JP4902973B2 - Ｅａｐ遮断ロックアウト機構を含む外科医器具 - Google Patents
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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、複数列のステープルを組織に止めると共にそのステープルの列の間の組織を切断できる外科用ステープラ器具に関し、詳細には、ステープラ器具に関連した改良、並びに誤発射を防止するこのようなステープラ器具の様々な構成要素の形成方法における改良に関する。
腹腔鏡及び内視鏡（低侵襲性）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低侵襲性外科器具が進歩した。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。
このような装置は、把持、吻合、切断、及びステープル止めなどの機械的な外科動作を組織に対して行う場合が多い。確実な進入方法は、細長いシャフトの制限領域内を機械的に通過できるようにすることである。殆どの進歩は、ハンドル及びシャフトを介した１または複数の運動を統合したことであり、これにより良好な外科器具が実現されてきた。
例えば、外科用ステープルは、長手方向の組織の切開とその切開部の両側にステープル列のステープル止めを同時に行うエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、一対の協働するジョー部材を含み、このような一対のジョーは、内視鏡または腹腔鏡に用いられる場合はカニューレ通路内を通過できる大きさである。ジョー部材の一方が、横方向に離間した少なくとも２列のステープルを有するステープルカートリッジを受容する。他方のジョー部材は、カートリッジのステープルの列に整合したステープル形成ポケットを有するアンビルを画定している。この器具は、複数の往復運動ウェッジを含む。このウェッジは、先端側に移動する時に、ステープルカートリッジの開口を通過してステープルを支持しているドライバーに係合し、ステープルをアンビルに向かって発射させる。
たとえ稀な器具の故障や人的ミスの回避も、低侵襲性器具の極めて望ましい目標である。このために、多くの機械的ロックアウトが導入されてきた。例えば、外科用ステープラでは、使用済みカートリッジがエンドエフェクタに存在する場合、またはエンドエフェクタが閉じないでクランプしていない場合に発射を機械的にロックアウトする。
このようなロックアウト機構はある程度有用であるが、場合によっては、代替または追加のロックアウト機構を設けるのが望ましい。複雑な機械的機構は、デザインの問題が生じ、故障の元になったり使用が複雑になったりする。
従って、誤作動を防止する改良された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及び他の欠点を解消するために、細長いシャフトを介したエンドエフェクタの作動を防止するハンドル内に設けられた電動ロックアウト機構を有利に含む外科用ステープル止め／切断器具を提供する。電気アクチュエータがロックアウトするように付勢されている場合、作動のための複数の望ましくない条件を回避できる。
本発明の一態様では、対向するジョーを有するエンドエフェクタを含む外科器具が、基端アクチュエータをロックしてジョーの閉止を防止するように付勢された電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータによって有利にロックアウトされる。従って、このロックアウトによって望ましくない器具の使用（例えば、トロカールを介した挿入や閉止後の発射など）が回避される。
本発明の別の態様では、外科器具は、下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを有するステープル止め装置であるエンドエフェクタを作動させる発射部材を含む。電動アクチュエータが、発射部材に結合された基端アクチュエータをロックして一定の状態での発射を防止する。
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。
誤作動を防止する改良された外科器具が提供される。
本明細書に含ま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。
図１に示されているように、外科ステープル止め／切断器具１０が、例示されている形態ではステープル止め装置１２であるエンドエフェクタのマルチストローク発動作を行う。アンビル１４が、細長い溝（ステープル溝）１６に対して、回動取付部を中心に繰り返し開閉することができる。ステープル止め組立体１２は、基端側が細長いシャフト１８に取り付けられ、実施部分２２を形成している。ステープル止め組立体１２が閉じると、実施部分２２の断面が小さくなり、細長いシャフト１８の基端部に取り付けられた操作ハンドル２０によってトロカールのカニューレから挿入するのに適した大きさになる。
ハンドル２０は、そのハンドルハウジング１５４に取り付けられた回動ノブ３０などのユーザー制御部を有する。回動ノブ３０により、細長いシャフト１８及びステープル止め組立体１２をそのシャフト１８の長軸を中心に回動させることができる。ハンドルハウジング１５４の横方向に亘って係合した閉止トリガーピン１５２（図２‐図５）を中心に、ピストルグリップ３６の前方で回動する閉止トリガー２６が押し下げられるとステープル止め組立体が閉じる。閉止トリガー２６の前方で回動するマルチストローク発射トリガー３４により、ステープル止め組立体１２が、その中にクランプされた組織の切断とステープル止めを同時に行う。外科医が１回のストロークに必要な力を軽減するためにマルチストローク発射動作が用いられているため、左右のインジケータゲージホイール４０及び４１（４０が図３に示されている）が回動して発射動作の状態を表示する。例えば、完全な発射動作に３回の発射ストロークが必要な場合は、インジケータホイール４０及び４１が１回のストロークで最大３分の１回動する。手動発射解除レバー４２により、所望に応じて完全な発射動作の前に引き戻すことができ、引き戻しの付勢に問題が生じたり引っ掛かりが起きた場合に引き戻すことが可能である。閉止解除ボタン３８が、閉止トリガー２６がクランプされ、部分的な発射が起こる前に外側に突き出て、閉止トリガー２６が外れるのを防止している。
ここで図１‐図５を参照されたい。細長いシャフト１８は、外側構造すなわち長手方向に往復運動する閉止チューブ２４を有する。閉止チューブ２０は、ハンドル２０の閉止トリガー２６が基端側に押し下げられるのに応答してアンビル１４（図１）を回動させて閉止する。特に図３に示されているように、閉止チューブ２４の内部のフレーム２８によって、細長いシャフト１８がハンドル２０に連結されている。フレーム２８は、回動ノブ３０が回動すると実施部分２２が回動するようにハンドル２０に回動可能に係合している。回動ノブ３０のそれぞれの半シェルが、閉止チューブ２４のそれぞれの長い側面開口７０内に進入し、フレーム２８に係合して回動ノブ３０の回動を実施部分２２に伝達する内側突出部３１を含む。側面開口７０の長手方向の長さは、内側突出部３１が長手方向の固定位置に維持された状態で閉止チューブ２４の長手方向の閉止運動を可能とする十分な長さを有する。
図３に示されているように、閉止トリガー２６の上側部分１６０が、閉止リンク１６４を介して閉止ヨーク１６２を前方に押し出す。閉止リンク１６４は、その先端部が閉止ヨークピン１６６によって取付け点１６１で閉止ヨーク１６２に回動可能に取り付けられ、その基端部が閉止リンクピン１６８によって回動可能に取り付けられている。閉止トリガー２６は、閉止トリガー引張りばね２４６によって開位置に付勢されている。閉止トリガー引張りばね２４６は、先端部が閉止トリガー２６の上側部分１６０の基端側に取り付けられ、基端部が左右の半シェル１５６及び１５８によって形成されたハンドルハウジング１５４に取り付けられている。左右の半シェル１５６及び１５８がそれぞれ、閉止ヨーク１６２の左側面に形成された水平方向に細長い矩形開口１６９内をスライドする閉止ヨークガイドポスト１５９（図３及び図４）を含む。図４では、閉止ヨークガイドポスト１５９が矩形開口１６９の先端側に位置し、閉止ヨーク１６２が基端側に位置し、アンビル１４が開いている。
