JP5296074B2 - 改良された外科用器具 - Google Patents

Description

開示の内容

〔背景技術〕
ホロウコア及びソリッドコア器具の両方を含めた超音波器具が、多くの医学的状態の安全且つ有効な処置のために使用されている。超音波器具は、それらの超音波器具を使用して、外科用エンドエフェクタに超音波振動数で伝達される機械的振動の形態のエネルギーを用いて有機組織を切断及び／又は凝固できるので、有利である。超音波振動は、適切なエンドエフェクタを使用して適切なエネルギーレベルで有機組織に伝達されるときには、組織を切断し、解離し、持ち上げ、若しくは焼灼し、又は筋肉組織を骨から引き離すために使用することができる。このような器具は、観血的処置、又は内視鏡的若しくは腹腔鏡的処置などの低侵襲処置に使用することができ、エンドエフェクタは、手術部位に到達するようにトロカール内に通される。

そのような器具のエンドエフェクタ（例えば、切断ブレード）を超音波振動数で始動又は励磁（exciting）させると、隣接組織内に局所的な熱を発生する縦方向の振動運動が誘発されて、切断及び凝固の両方を促進する。超音波器具の性質ゆえに、超音波によって作動される特定のエンドエフェクタは、例えば、切断及び凝固を含めた多数の機能を果たすように設計することができる。

超音波振動は、例えば、変換器を電気的に励磁することによって、外科用エンドエフェクタ内で誘導される。変換器は、器具ハンドピース内の１つ又はそれより多くの圧電素子若しくは磁歪素子から構築することができる。変換器部分によって生み出される振動は、変換器部分から外科用エンドエフェクタまで延びる超音波導波管を通じて外科用エンドエフェクタに伝達される。導波管及びエンドエフェクタは、変換器と同じ振動数で共振するように設計される。したがって、エンドエフェクタが変換器に取り付けられるときには、全体的なシステム振動数は、変換器自体と同じ振動数である。

エンドエフェクタの先端ｄにおける縦方向の超音波振動のゼロからピークまでの振幅は、次式によって与えられる共振振動数における単純な正弦曲線として動く、
ｄ＝Ａ ｓｉｎ（ωｔ）
式中、
ω＝周期的振動数ｆの２π倍に等しい角振動数、
Ａ＝ゼロからピークまでの振幅。
縦方向の振動幅（excursion）は、ピーク間（ｐ−ｔ−ｐ）振幅として定義され、正弦波の振幅のちょうど２倍又は２Ａである。

超音波外科用器具は、２つのタイプ、すなわち、単一素子エンドエフェクタデバイスと、多素子エンドエフェクタデバイスとに分けることができる。単一素子エンドエフェクタデバイスとしては、メス及びボール凝固器などの器具が挙げられる。単一素子エンドエフェクタ器具は、組織が柔らかく、緩やかに支持されているときには、ブレードから組織へと圧力を加える能力が限られている。時には、超音波エネルギーを組織に効果的に結び付けるために、大きな圧力が必要となることがある。この、組織を把持できないことにより、さらに、超音波エネルギーを適用しながら組織表面を完全に接合させることが不可能となり、不十分な止血及び組織結合をまねく。これらの場合、多素子エンドエフェクタを使用することができる。締付け凝固器（clamping coagulators）などの多素子エンドエフェクタデバイスには、これらの欠陥を克服できる、組織を超音波ブレードに押し当てるための機構が含まれる。

超音波外科用器具は、多くの外科用途で広く使用されるが、それらの器具が組織及びエンドエフェクタ条件に反応できないことにより、それらの有用性は、限られている。例えば、超音波器具のエンドエフェクタが組織を凝固及び／又は切断するために使用されるとき、当該エンドエフェクタは、しばしば加熱する。これは、器具の性能に不調和を引き起こす恐れがある。また、器具を使用する臨床医が、器具がいつ組織を凝固させ始めたか、器具がいつ組織を切断し始めたか、又は組織についての他の情報を知る方法がない。

〔発明の概要〕
〔発明が解決しようとする課題〕
超音波器具の他の一連の欠点は、既存のエンドエフェクタ設計に由来する。既存の設計では、エンドエフェクタの先端（例えば、ブレード）だけが超音波によって活性となる。したがって、先端から波長の何分の１かを超えてブレードと接触している組織は、全く作用を受けないことがある。さらに、波が変換器からエンドエフェクタの先端まで伝播しなければならないので、既存のエンドエフェクタは、あまり可撓性がなく、それらが関節運動する能力には限界があり、その結果、腹腔鏡的及び内視鏡的手術用途におけるそれらの有用性は、限られている。

〔課題を解決するための手段〕
一般的な一態様では、様々な実施形態は、外科用デバイスを目的とする。外科用デバイスは、変換器と、エンドエフェクタと、発生装置と、制御回路とを含むことができる。変換器は、振動を提供するように構成することができる。エンドエフェクタは、変換器に結合することができ、変換器から長手軸に沿って延びることができる。発生装置は、変換器に電気信号を提供することができる。また、制御回路は、エンドエフェクタの振動数の変化に応答して電気信号の電流振幅を修正することができる。様々な実施形態によれば、制御回路は、エンドエフェクタの振動数への第１の寄与因子を検出することができ、その第１の寄与因子は、エンドエフェクタと接触している組織に由来する。また、様々な実施形態によれば、制御回路は、エンドエフェクタの振動数の変化を指示することができる。

他の一般的な態様では、様々な実施形態は、変換器と、締付け機構と、制御回路とを含む外科用器具を目的とする。変換器は、振動を提供するように構成することができる。エンドエフェクタは、変換器に結合することができ、変換器から長手軸に沿って延びることができる。締付け機構は、エンドエフェクタに向かって並進運動可能である。制御回路は、経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算することができる。コラーゲン変性係数は、以下を考慮して計算することができる：エンドエフェクタによって組織の一部分に加えられる力、エンドエフェクタと締付け機構との間の組織の一部分に加えられるクランプ力、エンドエフェクタの変位、及びエンドエフェクタの振動数。様々な実施形態によれば、制御回路は、また、実質的に負の傾きから実質的にニュートラルな傾きへの、曲線の傾きの第１の変化を識別し、第１の変化に応答して組織凝固の始まりを指示することができる。また、様々な実施形態によれば、制御回路は、ほぼ一定の傾きを有する曲線の第１の領域を識別することができる。制御回路は、また、第１の領域を記述する領域特性を計算し、エンドエフェクタと接触している組織の一部分の組織特性を導出することができる。

さらに他の一般的な態様では、様々な実施形態は、エンドエフェクタを含む外科用デバイスを目的とする。エンドエフェクタは、エンドエフェクタ内を長手方向に延びる中央部材と、複数のラジアルモード変換器とを含むことができる。ラジアルモード変換器は、中央部材の周りに位置決めすることができ、長手軸に垂直な方向に振動することによって電気信号に応答するように構成することができる。定常波は、超音波であってもよい。

様々な実施形態の新規特徴は、特許請求の範囲で詳細に示される。ただし、構成及び操作方法の両方に関する様々な実施形態は、それらの他の目的及び利点とともに、以下の説明を以下の添付図面と併せて参照すれば最もよく理解することができる。
外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態。 図１に示される外科用器具の一実施形態。 図１に示される外科用器具の一実施形態の分解組立図。 図１に示される外科用器具とともに使用できる締付け機構の一実施形態。 図１に示される外科用器具の一実施形態の切欠図。 図１に示される外科用器具の一実施形態の様々な内部構成要素。 図１に示される外科用器具の駆動ヨークの一実施形態。 図１に示される外科用器具の駆動カラーの一実施形態。 単一素子エンドエフェクタを有する外科用器具を含む外科用システムの一実施形態。 外科用デバイスの一実施形態のブロック図。 外科用デバイスの試験例の結果を図示するグラフ。 エンドエフェクタ振動数とエンドエフェクタ温度との間の関係を図示するグラフ。 外科用デバイスの一実施形態のブロック図。 コラーゲン変性係数曲線を図示するグラフ。 コラーゲン変性係数曲線を図示するグラフ。 コラーゲン変性係数曲線の第１の領域の標準化値と、クランプ力、力のレベル、外径、及び壁厚との間の関係を図示する一連の曲線を示す。 ラジアルモード変換器を含む外科用デバイスのためのエンドエフェクタの一実施形態。 クランプアームを含む外科用器具上に設置された図１７のエンドエフェクタの一実施形態。 可撓性のある中央部材を含む図１７のエンドエフェクタの一実施形態。 凹面を画定する変換器を含む図１７のエンドエフェクタの一実施形態。 図２０のエンドエフェクタの一実施形態。

様々な実施形態について詳細に説明する前に、それらの実施形態が、詳細な添付図面及び説明で示される諸部品の構造及び配置の応用又は使用だけに制限されないことに留意すべきである。例示的な諸実施形態は、他の実施形態、変形形態、及び修正形態に実装され又は組み込まれてもよく、様々な方法で実践又は実施されてよい。例えば、以下で開示される外科用器具及びブレード構成は、単なる一例にすぎず、その範囲又は用途を制限しようとするものではない。また、以下で記載するブレード及びエンドエフェクタ設計は、好適ないずれのデバイスと併せて使用することもできる。さらに、特に指示のない限り、本明細書で用いる用語及び表現は、読者の便宜のために例示的な諸実施形態を説明する目的で選択されたものであって、それらの範囲を制限するためのものではない。

超音波外科用器具及びブレードの例は、米国特許第５，３２２，０５５号及び５，９５４，７３６号、６，３０９，４００ Ｂ２号、６，２７８，２１８ Ｂ１号、６，２８３，９８１ Ｂ１号、及び６，３２５，８１１ Ｂ１号に開示されており、それらの全体を参考として本明細書に組み込む。これらの参考文献は、ブレードの縦方向モードが励磁される、超音波外科用器具設計及びブレード設計を開示している。その結果、器具内に縦方向の定常波が生じる。したがって、器具は、横方向の運動がゼロに等しくなる節（nodes）と、横方向の運動がその最大となる腹（anti-nodes）とを有する。器具の組織エンドエフェクタは、しばしば、その縦方向運動を最大にするために腹のところに位置決めされる。

ここで、本明細書に開示のデバイス及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の総合的な理解をもたらすために、様々な実施形態について説明する。これらの実施形態の１以上の例を付属の図面に示す。本明細書で明確に記載し添付図面に図示されるデバイス及び方法が非限定的な実施形態であり、様々な実施形態の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることが、当業者には理解されよう。１つの実施形態に関連して図示又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。そのような修正形態及び変形形態は、特許請求の範囲内に含まれるものとする。

