DE60117941T2 - Vorrichtung zur Änderung von Generatorfunktionen in einem chirurgischen Ultraschallgerät - Google Patents

Vorrichtung zur Änderung von Generatorfunktionen in einem chirurgischen Ultraschallgerät Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ändern von Generatorfunktionen in einem mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen System und genauer ein Ultraschallsystem zum Bereitstellen von Information für einen Generator von einem mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Instrument.
  • 2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Es ist bekamt, daß elektrische Skalpelle und Laser als ein chirurgisches Instrument eingesetzt werden können, um die doppelte Funktion des gleichzeitigen Bewirkens der Inzision und Blutstillung bei weichem Gewebe durch Kauterisieren von Geweben und Blutgefäßen durchzuführen. Solche Instrumente jedoch benutzen sehr hohe Temperaturen, um die Koagulation zu erreichen, was Verdampfen und Rauch ebenso wie Spritzen verursacht, was das Risiko des Ausbreitens infektiöser Krankheiten auf das Personal im Operationsraum erhöht. Zusätzlich führt der Einsatz solcher Instrumente oftmals zu relativ breiten Zonen der thermischen Gewebeschädigung.
  • Schneiden und Kauterisieren von Gewebe mittels chirurgischer Klingen, die bei hohen Geschwindigkeiten durch Ultraschall-Antriebsmechanismen in Schwingungen versetzt werden, ist auch wohlbekannt. Eines der Probleme, das mit solchen Ultraschall-Schneidinstrumenten verbunden ist, sind die unkontrollierten oder ungedämpften Schwingungen und die Wärme ebenso wie Materialermüdung, die sich daraus ergibt. In der Umgebung eines Operationsraumes sind Versuche vorgenommen worden, dieses Aufheizproblem durch das Einführen von Kühlsystemen mit Wärmetauschern, um die Klinge zu kühlen, zu steuern. Bei einem bekannten System erfordert zum Beispiel das Ultraschallschneide- und Gewebefragmentierungssystem ein Kühlsystem, das mit einem Wasserumlaufmantel und Mitteln zum Bewässern und Belüften der Schneidstelle verstärkt ist. Ein weiteres bekanntes System erfordert die Zuführung kryogener Fluide zur Schneidklinge.
  • Es ist bekannt, den Strom, der an den Transducer geliefert wird, zu begrenzen, als ein Mittel, die darin erzeugte Wärme zu begrenzen. Jedoch könnte dieses zu unzureichender Leistung an der Klinge zu einer Zeit führen, wem sie für die wirksamste Behandlung des Patienten benötigt wird. Das US-Patent Nr. 5 026 387 an Thomas, das an den Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist, offenbart ein System zum Steuern der Wärme in einem mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Schneid- und Blutstillsystem ohne den Einsatz eines Kühlmittels durch Steuern der Antriebsenergie, die an die Klinge geliefert wird. In dem System nach diesem Patent wird ein Ultraschallgenerator zur Verfügung gestellt, der ein elektrisches Signal mit einer bestimmten Spannung, Strom und Frequenz erzeugt, z.B. 55.500 Zyklen pro Sekunde. Der Generator ist durch ein Kabel mit einem Handstück verbunden, welches piezokeramische Elemente enthält, die einen Ultraschall-Transducer bilden. In Antwort auf einen Schalter auf dem Handstück oder einen Fußschalter, der über ein weiteres Kabel mit dem Generator verbunden ist, wird das Generatorsignal an den Transducer gelegt, was eine Längsschwingung seiner Elemente hervorruft. Eine Struktur verbindet den Transducer mit einer chrurgischen Klinge, die somit bei Ultraschallfrequenzen in Schwingungen versetzt wird, wenn das Generatorsignal an den Transducer gegeben wird. Die Struktur ist so gestaltet, daß sie an der ausgewählten Frequenz in Resonanz versetzt wird, was somit die Bewegung, die von dem Transducer eingeleitet wird, verstärkt.
  • Das Signal, das an den Transducer geliefert wird, wird gesteuert, um so Leistung auf Anfrage an den Transducer zu liefern, in Antwort auf das kontinuierliche oder periodische Abfühlen des Belastungszustandes (Gewebekontakt oder Zurückziehen) der Klinge. Als ein Ergebnis geht die Vorrichtung automatisch aus einem Leerlaufzustand niedriger Leistung in einem auswählbaren Scheidzustand hoher Leistung, abhängig davon, ob das Skalpell in Kontakt mit Gewebe ist oder nicht. Ein dritter Koagulationsmodus hoher Leistung ist manuell auswählbar, mit automatischer Rückführung auf einen Leerleistungspegel, wenn die Klinge nicht in Kontakt mit Gewebe ist. Da die Ultraschalleistung nicht kontinuierlich an die Klinge geliefert wird, erzeugt sie weniger Umgebungswärme, gibt jedoch ausreichend Energie an das Gewebe für Inzisionen und Kauterisierung, wenn dies notwendig ist.
  • Das Steuersystem in dem Thomas-Patent ist vom analogen Typ. Eine Phasenverriegelungsschleife, die einen spannungsgesteuerten Oszillator, einen Frequenzteiler, einen Leistungsschalter, ein Anpassungsnetz und eine Phasendetektor umfaßt, stabilisiert die Frequenz, die an das Handstück gegeben wird. Ein Mikroprozessor steuert die Menge an Leistung durch Abtasten des Frequenzstroms und der Spannung, die an das Handstück gegeben werden, da diese Parameter sich mit der Belastung auf der Klinge ändern.
  • Die Kurve von Leistung gegen Belastung in einem Generator in einem typischen mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen System, so wie dem, das in dem Thomas-Patent beschrieben ist, hat zwei Segmente. Das erste Segment hat eine positive Steigung anwachsender Leistung, wenn die Belastung zunimmt, was eine konstante Stromzufuhr angibt. Das zweite Segment hat eine negative Steigung abnehmender Leistung, wenn die Last zunimmt, was eine konstante oder gesättigte Ausgangsspannung angibt. Der regulierte Strom für das erste Segment ist durch die Gestaltung der elektronischen Komponenten festgelegt und die Spannung des zweiten Segmentes ist durch die maximale Ausgangsspannung des Aufbaus begrenzt. Diese Anordnung ist unflexibel, da die Eigenschaften von Leistung gegenüber der Belastung des Ausgangs eines solchen Systems nicht auf verschiedene Typen von Handstück-Transducern und Ultraschallklingen optimiert werden kann. Die Leistungsfähigkeit traditioneller analoger Ultraschalleistungssystem für chirurgische Instrumente wird durch die Komponententoleranzen und ihre Variabilität in der Elektronik des Generators aufgrund von Änderungen in der Betriebstemperatur beeinträchtigt. Insbesondere können Temperaturänderungen große Variationen in Schlüsselsystemparameter verursachen, so wie dem Frequenzverriegelbereich, dem Treibersignalpegel und anderen Systemleistungsmessungen.
  • Um ein mit Ultraschall arbeitendes chirurgisches System in einer effizienten Weise zu betreiben, wird während des Anlaufens die Frequenz des Signals, das an den Handstück-Transducer geliefert wird, über einen Bereich laufengelassen, um die Resonanzfrequenz zu orten. Wenn sie einmal gefunden ist, verriegelt die Phasenverriegelungsschleife des Generators auf der Resonanzfrequenz, überwacht weiter den Transducerstrom zum Spannungsphasenwinkel und hält den Transducer in Resonanz, indem er an der Resonanzfrequenz betrieben wird. Eine Schlüsselfunktion solcher Systeme ist es, den Transducer in Resonanz über Belastungs- und Temperaturänderungen zu halten, welche die Resonanzfrequenz ändern. Diese traditionellen Ultraschall-Treibersysteme haben jedoch wenig bis keine Flexibilität im Hinblick auf die adaptive Frequenzsteuerung. Solche Flexibilität ist wesentlich für die Fähigkeit des Systems, ungewünschte Resonanzen zu unterscheiden. Insbesondere können diese Systeme nach Resonanz nur in einer Richtung suchen, d.h. mit anwachsenden oder abnehmenden Frequenzen, und ihr Suchmuster ist festgelegt. Das System kann nicht über andere Resonanzmodi hüpfen oder irgendwelche heuristischen Entscheidungen treffen, beispielsweise welche Resonanzen) zu überspringen sind oder auf welche zu verriegeln ist, und die Zufuhr von Leistung nur sicherzustellen, wenn eine geeignete Frequenzverriegelung erreicht ist.
  • Die Ultraschall-Generatorsysteme des Standes der Technik haben auch wenig Flexibilität im Hinblick auf die Amplitudensteuerung, was es dem System erlauben würde, adaptive Steueralgorithmen und Entscheidungsfällung zu benutzen. Zum Beispiel fehlt diesen festen Systemen die Fähigkeit, heuristische Entscheidungen im Hinblick auf den Ausgangstreiber zu treffen, z.B. Strom oder Frequenz, basierend auf der Last auf der Klinge und/oder dem Strom zum Spannungsphasenwinkel. Es begrenzt auch die Fähigkeit des Systems, optimale Transducer-Treibersignalpegel für konsistente effiziente Leistung einzustellen, was die nutzbare Lebenszeit des Transducers vergrößern würde und sichere Betriebsbedingungen für die Klinge sicherstellen würde. Weiter verringert das Fehlen der Kontrolle über Amplitude und Frequenzsteuerung die Fähigkeit des Systems, diagnostische Prüfungen auf dem Transducer/Klingensystem durchzuführen und Störungssuche im allgemeinen zu unterstützen.
