(57)【要約】  エネルギー外科用器具の起動を制御するための様々なシステム及び方法が開示される。電気外科用器具又は超音波外科用器具などの高度なエネルギー外科用器具は、エンドエフェクタ、アーム、又は外科用器具の他の構成要素の状態又は位置を検出するための１つ又は２つ以上のセンサアセンブリを含むことができる。制御回路は、外科用器具の構成要素の状態又は位置に従って、外科用器具の起動を制御するように構成され得る。
2021508525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具であって、
超音波ブレードと、
開放位置と閉鎖位置との間で、前記超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、
前記超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
前記開放位置と前記閉鎖位置との間の前記アームの位置を感知するように構成されたセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ及び前記センサに接続された制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記センサによって検出された、閾値位置に対する前記アームの位置に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
【請求項２】
前記センサは、ホール効果センサを含む、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項３】
前記アームは、前記ホール効果センサによって検出可能な磁石を含む、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項４】
前記ホール効果センサは、ユーザに配置された磁石を検出するように構成されている、請求項２に記載の外科用器具。
【請求項５】
前記閾値位置は、前記開放位置に対応する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項６】
前記閾値位置は、前記閉鎖位置に対応する、請求項１に記載の外科用器具。
【請求項７】
外科用器具であって、
超音波ブレードと、
開放位置と閉鎖位置との間で、前記超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、
前記超音波ブレードに接続されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
前記アームが前記閉鎖位置に移行するときに第１の力を感知するように構成された第１のセンサと、
前記アームが前記開放位置に移行するときに第２の力を感知するように構成された第２のセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ、前記第１のセンサ、及び前記第２のセンサに接続された制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記第１のセンサによって感知された、第１の閾値に対する前記第１の力、及び前記第２のセンサによって感知された、第２の閾値に対する前記第２の力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
【請求項８】
前記第１のセンサは、触覚スイッチを含む、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項９】
前記触覚スイッチは、２段階触覚スイッチを含む、請求項８に記載の外科用器具。
【請求項１０】
前記第１の閾値は、前記２段階触覚スイッチの第２段階に対応する、請求項９に記載の外科用器具。
【請求項１１】
前記第１のセンサは、前記アームが前記閉鎖位置に移行する際に前記アームが前記第１のセンサに当接するように、前記外科用器具のハウジング上に配設されている、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１２】
前記第２のセンサは、触覚スイッチを含む、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１３】
前記触覚スイッチは、１段階触覚スイッチを含む、請求項１２に記載の外科用器具。
【請求項１４】
前記第２の閾値は、ゼロ以外の力に対応する、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１５】
前記第２のセンサは、前記アームが前記開放位置に移行する際に前記アームが前記第２のセンサに当接するように、前記アームと前記超音波ブレードとの間の回転点に隣接して配設されている、請求項７に記載の外科用器具。
【請求項１６】
外科用器具であって、
超音波ブレードと、
前記超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
自身に対する力を感知するように構成されたセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ及び前記センサに連結された制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記センサによって感知された、閾値力に対する前記力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
【請求項１７】
前記センサは、力感知レジスタを含む、請求項１６に記載の外科用器具。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記センサによって感知された前記力が前記閾値力を超えるとき、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、請求項１６に記載の外科用器具。
【請求項１９】
前記センサは、前記外科用器具の外面上に配設されている、請求項１６に記載の外科用器具。
【請求項２０】
前記センサの出力は、それに対する力の程度に従って変化し、前記制御回路は、前記閾値力を表す閾値に対する、前記センサの前記出力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、請求項１６に記載の外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年８月２８日に出願された「ＡＣＴＩＶＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許非仮出願第１６／１１５，２３８号に対する優先権の利益を主張する。
【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、「ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１７号、及び「ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ  ＳＴＡＴＥ  ＯＦ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ  ＴＨＥＲＥＦＯＲ」と題する２０１８年３月８日出願の米国仮特許出願第６２／６４０，４１５号の優先権の利益を主張する。
【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、「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。
【００１０】
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】
【００１１】
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】
【００１２】
１つの一般的な態様において、外科用器具は、超音波ブレードと、開放位置と閉鎖位置との間で超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、超音波ブレードに接続されたトランスデューサアセンブリと、開放位置と閉鎖位置との間のアームの位置を感知するように構成されたセンサと、トランスデューサアセンブリ及びセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。制御回路は、センサによって検出された、閾値位置に対するアームの位置に応じて、トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている。
【００１３】
別の一般的な態様において、外科用器具は、超音波ブレードと、開放位置と閉鎖位置との間で超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、超音波ブレードに接続されたトランスデューサアセンブリと、アームが閉鎖位置に移行するときに第１の力を感知するように構成された第１のセンサと、アームが開放位置に移行するときに第２の力を感知するように構成された第２のセンサと、トランスデューサアセンブリ、第１のセンサ、及び第２のセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。制御回路は、第１のセンサによって感知された、第１の閾値に対する第１の力、及び第２のセンサによって感知された、第２の閾値に対する第２の力に応じて、トランスデューサアセンブリを起動させるように構成されている。
【００１４】
更に別の一般的な態様では、外科用器具は、超音波ブレードと、超音波ブレードに接続されたトランスデューサアセンブリと、それに対して力を感知するように構成されたセンサと、トランスデューサアセンブリ及びセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。制御回路は、センサにより感知された、閾値力に対する力に応じてトランスデューサアセンブリを起動するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
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発生器モジュールコンボ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、超音波、及び単極接点、並びに排煙構成要素を備える生成モジュールコンボの斜視図である。
【図６】本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジングの複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。
【図７】本開示の少なくとも１つの態様による、複数のモジュールを受容するように構成された垂直モジュール式ハウジングを示す。
【図８】本開示の少なくとも１つの態様による、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドに接続するように構成されたモジュール式通信ハブを備える外科用データネットワークを示す。
【図９】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１０】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接続された複数のモジュールを備える外科用ハブを示す。
【図１１】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制御システムのロジック図を示す。
【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制御回路を示す。
【図１４】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１５】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回路図である。
【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、発生器の一実施例を示す。
【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、図２０の外科システムの図である。
【図２３】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２４】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器のアーキテクチャの構造図である。
【図２５Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。
【図２５Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。
【図２５Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器のアーキテクチャの機能図である。
【図２６Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器の構造的及び機能的態様である。
【図２６Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、発生器の構造的及び機能的態様である。
【図２７】超音波駆動回路の一態様の回路図である。
【図２８】本開示の少なくとも１つの態様による、制御回路の回路図である。
【図２９】本開示の少なくとも１つの態様による、モジュール式超音波外科用器具内に収容される別の電気回路を図示する、簡略化したブロック回路図を示す。
【図３０】本開示の少なくとも１つの態様による、複数の段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、第１段回路が第２段回路と共通している、複数の段に分割された発生器回路を示す。
【図３２】本開示の少なくとも１つの態様による、高周波電流（ＲＦ）を駆動するように構成された駆動回路の一態様の回路図である。
【図３３】外科用器具のために、デュアル発生器システムがＲＦ発生器エネルギーのモダリティと超音波発生器エネルギーのモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路を示す。
【図３４】本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３６】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３７】本開示の少なくとも１つの態様による、アナログ波形の本開示の少なくとも１つの態様による、離散時間デジタル電気信号波形の１サイクル（比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形に重ね合わされて示される）を示す。
【図３８】本開示の少なくとも１つの態様による、超音波外科用器具のシステムを示す。
【図３９Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、圧電トランスデューサを示す。
【図３９Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、圧電トランスデューサを示す。
【図３９Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、圧電トランスデューサを示す。
【図４０】本開示の少なくとも一態様による、超音波導波管、及びその超音波導波管に固定された１つ又は２つ以上の圧電素子を含むＤ３１超音波トランスデューサ構造を例示する。
【図４１】本開示の少なくとも１つの態様による、超音波外科用器具の破断図を示す。
【図４２】本開示の少なくとも１つの態様による、図４１の超音波外科用器具の分解図を示す。
【図４３】本開示の少なくとも１つの態様による、外科システムのブロック図を示す。
【図４４】本開示の少なくとも１つの態様による、ユーザ装着磁気基準を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４５Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、一体型磁気基準を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の線４４−４４に沿った断面図を示す。
【図４５Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、第１の位置における図４５Ａの外科用器具の詳細図を示す。
【図４５Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、第２の位置における図４５Ａの外科用器具の詳細図を示す。
【図４６Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、直交して配向された外科用器具に対する接触を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４６Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、横方向に配向された外科用器具に対する接触を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４７】本開示の少なくとも１つの態様による、図４６Ａ又は図４６Ｂの外科用器具の回路図である。
【図４８Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具が開放位置にあるとき、外科用器具の閉鎖を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４８Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具が第１の閉鎖位置にあるとき、外科用器具の閉鎖を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４８Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具が第２の閉鎖位置にあるとき、外科用器具の閉鎖を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４９Ａ】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具の開放を検出するように構成されたセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図４９Ｂ】本開示の少なくとも１つの態様による、図４９Ａの外科用器具の線４８Ｂ−４８Ｂに沿った断面図を示す。
【図４９Ｃ】本開示の少なくとも１つの態様による、図４９Ａの外科用器具の分解斜視図を示す。
【図４９Ｄ】本開示の少なくとも１つの態様による、図４９Ａの外科用器具の斜視図を示す。
【図４９Ｅ】本開示の少なくとも１つの様態による、図４９Ｄの一部の詳細図を示す。
【図４９Ｆ】本開示の少なくとも１つの態様による、図４９Ａの外科用器具のアームの内面の斜視図を示す。
【図５０】本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具の起動を制御するための一対のセンサを含むセンサアセンブリを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図５１】本開示の少なくとも１つの態様による、停止スイッチを含む外科用器具の斜視図を示す。
【図５２】本開示の少なくとも１つの態様による、センサを含む開創器の斜視図を示す。
【図５３】本開示の少なくとも１つの態様による、手術部位で用いられるディスプレイを含む開創器の斜視図を示す。
【図５４】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表す時間線を示す。
【発明を実施するための形態】
【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、
・「ＢＩＰＯＬＡＲ  ＣＯＭＢＩＮＡＴＩＯＮ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＨＡＴ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＡＬＬＹ  ＡＤＪＵＳＴＳ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＥＮＥＲＧＹ  ＭＯＤＡＬＩＴＹ」と題する米国特許出願整理番号ＥＮＤ８５６６ＵＳＮＰ１／１８０１４３−１号。
【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。
【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、
・「ＳＭＡＲＴ  ＥＮＥＲＧＹ  ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９２，７６８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、
・「ＤＵＡＬ  ＩＮ−ＳＥＲＩＥＳ  ＬＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＳＭＡＬＬ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する米国特許出願第１６／０２４，２７３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、
・「ＤＵＡＬ  ＩＮ−ＳＥＲＩＥＳ  ＬＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＳＭＡＬＬ  ＤＲＯＰＬＥＴ  ＦＩＬＴＥＲＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６９１，２５１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。
【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、
・「ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＳＭＯＫＥ  ＥＶＡＣＵＡＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６５０，８７７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、
・「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、
・「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、
・「ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国特許出願第１５／９４０，７１１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、
・「ＳＥＮＳＩＮＧ  ＡＲＲＡＮＧＥＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＲＯＢＯＴ−ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する米国仮特許出願第６２／６４９，３２３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、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、
・「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。
【００２６】
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、
・「ＲＯＢＯＴ  ＡＳＳＩＳＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３３９号。
【００２７】
外科用装置及び発生器の様々な態様を詳細に説明する前に、例示される実施例は、適用又は用途において、添付の図面及び説明で示される部品の構造及び配置の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な実施例は、他の態様、変形形態、及び修正で実施されるか、又はそれらに組み込まれてもよく、様々な方法で実施又は実行されてもよい。更に、特に明記しない限り、本明細書で用いられる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な実施例を説明する目的で選択されたものであり、それらを限定するためのものではない。更に、以下に記述される態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち１つ又は２つ以上を、以下に記述される他の態様、態様の具現、及び／又は実施例のうち任意の１つ又は２つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。
【００２８】
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。
【００２９】
図１を参照すると、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００は、１つ又は２つ以上の外科システム１０２と、クラウドベースのシステム（例えば、ストレージ装置１０５に接続されたリモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４）と、を含む。各外科システム１０２は、リモートサーバ１１３を含み得るクラウド１０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ１０６を含む。一実施例では、図１に示すように、外科システム１０２は、互いに、及び／又はハブ１０６と通信するように構成された、可視化システム１０８と、ロボットシステム１１０と、ハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含む。いくつかの態様では、外科システム１０２は、Ｍ個のハブ１０６と、Ｎ個の可視化システム１０８と、Ｏ個のロボットシステム１１０と、Ｐ個のハンドヘルド式インテリジェント外科用器具１１２と、を含んでもよく、ここでＭ、Ｎ、Ｏ、及びＰは１以上の整数である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
様々な態様では、撮像装置１２４は、少なくとも１つの画像センサと１つ又は２つ以上の光学構成要素とを含む。好適な画像センサとしては、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ及び相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３４】
撮像装置１２４の光学構成要素は、１つ若しくは２つ以上の照明光源及び／又は１つ若しくは２つ以上のレンズを含んでもよい。１つ又は２つ以上の照明光源は、手術野の一部を照明するように方向付けられてもよい。１つ又は２つ以上の画像センサは、組織及び／又は外科用器具から反射又は屈折された光を含む、手術野から反射又は屈折された光を受信することができる。
【００３５】
１つ又は２つ以上の照明光源は、可視スペクトル及び不可視スペクトル内の電磁エネルギーを放射するように構成され得る。光学スペクトル又は発光スペクトルと呼ばれることもある可視スペクトルは、人間の目に可視の（すなわち、人間の目で検出可能な）電磁スペクトルの一部分であり、可視光、又は単に光と呼ばれることがある。典型的な人間の目は、空気中の約３８０ｎｍ〜約７５０ｎｍの波長に反応する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
一態様では、撮像装置は、トポグラフィーと下層構造とを区別するためにマルチスペクトルモニタリングを用いる。マルチスペクトル画像は、電磁スペクトルにわたって特定の波長範囲内の画像データを取り込むものである。波長は、フィルタによって、又は可視光範囲を超える周波数、例えば、ＩＲ及び紫外光を含む特定の波長からの光に感受性の器具を使用することによって分離することができる。スペクトル撮像法は、人間の目がその赤色、緑色、及び青色の受容体で捕捉することのできない追加情報の抽出を可能にすることができる。マルチスペクトル撮像法の使用は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌｅ」の項で詳細に説明されている。マルチスペクトルモニタリングは、１つの手術作業が完了した後に、処置された組織上で上述の試験の１つ又は２つ以上を実施するために手術野を再配置するのに有用なツールであり得る。
【００３９】
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。
【００４０】
様々な態様では、可視化システム１０８は、図２に示されるように、滅菌野に対して戦略的に配置された１つ又は２つ以上の撮像センサと、１つ又は２つ以上の画像処理ユニットと、１つ又は２つ以上のストレージアレイと、１つ又は２つ以上のディスプレイと、を含む。一態様では、可視化システム１０８は、ＨＬ７、ＰＡＣＳ、及びＥＭＲのインターフェースを含む。可視化システム１０８の様々な構成要素については、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる２０１７年１２月２８日出願の「ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＬＡＴＦＯＲＭ」と題する米国仮特許出願第６２／６１１，３４１号の「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌｅ」の項で説明されている。
【００４１】
図２に示すように、一次ディスプレイ１１９は、手術台１１４に位置する操作者に可視であるように、滅菌野内に配置される。加えて、可視化タワー１１１は、滅菌野の外に位置付けられる。可視化タワー１１１は、互いに離れる方に面する第１の非滅菌ディスプレイ１０７及び第２の非滅菌ディスプレイ１０９を含む。ハブ１０６によって誘導される可視化システム１０８は、ディスプレイ１０７、１０９、及び１１９を使用して、滅菌野の内側及び外部の操作者に対する情報フローを調整するように構成されている。例えば、ハブ１０６は、可視化システム１０８に、一次ディスプレイ１１９上の手術部位のライブ映像を維持させながら、撮像装置１２４によって記録される手術部位のスナップショットを非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示させることができる。非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上のスナップショットは、例えば、非滅菌操作者が外科処置に関連する診断工程を実施することを可能にすることができる。
【００４２】
一態様では、ハブ１０６は、滅菌野内で、可視化タワー１１１に位置する非滅菌操作者によって入力された診断入力又はフィードバックを滅菌領域内の一次ディスプレイ１１９に送り、これを手術台に位置する滅菌操作者が見ることができるようにも構成される。一実施例では、入力は、ハブ１０６によって一次ディスプレイ１１９に送ることのできる、非滅菌ディスプレイ１０７又は１０９上に表示されるスナップショットに対する修正の形態であってもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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発生器モジュールコンボと、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。発生器モジュールコンボは、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、発生器モジュールコンボは、更に、排煙構成要素と、発生器モジュールコンボを外科用器具に接続するための少なくとも１つのエネルギー供給ケーブルと、組織への治療エネルギーの印加によって発生した煙、流体、及び／又は微粒子を排出するように構成された少なくとも１つの排煙構成要素と、遠隔手術部位から排煙構成要素まで延在する流体ラインと、を含む。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
図３〜図７を参照すると、発生器モジュール１４０と、排煙モジュール１２６と、吸引／灌注モジュール１２８と、のモジュール式統合を可能にするハブのモジュール式筐体１３６に関する本開示の態様が提示される。ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８間の双方向通信を更に促進する。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６に摺動可能に挿入可能な単一のハウジングユニット１３９内に支持される、統合された単極、双極、及び超音波構成要素を備える発生器モジュールであってもよい。図５に示すように、発生器モジュール１４０は、単極装置１４６、双極装置１４７、及び超音波装置１４８に接続するように構成され得る。あるいは、発生器モジュール１４０は、ハブのモジュール式筐体１３６を介して相互作用する一連の単極、双極、及び／又は超音波発生器モジュールを備えてもよい。ハブのモジュール式筐体１３６は、複数の発生器が単一の発生器として機能するように、複数の発生器の挿入と、ハブのモジュール式筐体１３６にドッキングされた発生器間の双方向通信と、を促進するように構成されてもよい。
【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。
