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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5896427
(24)【登録日】2016年3月11日
(45)【発行日】2016年3月30日
(54)【発明の名称】コードレスで手持ち式の超音波焼灼切断装置
(51)【国際特許分類】
A61B 18/00 20060101AFI20160317BHJP
【ＦＩ】
A61B17/36 330
【請求項の数】27
【全頁数】40
(21)【出願番号】特願2014-77367(P2014-77367)
(22)【出願日】2014年4月3日
(62)【分割の表示】特願2010-537005(P2010-537005)の分割
【原出願日】2008年12月1日
(65)【公開番号】特開2014-204982(P2014-204982A)
(43)【公開日】2014年10月30日
【審査請求日】2014年5月7日
(31)【優先権主張番号】12/270,146
(32)【優先日】2008年11月13日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/269,629
(32)【優先日】2008年11月12日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】60/992,498
(32)【優先日】2007年12月5日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,101
(32)【優先日】2008年11月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/048,809
(32)【優先日】2008年4月29日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,252
(32)【優先日】2008年11月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/269,544
(32)【優先日】2008年11月12日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/019,888
(32)【優先日】2008年1月9日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,664
(32)【優先日】2008年11月7日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,146
(32)【優先日】2008年11月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,320
(32)【優先日】2008年11月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】12/266,226
(32)【優先日】2008年11月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/081,885
(32)【優先日】2008年7月18日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/045,475
(32)【優先日】2008年4月16日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】60/991,829
(32)【優先日】2007年12月3日
(33)【優先権主張国】US
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】507364377
【氏名又は名称】コヴィディエン・アクチェンゲゼルシャフト
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】スミス，ケヴィン，ダブリュ．
(72)【発明者】
【氏名】ベールズ，トーマス，オー．
(72)【発明者】
【氏名】パーマー，マシュー，エイ．
(72)【発明者】
【氏名】ドゥビル，デレク，リー
(72)【発明者】
【氏名】マクブライヤー，ショーン
(72)【発明者】
【氏名】クライン，コリー
【審査官】
佐藤 智弥
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０００−２５４１４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−３４０８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２６３５７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−９０１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００１−５１４５４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５２３６７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００２／０１３８０９０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開平９−２２４９４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ １８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波手術用アセンブリにおいて：
外部アセンブリ本体と；
前記アセンブリ本体内に配置されるコードレス超音波動作生成アセンブリと；
前記アセンブリ本体内に着脱自在に配置されるバッテリと；
ハンドル本体と；
前記超音波動作生成アセンブリに回転自在に連結される超音波導波管とを具えるハンドルとを具え、前記超音波動作生成アセンブリは前記導波管に沿って共振波をフィードバック制御により随時調整しながら生成可能であり、これにより自身に接続される時に前記導波管の超音波動作を生成するように動作可能であり；
前記コードレス超音波動作生成アセンブリがアセンブリドック内に着脱自在に配置されると、周囲に露出され、前記ハンドル本体を通して前記超音波動作生成アセンブリに前記導波管を連結するように形成される無菌閉塞可能なアセンブリドックと、を有するハンドルと；
前記ハンドル本体に可動に連結され、前記アセンブリドックを周囲に選択的に露出する区画ドアであって：
前記アセンブリドックに前記超音波動作生成アセンブリの出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記アセンブリドックを周囲から無菌閉塞する閉位置と、を有する区画ドアと、を具え、
前記超音波動作生成アセンブリが、前記バッテリに電気的に接続され、かつ発生器アウトプットを有する駆動波生成回路と、前記発生器アウトプットに連結接続される超音波トランスデューサとを具え、
前記駆動波生成回路がさらに、波動形成プロセス中に前記バッテリの電圧でスイッチング可能なスイッチと、前記スイッチの出力を調整するよう構成された制御回路とを具えることを特徴とするアセンブリ。
外部アセンブリ本体と；
前記アセンブリ本体内に配置されるコードレス超音波動作生成アセンブリと；
前記アセンブリ本体内に着脱自在に配置されるバッテリと；
ハンドル本体と；
前記超音波動作生成アセンブリに回転自在に連結される超音波導波管とを具えるハンドルとを具え、前記超音波動作生成アセンブリは前記導波管に沿って共振波をフィードバック制御により随時調整しながら生成可能であり、これにより自身に接続される時に前記導波管の超音波動作を生成するように動作可能であり；
前記コードレス超音波動作生成アセンブリがアセンブリドック内に着脱自在に配置されると、周囲に露出され、前記ハンドル本体を通して前記超音波動作生成アセンブリに前記導波管を連結するように形成される無菌閉塞可能なアセンブリドックと、を有するハンドルと；
前記ハンドル本体に可動に連結され、前記アセンブリドックを周囲に選択的に露出する区画ドアであって：
前記アセンブリドックに前記超音波動作生成アセンブリの出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記アセンブリドックを周囲から無菌閉塞する閉位置と、を有する区画ドアと、を具え、
前記超音波動作生成アセンブリが、前記バッテリに電気的に接続され、かつ発生器アウトプットを有する駆動波生成回路と、前記発生器アウトプットに連結接続される超音波トランスデューサとを具え、
前記駆動波生成回路がさらに、波動形成プロセス中に前記バッテリの電圧でスイッチング可能なスイッチと、前記スイッチの出力を調整するよう構成された制御回路とを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項2】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記駆動波生成回路が：駆動回路と；整合回路との少なくとも１を具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項3】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記アセンブリ本体が内部区画を有しており、さらに：
前記アセンブリ本体に可動に連結され、前記内部区画を周囲に選択的に露出するアセンブリドアを具えており、当該アセンブリドアが：
前記内部区画に前記超音波動作生成アセンブリおよび前記バッテリの少なくとも１の出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記内部区画を周囲から閉塞する閉位置と、を有することを特徴とするアセンブリ。
前記アセンブリ本体に可動に連結され、前記内部区画を周囲に選択的に露出するアセンブリドアを具えており、当該アセンブリドアが：
前記内部区画に前記超音波動作生成アセンブリおよび前記バッテリの少なくとも１の出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記内部区画を周囲から閉塞する閉位置と、を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項4】
請求項３に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記閉位置が、前記内部区画を周囲から防水および無菌の少なくとも１で閉塞することを特徴とするアセンブリ。
【請求項5】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記トランスデューサが、前記アセンブリ本体の外側に延在することを特徴とするアセンブリ。
【請求項6】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記ハンドルがさらに、周囲に露出され、前記導波管を前記ハンドルに動作可能に連結する導波管取付ドックを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項7】
請求項６に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記取付ドックが、前記導波管を前記アセンブリ本体に回転自在に接続することを特徴とするアセンブリ。
【請求項8】
請求項６に記載の超音波手術用アセンブリにおいて：
前記取付ドックは前記導波管を前記アセンブリ本体に回転自在に接続しており；
前記トランスデューサは前記超音波動作生成アセンブリ内に回転可能に配置されており；
前記アセンブリドックは前記取り付けドック内の回転可能な前記導波管を前記超音波動作生成アセンブリの回転可能な前記トランスデューサに接続し、前記導波管および前記取付ドックの少なくとも一方が回転すると、対応して前記トランスデューサが前記アセンブリ本体に対して回転することを特徴とするアセンブリ。
前記取付ドックは前記導波管を前記アセンブリ本体に回転自在に接続しており；
前記トランスデューサは前記超音波動作生成アセンブリ内に回転可能に配置されており；
前記アセンブリドックは前記取り付けドック内の回転可能な前記導波管を前記超音波動作生成アセンブリの回転可能な前記トランスデューサに接続し、前記導波管および前記取付ドックの少なくとも一方が回転すると、対応して前記トランスデューサが前記アセンブリ本体に対して回転することを特徴とするアセンブリ。
【請求項9】
請求項８に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記トランスデューサが、前記駆動波生成回路に関して回転可能であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項10】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記アセンブリ本体が再利用可能であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項11】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記ハンドルがディスポーザブルであることを特徴とするアセンブリ。
【請求項12】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記超音波動作生成アセンブリは、前記バッテリによってのみ動力が供給されることを特徴とするアセンブリ。
【請求項13】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記超音波動作生成アセンブリが、識別された前記導波管の種類に基づいて駆動波周波数および駆動波電力の少なくとも一方を変更するように動作可能であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項14】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、さらに、前記アセンブリドックに連結接続され、前記導波管、前記超音波動作生成アセンブリ、前記バッテリ、前記ハンドル、および前記ドアのうちの少なくとも１つについての情報の少なくとも一部を伝達するように動作可能なデバイス識別部を具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項15】