  • Einige begrenzte diagnostische Prüfungen, die in der Vergangenheit durchgeführt worden sind, umfassen das Aussenden eines Signals zu dem Transducer, um zu bewirken, daß sich die Klinge bewegt und das System in Resonanz oder irgendeinen anderen Schwingungsmodus gebracht wird. Die Antwort der Klinge wird dann bestimmt, indem das elektrische Signal gemessen wird, das an den Transducer gegeben wird, wenn das System in einem dieser Modi ist. Das Ultraschallsystem, das in der europäischen Patentamneldung Nr. 01308901.6, Veröffentlichungsnummer EP 1 199 047 (anwaltliches Zeichen P028404EP) (welches die Priorität der USSN 09/693621 beansprucht), beschrieben ist, die gleichzeitig hiermit angemeldet worden ist, besitzt die Fähigkeit, die Ausgangstreiberfrequenz zu überstreichen, die Antwort zu überwachen und diese Parameter für die Systemdiagnose zu verwenden. Dieser Modus des Frequenzüberstreichens und der Antwortmessung wird über einen digitalen Kern erreicht, so daß die Ausgangstreiberfrequenz mit hoher Auflösung, Genauigkeit und Wiederholbarkeit abgeschritten werden kann, die in Ultraschallsystemen des Standes der Technik nicht vorliegen.
  • Die EP 0 951 921 A2 offenbart ein weiteres Ultraschallsystem des Standes der Technik nach dem einleitenden Teil von Anspruch 1.
  • Die Systeme des Standes der Technik jedoch sorgen nicht für eine Authentifizierung des Einsatzes des Handstückes mit der Konsole. Weiterhin ist das Durchführen von diagnostischen und Leistungsprüfungen in den Systemen des Standes der Technik mühsam. Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole in den Systemen des Standes der Technik ist auch lästig, da jede Konsole unabhängig geprüft und aufgerüstet werden muß. Zusätzlich erlaubt das System des Standes der Technik keinen Betrieb der Konsole mit variiertem Treiberstrom und Ausgabeversetzung, abhängig von dem Typ und der Ausgabemöglichkeit des Handstückes im Zusammenwirken mit der Konsole. Daher gibt es ein Bedürfnis in der Technik nach einem verbesserten System zum Implementieren chirurgischer Prozeduren, welches diese und andere Nachteile im Stand der Technik überwindet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein System, wie es in Anspruch 1 definiert ist, zum Implementieren chirurgischer Prozeduren zur Verfügung, welches ein mit Ultraschall arbeitendes chirurgisches Handstück mit einem End-Effektor, eine Konsole mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) zum Steuern des Handstückes, eine elektrischen Verbindung, die das Handstück und die Konsole verbindet, und eine Speichervorrichtung, so wie einem EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), die in der elektrischen Verbindung oder dem Handstück angeordnet ist, umfaßt. Daten, in der Form eines Datenstrangs, welche das Handstück und die Leistungseigenschaften des Generators identifizieren, werden in der Speichervorrichtung gespeichert. Während der Initialisierung des Systems sendet die Konsole ein Fragesignal an das Handstück, um ein Auslesen des Speichers zu erhalten. Wenn die Konsole den Speicher liest, wird das Handstück für den Einsatz mit der Konsole authentisiert, wenn die richtigen Daten vorliegen. Das Handstück wird nicht zum Einsatz mit der Konsole authentifiziert, wenn die Daten nicht vorliegen oder nicht korrekt sind. Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung sind die Daten ein verschlüsselter Code, wobei das Handstück für den Einsatz mit der Konsole authentifiziert wird, indem ein entsprechender Verschlüsselungsalgorithmus decodiert wird, der sich in der Konsole befindet und ein Antwortdatenmuster zur Verfügung stellt.
  • Darüberhinaus, um Fehlern beim Betreiben des Handstückes vorzubeugen, speichert der Speicher bestimmte diagnostische Information, welche die Konsole beim Feststellen, ob der Betrieb des Handstückes eingeschränkt oder deaktiviert werden sollte. Zum Beispiel kann der Speicher Information speichern, so wie Grenzen für die Zeit, in der das Handstück aktiv ist, die Anzahl der Aktivierungen innerhalb einer Zeitdauer, die Anzahl verwendeter fehlerhafter Klingen, Betriebstemperatur und andere Grenzen. Diese Grenzen, die in dem Speicher gespeichert sind, können demgemäß basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen des Handstückes neu initialisiert werden.
  • Der Speicher kann auch verwendet werden, um die Konsole neu zu programmieren oder aufzurüsten, wenn dies benötigt wird. Zum Beispiel werden periodisch neue Handstück herausgegeben, wenn neue Systemfunktionalität erreicht wird. Wenn ein solches neues Handstück angeschlossen wird, führt das System diagnostische Prüfungen durch, um zu bestimmen, ob ein Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole notwendig ist. Wenn festgestellt wird, daß ein Neuprogrammieren oder Aufrüsten nötig ist, liest die Konsole den Speicher, der sich in der elektrischen Verbindung oder dem Handstück befindet, wo ein Neuprogrammier- oder Aufrüstcode gespeichert ist. Unter Verwendung des Neuprogrammier- oder Aufrüstcodes, der aus dem Speicher gelesen worden ist, wird die Konsole dementsprechend neu programmiert oder aufgerüstet. Daher können die Konsolen auf dem Gebiet automatisch aufgerüstet werden, ohne daß man sie an den Hersteller zurückgeben müßte oder einen Servicetechniker an die Konsole schicken müßte. Bei einer bestimmten Ausführungsform ist der Speicher ein nichtflüchtiger Speicher, der in die elektrische Verbindung oder das Handstück eingesteckt werden kann.
  • Der Speicher kann auch Information über den Energiepegel und entsprechende Ausgabeverlagerungen zum Treiben des bestimmten Handstückes speichern. Indem diese Energiepegelinformation gelesen wird, kann die Konsole das Handstück entsprechend der Ausgabeverlagerung betreiben, die die beste für das Handstück ist.
  • Zusätzlich kann der Speicher Information über das Frequenzüberstreichen speichern, einschließlich der nominalen Resonanzfrequenz und Start- und Stopp-Überstreichpunkte zum Bewirken eines Frequenzüberstreichens. Nach dem Lesen der Frequenzüberstreichinformation, die in dem Speicher gespeichert ist, bewirkt die Konsole ein Frequenzüberstreichen in dem angegebenen Frequenzbereich zum Erfassen einer Resonanzfrequenz zum Betreiben des Handstückes.
  • Ein Verfahren ist auch offenbart, jedoch nicht beansprucht, um Prozeduren in einem System zu implementieren, welches ein mit Ultraschall arbeitendes chirurgisches Handstück mit einem End-Effektor, einer Konsole mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) zum Steuern des Handstückes, einer elektrischen Verbindung, welche das Handstück und die Konsole verbindet, und einem Speicher, der in der elektrischen Verbindung oder dem Handstück angeordnet ist, umfaßt. Das Verfahren umfaßt das Lesen von Information, die in dem Speicher gespeichert ist, Feststellen, ob bestimmte oder geschützte Daten in dem Speicher vorliegen, Authentifizieren des Verwendens des Handstückes mit der Konsole, wenn die geschützten Daten vorliegen, Senden eines Treiberstroms zum Treiben des Handstückes und Aufgeben von Ultraschallbewegung auf den End-Effektor des Handstückes entsprechend der Information in dem Speicher. Bei einer bestimmten Ausführungsform umfaßt das Verfahren auch das Decodieren eines Verschlüsselungsalgorithmus in der Konsole und des Bereitstellens eines Antwort-Datenmusters, wobei die Daten ein verschlüsselter Code sind.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Verfahren das Instruieren des Handstückes in einem Handicapmodus zu arbeiten, wenn die Temperatur des Handstückes eine Handicapgrenze überschreitet und das Handstück zu deaktivieren, wenn die Temperatur des Handstückes eine Deakivierungsgrenze überschreitet. Das Verfahren kann auch das Instruieren des Handstückes umfassen, in einem Handicapmodus zu arbeiten, wenn die Anzahl fehlerhafter Klingen, die in einer Zeitdauer des Betreibens des Handstückes gefunden worden sind, eine Handicapgrenze überschreiten, und das Deaktivieren des Handstückes, wenn die Anzahl fehlerhafter Klingen, die in der Zeitdauer gefunden worden sind, eine Deaktivierungsgrenze überschreitet. Das Verfahren kann weiter das Instruieren des Handstückes, in einem Handicapmodus zu arbeiten, umfassen, wenn die Zeit, über die das Handstück aktiv gewesen ist, eine Handicapgrenze überschreitet, und das Handstück zu deaktivieren, wenn die Anzahl fehlerhafter Klingen, die in der Zeit gefunden worden sind, in der das Handstück aktiv gewesen ist, eine Deaktivierungsgrenze überschreitet. Das Verfahren kann weitere Schritten des Betreibens des Handstückes in einem Handicapmodus umfassen, wenn die Anzahl der Aktivierungen für das Handstück und/oder die Anzahl der Aktivierungen innerhalb einer Zeitdauer eine Handicapgrenze überschreiten, und das Handstück zu deaktivieren, wenn die Anzahl der Aktivierungen für das Handstück innerhalb der Zeitdauer eine Deaktivierungsgrenze über schreitet. Die Handicap- und Deaktivierungsgrenzen, die in dem Speicher gespeichert sind, können basierend auf geänderten Betriebsbedingungen des Handstückes neu initialisiert werden.
  • Bei einer zusätzlichen Ausführungsform umfaßt das Verfahren auch das Bestimmen, ob ein Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole nötig ist, Lesen eines Neuprogrammier- oder Aufrüstcodes, der in dem Speicher gespeichert ist und Neuprogrammieren der Konsole, wobei der Neuprogrammier- oder Aufrüstcode verwendet wird, wenn festgestellt wird, daß ein Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole benötigt wird.
