JP4864371B2

JP4864371B2 - 電気的に作動する回動関節運動機構を含む外科器具

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Publication number: JP4864371B2
Application number: JP2005216972A
Authority: JP
Inventors: フレドリック・イー・シェルトン・ザ・フォース
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-27
Also published as: EP1621137A3; CA2514214A1; EP1621137B1; ATE415873T1; AU2005203217B2; BRPI0503035A; CA2514214C; RU2005123978A; KR20060092848A; DE602005011368D1; JP2006034976A; US20060025812A1; AU2005203217A1; MXPA05008044A; RU2005123980A; EP1621137A2

Description

本願は、２００４年７月２８日出願のシェルトン４世（Shelton IV）による米国仮特許出願第６０／５９１，６９４号（名称「電気的に作動する関節機構を含む外科器具（SURGICAL INSTRUMENT INCORPORATING AN ELECTRICALLY ACTUATED ARTICULATION MECHANISM）」）の恩典を請求するものである。

本発明は、外科部位にエンドエフェクタ（例えば、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラ、クリップアプライヤー、アクセス装置、薬物／遺伝子治療送達装置、並びに超音波、無線周波、及びレーザーなどを用いるエネルギー装置）を内視鏡的に挿入するのに適した外科器具に関し、詳細には関節運動シャフトを備えたこのような器具に関する。

内視鏡外科器具は、切開部が小さく術後の回復が早く合併症のリスクが低いため、従来の開放外科手術よりも好まれる傾向にある。従って、トロカールのカニューレを介して所望の外科部位に先端部のエンドエフェクタを正確に配置するのに適した一定の内視鏡器具が進歩した。このような先端部のエンドエフェクタは、様々な方法（例えば、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラ、クリップアプライヤー、アクセス装置、薬物／遺伝子治療送達装置、及び超音波、無線周波、及びレーザーなどを用いるエネルギー装置）で組織にアクセスして診断したり治療効果を得ることができる。

エンドエフェクタの位置合わせはトロカールによって一定範囲に制限される。一般に、このような内視鏡外科器具は、医師が操作するハンドル部分とエンドエフェクタとの間に長いシャフトを有する。この長いシャフトにより、所望の深さに挿入して、その長軸を中心にエンドエフェクタを回動させ、ある程度の位置合わせが可能である。トロカールを慎重に配置して把持具を用いれば、例えば別のトロカールを介した位置合わせで十分な場合が多い。特許文献１に開示されているような外科用ステープル止め／切断器具が、挿入と回動によりエンドエフェクタを正確に配置できる内視鏡外科器具の一例である。

言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とする、２００３年５月２０日出願のシェルトン（Shelton）らによる最近の米国特許出願第１０／４４３，６１７号（名称「Ｅビーム発射機構を含む外科用ステープラ器具（SURGICAL STAPLING INSTRUMENT INCORPORATING AN E-BEAM FIRING MECHANISM）」）に、組織の切断及びステープル止め用の改良された「Ｅビーム」発射バーが開示されている。この器具に特有の利点は、たとえクランプした組織の量がステープル形成に最適な組織の量と多少異なっていたとしても、エンドエフェクタ、つまりステープル止め組立体のジョーとジョーの間の空間を確実に維持できることである。更に、Ｅビーム発射バーが、複数の有利なロックアウトを含むことができるようにエンドエフェクタ及びステープルカートリッジに係合する。

操作方法によるが、内視鏡外科器具のエンドエフェクタの位置合わせを更に調節できるようにするのが望ましいであろう。特に、器具のシャフトの長軸の横断方向に対してエンドエフェクタを向き合わせできるのが望ましい場合が多い。器具のシャフトに対するエンドエフェクタの横断方向の移動は、従来より「関節運動」と呼ばれている。この関節運動は通常、ステープル止め組立体のすぐ基端側のシャフト延長部に設けられたピボット（または関節運動）接合部によって達成される。これにより、外科医が、より良くステープルラインを外科的に配置するため及び容易な組織の操作及び向き合わせのために、ステープル止め組立体を遠隔的に左右何れかの方向に関節運動させることができる。この関節運動位置合わせにより、外科医は、例えば臓器の後側などの位置の組織に容易に係合させることができる。加えて、関節運動位置合わせにより、内視鏡を器具のシャフトに妨害されずにエンドエフェクタの後側に有利に配置することができる。

外科用ステープル止め／切断器具の関節運動の方法は、関節運動の制御と組織をクランプするためのエンドエフェクタの開閉及びエンドエフェクタの動作（すなわち、ステープル止めと切断）の全てを内視鏡器具の小さな直径の制限の中で行わなければならないため複雑である。一般に、３つの制御運動全てが、長手方向の運動としてシャフトを介して伝達される。例えば、特許文献２に、アコーディオンのような関節運動機構（フレックスネック）が開示されている。この関節運動機構は、実施シャフトを介して、２つの連結ロッドの一方を選択的に引き戻して関節運動させることができる。各連結ロッドは、シャフトの中心線に対して両側にそれぞれずれている。この連結ロッドは、ラチェット式に一連の個々の位置に移動できる。

特許文献３に、関節運動機構の長手方向の制御の別の例が開示されている。この機構は、カム動作ピボットからずれた関節運動リンクを含み、この関節運動リンクを長手方向に押したり引いたりして所望の側に関節運動を行うことができる。同様に、特許文献４に、関節運動のためにシャフトを通過する同様のロッドが開示されている。

言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とする、同時係属中の自己のフレデリックＥ．シェルトン４世（Frederick E. Shelton IV）らによる米国特許出願第１０／６１５，９７３号（名称「長軸を中心とした回動を利用する関節運動機構を含む外科器具（SURGICAL INSTRUMENT INCORPORATING AN ARCTICULATION MECHANISM HAVING ROTATION ABOUT THE LONGITUDINAL AXIS）」）では、長手方向の運動の代わりに回動運動を利用して関節運動を伝達する。

このような機械的に伝達される関節運動により内視鏡外科用ステープル止め／切断器具の関節運動が可能となったが、市販するには様々な問題や障害がある。デザインの問題として、複数の運動（例えば、閉止、発射、関節運動、及び回動など）のために十分な強度を維持しながら、外科用開口の大きさを小さくするためにシャフトの直径を可能な限り小さくしなければならないことがある。
米国特許第５，４６５，８９５号明細書米国特許第５，６７３，８４０号明細書米国特許第５，８６５，３６１号明細書米国特許第５，７９７，５３７号明細書

従って、関節運動外科器具のシャフト内を通る機械的機構が少なくて済む関節運動機構を含む関節運動外科器具が強く要望されている。

本発明は、従来技術の上記した欠点または他の欠点を解消するために、ハンドルとエンドエフェクタとの間に取り付けられた関節運動するシャフトを備えた外科器具を提供する。シャフトの関節運動接合部に配置された電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータが、シャフト内を伝達される電気信号に応答して関節運動を行う。シャフトの先端部分が、回動関節運動接合部を形成するシャフトの基端部分にピンで止められている。ＥＡＰアクチュエータが、関節運動のために先端フレーム部分と基端フレーム部分との間に連結されている。従って、遠隔的に制御可能な作動機能を維持したまま、有利な小径のシャフトを達成することができる。

本発明の一態様では、外科器具は、エンドエフェクタと細長いシャフトの先端部との間に取り付けられた関節運動接合部を含む。電気アクチュエータが配置され、細長いシャフトの基端側に取り付けられたハンドルで遠隔的に生成された電気信号に応答して関節運動接合部を作動させることができる。

本発明の別の態様では、外科器具は、フレーム組立体、及び取り囲んで長手方向にスライド可能に受容された閉止スリーブ組立体を有する細長いシャフトを含む。ステープル止め組立体が、細長い溝、その細長い溝に係合したステープルカートリッジ、及びステープルカートリッジにステープル形成面を提供する細長い溝に回動可能に取り付けられたアンビルを含む。関節運動接合部はフレーム組立体に形成されている。具体的には、先端フレーム部分が細長い溝に取り付けられ、基端フレーム部分が、その先端フレーム部分に回動可能にピンで止められている。細長いシャフトの基端部に取り付けられたハンドルが、電気信号を細長いシャフトを介して関節運動接合部に連結された電気活性ポリマーアクチュエータに選択的に送り、その関節運動接合部がその電気信号に応答してステープル止め組立体を関節運動させる。従って、外科用ステープル止め／切断器具は、所望の角度から組織に到達することができる。

