JP4425782B2 - Ultrasound system for soft tissue cutting and coagulation - Google Patents

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Description

本発明は柔組織の切断及び凝固用の超音波システムに関する。   The present invention relates to an ultrasound system for soft tissue cutting and coagulation.

柔組織を切断及び凝固させるために、長年に渡り外科用の超音波機器が使用されて来ている。超音波機器には、ゼネレーターの供給する電気エネルギーを、患者の組織に適用可能な超音波振動エネルギーに変換する超音波トランスデューサーを含んでいる。超音波トランスデューサーは代表的にはハンドピース若しくはトランスデューサーの外装の内部に収納される。外科用の超音波機器では、比較的高い出力と、典型的には約20kHz〜約100kHzの範囲の低周波振動エネルギーとが用いられる。   Surgical ultrasonic instruments have been used for many years to cut and coagulate soft tissue. Ultrasonic equipment includes an ultrasonic transducer that converts electrical energy supplied by the generator into ultrasonic vibration energy applicable to the patient's tissue. The ultrasonic transducer is typically housed inside a handpiece or transducer exterior. Surgical ultrasound instruments use relatively high power and low frequency vibration energy, typically in the range of about 20 kHz to about 100 kHz.

一般に、柔組織切断及び凝固用の超音波システムには、超音波トランスデューサーに連結し超音波周波数で振動するようにした超音波振動部材が含まれる。超音波振動部材、例えば超音波ブレード、超音波プローブあるいは超音波ホーンが組織に接触され、接触した組織に超音波出力が伝播され、かくして超音波振動部材を接触させた組織が切断あるいは凝固される。外科用の超音波機器には、例えば、出血やトラウマが低減されるといったように、従来の外科用システムに勝る数多くの利益がある。   Generally, an ultrasonic system for cutting and coagulating soft tissue includes an ultrasonic vibration member that is connected to an ultrasonic transducer and vibrates at an ultrasonic frequency. An ultrasonic vibration member such as an ultrasonic blade, an ultrasonic probe, or an ultrasonic horn is brought into contact with the tissue, the ultrasonic output is propagated to the contacted tissue, and thus the tissue that is in contact with the ultrasonic vibration member is cut or coagulated. . Surgical ultrasound instruments have many advantages over conventional surgical systems, such as reduced bleeding and trauma.

超音波振動部材と組織とが相互作用するメカニズム、即ち、超音波による柔組織の切断及び凝固の物理学は完全には解明されていないが、研究者によりこれまでに様々な説が提唱され、そうした説には機械的効果や熱効果に基づく説明が含まれる。機械的効果は、組織の細胞を除去し及び組織構造を破壊するために充分な力と圧力とが超音波振動部材の先端から短距離範囲内に発生するというものである。組織層を破壊するものと仮定された力には様々なタイプの力、例えば、振動部材の先端が組織と直接接触することにより生ずる衝撃力や、組織の境界部分を横断する力の差によって生じる剪断力、が含まれる。エネルギーの幾分かは、摩擦熱や、組織が音響エネルギーを吸収することで発生する熱によって減少され得る。   The mechanism of interaction between the ultrasonic vibration member and tissue, that is, the physics of soft tissue cutting and coagulation by ultrasound has not been fully elucidated, but researchers have proposed various theories so far. Such theories include explanations based on mechanical and thermal effects. The mechanical effect is that sufficient force and pressure are generated within a short distance from the tip of the ultrasonic vibration member to remove tissue cells and destroy tissue structure. The forces assumed to break the tissue layer are caused by different types of forces, for example, the impact force generated when the tip of the vibrating member is in direct contact with the tissue or the force across the tissue boundary. Shear force. Some of the energy can be reduced by frictional heat or heat generated by the tissue absorbing acoustic energy.

熱効果には、超音波振動部材の先端部から発生され、この先端部と接する組織の一部分を溶かすのに十分な摩擦熱が含まれ得る。あるいは、組織が吸収した振動エネルギーが熱に変化したものが含まれ得る。こうして生じた熱は、例えば血液を凝固させるために使用され得る。プローブと組織との相互作用を説明するために仮定されたその他の効果にはキャビテーション効果がある。これは、超音波出力が組織に加えられると組織が空洞化され、即ち組織中にガスあるいは蒸気の充満した空洞あるいは気泡が形成され、これらの空洞あるいは気泡が振動及びその伝播を生じるというものである。機械的効果及び熱効果、そしてキャビテーション効果が組み合わさることにより、例えば切断や凝固といった所望の外科的成果がもたらされ得る。   The thermal effect may include frictional heat that is generated from the tip of the ultrasonic vibration member and is sufficient to melt a portion of the tissue in contact with the tip. Alternatively, the vibrational energy absorbed by the tissue may be changed to heat. The heat thus generated can be used, for example, to clot blood. Another effect assumed to explain the interaction between the probe and the tissue is the cavitation effect. This is because when ultrasonic power is applied to the tissue, the tissue is hollowed out, that is, cavities or bubbles filled with gas or vapor are formed in the tissue, and these cavities or bubbles cause vibration and propagation. is there. The combination of mechanical and thermal effects and cavitation effects can produce the desired surgical outcome, for example cutting and coagulation.

従来、柔組織切断及び凝固用の数多くの超音波システムが開示されてきている。例えば、1994年6月21日にT.W.Davidson他に対して発行されUltrasonic社に譲渡された、“Clamp Coagulator/Cutting System For Ultrasonic Surgical Instruments”と題する米国特許第5,322,055号(以下、“’055特許”とも称する)がある。   In the past, a number of ultrasound systems for soft tissue cutting and coagulation have been disclosed. For example, on June 21, 1994, T.W. W. There is US Pat. No. 5,322,055 (hereinafter also referred to as “'055 patent”) entitled “Clamp Coagulator / Cutting System For Ultrasonic Surgical Instruments” issued to Davidson et al. And assigned to Ultrasonic.

“’055特許”は、組織を超音波振動する超音波ブレードに押し付けて組織を切断、凝固そして鈍断するための非振動クランプを有する。超音波トランスデューサーを収納するハンドピースが超音波ブレードに結合される。超音波により起動された超音波ブレードが、超音波ブレード縁部と平行な長手方向での振動モードを生じる。クランプ部材を含むクランプアクセサリーがハンドピースに釈放自在に連結され、超音波ブレードはクランプ部材と関連して使用され、振動の方向と直交する方向で組織に圧縮力を付加する。   The "'055 patent" has a non-vibrating clamp for pressing tissue against an ultrasonically oscillating ultrasonic blade to cut, coagulate and blunt the tissue. A handpiece containing the ultrasonic transducer is coupled to the ultrasonic blade. An ultrasonic blade activated by ultrasonic waves produces a vibration mode in the longitudinal direction parallel to the ultrasonic blade edge. A clamp accessory including a clamp member is releasably connected to the handpiece and an ultrasonic blade is used in conjunction with the clamp member to apply a compressive force to the tissue in a direction orthogonal to the direction of vibration.

2000年3月14日にR.Manna他に対して発行され米国Surgical Corporation及びMisonix Incorporated社に譲渡された、“Ultrasonic Dissection and Coagulation System”と題する米国特許第6,036,667号(以下、“’667特許”とも称する)がある。
“’667特許”には、外科使用のための超音波切断及び凝固システムが開示される。このシステムには、ハウジングと、このハウジングから伸延する細長胴部とが含まれる。ハウジングは、振動カプラーにより切断超音波ブレードに作動上結合される超音波トランスデューサーを収納する。切断超音波ブレードは、細長胴部の長手方向軸線に関して、即ち、超音波振動の軸線に関して直角の切断面を有する。切断用超音波ブレードと共に組織をクランプするクランプ部材は、このクランプ部材の作用面が切断用超音波ブレードの切断面から離間する開位置から、作用面が切断用超音波ブレードの切断面と接近し且つ並置する状態で整列し、その間部分に組織をクランプするクランプ位置に可動である。
On March 14, 2000, R.C. US Patent No. 6,036,667 (hereinafter also referred to as “'667 patent”) entitled “Ultrasonic Disposition and Coagulation System” issued to Manna et al. And assigned to US Surgical Corporation and Misison Incorporated. .
The '667 patent discloses an ultrasonic cutting and coagulation system for surgical use. The system includes a housing and an elongated body extending from the housing. The housing houses an ultrasonic transducer that is operatively coupled to the cutting ultrasonic blade by a vibrating coupler. The cutting ultrasonic blade has a cutting plane perpendicular to the longitudinal axis of the elongated body, i.e. to the axis of ultrasonic vibration. The clamping member that clamps the tissue together with the ultrasonic cutting blade has a working surface that approaches the cutting surface of the ultrasonic cutting blade from an open position where the active surface of the clamping member is separated from the cutting surface of the ultrasonic cutting blade. They are aligned in a juxtaposed state and are movable to a clamping position for clamping the tissue between them.

2000年5月2日にM.Okada他に対して発行され、オリンパス光学株式会社に譲渡された、“Ultrasound Treatment System”と題する米国特許第6,056,735号(以下、“’735特許”とも称する)がある。
“’735特許”は、生組織を処理するための内視鏡システム及び吸引システムを含む超音波処理システムに関するものである。この特許は、超音波トランスデューサーと、この超音波トランスデューサーに結合されて超音波出力伝導部材として作用する超音波プローブとを収蔵するハンドピースを持つ超音波処理システムを特徴とするものである。超音波処理システムの処理ユニットには、超音波プローブにより超音波振動が伝導されるところの固定遠方部材と、可動の保持部材とが含まれる。保持部材は固定遠方部材と共に生組織をクランプする。ハサミ様の操作手段が処理ユニットを操作し、生組織をクランプあるいは脱クランプさせる。好ましい実施例では、この処理ユニットを、トランスデューサーの軸方向を中心として操作手段に関して旋回させるための旋回機構が設けられる。
On May 2, 2000, M.M. There is US Pat. No. 6,056,735 (hereinafter also referred to as the “'735 patent”) entitled “Ultrasound Treatment System” issued to Okada et al. And assigned to Olympus Optical Co., Ltd.
The '735 patent relates to an sonication system that includes an endoscopic system and a suction system for processing live tissue. This patent features an ultrasonic processing system having a handpiece that houses an ultrasonic transducer and an ultrasonic probe coupled to the ultrasonic transducer and acting as an ultrasonic output conducting member. The processing unit of the ultrasonic processing system includes a fixed far member where ultrasonic vibration is conducted by the ultrasonic probe and a movable holding member. The retaining member clamps the living tissue together with the fixed distal member. A scissors-like operating means operates the processing unit to clamp or unclamp the living tissue. In a preferred embodiment, a turning mechanism is provided for turning the processing unit with respect to the operating means about the axial direction of the transducer.

超音波振動部材の設計形状、並びに、この超音波振動部材と共に組織を把持するために使用するクランプ部材の設計形状とは、外科用の超音波システムと組織との相互作用に大きく影響する。
上述した従来の超音波システムには、超音波振動部材の作用面と接触する組織に超音波出力が実質的に一様に送達されることを保証する曲線形態を有する超音波振動部材及びあるいはクランプ部材は開示されない。上述した従来の超音波システムでは、超音波振動部材をクランプその他の保持部材に関して固定する必要がある。また、従来装置では被処理組織を把持するために超音波振動部材がクランプあるいはジョー部材と協動する必要がある。従来の超音波式システムでは超音波振動要素(超音波エネルギーを受け、受けた超音波エネルギーを組織に送る)の振動が長手方向振動モード、即ち、超音波振動要素の長手方向軸と平行なモードに限定される。実際、従来特許のものでは横断方向の振動モードを意図的に押さえようとしたものが幾つかある。
The design shape of the ultrasonic vibration member and the design shape of the clamp member used for grasping the tissue together with the ultrasonic vibration member greatly influence the interaction between the surgical ultrasonic system and the tissue.
The above-described conventional ultrasonic system includes an ultrasonic vibration member and / or clamp having a curved shape that ensures that the ultrasonic power is delivered substantially uniformly to tissue in contact with the working surface of the ultrasonic vibration member. The member is not disclosed. In the conventional ultrasonic system described above, it is necessary to fix the ultrasonic vibration member with respect to a clamp or other holding member. In the conventional apparatus, the ultrasonic vibration member needs to cooperate with the clamp or the jaw member in order to grasp the tissue to be processed. In a conventional ultrasonic system, the vibration of the ultrasonic vibration element (receives ultrasonic energy and sends the received ultrasonic energy to the tissue) is in the longitudinal vibration mode, that is, the mode parallel to the longitudinal axis of the ultrasonic vibration element. It is limited to. In fact, there are several conventional patents that intentionally suppress the transverse vibration mode.

従来の外科用超音波システムでは、超音波トランスデューサー、トランスデューサーシース、超音波伝導カプラー、外科用超音波ブレード、のような構成部品は、一般に精密カットされ、従って使い捨てあるいは交換式のものではない。例えば、これらの構成部品は超音波機器の振動ノード(若しくはアンチノード)を、この超音波機器に沿った所望のあるいは必要な位置に配置するため、即ち、超音波機器の振動を所望の周波数にチューニングするために精密カットされ得る。精密カットしたこうした構成部品を使用することで、使用する特定の外科的手順あるいは特定の被処理組織のために限定される所望の特徴部分(例えば、所望の超音波振動周波数)を外科用システムに組み込むことが可能となる。しかしながら、精密カットした構成部品を用いると製造コストや外科用超音波機器の組み立てコストが増大する。   In conventional surgical ultrasound systems, components such as ultrasound transducers, transducer sheaths, ultrasound conducting couplers, surgical ultrasound blades are generally precision cut and are therefore not disposable or replaceable . For example, these components are used to place the vibration node (or anti-node) of an ultrasonic device at a desired or required position along the ultrasonic device, i.e., to reduce the vibration of the ultrasonic device to a desired frequency. Can be precision cut to tune. By using these precision cut components, the surgical system can have the desired features (e.g., the desired ultrasonic vibration frequency) limited to the particular surgical procedure or specific tissue being used. It can be incorporated. However, the use of precision-cut components increases manufacturing costs and assembly costs for surgical ultrasonic instruments.

米国特許第5,322,055号US Pat. No. 5,322,055 米国特許第6,036,667号US Pat. No. 6,036,667 米国特許第6,056,735号US Pat. No. 6,056,735

解決しようとする課題は、接触面を横断して柔組織を一様に処理することのできる外科用超音波システムを提供することにより、柔組織に対する超音波出力の結合を改善することである。
解決しようとする他の課題は、接触面を横断して所望どおりに空間分布される超音波出力により柔組織が処理され得る外科用超音波システムを提供することである。可動の超音波振動部材もまた、多様な外科的効果を達成し得る。
解決しようとする他の課題は、超音波ブレード/ジョー部材アセンブリを有し、超音波振動部材が、それ自身は把持機能を発揮することなく作動(ジョー部材との組み合わせにおいて)する外科用超音波システムを提供することである。遠方プローブを多重モードで同時に振動させることのできる多重波長プローブを提供することも望ましい。
The problem to be solved is to improve the coupling of ultrasonic power to soft tissue by providing a surgical ultrasonic system that can treat soft tissue uniformly across the contact surface.
Another problem to be solved is to provide a surgical ultrasound system in which soft tissue can be treated with ultrasound output that is spatially distributed as desired across the contact surface. The movable ultrasonic vibrating member can also achieve a variety of surgical effects.
Another problem to be solved is a surgical ultrasound that has an ultrasonic blade / jaw member assembly, where the ultrasonic vibrating member operates (in combination with the jaw member) without performing its own gripping function. Is to provide a system. It would also be desirable to provide a multi-wavelength probe that can simultaneously vibrate a remote probe in multiple modes.

解決しようとする他の課題は、広汎な種類の外科的効果が達成され得るように、非長手方向の振動モード、例えば、横断方向、回転方向、あるいは撓み方向の各振動モードを含む振動モードを受ける振動要素を有する外科用超音波システムを提供することである。詳しくは、横断方向及び回転方向の振動モードを誘導して振動要素が超音波プローブの長手方向軸線に直交する方向の動作を生じるようにすることである。
解決しようとする他の課題は、超音波エネルギー用に使用可能であり、安価で、使い捨て性を有し且つ交換自在の構成部品から形成された低コストの装置に対する需要を満たす、経済的に製造及び使用され、使用後に廃棄し得る構成部品を1つ以上収納する改善された外科用超音波システムを提供することである。
Other problems to be solved include non-longitudinal vibration modes, such as vibration modes including transverse, rotational, or flexural vibration modes, so that a wide variety of surgical effects can be achieved. It is to provide a surgical ultrasound system having a receiving vibration element. Specifically, the transverse and rotational vibration modes are induced so that the vibration element causes movement in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the ultrasonic probe.
Another challenge to be solved is an economically manufactured that meets the demand for low-cost equipment made from inexpensive, disposable and replaceable components that can be used for ultrasonic energy And providing an improved surgical ultrasound system that houses one or more components that can be used and discarded after use.

