外科系统以及电力和数据接口组件的制作方法

本申请是2014年4月23日提交的、申请号为14/259,819的美国专利申请的部分继续申请，其要求2013年9月24日提交的、申请号为61/881,536的美国临时专利申请的权益并且要求该美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本公开涉及一种外科系统，所述外科系统包括电力和数据接口组件。本公开还涉及一种电力和数据接口组件。

背景技术：

基于能量的外科装置的操作通常需要在能量源电路和外科器械之间传输电力和数据。例如，可能期望进行手动开关闭合检测、返回能量垫监测、和/或将控制数据和/或信号在能量源电路和外科器械之间进行传送。然而，这样做的一个技术挑战是基于能量的外科系统通常包括患者和能量源之间的隔离边界以将患者与潜在危险的电压和/或电流水平隔离。

鉴于以上情况，需要一种改进的系统，其用于在能量源和外科器械之间跨越隔离边界在两个方向上有效且高效地传输电力和数据。

技术实现要素：

根据本公开的一方面，提供一种外科系统，其包括电源、外科器械、以及电力和数据接口组件。所述电力和数据接口组件包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，第一调制器和第二解调器耦合到所述初级绕组，第二调制器和第一解调器耦合到所述次级绕组。所述电源将电力信号提供给所述第一调制器。所述第一调制器配置成根据第一类型的调制基于第一数据调制电力信号。经调制的电力信号由所述第一调制器通过所述变压器传送到所述第一解调器。所述第二调制器配置成根据第二类型的调制基于第二数据调制第二信号。经调制的第二信号由所述第二调制器通过所述变压器传送到所述第二解调器。

在本公开的另一方面，来自电力信号的电力通过所述变压器输送到所述外科器械。

在本公开的又一方面，所述变压器是空气芯变压器。

在本公开的另一方面，所述外科系统包括调谐电路，所述调谐电路包括配置成将所述初级绕组和/或所述次级绕组调谐到一个或多个谐振频率的一个或多个电容器。

在本公开的另一方面，所述一个或多个谐振频率在200千赫兹至1千兆赫兹的范围内。

在本公开的另一方面，所述外科系统包括调谐电路，所述调谐电路包括配置成将所述初级绕组调谐到第一谐振频率并且将所述次级绕组调谐到第二谐振频率的一个或多个电容器。第一谐振频率可以不同于第二谐振频率。

在本公开的另一方面，来自电力信号的电力通过所述变压器输送到所述外科器械。

在本公开的另一方面，所述第一解调器配置成根据第一类型的调制解调经调制的电力信号以获得第一数据并且将第一数据传送到第二处理器。所述第二解调器配置成根据第二类型的调制解调经调制的第二信号以获得第二数据，并且将第二数据传送到第一处理器。

在本公开的另一方面，第一数据由所述第一处理器生成并且包括用于控制所述外科器械的控制信息，并且第二数据由所述第二处理器基于从传感器接收的传感器信号生成。

在本公开的另一方面，所述传感器包括配置成检测所述外科器械的手动开关的闭合的手动开关闭合检测传感器和/或配置成检测与返回电极相关联的阻抗的返回电极监测传感器。

在本公开的另一方面，所述第一类型的调制和所述第二类型的调制配置成用于通过所述变压器同时双向传送第一数据和第二数据。

在本公开的另一方面，所述外科系统还包括第一处理器和第二处理器。所述第一处理器配置成通过所述第一调制器、所述变压器和所述第一解调器将第一数据传送到所述第二处理器。所述第二处理器配置成通过所述第二调制器、所述变压器和所述第二解调器将第二数据传送到所述第一处理器。

在本公开的另一方面，所述第一类型的调制是相移键控调制并且所述第二类型的调制是振幅调制。

根据本公开的另一方面，提供一种电力和数据接口组件，其包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，第一调制器和第二解调器耦合到所述初级绕组，第一解调器和第二调制器耦合到所述次级绕组。所述第一调制器配置成根据第一类型的调制基于第一数据调制电力信号。经调制的电力信号通过所述变压器传送到所述第一解调器。所述第二调制器配置成根据第二类型的调制基于第二数据调制第二信号。经调制的第二信号通过所述变压器传送到所述第二解调器。

在本公开的另一方面，所述变压器是空气芯变压器。

在本公开的又一方面，所述电力和数据接口组件包括调谐电路，所述调谐电路具有配置成将所述初级绕组和/或所述次级绕组调谐到一个或多个谐振频率的一个或多个电容器。

在本公开的另一方面，所述一个或多个谐振频率在200千赫兹至1千兆赫兹的范围内。

在本公开的另一方面，所述电力和数据接口组件包括调谐电路，所述调谐电路具有配置成将所述初级绕组调谐到第一谐振频率并且将所述次级绕组调谐到第二谐振频率的一个或多个电容器，第一谐振频率不同于第二谐振频率。

在本公开的另一方面，来自电力信号的电力通过所述变压器输送到外科器械。

在本公开的另一方面，其中，所述第一解调器配置成根据第一类型的调制解调经调制的电力信号以获得第一数据并且将第一数据传送到第二处理器。所述第二解调器配置成根据第二类型的调制解调经调制的第二信号以获得第二数据，并且将第二数据传送到第一处理器。

