JP2016500536A - 外科用器具のための可撓性高調波導波管／ブレード - Google Patents

外科用器具のための可撓性高調波導波管／ブレード Download PDF

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Abstract

一実施形態では、外科用器具は、関節動作可能な高調波導波管を含む。関節動作可能な高調波導波管は、近位端及び遠位端を含む第１の駆動部を含む。第１の駆動部の近位端は、超音波変換器に接続するように構成することができる。関節動作可能な高調波導波管は、第１の駆動部の遠位端に連結される第１の可撓性導波管をさらに含む。エンドエフェクタは、第１の可撓性導波管から遠位に延びる。外科用器具は、第１の可撓性導波管を屈曲させる関節アクチュエータをさらに含む。

Description

開示の内容
（関連出願の相互参照）
本出願は、同時に出願された以下の米国特許出願に関連するものであり、これらの出願の全容を参照により本明細書に援用するものである。
米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号、表題「Ｓｕｒｇｅｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４６ＵＳＮＰ／１１０３９１号。
本出願は、以前出願された以下の米国特許出願に関連するものであり、これらの出願の全容を参照により本明細書に援用するものである。
米国特許出願第１３／５３９，０９６号、表題「Ｈａｐｔｉｃ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４２ＵＳＮＰ／１１０３８８号、
米国特許出願第１３／５３９，１１０号、表題「Ｌｏｃｋｏｕｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４３ＵＳＮＰ／１１０３８９号、
米国特許出願第１３／５３９，１１７号、表題「Ｃｌｏｓｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４４ＵＳＮＰ／１１０３９０号、
米国特許出願第１３／５３８，５８８号、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｈａｆｔｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ６４２３ＵＳＮＰ／１１０３９２号、
米国特許出願第１３／５３８，６０１号、表題「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔａｌｌｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ６８１９ＵＳＮＰ／１１０３９３号、
米国特許出願第１３／５３８，７００号、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｈａｆｔｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４７ＵＳＮＰ／１１０３９４号、
米国特許出願番号第１３／５３８，７１１号、表題「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔａｌｌｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ Ｊａｗ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４８ＵＳＮＰ／１１０３９５号、
米国特許出願第１３／５３８，７２０号、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｈａｆｔｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０４９ＵＳＮＰ／１１０３９６号、並びに、
米国特許出願番号第１３／５３８，７３３号、表題「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ」、代理人整理番号第ＥＮＤ７０５０ＵＳＮＰ／１１０３９７号。
様々な実施形態は、様々な関節動作可能な高調波導波管を含む外科用装置を対象とする。
超音波メスなどの超音波外科用装置は、これら固有の性能特性のために、外科手術において多くの用途で用いられている。特定の装置構成及び動作パラメータにより、超音波外科用装置は組織の実質的に同時の横切及び凝固によるホメオスタシスを提供することができ、望ましくは患者の外傷を最小化する。超音波外科用装置は、近位に配置される超音波変換器と、超音波変換器に連結された、組織を切断及び封止するための超音波ブレードを備える、遠位に取り付けられたエンドエフェクタを有する器具とを備える。エンドエフェクタは通常、シャフトを介してハンドル及び／又はロボット外科道具のいずれかに連結されている。ブレードはシャフトを通って延びる導波管を介して、変換器と音響的に連結している。この性質の超音波外科用装置は、開腹外科用途、腹腔鏡、又は内視鏡外科手術（ロボット支援手術を含む）のために構成され得る。
超音波エネルギーは、電気外科手術にて用いられる温度よりも低い温度で組織を切断及び凝固する。高周波（例えば、毎秒５５，５００回）で振動する超音波ブレードは、組織内のタンパク質を変性して、べったりとした凝塊を形成する。ブレード表面によって組織に対して圧力をかけると血管を潰し、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。外科医は、エンドエフェクタによって組織に印加される力による切断速度及び凝固、力が印加される時間、及び選択されるエンドエフェクタの実行レベルを制御することができる。
また、多くの外科用途に用いられているものとして電気外科用装置が挙げられる。電気外科用装置は、組織を処置するために組織に電気エネルギーを印加する。電気外科用装置は、１つ以上の電極を備えるエンドエフェクタを遠位に取り付けた器具を備えていてもよい。エンドエフェクタは、組織に電流が導入されるように組織に対して配置することができる。電気外科用装置はバイポーラ又はモノポーラ動作用に構成することができる。バイポーラ動作中では、組織に電流がエンドエフェクタの活性及びリターン電極からそれぞれ導入されて戻される。モノポーラ動作中では、電流はエンドエフェクタの活性電極によって組織に導入され、患者の体に個別に配されたリターン電極（例えば、接地パッド）を介して戻される。組織を流れる電流によって生成された熱は組織内及び／又は組織間に止血性封止を形成し得て、例えば血管を封止するのに特に有用であり得る。時々、電気外科装置のエンドエフェクタは、組織及び電極に相対的に移動可能な、組織を横切するための切断部材も備える。
電気外科用装置によって印加された電気エネルギーは、発生装置によって器具に伝達可能である。電気エネルギーは、無線周波数（「ＲＦ」）エネルギーの形態であってもよい。ＲＦエネルギーは、３００ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲内にあり得る電気エネルギーの形態である。その動作中に、電気外科用装置は組織を通して低周波数ＲＦエネルギーを伝達することができ、これによってイオン性攪拌又は摩擦、つまりは抵抗加熱が引き起こされ、組織の温度が上昇する。処置される組織とその周囲組織との間ではっきりとした境界が形成され得るため、外科医は隣接する非対象組織を犠牲にすることなく、高いレベルでの精度及び制御で手術をすることができる。ＲＦエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮、又は彫刻しつつ同時に血管を封止する上で有用であり得る。ＲＦエネルギーは、主にコラーゲンからなって熱と接触すると収縮する結合組織に特によく作用し得る。
多くの場合、曲線状又はその他の非対称な超音波ブレードを用いるのが望ましい。現在、非対称ブレードは機械で曲線状に仕上げられる。直線状の構成又は曲線状の構成で動作することができ、直線状及び曲線状の構成の間で移動することができる関節動作可能な高調波ブレードを有することが望ましい。
本明細書に記載される様々な実施形態は、関節動作可能な高調波導波管を含む外科用器具を対象とする。一実施形態では、外科用器具は、関節動作可能な高調波導波管を含む。関節動作可能な高調波導波管は、近位端及び遠位端を含む第１の駆動部を含む。第１の駆動部の近位端は、超音波変換器に接続するように構成することができる。関節動作可能な高調波導波管は、第１の駆動部の遠位端に連結される第１の可撓性導波管をさらに含む。エンドエフェクタは、第１の可撓性導波管から遠位に延びる。外科用器具は、第１の可撓性導波管を屈曲させる関節アクチュエータをさらに含む。
様々な実施形態の特徴が、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、それらの利点と共に、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。
外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態を示す。 図１に示す外科用器具の一実施形態を示す。 超音波エンドエフェクタの一実施形態を示す。 超音波エンドエフェクタの別の実施形態を示す。 図１に示される外科用器具の一実施形態の分解図を示す。 図１に示される外科用器具の一実施形態の切欠図を示す。 図１に示す外科用器具の実施形態の一例の様々な内部構成要素を示す。 外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態の上面図を示す。 図１の外科用器具の一例示的な実施形態に含まれる回転組立体の一実施形態を示す。 単一素子エンドエフェクタを有する外科用器具を含む外科用システムの一実施形態を示す。 電気エネルギー外科用器具の一実施形態の斜視図である。 その中の構成要素のいくつかを図示するためにハンドル本体の半分が取り除かれた状態の、図１１の外科用器具の一実施形態のハンドルの側面図である。 その顎部が開いており、軸方向に移動可能な部材の遠位端が引っ込んだ位置にある状態の、図１１の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の斜視図を示す。 その顎部が閉じられており、軸方向に移動可能な部材の遠位端が部分的に前進した位置にある状態の、図１１の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の斜視図を示す。 図１１の外科用器具の軸方向に移動可能な部材の一実施形態の斜視図を示す。 図１１の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の断面図を示す。 コードレスの電気エネルギー外科用器具の一実施形態の断面の斜視図を示す。 その中の様々な構成要素を図示するためにハンドル本体の半分が取り除かれた状態の、図１７の外科用器具の一実施形態のハンドルの側面図を示す。 一実施形態による、ＲＦ駆動及び制御回路を示す。 一実施形態によるコントローラの主な構成要素を示す。 ロボット外科用システムの一実施形態のブロック図を示す。 ロボットアームカートの一実施形態を示す。 図２０のロボットアームカートのロボットマニピュレータの一実施形態を示す。 代替的なセットアップ関節構造を有するロボットアームカートの一実施形態を示す。 図１９〜図２２のロボットアームカートなどのロボットアームカートと併せて使用し得るコントローラの一実施形態を示す。 ロボットシステムとの使用に適合された超音波外科用器具の一実施形態を示す。 ロボットシステムとの使用に適合された電気外科用器具の一実施形態を示す。 図２４に示される外科用器具を受容して制御するための外科用マニピュレータと連結可能な器具駆動組立体の一実施形態を示す。 図２４の外科用器具を含む、図２６の器具駆動組立体の実施形態の別の図を示す。 図２５の電気外科用器具を含む、図２６の器具駆動組立体の実施形態の別の図を示す。 図２６の器具駆動組立体の実施形態のアダプタ部分の追加図を示す。 図２６の器具駆動組立体の実施形態のアダプタ部分の追加図を示す。 図２６の器具駆動組立体の実施形態のアダプタ部分の追加図を示す。 従動要素の動作を外科用器具の動作に変換する構成要素を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の一実施形態を示す。 従動要素の動作を外科用器具の動作に変換する構成要素を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の一実施形態を示す。 従動要素の動作を外科用器具の動作に変換する構成要素を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の一実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する代替的な例示的機構、及びシャフト５３８の軸に沿って１つ以上の部材の往復並進運動を行わせる代替の例示的な機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する代替的な例示的機構、及びシャフト５３８の軸に沿って１つ以上の部材の往復並進運動を行わせる代替の例示的な機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する代替的な例示的機構、及びシャフト５３８の軸に沿って１つ以上の部材の往復並進運動を行わせる代替の例示的な機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 従動要素の回転をシャフトの軸回りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す、図２４〜図２５の器具取付部分の代替的な実施形態を示す。 シャフトの軸に沿った部材の差動並進の（例えば、関節動作のため）の代替的な例示的機構を示す器具取付部分の代替的な実施形態を図示する。 シャフトの軸に沿った部材の差動並進の（例えば、関節動作のため）の代替的な例示的機構を示す器具取付部分の代替的な実施形態を図示する。 シャフトの軸に沿った部材の差動並進の（例えば、関節動作のため）の代替的な例示的機構を示す器具取付部分の代替的な実施形態を図示する。 シャフトの軸に沿った部材の差動並進の（例えば、関節動作のため）の代替的な例示的機構を示す器具取付部分の代替的な実施形態を図示する。 内部動力及びエネルギー源を備える器具取付部分の一実施形態を示す。 内部動力及びエネルギー源を備える器具取付部分の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 リボン可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 リボン可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 リボン可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 中空エンドエフェクタを含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 円形可撓性導波管及び中実エンドエフェクタを含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 １つ又は複数のスロットが形成されたリボン可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 第１の駆動部、第１の可撓性導波管、第２の駆動部、及び第２の可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の実施形態を示す。 第１の駆動部、第１の可撓性導波管、第２の駆動部、及び第２の可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の実施形態を示す。 波動増幅部を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 波動増幅部を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 屈曲する位置における図５３Ａ〜図５３Ｂの関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 関節アクチュエータの一実施形態を示す。 関節アクチュエータの一実施形態を示す。 ２ケーブル関節アクチュエータの一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管及び全曲率制限器を含む超音波外科用器具の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管及び二段式電気全曲率制限器を含む超音波外科用器具の一実施形態を示す。 全曲率制限器を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管及び視界窓を含む全曲率制限器を含む超音波外科用器具の一実施形態を示す。 腹の周りに中心がある可撓性導波管を含む関節動作可能な高調波導波管の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管を含むロボット超音波外科用器具の一実施形態を示す。 バイオネット鉗子外科用器具の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管を含む可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。 関節動作可能な高調波導波管を含む可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。 可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。 可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。 複数の屈曲特徴を有する可撓性シースを含む可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。 複数の屈曲特徴を有する可撓性シースを含む可撓性超音波剪断器具の一実施形態を示す。
様々な実施形態は、関節動作可能な高調波導波管を含む超音波外科用器具を対象とする。超音波ブレードは、縦軸に沿って延びる近位に配置された直線状駆動部と、直線状駆動部に連結されて、縦軸からある角度で可撓性のある遠位に配置された可撓性導波管と、を含むことができる。可撓性導波管は、曲率半径を規定するように関節動作させることができて、第１の角度を張ることができる。可撓性導波管と駆動部との間の接点は、関節動作可能な高調波導波管の節、腹、又は節と腹との間にあってもよい。関節動作可能な高調波導波管は、例えば、可撓性導波管の特性に基づいて、平衡が保たれ得る。平衡を保つ関節動作可能な高調波導波管は、純粋に及び／又は実質的に長手方向（例えば、縦軸の方向）の振動モードを有してもよい。平衡を達成するために、上述したように、関節動作可能な高調波導波管は、関節動作可能な高調波導波管が共振周波数で駆動される場合に、節及び／又は腹が接点で生じるように構築することができる。
いくつかの実施形態は、エンドエフェクタ及び縦軸に沿って延びる関節動作可能な高調波導波管を含む外科用器具を対象とする。関節動作可能な高調波導波管は、エンドエフェクタに音響的に連結され、シャフトを通してエンドエフェクタから近位に延びる。関節動作可能な高調波導波管は、縦軸に配置される可撓性導波管部分を含むことができる。導波管はまた、導波管の節に位置する第１及び第２のフランジを備えていてもよい。第１のフランジは、可撓性導波管部分から遠位に配置することができ、第２のフランジは、可撓性導波管部分から近位に配置することができる。第１の制御部材は、第１のフランジに連結されて第２のフランジ及びシャフトを通って近位に延びていてもよい。第１の制御部材を近位に並進させることによって第１のフランジを近位に引くことができ、これによってシャフトと導波管が縦軸から離れて第１の制御部材に向かって枢動される。
超音波及び／又は電気外科要素を備えるエンドエフェクタを有する手動並びにロボット外科用器具の例示的実装を示す実施形態を含む、いくつかの実施形態を具体的に参照する。可能である場合は、類似又は同様の参照番号を図面の中で用いてもよく、類似又は同様の機能性を示してもよい。図面は、開示される外科用器具及び／又はその使用方法の例示的な実施形態を、描写する目的のみのために図示する。当業者であれば、以下の記載から、本明細書中に記載の原則から逸脱することなく、本明細書中に示される構造及び方法の代替的な例示的実施形態が採用可能であることを容易に理解できるであろう。
図１は、超音波外科用器具１０の一実施形態の右側面図である。示された実施形態では、超音波外科用器具１０は、内視鏡的又は伝統的な開腹外科手術を含む様々な外科的処置において使用され得る。一例示的な実施形態では、超音波外科用器具１０は、ハンドル組立体１２と、細長シャフト組立体１４と、超音波変換器１６とを備える。ハンドル組立体１２は、トリガ組立体２４、遠位回転組立体１３、及びスイッチ組立体２８を備える。細長シャフト組立体１４はエンドエフェクタ組立体２６を備え、エンドエフェクタ組立体２６は、組織を切開するか、又は血管及び／若しくは組織を相互に掴む、切断する、並びに凝固する要素と、エンドエフェクタ組立体２６を作動させる要素とを備える。ハンドル組立体１２は、超音波変換器１６を近位端に受容するように適合される。超音波変換器１６は細長シャフト組立体１４及びエンドエフェクタ組立体２６の一部分と機械的に係合される。超音波変換器１６は、ケーブル２２を介して発生装置２０に電気的に連結される。図面の大半が腹腔鏡外科手術と関連して用いられる複数のエンドエフェクタ組立体２６を図示するが、超音波外科用器具１０はより伝統的な開腹外科手術で採用されてもよく、及び他の実施形態では内視鏡手術での使用に構成されてもよい。本明細書における目的のために、超音波外科用器具１０は、内視鏡器具に関して記載されているが、開腹及び／又は腹腔鏡型の超音波外科用器具１０も、本明細書において記載されるものと同じか、又は同様の操作構成要素及び機構を含むことができることが想定される。
様々な実施形態で、発生装置２０は、モジュール及び／又はブロックのようないくつかの機能的要素を備える。異なる機能要素又はモジュールが、異なる種類の外科用装置を駆動するために構成され得る。例えば、超音波発生装置モジュール２１は、超音波外科用器具１０などの超音波装置を駆動してもよい。いくつかの例示実施形態では、発生装置２０は更に電気外科装置（又は超音波外科用器具１０の電気外科実施形態）を駆動する電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３をも備える。様々な実施形態では、発生装置２０はハンドル組立体１２の中に一体的に形成されてもよい。このような実装では、エネルギー源として作用するよう、ハンドル組立体１２内に電池が併せて配される。図１８Ａ及び付随する開示は、このような実装の一例を提供する。
いくつかの実施形態では、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３は治療レベル及び／又は治療レベル未満のエネルギーレベルを生成するように構成されていてもよい。図１に図示される例示的な実施形態では、発生装置２０は発生装置２０と一体化された制御システム２５と、ケーブル２７を介して発生装置に接続されたフットスイッチ２９とを備える。発生装置２０は、外科用器具、例えば器具１０を作動させるトリガ機構も備えていてもよい。トリガ機構は、電源スイッチ（図示せず）並びにフットスイッチ２９を備えていてもよい。フットスイッチ２９によって起動させられると、発生装置２０は外科用器具１０の音響上の組立体を駆動する、及びエンドエフェクタ１８を所定の実行レベルにて駆動するためのエネルギーを提供し得る。発生器２０は音響アセンブリの任意の好適な共振周波数にて音響アセンブリを駆動若しくは励起し、及び／又は治療レベル／治療レベル未満の電磁／ＲＦエネルギーを駆動する。
一実施形態では、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３を、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを用いて２極電気外科手術を行うのに十分な電力を供給することができる電気外科ユニット（ＥＳＵ）（electrosurgery unit）として実装してもよい。一実施形態では、ＥＳＵは、ＥＲＢＥ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｉｅｔｔａ，Ｇａ）から販売されている２極ＥＲＢＥ ＩＣＣ ３５０であってもよい。２極電気外科手術用途では、上述のように、活性電極及びリターン電極を有する外科用器具を使用することができ、その場合、電流が組織を通って活性電極からリターン電極まで流れることができるように、活性電極及びリターン電極は、処置対象組織に接するか、又は隣接して配置され得る。したがって、電気外科／ＲＦモジュール２３の発生装置は、組織を処置（例えば、焼灼）するのに十分な電気エネルギーを組織Ｔに印加することで、処置目的のために構成されてもよい。
