによって実行されてもよい。
【０４２６】
図４６は、本開示の少なくとも１つの態様による、異なる治療の種類用のエンドエフェクタ１３５１００によって印加される圧縮力を調節する機械的方法を示す。外科用器具１１２のエンドエフェクタ１３５１００は、エンドエフェクタ７０２、７５２、７９２、１１２２、８４００などの、上記の他のエンドエフェクタと同じ又は同様である。したがって、エンドエフェクタ１３５１００は、２つのジョー部材を備えてもよい。様々な態様では、ジョー部材は、クランプアーム１３５１０２及び導波管又はブレード１３５１０４である。クランプアーム７１６、７６６、１１４０、１１４２ａ、１１４２ｂと同じ又は類似のクランプアーム１３５１０２と、超音波ブレード７１８、７６８、１１２８と同じ又は同様であるブレード１３５１０４とは、回転するように構成され得る。例えば、図４６〜図４７Ｂに示すように、超音波ブレード１３５１０４は３６０度回転可能である。追加的に又は代替的に、クランプアーム１３５１０２はまた、３６０度回転可能である。このようにして、図４６に示されるように、超音波ブレード１３５１０４は、中間位置を含む水平又は横の配向から垂直又は縦の配向の間で遷移することができ、これは水平の配向と垂直配向の間にあってもよく、又は９０度を超えてもよい。
【０４２７】
換言すれば、超音波ブレード１３５１０４は、水平の配向に対応するゼロ度の配向と、垂直の配向に対応する９０度の配向とを有する。クランプアーム１３５１０２が一定又は実質的に一定の位置に保持された状態で（図４６に示される）、超音波ブレード１３５１０４は、クランプ圧力のスペクトルを定義するように回転可能である。超音波ブレード１３５１０４が、クランプアーム１３５１０２ではなく一定のジョー部材であるように、反対の構成も可能である。一態様では、超音波ブレード１３５１０４がゼロ度から９０度に回転すると、組織圧縮力は、低い力から高い力に増加する。ゼロ度の配向から生じる組織間隙は、低クランプ１３５１０６と呼ばれることがあり、一方、９０度の配向から生じる組織間隙は、高クランプ１３５１０８と呼ばれることがある。超音波ブレード１３５１０４の様々な配向は、同じレベルの圧縮圧力に対応する。例えば、ゼロ度と１８０度の両方が、低クランプ１３５１０６に対応する。図４６は、低クランプ１３５１０６、高クランプ１３５１０８、及び第３の配向１３５１１０を示す。図４６に示される第３の配向１３５１１０は、１２０度の配向など、９０度をわずかに超える。したがって、この第３の配向１３５１１０は、高クランプ１３５１０８に対応する組織間隙よりわずかに小さい組織間隙サイズを定義する。
【０４２８】
水平の配向（低クランプ）１３５１０６では、超音波ブレード１３５１０４は、組織封止（例えば、凝固又は焼灼）するように構成されてもよい。垂直の配向（高クランプ）１３５１０８では、超音波ブレード１３５１０４は、組織切断又は切開するように構成され得る。上述のように、ＲＦエネルギーモダリティは、概して、より大きな組織圧縮力に対応し得る。したがって、一態様では、水平の配向１３５１０６は超音波エネルギーモダリティに対応し、一方、垂直の配向１３５１０８はＲＦエネルギーモダリティに対応する。第３の配向１３５１１０を含む他の中間位置は、外科手術中に必要に応じて、使用されてもよい。例えば、外科治療が最初に開始されるとき、６０度などの比較的高い電力及び中間の配向のＲＦ波形が使用されてもよい。更に、超音波ブレード１３５１０４の配向は、例えば、選択された組織治療アルゴリズム１３５００８に従って、実行された外科処置全体にわたって変化し得る。別の態様では、超音波ブレード１３５１０４は楕円形状で、クランプアーム１３５１０２に対してオフセットしてもよい。
【０４２９】
圧縮力を調節する他の機械的方法が開示される。例えば、エンドエフェクタ１３５１００が、様々なクランプ圧力を定義するために、閉鎖構成と開放構成と中間位置との間で構成可能であるように、クランプアーム１３５１０２又は超音波ブレード１３５１０４は、可動式であってもよい。一態様では、外科用器具１１２の機械的スイッチは、モーメンタリ動作手動スイッチ、機械的ベールスイッチ、容量性タッチスイッチ、膜スイッチ、又は２つの位置で移行することができる他の好適な機械的スイッチなどの機械的スイッチであってもよい。制御回路３９００は、機械的スイッチの動作を制御することができる。第１の位置及び第２の位置は、第１の圧縮力レベル及び第２の圧縮力レベルにそれぞれ対応してもよく、第１の圧縮力レベル及び第２の圧縮力レベルは、第１のエネルギーモダリティ及び第２のエネルギーモダリティにそれぞれ対応してもよい。したがって、例えば、第１の位置では、機械的スイッチは、アクチュエータロッドのストローク又は長手方向の移動に対する調節を引き起こすことができる。アクチュエータロッドは、モータ７０４ａ〜７０４ｅを連結するための伝達装置７０６ａ〜７０６ｅの連結構成要素などの好適なエンドエフェクタ１３５１００の作動機構を指すことができる。
【０４３０】
具体的には、アクチュエータロッドは、閉鎖部材７１４及びクランプアーム７１６をそれぞれ作動又は閉鎖するために、モータ７０４ａ〜７０４ｂから機械的エネルギーを伝達するために使用される伝達装置７０６ａ〜７０６ｅと同様又は同じ連結要素を備えてもよい。アクチュエータロッドの作動ストロークは、エンドエフェクタ１３５１０００の異なる圧縮力を達成するために制御回路３９００によって調節され得る。機械的スイッチの第１の位置によって引き起こされる調節により、アクチュエータロッドの作動は、比較的大きな組織間隙に対応するクランプアーム１３５１０２の配向をもたらし得る。逆に、第２の位置では、機械的スイッチは、アクチュエータロッドの作動が、比較的小さい組織間隙に対応するクランプアーム１３５１０２の配向をもたらし得るように、異なる調節を引き起こし得る。第１の位置は、超音波モダリティによるエネルギーの送達に対応することができ、第２の位置は、ＲＦモダリティによるエネルギーの送達に対応し得る。一態様では、第１の位置と第２の位置との間でシフトすることによって、機械的スイッチは、アクチュエータロッドとクランプアーム１３５１０２との間の枢動連結又は結合をシフトさせる。このようにして、制御回路３９００は、アクチュエータストロークに対する調節を実装するために機械的スイッチを制御することができ、これにより、異なる組織圧縮力に対応する（開放構成と閉鎖構成との間の）様々なクランプアーム１３５１０２の構成をもたらす。アクチュエータストローク又はクランプアーム構成を調節する他の好適な機械的手段も可能である。
【０４３１】
図４７Ａ〜図４７Ｂは、本開示の態様による、超音波ブレード１３５２０４を回転させることによって、異なる治療の種類用のエンドエフェクタ１３５２００によって印加される圧縮力を調節する機械的方法を示す。エンドエフェクタ１３５２００及び超音波ブレード１３５２０４は、それぞれエンドエフェクタ１３５１００及び超音波ブレード１３５１０４と同じ又は同様である。超音波ブレード１３５２０４は、図４７Ａ〜図４７Ｂに示されるように、垂直構成と水平構成との間で回転可能である。一態様では、エンドエフェクタ１３５２００は、ジョー部材１３５２０２（例えば、クランプアーム１３５１０２、７１６）、フレキシブル回路１３５２０６及び超音波ブレード１３５２０４を備える。追加的に又は代替的に、ジョー部材１３５２０２も同様に回転可能であってもよい。図４７Ａは、ジョー部材１３５２０２と超音波ブレード１３５２０４との間に位置する組織１３５２０８を示す。示される水平の配向では、超音波ブレード１３５２０４は、ゼロ度の配向にあるか、又は実質的にゼロ度の配向にある。したがって、比較的低い圧縮力が組織１３５２０８に印加される。一態様では、超音波ブレード１３５２０４は、水平の配向で組織封止（例えば、焼灼）するように構成される。超音波ブレード１３５２０４はまた、組織切開を強化するためのサイドローブ部１３５２１０ａ、１３５２１０ｂと、組織封止を強化するための均一な部分１３５２１２ａ、１３５２１２ｂとを備える。上述のように、制御回路３９００は、ジョー部材１３５２０２又は超音波ブレード１３５２０４の回転を制御してもよい。
