JP6518586B2 - 関節シャフト付外科用器具 - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、以下の同時出願の米国特許出願に関連し、これらは本明細書において参照としてその全体が組み込まれる:
米国特許出願第____________号、表題「Haptic Feedback Devices for Surgical Robot」、代理人整理番号第END7042USNP/110388号、
米国特許出願第____________号、表題「Lockout Mechanism for Use with Robotic Electrosurgical Device」、代理人整理番号第END7043USNP/110389号、
米国特許出願第____________号、表題「Closed Feedback Control for Electrosurgical Device」、代理人整理番号第END7044USNP/110390号、
米国特許出願第____________号、表題「Ultrasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Transducers」、代理人整理番号第END6819USNP/110393号、
米国特許出願第____________号、表題「Surgical Instruments with Articulating Shafts」、代理人整理番号第END7047USNP/110394号、
米国特許出願第____________号、表題「Ultrasonic Surgical Instruments with Distally Positioned Jaw Assemblies」、代理人整理番号第END7048USNP/110395号、
米国特許出願第____________号、表題「Surgical Instruments with Articulating Shafts」、代理人整理番号第END7049USNP/110396号、
米国特許出願第____________号、表題「Ultrasonic Surgical Instruments with Control Mechanisms」、代理人整理番号第END7050USNP/110397号、及び
米国特許出願第____________号、表題「Surgical Instruments With Fluid Management System」、代理人整理番号第END7051USNP/110399号。
様々な実施形態は、外科用装置と併用する、様々な関節運動が可能なシャフトを含む外科用装置を対象としている。
超音波メスなどの超音波外科用装置は、これらの固有の性能特性のために、外科的処置において多く使用されている。特定の装置構成及び外科用パラメータにより、超音波外科用装置は組織の実質的に同時の切除及び凝固によるホメオスタシスを提供することができ、望ましくは患者の外傷を最小化する。超音波外科用装置は、近位に配置された超音波変換器、並びに組織を切断及び封止するために、遠位に取り付けられたエンドエフェクタを有する超音波変換器に連結された器具を含む。エンドエフェクタは一般的に、シャフトを介してハンドル及び/又はロボット外科用器具のいずれかに連結されている。ブレードは、シャフトを通して延びる導波管を介して、変換器に音響的に連結されている。この性質の超音波外科用装置は、開腹外科用途、腹腔鏡、又は内視鏡外科処置(ロボット支援手術を含む)のために構成され得る。
超音波エネルギーは、電気外科的処置にて使用されるものより低い温度を使用して、組織を切断して凝固させる。高周波(例えば、毎秒55,500回)で振動する超音波ブレードは、組織内のタンパク質を変性して、べったりとした凝塊を形成する。ブレード表面により組織に及ぼす圧力は血管を崩壊し、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。外科医は、エンドエフェクタによって組織に適用される力による切断速度及び凝固、力が適用される時間、及び選択されるエンドエフェクタの実行レベルを制御することができる。
また、電気外科用装置が多くの外科的用途に使用される。電気外科的装置は、組織を治療するために電気エネルギーを組織に適用する。電気外科用装置は、1つ又は2つ以上の電極を含む、遠位に取り付けられたエンドエフェクタを有する器具を含み得る。エンドエフェクタは、電流が組織内に導入されるように、組織に対して位置付けられ得る。電気外科用装置は、双極又は単極動作のために構成され得る。双極動作中において、電流はそれぞれ、エンドエフェクタの活性電極によって組織内に導入され、戻り電極によってここから戻される。単極動作中において、電流はエンドエフェクタの活性電極によって組織内に導入され、患者の身体上に別個に位置付けられた戻り電極(例えば、接地パッド)を通じて戻される。電流によって、組織を通じて発生する熱は、組織内及び/又は組織間の止血封止を形成することがあり、したがって、例えば、血管封止のために特に有用であり得る。電気外科用装置のエンドエフェクタは時にまた、組織に対して可動である切断部材、及び組織を切除するための電極を含む。
電気外科用装置によって適用される電気エネルギーは、発生器によって、器具へと伝達され得る。電気エネルギーは、無線周波(「RF」)エネルギーの形態であり得る。RFエネルギーは、300kHz〜1MHzの周波数範囲にあり得る電気エネルギーの形態である。その動作中において、電気外科用装置は、組織を通じて低周波数RFエネルギーを伝達することができ、これはイオン撹拌又は摩擦、すなわち抵抗加熱を生じ、これによって組織の温度を増加させる。影響される組織と周囲の組織との間にはっきりとした境界が形成され得るため、外科医は標的としない隣接する組織を犠牲にすることなく、高度な正確性及び制御で操作することができる。RFエネルギーの低動作温度は、軟組織を除去、収縮又は成形し、同時に血管を封止するために有用であり得る。RFエネルギーは、主にコラーゲンを含み熱と接触した際に収縮する連結組織に特に良好に作用し得る。
多くの場合、曲線状、又はそうでなければ非対称の超音波ブレードを使用することが望ましい。現在、非対称ブレードは、曲線状に加工されている。これらのブレードのバランスとり(例えば、横振動の最小化)は、主要位置におけるブレード内のノッチ又は他の特徴部の加工によって実現されている。ノッチ又は他の特徴部の位置選択、同様にそれ自体の加工はコストを大幅に引き上げ、ブレードを複雑にする。
超音波及び電気外科用装置の双方に関して、超音波及び/又はRFエネルギーの適用を対象とするためには、器具シャフトの遠位部を関節接合することが、多くの場合に臨床医に望ましい。そのような関節をもたらして制御することはしかし、多くの場合に大変に困難である。
様々な実施形態の特徴が、特許請求の範囲で詳細に示される。ただし、構成及び操作方法の両方に関する様々な実施形態は、それらの利点と共に、以下の説明を以下の添付図面と併せて参照すれば最もよく理解することができる。
外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態を示す。 図1に示される外科用器具の一実施形態を示す。 超音波エンドエフェクタの一実施形態を示す。 超音波エンドエフェクタの別の実施形態を示す。 図1に示される外科用器具の一実施形態の分解組立図を示す。 図1に示される外科用器具の一実施形態の切欠図を示す。 図1に示される外科用器具の一実施形態例の様々な内部構成要素を示す。 外科用器具と超音波発生装置とを含む外科用システムの一実施形態の上面図を示す。 図1の外科用器具の一実施形態例に含まれる回転アセンブリの一実施形態を示す。 単一要素エンドエフェクタを有する外科用器具を含む外科用システムの一実施形態を示す。 電気エネルギー超音波外科用器具の一実施形態の斜視図である。 その中の構成要素のいくつかを図示するためにハンドル本体の半分が取り除かれた状態の、図11の外科用器具の一実施形態のハンドルの側面図である。 ジョーが開いており、軸方向可動部材の遠位端が後退位置にある状態の、図11の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の斜視図を示す。 ジョーが閉じており、軸方向可動部材の遠位端が部分的に前進位置にある状態の、図11の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の斜視図を示す。 図11の外科用器具の軸方向可動部材の一実施形態の斜視図を示す。 図11の外科用器具のエンドエフェクタの一実施形態の断面図を示す。 コードレス電気エネルギー外科用器具の一実施形態の斜視図の一区分を示す。 その中の様々な構成要素を示すよう、ハンドル本体の半分が取り除かれた状態の、図17の外科用器具の一実施形態のハンドルの側面図を示す。 一実施形態による、RF駆動及び制御回路を示す。 一実施形態による、コントローラの主構成要素を示す。 ロボット外科用システムの一実施形態のブロック図を示す。 ロボットアームカートの一実施形態を示す。 図20のロボットアームカートのロボットマニピュレータの一実施形態を示す。 代替的なセットアップ関節構造を有するロボットアームカートの一実施形態を示す。 図19〜22のロボットアームカートなど、ロボットアームカートと併せて使用することができるコントローラの一実施形態を示す。 ロボットシステムとの使用に適応した超音波外科用器具の一実施形態を示す。 ロボットシステムとの使用に適応した電気外科用器具の一実施形態を示す。 図24に示される外科用器具を受容して制御する外科用マニピュレータに連結することができる器具駆動アセンブリの一実施形態を示す。 図24の外科用器具を含む図26の器具駆動アセンブリ実施形態の別の図を示す。 図25の電気外科用器具を含む図26の器具駆動アセンブリ実施形態の別の図を示す。 図26の器具駆動アセンブリ実施形態のアダプタ部の更なる図を示す。 図26の器具駆動アセンブリ実施形態のアダプタ部の更なる図を示す。 図26の器具駆動アセンブリ実施形態のアダプタ部の更なる図を示す。 被駆動要素の動きを外科用器具の動きに変換する構成要素を示す、図24〜25の器具取り付け部の一実施形態を示す。 被駆動要素の動きを外科用器具の動きに変換する構成要素を示す、図24〜25の器具取り付け部の一実施形態を示す。 被駆動要素の動きを外科用器具の動きに変換する構成要素を示す、図24〜25の器具取り付け部の一実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する代替的な機構例、及び、シャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する代替的な機構例、及び、シャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する代替的な機構例、及び、シャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 被駆動要素の回転を、シャフトの軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す、図24〜25の器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 シャフトの軸に沿う部材の差動並進用(例えば、関節の動き)の代替的な機構例を示す、器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 シャフトの軸に沿う部材の差動並進用(例えば、関節の動き)の代替的な機構例を示す、器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 シャフトの軸に沿う部材の差動並進用(例えば、関節の動き)の代替的な機構例を示す、器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 シャフトの軸に沿う部材の差動並進用(例えば、関節の動き)の代替的な機構例を示す、器具取り付け部の代替的な実施形態を示す。 内部電源及びエネルギー源を含むツール取り付け部の一実施形態を示す。 内部電源及びエネルギー源を含むツール取り付け部の一実施形態を示す。 第1、第2、及び第3の導波管部分を備え、第2の導波管部分の長さが実質的に共鳴長手方向波長の2分の1である超音波医療用器具の一実施形態例の一部の概略断面図を示す。 図47の第2の導波管部分の2つの実施形態例に対する断面図を示す。 第1及び第2の導波管部分を含み、第1の導波管部分が共鳴長手方向波長の2分の1の倍数の長さである、超音波医療用器具の一実施形態例の一部の概略断面図を示す。 医療用器具と併用し、第1及び第2の導波管部分を含み、第1の導波管部分がダウエル圧入によって第2の導波管部分に接合されている超音波導波管の一実施形態例の概略断面図を示す。 医療用器具と併用し、第1及び第2の導波管部分を含み、第1の導波管部分が球継手タイプのアタッチメントによって第2の導波管部分に接合されている超音波導波管の一実施形態例の概略断面図を示す。 一定の長さを有し、近位導波管部分及び遠位導波管部分を含む医療用超音波導波管を含む超音波医療用器具の別の実施形態の一部の概略断面図を示す。 近位直線区分及び遠位曲線区分を含む超音波ブレードの一実施形態を示す。 図52の超音波ブレードの更なる図を示す。 図52の超音波ブレードの更なる図を示す。 図52の超音波ブレードの更なる図を示す。 図52の超音波ブレードの更なる図を示す。 本明細書に説明するようにバランスがとられた2つの超音波ブレード例を示す。 本明細書に説明するようにバランスがとられた2つの超音波ブレード例を示す。 様々な限定角度及び曲率半径を伴う曲線区分を有する超音波ブレード実施形態の別の実施形態を示す。 図59のブレード実施形態と類似する、2分の1波長の曲線区分を有するブレード例のバランスを示すチャートを示す。 節点フランジを利用して関節接合され得る関節の動きが可能なシャフトの一実施形態を示す。 導波管が見えるようにシャフトの各部が透過的なシャフトの一実施形態を示す。 制御部材の動作を示す図62の導波管の一実施形態を示す。 制御部材の動作を示す図62の導波管の一実施形態を示す。 制御部材の動作を示す図62の導波管の一実施形態を示す。 上記のシャフトを利用する手動又は手持ち式外科用器具の一実施形態を示す。 上記のシャフトを利用する手動又は手持ち式外科用器具の一実施形態を示す。 エンドエフェクタ及び、枢動可能なクランプアームを示すシャフトの遠位部の一実施形態を示す。 外科用器具用のシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する一実施形態を示す。 外科用器具用のシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する一実施形態を示す。 外科用器具用のシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する一実施形態を示す。 板ばねによって付勢が提供されている付勢内側シャフトの一実施形態を示す。 板ばねによって付勢が提供されている付勢内側シャフトの一実施形態を示す。 板ばねによって付勢が提供されている付勢内側シャフトの一実施形態を示す。 付勢内側シャフト及び固定外側シャフトを含むシャフトの別の実施形態を示す。 付勢内側シャフト及び固定外側シャフトを含むシャフトの別の実施形態を示す。 代替的な導波管と共に使用する図75〜76のシャフト及び付勢内側シャフトの一実施形態を示す。 代替的な導波管と共に使用する図75〜76のシャフト及び付勢内側シャフトの一実施形態を示す。 外科用器具と併用するシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する別の実施形態例を示す。 外科用器具と併用するシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する別の実施形態例を示す。 外科用器具と併用するシャフトであり、このシャフトが固定外側シャフト及び付勢内側シャフトを有する別の実施形態例を示す。 曲線状の超音波ブレードを含む外科用器具の遠位部の一実施形態を示す。 曲線状の超音波ブレードを含む外科用器具の遠位部の一実施形態を示す。
様々な実施形態は、外科用器具と併用する超音波ブレードに関する。超音波ブレードは、長手方向軸に沿って延びる、近位方向に位置付けられた直線区分と、直線区分に連結されており、かつ長手方向軸から離れているように曲がっている、遠位方向に位置付けられた曲線区分を含むことができる。曲線区分は曲率半径を画定することができ、第1の角度を限定することができる。曲線区分と直線区分との間の接点は、超音波ブレードの節又は腹のいずれかとすることができる。超音波ブレードは、例えば、曲線区分の特性に基づいてバランスをとることができる。バランスのとれた超音波ブレードは、完全に及び/又は実質的に長手方向(例えば、長手方向軸の方向)である振動モードを有することができる。バランスをとるため、超音波ブレードは、上記のように、超音波ブレードを共振周波数にて駆動したときに、接点にて節及び/又は腹が生じるように構築することができる。いくつかの実施形態例では、近位に位置付けられた直線区分の全て又は一部は、本明細書に説明するように、超音波ブレードから変換器へ近位方向に延びる導波管の全て又は一部と考えることができる。
いくつかの実施形態は、エンドエフェクタ及び長手方向軸に沿って延びる関節運動が可能なシャフトを含む外科用器具に関する。シャフトは可撓性部分を含むことができる。導波管は超音波ブレードに音響的に連結されており、ブレードからシャフトを通して近位方向に延びる。導波管は、シャフトの可撓性部分とほぼ同じ位置にある長手方向軸上に位置付けられた屈曲可能な導波管部分を含むことができる。導波管はまた、導波管の節に位置付けられた第1及び第2のフランジを含むことができる。第1のフランジは、屈曲可能な導波管部分から近位に位置付けられた第2のフランジと共に、屈曲可能な導波管部分から遠位に位置付けられることができる。第1の制御部材は第1のフランジに連結され、第2のフランジ及びシャフトを通して近位方向に延びることができる。第1の制御部材の近位並進は第1のフランジを近位方向に引くことができ、これによりシャフト及び導波管に、長手方向軸から第1の制御部材に向かって離れるような枢動を引き起こす。
他の実施形態は、エンドエフェクタを含み、長手方向軸に沿って互いに対して並進可能な外側及び内側シャフトと共に組織を治療する外科用器具に関する。内側シャフトは、長手方向軸から第1の方向に離れるように曲げるよう付勢されている付勢部分を含む。内側シャフトの付勢部分が外側シャフト内にあるときは、内側及び外側シャフトは長手方向軸に沿って実質的に直線とすることができる。内側シャフトの付勢部分が外側シャフトの外側にあるときは(例えば、内側シャフトから遠位方向に位置付けられたときは)、内側シャフト、及びエンドエフェクタは、長手方向軸から第1の方向に離れるように枢動することができる。
更なる実施形態では、外科用器具は、超音波ブレードが内部に位置付けられた状態で、長手方向軸に沿って延びるシャフトを含む。超音波ブレードは、近位方向に位置付けられた直線区分及び遠位方向に位置付けられた曲線区分を含むことができる。超音波ブレードは、ブレードの曲線区分がシャフトの遠位端から延びる第1の位置から、ブレードの曲線区分が少なくとも部分的にシャフト内に収容されている第2の位置へ、長手方向軸に沿ってシャフトに対して並進可能であってもよい。
超音波及び/又は電気外科的要素を含むエンドエフェクタを伴う手動及びロボット外科用器具の実装例を示す実施形態を含む、数々の実施形態に対して、ここで詳細に参照する。実施可能であれば、同様又は類似の参照番号を図中に使用することができ、同様又は類似の機能を示すことができる。例示のみを目的として、図は本開示の外科用器具及び/又は使用方法の代表的な実施形態を示す。以下の説明から、本明細書に示す構造及び方法の代替的な実施形態例が、本明細書に説明する原理から逸脱することなく用いることができることを当業者は容易に理解するであろう。
図1は、超音波外科用器具10の一実施形態の右側面図である。示された実施形態では、超音波外科用器具10は、内視鏡的又は伝統的な観血的外科的処置を含む様々な外科的処置において使用され得る。一実施形態例では、超音波外科用器具10は、ハンドルアセンブリ12と、細長いシャフトアセンブリ14と、超音波変換器16とを含む。ハンドルアセンブリ12は、トリガアセンブリ24、遠位回転アセンブリ13、及びスイッチアセンブリ28を含む。細長いシャフトアセンブリ14は、エンドエフェクタアセンブリ26を含み、このエンドエフェクタアセンブリ26は、組織を解離するか、あるいは、血管及び/又は組織を、相互に把持、切断、及び凝固するための要素と、エンドエフェクタアセンブリ26を作動させる作動要素とを含む。ハンドルアセンブリ12は、超音波変換器16を近位端に受容するように適合される。超音波変換器16は、細長いシャフトアセンブリ14及びエンドエフェクタアセンブリ26の部分に機械的に係合される。超音波変換器16は、ケーブル22を介して発生器20に電気的に連結される。大多数の図は、腹腔鏡外科的処置に関連して使用する複数のエンドエフェクタアセンブリ26を描くが、多くの従来の観血的外科的処置並びに他の実施形態において超音波外科用器具10を用いることができ、これを内視鏡手術に使用するよう構成することができる。本明細書における目的のために、超音波外科用器具10は、内視鏡器具に関して記載されるが、開腹及び/又は腹腔鏡型の超音波外科用器具10も、本明細書において記載されるものと同じか、又は同様の操作構成要素及び機構を含むことができることが想定される。
様々な実施形態では、発生器20は、モジュール及び/又はブロックなど、いくつかの機能的要素を含む。種々の種類の外科用装置を駆動するために、種々の機能的要素又はモジュールを構成することができる。例えば、超音波発生器モジュール21は、超音波外科用器具10など、超音波装置を駆動することができる。いくつかの実施形態例では、発生器20は、電気外科用装置駆動用の電気外科/RF発生器モジュール23(又は超音波外科用器具10の電気外科的実施形態)も含む。様々な実施形態では、発生器20はハンドルアセンブリ12内に統合的に形成されてもよい。そのような実現形態では、バッテリをハンドルアセンブリ12内に共同配置して、エネルギー源として作用させてもよい。図18A及び付随する開示は、そのような実現形態の一例を提供する。
いくつかの実施形態では、電気外科/RF発生器モジュール23は、治療レベル及び/又は治療レベル未満のエネルギーレベルを生成するよう構成することができる。図1に示す実施形態例では、発生器20は、発生器20と一体の制御システム25と、ケーブル27を介して発生器と接続された足踏みスイッチ29とを含む。発生器20はまた、器具10など、外科用器具を始動するトリガ機構を含むことができる。トリガ機構は、電源スイッチ(図示せず)、同様に足踏みスイッチ29を含むことができる。足踏みスイッチ29によって始動されると、発生器20はエネルギーを提供して外科用器具10の音響アセンブリを駆動し、エンドエフェクタ18を所定の実行レベルにて駆動することができる。発生器20は音響アセンブリの任意の好適な共振周波数にて音響アセンブリを駆動若しくは励起し、及び/又は治療レベル/治療レベル未満の電磁/RFエネルギーを駆動する。
一実施形態では、電気外科的/RF発生器モジュール23は、無線周波数(RF)エネルギーを用いて双極電気外科用を行うのに十分な電力を供給することができる電気外科ユニット(ESU)として取り付けられてもよい。一実施形態では、ESUは、ERBE USA,Inc.(Marietta、Georgia)から市販の双極ERBE ICC 350であり得る。双極電気外科用途では、先述のように、活性電極と戻り電極とを有する外科用器具を使用することができ、その場合、電流が組織を通って活性電極から戻り電極まで流れることができるように、活性電極及び戻り電極は、処置対象組織に接するか、又は隣接した状態で位置付けられ得る。したがって、電気外科的/RFモジュール23発生器は、組織を処置するのに十分な電気エネルギーを組織Tに適用することによる治療目的(例えば、焼灼)のために構成されてもよい。