閉止トリガー２６の上側部分１６０は、後部ノッチ１７１を備えた基端クレスト１７０を含む。閉止解除ボタン３８と回動固定アーム１７２が中心横ピボット１７３によって連結されている。圧縮ばね１７４が、閉止解除ボタン３８を基端側に付勢している（右から見ると中心横ピボット１７３を中心に時計周りの方向）。閉止トリガー２６が解除されると、図２及び図４に示されているように上側部分１６０が解放され、回動固定アーム１７２が、閉止解除ボタン３８に引き込まれた基端クレスト１７０に位置する。閉止トリガー２６が完全に押し下げられた位置に達すると、後部ノッチ１７１が回動固定アーム１７２の下側にきて、圧縮ばね１７４の付勢により回動固定アーム１７２が後部ノッチ１７１内に導入され固定されることを理解されたい。発射要素が引き戻された状態で、閉止解除ボタン３８を手動で押すと、回動固定アーム１７２が回動して閉止トリガー２６が上方に外れる。
閉止トリガー２６が基端側にクランプされたら、発射ロッド３２が、ピストルグリップ３６に向かって押し下げられたマルチストローク発射トリガー３４に応答してハンドル２０から先端側に移動する。この時、外科医が、左右のインジケータホイール４０及び４１により発射動作の行程を確認することができる。発射トリガー３４が、左右の半シェル１５６及び１５８を横方向に横断して係合した発射トリガーピン２０２を中心に回動する。
連結された伝達発射機構１５０が初めに引き戻され、ハンドル２０のピストルグリップ３６内に拘束された引張り／圧縮・組合せばね１８４によってその位置に維持される。ばね１８４の静止端部１８６はハウジング１５４に連結され、移動端部１８８は、スチールバンド１９２の下方に曲がった基端部１９０に連結されている。
スチールバンド１９２の先端部１９４が、連結されたラック２００を形成する複数のリンク１９６ａ‐１９６ｄの前部リンク１９６ａに設けられた取付け構造１９５に取り付けられる。連結ラック２００は、フレキシブルであるが、実施部分２２の発射ロッドを介して相当な発射の力を伝達でき、かつピストルグリップ３６を容易に引き戻してハンドル２０の長手方向の長さを最小にできる真直な硬質ラック組立体を形成する先端リンクを有する。引張り／圧縮・組合せばね１８４が、有効な発射動作の距離を長くすると共に、単一ばねに比べて最小長さを実質的に半分にすることを理解されたい。
反支持機構
図３‐図５に示されているように、反支持機構（anti-backup mechanism）２５０が、発射ストロークの合間に連結ラック２００が引張り／圧縮・組合せばね１８４によって引き戻されるのを防止する。結合チューブ１３１が、その基端側及び先端側で発射ロッド３２に連結され、発射運動が発射ロッド３２に伝達される。ガイドポスト１５９は、結合スライドチューブ１３１の基端部分の横凹部１３３に係合している。リンク１９６ａ及び１９６ｂが、発射されると結合チューブ１３１の基端側に開口したキャビティ内に進入する。結合スライドチューブ１３１が、第１のリンク１６０ａに当接し、発射ロッド３２に連結され、発射運動を伝達する。発射ロッド３２は、フレーム２８の基端側から反支持プレート２６６の貫通孔４０８を通って基端側に延びている。貫通孔４０８は、直角に整合した時に発射ロッド３２をスライド可能に受容し、傾くと引掛かる大きさである。下側タブ取付け部２７１が、フレーム２８の基端部の下側リップから、反支持プレート２６６の下端部の開口２６９を貫通して基端側に延びている。この下側タブ取付け部２７１が、フレーム２８に近接した反支持プレート２６６の下側部分を引き込み、発射ロッド３２が先端側に移動する時に反支持プレート２６６が垂直になり、発射ロッド３２を引き戻そうとすると、上部後方に傾いて引掛かる。先端側がフレーム２８の基端部分によって拘束され、基端側が反支持プレート２６６の上部に当接した反支持圧縮ばね２６４が、反支持プレート２６６を固定位置に付勢している。
図３‐図５に示されているように、反支持機構（anti-backup mechanism）２５０が、発射ストロークの合間に連結ラック２００が引張り／圧縮・組合せばね１８４によって引き戻されるのを防止する。結合チューブ１３１が、その基端側及び先端側で発射ロッド３２に連結され、発射運動が発射ロッド３２に伝達される。ガイドポスト１５９は、結合スライドチューブ１３１の基端部分の横凹部１３３に係合している。リンク１９６ａ及び１９６ｂが、発射されると結合チューブ１３１の基端側に開口したキャビティ内に進入する。結合スライドチューブ１３１が、第１のリンク１６０ａに当接し、発射ロッド３２に連結され、発射運動を伝達する。発射ロッド３２は、フレーム２８の基端側から反支持プレート２６６の貫通孔４０８を通って基端側に延びている。貫通孔４０８は、直角に整合した時に発射ロッド３２をスライド可能に受容し、傾くと引掛かる大きさである。下側タブ取付け部２７１が、フレーム２８の基端部の下側リップから、反支持プレート２６６の下端部の開口２６９を貫通して基端側に延びている。この下側タブ取付け部２７１が、フレーム２８に近接した反支持プレート２６６の下側部分を引き込み、発射ロッド３２が先端側に移動する時に反支持プレート２６６が垂直になり、発射ロッド３２を引き戻そうとすると、上部後方に傾いて引掛かる。先端側がフレーム２８の基端部分によって拘束され、基端側が反支持プレート２６６の上部に当接した反支持圧縮ばね２６４が、反支持プレート２６６を固定位置に付勢している。
ばね付勢に反して反支持カムチューブ２６８が、結合チューブ１３１をスライド可能に覆い、反支持プレート２６６に当接している。反支持カムチューブ２６８に取り付けられた基端側に延出した反支持ヨーク２５６が、閉止ヨーク１６２の上に延在している。
連結ラックトリガー自動引戻し
図１‐図５に示されているように、リンクトリガー自動引き戻し機構２８９が、完全な発射行程の最後でナイフを引き戻すために外科用ステープル止め／切断器具１０に設けられている。このために、最も基端側のリンク１９６ｄが、閉止ヨーク１６２に形成されたラック通路２９１内に最も基端側のリンク１９６ｄが前進した時に上方に延出するタング２９０を含む。このタング２９０は、反支持解除レバー２４８の下部基端カム２９２に整合して作動させる。左右の半シェル１５６及び１５８に形成された構造が、反支持解除レバー２４８の移動を制限する。左右の半シェル１５６及び１５８の内部にそれぞれ形成されたピンソケット２９６及び丸ピン２９３が、下部基端カム２９２の先端側の反支持解除レバー２４８に形成された長手方向に細長い開口２９４内に受容され、これにより長手方向の移動と、丸ピン２９３及びピンソケット２９６を中心とした回動が可能となる。右半シェル１５６では、基端側に開口した通路２９５が、上方先端側に曲がった部分２９５ｂに連通した基端水平部分２９５ａを含む。この先端側に曲がった部分２９５ｂが、反支持解除レバー２４８の基端部の近傍の右側後部ピン２９７を受容し、これにより反支持解除レバー２４８がその移動の最も先端側の部分に到達すると上方に回動される。反支持解除レバー２４８の基端側の右半シェル１５６に形成された遮断構造により、組み立てられて基端側に開口した通路２９５に右側後部ピン２９７が維持されるとその基端側への移動が防止される。
図１‐図５に示されているように、リンクトリガー自動引き戻し機構２８９が、完全な発射行程の最後でナイフを引き戻すために外科用ステープル止め／切断器具１０に設けられている。このために、最も基端側のリンク１９６ｄが、閉止ヨーク１６２に形成されたラック通路２９１内に最も基端側のリンク１９６ｄが前進した時に上方に延出するタング２９０を含む。このタング２９０は、反支持解除レバー２４８の下部基端カム２９２に整合して作動させる。左右の半シェル１５６及び１５８に形成された構造が、反支持解除レバー２４８の移動を制限する。左右の半シェル１５６及び１５８の内部にそれぞれ形成されたピンソケット２９６及び丸ピン２９３が、下部基端カム２９２の先端側の反支持解除レバー２４８に形成された長手方向に細長い開口２９４内に受容され、これにより長手方向の移動と、丸ピン２９３及びピンソケット２９６を中心とした回動が可能となる。右半シェル１５６では、基端側に開口した通路２９５が、上方先端側に曲がった部分２９５ｂに連通した基端水平部分２９５ａを含む。この先端側に曲がった部分２９５ｂが、反支持解除レバー２４８の基端部の近傍の右側後部ピン２９７を受容し、これにより反支持解除レバー２４８がその移動の最も先端側の部分に到達すると上方に回動される。反支持解除レバー２４８の基端側の右半シェル１５６に形成された遮断構造により、組み立てられて基端側に開口した通路２９５に右側後部ピン２９７が維持されるとその基端側への移動が防止される。
従って、反支持解除レバー２４８の先端部２５４が、先端側下方に付勢され、これにより右側前部ピン２９８が右半シェル１５６に形成された先端側に開口した段構造２９９内に導入される。段構造２９９は、右側前部ピン２９８と長手方向に細長い開口２９４との間の反支持解除レバー２４８の左側フック３０８に掛けられた圧縮ばね３００によってこのように係合するように付勢されている。圧縮ばね３００の他端部が、閉止ヨーク１６２の上面に取付けられたフック３０２に取り付けられている。
従って、圧縮ばね３００が、反支持解除レバー２４８の先端部２５４を下側後方に引張り、これにより先端側に前進すると右側前部ピン２９８が先端側に開口した段構造２９９内に固定される。