請求項１４に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記情報の少なくとも一部が、前記ハンドルの識別、前記ハンドルの以前の使用、前記導波管の識別、前記導波管の以前の使用、バッテリの識別、前記バッテリの状態、前記バッテリの以前の使用、および前記ドアの状態、のうちの少なくとも１つであることを特徴とするアセンブリ。
【請求項16】
請求項１５に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記超音波動作生成アセンブリは、識別された前記導波管の種類に基づいて、駆動波周波数および駆動波電力の少なくとも一方を変更するように動作可能であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項17】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記超音波動作生成アセンブリは、情報を表示するように動作可能なディスプレイを有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項18】
請求項１７に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記ドアおよび前記ハンドル本体の少なくとも一方が、前記ハンドル本体の外側から前記ハンドル本体内に配置される前記ディスプレイを見るための透明部分を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項19】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、さらに、使用履歴を記録するためのメモリを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項20】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、さらに、前記アセンブリドックに連結接続され、前記導波管、前記バッテリ、前記ハンドル、および前記ドアのうちの少なくとも１についての情報の少なくとも一部を伝達するように動作可能なデバイス識別部を具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項21】
請求項２０に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記情報の少なくとも一部が、ハンドルの識別子、以前に使用したハンドルの情報リスト、導波管の識別子、以前に使用した導波管の情報リスト、バッテリの識別子、以前に使用したバッテリの情報リスト、およびバッテリ状態のうちの少なくとも１つであることを特徴とするアセンブリ。
【請求項22】
請求項２０に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記デバイス識別部が、前記超音波動作生成アセンブリと通信するよう動作可能であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項23】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記ハンドルがさらに、前記超音波動作生成アセンブリの少なくとも一部を前記アセンブリドックから排出するよう動作可能なアセンブリイジェクタを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項24】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記超音波動作生成アセンブリがさらに；
電源の状態と；
ハンドルの使用回数と；
導波管の使用回数と；
バッテリの使用回数と；
バッテリ状態と；
導波管の識別子と；
バッテリの識別子と；
ハンドルの識別子と、の少なくとも１を示すように動作可能なディスプレイを具えることを特徴とするアセンブリ。
電源の状態と；
ハンドルの使用回数と；
導波管の使用回数と；
バッテリの使用回数と；
バッテリ状態と；
導波管の識別子と；
バッテリの識別子と；
ハンドルの識別子と、の少なくとも１を示すように動作可能なディスプレイを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項25】
請求項１に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記共振波はサイン波であることを特徴とするアセンブリ。
【請求項26】
超音波手術用アセンブリにおいて：
内部区画を規定する外部アセンブリ本体と；
前記内部区画に着脱可能に配置され、前記内部区画で超音波動作を生成するよう動作可能な出力電対を有するコードレスの超音波動作生成アセンブリと；
前記内部区画に配置され、前記超音波動作生成アセンブリに電気的に接続されて動力を供給するバッテリと；
ハンドル本体であって：
ハンドグリップを規定する第１のハンドル本体部と；
前記第１のハンドル本体部に接続され、前記ハンドル本体に回転自在に接続される超音波導波管を具える第２のハンドル本体部であって：
前記超音波動作生成アセンブリは、自身に接続されるときに前記導波管に沿って共振波をフィードバック制御により随時調整しながら生成し、これによって前記導波管の超音波動作を生成するよう動作可能であり；
周囲に露出されたアセンブリドックであって、前記超音波動作生成アセンブリが配置された場合に、前記第２のハンドル本体部を通して前記出力電対に前記導波管を接続するよう形成された無菌閉塞可能なアセンブリドックと；を有する第２のハンドル本体部と、
前記第２のハンドル本体部に可動に接続され、前記アセンブリドックを周囲に選択的に露出する区画ドアであって：
前記アセンブリドックに前記超音波動作生成アセンブリの出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記アセンブリドックを周囲から無菌閉塞する閉位置と；を有する区画ドアとを有するハンドル本体とを具え、
前記超音波動作生成アセンブリが、前記バッテリに電気的に接続され、かつ発生器アウトプットを有する駆動波生成回路と、前記発生器アウトプットに連結接続される超音波トランスデューサとを具え、
前記駆動波生成回路がさらに、波動形成プロセス中に前記バッテリの電圧でスイッチング可能なスイッチと、前記スイッチの出力を調整するよう構成された制御回路とを具えることを特徴とするアセンブリ。
内部区画を規定する外部アセンブリ本体と；
前記内部区画に着脱可能に配置され、前記内部区画で超音波動作を生成するよう動作可能な出力電対を有するコードレスの超音波動作生成アセンブリと；
前記内部区画に配置され、前記超音波動作生成アセンブリに電気的に接続されて動力を供給するバッテリと；
ハンドル本体であって：
ハンドグリップを規定する第１のハンドル本体部と；
前記第１のハンドル本体部に接続され、前記ハンドル本体に回転自在に接続される超音波導波管を具える第２のハンドル本体部であって：
前記超音波動作生成アセンブリは、自身に接続されるときに前記導波管に沿って共振波をフィードバック制御により随時調整しながら生成し、これによって前記導波管の超音波動作を生成するよう動作可能であり；
周囲に露出されたアセンブリドックであって、前記超音波動作生成アセンブリが配置された場合に、前記第２のハンドル本体部を通して前記出力電対に前記導波管を接続するよう形成された無菌閉塞可能なアセンブリドックと；を有する第２のハンドル本体部と、
前記第２のハンドル本体部に可動に接続され、前記アセンブリドックを周囲に選択的に露出する区画ドアであって：
前記アセンブリドックに前記超音波動作生成アセンブリの出し入れがそれぞれ可能な開位置と；
前記アセンブリドックを周囲から無菌閉塞する閉位置と；を有する区画ドアとを有するハンドル本体とを具え、
前記超音波動作生成アセンブリが、前記バッテリに電気的に接続され、かつ発生器アウトプットを有する駆動波生成回路と、前記発生器アウトプットに連結接続される超音波トランスデューサとを具え、
前記駆動波生成回路がさらに、波動形成プロセス中に前記バッテリの電圧でスイッチング可能なスイッチと、前記スイッチの出力を調整するよう構成された制御回路とを具えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項27】
請求項２６に記載の超音波手術用アセンブリにおいて、前記共振波はサイン波であることを特徴とするアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的に、超音波切断装置に関し、特に、コードレスで手持ち式の、完全に電気駆動制御式の、外科用超音波切断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
超音波器具は、組織の切除や血管の焼灼といった多くの医療状態の治療に用いられる。超音波を利用する切断器具は、超音波トランスデューサを用いて、切断ブレードの縦軸に沿って振動を生じさせる。ブレードの長さに沿って共振波をかけることにより、高速な縦の機械的な動きがブレードの端部に生成される。ブレードの端部に伝達される機械的な振動は、器官組織の切断において非常に有効であると同時に、超音波周波数によって生成される熱エネルギを用いて組織を凝固させるので、これらの器具は利便性がある。このような器具は、トロカールを通過して手術部位に到達するところで、内視鏡または腹腔鏡処置などの最低侵襲性の処置での使用において、特に十分適している。
【0003】
（例えば、長さ、材料、寸法など）各種の切断ブレード用に、ブレードの長さに沿って共振を生成する１以上の（周期的な）駆動信号がある。共振は、ブレード先端の最適な動き、ひいては手術処置の最適なパフォーマンスという結果をもたらす。しかしながら、効果的な切断ブレードの駆動信号を生成することは、簡単な事ではない。例えば、切断工具にかけられる周波数、電流、および電圧はこれらのパラメータは、ブレードにかけられる負荷の変更や器具の使用から生じる温度差で変化するので、これらのパラメータはすべて動的に制御される。
【0004】
図１は、超音波の機械的な動作をエンドエフェクタに適用すべく用いられる従来型回路のブロック概略図を示す。この回路は、電源１０２と、制御回路１０４と、駆動回路１０６と、整合回路１０８と、トランスデューサ１１０とを具え、また、ハンドピース１１２と、（点線によって図示したように）ハンドピース１１２に固定され、カニューレ１２０に支持された導波管１１４とを具える。導波管１１４は、その遠位端でブレード１１６の末端をなす。「エンドエフェクタ」１１８として言及されるクランプ機構は露出し、導波管１１４のブレード部分１１６を組織や他の物質と接触できるようにしている。一般的に、エンドエフェクタ１１８は、アームとブレード１１６間の組織を把持したり、クランプしたりするよう機能する回動アームである。しかしながら、いくつかの装置では、エンドエフェクタ１１８は存在しない。
【0005】
駆動回路１０４は、高電圧の自己振動型の信号を生成する。駆動回路１０４の高電圧の出力は、信号平滑成分を含む整合回路１０８に送られ、これがトランスデューサ１１０に送られる駆動信号（波）を生成する。トランスデューサ１１０への振動の入力は、導波管１１４に沿って共振を構成する大きさと周波数で、トランスデューサ１１０の機械的な部分を前後に動かす。共振機器およびその成分の最適な共振と寿命にとって、トランスデューサ１１０に適用される駆動信号は、実際に得られる限り滑らかな正弦波であるべきである。この理由で、整合回路１０８と、トランスデューサ１１０と、導波管１１４とは互いに共働するよう選択され、これらはすべて互いに周波数に敏感である。
【0006】
一般的な圧電トランスデューサ１１０の駆動には（例えば、１００Ｖまたはそれ以上の）比較的高い電圧が必要とされるため、すべての従来型の超音波切断装置に利用可能および用いられる電源は、一般的に、１５Ａ、１２０ＶＡＣまでの（例えば、壁付コンセントなど）の送電線である。したがって、すべての既知の超音波切断装置は、図１と図２に示されているのと同様のものであり、電源供給用の送電線２０６に接続される電気コード２０４を有するカウンタートップボックス２０２を利用する。共振は、整合回路１０８と駆動回路１０６の出力間に閉回路を作成するＰＬＬ（位相ロックループ）によって維持される。この理由で、従来型の装置において、カウンタートップボックス２０２は常に、装置、制御電子回路１０４、１０６、および整合回路１０８のすべてを具えていた。このようなボックスの一般的な小売価格は数万ドルである。
【0007】
供給コード２０８は、ハンドピース１１２内、ひいては導波管１１４まで、ボックス２０２からトランスデューサ１１０まで正弦波形状を伝える。このコード２０８の長さ、寸法、および重さはオペレータの移動度を制限するので、従来型の装置は非常に不都合であった。ハンドピース１１２を用いる任意の外科処置の間、コード２０８はオペレータを束縛し、オペレータや彼／彼女の周りの者にとって障害となる。さらに、コードはシールされ、耐久性を有さねばならず、非常に高価である。
【0008】
整合回路１０８、トランスデューサ１１０、および導波管１１４が周波数敏感性のため、従来技術には別の不利益が存在する。整合回路１０８と駆動回路１０４の出力間に位相ロックループフィードバック回路を具えることにより、整合回路１０８は常にボックス２０２内の、駆動回路１０８の近くに、かつ長い供給コード２０８によって、トランスデューサ１１０から離れて配置される必要がある。この設計は、超音波周波数伝送の一般的な生成物である伝送損や電気的寄生効果を導入する。
【0009】
さらに、従来型の装置は、トランスデューサにかけられる一定の電流を監視したり、維持したりすることにより、変化する導波管１１４の負荷状態で共振を維持しようとする。しかしながら、トランスデューサ１１０にかけられる電流と振幅間の唯一予測可能な関係は共振にある。したがって、一定の電流で、導波管１１４に沿った波動の振幅は、すべての周波数にわたり一定ではない。このため、従来の装置が負荷下にあると、導波管１１４の動作が共振となることは保証されず、電流のみが監視され一定に保たれるので、導波管１１４上の動きの量は大きく変化しうる。この理由で、一定の電流を維持することは、導波管１１４の一定の動きを維持する有効な方法ではない。
【0010】