本発明は、組織を切断及びあるいは凝固させるための超音波ブレード部材と、この超音波ブレード部材と共に使用して被処理組織を圧縮/クランプすることのできる、超音波ブレード部材と対向するクランプ部材とを含む、組織を切断及びあるいは凝固させるための超音波システムに関する。超音波ブレード部材及びクランプ部材の少なくとも一方は実質的に曲線形態を有する。この曲線形態は、被処理組織への超音波出力の結合を改善するべく最適化され得るものである。   The present invention relates to an ultrasonic blade member for cutting and / or coagulating tissue, and a clamp member facing the ultrasonic blade member that can be used in combination with the ultrasonic blade member to compress / clamp the tissue to be processed. And an ultrasonic system for cutting and / or coagulating tissue. At least one of the ultrasonic blade member and the clamp member has a substantially curved shape. This curve shape can be optimized to improve the coupling of the ultrasonic power to the tissue to be processed.

本発明の1実施例に従う外科用超音波機器には、超音波振動を発生させるための超音波トランスデューサーが1つ以上含まれる。細長の、超音波伝導カプラーが近接端及び遠方端を含み、近接端位置で超音波トランスデューサーに連結される。超音波伝導カプラーは超音波トランスデューサーから超音波振動を受け、受けた超音波振動をその近接端から遠方端に伝導する。   A surgical ultrasonic instrument according to one embodiment of the present invention includes one or more ultrasonic transducers for generating ultrasonic vibrations. An elongated, ultrasonic conducting coupler includes a proximal end and a distal end and is coupled to the ultrasonic transducer at the proximal end location. The ultrasonic conducting coupler receives ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer and conducts the received ultrasonic vibration from the near end to the far end.

外科用の超音波アセンブリが細長の超音波伝導カプラーの遠方端に連結される。1実施例ではこの超音波アセンブリは超音波ブレード部材とクランプ部材とを含み、超音波ブレード部材及びクランプ部材は可動状態下に連結され、協動して各作用面間に組織を係合させる。1実施例では超音波ブレード部材は超音波伝導カプラーに音響的にカップリングされて超音波伝導カプラーから超音波出力を受け取る。超音波ブレード部材は、超音波出力を受けると振動動作を受ける。かくして超音波ブレード部材は接触した組織に超音波出力を送達し、切断及びあるいは凝固のような所望の外科的効果を達成し得る。   A surgical ultrasound assembly is coupled to the distal end of the elongated ultrasound conducting coupler. In one embodiment, the ultrasonic assembly includes an ultrasonic blade member and a clamp member, the ultrasonic blade member and the clamp member are connected in a movable state and cooperate to engage tissue between each working surface. In one embodiment, the ultrasonic blade member is acoustically coupled to an ultrasonic conducting coupler and receives ultrasonic output from the ultrasonic conducting coupler. When the ultrasonic blade member receives an ultrasonic output, the ultrasonic blade member receives a vibration operation. Thus, the ultrasonic blade member can deliver ultrasonic power to the contacted tissue to achieve the desired surgical effect such as cutting and / or coagulation.

本発明の他の実施例では、クランプ部材もまた超音波伝導カプラーに音響的に連結され、超音波出力を受けることにより振動動作を生じる。この実施例では、超音波ブレード部材あるいはクランプ部材、若しくはその両方が超音波により振動され得る。
本発明において、超音波ブレード部材及びクランプ部材の少なくとも一方が実質的に曲線形態であることにより特徴付けられる。本発明の1実施例では、超音波ブレード部材及びあるいはクランプ部材が曲線形態を有することで、超音波出力が接触面の長手方向を横断する方向で組織に実質的に一様に送達され得る。本発明の他の実施例では、前記曲線形態により、所望の空間分布に従う超音波出力の送達が許容される。
In another embodiment of the present invention, the clamp member is also acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler and produces an oscillating action upon receiving the ultrasonic output. In this embodiment, the ultrasonic blade member and / or the clamp member can be vibrated by ultrasonic waves.
In the present invention, at least one of the ultrasonic blade member and the clamp member is characterized by being substantially curved. In one embodiment of the invention, the ultrasonic blade member and / or clamp member may have a curved configuration so that the ultrasonic power can be delivered to the tissue substantially uniformly in a direction transverse to the longitudinal direction of the contact surface. In another embodiment of the invention, the curvilinear form allows delivery of ultrasonic power according to a desired spatial distribution.

本発明の1実施例において、超音波ブレード部材は超音波伝導カプラーに剛着され、クランプ部材はこの超音波伝導カプラーに可動取り付けされる。この形態ではクランプ部材は、超音波ブレード部材とクランプ部材とが離間する開位置から、超音波ブレード部材とクランプ部材とが係合してその間部分に組織を把持する閉位置に可動である。本発明の他の形態において、クランプ部材が超音波伝導カプラーに剛着され、超音波ブレード部材が超音波伝導カプラーに可動取り付けされ且つ開位置から閉位置へと可動である。更に他の実施例では、外科用超音波システムのためのハサミ様の超音波ブレード−クランプアセンブリが、可動の超音波ブレード部材と可動のクランプ部材とを有し、これらの各部材の対向する横方向表面が、その間部分の相対運動に応答してある角度を成して相互干渉するようになっている。 In one embodiment of the invention, the ultrasonic blade member is rigidly attached to the ultrasonic conducting coupler, and the clamp member is movably attached to the ultrasonic conducting coupler. In this embodiment, the clamp member is movable from an open position where the ultrasonic blade member and the clamp member are separated to a closed position where the ultrasonic blade member and the clamp member are engaged and the tissue is gripped therebetween. In another form of the invention, the clamp member is rigidly attached to the ultrasonic conducting coupler, and the ultrasonic blade member is movably attached to the ultrasonic conducting coupler and is movable from the open position to the closed position. In yet another embodiment, a scissor-like ultrasonic blade-clamp assembly for a surgical ultrasonic system has a movable ultrasonic blade member and a movable clamp member, and the opposing transverse sides of each of these members. direction surface is adapted to mutual interference by an angle that is responsive to relative movement therebetween portion.

本発明の他の実施例では、柔組織切断及び凝固用の超音波システムが、固定したクランプジョー部材に結合した可動の超音波プローブ部材と、超音波振動を発生させるための超音波トランスデューサーとを有する外科用超音波機器を有している。超音波プローブ部材は超音波トランスデューサーに結合され、超音波トランスデューサーからの超音波振動を受ける。クランプジョー部材は組織係合面を有し、超音波プローブ部材はクランプジョー部材に可動連結される。超音波プローブ部材は、クランプジョー部材の組織係合面から離間する開位置と、超音波プローブ部材が組織係合面に向けて移動し、超音波プローブ部材と組織係合面との間に組織を捕捉するクランプ位置との間で可動である。外科用超音波機器を使用して組織を切断する場合、超音波プローブ部材は切断面を含み得る。   In another embodiment of the invention, an ultrasonic system for soft tissue cutting and coagulation includes a movable ultrasonic probe member coupled to a fixed clamp jaw member, and an ultrasonic transducer for generating ultrasonic vibrations. A surgical ultrasonic instrument having The ultrasonic probe member is coupled to the ultrasonic transducer and receives ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer. The clamp jaw member has a tissue engaging surface, and the ultrasonic probe member is movably connected to the clamp jaw member. The ultrasonic probe member has an open position separated from the tissue engaging surface of the clamp jaw member, the ultrasonic probe member moves toward the tissue engaging surface, and a tissue between the ultrasonic probe member and the tissue engaging surface. It is movable between the clamp position that captures. When cutting tissue using a surgical ultrasound instrument, the ultrasound probe member may include a cutting surface.

更に他の実施例では、引込み式の把持装置を含む外科用の超音波システムが提供される、把持装置は、超音波ブレード部材の主要振動モードと直交する方向に可動の把持用のジョー部材あるいはクランプ部材を含む。ジョー部材は超音波ブレード部材あるいは要素の振動方向と実質的に平行な方向で超音波ブレード部材に押し付けられる。これにより、組織はジョー部材と超音波ブレード部材との間に把持される。この把持装置によれば超音波ブレード部材を、この超音波ブレード部材自身が把持機能を奏する必要無く用いることができる。   In yet another embodiment, a surgical ultrasound system is provided that includes a retractable grasping device, the grasping device comprising: a grasping jaw member movable in a direction orthogonal to the primary vibration mode of the ultrasound blade member; Including a clamp member. The jaw member is pressed against the ultrasonic blade member in a direction substantially parallel to the vibration direction of the ultrasonic blade member or element. As a result, the tissue is grasped between the jaw member and the ultrasonic blade member. According to this gripping device, the ultrasonic blade member can be used without the need for the ultrasonic blade member itself to perform a gripping function.

更に他の実施例では、多重の振動モードを同時に使用することにより超音波部材の振動を調和させることのできる、柔組織切断あるいは凝固用の超音波システムが提供される。この実施例は、超音波要素が非長手方向振動モード、即ち、振動運動の方向が振動要素の長手方向軸線とは平行ではない少なくとも1つ以上の成分を含む、柔組織切断あるいは凝固用の超音波システムをも志向するものである。   In yet another embodiment, an ultrasonic system for soft tissue cutting or coagulation is provided that can harmonize the vibration of an ultrasonic member by using multiple vibration modes simultaneously. In this embodiment, the ultrasonic element is in a non-longitudinal vibration mode, i.e. at least one component whose vibrational motion direction is not parallel to the longitudinal axis of the vibration element, for soft tissue cutting or coagulation. It also aims at sound wave systems.

本発明の好ましい実施例に従う構成の外科用超音波機器には、超音波振動を発生させるための超音波トランスデューサーが含まれる。細長の超音波カプラーがこの超音波カプラーの軸線に沿って伸延される超音波カプラーは、超音波トランスデューサーに結合されて超音波トンランスデューサーから超音波振動を受ける近接端と、遠方端とを有する。超音波カプラーは近接端位置で受けた超音波振動を遠方端に伝導するようになっている。前記遠方端には超音波カプラーからの超音波振動を受けて振動運動を生じる振動要素が連結される。   A surgical ultrasonic instrument configured in accordance with a preferred embodiment of the present invention includes an ultrasonic transducer for generating ultrasonic vibrations. An ultrasonic coupler in which an elongated ultrasonic coupler is extended along the axis of the ultrasonic coupler has a proximal end coupled to an ultrasonic transducer and receiving ultrasonic vibration from an ultrasonic transducer, and a far end. Have. The ultrasonic coupler conducts ultrasonic vibration received at the position of the near end to the far end. The far end is connected to a vibration element that generates ultrasonic motion by receiving ultrasonic vibration from the ultrasonic coupler.

振動要素はその1形態においては可撓性を有し、撓み性を有する材料、例えばポリマー製のものである。本発明の1実施例では振動要素は実質的に曲線形態を有する。
本発明の1実施例では振動要素は、振動要素の振動運動の方向が、長手方向軸線に関して非平行の少なくとも1つの成分を含むような形態とされる。
本発明の1実施例では振動要素は、この振動要素の振動運動が、その全てが単一の振動モード源によって励起され得るところの、同時的な多重振動モードを重ね合わせた調和モード下のものであるような形態とされる。
本発明の1実施例では、振動要素の複数の振動モードには、これに限定するものではないが、横断方向振動モード、回転方向振動モード、伸張方向振動モード、曲げ方向振動モード、撓み方向振動モードが含まれ得る。
The vibration element is in one form flexible and is made of a flexible material, for example a polymer. In one embodiment of the invention, the vibration element has a substantially curvilinear form.
In one embodiment of the invention, the vibration element is configured such that the direction of vibration movement of the vibration element includes at least one component that is non-parallel with respect to the longitudinal axis.
In one embodiment of the present invention, the vibration element is in a harmonic mode, where the vibrational motion of the vibration element can be all excited by a single vibration mode source, superimposing simultaneous multiple vibration modes. It is set as such a form.
In one embodiment of the present invention, the vibration modes of the vibration element include, but are not limited to, a transverse vibration mode, a rotational vibration mode, a stretching vibration mode, a bending vibration mode, and a bending vibration. Modes can be included.

本発明の1実施例では振動要素は、何れも外部供給源により励起されるところの、伸張方向振動モードと曲げ方向振動モードとが生じるような形態とされる。この形態によれば、超音波プローブ部材の作用縁部に沿った各質点の軌道は楕円軌道となる。この形態では動作プロファイルのブースター部分、即ち基部の曲線式は:
r=0.0625+0.002(e695x-6.45−1)である。
ここで、0.5≦x≦1.0であり、rは基部のインチ半径であり、xは先端部からのインチ距離である。
In one embodiment of the present invention, the vibration element is configured to generate an extension direction vibration mode and a bending direction vibration mode, both excited by an external source. According to this form, the trajectory of each mass point along the action edge of the ultrasonic probe member is an elliptical trajectory. In this form, the booster part of the motion profile, ie the base curve equation, is:
r = 0.0625 + 0.002 (e 695x-6.45 -1).
Here, 0.5 ≦ x ≦ 1.0, r is the inch radius of the base, and x is the inch distance from the tip.

本発明の1実施例では振動要素が、振動運動を受けつつ、実質的に圧縮された第1状態から、脱圧縮された第2状態へ、そして実質的に伸張された第2状態へと定期的に移行する。
本発明の他の実施例は、製造及び使用のコストが安価で、少なくとも1つの使い捨て性を有する且つ交換自在の構成部品を含む外科用超音波システムを指向するものである。この外科用超音波システムに関連する製造及び使用コストは、精密切断用の構成部品を用いないことにより低下される。
In one embodiment of the present invention, the vibrating element is periodically subjected to a vibrating motion from a substantially compressed first state to a decompressed second state and from a substantially expanded second state. Move on.
Another embodiment of the present invention is directed to a surgical ultrasound system that is inexpensive to manufacture and use, and that includes at least one disposable and replaceable component. The manufacturing and use costs associated with this surgical ultrasound system are reduced by not using precision cutting components.

本発明に従う外科用超音波システムには、電気信号を超音波振動に変換するための超音波トランスデューサーと、この超音波トランスデューサーに結合されて超音波トランスデューサーからの超音波振動を受ける超音波伝導カプラーとが含まれる。超音波伝導カプラーは好ましくは細長であり、その近接端から遠方端へと超音波振動を伝導するようなものとされる。超音波伝導カプラーの遠方端には超音波振動要素が連結される。超音波振動要素は、例えば外科用超音波ブレードであり得る。   The surgical ultrasonic system according to the present invention includes an ultrasonic transducer for converting an electrical signal into ultrasonic vibration, and an ultrasonic wave coupled to the ultrasonic transducer and receiving ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer. Conductive couplers. The ultrasonic conducting coupler is preferably elongate and is adapted to conduct ultrasonic vibrations from its proximal end to its distal end. An ultrasonic vibration element is connected to the far end of the ultrasonic conducting coupler. The ultrasonic vibrating element can be, for example, a surgical ultrasonic blade.

外科用超音波システムには、超音波トランスデューサーを収納する超音波トランスデューサーシースが含まれ得る。超音波伝導カプラーは細長い管状シースの内部に収納され得る。
本発明において、超音波トランスデューサーと、超音波伝導カプラーと、超音波振動要素と、超音波トランスデューサーシースと、超音波伝導カプラーを収納するための細長い管状シースとの少なくとも1つが使い捨て性を有するものである。
本発明の1実施例において、外科用超音波システムは、使い捨て性を有する構成部品によってのみ形成された、全体が使い捨て性を有するものである。
外科用超音波システムは共鳴周波数によって特徴付けられ得る。使い捨て性を有する構成部品は断面積が一定の材料から作製され得、完成状態の外科用超音波システムにおいて所望の共鳴周波数が実現され得るように長さを変更することができるようなものとされる。
The surgical ultrasound system can include an ultrasound transducer sheath that houses the ultrasound transducer. The ultrasonic conducting coupler can be housed inside an elongated tubular sheath.
In the present invention, at least one of the ultrasonic transducer, the ultrasonic conductive coupler, the ultrasonic vibration element, the ultrasonic transducer sheath, and the elongated tubular sheath for housing the ultrasonic conductive coupler is disposable. Is.
In one embodiment of the present invention, the surgical ultrasound system is entirely disposable, formed only by disposable components.
A surgical ultrasound system can be characterized by a resonant frequency. Disposable components can be made of a material with a constant cross-sectional area and can be varied in length so that the desired resonant frequency can be achieved in the finished surgical ultrasound system. The

使い捨て性を有する超音波トランスデューサーのために好適な材料には、これに限定するものではないが、圧電材料、ピエゾセラミック材料、ニッケル、が含まれ得る。使い捨て性を有する超音波振動要素(例えば使い捨て性を有する外科用超音波ブレード)のために好適な材料には、これに限定するものではないが、プラスチック、セラミックス、ポリマー、ポリカーボネート、金属、プラスチック−金属合金、が含まれ得る。
外科用超音波システムには、外科用超音波システムにより発生される超音波振動の大きさを制御するための制御ユニットが含まれ得る。制御ユニットは、超音波振動の周波数及びあるいは継続時間をも制御し得る。制御ユニットは手動制御ユニットでありまた使い捨て性を有するものであることが好ましい。
Suitable materials for the disposable ultrasonic transducer may include, but are not limited to, piezoelectric materials, piezoceramic materials, nickel. Suitable materials for disposable ultrasonic vibrating elements (eg, disposable surgical ultrasonic blades) include, but are not limited to, plastics, ceramics, polymers, polycarbonates, metals, plastics Metal alloys can be included.
The surgical ultrasound system may include a control unit for controlling the magnitude of ultrasound vibrations generated by the surgical ultrasound system. The control unit may also control the frequency and / or duration of the ultrasonic vibration. The control unit is preferably a manual control unit and is disposable.