始動すると、反支持解除レバー２４８が、反支持プレート２６６を垂直に保持して前進を続け、これにより連結ラック２００を引き戻すことができる。閉止ヨーク１６２が実質的に引き戻され、エンドエフェクタ１２がクランプしていない時に、閉止ヨーク１６２の上方に突き出たリセットタング３０３が反支持解除レバー２４８の下部先端カム３０５に接触し、右側前部ピン２９８が、先端側に開口した段構造２９９から持ち上がり、これにより反支持圧縮ばね２６４が、反支持カムチューブ２６８及び反支持解除レバー２４８を引き戻し位置まで基端側に押すことができる。
ＥＡＰロックアウト機構を含む側爪発射機構
ハンドル２０、特に連結ラック発射機構１５０が、前記した米国特許出願第１１／０５２，３８７号に、例えば、連結ラックを断続的に移動させる側爪組立体の図面を参照して詳細に開示されている。しかしながら、図６に示されているように、側爪組立体２８５がＥＡＰロックアウト機構１９９を含むように改良されている。具体的には、連結ラック発射機構１５０、具体的には、閉止ヨーク１６２、爪スライド（シャトル）２７０、及びリンク１９６ａ‐１９６ｄの改良により、バンパーばね２０１が、爪スライド２７０の垂直方向に開口した湾曲スロット２０３内に先端側が保持され、基端側の曲がった部分が爪スライド２７０の左側面に沿って延在している。それぞれのリンク１９６ａ‐１９６ｄは、その右側面の下部に沿って水平方向の凹部２０５を有する。この凹部２０５の連続的な接触面が、バンパーばね２０１により左側に付勢されて、連結ラック２００の係合が解除される。閉止ヨーク１６２の右側に開口した水平スロット２０９に保持されたＥＡＰブロックアクチュエータ２０７が、リンク１９６ａ‐１９６ｄの右側面に対して作動すると、連結ラック２００が爪スライド２７０に近接してバンパーばね２０１が圧縮され、発射が可能となる。
ハンドル２０、特に連結ラック発射機構１５０が、前記した米国特許出願第１１／０５２，３８７号に、例えば、連結ラックを断続的に移動させる側爪組立体の図面を参照して詳細に開示されている。しかしながら、図６に示されているように、側爪組立体２８５がＥＡＰロックアウト機構１９９を含むように改良されている。具体的には、連結ラック発射機構１５０、具体的には、閉止ヨーク１６２、爪スライド（シャトル）２７０、及びリンク１９６ａ‐１９６ｄの改良により、バンパーばね２０１が、爪スライド２７０の垂直方向に開口した湾曲スロット２０３内に先端側が保持され、基端側の曲がった部分が爪スライド２７０の左側面に沿って延在している。それぞれのリンク１９６ａ‐１９６ｄは、その右側面の下部に沿って水平方向の凹部２０５を有する。この凹部２０５の連続的な接触面が、バンパーばね２０１により左側に付勢されて、連結ラック２００の係合が解除される。閉止ヨーク１６２の右側に開口した水平スロット２０９に保持されたＥＡＰブロックアクチュエータ２０７が、リンク１９６ａ‐１９６ｄの右側面に対して作動すると、連結ラック２００が爪スライド２７０に近接してバンパーばね２０１が圧縮され、発射が可能となる。
従って、発射を防止するために様々な制御回路要素を設けることができることを理解されたい。例えば、イネーブルスイッチをハンドル２０に追加することができる。別の例として、未使用のステープルカートリッジの存在または非存在、エンドエフェクタ内にクランプされた適量の組織の存在、補助化合物または治療装置（例えば、焼灼や滅菌など）の存在または非存在などを検出するためのセンサをエンドエフェクタ１２内に設けることができる。更に、制御回路は、アナログ集中素子、プログラム可能な論理アレイ、マイクロコントローラ、または他のタイプの電子回路を含むことができる。
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。この流体／ゲルのイオンが電圧が加えられると導電ポリマーに対して移動し、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、電圧を加えてこれらを変形させることができる。
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。この流体／ゲルのイオンが電圧が加えられると導電ポリマーに対して移動し、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、電圧を加えてこれらを変形させることができる。
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積層型である。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。
他方のタイプの積層構造は、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、矩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。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）から入手可能である。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。しかしながら、これらの伸び率は決定的なものではないことを理解されたい。
例えば、ラミネートＥＡＰ複合材は、プレート陽極層、この陽極層に取り付けられたＥＡＰ層、このＥＡＰ層に取り付けられたイオンセル層、及びこのイオンセル層に取り付けられたプレート陰極層から形成することができる。複数のラミネートＥＡＰ複合材が、間の接着層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アクチュエータを形成できることを理解されたい。
収縮ＥＡＰファイバーアクチュエータが、細長い円柱キャビティを経て絶縁ポリマー基端エンドキャップを通る長手方向のプラチナ陰極ワイヤを含むことができる。円柱キャビティは、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内に形成されている。プラチナ陰極ワイヤの先端部は、絶縁ポリマー先端キャップ内に埋め込まれている。複数の収縮ポリマーファイバーが、陰極ワイヤ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内に埋め込まれている。プラスチック円柱壁の両端は、収縮ポリマーファイバーと陰極ワイヤの間の空間を満たすイオン流体またはゲルを密閉して円柱キャビティを取り囲むようにそれぞれのエンドキャップ及びに取り付けられている。プラスチック円柱壁（陽極）及び陰極ワイヤ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、エンドキャップが互いに対して近づく。
発射及び自動引き戻し
図２‐図５に示されているように、発射トリガー３４が、ハウジング１５４に取り付けられた発射トリガーピン２０２を中心に回動する。発射トリガー３４の上側部分２０４として示されている発射アクチュエータが、発射トリガー３４がピストルグリップ３６に向かって押し下げられると発射トリガーピン２０２を中心に先端側に移動し、基端側に配置された発射トリガー引張りばね２０６（図３）が伸長する。発射トリガー引張りばね２０６は、発射トリガー３４の上側部分２０４とハウジング１５４との間に配置されている。発射トリガー３４の上側部分２０４が、発射トリガーが押し下げられる度に、ばね付勢された側爪機構２１０によって連結ラック２００に係合する。この側爪機構２１０はまた、発射トリガー３４が解放されると、その係合を解放する。
図２‐図５に示されているように、発射トリガー３４が、ハウジング１５４に取り付けられた発射トリガーピン２０２を中心に回動する。発射トリガー３４の上側部分２０４として示されている発射アクチュエータが、発射トリガー３４がピストルグリップ３６に向かって押し下げられると発射トリガーピン２０２を中心に先端側に移動し、基端側に配置された発射トリガー引張りばね２０６（図３）が伸長する。発射トリガー引張りばね２０６は、発射トリガー３４の上側部分２０４とハウジング１５４との間に配置されている。発射トリガー３４の上側部分２０４が、発射トリガーが押し下げられる度に、ばね付勢された側爪機構２１０によって連結ラック２００に係合する。この側爪機構２１０はまた、発射トリガー３４が解放されると、その係合を解放する。