用語「近位」及び「遠位」が、本明細書では、外科用デバイスをそのハンドピースアセンブリ又は他の同等の部品のところで握持している臨床医に対して使用されることが理解されよう。ゆえに、エンドエフェクタは、より近位のハンドピースアセンブリに対して遠位にある。さらに、便宜上、また明瞭にするために、「最上部（top）」及び「最下部（bottom）」などの空間的用語が、やはり本明細書ではハンドピースアセンブリ又は同等の部品を握持している臨床医に対して使用されることが理解されよう。ただし、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用され、これらの用語は、制限的又は絶対的であることを意図したものではない。

図１は、外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態を示す。図２は、図１に示される装置の一実施形態を示す。図１〜２に示される実施形態では、外科用システム１０は、超音波クランプ凝固器具１２０と超音波発生装置３０とを含む。外科用器具１２０は、超音波駆動ユニット５０を含む。さらに後述するように、駆動ユニット５０の超音波変換器、及びクランプ器具１２０の超音波エンドエフェクタ１８０は、相まって、外科用システム１０の音響アセンブリを提供し、当該音響アセンブリが、発生装置３０によって電力供給されたときに外科処置のための超音波エネルギーを提供する。一部の用途では、様々な手順及び操作の間に臨床医が超音波駆動ユニット５０を把持して操作するように外科用システム１０の外科用器具１２０が構成されるので、超音波駆動ユニット５０が、「ハンドピースアセンブリ」と呼ばれることに留意する。器具１２０は、超音波駆動ユニット５０の操作は別として、器具１２０の位置決め及び操作を容易にする剪刀状のグリップ配置を含むことができる。

外科用システム１０の発生装置３０は、発生装置３０の制御システムによって決定される選択された振動幅、振動数、及び位相で、ケーブル３２を通じて電気信号を送る。さらに後述するように、信号は、外科用器具１２０の音響アセンブリの１つ又はそれより多くの圧電素子を長手軸に沿って膨張／収縮させ、それによって電気エネルギーを機械的運動に変換する。機械的運動は、音波定常波で音響アセンブリ内を伝播して選択された振動数及び振動幅で音響アセンブリを振動させる、超音波エネルギーの縦波をもたらす。エンドエフェクタ１８０は、超音波エネルギーを組織に伝達するために患者の組織と接触して置かれる。例えば、エンドエフェクタのブレード１８０’の遠位部分を組織と接触させて置くことができる。以下でさらに説明するように、ジョー又は締付け機構などの外科用具を用いて組織をブレード１８０’に押し当てることができる。

エンドエフェクタ１８０が組織と結合すると、組織内での摩擦、音響吸収、及び粘性損失の結果として熱エネルギー又は熱が生み出される。熱は、タンパク質水素結合を切断するのに十分であり、高度に構造化したタンパク質（例えば、コラーゲン及び筋肉タンパク質）を変性させる（例えば、あまり組織的でない状態にする）。タンパク質が変性すると、粘着性のある凝塊が形成されて、小さな血管を塞ぐ又は凝固させる。効果が長時間に及ぶときには、より大きな血管の深部凝固が起こる。

組織への超音波エネルギーの伝達は、機械的引裂き、切断、キャビテーション（cavitation）、細胞破壊、及び乳化を含めた他の効果を引き起こす。切断量並びに得られる凝固の程度は、エンドエフェクタ１８０の振動幅、振動数、ユーザによって加えられる圧力の量、エンドエフェクタ１８０の鋭利さ、及びエンドエフェクタ１８０と組織との間の結合によって異なる。

図１に示される実施形態では、発生装置３０は、発生装置３０と一体化された制御システムと、電源スイッチ３４と、トリガ機構３６とを含む。電源スイッチ３４は、発生装置３０への電力を制御し、トリガ機構３６によって始動されたときには、発生装置３０は、音響アセンブリを外科用システム１０の振動数に駆動し、エンドエフェクタ１８０を所定の振動幅レベルで駆動するためのエネルギーを提供する。発生装置３０は、音響アセンブリのいずれか好適な共振振動数において音響アセンブリを駆動又は励磁する。

発生装置３０がトリガ機構３６によって始動されたときには、電気エネルギーが、発生装置３０によって連続的に音響アセンブリの変換器スタック又はアセンブリ４０に適用される。発生装置３０の制御システム内のフェーズロックドループが、音響アセンブリからのフィードバックを監視する。フェーズロックループは、発生装置３０によって送られる電気エネルギーの振動数を、音響アセンブリの振動の選択された縦方向モードの共振振動数と一致するように調節する。さらに、制御システム内の第２のフィードバックループは、音響アセンブリのエンドエフェクタ１８０においてほぼ一定の振動幅を達成するために、音響アセンブリに供給される電流を予め選択された一定レベルに維持する。

音響アセンブリに供給される電気信号は、エンドエフェクタ１８０の遠位端、例えば、ブレード１８０’を、例えば約２０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの範囲で縦方向に振動させることになる。様々な実施形態によれば、ブレード１８０’は、約５４ｋＨｚ〜５６ｋＨｚの範囲、例えば約５５．５ｋＨｚで振動することができる。他の実施形態では、ブレード１８０’は、例えば、約３１ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚを含め、他の振動数で振動することができる。ブレードにおける振動の振動幅は、例えば、発生装置３０によって音響アセンブリの変換器アセンブリ４０に適用される電気信号の振幅を制御することにより、制御することができる。

前述のように、発生装置３０のトリガ機構３６によって、ユーザは、電気エネルギーを音響アセンブリに連続的に供給できるように、発生装置３０を始動できるようになる。トリガ機構３６は、ケーブル又はコードによって発生装置３０に取り外し可能に結合された又は取り付けられた足始動式スイッチを含むことができる。あるいは、トリガ機構は、発生装置３０をユーザによって始動できるようにするために超音波駆動ユニット５０に組み込まれたハンドスイッチとして構成することもできる。

発生装置３０は、また、電気手術ユニット又は従来の電気コンセントに挿入するための電力線３８を有する。また、バッテリなどの直流（ＤＣ）源によって発生装置３０に電力供給することもできることが想到される。発生装置３０は、エチコン・エンド・サージェリー社（Ethicon Endo Surgery, Inc.）から入手可能なモデル番号ＧＥＮ０４などのいずれか好適な発生装置を含むことができる。

図１及び３に示される実施形態では、外科用器具の超音波駆動ユニット５０は、操作者を音響アセンブリの振動から隔てるように適合された多部品ハウジング５２を含む。駆動ユニットハウジング５２は、従来の方式でユーザによって保持されるような形状とすることができるが、本発明のクランプ凝固器具１２０が、主に、装置のハウジングによって提供される剪刀状配置によって把持され、操作されることが想到され、それについては後述する。多部品ハウジング５２が示されているが、ハウジング５２は、単一又は一体型構成要素を含んでもよい。

超音波駆動ユニット５０のハウジング５２は、一般に、近位端と、遠位端と、その中を長手方向に延びる空洞とを含む。ハウジング５２の遠位端は、外科用システム１０の音響アセンブリがその中を延びることができるように構成された開口部６０を含んでおり、ハウジング５２の近位端は、ケーブル３２によって発生装置３０に結合される。ケーブル３２は、音響アセンブリの変換器アセンブリ４０を冷却するために超音波駆動ユニット５０のハウジング５２に空気又は他の流体を導入できるように、ダクト又は通気孔６２を含むことができる。

超音波駆動ユニット５０のハウジング５２は、ＵＬＴＥＭ（登録商標）などの耐久性プラスチックから構築することができる。また、ハウジング５２を、他のプラスチック（例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ナイロン、若しくはポリカーボネート）及び／又は金属（例えば、アルミニウム、鋼など）を含めた様々な材料から代替的に作製することもできることが想到される。好適な超音波駆動ユニット５０は、エチコン・エンド・サージェリー社（Ethicon Endo Surgery, Inc.）から入手可能なモデル番号ＨＰ０５４である。

外科用器具の音響アセンブリは、一般に、第１の音響部分と第２の音響部分とを含む。第１の音響部分は、超音波駆動ユニット５０によって担うことができ、第２の音響部分（エンドエフェクタ１８０の形態、後述する）は、超音波クランプ凝固器１２０によって担われる。第１の音響部分の遠位端は、好ましくはねじ式連結によって、第２の音響部分の近位端に動作可能に結合される。

図２に示される実施形態では、第１の音響部分は、変換器スタック又はアセンブリ４０と据付けデバイス８４とを含んでおり、第２の音響部分は、エンドエフェクタ１８０を含む。次に、エンドエフェクタ１８０は、伝達コンポーネント又は導波管１８１（図３）、並びに組織と相互作用する遠位部分又はブレード１８０’を含むことができる。

音響アセンブリの諸構成要素は、各構成要素の長さが２分の１波長の整数（ｎλ／２）になるように音響学的に調整することができ、波長λは、音響アセンブリの予め選択された又は動作時の縦方向振動数ｆ_０の波長であり、ｎは、負ではない任意の整数である。また、音響アセンブリは、いずれかの好適な音響要素の配設を組み込んでもよいことが熟慮される。

音響アセンブリの変換器アセンブリ４０は、発生装置３０からの電気信号を機械的エネルギーへと変換し、それが超音波振動数でのエンドエフェクタ１８０の縦方向の振動運動をもたらす。音響アセンブリが通電されたときには、音響アセンブリを通じて振動運動定常波が生み出される。音響アセンブリに沿った任意の点での振動運動の振動幅は、振動運動が測定される音響アセンブリに沿った場所によって決まる。振動運動定常波内の最小又はゼロ交差は、一般に節（node）（例えば、運動が通常最小となる場所）と呼ばれ、定常波内の局所的な最大絶対値又はピークは、一般に腹（anti-node）と呼ばれる。腹とその腹に最も近い節との間の距離は、４分の１波長（λ／４）である。

図２に示される実施形態では、音響アセンブリの変換器アセンブリ４０は、「ランジュバン・スタック（Langevin stack）」としても知られ、一般に、変換部分９０と、第１の共振器９２と、第２の共振器９４とを含む。変換器アセンブリ４０は、２分の１システム波長の整数（ｎλ／２）の長さとすることができる。変換器アセンブリ４０の他の実施形態が、磁歪、電磁、又は静電変換器を含んでもよいことが理解されるはずである。

第１の共振器９２の遠位端は、変換部分９０の近位端に連結され、第２の共振器９４の近位端は、変換部分９０の遠位端に連結される。第１及び第２の共振器９２及び９４は、チタン、アルミニウム、鋼、又は他のいずれか好適な材料から製作することができ、最も好ましくは、第１の共振器９２は、３０３ステンレス鋼から製作され、第２の共振器９４は、７０７５−Ｔ６５１アルミニウムから製作される。第１及び第２の共振器９２及び９４は、変換部分９０の長さ、共振器９２及び９４で使用される材料の音速、変換器アセンブリ４０の望ましい基本振動数ｆ_０を含め、いくつもの変数によって決定される長さを有する。第２の共振器９４は、速度トランスフォーマ（velocity transformer）の役割を果たし、超音波振動の振動幅を増幅するように、その近位端からその遠位端へと内側に向かってテーパさせることができる。