図1には本発明の1実施例に従う構成を有する、柔組織切断及び凝固用の超音波システム100が全体的に例示されている。この超音波システムには、1つ以上の超音波トランスデューサー104を収納するハンドピース102が含まれる。ハンドピース102には電気エネルギー、即ち電力を供給する超音波発生器が結合される。超音波トランスデューサー104は供給される電気エネルギーを超音波周波数の振動エネルギーに変換する。超音波システム100の作動周波数範囲は代表的には約20kHz〜100kHzの間であり、超音波発生器により供給される電気エネルギーは代表的には約100W〜約150Wである。しかしながらその他の周波数及び電力水準を使用することができる。超音波トランスデューサー104は、電気エネルギーを振動エネルギーに変換することのできる圧電性材料あるいはその他の材料、例えばニッケルから作製され得る。ハンドピース102は超音波トランスデューサー104の発生する機械的な振動を増幅するアンプ、例えば音響ホーンをも収納し得る。   FIG. 1 generally illustrates an ultrasonic system 100 for soft tissue cutting and coagulation having a configuration according to one embodiment of the present invention. The ultrasound system includes a handpiece 102 that houses one or more ultrasound transducers 104. The handpiece 102 is coupled with an ultrasonic generator for supplying electric energy, that is, electric power. The ultrasonic transducer 104 converts the supplied electrical energy into vibration energy having an ultrasonic frequency. The operating frequency range of the ultrasound system 100 is typically between about 20 kHz and 100 kHz, and the electrical energy supplied by the ultrasound generator is typically about 100 W to about 150 W. However, other frequencies and power levels can be used. The ultrasonic transducer 104 can be made from a piezoelectric material or other material that can convert electrical energy into vibrational energy, such as nickel. The handpiece 102 can also house an amplifier, such as an acoustic horn, that amplifies the mechanical vibrations generated by the ultrasonic transducer 104.

細長い超音波伝導カプラー106がハンドピース102に連結される。1実施例では超音波伝導カプラー106は近接端108と遠方端109とを有し、近接端108の位置でハンドピース102に連結される。超音波伝導カプラー106は近接端108位置で受けた超音波トランスデューサー104からの超音波振動エネルギーを遠方端109に伝導する。   An elongated ultrasonic conducting coupler 106 is coupled to the handpiece 102. In one embodiment, the ultrasonic conducting coupler 106 has a proximal end 108 and a distal end 109 and is coupled to the handpiece 102 at the location of the proximal end 108. The ultrasonic conducting coupler 106 conducts ultrasonic vibration energy from the ultrasonic transducer 104 received at the position of the near end 108 to the far end 109.

例示した実施例では、外科用超音波アセンブリ110は細長の超音波伝導カプラー106の遠方端109に結合され、超音波ブレード部材112と、クランプ部材114とを含んでいる。好ましい実施例では超音波ブレード部材112とクランプ部材114とは相互に可動状態で連結され、夫々の作用面間に組織を係合するべく協動する。例示された実施例では、超音波ブレード部材112は超音波伝導カプラー106に音響的に連結され、超音波出力が超音波ブレード部材112に伝導されてこの超音波ブレード部材112により担持される。超音波ブレード部材112は、単数あるいは複数の超音波トランスデューサー104から超音波振動を受けて振動し、接触する組織に超音波出力を送達する。かくして切断及びあるいは凝固のような所望の外科的効果が達成され得る。   In the illustrated embodiment, the surgical ultrasound assembly 110 is coupled to the distal end 109 of the elongated ultrasound conductive coupler 106 and includes an ultrasound blade member 112 and a clamp member 114. In a preferred embodiment, the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are movably connected to each other and cooperate to engage tissue between their respective working surfaces. In the illustrated embodiment, the ultrasonic blade member 112 is acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler 106 and the ultrasonic output is conducted to and carried by the ultrasonic blade member 112. The ultrasonic blade member 112 receives ultrasonic vibration from one or a plurality of ultrasonic transducers 104 and vibrates to deliver an ultrasonic output to the contacting tissue. Thus, the desired surgical effect such as cutting and / or coagulation can be achieved.

図示されない別の実施例では、クランプ部材114が超音波伝導カプラー106に音響的に連結され、かくして超音波出力はクランプ部材114に伝導され、このクランプ部材114により担持され得る。この実施例では、超音波ブレード部材112あるいはクランプ部材114の何れかもしくは両方が超音波振動され得る。
超音波ブレード部材112とクランプ部材114とはピボットポイントあるいはピボット点116を中心として細長の超音波伝導カプラー106の端部位置にピボット廻動自在に取り付け得るが、別の実施例では(例えば図8に例示する実施例)、超音波ブレード部材112とクランプ部材114とを可動状態に連結するためのその他の機構を用いることができる。図1に例示した実施例では、外科用の超音波アセンブリ110はハサミ様のクランプ作動機構118により起動される。
In another embodiment not shown, the clamp member 114 is acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler 106, and thus the ultrasonic output can be conducted to and carried by the clamp member 114. In this embodiment, either or both of the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 can be ultrasonically vibrated.
The ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 can be pivotally attached to the end position of the elongated ultrasonic conducting coupler 106 around the pivot point or the pivot point 116, but in another embodiment (for example, FIG. 8). Example), other mechanisms for linking the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 in a movable state can be used. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the surgical ultrasound assembly 110 is activated by a scissor-like clamp actuation mechanism 118.

超音波システム100は一般に、主に構成部品の組み立て長さにより決定される共鳴周波数により特徴付けられる。最も効果的な振動は、ハンドピース102と、超音波伝導カプラー106と、外科用超音波アセンブリ110とを含む超音波システム100を、この超音波システムにおいて意図された共鳴周波数下に振動させた場合に生じる。その場合、振動運動は超音波ブレード部材112の先端部120の位置において最大のものとなる。   The ultrasound system 100 is generally characterized by a resonant frequency determined primarily by the assembly length of the component. The most effective vibration is when the ultrasound system 100 including the handpiece 102, the ultrasound conducting coupler 106, and the surgical ultrasound assembly 110 is vibrated under the intended resonant frequency in the ultrasound system. To occur. In that case, the vibration motion becomes maximum at the position of the tip 120 of the ultrasonic blade member 112.

超音波ブレード部材112のみならずクランプ部材114の設計形状は、外科用超音波システム100と組織との相互作用に大きな影響を及ぼす。本発明では、超音波ブレード部材112とクランプ部材114との少なくとも一方が実質的に曲線形態を有する。超音波ブレード部材112とクランプ部材114とは、超音波ブレード部材112とクランプ部材114とが離間する開位置と、超音波ブレード部材112とクランプ部材114とが係合してそれらの各作用面間に組織を捕捉する閉位置との間で相対的に可動である。   The design shape of the clamp member 114 as well as the ultrasonic blade member 112 has a significant effect on the interaction of the surgical ultrasound system 100 with the tissue. In the present invention, at least one of the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 has a substantially curved shape. The ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are an open position where the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are separated from each other, and the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are engaged with each other between the respective working surfaces. Relatively movable between a closed position for capturing tissue.

本発明の好ましい実施例では、超音波ブレード部材112とクランプ部材114との各作用面は、曲線的ではなく且つ相互に非類似のものである。言い換えると、超音波ブレード部材112とクランプ部材114との少なくとも一部分が、その曲率半径において実質的に相違することにより特徴付けられる。各作用面間の間隔は一様ではなく、外科用超音波アセンブリ110の一端から他端の間の何カ所か、あるいは全ての部分において変化される。ここで、つまり本明細書において“非類似”とは、幾何学の教科書に説明されるように、相当する2つの角度が一致し且つ相当する各辺が比例する場合に2つの多角形が“類似”すると定義する場合の反意語としての“非類似”の意味で使用される。   In the preferred embodiment of the present invention, the working surfaces of the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are not curvilinear and dissimilar to each other. In other words, at least a portion of the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 are characterized by being substantially different in their radii of curvature. The spacing between each working surface is not uniform and can vary in some or all parts between one end and the other end of the surgical ultrasound assembly 110. In this specification, that is, “dissimilar” in this specification means that, as explained in a textbook of geometry, two polygons are formed when two corresponding angles match and the corresponding sides are proportional. Used to mean “dissimilar” as an antonym when defining “similar”.

超音波ブレード部材112とクランプ部材114が曲線状で且つ非類似の形態を有することで、直線的及びあるいは平行の超音波ブレード部材112及びクランプ部材114を有する従来の超音波システムと比較して、本発明の超音波システム100には幾つかの有益な特徴がある。例えば、曲線形態の超音波ブレード部材112及びクランプ部材114は、超音波ブレード部材112の作用面を横断する方向で超音波振動エネルギーを実質的に一様に分布させるべく最適化され得る。これにより、組織との接触面の長手方向に沿って切断及びあるいは凝固のためのエネルギーが実質的に一様に送達され得る。前記曲線形態は、組織と接触する接触面の長手方向に沿って超音波出力の所望の空間分布を実現するためにも最適化され得る。また、本発明の幾つかの形態では超音波ブレード部材112からオフセットされ且つ超音波ブレード部材112とは非類似化された曲線形態のクランプ部材114は、斯界に既知の直線形態あるいは平行形態のクランプ部材と比較してずっと高い組織把持能力を有する。   The ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 have a curvilinear and dissimilar shape, so that compared to a conventional ultrasonic system having a linear and / or parallel ultrasonic blade member 112 and clamp member 114, The ultrasound system 100 of the present invention has several beneficial features. For example, the curved form of the ultrasonic blade member 112 and the clamp member 114 may be optimized to distribute the ultrasonic vibration energy substantially uniformly in a direction across the working surface of the ultrasonic blade member 112. Thereby, energy for cutting and / or coagulation can be delivered substantially uniformly along the longitudinal direction of the contact surface with the tissue. The curvilinear form can also be optimized to achieve the desired spatial distribution of ultrasound output along the length of the contact surface in contact with the tissue. Also, in some forms of the invention, the curved clamp member 114 that is offset from the ultrasonic blade member 112 and dissimilar to the ultrasonic blade member 112 may be a linear or parallel clamp known in the art. It has a much higher tissue grasping ability compared to the member.

図2には超音波出力が組織に実質的に一様に送達され得るように最適化した曲線及び非類似形態の超音波ブレード部材及びクランプ部材により得られた、速度分布、結合力分布、そして超音波出力分布を略示したものである。例示した実施例では、超音波ブレード部材10とクランプ部材20とはピボット点12を中心としてピボット廻動自在に取り付けられる。この実施例では超音波ブレード部材10の超音波振動は、超音波ブレード部材10の先端22の位置に最大振動運動を生じ、またピボット点12の位置に振動節が生じる共鳴周波数により特徴付けられる。かくして、先端部22位置とピボット点12位置との間の距離は(1/4)(λ)により与えられる。λは超音波振動の波長を表すものとする。   FIG. 2 shows the velocity distribution, bonding force distribution, and curves obtained by the ultrasonic blade member and the clamp member in the shape and the dissimilar shape optimized so that the ultrasonic power can be delivered to the tissue substantially uniformly. 6 schematically shows an ultrasonic output distribution. In the illustrated embodiment, the ultrasonic blade member 10 and the clamp member 20 are pivotally mounted about the pivot point 12. In this embodiment, the ultrasonic vibration of the ultrasonic blade member 10 is characterized by the resonance frequency at which the maximum vibrational motion occurs at the position of the tip 22 of the ultrasonic blade member 10 and the vibration node occurs at the position of the pivot point 12. Thus, the distance between the tip 22 position and the pivot point 12 position is given by (1/4) (λ). λ represents the wavelength of ultrasonic vibration.

図2で曲線A及びBは超音波ブレード部材10とクランプ部材20との各作用面の曲線的な幾何学的形態を概略表すものである。図2で曲線V(x)は、作用面に沿っての、超音波ブレード部材10の横断方向速度の空間的変動を略示するものである。図2で曲線C(x)は、処理するべき組織に対する超音波の結合、即ち、超音波ブレード部材10とクランプ部材20とにおける各作用面により組織に行使される機械的な圧迫力を略示したものである。図2に示されるよに、曲線C(x)の結合力はピボット点12(即ち振動節)の位置で最大となり、一方、超音波ブレード部材10の速度は曲線V(x)においてピボット点12の位置で最小、先端部22の位置で最大となる。   In FIG. 2, curves A and B schematically represent the curved geometric shapes of the working surfaces of the ultrasonic blade member 10 and the clamp member 20. A curve V (x) in FIG. 2 schematically shows a spatial variation in the transverse speed of the ultrasonic blade member 10 along the working surface. A curve C (x) in FIG. 2 schematically shows the coupling of ultrasonic waves to the tissue to be processed, that is, the mechanical compression force exerted on the tissue by the respective working surfaces of the ultrasonic blade member 10 and the clamp member 20. It is a thing. As shown in FIG. 2, the coupling force of the curve C (x) is maximum at the position of the pivot point 12 (ie, the vibration node), while the velocity of the ultrasonic blade member 10 is the pivot point 12 in the curve V (x). Is the minimum at the position and the maximum at the position of the tip 22.

本発明において、超音波ブレード部材10とクランプ部材20とにおける各作用面の幾何学的形態A及びBの変化は、超音波ブレード部材10の作用面の長手方向に沿った曲線V(x)における横断方向の速度分布を基に制御され得る。詳しくは、例示した実施例では、超音波ブレード部材10及びクランプ部材20の各作用面は、超音波ブレード部材10と組織との間の接触面に沿った全ての点xの位置において、超音波ブレード部材10の横断方向速度V(x)と機械的な結合力C(x)との積が一定となるように制御される。これにより超音波出力は超音波ブレード部材10の長さ全体に沿って実質的に一様化され、超音波ブレード部材が接触する組織に送達される超音波出力の空間分布は曲線E(x)に略示するように一定となる。   In the present invention, the changes in the geometrical forms A and B of the working surfaces of the ultrasonic blade member 10 and the clamp member 20 are in a curve V (x) along the longitudinal direction of the working surface of the ultrasonic blade member 10. It can be controlled based on the velocity distribution in the transverse direction. Specifically, in the illustrated embodiment, the working surfaces of the ultrasonic blade member 10 and the clamp member 20 are ultrasonic waves at all points x along the contact surface between the ultrasonic blade member 10 and the tissue. The product of the transverse speed V (x) of the blade member 10 and the mechanical coupling force C (x) is controlled to be constant. As a result, the ultrasonic power is substantially uniform along the entire length of the ultrasonic blade member 10, and the spatial distribution of the ultrasonic power delivered to the tissue with which the ultrasonic blade member contacts is the curve E (x). As shown schematically in FIG.

図示されない他の実施例では、超音波ブレード部材及びクランプ部材の各作用面の幾何学的変化は、超音波ブレード部材と組織との間の接触表面に沿った超音波ブレード部材の横断方向速度V(x)と結合力C(x)との積が、所望の且つ予め決まった空間的依存性を有する、即ち、
(超音波ブレード部材の速度V(x))×(結合力C(x))=fE(x)となるように制御することができる。
ここで、fE(x)は組織に送られる超音波出力の空間分布を表すものとする。
In other embodiments not shown, the geometrical changes of the working surfaces of the ultrasonic blade member and the clamp member are determined by the transverse velocity V of the ultrasonic blade member along the contact surface between the ultrasonic blade member and the tissue. The product of (x) and binding force C (x) has the desired and predetermined spatial dependence, i.e.
Control can be performed so that (velocity V (x) of the ultrasonic blade member) × (binding force C (x)) = f E (x).
Here, f E (x) represents the spatial distribution of the ultrasonic output sent to the tissue.

図3A〜Dには、超音波ブレード部材と、この超音波ブレード部材を受けるクランプ部材とが何れも、曲線形態により特徴付けられる作用表面を有する超音波システムのための外科用超音波アセンブリの1実施例が示される。図3Aには外科用超音波アセンブリの側面図が示され、図3Bにはその端面図が示される。例示した実施例では、クランプ部材は、管状の支持構造の端部位置で、ピボット点を中心としてピボット廻動自在であるように取り付けられる。ピボット点は超音波ブレード部材の先端部から遠い位置に配置した状態で示される。ピボット取り付けした超音波ブレード部材とクランプ部材とを起動させるために、図3Aではブロック図で略示されるクランプ起動装置を設けることができる。   In FIGS. 3A-D, an ultrasonic blade member and a clamp member that receives the ultrasonic blade member both have a working surface characterized by a curved configuration. Examples are given. FIG. 3A shows a side view of the surgical ultrasound assembly and FIG. 3B shows an end view thereof. In the illustrated embodiment, the clamp member is mounted to pivot about the pivot point at the end position of the tubular support structure. The pivot point is shown in a state of being arranged at a position far from the tip of the ultrasonic blade member. In order to activate the pivoted ultrasonic blade member and clamp member, a clamp activation device, shown schematically in block diagram in FIG. 3A, can be provided.