本発明のこれら及び他の目的及び利点は、添付の図面及び以下の説明から明らかになるであろう。

関節運動外科器具のシャフト内を通す機械的機構が少なくて済む関節運動機構を備えた関節運動外科器具が提供される。

本明細書に含まれる本明細書の一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を例示するものであり、これを参照しながら本発明の概要及び実施形態の詳細な説明を読めば、本発明をより良く理解できるであろう。

関節運動シャフトの概観
図１に、細長いシャフト１６によってハンドル１４から離間したステープル止め組立体１２のエンドエフェクタを先端部に有する外科用切断／ステープル止め器具１０として外科器具が示されている。ステープル止め組立体１２は、交換可能なステープルカートリッジ２０を受容するためのステープル溝１８を有する。ステープル止め及び切断のためにステープルカートリッジ２０に対して組織をクランプするアンビル２２が、ステープル溝１８に回動可能に取り付けられている。ステープル止め組立体１２が閉じると、その断面積及び細長いシャフト１６が、トロカール（不図示）のカニューレなどを介して小さな切開部から挿入するのに適した大きさとなる。

ステープル止め組立体１２の正確な配置及び方向合わせは、ハンドル１４での調節によって容易に行うことができる。具体的には、回動ノブ３０により、シャフト１６をその長軸を中心に回動させてステープル止め組立体１２を回動させる。弧状にステープル組立体１２を回動させることができるシャフト１６の関節運動接合部３２で更なる位置合わせが可能である。具体的には、ステープル止め組立体１２がシャフト１６の長軸から弧状に曲がり、これにより臓器の後側に配置したり、ステープル止め組立体１２の後側に内視鏡（不図示）などの他の器具を配置することができる。このような関節運動は、ハンドル１４の関節運動制御スイッチ３４によって有利に行うことができる。この関節運動制御スイッチ３４は、電気信号を関節運動接合部３２からＥＡＰアクチュエータ３６に送る。ＥＡＰアクチュエータ３６には、ハンドル１４内の電源３８及び電気活性ポリマー（ＥＡＰ）制御装置によってエネルギーが供給される。

組織がステープル止め組立体１２の中に配置されたら、外科医は、ピストルグリップ４２に向かって閉止トリガー４０を基端側に引いてアンビル２２を閉じることができる。このようにして組織をクランプしたら、外科医は、先端側の発射トリガー４４を握って、これを基端側に引いてステープル止め組立体１２を作動させることができる。ある適用例では、この動作が１回の発射ストロークで行われ、別の適用例では、この動作が複数の発射ストロークで行われる。発射動作は、少なくとも２列のステープルをステープル止めすると同時にその間の組織を切断する。

発射構成要素の引き戻しは、全距離を移動した後に自動的に開始することができる。別法では、引き戻しレバー４６を後ろ側に引いて引き戻しを行うことができる。発射構成要素が引き戻されたら、外科医が、閉止解除ボタン４８を押しながら、閉止トリガー４０をピストルグリップ４２に向かって後ろ側に少し引き、次いで閉止トリガー４０を解放し、切断された組織の２つのステープル止めされた端部をステープル止め組立体１２から解放して、ステープル止め組立体１２のクランプを解除して開くことができる。

外科器具１０の長手方向の軸が、ハンドル１４の上部に垂直方向に整合したステープル止め組立体１２のアンビル２２に平行に位置し、トリガー４０及び４４がハンドル１４の底部に垂直方向に整合すると表現できるように、図面に対して垂直方向及び水平方向などの空間を示す用語を用いることを理解されたい。しかしながら、実際には、外科器具１０は、様々な角度に配置することができ、このような空間を示す用語が外科器具１０に対して用いられる。更に、ハンドル１４の後側にいる外科医が自分から離れた先端側にエンドエフェクタ１２を配置するなどのように外科医の遠近を説明するために「基端側」を用いる。

ハンドル
図１に示されているステープル止め組立体１２では、２つの異なった運動をシャフト１６を介してシャフトフレーム（図１には示されていないが図７に詳細に示されている）に長手方向伝達し、組織をクランプし、ステープル止めし、組織を切断することができる。このシャフトフレーム組立体は、基端側がハンドル１４に取り付けられ、回動ノブ３０と共に回動できるよう結合されている。図１の外科用ステープル止め／切断器具１０に用いられるマルチストロークハンドル１４の例が、ジェフリーＳ．スウェイズ（Jeffrey S. Swayze）及びフレデリックＥ．シェルトン４世（Frederick E. Shelton IV）による同時係属中の自己の米国特許出願第１０／６７４，０２６号（名称「マルチストローク発射位置表示器及び引き戻し機構を含む外科用ステープル止め器具（SURGICAL STAPLING INSTRUMENT INCORPORATING A MULTISTROKE FIRING POSITION INDICATOR AND RETRACTION MECHANISM）」、及びケビン・ドール（Kevin Doll）、ジェフリーＳ．スウェイズ（Jeffrey S. Swayze）、フレデリックＥ．シェルトン４世（Frederick E. Shelton IV）、及びダグラスＢ．ホフマン（Douglas B. Hoffman）による２００５年２月７日出願の米国特許出願第１１／０５２，６３２号（名称「発射運動の引き戻しが自動で終了するマルチストローク発射機構を含む外科用ステープル止め器具（SURGICAL STAPLING INSTRUMENT INCORPORATING A MULTI-STROKE FIRING MECHANISM WITH AUTOMATIC END OF FIRING TRAVEL RETRACTION）」に開示されている。これらの特許文献には、様々な別の特徴や形態が示されており、言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とする。

マルチストロークハンドル１４は長い距離に亘って発射の力が大きく、本発明に従った適用例に有用であるが、このような適用例は、言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とするフレデリックＥ．シェルトン４世（Frederick E. Shelton IV）、マイケルＥ．セッツァー（Michael E. Setser）、及びブライアンＪ．ヘムメルガン（Brian J. Hemmelgarn）による同時係属中の自己の米国特許出願第１０／４４１，６３２号（名称「閉止システム及と発射システムを別々に有する外科用ステープル止め器具（SURGICAL STAPLING INSTRUMENT HAVING SEPARATE DISTINCT CLOSING AND FIRING SYSTEMS）」に開示されているような発射シングルストロークを含むこともできる。

電気活性ポリマー
電気活性ポリマー（ＥＡＰｓ）は、電圧が加えられると形状が変化する導電物質がドープされた一連のポリマーである。要するに、この導電ポリマーを、一定の形態のイオン流体またはゲル及び電極と組み合わせることができる。電圧を加えると、この流体／ゲルからのイオンが導電ポリマーに対して流入または流出し、このイオンの流れによりポリマーの形状が変化する。加える電圧は、使用するポリマー及びイオン流体によって１Ｖ〜４ｋＶの範囲である。電圧が加えられると、ある種のＥＡＰｓは収縮し、別のＥＡＰｓは膨張する。ＥＡＰｓをばねや可撓性プレートなどの機械手段に組み合わせて、電圧を加えた際のこれらの効果を変更することができる。

電気活性ポリマーには、２つの基本タイプがあり、それぞれのタイプに複数の構造がある。この２つのタイプは、ファイバーバンドル型とラミネート型である。ファイバーバンドルは、約３０μｍ〜５０μｍのファイバーからなる。これらのファイバーは、織物と全く同様にバンドルに織ることができ、このためＥＡＰヤーンと呼ばれることが多い。このタイプのＥＡＰは電圧が加えられると収縮する。電極は通常、中心のワイヤコア及び導電性の外側シースであり、この外側シースは、ファイバーバンドルを取り囲むイオン流体を受容することができる。市販されているファイバーＥＡＰ材料は、言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とする米国特許出願第６，６６７，８２５号に開示されており、サンタフェ・サイエンス・アンド・テクノロジー（Santa Fe Science and Technology）によって製造され、ＰＡＮＩＯＮ（商標）ファイバーとして販売されている。

