(57)【要約】      （修正有）【課題】電力および双方向データインターフェースアセンブリおよびこれを含む外科システムを提供する。【解決手段】電力供給９１０と、外科器具９５０と、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０とを含む外科システム９００。電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線および二次巻線を含み、一次巻線に対して第１の変調器および第２の復調器が結合されており、二次巻線に対して第２の変調器および第１の復調器が結合されている。電力供給は、第１の変調器に電力信号を提供する。第１の変調器は、第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調するように構成されている。【選択図】図９
2017104548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給と、
外科器具と、
電力およびデータインターフェースアセンブリと
を含む、外科システムであって、
前記電力およびデータインターフェースアセンブリは、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
前記一次巻線に結合された第１の変調器と、
前記二次巻線に結合された第１の復調器と、
前記二次巻線に結合された第２の変調器と、
前記一次巻線に結合された第２の復調器と
を含み、
前記電力供給は、前記第１の変調器に電力信号を提供するように構成されており、
前記第１の変調器は、
第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、前記電力信号を変調することと、
前記変圧器を経由して、前記変調された電力信号を前記第１の復調器に通信することと、
を行うように構成されており、
前記第２の変調器は、
第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調することと、
前記変圧器を経由して、前記変調された第２の信号を前記第２の復調器に通信することと
を行うように構成されている、外科システム。
【請求項２】
前記変圧器は、空芯変圧器である、請求項１に記載の外科システム。
【請求項３】
前記一次巻線または前記二次巻線のうちの少なくとも一方を１つ以上の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含む、請求項１に記載の外科システム。
【請求項４】
前記１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内である、請求項３に記載の外科システム。
【請求項５】
前記一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ前記二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含み、前記第１の共振周波数は、前記第２の共振周波数とは異なる、請求項１に記載の外科システム。
【請求項６】
前記電力信号からの電力は、前記変圧器を経由して、前記外科器具に送達される、請求項１に記載の外科システム。
【請求項７】
前記第１の復調器は、
前記第１のタイプの変調にしたがって、前記変調された電力信号を復調し、前記第１のデータを獲得することと、
前記第１のデータを第２のプロセッサに通信することと
を行うように構成されており、
前記第２の復調器は、
前記第２のタイプの変調にしたがって、前記変調された第２の信号を復調し、前記第２のデータを獲得することと、
前記第２のデータを第１のプロセッサに通信することと
を行うように構成されている、請求項１に記載の外科システム。
【請求項８】
前記第１のデータは、前記第１のプロセッサによって生成され、かつ、前記外科器具を制御するための制御情報を含み、前記第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、前記第２のプロセッサによって生成される、請求項７に記載の外科システム。
【請求項９】
前記センサは、前記外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサのうちの少なくとも一方を含む、請求項８に記載の外科システム。
【請求項１０】
前記第１のタイプの変調および前記第２のタイプの変調は、前記第１のデータと前記第２のデータとの前記変圧器を経由した同時の双方向通信のために構成されている、請求項１に記載の外科システム。
【請求項１１】
第１のプロセッサと、
第２のプロセッサと
をさらに含み、
前記第１のプロセッサは、前記第１の変調器、前記変圧器、および前記第１の復調器を経由して、前記第１のデータを前記第２のプロセッサに通信するように構成されており、
前記第２のプロセッサは、前記第２の変調器、前記変圧器、および前記第２の復調器を経由して、前記第２のデータを前記第１のプロセッサに通信するように構成されている、請求項１に記載の外科システム。
【請求項１２】
前記第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、前記第２のタイプの変調は、振幅変調である、請求項１に記載の外科システム。
【請求項１３】
電力およびデータインターフェースアセンブリであって、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
前記一次巻線に結合された第１の変調器と、
前記二次巻線に結合された第１の復調器と、
前記二次巻線に結合された第２の変調器と、
前記一次巻線に結合された第２の復調器と
を含み、
前記第１の変調器は、
第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調することと、
前記変圧器を経由して、前記変調された電力信号を前記第１の復調器に通信することと
を行うように構成されており、
前記第２の変調器は、
第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調することと、
前記変圧器を経由して、前記変調された第２の信号を前記第２の復調器に通信することと
を行うように構成されている、電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１４】
前記変圧器は、空芯変圧器である、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１５】
前記一次巻線または前記二次巻線のうちの少なくとも一方を１つ以上の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含む、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１６】
前記１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内である、請求項１５に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１７】
前記一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ前記二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含み、前記第１の共振周波数は、前記第２の共振周波数とは異なる、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１８】
前記電力信号からの電力は、前記変圧器を経由して、外科器具に送達される、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１の復調器は、
前記第１のタイプの変調にしたがって、前記変調された電力信号を復調し、前記第１のデータを獲得することと、
前記第１のデータを第２のプロセッサに通信することと
を行うように構成されており、
前記第２の復調器は、
前記第２のタイプの変調にしたがって、前記変調された第２の信号を復調し、前記第２のデータを獲得することと、
前記第２のデータを第１のプロセッサに通信することと
を行うように構成されている、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１のデータは、前記第１のプロセッサによって生成され、かつ、前記外科器具を制御するための制御情報を含み、前記第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、前記第２のプロセッサによって生成される、請求項１９に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項２１】
前記センサは、外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサのうちの少なくとも一方を含む、請求項２０に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項２２】
前記第１のタイプの変調および前記第２のタイプの変調は、前記第１のデータと前記第２のデータとの前記変圧器を経由した同時の双方向通信のために構成されている、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【請求項２３】
前記第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、前記第２のタイプの変調は、振幅変調である、請求項１３に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
【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、２０１４年４月２３日に出願された米国特許出願第１４／２５９，８１９号の一部係属出願であり、２０１３年９月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／８８１，５３６号の利益およびそれに対する優先権を主張するものである。
【０００２】
（背景）
（技術分野）
本開示は、電力および双方向データインターフェースアセンブリおよびこれを含む外科システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の背景）
エネルギーベースの外科デバイスの動作は、典型的には、電力およびデータがエネルギー源回路と外科器具との間で伝達されることを要求する。例えば、ハンドスイッチ閉鎖検出、リターンエネルギーパッド監視、および／またはエネルギー源回路と外科器具との間で通信される制御データおよび／または信号を有することが望ましくあり得る。しかしながら、そのようなことを行うことにおける１つの技術的課題は、エネルギーベースの外科システムが、典型的には、患者を潜在的に危険な電圧レベルおよび／電流レベルから隔離する、患者とエネルギー源との間の隔離境界を含むということである。
【０００４】
上記を踏まえ、エネルギー源と外科器具との間での隔離境界を横断した両方向における電力およびデータの効果的および効率的な伝達のための改良されたシステムに対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
本開示の一局面にしたがうと、外科システムが提供され、該外科システムは、電力供給と、外科器具と、電力およびデータインターフェースアセンブリとを含む。電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線および二次巻線を有する変圧器を含み、該一次巻線に対して第１の変調器および第２の復調器が結合されており、該二次巻線に対して第２の変調器および第１の復調器が結合されている。電力供給は、第１の変調器に電力信号を提供する。第１の変調器は、第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調するように構成されている。変調された電力信号は、変圧器を経由して、第１の変調器により、第１の復調器に通信される。第２の変調器は、第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調するように構成されている。変調された第２の信号は、変圧器を経由して、第２の変調器により、第２の復調器に通信される。
【０００６】
本開示の別の局面において、電力信号からの電力は、変圧器を経由して、外科器具に送達される。
【０００７】
本開示のさらに別の局面において、変圧器は、空芯変圧器である。
【０００８】
本開示の別の局面において、外科システムは、一次巻線および／または二次巻線を１つ以上の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路を含む。
【０００９】
本開示の別の局面において、１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内にある。