変換器アセンブリ４０の変換部分９０は、正電極９６と負電極９８とが交互に並ぶ圧電部分を含むことができ、圧電素子１００が、電極９６と９８との間に交互に配置される。圧電素子１００は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸鉛、又は他の圧電材料など、いずれか好適な材料から製作することができる。正電極９６、負電極９８、及び圧電素子１００のそれぞれが、中心を通って延びる穴を有する。正及び負電極９６及び９８は、それぞれワイヤ１０２及び１０４に電気的に結合される。ワイヤ１０２及び１０４は、発生装置３０からの電気信号を電極９６及び９８に伝達する。

圧電素子１００は、ボルト１０６によって第１の共振器９２と第２の共振器９４との間で圧迫保持することができる。ボルト１０６は、ヘッドと、シャンクと、ねじ山付きの遠位端とを有することができる。ボルト１０６は、第１の共振器９２の近位端から、第１の共振器９２、電極９６及び９８、並びに圧電素子１００の穴に挿通することができる。ボルト１０６のねじ山付き遠位端は、第２の共振器９４の近位端のねじ山付き穴に螺入される。ボルト１０６は、鋼、チタン、アルミニウム、又は他の好適な材料から製作することができる。例えば、ボルト１０６は、Ｔｉ−６Ａ１−４Ｖチタンから、又は４０３７低合金鋼から製作することができる。

圧電素子１００は、発生装置３０から供給される電気信号に応答して通電されて、音響アセンブリ内に音響定常波を生み出すことができる。電気信号は、圧電素子１００を横切る電磁場を生じさせて、圧電素子１００を電圧勾配の長手軸に沿って連続的に膨張／収縮させ、超音波エネルギーの高周波の縦波を作り出す。超音波エネルギーは、音響アセンブリを通じてエンドエフェクタ１８０に伝達される。

音響アセンブリの据付けデバイス８４は、近位端と遠位端とを有しており、２分の１システム波長の整数（ｎλ／２）にほぼ等しい長さを有することができる。据付けデバイス８４の近位端は、第２の共振器９４の遠位端と軸方向に位置合わせされ、腹の近くで内ねじ式連結によって第２の共振器９４の遠位端に結合することができる。また、据付けデバイス８４をいずれか好適な手段によって第２の共振器９４に取り付けることができ、第２の共振器９４及び据付けデバイス８４を単一又は一体型構成要素として形成できることが想到される。

据付けデバイス８４は、節の近くで超音波駆動ユニット５０のハウジング５２に結合される。据付けデバイス８４は、その周辺部に配置された一体の据付けフランジ１０８を含んでもよい。据付けフランジ１０８は、据付けデバイス８４をハウジング５２に結合させるために超音波駆動ユニット５０のハウジング５２内に形成された環状溝１１０内に配置することができる。超音波振動が据付けデバイス８４からハウジング５２へと伝達されるのを低減又は阻止するために、スタンドオフによって取り付けられた１対のシリコーンゴムＯリングなどのコンプライアント部材又は材料１１２を、ハウジング５２の環状溝１１０と据付けデバイス８６の一体型フランジ１０８との間に設置することができる。

据付けデバイス８４は、複数の、例えば４本のピン１１４によって所定の軸方向位置でしっかり固定することができる。ピン１１４は、据付けデバイス８４の外周部に互いに９０度離れて長手方向に配置される。ピン１１４は、超音波駆動ユニット５０のハウジング５２に結合され、据付けデバイス８４の音響据付フランジ１０８内のノッチを通じて配置される。ピン１１４は、ステンレス鋼から製作することができる。様々な実施形態によれば、ピン１１４は、ハウジング５２の一体型構成要素として形成されてもよい。

据付けデバイス８４は、音響アセンブリを通じてエンドエフェクタ１８０の遠位端に伝達される超音波振動の振動幅を増幅するように構成することができる。一実施形態では、据付けデバイス８４は、中実のテーパしたホーン（horn）を含む。超音波エネルギーが据付けデバイス８４を通って伝達されるにつれて、据付けデバイス８４を通って伝達される音響波の速度は、増幅される。据付けデバイス８４が、例えば、階段状ホーン、円錐状ホーン、指数関数状ホーン、ユニタリーゲインホーン（unitary gain horn）など、いずれか好適な形状として構成されることが想到される。

据付けデバイス８４は、超音波クランプ凝固器具１２０の第２の音響部分に音響的に結合することができる。据付けデバイス８４の遠位端は、腹の近くで内ねじ式連結によって第２の音響部分の近位端に結合できるが、代替的な結合配置を使用することもできる。

図３は、図１に示される外科用器具の一実施形態の分解組立図を示す。超音波クランプ凝固器具１２０の近位端は、好ましくは、図２に示されるように、駆動ユニット５０をハウジング５２に挿入することによって、超音波駆動ユニット５０の遠位端を受け、それに嵌合する。超音波クランプ凝固器具１２０は、ユニットとして超音波駆動ユニット５０に取り付け、超音波駆動ユニット５０から取り除くことができる。超音波クランプ凝固器１２０は、１回使用後に廃棄することができる。

超音波クランプ凝固器具１２０は、結合するハウジング部分１３１、１３２を含むことのできる、ハンドルアセンブリ又はハウジング１３０と、細長い又は内視鏡的部分１５０とを含むことができる。本発明の装置が内視鏡的使用のために構成されるときには、部分１５０が約５．５ｍｍの外径をもつように構造を寸法設定することができる。超音波クランプ凝固器具１２０の細長い部分１５０は、装置ハウジング１３０からほぼ直角に延びることができる。細長い部分１５０は、ハウジング１３０に対して選択的に回転することができ、これについては後述する。細長い部分１５０は、外側の管状部材又はシース１６０と、内側の管状作動部材１７０と、ブレード１８０’を含むエンドエフェクタ１８０の形態をした音響システムの第２の音響部分とを含むことができる。後述するように、外側シース１６０、作動部材１７０、及びエンドエフェクタ１８０は、ハウジング１３０に対してユニットとして（超音波駆動ユニット５０とともに）割出回転できるように、１つに接合されてもよい。

第２の音響部分のエンドエフェクタ１８０の近位端は、前述のように腹の近くで超音波駆動ユニット５０の据付けデバイス８４に取り外し可能に結合することができる。エンドエフェクタ１８０は、２分の１システム波長の整数（ｎλ／２）にほぼ等しい長さを有することができる。エンドエフェクタ１８０は、チタン合金（例えば、Ｔｉ−６Ａ１−４Ｖ）又はアルミニウム合金など、超音波エネルギーを効率的に伝播する材料から構築されたソリッドコアシャフトから製作することができる。エンドエフェクタ１８０を、代替的に、他のいずれか好適な材料から製作することもできることが想到される。

前述のように、エンドエフェクタ１８０は、導波管１８１を含んでもよい。導波管１８１は、実質的に半可撓性であってよい。代替的に導波管１８１を実質的に剛性のものとすることもでき、又は導波管１８１が可撓性ワイヤを含んでもよいことが認識されよう。導波管１８１は、当該技術分野で周知のように、導波管を通じてブレードへと伝達される機械的振動を増幅するように構成することができる。導波管１８１は、さらに、導波管１８１に沿った縦方向の振動のゲインを制御するための機構、及び導波管をシステムの共振振動数に調整するための機構を有することができる。

エンドエフェクタ１８０が好適ないずれの断面寸法を有してもよいことが認識されよう。例えば、エンドエフェクタ１８０は、ほぼ一様な断面を有してもよく、又はエンドエフェクタ１８０は、様々な部分でテーパしていてもよく、若しくはその長さ全体に沿ってテーパしていてもよい。

ここで図３を参照すると、エンドエフェクタ１８０の導波管１８１部分は、第１の部分１８２と、第２の部分１８４と、第３の部分１８６とを含むことが示されている。第１の部分１８２は、エンドエフェクタ１８０の近位端から遠位に延びることができ、ほぼ連続的な断面寸法を有する。第１の部分１８２は、エンドエフェクタ１８０の軸にほぼ垂直に、第１の部分１８２を貫いて直径方向に延びる、少なくとも１つの径方向の穴又は開孔１８８を含むことができる。開孔１８８は、節のところに位置決めされてよいが、他の場所に位置決めされてもよい。開孔１８８が適切ないずれの深さを有してもよく、適切ないずれの形状であってもよいことが認識されよう。開孔１８８は、装置ハウジング１３０に対して共同して割出回転できるように、導波管１８１、管状作動部材１７０、及び管状外側シース１６０を１つに連結する、コネクタピン部材を受けるように構成される。

導波管１８１の第２の部分１８４は、第１の部分１８２から遠位に延びる。第２の部分１８４は、好ましくは、やはり、ほぼ連続的な断面を有する。第２の部分１８４の直径は、第１の部分１８２の直径よりも小さく、第３の部分１８６の直径よりも大きいものであってよい。超音波エネルギーがエンドエフェクタ１８０の第１の部分１８２から第２の部分１８４に到達するとき、第２の部分１８４の狭まりが、その中を通る超音波エネルギーの振幅の増大をもたらすことになる。

第３の部分１８６は、第２の部分１８４の遠位端から遠位に延びる。第３の部分１８６は、やはり、ほぼ連続的な断面を有する。第３の部分１８６は、また、その長さに沿って小さな直径変化を含んでもよい。様々な実施形態によれば、第２の部分１８４から第３の部分１８６への移行部は、第３の部分における直径変化が振動の振幅の増大をもたらさないように、腹のところに位置決めすることができる。

第３の部分１８６は、その外周部に形成された複数の溝又はノッチ（図示せず）を有してもよい。それらの溝は、製造時に制振シース（図示せず）及び安定化シリコーンリング又はコンプライアント支持体を設置するための位置合わせ指示器の役割を果たすように、エンドエフェクタ１８０の節のところに配置することができる。導波管と作動部材１７０との間の領域における組織、血液、及び他の材料の通過を低減するために、ブレード１８０’に最も近い、最も遠位の節のところにシールを設けることができる。

エンドエフェクタ１８０のブレード１８０’は、エンドエフェクタ１８０と一体であってよく、単一ユニットとして形成されてよい。ブレード１８０’は、代替的に、ねじ式連結又は溶接接合によって連結されてもよい。様々な実施形態によれば、ブレード１８０’は、機械的に尖ったものであっても、機械的に丸いものであってもよい。ブレード１８０’の遠位端は、音響アセンブリが組織の負荷を受けていないときに音響アセンブリを好ましい共振振動数ｆ_０に調整するために、腹の近くに配置される。変換器アセンブリが通電されるときには、ブレード１８０’の遠位端は、例えば、ピーク間約１０〜５００ミクロンの範囲、好ましくは所定の振動数ｆ_０において約１０〜約１００ミクロンの範囲で長手方向に動くように構成される。