  • Darüberhinaus umfaßt das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform weiter das Lesen von Information über den Energiepegel, der in dem Speicher gespeichert ist, und das Treiben des Handstückes entsprechend einer entsprechenden Ausgabeverlagerung, wo die Information über den Energiepegel, die in dem Speicher gespeichert ist, mit einer entsprechenden Ausgabeverlagerung zum Treiben des bestimmten Handstückes korreliert wird. bei noch einer anderen Ausführungsform umfaßt das Verfahren auch das Lesen einer nominalen Resonanzfrequenz, eines Start-Überstreichpunkts und eines Stropp-Uberstreichpunktes, die einen Frequenzbereich begrenzen, aus dem Speicher, Bewirken eines Frequenzüberstreichens in dem Frequenzbereich und Erfassen einer Resonanzfrequenz zum Betreiben des Handstückes. Als Alternative kann die Frequenzbereichsinformation, die in dem Speicher gespeichert ist, eine nominale Resonanzfrequenz sein, ein Verschiebebetrag und ein Randbetrag, wobei der Frequenzbereich für das Frequenzüberstreichen basierend auf der nominalen Resonanzfrequenz, dem Verschiebebetrag und dem Randbetrag berechnet wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die voranstehenden und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden deutlicher aus der genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die hiernach mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei:
  • 1 eine Veranschaulichung einer Konsole für ein mit Ultraschall arbeitendes chirurgisches Schneide- und Blutstillsystem ist, ebenso wie eines Handstückes und Fußschalters, wobei das Verfahren der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
  • 2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch das Ultraschallskalpell-Handstück des Systems der 1 ist;
  • 3A und 3B Blockschaubilder sind, die das System für das Handstück gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
  • 4 ein Schaubild ist, das die elektrische Verbindung zwischen der Generatorkonsole und dem mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Handstück gemäß der Erfindung in weiteren Einzelheiten veranschaulicht;
  • 5 ein Ablaufdiagramme ist, das den Betrieb des nichtflüchtigen Speichers gemäß der Erfindung als geschützte Verriegelung zum Verhindern des unrichtigen Verwendens des mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Handstückes veranschaulicht;
  • 6 und 7 Ablaufdiagramme sind, die die Betriebsweise des nichtflüchtigen Speichers gemäß der Erfindung für die Fehlervorbeugung veranschaulicht, wenn das mit Ultraschall arbeitende chirurgische Handstück benutzt wird;
  • 8 ein Ablaufdiagramm ist, das die Betriebsweise des nichtflüchtigen Speichers gemäß der Erfindung zum Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole, die das Handstück verwendet, veranschaulicht;
  • 9 ein Ablaufdiagramm ist, das die Betriebsweise des mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Handstückes bei einer Resonanzfrequenz veranschaulicht, wobei Information verwendet wird, die in dem Speicher gemäß der Erfindung abgelegt ist; und
  • 10 ein Schaubild ist, das eine alternative Ausführungsform für den Betrieb des Handstückes bei einer Resonanzfrequenz veranschaulicht, wobei Information benutzt wird, die in dem nchtflüchtigen Speicher gemäß der Erfindung abgelegt ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 ist eine Veranschaulichunen eines Systems zum Implementieren chirurgischer Prozeduren gemäß der Erfindung. Mittels eines ersten Satzes von Drähten im Kabel 26 wird elek trische Energie, d.h. Treiberstrom, von der Konsole 10 zu einem Handstück 30 geschickt, wo sie Ultraschall-Längsbewegung auf eine chirurgische Vorrichtung, so wie einen scharfen End-Effektor 32, aufgibt. Diese Klinge kann für allgemein gleichzeitige Dissektion und Kauterisierung von Gewebe verwendet werden. Der Generator in der Konsole 10 treibt das Handstück 30 so, daß die ultraschallmäßig abgestimmte Klinge 32, die auf dessen proximalem Ende angebracht ist, schwingt und wiederum zum Schneiden und für die Koagulation in offenen oder laparoskopischen chirurgischen Prozeduren verwendet wird. Das Handstück 30 ist ein in der Hand zu haltendes Gerät, das einen Ultraschallresonator oder Transducer umfaßt, welcher die geeigneten elektrischen Signale, die von dem Generator in der Konsole 10 geliefert werden, in mechanische Schwingungen zum Schwingen der frequenzabgestimmten Klinge 32 umwandelt. Die Zufuhr von Ultraschallstrom zu dem Handstück 30 kann unter der Kontrolle eines Schalters 34 geschehen, der sich auf dem Handstück 30 befindet, der mit dem Generator in der Konsole 10 durch einen Draht im Kabel 26 über die elektrische Verbindung 19 verbunden ist. Der Generator kann auch durch einen Fußschalter 40 gesteuert werden, welcher mit der Konsole 10 über ein weiteres Kabel 50 verbunden ist. Somit kann beim Einsatz ein Chirurg ein elektrisches Ultraschallsignal an das Handstück 30 geben, was bewirkt, daß die Klinge in Längsrichtung bei einer Ultraschallfrequenz schwingt, indem er den Schalter 34 auf dem Handstück mit seinem Finger betätigt wird, was durch Drücken des Knopfes 18 aktiviert wird, oder indem er den Fußschalter 40 mit seinem Fuß betätigt.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist der Knopf 18 ein Satz aus Doppelkippschaltern, die im allgemeinen 180° voneinander entfernt sind. Jeder Kippschalter in dem Knopfsatz 18 kann ein Signal an die Generatorkonsole 10 zum Liefern von Energie an den Transducer in dem Handstück 30 bei einem minimalen oder maximalen Leistungspegel liefern. Zusätzlich umfaßt der Fußschalter 40 zwei Pedale des Typs zum Aktivieren durch Pressen und Halten, wobei das Pedal auf der linken Seite als der Schalter zum Aktivieren der Energiezufuhr mit einem minimalen Pegel dient und das Pedal auf der rechten Seite als der Schalter zum Aktivieren der Energiezufuhr bei einem maximalen Pegel dient.
  • Die Generatorkonsole 10 umfaßt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung 12, die verwendet werden kann, um den ausgewählten Schneidenergiepegel in verschiedenen Arten anzugeben, so wie als Prozentanteil der maximalen Schneidleistung oder numerischer Leistungspegel, die mit der Schneidleistung verbunden sind. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 12 kann auch verwendet werden, um andere Parameter des Systems anzuzeigen. Ein Leistungsschalter 11 und ein Energie „ein"-Anzeiger 13 sind auch auf der Konsole vorgesehen. Weiter steuern Knöpfe und Schalter 16, 17, die auf der Vorderplatte der Konsole angeordnet sein können, verschiedene andere Funktionen des Systems.
  • Wenn Energie auf das Ultraschall-Handstück aufgegeben wird, durch Betätigen entweder des Schalters 34 oder 40, wird die Anordnung bewirken, daß das chirurgische Skalpell oder die Klinge in Längsrichtung bei ungefähr 55.5 kHz schwingt, und die Größe der Längsbewegung wird sich proportional mit der Größe der Antriebsleistung (Strom), die anliegt, ändern, wie es einstellbar durch den Benutzer ausgewählt wird. Wenn relativ hohe Schneidleistung aufgegeben wird, ist die Klinge so gestaltet, daß sie sich in Längsrichtung in dem Bereich von ungefähr 40 bis 100 Mikrometer bei der Ultraschallschwingungsrate bewegt. Solche Ultraschallschwingung der Klinge wird Wärme erzeugen, wenn die Klinge in Kontakt mit Gewebe kommt, d.h. die Beschleunigung der Klinge durch das Gewebe wandelt die mechanische Energie der sich bewegenden Klinge in thermische Energie in einem sehr engen und lokalisierten Bereich um. Diese lokalisierte Wärme erzeugt eine enge Zone der Koagulation, was das Bluten in kleinen Gefäßen verringern oder ausschalten wird, so wie solchen, die weniger als 1 Millimeter Durchmesser haben. Der Schneidwirkungsgrad der Klinge, ebenso wie der Grad des Blutstillens, werden sich mit dem Wert der angelegten Treiberleistung ändern, der Schneidrate oder der Kraft, die von dem Chirurgen auf die Klinge aufgegeben wird, der Natur des Gewebetyps und der Vaskularität des Gewebes.
  • Wie es in weiteren Einzelheiten in 2 veranschaulicht ist, beherbergt das Ultraschall-Handstück 30 einen piezoelektrischen Transducer 36 zum Umwandeln von elektrischer Energie in mechanische Energie, was zur Längs-Schwingungsbewegung der Enden des Transducers führt. Der Transducer 36 liegt in der Form eines Stapels aus keramischen piezoelektrischen Elementen vor, mit einem Bewegungsnullpunkt in der Mitte des Stapels. Er ist zwischen zwei Zylindern 31 und 33 angebracht. Zusätzlich ist ein Zylinder 35 am Zylinder 33 befestigt, der am Gehäuse an einem anderen Bewegungsnullpunkt 37 angebracht ist. Ein Horn 38 ist auch an dem Nullpunkt auf einer Seite und an einem Koppler 39 auf der anderen Seite angebracht. Die Klinge 32 ist an dem Koppler 39 befestigt. Als ein Ergebnis wird die Klinge 32 in der Längsrichtung bei einer Ultraschallfrequenzrate mit dem Transducer 36 schwingen. Die Enden des Transducers erreichen maximale Bewegung, wobei die Mitte des Stapels einen bewegungslosen Knoten bildet, wenn der Transducer bei maximalem Strom an der Resonanzfrequenz des Transducers betrieben wird.
  • Die Teile des Handstückes sind so gestaltet, daß die Kombination bei im allgemeinen derselben Resonanzfrequenz schwingen wird. Insbesondere sind die Elemente so abgestimmt, daß die sich ergebende Länge jedes solchen Elementes eine halbe Wellenlänge beträgt. Die Hin- und Herbewegung in Längsrichtung wird verstärkt, da der Durchmesser näher an der Klinge 32 des angebrachten akustischen Horns 38 abnimmt. Somit sind sowohl das Horn 38 als auch die Klinge/der Koppler so geformt und bemessen, daß sie die Klingenbewegung verstärken um harmonische Schwingung in Resonanz mit dem Rest des akustischen Systems zur Verfügung zu stellen, was die maximale Hin- und Herbewegung des Endes des angebrachten akustischen Horns 38 nahe an der Klinge 32 erzeugt, bevorzugt von 20 bis 25 Mikrometern.
  • Das System, das das elektrische Ultraschallsignal zum Treiben des Transducers in dem Handstück erzeugt, ist in 3A und 3B veranschaulicht. Dieses Treibersystem ist flexibel und kann ein Treibersignal bei einer gewünschten Frequenz- und Energiewerteinstellung erzeugen. Ein DSP 60 oder Mikroprozessor in dem System wird zum Überwachen der geeigneten Leistungsparameter und Schwingungsfrequenzen verwendet und bewirkt, daß der geeignete Leistungspegel entweder im Schneide- oder im Koagulationsbetriebsmodus zur Verfügung gestellt wird. Der DSP 60 oder Mikroprozessor speichert auch Computerprogramme, die benutzt werden, um diagnostische Prüfungen an Komponenten des Systems durchzuführen, so wie dem Transducer/der Klinge.