【００１０】
本開示の別の局面において、外科システムは、一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路を含む。第１の共振周波数は、第２の共振周波数とは異なり得る。
【００１１】
本開示の別の局面において、電力信号からの電力は、変圧器を経由して、外科器具に送達される。
【００１２】
本開示の別の局面において、第１の復調器は、第１のタイプの変調にしたがって、変調された電力信号を復調し、第１のデータを獲得し、該第１のデータを第２のプロセッサに通信するように構成されている。第２の復調器は、第２のタイプの変調にしたがって、変調された第２の信号を復調し、第２のデータを獲得し、該第２のデータを第１のプロセッサに通信するように構成されている。
【００１３】
本開示の別の局面において、第１のデータは、第１のプロセッサによって生成され、かつ外科器具を制御するための制御情報を含み、第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、第２のプロセッサによって生成される。
【００１４】
本開示の別の局面において、センサは、外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、および／または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサを含む。
【００１５】
本開示の別の局面において、第１のタイプの変調および第２のタイプの変調は、変圧器を経由した第１のデータおよび第２のデータの同時の双方向通信のために構成されている。
【００１６】
本開示の別の局面において、外科システムは、第１のプロセッサおよび第２のプロセッサをさらに含む。第１のプロセッサは、第１の変調器、変圧器、および第１の復調器を経由して、第１のデータを第２のプロセッサに通信するように構成されている。第２のプロセッサは、第２の変調器、変圧器、および第２の復調器を経由して、第２のデータを第１のプロセッサに通信するように構成されている。
【００１７】
本開示の別の局面において、第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、第２のタイプの変調は、振幅変調である。
【００１８】
本開示の別の局面にしたがって、電力およびデータインターフェースアセンブリが提供され、該電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線および二次巻線を含む変圧器を含み、該一次巻線に対して第１の変調器および第２の復調器が結合され、該二次巻線に対して第１の復調器および第２の変調器が結合されている。第１の変調器は、第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調するように構成されている。変調された電力信号は、変圧器を経由して、第１の復調器に通信される。第２の変調器は、第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調するように構成されている。変調された第２の信号は、変圧器を経由して、第２の復調器に通信される。
【００１９】
本開示の別の局面において、変圧器は、空芯変圧器である。
【００２０】
本開示の別のさらに局面において、電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線および／または二次巻線を共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを有する同調回路を含む。
【００２１】
本開示の別の局面において、１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内である。
【００２２】
本開示の別の局面において、電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを有する同調回路を含み、該第１の共振周波数は、該第２の共振周波数とは異なる。
【００２３】
本開示の別の局面において、電力信号からの電力は、変圧器を経由して、外科器具に送達される。
【００２４】
本開示の別の局面において、第１の復調器は、第１のタイプの変調にしたがって、変調された電力信号を復調し、第１のデータを獲得し、該第１のデータを第２のプロセッサに通信するように構成されている。第２の復調器は、第２のタイプの変調にしたがって、変調された第２の信号を復調し、第２のデータを獲得し、該第２のデータを第１のプロセッサに通信するように構成されている。
【００２５】
本開示の別の局面において、第１のデータは、第１のプロセッサによって生成され、かつ外科器具を制御するための制御信号を含み、第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、第２のプロセッサによって生成される。
【００２６】
本開示の別の局面において、センサは、外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖センサ、および／または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサを含む。
【００２７】
本開示の別の局面において、第１のタイプの変調および第２のタイプの変調は、変圧器を経由して、第１のデータおよび第２のデータの同時の双方向通信のために構成されている。
【００２８】
本開示の別の局面において、第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、第２のタイプの変調は、振幅変調である。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
電力供給と、
外科器具と、
電力およびデータインターフェースアセンブリと
を含む、外科システムであって、
上記電力およびデータインターフェースアセンブリは、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
上記一次巻線に結合された第１の変調器と、
上記二次巻線に結合された第１の復調器と、
上記二次巻線に結合された第２の変調器と、
上記一次巻線に結合された第２の復調器と
を含み、
上記電力供給は、上記第１の変調器に電力信号を提供するように構成されており、
上記第１の変調器は、
第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、上記電力信号を変調することと、
上記変圧器を経由して、上記変調された電力信号を上記第１の復調器に通信することと、
を行うように構成されており、
上記第２の変調器は、
第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調することと、
上記変圧器を経由して、上記変調された第２の信号を上記第２の復調器に通信することと
を行うように構成されている、外科システム。
（項目２）
上記変圧器は、空芯変圧器である、上記項目に記載の外科システム。
（項目３）
上記一次巻線または上記二次巻線のうちの少なくとも一方を１つ以上の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目４）
上記１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内である、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目５）
上記一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ上記二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含み、上記第１の共振周波数は、上記第２の共振周波数とは異なる、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目６）
上記電力信号からの電力は、上記変圧器を経由して、上記外科器具に送達される、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目７）
上記第１の復調器は、
上記第１のタイプの変調にしたがって、上記変調された電力信号を復調し、上記第１のデータを獲得することと、
上記第１のデータを第２のプロセッサに通信することと
を行うように構成されており、
上記第２の復調器は、
上記第２のタイプの変調にしたがって、上記変調された第２の信号を復調し、上記第２のデータを獲得することと、
上記第２のデータを第１のプロセッサに通信することと
を行うように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目８）
上記第１のデータは、上記第１のプロセッサによって生成され、かつ、上記外科器具を制御するための制御情報を含み、上記第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、上記第２のプロセッサによって生成される、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目９）
上記センサは、上記外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサのうちの少なくとも一方を含む、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目１０）
上記第１のタイプの変調および上記第２のタイプの変調は、上記第１のデータと上記第２のデータとの上記変圧器を経由した同時の双方向通信のために構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目１１）
第１のプロセッサと、
第２のプロセッサと
をさらに含み、
上記第１のプロセッサは、上記第１の変調器、上記変圧器、および上記第１の復調器を経由して、上記第１のデータを上記第２のプロセッサに通信するように構成されており、
上記第２のプロセッサは、上記第２の変調器、上記変圧器、および上記第２の復調器を経由して、上記第２のデータを上記第１のプロセッサに通信するように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目１２）
上記第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、上記第２のタイプの変調は、振幅変調である、上記項目のいずれか一項に記載の外科システム。
（項目１３）
電力およびデータインターフェースアセンブリであって、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
上記一次巻線に結合された第１の変調器と、
上記二次巻線に結合された第１の復調器と、
上記二次巻線に結合された第２の変調器と、
上記一次巻線に結合された第２の復調器と
を含み、
上記第１の変調器は、
第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調することと、
上記変圧器を経由して、上記変調された電力信号を上記第１の復調器に通信することと
を行うように構成されており、
上記第２の変調器は、
第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調することと、
上記変圧器を経由して、上記変調された第２の信号を上記第２の復調器に通信することと
を行うように構成されている、電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１４）
上記変圧器は、空芯変圧器である、上記項目に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１５）
上記一次巻線または上記二次巻線のうちの少なくとも一方を１つ以上の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１６）
上記１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ〜１ギガヘルツの範囲内である、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１７）
上記一次巻線を第１の共振周波数に同調させ、かつ上記二次巻線を第２の共振周波数に同調させるように構成された１つ以上のコンデンサを含む同調回路をさらに含み、上記第１の共振周波数は、上記第２の共振周波数とは異なる、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１８）
上記電力信号からの電力は、上記変圧器を経由して、外科器具に送達される、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目１９）
上記第１の復調器は、
上記第１のタイプの変調にしたがって、上記変調された電力信号を復調し、上記第１のデータを獲得することと、
上記第１のデータを第２のプロセッサに通信することと