図3A〜Dに例示される外科用超音波アセンブリにおいて、図3Cには開放したクランプ形態が例示され、図3Dには閉じたクランプ形態が例示される。図3C〜Dに示すように、超音波ブレード部材とクランプ部材とは可動連結される。詳しくは、例示された実施例では超音波ブレード部材は固定され、クランプ部材は、このクランプ部材が超音波ブレード部材から離間する図3Cの開位置から、被接触組織が超音波ブレード部材とクランプ部材との各作用面間に把持されるところの、図3Dに示す閉位置へと可動とされる。   In the surgical ultrasound assembly illustrated in FIGS. 3A-D, FIG. 3C illustrates an open clamp configuration and FIG. 3D illustrates a closed clamp configuration. As shown in FIGS. 3C to 3D, the ultrasonic blade member and the clamp member are movably connected. Specifically, in the illustrated embodiment, the ultrasonic blade member is fixed, and the clamp member is moved from the open position of FIG. 3C where the clamp member is separated from the ultrasonic blade member. Are movable to the closed position shown in FIG. 3D.

図4A〜Cには、超音波ブレード部材が、実質的に凸形状である曲線形態の作用面を有し、クランプ部材が、実質的に凹形状である曲線形態の作用面を有する外科用超音波アセンブリが例示される。図3A〜Cに示されるように、超音波ブレード部材は固定され、クランプ部材は可動とされる。図4Aには中立位置での外科用超音波アセンブリが示される。即ち、この位置ではクランプ部材は最大には離間されず、閉鎖もされず、超音波ブレード部材と係合する。図4Bでは可動のクランプ部材が開位置とされ、クランプ部材は超音波ブレード部材から離間した位置に位置決めされる。図4Cではクランプ部材は閉じられ、組織は超音波ブレード部材とクランプ部材の各作用面間に把持され得る。   4A-C, the ultrasonic blade member has a curved convex working surface that is substantially convex and the clamping member has a curved concave working surface that is substantially concave. A sonic assembly is illustrated. As shown in FIGS. 3A to 3C, the ultrasonic blade member is fixed and the clamp member is movable. FIG. 4A shows the surgical ultrasound assembly in a neutral position. That is, in this position, the clamp member is not spaced apart to the maximum, is not closed, and engages the ultrasonic blade member. In FIG. 4B, the movable clamp member is in the open position, and the clamp member is positioned at a position away from the ultrasonic blade member. In FIG. 4C, the clamp member is closed and tissue can be grasped between the working surfaces of the ultrasonic blade member and the clamp member.

幾つかの外科的プロセスでは、組織のあるセクションが、組織のその他のセクションと比較して高いエネルギーを受けることが望ましい場合がある。図4A〜Cに例示する凸形状の超音波ブレード部材の作用面に沿った超音波振動モードは、直線形状の超音波ブレード部材の作用面に沿った超音波モードと比較してその一様性が低い。従って、凸形状の超音波ブレード部材での超音波振動モードは、超音波ブレード部材の作用面の1つ以上のセクションが、外科的効果を最大化する高エネルギー領域を有するようなものであり得る。図2に関連して議論したように、これは超音波ブレード部材とクランプ部材の各作用面の幾何学的変化を以下の式、即ち、
V(x)×C(x)=fE(x)
であるように制御することにより達成され得る。
ここで、V(x)は超音波ブレード部材の作用面に沿った横断方向の速度分布であり、C(x)は超音波の結合力分布であり、fE(x)は組織と、超音波ブレード部材の作用面との間での、接触面の長さに沿った超音波出力の所望の空間分布である。
In some surgical processes, it may be desirable for some sections of tissue to receive higher energy compared to other sections of tissue. The ultrasonic vibration mode along the working surface of the convex ultrasonic blade member illustrated in FIGS. 4A to 4C is more uniform than the ultrasonic mode along the working surface of the linear ultrasonic blade member. Is low. Thus, the ultrasonic vibration mode with a convex ultrasonic blade member may be such that one or more sections of the working surface of the ultrasonic blade member have a high energy region that maximizes the surgical effect. . As discussed in connection with FIG. 2, this represents the geometric change of each working surface of the ultrasonic blade member and the clamp member as follows:
V (x) × C (x) = f E (x)
Can be achieved by controlling so that
Here, V (x) is the velocity distribution in the transverse direction along the working surface of the ultrasonic blade member, C (x) is the ultrasonic bonding force distribution, f E (x) is the tissue, A desired spatial distribution of ultrasonic power along the length of the contact surface with the working surface of the sonic blade member.

図5A〜Cには、実質的に曲線的で且つ、曲線的なクランプ部材の作用面とは非類似の作用面を有する超音波ブレード部材を有する外科用超音波アセンブリが例示される。図3A〜Cに例示した実施例におけるように、超音波ブレード部材は実質的に凸形状の作用面を有し、クランプ部材は実質的に凹形状の作用面を有する。   5A-C illustrate a surgical ultrasound assembly having an ultrasonic blade member that is substantially curvilinear and has a working surface that is dissimilar to the working surface of a curvilinear clamping member. As in the embodiment illustrated in FIGS. 3A-C, the ultrasonic blade member has a substantially convex working surface and the clamping member has a substantially concave working surface.

しかしながら、例示した実施例ではクランプ部材は、図3A〜C及び図4A〜Cに例示した実施例とは対照的に、可動とはされず固定される。超音波ブレード部材は、図4Aの開位置と、図4Bの中立位置と、図4Cの閉位置との間で可動であり、その閉位置では各作用面間に組織を係合させるべくクランプ部材と協動する。   However, in the illustrated embodiment, the clamping member is fixed and not movable, in contrast to the embodiment illustrated in FIGS. 3A-C and 4A-C. The ultrasonic blade member is movable between the open position of FIG. 4A, the neutral position of FIG. 4B, and the closed position of FIG. 4C, in which the clamping member engages tissue between the working surfaces. Cooperate with.

図6A〜図6Dには、可動の超音波ブレード部材と、可動のクランプ部材とにおける対向する各横方向表面が、これらの横方向表面の相対動作に応じてある角度を成して相互に干渉るようになっている外科用超音波アセンブリが例示される。例示した実施例では、超音波ブレード部材とクランプ部材とは共に曲線的な作用表面を有する。
図6Aには、可動の超音波ブレード部材と可動のクランプ部材とが開位置で示され、クランプ部材が超音波ブレード部材から離間した位置で示され、一方、図6Bにはこの状態での端面図が示される。
図6Cには可動の超音波ブレード部材と可動のクランプ部材との、クランプ部材と超音波ブレード部材との間に組織が把持可能とされる閉位置が例示され、一方、図6Dにはこの状態での端面図が示される。
In FIGS. 6A-6D, the opposing lateral surfaces of the movable ultrasonic blade member and the movable clamp member interfere with each other at an angle depending on the relative motion of these lateral surfaces. ultrasonic surgical assembly has become to so that is illustrated. In the illustrated embodiment, both the ultrasonic blade member and the clamp member have a curved working surface.
In FIG. 6A, the movable ultrasonic blade member and the movable clamp member are shown in the open position, and the clamp member is shown in a position spaced from the ultrasonic blade member, while FIG. 6B shows the end face in this state. A figure is shown.
FIG. 6C illustrates a closed position of the movable ultrasonic blade member and the movable clamp member where the tissue can be grasped between the clamp member and the ultrasonic blade member, while FIG. 6D illustrates this state. An end view at is shown.

図7には、超音波ブレード部材及びクランプ部材の各作用面が鋸歯状の、波状の形態を有する外科用超音波アセンブリが例示される。この実施例では超音波ブレード部材の作用面は、第1正弦波関数f1(x)により表される実質的に正弦波的な形態であることにより特徴付けられる。同様に、クランプ部材の組織係合面は、第2正弦波関数f2(x)により表される実質的に正弦的な形態であることにより特徴付けられ得る。第1及び第2の各正弦波関数は、超音波出力が組織に実質的に一様に送達され得る、あるいは、所望の空間分布に従い送達され得るように選択することができる。   FIG. 7 illustrates a surgical ultrasonic assembly having a corrugated configuration in which the working surfaces of the ultrasonic blade member and the clamp member are serrated. In this embodiment, the working surface of the ultrasonic blade member is characterized by a substantially sinusoidal form represented by the first sine wave function f1 (x). Similarly, the tissue engaging surface of the clamp member may be characterized by having a substantially sinusoidal form represented by the second sinusoidal function f2 (x). The first and second sinusoidal functions can be selected such that the ultrasound power can be delivered to the tissue substantially uniformly or according to a desired spatial distribution.

図8には超音波ブレード部材及びクランプ部材の各作用面が、図に関連して議論したような鋸歯状形態を有する幾何学的変化を表す正弦関数が略示される。図8では曲線Aはf1(x)、即ち超音波ブレード部材の作用面における正弦的に変化する幾何学形態を表し、曲線Bはf2(x)、即ち、クランプ部材の作用面における正弦的に変化する幾何学形態を表す。この実施例ではf1(x)及びf2(x)は例えば以下の式、即ち、
f1(x)=sin(aωx)+sin(ωx)、
f2(x)=[sin(aωx)+sin(ωx)]×sin(bωx)により与えられ得る。ここで、ωはf1(x)及びf2(x)の正弦的な変化の角周波数を表し、a及びbは超音波ブレード部材及びクランプ部材の各作用面間の、外科用超音波アセンブリの一端から他端にかけて測定した距離xに沿う選択位置での横断方向距離を表すパラメータである。これらのパラメータa及びbを変化させることにより、超音波ブレード部材とクランプ部材とにおける鋸歯状の各作用面の幾何学的形態を、所望のエネルギー分布プロファイルが達成されるように最適化させ得る。
The Figure 8 each working surface of the blade member and the clamp member, is a sine function representing the geometrical change having a serrated form as discussed in connection with FIG. 7 is shown schematically. In FIG. 8, curve A represents f1 (x), a sinusoidally changing geometry at the working surface of the ultrasonic blade member, and curve B represents f2 (x), a sinusoidal at the working surface of the clamping member. Represents a changing geometric form. In this embodiment, f1 (x) and f2 (x) are, for example, the following equations:
f1 (x) = sin (aωx) + sin (ωx),
f2 (x) = [sin (aωx) + sin (ωx)] × sin (bωx). Where ω represents the angular frequency of the sinusoidal change in f1 (x) and f2 (x), and a and b are one end of the surgical ultrasonic assembly between the working surfaces of the ultrasonic blade member and the clamp member. This is a parameter that represents the distance in the transverse direction at the selected position along the distance x measured from the other end to the other end. By varying these parameters a and b, the geometry of each serrated working surface on the ultrasonic blade member and the clamp member can be optimized to achieve the desired energy distribution profile.

図9には本発明の1実施例が示され、超音波ブレード部材212とクランプ部材214とが、ピボット点を中心としてピボット廻動自在に取り付けられることなく、また、ハサミ様のクランプ起動機構により起動される必要無く、可動状態に連結されている。例示した実施例では、超音波ブレード部材212とクランプ部材214とは、超音波ブレード部材212の長手方向の超音波振動方向と平行な方向で相対的に可動とされる。詳しくは、固定したクランプ部材214に可動の超音波ブレード部材212が結合され、超音波ブレード部材212が長手方向の振動方向に移動し、超音波ブレード部材212がクランプ部材214と接触する状態で整列する。これにより、可動の超音波ブレード部材212と固定のクランプ部材214との間に配置された組織は、超音波ブレード部材212がクランプ部材214の方向に移動すると圧縮され、超音波ブレード部材212及びクランプ部材214の対向する各作用面222及び224が、これらの各作用面間に組織を把持するために使用され得る。先に議論した実施例におけるように、各作用面222及び224は実質的に曲線状であり且つ非類似的であり、各作用面の少なくとも一部分は実質的に曲率が相違することにより特徴付けられる。   FIG. 9 shows an embodiment of the present invention, in which the ultrasonic blade member 212 and the clamp member 214 are not pivotably mounted around the pivot point, and are also provided by a scissor-like clamp activation mechanism. It is connected in a movable state without having to be activated. In the illustrated embodiment, the ultrasonic blade member 212 and the clamp member 214 are relatively movable in a direction parallel to the ultrasonic vibration direction in the longitudinal direction of the ultrasonic blade member 212. Specifically, the movable ultrasonic blade member 212 is coupled to the fixed clamp member 214, the ultrasonic blade member 212 is moved in the longitudinal vibration direction, and the ultrasonic blade member 212 is aligned with the clamp member 214 in contact with the clamp member 214. To do. As a result, the tissue disposed between the movable ultrasonic blade member 212 and the fixed clamp member 214 is compressed when the ultrasonic blade member 212 moves in the direction of the clamp member 214, and the ultrasonic blade member 212 and the clamp are compressed. Each opposing working surface 222 and 224 of member 214 can be used to grasp tissue between each of these working surfaces. As in the previously discussed embodiment, each working surface 222 and 224 is substantially curved and dissimilar, and at least a portion of each working surface is characterized by a substantially different curvature. .

例示した実施例では超音波ブレード部材212は可動であり、クランプ部材214は固定されるが、図示されない他の実施例では超音波ブレード部材212が固定され、クランプ部材214が長手方向の超音波振動方向に沿って可動とされ得る。
要するに、実質的に曲線状で且つ形態的に非類似の超音波ブレード部材と、この超音波ブレード部材に対向するクランプ部材とが提供されることにより、本発明によれば柔組織を、接触面を横断して、あるいは所望のエネルギー分布のプロファイルに従い均一に処理することが可能となり、かくして組織への超音波出力の結合状況が改善される。
In the illustrated embodiment, the ultrasonic blade member 212 is movable and the clamp member 214 is fixed, but in other embodiments not shown, the ultrasonic blade member 212 is fixed and the clamp member 214 is subjected to longitudinal ultrasonic vibration. It can be movable along the direction.
In short, a substantially curvilinear and morphologically dissimilar ultrasonic blade member and a clamp member facing the ultrasonic blade member are provided, whereby the soft tissue can be brought into contact with the surface according to the present invention. Can be processed evenly across or according to the desired energy distribution profile, thus improving the coupling of the ultrasound output to the tissue.

図10には本発明に従う構成の柔組織切断及び凝固用の超音波システム230が全体的に例示されている。超音波システム230には、ハンドピース232と、シース239により覆われた超音波エネルギー伝導ガイド(あるいはホーン)238と、超音波プローブ−ジョー部材アセンブリ(図11〜15に示す)に結合され、ハンドピース232から伸延される先端アセンブリ240とが含まれる。ハンドピース232には電気エネルギーを供給する超音波発生器が連結される。ハンドピース232は、供給される電気エネルギーを超音波周波数の振動エネルギーに変換する1つ以上の超音波トランスデューサー234を収納する。超音波システムが作動する超音波周波数範囲は代表的には約20kHz及び約100kHzの間であり、超音波発生器により供給される電力は代表的には約100W及び150Wの間である。超音波トランスデューサー234は圧電材料から作製され得、あるいは電気エネルギーを振動エネルギーに変換することのできる、ニッケルのようなその他の材料製とすることができる。ハンドピース232は典型的には、例えば、超音波トランスデューサーの発生する機械的振動を増幅させる音響ホーンのような増幅器をも収納する。増幅された超音波エネルギーは超音波エネルギー伝導ガイド238により先端アセンブリ240に伝導される。   FIG. 10 generally illustrates an ultrasonic system 230 for soft tissue cutting and coagulation configured in accordance with the present invention. The ultrasonic system 230 is coupled to a handpiece 232, an ultrasonic energy conducting guide (or horn) 238 covered by a sheath 239, and an ultrasonic probe-jaw member assembly (shown in FIGS. 11-15). A tip assembly 240 extending from piece 232 is included. An ultrasonic generator for supplying electric energy is connected to the handpiece 232. The handpiece 232 houses one or more ultrasonic transducers 234 that convert the supplied electrical energy into vibrational energy at ultrasonic frequencies. The ultrasonic frequency range over which the ultrasonic system operates is typically between about 20 kHz and about 100 kHz, and the power supplied by the ultrasonic generator is typically between about 100 W and 150 W. The ultrasonic transducer 234 can be made from a piezoelectric material, or can be made of other materials, such as nickel, that can convert electrical energy into vibrational energy. The handpiece 232 typically also contains an amplifier such as an acoustic horn that amplifies the mechanical vibrations generated by the ultrasonic transducer, for example. The amplified ultrasonic energy is conducted to the tip assembly 240 by the ultrasonic energy conduction guide 238.

本発明の超音波システムは一般に、主に各構成部品を組み立てた状態での長さにより決定される共鳴周波数により特徴付けられる。殆どの有効周波数はハンドピース−プローブアセンブリがその意図された共鳴振動数で振動した場合に発生し、その場合の最大の振動運動はプローブの先端位置に生じる。
本発明の好ましい実施例では、超音波システムは長手方向の振動動作を生じる、即ち、振動動作が超音波トランスデューサー、増幅器、超音波プローブ部材を通る軸線に沿って生じる。超音波プローブ部材の設計形状は、超音波システムと組織との相互作用に大きく影響する。
The ultrasound system of the present invention is generally characterized by a resonant frequency determined primarily by the length of each component assembled. Most effective frequencies occur when the handpiece-probe assembly vibrates at its intended resonant frequency, where the maximum vibrational motion occurs at the probe tip position.
In a preferred embodiment of the present invention, the ultrasound system produces a longitudinal oscillating motion, i.e., the oscillating motion occurs along an axis through the ultrasound transducer, amplifier and ultrasound probe member. The design shape of the ultrasonic probe member greatly affects the interaction between the ultrasonic system and the tissue.