具体的には、リンク１９６ａ‐１９６ｄのそれぞれの基端右側に面した傾斜面２８４にからなる傾斜右側トラック２８２が側爪組立体２８５に係合する。具体的には、爪スライド（シャトル）２７０（図３及び図６）が、左右に下部ガイド２７２を有する。これらの下部ガイドはそれぞれ、ラック溝２９１の下側の閉止ヨーク１６２に形成された左トラック２７４（図３及び図６）及びラック溝２９１に平行な閉止ヨークレール２７６の右トラック２７５をスライドする。ラック溝２９１にはラック溝カバー２７７が取り付けられ、爪スライド２７０の移動の先端側の閉止ヨーク１６２のラック溝２９１の右側に開口した部分が閉止される。図３及び図６では、閉止ヨークレール２７６の基端上部のフック２７９と爪スライド２７０の右先端部のフック２８０との間に取り付けられ、これにより爪スライド２７０が基端側に付勢されて発射トリガー３４の上側部分２０４との接触が維持される。他の図面では、見易くするために圧縮ばね２７８は省略した。
図６を参照すると、爪ブロック３１８が、爪スライド２７０及び爪ブロック３１８の左側基端角部を貫通した垂直後部ピン３２０を中心に回動する爪スライド２７０の上に位置する。ブロック３１８の上面の先端部分に形成されたキックアウトブロック凹部３２２が、垂直ピン３２６によって回動可能にピンで止められたキックアウトブロック３２４を受容する。垂直ピン３２６の先端部が爪スライド２７０の上面の爪ばね凹部３２８内まで延在する。爪ばね凹部３２８の爪ばね３３０が、垂直前部ピン３２６の右側に延在して爪ブロック３０８を付勢し、爪ブロック３０８が上から見て反時計回りに回動して傾斜右側トラック２８２に係合する。キックアウトブロック凹部３２２の小さなコイルばね３３２が、キックアウトブロック３２４を付勢し、キックアウトブロック３２４が上から見て時計回りの方向に回動し、その基端部がラック溝２９１の上側の閉止ヨーク１６２に形成された成形リップ３３４に接触する。
爪ばね３３０が小さなコイルばね３３２よりも大きなメカニカルアドバンテージを有するため、爪ブロック３１８が時計回りに回動したキックアウトブロック３２４に向かって係合する。図５では、発射トリガー３４が完全に押し下げられて解放されると、キックアウトブロック３２４が、爪スライド２７０が引き戻される時に成形リップ３３４のリッジ３３６に接触し、キックアウトブロック３２４が、上方から見て時計回りの方向に回動し、これにより爪ブロック３１８と連結ラック２００との係合が解除される。キックアウトブロック凹部３２２の形状により、成形リップ３３４（図１０）に対して垂直な向きへのキックアウトブロック３２４の時計回りの回動が停止され、係合解除が引き戻しの間維持され、これによりラチェットノイズが生じない。
上記したＥＡＰロックアウト機構１５０に設けた上記した改良を除いたハンドル２０の詳細が、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、共に２００５年２月７日出願の自己の米国特許出願第１１／０５２，３８７号及び同第１１／０５２，６３２号に開示されている。
ＥＡＰ発射爪ロックアウト機構の動作
図７‐図１２に示されているように、側爪組立体２８５が発射をロックアウトする動作が示されている。具体的には、図７‐図９に示されているように、爪スライド２７０が、閉止ヨーク１６２と閉止ヨークレール２７６との間に長手方向にガイドされて横方向に拘束されている。バンパーばね２０１が、爪スライド２７０の左側及び連結ラック２００の近接したリンク１９６ａの水平凹部２０５まで横方向に延びて、この連結ラック２００を閉止ヨーク１６２に形成されたラック溝２９１に沿って左側に付勢している。ＥＡＰブロックアクチュエータ２０７が、作動されていない時は横方向に収縮して閉止ヨークの右方向に開口した水平スロット２０９内に拘束されている。従って、発射トリガー３４がそのリラックスした位置（図８）から押し下げられた位置（図１２）まで引き下げられると、発射トリガー３４の上部２０４が、爪ブロック３１８がリンク１９６ａの基端右側に面したベベル面２８４に係合しないで爪スライド２７０を前進させる。従って、不所望の発射条件の場合に、下流に対してブロックすべき力が連結ラック２００にかからない。
図７‐図１２に示されているように、側爪組立体２８５が発射をロックアウトする動作が示されている。具体的には、図７‐図９に示されているように、爪スライド２７０が、閉止ヨーク１６２と閉止ヨークレール２７６との間に長手方向にガイドされて横方向に拘束されている。バンパーばね２０１が、爪スライド２７０の左側及び連結ラック２００の近接したリンク１９６ａの水平凹部２０５まで横方向に延びて、この連結ラック２００を閉止ヨーク１６２に形成されたラック溝２９１に沿って左側に付勢している。ＥＡＰブロックアクチュエータ２０７が、作動されていない時は横方向に収縮して閉止ヨークの右方向に開口した水平スロット２０９内に拘束されている。従って、発射トリガー３４がそのリラックスした位置（図８）から押し下げられた位置（図１２）まで引き下げられると、発射トリガー３４の上部２０４が、爪ブロック３１８がリンク１９６ａの基端右側に面したベベル面２８４に係合しないで爪スライド２７０を前進させる。従って、不所望の発射条件の場合に、下流に対してブロックすべき力が連結ラック２００にかからない。
閉止ＥＡＰ遮断ロックアウト
図１３‐図１５に示されているように、前記した外科用ステープル止め／切断器具と同一であるが、追加のＥＡＰアクチュエータ６１２がハンドル２０のハンドルハウジング６５４の左半シェル６５８の凹部６１４に受容された外科用ステープル止め／切断器具６１０に、代替の遮断ロックアウト機構６００を設けることができる。左半シェル６５８は、閉止ヨーク１６２の左側面に形成された水平方向に細長い矩形開口６６９内をスライドする閉止ヨークガイドポスト６５９を含む。図１４では、閉止ヨークガイドポスト６５９が矩形開口６６９の先端側に位置し、閉止ヨーク１６２が基端側に位置し、アンビル１４が開いている。ガイドポスト６５９は内側に延出して結合チューブ１３１に係合している。結合チューブ１３１の基端側に開口したキャビティが、リンク１９６ａ及び１９６ｂ（図１５）を受容している。図１４に示されているように、ＥＡＰアクチュエータ６１２が、横方向に延びた作動していない状態で、ガイドポスト６５９の後部の水平方向に細長い矩形開口６６９に係合している。従って、閉止ヨーク１６２が、その基端側の引き戻された位置に固定されている。図１５では、ＥＡＰアクチュエータ６１２が作動して、閉止ヨーク１６２の矩形開口６６９から出て左側に収縮し、これにより閉止ヨーク１６２が先端側に前進してアンビル１４が閉じている（図１３‐図１５には不図示）。
図１３‐図１５に示されているように、前記した外科用ステープル止め／切断器具と同一であるが、追加のＥＡＰアクチュエータ６１２がハンドル２０のハンドルハウジング６５４の左半シェル６５８の凹部６１４に受容された外科用ステープル止め／切断器具６１０に、代替の遮断ロックアウト機構６００を設けることができる。左半シェル６５８は、閉止ヨーク１６２の左側面に形成された水平方向に細長い矩形開口６６９内をスライドする閉止ヨークガイドポスト６５９を含む。図１４では、閉止ヨークガイドポスト６５９が矩形開口６６９の先端側に位置し、閉止ヨーク１６２が基端側に位置し、アンビル１４が開いている。ガイドポスト６５９は内側に延出して結合チューブ１３１に係合している。結合チューブ１３１の基端側に開口したキャビティが、リンク１９６ａ及び１９６ｂ（図１５）を受容している。図１４に示されているように、ＥＡＰアクチュエータ６１２が、横方向に延びた作動していない状態で、ガイドポスト６５９の後部の水平方向に細長い矩形開口６６９に係合している。従って、閉止ヨーク１６２が、その基端側の引き戻された位置に固定されている。図１５では、ＥＡＰアクチュエータ６１２が作動して、閉止ヨーク１６２の矩形開口６６９から出て左側に収縮し、これにより閉止ヨーク１６２が先端側に前進してアンビル１４が閉じている（図１３‐図１５には不図示）。
多くの腹腔鏡または内視鏡外科器具が、ＥＡＰロック機構を横方向に受容する開口または類似の係合構造を含むように改良できる少なくとも１つの可動部材をハンドルに配置できることを理解されたい。従って、このようなロックアウトから外科用ステープル止め／切断器具が恩恵を受けているが、他の多くの種類の器具も同様に恩恵を受けることができるであろう。
マルチストローク発射機構の手動引き戻し
前記した米国特許出願第１１／０５２，３８７及び同第１１／０５２，６３２号に開示され、図３、図５、及び図１６‐図２１にも示されているように、外科用ステープル止め／切断器具１０が、発射行程の表示、発射機構の手動の解放、及び手動の引き戻しを提供する手動引き戻し機構５００を含む。歯車機構５０２が、発射行程の進行状態を表示し、かつナイフを手動で引き戻すことができる。前部遊び歯車２２０が連結ラック２００（図３及び図１８‐図２０）の歯が付いた左上面２２２に係合する。前部遊び歯車２２０はまた、小さな右側ラチェット歯車２３１を有する後部遊び歯車２３０に係合する。前部遊び歯車２２０及び後部遊び歯車２３０はそれぞれ、前部遊び軸２３２及び後部遊び軸２３４によってハンドルハウジング１５４に回動可能に連結されている。後部軸２３２の両端部がそれぞれ、左ハウジング半シェル１５８及び右ハウジング半シェル１５６を貫通して、左インジケータゲージホイール４０及び右インジケータゲージホイール４１に取り付けられている。後部軸２３４がハンドルハウジング１５４内で自由に回動でき、後部歯車２３０にキー係合しているため、インジケータギアホイール４０及び４１が後部歯車２３０と共に回動する。連結ラック２００と遊び歯車２２０と後部歯車２３０の歯車の関係は、歯の付いた上面２２２が、強度が適度となる歯の寸法を有し、後部歯車２３０が、連結された伝達発射機構１５０の完全な発射行程で１回転以上しないように有利に選択することができる。