一実施形態では、電気外科的/RF発生器モジュール23は、組織インピーダンス測定モジュールを実行するために、治療レベル未満のRF信号を供給するように構成されてもよい。一実施形態では、電気外科的/RF発生器モジュール23は、以下により詳細に説明される双極無線周波発生器を含む。一実施形態では、電気外科的/RF発生器モジュール12は、組織Tの電気的インピーダンスZをモニタし、エンドエフェクタアセンブリ26のクランプ部材上に提供された戻り電極を経由して、組織Tに基づく時間並びに電力レベルの特性を制御するよう構成することができる。したがって、電気外科的/RF発生器モジュール23は、組織Tのインピーダンス又は他の電気的特性を測定する治療レベル未満の目的のために構成されてもよい。組織Tのインピーダンス又は他の電気的特性を測定する技術及び回路構成は、同時指定の米国特許公開公報第2011/0015631号、表題「Electrosurgical Generator for Ultrasonic Surgical Instruments」により詳細に説明されており、その開示はその全てが参照により本明細書に組み込まれるものとする。
好適な超音波発生器モジュール21は、Ethicon Endo−Surgery,Inc.(Cincinnati、Ohio)により販売されているGEN300と同様の様式で機能的に作動するように構成されることができ、その全てが参照により本明細書に組み込まれる以下の米国特許の1つ又は2つ以上に開示されているようなものである:米国特許第6,480,796号(Method for Improving the Start Up of an Ultrasonic System Under Zero Load Conditions)、米国特許第6,537,291号(Method for Detecting Blade Breakage Using Rate and/or Impedance Information)、米国特許第6,662,127号(Method for Detecting Presence of a Blade in an Ultrasonic System)、米国特許第6,678,899号(Method for Detecting Transverse Vibrations in an Ultrasonic Surgical System)、米国特許第6,977,495号(Detection Circuitry for Surgical Handpiece System)、米国特許第7,077,853号(Method for Calculating Transducer Capacitance to Determine Transducer Temperature)、米国特許第7,179,271号(Method for Driving an Ultrasonic System to Improve Acquisition of Blade Resonance Frequency at Startup)、及び米国特許第7,273,483号(Apparatus and Method for Alerting Generator Function in an Ultrasonic Surgical System)。
様々な実施形態では、発生器20は、種々のモードにて作動するよう構成することができることが理解されよう。1つのモードでは、発生器20は、超音波発生器モジュール21及び電気外科的/RF発生器モジュール23が独立して作動できるよう構成することができる。
例えば、超音波発生器モジュール21は、超音波エネルギーをエンドエフェクタアセンブリ26に適用するように始動させることができ、続いて治療レベル又は治療レベル未満のRFエネルギーのいずれかを、電気外科的/RF発生器モジュール23によりエンドエフェクタアセンブリ26に適用することができる。先述のように、治療レベル未満の電気外科的/RFエネルギーは、エンドエフェクタアセンブリ26のクランプ要素との間にクランプした組織に適用されることができ、組織のインピーダンスを測定して超音波発生器モジュール21の始動制御又は始動変更を行う。治療レベル未満のエネルギーの適用からの組織のインピーダンスのフィードバックはまた、電気外科的/RF発生器モジュール23の治療レベルを有効にするよう使用されることができ、エンドエフェクタアセンブリ26のクランプ要素との間にクランプした組織(例えば、血管)を封止する。
別の実施形態では、超音波発生器モジュール21及び電気外科的/RF発生器モジュール23を同時に作動させることができる。1つの例では、超音波発生器モジュール21は治療レベル未満のRFエネルギーレベルと同時に始動させて組織のインピーダンスを同時に測定し、その間にエンドエフェクタアセンブリ26の超音波ブレードは、エンドエフェクタアセンブリ26のクランプ要素との間の組織(又は、血管)を切断して凝固させる。そのようなフィードバックは、例えば、超音波発生器モジュール21の駆動出力の調整に使用することができる。別の例では、超音波発生器モジュール21は、エンドエフェクタアセンブリ26の超音波ブレード部を使用して損傷した組織を切断し、同時に電気外科的/RFエネルギーをエンドエフェクタクランプアセンブリ26の電極部に適用して組織(又は、血管)を封止するよう、電気外科的/RF発生器モジュール23と同時に動作させることができる。
発生器20がトリガ機構によって始動されたときには、一実施形態では、電気エネルギーが、発生器20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に適用される。別の実施形態では、電気エネルギーは、発生器20によって間欠的に適用される(例えば、パルス状)。発生器20の制御システム中のフェーズロックドループは、音響アセンブリからのフィードバックを監視し得る。フェーズロックループは、発生器20によって送られる電気エネルギーの周波数を、音響アセンブリの振動の選択された長手方向モードの共振周波数と一致するように調節する。更に、制御システム25内の第2のフィードバックループは、音響アセンブリのエンドエフェクタ18においてほぼ一定の振動幅を達成するために、音響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。更に別の実施形態では、制御システム25内の第3のフィードバックループは、エンドエフェクタアセンブリ26内に配置された電極との間のインピーダンスを監視する。図1〜9は手動操作の超音波外科用器具を示すが、超音波外科用器具はまた、例えば、本明細書に説明するように、ロボットの用途にも使用でき、同様に、手動及びロボット用途を組み合わせて使用できることも理解されよう。
超音波作動モードでは、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18の遠位端に、例えば約20kHz〜250kHzの範囲で長手方向に振動させ得ることになる。様々な実施形態によれば、ブレード22は、約54kHz〜56kHzの範囲、例えば、約55.5kHzで振動することができる。他の実施形態では、ブレード22は、例えば、約31kHz〜約80kHzを含め、他の周波数で振動することができる。ブレードにおける振動の偏位は、例えば、発生器20によって音響アセンブリの変換器アセンブリ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され得る。前述のように、発生器20のトリガ機構によって、ユーザーは、電気エネルギーを音響アセンブリに連続的又は間欠的に供給できるように、発生器20を始動できるようになる。発生器20はまた、電気外科ユニット又は従来の電気コンセントへの差し込み用の電力線を有する。また、バッテリなどの直流(DC)源によって発生器20に電力供給することもできることが予期される。発生器20は、Ethicon Endo−Surgery,Inc.から入手可能なモデル番号GEN04及び/又はモデル番号GEN11などのいずれか好適な発生器を含むことができる。
図2は、ハンドルアセンブリ12、遠位回転アセンブリ13、細長いシャフトアセンブリ14、及びエンドエフェクタアセンブリ26を示す、超音波外科用器具10の一実施形態例の左斜視図である。示された実施形態では、細長いシャフトアセンブリ14は、エンドエフェクタアセンブリ26を機械的に係合する大きさである遠位端52と、ハンドルアセンブリ12及び遠位回転アセンブリ13を機械的に係合する近位端50とを含む。細長いシャフトアセンブリ14の近位端50は、ハンドルアセンブリ12及び遠位回転アセンブリ13内で受容される。細長いシャフトアセンブリ14と、ハンドルアセンブリ12と、遠位回転アセンブリ13との間の接続に関するより詳細は、図5及び7の説明において提供される。
示された実施形態では、トリガアセンブリ24は、固定ハンドル34と連携して作動するトリガ32を含む。固定ハンドル34及びトリガ32は、ユーザーと快適に相互作用するように人間工学的に形成され、適合される。固定ハンドル34は、ハンドルアセンブリ12と一体的に関連される。トリガ32は、超音波外科用器具10の操作に関して以下に詳述されるように、固定ハンドル34に対して枢動可能に移動可能である。トリガ32は、ユーザーがトリガ32に対して圧迫力をかけるとき、固定ハンドル34への方向33Aに枢動可能に移動可能である。ばね要素98(図5)は、ユーザーがトリガ32に対する圧迫力を開放するとき、トリガ32を方向33Bに枢動可能に移動させる。
一実施形態例では、トリガ32は、細長いトリガフック36を含み、それは、細長いトリガフック36とトリガ32との間の開口38を画定する。開口38は、ユーザーの1つ又は複数の指をそこを通して受容するために好適な寸法である。トリガ32は、トリガ32の基質を覆うように成型される弾性部分32aも含むことができる。オーバーモールド弾性部分32aは、外向きの方向33Bへのトリガ32の制御のためのより快適な触覚面を提供するために形成される。一実施形態例では、オーバーモールド弾性部分32aは、細長いトリガフック36の一部を覆うように提供され得る。細長いトリガフック32の近位面は、被覆されていないか、又はユーザーが指を開口38の内外へ容易に摺動することを可能にするために非弾性基質で被覆されたままである。別の実施形態では、トリガの形状は、完全に閉じたループを形成し、ユーザーの1つ又は複数の指をそこを通して受容するために好適な寸法である開口を画定する。完全に閉じたループトリガは、トリガ基質を覆うように成型される弾性部分も含むことができる。
一実施形態例では、固定ハンドル34は、近位触覚面40と、グリップアンカー又はサドル面42とを含む。サドル面42は、親指及び人差し指が手上で合わさる水かきの上に載る。近位触覚面40は、リング又は開口を有さない通常のピストルグリップで手のひらを受容するピストルグリップ輪郭を有する。近位触覚面40のプロファイル曲線は、手のひらに適合するか、又はこれを受容するような輪郭であり得る。安定化尾部44は、ハンドルアセンブリ12のより近位の部分に向かって配置される。安定化尾部44は、ハンドルアセンブリ12を安定させ、ハンドルアセンブリ12をより制御可能にするために、親指と人差し指との間に配置される手の最も上の水かき部分と接触することができる。
一実施形態例では、スイッチアセンブリ28は、トグルスイッチ30を含むことができる。トグルスイッチ30は、同時起動の可能性を排除するために、ハンドルアセンブリ12の内側に配置される中心枢動軸304を有する単一構成要素として実践され得る。一実施形態例では、トグルスイッチ30は、最小電力レベル(例えば、MIN)と最大電力レベル(例えば、MAX)との間の超音波変換器16の電源設定を設定するための第1の突起ノブ30a及び第2の突起ノブ30bを含む。別の実施形態では、ロッカースイッチは、標準設定と特別設定との間を回転することができる。特別設定では、1つ又は2つ以上の特別プログラムを装置によって実行することができる。トグルスイッチ30は、第1の突起ノブ30a及び第2の突起ノブ30bが作動する際、中心枢動軸を中心に回転する。1つ又は2つ以上の突起ノブ30a、30bは、1つ又は2つ以上のアームに連結され、それは、小アークを通って移動し、第1又は第2の突起ノブ30a、30bの起動により超音波変換器16を電気的に通電させるか、又は電力を切るように電気回路の電気的接触を開閉させる。トグルスイッチ30は、超音波変換器20の起動を制御するために発生器16に連結される。トグルスイッチ30は、超音波変換器16を起動し、超音波変換器16に対して1つ又は2つ以上の電力設定を設定するための1つ又は2つ以上の電力設定スイッチを含む。トグルスイッチ30を起動するために必要な力は、サドル点42に実質的に向かうため、トグルスイッチ30が起動されるとき、手中で回転する器具のあらゆる傾向を回避する。
一実施形態例では、第1及び第2の突起ノブ30a、30bは、ハンドルアセンブリ12の遠位端上に配置され、それにより、それらは、ハンドグリップの最小の再配置を伴うか、又は実質的に再配置を伴わずに電力を起動するためにユーザーによって容易にアクセス可能であり得、トグルスイッチ30を作動させている間に、制御を維持し、注意を外科用部位(例えば、腹腔鏡外科用におけるモニタ)に集中させることを好適にする。突起ノブ30a、30bは、様々な指の長さによってより容易にアクセス可能となり、扱い難い位置、又は短い指のために起動へアクセスのより高い自由度を可能にする程度に、ハンドルアセンブリ12の側面を包み込むように構成され得る。
示された実施形態では、第1の突起ノブ30aは、ユーザーが第1の突起ノブ30aと第2の突起ノブ30bを区別することを可能にするために、示された実施形態では、複数の触覚要素30c、例えば、質感がある突起又は「隆起」を含む。ハンドルアセンブリ12には、様々な人間工学的特徴部を組み込むことができることが、当業者には理解されよう。そのような人間工学的特徴は、この特許の内容全体を参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2009/0105750号、表題「Ergonomic Surgical Instruments」に説明される。
一実施形態例では、トグルスイッチ30は、ユーザーの手によって操作され得る。ユーザーは、不注意又は意図的でない起動を常に回避しつつ、任意の時点で第1及び第2の突起ノブ30a、30bに容易にアクセスすることができる。トグルスイッチ30は、超音波アセンブリ16及び/又は超音波アセンブリ16への電力を制御するために指で容易に操作され得る。例えば、人差し指を使用して、第1の接触部分30aを起動し、超音波アセンブリ16をオンにして、最大(MAX)電力レベルにすることができる。人差し指を使用して、第2の接触部分30bを起動し、超音波アセンブリ16をオンにして、最小(MIN)電力レベルにすることができる。別の実施形態では、ロッカースイッチが、器具10を標準設定と特別設定との間で枢動させ得る。特別設定では、1つ又は2つ以上の特別プログラムを、器具10によって実行することができる。トグルスイッチ30は、ユーザーが第1又は第2の突起ノブ30a、30bを見なくても操作され得る。例えば、第1の突起ノブ30a又は第2の突起ノブ30bは、これらを見ずに第1と第2の突起ノブ30a、30bを触覚的に区別するために、粗い質感又は突起を含むことができる。
他の実施形態では、トリガ32及び/又はトグルスイッチ30を使用して、電気外科的/RF発生器モジュール23を個別に、又は超音波発生器モジュール21の始動と組み合わせて始動することができる。
一実施形態例では、遠位回転アセンブリ13は、長手方向軸「T」を中心とするいずれの方向にも制限されることなく回転可能である。遠位回転アセンブリ13は、細長いシャフトアセンブリ14に機械的に係合される。遠位回転アセンブリ13は、ハンドルアセンブリ12の遠位端上に配置される。遠位回転アセンブリ13は、円筒形のハブ46と、ハブ46を覆うように形成される回転ノブ48とを含む。ハブ46は、細長いシャフトアセンブリ14を機械的に係合する。回転ノブ48は、縦溝彫りの高分子特徴部を含むことができ、細長いシャフトアセンブリ14を回転させるために、指(例えば、人差し指)によって係合され得る。ハブ46は、回転ノブ48を形成するために、一次構造を覆うように成型される材料を含むことができる。回転ノブ48は、ハブ46を覆うようにオーバーモールドされ得る。ハブ46は、遠位端で露出される端部キャップ部分46aを含む。ハブ46の端部キャップ部分46aは、腹腔鏡外科用中にトロカールの表面に接触することができる。ハブ46は、端部キャップ部分46aとトロカールとの間に生じ得るいかなる摩擦も軽減するために、ポリカーボネートなどの耐久性硬質プラスチックで形成され得る。回転ノブ48は、より正確な回転グリップを提供するために、隆起リブ48aと、リブ48aの間に配置される凹部分48bで形成される「扇形」又は縦溝を含むことができる。一実施形態例では、回転ノブ48は、複数の縦溝(例えば、3つ又はそれ以上の縦溝)を含むことができる。他の実施形態では、任意の好適な数の縦溝が使用され得る。回転ノブ48は、硬質プラスチック材料上にオーバーモールドされるより柔らかい高分子材料で形成され得る。例えば、回転ノブ48は、例えば、GLS社(GLS Corporation)によって作製されるバーサフレックス(Versaflex)(登録商標)TPE合金を含む柔軟な弾性可撓性高分子材料で形成され得る。このより柔らかいオーバーモールド材料は、より大きなグリップ及び回転ノブ48の動作のより正確な制御を提供することができる。滅菌に対する妥当な耐性を提供し、生体適合性であり、外科用手袋に対する妥当な摩擦抵抗を提供する任意の材料は、回転ノブ48を形成するために使用され得る。
一実施形態例では、ハンドルアセンブリ12は、第1の部分12aと、第2の部分12bとを含む2つのハウジング部分又は側板から形成される。遠位端から近位端へハンドルアセンブリ12を見るユーザーの視点から、第1の部分12aは、右部分と見なされ、第2の部分12bは、左部分と見なされる。第1及び第2の部分12a、12bのそれぞれは、ハンドルアセンブリ12を形成するために互いに機械的に整合させ、係合する大きさであり、その内部機能構成要素を包囲する複数の境界面69(図5)を含む。ハンドルアセンブリ12と一体的に関連する固定ハンドル34は、ハンドルアセンブリ12の第1及び第2の部分12a及び12bを組み立てることで形になる。複数の追加的な境界面(図示せず)は、例えば、エネルギー方向/偏向点の超音波溶接の目的で、ハンドルアセンブリ12の第1及び第2の部分12a及び12bの周囲の様々な点で配置され得る。第1及び第2の部分12a及び12b(並びに以下に説明される他の構成要素)は、当該技術分野において既知の任意の方法で、合わせて組み立てられ得る。例えば、整合ピン、スナップ様境界面、舌及び溝境界面、係止タブ、接着ポートは、全て、アセンブリの目的で、単独で、又は組み合わせてかのいずれかで利用され得る。
一実施形態例では、細長いシャフトアセンブリ14は、ハンドルアセンブリ12及び遠位回転アセンブリ13を機械的に係合するように適合される近位端50と、エンドエフェクタアセンブリ26を機械的に係合するように適合される遠位端52とを含む。細長いシャフトアセンブリ14は、外部管状シース56と、外部管状シース56内に配置される往復管状作動部材58とを含む。管状往復管状作動部材58の近位端は、トリガ32の作動及び/又は開放に応答して方向60A又は60Bのいずれかの方向に移動するように、ハンドルアセンブリ12のトリガ32に機械的に係合される。回転可能に移動可能なトリガ32は、長手方向軸「T」に沿って往復する動きを生成し得る。そのような動きは、例えば、エンドエフェクタアセンブリ26のジョー又はクランピング機構の作動に使用することができる。一連の連結部は、トリガ32の枢動回転を、作動機構に連結するヨークの軸方向動きに変換し、それは、エンドエフェクタアセンブリ26のクランピング機構のジョーの開閉を制御する。管状往復管状作動部材58の遠位端は、エンドエフェクタアセンブリ26に機械的に係合される。示された実施形態では、管状往復管状作動部材58の遠位端は、トリガ32の作動及び/又は開放に応答してクランプアームアセンブリ64を開閉するために、枢動点70を中心に枢動可能であるクランプアームアセンブリ64に機械的に係合される。例えば、示された実施形態では、クランプアームアセンブリ64は、トリガ32が方向33Aに圧迫されるとき、枢動点70を中心に、開いた位置から閉じた位置に方向62Aで移動可能である。クランプアームアセンブリ64は、トリガ32が方向33Bへ開放されるか、又は外向きに接触されるとき、枢動点70を中心に、方向62Bの閉じた位置から開いた位置に移動可能である。
一実施形態例では、エンドエフェクタアセンブリ26は、細長いシャフトアセンブリ14の遠位端52に取り付けられ、クランプアームアセンブリ64と、ブレード66とを含む。エンドエフェクタアセンブリ26のクランピング機構のジョーは、クランプアームアセンブリ64及びブレード66によって形成される。ブレード66は、超音波始動式であり、超音波変換器16に音響的に連結される。ハンドルアセンブリ12上のトリガ32は、クランプアームアセンブリ64の動作に影響するように機械的に合わせて連携する駆動アセンブリに最終的に接続される。トリガ32を方向33Aへ圧迫することは、クランプアームアセンブリ64を開いた位置から方向62Aに移動させ、クランプアームアセンブリ64及びブレード66は、互いに対して離間した関係において、クランプしたか、又は閉じた位置へ配置され、クランプアームアセンブリ64及びブレード66は、その間の組織を握るように連携する。クランプアームアセンブリ64は、ブレード66とクランプアーム64との間の組織に係合するクランプパッド69を含むことができる。トリガ32を方向33Bに開放することは、クランプアームアセンブリ64を、閉じた関係から開いた位置へ方向62Bに移動させ、クランプアームアセンブリ64及びブレード66は、互いに対して離間した関係に配置される。
ハンドルアセンブリ12の近位部分は、超音波アセンブリ16の遠位端を受容するための近位開口部68を含む。超音波アセンブリ16は、近位開口部68に挿入され、細長いシャフトアセンブリ14に機械的に係合される。
一実施形態例では、トリガ32の細長いトリガフック36部分は、より短い全長及び回転する動きを有する、より長いトリガレバーを提供する。細長いトリガフック36のより長いレバーは、ユーザーが開口38内で複数の指を使用して、細長いトリガフック36を操作し、トリガ32を方向33Bで枢動させて、エンドエフェクタアセンブリ26のジョーを開くことを可能にする。例えば、ユーザーは、3本の指を(例えば、中指、薬指、及び小指)開口38に挿入することができる。複数の指は、外科医が、エンドエフェクタアセンブリ26を始動させるために、トリガ32及び細長いトリガフック36上により高いインプット力を働かせることを可能にする。より短い全長及び回転する動きは、トリガ32を方向33Aに閉じるか、若しくは圧迫するときか、又はトリガ32を方向33Bの外向きの開口動きに開くとき、より快適なグリップをもたらし、指を更に外向きに伸展させる必要が少なくなる。これは、方向33Bへのトリガ32の外向きの開口動きに関連する手の疲労及び緊張を実質的に少なくする。トリガの外向きの開口動きは、ばね要素98(図5)によって、ばねの補助を受け、疲労を軽減することを助ける。開くばねの力は、開くことの容易性を支援するために十分であるが、切開を広げる間の組織間緊張の触覚的な反応に悪影響を与えるほど強くない。