一実施形態では、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３は、組織インピーダンス測定モジュールを実行するために、治療レベル未満のＲＦ信号を伝達するように構成されてもよい。一実施形態では、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３は、以下により詳細に記載される２極無線周波数発生装置を備える。一実施形態では、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール１２は、組織Ｔの電気的インピーダンスＺをモニタリングする、及び、エンドエフェクタ組立体２６のクランプ部材上に設けられたリターン電極によって、組織Ｔに基づく時間並びに電力レベルの特性を制御するように構成されていてもよい。したがって、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３は、組織Ｔのインピーダンス又はその他の電気特性を計測する、治療レベル未満の目的のために構成されていてもよい。組織Ｔのインピーダンス又はその他の電気特性を計測する方法及び回路構成は、本明細書にその開示全体が引用によって参照される、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願公報第２０１１／００１５６３１号、表題「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」にてより詳細に記載されている。
好適な超音波発生装置モジュール２１は、オハイオ州シンシナティのＥｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ社が販売するＧＥＮ３００に類似の方法で機能的に動作するように構成することができ、それは以下の米国特許の１つ又は複数に開示されており、それらの全ては本明細書に組み込まれるものとする。米国特許第６，４８０，７９６号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｔａｒｔ Ｕｐ ｏｆ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｎｄｅｒ Ｚｅｒｏ Ｌｏａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）、米国特許第６，５３７，２９１号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｂｌａｄｅ Ｂｒｅａｋａｇｅ Ｕｓｉｎｇ Ｒａｔｅ ａｎｄ／ｏｒ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、米国特許第６，６６２，１２７号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ａ Ｂｌａｄｅ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第６，６７８，８９９号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第６，９７７，４９５号（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈａｎｄｐｉｅｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第７，０７７，８５３号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、米国特許第７，１７９，２７１号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｌａｄｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｔ Ｓｔａｒｔｕｐ）、及び、米国特許第７，２７３，４８３号（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｌｅｒｔｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）。
様々な実施形態では、発生装置２０がいくつかのモードで作動するように構成されてもよい。１つのモードでは、発生装置２０は超音波発生装置モジュール２１及び電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３が独立して作動するように構成されてもよい。
例えば、超音波発生装置モジュール２１は超音波エネルギーをエンドエフェクタ組立体２６に印加するために起動されてもよく、その後に、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３によって治療レベル又は治療レベル未満ＲＦエネルギーをエンドエフェクタ組立体２６に印加してもよい。前述のように、超音波発生装置モジュール２１の起動を制御する、又は起動を改造するために組織インピーダンスを計測するべく、治療レベル未満の電気外科／ＲＦエネルギーを、エンドエフェクタ組立体２６の請求構成要素の間に掴まれた組織に印加してもよい。治療レベル未満のエネルギーを印加したことによる組織インピーダンスフィードバックを採用することで、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３の治療レベルを起動させてエンドエフェクタ組立体２６の請求構成要素の間に掴まれた組織（例えば、管）を封止してもよい。
別の実施形態では、超音波発生装置モジュール２１及び電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３は同時に起動されてもよい。一例では、超音波発生装置モジュール２１を治療レベル未満のＲＦエネルギーレベルにて同時に起動して、エンドエフェクタ組立体２６の超音波ブレードがエンドエフェクタ組立体２６のクランプ要素間に留められた組織（又は管）を切断及び凝固させる間に組織インピーダンスを同時に計測させる。このようなフィードバックは、例えば、超音波発生装置モジュール２１の駆動出力を改変するために採用してもよい。別の例では、超音波発生装置モジュール２１を電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３と同時に駆動して、組織（又は管）を封止するためにエンドエフェクタクランプ組立体２６の電極部分に電気外科／ＲＦエネルギーが印加される間、エンドエフェクタ組立体２６の超音波ブレード部分が損傷した組織を切断するために採用されてもよい。
発生装置２０がトリガ機構によって起動されると、一実施形態では、電気エネルギーは、発生装置２０によって連続的に音響組立体の変換器スタック又は組立体に印加される。別の実施形態では、電気エネルギーは発生装置２０によって断続的に印加（例えば、パルス）される。発生装置２０の制御システム中内のフェーズロックループは、音響組立体からのフィードバックを監視してもよい。フェーズロックループは、発生装置２０によって送られる電気エネルギーの周波数を、音響組立体の振動の選択された縦モードの共振周波数と一致するように調節する。更に、制御システム２５内の第２のフィードバックループは、音響組立体のエンドエフェクタ１８においてほぼ一定の振動幅を達成するために、音響組立体に供給される電流を予め選択された一定レベルに維持する。更に別の実施形態では、制御システム２５内の第３のフィードバックループは、エンドエフェクタ組立体２６に配される電極の間のインピーダンスを監視する。図１〜図９は手動で操作される超音波外科用器具を示すが、例えば本明細書中に記載されるロボット用途、並びに手動及びロボット用途の組み合わせにも超音波外科用器具が用いられ得ると理解される。
超音波作動モードでは、音響組立体に供給される電気信号は、エンドエフェクタ１８の遠位端に、例えば約２０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの範囲で縦方向に振動させてもよい。様々な実施形態によれば、ブレード２２は、約５４ｋＨｚ〜５６ｋＨｚの範囲、例えば約５５．５ｋＨｚで振動してもよい。他の実施形態では、ブレード２２は、例えば、約３１ｋＨｚ又は約８０ｋＨｚである、他の振動数で振動してもよい。ブレードにおける振動の振動幅は、例えば、発生装置２０によって音響組立体の変換器組立体に印加される電気信号の振幅を制御することによって制御することができる。前述のように、発生装置２０のトリガ機構によって、ユーザーは、電気エネルギーを音響組立体に連続的又は断続的に供給できるように発生装置２０を起動させることができるようになる。発生装置２０はまた、電気外科ユニット又は従来の電気コンセントへの差込用の電力線を有する。また、電池などの直流（ＤＣ）源によって発生装置２０に電力を供給することもできることが想到される。発生装置２０は、Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．より入手可能なモデル番号ＧＥＮ０４及び／又はモデル番号ＧＥＮ１１などの任意の好適な発生装置を含むことができる。
図２は、ハンドル組立体１２、遠位回転組立体１３、細長シャフト組立体１４、及びエンドエフェクタ組立体２６を示す、超音波外科用器具１０の一例示的な実施形態の左斜視図である。示された実施形態では、細長シャフト組立体１４は、エンドエフェクタ組立体２６を機械的に係合する大きさを有する遠位端５２と、ハンドル組立体１２及び遠位回転組立体１３を機械的に係合する近位端５０とを備える。細長シャフト組立体１４の近位端５０は、ハンドル組立体１２及び遠位回転組立体１３内に受容される。細長シャフト組立体１４、ハンドル組立体１２、及び遠位回転組立体１３との間の接続に関する詳細は、図５及び７の説明において更に提供する。
示された実施形態では、トリガ組立体２４は、固定ハンドル３４と併せて動作するトリガ３２を備える。固定ハンドル３４及びトリガ３２は、ユーザーと快適に相互作用するように人間工学的に形成され、適合される。固定ハンドル３４は、ハンドル組立体１２と一体的に関連づけられている。トリガ３２は、超音波外科用器具１０の動作について以下に詳述するように、固定ハンドル３４に対して枢動的に移動可能である。ユーザーがトリガ３２に対して圧迫力をかけると、トリガ３２は、固定ハンドル３４に方向３３Ａに向かって枢動的に移動可能である。バネ要素９８（図５）は、ユーザーがトリガ３２に対する圧迫力を開放するとき、トリガ３２を方向３３Ｂに枢動可能に移動させる。
一例示的な実施形態では、トリガ３２は細長トリガフック３６を備え、それは、細長トリガフック３６とトリガ３２との間の開口３８を画定する。開口３８は、ユーザーの１つ又は複数の指をそこを通して受容するために好適な寸法である。トリガ３２は、トリガ３２の基質を覆うように成型される弾性部分３２ａをも備えてもよい。オーバーモールド弾性部分３２ａは、外向きの方向３３Ｂでのトリガ３２の制御のためのより快適な接触面を提供するために形成される。一例示的な実施形態では、オーバーモールド弾性部分３２ａは細長トリガフック３６の一部分を覆うように提供されてもよい。細長トリガフック３２の近位面は、ユーザーが指を開口３８の内外へ容易に摺動することを可能にするために被覆されないままであるか非弾性基質で被覆される。別の実施形態では、トリガの形状は、完全に閉じたループを形成し、ユーザーの１つ又は複数の指をそこを通して受容するために好適な寸法である開口を画定する。完全に閉じたループトリガは、トリガ基質を覆うように成型される弾性部分も備えることができる。
一例示的な実施形態では、固定ハンドル３４は、近位接触面４０と、グリップアンカー又はサドル面４２とを備える。サドル面４２は、手の親指及び人差し指が合わさる水かき部分の上に載る。近位接触面４０は、リング又は開口を有さない通常のピストルグリップで手のひらを受容するピストルグリップ輪郭を有する。近位接触面４０のプロファイル曲線は、手のひらに適合するか、又はこれを受容するような輪郭を有していてもよい。安定化尾部４４は、ハンドル組立体１２のより近位の部分に向かって配される。安定化尾部４４は、ハンドル組立体１２を安定させてハンドル組立体１２をより制御可能にするために、親指と人差し指との間に配する手の最も上の水かき部分と接触していてもよい。
一例示的な実施形態では、スイッチ組立体２８はトグルスイッチ３０を備えていてもよい。トグルスイッチ３０は、同時起動の可能性を排除するために、ハンドル組立体１２の内側に配される中心枢動軸３０４を有する単一構成要素として実装されてもよい。例示的な一実施形態では、トグルスイッチ３０は、最小電力レベル（例えば、ＭＩＮ）と最大電力レベル（例えば、ＭＡＸ）との間に超音波変換器１６の電力設定を設定するための第１の突起ノブ３０ａと第２の突起ノブ３０ｂとを備える。別の実施形態では、ロッカスイッチが標準設定と特別設定の間を枢動してもよい。特別設定は、装置によって１つ以上の特別プログラムを実行することを許容し得る。トグルスイッチ３０は、第１の突起ノブ３０ａ及び第２の突起ノブ３０ｂが作動すると、中心枢動軸の周りを回転する。１つ又は複数の突起ノブ３０ａ、３０ｂは、１つ又は複数のアームに連結され、その１つ以上又は複数のアームは小アークを通って移動し、電機接触によって、第１又は第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂの起動に従って超音波変換器１６を通電させるか、又は電力を断つように電気回路を開閉させる。トグルスイッチ３０は、超音波変換器１６の起動を制御するために発生装置２０に連結される。トグルスイッチ３０は、超音波変換器１６を起動させ、超音波変換器１６に対して１つ又は複数の電力設定を設定するための１つ又は複数の電力設定スイッチを備える。トグルスイッチ３０を起動するために必要な力はサドル点４２に実質的に向けられるため、トグルスイッチ３０が起動されるとき手中で回転する器具のあらゆる傾向を回避する。
一例示的な実施形態では、第１及び第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂはハンドル組立体１２の遠位端上に配され、それにより、それらは、ユーザーがハンドグリップの最小限の再配置を伴うか、又は実質的に再配置を伴わずして容易にアクセスして電力を起動することができ、トグルスイッチ３０を作動させている間に制御を維持し、注意を手術部位（例えば、腹腔鏡処置におけるモニタ）に集中させることに適している。突起ノブ３０ａ、３０ｂは様々な指の長さからより容易にアクセスすることができ、扱いにくい位置、又は短い指で起動するためにより高い自由度のアクセスを可能にするために、ある程度まで、ハンドル組立体１２の側面を包み込むように構成されてもよい。
示された実施形態では、第１の突起ノブ３０ａは、ユーザーが第１の突起ノブ３０ａを第２突起ノブ３０ｂから区別するのを可能とするために、示された実施形態では複数の触覚要素３０ｃ、例えば、手触り感がある突起又は「隆起」を備える。当業者であれば、ハンドル組立体１２にいくつかの人間工学的特徴を組み込み得ることを分かるであろう。このような人間工学的特徴は、米国特許出願公開第２００９／０５５７５０号、表題「Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」に記載されており、上記特許の内容は全体として参照により本明細書に組み込まれる。
例示的な一実施形態では、トグルスイッチ３０はユーザーの手によって操作されてもよい。ユーザーは、不注意又は意図的でない起動を常に回避しつつ、任意の時点で第１及び第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂに容易にアクセスすることができる。トグルスイッチ３０は、超音波組立体１６及び／又は超音波組立体１６への電力を制御するために指で容易に操作されてもよい。例えば、人差し指を使用して、第１の接触部分３０ａを起動し、超音波組立体１６をオンにして、最大（ＭＡＸ）電力レベルにしてもよい。人差し指を使用して、第２の接触部分３０ｂを起動し、超音波組立体１６をオンにして、最小（ＭＩＮ）電力レベルにしてもよい。別の実施形態では、ロッカスイッチは標準設定と特別設定との間で器具１０を枢動させてもよい。特別設定は、器具１０によって１つ以上の特別なプログラムが実行されることを許容し得る。トグルスイッチ３０は、ユーザーが第１又は第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂを見ることなく操作することができる。例えば、第１の突起ノブ３０ａ又は第２の突起ノブ３０ｂは、見ずに第１及び第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂを触覚的に区別するための手触り又は突起を備えてもよい。
別の実施形態では、トリガ３２及び／又はトグルスイッチ３０は、個々に、又は超音波発生装置モジュール２１の起動と組み合わせて、電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３を作動させるように用いてもよい。
例示的な一実施形態では、遠位回転組立体１３は、縦軸「Ｔ」の周りをいずれの方向にも制限なく回転可能である。遠位回転組立体１３は細長シャフト組立体１４と機械的に係合している。遠位回転組立体１３は、ハンドル組立体１２の遠位端に位置する。遠位回転組立体１３は、円筒形のハブ４６と、ハブ４６を覆うように形成される回転ノブ４８とを備える。ハブ４６は、細長シャフト組立体１４を機械的に係合する。回転ノブ４８は縦溝彫りの高分子特徴部を含んでいてもよく、細長シャフト組立体１４を回転させるために、指（例えば、人差し指）によって係合され得る。ハブ４６は、回転ノブ４８を形成するために、一次構造を覆うように成型される材料を備えていてもよい。回転ノブ４８は、ハブ４６を覆うようにオーバーモールドされていてもよい。ハブ４６は、遠位端で露出される端部キャップ部分４６ａを備える。ハブ４６の端部キャップ部分４６ａは、腹腔鏡的処置中にトロカールの表面と接触してもよい。ハブ４６は、端部キャップ部分４６ａとトロカールとの間に生じ得るいかなる摩擦も軽減するために、ポリカーボネートなどの耐久性硬質プラスチックで形成されていてもよい。回転ノブ４８は、より正確な回転グリップを提供するために、隆起リブ４８ａ、及びリブ４８ａの間に配される凹部分４８ｂで形成される「扇形」又は縦溝を備えていてもよい。一例示的な実施形態では、回転ノブ４８は複数の縦溝（例えば、３つ以上の縦溝）を備えていてもよい。他の実施形態では、任意の好適な数の縦溝が使用され得る。回転ノブ４８は、硬質プラスチック材料上にオーバーモールドされるより柔らかい高分子材料で形成されていてもよい。例えば、回転ノブ４８は、例えば、ＧＬＳ社（ＧＬＳ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって作製されるＶｅｒｓａｆｌｅｘ（登録商標）ＴＰＥ合金を含む柔軟な弾性可撓性高分子材料から形成されてもよい。このより柔らかいオーバーモールド材料は、より大きなグリップ及び回転ノブ４８の動作のより正確な制御を提供することができる。滅菌に対して十分な抵抗を提供し、生体適合性を有し、外科用手袋に対して十分な摩擦抵抗を提供する任意の材料を、回転ノブ４８を形成するために使用してもよい。
一例示的な実施形態では、ハンドル組立体１２は、第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂとを備える２つのハウジング部分又は側板から形成される。遠位端から近位端へハンドル組立体１２を見るユーザーの視点から、第１の部分１２ａは右部分と見なされ、第２の部分１２ｂは左部分と見なされる。第１及び第２の部分１２ａ、１２ｂの各々は、ハンドル組立体１２を形成するために互いに機械的に整列し係合するように寸法が決められ、内部作動構成要素を囲む複数のインターフェース６９（図５）を含む。ハンドル組立体１２と一体的に関連する固定ハンドル３４は、ハンドル組立体１２の第１及び第２の部分１２ａ及び１２ｂの組立後に形になる。複数の追加的なインターフェース（図示せず）を、超音波溶接の目的で、例えば、エネルギー方向／偏向点といったハンドル組立体１２の第１及び第２の部分１２ａ及び１２ｂの周囲の様々な点に設けてもよい。第１及び第２の部分１２ａ及び１２ｂ（並びに以下に記載される他の構成要素）は、当該技術分野において既知の任意の方法で一緒に組み立てられてもよい。例えば、整合ピン、スナップ様インターフェース、舌及び溝インターフェース、ロックタブ、接着ポートは、全て、組立体の目的で、単独でか、又は組み合わせてかのいずれかで利用され得る。
例示的な一実施形態では、細長いシャフトアセンブリ１４は、ハンドル組立体１２及び遠位回転組立体１３を機械的に係合するように適合される近位端５０と、エンドエフェクタ組立体２６を機械的に係合するように適合される遠位端５２と、を含む。細長シャフト組立体１４は、外部管状シース５６と、外部管状シース５６内に配される往復管状作動部材５８とを備える。管状往復管状作動部材５８の近位端は、トリガ３２の作動及び／又は開放に応答して方向６０Ａ又は６０Ｂのいずれかの方向に移動するように、ハンドル組立体１２のトリガ３２に機械的に係合される。枢動可能なトリガ３２は、縦軸「Ｔ」に沿って往復動作を起こしてもよい。そのような動作は、例えば、エンドエフェクタ組立体２６の顎部又はクランピング機構を作動させるために用いてもよい。一連の連鎖は、トリガ３２の枢動回転を、作動機構に連結するヨークの軸動作に変換し、これによってエンドエフェクタ組立体２６のクランピング機構の顎部の開閉が制御される。管状往復管状作動部材５８の遠位端は、エンドエフェクタ組立体２６に機械的に係合される。示された実施形態では、管状往復管状作動部材５８の遠位端は、トリガ３２の作動及び／又は開放に応答してクランプアーム組立体６４を開閉するために、枢動点７０の周りで枢動可能であるクランプアーム組立体６４に機械的に係合される。例えば、示された実施形態では、クランプアーム組立体６４は、トリガ３２が方向３３Ａに圧迫されると、枢動点７０の周りを、方向６２Ａで開いた位置から閉じた位置に移動可能である。クランプアーム組立体６４は、トリガ３２が方向３３Ｂへ開放されるか、又は外向きに接触するとき、枢動点７０の周りを、方向６２Ｂの閉じた位置から開いた位置に移動可能である。
一例示的な実施形態では、エンドエフェクタ組立体２６は細長シャフト組立体１４の遠位端５２に取り付けられ、クランプアーム組立体６４と、ブレード６６とを含む。エンドエフェクタ組立体２６のクランピング機構の顎部は、クランプアーム組立体６４及びブレード６６によって形成される。ブレード６６は、超音波で作動可能であり、超音波変換器１６に音響的に連結される。ハンドル組立体１２上のトリガ３２は、合わせて、クランプアーム組立体６４が動作するように機械的に連携する駆動組立体と最終的に接続される。トリガ３２を方向３３Ａに圧迫することで、開いた位置からクランプアーム組立体６４を方向６２Ａに移動させ、クランプアーム組立体６４及びブレード６６が、互いに対して離間した関係において、クランプしたか、又は閉じた位置へ設けられ、クランプアーム組立体６４及びブレード６６は、その間の組織を掴むように連携する。クランプアーム組立体６４は、ブレード６６とクランプアーム６４との間の組織に係合するクランプパッド６９を備えていてもよい。トリガ３２を方向３３Ｂに開放することで、クランプアーム組立体６４は方向６２Ｂに、閉じた関係から開いた位置に移動し、クランプアーム組立体６４及びブレード６６は、互いに離間した関係に設けられる。
ハンドル組立体１２の近位部分は、超音波組立体１６の遠位端を受容するための近位開口部６８を備える。超音波組立体１６は、近位開口部６８に挿入され、細長シャフト組立体１４に機械的に係合される。
一例示的な実施形態では、トリガ３２の細長トリガフック３６部分は、より短い全長及び回転運動を有する、より長いトリガレバーを提供する。細長トリガフック３６のより長いレバーによって、ユーザーは、開口３８内で複数の指を使用して細長トリガフック３６を操作して、トリガ３２を方向３３Ｂに枢動させてエンドエフェクタ組立体２６の顎部を開かせることができるようになる。例えば、ユーザーは、３本の指（例えば、中指、薬指、及び小指）を開口３８に挿入してもよい。複数の指によって、外科医にトリガ３２及び細長トリガフック３６上により高いインプット力を働かせてエンドエフェクタ組立体２６を起動させることが可能になる。全長及び回転運動がより短いと、トリガ３２を閉じるか方向３３Ａに圧迫するとき、又はトリガ３２を方向３３Ｂの外向きの開口動作に開くときにより快適なグリップをもたらし、指を更に外向きに延ばす必要が少なくなる。これは、方向３３Ｂへのトリガ３２の外向きの開口動作に関連する手の疲労及び緊張を実質的に軽減する。トリガの外向きの開口動作は、バネ要素９８（図５）によるバネの補助を受けて疲労を軽減させてもよい。開くバネの力は、開くことの容易性を支援するために十分であるが、切開を広げる間の組織間緊張の触覚的な反応に悪影響を与えるほど強くない。
例えば、外科的処置中、人差し指のいずれかを使用して、細長シャフト組立体１４の回転を制御してエンドエフェクタ組立体２６の顎部を好適な向きで配することができる。中指及び／又は他の下の指を使用して、トリガ３２を圧迫し、顎部内に組織を掴むことができる。顎部が所望の位置に配され、顎部が組織に対してクランプされると、人差し指を使用してトグルスイッチ３０を起動し、超音波変換器１６の電力レベルを調整して組織を処置することができる。組織が処置されると、次いで、ユーザーは、中指及び／又は下の指で細長トリガフック３６を遠位方向に外向きに押すことでトリガ３２を開放し、エンドエフェクタ組立体２６の顎部を開くことができる。この基本的な方法は、ユーザーがハンドル組立体１２のグリップを調整することなく行うことができる。
図３〜図４は、エンドエフェクタ組立体２６に対する細長シャフト組立体１４の接続を示す。前述の通り、示された実施形態では、エンドエフェクタ組立体２６は、クランピング機構の顎部を形成する、クランプアーム組立体６４と、ブレード６６とを備える。ブレード６６は、超音波変換器１６に音響的に連結される超音波始動式のブレードであってもよい。トリガ３２は、駆動組立体に機械的に接続される。合わせて、トリガ３２及び駆動組立体は、クランプアーム組立体６４及びブレード６６が互いに対して離間した関係で設けられる方向６２Ａの開いた位置に、クランプアーム組立体６４及びブレード６６が協働してその間の組織を掴む方向６２Ｂのクランプした、又は閉じた位置に、クランプアーム組立体６４を移動させるように機械的に連携する。クランプアーム組立体６４は、ブレード６６とクランプアーム６４との間の組織に係合するクランプパッド６９を備えていてもよい。管状往復管状作動部材５８の遠位端は、エンドエフェクタ組立体２６に機械的に係合される。示された実施形態では、管状往復管状作動部材５８の遠位端は、トリガ３２の作動及び／又は開放に応答してクランプアーム組立体６４を開閉するために、枢動点７０の周りで枢動可能であるクランプアーム組立体６４に機械的に係合される。例えば、示された実施形態では、クランプアーム組立体６４は、トリガ３２が方向３３Ａに圧迫されると、枢動点７０の周りを、開いた位置から方向６２Ｂの閉じた位置に移動可能である。クランプアーム組立体６４は、トリガ３２が方向３３Ｂに開放されるか、又は外向きに接触されると、枢動点７０の周りを、閉じた位置から方向６２Ａの開いた位置に移動可能である。