在本公开的另一方面，第一数据由所述第一处理器生成并且包括用于控制所述外科器械的控制信息，并且第二数据由所述第二处理器基于从传感器接收的传感器信号生成。

在本公开的另一方面，所述传感器包括配置成检测外科器械的手动开关的闭合的手动开关闭合检测传感器和/或配置成检测与返回电极相关联的阻抗的返回电极监测传感器。

在本公开的另一方面，所述第一类型的调制和所述第二类型的调制配置成用于通过所述变压器同时双向传送第一数据和第二数据。

在本公开的另一方面，所述第一类型的调制是相移键控调制并且所述第二类型的调制是振幅调制。

附图说明

在下文中参考附图描述本公开的各个方面，其中：

图1是根据本公开提供的外科系统的侧视、透视图；

图2A是配置成用于与图1的外科系统一起使用的一种便携式、电池供电的外科器械的侧视、透视图；

图2B是配置成用于与图1的外科系统一起使用的另一种便携式、电池供电的外科器械的侧视、透视图；

图3是配置成用于与图1的外科系统一起使用的电池组件的侧视、透视图；

图4是图3的电池组件的分解、透视图；

图5是配置成用于与图1的外科系统一起使用的电池充电器的侧视、透视图；

图6是图5的电池充电器的侧视图；

图7是在根据图1的外科系统的电池组件和外科器械之间的电路接口的示意图；

图8是在根据图1的外科系统的电池组件和电池充电器之间的电路接口的示意图；

图9示出了根据本文中的另一示例性实施例的外科系统；

图10根据本文中的示例性实施例示出了图9的外科系统的电力和数据接口组件；

图11根据本文中的示例性实施例示出了图10的电力和数据接口组件的附加方面；

图12根据本文中的示例性实施例示出了相移键控(PSK)调制和解调；

图13根据本文中的示例性实施例示出了PSK调制中的载波相位的反转；

图14根据本文中的示例性实施例示出了振幅调制(AM)和解调；以及

图15根据本文中的示例性实施例示出了通过使用PSK调制和AM调制进行的双向数据传输。

具体实施方式

现参考图1-8，根据本公开提供的外科系统10大体上包括：便携式、电池供电的外科器械20；可再充电的电池组件300(图3和图4)；以及电池充电器400(图5和图6)。外科系统10配置成例如使用跨越变压器传输的电力方波的相移调制和振幅调制来允许在可再充电的电池组件300和一个或多个目标装置(例如，外科器械20和电池充电器400)之间同时进行双向通信。尽管相对于本文中详述的示例性实施例公开了相移调制和振幅调制，但是也可以预料无线数据传输的其它合适的配置和/或方法。如下面详述，电池组件300配置成可拆卸地耦合到分别经由变压器42(图7)和52(图8)与之电通信的外科器械20和电池充电器400两者以提供感应能量传递和同时双向通信。也可以预料用于电耦合到电池组件300的其它合适的负载，包括例如计算机、机器人系统、其它仪器等。

外科器械20可以是例如图2A所示的便携式、电池供电的电外科器械102；如图2B所示的便携式、电池供电的超声外科器械202；或者任何其它合适的电池供电装置例如手持式工具、电子装置等。可以领会不同的考虑适用于每个特定类型的装置；然而，本公开的特征和方面等同地适用并且相对于任何合适的电池供电装置保持基本一致。为了本文中的目的，大体上描述电外科器械102和超声器械202。

参考图2A，示出为电外科钳的电外科器械102大体上包括壳体104、手柄组件106、旋转组件107、轴108、扳机组件110、驱动组件(未示出)、末端执行器组件112、电池组件118、和电外科发生器128。末端执行器组件112经由驱动组件(未示出)可操作地连接到手柄组件106以便使末端执行器组件112的夹爪构件114、116中的一者或两者在间开位置以及用于在夹爪构件间抓持组织的接近位置之间移动。

继续参考图2A，轴108在其近端120处联接到壳体104并且从壳体104朝远侧延伸以限定纵向轴线“A-A”。包括夹爪构件114和116的末端执行器组件112布置在轴108的远端122处。末端执行器组件112示出配置为单侧(unilateral)组件，其中夹爪构件116相对于轴18固定并且夹爪构件114能够在间开位置和接近位置之间相对于夹爪构件116和轴108枢转。然而，该配置可以反转，例如，其中夹爪构件114相对于轴108固定并且夹爪构件116能够相对于夹爪构件114和轴108枢转。替代地，末端执行器组件112可以配置为双侧(bilateral)组件，例如，其中两个夹爪构件114、116能够在间开位置和接近位置之间相对于彼此和轴108枢转。

电外科器械102可以配置为双极器械。也就是说，夹爪构件114、116中的每一个可以包括相应的配置成用作有源(或可激活)电极和/或返回电极的密封板115、117。每个密封板115、117经由一个或多个电引线(未示出)电耦合到发生器128，所述电引线从发生器128延伸、穿过轴108、最终耦合到密封板115、117之一或两者，以用于通过在其间抓持的组织传导能量。然而，钳102可以替代地配置为单极器械。

手柄组件106包括可移动手柄140，其能够相对于固定手柄部分142移动以便使末端执行器组件112的夹爪构件114、116在间开位置和接近位置之间移动。旋转组件107能够围绕纵向轴线“A-A”在任一方向上旋转以使轴108围绕纵向轴线“A-A”旋转并且因此使末端执行器组件112围绕纵向轴线“A-A”旋转。扳机组件110与包括刀片(未示出)的刀组件(未示出)可操作地联系，例如当致动扳机组件110的扳机111时所述刀片能够在夹爪构件114、116之间选择性地平移以切割抓持在其间的组织。

继续参考图2A，壳体104配置成可释放地接合电外科发生器128和电池组件118。发生器128与壳体104的本体部分144可释放地接合，而电池组件118与壳体104的固定手柄部分142可释放地接合。更具体地，电池组件118配置成接合壳体104的固定手柄部分142，以使得电池组件118用作壳体104的静止手柄以便于钳102的抓持。发生器128可释放地接合壳体104的本体部分144，并且能够与电池组件118的去除相结合地或者独立地从本体部分144选择性地可去除。

当组装钳102时，发生器128布置成与电池组件118可操作地联系以将电外科能量提供给末端执行器112以便电外科治疗组织，例如密封组织，不过钳102可以替代地配置成向组织输送任何其它合适形式的能量例如热能、微波能量、光能等。对于电外科组织治疗，发生器128可以包括合适的电子器件，其将来自电池组件118的电能转换为RF能量波形以激励夹爪构件114、116之一或两者。也就是说，发生器128可以配置成将RF能量传输到夹爪构件114的密封板115和/或夹爪构件116的密封板117以在其间传导能量以便治疗组织。布置在壳体104上的激活开关101能够激活以用于选择性地使发生器128能够生成RF能量并随后将RF能量相应地传输到夹爪构件114的密封板115和/或夹爪构件116的密封板117以便治疗抓持在其间的组织。

现在参考图2B，超声器械202包括与图2A所示的钳102相类似的部件，即壳体204、手柄组件206、轴208、末端执行器组件212、电池组件218、以及发生器228。因此，下面将仅详细描述超声器械202和钳102(图2A)之间的区别。

壳体204配置成可释放地接合超声发生器228和电池组件218。轴208从壳体204朝远侧延伸以限定纵向轴线“B-B”且包括布置在其远端222处的末端执行器组件212。例如，当致动可移动手柄224时，末端执行器组件212的夹爪构件214和216之一或两者能够在打开位置和夹持位置之间相对于彼此移动以便在其间抓持组织。此外，夹爪构件中的一个(例如，夹爪构件216)用作有源或振荡超声刀，其能选择性地激活以超声治疗在夹爪构件214、216之间抓持的组织。