例えば、外科的処置中、親指又は人差し指のいずれかを使用して、細長いシャフトアセンブリ14の回転を制御し、エンドエフェクタアセンブリ26のジョーを好適な向きで配置することができる。中指及び/又は他の下の指を使用して、トリガ32を圧迫し、ジョー内の組織を掴むことができる。ジョーが所望の位置に配置され、ジョーが組織に対してクランプされると、人差し指を使用して、トグルスイッチ30を始動し、超音波変換器16の電力レベルを調整し、組織を治療することができる。組織が治療されると、次いで、ユーザーは、中指及び/又は下の指で細長いトリガフック36を遠位方向に外向きに押すことによってトリガ32を開放し、エンドエフェクタアセンブリ26のジョーを開くことができる。この基本的方法は、ユーザーがハンドルアセンブリ12のグリップを調整することなく行うことができる。
図3〜4は、エンドエフェクタアセンブリ26に対する細長いシャフトアセンブリ14の接続を示す。前述の通り、示された実施形態では、エンドエフェクタアセンブリ26は、クランピング機構のジョーを形成する、クランプアームアセンブリ64と、ブレード66とを含む。ブレード66は、超音波変換器16に音響的に連結される超音波始動式のブレードであり得る。トリガ32は、駆動アセンブリに機械的に接続される。合わせて、トリガ32及び駆動アセンブリは、クランプアームアセンブリ64を開いた位置に方向62Aで移動させるように機械的に連携し、クランプアームアセンブリ64及びブレード66は、互いに対して離間した関係において、クランプした、又は閉じた位置へ方向62Bで配置され、クランプアームアセンブリ64及びブレード66は、連携してその間の組織を掴む。クランプアームアセンブリ64は、ブレード66とクランプアーム64との間の組織に係合するクランプパッド69を含むことができる。管状往復管状作動部材58の遠位端は、エンドエフェクタアセンブリ26に機械的に係合される。示された実施形態では、管状往復管状作動部材58の遠位端は、トリガ32の始動及び/又は開放に応答してクランプアームアセンブリ64を開閉するために、枢動点70を中心に枢動可能であるクランプアームアセンブリ64に機械的に係合される。例えば、示された実施形態では、クランプアームアセンブリ64は、トリガ32が方向33Aに圧迫されるとき、枢動点70を中心に、開いた位置から閉じた位置に方向62Bに移動可能である。クランプアームアセンブリ64は、トリガ32が方向33Bで開放されるか、又は外向きに接触されるとき、枢動点70を中心に、閉じた位置から開いた位置に方向62Aで移動可能である。
先述のように、クランプアームアセンブリ64は、電気外科的/RF発生器モジュール23に電気的に連結された電極を含み得て、治療レベル及び/又は治療レベル未満のエネルギーを受容し、ここで、電気外科的/RFエネルギーは、ブレード66に適用されている超音波エネルギーと同時又は非同時に電極に適用され得る。そのようなエネルギーの始動は、任意の好適な組み合わせで適用し、アルゴリズム又は他の制御ロジックと連携して所望する組織効果を達成することができる。
図5は、図2に示される超音波外科用器具10の分解図である。示された実施形態では、分解図は、ハンドルアセンブリ12の内部要素、ハンドルアセンブリ12、遠位回転アセンブリ13、スイッチアセンブリ28、及び細長いシャフトアセンブリ14を示す。示された実施形態では、第1及び第2の部分12a、12bは、ハンドルアセンブリ12を形成するために一致する。第1及び第2の部分12a、12bは、それぞれ、ハンドルアセンブリ12を形成するために互いに機械的に整合し、係合し、超音波外科用器具10の内部機能構成要素を包囲する大きさである複数の境界面69を含む。回転ノブ48は、円方向54に360度まで回転し得るよう、外部管状シース56に機械的に係合する。外部管状シース56は、往復管状作動部材58を覆うように配置され、複数の連結要素72を介してハンドルアセンブリ12内に機械的に係合され、保持される。連結要素72は、O字リング72aと、管カラーキャップ72bと、遠位ワッシャ72cと、近位ワッシャ72dと、ねじ山管カラー72eとを含むことができる。往復管状作動部材58は、ハンドルアセンブリ12の第1と第2の部分12a、12bとの間に保持される往復ヨーク84内に配置される。ヨーク84は、往復ヨークアセンブリ88の一部である。一連の連結部は、細長いトリガフック32の枢動回転を、往復ヨーク84の軸方向動きに変換し、それは、超音波外科用器具10の遠位端にあるエンドエフェクタアセンブリ26のクランピング機構のジョーの開閉を制御する。一実施形態例では、4リンク設計は、例えば、比較的短い回転長さにおける機械利得を提供する。
一実施形態例では、超音波伝達導波管78は、往復管状作動部材58の内側に配置される。超音波伝達導波管78の遠位端52は、ブレード66に音響的に連結され(例えば、直接的又は間接的に機械的に連結され)、超音波伝達導波管78の近位端50は、ハンドルアセンブリ12内に受容される。超音波伝達導波管78の近位端50は、以下で詳述されるように、超音波変換器16の遠位端に音響的に連結するように適合される。超音波伝達導波管78は、保護シース80及びシリコーンリングなどの複数の単離要素82によって、細長いシャフトアセンブリ14の他の要素から単離される。外部管状シース56、往復管状作動部材58、及び超音波伝達導波管78は、ピン74によって機械的に係合される。スイッチアセンブリ28は、トグルスイッチ30と、第1又は第2の突起ノブ30a、30bの始動により超音波変換器16を通電させる電気要素86a、bとを含む。
一実施形態例では、外部管状シース56は、ユーザー又は患者を、超音波伝達導波管78の超音波振動から単離する。外部管状シース56は、一般的に、ハブ76を含む。外部管状シース56は、ハンドルアセンブリ12の遠位端上に螺入される。超音波伝達導波管78は、外部管状シース56の開口部を通って延び、単離要素82は、超音波伝達導波管24を外部管状シース56から単離する。外部管状シース56は、ピン74で導波管78に取り付けられ得る。導波管78においてピン74を受容するための穴は、名目上は変位節で生じ得る。導波管78は、スタッドによってハンドピースハンドルアセンブリ12内にねじ込む又は留めることができる。ハブ76上の平坦部分は、アセンブリが必要なレベルまで捻られることを可能にすることができる。一実施形態例では、外部管状シース56のハブ76部分は、好ましくは、プラスチックから構築され、外部管状シース56の管状細長い部分は、ステンレス鋼から作られる。あるいは、超音波伝達導波管78は、それを外側の接触から隔離するために、それを取り囲むポリマー材料を含んでもよい。
一実施形態例では、超音波伝達導波管78の遠位端は、好ましくは腹で、又はその付近の内部での螺入接続によって、ブレード66の近位端に連結され得る。ブレード66は、溶接継手などの任意の好適な手段によって、超音波伝達導波管78に取り付けられ得ることが想到される。ブレード66は、超音波伝達導波管78から取り外し可能であり得るが、単一要素エンドエフェクタ(例えば、ブレード66)及び超音波伝達導波管78は、単一の一体型ピースとして形成され得ることも想到される。
一実施形態例では、トリガ32は連結部機構に連結され、方向33A及び33Bのトリガ32の回転する動きを、方向60A及び60Bに対応する往復管状作動部材58の直線動きに変換する。トリガ32は、第1のヨークピン92aを受容するように内部に形成された開口部を有する、第1のセットのフランジ98を含む。第1のヨークピン92aはまた、ヨーク84の遠位端に形成された開口部のセットを通るように配置される。トリガ32はまた、リンク92の第1の末端部92aを受容するための、第2のセットのフランジ96も含む。トリガピン90は、リンク92及び第2のセットのフランジ96に形成される開口部に受容される。トリガピン90は、リンク92及び第2のセットのフランジ96に形成される開口部において受容され、トリガ32に対するトリガ枢動点を形成するために、ハンドルアセンブリ12の第1及び第2の部分12a、12bに連結するように適合される。リンク92の第2の末端部92bは、ヨーク84の近位端に形成されるスロット384に受容され、第2のヨークピン94bによってそこに保持される。トリガ32がトリガピン90によって形成される枢動点190を中心に枢動可能に回転する際、ヨークは、矢印60A、Bによって示される方向で、長手方向軸「T」に沿って水平に並進する。
図8は、超音波外科用器具10の一実施形態例を示す。示された実施形態では、超音波変換器16の断面図をハンドルアセンブリ12の部分切り取り図内に示す。超音波外科用器具10の一実施形態例は、ハンドピースハウジング99を含む超音波変換器16に連結される超音波信号発生器20と、超音波始動式の単一又は複数の要素エンドエフェクタアセンブリ26とを含む。先述のように、エンドエフェクタアセンブリ26は、超音波始動式のブレード66と、クランプアーム64とを含む。超音波変換器16は、「ランジュバンスタック」として既知であるが、一般に変換部分100、第1の共振器部分又はエンドベル102、及び第2の共振器部分又はフォアベル104、及び付属構成要素を含む。これらの構成要素の全構成体は共振器である。超音波変換器16は、好ましくは、後に詳述されるように、長さが2分の1システム波長の整数(nλ/2であり、「n」は、任意の正の整数、例えば、n=1、2、3...である)である。音響アセンブリ106は、超音波変換器16と、ノーズコーン108と、速度変成器118と、表面110とを含む。
一実施形態例では、エンドベル102の遠位端は変換部分100の近位端に接続され、フォアベル104の近位端は変換部分100の遠位端に接続される。フォアベル104及びエンドベル102は、変換部分100の厚さ、エンドベル102及びフォアベル22を作製するのに使用される材料の密度及び弾性率、並びに超音波変換器16の共振周波数などの多くの変数により決定される長さを有する。フォアベル104は、速度変成器118又は代替のもの(alternately)が増幅を持たないとき、超音波振動の振幅を増幅するようにその近位端からその遠位端に内側に細くなっていてもよい。好適な振動周波数範囲は、約20Hz〜32kHzであり、より適切な振動周波数範囲は約30〜10kHzであってよい。好適な動作振動周波数は、例えばおよそ55.5kHzであってよい。
一実施形態例では、圧電素子112は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、又は他の圧電セラミック材料などの任意の好適な材料から作ることができる。正極114、負極116、及び圧電素子112のそれぞれは、中心を通って延びる穴を有する。正極114及び負極116は、ワイヤ120及び122にそれぞれ電気的に連結されている。ワイヤ120及び122は、ケーブル22内に封入され、超音波信号発生器20に電気的に接続可能である。
音響アセンブリ106の超音波変換器16は、超音波信号発生器20からの電気信号を機械的エネルギーに変換し、それによって主として、超音波周波数における超音波変換器16及びエンドエフェクタアセンブリ26のブレード66部分の長手方向の振動の動きの音響定在波になる。別の実施形態では、超音波変換器の振動する動きは異なる方向に作用してもよい。例えば、振動する動きは、細長いシャフトアセンブリ14の先端のより複雑な動きの局所長手方向の構成要素を含むことができる。好適な発生器は、Ethicon Endo−Surgery,Inc.(Cincinnati、Ohio)から、モデル番号GEN11として入手可能である。音響アセンブリ106が活性化されると、振動する動きの定在波が音響アセンブリ106を通して発生する。超音波外科用器具10は、共鳴で操作するように設計され、それにより、所定の振幅の音響定在波パターンが生み出される。音響アセンブリ106に沿う任意の点における振動の動きの振幅は、振動する動きが測定される音響アセンブリ106に沿う場所に依存する。振動する動き定在波における最小又はゼロ交差は、一般的に節(すなわち、動きが最小である)として称され、定在波における局所的最大絶対値又はピークは、一般的に、腹(例えば、局所的動きは最大である)として称される。腹とその最も近い節との間の距離は、波長の4分の1(λ/4)である。
ワイヤ120及び122は、超音波信号発生器20から正極114及び負極116に電気信号を伝達する。圧電素子112は、例えば、音響アセンブリ106において音響定在波を生み出すための足踏みスイッチなどのアクチュエータ224に応答して、超音波信号発生器20から供給される電気信号によって通電される。電気信号は、圧電素子112中に、繰り返される小変位形態の乱れを起こし、材料中に大きな交互の圧縮及び伸張力をもたらす。繰り返される小変位は、圧電素子112を連続的方式で電圧勾配の軸に沿って伸縮させ、超音波エネルギーの長手方向の波を生成する。超音波エネルギーは、細長いシャフトアセンブリ14の伝達構成要素又は超音波伝達導波管部分78を介してエンドエフェクタアセンブリ26のブレード66部分へ音響アセンブリ106を通って伝達される。
一実施形態例では、音響アセンブリ106がエネルギーをエンドエフェクタアセンブリ26のブレード66部分へ供給するために、音響アセンブリ106の全ての構成要素は、ブレード66に音響的に連結しなければならない。超音波変換器16の遠位端は、スタッド124などの螺入接続によって、表面110において超音波伝達導波管78の近位端に音響的に連結されてもよい。
一実施形態例では、音響アセンブリ106の構成要素は、好ましくは音響的に調整され、それにより、任意のアセンブリの長さは、2分の1波長の整数(nλ/2)であり、波長λは、音響アセンブリ106の予め選択されたか、又は作動中の長手方向振動駆動周波数fの波長である。音響アセンブリ106は、音響要素の任意の好適な配列を組み込んでもよいことも想到される。
一実施形態例では、ブレード66は、2分の1システム波長(nλ/2)の整数倍と実質的に等しい長さを有することができる。ブレード66の遠位端は、遠位端の最大長手方向の振動幅を提供するために、腹付近に配置され得る。変換器アセンブリが通電されると、ブレード66の遠位端は、例えば、55kHzの所定の振動周波数において、例えば、約10〜500μmのピークからピークまでの範囲内で、好ましくは、約30〜64μmの範囲内で移動するように構成され得る。
一実施形態例では、ブレード66は、超音波伝達導波管78に連結され得る。ここに示すように、ブレード66及び超音波伝達導波管78は、超音波エネルギーの伝達のために好適な材料からの単一ユニット構成として形成される。こうした材料の例には、Ti6Al4V(アルミニウム及びバナジウムを含むチタンの合金)、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の好適な材料が挙げられる。あるいは、ブレード66は超音波伝達導波管78から分離可能(かつ異なる組成のもの)であって、例えば、スタッド、溶接、接着剤、急速接続、又は他の好適な既知の方法によって連結されてもよい。超音波伝達導波管78の長さは、例えば2分の1波長の整数(nλ/2)に実質的に等しくてよい。超音波伝達導波管78は、例えば上述のチタン合金(すなわち、Ti6Al4V)若しくは任意の好適なアルミニウム合金、又は他の合金など、超音波エネルギーを効率的に伝播するのに好適な材料から構築された中実コアシャフトから好ましくは作られてもよい。
一実施形態例では、超音波伝達導波管78は、スタッド124などの螺入接続によって、超音波伝達導波管78の表面110に連結するために、近位端にある長手方向に突起する取り付け支柱を含む。超音波伝達導波管78は、複数の節に位置付けられる、複数の安定用のシリコーンリング又は適合する支持体82(図5)を含むことができる。シリコーンリング82は、望ましくない振動を緩衝し、超音波エネルギーを外側保護シース80(図5)から分離して、最大効率でのブレード66の遠位端への長手方向の超音波エネルギーのフローを確実にする。
図9は、近位回転アセンブリ128の一実施形態例を示す。示された実施形態では、近位回転アセンブリ128は、円筒形のハブ135を覆うように挿入される近位回転ノブ134を含む。近位回転ノブ134は、円筒形のハブ135の近位端上に形成される、対応するスロット130に受容される複数の放射状突起138を含む。近位回転ノブ134は、超音波変換器16の遠位端を受容するための開口部142を画定する。放射状突起138は、柔らかいポリマー材料で形成され、超音波変換器16の遠位端が嵌合されたときに摩擦干渉嵌合を生じさせるために、超音波変換器16の外径に対して小さい直径を画定する。ポリマー放射状突起138は、超音波変換器16の外部ハウジングをしっかりと把持する「グリッパ」リブを形成するために、開口部142へ半径方向に突出する。したがって、近位回転ノブ134は、超音波変換器16をしっかりと把持する。
円筒形のハブ135の遠位端は、円周縁132と、円周軸受け表面140とを含む。円周縁はハウジング12に形成された溝に係合し、円周軸受け表面140はハウジング12に係合する。そのため、円筒形のハブ135は、ハウジング12の2つのハウジング部分(図示せず)内に機械的に保持される。円筒形のハブ135の円周縁132は、第1と第2のハウジング部分12a、12bとの間に配置されるか、又は「嵌められ」、溝内の定位置で自由に回転できる。円周軸受け表面140は、適切な回転を補助するために、ハウジングの内側部分に対して位置付けられた。そのため、円筒形のハブ135は、ハウジング内の定位置で自由に回転できる。ユーザーは、ハウジング12内で円筒形のハブ135を回転させるために、近位回転ノブ134上に形成される縦溝136を指又は親指のいずれかと係合させる。
一実施形態例では、円筒形のハブ135は、ポリカーボネートなどの耐久性プラスチックで形成され得る。一実施形態例では、円筒形のハブ135は、シリコン処理をしたポリカーボネート材料で形成され得る。一実施形態例では、近位回転ノブ134は、例えば、GLS社(GLS Corporation)によって作製されるバーサフレックス(Versaflex)(登録商標)TPE合金を含む柔軟な弾性可撓性高分子材料で形成され得る。近位回転ノブ134は、例えば、エラストマ材料、サントプレーン(Santoprene)(登録商標)として周知の熱可塑性ゴム、他の熱可塑性加硫物(TPVs)、又はエラストマで形成され得る。ただし、実施形態はこの文脈に限定されない。
図10は、単一要素エンドエフェクタ278を有する外科用器具210を含む外科用システム200の一実施形態例を示す。システム200は、ここに示されるように、エンドエフェクタ278に連結された変換器アセンブリ216と、エンドエフェクタ278の近位部分の周りに位置決めされたシース256とを含むことができる。変換器アセンブリ216及びエンドエフェクタ278は、前述の変換器アセンブリ16及びエンドエフェクタ18と同様の様式で動作して、ブレード226’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11〜18Cは、治療レベル及び/又は治療レベル未満の電気エネルギーを利用して組織を治療する及び/又は破壊する、若しくはフィードバックを発生器(例えば、電気外科用器具)に提供する外科用器具の様々な実施形態を示す。図11〜18Cの実施形態は、手動又は手で操作する様式での使用に適合される一方で、電気外科用器具をロボットの用途にも同様に使用することができる。図11は、電気エネルギー外科用器具310を含む外科用器具システム300の一実施形態例の斜視図である。電気外科用器具310は、近位ハンドル312と、遠位作業端部又はエンドエフェクタ326と、それらの間に配設される導入器又は細長いシャフト314とを含むことができる。
電気外科的システム300は、例えば、電気エネルギー、超音波エネルギー、熱エネルギー、又は任意のそれらの組み合わせなどのエネルギーを、患者の組織に、個別又は同時のいずれかにて、例えば図1に関連して説明されるように供給するよう構成することができる。一実施形態例では、電気外科的システム300は、電気外科用器具310と電気通信を行う発生器320を含む。発生器320は、電気外科用器具310に、ケーブル322などの好適な伝送媒体を介して接続される。一実施形態例では、発生器320は、例えば、制御ユニット325など、コントローラに連結される。様々な実施形態では、制御ユニット325は、発生器320と一体に形成され得るか、又は、発生器320に電気的に連結された別の回路モジュール又は装置として提供され得る(このオプションを例示するために図では点線で示されている)。ここで開示する実施形態では、発生器320は電気外科用器具310と分けて示されるが、一実施形態例では、発生器320(及び/又は、制御ユニット325)は、電気外科用器具310と一体に形成されて単一の電気外科的システム300を形成することができ、ここで、電気外科用器具310内に配置されたバッテリは、エネルギー源であり、バッテリに連結された回路は、好適な電気エネルギー、超音波エネルギー、又は熱エネルギーを生成する。そのような1つの例を、図17〜18Cに関連して本明細書に説明する。
発生器320は、発生器320コンソールの前側パネル上に配置された入力装置335を含むことができる。入力装置335は、例えば、キーボード又は入力ポートなど、発生器320の作動のプログラミングに好適な信号を生成する任意の好適な装置を含むことができる。一実施形態例では、第1のジョー364A及び第2のジョー364B内の様々な電極を発生器320に連結することができる。ケーブル322は、電気外科用器具310の正極(+)及び負極(−)に電気エネルギーを印加する多数の電気的導電線を含むことができる。制御ユニット325は、電源としてサーブすることができる発生器320の始動に使用することができる。様々な実施形態では、発生器320は、個別又は同時に始動することができる、例えば、RF源、超音波源、直流電源、及び/又は任意の他の好適な種類の電気エネルギー源を含むことができる。
様々な実施形態では、電気外科的システム300は、少なくとも1つの供給導体331と、少なくとも1つの戻り導体333とを含んでもよく、電流は、供給導体331を介して電気外科用器具300に供給されることができ、また、電流は、戻り導体333を介して発生器320に戻ることができる。様々な実施形態では、供給導体331及び戻り導体333は、絶縁線及び/又は任意の他の好適な種類の導体を含んでもよい。特定の実施形態では、以下に説明するように、供給導体331及び戻り導体333は、発生器320と電気外科用器具310のエンドエフェクタ326との間(又は少なくとも部分的にそれらの間)に延びるケーブル322の中に収容されてもよい、及び/又は当該ケーブルを含んでもよい。いずれの場合にも、発生器320は、十分な電流をエンドエフェクタ110に供給することができるように、供給導体331と戻り導体333との間に十分な電圧差を印加するように構成され得る。
図12は、外科用器具310のハンドル312の一実施形態例の側面図である。図12では、ハンドル312は、第2のハンドル本体312B内の様々な構成要素を例示するために、第1のハンドル本体312A(図11参照)の半分が取り除かれた状態で示されている。ハンドル312は、パス33に沿って引かれることができるレバーアーム321(例えば、トリガ)を含むことができる。レバーアーム321の延長部398に動作可能に係合されたシャトル384によって、レバーアーム321は、細長いシャフト314内に配設された軸方向に移動可能な部材378(図13〜16)に連結されることができる。シャトル384は、ばね388などの付勢装置に更に接続されてもよく、このばね388は、第2のハンドル本体312Bにも接続されて、シャトル384、ひいては軸方向に移動可能な部材378を近位方向に付勢し、それによって、図11に見られるような開いた位置にジョー364A及び364Bを動かすことができる。更に、図11〜12を参照すると、係止部材190(図12参照)は、係止スイッチ328(図11参照)によって、図のようにシャトル384が遠位側に移動するのが実質的に防止される係止位置と、シャトル384が細長いシャフト314に向かって遠位方向に自由に移動するのを可能にし得る係止解除位置との間を移動することができる。ハンドル312は、任意の種類のピストルグリップ、又は、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bを作動させるための作動レバー、トリガ、又はスライダを支持するように構成された、当該技術分野において既知の他の種類のハンドルであり得る。細長いシャフト314は、円筒形又は長方形の横断面を有しており、例えば、ハンドル312から延びる薄壁管状スリーブを含むことができる。細長いシャフト314は、それを貫いて延びる穴を有しており、この穴は、アクチュエータ機構、例えば、ジョーを作動させるための軸方向に移動可能な部材378を支持するためのものであり、また、エンドエフェクタ326の電気外科的構成要素に電気エネルギーを供給する電気リード線を支持するためのものである。