前述の通り、クランプアーム組立体６４は治療レベル及び／又は治療レベル未満のエネルギーを受容するために電気外科／ＲＦ発生装置モジュール２３と電気的に連結した電極を有していてもよく、電気外科／ＲＦエネルギーはブレード６６に超音波エネルギーが印加されるのと同時に又は非同時に、電極に印加されてもよい。このようなエネルギーの起動は、アルゴリズム又はその他の制御論理と協働して望ましい組織効果を得るために、任意の好適な組み合わせで印加され得る。
図５は、図２に示される超音波外科用器具１０の分解図である。示された実施形態では、分解図は、ハンドル組立体１２の内部要素、ハンドル組立体１２、遠位回転組立体１３、スイッチ組立体２８、及び細長シャフト組立体１４を示す。示された実施形態では、第１及び第２の部分１２ａ、１２ｂは、ハンドル組立体１２を形成するために係合する。第１及び第２の部分１２ａ、１２ｂは、それぞれ、ハンドル組立体１２を形成するために互いに機械的に整合し、係合し、超音波外科用器具１０の内部機能構成要素を包囲する大きさを有する、複数のインターフェース６９を備える。回転ノブ４８は、３６０°まで環状方向５４に回転され得るように、外部管状シース５６に機械的に係合される。外部管状シース５６は往復管状作動部材５８を覆って配され、それはハンドル組立体１２に機械的に係合され、複数の連結要素７２を介して保持される。連結要素７２は、Ｏ字リング７２ａと、管カラーキャップ７２ｂと、遠位ワッシャ７２ｃと、近位ワッシャ７２ｄと、ねじ山管カラー７２ｅとを備え得る。往復管状作動部材５８は、ハンドル組立体１２の第１の部分１２ａと第２の部分１２ｂとの間に保持される往復ヨーク８４内に配される。ヨーク８４は、往復ヨーク組立体８８の一部である。一連の連鎖は、細長トリガフック３２の枢動回転を往復ヨーク８４の軸動作に変換し、それは、超音波外科用器具１０の遠位端にあるエンドエフェクタ組立体２６のクランピング機構の顎部の開閉を制御する。一例示的な実施形態では、４リンク設計は、例えば、比較的短い回転長さにおける機械利得を提供する。
一例示的な実施形態では、超音波伝達導波管７８は往復管状作動部材５８の内側に設けられる。超音波伝達導波管７８の遠位端５２は、ブレード６６に音響的に連結（例えば、直接的又は間接的に機械的に連結）され、超音波伝達導波管７８の近位端５０はハンドル組立体１２内に受容される。超音波伝達導波管７８の近位端５０は、以下に詳述するように、超音波変換器１６の遠位端に音響的に連結するように適合される。超音波伝達導波管７８は、保護シース８０及びシリコーンリングなどの複数の単離要素８２によって、細長シャフト組立体１４の他の要素から単離される。外部管状シース５６、往復管状作動部材５８、及び超音波伝達導波管７８は、ピン７４によって機械的に係合される。スイッチ組立体２８は、トグルスイッチ３０と、第１又は第２の突起ノブ３０ａ、３０ｂの起動に従って超音波変換器１６を通電させる電気要素８６ａ、ｂとを備える。
一例示的な実施形態では、外部管状シース５６は、ユーザー又は患者を超音波伝達導波管７８の超音波振動から隔離する。外部管状シース５６は、一般的に、ハブ７６を含む。外部管状シース５６は、ハンドル組立体１２の遠位端上に螺入される。超音波伝達導波管７８は、外部管状シース５６の開口部を通って延び、単離要素８２は、超音波伝達導波管２４を外部管状シース５６から単離する。外部管状シース５６は、ピン７４によって導波管７８に取り付けられてもよい。導波管７８においてピン７４を受容するための穴は、名目上は変位節で生じ得る。導波管７８は、スタッドによってハンドピースハンドル組立体１２にねじ込まれるか、又は嵌め込まれ得る。ハブ７６上の平坦部分によって、組立体を必要なレベルまで捻ることを可能にする。一例示的な実施形態では、外部管状シース５６のハブ７６部分は、好ましくはプラスチックから作られ、外部管状シース５６の管状細長部分は、ステンレス鋼から作られる。あるいは、超音波伝達導波管７８は、それを外側の接触から隔離するために、それを取り囲むポリマー材料を含んでもよい。
一例示的な実施形態では、超音波伝達導波管７８の遠位端は、好ましくは腹、又はその付近で、内部のねじ込み接続によって、ブレード６６の近位端に連結されていてもよい。ブレード６６は、溶接継手などの任意の好適な手段によって、超音波伝達導波管７８に取り付けられ得ることが想到される。ブレード６６は、超音波伝達導波管７８から取り外し可能であり得るが、単一要素エンドエフェクタ（例えば、ブレード６６）及び超音波伝達導波管７８は、単一の一体型ピースとして形成され得ることも想到される。
一例示的な実施形態では、トリガ３２は、トリガ３２の方向３３Ａ及び３３Ｂへの回転運動を、対応する方向６０Ａ及び６０Ｂにおける往復管状作動部材５８の直線運動に変換するために、連鎖機構に連結される。トリガ３２は、第１のヨークピン９２ａを受容するように内部に形成された開口部を有する、第１のフランジセット９８を備える。第１のヨークピン９２ａはまた、ヨーク８４の遠位端に形成された開口部のセットを通るように配される。トリガ３２はまた、リンク９２の第１の末端部９２ａを受容するための、第２のフランジセット９６も備える。リンク９２及び第２のフランジセット９６に形成される開口部に、トリガピン９０が受容される。トリガピン９０は、リンク９２及び第２フランジセット９６に形成される開口部で受容され、トリガ３２についてのトリガ枢動点を形成するよう、ハンドル組立体１２の第１及び第２の部分１２ａ、１２ｂに連結するように適合される。リンク９２の第２の末端部９２ｂは、ヨーク８４の近位端に形成されるスロット３８４に受容され、第２のヨークピン９４ｂによってそこに保持される。トリガ３２がトリガピン９０によって形成される枢動点１９０の周りを枢動可能に回転する際、ヨークは、矢印６０Ａ、Ｂで示される方向で、長手方向軸「Ｔ」に沿って水平に並進する。
図８は超音波外科用器具１０の一例示的な実施形態を示す。示された実施形態では、超音波変換器１６の断面図をハンドル組立体１２の部分切取図内に示す。超音波外科用器具１０の一例示的な実施形態は、ハンドピースハウジング９９を備える超音波変換器１６に連結される超音波信号発生装置２０と、超音波作動可能な単一又は複数要素エンドエフェクタ組立体２６とを備える。前述のように、エンドエフェクタ組立体２６は、超音波作動可能ブレード６６と、クランプアーム６４とを備える。超音波変換器１６は、「ランジュバンスタック」として既知であるが、一般に変換部分１００と、第１の共振器部分又はエンドベル１０２と、第２の共振器部分又はフォアベル１０４と、付属構成要素とを含む。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１６の長さは、後でより詳細に述べるように、好ましくは、１／２システム波長の整数倍（ｎλ／２、ここで「ｎ」は任意の正の整数、例えばｎ＝１，２，３．．．）である。音響組立体１０６は、超音波変換器１６と、ノーズコーン１０８と、速度変成器１１８と、表面１１０とを含む。
一例示的な実施形態では、エンドベル１０２の遠位端は変換部１００の近位端に接続され、フォアベル１０４の近位端は変換部１００の遠位端に接続される。フォアベル１０４及びエンドベル１０２は、変換部分１００の厚さ、エンドベル１０２及びフォアベル２２を製造するの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１６の共振周波数などを含む、多くの変数によって決定される長さを有する。フォアベル１０４は、変速器１１８として、超音波振動の振幅を増幅するようにその近位端からその遠位端に内側に細くなっていてもよく、あるいは増幅を持たなくてもよい。好適な振動周波数範囲は、約２０Ｈｚ〜３２ｋＨｚであり、より適切な振動周波数範囲は約３０〜１０ｋＨｚであってよい。好適な動作振動周波数は、例えばおよそ５５．５ｋＨｚであり得る。
一例示的な実施形態では、圧電素子１１２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。正極１１４、負極１１６、及び圧電素子１１２のそれぞれは、中心を通って延びる穴を有する。正極１１４及び負極１１６は、それぞれワイヤ１２０及び１２２に電気的に連結されている。ワイヤ１２０及び１２２はケーブル２２内に封入され、超音波信号発生装置２０に電気的に接続可能である。
音響組立体１０６の超音波変換器１６は、超音波信号発生装置２０からの電気信号を機械エネルギーに変換し、それによって主として、超音波周波数における超音波変換器１６及びエンドエフェクタ組立体６６のブレード２６部分の長手方向の振動運動の定常音波が得られる。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、振動運動は細長シャフト組立体１４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含むことができる。好適な発生装置は、Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）から、モデル番号ＧＥＮ１１として入手可能である。音響組立体１０６が通電されると、振動運動の定常波が音響組立体１０６を通して発生する。超音波外科用器具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に、共振で動作するように設計される。音響組立体１０６に沿った任意の点における振動運動の振幅は、振動運動が測定される音響組立体１０６に沿った場所に依存する。振動運動定常波における最小又はゼロ交差は、一般的に節（すなわち、運動が最小である）と称し、定常波における局所的最大絶対値又はピークは、一般的に、腹（例えば、局所的運動が最大である）と称する。腹とその最も近い節との間の距離は、波長の４分の１（λ／４）である。
ワイヤ１２０及び１２２は、超音波信号発生装置２０から正極１１４及び負極１１６に電気信号を伝達する。圧電素子１１２は、例えば、音響組立体１０６において音響定常波を生み出すために、フットスイッチなどのアクチュエータ２２４に応答して、超音波信号発生装置２０から供給される電気信号によって通電される。電気信号は、圧電素子１１２中に、繰り返される小変位形態の乱れを起こし、材料中に大きな交互の圧縮及び伸張をもたらす。繰り返される小変位によって圧電素子１１２は連続的に電圧勾配の軸に沿って伸縮させ、超音波エネルギーの長手方向の波を生成する。超音波エネルギーは、音響組立体１０６を通って、細長シャフト組立体１４の伝達構成要素又は超音波伝達導波管部分７８を介して、エンドエフェクタ組立体２６のブレード６６に伝達される。
一例示的な実施形態では、音響組立体１０６がエネルギーをエンドエフェクタ組立体２６のブレード６６部分に送達するために、音響組立体１０６の全ての構成要素はブレード６６に音響的に連結されなければならない。超音波変換器１６の遠位端は、スタッド１２４などのねじ込み接続によって、表面１１０において超音波伝送導波路７８の近位端に音響的に連結されてもよい。
一例示的な実施形態では、音響組立体１０６の構成要素は、好ましくは調整され、それにより、任意の組立体の長さは、２分の１波長の整数（ｎλ／２）であり、波長λは、音響組立体１０６の予め選択されたか、又は動作中の長手方向振動駆動周波数ｆｄの波長である。音響組立体１０６は、音響要素の任意の好適な配列を組み込むことができることも想到される。
一例示的な実施形態では、ブレード６６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していてもよい。ブレード６６の遠位端は、遠位端の最大長手方向の振動幅を提供するために、腹付近に設けられてもよい。変換器組立体が通電されると、ブレード６６の遠位端は、例えば、およそ１０〜５００ミクロンのピークからピークまでの範囲内で、好ましくは、例えば、５５ｋＨｚの所定の振動周波数において、約３０〜６４ミクロンの範囲内で移動するように構成されていてもよい。
一例示的な実施形態では、ブレード６６は超音波伝達導波管７８に連結されていてもよい。ブレード６６及び超音波伝達導波管７８は、示されるように、超音波エネルギーの伝達に好適な材料からの単一ユニット構成として形成される。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、ブレード６６は超音波伝送導波路７８から分離可能（かつ異なる組成のもの）であって、例えば、スタッド、溶接、接着剤、急速接続、又は他の好適な既知の方法によって連結されてもよい。超音波伝達導波管７８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。超音波伝達導波管７８は、例えば上述のチタン合金（すなわち、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。
一例示的な実施形態では、超音波伝達導波管７８は、スタッド１２４などのねじ込み接続によって、超音波伝達導波管７８の表面１１０に連結するために、近位端にある長手方向に突起するアタッチメントポストを備える。超音波伝達導波管７８は、複数の節に配置される、複数の安定用のシリコーンリング又は適合する支持体８２（図５）を含んでいてもよい。シリコーンリング８２は、望ましくない振動を緩衝して、最高効率を有するブレード６６の遠位端に対する縦方向の超音波エネルギーの流れを保証している外側保護シース８０（図５）から、超音波エネルギーを分離する。
図９は、近位回転組立体１２８の一例示的な実施形態を示す。示された実施形態では、近位回転組立体１２８は、円筒形のハブ１３５を覆うように挿入される近位回転ノブ１３４を備える。近位回転ノブ１３４は、円筒形のハブ１３５の近位端に形成される、対応するスロット１３０に受容される複数の放射状突起１３８を備える。近位回転ノブ１３４は、超音波変換器１６の遠位端を受容するための開口１４２を画定する。放射状突起１３８は柔らかい高分子材料から形成され、超音波変換器１６の遠位端が、嵌合されたときに摩擦干渉を生じさせるために、超音波変換器１６の外径に対して小さい直径を画定する。高分子放射状突起１３８は開口１４２に向かって半径方向に突出し、超音波変換器１６の外部ハウジングをしっかりと把持する「グリッパ」リブを形成する。したがって、近位回転ノブ１３４は、超音波変換器１６をしっかりと把持する。
円筒形のハブ１３５の遠位端は、円周縁１３２と、円周軸受表面１４０とを備える。円周縁はハウジング１２に形成された溝と係合し、円周軸受表面１４０はハウジング１２と係合する。そのため、円筒形のハブ１３５は、ハウジング１２の２つのハウジング部分（図示せず）に機械的に保持される。円筒形のハブ１３５の円周縁１３２は、第１のハウジング部分１２ａと第２のハウジング部分１２ｂとの間に配されるか「嵌められ」、溝内の定位置で自由に回転できる。円周軸受表面１４０は、ハウジングの内部分に対面して配され、適切な回転を補助する。そのため、円筒形のハブ１３５は、ハウジング内の定位置で自由に回転できる。ユーザーは、ハウジング１２内で円筒形のハブ１３５を回転させるために、近位回転ノブ１３４上に形成される縦溝１３６を指又は親指のいずれかと係合させる。
一例示的な実施形態では、円筒形のハブ１３５はポリカーボネートなどの耐久性プラスチックから形成されてもよい。一例示的な実施形態では、円筒形のハブ１３５は、シリコン処理をしたポリカーボネート材料から形成されてもよい。一例示的な実施形態では、近位回転ノブ１３４は、例えば、ＧＬＳ社（ＧＬＳ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって作製されるＶｅｒｓａｆｌｅｘ（登録商標）ＴＰＥ合金を含む柔軟な弾性可撓性高分子材料から形成されてもよい。近位回転ノブ１３４は、例えば、エラストマー材料、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）として周知の熱可塑性ゴム、他の熱可塑性加硫物（ＴＰＶｓ）、又はエラストマーから形成されてもよい。ただし、実施形態はこの文脈に限定されない。
図１０は、単一素子エンドエフェクタ２７８を有する外科用器具２１０を含む外科用システム２００の一例示的な実施形態を示す。システム２００は、示されるように、エンドエフェクタ２７８に連結された変換器組立体２１６と、エンドエフェクタ２７８の近位部分の周りに配置されたシース２５６とを含んでいてもよい。変換器組立体２１６及びエンドエフェクタ２７８は、上述の変換器組立体１６及びエンドエフェクタ１８に類似した様態で動作して、ブレード２２６’を介して組織に伝達できる超音波エネルギーを生成してもよい。
図１１〜図１８Ｃは、組織を処置及び／又は破壊する、若しくは発生装置（例えば、電気外科用器具）にフィードバックを提供するために治療レベル及び／又は治療レベル未満の電気エネルギーを用いる外科用器具の様々な実施形態を図示する。図１１〜図１８Ｃの実施形態は手動又は手で操作する様態での使用に適合されているが、電気外科用器具をロボット用途に活用することもできる。図１１は、電気エネルギー外科用器具３１０を備える外科用器具システム３００の一例示的な実施形態の斜視図である。電気外科用器具３１０は、近位ハンドル３１２と、遠位作業端部つまりエンドエフェクタ３２６と、それらの間に設けられる導入器又は細長シャフト３１４とを備え得る。
電気外科用システム３００は、電気エネルギー、超音波エネルギー、熱エネルギー又はその任意の組み合わせなどのエネルギーを、患者の組織に、説明されるように、個別又は同時に、例えば図１と関連して供給するように構成することができる。一例示的な実施形態では、電気外科用システム３００は、電気外科用器具３１０と電気的に連通する発生装置３２０を備える。発生装置３２０は、ケーブル３２２などの好適な伝達媒体を介して電気外科用器具３１０に接続される。一例示的な実施形態では、発生装置３２０は、例えば、制御ユニット３２５などのコントローラと連結される。様々な実施形態では、制御ユニット３２５は発生装置３２０と一体的に形成されてもよく、又は、発生装置３２０と電気的に連結された別の回路モジュール若しくは装置として提供されてもよい（このオプションを例示するために図では点線で示されている）。現在開示している実施形態では、発生装置３２０は電気外科用器具３１０とは別々に示されるが、一例示的な実施形態では、発生装置３２０（及び／又は制御ユニット３２５）は電気外科用器具３１０と一体的に形成されて単位制電気外科用システム３００を形成し、電気外科用器具３１０内に配される電池がエネルギー源であり、電池に連結される回路が好適な電気エネルギー、超音波エネルギー、又は熱エネルギーを生成する。このような一例を図１７〜図１８Ｃに関連して以下に説明する。
発生装置３２０は、発生装置３２０コンソールの前側パネルに配される入力装置３３５を備えていてもよい。入力装置３３５は、例えば、キーボード又は入力ポートなどの、発生装置３２０の動作をプログラミングするために好適な信号を生成する任意の好適な装置を備えていてもよい。一例示的な実施形態では、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂの中の様々な電極が発生装置３２０と連結していてもよい。ケーブル３２２は、電気外科用器具３１０の正極（＋）及び負極（−）に電気エネルギーを印加する複数の電気的導電線を含んでいてもよい。制御ユニット３２５は、電気源として用いられ得る発生装置３２０を起動するのに用いてもよい。様々な実施形態では、発生装置３２０は、例えば、個別に又は同時に起動されてもよいＲＦ源、超音波源、直流源、及び／又は任意の他の好適な種類の電気エネルギー源を備えていてもよい。
様々な実施形態では、電気外科用システム３００は少なくとも１つの供給導体３３１と、少なくとも１つのリターン導体３３３とを備えていてもよく、電流は、供給導体３３１を介して電気外科用器具３００に供給可能であり、電流は、リターン導体３３３を介して発生装置３２０に流れ戻ることができる。種々の実施形では、供給導体３３１及びリターン導体３３３は、絶縁線及び／又は任意のその他の好適な種類の導体を含んでもよい。特定の実施形態では、以下に説明するように、供給導体３３１及びリターン導体３３３は、発生装置３２０と電気外科用器具３１０のエンドエフェクタ３２６との間（又は少なくとも部分的にそれらの間）に延びるケーブル３２２の中に収容されてもよい、及び／又は該ケーブルを含んでいてもよい。いずれの場合も、発生装置３２０は、十分な電流をエンドエフェクタ１１０に供給することができるように、供給導体３３１及びリターン導体３３３との間に十分な電圧差を印加するように構成され得る。
図１２は、外科用器具３１０のハンドル３１２の一例示的な実施形態の側面図である。図１２では、ハンドル３１２は、第２ハンドル本体３１２Ｂ内の様々な構成要素を示すために、第１ハンドル本体３１２Ａの半分が取り除かれて示される（図１１）。ハンドル３１２は、経路３３に沿って引くことができるレバーアーム３２１（例えば、トリガ）を備えていてもよい。レバーアーム３２１は、レバーアーム３２１の延長３９８に動作可能に係合するシャトル３８４によって、細長シャフト３１４内に配置される軸方向に移動可能な部材３７８（図１３〜図１６）に連結することができる。シャトル３８４は、バネ３８８などの付勢装置に更に接続されてもよく、このバネ３８８は、第２のハンドル本体３１２Ｂにも接続されて、シャトル３８４、ひいては軸方向に移動可能な部材３７８を近位方向に付勢し、それによって、顎部３６４Ａ及び３６４Ｂを、図１１に見られるような開位置に動かすことができる。更に、図１１〜図１２を参照すると、ロック部材１９０（図１２参照）は、ロックスイッチ３２８（図１１を参照）によって、示されるようにシャトル３８４が遠位側に移動するのが実質的に防止されるロック位置と、シャトル３８４が細長シャフト３１４に向かって遠位方向に自由に移動可能であるロック解除位置との間を移動してもよい。ハンドル３１２は、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂを作動させるための作動レバー、トリガ、又はスライダーを保持するように構成された、任意のタイプのピストルグリップ、又は、当該技術分野において既知の他のタイプのハンドルであり得る。細長シャフト３１４は、例えば円筒形又は長方形の横断面を有しており、ハンドル３１２から延びる薄壁管状スリーブを備えることができる。細長シャフト３１４は、顎部を作動させ、エンドエフェクタ３２６の電気外科構成要素に電気エネルギーを供給する電気リード線を運ぶために、例えば軸方向に移動可能な部材３７８といった、作動機構を保持するための、細長シャフト３１４を通って延びる孔を有してもよい。
エンドエフェクタ３２６は組織の捕捉及び切除、並びに、エネルギー（例えば、ＲＦエネルギー）を制御して印加して捕捉された組織を同時に溶接するように、適合されていてもよい。第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂは、結果として軸方向に移動可能な部材３７８によって画定される縦軸「Ｔ」の周りの組織を掴む又はその組織に係合するために閉じられてもよい。第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂはまた、組織を圧縮してもよい。いくつかの実施形態では、細長シャフト３１４は、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂと併せて、矢印１９６（図１１を参照）に示すように、ハンドル３１２に対して３６０°全回転することができる。例えば、回転ノブ３４８はシャフト３１４の縦軸に対して回転可能であってもよく、ノブ３４８の回転によって、それに応じたシャフト３１４の回転が引き起こされるようにシャフト３１４に連結されていてもよい。第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂは、回転している間、開放可能及び／又は閉鎖可能な状態を維持することができる。
図１３は、顎部３６４Ａ、３６４Ｂが開いた状態のエンドエフェクタ３２６の一例示的な実施形態の斜視図を示し、図１４は顎部３６４Ａ、３６４Ｂが閉じた状態のエンドエフェクタ３２６の一例示的な実施形態の斜視図を示す。前述のように、エンドエフェクタ３２６は、直線又は曲線状であってもよい上方の第１の顎部３６４Ａ及び下方の第２の顎部３６４Ｂを備えていてもよい。第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂはそれぞれ、それぞれの中間部分に沿ってそれぞれ外方に設けられる細長スロット又は溝３６２Ａ及び３６２Ｂを備えていてもよい。更に、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂはそれぞれ、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂの内側部分に設けられた、歯３６３などの組織把持要素を有していてもよい。第１の顎部３６４Ａは、上方の第１の外向きの表面２０２Ａと上方の第１のエネルギー供給表面３６５Ａとを有する上方の第１の顎部本体２００Ａを備えていてもよい。第２の顎部３６４Ｂは、下方の第２の外向きの表面２０２Ｂと下方の第２のエネルギー供給表面３６５Ｂとを有する第２の顎部本体２００Ｂを備えていてもよい。第１のエネルギー供給表面３６５Ａ及び第２のエネルギー供給表面３６５Ｂは共に、エンドエフェクタ３２６の遠位端の周りで「Ｕ」字型に延びていてもよい。
ハンドル３１２（図１２）のレバーアーム３２１は、顎部閉鎖機構としても機能し得る、軸方向に移動可能な部材３７８を作動させるよう適合され得る。例えば、図１２に示して前に説明されたように、レバーアーム３２１が経路３３に沿って近位的にシャトル３８４を介して引っ張られることで、軸方向に移動可能な部材３７８は遠位的に押し出されてもよい。
