JP2011505194A - 有効長さを増加させた折り畳み超音波エンドエフェクタ - Google Patents

Abstract

超音波手術器具と共に使用するためのエンドエフェクタ。本体は、長手方向軸線に沿って延びる。本体は、近位端及び遠位端を含む。本体の近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結するように構成される。折り畳み要素は、ノードと波腹との間の所定の領域で、本体の遠位端に連結される第１の末端部を含む。折り畳み要素は、本体の遠位端から近位端へ長手方向軸線に沿って延びる。折り畳み要素は、第２の自由音響端を備える。本体の遠位部及び折り畳み要素は、平行音響経路を画定する。

Description

開示の内容

〔背景〕
中空コア及び中実コア要素の両方を含む超音波器具は、多くの病状に対する安全で有効な治療のために使用される。超音波器具及び特に接触超音波要素を備える超音波器具は有利であるが、それはこれらが超音波周波数で外科用エンドエフェクタに伝送される機械的振動の形態でエネルギーを使用して組織を切断する及び／又は凝固させるのに使用され得るからである。接触超音波要素を利用する超音波器具は特に有利であるが、それは、超音波変換器から伝送構成要素又は導波路を介して外科用エンドエフェクタに伝送され得る超音波エネルギーの量のためである。このような器具は、内視鏡若しくは腹腔鏡外科手術などの、開放又は低侵襲外科手術に使用することができ、エンドエフェクタはトロカールを通って手術部位に到達する。

このような器具の単一若しくは複数の要素のエンドエフェクタを超音波周波数で作動又は励振することにより、近接組織内に局所的な熱を発生し、切断及び凝固の両方を促進する伝送構成要素に対して、長手方向、横断方向、又はねじれ方向の振動運動が引き起こされる。超音波器具の性質のため、特定の超音波作動エンドエフェクタは、多数の機能を実行するように設計され得る。超音波振動は、好適なエンドエフェクタを使用して好適なエネルギーレベルで有機組織に伝送される場合、組織を切断、解剖、分離、引き上げ、横切、持ち上げ、凝固、若しくは焼灼するため、又はクランプアセンブリの補助を伴っても伴わなくても、骨から筋組織を分離若しくは掻爬するために、使用することができる。

超音波振動は、例えば、変換器を電気的に励磁することによって、外科用エンドエフェクタ内で誘導される。変換器は、器具のハンドピース内に位置する１つ以上の圧電又は磁気歪要素で構築することができる。変換器セクションにより生じた振動は、変換器セクションから外科用エンドエフェクタまで延びる導波路などの超音波伝送構成要素を介して、外科用エンドエフェクタに伝送される。導波路及びエンドエフェクタは、最も好ましくは、変換器と同一周波数で共振するように設計される。したがって、エンドエフェクタが変換器に取り付けられるときには、全体的なシステム振動数は、変換器自体と同じ振動数である。

エンドエフェクタの先端における長手方向超音波振動のゼロからピークまでの振幅ｄは、共振周波数では次に与えられるように単一シヌソイドとして挙動する。
ｄ＝Ａ（ｘ）ｓｉｎ（ωｔ） （１）
式中、
ω＝周期的振動数ｆの２π倍に等しい角振動数、
Ａ（ｘ）＝ブレードに沿った位置ｘの関数としてのゼロからピークまでの振幅である。

縦方向の振動幅（excursion）は、ピーク間（ｐ−ｔ−ｐ）振幅として定義され、正弦波の振幅のちょうど２倍又は２Ａである。Ａ（ｘ）は、定常波パターンに伴って変化し、変位曲線と称される。変位のノードでは、Ａ（ｘ）＝ゼロであり、超音波振動幅はない。波腹では、Ａ（ｘ）は、極大値又は極小値のいずれかの、局所的極値である（極小値は、負の極大値を指す）。

音響アセンブリは、圧電又は磁気歪アクチュエータによって生み出される振動の振幅を増幅、減衰、又は伝送するように、幾何学的に形成された音響ホーンを備えることができる。従来のホーンは、一般に２つの区別可能な断面積を有し、通常それらの間は先細部であり、より大きな面積、又は入力部が、作動積み重ね体に面している。従来のホーンは、入力部と出力部との間を直接遷移するように構成される。増幅用音響ホーン（例えば、フォアベル）は、変換器に直接連結するように適合される、より大きな直径の末端部（例えば、入力部）と、エンドエフェクタに連結するように適合される先端のより小さな直径の末端部（例えば、出力部）とを備える、先細の中実体として構成される。ホーンの先細の断面積が、変換器によって発生する限定された変位を増幅する。一般に、音響周波数から超音波周波数へと動作する振動アクチュエータは、３つの主要な構成要素を含む。これらの構成要素は、ホーン、圧電又は磁気歪要素の積み重ね体（例えば、変換器、アクチュエータ積み重ね体）、及び裏当て材（例えば、エンドベル）を含む。圧電要素の積み重ね体は、裏当て材をホーンに接合するストレスボルトによって、圧縮状態に保持される。面積の変化を使用して、積み重ね体によって誘導される、限定された変位を増幅する。

中実コア超音波器具は、単一要素のエンドエフェクタ装置及び複数要素のエンドエフェクタ装置に分類され得る。単一要素のエンドエフェクタ装置は、ブレード、外科用メス、フック、又はボール凝固装置等の器具を含む。複数要素のエンドエフェクタは、単一要素のエンドエフェクタに対して組織を押し付ける又はクランプする機構と併せて、単一要素のエンドエフェクタを含む。複数要素のエンドエフェクタは、クランプメス、クランプ凝固装置、又は一般にクランプ凝固装置と称される単一要素のエンドエフェクタを備えるクランプアセンブリの任意の組み合わせを含む。複数要素エンドエフェクタは、超音波エネルギーを効果的に組織に結合するためにかなりの圧力が必要とされ得る時に採用され得る。そのようなエンドエフェクタは、組織に圧縮力又は付勢力を印加して、組織、特に緩んだ、支えられていない組織のより迅速な切断及び凝固を促進する。

振動増幅器の様々な設計例、例えば音響ホーンは、「Ｎｏｖｅｌ Ｈｏｒｎ Ｄｅｓｉｇｎｓ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ／Ｓｏｎｉｃ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｗｅｌｄｉｎｇ，Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ，Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｓｍａｒｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．４７０１，Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．３４，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ，Ｍａｒｃｈ ２００２で論じられている。ホーン設計の更なる例は、米国特許出願公開第ＵＳ２００４００４７４８５Ａ１号、発明の名称「Ｆｏｌｄｅｄ Ｈｏｒｎｓ ｆｏｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ａｃｔｕａｔｏｒ」で論じられている。最初の参考文献は、超音波変換器又はアクチュエータに接続される折り畳みホーンについて論じており、もう一方の末端部は、ワークピース（例えば、ブレードに連結される、超音波ブレード又は超音波伝送構成要素若しくは導波路）と接触する。しかし、この参考文献に記載される折り畳みホーンの「遠位端」は、ワークピースとは接触しない。

しかしながら、ターゲット組織と接触した状態のままでエンドエフェクタ全体の長さを縮めるために、１つ以上の折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの必要性が存在する。また、移動可能な折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの必要性も存在する。また、ノードにも波腹にも位置せず、中間変位振幅で動作する、遠位端に位置する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの必要性も存在する。

〔概要〕
一実施形態では、超音波手術器具と共に使用するためのエンドエフェクタは、長手方向軸線に沿って延びる本体を備える。本体は、近位端及び遠位端を含む。本体の近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結するように構成される。折り畳み要素は、ノードと波腹との間の所定の領域で、本体の遠位端に連結される第１の末端部を備える。折り畳み要素は、本体の遠位端から近位端へ長手方向軸線に沿って延びる。折り畳み要素は、第２の自由音響端を備える。本体の遠位部及び折り畳み要素は、平行音響経路を画定する。

様々な実施形態の新規特徴は、特許請求の範囲で詳細に示される。ただし、構成及び操作方法の両方に関する様々な実施形態は、それらの利点とともに、以下の説明を以下の添付図面と併せて参照すれば最もよく理解することができる。
単一要素のエンドエフェクタを備える超音波システムの一実施形態を示す図。 複数要素のエンドエフェクタを備える超音波システムの、一実施形態を示す図。 複数要素のエンドエフェクタを備える超音波システムの、一実施形態を示す図。 複数要素のエンドエフェクタを備える超音波システムの、一実施形態を示す図。 複数要素のエンドエフェクタを備える超音波システムの、一実施形態を示す図。 超音波器具用接続ユニオン／ジョイントの一実施形態を示す図。 中空管状エンドエフェクタの一実施形態の概略図。 図４に示されるエンドエフェクタの長手方向の断面図。 線４Ｂ−４Ｂに沿った、図４に示されるエンドエフェクタの断面図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの、一実施形態の概略図。 図５に示されるエンドエフェクタの長手方向の断面図。 線５Ｂ−５Ｂに沿った、図５に示されるエンドエフェクタの断面図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの、一実施形態の概略図。 図６に示されるエンドエフェクタの長手方向の断面図。 線６Ｂ−６Ｂに沿った、図６に示されるエンドエフェクタの断面図。 図４、４Ａ、及び４Ｂに示されるエンドエフェクタに特徴的な、超音波変位曲線のグラフ。 図５、５Ａ、５Ｂ、及び図６、６Ａ、６Ｂに示されるエンドエフェクタに特徴的な、超音波変位曲線のグラフ。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のエンドエフェクタの一実施形態の概略図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のエンドエフェクタの一実施形態の概略図。 延長可能な管状エンドエフェクタの一実施形態の、長手方向の断面図。 回転可能なエンドエフェクタの一実施形態の概略図。 直線状の細長いエンドエフェクタの概略図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエフェクタの、一実施形態の概略図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの、一実施形態の概略図。 図１３に示される直線状の細長いエンドエフェクタに特徴的な、超音波変位曲線のグラフ。 図１４に示される、平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの一実施形態に特徴的な、超音波変位曲線のグラフ。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備えるエンドエフェクタの、一実施形態の概略図。 線１８Ａ−１８Ａに沿った、図１８に示されるエンドエフェクタの断面図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、図１８及び１８Ａに示されるエンドエフェクタの一実施形態に特徴的な、超音波変位曲線のグラフ。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、スロット付きエンドエフェクタの一実施形態を示す図。 線２０Ａ−２０Ａに沿った、図２０に示されるスロット付きエンドエフェクタの断面図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のスロット付きエンドエフェクタの一実施形態を示す図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のスロット付きエンドエフェクタの一実施形態を示す図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のスロット付きエンドエフェクタの一実施形態を示す図。 平行音響経路を画定する折り畳み要素を備える、複数要素のスロット付きエンドエフェクタの一実施形態を示す図。

〔説明〕
様々な実施形態について詳細に説明する前に、実施形態は、その適用又は用途において、添付図面及び説明の文脈において例示される部品の構造及び配列の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な諸実施形態は、他の実施形態、変形形態、及び修正形態に実装されるか、又は組み込まれてもよく、様々な方法で実践又は実施されてよい。例えば、以下に開示される外科用器具及びエンドエフェクタの構成は、単に例示的なものであり、それらの範囲又は用途を限定することを意図しない。更に、特に指示がない限り、本明細書で用いる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な諸実施形態を説明する目的で選択されたものであって、この文脈に限定されない。

様々な実施形態は、一般に、外科用器具内で使用するための超音波外科用エンドエフェクタに関し、より具体的には、例えば、骨及び組織の除去、吸引、及び凝固の改善を含む、持ち上げ、切断、及び／又は凝固特徴を改善させた、超音波外科用エンドエフェクタに関する。エンドエフェクタは、直線状、曲線状、中空、又は中実であってよく、開腹又は腹腔鏡外科手術のいずれかに有用であり得る。本明細書に記載される様々な実施形態によるエンドエフェクタは、軟組織を切断及び凝固し、組織を同時に切断しながら、出血を制御することが望ましい手術において、特に有用であり得る。様々な実施形態によるエンドエフェクタは、外科的脊椎手技、特に骨から筋肉を取り外すための背面からのアクセスを支援するのに有用であり得る。本明細書に記載される様々な実施形態によるエンドエフェクタは、組織を切断又は筋肉を骨から分離するための、ユーザーによって必要とされる力の量を低減することができ、様々な実施形態において、組織を同時に止血的に密封又は焼灼するために有用であり得る。様々に異なるエンドエフェクタの構成を開示し、説明する。

超音波手術器具の例は、米国特許第５，３２２，０５５号及び同第５，９５４，７３６号に開示され、例えば、米国特許第６，３０９，４００（Ｂ２）号、同第６，２７８，２１８（Ｂ１）号、同第６，２８３，９８１（Ｂ１）号、及び同第６，３２５，８１１（Ｂ１）号に開示されている超音波ブレード及び外科用器具と組み合わせて、これらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの参考文献は、ブレードの長手方向モードが励磁される、超音波手術器具設計及びブレード設計を開示している。本明細書に開示される装置及び方法の構造、機能、製造及び使用の原理について、総合的な理解を提供するために、特定の実施形態を以下に記載する。これらの実施形態の１つ以上の例を付属の図面に示す。本明細書で明確に記載し添付図面に図示される装置及び方法が非限定的な実施形態であり、様々な実施形態の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることが、当業者には理解されよう。一実施形態に関連して例示されるか、又は記載される特徴を、１つ以上の他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。例示される実施形態の修正形態及び変形形態は、特許請求の範囲内に含まれることが意図される。

超音波器具は、長手方向超音波振動の最大振幅が波腹で生じ、これが、遠位端の縦方向の振動幅を最大化するように、エンドエフェクタの遠位端又はその近くに局在化するように設計及び製造される。長手方向超音波振動の最小振幅は、ノードで生じる。超音波器具の有効長さは、エンドエフェクタの遠位端（例えば、超音波変位が最大である波腹の位置）から、超音波変位が、例えば、５０％の所定のレベル未満に低下する、隣接するノードの前のエンドエフェクタに沿った近位位置までの距離として定義することができる。ノードのギャップは、超音波変位が所定の５０％のレベルを下回る、ノードを囲むエンドエフェクタセグメントの長さである。ノードのギャップ内には、効率的及び／又は効果的な組織の切断及び／又は凝固に必要な熱を発生するためには不十分な超音波変位が存在する。

ノード付近の比較的低い変位の結果、ノードのギャップ領域内でエンドエフェクタに接触する組織に伝達される熱は、低量となる。ノードのギャップ領域では、エンドエフェクタと接触する組織は直接加熱されず、効果的に切断及び／又は凝固されない。したがって、組織がエンドエフェクタに張り付く場合があり、あるいは横切されずに乾燥する場合がある。ゆえに、超音波手術器具において、ノードのギャップを排除、及び／又はエンドエフェクタの有効長さを増加することは、有利であり得る。

従来の超音波器具では、エンドエフェクタの有効長さは、一般に、４分の１波長（λ／４）未満である。４分の１波長は、主として、エンドエフェクタ材料中の音の周波数及び速度によって決定される。超音波構成要素に好適なほとんどの金属中の音速は、１秒当たり約５，０００メートルである。５５．５ｋＨｚでは、波長は約９．０９ｃｍ（約３．５８インチ）であり、４分の１波長は、約２．２５ｃｍ（約０．８８６インチ）である（Ｔｉ６Ａｌ４Ｖでは、４分の１波長は２．２５ｃｍ（０．８６６インチ）である）。チタン（Ｔｉ）の有効長さは、公称１．５ｃｍ（０．６インチ）（≒１５ｍｍ）である。より長い有効波長を提供する、より速い材料もあるが、これらの材料は、一般に外科用器具には好適でない。