エンドエフェクタ326は、組織を捕えて切除し、そして捕えた組織を制御されたエネルギー(例えば、RFエネルギー)の適用にて同時に溶接するよう適合することができる。第1のジョー364A及び第2のジョー364Bを近づけることで、軸方向に移動可能な部材378によって画定される長手方向軸「T」周りの組織を捕え又は係合することができる。第1のジョー364A及び第2のジョー364Bはまた、組織に圧縮力を加えることもできる。いくつかの実施形態では、細長いシャフト314は、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bと共に、矢印196(図11参照)で示されるように、ハンドル312に対して、完全に360度回転され得る。例えば、回転ノブ348は、シャフト314の長手方向軸を中心として回転可能とすることができ、ノブ348の回転が、対応するシャフト314の回転を生じることができるように、シャフト314に連結されることができる。第1のジョー364A及び第2のジョー364Bは、回転中、開放可能及び/又は閉鎖可能な状態を維持することができる。
図13は、ジョー364A、364Bが開いた状態のエンドエフェクタ326の一実施形態例の斜視図を示し、図14は、ジョー364A、364Bが閉じた状態のエンドエフェクタ326の一実施形態例の斜視図を示す。前述のように、エンドエフェクタ326は、直線又は曲線とすることができる、上方の第1のジョー364A及び下方の第2のジョー364Bを含むことができる。第1のジョー364A及び第2のジョー364Bはそれぞれ、それらのそれぞれの中間部分に沿ってそれぞれ外向きに配設される細長いスロット又はチャネル362A及び362Bを含むことができる。更に、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bはそれぞれ、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bの内側部分に配設された、歯363などの組織把持要素を有することができる。第1のジョー364Aは、上方の第1の外向きの表面202Aと上方の第1のエネルギー供給表面365Aとを有する上方の第1のジョー本体200Aを含んでいてもよい。第2のジョー364Bは、下方の第2の外向きの表面202Bと下方の第2のエネルギー供給表面365Bとを有する下方の第2のジョー本体200Bを含んでいてもよい。第1のエネルギー供給表面365A及び第2のエネルギー供給表面365Bは共に、エンドエフェクタ326の遠位端の周りで「U」字型に延びていてもよい。
ハンドル312(図12)のレバーアーム321は、ジョー閉鎖機構としても機能し得る、軸方向に移動可能な部材378を作動させるよう適合され得る。例えば、図12に示すように、かつ上述のように、レバーアーム321が、シャトル384を介して、パス33に沿って近位方向に引かれる際に、軸方向に移動可能な部材378が遠位方向に付勢され得る。図15は、外科用器具310の軸方向に移動可能な部材378の一実施形態例の斜視図である。軸方向に移動可能な部材378は、1個又は数個の部品を含んでいてもよいが、いずれにしても、細長いシャフト314及び/又はジョー364A、364Bに対して移動可能又は並進可能であってもよい。また、少なくとも一実施形態例では、軸方向に移動可能な部材378は、17−4析出硬化ステンレス鋼にて作製してもよい。軸方向に移動可能な部材378の遠位端は、ジョー364A及び364Bのチャネル362A及び362B内で摺動するように構成されたフランジ付き「I」ビームを含む場合がある。軸方向に移動可能な部材378は、チャネル362A、362B内を摺動することができ、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bを開閉する。軸方向に移動可能な部材378の遠位端はまた、上部フランジ又は「c」字型部378A及び下部フランジ又は「c」字型部378Bを含み得る。フランジ378A及び378Bはそれぞれ、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bの外向き表面を係合する内部カム表面367A及び367Bを画定している。ジョー364A及び364Bの開閉は、移動可能な「Iビーム」状の軸方向に移動可能な部材378及びジョー364A、364Bの外向き表面369A、369Bを含み得るカム機構を用いて、非常に大きな圧縮力を組織に印加することができる。
より詳細には、ここで図13〜15を参照すると、総じて、軸方向に移動可能な部材378の遠位端の内部カム表面367A及び367Bは、それぞれ、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bの第1の外向きの表面369A及び第2の外向きの表面369Bと摺動可能に係合するように適合され得る。第1のジョー364A内のチャネル362A及び第2のジョー364B内のチャネル362Bは、軸方向に移動可能な部材378(組織切断要素371、例えば、鋭い末端縁を含み得る)の動きに適合するように寸法設定されかつ構成されてもよい。図14は、例えば、チャネル362A及び362B(図13)を少なくとも部分的に通って進む軸方向に移動可能な部材378の遠位端を示す。軸方向に移動可能な部材378の前進は、エンドエフェクタ326を、図13に示される開構成から閉じ得る。図14に示す閉じた位置において、上方の第1のジョー364A及び下方の第2のジョー364Bはそれぞれ、第1のジョー364A及び第2のジョー364Bの第1のエネルギー供給表面365Aと第2のエネルギー供給表面365Bとの間に、間隙つまり寸法Dを画定している。様々な実施形態では、例えば、寸法Dは約0.0005”〜約0.040”に等しくすることができ、いくつかの実施形態では、例えば、約0.001”〜約0.010”に等しくすることができる。また、第1のエネルギー供給表面365A及び第2のエネルギー供給表面365Bの縁部は、組織の切開を防止するために丸められてもよい。
図16は、外科用器具310のエンドエフェクタ326の一実施形態例の断面図である。下方のジョー364Bの係合、すなわち組織接触表面365Bは、以下で詳述されるように、可変抵抗正温度係数(PTC)体などの導電抵抗マトリクスを通して、エネルギーを組織の少なくとも一部に供給するよう適合されている。上方及び下方のジョー364A、364Bの少なくとも1つは、エネルギーを発生器320から捕えた組織に供給するよう構成された少なくとも1つの電極373を有し得る。上方のジョー364Aの係合、すなわち組織触覚表面365Aは、同様の導電抵抗マトリクス(すなわち、PTC材料)を有し得、あるいは、いくつかの実施形態では、例えば、この表面は導電性電極又は絶縁層としてもよい。あるいは、このジョーの係合表面は、その開示全体を参照により本明細書に組み込むものとする、米国特許第6,773,409号(出願日:2001年10月22日、表題「ELECTROSURGICAL JAW STRUCTURE FOR CONTROLLED ENERGY DELIVERY」)に開示の任意のエネルギー供給構成要素を有し得る。
第1のエネルギー供給表面365A及び第2のエネルギー供給表面365Bはそれぞれ、発生器320と電気的通信を行い得る。第1のエネルギー供給表面365A及び第2のエネルギー供給表面365Bは、組織と接触し、捕捉した組織に電気外科用エネルギーを供給するように構成され得、これは組織を封止又は溶接するように適合されている。制御ユニット325は、電気発生器320によって供給された電気エネルギーを調節することができ、電気発生器320は、第1のエネルギー供給表面365A及び第2のエネルギー供給表面365Bに電気外科用エネルギーを供給する。エネルギー供給は、レバーアーム321と動作可能に係合され、かつケーブル322を介して発生器320と電気通信する、作動ボタン328(図12)によって開始されることができる。一実施形態例では、電気外科用器具310は、足踏みスイッチ329(図11)を経由して、発生器320により活性化されることができる。例えば、作動されると、足踏みスイッチ329は発生器320を起動させて、電気エネルギーをエンドエフェクタ326に供給する。制御ユニット325は作動中、発生器320により生成される電力を調節する。足踏みスイッチ329は、多くの状況において好適であり得るが、他の好適な種類のスイッチを使用することができる。
上記のように、電気発生器320により供給され、制御ユニット325により調節、さもなければ制御される電気外科用エネルギーは、無線周波(RF)エネルギー又は他の好適な形態の電気エネルギーを含み得る。更に、対向する第1及び第2のエネルギー供給表面365A及び365Bは、発生器320及び制御ユニット325と電気通信を行う可変抵抗正温度係数(PTC)体を有し得る。電気外科用エンドエフェクタ、ジョー閉鎖機構、及び電気外科用エネルギー供給表面に関する更なる詳細については、これらの全てを参照により本明細書に組み込み、本明細書の一部とする、次の米国特許及び特許出願公開公報に記載されている:米国特許第7,087,054、7,083,619、7,070,597、7,041,102、7,011,657、6,929,644、6,926,716、6,913,579、6,905,497、6,802,843、6,770,072、6,656,177、6,533,784、及び6,500,312号、並びに米国特許出願公開公報第2010/0036370及び2009/0076506号。
一実施形態例では、発生器320は、無線周波数(RF)エネルギーを用いて双極電気外科手術用を行うのに充分な電力を供給することができる電気外科ユニット(ESU:electrosurgery unit)として取り付けられてもよい。一実施形態例では、ESUは、ERBE USA,Inc.(Marietta、Georgia)から市販の双極ERBE ICC 350であり得る。いくつかの実施形態では、双極電気外科手術用途などの、活性電極及び戻り電極を有する外科用器具を利用することができ、この器具中では活性電極及び戻り電極が、治療する組織に相対して、隣接して、及び/又は電気的通信を行うよう配置され得、電流が、正温度係数(PTC)体を通って活性電極から、組織を通って戻り電極に流れるようにする。したがって、様々な実施形態では、電気外科的システム300は供給パス及びリターンパスを含み得、このパス中で、捕えた治療中の組織が回路を完成又は閉回路を形成する。一実施形態例では、発生器320は単極RF ESUとしてもよく、電気外科用器具310は、1つ又は2つ以上の活性電極が統合されている単極エンドエフェクタ326を含み得る。そのようなシステムについては、発生器320は、操作サイトから離れた位置の患者と密接に接触するリターンパッド及び/又は他の好適なリターンパスを必要としてもよい。リターンパッドは、ケーブルを介して発生器320と接続されてもよい。他の実施形態では、オペレータ20は、組織の状態を評価し、電気外科的システム300にフィードバックを提供する目的で治療レベル未満のRFエネルギーレベルを提供してもよい。そのようなフィードバックは、電気外科用器具310の治療レベルのRFエネルギー出力を制御するよう利用することができる。
電気外科用器具300の作動中、ユーザーは一般的に、組織を掴み、捕えた組織にエネルギーを供給して(例えば、ボタン328及び/又はペダル216を作動させることにより)溶接又は封止を形成し、続いて、捕えた組織を通して、軸方向に移動可能な部材378の遠位端にて組織切断要素371を駆動させる。様々な実施形態では、軸方向に移動可能な部材378の軸方向動きの並進は一定とするか、又はそうでなければ制御し、好適な移動速度での軸方向に移動可能な部材378の駆動を補助することができる。移動速度を制御することにより、捕えた組織が、切断要素371での切除の前に適切かつ機能的に封止される可能性が高まる。
図17は、コードレス電気エネルギー外科用器具410を含む外科用器具システムの一実施形態例の斜視図である。電気外科的システムは、電気外科的システム300に類似する。電気外科的システムは、電気エネルギー、超音波エネルギー、熱エネルギー、又は任意のそれらの組み合わせなどのエネルギーを、患者の組織に、個別又は同時のいずれかにて、例えば図1及び11に関連して説明されるように構成することができる。電気外科用器具は、コードレス近位ハンドル412と併せて、本明細書に説明するエンドエフェクタ326及び細長いシャフト314を利用することができる。一実施形態例では、ハンドル412は発生器回路420を含む(図18A参照)。発生器回路420は、発生器320の機能と実質的に同じ機能を実行する。一実施形態例では、発生器回路420は、制御回路などのコントローラに連結される。示された実施形態では、制御回路は、発生器回路420内に統合されている。他の実施形態では、制御回路は、発生器回路420から分かれていてもよい。
一実施形態例では、エンドエフェクタ326(そのジョー364A、364Bを含む)内の様々な電極は、発生器回路420に連結されてもよい。制御回路は、電源としてサーブすることができる発生器420の始動に使用することができる。様々な実施形態では、発生器420は、例えば、RF源、超音波源、直流電源、及び/又は他の任意の好適な種類の電源を含むことができる。一実施形態例では、エンドエフェクタ326、326にエネルギーを提供する発生器回路420を起動するためのボタン328を提供してもよい。
図18Aは、コードレス外科用器具410のハンドル412の一実施形態例の側面図である。図18Aでは、ハンドル412は、第2のハンドル本体434内の様々な構成要素を例示するために、第1のハンドル本体の半分が取り除かれた状態で示されている。ハンドル412は、枢動点周囲のパス33に沿って引くことができるレバーアーム424(例えば、トリガ)を含み得る。レバーアーム424の延長部に動作可能に係合されたシャトルによって、レバーアーム424は、細長いシャフト314内に配設された軸方向に移動可能な部材478に連結されることができる。一実施形態例では、レバーアーム424は、遠位部材424a及び近位部材424bを含むシェパードフック形状を画定する。
一実施形態例では、コードレス電気外科用器具はバッテリ437を含む。バッテリ437は、電気エネルギーを発生器回路420に提供する。バッテリ437は、所望するエネルギーレベルにて発生器回路420を駆動するのに好適な任意のバッテリとすることができる。一実施形態例では、バッテリ437は、100mAhrの、トリプルセルリチウムイオンポリマーバッテリである。バッテリは外科的処置での使用前に完全充電することができ、約12.6Vの電圧を維持することができる。バッテリ437は、それぞれのバッテリ端子と一致して配列された、コードレス電気外科用器具410に取り付けられた2つのフューズを有することができる。一実施形態例では、バッテリ437を直流電源(図示せず)に接続する充電ポート439が提供される。
発生器回路420は、任意の好適な様式にて構成されてもよい。いくつかの実施形態では、発生器回路は、RF駆動及び制御回路440並びにコントローラ回路482を含む。図18Bは、一実施形態による、RF駆動及び制御回路440を例示する。図18Bは、エンドエフェクタ326に供給されるRF電気エネルギーを生成及び制御するために本実施形態において使用される、RF駆動及び制御回路440を例示する、部分的概略、部分的ブロック図である。以下で更に詳細に説明するように、この実施形態では、駆動回路440は、並列共振ネットワークをRF増幅器出力部を備えた共振モードRF増幅器であり、制御回路は、駆動信号の作動周波数を制御するように作動して、その作動周波数が駆動回路の共振周波数に維持されるようにし、駆動回路は、エンドエフェクタ326に供給される電力の量を制御する。これが達成される方式は、以下の説明から明らかとなろう。
図18Bに示すように、RF駆動及び制御回路440は、この例においては約0V〜約12Vのレールに給電するように構成された上述のバッテリ437を含んでいる。低電源インピーダンスを得るために、入力コンデンサ(Cin)442が0Vと12Vとの間に接続されている。一対のFETスイッチ443−1及び443−2(共にこの実施形態においては電力損失を低減するためにNチャネルである)が0Vレールと12Vレールとの間に直列に接続されている。2つのFET 443のそれぞれを駆動するためにそれぞれ1つの、2つの駆動信号を発生させるFETゲート駆動回路805が設けられている。FETゲート駆動回路445は、下方のFET(443−2)がオフであるときに上方のFET(443−1)をオンにし、またその逆にする駆動信号を発生させる。これにより、ノード447は12Vレール(FET 443−1がオンに切り替えられたとき)及び0Vレール(FET 443−2がオンに切り替えられたとき)に交互に接続されることになる。図18Bはまた、対応するFET 443の内部寄生ダイオード448−1及び448−2を図示し、これはFET 443が開いている任意の期間に動作する。
図18Bに示すように、ノード447は、コイルL 452及びコイルL 454によって形成されたコイル・コイル共振回路450に接続されている。FETゲート駆動回路445は、並列共振回路450の共振周波数でFETスイッチ443を開閉する駆動信号を駆動周波数(f)で発生させるように構成されている。共振回路450の共振特性の結果として、ノード447における方形波電圧は、駆動周波数(f)の実質的に正弦波状の電流を共振回路450内に流れさせる。図18Bに示すように、コイルL 454は変圧器455の一次側であり、その二次側はコイルLsec 456で形成されている。変圧器455の二次側のコイルLsec 456は、コイルL 458、コンデンサC 460、及びコンデンサC 462によって形成されるコイル・コンデンサ・コンデンサの並列共振回路457に接続されている。変圧器455は、コイルL 454にかかる駆動電圧(V)を、出力並列共振回路457に印加される電圧にアップコンバートする。負荷電圧(V)は、並列共振回路457によって出力され、鉗子のジョー、及びエンドエフェクタ326により把持される任意の組織又は血管のインピーダンスに対応する負荷(図18Bの負荷抵抗Rload 459により表される)に適用される。図18Bに示すように、一対のDC阻止コンデンサCbI 480−1及び480−2が設けられて、いずれかの直流信号が負荷459に印加されるのを防ぐ。
一実施形態では、変圧器455は、以下の仕様によるコア径(mm)、線径(mm)、及び2次巻線同士の間隙で実現され得る。
コア径D(mm)
D=19.9×10−3
22AWGワイヤの線径W(mm)
W=7.366×10−4
間隙0.125の2次巻線同士の間隙
G=gap/25.4
この実施形態では、エンドエフェクタ326に提供される電力の量は、FET 443を切り替えるために使用される変換信号の周波数を変えることによって制御される。これで機能するが、それは共振回路450が周波数依存性(無損失)の減衰器として働くからである。駆動信号が共振回路450の共振周波数に近づくほど、駆動信号は減衰されなくなる。同様に、駆動信号の周波数が移動して回路450の共振周波数から離れるほど、駆動信号は減衰され、したがって負荷に供給される電力も低下する。この実施形態では、FETゲート駆動回路445によって発生される変換信号の周波数は、負荷459に供給されるべき所望の電力、並びに通常の電圧検出回路483及び電流検出回路485によって取得される負荷電圧(V)及び負荷電流(I)の測定値に基づいて、コントローラ481によって制御される。コントローラ481が作動する方式について、以下で更に詳細に説明することにする。
一実施形態では、電圧検出回路483及び電流検出回路485は、高帯域幅で高速のレールツーレール増幅器(例えばナショナルセミコンダクタ社(National Semiconductor)によるLMH6643)で実現され得る。そのような増幅器はしかしながら、作動状態にあるとき、比較的多くの電流を消費する。したがって、増幅器が電圧検出回路483及び電流検出回路485において使用されていないときに増幅器の供給電圧を低減するために、節電回路が設けられ得る。一実施形態では、レールツーレール増幅器の供給電圧を低減し、それによってバッテリ437の寿命を延長するために、ステップダウンレギュレータ(例えばリニアテクノロジー社(Linear Technology)のLT3502)が節電回路で利用され得る。
図18Cは、一実施形態によるコントローラ481の主構成要素を示している。図18Cに示す実施形態では、コントローラ481はマイクロプロセッサベースのコントローラであり、したがって図16に示す構成要素の大部分はソフトウェアベースの構成要素である。それでもなお、それに代わってハードウェアベースのコントローラ481が使用されてもよい。図示のように、コントローラ481は同期I/Qサンプリング回路491を有しており、この同期I/Qサンプリング回路491は、検出電圧及び電流信号を検出回路483及び485から受信し、電力、Vrms、及びIrms計算モジュール493に渡される対応するサンプルを取得する。計算モジュール493は、受け取ったサンプルを使用して、負荷459に適用されるRMS電圧及びRMS電流を算出し(図18B、エンドエフェクタ326、及びこれに把持される組織/血管)、これらから、負荷459に現在供給されている電力を算出する。決定した値は次いで、周波数制御モジュール495及び医療装置制御モジュール497に渡される。医療装置制御モジュール497は、それらの値を使用して負荷459の現在のインピーダンスを決定し、決定したこのインピーダンスと所定のアルゴリズムに基づいて、どの程度の目標電力(Pset)を周波数制御モジュール495に印加すべきかを決定する。医療装置制御モジュール497はひいては、ユーザーの入力(例えば、ボタンを押すか、又はハンドル104の制御レバー114、110を起動する)を受信する、ユーザー入力モジュール499から受信される信号により制御され、また、ユーザー出力モジュール461によってハンドル104上の出力装置(光、ディスプレイ、スピーカなど)を制御する。
周波数制御モジュール495は、計算モジュール493から取得した値及び医療装置制御モジュール497から取得した電力目標値(Pset)、並びに所定のシステム限界(以下で説明する)を使用して、印加周波数を増減させるべきか否かを判断する。この判断の結果は次いで、方形波発生モジュール463に渡されるが、方形波発生モジュール463はこの実施形態では、受け取った判断に基づいて、発生させる方形波信号の周波数を1kHz単位で増減させる。当業者には明らかとなるように、別の実施形態では、周波数制御モジュール495は、周波数を増やすべきかそれとも減らすべきかだけでなく、必要となる周波数変化の大きさをも決定し得る。この場合、方形波発生モジュール463は、所望の周波数シフトを伴って、対応する方形波信号を発生させる。この実施形態では、方形波発生モジュール463によって発生された方形波信号はFETゲート駆動回路445に出力され、FETゲート駆動回路445はこの信号を増幅し、FET 443−1に加える。FETゲート駆動回路445はまた、FET 443−1に加えられる信号を反転させ、その反転した信号をFET 443−2に加える。