【００５４】
一態様では、ハブのモジュール式筐体１３６は、モジュール１４０、１２６、１２８を摺動可能に受容するように構成された、本明細書ではドロアーとも称されるドッキングステーション又はドロアー１５１を含む。図４は、外科用ハブ筐体１３６、及び外科用ハブ筐体１３６のドッキングステーション１５１に摺動可能に受容可能な発生器モジュールコンボ１４５の部分斜視図を示す。発生器モジュールコンボ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、発生器モジュールコンボ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、発生器モジュールコンボ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。
【００５５】
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。
【００５６】
様々な態様では、吸引／灌注モジュール１２８は、吸い込み（aspiration）流体ライン及び吸引（suction）流体ラインを含む外科用ツールに連結される。一実施例では、吸い込み及び吸引流体ラインは、手術部位から吸引／灌注モジュール１２８に向かって延在する可撓管の形態である。１つ又は２つ以上の駆動システムは、手術部位への、及び手術部位からの流体の灌注及び吸い込みを引き起こすように構成され得る。
【００５７】
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に接続される。
【００５８】
灌注管は流体源と流体連通することができ、吸い込み管は真空源と流体連通することができる。流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８内に収容され得る。一実施例では、流体源及び／又は真空源は、吸引／灌注モジュール１２８とは別にハブ筐体１３６内に収容され得る。このような実施例では、流体インターフェースは、吸引／灌注モジュール１２８を流体源及び／又は真空源に接続するように構成され得る。
【００５９】
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、発生器モジュールコンボ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、発生器モジュールコンボ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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図６は、外科用ハブ２０６の複数のモジュールを受容するように構成された横方向モジュール式ハウジング１６０の複数の横方向ドッキングポートの個々の電力バスアタッチメントを示す。横方向モジュール式ハウジング１６０は、モジュール１６１を横方向に受容して相互接続するように構成される。モジュール１６１は、モジュール１６１を相互接続するためのバックプレーンを含む横方向モジュール式ハウジング１６０のドッキングステーション１６２内に摺動可能に挿入される。図６に示すように、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング１６０内で横方向に配置される。あるいは、モジュール１６１は、横方向モジュール式ハウジング内で垂直方向に配置されてもよい。
【００６４】
図７は、外科用ハブ１０６の複数のモジュール１６５を受容するように構成された垂直モジュール式ハウジング１６４を示す。モジュール１６５は、モジュール１６５を相互接続するためのバックプレーンを含む垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングステーション又はドロアー１６７内に摺動可能に挿入される。垂直モジュール式ハウジング１６４のドロアー１６７は垂直方向に配置されているが、特定の場合では、垂直モジュール式ハウジング１６４は、横方向に配置されたドロアーを含んでもよい。更に、モジュール１６５は、垂直モジュール式ハウジング１６４のドッキングポートを介して互いに相互作用し得る。図７の実施例では、モジュール１６５の動作に関連するデータを表示するためのディスプレイ１７７が提供される。加えて、垂直モジュール式ハウジング１６４は、マスタモジュール１７８内に摺動可能に受容される複数のサブモジュールを収容するマスタモジュール１７８を含む。
【００６５】
様々な態様では、撮像モジュール１３８は、内蔵型のビデオプロセッサ及びモジュール式光源を備え、様々な撮像装置と共に使用するように適合されている。一態様では、撮像装置は、光源モジュール及びカメラモジュールと共に組み立てることが可能なモジュール式ハウジングで構成される。ハウジングは、使い捨て式ハウジングであってもよい。少なくとも１つの実施例では、使い捨て式ハウジングは、再利用可能なコントローラ、光源モジュール、及びカメラモジュールと取り外し可能に連結される。光源モジュール及び／又はカメラモジュールは、外科処置の種類に応じて選択的に選択することができる。一態様では、カメラモジュールはＣＣＤセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールはＣＭＯＳセンサを含む。別の態様では、カメラモジュールは走査されたビームの撮像用に構成される。同様に、光源モジュールは、外科処置に応じて白色光又は異なる光を送達するように構成することができる。
【００６６】
外科処置中に、手術野から外科用装置を除去して異なるカメラ又は異なる光源を含む別の外科用装置と交換することは非効率的であり得る。手術野の視野を一時的に喪失することは、望ましからぬ結果をもたらし得る。本開示のモジュール撮像装置は、手術野から撮像装置を除去する必要なく、外科処置中に光源モジュール又はカメラモジュール中間体（midstream）の交換を可能にするように構成される。
【００６７】
一態様では、撮像装置は、複数のチャネルを含む管状ハウジングを備える。第１のチャネルは、第１のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得るカメラモジュールを摺動可能に受容するように構成されている。第２のチャネルは、第２のチャネルとスナップ嵌め係合するように構成され得る光源モジュールを摺動可能に受容するように構成されている。別の実施例では、カメラモジュール及び／又は光源モジュールは、これらの対応するチャネル内の最終位置へと回転させることができる。スナップ嵌め係合の代わりにねじ係合が採用されてもよい。
【００６８】
様々な実施例で、複数の撮像装置が、複数の視野を提供するために手術野内の様々な位置に位置決めされる。撮像モジュール１３８は、最適な視野を提供するために撮像装置間を切り替えるように構成することができる。様々な態様では、撮像モジュール１３８は、異なる撮像装置からの画像を統合するように構成することができる。
【００６９】
本開示と共に使用するのに好適な様々な画像プロセッサ及び撮像装置は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＣＯＭＢＩＮＥＤ  ＳＢＩ  ＡＮＤ  ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮＡＬ  ＩＭＡＧＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ」と題する２０１１年８月９日発行の米国特許第７，９９５，０４５号に記載されている。更に、その全体が参照により本明細書に組み込まれる「ＳＢＩ  ＭＯＴＩＯＮ  ＡＲＴＩＦＡＣＴ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」と題する２０１１年７月１９日発行の米国特許第７，９８２，７７６号は、画像データからモーションアーチファクトを除去するための様々なシステムについて記載している。こうしたシステムは、撮像モジュール１３８と一体化され得る。更に、「ＣＯＮＴＲＯＬＬＡＢＬＥ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＳＯＵＲＣＥ  ＴＯ  ＦＩＸＴＵＲＥ  ＩＮＴＲＡＣＯＲＰＯＲＥＡＬ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する２０１１年１２月１５日公開の米国特許出願公開第２０１１／０３０６８４０号、及び「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ  Ａ  ＭＩＮＩＭＡＬＬＹ  ＩＮＶＡＳＩＶＥ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ」と題する２０１４年８月２８日公開の米国特許出願公開第２０１４／０２４３５９７号は、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００７０】
図８は、医療施設の１つ又は２つ以上の手術室、又は外科処置のための専門設備を備えた医療施設内の任意の部屋に配置されたモジュール式装置をクラウドベースのシステム（例えばストレージ装置２０５に接続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に接続することができる。外科用データネットワーク２０１は、受動的、インテリジェント、又は切替式として構成されてもよい。受動的外科用データネットワークはデータの導管として機能し、データが１つの装置（又はセグメント）から別の装置（又はセグメント）に、及びクラウドコンピューティングリソースに行くことを可能にする。インテリジェントな外科用データネットワークは、トラフィックが監視対象の外科用データネットワークを通過することを可能にし、ネットワークハブ２０７又はネットワークスイッチ２０９内の各ポートを構成する追加の機構を含む。インテリジェントな外科用データネットワークは、管理可能なハブ又はスイッチと称され得る。スイッチングハブは、各パケットの宛先アドレスを読み取り、次いでパケットを正しいポートに転送する。
【００７１】
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に接続されてもよい。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に接続され、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に接続されてもよい。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に接続されて、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。
【００７２】
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、内視鏡に接続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接続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、ディスプレイに接続された外科用装置、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。
【００７３】
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接続された装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍのいずれか１つ又は全ては、リアルタイムでデータを収集し、データ処理及び操作のためにデータをクラウドコンピュータに転送することができる。クラウドコンピューティングは、ソフトウェアアプリケーションを取り扱うために、ローカルサーバ又はパーソナル装置を有するのではなく、共有コンピューティングリソースに依存することは理解されるであろう。用語「クラウド」は「インターネット」の隠喩として用いられ得るが、この用語はそのように限定はされない。したがって、用語「クラウドコンピューティング」は、本明細書では「インターネットベースのコンピューティングの一種」を指すために用いることができ、この場合、サーバ、ストレージ、及びアプリケーションなどの様々なサービスは、手術現場（例えば、固定式、移動式、一時的、又は現場の手術室又は空間）に位置するモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に、かつインターネットを介してモジュール式通信ハブ２０３及び／又はコンピュータシステム２１０に接続された装置に送達される。クラウドインフラストラクチャは、クラウドサービスプロバイダによって維持され得る。この文脈において、クラウドサービスプロバイダは、１つ又は２つ以上の手術室内に位置する装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍの使用及び制御を調整する事業体であり得る。クラウドコンピューティングサービスは、スマート外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置によって収集されたデータに基づいて、多数の計算を実行することができる。ハブハードウェアは、複数の装置又は接続部がクラウドコンピューティングリソース及びストレージと通信するコンピュータに接続することを可能にする。
【００７４】
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。
【００７５】
一実装態様では、手術室装置１ａ〜１ｎは、ネットワークハブに対する装置１ａ〜１ｎの構成に応じて、有線チャネル又は無線チャネルを介してモジュール式通信ハブ２０３に接続されてもよい。ネットワークハブ２０７は、一態様では、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの物理層上で機能するローカルネットワークブロードキャスト装置として実装されてもよい。ネットワークハブは、同じ手術室ネットワーク内に位置する装置１ａ〜１ｎに接続性を提供する。ネットワークハブ２０７は、パケット形態のデータを収集し、それらを半二重モードでルータに送信する。ネットワークハブ２０７は、装置データを転送するための任意の媒体アクセス制御／インターネットプロトコル（ＭＡＣ／ＩＰ）は記憶しない。装置１ａ〜１ｎのうちの１つのみが、ネットワークハブ２０７を介して一度にデータを送信することができる。ネットワークハブ２０７は、情報の送信先に関する経路選択テーブル又はインテリジェンスを有さず、全てのネットワークデータを各コネクション全体、及びクラウド２０４上のリモートサーバ２１３（図９）にブロードキャストする。ネットワークハブ２０７は、コリジョンなどの基本的なネットワークエラーを検出することができるが、全ての情報を複数のポートにブロードキャストすることは、セキュリティリスクとなりボトルネックを引き起こすおそれがある。
【００７６】
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。
【００７７】
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に接続される。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。
【００７８】
一実施例では、ネットワークハブ２０７は、複数のＵＳＢ装置をホストコンピュータに接続することを可能にするＵＳＢハブとして実装されてもよい。ＵＳＢハブは、装置をホストシステムコンピュータに接続するために利用可能なポートが多くなるように、単一のＵＳＢポートをいくつかの階層に拡張することができる。ネットワークハブ２０７は、有線チャネル又は無線チャネルを介して情報を受信するための有線又は無線能力を含むことができる。一態様では、無線ＵＳＢ短距離高帯域無線通信プロトコルが、手術室内に位置する装置１ａ〜１ｎと装置２ａ〜２ｍとの間の通信のために使用されてもよい。
【００７９】
他の実施例では、手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍは、固定及びモバイル装置から短距離にわたってデータを交換し（２．４〜２．４８５ＧＨｚのＩＳＭ帯域における短波長ＵＨＦ電波を使用して）、かつパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を構築するために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術規格を介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。他の態様では、手術室装置１ａ〜１ｎ／２ａ〜２ｍは、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリー）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリー）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、並びにＥｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、及びこれらのイーサネット派生物、のみならず３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降と指定される任意の他の無線及び有線プロトコルが挙げられるがこれらに限定されない数多くの無線又は有線通信規格又はプロトコルを介してモジュール式通信ハブ２０３と通信することができる。コンピューティングモジュールは、複数の通信モジュールを含んでもよい。例えば、第１の通信モジュールは、Ｗｉ−Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短距離無線通信専用であってもよく、第２の通信モジュールは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ−ＤＯなどの長距離無線通信専用であってもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
図９は、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００を示す。コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム１００と類似している。例えば、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、多くの点で外科システム１０２と類似する１つ又は２つ以上の外科システム２０２を含む。各外科システム２０２は、リモートサーバ２１３を含み得るクラウド２０４と通信する少なくとも１つの外科用ハブ２０６を含む。一態様では、コンピュータ実装インタラクティブ外科システム２００は、例えば、インテリジェント外科用器具、ロボット、及び手術室内に位置する他のコンピュータ化装置などの複数の手術室装置に接続されたモジュール式制御タワー２３６を備える。図１０に示されるように、モジュール式制御タワー２３６は、コンピュータシステム２１０に接続されたモジュール式通信ハブ２０３を備える。図９の実施例に例示するように、モジュール式制御タワー２３６は、内視鏡２３９に接続された撮像モジュール２３８、エネルギー装置２４１に接続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に接続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に接続される。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接続される。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に接続されてもよい。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）に接続されてもよい。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。
【００８３】
図１０は、モジュール式制御タワー２３６に接続された複数のモジュールを備える外科用ハブ２０６を示す。モジュール式制御タワー２３６は、例えばネットワーク接続装置などのモジュール式通信ハブ２０３と、例えば局所処理、可視化、及び撮像を提供するためのコンピュータシステム２１０と、を備える。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３は、モジュール式通信ハブ２０３に接続できるモジュール（例えば、装置）の数を拡張するために階層化構成で接続されて、モジュールに関連付けられたデータをコンピュータシステム２１０、クラウドコンピューティングリソース、又はその両方に転送することができる。図１０に示すように、モジュール式通信ハブ２０３内のネットワークハブ／スイッチのそれぞれは、３つの下流ポート及び１つの上流ポートを含む。上流のネットワークハブ／スイッチは、クラウドコンピューティングリソース及びローカルディスプレイ２１７への通信接続を提供するためにプロセッサに接続される。クラウド２０４への通信は、有線又は無線通信チャネルのいずれかを介して行うことができる。
【００８４】
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。
【００８５】
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に接続される。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。
【００８６】
プロセッサ２４４は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は、１つ若しくは２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ若しくは２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
ユーザは、Ｉ／Ｏインターフェース２５１に接続された入力装置（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。
【００９２】
コンピュータシステム２１０は、クラウドコンピュータ（複数可）などの１つ若しくは２つ以上の遠隔コンピュータ又はローカルコンピュータへの論理接続を使用するネットワーク化環境で動作することができる。遠隔クラウドコンピュータ（複数可）は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ワークステーション、マイクロプロセッサベースの機器、ピア装置、又は他の一般的なネットワークノードなどであり得、典型的には、コンピュータシステムに関して説明される要素の多く又は全てを含む。簡潔にするために、遠隔コンピュータ（複数可）と共にメモリストレージ装置のみが示される。遠隔コンピュータ（複数可）は、ネットワークインターフェースを介してコンピュータシステムに論理的に接続され、続いて、通信接続を介して物理的に接続される。ネットワークインターフェースは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワークを包含する。ＬＡＮ技術としては、光ファイバ分散データインターフェース（ＦＤＤＩ）、銅線分散データインターフェース（ＣＤＤＩ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＥＥＥ８０２．３、Ｔｏｋｅｎ  Ｒｉｎｇ／ＩＥＥＥ８０２．５などが挙げられる。ＷＡＮ技術としては、ポイントツーポイントリンク、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）及びその変形などの回路交換ネットワーク、パケット交換ネットワーク、並びにデジタル加入者回線（ＤＳＬ）が挙げられるがこれらに限定されない。
【００９３】
様々な態様では、図１０のコンピュータシステム２１０、図９〜図１０の撮像モジュール２３８、及び／又は可視化システム２０８、及び／又はプロセッサモジュール２３２は、画像プロセッサ、画像処理エンジン、メディアプロセッサ、又はデジタル画像の処理に使用される任意の専用デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。画像プロセッサは、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）、又は複数命令複数データ（ＭＩＭＤ）技術を用いた並列コンピューティングを使用して速度及び効率を高めることができる。デジタル画像処理エンジンは、様々なタスクを実行することができる。画像プロセッサは、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えるチップ上のシステムであってもよい。
【００９４】
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。
【００９５】
図１１は、本開示の少なくとも１つの態様による、ＵＳＢネットワークハブ３００装置の一態様の機能ブロック図を示す。図示した態様では、ＵＳＢネットワークハブ装置３００は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製ＴＵＳＢ２０３６集積回路ハブを採用する。ＵＳＢネットワークハブ３００は、ＵＳＢ２．０規格に準拠する、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び最大３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８を提供するＣＭＯＳ装置である。上流ＵＳＢ送受信ポート３０２は、差動データプラス（ＤＰ０）入力とペアリングされた差動データマイナス（ＤＭ０）入力を含む差動ルートデータポートである。３つの下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、各ポートが差動データマイナス（ＤＭ１〜ＤＭ３）出力とペアリングした差動データプラス（ＤＰ１〜ＤＰ３）出力を含む差動データポートである。
【００９６】
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、マイクロコントローラの代わりにデジタル状態マシンを備えて実装され、ファームウェアのプログラミングを必要としない。完全準拠したＵＳＢ送受信機が、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２及び全ての下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８の回路に統合される。下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８は、ポートに取り付けられた装置の速度に応じてスルーレートを自動的に設定することによって、最高速度及び低速の装置の両方をサポートする。ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、バスパワーモード又はセルフパワーモードのいずれかで構成されてもよく、電力を管理するためのハブパワー論理３１２を含む。
【００９７】
ＵＳＢネットワークハブ３００装置は、シリアルインターフェースエンジン３１０（ＳＩＥ）を含む。ＳＩＥ３１０は、ＵＳＢネットワークハブ３００ハードウェアのフロントエンドであり、ＵＳＢ仕様書の第８章に記載されているプロトコルの大部分を取り扱う。ＳＩＥ３１０は、典型的には、トランザクションレベルまでのシグナリングを理解する。これが取り扱う機能としては、パケット認識、トランザクションの並べ替え、ＳＯＰ、ＥＯＰ、ＲＥＳＥＴ、及びＲＥＳＵＭＥ信号の検出／生成、クロック／データ分離、非ゼロ復帰逆転（ＮＲＺＩ）データ符号化／復号及びビットスタッフィング、ＣＲＣ生成及びチェック（トークン及びデータ）、パケットＩＤ（ＰＩＤ）の生成、及びチェック／復号、並びに／又はシリアル・パラレル／パラレル・シリアル変換が挙げられ得る。３１０はクロック入力３１４を受信し、ポート論理回路３２０、３２２、３２４を介して上流ＵＳＢ送受信ポート３０２と下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８との間の通信を制御するためにサスペンド／レジューム論理並びにフレームタイマー３１６回路及びハブリピータ回路３１８に接続される。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に接続される。
【００９８】
様々な態様では、ＵＳＢネットワークハブ３００は、最大６つの論理層（階層）内に構成された１２７個の機能を単一のコンピュータに接続することができる。更に、ＵＳＢネットワークハブ３００は、通信及び電力分配の両方を提供する標準化された４本のワイヤケーブルを使用して全ての周辺機器に接続することができる。電力構成は、バスパワーモード及びセルフパワーモードである。ＵＳＢネットワークハブ３００は、個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるバスパワーハブ、及び個々のポート電力管理又は連動ポート電力管理のいずれかを備えるセルフパワーハブの、電力管理の４つのモードをサポートするように構成されてもよい。一態様では、ＵＳＢケーブル、ＵＳＢネットワークハブ３００を使用して、上流ＵＳＢ送受信ポート３０２はＵＳＢホストコントローラにプラグ接続され、下流ＵＳＢ送受信ポート３０４、３０６、３０８はＵＳＢに互換性のある装置を接続するために露出される、といった具合である。
【００９９】
外科用器具のハードウェア
図１２は、本開示の１つ又は２つ以上の態様による、外科用器具又はツールの制御システム４７０の論理図を示す。システム４７０は制御回路を備える。制御回路は、プロセッサ４６２及びメモリ４６８を備えるマイクロコントローラ４６１を含む。例えば、センサ４７２、４７４、４７６のうちの１つ又は２つ以上が、プロセッサ４６２にリアルタイムなフィードバックを提供する。モータ駆動器４９２によって駆動されるモータ４８２は、長手方向に移動可能な変位部材を動作可能に連結し、クランプアーム閉鎖部材を駆動する。追跡システム４８０は、長手方向に移動可能な変位部材の位置を決定するように構成されている。位置情報は、長手方向に移動可能な駆動部材の位置及び閉鎖部材の位置を決定するようにプログラム又は構成可能なプロセッサ４６２に提供される。閉鎖管の移動、シャフトの回転、関節運動、若しくはクランプアームの閉鎖、又は上記の組み合わせを制御するために、ツールドライバインターフェースに追加のモータが提供されてもよい。ディスプレイ４７３は、器具の様々な動作条件を表示し、データ入力のためのタッチスクリーン機能を含んでもよい。ディスプレイ４７３上に表示された情報は、内視鏡撮像モジュールを介して取得された画像とオーバーレイさせることができる。
【０１００】
一態様では、マイクロコントローラ４６１は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、主マイクロコントローラ４６１は、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルＳＲＡＭ、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部ＲＯＭ、２ＫＢのＥＥＰＲＯＭ、１つ若しくは２つ以上のＰＷＭモジュール、１つ若しくは２つ以上のＱＥＩアナログ、及び／又は１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ若しくは２つ以上の１２ビットＡＤＣを含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、電源アセンブリに接続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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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に接続されてもよい。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接続されてもよい。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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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接続され、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
例えば歪みゲージ又は微小歪みゲージなどのセンサ４７４は、例えば、アンビルに適用される閉鎖力を示すことができる、クランプ動作中にアンビルに及ぼされる歪みの振幅などのエンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成される。測定された歪みは、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。センサ４７４の代わりに、又はこれに加えて、例えば、負荷センサなどのセンサ４７６が、閉鎖駆動システムが超音波又は電気外科用器具内のステープラ又はクランプアーム内のアンビルに加える閉鎖力を測定することができる。例えば、負荷センサなどのセンサ４７６は、外科用器具若しくはツールのクランプアームに連結された閉鎖部材に加えられる発射力、又はクランプアームによって超音波若しくは電気外科用器具のジョー内に位置する組織に加えられる力を測定することができる。あるいは、モータ４８２による電流引き込みを測定するために、電流センサ４７８を用いることができる。変位部材はまた、クランプアームに係合してクランプアームを開閉するように構成されてもよい。力センサは、組織上のクランプ力を測定するように構成されてもよい。変位部材を前進させるのに必要な力は、例えば、モータ４８２によって引き込まれる電流に相当し得る。測定された力は、デジタル信号に変換されて、プロセッサ４６２に提供される。