さらに、従来型において、有限数の使用後、ハンドピース１１２とトランスデューサ１１０は交換されるが、ハンドピース１１２よりもずっと高価なボックス２０２は交換されない。したがって、新しく交換されたハンドピース１１２とトランスデューサ１１０の導入は、ときに周波数に敏感な成分（１０８、１１０、および１１２）間に不整合を引き起こし、これにより、導波管１１４に導入された周波数を不都合に変更する。このような不整合を避ける唯一の方法は、従来型の回路を正確な周波数に制限することである。この正確性は、コスト面で著しい増加をもたらす。
【0011】
いくつかの装置は、超音波処置に必要な要素のすべてを一つのハンドル内に含んでもよいとしている。しかしながら、これらの装置は現在の市場には見られず、それぞれの記述は、事実上、どのような回路構成が可能になるかの詳細は開示されてない。少なくとも１のこのような装置は完全にシールされ、電源やトランスデューサといった装置の電気的要素のすべてが取替可能であるよう記載されている。手術に用いられる器具は滅菌する必要があるので、この設計は自明である。しかしながら、いくつかの手術において、切断器具は数少ない手術で、あるいはいくつかのケースにおいては手術が終わる前でさえもその最大寿命に達する。シールされた装置の設計では、高価な内部構成要素を含む装置全体を配置されなければならない。
【0012】
この装置はさらに、誘導電荷を用いるものとして記載されている。リチウムイオン（Ｌｉ）バッテリといった現代の、長持ちする、強力なバッテリを使用することは設計されなかったし、想像されてもいなかった。従来技術で周知のように、リチウムバッテリは複数の電池の直列接続では充電できない。これは、特定の電池内で電圧が上昇する際、他の低い電圧の電池より早いエネルギの充電を受け入れ始めるためである。従って、それぞれの電池は、電池が個々に制御されるよう充電を監視する必要がある。リチウムバッテリが一群の電池から形成される場合には、装置の外側からバッテリへ延在する複数の配線が必要となる。デザインにより、シールされた加圧滅菌に耐えるサクライの装置は、充電装置に連結される複数の外側に露出した接触子を持たないし、持てないので、サクライはこういった必要な特徴を提供できない。実際、シールされた装置用の誘導電荷は、露出した接触子とは完全に不和である。
【0013】
このように、例えば、これらの上述の従来技術に関する問題を克服する必要がある。
【0014】
[発明の開示]簡潔に、本発明の例示的な実施例によると、連続的な超音波切断と焼灼が可能なコードレスで手持ち式の装置が開示されている。本発明は、電源と、制御回路と、駆動回路と、整合回路とを具え、すべてが超音波切断装置のハンドピース内に配置されており、すべてがバッテリの電圧で波形を操作および生成する。好適には、発明は構成要素を異なる装置間で取り替えまたは移動させることができる。
【0015】
いくつかの実施例によると、本発明は、装置の構成要素を取り去ったり、取り替えたり、修理したり、および／または交換したりすることができる。いくつかの要素は「ディスポーザブル」であり、これは本書において、要素が１度の処置のみに用いられ、その後廃棄されることを意味する。さらに別の構成要素は「再利用可能」であり、これは本書において、要素が無菌洗浄され、その後少なくとも２度以上使用されることを意味する。以下に説明されるように、別の構成要素は、それらが取り付けられたデバイスを認識し、いくつかの要因によりそれらの機能または性能を変更する装置を認識させることができるインテリジェント機能を設けて提供される。
【0016】
本発明は、高価な構成要素の処分を要し、それらの好適な再利用を妨げる一般的な既知の装置と方法における前述の不都合を克服するコードレスで手持ち式の超音波焼灼切断装置を提供する。
【0017】
前述および他の目的を考慮して、本発明によると、超音波手術用ハンドルの超音波導波管に脱着可能に連結される超音波アセンブリが提供され、このアセンブリは、超音波発生器と、当該発生器に電気的に接続され出力電対を有する超音波トランスデューサとを有するコードレス超音波動作生成アセンブリと、内部に前記超音波動作生成アセンブリを収容し、前記超音波手術用ハンドルに脱着可能に連結するよう形成される固定連結部を有するシェルとを具える。固定連結部が超音波手術用ハンドルに連結され、導波管が出力電対に連結されると、出力電対は、超音波の動きを超音波導波管に伝えるよう操作可能となる。
【0018】
本発明の目的を考慮して、超音波手術用ハンドルの超音波導波管に脱着可能に連結される超音波アセンブリがまた提供され、このアセンブリは、超音波発生器と当該発生器に電気的に接続され出力電対を有する超音波トランスデューサとを有するコードレス超音波動作生成アセンブリと、内部に前記発生器およびトランスデューサの少なくとも一方を収容し、前記超音波手術用ハンドルに脱着可能に連結するよう形成される固定連結部とを有するシェルとを具える。固定連結部が超音波手術用ハンドルに接続され、導波管が出力電対に連結されると、出力電対は、超音波の動きを超音波導波管に伝えるよう動作可能である。
【0019】
本発明の目的を考慮して、超音波手術用ハンドルの超音波導波管に脱着可能に連結される超音波動作生成アセンブリがまた提供され、このアセンブリは、導波管が出力電対に接続されると、超音波の動きを超音波導波管に伝えるよう動作可能な外部出力電対を有するコードレス超音波トランスデューサと、前記トランスデューサに電気的に接続されてトランスデューサを調和させるタンク回路と、内部に前記トランスデューサと前記タンク回路が配置される無菌シールアセンブリシェルと、前記シェルを前記超音波手術用ハンドルに脱着可能に連結するよう形成された外部固定連結部とを具える。
【0020】
本発明の別の特徴によると、前記シェルは無菌にシールされている。
【0021】
本発明の別の特徴によると、前記固定連結部は、レールまたはアンダーカットスロットである。
【0022】
本発明のさらなる特徴によると、滅菌後の通気を可能とする滅菌フィルタが提供される。
【0023】
本発明のさらなる特徴によると、前記シェルは外側面を有し、さらにこの外側面に電気的に接触する接触子を具え、そこに電力を供給するための前記発生器に導電的に接続される。
【0024】
本発明のさらなる特徴によると、前記タンク回路は、発生器出力子を有する内部駆動波生成回路を具え、前記トランスデューサは、前記発電機出力子と連結接続される。
【0025】
本発明のさらに別の特徴によると、前記駆動波生成回路は、制御回路、駆動回路、および／または整合回路を具える。
【0026】
本発明のさらなる特徴によると、前記トランスデューサは、駆動波生成回路に関して回転可能である。
【0027】
本発明のさらなる特徴によると、前記トランスデューサと前記タンク回路は、前記手術用ハンドルによってのみ動力が供給される。
【0028】
本発明のさらなる特徴によると、前記手術用ハンドルは、内部バッテリを具え、前記トランスデューサと、前記前記タンク回路はこのバッテリによってのみ動力が供給される。
【0029】
本発明の付随の特徴によると、前記導波管は同定型（identification type）を有し、前記タンク回路は、前記同定型に基づき駆動波の出力周波数および駆動波の出力電力のいずれか一方を変えるよう操作可能である。
【0030】
本発明は、コードレスで手持ち式の超音波焼灼切断装置に具体化されるよう例示および記載されているが、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変更や構造的変化がクレームの等価物の範囲内でなされてもよいので、示されている詳細に限定することを意図しない。さらに、本発明の例示的な実施例の既知の構成要素は、本発明の該当する詳細を不明瞭にしないよう詳細に記載されないか、あるいは省略されることがある。
【0031】
明細書は、新規であるとされる発明の特徴を規定するクレームで締めくくられているが、参照番号が前に付されるような図と共に、以下の記載を考慮することでさらに理解できる。このため、装置の構成要素と方法のステップは、図面の通常の符号により該当箇所が示されており、本書記載の利点を有する当業者には容易に明白な詳細を持つ開示を不明瞭にしないよう本発明の実施例を理解するのに適したこれらの特定の詳細のみを示している。
【0032】
発明の特徴として考慮する別の特徴は、添付のクレームに記載される。規定に従い、本発明の詳細な説明が本書に記載されている。しかしながら、開示された実施例は発明の単なる例にすぎず、様々な形態で実施できることを理解されたい。したがって、本書に詳細に記載されている特定の構造と機能は限定としてではなく、当業者の１人が、任意の適切な詳細構造において、様々に採用すべく教示する単なるクレームの根拠や代表的な根拠として解釈される。さらに、本書で用いられる用語やフレーズは限定を意図せず、むしろ発明を理解できる記載を提供することを意図する。明細書は、新規であるとされる発明の特徴を定義するクレームで完結するが、発明は、参照番号が前に付された図面とともに以下の詳細な説明を考慮することでより理解できると考えられる。図面の数字は縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【0033】
添付図面において、同じ参照番号は別の視点を通じて同一または機能的に同様な要素付され、以下の詳細な説明は明細書に組み込まれ、一部を形成し、さらに様々な実施例を例示し、本発明に関する様々な原理や利点を説明するのに提供する。【図6】図６は、トランスデューサに入力された共振正弦波が、本発明の例示的な実施例による超音波切断装置の導波管上に、導波管の長さに沿った軸の動きの大きさを表すよう示された正弦パターンを有する効果の概略図を示す。
【図14】図１４は、図１３の例示的なハンドルの側面図であり、本発明の例示的な実施例による左側シェルを取り外し、上部スライドカバーを取り外し、一体化された制御、駆動、および整合要素と脱着可能な電源とを内部に示す。
【図23】図２３は、本発明の例示的な実施例による超音波切断装置ハンドルの左側側面図であり、完全に一体化された制御、駆動、および整合要素と、脱着可能なモジュール内のトランスデューサと、脱着可能なパックとを有する。
【図40】図４０は、本発明の例示的な実施例による超音波切断装置ハンドルの左側斜視図であり、完全に一体化された制御、駆動、および整合要素と、脱着可能なモジュールにおける脱着可能なバッテリパックと、制御ボタンと、ディスプレイスクリーンとを有する。
【図45】図４５は、本発明の例示的な実施例による図２２のＳＣＵＤの背面斜視図であり、導波管動作生成アセンブリ上に含まれるディスプレイと、ディスプレイを見ることができるドアを横切る導波管動作生成アセンブリ上の透明窓とを有する。
【図46】図４６は、本発明の例示的な実施例による例示的なハンドルの側面図であり、一体化された電源と、電源制御回路と、超音波波形生成回路とを有する超音波導波管駆動アセンブリを示すよう右側シェルが取り外されている。
【0034】
[発明を実施するための最良の形態]開示された実施例は、発明の単なる実施例にすぎず、様々な形態で具体化されうることを理解されたい。このため、本書に記載される特定の構造と機能の詳細は、限定として説明されず、単にクレームの根拠、および実質的に任意の適切な構造で、当業者に本発明を様々に使用するよう教示する手本の根拠として説明される。さらに、本書に用いられる用語と熟語は限定を意味せず、むしろ本発明の分かり易い記述を提供するものである。
【0035】
本発明が開示および記載される前に、本書に用いられる術語は、特定の実施例を記載する目的のためだけであり、限定を意図しない。ここで用いられる単語「a」または「an」は、１またはそれ以上として定義される。ここで用いられる単語「plurality」は、２またはそれ以上として定義される。ここで用いられる単語「another」は、少なくとも２つ目以上として定義される。ここで用いられる単語「including」および／または「having」は、含む（すなわち、オープンランゲージ）として定義される。本書において、必ずしも直接的でなく、また必ずしも機械的でもないが、ここで用いられる単語「coupled」は、連結されるとして定義される。第１、第２、上部、底部などの相関的な単語は、このような実体または行為間に、このような任意の実際の関係や秩序を要求または意図することなく、１要素または行為を別の要素または行為と区別するために単独で用いられることができる。「含む」「含んでいる」またはその他の任意の変化が、非限定的な包含をカバーするよう意図され、要素の記載を含むプロセス、方法、物、または装置は、これらの要素しか含まず、他の要素を含んでもよいが、このようなプロセス、方法、物、または装置には明白に記載されないし、固有でもない。「〜を具える」で示される要素は、それ以上に制約することなく、その物を含むプロセス、方法、物、または装置において、さらなる同一の要素の存在を排除するものではない。
【0036】
本書に用いられるように、「約」または「概ね」という単語は、明白に示されていなくてもすべての数値に適用される。通常これらの単語は、当業者の一人が（例えば、同じ機能または結果を有する）引用値と同等とみなす数値の範囲を言う。多くの場合、これらの単語は、最も近い有意の数に切り上げられる数を含んでもよい。本書では、「縦」という単語は、記載される物の延在方向に相当する方向を意味するよう理解されるべきである。
【0037】
本書に記載される発明の実施例は、プロセッサなしの回路、他の構成要素、本書に記載される超音波切断装置の機能のいくつか、ほとんど、またはすべてとともに、１またはそれ以上の従来型プロセッサと、１またはそれ以上のプロセッサを実行すべく制御する一意の蓄積プログラム命令からなってもよい。プロセッサなしの回路は、信号ドライバと、クロック回路と、電源回路と、ユーザ入力および出力要素とを含むが、これらに限定されない。代替的に、いくつかのまたはすべての機能は、蓄積プログラム命令を有さないステートマシンによって実行されるか、あるいは１またはそれ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）において、各機能、または機能のいくつかの組合せは、カスタムロジックとして実行される。もちろん、２つのアプローチの組合せを用いてもよい。したがって、これらの機能のための方法と手段とが本書に述べられる。
【0038】
本書に用いられるような「プログラム」、「ソフトウェアアプリケーション」という単語は、コンピュータシステム上での実行用に設計された一連の命令として定義される。「プログラム」、「コンピュータプログラム」または「ソフトウェアアプリケーション」は、サブルーチン、機能、処理、メソッドの実体、オブジェクトの実装、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、コンピュータシステム上での実行用に設計された共有ライブラリ／動的ロードライブラリおよび／または命令の他のシーケンスを含んでもよい。
