CN104363844A - 用于超声外科器械的切割和凝固组织的技术 - Google Patents

用于超声外科器械的切割和凝固组织的技术 Download PDF

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Abstract

本发明的各种形式涉及一种操作超声外科器械的方法。通过生成向超声驱动系统提供的驱动信号以驱动端部执行器来激活所述超声外科器械。可向多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出，其中所述多变量模型输出对应于所述超声器械对组织的作用。所述多个输入变量可包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量。当所述多变量模型输出达到阈值时，可生成反馈，所述反馈指示所述超声外科器械和受到所述超声外科器械作用的组织中的至少一者的对应状态。

Description

用于超声外科器械的切割和凝固组织的技术
优先权声明
本申请要求于2012年4月9日提交并以引用方式全文并入本文的美国临时申请序列号61/621,876的权益。
技术领域
本公开大体涉及超声外科系统，并且更具体而言，涉及允许外科医生执行切割和凝固的超声外科系统和电外科系统。
背景技术
超声外科器械凭借此类器械的独特的性能特征而在外科手术中得到日益广泛的应用。依据特定参数，超声外科器械能够基本上同时进行组织的切割和通过凝固的止血，从而有利地使患者创伤最小化。切割动作通常通过位于器械远端处的端部执行器或刀尖端完成，所述端部执行器或刀尖端将超声能量传输到接触端部执行器的组织。具有这一性质的超声器械能够开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助手术。
一些外科器械将超声能量用于精确切割和受控凝固两者。与电外科使用的温度相比，超声能量使用更低的温度来切割和凝固。通过高频振动(例如每秒55,500次)，超声刀使组织中的蛋白质变性以形成粘性凝固物。刀表面施加在组织上的压力使血管塌缩并允许所述凝结物形成止血密封。切割和凝固的精度受外科医生的技术以及对功率电平、刀刃、组织牵引力和刀压力的调节的控制。
然而，医疗装置的超声技术的主要问题仍为血管的密封。申请人和其它人完成的工作已表明：在应用标准超声能量之前，当血管的肌肉内层从外膜层分离并远离时，产生最佳血管密封。目前实现这种分离的工作涉及增大施加到血管的夹持力。
此外，用户并不总是能够获得正被切割的组织的视觉反馈。因此，当不能获得视觉反馈时，希望提供一些形式的反馈来指示用户切割已完成。此外，如果没有用于指示切割已完成的一些形式的反馈指示器，用户可能在即使切割已完成的情况下继续激活谐波器械，这样，当在钳口之间具有很少物质甚至没有物质的情况下激活谐波器械时产生的热量会对谐波器械和周围组织造成可能的损害。
超声换能器可被模塑成具有第一支路和第二“动态”支路的等效电路，所述第一支路包括静电容，所述第二“动态”支路包括串联的电感、电阻和电容，所述电感、电阻和电容限定谐振器的机电性能。常规超声发生器可包括调谐电感器，所述调谐电感器用于解谐处于谐振频率的静电容，使得基本上所有发生器的电流输出均流入动态支路中。动态支路电流与驱动电压一起限定阻抗和相位量值。因此，在使用调谐电感器的情况下，发生器的电流输出代表动态支路电流，并且因此发生器能够保持其驱动输出处于超声换能器的谐振频率下。调谐电感器还转换超声换能器的相阻抗图以改善发生器的频率锁定能力。然而，调谐电感器必须与超声换能器的特定静电容匹配。具有不同静电容的不同超声换能器需要不同的调谐电感器。
用于将电能施加到组织以治疗和/或破坏组织的电外科装置也在外科手术中得到日益广泛的应用。电外科装置通常包括手持件、具有远侧安装的端部执行器(例如，一个或多个电极)的器械。所述端部执行器可抵靠组织定位，使得电流被引入组织中。电外科装置能够双极性或单极性操作。在双极性操作期间，电流分别通过端部执行器的有源电极和返回电极被引入组织中并从组织返回。在单极操作期间，电流通过端部执行器的有源电极被引入组织中，并通过返回电极(例如，接地垫)返回，所述有源电极与所述返回电极分开位于患者的身体上。流过组织的电流所产生的热可在组织内和/或在组织之间形成止血密封，并因此可尤其适用于例如密封血管。电外科装置的端部执行器也可包括能够相对于组织运动的切割构件以及用以横切组织的电极。
由电外科装置施加的电能可通过与手持件连通的发生器传递至器械。电能可为射频(“RF”)能的形式。射频能为可在300千赫兹(kHz)至1兆赫兹(MHz)频率范围内的电能形式。在应用中，电外科装置可穿过组织传递低频射频能，这会引起离子振荡或摩擦，并实际上造成电阻性加热，从而升高组织的温度。由于受影响的组织与周围组织之间形成明显的边界，因此外科医生能够以高精确度进行操作，并在不损伤相邻的非目标组织的情况下进行控制。射频能的低操作温度适用于在密封血管的同时移除、收缩软组织、或对软组织塑型。射频能尤其良好地适用于结缔组织，所述结缔组织主要由胶原构成，并且在接触热时收缩。
期望提供一种克服当前器械的某些缺陷的外科器械。本文所述的外科系统能够克服这些缺陷。
附图说明
所述形式的新型特征结构在随附权利要求书中具体阐述。然而，关于组织和操作方法的所述形式可通过结合附图参照以下描述最好地理解，其中：
图1是示出超声外科器械的一种形式的透视图。
图2是超声外科器械的一种形式的分解透视组件视图。
图3是夹持臂的一种形式的示意图，其示出力计算。
图4是常规振荡器在高功率和轻负载下的电流、电压、功率、阻抗和频率波形的图示。
图5是常规振荡器在高功率和重负载下的电流、电压、功率、阻抗和频率波形的图示。
图6是振荡器在无负载下的一种形式的电流阶跃函数波形与电压、功率、阻抗和频率波形的图示。
图7是振荡器在轻负载下的一种形式的电流阶跃函数波形与电压、功率、阻抗和频率波形的图示。
图8是振荡器在重负载的一种形式的电流阶跃函数波形与电压、功率、阻抗和频率波形的图示。
图9示出了发生器的驱动系统的一种形式，所述驱动系统形成用于驱动超声换能器的超声电信号。
图10示出了外科系统的一种形式，所述外科系统包括超声外科器械和包括组织阻抗模块的发生器。
图11示出了包括组织阻抗模块的发生器的驱动系统的一种形式。
图12示出了可与外科系统一起使用的夹持臂组件的一种形式。
图13是联接到刀和夹持臂组件的组织阻抗模块的示意图，其中组织位于刀与夹持臂组件之间。
图14示出了用于对联接到外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法的一种形式。
图15A示出了确定组织状态变化并相应地激活输出指示器的一种形式的逻辑流程图。
图15B是示出频率拐点分析模块的操作的一种形式的逻辑流程图。
图15C是示出电压降分析模块的操作的一种形式的逻辑流程图900。
图16示出了包括发生器和可与发生器一起使用的各种外科器械的外科系统的一种形式。
图16A是图16的超声外科器械的图。
图17为图16所示外科系统的图。
图18是示出一种形式中的动态支路电流的模型。
图19是一种形式中的发生器架构的结构视图。
图20是可在发生器的一种形式中实施的组织算法的逻辑流程图。
图21是图20所示组织算法的信号评估组织算法部分的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图22是用于评估图21所示信号评估组织算法的条件集合的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图23A是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中的频率斜率(频率的一阶时间导数)随时间变化的波形的图示。
图23B是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中的频率斜率的斜率(频率的二阶时间导数)随时间变化的由虚线所示波形的图示，所述波形叠加在图23A所示的波形之上。
图24是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中在涉及图23A所示图示时的频率随时间变化的波形的图示。
图25是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中在涉及图23A所示图示时的驱动功率随时间变化的波形的图示。
图26是发生器的一种形式在老化测试过程中的频率斜率随时间变化的波形的图示。
图27是发生器的一种形式在老化测试过程中在涉及图26所示图示时的频率随时间变化的关系波形的图示。
图28是发生器的一种形式在老化测试过程中在涉及图26所示图示时的功耗随时间变化的波形的图示。
图29是多个发生器/器械组合在老化测试过程中频率随时间变化的波形的图示。
图30是发生器的一种形式的归一化组合的阻抗、电流、频率、功率、能量和温度波形的图示，所述发生器联接到超声器械以尽可能快地连续10次切割离体的猪空肠组织并同时保持发生器贯穿整个过程运行。
图31A是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的阻抗和电流随时间变化的波形的图示。
图31B是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的频率随时间变化的波形的图示。
图31C是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的功率、能量和温度随时间变化的波形的图示。
图32是发生器的一种形式的频率、加权频率斜率波形和温度随时间变化的波形的组合图示，所述加权频率斜率波形通过α值为0.1的指数加权移动平均方法计算得出。
图33是图32所示频率与时间的关系波形的图示。
图34是图32所示加权频率斜率与时间的关系波形的图示。
图35是发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割的过程中频率与时间的关系波形的图示以及温度与时间信号的关系的图示。
图36是发生器的一种形式在中间组织被激活的情况下对空肠组织进行十次切割的过程中图35所示频率与时间的关系波形的图示。
图37是发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割的过程中频率斜率与时间的关系波形的图示。
图38是功率与时间的关系波形的图示，所述关系波形表示发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割的过程中所消耗的功率。
图39是发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割的过程中电流与时间的关系波形的图示。
图40是发生器的一种形式的结合频率斜率的“跨回频率斜率阈值”参数对时间的关系波形的图示。
图41是超声器械的一种形式对离体颈动脉施加脉冲的组合图示，其显示归一化的功率、电流、能量和频率波形与时间的关系。
图42A是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的阻抗和电流与时间的关系波形的图示。
图42B是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的频率与时间的关系波形的图示。
图42C是发生器的一种形式在进行连续组织切割过程中在一段时间内的功率、能量和温度与时间的关系波形的图示。
图43是针对图41和图50A到图50C所示的脉冲施加计算得出的频率斜率波形的图示，所述图示是按总比例绘制。
图44是针对图43所示的脉冲施加计算得出的频率斜率波形的图示的缩放视图。
图45是其它所关注数据(诸如阻抗、功率、能量、温度)波形的图示。
图46是总结各种超声器械类型的加权频率斜率与功率电平的关系的图示。
图47是发生器的一种形式的谐振频率、平均谐振频率和频率斜率与时间的关系波形的图示。
图48是图47所示谐振频率和平均谐振频率与时间的关系波形的缩放图。
图49是发生器的一种形式的谐振频率和电流与时间的关系波形的缩放图。
图50是联接到超声器械的发生器的一种形式的归一化组合的功率、阻抗、电流、能量、频率和温度波形的图示。
图51A和图51B分别是在超声咬入期间由超声器械的一种形式显示的谐振频率和频率斜率的图示。
图52A和图52B分别是在另一超声组织咬入期间由超声器械的一种形式显示的谐振频率和频率斜率的图示。
图53是用于实施基线频率截止条件的组织算法的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施以考虑超声刀的基线谐振频率。
图54A和图54B是不同示例性超声激活中所展示的刀频率的图示。
图55是在包括使用超声刀的多次切割的一种形式的情况下谐振频率和超声阻抗随时间变化的图示。
图56是组织算法的逻辑流程图，其可在发生器和/或器械的一种形式中实施以结合其它条件实施基线频率截止条件。
图57是图20所示组织算法的信号评估组织算法部分的一种形式的逻辑流程图，所述部分考虑基线频率截止条件。
图58是负载监视算法的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图59是用于评估图57所示信号评估组织算法的条件集合的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图60是用于实施图59所示未经筛选的条件集合逻辑的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图61是频率的二阶时间导数频率和斜率的图示，其示出了一对负载事件。
图62是频率的二阶时间导数、频率斜率和滚动差量的图示，其展示一个负载事件。
图63是频率的二阶时间导数、频率斜率和滚动差量的另一形式的图示，其展示另一负载事件。
图64是用于实施施加包括负载事件触发器的条件集合的算法的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图65是用于实施逻辑的一种形式的逻辑流程图，所述逻辑用于确定外科器械中是否存在负载条件。
图66是图20所示组织算法的信号评估组织算法部分的一种形式的逻辑流程图，其考虑利用负载事件来配备响应集合触发器的条件集合。
图67是用于评估图66所示信号评估组织算法的条件集合的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。
图68是如图67所示可在发生器的一种形式中实施的负载监视算法的一种形式的逻辑流程图。
图69是图67所示未经筛选的条件集合逻辑的一种形式的逻辑流程图，其可由发生器的一种形式实施。
图70是示出图71的算法的一个示例性实施方式的功率或位移图的图表。
图71是用于依序在两个功率电平对超声器械进行驱动的算法的一种形式的逻辑流程图。
图72是示出根据图71的算法操作外科器械与通过在单个功率电平激活器械操作所获得的爆裂压力的图表。
图73是示出针对图72所示试验获得的横切时间的图表。
图74是示出根据图71的算法的一种形式的驱动信号模式的图表。
图75是图71的算法的另一种形式的逻辑流程图，其用于实施器械的去激活与后续激活之间的静置时间。
图76是示出根据图75的算法的一种形式的驱动信号模式的图表。
图77是用于实施第三驱动信号的图71的算法的另一种形式的逻辑流程图。
图78是示出根据图71的算法操作外科器械与所述外科器械根据图77的算法操作所获得的爆裂压力的图表。
图79是示出根据图71的算法操作类似于所述器械的外科器械与所述外科器械根据图78的算法操作时所获得的爆裂压力的图表。
图80是示出针对图79所示试验获得的横切时间的图表。
图81是实施初始夹持周期的算法的一种形式的逻辑流程图。
图82是实施初始夹持周期的算法的另个一形式的逻辑流程图。
图83是示出根据图82的算法的驱动信号模式的图表。
图84是显示示例性神经网络的图。
图85是神经网络的隐藏神经元和/或输出神经元的激活函数的示例性部分的曲线图。
图86是指示神经网络的隐藏神经元和/或输出神经元的示例性激活函数的图。
图87是用于利用反向传播来训练神经网络(诸如图86所示神经网络)的算法的一种形式的逻辑流程图。
图88是用于利用多变量模型来检测超声器械的条件集合的算法的一种形式的逻辑流程图。
图89是显示利用诸如(例如)本文所述的神经网络的多变量模型的算法的一种形式的逻辑流程图。
图90是示出图89的算法的一个实施方式的驱动信号模式的图表。
图91是示出图89的算法的另一实施方式的驱动信号模式的图表。
图92是显示用于利用多变量模型来监视包括多个条件的条件集合的算法的一种形式的逻辑流程图。
图93是根据本文所述各种形式包括可旋转电连接件的超声外科器械构型的一种形式的侧视图。
图94是根据本文所述各种形式的图93所示超声外科器械构型的侧视图，其显示在将手持件插入到柄部组件中之前的柄部组件和手持件。
图95示出了根据本文所述各种形式包括可旋转电连接件的超声外科器械的柄部组件的剖面图。
图96是根据本文所述各种形式联接到柔性电路和手持件的超声外科器械的连接器模块的透视图。
图97是根据本文所述各种形式的图96所示连接器模块的分解图。
图98是根据本文所述各种形式的连接器模块的内部环和外部环以及对应连杆的布置的透视图。
图99是根据本文所述各种形式定位于连接器模块的壳体中的第一环形导体和第二环形导体的透视图。
图100是根据本文所述各种形式的旋转联接器的远侧的透视图，所述旋转联接器具有定位于所述旋转联接器的凹入部分内的内部环形导体和外部环形导体以及对应连杆。
图101是根据本文所述各种形式联接到手持件的远侧的连接器模块的透视图。
图102是根据本文所述各种形式定位于旋转联接器中的内部环形导体和外部环形导体以及对应连杆的近侧视图。
图103是根据本文所述各种形式的旋转联接器的远侧的透视图，所述旋转联接器具有定位于所述旋转联接器的凹入部分内的内部环形导体和外部环形导体以及对应连杆。
图104是根据本文所述各种形式的超声柄部组件的左侧正视视图。
图105是根据本文所述各种形式的图104所示超声柄部组件的另一左侧视图，其中左柄部壳体区段已移除。
图106是根据本文所述各种形式的超声外科器械的开关组件的侧正视视图。
图107是根据本文所述各种形式的图106所示开关组件的正视图。
图108是根据本文所述各种形式的图106和图107所示开关组件的仰视图。
图109是根据本文所述各种形式的图106到图109所示开关组件的俯视图。
图109A是根据本文所述各种形式的另一超声柄部组件的一部分的左侧视图。
图110是根据本文所述各种形式的另一超声柄部组件的左侧正视视图。
图111是根据本文所述各种形式的图110所示超声柄部组件的右侧正视视图。
图112是根据本文所述各种形式的另一超声柄部组件的一部分的透视图。
图113是根据本文所述各种形式的另一第二开关布置的透视图。
图114是根据本文所述各种形式的图113所示第二开关布置的后正视视图。
图115是根据本文所述各种形式的另一第二开关布置的后正视视图。
图116是根据本文所述各种形式的第二开关布置和柄部组件的一部分的俯视图。
图117是根据本文所述各种形式可结合各种超声柄部组件使用的开关组件的图示。
图118是根据本文所述各种形式处于中心开关已受到致动的致动位置的图117所示开关组件的另一图示。
图119是根据本文所述各种形式处于右开关已受到致动的另一致动位置的图117和图118所示开关组件的另一图示。
图120是根据本文所述各种形式处于左开关已受到致动的另一致动位置的图117和图119所示开关组件的另一图示。
图121示出了系统的方框图，其绘示联接到医疗器械和电路的发生器。
图122示出了器械内的电路的方框图。
图123示出了发生器输出处的串行协议的传输帧中的电流脉冲的时序图。
图124示出了电路输出处的串行协议的传输帧中的电压脉冲的时序图。
图125A示出了串行协议的部分时序图。
图125B示出了串行协议的部分时序图。
图125C示出了串行协议的部分时序图。
图125D示出了串行协议的部分时序图。
图126示出了串行协议的一个示例性时序图。
图127示出了串行协议的一个示例性时序图。
图128示出了串行协议的若干示例性时序图。
说明书
本申请的申请人还拥有与上述申请同一天提交的以下专利申请，并且其中每一个以引用的方式全文并入本文：
-题为“DEVICES AND TECHNIQUES FOR CUTTING ANDCOAGULATING TISSUE”、代理档案号为END7126USNP/120116的美国专利申请；
-题为“SWITCH ARRANGEMENTS FOR ULTRASONIC SURGICALINSTRUMENTS”、代理档案号为END7126USNP1/120116-1的美国专利申请；
-题为“ROTATABLE ELECTRICAL CONNECTION FORULTRASONIC SURGICAL INSTRUMENTS”、代理档案号为END7126USNP2/120116-2的美国专利申请；和
-题为“SERIAL COMMUNICATION PROTOCOL FOR MEDICALDEVICE”、代理档案号为END7126USNP3/120116-3的美国专利申请。
在详细说明超声外科器械的各种形式之前，应该指出的是，示例性形式的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中所示出的部件的配置和布置的细节。示例性形式可以单独实施，也可以与其它形式、变型和修改结合在一起实施，并可以通过多种方式实践或执行。此外，除非另外指明，否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对示例性形式进行描述目的所选的，并非为了限制性的目的。
此外，应当理解，下述形式、形式表达、示例中的任何一个或多个可与下述其它形式、形式表达和示例中的任何一个或多个组合。
各种形式均涉及改进的超声外科器械，其被配置用于在外科手术中执行组织解剖、切割和/或凝固。在一种形式中，超声外科器械设备被配置用于开放性手术中，但所述设备也可应用于其它类型手术中，例如腹腔镜式、内窥镜式和机器人辅助手术。通过选择性地使用超声能量，方便了多种用途。
将结合本文所述的超声器械描述各种形式。以举例而非进行限制的方式提供此类说明，并且不旨在限制其范围和应用。例如，所述形式中的任一个均可与多个超声器械结合使用，所述超声器械包括在例如美国专利申请5,938,633、5,935,144、5,944,737、5,322,055、5,630,420和5,449,370中所述的那些。
通过以下说明将变得显而易见的是，设想本文所述的外科器械的形式可与外科系统的振荡器单元相关联地使用，由此振荡器单元的超声能量为当前的外科器械提供期望的超声致动。还设想，本文所述的外科器械的形式可与外科系统的信号发生器单元相关联地使用，由此例如射频(RF)形式的电能被用来为与外科器械有关的用户提供反馈。超声振荡器和/或信号发生器单元可与外科器械不可拆卸地一体化，或者可作为可电附接至外科器械的分离部件提供。
本外科设备的一种形式由于其简单构造而被特别配置用于一次性使用。然而，还设想本外科器械的其它形式能够非一次性或多次使用。仅出于例证性目的，当前公开了本外科器械与相关联的振荡器和信号发生器单元的可拆卸连接，用于单个患者使用。然而，还设想本外科器械与相关联的振荡器和/或信号发生器单元的不可拆卸的一体式连接。因此，当前所述的外科器械的各种形式能够与可拆卸的和/或不可拆卸的一体化振荡器和/或信号发生器单元一起用于单次使用和/或多次使用，然而并非仅限于此，而是这些构型的所有组合均被设想为落入本公开的范围内。
参照图1到图3，其示出包括超声外科器械100的外科系统19的一种形式。外科系统19包括超声发生器30和超声外科器械100，所述超声发生器通过合适的传输媒体诸如缆线22连接到超声换能器50。尽管在当前本文所公开的形式中，发生器30被显示为与外科器械100分离，但在一种形式中，发生器30可与外科器械100整体地形成，以形成一体的外科系统19。发生器30包括位于发生器30控制台的前面板上的输入装置406。输入装置406可包括生成适于对发生器30的操作进行编程的信号的任何合适的装置，如随后将参照图9所述。仍参照图1到图3，缆线22可包括多个电导体，用于将电能施加至超声换能器50的正(+)电极和负(-)电极。应当注意的是，在一些应用中，超声换能器50可称为“手持件”或“柄部组件”，这是因为在各种手术和操作中，外科系统19的外科器械100能够使得外科医生可抓紧并操纵超声换能器50。合适的发生器30是可购自位于Cincinnati,Ohio的Ethicon Endo-Surgery,Inc.公司的GEN 300，如以下美国专利中的一个或多个所公开的，所述美国专利全部以引用方式并入本文中：美国专利6,480,796(Method for Improvingthe Start Up of an Ultrasonic System Under Zero Load Conditions)；美国专利6,537,291(Method for Detecting a Loose Blade in a Handle Connected to anUltrasonic Surgical System)；美国专利6,626,926(Method for Driving anUltrasonic System to Improve Acquisition of Blade Resonance Frequency atStartup)；美国专利6,633,234(Method for Detecting Blade Breakage UsingRate and/or Impedance Information)；美国专利6,662,127(Method forDetecting Presence of a Blade in an Ultrasonic System)；美国专利6,678,621(Output Displacement Control Using Phase Margin in an Ultrasonic SurgicalHandle)；美国专利6,679,899(Method for Detecting Transverse Vibrations inan Ultrasonic Handle)；美国专利6,908,472(Apparatus and Method forAltering Generator Functions in an Ultrasonic Surgical System)；美国专利6,977,495(Detection Circuitry for Surgical Hand piece System)；美国专利7,077,853(Method for Calculating Transducer Capacitance to DetermineTransducer Temperature)；美国专利7,179,271(Method for Driving anUltrasonic System to Improve Acquisition of Blade Resonance Frequency atStartup)；以及美国专利7,273,483(Apparatus and Method for AlertingGenerator Function in an Ultrasonic Surgical System)。
根据所述形式，超声发生器30生成特定电压、电流和频率(例如55,500周每秒(Hz))的电信号或驱动信号。发生器30通过缆线22连接到柄部组件68，所述柄部组件包括形成超声换能器50的压电陶瓷元件。响应于柄部组件68上的开关312a或通过另一缆线连接到发生器30的脚踏开关434，发生器信号被施加至换能器50，这引起其元件的纵向振动。换能器50通过连接器300固定到柄部组件68。当安装时，换能器50通过结构或波导80(图2)声学联接到外科刀79。结构80和刀79因而在对换能器50施加驱动信号时以超声频率振动。结构80被设计成以选择的频率谐振，从而放大通过换能器50发起的运动。在一种形式中，发生器30被配置用于产生特定电压、电流和/或频率的输出信号，所述信号可在高分辨率、精度和再现性的情况下阶跃。
参照图4，在当前系统中，在时刻0时激活常规振荡器，从而使电流300升至大约340mA的期望设定点。在大约2秒处，施加轻负载，从而使电压310、功率320、阻抗330相应地增大且谐振频率340发生变化。
参照图5，在当前系统中，在时刻0时激活常规振荡器，从而使电流300升至大约340mA的期望设定点。在大约2秒处，施加增大的负载，从而使电压310、功率320、阻抗330相应地增大且谐振频率340发生变化。在大约7秒处，负载增大到使振荡器进入平坦功率模式的点，在所述平坦功率模式中，只要振荡器保持在功率源的电压范围内，则负载的进一步增大使功率保持在35W。在平坦功率模式期间电流300发生改变，因此位移改变。在大约11.5秒处，负载减小至使电流300返回至大约340mA的期望设定点的点。电压310、功率320、阻抗330和谐振频率340随负载改变。
现在再次参照图1到图3，柄部组件68可为多件式组件，其适于使操作者与超声换能器50中所包含的声学组件的振动隔离。柄部组件68可被成形为用户能够以常规方式抓住的形状，但设想主要通过器械的柄部组件提供的扳机状装置来抓紧和操纵本超声外科器械100，如下文所述。尽管示出了多件式柄部组件68，然而柄部组件68可包括单个组件或一体式部件。超声外科器械100的近侧端部通过将超声换能器50插入柄部组件68中来接收并配合所述换能器50的远侧端部。在一种形式中，超声外科器械100可作为一个单元附接到超声换能器50并且从所述超声换能器移除。在其它形式中，超声外科器械100和超声换能器50可形成为一体式单元。超声外科器械100可包括柄部组件68，所述柄部组件包括配合外壳部69、外壳部70和传输组件71。当本器械被配置用于内窥镜用途时，所述构造的尺寸可被设定成使传输组件71具有大约5.5mm的外径。超声外科器械100的伸长传输组件71从器械柄部组件68正交地延伸。传输组件71可通过旋钮29相对于柄部组件68选择性地旋转，如以下所进一步描述。柄部组件68可由耐用塑料构成，诸如聚碳酸酯或液晶聚合物。也设想柄部组件68可另外由包括其它塑料、陶瓷或金属的多种材料制成。
传输组件71可包括外部管状构件或外部护套72、内部管状致动构件76、波导80和端部执行器81，所述端部执行器包括例如刀79、夹持臂56和一个或多个夹持垫58。换能器50和传输组件71(包括或不包括端部执行器81)可被称为超声驱动系统。如随后所述，外部护套72、致动构件76和波导80或传动杆可接合在一起，以作为一个单元(与超声换能器50一起)相对于柄部组件68旋转。适于将超声能量从超声换能器50传输到刀79的波导80可为柔性、半柔性或刚性的。如在本领域中所熟知，波导80也能够放大通过波导80传输到刀79的机械振动。波导80还可具有用于控制沿波导80的纵向振动增益的特征结构和用于将波导80调谐到系统谐振频率的特征结构。具体地，波导80可具有任何合适的横截面尺寸。例如，波导80可具有基本上均匀的横截面或波导80可在多个截面处渐缩或可沿其整个长度渐缩。在当前形式的一种表现形式中，波导的直径为约标称0.113英寸，以最小化刀79的偏转量，使得最小化端部执行器81的近侧部分中的间隙。
刀79可与波导80成为一体并形成为单个单元。在当前形式的另选表现形式中，刀79可通过螺纹连接件、焊接接头或其它联接机构连接。刀79的远侧端部设置在波腹附近，以便在声学组件未被组织加载时将声学组件调谐至优选的谐振频率fo。当超声换能器50被供能时，刀79的远侧端部能够在例如大约10至500微米峰间范围内、并且优选地在约20至约200微米的范围内以例如55,500Hz的预定振动频率fo纵向运动。
具体参照图1到图3，其中示出了与本超声外科器械100一起使用的夹持构件60的一种形式，并且所述夹持构件被配置用于与刀79协作行动。与刀79结合的夹持构件60通常被称为端部执行器81，并且夹持构件60还通常被称为钳口。夹持构件60包括可枢转运动的夹持臂56，其连接到外部护套72的远侧端部和致动构件76，所述夹持臂与组织接合垫或夹持垫58结合。夹持臂56通过触发器34可枢转地运动，并且端部执行器81通过旋钮29可旋转地运动。例如，触发器34能够由临床医生的手沿近侧方向平移。例如，柄部34可围绕枢轴销36枢转。触发器34的近侧运动或枢转可导致机械联接到管状致动构件76的轭301的远侧运动。管状致动构件的远侧运动可导致夹持臂56枢转以闭合抵靠在刀79上。关于超声外科装置的闭合构件的更多细节下面参照图93到图95提供于本文中并提供于美国专利申请序列号12/503,769、12/503,770和12/503,766中，所述美国专利申请中的每个均以引用方式全文并入本文中。
在所述形式的一种表现形式中，夹持垫58E.I.DuPont de Nemours公司的商标名称为的低摩擦系数聚合材料形成，或由任何其它合适的低摩擦材料形成。夹持垫58安装在夹持臂56上，以与刀79协作，夹持臂56的枢转运动将夹持垫58定位成与刀79基本平行并接触，从而限定组织治疗区。通过这种构造，组织被抓紧在夹持垫58与刀79之间。如图所示，夹持垫58可设置有非平滑表面，例如锯齿状构型，以与刀79协作来提高对组织的抓持。锯齿状构型或齿提供相对于刀79的运动的牵引力。所述齿还提供相对于刀79和夹持运动的反牵引力。本领域的技术人员应当理解，锯齿状构型只是许多组织接合表面的一个示例，以防止组织相对于刀79的运动而运动。其它例证性的示例包括插片、十字交叉图案、胎面图案、喷珠或喷砂的表面。
由于正弦运动，运动的最大位移或振幅位于刀79的最远侧部分，而组织治疗区的近侧部分位于远侧尖端振幅的大约50％的位置处。在操作期间，端部执行器81的近侧区中的组织将脱水和变薄，并且端部执行器81的远侧部分将横切远侧区中的组织，从而允许近侧区中的脱水和变薄的组织朝远侧滑动至端部执行器81的更加活性的区域中，以完成组织横切。
图3示出力图以及致动力FA(由致动构件76提供)与横切力FT(在最佳组织治疗区的中点处测得)之间的关系。
FT＝FA(X2/X1)                (1)
其中FA等于近侧弹簧94(更少的摩擦损失)的弹簧预负载，并且在一种形式中为约12.5磅，并且FT等于约4.5磅。
FT在夹持臂/刀交界处如组织标记61a和61b所限定的区域中测得，在所述区域中发生最佳组织治疗。组织标记61a、61b在夹持臂56上被蚀刻或凸起，以向外科医生提供可视标记，从而使外科医生获得对最佳组织治疗区的清楚指示。组织标记61a、61b在距离上相隔约7mm，并且更优选地在距离上相隔约5mm。
图9示出了发生器30的驱动系统32的一种形式，所述驱动系统产生用于驱动超声换能器的超声电信号，也称为驱动信号。驱动系统32是柔性的并且可生成处于期望频率和功率电平设定的超声电驱动信号416，以驱动超声换能器50。在各种形式中，发生器30可包括诸如模块和/或区块的多个分开的功能性元件。尽管可通过举例描述某些模块和/或区块，但可理解，可使用更多或更少的模块和/或区块，并仍落在所述形式的范围内。此外，尽管各种形式可按照模块和/或区块的形式描述以有利于说明，然而这些模块和/或区块可通过一个或多个硬件部件和/或软件部件和/或硬件部件和软件部件的组合加以实施，所述硬件部件为例如处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器，所述软件部件为例如程序、子程序、逻辑。
在一种形式中，发生器30的驱动系统32可包括用固件、软件、硬件或它们的任意组合实现的一个或多个嵌入式应用程序。发生器30的驱动系统32可包括各种可执行模块，例如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。所述固件可存储在非易失性存储器(NVM)，诸如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器中。在各种具体实施中，将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其它类型的存储器，包括例如可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或电池支持的随机存取存储器(RAM)，例如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM)。
在一种形式中，发生器30的驱动系统32包括作为处理器400来实施的硬件部件，所述部件用于在切割和/或凝固操作模式下执行程序指令，以监视超声外科器械100(图1)的各种可测量特性并生成用于对超声换能器50进行驱动的阶跃函数输出信号。本领域的技术人员应当理解，发生器30和驱动系统32可包括更多或更少的部件，并且为了简明和清楚起见，本文仅描述了简化版本的发生器30和驱动系统32。在各种形式中，如在前所述，硬件部件可被实施为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器。在一种形式中，处理器400能够存储和执行计算机软件程序指令，以产生用于对超声外科器械100的各种部件(诸如换能器50、端部执行器81和/或刀79)进行驱动的阶跃函数输出信号。
在一种形式中，在一个或多个软件程序调度程序的控制下，处理器400执行根据所述形式的方法以产生阶跃函数，所述阶跃函数由包括电流(I)、电压(V)和/或针对各种时间间隔或周期(T)的频率(f)的驱动信号的分段波形形成。驱动信号的分段波形可通过形成多个时间间隔的常值函数的分段线性组合生成，所述常值函数通过发生器30驱动信号例如输出电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的阶跃来创建。时间间隔或周期(T)可为预定的(例如固定的和/或通过用户编程的)或可为可变的。可变时间间隔可通过以下方法限定：将驱动信号设定为第一值，以及在监视的特性中检测到变化之前，将驱动信号保持为所述值。所监视特性的示例可包括例如换能器阻抗、组织阻抗、组织发热、组织横切、组织凝固等等。发生器30所生成的超声驱动信号包括但不限于能够以各种振动模式激发超声换能器50的超声驱动信号，所述振动模式例如为主要纵向模式及其谐波以及弯曲和扭转振动模式。
在一种形式中，可执行模块包括存储在存储器中的一个或多个阶跃函数算法402，当执行这些算法时，使处理器400产生由包括电流(I)、电压(V)和/或针对各种时间间隔或周期(T)的频率(f)的驱动信号的分段波形形成的阶跃函数。驱动信号的分段波形可通过形成两个或更多个时间间隔的常值函数的分段线性组合产生，所述常值函数的创建通过发生器30的输出驱动电流(I)、电压(V)和/或频率(f)的阶跃实现。根据一个或多个阶跃输出算法402，可针对时间的预定固定时间间隔或周期(T)或时间的可变时间间隔或周期生成驱动信号。在处理器400的控制下，发生器30以特定分辨率向上或向下阶跃(例如，递增或递减)电流(I)、电压(V)和/或频率(f)持续预定周期(T)或直到预定条件被检测到，所述预定条件例如为所监测特性(例如，换能器阻抗、组织阻抗)的改变。在编程的递增或递减中，所述阶跃可变化。如果需要其它阶跃，则发生器30可适应性地基于测量到的系统特性增加或减少阶跃。
在操作中，用户可利用位于发生器30的控制台的前面板上的输入装置406对发生器30的操作进行编程。输入装置406可包括生成信号408的任何合适的装置，所述信号可被施加到处理器400以控制发生器30的操作。在各种形式中，输入装置406包括钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指点装置，所述输入装置远程连接到通用或专用计算机。在其它形式中，输入装置406可包括合适的用户界面。因此，通过输入装置406，用户可设定或编程电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)，以对发生器30的阶跃函数输出进行编程。随后处理器400通过将在线信号410发送到输出指示器412来显示选择的功率电平。
在各种形式中，输出指示器412可为外科医生提供视觉、听觉和/或触觉反馈，以指示外科手术的状态，诸如(例如)基于测量到的超声外科器械100的特性(例如换能器阻抗、组织阻抗)或随后描述的其它测量来确定组织切割和凝固何时完成。以举例而非限制的方式，视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置，其包括白炽灯或发光二极管(LED)、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。以举例而非限制的方式，听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、计算机化语音、通过声音/语音平台与计算机相互作用的声音用户界面(VUI)。通过举例而非限制的方式，触觉反馈包括通过容纳柄部组件68的器械提供的任何类型的振动反馈。
在一种形式中，处理器400可被配置或编程用于生成数字电流信号414和数字频率信号418。这些信号414、418被施加到直接数字合成器(DDS)电路420，以调节输出至换能器50的电流输出信号416的振幅和频率(f)。DDS电路420的输出被施加到放大器422，所述放大器的输出被施加到变压器424。变压器424的输出是施加到超声换能器50的信号416，所述换能器通过波导80(图2)连接到刀79。
在一种形式中，发生器30包括一个或多个测量模块或部件，所述一个或多个测量模块或部件能够监视超声器械100(图1)的可测量特性。在所示形式中，可采用处理器400来监视和计算系统特性。如图所示，处理器400通过监视供应到换能器50的电流和施加至换能器50的电压来测量换能器50的阻抗Z。在一种形式中，采用电流感测电路426来感测流动通过换能器50的电流，并且采用电压感测电路428来感测施加到换能器50的输出电压。这些信号可通过模拟多路复用器430电路或开关电路布置施加到模数转换器432(ADC)。模拟多路复用器430将合适的模拟信号沿特定路线发送至ADC432，以用于转换。在其它形式中，可采用多个ADC 432来替代多路复用器430电路用于每一个测量的特性。处理器400接收ADC 432的数字输出433，并基于电流和电压的测量值计算换能器阻抗Z。处理器400调节输出驱动信号416，使得所述驱动信号可产生期望的功率与负载的曲线关系。根据编程的阶跃函数算法402，处理器400可响应于换能器阻抗Z以任何合适的增量或减量使驱动信号416(例如，电流或频率)阶跃。
为了实际地使外科手术刀79振动，例如致动刀79，用户激活脚踏开关434(图1)或位于柄部组件68上的开关312a(图1)。这种激活基于电流(I)、频率(f)和对应的时间周期(T)的编程的值将驱动信号416输出至换能器50。在预定的固定时间周期(T)或基于可测量系统特性(诸如换能器50的阻抗Z的改变)的可变时间周期过后，处理器400根据编程的值改变输出电流阶跃或频率阶跃。输出指示器412将所述处理的具体状态传输给用户。
发生器30的编程操作可参照图6、图7和图8进一步示出，图中分别针对发生器30在无负载状态、轻负载状态和重负载状态下显示电流300、电压310、功率320、阻抗330和频率340的图示。图6是发生器30的一种形式在无负载状态下的电流300、电压310、功率320、阻抗330和频率340波形的图示。在所示形式中，发生器30的电流300输出是阶跃的。如图6所示，发生器30在大约时刻0处被首次激活，从而导致电流300升至约100mA的第一设定点I1。电流300在第一设定点I1处保持第一周期T1。在第一周期T1(例如在所示形式中为约1秒)结束时，电流300的设定点I1通过发生器30根据软件(例如，阶跃函数算法402)变化(例如阶跃)至约175mA的第二设定点I2并持续第二周期T2(例如在所示形式中为约2秒)。在第二周期T2(例如在所示形式中为约3秒)结束时，发生器30通过软件使电流300变化至约350mA的第三设定点I3。由于系统上无负载，因此电压310、电流300、功率320和频率响应仅是轻微的。
图7是发生器30的一种形式在轻负载状态下的电流300、电压310、功率320、阻抗330和频率340波形的图示。参照图7，发生器30在大约时刻0处被激活，使电流300升至约100mA的第一电流300设定点I1。在约1秒处，电流300设定点在发生器30中通过软件变化至约175mA的I2，然后再次在约3秒处，发生器30使电流300设定点变化至约350mA的I3。电压310、电流300、功率320和频率340显示为响应于轻负载，与图4中所示类似。