前記した米国特許出願第１１／０５２，３８７及び同第１１／０５２，６３２号に開示され、図３、図５、及び図１６‐図２１にも示されているように、外科用ステープル止め／切断器具１０が、発射行程の表示、発射機構の手動の解放、及び手動の引き戻しを提供する手動引き戻し機構５００を含む。歯車機構５０２が、発射行程の進行状態を表示し、かつナイフを手動で引き戻すことができる。前部遊び歯車２２０が連結ラック２００（図３及び図１８‐図２０）の歯が付いた左上面２２２に係合する。前部遊び歯車２２０はまた、小さな右側ラチェット歯車２３１を有する後部遊び歯車２３０に係合する。前部遊び歯車２２０及び後部遊び歯車２３０はそれぞれ、前部遊び軸２３２及び後部遊び軸２３４によってハンドルハウジング１５４に回動可能に連結されている。後部軸２３２の両端部がそれぞれ、左ハウジング半シェル１５８及び右ハウジング半シェル１５６を貫通して、左インジケータゲージホイール４０及び右インジケータゲージホイール４１に取り付けられている。後部軸２３４がハンドルハウジング１５４内で自由に回動でき、後部歯車２３０にキー係合しているため、インジケータギアホイール４０及び４１が後部歯車２３０と共に回動する。連結ラック２００と遊び歯車２２０と後部歯車２３０の歯車の関係は、歯の付いた上面２２２が、強度が適度となる歯の寸法を有し、後部歯車２３０が、連結された伝達発射機構１５０の完全な発射行程で１回転以上しないように有利に選択することができる。
後部遊び歯車２３０の小さな右側ラチェット歯車２３１が、手動引き戻しレバー４２のハブ５０６内に延びている。具体的には、ハブ５０６を二分する長手方向に整合した垂直スロット５０８（図６）に整合する。ハブ５０６の横貫通孔５１０が上側凹部５１２に連通している。前部５１４が、上側凹部５１２の先端部に形成された右側横ピン５１８を中心に回動する基端側に延びた固定爪５１６を受容する形状である。後部５２０が、固定爪５１６を下側に付勢して小さな右側のラチェット歯車２３１と係合させるＬ型ばねタブ５２２を受容するように形成されている。ホールドアップ構造５２４（図１９）が、右半シェル１５６から上側凹部５１２内に延び、手動引き戻しレバー４２が下っている時（図１９）に小さな右側のラチェット歯車２３１に固定爪５１６が係合するのを防止する。コイルばね５２５（図３）が、手動引き戻しレバー４２を下側に付勢している。
使用する場合、図１８及び図１９に示されているように、引張り／圧縮・組合せばね１８４を先端側に位置する連結リンクから外すことができる。図２０及び図２１では、手動引き戻しレバー４２が引き上げられ、固定爪５１６が時計回りの方向に回動し、ホールドアップ構造５２４によって保持されなくなり、小さな右側ラチェット歯車２３１に係合し、後部遊び歯車２３０が左から見て時計回りの方向に回動する。従って、これに応答して前部遊び歯車２２０が反時計回りの方向に回動して連結ラック２００を引き戻す。加えて、手動引き戻しレバー４２がストッパー５３１まで回動すると、ハブ５０６から突き出た右側湾曲リッジ５３０が、反支持解除レバー２４８に接触して先端側に移動させ、反支持機構２５０が解除される。
手動引き戻し機構のＥＡＰ発射ロックアウト機構
図２２及び図２３に示されているように、ＥＡＰロックアウト機構５５０が、手動引き戻しレバー４２’の改良されたハブ５０６’に有利に配置されている。上側凹部の先端面５１４’がＥＡＰロック部材５１９の保持端部５１７を受容するスロット５１３を成し、上側凹部の基端面５１２’が、ＥＡＰロック部材５１９の自由端５２３に当接するロックプランジャー５２１を受容するアクチュエータ凹部５２７を成している。図２２に示されているように、ＥＡＰロック部材５１９が作動していない場合は、反対側の圧縮ばね５２９がロックプランジャー５２１をアクチュエータ凹部５２７から先端側に付勢している。ロックプランジャー５２１が、Ｌ型ばねタブ５２２及び固定爪５１６を下側に押して右側の小さなラチェット歯車２３１に係合させ、発射を防止している。有利なことに、発射動作が別にロックアウトされていても、外科医が発射機構を引き戻すことができる。図２３に示されているように、ＥＡＰロック部材５１９が作動して基端側に膨張し、ロックプランジャー５２１がアクチュエータ凹部の基端側に付勢され、固定爪５１６がＬ型ばねタブ５２２に対して押し上がり、発射が可能となる。
図２２及び図２３に示されているように、ＥＡＰロックアウト機構５５０が、手動引き戻しレバー４２’の改良されたハブ５０６’に有利に配置されている。上側凹部の先端面５１４’がＥＡＰロック部材５１９の保持端部５１７を受容するスロット５１３を成し、上側凹部の基端面５１２’が、ＥＡＰロック部材５１９の自由端５２３に当接するロックプランジャー５２１を受容するアクチュエータ凹部５２７を成している。図２２に示されているように、ＥＡＰロック部材５１９が作動していない場合は、反対側の圧縮ばね５２９がロックプランジャー５２１をアクチュエータ凹部５２７から先端側に付勢している。ロックプランジャー５２１が、Ｌ型ばねタブ５２２及び固定爪５１６を下側に押して右側の小さなラチェット歯車２３１に係合させ、発射を防止している。有利なことに、発射動作が別にロックアウトされていても、外科医が発射機構を引き戻すことができる。図２３に示されているように、ＥＡＰロック部材５１９が作動して基端側に膨張し、ロックプランジャー５２１がアクチュエータ凹部の基端側に付勢され、固定爪５１６がＬ型ばねタブ５２２に対して押し上がり、発射が可能となる。
発射トリガーＥＡＰロック機構
図２４‐図２８に示されているように、ＥＡＰロック機構８００が、ＥＡＰロックアクチュエータ８２２を発射トリガー８３４の上端部８０４に形成された固定リッジ８０２に対して固定するようにハンドル２０内に有利に配置されている。ＥＡＰ固定アクチュエータ８２２は、ハンドルハウジング８５４に形成されたアクチュエータガイド８３５によって、下方やや先端側に移動できるように拘束されている。図２４及び図２５では、ＥＡＰアクチュエータ８２２は、アクチュエータ凹部８３５の上端部に保持された固定端部８５７及びアクチュエータピストン８６１に保持された移動端部８５９を有するＥＡＰ部材８５５から構成されている。ＥＡＰ部材８５５を覆っている圧縮ばね８６３が、アクチュエータ凹部８３５の上端部に当接した上端部８６５及びアクチュエータピストン８６１に当接した下端部８６９を有する。硬い先端部８６５は、発射トリガー８３４の固定リッジ８０２に近接した凹面８６７に一致するようにアクチュエータピストン８６１の露出した端部に取り付けられている。ＥＡＰ部材８５５は、図２４及び図２６に示されているように、通常は膨張して、硬い端部８６５が凹面８６７に当接して発射トリガー８３４の固定リッジ８０２の前方への回動を防止している。図２５では、ＥＡＰ部材８５５が収縮してアクチュエータピストン８６１、硬い端部８６５、及び圧縮ばね８５５が引き上げられ、発射トリガー８３４を押すことができる。
図２４‐図２８に示されているように、ＥＡＰロック機構８００が、ＥＡＰロックアクチュエータ８２２を発射トリガー８３４の上端部８０４に形成された固定リッジ８０２に対して固定するようにハンドル２０内に有利に配置されている。ＥＡＰ固定アクチュエータ８２２は、ハンドルハウジング８５４に形成されたアクチュエータガイド８３５によって、下方やや先端側に移動できるように拘束されている。図２４及び図２５では、ＥＡＰアクチュエータ８２２は、アクチュエータ凹部８３５の上端部に保持された固定端部８５７及びアクチュエータピストン８６１に保持された移動端部８５９を有するＥＡＰ部材８５５から構成されている。ＥＡＰ部材８５５を覆っている圧縮ばね８６３が、アクチュエータ凹部８３５の上端部に当接した上端部８６５及びアクチュエータピストン８６１に当接した下端部８６９を有する。硬い先端部８６５は、発射トリガー８３４の固定リッジ８０２に近接した凹面８６７に一致するようにアクチュエータピストン８６１の露出した端部に取り付けられている。ＥＡＰ部材８５５は、図２４及び図２６に示されているように、通常は膨張して、硬い端部８６５が凹面８６７に当接して発射トリガー８３４の固定リッジ８０２の前方への回動を防止している。図２５では、ＥＡＰ部材８５５が収縮してアクチュエータピストン８６１、硬い端部８６５、及び圧縮ばね８５５が引き上げられ、発射トリガー８３４を押すことができる。