他方のタイプのラミネート構造は、一層のＥＡＰポリマーと、一層のイオンゲルと、このラミネートの何れかの側に取り付けられる２つの可撓性プレートからなる。電圧が加えられると、正方形のラミネートプレートが一方向に膨張し、その方向と垂直の方向に収縮する。市販のラミネート（プレート）ＥＡＰ材料は、例えば、ＳＲＩラボラトリーズ（SRI Laboratories）の別会社であるアーティフィシャル・マッスル社（Artificial Muscle Inc）が製造している。プレートＥＡＰ材料はまた、日本のＥＡＭＥＸが販売しており、薄膜ＥＡＰと呼ばれている。

ＥＡＰｓはエネルギーが加えられると、単に一方向に膨張し、その逆方向に収縮するだけで、容積は変化しないことを理解されたい。ラミネート型は、一側が補強構造に用いられ、他側がピストンのように用いられる基本形態に形成することができる。ラミネート型は可撓性プレートの何れかの側に接着することもできる。可撓性プレートＥＡＰの一側にエネルギーが加えられると、この一側が膨張してプレートが反対方向に曲がる。これにより、エネルギーを加えられる側を選択してプレートを所望の方向に曲げることができる。

ＥＡＰアクチュエータは通常、互いに協働する複数の層、またはファイバーバンドルからなる。ＥＡＰの機械的構造により、ＥＡＰアクチュエータ及びその運動性が決まる。ＥＡＰは、１つの中心電極を覆う細長いストランドに形成することができる。可撓性外側スリーブが、アクチュエータ用の別の電極を形成し、装置の動作に必要なイオン流体を含むことができる。この構造では、電極に電界が加えられると、ＥＡＰのストランドが収縮する。このようなＥＡＰアクチュエータの構造はファイバーＥＡＰアクチュエータと呼ばれる。同様に、ラミネート構造は、単に積層したり、また可撓性プレートの一側の複数の層に配置して性能を上げることができる。一般的なファイバー構造は、有効伸び率が２％〜４％であり、一般的なラミネート構造は、相当高い電圧の使用により２０％〜３０％の伸び率を有する。

図２に、ラミネートＥＡＰ複合材１００は、プレート陽極層１０２、この陽極層１０２に取り付けられたＥＡＰ層１０４、このＥＡＰ層１０４に取り付けられたイオンセル層１０６、及びこのイオンセル層１０６に取り付けられたプレート陰極層１０８からなると示されている。図３に示されているように、５つのラミネートＥＡＰ複合材１００が、間の接着層１１０によって積層構造に接着され、ＥＡＰプレートアクチュエータ１２０が形成されている。所望の方向に選択的に曲げることができる対向したＥＡＰアクチュエータ１２０を形成できることを理解されたい。

図４‐図５に示されているように、収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ１４０が、細長い円柱キャビティ１４６を経て絶縁ポリマー基端エンドキャップ１４４を通る長手方向のプラチナ陰極ワイヤ１４２を含む。円柱キャビティ１４６は、陽極として機能するように導電物質がドープされたプラスチック円柱壁１４８内に形成されている。プラチナ陰極ワイヤ１４２の先端部は、絶縁ポリマー先端キャップ１５０内に埋め込まれている。複数の収縮ポリマーファイバー１５２が、陰極ワイヤ１４２を囲むように平行に配置され、これらの端部がそれぞれのエンドキャップ１４４及び１５０内に埋め込まれている。プラスチック円柱壁１４８の両端は、収縮ポリマーファイバー１５２と陰極ワイヤ１４２の間の空間を満たすイオン流体またはゲル１５４を密閉して円柱キャビティ１４６を取り囲むようにそれぞれのエンドキャップ１４４及び１５０に取り付けられている。プラスチック円柱壁（陽極）１４８及び陰極ワイヤ１４２に電圧が加えられると、イオン流体が収縮ポリマーファイバー１５２内に進入し、これによりそれらの外径が膨張すると共に長さが収縮し、エンドキャップ１４４と１５０が互いに近づく。

ＥＡＰ作動関節運動接合部
図６‐図１３に示されているように、外科用切断／ステープル止め器具２００が、細長いシャフト２０４に形成されたＥＡＰ作動関節運動接合部２０２をエンドエフェクタの基端側に有する。このエンドエフェクタは、細長いシャフト２０４によって長手方向に伝達される別々の閉止運動及び発射運動に有利に応答する外科用ステープル止め／切断組立体１２として例示されている。ＥＡＰ作動関節運動接合部２０２は、ステープル止め組立体１２に関節運動に所望の臨床的柔軟性を有利に付与する。

図６‐図１３に例示されている形態では、ＥＡＰ作動関節運動接合部２０２、具体的には可撓性の閉止／回動フレーム関節運動接合部２１０が、図６に示されているように、可撓性閉止チューブ２１８によって連結された先端閉止リング２１６と基端閉止チューブ２１４を有する可撓性閉止スリーブ組立体２１２を含む。可撓性閉止チューブ２１８に形成された長手方向に列を成す左右の垂直スリット２２０及び２２２により、曲げる程度にかかわらず上部の長手方向のバンド２２４の長手方向の閉止運動の伝達を妨げずに、左右に曲がって関節運動することができる。この長手方向の運動を上部の長手方向のバンド２２４と協働するように、この長手方向のバンド２２４と対向して可撓性閉止チューブ２１８（不図示）の底部に沿って同一の長手方向の底部バンドが設けられていることを理解されたい。具体的には、先端閉止リング２１６の上部が、アンビル２２のアンビル閉止構造２２８に係合する馬蹄開口２２６を含む。図７に示されているように、アンビル２２は、その基端部に横方向に延出した回動ピン２３０を含む。この回動ピン２３０は、細長い溝１８の基端部近傍に形成された回動開口２３２（図７及び図８）に回動可能に係合する。従って、これよりもやや先端側のアンビル閉止構造２２８により、可撓性閉止スリーブ組立体２１２が先端側に移動するとアンビルが閉止し、基端側に移動するとアンビルが開く。可撓性閉止チューブ２１８は、長手方向に列を成す左右の垂直スリット２２０及び２２２の長さに沿って曲がることができるため、関節運動する可撓性の閉止／回動フレーム関節接合部２１０のシングルピボットフレーム組立体２３４を覆って受容することができる。

特に図７‐図９を参照すると、シングルピボットフレーム組立体２３４は、先端側に延出した上部及び下部回動タブ２３８及び２４０を備えた基端フレームグランド２３６を含む。上部及び下部回動タブ２３８及び２４０はそれぞれ、上部及び下部回動ピンホール２４２及び２４４を有する。上部及び下部回動タング２４６及び２４８がそれぞれ、先端フレームグランド２５０から基端側に延出した上部及び下部回動ピンホール２５２及び２５４を有し、基端フレームグランド２３６に回動可能に係合する。具体的には、垂直方向に整合した上部回動ピンホール２４２及び２５２と下部回動ピンホール２４４及び２５４がそれぞれ、上部及び下部フレーム回動ピン２５６及び２５８（図１０）によって係合する。

図８に示されているように、細長いシャフト１６及びステープル止め組立体１２によって形成された外科器具２００の実施部分２６０が、基端フレームグランド２１８、可撓性閉止／回動フレーム関節運動接合部２１０、及び先端フレームグランド２５０の発射スロット２７２内を長手方向に移動してステープル止め組立体１２内に至る発射バー２７０を含む。先端フレームグランド２５０の上部に形成された先端及び基端矩形開口２７４及び２７６がそれらの間に、クリップばね２８２の上部アーム２８０を受容するクリップバー２７８を画定している。クリップばね２８２の下部先端側に延びたアーム２８４により、発射運動の際に空または欠落したカートリッジロックアウト部分に対応して発射バー２７０の上部に沿って隆起した部分２８６が確実に押し下げらされる。