图8是发生器30的一种形式在重负载状态下的电流300、电压310、功率320、阻抗330和频率340波形的图示。参照图8，发生器30在大约时刻0处被激活，使电流300升至约100mA的第一设定点I1。在约1秒处，电流300设定点在发生器30中通过软件变化至约175mA的I2，然后再次在约3秒处，发生器30使电流300设定点变化至约350mA的I3。电压310、电流300、功率320和频率340显示为响应于重负载，与图5中所示类似。
本领域的技术人员应当理解，电流300阶跃函数设定点(例如，I1、I2、I3)和针对图6到图8中所述的每个阶跃函数设定点的持续时间内的时间间隔或周期(例如，T1、T2)并非仅限于本文所述的值，而是可被调节成外科手术的给定设置所期望的任何合适的值。如根据设计特性或性能约束的给定设置的需要，可选择更多或更少的电流设定点和持续时间的周期。如在前所述，周期可通过编程进行预定或可根据可测量的系统特性进行改变。所述形式不局限于这种情况。例如，在某些形式中，连续脉冲的振幅(设定点)可增大、减小或保持不变。例如，在某些形式中，连续脉冲的振幅可相等。此外，在某些形式中，脉冲的时间间隔或周期可采取任何合适的值，包括(例如)零点几秒、数分钟、数小时等。在一个示例性形式中，脉冲的时间间隔或周期可为55秒。
根据所述外科系统19的各种形式的操作细节，可根据采用外科器械针对切割和凝固血管的处理来进一步地描述上述外科系统19的操作，所述外科器械包括输入装置406和参照图9描述的换能器阻抗测量能力。尽管结合操作细节描述了具体过程，然而可理解，所述过程仅提供如何通过外科系统19实施本文所述的一般功能性的示例。此外，除非另外指明，否则给定的方法不一定按照本文展现的次序执行。如在前所述，可采用输入装置406来将阶跃输出(例如，电流、电压、频率)编程至超声换能器50/刀79组件。
因此，现在参照图1到图3和图6到图9，一种用于密封血管的技术包括在应用标准超声能量来横切和密封血管之前将血管的内部肌肉层与外膜层分离和远离。尽管常规方法已通过增大施加到夹持构件60的力实现了这种分离，然而本文公开的是不仅仅依赖夹持力来切割和凝固组织的另一种设备和方法。为了更有效地分离血管的组织层，例如发生器30可被编程为将频率阶跃函数施加至超声换能器50，从而根据阶跃函数在多种模式下机械地置换刀79。在一种形式中，频率阶跃函数可通过用户界面406编程，其中用户可选择阶跃频率程序、针对每个阶跃的频率(f)和针对将激发超声换能器50的每个阶跃的持续时间内的对应时间周期(T)。用户可通过针对多个周期设置多个频率来编程完整的操作循环，以执行各种外科手术。
在某些形式中，连续阶跃或脉冲的振幅可增大、减小或保持不变。例如，在某些形式中，连续脉冲的振幅可相等。此外，在某些形式中，脉冲的时间周期可采取任何合适的值，包括(例如)零点几秒、数分钟、数小时等。在一个示例性形式中，脉冲的时间周期可为55秒。
在一种形式中，在施加第二超声频率以切割和密封血管之前，可初始设定第一超声频率，以机械地分离血管的肌肉组织层。通过举例而非限制的方式，根据程序的一个具体实施方式，一开始，发生器30被编程为在时间的第一周期T1(例如，小于大约1秒)输出第一驱动频率f1，其中第一频率f1显著偏谐振，例如fo/2、2fo或其它结构谐振频率，其中fo是谐振频率(例如，55.5kHz)。第一频率f1结合夹持力提供对刀79的低电平机械振动作用，机械地分离血管的肌肉组织层(亚治疗)而不引起谐振时通常发生的显著发热现象。在第一周期T1之后，在第二周期T2，发生器30被编程为将驱动频率自动切换为谐振频率fo，以横切和密封血管。第二周期T2的持续时间可通过用户确定的切割和密封血管实际占用的时间长度，或可基于所测量到的系统特性(例如换能器阻抗Z)而被编程或确定，如以下更详细的描述。
在一种形式中，组织/血管横切处理(例如将血管的肌肉层与外膜层分离并横切/密封血管)可以通过感测换能器50的阻抗Z的特性进行自动化，以检测组织/血管的横切何时进行。阻抗Z可与肌肉层的横切相关，并与血管的横切/密封相关，从而提供用于处理器400的触发器，以产生频率和/或电流阶跃函数输出。如在前参照图9所述，在刀79处于各种负载下时，换能器50的阻抗Z可基于流过换能器50的电流和施加至换能器50的电压而通过处理器400计算出。因为换能器50的阻抗Z与施加到刀79的负载成比，所以随着刀79上的负载增大，换能器50的阻抗Z也增大，并且随着刀79上的负载减小，换能器50的阻抗Z也减小。因此，换能器50的阻抗Z可被监视，以检测从外膜层脱离的血管的内部肌肉组织层的横切，并且还可被监视以检测血管何时被横切和密封。
在一种形式中，超声外科器械110可响应于换能器阻抗Z根据所编程的阶跃函数算法进行操作。在一种形式中，频率阶跃函数输出可基于换能器阻抗Z与一个或多个预定阈值的比较而开始，所述一个或多个预定阈值可与刀79上的组织负载相关。当换能器阻抗Z转变至高于或低于(例如，超过)阈值时，处理器400施加数字频率信号418至DDS电路420，以响应于换能器阻抗Z通过根据阶跃函数算法402的预定阶跃改变驱动信号416的频率。在操作中，刀79首先位于组织治疗部位处。处理器400施加第一数字频率信号418，以设定偏谐振(例如，fo/2、2fo或其它结构谐振频率，其中fo是谐振频率)的第一驱动频率f1。驱动信号416响应于柄部组件68上的开关312a或脚踏开关434的激活而施加至换能器50。在这个周期中，超声换能器50以第一驱动频率f1以机械方式激活刀79。力或负载可施加至夹持构件60和刀79，以有利于所述过程。在这个周期中，处理器400监视换能器阻抗Z，直到刀79上的负载发生变化并且换能器阻抗Z超过指示组织层被横切的预定阈值为止。随后，处理器400施加第二数字频率信号418，以设定第二驱动频率f2(例如谐振频率fo)或用于横切、凝固和密封组织的其它合适的频率。组织的另一部分(如血管)随后被抓紧在夹持构件60和刀79之间。现在，通过致动脚踏开关434或柄部组件68上的开关312a，换能器50被第二驱动频率f2的驱动信号416赋能。本领域的技术人员应当理解，驱动电流(I)输出也可如参照图6到图8所述基于换能器阻抗Z而阶跃。
根据一个阶跃函数算法402，处理器400最初设定显著偏谐振的第一驱动频率f1，以将血管的内部肌肉层与外膜层分离。在此操作周期中，处理器400监视换能器阻抗Z，以确定内部肌肉层何时被横切或与外膜层分离。因为换能器阻抗Z与施加至刀79的负载相关，所以例如切割更多的组织能够减小刀79上的负载和换能器阻抗Z。当换能器阻抗Z降到预定阈值以下时会探测到内部肌肉层的横切。当换能器阻抗Z的变化指示血管已与内部肌肉层分离时，处理器400将驱动频率设定为谐振频率fo。随后在刀79与夹持构件60之间抓紧血管，并且通过致动脚踏开关或柄部组件68上的开关来激活换能器50以横切并密封血管。在一种形式中，从接触组织的初始点至肌肉层正好被横切和密封之前的点，阻抗Z的变化可为在约1.5倍至约4倍于基本阻抗测量值之间的范围内。
图10示出外科系统190的一种形式，所述外科系统包括超声外科器械120以及包括组织阻抗模块502的发生器500。尽管在当前本文所公开的形式中，发生器500被显示为与外科器械120分离，但在一种形式中，发生器500可与外科器械120整体地形成，以形成一体的外科系统190。在一种形式中，发生器500能够监视组织的电阻抗Zt并基于组织阻抗Zt控制时间和功率电平的特性。在一种形式中，可通过将亚治疗射频(RF)信号施加至组织并通过夹持构件60上的返回电极测量通过组织的电流来确定组织阻抗Zt。在图10所示的形式中，外科系统190的端部执行器810部分包括连接到外部护套72的远侧端部的夹持臂组件451。刀79形成第一(例如激励)电极，并且夹持臂组件451包括形成第二(例如返回)电极的导电部分。组织阻抗模块502通过合适的传输媒体(例如，缆线504)连接到刀79和夹持臂组件451。缆线504包括多个电导体，所述电导体用于将电压施加至组织并且提供用于使流过组织的电流返回至阻抗模块502的返回路径。在各种形式中，组织阻抗模块502可与发生器500整体形成或者可被设置成连接到发生器500的分离电路(以虚线显示以示出这种选择)。发生器500基本上类似于具有组织阻抗模块502的附加特征的发生器30。
图11示出发生器500的驱动系统321的一种形式，所述发生器包括组织阻抗模块502。驱动系统321生成超声电子驱动信号416，用以驱动超声换能器50。在一种形式中，组织阻抗模块502能够测量抓紧于刀79和夹持臂组件451之间的组织的阻抗Zt。组织阻抗模块502包括RF振荡器506、电压感测电路508和电流感测电路510。电压和电流感测电路508、510响应于施加至刀79电极的射频电压vrf和流过刀79电极、组织和夹持臂组件451的导电部分的射频电流irf。感测到的电压vrf和电流irf通过模拟多路复用器430通过ADC 432转换成数字形式。处理器400接收ADC 432的数字化输出433，并通过计算通过电压感测电路508和电流感测电路510测量到的射频电压vrf与电流irf的比率来确定组织阻抗Zt。在一种形式中，能够通过感测组织阻抗Zt来检测肌肉内层和组织的横切。因此，组织阻抗Zt的检测可与自动化处理一体化，所述自动化处理用于在横切组织之前将内部肌肉层与外部外膜层分离，而不引起通常在谐振时引起的显著的发热量。
图12示出夹持臂组件451的一种形式，所述夹持臂组件可与外科系统190(图10)一起使用。在所示形式中，夹持臂组件451包括安装到基部449的导电外壳472。所述导电外壳472是形成第二(例如，返回)电极的夹持臂组件451的导电部分。在一个具体实施中，夹持臂56(图3)可形成基部449，所述基部上安装有导电外壳472。在各种形式中，导电外壳472可包括中心部分473和至少一个向下延伸的侧壁474，所述侧壁可延伸至基部449的底面475以下。在所示形式中，导电外壳472具有在基部449的相对两侧向下延伸的两个侧壁474。在其它形式中，中心部分473可包括至少一个孔476，所述至少一个孔能够接收从基部449延伸的突出部477。在这些形式中，突出部477可被压合到孔476中，以将导电外壳472固定到基部449。在其它形式中，突出部477可在插入孔476中之后变形。在各种形式中，可使用紧固件来将导电性外套472固定到基部449。
在各种形式中，夹持臂组件451可包括(例如)定位在导电性外套472和基部449的中间的非导电性材料或绝缘材料，诸如塑料和/或橡胶。电绝缘材料可防止电流在导电外壳472与基部449之间流动或短路。在各种形式中，基部449可包括至少一个孔478，所述至少一个孔能够接收枢轴销(未示出)。例如，枢轴销能够将基部449可枢转地安装到护套72(图10)，使得夹持臂组件451可相对于护套72在打开位置和闭合位置之间旋转。在所示形式中，基部449包括定位在基部449的相对两侧上的两个孔478。在一种形式中，枢轴销可由非导电性材料或绝缘材料(例如塑料和/或橡胶)形成或可包含非导电性材料或绝缘材料，所述材料能够即使例如在基部449与导电外壳472电接触的情况下也防止电流流入护套72中。附加的夹持臂组件包括可采用的电极的各种形式。这种夹持臂组件的示例在共同拥有的美国专利申请序列号12/503,769、12/503,770和12/503,766中，所述美国专利申请中的每个均以引用方式全文并入本文中。
图13是联接到刀79和夹持臂组件415的组织阻抗模块502的示意图，其中组织514位于所述刀与所述夹持臂组件之间。现在参照图10到图13，发生器500包括被配置用于在组织横切过程期间用于监视位于刀79与夹持臂组件451之间的组织514的阻抗(Zt)的组织阻抗模块502。组织阻抗模块502通过缆线504联接到超声外科器械120。缆线504包括连接至刀79(例如，正[+]电极)的第一“激励”导体504a和连接至夹持臂组件451的导电外壳472(例如，负[-]电极)的第二“返回”导体504b。在一种形式中，射频电压vrf被施加至刀79，以使射频电流irf流过组织514。第二导体504b提供用于使电流irf返回至组织阻抗模块502的返回路径。返回导体504b的远侧端部连接到导电外壳472，使得电流irf可从刀79流过定位于导电外壳472与刀79之间的组织514以及通过导电外壳472抵达返回导体504b。阻抗模块502通过第一导体504a和第二导体504b连接到电路中。在一种形式中，射频能可通过超声换能器50和波导80(图2)施加至刀79。值得注意的是，施加至组织514以用于测量组织阻抗Zt的射频能是对于组织514的治疗没有显著贡献或完全无贡献的低电平亚治疗信号。
根据对外科系统190的各种形式的操作细节的描述，可就采用包括输入装置406和组织阻抗模块502的外科器械来切割和凝固血管的过程参照图10到图13进一步描述上述外科系统190的操作。尽管已经结合操作细节描述了特定方法，然而可理解，所述方法仅提供如何通过外科系统190实施本文所述的一般功能性的示例。此外，除非另外指明，否则给定的方法不一定按照本文展现的次序执行。如在前所述，可采用输入装置406来对超声换能器50/刀79组件编程阶跃函数输出(例如，电流、电压、频率)。
在一种形式中，第一导体或线材可连接到器械120的外部护套72，并且第二导体或线材可连接到刀79/换能器50。根据设计性质，刀79和换能器50与外部护套72及致动机构的其它元件电绝缘，所述致动机构是用于包括基部449和内部护套76的器械120。外部护套79及包括基部449和内部护套76的致动机构的其它元件是彼此电连续的，即，其全部是金属的且彼此接触。因此，通过将第一导体连接到外部护套72并将第二导体连接到刀79或换能器50以使组织存在于这两个导电路径之间，系统可监视组织的电阻抗，只要组织接触刀79和基部449两者即可。为了有利于此接触，基部449本身可包括向外并可能向下突起的结构，以在将导电外壳472有效地整合于基部449中的同时确保组织接触。
在一种形式中，超声外科器械120可响应于组织阻抗Zt根据编程的阶跃函数算法402进行操作。在一种形式中，频率阶跃函数输出可基于组织阻抗Zt和与各种组织状态(例如，脱水、横切、密封)相关的预定阈值的比较而发起。当组织阻抗Zt转变为高于或低于(例如，超过)阈值时，处理器400将数字频率信号418施加到DDS电路420，以响应组织阻抗Zt根据阶跃函数算法402通过预定阶跃改变超声振荡器的频率。
在操作中，刀79位于组织治疗部位处。组织514被抓紧于刀79与夹持臂组件451之间，使得刀79和导电外壳472与组织514进行电接触。处理器400施加第一数字频率信号418，以设定偏谐振(例如，fo/2、2fo或其它结构性谐振频率，其中fo为谐振频率)的第一驱动频率f1。刀79通过组织阻抗模块502供应的低电平亚治疗射频电压vrf电赋能。在组织阻抗Zt变化预定量之前，驱动信号416响应于柄部组件68上的开关312a或脚踏开关434的致动而被施加至换能器50/刀79。然后，力或负载被施加至夹持臂组件451和刀79。在所述周期期间，超声换能器50在第一频率f1下机械地激活刀79，结果由于施加在刀79和夹持臂组件451的一个或多个夹持垫58之间的超声行为，因此组织514开始脱水，使得组织阻抗Zt减小。最后，随着组织通过超声行为和所施加的夹持力被横切，当组织完全被横切时，组织阻抗Zt变得非常高或无限大，使得刀79与导电外壳472之间不存在导电路径。本领域的技术人员应当理解，驱动电流(I)输出还可如参照图6到图8所述的那样基于组织阻抗Zt阶跃。
在一种形式中，组织阻抗Zt可根据以下方法被阻抗模块502监视。可测量的射频电流i1经过第一激励导体504a而被传递至刀79，经过组织514，然后经过导电外壳472和第二导体504b返回至阻抗模块502。随着组织514脱水以及被相对于所述一个或多个夹持垫58作用的刀79的超声行为切割，组织514的阻抗增大，因此返回路径(即，第二导体504b)中的电流i1减小。阻抗模块502测量组织阻抗Zt并将代表性信号传递至ADC 432，所述ADC 432的信号输出433提供至处理器400。处理器400基于vrf和irf的这些测量值来计算组织阻抗Zt。处理器400响应于组织阻抗Zt的变化，通过任何合适的增量或减量使频率阶跃。处理器400控制驱动信号416，并可响应于组织阻抗Zt对振幅和频率作出任何必要的调整。在一种形式中，处理器400可在组织阻抗Zt到达预定阈值时切断驱动信号416。
因此，以举例(而非限制)的方式，在一种形式中，在横切和密封血管之前，超声外科器械120可根据编程的阶跃输出算法进行操作，以将血管的肌肉内层与外膜层分离。如在前所述，根据一个阶跃函数算法，处理器400最初设定显著偏谐振的第一驱动频率f1。换能器50被激活以将血管的内部肌肉层与外膜层分离，并且组织阻抗模块502将亚治疗射频电压vrf信号施加至刀79。在此操作周期T1中，处理器400监视组织阻抗Zt，以确定内部肌肉层何时被横切或与外膜层分离。组织阻抗Zt与施加至刀79的负载相关，例如当组织变得脱水或当组织被横切时，组织阻抗Zt变得非常高或无限大。在第二时间周期T2，组织阻抗Zt的变化指示血管已经从内部肌肉层分离或横切，并且发生器500去激活。随后，处理器400将驱动频率设定为谐振频率fo。随后，血管被抓紧于刀79与夹持臂组件451之间，并且换能器50被再激活以横切和密封血管。对组织阻抗Zt的持续监视的操作提供血管何时被横切和密封的指示。另外，可监视组织阻抗Zt以提供组织切割和/或凝固过程完成的指示，或者当组织阻抗Zt达到预定阈值时停止超声发生器500的激活。可选定组织阻抗Zt的阈值，以例如指示血管已被横切。在一种形式中，从起始点至肌肉层刚好被横切和密封之前的点，组织阻抗Zt可介于约10欧姆至约1000欧姆之间的范围内。
申请人已发现，操纵变化的电流设定点(增大和减小二者)和停留时间的实验指示：在完成横切之前，所述形式可用于将肌肉内层与外膜外层分离，从而获得改进的止血法并且潜在地降低在横切部位处的总能量(热)。此外，尽管已经参照用于确定肌肉层何时从外膜层分离的阻抗阈值检测方案描述了外科器械100,120，然而不采用任何检测方案的其它形式也落在本公开的范围内。例如，外科器械100,120的形式可在简化的外科系统中采用，其中在施加谐振功率以切割组织之前，施加非谐振功率以将所述层分离约1秒或更少的预定时间。所述形式不局限于这种情况。
已描述了外科系统19(图1)和190(图10)的各种形式的操作细节，可就用于采用包括输入装置406和组织阻抗模块502的外科器械来切割和凝固组织的过程进一步大致描述以上外科系统19,190的操作。尽管结合操作细节描述了特定方法，然而应当理解，所述过程仅提供如何通过外科系统19,190实施本文所述的一般功能性的示例。此外，除非另外指明，否则给定的方法不一定按照本文展现的次序执行。如在前所述，可采用输入装置406来为超声换能器50/刀79组件编程阶跃输出(例如，电流、频率)。
图14示出了用于对联接到外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法600的一种形式。本文所述的方法600以及其它方法、算法等中的任一个可以任何合适的方式发起。例如，本文所述的方法600和其它方法、算法等中的任一个可响应于通过钮、开关和/或脚踏板(包括(例如)本文所述的那些)中的任一个或组合提供的用户输入而发起。参照图1到图3和图6到图14，通过举例而非限制的方式，超声外科器械100,120可根据方法600操作，以在横切和密封血管之前将血管的内部肌肉层与外膜层分离。因此，在各种形式中，外科器械(例如，外科器械100,120)的端部执行器(例如，端部执行器81,810)可根据方法600驱动。发生器(例如，发生器30,500)联接到超声驱动系统。超声驱动系统包括联接到波导(例如，波导80)的超声换能器(例如，超声换能器50)。端部执行器81联接到波导80。超声驱动系统和端部执行器81能够以谐振频率(例如，55.5kHz)谐振。在一种形式中，在602，发生器30生成第一超声驱动信号。在604，超声换能器50响应于激活柄部组件(例如，柄部组件68)上的开关(例如，开关34)或连接到发生器30的脚踏开关(例如，脚踏开关434)而在第一周期通过第一超声驱动信号被致动。在第一周期过后，在606，发生器30生成第二超声驱动信号。在608，超声换能器50响应于激活柄部组件柄部组件68上的开关34或连接到发生器30的脚踏开关434而在第二周期通过第二超声驱动信号被致动。在相应的第一周期和第二周期中，所述第一驱动信号不同于所述第二驱动信号。在所述第一周期和第二周期中，所述第一驱动信号和第二驱动信号限定阶跃函数波形。
在一种形式中，发生器30生成第三超声驱动信号。在第三周期，超声换能器50通过第三超声驱动信号被致动。在第一周期、第二周期和第三周期中，第三驱动信号不同于第一驱动信号和第二驱动信号。第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号限定第一周期、第二周期和第三周期中的阶跃函数波形。在一种形式中，产生第一超声驱动信号、第二超声驱动信号和第三超声驱动信号的步骤包括：产生对应的第一驱动电流、第二驱动电流和第三驱动电流；以及在第一周期利用第一驱动电流致动超声换能器50，在第二周期利用第二驱动电流致动超声换能器50，并且在第三周期利用第三驱动电流致动超声换能器50。
在某些形式中，第一驱动电流、第二驱动电流和第三驱动电流可相对于彼此增大、减小或保持不变。例如，在某些形式中，第一驱动电流、第二驱动电流和第三驱动电流中的一些或全部相等。此外，在某些形式中，第一周期、第二周期和第三周期可采取任何合适的值，包括(例如)零点几秒、数分钟、数小时等。在一个示例性形式中，第一周期、第二周期和第三周期中的一些或全部可为55秒。
在一种形式中，发生器30在第一频率下产生第一超声驱动信号，所述第一频率不同于谐振频率。随后，在第一周期利用第一频率下的第一超声驱动信号致动超声换能器50。第一频率下的致动为端部执行器81提供第一水平的机械振动，其适于将第一组织与第二组织分离，例如以将血管的内部肌肉层与外膜层分离。发生器30生成处于谐振频率(例如，55.5kHz)下的第二超声驱动信号，并且在第一周期之后的第二周期利用谐振频率下的第二超声驱动信号致动超声换能器50。第二、谐振频率下的致动为端部执行器81提供第二水平的机械振动，其适于在第一组织(例如血管)一旦其与内部肌肉层分离时对其进行横切和密封。在一种形式中，在第一周期之后，谐振频率下的第二超声驱动信号由发生器30自动地生成。在一种形式中，第一频率与谐振频率基本上不同，并且第一周期小于约一秒。例如，在一种形式中，第一频率由以下公式定义：f1＝2*fo，其中f1是第一频率，并且fo是谐振频率。在另一形式中，第一频率由以下公式定义：f1＝fo/2，其中f1是第一频率，并且fo是谐振频率。还设想第一超声驱动信号、第二超声驱动信号和第三超声驱动信号用于以纵向、弯曲和扭转模式及其谐波激发超声换能器50的振动模式。
在一种形式中，发生器30监视超声驱动系统的可测量特性并基于所测量到的特性生成第一驱动信号和第二驱动信号中的任一个。例如，发生器30监视超声换能器50的阻抗Z。发生器30包括适于测量换能器50的阻抗的电路。例如，电流感测电路(例如，电流感测电路426)感测流过换能器50的电流，并且电压感测电路(例如，电压感测电路428)感测施加至换能器50的输出电压。多路复用器(例如，多路复用器430)将适当的模拟信号沿特定路线发送至模数转换器(例如，ADC 432)，ADC 432的数字输出被提供至处理器(例如，处理器400)。处理器400基于电流和电压的测量值计算换能器阻抗Z。
在一种形式中，发生器500包括用以测量接触端部执行器(例如，端部执行器810)的组织部分的阻抗的阻抗模块(例如，组织阻抗模块502)。阻抗模块502包括射频振荡器(例如，射频振荡器506)以生成亚治疗射频信号。亚治疗射频信号施加至形成激励电极的端部执行器810的刀(例如，刀79)部分。所述组织部分被抓紧在端部执行器810与夹持臂组件(例如，夹持臂组件451)和组织(例如，组织514)的阻抗的返回电极之间。随后，通过阻抗模块502的电压感测电路(例如，电压感测电路508)和电流感测电路(例如，电流感测电路510)测量组织阻抗。这些信号通过多路复用器430而被施加至ADC 432。ADC 432的数字输出被提供至处理器400，所述处理器基于通过组织的电流和施加至端部执行器810的刀79部分的电压的测量值来计算组织阻抗Zt。
图15A到图15C示出操作的逻辑流程图700,800,900的各种形式，以确定被超声外科器械操纵的组织的状态变化，并为用户提供反馈，以指示组织已经历这种状态变化或组织很可能已经历这种状态变化。操作700,800,900及其各种排列可用于其中监视组织状态的任何实施方式。例如，操作700,800,900等中的一个或多个可在外科系统在使用中时自动地执行。此外，操作700,800,900等可例如通过钮、开关和踏板等(例如，本文所述的钮、开关和踏板等)基于临床医生的输入而触发。如本文所用，当组织从其它组织或骨骼层上分离时，当组织被切割或横切时，当组织被凝固时等等，组织可经历状态的变化，同时被超声外科器械的端部执行器(例如，图1和图10所示的超声外科器械100,120的端部执行器81,810)操纵。组织状态的变化可基于组织分离事件发生的可能性进行确定。
在各种形式中，通过图9和图11所示的输出指示器412提供反馈。输出指示器412尤其适用于以下应用：其中被端部执行器81,810操纵的组织在用户的视野之外且当组织中发生状态变化时用户无法看见。根据参照逻辑流程图700,800,900所述的操作确定，输出指示器412与用户通信，以通知组织状态发生变化。如在前所述，输出指示器412能够向用户提供各种类型的反馈，包括但不限于视觉、听觉和/或触觉反馈，以提醒用户(例如，外科医生、临床医生)组织已发生组织的状态或条件变化。以举例而非限制的方式，如在前所述，视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置，包括白炽灯或LED、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。以举例而非限制的方式，听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、计算机化语音、通过声音/语音平台与计算机相互作用的VUI。通过举例而非限制的方式，触觉反馈包括通过容纳柄部组件68的器械提供的任何类型的振动反馈。组织状态的变化可如在前所述基于换能器和组织阻抗测量确定，或根据参照以下参照图15A到图15C中的逻辑流程图700,800,900所述的操作基于电压、电流和频率测量确定。
在一种形式中，逻辑流程图700,800,900可被实施为可执行模块(例如，算法)，所述模块包括要由发生器30,500的处理器400(图9、11、14)部分执行的计算机可读指令。在各种形式中，参照逻辑流程图700,800,900所述的操作可作为下列来实施：一个或多个软件部件，例如，程序、子程序、逻辑；一个或多个硬件部件，例如，处理器、DSP、PLD、ASIC、电路、寄存器；和/或软件与硬件的组合。在一种形式中，用于执行逻辑流程图700,800,900所述的操作的可执行指令可被存储在存储器中。当被执行时，所述指令使得处理器400根据逻辑流程图800和900中所述的操作确定组织状态的变化并通过输出指示器412为用户提供反馈。根据这种可执行指令，处理器400监视并评估可从发生器30,500获得的电压、电流和/或频率信号样本，并根据对这些信号样本的评估来确定组织状态是否发生变化。如以下的进一步描述，组织状态的变化可基于超声器械的类型和激发所述器械的功率电平来确定。响应于所述反馈，超声外科器械100,120的操作模式可由用户控制，或者可自动或半自动地被控制。
图15A示出确定组织状态的变化并相应地激活输出指示器412的一种形式的逻辑流程图700。现在参照图15A所示的逻辑流程图700以及图9所示的发生器30的驱动系统32，在702，驱动系统32的处理器400部分对发生器30的电压(v)、电流(i)和频率(f)信号进行采样。在所示形式中，在704，对频率和电压信号样本单独进行分析，以确定对应的频率拐点和/或电压降点。在其它形式中，除了电压和频率信号样本之外或取代电压信号样本，可独立分析电流信号样本。在706，当前频率信号样本提供至频率拐点分析模块，以确定组织状态的变化，如图15B中的逻辑流程图800所示。在708，当前电压信号样本提供至电压降点分析模块，以确定组织状态的变化，如图15C中的逻辑流程图900所示。
频率拐点分析模块和电压降点分析模块基于与特定超声器械类型和驱动器械的能量水平相关联的关联性经验数据来确定组织状态何时发生变化。在714，来自频率拐点分析模块的结果710以及来自电压降点分析模块的结果712被处理器400读取。处理器400在716确定频率拐点结果710和/或电压降点结果712是否指示组织状态的变化。如果结果710、714没有指示组织状态的变化，则处理器400继续沿着“否”分支到达702并从发生器30中读取附加的电压和频率信号样本。在分析过程中利用发生器电流的形式中，处理器400现在还将从发生器30读取附加的电流信号样本。如果结果710、714指示组织状态发生显著变化，则处理器400继续沿着“是”分支到达718，并激活输出指示器412。
如在前所述，输出指示器412可提供视觉、听觉和/或触觉反馈，以警告超声外科器械100,120的用户组织状态已发生变化。在各种形式中，响应于来自输出指示器412的反馈，发生器30,500的操作模式和/或超声器械100,120可以手动、自动或半自动方式控制。所述操作模式包括但不限于断开或关闭发生器30,500的输出功率，降低发生器30,500的输出功率，使发生器30,500的输出功率循环，脉冲调节发生器30,500的输出功率和/或从发生器30,500输出高功率短暂电涌。超声器械的响应于组织状态变化的操作模式可被选择成例如最小化例如夹持垫58(图1到图3)的端部执行器81,810的发热效果，以防止或最小化对外科器械100,120和/或周围组织的可能损坏。此种情况是有利的，这是因为当换能器50在端部执行器81,810的钳口之间没有物质的情况下被激活时会迅速地发热，这与例如在组织已基本上与端部执行器分离时发生组织状态变化的情形一样。
图15B是示出频率拐点分析模块的操作的一种形式的逻辑流程图800。在802，来自逻辑流程图700的706的频率样本被处理器400接收。在804，处理器400针对频率拐点分析计算指数加权移动平均值(EWMA)。计算EWMA以从频率样本中过滤掉来自发生器的噪声。根据频率移动平均值公式806和α值(α)808计算EWMA：
Stf＝αYtf+(1-α)Stf-1                (2)
其中：
Stf＝采样频率信号的当前移动平均值；
Stf-1＝采样频率信号的在前移动平均值；
α＝平滑因数；和
Ytf＝采样频率信号的当前数据点。
根据期望的滤波或平滑因数，α值808可从约0变化至约1，其中接近约0的小α值808提供大量的滤波或平滑，而接近约1的大α值808提供少量的滤波或平滑。α值808可基于超声器械类型和功率电平进行选择。在一种形式中，块804、806和808可被实施为可变数字低通滤波器810，其中α值808确定滤波器810的截止点。一旦频率样本被滤波，则在812处如下计算频率样本的斜率：
频率斜率＝差量f/差量t                 (3)
所计算的频率斜率数据点被提供至“慢速响应”移动平均值滤波器814，以计算针对频率斜率的EWMA移动平均值，从而进一步降低系统噪声。在一种形式中，“慢速响应”移动平均值滤波器814的实施可通过如下方式实现：根据频率斜率移动平均值公式820和α值(α')822在818计算针对频率斜率的EWMA：
S'tf＝α'Y'tf+(1-α')S'tf-1             (4)
其中：
S'tf＝采样频率信号的频率斜率的当前移动平均值；
S'tf-1＝采样频率信号的频率斜率的在前移动平均值；
α'＝平滑因数；和
Y'tf＝采样频率信号的当前斜率数据点。
如在前参照数字滤波块810所述，根据期望的滤波或平滑因数，α'值822从约0变化至约1，其中接近0的小α'值822提供大量的滤波或平滑，而接近1的大α'值822提供少量的滤波或平滑。α'值822可基于超声器械类型和功率电平进行选择。
所计算的频率斜率数据点被提供至“快速响应”滤波器816，以计算针对频率斜率的移动平均值。在824，“快速响应”滤波器816基于多个数据点826计算针对频率斜率的移动平均值。
在所示形式中，“慢速响应”移动平均值滤波器814的输出“斜率EWMA”被施加至加法器828的(+)输入，并且“快速响应”滤波器816的输出“斜率Avg”被施加至加法器828的(-)输入。加法器828计算“慢速响应”移动平均值滤波器814和“快速响应”滤波器816的输出之间的差值。这些输出之间的差值在830与预定极限832进行比较。极限832的确定是基于超声器械的类型和激活特定类型的超声器械的功率电平。极限832值可被预定和按照查找表等形式存储在存储器中。如果“斜率EWMA”和“斜率Avg”之间的差值不大于极限832，则处理器400沿着“否”分支继续并将值834返回至结果710块，以指示在采样频率信号中没有找到拐点，因此没有检测到组织状态的变化。然而，如果“斜率EWMA”和“斜率Avg”之间的差值大于极限832，则处理器400沿着“是”分支继续并确定找到频率拐点836，然后将点索引838返回至结果710块，以指示在采样的频率数据中发现拐点，因此检测到组织状态的变化。如在前参照图15A所述，如果发现频率拐点836，则在718(图15A)，处理器400激活组织状态指示器718中的变化。
图15C是示出电压降分析模块的操作的一种形式的逻辑流程图900。在902，来自逻辑流程图700的708的电压样本被处理器400接收。在904，处理器400针对电压降点分析计算指数加权移动平均值(EWMA)。计算EWMA以从电压样本中过滤掉来自发生器的噪声。根据电压移动平均值公式906和α值(α)908计算EWMA：
Stv＝αYtv+(1-α)Stv-1               (5)
其中：
Stv＝采样电压信号的当前移动平均值；
Stv-1＝采样电压信号的在前移动平均值；
α＝平滑因数；和
Ytv＝采样电压信号的电流数据点。
如在前所述，根据期望的滤波或平滑因数，α值908可从0变化至1，并可基于超声器械类型和功率电平进行选择。在一种形式中，区块904、906和908可被实施为可变数字低通滤波器910，其中α值908确定滤波器910的截止点。一旦电压样本被滤波，则在912中如下计算电压样本的斜率：
电压斜率＝差量v/差量t            (6)
所计算的电压斜率数据点提供至“慢速响应”移动平均值滤波器914，以计算针对电压斜率的EWMA移动平均值，从而进一步降低系统噪声。在一种形式中，“慢速响应”移动平均值滤波器914的实施可通过如下方式实现：根据电压斜率移动平均值公式920和α值(α')822在918中计算针对电压斜率的EWMA：
S'tv＝α'Y'tv+(1-α')S'tv-1               (7)
其中：
S'tv＝采样电压信号的电压斜率的电流移动平均值；
S'tv-1＝采样电压信号的电压斜率的在前移动平均值；
α'＝平滑因数；和
Y'tv＝采样电压信号的电流斜率数据点。
如在前参照数字滤波块910所述，根据期望的滤波或平滑因数，α'值922从约0变化至约1，其中接近约0的小α'值922提供大量的滤波或平滑，而接近约1的大α'值922提供少量的滤波或平滑。α'值922可基于超声器械类型和功率电平进行选择。
所计算的电压斜率数据点被提供至“快速响应”滤波器916，以计算针对电压斜率的移动平均值。在924，“快速响应”滤波器916基于多个数据点926计算针对电压斜率的移动平均值。
在所示形式中，“慢速响应”移动平均值滤波器914的输出“斜率EWMA”被施加至加法器928的(+)输入，并且“快速响应”滤波器916的输出“斜率Avg”被施加至加法器928的(-)输入。加法器928计算“慢速响应”移动平均值滤波器914和“快速响应”滤波器916的输出之间的差值。这些输出之间的差值在930与预定极限932进行比较。极限932基于超声器械的类型以及激活特定类型的超声器械的功率电平确定。极限932值可被预定以及按照查找表等形式存储在存储器中。如果“斜率EWMA”和“斜率Avg”之间的差值不大于极限932，则处理器400沿着“否”分支继续并在940使计数器复位为零，然后将值934返回至结果710块，以指示在采样电压信号中没有找到电压降点，因此没有检测到组织状态的变化。然而，如果“斜率EWMA”和“斜率Avg”之间的差值大于极限932，则处理器400沿着“是”分支继续并在942使计数器递增。在944，例如，处理器400确定计数器是否大于1或一些其它预定的阈值。换句话讲，处理器400采用了关于电压降点的至少两个数据点。如果计数器不大于阈值(例如，在所示形式中为1)，则处理器400继续沿着分支前进并将值934返回至结果710块，以指示在采样电压信号中没有找到电压降点，因此没有检测到组织状态的变化。如“否”果计数器大于阈值(例如，在所示形式中为1)，则处理器400继续沿着“是”分支前进并确定找到电压降点936，并将点索引938返回至结果712块，以指示在采样的电压信号中找到了电压降点，因此检测到了组织状态的变化。根据在前参照图15A所讨论，如果找到电压点836，则在718(图15A)，处理器400激活组织状态指示器718中的变化。
图16示出包括发生器1002以及可与其一起使用的各种外科器械1004,1006的外科系统1000的一种形式。图16A是图16的超声外科器械1004的图。发生器1002能够与外科装置一起使用。根据各种形式，发生器1002能够与不同类型的不同外科装置一起使用，所述外科装置包括例如超声装置1004和电外科或射频外科装置(例如射频装置1006)。尽管在图16所示的形式中，发生器1002被显示为与外科装置1004、1006分开，然而在一种形式中，发生器1002可与外科装置1004,1006中的任一个形成为一体，以形成一体式外科系统。发生器1002包括位于发生器1002控制台的前面板上的输入装置1045。输入装置1045可包括生成适于对发生器1002的操作进行编程的信号的任何合适的装置。
图17为图16所示外科系统1000的图。在各种形式中，发生器1002可包括诸如模块和/或区块的多个分开的功能性元件。不同的功能性元件或模块能够驱动不同种类的外科装置1004、1006。例如，超声发生器模块1008可驱动超声装置，例如超声装置1004。电外科/射频发生器模块1010可驱动电外科装置1006。例如，相应的模块1008、1010可生成用于驱动外科装置1004、1006的相应的驱动信号。在各种形式中，超声发生器模块1008和/或电外科/射频发生器模块1010各自可与发生器1002形成为一体。作为另外一种选择，模块1008、1010中的一个或多个可被设置成电耦合到发生器1002的单独的电路模块。(模块1008和1010以虚线显示以示出此部分。)此外，在一些形式中，电外科/射频发生器模块1010可与超声发生器模块1008形成为一体，或反之亦然。此外，在一些形式中，发生器1002可完全省去且模块1008,1010可由相应器械1004,1006内的处理器或其它硬件来执行。
根据所述形式，超声发生器模块1008可产生驱动信号或特定电压、电流和频率例如55,500周每秒(Hz)的信号。所述一个或多个驱动信号可被提供至超声装置1004、尤其是可例如如上所述进行操作的换能器1014。换能器1014和延伸穿过轴1015的波导(图16A中未示出的波导)可集体形成用于驱动端部执行器1026的超声刀1017的超声驱动系统。在一种形式中，发生器1002能够生成特定电压、电流和/或频率输出信号的驱动信号，所述驱动信号可阶跃或换句话讲修改为具有高分辨率、精度和再现性。
发生器1002可被激活以按任何合适的方式将驱动信号提供至换能器1014。例如，发生器1002可包括脚踏开关1020，所述脚踏开关通过脚踏开关缆线1022联接到发生器1002。临床医生可通过压下脚踏开关1020来激活换能器1014。此外，或作为脚踏开关1020的替代，超声装置1004的一些形式可利用定位于手持件上的一个或多个开关，当被激活时，所述一个或多个开关可使发生器1002激活换能器1014。在一种形式中，例如所述一个或多个开关可包括一对切换钮1036a,1036b(图16A)(例如)以确定装置1004的操作模式。当切换钮1036a被压下时，例如，超声发生器1002可提供最大驱动信号至换能器1014，从而使所述换能器产生最大超声能量输出。压下切换钮1036b可使超声发生器1002提供用户可选的驱动信号至换能器1014，从而使所述换能器产生小于最大值的超声能量输出。除此之外或作为另外一种选择，装置1004可包括第二开关(未示出)以(例如)指示用于对端部执行器1026的钳口进行操作的钳口闭合触发器的位置。此外，在一些形式中，超声发生器1002可基于钳口闭合触发器的位置被激活(例如，当临床医生压下钳口闭合触发器以闭合钳口时，可施加超声能量)。
除此之外或作为另外一种选择，所述一个或多个开关可包括切换钮1036c，当所述切换钮被压下时，会使发生器1002提供脉冲输出。脉冲例如可按任何合适的频率和分组提供。在某些形式中，例如，脉冲的功率电平可为与切换钮1036a、1036b相关联的功率电平(最大值、小于最大值)。
应当理解，装置1004可包括切换钮1036a,1036b,1036c的任意组合。例如，装置1004能够具有仅如下两个切换钮：切换钮1036a和切换钮1036c，切换钮1036a用于产生最大超声能量输出，并且切换钮1036c用于产生最大或小于最大功率电平的脉冲输出。以此方式，发生器1002的驱动信号输出构型可为5个连续信号和5或4或3或2或1个脉冲信号。在某些形式中，例如可基于发生器1002中的EEPROM设定和/或用户功率电平选择来控制特定的驱动信号构型。
在某些形式中，可提供双位开关来替代切换钮1036c。例如，装置1004可包括用于产生最大功率电平的连续输出的切换钮1036a和双位切换钮1036b。在第一止动位置中，切换钮1036b可产生小于最大功率电平的连续输出，并且在第二止动位置中，切换钮1036b可产生脉冲输出(例如，根据EEPROM设定而定，具有最大功率电平或小于最大功率电平)。
根据所述形式，电外科/射频发生器模块1010可生成驱动信号或具有足以使用射频(RF)来执行双极性电外科手术的输出功率的信号。在双极性电外科应用中，例如驱动信号可被提供至例如电外科装置1006的电极。因此，发生器1002能够通过将足以处理组织(例如，凝固、烧灼、组织焊接)的电能施加到组织而达到治疗目的。
发生器1002可包括例如位于所述发生器控制台前面板上的输入装置1045(图16)。输入装置1045可包括生成适于对发生器1002的操作进行编程的信号的任何合适的装置。在操作中，用户可使用输入装置1045对发生器1002的操作进行编程或以其它方式进行控制。输入装置1045可包括生成可由发生器(例如，由包含在发生器中的一个或多个处理器)用来控制发生器1002的操作(例如，超声发生器模块1008和/或电外科/射频发生器模块1010的操作)的信号的任何合适的装置。在各种形式中，输入装置1045包括钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏显示器、指点装置中的一种或多种，所述输入装置远程连接到通用或专用计算机。在其它形式中，输入装置1045例如可包括合适的用户界面，例如显示于触摸屏显示器上的一个或多个用户界面屏幕。因此，通过输入装置1045，用户例如可设定或编程发生器的各种操作参数，例如超声发生器模块1008和/或电外科/射频发生器模块1010所生成的驱动信号或信号的电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)。
发生器1002也可包括例如位于发生器1002控制台的前面板上的输出装置1047(图16)，诸如输出指示器。输出装置1047包括一个或多个用于为用户提供感观反馈的装置。此类装置例如可包括视觉反馈装置(例如，视觉反馈装置可包括白炽灯、发光二极管(LED)、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、条形图显示器、数字字母混合显示器、LCD显示屏幕、LED指示器)、听觉反馈装置(例如，听觉反馈装置可包括扬声器、蜂鸣器、可听见的计算机产生的音调、经计算机处理的语言、通过语音/语言平台与计算机相互作用的语音用户界面(VUI))或触觉反馈装置(例如，触觉反馈装置包括任何类型的振动反馈、触觉致动器)。