【０１１６】
一形態では、歪みゲージセンサ４７４を使用して、エンドエフェクタによって組織に加えられる力を測定することができる。治療される組織に対するエンドエフェクタによる力を測定するために、歪みゲージをエンドエフェクタに連結することができる。エンドエフェクタによって把持された組織に印加される力を測定するためのシステムは、例えば、エンドエフェクタの１つ又は２つ以上のパラメータを測定するように構成された微小歪みゲージなどの歪みゲージセンサ４７４を備える。一態様では、歪みゲージセンサ４７４は、把持動作中にエンドエフェクタのジョー部材に及ぼされる歪みの振幅又は大きさを測定することができ、これは組織の圧縮を示すことができる。測定された歪みはデジタル信号に変換されて、マイクロコントローラ４６１のプロセッサ４６２に提供される。負荷センサ４７６は、例えば、アンビルとステープルカートリッジとの間に捕捉された組織を切断するために、ナイフ要素を操作するのに用いられる力を測定することができる。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。
【０１１７】
センサ４７４、４７６によってそれぞれ測定される、組織の圧縮、組織の厚さ、及び／又はエンドエフェクタを組織上で閉鎖するのに必要な力の測定値は、発射部材の選択された位置、及び／又は発射部材の速度の対応する値を特性決定するために、マイクロコントローラ４６１によって使用することができる。一例では、メモリ４６８は、評価の際にマイクロコントローラ４６１によって用いることができる技術、等式及び／又はルックアップテーブルを記憶することができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
図１３は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された制御回路５００を示す。制御回路５００は、本明細書に説明される様々なプロセスを実装するように構成することができる。制御回路５００は、少なくとも１つのメモリ回路５０４に接続された１つ又は２つ以上のプロセッサ５０２（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ）を備えるマイクロコントローラを備えることができる。メモリ回路５０４は、プロセッサ５０２によって実行されると、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するための機械命令をプロセッサ５０２に実行させる、機械実行可能命令を記憶する。プロセッサ５０２は、当該技術分野で既知の多数のシングル又はマルチコアプロセッサのうち任意の１つであってもよい。メモリ回路５０４は、揮発性及び不揮発性のストレージ媒体を含むことができる。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。
【０１２０】
図１４は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された組み合わせ論理回路５１０を示す。組み合わせ論理回路５１０は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。組み合わせ論理回路５１０は、入力５１４で外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５１２によってデータを処理し、出力５１６を提供するように構成された組み合わせ論理５１２を含む有限状態マシンを含み得る。
【０１２１】
図１５は、本開示の一態様による、外科用器具又はツールの態様を制御するように構成された順序論理回路５２０を示す。順序論理回路５２０又は組み合わせ論理５２２は、本明細書に記載される様々なプロセスを実装するように構成することができる。順序論理回路５２０は有限状態マシンを含んでもよい。順序論理回路５２０は、例えば、組み合わせ論理５２２、少なくとも１つのメモリ回路５２４、及びクロック５２９を含んでもよい。少なくとも１つのメモリ回路５２４は、有限状態マシンの現在の状態を記憶することができる。特定の例では、順序論理回路５２０は、同期式又は非同期式であってもよい。組み合わせ論理５２２は、入力５２６から外科用器具又はツールと関連付けられたデータを受信し、組み合わせ論理５２２によってデータを処理し、出力５２８を提供するように構成される。他の態様では、回路は、プロセッサ（例えば、図１３のプロセッサ５０２）と、本明細書の様々なプロセスを実装する有限状態マシンと、の組み合わせを含んでもよい。他の態様では、有限状態マシンは、組み合わせ論理回路（例えば図１４の組み合わせ論理回路５１０）と順序論理回路５２０の組み合わせを含むことができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。いくつかの実施例では、制御回路７６０は、１つ若しくは２つ以上のマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又はプロセッサ若しくは複数のプロセッサに、記載される方法で変位部材、例えば閉鎖部材７６４を制御させる命令を実行するための他の好適なプロセッサを備えてもよい。一態様では、タイマー／カウンタ７８１は、経過時間又はデジタルカウントなどの出力信号を制御回路７６０に提供して、位置センサ７８４によって判定された閉鎖部材７６４の位置をタイマー／カウンタ７８１の出力と相関させ、その結果、制御回路７６０は、開始位置に対する特定の時間（ｔ）における閉鎖部材７６４の位置を判定することができる。タイマー／カウンタ７８１は、経過時間を測定するか、外部イベントを計数するか、又は外部イベントの時間を測定するように構成されてよい。
【０１２４】
制御回路７６０は、モータ設定値信号７７２を生成してもよい。モータ設定値信号７７２は、モータコントローラ７５８に提供されてもよい。モータコントローラ７５８は、本明細書で説明するように、モータ７５４にモータ駆動信号７７４を提供してモータ７５４を駆動するように構成された１つ又は２つ以上の回路を備えてもよい。いくつかの実施例では、モータ７５４は、ブラシ付きＤＣ電動モータであってもよい。例えば、モータ７５４の速度は、モータ駆動信号７７４に比例してもよい。いくつかの例では、モータ７５４はブラシレスＤＣ電動モータであってもよく、モータ駆動信号７７４は、モータ７５４の１つ又は２つ以上の固定子巻線に提供されるＰＷＭ信号を含んでもよい。また、いくつかの実施例では、モータコントローラ７５８は省略されてもよく、制御回路７６０がモータ駆動信号７７４を直接生成してもよい。
【０１２５】
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つ又は２つ以上のギア又は他の連結構成要素を含んでもよい。位置センサ７８４は、閉鎖部材７６４の位置を感知し得る。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、一部の実施例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータ７５４が実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、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、又は器具の他の任意の部分に位置することができる。
【０１２６】
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７５２上に位置付けられ、外科用器具７５０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７５２の１つ若しくは２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
【０１２７】
１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、クランプ状態の間のクランプアーム７６６における歪みの大きさを測定するように構成された、微小歪みゲージなどの歪みゲージを備えてもよい。歪みゲージは、歪みの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。
【０１２８】
センサ７８８は、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７６６に及ぼされる力を測定するように構成され得る。例えば、１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖管によってクランプアーム７６６に適用される閉鎖力を検出するために、閉鎖管とクランプアーム７６６との間の相互作用点に位置してもよい。クランプアーム７６６に対して及ぼされる力は、クランプアーム７６６と超音波ブレード７６８との間に捕捉された組織切片が受ける組織圧縮を表すものであり得る。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、閉鎖駆動システムに沿った様々な相互作用点に配置されて、閉鎖駆動システムによってクランプアーム７６６に適用される閉鎖力を検出することができる。１つ又は２つ以上のセンサ７８８は、制御回路７６０のプロセッサによるクランプ動作中にリアルタイムでサンプリングされてもよい。制御回路７６０は、リアルタイムのサンプル測定値を受信して時間ベースの情報を提供及び分析し、クランプアーム７６６に適用される閉鎖力をリアルタイムで評価する。
【０１２９】
モータ７５４によって出さ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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
外科用器具７５０の実際の駆動システムは、ギアボックス、並びに関節運動及び／又はナイフシステムへの機械的連結部を備えるブラシ付きＤＣモータによって、変位部材、切断部材、又は閉鎖部材７６４を駆動するように構成されている。別の例は、交換式シャフト組立体の、例えば変位部材及び関節運動ドライバを操作する電気モータ７５４である。外部影響とは、組織、周囲体、及び物理系上の摩擦などのものの、測定されていない予測不可能な影響である。こうした外部影響は、電気モータ７５４に反して作用する抗力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。
【０１３２】
様々な例示的態様が、モータ駆動の外科用封止及び切断器具を有するエンドエフェクタ７５２を備える外科用器具７５０に関する。例えば、モータ７５４は、エンドエフェクタ７５２の長手方向軸線に沿って遠位方向及び近位方向に変位部材を駆動してもよい。エンドエフェクタ７５２は、枢動可能なクランプアーム７６６と、使用のために構成されるときは、クランプアーム７６６の反対側に位置付けられた超音波ブレード７６８と、を備えてもよい。臨床医は、本明細書に記載されるように、クランプアーム７６６と超音波ブレード７６８との間に組織を把持してもよい。器具７５０を使用する準備が整った場合、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、遠位端に位置付けられた切断要素を備える閉鎖部材７６４は、超音波ブレード７６８とクランプアーム７６６との間の組織を切断することができる。
【０１３３】
様々な実施例で、外科用器具７５０は、１つ又は２つ以上の組織状態に基づいて、例えば閉鎖部材７６４などの変位部材の遠位並進を制御するようにプログラムされた制御回路７６０を備えてもよい。制御回路７６０は、本明細書に説明されるように、直接的又は間接的のいずれかで厚さなどの組織状態を感知するようにプログラムされてもよい。制御回路７６０は、組織状態に基づいて制御プログラムを選択するようにプログラムされてもよい。制御プログラムは、変位部材の遠位運動を記述することができる。様々な組織状態をより良好に処理するために様々な制御プログラムを選択することができる。例えば、より厚い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより低速で、かつ／又はより低電力で並進させるようにプログラムされてもよい。より薄い組織が存在する場合、制御回路７６０は、変位部材をより高速で、かつ／又はより高電力で並進させるようにプログラムされてもよい。
【０１３４】
いつくかの実施例では、制御回路７６０は、最初に、モータ７５４を、変位部材のストロークの第１の開ループ部分に対する開ループ構成で動作させてもよい。ストロークの開ループ部分の間の器具７５０の応答に基づいて、制御回路７６０は、発射制御プログラムを選択してもよい。器具の応答としては、開ループ部分の間の変位部材の並進距離、開ループ部分の間に経過する時間、開ループ部分の間にモータ７５４に提供されるエネルギー、モータ駆動信号のパルス幅の合計などが挙げられ得る。開ループ部分の後、制御回路７６０は、変位部材ストロークの第２の部分に対して、選択された発射制御プログラムを実施してもよい。例えば、ストロークの閉ループ部分の間、制御回路７６０は、変位部材の位置を記述する並進データに基づいてモータ７５４を閉ループ式に変調して、変位部材を一定速度で並進させてもよい。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２９日出願の「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  Ａ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＦ  Ａ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／７２０，８５２号に開示されている。
【０１３５】
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つ又は２つ以上のＲＦ電極７９６（破線で示される）と交換されるか、又はそれと連動して動作し得る超音波ブレード７６８とを備え得るエンドエフェクタ７９２を備える。超音波ブレード７６８は、超音波発生器７７１によって駆動される超音波変換器７６９に連結されている。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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プロセッサに接続された、複数のホール効果素子を含み得る。
【０１３８】
一部の実施例では、位置センサ７８４は省略されてもよい。モータ７５４がステップモータである場合、制御回路７６０は、モータが実行するように指示されたステップの数及び方向を合計することによって、閉鎖部材７６４の位置を追跡することができる。位置センサ７８４は、エンドエフェクタ７９２内、又は器具の他の任意の部分に位置することができる。
【０１３９】
制御回路７６０は、１つ又は２つ以上のセンサ７８８と通信することができる。センサ７８８は、エンドエフェクタ７９２上に位置付けられ、外科用器具７９０と共に動作して、間隙距離対時間、組織圧縮対時間、及びアンビル歪み対時間などの様々な導出パラメータを測定するように適合され得る。センサ７８８は、磁気センサ、磁界センサ、歪みゲージ、圧力センサ、力センサ、渦電流センサなどの誘導センサ、抵抗センサ、容量センサ、光学センサ、及び／又はエンドエフェクタ７９２の１つ又は２つ以上のパラメータを測定するための任意の他の好適なセンサを備え得る。センサ７８８は、１つ又は２つ以上のセンサを含み得る。
【０１４０】
ＲＦエネルギー源７９４は、エンドエフェクタ７９２に接続され、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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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３７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３７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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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を示す。一態様では、発生器モジュール２４０は、そ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号に記載されているように、発生器モジュール２４が、適応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、米国仮出願第６２／６９２，７４７号に記載されているように、上述の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、米国仮出願第６２／６９２，７４７号に記載されているように、上述の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。
【０１４５】
発生器モジュール２４０は、電力変圧器を介して非絶縁段と通信する患者絶縁段を備えてもよい。電力変圧器の二次巻線は、絶縁段内に収容され、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１９〜図２６Ｂを参照して本明細書で説明される。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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の一実施例を示す。発生器９００は、複数のエネルギーモダリティを外科用器具に送達するように構成されている。発生器９００は、エネルギーを外科用器具に送達するためのＲＦ信号及び超音波信号を単独で又は同時にのいずれかで提供する。ＲＦ信号及び超音波信号は、単独で、又は組み合わせて提供されてもよく、また同時に提供されてもよい。上述したように、少なくとも１つの発生器出力部は、単一のポートを通して複数のエネルギーモダリティ（例えば、とりわけ超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギー）を送達することができ、これらの信号は、組織を治療するために個別に又は同時にエンドエフェクタに送達することができる。発生器９００は、波形発生器９０４に接続されたプロセッサ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に接続されたメモリに記憶された情報（開示を明瞭にするために示されず）に基づいて、様々な信号波形を発生するように構成されている。波形に関連するデジタル情報は、デジタル入力をアナログ出力に変換するために１つ又は２つ以上のＤＡＣ回路を含む波形発生器９０４に提供される。アナログ出力は、信号調節及び増幅のために、増幅器１１０６に供給される。増幅器９０６の調節され増幅された出力は、電力変圧器９０８に接続される。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接続される。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を介して接続され、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。
【０１４８】
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を介して接続され、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を介して接続され、それらの間の出力電圧を測定する。電流感知回路９１４は、いずれかのエネルギーモダリティの出力電流を測定するために、図示される電力変圧器９０８の二次側のＲＥＴＵＲＮ区間と直列に配設される。異なるリターンパスが各エネルギーモダリティに対して提供される場合、別個の電流感知回路が、各リターン区間で提供されねばならない。第１の電圧感知回路９１２及び第２の電圧感知回路９２４の出力が対応の絶縁変圧器９１６、９２２に提供され、電流感知回路９１４の出力は、別の絶縁変圧器９１８に提供される。電力変圧器９０８の一次側（非患者絶縁側）上における絶縁変圧器９１６、９２８、９２２の出力は、１つ又は２つ以上のＡＤＣ回路９２６に提供される。ＡＤＣ回路９２６のデジタル化された出力は、更なる処理及び計算のためにプロセッサ９０２に提供される。出力電圧及び出力電流のフィードバック情報は、外科用器具に提供される出力電圧及び電流を調整するために、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。
【０１４９】
一態様では、インピーダンスは、ＥＮＥＲＧＹ１／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子を介して接続された第１の電圧感知回路９１２又はＥＮＥＲＧＹ２／ＲＥＴＵＲＮとラベルされた端子を介して接続された第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。
【０１５０】
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、実行される組織の処置の種類に応じて、電力を、例えば、とりわけ、超音波、双極若しくは単極ＲＦ、不可逆及び／若しくは可逆電気穿孔法、並びに／又はマイクロ波エネルギーなどの１つ又は２つ以上のエネルギーモダリティの形態でエンドエフェクタに提供するために単一の出力部を有し、かつ複数のタップを有する電力変圧器９０８を含むことができる。例えば、発生器９００は、単極又は双極ＲＦ電気外科用電極のいずれかを用いて、超音波変換器を駆動するために高電圧かつ低電流で、組織封止のためのＲＦ電極を駆動するために低電圧かつ高電流で、又はスポット凝固のための凝固波形で、エネルギーを送達することができる。発生器９００からの出力波形は、周波数を外科用器具のエンドエフェクタに提供するために、誘導、切り替え、又はフィルタリングされ得る。超音波変換器の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、図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。一実施例では、ＲＦ双極電極の発生器９００の出力部への接続部は、好ましくは、ＥＮＥＲＧＹ２とラベルされた出力部とＲＥＴＵＲＮと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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
本明細書で使用するとき、マイクロコントローラ又はコントローラは、マイクロプロセッサを周辺回路及びメモリと統合するシステムである。マイクロコントローラ（又はマイクロコントローラユニットのＭＣＵ）は、単一の集積回路上の小型コンピュータとして実装されてもよい。これはＳｏＣと同様であってもよく、ＳｏＣは、その構成要素の１つとしてマイクロコントローラを含み得る。マイクロコントローラは、１つ又は２つ以上のコア処理ユニット（ＣＰＵ）と共にメモリ及びプログラム可能な入力／出力周辺機器を収容することができる。強誘電性のＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、又はＯＴＰ  ＲＯＭの形態のプログラムメモリ、及び少量のＲＡＭもまた、チップ上にしばしば含まれる。マイクロコントローラは、パーソナルコンピュータ又は様々な個別のチップで構成された他の汎用用途で使用されるマイクロプロセッサとは対照的に、組み込み型用途用に採用され得る。
【０１５６】
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つの部分間のリンクであってもよい。
【０１５７】
本明細書で説明されるプロセッサ又はマイクロコントローラはいずれも、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘの商品名で知られているものなど、任意のシングルコア又はマルチコアプロセッサであってもよい。一態様では、プロセッサは、例えば、その詳細が製品データシートで入手可能である、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＩ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアであってもよい。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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のコンソールの前側パネル上に位置する入力装置１１１０を含む。入力装置１１１０は、発生器１１００の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を含むことができる。発生器１１００は、有線又は無線通信用に構成されてもよい。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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接続され、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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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適切な装置を含むことができる。発生器１１００はまた、１つ又は２つ以上の出力装置１１１２を含んでもよい。電気信号波形をデジタル的に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。
【０１６５】
図２１は、本開示の少なくとも１つの態様による、例示の超音波装置１１０４のエンドエフェクタ１１２２を示す。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。
【０１６６】
発生器１１００は、駆動信号を任意の好適な方法で超音波変換器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に接続されたフットスイッチ１４３０（図２２）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上に位置付けられた１つ又は２つ以上のスイッチを用いてもよく、これは、起動されると、発生器１１００に超音波変換器１１２０を作動させることができる。一態様では、例えば、１つ又は２つ以上のスイッチは、例えば、装置１１０４の動作モードを決定するために、一対のトグルボタン１１３４ａ、１１３４ｂ、１１３４ｃを含んでもよい（図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）。
【０１６７】
更に又はあるいは、１つ又は２つ以上のスイッチは、押し下げられると、発生器１１００にパルス出力を提供させるトグルボタン１１３４ｃを含むことができる（図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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
特定の態様では、トグルボタン１１３４ｃの代替として２位置スイッチが提供され得る（図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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
様々な態様では、発生器１１００は、図２０の外科システム１０００の図である図２２に示すモジュール及び／又はブロックなどのいくつかの別個の機能的要素を備えてもよい。様々な機能要素又はモジュールが、様々な種類の外科用装置１１０４、１１０６、１１０８を駆動するように構成され得る。例えば、超音波発生器モジュールは、超音波装置１１０４などの超音波装置を駆動し得る。電気外科／ＲＦ発生器モジュールは、電気外科用装置１１０６を駆動し得る。モジュールは、外科用装置１１０４、１１０６、１１０８を駆動するために対応する駆動信号を生成することができる。様々な態様では、超音波発生器モジュール及び／又は電気外科／ＲＦ発生器モジュールはそれぞれ、発生器１１００と一体的に形成されてもよい。あるいは、モジュールのうち１つ又は２つ以上が、発生器１１００と電気的に接続された個別の回路モジュールとして提供されてもよい。（モジュールはこの選択肢を例示するために仮想線で示されている）。また、いくつかの態様では、電気外科／ＲＦ発生器モジュールは、超音波発生器モジュールと一体的に形成されてもよく、又はその逆であってもよい。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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）。
【０１７４】
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２５Ｂ）を備えることができる。入力装置２１５０は、発生器１１００の動作をプログラムするのに適した信号を生成する任意の適切な装置を含むことができる。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、ないしは別の方法で制御することができる。入力装置２１５０は、発生器１１００の動作（例えば、超音波発生器モジュール及び／又は電気外科／ＲＦ発生器モジュールの動作）を制御するために、発生器によって（例えば、発生器内に収容される１つ又は２つ以上のプロセッサによって）使用され得る信号を生成する、任意の好適な装置を含み得る。様々な態様では、入力装置２１５０は、ボタン、スイッチ、サムホイール、キーボード、キーパッド、タッチスクリーンモニタ、ポインティング装置、汎用又は専用のコンピュータへの遠隔接続のうちの１つ又は２つ以上を含む。他の態様では、入力装置２１５０は、例えば、タッチスクリーンモニタ上に表示される１つ又は２つ以上のユーザインターフェーススクリーンなどの好適なユーザインターフェースを含んでもよい。したがって、入力装置２１５０により、ユーザは、例えば、超音波発生器モジュール及び／又は電気外科／ＲＦ発生器モジュールによって生成される駆動信号又は複数の駆動信号の、電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、周波数（ｆ）、及び／又は期間（Ｔ）などの、発生器の様々な動作パラメータを設定又はプログラミングすることができる。
【０１７５】
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２５Ｂ）を含み得る。出力装置２１４０は、ユーザに感覚フィードバックを提供するための１つ又は２つ以上の装置を含む。このような装置は、例えば、視覚的フィードバック装置（例えば、ＬＣＤ表示画面、ＬＥＤインジケータ）、可聴フィードバック装置（例えば、スピーカー、ブザー）又は触覚フィードバック装置（例えば、触覚作動装置）を含んでもよい。
【０１７６】
発生器１１００の特定のモジュール及び／又はブロックが例として記載され得るが、より多くの又はより少ない数のモジュール及び／又はブロックが使用されてもよく、これは依然として態様の範囲内にあることが理解できよう。更に、説明を容易にするために、モジュール及び／又はブロックに関して様々な態様が記載され得るが、そのようなモジュール及び／又はブロックは、１つ又は２つ以上のハードウェア構成要素、例えば、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能な論理機構（ＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、回路、レジスタ並びに／又はソフトウェア構成要素、例えば、プログラム、サブルーチン、論理及び／若しくはハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との組み合わせによって実装されてもよい。
【０１７７】
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つ又は２つ以上の埋め込みアプリケーションを含んでもよい。モジュールは、ソフトウェア、プログラム、データ、ドライバ、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）などのような様々な実行可能なモジュールを備えることができる。ファームウェアは、ビットマスクされた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ（ＮＶＭ）に記憶することができる。様々な実装形態では、ファームウェアをＲＯＭに記憶することにより、フラッシュメモリが保存され得る。ＮＶＭは、例えば、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、及び／若しくは同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のような電池バックアップ式ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む、他のタイプのメモリを含んでもよい。
【０１７８】