を行うように構成されており、
上記第２の復調器は、
上記第２のタイプの変調にしたがって、上記変調された第２の信号を復調し、上記第２のデータを獲得することと、
上記第２のデータを第１のプロセッサに通信することと
を行うように構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目２０）
上記第１のデータは、上記第１のプロセッサによって生成され、かつ、上記外科器具を制御するための制御情報を含み、上記第２のデータは、センサから受信されたセンサ信号に基づいて、上記第２のプロセッサによって生成される、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目２１）
上記センサは、外科器具のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、または、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサのうちの少なくとも一方を含む、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目２２）
上記第１のタイプの変調および上記第２のタイプの変調は、上記第１のデータと上記第２のデータとの上記変圧器を経由した同時の双方向通信のために構成されている、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（項目２３）
上記第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング変調であり、上記第２のタイプの変調は、振幅変調である、上記項目のいずれか一項に記載の電力およびデータインターフェースアセンブリ。
（摘要）
電力供給と、外科器具と、電力およびデータインターフェースアセンブリとを含む外科システム。電力およびデータインターフェースアセンブリは、一次巻線および二次巻線を含み、該一次巻線に対して第１の変調器および第２の復調器が結合されており、該二次巻線に対して第２の変調器および第１の復調器が結合されている。電力供給は、第１の変調器に電力信号を提供する。第１の変調器は、第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調するように構成されている。変調された電力信号は、前記変圧器を経由して、前記第１の変調器によって第１の復調器に通信される。第２の変調器は、第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号を変調するように構成されている。変調された第２の信号は、変圧器を経由して、第２の変調器によって第２の復調器に通信される。
【００２９】
本開示の種々の局面は、図面を参照して本明細書中で以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本開示にしたがって提供される外科システムの側面斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の外科システムとの使用のために構成された携帯型バッテリ給電式外科器具の側面斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１の外科システムとの使用のために構成された別の携帯型バッテリ給電式外科器具の側面斜視図である。
【図３】図３は、図１の外科システムとの使用のために構成されたバッテリアセンブリの側面斜視図である。
【図４】図４は、図３のバッテリアセンブリの分解斜視図である。
【図５】図５は、図１の外科システムとの使用のために構成された充電器の側面斜視図である。
【図６】図６は、図５の充電器の側面図である。
【図７】図７は、図１の外科システムにしたがう、バッテリアセンブリと外科器具との間の回路インターフェースの概略図である。
【図８】図８は、図１の外科システムにしたがう、バッテリアセンブリと充電器との間の回路インターフェースの概略図である。
【図９】図９は、本明細書中の別の例示的な実施形態にしたがう外科システムを示している。
【図１０】図１０は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、図９の外科システムの電力およびデータインターフェースアセンブリを示している。
【図１１】図１１は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、図１０の電力およびデータインターフェースアセンブリの付加的な局面を示している。
【図１２】図１２は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）変調および復調を図示している。
【図１３】図１３は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、ＰＳＫ変調におけるキャリア位相の反転を図示している。
【図１４】図１４は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、振幅変調（ＡＭ）および復調を図示している。
【図１５】図１５は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、ＰＳＫおよびＡＭ変調を用いることによるデータの双方向伝達を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（詳細な説明）
図１〜８を参照すると、本開示にしたがって提供される外科システム１０は、概して、携帯型バッテリ給電式外科器具２０と、再充電可能バッテリアセンブリ３００（図３および４）と、充電器４００（図５および６）とを含む。外科システム１０は、例えば変圧器を横断して伝達された電力矩形波の位相偏移および振幅変調を用いて、再充電可能バッテリアセンブリ３００と１つ以上のターゲットデバイス（例えば、外科器具２０および充電器４００）との間の同時の双方向通信を可能にするように構成されている。位相偏移および振幅変調は、本明細書中に詳述されている例示的な実施形態に関して開示されているが、無線データ伝送のその他の適切な構成および／または方法もまた、構想される。以下に詳述されるように、バッテリアセンブリ３００は、それぞれ変圧器４２（図７）および５２（図８）を介してそれと電気的に通信している外科器具２０および充電器４００の両方に取り外し可能に結合し、エネルギーの誘導的な伝達と同時の双方向通信とを提供するように構成されている。バッテリアセンブリ３００に対する電気的な結合のためのその他の適切な負荷もまた構想され、そのような負荷としては、例えば、コンピュータ、ロボットシステム、および器具等を含む。
【００３２】
外科器具２０は、例えば、図２Ａに示されているような携帯型バッテリ給電式電気外科器具１０２、図２Ｂに示されているような携帯型バッテリ給電式超音波外科器具２０２、または、例えばハンドヘルドツール、電子デバイス等の任意のその他の適切なバッテリ給電式デバイスであり得る。理解されるように、異なる考慮がデバイスの各特定のタイプに適用される。しかしながら、本開示の特徴および局面は、等しく適用可能であり、任意の適切なバッテリ給電式デバイスに対して概して整合を維持する。本明細書中の目的のために、電気外科器具１０２および超音波器具２０２が、概して記載される。
【００３３】
図２Ａを参照すると、電気外科鉗子として示されている電気外科器具１０２は、概して、ハウジング１０４と、ハンドルアセンブリ１０６と、回転アセンブリ１０７と、シャフト１０８と、トリガアセンブリ１１０と、駆動アセンブリ（図示されていない）と、エンドエフェクタアセンブリ１１２と、バッテリアセンブリ１１８と、電気外科ジェネレータ１２８とを含む。エンドエフェクタアセンブリ１１２は、顎部材間で組織を握るために、離間位置と接近位置との間での、エンドエフェクタアセンブリ１１２の顎部材１１４、１１６の一方または両方の移動を付与するために、駆動アセンブリ（図示されていない）を介して、ハンドルアセンブリ１０６に動作可能に接続している。
【００３４】
図２Ａを引き続き参照すると、シャフト１０８は、その近位端１２０においてハウジング１０４に結合されており、ハウジング１０４から遠位に延びており、長手方向軸「Ａ−Ａ」を画定している。顎部材１１４、１１６を含むエンドエフェクタアセンブリ１１２は、シャフト１０８の遠位端１２２に配置されている。エンドエフェクタアセンブリ１１２は、片側性アセンブリとして構成されて示されており、顎部材１１６は、シャフト１８に対して固定されており、顎部材１１４は、顎部材１１６およびシャフト１０８に対して、離間位置と接近位置との間で旋回可能である。しかしながら、この構成は逆にされ得、例えば、顎部材１１４がシャフト１０８に対して固定され、顎部材１１６が、顎部材１１４およびシャフト１０８に対して旋回可能であり得る。代替的に、エンドエフェクタアセンブリ１１２は、両側性アセンブリであり得、例えば、顎部材１１４、１１６の両方が、互いに対しておよびシャフト８に対して、離間位置と接近位置との間で旋回可能である。
【００３５】
電気外科器具１０２は、双極性器具として構成され得る。すなわち、顎部材１１４、１１６の各々は、それぞれの密閉プレート１１５、１１７を含み得、該密閉プレートは、アクティブ（またはアクティブ化可能）および／またはリターン電極として機能するように構成されている。各密閉プレート１１５、１１７は、１つ以上の電気リード線（図示されていない）を介してジェネレータ１２８に電気的に結合されており、該電気リード線は、密閉プレート間で握られた組織を通してエネルギーを伝導するために、ジェネレータ１２８からシャフト１０８を通って延び、最終的には、密閉プレート１１５、１１７の一方または両方に結合している。しかしながら、鉗子１０２は、代替的に、単極性器具として構成され得る。
【００３６】
ハンドルアセンブリ１０６は、離間位置と接近位置との間でエンドエフェクタアセンブリ１１２の顎部材１１４、１１６を動かすために固定ハンドル部分１４２に対して移動可能な可動ハンドル１４０を含む。回転アセンブリ１０７は、シャフト１０８を回転させ、それにより、エンドエフェクタアセンブリ１１２を長手方向軸「Ａ−Ａ」の周りで回転させるように、長手方向軸「Ａ−Ａ」の周りでいずれかの方向に回転可能である。トリガアセンブリ１１０は、例えば、トリガアセンブリ１１０のトリガ１１１の作動に応じて顎部材間に握られた組織を切断するように顎部材１１４、１１６の間で選択的に並進可能なナイフブレード（図示されていない）を含むナイフアセンブリ（図示されていない）と動作可能に通信している。
【００３７】
引き続き図２Ａを参照すると、ハウジング１０４は、電気外科ジェネレータ１２８およびバッテリアセンブリ１１８に解放可能に係合するように構成されている。ジェネレータ１２８は、ハウジング１０４の本体部分１４４と解放可能に係合可能であるが、その一方で、バッテリアセンブリ１１８は、ハウジング１０４の固定ハンドル部分１４２と解放可能に係合可能である。より具体的には、バッテリアセンブリ１１８は、バッテリアセンブリ１１８が、ハウジング１０４の静止ハンドルとして機能し、鉗子１０２の握りを容易化するように、ハウジング１０４の固定ハンドル部分１４２に係合するように構成されている。ジェネレータ１２８は、ハウジング１０４の本体部分１４４に解放可能に係合し、バッテリアセンブリ１１８の取り外しと関連してまたは独立してのいずれかで、本体部分１４４から選択的に取り外し可能であり得る。
【００３８】
鉗子１０２が組み立てられた場合、ジェネレータ１２８は、組織を電気外科的に治療するために（例えば、組織を密閉するために）エンドエフェクタ１１２に電気外科エネルギーを提供するように、バッテリアセンブリ１１８と動作可能に通信した状態で配置されるが、鉗子１０２は、代替的に、任意のその他の適切な形態のエネルギー（例えば、熱エネルギー、マイクロ波エネルギー、光エネルギー等）を組織に送達するように構成され得る。電気外科的な組織の治療に関し、ジェネレータ１２８は、顎部材１１４、１１６の一方または両方を活性化するために、バッテリアセンブリ１１８からの電気エネルギーをＲＦエネルギー波形に変換する、適切な電子機器を含み得る。すなわち、ジェネレータ１２８は、組織を治療するために、顎部材の密閉プレート間にエネルギーを伝導するために、顎部材１１４の密閉プレート１１５および／または顎部材１１６の密閉プレート１１７にＲＦエネルギーを伝送するように構成され得る。ハウジング１０４上に配置された起動スイッチ１０１は、顎部材の密閉プレート間に握られた組織を治療するために、ジェネレータ１２８が、ＲＦエネルギーを生成し、その後、顎部材１１４の密閉プレート１１５および／または顎部材１１６の密閉プレート１１７に該ＲＦエネルギーを伝送することを選択的に可能にするためにアクティブ化可能である。
【００３９】
ここで図２Ｂを参照すると、超音波器具２０２は、図２Ａに示されている鉗子１０２のものに類似した構成要素、すなわち、ハウジング２０４と、ハンドルアセンブリ２０６と、シャフト２０８と、エンドエフェクタアセンブリ２１２と、バッテリアセンブリ２１８と、ジェネレータ２２８とを含んでいる。したがって、超音波器具２０２と鉗子１０２（図２Ａ）との間の差異のみが以下では詳述される。