1実施例では、超音波システムは、クランプジョー部材とホーン部材との間に組織をクランプするためのクランプアセンブリを含む。詳しくは本発明は、従来のように超音波プローブ部材が可動のクランプジョー部材に固定されるのとは対称的に、超音波プローブ部材が可動とされ、クランプジョー部材が固定されるクランプアセンブリであることを特徴とする。
1実施例では、クランプジョー部材は細長い管の端部位置にピボット廻動自在に取り付けられ、ハサミ様のクランプ起動機構により起動される。
In one embodiment, the ultrasound system includes a clamp assembly for clamping tissue between the clamp jaw member and the horn member. Specifically, the present invention relates to a clamp assembly in which the ultrasonic probe member is movable and the clamp jaw member is fixed, in contrast to the conventional case where the ultrasonic probe member is fixed to the movable clamp jaw member. It is characterized by being.
In one embodiment, the clamp jaw member is pivotally mounted at the end of the elongated tube and is activated by a scissor-like clamp activation mechanism.

図11A〜Dには、本発明の1実施例に従う構成の外科用超音波システムのためのプローブジョー部材アセンブリが例示され、長手方向軸線(“LA”)に関して実質的に凸形状とした作用面を有する可動の超音波プローブ部材と、長手方向軸線(“LA”)に関して実質的に凹形状とした作用面を有するクランプジョー部材とを含み、クランプジョー部材の実質的に凹形状の作用面が、超音波プローブ部材を閉位置とした場合に超音波プローブ部材の実質的に凸形状の作用面を受けるようになっている。例示した実施例では、超音波プローブ部材のためのピボット点が設けられる。ピボット点は、超音波プローブ部材の先端部から離間した位置に配置される。   11A-D illustrate a probe jaw member assembly for a surgical ultrasound system configured in accordance with one embodiment of the present invention and having a substantially convex working surface with respect to a longitudinal axis (“LA”). A movable ultrasound probe member having a clamping jaw member having a substantially concave working surface with respect to a longitudinal axis ("LA"), wherein the substantially concave working surface of the clamping jaw member is When the ultrasonic probe member is in the closed position, the substantially convex working surface of the ultrasonic probe member is received. In the illustrated embodiment, a pivot point is provided for the ultrasonic probe member. The pivot point is arranged at a position spaced from the tip of the ultrasonic probe member.

図11Aでは、可動の超音波プローブ部材が、この超音波プローブ部材がクランプジョー部材から離間した位置に位置決めされる開位置で示され、図11Bでは、超音波プローブ部材が最大には離間されず、閉じられず、また、クランプジョー部材と係合されない中立位置で示され、図11Cでは超音波プローブ部材とクランプジョー部材とがその各作用面間に組織が把持され得る閉位置において示される。   In FIG. 11A, the movable ultrasonic probe member is shown in an open position where the ultrasonic probe member is positioned away from the clamp jaw member, and in FIG. 11B, the ultrasonic probe member is not maximally spaced. In FIG. 11C, the ultrasonic probe member and the clamp jaw member are shown in a closed position where tissue can be grasped between their respective working surfaces.

図11Dではクランプジョー部材が組織と係合する係合面を有する状況が例示される。超音波プローブ部材は可動であり且つクランプジョー部材にピボット廻動自在に連結される。超音波プローブ部材はクランプジョー部材の組織係合面から離間する開位置と、超音波プローブ部材がクランプジョー部材の組織係合面に向けて移動し、この組織係合面との間部分に組織を捕捉する閉位置との間で可動である。切断用機器として用いる場合、超音波プローブ部材は、固定側のクランプジョー部材の組織係合面に向けて移動し、この組織係合面との間に組織を把持することのできる切断面を含み得る。   FIG. 11D illustrates the situation where the clamp jaw member has an engagement surface that engages tissue. The ultrasonic probe member is movable and is pivotally connected to the clamp jaw member. The ultrasonic probe member is moved away from the tissue engaging surface of the clamp jaw member, and the ultrasonic probe member moves toward the tissue engaging surface of the clamp jaw member. It is movable between the closed position to capture the. When used as a cutting device, the ultrasonic probe member includes a cutting surface that moves toward the tissue engaging surface of the clamp jaw member on the fixed side and can grasp tissue between the tissue engaging surface. obtain.

図12A〜Dには、外科用超音波システムのためのプローブジョー部材アセンブリの別の実施例が示され、長手方向軸線(“LA”)に関して実質的に凹形状とした作用面を有する可動の超音波プローブ部材と、長手方向軸線(“LA”)に関して実質的に凸形状とした作用面を有するクランプジョー部材とを含み、超音波プローブ部材の実質的に凹形状の作用面が、超音波プローブ部材を閉位置とした場合に超音波プローブ部材の実質的に凸形状の作用面を受けるようになっている。   12A-D illustrate another embodiment of a probe jaw member assembly for a surgical ultrasound system, which is movable with a working surface that is substantially concave with respect to a longitudinal axis ("LA"). An ultrasonic probe member and a clamping jaw member having a working surface substantially convex with respect to a longitudinal axis ("LA"), wherein the substantially concave working surface of the ultrasonic probe member is ultrasonic When the probe member is in the closed position, it receives the substantially convex working surface of the ultrasonic probe member.

図12Aでは、可動の超音波プローブ部材が、この超音波プローブ部材がクランプジョー部材から離間した位置に位置決めされる開位置で示され、図12Bには図12Aの状態での端面図が示され、図12Cでは超音波プローブ部材とクランプジョー部材とがその各作用面間に組織が把持され得る閉位置において示され、図12Dには図12Cの状態での端面図が示される。   In FIG. 12A, the movable ultrasonic probe member is shown in an open position where the ultrasonic probe member is positioned at a position spaced from the clamp jaw member, and FIG. 12B shows an end view in the state of FIG. 12A. In FIG. 12C, the ultrasonic probe member and the clamp jaw member are shown in a closed position where tissue can be grasped between their respective working surfaces, and FIG. 12D shows an end view in the state of FIG. 12C.

図13には、本発明の他の実施例に従う構成の外科用超音波システムのためのプローブジョー部材アセンブリが例示され、超音波プローブ部材がこの超音波プローブ部材の長手方向の振動方向と平行な方向に可動とされている。超音波プローブ部材は、この超音波プローブ部材が長手方向の振動方向において移動した場合に超音波プローブ部材が、固定したクランプジョー部材に押し当てられる状態でこのクランプジョー部材と整列するようにしてクランプジョー部材に固定される。これにより、超音波プローブ部材をクランプジョー部材に向けて移動すると、可動の超音波プローブ部材と、固定したクランプジョー部材との間に配置された組織が圧縮される。   FIG. 13 illustrates a probe jaw member assembly for a surgical ultrasound system configured in accordance with another embodiment of the present invention, where the ultrasound probe member is parallel to the longitudinal vibration direction of the ultrasound probe member. It is movable in the direction. The ultrasonic probe member is clamped so that when the ultrasonic probe member moves in the longitudinal vibration direction, the ultrasonic probe member is aligned with the clamp jaw member while being pressed against the fixed clamp jaw member. It is fixed to the jaw member. Accordingly, when the ultrasonic probe member is moved toward the clamp jaw member, the tissue disposed between the movable ultrasonic probe member and the fixed clamp jaw member is compressed.

図14には本発明の他の実施例に従う構成の外科用超音波システムのためのプローブジョー部材アセンブリが例示され、超音波プローブ部材が、固定したクランプジョー部材に関して回転移動することが出来るようになっている。この実施例では、クランプジョー部材は固定されるが、異なる複数の位置間を回転自在とされる。クランプジョー部材を所望の位置に回転した後、超音波プローブ部材をクランプジョー部材の先端を越えて前進移動させることが可能である。超音波プローブ部材をクランプジョー部材の周囲に回転させることができる。   FIG. 14 illustrates a probe jaw member assembly for a surgical ultrasound system configured in accordance with another embodiment of the present invention so that the ultrasound probe member can be rotationally moved relative to a fixed clamp jaw member. It has become. In this embodiment, the clamp jaw member is fixed, but is rotatable between a plurality of different positions. After rotating the clamp jaw member to a desired position, the ultrasonic probe member can be moved forward beyond the tip of the clamp jaw member. The ultrasonic probe member can be rotated around the clamp jaw member.

図15には本発明の別の実施例に従う構成の外科用超音波システムのためのプローブジョー部材アセンブリが例示され、超音波プローブ部材を、固定したクランプジョー部材における合致するオリフィスを貫いて移動させることが可能となっている。図13に例示した実施例における如く、超音波プローブ部材はこの超音波プローブ部材の長手方向振動方向と平行な方向に可動とされ、かくして、可動の超音波プローブ部材と固定したクランプジョー部材との間に配置された組織は、超音波プローブ部材をクランプジョー部材に向けて移動すると圧縮される。図15の実施例では、受け側のクランプジョー部材には合致するオリフィスが設けられ、可動の超音波プローブ部材は、クランプジョー部材に向けて移動するに際し、このオリフィスを貫いて移動することが可能とされる。   FIG. 15 illustrates a probe jaw member assembly for a surgical ultrasound system configured in accordance with another embodiment of the present invention to move the ultrasound probe member through a matching orifice in a fixed clamp jaw member. It is possible. As in the embodiment illustrated in FIG. 13, the ultrasonic probe member is movable in a direction parallel to the longitudinal vibration direction of the ultrasonic probe member, and thus the movable ultrasonic probe member and the fixed clamp jaw member are fixed. The tissue disposed therebetween is compressed when the ultrasonic probe member is moved toward the clamp jaw member. In the embodiment of FIG. 15, the receiving clamp jaw member is provided with a matching orifice, and the movable ultrasonic probe member can move through the orifice as it moves toward the clamp jaw member. It is said.

固定したクランプジョー部材に関して可動の超音波プローブ部材を提供することにより、本発明によれば、従来のシステムよりもずっと汎用性を有するある柔組織切断及び凝固用の超音波システムが提供される。例えば、より多様な外科的効果を実現するための、ずっと範囲の広い超音波振動周波数が実現され得る。
別の形態において本発明は、超音波振動部材を、この超音波振動部材自体は把持機能を持つ必要無くクランプジョー部材と共に作動し得るようにした引込み自在の把持装置を有する外科用超音波システムを指向するものである。
By providing a movable ultrasound probe member with respect to a fixed clamping jaw member, the present invention provides a flexible tissue cutting and coagulation ultrasound system that is much more versatile than conventional systems. For example, a much wider range of ultrasonic vibration frequencies can be achieved to achieve more diverse surgical effects.
In another aspect, the present invention provides a surgical ultrasound system having a retractable gripping device that allows an ultrasonic vibrating member to operate with a clamping jaw member without the need for the ultrasonic vibrating member itself to have a gripping function. It is oriented.

図16には、本発明の1実施例に従う構成の柔組織切断及び凝固用の超音波システム300が全体的に略示されている。超音波システム300は、1つ以上の超音波トランスデューサー304を収納するハンドピース302を含み、このハンドピース302には電気エネルギーを供給する超音波発生器が結合される。超音波トランスデューサー304は電気エネルギーを超音波振動エネルギーに変換する。超音波システム300の作動周波数範囲は、約20kHz及び約100kHzの間であり、超音波発生器により供給される電気エネルギーは代表的には約100W及び150Wの間である。しかしながらその他の周波数及び電力レベルを使用可能である。超音波トランスデューサー304は圧電材料から作製され得、あるいは電気エネルギーを振動エネルギーに変換することのできる、ニッケルのようなその他の材料製とすることができる。ハンドピース302は、例えば、超音波トランスデューサー304の発生する機械的振動を増幅させる音響ホーンのような増幅器をも収納する。   FIG. 16 generally illustrates an ultrasound system 300 for soft tissue cutting and coagulation configured in accordance with one embodiment of the present invention. The ultrasound system 300 includes a handpiece 302 that houses one or more ultrasound transducers 304, to which is coupled an ultrasound generator that supplies electrical energy. The ultrasonic transducer 304 converts electrical energy into ultrasonic vibration energy. The operating frequency range of the ultrasound system 300 is between about 20 kHz and about 100 kHz, and the electrical energy supplied by the ultrasound generator is typically between about 100 W and 150 W. However, other frequencies and power levels can be used. The ultrasonic transducer 304 can be made from a piezoelectric material, or can be made of other materials, such as nickel, that can convert electrical energy into vibrational energy. The handpiece 302 also houses an amplifier such as an acoustic horn that amplifies mechanical vibrations generated by the ultrasonic transducer 304, for example.

細長の超音波伝導カプラー306がハンドピース302に連結される。1実施例では超音波伝導カプラー306は近接端308と遠方端309とを有し、この近接端308の位置でハンドピースに連結される。超音波伝導カプラー306は、超音波トランスデューサー304から受けた超音波振動エネルギーをその近接端308から遠方端309に伝導する。1実施例ではシース390が超音波伝導カプラー306を包納し得る。   An elongated ultrasonic conducting coupler 306 is coupled to the handpiece 302. In one embodiment, the ultrasonic conducting coupler 306 has a proximal end 308 and a distal end 309 that are coupled to the handpiece at the proximal end 308. The ultrasonic conducting coupler 306 conducts the ultrasonic vibration energy received from the ultrasonic transducer 304 from the proximal end 308 to the far end 309. In one embodiment, the sheath 390 may enclose the ultrasonic conducting coupler 306.

例示した実施例では、外科用超音波アセンブリ310は超音波伝導カプラー306の遠方端309に連結され、超音波ブレード部材312と、引込み自在の把持装置313とを含んでいる。超音波ブレード部材312は細長い超音波ブレード縁部397を含むことが好ましい。超音波ブレード部材312は、超音波エネルギーがこの超音波ブレード部材に伝導され、またこの超音波ブレード部材により担持されるよう、超音波伝導カプラー306に音響的に連結される。   In the illustrated embodiment, the surgical ultrasound assembly 310 is coupled to the distal end 309 of the ultrasound conducting coupler 306 and includes an ultrasound blade member 312 and a retractable grasping device 313. The ultrasonic blade member 312 preferably includes an elongated ultrasonic blade edge 397. The ultrasonic blade member 312 is acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler 306 such that ultrasonic energy is conducted to and carried by the ultrasonic blade member.

超音波ブレード部材312は、単数あるいは複数の超音波トランスデューサー304から超音波振動を受けると振動し、接触する組織に超音波エネルギーを送達し、かくして、切断及びあるいは凝固のような所望の外科的効果が達成され得る。本発明の1形態において、超音波ブレード部材は、少なくとも1つの一次振動モードにより特徴付けられる超音波振動を受ける。この一次振動モードは、1実施例では超音波ブレード部材の縁部と実質的に平行な長手方向に沿ったものであり得る。引込み式の把持装置313は、超音波ブレード部材312と接触して閉じることにより各作用面間に組織を係合させるように作動する把持用ジョー部材を含む。   The ultrasonic blade member 312 vibrates upon receiving ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer (s) 304 and delivers ultrasonic energy to the contacting tissue, thus providing the desired surgical, such as cutting and / or coagulation. An effect can be achieved. In one form of the invention, the ultrasonic blade member undergoes ultrasonic vibrations characterized by at least one primary vibration mode. This primary vibration mode may be along a longitudinal direction substantially parallel to the edge of the ultrasonic blade member in one embodiment. The retractable gripping device 313 includes a gripping jaw member that operates to engage tissue between each working surface by closing in contact with the ultrasonic blade member 312.

1実施例では、本発明は、超音波振動を発生させるための超音波トランスデューサーと、この超音波トランスデューサーに連結され、超音波トランスデューサーから超音波振動を受ける細長い超音波伝導カプラーとを有する外科用超音波機器のためのアクセサリーを指向するものである。このアクセサリーには、超音波トランスデューサーに連結したクランプアセンブリが含まれる。クランプアセンブリは、超音波ブレード部材と、この超音波ブレード部材に関して可動であり且つ引込み自在のクランプジョー部材とが含まれる。クランプジョー部材は、その伸張位置から、超音波ブレード部材とクランプジョー部材とが係合してその間部分に組織を係合させる閉位置へと可動である。クランプジョー部材は更に、前記アクセサリーを保管するために好適な引込み位置に可動とされる。   In one embodiment, the present invention comprises an ultrasonic transducer for generating ultrasonic vibrations, and an elongated ultrasonic conductive coupler coupled to the ultrasonic transducer and receiving ultrasonic vibrations from the ultrasonic transducer. It is aimed at accessories for surgical ultrasound instruments. The accessory includes a clamp assembly coupled to an ultrasonic transducer. The clamp assembly includes an ultrasonic blade member and a clamp jaw member that is movable and retractable with respect to the ultrasonic blade member. The clamp jaw member is movable from its extended position to a closed position where the ultrasonic blade member and the clamp jaw member engage and engage the tissue between them. The clamp jaw member is further movable to a retracted position suitable for storing the accessory.