【０４３２】
図４７Ｂは、超音波ブレード１３５２０４が９０度の配向にある、又は実質的に９０度の配向である垂直の配向を示す。別の態様では、超音波ブレード１３５２０４は、垂直方向の組織切開するように構成される。フレキシブル回路１３５２０６は、電極を含んでもよく、ＲＦエネルギーモダリティが選択されると、電極が高周波ＲＦ電流を組織１３５２０８に送達するように構成される。電極は、電極７９６、３０７４ａ、３０７４ｂ、３９０６ａ、３９０６ｂなど、本開示に記載される電極と同じ又は同様であってもよい。低周波ＲＦ電流もまた可能である。ＲＦエネルギーモダリティが選択されると、超音波ブレード１３５２０４は、発生器１１００から出力されるＲＦ波形の電気接地として機能し得る。すなわち、ＲＦ電極（例えば、ＲＦ電極７９６）は、超音波ブレード１３５２０４が負極又は戻り磁極に連結されている間に、正極に結合され得る。いくつかの構成では、ＲＦ電極７９６が負極に連結され、超音波ブレード１３５２０４が正極に連結されるように、極性は反転されてもよい。一態様では、ＲＦエネルギーモダリティ及び超音波エネルギーモダリティの両方が選択されるとき、電極７９６によって伝導されるＲＦ電流は、組織１３５２０８を封止するために使用され、超音波ブレード１３５２０４は、超音波ブレード１３５２０４を通って伝播する超音波振動に基づいて組織を切開するために使用される。図４０に関して上述したように、回転可能な超音波ブレード１３５２０４の他の中間の配向も可能であってよく、それにより、追加のレベルの異なる圧縮力が調節され、必要に応じて組織１３５２０８に印加されてもよい。
【０４３３】
治療の種類に応じて圧縮力を調節する電気的方法も開示される。例えば、好適なＥＡＰは、組織間隙サイズを変化させるための静電アクチュエータとして使用されてもよい。ＥＡＰは、電歪エラストマー及び誘電性電気活性ポリマー（ＤＥＡＰ）などの電子ＥＡＰ、又はイオン性ポリマー金属複合体（ＩＰＭＣ）などのイオンＥＡＰであり得る電圧活性エラストマーである。ＥＡＰは、電気機械的厚さ、又は静電力によって誘導される他の歪みを有する。換言すれば、電圧がＥＡＰに印加されると、ＥＡＰは屈曲、収縮、又は膨張する。ＥＡＰアクチュエータは、ＥＡＰへの電圧電位の印加に基づいて印加される圧縮力を変更するために、組織間隙サイズを変化させるために、外科用器具１１２内で使用されてもよい。ＥＡＰアクチュエータは、制御回路３９００によって制御されてもよい。例えば、ＥＡＰは膨張するように構成されてもよく、これにより、エンドエフェクタ１３５２００内に位置決めされたブレード１３５２０４又は電極７９６に、より多くの圧力が印加される。この目的のために、ＥＡＰは、エンドエフェクタ１３５２００内において電源（例えば、発生器）とＲＦ電極７９６との間に位置決めされてもよい。例えば、ＥＡＰは、フレキシブル回路１３５２０６の一部であってもよい。このように、発生器１１００からＲＦ波形が出力されると、電圧はＥＡＰに印加され、ＥＡＰは膨張し、組織間隙サイズが減少するようにＲＦ電極に力を印加する。一般に、ＥＡＰは、発生器１１００が選択されたエネルギーモダリティに従ってエネルギーを送達する際に膨張することができる。
【０４３４】
追加的に又は代替的に、ＥＡＰが膨張すると、組織間隙サイズが減少するように、ブレード１３５２００に力が印加される。逆に、ＥＡＰは、静電作動がＥＡＰを収縮させるように位置決め及び構成されてもよく、これにより、組織に印加される圧縮力が低減される。ＥＡＰのサイズの変化は、ＥＡＰ作動に使用される電圧と、結果として生じる圧縮力に対する調節とに比例し得る。一態様では、ＥＡＰはまた、例えば、静電作動によってＥＡＰがクランプアーム１３５１０２又はエンドエフェクタ１３５２００に更なる力を及ぼすように、外科用器具１１２のシャフト内に位置決めされてもよい。同様に、ＥＡＰは、クランプアーム１３５１０２によって印加される力を除去又は低減するように構成され得る。このようにして、ＥＡＰアクチュエータは、開放構成と閉鎖構成との間にまたがるエンドエフェクタ構成を変化させるために用いられてもよい。一般に、ＲＦエネルギーモダリティに従ってより高いエネルギー割合が送達される際に、制御回路３９００が圧縮力を増加させることができるようにＥＡＰが提供され得る。同様に、超音波エネルギーモダリティなどの別のエネルギーモダリティが選択される際に、圧力を調節するためにＥＡＰは使用され得る。ＥＡＰは、例えば、フレキシブル回路１３５２０６の一部であってもよい。
【０４３５】
一般に、外科用器具１１２のエンドエフェクタ１３５２００は、エンドエフェクタ１３５２００の第１及び第２のジョーとして機能し得る超音波ブレード１３５２００及びクランプアーム１３５１０２を備えてもよい。エンドエフェクタ１３５２００は、選択されたエネルギーモダリティに従ってエネルギーを印加するために、ジョーの間に組織をクランプし、クランプされた組織１３５２０８を通って締結具を発射し、クランプされた組織１３５２０８を切断し、組織１３５２０８を把持するように構成される。更に、エンドエフェクタ１３５２００によって組織１３５２０８に印加される力は、クランプ動作中にエンドエフェクタ１３５２００のジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することによって、歪みゲージセンサ４７４によって測定されてもよい。上述のように、エネルギーは、外科的な封止機能、切断機能、及び凝固機能を達成するために、ＲＦエネルギー及び超音波エネルギーなどの複数のエネルギーモダリティに従って送達され得る。発生器１１００からのエネルギーは、発生器１１００からＲＦ電極７９６及び超音波変換器１１２０に同時に波形を送達又は出力することなどによって同時に送達され得るが、そのようなエネルギー送達はまた、異なるエネルギーモダリティの間で切り替わることができる。
【０４３６】
図４８は、本開示の一態様による、エンドエフェクタ１３５２００のアクティブ電極間の切り替えを示す図１３５３００を示す。また、電極は、電極７９６、３０７４ａ、３０７４ｂ、３９０６ａ、３９０６ｂと同じ又は同様であってもよい。上述のように、状況認識外科用器具１１２は、実行される外科処置のための適切な組織治療アルゴリズムを推測又は判定し得る。組織圧縮力調節は、このアルゴリズムと、選択されたエネルギーモダリティの割合とに基づいて行われる。加えて、組織圧縮力調節は、図４８に示すように、治療のためにパッシブ電極からアクティブ電極への切り替えに基づいて行われてもよい。例えば、状況認識外科用器具１１２は、封止又は切断など、外科用器具１１２の選択された機能を検出し得る。選択された機能に基づいて、スイッチ、フィルタ、又はリレー若しくはトランジスタなどの他の好適な配線を提供して、発生器１１００によって出力された波形（例えば、波形４３００）の好適な電極へのルーティングを制御することができる。図４９は、第１の組の２つの治療用電極「Ａ」１３５３０２及び第２の組の２つの治療用電極「Ｂ」１３５３０４を有するエンドエフェクタ１３５２００を示し、これらの両方は、アクティブ状態又はパッシブ状態を交互に繰り返してもよい。２組の治療用電極１３５３０２、１３５３０４は、エンドエフェクタ１３５２００の両方のジョー上に提供される。どの治療用電極がアクティブ又はパッシブであるかに基づいて、印加される圧縮力を調節することができる。
【０４３７】