電気外科用器具410は、電気外科的システム300に関して説明されたように追加的機能を含むことができる。電気外科用器具410が、回転ノブ348、細長いシャフト314、及びエンドエフェクタ326を含むことができることを当業者は理解するであろう。これらの要素は、電気外科的システム300に関して上述のものと実質的に同じ様式にて機能する。一実施形態例では、コードレス電気外科用器具410は、視覚インジケータ435を含むことができる。視覚インジケータ435は、視覚表示信号をオペレータに提供することができる。一実施形態例では、視覚表示信号は、装置が起動していること、又は装置がエネルギーをエンドエフェクタに印加していることをオペレータに注意喚起することができる。視覚インジケータ435が、装置の複数の状態に関する情報を提供するよう構成することができることを当業者は理解するであろう。
外科的な巧緻性を向上させるためだけでなく、外科医が直感的な方式で患者に外科用できるようにするために、長年にわたって、様々な最小侵襲ロボット(又は「遠隔外科用(telesurgical)」)システムが開発されてきた。ロボット外科用システムは、本明細書で説明するように、例えば超音波又は電気外科用器具を含め、多種多様な外科用器具と共に使用され得る。例示的なロボットシステムには、米国カリフォルニア州サニーベール(Sunnyvale)のインテュイティヴ・サージカル社(Intuitive Surgical, Inc.)によって製造されているものが挙げられる。そのようなシステム、並びに他の製造業者によるロボットシステムが、それぞれ参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第5,792,135号、名称「向上した巧緻性及び感度で最低侵襲性外科手術を行うための連結外科用器具(Articulated Surgical Instrument For Performing Minimally Invasive Surgery With Enhanced Dexterity and Sensitivity)」、米国特許第6,231,565号、名称「手術作業を実施するためのロボットアームDLUs(Robotic Arm DLUs For Performing Surgical Tasks)」、米国特許第6,783,524号、名称「超音波焼灼及び切断器械を含んだロボット手術用具(Robotic Surgical Tool With Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument)」、米国特許第6,364,888号、名称「最小侵襲手術機器におけるマスター及びスレーブのアライメント(Alignment of Master and Slave In a Minimally Invasive Surgical Apparatus)」、米国特許第7,524,320号、「ロボット手術用具のための機械式アクチュエータインターフェイスシステム(Mechanical Actuator Interface System For Robotic Surgical Tools)」、米国特許第7,691,098号、名称「プラットフォーム関節手首(Platform Link Wrist Mechanism)」、米国特許第7,806,891号、名称「最小侵襲遠隔手術におけるマスター/スレーブ関係の再位置決め及び再配向(Repositioning and Reorientation of Master/Slave Relationship in Minimally Invasive Telesurgery)」、並びに、米国特許第7,824,401号、名称「手関節型単極電気手術エンドエフェクタ(Surgical Tool With Writed Monopolar Electrosurgical End Effectors)」において開示されている。そのようなシステムの多くはしかしながら、組織を効果的に切断及び締結するのに必要な大きさの力を発生させることが、これまではできなかった。
図19〜46Cは、ロボット外科用システムの複数の実施形態例を示す。いくつかの実施形態では、開示されたロボット外科用システムは、本明細書に説明する超音波又は電気外科用器具を利用することができる。例示のロボット外科用システムは本明細書に説明するそれらの器具のみに限定されず、任意の適合する外科用器具を利用し得ることが当業者には明らかとなるであろう。本明細書に説明する様々な実施形態を、説明するロボット外科用システムと共に使用することができることと同時に、本開示はそのように限定されず、任意の適合するロボット外科用システムと共に使用できることが当業者には更に明らかとなるであろう。
図19〜25は、いくつかの例示的なロボット外科用システム及びその構成要素の構造及び動作を示している。図19は、例示的なロボット外科用システム1000のブロック図である。システム1000は、少なくとも1台のコントローラ508と、少なくとも1台のアームカート510とを含んでいる。アームカート510は、ボックス512にて示される、1つ又は2つ以上のロボットマニピュレータ又はアームに機械的に連結され得る。ロボットアーム512のそれぞれは、患者504に対して様々な外科用作業を実施するための1つ又は2つ以上の外科用器具514を含み得る。アーム512及び器具514を含めて、アームカート510の動作は、臨床医502によってコントローラ508から指示され得る。いくつかの実施形態では、第2の臨床医502’により操作される第2のコントローラ508’は、第1の臨床医502’と併せて、アームカート510の操作も指示し得る。例えば、それぞれの臨床医502、502’は、カートの異なるアーム512を制御することができ、場合によっては、アームカート510の完全制御は、臨床医502と502’との間を通され得る。いくつかの実施形態では、追加的アームカート(図示せず)を患者504に利用することができる。これらの追加的アームカートは、1つ又は2つ以上のコントローラ508、508’にて制御されることができる。単一又は複数のアームカート510及びコントローラ508、508’は通信リンク516を介して互いに通信することができ、この通信リンクは、任意の好適な通信プロトコルによる、任意の好適な種類の有線又は無線の、任意の好適な種類の信号(例えば、電気的、光学、赤外線、など)を運ぶ通信リンクとすることができる。システム1000などのロボット外科用システムの例示的な実現形態が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第7,524,320号に開示されている。したがって、そのような装置の各詳細については、本明細書において、特許権を請求する装置の各種の実施形態を理解するのに必要となり得る範囲を越えて説明しないことにする。
図20は、ロボットアームカート520の一実施形態例を示す。ロボットアームカート520は、一般的に作業エンベロープ(work envelope)519内の522として指定されている、複数の外科用器具又は器具を始動するよう構成される。マスターコントローラ及びロボットアームカートの構成を用いた各種のロボット外科用システム及び方法が、その開示内容の全体を本明細書に参照により援用するところの、発明の名称が「多部品テレプレゼンスシステム及び方法(Multi-Component Telepresence Systemand Method)」である、米国特許第6,132,368号に開示されている。異なる形態では、ロボットアームカート520は、示された実施形態では3個の外科用器具522を支持する基部524を有する。異なる形態では、外科用器具522は、一般的にセットアップ関節526と呼ばれる手動による関節の動きが可能な一連の連結部及びロボットマニピュレータ528によってそれぞれ支持される。ここで、これらの構造は、ロボット連結部の大部分を覆って延びる保護カバーと共に示されている。これらの保護カバーは必須のものではなく、こうした装置を操作するために使用されるサーボ機構が受ける慣性を最小化し、可動部品の容積を限定することで衝突を防止し、カート520の全体の重量を抑制するため、サイズを限定するか又は実施形態によっては完全に省略することができる。カート520は、外科用室間でカート520を輸送するのに適した寸法を一般的に有している。カート520は、通常、標準的な手術室のドアを通り、標準的な病院のエレベータに乗せられるように構成することができる。異なる形態では、カート520は好ましくは一定の重量を有し、1人の作業者がカート520を外科用台に隣接して位置決めすることができるように車輪(又は他の輸送)システムを有する。
図21は、ロボットアームカート520のロボットマニピュレータ528の一実施形態例を示す。図21に示す例では、ロボットマニピュレータ528は、外科用器具522の動きを規制する連結部530を含むことができる。その開示内容の全体を本明細書に参照により援用する、発行米国特許第5,817,084号により詳しく述べられるように、異なる実施形態において、連結部530が、平行四辺形の配置において回転関節によって互いに連結された高剛性の連結部材を含むことにより、外科用器具522は空間内の点532を中心として回転する。この平行四辺形の配置により、回転は、時としてピッチ軸と呼ばれる軸534aを中心とした枢動する動きに規制される。平行四辺形の連結部を支持する連結部材は、セットアップ関節526(図20)に枢動可能に取り付けられることにより、外科用器具522は時としてヨー軸と呼ばれる軸534bを中心として更に回転する。ピッチ軸534aとヨー軸534bは、外科用器具522のシャフト538に沿って調心されるリモートセンター536にて交差する。外科用器具522は、長手方向の器具軸「LT−LT」に沿った外科用器具522の摺動動きを含む、マニピュレータ540により支持される更なる駆動自由度を有し得る。外科用器具522が器具軸LT−LTに沿ってマニピュレータ540に対して摺動する際(矢印534c)、リモートセンター536はマニピュレータ540の基部542に対して固定されたままである。したがって、マニピュレータ540全体は概して、リモートセンター536を再配置するように移動される。マニピュレータ540の連結部530は、一連のモータ544により駆動される。これらのモータ544は、制御システムのプロセッサからの指令に応答して連結部530を能動的に移動させる。下記に更に詳細に述べるように、外科用器具522を操作するためにモータ544も用いられる。
図22は、代替的なセットアップ関節構造を有するロボットアームカート520’の一実施形態例を示す。この実施形態例では、外科用器具522は、2つの組織操作器具との間の代替的なマニピュレータ構造528’により支持される。当業者であれば、特許権を主張する装置の異なる実施形態が、その開示内容の全体を本明細書に参照により援用する、米国特許第5,878,193号に述べられるものを含む、様々な代替的なロボット構造を含み得る点を、認識するであろう。更に、ロボットコンポーネントとロボット外科用システムのプロセッサとの間のデータ通信については、本明細書では、主として外科用器具522とコントローラとの間の通信に関連して説明されているが、同様の通信はマニピュレータ、セットアップ関節、内視鏡又は他の画像撮影装置などの回路と、コンポーネントの適合性評価、コンポーネントの種類の識別、コンポーネントの較正(オフセットなど)の通信、コンポーネントのロボット外科用システムとの連結の確認などのためのロボット外科用システムのプロセッサとの間でも行われ得る点は理解されるはずである。
図23は、図20〜22に描くロボットアームカート520、520’などのロボットアームカートと併せて使用することができるコントローラ518の一実施形態例を示す。コントローラ518は、臨床医がステレオディスプレイ521を介して外科用を見ながら掴んで空間内で操作するマスターコントローラ(図23において519として一般的に表される)を一般的に有している。外科医用フィードバックメータ515はディスプレイ521を介して観察することができ、外科医用フィードバックメータ515は、切断器具又は動的クランピング部材に加えられている力の大きさの視覚的指示を外科医に与え得る。マスターコントローラ519は一般に手動入力装置を含み、その手動入力装置は好ましくは、多自由度で移動するものであり、また多くの場合、器具を作動させるための(例えば、握持のこぎりの閉鎖、電極への電位の印加などのための)ハンドル又はトリガを更に有している。
図24は、ロボット外科用システムとの使用に適応した超音波外科用器具522の一実施形態例を示す。例えば、外科用器具522は、上述の外科用マニピュレータ528、528’の1つと連結することができる。図24に見ることができるように、外科用器具522は、いくつかの実施形態において関節ジョイント556を含み得る細長いシャフトアセンブリ554に連結され得る、超音波ブレード550及びクランプアーム552を含む外科用エンドエフェクタ548を含む。図25は、超音波外科用器具522の代わりに電気外科用器具523を有する別の実施形態例を示す。外科用器具523は、ジョー551A、551Bとの間に組織を係合し、その組織に電気エネルギーを提供するエネルギー供給表面553A、553Bを有する閉鎖可能なジョー551A、551Bを含む外科用エンドエフェクタ548を含む。組織切断要素又はナイフ555は、細長いシャフトアセンブリ554を通して器具取り付け部558に延びることができる軸方向可動部材557の遠位端に配置されることができる。図26は、外科用マニピュレータ528、528’の1つに連結されることができ、外科用器具522、523を受容及び制御する器具駆動アセンブリ546の一実施形態例を示す。器具駆動アセンブリ546はまた、コントローラ518に動作可能に連結されることができ、臨床医からの器具522、523を制御する入力を受容する。例えば、クランプアーム552の作動(例えば、開閉)、ジョー551A、551Bの作動(例えば、開閉)、超音波ブレード550の作動、ナイフ555の延長、及びエネルギー供給表面553A、553Bの作動などは、コントローラ518を通して提供される臨床医からの入力に基づいて、器具駆動アセンブリ546を通して制御されることができる。外科用器具522は、558として大まかに示される器具取り付け部によってマニピュレータと動作可能に連結されている。外科用器具522は、器具取り付け部558をマニピュレータと機械的及び電気的に連結するインターフェース560を更に有している。
図27は、超音波外科用器具522を含む図26の器具駆動アセンブリの別の図を示す。図28は、電気外科用器具523を含む図26の器具駆動アセンブリの別の図を示す。器具取り付け部558は、それぞれが被駆動要素564の表面から延びる一対のピン566を含む複数の(図26には4個が示されている)回転可能な本体部分、被駆動ディスク、又は要素564を動作可能に支持する器具取り付けプレート562を含む。一方のピン566は、同じ被駆動要素564上の他方のピン566よりもそれぞれの被駆動要素564の回転軸に近くなっており、被駆動要素564の正の角度アラインメントを確実に行う助けとなる。被駆動要素564及びピン566は、器具取り付けプレート562のアダプタ側567に配置されることができる。
インターフェース560はまた、下記に更に述べるように、取り付けプレート562と取り付け可能に係合するように構成されたアダプタ部分568を有している。アダプタ部分568は、器具取り付け部558内の回路基板によってメモリ構造と連結することができる電気的接続ピン570のアレイを含み得る。本明細書では、インターフェース560は、機械的、電気的、及び磁気的連結要素と関連して説明するが、赤外線、誘導連結などを含む様々なテレメトリーモダリティを利用することが可能である点は理解されるはずである。
図29〜31は、図26の器具駆動アセンブリ546のアダプタ部568の更なる図を示す。アダプタ部568は一般的に、器具側面572及びホルダ側面574(図29)を含む。様々な実施形態では、複数の回転可能な本体576が、アダプタ568の主面に対して垂直な周囲のアダプタ構造に対して限定された動き範囲を有する浮動プレート578に取り付けられる。浮動プレート578の軸方向動きは、器具取り付け部ハウジング582の側部に沿うレバー580(図24、25参照)が操作される際に、回転可能な本体576の器具取り付け部558からの取り外しを助ける。他の機構/配列を用いて、器具取り付け部558をアダプタ568に着脱可能に連結してもよい。少なくとも1つの形態では、各回転可能な本体576は、各回転可能な本体576の周囲の外周陥凹部内に延びる弾性径方向部材によって浮動プレート578に弾性的に取り付けられる。各回転可能な本体576は、これらの弾性構造が撓むことによってプレート578に対して軸方向に動くことができる。第1の軸方向位置(器具側面572に向かって)に配置された場合、各回転可能な本体576は、角度の制限なく自由に回転することができる。しかしながら、回転可能な本体576が器具側面572の方向に軸方向に動く際、タブ584(回転可能な本体576から径方向に延びる)が浮動プレート上の回り止めと横方向に係合することによって各回転可能な本体576のそれらの軸を中心とした角度回転が制限される。このような限定された回転を利用することで、ピン586が開口部590と整列する(及び開口部内に滑り込む)までロボットシステムの対応する器具ホルダ部分588の駆動ピン586が回転可能な本体576を制限された回転位置にまで押すことで、駆動ピン586と回転可能な本体576とを駆動可能に係合する助けとなり得る。
回転可能な本体576の器具側面572上の開口部590及びホルダ側面574上の開口部590は、器具取り付け部558の被駆動要素564(図27、28)を器具ホルダ588の駆動要素592と正確に位置合わせするように構成されている。被駆動要素564の内側及び外側ピン566に関して上に述べたように、開口部590は、アラインメントがその目的とする位置から33度とはならないように、それぞれの回転可能な本体576上の回転軸から異なる距離にある。更に、開口部590のそれぞれは、ピン566を外周方向に緊密に受容するようにわずかに径方向に細長くすることができる。これにより、ピン566は開口部590内で径方向に摺動可能となっており、器具522、523と器具ホルダ588との間の一定の軸方向のミスアラインメントが調整される一方で、駆動要素と被駆動要素との間の角度のミスアライメント及びバックラッシュが最小に抑えられる。図31に最も分かりやすく示されるように、器具側面572上の開口部590は、ホルダ側面574上の開口部590(破線で示される)と約90度オフセットし得る。
異なる実施形態は、アダプタ568のホルダ側面574上に配置された電気的コネクタピン570のアレイを更に含んでよく、アダプタ568の器具側面572は、器具取り付け部558からのピンアレイ(図示せず)を受容するためのスロット594(図31)を含んでよい。外科用器具522、523と器具ホルダ588との間で電気信号を送信する以外に、これらの電気的接続の少なくとも一部をアダプタ568の回路基板によってアダプタ記憶装置596(図30)と接続することができる。
取り外し可能なラッチ機構598を利用してアダプタ568を器具ホルダ588に着脱可能に取り付けることができる。本明細書で使用するところの「器具駆動アセンブリ」なる用語は、ロボットシステムとの関連で使用される場合、アダプタ568及び器具ホルダ588の異なる実施形態を少なくとも収容し、図26において546として一般的に示されている。例えば、図26に見られるように、器具ホルダ588は、アダプタ568に設けられた対応するクレバススロット602内に受容されるようなサイズの第1のラッチピン機構600を有し得る。更に、器具ホルダ588は、アダプタ568の対応するラッチクレバス606内に保持されるようなサイズの第2のラッチピン604を更に有し得る。図30を参照されたい。少なくとも1つの形態では、ラッチアセンブリ608はアダプタ568上に動き可能に支持され、ラッチピン600がそれぞれのラッチクレバス606内に保持される第1のラッチ位置と、第2のラッチピン604がラッチクレバス606内に入るか又はそこから外れることができるラッチ解除位置との間で付勢可能である。ラッチアセンブリは、1乃至複数のばね(図示せず)を用いてラッチ位置に付勢される。アダプタ568の器具側面572上のリップが器具取り付けハウジング582の横方向に延びるタブを摺動可能に受容することができる。
説明のように、被駆動要素564は、駆動要素592の回転する動きが、対応する被駆動要素564の回転する動きを生じさせるように、器具ホルダ588の駆動要素592と整列させることができる。駆動要素592及び被駆動要素564の回転は、例えば、コントローラ508を介して臨床医502から受信した命令に応じて、ロボットアーム612を介して電子的に制御することができる。器具取り付け部558は、被駆動要素564の回転を外科用器具522、523の動きに変換することができる。
図32〜34は、被駆動要素564の動きを外科用器具522、523の動きに変換する構成要素を示す器具取り付け部558の一実施形態例を示す。図32〜34は、その遠位端に外科用エンドエフェクタ610を有する、シャフト538を有する器具取り付け部を示す。エンドエフェクタ610は、患者に外科用作業を行う任意の好適な種類のエンドエフェクタとすることができる。例えば、エンドエフェクタは、外科用部位にある組織にRF及び/又は超音波エネルギーを提供するよう構成することができる。シャフト538は、器具取り付け部558に回転可能に連結することができ、シャフト538のカプラ650にて上部シャフトホルダ646及び下部シャフトホルダ648によって固定される。
一実施形態例では、器具取り付け部558は、様々な被駆動要素564の回転をシャフト538の回転、シャフト(例えば、関節)の軸に沿う部材の差動並進、及びシャフト538(例えば、555、オーバーチューブ、及び/又は他の構成要素など、組織切除要素の伸長及び格納用)の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進に変換する機構を含む。一実施形態例では、回転可能な本体612(例えば、回転可能なスプール)が被駆動要素564に連結される。回転可能な本体612は、被駆動要素564と一体に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、回転可能な本体612は、被駆動要素564を駆動することで回転可能な本体612の回転が生じるように回転可能な本体612と被駆動要素564が固定式に連結されるのであれば、被駆動要素564とは別に形成され得る。回転可能な本体612のそれぞれは、シャフトの関節の動き及び回転、クランプジョーの開閉、並びにナイフの作動をもたらすように、ギヤトレーン又はギヤ機構に連結される。