図17A〜Cには、本発明の1実施例に従う構成の把持装置313が例示される。把持装置313は引込み自在であり且つ伸張自在である。即ち、把持用ジョー部材314が、その伸張位置から、超音波ブレード部材と把持用ジョー部材とが係合してその間部分に組織を捕捉するような閉位置へと可動であり、更に、引込み位置に可動とされる。
図17Aには引込み位置が示される。超音波システム300を使用しない場合、把持装置313は引込み位置に格納され得る。把持装置313は、図17Bでは伸張状態において例示され、把持用ジョー部材314が、超音波ブレード部材の、長手方向の一次振動モードと実質的に平行な水平方向に沿って位置付けられている。
17A-C illustrate a gripping device 313 configured in accordance with one embodiment of the present invention. The gripping device 313 is retractable and extensible. That is, the gripping jaw member 314 is movable from the extended position to a closed position where the ultrasonic blade member and the gripping jaw member engage with each other and capture the tissue between them. It is supposed to be movable.
FIG. 17A shows the retracted position. If the ultrasound system 300 is not used, the gripping device 313 can be stored in the retracted position. The gripping device 313 is illustrated in an expanded state in FIG. 17B, with the gripping jaw member 314 positioned along a horizontal direction substantially parallel to the longitudinal primary vibration mode of the ultrasonic blade member.

把持用ジョー部材を超音波ブレード部材に関して移動させるためのジョー部材起動機構を設け、把持用ジョー部材をその伸張した開位置から閉位置に、そして引込み位置へと移動させるのが好ましい。1実施例では、ジョー部材起動機構はヒンジである。本実施例では、把持用ジョー部材はヒンジ作動、つまり、ピボット点396を中心として、開位置から、把持用ジョー部材が超音波ブレード部材と接触して閉じ、超音波ブレード部材との間に組織を把持する閉位置へ、次いで、格納のための引込み位置へとピボット廻動自在である。伸張状態ではピボット点396は超音波ブレード部材の細長い超音波ブレード縁部397と整列し、把持用ジョー部材314は水平方向に沿ってこの細長い縁部を越えて伸延することが好ましい。   Preferably, a jaw member activation mechanism is provided for moving the gripping jaw member relative to the ultrasonic blade member, and the gripping jaw member is moved from its extended open position to the closed position and to the retracted position. In one embodiment, the jaw member activation mechanism is a hinge. In this embodiment, the gripping jaw member is hinged, that is, the gripping jaw member closes in contact with the ultrasonic blade member from the open position around the pivot point 396, and the tissue between the ultrasonic blade member is closed. Is pivotable to a closed position for gripping and then to a retracted position for storage. In the extended state, the pivot point 396 is preferably aligned with the elongate ultrasonic blade edge 397 of the ultrasonic blade member, and the gripping jaw member 314 preferably extends beyond the elongate edge along the horizontal direction.

把持用ジョー部材314は、超音波ブレード部材の一次振動モードと実質的に直交する方向において、上述した伸張された開位置から図17Cに例示される閉位置へと移動自在である。図17Cには、ヒンジ作動して超音波ブレード部材に関して閉じ、かくして組織を把持した把持用ジョー部材が示される。図17Cに示されるように、把持用ジョー部材は超音波ブレード部材の方向と実質的に平行な方向で超音波ブレード部材と接触して閉じる。これにより、被処理組織は把持用ジョー部材と超音波ブレード部材との間に把持され、かくして、組織は超音波ブレード部材自体が把持機能を発揮する必要無く、把持され得る。   The gripping jaw member 314 is movable from the extended open position described above to the closed position illustrated in FIG. 17C in a direction substantially perpendicular to the primary vibration mode of the ultrasonic blade member. FIG. 17C shows a grasping jaw member that is hinged and closed with respect to the ultrasonic blade member, thus grasping the tissue. As shown in FIG. 17C, the gripping jaw member closes in contact with the ultrasonic blade member in a direction substantially parallel to the direction of the ultrasonic blade member. As a result, the tissue to be processed is gripped between the gripping jaw member and the ultrasonic blade member, and thus the tissue can be gripped without the need for the ultrasonic blade member itself to exhibit a gripping function.

本発明の他の形態の実施例においては、“多重周波数”式の超音波プローブ部材が特徴とされ、この超音波プローブ部材が異なる複数の振動モードを重ね合わせた振動モードを発生するような構成とした振動要素を有し、かくして多重振動モードが同時に起動され得る。詳しくは、本実施例では超音波プローブ部材の長手方向軸線に直交する方向での振動の誘導が志向される。横断方向モード及びあるいは回転方向モードでの振動が誘導されることにより、超音波プローブ部材の合計振動量が意図的に増幅される。   In another embodiment of the present invention, a “multi-frequency” type ultrasonic probe member is characterized, and the ultrasonic probe member generates a vibration mode in which a plurality of different vibration modes are superimposed. Thus, multiple vibration modes can be activated simultaneously. Specifically, in this embodiment, vibration induction in a direction orthogonal to the longitudinal axis of the ultrasonic probe member is intended. The total vibration amount of the ultrasonic probe member is intentionally amplified by inducing vibration in the transverse direction mode and / or the rotational direction mode.

図18には、本発明に従う構成の外科用超音波システム400が全体的に略示されている。超音波システム400は、少なくとも1つの超音波トランスデューサー404を含み、この超音波トランスデューサー404には、電気エネルギーを供給する超音波発生器が連結される。超音波トランスデューサー404は供給された電気エネルギーを超音波周波数の振動エネルギーに変換する。超音波システムの作動周波数範囲は、約20kHz及び約100kHzの間であり、超音波発生器により供給される電気エネルギーは代表的には約100W及び150Wの間である。しかしながらその他の周波数及び電力レベルを使用可能である。超音波トランスデューサー404は圧電材料から作製され得、あるいは電気エネルギーを振動エネルギーに変換することのできる、ニッケルのようなその他の材料製とすることができる。超音波システムは、超音波トランスデューサーの発生する機械的振動を増幅させる増幅器(例えば、音響ホーンの如き)をも収納する。   FIG. 18 generally illustrates a surgical ultrasound system 400 configured in accordance with the present invention. The ultrasound system 400 includes at least one ultrasound transducer 404 that is coupled to an ultrasound generator that supplies electrical energy. The ultrasonic transducer 404 converts the supplied electric energy into vibration energy having an ultrasonic frequency. The operating frequency range of the ultrasound system is between about 20 kHz and about 100 kHz, and the electrical energy supplied by the ultrasound generator is typically between about 100 W and 150 W. However, other frequencies and power levels can be used. The ultrasonic transducer 404 can be made from a piezoelectric material, or can be made of other materials, such as nickel, that can convert electrical energy into vibrational energy. The ultrasound system also houses an amplifier (such as an acoustic horn) that amplifies the mechanical vibrations generated by the ultrasound transducer.

超音波システムには、超音波伝導カプラー406も含まれる。超音波伝導カプラー406は、そのカプラー軸線に沿って伸延し、近接端408と遠方端409とを有する。超音波伝導カプラー406は近接端408の位置で超音波トランスデューサー404に連結され、超音波トランスデューサー404から超音波振動を受ける。超音波伝導カプラー406は近接端408位置で受けた超音波振動を遠方端409に伝導するようになっている。   The ultrasound system also includes an ultrasound conducting coupler 406. Ultrasonic conducting coupler 406 extends along its coupler axis and has a proximal end 408 and a distal end 409. The ultrasonic conducting coupler 406 is connected to the ultrasonic transducer 404 at the position of the proximal end 408 and receives ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer 404. The ultrasonic conducting coupler 406 conducts the ultrasonic vibration received at the position of the near end 408 to the far end 409.

超音波伝導カプラー406の遠方端には振動要素420が結合され、超音波伝導カプラー406から超音波振動を受けると振動動作する。振動要素420を使用して組織を切断する場合、振動要素420は、超音波伝導カプラー406の軸線と平行な超音波ブレード縁部422を好ましくは有する超音波ブレード形態のものである。本発明の1実施例では、振動要素は可撓性を有する柔軟な材料、例えばポリマーから形成される。振動要素を作製するために使用することのできる柔軟材料には、これに限定するものではないが、ポリマー材料が含まれる。
本発明の1形態の実施例において、振動要素は実質的に曲線形態のものである。
A vibration element 420 is coupled to the far end of the ultrasonic conductive coupler 406, and when it receives ultrasonic vibration from the ultrasonic conductive coupler 406, it vibrates. When using the vibrating element 420 to cut tissue, the vibrating element 420 is in the form of an ultrasonic blade, preferably having an ultrasonic blade edge 422 parallel to the axis of the ultrasonic conducting coupler 406. In one embodiment of the invention, the vibrating element is formed from a flexible material, such as a polymer. Flexible materials that can be used to make the vibrating element include, but are not limited to, polymeric materials.
In one embodiment of the invention, the vibration element is substantially in the form of a curve.

本発明において、振動要素420は、振動要素の振動動作が複数の振動モードを重ね合わせたものであるようなものとなる形態とされる。好ましい実施例において、振動要素420は、多重の振動モードを同時に使用して振動要素420を調和振動させ得るような形態のものとされる。本発明の1形態の実施例において、そうした多重の振動モードは単一振動モード源により励起され得る。構成上独立した振動モードが含まれ得、そうした振動モードには、これに限定するものではないが、伸張方向、曲げ方向、撓み方向、横断方向、そして、回転方向の各振動モードが含まれ得る。   In the present invention, the vibration element 420 is configured such that the vibration operation of the vibration element is a combination of a plurality of vibration modes. In a preferred embodiment, the vibration element 420 is configured such that multiple vibration modes can be used simultaneously to cause the vibration element 420 to harmonize. In one embodiment of the present invention, such multiple vibration modes can be excited by a single vibration mode source. Structurally independent vibration modes may be included, such as, but not limited to, stretching, bending, bending, transverse, and rotational vibration modes. .

好ましくは、振動要素420は、この振動要素420の振動運動の方向が、超音波伝導カプラー406の軸線と平行方向の少なくとも1つの振動成分を含む、即ち、振動要素の振動モードが非長手方向の振動モードを含むような形態のものとされる。
好ましい実施例では、横断方向振動モード及びあるいは回転方向振動モードが誘導される。言い換えると、振動要素の複合的な振動モードを形成する複数の振動モードには、1)超音波プローブ部材がその長手方向軸線と直交する方向に動作することにより発生する少なくとも1つの横断方向振動モードと、2)前記長手方向軸線の周囲を回転運動することにより発生する少なくとも1つの回転方向振動モードとが含まれる。
Preferably, the vibration element 420 includes at least one vibration component whose direction of vibration motion of the vibration element 420 is parallel to the axis of the ultrasonic conducting coupler 406, that is, the vibration mode of the vibration element is non-longitudinal. It is configured to include a vibration mode.
In a preferred embodiment, a transverse vibration mode and / or a rotational vibration mode is induced. In other words, the plurality of vibration modes forming a composite vibration mode of the vibration element include 1) at least one transverse vibration mode generated by the ultrasonic probe member operating in a direction orthogonal to its longitudinal axis. And 2) at least one rotational vibration mode generated by rotational movement about the longitudinal axis.

図19A及びBには、本発明の好ましい実施例に従う構成の外科用超音波システム500及び501が例示される。例示された実施例では、振動要素520及び521が、横断方向運動及びあるいは回転方向運動により振動合計量を増幅させる形態とされている。言い換えると、本実施例では振動要素の、超音波システム500及び501の長手方向軸線(図19A及びBでは番号530で示される)と直交する方向への動作、もしくは軸線530を中心として回転する動作が意図的に誘起される。   19A and 19B illustrate surgical ultrasound systems 500 and 501 configured in accordance with a preferred embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the vibrating elements 520 and 521 are configured to amplify the total amount of vibration through transverse and / or rotational movement. In other words, in this embodiment, the vibration element moves in a direction perpendicular to the longitudinal axis (indicated by reference numeral 530 in FIGS. 19A and B) of the ultrasonic systems 500 and 501, or rotates around the axis 530. Is deliberately induced.

図19A及びBに例示される振動要素の形態は、曲げ方向振動モードと連結された伸張方向振動モードを生じさせようとしたものである。何れの振動モードも、単一振動モード源、即ち伸張方向振動モード源により誘導され得る。例示した実施例では、曲げ方向振動モードの波長は伸張方向振動モードの波長と同じではないが、伸張方向振動モードの波長とは調和される、例示された実施例に示される設計形状は、有限要素モード分析を使用した反復改善法によるものである。本発明の他の実施例では、振動要素の設計形状は試行錯誤法や試験により実現され得る。図19A及びBに示されるように、外科用超音波システム400及び401を作製する材料は、チタンーアルミニューム合金、詳しくはTi6AL−4VELIである。   The form of the vibration element illustrated in FIGS. 19A and 19B is intended to generate an extension direction vibration mode coupled with a bending direction vibration mode. Either vibration mode can be induced by a single vibration mode source, ie, a stretching direction vibration mode source. In the illustrated embodiment, the wavelength of the bending direction vibration mode is not the same as the wavelength of the stretching direction vibration mode, but the design shape shown in the illustrated embodiment that is consistent with the wavelength of the stretching direction vibration mode is finite. This is by iterative improvement using elemental mode analysis. In another embodiment of the present invention, the design shape of the vibration element can be realized by trial and error methods or tests. As shown in FIGS. 19A and B, the material from which the surgical ultrasound systems 400 and 401 are made is a titanium-aluminum alloy, specifically Ti6AL-4VELI.

振動要素520は先端部550を有し、振動要素521は先端部551を有し、また各振動要素は夫々、少なくとも1つの、作用縁部552あるいは553をその少なくとも一方側に沿って有している。例示した実施例では動作プロファイルのブースター部分、即ち基部のための曲線の式は以下の通りとなる。
r=0.0625+0.002(e6.95x-6.45−1)、
0.5≦x≦1.0
ここで、rは基部の半径であり、xは先端部からのインチ距離である。
振動要素520及び振動要素521の各作用縁部552及び553に沿って生じる各質点の軌道は楕円軌道である。
The vibration element 520 has a tip 550, the vibration element 521 has a tip 551, and each vibration element has at least one working edge 552 or 553 along at least one side thereof. Yes. In the illustrated embodiment, the formula for the curve for the booster portion or base of the motion profile is as follows:
r = 0.0625 + 0.002 (e 6.95x-6.45 -1),
0.5 ≦ x ≦ 1.0
Where r is the radius of the base and x is the inch distance from the tip.
The trajectories of the mass points generated along the action edges 552 and 553 of the vibration element 520 and the vibration element 521 are elliptical orbits.

図19A及びBに示されるように、超音波システム500及び501の、超音波伝導カプラー506の近接端508の位置から振動要素の遠方端に掛けて計測した距離は約2800インチ(約7.1cm)である。超音波システム500の振動要素520は基部の半径が0.044インチ(約0.1cm)であり、振動要素の遠方端位置は45°の角度で面取りされる。振動要素の幅は0.038インチ(約0.09cm)である。超音波システム501の振動要素521はナイフの歯に似た形状を有している。振動要素521のテーパー部分は長さが0.239インチ(約0.06cm)である。超音波システム501の基部の半径は0.277インチ(約0.7cm)である。   As shown in FIGS. 19A and B, the distance measured from the position of the proximal end 508 of the ultrasonic conducting coupler 506 of the ultrasonic systems 500 and 501 to the distal end of the vibrating element is about 2800 inches (about 7.1 cm). ). The vibration element 520 of the ultrasound system 500 has a base radius of 0.044 inches (about 0.1 cm) and the distal end position of the vibration element is chamfered at an angle of 45 °. The width of the vibrating element is 0.038 inches. The vibration element 521 of the ultrasonic system 501 has a shape similar to a knife tooth. The tapered portion of the vibrating element 521 has a length of 0.239 inches (about 0.06 cm). The base radius of the ultrasound system 501 is 0.277 inches.

例示した実施例では横断方向及びあるいは回転方向での各振動モードが誘導され、振動要素の作用縁部には多重寸法での速度ベクトルが発現される。この速度ベクトルは時間変化し、また作用縁部に沿った位置の関数として変化し、かくして時間及び位置に基づく速度プロファイルが生じる。
図20には、伸張方向振動モードと曲げ方向振動モードとを、図19に関連して説明したように重ね合わせた振動運動を生じる振動要素例の表面の速度及び偏倚プロファイルが例示される。図20に示す各曲線は75856Hzの周波数下で実施した有限要素分析により決定されたものである。
In the illustrated embodiment, each vibration mode in the transverse direction and / or rotational direction is induced, and a velocity vector in multiple dimensions is developed at the working edge of the vibration element. This velocity vector varies with time and varies as a function of position along the working edge, thus producing a velocity profile based on time and position.
FIG. 20 illustrates the surface velocity and bias profile of an example vibration element that produces a vibration motion in which the stretching direction vibration mode and the bending direction vibration mode are superimposed as described with reference to FIG. Each curve shown in FIG. 20 is determined by finite element analysis performed at a frequency of 75856 Hz.

