评估超声端部执行器的状态以及用于此的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了用于评估超声装置的端部执行器的状态的发生器、超声装置以及方法的各种方面。该超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，该机电超声系统包括耦合到超声刀的超声换能器。控制电路测量超声换能器的复阻抗，其中该复阻抗被定义为式(1)。该控制电路接收复阻抗测量数据点，并将该复阻抗测量数据点与参考复阻抗特征图案中的数据点进行比较。然后，该控制电路基于比较分析的结果对该复阻抗测量数据点进行分类，并基于该比较分析的结果分配该端部执行器的状态或状况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】评估超声端部执行器的状态以及用于此的控制系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年8月28日提交的标题为评估超声端部执行器的状态以及用于此的控制系统(ESTIMATINGSTATEOFULTRASONICENDEFFECTORANDCONTROLSYSTEMTHEREFOR)的美国非临时专利申请序列号16/115,214的权益，该非临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年8月23日提交的标题为根据组织位置控制超声外科器械(CONTROLLINGANULTRASONICSURGICALINSTRUMENTACCORDINGTOTISSUELOCATION)的美国临时专利申请号62/721,995的优先权，该临时专利的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年8月23日提交的标题为电外科系统的态势感知(SITUATIONALAWARENESSOFELECTROSURGICALSYSTEMS)美国临时专利申请号62/721,998的优先权，该临时专利申请全文以引用方式并入本文中。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年8月23日提交的标题为由于无意的电容耦合引起的能量中断(INTERRUPTIONOFENERGYDUETOINADVERTENTCAPACITIVECOUPLING)的美国临时专利申请号62/721,999的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年8月23日提交的标题为基于能量模态自动调节压力的双极组合式装置(BIPOLARCOMBINATIONDEVICETHATAUTOMATICALLYADJUSTSPRESSUREBASEDONENERGYMODALITY)的美国临时专利申请号62/721,994的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年8月23日提交的标题为用于递送组合的电信号的射频能量装置(RADIOFREQUENCYENERGYDEVICEFORDELIVERINGCOMBINEDELECTRICALSIGNALS)的美国临时专利申请号62/721,996的优先权，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年6月30日提交的标题为通过另一装置智能激活能量装置(SMARTACTIVATIONOFANENERGYDEVICEBYANOTHERDEVICE)的美国临时专利申请号62/692,747、2018年6月30日提交的标题为智能能量架构(SMARTENERGYARCHITECTURE)的美国临时专利申请号62/692,748和2018年6月30日提交的标题为智能能量装置(SMARTENERGYDEVICES)的美国临时专利申请号62/692,768的优先权，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年3月8日提交的标题为超声装置中的温度控制以及为此的控制系统(TEMPERATURECONTROLINULTRASONICDEVICEANDCONTROLSYSTEMTHEREFOR)的美国临时专利申请序列号62/640,417和2018年3月8日提交的标题为评估超声端部执行器的状态以及为此的控制系统(ESTIMATINGSTATEOFULTRASONICENDEFFECTORANDCONTROLSYSTEMTHEREFOR)的美国临时专利申请序列号62/640,415的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2018年3月20日提交的标题为具有可分离阵列元件的电容耦合的返回路径垫(CAPACITIVECOUPLEDRETURNPATHPADWITHSEPARABLEARRAYELEMENTS)的美国临时专利申请62/650,898、2018年3月30日提交的标题为具有优化的感测能力的外科系统(SURGICALSYSTEMSWITHOPTIMIZEDSENSINGCAPABILITIES)的美国临时专利申请序列号62/650,887、2018年3月30日提交的标题为用于交互式外科平台的排烟模块(SMOKEEVACUATIONMODULEFORINTERACTIVESURGICALPLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/650,882和2018年3月30日提交的标题为外科排烟感测和控制(SURGICALSMOKEEVACUATIONSENSINGANDCONTROLS)的美国临时专利申请序列号62/650,877的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定还要求2017年12月28日提交的标题为交互式外科平台(INTERACTIVESURGICALPLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,341、2017年12月28日提交的标题为基于云的医学分析(CLOUD-BASEDMEDICALANALYTICS)的美国临时专利申请序列号62/611,340和2017年12月28日提交的标题为机器人辅助的外科平台(ROBOTASSISTEDSURGICALPLATFORM)的美国临时专利申请序列号62/611,339的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
在外科环境中，智能能量装置可需要在智能能量架构环境中。超声外科装置诸如超声手术刀，因其独特的性能特征而用于外科规程的多种应用中。根据具体的装置配置和操作参数，超声外科装置可大体上同时提供组织的横切和通过凝结止血，从而有利地使患者创伤最小化。超声外科装置可包括包含超声换能器的手持件，以及耦合到超声换能器的器械，该超声换能器具有安装在远侧的端部执行器(例如，刀末端)以切割并密封组织。在一些情况下，器械可永久性地附连到手持件。在其他情况下，器械可为可从手持件拆卸的，如在一次性器械或可互换器械的情况下。端部执行器将超声能量传输到与端部执行器进行接触的组织，以实现切割和密封动作。具有该性质的超声外科装置可被配置用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科规程，包括机器人辅助的规程。超声能量使用低于电外科规程中所用的温度来切割并凝结组织，并且可通过与手持件连通的超声发生器将超声能量传输到端部执行器。在以高频振动(例如，每秒55,500个循环)的情况下，超声刀使组织中的蛋白变性，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使该凝固物形成止血密封。外科医生可通过由端部执行器施加到组织的力、施加该力的时间以及端部执行器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估超声装置的端部执行器的状态的方法，所述超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，所述机电超声系统包括耦合到超声刀的超声换能器，所述方法包括：/n由控制电路测量超声换能器的复阻抗，其中所述复阻抗被定义为