【００４０】
ハウジング２０４は、超音波ジェネレータ２２８およびバッテリアセンブリ２１８に解放可能に係合するように構成されている。シャフト２０８は、ハウジング２０４から遠位に延びており、長手方向軸「Ｂ−Ｂ」を画定しており、かつその遠位端２２２に配置されたエンドエフェクタアセンブリ２１２を含む。エンドエフェクタアセンブリ２１２の顎部材２１４および２１６の一方または両方は、それらの間の組織を握るために、開放位置とクランプ締め位置との間で、例えば可動ハンドル２２４の作動に応じて、互いに対して移動可能である。さらに、顎部材のうちの一方（例えば、顎部材２１６）は、顎部材２１４、２１６の間で握られた組織を超音波的に治療するために選択的にアクティブ化可能であるアクティブ超音波ブレードまたは振動超音波ブレードとしての役目を果たす。
【００４１】
ジェネレータ２２８は、バッテリアセンブリ２１８によって提供された電気的エネルギーを導波路の端部における（例えば、顎部材２１６における）運動を発生させる機械的エネルギーに変換するように構成されたトランスデューサ（図示されていない）を含む。より具体的には、ジェネレータ２２８の電子機器（明示的には図示されていない）は、バッテリアセンブリ２１８によって提供された電気的エネルギーを、トランスデューサ（図示されていない）を駆動する高電圧ＡＣ波形に変換する。トランスデューサ（図示されていない）および導波路が、それらの共振周波数において駆動される場合、顎部材２１４、２１６の間で握られた組織を治療するために、アクティブ顎部材２１６において機械的な（例えば、超音波の）運動が発生させられる。さらに、ハウジング２０４上に配置された起動ボタン２１０は、２つの動作モード（低電力動作モードおよび高電力動作モード）で器具２０２を動作させるために選択的にアクティブ化可能である。
【００４２】
図３および４を参照すると、本開示の特徴および局面が、例示的なバッテリアセンブリ３００に関して記載されている。例示的なバッテリアセンブリ３００の局面および特徴は、鉗子１０２（図２Ａ）のバッテリアセンブリ１１８（図２Ａ）、鉗子２０２（図２Ｂ）のバッテリアセンブリ２１８（図２Ｂ）、またはバッテリ給電式デバイスとの使用のために構成された任意のその他の適切なバッテリアセンブリとの使用のために等しく適用可能である。
【００４３】
バッテリアセンブリ３００は、概して、外側ハウジング３１０と、バッテリパック３２０と、バッテリ回路３３０と、インターフェースキャップ３５０とを含む。外側ハウジング３１０は、バッテリパック３２０およびバッテリ回路３３０を収容するように協働する第１および第２のハウジング部品３１２、３１４から形成されている。ハウジング部品３１２、３１４は、それぞれ、カットアウト３１３、３１５を画定しており、該カットアウトは、インターフェースキャップ３５０を保持するように構成された窓を形成するように協働する。いくつかの実施形態において、第１および第２のハウジング部品３１２、３１４ならびにインターフェースキャップ３５０は、例えばオーバーモールド成形等によってバッテリパック３２０およびバッテリ回路３３０の周りにモノリシックに形成され得る。バッテリアセンブリ３００は、使用中または殺菌中にバッテリアセンブリの中に化学物質および流体が進入することを阻止するために、ハーメチックシールされ得る。
【００４４】
引き続き図４を参照すると、バッテリパック３２０は、１つ以上の電池（例えば、リチウムポリマー電池またはその他の適切な電池）を含み、そのような１つ以上の電池は、いくつかの実施形態においては、４つの電池３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃおよび３２２ｄであるが、より多いまたはより少ない電池３２２もまた構想される。以下に詳述されるように、電池３２２は、バッテリ回路３３０にＤＣ電圧を提供し、該バッテリ回路は、変圧器４２（図７）および５２（図８）を横断する出力のために、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する。
【００４５】
ここで図５および６を参照すると、充電器４００は、バッテリアセンブリ３００のインターフェースキャップ３５０を受け取るための１つ以上の充電ベイ４１０と、インターフェースキャップ３５０が充電ベイ４１０のうちの１つ内に受け取られた場合に、電力および制御信号を伝送および受信し、かつ／または、そうでなければ充電ベイ４１０を介してバッテリアセンブリ３００と通信するように構成された、充電回路４２０（図８）とを含む。
【００４６】
ここで図７、８を参照すると、バッテリ回路３３０は、フュエルゲージおよび保護回路３３２、充電・放電コントローラ３３４、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３３６ａ〜３３６ｄ、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）検出器３３８、振幅変調（ＡＭ）検出器３４０、および一次巻線３５２を含む。フュエルゲージおよび保護回路３３２は、種々のバッテリパラメータ（例えば、パックインピーダンス、パック温度、パック電圧、パック電流、平均電流、充電の状態、満充電容量等）を監視し、種々の安全特徴（例えば、過剰および不足電圧保護、過剰電流保護、過剰および不足温度保護等）を提供する。フュエルゲージおよび保護回路３３２はまた、一次巻線３５２を介した変圧器４２（図７）および５２（図８）を横断する電池３３２の充電および放電を制御するように、充電・放電コントローラ３３４と通信し、そして、一次巻線３５２を介した変圧器４２（図７）および５２（図８）を横断する伝送のために、（例えば、バッテリアセンブリ３００の状態、条件、および／またはパラメータに関する）関連フュエルゲージデータを提供する。
【００４７】
充電・放電コントローラ３３４は、プロセッサ３３４ａおよびメモリ３３４ｂを含み、そのようなメモリとしては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、または、コントローラ３３４によって受信された情報を一時的または永続的に格納するためのその他の適切なメモリ等である。充電・放電コントローラ３３４は、バッテリパック３２０を放電または充電するためのエネルギーの伝送および受信を制御するために、必要に応じて、一次巻線３５２を介して、ターゲットデバイス（例えば、外科器具１００（図１および２）または充電器４００（図５および６））と通信するように構成されている。
【００４８】
一次巻線３５２は、フュエルゲージおよび保護回路３３２、充電・放電コントローラ３３４、ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄ、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）検出器３３８、振幅変調（ＡＭ）検出器３４０、および電池３２２に電気的に接続されている。インターフェースキャップ３５０は、それらの間で電力、データ、および／または制御信号を伝送または受信するために、変圧器４２（図７）の第１の巻線４０（図７）として構成されている一次巻線３５２を含み、変圧器４２は、バッテリアセンブリ３００と外科器具２０（例えば、電気外科器具１０２（図１）または超音波器具２０２（図２））との間に誘導的な（例えば、無線の）電気的インターフェースを提供する。一次巻線３５２はまた、それらの間で電力、データ、および／または制御信号を伝送または受信するために、変圧器５２（図８）の第１の巻線５０（図８）として構成され、変圧器５２は、バッテリアセンブリ３００と充電器４００（図５および６）の間に誘導的な（例えば、無線の）電気的インターフェースを提供する。
【００４９】
ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄは、電池３３２を放電するために、フルブリッジトポロジーで構成されている（しかしながら、その他の適切な構成もまた構想される）、電池３２２からのＤＣ電圧を変圧器４２（図７）および５２（図８）を横断するＡＣ電圧に変換し、電池３２２を充電するために、変圧器５２（図８）を横断する出力のための入来ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する。例えば、ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄは、変圧器４２を横断する電力矩形波出力を生成するように、対３３６ａ，３３６ｂと対３３６ｃ、３３６ｄとにおいて交互にスイッチオンおよびスイッチオフさせられる。ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄは、充電・放電コントローラ３３４のプロセッサ３３４ａのクロックサイクルにしたがってスイッチオンおよびスイッチオフさせられ得る。
【００５０】
ここで図７を参照すると、外科器具２０（図１）は、バッテリアセンブリ３００を受け取るように構成されたバッテリドック２２（図１）を含み、かつ、デバイス回路２４を有している。デバイス回路２４は、バッテリアセンブリ３００がバッテリドック２２の中に挿入された場合に変圧器４２の第２の巻線４４として構成される二次巻線２６を含む。バッテリドック２２は、インターフェースキャップ３５０の一次巻線３５２がデバイス回路２４の二次巻線２６と整列し、変圧器４２を形成するように、バッテリアセンブリ３００を受け取るように構成されている。バッテリドック２２および／またはインターフェースキャップ３５０は、一次および二次巻線３５２および２６を直接的な電気接触から絶縁するための、すなわち、それらの間に無線電気通信を確立するための、絶縁バリアを含み得る。
【００５１】
デバイス回路２４は、複数のＦＥＴ３０ａ〜３０ｄ、ＰＳＫ検出器３２、および放電コントローラ３４を含む。放電コントローラ３４は、充電・放電コントローラ３３４に類似したプロセッサ３４ａおよびメモリ３４ｂを含む。二次巻線２６は、ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄ、ＰＳＫ検出器３２、および放電コントローラ３４に電気的に接続されており、そしてこれらは、ハンドピース負荷３６に電気的に接続されている。
【００５２】
ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄは、変圧器４２からのＡＣ電圧入力を、ハンドピース負荷３６による使用のためのＤＣ電圧に整流するように、フルブリッジトポロジーで構成されている（しかしながら、その他の適切な構成もまた構想される）。例えば、ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄは、電力矩形波をＤＣ電圧に変換するように、対３０ａ、３０ｃおよび対３０ｂ、３０ｄにおいて交互にスイッチオンおよびスイッチオフさせられる。ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄは、放電コントローラ３４のプロセッサ３４ａのクロックサイクルにしたがってスイッチオンおよびスイッチオフされ得る。
【００５３】
ハンドピース負荷３６は、ハンドヘルド外科デバイスによって用いられる任意の負荷であり得、そのような負荷としては、例えば、電気外科または超音波ジェネレータ、モータ、制御ボタンまたはスイッチ、またはその他の類似のハンドピース負荷３６を含む。
【００５４】
以下に詳述されるように、バッテリアセンブリ３００から外科器具２０への電力伝達を可能にすることに加え、バッテリアセンブリ３００のバッテリ回路３３０は、伝達された電力矩形波信号に対して位相偏移および振幅変調の両方を用いることにより、デバイス回路２４との同時の双方向通信を実行するようにさらに構成されている。すなわち、これらの２つの異なる通信方法（例えば、位相偏移および振幅変調）を用いることにより、同時の双方向通信が達成され得る。しかしながら、例示的な実施形態は、バッテリ回路３３０からデバイス回路２４へのデータ伝達が位相偏移を通して達成され、デバイス回路２４からバッテリ回路３３０へのデータ伝達がＡＭ変調を通して達成される構成に関して以下では詳述されているが、この構成が逆にされること、または、その他の適切な通信方法が同時の双方向通信を可能にするために提供されることもまた構想される。
【００５５】