  • Zum Beispiel kann unter der Steuerung eines Programms, das in dem DSP oder Mikroprozessor 60 gespeichert ist, so wie ein Phasenkorrekturalgorithmus, die Frequenz während des Anlaufens auf einen bestimmten Wert, z.B. 60 kHz gesetzt werden. Es kann dann bewirkt werden, daß sie mit einer bestimmten Rate nach oben steigt, bis eine Änderung in der Impedanz, was die Annäherung an die Resonanz anzeigt, erfaßt wird. Dann kann die Überstreichrate reduziert werden, so daß das System nicht die Resonanzfrequenz, z.B. 55 kHz, überschießt. Die Überstreichrate kann erreicht werden, indem man die Frequenz sich in Inkrementen, z.B. 50 Zyklen, ändern läßt. Wenn eine langsamere Rate gewünscht ist, kann das Programm das Inkrement absenken, z.B. auf 25 Zyklen, was beides adaptiv auf der gemessenen Transducerimpedanzgröße und Phase basiert werden kann. Natürlich kann eine schnellere Rate erreicht werden, indem man die Größe des Inkrements erhöht. Weiter kann die Überstreichrate geändert werden, indem die Rate geändert wird, bei der das Frequenzinkrement aktualisiert wird.
  • Wenn es bekannt ist, daß es einen unerwünschten Resonanzmodus gibt, zum Beispiel bei etwa 51 kHz, kann das Programm bewirken, daß die Frequenz herabstreicht, z.B. von 60 kHz, um die Resonanz zu finden. Auch kann das System von 50 kHz hinaufstreichen und über 51 kHz springen, wo sich die ungewünschte Resonanz befindet. Jedenfalls hat das System einen großen Grad an Flexibilität.
  • Im Betrieb stellt der Benutzer einen bestimmten Leistungspegel ein, der bei dem chirurgischen Instrument benutzt werden soll. Dies geschieht mit dem Leistungspegelauswahlschalter 16 auf der Vorderplatte der Konsole. Der Schalter erzeugt Signale 150, die an den DSP 60 gegeben werden. Der DSP 60 zeigt dann den ausgewählten Leistungspegel an, indem ein Signal auf die Leitung 152 (3B) zu der Anzeige 12 auf der Frontplatte der Konsole geschickt wird.
  • Um tatsächlich zu bewirken, daß die chirurgische Klinge schwingt, aktiviert der Benutzer den Fußschalter 40 oder den Handstückschalter 34. Diese Aktivierung gibt ein Signal auf die Leitung 154 in 3A. Dieses Signal ist im allgemeinen effektiv zu bewirken, daß Leistung von dem Gegentaktverstärker 78 zu dem Transducer 36 geliefert wird. Wenn der DSP oder Mikroprozessor 60 die Verriegelung auf der Resonanzfrequenz des Transducers im Handstück erreicht hat und Leistung erfolgreich auf den Transducer des Handstücks gegeben ist, wird ein Audiotreibersignal auf die Leitung 156 gelegt. Dies bewirkt, daß eine hörbare Angabe in dem System tönt, was dem Benutzer kommuniziert, daß Energie zu dem Handstück geliefert wird und daß das Skalpell aktiv und betriebsbereit ist.
  • Wie es hierin mit Bezug auf 2, 3A und 3B und in der verwandten europäischen Patentanmeldung Nr. 01308901.6, Veröffentlichungsnummer EP 1 199 047 (anwaltliches Zeichen: P028404EP) (die die Priorität der USSN 09/693621 beansprucht), welche gleichzeitig hiermit angemeldet ist, beschrieben ist, sind die Teile des Handstückes 30 im Betriebsmodus insgesamt so gestaltet, daß sie im allgemeinen bei derselben Resonanzfrequenz schwingen, wobei die Elemente des Handstücks 30 so abgestimmt sind, daß die sich ergebende Länge jedes solchen Elementes eine halbe Wellenlänge oder ein Vielfaches davon ist. Der Mikroprozessor oder DSP 60, der einen Phasenkorrekturalgorithmus verwendet, steuert die Frequenz, bei der die Teile des Handstücks 30 schwingen. Bei Aktivierung des Handstücks 30 wird die Schwingfrequenz auf einen Anlaufwert oder eine nominale Resonanzfrequenz, so wie 50 kHz gesetzt, welche in dem Speicher gespeichert ist. Ein Überstreichen eines Fre quenzbereiches zwischen einem Start-Überstreichpunkt und einem Stopp-Überstreichpunkt wird unter der Steuerung des DSP 60 bewirkt, bis zur Erfassung einer Änderung in der Impedanz, was die Annäherung an die Resonanzfrequenz anzeigt. Die Änderung in der Impedanz bezieht sich auf die Impedanz des Handstückes und seines Transducers, welche durch einen parallele Äquivalenzschaltung für das mathematische Modellieren des Algorithus zum Steuern des Betriebes des Handstückes 30 modelliert werden kann, wie es in der europäischen Patentamneldung Nr. 01308901.6, Veröffentlichungsnummer EP 1 199 047 (anwaltliches Zeichen: P028404EP) (die die Priorität der USSN09/693621 beansprucht), welche gleichzeitig hiermit angemeldet ist, beschrieben ist. Die Resonanzfrequenz ist die Frequenz an einem Punkt während des Frequenzüberstreichens, an dem die Impedanz der Äquivalenzschaltung an ihrem Minimum ist, und die Antiresonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der die Impedanz maximal ist. Der Phasenrand ist die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz, und einer Antiresonanzfrequenz. Eine Korrelation zwischen dem Phasenrand und der Ausgabeverlagerung des Handstückes 30 liegt vor, die vorteilhaft benutzt werden kann, um die Verlagerung zu steuern, so daß das Handstück 30 an seinem optimalen Leistungswert arbeitet.
  • Um die Impedanzmessungen und Phasenmessungen zu erhalten, werden der DSP 60 und die anderen Schaltungselemente der 3A und 3B benutzt. Insbesondere liefert der Gegentaktverstärker 78 das Ultraschallsignal an einen Leistungstransformator 86, der wiederum das Signal über eine Leitung 85 im Kabel 26 an die piezoelektrischen Transducer 36 in dem Handstück liefert. Der Strom in der Leitung 85 und die Spannung auf der Leitung werden durch die Stromabtastschaltung 88 und die Spannungsabtastschaltung 92 erfaßt. Die Strom- und Spannungsabtastsignale werden zur Mittelspannungsschaltung 122 bzw. Mittelstromschaltung 120 geliefert, welche die Mittelwerte dieser Signale berechnen. Die mittlere Spannung wird vom Analog-Digital-Wandler (ADC) 126 in einen digitalen Code umgewandelt, der in den DSP 60 eingegeben wird. Ebenso wird das mittlere Stromsignal vom Analog-Digital-Wandler (ADC) 124 in einen digitalen Code umgewandelt, der in den DSP 60 eingegeben wird. In dem DPS wird das Verhältnis von Spannung zu Strom auf einer fortlaufenden Basis berechnet, um die gegenwärtigen Impedanzwerte zu ergeben, wenn die Frequenz geändert wird. Eine beträchtliche Änderung in der Impedanz tritt auf, wenn man sich der Resonanz annähert.
  • Die Signale vom Stromabtasten 88 und Spannungsabtasten 92 werden auch an jeweilige Nulldurchgangsdetektoren 100, 102 gegeben. Diese erzeugen einen Puls, wann immer das jeweilige Signal Null durchläuft. Der Puls vom Detektor 100 wird an die Phasenerfassungslogik 104 gegeben, die einen Zähler umfassen kann, der durch das Signal gestartet wird. Der Puls vom Detektor 102 wird ähnlich an die logische Schaltung 104 gegeben und kann benutzt werden, um den Zähler anzuhalten. Als ein Ergebnis ist die Zählung, die von dem Zähler erreicht wird, ein digitaler Code auf der Leitung 140, der die Differenz in der Phase zwischen dem Strom und der Spannung darstellt. Die Größe dieser Phasendifferenz ist auch eine Angabe, wie nahe das System an der Resonanzfrequenz arbeitet. Diese Signale können als Teil einer Phasenverriegelungsschleife benutzt werden, die bewirkt, daß die Generatorfrequenz auf der Resonanz verriegelt, z. B. indem man die Phase Delta mit einem Phaseneinstellpunkt in dem DSP vergleicht, um ein Frequenzsignal zu einer direkten digitalen Synthese-(DDS)-Schaltung 128 zu erzeugen, welche den Gegentaktverstärker 78 treibt.
  • Weiter können die Impedanz- und Phasenwerte wie oben angegeben in einer Diagnosephase des Betriebes benutzt werden, um zu erfassen, ob die Klinge lose ist. In einem solchen Fall versucht der DSP nicht, Phasenverriegelung bei Resonanz einzurichten, treibt jedoch das Handstück bei bestimmten Frequenzen und mißt die Impedanz und Phase, um festzustellen, ob die Klinge fest ist.
  • 4 ist ein Schaubild, das die elektrische Verbindung 19 zwischen der Konsole 10 und dem Handstück 30 in weiteren Einzelheiten veranschaulicht. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Verbindung 19, die eine serielle oder parallele Verbindung sein kann, ein elektrischer Verbindersatz mit Males und Females. Er umfaßt an einem Ende, das zu dem Handstück 30 über das Kabel 26 führt, einen elektrischen Verbinder 19B mit Stiften 401, 402, 403, 404, 405, 406 und 407 und auf dem anderen Ende einen entsprechenden Verbinder 19A, der zu der Konsole 10 führt und Aufnahmen 401A, 402A, 403A, 404A, 405A, 406A und 407A hat. Diese Aufnahmen nehmen jeweils Stifte 401, 402, 403, 404, 405, 406 und 407 des Verbinders 19B auf. Zum Einrasten oder Freigeben der elektrischen Verbindung 19 benötigen die Verbinder 19A und 19B nur die einfache Handlung, daß sie durch menschliche Hände verbunden werden, und erfordern kein zusätzliches Werkzeug, um sie einzurasten oder freizugeben. Der elektrische Verbinder 19B umfaßt einen Speicher 400, der eine nicht flüchtige Speichervorrichtung ist, die ihre Daten für nachfolgenden Gebrauch hält, selbst wenn Energie von ihr abgenommen wird, so wie ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher oder EEPROM. Der Speicher 400 ist mit dem Stift 405 zum Übertragen von Daten zu und von der Konsole 10 bei einem Gleichstrom (DC) von im allgemeinen 10 mA (Miniampère) verbunden.