本明細書に記載されるエンドエフェクタの様々な実施形態は、４分の１波長より長い有効長さを備え、４分の１波長の整数倍であり得る。ノード（例えば、変位が最小又は変異がない位置）は、患者に提示されるエンドエフェクタの遠位端に位置してもよい。そのような実施形態では、波腹（例えば、最大変位の位置）は、ノードと波腹との間であるが、遠位端ではない、エンドエフェクタの長手方向の長さに沿ったいずれかの箇所で生じる。波腹から離れて移動すると、変位は、隣接するノードが接近するにつれて、両側に減少する。有効長さは、公称有効長さの倍数であり得る。

前述のように、従来の超音波器具は、約１５ｍｍに制限される公称有効長さを有する。従来の設計では、有効長さは、エンドエフェクタの遠位端（例えば、波腹及び最大変位の位置）から、変位振幅が最大の５０％に下降する位置まで測定される。この位置は、一般に、最初の遠位のノードに到達する前に生じるため、従来のエンドエフェクタの有効長さは、一般に４分の１波長（λ／４）未満である。

一実施形態では、超音波器具は、音響導波路又はホーン要素に連結される、単一要素のエンドエフェクタ（例えば、ブレード）を備えることができる。エンドエフェクタは、以下でより詳細に記載される、１つ以上の「折り畳み要素」を備えることができる。折り畳み要素の折り畳み部は、ノード、波腹に、若しくはそれらに近接して位置してもよく、又は、それらの間のいずれかの場所に位置してもよい。折り畳み要素は、有効領域を、折り畳み要素の折り畳み部及び遠位端に、及び／又はそれらの間に位置させた、切断用及び／又は凝固用エンドエフェクタとして構成されてもよい。本明細書で論じられる様々な実施形態による折り畳み要素を備えるエンドエフェクタは、折り畳み要素を伴わない、従来のエンドエフェクタの有効長さより長い有効長さを備えてもよい。また、折り畳み要素は、非切断用の「鈍な」領域を備えてもよく、これは、器具の遠位端近くの折り畳み部に位置してもよい。一実施形態では、折り畳み部は、ノードに、又はその近くに位置してもよい。ノードに位置する折り畳み部は、例えば、超音波変位がゼロである、ノードのままであり、エンドエフェクタの遠位端に非切断用の「自由端」を提供する。鈍な領域は、エンドエフェクタが超音波によって作動されても、鈍なままである。これは、エンドエフェクタの遠位端が、必ずしも組織を切断するために使用されない、特定の医学的手技において、望ましくあり得る。一実施形態では、折り畳み部は、波腹に、又はその近くに位置してもよい。波腹に、又はその近くに位置する折り畳み部は、例えば、超音波変位が最大である、波腹のままであり、そこに接触する組織を切断する、及び／又は凝固するための有効端を提供する。他の実施形態では、折り畳み部がノードと波腹との間に位置してもよい。ノードと波腹との間に位置する折り畳み部での変位は、折り畳み部がノードにより近く位置するか、又は波腹により近く位置するかに依存する。したがって、ゼロと最大との間を段階的に動く所望の変位は、折り畳み部をノードと波腹との間に適切に位置させることによって実現することができる。

別の実施形態では、超音波器具は、音響導波路又はホーン要素に連結される、複数要素のエンドエフェクタ（例えば、ブレード及びクランプ機構）を備えてもよい。エンドエフェクタは、１つ以上の「折り畳み要素」を備えることができる。以下でより詳細に説明されるように、クランプアセンブリが、遠位端でエンドエフェクタに連結される。クランプアセンブリは、間に組織をクランプするための、クランプアーム及び単一要素のエンドエフェクタ（例えば、ブレード）を備える。前述のように、折り畳み部は、ノード、波腹に、若しくはそれらに近接して位置してもよく、又は、それらの間のいずれかの場所に位置しても（phased）よい。折り畳み要素は、切断及び／又は凝固するように構成することができる。有効領域は、エンドエフェクタの折り畳み部と遠位端との間のいずれかの箇所に位置することができ、折り畳み要素を伴わない従来のエンドエフェクタよりも長い有効長さを提供することができる。エンドエフェクタとクランプアームとの間で、組織を受容し、締め付けることができる。その間に位置する組織に圧力を印加することができる。一実施形態では、クランプアームは、エンドエフェクタの変位振幅が最大になるその長手方向の中心に最小の力を印加し、その中心の両側で有効長さに沿って減少する変位振幅を埋め合わせるよう、その中心の両側に増加する力を印加するように、構成することができる。例えば、クランプアームは、エンドエフェクタの波腹と一致するクランプ／アームアセンブリの中心点又はその近くに、最小の垂直力を及ぼすように構成されてもよい。クランプアームによって印加される力は、クランプアームのいずれかの末端部に向かって増加する。このようにして、クランプアームは、エンドエフェクタの速度変位振幅に理想的には反比例する力分布プロファイルを、エンドエフェクタの有効長さにわたって及ぼす。したがって、エンドエフェクタの速度とエンドエフェクタ上にクランプアームによって及ぼされる力との組み合わせは、エンドエフェクタの有効長さにわたって実質的に一定である。

また別の実施形態では、超音波器具は、１つ以上の移動可能な「折り畳み要素」を備え得る、エンドエフェクタを備える。折り畳み要素は、スライド自在、折り畳み可能、延長可能、跳ね上げ可能、及び／又は回転可能であってもよい。例えば、延長可能な折り畳み要素は、ホーン要素が完全に伸張される、有効な切断及び／又は凝固モードから、ホーン要素が完全に格納される鈍なモード、又はホーン要素が、完全に伸張した位置と完全に格納された位置との間の中間の位置にある、その間の任意のモードまで選択可能な遠位端を提供するように、伸張することができる。完全に格納された折り畳み要素は、それと接触する組織に影響を及ぼさない、鈍な又は最小限に有効な遠位端を提示する。完全に伸張した折り畳み要素は、それと接触する組織に影響を及ぼす、最大限に有効な遠位端を提示する。部分的に伸張した折り畳み要素は、それと接触する組織に部分的に有効な遠位端を提示する。

また別の実施形態では、超音波器具は、音響導波路又はホーン要素に連結されるエンドエフェクタを備える。エンドエフェクタは、１つ以上の「折り畳み要素」を備えることができる。折り畳み要素は、エンドエフェクタの遠位端にフックとして形成されてもよい。折り畳み要素は、ノード、波腹、若しくはそれらの近く、又はその間に形成されてもよい。一実施形態では、フックは、エンドエフェクタの遠位セグメントを変位のノードで折り畳むことによって形成されてもよい。この構成では、遠位端は自由であり、ノードのままであり、例えば、超音波変位は最小又はほとんどゼロである。しかし、折り畳みセグメントの先端は、超音波変位が最大である波腹のままである。フック内に位置する組織は、連続的に切断及び／又は凝固され得る。フック形状の折り畳み要素の動作は、以下でより詳細に説明される。

上述の超音波器具の様々な実施形態は、所定の周波数で、超音波伝送導波路の長手方向軸線に沿って振動を生み出すように構成される、従来の変換器によって駆動することができる。折り畳み要素（複数又は単一）を備えるエンドエフェクタは、導波路を介して、又は任意の好適な様式で直接接触させて、変換器に連結することができる。エンドエフェクタは折り畳み要素を備えることができ、変換器に連結される長手方向軸線に沿って延びる導波路に連結されるか、又はその一部分を形成することができる。エンドエフェクタは、近位端及び遠位端を有する折り畳み要素を備える、本体を含む。折り畳み要素は、変換器によって生み出される振動によって、長手方向軸線に沿って移動可能である。

図１は、単一要素のエンドエフェクタを備える、超音波システム１０の一実施形態を例示する。超音波システム１０の一実施形態は、超音波変換器１４に連結される超音波信号発生器１２と、ハンドピースハウジング１６を備えるハンドピースアセンブリ６０と、折り畳み要素５３を備える超音波作動式のブレードとして示される、超音波作動式の単一要素のエンドエフェクタ５０と、を備える。「ランジュヴァンスタック」として知られている超音波変換器１４は、一般に、変換部１８と、第１の共振器部又はエンドベル２０と、第２の共振器部又はフォアベル２２と、補助部品とを含む。これらの構成要素の全構成体は共振器である。超音波変換器１４の長さは、好ましくは、本明細書でより詳細に後述されるように、２分の１システム波長の整数である（ｎλ／２、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）。音響アセンブリ２４は、超音波変換器１４と、ノーズコーン２６と、速度変成器２８と、表面３０とを含む。

用語「近位」及び「遠位」は、本明細書において、ハンドピースアセンブリ６０を把持する臨床医を基準にして使用されることが理解されるであろう。ゆえに、エンドエフェクタは、より近位のハンドピースアセンブリ６０に対して遠位にある。便利かつ明瞭にするため、「頂部」及び「底部」などの空間的用語も、本明細書において、ハンドピースアセンブリ６０を把持する臨床医に対して使用されることが更に理解されるであろう。ただし、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用され、これらの用語は、制限的又は絶対的であることを意図したものではない。

エンドベル２０の遠位端は変換部１８の近位端に接続され、フォアベル２２の近位端は変換部１８の遠位端に接続される。フォアベル２２及びエンドベル２０は、変換部１８の厚さ、エンドベル２０及びフォアベル２２を製造するために使用される材料の密度及び弾性率、並びに超音波変換器１４の共振周波数を含む、多数の変数によって決定される物理長を有する。フォアベル２２は、速度変成器２８として超音波振動振幅を増幅するため、近位端からその遠位端まで内向きに先細にしてもよく、あるいは、増幅を有さなくてもよい。好適な振動周波数範囲は、約２０Ｈｚ〜１２０ｋＨｚであり、より適切な振動周波数範囲は約３０〜１００ｋＨｚであってよい。好適な動作振動周波数は、例えば約５５．５ｋＨｚであってよい。第２の共振器部又はフォアベル２２は、音響長を維持又は増加しつつ、フォアベル２２の全体の物理長を減少させるように折り畳むことができる。

圧電要素３２は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、又は他の圧電セラミック材料などの任意の好適な材料から作られてもよい。正電極３４、負電極３６、及び圧電要素３２の各々は、中心を通って延びる穴を有する。正極３４及び負極３６は、ワイヤ３８及び４０にそれぞれ電気的に連結されている。ワイヤ３８及び４０はケーブル４２内に封入され、超音波システム１０の超音波信号発生器１２に電気的に接続可能である。

音響アセンブリ２４の超音波変換器１４は、超音波信号発生器１２からの電気信号を機械的エネルギーに変換し、これは、超音波変換器１４及びエンドエフェクタ５０の超音波周波数における長手方向振動運動の定常音波を主としてもたらす。別の実施形態では、超音波変換器の振動運動は異なる方向に作用してもよい。例えば、振動運動は、超音波システム１０の先端のより複雑な運動の、局所的な長手方向の構成要素を備えてもよい。好適な発生器は、オハイオ州シンシナティのＥｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．から、モデル番号ＧＥＮ０４として入手可能である。音響アセンブリ２４が通電されると、音響アセンブリ２４を介して振動運動の定常波が発生する。超音波システム１０は、所定の振幅の音響定常波パターンが生み出されるような共振で動作するように設計される。音響アセンブリ２４に沿った任意の点での振動運動の振幅は、振動運動が測定される、音響アセンブリ２４に沿った位置に依存する。振動運動定常波内のゼロ交差は、一般に、ノード（即ち、運動がゼロである箇所）と称され、定常波内の局所的最大絶対値又はピークは、一般に、波腹（即ち、局所運動が最大である箇所）と称される。波腹とその最も近くのノードとの間の距離は、１つの４分の１波長（λ／４）である。

ワイヤ３８及び４０は、超音波信号発生器１２から正電極３４及び負電極３６に電気信号を伝送する。圧電要素３２は、例えば、音響アセンブリ２４において音響定常波を生み出すための、フットスイッチ等のアクチュエータ４４に応答して、超音波信号発生器１２から供給される電気信号によって通電される。交流電気信号は、圧電要素３２を連続的な様式で電圧勾配の軸線に沿って伸縮させ、超音波エネルギーの長手方向の波を生み出す。伸縮が、方向を交互にする小変位を生み出し、材料内に大きな交互の圧縮力及び張力をもたらす。超音波伝送アセンブリ１０２は、超音波伝送導波路１０４に連結される、単一要素のエンドエフェクタ５０を含む。超音波エネルギーは、超音波伝送導波路１０４等の伝送構成要素を介して、音響アセンブリ２４を通ってエンドエフェクタ５０に伝送される。例えば、超音波伝送導波路１０４は、好ましくは、チタン合金（即ち、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）又はアルミニウム合金等の、超音波エネルギーを効率的に伝播する材料から構築される中空コアシャフトから作られてもよい。他の実施形態では、超音波伝送導波路１０４は、中実コア伝送導波路として形成されてもよい。

音響アセンブリ２４がエネルギーを単一要素のエンドエフェクタ５０に伝達するには、音響アセンブリ２４のすべての構成要素が、エンドエフェクタ５０に音響的に連結される。超音波変換器１４の遠位端は、スタッド４８などのねじ込み接続によって、表面３０において超音波伝送導波路１０４の近位端に音響的に連結されてもよい。

音響アセンブリ２４の構成要素は、好ましくは、任意のアセンブリの長さが２分の１波長の整数（ｎλ／２）であるように音響的に調整され、その場合、波長λは、音響アセンブリ２４の予め選択された、又は動作中の長手方向振動の駆動周波数ｆ_ｄの波長である。音響アセンブリ２４は、音響要素の任意の好適な配列を組み込んでもよいことも想到される。

エンドエフェクタ５０は、２分の１システム波長（ｎλ／２）の整数倍と実質的に等しい長さを有することができる。ブレードは、遠位端５２を備え、これは、折り畳み要素５３の物理的遠位端と一致する。折り畳み要素５３は、変位に関して波腹に位置する音響遠位端５５を備える。音響遠位端５５は、長手方向超音波振動の最大振幅点に位置し、超音波変位は最大である。一実施形態では、エンドエフェクタ５０の遠位端５２は、折り畳み要素５３の遠位端と一致し、遠位端５２の縦方向の最大振動幅を提供するように、波腹の近くに配置することができる。折り畳み要素５３の対応する近位端５５は、ノードの近くに配置することができる。別の実施形態では、エンドエフェクタ５０の遠位端５２は、折り畳み要素５３の遠位端と一致し、遠位端５２の縦方向の最小振動幅を提供するように、ノードの近くに配置することができる。折り畳み要素５３の対応する近位端５５は、折り畳み要素５３の近位端５５の縦方向の最大振動幅を提供するように、波腹の近くに配置することができる。他の実施形態では、エンドエフェクタ５０の遠位端５２は、折り畳み要素５３の遠位端と一致し、遠位端５２の縦方向の振動幅を適宜段階的に調整するように、ノードと波腹との間に配置することができる。例示される実施形態では、ブレード５０の遠位端５２は、折り畳み要素５３の遠位端と一致し、遠位端５２の縦方向の最小振動幅を提供するように、ノードの近くに配置される。折り畳み要素５３の対応する近位端５５は、折り畳み要素５３の近位端５５の縦方向の最大振動幅を提供するように、波腹の近くに配置される。変換器アセンブリが通電されると、折り畳み要素５３の近位端５５は、例えば、約１０〜５００マイクロメートルのピークからピークまでの範囲で、好ましくは、例えば、５５ｋＨｚの所定の振動周波数において、約３０〜１５０マイクロメートルの範囲で移動するように構成することができる。