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 US 62/640,415;20180308 US 62/640,417;20181.一种评估超声装置的端部执行器的状态的方法，所述超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，所述机电超声系统包括耦合到超声刀的超声换能器，所述方法包括：
由控制电路测量超声换能器的复阻抗，其中所述复阻抗被定义为
由所述控制电路接收复阻抗测量数据点；
由所述控制电路将所述复阻抗测量数据点与参考复阻抗特征图案中的数据点进行比较；
由所述控制电路基于比较分析的结果对所述复阻抗测量数据点进行分类；以及
由所述控制电路基于所述比较分析的结果分配所述端部执行器的状态或状况。


2.根据权利要求1所述的方法，包括：
由所述控制电路从耦合到所述控制电路的数据库或存储器接收所述参考复阻抗特征图案；以及
由所述控制电路按如下生成所述参考复阻抗特征图案：
由耦合到所述控制电路的驱动电路向所述超声换能器施加非治疗驱动信号，所述非治疗驱动信号以初始频率开始，以最终频率结束，并且处于所述初始频率与所述最终频率之间的多个频率；
由所述控制电路测量所述超声换能器在每个频率下的所述阻抗；
由所述控制电路存储与每个阻抗测量值相对应的数据点；以及
由所述控制电路曲线拟合多个数据点，以生成表示所述参考复阻抗特征图案的三维曲线，其中量值|Z|和相位被绘制为频率f的函数。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述曲线拟合包括多项式曲线拟合、傅立叶级数和/或参数方程。


4.根据权利要求1所述的方法，包括：
由所述控制电路接收新的阻抗测量数据点；以及
由所述控制电路使用从所述新的阻抗测量数据点到已拟合为所述参考复阻抗特征图案的轨迹的欧几里得垂直距离来对所述新的阻抗测量数据点进行分类。


5.根据权利要求4所述的方法，包括由所述控制电路评估对所述新的阻抗测量数据点进行正确分类的概率。


6.根据权利要求5所述的方法，包括由所述控制电路基于所评估的对所述新的阻抗测量数据点进行正确分类的概率将所述新的阻抗测量数据点添加到所述参考复阻抗特征图案。


7.根据权利要求4所述的方法，包括：
由所述控制电路基于训练数据集合S对数据进行分类，其中所述训练数据集合S包括多个复阻抗测量数据；
由所述控制电路使用参数傅立叶级数来曲线拟合所述训练数据集合S；
其中S被定义为：



其中，对于新的阻抗测量数据点从到的垂直距离通过下式得出：



当：



则：
D＝D,
其中D的概率分布用于评估所述新的阻抗测量数据点属于组S的概率。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制电路位于与所述超声机电系统通信的外科集线器处。


9.一种用于评估超声装置的端部执行器的状态的发生器，所述超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，所述机电超声系统包括耦合到超声刀的超声换能器，所述发生器包括：
控制电路，所述控制电路耦合到存储器，所述控制电路被配置为能够：
测量超声换能器的复阻抗，其中所述复阻抗被定义为接收复阻抗测量数据点；
将所述复阻抗测量数据点与参考复阻抗特征图案中的数据点进行比较；
基于比较分析的结果对所述复阻抗测量数据点进行分类；
基于所述比较分析的结果分配所述端部执行器的状态或状况。


10.根据权利要求9所述的发生器，还包括：
耦合到所述控制电路的驱动电路，所述驱动电路被配置为能够向所述超声换能器施加非治疗驱动信号，所述非治疗驱动信号以初始频率开始，以最终频率结束，并且处于所述初始频率与所述最终频率之间的多个频率；
其中所述控制电路被进一步配置为能够生成所述参考复阻抗特征图案；
其中所述控制电路被配置为能够从耦合到所述控制电路的数据库或所述存储器接收所述参考复阻抗特征图案；
测量所述超声换能器在每个频率下的所述阻抗；
在所述存储器中存储与每个阻抗测量值相对应的数据点；以及
曲线拟合多个数据点，以生成表示所述参考复阻抗特征图案的三维曲线，其中量值|Z|和相位被绘制为频率f的函数。


11.根据权利要求10所述的发生器，其中，所述曲线拟合包括多项式曲线拟合、傅立叶级数和/或参数方程。


12.根据权利要求9所述的发生器，其中，所述控制电路被进一步配置为能够：
接收新的阻抗测量数据点；以及
使用从所述新的阻抗测量数据点到已拟合为所述参考复阻抗特征图案的轨迹的欧几里得垂直距离来对所述新的阻抗测量数据点进行分类。


13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·诺特，F·B·斯图伦，F·P·奎格利，J·E·布拉迪，G·A·特里斯，A·S·索尼，R·J·R·奥蒂兹，P·J·斯科金斯，K·G·登津格，C·N·法勒，M·C·杰梅，A·R·库蒂，M·S·施奈德，C·P·布德罗，B·D·布莱克，M·罗克曼，G·D·比什普，F·E·谢尔顿四世，D·C·耶茨，
申请(专利权)人：爱惜康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US