一態様では、「Ａ」電極１３５３０２は、封止段階用に構成され、「Ｂ」電極１３５３０４は、切断段階用に構成される。これらの構成は、外科用器具１１２によって使用されて、エネルギーモダリティが選択されたときに圧縮力調節が必要とされるか否か、及びどの圧縮力調節が必要であるかを判定することができる。例えば、「Ａ」電極１３５３０２がパッシブになる一方で、「Ｂ」電極１３５３０４がアクティブになると、外科用器具１１２は圧縮力を調節することができる。これは、切断段階中に送達される追加の電力が、対応する圧縮力ほどは必要としない可能性があるため、圧縮力を減少させるための調節であり得る。調節の程度は、実行される外科手術の持続時間にわたって計算されるように、１つのエネルギーモダリティ（例えば、ＲＦ）の別のエネルギーモダリティ（例えば、超音波）に対する割合に依存し得る。一態様では、スイッチは、外科用器具１１２が凝固に使用されている間に、発生器１１００によって出力エネルギーを封止電極「Ａ」１３５３０２にルーティングするように構成される。図４８のインピーダンスグラフ（Ｚ）１３５３１２上に点線として示される複数のインピーダンス閾値１３５３０６，１３５３０８が提供されてもよい。図４８は、閾値１３５３０６が点１３５３１０で交差すると、交差は、最適な組織凝固が完了したときを示す可能性があることを示す。すなわち、測定された組織インピーダンスが点１３５３１０に達すると、十分に確実な組織封止が形成されていると判定され得る。
【０４３８】
上述のように、インピーダンスは、例えば、電圧感知回路及び電流感知回路の出力を分割することによって、又はスペクトル分析を使用することによって測定され得る。凝固が完了すると、スイッチは第２の位置に移行して、発生器１１００から異なる波形をルーティングし、異なる波形の振幅が凝固に使用される波形に対して上昇することができる。異なる波形は、凝固ではなく外科的切断のために印加されてもよい。したがって、スイッチは、この異なる波形を「Ｂ」電極１３５３０４にルーティングことができる。図４８の電力グラフ１３５３１４に見られるように、波形の振幅は、凝固波形の振幅よりも大きい。電力グラフ１３５３１４に示される電力レベルは一定であるが、動的電力レベルも同様に使用されてもよい。上述のように、「Ａ」電極１３５３０２から「Ｂ」電極１３５３０４への電力の増加は、組織圧縮に対する調節をトリガしてもよく、これは、選択された１つのエネルギーモダリティの他方に対する割合に基づいて判定され得る。別の態様では、「Ｂ」電極１３５３０４を介して達成される外科的切断は、ナイフレス切断である。図４９に例示される組織治療のために選択されるエネルギーモダリティはＲＦであってもよいが、他のエネルギーモダリティは、そのような治療のために、かつ実行される外科手術の過程にわたって使用されてもよい。
【０４３９】
状況認識
ここで図４９を参照すると、例えば、外科用ハブ１０６又は２０６などのハブの状況認識を示す時間線５２００が示されている。時間線５２００は例示的な外科処置、及び外科用ハブ１０６、２０６が、外科処置の各工程でデータソースから受信したデータから導き出すことができるコンテキスト情報である。時間線５２００は、手術室を設置することから開始し、患者を術後回復室に移送することで終了する肺区域切除手術の過程で、看護師、外科医、及び他の医療関係者によって取られるであろう典型的な工程を示す。
【０４４０】
状況認識外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の過程全体にわたって、医療関係者が外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされたモジュール式装置を使用する度に生成されるデータを含むデータをデータソースから受信する。外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置及び他のデータソースからこのデータを受信して、任意の所与の時間に処置のどの工程が実施されているかなどの新しいデータが受信されると、進行中の処置に関する推定（すなわち、コンテキスト情報）を継続的に導出することができる。外科用ハブ１０６、２０６の状況認識システムは、例えば、レポートを生成するために処置に関するデータを記録する、医療関係者によって取られている工程を検証する、特定の処置工程に関連し得るデータ又はプロンプトを（例えば、ディスプレイスクリーンを介して）提供する、コンテキストに基づいてモジュール式装置を調節する（例えば、モニタを起動する、医療用撮像装置の視界（ＦＯＶ）を調節する、又は超音波外科用器具若しくはＲＦ電気外科用器具のエネルギーレベルを変更するなど）、及び上記の任意の他のこうした動作を行うことが可能である。
【０４４１】
この例示的な処置における第１の工程５２０２として、病院職員は、病院のＥＭＲデータベースから患者のＥＭＲを読み出す。ＥＭＲにおける選択された患者データに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、実行される処置が胸郭処置であることを判定する。
【０４４２】
第２の工程５２０４では、職員は、処置のために入来する医療用品をスキャンする。外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされた用品を様々な種類の処置で利用される用品のリストと相互参照し、用品の組み合わせ（mix of supplies）が胸郭処置に対応することを確認する。更に、外科用ハブ１０６、２０６はまた、処置が楔形処置ではないと判定することができる（入来する用品が、胸郭楔形処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭楔形処置に対応していないかのいずれかであるため）。
【０４４３】
第３の工程５２０６では、医療関係者は、外科用ハブ１０６、２０６に通信可能に接続されたスキャナを介して患者のバンドをスキャンする。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、スキャンされたデータに基づいて患者の識別情報を確認することができる。
【０４４４】
第４の工程５２０８では、医療スタッフが補助装置をオンにする。利用される補助装置は、外科処置の種類及び外科医によって使用される技術に従って変わり得るが、この例示的な場合では、これらとしては、排煙器、吸入器、及び医療用撮像装置が挙げられる。起動されると、モジュール式装置である補助装置は、その初期化プロセスの一部として、モジュール式装置の特定の近傍内に位置する外科用ハブ１０６、２０６と自動的にペアリングすることができる。続いて、外科用ハブ１０６、２０６は、この術前又は初期化段階中にそれとペアリングされるモジュール式装置の種類を検出することによって、外科処置に関するコンテキスト情報を導出することができる。この特定の実施例では、外科用ハブ１０６、２０６は、ペアリングされたモジュール式装置のこの特定の組み合わせに基づいて、外科処置がＶＡＴＳ手術であると判定する。患者のＥＭＲからのデータの組み合わせ、手術に用いられる医療用品のリスト、及びハブに接続するモジュール式装置の種類に基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、外科チームが実施する特定の処置を概ね推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６が、何の特定の処置が実施されているかを知ると、続いて外科用ハブ１０６、２０６は、メモリから、又はクラウドからその処置の工程を読み出して、次に接続されたデータソース（例えば、モジュール式装置及び患者監視装置）からその後受信したデータを相互参照して、外科処置のどの工程を外科チームが実行しているかを推定することができる。
【０４４５】
第５の工程５２１０では、職員は、ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置を患者に取り付ける。ＥＫＧ電極及び他の患者監視装置は、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングすることができる。外科用ハブ１０６、２０６が患者監視装置からデータの受信を開始すると、外科用ハブ１０６、２０６は患者が手術室にいることを確認する。
【０４４６】
第６の工程５２１２では、医療関係者は患者に麻酔を誘発する。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ＥＫＧデータ、血圧データ、ベンチレータデータ、又はこれらの組み合わせを含む、モジュール式装置及び／又は患者監視装置からのデータに基づいて、患者が麻酔下にあることを推定することができる。第６の工程５２１２が完了すると、肺区域切除手術の術前部分が完了し、手術部分が開始する。