バッテリアセンブリ３００から外科器具２０への電力送達中、充電・放電コントローラ３３４は、上述のように、ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄを用いることにより、電池３２２からのＤＣバッテリ電圧を、変圧器４２を横断する出力のためのＡＣ電力矩形波に変換する。電力矩形波は、２００ＫＨｚの周波数を有し得るが、特定の用途に応じて、その他の適切な周波数または周波数範囲もまた構想される。例えば、低電力伝達用途は、回路構成要素の（特に変圧器の）サイズを縮小するためにより高い周波数を用い得る。他方、高電力伝達用途は、バッテリパック内および／またはハンドピース負荷３６における効率性を向上させるために、および／または、そこでの加熱を低減するために、低周波数を要求または所望し得る。デバイス回路２４の放電コントローラ３４は、最初に、変圧器４２からの入来電力の受動的フルブリッジ整流を介して電力を受信し、そして一旦初期化されると、負荷３６と入来電力を整流するために、および、入来電力をハンドピース負荷３６（例えば、外科器具２０のジェネレータ）に対する出力のためのＤＣ電圧に戻すように変換するために、ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄを用いる。ＰＳＫ３２は、ハンドピース負荷３６および入来電力矩形波が同期していないかどうかを検出するように、変圧器４２からの入来電力矩形波を監視するように機能する。ＰＳＫ検出器３２はまた、入来電力矩形波およびハンドピース負荷３６が同期していない場合に、ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄに、受信された電力矩形波の位相を、ハンドピース負荷３６と同期させられるように整流させる。バッテリ回路３３０からデバイス回路２４へのデータ伝達は、電力矩形波の位相偏移を通して達成される。例えば、バッテリ回路３３０の充電・放電コントローラ３３４は、フュエルゲージ３３２と通信することにより、フュエルゲージデータを獲得し、電力矩形波を位相偏移することにより、変圧器４２を横断してフュエルゲージデータを伝送する。デバイス回路２４のＰＳＫ検出器３２は、サイクル毎に、位相偏移を検出するために、変圧器４２からの入来電力矩形波を監視し、解釈のために放電コントローラ３４に引き渡すために、位相偏移からデータをデコードする。例えば、ＰＳＫ検出器３２がハンドピース負荷３６と同期された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器３２は、バイナリ出力「０」を放電コントローラ３４に出力し、その一方で、ＰＳＫ検出器３２がハンドピース負荷３６に対して位相偏移された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器３２は、バイナリ出力「１」をコントローラ３４に出力する。位相偏移からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、位相偏移が存在しない場合に、バイナリ出力「１」を出力し、位相偏移が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、位相偏移の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波が出力負荷３６と同期されている場合、バッテリ回路３３０とデバイス回路２４との間でデータが伝達されない）、または、放電コントローラ３４に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力することを含む。電力矩形波の位相偏移が適切に検出されることを保証するために、充電・放電コントローラ３３４および放電コントローラ３４のクロックタイミングが、変圧器４２を横断する電力伝達の初期化に応じて同期され得る。
【００５６】
デバイス回路２４からバッテリ回路３３０へのデータ伝達は、変圧器４２を横断して伝達される電力矩形波のＡＭ変調を通して達成される。例えば、ハンドピース負荷３６からの入来電力負荷要件は、電力矩形波周波数において同期化ＦＥＴ３０ａ〜３０ｄをターンオンおよびターンオフし、結果としてもたらされる電力引き込みを変調し、それにより、変圧器４２を横断してバッテリ回路３３０から出力された電力矩形波の振幅を変調することにより、サイクル毎に変動させられ得る。サイクル毎の負荷要件を変動させることにより、変圧器４２のバッテリ回路３３０側からの発信電力矩形波の振幅は、デバイス回路２４によって制御され得、データは、デバイス回路２４からバッテリ回路３３０に伝達され得る。ＡＭ検出器３４０は、解釈のために充電・放電コントローラ３３４に引き渡すために、デバイス回路２４によって引き起こされた振幅の変化からデータをデコードする。例えば、ＡＭ検出器３４０による電力矩形波の初期またはベースライン振幅の検出は、充電・放電コントローラ３３４に対してバイナリ「０」の出力をもたらし、その一方で、ＡＭ検出器３４０による増加または減少された振幅の検出は、充電・放電コントローラ３３４に対してバイナリ「１」の出力をもたらす。振幅からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、振幅がベースラインまたは初期振幅にある場合に、バイナリ出力「１」を出力し、振幅の増加または減少が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、振幅変調の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波がベースラインまたは初期振幅を有する場合、デバイス回路２４とバッテリ回路３３０との間で伝送されるデータが存在しない）、または、充電・放電コントローラ３３４に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力すること等である。
【００５７】
ハンドピース３６に対する電力供給中、電力矩形波の振幅はまた、負荷の電力要件における自然変動によって変調され得る。電力矩形波の振幅変調を通して伝達されているデータが適切に検出されることを保証するために、自然電力負荷変動と所望のデータ変調との間の何らかの形態の周波数弁別が必要とされる。例えば、電力矩形波は、自然負荷電力変動と所望のデータ変調との間の弁別のためのデータクロックとして用いられ得る。電力の伝達中、外科デバイス２０のハンドピース負荷３６からの自然負荷電力変動は、典型的に、電力矩形波のＡＭ変調によって発生させられるサイクル毎の変調に比べて周波数において一桁低くあり得、したがって、弁別を可能にする。種々の高パス／低パスフィルタまたはトラッキング機構（図示されていない）が、低周波数負荷変動と高周波数ＡＭデータ変調との間で適切に弁別するために利用され得る。
【００５８】
図８を参照すると、充電器４００（図１）の充電回路４２０は、バッテリアセンブリ３００が充電ベイ４１０の中に挿入された場合に、変圧器５２の第２の巻線５４として構成された各充電ベイ４１０内の二次巻線４２２を含む。充電ベイ４１０は、インターフェースキャップ３５０の一次巻線３５２が、充電器４００の二次巻線４２２と整列して、変圧器５２を形成するように、バッテリアセンブリ３００を受け取るように構成されている。
【００５９】
充電回路４２０は、複数のＦＥＴ４３０ａ〜４３０ｄと、ＰＳＫ検出器４３２と、ＡＭ検出器４３４と、充電・放電コントローラ４３６と、充電器充電／負荷レギュレータ４３８とを含む。充電・放電コントローラ４３６は、充電・放電コントローラ３３４に類似したプロセッサ４３６ａおよびメモリ４３６ｂを含む。二次巻線４２２は、ＦＥＴ４３０ａ〜４３０ｄと、ＰＳＫ検出器４３２と、ＡＭ検出器４３４と、充電・放電コントローラ４３６と、充電器充電／負荷レギュレータ４３８とに電気的に接続されている。そして、充電器充電／負荷レギュレータ４３８は、充電器電力供給４４０に電気的に接続されており、そしてこれは、電気エネルギーの供給源に接続されており、そのような電気エネルギーの供給源としては、例えば、壁コンセント（主要供給）等である。充電器電力供給４４０は、充電回路４２０にＤＣ電圧を提供する。
【００６０】
充電器４００およびバッテリ回路３３０は、バッテリ回路３３０および外科器具２０に関して上記で詳述したものと同様に、伝達された電力矩形波信号に対して位相偏移および振幅変調の両方を用いることにより、充電および放電の両方中に、電池３２２の充電および放電ならびに連続的な双方向の同時の通信の実行を可能にするように協働する。
【００６１】
充電サイクル中、電池３２２を充電するために、充電器４００からバッテリアセンブリ３００に電力が伝達される。充電器４００は、充電器電力供給４４０からＤＣ電圧を受信し、充電・放電コントローラ４３６は、      バッテリ回路３００に対して上述されたようにＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄと同様の態様でＦＥＴ４３０ａ〜４３０ｄを用いることにより、充電器電力供給４４０からのＤＣ電圧を、変圧器５２を横断する出力のためのＡＣ電力矩形波に変換する。バッテリ回路３００の充電・放電コントローラ３３４は、電池３２２内の格納のために、入来電力矩形波を元のＤＣ電圧に整流するために、ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄを用いる。ＰＳＫ検出器３３８は、変圧器５２からの入来電力矩形波を監視し、電池３２２からの負荷および入来電力矩形波が同期されていないかどうかを検出するように機能する。ＰＳＫ検出器３３８はまた、電池３２２からの負荷と同期されるように、受信された電力矩形波の位相を整流する。
【００６２】
電池３２２の充電中の充電器回路からバッテリ回路３３０へのデータ伝達は、電力矩形波の位相偏移を通して達成される。代替的に、このデータ伝達は、ＡＭ変調を用いて達成され得、バッテリ回路３３０から充電器回路４２０へのデータの伝達は、位相偏移を用いて達成される。充電器回路４２０の充電・放電コントローラ４３６は、例えば、充電データを獲得するために充電器充電／負荷レギュレータ４３８と通信し、電力矩形波を位相偏移することにより変圧器５２を横断して充電データを伝送する。バッテリ回路３３０のＰＳＫ検出器３３８は、位相偏移を検出するために、変圧器５２からの入来電力矩形波を監視し、解釈のために充電・放電コントローラ３３４に引き渡すために、位相偏移からデータをデコードする。例えば、ＰＳＫ検出器３３４が電池３２２の負荷と同期された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器３３８は、バイナリ出力「０」を充電・放電コントローラ３３４に出力し、その一方で、ＰＳＫ検出器３３８が、電池３２２の負荷に対して位相偏移された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器３３８は、バイナリ出力「１」を充電・放電コントローラ３３４に出力する。位相偏移からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、位相偏移が存在しない場合に、バイナリ出力「１」を出力し、位相偏移が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、位相偏移の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波が電池３２２の負荷と同期されている場合、充電器回路４２０とバッテリ回路３３０との間で伝達されるデータは、存在しない）、または、充電・放電コントローラ３３４に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力することを含む。電力矩形波の位相偏移が適切に検出されることを保証するために、充電・放電コントローラ４３６および充電・放電コントローラ３３４のクロックタイミングが、変圧器５２を横断する電力伝達の初期化に応じて同期され得る。
【００６３】
電池３２２の充電中のバッテリ回路３３０から充電器回路４２０に対するデータ伝達は、上述したように、変圧器５２を横断して伝達される電力矩形波のＡＭ変調を通して達成されるが、その他の構成もまた構想される。電池３２２からの入来電力負荷要件は、例えば、電力矩形波周波数において同期化ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄをターンオンおよびターンオフし、変圧器５２を横断する充電器回路４２０からの電力矩形波出力の要求される振幅を調整することにより、変動させられ得る。負荷要件を変動させることにより、変圧器５２の充電器回路４２０側からの発信電力矩形波の振幅は、バッテリ回路３３０によって制御され得、データは、バッテリ回路３３０から充電器回路４２０に伝達され得る。ＡＭ検出器４３４は、解釈のために充電・放電コントローラ４３６に引き渡すために、バッテリ回路３３０によって引き起こされる振幅の変化からデータをデコードする。例えば、ＡＭ検出器４３４による電力矩形波の初期またはベースライン振幅の検出は、充電・放電コントローラ４３６に対するバイナリ「０」の出力をもたらし、その一方で、ＡＭ検出器４３４による増大または減少された振幅の検出は、充電・放電コントローラ４３６に対するバイナリ「１」の出力をもたらす。振幅からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、振幅がベースラインまたは初期振幅である場合に、バイナリ出力「１」を出力し、振幅の増大または減少が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、変調の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波がベースラインまたは初期振幅を有する場合、バッテリ回路３３０と充電器回路４２０との間で伝送されるデータが存在しない）、または、充電・放電コントローラ４３６に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力することを含む。