図１５は、外科用器具３１０の軸方向に移動可能な部材３７８の例示的な一実施形態の斜視図である。軸方向に移動可能な部材３７８は１つ又はいくつかの部品を含んでいてもよいが、いずれの場合でも、細長シャフト３１４及び／又は顎部３６４Ａ、３６４Ｂに対して移動可能又は並進可能であってもよい。また、少なくとも一例示的な実施形態では、軸方向に移動可能な部材３７８は１７−４析出硬化型ステンレス鋼からなってもよい。軸方向に移動可能な部材３７８の遠位端は、顎部３６４Ａ及び３６４Ｂのチャネル３６２Ａ及び３６２Ｂ内で摺動するように構成されたフランジ付き「Ｉ」ビームを含んでいてもよい。軸方向に移動可能な部材３７８は、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂを開閉するために、チャネル３６２Ａ、３６２Ｂ内で摺動してもよい。軸方向に移動可能な部材３７８の遠位端もまた、上方のフランジ又は「ｃ」字型部分３７８Ａ及び下方のフランジ又は「ｃ」字型部分３７８Ｂを備えていてもよい。フランジ３７８Ａ及び３７８Ｂはそれぞれ、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂの外向きの表面を係合する内部カム表面３６７Ａ及び３６７Ｂを画定する。顎部３６４Ａ及び３６４Ｂの開閉は、移動可能な「Ｉビーム」の軸方向に移動可能な部材３７８及び顎部３６４Ａ、３６４Ｂの外向き表面３６９Ａ、３６９Ｂを含み得るカム機構を使用して組織に対して非常に高い圧縮力を印加することができる。
より具体的には、図１３〜図１５を参照すると、総じて、軸方向に移動可能な部材３７８の遠位端の内部カム表面３６７Ａ及び３６７Ｂは、それぞれ第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂの第１外向きの表面３６９Ａ及び第２外向きの表面３６９Ｂを摺動可能に係合するように適合されてもよい。第１の顎部３６４Ａ内のチャネル３６２Ａ及び第２の顎部３６４Ｂ内のチャネル３６２Ｂは、軸方向に移動可能な部材３７８（組織切断要素３７１、例えば、鋭い遠位端を含む）の動きに適合するように寸法設定されかつ構成されてもよい。例えば、図１４は、チャネル３６２Ａ及び３６２Ｂ（図１３）を通って少なくとも部分的に前進した軸方向に移動可能な部材３７８の遠位端を示す。軸方向に移動可能な部材３７８が前進することで、図１３に示すエンドエフェクタ３２６の開いた構成を閉じてもよい。図１４に示す閉位置において、上方の第１の顎部３６４Ａ及び下方の第２の顎部３６４Ｂはそれぞれ、第１の顎部３６４Ａ及び第２の顎部３６４Ｂの第１のエネルギー供給表面３６５Ａ及び第２のエネルギー供給表面３６５Ｂとの間の、間隙つまり寸法Ｄを画定する。様々な実施形態において、例えば、寸法Ｄは約０．０１ｍｍ〜約１．０ｍｍ（約０．０００５”〜約０．０４０”）に等しくすることができ、いくつかの実施形態では、例えば、約０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍ（約０．００１”〜約０．０１０”）に等しくすることができる。また、第１のエネルギー供給表面３６５Ａ及び第２のエネルギー供給表面３６５Ｂの縁部は、組織の切開を防止するために丸められていてもよい。
図１６は、外科用器具３１０のエンドエフェクタ３２６の一例示的な実施形態の断面図である。下方の顎部３６４Ｂの係合、又は組織接触表面３６５Ｂは、以下により詳細に説明するように、少なくとも部分的に、可変抵抗性正温度係数（ＰＴＣ）本体などの伝導性抵抗基材を通って、組織にエネルギーを供給するように適合される。上方及び下方の顎部３６４Ａ、３６４Ｂの少なくとも１つは、捕捉された組織にエネルギーを発生装置３２０から供給するように構成される少なくとも１つの電極３７３を有していてもよい。上方の顎部３６４Ａの係合、又は組織接触表面３６５Ａは、類似の伝導性抵抗基材（すなわち、ＰＴＣ材料）を有していてもよく、又はいくつかの実施形態では、表面は例えば導電性電極若しくは絶縁層であってもよい。あるいは、顎部の係合表面は、本明細書中にその全体が参照によって組み込まれる、２００１年１０月２２日に出願された、表題「ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＪＡＷ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＥＮＥＲＧＹ ＤＥＬＩＶＥＲＹ」、米国特許第６，７７３，４０９号に記載の任意のエネルギー供給構成要素を有していてもよい。
第１のエネルギー供給表面３６５Ａ及び第２のエネルギー供給表面３６５Ｂは、それぞれ発生装置３２０と電気的に連通していてもよい。第１のエネルギー供給表面３６５Ａ及び第２のエネルギー供給表面３６５Ｂは、組織と接触し、捕捉した組織に組織を封止又は溶接するように適合されている電気外科エネルギーを供給するように構成されていてもよい。制御ユニット３２５は、電気発生装置３２０によって供給された電気エネルギーを調節することができ、今度は電気発生装置３２０が、第１エネルギー供給表面３６５Ａ及び第２エネルギー供給表面３６５Ｂに電気外科エネルギーを供給する。エネルギー供給は、レバーアーム３２１に動作可能に係合し、ケーブル３２２を介して生成器３２０と電気的に通信する作動ボタン３２８（図１２）によって開始することができる。例示的な一実施形態では、電気外科用器具３１０は、フットスイッチ３２９（図１１）を用いて発生装置３２０によって通電されてもよい。作動されると、例えば、フットスイッチ３２９は発生装置３２０を起動させて、電気エネルギーをエンドエフェクタ３２６に伝達させる。制御ユニット３２５は作動中に、発生装置３２０によって生成された電力を調節してもよい。フットスイッチ３２９は多くの状況において好適であり得るが、他の好適な種類のスイッチを使用することもできる。
前述のように、電気発生装置３２０によって供給されて制御ユニット３２５によって調節又はその他の方法で制御された電気外科エネルギーは、無線周波数（ＲＦ）エネルギー、若しくはその他の好適な電気エネルギーの形態を含んでいてもよい。更に、対面する第１及び第２エネルギー供給表面３６５Ａ及び３６５Ｂは、発生装置３２０及び制御ユニット３２５と電気的に連通する、可変抵抗性正温度係数（ＰＴＣ）本体を有していてもよい。電気外科エンドエフェクタ、顎部閉鎖機構、及び電気外科エネルギー供給表面に関する追加の詳細は、以下の米国特許及び発行された特許出願に記載されている。米国特許第７，０８７，０５４号、同第７，０８３，６１９号、同第７，０７０，５９７号、同第７，０４１，１０２号、同第７，０１１，６５７号、同第６，９２９，６４４号、同第６，９２６，７１６号、同第６，９１３，５７９号、同第６，９０５，４９７号、同第６，８０２，８４３号、同第６，７７０，０７２号、同第６，６５６，１７７号、同第６，５３３，７８４号、及び同第６，５００，３１２号、並びに、米国特許出願公開第２０１０／００３６３７０号、及び同第２００９／００７６５０６号。これらの内容の全ては、参照によって全体として本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成す。
一例示的な実施形態では、発生装置３２０は、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを用いて２極電気外科手術を行うのに十分な電力を供給することができる電気外科ユニット（ＥＳＵ）（electrosurgery unit）として実装されてもよい。一例示的な実施形態では、ＥＳＵは、ＥＲＢＥ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｉｅｔｔａ，Ｇｅｏｒｇｉａ）から販売される２極ＥＲＢＥ ＩＣＣ ３５０であってもよい。いくつかの実施形態では、例えば２極電気外科手術用途について、活性電極とリターン電極とを有する外科用器具を使用することができ、活性電極及びリターン電極は、電流が活性電極から正温度係数（ＰＴＣ）本体を通って、組織を通ってリターン電極に流れることができるように、処置される組織に対して、隣接して及び／又は電気的に連通して配置することができる。したがって、様々な実施形態では、電気外科用システム３００は供給経路及びリターン経路を含んでいてもよく、処置された捕捉組織は、回路を完成させる、若しくは閉鎖させる。一例示的な実施形態では、発生装置３２０は単極ＲＦ ＥＳＵであってもよく、電気外科用器具３１０は１つ以上の活性電極が一体化された単極エンドエフェクタ３２６を備えていてもよい。このようなシステムについては、発生装置３２０は、手術部位及び／又はその他の好適な戻り経路から離れた位置にある、患者と密接したリターンパッドを必要とする場合がある。リターンパッドは、ケーブルを介して発生装置３２０に接続されていてもよい。他の実施形態では、操作者２０は、組織の状態を評価して電気外科用システム３００にフィードバックを提供する目的で治療レベル未満のＲＦエネルギーを提供してもよい。このようなフィードバックは、電気外科用器具３１０の治療レベルのＲＦエネルギー出力を制御するために採用されてもよい。
電気外科用器具３００の操作中、ユーザーは一般的に組織を掴み、捕捉した組織にエネルギーを供給して溶接物又は封止を形成して（例えば、作動ボタン３２８及び／又はペダル２１６によって）、そして次に捕捉組織を通って組織切断要素３７１を軸方向に移動可能な部材３７８の遠位端で駆動する。様々な実施形態によれば、軸方向に移動可能な部材３７８の軸状の動きの並進は、軸方向に移動可能な部材３７８の駆動を好適な移動速度で補助するようにペーシング、若しくはその他の方法で制御されてもよい。移動速度を制御することによって、切断要素３７１を用いての切離前に捕捉組織が正しく及び機能的に封止される可能性が増加する。
図１７は、コードレスの電気エネルギー外科用器具４１０を備える外科用器具システムの一例示的な実施形態の斜視図である。電気外科用システムは、電気外科用システム３００と類似している。電気外科用システムは、例えば図１及び１１に関連して説明されるように、別々に又は同時に、患者の組織に、電気エネルギー、超音波エネルギー、熱エネルギー、若しくはその任意の組み合わせなどのエネルギーを供給するように構成することができる。電気外科用器具は、本明細書中に記載のエンドエフェクタ３２６及び細長シャフト３１４を、コードレスの近位ハンドル４１２と併せて使用されてもよい。一例示的な実施形態では、ハンドル４１２は発生回路４２０を備える（図１８Ａを参照）。発生回路４２０は、発生装置３２０のものと実質的に類似する機能を実行する。一例示的な実施形態では、発生回路４２０は、制御回路などのコントローラと連結される。示される実施形態では、制御回路は発生回路４２０と一体化されている。他の実施形態では、制御回路は発生回路４２０と別々であってもよい。
一例示的な実施形態では、エンドエフェクタ３２６における様々な電極（その顎部３６４Ａ、３６４Ｂを含む）が発生回路４２０と連結されていてもよい。制御回路は、電気源として機能し得る発生装置４２０を起動するために用いてもよい。様々な実施形態において、発生装置４２０は、例えばＲＦ電源、超音波源、直流源、及び／又は他の任意の好適な種類の電気エネルギー源を含んでいてもよい。一例示的な実施形態では、発生回路４２０を起動させてエンドエフェクタ３２６、３２６にエネルギーを提供するために、ボタン３２８が設けられてもよい。
図１８Ａは、コードレスの外科用器具４１０のハンドル４１２の一例示的な実施形態の側面図である。図１８Ａでは、ハンドル４１２は、第２のハンドル本体４３４内の様々な構成要素を図示するために、第１のハンドル本体の半分を除いて示している。ハンドル４１２は、枢動点の周りの経路３３に沿って引っ張られるレバーアーム４２４（例えば、トリガ）を含んでいてもよい。レバーアーム４２４は、レバーアーム４２４の延長部に動作可能に係合されたシャトルによって、細長シャフト３１４内に設けられた軸方向に移動可能な部材４７８に連結されていてもよい。一例示的な実施形態では、レバーアーム４２４は、遠位部材４２４ａと近位部材４２４ｂとを含む、シェパードフック（shepherd's hook）の形を画定する。
一例示的な実施形態では、コードレスの電気外科用器具は電池４３７を備える。電池４３７は発生回路４２０に電気エネルギーを与える。電池４３７は、所望のエネルギーレベルにおいて発生回路４２０を駆動するのに好適な任意の電池であり得る。一例示的な実施形態では、電池４３７は、１００ｍＡｈの、トリプルセルリチウムイオンポリマー電池である。電池は外科的処置にて用いられる前にフル充電されてもよく、約１２．６Ｖの電圧を保持していてもよい。電池４３７は、各電池端末に並んで配される、コードレスの電気外科用器具４１０に適した２つのヒューズを有していてもよい。一例示的な実施形態では、電池４３７を直流源（図示せず）に接続するための充電ポート４３９が設けられている。
発生回路４２０は、任意の好適な様態で構成され得る。いくつかの実施形態では、発生回路はＲＦ駆動及び制御回路４４０、並びにコントローラ回路４８２を備える。図１８Ｂは、一実施形態による、ＲＦ駆動及び制御回路４４０を示す。図１８Ｂは、エンドエフェクタ３２６に供給されるＲＦ電気エネルギーを生成及び制御するために本実施形態において使用されるＲＦ駆動及び制御回路４４０を例示する、部分的概略、部分的ブロック図である。以下で更に詳細に説明するように、この実施形態では、駆動回路４４０は、並列共振ネットワークをＲＦ増幅器出力部に備えた共振モードＲＦ増幅器であり、制御回路は、駆動信号の作動周波数を制御するように作動して、その作動周波数が駆動回路の共振周波数に維持されて、同様にエンドエフェクタ３２６に供給される電力量を制御する。これが達成される方式は、以下の説明から明らかとなろう。
図１８Ｂに示すように、ＲＦ駆動及び制御回路４４０は、この例においては約０Ｖ〜約１２Ｖレールに給電するように構成された上述の電池４３７を備える。低電源インピーダンスを得るために、入力コンデンサ（Ｃｉｎ）４４２は０Ｖと１２Ｖとの間で接続されている。一対のＦＥＴスイッチ４４３−１と４４３−２（共にこの実施形態においては電力損失を低減するためにＮチャネルである）が０Ｖレールと１２Ｖレールとの間に直列に接続されている。２つのＦＥＴ ４４３のそれぞれを駆動するために、２つの駆動信号を発生させるＦＥＴゲート駆動回路８０５が設けられている。ＦＥＴゲート駆動回路４４５は、下方のＦＥＴ（４４３−２）がオフであるときに上方のＦＥＴ（４４３−１）をオンにし、またその逆にする駆動信号を発生させる。これにより、節４４７は１２Ｖレール（ＦＥＴ ４４３−１がオンに切り替えられたとき）及び０Ｖレール（ＦＥＴ ４４３−２がオンに切り替えられたとき）に交互に接続されることになる。図１８Ｂはまた、ＦＥＴ ４４３が開いている任意の期間に動作する、対応するＦＥＴ ４４３の内部寄生ダイオード４４８−１及び４４８−２を示す。
図１８Ｂに示すように、節４４７は、コイルＬｓ ４５２及びコイルＬｍ ４５４によって形成されたコイル・コイル共振回路４５０に接続されている。ＦＥＴゲート駆動回路４４５は、並列共振回路４５０の共振周波数でＦＥＴスイッチ４４３を開閉する駆動信号を駆動周波数（ｆｄ）で生成されるように構成されている。共振回路４５０の共振特性の結果として、ノード４４７における方形波電圧は、駆動周波数（ｆｄ）の略正弦波状の電流を共振回路４５０内に流れさせる。図１８Ｂに示すように、コイルＬｍ ４５４は変圧器４５５の一次側であり、その二次側はコイルＬｓｅｃ ４５６で形成されている。変圧器４５５の二次側のコイルＬｓｅｃ ４５６は、コイルＬ２ ４５８、コンデンサＣ４ ４６０、及びコンデンサＣ２ ４６２によって形成されるコイル・コンデンサ・コンデンサの並列共振回路４５７に接続されている。変圧器４５５は、コイルＬｍ ４５４にかかる駆動電圧（Ｖｄ）を、出力並列共振回路４５７に印加される電圧にアップコンバートする。負荷電圧（ＶＬ）は、並列共振回路４５７によって出力され、鉗子の顎部、及びエンドエフェクタ３２６により把持される任意の組織又は血管のインピーダンスに対応する負荷（図１８Ｂの負荷抵抗Ｒｌｏａｄ ４５９により表される）に印加される。図１８Ｂに図示されるように、直流阻止コンデンサの対ＣｂＩ ４８０−１及び４８０−２が設けられて、任意の直流信号が負荷４５９に印加されるのを防いでいる。
一実施形態において、変圧器４５５は、以下の仕様に従うコア径（ｍｍ）、線径（ｍｍ）、及び二次巻線同士の間隙で実現され得る。
コア径Ｄ（ｍｍ）
Ｄ＝１９．９×１０−３
２２ＡＷＧワイヤの線径Ｗ（ｍｍ）
Ｗ＝７．３６６×１０−４
間隙０．１２５の２次巻線同士の間隙
Ｇ＝ｇａｐ／２５．４
この実施形態では、エンドエフェクタ３２６に供給される電力の量は、ＦＥＴ ４４３を切り替えるために使用される変換記号の周波数を変えることによって制御される。これは、共振回路４５０が周波数依存性（無損失）減衰器として作用するために、機能する。駆動信号が共振回路４５０の共振周波数に近づくほど、駆動信号は減衰されなくなる。同様に、駆動信号の周波数が移動して回路４５０の共振周波数から離れるほど、駆動信号は減衰され、したがって負荷に供給される電力も低下する。この実施形態において、ＦＥＴゲート駆動回路４４５によって生成されるスイッチング信号の周波数は、負荷４５９に供給されるべき目標電力、並びに従来の電圧検出回路４８３及び電流検出回路４８５によって取得される負荷電圧（ＶＬ）及び負荷電流（ＩＬ）の測定値に基づいて、コントローラ４８１によって制御される。コントローラ４８１が動作する方式について、以下で更に詳細に説明する。
一実施形態において、電圧検出回路４８３及び電流検出回路４８５は、高帯域幅で高速のレールツーレール増幅器（例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社によるＬＭＨ６６４３）で実現され得る。そのような増幅器はしかしながら、作動状態にあるとき、比較的多くの電流を消費する。したがって、増幅器が電圧検出回路４８３及び電流検出回路４８５において使用されていないときに増幅器の供給電圧を低減するために、節電回路が設けられてもよい。一実施形態において、レールツーレール増幅器の供給電圧を低減し、それによって電池４３７の寿命を延長するために、ステップダウンレギュレータ（例えばＬｉｎｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＬＴ３５０２）を節電回路で利用してもよい。
図１８Ｃは、一実施形態によるコントローラ４８１の主構成要素を示している。図１８Ｃに示す実施形態では、コントローラ４８１は、マイクロプロセッサベースのコントローラなどの処理装置を備えていてもよく、したがって図１６に示される構成要素のほとんどがソフトウェアペースの構成要素である。それでもなお、それに代わってハードウェアベースのコントローラ４８１が使用されてもよい。図示するように、コントローラ４８１は同期Ｉ、Ｑサンプリング回路４９１を有しており、この同期Ｉ、Ｑサンプリング回路４９１は、検出電圧及び電流信号を検出回路４８３及び４８５から受信し、電力、Ｖｒｍｓ及びＩｒｍｓ計算モジュール４９３に渡される、対応するサンプルを取得する。計算モジュール４９３は、負荷４５９（図１８Ｂ、それによって握持されるエンドエフェクタ３２６及び組織／血管）に印加されるＲＭＳ電圧及びＲＭＳ電流を計算し、これらから負荷に４５９に現在供給されている電力を計算するために、受信したサンプルを用いる。決定した値は次いで、周波数制御モジュール４９５及び医療装置制御モジュール４９７に渡される。医療装置制御モジュール４９７は、それらの値を使用して負荷４５９の現在のインピーダンスを決定し、決定したこのインピーダンスと定義済みのアルゴリズムに基づいて、どの程度の目標電力（Ｐｓｅｔ）を周波数制御モジュール４９５に印加すべきかを決定する。医療用装置制御モジュール４９７はひいては、ユーザーの入力（例えば、ボタンを押すか、又はハンドル１０４の制御レバー１１４、１１０を起動する）を受け取るユーザー入力モジュール４９９から受信される信号により制御され、また、ユーザー出力モジュール４６１によってハンドル１０４上の出力装置（光、ディスプレイ、スピーカーなど）を制御する。
周波数制御モジュール４９５は、計算モジュール４９３から取得した値及び医療装置制御モジュール４９７から取得した電力目標値（Ｐｓｅｔ）、並びに定義済みのシステム限界（以下で説明する）を使用して、印加周波数を増減させるべきか否かを判断する。この判断の結果は次いで、方形波発生モジュール４６３に渡されるが、方形波発生モジュール４６３はこの実施形態において、受け取った判断に基づいて、発生させる方形波信号の周波数を１ｋＨｚ単位で増減させる。当業者には明らかとなるように、別の実施形態において、周波数制御モジュール４９５は、周波数を増やすべきかそれとも減らすべきかだけでなく、必要となる周波数変化の大きさをも決定し得る。この場合、方形波発生モジュール４６３は、所望の周波数シフトを有して、対応する方形波信号を生成する。この実施形態において、方形波発生モジュール４６３によって発生された方形波信号はＦＥＴゲート駆動回路４４５に出力され、ＦＥＴゲート駆動回路４４５はこの信号を増幅し、ＦＥＴ ４４３−１に与える。ＦＥＴゲート駆動回路４４５はまた、ＦＥＴ ４４３−１に印加される信号を反転させ、その反転した信号をＦＥＴ ４４３−２に印加する。
電気外科用器具４１０は、電子外科用システム３００に対して記載される追加の特徴を備えていてもよい。当業者であれば、電気外科用器具４１０が回転ノブ３４８、細長シャフト３１４、及びエンドエフェクタ３２６を含み得ることは認識できるであろう。これらの要素は、電気外科用システム３００に対して記載する様態と実質的に類似して機能する。一例示的な実施形態では、コードレスの電気外科用器具４１０は視覚インジケータ４３５を含んでいてもよい。視覚インジケータ４３５は、視覚指示合図を操作者に提供することができる。一例示的な実施形態では、視覚指示合図は操作者に装置の電源がついていること、又は装置がエンドエフェクタにエネルギーを印加していることを警告してもよい。当業者であれば、視覚インジケータ４３５は装置の複数の状態の情報を提供するように構成されてもよいことを認識できるであろう。
外科的な巧緻性を向上させ並びに外科医が直感的な方式で患者に手術できるようにするために、長年にわたって、様々な最小侵襲ロボット（又は「遠隔手術」）システムが開発されてきた。ロボット外科用システムは、本明細書で説明するように、例えば超音波又は電気外科用器具を含め、多種多様な外科用器具と共に使用することができる。例示的なロボットシステムは、米国カリフォルニア州サニーヴェールのＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ社によって製造されるものを含む。このようなシステムは、他の製造業者からのロボットシステムと同様に、以下の米国特許に開示されており、これらはそれぞれ全体として引用により本明細書に組み込まれる。発明の名称が「Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ Ｗｉｔｈ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｅｘｔｅｒｉｔｙ ａｎｄ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」である米国特許第５，７９２，１３５号、発明の名称が「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ａｒｍ ＤＬＵＳ Ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔａｓｋｓ」である米国特許第６，２３１，５６５号、発明の名称が「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ Ｗｉｔｈ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｃａｕｔｅｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」である米国特許第６，７８３，５２４号、発明の名称が「Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｓｔｅｒ ａｎｄ Ｓｌａｖｅ Ｉｎ ａ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ」である米国特許第６，３６４，８８８号、発明の名称が「Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｃｔｕａｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ」である米国特許第７，５２４，３２０号、発明の名称が「Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｌｉｎｋ Ｗｒｉｓｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」である米国特許第７，６９１，０９８号、発明の名称が「Ｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｓｔｅｒ／Ｓｌａｖｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｉｎ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｔｅｌｅｓｕｒｇｅｒｙ」である米国特許第７，８０６，８９１号、及び発明の名称が「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ Ｗｉｔｈ Ｗｒｉｓｔｅｄ Ｍｏｎｏｐｏｌａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ」である米国特許第７，８２４，４０１号に開示されている。しかし、このようなシステムの多くは、効果的に組織を切って固定するために必要とされる力の大きさを生成することが従来できなかった。