ここに示される実施形態によれば、ブレード１８０’は、クランプ凝固器１２０の関連した締付け機構と協働するように、円筒状であってもよい。エンドエフェクタ１８０は、当該技術分野で公知のように、好適な表面処理を受けることができる。

図４は、図１に示される外科用器具とともに使用できる締付け機構の一実施形態を示す。締付け機構は、エンドエフェクタ１８０のブレード１８０’とともに協働動作できるように構成することができる。締付け機構は、その遠位端のところで外側の管状シース１６０の遠位端に旋回可能に連結された、旋回運動可能なクランプアーム１９０を含む。クランプアーム１９０は、ブレード１８０’と協働するように据え付けられた、好ましくはＴＥＦＬＯＮ（登録商標）又は他の好適な低摩擦材料から形成された、クランプアーム組織パッド１９２を含んでおり、クランプアーム１９０の旋回運動が、クランプパッド１９２を、ブレード１８０’に実質的に平行な関係で、ブレード１８０’と接触させて位置決めする。この構造によって、締め付けられるべき組織は、組織パッド１９２とブレード１８０’との間で把持される。組織パッド１９２には、ブレード１８０’と協働した組織の握持を向上させるために、軸方向に離隔された近位に延びる複数の握持歯１９７を含む鋸歯状の構成を設けることができる。

ブレード１８０’に対するクランプアーム１９０の旋回運動は、クランプアーム１９０の少なくとも１つ、好ましくは１対のレバー部分１９３をクランプアーム１９０の近位端に設けることによってもたらされる。レバー部分１９３は、エンドエフェクタ１８０及びブレード１８０’の対向する側部それぞれに位置決めされ、往復作動部材１７０の駆動部分１９４と動作可能に係合している。外側の管状シース１６０及びエンドエフェクタ１８０に対する作動部材１７０の往復運動は、それによって、ブレード１８０’に対するクランプアーム１９０の旋回運動をもたらす。レバー部分１９３は、駆動部分１９４によって画定される１対の開口部内にそれぞれ位置決めすることができ、ないしは別の方法で駆動部分１９４と好適に機械的に結合することができ、作動部材１７０の往復運動は、駆動部分１９４及びレバー部分１９３を通じてクランプアーム１９０を旋回させる働きをする。

図５は、図１に示される外科用器具の一実施形態の切欠図を示しており、図６は、図１に示される外科用器具の一実施形態の様々な内部構成要素を示す。図７は、駆動ヨークの一実施形態を示しており、図８は、図１に示される外科用器具の駆動カラーの一実施形態を示す。図３及び図５〜８に示される実施形態では、作動部材１７０の往復運動は、共同回転するように作動部材１７０の近位端上に据え付けられた駆動カラー２００を設けることによってもたらされる。駆動カラー２００は、それぞれが駆動突起２０４を有する直径方向に対向して軸方向に延びる１対のアーム２０２を含むことができ、駆動突起２０４は、アーム２０２によって偏倚されて、管状作動部材１７０の近位部分によって画定される好適な開口部２０６と係合している。作動部材１７０と合わせての駆動カラー２００の回転は、さらに、作動部材１７０の近位端によって画定される好適な開口部２１０と直径方向に係合可能な１対のキー２０８を設けることによってもたらされる。作動部材１７０上の周囲溝２１１は、外側シース１６０の内側表面と係合するためにＯリング２１１’（図３）を受ける。

管状の外側シース１６０及び内側のエンドエフェクタ１８０と合わせての作動部材１７０の回転は、器具１２０のこれらの構成要素を貫いて延びるコネクタピン２１２によってもたらされる。管状の作動部材１７０は、外側の管状シース及び内側の導波管に対する作動部材の往復運動に適応するためにコネクタピン２１２がその中を延びる、細長いスロット２１４を画定する。

外側の管状シース上に据え付けられた回転ノブ２１６が、クランプ凝固器具１２０のハウジング１３０に対する細長い部分１５０の回転位置決めを容易にする。コネクタピン２１２は、好ましくは、ハウジング１３０に対してユニットとして回転できるように、ノブ２１６を、シース１６０、部材１７０、及びエンドエフェクタ１８０とともに接合する。当該実施形態では、回転ノブ２１６のハブ部分２１６’は、外側シース１６０、作動部材１７０、及びエンドエフェクタ１８０を（ノブ２１６とともにユニットとして）、ハウジング１３０上に回転自在に据え付ける働きをする。

駆動カラー２００は、作動部材１７０の往復運動によってクランプアーム１９０の旋回運動をもたらす、器具１２０のクランプ駆動機構の一部分を提供する。クランプ駆動機構は、さらに、操作レバー２２２と動作可能に連結された駆動ヨーク２２０を含んでおり、操作レバーは、これにより、駆動ヨーク２２０及び駆動カラー２００によって往復作動部材１７０と相互連結される。操作レバー２２２は、ハウジングのハンドグリップ部分２２４と剪刀様の方式で協働できるように、装置のハウジング１３０に（旋回マウント２２３によって）旋回可能に連結される。レバー２２２がハンドグリップ部分２２４に向かって動くと、作動部材１７０が近位に並進運動され、それによってクランプアーム１９０をブレード１８０’に向かって旋回させる。

操作レバー２２２との駆動ヨーク２２０の動作可能な連結は、好ましくは圧縮コイルばね２２６を含む、ばね２２６によってもたらされる。ばね２２６は、駆動ヨーク２２０によって画定されるばねスロット２２８内に嵌合し、次にはそれが操作レバー２２２の１対のばね保持フランジ２３０の間に位置決めされる。駆動ヨーク２２０は、各ばねフランジ２３０によって画定されるばねスロットの表面を支える圧縮コイルばねとは反対に、ばねフランジ２３０に対して（ハウジング１３０の旋回マウント２２３の周りで）旋回運動可能である。このように、駆動ヨーク２２０及び駆動カラー２００を通じて作用する操作レバー２２２の旋回運動によって作動部材１７０に加えることのできる力は、ばね２２６がばねフランジ２３０をそれによって支承する力により制限される。過剰な力を加えると、ばね２２６とは反対の、操作レバー２２２のばねフランジ２３０に対する駆動ヨーク２２０の旋回変位がもたらされる。ハウジング１３０の止め具部分が、操作レバー２２２の移動を制限して、ばね２２６の過度の圧縮を防ぐ。様々な実施形態では、作動部材１７０に加えられる力は、駆動カラー２００と部材１７０との間に動作可能に位置決めされた１つ又はそれより多くのばね（図示せず）によって制限することができる。例えば、波形ばねなど、１つ又は複数の円筒状ばねを使用することができる。この方式で波形ばねを用いる実施形態の例が、米国特許第６，４５８，１４２号に記載されており、その特許を参考として本明細書に組み込む。

本発明のクランプ凝固器具１２０の細長い部分１５０の割出回転式位置決めは、器具１２０のクランプ駆動機構に組み込まれたデテント機構を設けることによってもたらすことができる。具体的には、駆動カラー２００は、軸方向に離隔された１対の駆動フランジ２３２を含むことができる。デテント受取り表面を、駆動フランジ２３２の間に設けることができ、デテント受取り表面は、周方向に離隔された複数の歯２３４を画定することができる。歯２３４は、駆動カラー２００の周辺部に全体的にデテント受取り陥凹部を画定することができる。図７に示される実施形態では、１２個の歯２３４が設けられており、それによって、装置のハウジング１３０に対して３０°の間隔での装置の細長い部分１５０の割出位置決めをもたらしている。

割出回転運動は、さらに、駆動ヨーク２２０の片持ちヨークアーム２３８上にそれぞれ設けられた、少なくとも１つ、好ましくは１対の、直径方向に対向するデテント２３６を設けることによって達成することができる。この配置によって、ヨークアーム２３８は、駆動フランジ２３２の対向する表面と係合するように駆動フランジ２３２間に位置決めされ、デテント２３６を偏倚させて駆動カラー２００と係合させる。割出相対回転は、こうして達成され、ヨークアーム２３８のデテント２３６が駆動フランジ２３８と協働して、作動部材１７０の往復運動をもたらす。様々な実施形態によれば、駆動ヨーク２２０は、好適なポリマー材料から形成することができ、ヨークアーム２３８によって生み出される偏倚力がそのデテント２３６に作用して、駆動カラーによって画定される径方向陥凹部と協働し、約０．４５〜１．７９ｃｍ・ｇ（５〜２０インチ・オンス）未満の相対回転トルクに耐える。したがって、クランプ凝固器具１２０の細長い部分１５０は、この所定のトルクレベルを超えるトルクが（回転ノブ２１６などによって）加えられない限り、ハウジング１３０に対してその選択された割出回転位置のうちのいずれかで維持される。こうして、スナップ状の割出動作がもたらされる。

本発明のクランプ凝固器具１２０の細長い部分１５０の回転は、ハウジング１３０に対する超音波駆動ユニット５０の相対回転運動とともにもたらすことができる。超音波を伝達する関係で細長い部分１５０を超音波駆動ユニット５０に接合するためには、外側の管状シース１６０の近位部分に１対のレンチフラット２４０（図３）を設けることができる。レンチフラットは、好適なトルクレンチ又は類似のものによってトルクを適用できるようにし、それによってエンドエフェクタ１８０を超音波駆動ユニット５０に接合できるようにする。超音波駆動ユニット５０並びに細長い部分１５０は、こうして、回転ノブ２１６の好適な操作によって、装置のハウジング１３０に対してユニットとして回転可能となる。ハウジング１３０の内部は、駆動ユニット５０のそのような相対回転に適応するように寸法設定される。

図９は、単一素子エンドエフェクタ２５６を有する外科用器具２５１を含む外科用システム２５０の一実施形態を示す。システム２５０は、ここに示されるように、エンドエフェクタ２５６に結合された変換器アセンブリ２５２と、エンドエフェクタ２５６の近位部分の周りに位置決めされたシース２５４とを含むことができる。変換器アセンブリ２５２及びエンドエフェクタ２５６は、前述の変換器アセンブリ５０及びエンドエフェクタ１８０に類似した方式で動作して、ブレード２５６’を通じて組織に伝達できる超音波エネルギーを生み出すことができる。