一態様では、モジュールは、装置１１０４、１１０６、１１０８の様々な測定可能な特性をモニタリングするためのプログラム命令を実行し、装置１１０４、１１０６、１１０８を動作させるための対応する出力駆動信号又は複数の出力駆動信号を生成するためのプロセッサとして実施されるハードウェア構成要素を含む。発生器１１００が装置１１０４と共に使用される態様では、駆動信号は、切断及び／又は凝固動作モードにおいて、超音波変換器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、及び／又はユーザにフィードバックとして提供されてもよい。様々な態様では、上述したように、ハードウェア構成要素はＤＳＰ、ＰＬＤ、ＡＳＩＣ、回路、及び／又はレジスタとして実施され得る。一態様では、プロセッサは、コンピュータソフトウェアプログラム命令を記憶及び実行して、超音波変換器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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
図２３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。
【０１８１】
図２３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２３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。
【０１８２】
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、動的及び継続的に（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の測定値を使用し得る（駆動信号の電圧及び電流フィードバックデータと共に）。したがって、発生器１１００のこうした態様は、静電容量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。
【０１８３】
図２４は、利点の中でもとりわけ、上述のインダクタレス調整を提供するための発生器１１００の一態様の簡略化ブロック図である。図２５Ａ〜図２５Ｃは、一態様による図２４の発生器１１００のアーキテクチャを示す。図２４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１５４０と通信する患者絶縁段１５２０を含んでもよい。電力変圧器１５６０の二次巻線１５８０は、絶縁段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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
特定の態様では、かつ図２６Ａ〜図２６Ｂ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たルックアップテーブル（ＬＵＴ）内に記憶された波形サンプルを呼び出すことによって、ＤＤＳ制御アルゴリズム２６８０（図２６Ａ）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。
【０１８６】
非絶縁段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の出力部に接続されたＡＤＣ１７８０及びＡＤＣ１８００を更に含むことができる。特定の態様では、ＡＤＣ１７８０、１８００は、駆動信号のオーバーサンプリングを可能にするために高速（例えば、８０Ｍｓｐｓ）でサンプリングするように構成することができる。一態様では、例えば、ＡＤＣ１７８０、１８００のサンプリング速度は、駆動信号の約２００倍（駆動周波数に応じて）のオーバーサンプリングを可能にすることができる。特定の態様では、ＡＤＣ１７８０、１８００のサンプリング動作は、双方向マルチプレクサを介し、入力電圧及び電流信号を受信する単一のＡＤＣによって行われ得る。発生器１１００の態様における高速サンプリングの使用は、とりわけ、動作ブランチを流れる複素電流の計算（これは、特定の態様で上述したＤＤＳベースの波形形状制御を実施するために使用され得る）、サンプリングされた信号の正確なデジタルフィルタリング、及び高精度な実消費電力の計算を可能にすることができる。ＡＤＣ１７８０、１８００によって出力される電圧及び電流フィードバックデータは、プログラム可能な論理機構１６６０によって受信され、かつ処理されてもよく（例えば、ＦＩＦＯバッファリング、マルチプレクシング）、例えばプロセッサ１７４０による以後の読み出しのために、データメモリに記憶されてもよい。上記のように、電圧及び電流のフィードバックデータは、動的及び進行に応じたベースで、ＬＵＴ波形サンプルを予め歪ませるか又は修正するための、アルゴリズムへの入力として使用され得る。特定の態様では、これは、電圧及び電流フィードバックデータのペアが取得されたときに、各記憶された電圧及び電流フィードバックデータのペアが、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力された対応するＬＵＴサンプルに基づいてインデックス付けされる、又は他の方法でこれと関連付けされることを必要とする場合がある。この方法によるＬＵＴサンプルと電圧及び電流のフィードバックデータとの同期は、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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）を使用して決定され得る。
【０１８９】
【数１】
2021508525.tif 000003
【０１９０】
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。
【０１９１】
【数２】
2021508525.tif 000004
【０１９２】
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：
【０１９３】
【数３】
2021508525.tif 000005
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
電圧信号と電流信号との間の位相差を決定するための他の技術としては、リサージュ図及び画像の監視、三電圧計法、交差コイル法、ベクトル電圧計、及びベクトルインピーダンス法などの方法、並びに相測定、位相ロックループ、本明細書に援用される、Ｐｈａｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｐｅｔｅｒ  Ｏ’Ｓｈｅａ，２０００  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ  ＬＬＣ，＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｇｎｅｔｂａｓｅ．ｃｏｍ＞に記載されたその他の技術を含む。
【０１９６】
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。
【０１９７】
非絶縁段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。
【０１９８】
特定の態様では、プロセッサ１７４０（図２４、図２５Ａ）及びプロセッサ１９００（図２４、図２５Ｂ）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。
【０１９９】
非絶縁段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２４、図２５Ｂ）を更に含むことができる。特定の態様では、コントローラ１９６０は、プロセッサ１９００と通信する少なくとも１つのプロセッサ及び／又は他のコントローラ装置を備えることができる。一態様では、例えば、コントローラ１９６０は、１つ又は２つ以上の静電容量式タッチセンサを介して提供されるユーザ入力を監視するように構成されたプロセッサ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＭｅｇａ１６８  ８ビットコントローラ）を備えることができる。一態様では、コントローラ１９６０は、静電容量式タッチスクリーンからのタッチデータの取得を制御及び管理するためのタッチスクリーンコントローラ（例えば、Ａｔｍｅｌから入手可能なＱＴ５４８０タッチスクリーンコントローラ）を備えることができる。
【０２００】
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２４）などの、発生器１１００の電源からのラインを介して）動作電力を受信し続けることができる。このようにして、コントローラ１９６０は、発生器１１００をオンオフするための入力装置２１５０（例えば、発生器１１００の前側パネルに配置された静電容量式タッチセンサ）を監視し続けることができる。発生器１１００が「電源オフ」状態にあるときに、コントローラ１９６０は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置２１５０の起動が検出されると、電源を起動することができる（例えば、電源２１１０の１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０（図２４）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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
特定の態様では、絶縁段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１５２０、１５４０間の適切な程度の電気的絶縁を維持する通信リンクを介して、非絶縁段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。
【０２０３】
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２４及び図２５Ｃ）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つ又は２つ以上の特性に基づいて個別に識別可能であるように、呼掛け信号の１つ又は２つ以上の特性（例えば、振幅、整流）を修正するために、多数のスイッチ、レジスタ、及び／又はダイオードを含んでもよい。例えば、一態様では、信号調整回路２０２０は、呼掛け信号が通過することによって生じる制御回路の入力間に現れる電圧信号のサンプルを生成するためのＡＤＣを備えることができる。プログラム可能な論理機構２０００（又は非絶縁段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。
【０２０４】
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２４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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。更に又はあるいは、任意の種類の情報を、第２のデータ回路内に記憶するために、第２のデータ回路インターフェース２１００を介して第２のデータ回路に伝達することができる（例えば、プログラム可能な論理機構２０００を使用して）。そのような情報は例えば、器具が使用された最新の動作数、並びに／又は、その使用の日付及び／若しくは時間を含んでもよい。特定の態様では、第２のデータ回路は、１つ又は２つ以上のセンサ（例えば、器具ベースの温度センサ）によって取得されたデータを送信することができる。特定の態様では、第２のデータ回路は、発生器１１００からデータを受信して、受信したデータに基づきユーザに表示（例えば、ＬＥＤ表示又は他の可視表示）を提供することができる。
【０２０８】
特定の態様では、第２のデータ回路及び第２のデータ回路インターフェース２１００は、この目的のために追加の導体（例えば、ハンドピースを発生器１１００に接続するケーブルの専用導体）を設ける必要なしにプログラム可能な論理機構２０００と第２のデータ回路との間の通信を達成できるように構成することができる。一態様では、例えば、使用される導体のうちの１つが、信号調整回路２０２０からハンドピース内の制御回路へ呼掛け信号を送信するなど、既存のケーブル配線上に実装されたワンワイヤバス通信方式を使用して、第２のデータ回路との間で情報を伝達することができる。このようにして、元来必要であり得る外科用装置の設計変更又は修正が最小化又は低減される。更に、様々な種類の通信が（周波数帯域分離を伴うか又は伴わないかのいずれかで）一般的な物理チャネルを介して実施され得るため、第２のデータ回路の存在は、必要なデータ読み取り機能を有さない発生器にとっては「不可視」であり、したがって、外科用装置器具の下位互換性を可能にすることができる。
【０２０９】
特定の態様では、絶縁段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２５Ｃ）を含むことができる。単一のブロッキングコンデンサは、例えば、医学的規制又は基準に準拠することが必要とされる場合がある。単一コンデンサ設計における故障は比較的稀であるが、それでもなおそのような故障は否定的な結果をもたらす恐れがある。一態様では、第２のブロッキングコンデンサ２９６０−２をブロッキングコンデンサ２９６０−１と直列に設けて、ブロッキングコンデンサ２９６０−１、２９６０−２の間の点からの電流漏れを、例えば、漏れ電流によって誘起された電圧をサンプリングするためのＡＤＣ２９８０によって監視することができる。サンプルは、例えば、プログラム可能な論理機構２０００によって受信され得る。漏れ電流（図２４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２４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。
【０２１０】
特定の態様では、非絶縁段１５４０は、好適な電圧及び電流でＤＣ電力を出力するための電源２１１０を備えることができる。電源は、例えば、４８ＶＤＣシステム電圧を出力するための、４００Ｗ電源を備えることができる。上述したように、電源２１１０は、電源の出力を受信して、発生器１１００の様々な構成要素によって必要とされる電圧及び電流でＤＣ出力を生成するための、１つ又は２つ以上のＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０を更に備えることができる。コントローラ１９６０と関連して上述したように、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０のうちの１つ又は２つ以上は、ユーザによる「オン／オフ」入力装置２１５０の起動がコントローラ１９６０によって検出されたときにコントローラ１９６０から入力を受信し、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器２１３０の動作又は起動を可能にしてもよい。
【０２１１】
図２６Ａ〜図２６Ｂ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チャンネル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２６Ａ〜図２６Ｂの態様では、プログラム可能な論理機構１６６０はＦＰＧＡを備える。
【０２１２】
多重化された電流及び電圧フィードバックサンプルは、プロセッサ１７４０のブロック２１４４内に実装される並列データ収集ポート（ＰＤＡＰ）によって受信され得る。ＰＤＡＰは、多重化フィードバックサンプルとメモリアドレスを相関付けるための多くの方法のいずれかを実施するためのパッキングユニットを含むことができる。一態様では、例えば、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力される特定のＬＵＴサンプルに対応するフィードバックサンプルは、ＬＵＴサンプルのＬＵＴアドレスと関連付けられるか又はインデックス付けされる１つ又は２つ以上のメモリアドレスで記憶され得る。別の態様では、プログラム可能な論理機構１６６０によって出力される特定のＬＵＴサンプルに対応するフィードバックサンプルは、ＬＵＴサンプルのＬＵＴアドレスと共に、共通の記憶場所で記憶され得る。いずれにせよ、フィードバックサンプルの特定のセットが由来するＬＵＴサンプルのアドレスがその後確認され得るように、フィードバックサンプルは記憶され得る。上記のように、ＬＵＴサンプルアドレス及びフィードバックサンプルの同期が、このようにして、予歪みアルゴリズムの正確なタイミング及び安定性に寄与する。プロセッサ１７４０のブロック２１６６で実装されるダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）コントローラは、プロセッサ１７４０の指定された記憶場所２１８０（例えば、内部ＲＡＭ）でフィードバックサンプル（及び適用可能な場合は任意のＬＵＴサンプルアドレスデータ）を記憶することができる。
【０２１３】
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サンプルのプリディストーションは、発生器１１００の出力駆動回路に存在する歪みの様々な原因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。
【０２１４】
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２３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。
【０２１５】
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第３次高調波などの他の波長における１つ又は２つ以上の他の駆動信号と重なり合った超音波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。
【０２１６】
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２６Ａ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。
【０２１７】
電流及び電圧振幅測定値、電力測定値、及びインピーダンス測定値が、記憶場所２１８０に記憶される電流及び電圧フィードバックサンプルに基づいて、プロセッサ１７４０のブロック２３００で判定され得る。これらの数値の判定の前に、フィードバックサンプルを適切にスケーリングして、特定の態様では、適切なフィルタ２３２０を通じて処理して、例えば、データ取得プロセスにより生じるノイズ及び誘発された高調波成分を除去することができる。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。特定の態様では、フィルタ２３２０は周波数領域において適用される有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタであってよい。こうした態様は、出力駆動信号電流及び電圧信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することができる。特定の態様では、生じる周波数スペクトルは、追加的な発生器機能を提供するために使用することができる。一態様では、例えば、基本周波数成分に対する第２次及び／又は第３次高調波成分の比率を、診断指標として使用することができる。
【０２１８】
ブロック２３４０（図２６Ｂ）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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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施するために発生器１１００により使用され得る。特定の態様では、これらの数値のいずれかを、例えば、発生器１１００と一体の出力装置２１４０、又は発生器１１００と接続された出力装置２１４０を介して、適切な通信インターフェース（例えば、ＵＳＢインターフェース）を通じてユーザに伝達することができる。様々な診断プロセスとしては、例えば、ハンドピース一体性、器具一体性、器具取り付け一体性、器具オーバーロード、器具オーバーロード接近、周波数固定不良、過電圧状態、過電流状態、過電力状態、電圧感知不良、電流感知不良、可聴指標不良、視覚指標不良、短絡回路状態、電力供給不良、又はブロッキングコンデンサ不良が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０２２４】
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。
【０２２５】
位相制御アルゴリズムは、記憶場所２１８０に記憶された電流及び電圧フィードバックサンプルを、入力として受信する。位相制御アルゴリズムでこれらを使用する前に、フィードバックサンプルが適切にスケーリングされ、特定の態様では、例えば、データ取得プロセス及び誘発された高調波成分から生じるノイズを除去するために、適切なフィルタ２４６０（フィルタ２３２０と同一でもよい）を通して処理されてもよい。フィルタリングされた電圧及び電流サンプルはしたがって、発生器の駆動出力信号の基本周波数を実質的に表し得る。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
位相制御アルゴリズムのブロック２５６０（図２６Ａ）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、なんらかの高調波歪み量があれば電圧波形の頂部周囲で中央に合わせられ、相インピーダンス決定の正確性を向上させる。
【０２３０】
プロセッサ１７４０のブロック２５８０は、ユーザが指定する設定値に従って、又は発生器１１００によって実施される他のプロセス若しくはアルゴリズムによって指定される要件に従って、駆動信号電流、電圧、及び電力を制御するために、駆動信号の電流振幅を変調するためのアルゴリズムを実施することができる。これらの数値の制御は、例えば、ＬＵＴ２２８０のＬＵＴサンプルのスケーリングによって、及び／又はＤＡＣ１８６０を介したＤＡＣ１６８０（電力増幅器１６２０に入力を供給する）のフルスケール出力電圧を調節することによって、実現することができる。ブロック２６００（特定の態様では、ＰＩＤコントローラとして実装され得る）は、記憶場所２１８０から入力として電流フィードバックサンプル（適切にスケーリング及びフィルタリングされ得る）を受信することができる。電流フィードバックサンプルは、駆動信号が必要な電流を供給しているかどうかを判定するために、制御された変数（例えば、電流、電圧、又は電力）によって決定される「電流需要」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。
【０２３１】
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）。
【０２３２】
ブロック２６８０（図２６Ａ）は、ＬＵＴ２２８０に記憶されたＬＵＴサンプルを再呼び出しすることによって駆動信号を制御するために、ＤＤＳ制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、ＤＤＳ制御アルゴリズムは、ポイント（記憶場所）スキップ技術を使用して固定クロックレートで波形のサンプルを生成するための数値制御発振器（ＮＣＯ）アルゴリズムであってよい。ＮＣＯアルゴリズムは、ＬＵＴ２２８０からＬＵＴサンプルを再呼び出しするためのアドレスポインタとして機能する、位相アキュムレータ、又は周波数／位相変換器を実装することができる。一態様では、位相アキュムレータは、Ｄステップサイズ、モジュロＮ位相アキュムレータであることができ、ここでＤは周波数制御値を表す正の整数であり、ＮはＬＵＴ２２８０内のＬＵＴサンプルの数である。例えば、Ｄ＝１の周波数制御値により、例えば、位相アキュムレータにＬＵＴ２２８０の全てのアドレスを連続的に指定させ、ＬＵＴ２２８０に記憶された波形を複製する波形出力を生じさせることができる。Ｄ＞１である場合、位相アキュムレータは、ＬＵＴ２２８０のアドレスをスキップして、より高い周波数を有する波形出力を生じさせることができる。これにより、ＤＤＳ制御アルゴリズムによって生成される波形の周波数がしたがって、周波数制御値を適切に変化させることによって制御され得る。特定の態様では、周波数制御値は、ブロック２４４０で実施された位相制御アルゴリズムの出力に基づいて判定され得る。ブロック２６８０の出力は、ＤＡＣ１６８０の入力を供給することができ、これが次に対応するアナログ信号を電力増幅器１６２０の入力に供給する。
【０２３３】
プロセッサ１７４０のブロック２７００は、増幅されている信号の波形エンベロープに基づいて電力増幅器１６２０のレール電圧を動的に変調し、それによって電力増幅器１６２０の効率を改善するための、スイッチモード変換器制御アルゴリズムを実施することができる。特定の態様では、波形エンベロープの特性は、電力増幅器１６２０に含まれる１つ又は２つ以上の信号を監視することによって判定することができる。一態様では、例えば、波形エンベロープの特性は、増幅信号のエンベロープに従って変調されるドレイン電圧（例えば、ＭＯＳＦＥＴドレイン電圧）の最小値を監視することによって判定することができる。最小電圧信号は、例えば、ドレイン電圧に接続された電圧最小検出器によって生成され得る。最小電圧信号は、ＡＤＣ１７６０よってサンプリングされ、出力最小電圧サンプルは、スイッチモード変換器制御アルゴリズムのブロック２７２０で受信されてもよい。最小電圧サンプルの値に基づき、ブロック２７４０は、ＰＷＭ発生器２７６０によって出力されるＰＷＭ信号を制御してもよく、これが続いて、スイッチモードレギュレータ１７００によって電力増幅器１６２０に供給されるレール電圧を制御する。特定の態様では、最小電圧サンプルの値がブロック２７２０に入力される最小ターゲット２７８０未満である限り、レール電圧は、最小電圧サンプルによって特徴付けられる波形エンベロープに従って変調され得る。例えば、最小電圧サンプルが低いエンベロープ電力レベルを示すときは、ブロック２７４０によって低いレール電圧が電力増幅器１６２０に供給され、完全なレール電圧は、最小電圧サンプルが最大エンベロープ電力レベルを示すときにのみ供給されてもよい。最小電圧サンプルが最小ターゲット２７８０を下回るときは、ブロック２７４０によって、レール電圧が電力増幅器１６２０の適切な動作を確実にするのに好適な最小値に維持されてもよい。
【０２３４】
図２７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接続され、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３２に示す電気回路３６００などのＲＦ電極を駆動するためのＲＦドライバ回路として構成され得ることが理解されるであろう。したがって、ここで図２７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段回路３４０４（図３０）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、共同所有の米国公開特許第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。
【０２３５】
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２８）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に接続された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２９９８ａに接続された第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２９９８ｂに接続された第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／右出力端子間に接続される。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２９９８ａ及び第２のトランジスタ出力段２９９８ｂは、第１段増幅器回路を画定する。動作中、制御回路３２００（図２８）は、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００、４２００（図３５及び図３６）などの回路を用いてデジタル波形４３００（図３７）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段増幅器回路によって受信及び増幅される。
【０２３６】
図２８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接続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。
【０２３７】
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２７）に接続されている。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。
【０２３８】
一態様では、主プロセッサ３２１４は、例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＬＭ  ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲであってもよい。少なくとも一例では、Ｔｅｘａｓ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＬＭ４Ｆ２３０Ｈ５ＱＲは、製品データシートから容易に入手可能な機構の中でもとりわけ、最大４０ＭＨｚの２５６ＫＢのシングルサイクルフラッシュメモリ若しくは他の不揮発性メモリのオンチップメモリ、性能を４０ＭＨｚ超に改善するためのプリフェッチバッファ、３２ＫＢのシングルサイクルシリアルランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ＳｔｅｌｌａｒｉｓＷａｒｅ（登録商標）ソフトウェアを搭載した内部読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、２ＫＢの電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１つ又は２つ以上のパルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、１つ又は２つ以上の直交エンコーダ入力（ＱＥＤ）アナログ、１２個のアナログ入力チャネルを備える１つ又は２つ以上の１２ビットアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を含むＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ｍ４Ｆプロセッサコアである。他のプロセッサが容易に代用されてもよく、したがって、本開示は、この文脈に限定されるべきではない。
【０２３９】
図２９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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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、他のスイッチ及びスイッチング構成も同様に適応可能である。スイッチ３３０６の出力は、例えば、位相検出位相同期ループ（ＰＬＬ）及び／又はローパスフィルタ及び／又は電圧制御発振器を含む駆動回路３３０８に供給される。スイッチ３３０６の出力は、プロセッサ３３０２によってサンプリングされ、出力信号の電圧及び電流（それぞれＶＩＮ及びＩＩＮ）を判定する。これらの値は、スイッチ３３０６のパルス幅変調を調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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
駆動回路３３０８の出力には、低電圧信号（複数可）を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（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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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）に通信可能に接続され、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に通信可能に接続されてもよく、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）に接続されて、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接続されてもよい。
【０２４７】
本開示の少なくとも１つの態様によると、プロセッサ３３０２に接続された駆動回路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。
【０２４８】
多段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段回路と接続した第２段回路を含む。
【０２４９】
一態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に接続したメモリと、メモリ及び電池に接続したプロセッサと、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；プロセッサと接続した第１段回路を含み、第１段回路はデジタル／アナログ（ＤＡＣ）変換器及び第１段増幅器回路を含み、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段増幅器回路に接続した第２段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。