図１９〜図４６Ｃは、ロボット外科用システムの例示的な実施形態を図示する。いくつかの実施形態では、開示されるロボット外科用システムは本明細書に記載される超音波又は電気外科用器具を活用してもよい。当業者であれば、図示されるロボット外科用システムが本明細書に説明される器具のみに限定されないと理解し、任意の互換性のある外科用器具を用いられることを理解できるであろう。当業者であれば更に、本明細書に記載される様々な実施形態がロボット外科用システムと一緒に用いられてもよいがそれに限定されず、任意の互換性のあるロボット外科用システムと用いることができることを理解できるであろう。
図１９〜図２５はいくつかの例示的なロボット外科用システム及びその構成要素の構成及び動作を図示する。図１９は、例示的なロボット外科用システム５００のブロック図を示す。システム５００は、少なくとも１台のコントローラ５０８と、少なくとも１台のアームカート５１０とを備えている。アームカート５１０は、ボックス５１２で示される、１つ以上のロボットマニピュレータに機械的に連結されていてもよい。ロボットアーム５１２のそれぞれは、患者５０４に対して様々な外科的作業を実施するための１台以上の外科用器具５１４を備えていてもよい。アーム５１２及び器具５１４を含めた、アームカート５１０の動作は、臨床医５０２によってコントローラ５０８から指示され得る。いくつかの実施形態では、第２の臨床医５０２’によって操作される第２のコントローラ５０８’から、第１の臨床医５０２’と併せてアームカート５１０の動作を指示してもよい。例えば、臨床医５０２、５０２’のそれぞれはカートの異なるアーム５１２を制御してもよく、いくつかの場合では、アームカート５１０の完全な制御を臨床医５０２、５０２’間で渡してもよい。いくつかの実施形態では、追加のアームカート（図示せず）を患者５０４に用いてもよい。これらの追加のアームカートは、１つ以上のコントローラ５０８、５０８’によって制御されてもよい。アームカート５１０及びコントローラ５０８、５０８’は、任意の好適な通信プロトコルに従って任意の好適な種類の信号（例えば、電気的、光学的、赤外線など）を運ぶ任意の好適な種類の有線又は無線の通信リンクであり得る通信リンク５１６を介して、互いに通信してもよい。システム５０００などのロボット外科用システムの例示的な実装が、本明細書に参照によって組み込まれる米国特許第７，５２４，３２０号に開示されている。したがって、そのような装置の様々な詳細については、本発明の装置の各種の実施形態及び形式を理解するのに必要となり得る範囲を超えて記載されない。
図２０は、ロボットアームカート５２０の一例示的な実施形態を示す。ロボットアームカート５２０は、一般的にワークエンベロープ（work envelope）５１９内の、５２２と呼ばれる、複数の外科用器具、又は器具を作動させるように構成される。マスターコントローラとロボットアームカートの構成を用いた各種のロボット手術システム及び方法が、その開示内容の全体を本明細書に参照により援用するところの、発明の名称が「Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」である、米国特許第６，１３２，３６８号に開示されている。様々な形態にて、ロボットアームカート５２０は、図示される実施形態では３つの外科用器具５２２を支持する基部５２４を含む。様々な形態にて、外科用器具５２２はそれぞれ、一般的にセットアップ関節５２６と呼ばれる、手動の関節動作が可能な一連の連結部及びロボットマニピュレータ５２８によって支持される。ここで、これらの構造は、ロボット連結部の大部分を覆って延びる保護カバーと共に示されている。これらの保護カバーは必須のものではなく、こうした装置を操作するために使用されるサーボ機構が受ける慣性を最小化し、可動部品の容積を限定することで衝突を防止し、カート５２０の全体の重量を抑制するため、サイズを限定するか又は実施形態によっては完全に省略してもよい。カート５２０は、手術室間でカート５２０を輸送するのに適した寸法を一般的に有している。カート５２０は、通常、標準的な手術室のドアを通り、標準的な病院のエレベーターに乗せられるように構成され得る。様々な形態において、カート５２０は好ましくは一定の重量を有し、１人の作業者がカート５２０を手術台に隣接して配置することができるように車輪（又は他の輸送）システムを有する。
図２１は、ロボットアームカート５２０のロボットマニピュレータ５２８の一例示的な実施形態を示す。図２１に示される例では、ロボットマニピュレータ５２８は、外科用器具５２２の動きを制限する連結部５３０を含んでいてもよい。その開示内容の全体を本明細書に参照により引用する、発行された米国特許第５，８１７，０８４号により詳しく述べられるように、様々な実施形態において、連結部５３０が、平行四辺形の配置において回転関節によって互いに連結された剛性の連結部材を含むことにより、外科用器具５２２は空間内の点５３２を中心として回転する。この平行四辺形の配置により、回転は、時としてピッチ軸と呼ばれる軸５３４ａを中心とした枢動運動に制限が与えられる。平行四辺形の連結をサポートしている連結は、外科用器具５２２が時にはヨー軸と呼ばれる軸５３４ｂの周りをさらに回転するように、セットアップ関節５２６（図２０）に枢動可能に取り付けられる。ピッチ軸５３４ａ及びヨー軸５３４ｂは、外科用器具５２２のシャフト５３８に沿って彫心される遠隔中心５３６にて交差する。外科用器具５２２は、マニピュレータ５４０によってサポートされる被駆動自由度を有することができ、縦方向器具軸「ＬＴ−ＬＴ」に沿った外科用器具５２２の摺動運動を含む。外科用器具５２２がマニピュレータ５４０（矢印５３４ｃ）に対して器具軸ＬＴ−ＬＴに沿って摺動するので、遠隔中心５３６はマニピュレータ５４０の基部５４２に対して固定されたままである。したがって、マニピュレータ５４０全体は概して、遠隔中心５３６を再配置するように移動される。マニピュレータ５３０の連結部５４０は、一連のモータ５４４により駆動される。これらのモータ５４４は、制御システムの処理装置からの指令に応答して、連結部５３０を能動的に移動させる。以下に更に詳細に述べるように、モータ５４４もまた、外科用器具５２２を操作するために用いられる。
図２２は、代替的なセットアップ関節構造を有するロボットアームカート５２０’の一例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態では、外科用器具５２２は、２つの組織操作器具の間の代替的なマニピュレータ構造５２８’によって支持される。当業者であれば、本発明の装置の様々な実施形態が、その開示内容の全体が本明細書に参照により引用される米国特許第５，８７８，１９３号に記載のものを含む、多種多様の代替的なロボット構造を含み得ることを認識できるであろう。更に、ロボット状の構成要素とロボット外科用システムの処理装置との間のデータ通信が外科用器具５２２とコントローラとの間の通信を参照して本明細書中に主に説明されているが、同様の通信がマニピュレータ、セットアップ関節、内視鏡又はその他の画像撮影装置などの回路と、構成要素の適合性評価、構成要素の種類の識別、構成要素の較正（オフセットなど）の通信、構成要素のロボット外科用システムとの連結の確認などのためのロボット外科用システムの処理装置との間でも行われ得る点は理解されるであろう。
図２３は、図２０〜図２２に図示されるロボットアームカート５２０、５２０’などのロボットアームカートと併せて用いられ得るコントローラ５１８の一例示的な実施形態を示す。コントローラ５１８は、臨床医がステレオディスプレイ５２１を通して手術を見ながら空間内で掴んで操作するマスターコントローラ（図２３において５１９として概して表される）を一般的に有している。ディスプレイ５２１を通して外科医フィードバックメータ５１５を見ることで、外科医に切断器具又は動的クランピング部材に印加される力の大きさの視覚的指標を提供してもよい。マスターコントローラ５１９は一般的に手動入力装置を備え、その手動入力装置は好ましくは、多自由度で移動するものであり、また多くの場合、器具を作動させるための（例えば、握持のこぎりの閉鎖、電極への電位の印加など）ハンドル又はトリガを更に有する。
図２４は、ロボット外科用システムに使用されるように適合される、超音波外科用器具５２２の一例示的な実施形態を示す。例えば、外科用器具５２２は、前述の外科的マニピュレータ５２８、５２８’の一方に連結されていてもよい。図２４で見られるように、外科用器具５２２は、超音波ブレード５５０及びクランプアーム５５２を備える外科的エンドエフェクタ５４８を含み、これらは、いくつかの実施形態では関節運動関節５５６を含み得る細長シャフト組立体５５４に連結されていてもよい。図２５は、超音波外科用器具５２２の代わりに電気外科用器具５２３を有する別の例示的な実施形態を示す。外科用器具５２３は、顎部５５１Ａ、５５１Ｂを係合して、その間の組織に電気エネルギーを提供するエネルギー提供表面５５３Ａ、５５３Ｂを有する閉鎖可能顎部５５１Ａ、５５１Ｂを備える外科的エンドエフェクタ５４８を備える。組織切断要素又はナイフ５５５が、細長シャフト組立体５５４から器具取付部分５５８に延び得る軸方向に移動可能な部材５５７の遠位端に配置されてもよい。図２６は、外科用器具５２２、５２３を受容して制御するために、外科的マニピュレータ５２８、５２８’の一方に連結されていてもよい器具駆動組立体５４６の一例示的な実施形態を示す。器具駆動組立体５４６はまた、臨床医からの入力を受容して器具５２２、５２３を制御するために、コントローラ５１８に動作的に連結されていてもよい。例えば、クランプアーム５５２の作動（例えば開閉）、顎部５５１Ａ、５５１Ｂの作動（例えば、開閉）、超音波ブレード５５０の作動、ナイフ５５５の延び、及びエネルギー供給表面５５３Ａ、５５３Ｂの作動などは、コントローラ５１８を介して与えられる臨床医からの入力に基づいて、器具駆動組立体５４６を通して制御されてもよい。外科用器具５２２は、概して５５８として示される器具取付部分によってマニピュレータに動作可能に連結される。外科用器具５２２は、器具取付部分５５８をマニピュレータに機械的及び電気的に連結させるインターフェース５６０を更に含む。
図２７は、超音波外科用器具５２２を含む、図２６の器具駆動組立体の別の図を示す。図２８は、電気外科用器具５２３を含む、図２６の器具駆動組立体の別の図を示す。器具取付部分５５８は、複数の（図２６では４つ示される）回転可能胴部部分、駆動ディスク又は要素５６４を動作可能に支持する器具取付プレート５６２を含み、複数の回転可能胴部部分、駆動ディスク又は要素はそれぞれ、従動要素５６４の表面から延びる一対のピン５６６を含む。一方のピン５６６は、同じ従動要素５６４上の他方のピン５６６よりも各従動要素５６４の回転軸に近くなっており、従動要素５６４の正の角度アラインメントを確実に行うのを補助する。従動要素５６４及びピント５６６は、器具取付プレート５６２のアダプタ側５６７に配置されてもよい。
インターフェース５６０はまた、以下に更に記載するように、取付プレート５６２と取付可能に嵌合するように構成されたアダプタ部分５６８を含んでいる。アダプタ部分５６８は、器具取付部分５５８内の回路基板によってメモリ構造と連結することができる電気接続ピン５７０のアレイを含んでいてもよい。本明細書では、インターフェース５６０は、機械的、電気的、及び磁気的連結要素と関連して説明するが、赤外線、誘導連されるはずである。
図２９〜図３１は、図２６の器具駆動組立体５４６のアダプタ部分５６８の追加的な図を示す。アダプタ部５６８は、一般的に、器具側面５７２及びホルダ側面５７４（図２９）を含む。様々な実施形態において、複数の回転可能胴部５７６が、アダプタ５６８の主要表面の法線である周囲のアダプタ構造に対して限定した移動範囲を有する浮動プレート５７８に取り付けられる。浮動プレート５７８が軸状に移動することで、器具取付部分ハウジング５８２の側面に沿ったレバー５８０が作動されたときに器具取付部分５５８から回転可能胴部５７６の連結が外れるのを補助する（図２４、２５を参照）。器具取付部分５５８をアダプタ５６８に取り外し可能に連結するために他の機構／構成を用いてもよい。少なくとも１つの形態では、各回転可能胴部５７６は、各回転可能胴部５７６の周囲の外，周陥凹部内に延びる弾性径方向部材によって浮動プレート５７８に弾性的に取り付けられる。各回転可能胴部５７６は、これらの弾性構造が撓むことによってプレート５７８に対して軸方向に動くことができる。第１の軸方向位置（器具側５７２に向かって）に配置された場合、回転可能胴部５７６は、角度の制限なく自由に回転することができる。しかしながら、回転可能胴部５７６が器具側５７２の方向に軸方向に動く際、タブ５８４（回転可能胴部５７６から径方向に延びる）が浮動プレート上の回り止めと横方向に嵌合することによって回転可能胴部５７６のそれらの軸を中心とした角度回転が制限される。このような限定された回転は、ロボットシステムの対応する器具把持部分５８８の駆動ピン５８６で回転可能胴部５７６を駆動的に係合するのを補助するように用いることができる。なぜなら、駆動ピン５８６は、ピン５８６が開口部５９０と整列する（及び開口部内に滑り込む）まで、回転可能胴部ピン５７６を制限された回転位置にまで押すからである。
器具側５７２の開口５９０及び回転可能胴部５７６の把持部側５７４の開口５９０は、器具取付部分５５８の駆動要素５６４（図２７、図２８）を器具把持部５８８の駆動要素５９２に正確に位置合わせするように構成される。駆動要素５６４の内側及び外側ピン５６６に関して上述したように、開口５９０は、アラインメントがその目的とする位置から３３°離れないように、それぞれの回転可能胴部５７６上の回転軸から異なる距離にある。更に、開口５９０のそれぞれは、ピン５６６を外周方向に緊密に受容するようにわずかに径方向に細長くなっていてもよい。これにより、ピン５６６は開口５９０内で径方向に摺動可能となっており、器具５２２、５２３及び器具把持部５８８との間のいくらかの軸方向のずれが調整される一方で、駆動要素と従動要素との間の角度のずれ及びバックラッシュが最小限に抑えられる。図３１に最も分かりやすく示されるように、器具側５７２上の開口５９０は、把持部側５７４上の開口５９０（破線で示される）から約９０°外れていてもよい。
異なる実施形態は、アダプタ５６８のホルダ側面５７４上に配置された電気的コネクタピン５７０のアレイを更に含んでもよく、アダプタ５６８の器具側面５７２は、器具取付部分５５８からのピンアレイ（図示せず）を受容するための溝部５９４（図３１）を含んでもよい。外科用器具５２２、５２３と器具ホルダ５８８との間で電気信号を送信する以外に、これらの電気的接続の少なくとも一部をアダプタ５６８の回路基板によってアダプタ記憶装置５９６（図３０）と接続することができる。
取り外し可能なラッチ機能５９８を利用して、アダプタ５６８を器具把持部５８８に着脱可能に添付してもよい。本明細書で使用するところの「器具駆動組立体」なる用語は、ロボットシステムとの関連で使用される場合は、アダプタ５６８及び器具把持部５８８の様々な実施形態を少なくとも包含し、図２６において５４６として概して示されている。例えば、図２６に見られるように、器具把持部５８８は、アダプタ５６８に設けられた対応するクレバススロット６０２内に受容されるような大きさの第１のラッチピン構成６００を有していてもよい。更に、器具把持部５８８は、アダプタ５６８の対応するラッチクレビス６０６内に保持されるような大きさの第２のラッチピン６０４を更に有していてもよい。図３０を参照されたい。少なくとも１つの形態では、ラッチ組立体６０８はアダプタ５６８上に移動可能に支持され、ラッチピン６００はそれぞれのラッチクレバス６０６内に保持される第１のラッチ位置と、第２のラッチピン６０４がラッチクレバス６０６内に入るか又はそこから外れることができるラッチ解除位置との間で付勢可能である。ラッチ組立体は、１乃至複数のばね（図に示されていない）を用いてラッチ位置に付勢される。アダプタ５６８の器具側５７２上の縁が、器具取付ハウジング５８２の横方向に延びるタブを摺動可能に受容することができる。
説明されているように、駆動要素５９２の回転動作が従動要素５６４の対応する回転動作を引き起こすように、従動要素５６４は器具把持部５８８の駆動要素５９２と並べられていてもよい。駆動要素５９２及び従動要素５６４の回転は、コントローラ５０８を介して臨床医５０２から受信した指示に応じて、例えばロボットアーム６１２を介して電気的に制御されていてもよい。器具取付部分５５８は従動要素５６４の回転を外科用器具５２２、５２３の動作に変換し得る。
図３２〜図３４は、従動要素５６４の動作を外科用器具５２２、５２３の動作に変換する構成要素を示す器具取付部分５５８の一例示的な実施形態を示す。図３２〜図３４は、その遠位端に外科的エンドエフェクタ６１０を有するシャフト５３８を設けた器具取付部分を示す。エンドエフェクタ６１０は、患者に外科的タスクを行う任意の好適な種類のエンドエフェクタであり得る。例えば、エンドエフェクタは、手術部位の組織にＲＦ及び／又は超音波エネルギーを与えるように構成されてもよい。シャフト５３８は器具取付部分５５８に回転可能に連結されていてもよく、シャフト５３８の連結器６５０にて上部シャフト把持部６４６及び下部シャフト把持部６４８によって固定されてもよい。
例示的な一実施形態では、器具取付部分５５８は、様々な従動要素５６４の回転をシャフト５３８の回転に変換する、シャフトの軸に沿った部材（例えば、関節運動について）を差動的に並進させる、及びシャフト５３８の軸に沿って１つ以上の部材を往復並進させる（例えば、５５５、オーバーチューブ（overtubes）及び／又はその他の構成要素などの組織切断要素を延ばし及び縮小させる）機構を備える。一例示的な実施形態では、回転可能胴部６１２（例えば、回転可能なスプール）は、従動要素５６４と連結されている。回転可能胴部６１２は、従動要素５６４と一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態において、回転可能胴部６１２は、従動要素５６４を駆動することで回転可能胴部６１２の回転が生じるように回転可能胴部６１２及び従動要素５６４が固定式に連結されるのであれば、従動要素５６４とは別に形成されていてもよい。回転可能胴部６１２のそれぞれは、シャフトの関節動作及び回転、クランプ顎部の開閉、並びにナイフの作動をもたらすように、ギアトレーン又はギア機構に連結される。
一例示的な実施形態では、器具取付部分５５８は、シャフト５３８の軸に沿って２つ以上の部材を差動的に並進させる機構を備える。図３２〜図３４に示される例では、この動作は関節運動継手５５６を操作するために用いられる。示される実施形態では、例えば、器具取付部分５５８は、差動並進、そしてそれによるシャフト関節運動機能性を提供するラックピニオンギア機構を備える。一例示的な実施形態では、ラックピニオンギア機構は、対応する従動要素５６４の回転により第１のピニオンギア６１４が回転されるよう、回転可能胴部６１２に連結される第１のピニオンギア６１４を備える。軸受６１６は回転可能胴部６１２に連結され、従動要素５６４及び第１のピニオンギア６１４の間に設けられる。第１のピニオンギア６１４は、シャフト組立体５３８の関節運動部５５６の関節運動を左方向６２０Ｌに制御するために、第１のラックギア６１８に噛み合わされて第１のピニオンギア６１４の回転運動を第１のラックギア６１８の直線運動に変換する。第１のラックギア６１８は、第１のラックギア６１８が遠位方向に直線運動することによってシャフト組立体５３８の関節区間５５６が左方向６２０Ｌに関節運動するように、第１の関節バンド６２２（図３２）に取り付けられている。対応する従動要素５６４の回転によって第２のピニオンギア６２６が回転するように、第２のピニオンギア６２６は別の回転可能胴部６１２に連結される。軸受６１６は回転可能胴部６１２に連結され、従動要素５６４と第２のピニオンギア６２６との間に設けられる。第２のピニオンギア６２６は、関節運動部５５６の関節運動を右方向６２０Ｒに制御するために、第２のラックギア６２８に噛み合わされて第２のピニオンギア６２６の回転運動を第２のラックギア６２８の直線運動に変換する。第２のラックギア６２８は、第２のラックギア６２８が遠位方向に直線運動することによってシャフト組立体５３８の関節区間５５６が右方向６２０Ｒに関節運動するように、第２の関節バンド６２４（図３３）に取り付けられている。更なる軸受が回転可能胴部とそれに対応するギアとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギアの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受が設けられてよい。
一例示的な実施形態では、器具取付部分５５８は更に、従動要素５６４の回転をシャフト５３８の軸回りの回転運動に変換する機構を備える。例えば、回転運動はシャフト５３８自体の回転であってもよい。図示される実施形態では、第１の螺旋状ウォームギア６３０は回転可能胴部６１２に連結され、第２の螺旋状ウォームギア６３２はシャフト組立体５３８に連結されている。軸受６１６（図１７）が回転可能胴部６１２に連結され、従動要素５６４と第１の螺旋状ウォームギア６３０との間に設けられる。第１の螺旋状ウォームギア６３０は第２の螺旋状ウォームギア６３２に噛み合わされ、第２の螺旋状ウォームギア６３２はシャフト組立体５３８及び／又は長手方向での回転が望まれる器具５２２、５２３の別の構成要素と連結していてもよい。回転は、第１及び第２の螺旋状ウォームギア６３０、６３２の回転方向に基づいて、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）の方向に引き起こされてもよい。したがって、第１の軸周りの第１の螺旋状ウォームギア６３０の回転は、第１の軸に対して直角をなす第２の軸周りの第２の螺旋状ウォームギア６３２の回転に変換される。図３２〜図３３に示すように、例えば、第２の螺旋状ウォームギア６３２が時計回りの回転は、シャフト組立体５３８は６３４ＣＷで示される方向の時計回りの回転になる。第２の螺旋状ウォームギア６３２が反時計回りに回転すると、シャフト組立体５３８が６３４ＣＣＷで示す方向に反時計回りの回転になる。更なる軸受が回転可能胴部とそれに対応するギアとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギアの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受が設けられてよい。
一例示的な実施形態では、器具取付部分５５８はシャフト５３８の軸に沿った１つ以上の部材の往復並進を行わせる機構を備える。このような並進は、例えば、５５５などの組織切断要素を駆動する、閉鎖するため及び／又はエンドエフェクタ６１０の関節運動のためにオーバーチューブを駆動することなどに用いられてもよい。示される実施形態では、例えば、ラックピニオンギア機構が往復並進を提供してもよい。第１のギア６３６は回転可能胴部６１２に連結しており、対応する従動要素５６４が回転することによって第１のギア６３６を第１の方向に回転させる。第２のギア６３８は、器具取付プレート５６２に形成されたポスト６４０を中心として自在に回転する。第１のギア６３６は第２のギア６３８に噛み合わされており、そのため、第２のギア６３８が、第１のギア６３６とは反対の方向に回転するようになっている。一例示的な実施形態では、第２のギア６３８は、直線方向に移動するラックギア６４２と噛み合わされるピニオンギアである。ラックギア６４２は、ラックギア６４２と遠位的及び近位的に並進することができる並進ブロック６４４と連結している。並進ブロック６４４はシャフト組立体５３８及び／又はエンドエフェクタ６１０の任意の好適な構成要素と連結して、往復長手方向運動を提供してもよい。例えば、並進ブロック６４４はＲＦ外科的装置５２３の組織切断要素５５５と機械的に連結していてもよい。いくつかの実施形態では、並進ブロック６４４はオーバーチューブ、又はエンドエフェクタ６１０若しくはシャフト５３８の他の構成要素と連結していてもよい。
図３５〜図３７は、従動要素５６４の回転をシャフト５３８の軸周りの回転運動に変換する代替的な例示機構、及びシャフト５３８の軸に沿った１つ以上の部材の往復並進を引き起こすための代替的な例示機構を示す、器具取付部分５５８の代替的な実施形態を示す。代替的な回転機構を参照すると、第１の螺旋状ウォームギア６５２は第２の螺旋状ウォームギア６５４に連結し、第２の螺旋状ウォームギア６５４は第３の螺旋状ウォームギア６５６に連結している。既存のロボットシステム１０００と互換性を維持する及び／又は空間が限定され得ることを含む、様々な理由によってそのような配列が設けられてもよい。第１の螺旋状ウォームギア６５２は回転可能胴部６１２に連結されている。第３の螺旋状ウォームギア６５６は、シャフト組立体５３８に連結された第４の螺旋状ウォームギア６５８と噛み合わされている。軸受７６０は回転可能胴部６１２に連結され、従動要素５６４と第１の螺旋状ウォームギア７３８との間に設けられる。別の軸受７６０が回転可能胴部６１２に連結され、従動要素５６４と第３の螺旋状ウォームギア６５２との間に設けられる。第３の螺旋状ウォームギア６５２は、シャフト組立体５３８及び／又は長手方向の回転が望ましい器具５２２、５２３の別の構成要素と連結され得る第４の螺旋状ウォームギア６５８と噛み合わされる。回転は、螺旋状ウォームギア６５６、６５８の回転方向に基づいて、時計回り及び反時計回りに引き起こされ得る。したがって、第１の軸を中心とした第３の螺旋状ウォームギア６５６の回転が、第１の軸に対して直角をなす第２の軸を中心とした第４の螺旋状ウォームギア６５８の回転に変換される。図３６及び図３７に示すように、例えば、第４の螺旋状ウォームギア６５８はシャフト５３８と連結しており、第４の螺旋状ウォームギア６５８が時計回りの回転は、シャフト組立体５３８が６３４ＣＷで示される方向の時計回りの回転になる。第４の螺旋状ウォームギア６５８が反時計回りの回転は、シャフト組立体５３８が６３４ＣＣＷで示す方向の反時計回りの回転になる。更なる軸受が回転可能胴部とそれに対応するギアとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギアの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受が設けられてよい。