図20に示される実線曲線600は瞬間的な長手方向偏倚プロファイルを例示するものであり、かくして図19A及びBに番号521で示す振動要素の表面の速度プロファイルが示される。瞬間的な長手方向偏倚(非縮尺)は超音波プローブ部材の遠方端からのインチ距離の関数として示される。図20には、振動要素521の表面の瞬間的な横断方向偏倚もまた、やはり超音波プローブ部材の遠方端からのインチ距離の関数として点線曲線601で示される。実線曲線600と点線曲線601とを合成した、振動要素のための瞬間偏倚が、“両者の合成”量として、図20にダッシュ線で示す曲線602により示される。この複合的な表面偏倚曲線(即ち、ダッシュ線で示す曲線602)もまた、超音波プローブ部材の遠方端からのインチ距離の関数として示される。図19A及びBに関連して議論したように、振動要素の作用縁部に沿って生じる各質点の軌道は楕円軌道である。   A solid curve 600 shown in FIG. 20 illustrates an instantaneous longitudinal deviation profile, and thus the velocity profile of the surface of the vibrating element indicated by the number 521 in FIGS. 19A and B is shown. The instantaneous longitudinal deflection (not to scale) is shown as a function of inch distance from the distal end of the ultrasound probe member. In FIG. 20, the instantaneous transverse deflection of the surface of the vibrating element 521 is also indicated by the dotted curve 601 as a function of inch distance from the distal end of the ultrasound probe member. The instantaneous deviation for the vibration element obtained by combining the solid line curve 600 and the dotted line curve 601 is indicated by a curve 602 indicated by a dashed line in FIG. This complex surface deviation curve (ie, the curve 602 shown in dashed lines) is also shown as a function of inch distance from the distal end of the ultrasound probe member. As discussed in connection with FIGS. 19A and B, the trajectory of each mass point that occurs along the working edge of the vibrating element is an elliptical trajectory.

図21A〜Eには、超音波伝導カプラーを通して伝導される超音波振動に関し、振動要素が、実質的に圧縮された状態から非圧縮状態(あるいは除圧状態)へ、そして振動要素が実質的に伸張する状態へと周期的に変化することにより特徴付けられる振動運動を生じる本発明の他の実施例が例示される。
図21Aには、図21A〜Eに例示する実施例における振動要素の、初期における実質的に圧縮された状態が例示される。図21Bには、振動要素の、引き続く実質的に除圧された状態が例示され、図21Dには振動要素が非伸長の、非圧縮の状態に復帰した状態が例示され、図21Eには、最終的な、振動要素が実質的に圧縮された状態が例示される。
In FIGS. 21A-E, for ultrasonic vibrations conducted through an ultrasonic conducting coupler, the vibrating element changes from a substantially compressed state to an uncompressed state (or depressurized state) and the vibrating element substantially Another embodiment of the present invention is illustrated which produces an oscillating motion characterized by a periodic change to a stretching state.
FIG. 21A illustrates an initial substantially compressed state of the vibration element in the embodiment illustrated in FIGS. FIG. 21B illustrates a vibration element that is subsequently depressurized, FIG. 21D illustrates a vibration element that has returned to an unstretched, uncompressed state, and FIG. The final state where the vibration element is substantially compressed is illustrated.

図21A〜Eに例示する各振動モードは、本発明の1実施例では長手方向振動モードを捻り方向振動モードと組み合わせることにより形成され得る。あるいは、例示した各振動モードは、長手方向振動モードを撓み方向振動モードと組み合わせることにより形成され得る。あるいは、例示した各振動モードは長手方向振動モードと回転方向振動モードを組み合わせることにより発生され得る。   Each vibration mode illustrated in FIGS. 21A-E can be formed by combining a longitudinal vibration mode with a torsional vibration mode in one embodiment of the present invention. Alternatively, each illustrated vibration mode can be formed by combining a longitudinal vibration mode with a flexural vibration mode. Alternatively, each illustrated vibration mode can be generated by combining a longitudinal vibration mode and a rotational vibration mode.

振動要素は、長手方向振動モードを受けると超音波伝導カプラーの軸線と平行な長手方向軸線に沿って前後に移動する。長手方向振動モードを捻り方向、あるいは回転方向の各振動モードと組み合わせると、振動要素は図21A〜Eに略示するような軌道を生じ、実質的に圧縮された状態から圧縮状態へ、次いで実質的に伸張した状態へと移動し、次いで、実質的に圧縮された状態に復帰する。
図22には、振動要素の他の実施例が例示され、曲線的な先端部622が超音波伝導のために調整されている。先端部622の曲線は、この先端部622の位置で最大に増幅された振動を伝導するように調整されることが好ましい。
When subjected to a longitudinal vibration mode, the vibrating element moves back and forth along a longitudinal axis parallel to the axis of the ultrasonic conducting coupler. When the longitudinal vibration mode is combined with the torsional or rotational vibration modes, the vibration element creates a trajectory as schematically shown in FIGS. 21A-E, from the substantially compressed state to the compressed state, and then substantially Move to a fully stretched state, and then return to a substantially compressed state.
FIG. 22 illustrates another example of a vibrating element in which a curved tip 622 is adjusted for ultrasonic conduction. The curve of the tip 622 is preferably adjusted to conduct vibrations that are amplified to the maximum at the position of the tip 622.

本発明の他の形態の実施例は、少なくとも1つの、使い捨て性を有する構成部品を含むことを特徴とする外科用超音波システムである。使い捨て性を有する構成部品には、これに限定するものではないが、超音波トランスデューサー、超音波伝導カプラー、超音波振動要素(例えば、外科用超音波ブレード)、超音波トランスデューサーシースが含まれ得る。使用後に交換することが可能で、しかも精密切断されない使い捨て性を有する構成部品を用いることにより、本発明の外科用超音波システムは従来の外科用超音波システムと比較して製造上ずっと経済的であり且つ有益なものとなる。   Another embodiment of the invention is a surgical ultrasound system characterized in that it includes at least one disposable component. Disposable components include, but are not limited to, ultrasonic transducers, ultrasonic conducting couplers, ultrasonic vibrating elements (e.g., surgical ultrasonic blades), and ultrasonic transducer sheaths. obtain. By using disposable components that can be replaced after use and are not precision cut, the surgical ultrasound system of the present invention is much more economical to manufacture compared to conventional surgical ultrasound systems. Yes and useful.

図23には、本発明の1実施例に従う構成の外科用超音波システム700が例示される。超音波システム700は、1つ以上の超音波トランスデューサー704を包納する超音波トランスデューサーシース702を含む。超音波トランスデューサーシース702には電気エネルギーを供給する超音波発生器が結合される。超音波トランスデューサー704は、供給された電気エネルギーを超音波周波数の振動エネルギーに変換する。超音波システム700の作動周波数範囲は、約20kHz及び約100kHzの間であり、超音波発生器により供給される電気エネルギーは代表的には約100W及び150Wの間である。しかしながらその他の周波数及び電力レベルを使用可能である。超音波トランスデューサー704は圧電材料から作製され得、あるいは電気エネルギーを振動エネルギーに変換することのできる、ニッケルのようなその他の材料製とすることができる。超音波システムは、超音波トランスデューサー704の発生する機械的振動を増幅させる、例えば、音響ホーンの如き増幅器をも収納する。   FIG. 23 illustrates a surgical ultrasound system 700 configured in accordance with one embodiment of the present invention. The ultrasound system 700 includes an ultrasound transducer sheath 702 that encloses one or more ultrasound transducers 704. An ultrasonic generator for supplying electric energy is coupled to the ultrasonic transducer sheath 702. The ultrasonic transducer 704 converts the supplied electric energy into vibration energy having an ultrasonic frequency. The operating frequency range of the ultrasound system 700 is between about 20 kHz and about 100 kHz, and the electrical energy supplied by the ultrasound generator is typically between about 100 W and 150 W. However, other frequencies and power levels can be used. The ultrasonic transducer 704 can be made from a piezoelectric material, or it can be made of other materials, such as nickel, that can convert electrical energy into vibrational energy. The ultrasound system also contains an amplifier, such as an acoustic horn, that amplifies the mechanical vibrations generated by the ultrasound transducer 704.

包囲状態の超音波伝導カプラー706が超音波トランスデューサーシース702に連結される。1実施例では超音波伝導カプラー706は近接端708と遠方端709とを有し、この近接端位置で超音波トランスデューサーシース702に連結される。超音波伝導カプラー706は、超音波トランスデューサー704から受けた超音波振動をその近接端708から遠方端709に伝導する。1実施例では管状シース790が超音波伝導カプラー706を収納する。   A surrounding ultrasonic conducting coupler 706 is coupled to the ultrasonic transducer sheath 702. In one embodiment, the ultrasonic conducting coupler 706 has a proximal end 708 and a distal end 709 that are coupled to the ultrasonic transducer sheath 702 at the proximal end location. The ultrasonic conducting coupler 706 conducts the ultrasonic vibration received from the ultrasonic transducer 704 from the proximal end 708 to the far end 709. In one embodiment, a tubular sheath 790 houses the ultrasonic conducting coupler 706.

例示した実施例では、超音波振動要素710が、細長い超音波伝導カプラー706の遠方端709に結合される。超音波振動要素710は超音波振動ブレードの形態及び形状を有するが、本発明の他の実施例ではその他の形状及び形態のものであり得る。超音波振動要素710は、超音波エネルギーが超音波振動要素710に伝導され且つ担持されるよう、超音波伝導カプラー706に音響的に連結される。超音波振動要素710は、超音波トランスデューサー704から超音波振動を受けると振動運動を生じる。これにより超音波振動要素710は接触する組織に超音波エネルギーを送達し、かくして切断及びあるいは凝固のような所望の外科的効果が実現され得る。   In the illustrated embodiment, an ultrasonic vibrating element 710 is coupled to the distal end 709 of the elongated ultrasonic conducting coupler 706. The ultrasonic vibration element 710 has the form and shape of an ultrasonic vibration blade, but may be of other shapes and forms in other embodiments of the invention. The ultrasonic vibration element 710 is acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler 706 so that ultrasonic energy is conducted and carried by the ultrasonic vibration element 710. When receiving the ultrasonic vibration from the ultrasonic transducer 704, the ultrasonic vibration element 710 generates a vibration motion. This allows the ultrasonic vibrating element 710 to deliver ultrasonic energy to the contacting tissue, thus achieving the desired surgical effect such as cutting and / or coagulation.

本実施例においては、超音波トランスデューサー704と、超音波伝導カプラー706と、超音波振動要素710との少なくとも1つが使い捨て性を有する。安価な、使い捨て性を有する構成部品を用いることにより、本発明の外科用超音波システム700は従来の外科用超音波システムと比較して製造上及び使用の各コストがずっと軽減される。   In this embodiment, at least one of the ultrasonic transducer 704, the ultrasonic conductive coupler 706, and the ultrasonic vibration element 710 is disposable. By using inexpensive, disposable components, the surgical ultrasound system 700 of the present invention is much less costly to manufacture and use compared to conventional surgical ultrasound systems.

本発明の幾つかの実施例において、超音波トランスデューサーシースと、超音波伝導カプラーを収納する管状シースもやはり使い捨て性を有するものとされる。1実施例では外科用超音波システム700全体が使い捨て性を有するものとされ、全体的に使い捨て性を有する部品から構成される。この実施例の場合、超音波トランスデューサー704、超音波伝導カプラー706、超音波振動要素710、そして管状シースの各々は何れも使い捨て性を有するものとされる。   In some embodiments of the present invention, the ultrasonic transducer sheath and the tubular sheath that houses the ultrasonic conducting coupler are also disposable. In one embodiment, the entire surgical ultrasound system 700 is disposable and is composed entirely of disposable parts. In this embodiment, each of the ultrasonic transducer 704, the ultrasonic conductive coupler 706, the ultrasonic vibration element 710, and the tubular sheath is assumed to be disposable.

使い捨て性を有する構成部品を製造するために、各構成部品のために適宜の材料を選択する必要がある。超音波システム700が使い捨て性を有する超音波トランスデューサーを含む実施例では、超音波トランスデューサーは、圧電材料、ピエゾセラミック材料、ニッケルの内の1つから作製され得る。超音波システム700が使い捨て性を有する超音波振動要素、例えば使い捨て性を有する外科用超音波ブレードを含む実施例では、そうした使い捨て性を有する超音波振動要素を形成する材料には、プラスチック、セラミックス、ポリマー、ポリカーボネート、金属、プラスチック−金属合金が含まれ得る。   In order to produce a disposable component, it is necessary to select an appropriate material for each component. In embodiments where the ultrasonic system 700 includes a disposable ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer may be made from one of a piezoelectric material, a piezoceramic material, and nickel. In embodiments where the ultrasonic system 700 includes a disposable ultrasonic vibrating element, such as a disposable surgical ultrasonic blade, the materials that form such a disposable ultrasonic vibrating element include plastic, ceramics, Polymers, polycarbonates, metals, plastic-metal alloys may be included.

本発明において、使い捨て性を有する構成部品は精密カットされない。これらの使い捨て性を有する構成部品は、そうではなく、相互に押し嵌め、あるいは“弾発係合”することで、最終的な外科用超音波アセンブリを形成する。例えば、外科用超音波システムが超音波トランスデューサーシースと、使い捨て性を有する超音波トランスデューサーとを含む実施例では、超音波トランスデューサーは超音波トランスデューサーシース内に押し嵌めされるようになっている。同様に、外科用超音波システムが、超音波トランスデューサー伝導カプラーを収納する管状シースを含む実施例では超音波トランスデューサー伝導カプラーは管状シース内に押し嵌めされるようになっている。   In the present invention, the disposable component is not precisely cut. These disposable components are, instead, pressed together or “ballistically engaged” to form the final surgical ultrasound assembly. For example, in embodiments where the surgical ultrasound system includes an ultrasound transducer sheath and a disposable ultrasound transducer, the ultrasound transducer is adapted to be press fit within the ultrasound transducer sheath. Yes. Similarly, in embodiments where the surgical ultrasound system includes a tubular sheath containing an ultrasound transducer conducting coupler, the ultrasound transducer conducting coupler is adapted to be press fit within the tubular sheath.

あるいは使い捨て性を有する各構成部品はネジ溝を有し、被連結要素に螺着させ得る。あるいは、外科用超音波システムの各構成部品はバネ機構を介して相互に連結されるようになっている。
各構成部品が使い捨て性を有し、また精密カットされないことから、本発明の外科用超音波システムは精密カットされた構成部品を有する外科用超音波システムと比較してずっと広い許容範囲を収受することが可能である。おおまかに言えば許容誤差範囲は収受され得る。
Or each component which has disposable property has a thread groove, and can be screwed to a to-be-connected element. Alternatively, the components of the surgical ultrasound system are connected to each other via a spring mechanism.
Because each component is disposable and not precision cut, the surgical ultrasound system of the present invention accepts a much wider tolerance compared to a surgical ultrasound system having a precision cut component. It is possible. Roughly speaking, the tolerance range can be received.

図23を参照して説明したような超音波システムは、主に各構成部品の組み立て長さによって決定される共鳴周波数を有する。しかしながら、音響的アセンブリを形成するとみなし得る外科用超音波システム700は大抵の任意の周波数下に振動され得るが、音響的アセンブリがその意図された共鳴周波数下に振動する場合においてのみ、効果的且つ有益な振動を発生する。この場合、最大の振動運動は超音波発生器から入力される電力が比較的小さい状態下に振動要素の先端部位置において生じる。   The ultrasonic system as described with reference to FIG. 23 has a resonance frequency mainly determined by the assembly length of each component. However, the surgical ultrasound system 700, which can be considered to form an acoustic assembly, can be vibrated under most any frequency, but is effective and only when the acoustic assembly vibrates under its intended resonant frequency. Produces beneficial vibrations. In this case, the maximum vibration movement occurs at the position of the tip of the vibration element under a state where the electric power input from the ultrasonic generator is relatively small.

本発明では、超音波システムの共鳴周波数は、使い捨て性を有する構成部品の長さを、所望の共鳴周波数が発生するまで変化させることにより調整され得る。図24には、1つ以上の使い捨て性を有する構成部品の長さを変化させることにより共鳴周波数を調整することのできる外科用超音波システムが例示される。   In the present invention, the resonant frequency of the ultrasound system can be adjusted by changing the length of the disposable component until the desired resonant frequency is generated. FIG. 24 illustrates a surgical ultrasound system that can adjust the resonant frequency by changing the length of one or more disposable components.