发生器228包括换能器(未示出)，其配置成将由电池组件218提供的电能转换成在波导的端部处(例如，在夹爪构件216处)产生运动的机械能。更具体地，发生器228的电子器件(未明确示出)将由电池组件218提供的电能转换成驱动换能器(未示出)的高压AC波形。当换能器(未示出)和波导以它们的谐振频率被驱动时，在有源夹爪构件216处产生机械(例如超声)运动以便治疗在夹爪构件214、216之间抓持的组织。此外，布置在壳体204上的激活按钮210能够选择性地激活以用如下的两种操作模式操作器械202：低电力操作模式和高电力操作模式。

参考图3和图4，针对示例性电池组件300描述本公开的特征和方面。示例性电池组件300的方面和特征等同地适用于与钳102(图2A)的电池组件118(图2A)、钳202(图2B)的电池组件218(图2B)、或者配置成与电池供电装置一起使用的任何其它合适的电池组件一起使用。

电池组件300大体上包括外壳310、电池组320、电池电路330、和接口帽350。外壳310由第一和第二壳体部分312、314形成，所述第一和第二壳体部分协作以容纳电池组320和电池电路330。壳体部件312、314分别限定切口313、315，所述切口协作以形成配置成保持接口帽350的窗口。在一些实施例中，第一和第二壳体部分312、314以及接口帽350可以例如通过包覆模制等围绕电池组320和电池电路330整体地形成。电池组件300可以被气密地密封以在使用或消毒期间抑制化学制品和流体进入电池组件。

继续参考图4，电池组320包括一个或多个电池单元322例如锂聚合物电池单元或其它合适的电池单元，并且在一些实施例中包括四个电池单元322a、322b、322c和322d，但是也可以预料更多或更少的电池单元322。电池单元322将DC电压提供给电池电路330，所述电池电路将DC电压转换为AC电压以便跨越变压器42(图7)和52(图8)进行输出，如下面将详述的那样。

现在参考图5和图6，电池充电器400包括用于接收电池组件300的接口帽350的一个或多个充电槽410、以及充电电路420(图8)，当接口帽350被接收在充电槽410之一内时，所述充电电路配置成传输和接收电力、控制信号和/或以另外方式经由充电槽410与电池组件300通信。

现在参考图7和图8，电池电路330包括燃料计和保护电路332、充电-放电控制器334、场效应晶体管(FET)336a-336d、相移键控(PSK)检测器338、振幅调制(AM)检测器340、和初级绕组352。燃料计和保护电路332监测各种电池参数，例如电池组阻抗、电池组温度、电池组电压、电池组电流、平均电流、充电状态、满充电容量等，并且提供各种安全特征，例如过压保护和欠压保护、过流保护、过温度保护和欠温度保护等。燃料计和保护电路332也与充电-放电控制器334通信以控制经由初级绕组352跨变压器42(图7)和52(图8)对电池单元322的充电和放电，并且提供例如关于电池组件300的状态、条件和/或参数的相关燃料计数据以便经由初级绕组352跨变压器42(图7)和52(图8)进行传输。

充电-放电控制器334包括处理器334a和存储器334b例如ROM、RAM或者用于临时或永久存储由控制器334接收的信息的其它合适的存储器。充电-放电控制器334配置成根据需要经由初级绕组352与目标装置例如外科器械100(图1和图2)或充电器400(图5和图6)通信以控制用于对电池组320放电或充电的能量的传输和接收。

初级绕组352电连接到燃料计和保护电路332、充电-放电控制器334、FET 336a-336d、相移键控(PSK)检测器338、振幅调制(AM)检测器340、以及电池单元322。接口帽350包括初级绕组352，所述初级绕组配置为变压器42(图7)的第一绕组40(图7)以在电池组件300和外科器械20(图7)例如电外科器械102(图1)或超声器械202(图2)之间提供感应(例如无线)电接口以便在其间输送或接收电力、数据和/或控制信号。初级绕组352也配置为变压器52(图8)的第一绕组50(图8)以在电池组件300和充电器400(图5和图6)之间提供感应(例如无线)电接口以便在其间输送或接收电力、数据和/或控制信号。

FET 336a-336d配置为全桥拓扑结构(但是也可以预料其它合适的配置)以将来自电池单元322的DC电压转换成AC电压以便跨越变压器42(图7)和52(图8)进行输出以用于对电池单元322进行放电，并且将跨越变压器52(图8)输入的AC电压转换为用于对电池单元322充电的DC电压。例如，FET 336a-336d按照配对336a、336b和336c、336d交替地接通和断开以生成跨越变压器42输出的电力方波。可以根据充电-放电控制器334的处理器334a的时钟周期来接通和断开FET 336a-336d。

现在参考图7，外科器械20(图1)包括配置成接收电池组件300并且具有装置电路24的电池座22(图1)。装置电路24包括次级绕组26，当电池组件300插入电池座22中时，所述次级绕组配置为变压器42的第二绕组44。电池座22配置成接收电池组件300以使得接口帽350的初级绕组352与装置电路24的次级绕组26对准从而形成变压器42。电池座22和/或接口帽350可以包括绝缘屏障以使初级绕组352和次级绕组26绝缘以免直接电接触，即，在其间建立无线电通信。

装置电路24包括多个FET 30a-30d、PSK检测器32、和放电控制器34。放电控制器34类似于充电-放电控制器334地包括处理器34a和存储器34b。次级绕组26电连接到FET 30a-30d、PSK检测器32和放电控制器34，它们相应地电连接到机头负载36。

FET 30a-30d配置为全桥拓扑结构(但是也可以预料其它合适的配置)以将来自变压器42的AC电压输入整流为DC电压以供机头负载36使用。例如，FET 30a-30d按照配对30a、30c和30b、30d交替地接通和断开以将电力方波转换成DC电压。FET 30a-30d可以根据放电控制器34的处理器34a的时钟周期来接通和切断。

机头负载36可以是由手持式外科装置使用的任何负载，包括例如电外科发生器或超声发生器、马达、控制按钮或开关、或其它类似的机头负载36。

如下详述，除了允许电力从电池组件300传输到外科器械20之外，电池组件300的电池电路330还配置成通过对传输的电力方波信号使用相移调制和振幅调制来执行与装置电路24的同时双向通信。也就是说，通过使用这两种不同的通信方法，例如相移调制和振幅调制，可以实现同时双向通信。然而，尽管下面参照一种配置详述示例性实施例，其中通过相移实现从电池电路330到装置电路24的数据传输并且其中从装置电路24到电池电路330的数据传输通过AM调制实现，但是也可以预料该配置被反转，或者提供其它合适的通信方法以便允许同时双向通信。