尽管可通过举例说明发生器1002的某些模块和/或块，但可理解，可使用更多或更少的模块和/或块，并仍在所述形式的范围内。此外，尽管各种形式可按照模块和/或区块的形式描述以有利于说明，然而这些模块和/或区块可通过一个或多个硬件部件和/或软件部件和/或硬件部件和软件部件的组合加以实施，所述硬件部件为例如处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器，所述软件部件为例如程序、子程序、逻辑。此外，在一些形式中，本文所述的各种模块可利用定位于器械100,120,1004,1006内的类似硬件来实施(即，可省去发生器30,50,1002)。
在一种形式中，超声发生器驱动模块1008和电外科/射频驱动模块1010可包括作为固件、软件、硬件或它们的任意组合来实施的一个或多个嵌入式应用程序。模块1008、1010可包括各种可执行模块，例如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。所述固件可存储在非易失性存储器(NVM)，例如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器中。在各种具体实施中，将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其它类型的存储器，包括例如可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或电池支持的随机存取存储器(RAM)，例如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM)。
在一种形式中，模块1008,1010包括硬件部件，所述硬件部件作为用于执行程序指令的处理器来实施，以用于监视装置1004,1006的各种可测量特性并生成用于操作装置1004,1006的对应输出控制信号。在其中发生器1002与装置1004结合使用的形式中，输出控制信号可以切割和/或凝固操作模式驱动超声换能器1014。装置1004和/或组织的电特性可被测量并用于控制发生器1002的操作方面和/或作为反馈被提供给用户。在其中发生器1002与装置1006结合使用的形式中，输出控制信号可以切割、凝固和/或脱水模式将电能(例如射频能)提供至端部执行器1032。装置1006和/或组织的电特性可被测量并用于控制发生器1002的操作方面和/或为用户提供反馈。在各种形式中，如在前所述，硬件部件可作为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器来实施。在一种形式中，处理器能够存储和执行计算机软件程序指令，以生成用于驱动装置1004,1006的各种部件(例如超声换能器1014和端部执行器1026、1032)的阶跃函数输出信号。
图18示出根据一种形式的超声换能器例如超声换能器1014的等效电路1050。电路1050包括第一“动态”支路和第二电容支路，所述第一“动态”支路具有串联连接并限定谐振器的机电性能的电感Ls、电阻Rs和电容Cs，并且第二电容支路具有静电容Co。驱动电流Ig可在驱动电压Vg下从发生器接收，其中动态电流Im流过第一支路，并且电流Ig–Im流过电容支路。可通过合适地控制Ig和Vg来实现对超声换能器的机电性能的控制。如上所述，常规发生器架构可包括调谐电感器Lt(在图18中以虚线显示)，以用于在并联谐振电路中将静电容Co调谐成谐振频率，使得基本上所有发生器的电流输出Ig全部流过动态支路。以此方式，通过控制发生器电流输出Ig来实现对动态支路电流Im的控制。然而，调谐电感器Lt对超声换能器的静电容Co是特定的，并且具有不同静电容的不同超声换能器需要不同的调谐电感器Lt。此外，因为调谐电感器Lt与静电容Co在单谐振频率下的标称值相匹配，所以仅在所述频率下才能确保对动态分支电流Im的精确控制，并且当频率随着换能器温度向下偏置时，对动态支路电流的精确控制会折中。
发生器1002的形式并不依赖于调谐电感器Lt来监视动态支路电流Im。相反，发生器1002可在对用于特定超声外科装置1004的功率的应用(连同驱动信号电压和电流反馈数据)之间使用静电容Co的测量值，以在动态行进的基础上(例如，实时)确定动态支路电流Im的值。因此，发生器1002的这些形式能够提供虚拟调谐，以模拟被调谐的系统或在任何频率下的任何静电容Co值进行谐振，而非仅静电容Co的标称值所指示的单谐振频率。
图19是发生器1002的一种形式的简化方框图，所述发生器如上所述除提供其它有益效果之外还提供无电感器调谐。发生器1002的其它细节在共同分配并同时提交的题为“Surgical Generator For Ultrasonic And ElectrosurgicalDevices”且代理档案号为END6673USNP/100558的美国专利申请中有所描述，所述专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。参照图19，发生器1002可包括患者隔离台1052，所述患者隔离台通过功率变压器1056与非隔离台1054通信。功率变压器1056的次线圈1058包含在隔离台1052中并可包括分接构型(例如，中心分接或非中心分接构型)来限定驱动信号输出1060a、1060b、1060c，以将驱动信号输出至不同外科装置(例如，超声外科装置1004和电外科装置1006)。具体而言，驱动信号输出1060a,1060c可将超声驱动信号(例如，420V RMS驱动信号)输出至超声外科装置1004，并且驱动信号输出1060b，1060c可将电外科驱动信号(例如，100V RMS驱动信号)输出至电外科装置1006，其中输出1060b对应于功率变压器1056的中心抽头。
在某些形式中，超声驱动信号和电外科驱动信号可同时提供至不同的外科器械和/或具有将超声能和电外科能两者传递至组织的能力的单个外科器械。这样一种外科器械的一个示例性形式的刀79和夹持臂组件415的示例在上文结合图13提供。应当理解，提供至专用电外科器械和/或提供至组合超声/电外科器械的电外科信号可为治疗电平信号或亚治疗电平信号。
非隔离台1054可包括功率放大器1062，所述功率放大器具有连接到功率变压器1056的主线圈1064的输出。在某些形式中，功率放大器1062可包括推挽放大器。例如，非隔离台1054还可包括逻辑装置1066，以用于对数字/模拟转换器(DAC)1068提供数字输出，而所述数字/模拟转换器(DAC)又将对应的模拟信号提供至功率放大器1062的输入。在某些形式中，例如除其它逻辑电路之外，逻辑装置1066可包括可编程的门阵列(PGA)、现场可编程的门阵列(FPGA)、可编程的逻辑装置(PLD)。因此，通过DAC 1068控制功率放大器1062的输入，逻辑装置1066可控制在驱动信号输出1060a、1060b、1060c处出现的驱动信号的多个参数(例如，频率、波形形状、波形振幅)中的任一个。在某些形式中，如下所述，逻辑装置1066结合处理器(例如，以下所述的数字信号处理器)可实施多个基于数字信号处理(DSP)的算法和/或其它控制算法，以控制发生器1002所输出的驱动信号的参数。
可通过开关模式调节器1070将功率提供至功率放大器1062的功率轨。在某些形式中，开关模式调节器1070例如可包括可调式降压调节器。例如，非隔离台1054还可包括第一处理器1074，在一种形式中，所述第一处理器可包括DSP处理器，例如可从位于Norwood,MA的Analog Devices公司购得的Analog Devices ADSP-21469SHARC DSP，但可在各种形式中采用任何合适的处理器。在某些形式中，处理器1074可响应于由DSP处理器1074通过模拟/数字转换器(ADC)1076从功率放大器1062接收的电压反馈数据来控制开关模式功率转换器1070的操作。在一种形式中，例如，DSP处理器1074可通过ADC 1076接收由功率放大器1062放大的信号(例如，射频信号)的波形包络作为输入。随后，DSP处理器1074可控制开关模式调节器1070(例如，通过脉宽调制(PWM)输出)，使得被提供至功率放大器1062的干线电压跟踪经放大信号的波形包络。通过基于波形包络以动态方式调制功率放大器1062的干线电压，功率放大器1062的效率相对于固定干线电压放大器方案可显著升高。
在某些形式中，逻辑装置1066结合DSP处理器1074可实施直接数字合成器(DDS)控制方案，以控制发生器1002所输出驱动信号的波形形状、频率和/或振幅。在一种形式中，例如逻辑装置1066可通过召回存储于动态更新的查找表(LUT)(例如RAM LUT)中的波形样本来实施DDS控制算法，所述动态更新的查找表可被嵌入FPGA中。此种控制算法尤其适用于其中可通过处于谐振频率下的完全正弦电流驱动超声换能器(例如超声换能器1014)的超声应用。因为其它频率可激发寄生谐振，所以最小化或减小动态支路电流的总畸变可相应地最小化或减小不可取的谐振效应。因为发生器1002所输出的驱动信号的波形形状受输出驱动电路(例如，功率变压器1056、功率放大器1062)中所存在的各种畸变源的影响，所以基于驱动信号的电压和电流反馈数据可被输入至算法(例如由DSP处理器1074实施的误差控制算法)中，所述算法通过适当地以动态行进方式(例如，实时)使存储于LUT中的波形样本预先畸变或修改来补偿畸变。在一种形式中，对LUT样本所施加的预先畸变量或程度可根据所计算的动态支路电流与期望的电流波形形状之间的误差而定，其中所述误差可基于逐一样本地确定。以此方式，预先畸变的LUT样本在通过驱动电路被处理时，可使动态支路驱动信号具有期望的波形形状(例如，正弦形状)，以最佳地驱动超声换能器。因此，在此类形式中，当考虑到畸变效应时，LUT波形样本将不呈现驱动信号的期望波形形状，而是呈现要求最终产生动态支路驱动信号的期望波形形状的波形形状。
非隔离台1054还可包括ADC 1078和ADC 1080，所述ADC 1078和ADC1080通过相应的隔绝变压器1082、1084联接到功率变压器1056的输出，以分别用于对发生器1002所输出的驱动信号的电压和电流进行采样。在某些形式中，ADC 1078、1080能够以高速(例如，80MSPS)进行采样，以能够对驱动信号进行过采样。在一种形式中，例如ADC 1078,1080的采样速度可实现驱动信号的约200x(根据频率而定)的过采样。在某些形式中，可通过令单个ADC通过二路式多路复用器接收输入电压和电流信号来执行ADC 1078,1080的采样操作。通过在发生器1002的形式中使用高速采样，除可实现其它事物之外，还可实现对流过动态支路的复杂电流的计算(这在某些形式中可用于实施上述基于DDS的波形形状控制)、对采样信号进行精确的数字滤波、以及以高精度计算实际功耗。ADC 1078,1080所输出的电压和电流反馈数据可由逻辑装置1066接收及处理(例如，FIFO缓冲、多路复用)并被存储于数据存储器中，以供例如DSP处理器1074后续取回。如上所述，电压和电流反馈数据可用作算法的输入，以用于以动态行进方式使LUT波形样本预先畸变或修改。在某些形式中，当采集到电压和电流反馈数据对时，可能需要基于由逻辑装置1066输出的对应LUT样本或换句话讲与所述对应LUT样本相关联，为每一所存储的电压和电流反馈数据对进行编索引。以此种方式使LUT样本与电压和电流反馈数据同步有助于预先畸变算法的稳定性和时序准确。
在某些形式中，可使用电压和电流反馈数据来控制驱动信号的频率和/或振幅(例如，电流振幅)。在一种形式中，例如，可使用电压和电流反馈数据来确定阻抗相位。随后，可控制驱动信号的频率以最小化或减小所确定阻抗相位与阻抗相位设定点(例如，0°)之间的差值，从而最小化或减小谐波畸变的影响，并相应地提高阻抗相位测量精确度。相位阻抗和频率控制信号的确定可在DSP处理器1074中实现，例如，其中频率控制信号作为输入被提供至逻辑装置1066所实施的DDS控制算法。
在另一形式中，例如可监视电流反馈数据，以便将驱动信号的电流振幅保持在电流振幅设定点。电流振幅设定点可直接指定或基于特定的电压振幅和功率设定点而间接地确定。在某些形式中，例如可通过处理器1074中的控制算法(例如，PID控制算法)来实现对电流振幅的控制。控制算法为适当控制驱动信号的电流振幅而控制的变量例如可包括：通过DAC 1086对存储于逻辑装置1066中的LUT波形样本和/或DAC 1086(其为功率放大器1062提供输入)的足尺输出电压进行标度。
非隔离台1054还可包括第二处理器1090，以用于除别的之外还提供用户界面(UI)功能。在一种形式中，UI处理器1090可包括例如购自位于SanJose,CA的Atmel Corporation的具有ARM 926EJ-S核的Atmel AT91SAM9263处理器。UI处理器1090所支持的UI功能的示例可包括听觉和视觉用户反馈、与外围装置(例如通过通用串行总线(USB)接口)的通信、与脚踏开关1020的通信、与输入装置1009(例如，触摸屏显示器)的通信、以及与输出装置1047(例如，扬声器)的通信。UI处理器1090可与处理器1074和逻辑装置1066(例如，通过串行外围接口(SPI)总线)通信。尽管UI处理器1090可主要支持UI功能，然而在某些形式中，其也可与DSP处理器1074配合以减缓风险。例如，UI处理器1090可被编程为监视用户输入和/或其它输入(例如，触摸屏输入、脚踏开关1020输入(图17)、温度传感器输入)的各个方面并且可在检测到错误条件时禁用发生器1002的驱动输出。
在某些形式中，例如DSP处理器1074与UI处理器1090两者可确定并监视发生器1002的操作状态。对于DSP处理器1074，发生器1002的操作状态例如可指示DSP处理器1074实施的是哪些控制和/或诊断过程。对于UI处理器1090，发生器1002的操作状态例如可指示：用户界面的哪些元素(例如，显示屏、声音)可呈现给用户。相应的DSP处理器1074和UI处理器1090可独立地保持发生器1002的当前操作状态并识别和评估当前操作状态的可能转变。DSP处理器1074可用作此关系中的主体并确定何时会发生操作状态间的转变。UI处理器1090可注意到操作状态间的有效转变并可证实特定的转变是否适当。例如，当DSP处理器1074命令UI处理器1090转变至特定状态时，UI处理器1090可证实所要求的转变是有效的。如果UI处理器1090确定所要求的状态间转变是无效的，则UI处理器1090可使发生器1002进入无效模式。
非隔离台1054还可包括控制器1096，以用于监视输入装置1045(例如，用于接通和断开发生器1002的电容触摸传感器、电容触摸屏)。在某些形式中，控制器1096可包括至少一个处理器和/或与UI处理器1090通信的其它控制装置。在一种形式中，例如控制器1096可包括处理器(例如，可从Atmel购得的Mega1688位元控制器)，所述处理器能够监视通过一个或多个电容触摸传感器提供的用户输入。在一种形式中，控制器1096可包括触摸屏控制器(例如可从Atmel购得的QT5480触摸屏控制器)，以控制和管理从电容触摸屏对触摸数据的采集。
在某些形式中，当发生器1002处于“功率关”状态时，控制器1096可继续接收操作功率(例如，通过来自发生器1002的功率源的线，诸如以下所述的功率源2011)。以此方式，控制器196可继续监视输入装置1045(例如，位于发生器1002的前面板上的电容触摸传感器)，以用于接通和断开发生器1002。当发生器1002处于功率关状态时，如果检测到用户“接通/断开”输入装置1045的激活，则控制器1096可激活功率源(例如，启用功率源2011的一个或多个DC/DC电压转换器2013的操作)。控制器1096可因此开始使发生器1002转变至“功率开”状态的序列。相反，当发生器1002处于功率开状态时，如果检测到“接通/断开”输入装置1045的激活，则控制器1096可开始使发生器1002转变至功率关状态的序列。在某些形式中，例如控制器1096可向处理器1090报告“接通/断开”输入装置1045的激活，所述处理器又会实施所需的过程序列以使发生器1002转变至功率关状态。在此类形式中，控制器196可能不具有在建立起功率开状态之后从发生器1002移除功率的独立能力。
在某些形式中，控制器1096可使发生器1002提供听觉或其它感观反馈，以警示用户功率开或功率关序列已开始。可在功率开或功率关序列开始时以及在与序列相关联的其它过程开始之前提供此类警示。
在某些形式中，隔离台1052可包括器械接口电路1098，例如以在外科装置的控制电路(例如，包括手持件开关的控制电路)与非隔离台1054的部件(诸如(例如)可编程逻辑装置1066、DSP处理器1074和/或UI处理器190)之间提供通信界面。器械接口电路1098可通过通信连接装置与非隔离台1054的部件交换信息，所述通信连接装置在台1052、1054之间保持合适程度的电绝缘，并例如为基于红外(IR)的通信连接装置。例如，可使用由隔绝变压器提供动力的低跌落电压调节器为器械接口电路1098提供动力，所述隔绝变压器从非隔离台1054被驱动。
在一种形式中，器械接口电路198可包括与信号调节电路2002通信的逻辑装置2000(例如，逻辑电路、可编程逻辑电路、PGA、FPGA、PLD)。信号调节电路2002能够从逻辑电路2000接收周期性信号(例如，2kHz的方波)，以生成具有相同频率的双极性询问信号。例如，可使用由差分放大器馈送的双极性电流源生成询问信号。询问信号可被发送至外科装置控制电路(例如，通过使用将发生器102连接到外科装置的缆线中的导电对)并被监视，以确定控制电路的状态或构型。控制电路可包括多个开关、电阻器和/或二极管，以修改询问信号的一个或多个特性(例如，振幅、校正)，使得可基于所述一个或多个特性唯一地辨别控制电路的状态或构型。在一种形式中，例如信号调节电路2002可包括ADC，以用于产生由于询问信号通过控制电路而出现在控制电路输入上的电压信号的样本。随后，逻辑装置2000(或非隔离台1054的部件)可基于ADC样本来确定控制电路的状态或构型。
在一种形式中，器械接口电路1098可包括第一数据电路接口2004，以实现逻辑电路2000(或器械接口电路1098的其它元件)与设置于外科装置中或以其它方式与外科装置相关联的第一数据电路之间的信息交换。在某些形式中，例如，第一数据电路2006(图16A)可设置于整体地附接到外科装置手持件的缆线中，或设置于用于使特定的外科装置类型或模型与发生器1002交接的适配器中。数据电路2006可以任何合适的方式实施且可根据包括(例如)本文参照电路6006所述的任何合适的协议与发生器通信。在某些形式中，第一数据电路可包括非易失性存储装置，例如电可擦除的可编程的只读存储器(EEPROM)装置。在某些形式中，再次参见图19，第一数据电路接口2004可与逻辑装置2000分开地实施并包括合适的电路(例如，离散的逻辑装置、处理器)，以实现可编程逻辑装置2000与第一数据电路之间的通信。在其它形式中，第一数据电路接口2004可与逻辑装置2000形成一体。
在某些形式中，第一数据电路2006可存储与相关联的特定外科装置相关的信息。此类信息例如可包括型号、序号、其中使用外科装置的操作数目和/或任何其它类型的信息。此种信息可被器械接口电路1098(例如，通过逻辑装置2000)读取、被传输至非隔离台1054的部件(例如，至逻辑装置1066、DSP处理器1074和/或UI处理器1090)，以通过输出装置1047呈现给用户和/或控制发生器1002的功能或操作。另外，任何类型的信息均可通过第一数据电路接口2004(例如，使用逻辑装置2000)被发送至第一数据电路2006以存储于其中。此类信息例如可包括其中使用外科装置的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。
如在前所述，外科器械可从手持件拆卸(例如，器械1024可从手持件1014拆卸)以促进器械可互换性和/或可任意处置性。在此类情形中，常规发生器的识别所使用特定器械构型和相应地优化控制和诊断过程的能力可受限。然而，从兼容性角度来看，通过对外科装置器械添加可读数据电路来解决此问题是有问题的。例如，设计外科装置来保持与缺少必备数据读取功能的发生器的向后兼容可能由于例如不同的信号方案、设计复杂性和成本而不切实际。本文所述器械的形式通过使用数据电路来解决这些问题，所述数据电路可经济地实施于现有外科器械中并具有最小的设计变化，以保持外科装置与电流发生器平台的兼容性。
另外，发生器1002的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如，发生器1002能够与外科装置的器械(例如，器械1024)中所包含的第二数据电路2007进行通信(图16A)。在一些形式中，第二数据电路2007可以类似于本文所述的数据电路6006的方式实施。器械接口电路1098可包括用于实现此种通信的第二数据电路接口2010。在一种形式中，第二数据电路接口2010可包括三态数字接口，然而也可使用其它接口。在某些形式中，第二数据电路通常可为用于传输和/或接收数据的任何电路。在一种形式中，例如第二数据电路可存储与相关联的特定外科器械相关的信息。此类信息例如可包括型号、序列号、其中使用外科器械的操作数目和/或任何其它类型的信息。在一些形式中，第二数据电路2007可存储关于相关联换能器1014、端部执行器1026或超声驱动系统的电性能和/或超声性能的信息。例如，第一数据电路2006可指示老化频率斜率，如本文所述。除此之外或作为另外一种选择，任何类型的信息均可通过第二数据电路接口2010(例如，使用逻辑装置2000)被发送至第二数据电路以存储于其中。此类信息例如可包括其中使用外科器械的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中，第二数据电路可传输由一个或多个传感器(例如，基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中，第二数据电路可从发生器1002接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如，LED指示或其它可视指示)。
在某些形式中，第二数据电路和第二数据电路接口2010能够使得可实现逻辑装置2000与第二数据电路之间的通信而无需提供用于此目的的附加导体(例如，用于将手持件连接到发生器1002的缆线的专用导体)。在一种形式中，例如可使用实施于现有缆线(例如，用于将询问信号从信号调节电路2002传输至手持件中的控制电路的其中一个导体)上的单总线通信方案而使信息以通信方式到达和离开第二数据电路。以此方式，可最小化或减少原本可能必要的外科装置的设计变化或修改。此外，因为在共用物理通道上实施的不同类型的通信可为频带分离的，所以第二数据电路的存在对于不具有必备数据读取功能的发生器而言可为“隐形的”，因此能够实现外科装置器械的向后兼容性。
在某些形式中，隔离台1052可包括至少一个阻挡电容器2096-1，所述至少一个阻挡电容器2096-1连接到驱动信号输出1060b以防止DC电流流向患者。例如，可要求信号阻挡电容器符合医疗规则或标准。尽管相对而言单电容器设计中很少出现错误，然而此类错误可造成不良后果。在一种形式中，可设置有与阻挡电容器2096-1串联的第二阻挡电容器2096-2，其中例如通过ADC 2098来监视从阻挡电容器2096-1与2096-2之间的点发生的电流泄漏，以对泄漏电流所感应的电压进行采样。这些样本例如可由逻辑电路2000接收。基于泄漏电流的变化(如图19的形式中的电压样本所指示)，发生器1002可确定阻挡电容器2096-1,2096-2中的至少一个何时出现故障。因此，图19的形式提供相对于具有单个故障点的单个电容器设计的优势。
在某些形式中，非隔离台1054可包括功率源2011，以用于在适当的电压和电流下输出DC功率。功率源可包括例如400W的功率源以用于输出48VDC的系统电压。功率源2011还可包括一个或多个DC/DC电压转换器2013，所述一个或多个DC/DC电压转换器用于接收功率源的输出以在发生器1002的各种部件所需的电压和电流下产生DC输出。如以上结合控制器1096所述，当控制器1096检测到用户“接通/断开”输入装置1045的激活时，DC/DC电压转换器2013中的一个或多个可从控制器1096接收输入，以启用DC/DC电压转换器2013的操作或将DC/DC电压转换器2013激活。
已描述了外科系统19(图1),190(图10),1000(图16)的各种形式的操作细节，可就采用包括输入装置406,1045和发生器1002的外科器械来切割和凝固组织的过程进一步大体描述以上外科系统19，190，1000的操作。尽管结合操作细节描述了特定过程，然而应当理解，所述过程仅提供如何通过外科系统19,190,1000中的任一个实施本文所述的一般功能性的示例。此外，除非另外指明，否则给定的方法不一定按照本文展现的次序执行。如在前所述，可采用输入装置406,1045中的任一个来编程外科装置100(图1),120(图10),1002(图16),1006(图16)的输出(例如，阻抗、电流、电压、频率)。
图20到图22示出与组织算法相关的1200,1300,1400的逻辑流程图的各种形式，所述组织算法用于检测何时对超声端部执行器1026的刀进行快速加热并提供生成视觉、听觉和/或触觉反馈和/或改变器械和/或发生器的操作模式的机会。例如，可通过输出指示器412(图9、11)和/或输出装置1047(图16)来提供反馈(例如，对功率输出的通知、调制和/或对内容的显示)。根据本公开，当使用多个参考编号来描述诸如“超声外科器械100,120,1004”的元件时，应当理解对诸如(例如)“超声外科器械100”、或“超声外科器械120”、或“超声外科器械1004”的元件中的任一个的引用。然而，应了解，本文所述的算法中的任一个均适于与本文所述的器械100,120,1004中的任一个一起执行。
在各种形式中，可通过图9和图11所示的输出指示器412或图16中的输出装置1047提供反馈。这些反馈装置(例如，输出指示器412、输出装置1047)尤其适用于其中由端部执行器81(图1),810(图10),1026(图16)操纵的组织在用户的视野之外且当组织中发生状态变化时用户无法看到的应用。反馈装置与用户通信以告知用户，根据参照与相应组织算法相关的逻辑流程图700,800,900、1200,1300,1400所述的操作所确定，已发生组织状态变化。反馈装置能够根据组织的当前状态或条件来提供各种类型的反馈。可根据例如参照上文结合图15A到图15C所述逻辑流程图700,800,900和下文结合图20到图22所述逻辑流程图1200,1300,1400以及本文所述各种其它逻辑流程图所述的操作、基于换能器和/或组织测量值来确定组织的状态变化，所述换能器和/或组织测量值是基于电压、电流和频率测量值。
在一种形式中，逻辑流程图1200,1300,1400可被实施为可执行模块(例如，算法)，所述模块包括要由发生器30,500或发生器1002(图16、17、19)的处理器400(图9、11、14)部分执行的计算机可读指令。在各种形式中，参照逻辑流程图1200,1300,1400所述的操作可作为下列来实施：一个或多于一个软件部件，例如，程序、子程序、逻辑；一个或多于一个硬件部件，例如处理器、DSP、PLD、PGA、FPGA、ASIC、电路、逻辑电路、寄存器；和/或软件与硬件的组合。在一种形式中，用于执行逻辑流程图1200,1300,1400所述的操作的可执行指令可被存储在存储器中。指令在被执行时会使处理器400、DSP处理器1074(图19)或逻辑装置1066(图19)根据逻辑流程图1200、1300和1400中所述的操作确定组织状态的变化并通过输出指示器412(图9、11)或输出指示器1047(图16、17)向用户提供反馈。根据这些可执行指令，处理器400、DSP处理器1074和/或逻辑装置1066监视并评估可从发生器30,500,1002获得的电压、电流和/或频率信号样本并根据对这些信号样本的评估来判断是否发生组织状态变化。如以下的进一步描述，组织状态的变化可基于超声器械的类型和激发所述器械的功率电平来确定。响应于所述反馈，超声外科器械100，120，1004中任一个的操作模式可由用户控制，或者可自动或半自动地被控制。
现在将结合由对应的发生器30(图1),500(图10),1002(图17)驱动的超声外科器械100,120,1004中的任一个来描述通过逻辑流程图1200,1300,1400表示的组织算法的简要总结。在一个方面，组织算法检测超声端部执行器81(图1),810(图10),1026(图17)的刀部分的温度(以及因此发生的谐振)何时快速改变(最感兴趣的是增大的改变)。对于夹持或剪刀型器械，当很少甚至没有组织、组织碎屑、或流体邻近刀且刀抵靠夹持臂、夹持垫或其它合适的组织偏置构件而被激活时，除其它之外，此种改变还可对应于共同的临床场景。对于其中使用具有或不具有夹持臂和相关联机构的器械来对组织进行作用的非夹持型应用，此种改变对应于发生快速发热的条件(例如，当刀抵靠骨或其它硬的材料被激活时，或当使用过大的力将刀联接到靶组织时)。这些是例证性情形；可设想其中可发生快速刀发热并且此处所述的此类组织算法有利的其它临床场景。
逻辑流程图1200,1300,1400所代表的组织算法以及本文所述算法中的任一个可结合以下中的任一个采用：本文所述的发生器30,500,1002；和其它合适的发生器，例如可购自Ethicon Endo-Surgery,Inc(Cincinnati,Ohio)的GEN 04、GEN 11发生器；以及可支持本文所公开的算法或技术的相关装置、系统。因此，在结合流程图1200,1300,1400描述组织算法时，参照结合对应的图1到图9、图10到图13和图16到图19所述的发生器30,500,1002。
因此，现在参照图1到图14，超声外科器械100,120,1004中的任一个的刀/手持件谐振系统的频率均取决于温度。例如，当超声剪刀型端部执行器切穿组织的被夹持部分时，刀会加热并切薄组织，直到其最终切穿组织为止。此时，刀抵靠组织垫而停留，如果两者之间保持有夹持压力，则刀与垫界面会通过刀相对于垫的机械或振动运动来消耗功率。当垫材料完全绝缘时，“保存”在接口处的功率会被大量地传导至刀尖端中。此种热能改变刀尖端的刚度，并且系统谐振会由于这些局部(至尖端)的条件而相应地改变。发生器30,500,1002跟踪此种谐振。剪刀示例示出使用算法的一种场景。其它的场景为使用夹持臂闭合的剪切装置进行回切、刀切割结实的或硬的组织、或其中已知需要刀端部执行器的热状态的任何场景。现在结合图20到图22中的逻辑流程图1200,1300,1400描述对此种谐振追踪以及因此对刀尖端热状态施加逻辑的组织算法。
另外，通过使用本文所述包括对应发生器30,500,1002的超声手术器械100，120，1004中的任一个所获得的数据，结合逻辑流程图1200,1300,1400所述的组织算法的说明可带有例证性示例。
结合逻辑流程图1200,1300,1400所述的组织算法依赖于对电驱动信号、尤其是与驱动信号的谐振频率相关的电驱动信号的监视。算法监视谐振频率及其随时间的变化(即，频率相对于时间的一阶导数)。在本公开通篇中，此种随时间的频率变化被称为频率斜率。通过以下方式在局部计算(根据时间透视图)频率斜率：计算相邻(或相对接近)的数据点的频率变化并以对应的时间变化进行划分。由于信号瞬变，可采用平均或多种适用的滤波或平滑技术中的任一种(使得可更容易地识别趋势并迅速防止接通/断开条件集合)。图62、63、64所示的数据图示出对频率斜率的计算以及对平均技术(例如，指数加权移动平均方法或EWMA)的使用，以获得可用于控制/监视的频率斜率值。频率斜率的其它说明可包括但不限于“频率的一阶导数”和“频率相对于时间的变化”。
图20是组织算法的逻辑流程图1200，其可在发生器30,500,1002和/或器械的车载发生器或控制电路的一种形式中实施。在大体水平上，结合逻辑流程图1200所述的组织算法针对与所关注事件(例如，超声器械的刀迅速发热)相关的逻辑条件集合实时评估电信号。因此，发生器30,500,1002确定何时发生逻辑条件集合并触发对应的响应集合。术语“条件集合”和“响应集合”定义如下：
(1)条件集合–实时监视电信号的逻辑条件集合。
(2)响应集合–发生器30,500,1002系统对已满足的条件集协作出的一个或多个响应。
在1202处，发生器30,500,1002以准备就绪的状态被放置成超声驱动模式。
在1204处，发生器30,500,1002在预定的功率电平N下被激活。当用户激活外科系统19,190,1000时，对应的发生器30,500,1002通过以下方式进行响应：查找外科系统19,190,1000谐振，并随后使对端部执行器81,810、1026的输出斜升至所命令功率电平的目标水平。
在1206处，组织算法通过确定何时启用至少一个条件集合/响应集合标记来判断与组织算法相关联的参数是否在使用中。当未启用此类标记时，算法沿“否”路径继续进行，其中在1208处外科系统19,190,1000以正常的超声模式操作，并且在1210处，当组织手术完成时对应的发生器30,500,1002去激活。
当用于设定条件集合/响应集合的至少一个标记被启用时，算法沿“是”路径继续进行，并且发生器30,500,1002在使定时器X和定时器X闩锁复位之后利用组织算法1300信号评估。下文更详细描述的组织算法1300可传回给定条件集合当前是否得到满足或为“真”的指示。在一种形式中，用于设定条件集合/响应集合的所述至少一个标记可存储在附接到相应发生器30,500,1002的器械100,120,1004的EEPROM图像中。用于将条件集合/响应集合设定到启用状态的EEPROM标记包含于表1中。
表1
在一种形式中，逻辑流程图1200的组织算法1300信号评估部分利用两个条件集合，并且所述两个条件集合的每一个均具有响应集合，将结合逻辑流程图1300、1400更详细地描述所述响应集合。组织算法1300逻辑可被示出如下：当条件集合1得到满足时，触发响应集合1。具有两个条件集合能够实现分层响应(基于条件水平的差分响应)并且也提供管理复杂时间序列的能力。
在1210处，触发针对所满足条件集合的响应。在1214处，重复循环1212，直到条件集合得到满足且发生器30,500,1002去激活为止。
脉冲响应比相对简单的听觉和LCD显示响应更详细并需要进一步解释。当脉冲响应被触发时，发生器30,500,1002驱动如以下四个参数所限定的脉冲输出：
(1)第一脉冲振幅(EEPROM参数，针对每一功率电平具有一个值)–第一脉冲的驱动振幅；
(2)第一脉冲时间(EEPROM参数)–第一脉冲振幅被驱动的时间；
(3)第二脉冲振幅(EEPROM参数，针对每一功率电平具有一个值)–用于第二脉冲的驱动振幅；和
(4)第二脉冲时间(EEPROM参数)–第二脉冲振幅被驱动的时间。
在某些形式中，第一脉冲振幅和第二脉冲振幅可相对于彼此增大、减小或保持不变。例如，在某些形式中，第一脉冲振幅和第二脉冲振幅可相等。此外，在某些形式中，第一脉冲时间周期和第二脉冲时间周期可采取任何合适的值，包括(例如)零点几秒、数分钟、数小时等。在一个示例性形式中，第一脉冲时间周期和第二脉冲时间周期可为55秒。
当驱动脉冲输出时，发生器30,500,1002驱动第一脉冲随后驱动第二脉冲，并重复此过程。脉冲振幅可按如下单位表达：命令功率电平的输出电流的百分比。当MIN被激活时，命令功率电平可通过激活开关(MIN或MAX)和发生器设定来设定。
图21是图20所示组织算法的信号评估组织算法部分的逻辑流程图1300，其可在发生器的一种形式中实施。组织算法1300可确定一个或多个条件集合是否得到满足(且因此，对应的响应集合是否应在1210被触发)。图21所示的组织算法信号评估流程显示“等待时间”参数1304的应用和频率斜率(因其为运行中的计算，故也被称为局部频率斜率)的计算。
在1302，算法计算自在1204开始激活以来的时间(图20)。此时间被表达成T过去，等于T系统–T功率开。如在前所述，当用户激活外科系统19,190,1000时，对应的发生器30,500,1002通过以下方式进行响应：查找外科系统100，120，1004的谐振，并随后使对应端部执行器81,810、1026的输出斜升至命令功率电平的目标水平。
在此期间，相关联的信号瞬变可使算法逻辑的施加变得困难。因此，算法利用“等待时间”参数1304，所述“等待时间”参数存储于位于超声外科器械100，120，1004的手持件部分中的EEPROM图像中。“等待时间”参数1304(EEPROM参数)被定义为激活开始时的时间，在此期间发生器30,500,1002不施加组织算法，以减轻谐振查找和驱动斜升信号瞬变对算法逻辑的影响。典型的“等待时间”参数1304值约为0.050秒至0.600秒(50至600毫秒)。
在1306处，T过去与“等待时间”参数1304的值进行比较。当T过去小于或等于“等待时间”参数1304的值时，算法沿“否”路径继续进行，以在1302处计算新的T过去。当T过去大于“等待时间”参数1304的值时，算法沿“是”路径继续进行以评估信号。
在1308处，算法执行信号评估/监视功能。如在前所述，函数算法的一个方面是监视频率斜率。在物理意义上，频率斜率与进入或离开包括刀和手持件听觉子组件的谐振系统(例如本文所公开的超声系统100,120,1004)的热通量相关。在组织上激活的过程中频率和频率斜率的变化由端部执行器处所发生的变化状态(组织变干、分离以及刀接触夹持臂垫)支配。当刀被加热(即，热通量进入刀)时，频率斜率为负。当刀被冷却(即，热通量离开刀)时，频率斜率为正。因此，算法计算各频率数据点(即，传入频率数据点1310(Ft)与在前Ft数据点1312之间的斜率。计算所得的频率斜率也可被称为局部频率斜率，这是因为其为运行中的计算。局部频率斜率可被称为F斜 率_频率，Ft，其为谐振频率(Ft)下的频率斜率(F斜率_频率)。局部频率斜率例如可按路线被发送至条件集合1、条件集合21400，以根据图22所示的流程图1400进行评估。尽管显示两个条件集合，但应了解，可在一些示例性形式中添加更多条件集合。
图22是用于评估图21所示信号评估组织算法的条件集合的逻辑流程图1400，其可在发生器(诸如30,50,1002)的一种形式中实施。逻辑流程图1400评估条件集合X，例如，其中X是1或2。
根据组织算法，在1402处，将在1308(图21)处计算所得的局部频率斜率与功率电平N下的条件集合X的频率斜率阈值参数1404的值进行比较。频率斜率阈值参数1404可存储于位于附接器械100，120，1004中的EEPROM中，其中针对每一功率电平存储一个EEPROM参数值。当在1308处计算所得的局部频率斜率降至低于频率斜率阈值参数1404的值时，可在1210触发第一响应集合(图20)。当刀以相对快的速率发热时，频率斜率将变得更负，并且组织算法通过降至低于频率斜率阈值参数1404的值的频率斜率来识别此种状态。此外，频率斜率指示热变化或热通量进入或离开刀的速率。
根据组织算法，同样在1402处，将谐振频率与条件集合X的频率阈值参数1406的值进行比较。频率阈值参数1406的值可存储于位于附接器械100，120，1004中的EEPROM中。当谐振频率降至低于阈值频率参数1406的值时，在1210第二响应集合可被触发(图20)。当刀继续发热时，频率会继续下降。频率阈值参数1406的值旨在通过提供与刀的热状态相关的额外信息(除更加动态的指示器、频率斜率之外)来提高算法稳健性。从某一已知条件(例如室温)开始的频率下降能够良好地指示谐振系统相对于这些已知热条件的热状态。
在一些形式中，可在共同条件集合中利用频率斜率和谐振频率。例如，条件集合可能无法得到满足，除非频率斜率和谐振频率两者均满足给定阈值。例如，在1402，当频率斜率(F斜率_频率)小于频率斜率阈值参数1404的值且谐振频率(Ft)小于频率阈值参数1406的值时，算法沿“是”路径继续进行至1408，以使计时器X(其中X对应于组织算法所评估的特定条件集合)递增。
在比较电信号，例如频率斜率(F斜率_频率)和谐振频率(Ft)针对相应的阈值参数1404、1406时，可按如下将信号在阈值上来回反弹的边界条件纳入考虑中。在一个方面，组织算法采用用于特定条件集合X的“触发前所需时间”参数1412的值(其也可被存储在器械EEPROM中)以对此种考虑因素作出解释。“触发前所需时间”参数1412的值被定义成触发之前所需的时间(EEPROM参数)–频率斜率和/或频率小于其欲被触发的响应集合的相应阈值所需的时间。这旨在防止响应的快速“来回”触发。然而，跟踪可能发生的非迅速“来回”触发可为有用的。
因此，在1414，算法判断定时器X的值是否大于条件集合X的“触发前所需时间”参数1412的值。当定时器X的值大于“触发前所需时间”参数1412的值时，算法沿“是”路径继续进行，以在1416处设定用于条件集合X的闩锁。输出1418指示满足条件集合X。当定时器X的值小于或等于“触发前所需时间”参数1412的值时，算法沿“否”路径继续进行，以在输出1420处指示不满足条件集合X。
在1402，当频率斜率(F斜率_频率)大于或等于频率斜率阈值参数1404的值或谐振频率(Ft)大于或等于频率阈值参数1406的值时，算法沿“否”路径继续进行，以在1410使定时器X(其中X对应于组织算法所评估的特定条件集合)复位。
为实现附加的稳健性，算法采用两个闩锁参数。在不使用闩锁时，算法能够当(a)系统去激活时或(b)当一个或多个信号不再低于其相应阈值时结束响应集合。可利用两个闩锁参数。其为“最小闩锁时间”参数1422和“跨回频率斜率阈值”参数1424。这些闩锁参数1422、1424对于围绕以下的稳健性是重要的：(a)随着温度升高而变得更加平滑的夹持臂垫表面；以及(b)其中预期在脉冲转变处发生信号瞬变的脉冲输出。
最小闩锁时间参数1422(EEPROM参数)可被定义成对欲触发条件集合X的最小响应时间量。最小闩锁时间的考虑因素包括：(a)播放所触发的听觉响应所需的时间长度(例如，在一种形式中，“预警示”WAV听觉文件可为约0.5秒长)、(b)针对事件的典型(约0.5秒至1.0秒)或极端(约1.5秒至2.0秒)用户响应时间、或(c)多切割(被称为“前进”)应用的典型组织再次抓紧时间(约1.1秒–2.0秒，平均值为约1.6秒)。
跨回频率斜率阈值参数1424(EEPROM参数)可被定义成超过所触发的响应会停止(即，不再被触发)的频率斜率阈值。此会提供更高的“跨回超过”频率斜率阈值，所述阈值通过区分是抵靠垫还是抵靠打开的钳口激活(相对于区分是在组织上激活还是在垫上激活)被分配。
根据逻辑流程图1400所代表的组织算法部分，在定时器X在1410处被复位之后，在1426，组织算法判断是用于条件集合X的闩锁还是跨回频率斜率闩锁被设定。当两个闩锁均未被设定时，算法沿“否”继续进行，以在输出1420处指示不满足条件集合X。当所述闩锁中的任一个被设定时，算法沿“是”路径继续进行至1428。
在1428，算法判断条件集合X的闩锁时间是否大于条件集合X的最小闩锁时间参数1422的值，并且频率斜率(F斜率_频率)是否大于跨回频率斜率阈值参数1424的值，算法沿“是”路径继续进行，以在1430处使定时器X的闩锁复位并在输出1420处指示不满足条件集合X。当条件集合X的闩锁时间小于或等于条件集合X的最小闩锁时间参数1422的值，并且频率斜率(F斜率_频率)小于或等于跨回频率斜率阈值参数1424的值时，算法沿“否”路径继续进行，以在输出1432处指示满足条件集合X。
如图21和图22所示，存在来自流程透视图的两个相同条件集合1和2。条件集合1和2具有如表2中所包含的重复参数集合。条件集合1和2所共享的算法参数包含在表3中。
表2包含每一条件集合的重复算法EEPROM参数和每一条件集合的数字参数的总结。
表2：算法EEPROM参数总结，每一条件集合的重复参数
表3包含每一条件集合的共享算法EEPROM参数(不重复)和数字参数的总结。
表3：算法EEPROM参数总结，所有条件集合的共同参数
条件集合所共享的参数(不重复) 参数的号
等待时间 1
跨回频率斜率阈值 1
第一脉冲振幅(每一功率电平有一个) 5
第一脉冲时间 1
第二脉冲振幅(每一功率电平有一个) 5
第二脉冲时间 1
为清楚说明本公开，现在将以四个示例来描述结合相应的图20到图22所示的逻辑流程图1200,1300,1400所述的组织算法。组织算法的基本应用包括针对相应的阈值监视频率斜率、谐振频率、或两者。因此，第一示例包括针对相应的阈值监视频率斜率且被示出于图23到图28中。第二示例包括针对相应的阈值监视谐振频率且被示出于图29到图31中。第三示例包括针对相应的阈值监视频率斜率和谐振频率两者且被示出于图32到图34中。最后，第四示例也包括针对相应的阈值监视频率斜率和谐振频率两者。