シャフト５３８の軸に沿って１つ以上の部材の往復並進が行われる代替的な例示的な機構では、器具取付部分５５８は、シャフト５３８の軸に沿って往復並進（例えば、ＲＦ外科的装置５２３の組織切断要素５５５の並進）を行わせるラックピニオンギア機構を備える。一例示的な実施形態では、第３のピニオンギア６６０は、対応する従動要素５６４が回転は第３のピニオンギア６６０が第一方向に回転するように、回転可能胴部６１２に連結されている。第３のピニオンギア６６０は、直線方向に移動するラックギア６６２に噛み合わされる。ラックギア６６２は、並進ブロック６６４と連結されている。並進ブロック６６４は、例えば、ＲＦ外科的装置の組織切断要素５５５及び／又は長手方向に並進するように望まれるオーバーチューブ若しくはその他の構成要素など、装置５２２、５２３の構成要素と連結されていてもよい。
図３８〜図４２は器具取付部分５５８の代替的な実施形態を示し、従動要素５６４の回転をシャフト５３８の軸の周りの回転運動に変換する別の代替的な例示的機構を示す。図３８〜図４２では、シャフト５３８は連結器６７６及びブッシュ６７８を介して取付部分５５８の残りに連結される。第１のギア６６６は回転可能胴部６１２と連結され、固定ポスト６６８は、第１及び第２の開口６７２と、シャフト組立体に連結する第１及び第２の回転可能ピン６７４と、ケーブル６７０（又はロープ）とを備える。ケーブルは回転可能胴部６１２の周りに巻かれている。ケーブル６７０の一方の端部は、固定ポスト６６８の上部開口６７２を通って配され、上部回転可能ピン６７４に固定して連結されている。ケーブル６７０の別の端部は、固定ポスト６６８の下部開口６７２を通って配され、下部回転ピン６７４に固定して連結されている。既存のロボットシステム１０００との互換性を維持すること及び／又は空間が限定され得る場所を含め、様々な理由により、そのような構成が設けられている。したがって、回転可能胴部６１２の回転は、シャフト組立体５３８が、回転可能胴部６１２の回転方向（シャフト５３８自体の回転）に基づいたＣＷ及びＣＣＷ方向に回転される。したがって、第１の軸を中心とした回転可能胴部６１２の回転が、第１の軸に対して直角をなす第２の軸を中心としたシャフト組立体５３８の回転に変換される。図３８〜図３９に示すように、例えば、回転可能胴部６１２が時計回りに回転すると、６３４ＣＷで示す方向にシャフト組立体５３８が時計回りの回転になる。回転可能胴部６１２が反時計回りに回転すると、シャフト組立体５３８が６３４ＣＣＷで示す方向に反時計回りの回転になる。更なる軸受が回転可能胴部とそれに対応するギアとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギアの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受が設けられてよい。
図４３〜図４６Ａは器具取付部分５５８の代替的な実施形態を図示し、シャフト５３８の軸に沿った部材が差動並進される（例えば、関節運動のための）代替的な例示的機構を示す。例えば、図４３〜図４６Ａに示すように、器具取付部分５５８は、シャフト関節運動機能性を与えるためのダブルカム機構６８０を備える。一例示的な実施形態では、ダブルカム機構６８０は第１及び第２のカム部分６８０Ａ、６８０Ｂを備える。第１及び第２の従動アーム６８２、６８４が、対応する枢動スプール６８６に枢動可能に連結される。ダブルカム機構６８０に連結された回転可能胴部６１２が回転すると、第１のカム部分６８０Ａは第１の従動アーム６８２に作用し、第２のカム部分６８０Ｂは第２の従動アーム６８４に作用する。カム機構６８０が回転すると、従動アーム６８２、６８４は枢動スプール６８６を中心として枢動する。第１の従動アーム６８２は、差動的に並進する第１の部材（例えば、第１の関節運動バンド６２２）に取り付けられていてもよい。第２の従動アーム６８４は、差動的に並進する第２の部材（例えば、第２の関節運動バンド６２４）に取り付けられていてもよい。上部カム部分６８０Ａが第１の従動アーム６８２に作用すると、第１及び第２の部材は差動的に並進する。第１及び第２の部材がそれぞれの関節運動バンド６２２及び６２４である例示的な実施形態では、シャフト組立体５３８は左方向６２０Ｌに関節運動する。カム部分６８０Ｂが第２の従動アーム６８４に作用するとき、シャフト組立体５３８は右方向６２０Ｒに関節運動する。いくつかの例示的な実施形態では、２つの別々のブッシュ６８８、６９０が、それぞれ第１及び第２の従動アーム６８２、６８４の下に取り付けられて、第１及び第２の従動アーム６８２、６８４の関節運動位置に影響を与えることなくシャフトの回転を可能とさせる。関節運動のために、これらのブッシュは、顎部９０２の回転位置に影響を及ぼすことなく第１及び第２の従動アーム６８２、６８４と共に往復する。図４６Ａは、第１及び第２のカム部分６８０Ｂ、６８０Ｂを含むブッシュ６８８、６９０及び二重カム組立体６８０を示し、より詳細かつ明白な図を提供するために第１及び第２の従動アーム６８２、６８４を省いて示す。
様々な実施形態において、器具取付部分５５８は電子装置を駆動し、外科的ツールに所望の超音波及び／又はＲＦ周波数信号を提供する内部エネルギー源を付加的に備えていてもよい。図４６Ｂ〜図４６Ｃは、内部電源及びエネルギー源を備える器具取付部５５８’の一実施形態を示す。例えば、器具取付部分５５８’を用いて取り付けられた外科用器具（例えば、器具５２２、５２３）は、外部発生装置又はその他の動力源に接続されていなくてもよい。代わりに、本明細書に記載される様々な発生装置２０、３２０の機能性がボード上取付部分５５８上に実装されていてもよい。
図４６Ｂ〜図４６Ｃに図示するように、器具取付部分５５８’は遠位部分７０２を備えていてもよい。遠位部分７０２は、本明細書に前述するように、例えば、様々な外科用器具５２２、５２３のエンドエフェクタに駆動要素６１２の回転を連結させる様々な機構を備えていてもよい。遠位部分７０２の近位において、器具取付部分５５８’は内部直流（ＤＣ）エネルギー源、並びに内部駆動及び制御回路７０４を備える。示される実施形態において、エネルギー源は第１及び第２の電池７０６、７０８を備えている。他の点において、器具取付部分５５８’は、本明細書に前述するように、器具取付部分５５８の様々な実施形態に類似している。
制御回路７０４は、発生装置２０、３２０に対して上述のものと同様の様態で動作してもよい。例えば、超音波器具５２２が用いられるとき、制御回路７０４は、発生装置２０に対して上述のものと類似の様態で超音波駆動信号を提供してもよい。また、例えば、治療レベル又は非治療レベルのＲＦ信号を提供することができるＲＦ器具５２３又は超音波器具５２２が用いられるとき、制御回路７０４は、発生装置２０及び／又は発生装置３００のモジュール２３について本明細書に前述するように、例えば、ＲＦ駆動信号を提供してもよい。いくつかの実施形態では、制御回路７０４は、図１８Ｂ〜図１８Ｃについて本明細書に前述する制御回路４４０と類似する様態で構成されてもよい。
関節動作可能な高調波導波管を含む超音波外科用器具の様々な実施形態について以下に述べる。超音波外科用器具を参照して用いられる用語「近位」及び「遠位」は、器具のハンドピースを握持する臨床医を基準として規定されることが、当業者によって理解されよう。したがって、遠位方向の動きは、臨床医から離れる方向への動きとなる。更に言うまでもなく、便宜及び明確さのために、「上部」及び「下部」などの特殊用語もまた、本明細書において、ハンドピースアセンブリを握持する臨床医を基準として用いられている。しかし、超音波外科用器具は様々な方向及び位置で使用することができ、これらの用語は限定的又は絶対的なものを意図しない。
様々な実施形態は、上述したロボット外科用システム５００及び上述した超音波外科用器具１０と組み合わせて記載される。そのような記述は限定としてではなく例として提供されているのであり、その範囲及び適用を限定することは意図されない。例えば、当業者には理解されるように、説明する関節動作可能な高調波導波管の任意の１つは、複数のロボット又はハンドヘルド外科用システムと組み合わせて使用することができる。
図４７及び図４８Ａ〜Ｃは、関節動作可能な高調波導波管８０２の一実施形態を示す。関節動作可能な高調波導波管８０２は、駆動部８０４、可撓性導波管８０６、及びエンドエフェクタ８０８を含んでもよい。関節動作可能な高調波導波管８０２の関節動作機能は、可撓性導波管８０６により達成することができる。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、駆動部８０４を含んでもよい。駆動部８０４は、関節動作可能な高調波導波管から超音波変換器（図示せず）（例えば、圧電又は磁気抵抗変換器）までの接続を提供するために、近位に延びることができる。駆動部８０４は、剛性区間を含んでもよい。いくつかの実施形態では、駆動部８０４は、１つ又は複数の断面積の変化を含んでもよい。断面積の変化は、駆動部８０４を通り進行する超音波の関連する利得に対応してもよい。
一実施形態では、可撓性導波管８０６は、駆動部８０４及びエンドエフェクタ８０８を接続することができる。可撓性導波管８０６は、エンドエフェクタ８０８が駆動部８０４の縦軸８１４に対してある角度に屈曲することを可能にすることができる。一実施形態では、可撓性導波管８０６は、駆動部８０４の縦軸８１４と交差する全ての平面において等しい曲げ剛性を有することができる。他の実施形態では、可撓性導波管８０６は、例えば、第１の平面において低い曲げ剛性を有し、全ての他の平面において高い曲げ剛性を有するなど、１つ又は複数の平面において偏ってもよい。
一実施形態では、可撓性導波管８０６は、円形断面を含んでもよい。別の実施形態では、可撓性導波管８０６は、例えばリボンなどの非円形断面を含んでもよい。可撓性導波管８０６の断面は、音響システムの共振周波数と反共振周波数との間の差を最大にするように選択することができる。一実施形態では、可撓性導波管８０６は、異なる断面形状の１つ又は複数の区間を含んでもよい。本実施形態では、異なる断面形状の１つ又は複数の区間の間の接合は、節、腹、又は、節と腹との間に位置してもよい。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、エンドエフェクタ８０８を含んでもよい。エンドエフェクタ８０８は、可撓性導波管８０６に対して遠位に位置してもよい。エンドエフェクタ８０８は、剛性区間を含んでもよい。一実施形態では、エンドエフェクタ８０８は、中実部分を含んでもよい。別の実施形態では、エンドエフェクタ８０８は中空であってもよい。中空エンドエフェクタは、半径方向の剛性を増加させるために、材料で満たされてもよい。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ８０８は、直線状、曲線状、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。別の実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、個別のエンドエフェクタ８０８を欠いてもよい。本実施形態では、エンドエフェクタ８０８の機能は、可撓性導波管８０６の遠位端によって実行することができる。いくつかの実施形態では、エンドエフェクタ８０８は、エンドエフェクタ８０８が他の材料と接触する場合にエンドエフェクタ８０８の表面挙動を改変するためのセラミック又は他のコーティングを含んでもよい。
一実施形態では、駆動部８０４と可撓性導波管８０６と間の接合８１０は、第１の所定の場所に位置し、可撓性導波管８０６とエンドエフェクタ８０８との間の接合８１２は、第２の所定の場所に位置する。いくつかの実施形態では、第１及び第２の所定の場所は、節、腹、又はいくつかの中間の場所であってもよい。別の実施形態では、所定の場所は、可撓性導波管の中心点が節、腹、又はいくつかの中間の場所に位置するように配置されてもよい。駆動部８０４、可撓性導波管８０６、及びエンドエフェクタ８０８のそれぞれの長さは、音響縦モード形状に対して決定することができる。別の実施形態では、駆動部８０４、可撓性導波管８０６、及びエンドエフェクタ８０８のそれぞれの長さは、ねじりモード形状、横モード形状、又はいくつかのこれらの組み合わせに対して決定することができる。一実施形態では、可撓性導波管８０６の長さは、関節動作可能な高調波導波管８０２の曲率による超音波の位相速度増加に依存してもよい。
一実施形態では、可撓性部分８０６は、半波長の数倍に等しい長さを有してもよい。例えば、一実施形態では、可撓性導波管８０６は、半波長の２倍、すなわち１波長の長さを有してもよい。別の実施形態では、可撓性導波管８０６は、半波長の３倍に等しい長さを有してもよい。当業者は、可撓性導波管８０６の長さが半波長の任意の好適な倍数を含むことができることを認識するであろう。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、単一の部分を含んでもよい。別の実施形態では、駆動部８０４、可撓性導波管８０６、及びエンドエフェクタ８０８は、個別に製造することができ、任意の好適な技術、例えば、ねじ留め具、ろう付け、プレス嵌め、接着剤、レーザー溶接、拡散接合、又はこれらの任意の組み合わせなどによって互いに連結することができる。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、撓み波（送信及び反射の両方）の影響を減らすように構成される曲率半径を含む可撓性導波管８０６を含んでもよい。可撓性導波管部８０６の局所的曲率は、たわみ波を生じさせる場合がある。たわみ波は、送信されても、反射されても、あるいは両方であってもよく、それらが構造中を伝搬するにつれて、可撓性導波管８０６などの構造を変形させるおそれがある。一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管は、たわみ波を減らすように構成される。伸展性（縦方向）波について、局所的曲率によるたわみ波の影響が小さいことを保証するために、可撓性導波管８０６は、以下の曲率半径方程式を満たすように構成することができる。
Figure 2016500536
 ここで、「ｒ」は関節動作可能な高調波導波管８０２の半径であり、Ｒは局所的曲率半径、例えば、駆動部の縦軸に対する可撓性導波管８０６の曲率半径である。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、可撓性導波管８０６が関節動作可能な高調波導波管８０２の遮断周波数に近づくのを防止するために、全曲率制限器を含んでもよい。遮断周波数は、システム、例えば、関節動作可能な高調波導波管８０２を通過するエネルギーが通過ではなく減少を開始する境界である。一実施形態では、可撓性導波管８０６の局所的曲率半径Ｒは、以下のように制限される。
Figure 2016500536
 ここで、ｃは可撓性導波管８０６を構成する材料のバー音速であり、ｆは超音波変換器によって関節動作可能な高調波導波管８０２に供給される駆動周波数である。
一実施形態では、特定の音響（縦）モードについて、駆動部８０４の横運動を最小にすることが望ましい場合がある。一実施形態では、駆動部８０４の横運動は、節又は腹において駆動部８０４と可撓性導波管８０６との間に接合８１０、並びに節又は腹において可撓性導波管８０６とエンドエフェクタ８０８との間に接合８１２を配置する駆動部８０４の長さを選択することによって減少させることができる。可撓性導波管８０６内の１／２λ定在波について、張られた角度と曲率半径との関係は、以下の通りである。
Figure 2016500536
 ここで、Ｒは曲率半径であり、θは張られた角度であり、ｃはバー位相速度であり、ｆ０はモード周波数である。一実施形態では、永久歪み（降伏）を低減又は防止するために、可撓性導波管８０６は、区間材料の弾性限界未満の曲げ強度を含んでもよい。
図４８Ａ〜図４８Ｃは、可撓性導波管９０６を含む関節動作可能な高調波導波管９０２の一実施形態を示す。可撓性導波管９０６は、方向Ａに屈曲バイアスを生じさせるリボン状の断面領域を有する。図４８Ａは、関節動作可能な高調波導波管８０２の上面図を示す。図４８Ｂ及び図４８Ｃは、関節動作可能な高調波導波管９０２の側面図を示す。図４８Ａ及び図４８Ｂは、非屈曲、すなわち直線状態のリボン状の可撓性導波管９０６を示す。リボン状の可撓性導波管９０６は、方向Ａ（図４８Ｂを参照）の屈曲バイアスを有する。可撓性導波管９０６は、エンドエフェクタ９０８を関節動作可能な高調波導波管９０２の縦軸８１４に対してある角度に作動させるように、方向Ａに屈曲することができる。図４８Ｃは、屈曲状態の関節動作可能な高調波導波管９０２を示す。
別の実施形態では、可撓性導波管９０６は、セミフレキシブルであってもよい。本実施形態では、可撓性導波管９０６は、関節動作可能な高調波導波管９０２の縦軸に対してある角度で屈曲することができ、縦軸から屈曲の角度で、又はその近くで、屈曲構成を保持することができる。
図４９〜図５１は、関節動作可能な高調波導波管８０２の様々な実施形態を示す。図４９は、リボン可撓性導波管１００６及び中空エンドエフェクタ１００８を含む関節動作可能な高調波導波管１００２の一実施形態を示す。中空エンドエフェクタ１００８は、組織治療部１０１０及び波動増幅部１０１２を有する。いくつかの実施形態では、中空エンドエフェクタ１００８は、半径方向の剛性を増加させるために、材料で満たされてもよい。
図５０は、円形可撓性導波管１１０６及び中実エンドエフェクタ１１０８を含む関節動作可能な高調波導波管１１０２の一実施形態を示す。円形可撓性導波管１１０６は、全方向に等しい屈曲バイアスを含む。図５１は、１つ又は複数のスロット１２１４及び中実エンドエフェクタ１２０８を有するリボン可撓性導波管１２０６を含む関節動作可能な高調波導波管１２０２の一実施形態を示す。中実エンドエフェクタ１２０８は、組織治療部１２１０及び波動増幅部１２１２を含む。
図５２Ａ及び図５２Ｂは、第１及び第２の可撓性導波管１３０６Ａ、１３０６Ｂを含む関節動作可能な高調波導波管１３０２の一実施形態を示す。第１の駆動部１３０４Ａは、近位に延び、ハンドヘルド又はロボット外科用器具の超音波変換器に接続するように構成することができる。第２の駆動部は、第１の可撓性導波管１３０６Ａと第２の可撓性導波管１３０６Ｂとを接続する。第１及び第２の可撓性導波管１３６０Ａ、１３０６Ｂは、関節動作可能な高調波導波管８０２が第１の平面及び第２の平面を関節動作させることを可能にする。一実施形態では、第１及び第２の平面は、同一平面であってもよい。図５２Ａ及び図５２Ｂに示す実施形態では、第１及び第２の平面は垂直である。図５２Ｂは、方向Ａに関節でつながれる関節動作可能な高調波導波管１３０２を示す。関節動作可能な高調波導波管１３０２は、紙面の奥又は手前に延びる平面において第２の可撓性導波管１３０６Ｂを屈曲させることによって、さらに関節でつながれてもよい。
図５３Ａ及び図５３Ｂは、関節動作可能な高調波導波管２２０２Ａ、２２０２Ｂの別の実施形態を示す。関節動作可能な高調波導波管２２０２Ａ、２２０２Ｂは、近位に延び、超音波変換器に接続することができる第１の駆動部２２０４Ａ、２２０４Ｂを含む。第１の可撓性導波管２２０６Ａ、２２０６Ｂは、第１の駆動部２２０４Ａ、２２０４Ｂに接続される。第１の可撓性導波管２２０６Ａ、２２０６Ｂは、関節動作可能な高調波導波管２２０２Ａ、２２０２Ｂが縦軸８１４に対する第１の平面において関節動作させることを可能にする。関節動作可能な高調波導波管２２０２Ａ、２２０２Ｂは、エンドエフェクタ２２０８Ａ、２２０８Ｂをさらに含む。エンドエフェクタ２２０８Ａ、２２０８Ｂは、組織治療部２２１０Ａ、２２１０Ｂ及び波動増幅部２０１２Ａ、２０１２Ｂを含む。図５３Ｂは、第１の可撓性導波管２２０６Ａ、２２０６Ｂの近接図を示す。第１の可撓性導波管２２０６Ａ、２２０６Ｂは、第１の方向に低い屈曲バイアス及び全ての他方向に高い屈曲バイアスを有するリボン状区間を含む。図５４は、屈曲する位置における関節動作可能な高調波導波管２２０２Ａを示す。可撓性導波管２２０６Ａは、縦軸８１４に対してある角度に屈曲する。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、ユーザーが駆動部８０４の縦軸８１４に対してある角度に可撓性導波管８０６を屈曲することを可能にするために、関節アクチュエータを含んでもよい。関節アクチュエータは、１つ又は複数の制御部材を含んでもよい。図５３Ａ及び図５３Ｂは、関節アクチュエータ１４１６を含む関節動作可能な高調波導波管１４０２の一実施形態を示す。関節アクチュエータ１４１６によって、ユーザーが所望の位置又は構成に関節動作可能な高調波導波管１４０２を作動させることができる。図５５Ａは、非屈曲又は機械的接地位置における関節動作可能な高調波導波管１４０２を示す。関節アクチュエータ１４１６は、第１の節点フランジ１４１８Ａと、第２の節点フランジ１４１８Ｂを含む。節点フランジ１４１８Ａ、１４１８Ｂは、関節動作可能な高調波導波管１４０２の節又は腹に位置してもよい。一実施形態では、第２の節点フランジ１４１８Ｂは、最も遠位の節又は腹に位置する。一実施形態では、第１及び第２の節点フランジ１４１８Ａ、１４１８Ｂは、駆動部１４０４と、可撓性導波管１４０６と、エンドエフェクタ１４０８との間の接合に位置してもよい。例えばケーブル１４２０などの制御部材は、近位の方向に第２の節点フランジ１４１８Ｂから延びる。ケーブル１４２０は、第１の節点フランジ１４１８Ａのケーブル保持器（図示せず）を通過して、近位に継続する。ケーブル１４２０は、可撓性区間１４０６を屈曲させる。ケーブル１４２０は、例えばロボット外科用システム５００などのロボット外科用システム、例えば超音波外科用器具１０などのハンドヘルド外科用器具に接続することができ、あるいは、ユーザーが直接ケーブルを操作することを可能にするように近位に延びることができる。
図５５Ｂは、屈曲状態における関節動作可能な高調波導波管１４０２を示す。本実施形態では、ケーブル１４２０は、近位の方向に張力がかけられており、関節動作可能な高調波導波管１４０２の縦軸８１４に対して可撓性導波管１４０６を屈曲させる。ケーブル１４２０は、関節動作可能な高調波導波管１４０２の縦軸８１４に対して特定の方向に、可撓性導波管１４０６を屈曲することを可能にする。一実施形態では、ケーブル１４２０の屈曲方向は、可撓性導波管１４０６の屈曲のバイアスされた方向に対応する。
図５６は、２ケーブル関節アクチュエータ１５１６を含む関節動作可能な高調波導波管１５０２の一実施形態を示す。２ケーブル関節アクチュエータ１５１６は、第１の節点フランジ１５１８Ａ、第２の節点フランジ１５１８Ｂ、並びに、例えば第１及び第２のケーブル１５２０Ａ、１５２０Ｂなどの第１及び第２の制御部材を含む。第１及び第２のケーブル１５２０Ａ、１５２０Ｂは、正反対であってもよく、第２の節点フランジ１５１８Ｂに永久に固定されてもよい。第１及び第２のケーブル１５２０Ａ、１５２０Ｂは、第２の節点フランジ１５１８Ｂから近位に延びることができ、第１の節点フランジ１５１８Ａのケーブル保持器を通過することができ、近位方向に継続することができる。一実施形態では、ケーブル保持器は、第１の節点フランジ１５１８Ａに形成される１つ又は複数の穴を含んでもよい。第１及び第２のケーブル１５２０Ａ、１５２０Ｂは、例えばロボット外科用システム５００などのロボット外科用システム、例えば超音波外科用器具１０などのハンドヘルド外科用器具に接続することができ、あるいは、ユーザーが直接ケーブルを操作することを可能にするように近位に延びることができる。
図５６に示す実施形態では、可撓性導波管１５０６は、第１の方向「Ａ」又は第２の方向「Ｂ」に屈曲することができる。可撓性導波管１５０６は、第１のケーブル１５２０Ａに近位の方向に張力をかけることによって、第１の方向「Ａ」に屈曲することができる。可撓性導波管１５０６を第１の方向「Ａ」に屈曲させるように第１のケーブル１５２０Ａに張力をかけると、第２のケーブル１５２０Ｂは、可撓性導波管１５０６が第１の方向「Ａ」に屈曲するように、弛むことができる。可撓性導波管１５０６は、第２のケーブル１５２０Ｂに近位の方向に張力をかけることによって、第２の方向「Ｂ」に屈曲することができる。第２のケーブル１５２０Ｂに張力をかけると、第１のケーブル１５２０Ａは、可撓性導波管１３０６が第２の方向「Ｂ」に屈曲するように、弛むことができる。一実施形態では、同時に第１のケーブル１５２０Ａを張り、第２のケーブル１５２０Ｂを弛めるために、あるいは、同時に第２のケーブル１５２０Ｂを張り、第１のケーブル１５２０Ａを弛めるために、機構を用いることができる。一実施形態では、一方のケーブルを巻き付けて他方のケーブルを同時に弛ませることを可能にするために、１つ又は複数のスプールを用いることができる。
一実施形態では、１つ又は複数の制御部材は、第１及び第２の節点フランジ１４１８Ａ、１４１８Ｂを接続する薄いカラムを含んでもよい。フランジが整列した、又は直線状の位置にある場合には、薄いカラムを一方向に「締める」ことができる。薄いカラムは、押されて、関節動作可能な高調波導波管１４０２の側面に留めることができて、薄いカラムを屈曲させ、第１及び第２の節点フランジ１４１８Ａ、１４１８Ｂを整列しないようにさせ、可撓性導波管１４０６を縦軸８１４に対して屈曲させることができる。別の実施形態では、第１及び第２のケーブル１５２０Ａ、１５２０Ｂは、フランジを整列しないように操作され、可撓性導波管１４０６を屈曲させることができるバイメタル条片と置き換えることができる。
一実施形態では、関節アクチュエータ１４１６は、スクリュージャッキ機構を含んでもよい。スクリュージャッキ機構は、第１及び第２の節点フランジ、１４１８Ａ、１４１８Ｂに連結することができる。スクリュージャッキ機構は、第１の節点フランジ１４１８Ａを第２の節点フランジ１４１８Ｂから離れるように押すことができる。第１及び第２の節点フランジ１４１８Ａ、１４１８Ｂを離すことによって、スクリュージャッキ機構は、可撓性導波管１４０６を縦軸８１４に対して屈曲させる。