特に図８を参照すると、発射バー２７０の先端側に延出した端部が、ステープルカートリッジ２０からアンビル２２を離間させ、組織を切断し、そしてステープルカートリッジ２０を作動させるためのＥビーム２８８に取り付けられている。このステープルカートリッジ２０は、上方に開口したステープル開口２９４内のステープルドライバ２９２に位置する複数のステープルを保持する成形カートリッジ本体２９０を含む。ウェッジスレッド２９６が、交換可能なステープルカートリッジ２０の様々な構成要素を保持するカートリッジトレイ２９８の上をスライドする時にＥビーム２８８によって先端側に移動する。ウェッジスレッド２９６は、ステープルドライバ２９２を上方にカム動作させてステープルを押し出し、これによりステープルがアンビル２２に接触して変形する。この時、Ｅビーム２８８の切断面３００がクランプされた組織を切断する。発射動作の際にＥビーム２８８の上部ピン３０２がアンビル２２に係合し、中間ピン３０４及び下部脚３０６により、細長い溝１８に形成された長手方向のスロット３０８の上面及び下面がそれぞれ、カートリッジトレイ２９８の対応する長手方向の開口３１０及びカートリッジ本体２９０の後部が開口した垂直スロット３１２に係合することを理解されたい。次いで、発射バー２７０が基端側に引き戻され、これによりＥビーム２８８も引き戻され、アンビル２２が開いて２つのステープルで止められた切断組織部分（不図示）が解放される。

ステープル止め組立体１２は、言及することを以ってその開示内容の全てを本明細書の一部とする２００４年９月３０日出願のフレデリックＥ．シェルトン４世（Frederick E. Shelton IV）らによる同時係属中の自己の米国特許出願第１０／９５５，０４２号（名称「ツーピースのＥビーム発射機構を含む関節運動外科用ステープル止め器具（ARTICULATING SURGICAL STAPLING INSTRUMENT INCORPORATING A TWO-PIECE E-BEAM FIRING MECHANISM）」）に詳細に開示されている。

特に図９‐図１３を参照すると、ＥＡＰアクチュエータシステム４００が、ハンドル１４から受け取る電気的な関節運動信号（不図示）に応答してシングルピボットフレーム組立体２３４を有利に作動させる。図７‐図１３に例示されている形態では、左右の上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ４０２及び４０４が、上部回動タブ２３８に取り付けられた先端側に延出した上部モーメントアーム４０６の両側に水平に取り付けられている。左右の上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ４０２及び４０４の外側端部が、先端フレームグランド２５０の内径４１０の左右上部の横取付け点４０６及び４０８に取り付けられている。同様に、左右の下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ４１２及び４１４が、下部回動タブ２４０に取り付けられた先端側に延出した下部モーメントアーム４１６の両側に水平方向に取り付けられている。左右の下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ４１２及び４１４の外側端部が、先端フレームグランド２５０の内径４１０の左右下部の横取付け点４１８及び４２０にそれぞれ取り付けられている。取付け点４０６、４０８、４１８、及び４２０は、図示されているように、図１２の先端フレームグランド２５０を貫通している。左取付け点４０６及び４１８は、図９の先端フレームグランド２５０の外部に示されている。図１３の様に、一対のＥＡＰアクチュエータが作動すると、上下の右ＥＡＰファイバーアクチュエータ４０４及び４１４が収縮し、上下のモーメントアーム４０６及び４１６が先端フレームグランド２５０の右側に近づき、これにより上下のＥＡＰファイバーアクチュエータ４０２及び４１２が伸長し、長手方向に列を成した左側の垂直スリット２２０がつぶれ、長手方向に列を成した右側の垂直スリット２２２が拡張する。

図１４‐図１８に示されているように、外科用切断／ステープル止め器具５００が、ダブルピボット閉止スリーブ組立体５０４（図１４及び図１５）及びシングルピボットフレーム組立体５０６（図１５‐図１８）を含む代替のＥＡＰ作動関節運動接合部５０２を含む。図１４では、ステープル止め組立体１２は、アンビル２２が開いて交換可能なステープルカートリッジ２０が取り除かれた状態で示されている。従って、ダブルピボット閉止スリーブ組立体５０４は基端位置にあり、先端回動軸がフレーム組立体５０６の回動軸に整合している。閉止スリーブ組立体５０４が先端側に移動してアンビル２２を閉じると、関節運動したフレーム組立体５０６に対して移動するように閉止スリーブ組立体５０４の基端回動軸も回動することを理解されたい。

特に図１５に示されているように、ダブルピボット閉止スリーブ組立体５０４は、先端側に延出した上下のタング５１４及び５１６を有する基端閉止リング５１２に先端部がキー結合する基端閉止チューブ５１０を含む。先端閉止チューブ５１８は、アンビル２２のアンビル閉止構造２２８に係合する馬蹄開口５２０を含む。先端閉止チューブ５１８の基端部は、基端側に延出した上下のタング５２４及び５２６を有する先端閉止リング５２２にピンで止められる。上部ダブルピボットリンク５２８が、上方に延出した先端及び基端回動ピン５３０及び５３２を含む。これらの回動ピンがそれぞれ、上部基端側に延出したタング５２４に形成された上部先端ピンホール５３４及び上部先端側に延出したタング５１４の上部基端ピンホール５３６に係合する。下部ダブルピボットリンク５３８は、下方に延出した先端及び基端回動ピン５４０及び５４２を含み、これらの回動ピンがそれぞれ、基端側に延出した下部タング５２６の下部先端ピンホール５４４及び先端側に延出した下部タング５１６の下部基端ピンホール５４６に係合する。

特に図１５‐図１８に示されているように、シングルピボットフレーム組立体５０６は、左右のモーメントアーム５５６及び５５８の間に画定された、先端側が開口した回動凹部５５４の基端側の中心に回動ピンホール５５２を含む。ドッグボーン型リンク５６０が、基端フレームグランド５５０の回動ピンホール５５２に上部が係合する基端ピン５６２、及び左右のモーメントアーム５５６と５５８との間で回動する中心バー５６４を含む。ドッグボーン型リンク５６０の先端ピン５６６が、細長い溝１８の基端ガイド５７４に係合する先端横ガイド５７２を有する先端フレームグランド５７０の下部基端孔５６８内に固着される。

ＥＡＰ作動システム５８０が、選択的に膨張してドッグボーン型リンク５６０の中心バー５６４を関節運動させる左右のＥＡＰスタックアクチュエータ５８２及び５８４を含む。ドックボーン型リンク５６０は、他方のＥＡＰスタックアクチュエータを受動的に圧迫する。図１８では、右ＥＡＰスタックアクチュエータ５８４が膨張してドッグボーン型リンク５６０が回動し、これによりステープル止め組立体１２が左側に回動し、左ＥＡＰスタックアクチュエータ５８２が受動的に圧迫される。

図１９に示されているように、外科器具６０２の更に別の代替のＥＡＰ作動関節運動接合部６００が、シングルピボットフレーム組立体６０４を含む。基端フレームグランド６０６が、先端フレームグランド６１０から先端側に延出したタング６０８に回動ピン６１２で係合している。先端側に延出したタング６０８は、右側面に凹部を有し、回動ピン６１２の右側に半涙型プーリー６１４を画定している。収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ６１６の先端部が半涙型プーリー６１４の先端部に取り付けられている。収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ６１６は、プーリー６１４の形状に一致し、基端フレームグランド６０６内に伸びている。収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ６１６は、たとえ長さ方向の収縮率が低くても、大きく回動するのに十分な長さを有することができる。ＥＡＰ関節運動接合部６００に形成された機構と同様であるが、逆に回動する機構を図示したタング６０８の左側面に形成することもできることを理解されたい。