同様のＥＡＰロック機構を、２つの機能を果たすトリガーではなく２つのトリガーを有する外科用ステープル止め／切断器具の閉止トリガーに配置できることを理解されたい。
本発明は、かなり詳細に記載した実施形態を用いて説明したが、出願者は添付の特許請求の範囲がこのような詳細に限定されることを意図していない。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。
ここで用いる「基端側」及び「先端側」は、医師が器具のハンドルを把持する場合について用いていることを理解されたい。従って、エンドエフェクタ１２は基端側のハンドル２０に対して先端側である。「前部」及び「後部」などの類似の語も、先端側及び基端側と同様に用いられる。ここで用いる「垂直」及び「水平」などの空間を示す語も分かり易くするために図面に対して用いられるものであることを理解されたい。しかしながら、外科器具は様々な向き及び位置で用いることができ、これらの語が限定及び絶対を意味するものではない。
本発明は、腹腔鏡及び内視鏡の処置及び装置について説明している。しかしながら、ここで用いる「内視鏡的」などの語は、本発明を内視鏡カニューレ（すなわち、トロカール）のみと使用できる外科用ステープル止め／切断器具に限定するものではない。それどころか、本発明は、限定するものではないが腹腔鏡処置または開放処置を含む小さな切開部を介してアクセスしなければならないあらゆる処置に用いることができると考えられる。
本発明に適した用途には、連結されたラックではなく一体の発射ラックを用いた器具も含まれ得る。
連結ラック２００は、実施部分２２を作動させる発射部材の基端係合部分として機能する。ばね付勢側爪組立体２８５の代わりに摩擦係合を用いることができることを理解されたい。このような摩擦係合については、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、ジェフリーＳ．スウェイズ（Jeffrey S. Swayze）らによる同時係属中の自己の米国特許出願第１０／６７３，６６２号（名称「トラクション付勢ラチェット機構を含むマルチストローク発射動作を利用する外科用ステープル止め器具（SURGICAL STAPLING INSTRUMENT HAVING MULTISTROKE FIRING INCORPORATING A TRACTION-BIASED RACHETING MECHANISM）」）に開示されている。
加えて、連結ラック２００の側爪組立体２８５に対する左側の向きも例示目的である。連結ラックまたは一体ラックを、発射トリガー（例えば、ばね付勢された爪やトラクション付勢された部材など）に結合された選択的に係合する部材の上、下、または右側に向けることができることを理解されたい。
上記した形態では、側爪がラック２００と係合するようにばね付勢されているが、発射トリガーが解放されて基端側に移動する際に係合が解除される。ばねが、ＥＡＰロックアウトアクチュエータによって打ち負かされない限り、係合しないように爪スライドを付勢している。本発明に適した用途には、爪を発射機構のラックに係合するように付勢するＥＡＰロックアウトアクチュエータが含まれ得ることを理解されたい。従って、爪を係合解除するように付勢することができる。発射トリガーに結合されたセンサにより、発射トリガーが検出された場合に、ＥＡＰロックアウトアクチュエータを押されて解放されていない状態から作動させることができる。ＥＡＰロックアウトアクチュエータが（場合によっては他の前提条件に一致した場合に）作動されて爪を付勢してラックに係合させる。
上記した形態では、ラックと爪の係合は、発射動作を発射トリガーから発射バーに確実に伝達でき有利である。本発明に適した用途には、発射部材の基端部分と発射トリガーなどの発射アクチュエータとの間の摩擦係合が含まれ得ることを理解されたい。ＥＡＰロックアウトアクチュエータは、間隔を維持して引掛かり接触を防止したり、引掛かりによる変形を防止することができる（例えば、スクリーンドア・ダンパーロック）。
たとえ電力が供給されていない機能していない状態でも、多くの適用例ではロックアウトがロックされた状態に初期設定されるのが望ましいが、本発明に一致した適用例が、特に、固定機構によって発射動作が防止されていて発射動作に電力が必要な場合に、ロックされていない状態に初期設定された電気的に作動するロックアウト機構を含むことができることを理解されたい。更に別の代替の形態では、双安定ロックが、電動アクチュエータが固定機構の状態を切り替えるまで、ロックされた状態またはロックされていない状態に維持することができる。
別の例として、ロックアウト機構は、爪スライドをラックに向かって押すためにラックとは反対側に爪スライドに配置されたＥＡＰアクチュエータを含むことができる。更に、このＥＡＰアクチュエータは、爪スライドまたは爪スライドに近接したハンドルの固定要素に取り付けることができる。
更に別の例として、係合機構（例えば、爪／爪スライド）から離間した発射部材（例えば、ラック）の基端側係合部分を付勢するロックアウト機構の付勢に、発射部材及び／または係合機構の基端側係合部分の内面に取り付けられる弾性ストリップ材料を用いることができる。
電気活性ポリマーは多くの点で有用であるが、本発明に一致したある適用例では、電動アクチュエータの代わりにソレノイドを用いることもできる。
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、
細長いシャフトと、
運動のために前記細長いシャフト内に受容された制御部材と、
前記制御部材から受け取った制御運動に応答して作動するように機能的に構成されたエンドエフェクタと、
前記細長いシャフトの基端側に取り付けられた、外科的開口部を介して前記エンドエフェクタを配置するためのハンドルと、
運動のために前記ハンドルに取り付けられ前記制御部材に結合された、使用者の入力に対して制御運動を起こすべく第１の位置から第２の位置に移動するように機能的に構成された制御アクチュエータと、
イネーブル信号を生成するために機能的に構成された制御回路と、
前記第２の位置に移動するのを防止するために前記第１の位置で前記制御アクチュエータに接触してロックされるように付勢され、前記イネーブル信号に応答して前記制御アクチュエータから固定解除するように付勢された電動アクチュエータとを含むことを特徴とする外科器具。
（２）前記電動アクチュエータが電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（３）前記制御アクチュエータがトリガーを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（４）前記制御アクチュエータが、固定開口を含む長手方向に往復運動する部材を含み、
前記電動アクチュエータが、前記固定開口内に進入するようにばね付勢された固定ボルトを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（５）前記電動アクチュエータが更に、前記固定開口から前記固定ボルトを引き戻すように機能的に構成された電気活性ポリマーを含むことを特徴とする実施態様（４）に記載の外科器具。
（１）外科器具であって、
細長いシャフトと、
運動のために前記細長いシャフト内に受容された制御部材と、
前記制御部材から受け取った制御運動に応答して作動するように機能的に構成されたエンドエフェクタと、
前記細長いシャフトの基端側に取り付けられた、外科的開口部を介して前記エンドエフェクタを配置するためのハンドルと、
運動のために前記ハンドルに取り付けられ前記制御部材に結合された、使用者の入力に対して制御運動を起こすべく第１の位置から第２の位置に移動するように機能的に構成された制御アクチュエータと、
イネーブル信号を生成するために機能的に構成された制御回路と、
前記第２の位置に移動するのを防止するために前記第１の位置で前記制御アクチュエータに接触してロックされるように付勢され、前記イネーブル信号に応答して前記制御アクチュエータから固定解除するように付勢された電動アクチュエータとを含むことを特徴とする外科器具。
（２）前記電動アクチュエータが電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（３）前記制御アクチュエータがトリガーを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（４）前記制御アクチュエータが、固定開口を含む長手方向に往復運動する部材を含み、
前記電動アクチュエータが、前記固定開口内に進入するようにばね付勢された固定ボルトを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（５）前記電動アクチュエータが更に、前記固定開口から前記固定ボルトを引き戻すように機能的に構成された電気活性ポリマーを含むことを特徴とする実施態様（４）に記載の外科器具。