【0039】
一実施例によると、本発明は、装置のハンドル内に全体がフィットする構成要素によって動力が供給および制御される、軽量かつ手持ち式の超音波切断装置を提供することにより、従来技術の問題を克服する。この手持ち式の装置により、外科処置を行う間、外部電力を必要とせず、特に、外科医を静止物に繋ぎ止めるコードの存在や、外科医の能力の制限なしで、任意の外科処置において、外科医が超音波切断および／または焼灼を行うことができる。
【0040】
[超音波手術装置]ここに記載されているのは、本発明の一実施例による例示的な装置である。図３を参照すると、ブロック回路図は発明３００を示し、これは、マイクロプロセッサ３０２と、クロック３３０と、メモリ３２６と、電源３０４（例えば、バッテリ）と、スイッチ３０６（例えば、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ）と、駆動回路３０８（ＰＬＬ）と、変圧器３１０と、信号平滑回路３１２（整合回路とも言い、例えば、タンク回路にもなりうる）と、検出回路３１４と、トランスデューサ３１６と、導波管とを具え、この導波管は、超音波切断ブレード３１８で終端し、本書では、単に導波管３１８として言及される。本発明はまた、導波管３１８をカバーおよび支持するカニューレ３２０を含む。本書に用いられるように「導波管動作生成アセンブリ」は、少なくともトランスデューサ３１６を含むサブアセンブリであるが、駆動回路３０８（ＰＬＬ）、変圧器３１０、信号平滑回路３１２および／または検出回路３１４といった他の構成要素も含むことができる。
【0041】
超音波切断ブレードや導波管は、従来技術において周知である。超音波切断工具の必要な構成要素のすべてを手持ち式のパッケージに提供する本発明の能力は、図２に示されているように、とても高価で重いデスクトップボックス２０２内に装置の構成要素の大部分を収容し、装置のハンドピース１１２とボックス２０２間に高価で嵩張る紐２０８が設けられる従来型の装置に対して大きな利点を提供する。
【0042】
高圧（１２０ＶＡＣ）入力電源（すべての従来型の超音波切断装置の特性）への依存を断つ本発明の特徴の１つは、波動形成プロセス中ずっと低圧スイッチングを利用することと、変圧器段階の直前で駆動信号を増幅することである。この理由で、本発明の一例示的な実施例において、動力はバッテリのみ、または一群のバッテリから得られ、これらはハンドピース１１２内、または、例えば、リストバンドでユーザに取り付ける小さな箱内にフィットするよう十分に小さい。バッテリ工学の技術水準は、数センチメートルの高さと幅と、数ミリメートルの深さの強力なバッテリを提供する。全体的に自己完結型で自家動力型の装置を提供するために本発明の特徴を組み合わせることにより、カウンタートップボックス２０２への資本支出がなくなり、製造コストにおいて概ね１０倍の削減となる。
【0043】
バッテリ３０４の出力がプロセッサ３０２に送り込まれ、これに動力を与える。プロセッサ３０２は信号を受けて出力し、以下に記載されるように、カスタムロジックまたはプロセッサ３０２によって実行されるコンピュータプログラムによって機能する。この装置３００はまた、メインメモリ３２６、好適には、コンピュータが読み取り可能な命令とデータを蓄積するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。
【0044】
バッテリ３０４の出力はまた、プロセッサ３０２によって制御されるデューティーサイクルを有するスイッチ３０６に向かう。スイッチ３０６のオンタイムを制御することにより、プロセッサ３０２は、最終的に、トランスデューサ３１６に送られる電力の全量を求めることができる。一実施例において、他のスイッチやスイッチ構造も適合可能であるが、スイッチ３０６は、電気的に制御された金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ)である。スイッチ３０６の出力は、例えば、位相検出ＰＬＬおよび／またはローパスフィルタおよび／または電圧が制御された発振器を含む駆動回路３０８に送られる。このスイッチ３０６の出力は、（図３のＡＤ２ Ｖ ＩｎとＡＤ３ Ｉ Ｉｎとしてそれぞれ参照される）出力信号の電圧と電流を決めるためにプロセッサ３０２によってサンプリングされる。これらの値は、スイッチ３０６のパルス幅変調を調整するためにフィードバックアーキテクチャで用いられる。スイッチ３０６からの所望の出力および実際の出力により、例えば、スイッチ３０６のデューティーサイクルは、約２０％乃至８０％で変動可能である。
【0045】
スイッチ３０６からの信号を受ける駆動回路３０８は、スイッチ３０６の出力（図３ではＶＣＯという）を、例えば、５５ｋＨｚなどの単一の超音波周波数を有する電気信号へと変える振動性回路を含む。以下に説明されるように、この平滑にされた超音波の波形は、最終的に、導波管３１８に沿った共振正弦波を生成するためにトランスデューサ３１６へと送られる。電流と電圧が、実質的にトランスデューサ３１６の入力時の位相であるとき共振は達成される。この理由で、駆動回路３０８は、トランスデューサ３１６に入力される電流と電圧を検知したり、この電流と電圧を互いに同調させたりするためにＰＬＬを用いる。この検知はライン３２８上で行われる。しかしながら、単に入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させる従来型の装置と違い、本発明は、電流位相を「運動」電圧の位相と合致させ、および／または入力電圧位相を「運動」電流の位相と合致させる発明概念を利用する。運動電圧を測定する概念と技術は、図面とともに以下に詳細に記載される。
【0046】
駆動回路３０８の出力時に、変圧器３１０は低電圧信号をより高い電圧に引き上げることができる。変圧器３１０より前の、すべての上流のスイッチングは、低い（すなわち、バッテリ駆動された）電圧で行われ、これは超音波切断および焼灼装置では不可能であった。このことは、少なくとも部分的に駆動回路３０８が、低オン抵抗ＭＯＳＦＥＴスイッチング装置を好適に用いるためである。低オン抵抗ＭＯＳＦＥＴスイッチは、従来型のＭＯＳＦＥＴスイッチング装置よりも熱の発生が少なく、より高い電流が通過可能であるためため好適である。したがって、スイッチング段階（プリトランスフォーマ）は、低電圧／高電流として特徴付けられる。
【0047】
本発明の一実施例において、変圧器３１０はバッテリ電圧を１２０Ｖ ＲＭＳに引き上げる。変圧器は、この分野で公知であるため本書では詳細に説明されない。変圧器３１０の出力は、図４に示されている例の方形波４００と似ており、この波形は、特定の構成要素、特にトランスデューサ３１６に有害であるため好ましくない。この方形波はまた、構成要素間に干渉を生じさせる。本発明の整合回路３１２は、実質的にこれらの問題を軽減したり、解消したりする。
【0048】
「タンク回路」とも言われる波形形成または整合回路３１２は、変圧器３１０から出力された方形波４００を平滑にし、それを図５にその概略が示されている（例えば、正弦波などの）駆動波５００へと変換する。本発明の一実施例において、整合回路３１２は、連続したＬ−Ｃ回路であり、既知のキルヒホッフの法則の原理によって制御される。しかしながら、任意の整合回路が本書では用いられる。整合回路３１２から出力されたこの平滑な正弦波５００は、次にトランスデューサ３１６へと送られる。もちろん、別の駆動信号が、平滑な正弦波ではない整合回路３１２から出力されてもよい。
【0049】
トランスデューサ３１６は、電気信号を物理的な動きに変換する電気機械装置である。より広義では、トランスデューサは、信号をある形から別の形へと変換させる任意の装置として定義される。同様のトランスデューサ装置はオーディオスピーカであり、これは音楽または音声を表す電界変動を機械式コーンの変動に変換する。スピーカコーンは、次に、音響エネルギを生成するために空気分子を振動させる。本発明において、駆動波５００はトランスデューサ３１６に入力され、それから物理的な動きを導波管３１８に伝える。示されるように、この動きは導波管３１８上に共振波を作り、導波管３１８の端部での動きとなる。
【0050】
図６はトランスデューサに入力された共振正弦波が、本発明の例示的な実施例による超音波切断装置の導波管上に、導波管の長さに沿った軸方向運動の大きさを表すよう示された正弦波パターンを有する効果の概略図を提供する。図６に見られるように、トランスデューサ３１６は導波管３１８に連結されている。駆動正弦波５００の正の部分５０２に反応して、トランスデューサ３１６は、取り付けられた導波管３１８の一部６０６に物理的に取り付けられたトランスデューサ３１６の部分６０４を第１の方向６０８に動かす。同様に、トランスデューサ３１６は、駆動波５００の負の部分５０４に反応して、トランスデューサ３１６の部分６０４を第２の方向６１２に動かす。方形波４００とは対照的に平滑な正弦波５００は、方向転換前にトランスデューサ３１６と導波管３１８とを減速させる。この平滑な動きは、装置の構成要素にとって有害度が低い。部分６０４の例示的な一実施例は圧電性結晶の積層である。
【0051】
トランスデューサ部分６０４の代替的な動き６０８、６１２は、正弦波６１４を導波管３１８の長さに沿って配置する。この正弦波６１４は、代替的に導波管３１８の端部６２０をトランスデューサ３１６の方に引き、トランスデューサ３１６から離れるように押し、これにより、間隔６１８に沿って導波管３１８の先端６２０を縦に動かす。先端は、正弦波６１４の動点であるので、「波腹」と考えられる。結果として生じる導波管３１８の動きは、導波管３１８の端部で間隔６１８に沿った「縫う」動きを作り出す。（この波動６１４と間隔６１８に沿った直線の動きは、議論を容易にすべく図６では誇張されている。従来技術では既知の間隔６１８に沿ったこの高速の動きは、組織や骨といった多くの材料を通して容易にスライスできる切断導波管を提供する。この導波管３１８はまた、そのように促されると多量の摩擦熱を発生させ、この熱は、導波管３１８が切断している組織内に伝えられる。この熱は、切断される組織内で、瞬時に血管を焼灼するには十分である。
【0052】
導波管３１８に沿って移動する駆動波６１４が共振波ではない場合、この波６１４の最後の波腹は、導波管３１８の先端６２０には表れない。このような場合、導波管３１８の先端６２０は、導波管３１８の縦軸に対して横に動き、例えば、動いていない先端６２０、先端６２０を用いた叩く動き、または他のいくつかの動きなどの不正モードを生成するかもしれない。この不正モードは、十分な切断と外科的焼灼を提供するには理想的でも、信頼できるものでもない。しかしながら、発明は、トランスデューサ３１６に送られ、訂正信号を駆動回路３０８に戻すよう送信している動電流波形と動電圧波形との間の位相を監視することにより、導波管３１８の動き６０８、６１２が導波管３１８に沿った共振のままであることを確かめるために駆動回路３１８におけるＰＬＬを利用する。さらなる特徴として、本発明は、異なる面に切断される圧電性結晶の積層６０４を提供し、これにより、単なる縫う動きではなく、ブレードのねじりやひねりの動きを生成する。本発明は、ちょうど記載された縫う動きの代わり、またはそれと共に必要となるドリル型の動きを用いて、使用の全てのセットに容易に適合できる。
【0053】
[トランスデューサ回路モデル]図７は、トランスデューサ３１６のようなモデルトランスデューサ７００の概略回路図であり、圧電材料を含む。圧電トランスデューサは、従来技術においてよく知られている。圧電材料の質量と剛性は、トランスデューサ内で機械的共振構造を作成する。圧電効果のため、これらの機械的な特性は、電気的に同等な性質として明示される。言い換えると、電気端部で見られる電気共振周波数は、機械共振周波数と等しい。図７に示されているように、トランスデューサ３１６の力学的質量，剛性，および減衰は、誘導／コイルＬ、コンデンサＣ２、および抵抗Ｒの直列配置によって表され、すべては、別のコンデンサＣ１と並列である。電気的に等価なトランスデューサモデル７００は、結晶用の既知のモデルと極めてよく似ている。
【0054】
電気的に等価なトランスデューサモデル７００の入力７１０への流れは、トランスデューサ電流ｉＴである。ｉＴの部分ｉＣは、並列コンデンサＣ１をわたって流れ、これは、選択された型と値であり、予測周波数幅の大部分の間、実質的に静電容量値を保つ。ｉＭとして定義されるｉＴの残余は、単にｉＴ−ｉＣであり実際の活動電流である。この残余電流ｉＭは、本書では「動」電流という。すなわち、動電流は、実際に導波管３１８を動かす働きをする電流のことである。
【0055】
周知の従来技術の設計は、ｉＣ含む全電流ｉＴを調整および同調させ、実際にトランスデューサ３１６の導波管３１８を動かす実際の電流の量を示すものではない。例えば、従来型の装置のブレードが柔らかい組織から、他の組織や骨などのより緻密な材料へと動くとき、抵抗Ｒは大きく増加する。この抵抗Ｒでの増加は、直列構造Ｒ−Ｌ−Ｃ２を通り流れる電流ｉＭを減少させ、容量素子Ｃ１にわたって流れる電流ｉＣを増加させる。このような場合、導波管３１８は減速し、そのパフォーマンスが低下する。全体的な電流を調節することが、一定の導波管の速度を維持するのに効果的な方法ではないことを当業者は理解するであろう。このように、本発明の新規な実施例は、トランスデューサ３１６を通り流れる動電流ｉＭを好適に監視し、制御する。動電流ｉＭを制御することにより、導波管３１８の動きの間隔は、容易に制御されうる。
【0056】
[手術装置回路モデル]図８は、トランスデューサ７００の動電流ｉＭを得る方法を理解するのに有用な発明回路８００の概略回路図である。この回路８００は、トランスデューサ７００の回路要素のすべてを有し、図７のトランスデューサ７００と並列してさらに架橋する容量素子ＣＢを加える。しかしながら、ＣＢの値は、Ｃ１／ＣＢが所定の比率ｒと等しくなるよう選択されている。効率のため、ＣＢ用に選択された値は比較的低くあるべきである。これは、ｉＭから流用された電流を制限する。可変電源ＶＴは、回路８００の接触子８０２と８０４にわたり提供され、容量素子ＣＢを通る電流ｉＢと、トランスデューサ７００へと流れる電流ｉＴと、コンデンサＣ１を通り流れる電流ｉＣと、最終的に動電流ｉＭとを生成する。これはその後ｉＭ＝ｉＴ−ｒ×ｉＢを追随する。これは：
【0057】