回動関節運動機構に用いる関節運動固定機構
図２０‐図２７に示されているように、ＥＡＰ作動関節運動ロック７００が、外科器具７０４の回動関節運動接合部７０２に設けられている。分かり易くするために、シングルピボットフレーム機構７０６が、先端側に延出した上下の回動タブ７１０及び７１２を有する基端フレームグランド７０８で示されている。これらの回動タブはそれぞれ、エンドエフェクタ７２０に取り付けられる先端フレームグランド７１８の基端側に延出した上下のタング７１４及び７１６のそれぞれに回動可能に係合する。上部回動タブ７１０の上部内側孔７２２が、上部タング７１４の上部外側孔７２４の下側に整合し、上部回動ピン７２６によって互いに回動可能にピンで止められる。下部回動タブ７１２の下部内側孔７２８が、下部タング７１６の下部外側孔７３０の上に整合し、下部回動ピン７３２によって互いに回動可能にピンで止められる。上下のモーメントアーム７３４及び７３６がそれぞれ、上下の回動タブ７１０及び７１２から先端側に延出している。上部モーメントアーム７３４は、概ね水平な左上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ７４０によって先端フレームグランド７１８に形成された左上部取付け点７３８に向かって近づくことができる。上部モーメントアーム７３４はまた、概ね水平な右上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ７４４によって先端フレームグランド７１８に形成された右上部取付け点７４２に向かって近づくことができる。下部モーメントアーム７３６は、概ね水平な左下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ７４８によって先端フレームグランド７１８に形成された左下部取付け点７４６に向かって近づくことができる。下部モーメントアーム７３６はまた、概ね水平な右下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ７５２によって先端フレームグランド７１８に形成された右下部取付け点７５０に向かって近づくことができる。

アンビルピボットに作用するＥＡＰアクチュエータなどの閉止機構（不図示）の動作によってアンビル２２を閉止することができる。別法では、発射の運動によりステープル止め及び切断が行われる前にまずアンビルを閉じることができる。更なる別法では、閉止スリーブ組立体または他の長手方向に結合された機構（不図示）によってアンビル２２を閉止することができる。

上部ＥＡＰ作動関節運動固定機構８００が、回動関節運動接合部７０２の固定を解除して関節運動させることができる。次いで、ＥＡＰ作動関節運動固定機構８００は、リラックスした固定された状態にされ、関節運動の程度が変化する間に電力の放散を必要としない、すなわち構成要素の加熱を必要としない安定した固定状態が得られる。上部固定ボルト組立体８０２が、長手方向の中心線から垂直方向に離間して上部回動タブ７１０の基端側の基端フレームグランド７０８に形成された矩形の上部固定凹部８０４内に示されている。固定ボルト８０６の固定チップ８０８が、上部固定凹部８０４に形成された先端スロット８１０から延出して、先端フレームグランド７１８の上部回動タング７１４の基端面に形成された歯車部分８１４の最も近い歯車の谷８１２に係合している。固定ボルト８０６の基端側はクロスプレート８１６で終わっている。クロスプレート８１６は、基端側に位置する圧縮ばね８１８の付勢と、左右の上部ＥＡＰスタックアクチュエータ８２０及び８２２の付勢により矩形の上部固定凹部８０４内を長手方向にスライドする。左右のＥＡＰスタックアクチュエータ８２０及び８２２は、作動して長手方向に膨張し、圧縮ばね８１８を圧縮して固定ボルト８０６を基端側に移動させ、これにより固定チップ８０８を歯車部分８１４から係合解除して、関節運動接合部７０２を回動可能にして再び位置合わせが可能になる。上部固定カバー８２４により上部固定凹部８０４を閉止することができる。

図２３に示されているように、更に固定を確実にするために、下部ＥＡＰ作動関節運動固定機構８３０は、上部固定機構８００と同一であるが、下部回動タング７１６に対して反対側で作用する。同様の固定機構を細長いシャフトの基端部ではなく先端部に設けることができることを理解されたい。更に、ダブルピボット結合が、それぞれのピボットで固定機構を含むことができる。

使用する場合、関節運動していないエンドエフェクタ７２０と回動関節運動接合部７０２（図２０‐図２４）を外科部位に挿入する。通常はＥＡＰ固定機構８００及び８３０に対するエネルギーの供給を止めると、基端フレームグランド７０８に取り付けられた固定チップ８０８が先端フレームグランド７１８の歯車部分８１４に係合し、シングルピボットフレーム組立体７０６が固定される。所望に応じて、ＥＡＰスタックアクチュエータ８２０及び８２２にエネルギーを供給して長手方向に伸長させ、ＥＡＰ関節運動固定機構８００及び８３０の固定を解除することができる。固定が解除されている間に、上下の右ＥＡＰファイバーアクチュエータ７４４及び７５２を収縮させるなどして関節運動接合部７０２を関節運動させてエンドエフェクタ７２０を左側に回動させ（図２５）、固定チップ８０８を別の歯車の谷８１２に合わせ、エネルギー供給の停止でＥＡＰ関節運動固定機構８００により外科器具７０４の関節運動の状態が固定される。

図２８‐図２９に示されているように、シングルピボット関節運動接合部９０１に用いる代替のＥＡＰ関節運動システム９００が、上記したＥＡＰ関節運動固定機構８００と共に用いられる。基端フレームグランド９１８の上下の回動タブ９１４及び９１６のそれぞれの先端側に丸められた上部及び下部モーメントアーム９１０及び９１２が形成されており、上下の対になった左右ＥＡＰファイバーアクチュエータ９０２、９０４、９０６、及び９０８が長くなっている。先端フレームグランド９２２の左上部取付け点９２０が右上部取付け点９２４よりもわずかに高い位置にある。左下部取付け点９２６もまた、右下部取付け点９２８よりもやや高い位置にある。これは、上下の丸められたモーメントアーム９１０及び９１２をそれぞれ取り囲む上下の左ＥＡＰファイバーアクチュエータ９０２及び９０６が、上下の右ＥＡＰファイバーアクチュエータ９０４及び９０８よりも高いためである（図２９）。従って、所望の性能を得るために、モーメントアーム９１０及び９１２の長さ及び形状と共に長寸ＥＡＰファイバーアクチュエータ９０２‐９０８を選択することができる。

図３０‐図３３に示されているように、シングルピボット関節運動接合部１００１に用いる別の代替のＥＡＰ関節運動システム１０００が、上記したＥＡＰ関節運動固定機構８００と共に用いられる。関節運動を行うＥＡＰファイバーアクチュエータの代わりに、上下の対になった左右ＥＡＰスタックアクチュエータ１００２、１００４、１００６、及び１００８がそれぞれ対向し、上下の長手方向のトラック１０１０及び１０１２を横方向に移動させる。先端側に延出した上部モーメントアーム１０１４が、基端フレームグランド１０１８の上部回動タブ１０１６に取り付けられている。上部モーメントアーム１０１４の先端部における上部の内側に向いたチップピン１０２０が、上部の長手方向トラック１０１０に長手方向にスライド可能に係合し、これにより先端フレームグランド１０２２によって横方向に拘束された上部の左右ＥＡＰスタックアクチュエータ１００２及び１００４の異なる収縮及び膨張に応答する。先端側に延出した下部モーメントアーム１０２４が、基端フレームグランド１０１８の下部回動タブ１０２６に取り付けられている。上部モーメントアーム１０２４の先端部における下部の内側に向いたチップピン１０３０が、下部の長手方向トラック１０１２に長手方向にスライド可能に係合し、これにより先端フレームグランド１０２２によって横方向に拘束された下部の左右ＥＡＰスタックアクチュエータ１００６及び１００８の異なった収縮及び膨張に応答する。

図３０及び図３１に示されているように、ＥＡＰ関節運動固定機構８００が作動して、関節運動のために固定チップ８０８が歯車部分８１４から係合解除される。図３２及び図３３に示されているように、上下の左ＥＡＰスタックアクチュエータ１００２及び１００６にエネルギーが供給されて膨張し、これにより上下の長手方向トラック１０１０及び１０１２が横方向右側に移動し、上下の右ＥＡＰスタックアクチュエータ１００４及び１００８が圧縮され、上下の内側を向いたチップピン１０２０及び１０３０による力に応答して先端フレームグランド１０２２が移動する（例示されている関節運動では左側に曲がる）。

複数の実施形態を用いて本発明を例示し、例示的な実施形態をかなり詳細に説明したが、出願者は、このような詳細に添付の特許請求の範囲が限定されることを意図するものではない。当業者であれば、別の利点及び改良に容易に想到するであろう。