在从电池组件300到外科器械20的电力传输期间，充电-放电控制器334通过使用如上所述的FET 336a-336d将来自电池单元322的DC电池电压转换成用于跨越变压器42输出的AC电力方波。电力方波可以具有200KHz的频率，但是取决于特定应用，也可以预料其它合适的频率或频率范围。例如，低电力传输应用可以使用更高的频率以减小电路部件(特别是变压器)的尺寸。在另一方面，高电力传输应用可能需要或要求较低的频率以便提高效率和/或减少电池组内和/或机头负载36处的发热。装置电路24的放电控制器34首先经由来自变压器42的输入电力的无源全桥整流而接收电力，并且一旦启动，就使用FET 30a-30d以借助负载36对输入电力进行整流，并且将输入电力转换回到DC电压以便输出到机头负载36，例如外科器械20的发生器。PSK检测器32用于监测来自变压器42的输入电力方波以检测机头负载36和输入电力方波是否不同步。当输入电力方波和机头负载36不同步时，PSK检测器32还促使FET 30a-30d对接收的电力方波的相位进行整流以与机头负载36同步。从电池电路330到装置电路24的数据传输通过电力方波的相移来实现。例如，电池电路330的充电-放电控制器334与燃料计332通信以获得燃料计数据，并且通过相移电力方波而跨越变压器42传输燃料计数据。装置电路24的PSK检测器32逐个周期地监测来自变压器42的输入电力方波以检测相移并且根据相移解码数据以便传递到放电控制器34用于解释。作为示例，如果PSK检测器32检测到与机头负载36同步的输入电力方波，则PSK检测器32将二进制输出“0”输出到放电控制器34，而如果PSK检测器32检测到相对于机头负载36相移的输入电力方波，则PSK检测器32将二进制输出“1”输出到控制器34。也可以预料根据相移解码数据的其它方法，包括例如当没有相移时输出二进制输出“1”，当有相移时输出二进制输出“0”，基于相移的程度输出二进制输出“0”和“1”，其中如果电力方波与输出负载36同步则在电池电路330和装置电路24之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到放电控制器34。为了保证正确地检测到电力方波的相移，在启动跨越变压器42的电力传输时可以同步充电-放电控制器334和放电控制器34的时钟定时。

从装置电路24到电池电路330的数据传输通过跨越变压器42传输的电力方波的AM调制实现。例如，通过以电力方波频率接通和切断同步的FET 30a-30d以调制所得到的电流消耗并且因此调制跨越变压器42从电池电路330输出的电力方波的振幅，可以逐个周期地改变来自机头负载36的输入电力负载要求。通过改变逐个周期的负载要求，来自变压器42的电池电路330侧的输出电力方波的振幅可以由装置电路24控制，并且数据可以从装置电路24传输到电池电路330。AM检测器340根据由装置电路24导致的振幅的变化解码数据以便传递到充电-放电控制器334用于解释。例如，由AM检测器340检测到电力方波的初始或基线振幅导致二进制“0”输出到充电-放电控制器334，而由AM检测器340检测到增加或减小的振幅导致二进制“1”输出到充电-放电控制器334。也可以预料根据振幅解码数据的其它方法，包括例如当振幅处于基线或初始振幅时输出二进制输出“1”，当振幅增加或减小时输出二进制输出“0”，基于振幅调制的程度输出二进制输出“0”和“1”，其中如果电力方波具有基线或初始振幅则在装置电路24和电池电路之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到充电-放电控制器334。

在对机头负载36供电期间，也可以通过负载的电力需求的自然波动来调制电力方波的振幅。为了保证正确地检测到通过电力方波的振幅调制传输的数据，在自然电力负载波动和期望数据调制之间的某种形式的频率区分是必要的。例如，电力方波可以用作数据时钟以在自然负载电力波动和期望数据调制之进行间区分。在电力的传输期间，来自外科装置20的机头负载36的自然负载电力波动通常在频率上比由电力方波的AM调制产生的逐个周期的调制低一个数量级，因此允许进行区分。可以采用各种高通/低通滤波器或跟踪机构(未示出)以在低频负载波动和高频AM数据调制之间充分地区分。

现在参考图8，电池充电器400(图1)的充电电路420包括每个充电舱410内的次级绕组422，当电池组件300插入充电舱410中时所述次级绕组配置为变压器52的第二绕组54。充电舱410配置成接收电池组件300，以使得接口帽350的初级绕组352与电池充电器400的次级绕组422对准以形成变压器52。

充电电路420包括多个FET 430a-430d、PSK检测器432、AM检测器434、充电-放电控制器436、以及充电器电量/负载调节器438。充电-放电控制器436类似于充电-放电控制器334地包括处理器436a和存储器436b。次级绕组422电连接到FET 430a-430d、PSK检测器432、AM检测器434、充电-放电控制器436、以及充电器电量/负载调节器438。充电器电量/负载调节器438相应地电连接到充电器电源440，所述充电器电源相应地连接到电能源例如壁式插座(市电电源)。充电器电源440将DC电压提供给充电电路420。

充电器400和电池电路330协作以通过对传输的电力方波信号使用相移调制和振幅调制而在充电和放电期间实现电池单元322的充电和放电以及连续双向同时通信的性能，这类似于如上关于电池电路330和外科器械20详述的内容。

在充电周期期间，电力从充电器400传输到电池组件300以对电池单元322充电。充电器400接收来自充电器电源440的DC电压，并且充电-放电控制器436以上文关于电池电路300所述的与FET336a-336d类似的方式通过使用FET 430a-430d将来自充电器电源440的DC电压转换成AC电力方波以便跨越变压器52输出。电池电路300的充电-放电控制器334使用FET 336a-336d将输入电力方波整流回到DC电压以便存储在电池单元322中。PSK检测器338用于监测来自变压器52的输入电力方波以检测来自电池单元322的负载和输入电力方波是否不同步。PSK检测器338也对接收的电力方波的相位进行整流以与来自电池单元322的负载同步。

在电池单元322的充电期间从充电器电路到电池电路330的数据传输通过电力方波的相移来实现。替代地，可以使用AM调制来实现该数据传输，其中使用相移来实现从电池电路330到充电器电路420的数据传输。例如，充电器电路420的充电-放电控制器436与充电器电量/负载调节器438通信以获得充电数据，并通过对电力方波进行相移而跨越变压器52输送充电数据。电池电路330的PSK检测器338监测来自变压器52的输入电力方波以检测相移，并根据相移解码数据以便传递到充电-放电控制器334用于解释。作为示例，如果PSK检测器334检测到与电池单元322的负载同步的输入电力方波，则PSK检测器338将二进制输出“0”输出到充电-放电控制器334，而如果PSK检测器338检测到相对于电池单元322的负载相移的输入电力方波，则PSK检测器338将二进制输出“1”输出到充电-放电控制器334。也可以预料根据相移解码数据的其它方法，包括例如当没有相移时输出二进制输出“1”，当有相移时输出二进制输出“0”，基于相移的程度输出二进制输出“0”和“1”，其中如果电力方波与电池单元322的负载同步则在充电器电路420和电池电路330之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到充电-放电控制器334。为了保证正确地检测电力方波的相移，在启动跨越变压器52的电力传输时可以同步充电-放电控制器436和充电-放电控制器334的时钟定时。