コストを低く維持するために、各構成部品を精密カットすることにより生じる特定の特徴(例えば、所望される特定の振動周波数)は組み込まれない。そうではなく、使い捨て性を有する構成部品のために好適な、一定断面器を有する材料が選択され、次いで、超音波システムのための所望の共鳴周波数が達成されるまで、超音波システムが調整される。   In order to keep costs low, certain features (eg, specific vibration frequencies desired) that result from precision cutting of each component are not incorporated. Rather, a material with a constant cross-section is selected that is suitable for a component having disposable properties, and then the ultrasound system is adjusted until the desired resonant frequency for the ultrasound system is achieved. The

本発明の外科用超音波システムには、超音波振動の大きさを制御するための制御ユニットが含まれ得る。制御ユニットは手動制御自在、即ち、手動制御ユニットであることが好ましい。制御ユニットは、超音波振動の周波数及びあるいは持続時間をも制御し得るものとされる。図25には、超音波振動の持続時間及びあるいは周波数及びあるいは大きさを制御するための制御ユニットを有する外科用超音波システムが略示される。図25に示すように、制御ユニットは超音波トランスデューサーに結合される。1実施例では制御ユニットもまた使い捨て性を有するものとされる。
要約すると、本発明は、各々を押し嵌めすることにより組み立てることの可能な、1つ以上の使い捨て性及び交換自在の構成部品を含む安価な外科用超音波システムを特徴とするものである。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
The surgical ultrasound system of the present invention may include a control unit for controlling the magnitude of ultrasound vibration. The control unit is preferably manually controllable, i.e. a manual control unit. The control unit can also control the frequency and / or duration of the ultrasonic vibration. FIG. 25 schematically illustrates a surgical ultrasound system having a control unit for controlling the duration and / or frequency and / or magnitude of ultrasound vibration. As shown in FIG. 25, the control unit is coupled to an ultrasonic transducer. In one embodiment, the control unit is also disposable.
In summary, the present invention features an inexpensive surgical ultrasound system that includes one or more disposable and replaceable components that can be assembled by press-fitting each.
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, it should be understood that various modifications can be made within the present invention.

本発明に従う構成を有する外科用超音波システムの全体概略図である。1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system having a configuration according to the present invention. 超音波出力が組織に実質的に一様に送達されるように幾何学的形態を最適化した超音波振動ブレード部材に生じる、速度分布及び結合力の曲線的な且つ非類似的な分布を示す概略図である。Shows a curvilinear and dissimilar distribution of velocity distribution and binding force that occurs in an ultrasonically oscillating blade member whose geometry has been optimized so that the ultrasonic power is delivered to the tissue substantially uniformly. FIG. A〜Dは超音波ブレード部材と受け用のクランプ部材とが、曲線形態により特徴付けられる作用面を有する、外科用超音波アセンブリの1実施例の概略図である。1A-D are schematic views of one embodiment of a surgical ultrasound assembly in which an ultrasound blade member and a receiving clamp member have a working surface characterized by a curved configuration. A〜Cは固定式の超音波ブレード部材が実質的に凸形状の作用面を有する外科用超音波アセンブリの概略図である。FIGS. 1A to 1C are schematic views of a surgical ultrasound assembly in which a stationary ultrasound blade member has a substantially convex working surface. A〜Cは可動の超音波ブレード部材が実質的に凸形状の作用面を有する外科用超音波アセンブリの概略図である。FIGS. 1A to 1C are schematic views of a surgical ultrasound assembly in which a movable ultrasound blade member has a substantially convex working surface. A〜Dは可動の超音波ブレード部材と可動のクランプ部材との対向する各横方向表面が、この各横方向表面の相対動作に応じてある角度を成して干渉する、外科用超音波システムのためのハサミ様の超音波ブレード−クランプアセンブリの例示図である。A~D Each lateral surface opposite to the blade member and the movable clamp member of the movable interferes at an angle that is in accordance with the relative movement of the respective lateral surface, ultrasonic surgical system FIG. 3 is an exemplary view of a scissors-like ultrasonic blade-clamp assembly for; 超音波ブレード部材とクランプ部材とが鋸歯状の形態を有する外科用超音波システムの例示図である。1 is an exemplary view of a surgical ultrasonic system in which an ultrasonic blade member and a clamp member have a sawtooth shape. FIG. 鋸歯状形態を有する超音波ブレード部材とクランプ部材との各作用面における幾何学的変化を表す正弦関数の概略図である。It is the schematic of the sine function showing the geometrical change in each action surface of the ultrasonic blade member which has a sawtooth form, and a clamp member. 超音波ブレード部材が、超音波ブレード部材の長手振動方向と平行のクランプ部材に向けて可動であり、従ってハサミ様の機構を必要としない、本発明の1実施例に従う外科用超音波アセンブリの概略図である。Overview of a surgical ultrasonic assembly according to one embodiment of the present invention, wherein the ultrasonic blade member is movable toward a clamping member parallel to the longitudinal vibration direction of the ultrasonic blade member and thus does not require a scissor-like mechanism. FIG. 本発明に従う外科用超音波システムの全体概略図である。1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to the present invention. A〜Dは超音波プローブ部材が、超音波プローブ部材の長手方向軸線に関して実質的に凸形状の作用面を有し、クランプジョー部材が、クランプジョー部材の長手方向軸線に関して実質的に凹形状の作用面を有して成る、本発明の1実施例に従う外科用超音波システムの全体概略図である。AD, the ultrasonic probe member has a substantially convex working surface with respect to the longitudinal axis of the ultrasonic probe member, and the clamping jaw member is substantially concave with respect to the longitudinal axis of the clamping jaw member. 1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to one embodiment of the present invention having an active surface. FIG. A〜Dは超音波プローブ部材が、超音波プローブ部材の長手方向軸線に関して実質的に凹形状の作用面を有し、クランプジョー部材が、クランプジョー部材の長手方向軸線に関して実質的に凸形状の作用面を有して成る、本発明の1実施例に従う外科用超音波システムの全体概略図である。A to D, the ultrasonic probe member has a substantially concave working surface with respect to the longitudinal axis of the ultrasonic probe member, and the clamp jaw member has a substantially convex shape with respect to the longitudinal axis of the clamp jaw member. 1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to one embodiment of the present invention having an active surface. FIG. 超音波プローブ部材が長手振動方向と平行な方向に可動である、本発明の他の実施例に従う外科用超音波システムの全体概略図である。FIG. 6 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to another embodiment of the present invention, wherein the ultrasound probe member is movable in a direction parallel to the longitudinal vibration direction. 超音波プローブ部材が固定のジョー部材に関して回転移動可能な、本発明の他の実施例に従う外科用超音波システムの全体概略図である。FIG. 6 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to another embodiment of the present invention in which the ultrasound probe member is rotatable with respect to a fixed jaw member. 超音波プローブ部材が、固定のジョー部材における合致するオリフィスを貫通して移動可能である、本発明の他の実施例に従う外科用超音波システムの全体概略図である。FIG. 6 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to another embodiment of the present invention in which an ultrasound probe member is movable through a matching orifice in a fixed jaw member. 本発明に従う外科用超音波システムの全体概略図である。1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to the present invention. Aは引込み状態で示される本発明の1実施例における把持部分の例示図であり、Bは把持装置を伸張させた状態で示す本発明の1実施例における把持部分の例示図であり、Cは超音波ブレードに向けてヒンジ作動して閉鎖され、組織を把持する状態で示す本発明の1実施例における把持装置の例示図である。A is an illustration of a grip portion in one embodiment of the present invention represented by the retracted state, B is an illustration of a grip portion in one embodiment of the present invention to indicate in a state of being stretched a gripping device, C is an illustrative view of a gripping apparatus according to an embodiment of the closed hinged operated toward the ultrasonic blade, the present invention be shown in a state of gripping the tissue. 本発明に従う外科用超音波システムの全体概略図である。1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to the present invention. A及びBは伸張モード及び曲げモードの合成モードを含む振動モードを可能とする形態の振動要素を有する外科用超音波アセンブリの例示図である。A and B are exemplary views of a surgical ultrasound assembly having a vibrating element configured to allow a vibration mode including a combined mode of stretching mode and bending mode. 図19A及び図19Bに示す振動要素の長手方向での、有限要素解析による瞬間的な偏倚プロファイルの例示図である。FIG . 19B is an exemplary view of an instantaneous bias profile by finite element analysis in the longitudinal direction of the vibration element shown in FIGS . 19A and 19B . Aは周期的な変動を特徴とする振動運動を受ける振動要素の、実質的に圧縮変動下における例示図であり、Bは周期的な変動を特徴とする振動運動を受ける振動要素の、非圧縮変動下における例示図であり、Cは周期的な変動を特徴とする振動運動を受ける振動要素の、実質的に伸張変動下における例示図であり、Dは周期的な変動を特徴とする振動運動を受ける振動要素の、再度の非圧縮変動下における例示図であり、Eは周期的な変動を特徴とする振動運動を受ける振動要素の、再度の伸張変動下における例示図である。A is an illustration of an oscillating element subjected to an oscillating motion characterized by periodic fluctuations, substantially under compression fluctuations, and B is an uncompressed, oscillating element subject to an oscillating movement characterized by periodic fluctuations. FIG. 2 is an exemplary diagram under fluctuation, C is an exemplary diagram under a substantially expansion fluctuation of a vibration element that receives vibration motion characterized by periodic fluctuation, and D is a vibration movement characterized by periodic fluctuation. FIG. 5 is an exemplary view of a vibration element subjected to vibration under a second uncompressed variation, and E is an exemplary view of a vibration element subjected to a vibration motion characterized by periodic variation under a second expansion variation. 超音波伝導のために調整された曲線状の先端部を示す、振動要素の他の実施例の例示図である。FIG. 6 is an illustration of another example of a vibrating element showing a curved tip adjusted for ultrasonic conduction. 本発明に従う外科用超音波システムの全体概略図である。1 is an overall schematic view of a surgical ultrasound system according to the present invention. 使い捨て性を有する構成部品の1つ以上の長さを変更することにより共鳴周波数を変化させ得る外科用超音波システムの例示図である。FIG. 6 is an illustration of a surgical ultrasound system that can change the resonant frequency by changing the length of one or more of the disposable components. 超音波振動の持続時間及びあるいは周波数及びあるいは大きさを制御するための手動制御可能な制御ユニットを有する外科用超音波システムの例示図である。1 is an illustration of a surgical ultrasound system having a manually controllable control unit for controlling the duration and / or frequency and / or magnitude of ultrasound vibration. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 超音波ブレード部材
12 ピボット点
20 クランプ部材
22 先端部
102 ハンドピース
104 超音波トランスデューサー
106 超音波伝導カプラー
108 近接端
109 遠方端
110 外科用超音波アセンブリ
112 超音波ブレード部材
114 クランプ部材
116 ピボット点
118 ハサミ様のクランプ作動機構
120 先端部
212 超音波ブレード部材
214 クランプ部材
222、224 作用面
230 超音波システム
232 ハンドピース
234 超音波トランスデューサー
239 シース
238 超音波エネルギー伝導ガイド
240 先端アセンブリ
300 超音波システム
302 ハンドピース
304 超音波トランスデューサー
306 超音波伝導カプラー
308 近接端
309 遠方端
390 シース
310 外科用超音波アセンブリ
312 超音波ブレード部材
313 把持装置
396 ピボット点
397 超音波ブレード縁部
400 外科用超音波システム
404 超音波トランスデューサー
406 超音波伝導カプラー
408 近接端
409 遠方端
420 振動要素
422 超音波ブレード縁部
500、501 外科用超音波システム
506 超音波伝導カプラー
508 近接端
520、521 振動要素
530 長手方向軸線
552、553 作用縁部
600 実線曲線
601 点線曲線
622 先端部
700 外科用超音波システム
702 超音波トランスデューサーシース
704 超音波トランスデューサー
706 超音波伝導カプラー
708 近接端
709 遠方端
710 超音波振動要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic blade member 12 Pivot point 20 Clamp member 22 Tip part 102 Hand piece 104 Ultrasonic transducer 106 Ultrasonic conduction coupler 108 Proximal end 109 Distant end 110 Surgical ultrasonic assembly 112 Ultrasonic blade member 114 Clamp member 116 Pivot point 118 Scissor-like Clamp Acting Mechanism 120 Tip 212 Ultrasonic Blade Member 214 Clamp Member 222, 224 Working Surface 230 Ultrasonic System 232 Handpiece 234 Ultrasonic Transducer 239 Sheath 238 Ultrasonic Energy Conduction Guide 240 Tip Assembly 300 Ultrasonic System 302 handpiece
304 Ultrasonic Transducer 306 Ultrasonic Conducting Coupler 308 Proximal End 309 Far End 390 Sheath 310 Surgical Ultrasound Assembly 312 Ultrasonic Blade Member 313 Grasping Device 396 Pivot Point 397 Ultrasonic Blade Edge 400 Surgical Ultrasound System 404 Ultrasound Transducer 406 Ultrasonic conducting coupler 408 Proximal end 409 Distal end 420 Vibrating element 422 Ultrasonic blade edge 500, 501 Surgical ultrasound system 506 Ultrasonic conducting coupler 508 Proximal end 520, 521 Vibrating element 530 Longitudinal axis 552, 553 Working edge 600 Solid curve 601 Dotted curve 622 Tip 700 Surgical ultrasound system 702 Ultrasonic transducer sheath 704 Ultrasonic transducer 706 Ultrasonic conducting coupler 08 proximal end 709 distal end 710 ultrasonic vibrating element

Claims (7)

外科用の超音波機器であって、
a.超音波振動を発生させるための超音波トランスデューサーと、
b.細長の超音波伝導カプラーにして、近接端及び遠方端を有し、近接端位置で超音波トランスデューサーに連結され、近接端位置で超音波振動を受け、受けた超音波振動を遠方端に伝導する超音波伝導カプラーと、
c.超音波伝導カプラーの遠方端に連結した外科用超音波アセンブリにして、ブレード部材と、クランプ部材とを含み、該ブレード部材とクランプ部材とが、相互に離間する開位置と、相互に係合してその間部分に組織を捕捉する閉位置との間で可動の外科用超音波アセンブリと、
を含み、
ブレード部材及びクランプ部材の少なくとも一方が実質的に曲線状の形態を有し、ブレード部材が、第1正弦波関数で表される実質的に正弦波形態を有する作用面を含み、クランプ部材が、第2正弦波関数で表される実質的に正弦波形態を有する作用面を含む超音波機器。
A surgical ultrasonic instrument,
a. An ultrasonic transducer for generating ultrasonic vibrations;
b. A long and narrow ultrasonic conducting coupler, which has a proximal end and a far end, is connected to an ultrasonic transducer at the near end position, receives ultrasonic vibration at the near end position, and conducts the received ultrasonic vibration to the far end An ultrasonic conducting coupler that
c. A surgical ultrasonic assembly coupled to a distal end of an ultrasonic conducting coupler includes a blade member and a clamp member, the blade member and the clamp member engaging each other with an open position spaced apart from each other. A surgical ultrasound assembly movable between a closed position to capture tissue in a portion therebetween,
Including
At least one blade member and the clamp member have a substantially curved form, includes a working surface having a substantially sinusoidal form blade member is represented by a first sinusoidal function, the clamp member, An ultrasonic instrument comprising a working surface having a substantially sine wave form represented by a second sine wave function .
超音波伝導カプラーから超音波振動を受けるためにブレード部材が該超音波伝導カプラーに音響的に連結され、該連結により、ブレード部材と接触する組織への、受けた超音波振動の送達を可能とする請求項1の超音波機器。  A blade member is acoustically coupled to the ultrasonic conducting coupler to receive ultrasonic vibrations from the ultrasonic conducting coupler, which enables delivery of the received ultrasonic vibrations to tissue in contact with the blade member. The ultrasonic device according to claim 1. ブレード部材が超音波伝導カプラーに剛着され、クランプ部材が超音波伝導カプラーに可動状態で取り付けられ且つブレード部材と相互に離間する開位置から、ブレード部材と相互に係合してその間部分に組織を捕捉する閉位置に向けて可動である請求項1の超音波機器。  The blade member is rigidly attached to the ultrasonic conduction coupler, and the clamp member is movably attached to the ultrasonic conduction coupler and is engaged with the blade member from an open position where the blade member is separated from the blade member, and a tissue is formed between the blade member. The ultrasonic device according to claim 1, wherein the ultrasonic device is movable toward a closed position for capturing an object. クランプ部材が超音波伝導カプラーに剛着され、ブレード部材が超音波伝導カプラーに可動状態で取り付けられ且つクランプ部材と相互に離間する開位置から、クランプ部材と相互に係合してその間部分に組織を捕捉する閉位置に向けて可動である請求項1の超音波機器。  The clamp member is rigidly attached to the ultrasonic conduction coupler, and the blade member is movably attached to the ultrasonic conduction coupler and is engaged with the clamp member from an open position where the blade member is movably attached to the ultrasonic conduction coupler. The ultrasonic device according to claim 1, wherein the ultrasonic device is movable toward a closed position where the sound is captured. ブレード部材が、第1曲率を有する作用面を有し、クランプ部材が第2曲率を有する作用面を有する請求項1の超音波機器。  The ultrasonic device according to claim 1, wherein the blade member has a working surface having a first curvature, and the clamp member has a working surface having a second curvature. 第1曲率及び第2曲率が実質的に相違する請求項5の超音波機器。  The ultrasonic device according to claim 5, wherein the first curvature and the second curvature are substantially different. ブレード部材及びクランプ部材の相対する各横方向面が、ブレード部材とクランプ部材との相対運動に応じてある角度を成して相互に干渉るようになっている請求項1の超音波機器。Blade member and opposite each lateral surface of the clamping member, the blade member and the ultrasonic instrument of claim 1, an angle that is in accordance with the relative movement of the clamp member has become so that to interfere with each other.
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