一実施形態例では、器具取り付け部558は、シャフト538の軸に沿う2つ又は3つ以上の部材の差動並進を生じさせる機構を含む。図32〜34に提供される例では、この動きは関節ジョイント556の操作に使用される。示された実施形態では、例えば、器具取り付け部558はラックピニオンギヤ機構を含んで、差動並進、したがってシャフト関節機能を提供する。一実施形態例では、ラックピニオンギヤ機構は、対応する被駆動要素564の回転によって第1のピニオンギヤ614が回転されるように、回転可能な本体612に連結された第1のピニオンギヤ614を含む。軸受け616が回転可能な本体612に連結され、被駆動要素564と第1のピニオンギヤ614との間に設けられる。第1のピニオンギヤ614は、シャフト組立体538の関節区間556の関節の動きを左方向620Lに制御するために、第1のラックギヤ618に噛み合わされて第1のピニオンギヤ614の回転する動きを第1のラックギヤ618の直線動きに変換する。第1のラックギヤ618は、第1のラックギヤ618が遠位方向に直線の動きをすることによってシャフト組立体538の関節区間556が左方向620Lに関節の動きをさせるように、第1の関節バンド622(図32)に取り付けられている。対応する被駆動要素564の回転によって第2のピニオンギヤ626が回転するように、第2のピニオンギヤ626は別の回転可能な本体612に連結される。軸受け616が回転可能な本体612に連結され、被駆動要素564と第2のピニオンギヤ626との間に設けられる。第2のピニオンギヤ626は、関節区間556の関節の動きを右方向620Rに制御するために、第2のラックギヤ628に噛み合わされて第2のピニオンギヤ626の回転する動きを第2のラックギヤ628の直線動きに変換する。第2のラックギヤ628は、第2のラックギヤ628が遠位方向に直線の動きすることによってシャフト組立体538の関節区間556を右方向620Rに関節の動きをさせるように、第2の関節バンド624(図33)に取り付けられている。更なる軸受けが回転可能な本体とそれに対応するギヤとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギヤの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受けが設けられてよい。
一実施形態例では、器具取り付け部558は、被駆動要素564の回転をシャフト538の軸を中心とする回転する動きに変換する機構を更に含む。例えば、回転する動きはシャフト538自体の回転としてもよい。示された実施形態では、回転可能な本体612に連結された第1の螺旋状ウォームギヤ630と、シャフト組立体538に連結された第2の螺旋状ウォームギヤ632とが含んでいる。軸受け616(図17)が回転可能な本体612に連結され、被駆動要素564と第1の螺旋状ウォームギヤ630との間に設けられる。第1の螺旋状ウォームギヤ630は第2の螺旋状ウォームギヤ632に噛み合わされており、これらはシャフト組立体538及び/又は、長手方向の回転が望まれる器具522、523の別の構成要素に連結され得る。回転は、第1及び第2の螺旋状ウォームギヤ630、632の回転方向に基づいて、時計回り方向(CW:clockwise)及び反時計回り方向(CCW:counter-clockwise)に生じさせてもよい。したがって、第1の軸を中心とする第1の螺旋状ウォームギヤ630の回転が、第1の軸に対して直角をなす第2の軸を中心とする第2の螺旋状ウォームギヤ632の回転に変換される。図32、33に示すように、例えば、第2の螺旋状ウォームギヤ632が時計回りに回転すると、結果として、シャフト組立体538が634CWで示す方向に時計回りに回転することになる。第2の螺旋状ウォームギヤ632が反時計回りに回転すると、結果として、シャフト組立体538が634CCWで示す方向に反時計回りに回転することになる。更なる軸受けが回転可能な本体とそれに対応するギヤとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギヤの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受けが設けられてよい。
一実施形態例では、器具取り付け部558は、シャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する機構を含む。そのような並進は、例えば、555などの組織切断要素の駆動、閉鎖用オーバーチューブの駆動、及び/又はエンドエフェクタ610の関節の動き、などに使用することができる。示された実施形態では、例えば、ラックピニオンギヤ機構が往復並進を提供し得る。第1のギヤ636は回転可能な本体612に連結されており、対応する被駆動要素564が回転することによって第1のギヤ636が第1の方向に回転されるようになっている。第2のギヤ638が、器具取り付けプレート562に形成されたポスト640を中心として自在に回転する。第1のギヤ636は第2のギヤ638に噛み合わされており、そのため、第2のギヤ638が、第1のギヤ636とは反対の方向に回転するようになっている。一実施形態例では、第2のギヤ638は、直線方向に移動するラックギヤ642に噛み合わされるピニオンギヤである。ラックギヤ642は、ラックギヤ642の遠位方向及び近位方向に変換することができる変換ブロック644に連結されている。変換ブロック644はシャフト組立体538及び/又はエンドエフェクタ610の任意の好適な構成要素に連結されてもよく、それにより往復の長手方向の動きを提供する。例えば、変換ブロック644は、RF外科用装置523の組織切断要素555に機械的に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、変換ブロック644は、オーバーチューブ又はエンドエフェクタ610若しくはシャフト538の他の構成要素に連結されてもよい。
図35〜37は、被駆動要素564の回転をシャフト538の軸を中心とする回転する動きに変換する代替的な機構例、及びシャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する代替的な機構例を示す器具取り付け部558の代替的な実施形態を示す。代替的な回転機構をここで参照すると、第1の螺旋状ウォームギヤ652は、第3の螺旋状ウォームギヤ656に連結される第2の螺旋状ウォームギヤ654に連結される。既存のロボットシステム1000との互換性を維持すること及び/又は空間が限定され得る場所を含め、様々な理由により、そのような配列が設けられ得る。第1の螺旋状ウォームギヤ652は回転可能な本体612に連結されている。第3の螺旋状ウォームギヤ656は、シャフト組立体538に連結された第4の螺旋状ウォームギヤ658に噛み合わされている。軸受け760が回転可能な本体612に連結され、被駆動要素564と第1の螺旋状ウォームギヤ738との間に設けられる。別の軸受け760が回転可能な本体612に連結され、被駆動要素564と第3の螺旋状ウォームギヤ652との間に設けられる。第3の螺旋状ウォームギヤ652は第4の螺旋状ウォームギヤ658に噛み合わされており、これは、シャフト組立体538及び/又は長手方向への回転が望まれる器具522、523の別の構成要素に連結され得る。回転は、螺旋状ウォームギヤ656、658の回転方向に基づいて時計回り及び反時計回り方向に生じ得る。したがって、第1の軸を中心とする第3の螺旋状ウォームギヤ656の回転が、第1の軸に対して直角をなす第2の軸を中心とする第4の螺旋状ウォームギヤ658の回転に変換される。図36及び37に示すように、例えば、第4の螺旋状ウォームギヤ658はシャフト538に連結され、第4の螺旋状ウォームギヤ658の時計回りの回転は結果として、634CWで示す方向にシャフト組立体538の時計回りの回転を引き起こす。第4の螺旋状ウォームギヤ658がCCWに回転すると、結果として、シャフト組立体538が634CCWで示す方向に反時計回りに回転することになる。更なる軸受けが回転可能な本体とそれに対応するギヤとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギヤの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受けが設けられてよい。
シャフト538の軸に沿う1つ又は2つ以上の部材の往復並進を生成する代替的な機構例をここで参照すると、器具取り付け部558はラックピニオンギヤ機構を含み、シャフト538の軸に沿う往復並進を提供する(例えば、RF外科用装置523の組織切断要素555の並進)。一実施形態例では、第3のピニオンギヤ660が回転可能な本体612に連結されており、対応する被駆動要素564が回転することによって第3のピニオンギヤ660が第1の方向に回転されるようになっている。第3のピニオンギヤ660は、直線方向に移動するラックギヤ662に噛み合わされる。ラックギヤ662は、変換ブロック664に連結される。変換ブロック664は、例えば、RF外科用装置の組織切断要素555及び/又はオーバーチューブ若しくは長手方向に並進されることが望まれる他の構成要素などの装置522、523の構成要素に連結され得る。
図38〜42は、被駆動要素564の回転を、シャフト538の軸を中心とする回転する動きに変換する別の代替的な機構例を示す器具取り付け部558の代替的な実施形態を示す。図38〜42では、シャフト538は、カプラ676及びブッシュ678を介して取り付け部558のリマインダに連結されている。回転可能な本体612に連結された第1のギヤ666と、第1及び第2の開口部672を含む固定ポスト668と、シャフト組立体に連結された第1及び第2の回転可能なピン674と、ケーブル670(又はロープ)とを含む。ケーブルは回転可能な本体612に巻き付けられる。ケーブル670の一方の端部は、固定ポスト668の上部開口部672を貫いて配置され、上部の回転可能なピン674に固定式に連結されている。ケーブル670のもう一方の端部は、固定ポスト668の下部開口部672を貫いて配置され、下部の回転可能なピン674に固定式に連結されている。既存のロボットシステム1000との互換性を維持すること及び/又は空間が限定され得る場所を含め、様々な理由により、そのような配列が設けられている。したがって、回転可能な本体612が回転することによって、シャフト組立体538を中心とする、回転可能な本体612の回転方向(例えば、シャフト538自体の回転)に基づいて時計回り及び反時計回り方向に回転が引き起こされる。したがって、第1の軸を中心とする回転可能な本体612の回転が、第1の軸に対して直角をなす第2の軸を中心とするシャフト組立体538の回転に変換される。図38、39に示すように、例えば、回転可能な本体612が時計回りに回転すると、結果として、シャフト組立体538が634CWで示す方向に時計回りに回転することになる。回転可能な本体612が反時計回りに回転すると、結果として、シャフト組立体538が634CCWで示す方向に反時計回りに回転することになる。更なる軸受けが回転可能な本体とそれに対応するギヤとの間に設けられてもよい。例えば、装着を支持及び安定化し、シャフトとギヤの回転摩擦を低減するために、任意の好適な軸受けが設けられてよい。
図43〜46Aは、シャフト538の軸に沿う部材の差動並進用(例えば、関節用)の代替的な機構例を示す器具取り付け部558の代替的な実施形態を示す。例えば、図43〜46Aに示すように、器具取り付け部558は、ダブルカム機構680を含み、シャフト関節機能を提供する。一実施形態例では、ダブルカム機構680は第1及び第2のカム部分680A、680Bを含む。第1及び第2の従動アーム682、684が、対応するピボットスプール686に枢動可能に連結される。ダブルカム機構680に連結された回転可能な本体612が回転するとき、第1のカム部分680Aは第1の従動アーム682に作用し、第2のカム部分680Bは第2の従動アーム684に作用する。カム機構680が回転するとき、従動アーム682、684はピボットスプール686を中心として枢動する。第1の従動アーム682は、差動並進される第1の部材に取り付けられることができる(例えば、第1の関節バンド622)。第2の従動アーム684は、差動並進される第2の部材に取り付けられる(例えば、第2の関節バンド624)。上部カム部分680Aが第1の従動アーム682に作用するとき、第1及び第2の部材は差動並進する。第1及び第2の部材がそれぞれ関節バンド622及び624である実施形態例では、シャフト組立体538は左方向620Lに関節の動きをする。下部カム部分680Bが第2の従動アーム684に作用するとき、シャフト組立体538は右方向620Rに関節の動きをする。いくつかの実施形態例では、第1及び第2の従動アーム682、684の関節位置に影響を与えることなくシャフトの回転を可能にするために、2つの別々のブッシュ688、690が、それぞれ第1及び第2の従動アーム682、684の下方に装着される。関節の動きのために、これらのブッシュは、ジョー902の回転位置に影響を及ぼすことなく第1及び第2の従動アーム682、684と共に往復する。図46Aは、第1及び第2のカム部分680B、680Bを含めて、ブッシュ688、690及び二重カム組立体680を示しており、第1及び第2の従動アーム682、684はより詳細でかつ明確な図を提示するために取り除かれている。
様々な実施形態では、器具取り付け部558は、電子装置を駆動する内部エネルギー源を更に備え、所望する超音波及び/又はRF周波数信号を手術用具に提供することができる。図46B〜46Cは、内部電源及びエネルギー源を含むツール取り付け部558’の一実施形態を示す。例えば、ツール取り付け部558’を利用して取り付けられた外科用器具(例えば、器具522、523)は、外部発生器又は他の電源に配線接続する必要はない。その代わり、本明細書に説明する種々の発生器20、320の機能を、取り付け部558に実装することができる。
図46B〜46Cに示すように、器具取り付け部558’は遠位部702を含むことができる。遠位部702は、本明細書に先に説明するように、例えば、駆動要素612の回転を様々な外科用器具522、523のエンドエフェクタに連結する様々な機構を含むことができる。遠位部702の近位では、器具取り付け部558’は、内部直流(DC)エネルギー源並びに内部駆動及び制御回路704を含む。示された実施形態では、エネルギー源は第1及び第2のバッテリ706、708を含んでいる。他の点では、ツール取り付け部558’は、本明細書に先に説明するツール取り付け部558の様々な実施形態に類似する。
制御回路704は、発生器20、320に関して先に説明するものと同様の様式で動作することができる。例えば、超音波器具522を使用するとき、制御回路704は、発生器20に関して先に説明するものと同様の様式で、超音波駆動信号を提供することができる。また、例えば、治療レベル又は治療レベル未満のRF信号を提供可能なRF器具523又は超音波器具522を使用するとき、制御回路704は、例えば、発生器20及び/又は発生器300のモジュール23に関して先に本明細書に説明するように、RF駆動信号を提供することができる。いくつかの実施形態では、制御回路704は、図18B〜18Cに関して先に本明細書に説明する制御回路440のそれと同様の様式で構成されることができる。
本明細書に説明する様々な実施形態は、関節運動が可能なシャフトを備える。関節運動が可能なシャフトを使用する際には、シャフトが関節運動する際に屈曲するように、エンドエフェクタからシャフトを通る構成要素は可撓性であってもよい。様々な実施形態では、これは可撓性部分を有する導波管を利用することで実現し得る。例えば、図47は、第1、第2、及び第3の導波管部分を含む超音波医療用器具1500の一実施形態例の一部の概略断面図を示す。図47では、超音波医療用器具1500のハンドピース、シース・関節運動制御ノブ、などは、明確にするために省略されている。図47に示される実施形態例では、超音波医療用器具1500は、超音波エネルギーを変換器(図47には図示せず)から超音波ブレード1544に伝達するための医療用超音波導波管1502を含む。医療用超音波導波管1502は一定の長さを有し、第1、第2、及び第3の導波管部分1504、1506、及び1508を含む。第2の導波管部分1506は第1と第3の導波管部分1504と1508との間に縦方向に配置されており、第1の導波管部分1504は第2の導波管部分1506の近位に配置されており、及び第3の導波管部分1508は第2の導波管部分1506の遠位に配置されている。第1及び第3の導波管部分1504及び1508はそれぞれ大型の横断面積を有し、第2の導波管部分1506は小型の横断面積を有する。第2の導波管部分1506は、第1及び第3の導波管部分1504及び1508のいずれよりも屈曲可能である。更に注目すべきことは、超音波振動は、縦振動、横振動、及びねじり振動の任意の1つ又は任意の組み合わせとすることができることである。いくつかの実施形態では、区分1506は、円形横断面(例えば、均一な断面半径)を有することができる。
いくつかの実施形態では、第2の屈曲可能な導波管部分1506は、均一な断面半径を有しなくてもよい。例えば、図47Aは、導波管部分1506の2つの実施形態例に対する断面図を示す。導波管部分1506’は2つの軸1509、1511に関連して示され、図47にも示されている。様々な実施形態では、導波管部分1506’は、軸1509に沿うその断面寸法未満である、軸1511に沿う断面長さを有することができる。いくつかの実施形態では、軸1509に沿う断面長さは、他の導波管部分1504、1506の断面長さになどに等しくすることができる。導波管部分1506’は、軸1509に沿って屈曲可能とすることができる。導波管部分1506’’をここで参照すると、軸1509、1511に沿うその断面長さは同じにすることができ、導波管部分1506’’に大きな屈曲方向範囲を提供する。
いくつかの実施形態例では、医療用超音波導波管1502はモノリシックである(例えば、ブレード部分1544が導波管1502に統合されている)。また、いくつかの実施形態例では、医療用超音波導波管1502は第1及び第2の縦振動腹1510及び1512を含む。第1の導波管部分1504は、第1の縦振動腹1510に近接する第2の導波管部分1506に遷移することができ、第2の導波管部分1506は、第2の縦振動腹1512に近接する第3の導波管部分1508に遷移することができる。いくつかの実施形態例では、図47により示されるように、第2の導波管部分1506の長さは、共鳴長手方向波長の実質的に2分の1である。
図47の実施形態の1つの適用例では、超音波医療用器具1500はまた、医療用超音波導波管1502を取り囲む、ユーザーにより操作される関節接合シース1514を含む。様々な実施形態例では、医療用超音波導波管1502は、第1、第2、及び第3の導波管部分1504、1506、及び1508上にそれぞれ1つ配置された3つ(少なくとも3つを意味する)の縦振動節1516を含む。1つ又は2つ以上の追加的縦振動節は、これら3つの縦振動節1516のうちの任意の1つ又は2つとの間にあってもよいし、なくてもよいことに注意されたい。1つの変更例では、シース1514は、第1、第2、及び第3の導波管部分1504、1506、及び1508に、3つの縦振動節1516のうちの対応する1つにて接触する(例えば、シリコーン中間部材など、少なくとも1つの中間部材1517を通して直接的に接触する又は間接的に接触する)。1つの例では、シース1514は、第1の縦振動節(図47の最左節1516)にて第1の導波管部分1504と接触する固定の第1のシース部分1518、第2の縦振動節(図47の中間節1516)にて第2の導波管部分1506と接触する可撓性の第2のシース部分1520、及び第3の縦振動節(図47の最右節1516)にて第3の導波管部分1508と接触する固定の第3のシース部分1522を含む。いくつかの実施形態例では、シース1514は、2つの関節運動位置(例えば、直線及び完全関節運動する)のみを有する。他の実施形態例では、シース1514は、導波管1502が形成可能な、エネルギーに効率的な曲線の数により、直線位置と完全関節運動する位置との間に多数の中間屈曲位置を有する。いくつかの実施形態例では、そのようなエネルギーに効率的な曲線は、非縦振動モードの状態になる振動エネルギーを最小化する。
図48は、第1及び第2の導波管部分1530、1532を含み、第1の導波管部分1530が共鳴長手方向波長の2分の1の倍数の長さである超音波医療用器具1524の一実施形態例の一部の概略断面図を示す。図48に示される実施形態例では、医療用超音波導波管1526は、第1の導波管部分1530に配置された少なくとも2つの縦振動節1528を含む。1つの変形例では、シース1534は、少なくとも2つの縦振動節1528にて、第1の導波管部分1530と接触する(例えば、シリコーン中間部材など、少なくとも1つの中間部材1536を通して直接的に接触又は間接的に接触する)。いくつかの実施形態例では、シース1534は、2つの固定のシース部分1538及び1542並びに1つの可撓性のシース部分1540を含み、可撓性のシース部分1540は、第1の導波管部分1530と、2つの縦振動節1528の少なくとも1つにて接触し、可撓性のシース部分1540は、2つの固定のシース部分1538と1542との間に配設されている。一実施形態例では、2つの固定のシース部分1538及び1542はそれぞれ、第2の導波管部分1532に、少なくとも2つの縦振動節1528の対応する1つにて接触する。
図47をここで参照すると、導波管1502は、患者の組織に接触して超音波治療を施すよう適合されたブレード部分1544を含むことができる。ブレード部分1544は、導波管1502の遠位端(例えば、ブレード1502の第3のブレード部分1508の遠位)に配設されることができる。一実施形態例では、外科用器具1500はまた、ブレード部分1544に近接するシース1514、1534に枢動可能に取り付けられた、ユーザーにより操作されるクランプアーム1546を含むことができ、クランプアーム1546及び医療用超音波導波管1502の少なくとも一部は、超音波外科用はさみ1548を画定する。組織パッド及びクランピングアーム制御機構は、図47からは省略されている。図48を再度参照すると、医療用超音波導波管1526はまた、ブレード部分1544に類似のブレード部分1545を含むことができ、これは第1の導波管部分1532の遠位端に配設されることができる。ブレード部分1545はまた、患者の組織に接触して超音波治療を施すよう適合されることができる。図48の器具1524はまた、クランプアーム1546を含むことができ、ブレード部分1545と共に超音波手術用はさみ1548を画定する。
様々な実施形態例では、導波管1502、1526の特定の部分が実質的に剛性である。例えば、導波管1502の第1及び第3の部分1504及び1508は実質的に剛性である。導波管1526の第1の部分1532は実質的に剛性である。図47を再度参照すると、医療用超音波導波管1502は、それぞれが第1及び第2の導波管部分1504及び1506並びに第2及び第3の導波管部分1506及び1508を接合する第1及び第2のネック部分1550及び1552を含むことができる。(類似のネック部分1552は、導波管1526の第1及び第2の導波管部分1530、1532を接合することができる。)
1つの変更例では、医療用超音波導波管1502は第1の導波管部分1504から第3の導波管部分1508へ実質的に円筒状であり、第1、第2、及び第3の導波管部分1504、1506、及び1508はそれぞれ実質的に一定の直径を有し、第2の導波管部分1506の直径は、第1及び第3の導波管部分1504及び1508のいずれかの直径よりも小さくなっている。いくつかの実施形態例では、第2の導波管部分1506の直径は、実質的に1mm〜2mmであり、第1及び第3の導波管部分の直径は、実質的に3mm〜5mmである。材料の選択の1つでは、医療用超音波導波管1502は本質的にチタン合金からなる。1つの変更例では、医療用超音波導波管1502は第1及び第2の縦振動腹1510及び1512を含み、第1のネック部分1550は第1の縦振動腹1510に近接して配設されており、第2のネック部分1552は第2の縦振動腹1512に近接して配設されている。
図49は、医療用器具と併用し、第1及び第2の導波管部分を含み、第1の導波管部分1556がダウエル圧入によって第2の導波管部分1558に接合されている超音波導波管1554の一実施形態例の概略断面図を示す。図49に示された例では、第2の導波管部分1558もダウエル圧入によって第3の導波管部分1560に連結されている。様々な実施形態例では、第2の導波管部分1558は本質的にチタン又はニチノールからなる。同じ又は異なる図では、第2の導波管部分1558の長さは2分の1波長(波長は医療用超音波導波管の共鳴長手方向波長の長さであり、これは本質的に導波管の材料及び実行周波数に依存する)未満であり、1つの例では8分の1波長未満である。