【００６４】
放電サイクル中、電池３２２を放電するために、バッテリアセンブリ３００から充電器４００に電力が伝達される。バッテリ回路３３０は、電池３２２からＤＣ電圧を受信し、充電・放電コントローラ３３４は、変圧器４２を横断する出力について上述されたように、ＦＥＴ３３６ａ〜３３６ｄを用いることにより、電池３２２からのＤＣ電圧を、変圧器５２を横断する出力のためのＡＣ電力矩形波に変換する。充電器回路４２０の充電・放電コントローラ４３６は、充電器充電／負荷レギュレータ４３８および充電器電力供給４４０を通した放電のために、ＦＥＴ４３０ａ〜４３０ｄを用いて、ＤＣ電圧に戻すように入来電力矩形波を整流する。ＰＳＫ検出器４３２は、変圧器５２からの入来電力矩形波を監視し、充電器充電／負荷レギュレータ４３８からの負荷および入来電力矩形波が同期していないかどうかを検出するように機能する。ＰＳＫ検出器４３２はまた、受信された電力矩形波の位相を、充電器充電／負荷レギュレータ４３８からの負荷と同期させられるように整流する。
【００６５】
電池３２２の放電中のバッテリ回路３３０から充電器回路４２０へのデータ伝達は、電力矩形波の位相偏移を通して達成される。代替的に、このデータ伝達は、ＡＭ変調を用いて達成され得、充電器回路４２０からバッテリ回路３３０へのデータの伝達は、位相偏移を用いて達成される。バッテリ回路３３０の充電・放電コントローラ３３４は、例えば、フュエルゲージ３３２と通信することにより、フュエルゲージデータを獲得し、電力矩形波を位相偏移することにより、変圧器５２を横断してフュエルゲージデータを伝送する。充電器回路４２０のＰＳＫ検出器４３２は、位相偏移を検出するために、変圧器５２からの入来電力矩形波を監視し、解釈のために充電・放電コントローラ４３６に引き渡すために、位相偏移からデータをデコードする。例えば、ＰＳＫ検出器４３２が、充電器充電／負荷レギュレータ４３８の負荷と同期された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器４３２は、バイナリ出力「０」を充電・放電コントローラ４３６に対して出力し、その一方で、ＰＳＫ検出器４３２が、充電器充電／負荷レギュレータ４３８の負荷に対して位相偏移された入来電力矩形波を検出した場合、ＰＳＫ検出器４３２は、バイナリ出力「１」を充電・放電コントローラ４３６に出力する。位相偏移からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、位相偏移が存在しない場合に、バイナリ出力「１」を出力し、位相偏移が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、位相偏移の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波が充電器充電／負荷レギュレータ４３８と同期される場合、バッテリ回路３３０と充電器回路４２０との間で伝達されるデータが存在しない）、または、充電・放電コントローラ４３６に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力することを含む。電力矩形波の位相偏移が適切に検出されることを保証するために、充電・放電コントローラ３３４および充電・放電コントローラ４３６のクロックタイミングが、変圧器５２を横断する電力伝達の初期化に応じて同期され得る。
【００６６】
電池３２２の充電中の充電器回路４２０からバッテリ回路３３０へのデータ伝達は、上述したように、変圧器５２を横断して伝達される電力矩形波のＡＭ変調を通して達成されるが、その他の構成もまた構想される。例えば、充電器充電／負荷レギュレータ４３８の負荷からの入来電力負荷要件は、電力矩形波周波数において同期化ＦＥＴ４３０ａ〜４３０ｄをターンオンおよびターンオフし、変圧器５２を横断するバッテリ回路３３０からの電力矩形波出力の要求される振幅を調整することにより、変動させられ得る。負荷要件を変動させることにより、変圧器５２のバッテリ回路３３０側からの発信電力矩形波の振幅は、充電器回路４２０によって制御され、データは、充電器回路４２０からバッテリ回路３３０へと伝達され得る。ＡＭ検出器３４０は、解釈のために充電・放電コントローラ３３４に引き渡すために、充電器回路４２０によって引き起こされた振幅の変化からデータをデコードする。例えば、ＡＭ検出器３４０による電力矩形波の初期またはベースライン振幅の検出は、充電・放電コントローラ３３４に対するバイナリ「０」の出力をもたらし、その一方で、ＡＭ検出器３４０による増大または減少された振幅の検出は、充電・放電コントローラ３３４に対するバイナリ「１」の出力をもたらす。振幅からデータをデコードするための他の方法もまた構想され、そのような方法としては、例えば、振幅がベースラインまたは初期振幅において存在する場合に、バイナリ出力「１」を出力し、振幅の増大または減少が存在する場合に、バイナリ出力「０」を出力すること、振幅変調の程度に基づいて、バイナリ出力「０」および「１」を出力すること（電力矩形波がベースラインまたは初期振幅を有する場合、充電器回路４２０とバッテリ回路３３０との間で伝達されるデータが存在しない）、または、充電・放電コントローラ３３４に対して抽出されているデータのその他の値またはインジケータを出力することを含む。
【００６７】
バッテリアセンブリ３００は、２つの休止状態および２つのアクティブ状態を含む。バッテリアセンブリ３００は、最初は、パワーダウン状態における輸送（輸送モードとしても公知である）のために構成されている。輸送モードにおいて、バッテリアセンブリ３００は、フュエルゲージ３３２がシャットダウンされ、充電・放電コントローラ３３４に対して電力が提供されない状態で、休眠する。バッテリアセンブリ３００は、バッテリアセンブリ３００を充電器４００に配置することのみにより、輸送モードから起動され得る。
【００６８】
バッテリアセンブリ３００が初めて充電器４００に配置されると、充電器からバッテリアセンブリ３００への電力の供給が、バッテリアセンブリ３００を輸送モードから「ウェークアップ」させ、その結果、バッテリアセンブリ３００は、充電モードに入る。充電モードにおいて、バッテリアセンブリ３００は、覚醒し、上述のように、充電器４００と通信し、充電器４００からの電力を受け入れる。充電が完了した場合、または、バッテリアセンブリ３００が充電器４００から取り外された場合（かつ、いくつかの場合においては、遅延期間の満了後に）、バッテリアセンブリ３００は、スリープモードに入る。充電器４００におけるバッテリアセンブリ３００の後続の配置は、バッテリアセンブリ３００をスリープモードからウェークアップさせ、所望の機能に応じて、バッテリアセンブリ３００を充電モードまたは放電モードのいずれかに置く。
【００６９】
スリープモードにおいて、バッテリアセンブリ３００は、バッテリアセンブリ３００の状態をチェックするために、フュエルゲージ３３２を周期的にウェークアップさせた状態で、休眠する。いつウェークアップするかを決定するために回路を完成させるための電気的接点を用いる従来のバッテリアセンブリとは異なり、電力伝達のための変圧器の使用は、負荷が存在するかどうかを決定するために、一次巻線３５２の周期的なピングを必要とする。この目的のために、フュエルゲージ３３２は、充電・放電コントローラ３３４をウェークアップさせ、外部負荷が存在するかどうかをチェックするように充電・放電コントローラ３３４に求める。充電器・放電コントローラ３３４は、適切な外部負荷（例えば、ハンドピース負荷３６または充電器充電／負荷レギュレータ４３８の負荷）を探すために、一次巻線３５２にピングを行う。負荷が変圧器４２または５２を横断して存在する場合、バッテリアセンブリ３００は、放電モードに入る。放電モード中に、バッテリアセンブリ３００は覚醒し、ハンドピース負荷３６または充電器充電／負荷レギュレータ４３８の負荷に電力を伝送する。バッテリアセンブリ３００と共に用いるためのその他の適切な負荷もまた構想される。負荷が変圧器５２を横断して存在する場合、バッテリアセンブリ３００は、上述したように、代替的に、充電モードに入り得る。
【００７０】
ここで図９、１０および１１に対する参照がなされ、本明細書中の別の例示的な実施形態にしたがう、例示的な外科システム９００と、それに含まれる電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０とが記載される。特に、本明細書中の例示的な実施形態にしたがい、図９は、外科システム９００を示しており、図１０および１１は、外科システム９００の電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０を示している。図９〜１１に示されている構成要素の特定の配列が実施例として提供されているが、その他の配列もまた、本開示にしたがって実装され得ることが理解されるべきである。例えば、システム９００の１つ以上の構成要素が、システム９００の１つ以上のその他の構成要素に組み込まれ得、例えば、２つの構成要素、例として電力供給９１０、第１のコントローラ、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０、第２のコントローラ等（以下に記載される）が、ジェネレータアセンブリに組み込まれ得る。
【００７１】
図９に示されているように、外科システム９００は、電力供給９１０と、第１のコントローラ９２０と、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０と、第２のコントローラ９４０と、外科器具９５０とを含む。概して、そして以下にさらに詳述されるように、システム９００は、電力供給９１０から外科器具９５０への（同様に、その他の構成要素への、例えば、第１のコントローラ９２０の電力ローカル回路、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０、および／または、第２のコントローラ９４０への）電力（本明細書中では、エネルギーとしても呼ばれ得る）の送達を促進し、そして、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０によって実装されるガルバニック隔離境界を横断するデータの（例えば、第１のコントローラ９２０、第２のコントローラ９４０、および／または外科器具９５０の間の）双方向通信を促進し、それにより、電力の伝達を可能にしながらも、その一方で、１つ以上の物理的コンダクタを介して電力供給９１０が結合されているシステム９００の部分に存在し得る潜在的に危険な電圧レベルおよび／または電流レベルから患者をガルバニックに隔離するように構成されている。
【００７２】
特に、第１のコントローラ９２０は、第１のプロセッサ９２２と、それに結合された第１のメモリ９２４とを含む。第１のプロセッサ９２２および第１のメモリ９２４は、一緒に、外科デバイス９５０の動作に関係する１つ以上のアルゴリズム（例えば、第２のコントローラ９４０および／または外科器具９５０に通信されるべき、電力供給９１０によってそれに提供される電力信号に組み込まれるべきデータ（本明細書中では「第１のデータ」と呼ばれる）を生成すること）を実装するように構成されている。例えば、電力信号は、経路９６０、第１のコントローラ９４０、経路９６２、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０、経路９６５、第２のコントローラ９４０、および経路９６７を経由して、電力供給９１０から外科器具９５０に伝送され得る。電力供給９１０から外科器具９５０に送達される電力は、上述したように、外科部位に対する１つ以上の臨床的効果を引き起こすために利用され得る。第１のデータは、第１のコントローラ９２０から第２のコントローラ９４０に、経路９６１、電力およびインターフェースアセンブリ９３０、および経路９６４を経由して伝送され得る。第１のデータは、任意のタイプのデータであり得、そのようなデータは、例えば、限定するものではないが例を挙げれば、フィードバックデータ、温度データ、デバイス識別データ、デバイス較正データ、デバイス使用データ、インピーダンスデータ、力データ、配向データ、および／または任意のその他のタイプのデータ等である。
【００７３】
図９は、種々の経路を異なる経路として示しているが、本明細書中の種々の実施形態において、図９に示されている経路のうちの２つ以上は、１つ以上のマルチプレキシング技術および／または変調技術を利用することにより、複数のデータ信号および／または電力信号を同時にかつ／または異なる機会において搬送するように構成された、１つの物理的経路として実装され得る。例えば、経路９６１および経路９６２は、（例えば、データを含むように電力信号を変調することにより）電力および第１のデータの両方を搬送する１つの物理的経路として実装され得る。同様に、経路９６４および経路９６５は、電力および第１のデータの両方を搬送する１つの物理的経路として実現され得る。