（６）前記制御アクチュエータが更にラックを含み、
前記外科用器具が更に、ラチェット機構によって前記ラックに結合された手動引き戻しレバーを含み、
前記電動アクチュエータがラチェット動作を防止する爪ロックを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（７）外科器具であって、
回動可能な対向したジョーを含むエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに取り付けられた細長いシャフトと、
前記細長いシャフトによって受容され、前記エンドエフェクタを閉じるために前記エンドエフェクタに結合された往復運動部材と、
ハンドル部材とを含み、このハンドル部材が、
前記往復運動部材に連結された基端アクチュエータと、
前記基端アクチュエータにロックするように付勢された、運動のために前記ハンドルに取り付けられたロック部材と、
電気信号に応答して前記ロック部材のロックを解除するように前記基端アクチュエータに連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、
前記電気信号を選択的に生成するように機能的に構成された回路とを含むことを特徴とする外科器具。
（８）前記回動可能な対向したジョーが、前記細長いシャフトに連結された下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを含み、
前記往復運動部材が閉止チューブを含み、
前記基端アクチュエータが、前記閉止チューブを移動させるために結合された閉止ヨークを含み、
前記ロック部材が、前記閉止ヨークの先端側への移動を選択的に可能にするように機能的に構成されていることを特徴とする実施態様（７）に記載の外科器具。
（９）外科器具であって、
下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを含むエンドエフェクタと、
前記下側ジョーに取り付けられた細長いシャフトと、
前記下側ジョー内に受容されたステープルカートリッジと、
前記ステープルカートリッジを横切るように位置する切断面を先端側に備えた、前記細長いシャフトに受容された発射部材と、
ハンドルとを含み、このハンドルが、
前記発射部材に結合された基端アクチュエータと、
前記基端アクチュエータにロックするように付勢された、運動のために前記ハンドルに取り付けられたロック部材と、
電気信号に応答して前記ロック部材のロックを解除するように前記基端アクチュエータに連結された電動アクチュエータと、
前記電気信号を選択的に生成するように機能的に構成された回路とを含むことを特徴とする外科器具。
（１０）前記電動アクチュエータが電気活性ポリマーを含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
前記外科用器具が更に、ラチェット機構によって前記ラックに結合された手動引き戻しレバーを含み、
前記電動アクチュエータがラチェット動作を防止する爪ロックを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の外科器具。
（７）外科器具であって、
回動可能な対向したジョーを含むエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに取り付けられた細長いシャフトと、
前記細長いシャフトによって受容され、前記エンドエフェクタを閉じるために前記エンドエフェクタに結合された往復運動部材と、
ハンドル部材とを含み、このハンドル部材が、
前記往復運動部材に連結された基端アクチュエータと、
前記基端アクチュエータにロックするように付勢された、運動のために前記ハンドルに取り付けられたロック部材と、
電気信号に応答して前記ロック部材のロックを解除するように前記基端アクチュエータに連結された電気活性ポリマーアクチュエータと、
前記電気信号を選択的に生成するように機能的に構成された回路とを含むことを特徴とする外科器具。
（８）前記回動可能な対向したジョーが、前記細長いシャフトに連結された下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを含み、
前記往復運動部材が閉止チューブを含み、
前記基端アクチュエータが、前記閉止チューブを移動させるために結合された閉止ヨークを含み、
前記ロック部材が、前記閉止ヨークの先端側への移動を選択的に可能にするように機能的に構成されていることを特徴とする実施態様（７）に記載の外科器具。
（９）外科器具であって、
下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを含むエンドエフェクタと、
前記下側ジョーに取り付けられた細長いシャフトと、
前記下側ジョー内に受容されたステープルカートリッジと、
前記ステープルカートリッジを横切るように位置する切断面を先端側に備えた、前記細長いシャフトに受容された発射部材と、
ハンドルとを含み、このハンドルが、
前記発射部材に結合された基端アクチュエータと、
前記基端アクチュエータにロックするように付勢された、運動のために前記ハンドルに取り付けられたロック部材と、
電気信号に応答して前記ロック部材のロックを解除するように前記基端アクチュエータに連結された電動アクチュエータと、
前記電気信号を選択的に生成するように機能的に構成された回路とを含むことを特徴とする外科器具。
（１０）前記電動アクチュエータが電気活性ポリマーを含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１１）前記基端アクチュエータがトリガーを含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１２）前記トリガーが発射トリガーを含むことを特徴とする実施態様（１１）に記載の外科器具。
（１３）前記トリガーが閉止トリガーを含むことを特徴とする実施態様（１１）に記載の外科器具。
（１４）前記基端アクチュエータが、一方向クラッチを介して前記発射部材に結合された引き戻しレバーを含み、
前記電動アクチュエータが、前記一方向クラッチをロックして前記発射部材の先端側への移動を防止するように機能的に構成されていることを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１５）前記ハンドルの前記基端アクチュエータが更に、前記上側ジョーを前記下側ジョーに向かって閉じるように機能的に構成されており、
前記基端アクチュエータが前進して前記上側ジョーが閉じないと、前記発射部材の先端側への移動が防止されるため、前記基端アクチュエータをロックして発射を防止できることを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１２）前記トリガーが発射トリガーを含むことを特徴とする実施態様（１１）に記載の外科器具。
（１３）前記トリガーが閉止トリガーを含むことを特徴とする実施態様（１１）に記載の外科器具。
（１４）前記基端アクチュエータが、一方向クラッチを介して前記発射部材に結合された引き戻しレバーを含み、
前記電動アクチュエータが、前記一方向クラッチをロックして前記発射部材の先端側への移動を防止するように機能的に構成されていることを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１５）前記ハンドルの前記基端アクチュエータが更に、前記上側ジョーを前記下側ジョーに向かって閉じるように機能的に構成されており、
前記基端アクチュエータが前進して前記上側ジョーが閉じないと、前記発射部材の先端側への移動が防止されるため、前記基端アクチュエータをロックして発射を防止できることを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１６）前記基端アクチュエータが閉止ヨークを含むことを特徴とする実施態様（１５）に記載の外科器具。
（１７）更に、ステープル止め装置の発射機構を電気的にロックを解除するための手段を含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
（１７）更に、ステープル止め装置の発射機構を電気的にロックを解除するための手段を含むことを特徴とする実施態様（９）に記載の外科器具。
１０ 外科ステープル止め／切断器具
１２ ステープル止め組立体
１４ アンビル
１６ 細長い溝
１８ 細長いシャフト
２０ ハンドル
２２ 実施部分
２４ 閉止チューブ
２６ 閉止トリガー
２８ フレーム
３０ 回動ノブ
３２ 発射ロッド
３４ 発射トリガー