【０４４７】
第７の工程５２１４では、操作されている患者の肺が虚脱される（換気が対側肺に切り替えられる間に）。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、患者の肺が虚脱されたことをベンチレータデータから推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、患者の肺が虚脱したのを検出したことを、処置の予期される工程（事前にアクセス又は読み出すことができる）と比較することができるため、処置の手術部分が開始したことを推定して、それによって肺を虚脱させることがこの特定の処置における第１の手術工程であると判定することができる。
【０４４８】
第８の工程５２１６では、医療用撮像装置（例えば、スコープ）が挿入され、医療用撮像装置からのビデオ映像が開始される。外科用ハブ１０６、２０６は、医療用撮像装置への接続を通じて医療用撮像装置データ（すなわち、ビデオ又は画像データ）を受信する。医療用撮像装置データを受信すると、外科用ハブ１０６、２０６は、外科処置の腹腔鏡部分が開始したことを判定することができる。更に、外科用ハブ１０６、２０６は、実施されている特定の処置が、肺葉切除とは対照的に区域切除術であると判定することができる（処置の第２の工程５２０４で受信したデータに基づいて、楔形処置は外科用ハブ１０６、２０６によって既に割り引かれていることに留意されたい）。医療用撮像装置１２４（図２）からのデータは、患者の解剖学的構造の可視化に関して配向されている医療用撮像装置の角度を判定することによる、用いられている（すなわち、起動されており、外科用ハブ１０６、２０６とペアリングされている）数又は医療用撮像装置を監視することによる、及び用いられている可視化装置の種類を監視することによる、ことを含む多くの異なる方法の中から実施されている処置の種類に関するコンテキスト情報を判定するために用いられ得る。例えば、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は、カメラを患者の胸腔の前下方角部の横隔膜上方に配置し、一方、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、カメラを、区域裂に対して前肋間位置に配置する。例えば、パターン認識又は機械学習技術を使用して、状況認識システムは、患者の解剖学的構造の可視化に基づいて、医療用撮像装置の位置を認識するように訓練され得る。別の例として、ＶＡＴＳ肺葉切除術を実施するための１つの技術は単一の医療用撮像装置を利用するが、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための別の技術は複数のカメラを利用する。更に別の例として、ＶＡＴＳ区域切除術を実施するための１つの技術は、区域裂を可視化するために赤外線光源（可視化システムの一部として外科用ハブに通信可能に連結され得る）を使用し、これはＶＡＴＳ肺葉切除術では使用されない。医療用撮像装置からのこのデータのいずれか又は全てを追跡することによって、外科用ハブ１０６、２０６は、実行中の特定の種類の外科処置、及び／又は特定の種類の外科処置に使用されている技術を判定することができる。
【０４４９】
第９の工程５２１８で、外科チームは、処置の切開工程を開始する。外科用ハブ１０６、２０６は、エネルギー器具が発射されていることを示すＲＦ又は超音波発生器からのデータを受信するため、外科医が患者の肺を切開して分離するプロセスにあると推定することができる。外科用ハブ１０６、２０６は、受信されたデータを外科処置の読み出しされた工程と相互参照して、プロセスのこの時点（すなわち、上述された処置の工程が完了した後）で発射されているエネルギー器具が切開工程に対応していると判定することができる。特定の例では、エネルギー器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられたエネルギーツールであり得る。
【０４５０】
第１０の工程５２２０で、外科チームは、処置の結紮工程に進む。外科用ハブ１０６、２０６は、器具が発射されていることを示す外科用ステープル留め及び切断器具からのデータを受信するため、外科医が動脈及び静脈を結紮していると推定することができる。前工程と同様に、外科用ハブ１０６、２０６は、外科用ステープル留め及び切断器具からのデータの受信を、読み出しされたプロセス内の工程と相互参照することによって、この推定を導出することができる。特定の例では、外科用器具は、ロボット外科システムのロボットアームに取り付けられた外科用ツールであり得る。
【０４５１】
第１１の工程５２２２では、処置の区域切除部分が実施される。外科用ハブ１０６、２０６は、そのカートリッジからのデータを含む外科用ステープル留め及び切断器具からのデータに基づいて、外科医が実質組織を横切開していると推定することができる。カートリッジのデータは、例えば、器具によって発射されるステープルのサイズ又は種類に対応することができる。異なる種類のステープルが異なる種類の組織に利用されているため、カートリッジのデータは、ステープル留め及び／又は横切開されている組織の種類を示すことができる。この場合、発射されるステープルの種類は実質組織（又は他の同様の組織種）に用いられ、これにより、外科用ハブ１０６、２０６は、処置の区域切除部分が実行されていると推定することができる。
【０４５２】
続いて第１２の工程５２２４で、結節切開工程が実行される。外科用ハブ１０６、２０６は、ＲＦ又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームが結節を切開し、漏れ試験を実施していると推定することができる。この特定の処置の場合、実質組織が横切開された後に用いられるＲＦ又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこの推定を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め／切断器具と外科用エネルギー（すなわち、ＲＦ又は超音波）器具との間で交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め／切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実施中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（複数可）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを順に交代させることができ、かつ／又は、例えば、装置を同時に使用することができる。第１２の工程５２２４が完了すると、切開部が閉鎖され、処置の術後部分が開始する。
【０４５３】
第１３の工程５２２６では、患者の麻酔が逆転される。外科用ハブ１０６、２０６は、例えば、ベンチレータデータに基づいて（すなわち、患者の呼吸速度が増加し始める）、患者が麻酔から覚醒しつつあると推定することができる。
【０４５４】
最後に、第１４の工程５２２８は、医療関係者が患者から様々な患者監視装置を除去することである。したがって、外科用ハブ１０６、２０６は、ハブがＥＫＧ、ＢＰ、及び患者監視装置からの他のデータを喪失したとき、患者が回復室に移送されていると推定することができる。この例示的な処置の説明から分かるように、外科用ハブ１０６、２０６と通信可能に連結された各種データソースから受信されたデータに基づいて、外科用ハブ１０６、２０６は、所与の外科処置の各工程が発生しているときを判定又は推定することができる。
【０４５５】