在电池单元322的充电期间从电池电路330到充电器电路420的数据传输通过跨越变压器52传输的电力方波的AM调制来实现，但是如上所述，也可以预料其它配置。例如通过以电力方波频率接通和切断同步的FET 336a-336d以调节跨越变压器52从充电器电路420输出的电力方波的所需振幅，可以改变来自电池单元322的输入电力负载要求。通过改变负载要求，来自变压器52的充电器电路420侧的输出电力方波的振幅可以由电池电路330控制，并且数据可以从电池电路330输送到充电器电路420。AM检测器434根据由电池电路330导致的振幅变化解码数据以便传递到充电-放电控制器436用于解释。例如，由AM检测器434检测到电力方波的初始或基线振幅导致二进制“0”输出到充电-放电控制器436，而由AM检测器434检测到增加或减小的振幅导致二进制“1”输出到充电-放电控制器436。也可以预料根据振幅解码数据的其它方法，包括例如当振幅处于基线或初始振幅时输出二进制输出“1”，当振幅增加或减小时输出二进制输出“0”，基于振幅调制的程度输出二进制输出“0”和“1”，其中如果电力方波具有基线或初始振幅则在电池电路330和充电器电路420之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到充电-放电控制器436。

在放电周期期间，电力从电池组件300传输到充电器400以对电池单元322进行放电。电池电路330接收来自电池单元322的DC电压，并且充电-放电控制器334如上面针对跨越变压器42输出所述通过使用FET 336a-336d将来自电池单元322的DC电压转换成AC电力方波以便跨越变压器52输出。充电器电路420的充电-放电控制器436使用FET 430a-430d将输入电力方波整流回到DC电压以便通过充电器电量/负载调节器438和充电器电源440放电。PSK检测器432用于监测来自变压器52的输入电力方波以检测来自充电器电量/负载调节器438的负载和输入电力方波是否不同步。PSK检测器432也对接收的电力方波的相位进行整流以与来自充电器电量/负载调节器438的负载同步。

在电池单元322的放电期间从电池电路330到充电器电路420的数据传输通过电力方波的相移来实现。替代地，可以使用AM调制来实现该数据传输，其中使用相移来实现将数据从充电器电路420传输到电池电路330。例如，电池电路330的充电-放电控制器334与燃料计332通信以获得燃料计数据，并且通过对电力方波进行相移来跨越变压器52输送燃料计数据。充电器电路420的PSK检测器432监测来自变压器52的输入电力方波以检测相移，并且根据相移解码数据以便传递到充电-放电控制器436用于解释。作为示例，如果PSK检测器432检测到与充电器电量/负载调节器438的负载同步的输入电力方波，则PSK检测器432将二进制输出“0”输出到充电-放电控制器436，而如果PSK检测器432检测到相对于充电器电量/负载调节器438的负载相移的输入电力方波，则PSK检测器432将二进制输出“1”输出到充电-放电控制器436。也可以预料根据相移解码数据的其它方法，包括例如当没有相移时输出二进制输出“1”，当有相移时输出二进制输出“0”，基于相移的程度输出“0”和“1”，其中如果电力方波与充电器电量/负载调节器438的负载同步则在电池电路330和充电器电路420之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到充电-放电控制器436。为了保证正确地检测到电力方波的相移，在启动跨越变压器52的电力传输时可以同步充电-放电控制器334和充电-放电控制器436的时钟定时。

在电池单元322的放电期间从充电器电路420到电池电路330的数据传输通过跨越变压器52传输的电力方波的AM调制来实现，但是如上所述，也可以预料其它配置。例如，通过以电力方波频率接通和切断同步的FET 430a-430d以调节跨越变压器52从电池电路330输出的电力方波的所需振幅，可以改变来自充电器电量/负载调节器438的负载的输入电力负载要求。通过改变负载要求，来自变压器52的电池电路330侧的输出电力方波的振幅可以由充电器电路420控制，并且数据可以从充电器电路420传输到电池电路330。AM检测器340根据由充电器电路420导致的振幅变化解码数据以便传递到充电-放电控制器334用于解释。例如，由AM检测器340检测到电力方波的初始或基线振幅导致二进制“0”输出到充电-放电控制器334，而由AM检测器340检测到增加或减小的振幅导致二进制“1”输出到充电-放电控制器334。也可以预料到根据振幅解码数据的其它方法，包括例如当振幅处于基线或初始振幅时输出二进制输出“1”，当振幅增加或减小时输出二进制输出“0”，基于振幅调制的程度输出二进制输出“0”和“1”，其中如果电力方波具有基线或初始振幅则在充电器电路420和电池电路330之间没有数据传输，或者将提取的数据的其它值或指示符输出到充电-放电控制器334。

电池组件300包括两个休止状态和两个活动状态。电池组件300初始配置成在掉电状态(也称为运输模式)中运输。在运输模式中，电池组件300休眠，燃料计332关闭并且没有电力提供给充电-放电控制器334。仅通过将电池组件300放置在充电器400中即可从运输模式激活电池组件300。

一旦电池组件300第一次放置在充电器400中，从充电器到电池组件300的电力供应就将电池组件300从运输模式“唤醒”，并且因此电池组件300进入充电模式。在充电模式中，电池组件300激活并且与充电器400通信以从充电器400接受电力，如上所述。当充电完成或者从充电器400去除电池组件300时(在一些实施例中，在延迟时段期满之后)，电池组件300进入睡眠模式。随后将电池组件300放置在充电器400中即可将电池组件300从睡眠模式唤醒，并且取决于期望的功能而将电池组件300置于充电模式或放电模式。

在睡眠模式中，电池组件300休眠，燃料计332周期性地激活以检查电池组件300的状态。与使用电接触来完成用于确定何时唤醒的电路的常规电池组件不同，使用变压器进行电力传输需要初级绕组352的周期性测试以确定负载是否存在。为此，燃料计332唤醒充电-放电控制器334并且请求充电-放电控制器334检查外部负载是否存在。充电-放电控制器334测试初级绕组352以寻找合适的外部负载，例如机头负载36或充电器电量/负载调节器438的负载。如果跨越变压器42或52存在负载，则电池组件300进入放电模式。在放电模式期间，电池组件300激活并且将电力传输到机头负载36或充电器电量/负载调节器438的负载。也可以预料用于与电池组件300一起使用的其它合适的负载。如果跨越变压器52不存在负载，则电池组件300可以替代地进入充电模式，如上所述。