３６ ピストルグリップ
３８ 閉止解除ボタン
４０、４１ インジケータホイール
４２、４２’ 手動引き戻しレバー
１３１ 結合スライドチューブ
１５０ 連結ラック発射機構
１５４ ハンドルハウジング
１５６ 右半シェル
１５８ 左半シェル
１５９ ガイドポスト
１６０ 閉止トリガー上側部分
１６２ 閉止ヨーク
１６４ 閉止リンク
１７４ 圧縮ばね
１８４ 引張り／圧縮・組合せばね
１９２ スチールバンド
１９６ａ‐１９６ｄ リンク
２００ 連結ラック
２０１ バンパーばね
２０３ 湾曲スロット
２０７ ＥＡＰブロックアクチュエータ
２０９ 水平スロット
２２０ 前部遊び歯車
２３０ 後部遊び歯車
２３１ ラチェット歯車
２４６ 閉止トリガー引張りばね
２４８ 反支持解除レバー
２５６ 反支持ヨーク
２６４ 圧縮ばね
２６６ 反支持プレート
２６９ 開口
２７０ 爪スライド
２７６ 閉止ヨークレール
２７７ ラック溝カバー
２７８ 圧縮ばね
２８０ フック
２８２ 傾斜右側トラック
２８４ 傾斜面
２８５ 側爪組立体
３１８ 爪ブロック
３２４ キックアウトブロック
３３０ 爪ばね
３３４ リップ
３３６ リッジ
５００ 手動引き戻し機構
５０２ 歯車機構
５０６、５０６’ ハブ
５１６ 固定爪
５１９ ＥＡＰロック部材
５２１ ロックプランジャー
５２２ Ｌ型ばねタブ
５２４ ホールドアップ構造
５３０ 右側湾曲リッジ
５５０、５５０’ ＥＡＰロックアウト機構
６１０ 外科用ステープル止め／切断器具
６１２ ＥＡＰアクチュエータ
６１４ 凹部
６５４ ハンドルハウジング
６５８ 左半シェル
６５９ 閉止ヨークガイドポスト
６６９ 矩形開口
８００ ＥＡＰロック機構
８０２ 固定リッジ
８２２ ＥＡＰロックアクチュエータ
８３４ 発射トリガー
８５５ ＥＡＰ部材
８６１ アクチュエータピストン
８６３ 圧縮ばね
８６５ 先端部
８６７ 凹面
１２ ステープル止め組立体
１４ アンビル
１６ 細長い溝
１８ 細長いシャフト
２０ ハンドル
２２ 実施部分
２４ 閉止チューブ
２６ 閉止トリガー
２８ フレーム
３０ 回動ノブ
３２ 発射ロッド
３４ 発射トリガー
３６ ピストルグリップ
３８ 閉止解除ボタン
４０、４１ インジケータホイール
４２、４２’ 手動引き戻しレバー
１３１ 結合スライドチューブ
１５０ 連結ラック発射機構
１５４ ハンドルハウジング
１５６ 右半シェル
１５８ 左半シェル
１５９ ガイドポスト
１６０ 閉止トリガー上側部分
１６２ 閉止ヨーク
１６４ 閉止リンク
１７４ 圧縮ばね
１８４ 引張り／圧縮・組合せばね
１９２ スチールバンド
１９６ａ‐１９６ｄ リンク
２００ 連結ラック
２０１ バンパーばね
２０３ 湾曲スロット
２０７ ＥＡＰブロックアクチュエータ
２０９ 水平スロット
２２０ 前部遊び歯車
２３０ 後部遊び歯車
２３１ ラチェット歯車
２４６ 閉止トリガー引張りばね
２４８ 反支持解除レバー
２５６ 反支持ヨーク
２６４ 圧縮ばね
２６６ 反支持プレート
２６９ 開口
２７０ 爪スライド
２７６ 閉止ヨークレール
２７７ ラック溝カバー
２７８ 圧縮ばね
２８０ フック
２８２ 傾斜右側トラック
２８４ 傾斜面
２８５ 側爪組立体
３１８ 爪ブロック
３２４ キックアウトブロック
３３０ 爪ばね
３３４ リップ
３３６ リッジ
５００ 手動引き戻し機構
５０２ 歯車機構
５０６、５０６’ ハブ
５１６ 固定爪
５１９ ＥＡＰロック部材
５２１ ロックプランジャー
５２２ Ｌ型ばねタブ
５２４ ホールドアップ構造
５３０ 右側湾曲リッジ
５５０、５５０’ ＥＡＰロックアウト機構
６１０ 外科用ステープル止め／切断器具
６１２ ＥＡＰアクチュエータ
６１４ 凹部
６５４ ハンドルハウジング
６５８ 左半シェル
６５９ 閉止ヨークガイドポスト
６６９ 矩形開口
８００ ＥＡＰロック機構
８０２ 固定リッジ
８２２ ＥＡＰロックアクチュエータ
８３４ 発射トリガー
８５５ ＥＡＰ部材
８６１ アクチュエータピストン
８６３ 圧縮ばね
８６５ 先端部
８６７ 凹面
Claims (13)
- 外科器具であって、
細長いシャフトと、
運動のために前記細長いシャフト内に受容された制御部材と、
前記制御部材から受け取った制御運動に応答して作動するように機能的に構成されたエンドエフェクタと、
前記細長いシャフトの基端側に取り付けられた、外科的開口部を介して前記エンドエフェクタを配置するためのハンドルと、
運動のために前記ハンドルに取り付けられ前記制御部材に結合された、使用者の入力に対して前記制御運動を起こすべく第１の位置から第２の位置に移動するように機能的に構成された制御アクチュエータであって、端部にリッジを備えたトリガーを含む、制御アクチュエータと、
イネーブル信号を生成するために機能的に構成された制御回路と、
前記第２の位置に移動するのを防止するために前記第１の位置で前記制御アクチュエータに接触してロックされるように付勢され、前記イネーブル信号に応答して前記制御アクチュエータからロック解除されるように付勢された電動アクチュエータと、
を含み、
前記電動アクチュエータが、膨張すると前記リッジに係合し、収縮すると前記リッジから係合解除される、前記ハンドル内に付勢された細長い部材を含む、外科器具。 - 前記電動アクチュエータが、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータである、請求項１に記載の外科器具。
- 前記細長い部材が、前記リッジに係合するようにばね付勢されている、請求項１に記載の外科器具。
- 前記細長い部材が、電気活性ポリマーを含む、請求項１に記載の外科器具。
- 前記細長い部材は、前記ハンドル内に形成されたガイド凹部によって長さ方向に移動できるように拘束されている、請求項１に記載の外科器具。
- 前記電動アクチュエータが、アクチュエータピストンを更に含み、
前記細長い部材は、前記ガイド凹部に保持された固定端部と、前記アクチュエータピストンに保持された移動端部とを有する、請求項５に記載の外科器具。 - 前記電動アクチュエータが、圧縮ばねを更に含み、前記圧縮ばねは、前記ガイド凹部に当接した一端部と、前記アクチュエータピストンに当接した他端部とを有する、請求項６に記載の外科器具。
- 前記電動アクチュエータが、前記トリガーのリッジに近接した凹面に一致するように前記アクチュエータピストンの端部に取り付けられている硬い先端部を更に含む、請求項７に記載の外科器具。
- 前記制御アクチュエータが更にラックを含み、
前記外科用器具が更に、ラチェット機構によって前記ラックに結合された手動引き戻しレバーを含み、
前記電動アクチュエータが更にラチェット動作を防止する爪ロックを含む、請求項１に記載の外科器具。 - 前記エンドエフェクタが、回動可能な対向したジョーを含み、
前記制御アクチュエータが、前記エンドエフェクタを閉じるための閉止トリガーを更に含む、請求項１〜９のいずれかに記載の外科器具。 - 前記回動可能な対向したジョーが、前記細長いシャフトに連結された下側ジョー及び回動可能に取り付けられた上側ジョーを含み、
前記制御部材が閉止チューブを含み、
前記制御アクチュエータが、前記閉止チューブを移動させるために結合された閉止ヨークを含み、
前記電動アクチュエータが、前記閉止ヨークの先端側への移動を選択的に可能にするように機能的に構成されているロック部材を更に含む、請求項１０に記載の外科器具。 - 前記下側ジョー内に受容されたステープルカートリッジを更に含み、
前記制御部材が、前記ステープルカートリッジを横切るように位置する切断面を先端側に備えた、前記細長いシャフトに受容された発射部材を更に含む、請求項１１に記載の外科器具。 - 前記リッジを備えたトリガーが発射トリガーである、請求項１２に記載の外科器具。
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|---|---|---|---|
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| US11/157,767 US7143925B2 (en) | 2004-07-28 | 2005-06-21 | Surgical instrument incorporating EAP blocking lockout mechanism |
| US11/157,767 | 2005-06-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005217080A Expired - Fee Related JP4902973B2 (ja) | 2004-07-28 | 2005-07-27 | Ｅａｐ遮断ロックアウト機構を含む外科医器具 |
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