  • Mit Bezug auf die anderen Stifte dient der Stift 401 zum Liefern des "Transducer hoch"-Signals zum Betreiben des Transducers 36 in dem Handstück 30 bei einem hohen Leistungspegel, wobei ein Wechselstrom (AC) von im allgemeinen 1 A (Ampère) verwendet wird. Der Stift 402 dient zum Liefern des "Transducer niedrig"-Signals zum Betreiben des Transducers 36 in dem Handstück 30 bei einem niedrigen Leistungspegel, wobei auch ein Wechselstrom (AC) von im allgemeinen 1 A verwendet wird. Die Stifte 403 und 404 dienen zum Liefern von Handaktivierungssignalen (z. B. durch Drücken des Knopfes 18) an das Handstück 30, bei einem Wechselstrom (AC) von im allgemeinen 10 mA. Der Stift 406 dient zum Liefern eines allgemeinen oder gemeinsamen Signals an den Speicher 400 bei einem Gleichstrom (DC) von im allgemeinen 10 mA. Der Stift 407 dient zum Liefern eines Signals, welches das Vorliegen (oder das Fehlen) des Handstückes 30 angibt, auch bei einem Gleichstrom (DC) von im allgemeinen 10 mA.
  • Der Speicher 400 ist vorteilhaft in dem elektrischen Verbinder 19B zum Reduzieren unnötiger Komplexität in Konfigurationen der elektrischen Isolation vorgesehen, die zu erhöhten Kosten, Komplikationen beim Übersprechrauschen beitragen und negativ die ergonomische Leistungsfähigkeit des Handstücks 30 beeinflussen. Indem der Speicher 400 in den elektrischen Verbindung 19B gebracht wird, mit zweckentsprechender elektrischer Isolation der Schaltung des Speichers 400, ist der menschliche Bediener davon entlastet, und der Patient wird leicht erreicht. Auch kann die Anzahl der Drähte im Kabel 26 verringert werden. Wenn gewünscht jedoch kann der Speicher 400 im Handstück 30 angeordnet werden, aber dies ist nicht bevorzugt.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb des Speichers 400 als eine schützende Verriegelung zum Verhindern eines ungeeigneten Einsatzes des Handstücks 30 veranschaulicht. Der Speicher 400 kann verwendet werden, um unautorisierten, unbeabsichtigten oder ungewollten Einsatz des Handstückes 30 mit der Konsole 10 zu verhindern. Ungeeignete Verwendungen umfassen gefährliche Verwendungen, schlechten Betriebseinsatz oder inkompatibles Einsetzen mit der Konsole 10.
  • Im Schritt 501 wird das Handstück 30 aktiviert, z. B. durch Drücken des Knopfes 18 auf der Konsole 10 für die Handaktivierungsfreigabe des Handstücks 30. Im Schritt 503 liest die Konsole 10 dann den Speicher 400, indem auf ihn über den Stift 405 in der elekrischen Verbindung 19 an der gepaßten Position zugegriffen wird. Im Schritt 505 wird bestimmt, ob schützende Daten (in der Form eines Datenstrangs) in dem Speicher 400 vorliegen. Die schützenden Daten, eingegeben in den nicht flüchtigen Speicher für alle autorisierten Handstücke, sind in digitaler oder analoger Form. Die schützenden Daten können auch ein Musikstück sein, Sprache oder Schalleffekt entweder in digitalem oder analogem Format. Wenn man einen richtigen schützenden Datenstrang in dem Speicher 400 hat, bedeutet dies, daß die Verwendung des Handstückes mit der Konsole autorisiert oder authentifiziert ist. Die zu schützenden Daten können kopiergeschützt werden, um gegen illegalen oder nicht autorisierten Einsatz des Handstückes zu schützen. Wenn die zu schützenden Daten in dem Speicher 400 vorliegen, wird das Handstück 30 freigegeben oder von der Konsole 10 aktiviert (Schritt 507). Wenn die schützenden Daten nicht in dem Speicher 400 vorliegen oder ein unrichtiger Datenstrang vorliegt, wird das Handstück 30 nicht freigegeben (Schritt 509), und eine Fehlernachricht erscheint auf der Anzeigevorrichtung 12 an der Konsole 10, welche die nicht autorisierte Verwendung angibt.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wenn die Konsole 10 die Daten in dem Speicher 400 liest, wird eine zyklische Redundanzprüfung (CRC) verwendet, um Lesefehler zu erfassen und/oder das Handstück zu authentifizieren. Ein CRC ist ein mathematisches Verfahren, das es erlaubt, daß Fehler in langen Datenzügen mit einem hohen Grad an Genauigkeit erfaßt werden. Bevor Daten über ein Telefon übertragen werden, zum Beispiel, kann der Sender einen CRC-Wert mit 32 Bit aus den Dateninhalten berechnen. Wenn der Empfänger einen unterschiedlichen CRC-Wert ausrechnet, dann sind die Daten während der Übertragung korrumpiert worden. Passende CRC-Werte bestätigen nahezu mit Sicherheit, daß die Daten unversehrt übertragen wurden.
  • Bei der CRC-Authentifizierungstechnik wird der gesamte Block der Daten als eine lange Binärzahl behandelt, die durch eine zweckmäßige kleine Zahl geteilt wird, und der Rest wird als der Prüfwert verwendet, der an das Ende des Datenblocks angehängt wird. Wenn man eine Primzahl als den Divisor wählt, liefert dies ausgezeichnete Fehlererfassung. Die Zahl, die den gesamten Block darstellt (Hauptdaten plus CRC-Wert) ist immer ein Vielfaches des ursprünglichen Divisors, so daß das Verwenden desselben Divisors immer zu einem Rest Null führt.
  • Dies bedeutet, daß derselbe Divisionsprozeß verwendet werden kann, um einlaufende Daten zu überprüfen, wie er verwendet werden, um den CRC-Wert für auslaufende Daten zu erzeugen. Am Sender ist der Rest (üblicherweise) nicht Null und wird unmittelbar nach den realen Daten geschickt. Am Empfänger wird der gesamte Datenblock überprüft, und wenn der Rest Null ist, dann wird die Datenübertragung bestätigt.
  • Ein CRC-Generator mit 8 Bit kann in Hardware, Software oder Firmware in dem Speicher 400 implementiert werden. Firmware ist die Controllersoftware für eine Hardwarevorrichtung, die in einen nicht flüchtigen Speicher (z. B. den Speicher 400) geschrieben oder programmiert werden kann, so wie einen EEPROM oder Flash-ROM (Nur-Lese-Speicher). Die Firmware kann mit einem Flash-Programm zum Erfassen und Korrigieren von Fehlern in der Controllersoftware aktualisiert werden oder um die Leistungsfähigkeit der Hardwarevorrichtung zu verbessern. Ein beispielhafter EEPROM, der beim Implementieren der Erfindung verwendet wird, ist die Vorrichtung DS2430A 1 wire mit 256 Bit, die als eine Seite aus 32 Bytes für den wahlfreien Zugriff mit einem einmalig programmierbaren Anwendungsregister mit 64 Bit organisiert ist, der ein Teil der IBUTTONTM-Familie von Hardwarevorrichtungen ist, die im Handel über DALLAS SEMICONDUCTORTM erhältlich sind.
  • Der folgende beispielhafte Softwarecode in "C", die eine üblicherweise benutzte Programmiersprache in der Technik ist, veranschaulicht, wie das 8 Bit CRC berechnet wird, wenn die Daten in dem Speicher 400 gelesen werden, um den Einsatz des Handstückes mit der Konsole 10 zu authentifizieren. Vor der Berechnung des CRC eines Block Daten wird der 8 Bit CRC zunächst auf Null initialisiert. Wenn die Konsole 10 die 8 Byte der Daten in dem Speicher 400 liest, wird ein 8 Bit CRC für jedes der 8 Byte der Daten berechnet. Wem der sich ergebende 8 Bit CRC gleich Null ist, dann ist die Verwendung des Handstückes mit der Konsole 10 authentifiziert, und das Handstück wird feigegeben. Wenn der sich ergebende 8 Bit CRC nicht gleich Null ist, dann ist die Verwendung des Handstückes mit der Konsole 10 nicht authentisiert, das Handstück nicht freigegeben und eine Fehlermeldung erscheint auf der Anzeigevorrichtung 12 an der Konsole 10, welche nicht autorisierte Benutzung angibt.
  • Figure 00180001
  • Figure 00190001
  • Ein weiterer beispielhafter Softwarecode ist unten aufgeführt, zum Berechnen eines 16 Bit CRC für den Speicher 400. Ähnlich wird vor der Berechnung des CRC für einen Block Daten das 16 Bit CRC zunächst auf Null initialisiert. Wenn die Konsole 10 die 16 Bytes der Daten in dem Speicher 400 liest, wird ein 16 Bit CRC für jedes der Bytes 1 bis 30 der Daten berech net und die Ergebnisse werden in den Bytes 31 und 32 gespeichert. Nach dem Vergleich der Ergebnisse, wenn der sich ergebende CRC gleich Null ist, dann wird die Verwendung des Handstückes mit der Konsole authentifiziert, und das Handstück wird freigegeben. Wenn der sich ergebende CRC nicht gleich Null ist, dann wird die Verwendung des Handstückes mit der Konsole 10 nicht authentifiziert, das Handstück wird nicht freigegeben und eine Fehlermeldung erscheint auf der Anzeigevorrichtung 12 an der Konsole 10, welche unautorisierte Verwendung angibt.