本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）外科器具であって、
エンドエフェクタと、
細長いシャフトと、
前記エンドエフェクタの選択された一つ及び前記細長いシャフトの先端部に取り付けられた第１のフレーム部材、前記エンドエフェクタの他の一つ及び前記細長いシャフトの先端部に取り付けられた第２のフレーム部材、及び前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材との間の回動連結部を含む、回動関節運動接合部と、
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材との間に連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、を含む、外科器具。
（２）前記第１のフレーム部材が、前記回動連結部及び前記第２のフレーム部材を向いた凹部開口を含み、
前記第２のフレーム部材が、前記凹部内に延びた第１のモーメントアームを含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、前記凹部に亘って前記モーメントアームと前記第１のフレーム部材との間に取り付けられている、実施態様（１）に記載の外科器具。
（３）前記電気活性ポリマーアクチュエータが、収縮するように機能的に構成された電気活性ポリマーファイバーアクチュエータを含む、実施態様（２）に記載の外科器具。
（４）前記第１のフレーム部材が、前記第２のフレーム部材の第２の上部タングに取り付けられた第１の上部タング、及び前記第２のフレーム部材の第２の下部タングに取り付けられた第１の下部タングを含み、
前記第１及び第２の上部タングが前記第１及び第２の下部タングから横方向に離間している、実施態様（１）に記載の外科器具。
（５）前記第１のフレーム部材が、前記第２のフレーム部材を受容する凹部を画定するチューブを含み、
前記第２の上部タング及び前記第２の下部タングの少なくとも一方が、前記凹部内に延びたモーメントアームを含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、前記モーメントアーム、及び前記第１のフレーム部材の横方向のそれぞれの内面に取り付けられた、互いに反対側を向いた一対の電気活性ポリマーアクチュエータを含む、実施態様（４）に記載の外科器具。

（６）前記少なくとも１つのタングが、前記関節運動接合部の関節運動の軸を横断する円周状部分を含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが電気活性ポリマーファイバーアクチュエータを含み、この電気活性ポリマーファイバーアクチュエータが一端で前記円周状部分に取り付けられて配置され、そして前記他方のフレーム部材に取り付けられている、実施態様（４）に記載の外科器具。
（７）前記少なくとも１つのタングが、前記関節運動接合部の関節運動の軸を横断するカウンター円周状部分を含み、
前記外科器具が、前記カウンター円周状部分に取り付けられて配置されたカウンター電気活性ポリマーファイバーアクチュエータをさらに含む、実施態様（６）に記載の外科器具。
（８）選択された１つの前記上部タングと選択された１つの前記下部タングが共に、前記電気活性ポリマーファイバーに取り付けられた上側部分及び前記カウンター電気活性ファイバーアクチュエータに取り付けられた下側部分を含む丸い形状を有する、実施態様（７）に記載の外科器具。
（９）前記エンドエフェクタが、発射バーによって作動されるステープル止め／切断組立体を含み、
前記発射バーの基端側に前記ハンドル部分が取り付けられ、前記ハンドル部分が、前記発射バーに長手方向の発射運動を付与するように機能的に構成されており、
前記細長いシャフトが、関節運動した前記関節運動接合部を介して前記発射バーを支持する発射バーガイドをさらに含む、実施態様（４）に記載の外科器具。
（１０）前記エンドエフェクタが、ステープルカートリッジを受容するように機能的に構成された下側溝、及び回動可能に取り付けられた上側アンビルをさらに含み、
前記ハンドル部分が、長手方向の閉止運動を提供するように機能的に構成されており、
前記細長いシャフトが、基端側が前記ハンドル部分に結合されて前記閉止運動を前記アンビルとの先端連結部に伝達する閉止スリーブ組立体をさらに含み、
前記閉止スリーブ組立体が、引き戻された位置及び先端側に延出した位置の両方で前記関節運動接合部の関節運動の軸を中心に回動するように機能的に構成されている、実施態様（９）に記載の外科器具。

（１１）前記閉止スリーブ組立体が、複数の左垂直凹部及び複数の右垂直凹部を有する可撓性チューブ部分を含む、実施態様（１０）に記載の外科器具。
（１２）前記閉止スリーブ組立体が、回動リンクの第１の端部に回動可能に取り付けられた先端閉止チューブ、及び前記回動リンクの第２の端部に回動可能に取り付けられた基端閉止チューブを含む、実施態様（１０）に記載の外科器具。
（１３）前記先端閉止チューブが、基端側に延出した上部タング及び下部タングを有する先端閉止リングをさらに含み、
前記基端閉止チューブが、先端側に延出した上部タング及び下部タングを有する基端閉止リングをさらに含む、実施態様（１２）に記載の外科器具。
（１４）前記第１のフレーム部材が、前記第２のフレーム部材に向かって延出したモーメントアームを含み、
前記第２のフレーム部材が前記モーメントアームを受容する凹部を含み、前記モーメントアームは回動可能に前記凹部の後部に取り付けられ、前記凹部は前記第１のフレーム部材が関節運動可能な大きさに形成され、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、前記凹部の第１の側面と前記モーメントアームとの間に取り付けられた第１の電気活性ポリマーアクチュエータと、前記凹部の第２の側面と前記モーメントアームとの間に取り付けられた第２の電気活性ポリマーアクチュエータとをさらに含む、実施態様（１）に記載の外科器具。
（１５）前記第１の電気活性ポリマーアクチュエータ及び前記第２の電気活性ポリマーアクチュエータが、作動すると前記モーメントアームを押すスタックアクチュエータを含む、実施態様（１４）に記載の外科器具。

（１６）前記エンドエフェクタが、発射バーによって作動されるステープル止め／切断組立体を含み、
前記発射バーの基端側に前記ハンドル部分が取り付けられ、前記ハンドル部分が、前記発射バーに長手方向の発射運動を付与するように機能的に構成されており、
前記細長いシャフトが、前記発射バーを支持する発射バーガイドをさらに含み、
前記モーメントアームが、前記関節運動接合部を介して前記発射バーを案内するために前記発射バーガイドと連絡する発射バースロットを含む、実施態様（１４）に記載の外科器具。
（１７）関節運動固定機構をさらに含み、この関節運動固定機構が、
前記第１のフレーム部材及び前記第２のフレーム部材の選択された一方に取り付けられ、前記第１のフレーム部材及び前記第２のフレーム部材の他方に向かって延出して係合するように付勢された、長手方向に移動する固定部材と、
作動すると前記長手方向に移動する固定部材の付勢に打ち勝って前記関節運動接合部を固定解除するよう機能的に構成されて配置された電気活性ポリマーアクチュエータと、を含む、実施態様（１）に記載の外科器具。
（１８）外科器具であって、
長手方向にスライド可能に受容された閉止スリーブ組立体によって覆われたフレーム組立体を含む細長いシャフトと、
細長い溝、その細長い溝に係合したステープルカートリッジ、及び前記ステープルカートリッジに対して形成面を提供する前記細長い溝に回動可能に取付けられたアンビルを含む、ステープル止め組立体と、
前記フレーム組立体に形成された関節運動接合部であって、前記フレーム組立体は、前記細長い溝に取り付けられた先端フレーム部分、及びその先端フレーム部分に回動可能にピンで止められた基端フレーム部分を含む、関節運動接合部と、
前記細長いシャフトの基端部に取り付けられ、前記細長いシャフトに電気信号を選択的に伝達するように機能的に構成されたハンドル部分と、
前記関節運動接合部に連結され、前記電気信号に応答して前記ステープル止め組立体を関節運動させる電気活性ポリマーアクチュエータと、を含む、外科器具。
（１９）前記細長いシャフトが、マルチピボット接合部を有する長手方向にスライド可能に受容された閉止スリーブ組立体をさらに含み、前記マルチピボット接合部が前記関節運動接合部を覆い、そのマルチピボット接合部の先端側が上側ジョーを回動させるためにその上側ジョーに係合しており、
前記ハンドル部分が、前記閉止スリーブ組立体を移動させて前記上側ジョーを開閉できるように機能的に構成されている、実施態様（１８）に記載の外科器具。
（２０）外科器具であって、
エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタ及び基端フレーム部分に取り付けられた先端フレーム部分を含む細長いシャフトと、
前記先端フレーム部分と前記基端フレーム部分との間の回動取付け部と、
電気信号に応答して前記回動取付け部を中心に、前記基端フレーム部分に対して前記先端フレーム部分の回動を作動させるための手段と、を含む、外科器具。