现在将参考图9、图10和图11以描述根据本文中的另一示例性实施例的示例性外科系统900以及包括在其中的电力和数据接口组件930。特别地，根据本文中的示例性实施例，图9示出外科系统900并且图10和图11示出外科系统900的电力和数据接口组件930。应当理解，图9至图11所示的部件的特定布置作为示例被提供，但是根据本公开可以实现其它布置。例如，系统900的一个或多个部件可以并入到系统900的一个或多个其它部件(例如，两个部件，例如电源910，第一控制器，电力和数据接口组件930，和第二控制器(下文描述))中，可以并入到发生器组件中。

如图9所示，外科系统900包括电源910、第一控制器920、电力和数据接口组件930、第二控制器940、以及外科器械950。一般而言，并且如下面进一步详述，系统900配置成便于将来自电源910的电力(其在本文中也被称为能量)传递到外科器械950(以及其它部件，例如，第一控制器920的本地电力电路，电力和数据接口组件930，和/或第二控制器940)，并且便于跨越由电力和数据接口组件930实现的电流隔离边界(例如，在第一控制器920、第二控制器940、和/或外科器械950之间)进行数据的双向通信以允许电力的传输，同时使患者与可能在具有通过一个或多个物理导体与其耦合的电源910的系统900的某些部分上存在的潜在危险的电压和/或电流水平电流地隔离。

特别地，第一控制器920包括第一处理器922以及与其耦合的第一存储器924。第一处理器922和第一存储器924一起配置成实现与外科装置950的操作相关的一个或多个算法，例如生成将包含到由电源910为其提供的电力信号中的数据(在本文中称为“第一数据”)以传送到第二控制器940和/或外科器械950。例如，电力信号可以通过路径960、第一控制器940、路径962、电力和数据接口组件930、路径965、第二控制器940以及路径967从电源910输送到外科器械950。从电源910输送到外科器械950的电力可以用于导致对手术部位的一种或多种临床效应，如上所述。第一数据可以通过路径961、电力和数据接口组件930以及路径964从第一控制器920输送到第二控制器940。第一数据可以是任何类型的数据，例如作为示例但非限制性地，传送到外科器械950以控制其操作的数据、反馈数据、温度数据、装置识别数据、装置校准数据、装置使用数据、阻抗数据、力数据、定向数据、和/或任何其它类型的数据。

尽管图9将各种路径示出为不同路径，但是在本文的各种实施例中，图9所示的路径中的两个或更多个可以实现为一个物理路径，其配置成通过利用一种或多种复用和/或调制技术同时和/或在不同时间运载多个数据信号和/或电力信号。例如，路径961和路径962可以实现为运载电力和第一数据两者(例如，通过调制电力信号以包括数据)的一个物理路径。类似地，路径964和路径965可以实现为运载电力和第一数据两者的一个物理路径。

第二控制器940包括第二处理器942以及与其耦合的第二存储器944。第二处理器942和第二存储器944一起配置成实现与外科装置950的操作相关的一个或多个算法，例如通过路径968从外科装置950获得数据(在本文中称为“第二数据”)，并且通过路径966、电力和数据接口组件930以及路径963将第二数据输送到第一控制器920。第二数据可以是任何类型的数据，例如作为示例但非限制性地，与外科器械950相关的反馈数据(传感器数据，例如来自包括在外科器械950中的传感器952，其可以是温度传感器，返回垫阻抗传感器等)。

外科器械950可以是电外科器械，其被配置成将由电源910提供的能量(例如，射频(RF)能量或电磁波谱上的任何其它部分的能量)传递到患者的手术部位从而例如导致临床效应，例如切割组织、凝固组织、密封组织等。替代地，外科器械950可以是超声外科器械，其配置成基于由电源910提供的能量以一个或多个超声频率振动从而导致在患者的手术部位的临床效应。一般而言，电源910可以是基于电池的电源、基于发生器的电源、和/或适于将能量传递到外科器械950和/或系统900的其它部件的任何其它电源。在一个示例性实施例中，电源910可以是基于电池的电源，并且外科器械950可以是电池供电装置，例如外科器械20(图1)、外科器械102(图2A)、和/或外科器械202(图2B)。在另一示例性实施例中，电源910可以是配置成将能量提供给外科器械950的基于发生器的电源。可以领会不同的考虑能够应用于每个特定类型的外科装置。然而，本公开的特征和方面同样适用于任何合适的电力外科装置并且保持大致一致。

已描述示例性外科系统900，现在将参考图10，其示出外科系统900的电力和数据接口组件930的附加方面。电力和数据接口组件930包括具有初级侧1012和次级侧1014的隔离电路1010、第一调制器1002、第一解调器1006、第二调制器1008、以及第二解调器1004。第一调制器1002和第二解调器1004耦合到隔离电路1010的初级侧1012，并且第一解调器1006和第二调制器1008耦合到隔离电路1010的次级侧1014。

第一调制器1002通过路径962接收来自电源910的电力信号。第一调制器1002配置成根据第一类型的调制基于第一数据(例如，如上所述)调制电力信号，并且通过路径1020、隔离电路1010和1022将经调制的电力信号传送到第一解调器1006。第一解调器1006配置成根据第一类型的调制解调经调制的电力信号以获得第一数据，并且通过路径964将第一数据传送到第二控制器940(和/或其第二处理器942)。

第二调制器1008配置成根据第二类型的调制基于第二数据调制第二信号(例如，载波信号)，并且通过路径1023、隔离电路1010和路径1021将经调制的第二信号传送到第二解调器1004。第二解调器1004配置成根据第二类型的调制解调经调制的第二信号以获得第二数据，并且通过路径1014、隔离电路1010和路径1021将第二数据传送到第一控制器920(和/或其第一处理器922)。

图11示出电力和数据接口组件930的示例性实施例的附加方面。特别地，在图11中示出第一解调器1006、第二调制器1008、第二解调器1004和隔离电路1010的示例性实施例，但是在其它实施例中，可以采用其它电路和/或拓扑结构作为组件930的部件中的一个或另一个的替代(例如，第一解调器1006、第二调制器1008、第二解调器1004、和/或隔离电路1010)。另外，图11的电力和数据接口组件930包括低通滤波器1120，其对经由路径1020从第一调制器1002接收的经调制的电力和第一数据信号进行滤波。图11所示的第一解调器1006的示例性实施例包括相位检测电路，其后是配置成用以方波化解调信号的比较器电路U10。图11所示的第二解调器1004的示例性实施例包括二极管实现的峰值检测和低通滤波，其后是配置成用以方波化解调信号的比较器电路U1。