实例1：针对相应的阈值监视频率斜率
第一示例情形包括针对相应的阈值监视频率斜率并结合图23到图28被示出。最简单的第一示例是仅基于频率斜率触发响应集合的示例。表4包含为此目的用于外科器械的代表参数，所述外科器械例如为本文所公开的包括对应超声器械(例如，本文所公开的超声器械100，120，1004)的外科器械19,190,1000中的任一个。
表4：用于仅通过频率斜率阈值(利用一个条件集合)来触发听觉指示 的代表性参数
*这些参数值被设定为适当的极值，使得其不会有效地参与到逻辑流程中(例如，被设定成始终为“真”)。
图23到图25显示发生器所产生的信号数据，其中代表性/例证性参数包含在表4中。所述发生器可类似于本文所公开的发生器30,500,1002中的任一个，其形成根据本公开施加于组织上的以超声模式操作的相应外科系统19,190,1000(例如，超声系统19,190,1000)的一部分。
“老化”场景或测试中可进一步显示仅使用频率斜率来触发响应集合。图26到图28显示在“老化”场景或测试期间发生器所产生的信号数据，其中代表性/例证性参数包含在表4中。“老化”模拟其中用户在未介入组织的情况下激活剪刀型超声外科器械(例如，在钳口闭合的情况下进行回切)的使用情形。例如，此种测试也可适用于量化装置特性(例如“响应时间”)。
超声器械的响应时间可被定义成超声系统(器械、手持件和带有组织算法的发生器)对夹持臂垫接触刀作出响应所需的时间。超声系统通常最初以“空中”(即，无负载)形式被激活，夹持臂闭合抵靠刀并保持一段时间，随后夹持臂打开且超声系统去激活。响应时间是静态功率(空中功率)由于夹持臂垫开始接触刀而开始改变的点与响应集合被触发的点之间的时间。这也是能够实现冷却速率量化的测试—冷却速率越高(假设相似的对流边界条件)，刀中的热能或残余热量越多。冷却速率与频率斜率成比例(以增强：正的频率斜率值与离开刀的瞬时热通量相关)。下文将详细描述，冷却速率也可被监视并用于控制目的，使得例如如果由正的频率斜率限定的冷却速率大于阈值，则得知刀“携带”大量的热能并在迅速散热。
图23A是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中的频率斜率与时间的关系波形1502的图示1500。对于使用包括设定在功率电平5上的对应超声外科器械的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。用于此种应用的频率斜率阈值1504为-0.06kHz/秒并通过水平虚线显示。竖直虚线1506显示组织开始分离的时间(2.32秒)，并且所述竖直虚线1508显示超声系统触发响应集合(在此种情形中，依照表4，仅听觉声音)的时间(2.55秒)。
图23B是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中频率的二阶时间导数(频率斜率的斜率)与时间的关系波形1503(显示为虚线)的图示，所述波形被叠加在图23所示的波形1502上。
图24是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中在涉及图23A所示图示1500时的频率与时间的关系波形1512的图示1510。对于使用设定在功率电平5上的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，谐振频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。竖直虚线1506显示组织开始分离的时间(2.32秒)，并且竖直虚线1508显示超声系统触发响应集合(在此种情形中，仅听觉声音)的时间(2.55秒)。
图25是发生器的一种形式在典型的组织切割过程中在涉及图23A所示图示1500时的功耗与时间的关系波形1514的图示1514。对于使用设定在功率电平5上的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，功率(W)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。竖直虚线1506显示组织开始分离的时间(2.32秒)，并且竖直虚线1508显示超声系统触发响应集合(在此种情形中，仅听觉声音)的时间(2.55秒)。
图26是发生器的一种形式在老化测试过程中的频率斜率与时间的关系波形1518的图示1516。用于此种测试的参数与表4中所包含的参数一致。对于使用设定在功率电平5上的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。用于此种应用的频率斜率阈值1504为-0.06kHz/秒，如水平虚线所示。竖直虚线1524显示静态功率由于夹持而开始改变的时间点(2.49秒)，竖直虚线1506显示功率已完成斜升的时间(2.66秒)，并且竖直虚线1508显示超声系统触发响应集合(在此种情形中仅听觉声音)的时间(2.72秒)。如图示1516所示，频率斜率在1520处与刀的冷却速率或热通量离开刀的速率相关。此外，超声系统的响应时间1522被测量为在静态功率由于夹持而开始改变的时间点(2.49秒)与超声系统触发响应集合的时间(2.72秒)之间的时间过去。
图27是发生器的一种形式在老化测试过程中在涉及图26所示图示1516时的频率与时间的关系波形1526的图示1524。对于使用设定在功率电平5上的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，谐振频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图28是发生器的一种形式在老化测试过程中在涉及图26所示图示1516时的功耗与时间的关系波形1530的图示1528。对于使用设定在功率电平5上的超声系统中的任一个所进行的典型组织切割，功率(W)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
实例2：仅基于频率阈值触发响应集合
参照图29到图35，第二实例情形包括仅基于频率阈值触发响应集合。表5包含为此目的结合外科器械的代表参数，所述外科器械例如为本文所公开的包括对应超声器械(例如，本文所公开的超声器械100，120，1004)的外科器械19,190,1000中的任一个。应当理解，由于对动态端部执行器状态的表征性较低，因此通过频率阈值进行触发的实用性可受限，而且是为了本公开的完整性而被呈现于本文中。在结合逻辑流程图1200,1300,1400所述的组织算法中包含频率斜率是旨在与本说明书的下一章节中所论及的逻辑(与频率斜率阈值的使用相结合)结合使用。
表5：用于仅通过频率阈值(利用一个条件集合)来触发听觉指示的代 表性参数
*这些参数值被设定成适当的极值，使得其不会有效地参与到逻辑流程中(例如，被设定成始终为“真”)
图29到图34显示发生器所产生的波形，其中代表性/例证性参数包含在表5中。所述发生器可类似于本文所公开的发生器30,500,1002中的任一个，其形成根据本公开施加于组织上的以超声模式操作的相应外科系统19,190,1000(例如，超声系统19,190,1000)的一部分。
在表5中是基于以下两种不利情形的测试数据而选择55,100Hz作为频率阈值：(1)其中在很长一段时间内抵靠组织垫激活超声器械；和(2)其中使用超声器械尽可能快地连续10次切割离体的猪空肠组织并同时保持发生器自始至终地运行。以下将分别参照图29和图30到图31A到图31C来更详细地论述这两种不利情形中的每种。
图29是多个发生器在老化测试过程中的波形随时间的频率变化1602的图示1600。在老化X秒后发生的频率变化(kHz)沿竖直轴线显示，并且超声外科器械装置编号沿水平轴线显示。图29显示在超声外科器械的延长老化之后的频率变化数据，其中超声外科器械是在很长一段时间内抵靠组织垫而被致动(延长老化)。55,100Hz的选择将此种条件限制于不超过4秒的时间跨度或从55,800Hz的标称室温谐振频率开始的约700Hz的频率下降。在对应的1、2、3和4秒处将频率变化数据16021、16022、16023、16024从发生器30,500,1002数据提取到老化中。五个超声外科器械的标称起始频率是55.8kHz(刀从室温开始)。第二和第五装置未运行足够长的时间来产生所有时间的完整数据集合。
图30是发生器的一种形式的归一化组合的阻抗、电流和频率与时间的关系波形以及功耗、所供应的能量和温度的图示1604，所述发生器联接到对应的超声器械，所述超声器械用于尽可能快地连续10次切割组织例如，离体的猪空肠组织)并同时保持发生器贯穿过整个程而运行。用于获得此图示的此种数据和方法表示不利使用条件。
结合图31A到图31C更清楚地显示图30中的代表数据。图31A是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中阻抗与时间的关系波形1608和电流与时间的关系波形1610的图示1606。阻抗(欧姆)和电流(mA)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图31B是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中信号的谐振频率波形1614与时间的关系的图示1612。谐振频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图31C是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中功率波形1618、能量波形1620和温度波形1622与时间的关系的图示1616。功率(W)、能量(J)、温度(C)沿水平轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
因此，现在参照图31A到图C，如图示1612所示，可看出谐振频率曲线1614在1615处进行第三次切割(此为尤其不利的切割)时降低700Hz(从55.8kHz降至55.1kHz)之后，其中组织在尖端被加负载。在谐振频率波形1614进行第三次切割时降低700Hz(从55.8kHz降至55.1kHz)之后，超声器械开始使发生器饱和，并且电流波形1610在所有连续切割中略微下降。由于驱动电流波形1610与刀尖端位移成正比，因此下降的电流波形1610使对组织进行作用的速度更慢并因此使能量沉积速率更低(且发热速率更低，即，频率斜率为较小的负值)。由于应用序列内具有下降的电流波形1610，因此可使用频率变化和频率斜率变化来实现对此种变化的管控，如在本说明书后续章节中结合实例3和4所述。
图32是由与本文所述发生器的一种形式相似的发生器所产生的频率波形1632、加权频率斜率波形1634(通过α值为0.1的指数加权移动平均方法计算得出)和温度波形1636与时间的关系的组合图示1630。超声系统具有室温谐振频率(纵向模式)，所述频率稍高于表5所构建的频率。因此，频率阈值1633相应地从表5所示的55,100Hz增大至图33中的虚线所示的约55,200Hz。使用被设定在功率电平5上的具有约55.9kHz的室温谐振的超声系统对组织(例如，离体的猪空肠组织)进行激活。组织分离发生在6.25秒处；在约8秒处，组织的一侧与刀分离；且在约10秒处发生完全分离。图33是发生器30,500,1002的一种形式的频率与时间的关系波形1632的图示。频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。图33显示使用频率阈值1633的实例，所述频率阈值仅使用与表5所示参数一致但如虚线1633所示被调节至约55,200Hz的参数。谐振频率1632在约11秒处超过频率阈值1633(水平虚线-被设定成比室温谐振低700Hz)，并且响应集合可在此时被触发。
图34是发生器的一种形式的加权频率斜率与时间的关系波形1634的图示1634。加权频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。频率斜率波形1634是通过α值为0.1的指数加权移动平均方法计算得出。在图34中，频率斜率波形1634在约5.8秒处超过频率斜率阈值1635(水平虚线)且响应集合可在此时被触发。
剩余的实例3和4涉及多个条件集合的使用，所述多个条件集合的使用需要更复杂地施用组织算法，并且包括针对相应的阈值监视频率斜率和/或频率，并可包括用于触发响应集合的分层方法。
实例3：基于频率斜率阈值和频率阈值两者触发响应集合
第三实例情形包括基于频率斜率阈值和频率阈值两者触发响应集合。表6包含为此目的结合外科器械的代表参数，所述外科器械例如为本文所公开的包括对应超声器械(例如，本文所公开的超声器械100，120，1004)的外科器械19,190,1000中的任一个。
表6：用于通过频率斜率阈值和频率阈值(利用两个条件集合)触发听 觉指示的代表性参数
*这些参数值被设定成适当的极值，使得其不会有效地参与到逻辑流程中(例如，被设定成始终为“真”)
在实例3的此种情形中，展现层列式或分层响应。将利用图32到图34所示的同一图示来示出频率斜率阈值与频率阈值的组合逻辑。在图34中，条件集合1是由在约6秒处超过频率斜率阈值1635的频率斜率波形1634触发。条件集合1的响应集合例如可包括低电平的听觉指示器。当用户继续在具有最小介于中间的组织的情况下激活器械时，当谐振频率在约11秒处降至低于频率阈值1633时(如图33所示)条件集合2被触发。条件集合2的响应集合例如可为提高的听觉指示器。
实例4：基于频率斜率阈值和频率阈值两者触发响应集合
第四实例扩展至在外科器械的不利状态期间对频率阈值和频率斜率阈值的应用。出于各种原因，频率斜率信号电平可随着应用扩展而变小(即，变得不那么负)。
在不利的状态中，当超声器械恒定地以功率电平5被激活时，可产生偏离正常操作的频率、频率斜率和电流波形，其中超声器械的钳口打开1秒并接着闭合1秒，并且此循环重复17次。
当超声器械多次直接抵靠垫被激活时，位于发生器饱和之前的第一区域中的特征频率斜率波形比位于发生器饱和后的第二区域中的特征频率斜率波形变得负值更小，这在很大程度上起因于系统效率并会引起位移/电流降低。在频率斜率波形的非饱和区域中，超声系统尚未饱和且电流被保持为功率电平5的目标电流或接近所述目标电流。在频率斜率波形的饱和区域中，电流(以及(因此)刀尖端位移)持续降低，使得频率斜率增大(发热速率降低)。应注意，在多个不利循环之后，在例如第四不利循环(其为非饱和区域与饱和区域之间的近似分界线)处，谐振频率与图29到图31A到图31C一致地降低。可对非饱和区域和饱和区域的每一个应用分开的条件集合。当谐振频率状态高于预定频率阈值时，可在非饱和区域中采用第一频率斜率阈值，并且当谐振频率状态低于同一预定频率阈值时，可在饱和区域中采用第二负值更小的频率斜率阈值。
加权频率斜率(kHz/秒)与时间的关系波形可为发生器的一种形式。当在不利条件下抵靠垫使用器械时，非饱和区域中的特征频率斜率波形比饱和区域中的特征频率斜率波形变得负值更小，这起因于材料软化和相应垫摩擦系数的减小。频率斜率波形的非饱和区域对应于组织垫尚未开始显著发热的时间。在频率斜率波形的饱和区域中，垫开始软化，并且刀与垫之间的界面变得更润滑，从而使频率斜率波形上升(发热速率降低)。可针对非饱和区域和饱和区域的每一个保证分开的条件集合。当谐振频率状态高于预定频率斜率阈值时，可在非饱和区域中采用第一频率斜率阈值，并且当谐振频率低于同一预定频率斜率阈值时，可在饱和区域中采用第二负值更小的频率斜率阈值。
现在考虑另一实例情形。表7包含用于超声器械的参数，其中使用两个条件集合解释由于系统饱和以及降低的电流而减小的频率斜率信号电平。
表7：用于通过频率斜率阈值和频率阈值触发听觉指示的代表性的参 数，所述频率斜率阈值和频率阈值解释频率斜率由于系统饱和而减弱(利用 两哥条件集合)
*这些参数值被设定成适当的极值，使得其不会有效地参与到逻辑流程中(例如，被设定成始终为“真”)
此种实例运行所产生的数据是通过使用超声器械尽可能快地连续十次切割空肠组织而产生。图35到图36使用来自表7的参数值显示示例性样本情形的频率与时间的关系图。
图35是发生器的一种形式在对组织(例如空肠组织)进行十次切割的过程中频率与时间的关系波形1802的图示1800以及温度与时间的关系波形1805的图示1804。对于图示1800，频率(Hz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。对于图示1804，温度(℉)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图36是发生器的一种形式在十次切割组织(例如，空肠组织)的过程中图35所示频率与时间的关系波形1802的图示1805，其中在参考编号1806所标识的部分处激活介于中间的组织。频率(Hz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图35和图36所示的频率波形1802是针对使用两个条件集合以解释由于电系统饱和(减小的位移)而减小的频率斜率的实例情形。应注意，这与如图29到图31A到图31C所示的测试运行相同在图36中，突出部分1806指示在介入有组织的情况下激活(随着组织变干，频率降低，与组织干燥度相关的局部频率曲线的形状-浅的开始斜率变陡峭)，突出部分1808指示在极少或没有组织介入的情况下激活(局部频率斜率非常陡峭，曲线形状更加线性、逐渐变陡峭)，曲线的无突出部分1810的区段指示期间装置为进行下一次切割而被重新定位的时间，其中刀在空气中冷却且在放置于组织上时迅速冷却(频率上升)。
图37是发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割的过程中频率斜率与时间的关系波形1814的图示1812。频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。频率斜率波形1814的区域B显示十次切割运行的区域，其中在所述十次切割运行(频率低于55.1kHz且频率斜率小于-0.045kHz/秒)期间，条件集合2先于条件集合1被首次触发。期望实现其中条件集合2先于条件集合1被触发的区域B中所示的条件，这是因为超声系统在运行中通过这一点恒定地饱和(电压饱和且电流减小，从而使位移减小，并因此使发热速率减小，从而需要更大的频率斜率阈值)。
图38是功率与时间的关系波形1818的图示1816，所述波形表示发生器的一种形式在对组织(例如，空肠组织)进行十次切割的过程中所消耗的功率。功率(W)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图39是发生器的一种形式在对空肠组织进行十次切割过程中的电流与时间的关系波形1822的图示1820。电流(mA)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
已在针对相应的阈值监视频率斜率、谐振频率、或两者方面描述了结合图20到图22所示逻辑流程图1200,1300,1400所述组织算法的基本应用，现在将转而描述闩锁逻辑以及其涉及组织算法的相应用法。向组织算法添加闩锁逻辑的动机为：(a)防止条件集合在刀接触垫的不利条件下由于刀/垫界面变得更加润滑而复位(条件集合从真变成假)；和(b)防止条件集合由于其中快速发热时段与慢速发热时段交织(热通量进入刀的区段与热通量离开刀的区段交织)的脉冲激活而复位(条件集合从真变成假)。图48和图49分别显示这些动机中的第一动机和第二动机。如本公开中在前所定义，实现这些动机的两个闩锁参数是图40所示的“跨回频率斜率阈值”和“最小闩锁时间”。为使本公开完整起见，图43显示针对图41和图42A到图42C所示的脉冲运行计算得出的频率斜率曲线。
图40是“跨回频率斜率阈值”参数结合频率斜率与时间的关系波形1902的图示1900。如图40所示，“频率斜率阈值”1904由-0.15kHz/秒处的水平虚线显示。“跨回频率斜率阈值”1906由-0.02kHz/秒处的水平虚线显示。在此情况下，当局部计算的频率斜率超过“频率斜率阈值”(如指向下方的箭头1908所示)时，条件集合得到满足且响应集合被触发。当局部计算的频率斜率超过“跨回频率斜率阈值”(如指向上方的箭头1910所示)时，条件集合未得到满足(响应集合不再被触发)。应注意，由于在此情形中未使用“跨回超过频率斜率阈值”，因此当局部频率斜率在越过点1911处所示的约4.7秒处跨回超过水平虚线1904时，响应集合不会被触发。
图41是超声器械的一种形式对离体颈动脉施加脉冲的组合图示1920，其显示所标绘的归一化功率、电流、能量和频率与时间的关系。
图42A是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中阻抗与时间的关系波形1922以及电流与时间的关系波形1924的图示1921。阻抗(欧姆)和电流(mA)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图42B是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中的频率与时间的关系波形1925的图示1923。频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图42C是发生器的一种形式在一段时间内进行连续组织切割过程中所标绘的功率波形1926、能量波形1927、第一温度波形1928、以及第二温度波形1929与时间的关系的图示1930。功率(W)、能量(J)和温度(℃)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图42A到图42C显示超声器械对离体颈动脉的脉冲施加，其中第一脉冲时间是1秒，第一脉冲振幅是功率电平3输出电流的100％。第二脉冲时间是1.5秒，并且第二脉冲振幅比功率电平3输出电流小10％。应注意，谐振频率波形1925显示发热(热通量进入刀)和冷却(热通量离开刀)两者的区段。“最小闩锁时间”参数在本文中被定义成对所触发的条件集合X进行响应的最小时间量，并且所述参数旨在在脉冲施加期间保持响应集合的触发(闩锁时间的一个示例可为约1秒)。还应注意，如图42A所示，在整个运行序列中，负载或阻抗波形1922不会降至低于200欧姆。这在考虑到以下情况时可为有利的：用于进行施加的阻抗波形1922持续降至约150欧姆以下，同时在两次切割之间在空气中的操作暗示可使用阻抗限制来使条件集合复位。在一个方面，可使用此种阻抗限制来实施授予Thomas的美国专利5,026,387中所公开的“空中低驱动”概念。
图43是示出针对图41和图42A到图42C所示脉冲施加计算得出的频率斜率波形1934的图示1932，所述图示按总比例绘制而成。图44是针对图43所示的脉冲施加计算得出的频率斜率波形1934的图示的缩放图。图43和图44两者均显示针对图41和图42A到图42C所示的脉冲施加计算得出的频率斜率波形1934。频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。显示两种比例，其中图43显示频率斜率的总比例，而图44显示“缩放”视图。对于频率斜率，脉冲驱动中显示在连续驱动下可看出的相同趋势，所述脉冲驱动包括与进入刀的热通量(负的频率斜率)和离开刀的热通量(正的频率斜率)高度相关的值。频率曲线和频率斜率曲线由于脉冲而具有的瞬变性质连同对频率斜率的移动平均值计算，使得难以在脉冲期间使用频率斜率曲线。应注意，组织在13秒处分离。如在图43、尤其是图44中可看出，可在脉冲输出的停留部分中使用冷却速率来触发与快速冷却相关联的响应，以使用逻辑(图20到图22中的逻辑流程中未示出)完成组织横切，在所述逻辑中，当在停留时段终止处(即，在稳定区域)进行采样时，频率斜率波形1934会超过阈值，在这种情况下约为0.04kHz/秒)。如在图42A中可看出，可使用阻抗波形1922来触发与高阻抗(对机械运动或振动的高抵抗性)相关联的响应，以使用逻辑(同样，图20到图22中的逻辑流程中未示出)完成组织横切，在所述逻辑中，当在停留时段起始处(即，在稳定区域)进行采样时，换能器阻抗波形1922会超过阈值，在这种情况下为约700欧姆。
图45是其它所关注数据(例如阻抗、功率、能量、温度)波形1938的图示1936。在图45中，右侧的垂直标度仅适用于阻抗曲线。
本公开现在开始考虑超声器械中的功率电平和夹持压力特征图。刀与垫界面的发热速率与刀位移、界面摩擦系数和负载(夹持压力或法向力)成正比。执行测试以在位移(功率电平)以及夹持压力与摩擦系数(主要由垫材料和刀涂料限定)的装置特定组合的范围内评估算法。
图46是总结各种超声器械类型的加权频率斜率与功率电平的关系的图示1940。加权频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且功率电平、装置类型、以及装置沿水平轴线显示。用于产生图示1940中所总结数据的器械通常是商购获得的，某些除外。一种测试程序包括：夹持装置、激活装置达三秒、以及计算整个三秒中的平均频率斜率。然而，也可采用其它度量。对于大多数装置而言，图46中所总结的数据将近似表示最小频率斜率值。图46显示对剪刀型超声器械进行老化测试的频率斜率总结数据，在所述老化测试中，器械被夹持，接着被激活达3秒，并且随后被松开—激活的整个三秒中的平均频率斜率被计算并如图所标绘。
基于预定的测试和图46所示的测试数据，建议针对用于某些超声器械的主要功率电平使用以下频率斜率阈值：
(1)电平5频率斜率阈值：-0.060kHz/秒；
(2)电平3频率斜率阈值：-0.045kHz/秒；
(3)电平5频率斜率阈值：-0.070kHz/秒；和
(4)电平3频率斜率阈值：-0.050kHz/秒。
系统刚度包括刀刚度(悬臂梁)和垫刚度/垫热稳定性两者。无负载(无组织)的系统刚度与负载(夹持有组织)的系统刚度的差异越大，组织算法的性能就越稳健。当然，其它限制条件可在极端情况下限制系统刚度。
基于更大的数据集合分析对位移效应的进一步探索。对于超声系统，由于输出电流目标值以及与振动振幅或位移成正比的电流，功率电平必定会有差别。此种数据的分析也可包括对频率数据进行数字平滑以获得可用的频率斜率曲线。
图47到图49显示通过使用发生器的一种形式和超声器械在功率电平5下切除猪颈动脉获得的频率和电流与时间的关系波形。
图47是发生器的一种形式的谐振频率与时间的关系波形1972、平均谐振频率与时间的关系波形1974、以及频率斜率与时间的关系波形1976的图示1970。频率(kHz)和频率斜率(kHz/秒)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。频率斜率波形1976是基于平均的频率数据并通过对频率波形1972的数据进行后处理而获得。除经平滑(通过简单的移动平均值)频率数据和频率斜率(由经平滑数据计算得出，这是因为原始频率数据由于流数据的凑整而包含阶梯状)之外，还标绘出原始频率数据。平均谐振频率波形1974是通过谐振频率数据的70毫秒移动平均值(kHz)获得。
图48是发生器的一种形式的谐振频率与时间的关系波形1972以及平均谐振频率与时间的关系波形1974的缩放视图1978。频率(kHz)沿竖直轴线显示，并且时间(秒)沿水平轴线显示。
图49是发生器的一种形式的谐振频率波形1972以及电流与时间的关系波形1982的缩放视图1980。频率(Hz)和电流(A)沿竖直轴线显示。
在图48和图49中分别显示相应的缩放视图1978、1980，以观察平滑频率数据的效应并观察应用起点处的上升信息，这可有助于评估参数(例如等待时间)。
本文所述的组织算法的其它方面可应用于其中(超声刀与夹持臂之间)保留很少甚至未保留中间组织以及废弃能量倒回端部执行器中的情形。因此，在一种形式中，可修改组织算法以向与此种情形相关的用户提供反馈。具体地讲，组织算法支持超声刀的谐振相对于温度发生改变(随温度上升而减小并随温度降低而增大)的事实。
在一个方面，可采用本文所公开的组织算法来监视波形的频率斜率，其中算法监视谐振频率斜率的变化以指示组织的变化条件。在图50所示的情形中，例如频率响应曲线的拐点与组织开始分离(即，存在组织标记且用户继续激活器械)的点相关，此可通过实验来证实。可使用频率斜率的变化来向用户提供指示视觉、听觉和/或触觉反馈(例如，除在前所述的其它指示之外，还有不同的哔哔声、闪光灯、触觉振动)(以通知用户废弃能量正在倒回端部执行器中)或可控制或停止发生器输出。
在另一方面，可采用本文所公开的组织算法来监视波形的频率阈值，其中所述算法监视当波形超过一些阈值时或与一些已知状态(例如，室温)的差值时频率变化。与监视频率斜率相似，当频率变化降至一些阈值或差值以下时，可为用户提供指示，以告知用户装置端部执行器正在加速地发热。此外，图50提供频率阈值的例证性图示。
在另一方面，可采用本文所公开的组织算法来组合监视频率斜率变化和频率阈值。可使用频率斜率的显著变化与一些阈值以下的频率降低的组合来提供高温指示。
现在转向图50，其为联接到超声器械的发生器的一种形式的归一化组合的功率1991、阻抗1992、电流1993、能量1994、频率1995和温度1996波形的图示1990。如图所示，组织在6.672秒处开始分离。从这一点来讲，在组织完全分离之前，实现总频率降低的约55-60％，温度升高约1.92倍(从219℃到418℃)，并且总施加能量的约28％被递送。频率与时间的关系波形的局部斜率由第一组虚线1997显示，所述组虚线表示谐振频率斜率的快速变化。监视此斜率1997能够提供指示显著变化的机会，所述显著变化通常发生在具有极少甚至没有中间组织且绝大多数的功率被施加到刀/组织垫界面的情形中。同样，从已知状态(例如，室温)中的谐振发生的频率变化可用于指示高温—频率变化阈值由第二虚线1998显示。此外，可监视频率斜率变化和频率变化阈值这两者的组合以用于指示。应注意，在此种情形中，频率变化从55,712Hz的初始值变化至55,168Hz的最终值，其中阈值显示于约55,400Hz处。
在一些示例性形式中，与外科和/或器械相关的条件可降低上述条件集合准确地反映器械的状态的能力。在一些情形中，刀可比正常情况下更慢地加热，从而使谐振频率变高并且使频率斜率比预期更渐进。这样一种情形的一个示例可发生在组织粘附到刀的非夹持表面时。在此和其它情形中，看到更渐进的加热速率，甚至在刀与夹持臂垫之间存在最少组织或不存在组织时完成组织咬入时。此继而可基于比较局部频率斜率与频率斜率阈值参数和/或比较局部谐振频率与频率阈值参数延迟对各种条件集合的满足。因此，可不必要地延迟实施可听音调、脉冲模式、电流去激活等的响应集合。
图51A和图51B分别是在超声组织咬入期间由超声器械的一种形式显示的谐振频率和频率斜率的图示。图51A和图51B所示的咬入导致对超声器械的刀的渐进加热。图51A是显示水平轴2100上的时间和垂直轴2104上的刀谐振频率的图表。曲线2105示出了刀随着时间的谐振频率。图51B是显示水平轴2104上的时间和垂直轴2106上的频率斜率的图表。曲线2107示出了随着时间的频率斜率。在图51A和图51B所示示例性切割中，组织分离发生在2秒与3秒之间处。组织分离引起指示于2108处的小的谐振频率变化和指示于2100处的浅的频率斜率最小值。然而，信号特征2108,2110可能不足以及时触发需要频率斜率降至低于频率斜率阈值参数和/或需要谐振频率降至低于频率阈值参数的条件集合。
图52A和图52B分别是在另一超声组织咬入期间由超声器械的一种形式显示的谐振频率和频率斜率的图示。此外，所示组织咬入导致对超声器械的刀的渐进加热。曲线2112示出了图52A到图52B所示组织咬入的谐振频率与时间的关系，而曲线2114示出了图52A到52B所示组织咬入的频率斜率与时间的关系。在所示组织咬入期间，组织在五秒与七秒之间处开始与刀分离，并且组织标签在约九秒处与刀完全分离。如可以看到，组织分离引起从2116开始的小的谐振频率变化，以及如由2118指示的频率斜率的小的最小值。此外，然而，由于放慢对刀的加热，信号特征2116,2118可能不足以触发所需条件集合。
在某些形式中，发生器诸如30,500,1002和/或超声外科器械诸如100，120，1004可与考虑动态频率截止的一个或多个条件集合一起实施。本文所述的这些和其它条件集合可在从开关、钮或踏板接收到输入信号时由临床医生致动，或在一些形式中，在执行其它算法(例如，器械控制算法)时后台运行。例如，可在超声阻抗超过阈值阻抗时捕获基线谐振频率。例如，超过阈值阻抗可指示夹持臂闭合(例如，组织咬入即将开始)。一个或多个条件集合可包括当刀的谐振频率与基线频率相差大于基线偏差阈值参数时满足的基线频率截止条件。在某些形式中，基线频率截止条件得到满足，甚至当基于谐振频率或频率斜率的其它条件未得到满足时。当与其它条件一起用于逻辑“或”布置时，基线频率截止条件可允许某些条件/响应集合对，在诸如上文所述的其中刀加热比正常情况下更渐进的情形中被触发。
图53是用于实施基线频率截止条件的组织算法2120的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施以考虑超声刀的基线谐振频率。在2122处，开始激活刀。例如，发生器可在指示为“N”的特定功率电平激活。任选地，在2124处，发生器可等待阈值时间周期。阈值时间周期可能足以允许在激活时发生的任何频率瞬变或其它瞬变消散。例如，图54A和图54B是不同示例性超声激活中所展示的刀频率的图示。曲线2136显示了第一示例性激活的频率与时间的关系，并且在2140处展示了瞬变频率特征或波动。曲线2138显示了第二示例性激活的频率与时间的关系，并且展示了瞬变特征或波动2142。
再次参见2124，算法2120可利用超出所有或大部分信号瞬变或波动的消散的任何合适阈值时间周期。例如，在一些形式中，阈值时间周期可介于0.1秒与1.0秒之间。例如，在一些形式中，阈值时间周期可介于0.2秒与0.5秒之间。在一个示例性形式中，阈值时间周期可为约0.2秒。在2126处，发生器可接收超声阻抗的指示。在各种示例性形式中，超声阻抗代表换能器刀系统的电阻抗和/或“动态支路”的阻抗，如上文所述。在2128处，发生器可确定超声阻抗是否大于阈值阻抗。例如，此可为夹持臂抵靠刀或抵靠组织的闭合。在一些形式中，发生器在2128处可能不会断定超声阻抗大于阈值，除非其大于阈值达设定时间量(“超过阻抗的时间”周期)。超过阻抗的时间周期可为任一合适的值且可介于10毫秒与100毫秒之间，例如，30毫秒。
如果在2128处超声阻抗未超过阈值阻抗(或未超过阈值阻抗达“超过阻抗的时间”周期)，则发生器可回到2126和2128，以继续监视超声阻抗直到其不超过阈值阻抗为止。如果在2128处超声阻抗超过阈值阻抗，则发生器可在2130处捕获刀的局部谐振频率作为基线频率。随着激活继续，发生器可在2132处确定基线频率与刀的局部谐振频率之间的频率差量或差是否超过基线偏差阈值参数。如果频率差量超过基线偏差阈值参数，则基线截止条件可得到满足。如果基线截止条件的满足使一个完整的条件集合得到满足，则可在2134处触发对应响应集合。在一些形式中，基线截止条件未得到满足，直到或除非频率差量超过基线偏差阈值参数值达超过频率差量的时间周期。
在一些示例性形式中，如参照算法2120所述，利用基线频率和频率差量还解决了在其中超声刀的谐振频率在激活或切割之间浮动的外科情形中出现的问题。此可(例如)发生在超声刀用于多次切割而不去激活时。图55是包括使用超声刀的多次切割的一种形式的随着时间变化的谐振频率2144和超声阻抗2150的图示。每个特征2147代表不同的组织咬入、切割或利用超声刀的其它组织治疗。从图55可以看到，在每个切割开始时，谐振频率形成尖峰(例如，当夹持臂在组织上闭合时)。例如，当夹持臂在组织上闭合时，刀可与相对冷的组织接触。此可冷却刀，从而导致谐振频率的暂时正斜率，如所示。当超声能量施加到刀时，其开始加热，从而导致每个切割的所示谐振频率下降。现在结合算法2120参见图55，超声阻抗可在每个切割2147开始时超过谐波阈值阻抗，从而导致发生器在那时捕获基线频率。例如，线2148指示其中超声阻抗超过阈值阻抗并且获取基线频率的示例性时间点。
在某些形式中，基线频率截止条件可与一个或多个其它条件一起用于共同条件集合中。图56是组织算法2150的逻辑流程图，其可在发生器和/或器械的一种形式中实施以结合其它条件实施基线频率截止条件。在2152处，发生器可计算频率差量。频率差量可(例如)按照算法2120如上所述计算出。例如，发生器可在超声阻抗超过阻抗阈值时捕获基线频率，并找出频率差量作为局部谐振频率与基线频率之间的差。在2154处，发生器可应用一个或多个其它条件。这些条件可类似于上文参照图20到图22所述的那些条件。例如，所述其它条件可包括局部频率斜率是否小于频率斜率阈值参数1404、局部谐振频率是否小于频率阈值参数等。所述其它条件可以任何合乎逻辑的方式应用。例如，所述其它条件可在所述其它条件中的一者得到满足(例如，逻辑或)的情况下被视为得到满足，可只有在所述其它条件全部得到满足(例如，逻辑与)的情况下被视为得到满足等。
如果所述其它条件在2154处得到满足，则所述条件集合可被视为得到满足，并且发生器可在2158处触发适当的响应集合。如果所述其它条件在2154处未得到满足，则发生器可在2156处确定频率差量是否大于基线偏差阈值参数。如果不，则所述其它条件可在2154处再次应用。如果是，则所述条件集合可被视为得到满足，即使所述其它条件未得到满足。一旦在2128处触发响应集合，便可继续执行所述响应集合，直到在2160处确定用于退出所述响应条件的参数得到满足且在2162处退出所触发的条件为止。这些参数可包括(例如)条件集合最小闩锁时间参数的结束期、超过跨回频率斜率阈值的频率斜率等。
在各种示例性形式中，基线频率截止条件可用于上文所述图20到图22的逻辑流程图1200,1300,1400的上下文中。例如，图57是考虑基线频率截止条件的图20所示组织算法1200的信号评估组织算法部分1300'的一种形式的逻辑流程图。算法1300'可以类似于上文所述的算法1300的方式执行。然而，在2164处，发生器可确定是否针对给定条件集合X设定负载监视标记。在一些示例性形式中，负载监视标记2167可指示是否要考虑频率截止条件。
如果未设定负载监视标记2167，则可将频率差量设定为零(例如，零的频率差量可能永远不会超过基线推导阈值，从而允许算法1300'以类似于算法1300的方式操作)。如果设定负载监视标记2167，则发生器可执行负载监视算法2166，所述算法可作为输入接收保持状态标记2168。保持状态标记可向发生器指示是否在考虑超声阻抗之前等待阈值时间周期以避免如参照图54A、图54B所示的瞬变特征或波动。
负载监视算法2166可传回频率差量。下文参照图58提供关于负载监视算法如何传回频率差量的更多细节。再次参见图57，在2172处，发生器可计算两个或更多个谐振频率数据点之间的斜率并且可如上文所述利用适当的平均和/或平滑。2172处的输入可包括传入谐振频率数据点2174(Ft)和传入超声阻抗数据点2176(|Z|mot)，所述超声阻抗数据点可为瞬时的和/或在多个数据点上求平均值。等待定时器的时间可如上所述在1306处应用。如果等待时间已过，则发生器可如本文所述执行一个或多个条件集合算法1400/1400'。每个条件集合算法1400/1400'可作为引数接收超声阻抗、频率斜率、谐振频率和频率差量。
图58是可在发生器的一种形式中实施的负载监视算法2166的一种形式的逻辑流程图。负载监视算法2166可获取局部超声阻抗(|Z|mot)、局部谐振频率(Ft)和保持状态标记的状态(F保持状态)作为输入。在2178，发生器可确定是否设定保持状态标记。如果否，则可在2210将频率差量(F差量)设定为零。在某些形式中，将频率差量设定为零可有效地禁用负载监视。如果设定保持状态标记，则可在2180使保持定时器2180递增。在2182，发生器可确定保持定时器是否已达到为满足波动消散的阈值时间周期。如果否，则可在2210将频率差量设定为零。如果是，则发生器可在2184确定所接收的局部超声阻抗是否大于阈值阻抗2186。如果是，则可在2192使用于实施本文所述超过阈值阻抗的时间的负载定时器递增。
在2190，发生器可确定负载定时器是否大于超过阈值阻抗的时间2188。如果是，则发生器可在2194确定是否设定基线频率闩锁。基线频率闩锁可防止基线频率在由超声阻抗指示的钳口闭合事件期间反弹。例如，如果设定基线频率闩锁，则其可指示已经针对给定负载事件获取基线频率。如果未设定基线频率闩锁，则发生器可在2196设定闩锁并将基线频率设定作为系统的电流谐振频率。在2206，发生器可再次确定是否设定基线频率闩锁。如果是，则可在2208将频率差量设定为基线频率减去局部谐振频率。如果未设定基线闩锁，则可在2210将频率差量设定为零。
再次参见2184，如果超声阻抗不大于阈值阻抗，则发生器可在2198使负载定时器复位。在2202，发生器可确定超声阻抗是否小于复位阈值阻抗(|Z|mot复位阈值)。如果超声阻抗小于复位阈值阻抗，则发生器可在2204使基线频率闩锁复位并如上所述进行至2206。如果超声阻抗不小于复位阈值阻抗，则发生器可如上所述进行至2206，而不使基线频率闩锁复位。
图59是用于评估图57所示信号评估组织算法1300'的条件集合的逻辑流程图1400'，其可在发生器的一种形式中实施。在2212，发生器可实施逻辑以确定针对所评估的条件集合是否满足未经筛选的条件集合。下文参照图60更详细描述逻辑2212且其可传回“真”或“假”响应。在2214，发生器可确定是否设定经筛选的条件集合闩锁。经筛选的条件集合闩锁可如下所述在经筛选的条件集合得到满足时设定，以便确保经筛选的条件集合被指示为针对阈值时间周期而设定。如果设定经筛选的条件集合闩锁，则发生器可在2218使闩锁定时器递增并在2220确定未经筛选的条件集合是否得到满足。如果未经筛选的条件集合得到满足，则逻辑流程1400'可传回经筛选的条件集合得到满足的指示。
如果未经筛选的条件集合在2220未得到满足，则发生器可评估所述条件集合是否在2222仍得到满足。例如，发生器可确定(i)经筛选的条件集合闩锁定时器是否已超过最小闩锁定时器1422；和(ii)频率斜率是否大于跨回频率斜率阈值1424；以及(iii)[负载监视2167是否禁用或负载事件是否已完成](例如，超声阻抗是否小于阻抗复位阈值2228)。如果这些条件得到满足，则发生器可在2224释放经筛选的条件集合闩锁；使去反弹定时器(例如，图22中的定时器X)复位；使闩锁定时器复位；使负载定时器(例如，超过阻抗的时间周期)复位，使基线频率闩锁复位；和将频率差量设定等于零。逻辑流程1400'可传回经筛选的条件集合未得到满足的指示。
现在再次参见2214，如果未设定经筛选的条件集合闩锁，则发生器可在2216确定未经筛选的条件集合是否得到满足(例如，基于2212的传回)。如果否，则可在1410使去反弹定时器复位且逻辑流程1400'可传回经筛选的条件集合未得到满足的指示。如果是，则发生器可在1408使去反弹定时器递增。在1414，发生器可确定去反弹定时器是否大于在触发参数1412之前的所需时间，如上所述。如果是这样的话，算法1400'可沿YES(是)路径继续进行，从而在1416闩锁经筛选的条件集合闩锁并传回经筛选的条件集合得到满足的指示。
图60是用于实施图59所示未经筛选的条件集合逻辑2212的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。在2232，发生器可确定局部频率斜率小于频率斜率阈值参数1404。在一些形式中，频率斜率阈值参数可取决于由发生器传送的功率电平，如上所述。如果局部频率斜率小于频率斜率阈值参数1404，则发生器可在2236确定局部谐振频率是否小于频率阈值参数1406。如果是这样的话，算法2212可传回未经筛选的条件集合得到满足的指示。在一些形式中，条件2232,2236可以逻辑“或”方式而不是所示逻辑“与”方式实施。例如，在确定局部频率斜率小于频率斜率阈值参数1404后，算法可传回未经筛选的条件集合得到满足的指示。相似地，在确定局部频率斜率不小于频率斜率阈值参数1404后，算法可在2236评估谐振频率和频率阈值参数1406。
如果在2232和2236评估的条件未得到满足(无论使用什么样的逻辑布置)，发生器可在2240确定基线频率(例如，如在2196设定)与局部谐振频率(例如，频率差量)之间的差是否超过基线偏差阈值参数2242。如果是，则算法2212可传回未经筛选的条件集合得到满足的指示。如果否，则算法2212可传回未经筛选的条件集合未得到满足的指示。