【００７４】
第２のコントローラ９４０は、第２のプロセッサと、それに結合された第２のメモリ９４４とを含む。第２のプロセッサ９４２および第２のメモリ９４４は、一緒に、外科デバイス９５０の動作に関係する１つ以上のアルゴリズム（例えば、経路９６８を経由して外科デバイス９５０からデータ（本明細書中では「第２のデータ」と呼ばれる）を獲得し、そして、経路９６６、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０、および経路９６３を経由して、第１のコントローラ９２０に第２のデータを伝送すること）を実装するように構成されている。第２のデータは、任意のタイプのデータであり得、そのようなデータは、例えば、限定するものではないが例を挙げれば、外科器具９５０に関係するフィードバックデータ（例えば、外科器具９５０に含まれるセンサ９５２（温度センサ、リターンパットインピーダンスセンサおよび／または同様のものであり得る）からのセンサデータ）等である。
【００７５】
外科器具９５０は、例えば、臨床効果（例えば、組織を切断すること、組織を凝固させること、組織を密閉すること、および／または同様の効果）を引き起こすために、患者の外科部位に電力供給９１０によって提供されるエネルギー（例えば、無線周波数（ＲＦ）エネルギーまたは電磁スペクトルの任意のその他の部分のエネルギー）を送達するように構成された電気外科器具であり得る。代替的に、外科器具９５０は、患者の外科部位において臨床効果を引き起こすために、１つ以上の超音波周波数において、電力供給９１０によって提供されたエネルギーに基づいて振動するように構成された、超音波外科器具であり得る。概して、電力供給９１０は、バッテリベースの電力供給、ジェネレータベースの電力供給、および／または、外科器具９５０および／またはシステム９００のその他の構成要素にエネルギーを送達することに適した任意のその他の電力供給であり得る。１つの例示的な実施形態において、電力供給９１０は、バッテリベースの電力供給であり得、外科器具９５０は、バッテリ給電式デバイス（例えば、外科器具２０（図１）、外科器具１０２（図２Ａ）、および／または外科器具２０２（図２Ｂ））であり得る。別の例示的な実施形態において、電力供給９１０は、外科器具９５０にエネルギーを提供するように構成されたジェネレータベースの電力供給であり得る。理解されるように、異なる考慮が外科デバイスの各特定のタイプに適用され得る。しかしながら、本開示の特徴および局面は、等しく適用可能であり、任意の適切な給電式外科デバイスに対して概して整合を維持する。
【００７６】
例示的な外科システム９００を記載してきたが、ここで、図１０に対する参照がなされ、この図は、外科システム９００の電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０の付加的局面を示している。電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０は、一次側１０１２および二次側１０１４を有する隔離回路１０１０と、第１の変調器１００２と、第１の復調器１００６と、第２の変調器１００８と、第２の復調器１００４とを含む。第１の変調器１００２および第２の復調器１００４は、隔離回路１０１０の一次側１０１２に結合されており、第１の復調器１００６および第２の変調器１００８は、隔離回路１０１０の二次側１０１４に結合されている。
【００７７】
第１の変調器１００２は、経路９６２を経由して電力供給９１０から電力信号を受信する。第１の変調器１００２は、第１のタイプの変調にしたがって、第１のデータに基づいて、電力信号を変調し（例えば、上述の通り）、変調された電力信号を、経路１０２０、隔離回路１０１０、および１０２２を経由して第１の復調器１００６に通信するように構成されている。第１の復調器１００６は、第１のタイプの変調にしたがって、変調された電力信号を復調し、第１のデータを獲得し、該第１のデータを、経路９６４を経由して第２のコントローラ９４０に（および／または、その第２のプロセッサ９４２に）通信するように構成されている。
【００７８】
第２の変調器１００８は、第２のタイプの変調にしたがって、第２のデータに基づいて、第２の信号（例えば、搬送信号）を変調し、変調された第２の信号を第２の復調器１００４へと、経路１０２３、隔離回路１０１０、および経路１０２１を経由して通信するように構成されている。第２の復調器１００４は、第２のタイプの変調にしたがって、変調された第２の信号を復調し、第２のデータを獲得し、該第２のデータを第１のコントローラ９２０へと（および／またはその第１のプロセッサ９２２へと）経路１０１４、隔離回路１０１０、および経路１０２１を経由して通信するように構成されている。
【００７９】
図１１は、電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０の例示的な実施形態の付加的な局面を示している。特に、第１の復調器１００６、第２の変調器１００８、第２の復調器１００４、および隔離回路１０１０の例示的な実施形態が、図１１に示されているが、その他の実施形態においては、その他の回路および／またはトポロジーが、代替として、アセンブリ９３０の構成要素（例えば、第１の復調器１００６、第２の変調器１００８、第２の復調器１００４、および／または隔離回路１０１０）の互いに対する代替物として利用され得る。さらに、図１１の電力およびデータインターフェースアセンブリ９３０は、経路１０２０を介して第１の変調器１００２から受信された変調された電力および第１のデータ信号をフィルタリングする低パスフィルタ１１２０を含む。図１１に示されている第１の復調器１００６の例示的な実施形態は、位相検出回路を含み、復調された信号を矩形化するコンパレータ回路Ｕ１０が後続する。図１１に示されている第２の復調器１００４の例示的な実施形態は、ダイオード実装ピーク検出および低パスフィルタリングを含み、復調された信号を矩形化するように構成されたコンパレータ回路Ｕ１が後続する。
【００８０】
隔離回路１０１０は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ１０を有する変圧器１１０２を含む。いくつかの実施形態においては、空芯変圧器であり得、例えば、無線周波数（ＲＦ）空芯変圧器であり得る。アセンブリ９３０の変圧器１１０２および／またはその他の構成要素は、いくつかの実施形態においては、例えば、ジェネレータアセンブリ内に含まれるドーターカードとして実装され得る。この構成は、比較的低い一次・二次容量、高電圧隔離をもたらし得、これは、増大した一次・二次絶縁間隔、小さな物理的サイズ、および効果的なデータおよび電力結合により提供され得る。さらに、変圧器１１０２の二次の隔離側の回路は、比較的少量の電力（例えば、わずかに約５または６ワット）によって給電され得る。二次巻線Ｌ１０に送達される電力は、整流され、コンデンサＣ１０または別の格納要素上に格納され、格納された電圧は、ツェナーダイオードＤ１３、電圧調節集積回路（ＩＣ）、または別の電圧レギュレータによって調節され得る。
【００８１】
変圧器１１０２は、一次巻線Ｌ１（これに対して、隔離境界の第１の側（例えば、電力側）の回路が結合されている）と二次巻線Ｌ１０（これに対して、隔離境界の第２の側（例えば、患者側または隔離側）の回路が結合されている）との間にガルバニック隔離が提供されるという点で上述された隔離境界を画定している。変圧器１１０２は、隔離境界の第１の側と隔離境界の第２の側との間にガルバニック隔離を提供し、その結果、第１の側と第２の側との間に直接的な伝導経路が存在しないが、エネルギーおよび／またはデータが、容量、誘導電磁波、および／または別の適切な手段を経由して隔離境界を横断して交換されることを可能にするように構成されている。このようにして、電力および／またはエネルギーが、電力供給９１０によって変圧器１１０２を経由して外科器具９５０に提供され得、その一方で、患者と電力供給９１０との間のガルバニック隔離を維持する。
【００８２】
変圧器１１０２としてＲＦ空芯変圧器を利用する場合、変圧器１１０２の共振周波数（および／またはその一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ１０の共振周波数）におけるまたはそれ未満の周波数における交流（ＡＣ）信号を経由する電力伝達の効率は、これらの共振周波数を上回るＡＣ信号を経由する電力伝達の効率よりも大きくあり得る。電力伝達効率は、変圧器１１０２の共振周波数において最大である。既知の固定容量を一次巻線および二次巻線の両方に付加することにより、改善が得られ得る。１つの例示的な実施形態において、隔離回路１０１０はまた、コンデンサＣ１、Ｃ２、および／またはＣ１０を含む同調回路をも含み、該コンデンサは、一次巻線Ｌ１（コンデンサＣ１および／またはＣ２の場合）または二次巻線Ｌ１０（コンデンサＣ１０の場合）を１つ以上のそれぞれの共振周波数に同調させる（これは、変圧器１１０２の共振周波数（および／または、その一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ１０の共振周波数）を低下および／または安定させ得る）ように構成されている。１つの例示的な実施形態において、１つ以上の共振周波数は、２００キロヘルツ（ｋＨｚ）〜１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲内であり、より高い共振周波数が、より低い共振周波数よりもより大きなデータ伝達帯域幅を可能にする。付加された容量Ｃ１、Ｃ２、および／またはＣ１０もまた、変圧器１１０２の両半分を流れる循環電流を増大させ得、これが、エネルギー伝達をさらに改善させ得る。さらに、付加された容量Ｃ１、Ｃ２、および／またはＣ１０はまた、結果としてもたらされる同調された隔離回路１０１０の品質係数（Ｑ）を設定および安定化させるためにも用いられ得る。隔離回路１０１０のＱを安定化および／または制御することにより、より滑らかなＲＦ振幅および位相がもたらされ得、これは、二次負荷変動に対してより感受性が低い。これは、隔離境界を横断するデータ伝達に対する安定的な変調を促進し得る。一例において、図１１に示されているように、ツェナーダイオードＤ１３は、下流回路によって必要とされていない任意の電流を吸収することにより、変圧器１１０２の二次巻線Ｌ１０によって見られる負荷をさらに安定化させるように構成され得る。その他の例示的な実施形態においては、その他の方法が、隔離回路１０１０のＱを安定化させるために利用され得る。
【００８３】
大きな巻線間間隔を有する空芯変圧器１１０２に対する磁気結合係数は、１よりも著しく低くあり得る。より低い結合係数は、      実際の物理的な巻き数比と合致しない一次対二次の電圧比および電流比を提供するために用いられ得る。二次電圧および／または電流は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ１０をわずかに異なる共振周波数に同調させることにより、増大または減少され得る。一例において、コンデンサＣ１および／またはＣ２は、一次巻線Ｌ１を第１の共振周波数に同調させるように構成されており、コンデンサＣ１０は、二次巻線Ｌ１０を第２の共振周波数に同調させるように構成されており、第１の共振周波数は、第２の共振周波数とは異なる。このような同調は、特定の所望の結果を獲得するために、一次対二次のデータおよび電力伝達特性を改変するために利用され得る。
【００８４】
図９〜１１を参照すると、第１のプロセッサ９２２は、経路９６１、第１の変調器１００２、経路１０２０、変圧器１１０２、経路１０２２、第１の復調器、および経路９６４を経由して、第２のプロセッサ９４２に、第１のデータ（上述された）を通信するように構成され得る。同様に、第２のプロセッサ９４２は、経路９６６、第２の変調器１００８、経路１０２３、変圧器１１０２、経路１０２１、第２の復調器１００４、および経路９６３を経由して、第１のプロセッサ９２２に、第２のデータ（上述された）を通信するように構成され得る。第１のデータ（上記でさらに詳述された）は、第１のプロセッサ９２２によって生成され得、外科器具を制御するための制御情報を含み得る。第２のデータ（上記でさらに詳述された）は、経路９６８を経由してセンサ９５２から受信されたセンサ信号に基づいて、第２のプロセッサ９４２によって生成され得る。本明細書中のいくつかの例示的な実施形態において、センサ９５２は、外科器具９５０のハンドスイッチの閉鎖を検出するように構成されたハンドスイッチ閉鎖検出センサ、リターン電極に関連付けられたインピーダンスを検出するように構成されたリターン電極監視センサ（例えば、外科器具９５０が単極性電気外科器具である実施形態に対して）、温度センサ、機械的力センサ、および／または任意のその他のタイプのセンサを含み得る。
【００８５】