【０２５０】
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段回路は、第１段超音波駆動回路及び第１段高周波電流駆動回路を備えてもよい。制御回路は、第１段超音波駆動回路及び第１段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段超音波駆動回路は、第２段超音波駆動回路に接続するように構成されてもよい。第２段超音波駆動回路は、超音波変換器と接続するように構成されてもよい。第１段高周波電流駆動回路は、第２段高周波駆動回路に接続するように構成されてもよい。第２段高周波駆動回路は、電極に接続するように構成されてもよい。
【０２５１】
第１段回路は、第１段センサ駆動回路を備えてもよい。第１段センサ駆動回路は、第２段センサ駆動回路に対して構成されてもよい。第２段センサ駆動回路は、センサに接続するように構成されてもよい。
【０２５２】
別の態様では、本開示は、電池を含む制御回路と、電池に接続したメモリと、メモリ及び電池に接続したプロセッサと、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；プロセッサと接続した共通の第１段回路を含み、共通の第１段回路はデジタル／アナログ（ＤＡＣ）変換器及び共通の第１段増幅器回路を含み、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段増幅器回路に接続した第２段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。
【０２５３】
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段駆動回路は、第２段超音波駆動回路、第２段高周波駆動回路、又は第２段センサ駆動回路と接続するように構成されてもよい。第２段超音波駆動回路は超音波変換器と接続するように構成されてもよく、第２段高周波駆動回路は電極と接続するように構成され、第２段センサ駆動回路はセンサと接続するように構成されている。
【０２５４】
別の態様では、本開示は、プロセッサと接続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；プロセッサと接続した共通の第１段回路を含み、共通の第１段回路は、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段回路と接続した第２段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。
【０２５５】
共通の第１段回路は、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段駆動回路は、第２段超音波駆動回路、第２段高周波駆動回路、又は第２段センサ駆動回路と接続するように構成されてもよい。第２段超音波駆動回路は超音波変換器と接続するように構成されてもよく、第２段高周波駆動回路は電極と接続するように構成され、第２段センサ駆動回路はセンサと接続するように構成されている。
【０２５６】
図３０は、本開示の少なくとも１つの態様による、第１段回路３４０４と第２段回路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段回路３４０４及び第２段回路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。
【０２５７】
ここで図３０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に分割される。一態様では、制御段回路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。制御段回路３４０２は、図２８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３０）（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と電気的に接続している。電池３２１１は、第１段回路３４０４、第２段回路３４０６、及び第３段回路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３５及び図３６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３７）を生成する。再び図３０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、共同所有の米国公開特許第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。
【０２５８】
第１段回路３４０４（例えば、第１段超音波駆動回路３４２０、第１段ＲＦ駆動回路３４２２、及び第１段センサ駆動回路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段超音波駆動回路３４２０に提供する。第１段超音波駆動回路３４２０を、図２７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ＲＦ駆動回路３４２２に提供する。第１段ＲＦ駆動回路３４２２を、図３２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第１段センサ駆動回路３４２４に提供する。一般に、第１段回路３４０４のそれぞれは、第２段回路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段増幅器部を含む。第１段回路３４０４の出力は、第２段回路３４０６の入力に提供される。
【０２５９】
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段超音波駆動回路３４２０、第１段ＲＦ駆動回路３４２２、又は第１段センサ駆動回路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段回路３４０４のそれぞれは、どの第２段回路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段回路３４０６のそれぞれは、どの第３段回路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。
【０２６０】
一態様では、第２段回路３４０６（例えば、超音波駆動第２段回路３４３０、ＲＦ駆動第２段回路３４３２、及びセンサ駆動第２段回路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段超音波駆動回路３４２０は、出力ＵＳ左／ＵＳ右を介して、第２段超音波駆動回路３４３０に信号を提供する。第２段超音波駆動回路３４３０は、例えば、変圧器、フィルタ、増幅器、及び／又は信号調整回路を含むことができる。第１段高周波（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段センサ駆動回路３４３４に信号を提供する。第２段センサ駆動回路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段回路３４０６の出力は、第３段回路３４０８の入力に提供される。
【０２６１】
一態様では、第３段回路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。
【０２６２】
図３１は、本開示の少なくとも１つの態様による、第１段回路３５０４が第２段回路３５０６と共通している、複数の段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段回路３５０４及び第２段回路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。
【０２６３】
図３１の実施例に示すように、外科用器具の電池アセンブリ３５１０部分は、前述の制御回路３２００を含む第１の制御回路３５０２を備える。電池アセンブリ３５１０に接続するハンドルアセンブリ３５１２は、共通の第１段駆動回路３４２０を備える。前述したように、第１段駆動回路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段駆動回路３４２０の出力は、第２段超音波駆動回路３４３０、第２段高周波（ＲＦ）電流駆動回路３４３２、及び／又は第２段センサ駆動回路３４３４などの第２段回路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段駆動回路３４２０が、第２段回路３５０６（例えば、第２段超音波駆動回路３４３０、第２段ＲＦ駆動回路３４３２、及び／又は第２段センサ駆動回路３４３４）のうちのどの１つがシャフトアセンブリ３５１４内に位置しているかを判定する。この情報は、適切なデジタル波形４３００（図３７）を第２段回路３５０６に供給して、適切な負荷（例えば超音波、ＲＦ、又はセンサ）を駆動するために、ハンドルアセンブリ３５１２内に位置する制御回路３２００に提供される。超音波変換器１１２０、電極３０７４ａ、３０７４ｂ、又はセンサ３４４０などの第３段回路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段回路３５０８が第２段回路３５０６に接続されると、第２段回路３５０６は、識別情報に基づいて要求される負荷の種類を知る。
【０２６４】
図３２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接続され、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２７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３２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。
【０２６５】
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２８）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に接続された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３６９８ａに接続された第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３６９８ｂに接続された第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出力端子間に接続される。駆動回路３６８６、第１の駆動回路３６９６ａ及び第２の駆動回路３６９６ａ、並びに第１のトランジスタ出力段３６９８ａ及び第２のトランジスタ出力段３６９８ｂは、第１段増幅器回路を画定する。動作中、制御回路３２００（図２８）は、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００、４２００（図３５及び図３６）などの回路を用いてデジタル波形４３００（図３７）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段増幅器回路によって受信及び増幅される。
【０２６６】
ここで図３３を参照すると、本開示の少なくとも１つの態様による、外科用器具と共に使用するために電池３９０１によって電力供給されるＲＦ発生器回路３９０２を動作させるための制御回路３９００を示す。外科用器具は、超音波振動及び高周波電流の両方を用いて生体組織上で外科的凝固／切断処置を行い、高周波電流を用いて生体組織上で外科的凝固処置を行うように構成されている。
【０２６７】
図３３は、外科システム１０００の外科用器具のために、デュアル発生器システムがＲＦ発生器回路３９０２のエネルギーモダリティと超音波発生器回路３９２０のエネルギーモダリティとの間で切り替えることを可能にする制御回路３９００を示す。一態様では、ＲＦ信号における電流閾値が検出される。組織のインピーダンスが低い場合、ＲＦエネルギーが組織の処置源として使用されるとき、組織を通る高周波電流は高い。一態様によれば、外科システム１０００の外科用器具上に位置する視覚インジケータ３９１２又は光は、この高電流期間中にオン状態となるように構成されてもよい。電流が閾値を下回ると、視覚インジケータ３９１２はオフ状態になる。したがって、フォトトランジスタ３９１４は、図３３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。
【０２６８】
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。一旦、組織インピーダンスが閾値より上に増加し、組織を通る高周波電流が閾値より下に減少すると、視覚インジケータ３９１２はオフになり、光はオフ状態に移行する。この移行により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。
【０２６９】
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機能を同時に利用しながら、既存の発生器の全機能を提供するように構成されてもよい。
【０２７０】
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）及び組織の処置を管理するためのアルゴリズムを共有する、完全に一体化された通信スキームを提供することである。この一体化の様々な組み合わせは、適切なレベルの機能及び性能を提供するために実装され得る。
【０２７１】
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つの導電表面に接続され、電極３９０６ａ、３９０６ｂをＲＦエネルギー（例えば、高周波電流）で駆動するように構成される。昇圧変圧器３９０４の第１の巻線３９１０ａは、双極ＲＦ発生器回路３９０２及び戻り電極３９０６ｂの一方の極に直列に接続されている。一態様では、第１の巻線３９１０ａ及び戻り電極３９０６ｂは、双極ＲＦ発生器回路３９０２の負極に接続されている。双極ＲＦ発生器回路３９０２のもう一方の極は、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９を通して活性電極３９０６ａに接続されるか、又は電磁石３９３６によって移動されてスイッチ接点３９０９を動作させる可動鉄片を含む任意の適切な電磁切り替え装置に接続されている。電磁石３９３６が通電されるとスイッチ接点３９０９は閉じ、電磁石３９３６が非通電にされるとスイッチ接点３９０９は開く。スイッチ接点が閉じると、ＲＦ電流は、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間に位置する導電性組織（図示せず）を通って流れる。一態様では、活性電極３９０６ａが双極ＲＦ発生器回路３９０２の正極に接続されることは理解されるであろう。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
ここで制御回路３９００のエネルギースイッチ３９２６部分を参照すると、エネルギースイッチ３９２６が開放位置であるとき、論理ハイが第１のインバータ３９２８の入力に適用され、論理ローがＡＮＤゲート３９３２の２つの入力のうちの１つに適用される。したがって、ＡＮＤゲート３９３２の出力はローであり、トランジスタ３９３４はオフであり、電流が電磁石３９３６の巻線を通って流れるのを防ぐ。電磁石３９３６が非通電状態であると、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９は開いたままであり、電流が電極３９０６ａ、３９０６ｂを通って流れるのを防ぐ。第１のインバータ３９２８の論理ロー出力も第２のインバータ３９３０に適用され、出力をハイにして、フリップフロップ３９１８（例えば、Ｄ型フリップフロップ）をリセットする。このとき、Ｑ出力はローになり、超音波発生器回路３９２０の回路をオフにし、
【０２７６】
【数４】
2021508525.tif 000006
出力はハイになり、ＡＮＤゲート３９３２の他の入力に適用される。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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に適用されるハイ入力は、フリップフロップ３９１８のＱ又は
【０２７９】
【数５】
2021508525.tif 000007
出力に影響を与えず、Ｑ出力はローのままであり、
【０２８０】
【数６】
2021508525.tif 000008
出力はハイのままである。したがって、視覚インジケータ３９１２は通電されたままであり、超音波発生器回路３９２０はオフとなり、多機能型電気外科用器具の超音波変換器３９２２及び超音波ブレード３９２４は起動しなくなる。
【０２８１】
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、論理ハイがインバータ３９１６の入力に適用され、論理ローがフリップフロップ３９１８のＣＬＫ入力に適用されて論理ハイをＱ出力に、論理ローを
【０２８２】
【数７】
2021508525.tif 000009
出力にクロックする。Ｑ出力における論理ハイによって、超音波発生器回路３９２０がオンになり、超音波変換器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
【０２８３】
【数８】
2021508525.tif 000010
出力はローになり、ＡＮＤゲート３９３２の出力をローにして、トランジスタ３９３４をオフにし、それにより、電磁石３９３６を非通電にして、リレー３９０８のスイッチ接点３９０９を開いて電極３９０６ａ、３９０６ｂを通る電流の流れを遮断する。
【０２８４】
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。
【０２８５】
ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ３９２６を握ってエネルギースイッチ３９２６を閉じた状態に維持する間、フリップフロップ３９１８のＱ及び
【０２８６】
【数９】
2021508525.tif 000011
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、
【０２８７】
【数１０】
2021508525.tif 000012
出力はハイになり、ここで回路はオフ状態になって、ユーザが器具ハンドル上のエネルギースイッチ３９２６を作動させて、エネルギースイッチ３９２６を閉じ、電極３９０６ａと電極３９０６ｂとの間に位置する組織に電流を印加し、上述のように組織にＲＦエネルギーを印加し、組織に超音波エネルギーを印加するサイクルを繰り返す準備が整う。
【０２８８】
図３４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接続された発生器４００２を含んでもよい。様々な態様では、エンドエフェクタ４００６は、超音波振動を送達して、生体組織に対して外科的凝固／切断処置を行うための超音波ブレードを含むことができる。他の態様では、エンドエフェクタ４００６は、生体組織に対して外科的凝固又は焼灼処置を行うために電気外科用高周波電流エネルギー源に接続された導電性素子と、生体組織に対して切断処置を行うための鋭利な刃部を有する機械的ナイフ又は超音波ブレードのいずれかと、を含み得る。トリガ４０１０が作動されると、力センサ４０１２はトリガ４０１０に加えられている力の量を示す信号を生成することができる。力センサ４０１２に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、トリガ４０１０の位置（例えば、どれだけ深くトリガが押下されたか、又は他の方法で作動されたか）を示す信号を生成し得る、位置センサ４０１３を含むことができる。一態様では、位置センサ４０１３は、外管状シースと共に位置決めされたセンサ、又は外科用器具の外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材であってもよい。一態様では、センサは、磁界に応答してその出力電圧を変化させるホール効果センサ又は任意の適切な変換器であってもよい。ホール効果センサは、近接スイッチング、位置決め、速度検出及び電流感知用途に使用することができる。一態様では、ホール効果センサは、アナログ変換器として動作し、電圧を直接戻す。既知の磁界により、ホールプレートからの距離を判定することができる。
【０２８９】
制御回路４００８は、センサ４０１２及び／又は４０１３から信号を受信することができる。制御回路４００８は、任意の適切なアナログ又はデジタル回路構成要素を含むことができる。制御回路４００８は、更に、発生器４００２及び／又は変換器４００４と通信して、トリガ４０１０に加えられる力、及び／又はトリガ４０１０の位置、及び／又は外管状シース内に位置する往復運動管状作動部材に対する上記の外管状シースの位置（例えば、ホール効果センサと磁石との組み合わせによって測定される）に基づいて、エンドエフェクタ４００６に送達される電力、及び／又はエンドエフェクタ４００６の発生器レベル若しくは超音波ブレード振幅を変調することができる。例えば、より大きな力がトリガ４０１０に加えられると、より多くの電力及び／又はより高い超音波ブレード振幅がエンドエフェクタ４００６に送達され得る。様々な態様によれば、力センサ４０１２は、マルチポジションスイッチによって置換されてもよい。
【０２９０】
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。
【０２９１】
様々な態様によれば、外科システム４０００の外科用器具はまた、エンドエフェクタ４００６に送達された電力の量を示すために、１つ又は２つ以上のフィードバック装置を含むことができる。例えば、スピーカ４０１４は、エンドエフェクタの電力を示す信号を発することができる。様々な態様によれば、スピーカ４０１４は一連のパルス音を発することができ、その音の周波数は電力を示す。スピーカ４０１４に加えて、又はその代わりに、外科用器具は、視覚ディスプレイ４０１６を含むことができる。視覚ディスプレイ４０１６は、任意の好適な方法に従ってエンドエフェクタの電力を示すことができる。例えば、視覚ディスプレイ４０１６は一連のＬＥＤを含んでもよく、ここでエンドエフェクタの電力は照明されたＬＥＤの数によって示される。スピーカ４０１４及び／又は視覚ディスプレイ４０１６は、制御回路４００８によって駆動され得る。様々な態様によれば、外科用器具は、トリガ４０１０に接続されたラチェット装置を含むことができる。より強い力がトリガ４０１０に加えられると、ラチェット装置は可聴音を生成して、エンドエフェクタの電力の間接的指標を提供することができる。外科用器具は、安全性を高めることができる他の機構を含むことができる。例えば、制御回路４００８は、所定の閾値を超えてエンドエフェクタ４００６に電力が送達されることを防止するように構成され得る。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。
【０２９２】
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３５は、電気信号波形のための複数の波形を発生させるように構成された、直接デジタル合成（ＤＤＳ）回路４１００などのデジタル合成回路のための、基本的アーキテクチャの一態様を示す。発生器ソフトウェア及びデジタル制御は、ルックアップテーブル４１０４内のアドレスを走査するようにＦＰＧＡに指示を出すことができ、これが続いて電力増幅器に給電するＤＡＣ回路４１０８に様々なデジタル入力値を提供する。アドレスは、目的の周波数に従って走査されてよい。こうしたルックアップテーブル４１０４を使用することは、組織内、又は変換器、ＲＦ電極、複数の変換器内に同時に、複数のＲＦ電極内に同時に、若しくはＲＦ及び超音波器具の組み合わせ内に供給され得る、様々なタイプの波形を発生させることを可能にする。更に、複数の波形を表す複数のルックアップテーブル４１０４を作成し、記憶し、発生器から組織に適用することができる。
【０２９３】
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つ若しくはそれ以上の超音波変換器及び／又は２つ若しくはそれ以上のＲＦ電極）の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも１つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、波形信号は、少なくとも１つの外科用器具の超音波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つ又はそれ以上の波形を含んでよい。テーブルは複数の波形に関係した情報を含んでよく、またテーブルは発生器内に記憶されてよい。一態様又は一実施例では、テーブルは、直接デジタル合成テーブルであってよく、発生器のＦＰＧＡ内に記憶されてよい。テーブルは、波形をカテゴリー化するのに便利である任意の方法によってアドレス指定されてよい。一態様によれば、直接デジタル合成テーブルであり得るテーブルは、波形信号の周波数に従ってアドレス指定される。更に、複数の波形に関係した情報は、デジタル情報としてテーブル内に記憶されてよい。
【０２９４】
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つ若しくはそれ以上の超音波変換器及び／又は２つ若しくはそれ以上のＲＦ電極）の出力電流、出力電圧、又は出力電力のうち、少なくとも１つを制御するように構成されてよい。更に、外科用器具が超音波コンポーネントを備える場合、アナログ電気信号波形は、少なくとも１つの外科用器具の超音波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つ又はそれ以上の波形を含んでよい。ルックアップテーブル４１０４は、複数の波形に関連した情報を含んでよく、またルックアップテーブル４１０４は、発生器回路又は外科用器具のいずれかに記憶されてよい。一態様又は実施例では、ルックアップテーブル４１０４は、直接デジタル合成テーブルであってよく、これは発生器回路又は外科用器具のＦＰＧＡに記憶されてよい。ルックアップテーブル４１０４は、波形をカテゴリー化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。
【０２９５】
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３５に示す。簡略化された本ブロック図では、ＤＤＳ回路は、発生器回路のプロセッサ、コントローラ、又は論理機構、及び外科システム１０００の発生器回路内に位置するメモリ回路に接続されている。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つ又は２つ以上の整数をルックアップテーブル４１０４内に記憶するプログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）を駆動する。アドレスカウンタ４１０２が記憶場所をステップスルーすると、ルックアップテーブル４１０４内に記憶された値は、ＤＡＣ回路４１０８に接続されたレジスタ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接続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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
ＤＤＳ回路４１００は、複数のルックアップテーブル４１０４を含んでもよく、ルックアップテーブル４１０４は、所定のサンプル数により表される波形を記憶し、サンプルは、所定の波形形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル４１０４内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のＲＦ電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のＲＦ電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、ＤＤＳ回路４１００は、複数の波形ルックアップテーブル４１０４を作成することができ、組織処置手順の間（例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて）、所望の組織効果及び／又は組織フィードバックに基づいて、個別のルックアップテーブル４１０４に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。
【０２９８】
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３７に示す。
【０２９９】
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３６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接続されている。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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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に接続される。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接続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。
【０３０２】
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３５に示すＤＤＳ回路４１００）の調整分解能を決定する。
【０３０３】
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。
【０３０４】
【表１】
2021508525.tif 000013
【０３０５】
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接続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。
【０３０６】
再び図３５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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
【数１１】
2021508525.tif 000014
【０３０９】
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、
【０３１０】
【数１２】
2021508525.tif 000015
と等しいことに留意されたい。ｎ＝３２では、分解能は４０億における一部よりも高い。ＤＤＳ回路４２００の一態様では、位相アキュムレータ４２０６外の全てのビットがルックアップテーブル４２１０に伝えられるわけではなく、切り捨てられて、例えば、最初の１３〜１５個の最上位ビット（ＭＳＢ）のみが残される。これはルックアップテーブル４２１０のサイズを低減し、かつ周波数分解能に影響を及ぼさない。位相の切り捨ては、少量だが許容できる位相雑音の量のみを最終出力に追加する。
【０３１１】
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３５のルックアップテーブル４１０４）内に記憶された所定の波形を特徴とする。なお、電気信号波形は、２つ又はそれ以上の波形の組み合わせであってよい。ルックアップテーブル４２１０は、複数の波形に関係した情報を含んでよい。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。
【０３１２】
一態様では、発生器回路は、電気信号波形を少なくとも２つの外科用器具へと同時に提供するように構成されてよい。発生器回路はまた、発生器回路の単一の出力チャネルを介して、２つの外科用器具へと同時に電気信号波形（２つ又はそれ以上の波形によって特徴付けられ得る）を提供するように構成されてもよい。例えば、一態様では、電気信号波形は、超音波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。
【０３１３】
更に、本開示に従った発生器回路の操作方法は、電気信号波形を発生させること、及び発生し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、電気信号波形を発生させることは、メモリから電気信号波形に関係した情報を受信することを含む。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。
【０３１４】
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発生させることができ、また、オンザフライで所望の組織効果に基づく特定の波形間で切り替えを行うことができる。切り替えは、組織インピーダンス及び／又は他の要素に基づいてよい。
【０３１５】
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。
【０３１６】