エンドエフェクタ５０は、超音波伝送導波路１０４に連結することができる。例示されるブレード５０及び超音波伝送導波路１０４は、超音波エネルギーの伝送に好適な材料から、単一ユニットの構築物として形成される。こうした材料の例には、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ（アルミニウム及びバナジウムを含むチタンの合金）、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の好適な材料が挙げられる。あるいは、エンドエフェクタ５０は超音波伝達導波路１０４から分離可能（及び異なる構成）であってもよく、また例えば、スタッド、溶接、のり、クイックコネクト、又は他の好適な既知の方法により連結されてもよい。超音波伝達導波路１０４の長さは、例えば２分の１波長の整数（ｎλ／２）に実質的に等しくてよい。超音波伝達導波路１０４は、例えば上述のチタン合金（即ち、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ）若しくは任意の好適なアルミニウム合金、又は他の合金など、超音波エネルギーを効率的に伝播するのに好適な材料から構築された中実コアシャフトから好ましくは作られてもよい。

超音波伝送導波路１０４は、スタッド４８等のねじ込み接続によって、超音波伝送導波路１０４の表面３０に連結されるように、近位端に、長手方向に突出する取り付け柱５４を備える。図１に例示される実施形態では、超音波伝送導波路１０４は、複数個のノードの箇所に位置付けられる、安定させるための複数個のシリコーンリング又は弾性支持体５６を含む。シリコーンリング５６は、望ましくない振動を弱め、超音波エネルギーを外側シース５８から隔離して、エンドエフェクタ５０の遠位端５２に向かう長手方向における超音波エネルギーの流れを最大効率で確保する。

図１に示されるように、外側シース５８は、超音波伝送導波路１０４の超音波振動から、超音波手術器具１０のユーザー及び患者を保護する。シース５８は、一般に、ハブ６２及び細長い管状部材６４を含む。管状部材６４はハブ６２に取り付けられ、それを通って長手方向に延びる開口部を有する。シース５８は、速度変成器２８の遠位端上に通される。超音波伝送導波路１０４は、管状部材６４の開口部を通って延び、シリコーンリング５６は超音波伝送導波路１０４を外側シース５８から分離する。外側シース５８は、アイソレータピン１１４で導波路１０４に取り付けることができる。導波路１０４内の穴１１６は、公称では変位のノードで生じ得る。導波路１０４は、スタッド４８によってハンドピースアセンブリ６０にねじ込むか、又ははめ込むことができる。ハブ６２の平坦部によって、アセンブリに必要なレベルまでトルクを与えることができる。

シース５８のハブ６２は、好ましくはプラスチックから構築され、管状部材６４はステンレス鋼から作られる。あるいは、超音波伝送導波路１０４は、それを外側の接触から隔離するために、それを囲むポリマー材料を組み込んでもよい。

超音波伝送導波路１０４の遠位端は、好ましくは波腹又はその近くで、内部のねじ込み接続によって、単一要素のエンドエフェクタ５０の近位端に連結されてもよい。エンドエフェクタ５０は、溶接ジョイントなどのような任意の好適な手段によって超音波伝達導波路１０４に取り付けられてもよいことが想到される。エンドエフェクタ５０は、超音波伝送導波路１０４から取り外し可能であってよいが、エンドエフェクタ５０及び超音波伝送導波路１０４が、単一の一体型ピースとして形成されてもよいことも想到される。例示される実施形態では、超音波導波路１０４は、細長い伝送構成要素として実装され、エンドエフェクタは、組織を切断及び／又は凝固するために好適な、単一要素のエンドエフェクタ又はエンドエフェクタ５０として実装される。エンドエフェクタ５０は、対称であってもよく、非対称であってもよい。

図２Ａは、複数要素のエンドエフェクタを備える超音波システム１０００の、一実施形態を例示する。超音波システム１０００の一実施形態は、図１を参照して前述した、超音波変換器１４に連結される超音波発生器１２を備える。超音波変換器１４は、器具ハウジング１００４を備えるクランプ凝固剪断器１００２に連結される。音響アセンブリ１８は、超音波作動式ブレードの形態で示される、超音波エンドエフェクタ１０１６を備える複数要素のエンドアセンブリ１００８へ、エネルギーを伝達する。音響アセンブリ１８が、複数要素のエンドアセンブリ１００８のエンドエフェクタ１０１６部分にエネルギーを伝達するために、音響アセンブリ１８のすべての構成要素が、クランプ凝固剪断器１００２の超音波有効部分に、音響的に連結される。したがって、超音波変換器１４の遠位端は、ねじ込み接続スタッド４８によって、超音波伝送導波路１０４の近位端に、表面３０を介して音響的に連結することができる。

図１に示される超音波システム１０を参照して前述したように、音響アセンブリ１８の構成要素は、好ましくは、任意のアセンブリの長さが２分の１波長の整数（ｎλ／２）であるように音響的に調整され、この場合、波長λは、音響アセンブリ１８の予め選択された、又は動作中の、長手方向振動駆動周波数ｆ_ｄの波長である。音響アセンブリ１８は、音響要素の任意の好適な配列を組み込んでもよい。

クランプ凝固剪断器１００２は、好ましくは、ユニットとして音響アセンブリ１８に取り付けられ、またそこから取り外されてもよい。クランプ凝固剪断器１００２の近位端は、好ましくは、音響アセンブリ１８の遠位表面３０に音響的に連結する。クランプ凝固剪断器１００２は、任意の好適な手段によって、音響アセンブリ１８に連結することができる。

クランプ凝固剪断器１００２は、好ましくは、器具ハウジング１００４及び細長い部材１００６を含む。細長い部材１００６は、回転ノブ１０１０によって、器具ハウジング１００４に対して選択的に回転することができる。器具ハウジング１００４は、旋回するハンドル部１０２８及び固定のハンドル部１０２９を含む。

位置合わせ機構（indexing mechanism）（図示されず）が、器具ハウジング１００４の空洞内に配置され、好ましくは、旋回するハンドル部１０２８の運動を内側チューブ１０１４の直線運動に変えて、複数要素のエンドアセンブリ１００８を開閉するように、内側チューブ１０１４に連結されるか、又は取り付けられる。旋回するハンドル部１０２８は親指ループ１０３０を含む。旋回を可能にするように、旋回するハンドル部１０２８の第１の穴を通って、ピボットピンが配置される。旋回するハンドル部１０２８の親指ループ１０３０が、器具ハウジング１００４から離れて、矢印１０３４の方向に移動するにつれて、内側チューブ１０１４は、近位端から離れて遠位にスライドし、複数要素のエンドアセンブリ１００８のクランプアーム１０１８を、矢印１０２０によって示される方向の開位置に旋回する。旋回するハンドル部１０２８の親指ループ１０３０が、矢印１０３５によって示される方向の、固定のハンドル部１０２９に向かう反対方向に移動すると、位置合わせ機構が、内側チューブ１０１４を遠位端から離れて近位にスライドさせ、複数要素のエンドアセンブリ１００８のクランプアーム１０１８を、示される閉位置に旋回する。

クランプ凝固剪断器１００２の細長い部材１００６は、器具ハウジング１００４から延びる。細長い部材１００６は、好ましくは、外側部材又は外側チューブ１０１２と、内側部材又は内側チューブ１０１４と、伝送部品又は超音波伝送導波路１０４とを含む。

複数要素のエンドアセンブリ１００８は、クランプアーム１０１８（又はクランプアームアセンブリ）及び超音波エンドエフェクタ１０１６を含む。超音波エンドエフェクタ１０１６は、以下の図４〜２１でより詳細に説明される、折り畳み要素を備える。超音波ブレード１０１６は、対称であってもよく、非対称であってもよい。一実施形態では、クランプアーム１０１８は、組織パッドを備えることができる。したがって、クランプアーム１０１８は、例えば、クランプアームアセンブリと称され得る。クランプアーム１０１８は、組織のより迅速な凝固及び切断を達成するために、組織に圧縮力又は付勢力を印加するように構成することができる。クランプアーム１０１８は、矢印１０２０によって示される方向に回転するように、ピボットピン（図示されず）の周りを枢動可能に装着される。クランプアーム１０１８は、クランプアーム１０１８の長さに沿って（好ましくは有効長さに沿って）、所定の力分布プロファイルを生成するように構成することができる。例示される実施形態では、クランプアーム１０１８は、実質的にエンドエフェクタ１０１６の有効長さ全体にわたって、所定の力プロファイルを印加する。中心領域では、クランプアーム１０１８は、エンドエフェクタ１０１６の波腹と一致する点に最小の力を及ぼし得る。クランプアーム１０１８の中心又はその近くで、往復式の外側圧縮チューブ１０１９によって、エンドエフェクタ１０１６に垂直力が印加される。クランプアーム１０１８の中心から（例えば、クランプアーム１０１８によって及ぼされる最小の力の点）、クランプアーム１０１８によって及ぼされる力は、クランプアーム１０１８の末端部に向かって、クランプアーム１０１８の中心の両側へ、中心から近位端及び遠位端へ向かって外向きに増加する。このようにして、クランプアーム１０１８は、エンドエフェクタ１０１６の速度変位振幅に理想的には反比例する、エンドエフェクタ１０１６の有効長さにわたって力分布プロファイルを及ぼす。エンドエフェクタ１０１６の速度と、クランプアーム１０１８によって及ぼされる力との組み合わせが、エンドエフェクタ１０１６の有効長さに沿った力プロファイルを決定する。

超音波手術システム１０及び１０００の構成要素は、例えば、ガンマ線滅菌法、エチレンオキシドプロセス（Ethelyne Oxide processes）、高圧蒸気滅菌法、消毒液中に浸漬、又は他の既知のプロセス等の、当該技術分野において既知の方法で滅菌することができる。図１に例示される実施形態では、エンドエフェクタ５０及び超音波伝送導波路１０４は、前述の超音波エネルギーを伝送するために好適な材料（例えば、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の既知の材料）からの単一ユニットの構築物として例示されている。あるいは、エンドエフェクタ５０は、超音波伝送導波路１０４から分離可能（及び異なる組成のもの）であり得、例えば、スタッド、溶接、のり、クイックコネクト機構、又は他の既知の方法によって連結されてもよい。図２に例示される実施形態では、クランプ凝固剪断器１００２の超音波伝送アセンブリ１０２４は、超音波伝送導波路１０４に連結される複数要素のエンドアセンブリ１００８を含む。例えば、超音波伝送導波路１０４の長さは、２分の１システム波長の整数（ｎλ／２）に実質的に等しくてもよい。

図２Ｂは、複数要素のエンドアセンブリ１００８の一実施形態を例示する。例示されるように、複数要素のエンドアセンブリ１００８は、弓状のクランプアーム１０１８（又はクランプアームアセンブリ）及び超音波エンドエフェクタ（ultrasonic and effector）１０１６を備える。超音波エンドエフェクタ１０１６は、以下でより詳細に説明される、折り畳み要素を備える。超音波エンドエフェクタ１０１６は、対称であってもよく、非対称であってもよい。一実施形態では、クランプアームアセンブリは、組織パッド１０２１を伴うクランプアーム１０１８を備える。クランプアーム１０１８は、組織１０２５のより迅速な凝固及び切断を達成するように、組織パッド１０２１と超音波エンドエフェクタ１０１６との間に位置する組織１０２５（図２Ｃ、２Ｄ）に、圧縮力又は付勢力を印加するように構成することができる。圧縮力は、往復式の外側圧縮チューブ１０１９をクランプアーム１０１８上にスライドさせることによって印加することができる。クランプアーム１０１８は、ピボット１０２３の周りを枢動可能に装着され、矢印１０２０によって示される方向に回転して開き、矢印１０２７によって示される方向に回転して閉じる。クランプアーム１０１８は、クランプアーム１０１８の長さ、及び超音波エンドエフェクタ１０１６の有効長さに沿って、所定の力分布プロファイルを生成するように構成される。

図２Ｃ及び２Ｄは、様々な段階のクランプアームを例示する。図２Ｃは、組織パッド１０２１とエンドエフェクタ１０１６との間に組織１０２５を受容するところである、開位置にあるクランプアーム１０１８を例示する。往復式の外側圧縮チューブ１０１９は、クランプアーム１０１８が、開位置へと、ピボット１０２３の周りを１０２０の方向へ回転できるように、格納位置にある。図２Ｄは、閉位置へと１０２７の方向に回転するように、ピボット１０２３の周りで回転されたクランプアーム１０１８を例示し、往復式の外側圧縮チューブ１０１９が、クランプアーム１０１８上で１０２９の方向に部分的にスライドし、クランプアーム１０１８上に部分的圧縮力を印加している。図２Ａに例示されるように、往復式の外側圧縮チューブ１０１９は、クランプアーム１０１８に対して完全な圧縮力を印加するように、完全に伸張した位置にある。したがって、クランプアーム１０１８は、クランプアーム１０１８の長さ、及びエンドエフェクタ１０１６の有効長さに沿って、所定の力分布プロファイルを印加する。

図３は、超音波器具用の接続ユニオン／ジョイント７０の一実施形態を例示する。接続ユニオン／ジョイント７０は、音響アセンブリ２４と、例えば、超音波伝送導波路１０４等の、超音波伝送構成要素との間に位置する。接続ユニオン／ジョイント７０は、超音波伝送導波路１０４の取り付け柱５４と、音響アセンブリ２４の遠位端に位置する速度変成器２８の表面３０との間に形成することができる。取り付け柱５４の近位端は、中にねじ込みスタッド４８の一部分を受容するための、雌ねじ付きの実質的に円筒状の凹部６６を備える。また、速度変成器２８の遠位端は、ねじ込みスタッド４８の一部分を受容するための、雌ねじ付きの実質的に円筒状の凹部６８を備えることができる。凹部６６及び６８は、実質的に周囲方向かつ長手方向に整列される。別の実施形態（図示されず）では、スタッドは、図１に示される超音波変換器１４の末端部の一部を成す構成要素として形成されてもよい。例えば、ねじ込みスタッド及び速度変成器は、音響アセンブリの遠位端で、速度変成器の遠位表面から突出するスタッドを備える、単一ユニットの構築物として形成されてもよい。この実施形態では、スタッドは別個の構成要素ではなく、変換器の先端に凹部を必要としない。

当業者は、本明細書に開示される超音波手術器具の様々な実施形態、並びにその任意の等価な構造は、恐らくは、その範囲から逸脱することなく、他の既知の超音波手術器具と共に効果的に使用することができることを理解するであろう。それゆえに、本明細書に開示される種々の超音波外科用エンドエフェクタの実施形態に与えられる保護は、上記の例示的な超音波手術器具と組み合わせる場合のみの使用に制限すべきではない。

以降の説明では、文字「Ａ」は、変位の波腹の位置を示し、文字「Ｎ」は、変位のノードの位置を示す。波腹「Ａ」とその最も近いノード「Ｎ」との間の距離は、１つの４分の１波長（λ／４）である。１つの４分の１波長（λ／４）は、主として、材料中の音の周波数及び速度によって決定される。超音波構成要素に好適なほとんどの金属中の音速は、１秒当たり公称５，０００メートルである。特に記載のない限り、本明細書に記載される実施形態では、波長は５５．５ｋＨｚの励磁周波数で決定され、この波長は約９．０９ｃｍ（約３．５８インチ）であり、１つの４分の１波長（λ／４）は約２．２５ｃｍ（約０．８８６インチ）である。１秒当たり４８８０メートル（１秒当たり１６，０１１フィート）の波の速度を持つＴｉ６Ａｌ４Ｖから形成される導波路については、４分の１波長は約２．２５ｃｍ（約０．８６６インチ）である。より長い又はより短い波長につながり得る他の材料を採用してもよい。Ｔｉ６Ａｌ４Ｖの有効長さは、公称約１．５ｃｍ（約０．６インチ）（≒１５ｍｍ）である。