図１０は、温度フィードバック機能を備えて構成できる、外科用デバイス１０００の一実施形態のブロック図を示す。例えば、制御回路１００２は、エンドエフェクタ１００８の振動数の変化に応答して、発生装置１００４によって変換器１００６に提供される電気信号の電流振幅を調節することができる。様々な実施形態によれば、エンドエフェクタ１００８の振動数が低下するときには、電気信号の振幅を低減することができる。これによって、外科用デバイス１０００がエンドエフェクタ１００８を比較的一定の温度で維持できるようになり、したがって、デバイス１０００に、より一様な性能がもたらされることがある。

外科処置の間、前述のように、エンドエフェクタ１００８を組織と接触させ、振動させて、組織を切断及び／又は凝固させることができる。これが起こるときには、エンドエフェクタ１００８と組織との間の摩擦が、エンドエフェクタ１００８の温度を上昇させることがある。エンドエフェクタ１００８の温度が上昇すると、その材料特性が変化して、全体としてデバイス１０００に変化を引き起こすおそれがある。例えば、エンドエフェクタ１００８の温度が上昇すると、エンドエフェクタ１００８の変位と電気信号の電流増幅との間の関係が変化して、対応する電流増幅の増大なしにエンドエフェクタ１００８の変位が増加することがある。また、エンドエフェクタ１００８の温度が上昇すると、エンドエフェクタ１００８の共振振動数が低下することがある。例えば、エンドエフェクタ１００８の材料特性の変化は、デバイス１０００の共振振動数を低減することがある。結果として、発生装置１００４は、電気駆動信号の振動数を低減して、エンドエフェクタ１００８の被駆動振動数の平行した低下をまねくことがある。

制御回路１００２は、発生装置１００４によって提供される電気信号を監視することができる。前述のように、電気信号の振動数の低下は、エンドエフェクタ１００８の温度の上昇並びにその変位の増大を示すことがある。制御回路１００２が電気信号の振動数の低下を感知するときには、制御回路１００２は、電気信号の電流振幅を低減するように発生装置１００４に命令を出すことができる。電気信号の電流振幅は、エンドエフェクタ１００８の振動数をほぼ一定に保ち、その結果としてエンドエフェクタ１００８のほぼ一定の温度をもたらすのに好適な量だけ低減することができる。所与の振動数変化を補償するのに必要な電流振幅変化の量は、いずれか好適な実験的又は理論的方法によって決定することができる。

デバイス１０００を、例えば、前述のシステム１０及び２５０を含め、いずれか好適な超音波デバイス又はシステムとして物理的に具現化できることが理解されよう。制御回路１００２は、いずれか好適なアナログ又はデジタル回路として具現化することができる。例えば、制御回路１００２は、プロセッサ、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むことができる。

前述の温度フィードバック機能に加えて、又はその代わりに、図１０に示されるデバイス１０００の一実施形態は、キャビテーション（cavitation）を検出するように構成することができ、音響キャビテーション信号は、組織からエンドエフェクタ１００８に伝達される。これは、組織の状態に関する情報を臨床医に提供することができる。例えば、組織が乾燥される前に、組織中に存在するほぼすべての水が蒸発又は沸騰のいずれかによって除去されることがある。水が蒸発又は沸騰すると、それは、組織中にキャビテーションを生み出すことがある。これらのキャビテーションの存在を検出することによって、デバイス１０００は、組織が乾燥した、又は組織が乾燥しそうであるという指示を臨床医に与えられるようになることがある。切断及び／又は凝固の間に起こる他の組織の遷移は、他の様々なキャビテーションによって指示することができる。

エンドエフェクタ１００８と接触している組織（及び／又は組織内に含まれる流体）に由来する組織キャビテーションは、エンドエフェクタ１００８の振動に影響を与えることがあり、したがって、発生装置１００４と変換器１００６との間の電気信号に影響を与えることがある。前述のように、圧電素子（図示せず）は、電荷に応答して運動を生み出すことができる。また、圧電素子は、逆方向に機能し、運動に応答して電荷を発生及び／又は変化させることができる。したがって、エンドエフェクタ１００８に伝達される組織キャビテーションは、次には、トランスデューサ１００６の圧電素子へと伝達することができる。これは、圧電素子に、組織キャビテーションに比例した形で発生装置１００４と変換器１００６との間の電気信号を修正する電荷を発生させることができる。組織キャビテーションに起因する電気信号の部分を分離すると、組織キャビテーションの存在、並びにそれらの１つ又はそれより多くの卓越振動数、及び他の情報を指示することができる。

組織キャビテーションに起因する電気信号の部分は、いずれか好適な方法で分離することができる。例えば、制御回路１００２は、電気信号から駆動振動数及びその高調波にフィルタをかけるために、フィルタ回路（図示せず）を含むことができる。電気信号の残存成分は、組織キャビテーションに起因する可能性がある。フィルタ回路は、いずれか好適なアナログ又はデジタルフィルタを含むことができる。

多くの組織キャビテーションは、継続時間が比較的短いものであり、したがって比較的広い振動数成分を有する。したがって、組織キャビテーションは、いずれかの明確な振動数では明らかでないことがあり、代わりにエンドエフェクタ１００８をその共振振動数（例えば、振動数）及びその高調波で励磁する働きをすることがある。このシナリオを扱うために、制御回路１００２は、エンドエフェクタ１００８が負荷を受けていないとき又は組織と接触していないときに測定される比較電気信号とその電気信号を比較するための、プロセッサ又は他の機能を含むことができる。測定された電気信号と比較電気信号との間の相違は、組織キャビテーションの存在を指示することがある。制御回路１００２が組織キャビテーションの存在を感知するときには、制御回路１００２は、このことを、例えば、光、表示、及び／又は可聴信号の使用を含め、いずれか好適な方法で臨床医に伝えることができる。

図１１は、外科用デバイスの一実施形態の試験例の結果を示すグラフ１１００を示す。試験例では、変換器とエンドエフェクタとの間の電気信号の振動数成分を分析することによって、外部キャビテーションが識別される。試験では、ＬＣＳ１４Ｃエンドエフェクタが、ＨＰ０５４変換器、及び５５．５ｋＨｚの公称駆動振動数で操作されるＧＥＮ３００発生装置と併せて使用された。これらの構成要素は、すべてエチコン・エンド・サージェリー社（Ethicon Endo Surgery, Inc.）から入手可能である。空気中で１００ミリ秒間にわたってレベル５の電力設定でエンドエフェクに通電することによって、対照トライアルを実施した。この時間中、変換器と発生装置との間の電気信号をＡＧＩＬＥＮＴオシロスコープモデル５４８３Ｄ（AGILENT Oscilloscope Model 5483D）によって監視した。実験トライアルごとに、エンドエフェクタを新しい水道水４００ｃｃで満たされたプラスチックビーカー内に入れた。次いで、変換器と発生装置との間の電気信号をオシロスコープで監視しながら、１００ミリ秒間にわたって所与の電力レベルでエンドエフェクタに通電した。３回の実験トライアルを、それぞれ、１、３、及び５の発生装置設定で実施した。

グラフ１１００は、駆動振動数及び駆動振動数の２つの高調波における対照及び実験トライアルの間に観察された電気信号の低Ｑピークの振幅を示す。線１１０２は、５５．５ｋＨｚの駆動振動数を示し、線１１０４は、４５ｋＨｚの第１の高調波を示し、線１１０６は、６３ｋＨｚの第２の高調波を示す。駆動振動数における低Ｑピークの振幅が対照トライアル中よりも実験トライアル中に著しく高かったことがわかる。同様に、高調波における低Ｑピークの振幅は、実験トライアルの間、より高かった。駆動振動数１１０２及び高調波１１０４、１１０６における振幅のこれらの増大は、水道水に溶解したガスがエンドエフェクタの振動によって放出されたときに引き起こされたキャビテーションに起因すると考えられている。この結論の裏付けとして、トライアル間で水道水が交換されなかったときには、低Ｑピークが著しく小さく、溶解したガスすべてが放出されてしまったことを示唆していることに留意する。エンドエフェクタが組織キャビテーションに出遭うときには、デバイスの駆動振動数及び調波振動数における低Ｑピークにおいて同様の効果が明らかになる。

前述の機能に加えて、又は前述の機能の代わりに、図１０に示されるデバイス１０００は、エンドエフェクタ１００８の振動数の変化を監視する機能を有することができる。例えば、制御回路１００２は、エンドエフェクタの振動数を監視して変化を検出することができる。エンドエフェクタ振動数の変化は、エンドエフェクタと接触している組織の変化を示すことができる。図１２は、凝固及び切断プロセスにわたるエンドエフェクタ振動数１２０２とエンドエフェクタ温度１２０４との間の関係を示すチャート１２００を示す。横軸１２０１は、時間を表しており、縦軸１２０３は、曲線１２０４に関しては温度を、曲線１２０２に関してはエンドエフェクタ振動数を表す。垂直線１２０６は、組織凝固（例えば、前述のコラーゲンの変性）のおおよその始まりを表す。垂直線１２０８は、乾燥及び初期離断のおおよその始まりを表す。

チャート１２００に示される切断／凝固プロセスの過程で、温度曲線１２０４は、上昇する。凝固１２０６の開始前、温度曲線１２０４は、急激に上昇する。凝固１２０６と乾燥１２０８との間、温度対時間曲線１２０４の傾きの増加は、減少する。乾燥１２０８後、温度曲線１２０４は、再び、より急激に上昇し始める。エンドエフェクタ振動数曲線１２０２は、温度曲線１２０４を反映することがある。例えば、振動数曲線１２０２は、凝固１２０６の開始前に急激に下降することがある。凝固１２０６の初め、振動数曲線１２０２は、下降し続けるが、それほど急激ではなく、折れ曲がり（knee）特徴１２１０を示している。乾燥１２０８の開始あたりでは、振動数曲線１２０８は、より急激に下降し始めることがある。

様々な実施形態によれば、制御回路１００２は、組織がいつ凝固し始めたか、及び組織がいつ乾燥し始めたかについての指標を得るために、振動数曲線１２０２の下降速度の変化を認識するようにプログラムすることができる。一実施形態では、制御回路１００２は、発生装置１００４と変換器１００６との間の電気の信号の振動数を監視することによって、エンドエフェクタ１００８の振動数を監視することができる。これらの２つの振動数が同一となることがあることが理解されよう。制御回路１００２がエンドエフェクタ振動数の低下速度が減少した（例えば、曲線１２０２が折れ曲がり（knee）特徴１２１０に達した）ことを感知するときには、制御回路１００２は、凝固が始まったという指示を作り出すことができる。制御回路１００２が、エンドエフェクタ振動数の低下速度が再び増大したことを感知するときには、それは、乾燥の始まりを指示することができる。様々な指示は、例えば、光、表示、及び可聴信号を含めたいずれか好適な方法にしたがって、デバイス１０００によって臨床医に伝えることができる。様々な実施形態によれば、制御回路１００２は、凝固又は乾燥への遷移に応答して、エンドエフェクタ１００８の通電を断つ、又はその振動振幅を低減することができる。これによって、臨床医は、処置が満足のいく状態で確実に進行するために、凝固及び／又は乾燥前に組織を検査できるようになる。