ＤＤＳ回路４２００は、複数のルックアップテーブル４１０４を備えてよく、ルックアップテーブル４２１０は、所定数の位相点（サンプルと呼ばれる場合もある）により表される波形を記憶し、位相点は所定の波形の形状を画定する。したがって、独自の形状を有する複数の波形は、複数のルックアップテーブル４２１０内に記憶されて、器具設定又は組織フィードバックに基づく様々な組織処置を提供することができる。波形の例としては、表面組織凝固のための高い波高率のＲＦ電気信号波形、より深い組織貫通のための低い波高率のＲＦ電気信号波形、及び効果的な修正凝固を促進する電気信号波形が挙げられる。一態様では、ＤＤＳ回路４２００は、複数の波形ルックアップテーブル４２１０を作成することができ、組織処置手順の間（例えば、ユーザ入力又はセンサ入力に基づく「オンザフライ」又は実質実時間にて）、所望の組織効果及び／又は組織フィードバックに基づいて、様々なルックアップテーブル４２１０に記憶された様々な波形間で切り替えを行うことができる。
【０３１７】
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３７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。
【０３１８】
図３７は、アナログ波形４３０４の本開示の少なくとも１つの態様による（比較目的のために離散時間デジタル電気信号波形４３００に重ね合わされて示される）、離散時間デジタル電気信号波形４３００の１サイクルを示す。水平軸は、時間（ｔ）を表し、縦軸はデジタル位相点を表す。デジタル電気信号波形４３００は、例えば、所望のアナログ波形４３０４のデジタル離散時間バージョンである。デジタル電気信号波形４３００は、１サイクル又は期間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３５、図３６に示す実施例では、デジタルワードは、２６又は６４ビットの分解能を有する、振幅位相点を記憶することができる６ビットワードである。図３５、図３６に示す実施例は、例証目的のためのものであり、実際の実装では分解能ははるかに高くなり得ることが理解されるであろう。１サイクルＴｏにわたるデジタル振幅位相点４３０２は、例えば、図３５及び図３６に関連して記載されているような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、メモリ内に記憶される。これも図３５、図３６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３５及び図３６）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３５及び図３６）は、電力増幅器の入力に適用される。
【０３１９】
超音波外科用器具アーキテクチャー
図３８は、一態様の超音波システム１３７０１０を例示している。一態様の超音波システム１３７０１０は、超音波トランスデューサ１３７０１４に結合された超音波信号発生器１３７０１２、ハンドピースハウジング１３７０１６を備えるハンドピースアセンブリ１３７０６０、及び超音波ブレード１３７０５０を備える。「ランジュヴァンスタック」として知られている超音波トランスデューサ１３７０１４は、一般に、変換部分１３７０１８と、第１の共振器又はエンドベル１３７０２０と、第２の共振器又はフォアベル１３７０２２と、補助構成要素と、を含む。様々な態様では、超音波トランスデューサ１３７０１４は、以下により詳細に説明されるように、好ましくは、長さが、１つのシステム波長の半分の整数倍（ｎλ／２）である。音響アセンブリ１３７０２４は、超音波トランスデューサ１３７０１４と、マウント１３７０２６と、速度変換器１３７０２８と、表面１３７０３０とを含むことができる。
【０３２０】
本明細書では、「近位」及び「遠位」という用語は、ハンドピースアセンブリ１３７０６０を握っている臨床医に対して使用されることが理解されよう。したがって、超音波ブレード１３７０５０は、より近位側のハンドピースアセンブリ１３７０６０に対して遠位側である。便宜上及び明瞭さのため、「上部」及び「下部」のような空間的用語もまた、本明細書では、ハンドピースアセンブリ１３７０６０を把持する臨床医に対して使用されることが更に理解されよう。しかしながら、外科器具は、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、限定的かつ絶対的なものであることを意図するものではない。
【０３２１】
エンドベル１３７０２０の遠位端は、変換部１３７０１８の近位端に接続され、フォアベル１３７０２２の近位端は、変換部１３７０１８の遠位端に接続されている。フォアベル１３７０２２及びエンドベル１３７０２０は、多くの変数によって決定される長さを有し、それらの変数には、変換部１３７０１８の厚さ、エンドベル１３７０２０及びフォアベル１３７０２２を製造するのに使用される材料の密度及び弾性率、並びに超音波トランスデューサ１３７０１４の共振周波数が含まれる。フォアベル１３７０２２は、速度変換器１３７０２８の超音波振動の振幅を増幅するため、近位端からその遠位端まで内向きにテーパ状にしてもよく、あるいは、フォアベル１３７０２２は、増幅を有さなくてもよい。
【０３２２】
図３８を再度参照すると、エンドベル１３７０２０は、そこから延びるねじ付き部材を含むことができ、このねじ付き部材は、フォアベル１３７０２２の中のねじ山付き開口とねじ込み可能に係合されるように構成されることができる。様々な態様では、圧電素子１３７０３２などの圧電素子は、例えば、エンドベル１３７０２０及びフォアベル１３７０２２が一緒に組み立てられるとき、エンドベル１３７０２０とフォアベル１３７０２２との間で圧縮され得る。圧電素子１３７０３２は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸鉛、及び／又は、例えば任意の好適な圧電性結晶材料などの任意の好適な材料から作られてもよい。
【０３２３】
様々な態様では、以下に更に詳細に考察されるように、トランスデューサ１３７０１４は、正電極１３７０３４及び負電極１３７０３６などの電極を更に備えることができ、例えば、これらの電極は、１つ又は２つ以上の圧電素子１３７０３２の両端に電位を作り出すように構成され得る。正電極１３７０３４、負電極１３７０３６、及び圧電素子１３７０３２のそれぞれは、中心を通る穴を含むことができ、この穴は、エンドベル１３７０２０のねじ付き部材を受容するように構成され得る。様々な態様では、正電極１３７０３４及び負電極１３７０３６は、ワイヤ１３７０３８及び１３７０４０とそれぞれ電気的に接続され、ワイヤ１３７０３８及び１３７０４０は、ケーブル１３７０４２内に入れられ、超音波システム１３７０１０の超音波信号発生器１３７０１２と電気的に接続可能とすることができる。
【０３２４】
様々な態様において、音響アセンブリ１３７０２４の超音波トランスデューサ１３７０１４は、超音波信号発生器１３７０１２からの電気信号を機械的エネルギーに変換し、機械的エネルギーは、主として、超音波トランスデューサ１３７０１４及びエンドエフェクタ１３７０５０の超音波周波数における長手方向の振動運動をもたらす。超音波外科用発生器１３７０１２は、例えば、発生器１１００（図１８）又は発生器１３７０１２（図３８）を含み得る。音響アセンブリ１３７０２４が通電されると、振動運動定在波が、音響アセンブリ１３７０２４を通して発生する。好適な振動周波数範囲は、約２０Ｈｚ〜１２０ｋＨｚとし、適切な振動周波数範囲は、約３０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚとし、動作振動周波数の１つの例は、約５５．５ｋＨｚとすることができる。
【０３２５】
音響アセンブリ１３７０２４に沿った任意の点での振動運動の振幅は、音響アセンブリ１３７０２４に沿った振動運動が測定される位置によって様々であり得る。振動運動定在波において、最小又はゼロの交差は、一般的に波節（即ち、運動が通常は最小の場所）と呼ばれ、定在波において、最大絶対値（absolute value maximum）又はピークは、一般的に波腹（即ち、運動が通常は最大の場所）と呼ばれる。波腹点とそれに最も近い波節点との間の距離は４分の１波長（λ／４）である。
【０３２６】
上記に概略されるように、ワイヤ１３７０３８及び１３７０４０は、超音波信号発生器１３７０１２から正電極１３７０３４及び負電極１３７０３６に電気信号を伝達する。圧電素子１３７０３２は、例えば、音響アセンブリ１３７０２４において音響定在波を生成するためのフットスイッチ１３７０４４に応答して、超音波信号発生器１３７０１２から供給される電気信号によって通電される。電気信号により、結果的に材料内の大きな圧縮力となる繰り返される小変位の形態で、圧電素子１３７０３２内に擾乱が生じる。繰り返される小さな変位は、圧電素子１３７０３２を電圧勾配の軸に沿って連続的に膨張及び収縮させ、超音波エネルギーの長手方向の波を生成する。
【０３２７】
様々な態様では、トランスデューサ１３７０１４により生成された超音波エネルギーは、超音波伝達導波管１３７０４６を介して超音波ブレード１３７０５０に音響アセンブリ１３７０２４を通って伝達されることができる。音響アセンブリ１３７０２４が超音波ブレード１３７０５０にエネルギーを供給するために、音響アセンブリ１３７０２４の構成要素は、超音波ブレード１３７０５０に音響的に連結される。例えば、超音波トランスデューサ１３７０１４の遠位端は、表面１３７０３０において超音波伝達導波管１３７０４６の近位端に、スタッド１３７０４８のようなねじ接続により音響的に連結されてもよい。
【０３２８】
音響アセンブリ１３７０２４の構成要素は、いずれかのアセンブリの長さが２分の１波長の整数倍（ｎλ／２）となるように音響的に調整されることができ、式中、波長λは、音響アセンブリ１３７０２４の予め選択された波長、又は動作する長手方向振動駆動周波数ｆｄであり、ｎは、任意の正の整数である。また、音響アセンブリ１３７０２４は、音響素子の任意の好適な配列を組み込み得ることも考えられる。
【０３２９】
超音波ブレード１３７０５０は、１つのシステム半波長（λ／２）の整数倍に実質的に等しい長さを有することができる。超音波ブレード１３７０５０の遠位端１３７０５２は、遠位端の最大、又は少なくともほぼ最大の長手方向の振動幅を提供するために、波腹の位置に、又は少なくともその近くに配設されてもよい。トランスデューサアセンブリが通電されるとき、様々な態様では、ブレード１３７０５０の遠位端１３７０５２は、例えば、所定の振動周波数において、おおよそ１０〜５００ミクロンのピークツーピークの範囲、及び好ましくはおおよそ３０〜１５０ミクロンの範囲で動くように構成されてもよい。
【０３３０】
上記に概略されるように、超音波ブレード１３７０５０は、超音波伝達導波管１３７０４６に連結されてもよい。様々な態様では、示されるような超音波ブレード１３７０５０及び超音波伝達導波管１３７０４６は、例えば、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ（アルミニウム及びバナジウムを含むチタン合金）、アルミニウム、ステンレス鋼、及び／又は任意の他の好適な材料などの、超音波エネルギーの伝達に適した材料による単一ユニット構造体として形成される。或いは、超音波ブレード１３７０５０は、超音波伝達導波管１３７０４６から分離可能（かつ異なる組成のもの）であって、例えば、スタッド、溶接、接着剤、急速接続、又は他の好適な既知の方法によって接合されてもよい。超音波伝達導波管１３７０４６は、例えば、１つのシステム半波長（λ／２）の整数倍に実質的に等しい長さを有してもよい。超音波伝送導波管１３７０４６は、例えば、チタン合金（即ち、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）又はアルミニウム合金など、超音波エネルギーを効率的に伝搬する材料から構成された中実コア軸から好ましくは作製されてもよい。
【０３３１】
図３８に例示された態様では、超音波伝達導波管１３７０４６は、複数の波節の位置、又は少なくともその近くに配置される、複数の安定化シリコーンリング又は適合支持体１３７０５６を含む。シリコーンリング１３７０５６は、望ましくない振動を弱め、かつ導波管１３７０４６を少なくとも部分的に囲む外装１３７０５８から超音波エネルギーを隔離することができ、それによって、超音波エネルギーが超音波ブレード１３７０５０の遠位端１３７０５２まで長手方向に最高効率で流れるのを確実にする。
【０３３２】
図３８に示されるように、外装１３７０５８は、ハンドピースアセンブリ１３７０６０の遠位端に連結され得る。外装１３７０５８は、一般に、アダプタ又はノーズコーン１３７０６２と、細長い管状部材１３７０６４とを含む。管状部材１３７０６４は、アダプタ１３７０６２に取り付けられ及び／又はアダプタ１３７０６２から延び、かつ、そこを通って長手方向に延びる開口部を有する。様々な態様では、外装１３７０５８は、ハウジング１３７０１６の遠位端上に螺合されてもよく、又はスナップ嵌めされてもよい。少なくとも一態様では、超音波伝達導波管１３７０４６は、管状部材１３７０６４の開口部を通って延在し、シリコーンリング１３７０５６は、開口部の側壁と接触し、内部で超音波伝達導波管１３７０４６を分離することができる。様々な態様では、外装１３７０５８のアダプタ１３７０６２は、例えば、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）から構成されるのが好ましく、管状部材１３７０６４は、例えば、ステンレス鋼から製造される。少なくとも１つの態様では、超音波伝達導波管１３７０４６は、例えば、その超音波伝達導波管を外部接触から分離するために、これを取り囲む高分子材料を有してもよい。
【０３３３】
上述のように、電圧源又は電力源は、トランスデューサのうちの１つ又は２つ以上の圧電素子と動作可能に接続されることができ、圧電素子の各々に印加される電位によって、圧電素子を長手方向に膨張及び収縮、又は振動させることができる。同様に上に記載されるように、電圧ポテンシャルは、周期的であり得、様々な態様では、電圧ポテンシャルは、例えば、トランスデューサ１３７０１４、導波管１３７０４６、及び超音波ブレード１３７０５０を備える構成要素のシステムの共振周波数と同じか、又はほとんど同じ周波数で周期的にサイクルすることができる。しかしながら、様々な態様では、トランスデューサ内のある特定の圧電素子が、トランスデューサ内の他の圧電素子よりも、長手方向振動の定在波に対してより大きく寄与する場合がある。より詳細には、長手方向の変位を制御、又は制限することができる長手方向のひずみプロファイルが、トランスデューサ内で生じ得、そうして、特にシステムが共振周波数で又はその近くで振動する場合に、圧電素子の一部は、振動の定在波に寄与することができる。
【０３３４】
圧電素子１３７０３２は、「ランジュバンスタック」内に構成されており、そこでは圧電素子１３７０３２と、それらの作動電極１３７０３４及び１３７０３６（共に、トランスデューサ１３７０１４）とが、交互配置されている。活性化された圧電素子１３７０３２の機械的振動は、トランスデューサ１３７０１４の長手方向軸に沿って伝搬し、音響アセンブリ１３７０２４を介して導波管１３７０４６の端に接続されている。圧電素子のこのような動作モードは、その素子、特に、例えばジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、又はチタン酸鉛を含むセラミック圧電素子のＤ３３モードとして度々説明されている。このセラミック圧電素子のＤ３３モードは、図３９Ａ〜３９Ｃに例示されている。
【０３３５】
図３９Ａは、セラミック圧電材料から製造された圧電素子１３７２００を示す。圧電セラミック材料は、複数の別々の微晶質ドメインからなる多結晶材料である。各微結晶性ドメインは、分極軸を有し、ドメインは、この軸に沿って、与えられた電界に応じて伸長又は収縮することができる。しかしながら、本来のセラミックでは、微晶質ドメインの偏光軸は、ランダムに配列されているため、バルクセラミックにおける正味の圧電効果はない。偏光軸の正味の再配向は、セラミックをその材料のキュリー温度以上の温度にさらし、かつ強電界内にその材料を置くことによって誘発され得る。ひとたび試料の温度をキュリー温度以下に下げると、別々の偏光軸の大部分が再配向され、バルク偏光方向に固定されるであろう。図３９Ａは、誘導電界軸Ｐに沿って分極された後のそのような圧電素子１３７２００を例示する。無分極圧電素子１３７２００は、正味の圧電軸を欠いているが、分極素子１３７２００は、誘導電界軸Ｐ方向に平行な分極軸ｄ３を有するとして説明することができる。完全を期すために、ｄ３軸に直交する軸はｄ１軸と呼ばれ得る。圧電素子１３７２００の寸法は、長さ（length、Ｌ）、幅（width、Ｗ）、及び厚さ（thickness、Ｔ）として、ラベル付けされている。
【０３３６】
図３９Ｂ及び３９Ｃは、圧電素子１３７２００をｄ３（又はＰ）軸に沿って配向された作動電界Ｅに供することによって誘発され得る圧電素子１３７２００の機械的変形を例示する。図３９Ｂは、ｄ３軸に沿って分極場Ｐと同じ方向を有する電界Ｅが圧電素子１３７２０５に及ぼす影響を例示する。図３９Ｂに例示するように、圧電素子１３７２０５は、ｄ１軸に沿って圧縮しながら、ｄ３軸に沿って膨張することによって変形し得る。図３９Ｃは、ｄ３軸に沿って分極場Ｐとは反対方向を有する電界Ｅが圧電素子１３７２１０に及ぼす影響を例示する。図３９Ｃに例示するように、圧電素子１３７２１０は、ｄ１軸に沿って膨張しながら、ｄ３軸に沿って圧縮することによって変形し得る。ｄ３軸に沿った電界の印加中のｄ３軸に沿った振動結合は、Ｄ３３結合、又は圧電素子のＤ３３モードを使った活性化と呼ばれ得る。図１に例示するトランスデューサ１３７０１４は、導波管４６に沿って、機械的振動を超音波ブレード１３７０５０に伝達するために、圧電素子１３７０３２のＤ３３モードを使用することができる。圧電素子は、また、ｄ１軸に沿っても変形するため、ｄ３軸に沿った電界の印加中のｄ１軸に沿った振動結合もまた、機械的振動の有効なソースとなり得る。このような結合は、Ｄ３１結合、又は圧電素子のＤ３１モードを使った活性化と呼ばれ得る。
【０３３７】
図３９Ａ〜３９Ｃによって例示されるように、Ｄ３１モードでの動作中に、圧電素子１３７２００、１３７２０５、１３７２１０の横伸長は、以下の式によって数学的にモデル化することができる。
【０３３８】
【数１３】
2021508525.tif 000016
【０３３９】
式中、Ｌ、Ｗ、及びＴは、それぞれ、圧電素子の長さ、幅、及び厚さ寸法を示す。Ｖｄ３１は、Ｄ３１モードで動作する圧電素子に印加される電圧を表す。上記のＤ３１結合から得られる横方向膨張の量は、ΔＬ（すなわち、長さ寸法に沿った圧電素子の膨張）と、ΔＷ（すなわち、幅寸法に沿った圧電素子の膨張）と、によって表される。付加的に、横方向膨張方程式は、ΔＬ及びΔＷと印加電圧Ｖｄ３１との間の関係をモデル化する。以下に開示されるのは、圧電素子によるＤ３１活性化に基づく超音波外科用器具の態様である。
【０３４０】
以下に記載するように、様々な態様において、超音波外科用器具は、長手方向の振動を生成するように構成されたトランスデューサ、及びトランスデューサ、エンドエフェクタ、及びその間の導波管に動作可能に連結されたトランスデューサベースプレート（例えばトランスデューサ装着部分）を有する外科用器具を備えることができる。特定の態様では、同様に以下のように、トランスデューサは、エンドエフェクタに伝達され得る振動を生成することができ、この振動は、トランスデューサベースプレート、導波管、エンドエフェクタ、及び／又は超音波外科用器具の他の様々な構成要素を、共振周波数で又はその近くで駆動することができる。共振状態では、例えば、長手方向ひずみパターン、又は長手方向応力パターンが、トランスデューサ、導波管、及び／又はエンドエフェクタ内に発現する可能性がある。様々な態様では、このような長手方向のひずみパターン、又は長手方向の応力パターンは、トランスデューサベースプレート、導波管、及び／又はエンドエフェクタの長さに沿って、正弦曲線手法、又は少なくとも実質的に正弦曲線手法で、長手方向のひずみ、又は長手方向の応力を変化させることができる。少なくとも一態様では、例えば、長手方向ひずみパターンは、最大ピーク及びゼロ点を有することができ、ひずみ値は、かかるピークとゼロ点との間で非線形状に変化し得る。
【０３４１】
図４０は、本開示の一態様による、超音波外科用器具１３７２５０がＤ３１モードで動作するように構成されている接合材料によって超音波トランスデューサ１３７２６４に取り付けられた超音波導波管１３７２５２を含む超音波外科用器具１３７２５０を例示する。超音波トランスデューサ１３７２６４は、結合材料によって超音波導波管１３７２５２に取り付けられた第１及び第２の圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを含む。圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂは、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを駆動するのに好適な電圧源の一方の極（例えば、通常は高電圧）と電気的に接続するための導電性プレート１３７２５６ａ、１３７２５６ｂを含む。電圧源の反対側の極は、導電性継手１３７２５８ａ、１３７２５８ｂによって超音波導波管１３７２５２に電気的に接続されている。一態様では、導電性プレート１３７２５６ａ、１３７２５６ｂは、電圧源の正極に接続され、導電性継手１３７２５８ａ、１３７２５８ｂは、金属超音波導波管１３７２５２を通って接地電位に電気的に接続されている。一態様では、超音波導波管１３７２５２は、チタン又はチタン合金（すなわち、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）で作製され、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂはＰＺＴで作製される。圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂのポーリング軸（Ｐ）は、方向矢印１３７２６０によって示されている。圧電素子１３７２５４ａ、１３７２４５ｂの励振に応答する超音波導波管１３７２５２の運動軸は、超音波導波管１３７２５２の超音波ブレード部と一般的に呼ばれる、超音波導波管１３７２５２の遠位端の運動矢印１３７２６２によって示されている。運動軸１３７２６２は、ポーリング軸（Ｐ）１３７２６０に直交している。
【０３４２】
図３８に示すように、従来のＤ３３超音波トランスデューサ構造では、ボルト締めされた圧電素子１３７０３２は、電極１３７０３４、１３７０３６を利用して、各圧電素子１３７０３３の両方のサイズに対して電気的接触を作り出す。しかしながら、本開示の一態様によるＤ３１アーキテクチャ１３７２５０は、各圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂの両側への電気的接触を作成するために異なる技術を使用する。圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂに電気的接触を提供する様々な技術には、導電性素子（例えば、ワイヤ）を高電位接続用の各圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂの自由表面に結合させること、及び、はんだ、導電性エポキシ、又は本明細書に記載された他の技術を使って、各圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを接地接続用の超音波導波管１３７２５２に結合させることが挙げられる。圧縮を用いて、恒久的な接続をすることなく、音響列に対する電気的接触を維持し得る。これにより、装置の厚さが増大し得るため、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂの損傷を回避するように制御される必要がある。弱い圧縮では、スパークギャップにより圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを損傷させる可能性があり、強い圧縮では、局所的な機械的摩耗により圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを損傷させる可能性がある。他の技術では、金属製ばね接触が用いられ、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂとの電気的接触を作り出し得る。他の技術としては、金属箔で覆われた発砲樹脂パッキン、導電性発砲樹脂、はんだを含み得る。一部の態様では、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂの両側への電気的接続部は、Ｄ３１音響トレーン構成である。電気的接地接続は、金属超音波導波管１３７２５２に対して作製され得、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂと超音波導波管１３７２５２との間に電気的接触が存在する場合、その導波管は導電性を示す。
【０３４３】
図３８に示すように、従来のＤ３３超音波トランスデューサ構造では、ボルトが、圧電素子リングを超音波導波管に音響的に結合させる圧縮を提供する。本開示の一態様によるＤ３１アーキテクチャ１３７２５０は、圧電素子１３７２５４ａ、１３７２５４ｂを超音波導波管１３７２５２に音響的に連結するために様々な異なる技術を使用する。更なる詳細は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年８月１７日出願の「ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１５／６７９，９４０号に開示されている。
【０３４４】
図４１〜４２は、超音波外科用器具１３７４００の様々な図を例示する。様々な態様では、外科用器具１３７４００は、一般に一対の超音波剪断機として具現化することができる。超音波外科用器具１３７４００が一対の超音波剪断機として具体化される態様では、外科用器具１３７４００は、枢動点１３７４１３において第２のアーム１３７４１２ｂに枢動可能に（例えば、止め金具により）接続された第１のアーム１３７４１２ａを含むことができる。第１のアーム１３７４１２ａは、第２のアーム１３７４１２ｂから遠位方向に延びる超音波ブレード１３７４１５と協働するように構成された協働表面（例えば、パッド）を含む、その遠位端に位置決めされたクランプアーム１３７４１６を含む。クランプアーム１３７４１６及び超音波ブレード１３７４１５は、集合的にエンドエフェクタ１３７４１０を画定することができる。第１のアーム１３７４１２ａを第１の方向に作動させると、クランプアーム１３７４１６が超音波ブレード１３７４１５に向かって枢動し、第１のアーム１３７４１２ａを第２の方向に作動させると、クランプアーム１３７４１６が超音波ブレード１３７４１５から離れて枢動する。一部の態様では、クランプアーム１３７１６は、ポリマー又は他の弾性材料から構築され、超音波ブレード１３７４１５と係合するパッドを更に含む。外科用器具１３７４００は、図３８〜図４０に関して上記で説明されたようなトランスデューサアセンブリを更に含む。トランスデューサアセンブリは、例えばＤ３１又はＤ３３アーキテクチャに配列することができる。外科用器具１３７４００は、Ｄ３１アーキテクチャに配列された超音波トランスデューサ１３７４１８の第１及び第２の圧電素子１３７４１９ａ、１３７４１９ｂを含む、超音波システム１３７０１０（図３８）の様々な構成要素を包囲するハウジング１３７４１４と、圧電素子１３７４１９ａ、１３７４１９ｂを受容するために、対向側部に平坦な面を備えるトランスデューサベースプレート１３７４２８（例えば、トランスデューサ装着部分）と、超音波トランスデューサ１３７４１８から超音波ブレード１３７４１５へ振動を長手方向に移す導波管１３７４１７と、を更に備える。更に、外科用器具１３７４００は、上述したように超音波トランスデューサ１３７４１８を駆動するための超音波信号発生器に接続可能である。導波管１３７４１７は、複数の波節（即ち、振動運動定在波の最小又はゼロ交差に位置する点）又は少なくともその近くに位置決めされた複数の安定化シリコーンリング又は弾性支持体１３７４１１を備えることができる。弾性支持体１３７４１１は、超音波エネルギーが長手方向に超音波ブレード１３７４１５に確実に伝達されるように、望ましくない横方向の振動を減衰させるように構成される。導波管１３７４１７は、ハウジング１３７４１４及び第２のアーム１３７４１２ｂを通って延び、超音波ブレード１３７４１５においてハウジング１３７４１４の外部に終端する。超音波ブレード１３７４１５及びクランプアーム１３７４１６は、組織を把持するように構成された協働要素であり、エンドエフェクタ１３７４１０が組織をクランプ及び切断／凝固させることを可能にする。クランプアーム１３７４１６を超音波ブレード１３７４１５に向かって移動すると、それらの間に載置された組織をクランプアーム１３７４１５に接触させ、超音波ブレード１３７４１５が把持した組織に対して動作することが可能になる。超音波ブレード１３７４１５が把持された組織に対して超音波振動すると、超音波ブレード１３７４１５は、摩擦力を発生させ、それが組織を凝固させ、最終的に超音波ブレード１３７４１５の切断長さに沿って切断する。
【０３４５】
外科用器具１３７４００の切断長さは、クランプアーム１３７４１６の超音波ブレード１３７４１５及びクランプアーム１３７４１６の協働表面の長さに対応する。超音波ブレード１３７４１５とクランプアーム１３７４１６の協働表面との間に十分な時間期間保持されている組織は、上に記載されるように、超音波ブレード１３７４１５によって切断される。超音波ブレード１３７４１５及びクランプアーム１３７４１６の対応する部分は、様々な形状を有することができる。様々な態様では、超音波ブレード１３７４１５及び／又はクランプアーム１３７４１６は、実質的に直線状の形状であってもよく、又は湾曲を有してもよい。一部の態様では、組織を超音波ブレード１３７４１５と接触させるように構成されたクランプアーム１３７４１６の部分は、超音波ブレード１３７４１５の形状に対応し、それによってクランプアーム１３７４１６はそれと整列する。
【０３４６】
超音波トランスデューサアセンブリ及び超音波剪断機に関する様々な更なる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１７年８月１７日に出願された「ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ」と題された米国特許出願第１５／６７９，９４０号から見出すことができる。
【０３４７】
高度なエネルギー装置の起動オプション
図４３は、本開示の少なくとも１つの態様に係る、外科システム１３７５００のブロック図を示す。外科システム１３７５００は、例えば、図２０に示される外科システム１０００、及び／又は図３８に示す超音波外科用器具システム１３７０１０を含み得る。外科システム１３７５００は、電気外科用発生器１３７５０４に電気的に接続可能な超音波外科用器具１１０４（図１８）又は超音波外科用器具１３７３００（図２９）などの外科用器具１３７４００を含み得る。電気外科用発生器１３７５０４は、外科用器具１３７４００を駆動するための超音波エネルギー、単極若しくは双極高周波（ＲＦ）エネルギー、他の種類のエネルギー、及び／又はこれらの組み合わせを生成することが可能な発生器１１００（図１８）又は発生器１３７０１２（図３８）などである。
【０３４８】
図４３に示される態様では、外科用器具１３７４００は、少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリ１３７５１０を含む。トランスデューサアセンブリ１３７５１０は、図３８〜４０に関連して説明されるように、トランスデューサアセンブリ１３７５１０が起動されると、トランスデューサアセンブリ１３７５１０が超音波ブレード１３７５１２を超音波振動させることができるように、超音波ブレード１３７５１２に動作可能に連結される。トランスデューサアセンブリ１３７５１０は、次に発生器１３７５０４に電気的に接続されて、そこからエネルギーを受け取る。したがって、発生器１３７５０４によって通電されると、トランスデューサアセンブリ１３７５１０は、外科用器具１３７４００によって捕捉された組織を切断及び／又は凝固させるために超音波ブレード１３７５１２を超音波振動させるように構成される。
【０３４９】
別の態様では、外科用器具１３７４００は、１つ又は２つ以上の電極７９６（図１７）又はエンドエフェクタ７９２に位置する他の導電要素（図１７）を含む。電極７９６は、次に発生器１３７５０４に電気的に接続されて、そこからエネルギーを受け取る。発生器１３７５０４によって通電されると、電極７９６は、図１７に関連して説明されるように、外科用器具１３７４００によって捕捉された組織を切断及び／又は凝固させるためにＲＦエネルギーを印加するように構成される。
【０３５０】
外科用器具１３７４００は、センサ１３７５０８に通信可能に接続され、発生器１３７５０４に通信可能に接続可能な制御回路１３７５０６を更に含む。制御回路１３７５０６は、例えば、メモリに記憶された命令を実行するための一次及び／又は二次コンピュータメモリに接続されたプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び他のそのようなデバイスを含むことができる。センサ１３７５０８は、環境及び／又は外科用器具１３７４００の特性を感知し、感知された特性の存在又は大きさに対応する出力を提供するように構成されている。制御回路１３７５０６は、次に、感知された特性が閾値を上回るか、下回るか、又は閾値であるかに応じて、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又は電極７９６の起動を選択的に制御するように構成される。言い換えれば、制御回路１３７５０６は、閾値に対するセンサ出力に従ってトランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又は電極７９６の起動を制御するように構成されている。一態様では、閾値は、外科用器具１３７４００のメモリ内に格納され、制御回路１３７５０６によって取得されて、センサ１３７５０８からの出力信号と比較することができる。
【０３５１】