在某些形式中，发生器诸如30,500,1002和/或超声外科器械诸如100，120，1004可与利用负载事件来配备响应集合触发器的一个或多个条件集合一起实施。例如，发生器可如本文所述检测负载事件。当超声刀上的负载经历变化(例如，突然或快速变化)时，负载事件可(例如)发生。可引起负载变化的物理条件包括(例如)夹持臂的打开和/或闭合、超声刀穿过组织的突然下降等。在各种形式中，在检测到负载事件时，响应集合触发器可配备，或能够在发生对应条件集合中的其它条件时被触发。当未检测到负载事件时，响应集合触发器可解除，或无法被触发，甚至在对应的条件集合中发生其它条件时。负载事件的存在可用作要由各种条件集合检测到的物理条件(例如，诸如组织分离、脱水等的组织状态变化)的类型的另选指示器。因此，利用负载事件触发器的条件集合不太可能传回假阳性(例如，其中条件集合得到满足，但不存在基础物理条件的情形)。因此，利用负载事件的条件集合也可针对频率斜率阈值1404、频率阈值1406等利用低敏感阈值和更敏感的阈值。
根据各种形式，可通过检查频率斜率随着时间的变化来检测负载事件。图61是超声刀的频率斜率2302和频率的二阶时间导数2304的图示，其示出了一对负载事件。负载事件在位于特征2305和2306处的频率斜率图2302中及在位于特征2307和2308处的二阶时间导数图2304中显而易见。生成图61所示特性的刀被激活成无负载达约1/2秒、夹持达约11/2秒且松开达约31/2秒，如水平轴上所指示。夹持和松开可对应于由2305、2307和2306、2308指示的负载事件。应当理解，频率斜率本身可受热事件(例如，刀的温度变化)和负载事件两者影响。此由图61示出为频率斜率图2302除了特征2305,2306以外还包括各种变化。相比之下，二阶时间导数图2304除了特征2307,2308处的显著变化之外大致不变。
鉴于此，某些形式通过检查滚动窗口上的频率斜率变化来检测负载事件的存在。例如，比较当前或局部频率斜率与过去频率斜率，过去频率斜率与局部频率斜率偏移窗口偏移时间。比较的持续结果可称为滚动差量。窗口偏移时间可为任何合适的时间且在某些形式中，可为约100毫秒。当滚动差量超过频率斜率阈值参数时，可检测到负载事件。在某些形式中，可不考虑当刀无负载时开始的负载事件(例如，可不配备响应集合触发器)。例如，在检查滚动窗口上的频率斜率之前，发生器可首先检测到超过阻抗阈值的超声阻抗增大。(在一些形式中，阻抗阈值必须在发生器将检测到负载事件之前保持达超过阻抗阈值参数的时间。)阻抗阈值可为任何合适的值且在某些形式中介于约5欧姆与约260欧姆之间，其中分辨率为约5欧姆。在一个示例性形式中，阻抗阈值为约100欧姆。超过阈值的超声阻抗增大可指示(例如)夹持臂闭合，因此，使负载事件更有可能发生。
图62是频率斜率2310、频率的二阶时间导数2312和滚动差量2314的图示，其展示负载事件。滚动差量图2314的特征2316指示滚动差量超过频率斜率阈值参数，从而指示负载事件。图63是频率斜率22318、频率的二阶时间导数2320和滚动差量2322的另一形式的图示，其展示另一负载事件。滚动差量图2322中的特征2324、二阶导数图2320中的特征2326和频率斜率图2328中的特征2328指示所述负载事件。
图64是用于实施施加包括负载事件触发器的条件集合的算法2330的一种形式的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。在2332，发生器可确定负载事件是否正在发生。本文参照图65提供发生器如何可确定负载事件是否正在发生的另外的示例。如果没有负载事件正在发生，则发生器可在2332继续探测负载事件。如果负载事件正在发生，则发生器可在2334“配备”相关响应集合。配备响应集合可包括使响应集合能够在其对应条件集合得到满足时被触发。在2336，发生器可确定局部超声阻抗是否低于阻抗复位阈值参数。阻抗复位阈值参数可为发生器在其下断定所述负载事件被断定的阻抗水平。如果局部超声阻抗低于阻抗复位阈值参数，则发生器可在2342解除响应集合。如果局部超声阻抗不低于阻抗复位阈值，则发生器(例如，30,500,1002)可在2338确定条件集合参数得到满足。如果条件集合得到满足，则发生器可在2340触发适当的响应集合。
图65是用于实施算法2332的一种形式的逻辑流程图，所述算法用于确定外科器械中是否存在负载条件。在2342，发生器可确定超声刀/换能器系统的局部超声阻抗是否超过阻抗阈值。例如，超声阻抗超过阈值，此可指示夹持臂闭合。如果否，则算法2332可在2334传回不存在负载事件的指示。如果局部超声阻抗超过阻抗阈值，则发生器可在2346确定频率滚动差量是否大于频率斜率阈值参数。如果是，则算法2332可传回负载事件2348。如果否，则算法2344可不传回负载事件。
在各种示例性形式中，利用负载事件来配备响应集合触发器的条件集合可用于上文所述的图20到图22的逻辑流程图1200,1300,1400的上下文中。例如，图66是图20所示组织算法1200的信号评估组织算法部分1300″的一种形式的逻辑流程图，所述部分考虑利用负载事件来配备响应集合触发器的条件集合。在各种形式中，信号评估组织算法1300″可以类似于上文所述算法1300的方式操作，但具有几点差异。例如，在算法1300″中，信号评估/监视功能1308可在1306等待比较的时间之前执行，但应当理解，这些动作可针对本文所述算法1300,1300',1300″中的任一个以任何合适的次序排序。另外，信号评估/监视功能1308也可捕获局部超声阻抗(|Z|Mot)和滚动差量(F斜率_差 量)，所述滚动差量可传递至各种条件集合评估算法1400，如本文所述。例如，算法1300可作为引数传递局部超声阻抗、滚动差量、局部频率斜率(F斜 率)和局部谐振频率(Ft)。
图67是用于评估图66所示信号评估组织算法1300'的条件集合的算法1400″的逻辑流程图，其可在发生器的一种形式中实施。在2352，发生器可确定是否设定保持状态标记2354。如果否，则可在2358配备对应于算法1400″的条件集合的响应集合。在某些形式中，在2358配备响应集合可有效地禁用负载监视。如果设定保持状态标记2354，则可执行负载监视算法2356。负载监视算法2356可根据是否检测到负载事件配备或不配备响应集合触发器。下文参照图68提供负载监视算法2356的更多细节。在2360，发生器可实施逻辑以确定针对所评估的条件集合是否满足未经筛选的条件集合。下文参照图69更详细描述逻辑2360且其可传回“真”或“假”响应。
在2368，发生器可确定是否设定经筛选的条件集合闩锁。经筛选的条件集合闩锁可如下所述在经筛选的条件集合得到满足时设定，以便确保经筛选的条件集合被指示为针对阈值时间周期而设定。如果设定经筛选的条件集合闩锁，则发生器可在2365使闩锁定时器递增并在2366确定未经筛选的条件集合是否得到满足。如果未经筛选的条件集合得到满足，则逻辑流程1400″可传回经筛选的条件集合得到满足的指示。
如果未经筛选的条件集合在2366未得到满足，则发生器可评估所述条件集合是否在2368仍得到满足。例如，发生器可确定(i)经筛选的条件集合闩锁定时器是否已超过最小闩锁定时器1422；和(ii)频率斜率是否大于跨回频率斜率阈值1424。如果这些条件得到满足，则发生器可在2378释放经筛选的条件集合闩锁；使去反弹定时器(例如，图22中的定时器X)复位；使闩锁定时器复位；使负载定时器(例如，超过阻抗的时间周期)复位，并解除响应集合触发器。逻辑流程1400″可传回经筛选的条件集合未得到满足的指示。
现在再次参见2362，如果未设定经筛选的条件集合闩锁，则发生器可在2364确定未经筛选的条件集合是否得到满足(例如，基于2360的传回)。如果否，则可在1410使去反弹定时器复位且逻辑流程1400″可传回经筛选的条件集合未得到满足的指示。如果是，则发生器可在1408使去反弹定时器递增。在1414，发生器可确定去反弹定时器是否大于在触发参数1412之前的所需时间，如上所述。如果是这样的话，算法1400″可沿YES(是)路径继续进行，从而在1416闩锁经筛选的条件集合闩锁并传回经筛选的条件集合得到满足的指示。
图68是如图67所示可在发生器的一种形式中实施的负载监视算法2356的一种形式的逻辑流程图。负载监视算法2356可接收局部超声阻抗(|Z|Mot)和滚动差量(F斜率_差量)作为输入。作为输出，算法2356既可配备也可不配备相关响应集合。在2380处，发生器可确定超声阻抗是否超过阻抗阈值2381。如果是这样的话，发生器可在2382处使负载定时器递增。负载定时器可起作用以使局部超声阻抗去反弹。例如，发生器可不将超声阻抗视为高于阈值2381，除非其高于阈值达定时器的预定数目的刻点。
在2384处，发生器可确定负载定时器是否大于所需超过阈值参数2386的时间。如果是，则发生器可在2396处配备负载触发器并进行至2398。例如，负载触发器可在负载由超声阻抗指示时配备。如果在2384处为否，则发生器可直接进行至2398而不配备负载触发器。在2398处，发生器可确定是否配备负载触发器。如果否，则负载集合监视算法2356可随着负载触发器和响应集合触发器被解除而返回。如果是，则发生器可在2400处确定滚动差量是否超过频率斜率阈值参数2402。如果否，则算法2356可随着负载触发器和响应集合触发器被解除而返回。如果是，则可在2404处配备响应集合触发器且算法2356可返回。再次参见2380，如果超声阻抗未超过阈值阻抗，则发生器可在2388处使负载定时器复位。在2390处，发生器可确定超声阻抗是否小于阻抗复位阈值参数2392。如果是，则发生器可在2394处解除响应集合触发器和负载触发器。如果否，则发生器可如上所述进行至2398。
图69是可由发生器的一种形式实施的图67所示未经筛选的条件集合逻辑2360的一种形式的逻辑流程图。在2406处，发生器可确定局部频率斜率是否小于频率斜率阈值参数1404。在一些形式中，频率斜率阈值参数可取决于由发生器传送的功率电平，如上所述。如果局部频率斜率小于频率斜率阈值参数1404，则发生器可在2408处确定局部谐振频率是否小于频率阈值参数1406。如果是，则发生器可在2410处确定是否配备负载触发器和响应集合触发器。如果是，则算法2360可传回未经筛选的条件集合得到满足的指示。如果否，则发生器可在2412处确定是否设定经筛选的条件集合闩锁。如果是，则算法2360可传回未经筛选的条件集合得到满足的指示。如果在2406、2408或2412中的任一个处为否，则算法2360可传回未经筛选的条件集合未得到满足的指示。
在一些形式中，条件2406和2408可以逻辑“或”方式而不是所示的逻辑“与”方式实施。例如，在确定局部频率斜率小于频率斜率阈值参数1404之后，算法2360可直接跳到2410。相似地，在确定局部频率斜率不小于频率斜率阈值参数1404后，算法可在2408处评估谐振频率和频率阈值参数1406。
下面描述用于评估信号评估组织算法1300,1300',1300″的条件集合的算法1400、1400'和1400″的各种形式。应当理解，任意数目的条件集合评估算法可与本文所述的信号评估组织算法1300,1300',1300″中的任一个一起实施。例如，在某些形式中，发生器可如上文所述结合利用负载事件触发器的条件集合评估算法1400″来实施条件集合评估算法1400。可使用算法1300,1300',1300″,1400,1400',1400″的任何合适的组合。
在超声外科器械和发生器的一些示例性形式中，使电流保持成相对不变。此可建立超声刀的基本恒定位移，继而建立组织执行行为的基本恒定速率。在一些形式中，保持电流，甚至随着机械负载的变化，其中机械负载由超声阻抗反映。为达到此目的，可基本上通过调制所施加的电压来补偿机械负载的差异。
如本文所述，为有效地操作(例如，使换能器处的废热最少化)，可以等于或接近系统的谐振频率来驱动外科器械(例如，刀与换能器组合)。系统的频率可通过电流信号与电压信号之间的相位差来确定。如本文所述，系统的谐振频率随着热的变化而变化。例如，添加热能(例如，热量)导致刀和/或其它系统部件的软化，从而改变系统的谐振频率。因此，在一些示例性形式中，发生器实施两个控制回路。第一回路保持变动负载上的基本恒定电流，而第二控制回路跟踪系统谐振频率并相应地修改驱动电信号。
如本文所述，与超声外科器械一起使用的各种算法基于提供至器械的电信号近似器械(例如，其超声刀)的物理条件。例如，参照图58和图65，通过监视超声阻抗来确定夹持臂的闭合。然而，应当理解，在本文所述形式中的任一个中，夹持臂的闭合可作为另外一种选择以任何合适的方式确定，例如，根据提供至器械的任何合适的电信号和/或其推导。在其中电流保持基本恒定的一些示例性形式中，电压信号的值与超声阻抗成正比。因此，本文所述的各种超声阻抗阈值可交替地实施为电压阈值。相似地，在电流为基本恒定的情况下，传送至刀的功率或能量也会与超声阻抗成正比且功率、能量的对应变化、电压、功率或能量相对于时间的变化等也可指示夹持臂闭合。此外，如本文所示，当夹持壁最初闭合时，超声刀的温度可随着其与冷组织接触而下降。因此，刀闭合可交替地通过监视有无刀温度下降来检测，刀温度下降由刀的谐振频率的上升和/或本文所述的其它方法中的一者指示。此外，在一些形式中，夹持臂的闭合可基于检测闭合触发器和/或闭合控件的激活来确定。各种形式可利用所述电信号性能中的一些或全部的组合来检测夹持臂闭合。
此外，例如，本文(例如)参照图65描述负载事件。在图65和相关描述中，基于频率滚动差量来检测负载事件。也可使用提供至器械的电信号的各种其它性质来指示负载事件。例如，由频率滚动差量指示的物理变化也可由电压信号、电压信号相对于时间的变化、超声阻抗(包括其斜率)、频率的二阶导数、电流、电流相对于时间的变化等指示。另外，如本文所述，基于检测频率斜率的变化来确定刀温度的变化。可基于刀温度而变化的更多电信号性能可包括(例如)提供至刀的功率和/或能量的斜率。
根据各种形式，诸如器械100,120,1004的超声器械可根据控制算法来驱动，所述算法涉及到依序在不同的功率电平驱动器械。例如，当超声外科器械激活时，其可在第一功率电平驱动。例如，发生器(例如，发生器30,500,1002和/或内部发生器)可提供第一功率电平的驱动信号。在第一周期结束之后，发生器可提供小于第一功率电平的第二功率电平的第二驱动信号。在一些应用中，第一较高功率电平可用来将血管的内部肌肉层与外膜层分离，如本文所述。
图71是用于依序在两个功率电平驱动超声器械的算法3021的一种形式的逻辑流程图。图70是示出图71的算法的一个示例性实施方式的功率或位移图的图表。算法3021可由诸如30,500,1002的发生器和/或内部发生器实施，以驱动诸如100，120，1004的超声器械。在图70中，垂直轴3002对应于端部执行器刀的位移。水平轴3004对应于以秒为单位的时间。算法3021在本文中被描述为由诸如本文中的发生器30,500,1002中的一者的发生器实施，但应当理解，算法3021可交替地由诸如100，120，1004的器械(例如，由其控制电路2009)实施。
在3020处，发生器可接收由临床医生提供的触发信号。触发信号可以任何合适的方式提供。例如，在一些形式中，临床医生利用器械本身上的钮或其它输入装置(例如，钮312a,1036a,1036b,1036c、脚踏开关434,1020等)来提供触发信号。在3022处，发生器可通过提供第一驱动信号来激活器械。参见图70，器械的激活指示于3006处。第一驱动信号对应于提供至器械的端部执行器的第一功率电平。在3024处，发生器保持第一驱动信号达第一周期。对应于第一驱动信号的端部执行器位移在图70中指示于3009处。如图70的示例所示，第一功率电平对应于介于60微米与120微米之间(诸如75毫米)的端部执行器位移。第一功率电平可被选择成将血管的内部肌肉层与外膜层分离和/或提供趋于改善解剖和/或密封过程的其它组织效应。在一些形式中，如本文所述，第一驱动信号还可提供如本文所述的偏谐振，以进一步有助于将血管的内部肌肉层与外膜层分离。
发生器在3026处确定第一周期是否已结束。第一周期可以任何合适的方式测量。例如，在一些形式中，第一周期为自器械的激活已过预定时间量之后结束的设定时间周期。正如在其中第一周期为一秒的图70所示的示例中。此外，在一些形式中，第一周期在发生特定组织状态变化时结束。本文所述组织状态变化中的任一个可指示第一周期的结束，并且，例如，可利用本文所述算法中的任一个来检测组织条件的变化。例如，在一些形式中，第一周期的结束可由换能器的阻抗的变化指示。
当第一周期结束时，发生器在3028处提供第二功率电平的第二驱动信号。在图70的示例中，从第一驱动信号到第二驱动信号的转变指示于3007处。第二驱动信号处的端部执行器位移在图70中指示为介于约20微米与60微米之间，诸如约37.5微米。尽管第二驱动信号在图70中指示为连续信号，但应当理解，在一些形式中，第二驱动信号为(例如)脉冲驱动信号，如本文所述。第二驱动信号可提供至器械，直到任何合适的终点为止。例如，参见图70，组织解剖的完成指示于3008处。器械的去激活指示于3010处。在一些形式中，组织解剖可使用本文所述用于检测组织状态变化的算法中的任一个来检测。在一些形式中，发生器可自动地在解剖点3008处和/或其后(例如，其后的预定时间周期)去激活器械。
算法3021可相对于只是在单个功率电平激活器械而改善器械的效能。图72是示出根据图71的算法操作类似于器械1004的外科器械(3030)与其通过在单个功率电平激活器械1004操作(3032)所获得的爆裂压力的图表。在图72的示例中，曲线3032对应于在对应于算法3021的第二功率电平的单个功率电平激活的器械1004。对5-7mm猪角状动脉进行算法3021的试验和所述单个功率电平的试验。如可以看到，算法3012导致可对应于更高质量密封和横切的更高爆裂压力。图73是示出针对图72所示试验获得的横切时间的图表。如所示，算法3021可提供优越的横切时间。
在使用中，算法3021具有被临床医生误用的可能性。例如，图74是示出根据算法3021的一种形式的驱动信号模式的图表3040。在图74中，垂直轴3042对应于所提供的功率电平且水平轴3004对应于时间。第一功率电平和第二功率电平分别在轴3042上指示为“5”和“1”。例如，当在可购自位于Cincinnati,Ohio的Ethicon Endo-Surgery公司的GEN 11发生器上实施时，“5”可对应于功率电平“5”且“1”可对应于功率电平“1”。如所示，临床医生已连续几次激活(3006)并去激活(3010)所述器械而没有完成组织横切。如所示，临床医生在第二(较低功率)驱动信号即将开始时去激活所述器械以便重新激活所述器械并重新建立第一(较高功率)驱动信号。应当理解，此种类型的使用可使算法3021无法按设计操作。在一些形式中，可修改算法3021以实施去激活3010与后续激活3006之间的静置时间。
图75是用于实施器械的去激活与后续激活之间的静置时间的算法3021'的另一形式的逻辑流程图。算法3021'可由诸如30,500,1002的发生器和/或内部发生器实施，以驱动诸如100，120，1004的超声器械。在3020处接收到触发信号之后，发生器可在3050处确定静置时间自所述器械的最近激活以来是否已过。在各种形式中，静置时间被选择成对应于将允许超声刀和/或组织回到休息状态的时间量。在一个示例性形式中，静置时间为四秒。如果静置时间已过，则算法3021'可如上文所述进行至动作3022、3024、3026和/或3028。如果在3050处静置时间已过，则发生器可在3052处为器械提供第二功率电平(例如，算法3021'的功率电平中的较低者)下的驱动信号。以此方式，如果自先前去激活以来未过休息周期，则算法3021'可在其中其在去激活时停止的点处继续。
图76是示出根据算法3021'的一种形式的驱动信号模式的图表。临床医生可在3056处激活器械。当提供第二驱动信号时，临床医生在3058处去激活器械。例如，去激活3058可在组织密封和横切完成之前发生。在3660处，临床医生(例如)通过如上文所述生成触发信号来重新激活器械。然而，如所示，在3660处的重新激活之前未过静置时间。因此，发生器在3660处提供第二功率电平的驱动信号。然而，在3062处的去激活之后，静置时间在3064处的重新激活之前已过。因此，发生器提供第一功率电平的驱动信号且算法3021'如图70所示进行。
在各种形式中，算法3021'可利用替代逻辑条件而不是静置时间来实施。例如，代替在3050处确定静置时间是否已过，发生器可确定替代逻辑条件是否已得到满足。替代逻辑条件可为任何合适的条件，包括(例如)器械的状态指示器和/或被影响到的组织。在一些形式中，逻辑条件可为端部执行器的温度或与端部执行器的温度相关。例如，替代逻辑条件可基于超声驱动系统和端部执行器的谐振频率，如由驱动信号的频率所指示。如果频率高于阈值(指示端部执行器的温度低于阈值)，则算法3021'可如所述进行至动作3022,3024,3026,3028。驱动频率的频率可以任何合适的方式测量，包括(例如)上文参照上面的图21所述的方式。又如，替代逻辑条件可基于超声换能器的阻抗，所述阻抗可用作端部执行器温度的另一代理，如上文参照图10到图13所述。此外，在一些形式中，端部执行器的温度可由端部执行器上的温度探头(诸如定位于图16A的端部执行器1026上的温度探头3070)测量。
图77是用于实施第三驱动信号的算法3021″的另一形式的逻辑流程图。算法3021″可由诸如30,500,1002的发生器和/或内部发生器实施，以驱动诸如100，120，1004的超声器械。发生器可执行如上文参照图71所述的动作3020,3022,3024,3026,3028。然而，在3028处提供第二驱动信号之后，发生器可在3070处保持第二驱动信号，直到第二周期在3072处结束为止。在第二时间周期结束时，发生器可在3074处提供第三驱动信号。第三驱动信号处于可大于第二功率但小于第一功率的第三功率下。例如，在一个示例性形式中，第二功率电平为第一功率电平的45％。第三点电平可为(例如)第一功率电平的100％、75％等。第一周期和第二周期可为(例如)1.5秒和十二秒。应当理解，算法3021″可(例如)如同算法3021'一样以静置时间周期来实施。例如，动作3070、3072和3074可在如图75所示的动作3028之后执行。
在各种形式中，算法3021″可导致相对于图71所示的算法3021'较高的爆裂压力和较短的横切时间。例如，图79是示出根据算法3021操作类似于器械1004的外科器械与根据算法3021″操作所述外科器械时所获得的爆裂压力的图表。如所示，算法3021″的爆裂压力高于算法3021的爆裂压力。相似地，图80是示出针对图79所示的试验获得的横切时间的图表。如所示，算法3021″的横切时间低于算法3021的横切时间。此外，在其中算法3021″结合用于在检测到组织状态变化(例如，条件集合)时提供反馈(例如，响应集合)的另一算法实施的一些形式中，提供第三、较高功率驱动信号可提高本文所述用于检测组织状态变化的算法的有效性。
在一些形式中，算法3021,3021',3021″可结合本文所述的各种其它算法实施。例如，算法3021,3021',3021″中的任一个可基于器械和/或受到器械作用的组织的测量特性结合条件集合和/或响应集合实施。例如，算法3021,3021',3021″可采用上文参照图15A到15C、图20到图22、图57到图60等所述的算法中的一者来实施。当条件集合指示组织条件时，可紧接着算法3021,3021',3021″执行对应的响应集合。例如，当所触发的条件集合要求反馈时，所述反馈可在算法3021,3021',3021″继续的同时提供。此外，例如，当所触发的条件集合要求驱动信号的变化时，发生器可根据所触发的响应集合偏离算法3021,3021',3021″。
图81是用于实施初始夹持周期的算法3100的一种形式的逻辑流程图。算法3100可由诸如30,500,1002的发生器和/或内部发生器实施，以驱动诸如100，120，1004的超声器械。在3102处，发生器可(例如)如上文参照激活请求3020所述接收激活请求。在3104处，发生器可提供指示器械已激活的反馈。所述反馈可为如本文所述的听觉、视觉和/或触觉反馈。然而，当提供反馈时，器械尚未激活。以此方式，算法3100可为端部执行器提供在激活器械之前压缩组织以提高横切和密封的功效的时间。在3106处，端部执行器可确定第一时间周期是否已结束。第一时间周期可为(例如)几秒。当第一时间周期结束时，发生器可激活器械并开始执行控制算法。所述控制算法可为任何合适的算法，包括(例如)算法3021,3021',3201″中的任一个。例如，参见图71，动作3104,3106将在接收到触发信号3020之后执行。动作3022将被执行成对应于3108。
图82是用于实施初始夹持周期的算法3120的另一形式的逻辑流程图。算法3021″可由诸如30,500,1002的发生器和/或内部发生器实施，以驱动诸如100，120，1004的超声器械。例如，算法3120可结合诸如上文参照图6到图8所述的阶梯函数的阶梯函数实施初始夹持周期。再次参见图82，发生器可执行如本文参照图81所述的动作3102、3104和3106。在3122处，发生器可在第一电平提供第一驱动信号3122。第一电平可对应于电流、功率、端部执行器位移等。当第二时间周期在3124处已结束时，发生器在3126处提供第二驱动信号。第二驱动信号对应于高于第一电平的电平的电流、功率和或端部执行器位移。第二驱动信号可保持，直到发生器在3128处检测到诸如(例如)低于阈值频率斜率的频率斜率下降的组织状态变化为止。在发生这样一个事件后，发生器可在3130处提供第三驱动信号。第三驱动信号可保持，例如，直到(例如)由诸如上文参照图15A到图15C、图20到图22、图57到图60等所述的算法确定的组织状态(例如，横切)的额外变化为止。
图83是示出根据算法3120的驱动信号模式的图表。垂直轴3132对应于驱动信号电流而水平轴3134对应于时间。激活信号接收于3092处。第一时间周期由3096表示。针对第一驱动信号的第二时间周期指示于3097处。第二驱动信号提供于3098处，直到频率斜率阈值在3135处得到满足为止，接着第三驱动信号由3099指示。横切指示于3008处，并且去激活指示于3094处。
如上所述，本文所述算法(包括3021,3021',3021″,3100,3120等)中的任一个可结合用于实施条件集合和响应集合的算法实施。条件集合(例如)可基于超声器械和/或受到超声器械作用的组织的特定状态的存在或不存在为真。响应集合可限定在条件集合为真时由器械和/或发生器采取的动作。在一些形式中，各种条件集合可利用一个或多个多变量模型来建立。多变量模型的示例可包括(例如)神经网络模型、遗传算法模型、分类树算法模型、递归贝叶斯模型等。
一种合适类型的多变量模型包括神经网络。神经网络可有效地识别输入变量的复杂模式，从而可使其很适合基于组织状态(例如，横切是否已发生、密封是否已发生等)检测条件集合。图84是显示示例性神经网络3150的图。神经网络3150包括一群称为神经元的互连节点3152,3154,3156。不同神经元之间的连接指示如何通过网络来传递数据。输入神经元3152被赋予来自输入数据的值(例如，外科器械、驱动信号等的各种参数)。在各种形式中，输入变量被按比例缩放至介于0与1之间的值。输入神经元3152的值(例如，输入变量)随后用于计算各种隐藏神经元3154的值，所述值继而用于找出一个或多个输出神经元3156的值。输出神经元3156的值可触发(或不触发)诸如(例如)反馈和/或驱动信号的变化的响应集合。在实际中，相应输入节点3153、隐藏节点3154和输出节点3156的数目有时可明显不同于图84所示的数目。在各种形式中，神经网络按照数据循环操作。在每个循环期间，输入值提供至输入神经元3152且输出值在输出节点3156处获取。
神经网络可如图84所示完全连接，从而意味着每个输入神经元3152连接到每个隐藏神经元3154。一些形式可利用不完全连接的神经网络。例如，并非所有的输入节点均可连接到每个隐藏神经元3154。隐藏节点3154的值可根据激活函数来确定。在各种形式中，激活函数的输出介于0到1的范围。例如，输出函数可被选择成生成介于0与1之间的输出，或在一些形式中，输出函数的结果可按比例缩放。在一些形式中，有利的是选择为连续的和可微的函数。此可有利于神经网络的训练。例如，利用梯度方法的反向传播训练可能需要计算输出函数的偏导数，而此可在优化函数为连续的和可微的时得到简化。可用作激活函数的这样一个函数的一个示例为如由下面的方程式(8)所指示的S型函数：
x＝ω1ξ1+ω2ξ2+ω3ξ3+...+θ               (8)
在方程式(8)中，ξ对应于输入神经元的值，ω对应于赋予每个输入的加权，θ对应于常数。当神经网络完全连接时，所有输入神经元的值均传递至所有隐藏神经元，从而意味着每个隐藏神经元的激活函数将包括对应于每个输入节点的ξ项。赋予每个输入的加权(ω)可为每个隐藏神经元和/或每个输入值所独有的。常数θ也可为每个隐藏神经元3154所独有的。每个节点处的结果可由下面的方程式(9)和(10)给出：
σ ( x ) = 1 1 + e - x - - - ( 9 )
图85是方程式(9)的一个示例性实施方式的曲线图，其展示了所述函数为连续的和可微的。
Ο＝σ(x)               (10)
S型函数的输出如图86所示。例如，输出(O)可根据输入神经元加上应用于方程式(9)的西塔(例如，方程式(8))的加权和计算出。
在各种形式中，每个隐藏神经元均具有等于至神经网络的输入数目的I个输入。如果存在J个隐藏神经元3154，则存在I×J个独特的欧米茄(ω)值和J个独特的西塔(θ)值。在一些形式中，所述输出神经元3156可利用同一激活方程式。因此，可存在用于将隐藏神经元3154连接到输出神经元3156的J×K个独特的欧米茄(ω)值，其中K为输出神经元数目，并且K为输出节点3156的独特的西塔(θ)值。
神经网络的输出可指示条件集合的真实性或虚假性，所述条件集合包括超声外科器械、受到外科器械作用的组织或它们的某一组合的一个或多个条件。例如，可使用神经网络来建模条件集合，所述条件集合用于指示是否提供指示处于或接近分离点的组织横切的反馈。例如，在一些形式中，神经网络的输出可指示是否已达到80％的横切。可使用任何合适数量或类型的神经元3152,3154,3156。例如，神经网络3150可包括十二个输入神经元3152(I＝12)、四个隐藏神经元(J＝4)、以及一个输出神经元(K＝1)。数据循环可为10毫秒。因此，所述12个输入的值可馈送到网络3150中，并且结果可每隔10毫秒计算出。
输入变量(例如，对应于输入节点3152的变量)可包括可能在一些情况下影响输出节点3156的值的任何变量。下文所述的示例性输入变量可用于诸如3154的神经网络，所述神经网络具有对应于任何合适的超声器械相关值(诸如(例如)80％的横切)的一个或多个输出节点。应当理解，本文所述的输入变量也可用于任何其它合适类型的模型，包括(例如)遗传算法模型、分类树算法模型、递归贝叶斯模型等。
在一些形式中，对应于输入节点3152的输入变量包括描述外科系统在组织治疗期间的操作的变量。组织治疗(例如)可在外科系统在组织上激活时开始。下面描述示例性组织治疗输入变量：
自激活输入变量以来过去的时间可代表自器械的激活(例如，在组织治疗开始时)以来的时间。时间可以任何合适的增量来测量，包括(例如)从器械激活(例如，0.00秒)开始的10毫秒(0.010秒)。在一些形式中，自激活以来过去的时间由发生器测量并存储。
不同变量可用于描述超声换能器或手持件的操作，包括(例如)换能器上的电压降、由换能器消耗的电流以及换能器的阻抗。这些和类似变量的值可以任何合适的间隔捕获并存储(例如，由发生器)。例如，电压电流和/或阻抗值可以等于神经网络3150的数据循环的间隔捕获。
附加输入变量描述在预定时间周期期间换能器的电压、电流和/或阻抗的不同排列。例如，电压、电流或阻抗的平均值可在整个激活周期(例如，由自激活以来过去的时间描述)期间获取。此外，在一些形式中，在预定数目的先前样本上获取电压、电流或阻抗的平均值。例如，可在最后A个阻抗样本上获取平均阻抗，其中A可等于10。功率、能量和可从电压、电流和/或阻抗导出的各种其它值也可作为单独的输入变量或以不同的排列计算出。例如，总能量可在一些形式中用作输入变量。总能量可指示自激活以来传送至超声系统的能量的总和。此可(例如)通过将功率的总和乘以在整个激活期间的时间来导出。阻抗曲线或形状指示自激活以来的阻抗变化。在一些形式中，可对阻抗曲线应用仿样拟合函数或其它平滑函数。应用平滑函数可强调其存在或位置可用作输入变量的拐点。例如，阻抗曲线在一些形式中可随着切割发生而经历突然下降。诸如阻抗曲线的各种示例性输入变量被描述为值曲线或值数组。这些变量可以任何合适的形式输入到神经网络3150或类似模型，包括(例如)通过取曲线下面积、取一个或多个峰值、取曲线的平均值或移动平均值等。在一些形式中，各种曲线的积分、峰值、平均值等可为有界的，例如，以排除来自激活的瞬变效应。附加变量可包括(例如)总能量(例如，自激活以来)、总阻抗变化(例如，自激活以来)等。
各种输入变量基于外科系统(例如，换能器、波导和刀)的谐振频率。外科系统的谐振频率可在驱动信号的频率中显现。例如，如本文所述，发生器可被调谐成在系统的谐振系统处驱动外科系统(例如，提供驱动信号)。在一些形式中，谐振频率本身(例如，电流或瞬时谐振频率)可为输入变量。可以任何合适的间隔对谐振频率进行采样，诸如(例如)以神经网络或其它模型的数据循环。另一示例性谐振频率变量描述谐振频率在组织治疗过程期间的变化。例如，谐振频率变化可被设定成等于电流谐振频率值与激活时和/或在激活之后的设定点(例如，在激活之后0.5秒)处的频率值之间的差。另一谐振频率变量描述频率导数dF/dt、或谐振频率的瞬间斜率。另一谐振频率变量可通过取频率导数值的平均值来导出。一个示例性平均值包括自激活以来的所有频率导数值和/或在预定周期(诸如(例如)神经网络3150的过去10个数据循环)期间的频率导数值。在一些形式中，可使用多个平均频率导数变量，其中每个变量在不同周期(例如，神经网络3150或其它模型的不同数目的过去数据循环)期间计算出。也可使用本文所述的谐振变量的各种不同排列。一个示例性谐振频率变量描述通过在前A平均dFdt值计算出的最大平均频率导数，其中A可对应于神经网络3150或其它模型的数据循环数目。例如，A可等于10。另一示例性输入变量为相位裕度。相位裕度描述驱动信号与刀的位移之间的相位差。相位裕度可以任何合适的方式测量，例如，如题为“Output Displacement Control Using Phase Margin In AnUltrasonic Hand Piece”的共同拥有的美国专利6,678,621中所述的方式，所述专利以引用方式全文并入本文。
在各种形式中，神经网络3150或其它模型接收具有描述特定外科系统的值的输入变量(例如，系统特定变量)。系统特定变量可描述外科系统的任一部件或群组的性能，包括(例如)手持件、刀、波导、端部执行器、夹持臂、夹持垫等。以此方式，系统特定变量可用来提供每个外科系统的“指纹”。不同系统特定变量可以各种方式测量并使用。例如，系统特定变量可用于神经网络3150或其它模型的训练和执行两者。
一些系统特定变量描述可物理测量的外科系统或其部件的性能。系统长度描述外科系统(例如，其波导和刀)的长度。示例性长度包括23cm、36cm和45cm。在一些形式中，单独的神经网络3150可被训练并用于具有不同长度的系统，然而，此可通过利用系统长度作为输入变量来加以避免。
一些系统特定输入变量描述超声刀的性能。例如，各个刀增益描述从换能器到刀的尖端的位移增大或减小的比率(例如，刀增益可描述刀与波导的组合)。任何给定超声刀的增益均可通过刀本身(包括(例如)刀直径中的中断部分)的物理性能来确定。按相同规格制造的不同刀可具有(例如)因制造公差而引起的略微不同的刀增益。例如，一个合适的刀的增益可为3.5±0.2。在各种形式中，刀增益在外科系统的制造和/或测试期间测量。例如，激光振动计或其它合适的器械可用于测量刀在由具有已知增益的发生器和手持件驱动时的位移。
另一刀特定变量是刀的自然谐振频率。此也可称为静止谐振频率。自然谐振频率是刀的物理性能的函数。在各种形式中，自然谐振频率是在刀(或相关系统)的制造或测试期间(例如)利用脉冲激励或声脉冲测试来测量。根据声脉冲测试，频率范围上的声波或振动提供至(通常未负载)刀。记录使刀谐振的频率。例如，可使用麦克风或其它声音传感器来记录刀对各种频率的声脉冲的响应。可分析所测量的值的频率含量以识别谐振。另一刀特定变量为刀的Q因子。Q因子描述刀相对于其中心频率的带宽。换句话讲，Q因子描述刀的频谱多么紧地包裹在谐振频率周围。Q因子可(例如)在刀或相关系统的制造或测试期间(例如)利用可购得的频谱分析设备来测量。
另一刀特定变量为刀长度。例如，由于制造公差，并非每一相同设计的刀都会具有相同的长度。精确刀长度可使用任何合适的测量技术或设备来测量，包括(例如)测微计、光学系统、坐标测量机等。刀偏转描述刀在与夹持臂接触时偏转的度数。刀偏转的度数可(例如)利用非接触式激光位移器械、度盘指示器或任何其它合适的器械来测量。刀的各种声学性能也可用作刀特定输入变量。不同刀的泊松比可利用用于测量横向和轴向应变的应变仪来测量和/或可自刀材料导出。不同刀中的声速也可测量和/或自刀材料导出。作为潜在输入变量的其它声学性能包括相速度、密度、压缩性或刚度、体积模量等。例如，刀、夹持垫等的许多声学性能由材料制造商提供。
附加刀特定变量包括表面摩擦系数和投影密封表面。表面摩擦系数可与组织效应模型相关，因为表面摩擦系数可(例如)根据下面的方程式(11)与传送到组织的功率相关：
功率＝μ×2π*d*f*N             (11)
在方程式(11)中，μ为表面摩擦系数(例如，动态摩擦)；f为驱动信号的频率(例如，系统的谐振频率)；N为法向力；且d为刀的位移。表面摩擦系数可以任何合适的方式测量。例如，刀可安装到转台并在施加已知法向力时旋转。在一些形式中，上面的方程式(11)也考虑投影密封表面，如下面的方程式(12)所示：
功率密度＝(μ×2π*d*f*N)/SS           (12)
在方程式(12)中，SS为投影密封表面。投影密封表面可(例如)基于刀的几何构型来估计。例如，刀长度、宽度和曲率可为相关的。相关示例性输入变量为刀时钟。例如，在一些形式中，刀为弯曲的。刀时钟描述围绕纵向轴的刀曲率的角方向。
在各种形式中，外科系统对组织起作用的方式取决于夹持臂和刀接合组织的方式。此继而可取决于各种系统特定尺寸的其它性能。例如，各种系统特定变量描述刀、夹持臂和夹持垫之间的相互关系。一个这样的示例性输入变量是提供于刀与夹持臂之间的夹持力。例如，夹持力可对应于上文参照方程式(1)所述的FT。夹持力可以任何合适的方式测量。例如，结合参照图1到图3所示的外科系统19，夹持臂56可固定在打开位置处(例如，不与刀79接触)。力换能器可(例如)在介于夹持臂56的枢轴点与最远侧之间的中点处固定到夹持臂56。然后，可致动柄部68以使夹持壁56闭合抵靠刀79。力换能器可测量所提供的力。在一些形式中，可监视触发器位置以导出表示夹持力相对于触发器位置的关系的输入变量。在一些形式中，使用最大力。在一些形式中，夹持力是在夹持臂被固定在临近打开位置处时进行测量。例如，压力传感器(诸如可购自TEKSCAN的那些压力传感器)可放置在刀与夹持臂之间。
类似变量包括触发器位移、触发器力以及管子组件弹簧力。触发器位移是触发器34,4120(图93)枢转以使夹持臂闭合抵靠刀的距离。触发器的位移可对应于弹簧位移以闭合夹持臂所能达到的程度。例如，弹簧5051显示于图105中。现在参见图93、图95和图105，尽管弹簧5051在图95中未具体示出，但应当理解，弹簧5051或类似弹簧可以类似于图105所示的方式联接到图95的轭4174和柄部4122。如参照图93和图95所述，触发器4120的近侧运动导致轭4174和往复式管状致动构件4138的远侧运动以闭合夹持臂4150和刀4152。随着轭4174朝远侧移动，其可伸展弹簧5051。因此，触发器(例如，触发器4120)的位移指示弹簧(例如，5051)的伸展且因此可充当夹持力的代理。触发器力(例如，需要提供给触发器的力)也可用作输入变量。触发器位移和力可以任何合适的方式测量。在一些形式中，管子组件力也可测量并用作输入变量。例如，再次参见图95，管子组件力代表由往复式致动构件138提供至夹持臂4150和刀4152的力。本文所述的各种位移和力可利用任何合适的设备以任何合适的方式来测量，包括(例如)视觉测量系统、应变仪、度盘指示器等。
其它合适的夹持相关变量与压力剖面相关。压力剖面描述当夹持臂闭合时沿刀和夹持臂的压力分布。夹持剖面可以任何合适的方式来测量。例如，压力传感器(诸如可购自TEKSCAN的传感器)可放置在刀与夹持臂之间。然后，可闭合夹持臂(例如，利用本文所述的触发器34和/或触发器4120)并测量所得力(和/或力分布)。在一些形式中，可在小于夹持臂的整个长度上量取夹持力。例如，夹持臂或刀上的特定位置处(例如，夹持臂的近侧部分处)的夹持力可用作神经网络3150或其它合适的模型的输入变量。
各种其它夹持相关输入变量包括夹持臂偏转、夹持壁定位或运动、全开触发器情况下的钳口角度、以及垫高度。夹持臂偏转为夹持臂在闭合抵靠刀时的偏转程度的量度。夹持臂定位或安放(也称为全开触发器处的钳口角度)描述夹持臂与刀之间的距离或角度。例如，全开触发器处的钳口角度可利用视觉系统、光学比较仪、量角器等来测量。垫高度可描述夹持臂垫的厚度。这些值可以任何合适的方式测量。例如，可利用视觉系统来捕获刀的影像并导出夹持臂偏转等。此外，可使用各种机械或光学测距技术来测量具体尺寸。附加夹持相关变量可描述垫(例如，夹持垫58)的性能。此类参数的示例可包括垫批号、垫的尺寸、垫的材料分布、垫的材料硬度、垫的热性能、以及这些或类似值在生产批次上的平均值。
在一些形式中，基于在测试过程期间所进行的测量对系统特定变量赋值。例如，一些输入变量在系统老化期间确定。本文中上文参照图26到图28描述了老化的一种形式。老化可在已知(和可重复)条件下执行，诸如(例如)在器械在空气中、被完全夹持且干燥(例如，夹持臂与刀之间什么也没有)的情况下执行。在一些形式中，老化期间的频率斜率可连同类似值一起充当输入变量，诸如(例如)功率、能量、电压、功率变化率(d功率/dt)；能量变化率(d能量/dt)；电压变化率(dV/dt)；电流变化率(dI/dt)；频率变化率(df/dt)；阻抗变化率(dZ/dt)、峰值阻抗等。在一些形式中，当老化在空气中执行时(例如，当刀抵靠垫时)，上述变量可在整个老化期间保持相对不变。然而，如果变量发生变化，则频率斜率或其它变量可在致动之后的预定时间获取、在老化循环的全部或部分上平均或者以其它方式数学组合等。
在一些形式中，频率斜率或其它值在发生器功率不同功率电平上设定时在老化条件下获取。例如，频率斜率或其它测量值可在发生器设定处于第一功率下时获取且第二频率斜率或其它测量值可在发生器设定处于第二功率电平时获取。在一些形式中，老化可在组织(例如，猪组织)或组织代用品(海绵材料等)定位于夹持臂与刀之间时执行。在一些形式中，频率斜率和相关变量可随着组织代用品被横切而改变。例如，频率斜率可在老化循环中的各个不同点处获取、在老化循环的全部或部分上求平均值等。另一测试相关变量是执行的老化循环数。例如，在一些形式中，可执行多个老化循环，例如，在器械或第一老化时的测试过程出现问题的情况下。
在执行老化之后，可测量外科系统的各种其它特性(并将其用作输入变量)。例如，老化可在对应于刀的夹持垫上创建凹痕。分析凹痕可获得老化深度(例如，凹痕的深度)。深度可使用任何合适的装置来测量。在一些形式中，老化深度可使用视觉系统、激光测距仪和/或其它机械或光学测量工具来测量。在一些形式中，老化深度可在夹持垫上的各个点处获取以指示老化深度分布(例如，接触剖面)。此外，在一些形式中，夹持臂接触点也可自凹痕导出。例如，凹痕的最深部分可对应于第一接触点。
再其它系统特定输入变量在自由状态下测量。自由状态可在钳口不与刀接触而刀在空气中运行时重新创建。在自由状态下所测量的变量可包括功耗、装置阻抗、不同功率电平上的频率斜率、不同功率电平的刀阻抗、电流、电压和手持件的阻抗等。在各种形式中，系统和环境相关变量可在预运行期间测量。例如，各种外科系统能够需要在对组织操作之前进行预运行测试。此可(例如)用来确保外科系统已被正确组装。然而，在预测试期间，可捕获各种系统特定可变值，包括(例如)电压、电流、阻抗、谐振频率及其排列，例如，如本文所述。