ここで、全電流のみを知ること、および架橋コンデンサｉＢを通る電流を測ることにより、トランスデューサの動電流ｉＭの変動が確認されて調整される。駆動回路３０８は、こうして、電流コントローラとして機能し、トランスデューサ７００へ流れ込む全電流ｉＴから減ずる割合ｒによって増加される容量平衡ＣＢを通り流れる電流の生成に基づき、変圧器３１０の出力を変化させることにより動電流ｉＭを調整する。この調整は、定めることが不可能であった様々な切断負荷にわたり、導波管３１８の切断ブレード部分の動きを実質的に一定の割合に維持する。一実施例において、検知回路３１４は、動電圧および／または動電流を計測する。電圧計と電流計を作成するための電流および電圧測定装置と回路構成は、従来技術において既知である。電流および電圧の値は、現在知られている、または後に開発される任意の方法で、限定せず、本発明により決めることができる。
【0058】
動電流ｉＭの調整は装置の完全性を維持し、操作環境で期待される実質的にすべての状況下において、ピークパフォーマンスで操作されることを確実にする正当な方法である。さらに、このような調整は、片手で容易に持つことができるよう十分に小さく、十分に軽いパッケージ内でこれらの利点を提供する。
【0059】
[トランスデューサ回路モデル]図９は、本発明の別の実施例を示し、ここではトランスデューサ３１６は、抵抗素子Ｒ，誘導素子Ｌ、および容量素子Ｃ４の並列配置として概略で表されている。さらなる容量素子Ｃ３は、入力８０２と抵抗素子Ｒ、誘導素子Ｌ、および容量素子Ｃ４の並列配置間の直列配置にある。この並列配置モデルは、操作の「反共振」モードにおいて、トランスデューサの作用を設計し、これは実質的にわずかに異なる周波数で起こる。トランスデューサ電圧ＶＴは、トランスデューサ３１６の入力端子８０２、８０４間にかけられる。このランスデューサ電圧ＶＴは、抵抗素子Ｒ、誘導素子Ｌ、および容量素子Ｃ４の並列配置にわたり、容量素子Ｃ３および動電圧ＶＭをわたる電圧ＶＣ間に分割される。導波管３１８を動かす働きをするのは、動電圧ＶＭである。したがって、この例示的な実施例において、十分に調整されるべきものは動電圧である。
【0060】
[手術装置回路モデル] 図１０は、本発明の例示的な実施例による発明の回路構成１０００の例示的な実施例を示す。この回路構成１０００は、図９のトランスデューサ９００を含み、それに３つのさらなる容量素子Ｃ５、Ｃ６、およびＣ７を加える。容量素子Ｃ５は図９のトランスデューサ回路９００と直列であり、容量素子Ｃ６とＣ７は互いに直列であり、容量素子Ｃ５とトランスデューサ回路９００の直列する組合せと並列である。
【0061】
この回路は、ホイールストーンブリッジ計測装置と似ている。ホイールストーンブリッジ回路は、ブリッジ回路の２本の脚のバランスを取ることにより、未知の電気抵抗を計測するよう用いられ、１本の脚は未知の構成要素を含む。図１０に示されるこの即席の回路構成において、ＶＴ−ＶＣと等しい動電圧ＶＭは未知である。動電圧ＶＭを決定し、調整することにより、発明の構成は、以下に実行されるように、維持されるべき一定の導波管の動きを可能にする。
【0062】
代替的に、容量回路Ｃ７、その値が１より小さいＡを有する容量素子Ｃ３の割合Ａであるよう選択される。同様に、容量素子Ｃ６は、その値が容量素子Ｃ５の同じ割合Ａであるよう選択される。Ｃ５／Ｃ３の割合はまた割合Ａである。
【0063】
Ｃ３／Ｃ７の割合がＡであり、Ｃ５／Ｃ６の割合がまたＡであるので、ブリッジは釣り合っている。これは、動電圧ＶＭで割られたフィードバック電圧Ｖｆｂの割合もＡであることをフォローする。したがって、Ｖinは単にＡ×Ｖｆｂとして表される。
【0064】
トランスデューサ９００をわたる電圧がＶＴのままであるならば、入力電圧Ｖｉｎは、ＶＴに容量素子Ｃ５をわたる電圧ＶＢを加える。フィードバック電圧ＶＦＢは、容量素子Ｃ６とＣ７間に配置される第１の点と、トランスデューサと容量素子Ｃ５間に配置される第２の点から計測される。ここで、回路３００の上流の構成要素は、電圧コントローラとして機能し、一定のフィードバック電圧Ｖｆｂを維持するよう電力Ｖｉｎを変化させ、実質的に一定の動電圧をもたらせ、様々な切断負荷にわたって導波管３１８の切断部分の動きを実質的に一定の割合に維持する。ここでも、従来技術とは異なり、本発明は、入力電圧Ｖｉｎを単に調整しているのではなく、動電圧ＶＭを調整する目的のために、入力電圧Ｖｉｎは変化している・・これはこの技術分野において新規である。）
【0065】
図１１は、本発明の別の実施例を示しており、ここではトランスデューサ７００は、図７に示されている回路構成である。図１１の構成は、図８と関連して上述のように、図８に示されている構成と同じように機能する。しかしながら、この回路構成１１００において、一対の変圧器１１０４と１１０８は、動電圧ＶＭを決定し、監視するために用いられる。この実施例において、第１の変圧器１１０４の一次巻線１１０２は、ブリッジコンデンサＣＢを用いた直列配置にある。同様に、第２の変圧器１１０８の一次巻線１１０６は、トランスデューサ７００を用いた直列配置にある。第１の変圧器１１０４の第２の巻線１１１４のリード１１１０と１１１２とは、抵抗Ｒ２を通して連結される。第２の変圧器１１０８の第２の巻線１１２０のリード１１１６と１１１８とは、抵抗Ｒ１を通して連結される。さらに、第１の変圧器１１０４の第２の巻線１１１４の第１のリード１１１０は、第２の変圧器１１０８の第２の巻線１１２０の第１のリード１１１６に直接連結される。
【0066】
第１の変圧器１１０４の第１の巻線１１０２を通過する電流ｉＢは、第１の変圧器１１０４の第２の巻線１１１４で電流を含む。同様に、トランスデューサ７００の容量素子Ｃ１を通過するｉＣを含む電流と、トランスデューサ７００の動電流ｉＭとは、接地１１２２を見つけるために第２の変圧器１１０８の第１の巻線１１０６を組合せて通過する。この第１の巻線１１０６での電流は、第２の巻線１１２０上に電流を含む。変圧器１１０４と１１０８上に点「・」で表されているように、各々第１の巻線１１０２と１１０６に関して、第２の巻線１１１４と１１２０とは、互いに反対方向にあり、抵抗Ｒ１とＲ２をわたり電圧Ｖｆｂを生じる。Ｒ１／Ｒ２の割合がＣＢ／Ｃ１の値と等しくなるようＲ１とＲ２の値を選択することにより、フィードバック電圧Ｖｆｂは常に、動電流ｉＭと釣り合うようになる。ここで、回路３００（図３を参照）の上流の構成要素は、電圧コントローラとして機能し、一定のフィードバック電圧Ｖｆｂを維持するために入力電力（ＶｉｎおよびＶＴ）を変化させ、実質的に一定の動電流iＭをもたらし、様々な切断負荷にわたり導波管３１８の切断ブレード部分の動きの実質的に一定の割合を維持する。ここでも、従来技術と異なり、本発明は、入力電圧Ｖｉｎを単に調整しているのではなく、動電流ｉＭを調整する目的のために、入力電流ＩＴは変化している・・これはこの技術分野において新規である。）
【0067】
図１２は、本発明の別の例示的な実施例を示しており、ここでは、トランスデューサ９００は、図９に示されている回路構成によって形成されている。図１２の構成は、図１０と関連して上述のように、図１０に示されている構成と同じように機能する。しかしながら、この回路構成１２００において、変圧器１２１０は、トランスデューサ９００の動電圧ＶＭを決定し、監視するよう用いられる。この実施例において、トランスデューサ１２１０の第１の巻線１２０６は、誘電素子Ｌ２と容量素子Ｃ１を用いた直列の回路構成にある。電圧Ｖｉｎは、変圧器１２１０、誘電素子Ｌ２，および容量素子Ｃ１の第１の巻線１２０６によって形成された回路のリード１２０２と１２０４とにわたってかけられる。第１の巻線１２０６を通る電流は、変圧器１２１０の第２の巻線１２０８において、対応する電流を含む。この変圧器１２１０の第２の巻線１２０８は、トランスデューサ９００とブリッジコンデンサＣＢとの組合せを有する並列配置にある。この組合せを有する２つの構成要素は、直列配置にある。
【0068】
この実施例において、第２の巻線１２０８は、点１２１２で分岐されている。第２の巻線１２０８の第１の部分がｍターンを有し、第２の巻線１２０８の第２の部分がｎターン（ｎはｍよりも小さい）を有する地点で、第２の巻線１２０８を分岐することにより、第２の巻線１２０８上の誘導電圧の選択可能なパーセンテージは、ポイント１２１２から接地１２１４に現われる。
【0069】
ここでも、この回路は、ホイールストーンブリッジ計測装置と似ている。１つ目の脚は、第１の２つ目の巻線ｍであり、２つ目の脚は、第２の２つ目の巻線ｎであり、第３の脚は、トランスデューサ９００であり、第４の脚は、コンデンサＣＢである。図１２に示されている即時の回路構成において、電圧ＶＭは未知である。動電圧ＶＭを決定および調整することにより、一定の導波管の動きが維持される。
【0070】
ターンｎの数が、ターンｍの数よりも少ない（すなわち、ｍ／ｎ=Ｃ３／ＣＢ）という同じパーテージによって、ブリッジコンデンサＣＢの値を、トランスデューサコンデンサＣ３の値より小さくなるよう選択することにより、フィードバック電圧Ｖｆｂの値は、動電圧ＶＭを反映するであろう。この発明は、動電圧ＶＭが、変化用のフィードバック電圧Ｖｆｂを監視することにより変化しているかどうか決定できる。
【0071】
並列共振（または「反共振」）のトランスデューサを設計する同等の回路のトランスデューサモデル９００を用いることにより、トランスデューサは、操作の並列共振モードで駆動されてもよく、ここでは、動きは電圧と釣り合っている。この操作モードの利点は、所望の一定電圧モードの電源が、一定電流モードの電源よりも設計が簡易であり、操作が安全であることである。また、トランスデューサは負荷が軽減されると、より高いインピーダンスを有し（操作の直列共振モードにおいて、負荷が軽減されるとき、より低いインピーダンスを有し）、それは必然的に、負荷が軽減されると、より小さい電力を受け取る傾向にある。操作の並列共振モードは、しかしながら、その共振帯域幅が直列共振モードのものより狭く、わずかに異なる共振周波数を有するため、維持することはより難しく、このため、装置の機械的構成要素は、直列共振または並列共振の動作モードのいずれかで動作するよう構成しなければならない。
【0072】
ここで、回路３００の上流の構成要素は、電圧コントローラとして機能し、一定のフィードバック電圧Ｖｆｂを維持するために電力Ｖｉｎを変化させ、実質的に一定の動電圧ＶＭという結果をもたらし、様々な切断負荷にわたり、導波管３１８の切断ブレード部分の動きを実質的に一定の割合に維持する。ここでも、従来技術のように、本発明は、入力電圧Ｖｉｎを単に調整しているのではなく、動電圧ＶＭを調整する目的のために、入力電圧Ｖｉｎは変化しており・・これはこの技術分野において新規である。）
【0073】
図７乃至図１２に記載され、示される回路構成の各々において、回路構成要素は、回路の性能全体に負の影響を与える恐れがある。構成要素の性能に直接影響する１つの要因は、熱である。通常既知の回路は、（例えばＭＯＳＦＥＴ温度といった）スイッチング温度を監視する。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴ設計での技術的な利点と、これに対応する寸法の縮小のため、ＭＯＳＦＥＴ温度はもはや、回路の負荷と熱の有効なインジケータではない。この理由で、本発明は、例示的な実施例による変圧器３１０の温度を、検知回路３１４を用いて検知する。この温度の検知は、装置の使用中、変圧器３１０が、その最高温度に極めて近い温度で作動するので、非常に利点がある。さらなる温度は、例えば、フェライトなどの芯材料に、故障や恒久的な損傷を起こすであろう。例えば、変圧器３１０における駆動動力を減じたり、ユーザに信号を送ったり、電源を完全に切ったり、電力または他の適切な反応をパルスで修正したりすることにより、変圧器３１０の最高温度に反応できる。
【0074】
図１に戻ると、一実施例において、プロセッサ３０２は、材料を導波管３１８のブレード部分と物理的に接触して配置するよう用いられるクランプ機構１１８に通信接続されている。このクランプ機構１１８は、クランプ力値の範囲を有し、プロセッサ３０２は、受け取ったクランプ力値に基づき動電圧ＶＭを変化させる。設定された動的な割合と組み合わされた高い力の値は、高いブレード温度という結果をもたらしうるので、温度センサ３２２は、プロセッサ３０２と通信連結されることができ、ここでは、プロセッサ３０２は、温度センサ３２２からのブレードの電流温度を示している信号を受け取り、説明し、受け取った温度に基づき、ブレードの動きのターゲット周波数を決定するよう動作可能である。
【0075】
本発明の一実施例によると、プロセッサ３０２に連結されているＰＬＬ３０８は、導波管３１８の周波数を決定し、この周波数をプロセッサ３０２に伝達できる。装置が停止すると、プロセッサ３０２はこの周波数の値をメモリ３２６に蓄積する。経過時間が所定の値よりも小さいと、装置が停止し、導波管の動きの最後の周波数を読み出した後、クロック３３０を読み取ることにより、プロセッサ３０２はその経過時間を確定できる。装置は、それから、最後の周波数で起動し、おそらくこれは、電流負荷にとって最適な周波数である。
【0076】
[トランスデューサ] 図１３乃至図３０は、図３の図に示されている発明の装置全体を保持および／または含むのに好適な様々な「ガン」タイプの装置１３００、１８００、２３００の実施例を示す。さらに具体的に、図１４の断面図に示されているように、超音波手術装置１３００は、防水シール可能なバッテリ保持区画１４２２と、このバッテリ保持区画１４２２と電気接触している駆動波生成回路１４２０と、ハンドルの外側からアクセス可能であり、トランスデューサ１３０２を（図１３において点線で表された）超音波導波管１３１０に開放可能に物理的に連結するよう操作可能なトランスデューサ取付ドック１４０４とを有し、この導波管は、導波管取付ドック１４０６を通じてハンドル１４０８に連結され、この導波管取付ドックは、超音波導波管１３１０を受け、この導波管をトランスデューサ１３０２に物理的に連結するよう配置される。
【0077】
超音波手術装置１３００は、その中にバッテリ１７００を受けるよう形成されたバッテリ保持区画１４２２を規定し、超音波導波管１３１０の近位端部を超音波トランスデューサ１３０２に、その中を通って連結するよう操作可能であるディスポーザブルなハンドル本体１３０８を含む。このハンドル本体１３０８は、（図４１によりよく示されている）トランスデューサドック４１０２を有し、このトランスデューサドックは周囲に露出され、そこで、トランスデューサ１３０２の少なくとも一部を取り替え可能に収容するよう形成されている。このハンドル本体１３０８はさらに、導波管１３１０の近位端部を整列させて、トランスデューサ１３０２に取り付けるよう形成された導波管取付ドック１４２８を具え、これにより、トランスデューサ１３０２がトランスデューサドック４１０２内にドッキングされ、導波管１３１０が導波管取付ドック１４２８にドッキングされるとき、導波管１３１０とトランスデューサ１３０２とを、少なくとも部分的にこのハンドル本体内に保持する。