一実施形態では、関節アクチュエータは、関節動作可能な高調波導波管８０２の上に配置される関節動作可能な外側シースを含んでもよい。本実施形態では、関節動作する高調波導波管８０２は、例えばシリコーンフェンダなどの１つ又は複数の介在部材を含んでもよい。１つ又は複数の介在部材は、関節動作可能な高調波導波管８０２と関節動作可能な外側シースとの間に接触点を設けるために、関節動作する高調波導波管８０２に沿って配置することができる。一実施形態では、１つ又は複数の介在部材は、関節動作可能な高調波導波管８０２の関節を可能にするために、フランジとして作用することができる。関節アクチュエータとして用いることができる関節動作可能な外側シースの例は、米国特許出願第１３／５３８，５８８号、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｈａｆｔｓ」に開示されており、参照により本明細書に組み込まれる。様々な実施形態では、介在部材は、節、腹、中間点、又はこれらの任意の組み合わせに位置することができる。
図５５〜図５８は、全曲率制限器を含む関節動作可能な高調波導波管１６０２、１７０２、１８０２、１９０２の様々な実施形態を示す。全曲率制限器は、関節動作可能な高調波導波管８０２が１つ又は複数の所定の条件を超えるのを防止するために、例えば、関節動作可能な高調波導波管８０２の全曲率が効率的な音響伝送のための限界を超えないことを保証するように、機械的又は電気的遮断を含んでもよい。一実施形態では、可撓性導波管８０６は、小さい直径の又は小さい横方向寸法のロッドである。可撓性導波管８０６は、関節動作可能な高調波導波管８０２の比較的短い区間であってもよい。例えば、可撓性導波管８０６は、長さ０．５〜１０センチメートルであってもよい。可撓性導波管８０６は、屈曲部又は隅角部の周辺での音波伝搬を可能にする。
全曲率制限器は、関節動作可能な高調波導波管８０２が１つ又は複数の所定の制約条件を超えるのを防止するように動作することができる。一実施形態では、１つ又は複数の所定の制約条件は、音響伝達制約条件を含むことができる。例えば、屈曲状態の関節動作可能な高調波導波管８０２などの湾曲した導波管では、曲率によって共振周波数のシフトが生じる。共振周波数のシフトによって、超音波変換器により供給される駆動周波数が導波管の遮断周波数に近づくようになる。わずかな局所的曲率の条件では、そして局所的遮断条件が得られない場合には、導波管を通る動きの効率的な伝送は導波管の曲率の二乗平均に依存する。この関係は、結果として関節動作可能な高調波導波管の曲率を制約することができる２つの条件になる。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、撓み波（送信及び反射の両方）の影響を減らすように構成される曲率半径を含む可撓性導波管８０６を含んでもよい。可撓性導波管部８０６の局所的曲率は、たわみ波を生じさせる場合がある。たわみ波は、送信されても、反射されても、あるいは両方であってもよく、それらが構造中を伝搬するにつれて、可撓性導波管８０６などの構造を変形させるおそれがある。一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管は、第１の条件を満たすことによって、たわみ波を減らすように構成される。伸展性（縦）波について、局所的曲率によるたわみ波の影響が小さいことを保証するために、可撓性導波管８０６は、以下を要求する第１の条件を満たすように構成することができる。
Figure 2016500536
 ここで、「ｒ」は関節動作可能な高調波導波管８０２の半径であり、Ｒは局所的曲率半径、例えば、駆動部の縦軸に対する可撓性導波管８０６の曲率半径である。
一実施形態では、第２の条件は、関節動作可能な高調波導波管８０２が遮断周波数に近づくのを防止するために、可撓性導波管８０６の曲率半径を制限することができる。遮断周波数は、システム、例えば、関節動作可能な高調波導波管８０２を通過するエネルギーが通過ではなく減少を開始する境界である。一実施形態では、可撓性導波管８０６の局所的曲率半径は、以下を要求する第２の条件を満たすように構成することができる。
Figure 2016500536
 ここで、Ｒは局所的曲率半径であり、ｃは可撓性導波管８０６を構成する材料のバー音速であり、ｆは超音波変換器によって関節動作可能な高調波導波管８０２に供給される駆動周波数である。
別の実施形態では、１つ又は複数の所定の制約条件は、屈曲応力制約条件を含んでもよい。屈曲応力は、一様に屈曲したワイヤの区間について近似することができる。一実施形態では、可撓性導波管８０６の屈曲応力は、可撓性導波管８０６の材料降伏強度より小さい値に維持することができる。弾性係数Ｅを有する材料から作製された可撓性導波管８０６では、屈曲応力は以下を要求する第３の制約条件に従って維持することができる。
Figure 2016500536
一実施形態では、１つ又は複数の所定の制約条件は、アクセス制約条件を含んでもよい。所望の組織目標へのアクセスを取り囲む制約条件は、部位の解剖学的構造、又は、人体の外から目標に若しくはその近くに経路を提供する付属装置に関係する場合がある。この経路は、例えば、トロカール、可撓性内視鏡、及び剛性腹腔鏡などを含んでもよい。例えば、一実施形態では、可撓性内視鏡は、それが患者の口及び咽頭を通過すると、曲率半径が約６．９９センチメートル（２．７５インチ）になり得る。別の例として、Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏｓｕｒｇｅｒｙ社から入手可能なＥＴＳ−Ｆｌｅｘの３５ｍｍの腹腔鏡直線カッターは、約２．８７センチメートル（１．１３インチ）の曲率半径を有する関節動作するジョイントによって目標構造へのアクセスを提供する。第３の例として、胃カメラの遠位に後屈した部分は、約２．８センチメートル（１．１インチ）の半径を有する固いループの付属品チャネルを提供することができる。
様々な実施形態では、１つ又は複数の所定の制約条件は、例えば、関節動作可能な高調波導波管８０２の共振周波数、エンドエフェクタ８０８のピーク変位、エンドエフェクタ８０８の変位プロファイル、並びに、例えば、鮮鋭度、型締力、又はエンドエフェクタによって目標組織領域に加えられる他の力などのエンドエフェクタ８０８接触圧力などの、付加的な制約条件を含んでもよい。
一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、可撓性導波管８０６の局所的曲率を最小化する（又は局所的屈曲半径を最大にする）ことによって、及び関節動作可能な高調波導波管８０２の全経路曲率を最小にすることによって、音響伝達を最大にし、局所的屈曲応力を最小にする全曲率制限器を含んでもよい。
図５７は、関節動作可能な高調波導波管１６０２及び全曲率制限器１６２８を含む超音波外科用器具１６００の一実施形態を示す。図５７に示す実施形態では、全曲率制限器１６２８は、超音波外科用器具１６００のハンドル１６２２のストローク制限器１６３０を含む。ストローク制限器１６３０は、基準機械的接地１６３４と移動する制御要素１６３２との間に配置される、テレスコープ式でばね式の電気的接続１６３６を含んでもよい。可撓性導波管１６０６の全曲率が、それを超えると効果的な動作が保証できない所定のしきい値に接近すると、例えば、全曲率が上記の制約条件の１つを超えると、電気的接続１６３６は、機械的接地１６３４から所定の距離に移動する制御要素１６３２の動きによって遮断される。機械的接地１６３４と移動する制御要素１６３２との間の電気的接続１６３６が遮断された場合には、例えば生成器２０などの超音波発生器から、関節動作可能な高調波導波管１６０２に接続された超音波変換器１６２４への電力は伝送されない。
図５８は、関節動作可能な高調波導波管１７０２及び全曲率制限器１７２８を含む超音波外科用器具１７００の一実施形態を示す。全曲率制限器１７２８は、しきい値警告指示器１７３６を有する二段式電気的接続１７３０を含む。可撓性導波管１７０６の全曲率が所定のしきい値に接近すると、第１の電気的接続１７３２の連続性が壊れて、しきい値警報指示器１７３６は、関節動作可能な高調波導波管１７０２が所定の制約条件の１つに接近しているというしきい値警告をユーザーに提供する。様々な実施形態では、しきい値警告は、視覚的警告、可聴警告、触覚の警告、嗅覚的警告、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。全曲率が警告しきい値を超えて増加する場合には、第２の電気的接続１７３４が遮断されて、超音波発生器から超音波外科用器具１７００の超音波変換器１７２４への電力が停止する。
図５９は、全曲率制限器１８２８を含む関節動作可能な高調波導波管１８０２の一実施形態を示す。全曲率制限器１８２８は、共振周波数シフト追跡器１８３０を含む。共振周波数シフト追跡器１８３０は、関節動作可能な高調波導波管１８０２の振動周波数に対応するフィードバック信号を提供するために、超音波発生器（図示せず）に接続される。一実施形態では、共振周波数シフト追跡器１８３０は、節に位置する。関節動作可能な高調波導波管１８０２の共振が曲率半径の変化により遮断周波数に近づくと、生成器はユーザーに対してしきい値警告を提供することができる。様々な実施形態では、しきい値警告は、視覚的警告、可聴警告、触覚の警告、嗅覚的警告、又はこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、しきい値警告を超える連続した動作によって、超音波変換器１６２４への電力が停止する。
図６０に示す一実施形態では、全曲率制限器１９２８は、ハンドル１９２２内に設けられた視界窓１７３０を含んでもよい。視界窓１７３０は、曲率半径の増加による効率の損失を示す１つ又は複数の目盛１９３４を含んでもよい。ユーザーは、目盛１９３４に関して視界窓１７３０を通して移動する制御要素（図示せず）を見ることができる。目盛１９３４は、関節動作可能な高調波導波管１９０２が動作限界値に近づいていることを示すことができる。限界は、ハンドルに印刷することができ、安全動作ゾーン、警告ゾーン、及び／又は停止ゾーンを示す。
一実施形態では、可撓性導波管８０６は、可撓性導波管８０６に形成される１つ又は複数の全曲率制限器を有してもよい。可撓性導波管８０６は、１つ又は複数の全曲率制限器、例えば、分割型シャフト（例えば、レーザーエッチングされたシャフトなど）、屈曲の固定範囲を有する関節、横方向に硬いチューブ、及び／又は限られた可撓性チューブを含んでもよい。別の実施形態では、関節動作可能な高調波導波管８０２は、互換性のない局所的曲率条件に遭遇しないように、意図された最悪の曲率に設計することができる。
一実施形態では、可撓性導波管８０６は、腹の周りに中心を置くことができる。図６１に示す実施形態では、可撓性導波管２００６は、腹に位置する中心点２００９を有する。中心点２００９を腹に配置することによって、腹の周りに中心がある、限られた長さの可撓性導波管２００６によって、低い（理想的にゼロ）内部応力における遷移が得られ、利得への影響をなくすことができる。図示する実施形態では、駆動部２００４と可撓性導波管２００６との間の接合２０１０、及び可撓性導波管２００６とエンドエフェクタ２００８との間の接合２０１２は、共に中心点２００９からλ／８離れて設けられ、ここでλは超音波駆動信号の波長である。薄い可撓性導波管２００６を用いることによって、より堅い屈曲又は屈曲が可能になる。関節動作可能な高調波導波管２００２が関節動作するチューブセットに収納できるように、屈曲は十分にきつくてもよい。一実施形態では、駆動部２００４は、０．４３２センチメートル（０．１７０インチ）の直径を含んでもよく、可撓性導波管２００６は、０．０５１センチメートル（０．０２０インチ）の厚さを有し、λ／８の長さを有するリボン状の区間を含んでもよい。
図６２は、器具取付部分２１２２及び関節動作可能な高調波導波管２１０２を含むロボット外科用器具２１００の一実施形態を示す。器具取付部分２１２２は、例えばロボット外科用システム５００などのロボット外科用システムとインターフェースするように構成される。本実施形態では、関節アクチュエータ２１１６、全曲率制限器２１２８、及び関節動作可能な高調波導波管２１０２のための他の制御は、器具取付部分２１２２に収納することができる。
図６３は、剪断機構２３５０を含むバイオネット鉗子外科用器具２３００の一実施形態を示す。剪断機構２３５０は、関節動作可能な高調波導波管２３０２及び外科用パッド２３５４を含む。関節動作可能な高調波導波管２３０２は、図５２〜図５２Ｂで説明した関節動作可能な高調波導波管１３０２に類似する。図６３に示す実施形態では、関節動作可能な高調波導波管２３０２は、第１の駆動部２３０４Ａ、第１の可撓性導波管２３０６Ａ、第２の駆動部２３０４Ｂ、第２の可撓性導波管２３０６Ｂ、非可撓性導波管２３１２、及びエンドエフェクタ部２３０８を含む。第１及び第２の可撓性導波管２３０６Ａ、２３０６Ｂは、共に同一平面における屈曲バイアスを有し、関節動作可能な高調波導波管２３０２をバイオネット型鉗子構成と見なすことを可能にする。パッド尖叉２３５２は、関節動作可能な高調波導波管２３０２に平行に走る。外科用パッド２３５４は、パッド尖叉２３５２の遠位端に配置される。外科用パッド２３５４及びエンドエフェクタ２３０８は、これらの間にある組織区間を処理するために用いることができる。
一実施形態では、バイオネット鉗子外科用器具２３００は、平均的超音波信号、例えば８０ｋＨｚの信号より高い信号を生成するための超音波変換器を含む。より高い周波数の超音波信号によって、より小さい超音波変換器を用いることができる。本実施形態では、外科用パッド２３５４の反対側のエンドエフェクタ２３０８の最も遠位の部分だけが組織区間を処理するために用いられ、したがって、高い周波数の超音波信号のより短い波長は、関節動作可能な高調波導波管２３０２におけるフィードバック問題を生じさせない。バイオネット鉗子外科用器具２３００は、従来の鉗子装置の動作を緊密に模倣する装置をユーザーに提供する。エンドエフェクタ２３０８のオフセットアーキテクチャも、装置が用いられる場合に、目標組織部位に対する優れた可視性を提供する。
図６４Ａ〜図６６Ｂは、関節動作可能な高調波導波管８０２を含む超音波可撓性剪断外科用装置の様々な実施形態を示す。図６４Ａ及び図６４Ｂは、関節動作可能な高調波導波管２４０２を含む可撓性剪断装置２４００の一実施形態を示す。駆動部２４０４は、外側シース２４５６の内に配置される。第１及び第２の可撓性条片２４２０Ａ、２４２０Ｂは、外側シース２４５６内に配置され、外側シース２４５６の遠位端に接続される。第１及び第２の可撓性条片２４２０Ａ、２４２０Ｂは、それらの近位端で関節アクチュエータ２４２１に接続される。関節アクチュエータ２４２１は、枢動して、第１の可撓性条片２４２０Ａを近位に移動させ、同時に第２の可撓性条片２４２０Ｂを遠位に移動させることができる。第１及び第２の可撓性条片の動きは、外側シース２４５６を、近位に並進した可撓性条片、この場合は第１の可撓性条片２４２０Ａの方向に屈曲させる。一実施形態では、関節動作可能な高調波導波管２４０２の可撓性導波管２４０６は、外側シース２４５６と調和して屈曲することができる。外側シース２４５６及び関節動作可能な高調波導波管２４０２を屈曲させることによって、可撓性剪断装置２４００が従来の非可撓性剪断で処理することが困難又は不可能である組織区間を固定し処理することができる。
図６５Ａ及び図６５Ｂは、関節動作可能な高調波導波管２４０２が取り除かれた可撓性剪断装置２５００の一実施形態を示す。図示する実施形態では、第１及び第２の可撓性条片２４２０Ａ、２４２０Ｂは、クランプアーム２５５４に接続される。近位又は遠位方向の関節アクチュエータ２５１６の動きによって、クランプアーム２５５４は、図６５Ａに示す固定された位置から図６５Ｂに示す固定されない位置まで枢動する。本実施形態では、関節アクチュエータ２５１６は、外側シース２５５６が外側シース２５５６の縦軸に対してある角度で関節でつながるように枢動することができる。
図６６Ａ及び図６６Ｂは、可撓性剪断装置２６００の一実施形態を示す。可撓性剪断装置２６００は、可撓性シース２６５６内に配置される関節動作可能な高調波導波管２６００を含む。可撓性シース２６５６は、可撓性シース２６５６の縦軸に対してある角度で可撓性シース２６５６の関節接合を容易にするために、可撓性シース２６５６に形成される、例えば屈曲スロット２６５７などの１つ又は複数の屈曲特徴を有することができる。可撓性シース２６５６及び関節動作可能な高調波導波管２６０２の関節接合を容易にするために、１つ又は複数の屈曲スロット２６５７の位置で、可撓性シース２６５６内に可撓性導波管２６０６を配置することができる。図６４Ａ〜図６５Ｂに上述したことと同様の方法で、可撓性シース２６５６を関節動作させることができる。
器具取付部分に、又はインターフェースに連結されたロボットコントローラ若しくはアームカート側に配された処理装置は、本明細書に記載の様々な関節動作可能な高調波導波管の動作を制御するために用いられてもよい。処理装置は、本明細書に記載した様々な関節動作可能な高調波導波管の動作を制御することを含む、上述した外科用器具のいずれかの計算及び処理動作を提供するために、例えば、システムプログラム、アプリケーションプログラム、及び／又はモジュールなどの、様々なソフトウェアプログラムを実行する役割を果たすことができる。好適な処理装置は、１つ以上の有線又は無線通信チャネルを介して指令及びデータ情報を送信並びに機械処理するなどの。様々なタスク及びデータ通信動作を行う責を負う。様々な実施形態では、処理装置は単一の処理装置構造を含んでいてもよく、あるいは、記載される実施形態に応じた任意の好適な処理装置構造及び／又は好適な数の処理装置を含んでいてもよい。一実施形態では、処理装置は単一の一体型処理装置を用いて実現されてもよい。
処理装置は、汎用プロセッサ及び／又は状態機械などの好適なプロセッサ回路若しくはロジックデバイス（回路）を用いたホスト中処理装置（ＣＰＵ）として実現されてもよい。処理装置はまた、記載の実施形態に応じて、チップマルチプロセッサ（ＣＭＰ）、専用プロセッサ、埋め込み型プロセッサ、メディアプロセッサ、入出力（Ｉ／Ｏ）プロセッサ、コプロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、又はその他の処理装置として実現されてもよい。
一実施形態では、処理装置は器具取付部分又はコントローラ／アームカート側のバスを介して、メモリ及び／又は記憶コンポーネントに連結されていてもよい。メモリバスは、処理装置にメモリ及び／又は記憶コンポーネントへのアクセスを許容するための任意の好適なインターフェース及び／又はバス構造を有していてもよい。メモリ及び／又は記憶コンポーネントは処理装置と別々であってもよいが、様々な実施形態では、処理装置と同一の集積回路にメモリ及び／又は記憶コンポーネントの一部若しくは全部が含まれ得ることを言及するに値するであろう。あるいは、メモリ及び／又は記憶コンポーネントの一部若しくは全部は、集積回路又は処理装置の集積回路外のその他の媒体（例えば、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ）に設けられてもよい。
メモリ及び／又は記憶コンポーネントは１つ以上のコンピュータ読取可能媒体を表す。メモリ及び／又は記憶コンポーネントは、揮発性又は不揮発性メモリ、取り外し可能又は取り外し不能メモリ、消去可能又は消去不能メモリ、書き込み可能又は再書き込み可能メモリなど、データを記憶することができる任意のコンピュータ読取可能媒体を用いて実現されてもよい。メモリ及び／又は記憶コンポーネントは、揮発性媒体（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））及び／又は不揮発性媒体（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、光学ディスク、磁気ディスクなど）を備えていてもよい。メモリ及び／又は記憶コンポーネントは固定媒体（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、固定ハードディスクなど）、並びに取り外し可能媒体（例えば、フラッシュメモリドライブ、取り外し可能ハードドライブ、光学ディスクなど）を備えていてもよい。コンピュータ読取可能記憶媒体の例としては、ＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ（例えば、ＮＯＲ又はＮＡＮＤフラッシュメモリ）、連想メモリ（ＣＡＭ）、ポリマーメモリ（例えば、強誘電性ポリマーメモリ）、相変化メモリ、オボニックメモリ、強誘電体メモリ、シリコン−酸化膜−窒化膜−酸化膜−シリコン（ＳＯＮＯＳ）メモリ、磁気又は光学カード、若しくはその他の情報を記憶するのに好適な媒体が挙げられるが、これらに限定されない。
１つ以上のＩ／Ｏデバイスによって、ユーザーは処理装置に指令及び情報を入力することができ、更にユーザー及び／又はその他の構成要素若しくはデバイスに情報を提示することができる。入力デバイスの例としては、キーボード、カーソル制御デバイス（例えば、マウス）、マイク、スキャナなどが挙げられる。出力デバイスの例としては、表示装置（例えば、モニタ又はプロジェクタ、スピーカー、プリンター、ネットワークカードなど）が挙げられる。処理装置は英数字キーパッドと連結されていてもよい。キーパッドは、例えば、ＱＷＥＲＴＹキー配置及び一体化された数字ダイヤルパッドを備えていてもよい。ディスプレイもまた、処理装置に連結されていてもよい。ディスプレイは、ユーザーに内容を表示する任意の好適な視覚的インターフェースを備えていてもよい。一実施形態では、例えば、ディスプレイはタッチ感応カラー（例えば、７６ビットカラー）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＬＣＤ画面などの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）によって実現されてもよい。タッチ感応ＬＣＤは、スタイラス及び／又は手書き認識プログラムと併せて用いられてもよい。
処理装置は、ロボット制御される外科用器具に処理又は計算資料を提供するように構成されていてもよい。例えば、処理装置はオペレーティングシステム（ＯＳ）及びアプリケーションプログラムなどのシステムプログラムを含む様々なソフトウェアプログラムを実行する責を負っていてもよい。システムプログラムは、一般的にロボット制御された外科用器具の動作を補助することができ、コンピュータシステムの個別のハードウェアコンポーネントを制御、一体化、及び管理する責を直接的に負っていてもよい。ＯＳは、記載の実施形態に応じて、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ ＯＳ、Ｓｙｍｂｉａｎ ＯＳＴＭ、Ｅｍｂｅｄｉｘ ＯＳ、Ｌｉｎｕｘ ＯＳ、Ｂｉｎａｒｙ Ｒｕｎ−ｔｉｍｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ（ＢＲＥＷ）ＯＳ、ＪａｖａＯＳ、Ａｎｄｒｏｉｄ ＯＳ、Ａｐｐｌｅ ＯＳ又はその他の好適なＯＳとして実現され得る。計算デバイスは、デバイスドライバ、プログラミングツール、ユーディリティープログラム、ソフトウェアライブラリ、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）などの他のシステムプログラムを備えていてもよい。
様々な実施形態が本明細書にて、一般的なコンピュータにて実行されるソフトウェア、プログラムモジュール、及び／又はエンジンなどのコンピュータ実行可能指示として記載され得る。一般的に、ソフトウェア、プログラムモジュール、及び／又はエンジンは、特定の動作を行う又は特定の抽象データタイプを実現するように構成された任意のソフトウェア要素を含む。ソフトウェア、プログラムモジュール、及び／又はエンジンは、特定のタスクを行う又は特定の抽象データタイプを実現するルーティン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み得る。ソフトウェア、プログラムモジュール、及び／又はエンジンコンポーネント並びに方法の実現は、コンピュータ読取可能媒体のいくつかの形態にわたって記憶及び／又は送信され得る。この点において、コンピュータ読取可能媒体は、計算機が情報を記憶してアクセスできるように使用可能な任意の入手可能な媒体であることができる。いくつかの実施形態は更に、動作が通信ネットワークを通して接続される１つ以上の遠隔処理装置によって行われる分散コンピューティング環境にて実行されてもよい。分散コンピューティング環境では、ソフトウェア、プログラムモジュール、及び／又はエンジンは、メモリ記憶デバイスを含むローカル及び遠隔コンピュータ記憶媒体の両方に配されていてもよい。
いくつかの実施形態は様々な動作を行う機能コンポーネント、ソフトウェア、エンジン、及び／又はモジュールを備えるように示されて記載されるが、このようなコンポーネント又はモジュールは１つ以上のハードウェアコンポーネント、ソフトウェアコンポーネント、及び／又はその組み合わせから実現されてもよいように認識されるであろう。機能コンポーネント、ソフトウェア、エンジン、及び／又はモジュールは、例えば、ロジックデバイス（例えば、プロセッサ）によって実行されるように、論理（例えば、指示、データ、及び／又はコード）によって実現されてもよい。このような論理は、１つ以上の種類のコンピュータ読取可能記憶媒体上に、ロジックデバイスの中又は外に記憶されてもよい。他の実施形態では、ソフトウェア、エンジン、及び／又はモジュールなどの機能コンポーネントは、プロセッサ、マイクロプロセッサ、回路、回路要素（例えば、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタなど）、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、論理ゲート、レジスタ、半導体装置、チップ、マイクロチップ、チップセットなどを含み得るハードウェア要素によって実現されてもよい。
ソフトウェア、エンジン、及び／又はモジュールの例としては、ソフトウェアコンポーネント、プログラム、アプリケーション、コンピュータプログラム、アプリケーションプログラム、システムプログラム、機械プログラム、オペレーションシステムソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、ソフトウェアモジュール、ルーティン、サブルーティン、機能、方法、手順、ソフトウェアインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース（ＡＰＩ）、指示セット、計算コード、コンピュータコード、コードセグメント、コンピュータコードセグメント、文字、値、記号、又はその任意の組み合わせが挙げられる。実施形態がハードウェア要素及び／又はソフトウェア要素によって実現されているかの判定は、所望の計算率、動力レベル、耐熱性、処理サイクル予算、入力データレート、出力データレート、メモリリソース、データバス速度及びその他の設計又は性能上の制限などの、任意の数の要因によって変動し得る。