図４は、中空管状エンドエフェクタ４００の一実施形態の概略図である。図４Ａは、エンドエフェクタ４００の長手方向の断面図である。図４Ｂは、線４Ｂ−４Ｂに沿った、エンドエフェクタ４００の断面図である。エンドエフェクタ４００に特徴的な超音波変位曲線４２０は、図７にグラフで例示され、以下でより詳細に説明される。図４、４Ａ、及び４Ｂを参照すると、エンドエフェクタ４００は、近位端４０２、遠位端４０４、及び円筒状の外表面を有する本体４０６を備える。エンドエフェクタ４００は、図５及び６に示される実施形態における、折り畳み要素を伴うエンドエフェクタの動作を理解しやすくするために、参照として説明される。図４に例示される実施形態では、エンドエフェクタ４００は、４分の３波長（３λ／４）の物理長「Ｌ」を有する。エンドエフェクタ４００は、周波数５５．５ｋＨｚで励磁されるＴｉ６Ａｌ４Ｖから形成することができる。ゆえに、１つの４分の１波長（λ／４）は約２．２５ｃｍ（約０．８６６インチ）である。より長い又はより短い波長を提供することができる他の材料を採用してもよい。Ｔｉ６Ａｌ４Ｖの有効長さは、公称約１．５ｃｍ（約０．６インチ）（≒１５ｍｍ）である。

例示される実施形態では、エンドエフェクタ４００の近位端４０２は、エンドエフェクタ４００の左側に位置し、エンドエフェクタ４００の遠位端４０４は、右側に位置する。左から右へ、第１の４分の１波長は、第１のノードＮ１と第１の波腹Ａ１との間に延び、第２の４分の１波長は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間に延び、第３の４分の１波長は、第２のノードＮ２と第２の波腹Ａ２との間に延びる。第１のノードＮ１は、近位端４０２に位置し、第２の波腹Ａ２は、遠位端４０４に位置する。他の実施形態では、エンドエフェクタ４００は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である物理長を有し得ることが理解されるであろう。エンドエフェクタ４００の近位端４０２は、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように構成される。近位端４０２は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分であってもよい。速度変成器２８に直接接続するために、近位端４０２が波腹と一致するように、エンドエフェクタ４００を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ４００を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、これが呈するエンドエフェクタ４００に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ４００は、例えば、５５．５ｋＨｚで動作する超音波手術器具としての所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。図４に示されるように、遠位端４０４は第２の波腹Ａ２と一致し、したがって、遠位端４０４は、長手方向超音波振動の最大振幅点であり、超音波変位は最大である。反対に、近位端４０２は第１のノードＮ１と一致し、したがって、近位端４０２は、長手方向超音波振動の最小振幅点であり、超音波変位は最小である。

図５は、平行音響経路を画定する折り畳み要素４１８を備えるエンドエフェクタ４０８の、一実施形態の概略図である。図５Ａは、エンドエフェクタ４０８の長手方向の断面図である。図５Ｂは、線５Ｂ−５Ｂに沿った、エンドエフェクタ４０８の断面図である。一実施形態では、エンドエフェクタ４０８は、図１に示される単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ４０８は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合され得る。エンドエフェクタ４０８に特徴的な超音波変位曲線４３０は、図８にグラフで例示され、以下でより詳細に説明される。エンドエフェクタ４０８について、図５、５Ａ、及び５Ｂを参照して以下に記載する。エンドエフェクタ４０８は、近位端４１４及び遠位端４１６を有し、折り畳み要素４１２を第２のノードＮ２で遠位端４１６に連結させた（例えば、そこで折り畳んだ）、本体４１０を備える、中空管超音波伝送線である。折り畳み要素４１２は、遠位端４１６に位置する第２のノードＮ２から近位端４１４の方へ、エンドエフェクタ４０８の中空部４１３の中へと第１の波腹Ａ１まで近位に延びる。折り畳み要素４１２の音響遠位端４１８は、第１の波腹Ａ１が第２の波腹Ａ２と一致する、第１の波腹Ａ１で終了する。第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は、エンドエフェクタがノードＮで折り畳まれ、折り畳み要素の長さが１つの４分の１波長（λ／４）である時に一致する。折り畳み要素４１２の長さが１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満である場合は、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は一致しない。例えば、折り畳み部がノード（Ｎ）と波腹（Ａ）との間に形成される場合、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は、折り畳み要素４１２の長さが１つの４分の１波長（λ／４）であっても一致しない。これらの構成は、以下本明細書で説明される。例示される実施形態では、第２の波腹Ａ２に対する言及は、折り畳み部の位置と折り畳み要素４１２の長さとの間の関係を理解しやすくするために成されたに過ぎない。例示される実施形態では、折り畳み要素４１２は、長手方向軸線、及びエンドエフェクタ４０８の本体４１０の外表面に対して平行に延びる。折り畳み要素４１２及びエンドエフェクタ４０８の外側本体４１０は、折り畳み要素４１２の長さにわたる平行音響経路４１７を画定する。例示される実施形態では、平行音響経路４１７は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間に延びる。例示される実施形態におけるエンドエフェクタ４０８は、２つの４分の１波長の物理長「Ｌ１」（Ｌ１＝２λ／４）を有する。折り畳み要素４１２は、中実ロッドである。その長さにわたって、折り畳み要素４１２の断面積は、エンドエフェクタ４０８の長手方向の断面積と実質的に等しい。折り畳み要素４１２は、エンドエフェクタ４０８の遠位の４分の１波長（λ／４）を形成する。エンドエフェクタ４０８の物理長は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得ることが理解されるであろう。同様に、折り畳み要素４１２は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である、物理長を有し得る。実施形態はこの文脈に限定されない。

エンドエフェクタ４０８の近位端４１４は、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で、速度変成器２８に連結するように構成することができる。近位端４１４は、近位方向に更に延びる超音波伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。速度変成器２８に直接接続するために、近位端４１４が波腹と一致するように、エンドエフェクタ４０８を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ４０８を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、これが呈する４１０に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ４０８は、例えば、５５．５ｋＨｚで動作する超音波手術器具としての所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。エンドエフェクタ４０８は、第２のノードＮ２と一致する自由遠位端４１６を備える。遠位端４１６は、最小振幅変位領域である。音響遠位端４１８は、折り畳み要素４１２の近位端に位置する。例示される実施形態では、音響遠位端４１８は、変位に関して第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２と一致する。音響遠位端４１８は、最大振幅変位領域である。エンドエフェクタ４０８の外側部分は、第１の波腹Ａ１に位置する、その中心に最大変位を有する。振幅は、第１の波腹Ａ１の両側で対称的に低下するため、有効長さは約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）である。これは、図４に例示されるエンドエフェクタ４００の有効長さの約１．５ｃｍ（約０．６インチ）（≒１５ｍｍ）の２倍である。エンドエフェクタ４００では、有効長さは、最大振幅変位が生じる遠位端４０４での第２の波腹Ａ２から、第２の波腹Ａ２と第２のノードＮ２との間のいずれかの箇所で、振幅が最大の５０％まで低下する点まで測定される。

他の実施形態では、折り畳み要素４１２の物理長は、１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満であり得、あるいはその整数倍（ｎλ／４）未満であり得、その結果、エンドエフェクタ４０８の音響遠位端４１８の超音波振幅変位は、折り畳み要素４１２の長さを好適に選択することにより、最大変位と最小変位との間を段階的に動くことができる。そのような実施形態では、エンドエフェクタ４０８の長さは、任意の数の４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満である。本明細書に記載される様々な実施形態では、エンドエフェクタ４０８の長さＬ１は、折り畳みセグメント４１２の長さよりも長いことが、当業者には理解されるであろう。しかしながら、エンドエフェクタ４０８と折り畳み要素４１２とを組み合わせた長さは、任意の好適な数の４分の１波長（λ／４）であり得る。一実施形態では、折り畳み部を位置付ける特に有益な位置は、変位振幅が最大の５０％に低下する、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間の領域である。したがって、遠位端４１６は、有効長さの極限（limit）において生じる。近位端４１４の方へ移動すると、変位振幅は、第１の波腹Ａ１を超える領域まで、引き続き最小有効振幅（最大の＞５０％）より上である。近位端４１４の方へ更に移動すると、振幅は、所望の５０％の振幅レベル未満に低下し始める。このようにして、５５．５ｋＨｚで動作するチタン（Ｔｉ）で設計されるエンドエフェクタの有効長さは、約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）まで延ばすことができる。

「折り畳み部」の位置では、エンドエフェクタ４０８の長手方向の伸張は、折り畳み部を伴わないその位置の超音波変位特徴を保持する。例えば、図５、５Ａ、及び５Ｂに例示される実施形態では、折り畳み部は、遠位端４１６の、第２のノードＮ２に位置し、折り畳み要素４１２は、遠位端４１６から第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２まで１つの４分の１波長（λ／４）近位に延び、これは、音響遠位端４１８と一致する。変位パターン並びに第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の位置は、エンドエフェクタ４０８の長手方向の長さに沿って同じままである。第２のノードＮ２は、それが自由端を「提示」したとしてもノードのままであり、例えば、最小であるか、又は変位振幅がない。したがって、エンドエフェクタ４０８の遠位端４１６は実質的に変位がゼロであり、それが超音波によって作動されても、鈍なままである。この特徴は、特定の手技において、遠位端４１６と接触し得るか、又はその近位にあり得る組織を保護するために望ましくあり得る。そうでなければ、有効な遠位端が、それが接触する組織を通る手術窓又は切開（-otomy）を生じ得る。当業者は、用語「切開」が、最初の要素によって指定される、組織又は器官の「切断、又は切り込み」、対象の「切除」を意味する組み合わせ形態を指すことを理解するであろう。

図６は、平行音響経路を画定する折り畳み要素４４２を備えるエンドエフェクタ４３８の、一実施形態の概略図である。図６Ａは、エンドエフェクタ４３８の長手方向の断面図である。図６Ｂは、線６Ｂ−６Ｂに沿った、エンドエフェクタ４３８の断面図である。一実施形態では、エンドエフェクタ４３８は、図１に示される、単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ４３８は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合され得る。エンドエフェクタ４３８について、図６、６Ａ、及び６Ｂを参照して以下に記載する。エンドエフェクタ４３８は、近位端４４４及び遠位端４４６を有し、折り畳み要素４４２を第２のノードＮ２で遠位端４４６に連結させた本体４４０を備える、実質的に中実の超音波伝送線である。エンドエフェクタ４３８は、その中実部４４３の遠位端に形成されるスロット４４５を備える。折り畳み要素４４２は、遠位端４４６に位置する第２のノードＮ２から、長手方向軸線に平行なスロット４４５の中へと、近位端４４４の方へ第１の波腹Ａ１まで近位に延びる。折り畳み要素４４２の音響遠位端４４８は、第１の波腹Ａ１が第２の波腹Ａ２と一致する、第１の波腹Ａ１で終了する。第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は、エンドエフェクタがノードＮで折り畳まれ、折り畳み要素の長さが１つの４分の１波長（λ／４）である時に一致する。折り畳み要素４４２の長さが１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満である場合は、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は一致しない。また、折り畳み部がノード（Ｎ）と波腹（Ａ）との間に形成される場合、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は、折り畳み要素４４２の長さが１つの４分の１波長（λ／４）であっても一致しない。これらの構成は、以下本明細書で説明される。例示される実施形態では、第２の波腹Ａ２に対する言及は、折り畳み部の位置と折り畳み要素４４２の長さとの間の関係を理解しやすくするために成されたに過ぎない。例示される実施形態では、折り畳み要素４４２は、長手方向軸線、及びエンドエフェクタ４０８の本体４４０の外表面に対して平行に延びる。折り畳み要素４４２及びエンドエフェクタ４３８の本体４４０の外側表面は、折り畳み要素４４２の長さにわたる平行音響経路４４７を画定する。例示される実施形態では、平行音響経路４４７は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間に延びる。例示される実施形態では、折り畳み要素４４２は、エンドエフェクタ４３８内に形成されるスロット４４５の中に延びる、長方形断面のロッドとして構成される。例示される実施形態では、エンドエフェクタ４３８は、２つの４分の１波長（２λ／４）の物理長「Ｌ１」を有する。折り畳み要素４４２は、ほぼ１つの４分の１波長（λ／４）の物理長を有し得る。その長さにわたって、折り畳み要素４４２の長手方向の断面積は、エンドエフェクタ４３８の長手方向の断面積と実質的に等しい。折り畳み伝送エンドエフェクタ４３８の物理長は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得ることが理解されるであろう。同様に、折り畳み要素４４２は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である、物理長を有し得る。実施形態はこの文脈に限定されない。

エンドエフェクタ４３８の近位端４４４は、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように構成される。近位端４４４は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。速度変成器２８に直接接続するために、近位端４４４が波腹と一致するように、エンドエフェクタ４３８を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ４３８を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、これが呈する４３８に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ４３８は、例えば、５５．５ｋＨｚで動作する超音波手術器具としての所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。エンドエフェクタ４３８は、第２のノードＮ２と一致する自由遠位端４４６を備える。遠位端４４６は、最小振幅変位領域である。音響遠位端４４８は、折り畳み要素４４２の近位端に位置する。例示される実施形態では、音響遠位端４４８は、変位に関して第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２と一致する。音響遠位端４４８は、最大振幅変位領域である。エンドエフェクタ４３８の外側部分は、第１の波腹Ａ１に位置する、その中心に最大変位を有する。振幅は、第１の波腹Ａ１の両側で対称的に低下するため、有効長さは約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）である。これは、図４に例示されるエンドエフェクタ４００の有効長さの約１．５ｃｍ（約０．６インチ）（≒１５ｍｍ）の２倍である。

他の実施形態では、折り畳み要素４４２の物理長は、１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満であり得、あるいはその整数倍（ｎλ／４）未満であり得、その結果、エンドエフェクタ４３８の音響遠位端４４８の超音波変位は、折り畳み要素４４２の長さを好適に選択することにより、最大変位と最小変位との間を段階的に動くことができる。そのような実施形態では、エンドエフェクタ４３８の長さは、任意の数の４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満である。本明細書に記載される様々な実施形態では、エンドエフェクタ４３８の長さＬ１は、折り畳み要素４４２の長さよりも長いことが、当業者には理解されるであろう。しかしながら、エンドエフェクタ４３８と折り畳み要素４４２とを組み合わせた長さは、任意の好適な数の４分の１波長（λ４）であり得る。一実施形態では、折り畳み部を位置付ける特に有益な位置は、変位振幅が最大の５０％に低下する、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間の領域である。したがって、遠位端４４６は、有効長さの極限において生じる。近位端４４４の方へ移動すると、変位振幅は、第１の波腹Ａ１を超える領域まで、引き続き最小有効振幅（最大の＞５０％）より上である。近位端４４４の方へ更に移動すると、振幅は、所望の５０％の振幅レベル未満に低下し始める。このようにして、５５．５ｋＨｚで動作するチタン（Ｔｉ）で設計されるエンドエフェクタの有効長さは、約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）まで延ばすことができる。