【0078】
ハンドル本体１３０８の上部は、バッテリ１７００とトランスデューサ１３０２とがそれぞれバッテリ保持区画１４２２とトランスデューサドック４１０２に配置されるとき、バッテリ１７００とトランスデューサ１３０２とに電気的に接触するディスポーザブルな駆動波生成回路１４２０を収容する。この生成回路１４２０は、トランスデューサが導波管１３１０に連結されるとき、トランスデューサを励起させることにより、導波管に沿って超音波の動きを十分に発生させる出力波形を生成するよう動作可能である。
【0079】
トランスデューサ１３０２は、通常、このトランスデューサ１３０２を導波管１３１０にねじ込むことにより固定され、双方が、少なくとも部分的にトランスデューサポート１４０４内にある。ハンドル１４０８とトランスデューサ１３０２との間の物理的な連結は、一旦取り付けられると防水となり、いくつかの実施例においては無菌となりうる。上述のようにトランスデューサ１３０２は、適切な周波数と力で物理的な力を導波管３１８に与え、動電力リード１４２６を通じてバッテリ１７００から力を受ける。トランスデューサアセンブリ１３０２は、図１５と図１６により詳細に示されている。
【0080】
図１５を参照すると、再利用可能な、コードレスのトランスデューサアセンブリ１４０２が装置１３００から離れて示されている。この発明のトランスデューサアセンブリ１４０２は、導波管に取り付け可能な超音波導波管対１５０８を有するシャフト１５０４を具え、トランスデューサシャフト１５０４の起動時、取り付けられた導波管を励起させ、すなわち、超音波波動を導波管の長さに沿って伝達する。このトランスデューサアセンブリ１４０２はまた、（図１６に示されている）内側の作動構成要素を周囲から保護およびシールするハウジング１５０６を有する。トランスデューサアセンブリ１４０２が、装置１３００から選択的に脱着可能であることは利点がある。あまり高価ではないガン自体がディスポーザブルとなりうる一方で、別個の構成要素として、トランスデューサアセンブリ１４０２は、例えば、高圧滅菌器に入れて、複数の手術に用いられるなど医療的に消毒または滅菌することができる。さらに、トランスデューサアセンブリ１４０２は、廃棄する前に、所定の最大回数まで複数のガンまたは同じガンに用いることができる。
【0081】
図１６は、トランスデューサアセンブリ１３０２の一例示的な実施例を示す。ハウジング１５０６内には可動シャフト１５０４がある。電界が、シャフト１５０４の一端部１６０６で、圧電性結晶の積層１６０４に作成されるとき、シャフト１５０４は、ハウジング１５０６内で、それに対して側方に動く。この実施例において、導波管電対１５０８は雄型であり、ねじやま１６１０を有し、このねじやまは、適切な量のトルクで導波管３１８をねじやま１６１０上にねじ込むことにより、トランスデューサアセンブリ１３０２を図示しない導波管３１８に固定するよう用いられる。対照的に、図１５において、導波管電対１５０８は雌型であり、導波管を導波管電対１５０８にねじ込めるようにする。
【0082】
トランスデューサ１４０２の新規な特徴は、機械的および電気的接続が同時にできることである。図１５は、トランスデューサ１４０２の電気接続リング１５１０の例示的な実施例を示す。トランスデューサ１４０２が、導波管電対１５０８によって、ハンドル１４０８に取り付けられた導波管に連結されると、接続リング１５１０は、図４１に示された、例えば、電力接点４１０４のセットと接触するようになる。この電力接点４１０４は、圧電性結晶の積層１６０４をハンドル１４０８の電源１７００と接触させて配置する。この実質的に同時の接続は、本発明のすべての実施例で起こるよう構成できる。
【0083】
手術用流体がトランスデューサアセンブリ１３０２に接触している稀な事象において、流体がハウジング１５０６の内側に導入されないよう、トランスデューサアセンブリ１３０２とトランスデューサアセンブリハウジング１４０４とをシールすることができる。
【0084】
本発明の例示的な実施例によると、ガン１３００は、そのハンドル１４０８内に、図１７に詳細に示されている本書ではバッテリおよび発電機アセンブリまたはバッグ１７００として言及される（電源１７０２と発電機１７０４とを含む）電源アセンブリ１７００を有する。このバッグ１７００内のバッテリ１７０２は、単一のバッテリ、またはユニットとして機能している複数のバッテリ電池であってもよい。（単一または複数の電池）の両方のバッテリ構成は、本書では「バッテリ」１７０２と言う。
【0085】
このバッテリ１７０２は、発生器１７０４を駆動し、このは図３に示され、詳細に上述されている構成要素のいくつか、またはすべてを含むことができる。とりわけ、発生器１７０４はトランスデューサを駆動し、プロセッサ３０２と、（例えば、ＭＯＳＦＥＴ電源スイッチなど）スイッチ３０６と、駆動回路３０８（ＰＬＬ）と、変圧器３１０と、信号平滑／整合回路３１２と、検知回路３１４とを具える。ガンタイプの装置１３００のディスポーザブルなハンドル１４０８内に超音波切断工具の必要な再利用可能な発電機の構成要素のすべてを提供する本発明の能力は、図２に示される極めて高価で重いデスクトップボックス２０２内に装置の構成要素の大部分を収容し、また装置（図１および図２）と箱２０２との間に、高価で嵩張るひも２０８が設けられる従来技術上に対し大きな利点を提供する。この発明の回路技術は、すべての従来技術の超音波切断装置の特性である、高圧（１２０ＶＡＣ）入力電力への依存を断ち、波動形成プロセス中は、低電圧スイッチングのみを利用する。
【0086】
コスト削減、サイズ低減、電源供給と信号伝達用の係留コードの削除、および一定の運動電圧の利点に加えて、本発明は、操作または他の環境において、無菌環境を維持するための独自の利点を提供する。さらに具体的には、本発明の例示的な実施例において、ハンドルは、無菌シールを含む。本書で用いられる「無菌」シールとは、（例えば、ハンドルの内側など）区画や、シールの一方側からの汚染物質が、シールの他方側へと移動できないようハンドルが導入されている操作環境の滅菌フィールドからその中に配置された構成要素を十分に隔離するシールを意味する。
【0087】
図１４に示されているように、例えば、ハンドル１４０８はまた、例えば、その底部１４０１に閉鎖可能なドア１４１２を提供する。これは、様々な可能性のあるアセンブリを提供する。一実施例において、トランスデューサ連結部分１４０４とトリガ機構１４１８とを具えるガン本体１４１４は、ディスポーザブルであり、１回の手術以上に用いられることはない。通常このサブアセンブリは、装置の構成要素のすべてのうち最も安価であり、いくつかの場合、装置の全コストの１００分の１である。トランスデューサ１３０２はより高価であり、加熱滅菌可能であり、複数回の再利用が可能である。
【0088】
バッグ１７００を有する装置の例示的な使用方法は、図１３および図１４に関して説明されている。開始するために、滅菌フィールドにいる人は、新しい滅菌ガン本体１４０８を含むシールされたパッケージを開封し、手術中、使用のためそのパッケージを取り去る。このガン本体１４０８は、カニューレ３２０および（点線で示されている）導波管１３１０のいずれかを具えるか、あるいはパッケージの開封後、カニューレ３２０および導波管１３１０に連結することができる。次に、滅菌（加熱滅菌された）トランスデューサアセンブリ１３０２がガン本体１４０８に挿入され、導波管１３１０に適切に取り付けられる。外科医は、次に（ドア１４１２を開けたままで）ガン本体１４０８の下面を、巡回している看護師に示し、この看護師はバッグ１７００を、ガン本体１４０８の外側に接触させることなく、ガンハンドル１４０８のグリップ部分１４２４の中に落とす。（例えば外科医など）操作フィールドにいる人は、次にドア１４１２を閉め、これにより、滅菌シール１４０１を通して、ガン１３００内で滅菌していないバッグ１７００を固定し、このバッグが滅菌フィールドを汚染することを防ぐ。脱着可能なバッグ１７００がハンドル１４０８内にシールされているので、手術中は滅菌フィールドの「外」にある。
【0089】
[自立型の超音波装置(ＳＣＵＤ)]図１８と図１９は、本発明の別の例示的な実施例を示しており、ここではガン形状の外側本体１８００は、図１３と図１４の外側本体１３００とは異なる形状を有する。この外側本体１８００は、より大きな上部部分１８０２を有して形成されている。この場合において、発電機、バッテリ、およびトランスデューサは、（本書では「超音波動作生成装置」として言及される）アセンブリとして、あるいは別個の構成要素として、外側本体１８００の上部部分１８０２内に、防水の、シール可能な、コードレスの、超音波動作生成アセンブリ保持構成要素１９０４に挿入可能である。この構成要素１９０４の内側は、滅菌シール１８０１の助けにより、手術中、滅菌フィールドの外部のままである。この挿入は、図１９の示されているように、開閉可能なドア１８０６と１９０６の使用を通じて実行される。閉じられるとき、ドア１８０６と１９０６は、ガン１８００の外部環境から、ガン１８００の内部をシールする。
【0090】
図２０は、バッテリ２００２（この実施例では、図１７の実施例と同様であり、バッテリはバッテリパックである）と、駆動波生成回路２００４（すなわち、発生器）と、トランスデューサ２００６とを含む超音波動作生成アセンブリ２０００の実施例を示す。図１９、図２１、および図２２に示されているように、装置１９００全体は、本書において、自己駆動型の超音波装置、または「ＳＣＵＤ」として言及される。この超音波動作生成アセンブリ２０００は、ディスポーザブルのハンドル本体１８００の区画１９０４内に容易に挿入可能であり、それからドア１８０６、１９０６によって周囲からシールされる。好適に、この例示的な実施例において、超音波動作生成アセンブリ２０００は、図１７に示されている電源１７００とよく似ており、滅菌可能であるが、操作環境から遮蔽されているので滅菌する必要がない。このことは、超音波動作生成アセンブリ２０００とバッグ１７００は、防水または加熱滅菌の必要がないので、従来型の装置に対し大きな利点を提供する。防水や滅菌の必要がないと、構成要素の電気接続は容易かつ安価に達成される。例えば、電気的に接続された構成要素が、密閉または防水シールの必要がある場合、接触部は水分から確実に保護され、さらされる高温の溶液との分離から保護される必要がある。例えば、さび／変色および／または分離を防ぐために、配線は共にはんだ付けされるか、互いにしっかりと固定されるか、保護膜で覆われてもよい。構成要素が、本発明の超音波ガン１３００、１８００のハンドルといった外側保護チャンバの内側に簡単に滑り込むことができるなら、この保護の必要要件は存在しないか、そこまで厳密ではない。この有利な特性は、コストや破損を低減し、トラブルシューティングをより容易にし、交換部分またはスイッチング部分を比較的簡単にすることができる。例えば、時々、バッテリは「劣化」したりうまく機能したりしなくなる。ユニットが完全にシールされた場合、バッテリを別のものに取り替えようとすると、装置はもはや密閉シールされないか、少なくとも確実にシールされなくなる。このような密閉シールとは対照的に、（例えば、図２０に示されているような）超音波動作生成アセンブリ２０００がシールされたチャンバに挿入される場合、容易に開放可能に構成されることができ、本書の任意の構成要素が、要望通り、脱着または交換可能である。このシステムの高価な構成要素のすべてを再利用可能な超音波動作生成アセンブリ２０００に含めることは、システムのディスポーザブルな超音波ガン部分を簡易で安価なデザインにすることができる。
【0091】
図２１および図２２は、上部チャンバ１９０４に挿入された超音波動作生成アセンブリ２０００を有するディスポーザブルなハンドル本体１８００を示す。このディスポーザブルなハンドル本体１８００は、この本体１８００の外側に配置された導波管取付ドック２１０４を有し、この本体は周囲に露出し、導波管をハンドル本体１８００に物理的に解放可能に連結するよう操作可能である第１の電対２１０８を有する。この上部チャンバ１９０４は、防水、とりわけ無菌シール可能な導波管動作生成アセンブリ保持区画であり、その内部に、導波管動作生成アセンブリ取付ドック２１０６を有し、この取付ドックは、超音波動作生成アセンブリ２０００をハンドル２１０１に物理的に解放可能に連結し、超音波動作生成アセンブリ２０００を超音波導波管に接触して配置するよう操作可能である。この超音波動作生成アセンブリ２０００は、超音波動作生成アセンブリ２０００が、チャンバ１９０４に入ったり、超音波動作生成アセンブリ２０００がチャンバ１９０４外へ出たりすることができる（図２２に示されている）開位置を有するドア１９０６により定位置に保持される。このドア１９０６はまた、（図２１に示されている）閉位置を有し、これはハンドルの外側から内側を滅菌シールする。一実施例において、チャンバ１９０４は、少なくとも部分的に保持チャンバ１９０４内に延在し、（例えば、閉位置から開位置へのドア１９０６動きによって）起動し、少なくとも部分的にアセンブリ２０００を保持区画１９０４から排出するよう動作可能である動作生成アセンブリイジェクタ２１１０を有する。
【0092】
一旦挿入されると、ガン１８００は十分機能し、導波管（例えば、図２５を参照）に使用可能となる。図１８乃至図２２に示されている例示的な実施例では、ガンの最も高価な部分が、所望される多数回での再利用が可能となり、好適には、流体や他の汚染物質にさらされる装置の部分、すなわちガン１８００は、低価格であり、手術後は処分される。
【0093】
取り外し可能な超音波動作生成アセンブリ２０００またはバッグ１７００の別の利点は、リチウムイオン（Ｌｉ）バッテリが用いられるときに達成される。本書に前述したように、リチウムバッテリは、複数の電池の並列配置では充電されるべきではない。これは、特定の電池内で電圧が上昇する際、他の低い電圧の電池より早いエネルギの充電を受け入れ始めるためである。従って、それぞれの電池は、電池が個々に制御されうるよう充電を監視する必要がある。リチウムバッテリが一群の電池から形成される場合、最初の装置の電池以外の電池ごとに少なくとも１の配線が必要で、外側からバッテリ１７０２へ延在する多数の配線が必要となる。取り外し可能な超音波動作生成アセンブリ２０００またはバッグ１７００を具えることにより、各バッテリ電池は露出した接触子のセットを有することができ、装置内にないとき、接触子の各セットは、外側の非滅菌のバッテリ充電装置での対応する接触子のセットに連結できる。