状況認識については、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する２０１７年１２月２８日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号で更に説明されている。特定の例では、例えば本明細書で開示される様々なロボット外科システムを含むロボット外科システムの動作は、その状況認識、及び／若しくはその構成要素からのフィードバックに基づいて、並びに／又はクラウド１０２からの情報に基づいて、ハブ１０６、２０６によって制御され得る。
【０４５６】
いくつかの形態が例示され説明されてきたが、添付の「特許請求の範囲」をそのような詳述に制限又は限定することは、本出願人が意図するところではない。多数の修正、変形、変化、置換、組み合わせ及びこれらの形態の等価物を実装することができ、本開示の範囲から逸脱することなく当業者により想到されるであろう。更に、記述する形態に関連した各要素の構造は、その要素によって行われる機能を提供するための手段として代替的に説明することができる。また、材料が特定の構成要素に関して開示されているが、他の材料が使用されてもよい。したがって、上記の説明文及び添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、組み合わせ、及び変形を、開示される形態の範囲に含まれるものとして網羅することを意図としたものである点を理解されたい。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような修正、変形、変化、置換、修正、及び等価物を網羅することを意図する。
【０４５７】
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例を用いて装置及び／又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、１つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。
【０４５８】
様々な開示された態様を実行するように論理をプログラムするために使用される命令は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、キャッシュ、フラッシュメモリ、又は他のストレージなどのシステム内メモリに記憶され得る。更に、命令は、ネットワークを介して、又は他のコンピュータ可読媒体によって分配され得る。したがって、機械可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は送信するための任意の機構が挙げられ得るが、フロッピーディスケット、光ディスク、コンパクトディスク、読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、並びに磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は、電気的、光学的、音響的、若しくは他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）を介してインターネットを介した情報の送信に使用される有形機械可読ストレージに限定されない。したがって、非一時的コンピュータ可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で電子命令又は情報を記憶又は送信するのに好適な任意の種類の有形機械可読媒体が挙げられる。
【０４５９】
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理機構（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光−電気設備）を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。
【０４６０】
本明細書の任意の態様で使用される場合、用語「論理」は、前述の動作のいずれかを実行するように構成されたアプリケーション、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又は回路を指し得る。ソフトウェアは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記録されたソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セット、及び／又はデータとして具現化されてもよい。ファームウェアは、メモリ装置内のコード、命令、若しくは命令セット、及び／又はハードコードされた（例えば、不揮発性の）データとして具現化されてもよい。
【０４６１】
本明細書の任意の態様で使用するとき、用語「構成要素」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェアのどちらかであるコンピュータ関連エンティティを指すことができる。
【０４６２】
本明細書の任意の態様で使用するとき、「アルゴリズム」とは、所望の結果につながる工程の自己無撞着シーケンスを指し、「工程」とは、必ずしも必要ではないが、記憶、転送、結合、比較、及び別様に操作されることが可能な電気又は磁気信号の形態をなすことができる物理量及び／又は論理状態の操作を指す。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、番号などとして言及することが一般的な扱い方である。これらの及び類似の用語は、適切な物理量と関連付けられてもよく、また単に、これらの量及び／又は状態に適用される便利なラベルである。
【０４６３】
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  Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ  ２．０」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。
【０４６４】
別段の明確な定めがない限り、前述の開示から明らかなように、前述の開示全体を通じて、「処理する」、「計算する」、「算出する」、「決定する」、「表示する」などの用語を使用する議論は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内で物理（電子的）量として表現されるデータを、コンピュータシステムのメモリ若しくはレジスタ又はそのような情報記憶、伝送、若しくは表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと操作し変換する、コンピュータシステム又は類似の電子計算装置の動作及び処理を指していることが理解されよう。
【０４６５】
１つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
【０４６６】
「近位」及び「遠位」という用語は、本明細書では、外科用器具のハンドル部分を操作する臨床医を基準として使用される。「近位」という用語は、臨床医に最も近い部分を指し、「遠位」という用語は、臨床医から離れた位置にある部分を指す。便宜上及び明確性のために、「垂直」、「水平」、「上」、及び「下」などの空間的用語が、本明細書において図面に対して使用され得ることが更に理解されよう。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用されるものであり、これらの用語は限定的及び／又は絶対的であることを意図したものではない。
【０４６７】