「折り畳み部」の位置では、エンドエフェクタ４３８の長手方向の伸張は、折り畳み部を伴わないその位置の超音波変位特徴を保持する。例えば、図６、６Ａ、及び６Ｂに例示される実施形態では、折り畳み部は、遠位端４４６の、第２のノードＮ２に位置し、折り畳み要素４４２は、遠位端４４６から第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２まで１つの４分の１波長（λ／４）近位に延び、これは、音響遠位端４４８と一致する。変位パターン並びに第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２の位置は、エンドエフェクタ４３８の長手方向の長さに沿って同じままである。第２のノードＮ２は、それが自由端を「提示」したとしてもノードのままであり、例えば、最小であるか、又は変位振幅がないＮ２である。したがって、エンドエフェクタ４３８の遠位端４４６は実質的に変位がゼロであり、それが超音波によって有効になっても、鈍なままである。この特徴は、特定の手技において、遠位端４４６と接触し得るか、又はその近位にあり得る組織を保護するために望ましくあり得る。そうでなければ、有効な遠位端が、それが接触する組織を通る手術窓又は切開を生じ得る。

図７は、図４、４Ａ、及び４Ｂに示されるエンドエフェクタ４００に特徴的な、超音波変位曲線４２０をグラフで例示する。変位曲線４２０は、縦軸線に沿った超音波振幅、及び水平軸線に沿った４分の１波長（λ／４）の観点から、変位を例示する。変位曲線４２０の超音波振幅は、第１のノードＮ１の位置である、近位端４０２でほぼゼロである。第１の波腹Ａ１は、近位端４０２から１つの４分の１波長（λ／４）のところに位置する。エンドエフェクタ４００に沿って遠位に移動すると、第１の（例えば、近位の）波腹Ａ１での変位曲線４２０の超音波振幅は、−１（−１００％）であり、第１の波腹Ａ１が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。負号は、第２の（例えば、遠位の）波腹Ａ２に対する、第１の波腹Ａ１での超音波変位の段階を表すことが留意される。しかしながら、変位は、上記の等式（１）による、時間的振動として特徴付けることができる。第２のノードＮ２は、近位端４０２から２つの４分の１波長（２λ／４）のところに位置する。エンドエフェクタ４００に沿って遠位に移動すると、第２のノードＮ２での変位曲線４２０の超音波振幅は、ゼロである。第２の波腹Ａ２は、近位端４０２から４分の３波長（３λ／４）の距離に位置する、遠位端４０４に位置する。エンドエフェクタ４００に沿って遠位に移動すると、第２の波腹Ａ２での変位曲線４２０の振幅は、＋１（＋１００％）であり、第２の波腹Ａ２が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。前述のように、超音波器具の有効長さは、一般に、エンドエフェクタの有効な遠位端（超音波変位が最大である）から、ノード（超音波変位が最小である）に接近するにつれて、超音波変位振幅が５０％等の所定のレベル未満に低下する、エンドエフェクタに沿った近位の位置までの距離として定義される。図７に示されるように、エンドエフェクタ４００は、遠位端４０４に位置する第２の波腹Ａ２から、超音波変位が＋０．５（＋５０％）、又は２分の１ピークレベルまで低下する、近位位置４２４まで延びる、有効長さ４２２を有する。近位位置４２４は、４分の３波長部分内に位置する。図７に示される変位曲線４２０については、有効長さ４２２は、４分の１波長の約６５％、又は約１．５ｃｍ（約０．６インチ）（≒１５ｍｍ）である。

図８は、図５、５Ａ、５Ｂ、及び図６、６Ａ、６Ｂにそれぞれ示される、エンドエフェクタ４０８及び４３８の超音波変位曲線４３０をグラフで例示する。変位曲線４３０は、縦軸線に沿った超音波振幅、及び水平軸線に沿った４分の１波長（λ／４）の観点から、変位を例示する。変位曲線４３０の超音波振幅は、第１のノードＮ１の位置である、近位端４１４でほぼゼロである。第１の波腹Ａ１は、近位端４１４から１つの４分の１波長（λ４）のところに位置する。エンドエフェクタ４０８、４３８の外側セグメント４１０及び４４０に沿って遠位に移動すると、第１の（例えば、近位の）波腹Ａ１での変位曲線４３０の超音波振幅は、＋１（＋１００％）であり、第１の波腹Ａ１が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。第２のノードＮ２は、近位端４１４から２つの４分の１波長（２λ／４）のところに位置する。エンドエフェクタ４０８、４３８に沿って遠位に移動すると、第２の（例えば、遠位の）ノードＮ２での変位曲線４３０の振幅は、ほぼゼロである。図８に示されるように、エンドエフェクタ４０８、４３８は、超音波変位曲線４３０が、＋０．５（＋５０％）、例えば、２分の１ピークレベルの超音波振幅を超えて交差する、近位位置４３４ａから、超音波変位曲線４３０が、＋０．５（＋５０％）、例えば、２分の１ピークレベルの超音波振幅より下に交差する、遠位位置４３４ｂまでの距離として定義される、有効長さ４３２を有する。図８に示される変位曲線４３０については、有効長さ４３２は、４分の１波長の約１．３倍又は約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）である。超音波変位曲線４３０のピーク変位は、波腹Ａ１の、有効長さ４３２の中間で生じる。これは、第１の末端部ノードＮ１及び第２の末端部ノードＮ２が接近するにつれて、中間の両側に減少する。比較として、エンドエフェクタ４０８、４３８の有効長さは、したがって、図４に示されるエンドエフェクタ４００のものの約２倍である。

図９は、平行音響経路４１７を画定する折り畳み要素４１２を備える、複数要素のエンドエフェクタ４５０の一実施形態の概略図を例示する。複数要素のエンドエフェクタ４５０は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタの超音波システム１０００の実施形態における使用に好適である。複数要素のエンドエフェクタ４５０は、クランプアーム４５２に動作可能に連結される、エンドエフェクタ４０８を備える。クランプアーム４５２は、組織パッド４５４を備えてもよい。

エンドエフェクタ４０８の有効長さの領域の超音波振幅変位プロファイルは、クランプアーム４５２による所定の力プロファイルを必要とする。従来のエンドエフェクタでは、超音波振幅変位は、波腹（Ａ）からノード（Ｎ）に向かって近位に移動すると減少する。有効長さは、超音波変位が、領域内の最大超音波変位の５０％以上であり続ける、ノード（Ｎ）と波腹（Ａ）との間の領域として定義される。少なくとも一次的に、熱の発生が、以下のような等式（２）によって公式として表現することができる、単純な摩擦則に従うことが示されている。
熱＝μｖＮ （２）
式中、
μ＝摩擦係数、
ｖ＝超音波速度の二乗平均平方根（ｒｍｓ）値、及び、
Ｎ＝垂直力。

振幅の減少、したがって超音波速度の減少を埋め合わせるために、エンドエフェクタの遠位端から離れた領域で、従来のクランプアームアセンブリは、クランプアームの旋回点の位置近くのエンドエフェクタの近位端に最も高い圧力を発生する。これは、一般に、遠位ノード（Ｎ）又はその近くでクランプアームにヒンジを取り付けることによって達成される。クランプアームが閉じると、クランプ力は、クランプアームとエンドエフェクタとの間に形成される、旋回点又は接合点の近くで最大である。そのような従来のクランプ機構は、図８にグラフで例示される振幅変位プロファイルにとっては、最適でも好適でもない場合がある。図８に示されるように、変位曲線４３０は、第１の波腹Ａ１の中心領域で最大であり、中心に位置する波腹Ａ１から離れて、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２に向かって波腹Ａ１の両側に、対称的に減少する。

クランプアーム４５２は、エンドエフェクタ４０８に対して、エンドエフェクタ４０８の変位曲線４３０（図８）に反比例する力を印加するように構成することができる。クランプパッド／アーム４５２によって生み出される力分布プロファイルは、振幅曲線の逆のものであり、エンドエフェクタ４０８の超音波速度の生成物及びそれに対する力が、有効長さの領域にわたって名目上一定のままになる。両方の概念において、クランプアーム／パッドの中心に垂直力が印加される。したがって、一実施形態では、クランプアーム４５２は、エンドエフェクタ４０８の第１の波腹Ａ１に垂直力４５６を、エンドエフェクタ４０８の近位端に垂直力４５７ａを、及びエンドエフェクタ４０８の遠位端に垂直力４５７ｂを印加する板バネ様機構として構成することができる。例示される実施形態では、クランプ機構が完全に機能している時には、第１の波腹Ａ１に印加される垂直力４５６は、エンドエフェクタ４０８のそれぞれ近位端及び遠位端に印加される垂直力４５７ａ、４５７ｂ未満である。一実施形態では、クランプアーム４５２は、長方形断面の細い弓状の長さのバネ鋼の形態の、板バネ機構を備えることができる。当業者は、他のクランプパッド／アーム機構を採用して、中心から減少し、末端部に向かって増加する、中心点からほぼ対称的な力分布を生成することができることを理解するであろう。

図１０は、平行音響経路を画定する折り畳み要素４１２を備える、複数要素のエンドエフェクタ４６０の一実施形態の概略図を例示する。複数要素のエンドエフェクタ４６０は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタの超音波システム１０００の実施形態における使用に好適である。複数要素のエンドエフェクタ４６０は、ヒンジ式クランプアームアセンブリ４６２に動作可能に連結されるエンドエフェクタ４０８を備える。ヒンジ式クランプアームアセンブリ４６２は、第１の組織パッド部材４６４ａ及び第２の組織パッド部材４６４ｂを備える。ヒンジ式クランプアームアセンブリ４６２は、旋回点４６８に連結される第１の部材４６２ａ及び第２の部材４６２ｂの形態のヒンジ構成を備えることができる。第１の部材４６２ａ及び第２の部材４６２ｂは、対応する第１の組織パッド部材４６４ａ及び第２の組織パッド部材４６４ｂを受容するように適合される。バネ４７０は、ヒンジ式の第１のクランプアーム部材４６２ａ及び第２のクランプアーム部材４６２ｂに力を印加する。バネ４７０は、ねじりバネ、平バネ、又は当該技術分野において既知の任意の他の好適な種類のバネであり得る。また、ヒンジは、両側のクランプアームのより長いセグメントと比較して薄くなった中心セグメントがある、リビングヒンジであってもよい。当業者は、リビングヒンジが機械設計の分野で周知であることを理解するであろう。

一実施形態では、ヒンジ式クランプアームアセンブリ４６２は、エンドエフェクタ４０８の有効長さの領域の末端部に最大力４６７ａ、ｂを印加し、第１の波腹Ａ１に位置する中心に十分な力４６６を印加する、旋回点４６８を備えるヒンジ様機構として構成することができる。エンドエフェクタ４０８に対してクランプアーム４６２によって印加される力４６６及び４６７ａ、ｂは、理想的には、図８にグラフで例示される変位曲線４３０と反比例する。

図１１は、延長可能な管状エンドエフェクタ４７８の一実施形態の、長手方向の断面図を例示する。一実施形態では、エンドエフェクタ４７８は、図１に示される単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ４７８は、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合することができる。エンドエフェクタ４７８は、近位端４８４及び遠位端４８６を有する本体４８０と、本体４８０にスライド自在に連結される折り畳み要素４８２とを備える。例示される実施形態では、エンドエフェクタ４７８は、伸張構成で示される管状エンドエフェクタである。折り畳み要素４８２は、長手方向軸線に沿った、矢印４９０ａ、ｂによって示される方向に、スライド自在に移動可能である。折り畳み要素４８２は、伸張されると、好適な超音波伝送要素として作動する場所に係止される。エンドエフェクタ４７８を伸張構成に配置するために、折り畳み要素４８２は、任意の好適な技術によって、矢印４９０ａによって示される方向に伸張される。例示される実施形態では、折り畳み要素４８２は、円筒状の要素として構成される。円筒状の折り畳み要素４８２は、遠位端に向かって前方にスライドすることができる。折り畳み要素４８２をスライドさせるために、幾つかの機構を採用することができる。一実施形態では、折り畳み要素４８２は、４７８の遠位端に形成される、適合する雌ねじ部と係合するように、近位端に雄ねじ部を備えるように構成することができる。折り畳み要素４８２が格納又は伸張構成のいずれかに位置すると、折り畳み要素４８２は、伸張構成にある遠位端４８８、又は格納構成にある音響遠位端４８９のいずれかに、超音波エネルギーを好適に伝送するために十分な力で、所定の位置に「係止」される。外部シースをスライドさせて、近位の２つの４分の１波長のセグメント内の振動から組織を保護し、組織を遠位の４分の１波長に曝露するための、更なる機構を含んでもよい。同様に、遠位の４分の１波長とのみ使用されるように、対称的なクランプアーム／パッドアセンブリ４５２、４６２（図９、１０）を遠位にスライドさせるための機構が提供されてもよい。

格納構成（想像線で示される）では、延長可能なエンドエフェクタ４７８は、２つの４分の１波長（２λ／４）の物理長Ｌ１を有する。伸張構成では、エンドエフェクタ４７８は、ほぼ２つの４分の１波長（２λ／４）の物理長を有し、折り畳み要素４８２は、ほぼ１つの４分の１波長（λ／４）の長さＬ３を有する。折り畳み要素４８２は、エンドエフェクタ４７８の遠位の４分の１波長（λ／４）を形成する。伸張構成では、エンドエフェクタ４７８及び折り畳み要素４８２を組み合わせた長さは、約４分の３波長（３λ／４）の物理長Ｌ２を有する。折り畳み要素４８２は、平行音響経路４８７にわたる、管状エンドエフェクタ４７８の断面積とほぼ同じ長手方向の断面積を持つ中実ロッドとして、形成することができる。エンドエフェクタ４７８は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である物理長を有し得ることが、理解されるであろう。同様に、折り畳み要素４８２は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である、物理長を有し得る。実施形態はこの文脈に限定されない。

想像線で示される格納構成では、遠位端４８６は、第２のノードＮ２と一致する。したがって、格納構成では、エンドエフェクタ４７８のノードＮ２部分の自由遠位端４８６は、４８０の有効長さを使用する時に、公称ゼロの変位を有し、隣接組織への損傷を回避するように鈍な表面を提供する。

伸張構成では、折り畳み要素４８２は、第２のノードＮ２から第２の波腹Ａ２へと延びる。折り畳み要素４８２の遠位端４８８は、第２の波腹Ａ２と一致する、最大振幅変位領域である。伸張モードでは、遠位端４８８を使用して、手術窓、切開、又は背部切開を形成することができる。折り畳み要素４８２は、任意の好適な技術によって、矢印４９０ｂによって示される方向に格納することができる。格納構成（想像線で示される）では、折り畳み要素４８２は、エンドエフェクタ４７８の中空部４８３の中にスライド自在に位置する。格納構成では、エンドエフェクタ４７８は、変位に関して第１の波腹Ａ１に位置する音響遠位端４８９を備え、エンドエフェクタ４７８の本体４８０の外表面で、平行音響経路４８７を画定する。例示される実施形態では、平行音響経路４８７は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間に延びる。音響遠位端４８９は、最大振幅変位領域である。音響遠位端４８９は中空部４８３内に位置するため、高振幅での隣接組織との意図しない接触が回避される。

伸張構成では、遠位端４８８は、手術窓の形成、切開、及び／又は背部切開等の他の外科手術に好適であり得る。背部切開手術中、外科医は、エンドエフェクタ４７８の遠位端４８８の有効な先端を採用して、組織を平面に沿って分割することができる。