開いて関節運動していない状態の外科用ステープル止め及び切断用の内視鏡外科用ステープル器具の後方からの斜視図である。ラミネート電気活性ポリマー（ＥＡＰ）複合材の斜視図である。図２の接着された複数のラミネートＥＡＰ複合材からなるスタックから形成されたＥＡＰプレートアクチュエータの斜視図である。収縮するＥＡＰファイバーアクチュエータの長手方向の軸に沿って破断した斜視図である。図４の収縮するＥＡＰファイバーアクチュエータの線５‐５に沿って見た断面の正面図である。可撓性閉止スリーブ組立体、回動フレーム組立体、及び閉じたステープル止め組立体を備えた図１の外科器具に用いるＥＡＰ作動関節運動接合部の右前方からの斜視図である。可撓性閉止スリーブ組立体が取り除かれ、シングルピボットフレーム組立体が部分的に分解された図６の閉止したステープル止め組立体及びＥＡＰ作動関節運動接合部の右前方からの斜視図である。図６のステープル止め組立体及びＥＡＰ作動関節運動接合部の右前方からの組立分解斜視図である。図７のＥＡＰファイバーアクチュエータを含む分解されたシングルピボットフレーム組立体の詳細図である。一対のＥＡＰファイバーアクチュエータを示す、ＥＡＰ作動関節運動接合部の回動軸を縦断する図６の線１０‐１０に沿って見た右側断面図である。下部モーメントアーム及び下部ＥＡＰファイバーアクチュエータを示すＥＡＰ作動関節運動接合部の長手方向の軸を縦断する図６の線１１‐１１に沿って見た断面の平面図である。横方向ＥＡＰファイバーアクチュエータに沿った図１０の線１２‐１２に沿って見た断面の正面図である。上下の右ＥＡＰファイバーアクチュエータが収縮してステープル止め組立体が左側に関節運動した状態を示す図１１のＥＡＰ作動関節運動接合部の平面図である。エンドエフェクタのアンビルを開いた状態の、基端位置にダブルピボット閉止スリーブを含む別の代替のＥＡＰ作動関節運動接合部の右前方からの斜視図である。ダブルピボット閉止スリーブ組立体及びシングルピボットフレーム組立体を含む図１４の別の代替のＥＡＰ作動関節運動接合部の右前方からの組立分解図である。発射構成要素が配置された状態の図１４の線１６‐１６に沿って見た代替のＥＡＰ作動関節運動接合部の右側断面図である。図１４の線１７‐１７に沿って見た関節運動していない状態の別のＥＡＰ作動関節運動接合部の平面図である。図１４の線１７‐１７に沿って見た左側に関節運動した状態の別のＥＡＰ作動関節運動接合部の平面図である。収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータが別の代替のＥＡＰ作動関節運動接合部を真直にする位置にあるやや関節運動した状態の別の代替のＥＡＰ作動関節運動接合部を示す図である。通常は固定されるように付勢されているＥＡＰ関節運動固定機構を有利に含むシングルピボット関節運動接合部の右前方からの部分組立分解斜視図である。シングルピボット関節運動接合部の基端フレームグランドにおけるＥＡＰ関節運動固定機構の基端部分の右前方からの詳細な斜視図である。図２０のシングルピボット関節運動接合部の平面図である。図２２の長手方向の中心線２３‐２３に沿って見たシングルピボット関節運動接合部の右側断面図である。関節運動していない状態のＥＡＰ関節運動固定機構によって固定された上部回動タングの歯車部分を示す図２３の線２４‐２４に沿って見たシングルピボット関節運動接合部の断面の平面図である。ＥＡＰ関節運動固定機構が作動して固定されていない状態のエンドエフェクタが左側に部分的に関節運動した基端フレームグランドの下部回動タブを示す図２３の中心線２５‐２５に沿って見たシングルピボット関節運動接合部の断面の平面図である。接合部を関節運動させるＥＡＰファイバーアクチュエータの取付け部を示す図２４の線２６‐２６に沿って見たシングルピボット関節運動機構の先端フレームグランドの断面の正面図である。ＥＡＰ作動固定機構の固定ピン及びＥＡＰスタックアクチュエータを示す図２４の線２７‐２７に沿って見たシングルピボット関節運動接合部の基端フレームグランドの断面の正面図である。ＥＡＰ関節運動固定機構と組み合わせた丸められたモーメントアームに作動する長寸ＥＡＰファイバーアクチュエータを有利に備えたシングルピボット関節運動接合部の基端フレームグランドの上部回動タブと先端フレームグランドの上部回動タングとの接触面に沿って見た断面の平面図である。先端側からのモーメントアーム及びそこに連結された長寸ＥＡＰファイバーアクチュエータを詳細に示すＥＡＰ関節運動固定機構及び基端フレームグランドを全体的に横断する断面の正面図である。関節運動の準備として作動した通常は固定されているＥＡＰ関節運動固定機構と共に用いる関節運動させるための上部回動タブの先端側に取り付けられたモーメントアームに用いられる膨張ＥＡＰスタックアクチュエータを例示する基端フレームグランドの上部回動タブの上面に沿って見たシングルピボット関節運動接合部の断面の平面図である。モーメントアームから上部及び下部の先端ピンを通り、ＥＡＰスタックアクチュエータを横断する図３０のシングルピボット関節運動接合部の断面の正面図である。先端フレームグランドが左側に関節運動した後であって、関節運動の固定を行うためにＥＡＰ関節運動固定機構へのエネルギー供給を停止する前の基端フレームグランドの上部回動タブの上面に沿って見た図３０のシングルピボット関節運動接合部の断面の平面図である。モーメントアームから上部及び下部の先端ピンを通り左側が膨張し右側が圧縮されたＥＡＰスタックアクチュエータを横断する図３１のシングルピボット関節運動接合部の断面の正面図である。