  • Figure 00200001
  • Weiter können die Daten in dem Speicher 400 ein verschlüsselter Code sein, der, wenn er von einem entsprechenden Verschlüsselungsalgorithmus, der sich in der Konsole 10 befindet, dekodiert wird, ein entsprechendes Datenmuster liefert, das dazu dient, den richtigen Einsatz des Handstückes mit der Konsole zu authentifizieren. Verschlüsselung wird erreicht mit Algorithmen, die einen Computer"schlüssel" verwenden, um Nachrichten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln, indem Text oder andere Daten in eine unerkennbare digitale Form gedreht werden und sie dann wieder zu ihrer ursprünglichen Form hergestellt werden. Je länger der "Schlüssel" ist, desto mehr Rechnen ist erforderlich, den Code zu brechen. Um eine verschlüsselte Nachricht durch rohe Gewalt zu entziffern, müßte man jeden möglichen Schlüssel ausprobieren. Computerschlüssel werden aus "Bits" aus Information verschiedener Länge hergestellt. Zum Beispiel hat ein 8 Bit-Schlüssel 256 (28) mögliche Werte. Ein 56 Bit-Schlüssel erzeugt 72 Quadrillionen mögliche Kombinationen. Wenn der Schlüssel 128 Bit lang ist oder das Äquivalente einer 16-Zeichen-Nachricht auf einem Personal Computer, würde ein Angriff mit roher Gewalt 4,7 Sextillionen (4,700,000,000,000,000,000,000) mal schwieriger sein als das Knacken eines 56 Bit-Schlüssels. Mit Verschlüsselung wird der unautorisierte Einsatz des Handstückes mit der Konsole 10 im allgemeinen verhindert, mit einer seltenen Möglichkeit, daß der verschlüsselte Code für den unauthentifizierten Einsatz entziffert wird.
  • Eine eindeutige Identifikation(ID)-Nummer wird für jedes hergestellte Handstück, das kompatibel zum Einsatz mit der Konsole 10 ist, registriert und in dem Speicher (z. B. Speicher 400) gespeichert. Bei einer bestimmten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist der Speicher 400 die EEPROM-Vorrichtung DS2430A 1 wire, im Handel erhältlich über DALLAS SEMICONDUCTORTM, die eine in der Fabrik gelaserte und geprüfte 64 Bit lange ID-Nummer für jedes hergestellte Handstück speichert. Die ID-Nummer kann ein Modell oder eine Modellfamiliennummer sein, zusätzlich dazu, daß sie eine eindeutige Seriennummer ID für jedes einzelne Handstück ist. Dies ermöglicht es, daß die Generatorkonsole 10 ihre Kompatibilität und Verwendbarkeit mit ihm bestätigt, ohne daß eine Liste von Seriennummern für das Modell oder die Modellfamilie nötig wäre. Grundlegende Verriegelungsdaten in einem Hardwareformat und Protokoll ist in dem Speicher 400 gespeichert, um die Kompatibilität mit anderen Produkten des im allgemeinen selben Kommunikationsprotokolls sicherzustellen, z. B. den Produkten des MICROLANTM-Protokolls, die im Handel erhältlich über DALLA SEMICONDUCTORTM sind. Dieses bietet vorteilhaft Skalierbarkeit zum Bereitstellen eines Systems mit zusätzlichen chirurgischen Vorrichtungen auf einem lokalen Netzwerk (LAN), das im allgemeinen auf demselben Kommunikationsprotokoll arbeitet.
  • Die 6 und die 7 sind Ablaufdiagramme, die den Betrieb des Speichers 400 gemäß der Erfindung für die Fehlervorbeugung veranschaulichen, wenn das Handstück 30 mit der Konsole 10 verwendet wird. Um Fehler beim Betreiben des Handstückes 30 zu vermeiden, kann der Speicher 400 bestimmte diagnostische Information speichern, die die Konsole 10 verwenden kann, um zu bestimmen, ob der Betrieb des Handstückes 30 eingeschränkt oder deaktiviert werden soll. Zum Beispiel kann der Speicher 400 Information, so wie Grenzen für die Zeit, in der das Handstück aktiv ist, die Anzahl von Aktivierungen innerhalb einer Zeitperiode, die Anzahl der verwendeten fehlerhaften Klingen, Temperatur und irgendwelche anderen Leistungseigenschaften speichern, so wie beispielsweise diejenigen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Die Fachleute können erkennen, daß weitere Fehlervorbeugungs-, Diagnose- und Leistungsmerkmale in dem Speicher 400 gespeichert werden können. Beispielhafte Leistungsmerkmale, die in dem Speicher 400 gespeichert werden können (wie in Tabelle 1 gezeigt) umfassen Informationen über den Typ der chirurgischen Vorrichtung und Revisionsdaten (Zeile 1 in Tabelle 1), den Einstellpunkt für den Strom (Zeile 2), die Transducerkapazität (Zeile 3), die Kabelkapazität (Zeile 4), Phasenrand für das Handstück, das mit einer Prüfspitze oder einem Endeffektor ausgestattet ist (Zeile 5), Resonanzfrequenz (Zeile 6), verbleibende Betriebsprozeduren (Zeile 7), untere Grenze oder Schwellenwert für die Betriebsfrequenz (Zeile 8), obere Grenze oder Schwelle für die Betriebsfrequenz (Zeile 9), maximale Ausgangsleistung (Zeile 10), Information und Autorisierung der Leistungssteuerung (Zeile 11), Impedanz des Handstücks (Zeile 12), gesamte aktuelle Information an bestimmten Leistungspegeln (Zeilen 13 und 14), diagnostische Information über das Sperren des Handstückes (Zeile 15), Fehlercodes für das Handstück (Zeile 16), Temperaturbereich und geänderte Daten (Zeile 17, 18, und 19), Stromüberlastgrenze (Zeile 20), Hochimpedanz-Ausfallgrenze (Zeile 21) und Daten der zyklische Redundanzprüfung (CRC) (Zeile 22).
  • Darüber hinaus kann der Speicher 400 benutzerspezifische Daten speichern, so wie Benutzername, interne Suchnummer, Kalibrierschema und benutzerspezifische Ausgangsleistung. Die benutzerspezifischen Daten können über die Generatorkonsole 10 manipuliert oder programmiert werden oder zu der Zeit initialisiert werden, wenn das Handstück 30 in der Fabrik hergestellt wird.
  • TABELLE 1
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  • Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung liest, wenn das Handstück 30 einmal für den Einsatz aktiviert ist, die Konsole 10 den Speicher 400 (Schritt 601) wegen der diagnostischen Information. Im Schritt 603 bestimmt die Konsole 10, ob die Temperatur des Handstückes 30 über der Handicapgrenze liegt, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, dann instruiert die Konsole 10 dem Handstück 30, in dem Handicapmodus zu arbeiten (Schritt 605), z. B. unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit oder Schwingungsfrequenz oder in einem begrenzten Modus, so wie Koagulation oder Schneiden, um Überhitzen zu vermeiden, oder in einem unbegrenzten Modus mit einer bestimmten schwingungsbezogenen Ankündigung zu arbeiten. Wenn nicht, geht die Ablaufsteuerung zum Schritt 607, wo die Konsole bestimmt, ob die Temperatur des Handstückes 30 über der Deaktivierungsgrenze liegt, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, deaktiviert die Konsole 10 das Handstück 30 (Schritt 609). Wenn nicht, geht die Ablaufsteuerung zum Schritt 611, wo die Konsole 10 bestimmt, ob die Anzahl fehlerhafter Klingen, die innerhalb einer Zeitdauer des Betreibens des Handstückes 30 gefunden worden sind, die Handicapgrenze überschritten hat, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, instruiert die Konsole 10 dann das Handstück 30 in dem Handicapmodus zu arbeiten (Schritt 613), z. B. unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit oder Schwingungsfrequenz unterhalb der nominalen Schwingungsverlagerung oder in einem begrenzten Modus, so wie Koagulation oder Schneiden, zu arbeiten, um so die Ereignisse zu verringern, bei denen Klingen 32 fehlerhaft werden. Der Handicapmodus im Schritt 613 ist nicht notwendigerweise derselbe wie der Handicapmodus im Schritt 605, abhängig von dem optimalen Modus zum Betreiben des Handstückes 30 unter den Bedingungen in bezug auf die Schritte 603 und 601.
  • Wenn die Anzahl gefundener fehlerhafter Klingen nicht die Handicapgrenze überschritten hat, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 615 geleitet, wo die Konsole 10 feststellt, ob die Anzahl fehlerhafter Klingen, die innerhalb einer Zeitdauer gefunden worden ist, die Deaktivierungsgrenze überschritten hat, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Falls dies der Fall ist, sperrt die Konsole 10 das Handstück 30 (Schritt 609). Falls nicht, wird die Ablaufsteuerung über den Schritt A zum Schritt 617 geleitet, wo die Konsole 10 feststellt, ob die Zeit, in der das Handstück 30 aktiv gewesen ist, die Handicapgrenze überschritten hat, die im Speicher 400 gespeichert ist. Falls dies der Fall ist, instruiert die Konsole 10 das Handstück 30, in einem Handicapmodus zu arbeiten, z.B. unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit oder Schwingungsfrequenz, unterhalb der nominalen Schwingungsverlagerung oder in einem beschränkten Modus, so wie Koagulation oder Schneiden, zu arbeiten. Der Handicapmodus im Schritt 619 ist nicht notwendigerweise derselbe wie der Handicapmodus in den Schritten 605 oder 613, abhängig von dem optimalen Modus zum Betreiben des Handstückes 30 unter den Bedingungen in bezug auf die Schritte 603, 611 und 617.