様々な他の例示では、制御回路１３７５０６及び／又はセンサ１３７５０８は、外科用器具１３７４００の外部にあってもよい。これらの例示では、制御回路１３７５０６及び／又はセンサ１３７５０８は、任意の有線通信プロトコル（例えば、Ｉ２Ｃ）又は無線通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を介して、互いに及び／又は発生器１３７５０４に通信可能に接続することができ、特定の通信プロトコルを達成するために適切なハードウェア及び／又はソフトウェアを含む。更に他の例示では、発生器１３７５０４は、図１８及び図３８に示されるように、外科用器具１３７４００の外部にあるのではなく、外科用器具１３７４００と一体であってもよく、内部に位置してもよく、別の方法で組み込まれていてもよい。
【０３５２】
図４４〜４５Ｃは、本開示の少なくとも１つの態様による磁気基準１３７４０４を検出するように構成されたセンサアセンブリ１３７５０８を含む外科用器具１３７４００の様々な図を示す。図４４〜４５Ｃの以下の説明では、図４３もまた参照されたい。一態様では、センサアセンブリ１３７５０８は、磁気基準１３７４０４の対応する位置又は位置を検出することによって、外科用器具１３７４００の位置又は状態（例えば、開閉）を検出するように構成されたセンサ１３７４０２を含む。センサ１３７４０２は、例えば、それに対する磁気基準１３７４０４の位置を検出するように構成されたホール効果センサを含むことができる。したがって、磁気基準１３７４０４は、その位置が外科用器具１３７４００の位置及び／又は状態に対応するように構成される。ホール効果センサは、例えば、磁気基準１３７４０４とセンサ１３７４０２との間の相対距離を検出するように構成されたホール素子、又はセンサ１３７４０２に対する磁気基準１３７４０４の多次元位置或いは向きを検出するように構成された複数のホール素子のアセンブリ（例えば、Ｉｎｆｉｎｅｏｎ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＴＬＶ４９３Ｄ−Ａ１Ｂ６  ３Ｄ磁気センサ）を含むことができる。更に、ホール効果センサは、線形ホール効果センサ（すなわち、出力が磁束密度と共に直線的に変化するホール効果センサ）又は閾値ホール効果センサ（すなわち、磁束密度の減少に従って出力が急激に低下するホール効果センサ）を含むことができる。
【０３５３】
図４４に示す態様では、磁気基準１３７４０４は、ウェアラブル磁石１３７４０６を含む。したがって、センサ１３７４０２は、例えば、外科医の手で着用されたときのウェアラブル磁石１３７４０６の相対位置を検出するように構成される。様々な態様では、センサ１３７４０２に対するウェアラブル磁石１３７４０６の相対位置は、例えば、ウェアラブル磁石１３７４０６とセンサ１３７４０２との間の相対距離、及び／又はセンサ１３７４０２に対するウェアラブル磁石１３７４０６の相対的な向きを含むことができる。一実施例では、ウェアラブル磁石１３７４０６は、外科医の指（例えば、外科用グローブ上）に装着されるリングに組み込まれるか、又はリング内に又はその上に配置され得る。別の実施例では、ウェアラブル磁石１３７４０６は、外科医によってウェアラブルな外科用グローブに取り付けられるか、又は一体化されて得る。これらの態様では、ウェアラブル磁石１３７４０６が外科医の手に位置し、使用中に外科医の手が外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２を把持すると、センサ１３７４０２によって検出されたウェアラブル磁石１３７４０６の位置は、外科用器具１３７４００．のアーム１３７４１２の相対位置に対応する。外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２の相対位置を感知することにより、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００が開放されるか、閉鎖されているか、又はそれらの間の中間位置にあるかを判定することができる。
【０３５４】
別の例示では、ウェアラブル磁石１３７４０６及びセンサ１３７４０２の位置は、上記の態様とは逆であってもよい。言い換えれば、磁石は、外科用器具１３７４００上又は外科用器具１３７４００内に位置付けられることができ、センサ１３７４０２は、外科医の上に位置付けられるか、又は外科医によって装着されてもよい（例えば、上述のようにリング又は外科用手袋に組み込まれる）。それ以外の場合、この例示的な機能は、上述の例示と同様の方法で機能する。
【０３５５】
図４５Ａ〜４５Ｃに示される態様では、磁気基準１３７４０４は、アーム１３７４１２などの外科用器具１３７４００の可動構成要素内又はその上に位置付けられた一体型磁石１３７４０８を含む。したがって、センサ１３７４０２は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２内の一体型磁石１３７４０８の相対位置を検出するように構成される。一体型磁石１３７４０８及びセンサ１３７４０２はそれぞれ、外科用器具１３７４００を開閉することによって、一体型磁石１３７４０８がセンサ１３７４０２に対して移動するように配置され得る。図示の態様では、一体型磁石１３７４０８は、外科用器具１３７４００の可動アーム１３７４１２上又はその中に位置付けられ得、センサ１３７４０２は、外科用器具１３７４００のハウジング１３７４１４上又はハウジング１３７４１４内に位置付けられ得る。これらの態様では、センサ１３７４０２によって検出された一体型磁石１３７４０８の位置は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２の相対位置に対応する。外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２の相対位置を感知することにより、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００が開放されるか、閉鎖されているか、又はそれらの間の中間位置にあるかを判定することができる。
【０３５６】
別の例示では、一体型磁石１３７４０８及びセンサ１３７４０２の位置は、上記の態様とは逆であってもよい。言い換えれば、一体型磁石１３７４０８は、外科用器具１３７４００のハウジング１３７４１４上又はその中に位置付けられ得、センサ１３７４０２は、追跡されている外科用器具１３７４００の対応する可動構成要素（例えば、アーム１３７４１２）の上、又はその中に位置付けられ得る。それ以外の場合、この例示的な機能は、上述の例示と同様の方法で機能する。
【０３５７】
センサ１３７４０２は、それに対する磁気基準１３７４０４の位置（例えば、磁気基準１３７４０４とセンサ１３７４０２との間の距離、及び／又はセンサ１３７４０２に対する磁気基準１３７４０４の向き）に対応する出力を生成するように構成されている。したがって、磁気基準１３７４０４及び／又はセンサ１３７４０２が、外科用器具１３７４００が閉鎖されるか、開放されるか、又は別の方法で外科医に操作される際に、互いに対して移動すると、センサ１３７４００は、磁気基準１３７４０４の感知された磁場に従って磁気基準１３７４０４の相対位置を検出することができる。センサ１３７４０２は次に、磁気基準１３７４０４の感知された磁界に対応する出力を生成することができる。センサ１３７４０２がホール効果センサを含む一態様では、センサ出力は電圧であってもよく、出力電圧の大きさは、センサ１３７４０２によって感知された磁気基準１３７４０４からの磁場の強度に対応する。
【０３５８】
一態様では、制御回路１３７５０６は、センサ１３７４０２からの出力を受信し、次いでセンサ１３７４０２の出力を閾値と比較するように構成される。制御回路１３７５０６は、センサ１３７４０２の出力と閾値との間の比較に従って、外科用器具１３７４００を更に起動又は停止させることができる。閾値は、例えば、外科用器具１３７４００のユーザによって予め決定されるか又は設定され得る。センサ１３７４０２の出力は（図４５Ａ〜４５Ｃに示される態様のように直接的に、又は図４４に示される態様のように間接的に）外科用器具１３７４００のアームの位置に対応することができ、次に超音波ブレード１３７５１２に対するクランプアーム１３７４１６（図４１）の位置を制御する。したがって、センサ１３７４０２の出力は、例えば開放位置と閉鎖位置との間の外科用器具１３７４０２のクランプアーム１３７４１６の位置に対応する。更に、これらの例示では、閾値は、磁気基準１３７４０４とセンサ１３７４０２との間の閾値距離に対応し得る。図４５Ｂは、例えば、外科用器具１３７４００の開放位置を表すことができる（すなわち、一体型磁石１３７４０８はセンサ１３７４０２に対して閾値距離内にない）。図４５Ｃは、例えば、外科用器具１３７４００の閉鎖位置を表すことができる（すなわち、一体型磁石１３７４０８はセンサ１３７４０２に対して閾値距離内にある）。
【０３５９】
一実施例では、制御回路１３７５０６は、磁気基準１３７４０４がセンサ１３７４０２からの閾値距離以下に位置するか否かを判定することができる。この例では、制御回路１３７５０６がセンサ出力が閾値を超えていると判定した場合、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００を起動することができる。別の例では、制御回路１３７５０６は、磁気基準１３７４０４がセンサ１３７４０２からの閾値距離以上に位置するか否かを判定することができる。この例では、制御回路１３７５０６が、センサ１３７４０２の電圧出力が閾値以下であると判定した場合、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００を起動することができる。制御回路１３７５０６は、発生器１３７５０４に信号を送信して、発生器１３７５０４にトランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６に通電させて、外科用器具１３７４００によって捕捉された組織を切断及び／又は凝固させることによって外科用器具１３７４００を起動する。要するに、一部の態様では、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００が十分に閉鎖されているか否かを判定し、前者の場合、外科用器具１３７４００を起動させるように構成され得る。
【０３６０】
他の態様では、制御回路１３７５０６は、図１〜１１に関連して記載されているように、外科用器具１３７４００が十分に閉鎖されていると判定した場合、ユーザを催促するか、データを外科用ハブ１０６に送信することなどの他の動作をとるように構成され得る。更に他の態様では、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００が十分に開放されているか、或いは外科用器具１３７４００が開放位置と閉鎖位置との間の特定の位置（又は位置の範囲）にあるかを判定するように構成され得る。外科用器具１３７４００が画定された位置（単数又は複数）又は当該位置内にある場合、制御回路１３７５０６は、それに従って、外科用器具１３７４００を起動するか、外科用器具１３７４００を停止させるか、又は様々な他の動作を行うことができる。
【０３６１】
一部の態様では、制御回路１３７５０６は、センサ１３７４０２を介して検出された磁気基準１３７４０４の運動の振幅、周波数、及び／又は方向に基づいて、タッピング、摩擦、及び他の種類の運動を検出するように構成することができる。このような運動は、センサ１３７４０２によって検出された時間にわたる磁場の強度の変化が（経験的に又は他の方法で）特徴付けられ、異なる種類の運動について定義され得るため、検出されることができる。例えば、タッピング運動は、センサ１３７４０２によって検出された磁界の変化における、外科用器具１３７４００の長手方向軸に対して実質的に垂直な方向において検出される周波数に従って検出可能であり得る。別の例として、摩擦運動は、センサ１３７４０２によって検出された磁界の変化における、外科用器具１３７４００の長手方向軸に実質的に平行な方向において検出される周波数に従って検出可能であり得る。一部の態様では、制御回路１３７５０６は、検出された運動に従って外科用器具１３７４００の状態、モード、及び／又は特性を変化させるように構成され得る。例えば、制御回路１３７５０６は、センサ１３７４０２を介してタップ運動を検出すると、外科用器具１３７４００を作動させるように構成され得る。
【０３６２】
図４６Ａ〜４６Ｂは、本開示の少なくとも１つの態様による、接触を検出するように構成されたセンサアセンブリ１３７５０８を含む外科用器具１３７４００の斜視図を示し、図４７は、対応する回路図を示す。図４６Ａ〜４７の以下の説明では、図４３もまた参照されたい。一態様では、センサアセンブリ１３７５０８は、それに対する力、接触、及び／又は圧力を検出するように構成されたタッチセンサ１３７４２０を含むことができる。タッチセンサ１３７４２０は、例えば、力覚レジスタ（ＦＳＲ）１３７４２１を含むことができる。図４６Ａに示される例示では、タッチセンサ１３７４２０は、外科用器具１３７４００の長手方向軸に対して横方向に配向されている。この例示では、タッチセンサ１３７４２０は、外科用器具１３７４００の長手方向軸に対してハウジング１３７４１４から直角に延在する表面を画定する。図４６Ｂに示す別の例示的な例示では、タッチセンサ１３７４２０は、筐体１３７４１４の側面（複数可）に沿って延在する。この例示では、タッチセンサ１３７４２０は、外科用器具１３７４００のハウジング１３７４１４と一体であるか、又は外科用器具１３７４００のハウジング１３７４１４の上に位置付けられてもよい。これらの例示のいずれかにおいて、タッチセンサ１３７４２０は（例えば、外科用器具１３７４００の１つ又は２つ以上の機能を制御するために）外科医に使用され、例えば、外科用器具１３７４００のトランスデューサアセンブリ１３７５１０を起動するか、又は別の方法外科用器具１３７４００に入力を提供することができる。
【０３６３】
タッチセンサ１３７４２０が図４７に示されるＦＳＲ１３７４２１を含む一態様では、外科用器具１３７４００は、外科用器具１３７４００に電気的に接続可能な電気外科用発生器１３７４２６の起動を制御する回路を含み得る。この例示では、ＦＳＲ１３７４２１は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１３７４２２及び制御回路１３７４２４（例えば、マイクロコントローラ又はＡＳＩＣ）に電気的に接続される。ＦＳＲ１３７４２１に力Ｆが印加されると、それに従ってＦＳＲ１３７７２１の電圧出力は変化する。ＡＤＣ１３７４２２は次に、ＦＳＲ１３７４２１からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、これを次に制御回路１３７４２４に供給する。一例示では、制御回路１３７４２４は、次いで、受信信号（ＦＳＲ１３７４２１の出力電圧、進んではＦＳＲ１３７４２１が経験する力Ｆ又は圧力を示す）と閾値とを比較して、電気外科用発生器１３７４２６を起動させるか否かを判定することができる。１つの例示では、受信した信号が閾値を超える場合、制御回路１３７４２４は、信号を電気外科用発生器１３７４２６に送信して、それを起動させ、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６に通電して、外科用器具１３７４００によって捕捉された組織を切断及び／又は凝固させることができる。別の例示では、制御回路１３７４２４は、ＦＳＲ１３７４２１の出力又はその信号を電気外科用発生器１３７４２６の制御回路に送信し、次いで、受信した信号（ＦＳＲ１３７４２１が経験する力Ｆ又は圧力を示す）を閾値と比較して、電気外科用発生器１３７４２６を起動するか否かを判定することができる。受信した信号が閾値を超える場合、電気外科用発生器１３７４２６の制御回路は、電気外科用発生器１３７４２６に、電気的に接続された外科用器具１３７４００のトランスデューサアセンブリ１３７５１０へのエネルギーの供給を（例えば、駆動信号を介して）開始させることができる。要するに、一部の態様では、制御回路１３７５０６は、十分な量の力がタッチセンサ１３７４２０に加えられているか否かを判定し、それに従ってトランスデューサアセンブリ１３７５１０を起動させることができる。
【０３６４】
図４８Ａ〜４８Ｃは、本開示の少なくとも１つの態様による外科用器具１３７４００の閉鎖を検出するように構成されたセンサアセンブリ１３７４２９を含む外科用器具１３７４００の斜視図を示す。図４８Ａ〜４８Ｃの以下の説明では、図４３もまた参照されたい。一態様では、閉鎖センサアセンブリ１３７４２９は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖位置にあるときを検出するように構成された閉鎖センサ１３７４３０、一部の態様では、外科用器具１３７４００が閉鎖位置にある後に追加の力がアーム１３７４１２に加えられているか否かを検出するように構成された閉鎖センサ１３７４３０を含むことができる。一例示では、閉鎖センサ１３７４３０は２段触覚スイッチを含み、外科用器具のアームが閉鎖位置にあるとき、第１の段において、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖位置にある後に追加の力又は圧力が加えられたときに、更には、第２の段において、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖位置にある後に追加の力又は圧力が加えられているときに検出するように構成されている。このような閉鎖センサ１３７４３０は、例えば、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６を必ずしも自動的に起動させることなく、外科用器具１３７４００を閉鎖することを可能にすることができる。
【０３６５】
図４８Ａ〜４８Ｃに示される一態様では、アーム１３７４１２が第１の方向Ｒ１に回転して開放位置（図４８Ａ）から閉鎖位置（図４８Ｂ）へとアーム１３７４１２が回転されるときに、アーム１３７４１２が閉鎖センサ１３７４３０と係合するように、閉鎖センサ１３７４３０がハウジング１３７４１４上に位置付けられる。アーム１３７４１２が閉鎖位置にあるとき、アーム１３７４１２は、ハウジング１３７４１４（囲い板）及び／又は閉鎖センサ１３７４３０に対して底部を底にすることができる。外科用器具１３７４００が開放される（或いは閉鎖されていない）とき、又は外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖されているが、追加の力が加えられていないとき、閉鎖センサ１３７４３０は、図４８Ｂに示されるように、第１の位置又は第１の状態にあり得る。外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖され、追加の力Ｆ１がアーム１３７４１２に加えられると、図４８Ｃに示すように、閉鎖センサ１３７４３０は第２の位置又は第２の状態にあり得る。一部の態様では、アーム１３７４１２が初期閉位置にあるとき、アーム１３７４１２は、ハウジング１３７４１４から第１の角度θ１にあり得、力Ｆ１が初期閉鎖位置でアーム１３７４１２に加えられると、力Ｆ１が閉鎖センサ１３７４３０を押下させ、アーム１３７４１２がハウジング１３７４１４から第２の角度θ２になる。
【０３６６】
一態様では、閉鎖センサ１３７４３０の出力は、閉鎖センサ１３７４３０がある位置及び／又は状態に従って変化し得る。言い換えれば、閉鎖センサ１３７４３０が第１の状態にあるとき、外科用器具１３７４００の制御回路１３７５０６に第１の出力を提供することができ、閉鎖センサ１３７４３０が第２の状態にあるとき、外科用器具１３７４００の制御回路１３７５０６に第２の出力を提供することができる。したがって、閉鎖センサ１３７４３０は、（ｉ）外科用器具１３７４００が閉じられているか否か、及び（ｉｉ）外科用器具１３７４００が閉鎖されているとき、追加の力が印加されているか否かを検出するように構成され得る。一態様では、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６は、閉鎖センサ１３７４３０が第２の状態／位置にあるときにのみ起動する、及び／又は供給エネルギーを供給されることができる。この態様により、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６の起動がない状態でも組織を把持及び操作する能力を失うことなく、アーム１３７４１２の操作のみにより、外科医が外科用器具１３７４００を作動させることを可能にする。
【０３６７】
一態様では、制御回路１３７５０６は、閉鎖センサ１３７４３０からの出力を受信し、次いで、閉鎖センサ１３７４３０の出力を閾値と比較して、閉鎖センサ１３７４３０が第２の位置／状態にあるか否かを判定するように構成される。閾値は、例えば、外科用器具１３７４００のユーザによって予め決定されるか又は設定され得る。閉鎖センサ１３７４３０は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が閉鎖されているか否か、更には、アーム１３７４１２が閉じられているときに追加の力がアーム１３７４１２に加えられているか否かを検出する上記の例示では、閉鎖センサ１３７４３０の出力は、それにしたがって変化する。更に、これらの例示において、閾値は、アーム１３７４１２が閉じた後にアーム１３７４１２（つまり閉鎖センサ１３７４３０）に加えられる閾値力に対応することができる。例えば、制御回路１３７５０６が、閉鎖センサ１３７４３０の出力が閾値を超えていると判定した場合、制御回路１３７５０６は、発生器１３７５０４にトランスデューサアセンブリにエネルギーの供給を開始させる信号を発生器１３７５０４に送ることによって、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６を起動することができる。要するに、一部の態様では、制御回路１３７５０６は、十分な量の力が外科用器具１３７４００の閉鎖アーム１３７４１２に加えられているか否かを判定することができ、力が加えられているの場合、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６を起動させる。
【０３６８】
図４９Ａ〜４９Ｆは、本開示の少なくとも１つの態様による外科用器具１３７４００の開口部を検出するように構成されたセンサアセンブリ１３７４３９を含む外科用器具１３７４００の様々な図を示す。図４９Ａ〜４９Ｆの以下の説明では、図４３もまた参照されたい。一態様では、開放センサアセンブリ１３７４３９は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が第２の方向Ｒ２に開放位置に回転されたときを検出するように構成された開放センサ１３７４４０を含む。１つの例示では、開放センサ１３７４４０は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が十分に開放位置にあるときを検出するように構成された触覚スイッチ（例えば、一段触覚スイッチ）を含む。開放センサ１３７４４０は、例えば、外科用器具１３７４００が、未クランプ状態の組織に対する電気外科又は超音波エネルギーの印加に用いられる、後方（前方）スコアリングや他の外科技術を実行できる完全又は十分に開放された位置にあるときに、外科用器具１３７４００を通電させるために利用することができ、外科用器具１３７４００が任意の程度に開放されているときは、外科用器具１３７４００を通電させない。
【０３６９】
様々な態様では、開放センサ１３７４４０は、外科用器具１３７４００の枢動点１３７４１３に、又は隣接して位置付けられ得る。図４９Ａ〜４９Ｆに示される一態様では、開放センサ１３７４４０は、ハウジング１３７４１４の第１の側方部分上の陥凹部１３７４４３内に位置付けられる。対応するタブ１３７４４２は、ハウジング１３７４１４の第２の側方部分上に位置付けられ、陥凹部１３７４４３を通って移動して開放センサ１３７４４０に接触し、外科用器具１３７４００のクランプアーム１３７４１６が十分に開いている（すなわち、少なくとも特定の角度に開放される）ときに、開放センサ１３７４４０に接触して力Ｆ２を加えるように構成されている。開放センサ１３７４４０がタブ１３７４４２と接触していないとき、開放センサ１３７４４０は第１の位置又は第１の状態にあることができる。図４９Ｄに示すように、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が、タブ１３７４２２が開放センサ１３７４４０と接触するように十分な角度に開放されると、開放センサ１３７４４０は、第２の位置又は第２の状態にあることができる。一態様では、開放センサ１３７４４０の出力は、開放センサ１３７４４０がある位置及び／又は状態に従って変化し得る。言い換えれば、開放センサ１３７４４０が第１の状態にあるとき、外科用器具１３７４００の制御回路１３７５０６に第１の出力を提供することができ、開放センサ１３７４４０が第２の状態にあるとき、外科用器具１３７４００の制御回路１３７５０６に第２の出力を提供することができる。したがって、開放センサ１３７４４０は、少なくとも、（例えば、そこに加えられる力Ｆ２によって）開放センサ１３７４４０がトリガされるか、又は起動される角度まで、外科用器具１３７４００が開放されるか否かを検出することができる。一態様では、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６は、上述のように、センサが第２の状態／位置にあるときにのみ起動及び／又は通電され得る。
【０３７０】
一態様では、制御回路１３７５０６は、開放センサ１３７４４０からの出力を受信し、開放センサ１３７４４０の出力を閾値と比較するように構成され、閾値は、開放センサ１３７４４０が第２の位置／状態にあることに対応する。閾値は、例えば、外科用器具１３７４００のユーザによって予め決定されるか又は設定され得る。開放センサ１３７４４０が、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が特定の角度に開放されているか否かを検出する上記の例示では、開放センサ１３７４４０の出力はそれに応じて変化する。更に、これらの例示では、閾値は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が位置付けられる閾値角度に対応し得る。一態様では、制御回路１３７５０６が、開放センサ１３７４４０の出力が閾値を超えていると判定した場合、制御回路１３７５０６は、発生器１３７５０４のトランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６へのエネルギーの供給を開始させる信号を発生器１３７５０４に送ることによって、トランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６を起動することができる。要するに、一部の態様では、制御回路１３７５０６は、外科用器具１３７４００のアーム１３７４１２が十分な角度に開放されているか否かを判定することができ、十分な角度に開放されている場合、次にトランスデューサアセンブリ１３７５１０及び／又はＲＦ電極７９６を起動させる。
【０３７１】
特定の態様では、図４４〜４９Ｆに関連して上述した外科用器具１３７４００を起動させるためのセンサアセンブリは、互いに様々な組み合わせで実装することができる。例えば、図５０は、センサアセンブリ１３７５０８が、図４８Ａ〜４８Ｃに関連して説明される閉鎖センサアセンブリ１３７４２９と、図４９Ａ〜４９Ｆに関連して記載された開放センサアセンブリ１３７４３９との両方を含む、外科用器具１３７４００の例示を示す。本明細書に記載されるセンサアセンブリ１３７５０８の様々な態様は、外科用器具１３７４００への入力を起動及び／又は入力を提供するための補助的及び／又は代替的方法を提供すべく、外科用器具１３７４００内で一緒に組み合わされ得る。図５０に示される例示は単なる例示であることが意図されており、外科用器具１３７４００の他の例示は、前述のセンサアセンブリ１３７５０８の任意の他の組み合わせを含み得ることに留意されたい。
【０３７２】
図５１は、本開示の少なくとも１つの態様による、停止制御１３７４５０を含む外科用器具の斜視図を示す。様々な態様において、外科用器具１３７４００は、図４４〜４９Ｆに関連して上述した様々なセンサアセンブリ１３７５０８など、外科用器具１３７４００の様々なセンサのうちの１つ又は２つ以上の起動又は停止を制御するための停止制御１３７４５０を含み得る。停止制御１３７４５０は、例えば、外科用器具１３７４００のハウジング１３７４１４上に配置された物理的トグル又はスイッチ、又はタッチスクリーンディスプレイを含むことができる。停止制御１３７４５０は、外科用器具１３７４００の制御回路１３７５０６に通信可能に接続され得、停止制御１３７４５０からの入力に応じて、制御回路１３７５０６は、例えば、停止制御１３７４５０によって制御されたセンサアセンブリ１３７５０８を停止するか、又は停止制御部１３７４５０によって制御されたセンサアセンブリ１３７５０８からの出力を無視するか、或いはそれに対して一切の動作を行わない。
【０３７３】
図４１〜５１を参照すると、外科用器具１３７４００は、ＬＥＤ、ディスプレイ、及び他のそのような出力装置などのインジケータを更に含み得る。インジケータは、制御回路１３７５０６に接続され、それによって制御され得る。一部の態様では、制御回路１３７５０６は、センサアセンブリ１３７５０８から受信した入力に応答してインジケータを起動するように構成され得る。例えば、制御回路１３７５０６は、制御回路１３７５０６が、（例えば、センサアセンブリ１３７５０８を介して感知されるように）外科用器具１３７４００が閉鎖位置にあると判定すると、インジケータを起動させるように構成され得る。
【０３７４】
スマート開創器
図５２は、本開示の少なくとも１つの態様による、センサ１３７６０２を含む開創器１３７６００の斜視図を示す。様々な態様では、手術部位開口部１３７６５０を固定するための開創器１３７６００は、取り外し可能に又は一体的に取り付けられたセンサ１３７６０２を含むことができる。一態様では、センサ１３７６０２は、磁石を介して開創器１３７６００に取り外し可能に固定することができる。センサ１３７６０２は、開創器１３７６００がタップ、ジョイシング、移動、又は別にユーザー（例えば外科医）によって操作されたときを検出するように構成され得る。一例示では、センサ１３７６０２は、センサ１３７６０２が取り付けられる開創器１３７６００による振動又は動きを検出するように構成された振動センサ（例えば、ＡＤＩＳ１６２２３デジタル軸方向振動センサ）を含むことができる。一態様では、センサ１３７６０２は再利用可能であってもよい。すなわち、センサ１３７６０２は、滅菌プロセスを通じてその有効性を維持することができる（センサ１３７６０２は、手術野にある開創器１３７６００に取り付けられているため、再利用する場合には、外科的処置で使用された後に滅菌される）。センサ１３７６０２は、開創器１３７６００の検出された運動又は振動の振幅、周波数、及び／又は方向に従って、ユーザの異なる種類の運動又は動作（例えば、タップ）を検出するように構成することができる。
【０３７５】
センサ１３７６０２は、開創器１３７６００の検出された振動又は運動を示す信号を送信するように構成することができる。一態様では、センサ１３７６０２は、例えば有線接続１３７６０４を介して外科用器具１３７６０６（例えば、外科用器具又は電気外科用器具）及び／又は別の装置（例えば、発生器）に通信可能に接続され得る。センサ１３７６０２によって検出された動き又は動きに基づいて、センサ１３７６０２は、センサ１３７６０２に通信可能に接続された外科用器具（複数可）１３７６０６及び／又は他の装置（複数可）の状態を変化させることができる。外科用器具（複数可）１３７６０６及び／又は他の装置（複数可）の状態は、例えば、器具（複数可）１３７６０６及び／又は装置（複数可）のモード、或いは、器具（複数可）１３７６０６及び／又は装置（複数可）の特性に対応し得る。例えば、センサ１３７６０２が開創器１３７６００がタップされていることを検出すると、センサ１３７６０２は、センサ１３７６０２と通信可能に接続された外科用器具１３７６０６に信号を送信することができ、この信号は、外科用器具１３７６０６を不活性状態から起動状態に変化させる（又はその逆）。別の例として、センサ１３７６０２が開創器１３７６００が触れられていることを検出すると、センサ１３７６０２は、それと通信可能に接続された発生器を停止モードから起動モードに変化させる（又はその逆）信号を外科用発生器に伝達することができる。一部の態様では、開創器センサ１３７６０２は、図１〜１１に関連して説明されるように、データ及び／又は信号を外科用ハブ１０６に送信するように構成され得る。それによって、上述したように、外科用器具（複数可）１３７６０６及び／又は他の装置（複数可）を制御するなど、様々な動作をとることができる。
【０３７６】
図５３は、本開示の少なくとも１つの態様による、手術部位１３７９００で用いられるディスプレイを含む開創器１３７９０２の斜視図を示す。外科用開創器１３７９０２は、外科医及び手術室の専門家が外科手術中に切開又は創傷を開いたままに保持するのを助ける。外科用開創器１３７９０２は、下にある臓器又は組織を保持するのを助け、医師／看護者がより良好な視認性及び露出領域へのアクセスを可能にする。開創器１３７９０２は、ディスプレイ１３７９０４、又は実行される外科手術に関連する警告及び／又は情報を表示するように構成された他の制御装置を含むことができ、外科手術の過程中に利用される器具又は装置を制御する手段、又は外科手術が行われる環境（例えば、手術室）を提供し、他のそのような機能を実行する。図示の態様では、制御装置は開創器１３７９０２と一体である。別の態様では、制御装置は、例えば、開創器１３７９０２に取り外し可能に取り付けることができるタッチスクリーンディスプレイ（例えば、タブレットコンピュータ）を含む携帯型電子デバイスを含むことができる。更に別の態様では、制御装置は、患者の身体／皮膚又は別の表面に取り付け可能な可撓性ステッカーディスプレイを含む。
【０３７７】