【0094】
図２３乃至図３０と、図４２乃至図４５とは、本発明の別の例示的な実施例２３００を示しており、これはディスポーザブルな超音波切断工具ハンドル２３０１と、導波管２５０４、２５０８と、導波管動作生成アセンブリ２３０３とを具え、このアセンブリは、トランスデューサと、駆動波生成回路（図２４に示された発生器）と、バッテリ３０４とを具える。この実施例は、参照を容易にするため、トランスデューサおよび発生器アセンブリ、または「ＴＡＧ」２３００として本書に記載され、この頭字語は、脱着可能な導波管動作生成アセンブリ２３０３の内容をいう。
【0095】
ＴＡＧ２３００のハンドル２３０１は、内部に脱着可能なバッテリ３０４を受けるよう形成された滅菌シール可能なバッテリ保持区画２４１０を規定している第１のハンドル本体部分２３０２を具える。ハンドル２３０１はさらに、第１のハンドル本体部分２３０２に接続され、それと一体的である第２のハンドル本体部分２３１０を具える。この第２のハンドル本体部分２３１０は、図２５に示されているように、周囲にさらされ、そこに超音波導波管２５０４、２５０８を連結するよう動作可能な第１の電対２４１８を有する導波管取付ドック２４１６を有する。このハンドル２３０１はまた、周囲にさらされ、導波管取付ドック２４１８の超音波導波管２５０８を、超音波動作生成アセンブリ２３０３に、第２のハンドル本体部分２３１０を通して、連結するよう形成された（図４２に示されている）超音波動作生成アセンブリドック４２０２を含む。超音波動作生成アセンブリ２３０３が、超音波動作生成アセンブリドック４２０２にドッキングされるとき、（図４１に示されている電対４１０６のような）電気的な電対は、バッテリ保持区画２４１０内でバッテリ３０４を超音波動作生成アセンブリ２３０３に接続する。この例示的な実施例の代替例として、バッテリ３０４は、駆動波生成回路の一部またはすべてを含んでもよい。
【0096】
この脱着可能な超音波動作生成アセンブリ２３０３は、（例えば、バッテリで動力を与えられた）コードレスのアセンブリであり、選択的に脱着可能な固定コネクタ４２０４と、導波管２５０８がそこに接続される際、超音波の動きを超音波導波管２５０８に伝えるよう動作可能な出力電対４２０６とを有する。このアセンブリ２３０３は、図２４に両方が示されている超音波発生器２４０４と、超音波トランスデューサ２４０６とを収容している図２３に示されたシェル２３０４を含む。このシェル２３０４は、図４２に示されている超音波手術用ハンドル２３００の第１のコネクタ部分４２０８に選択的に脱着可能に連結するよう形成された固定連結部４２０４を有する。この連結部４２０４は、例示的な実施例に図示されているような「ダブテイル」であってもよく、超音波動作生成アセンブリ２３０３をハンドル２３０１に脱着可能に取り付ける任意の他の連結方法であってもよい。トランスデューサ２４０６は、導波管２５０８がそこに連結されるとき、超音波の動きを超音波導波管２５０８に伝えるよう操作可能な出力電対４２０６を有する。一実施例において、出力電対４２０６は、導波管２５０８上またはその中にねじ込みされるねじ切り接続である。さらに、超音波動作生成アセンブリ２３０３は、滅菌され、そうして次の外科処置を行うべく新しいハンドル２３００に簡単に連結される、外科処置で用いられるシールされた防水および／または加熱滅菌可能なアセンブリであってもよい。以下に記載するように、ＴＡＧ２３０３は、いくつかの異なる形態を取りうる。
【0097】
図２４は、ＴＡＧ２３００の内部を示している断面図であり、ハンドル２３０１の近位側（左側）のカバーと、取り外された超音波動作生成アセンブリ２３０３のシェル２３０４とを有する。ここで、（例えば、バッテリなどの）電源３０４は、ハンドル２３０１の第１の位置２３０２内に全体がフィットする。図２４に示されている円柱状の装置２４０６は、図３のトランスデューサアセンブリ３１６のようなトランスデューサアセンブリである。このトランスデューサアセンブリ２４０６上に配置されているものは、発生器２４０４である。２つの超音波動作生成アセンブリ構成要素２４０４、２４０６は、被覆シェル２３０４内に配置される場合、一つの完全なユニットとして、好適に、容易にハンドル２３０１から取り外され、滅菌されるか取り替えることができる。一実施例において、超音波動作生成アセンブリ構成要素２４０４、２４０６は、カバー２３０４内に密閉シールされ、いくつかの異なる装置に取り付けられ、用いられるよう超音波動作生成アセンブリ２３０３を加熱滅菌可能にする。この超音波動作生成アセンブリ２３０３は、ポート２４０８を通してハンドル２３０２の第２の部分２３１０に連結される。このポート２４０８は、超音波動作生成アセンブリ２３０３が取り外されると、ハンドル２３０１の外側から見たり、アクセスできる。しかしながら、一旦超音波動作生成アセンブリ２３０３が、ハンドル２３０１に嵌合すると、このハンドル２３０１と超音波動作生成アセンブリ２３０３とは、互いに防水シールを形成し、ハンドル２３０２と超音波動作生成アセンブリ２３０３のいずれか一方の外面上の水分が、ハンドル２３０１と超音波動作生成アセンブリ２３０３の間の接合点に入るのを防ぐよう形成される。
【0098】
図２４はまた、バッテリドア２４１２を示し、開かれると、バッテリ３０４がバッテリ保持区画２４１０に挿入できるようになり、図２４に示されているように、閉じられると、図２４の断面図に示されているハンドル２３０２の内側と、図２３の正面図に示されているハンドル２３０２の外側との間に（例えば、滅菌シールなどの）防水シールを形成する。
【0099】
一旦超音波動作生成アセンブリ２３０３がハンドル２３０１に連結されると、駆動波生成回路、または「発生器」２４０４は、挿入される際、バッテリ３０４が超音波動作生成アセンブリ２３０３に動力を供給できるよう、バッテリ保持区画２４１０に電気的に接続して配置される。代替的に、図２５を参照すると、超音波動作生成アセンブリ２５０２がハンドル２５１４に連結されるとき、トランスデューサ２５１６は、トランスデューサ取付部分２５１８と導波管取付部分２５２０とを通して導波管２５０４、２５０８に物理的に解放可能に連結される。トランスデューサアセンブリ２５１６が固定回転可能な位置に一時的にロックされ、これにより導波管２５０４が十分な力でねじやま１６１０（例えば、図１６を参照）に取り付けられるようになることが想像される。動力がトランスデューサアセンブリ２５１６にかけられるとき、導波管２５０４とトランスデューサアセンブリ２５１６との間のこの物理的な連結により、トランスデューサアセンブリ２５１６が導波管２５０４に動きを伝達可能になる。
【0100】
ガン２５００は、導波管２５０８に取り付けるスピンドル２５０６を有する。このスピンドル２５０６は、外科医が容易にスピンドル２５０６、ひいては取付けられた導波管２５０８、およびこの導波管２５０８に取り付けられたトランスデューサアセンブリ２５１６を容易に回転できるようインデントを有する。このような構成は、手術中、適切な切断ブレードアングルを得るのに有用である。この回転を提供するために、一実施例において、トランスデューサアセンブリ２５１６は、トランスデューサハウジング２５１０内で自由に回転できる。
【0101】
トランスデューサアセンブリ２５１６と導波管２５０４の最初の連結の間、必要とされるすべては、トランスデューサアセンブリ２５１６および導波管２５０４の一方が、他方に対して相対的に静止したままであることである。本発明の例示的な実施例によると、トランスデューサアセンブリ２５１６がハウジング２５１０内に配置されるとき、ここでは導波管２５０８が固定されていると、例えば、それを手で固く保持することでは、オペレータには容易に固定できないが、超音波動作生成アセンブリ２５０２には（図示しない）ボタンが設けられ、このボタンはハウジング２５１０の凹部にスライドし、あるいは代替的にトランスデューサアセンブリ２５１６の回転を最大回転角度で固定することにより、一旦最大回転、例えば、３６０度の回転が達成されると、さらなる回転ができなくなり導波管２５０４はそこにねじ止めされる。もちろん、反対方向の最大回転により導波管２５０４を同様に取り外すことができる。
【0102】
図２６は、発生器アセンブリ２５１２に関するトランスデューサアセンブリ２５１６の物理的な回転が可能となるよう発生器アセンブリ２５１２とトランスデューサアセンブリ２５１６との電気的な接続方法の一例である。この実施例において、発生器アセンブリ２５１２は、トランスデューサアセンブリ２５１６と隣接して、その下面から突出している一対の接触子２６０２を有する。必要時に、駆動信号が着実に適用されるよう、トランスデューサアセンブリ２５１６の発生器アセンブリ２５１２への近接は、トランスデューサ本体２６１０で（円で囲まれた）一対の接触子２６０２の一方を、一対の接触リング２６０４と物理的に連通させて配置する。好適には、一対の接触子２６０２は、トランスデューサアセンブリ２５１６の回転角度にかかわらず、電気的な接触を維持する。したがって、トランスデューサアセンブリ２５１６は、最大角度または回転数に関して、どのような限定もなく回転できる。本発明の一実施例において、導波管動作生成アセンブリ２３０３は、バッテリ３０４を含む。より小さくて安価なハンドル２３０２部分が可能となり、バッテリ接触が、ハンドル部分２３０２では必要ではないので、この実施例は好適である。[トランスデューサ]
【0103】
別の例示されていない実施例において、カバー２３０４はなく、トランスデューサアセンブリ２５１６と発生器アセンブリ２５１２とは、個々にカバーされており、すなわち、シールおよび加熱滅菌されており、各カバーは露出しており、ユーザの指でアクセス可能である。メインカバー２３０４はないので、トランスデューサアセンブリ２５１６を導波管２５０８に取付けているオペレータは、トランスデューサアセンブリ２５１６へ直接的にアクセスでき、トランスデューサアセンブリ２５１６と導波管２５０８の双方を保持可能であり、連結中は一方を他方に関して回転できる。
【0104】
図２７乃至図３０は、装置とトリガ機構の例示的な実施例のより詳細な図を示す。図１９乃至図２２に示されている装置の起動トリガと、図２３乃至図３０に示されているトリガ間に違いはないことに注目されたい。とりわけ、図１９乃至図２２と、図２１により詳細に示されている装置１８００において、上部ハンドル１８０２部分は中空である。中空であるため、トリガ２１０２は圧迫されると、ハンドル２１０１内部に少なくとも部分的に引っ込められる厚い物体となりうる。この厚いトリガ２１０２は、トリガ２１０２が引っ込められた場合にも、ユーザの指が挟まるのを防ぐという利点がある。この実施例とは対照的に、図２４の実施例は、ハンドグリップ２３０２の内部にバッテリ３０４を含む。このハンドグリップ２３０２の内部はバッテリ３０４で埋められ、トリガ２３０８は、図２１のトリガ２１０２のように、作動すると、ハンドグリップ２３０２内に引っ込むことができない。この理由で、トリガ２３０８は、トリガ作動方向において、図２１のトリガ２１０２よりも薄く、作動中は、単にハンドグリップ２３０２に向かって動く（ハンドグリップ２３０２内には入らないか、最小限に入るのみである）。
【0105】
好適には、ユーザの指がトリガ１３１８、１４１８、２３０８、およびハンドグリップ１３０８、１４０８、２３０２間に挟まるのを防ぐために、トリガはハンドグリップ１３０８、２３０２から延出する突起１３０６、２３０６を含み、ユーザの指がトリガ１３１８、２３０８の上や下に動くのを防ぐ。突起１３０６、２３０６は、ユーザの指が挟まったり、不快を起こしたりするのを防ぐだけでなく、突起１３０６、２３０６はまたユーザの指がトリガ１３１８、２３０８の機能と干渉するのを防いだりもする。
【0106】
ガン装置の代替的な例示的な実施例において、図３１乃至図３４は、全体が手持ち式の、完全に自立型の焼灼および切断装置３３００を示している。この切断装置３３００は、電源３３０２の寸法をかなり小さくする。ここで、従来の実施例と比較して、導波管３３０４は、長さが短くなっている。動力変換構成要素（制御、駆動、および整合回路３０４、３０６、３０８）のすべてと、電源３３０２とはハンドピース３３１０にある。上述の他の実施例と同じく、図３１乃至図３４に示されているペン型の装置は、一実施例に応じて、シールされた本体３３０２を有し、この本体３３０２は、電源変換構成要素（制御、駆動、および整合回路３０４、３０６、３０８）を収容し、電源３３０２が加熱滅菌され、導波管３３０４が各方法に単に置き換えられてもよい。代替的に、本体３１０２は開放し、電源変換構成要素（制御、駆動、および整合回路３０４、３０６、３０８）と、図２１に示され、上述された装置と同様の無菌のトランスファーの電源３３０２を受けることができる。
【0107】
本発明のさらなる例示的な実施例において、電源はハンドピースから隔離され、例えば、医者のベルト上に付けられる。このような一実施例は図３４乃至図３８に見られる。これらの実施例において、図３７に示されているベース３７００は、自立型の電源（すなわち、バッテリ）と、出力波形を生成するよう操作可能であり、手で持てるよう寸法調整された発生器回路とを収容する本体３７０６とを有する。このベース３７００は、点線で図示したように、指揮統制通信と動力紐コード３７０２とを通して、図３４乃至図３６に示されているように、ペン型の超音波導波管ハンドル３６００に接続される。操作時、ハンドル３６００内のトランスデューサ３６０２は、本体３７０６内の波形発生器から出力された複数の駆動波によって駆動される。
【0108】
ベース３７００は、データを伝達したり、テストや操作といった装置の機能を実行するのに用いられるユーザインターフェイス３７０４を有する。ユーザインターフェイス３７０４を通して、装置はパッケージを開封することさえなく、シールされたパッケージでテストできる。例えば、一実施例において、ユーザは、（例えば、続けて５回など）所定のシーケンスで、１以上の（物理的または電気的な）図示されないボタンを押すことができ、これにより、すべてをシールされたパッケージから取り外す必要なく、ユーザインターフェイス３７０４にバッテリの状態および／または論理的な回路構成の状態を表示させる。粗悪なバッテリといった欠損の場合に、購入者が、装置の使用前に製造者に返品することができ、これにより、装置が未使用であることを証明して払い戻しを受け取ることができる。この実施例において、動力変換構成要素（電源３０４、プロセッサ３０２、駆動回路３０８、および整合回路３１２）はベース３７００にある。