延長可能なエンドエフェクタ４７８の近位端４８４は、例えば、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように構成される。近位端４８４は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。速度変成器２８に直接接続するために、近位端４８４が波腹と一致するように、エンドエフェクタ４７８を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ４７８を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、これが呈する４７８に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ４７８は、所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。格納構成では、エンドエフェクタ４７８は、振幅変位に関して第２のノードＮ２で一致する、自由遠位端４８６を備える。遠位端４８６は、長手方向超音波振動及び超音波変位が最小である、最小振幅領域である。また、伸張構成では、延長可能なエンドエフェクタ４７８は、第２の波腹Ａ２に位置する遠位端４８８を備える。したがって、遠位端４８８は、長手方向超音波振動及び超音波変位が最大である、最大振幅領域である。したがって、組織に影響を及ぼすために、折り畳み要素４８２の遠位端４８８を採用することができる。

他の実施形態では、音響遠位端４８８の超音波変位が、以下に図２０で示されるように、最大変位と最小変位との間で段階的に動くことができるように、ノード「Ｎ」と波腹「Ａ」との間に位置する変位領域で、折り畳み要素４８２を折り畳んでもよい。図２０に示される、折り畳まれた平行経路７０７の長さは、４分の１波長を超える（＞λ／４）。

更に他の実施形態では、折り畳み要素４８２の物理長は、１つの４分の１波長（λ／４）未満であるか、その整数倍（ｎλ／４）未満であり得、その結果、遠位端４８８の超音波変位は、折り畳み要素４８２が格納されると、最大変位と最小変位との間を段階的に動く。エンドエフェクタ４７８及び伸張した折り畳み要素４８２を組み合わせた長さＬ２は、任意の好適な数の波長（λ）であり得る。

図５、５Ａ、５Ｂを参照して前述したように、「折り畳み部」の位置において、延長可能なエンドエフェクタ４７８は、折り畳み部を伴わないその位置の超音波変位特徴を保持する。例えば、図１１に示されるように、折り畳み部は第２のノードＮ２に位置し、折り畳み要素４８２は、第２のノードＮ２と一致する遠位端４８６から、第２の波腹Ａ２と一致する伸張された遠位端４８８へ、１つの４分の１波長（λ／４）延長可能である。格納構成では、第２のノードＮ２は第２のノードＮ２のままであり、自由端を「提示」する。

図１２は、回転可能なエンドエフェクタ５００の一実施形態の概略図を例示する。一実施形態では、延長可能なエンドエフェクタ５００は、図１に示される、単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ５００は、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合することができる。エンドエフェクタ５００は、近位端５０４及び遠位端５０６を有する本体５０１と、本体５０１に回転可能に連結される折り畳み要素５０２とを備える。例示される実施形態では、エンドエフェクタ５００は、中実の細長い要素５１２と、遠位端に形成されるスロット５１９とを備える、スロット付きの長方形のバーである。折り畳み要素５０２は、細長い要素５１２の遠位端５０６にある旋回軸線５１０の周りを、回転可能に移動可能である。エンドエフェクタ５００を伸張構成に位置付けるために、折り畳み要素５０２を、矢印５１４ａによって示される方向に、軸線５１０の周りを外向きに回転させることができる。伸張構成では、折り畳み要素５０２は、第２のノードＮ２から第２の波腹Ａ２へ延び、最大超音波変位が第２の波腹Ａ２と一致する遠位端５０８で生じる、従来の超音波器具として機能する。エンドエフェクタ５００を格納構成（想像線で示される）に位置付けるために、折り畳み要素５０２を、矢印５１４ｂによって示される方向に、軸線５１０の周りを内向きに回転させることができる。また、格納構成では、エンドエフェクタ５００の遠位端５０８は、変位に関して第１の波腹Ａ１に位置する音響遠位端５０９として機能し、エンドエフェクタ５００の本体５０１の外表面で、平行音響経路５１７を形成する。遠位端５０８は、長手方向超音波振動及び超音波変位が最大である、最大振幅領域である。折り畳み要素５０２の遠位端５０８は、組織に影響を及ぼすように構成することができる。一実施形態では、旋回軸線５１０は、ヒンジ機構として実装することができる。

図１３は、直線状の細長いエンドエフェクタ５２０の概略図である。例示される実施形態では、エンドエフェクタ５２０の長さＬ４は、２つの４分の１波長（２λ／４）である。エンドエフェクタ５２０は、第１の波腹Ａ１に位置する近位端５２２から、ノードＮ１を通って延び、遠位端５２４の第２の波腹Ａ２で終わる。エンドエフェクタ５２０の超音波変位曲線は、図１６にグラフで例示される。

図１４は、平行音響経路５３３を画定する折り畳み要素を備える、エンドエフェクタ５３０の一実施形態の概略図である。例示される実施形態では、エンドエフェクタ５３０は、ノードＮ１の位置で、直線状の細長いロッドのエンドエフェクタ５２０（図１３）を折り畳むことによって、形成することができる。したがって、例示される実施形態では、エンドエフェクタ５３０は、第１の波腹Ａ１からノードＮ１へと延びる第１の要素５３２と、近位端に向かって折り返されて、平行音響経路５３３を画定する、折り畳まれた第２の要素５３４とを備える。例示される実施形態では、折り畳まれた第２の要素５３４は、第１の要素５３２と実質的に平行であり得、ノードＮ１から第２の波腹Ａ２へと延びる。他の実施形態では、折り畳まれた第２の要素５３４は、第１の要素５３２と平行であるとは限らない。他の実施形態では、折り畳まれた第２の要素５３４は、ノードＮ１から、第２の波腹Ａ２を超えて延びてもよい。エンドエフェクタ５３０の長さＬ５は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得ることが理解されるであろう。同様に、折り畳まれた第２の要素５３４の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得る。近位端５３６は、例えば、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように、適合及び構成することができる。近位端５３６の長さは、エンドエフェクタ５３０及び速度変成器３０が対応する波腹で結合できるように、更に４分の１波長だけ延ばしてもよい。近位端５３６は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。エンドエフェクタ５３０は、第２の波腹Ａ２と実質的に整列し、組織に影響を及ぼす（例えば、切断及び／又は凝固）ように構成される、音響遠位端５３８を備える。図１４に例示されるように、第１の要素５３２及び第２の要素５３４は、実質的に剛性の第３の部材５４０によって連結することができる。第１の要素５３２及び第２の要素５３４の変位は、近位端５３６及び音響遠位端５３８に参照される。そして、第１の要素５３２及び第２の要素５３４の、例えば、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２が整列するｘ＝０での変位は、実質的に等しく、かつ反対である。したがって、第１の要素５３２及び第２の要素５３４は、それらの長手方向の長さに沿って、同一量であるが、反対の方向である、超音波変位を有する。したがって、エンドエフェクタ５３０の物理長Ｌ５は、細長いエンドエフェクタ５２０（図１３）の長さＬ４の２分の１である。エンドエフェクタ５３０の超音波変位曲線は、図１７にグラフで例示される。

図１５は、平行音響経路５５６を画定する折り畳み要素５６２を備える、エンドエフェクタ５５０の一実施形態の概略図である。例示される実施形態では、エンドエフェクタ５５０は、フックの形態の折り畳み要素５５２を画定するように、ノードＮ１と一致する位置で、直線状のエンドエフェクタ５２０（図１３）の遠位セグメントを折り畳むことによって形成することができる。したがって、例示される実施形態では、エンドエフェクタ５５０は、近位端５５８から第１の波腹Ａ１へと延びる細長い部分５５４と、第１の波腹Ａ１からノードＮ１へと延びる折り畳み要素５５２とを備える。折り畳み要素５５２は、第１の波腹Ａ１からノードＮ１へ延びる第１の要素５６０と、ノードＮ１から第２の波腹Ａ２へ延びる、折り畳まれた第２の要素５６２とを備える。折り畳まれた第２の要素５６２は、近位端に向かって折り返されて、平行音響経路５５３を形成する。折り畳まれた第２の要素５６２は、第１の要素５６０と実質的に平行である。エンドエフェクタ５５０の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得る。同様に、細長い要素５５４及び折り畳み要素５５６の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得る。エンドエフェクタ５５０は、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように構成される近位端５５８を備える。近位端５５８は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。エンドエフェクタ５５０は、第２の波腹Ａ２と実質的に整列して位置し、第１の要素５６０と第２の要素５６２との間に画定される開口部５６６に位置する組織に影響を及ぼす（例えば、切断及び／又は凝固）ように構成される、音響遠位端５６４を備える。図１５に例示されるように、折り畳み要素５５２又はフックは、直線状の細長いロッドの超音波伝送導波路の遠位セグメントを折り曲げることによって、形成することができる。当業者は、細長い部分５５４及び／又は折り畳み要素５５２が、近位の細長い部分５５４の横振動を最小限に抑える、平衡特徴部を組み込み得ることを理解するであろう。平衡型エンドエフェクタ特徴部を備える超音波手術器具の例は、米国特許第６，２８３，９８１号及び同第６，３２８，７５１号で開示され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。第１の要素５６０及び第２の要素５６２のそれぞれの変位が、第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２が整列する位置ｘ＝０で参照される場合、第１の要素５６０及び第２の要素５６２の変位は、実質的に等しく、かつ反対である。したがって、第１の要素５６０及び第２の要素５６２は、それらの長手方向の長さに沿って同一であるが、反対方向である超音波変位量を有する。したがって、エンドエフェクタ５５０の折り畳み要素５５２の物理長は、組織にわたって２倍の変位を有し、したがって、２倍の実効速度であり、したがって、より大きな熱を有する。

図１５に例示される実施形態では、第１の要素５６０と第２の要素５６２との間に画定される開口部５６６に、組織を位置付けることができる。開口部５６６の長さは、１つの４分の１波長（λ／４）であり得、あるいは、１つの４分の１波長の任意の整数倍「ｎ」（（ｎλ／２、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であってもよい。動作に際し、折り畳み要素５５２は、組織の部分を連続的に横切及び凝固するために、組織の一部を貫通して引っ張られることができる。一実施形態では、折り畳み要素５５２は、例えば、腸間膜の解剖等のための固定ブレードとして採用することができる。そのような実施形態では、第１の要素５６０及び第２の要素５６２は、遠位端５６８に、互いに対して所定の角度に位置することができる。角度を成した特徴部は、横切及び凝固手順の間に、組織が遠位端５６８のノードＮ１の方へ付勢されるに従って、ニップ圧を増加させるのに好適であり得る。別の実施形態では、折り畳み部５５２は、剪断器として採用することができる。しかしながら、そのような実施形態では、第１の要素５６０及び第２の要素５６２が、物理的に金属間接触する場合に発生し得る、いずれかの悪影響を最小限に抑えるように、第１の要素５６０及び第２の要素５６２のそれぞれの相対的な超音波変位振幅を調整することができる。剪断器の実施形態の別の実装形態では、第１の要素５６０と第２の要素５６２との間の直接的な金属間接触を排除するか、又は最小限に抑えるために、第１の要素５６０及び第２の要素５６２は、比較的薄いコーティング（例えば、ポリマー、金属、又は酸化物）を伴って形成することができる。第１の要素５６０及び第２の要素５６２が剪断モードで機能するように、それらを屈曲させる締め付け力を印加するための機構を、遠位端５６８に連結してもよい。そのような実装形態では、第１の要素５６０及び第２の要素５６２は、依然として超音波エネルギーを伝送しながらも、横切プロセスの間に閉じることができる、個々の顎として構成することができる。

図１６は、図１３に示される、直線状の細長いエンドエフェクタ５２０に特徴的な、超音波変位曲線５７０をグラフで例示する。超音波振幅についての変位が縦軸線に沿って示され、４分の１波長の数は、水平軸線に沿って示される。第１の波腹Ａ１での変位曲線５７０の振幅は、＋１（＋１００％）であり、第１の波腹Ａ１が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。変位振幅は、ノードＮ１に接近すると減少し、ノードＮ１では、変位曲線５７０の振幅はゼロである。変位曲線５７０の振幅は、第２の波腹Ａ２に接近すると、負の最大変位に向かって増加し、第２の波腹Ａ２では、変位曲線５７０の振幅は−１（−１００％）であり、波腹Ａ２が負の最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。第１の波腹Ａ１は、ゼロ４分の１波長又は近位端５２２（図１３）に位置し、ノードＮ１は、近位端５２２から１つの４分の１波長（λ／４）のところに位置し、第２の波腹Ａ２は、近位端５２２から２つの４分の１波長（２λ／４）のところに位置する。エンドエフェクタ５２０の有効長さ５７２は、４分の１波長の約６５％である。第２の波腹Ａ２から５０％負の変位曲線５７０までの有効長さ５７４も、４分の１波長の約６５％である。

図１７は、図１４に示される、平行音響経路５３３を画定する折り畳み要素を備える、エンドエフェクタ５３０の一実施形態に特徴的な超音波変位曲線５８０をグラフで例示する。また、曲線５８０は、図４、５、及び６に示される他の折り畳みエンドエフェクタの実施形態にも適用され、それらのそれぞれのＡ１の波腹から始まる。超音波振幅についての変位が縦軸線に沿って示され、４分の１波長の数は、水平軸線に沿って示される。第１の波腹Ａ１での変位曲線５８０の振幅は、＋１（＋１００％）であり、第１の波腹Ａ１が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。変位振幅は、ノードＮ１に接近すると減少する。ノードＮ１での変位振幅はゼロである。変位曲線５８０の振幅は、第２の波腹Ａ２に接近すると、負の最大変位に向かって増加し、第２の波腹Ａ２では、変位曲線５８０の振幅は−１（−１００％）であり、第１の波腹Ａ１が負の最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。第１の波腹Ａ１及び第２の波腹Ａ２は、近位端５３６に位置し、ノードＮ１は、近位端５３６から１つの４分の１波長（λ／４）のところに位置する。エンドエフェクタ５３０の有効長さは、公称波長の６５％のままである。しかし、両方のセグメント５８２、５８４は、それらの間に捕捉される組織に影響を及ぼす有効長さを有する。しかしながら、それらの有効長さは、反対方向に移動する変位を有するため、組織を横断する速度が本質的に２倍になり、その結果、組織に伝達される熱エネルギーが２倍になる。

図１８は、平行音響経路６０７を画定する折り畳み要素６０２を備える、エンドエフェクタ６００の一実施形態の概略図である。例示される実施形態では、折り畳み部は、遠位ノードＮ２が位置するであろう個所の直前に位置する。図１８Ａは、線１８Ａ−１８Ａに沿った、図１８に示されるエンドエフェクタ６００の断面図である。一実施形態では、エンドエフェクタ６００は、図１に示される、単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ６００は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合され得る。エンドエフェクタ６００は、近位端６０４及び遠位端６０６を有する本体６０９と、本体６０９に連結される折り畳み要素６０２とを備える。ここで図１８及び１８Ａを参照すると、一実施形態では、折り畳み要素６０２は、ノード「Ｎ」と波腹「Ａ」との間に位置する変位領域Ｎ’から始まり、第１の波腹Ａ１を超えて延び、第２の波腹Ａ２と一致する音響遠位端６０８で終わる。音響遠位端６０８の超音波変位は、遠位端６０６から所定の距離に、音響遠位端６０８を好適に位置付けることによって、最大変位と最小変位との間を段階的に動くことができる。エンドエフェクタ６００は、近位端６０４及び遠位端６０６を備える。折り畳み要素６０２は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間に位置する変位領域Ｎ’と一致する、遠位端６０６から始まる。例示される実施形態では、Ｎ’は、第２のノードＮ２から１つ未満の４分の１波長（λ／４）の距離に位置する。折り畳み要素６０２は、遠位端６０６から、長手方向軸線Ｂに平行に近位端６０４に向かって近位に、第１の波腹Ａ１を超えて第２の（例えば、折り畳み）波腹Ａ２までの領域へと延びる。エンドエフェクタ６００の遠位部の本体６０９の外表面及び折り畳み要素６０２が、平行音響経路６０７を画定する。平行音響経路６０７の長さは、折り畳み要素６０２の長さと実質的に同一であることが理解されるであろう。第２の波腹Ａ２は、音響遠位端６０８の位置を例示するために示されるに過ぎない。例示される実施形態では、エンドエフェクタ６００の長さＬ’は、２つ未満の４分の１波長（Ｌ’＜２λ／４）である物理長を有する。例示される実施形態では、折り畳み要素６０２の長さは、１つの４分の１波長より長い（＞λ／４）。折り畳み要素６０２は、エンドエフェクタ６００の遠位の４分の１波長を形成する、中実ロッドとして形成することができる。エンドエフェクタ６００の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得ることが理解されるであろう。同様に、折り畳み要素６０２は、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）である、物理長を有し得る。