いくつかの場合では、様々な実施形態は製品として実現されてもよい。製品は、１つ以上の実施形態の様々な動作を行うための論理、指示及び／又はデータを記憶するように構成されるコンピュータ読取可能記憶媒体を含んでいてもよい。様々な実施形態では、例えば、製品は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサによって実行されるのに好適な、コンピュータプログラム指示を含む磁気ディスク、光学ディスク、フラッシュメモリ又はファームウェアを備えていてもよい。ただし、実施形態はこの文脈に限定されない。
出願者は、それぞれ対応してその全体が参照によって引用される以下の特許出願も所有している。
米国特許出願第１３／５３６，２７１号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｍｂｅｒ」、（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３１ＵＳＮＰ／１２０１３５号）、
米国特許出願第１３／５３６，２８８号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎ Ｆｅａｔｕｒｅｓ」、（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３２ＵＳＮＰ／１２０１３６号）、
米国特許出願第１３／５３６，２９５号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｒｏｔａｒｙ Ａｃｔｕａｔａｂｌｅ Ｃｌｏｓｕｒｅ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ」、（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３４ＵＳＮＰ／１２０１３８号）、
米国特許出願第１３／５３６，３２６号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒｓ Ｈａｖｉｎｇ Ａｎｇｌｅｄ Ｔｉｓｓｕｅ−Ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅｓ」、（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３５ＵＳＮＰ／１２０１３９号）、
米国特許出願第１３／５３６，３０３号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ」（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３６ＵＳＮＰ／１２０１４０号）、
米国特許出願第１３／５３６，３９３号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ Ｊａｗ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ」（代理人整理番号第ＥＮＤ７１３７ＵＳＮＰ／１２０１４１号）、
米国特許出願第１３／５３６，３６２号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｍｕｌｔｉ−Ａｘｉｓ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ」（代理人整理番号ＥＮＤ７１３８ＵＳＮＰ／１２０１４２）、並びに、
米国特許出願第１３／５３６，４１７号、２０１２年６月２８日出願、表題「Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｒｏｔａｒｙ Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ」（代理人整理番号第ＥＮＤ７１４９ＵＳＮＰ／１２０１５３号）。
用語「近位」及び「遠位」は、明細書全体において、患者の処置に使用される器具の一末端部を操作する臨床医を基準にして使用できることが理解できる。用語「近位」は、臨床医に最も近い器具の部分を指し、用語「遠位」は、臨床医から最も遠い所に配された部分を指す。簡潔にするため、また明確にするために、「垂直」、「水平」、「上」、「下」等、空間に関する用語は、本明細書において、図示した実施形態を基準にして使用できることが更に理解できる。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用され得、これらの用語は、限定的又は絶対的であることを意図したものではない。
外科用器具及びロボット外科用システムの様々な実施形態が本明細書中に記載されている。当業者であれば、本明細書中に記載の様々な実施形態が記載の外科用器具及びロボット外科用システムと合わせて用い得ることが理解できるであろう。説明は例示のみのために提供されており、当業者であれば、開示の実施形態が本明細書に開示される装置のみに制限されず、任意の互換性を有する外科用器具又はロボット外科用システムで用いることができることを理解できるであろう。
本明細書全体を通して、「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」「一例示的な実施形態」又は「実施形態」の参照は、その実施形態との関連において記述されている特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの例示的な実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して複数の場所に出現する「様々な実施形態では」「いくつかの実施形態では」「一例示的な実施形態では」又は「実施形態では」という表現は、フレーズは、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではない。更に、一例示的な実施形態に関して図示又は記載される特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の他の実施形態の特徴、構造、又は特性と、全体として又は部分的に、制限なしに組み合わせることができる。
本明細書中の様々な実施形態の記載により本発明が説明され、説明的実施形態がかなり詳細に記載されているが、出願人には添付された請求範囲をかかる詳細によっていかなる方法によっても制限する意図はない。当業者には更なる効果及び改変が直ちに明らかとなり得る。例えば、開示実施形態のそれぞれは顕微鏡手術、腹腔鏡手術、並びに開腹手術においても用いることができ、意図する用途に制限はない。
本明細書における図及び説明の少なくともいくらかは、開示を明確に理解するのに関連する要素を示すために簡素化されており、明確にする目的でその他の要素を排除していることを理解すべきである。しかしながら、当業者は、これらの及びその他の要素が望ましい可能性があることを認識するであろう。しかしながら、そのような要素は当該技術分野において周知であり、それらは本開示のよりよい理解を促進しないため、本明細書ではそのような要素についての議論はしない。
幾つかの実施形態を説明してきたが、本開示の利点の幾つか又は全てを習得した当業者は、これらの実施形態に対する様々な修正、変更及び適用を想起することができることは明白である。例えば、各種の実施形態によれば、所与の働きを成し遂げるために、単一の構成要素が複数の構成要素で置き換えられてもよく、また複数の構成要素が単一の構成要素で置き換えられてもよい。本願はしたがって、添付の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲及び趣旨を逸脱することなく、そのような全ての修正、変更、及び改作を網羅することを意図したものである。
全体又は部分において、本明細書に参照により援用されると称されるいずれの特許、刊行物、又は他の開示物も、組み込まれた事物が既存の定義、記載、又は本開示に記載されている他の開示物と矛盾しない範囲でのみ本明細書に組み込まれる。このように及び必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載されている開示は、参照により本明細書に組み込んだ任意の矛盾する事物に取って代わるものとする。本明細書に参照により援用するものとされているが、既存の定義、見解、又は本明細書に記載された他の開示内容と矛盾する全ての内容、又はそれらの部分は、援用された内容と既存の開示内容との間にあくまで矛盾が生じない範囲でのみ援用するものとする。
〔実施の態様〕
（１） 関節動作する超音波外科用器具であって、
関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、関節動作する超音波外科用器具。
（２） 前記第１の駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、腹に位置し、
前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、腹に位置する、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（３） 前記駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、節に位置し、
前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、節に位置する、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（４） 前記第１の可撓部の中心は、腹に位置する、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（５） 前記第１の可撓部は、円形ロッドを含む、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（６） 前記第１の可撓部は、金属リボンを含む、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（７） 前記金属リボンに形成される少なくとも１つのスロットを含む、実施態様６に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（８） 前記縦軸に沿って前記第１の可撓部の前記遠位端に連結される第２の駆動部と、
前記第２の駆動部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端に連結される第２の可撓性導波管と、を含む、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（９） 近位端及び遠位端を含むパッド尖叉（pad tine）と、
前記パッド尖叉の前記遠位端に位置する外科パッドと、を含み、
前記パッド尖叉は、第１の尖叉曲率及び第２の尖叉曲率を有し、前記第１の尖叉曲率は、前記第１の可撓性導波管の曲率に等しく、前記第２の尖叉曲率は、前記第２の可撓性導波管の曲率に等しい、実施態様８に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１０） 前記関節アクチュエータは、
前記第１の可撓部の前記遠位端に位置する第１のフランジと、
前記第１の可撓部の前記近位端に位置する第２のフランジと、
前記第１のフランジ及び前記第２のフランジを連結する少なくとも１つの制御部材と、を含む、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１１） 前記少なくとも１つの制御部材は、前記第１のフランジから近位に延び、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジに接続される少なくとも１つのケーブルを含み、前記少なくとも１つのケーブルに対して近位方向に張力をかけることによって、前記第１の可撓性導波管を屈曲させる、実施態様１０に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１２） 前記第１の可撓性導波管が所定の条件を超えるのを防止するように構成される全曲率制限器を含む、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１３） 前記所定の条件は、以下のように制限される局所的曲率半径を含み、
Figure 2016500536
 ここで、ｒは前記関節動作する超音波外科用器具の半径であり、Ｒは局所的曲率半径である、実施態様１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１４） 前記所定の条件は、以下のように制限される局所的曲率半径を含み、
Figure 2016500536
 ここで、Ｒは局所的曲率半径であり、ｃは前記可撓性導波管を構成する材料のバー音速（bar speed of sound）であり、ｆは前記関節動作する高調波導波管に供給される駆動周波数である、実施態様１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１５） 前記全曲率制限器は、前記第１の可撓性導波管が前記所定の条件を超える場合に、前記関節動作する高調波導波管への超音波エネルギーの伝送を防止する電気ストローク制限器を含む、実施態様１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１６） 前記全曲率制限器は、１つ又は複数の目盛を含む視界窓を含み、前記視界窓は、前記所定の条件に関する現在の局所的曲率半径の視覚的指示を提供する、実施態様１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１７） 前記全曲率制限器は、前記第１の可撓性導波管が前記所定の条件を超える場合に、制御信号を生成するように構成される共振周波数シフト追跡器を含み、前記制御信号は、前記関節動作する高調波導波管への超音波エネルギーの伝送を防止する、実施態様１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１８） 前記関節動作可能な高調波導波管の上に配置される可撓性シースと、
前記関節動作可能な高調波導波管に枢動可能に連結されるクランプアームと、を含み、
前記関節アクチュエータは、
第１の可撓性条片と、
第２の可撓性条片と、
第１の側面及び第２の側面を含む関節部材と、を含み、前記第１及び第２の可撓性条片は、前記関節部材の第１及び第２の側面にそれぞれ連結され、前記第１及び第２の可撓性条片は、前記クランプアームを枢動させるために、近位方向及び遠位方向に並進可能であり、前記関節部材は、前記可撓性シースを関節動作させるために、中心点の周りに回転可能である、実施態様１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（１９） 屈曲バイアスを提供するように構成される１つ又は複数の屈曲特徴を含む、実施態様１８に記載の関節動作する超音波外科用器具。
（２０） 外科用器具であって、
ハンドルと、
前記ハンドルに位置する超音波変換器と、
前記超音波変換器に連結される関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、外科用器具。
（２１） 前記第１の駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、腹に位置し、
前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、腹に位置する、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２２） 前記第１の可撓部の中心は、腹に位置する、実施態様２０に記載の外科用器具。
（２３） ロボット外科用器具であって、
ロボット外科用システムに取り付けられるように構成される器具取付部分であって、前記器具取付部分は前記ロボット外科用システムとの使用に適合される前記外科用器具と機械的及び電気的にインターフェースをとるためのインターフェースを含む、器具取付部分と、
前記器具取付部分に位置する超音波変換器と、
前記超音波変換器に連結される関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、ロボット外科用器具。

Claims (23)

  1. 関節動作する超音波外科用器具であって、
    関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
    近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
    前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
    前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
    前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、関節動作する超音波外科用器具。
  2. 前記第１の駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、腹に位置し、
    前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、腹に位置する、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  3. 前記駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、節に位置し、
    前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、節に位置する、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  4. 前記第１の可撓部の中心は、腹に位置する、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  5. 前記第１の可撓部は、円形ロッドを含む、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  6. 前記第１の可撓部は、金属リボンを含む、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  7. 前記金属リボンに形成される少なくとも１つのスロットを含む、請求項６に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  8. 前記縦軸に沿って前記第１の可撓部の前記遠位端に連結される第２の駆動部と、
    前記第２の駆動部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端に連結される第２の可撓性導波管と、を含む、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  9. 近位端及び遠位端を含むパッド尖叉と、
    前記パッド尖叉の前記遠位端に位置する外科パッドと、を含み、
    前記パッド尖叉は、第１の尖叉曲率及び第２の尖叉曲率を有し、前記第１の尖叉曲率は、前記第１の可撓性導波管の曲率に等しく、前記第２の尖叉曲率は、前記第２の可撓性導波管の曲率に等しい、請求項８に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  10. 前記関節アクチュエータは、
    前記第１の可撓部の前記遠位端に位置する第１のフランジと、
    前記第１の可撓部の前記近位端に位置する第２のフランジと、
    前記第１のフランジ及び前記第２のフランジを連結する少なくとも１つの制御部材と、を含む、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  11. 前記少なくとも１つの制御部材は、前記第１のフランジから近位に延び、前記第１のフランジ及び前記第２のフランジに接続される少なくとも１つのケーブルを含み、前記少なくとも１つのケーブルに対して近位方向に張力をかけることによって、前記第１の可撓性導波管を屈曲させる、請求項１０に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  12. 前記第１の可撓性導波管が所定の条件を超えるのを防止するように構成される全曲率制限器を含む、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  13. 前記所定の条件は、以下のように制限される局所的曲率半径を含み、
    Figure 2016500536
     ここで、ｒは前記関節動作する超音波外科用器具の半径であり、Ｒは局所的曲率半径である、請求項１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  14. 前記所定の条件は、以下のように制限される局所的曲率半径を含み、
    Figure 2016500536
     ここで、Ｒは局所的曲率半径であり、ｃは前記可撓性導波管を構成する材料のバー音速であり、ｆは前記関節動作する高調波導波管に供給される駆動周波数である、請求項１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  15. 前記全曲率制限器は、前記第１の可撓性導波管が前記所定の条件を超える場合に、前記関節動作する高調波導波管への超音波エネルギーの伝送を防止する電気ストローク制限器を含む、請求項１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  16. 前記全曲率制限器は、１つ又は複数の目盛を含む視界窓を含み、前記視界窓は、前記所定の条件に関する現在の局所的曲率半径の視覚的指示を提供する、請求項１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  17. 前記全曲率制限器は、前記第１の可撓性導波管が前記所定の条件を超える場合に、制御信号を生成するように構成される共振周波数シフト追跡器を含み、前記制御信号は、前記関節動作する高調波導波管への超音波エネルギーの伝送を防止する、請求項１２に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  18. 前記関節動作可能な高調波導波管の上に配置される可撓性シースと、
    前記関節動作可能な高調波導波管に枢動可能に連結されるクランプアームと、を含み、
    前記関節アクチュエータは、
    第１の可撓性条片と、
    第２の可撓性条片と、
    第１の側面及び第２の側面を含む関節部材と、を含み、前記第１及び第２の可撓性条片は、前記関節部材の第１及び第２の側面にそれぞれ連結され、前記第１及び第２の可撓性条片は、前記クランプアームを枢動させるために、近位方向及び遠位方向に並進可能であり、前記関節部材は、前記可撓性シースを関節動作させるために、中心点の周りに回転可能である、請求項１に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  19. 屈曲バイアスを提供するように構成される１つ又は複数の屈曲特徴を含む、請求項１８に記載の関節動作する超音波外科用器具。
  20. 外科用器具であって、
    ハンドルと、
    前記ハンドルに位置する超音波変換器と、
    前記超音波変換器に連結される関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
    近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
    前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
    前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
    前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、外科用器具。
  21. 前記第１の駆動部の前記遠位端及び前記第１の可撓部の近位端は、腹に位置し、
    前記第１の可撓部の遠位端及び前記エンドエフェクタの近位端は、腹に位置する、請求項２０に記載の外科用器具。
  22. 前記第１の可撓部の中心は、腹に位置する、請求項２０に記載の外科用器具。
  23. ロボット外科用器具であって、
    ロボット外科用システムに取り付けられるように構成される器具取付部分であって、前記器具取付部分は前記ロボット外科用システムとの使用に適合される前記外科用器具と機械的及び電気的にインターフェースをとるためのインターフェースを含む、器具取付部分と、
    前記器具取付部分に位置する超音波変換器と、
    前記超音波変換器に連結される関節動作可能な高調波導波管であって、前記関節動作可能な高調波導波管は、
    近位端及び遠位端を含む第１の駆動部であって、前記近位端が超音波変換器に接続するように構成される、第１の駆動部と、
    前記第１の駆動部の前記遠位端に連結される第１の可撓性導波管と、
    前記第１の可撓性導波管から遠位に延びるエンドエフェクタと、を含む、関節動作可能な高調波導波管と、
    前記第１の可撓性導波管を屈曲させるための関節アクチュエータと、を含む、ロボット外科用器具。
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