様々な実施形態によれば、図１０のデバイス１０００は、振動数変化機能と、組織キャビテーション感知機能とを組み合わせて、エンドエフェクタ１００８と接触している組織の状態を指示することができる。例えば、図１２に示される振動数曲線１２０２は、凝固１２０６の開始時の折れ曲がり特徴１２１０を示すが、その振動数変化速度は、乾燥１２０８の開始時により緩やかに遷移することがある。したがって、エンドエフェクタ振動数だけを監視することによって、乾燥１２０８の開始時を精確に識別することは困難なことがある。他方、組織キャビテーションは、乾燥１２０８の開始頃には最も一般的である。例えば、組織から水が排出されるとき、その水が激しく沸騰して、キャビテーションを引き起こすことがある。したがって、制御回路１００２は、前述のように、エンドエフェクタ振動数曲線１２０２内の折れ曲がり１２１０を識別することによって、凝固１２０６の開始を識別するように構成することができる。また、制御回路１００２は、例えばエンドエフェクタ振動数曲線１２０２の下降速度の増大と併せて、組織キャビテーションを識別することによって、乾燥１２０８の開始を識別するように構成することができる。やはり、様々な指示は、例えば、光、表示、及び可聴信号を含め、いずれか好適な方法にしたがって、デバイス１０００によって臨床医に伝えることができる。また、前述のように、凝固又は乾燥への遷移時には、デバイス１０００への通電を断つ、又はエンドエフェクタ１００８の振動数を低減することができる。

図１３は、コラーゲン変性係数（coefficient of collagen denaturation）（ＣＣＤ）を考慮してエンドエフェクタフィードバックを得るように構成された外科用デバイス１３００の一実施形態のブロック図を示す。ＣＣＤは、エンドエフェクタ１３０８と組織（図示せず）の一部分との間の摩擦の量を表すことができる。切断及び／又は凝固手順の過程で得られたＣＣＤ曲線を分析すると、切断及び凝固の進捗に関する情報、並びに、例えばその厚さ及び外径を含め、組織部分についての情報を提供することができる。

様々な実施形態によれば、ＣＣＤは、例えば、（ｉ）エンドエフェクタ１３０８に与えられる電力、（ｉｉ）エンドエフェクタ１３０８の振動数、（ｉｉｉ）１サイクルにわたるエンドエフェクタ１３０８の変位、及び（ｉｖ）締付け機構１３１０とエンドエフェクタとの間の組織の領域に加えられるクランプ力を含めた、変数の関数として計算することができる。締付け機構１３１０自体は、エンドエフェクタを背にした組織領域を締め付ける、ないしは別の方法で当該組織領域に力を及ぼす、いずれかの好適な機構であってよい。様々な実施形態によれば、締付け機構１３１０は、前述の締付け機構１９０に類似したものであってよい。前述の変数についての経時的な値は、デバイス１３００の制御回路１３０２によって得ることができる。例えば、エンドエフェクタ１３０８に与えられる電力は、エンドエフェクタ１３０８が負荷を受けている（例えば、組織の領域と接触している）ときの発生装置１３０４と変換器１３０６との間の電気信号を考慮することによって、得ることができる。エンドエフェクタ１３０８のサイクル当たりの変位は、電気信号の電流振幅の関数となることがある。また、前述のように、エンドエフェクタ１３０８の振動数は、電気信号の振動数にほぼ類似したものになることがある。

エンドエフェクタ１３０８及び締付け機構１３１０のクランプ力は、いずれか好適な方法にしたがって得ることができる。例えば、様々な実施形態によれば、締付け機構１３１０は、電気モータによって駆動することができる。例えば、図２に示された実施形態を参照すると、往復作動部材１７０は、モータ１３１２によって遠位及び近位に並進運動させることができる。この実施形態では、締付け機構１３１０とエンドエフェクタ１３０８との間の締付け力は、モータ１３１２に提供される駆動電気信号から導出することができる。例えば、駆動電気信号の電流振幅は、締付け力を示すことがある。様々な実施形態によれば、クランプ力は、制御回路１３０２と通信するセンサ１３１４から得ることができる。センサは、エンドエフェクタ１３０８、締付け機構１３１０、及び／又はデバイスハンドピースの一部分（図１３には図示せず）と通信するいずれか好適な場所に設置することができる。図４に示された実施形態は、クランプアーム組織パッド１９２とクランプアーム１９０との間に位置決めされたセンサ１３１６の一例を示す。また、図２に示された実施形態は、操作レバー２２２の一部分と駆動カラー２００との間に位置決めされたセンサ１３１８を示す。一実施形態では、クランプ力は、一定と見なすことができ、それ自体ＣＣＤ計算に組み入れることができる。

デバイス１３００は、ＣＣＤ曲線を用いて、組織の一部分がいつ凝固及び乾燥段階に入るかを感知することができる。図１４は、凝固及び切断処理全体にわたるＣＣＤ曲線１４０２を図示するグラフを示す。ＣＣＤ曲線１４０２は、エチコン・エンド・サージェリー社（Ethicon Endo Surgery, Inc.）から入手可能なＧＥＮ０３発生装置デバイスによって電力供給される、ソリッドコアエンドエフェクタを有する超音波器具によって導出された。発生装置の電力をレベル３に設定し、エンドエフェクタ１４０８変位を５５ミクロンに設定し、エンドエフェクタ振動数を５５．５ｋＨｚのところで構成し、２ポンドの締付け力を用いた。曲線１４０２は、３つの領域に分けることができる。第１の領域１４０８は、凝固１４０４の開始の前の時間に相当し、実質的に負の傾きを有することがある。第２の領域１４１０は、凝固１４０４の開始と乾燥１４０６の開始との間の時間に相当し、実質的にニュートラルな傾きを有することがある。第３の領域１４１２は、乾燥１４０６の開始の後の時間に相当し、実質的に正の傾きを有することがある。様々な実施形態によれば、制御回路は、ＣＣＤ曲線１４０２の傾きを監視して、組織部分の状態を決定することができる。凝固又は乾燥への遷移は、例えば、光、表示、及び／又は可聴信号を含めたいずれか好適な方法にしたがって臨床医に指示することができる。また、前述のように、制御回路１３０２は、凝固又は乾燥への遷移に応答してエンドエフェクタ１３０８への通電を断つことができる。

また、ＣＣＤ曲線１４０２を制御回路１３０２によって用いて、組織部分の、例えば、その外径及び厚さを含めた他の特徴を決定することができる。組織部分が、組織の中実部分であってもよく、又は管腔を画定してもよい（例えば、動脈、静脈、又は他の管状の組織）ことが理解されよう。図１５は、コラーゲン変性係数の曲線１５０２を図示するグラフを示す。曲線１５０２は、ＧＥＮ０３発生装置デバイスによって電力供給されるソリッドコアエンドエフェクタを有する超音波器具を用いて頸動脈の凝固及び乾燥にわたって導出された。発生装置の電力は、レベル５に設定された。エンドエフェクタ１４０８変位を５５ミクロンに設定し、エンドエフェクタ振動数を５５．５ｋＨｚのところで構成し、２ポンドの締付け力を用いた。ＣＣＤ曲線１５０２は、ほぼ一定の傾きを有する９つの領域１５０４、１５０６、１５０８、１５１０、１５１２、１５１４、１５１６、１５１８、及び１５２０に分けられた。

ＣＣＤ曲線１４０２の９つの領域それぞれの様々な特性は、外径及び厚さなど、組織部分の特性と相関することがある。一実施形態例では、様々な直径の１４本の頸動脈を、ＧＥＮ０３発生装置デバイスによって電力供給されるソリッドコアエンドエフェクタを有する超音波器具によって凝固させ、切断した。以下の表１は、頸動脈の外径及び壁厚、並びに使用したクランプ力及び電力レベルを示す。多項式フィットの列は、トライアルごとのＣＣＤ曲線の第１の領域１５０４への多項式フィットの指数を列挙している。標準化されたＣＣＤ値は、個々のＣＣＤ値それぞれを第１の領域１５０４の終わりのＣＣＤ値で除すことによって標準化された、トライアルごとのＣＣＤ値を示す。

図１６は、表１に示したトライアルについての、ＣＣＤ曲線の第１の領域の第１の点の標準化値、クランプ力、電力レベル、外径、及び壁厚の間の関係を示す、一連の曲線１６０２、１６０４、１６０６、１６０８を示す。曲線１６０２、１６０４、１６０６、１６０８の傾きの程度は、対応する変数と、ＣＣＤ曲線の第１の領域の第１の点の標準化値との間の相関の程度を示すことができる。曲線１６０２、１６０４、１６０６、及び１６０８のすべてがゼロではない傾きを有しており、したがって、それらの対応する変数すべてがＣＣＤ曲線と相関することがわかる。二次モデルなどの数学モデルを表１に示したようなトライアルの結果にフィッティングして、ＣＣＤ曲線の第１の領域の第１の点の標準化値、クランプ力、電力レベル、外径、及び壁厚に関する１つ又はそれより多くの式を導出することができる。

図１３に示された実施形態に戻って参照すると、制御回路１３０２は、デバイス１３００が組織部分を凝固及び／又は切断するときに生み出されるＣＣＤ曲線を監視することができる。ほぼ類似の傾きを有するＣＣＤ曲線の領域を識別すると、制御回路１３０２は、例えば、当該領域の傾き、当該領域内の曲線の標準化された値、及び／又は第１の領域の長さを含め、当該領域を記述する特性を導出することができる。次いで、制御回路１３０２は、例えば組織部分の外径又は組織部分の厚さを含め、組織部分の特性を導出することができる。組織特性は、いずれか好適な方法にしたがって導出することができる。例えば、領域特性を組織特性に関連付ける数学モデルを、例えば前述のように作り上げることができる。制御回路１３０２は、予め決定された数学モデルを用いて、領域特性及び組織特性を関連付けることができる。また、様々な実施形態によれば、領域特性を組織特性に関連付けるルックアップテーブルを作り出すことができる。