当業者は、一般に、本明細書で使用され、かつ特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用される用語は、概して「オープンな」用語として意図されるものである（例えば、「含む（including）」という用語は、「〜を含むが、それらに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は「〜を少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は「〜を含むが、それらに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきであるなど）ことを理解するであろう。更に、導入された請求項記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、かかる意図は当該請求項中に明確に記載され、またかかる記載がない場合は、かかる意図は存在しないことが、当業者には理解されるであろう。例えば、理解を助けるものとして、後続の添付の特許請求の範囲は、「少なくとも１つの（at least one）」及び「１つ以上の（one or more）」という導入句を、請求項記載を導入するために含むことがある。しかしながら、かかる句の使用は、「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞によって請求項記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ以上の」又は「少なくとも１つの」といった導入句及び「ａ」又は「ａｎ」という不定冠詞が含まれる場合であっても、かかる導入された請求項記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つのみ含む請求項に限定されると示唆されるものと解釈されるべきではない（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」を意味するものと解釈されるべきである）。定冠詞を使用して請求項記載を導入する場合にも、同様のことが当てはまる。
【０４６８】
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ以上の選択的な用語を表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。
【０４６９】
添付の特許請求の範囲に関して、当業者は、本明細書における引用した動作は一般に、任意の順序で実施され得ることを理解するであろう。また、様々な動作のフロー図がシーケンス（複数可）で示されているが、様々な動作は、例示されたもの以外の順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよいことが理解されるべきである。かかる代替の順序付けの例は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、重複、交互配置、割り込み、再順序付け、増加的、予備的、追加的、同時、逆、又は他の異なる順序付けを含んでもよい。更に、「〜に応答する」、「〜に関連する」といった用語、又は他の過去時制の形容詞は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、かかる変化形を除外することが意図されるものではない。
【０４７０】
「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、特定の特徴部、構造、又は特性は、１つ以上の態様において任意の好適な様式で組み合わせることができる。
【０４７１】
本明細書で参照され、かつ／又は任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、又は他の開示資料は、組み込まれる資料が本明細書と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。それ自体、また必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載される開示内容は、参考として本明細書に組み込まれているあらゆる矛盾する記載に優先するものとする。現行の定義、見解、又は本明細書に記載されるその他の開示内容と矛盾する任意の内容、又はそれらの部分は本明細書に参考として組み込まれるものとするが、参照内容と現行の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ、参照されるものとする。
【０４７２】
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【０４７３】
「エネルギーモダリティの割合に基づく組織に印加される圧縮力の調節」の見出しの下に本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の実施例で提示される。
【０４７４】
実施例１．外科用器具によって印加される圧縮力を調節する方法であって、外科用器具は、エンドエフェクタと、外科用器具に複数のエネルギーモダリティを送達するように構成された発生器からエネルギーモダリティを受容するように構成されたクランプアームと、を備える。この方法は、制御回路によって、外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定することと、制御回路によって、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定することと、制御回路によって、外科用器具に送達する複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択することと、制御回路によって、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成することと、制御回路によって、外科用器具に送達する複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択することと、制御回路によって、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成することと、発生器によって、第１及び第２の信号波形を出力してエネルギーをエンドエフェクタに送達することと、制御回路によって、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とクランプアームとの間の間隙の大きさを変化させることによって、エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節することと、を含む。
【０４７５】
実施例２．第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、実施例１に記載の方法。
【０４７６】
実施例３．組織インピーダンスを判定することは、発生器によって、周波数の範囲にわたってエンドエフェクタに非治療的電気信号を印加することと、制御回路によって、非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定することと、を含む、実施例１又は２に記載の方法。
【０４７７】
実施例４．制御回路によって、第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて割合が判定される、実施例１〜３のいずれか一例に記載の方法。
【０４７８】
実施例５．圧縮力を調節することは、クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることを含み、機械的スイッチの第１の位置は、クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、機械的スイッチの第２の位置は、クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施例１〜４のいずれか一例に記載の方法。
【０４７９】
実施例６．圧縮力を調節することは、クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させることを含み、第１及び第２の信号波形をエンドエフェクタに印加することに基づいて、電気活性ポリマーを膨張させる、実施例１〜５のいずれか一例に記載の方法。