附加系统特定变量与刀和/或夹持臂的温度响应相关。例如，夹持臂温度响应描述特定夹持臂在暴露于热通量时加热的方式。夹持臂的温度可(例如)使用红外温度计来测量。夹持臂温度响应可以每瓦特热通量温度表示为加热度数。相似地，夹持臂温度冷却曲线可为在给定刀在每单位时间室温下冷却程度的量度，例如，以每单位时间度表示。类似输入变量可基于刀，包括(例如)刀温度响应和刀冷却曲线。另一示例性温度响应变量包括刀阻抗与温度的关系。此可为作为温度的函数的刀的声阻抗的量度(例如，如由换能器的电阻抗表示)。由于刀温度变化可引起频率变化，故用于将刀和波导固定在轴内的部件可能没有必要处于精确节点(例如，具有零横向位移的波导上的位点)处。因此，当部件不在精确节点处时，其可在处于空中时在系统中引起声阻抗。测量此如何变化以及所得的频率变化可使不仅对刀温度建模而且对刀温度在刀上往回(例如，朝柄部)多远发生变化进行建模成为可能。相应温度响应和/或冷却曲线可以任何合适的方式用作神经网络3150的输入。例如，可选择相应曲线的斜率、其中斜率变化的拐点值或任何其它合适的值。
其它示例性、系统特定变量包括在其上生产系统的生产线的使用年限以及例如在老化时在刀内测量的横向频率。例如，生产机械可随着其使用寿命而改变，从而导致在生产机械寿命周期中的不同时刻所生产的刀和其它部件表现不同。横向频率描述刀中沿正交于轴的方向的方向的振动且可(例如)利用矢量信号分析仪或频谱分析仪(诸如可购自AGILENT TECHNOLOGIES的N9030A PXA信号分析仪)来测量。横向频率可在任何合适的条件下测量，包括(例如)在诸如老化或自由状态的预定条件集合下。
神经网络3150的各种输入变量可基于由外科系统用来治疗组织的手持件或换能器。此类变量的示例可包括如上文所述的换能器的阻抗、手持件的谐振频率、手持件的电流设定点等。手持件的谐振频率描述独立于波导或刀的手持件的谐振频率。例如，手持件的谐振频率可在制造时测量。手持件的电流设定点描述要提供至特定手持件以提供预定位移的电流电平。例如，不同的手持件可基于不同的制造公差具有不同的电流设定点。描述手持件的电流设定点、谐振频率和其它可变值可(例如)存储在与手持件相关联的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其它存储装置处。例如，发生器可询问手持件以撷取手持件特定变量。在一些形式中，利用手持件特定变量可提供在制造和/或测试期间测量的各种其它系统特定变量的额外清晰度。例如，当系统由临床医生使用时，可使用不同的而且通常较新的手持件。手持件特定变量可适用于此。
应当理解，神经网络3150可使用上文所述的输入变量中的任一个。在一些形式中，神经网络3150可使用矩阵代数来评估。例如，可使用四个矩阵。1×I输入矩阵(O_i)可包括I输入神经元的(例如，按比例缩放)值。I×J隐藏神经元欧米茄矩阵(W_ij)包括用于计算隐藏神经元3154的值的欧米茄(ω)值。J×K输出神经元欧米茄矩阵(W_jk)包括用于计算一个或多个输出神经元3156的值的欧米茄(ω)值。1×J隐藏神经元常数矩阵(O_j)包括隐藏神经元3154的常数θ值。1×K输出神经元常数矩阵(O_k)包括输出神经元3156的常数θ值。对于任何给定循环，神经网络的输出可通过评估如由下面的方程式(13)-(16)所指示的矩阵来计算：
x_j＝O_i*W_ij+O_j                (13)
方程式(13)的结果x_j可为每个隐藏神经元3154的输入神经元值的加权和。矩阵x_j可通过诸如下面的方程式(14)的方程式逐元素处理，从而产生相等尺寸的矩阵O_j。
O_j＝(1+exp(-x_j)).^(-1*Z)           (14)
方程式(14)的结果O_j可为隐藏神经元3154中的每个的值。在方程式(12)中，Z对应于具有尺寸K×J的隐藏神经元常数矩阵。
x_k＝O_j*W_jk+O_k              (15)
方程式(15)的结果x_k可为每一输出神经元3156的隐藏神经元值的加权和。矩阵x_k通过例如方程式(16)的方程式逐元素处理，从而产生相等尺寸的矩阵O_k。
O_k＝(1+exp(-x_k))^(-1*Z1)           (16)
方程式(16)的结果O_k可为神经网络的输出。在方程式(15)中，Z1可为具有尺寸K×1的输出神经元常数矩阵。
神经元网络可以任何合适的方式来训练。例如，在一些形式中，神经网络可利用反向传播来训练。在反向传播训练期间，神经网络的数据流反转。例如，误差与实际输出的关系的值用于修改各个加权和恒定参数。图87是用于利用反向传播来训练诸如神经网络3150的神经网络的算法的一种形式的逻辑流程图。在3172处，可生成相关数据集合。在一些形式中，生成单独的数据集合以用于训练并测试，以确保正在进行实际模式识别而不是网络只学习用于训练的数据文件。每个数据集合可包括(例如)所有必要的输入(例如，参见表8)。每个数据集合还可包括对应于每个输入值集合的用于描述器械和/或组织的状态的实际值，所述实际值代表由神经网络建模的值。例如，在一些形式中，实际值可包括横切数据，所述横切数据可根据任何给定输入值集合指示组织是否已达到阈值横切水平(例如，80％横切)。以此方式训练的神经网络可提供指示组织已达到或尚未达到所述阈值横切水平的输出。应当理解，可使用任何合适的值，包括(例如)任何合适的横切水平、完整的横切、组织密封等。在一些形式中，可基于沿横切的切割长度的组织量来确定任何给定样本是否已达到80％或任何其它合适的阈值横切状态。例如，横切可能不会同时进行，而是可从前到后、从后到前或从中间向外进行。可根据任何合适的方法来确定任何给定组织样本是否横切达到阈值。例如，在一些形式中，视频摄像机可记录切割且用户可视觉确定横切是否完全达到阈值。此外，在一些实施例中，可使用光学(例如，激光)定位传感器来测量夹持臂相对于刀的位置。夹持臂相对于刀的倾斜可指示横切的程度。
在3174处，可创建神经网络。例如，各种神经元3154,3156的加权和常数的值可随机初始化(例如，利用生成均匀分布的MATLAB“随机”函数)。在一些形式中，可使用-2.5到2.5的值范围，因为这些值趋于在通过S型激活函数处理时产生处于0到1的范围内的输出。在3176处，网络3150可根据输入数据向前运行以生成预测输出(在存在多个输出节点的情况下的输出)。在3178处，可计算误差。误差为来自3176的预测输出与组织或器械属性的实际值之间的差，如本文所述。在各种形式中，所述一个或多个输出可表示为二进制数，其中一(1)对应于条件的存在或真实性且零(0)对应于条件的不存在或虚假性。例如，当条件为80％横切时，输出应在组织80％横切时为1且在组织未(尚未)80％横切时为0。在一些形式中，条件可在神经网络3150的输出超过阈值(例如，0.85)时视为真。
在3180处，评估每个节点的加权。例如，针对每个加权，找出相对于加权(欧米茄(ω))的输出或误差E)的偏导数。此可表示为输入层3152与隐藏层3154之间的连接的δE/δωij且可表示为隐藏层3154与输出层3156之间的连接的δE/δωjk。在3182处，评估每个节点的常数。例如，针对每个常数，找出相对于常数θ的输出或误差(E)的偏导数。此可表示为输入层3152与隐藏层3154之间的连接的δE/δθi且可表示为隐藏层3154与输出层3156之间的连接的δE/δθj。在3184处，可针对每个加权和常数计算差量。差量可通过将每一偏导数乘以梯度常数η找出。在一些形式中，可针对η使用0.1的值。差量随后可添加到每个加权和常数的原始值。动作3176、3178、3180、3182和3184可针对输入数据的后续循环重复。在一些形式中，网络3150一旦被训练便可加以测试。例如，网络3150可如本文所述根据不同于训练数据集合的测试数据集合来加以测试。在各种形式中，可预训练神经网络或其它多变量模型。所得模型参数(例如网络构型、加权和常数的值等)可被确定并存储在发生器和/或器械处。所述值可用于在使用期间执行模型。
图88是算法3160的一种形式的逻辑流程图，所述算法用于使用多变量模型(诸如本文所述的神经网络3150)来检测超声器械的条件集合。如同本文所述的其它器械控制算法一样，算法3160被描述为由诸如本文所述的发生器30,50,1002的发生器执行，但在一些形式中可由器械本身执行。此外，尽管本文描述神经网络，但应当理解，算法3160可使用任何合适类型的模型来执行，包括(例如)遗传算法模型、分类树算法模式、递归贝叶斯模型等。在3162处，发生器可执行多变量模型。执行多变量模型可包括向模型提供输入值、处理所述输入值、并且生成输出。例如，上文结合方程式(11)–(14)描述用于执行示例性神经网络的过程。在3164处，发生器可确定建模条件集合是否得到满足。在上面的示例中，此可涉及确定是否已达到80％横切(例如，输出节点3156的值是否已超过阈值。如果否，则所述模型可在3162处继续执行。如果是这样的话，则与所述条件集合相关联的触发器响应可在3166处被触发。所述响应集合可包括任何合适的动作，包括(例如)提供指示所述条件集合的真实性的反馈、修改所述器械的驱动信号等。
尽管本文描述诸如网络3150的神经网络，但应当理解，除了或代替神经网络，还可使用任何其它合适类型的多变量模型，包括(例如)遗传算法模型、分类树算法模型、递归贝叶斯模型等。例如，递归贝叶斯模型建模发生输出事件(例如，阈值横切状态)的概率，其中所述概率在横切开始时等于零(例如，t＝0)但随着每个时间步长而不断增加。所述概率的增加量基于某些准则是否得到满足。所述准则可代表不同输入变量的阈值。例如，如果“频率斜率<阈值1”为真，则其可使所述概率针对其在此处为真的每个时间步位增加某一量。如果“频率差量<阈值2”为真，则其可使所述概率增加另一量，其中每个时间步位处的不同准则所致的增加总和指示当时的概率增加。当所述概率达到阈值(例如，0.85)时，递归贝叶斯模型可指示建模条件为真。
另一种类型的合适多变量模型为分类或决策树。分类或决策树包括根据层次树结构布置的多个二元决策。例如，在一些实施例中，发生器可首先确定表征提供至外科器械的驱动信号的频率斜率是否小于阈值。如果否，则可针对第二阈值测量频率变化。如果频率变化小于阈值，则发生器可提供指示横切结束的反馈。如果频率变化大于阈值，则发生器可不提供反馈。重新参见初始决策，如果频率斜率小于第一阈值，则发生器可确定触发前所需时间是否大于阈值。触发前所需时间可指在频率斜率在发生器提供指示横切结束的反馈之前得到满足之后的阈值时间量。例如，此可适用于频率斜率信号的反弹。如果触发前所需时间已过，则发生器提供指示横切结束的反馈。如果否，则不提供反馈。
图89是显示利用诸如(例如)本文所述的神经网络3150或其它模型的多变量模型的算法3570的一种形式的逻辑流程图。算法3570被描述为由诸如本文所述的发生器30,50,1002的发生器执行，但在一些形式中可由器械本身执行。算法3570包括可同时执行的两个动作线程3571,3573。例如，控制线程3571可包括用于控制超声外科器械的动作。以此方式，控制线程3571可类似于本文所述的算法3021,3021',3021″,3100,3120。条件线程3573可类似于本文参照图15A到图15C、图22到图22、图57到60等所述的条件监视算法。
首先参见线程3571，彼控制线程可类似于图77的算法3021″。例如，在3572处，发生器可接收类似于上文所述的3020处的激活请求的激活请求。在3574处，发生器可(例如)通过提供第一功率电平的第一驱动信号在第一周期的第一功率电平驱动端部执行器。在3576处，在第一周期结束之后，发生器可在第二周期的第二功率电平驱动端部执行器，其中第二功率电平小于第一功率电平。此可(例如)通过提供第二功率电平的第二驱动信号来实现。在第二周期结束时，在3578处，发生器可(例如)通过提供第三功率电平的第三驱动信号以第三功率下第三周期的第三电平驱动端部执行器。第三功率电平可大于第二功率电平但小于第一驱动电平，或者在一些形式中，可等于第一功率电平。在3580处，发生器可在第三周期结束时或如由本文所述的条件线程3573所示在热管理电平驱动端部执行器。根据热管理电平或级，发生器可减少提供至端部执行器的功率以便减慢过量的热产生速率。例如，在一种形式中，进入热管理级可能需要使功率降至为第一功率电平的75％的电平。此外，在一些形式中，热管理电平或级可能需要使提供至端部执行器的功率斜升和/或阶梯下降。
现在参见条件线程3573，发生器可在3582处执行多变量模型，诸如本文所述的神经网络3150或任何其它多变量模型。在3584处，发生器可确定模型的输出是否满足预定阈值。阈值可指示建模条件集合的条件中的一个或多个的真实性或存在。如果否，则发生器可在3582处继续执行模型。如果是，则发生器可在3586处等待警示时间周期。在警示时间周期结束时，发生器可在3588处生成反馈(例如，听觉、视觉或触觉反馈)。反馈可指示所检测到的条件的真实性或存在。在3590处，发生器可等待热管理时间周期。在等待时，可保持在3588处发起的反馈。在3592处，发生器可确定第一时间周期和第二时间周期(参见线程3571)是否均已结束。如果是这样的话，发生器可在3596处修改提供至端部执行器的功率。如果否，则在一些形式中，发生器可在3596处修改提供至端部执行器的功率之前等待直到在3594处第一时间周期和第二时间周期结束为止。例如，发生器可进入热管理电平或级。
图90是示出算法3170的一个实施方式的驱动信号模式3200的图表。在图90的示例中，第一周期为一秒的时间周期，第二周期为十六秒的时间周期。第一功率电平为可购自发生器的功率的100％(例如，可在由可购自位于Cincinnati,Ohio的Ethicon Endo-Surgery公司的GEN 11发生器提供的电平5下获得的功率的100％)。第二功率电平可为可自得发生器的功率的50％。第三功率电平可为可自得发生器的功率的100％。
如所示，在激活时，端部执行器可如由3572(图89)所示以第一功率电平驱动。端部执行器然后在第二周期以第二功率电平驱动，并且在第二周期结束时以第三功率电平驱动。多变量模型可在标记为“阈值被超过”的点(参见图89的3584)处传回指示条件集合的至少一个条件的真实性的值。如图90所示，T4可对应于警示时间周期。在警示时间周期结束时，发生器可提供上文参照图89的3588所述的反馈。如所示，T5可对应于热管理时间周期。在其结束时，由于第一时间周期和第二时间周期结束(3194)，故发生器可如由标记为“热管理被激活”的点所示修改端部执行器驱动电平(3196)。例如，发生器可提供小于或等于第一功率电平但大于第二功率电平的功率电平(例如，可购自发生器的功率的70％)下的驱动信号。
图91是示出算法3570的另一实施方式的驱动信号模式3202的图表。在图91的示例中，时间周期和功率电平与参照图90所示相同。在激活时，端部执行器可如由3572所示以第一功率驱动。在第一周期结束时，端部执行器在第二周期以第二功率电平驱动。然而，在图91中，多变量模型在标记为阈值在第二时间周期结束之前被超过的点处、在标记为“阈值被超过”的点处传回指示条件集合的至少一个条件的真实性的值。如图89所示，发生器可等待警示时间周期并随后在标记为“反馈”的点处发起3588的反馈。在热管理时间周期(3190)结束时，第二周期仍未结束。因此，发生器等待直到第二周期(3194)结束为止并随后(例如)通过实施可购自发生器的功率的75％的示例性热管理电平来修改端部执行器驱动电平。
图92是显示用于利用多变量模型来监视包括多个条件的条件集合的算法3210的一种形式的逻辑流程图。算法3210被描述为由诸如本文所述的发生器30,50,1002中的一者的发生器执行，但在一些形式中可由器械本身执行。在图92所示的示例性形式中，由多变量模型监视的条件集合包括两个条件，指示组织密封的存在或不存在的条件和指示组织横切的存在或不存在的条件。组织横切可为完整组织横切和/或部分横切(例如，如本文所述的80％横切)。在3212和3214处，发生器可监视指示组织密封条件和组织横切条件的真实性和虚假性的模型值。在一些形式中，组织密封条件和组织横切条件两者可由同一模型监视。例如，可生成并使用两个输出节点3156来训练本文所述的神经网络3150。此外，在一些形式中，发生器实施单独的模型，其中针对每个条件使用不同的模型。
如果横切条件在3216处得到满足，则其可指示横切已发生或被设定成在密封之前发生。当此可能为不期望的事件时，发生器可在3528处去激活外科器械以防止横切在密封之前发生。在3222处，发生器可等待第一周期。例如，等待第一周期可允许组织在横切发生之前和/或在给临床医生提供打开端部执行器以释放组织的指示之前完成密封。第一周期可为预定时间周期或在各种形式中可基于模型的密封条件输出。在第一周期结束时，发生器可在3224处提供指示密封和横切操作结束的反馈。作为另外一种选择，在第一周期结束结束之后，发生器可在第二周期施加能量并随后去激活器械并且提供指示密封和横切操作结束的反馈。如果横切条件在3216处未得到满足，则其可指示横切未被设定成在密封之前发生。发生器然后可在3220处确定密封条件是否为真。如果否，则发生器可回到监视动作3212,3210。如果密封条件被设定成发生，则发生器可在3224处生成反馈。在一些形式中，如果器械在3224处仍处于激活状态，则发生器可去激活器械和/或在延迟周期之后去激活器械。
本文中的各种算法在本文中被描述为由发生器执行。然而，应当理解，在某些示例性形式中，这些算法中的全部或部分可由外科器械(图16A)的内部逻辑2009执行。此外，上文所述的各种算法利用各种阈值和标记，诸如(例如)阈值阻抗、超过阻抗的时间周期、基线偏差阈值参数频率、超过频率差量的时间周期、负载监视标记、保持状态标记等。此类阈值、标记等可存储在包括(例如)发生器在内的任何合适的位置处和/或存储在与外科器械包括在一起的EEPROM或其它存储装置处。
许多超声外科器械的多功能能力向用户舒适地进入并操作器械的多个功能件和控件的能力提出挑战。此包括(例如)舒适地致动夹持机构的钳口以及致动手控钮/开关(有时同时地)的能力。这样，可能需要各种用户界面控件。一种用于控制超声外科器械的功能件的用户界面设计可包括需要可旋转电连接件的装置的两个部分之间的旋转机构。可旋转电连接件可随着时间而出故障，从而需要对原本可能还有价值的操作寿命剩余的相关器械部件进行昂贵的修理或更换。因此，需要通过提供对昂贵的修理和过早的部件更换的替代解决方案来延长各种超声外科器械的操作寿命。
包括空芯器械和实芯器械两者的超声外科器械被用来安全有效地治疗许多病症。超声外科器械、尤其是实芯超声外科器械是有利的，因为它们可以用于以在超声频率下传输到外科手术端部执行器的机械振动形式的能量切割和/或凝固组织。当以合适的能量级传输至组织并且使用合适的端部执行器时，超声振动可以用于切割、解剖、凝固、升高或分离组织。利用实芯技术的超声外科手术器械尤其有利，因为超声能量可以从超声换能器通过超声传输波导传输到外科手术端部执行器。此类器械可用于开放性手术或微创手术，诸如内窥镜手术或腹腔镜手术，其中端部执行器穿过套管针到达手术部位。
以超声频率激活或激发此类器械的端部执行器(例如切割刀、球形凝固器)可以引发纵向振动，所述纵向振动在相邻组织内产生局部热量，从而为切割和凝固两者提供便利。由于超声外科手术器械的性质，可以将具体的超声致动的端部执行器设计为执行许多功能，包括(例如)切割和凝固。
例如，通过电激活换能器在外科手术端部执行器中引发超声振动。换能器可由器械手持件中的一个或多个压电元件或磁致伸缩元件构成。由换能器部分产生的振动通过超声波导管传输至外科端部执行器，所述超声波导管从换能器部分延伸至外科端部执行器。将波导管和端部执行器设计成以与换能器相同的频率谐振。当端部执行器附接到换能器上时，系统整体的频率可能与换能器本身的频率相同。换能器和端部执行器可设计成以两个不同的频率谐振，当接合或连接到一起时，可以第三频率谐振。在一些形式中，端部执行器的尖端d处的纵向超声振动的零至峰振幅在谐振频率下表现为如下式给定的简单的正弦曲线：
d＝A正弦(ωt)                 (17)
其中：ω＝角频率，所述角频率等于循环频率f的2π倍；且A＝零至峰振幅。纵向偏移由峰至峰(p-t-p)振幅描述，所述峰至峰振幅可为正弦波或2A的振幅的两倍。
本文所述的超声外科器械的各种形式包括第一结构和第二结构，其中第二结构可相对于第一结构旋转。在一些形式中，第一结构与第二结构之间的电连通可通过可旋转电连接件提供。在一种形式中，第一结构包括超声手持件，所述手持件包括超声换能器，所述换能器在许多设计中可用于旋转从手持件朝远侧延伸的轴。手持件的旋转可包括相对于第二结构(诸如其中需要电联接的器械的柄部组件或另一部件)的旋转。例如，在一个形式中，第二结构可包括用户界面。根据一种形式，，用户界面可由用户接合以在超声外科系统的手持件、功率发生器或另一部件之间提供操作指令或信号。在一种形式中，提供于用户界面处的指令或信号可通过可旋转电连接件电联接以提供信号，所述信号可用于控制或提供与关联于超声外科器械的操作有关的信息。在一种形式中，用户界面可包括钮、开关、旋钮、或本领域已知的其它各种界面。在一种形式中，可旋转电连接件可电联接端部执行器，所述端部执行器可相对于诸如手持件或柄部组件的器械的另一部件旋转，以提供其之间的电连通。
图93到图94示出了超声外科器械4100的一种形式。超声外科器械4100可用于各种外科手术，包括内窥镜手术或常规开放外科手术。在一种形式中，超声外科器械4100包括柄部组件4102、伸长内窥镜轴组件4110、以及包括超声换能器组件的超声手持件4114。柄部组件4102包括触发器组件4104、远侧旋转组件4106和开关组件4108。超声手持件4114通过缆线4118电联接到发生器4116。伸长内窥镜轴组件4110包括端部执行器组件4112，所述端部执行器组件包括用于解剖组织或相互抓紧、切割并凝固血管和/或组织的元件和用于致动端部执行器组件4112的致动元件。尽管图93到图94绘示了用于结合内窥镜外科手术使用的端部执行器组件4112，但超声外科器械4100可用于更多传统的开放外科手术。出于本文的目的，从内窥镜器械的角度来描述超声外科器械4100；然而，可以设想，超声外科器械4100的开放版本也可包括与本文所述相同或相似的操作部件和特征。类似超声外科器械的附加实施例公开在共同拥有的美国专利申请公开2009-0105750中，所述专利申请公开以引用方式全文并入本文。
超声手持件4114的超声换能器将来自诸如超声信号发生器4116或电池(未示出)的功率源的电信号转换成机械能，所述机械能主要导致换能器和端部执行器组件4112的刀4152部分在超声频率下的纵向振动运动的驻声波。如图94所示，柄部组件4102适于通过近侧开口4156将超声手持件4114接收于近侧端部处。在一种形式中，为了使超声手持件将能量传送到可包括与刀4152活动地对置的夹持臂4150的端部执行器组件4112，手持件4114的部件必须声学联接到刀4152。例如，在一种形式中，超声手持件4114包括纵向凸出附接柱，所述附接柱包括在图94中示出为螺纹双头螺栓4133的波导联接器，所述联接器位于手持件4114的远侧端部处以用于将超声手持件4114声学联接到波导4128(参见图95)。超声手持件4114可机械接合伸长内窥镜轴组件4110和端部执行器组件4112的部分。例如，参见图94，在一种形式中，超声传输波导4128包括纵向延伸附接柱4129，所述附接柱位于波导4128的近侧端部4131处以通过诸如双头螺栓4133的螺纹连接件联接到超声手持件4114的表面4166。即，超声传输波导4128和超声手持件4114可通过其之间的螺纹连接件联接以通过螺纹接合并声学联接超声传输波导4128和超声手持件4114。在一种形式中，当超声手持件4114插穿过近侧开口4156时，超声手持件4114可使用转矩扳手固定到波导4128。在其它形式中，远侧波导联接器可扣到超声传输波导4128的近侧端部上。超声手持件4114还包括具有周边凸脊4160的远侧边缘部分4158，所述凸脊能够通过近侧开口4156接合柄部4102。如下文更详细描述，远侧边缘部分4158可包括一个或多个电触点，所述电触点能够电联接到柄部组件4102，例如，以通过柄部组件4102从用户接收电控制操作指令。
在一种形式中，柄部组件4102包括触发器4120和固定柄部4122。固定柄部4122可与柄部组件4102整体地相关联且触发器4120可相对于固定柄部4122移动。触发器4120可在用户施加相对于触发器4120的挤压力时沿朝固定柄部4122的方向4121a移动。触发器4120可朝方向4121b偏置，使得触发器4120在用户释放相对于触发器4120的挤压力时沿方向4121b移动。示例性触发器4120还包括触发器挂钩4124延伸部，所述延伸部用于提供可从其操作触发器4120的附加界面部分。
图95显示了根据各种形式的柄部组件的剖面图。柄部组件4102包括触发器4120，所述触发器可相对于固定触发器4122沿方向4121a和4121b移动。触发器4120联接到连杆机构，所述连杆机构用于将触发器4120沿方向4121a和4121b的旋转运动转换成往复式管状致动构件4138沿纵向轴“T”的线性运动。触发器4120包括其中形成有开口以接收第一轭销4176a的第一组凸缘4182。第一轭销4176a还定位穿过位于轭4174的远侧端部处形成的一组开口。触发器4120还包括第二组凸缘4180以接收连杆4176的第一端部4176a。当触发器4120以枢转方式旋转时，轭4174沿纵向轴“T”水平地平移。因此，参见图93，当触发器4120被沿方向4121a挤压时，往复式管状致动构件4138沿方向4146a运动以闭合包括夹持臂4150和端部执行器组件4112的刀4152的钳口元件。当被释放时，触发器4120可偏置以在释放挤压力时朝方向4121B移动。因此，轭4174和往复式管状致动构件4138朝方向4146b移动以打开端部执行器组件4112的钳口。在一些实施例中，弹簧5051(图105)联接在轭4174与柄部组件4102之间。弹簧5051使触发器4120朝图95所示的打开位置偏置。
除上述以外，远侧旋转组件4106可在超声手持件4114被接收用于并且机械和声学联接到柄部组件4102时位于柄部组件4102的远侧端部处。在一种形式中，远侧旋转组件4106包括环形或衬圈形旋钮4134。远侧旋钮4134能够与超声手持件4114机械或摩擦接合。如在前所述，超声手持件4114机械接合到伸长内窥镜轴组件4110。因此，旋转旋钮4134使超声手持件4114和伸长内窥镜轴组件4110朝同一方向4170旋转。
在各种形式中，超声外科器械4100可包括一个或多个用户界面以提供电控制指令从而控制器械4100的操作。例如，在一种形式中，用户可采用脚踏开关4111来激活至超声手持件4114的电力传送。在一些形式中，超声外科器械4100包括一个或多个电力设定开关以激活超声手持件4114和/或设定超声手持件4114的一个或多个功率设定值。图93到图95示出了包括开关组件4108的柄部组件4102。开关组件4108可包括(例如)与切换开关或摇臂开关4132a,4132b相关联的用户界面。在一种形式中，开关组件4108可至少部分地与柄部组件4102相关联且可实施为MIN/MAX摇臂式开关或“切换”开关。在一个位置中，MIN/MAX摇臂式开关(或“切换”式)钮4132a,4132b可创建可容易进入的功率激活位置。例如，用户也可操作第一凸出旋钮4132a以将功率设定为第一电平(例如，MAX)并且可操作第二凸出旋钮4132b以将功率设定为第二电平(例如，MIN)。切换开关4132a,4132b可联接到发生器4116以控制器械的操作，诸如激活或至超声手持件4114的电力传送。因此，在各种形式中，切换开关4132a,4132b和发生器4116可通过可旋转连接件电联接。例如，在某些形式中，外科器械4100可包括可旋转电连接件以允许提供于柄部组件4102处的电力控制操作通过超声手持件4114与发生器4116电连通。切换开关4132a,4132b可包括电联接到电路板(例如，印刷电路板、柔性电路、刚柔性电路或其它合适的构型)的控制选择器和/或激活开关。在一种形式中，开关组件4108包括具有第一电触点部分4132a和第二电触点部分4132b的切换开关，所述切换开关被配置用于在最小功率电平(例如，MIN)和最大功率电平(例如，MAX)之间调制超声手持件4114的功率设定值。切换开关可电联接到电路的柄部部分，所述电路可包括(例如)柔性电路，所述柔性电路能够穿过手持件4114通过可旋转连接件电联接到发生器4116以控制超声手持件4114的激活。在各种形式中，开关组件4108包括一个或多个电力设定开关以激活超声手持件4114以设定超声手持件4114的一个或多个功率设定值。
如本领域的技术人员应理解，发生器4116可(例如)通过缆线4118向超声手持件4114提供激活功率。如上所述，柄部组件4102可方便地用于向发生器4116提供电力控制指令以(例如)通过与开关组件4108相关联的一个或多个开关控制至超声手持件4114的电力传送。例如，在操作中，所述一个或多个开关4108能够与发生器4116电连通以控制电力传送和/或超声外科器械4100的电力操作特征。应当理解，在至少一种形式中，发生器4116可在手持件4114内部。
如上面介绍，超声手持件4114能够通过远侧旋钮4134相对于柄部组件4102或其部件旋转，以在外科手术期间旋转超声传输波导4128并使端部执行器组件4112定位成适当取向。因此，在各种形式中，超声手持件4114可在一个或多个点处电联接到由柄部组件4102提供的电力控制操作。例如，在某些形式中，外科器械可包括可旋转电连接件以允许由柄部组件4102提供的电力控制操作通过超声手持件4114与发生器4116电连通。即，在一种形式中，柄部组件4102和超声手持件4114通过连接器模块4190的可旋转电连接件电联接。
图96示出了根据各种形式的连接器模块4200。连接器模块4200显示为联接到柔性电路4202和手持件4114的远侧部分4204，所述手持件还显示于阴影框中的隔离视图中。连接器模块4200包括壳体4206和旋转联接器4208。尽管未示出，但连接器模块4200和超声手持件4114可定位于柄部组件4102中的开口4156内，使得超声手持件4114或波导4128定位于由壳体4206界定的中心膛孔4210内且手持件的远侧部分4204进而由连接器模块4200接收并接合。如上所述，超声手持件4114可机械和声学联接到波导4128，所述波导可被结构化成操作地联接到端部执行器组件4112。超声手持件4114还可相对于连接器模块4200的壳体4206旋转，从而可在超声手持件4114与包括用户界面的控件或用户界面电路之间提供可旋转电连接件，诸如与柔性电路4202可操作地相关联的开关组件4108。
在所示形式中，控件或用户界面电路包括柔性电路4202。例如，可旋转电连接件可包括电连通或导电路径，沿着所述路径由用户例如通过开关组件4108提供于用户界面处的电控制操作指令或信号可例如通过超声手持件4114电联接到发生器4116。因此，电控制操作指令或信号可由发生器4116接收，所述发生器可通过改变传送至超声手持件4114的功率以控制器械4100的操作来作出响应。除上述以外，开关组件4108可包括或电联接到柔性电路4202，所述柔性电路继而能够通过手持件4114在开关4132a,4132b与发生器4116之间提供机电界面。例如，柔性电路4202可包括一个或多个开关点4202a,4202b，所述开关点被配置用于通过切换开关4132a,4132b机械致动。在一种形式中，柔性电路4202可包括诸如圆顶开关的电接触开关，所述电接触开关可被压下以向发生器4116提供电信号。柔性电路4202可包括诸如大体显示为4211的导电通路的一个或多个导体，所述导体可由导线、迹线、或为本领域的人员所熟知的其它导电通路提供。导电通路可电联接到一个或多个开关导体或环形导体4212,4214，如图97中的连接器模块4200的分解图中所示。柔性电路4202可通过相应传送环形导体4212,4214(下面描述)的一个或多个导电引线4216,4218或插片联接到环形导体4212,4214。应当理解，虽然开关导体通常在本文中称为限定可包括一个或多个导电路径的大体弓形结构或主体的环形导体4212,4214，但在各种形式中，开关导体可包括诸如(例如)弓形轨道的其它结构。
连接器模块4200包括外部环形导体4212和内部环形导体4214。外部环形导体4212和内部环形导体4214各自限定大体末端开放的O形结构且被配置用于相对于手持件4114相对旋转。外部和内部环形导体4212,4214中的每一个还可包括例如引线4216,4218等导电连接件，所述导电连接件可通过一个或多个导电通路4211电联接到柔性电路4202，进而提供至连接器模块4200的导电路径以实现通过手持件4114至发生器4116的可旋转电连通。因此，可建立其中连接器模块4200在例如开关组件4108的用户界面与手持件4114之间提供可旋转电连接件的控制电路。
大体参见图97，在各种形式中，一个或多个连杆4220,4222a,4222b可被定位成可相对于和/或沿着包括导电路径的环形导体4212,4214的一部分移动。例如，连杆4220,4222a,4222b可在手持件4114接收于开口4156中以接合连接器模块4200时旋转联接到超声手持件4114。超声手持件4114沿方向4170(参见图93)的旋转可产生连杆4220,4222a,4222b在第一位置与第二位置之间相对于对应环形导体4212,4214围绕纵向轴“T”的对应旋转。连杆4220,4222a,4222b可包括一个或多个导体触点4224a,4224b,4226a,4226b，所述导体触点被定位成当连杆4220,4222a,4222b处于第一位置和第二位置时电联接到对应环形导体4212,4214。连杆4220,4222a,4222b还可包括一个或多个手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b，所述触点被配置用于在连杆4220,4222a,4222b处于第一位置和第二位置时电联接到超声手持件4114的远侧部分4204的远侧表面4232a,4232b,4234a,4234b。
除上述以外，在各种形式中，连杆4220,4220a,4220a可相对于相应环形导体4212,4214旋转。环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b可被定位成当手持件4114相对于壳体4206旋转时围绕或沿着环形导体4212,4214的表面旋转。在一种形式中，环形导体4212,4214包括弓形表面或轨道，环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b可通过从第一位置和第二位置或在第一位置与第二位置之间延伸的弓形旋转围绕所述弓形表面或轨道旋转接触。例如，在一些形式中，环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b可包括压力触点，所述压力触点被配置用于沿弓形导电路径与相应环形导体4212,4214压力接触。在一些形式中，一个或多个连杆4220,4222a,4222b包括诸如弹簧臂4236a,4236b,4238a,4238b的张紧构件，以使一个或多个环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b朝环形导体4212,4214张紧或偏置，以在连杆4220,4222a,4222b相对于环形导体4212,4214旋转时保持相对于环形导体4212,4214的电联接。在某些形式中，环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b可相对于环形导体4212,4214的内表面或外表面偏置，使得环形导体可沿着与超声手持件和/或对应连杆4220,4222a,4222b相关联的弓形运动的一个或多个部分将连杆4220,4222a,4222b与环形导体4212,4214电联接。在其它形式中，例如，连杆4212,4214可包括环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b，所述触点可通过围绕或环绕环形导体4212,4214的钩状或环状部分沿着导电路径与环形导体4212,4214接合。
大体参见显示连杆4220,4222a,4222b和对应环形导体4212,4214的操作布置的图98，连接器模块可包括外部环形导体4212和内部环形导体4214。在各种形式中，每个环形导体4212,4214还可限定沿着环形导体4212,4214的弓形部分的导电路径。可提供外部连杆4220，所述外部连杆被配置用于相对于或围绕外部环形导体4212旋转。内部连杆4222a,4222b同样能够相对于或围绕内部环形导体4214旋转。例如，外部环形导体4212和内部环形导体4214可包括导电引线4216,4218，所述引线能够通过限定在壳体4206中的狭槽4242,4244电连接到柔性电路4202。在一种形式中，导电引线4216,4218可至少部分地保持外部环形导体4212和内部环形导体4214以允许相对于连杆4220,4222a,4222b的相对旋转。每个连杆4220,4222a,4222b可包括一个或多个导体触点4224a,4224b,4226a,4226b，所述导体触点被定位成当连杆4220,4222a,4222b处于第一位置和第二位置时电联接到对应环形导体4212,4214。每个连杆4220,4222a,422b可包括一个或多个手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b，所述触点能够电联接到超声手持件4114的远侧部分4204的远侧表面4232a,4232b,4234a,4234b。例如，环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b可在第一位置与第二位置之间沿纵向轴旋转，使得环形导体触点4224a,4224b,4226a,4226b通过旋转与对应环形导体4212,4214保持电接触。
外部连杆可包括一对环形导体触点4224a,4224b，所述触点可联接到弹簧臂4236a,4236b以使触点4224a,4224b朝外部环4212的内表面偏置。在一种形式中，内部连杆4214包括一对环形导体触点4226a,4226b，所述触点附接至弹簧臂4238a,4238b，所述弹簧臂被结构化成使触点4226a,4226b朝内部环4214的外表面偏置。内部连杆4222a,4222b包括第一部分4222a和第二部分4222b，然而，在某些形式中，内部连杆4222a,4222b可包括一体的结构。例如，内部连杆4222a,4222b可包括在所述一对环形导体触点4226a,4226b之间延伸的导电或非导电主体部分。
如上面介绍，在各种形式中，连接器模块4202包括被定位成相对于柄部组件旋转的一个或多个连杆4220,4222a,4222b、壳体4206、用户界面4108、触发器4120和或与环形导体4212,4214相关联的导电路径(参见图94、图98至图99)。根据各种形式，连杆4220,4222a,4222b包括一个或多个手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b，所述触点被结构化成接合并电联接到超声手持件4114的远侧部分4204(图96)。在一种形式中，手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b可包括接合构件，所述接合构件被结构化成接合超声手持件4114的远侧部分4204以至少部分地将相应连杆4220,4222a,4222b旋转地联接到超声手持件4114。
在一种形式中，外部连杆4220包括一对外部手持件联接触点4228a,4228b，所述触点与所述一对外部环形触点4224a,4224b电联接以提供从手持件的远侧部分到外部环形导体4212的导电路径。所述一对手持件联接触点4228a,4228b中的每一个被结构化成延伸穿过限定在旋转联接器4210中的相应狭槽4246a,4246b。如下面更详细解释，旋转联接器4210能够与超声手持件4114的旋转联接。例如，在各种形式中，旋转联接器4210能够提供可旋转框架以将超声手持件4114的旋转联接到连杆4220,4222a,4222b。
图98所示的一对手持件联接触点4228,4228b包括弯曲延伸部，所述延伸部被结构化成接合并电联接到沿着超声手持件4114的第一远侧表面4232a,4232b设置的一个或多个电触点。如所示，所述一对外部手持件联接触点4228a,4228b的弯曲延伸部可操作以至少部分地帮助联接超声手持件4114的旋转以实现与外部连杆4220的对应旋转。例如，弯曲延伸部可包括接合构件，所述接合构件包括边缘，所述边缘被结构化成摩擦接合第一远侧表面4232a,4232b或者可定位于限定在第一远侧表面4232a,4232b中的沟槽或边缘内以旋转联接超声手持件4114和旋转联接器4210。在某些形式中，外部手持件联接触点4228a,4228b从张紧构件或弹簧臂4248a,4248b延伸，所述张紧构件或弹簧臂能够使外部手持件联接触点4228a,4228b由纵向轴“T”向外和/或朝第一远侧表面4232a,4232b偏置或张紧。在一种形式中，外部连杆4220包括被结构化成保持连杆4220的一个或多个插片4250a,4250b，诸如凸出部或夹片。例如，第一插片4250a可接收于限定在旋转联接器4208中的狭槽4252中且第二插片4250b可夹紧至和/或可压缩抵靠旋转联接器4208的一部分以保持连杆4220的位置或取向(图100)。
在一种形式中，内部连杆4222a,4222b包括一对内部手持件联接触点4230a,4230b，所述触点电联接到所述一对内部环形导体触点4226a,4226b以提供从超声手持件4114到内部环形导体4214的导电路径。所述一对外部手持件联接触点4230a,4230b各自被结构化成延伸穿过限定在旋转联接器4210中的狭槽4254a,4254b并且包括限定边缘的弯曲延伸部，所述边缘被结构化成接合并电联接到沿超声手持件4114的远侧部分4204的第二远侧表面4234a,4234b设置的一个或多个电触点。如所示，弯曲延伸部可操作以至少部分地帮助联接超声手持件4114的旋转(图96)以实现与内部连杆4222a,4222b的对应旋转。例如，弯曲延伸部可包括接合构件，所述接合构件被结构化成摩擦接合第二远侧表面4234a,4234b或者可定位于限定在第二远侧表面4234a,4234b中的沟槽或边缘内以旋转联接超声手持件4114的旋转。在各种形式中，内部手持件联接触点4230a,4230b从包括弹簧臂4258a,4258b的张紧构件延伸，所述弹簧臂能够提供手持件联接触点4230a,4230b由纵向轴“T”向外和/或朝手持件4114的第二远侧表面4234a,4234b的偏置或张紧。在各种形式中，内部连杆4220a,4220b还包括一个或多个插片4256a,4256b以使连杆保持处于所需取向。例如，内部连杆4220a,4220b可包括第一插片4256a和第二插片4256b。第一插片和第二插片4256a,4256b能够接收于限定在旋转联接器4210或夹片中的狭槽内和/或压缩抵靠旋转联接器4210的一部分(未示出)。
在各种形式中，超声手持件4114的远侧部分4204可包括大体显示于图96的带阴影隔离窗口中的一个或多个远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b。远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b可提供电触点或接触点，所述电触点或接触点可通过连杆4220,4222a,4222b电联接到环形导体4212,4214。在一些形式中，将手持件4114与环形导体4212,4214电联接可完成包括诸如柔性电路4202的用户界面电路和发生器4116的电路，如上所述。