図50は、医療用器具と併用する超音波導波管1564の一実施形態例の概略断面図を示す。導波管1554と同様に、導波管1564はモノリシック導波管ではない。導波管1564は第1及び第2の導波管部分1564、1566を含むことができ、ここでは第1の導波管部分1564は球継手タイプのアタッチメントによって第2の導波管1566部分に接合されている。第2の導波管部分1566もまた、第3の導波管部分1568に任意の好適な様式にて接合されている。図50の例では、第2の導波管部分1566は、ダウエル圧入を介して第3の導波管部分1568に接合されている。導波管部分との間の他のアタッチメントは、当業者にゆだねられている。
図51は、一定の長さを有し、近位導波管部分1574及び遠位導波管部分1576を含む医療用超音波導波管1572を含む超音波医療用器具1570の別の実施形態の一部の概略断面図を示す。近位導波管部分1574はより大きい横断面積を有し、遠位導波管部分1576はより小さい横断面積を有する。遠位導波管部分1576は、近位導波管部分1574よりも容易に屈曲する。遠位導波管部分1576は、患者の組織に接触して超音波治療を施すよう適合された遠位端部分1580を含む。様々な実施形態例では、ネック部を伸ばして図47の実施形態のより大きい直径のエンドエフェクタを形成するのに必要な追加的2分の1波長は、関節ジョイントを超音波医療用器具1570の遠位端により近づけて配置するために排除されている。図47〜50に示される実施形態、用途、などは、図51の実施形態に(第3の導波管部分が存在することなく)等しく応用可能である。
図52は、近位直線区分1003及び遠位曲線区分1004を含む超音波ブレード1000の一実施形態を示す。図53〜56は、超音波ブレード1000の更なる図を示す。様々な実施形態では、ブレード1000は、例えば曲率半径、限定角度、などといった曲線区分1004の特徴を操作することでバランスをとることができる。ブレード1004などの非対称ブレードは、ブレード1000内の振動モードが完全に及び/又は実質的に長手方向(例えば、長手方向軸1002の方向)であるときにバランスがとれているとみなすことができる。それぞれの振動モードは、ブレード1000の共振周波数及び/又は波長に対応することができる。いくつかの応用例では、ブレード1000などの非対称ブレードは、動作条件下にて、ブレードが対称設計のそれと同様の様式で動作するように、所望する振動モード(例えば、共鳴波長)に対して、近位端における変位の横断コンポーネントが減少されるときに、バランスがとれているとみなすことができる。様々な実施形態例では、一部又は全ての近位直線区分1003は、先に本明細書に説明する変換器16などの変換器に対して近位方向に延びる導波管の全て又は一部をなすことができる。
様々な実施形態例では、ブレード1000は、節又は腹が直線区分1003と曲線区分1004との間の接点1006に位置付けられたようにブレード1000を構成することでバランスをとることができる。接点1006は、直線区分1003が曲線区分1004の曲線に接する位置である。曲線区分1004の湾曲が一定の実施形態例では、接点1006は、直線区分1003が曲線区分1004と交わるポイントとすることができる。
図58及び59は、本明細書に説明するようにバランスがとられた2つの超音波ブレード1010、1012例を示す。様々な節1016及び腹1014の位置が示されている。ブレード1010及び1012のそれぞれの曲線区分1004と直線区分1003との間の接点が、1006にて示されている。ここに示すように、ブレード1010は、例示のモードにて1つの波長の2分の1に対応する長さを有する曲線区分1004を有する。腹1014は、接点1006に位置付けられている。反対に、ブレード1012は、例示のモードにて1つの波長の4分の1に対応する長さを有する曲線区分1004を有する。節1016は、接点1006に示されている。
1000、1010、1012、などといった、節又は腹が接点1006に配置されるような超音波ブレードの構成は、任意の好適な様式にて実現することができる。例えば、ブレード1000、1010、1012などの超音波ブレードが曲げられるとき、屈曲に起因する材料の張力により、曲線区分1004内の音速が高まることが理解されよう。これは、異なるモードでの共振周波数の波長の双方における対応する増加、及び屈曲又は曲線区分1004を通して伝播する超音波振動の位相速度における増加をもたらす。結果として、曲線区分1004内での節及び腹は、図57〜58に示すように、直線区分1003内よりも互いに更に遠くなる。ブレード1000の曲線区分1004もまた組織の治療に使用されている場合は、長さにおける増大は、ブレード1000の機能するエリア(例えば、エネルギーを組織に伝達するよう超音波が有効になっているエリア)を増大させることができる。
曲線区分1004における節と腹との間の増大した距離はまた、節又は腹の正確な配置を困難にし得る(例えば、1つの波長の2分の1の倍数により、節及び腹が離れるため)。様々な実施形態例では、屈曲によるブレード1000の材料特性における変化は、曲線区分1004により限定された角度に基づき、曲線区分1004の曲率半径を設定することで考慮に入れることができる。いくつかの実施形態例では、他の要因も同様に考慮することができる。異なる曲線区分に対する曲率半径及び限定角度が、図56及び59により示されている。図56は、ブレード1000の曲線区分1004の曲率半径1010及び限定角度1008を示す超音波ブレード1000の一実施形態を示す。図59は、異なる限定角度1012及び曲率半径1014を伴う曲線区分1004を有する超音波ブレード1000’の別の実施形態を示す。
任意の所定の曲線ブレードの曲率半径、限定角度、及び他の特性は、ブレードが接点にて節又は腹と共にバランスがとれるような任意の好適な要因により選択されることができる。例えば、様々な実施形態では、曲率半径は、関連モードの共振周波数での曲線区分における限定角度、波長数、又はその割合、及び関連モードの共振周波数でのブレードにおける超音波振動の位相速度に応じて選択することができる。例えば、これらの要因は、以下の方程式(1)により示されるように考慮することができる。
Figure 0006518586
方程式(1)では、fは関連モードでの超音波ブレード1000、1000’、1010、1012の共振周波数であり、θは曲線区分1004により限定された角度であり、nは曲線区分1004における4分の1波長数であり、cは関連モードの共振周波数での超音波ブレードにおける超音波振動の位相速度である。
図60は、例えば、図59のブレード1000’と類似する、2分の1波長の曲線区分1004を有する一ブレード例のバランスを示すチャート1019を示す。チャートの横軸1022はインチ単位で測定した曲率半径に対応し、縦軸1024は度単位で測定した曲線区分1004の限定角度に対応する。表面の描画は、バランス表示を提供する、測定したブレードの近位端での縦方向の変位に対する横方向の変位の比率を示す。ライン1020は、方程式(1)の描画に対応する。最もバランスのとれたエリアが方程式(1)にほぼ対応することを見ることができる。
図61〜66は、節点フランジを利用して関節接合することができる関節運動が可能なシャフト1030の様々な実施形態例を示す。図61〜66のシャフト1030は超音波ブレード1038と併せて示されており、シャフト1030はまた、様々な他の種類の外科用器具に使用され得ることが理解されよう。図61をここで参照すると、シャフト1030は、近位チューブ1032及び可撓性部分1034を含む。可撓性部分1034は、例えば、屈曲可能にシャフト1030内に形成されたスロット1035によって形成されることができる。様々な他の屈曲機構及び/又は構成も利用することができる。可撓性部分の遠位では、エンドエフェクタ1036がシャフト1030に連結されることができる。エンドエフェクタ1036は、図61に示すように、超音波ブレード1038を含む。
図62は、超音波ブレード1038に連結された導波管1040を示すよう、透過的なシャフト1030の各部を伴うシャフト1030の一実施形態を示す。導波管1040は、例えば、先に本明細書に説明する、屈曲可能な部分1506、1530、1576、などと類似の、屈曲可能な部分1046を含む。導波管1040の屈曲可能な部分1046は、シャフト1030の可撓性部分1034とほぼ同じ位置に長手方向に配置されることができる。図示のように、導波管1040は、複数のフランジ1042、1044、1048を更に含む。フランジ1042、1044、1048は導波管1040の節に配置されることができ、シャフト1030に任意の好適な様式にて連結されることができる。少なくとも1つのフランジ(例えば、フランジ1042)が屈曲可能な部分1045から近位方向に配置されることができ、少なくとも1つのフランジ(例えば、フランジ1048)、屈曲可能な部分1045から遠位方向に配置されることができる。図62はまた、屈曲可能な部分1046に位置付けられた随意的なフランジ1044を示す。屈曲可能な部分1045におけるそのようなフランジは、より長い屈曲可能な部分1046に好適とされることができる。
様々な実施形態例によると、シャフト1030は、関節運動を制御する制御部材1050、1052を含むことができる。図63〜65は、制御部材1050、1052の動作を示す導波管1040の一実施形態例を示す。図63を参照すると、制御部材1050はフランジ1048に連結されることができ、フランジ1042を通して近位方向に延びることができる。制御部材1052もまたフランジ1048に連結されることができ、フランジ1042を通して近位方向に延びることができる。制御部材1050の近位並進は、図64に示すように、長手方向軸1002から離れ、制御部材1050に向かって近位方向にフランジ1048及びブレード1038を引くことができる。制御部材1050が近位方向に引かれると、図64に示すように、制御部材1052が遠位方向に引かれることができる。いくつかの実施形態では、制御部材1052が節から離れて導波管1040に接触しないよう、追加的フランジ1044(図62に示す)が含まれてもよい。図65をここで参照すると、制御部材1052は近位方向に引かれることができ、フランジ1048及びブレード1038を近位方向に、長手方向軸1002から離れて、制御部材1052向かって引く。図65に示される構成例では、制御部材1050は、図64にて制御部材1052に関して先に説明するものと同様の様式で動作する。
制御部材1050、1052の差動並進は、任意の好適な様式にて実現することができる。例えば、外科用ロボットの関連でシャフト1030が利用されるとき、部材1220、1222は、図32〜46Cに関して先に本明細書に説明する任意の方法及び/又は機構を利用して差動並進させることができる。図66〜67は、上記のシャフト1030を利用する手動又は手持ち式外科用器具1064の一実施形態例を示す。図66に示すように、制御部材1050、1052は、各ラックギヤ1063、1065に連結されている。ラックギヤ1063、1065との間にはピニオンギヤ1068があり、機械的伝達をする。レバー1066は、レバー1066の回転がピニオンギヤ1068の回転を生じさせるよう、ピニオンギヤ1068に連結されている。図示のように、第1の方向におけるピニオンギヤ1068の回転は、制御部材1050の遠位並進及び制御部材1052の近位並進を引き起こす。第1の方向とは反対の第2の方向におけるピニオンギヤ1068の回転は、制御部材1050の近位並進及び制御部材1052の遠位並進を引き起こす。図67は、シャフト1030に連結された器具1064を示す。ラックギヤ1063、1065及びピニオンギヤ1068は、ハンドル1072に順に連結される関節ハウジング1070を伴うことなく収容されることができる。レバー1066は関節ハウジング1070から延び、臨床医によって操作されることができる。
図68は、エンドエフェクタ1036及び、枢動可能なクランプアーム1058を示すシャフト1030の遠位部の一実施形態を示す。枢動可能なクランプアーム1058は、ヒンジインターフェース1062にて、クランプアーム部材1060に枢動可能に連結されることができる。クランプアーム部材1060は、例えば、接続部材1056を介して、フランジ1048に連結されることができる。いくつかの実施形態例では、クランプアーム部材1060は導波管1040の節に位置付けられたフランジとすることができ、別個のフランジ1048及びクランプアーム部材1060の必要性を排除する。図66に示すように、ヒンジインターフェース1062は、長手方向軸1002からオフセットしていてもよい。並進部材1063は、長手方向軸1002からもオフセットし、ヒンジインターフェース1062に対向する位置にてクランプアーム1058と連結されることができる。並進部材1063の遠位並進は、クランプアーム1058を、ヒンジインターフェース1062を中心として、長手方向軸1002から離れるように開いた位置へ枢動させることができる。続く並進部材1063の近位並進は、クランプアーム1058を、長手方向軸1002に向けて戻すように、図66に示される閉じた位置へ回転させることができる。いくつかの実施形態例では、随意的なばね1061が、クランプアーム1058を開いた位置に付勢させることができる。並進部材1063の近位並進はばねの付勢に対抗し、クランプアーム1058を、長手方向軸1002に向けて戻すように、図66に示される閉じた位置へ回転させることができる。
並進部材1063は、任意の好適な方法により、遠位方向及び近位方向へ並進され得ることが理解されよう。例えば、シャフト1030が手動又は手持ち式外科用器具と併せて使用される際には、並進部材1063は、器具10の往復管状作動部材58及び/又は器具300の軸方向に移動する部材378に関して先に本明細書に説明するそれと同様の様式で、遠位方向及び近位方向に並進されることができる。また、例えば、シャフト1030が外科用ロボットと併せて使用される際には、並進部材1063は、器具310の組織切断要素555に関して先に説明するものと同様の様式で遠位方向及び近位方向に並進されることができる。
外科用器具と併用するシャフトの様々な実施形態例は、付勢内側シャフト及び剛性外側シャフトを含むことができる。各シャフトは、付勢内側シャフトが剛性外側シャフトを越えて延びるときに、フレキシブル内側シャフトに連結されたエンドエフェクタが、シャフトの長手方向軸から離れるように回転するよう、互いに対して並進可能とすることができる。図69〜71は、固定外側シャフト1072及び付勢内側シャフト1074を有する外科用器具用のシャフト1070の一実施形態例を示す。図69に示すように、内側シャフト1074は、シャフト1070が長手方向軸1002に沿って実質的に直線となるよう、実質的に外側シャフト1074内に配置される。図70では、内側シャフト1074は、外側シャフト1072に対して遠位方向に並進し始めている。例示の並進は、内側シャフト1074の遠位並進、外側シャフト1072の近位並進、又はいくつかの双方の組み合わせのいずれかによりもたらされ得ることが理解されよう。付勢内側シャフト1074が剛性外側シャフト1072から延びて直線状態に維持されないため、内側シャフト1074はその付勢方向に、長手方向軸1002から離れるように枢動し始めることができる(図70に関しては下)。図71は、追加的付勢を更に示す、遠位方向に延びる内側シャフト1074を示す。
付勢内側シャフト1074は、任意の好適な様式にて付勢されることができる。例えば、図72〜74は、付勢が板ばね1076によって提供されている付勢内側シャフト1074の一実施形態例を示す。例えば、内側シャフト1074は、金属又は別の好適な外科用材料製のストレートチューブとすることができる。スロット1078は、チューブを可撓性にする。図74に示すように、内側チューブ1074を付勢させるよう、板ばねはスロット1078とほぼ同じ位置に取り付けることができる。板ばね1076は内側シャフト1074の外側に配置されて示されているが、いくつかの実施形態例では、これらは内側シャフト1074の内側に配置されることができる。
内側及び外側シャフト1074、1072は、任意の好適な方法又は機構により互いに対して並進され得ることが理解されよう。例えば、シャフト1130が手動又は手持ち式外科用器具と併せて使用される際には、並進部材1136、1137は、器具10の往復管状作動部材58及び/又は器具300の軸方向に移動する部材378に関して先に本明細書に説明するそれと同様の様式で、遠位方向及び近位方向に並進されることができる。また、例えば、シャフト1130が外科用ロボットと併せて使用される際には、並進部材1136、1137は、器具310の組織切断要素555に関して先に説明するものと同様の様式で遠位方向及び近位方向に並進されることができる。
図75〜76は、付勢内側シャフト1090及び剛性外側シャフト1088を含むシャフト1080の別の実施形態を示す。シャフト1080は、ブレード1082から近位方向に延びる導波管1086に音響的に連結された超音波ブレード1082と併せて示されている。導波管1082は、先に本明細書に説明する、屈曲可能な部分1506、1530、1576、などと類似の、屈曲可能な部分1087を含むことができる。導波管1082の屈曲可能な部分1087は、図のように、導波管1082を付勢内側シャフト1090と共に可撓することができる。図76をここで参照すると、付勢内側シャフト1090は、剛性外側シャフト1088に対して遠位方向に並進されて示されている。ここに示すように、付勢内側シャフト1090は、長手方向軸1002から離れるように可撓する。導波管1086の屈曲可能な部分1087は屈曲される状態で示されており、したがって超音波ブレード1082も枢動可能である。付勢内側シャフト1090は、任意の好適な様式にて付勢されることができる。例えば、いくつかの実施形態では、付勢内側シャフト1090は、図72〜74に関してここに示すように板ばねによって付勢されることができる。他の実施形態例では、付勢内側シャフト1090は、図76に示される、予め形成された及び/又はシャフトに対して曲げられた、ゴム、金属、又はプラスチックなどの弾性材料にて構築されることができる。図77及び78は、代替的な導波管1091と共に使用するシャフト1080及び付勢内側シャフト1090の一実施形態例を示す。ここに示すように、導波管1090は、近位部分1100と、屈曲可能な部分1096と、中間部分1094とを含む。中間部分1094は、図示のように、超音波ブレード1092に連結されることができる。
図79〜81は、外科用器具と併用するシャフト1120であり、このシャフトが剛性外側シャフト1136及び付勢内側シャフト1128を有する別の実施形態例を示す。シャフト1120と共に、超音波変換器1122は、付勢枢動点1134から遠位の付勢内側シャフト1128に存在することができる。変換器1122は、例えば、先に本明細書に説明する変換器16に関して先に説明するものと同様の様式で、超音波ブレード1124を駆動するよう作動することができる。付勢内側シャフト1128は、付勢枢動点1134にて枢動可能に接合された近位部材1132及び遠位部材1130を含むことができる。変換器1122は枢動点1134から近位方向に配置されているため、導波管は枢動点1134と交差させる必要はない。これは、異なる枢動点設計の使用に対して柔軟性を提供することができる。例えば、一実施形態では、枢動点1134は、部材1130、1132を結合するピン1135を含む。枢動点1134は、任意の好適な様式にて付勢させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、枢動点1134はねじりばね1137を含むことができる。シャフト1120は、上記のシャフト1070、1080と同様の様式で関節接合することができる。例えば、図79では、図示のように、内側シャフト1128の付勢が、長手方向軸1002から離れる枢動点1134を中心とする枢動を引き起こすよう、内側シャフト1128は、外側シャフト1136に対して遠位方向に並進されている。図80では、内側シャフト1128は、枢動点1134が外側シャフト1136内付近であるように、近位方向に並進されている。図81では、枢動点1134は外側シャフト1136内であり、内側シャフト1128(及び超音波ブレード1124)は実質的に、長手方向軸1002に一直線になっている。
付勢内側シャフト及び剛性外側シャフトを伴うシャフトの様々な実施形態例が、図66に示されるクランプアームなどの枢動可能なクランプアームと併せて使用されることができる。例えば、図66のクランプアーム部材1060が、導波管のフランジに及び/又は1つ又は2つ以上のフレキシブル内側シャフト1074、1090、1128の遠位端に連結されることができる。クランプアーム1058は、上記のように操作されることができる。
図82〜83は、曲線状の超音波ブレード1142を含む外科用器具の遠位部1140の一実施形態を示す。曲線状の超音波ブレード1142及びシャフト1144は、長手方向軸1002に沿って互いに対して並進可能とすることができる。超音波ブレード1142の湾曲は、例えばブレード1000、1000’、1010、及び1012に関して先に説明したように、ブレードとバランスをとるよう決定されることができる。ブレード1142がシャフト1144に対して遠位方向に並進されるとき、図82に示すように、ブレード1142は、長手方向軸1002から離れるように屈曲する曲線区分1146を示す。ブレード1142及びシャフト1144はまた、図83に示される追加的状態を有することができ、これによりブレード1142は、ブレード1142がシャフト1144内にあるよう、シャフト1144に対して近位方向に後退される。いくつかの実施形態例では、ブレード1142は、図83に示される状態にて、シャフト1144の内側部分に接触することができる。このようにして、曲線区分1146は、シャフト1144の遠位開口部1150を通して一致しない、使用中の湾曲(例えば、曲率半径及び限定角度)を示すことができる。例えば、ブレード1142は、シャフト1144からの遠位方向の延長により、曲線区分1146の湾曲が増大するように、弾性のあるものとすることができる。また、いくつかの実施形態では、ブレード1142は、第2の曲線区分1148を画定することができる。第2の曲線区分の湾曲は、曲線区分1146のそれとは反対にすることができる。
非限定例
本明細書に説明する様々な実施形態は、超音波ブレードに関する。一実施形態では、超音波ブレードは、近位方向に位置付けられた、長手方向軸に沿って延びる直線区分及び遠位方向に位置付けられた、直線区分に連結されて長手方向軸から離れて曲がっている曲線区分を含むことができる。曲線区分は曲率半径を画定し、第1の角度を限定することができる。曲線区分と直線区分との間の接点は、所定の位置にある。一実施形態では、接点は、超音波ブレードの節、腹、又は超音波ブレードの節と腹との間、及び任意のそれらの組み合わせにて配置されることができる。
また、様々な実施形態は、エンドエフェクタから近位方向に延びる超音波ブレード及びシャフトを含むエンドエフェクタを含み、シャフトが可撓性部分を含む外科用器具に関する。特定の実施形態はまた、超音波ブレードに音響的に連結され、シャフトを通して近位方向に延びる導波管を含む。一実施形態では、導波管は、可撓性シャフト部分とほぼ同じ位置に屈曲可能な導波管部分を含むことができる。導波管は、第1及び第2のフランジを更に含むことができる。第1のフランジは、屈曲可能な導波管部分から遠位の導波管の節に配置されることができ、シャフトの内部に連結されることができる。第2のフランジは、屈曲可能な導波管部分から近位の導波管の節に配置されることができ、シャフトの内部にも連結されることができる。制御部材は、制御部材の近位並進が第1のフランジを近位方向に引き、長手方向軸から離れて第1の制御部材に向かう回転をシャフト及び導波管に引き起こすよう、第1のフランジに連結されることができ、第2のフランジ及びシャフトを通して近位方向に延びることができる。