エンドエフェクタ６００の近位端６０４は、例えば、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように、適合及び構成することができる。速度変成器２８に直接接続するために、近位端６０４が波腹と一致するように、エンドエフェクタ６００を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ６００を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、６００に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ６００は、所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。近位端６０４は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。エンドエフェクタ６００は、所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び／又は他の特徴を含み得る。エンドエフェクタ６００の遠位端６０６は、外側及び内側の平行音響経路の変位が等しい領域である。例示される実施形態では、Ｎ’の折り畳み部は、５０％の振幅点と一致するように選択することができる。遠位先端６０６では、変位曲線（図１９）の勾配が逆である。したがって、応力は等しく、かつ逆であり、応力の均衡がある。音響遠位端６０８は、変位に関して第２の波腹Ａ２に位置し、図１９では折り畳み波腹Ａ２と称される。したがって、音響遠位端６０８は、長手方向超音波振動の超音波変位が、ほぼ負の極大値である、局所的な負の最大振幅領域である。

様々な実施形態において、折り畳み要素６０２の長さは、１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満であり得、あるいはその整数倍（ｎλ／４）未満であり得、その結果、音響遠位端６０８の超音波変位は、音響遠位端６０８の位置及び折り畳み要素６０２全体の長さに依存して、最大変位と最小変位との間を段階的に動くことができる。エンドエフェクタ６００及び折り畳み要素６０２の長さは、任意の好適な数の４分の１波長（λ／４）であり得る。折り畳み部（Ｎ’）の特に有益な位置は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間の、５０％の振幅レベルのところである。これは、遠位端６０６は、組織への所望の効果を生み出すように、最小有効振幅における有効長さの極限にあることを意味する。振幅は、第１の波腹Ａ１を近位に超えても最小有効振幅より上のままである。第１のノードＮ１に向かって更に近位に行くと、振幅は、５０％の所望のレベルを下回る。これは、５５．５ｋＨｚで動作するチタンを用いて設計されるエンドエフェクタの有効長さ（図１９に示されるＬ_Ａ）が、遠位端の後方３ｃｍ（１．２インチ）（≒３０ｍｍ）まで延びることを意味する。

エンドエフェクタ６００の長手方向の延長に沿う、Ｎ’の「折り畳み部」の位置は、折り畳み部の前のその位置の超音波変位特性を保持する。例えば、図１８では、エンドエフェクタ６００の折り畳み部は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間のＮ’に位置し、中実ロッドの折り畳み要素６０２は、遠位端６０６から、第１の波腹Ａ１を超えてすぐの第２の波腹Ａ２に位置する音響遠位端６０８まで、１つの４分の１波長（λ／４）分延びる。中実ロッドの折り畳み要素６０２は、折り畳み部Ｎ’と第２の波腹Ａ２との間にわたる、エンドエフェクタ６００の長手方向の断面積と同じ長手方向の断面積を有する。折り畳み部Ｎ’での変位は、外側平行音響経路６０７、並びに内側平行音響経路に対して正である。したがって、エンドエフェクタ６００の遠位端６０６は、それが超音波によって作動されると、有効になる。図１９は、エンドエフェクタ６００の超音波変位曲線６３０をグラフで例示する。

図１９は、平行音響経路６０７を画定する折り畳み要素６０２を備える、図１８及び１８Ａに示される、エンドエフェクタ６００の一実施形態に特徴的な超音波変位曲線６３０をグラフで例示する。超音波振幅は、縦軸線に沿って示され、４分の１波長は、水平軸線に沿って示される。変位曲線６３０の振幅は、第１のノードＮ１の位置である、近位端６０４では、ほぼゼロである。第１の波腹Ａ１での変位曲線６３０の振幅は、＋１（＋１００％）であり、第１の波腹Ａ１が、最大又はピーク超音波変位の位置であることを意味している。第１の波腹Ａ１は、近位端６０４から１つの４分の１波長のところに位置する。第２のノードＮ２での変位曲線６３０の振幅は、ほぼゼロとなる。しかしながら、エンドエフェクタ６００は、第２のノードＮ２が位置するところの直前の、折り畳み部Ｎ’で折り畳まれる。第２のノードＮ２は、近位端６０４から２つの４分の１波長（２λ／４）のところに位置する。したがって、折り畳み部Ｎ’での変位曲線６３０の振幅は、正である。図１９に例示される実施形態では、折り畳み部Ｎ’の位置は、折り畳み部Ｎ’での振幅が最大の５０％になるように選択される。折り畳み部Ｎ’は、前の波腹Ａ１から１つ未満の４分の１波長（＜λ／４）のところに位置する。前述のように、超音波器具の有効長さＬ_Ａは、一般に、エンドエフェクタの遠位端（超音波変位が最大である箇所）から、エンドエフェクタに沿ってその近位位置までの距離として定義され、ノード（超音波変位が最小である箇所）に接近するにつれて、超音波変位は所定のレベル未満に減少する。エンドエフェクタ６００の有効長さ６３２（又はＬ_Ａ）は、超音波変位が５０％又は２分の１ピークレベルを超えて交差する、外側平行音響経路に沿う近位位置６３４ａから、超音波変位が５０％又は２分の１ピークレベル未満に交差する、自由遠位端６０６の折り畳み部Ｎ’の遠位位置６３４ｂまでの距離として定義される。図１９に示される変位曲線６３０については、有効長さ６３２は、４分の１波長の約１．３倍又は約３ｃｍ（約１．２インチ）（≒３０ｍｍ）である。超音波変位曲線６３０のピーク変位は、波腹Ａ１で生じる。これは、第１のノードＮ１及び折り畳み部Ｎ’に接近するにつれて、中央の両側に減少する。比較として、エンドエフェクタ６３０の有効長さは、したがって、図４に示される中空管エンドエフェクタ４００のものの約２倍である。

図２０は、平行音響経路７０７を画定する折り畳み要素７０２を備える、スロット付きエンドエフェクタ７００の一実施形態を例示する。例示される実施形態では、折り畳み部は、最も遠位のノードＮ２の直前に位置する。図２０Ａは、線２０Ａ−２０Ａに沿った、図２０に示されるスロット付きエンドエフェクタ７００の断面図を例示する。一実施形態では、エンドエフェクタ７００は、図１に示される、単一要素のエンドエフェクタの超音波システム１０の実施形態における使用に好適である。別の実施形態では、エンドエフェクタ７００は、図２Ａに示される、複数要素のエンドエフェクタシステム１０００の実施形態において使用するために、好適に適合され得る。エンドエフェクタ７００は、近位端７０４及び遠位端７０６を有する本体７０９と、本体７０９に連結される折り畳み要素７０２とを備える。図２０及び２０Ａを参照すると、折り畳み要素７０２は、変位領域の折り畳み部Ｎ’から始まり、近位に延びて、音響遠位端７０８で終わる。したがって、折り畳み要素７０２は、折り畳み部Ｎ’の遠位端７０６から延び、遠位端７０６から長手方向軸線Ｂに平行に、近位端７０４に向かって、第１の波腹Ａ１を過ぎて第２の（例えば、折り畳み）波腹Ａ２まで、近位に延びる。折り畳み部Ｎ’は、最も遠位の波腹Ａ１から１つ未満の４分の１波長（λ／４）の距離に位置する。エンドエフェクタ７００は、近位端７０４及び遠位端７０６を備える。エンドエフェクタ７００の遠位部の本体７０９の外表面及び折り畳み要素７０２が、平行音響経路７０７を画定する。第２の波腹Ａ２は、第２の波腹Ａ２の位置を例示するために示されるに過ぎない。例示される実施形態では、エンドエフェクタ７００の長さＬ’は、２つ未満の４分の１波長（Ｌ’＜２λ／４）である。エンドエフェクタ７００は、中実の近位部７１２と、遠位部に形成されるスロット付き部分７１０とを備える。スロット付き部分７１０は、折り畳み要素７０２を画定する。折り畳み要素７０２の長さは、ほぼ１つの４分の１波長（λ４）である。折り畳み要素７０２は、エンドエフェクタ７００の部分７０２ａ及び７０２ｂによって画定される総断面積と、同じ断面積を有する中実ロッドであり得る。折り畳み要素７０２は、エンドエフェクタ７００の遠位の４分の１波長（λ４）を形成する。エンドエフェクタ７００の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得ることが理解されるであろう。同様に、折り畳み要素７０２の長さは、１つの４分の１波長の整数倍（ｎλ／４、「ｎ」は任意の正の整数、例えば、ｎ＝１、２、３．．．）であり得る。

エンドエフェクタ７００は、例えば、図１及び２Ａに示されるように、表面３０で速度変成器２８に連結するように構成される、近位端７０４を備える。速度変成器２８に直接接続するために、近位端７０４が波腹と一致するように、エンドエフェクタ７００を１つの４分の１波長（λ／４）だけ近位に延ばしてもよい。したがって、速度変成器２８及びエンドエフェクタ７００を、それらのそれぞれの波腹で互いに結合することができ、システム周波数は、所望の公称値に近いままである。一実施形態では、公称周波数は、例えば、５５．５ｋＨｚである。追加された近位の４分の１波長は、外側の平行経路と同一面積を有し得る（即ち、４分の１波長だけ近位に延びて）。その場合、利得はない。近位セグメントの面積が増加する場合、７００に対する面積の減少により、振幅利得がある。エンドエフェクタ７００は、所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。近位端７０４は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。エンドエフェクタ７００の遠位端７０６は、外側及び内側の平行音響経路の変位が等しい領域である。近位端７０４は、近位方向に更に延びる更なる伝送導波路に接続するか、又はその一部分を形成することができる。折り畳みエンドエフェクタ７００は、超音波手術器具の所望の性能を達成するための、利得、減衰、及び他の特徴を含み得る。エンドエフェクタ７００は、最も近位の波腹Ａ１から１つ未満の４分の１波長（λ／４）の距離にある、折り畳み部Ｎ’と一致する、ブレード先端等の自由遠位端７０６を備える。したがって、遠位端７０６は、外側及び内側の平行音響経路の変位が、共に正である領域である。実施形態では、折り畳み部Ｎ’は、５０％の振幅点と一致するように選択することができる。遠位先端７０６では、変位曲線の勾配が（図１９に示される変位曲線と同様に）逆である。したがって、応力は等しく、かつ逆であり、応力の均衡がある。また、エンドエフェクタ７００は、変位に関して第２の波腹Ａ２に位置し、折り畳み波腹Ａ２と称される、音響遠位端７０８を備える。したがって、音響遠位端７０８は、長手方向超音波振動及び超音波変位がほぼ負の極大値である、局所的な負の最大振幅に近い領域である。

様々な実施形態において、折り畳み要素７０２の長さは、１つの４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満であり得、あるいはその整数倍（ｎλ／４）未満であり得、その結果、音響遠位端７０８の超音波変位は、音響遠位端７０８の位置及び折り畳み要素７０２の長さに基づいて、最大変位と最小変位との間を段階的に動くことができる。スロット付き部分７１０の長さは、任意の数の４分の１波長（λ／４）を超えるか、又はそれ未満である。しかし合わせると、エンドエフェクタ７００及び折り畳み要素７０２の全長は、任意の好適な数の４分の１波長であり得る。折り畳み部の特に有益な位置は、第１の波腹Ａ１と第２のノードＮ２との間の５０％の振幅レベルである、折り畳み部Ｎ’である。これは、遠位端７０６が、組織の所望の効果を生み出すために、振幅の極限にあることを意味する。振幅は、第１の波腹Ａ１を近位に超えても最小有効振幅より上のままである。第１のノードＮ１に近位に接近すると、振幅は、５０％の所望のレベルを下回る。これは、５５．５ｋＨｚで動作するチタンを用いて設計されるエンドエフェクタの有効長さが、遠位端の後方１．３波長又は３ｃｍ（１．２インチ）（≒３０ｍｍ）まで延びることを意味する。

エンドエフェクタ７００の長手方向の延長に沿う、折り畳み部Ｎ’の位置は、折り畳み部の前のその位置の超音波変位特性を保持する。例えば、図２０では、折り畳み部Ｎ’は、第１の波腹Ａ１から１つ未満の４分の１波長（λ／４）のところに位置する。図１９に示されるように、折り畳み部Ｎ’での変位は、外側平行音響経路７０７、並びに内側平行音響経路に対して正である。したがって、器具の遠位端７０６は、それが超音波によって作動されると、有効になる。

図２１Ａは、平行音響経路８０７を画定する折り畳み要素８１２を備える、複数要素のスロット付きエンドエフェクタ８００の一実施形態を例示する。エンドエフェクタ８００は、音響遠位端８０２を有する折り畳み要素８１２を備える。例示される実施形態では、折り畳み部は、最も遠位のノードの直前に位置する。折り畳み部Ｎ’は、図１９及び２０に関して上述のように、前の波腹から１つ未満の４分の１波長（＜λ／４）のところに位置する。折り畳み部Ｎ’の位置は、折り畳み部Ｎ’の振幅が最大の５０％になるように選択される。エンドエフェクタ８００は、エンドエフェクタ８００のクランプパッドアセンブリと密封要素部分との間でクランプされる組織に、複数の密封領域を形成するのに好適である。

図２１Ｂは、クランプアーム８０４に動作可能に連結されるエンドエフェクタ８００の側面図を、概略的に例示する。クランプアーム８０４は、組織パッド８０６を受容するように適合される。上述のように、クランプアーム８０４／組織パッド８０６のアセンブリ（クランプアームアセンブリ）は、圧縮力又は付勢力を組織に印加して、組織のより迅速な凝固（例えば、密封）及び切断を達成するように、構成することができる。クランプアーム８０４は、開位置に回転して、クランプアーム８０４とエンドエフェクタ８００との間に組織を受容するように、ピボットピン（図示されず）の周りを枢動可能に装着される。クランプアーム８０４及び組織パッド８０６は、クランプアーム８０４の長さに沿って（好ましくは、エンドエフェクタ８００の有効長さに沿って）、所定の力分布プロファイルを生成するように構成される。

図２１Ｃは、組織８０８の切片をクランプアーム８０４とエンドエフェクタ８００との間に位置付けた、クランプアーム８０４に動作可能に連結されるエンドエフェクタ８００の、一実施形態の側面図を概略的に例示する。組織８０８は、クランプアーム８０４とエンドエフェクタ８００との間で圧縮される。組織８０８は、超音波エネルギーでエンドエフェクタ８００を作動することによって密封される。