在一种形式中，手持件4114可包括远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b，所述表面设置在沿手持件4114的远侧部分4204定位的远侧边缘4205上或内。远侧边缘4205可限定一个或多个沟槽，所述沟槽限定远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b，所述表面包括一个或多个电触点或接触表面。接触表面可包括(例如)镀金或本领域中已知的其它合适的导电接触材料。在一种形式中，此远侧边缘4205可限定纵向或周边沟槽，所述沟槽经定尺寸以补充或接收手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b。例如，远侧边缘4205可沿远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b限定一个或多个沟槽以配合接合相应手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b，使得远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b和相应手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b可在连接器模块4200接收手持件4114时以摩擦、电和旋转方式联接。在一种形式中，远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b和相应手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b可以凸与凹或锁与钥关系联接。在某些形式中，远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b包括一个或多个周边凸脊，所述凸脊在远侧边缘4205的内周边周围延伸以沿所有或部分周边凸脊与相应手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b电联接。在各种形式中，远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b包括设置在远侧边缘4205的内表面内的周边凸脊上的镀金周边电触点，如图96所示。
远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b可通过延伸穿过手持件4114的引线或导线4118电联接到发生器4116以从用户界面(例如，开关组件4108)传输电控制信号，从而控制超声外科器械4100的操作。因此，在一种形式中，柔性电路4202能够与开关4132a,4132b交接并沿导电通路4211提供电信号至导电引线4216,4218，所述引线继而通过环形导体4212,4214提供至连杆4220,4222a,4222b的电连接，所述连杆继而通过手持件联接触点4228a,4228b,4230a,4230b电联接到设置在超声手持件4114的远侧部分处的远侧接触表面4232a,4232b,4234a,4234b以通过超声手持件4114和缆线4118提供至发生器4116的导电路径。
根据各种形式，连接器模块4202包括心轴4240。心轴可沿纵向轴“T”从壳体606延伸且可沿纵向轴“T”限定中心膛孔4210，所述中心膛孔的尺寸设定成接收穿过其的手持件4114和/或波导4128的一定长度。如图96至图97所示，心轴沿纵向轴“T”从壳体4206朝近侧延伸。旋转联接器4208可旋转地安装在心轴4240上以相对于壳体4206围绕纵向轴“T”旋转。在某些形式中，心轴4240包括一个或多个保持结构4260a,4260b，所述保持结构被结构化成保持并因此限制旋转联接器4208的纵向偏移。
图99示出了环形导体4212,4214，所述环形导体安装至壳体4206或以其它方式相对于壳体4206定位，使得手持件4114可相对于环形导体4212,4214旋转。环形导体4212,4214的一个或多个部分可延伸穿过限定在壳体4206中的狭槽以提供相对于壳体4206的固定点。如上所述，环形导体4212,4214可包括延伸穿过限定在壳体中的狭槽4242,4244的引线4216,4218。如图97和图99所示，外部环形导体4212包括两个插片4262a,4262b，所述插片经定尺寸以接收于限定在壳体4206中的两个保持狭槽4264a,4264b内。在各种形式中，环形导体4212,4214和/或壳体可包括诸如(例如)挂钩、锁闩、夹片或粘合剂的附加定位特征，所述定位特征可用于将环形导体4212,4214紧邻壳体4206定位以允许超声手持件4114与环形导体4212,4214之间的相对旋转。在图99中，内部环形导体4214包括内周边4266(参见图97)，所述内周边能够配合接合从壳体4206延伸的表面4268。在一种形式中，内部环形导体4212可摩擦接合至表面4268和/或使用粘合剂粘附至表面4268。
图100示出了其中定位有内部和外部环形导体4212,4214和对应内部和外部连杆4220,4222a,4222b的旋转联接器4210的远侧部分的透视图。旋转联接器4210包括多个内部狭槽，所述狭槽能够接收并在其中保持内部和外部连杆4220,4222a,4222b。应当理解，各种形式可包括除图100所示以外的狭槽构型。例如，在各种形式中，旋转联接器可含有定位延伸部以定位连杆。在一种形式中，连杆4220,4222a,4222b的一个或多个部分可通过粘合剂粘附至旋转联接器。在所示形式中，旋转联接器包括用于接纳外部环形导体4212的外部狭槽4270a,4270b,4270c。外部狭槽4270a,4270b,4270c可经定尺寸以允许旋转联接器4210与外部环形导体4212之间的相对旋转。旋转联接器4210还可限定用于接纳外部连杆4220的狭槽4280。狭槽4280相对于外部狭槽4270a,4270b,4270c朝纵向轴“T”(参见图96)向内定位。狭槽4280包括弹簧臂狭槽4282a,4282b，所述弹簧臂狭槽经定尺寸以分别接纳弹簧臂4236a,4248a和4236b,4248b。邻近弹簧臂狭槽4282a,4282b，狭槽4280限定狭槽4284a,4284b，所述狭槽经定尺寸以分别接收外部环形导体触点4224a,4224b。狭槽4280还限定狭槽4286a,4286b，所述狭槽经定尺寸以接收外部手持件联接触点4228a,4228b并朝近侧延伸至狭槽4246a,4246b(狭槽4246b显示于图96中)。旋转联接器4210还可限定用于接纳内部环形导体4214的狭槽4296b和用于接纳内部连杆4222a,4222b的狭槽4281。狭槽4281相对于弹簧臂狭槽4288a,4288b朝纵向轴“T”(参见图96)向内定位并且经定尺寸以分别接收弹簧臂4238a,4238b。邻近每个弹簧臂狭槽4288a,4288b的一端，旋转联接器限定分别用于接纳内部环形触点4226a,4226b的内部环形接触狭槽4290a,4290b。邻近每个弹簧臂狭槽4288a,4288b的另一端，旋转联接器限定狭槽4292a,4292b，所述狭槽经定尺寸以分别接收内部手持件联接触点4230a,4230b，并且分别朝近侧延伸至狭槽4254a,4254b(狭槽4254b显示于图96中)。
旋转联接器还限定膛孔4294，所述膛孔经定尺寸以安装在心轴4240周围。旋转联接器的近侧内周边表面4296a限定包括相对于限定狭槽4296b的更远侧内周边表面的减小直径的膛孔4294的一部分。限定狭槽4296a的近侧内周边表面的减小直径可减轻围绕心轴4240的旋转摩擦并且可提供附加空间以供诸如环形导体4212,4214和连杆4220,4222a,4222b的部件定位于旋转联接器4210内的心轴4240周围。旋转联接器4210还包括近侧外周边表面4298a，所述表面包括相对于远侧外周边表面4298b的减小直径。远侧外周边表面4298a的减小直径可提供附加空间以供诸如环形导体4212,4214和连杆4220,4222a,4222b等部件定位于旋转联接器4210内的心轴4240周围。应当理解，可提供附加环形导体，以(例如)提供附加可旋转电连接件。
图101到图103示出了根据各种形式的连接器模块4300。在一种形式中，连接器模块可应用于类似于上文参照图96到图99所述的超声外科器械。因此，为了简便起见，类似特征结构可由类似标号标识但可能不同样详细地描述。然而，应当理解，各种特征结构可同样适用于并共享上文参照连接器模块4190和连接器模块4200以及超声外科器械4100所呈现的类似描述。例如，连接器模块4300可联接到与用户界面相关联的电路，所述电路可类似于柔性电路4202。连接器模块4300还可联接到超声手持件的远侧部分4304(参见图93到图94)。连接器模块4300包括壳体4306和旋转联接器4308并且可定位于柄部组件(例如，图93到图95所示的柄部组件4102)内。如上所述，超声手持件可机械和声学联接到波导，所述波导可被结构化成操作联接到端部执行器组件。超声手持件还可相对于连接器模块壳体4306旋转，从而可提供超声手持件与用户界面之间的可旋转电连接件。连接器模块4300可包括心轴4340，所述心轴大体从壳体4306沿纵向轴朝近侧延伸。旋转联接器4308可旋转地安装在心轴4340上以相对于壳体4306围绕其旋转。心轴4340包括一个或多个保持结构4360a,4360b，所述保持结构被结构化成保持并因此限制旋转联接器4308的纵向偏移。
开关组件4300包括一对外部手持件联接触点4328,4328b，所述触点包括压力触点，所述触点被结构化成电联接到沿超声手持件的第一远侧表面4332a,4332b设置的一个或多个电触点。外部手持件联接触点4328a,4328b可从张紧构件或弹簧臂4348a,4348b(参见图103)延伸，所述张紧构件或弹簧臂能够使外部手持件联接触点4328a,4328b由纵向轴向外和/或朝第一远侧表面4332a,4323b偏置或张紧。外部手持件联接触点4328a,4328b可被结构化成分别延伸穿过限定在旋转联接器4310中的狭槽4346a,4346b，并且包括压力触点，所述压力触点被结构化成电联接到沿超声手持件的远侧部分4304的第一远侧表面4332a,4332b设置的一个或多个电触点。
在一种形式中，开关组件4300包括一对内部手持件联接触点4330a,4330b，所述触点包括压力触点，所述触点被结构化成电联接到沿超声手持件的第二远侧表面4334a,4334b设置的一个或多个电触点。内部手持件联接触点4330a,4330b可从张紧构件或弹簧臂4358a,4358b(参见图103)延伸，所述张紧构件或弹簧臂能够使内部手持件联接触点4330a,4330b由纵向轴向外和/或朝第二远侧表面4334a,4334b偏置或张紧。外部手持件联接触点4330a,4330b可被结构化成分别延伸穿过限定在旋转联接器4310中的狭槽4354a,4354b，并且包括压力触点，所述压力触点被结构化成电联接到沿超声手持件的远侧部分4304的第二远侧表面4334a,4334b设置的一个或多个电触点。
如图101到图102中最清楚地显示，连接器模块4300包括被结构化成接合超声手持件的一个或多个接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d。接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d可包括在旋转联接器4310周围形成的一个或多个凸出部、夹片、或“夹持器”。接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d被结构化成配合接合超声手持件的表面。接合特征结构可包括定位于旋转联接器上的一种或多种柔韧、有弹性、柔性聚合材料。在一种形式中，接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d经定尺寸以握持超声器械的直径。例如，接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d可限定相对于超声手持件的尺寸不够大的直径以形成摩擦干涉配合。在各种形式中，手持件可包括远侧部分4304，所述远侧部分限定凸脊或沟槽，所述凸脊或沟槽能够接收接合特征结构4399a,4399b,4399c,4399d的一部分。在一种形式中，接合件4399a,4399b,4399c,4399d能够朝纵向轴向内挠曲以接纳手持件同时提供由纵向轴向外的张紧以在手持件已被接收时与手持件旋转联接。
图103示出了其中设置有内部和外部环形导体4312,4314和对应内部和外部连杆4320,4322a,4322b的旋转联接器4310的远侧视图。内部和外部连杆4320,4322a,4322b可相对于外部环形导体4312和内部环形导体4314旋转。外部环形导体4312和内部环形导体4314包括导电引线4316,4318，所述引线能够通过限定在壳体4306中的狭槽电连接到用户界面，所述狭槽类似于狭槽4342,4344。每个连杆4320,4322a,4322b包括一对导体触点4324a,4324b,4326a,4326b和一对手持件联接触点4328a,4328b,4330a,4330b，所述导体触点被定位成在连杆4320,4322a,4322b处于第一位置和第二位置时电联接到对应环形导体4312,4314，所述联接触点能够电联接到超声手持件的远侧部分4304的远侧表面4332a,4332b,4334a,4334b。例如，环形导体触点4324a,4324b,4326a,4326b可在第一位置与第二位置之间围绕纵向轴旋转，使得环形导体触点4324a,4324b,4326a,4326b通过旋转与对应环形导体4312,4314保持电接触。
外部连杆4312可包括一对环形导体触点4324a,4324b，所述触点可联接到弹簧臂4336a,4336b，所述弹簧臂被结构化成使触点4324a,4324b朝外部环4312的内表面偏置。所述一对外部手持件联接触点4328a,4328b与所述一对外部环形触点4324a,4324b电联接以提供从手持件的远侧部分4304到外部环的导电路径。内部连杆4314包括一对环形导体触点4326a,4326b，所述导体触点电联接到所述一对手持件联接触点4320a,4320b并且附接到弹簧臂4338a,4338b，所述弹簧臂被结构化成使环形导体触点4326a,4326b朝内部环4314的外表面偏置。内部连杆4322a,4322b包括第一部分4322a和第二部分4322b。
旋转联接器4310形成由近侧旋转表面4396a和远侧狭槽4396b限定的中心膛孔4394。旋转联接器4310包括多个狭槽，所述狭槽经定尺寸以接收环形导体4312,4314和对应连杆4320,4322a,4322b。图103所示的狭槽构型类似于图100所示的狭槽构型且为了简便起见将不再详细描述。例如，旋转联接器包括用于接纳外部环形导体4312的狭槽4370和用于接收内部环形导体4314的狭槽4396b。旋转联接器限定狭槽4380，所述狭槽经定尺寸以接收外部连杆4312。旋转联接器还限定用于接纳内部连杆4322a的第一部分的狭槽4388a和用于接收内部连杆4322b的第二部分的狭槽4388b。狭槽4346a,4346b包括由纵向轴面朝外的周边窗口。狭槽4392a,4392b限定面朝外弓形沟槽，所述沟槽被结构化成接纳内部手持件联接触点4330a,4320b。
图104和图105示出了柄部组件5000的一种形式，所述柄部组件采用通常指定为5020的独特和新颖的开关组件。在各种形式中，柄部组件5000可在设计上类似于并用于本文所公开的其它柄部组件。因此，除可能需要理解柄部组件5000的设计和操作之外，将不详细论述上文已描述的与其它柄部组件布置所共有的那些特征。
在至少一种形式中，柄部组件5000可包括能够联接在一起以形成柄部壳体5002的两个柄部壳体段。例如，左柄部壳体段5004显示于图104中且右柄部壳体段5006显示于图105中。柄部壳体段5004,5006可各自由塑料或其它聚合材料制成并通过诸如螺钉、螺栓、按扣特征结构、粘合剂等紧固件联接在一起。柄部壳体段5004,5006协作以形成柄部壳体5002，所述柄部壳体具有可形成手枪式握把5008的“固定”柄部部分，所述手枪式握把可容易由一只手握持并操纵。如在图104中可以看到，左柄部壳体段5004可以这样一种方式成形以便建立通常指定为5010的“拇指沟槽”区域。本领域的普通技术人员将容易认识到，当临床医生将手枪式握把5008握持在(例如)他或她的右手中时，临床医生的拇指可自然地位于拇指沟槽区域5010中。在至少一种形式中，右柄部壳体5006还可形成有类似拇指沟槽区域(未示出)，使得如果临床医生将柄部组件5000握持在他或她的左手中时，临床医生的左手拇指将自然地位于那个区域中。
如上所示，柄部组件5000包括开关组件5020，所述开关组件可包括第一开关布置5030和第二开关布置5060。在至少一种形式中，第一开关5030包括第一钮组件5032，所述钮组件被支撑用于相对于柄部壳体5002的“向前部分”5003枢转行进。第一钮组件5032可由(例如)聚合材料或其它合适的材料形成并且包括由轴颈部分5038互连的第一手指钮5034和第二手指钮5036。轴颈部分5038用来将第一钮组件5032枢转地支撑于第一枢轴销5040上，所述枢轴销在左壳体段与右壳体段5004,5006之间延伸。第一枢轴销5040可模制到壳体段5004,5006中的一者中并且接纳于形成于另一壳体段5004,5006中的对应承窝(未示出)中。第一枢轴销5040也可通过其它器具附接到柄部壳体段5004,5006。第一枢轴销5040限定第一钮组件5032围绕其“摇动”的第一开关轴线FS-FS。参见图107。在至少一种形式中，第一手指钮和第二手指钮5034,5036可具有如图106和图107所示的稍微“球状”形状。另外，为进一步提高临床医生在不直接盯着手指钮5034,5036的情况下区别第一手指钮5034和第二手指钮5036的能力，手指钮中的一者可具有一个或多个区别特征。例如，如图106和图107所示，第一手指钮5034具有形成至其周长中的多个棘爪5042或其它阵型。
如在图105中可以看到，开关框架5050被支撑在柄部组件5002内，使得其位于紧邻第一钮组件5032处并且位于邻近拇指沟槽区域5010的壳体组件5002的部分中(图104)。在一种形式中，开关框架5050不可相对于第一钮组件5032移动且可被牢牢地支撑在模制到柄部壳体段5004,5006中或以其它方式形成于所述柄部壳体段上的托脚或其它角撑板样支撑特征上。开关框架5050可支撑电路板5052，例如，印刷电路板、柔性电路、刚柔性电路或包括对应于第一手指钮5034的第一接触垫5054和对应于第二手指钮5036的第二接触垫5056的其它合适构型。本领域的技术人员应当理解，通过使第一钮组件5032围绕第一开关轴线FS-FS摇动或枢转，临床医生可通过使第一手指钮5034枢转成与第一接触垫5054致动接触来激活第一接触垫5054。如本文所用，术语“致动接触”可包括手指钮与第一接触垫之间的足够物理接触量，所述接触量为发起对接触垫(或类似接触布置)的致动所需。“致动接触”还可包括手指钮相对于接触垫(或其它接触布置)的足够物理接近量，所述接近量足以发起对接触垫的致动－但没有手指钮的任何部分实际物理触及接触垫。临床医生可通过使第二手指钮5036枢转成与第二接触垫5056致动接触来激活第二接触垫5056。这样一种独特和新颖的第一开关布置可容易在临床医生握持柄部组件5000的手枪式握把部5008时由他或她的食指致动。因此，开关组件的每一钮可容易由支撑柄部组件的单只手致动。如在上述各种形式中一样，第一开关布置5030可用于调制超声手持件的功率设定值和/或激活本文所述的各种算法。
在一些形式中，第一开关布置5030联接到诸如发生器30,500,1002中的任一个的发生器。例如，相应接触垫5054,5056可通过连接器模块5057与发生器电连通，所述连接器模块在一些形式中类似于上文所述的连接器模块4200。连接器模块5057联接到内部或外部发生器。指示相应接触垫5054,5056的激活的信号可使发生器修改器械5000的操作。例如，当临床医生选择第一手指钮5034时，此可使发生器增加提供至端部执行器的功率电平。当临床医生选择第二手指钮5036时，此可使发生器减少提供至端部执行器的功率电平。在各种实施例中，发生器可在最小功率电平(例如，MIN)与最大功率电平(例如，MAX)之间配置。例如，俄亥俄州辛辛那提市的Ethicon Endo-Surgery公司的GEN11发生器的一些形式提供五个功率电平。手指钮可用于在所述功率电平之间切换所述发生器。此外，在一些形式中，手指钮5034,5036中的一者或二者可与诸如本文所述的那些算法的算法相关联。例如，当用户选择钮5034中的一者时，发生器可执行诸如(例如)算法3021,3021',3021",3120,3170中的一个或多个、参照图15A到图15C、图20到图22、图57到图60所述的算法中的任一个等算法。
在各种形式中，开关组件5020还包括第二开关布置5060。参见图107到图109，第二开关布置5060可包括各自枢转附接到开关框架5050的右开关钮5062和左开关钮5066。例如，右开关钮5062枢转附接到或销连接到开关框架5050以围绕基本上横向于第一开关轴线FS-FS的右开关轴线RS-RS选择性枢转行进。参见图108和图109。同样，左开关钮5066枢转附接到开关框架5050以围绕左开关轴线LS-LS选择性枢转行进。在替代布置中，右开关钮和左开关钮5062,5066可由柄部壳体段5004,5006枢转支撑。
在至少一种形式中，右钮和左钮5062和5066可呈大体“桶形”以有利于临床医生的拇指和/或手指的致动简易性。此致动简易性因右钮和左钮5062,5066战略性地位于与每个柄部壳体段相关联的大体拇指沟槽区域中的事实而得到进一步增强。例如，如果临床医生将手枪式握把5008握在他或她的右手中，则临床医生可通过在接触拂掠运动中将他或她的右手拇指向下掠过右开关钮5062来致动右开关钮5062。相似地，如果临床医生将手枪式握把5008握在他她的左手中，则他或她可通过在接触拂掠运动中将她的左手拇指向下掠过左开关钮5066来致动左开关钮5066。此类独特和新颖的开关布置使得能够通过避免因至开关钮的直接向内力的不慎激活来激活左开关钮和右开关钮5062,5066。
如在图108中可以看到，右开关钮5062具有从其突起的右开关臂5064，所述开关臂用于致动包括电路板5052的一部分的右接触垫5058。同样，左开关钮5062具有从其突起的左开关臂5068，所述开关臂用于致动包括电路板5052的一部分的左接触垫5059。因此，本领域的普通技术人员应当理解，通过围绕右开关轴线RS-RS摇动或枢转右开关钮5062，临床医生可激活右接触垫5058且通过摇动左开关钮5066，临床医生可激活左接触垫5059。左接触垫和右接触垫5058,5059可例如通过连接器模块5057与发生器电连通。发生器可被编程为响应于开关钮5062,5066中的一者的激活而以任何合适的方式修改器械5000的操作。例如，在一些形式中，开关钮5062,5066中的一者或二者可与诸如本文所述的那些算法等算法相关联。例如，当用户选择钮5034中的一者时，发生器可执行诸如(例如)算法3021,3021',3021",3120,3170中的一个或多个、参照图15A到图15C、图20到22、图57到图60所述的算法中的任一个等算法。在一些形式中，发生器能够响应于开关钮5062,5066中的任一个的激活而执行同一算法，例如，以便适应为左撇子或右撇子的临床医生。
图109A示出了开关组件5020'，所述开关组件包括第一开关布置5030以及第二开关布置5060'。在至少一种形式中，第二开关布置5060'包括左开关钮5066'，所述左开关钮具有从其突起的左枢转臂5067。左开关钮5066'可枢转安装于模制或以其它方式形成于左柄部壳体5004中的枢转安装架5007或阵型上。左开关钮5066'可具有桶状形状或构型且可围绕左开关轴线LS-LS选择性枢转，所述左开关轴线可基本上横向于第一开关轴线FS-FS。临床医生可选择性地枢转左开关钮5066'以使左开关臂5067的致动器部分5069与被支撑在柄部组件内的对应左接触垫5059致动接触。在所示布置中，第二开关布置只包括如上文所述的左开关钮5066'。在替代形式中，第二开关布置可只包括右开关钮，所述右开关钮以图109A所示的方式安装在柄部壳体的右侧上。第二开关布置的再其它形式可包括以图109A所示的方式安装的右开关钮和左开关钮两者。
图110和图111示出了柄部组件5100的另一形式，所述柄部组件类似于上文所述的柄部组件5000，不同的是右开关钮和左开关钮5162,5166不枢转，而是被支撑在其相应柄部壳体段5106,5104中，使得其可向内压下成与其相应右触点和左触点(未示出)接触。然而，如同上文所述的柄部组件5000一样，右开关钮和左开关钮5162,6166分别以上文所述的方式位于大体拇指沟槽区域5012,5010中以有利于在临床医生握持手枪式握把部5108时的操作简易性。
图112示出了另一柄部组件5200的左柄部壳体段5204的一部分，其中其左侧钮5266可如所示枢转联接到开关框架5250并且形成有开关柱5267，所述开关柱适于枢转成与对应左接触垫5059致动接触。柄部组件5200的右钮组件(未示出)可相似地配置。在替代布置中，右钮和左钮可枢转联接到其相应的柄部壳体段。
图113和图114示出了第二开关布置5360的另一形式，所述开关布置可(例如)用于上文所述的柄部组件5000中以代替第二开关布置5060。如在图113和图114中可以看到，第二开关布置5360可包括左开关钮5366，所述左开关钮具有左开关臂5370，所述左开关臂在开关框架5350上方并且跨越所述开关框架横向延伸，所述开关框架被支撑在如上文所述的柄部组件内。左开关臂5370能够枢转联接到开关框架5350的右部分或阵型5352，所述右部分或阵型邻近柄部组件的右柄部壳体(未示出)。左开关臂5370可(例如)销连接到开关框架5350的右部分5352以限定左开关臂可围绕其枢转的右开关轴线RS-RS。参见图113。左致动销或凸耳5372从左开关臂5370向下延伸，使得当临床医生以上文所述方式摇动左开关钮5366时，左致动销5372与被支撑在开关框架5350上的对应左接触垫5359致动接触。
仍然参见图113和图114，第二开关布置5360还可包括右开关钮5362，所述右开关钮具有右开关臂5380，所述右开关臂在左开关臂5370上方并且跨越所述左开关臂横向延伸以枢转联接到开关框架5350的左部分或阵型5354，所述左部分或阵型邻近柄部组件的左柄部壳体(未示出)。右开关臂5380可(例如)销连接到开关框架5350的左部分5354以限定右开关臂5380可围绕其枢转的左开关轴线LS-LS。参见图113。右致动销或凸耳5382从右开关臂5380向下延伸穿过左开关臂5370中的对应孔5374，使得当临床医生以上文所述的方式摇动右开关钮5362时，右致动销5382与被支撑在开关框架5350上的对应右接触垫5358致动接触。右开关轴线和左开关轴线可彼此基本上平行，但彼此侧向位移。当用于包括第一开关布置5030的柄部组件中时，右开关轴线和左开关轴线可各自基本上横向于彼第一开关布置的第一开关轴线FS-FS。本领域的普通技术人员应当理解，此类开关布置有利于更长的枢转臂或长度，更长的枢转臂或长度也有利于基本上直下的钮运动。
图115示出了第二开关布置5460的另一形式，所述开关布置可(例如)用于上文所述的柄部组件5000中以代替第二开关布置5060。如在彼图中可以看到，左开关钮和右开关钮5566,5562能够枢转联接到开关框架5450，所述开关框架在开关钮5566,5562之间居中设置并且限定单个开关轴线SA。当用于包括第一开关布置5030的柄部组件中时，开关轴线SA可基本上横向于彼第一开关布置的第一开关轴线FS-FS。开关框架5450可被牢牢地支撑在柄部壳体组件内并在相应的右柄部壳体段和左柄部壳体段(未示出)之间延伸。
在至少一种形式中，右开关钮5462具有从其延伸的右连杆5480，所述右连杆枢转联接到开关框架5450。同样，左开关钮具有从其延伸的左连杆5470，所述左连杆枢转联接到开关框架5460。右连杆和左连杆5480,5470可通过共同销(未示出)枢转联接至开关框架5450以限定钮5462和5466可围绕其枢转的开关轴线SA。右致动销或凸耳5482从右开关连杆5480向内延伸，使得当临床医生以上文所述的方式摇动或枢转右开关钮5462时，右致动销5482与被支撑在开关框架5450上的对应右接触垫5458致动接触。同样，左致动销或凸耳5472从左开关连杆5470向内延伸，使得当临床医生以上文所述的方式摇动或枢转左开关钮5466时，左致动销5472与开关框架5450上的对应左接触垫5459致动接触。开关臂5470和5480中的每一个可由(例如)定位于开关连杆5470,5480与框架5450之间的对应弹簧或偏置布置(未示出)偏置成未致动位置。
图116示出了第二开关布置5560的另一形式，所述开关布置可(例如)用于上文所述的柄部组件5000中以代替第二开关布置5060。如在彼图中可以看到，第二开关布置5560采用单个第二开关致动器5561，所述开关致动器在右柄部壳体部分5006与左柄部壳体部分5004之间延伸，使得其右端形成右开关钮5562且其左端形成左开关钮5566。第二开关致动器5561可滑动地延伸穿过左柄部壳体段和右柄部壳体段5004,5006中的对应开口5005和5007，使得第二致动器5561可沿开关轴线SA-SA选择性地轴向位移。当用于包括第一开关布置5030的柄部组件5000中时，开关轴线SA-SA可基本上平行于彼第一开关布置的第一开关轴线FS-FS。
右偏置构件5590和左偏置构件5592可定位于第二开关致动器5561内且能够与开关框架5550的居中设置部分协作以使居中设置的第二开关致动器5561保持处于如图116所示的未致动位置。开关触点组件5557可中心位于附接到第二致动器5561或形成于所述第二致动器上的右致动器构件或突起5563与形成于第二致动器5561上的左致动器构件或突起5565之间。开关触点组件5557可(例如)具有对应于右致动器5563的右部分5557R和对应于左致动器构件5565的左部分5557L。因此，通过向内压下右开关钮5562，第二开关致动器5561将沿左方向“LD”侧向移动以使右致动器5563与开关触点组件5557的右部分5557R致动接触。同样，通过向内压下左开关钮5566，第二开关致动器5561将沿右方向“RD”侧向移动以使左致动器5565与开关触点组件5557的左部分5557L致动接触。
图117到图120以稍微图表形式绘示了可结合本文所公开的各种超声柄部组件使用的开关组件5620。在至少一种形式中，开关组件5620包括单个钮组件5632，所述钮组件可如上文详细描述位于(例如)第一钮组件5032定位于柄部组件5000中的地方。例如，钮组件5632可包括钮托臂5633，所述钮托臂具有形成于其上的致动器钮5634，所述致动器钮可在临床医生握持对应柄部组件的手枪式部分时由临床医生的食指致动。
在至少一种形式中，钮托臂5633可包括一对枢轴销5637,5639，可运动地接收在开关外壳5670中的伸长狭槽5671内，所述开关外壳操作地支撑于柄部外壳内。钮枢轴销5637,5639有利于钮托臂5633的轴向移动(图118)以及钮托臂5633相对于开关壳体5670的旋转或枢转移动(图119和图120)。如在图117到图120中可以看到，伸长狭槽5671通向三通致动器开口5673，所述开口具有对应于右开关5658的右端5675、对应于左开关5659的左端5677和对应于中心开关5654的中心端5679。如在图117中可以看到，钮托臂5633可包括左开关致动器部分5690、中心开关致动器部分5692和右开关致动器部分5694。另外，右弹簧5680和左弹簧5682可设置在钮托臂5633与柄部壳体5002之间以使钮托臂5633在其未致动时保持处于中心和中立位置(图117)。
通过参考图118到图120可理解开关组件5620的操作。图118示出了通过如由箭头“D”所示向内压下致动器钮5634来致动中心开关5654。当压下致动器钮5634时，钮托臂5633沿或相对于开关壳体5670中的伸长狭槽5671轴向运动以使中心开关致动器部分5692与中心开关5654致动接触。图119示出了通过沿由标记为“MIN”的箭头表示的方向枢转致动器钮5634来致动右开关5658以使右开关致动器部分5694与右开关5658致动接触。图120示出了通过沿由“MAX”箭头表示的方向枢转致动器钮5634来致动左开关5659以使左开关致动器部分5690与左开关5659致动接触。相应开关5654,5658,5659可(例如)如上文所述通过连接器模块5057与发生器电连通。发生器可被编程为响应于开关5654,5658,5659中的一者的激活而相对于器械500执行任何合适的动作。例如，在一些形式中，开关5658和5659执行类似于上文所述的手指钮5034,5036的功能的功能。例如，激活钮5658,5659中的一者可使发生器增加提供至端部执行器的功率而激活另一钮5658,5659可使发生器减少提供至端部执行器的功率。此外，响应于钮5654,5658,5659中的任一个或多个，发生器能够执行诸如(例如)算法3021,3021',3021",3120,3170中的一个或多个、参照图15A到图15C、图20到图22、图57到图60所述的算法中的任一个等算法。
不同的临床医生通常具有用于使用如本文所述的超声外科器械和系统的不同技术。例如，一些临床医生常规性地激活超声外科器械而不将夹持臂完全闭合抵靠刀。尽管一些临床医生相信此技术会提高系统效能，但实际上其通常并不提高系统效能且(例如)因需要更长的横切时间而且有时使横切和/或凝固失能而可能损伤组织。
在各种形式中，此问题以及其它问题可通过使外科器械构型有指示夹持臂何时完全闭合的闭合开关来加以解决。发生器能够避免激活外科器械，直到或除非闭合开关指示夹持臂完全闭合。现在参见图95和图105，闭合开关的一些形式定位于柄部4122(图95)中例如，图95和图105两者示出了任选闭合开关5900，所述闭合开关定位于柄部4122(图95)的内侧、近侧部分和柄部壳体段5004,5006(图105)中的一个或多个上。
开关5900可被定位成触发器4124在其最近侧位置处接触开关5900。例如，开关5900可定位在触发器4124的行程的末端处(例如，沿图93中的箭头4121a的方向)。以此方式，触发器4124可在朝近侧拉动触发器4124以将夹持臂闭合抵靠刀时接触开关5900。在各种形式中，开关5900可定位在其将在端部执行器闭合(例如，夹持臂朝刀枢转)时激活的任何地方。例如，开关5900可定位在轭4174和/或往复式管状致动构件4138的远侧，以便在那些部件中的一个或另一个朝远侧平移以闭合端部执行器时激活。开关5900可(例如)通过如本文所述的连接器模块5057和/或4200和手持件与诸如发生器30,50,1002的发生器电连通。在各种形式中，发生器被编程为不激活外科器械，除非开关5900也被激活。例如，如果发生器从本文所述开关中的一个或多个接收到激活请求，则其可能只是在开关5900激活以指示夹持臂闭合的情况下才对所述激活请求作出响应。
图121示出了系统6000的方框图，其绘示了联接到医疗器械6004和电路6006的发生器6002。发生器6002既可直接联接到器械6004，也可通过缆线6008联接。电路6006可连接到发生器6002以从信号调节电路2002(例如，通过一对导电元件HS/SR从发生器1002端子HS和SR(图19))接收编码传输位帧。在各种形式中，发生器6002在功能上等效于发生器2002并且已结合图19加以描述。因此，为方便和清楚起见，此处将不重复对发生器2002,6002的描述。然而，应当理解，可在系统6000中采用其它发生器。此外，尽管所公开的串行协议的一些方面下文可结合各种电路和系统来描述，但应当理解，本公开的范围旨在涵盖用于根据图123到图128中所公开的协议时序图通过传输帧来生成信号的任何和所有方法。
下文结合图123到图127详细描述的编码传输帧为其中编码帧由发生器6002重复传输的重复性、双向通信信号。帧包括通过调制位的振幅和位的脉冲宽度两者同时对关于单个位的输入/输出(I/O)信息进行编码的一系列位。对输入位进行编码，使得关于电路6006的状态的信息与以来自发生器6002的关于如何设定电路6006的输出且因此器械6004的输出状态的信息编码的输出位同时传输至发生器6002。在本文所述的各种形式中，发生器6002调制或设定脉冲(时间)的宽度以将关于如何设定电路6006的输出的信息从发生器6002传输至电路6006。在本文所述的各种形式中，电路6006调制或设定脉冲的高度(振幅)以将关于电路的状态的信息传输至发生器6002。此外，在一种形式中，电路6006可由不包括其它功率源的双向通信信号寄生供电。在其它形式中，电路6006可由其它功率源供电。在其它形式中，电路6006既可由双向通信信号供电，也可由其它功率源供电。
器械6004包括电路6006，所述电路可包括至少一个开关，所述开关结合发生器6002支持激活开关输入和器械EEPROM。电路6006可设置在器械内(如上文参照数据电路2006,2007所示。在一些实施例中，电路6006可定位在诸如手持件1014的手持件上且可为发生器提供手持件特定数据，诸如(例如)电流设定点、增益等。器械6004提供各种I/O能力且可采用多个开关输入、模拟输入以及离散输出、模拟输出。为实施所述多个开关输入和输出的功能性，电路6006使用新颖的串行通信协议来与发生器6002通信，所述协议的时序图结合图122到图127示出。电路6006能够使电联接发生器6002和器械6004的HS-SR导电元件短路。使HS-SR线路短路使电路6006能够设定传输帧开始和停止脉冲(其也可称为开始/停止位)。除设定帧长度以外，使HS-SR线路短路使发生器6002能够进行其中发生器6002测量所传输的每个帧的回路电阻的回路校准。
发生器6002的形式可实现与含于器械6004中的一个或多个电路6006的通信。在某些形式中，电路6006大体可为用于传输和/或接收数据的任何电路。在一种形式中，例如，电路6006可存储关于其与之相关联的特定外科器械6004的信息。此类信息例如可包括型号、序列号、其中使用外科器械的操作数目和/或任何其它类型的信息。除此之外或作为另外一种选择，任何类型的信息均可传输至电路6006以存储在其中。此类信息可包括(例如)其中已使用外科器械6004的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中，电路6006可传输由一个或多个传感器(例如，基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中，电路6006可从发生器6002接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如，LED、功率开关信息和听觉和/或视觉指示)。
在某些形式中，电路6006能够可实现器械6004与发生器6002之间的通信而无需提供用于此目的的附加导体(例如，用于将手持件连接到发生器6002的缆线的专用导体)。在一种形式中，例如，可使用实施于现有缆线(诸如，用于将询问信号从信号调节电路传输到器械中的电路6006的导体中的一个或多个)上的单总线通信方案向/从电路传输信息。以此方式，可最小化或减少原本可能必要的器械6004的设计变化或修改。此外，由于不同类型的通信可在共用物理通道上实施(具有或不具有频带分离)，故电路6004的存在可能对于不具有必备数据读取功能的发生器而言可为“隐形的”，因此能够实现器械6004的向后兼容性。
发生器6002可与电路6006交换信息，所述信息特定于与缆线6008成一整体或被配置用于与所述缆线一起使用的外科装置且可包括(例如)型号、序号、其中使用外科装置的操作数目和/或任何其它类型的信息。信息也可从发生器6002传输至电路6006以存储在其中。在一种形式中，电路6006不需要位于器械6004上或中，但可设置在适配器中，所述适配器用于使特定器械6004类型或型号与发生器6002交接。
图122示出了器械6004内的电路6006的方框图。电路6006可连接到发生器以通过一对导电元件6010,6012接收询问信号。电路6006可包括多个分支。第一分支包括控制器6014，第二分支包括数据电路6016，并且附加分支可包括附加数据电路6018或其它电路、传感器、开关、指示器(听觉、触觉、视觉)。控制器6014、数据电路6018和/或其它电路可由帧位中的能量寄生供电。在其它形式中，控制器6014、数据电路6018和/或其它电路可由其它功率源供电。在其它形式中，控制器6014、数据电路6018和/或其它电路既可由双向通信信号寄生供电，也可由其它功率源供电。
控制器6014可为专用集成电路(ASIC)、包括处理器和存储器的微控制器、数字信号处理电路、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、离散电路和诸如此类。控制器包括多个输入S0到Sn，其中n为合适的整数。如图122所示，所述多个输入S0到Sn联接到多个开关SW0到SWn，其中n为任何合适的整数。开关SW0到SWn向控制器6014提供输入以控制与器械6004相关联的功能。控制器6014通过与本公开相关联的串行协议向发生器6002传输开关SW0到SWn的状态。
控制器6014还包括多个输出O0到Om，其中m为任何合适的整数，并且可相同于n。输出O0到Om由控制器6014驱动以根据由发生器6002传输的信息来控制与器械6004相关联的功能。
在各种形式中，电路6006还可包括通过单线协议通信的一个或多个数据电路6016,6018。在某些形式中，数据电路6016,6018包括存储元件，所述存储元件可为单总线装置(例如，单线协议EEPROM)、或其它单线协议或局域互连网络(LIN)协议装置。在一种形式中，例如，数据存储元件302可包括单总线EEPROM。数据存储元件为可含于数据电路6016,6018中的电路元件的一个示例。数据电路可除此之外或作为另外一种选择包括能够传输或接收数据的一个或多个其它电路元件或部件。此类电路元件或部件能够(例如)传输由一个或多个传感器(例如，基于器械的温度传感器)采集的数据和/或从发生器6002接收数据并且基于所接收的数据向用户提供指示(例如，LED指示或其它视觉指示)。
在操作期间，发生器6002和电路6006根据本公开通过稳健、灵活、高抗噪通信协议通信。所述协议在这两个器械导电元件6010,6012(HS,HSR)上使用以允许发生器6002向器械6004传输多达8个或更多个离散输入和输出，同时在与单线EEPROM相同的线路(例如，数据电路6016,6018)上同时存在通信，并且保持与现有遗留电路的向后兼容性。所述协议包括重复传输的帧。所述帧包括诸如开始/停止和信头脉冲等开销脉冲(位)和同时编码的信息脉冲(位)以通过调制每个信息脉冲的振幅和宽度(脉冲持续时间)两者来将输入信息和输出信息两者编码成单个脉冲(位)。
这样一种协议的一种形式结合图123和图124示出，其中图123显示发生器6002输出处的串行协议的帧中的电流脉冲的时序图6020且图124显示电路6014输出处的串行协议的帧中的电压脉冲的时序图6022。首先参见图123(其说明应结合图122来阅读)，时序图6020显示了以电流脉冲的形式从发生器6002到控制器6014的输出信号。可根据特定发生器6002/器械6006组合来选择电流限制(轨)。在一种形式中，例如，电流轨为+15mA和-15mA。帧在由控制器6014通过在轨HS-SR上施加短路而生成的开始/停止脉冲6024a,6024b的上升沿6023a,6023b上开始和结束。所述帧在开始脉冲6024a的上升沿6023a上开始并在停止脉冲6024b的上升沿6023b上结束。电流信号脉冲在开始脉冲6024a从发生器6002至控制器6014的传输期间从负轨-I经过零交越摆动至正轨+I。在生成开始脉冲6024之后，传输信头脉冲6026,6028和编码的I/O信息脉冲6025。在传输最后一个编码的信息脉冲6025之后，停止脉冲6024b的上升沿6023b以信号告知当前帧结束。然后，开始下一帧且所述过程重复。在一个方面，除开始/停止脉冲6024a,6024b以外的帧位从0摆动至负轨–I。在其它方面，继开始脉冲6024a之后的帧位中的一些帧位在正轨和负轨+I,-I之间摆动。下文结合图128论述后一个方面。
同时在宽度和振幅两个方面对帧信息脉冲进行编码。开始/停止脉冲6204a,6024b的宽度为to。继开始脉冲6024a之后的电流脉冲为代表信头脉冲6026,6028的信头脉冲且还具有脉冲宽度t0。在对将信息从发生器6002携带至器械6004的输出脉冲进行编码的上下文中，通过使脉冲宽度增加至t1将信息脉冲6025编码为逻辑“1”输出脉冲6030而逻辑“0”输出脉冲6032可具有与开始脉冲6024、信头脉冲6026,6028相同的脉冲宽度t0。在器械6004从发生器6002消耗功率情况下，输出逻辑“1”映射至输出活动状态。如在前所述，帧通过使作为连接发生器6002与器械6004的功率和信号线路的第一导电元件6010(HS)到第二导电元件6012(SR)短路以开始电流脉冲6024的上升沿6023a开始。
图124显示了经过零交越的电压脉冲+/-V的时序图6022。时序图6022显示了同时以从控制器6014到发生器6002的输入信息(输入)和从发生器6002到控制器6014的输出信息(输出)编码的I/O信息脉冲。除开始脉冲6034a之外，串行通信在信号的零与负侧之间进行。如所示，逻辑“1”输入电压信号–V1为负但比逻辑“0”输入电压信号–V0更正。输入逻辑“1”映射至开关(SW0–SWn)闭合状态。