一態様では、制御装置は、ユーザから入力を受信するための入力装置（例えば、キーパッド、容量性タッチスクリーン、又はこれらの組み合わせ）と、警告、情報、又は他の出力をユーザに提供するための出力装置（例えば、ディスプレイ）と、エネルギー源（例えば、コイン電池、電池、光起電力電池、又はこれらの組み合わせ）と、制御装置を、外科用器具、動作室内のデバイス（例えば、図１〜１１に記載される外科用ハブ１０６）、及び／又は他の装置（外科用又は他の装置）に、通信可能に接続するための通信プロトコル（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）のためのネットワークインターフェースコントローラと、を含む。制御装置は、ユーザ（例えば、外科医）に情報を表示し、ユーザから入力又はコマンドを受信するためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供するように構成することができる。一態様では、制御装置は、開創器１３７９０２が固定のために利用されている手術視野１３７９０８を照明するように構成された光源１３７９０６（例えば、ＬＥＤのアレイ）を更に含む。
【０３７８】
一態様では、制御装置は、外科用開創器１３７９０２に取り外し可能に固定可能である。別の態様では、制御装置は、「スマート」外科用開創器１３７９０２を画定する開創器１３７９０２と一体である。スマート外科用開創器１３７９０２は、スマート外科用開創器１３７９０２によって操作される入力ディスプレイを備えてもよい。スマート外科用開創器１３７９０２は、外科用ハブに連結された発生器モジュールに接続された装置と通信するための無線通信デバイスを含んでもよい。スマート外科用開創器１３７９０２の入力ディスプレイを使用して、外科医は、組織を切断及び／又は凝固させるために、発生器モジュールの電力レベル又はモードを調節することができる。組織上のエンドエフェクタの閉鎖上のエネルギー送達のための自動オン／オフを使用する場合、自動オン／オフの状態は、光、スクリーン、又はスマート開創器ハウジング上に位置する他の装置によって示されてもよい。使用される電力は、変更及び表示されてもよい。
【０３７９】
様々な態様では、制御装置は、電力パラメータなどの制御装置に通信可能に接続される外科用器具の様々な機能を制御するように構成され得る（例えば、電気外科用器具及び／又は超音波器具の電力パラメータ、或いは、例えば、電気外科用器具の「切断」モード及び「凝固」モード、又は自動など、外科用器具の動作モード）。様々な態様では、制御装置は、実行される外科手術に関連する情報、及び／又は外科手術の過程中に使用される装置に関連する情報を表示するように構成され得る。情報として超音波ブレード（エンドエフェクタ）の温度、外科手術の過程中に発生する警告若しくは警報、又は手術野内の神経の位置などが挙げられる。警告又は警報は、例えば、外科用器具、及び／又は、外科用器具（又は他のモジュール式外科装置）が通信可能に接続される外科用ハブ１０６によって生成され得る。様々な態様では、制御装置は、手術室内のフィールドライトの強度及び／又は位置など、外科処置が実行されている環境（例えば、手術室）の機能を制御するように構成することができる。
【０３８０】
様々な態様では、制御装置は、いずれの外科用器具又は他の装置が制御装置の近傍にあるかを感知し、次いで制御装置に接続された任意の外科用器具又は他の装置の操作制御を制御装置に渡すように構成され得る。一態様では、スマート外科用開創器１３７９０２は、外科用ハブ１０６、ＲＦＩＤ、又は装置／器具やスマート外科用開創器１３７９０２上に配置された他の装置を介して、外科医がどの装置／器具を使用しているかを感知又は知ることができ、適切なディスプレイを提供することができる。警告及び警報は、状況に応じて起動されてもよい。他の特徴は、超音波ブレードの温度、神経モニタリング、光源、又は蛍光を表示することを含む。光源１３７９０６は、外科用視野１３７９０８を照明し、スマート開創器１３７９０２に付着する単回使用ステッカーディスプレイ上で光セルを充電するために用いられてもよい。別の態様では、スマート外科用開創器１３７９０２は、患者の解剖学的構造（例えば、静脈ビューワ）上に投影される拡張現実を含んでもよい。
【０３８１】
他の態様では、制御装置は、患者の身体／皮膚に取り付け可能なスマート可撓性ステッカーディスプレイを含み得る。スマート可撓性ステッカーディスプレイは、例えば、外科用開創器によって露出された領域の間の患者の身体／皮膚に付着することができる。一態様では、スマート可撓性ステッカーディスプレイは、光、オンボードバッテリ、又は接地パッドによって電力供給されてもよい。可撓性ステッカーディスプレイは、装置に近距離無線（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を介して通信することができ、読み出し、電力ロック、又は電力変更を提供することができる。スマート可撓性ステッカーディスプレイはまた、周辺光エネルギーを使用してスマート可撓性ステッカーディスプレイに電力を供給するための光セルを含む。可撓性ステッカーディスプレイは、制御パネルユーザインタフェースのディスプレイ１３７９０４を含み、外科医が、外科用ハブに接続された制御装置又は他のモジュールを制御することを可能にする。
【０３８２】
スマート開創器に関する様々な更なる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１８年３月２９日に出願された「ＤＩＳＰＬＡＹ  ＯＦ  ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ  ＯＦ  ＳＴＡＰＬＥ  ＣＡＲＴＲＩＤＧＥ  ＴＯ  ＰＲＩＯＲ  ＬＩＮＥＡＲ  ＳＴＡＰＬＥ  ＬＩＮＥ」と題された米国特許出願第１５／９４０，６８６号から見出すことができる。
【０３８３】
状況認識
ここで図５４を参照すると、例えば、外科用ハブ１０６又は２０６（図１〜１１）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。
【０３８４】
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。
【０３８５】
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。
【０３８６】
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、処置がウェッジ処置ではないと判定することができる（入来する用品が、胸郭ウェッジ処置に必要な特定の用品を含まないか、又は別の点で胸郭ウェッジ処置に対応していないかのいずれかであるため）。
【０３８７】
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。
【０３８８】
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。
【０３８９】
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。
【０３９０】
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。
【０３９１】
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。
【０３９２】
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、ウェッジ処置は外科用ハブ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接続され得る）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。
【０３９３】
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。
【０３９４】
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。
【０３９５】
第１１の工程５２２２では、処置の区域部分切除が実施される。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。
【０３９６】
続いて第１２の工程５２２４で、結節切開工程が実行される。外科用ハブ１０６、２０６は、ＲＦ又は超音波器具が発射されていることを示す発生器から受信したデータに基づいて、外科チームが結節を切開し、漏れ試験を実施していると推定することができる。この特定の処置の場合、実質組織が横切開された後に用いられるＲＦ又は超音波器具は結節切開工程に対応しており、この結節切開工程により外科用ハブ１０６、２０６がこの推定を行うことが可能となる。異なる器具が特定の作業に対してより良好に適合するため、外科医は、処置中の特定の工程に応じて、定期的に外科用ステープル留め／切断器具と外科用エネルギー（すなわち、ＲＦ又は超音波）器具との間で交互に切り替えることに留意されたい。したがって、ステープル留め／切断器具及び外科用エネルギー器具が使用される特定のシーケンスは、外科医が処置のどの工程を実施中であるかを示すことができる。更に、特定の例では、外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にロボットツールを使用することができ、かつ／又は外科処置中の１つ又は２つ以上の工程にハンドヘルド外科用器具を使用することができる。外科医（複数可）は、例えば、ロボットツールとハンドヘルド外科用器具とを順に交代させることができ、かつ／又は、例えば、装置を同時に使用することができる。第１２の工程５２２４が完了すると、切開部が閉鎖され、処置の術後部分が開始する。
【０３９７】
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。
【０３９８】
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と通信可能に接続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。
【０３９９】
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、２０１８年４月１９日出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＨＵＢ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６２／６５９，９００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。
【０４００】
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。
【０４０１】
上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、及び／又は実施例を用いて装置及び／又はプロセスの様々な形態について記載してきた。そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例が１つ若しくは２つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、当業者に理解されたいこととして、そのようなブロック図、フローチャート、及び／又は実施例に含まれる各機能及び／又は動作は、多様なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの事実上の任意の組み合わせによって、個々にかつ／又は集合的に実装することができる。当業者には、本明細書で開示される形態のうちのいくつかの態様の全部又は一部が、１台以上のコンピュータ上で稼働する１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１台以上のコンピュータシステム上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、１つ又は２つ以上のプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして（例えば、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサ上で稼働する１つ又は２つ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして集積回路上で等価に実現することができ、また、回路を設計すること、並びに／又はソフトウェア及び／若しくはファームウェアのコードを記述することは、本開示を鑑みれば当業者の技能の範囲内に含まれることが理解されよう。更に、当業者には理解されることとして、本明細書に記載した主題の機構は、多様な形式で１つ又は２つ以上のプログラム製品として配布されることが可能であり、本明細書に記載した主題の具体的な形態は、配布を実際に行うために使用される信号搬送媒体の特定の種類にかかわらず用いられる。
【０４０２】
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。
【０４０３】
本明細書の任意の態様で使用されるとき、用語「制御回路」は、例えば、ハードワイヤード回路、プログラマブル回路（例えば、１つ又は２つ以上の個々の命令処理コアを含むコンピュータプロセッサ、処理ユニット、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコントローラユニット、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理機構（ＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、状態機械回路、プログラマブル回路によって実行される命令を記憶するファームウェア、及びこれらの任意の組み合わせを指すことができる。制御回路は、集合的に又は個別に、例えば、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォンなどの、より大きなシステムの一部を形成する回路として具現化され得る。したがって、本明細書で使用するとき、「制御回路」としては、少なくとも１つの個別の電気回路を有する電気回路、少なくとも１つの集積回路を有する電気回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成された汎用コンピューティング装置（例えば、本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成された汎用コンピュータ、又は本明細書で説明したプロセス及び／若しくは装置を少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されたマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリ装置（例えば、ランダムアクセスメモリの形態）を形成する電気回路、及び／又は通信装置（例えばモデム、通信スイッチ、又は光−電気設備）を形成する電気回路が挙げられるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書で述べた主題が、アナログ若しくはデジタルの形式又はこれらのいくつかの組み合わせで実現されてもよいことを認識するであろう。
【０４０４】
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。
【０４０５】
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。
【０４０６】
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。
【０４０７】
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「ＩＥＥＥ８０２．３  Ｓｔａｎｄａｒｄ」、及び／又は本規格の後のバージョンのイーサネット規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、Ｘ．２５通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。Ｘ．２５通信プロトコルは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ−Ｔ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、通信装置は、フレームリレー通信プロトコルを使用して互いに通信することができる。フレームリレー通信プロトコルは、Ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｇｒａｐｈ  ａｎｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ（ＣＣＩＴＴ）及び／又はｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＮＳＩ）によって公布された規格に準拠するか、又は互換性があり得る。代替的に又は追加的に、送受信機は、非同期転送モード（ＡＴＭ）通信プロトコルを使用して互いに通信することが可能であり得る。ＡＴＭ通信プロトコルは、ＡＴＭ  Ｆｏｒｕｍによって「ＡＴＭ−ＭＰＬＳ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ２．０」という題で２００１年８月に公開されたＡＴＭ規格及び／又は本規格の後のバージョンに準拠するか、又は互換性があり得る。当然のことながら、異なる及び／又は後に開発されたコネクション型ネットワーク通信プロトコルは、本明細書で等しく企図される。
【０４０８】
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。
【０４０９】
１つ又は２つ以上の構成要素が、本明細書中で、「ように構成される（configured to）」、「ように構成可能である（configurable to）」、「動作可能である／ように動作する（operable/operative to）」、「適合される／適合可能である（adapted/adaptable）」、「ことが可能である（able to）」、「準拠可能である／準拠する（conformable/conformed to）」などと言及され得る。当業者は、「ように構成される」は、一般に、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、アクティブ状態の構成要素及び／又は非アクティブ状態の構成要素及び／又はスタンドバイ状態の構成要素を包含し得ることを理解するであろう。
【０４１０】
「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。
【０４１１】
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。
【０４１２】
更に、導入された請求項記載において特定の数が明示されている場合であっても、かかる記載は、典型的には、少なくとも記載された数を意味するものと解釈されるべきであることが、当業者には認識されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、一般的に、少なくとも２つの記載事項、又は２つ以上の記載事項を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類する表記が用いられる場合、一般に、かかる構文は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定するものではないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、及び／又はＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含む）。更に、典型的には、２つ若しくは３つ以上の選択的な用語を表わすあらゆる選言的な語及び／又は句は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除いて、明細書内であろうと、請求の範囲内であろうと、あるいは図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、又はそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されよう。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、典型的には、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されよう。
【０４１３】
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。
【０４１４】
「一態様」、「態様」、「例示」、「一例示」などへの任意の参照は、その態様に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が少なくとも１つの態様に含まれると意味することは特記に値する。したがって、本明細書の全体を通じて様々な場所に見られる語句「一態様では」、「態様では」、「例示では」、及び「一例示では」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の態様において任意の好適な様態で組み合わせることができる。
【０４１５】
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。
【０４１６】
要約すると、本明細書に記載した構想を用いる結果として得られる多くの利益が記載されてきた。１つ又は２つ以上の形態の上述の記載は、例示及び説明を目的として提示されているものである。包括的であることも、開示された厳密な形態に限定することも意図されていない。上記の教示を鑑みて、修正又は変形が可能である。１つ又は２つ以上の形態は、原理及び実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な修正例と共に、想到される特定の用途に適するものとして当業者が利用できるようにするために、選択され記載されたものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲が全体的な範囲を定義することが意図される。
【０４１７】
本明細書に記載される主題の様々な態様は、以下の番号付けされた実施例において説明される。
【０４１８】
実施例１．外科用器具は、超音波ブレードと、開放位置と閉鎖位置との間で超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリと、開放位置と閉鎖位置との間のアームの位置を感知するように構成されたセンサと、トランスデューサアセンブリ及びセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。制御回路は、センサによって検出された、閾値位置に対するアームの位置に応じてトランスデューサアセンブリを起動するように構成される。
【０４１９】
実施例２．第１のセンサはホール効果センサを含む、実施例１に記載の外科用器具。
【０４２０】
実施例３．アームが、ホール効果センサによって検出可能な磁石を備える、実施例２に記載の外科用器具。
【０４２１】
実施例４．ホール効果センサが、ユーザに配設された磁石を検出するように構成されている、実施例２に記載の外科用器具。
【０４２２】
実施例５．閾値位置が開放位置に対応する、実施例１〜４のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４２３】
実施例６．閾値位置が閉鎖位置に対応する、実施例１〜５のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４２４】
実施例７．外科用器具は、超音波ブレードと、開放位置と閉鎖位置との間で超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリと、アームが閉鎖位置に移行するときに第１の力を感知するように構成された第１のセンサと、アームが開放位置に移行するときに第２の力を感知するように構成された第２のセンサと、トランスデューサアセンブリ、第１のセンサ、及び第２のセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。記制御回路は、第１の閾値に対して第１のセンサによって感知された第１の力、及び第２の閾値に対して第２のセンサによって感知された第２の力に応じて、トランスデューサアセンブリを起動させるように構成されている。
【０４２５】
実施例８．前記第１のセンサが触覚スイッチを含む、実施例７に記載の外科用器具。
【０４２６】
実施例９．触覚スイッチが２段触覚スイッチを含む、実施例８に記載の外科用器具。
【０４２７】
実施例１０．第１の閾値は、２段触覚スイッチの第２の段に対応する、実施例９に記載の外科用器具。
【０４２８】
実施例１１．第１のセンサは、アームが前記閉鎖位置に移行する際にアームが第１のセンサに当接するように、外科用器具のハウジング上に配設される、実施例７〜１０のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４２９】
実施例１２．第２のセンサが触覚スイッチを含む、実施例７〜１１のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４３０】
実施例１３．触覚スイッチが１段触覚スイッチを含む、実施例１２に記載の外科用器具。
【０４３１】
実施例１４．第２の閾値がゼロ以外の力に対応する、実施例７〜１３のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４３２】
実施例１５．第２のセンサは、アームが前記開放位置に移行する際にアームが第２のセンサに当接するように、アームと超音波ブレードとの間の回転点に隣接して配設される、実施例７〜１４のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４３３】
実施例１６．外科用器具は、超音波ブレードと、超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリと、自身に対する力を感知するように構成されたセンサと、トランスデューサアセンブリ及びセンサに接続された制御回路と、を含む。トランスデューサアセンブリは、超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を含む。制御回路は、センサにより感知された、閾値力に対する力に応じてトランスデューサアセンブリを起動するように構成される。
【０４３４】
実施例１７．前記センサが、力感知レジスタを含む、実施例１６に記載の外科用器具。
【０４３５】
実施例１８．制御回路は、センサによって感知された力が閾値力を超えるとき、トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、実施例１６又は１７に記載の外科用器具。
【０４３６】
実施例１９．センサは、外科用器具の外面上に配設されている、実施例１６〜１８のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４３７】
実施例２０．センサの出力は、自身に対する力の程度に従って変化し、制御回路は、閾値力を表す閾値に対するセンサの出力に応じてトランスデューサアセンブリを起動させるように構成されている、実施例１６〜１９のいずれか１つに記載の外科用器具。
【０４３８】
〔実施の態様〕
（１）  外科用器具であって、
超音波ブレードと、
開放位置と閉鎖位置との間で、前記超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、
前記超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
前記開放位置と前記閉鎖位置との間の前記アームの位置を感知するように構成されたセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ及び前記センサに接続された制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記センサによって検出された、閾値位置に対する前記アームの位置に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
（２）  前記センサは、ホール効果センサを含む、実施態様１に記載の外科用器具。
（３）  前記アームは、前記ホール効果センサによって検出可能な磁石を含む、実施態様２に記載の外科用器具。
（４）  前記ホール効果センサは、ユーザに配置された磁石を検出するように構成されている、実施態様２に記載の外科用器具。
（５）  前記閾値位置は、前記開放位置に対応する、実施態様１に記載の外科用器具。
【０４３９】
（６）  前記閾値位置は、前記閉鎖位置に対応する、実施態様１に記載の外科用器具。
（７）  外科用器具であって、
超音波ブレードと、
開放位置と閉鎖位置との間で、前記超音波ブレードに対して枢動可能なアームと、
前記超音波ブレードに接続されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
前記アームが前記閉鎖位置に移行するときに第１の力を感知するように構成された第１のセンサと、
前記アームが前記開放位置に移行するときに第２の力を感知するように構成された第２のセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ、前記第１のセンサ、及び前記第２のセンサに接続された制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記第１のセンサによって感知された、第１の閾値に対する前記第１の力、及び前記第２のセンサによって感知された、第２の閾値に対する前記第２の力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
（８）  前記第１のセンサは、触覚スイッチを含む、実施態様７に記載の外科用器具。
（９）  前記触覚スイッチは、２段階触覚スイッチを含む、実施態様８に記載の外科用器具。
（１０）  前記第１の閾値は、前記２段階触覚スイッチの第２段階に対応する、実施態様９に記載の外科用器具。
【０４４０】
（１１）  前記第１のセンサは、前記アームが前記閉鎖位置に移行する際に前記アームが前記第１のセンサに当接するように、前記外科用器具のハウジング上に配設されている、実施態様７に記載の外科用器具。
（１２）  前記第２のセンサは、触覚スイッチを含む、実施態様７に記載の外科用器具。
（１３）  前記触覚スイッチは、１段階触覚スイッチを含む、実施態様１２に記載の外科用器具。
（１４）  前記第２の閾値は、ゼロ以外の力に対応する、実施態様７に記載の外科用器具。
（１５）  前記第２のセンサは、前記アームが前記開放位置に移行する際に前記アームが前記第２のセンサに当接するように、前記アームと前記超音波ブレードとの間の回転点に隣接して配設されている、実施態様７に記載の外科用器具。
【０４４１】
（１６）  外科用器具であって、
超音波ブレードと、
前記超音波ブレードに連結されたトランスデューサアセンブリであって、前記超音波ブレードを超音波振動させるように構成された少なくとも２つの圧電素子を備えるトランスデューサアセンブリと、
自身に対する力を感知するように構成されたセンサと、
前記トランスデューサアセンブリ及び前記センサに連結された制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記センサによって感知された、閾値力に対する前記力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、外科用器具。
（１７）  前記センサは、力感知レジスタを含む、実施態様１６に記載の外科用器具。
（１８）  前記制御回路は、前記センサによって感知された前記力が前記閾値力を超えるとき、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、実施態様１６に記載の外科用器具。
（１９）  前記センサは、前記外科用器具の外面上に配設されている、実施態様１６に記載の外科用器具。
（２０）  前記センサの出力は、それに対する力の程度に従って変化し、前記制御回路は、前記閾値力を表す閾値に対する、前記センサの前記出力に応じて、前記トランスデューサアセンブリを起動するように構成されている、実施態様１６に記載の外科用器具。
【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２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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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３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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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４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４８Ｃ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図４９Ｃ】
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【図４９Ｄ】
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【図４９Ｅ】
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【図４９Ｆ】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【国際調査報告】
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