  • Wenn die Zeit, in der das Handstück 30 aktiv geworden ist, die Handicapgrenze nicht überschritten hat, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 621 geleitet, wo die Konsole 10 feststellt, ob die Zeit, in der das Handstück aktiv gewesen ist, die Deaktivierungsgrenze überschritten hat, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, wird Die Ablaufsteuerung über den Schritt B zum Schritt 609 geleitet, wo die Konsole 10 das Handstück 30 deaktiviert. Wenn nicht, geht der Steuerablauf zum Schritt 623, wo die Konsole 8 feststellt, ob die Anzahl der Aktivierungen für das Handstück 30 innerhalb einer Zeitdauer die Handicapgrenze überschritten hat, die im Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, instruiert die Konsole 10 das Handstück 30, in einem Handicapmodus zu arbeiten (625), z.B. unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit oder Schwingungsfrequenz, unterhalb der nominalen Schwingungsverlagerung oder in einem begrenzten Modus, so wie Koagulation oder Schneiden, zu arbeiten. Der Handicapmodus im Schritt 625 ist nicht notwendigerweise derselbe wie der Handicapmodus in den Schritten 605, 613 oder 619, abhängig von dem optimalen Modus zum Betreiben des Handstückes 30 unter den Bedingungen in bezug auf die Schritte 603, 617 und 623.
  • Wenn die Anzahl der Aktivierungen für das Handstück 30 innerhalb einer Zeitdauer die Handicapgrenze nicht überschritten hat, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 627 geleitet, wo die Konsole 10 feststellt, ob die Anzahl der Aktivierungen für das Handstück 30 innerhalb einer Zeitdauer die Deaktivierungsgrenze überschritten hat, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn dies der Fall ist, wird die Ablaufsteuerung über den Schritt B zum Schritt 609 geleitet, wo die Konsole 10 das Handstück 30 deaktiviert. Wenn nicht, wird die Ablaufsteuerung über den Schritt C zum Schritt 601 geleitet, von dem aus die Prozeßschritte gemäß dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung von mehreren aufeinanderfolgenden Benutzern wiederholt werden können, bis beim Handstück 30 bewirkt wird, daß dieses deaktiviert wird.
  • Die Deaktivierungsgrenzen und Handicapgrenzen, die hierin mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben sind, können substantiv unterschiedliche Kriterien für die Konsole 10 sein, um den Betriebsmodus des Handstücks 30 zu bestimmen. Der Speicher 40 kann für verschiedene Deaktivierungs- oder Handicapgrenzen für geänderte Betriebsbedingungen des Handstückes neu initialisiert werden. Die Konsole 10 kann in ähnlicher Weise neu initialisiert werden, um auf geänderten Kriterien zum Steuern des Betriebsmodus des Handstücks 30 zu arbeiten, basierend auf der Information, die in dem Speicher 400 gespeichert ist.
  • Zusätzlich zu den Deaktivierungs- und Handicapmodi beim Betrieb kann ein Alarm- oder Warnmodus weiter zur Verfügung gestellt werden, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind, um einen menschlichen Bediener zu warnen und es ihm zu ermöglichen, daß das Handstück eine geeignete Aktion durchführt, um den Warn-Betriebszustand zu heilen.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das die Betriebsweise des Speichers 400 gemäß der Erfindung zum Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole 10 beim Verwenden des Handstückes 30 veranschaulicht. Im Schritt 801 führt die Konsole 10 diagnostische Prüfungen auf den Funktionen der Konsole durch. Es wird im Schritt 803 bestimmt, ob irgendwelche Funktionen als nicht angemessen angesehen werden, z.B. Funktionen, die geändert, gesperrt oder hinzugefügt werden müssen. Zum Beispiel kann es sein, daß die Fehlervorbeugungsfunktionen, die hierin mit Bezug auf die 6 und 7 beschrieben worden sind, hinzugefügt werden müssen, oder es kann sein, daß die Handicapgrenzen und Betriebsmodi neu initialisiert werden müssen. Wenn festgestellt wird, daß bestimmte Funktionen nicht angemessen sind, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 807 geleitet. Im Schritt 807 liest die Konsole 10 den Speicher 400 des Handstückes 30, wo der Neuprogrammiercode im Schritt 800 gespeichert worden ist. Unter Verwendung des Neuprogrammiercodes, der von dem Speicher 400 gelesen worden ist, werden die Funktionen der Konsole 10 neu programmiert.
  • Wenn es im Schritt 803 festgestellt worden ist, daß die Funktionen der Konsole 10 angemessen sind, oder daß der Speicher eine neuere Version des Programms hat, als die Konsole 10 hat, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 805 geleitet. Es wird im Schritt 805 festgestellt, ob ein Aufrüsten bei der Konsole 10 benötigt wird. Wenn dies der Fall ist, wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 807 gerichtet. Im Schritt 807 liest die Konsole 10 den Speicher 400 des Handstückes 30, wo der Neuprogrammier- oder Aufrüstcode im Schritt 800 gespeichert worden ist. Unter Verwendung des Neuprogrammier- oder Aufrüstcodes, der von dem Speicher 400 gelesen worden ist, werden die Funktionen der Konsole 10 neu programmiert und aktualisiert. Wenn zum Beispiel die Konsole 10 Betriebsschwierigkeiten bei einer bestimmten Generation oder Version des Handstücks erfährt, instruiert eine Aktualisierung aus dem Speicher 400 der Konsole 10, ihre Verwendung mit nur neueren Versionen oder Generationen des Handstückes zu ermöglichen. Der Speicher 400 kann auch Information speichern, einschließlich des Herstellungsdatums, der Überarbeitung des Designs, des Herstellungscodes, des Lieferungscodes oder anderer herstellungsbezogener Information für eine bestimmte Gruppierung von Handstücken entsprechend der Generation oder Version mit Betriebsschwierigkeiten oder Defekten, aus denen heraus die Konsole 10 neu programmiert oder aktualisiert werden kann, um die Aktivierung für den Einsatz mit solchen Handstücken zu verweigern.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung kam der Neuprogrammiercode in einem nichtflüchtigen Speicher einer anderen Vorrichtung als dem Handstück 30 mit dem Speicher 400 gespeichert werden. Die Vorrichtung, die nicht das Handstück ist, mit dem nichtflüchtigen Speicher, kann direkt in die elektrische Verbindung zum Aufrüsten oder Neuprogrammieren der Konsole 10 eingesteckt werden.
  • Darüberhinaus kann der Speicher 400 verwendet werden, eine Streckenmesserfunktion hinzuzufügen, damit die Generatorkonsole 10 die Anzahl der Einsätze verfolgt, die für das Handstück 30 durchgeführt sind, und/oder die Anzahl erlaubter Einsätze, die verbleiben.
  • Zusätzlich zum Speichern des Neuprogrammier- oder Aufrüstcodes kann der Speicher 400 auch Leistungskriterien zum Betreiben des Handstücks 30 mit der Konsole 10 speichern. Zum Beispiel kann der Speicher 400 Energiepegelinformationen speichern, so wie einen maximalen Energiepegel zum Treiben des bestimmten Handstückes 30, weil z.B. ein relativ kleines Handstück nicht in der Lage sein mag, ausgedrückt als Energiepegel, so intensiv betrieben zu werden, wie ein relativ großes Handstück für chirurgische Prozeduren auf großem Maßstab. Information, die die Energiepegel zum Treiben des Handstückes 30 und die entsprechende Ausgabeverlagerung korrelieren, können auch in dem Speicher 400 gespeichert werden. Die Konsole 10 liest die Energiepegelinformation, die in dem Speicher 400 gespeichert ist, und treibt das Handstück 30 entsprechend der entsprechenden Ausgabeverlagerung. Zusätzlich zur Energiepegelinformation können Treibersignaleigenschaften, so wie die Typen der Amplitudenmodulation und Resonanzfrequenz, in dem Speicher 400 gespeichert werden. Indem die Information verwendet wird, die in dem Speicher 400 gespeichert ist, können die Konsole 10 und das Handstück 30 Fehlervorbeugung, wie sie hierin mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben ist, und das Neuprogrammieren oder Aufrüsten der Konsole 10, wie es hierin mit Bezug auf 8 beschrieben ist, durchführen.
  • Wie es hierin mit Bezug auf die 2 und 3 und in der verwandten US-Patentanmeldung mit m amtlichen Aktenzeichen 09)693,621 (äquivalent zur EP 1 199 047 ) beschrieben ist, sind die Teile des Handstückes 30 im Betriebsmodus insgesamt so gestaltet, daß sie im allgemeinen mit derselben Resonanzfrequenz schwingen, wobei die Elemente des Handstückes 30 so abgestimmt sind, daß sich die ergebende Länge jedes solchen Elementes eine halbe Wellenlänge beträgt. Der Mikroprozessor oder DSP 60, der einen Phasenkorrekturalgorithmus benutzt, steuert die Frequenz, bei der die Teile des Handstückes 30 schwingen. Nach dem Aktivieren des Handstückes 30 wird die Schwingfrequenz auf einen Anlaufwert oder eine nominale Resonanzfrequenz eingestellt, so wie 50 kHz, was in dem Speicher 400 des Handstücks 30 gespeichert ist. Ein Überstreichen eines Frequenzbereiches zwischen einem Start-Überstreichpunkt und einem Stopp-Überstreichpunkt, deren Werte auch in dem Speicher 40 gespeichert werden, wird unter der Steuerung des DSP 60 bewirkt, bis zur Erfassung einer Änderung in der Impedanz, welches die Annäherung an die Resonanzfrequenz angibt. Nachdem man die Resonanzfrequenz erhalten hat, wird bewirkt, daß die Teile des Handstückes 30 bei dieser Frequenz schwingen.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, das die Betriebsweise des Handstückes 30 gemäß der Erfindung bei einer Resonanzfrequenz veranschaulicht, wobei Information verwendet wird, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Wenn einmal das Handstück 30 aktiviert ist (Schritt 910), liest die Konsole 10 den Speicher 400 des Handstückes 30 (Schritt 903) und gewinnt die Information wieder, die zum Betreiben des Handstückes 30 an der Resonanzfrequenz benötigt wird, einschließlich der nominalen Resonanzfrequenz, eines Frequenzbereiches, der durch einen Start-Überstreichpunkt und einen Stopp-Überstreichpunkt begrenzt ist (Schritt 905). Ein Frequenzüberstreichen in dem Frequenzbereich wird unter Steuerung des DSP 60 bewirkt (Schritt 907). Die Erfassung der Resonanzfrequenz wird im Schritt 909 bewirkt. Wenn die Resonanzfrequenz noch nicht erfaßt worden ist, kehrt die Ablaufsteuerung zurück zum Schritt 907, wo die Frequenzüberstreichung fortgeführt wird. Nach dem Erfassen der Resonanzfrequenz wird die Ablaufsteuerung zum Schritt 911 geleitet, wo bewirkt wird, daß die Teile des Handstückes 30 bei der Resonanzfrequenz schwingen.