隔离电路1010包括具有初级绕组L1和次级绕组L10的变压器1102。在一些示例性实施例中，变压器可以是空气芯变压器，例如射频(RF)空气芯变压器。在一些示例性实施例中，变压器1102和/或组件930的其它部件可以实现为例如包括在发生器组件内的子卡。该配置可以产生相对低的初级至次级电容、能够通过增大的初级至次级绝缘间隔提供的高压隔离、小的物理尺寸、以及有效的数据和电力耦合。此外，变压器1102的次级、隔离侧的电路可以由相对低值的电力(例如仅约5瓦或6瓦)供电。传递到次级绕组L10的电力可以被整流并且存储在电容器C10或另一存储元件上，并且存储的电压可以由齐纳二极管D13、电压调节集成电路(IC)或另一电压调节器来调节。

变压器1102限定上述的隔离边界，原因是在隔离边界的第一侧(例如电力侧)的电路所耦合的初级绕组L1和隔离边界的第二侧(例如患者侧或隔离侧)的电路所耦合的次级绕组L10之间提供电流隔离。变压器1102配置成在隔离边界的第一侧和隔离边界的第二侧之间提供电流隔离，以使得在第一侧和第二侧之间不提供直接传导路径，而且还能够通过电容、感应电磁波和/或另外的合适方式跨越隔离边界交换能量和/或数据。以该方式，可以由电源910通过变压器1102将电力和/或能量提供给外科器械950，同时保持患者和电源910之间的电流隔离。

当采用RF空气芯变压器作为变压器1102时，在处于或低于变压器1102的谐振频率(和/或其初级绕组L1和次级绕组L10的谐振频率)的频率下通过交流(AC)信号进行的电力传输的效率可以大于在那些谐振频率之上通过AC信号进行的电力传输的效率。电力传输效率在变压器1102的谐振频率处达到最大值。可以通过将已知的固定电容加入到初级绕组和次级绕组两者而获得改进。在一个示例性实施例中，隔离电路1010也包括调谐电路，所述调谐电路包括电容器C1、C2和/或C10，所述电容器配置成将初级绕组L1(在电容器C1和/或C2的情况下)或次级绕组L10(在电容器C10的情况下)调谐到一个或多个相应的谐振频率，这可以降低和/或稳定变压器1102的谐振频率(和/或其初级绕组L1和次级绕组L10的谐振频率)。在一个示例性实施例中，一个或多个谐振频率在200千赫兹(kHz)至1千兆赫兹(GHz)的范围内，较高的谐振频率能够实现比较低的谐振频率更大的数据传输带宽。增加的电容C1、C2和/或C10也可以增加在变压器1102的两个半部中流动的循环电流，这可以进一步改善能量传输。此外，加入的电容C1、C2和/或C10也可以用于设定和稳定所得到的调谐隔离电路1010的品质因数(Q)。通过稳定和/或控制隔离电路1010的Q，可以实现更平滑的RF振幅和相位，这样对次级负载变化较不敏感。这可以便于跨越隔离边界的数据传输的稳定调制。在一个示例中，如图11所示，齐纳二极管D13可以配置成通过吸收下游电路不需要的任何电流来进一步稳定由变压器1102的次级绕组L10承接的负载。在其它的示例性实施例中，可以采用其它的方法来稳定隔离电路1010的Q。

具有大绕组间间隔的空气芯变压器1102的磁耦合系数可以显著地小于一。较低的耦合系数可用于提供与实际物理匝数比不匹配的初级与次级电压和电流比。可以通过将初级绕组L1和次级绕组L10调谐到略微不同的谐振频率来增加或减小次级电压和/或次级电流。在一个示例中，电容器C1和/或C2配置成将初级绕组L1调谐到第一谐振频率，并且电容器C10配置成将次级绕组L10调谐到第二谐振频率，第一谐振频率不同于第二谐振频率。可以采用这样的调谐来修改初级到次级的数据和电力传输特性以获得特定的期望结果。

参考图9至图11，第一处理器922可以配置成通过路径961、第一调制器1002、路径1020、变压器1102、路径1022、第一解调器和路径964将(上述的)第一数据传送到第二处理器942。类似地，第二处理器942可以配置成通过路径966、第二调制器1008、路径1023、变压器1102、路径1021、第二解调器1004和路径963将(上述的)第二数据传送到第一处理器922。上面进一步详述的第一数据可以由第一处理器922生成，并且可以包括用于控制外科器械的控制信息。上面进一步详述的第二数据可以由第二处理器942基于通过路径968从传感器952接收的传感器信号生成。在本文的一些示例性实施例中，传感器952可以包括配置成检测外科器械950的手动开关的闭合的手动开关闭合检测传感器、配置成检测与返回电极相关联的阻抗的返回电极监测传感器(例如用于外科器械950是单极电外科器械的实施例)、温度传感器、机械力传感器、和/或任何其它类型的传感器。

如上面在图9至图11的上下文中所述，第一数据和第二数据分别根据第一类型的调制和第二类型的调制进行调制，并且第一类型的调制和第二类型的调制配置成便于通过变压器1102进行第一数据和第二数据的双向通信(其可以是同时的或者可以不是同时的)。在一个示例性实施例中，第一类型的调制是相移键控(PSK)调制，并且第二类型的调制是振幅调制(AM)，但是在各种其它实施例中可以采用其它类型的调制。现在将参考图12、图13、图14和图15进行说明，它们根据本文中的示例性实施例示出了第一类型和第二类型的调制的各个方面。

图12根据本文中的示例性实施例示出了可以如何采用相移键控(PSK)调制和解调的一个示例。在该示例中，第一调制器1002采用PSK调制以通过将载波信号(例如，3兆赫兹(MHz)载波信号)移位以表示数字值(例如，一和零)而将第一数据从初级绕组L1传输到次级绕组L10。这可以例如通过基于第一数据的值反转(在一的情况下)或不反转(在零的情况下)耦合到来自路径960的输入电力信号的数字信号来实现。然后可以在隔离屏障的患者侧(例如，通过第一解调器1006)检测相位反转以使得可以重建第一数据。相位调制(不一定按比例)在图12中示出，其中波形1250表示输入到第一调制器1002的第一数据值，并且3MHz载波信号(在图12中未独立示出)基于此而被相移。波形1210表示包括提供给初级绕组L1的第一数据的相移载波3MHz载波信号。波形1230表示所得到的相移信号，原因是它可能出现在次级绕组L10处。波形1270表示由第一解调器1006获得并且通过路径964转发的经解调的第一数据信号。