図１７は、ラジアルモード変換器１７０２、１７０４、１７０６を含む、外科用デバイス用のエンドエフェクタ１７００の一実施形態を示す。電気信号（例えば、発生装置から）によって励磁されたときには、ラジアルモード変換器１７０２、１７０４、１７０６は、長手軸１７１０に垂直な超音波振動を生み出すことができる。超音波振動は、変換器１７０２、１７０４、１７０６の径方向表面のところに腹を有することができる。結果として、エンドエフェクタ１７００の径方向表面全体を、組織を凝固及び切断するのに活性にすることができる。中央部材１７０８が、長手軸１７１０に沿って延びることができ、ラジアルモード変換器１７０２、１７０４、１７０６の一部又はすべてのための電極の役割を果たすことができる。さらに、ラジアルモード変換器１７０２、１７０４、１７０６の外側の径方向表面は、導電性物質でコーティングされてもよく、あるいは金属の管状シース内に閉囲されてもよく、いずれも、電極の役割を果たすことができる。多数の変換器１７０２、１７０４、１７０６が示されているが、一部の実施形態が１つのラジアルモード変換器だけを含んでもよいことが理解されよう。

図１８は、クランプアーム１８０２を含む外科用器具１８００上に設置された図１７のエンドエフェクタ１７００の一実施形態を示す。追加のラジアルモード変換器１７０１及び１７０３が示されているが、好適ないずれの数の変換器を使用してもよいことが理解されよう。クランプアーム１８０２は、図４に示された実施形態でクランプアーム１９０がエンドエフェクタ１８０に向かって旋回可能であるのと同様に、エンドエフェクタ１７００に向かって旋回可能となることができる。様々な実施形態によれば、エンドエフェクタ１７００の中央部材１７０８は、可撓性のあるものであってよい。これによって、様々なラジアルモード変換器１７０２、１７０４、１７０６が互いに対して曲がるようになる。図１９は、中央部材１７０８が可撓性である、図１７のエンドエフェクタ１７００の一実施形態を示す。中央部材１７０８の可撓性によって、異なるラジアルモード変換器、ここでは１７０６及び１７０４が、互いに対して曲がるようになり、可撓性のある関節運動可能なエンドエフェクタ１７００をもたらすことができる。エンドエフェクタ１７００の関節運動は、好適ないずれの方法でもたらされてもよい。例えば、可撓性中央部材１７０８は、中央の管腔（図示せず）を画定してもよい。金属ワイヤ（図示せず）が、中央部材１７０８内で中央管腔の両側を走ってもよい。器具のハンドル部分の近くの関節ノブ又は他の関節器具を使用して、金属ワイヤのうちの１本を引き下げることができる。金属ワイヤが引き下げられたときには、それは、可撓性のある中央部材１７０８、したがってエンドエフェクタ１７００を、引き下げられたワイヤの方向に関節運動させることができる。例えば、中央部材１７０８の右側のワイヤが引っ込められた場合、エンドエフェクタ１７００は、右方に関節運動することができる。これが関節運動機構の単なる一例であり、好適ないずれの関節運動方法も使用できることが理解されよう。

図２０〜２１は、凹面２００４を画定する変換器２００２を含む図１７のエンドエフェクタ１７００の一実施形態を示す。変換器２００２は、凹面２００４を用いて、変換器２００２又はエンドエフェクタ１７００と直接物理的に接触していない組織に超音波エネルギーを向けることができる。例えば、変換器２００２の凹面は、超音波エネルギーの焦点を点２００６に合わせる働きをすることができる。様々な実施形態によれば、凹面２００４は、図２１の実施形態に示されるように、変換器２００２の周りを径方向に延びることができる。したがって、焦点２００６は、変換器２００２の周りを径方向に延びて、トロイド（toroid）を形成する。

本明細書に開示のデバイスは、１回使用後に廃棄されるように設計することもでき、又は何度も使用されるように設計することもできる。ただし、いずれの場合にも、デバイスは、少なくとも１回使用後に再使用されるように再調整することができる。再調整は、デバイスを分解すること、それに続く特定の要素を洗浄又は交換すること、及びその後再組立することの任意の組合せを含むことができる。具体的には、デバイスを分解することができ、デバイスの任意の数の特定の要素又は構成要素を、任意の組合せで選択的に交換又は除去することができる。特定の構成要素を洗浄及び／又は交換すると、再調整施設で、又は外科処置の直前に外科チームによって、後で使用できるようにデバイスを再組立てることができる。デバイスの再調整が、分解、洗浄／交換、及び再組立のための様々な技術を利用できることが、当業者には理解されよう。そのような技術の使用、及びその結果得られる再調整されたデバイスは、すべて、本願の範囲内にある。

好ましくは、本明細書に記載の様々な実施形態は、外科手術前に処理される。初めに、新しい又は使用済みの器具が得られ、必要に応じて洗浄される。次いで、器具を滅菌することができる。１つの滅菌技術では、器具は、プラスチック又はＴＹＶＥＫ（登録商標）バッグなど、密閉且つ封止された容器に入れられる。容器及び器具は、次いで、ガンマ線、Ｘ線、又は高エネルギー電子など、容器を突き抜けることのできる放射線場内に置かれる。放射線は、器具上及び容器内の細菌を死滅させる。滅菌された器具は、次いで、滅菌容器内で保管することができる。封止された容器は、それが医療施設内で開けられるまで器具を無菌状態に保つ。

デバイスが外科手術前に滅菌されることが好ましい。これは、ベータ線又はガンマ線、エチレンオキシド、蒸気を含め、当業者に公知の任意の数の方法によって実施することができる。

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

参考として本明細書に組み込まれると言われたいずれの特許、公開文献、又は他の開示資料も、全体又は一部を、その組み込まれた資料が本開示に示された既出の定義、記載、又は他の開示資料と矛盾しない範囲に限り、本明細書に組み込まれる。したがって、必要な範囲まで、本明細書で明確に示される開示は、参考として本明細書に組み込まれたいずれの矛盾する資料にも優先する。参考として本明細書に組み込まれると言われた、しかし、本明細書で示された既出の定義、記載、又は他の開示資料と矛盾する、いずれの資料又はその一部分も、その組み込まれた資料と既出の開示資料との間で矛盾が生じない範囲に限り、組み込まれる。

〔実施態様〕
（１） 発生装置から電気信号を受け取って、振動を提供するための変換器と、
前記変換器に結合された、前記変換器から長手軸に沿って延びるエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの振動数の変化に応答して前記電気信号の電流振幅を修正するための制御回路と、を含む、外科用デバイス。
（２） 前記制御回路は、前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減する、実施態様１に記載の外科用デバイス。
（３） 前記制御回路は、前記振動数及び前記電流振幅を考慮して前記エンドエフェクタの変位を計算する、実施態様１に記載の外科用デバイス。
（４） 前記制御回路は、前記エンドエフェクタのほぼ一定の振動数を維持するように前記電気信号の前記電流振幅を修正する、実施態様１に記載の外科用デバイス。
（５） 実施態様１に記載の外科用デバイスを得ることと、
前記エンドエフェクタの振動数の変化に応答して前記電気信号の電流振幅を修正するように前記制御回路をプログラムすることと、を含む、方法。
（６） プロセッサによって実行されたときに前記プロセッサに、
エンドエフェクタに結合された、外科用器具の変換器に与えられる電気信号を監視することと、
前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記振動数の変化に応答して前記電気信号の振幅を修正することと、を実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
（７） エンドエフェクタに結合された、外科用器具の変換器に与えられる電気信号を監視することと、
前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記振動数の変化に応答して前記電気信号の振幅を修正することと、を実行するようにプログラムされたプロセッサを含む、外科用デバイス。
（８） 前記プロセッサは、前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減するようにプログラムされる、実施態様７に記載の外科用デバイス。
（９） 前記プロセッサは、前記変換器に与えられる前記電流の振動数を監視するようにプログラムされる、実施態様７に記載の外科用デバイス。
（１０） 実施態様７に記載の外科用デバイスを得ることと、
エンドエフェクタに結合された、外科用器具の変換器に与えられる電気信号を監視し、前記エンドエフェクタの振動数を監視し、前記振動数の変化に応答して前記電気信号の振幅を修正するように、前記プロセッサをプログラムすることと、を含む、方法。

（１１） 外科用デバイスにおいて、
駆動振動数で発生装置から電気信号を受け取る変換器であって、前記駆動振動数における振動を提供する、変換器と、
前記変換器に結合された、前記変換器から長手軸に沿って延びるエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの振動数への第１の寄与因子を検出するための制御回路であって、前記第１の寄与因子が前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、制御回路と、を含む、デバイス。
（１２） 前記振動数から前記駆動振動数をフィルタするためのフィルタリング回路を更に含む、実施態様１１に記載の外科用デバイス。
（１３） 前記振動数から前記駆動振動数の少なくとも１つの高調波をフィルタするためのフィルタリング回路を更に含む、実施態様１１に記載の外科用デバイス。
（１４） 前記回路は、また、前記デバイスの前記振動数と、前記エンドエフェクタが組織と接触していないときの前記エンドエフェクタの未負荷振動数とを比較する、実施態様１１に記載の外科用デバイス。
（１５） 実施態様１１に記載の外科用デバイスを得ることと、
前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、前記エンドエフェクタの振動数への第１の寄与因子を検出するように前記制御回路をプログラムすることと、を含む、方法。
（１６） プロセッサによって実行されたときに前記プロセッサに、
外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、前記振動数への第１の寄与因子を識別することと、を実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
（１７） 外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、前記振動数への第１の寄与因子を識別することと、を実行するようにプログラムされたプロセッサを含む、外科用デバイス。
（１８） 前記プロセッサが、前記振動数から前記エンドエフェクタの駆動振動数をフィルタする、実施態様１７に記載の外科用デバイス。
（１９） 前記プロセッサが、前記振動数と、前記エンドエフェクタが組織と接触していないときの前記エンドエフェクタの未負荷振動数とを比較する、実施態様１７に記載の外科用デバイス。
（２０） 実施態様１７に記載の外科用デバイスを得ることと、
外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視するように、また、前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、前記振動数への第１の寄与因子を識別するように、前記プロセッサをプログラムすることと、を含む、方法。

（２１） 振動を提供するための変換器と、
前記変換器に結合された、前記変換器から長手軸に沿って延びるエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの振動数の変化を指示するための制御回路と、を含む、外科用デバイス。
（２２） 前記制御回路が、前記振動数の低下速度の減少を指示する、実施態様２１に記載の外科用デバイス。
（２３） 前記制御回路が、前記振動数の低下の増大を指示する、実施態様２１に記載の外科用デバイス。
（２４） 前記制御回路が、前記振動数への第１の寄与因子を検出するためのものであり、前記第１の寄与因子は、前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、実施態様２１に記載の外科用デバイス。
（２５） 実施態様２１に記載の外科用デバイスを得ることと、
前記エンドエフェクタの振動数の変化を指示するように前記制御回路をプログラムすることと、を含む、外科手術のために外科用デバイスを処理する方法。
（２６） プロセッサによって実行されたときに前記プロセッサに、
外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記振動数の低下速度の減少を識別することと、
前記減少に応答して凝固の開始を指示することと、を実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
（２７） 外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視することと、
前記振動数の低下速度の減少を識別することと、
前記減少に応答して凝固の開始を指示することと、を実行するようにプログラムされたプロセッサを含む、外科用デバイス。
（２８） 前記プロセッサが、前記エンドエフェクタと接触している組織に由来する、前記振動数への第１の寄与因子を識別し、前記第１の寄与因子に応答して乾燥の開始を指示するようにプログラムされる、実施態様２７に記載の外科用デバイス。
（２９） 前記プロセッサが、前記乾燥の開始を指示する前に前記凝固の開始が起こるかどうかを指示する、実施態様２８に記載の外科用デバイス。
（３０） 前記プロセッサが、前記振動数の低下速度の増大を識別し、前記増大に応答して乾燥の開始を指示する、実施態様２７に記載の外科用デバイス。