  • 10 ist ein Schaubild, daß eine alternative Ausführungsform des Betriebs des Handstückes 30 gemäß der Erfindung an einer Resonanzfrequenz veranschaulicht, wobei Information verwendet wird, die in dem Speicher 400 gespeichert ist. Anstatt die Start- und Stopp-Überstreichpunkte eines Frequenzbereiches für das Frequenzüberstreichen zu speichern, spei chert der Speicher 40 die nominale Resonanzfrequenz und eine Verschiebegröße. Die Konsole 10 berechnet die Start- und Stopp-Uberstreichpunkte durch Subtrahieren und Addieren der Verschiebegröße von der nominalen Resonanzfrequenz. Ein Rand, der ein relativ kleiner Betrag über die Verschiebung hinaus ist, wird an die Verschiebung angesetzt, um jeweils den Start- und Stopp-Uberstreichpunkt des Frequenzbereiches zu erreichen, indem das Frequenzüberstreichen zum Aufsuchen einer Resonanzfrequenz durchgeführt wird. Wenn einmal die Resonanzfrequenz gefunden ist, wird bewirkt, daß die Teile des Handstückes 30 bei der Resonanzfrequenz schwingen.
  • Der Speicher 40 für ein mit Ultraschall arbeitendes chirurgisches Handstück 30 gemäß der Erfindung befindet sich in dem elektrischen Verbinder, der zwischen der Konsole 10 und dem Kabel 26 angeordnet ist. Die Speichervorrichtung 40 kann auch an einer oder mehreren Orten angeordnet werden, einschließlich dem elektrischen Verbinder, innerhalb des Gehäuses des Handstückes 30, oder an einem Ort in der Leitung im Kabel 26.
  • Zusätzlich zu einem EEPROM kann der Speicher 400 einer oder eine Kombination aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder irgendeinem anderen flüchtiger Speicher sein, der von einer Zelle, Batterie oder Kondensator, so wie einem Superkondensator, mit Energie versorgt wird. Der Speicher 400 kam auch eine programmierbare Anordnunglogik (PAL), programmierbare Logikmatrix (PLA), analoges serielles Speichergerät, integrierte Schaltung für die Schallspeicherung, Speichervorrichtung in Verbindung mit der numerischen Manipulationsvorrichtung einschließlich eines Mikroprozessors zum Zwecke der Verschlüsselung sein.
  • Obwohl die Erfindung insbesondere mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und in Einzelheiten beschrieben ist, sind die Ausführungsformen nicht gedacht, daß sie erschöpfend sind oder die Erfindung auf die präzisen Formen, die hierin offenbart sind, beschränken. Es wird von den Fachleuten verstanden werden, daß viele Modifikationen in Form und Einzelheiten hierin vorgenommen werden können. ohne daß man sich vom Umfang der Erfindung entfernt. In ähnlicher Weise können jegliche Prozeßschritte, die hierin beschrieben sind, mit anderen Schritten austauschbar sein, um im wesentlichen dasselbe Ergebnis zu erreichen. Alle solchen Modifikationen sind beabsichtigt, so daß sie vom Umfang der Erfindung umfaßt sind, die durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims (19)

  1. System zum Ausführen chirurgischer Prozeduren, mit: einem mit Ultraschall arbeitenden chirurgischen Handstück (30) mit einem End-Effektor (32); einer Konsole (10) mit einem Digitalsignalprozessor (DSP) zum Steuern des Handstückes (30); einer elektrischen Verbindung, die das Handstück (30) und die Konsole (10) verbindet, wobei die Konsole (10) einen Antriebsstrom zum Betreiben des Handstückes (30) schickt, welcher Ultraschall-Längsbewegung auf den End-Effektor (32) aufgibt; und einem Speicher (400), der an einem Ort angeordnet ist, bestehend entweder aus der elektrischen Verbindung, dem Gehäuse des Handstückes (30) oder einem innenliegenden Ort in einem Kabel (26), welches die elektrische Verbindung mit der Konsole (10) und dem Handstück (30) verbindet, wobei die Konsole (10) Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, liest, um die Berechtigung des Handstücks (30) für den Einsatz mit der Konsole (10) zu prüfen; wobei der Speicher eine Deaktivierungsgrenze speichert und die Konsole (10) das Handstück (30) deaktiviert, wenn das System die Deaktivierungsgrenze überschreitet; dadurch gekennzeichnet daß der Speicher (400) auch eine Handicapgrenze speichert und die Konsole (10) dem Handstück (30) befiehlt, in einem Handicapmodus zu arbeiten, wenn das System die Handicapgrenze überschreitet, wobei der Handicapmodus eines aus: a) Operationen unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit oder Schwingfrequenz, b) Arbeiten unterhalb einer bestimmten Schwingungsverlagerung und c) einen begrenzten Modus, so wie Koagulation oder Schneiden, umfaßt.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem die Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, einen Code für die zyklische Redundanzprüfung (CRC) umfaßt, und die Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, in der Form von Daten vorliegt, die in Firmware implementiert sind.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Information ein verschlüsselter Code ist und das Handstück (30) für die Berechtigung zum Einsatz mit der Konsole (10) geprüft wird, indem ein entsprechender Verschlüsselungsalgorithmus in der Konsole (10) decodiert wird und ein entsprechendes Dateimuster bereitgestellt wird.
  4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem Handicap- und Deaktivierungsgrenzen in bezug zur Temperatur stehen und der Handicapmodus für Temperaturzustände geeignet ist.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich die Handicapgrenze und die Deaktivierungsgrenze auf die Anzahl fehlerhafter Klingen beziehen, die in einer Zeitdauer des Betreibens des Handstückes (30) gefunden wird, und der Handicapmodus für Zustände der Anzahl fehlerhafter Klingen geeignet ist.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Handicapgrenze und die Deaktivierungsgrenze zu der Zeit in bezug stehen, über die das Handstück (30) aktiv gewesen ist, und der Handicapmodus für die Zeitzustände geeignet ist.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Handicapgrenze und die Deaktivierungsgrenze in bezug zu der Anzahl der Aktivierungen des Handstückes (30) innerhalb einer Zeitdauer in bezug stehen und der Handicapmodus für die Zustände der Anzahl der Aktivierungen geeignet ist.
  8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Speicher (400) einen Neuprogrammiercode umfaßt, wobei der DSP den Neuprogrammiercode liest, der in dem Speicher (400) gespeichert ist, und wenigstens eine Funktion der Konsole (10) basierend auf dem Neuprogrammiercode ändert.
  9. System nach Anspruch 8, das weiterhin einen Speicher- und Aufrüstcode aufweist, der mit seinem Betriebsprogramm gelesen wird.
  10. System nach Anspruch 9, bei dem der Neuprogrammiercode und der Aufrüstcode aus einem nichtflüchtigen Speicher (400) auf einer Vorrichtung, die nicht das Handstück ist, welche in die elektrische Verbindung gesteckt ist, gelesen werden.
  11. System nach Anspruch 10, bei dem die Funktion der Konsole (10) eine diagnostische Hierarchie ist.
  12. System nach Anspruch 10, bei dem die Funktion der Konsole (10) ein Arbeitszyklus ist.
  13. System nach Anspruch 10, bei dem die Funktion der Konsole (10) die Leistungswerteinstellungen neu definiert.
  14. System nach Anspruch 10, bei dem die Funktion der Konsole (10) die Konsolenfunktion, die einem Schalter zugewiesen ist, neu definiert.
  15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, Energiepegelinfoirmation und entsprechende Ausgabeverlagerung korreliert, wobei die Konsole (10) die Energiepegelinformation liest und das Handstück (30) gemäß der entsprechenden Ausgabeverlagerung treibt.
  16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, einen Start-Überstreichpunkt und einen Stopp-Überstreichpunkt umfaßt, welche einen Frequenzbereich begrenzen, und bei dem ein Frequenzüberstreichen unter der Steuerung des DSP in dem Frequenzbereich durchgeführt wird, der um die normale Resonanzfrequenz gelegt ist, wobei der Start- und Stopp-Überstreichpunkt zum Erfassen einer Resonanzfrequenz zum Betreiben des Handstücks (30) gedacht sind.
  17. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist, eine nominale Resonanzfrequenz eine Verschiebegröße und eine Randgröße umfaßt, aus denen ein Frequenzbereich berechnet wird, und bei dem ein Frequenzüberstreichen unter der Steuerung des DSP in dem Frequenzbereich basierend auf der nominalen Resonanzfrequenz, dem Verschiebestrom und dem Randstrom bewirkt wird, um eine Resonanzfrequenz zum Betreiben des Handstückes (30) zu erfassen.
  18. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Speicher (400) wenigstens einen aus elektrisch löschbaremn programmierbarem Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Nur-Lese-Speicher (ROM), löschbarem programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), programmierbare Anordnungslogik (PAL), programmierbarer Logikmatrix (PLA), analoges serielles Speichergerät, integrierter Schaltung für die Schallspeicherung, Speichervorrichtung in Verbindung mit einer numerischen Manipulationsvorrichtung einschließlich eines Mikroprozessors zum Zwecke der Verschlüsselung und flüchtigem Speicher, der von einer Vorrichtung versorgt wird, die aus einer Zelle, Batterie und Kondensator besteht, aufweist.
  19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Einsatz beim Ausführen chirurgischer Prozeduren, mit: einer Einrichtung zum Lesen von Information, die in dem Speicher (400) gespeichert ist; einer Einrichtung zum Bestimmen, ob bestimmte Daten in dem Speicher (400) vorliegen; einer Einrichtung zum Überprüfen der Berechtigung, das Handstück (30) mit der Konsole (10) zu benutzen, wenn die bestimmten Daten vorliegen; und einer Einrichtung zum Senden eines Antriebsstromes zum Antreiben des Handstückes (30), um Ultraschallbewegung auf die Klinge aufzugeben.
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