図２１Ｄは、組織密封領域を、エンドエフェクタ８００の密封面８１０ａ及び８１０ｂに沿って形成した、エンドエフェクタ８００の一実施形態の平面図を概略的に例示する。図２１Ｄに例示される実施形態では、クランプアーム８０４は、簡潔にするために示されていない。組織密封領域は、密封要素８１０ａ、８１０ｂと組織パッド８０６との間に形成される。折り畳み要素８１２の幅は、組織８０８が、密封縁部８１０ａ、８１０ｂと組織パッド８０６との間で組織パッド８０６によって圧縮され、密封縁部８１０ａと８１０ｂとの間の中心部では圧縮されないように選択される。組織８０８が、密封縁部８１０ａ、８１０ｂと組織パッド８０６との間で圧縮されると、エンドエフェクタ８００は超音波によって励起されて、密封縁部８１０ａ、８１０ｂに沿って組織密封領域を形成する。エンドエフェクタ８００／組織パッド８０６の組み合わせによって発生した熱エネルギーは、密封縁部８１０ａ、８１０ｂに沿う組織８０８に伝達され、切断線Ｃに沿った組織８０８の中心部は、密封されずに残る。密封縁部８１０ａ、８１０ｂに沿って組織密封領域が形成されると、ナイフを使用して、切断線Ｃに沿って密封されない組織８０８を切断することができる。

折り畳みエンドエフェクタの性能を、長手方向平面の波動伝播を司る物理学の観点から論じた。当業者は、折り畳み部の存在が、折り畳み部の領域に剪断応力を導入することを理解するであろう。したがって、上記の実施形態で論じられた自由端の公称変位は、エンドエフェクタの遠位面にわたる平均値を表す。

図１５のエンドエフェクタ５５０を参照して、平衡特徴部の組み込みについて論じた。望ましくない横運動を軽減するために、必要に応じて、折り畳みエンドエフェクタの任意の部分に、平衡特徴部を組み込むことができる。

本明細書に記載される、超音波伝送導波路及び／又はエンドエフェクタの実施形態のいずれも、円形、長方形、正方形、三角形、又は他の好適な多角形の断面を備える、管状又は中実部材（例えば、ロッド、バー）として形成され得ることを理解されたい。超音波伝送導波路及び／又はエンドエフェクタは、圧電又は磁気歪アクチュエータによって生み出される振動の振幅を増幅、減衰、又は伝送するために、直線状又は先細のうちのいずれかの縁部を備えて形成されてもよい。更に、折り畳み要素は、円形、長方形、正方形、三角形、又は他の好適な多角形の断面を備える、管状又は中実部材（例えば、ロッド、バー）として形成することができる。折り畳み要素は、圧電又は磁気歪アクチュエータによって生み出される振動の振幅を増幅、減衰、又は伝送するために、直線状又は先細のうちのいずれかの縁部を備えて形成されてもよい。実施形態はこの文脈に限定されない。

前述の実施形態のいずれを参照しても、超音波器具は、複数の有効なエンドエフェクタの間で組織を捕捉するための、２つ以上の有効な超音波エンドエフェクタを備えることができる。例えば、一実施形態では、器具は、実質的に等しくかつ反対の超音波変位を有する２つのエンドエフェクタ要素の間で、組織を捕捉するように、２つの有効な超音波エンドエフェクタを備えてもよい。そのような実施形態では、２倍の電力が組織に伝達され、その電力は、組織の中心に対して対称的であり得る。この後者の特徴は、密封強度を向上させ、超音波吻合を可能にすることができる。上述のような折り畳み要素を備えるエンドエフェクタを採用して、２倍の有効長さを達成することができる。折り畳み要素は、二重に有効なエンドエフェクタを達成するように、直接的なセグメントにおいて超音波変位を、そして平行セグメントにおいて反対の変位を呈し得る。遠位セグメントが変位ノードＮで折り畳まれるように、折り畳み共振要素を構成することができる。折り畳み部の位置では、折り畳み共振要素の遠位端は、折り畳まれた後もノードＮのままである、自由端である。しかし、折り畳みセグメントの音響遠位端は有効であり、波腹Ａに位置する。

前述の実施形態のいずれを参照しても、他の実施形態では、音響要素の超音波変位が、最大変位と最小変位との間で段階的に動くことができるように、折り畳み要素（例えば、折り畳まれたロッドの超音波エンドエフェクタ及び折り畳まれたブレード部分）を、ノード「Ｎ」と波腹「Ａ」との間に位置する変位領域に連結し得ることが理解されるであろう。更に他の実施形態では、遠位端の超音波変位が、最大変位と最小変位との間で段階的に動くように、折り畳み要素の物理長は、１つ未満の４分の１波長（λ／４）であるか、あるいはその整数倍（ｎλ／４）未満であってもよい。更に、折り畳み超音波伝送導波路の直線部の長さは、任意の好適な数の波長（λ）であり得る。

様々な実施形態を例示する図２Ａ〜Ｄ、９、１０、及び２１Ａ〜Ｄを参照すると、複数要素のエンドエフェクタと、近位の組織パッドセグメント、遠位の組織パッドセグメント、及び組織パッド挿入セグメントを備えるクランプアームアセンブリとを備える。ブレードに対するクランプアームアセンブリの旋回動作は、溶接ピン締結又は他の締結手段（図示されず）を介して超音波手術器具と結合するクランプアームアセンブリのクランプアーム部分上に１対の旋回点を備えることにより影響を受ける場合がある。組織パッドセグメントは、例えば、リベット、のり、接着剤、エポキシ、圧入、又は当該技術分野において既知である任意の他の締結技術を含む、機械的手段によって、クランプアームに取り付けることができる。更に、組織パッドセグメントは、任意の既知の技術によって、クランプアームに取り外し可能に取り付けることができる。

様々な実施形態において、クランプアームは、組織パッド（例えば、本明細書に記載される組織パッド８０６、１０２１）のＴ字状のフランジを受容するための、Ｔ字状のスロットを備えてもよい。様々な実施形態において、単一の一体型組織パッドアセンブリは、組織パッドセグメントを備えてもよく、クランプアームアセンブリのＴ字状のスロット内に受容するための、Ｔ字状のフランジを更に備える。ダブテール形スロット及びくさび形フランジを含む追加的構成が想到される。当業者に理解されるように、フランジ及び対応するスロットは、組織パッドをクランプアームに取り外し可能に固定するために、代替的形状及び大きさを有する。

本明細書に開示される装置は、１回使用後に廃棄するように設計することができ、又は複数回使用されるように設計することができる。しかしながら、いずれの場合も、装置は、少なくとも１回の使用の後に再使用のために再調整することができる。再調整は、装置の分解工程、それに続く特定の個片の洗浄又は交換工程、及びその後の再組立て工程の任意の組み合わせを含むことができる。特に、装置は分解することができ、装置の任意の数の特定の個片又は部品を、任意の組み合わせで選択的に交換又は除去することができる。特定の部品の洗浄及び／又は交換の際、装置は、再調整設備において、あるいは外科手術の直前に手術チームによって、後で使用するために再組立てすることができる。当業者であれば、装置の再調整は、分解、洗浄／交換、及び再組立ての様々な技術を利用できることを理解するであろう。そのような技術の使用、及び結果として得られる再調整された装置はすべて、本出願の範囲内にある。

好ましくは、本明細書に記載される装置の様々な実施形態は、外科処置の前に処理される。まず、新しい又は使用済みの器具を得て、必要であれば洗浄する。次に、器具を滅菌することができる。ある滅菌技術において、器具は、プラスチック製又はＴＹＶＥＫ（登録商標）のバッグ等の、閉じられた密封容器内に置かれる。次に、容器及び器具を、ガンマ線、Ｘ線、又は高エネルギー電子など、容器を透過することができる放射線場内に置く。放射線は、器具上及び容器内のバクテリアを殺す。次に、滅菌済みの器具を滅菌容器に保管することができる。密封された容器は、医療施設において開かれるまで器具を無菌に保つ。

装置が殺菌されることが好ましい。これは、ベータ線又はガンマ線、エチレンオキシド、蒸気を含め、当業者にとって既知の任意の数の方法によって実施することができる。

本明細書で様々な実施形態について記載したが、それらの実施形態の多くの修正形態及び変形形態を実施することができる。例えば、異なるタイプのエンドエフェクタを用いることができる。また、特定の構成要素について材料が開示される場合、他の材料が使用されてもよい。以上の説明及び以下の特許請求の範囲は、そのような修正形態及び変形形態すべてに及ぶものとする。

参照によって本明細書に組み込まれると述べられた任意の特許、公報、又は他の開示要素は、部分的にあるいは全体的に、その組み込まれた文献が既存の定義、記載内容、又は本開示に示した他の開示要素と矛盾しない範囲で、本明細書に組み込まれる。したがって、必要な範囲で、本明細書に明示的に示した開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれた如何なる矛盾する文献に優先する。参照によって本明細書に組み込まれると述べられた要素又はその一部分であっても、既存の定義、記載内容、又は本明細書に示された他の開示要素と矛盾するものは、その組み込まれる要素と既存の開示要素との間に矛盾が生じない範囲でのみ、組み込まれる。

〔実施の態様〕
（１） 超音波手術器具と共に使用するためのエンドエフェクタにおいて、
近位端と遠位端とを備える長手方向軸線に沿って延びる本体であって、該本体の該近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結するように構成される、本体と、
ノードと波腹との間の所定の領域で、該本体の該遠位端に連結される第１の末端部を備える折り畳み要素であって、該折り畳み要素は、該本体の該遠位端から該近位端へ該長手方向軸線に沿って延び、該折り畳み要素は、第２の自由音響端を備え、該本体の遠位部及び該折り畳み要素は、平行音響経路を画定する、折り畳み要素と、を備える、エンドエフェクタ。
（２） 前記本体は、管状部材として構成され、前記折り畳み要素は、中実部材として構成される、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（３） 前記本体は、前記折り畳み要素を受容するためのスロットを備える、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（４） 前記折り畳み要素に動作可能に連結されるクランプアームを備える、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（５） 前記クランプアームに連結される組織パッドを備える、実施態様４に記載のエンドエフェクタ。
（６） 前記クランプアームは、前記本体に対して所定の力プロファイルを印加するように構成され、該力は、該本体の有効長さの変位プロファイルに反比例する、実施態様４に記載のエンドエフェクタ。
（７） 前記クランプアームは、板バネとして構成される、実施態様６に記載のエンドエフェクタ。
（８） 前記クランプアームは、第１及び第２のヒンジ式クランプアーム部材に、動作可能に連結されるバネを備える、実施態様６に記載のエンドエフェクタ。
（９） 前記折り畳み要素は、前記長手方向軸線に沿って延長可能である、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（１０） 前記延長可能な折り畳み要素は、前記長手方向軸線に沿ってスライド自在に移動可能である、実施態様９に記載のエンドエフェクタ。

（１１） 前記延長可能な折り畳み要素は、前記本体の前記遠位端に位置する旋回軸線の周りを回転可能に移動可能である、実施態様９に記載のエンドエフェクタ。
（１２） 挿入折り畳み要素が、フックとして形成される、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（１３） 前記本体の前記遠位端は、ノードに近接して位置し、
前記折り畳み要素の前記音響遠位端は、波腹に近接して位置する、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（１４） 前記本体の前記遠位端は、ノードと波腹との間に位置する第１の変位領域と実質的に一致し、
前記折り畳み要素の前記音響遠位端は、ノードと波腹との間に位置する第２の変位領域と実質的に一致する、実施態様１に記載のエンドエフェクタ。
（１５） 外科用器具において、
所定の周波数で長手方向軸線に沿って振動を生み出すように構成された変換器と、
該変換器に連結される該長手方向軸線に沿って延びる超音波エンドエフェクタであって、
近位端と遠位端とを備える長手方向軸線に沿って延びる本体であって、該本体の該近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結されるように構成される、本体と、
ノードと波腹との間の所定の領域で、該本体の該遠位端に連結される第１の末端部を備える折り畳み要素であって、該折り畳み要素は、該本体の該遠位端から該近位端に、該長手方向軸線に沿って延び、該折り畳み要素は、第２の自由音響端を備え、該本体の遠位部及び該折り畳み要素は、平行音響経路を画定する、折り畳み要素と、
を備える、超音波エンドエフェクタと、を備える、外科用器具。
（１６） 前記折り畳み要素に動作可能に連結されるクランプアームを備える、実施態様１５に記載の外科用器具。
（１７） 超音波手術器具と共に使用するためのエンドエフェクタにおいて、
近位端と遠位端とを備える長手方向軸線に沿って延びる本体であって、該本体の該近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結されるように構成される、本体と、
ノードと波腹との間の所定の領域で、該本体の該遠位端に連結される第１の末端部を備える折り畳み要素であって、該折り畳み要素は、該本体の該遠位端から該近位端へ該長手方向軸線に沿って延び、該折り畳み要素は、第２の自由音響端を備え、該本体の遠位部及び該折り畳み要素は、平行音響経路を画定し、該折り畳み要素は、該本体の側部に形成される密封縁部を備える、折り畳み要素と、
該折り畳み要素に動作可能に連結されるクランプアームと、を備える、エンドエフェクタ。
（１８） 前記クランプアームに連結される組織パッドを備える、実施態様１７に記載のエンドエフェクタ。
（１９） 前記クランプアームは、前記組織パッドと前記密封縁部との間に所定の力を印加するように構成される、実施態様１８に記載のエンドエフェクタ。
（２０） 前記本体は、前記第１の密封縁部と前記第２の密封縁部との間にナイフを受容するように適合される、実施態様１７に記載のエンドエフェクタ。

Claims (14)

1. 超音波手術器具と共に使用するためのエンドエフェクタにおいて、
   近位端と遠位端とを備える長手方向軸線に沿って延びる本体であって、該本体の該近位端は、所定の周波数で振動を生み出すように構成される超音波変換器に連結するように構成される、本体と、
   ノードと波腹との間の所定の領域で、該本体の該遠位端に連結される第１の末端部を備える折り畳み要素であって、該折り畳み要素は、該本体の該遠位端から該近位端へ該長手方向軸線に沿って延び、該折り畳み要素は、第２の自由音響端を備え、該本体の遠位部及び該折り畳み要素は、平行音響経路を画定する、折り畳み要素と、を備える、エンドエフェクタ。
2. 前記本体は、管状部材として構成され、前記折り畳み要素は、中実部材として構成される、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
3. 前記本体は、前記折り畳み要素を受容するためのスロットを備える、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
4. 前記折り畳み要素に動作可能に連結されるクランプアームを備える、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
5. 前記クランプアームに連結される組織パッドを備える、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
6. 前記クランプアームは、前記本体に対して所定の力プロファイルを印加するように構成され、該力は、該本体の有効長さの変位プロファイルに反比例する、請求項４に記載のエンドエフェクタ。
7. 前記クランプアームは、板バネとして構成される、請求項６に記載のエンドエフェクタ。
8. 前記クランプアームは、第１及び第２のヒンジ式クランプアーム部材に、動作可能に連結されるバネを備える、請求項６に記載のエンドエフェクタ。
9. 前記折り畳み要素は、前記長手方向軸線に沿って延長可能である、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
10. 前記延長可能な折り畳み要素は、前記長手方向軸線に沿ってスライド自在に移動可能である、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
11. 前記延長可能な折り畳み要素は、前記本体の前記遠位端に位置する旋回軸線の周りを回転可能に移動可能である、請求項９に記載のエンドエフェクタ。
12. 挿入折り畳み要素が、フックとして形成される、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
13. 前記本体の前記遠位端は、ノードに近接して位置し、
    前記折り畳み要素の前記音響遠位端は、波腹に近接して位置する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。
14. 前記本体の前記遠位端は、ノードと波腹との間に位置する第１の変位領域と実質的に一致し、
    前記折り畳み要素の前記音響遠位端は、ノードと波腹との間に位置する第２の変位領域と実質的に一致する、請求項１に記載のエンドエフェクタ。

Images