符号の説明

１０外科用切断／ステープル止め器具
１２ステープル止め組立体
１４ハンドル
１６シャフト
１８ステープル溝
２０ステープルカートリッジ
２２アンビル
３０回動ノブ
３２関節運動接合部
３４関節運動制御スイッチ
３６ＥＡＰアクチュエータ
３８電源
４０閉止トリガー
４２ピストルグリップ
４４発射トリガー
４６引き戻しレバー
４８閉止解除ボタン
１００ラミネートＥＡＰ複合材
１０２プレート陽極層
１０４ＥＡＰ層
１０６イオンセル層
１０８プレート陰極層
１１０接着層
１２０ＥＡＰプレートアクチュエータ
１４０収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ
１４２プラチナ陰極ワイヤ
１４４、１５０エンドキャップ
１４６円柱キャビティ
１４８プラスチック円柱壁
１５２収縮ポリマーファイバー
２００外科用切断／ステープル止め器具
２０２ＥＡＰ作動関節運動接合部
２０４シャフト
２１０関節運動接合部
２１４基端閉止チューブ
２１６先端閉止リング
２１８可撓性閉止チューブ
２２０、２２２垂直スリット
２２４長手方向バンド
２２６馬蹄開口
２２８アンビル閉止構造
２３０回動ピン
２３４シングルピボットフレーム組立体
２３８上部回動タブ
２４０下部回動タブ
２４２、２５２上部回動ピンホール
２４４、２５４下部回動ピンホール
２４６上部回動タング
２４８下部回動タング
２５０先端フレームグランド
２５６上部フレーム回動ピン
２５８下部フレーム回動ピン
２７０発射バー
２７２発射スロット
２７４矩形開口
２７８クリップバー
２８０上部アーム
２８２クリップばね
２８４アーム
２８６隆起部分
２８８Ｅビーム
２９２ステープルドライバ
２９６ウェッジスレッド
２９８カートリッジトレイ
３００切断面
３０２上部ピン
３０４中間ピン
３０６下部脚
３０８長手方向スロット
３１０長手方向開口
３１２垂直スロット
４００ＥＡＰアクチュエータシステム
４０２、４０４ＥＡＰファイバーアクチュエータ
４０６上部モーメントアーム
４１６下部モーメントアーム
５０４ダブルピボット閉止スリーブ組立体
５０６シングルピボットフレーム組立体
５１４上部タング
５１６下部タング
５１８先端閉止チューブ
５２２先端閉止リング
５２８上部ダブルピボットリンク
５３０先端回動ピン
５３２基端回動ピン
５３４上部先端ピンホール
５３６上部基端ピンホール
５３８下部ダブルピボットリンク
５４０先端回動ピン
５４２基端回動ピン
５４４下部先端ピンホール
５５０基端フレームグランド
５５２回動ピンホール
５５４回動凹部
５５６、５５８モーメントアーム
５６０ドッグボーン型リンク
５６２基端ピン
５６６先端ピン
５７０先端フレームグランド
５７２先端横ガイド
５７４基端ガイド
５８０ＥＡＰ作動システム
５８２、５８４ＥＡＰスタックアクチュエータ
６００ＥＡＰ作動関節運動接合部
６０２外科器具
６０４シングルピボットフレーム組立体
６０６基端フレームグランド
６０８タング
６１０先端フレームグランド
６１２回動ピン
６１４半涙型プーリー
６１６収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータ
７００ＥＡＰ作動関節運動ロック
７０２回動関節運動接合部
７０４外科器具
７０６シングルピボットフレーム機構
７０８基端フレームグランド
７１０上部回動タブ
７１２下部回動タブ
７１４上部タング
７１６下部タング
７２０エンドエフェクタ
７２２上部内側孔
７２４上部外側孔
７２６上部回動ピン
７２８下部内側孔
７３０下部外側孔
７３２下部回動ピン
７３４上部モーメントアーム
７３６下部モーメントアーム
７４０、７４４上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ
７４８、７５２下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ
８００上部ＥＡＰ作動関節運動固定機構
８０２上部固定ボルト組立体
８０４上部固定凹部
８０８固定チップ
８１０先端スロット
８１２歯車の谷
８１４歯車部分
８１６クロスプレート
８１８圧縮ばね
８２０、８２２ＥＡＰスタックアクチュエータ
８２４上部固定カバー
８３０下部ＥＡＰ作動関節運動固定機構
９００ＥＡＰ関節運動システム
９０１シングルピボット関節運動接合部
９０２、９０４上部ＥＡＰファイバーアクチュエータ
９０６、９０８下部ＥＡＰファイバーアクチュエータ
９１０上部モーメントアーム
９１２下部モーメントアーム
９１４上部回動タブ
９１６下部回動タブ
９１８基端フレームグランド
９２０左上部取付け点
９２４右上部取付け点
９２６左下部取付け点
９２８右下部取付け点
１０００ＥＡＰ関節運動システム
１００１シングルピボット関節運動接合部
１００２、１００４上部ＥＡＰスタックアクチュエータ
１００６、１００８下部ＥＡＰスタックアクチュエータ
１０１４上部モーメントアーム
１０１６上部回動タブ
１０２０、１０３０チップピン
１０２２先端フレームグランド
１０２４下部モーメントアーム
１０２６下部回動タブ

Claims

外科器具であって、
エンドエフェクタと、
細長いシャフトと、
前記エンドエフェクタ及び前記細長いシャフトの先端部の選択された一方に取り付けられた第１のフレーム部材、前記エンドエフェクタ及び前記細長いシャフトの先端部の他方に取り付けられた第２のフレーム部材、及び前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材との間の回動連結部を含む、回動関節運動接合部と、
前記第１のフレーム部材と前記第２のフレーム部材との間に連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、を含み、
前記第１のフレーム部材が、前記回動連結部及び前記第２のフレーム部材を向いた凹部開口を含み、
前記第２のフレーム部材が、前記凹部内に延びた第１のモーメントアームを含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、前記凹部に亘って前記モーメントアームと前記第１のフレーム部材との間に取り付けられている、外科器具。
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、収縮するように機能的に構成された電気活性ポリマーファイバーアクチュエータを含む、請求項１に記載の外科器具。
前記第１のフレーム部材が、前記第２のフレーム部材の第２の上部タングに取り付けられた第１の上部タング、及び前記第２のフレーム部材の第２の下部タングに取り付けられた第１の下部タングを含み、
前記第１及び第２の上部タングが前記第１及び第２の下部タングから横方向に離間している、請求項１に記載の外科器具。
前記第１のフレーム部材が、前記第２のフレーム部材を受容する凹部を画定するチューブを含み、
前記第２の上部タング及び前記第２の下部タングの少なくとも一方が、前記凹部内に延びたモーメントアームを含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが、前記モーメントアーム、及び前記第１のフレーム部材の横方向のそれぞれの内面に取り付けられた、互いに反対側を向いた一対の電気活性ポリマーアクチュエータを含む、請求項３に記載の外科器具。
前記少なくとも１つのタングが、前記関節運動接合部の関節運動の軸を横断する円周状部分を含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータが電気活性ポリマーファイバーアクチュエータを含み、この電気活性ポリマーファイバーアクチュエータが一端で前記円周状部分に取り付けられて配置され、そして他方のフレーム部材に取り付けられている、請求項３に記載の外科器具。
前記少なくとも１つのタングが、前記関節運動接合部の関節運動の軸を横断するカウンター円周状部分を含み、
前記外科器具が、前記カウンター円周状部分に取り付けられて配置されたカウンター電気活性ポリマーファイバーアクチュエータをさらに含む、請求項５に記載の外科器具。
選択された１つの前記上部タングと選択された１つの前記下部タングが共に、前記電気活性ポリマーファイバーに取り付けられた上側部分及び前記カウンター電気活性ファイバーアクチュエータに取り付けられた下側部分を含む丸い形状を有する、請求項６に記載の外科器具。
前記エンドエフェクタが、発射バーによって作動されるステープル止め／切断組立体を含み、
前記発射バーの基端側に前記ハンドル部分が取り付けられ、前記ハンドル部分が、前記発射バーに長手方向の発射運動を付与するように機能的に構成されており、
前記細長いシャフトが、関節運動した前記関節運動接合部を介して前記発射バーを支持する発射バーガイドをさらに含む、請求項３に記載の外科器具。
前記エンドエフェクタが、ステープルカートリッジを受容するように機能的に構成された下側溝、及び回動可能に取り付けられた上側アンビルをさらに含み、
前記ハンドル部分が、長手方向の閉止運動を提供するように機能的に構成されており、
前記細長いシャフトが、基端側が前記ハンドル部分に結合されて前記閉止運動を前記アンビルとの先端連結部に伝達する閉止スリーブ組立体をさらに含み、
前記閉止スリーブ組立体が、引き戻された位置及び先端側に延出した位置の両方で前記関節運動接合部の関節運動の軸を中心に回動するように機能的に構成されている、請求項８に記載の外科器具。
関節運動固定機構をさらに含み、この関節運動固定機構が、
前記第１のフレーム部材及び前記第２のフレーム部材の選択された一方に取り付けられ、前記第１のフレーム部材及び前記第２のフレーム部材の他方に向かって延出して係合するように付勢された、長手方向に移動する固定部材と、
作動すると前記長手方向に移動する固定部材の付勢に打ち勝って前記関節運動接合部を固定解除するよう機能的に構成されて配置された電気活性ポリマーアクチュエータと、を含む、請求項１に記載の外科器具。
細長いシャフトは、長手方向にスライド可能に受容された閉止スリーブ組立体によって覆われたフレーム組立体を含み、
前記エンドエフェクタはステープル止め組立体を含み、前記ステープル止め組立体は、細長い溝、その細長い溝に係合したステープルカートリッジ、及び前記ステープルカートリッジに対して形成面を提供する前記細長い溝に回動可能に取付けられたアンビルを含み、
前記電気活性ポリマーアクチュエータは、前記ステープル止め組立体を関節運動させ、
当該外科器具は前記細長いシャフトの基端部に取り付けられたハンドル部分をさらに含み、前記ハンドル部分は前記細長いシャフトに電気信号を選択的に伝達するように機能的に構成されている、請求項１に記載の外科器具。