为了示出PSK调制中的载波相位的反转，根据本文中的示例性实施例，图13示出图12所示的波形1210和1250的一部分的放大视图。特别地，波形1310和1330分别表示波形1210和1250的放大部分。相对于在波形1330的高电压部分(例如，一)期间的波形1310的相位，在波形1330的低电压部分(例如，零)期间的波形1310的相位有所偏移。

图14根据本文中的示例性实施例示出了可以如何采用振幅调制(AM)和解调。在该示例中，第二调制器1008采用AM调制以通过改变载波信号(例如，3MHz载波信号)的振幅以表示数字值(例如，一和零)而将第二数据从次级绕组L10传输到初级绕组L1。这可以通过使用场效应晶体管(FET)M2将由二极管D11和D12提供的串行电压降切换到为次级电源电容器(例如，电容器C10、C11和/或C12)和电压调节器(例如，二极管D13)馈电的电流路径之中或之外而实现。驱动FET M2的驱动信号(例如，经由路径966传送)的信号极性可以取决于数据传输密度被反转以提供更有效的电力传输。在图14中示出了这样的振幅调制(不一定按比例)的一个示例，其中波形1450表示调制FET M2的驱动信号，波形1430表示提供给次级绕组L10的所得到的次级调制信号(包括第二数据)，波形1410表示在变压器1102的初级绕组L1处检测到的调制信号，波形1470表示由第二解调器1004获得且通过路径963转发的经解调的第二数据。

由于PSK和AM调制和检测是正交信令方案，因此它们可以用于双向地和同时地传输数据。图15根据本文的示例性实施例示出了使用PSK和AM调制的双向数据传输的各种模式。在固有电噪声环境(例如，电外科学)中，AM噪声可能在AM调制期间不期望地加入到PSK解调，并且PSK噪声可能在PSK调制期间不期望地加入到AM解调。由于AM和PSK噪声引起的这样的干扰和/或串扰可以通过在相应独立的时间片中在每个方向上传输数据来减轻和/或避免(以使得在任何给定时间，AM和PSK数据通信中只有一个正在执行)。为了说明这一点，图15示出三种独立的通信模式。在波形的部分1570所示的第一模式中，仅AM调制和解调正在执行(例如，将第二数据从隔离电路1010的次级侧传送到初级侧)。在波形的部分1590所示的第二模式中，仅PSK调制和解调正在执行(例如，将第一数据从隔离电路1010的初级侧传送到次级侧)。在波形的部分1580所示的第三模式中，AM调制和解调以及PSK调制和解调两者正在同时执行。

根据本公开可以领会到，提供了一种用于在能量源和外科器械之间跨过隔离边界在两个方向上进行电力和数据的有效和高效传输的改进系统。该系统提供可靠且成本效益高的电力和数据接口，其可以使用相对小的占用面积来实现，并且可以有助于可重复实现的装置性能，高效且稳定的能量传输，从患者隔离到接地的相对低的寄生电容，以及使用相对较高的数据速率跨越患者隔离边界进行的可靠的数据双向传输。

本文中公开的实施例是本公开的示例并且能够以各种形式实施。例如，尽管本文中的某些实施例被描述为独立实施例，但是本文中的每个实施例可以与本文中的一个或多个其它实施例组合。本文中公开的具体结构和功能细节不应当被解释为限制性的，而是作为权利要求的基础并且作为教导本领域技术人员以实际上任何适当的详细结构按不同方式使用本公开的代表性基础。在附图的描述中相同的附图标记始终可以指代相似或相同的元件。

短语“在一实施例中”、“在实施例中”、“在一些实施例中”或“在其它实施例中”可以均指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。“A或B”形式的短语表示“(A)，(B)，或(A和B)”。形式“A、B或C中的至少一个”的形式的短语表示“(A)；(B)；(C)；(A和B)；(A和C)；(B和C)；或(A、B和C)”。术语“临床医生”可以是指执行医疗程序的临床医生或任何医疗专业人员例如医生、护士、技师、医疗辅助人员等。

本文中所述的系统也可以利用一个或多个控制器来接收各种信息并且变换接收的信息以生成输出。控制器可以包括能够执行存储在存储器中的一系列指令的任何类型的计算设备、计算电路或任何类型的处理器或处理电路。控制器可以包括多个处理器和/或多核中央处理单元(CPU)并且可以包括任何类型的处理器，例如微处理器、数字信号处理器、微控制器、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。控制器也可以包括存储器以存储数据和/或指令，当由一个或多个处理器执行时所述数据和/或指令促使一个或多个处理器执行一个或多个方法和/或算法。

本文中所述的任何方法、程序、算法或代码可以被转换为或表达为编程语言或计算机程序。本文中所使用的术语“编程语言”和“计算机程序”均包括用于明确对计算机的指令的任何语言，并且包括(但不限于)以下语言及其衍生形式：汇编，Basic，批处理文件，BCPL，C，C+，C++，Delphi，Fortran，Java，JavaScript，机器码，操作系统命令语言，Pascal，Perl，PL1，脚本语言，Visual Basic，本身指定程序的元语言，以及所有的第一代、第二代、第三代、第四代、第五代或其它代的计算机语言。也包括数据库和其它数据模式，以及任何其它元语言。在被解释、被编译或者使用编译和解释两种途径的语言之间不进行区分。在程序的编译版本和开源版本之间不进行区分。因此，对编程语言可以在一个以上的状态(诸如开源、编译、对象或链接)下存在的程序的引用是对任何和所有这样的状态的引用。对程序的引用可以涵盖实际指令和/或那些指令的意图。

本文中所述的任何方法、程序、算法或代码可以包含在一个或多个机器可读取介质或存储器上。术语“存储器”可以包括以由诸如处理器、计算机或数字处理设备这样的机器可读取的形式提供(例如存储和/或传输)信息的机构。例如，存储器可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备、或者任何其它易失性存储器或非易失性存储器形式的存储设备。包含在其上的代码或指令可以由载波信号、红外信号、数字信号和其它类似信号表示。

应当理解前面的描述仅仅是本公开的举例说明。在不脱离本公开的情况下本领域技术人员可以设计出各种修改和变型。因此，本公开旨在涵盖所有这样的修改、变型和变化。参考附图描述的实施例仅仅给出用于揭示本公开的特定示例。与上文和/或所附的权利要求中所述的内容并无实质不同的其它元件、步骤、方法和技术也都应落在本公开的范围内。

尽管已在附图中示出本公开的若干实施例，但是并不旨在将本公开限制于此，原因是本公开旨在在范围上与本领域所允许的范围一样宽并且说明书也应类似地解读。所以，以上描述不应当被解释为限制性的，而仅仅是特定实施例的举例说明。本领域技术人员应当能够在所附的权利要求的范围和精神内想到其它的变型。