现在结合图122所示的电路6006参照图123,124所示的时序图6020,6022，帧在开始脉冲6034a的上升沿6023a处开始且在停止脉冲6023b的上升沿处结束。在两者之间，所述帧包括在开始脉冲6024a和多个同时编码的I/O信息脉冲6044之后传输的两个信头脉冲6040,6042。在一种形式中，信头脉冲6042,6042与信息脉冲6044之间的位6048返回到零且具有t0的脉冲宽度。在其它形式中，如下文结合图128所述，信头脉冲6042,6042与信息脉冲6044之间的位以交错方式返回到正轨或负轨中的任何一个。应当理解，这样一种构型的一个好处在于利用来自帧信号的附加寄生功率来为电路6066供电。
信息脉冲6044被编码成携带关于输入和输出两者的信息。因此，每个信息脉冲6044限定与从器械6004至发生器6002的输入相关联的第一逻辑状态以及与从发生器6002至器械6002的输出相关联的第二逻辑状态。下面结合图125A到图125D更详细论述I/O信号的同时编码，其中为清楚公开内容起见分开绘示编码的I/O位的四个逻辑状态。
重新参照图124，信头脉冲6040代表输入逻辑“0”且信头脉冲6042代表输入逻辑“1”。信头脉冲6040,6042可由发生器6002用于检测存在电路6006并用于识别电路6006类型。发生器6002可使用针对信头脉冲6040,6042或开始位6084中的任一者或两者所读取的特定ADC值来校准当前帧内的输入脉冲的ADC范围。发生器6002将通过自EEPROM 6016,6018读取参数来确定由特定器械6004使用的输入和输出的数目。
每帧I/O脉冲的数目可大于针对给定器械6004的使用输入或输出的数目或者可为固定数目。尽管输入和输出两者的最大数目为预定数目，例如，8个(共计16个)，但既可实施或固定，也可不实施或固定针对给定器械6004的未使用输入和输出。未使用输入(如果存在多于输入的输出的话)可由电路6006设定为逻辑“0”。未使用输出可视需要由发生器6002设定为逻辑状态“0”或“1”，以最佳化轮询速度或至电路6006的能量转移。电路6006将存储来自负脉冲的能量以为其自身的电路和任何输出装置(例如，LED、开关、包括晶体管的功率开关、反馈装置(例如听觉、视觉、触觉))供电。EEPROM 6016,6018通信将在信号的正电压侧上进行。
参见文字标记6054，在时序图6022下面，可看到每个信息脉冲6044均具有由两个负电压电平-V1、-V0指示的两个可能输入逻辑状态(输入逻辑“1”和输入逻辑“0”)和由两个脉冲宽度t1、t0指示的两个可能输出逻辑状态(输出逻辑“1”和输出逻辑“0”)。因此，如果开关(SW0–SWn)闭合发生，则下一信息脉冲降至输入逻辑“1”状态-V1且如果开关(SW0–SWn)保持打开，则下一信息脉冲降至输入逻辑“0”状态-V0。在同一时间间隔，如果器械6004从发生器6002消耗功率，则输出逻辑“1”脉冲宽度为t1，并且如果器械6004不从发生器6002消耗功率，则输出逻辑“0”脉冲宽度为t0。
如时序图6022所示，复位脉冲6034、信头脉冲6040,6042、输出逻辑“0”脉冲和归零脉冲6048的脉冲宽度各自具有t0的脉冲宽度。仅输出逻辑“1”脉冲具有t1的脉冲宽度，其中t0<t1。应当理解，本文所示的特定电压电平和脉冲宽度可以其它方式选择成-V1<-V2且t0>t1。此外，复位脉冲6034、信头脉冲6040,6042、输出逻辑“0”脉冲和归零脉冲6048各自可具有不同的脉冲宽度。
如图125A到图125D所示，可在发生器6002与器械6004(例如，电路6006)之间的通信期间以四个I/O逻辑状态中的两个对信息脉冲6056进行编码。在图125A中，例如，信息脉冲6056A代表输入逻辑“0”和输出逻辑“0”，因为逻辑电压电平为-V0且逻辑电流脉冲宽度为t0。在图125B中，例如，信息脉冲6056B代表输入逻辑“1”和输出逻辑“0”，因为逻辑电压电平为-V1且逻辑电流脉冲宽度为t0。在图125C中，例如，信息脉冲6056C代表输入逻辑“0”和输出逻辑“1”，因为逻辑电压电平为-V0且逻辑电流脉冲宽度为t1。在图125D中，例如，信息脉冲6056D代表输入逻辑“1”和输出逻辑“1”，因为逻辑电压电平为-V1且逻辑电流脉冲宽度为t1。
图126示出了串行协议的一个示例性时序图6064。如图126所示，并且也参照图122，时序图6064代表包括三个输入但不包括输出的协议通信信号。在图22中被提及为S0、S1和S2的输入联接到电路6006的控制器6014部分中。这三个输入可与联接到控制器6014的开关SW0、SW1、SW2的状态相关联，或者可与其它类型的输入相关联。控制器6014基于开关SW0、SW1、SW2的状态(打开或闭合)将对应编码位的振幅调制为–V0或–V1。在此示例中，帧包括一个开始脉冲6034a、两个信头脉冲6040,6042和对应于开关SW0、SW1、SW2的状态的三个信息脉冲6058,6060,6062，总共六个脉冲。帧结束在停止脉冲6034b的上升沿6023b上。
如图126所示，第一信息脉冲6058和第二信息脉冲6060为指示输入开关SW0、SW1、SW2打开的输入逻辑“0”且第三信息脉冲为指示开关SW2闭合的输入逻辑“1”。由于不存在输出，故不存在要编码的输出脉冲，因此帧由六个脉冲组成，三个开销脉冲(例如，复位和信头脉冲6034,6040,6042)和三个信息脉冲6058,6060,6062。重复传输帧以通知发生器6002有关器械6004处的输入开关SW0、SW1、SW2的状态。当开关SW0、SW1、SW2的状态发生变化时，自动对与彼开关相关联的位进行编码且帧重复。
图127示出了了串行协议的一个示例性时序图6068。如图127所示，并且也参照图122，时序图6068代表包括四个输入和两个输出的协议通信信号。在图22中被提及为S0、S1、S2和S3的输入联接到电路6006的控制器6014部分中。输出与控制器6014的O0和O1相关联。这四个输入可与联接到控制器6014的开关SW0、SW1、SW2、SW3的状态相关联，或者可与其它类型的输入相关联。输出O0和O1用于控制器械6004的各种功能，诸如(例如)驱动听觉、视觉、触觉反馈、功率控制、以及其它功能。控制器6014基于开关SW0、SW1、SW2、SW3的状态(打开或闭合)将对应编码位的脉冲高度(振幅)调制为–V0或–V1发生器6002基于发生器6002希望传输至控制器6014的输出控制信息来调制编码位的脉冲宽度(时间)。在此示例中，帧包括一个开始脉冲6034a、两个信头脉冲6040,6042和对应于开关SW0、SW1、SW2、SW3的状态的四个信息脉冲6058,6060,6062，总共七个脉冲。帧在停止脉冲6034b的上升沿6023b上结束。
如图127所示，控制器6014以输入信息和输出信息两者对第一信息位6070进行了编码。因此，调制第一信息位6070的电压和脉冲宽度以将输出编码为逻辑“0”并将输入编码为逻辑“1”。同样，控制器6014以输入信息和输出信息两者对第二信息位6072进行了编码。因此，调制第二信息位6072的电压和脉冲宽度以将输出编码为逻辑“1”并将输入编码为逻辑“0”。由于在此示例中存在四个输入但只存在两个输出，故仅以输入信息对第三位和第四位6074,6076进行编码，其中第三位6074被编码为输入逻辑“1”且第四位被编码为输入逻辑“0”。重复传输帧以通知发生器6002有关器械6004处的输入开关SW0、SW1、SW2、SW3的状态且输出O0和O1由控制器6014驱动。当开关SW0、SW1、SW2、SW3的状态发生变化，或发生器6002希望控制这两个输出O0和O1中的一者时，自动对与其相关联的位进行编码且帧重复。
图128示出了串行协议的示例性时序图6080,6083。现在参照图128和图122，顶部波形为由发生器6002输出的电流时序图6080。电流信号从+I摆动至–I，在零处交叉。时序图6080除在开始位6084、输入逻辑“1”传输6086和停止位6102“无错误”条件期间之外连续地向电路6014提供功率。底部波形6082为电路6014处的电压时序图。信头位6104开始帧之后是一个开始位6084。如上所述通过单个帧同时对12个输入位和12个输出位进行编码，其中通过调制脉冲振幅来对输入逻辑位进行编码并且通过调制脉冲宽度来对输出逻辑位进行编码。然后传输这12个信息位以对12个输入和12个输出进行编码。如所示，1号输入6086编码为逻辑“1”且1号输出6090编码为逻辑“0”。2号输入6088编码为逻辑“1”且2号输出6092编码为逻辑“1”。3号输入6094编码为逻辑“0”且3号输出6092编码为逻辑“1”。最后位代表12号输入6098编码为逻辑“0”且12号输出编码为逻辑“0”。如所示，每个其它位6106均返回到正电源导轨，从而为器械6004的电路6006提供附加寄生功率。
虽然上文说明已列举了各种细节，但应当理解，用于医疗装置的串行通信协议的各个方面可在没有这些具体细节的情况下实施。例如，为简洁和清楚起见，以框图的形式示出了选择的方面，而不是详细地示出。本文提供的详细描述的某些部分可以呈现为对存储在计算机存储器中的数据进行操作的指令。本领域的技术人员用此类描述和表达向本领域的其它技术人员描述和传达他们的工作要旨。通常，算法是指导致所需结果的步骤的自相容序列，其中“步骤”是指物理量的操纵，物理量可以(但不一定)采用能被存储、传送、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。常用于指这些信号，如位、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的方便的标签。
除非上述讨论中另外明确指明，否则可以理解的是，在上述描述中，使用术语如“处理”或“估算”或“计算”或“确定”或“显示”的讨论是指计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理，其操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传送或显示设备内的物理量的其它数据。
值得一提的是，任何对“一个方面”、“方面”、“一种形式”、“形式”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，出现在整篇说明书中的不同位置中的短语“在一个方面”、“在..方面”、“在一种形式中”或“在..形式中”不一定都是指同一方面。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
某些方面可以利用表达“联接”和“连接”以及它们的推导来描述。应当理解，这些术语并不希望是彼此同义的。例如，某些方面可以利用术语“连接”来描述，以表示两个或更多个元件彼此直接物理或电气接触。在另一示例中，某些方面可以利用术语“联接”来描述，以表示两个或更多个元件直接物理或电气接触。然而，术语“联接”还可以指的是，两个或更多个元件彼此不是直接接触，而是彼此配合或相互作用。
值得一提的是，任何对“一个方面”、“方面”、“一种形式”、“一形式”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此，出现在整篇说明书中的不同位置中的短语“在一个方面”、“在一方面”、“在一种形式中”或“在形式中”不一定都是指同一方面。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
虽然本文描述了各种形式，但可以实现那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式，这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外，在公开了用于某些组件的材料的情况下，均可使用其它材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
在一般意义上，本领域的技术人员将会认识到，可以用多种硬件、软件、固件或它们的任何组合单独和/或共同实施的本文所述的多个方面可以被看作是由多种类型的“电子电路”组成。因此，如本文所用，“电子电路”包括但不限于具有至少一个离散电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序配置的通用计算设备的电子电路(如，至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的通用计算机，或至少部分地实施本文所述的方法和/或设备的由计算机程序配置的微处理器)、形成存储器设备(如，形成随机存取存储器)的电子电路，和/或形成通信设备(如，调节解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。本领域的技术人员将会认识到，可以模拟或数字方式或它们的一些组合实施本文所述的主题。
上述具体实施方式通过使用框图、流程图和/或示例已阐述了装置和/或过程的各种形式。只要此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作，本领域的技术人员就要将其理解为此类框图、流程图或示例中的每个功能和/或操作都可以单独和/或共同地通过多种硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合来实施。在一种形式中，本文所述的主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成格式来实施。然而，本领域的技术人员将会认识到，本文所公开的形式的一些方面可以作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(如，作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序)，作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(如，作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，作为固件，或作为实际上它们的任何组合全部或部分地在集成电路中等效地实现，并且根据本发明，设计电子电路和/或编写软件和/或硬件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。另外，本领域的技术人员将会认识到，本文所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分布，并且本文所述主题的示例性形式适用，而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。信号承载介质的示例包括但不限于如下：可录式介质，诸如软盘、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；和传输式介质，诸如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤缆线、波导、有线通信链路、无线通信链路(例如，发射器、接收器、传输逻辑、接收逻辑等)等)。
上述美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、国外专利、国外专利申请、本说明书中所提及和/或任何应用数据表中所列出的非专利申请或任何其它公开材料均在不与其相抵触的程度上以引用方式并入本文。由此，在必要的程度下，本文所明确阐述的公开内容将取代以引用方式并入本文的任何相冲突的材料。如果据述以引用方式并入本文但与本文所述的现有定义、陈述或其它公开材料相冲突的任何材料或其部分，仅在所并入的材料和现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入本文。
本领域技术人员将会认识到，本文所述的组成部分(如，操作)、设备、对象和它们随附的讨论是为了概念清楚起见而用作示例，并且可以设想多种配置修改形式。因此，如本文所用，阐述的具体示例和随附的讨论旨在代表它们更一般的类别。通常，任何具体示例的使用旨在代表其类别，具体组成部分(如操作)、设备和对象的未纳入部分不应采取限制。
对于本文中使用的基本上任何复数和/或单数术语，本领域技术人员可从复数转换成单数和/或从单数转换成复数，只要适合于上下文和/或应用就可以。为清楚起见，各种单数/复数置换在本文中没有明确表述。
本文所述的主题有时阐述了包含在其它不同组件中的不同组件或与其它不同组件连接的不同组件。应当理解，这样描述的结构仅是示例性的，并且事实上可以实现获得相同功能性的多种其它结构。在概念意义上，获得相同功能性的组件的任何布置方式都是有效“相关联的”，从而获得所需的功能性。因此，本文中为获得特定功能性而结合在一起的任何两个组件都可被视为彼此“相关联”，从而获得所需的功能性，而不论结构或中间组件如何。同样，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“操作地连接”或“操作地联接”，以获得所需的功能性，并且能够如此相关联的任何两个组件都可被视为彼此“可操作地联接”，以获得所需的功能性。可操作地联接的具体示例包括但不限于可物理匹配的和/或物理交互组件，和/或无线交互式，和/或无线交互式组件，和/或逻辑交互式，和/或逻辑交互式组件。
在一些情况下，一个或多个组件在本文中可被称为“能够”、“可配置为”、“可操作地”、“适于”、“能”、“适合”等。本领域的技术人员将会认识到，除非上下文另有所指，否则“能够”通常可涵盖活动状态的组件和/或失活状态的组件和/或待机状态的组件。
虽然已经示出并描述了本文所述的本发明主题的特定方面，但是对本领域的技术人员将显而易见的是，基于本文的教导，可在不脱离本文所述的主题的情况下作出改变和变型，并且如在本文所述的主题的真实实质和范围内，其更广泛的方面并因此所附权利要求将所有此类改变和变型包括在其范围内。本领域的技术人员应当理解，一般而言，本文特别是随附权利要求(例如，随附权利要求的正文)中所使用的术语通常旨在为“开放”术语(例如，术语“包括(include)”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”等)。本领域的技术人员还应当理解，如果所引入权利要求叙述的具体数目为预期的，则这样的意图将在权利要求中明确叙述，并且在不存在这样的叙述的情况下，不存在这样的意图。例如，为帮助理解，下述随附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述。然而，对此类短语的使用不应被视为隐含通过不定冠词“一(a)”或“一(an)”引入权利要求叙述将含有此类引入权利要求叙述的任何特定权利要求限制在含有仅一个这样的叙述的权利要求中，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一(a)”或“一(an)”(例如，“一(a)”和/或“一(an)”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的不定冠词时；这也适用于对用于引入权利要求叙述的定冠词的使用。
另外，即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目，本领域的技术人员应当认识到，此种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如，在没有其它修饰语的情况下，对“两个叙述”的裸叙述通常意指至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B和C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B和C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者等”的惯例的那些情况下，一般而言，这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员还应当理解，通常，除非上下文另有指示，否则无论在具体实施方式、权利要求或附图中呈现两个或更多个替代术语的转折性词语和/或短语应理解为涵盖包括所述术语中的一者、所述术语中的任一个或这两个术语的可能性。例如，短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
对于所附的权利要求，本领域的技术人员将会理解，其中列出的操作通常可以任何顺序进行。另外，尽管以一定顺序列出了多个操作流程，但应当理解，可以不同于所示顺序的其它顺序进行所述多个操作，或者可以同时进行所述多个操作。除非上下文另有规定，否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向，或其它改变的排序。此外，除非上下文另有规定，否则像“响应于”、“相关”这样的术语或其它过去式的形容词通常不旨在排除此类变体。
在某些情况下，对系统或方法的使用可发生在一个地区中，即使部件位于所述地区外部。例如，在分布式计算上下文中，对分布式计算系统的使用可发生在一个地区中，即使所述系统的部件可能位于所述地区外部(例如，位于所述地区外部的继电器、服务器、处理器、信号承载介质、传输计算机、接收计算机等)。
系统或方法的销售同样可发生一个地区中，即使所述系统或方法的部件位于和/或用于所述地区外部。此外，在一个地区中实施用于执行方法的系统的至少一部分不排除在另一个地区中使用所述系统。
虽然本文描述了各种形式，但可以实现那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式，这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外，在公开了用于某些组件的材料的情况下，均可使用其它材料。因此，应当理解，上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
总之，描述了通过采用本文所述的概念而获得的多种有益效果。为了举例说明和描述的目的，已经提供了一个或多个形式的上述具体实施方式。这些具体实施方式并非意图为详尽的或限定到本文所公开的精确形式。可以按照上述教导对本发明进行修改或变型。选择和描述的一个或多个形式是为了说明原理和实际应用，从而使本领域的普通技术人员能够利用适用于预期的特定用途的所述多个形式和多种修改形式。其旨在以与本文一起提交的权利要求限定整体范围。
实例
在一个总体方面，实现所描述的形式的原理的外科器械组件能够允许在外科手术过程中选择性地解剖、切割、凝固和夹持组织。发生器可生成可针对第一组逻辑条件监视的至少一个电信号。当所述第一组逻辑条件得到满足时，所述发生器的第一响应可被触发。
在某些形式中，外科器械的超声阻抗受到监视。当所述外科器械的所述超声阻抗超过阈值阻抗时，可存储所述至少一个电信号的谐振频率作为基线频率。此外，所述发生器的所述第一响应可在所述第一组逻辑条件得到满足或所述至少一个电信号的所述谐振频率与所述基线频率相差基线偏差阈值时被触发。
在某些形式中，所述外科器械的端部执行器处的负载事件可受到监视。所述发生器的所述第一响应可在所述第一组逻辑条件得到满足并且检测到负载事件时被触发。
根据一个一般形式，提供一种用于超声外科器械的开关组件，所述开关组件包括能够被支撑在一只手中的柄部壳体。在至少一种形式中，所述开关组件包括第一开关布置，所述第一开关布置被操作地支撑在所述柄部壳体的向前部分上并且可相对于至少一个第一开关触点选择性地移动。所述开关组件还包括第二开关布置，所述第二开关布置可包括右开关钮和左开关钮中的至少一者。所述右开关钮可被活动地支撑在所述柄部壳体的右侧上并且可相对于至少一个右开关触点选择性地移动，所述至少一个右开关触点由所述柄部壳体支撑。所述左开关钮可被活动地支撑在所述柄部壳体的左侧上并且可相对于至少一个左开关触点选择性地移动，所述至少一个左开关触点由所述柄部壳体支撑。所述第一开关布置和所述第二开关布置能够由支撑所述柄部壳体的单只手选择性地操作。
根据至少一个其它一般形式，提供一种超声外科器械。在至少一种形式中，所述超声外科器械包括发生器和柄部组件，所述发生器用于生成超声信号，所述柄部组件包括柄部壳体，所述柄部壳体能够操作地支撑在一只手中。所述器械还可包括开关组件，所述开关组件包括第一开关布置，所述第一开关布置被操作地支撑在所述柄部壳体的向前部分上并且可相对于至少一个第一开关触点选择性地移动，所述至少一个第一开关触点与所述发生器连通。所述开关组件还可包括第二开关布置，所述第二开关布置可包括右开关钮和左开关钮中的至少一者。所述右开关钮可被活动地支撑在所述柄部壳体的右侧上并且可相对于至少一个右开关触点选择性地移动，所述至少一个右开关触点由所述柄部壳体支撑。所述至少一个右开关触点可与所述发生器连通。所述左开关钮可被活动地支撑在所述柄部壳体的左侧上并且可相对于至少一个左开关触点选择性地移动，所述至少一个左开关触点由所述柄部壳体支撑并且可操作地与所述发生器连通。所述第一开关布置和所述第二开关布置能够由支撑所述柄部壳体的单只手选择性地操作。
根据另一个一般形式，提供一种用于超声外科器械的开关组件，所述开关组件包括能够被支撑在一只手中的柄部壳体。在至少一种形式中，所述开关组件包括钮组件，所述钮组件由所述柄部壳体活动地支撑以相对于右开关触点、中心开关触点和左开关触点选择性轴向行进和枢转行进，使得所述钮组件沿第一方向的轴向移动使所述钮组件致动所述中心开关触点且所述钮组件沿第一枢转方向的枢转移动使所述钮组件致动所述左开关触点并且所述钮组件沿第二枢转方向的枢转移动使所述钮组件致动所述右开关触点。
根据各种形式，所述连接器模块可为模块式部件，其可作为附件与所述超声外科器械或其部件一起提供，但不附接至所述超声外科器械或其部件，或者可用于修复、更换或改造超声外科器械。然而，在某些形式中，所述连接器模块可与所述柄部组件或所述超声换能器相关联。在一种形式中，所述连接器模块可包括可容易由用户移除和/或更换的组件。所述连接器模块还可包括允许用户(例如)移除和/或更换旋转联接器、开关导体或连杆的可移除特征。因此，在某些形式中，一个或多个连接器模块可被包含在套件中。所述套件可包括被配置用于适于与一个或多个超声换能器或手持件一起使用的各种旋转联接器。所述套件可包括连接器模块、旋转联接器或壳体，所述壳体包括可能需要一个、两个或更多个导电路径的各种构型的用户界面。
在一个方面，本公开涉及一种超声外科器械。所述超声器械可包括：端部执行器；波导，所述波导从所述端部执行器沿纵向轴朝近侧延伸；和连接器模块，所述连接器模块用于接纳超声手持件。所述连接器模块可包括：壳体，所述壳体限定沿所述纵向轴延伸的心轴；联接器，所述联接器定位在所述心轴上并且可相对于所述壳体旋转；第一导体，所述第一导体机械联接到所述壳体并且至少部分地围绕所述纵向轴延伸；和第一连杆，所述第一连杆可在第一位置与第二位置之间相对于所述第一导体围绕所述纵向轴旋转。所述第一连杆可包括第一触点和第二触点，所述第一触点被定位成当所述第一连杆处于所述第一位置和所述第二位置时电接触所述第一导体，所述第二触点电联接到所述第一触点并且被定位成当所述第一连杆处于所述第一位置和所述第二位置时电接触所述超声手持件。
在一个方面，所述第一导体和所述第二导体各自包括导电引线，所述导电引线能够电联接到用户界面，所述用户界面被配置用于从用户接收功率控制信号。所述超声手持件可适于电联接到发生器并且在由所述连接器模块接收时旋转地联接到所述第一连杆和所述第二连杆。所述连接器模块能够在所述第一连杆和所述第二连杆处于相应的第一位置和第二位置时通过所述超声手持件电联接所述用户界面电路和所述发生器。在一个方面，所述用户界面包括操作地联接到柄部组件的切换开关且所述连接器模块固定到所述柄部组件。所述超声手持件可在由所述连接器模块接收时相对于所述柄部组件旋转。在一个方面，所述壳体使所述第一导体和所述第二导体相对于彼此电隔离。
本文所述主题的各个方面涉及一种设备，所述设备包括能够通过一对电导体传输信号作为串行协议的电路。所述串行协议可定义为通过至少一个传输帧分布的一系列脉冲。通过调制所述传输帧中的至少一个脉冲的振幅以代表两个第一逻辑状态中的一者并调制所述脉冲的宽度以代表两个第二逻辑状态中的一者同时对所述脉冲进行编码。
本文所述主题的各个方面涉及一种器械，所述器械包括能够通过一对电导体传输信号作为串行协议的电路。所述串行协议可定义为通过至少一个传输帧分布的一系列脉冲。可通过调制所述传输帧中的至少一个脉冲的振幅以代表两个第一逻辑状态中的一者并调制所述脉冲的宽度以代表两个第二逻辑状态中的一者同时对所述脉冲进行编码。所述器械还可包括输出装置，所述输出装置联接到所述电路的输出；和输入装置，所述输入装置联接到所述电路的输入。
本文所述主题的各个方面涉及一种发生器，所述发生器包括调节电路，所述调节电路能够通过双线界面与器械通信。所述发生器可包括控制电路，所述控制电路能够通过一对电导体传输信号作为串行协议。所述串行协议可定义为通过至少一个传输帧分布的一系列脉冲。通过调制所述传输帧中的至少一个脉冲的振幅以代表两个第一逻辑状态中的一者并调制所述脉冲的宽度以代表两个第二逻辑状态中的一者同时对所述脉冲进行编码。所述发生器还可包括能够驱动所述器械的能量电路。
各种方面涉及驱动联接到超声外科器械的超声驱动系统的端部执行器的方法。可接收触发信号。响应于所述触发信号，可向所述超声驱动系统提供第一驱动信号以在第一功率电平驱动所述端部执行器。可使所述第一驱动信号保持达第一周期。在所述第一周期结束时，可向所述超声驱动系统提供第二驱动信号以在小于所述第一功率电平的第二功率电平驱动所述端部执行器。
在另一方面，在接收到触发信号之后，外科系统生成指示所述超声外科器械激活的反馈同时使所述超声器械保持处于去激活状态。在所述阈值时间周期结束时，通过向所述超声驱动系统提供驱动信号以驱动所述端部执行器来激活所述超声外科器械。
在另一方面，通过生成提供至所述超声驱动系统的驱动信号以驱动所述端部执行器来激活所述超声外科器械。可对多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出，其中所述多变量模型输出对应于所述超声器械对组织的作用。所述多个输入变量可包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量。当所述多变量模型输出达到阈值时，可生成指示所述超声外科器械和受到所述超声外科器械作用的组织中的至少一者的对应状态的反馈。
在另一方面，响应于触发信号，向所述超声驱动系统提供第一功率电平的第一驱动信号以驱动所述端部执行器。使所述第一驱动信号在所述第一电平保持达第一周期。向所述超声驱动系统提供第二驱动信号以在小于所述第一功率电平的第二功率电平驱动所述端部执行器。可对多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出。所述多变量模型输出可对应于所述超声器械对组织的作用，并且所述多个变量可包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量。在所述多变量模型输出超过阈值达阈值时间周期之后，可触发第一响应。
尽管已举例说明和描述了多个形式，但是申请人的意图并非将所附权利要求的范围约束或限制在此类细节中。在不脱离本发明的范围的条件下，本领域的技术人员可以作出各种变型、改变和置换。此外，作为另外一种选择，可将与所描述的形式相关联的每个元件的结构描述为用于提供由所述元件执行的功能的器具。因此，旨在使所描述的形式仅受所附权利要求的范围的限制。
在整篇说明书中引用的“各种形式”、“一些形式”、“一种形式”或“形式”是指结合所述形式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一种形式中。因此，出现在整篇说明书中的不同地方的短语“在各种形式中”、“在一些形式中”、“在一种形式中”或“在一形式中”不一定都是指同一形式。此外，具体特征、结构或特性可在一个或多个形式中以任何合适的方式结合。因此，结合一种形式示出或描述的具体特征、结构或特性可没有限制地全部或部分地与一个或多个其它形式的特征、结构或特性结合。

Claims (35)

1.一种对联接到超声外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法，所述方法包括：
接收触发信号；
响应于所述触发信号，在第一功率电平下向所述超声驱动系统提供第一驱动信号以驱动所述端部执行器；
在第一周期保持所述第一驱动信号；
在所述第一周期结束时，在小于所述第一功率电平的第二功率电平下向所述超声驱动系统提供第二驱动信号以驱动所述端部执行器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一驱动信号对应于超声刀的第一位移，并且所述第二驱动信号对应于所述超声刀的小于所述第一位移的第二位移。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位移介于约60微米和约120微米之间，并且所述第二位移介于约20微米和约60微米之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一周期的结束为与预先确定的时间量对应的时间周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一周期的结束与所述超声外科器械的属性的变化对应。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述超声外科器械的所述属性选自：由所述超声驱动系统消耗的电流、所述超声驱动系统上的电压降、所述超声驱动系统的阻抗、以及所述超声外科器械的谐振频率。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在提供所述第一驱动信号之前，确定自所述超声外科器械的先前去激活以来已过静置时间。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在将所述驱动信号修改至第二电平之后，去激活所述超声外科器械；
在去激活所述超声外科器械之后，接收第二触发信号；
确定自超声换能器的去激活以来未过静置时间；以及
通过在小于所述第一功率电平的功率电平下生成第三驱动信号来重新激活所述超声外科器械。
9.根据权利要求8所述的方法，其中小于所述第一功率电平的所述功率电平为所述第二功率电平。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在第二周期保持所述第二驱动信号；
在所述第二周期结束时，在第三功率电平下提供第三驱动信号，其中所述第三功率电平大于所述第二功率电平。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第三功率电平小于所述第一功率电平。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括在提供所述第一驱动信号之前：
生成指示所述超声外科器械被激活的反馈；以及
在自开始生成所述反馈以来已过阈值时间周期之后，通过提供所述第一驱动信号来激活所述外科器械。
13.一种用于对联接到外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的外科系统，所述外科系统包括至少一个电路，所述至少一个电路能够：
接收触发信号；
响应于所述触发信号，在第一功率电平下向所述超声驱动系统提供第一驱动信号以驱动所述端部执行器；
在第一周期保持所述第一驱动信号；
在所述第一周期结束时，在小于所述第一功率电平的第二功率电平下向所述超声驱动系统提供第二驱动信号以驱动所述端部执行器。
14.一种对联接到超声外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法，所述方法包括：
接收第一触发信号；
在阈值时间周期，在保持所述超声外科器械处于去激活状态时，生成指示所述超声外科器械被激活的反馈；
在所述阈值时间周期结束时，通过向所述超声驱动系统提供驱动信号以驱动所述端部执行器来激活所述超声外科器械。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在激活所述超声外科器械之后，保持指示所述超声外科器械被激活的反馈。
16.根据权利要求14所述的方法，其中激活所述超声外科器械包括：
在第一时间周期将所述驱动信号保持在第一电平；
在所述第一时间周期结束时，将所述驱动信号修改至第二电平，其中在所述第二电平下向所述端部执行器提供的功率高于在所述第一电平下向所述端部执行器提供的功率；
将所述驱动信号保持在所述第二电平直到所述驱动信号降至低于第一阈值频率斜率；
当所述驱动信号降至低于所述第一阈值频率斜率时，将所述驱动信号修改至第三电平，直到所述驱动信号降至低于第二阈值频率斜率，其中在所述第三电平下向所述端部执行器提供的功率高于在所述第二电平下向所述端部执行器提供的功率。
17.一种用于对联接到外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的外科系统，所述外科系统包括至少一个电路，所述至少一个电路能够：
接收第一触发信号；
在阈值时间周期，在保持所述超声外科器械处于去激活状态时，生成指示所述超声外科器械被激活的反馈；
在所述阈值时间周期结束时，通过向所述超声驱动系统提供驱动信号以驱动所述端部执行器来激活所述超声外科器械。
18.一种对联接到超声外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法，所述方法包括：
通过生成提供给所述超声驱动系统以驱动所述端部执行器的驱动信号来激活所述超声外科器械；
向多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出，其中所述多变量模型输出对应于所述超声器械对组织的作用，其中所述多个输入变量包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量；以及
当所述多变量模型输出达到阈值时，生成指示所述超声外科器械和由所述超声外科器械作用的组织中的至少一者的对应状态的反馈。
19.根据权利要求18所述的方法，其中描述所述驱动信号的至少一个变量包括选自以下的至少一个变量：所述驱动系统的至少一部分上的电压降、由所述驱动系统的至少一部分消耗的电流、以及所述驱动系统的至少一部分的阻抗。
20.根据权利要求18所述的方法，其中描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量包括系统特定频率斜率。
21.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个变量包括所述驱动信号的当前频率和所述驱动信号在预先确定的经过时间处的频率之间的差值。
22.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个变量包括自激活所述超声外科器械以来由所述超声外科器械提供的总能量。
23.根据权利要求18所述的方法，其中生成所述反馈包括：在自所述模型输出超过所述阈值以来第一延迟时间周期已过去之后，开始生成所述反馈。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：在自所述模型输出超过所述阈值以来第二延迟时间周期已过去之后，基于所述多变量模型输出来修改所述驱动信号。
25.根据权利要求18所述的方法，其中所述多变量模型包括神经网络。
26.根据权利要求18所述的方法，其中向所述多变量模型施加所述多个输入变量还生成第二多变量模型输出，其中所述多变量模型输出指示组织密封的状态，并且所述第二多变量模型输出指示组织横切的状态。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括：
在确定所述多变量模型输出和所述第二多变量模型输出指示组织横切将在组织密封之前发生时，去激活所述超声驱动系统；以及
其中生成指示所述超声外科系统的对应状态的所述反馈包括：当在去激活所述超声驱动系统之后已过阈值时间周期时，生成指示组织被密封的反馈。
28.一种用于对联接到外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的外科系统，所述外科系统包括至少一个电路，所述至少一个电路能够：
通过生成提供给所述超声驱动系统以驱动所述端部执行器的驱动信号来激活所述超声外科器械；
向多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出，其中所述多变量模型输出对应于所述超声器械对组织的作用，其中所述多个输入变量包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量；以及
当所述多变量模型输出达到阈值时，生成指示所述超声外科器械和由所述超声外科器械作用的组织中的至少一者的对应状态的反馈。
29.一种对联接到超声外科器械的超声驱动系统的端部执行器进行驱动的方法，所述方法包括：
接收触发信号；
响应于所述触发信号，向所述超声驱动系统提供第一驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第一驱动信号处于第一功率电平；
在第一时间周期将所述第一驱动信号保持在第一电平；
向所述超声驱动系统提供第二驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第二驱动信号处于小于所述第一功率电平的第二功率电平；
向多变量模型施加多个输入变量以生成多变量模型输出，其中所述多变量模型输出对应于所述超声器械对组织的作用，并且其中所述多个变量包括描述所述驱动信号的至少一个变量和描述所述超声外科器械的属性的至少一个变量；
在所述多变量模型输出超过阈值达阈值时间周期之后，触发第一响应。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括当所述多变量模型输出从提供所述第二驱动信号起在第二周期内不超过所述阈值时，向所述超声驱动系统提供第三驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第三驱动信号处于第三功率电平，其中所述第三功率电平大于所述第二功率电平。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述第三功率电平小于所述第一功率电平。
32.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一响应为反馈，并且所述方法还包括：在大于所述第一阈值时间周期的第二阈值时间周期，所述多变量模型输出已超过所述阈值之后，向所述超声驱动系统提供第四驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第四驱动信号处于大于所述第二功率电平且小于所述第一功率电平的第四功率电平。
33.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一响应为反馈，并且所述方法还包括：在大于所述第一阈值时间周期的第二阈值时间周期，所述多变量模型输出已超过所述阈值之后，为所述超声驱动系统提供第四驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第四驱动信号处于小于所述第一功率电平的第四功率电平。
34.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一响应为反馈，其中所述多变量模型输出从将所述驱动信号修改至所述第二电平起在第二周期内超过所述阈值，并且所述方法还包括：在所述第二周期结束时，向所述超声驱动系统提供第四驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第四驱动信号处于大于所述第二功率电平且小于所述第一功率电平的第四功率电平。
35.根据权利要求29所述的方法，其中所述第一响应为反馈，其中所述多变量模型输出从将所述驱动信号修改至所述第二电平起在第二周期内超过所述阈值，并且所述方法还包括：在所述第二周期结束时，为所述超声驱动系统提供第四驱动信号以驱动所述端部执行器，其中所述第四驱动信号处于小于所述第一功率电平的第四功率电平。
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