【０４８０】
実施例７．外科用器具は制御回路を備える。制御回路は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具のエンドエフェクタに送達するように構成された発生器に通信可能に連結するように構成されており、制御回路は、外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とエンドエフェクタとの間の間隙を変化させることによって、エンドエフェクタによって組織に印加される圧縮力を調節する、ように更に構成される。
【０４８１】
実施例８．制御回路に連結されたエンドエフェクタを更に備え、エンドエフェクタは、クランプアーム及び超音波ブレードを備える、実施例７に記載の外科用器具。
【０４８２】
実施例９．制御回路に連結された発生器を更に備える、実施例７又は８に記載の外科用器具。
【０４８３】
実施例１０．制御回路は、第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて割合を判定する、実施例７〜１０のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４８４】
実施例１１．制御回路は、クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることに基づいて圧縮力を調節し、機械的スイッチの第１の位置は、クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、機械的スイッチの第２の位置は、クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施例７〜１０のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４８５】
実施例１２．制御回路は、クランプアームに連結された電気活性ポリマーの膨張に基づいて圧縮力を調節し、電気活性ポリマーは、第１及び第２の信号波形をエンドエフェクタに印加することに基づいて膨張する、実施例７〜１１のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４８６】
実施例１３．外科システムは、クラウドコンピューティングシステムから送信される組織治療アルゴリズムを受信するように構成された外科用ハブであって、外科用ハブは、クラウドコンピューティングシステムに通信可能に連結されている、外科用ハブと、外科用ハブに通信可能に連結された外科用器具と、を備え、外科用器具は、エンドエフェクタであって、クランプアームと、超音波ブレードと、を備えるエンドエフェクタと、複数のエネルギーモダリティをエンドエフェクタに送達するように構成された発生器と、エンドエフェクタ及び発生器に通信可能に連結された制御回路であって、制御回路は組織を治療するように構成されており、制御回路は、エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、第１及び第２の信号波形をエンドエフェクタに印加し、第１の信号波形の第２の信号波形に対する割合に基づいて組織と導波管との間の間隙の大きさを変化させることによって、エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する、ように構成されている、制御回路と、を備える、外科システム。
【０４８７】
実施例１４．第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、実施例１３に記載の外科用器具。
【０４８８】
実施例１５．組織インピーダンスを判定するために、制御回路は、周波数の範囲にわたってエンドエフェクタに非治療的電気信号を印加し、非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定する、ように構成されている、実施例１３又は１４に記載の外科用器具。
【０４８９】
実施例１６．制御回路は、第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて割合を判定する、実施例１３〜１５のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４９０】
実施例１７．圧縮力を調節するために、制御回路は、クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させるように構成され、機械的スイッチの第１の位置は、クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、機械的スイッチの第２の位置は、クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施例１３〜１６のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４９１】
実施例１８．圧縮力を調節するために、制御回路は、クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させ、エンドエフェクタに印加された第１及び第２の信号波形に基づいて電気活性ポリマーを膨張させる、ように構成されている、実施例１３〜１７のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４９２】
実施例１９．ＲＦエネルギーモダリティは、圧縮力の第１の範囲に対応し、超音波エネルギーモダリティは圧縮力の第２の範囲に対応し、前記圧縮力の第１の範囲は前記圧縮力の第２の範囲より大きい、実施例１４〜１８のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４９３】
実施例２０．外科用器具は、パッシブ電極及びアクティブ電極を備える、実施例１３〜１９のいずれか一例に記載の外科用器具。
【０４９４】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具によって印加される圧縮力を調節する方法であって、前記外科用器具は、エンドエフェクタと、前記外科用器具に複数のエネルギーモダリティを送達するように構成された発生器からエネルギーモダリティを受容するように構成されたクランプアームと、を備え、前記方法は、
制御回路によって、前記外科用器具の前記エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定することと、
前記制御回路によって、前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定することと、
前記制御回路によって、前記外科用器具に送達する前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択することと、
前記制御回路によって、前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成することと、
前記制御回路によって、前記外科用器具に送達する前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択することと、
前記制御回路によって、前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成することと、
前記発生器によって、前記第１及び第２の信号波形を出力してエネルギーを前記エンドエフェクタに送達することと、
前記制御回路によって、前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて前記組織と前記クランプアームとの間の間隙の大きさを変化させることによって、前記エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節することと、
を含む、方法。