（３１） 実施態様２７に記載の外科用デバイスを得ることと、
外科用器具のエンドエフェクタの振動数を監視し、前記振動数の低下速度の減少を識別し、前記減少に応答して凝固の開始を指示するように、前記プロセッサをプログラムすることと、を含む、外科手術のために外科用デバイスを処理する方法。
（３２） 外科用デバイスにおいて、
振動を提供するための変換器と、
前記変換器に結合されて、前記変換器から長手軸に沿って延びるエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタに向かって並進運動可能な締付け機構と、
制御回路であって、
前記エンドエフェクタによって組織の一部分に加えられる力、
前記エンドエフェクタと前記締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられるクランプ力、
前記エンドエフェクタの変位、及び、
前記エンドエフェクタの振動数、
を考慮して、経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算するように構成された、制御回路と、を含む、デバイス。
（３３） 前記コラーゲン変性係数が、

によって記述され、
式中、
ＣＣＤは、前記コラーゲン変性係数であり、
ＣＦは、前記エンドエフェクタと前記締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられる前記クランプ力であり、
Ｄは、前記エンドエフェクタの前記変位であり、
ｆは、前記エンドエフェクタの前記振動数である、実施態様３２に記載の外科用デバイス。
（３４） 前記制御回路が、
実質的に負の傾きから実質的にニュートラルな傾きへの、前記曲線の傾きの第１の変化を識別することと、
前記第１の変化に応答して組織凝固の始まりを指示することと、を実行するように構成される、実施態様３２に記載の外科用デバイス。
（３５） 前記制御回路が、
前記実質的にニュートラルな傾きから実質的に正の傾きへの、前記曲線の前記傾きの第２の変化を識別することと、
前記第２の変化に応答して組織乾燥の始まりを指示することと、を実行するように構成される、実施態様３４に記載の外科用デバイス。
（３６） 前記制御回路が、
実質的に一定の傾きを有する前記曲線の第１の領域を識別することと、
前記第１の領域の傾きと、前記第１の領域の長さと、前記第１の領域内の前記曲線の正規化値とからなる群から選択される、前記第１の領域を記述する領域特性を計算することと、
前記領域特性を考慮して、前記エンドエフェクタと接触している前記組織の一部分の外径と前記組織の一部分の厚さとからなる群から選択される、前記組織の一部分の組織特性を導出することと、を実行するように構成される、実施態様３３に記載の外科用デバイス。
（３７） 前記制御回路が、前記領域特性と前記組織特性とを相関させるルックアップテーブルを参照することによって、前記組織の一部分の前記組織特性を導出するように構成される、実施態様３６に記載の外科用デバイス。
（３８） 外科手術のために外科用デバイスを処理する方法において、
実施態様３２に記載の外科用デバイスを得ることと、
前記制御回路をプログラムすることであって、
前記エンドエフェクタによって組織の一部分に加えられる力、
前記エンドエフェクタと前記締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられるクランプ力、
前記エンドエフェクタの変位、及び、
前記エンドエフェクタの振動数、
を考慮して、経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算するように、前記制御回路をプログラムすることと、を含む、方法。
（３９） コンピュータ可読媒体において、
プロセッサによって実行されたときに前記プロセッサに、
外科用デバイスのエンドエフェクタによって組織の一部分に加えられる力を監視することと、
前記エンドエフェクタと締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられるクランプ力を監視することと、
前記エンドエフェクタの変位を監視することと、
前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算することであって、
前記エンドエフェクタによって前記組織の一部分に加えられる前記力と、
前記組織の一部分に加えられる前記クランプ力と、
前記エンドエフェクタの前記変位と、
前記エンドエフェクタの前記振動数と、
を考慮して、計算することと、を実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
（４０） 外科用デバイスにおいて、
外科用デバイスのエンドエフェクタによって組織の一部分に加えられる力を監視することと、
前記エンドエフェクタと締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられるクランプ力を監視することと、
前記エンドエフェクタの変位を監視することと、
前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算することであって、
前記エンドエフェクタによって前記組織の一部分に加えられる前記力、
前記組織の一部分に加えられる前記クランプ力、
前記エンドエフェクタの前記変位、及び、
前記エンドエフェクタの前記振動数、
を考慮して、計算することと、を実行するようにプログラムされたプロセッサを含む、デバイス。

（４１） 前記コラーゲン変性係数が、

によって記述され、
式中、
ＣＣＤは、前記コラーゲン変性係数であり、
ＣＦは、前記エンドエフェクタと前記締付け機構との間の前記組織の一部分に加えられる前記クランプ力であり、
Ｄは、前記エンドエフェクタの前記変位であり、
ｆは、前記エンドエフェクタの前記振動数である、実施態様４０に記載の外科用デバイス。
（４２） 前記プロセッサが、
実質的に負の傾きから実質的にニュートラルな傾きへの、前記曲線の傾きの第１の変化を識別することと、
前記第１の変化に応答して組織凝固の始まりを指示することと、を実行するようにプログラムされる、実施態様４０に記載の外科用デバイス。
（４３） 前記プロセッサが、
前記実質的にニュートラルな傾きから実質的に正の傾きへの、前記曲線の前記傾きの第２の変化を識別することと、
前記第２の変化に応答して組織乾燥の始まりを指示することと、を実行するようにプログラムされる、実施態様４２に記載の外科用デバイス。
（４４） 前記プロセッサが、
実質的に一定の傾きを有する前記曲線の第１の領域を識別することと、
前記第１の領域の傾きと、前記第１の領域の長さと、前記第１の領域内の前記曲線の正規化値とからなる群から選択される、前記第１の領域を記述する領域特性を計算することと、
前記領域特性を考慮して、前記エンドエフェクタと接触している前記組織の一部分の外径と前記組織の一部分の厚さとからなる群から選択される、前記組織の一部分の組織特性を導出することと、を実行するようにプログラムされる、実施態様４０に記載の外科用デバイス。
（４５） 前記プロセッサが、前記領域特性と前記組織特性とを相関させるルックアップテーブルを導出参照する、実施態様４４に記載の外科用デバイス。
（４６） 実施態様４０に記載の外科用デバイスを得ることと、
プロセッサであって、
前記エンドエフェクタによって前記組織の一部分に加えられる前記力、
前記組織の一部分に加えられる前記クランプ力、
前記エンドエフェクタの前記変位、及び、
前記エンドエフェクタの前記振動数、
を考慮して経時的なコラーゲン変性係数を表す曲線を計算するための、プロセッサと、を含む、方法。
（４７） 外科用デバイスにおいて、
エンドエフェクタであって、
前記エンドエフェクタ内を長手方向に延びる中央部材と、
前記中央部材の周りに位置決めされて、長手軸に垂直な方向に振動することによって電気信号に応答するように構成された、複数のラジアルモード変換器と、
を含む、エンドエフェクタ、を含む、デバイス。
（４８） 前記長手軸に沿って前記複数のラジアルモード変換器に向かって旋回可能なクランプアームを含む、実施態様４７に記載の外科用デバイス。
（４９） 前記中央ガイドが可撓性である、実施態様４７に記載の外科用デバイス。
（５０） 前記複数のラジアルモード変換器のうちの少なくとも１つは、前記長手軸に垂直な面を有する凹面を画定する、実施態様４７に記載の外科用デバイス。

（５１） 前記凹面が、前記長手軸の周りで前記複数のラジアルモード変換器のうちの前記少なくとも１つを取り囲む、実施態様５０に記載の外科用デバイス。
（５２） 前記エンドエフェクタが、関節運動するように構成される、実施態様４７に記載の外科用デバイス。
（５３） 実施態様４７に記載の外科用デバイスを得ることと、
前記中央部材の周りに位置決めされた前記複数のラジアルモード変換器のうちの少なくとも１つを交換することであって、前記複数のラジアルモード変換器が、前記長手軸に垂直な方向に振動することによって電気信号に応答するように構成されている、交換することと、
前記外科用デバイスを滅菌することと、
を含む、外科手術のために外科用デバイスを処理する方法。

Claims (7)

1. 発生装置から電気信号を受け取って、振動を提供するための変換器と、
   前記変換器に結合された、前記変換器から長手軸に沿って延びるエンドエフェクタと、
   前記エンドエフェクタの振動数の変化に応答して前記電気信号の電流振幅を修正するための制御回路と、を含み、
   前記制御回路は、前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減し、
   前記制御回路は、前記エンドエフェクタのほぼ一定の振動数を維持するように前記電気信号の前記電流振幅を修正する、外科用デバイス。
2. 前記制御回路は、前記振動数及び前記電流振幅を考慮して前記エンドエフェクタの変位を計算する、請求項１に記載の外科用デバイス。
3. 請求項１に記載の外科用デバイスを得ることと、
   前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減するように、そして、前記エンドエフェクタのほぼ一定の振動数を維持するように、前記エンドエフェクタの振動数の変化に応答して前記電気信号の電流振幅を修正するように前記制御回路をプログラムすることと、を含む、方法。
4. プロセッサによって実行されたときに前記プロセッサに、
   エンドエフェクタに結合された、外科用器具の変換器に与えられる電気信号を監視することと、
   前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
   前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減するように、そして、前記エンドエフェクタのほぼ一定の振動数を維持するように、前記振動数の変化に応答して前記電気信号の振幅を修正することと、を実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
5. エンドエフェクタに結合された、外科用器具の変換器に与えられる電気信号を監視することと、
   前記エンドエフェクタの振動数を監視することと、
   前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減するように、そして、前記エンドエフェクタのほぼ一定の振動数を維持するように、前記振動数の変化に応答して前記電気信号の振幅を修正することと、を実行するようにプログラムされたプロセッサを含む、外科用デバイス。
6. 前記プロセッサは、前記振動数の低下に応答して前記電気信号の前記電流振幅を低減するようにプログラムされる、請求項５に記載の外科用デバイス。
7. 前記プロセッサは、前記変換器に与えられる前記電流の振動数を監視するようにプログラムされる、請求項５に記載の外科用デバイス。

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