様々な実施形態はまた、エンドエフェクタ、外側シャフト、及び少なくとも部分的に外側シャフト内にある内側シャフトを含み、双方のシャフトが長手方向軸に沿って延びる外科用器具に関する。一実施形態では、内側シャフトは、長手方向軸から第1の方向に離れるように曲げるよう付勢されている付勢部分を含むことができる。更に、内側及び外側シャフトは、第1の位置から第2の位置へ互いに対して並進可能とすることができる。第1の位置では、内側シャフトの付勢部分は外側シャフト内にあり、内側シャフトは実質的に直線である。第2の位置では、内側シャフトの付勢部分は外側にあり、内側シャフトの付勢部分が長手方向軸から離れて曲げられるように、外側シャフトの遠位方向に配置される。
加えて、様々な実施形態は、長手方向軸に沿って延びるシャフトと、超音波ブレードと、を含む外科用器具に関する。超音波ブレードは、近位方向に位置付けられた直線区分及び遠位方向に位置付けられた曲線区分を含むことができる。超音波ブレードは、ブレードの曲線区分がシャフトの遠位端から延びる第1の位置から、ブレードの曲線区分が少なくとも部分的にシャフト内に収容されている第2の位置まで、長手方向軸に沿ってシャフトに対して並進可能であってもよい。
出願人はまた、それらの各全体においてそれぞれを参照によって本明細書に組み込んだものとする以下の特許出願も所有する。
米国特許出願第13/536,271号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Flexible Drive Member」(代理人整理番号:END7131USNP/120135)、
米国特許出願第13/536,288号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Multi−Functional Powered Surgical Device with External Dissection Features」(代理人整理番号:END7132USNP/120136)、
米国特許出願第13/536,295号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Rotary Actuatable Closure Arrangement for Surgical End Effector」(代理人整理番号:END7134USNP/120138)、
米国特許出願第13/536,326号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Surgical End Effectors Having Angled Tissue−Contacting Surfaces」(代理人整理番号:END7135USNP/120139)、
米国特許出願第13/536,303号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Interchangeable End Effector Coupling Arrangement」(代理人整理番号:END7136USNP/120140)、
米国特許出願第13/536,393号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Surgical End Effector Jaw and Electrode Configurations」(代理人整理番号:END7137USNP/120141)、
米国特許出願第13/536,362号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Multi−Axis Articulating and Rotating Surgical Tools」(代理人整理番号:END7138USNP/120142)、及び
米国特許出願第13/536,417号、出願日:2012年6月28日、及び表題「Electrode Connections for Rotary Driven Surgical Tools」(代理人整理番号:END7149USNP/120153)。
用語「近位」及び「遠位」は、明細書全体において、患者の処置に使用される器具の一末端部を操作する臨床医を基準にして使用できることが理解できる。用語「近位」は、臨床医に最も近い器具の部分を指し、用語「遠位」は、臨床医から最も遠い所に位置した部分を指す。簡潔にするため、また明確にするために、「垂直」、「水平」、「上」、「下」など、空間に関する用語は、本明細書において、図示した実施形態を基準にして使用できることが更に理解できる。しかしながら、外科用器具は、多くの向き及び位置で使用され得、これらの用語は、限定的及び絶対的であることを意図したものではない。
外科用器具及びロボット外科用システムの様々な実施形態を本明細書に説明する。本明細書に説明する様々な実施形態を、説明した外科用器具及びロボット外科用システムと共に使用することができることが当業者によって理解されよう。説明は例のみに提供されており、開示の実施形態は、本明細書に開示する装置のみに限定されず、任意の互換性のある外科用器具又はロボット外科用システムと共に使用することができることが当業者に理解されよう。
本明細書全体を通して、「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態例」、又は「実施形態」の参照は、その実施形態との関連において記述されている特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも1つの実施形態例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して複数の場所に出現する「様々な実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態例では」、又は「実施形態では」というフレーズは、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではない。更に、1つの実施形態例と関連させて説明又は記述した特定の機構、構造、又は特徴は、無制限に、1つ又は2つ以上の他の実施形態の機構、構造、又は特徴と、全部又は一部が組み合わされてもよい。
いくつかの実施形態の記載により本明細書の様々な実施形態が説明され、説明的実施形態がかなり詳細に記載されているが、出願人には添付された請求範囲をかかる詳細によっていかなる方法によっても制限する意図はない。当業者には更なる効果及び改変が直ちに明らかとなりうる。例えば、それぞれの開示の実施形態は、その目的の用途を制限することなく、内視鏡手術、腹腔鏡手術、同様に開放手術に用いることができる。
本明細書における図及び説明の少なくともいくらかは、開示を明確に理解するのに関連する要素を示すために簡素化されており、明確にする目的でその他の要素を排除していることを理解すべきである。しかしながら、当業者は、これらの及びその他の要素が望ましい可能性があることを認識するであろう。しかしながら、そのような要素は当該技術分野において周知であり、それらは本開示のよりよい理解を促進しないため、本明細書ではそのような要素についての議論はしない。
いくつかの実施形態を説明してきたが、本開示の利点のいくつか又は全てを習得した当業者は、これらの実施形態に対する様々な修正、変更及び適用を想起することができることは明白である。例えば、各種の実施形態によれば、所与の働きを成し遂げるために、単一の構成要素が複数の構成要素で置き換えられてもよく、また複数の構成要素が単一の構成要素で置き換えられてもよい。本願はしたがって、添付の特許請求の範囲で定義される本開示の範囲及び趣旨を逸脱することなく、そのような全ての修正、変更、及び改作を網羅することを意図したものである。
全体又は部分において、本明細書に参照により組み込まれると称されるいずれの特許公報又は他の開示物も、組み込まれた事物が現行の定義、記載、又は本開示に記載されている他の開示物と矛盾しない範囲でのみ本明細書に組み込まれる。このように及び必要な範囲で、本明細書に明瞭に記載されている開示は、参照により本明細書に組み込んだ任意の矛盾する事物に取って代わるものとする。本明細書に参照により援用するものとされているが、既存の定義、見解、又は本明細書に記載された他の開示内容と矛盾する全ての内容、又はそれらの部分は、援用された内容と既存の開示内容との間にあくまで矛盾が生じない範囲でのみ援用するものとする。
〔実施の態様〕
(1) 超音波ブレードを備える外科用器具であって、前記超音波ブレードは、
長手方向軸に沿って延びる、近位に配置された直線区分と、
前記直線区分に連結されており、かつ前記長手方向軸から離れるように曲がっている、遠位に配置された曲線区分と、を含み、前記曲線区分は、曲率半径を画定し、前記曲線区分は、第1の角度を限定し、前記曲線区分と前記直線区分との間の接点が所定の位置に配置されている、外科用器具。
(2) 前記所定の位置が、前記超音波ブレードの節、前記超音波ブレードの腹、及び前記超音波ブレードの前記節と前記腹との間、並びにそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施態様1に記載の外科用器具。
(3) 前記曲線区分の曲率半径が、
Figure 0006518586
によって記述され、
式中、
は、第1のモードの、前記超音波ブレードの共振周波数であり、
θは、前記第1の角度であり、
nは、前記第1のモードでの前記曲線区分における4分の1波長の数(number of quarter wavelengths)であり、
cは、前記共振周波数での前記超音波ブレードにおける超音波振動の位相速度である、実施態様1に記載の外科用器具。
(4) 前記超音波ブレードの前記曲線区分が、前記超音波ブレードの共振周波数での2つの4分の1波長を含む、実施態様1に記載の外科用器具。
(5) 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記直線区分における隣接する節間の距離より大きい、実施態様4に記載の外科用器具。
(6) 前記超音波ブレードの前記曲線区分が、前記超音波ブレードの共振周波数での1つの4分の1波長を含む、実施態様1に記載の外科用器具。
(7) 前記エンドエフェクタの少なくとも一部を包囲するシャフトを更に含む、実施態様1に記載の外科用器具。
(8) 関節運動可能な外科用器具であって、
組織を治療するエンドエフェクタであって、超音波ブレードを含む、エンドエフェクタと、
長手方向軸に沿って前記エンドエフェクタから近位方向に延びるシャフトであって、可撓性部分を含む、シャフトと、
前記超音波ブレードに音響的に連結されており、かつ前記シャフトを通って近位方向に延びる導波管であって、前記導波管は、前記可撓性シャフト部分の周辺に屈曲可能な導波管部分を含み、前記導波管は、
前記屈曲可能な導波管部分から遠位の前記導波管の節に配置されており、かつ前記シャフトの内部に連結されている第1のフランジ、及び
前記屈曲可能な導波管部分から近位の前記導波管の節に配置されており、かつ前記シャフトの内部に連結されている第2のフランジ、を含む、導波管と、
前記第1のフランジに連結されており、かつ前記第2のフランジ及び前記シャフトを通って近位方向に延びている第1の制御部材であって、前記第1の制御部材の近位への並進により、前記第1のフランジが近位方向に引かれ、前記シャフト及び前記導波管が、前記長手方向軸から離れて前記第1の制御部材に向かうように枢動される、第1の制御部材と、を含む、関節運動可能な外科用器具。
(9) 前記第1のフランジに連結されており、かつ前記第2のフランジ及び前記シャフトを通って近位方向に延びる第2の制御部材を更に含み、前記第2の制御部材の近位並進により、前記第1のフランジが近位方向に引かれ、前記シャフト及び前記導波管が、前記長手方向軸から離れて前記第2の制御部材に向かうように枢動される、実施態様8に記載の外科用器具。
(10) 前記導波管は、前記屈曲可能な導波管部分から近位の第1の位置に第1の厚さを有し、かつ前記屈曲可能な導波管部分に第2の厚さを有し、かつ前記第2の厚さは前記第1の厚さ未満である、実施態様8に記載の外科用器具。
(11) 前記シャフトの前記可撓性部分は、前記長手方向軸に対して実質的に垂直な複数のスロットを画定する、実施態様8に記載の外科用器具。
(12) 前記導波管及び前記超音波ブレードが、共振周波数を画定する、実施態様8に記載の外科用器具。
(13) 前記屈曲可能な導波管部分が、前記共振周波数での少なくとも1つの波長の長さを有する、実施態様8に記載の外科用器具。
(14) 前記第2のフランジに機械的に連結されたクランプアーム取り付け部材と、
前記クランプアーム取り付け部材にヒンジインターフェースで枢動可能に連結されたクランプアームと、を更に含む、実施態様8に記載の外科用器具。
(15) 前記ヒンジインターフェースは、前記長手方向軸からオフセットしており、
前記長手方向軸からオフセットし、かつ前記ヒンジインターフェースに実質的に対向する位置にある前記クランプアームに連結された並進部材を更に含み、これにより、前記並進部材の遠位方向への並進により、前記クランプアームが前記超音波ブレードから離れるように開き、前記並進部材の近位方向への並進により、前記クランプアームが前記超音波ブレードに向かって閉じる、実施態様14に記載の外科用器具。
(16) 前記導波管は、前記第2のフランジから遠位の前記導波管の節に位置付けられた第3のフランジを更に含み、前記外科用器具が、
前記第3のフランジに機械的に連結されたクレビスと、
ヒンジインターフェースにて前記クレビスに枢動可能に連結されたクランプアームと、を更に含む、実施態様8に記載の外科用器具。
(17) 関節運動可能な外科用器具であって、
組織を治療するエンドエフェクタと、
長手方向軸に沿って延びる外側シャフトと、
少なくとも部分的に前記外側シャフト内にある内側シャフトであって、前記内側シャフトが前記エンドエフェクタから近位方向に延びる、内側シャフトと、を含み、前記内側シャフトは、前記長手方向軸から離れて第1の方向に曲がるよう付勢されている付勢された部分を含み、
前記内側シャフト及び前記外側シャフトは、前記内側シャフトの前記付勢された部分が前記外側シャフト内にあり、かつ前記内側シャフトが前記長手方向軸に沿って実質的に直線である第1の位置まで、互いに並進可能であり、
前記内側シャフト及び前記外側シャフトは、前記内側シャフトの前記付勢された部分が前記長手方向軸から離れて前記第1の方向に曲げられるよう、前記内側シャフトの前記付勢された部分が前記外側シャフトの外側にあって前記外側シャフトから遠位方向に位置する第2の位置まで、互いに並進可能である、関節運動可能な外科用器具。
(18) 前記外側シャフトは、固定されており、前記内側シャフトは、前記外側シャフトに対して並進可能である、実施態様17に記載の外科用器具。
(19) 前記内側シャフトは、固定されており、前記外側シャフトは、前記内側シャフトに対して並進可能である、実施態様17に記載の外科用器具。
(20) 前記内側シャフトの前記付勢された部分は、前記長手方向軸から離れて前記第1の方向に曲げるように、前記付勢された部分を付勢するように位置付けられた少なくとも1つの板ばねを含む、実施態様17に記載の外科用器具。
(21) 前記内側シャフトの前記付勢された部分は、連続的な柔軟材料を含む、実施態様17に記載の外科用器具。
(22) 前記内側シャフトが近位部材を含み、前記付勢された部分が、
ヒンジインターフェースにて前記遠位部分に枢動可能に連結された遠位部分と、
前記遠位部分を付勢して、前記長手方向軸から離れて前記第1の方向に枢動させるように位置付けられたばねと、を含む、実施態様17に記載の外科用器具。
(23) 前記エンドエフェクタは、超音波ブレードを更に含む、実施態様17に記載の外科用器具。
(24) 前記超音波ブレードに音響的に連結されており、かつ前記内側シャフトの前記付勢された部分の最近位位置から遠位に位置付けられた超音波変換器を更に含む、実施態様23に記載の外科用器具。
(25) 前記エンドエフェクタが、
クレビスと、
前記クレビスに枢動可能に連結されたクランプアームと、を更に含む、実施態様23に記載の外科用器具。
(26) 前記クランプアームに連結されており、かつ前記内側シャフト及び前記外側シャフトのうちの少なくとも一方を通って近位方向に延びる並進部材を更に含み、前記並進部材を近位方向及び遠位方向に交互に並進させることにより、前記クランプアームが前記超音波ブレードに対して枢動する、実施態様25に記載の外科用器具。
(27) 外科用器具であって、
長手方向軸に沿って延びるシャフトと、
前記シャフト内に位置付けられた超音波ブレードであって、前記超音波ブレードは、近位に位置付けられた直線区分及び遠位に位置付けられた曲線区分を含む、超音波ブレードとを含み、
前記超音波ブレードは、前記ブレードの前記曲線区分が前記シャフトの遠位端から延びる第1の位置から、前記ブレードの前記曲線区分が少なくとも部分的に前記シャフト内に収容される第2の位置まで、前記シャフトに対して前記長手方向軸に沿って並進可能である、外科用器具。
(28) 前記超音波ブレードの前記曲線区分は、前記シャフトの前記遠位端から延びるときに第1の曲率半径を画定し、少なくとも部分的に前記シャフト内に収容されるときに第2の曲率半径を画定し、前記第1の曲率半径が前記第2の曲率半径より小さい、実施態様27に記載の外科用器具。
(29) 前記超音波ブレードの前記曲線区分が、前記曲線区分が少なくとも部分的に前記シャフト内に収容されるときに前記シャフトの内壁に接触する、実施態様28に記載の外科用器具。
(30) 前記曲線区分は、曲率半径を画定し、前記曲線区分は、第1の角度を限定し、前記曲線区分と前記直線区分との間の相互接続点が、前記超音波ブレードの節及び前記超音波ブレードの腹からなる群から選択される位置にある、実施態様27に記載の外科用器具。
(31) 前記ブレードの前記曲率半径が、
Figure 0006518586
によって記述され、
式中、
は、前記超音波ブレードの共振周波数であり、
θは、前記第1の角度であり、
nは、前記曲線区分における4分の1波長の数であり、
cは、前記共振周波数での前記超音波ブレードの超音波振動の位相速度である、実施態様30に記載の外科用器具。
(32) 前記超音波ブレードの前記曲線区分が、前記超音波ブレードの共振周波数での2つの4分の1波長を含む、実施態様30に記載の外科用器具。
(33) 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記直線区分における隣接する節間の距離より大きい、実施態様30に記載の外科用器具。
(34) 前記シャフトは、固定されており、前記超音波ブレードは前記シャフトに対して前記長手方向軸に沿って並進可能である、実施態様27に記載の外科用器具。
(35) 前記超音波ブレードは、固定されており、前記シャフトは、前記超音波ブレードに対して前記長手方向軸に沿って並進可能である、実施態様27に記載の外科用器具。

Claims (12)

  1. 超音波ブレードを備える外科用器具であって、前記超音波ブレードは、
    長手方向軸に沿って延びる、近位に配置された直線区分と、
    前記直線区分に連結されており、かつ前記長手方向軸から離れるように曲がっている、遠位に配置された曲線区分と、を含み、前記曲線区分は、曲率半径を画定し、前記曲線区分は、第1の角度を限定し、
    前記曲線区分の曲率半径が、
    Figure 0006518586
    によって記述され、
    式中、
    は、振動モードの、前記超音波ブレードの共振周波数であり、
    θは、前記第1の角度であり、
    nは、前記振動モードでの前記曲線区分における4分の1波長に対応する長さの数であり、
    cは、前記共振周波数での前記超音波ブレードにおける超音波振動の位相速度である、外科用器具。
  2. 超音波ブレードを備える外科用器具であって、前記超音波ブレードは、
    長手方向軸に沿って延びる、近位に配置された直線区分と、
    前記直線区分に連結されており、かつ前記長手方向軸から離れるように曲がっている、遠位に配置された曲線区分と、を含み、前記曲線区分は、曲率半径を画定し、前記曲線区分は、第1の角度を限定し、
    前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、振動モードにおける前記超音波ブレードの共振周波数での2つの4分の1波長に対応する長さである、外科用器具。
  3. 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記直線区分における隣接する節間の距離より大きい、請求項2に記載の外科用器具。
  4. 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記共振周波数での1つの4分の1波長に対応する長さである、請求項1に記載の外科用器具。
  5. 前記超音波ブレードの少なくとも一部を包囲するシャフトを更に含む、請求項1に記載の外科用器具。
  6. 外科用器具であって、
    長手方向軸に沿って延びるシャフトと、
    前記シャフト内に位置付けられた超音波ブレードであって、前記超音波ブレードは、近位に位置付けられた直線区分及び遠位に位置付けられた曲線区分を含む、超音波ブレードとを含み、
    前記超音波ブレードおよび前記シャフトは、前記長手方向軸に沿って互いに対して並進可能であり、第1の位置において、前記超音波ブレードの前記曲線区分が前記シャフトの遠位端から延び、第2の位置において、前記超音波ブレードの前記曲線区分が少なくとも部分的に前記シャフト内に収容され、
    前記曲線区分は、曲率半径を画定し、前記曲線区分は、第1の角度を限定し、前記曲線区分と前記直線区分との間の相互接続点が、前記超音波ブレードの節及び前記超音波ブレードの腹からなる群から選択される位置にあり、
    Figure 0006518586
    によって記述され、
    式中、
    は、振動モードにおける前記超音波ブレードの共振周波数であり、
    θは、前記第1の角度であり、
    nは、前記振動モードにおける前記超音波ブレードの前記曲線区分における4分の1波長に対応する長さの数であり、
    cは、前記共振周波数での前記超音波ブレードの超音波振動の位相速度である、外科用器具。
  7. 前記超音波ブレードの前記曲線区分は、前記シャフトの前記遠位端から延びるときに第1の曲率半径を画定し、少なくとも部分的に前記シャフト内に収容されるときに第2の曲率半径を画定し、前記第1の曲率半径が前記第2の曲率半径より小さい、請求項6に記載の外科用器具。
  8. 前記超音波ブレードの前記曲線区分が、前記曲線区分が少なくとも部分的に前記シャフト内に収容されるときに前記シャフトの内壁に接触する、請求項7に記載の外科用器具。
  9. 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記共振周波数での2つの4分の1波長に対応する長さである、請求項6に記載の外科用器具。
  10. 前記超音波ブレードの前記曲線区分の長さが、前記超音波ブレードの前記直線区分における隣接する節間の距離より大きい、請求項6に記載の外科用器具。
  11. 前記シャフトは、固定されており、前記超音波ブレードは前記シャフトに対して前記長手方向軸に沿って並進可能である、請求項6に記載の外科用器具。
  12. 前記超音波ブレードは、固定されており、前記シャフトは、前記超音波ブレードに対して前記長手方向軸に沿って並進可能である、請求項6に記載の外科用器具。
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