図９〜１１の文脈で上述されたように、第１のデータおよび第２のデータは、それぞれ、第１のタイプの変調および第２のタイプの変調にしたがって変調され、第１のタイプの変調および第２のタイプの変調は、変圧器１１０２を経由した第１のデータおよび第２のデータの双方向通信（同時であり得るか、または、そうではなくあり得る）を促進するように構成されている。１つの例示的な実施形態において、第１のタイプの変調は、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）変調であり、第２のタイプの変調は、振幅変調（ＡＭ）でああるが、その他のタイプの変調もまた、種々のその他の実施形態において利用され得る。ここで、図１２、１３、１４および１５に対する参照がなされ、これらの図は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、第１のタイプの変調および第２のタイプの変調の局面を図示している。
【００８６】
図１２は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）変調および復調がどのように利用され得るかの一例を図示している。この例において、搬送信号（例えば、３メガヘルツ（ＭＨｚ）搬送信号）を、デジタル値（例えば、１および０）を表すように偏移させることにより、一次巻線Ｌ１から二次巻線Ｌ１０に第１のデータを伝達するために、ＰＳＫ変調が、第１の変調器１００２によって利用される。これは、例えば、第１のデータの値に基づいて、経路９６０からの入力電力信号に結合されたデジタル信号を逆転する（１の場合）かまたは逆転しない（０の場合）ことにより、実装され得る。その後、位相反転は、第１のデータが再構成され得るように、（例えば、第１の復調器１００６によって）隔離バリアの患者側で検出され得る。位相変調（必ずしも正確な縮尺で示されてはいない）が、図１２に描写されており、波形１２５０は、第１の変調器１００２に入力される第１のデータ値を表しており、それに基づいて、３ＭＨｚ搬送信号（図１２においては別個に示されてはいない）が、位相偏移される。波形１２１０は、一次巻線Ｌ１に提供される第１のデータを含む位相偏移された搬送の３ＭＨｚ搬送信号を表している。波形１２３０は、それが二次巻線Ｌ１０において現れ得るような、結果としてもたらされる位相偏移された信号を表している。波形１２７０は、第１の復調器１００６によって獲得され、経路９６４を経由して転送されるような、復調された第１のデータ信号を表している。
【００８７】
本明細書中の例示的実施形態にしたがう、ＰＳＫ変調におけるキャリア位相の反転を図示するために、図１３は、図１２に示されている波形１２１０および１２５０の一部分のズームインビューを示している。特に、波形１３１０および１３３０は、それぞれ、波形１２１０および１２５０のズームインされた部分を表している。波形１３３０の低電圧（例えば、０）部分中の波形１１３１０の位相は、波形１３３０の高電圧（例えば、１）中の波形１１３１０の位相に対して偏移されている。
【００８８】
図１４は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、振幅変調（ＡＭ）および復調がどのように利用され得るかを図示している。この例において、搬送信号（例えば、３ＭＨｚ搬送信号）の振幅を、デジタル値（例えば、１および０）を表すように変動させることにより、二次巻線Ｌ１０から一次巻線Ｌ１に第２のデータを伝送するために、ＡＭ変調が、第２の変調器１００８によって利用される。これは、二次電力供給コンデンサ（例えば、コンデンサＣ１０、Ｃ１１、および／またはＣ１２）および電圧レギュレータ（例えば、ダイオードＤ１３）にフィードする電流経路の内外に、ダイオードＤ１１およびＤ１２によって提供された一連の電圧降下を切り替えるために、電圧効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｍ２を利用することにより、達成され得る。ＦＥＴ  Ｍ２駆動信号を駆動する信号（例えば、経路９６６を介して運搬される）の極性は、データ伝達の密度に応じて、より効率的な電力伝達を提供するように、逆転され得る。このような振幅変調の一例（必ずしも正確な縮尺で示されていない）は、図１４に描写されており、波形１４５０は、変調ＦＥＴ  Ｍ２の駆動信号を表しており、波形１４３０は、二次巻線Ｌ１０に提供される結果としてもたらされる二次変調信号（第２のデータを含む）を表しており、波形１４１０は、変圧器１１０２の一次巻線Ｌ１において検出された変調信号を表しており、波形１４７０は、第２の復調器１００４によって獲得され、かつ経路９６３を経由して転送される復調された第２のデータを表している。
【００８９】
ＰＳＫおよびＡＭ変調ならびに検出は、直交シグナリングスキームなので、これらは、双方向におよび同時にデータを伝達するために利用され得る。図１５は、本明細書中の例示的な実施形態にしたがう、ＰＳＫおよびＡＭ変調を用いた双方向データ伝達の種々のモードを図示している。本質的に電気的に高ノイズな環境（例えば、電気外科手術）において、ＡＭノイズは、ＡＭ変調中にＰＳＫ復調に対して不必要にも付加され得、ＰＳＫノイズは、ＰＳＫ変調中にＡＭ復調に対して不必要にも付加され得る。ＡＭおよびＰＳＫノイズに起因するこのような干渉および／またはクロストークは、それぞれ別個の時間スライスにおいて各方向にデータを伝達すること（その結果、任意の所与の時間において、ＡＭおよびＰＳＫデータ通信のうちの一方のみが、実行される）により、軽減および／または回避され得る。これを図示するために、図１５は、３つの別個の通信モードを示している。波形の部分１５７０に示されている第１のモードにおいて、（例えば、隔離回路１０１０の二次側から一次側に第２のデータを通信するために）ＡＭ変調および復調が実行される。波形の部分１５９０に示されている第２のモードにおいては、（例えば、隔離回路１０１０の一次側から二次側に第１のデータを通信するために）ＰＳＫ変調および復調のみが実行される。そして、波形の部分１５８０に示されている第３のモードにおいては、ＡＭ変調および復調ならびにＰＳＫ変調および復調が、同時に実行される。
【００９０】
本開示を踏まえることで理解され得るように、エネルギー源と外科器具との間での、隔離境界を横断した、両方の方向における電力およびデータの効果的および効率的な伝達のために、改良されたシステムが提供される。システムは、高信頼性および高費用効率の電力およびデータインターフェースを提供し、このような電力およびデータインターフェースは、比較的小さいフットプリントを用いて実現され得、そして、このような電力およびデータインターフェースは、繰り返し可能なデバイス性能、効率的かつ安定的なエネルギー伝達、接地に対する患者からの比較的低い寄生容量、および比較的高いデータレートを用いた患者隔離境界を横断するデータの高信頼性の双方向伝達を促進し得る。
【００９１】
本明細書中に開示された実施形態は、本開示の実施例であり、種々の形態で具現化され得る。例えば、本明細書中の特定の実施形態は、別個の実施形態として記載されているが、本明細書中の実施形態の各々は、本明細書中のその他の実施形態の１つ以上と組み合され得る。本明細書中に開示されている特定の構造的および機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、請求項の根拠として、そして、事実上任意の適切に詳述された構造における本開示を種々に利用するように当業者を教示するための代表的な根拠として、解釈されるべきである。同様の参照番号は、図面の記載の全体を通して類似または同一の要素を参照し得る。
【００９２】
「ある実施形態において」、「実施形態において」、「いくつかの実施形態において」、または「その他の実施形態において」というフレーズは、各々が、本開示にしたがう同一または異なる実施形態のうちの１つ以上を参照し得る。「ＡまたはＢ」という形式におけるフレーズは、「（Ａ）、（Ｂ）、または（ＡおよびＢ）」を意味する。「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という形式におけるフレーズは、「（Ａ）；（Ｂ）；（Ｃ）；（ＡおよびＢ）；（ＡおよびＣ）；（ＢおよびＣ）；または（Ａ、Ｂ、およびＣ）」を意味する。「臨床医」という用語は、臨床医または任意の医療関係者を参照し、そのような医療関係者は、例えば、医療手技を実行する、医師、看護師、技師、医療アシスタント等である。
【００９３】
本明細書中に記載されたシステムはまた、種々の情報を受信し、受信された情報を変換し、出力を生成するために、１つ以上のコントローラを利用する。コントローラは、メモリ内に格納された一連の命令を実行することが可能な、コンピューティングデバイス、演算回路、または、任意のタイプのプロセッサまたは処理回路を含み得る。コントローラは、複数のプロセッサおよび／またはマルチコア中央集積装置（ＣＰＵ）を含み得、そして、任意のタイプのプロセッサ、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を含み得る。コントローラはまた、１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、該１つ以上のプロセッサに、１つ以上の方法および／またはアルゴリズムを実行させる、データおよび／または命令を格納するメモリを含み得る。
【００９４】
本明細書中に記載された方法、プログラム、アルゴリズム、またはコードのうちの任意のものは、プログラミング言語またはコンピュータプログラムに変換され得るか、または、そのように表現され得る。本明細書中で用いられる場合、「プログラミング言語」および「コンピュータプログラム」という用語は、各々が、コンピュータに対する命令を特定するために用いられる任意の言語を含み、そして、（限定されるものではないが）以下の言語およびその派生物を含む：  アセンブラ，Ｂａｓｉｃ，バッチファイル，ＢＣＰＬ，Ｃ，Ｃ＋，Ｃ＋＋，Ｄｅｌｐｈｉ，Ｆｏｒｔｒａｎ，Ｊａｖａ（登録商標），ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標），機械コード，オペレーティングシステムコマンド言語，Ｐａｓｃａｌ，Ｐｅｒｌ，ＰＬ１，スクリプト化言語，Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ，それ自体がプログラムを特定するメタ言語，および第１世代、第２世代、第３世代、第４世代、第５世代、またはさらなる世代の全てのコンピュータ言語。さらに含まれるのは、データベースおよびその他のデータスキーマ、および任意のその他のメタ言語である。解釈される言語、コンパイルされる言語、またはコンパイルされるアプローチおよび解釈されるアプローチの両方を用いる言語の間で区別はなされない。プログラムのコンパイルされたバージョンとプログラムのソースバージョンとの間で区別はなされない。したがって、プログラミング言語が１つよりも多くの状態（例えば、ソース、コンパイルされた、オブジェクト、またはリンクされた）において存在し得る場合のプログラムに対する参照は、任意のおよびすべてのそのような状態に対する参照である。プログラムに対する参照は、実際の命令および／またはこれらの命令の意図を包括し得る。
【００９５】
本明細書中に記載されている方法、プログラム、アルゴリズム、またはコードのうちの任意のものは、１つ以上の機械読み取り可能媒体またはメモリ内に含まれ得る。「メモリ」という用語は、例えばプロセッサ、コンピュータ、またはデジタル処理デバイス等の機械によって読み取り可能な形式における情報を提供する（例えば、格納する、および／または、伝送する）機構を含み得る。例えば、メモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），磁気ディスク格納媒体，光学的格納媒体，フラッシュメモリデバイス，または任意のその他の揮発性または不揮発性のメモリ格納デバイスを含み得る。そこに含まれているコードまたは命令は、搬送波信号、赤外線信号、デジタル信号によって、そして、その他の同様の信号によって、表され得る。
【００９６】
前述の記載は、本開示の例証にすぎないことが理解されるべきである。種々の代替および改変が、本開示から逸脱することなしに、当業者によって案出され得る。したがって、本開示は、全てのそのような代替、改変、およびバリエーションを含むことが意図されている。添付図面を参照して詳述された実施形態は、本開示の特定の実施例を実証するために提示されているにすぎない。      上述されたものおよび／または添付の請求項におけるものからわずかに異なるその他の要素、ステップ、方法、および技術もまた、本開示の範囲内にあることが意図されている。
【００９７】
本開示のいくつかの実施形態が図面に示されてきたが、本開示は当該技術が許容する範囲内の広さであること、および、本明細書が同様に読まれることが意図されているので、本開示をそれらの図面に限定することは意図されていない。したがって、上記記載は、限定として解釈されるべきではなく、特定の実施形態の例示にすぎないとして解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された請求項の範囲から逸脱することなしに、その他の改変を構想し得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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