（２）  前記第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、前記第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記組織インピーダンスを判定することは、
前記発生器によって、周波数の範囲にわたって前記エンドエフェクタに非治療的電気信号を印加することと、
前記制御回路によって、前記非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定することと、
を含む、実施態様１に記載の方法。
（４）  前記制御回路によって、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて前記割合が判定される、実施態様１に記載の方法。
（５）  前記圧縮力を調節することは、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることを含み、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施態様１に記載の方法。
【０４９５】
（６）  前記圧縮力を調節することは、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させることを含み、前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加することに基づいて、前記電気活性ポリマーを膨張させる、実施態様１に記載の方法。
（７）  外科用器具であって、
複数のエネルギーモダリティを前記外科用器具のエンドエフェクタに送達するように構成された発生器に通信可能に連結するように構成された制御回路を備え、前記制御回路は、
前記外科用器具のエンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、
前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、
前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、
前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、
前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて組織とエンドエフェクタとの間の間隙を変化させることによって、エンドエフェクタによって組織に印加される圧縮力を調節する、
ように更に構成されている、外科用器具。
（８）  前記制御回路に連結されたエンドエフェクタを更に備え、前記エンドエフェクタは、クランプアーム及び超音波ブレードを備える、実施態様７に記載の外科用器具。
（９）  前記制御回路に連結された発生器を更に備える、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  前記制御回路は、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて割合を判定する、実施態様７に記載の外科用器具。
【０４９６】
（１１）  前記制御回路は、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させることに基づいて前記圧縮力を調節し、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施態様７に記載の外科用器具。
（１２）  前記制御回路は、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーの膨張に基づいて前記圧縮力を調節し、前記電気活性ポリマーは、前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加することに基づいて膨張する、実施態様７に記載の外科用器具。
（１３）  外科システムであって、
クラウドコンピューティングシステムから送信される組織治療アルゴリズムを受信するように構成された外科用ハブであって、前記外科用ハブは、前記クラウドコンピューティングシステムに通信可能に連結されている、外科用ハブと、
前記外科用ハブに通信可能に連結された外科用器具と、を備え、前記外科用器具は、
エンドエフェクタであって、
クランプアームと、
超音波ブレードと、
を備える、エンドエフェクタと、
複数のエネルギーモダリティを前記エンドエフェクタに送達するように構成された発生器と、
前記エンドエフェクタ及び前記発生器に通信可能に連結された制御回路であって、前記制御回路は組織を治療するように構成されており、前記制御回路は、
前記エンドエフェクタと接触している組織の組織インピーダンスを判定し、
前記組織インピーダンスに基づいて組織種を判定し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第１のエネルギーモダリティを選択し、
前記第１のエネルギーモダリティに基づいて第１の信号波形を生成し、
前記複数のエネルギーモダリティのうちの第２のエネルギーモダリティを選択し、
前記第２のエネルギーモダリティに基づいて第２の信号波形を生成し、
前記第１及び第２の信号波形を前記エンドエフェクタに印加し、
前記第１の信号波形の前記第２の信号波形に対する割合に基づいて前記組織と前記導波管との間の間隙の大きさを変化させることによって、前記エンドエフェクタによって印加される圧縮力を調節する、
ように構成されている、制御回路と、
を備える、外科システム。
（１４）  前記第１のエネルギーモダリティは無線周波数（ＲＦ）エネルギーモダリティであり、前記第２のエネルギーモダリティは超音波エネルギーモダリティである、実施態様１３に記載の外科システム。
（１５）  前記組織インピーダンスを判定するために、前記制御回路は、
周波数の範囲にわたって前記エンドエフェクタに非治療的電気信号を印加し、
前記非治療的電気信号のスペクトル分析に基づいてインピーダンス特性パターンを判定する、
ように構成されている、実施態様１３に記載の外科システム。
【０４９７】
（１６）  前記制御回路は、前記第１及び第２の信号波形のそれぞれが外科治療サイクルの間に印加される時間又は前記第１及び第２の信号波形のそれぞれの振幅、あるいはそれらの組み合わせに基づいて前記割合を判定する、実施態様１３に記載の外科システム。
（１７）  前記圧縮力を調節するために、前記制御回路は、前記クランプアームに連結された機械的スイッチを作動させるように構成され、前記機械的スイッチの第１の位置は、前記クランプアームの第１の作動に対応して高圧縮力をもたらし、前記機械的スイッチの第２の位置は、前記クランプアームの第２の作動に対応して低圧縮力をもたらす、実施態様１３に記載の外科システム。
（１８）  前記圧縮力を調節するために、前記制御回路は、前記クランプアームに連結された電気活性ポリマーを膨張させ、前記エンドエフェクタに印加された前記第１及び第２の信号波形に基づいて前記電気活性ポリマーを膨張させる、ように構成されている、実施態様１３に記載の外科システム。
（１９）  前記ＲＦエネルギーモダリティは、圧縮力の第１の範囲に対応し、前記超音波エネルギーモダリティは圧縮力の第２の範囲に対応し、前記圧縮力の第１の範囲は前記圧縮力の第２の範囲より大きい、実施態様１４に記載の外科システム。
（２０）  前記外科用器具は、パッシブ電極及びアクティブ電極を備える、実施態様１３に記載の外科システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４８】
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【図４９】
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【国際調査報告】
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