【0109】
ベース３７００はまた、簡単なベルトクリップとなりうる図示されない被服取付機構、または装置を着用者に取付ける別の方法を提供する。この被服取付機構は、外科医や看護師が、コード３７０２が常に十分な長さにあるよう、すなわち、たとえどこであっても、手術中、彼の腕が届く限りベース３７００を身につけることができる。
【0110】
使用を容易にするために、焼灼／切断装置３４００は、外科医の手にフィットするよう形成される。図３４に示された形は、したがって、単なる一例である。別な形状の例は図３５および図３６に示されるペン型装置３６００であり、装置３６００で描くように手術を行うことができ、これはたいていの医者にとって快適である方法である。このペン３４００、３６００は、すべてのトランスデューサ構成要素、トランスデューサ３４０２、３６０２、保護カニューレ３４０４、３６０４、および導波管３４０６、３６０６を含む。
【0111】
本発明の様々な別の実施例において、１以上の構成要素は、共にまたは別個で、修理、交換、貯蔵、点検、または所望の他の目的用のハンドピース２３００、３３００、３４００、３６００、およびベース３７００から取り外されるか、交換可能である。
【0112】
（別個に、ユニットとして、あるいはそれらが共に連結されるフレームとして）本書に記載された装置の構成要素は、様々な構成要素が装置において、または装置で用いることができる、または用いられるべきであることを確実にする確認プロセスを実行できる。例えば、構成要素は、それらが特定のハンドピース２３００、３３００、３４００、３６００、またはベース３７００が合致するかどうかを確かめるために、すなわち、それらが、接続される部分を扱う正しい製造者／モデル番号を有するかを確かめるために（可能であれば暗号で）確認することができる。
【0113】
発明の構成のいずれかの安全な実施例において、システムは安全機構を有することができ、これにおいて、装置を用いる外科医は回路３００にアースされている。導波管３１８、３３０６、３４０６、３６０６が偶然に外科医に接触した場合、装置はこの接地を検知し、直ちにこの動きを止め、これにより外科医が直ちに彼／彼女自身を切断してしまうのを防ぐ。手持ち式の器具２３００、３３００、３４００、３６００、３７００はアース接続されていないため、外科医との接触を検知して、超音波力の送達を中断できる安全な回路を提供するようにしていない。例えば、ハンドグリップ２３０２、３３１０、３４００、３６００、３７００上に配置された容量性接触パッチが、（容量スイッチング用に用いられ、これらの従来技術では既知である）容量性タッチ検知回路に接続され、動作の先端と外科医との接触を検出するよう配置される。このような接触が検出されると、機器の駆動回路は、切断エネルギが外科医にかかるのを避けるべく停止されるであろう。このような検知回路は、従来技術のシステムにおいて実用的ではなく、ハンドピースは、地面に接地された電気機器の大きな部分に接続される。
【0114】
図３９は、本発明の別の例示的な実施例を示し、これは「スマート」で「インテリジェント」なバッテリ３９０２を含む。このスマートバッテリ３９０２は、例えば、ガン３９００などの手術装置、または他の装置に動力を与えるために用いられる。しかしながら、スマートバッテリ３９０２は、ガン３９００に限定されず、説明されるように、様々な装置に用いられることができ、互いに異なる動力（すなわち、電流または電圧）要求を有しても、有さなくてもよい。このスマートバッテリ３９０２は、電気的に接続される特定の装置を好適に識別することができる。これは、暗号化された、または暗号化されなかった識別方法を通じてである。例えば、バッテリ３９０２は、図３９に示されている部分３９０４といった接続部分を有してもよい。ガンのハンドル３９０１はまた、バッテリ保持区画３９０８に連通接続され、ハンドル３９０１に関して少なくとも１の情報を伝達するよう操作可能な装置の識別子３９０６を提供する。この情報は、ハンドル３９０１が使用された回数、ＴＡＧユニット３９１０が使用された回数、導波管（図示せず）が使用された回数、ハンドル３９０１に接続された導波管の種類、ハンドル３９０１に接続されたＴＡＧ３９１０の種類または同定型、または他の多くの特性に関連する。バッテリ３９０２がハンドル３９０１に挿入されると、接続部分３９０４を装置の識別子３９０６に連通接触させる。このハンドル３９１０は、ハードウェア、ソフトウェア、それらの組み合わせを通して、情報をスマートバッテリアセンブリ３９０２に伝達できる。この連通された識別子は、スマートバッテリアセンブリ３９０２の接続部分３９０４によって受け取られる。
【0115】
一実施例において、一旦スマートバッテリアセンブリ３９０２が情報を受け取ると、連通部分３９０４は、バッテリアセンブリ３９０２の出力を、装置の特定の電力要求に適合させるよう制御するために操作可能である。マイクロコントローラ３９１６をバッテリアセンブリ３９０２の連通部分３９０４と一体化することにより、プログラム可能な装置をディスポーザブルなハンドル部分３９０１に配置する必要はもはやなくなる。結果として、ハンドルはガンマ線によって滅菌されてもよく、これは他の滅菌方法より経済的である。
【0116】
別の実施例によると、バッテリ保持区画３９０８は、バッテリ保持区画３９０８内に少なくとも部分的に延在し、少なくともバッテリ３９０２の一部をバッテリ保持区画３９０８から排出させることができるバッテリイジェクタ装置３９１２を有する。これにより、オペレータが、バッテリアセンブリ３９０２を取り去るために、彼／彼女の潜在的に汚れた、または滅菌されていない指を装置内に入れなくてもよくなる。一実施例において、バッテリ保持区画３９０８は、ドアの動きにより、閉位置から開位置へと作動する。言い換えると、一旦ドアが開けられると、バッテリ３９０２は、部分的に区画外に排出される。
【0117】
本発明のいくつかの例示的な実施例において、図１５に示されているトランスデューサアセンブリ１３０２は、図３に示されているタンク回路３１２のようなさらなる回路構成要素を含む。実際には、タンク回路３１２は、供給するトランスデューサに整合するようになる。したがって、トランスデューサとタンク回路は、それらが対のままであり、他の装置と組み合わせて配置されないなら、うまく合致する。さらに、各トランスデューサアセンブリ１３０２が自身のタンク回路を有すると、スマートバッテリ３９０２は、異なる周波数を異なるトランスデューサアセンブリ１３０２に供給し、この周波数は、特定のブレードと導波管アセンブリとにそれぞれ合致する。よく知られている超音波手術装置用の２つの周波数は５５ｋＨｚと４０ｋＨｚである。
【0118】
一例示的な実施例において、連通部分３９０４は、プロセッサ３０２のようなプロセッサと、メモリ３２６のようなメモリとを具え、この部分は、別個または単一の区画である。プロセッサ３０２は、メモリ３２６と組み合わせて、ガン装置３９００用のインテリジェントパワーマネジメントを提供する。この実施例は、装置３００のような超音波装置が所要電源（周波数、電流および電圧）を有し、これは装置３００に特有であるかもしれないので好適である。実際、装置３００は、特定の所要電源、または１つの寸法や種類の導波管３１８、および異なる寸法、形状および／または構成を有する別の種類の導波管用の別の異なる所要電源を限定してもよい。
【0119】
異なる導波管を有する１組の異なる装置が存在する場合、それぞれの導波管は、各々の最大許容電力の限界を有する。電力の限界を超えることは導波管に過度のストレスを与え、最終的には破損させてしまう。セットの導波管のうちの１つの導波管は、必然的に、最小の最大電力許容範囲を有する。従来型のバッテリは、インテリジェントバッテリパワーマネジメントに欠けるので、従来型のバッテリの出力は、装置／バッテリとともに用いられるよう設計されたセットにおいて、最小／極薄／最脆弱な導波管用の最小の最大許容電力入力により制限されなければならない。定義により、たとえより大きくて厚い導波管が、後でハンドルに取り付けられたとしても、より大きな力をかけることができることは真実であろう。
【0120】
この制限は、最大バッテリ電力にとっても真実である。１つのバッテリが複数の装置に用いられるように設計されると、その最大出力電力は、それが用いられる任意の装置の最低の最大電力定格に制限されるであろう。バッテリは装置の制限を知らないので、このような構成を用いては、１以上の装置または装置構成は、バッテリの使用を最大にすることはできないであろう。
【0121】
これとは対照的に、スマートバッテリ３９０２を利用する本発明の例示的な実施例は、任意の前述の制限を知的に避けることができる。このスマートバッテリ３９０２は、１装置または特定の装置構成用の１出力を生成でき、同じバッテリ３９０２が、後に別の装置または装置構成用の異なる出力を生成できる。この自在なスマートバッテリの手術システムは、空間と時間が貴重な現代の手術室では非常に好適である。多くの異なる装置を操作する単一のバッテリパックを有することにより、看護師はパックの保管と検索を容易に管理することができる。好適に、スマートバッテリシステムは、１種類の充電ステーションのみ必要とし、使用の容易さと効率性を向上させ、コストを低減する。
【0122】
さらに、電気ステープラのような別の装置は、超音波装置３００とは完全に異なる所要電力を有する。本発明とともに、単一のスマートバッテリ３９０２は、シリーズの装置全体のいずれか１つを用いて使用され、設置される特定の装置への電力出力を調整できる。一実施例において、この電力調整は、バック、バックブースト、ブースト、またはスマートバッテリ３９０２と一体化または連結され、および制御された他の構成のような切り替えられたモード電源のデューティーサイクルを制御することによって行われる。
【0123】
別の例示的な実施例において、スマートバッテリ３９０２は、装置の操作中、電力出力を大きく変える。例えば、容器シール装置において、電力管理はとても重要である。このような装置において、一定の大きな電流値が必要とされる。組織がシールされるとき、そのインピーダンスは変化するので、全体の電力出力が大きく調整される必要がある。本発明の実施例は、スマートバッテリ３９０２に様々な最大電流リミットを提供する。この電流リミットは、アプリケーションまたは装置の要求に基づき、１つのアプリケーション（または装置）から別のものへと変化できる。
【0124】
より具体的に、図４４を参照して、超音波手術装置４４００は、異なる導波管タイプのセットの一つを有する超音波導波管４４０２を有する。超音波トランスデューサ４４０４は、導波管４４０２に物理的に連結され、超音波動作を超音波導波管４４０２に伝えるよう操作可能である。コードレス超音波動作生成アセンブリ４４０６は、導波管またはトランスデューサのいずれかに接続され、駆動波周波数および駆動波電力をトランスデューサ４４０４に生成および送達するよう操作可能である。装置４４００は、変化する寸法の導波管４４０２を受け入れ、駆動できるので、装置４４００は、超音波動作生成アセンブリ４４０６に連結され、トランスデューサ４４０４に取り付けられ、超音波動作生成４４０６アセンブリに、検出された導波管の種類に基づき駆動波周波数および／または駆動波電力を変えさせる導波管４４０２の種類（例えば、寸法）を検出するよう操作可能な導波管検出器４４０８を提供する。この導波管検出器４４０８は、任意の装置、構成要素のセット、電気接続、または装置４４００に連結される導波管４４０２の少なくとも１つの特性を認識できる他のものであってもよい。
【0125】
さらなる例示的な実施例において、スマートバッテリ３９０２は、そのメモリ３２６に、特定の装置が用いられる各時間の記録を保存する。この記録は、装置の有用な許容寿命の最後を見積もるのに役立てることができる。例えば、装置が２０回使用されると、装置は「もはや信頼性のない」手術機器をして定義されるので、装置に連結されるこのようなバッテリ３９０２のすべては、電力をそこに供給するのを拒む。信頼性は、多数の要因に基づいて決定される。１つの要因は摩耗である；ある回数の使用後、装置の部分は摩耗し、部分間許容範囲を超える。この摩耗は、処置の間、受認できない故障を引き起こす。いくつかの例示的な実施例において、スマートバッテリ３９０２は、どの部分が組み合わされ、各部分が何回使用されたかを認識できる。例えば、図１４を見ると、バッテリ１７００がスマートバッテリである場合、特定のトランスデューサ１３０２と同様に、ガン１３００も認識できる。スマートバッテリ３９０２内のメモリは、トランスデューサアセンブリ１３０２が操作されるたびに記録できる。各トランスデューサアセンブリ１３０２が個々の識別子を有する場合、スマートバッテリ３９０２は各トランスデューサアセンブリの使用の経過をたどり、一旦ガン１３００またはトランスデューサアセンブリ１３０２がその最大使用回数を超えると、電力をトランスデューサアセンブリ１３０２に供給するのを拒む。ＴＡＧ、ステープラ、容器シーラーなど回路構成は、この情報も記録するメモリチップを具えることができる。このように、任意の数のスマートバッテリは、任意の数のＴＡＧ、ステープラ、容器閉塞具などを用いて使用され、各ＴＡＧ、ステープラ、容器シール具などの全用途数、（クロック３３０の使用を通じての）全使用回数、または全作動回数などを決定できる。
【0126】
ここで図４０を参照すると、本発明の別の実施例が示されている。図４０の実施例において、すべてが図４０の左側の図で見られないが、装置４０００は複数のボタン４００２ａ−ｎを提供する。これらのボタンは、装置４０００の操作に付随する様々な機能を有することができる。上述のように、従来の装置はコード２０８で卓上のボックス２０２につながれている。従来型の装置が、ボタンに関してさらなる機能を加えると、ひも２０８において、さらなる通信配線を取替不可能な配線の束に加える必要がある。外科医は、増加の一途をたどる配線の束を扱い、対応しなければならないので、配線の追加は、ひもを望まない。すべての連通がハンドル自体内に含まれ、外部の配線は必要とされないので、本発明はこの不都合に影響されない。装置４０００は通常、たとえ多くのボタンが追加されても、同様に動作し、同じ重さである。
【0127】
また別の実施例において、本発明は、視覚情報をオペレータに届けるディスプレイスクリーン４００４を提供する。この視覚情報は、例えば、特定の導波管の使用回数、バッテリ電圧、装置の構成要素の非係合状態といった装置の状態、ボタンの状態、警告、および多くの他のものである。
【0128】
図４５に示されている実施例によると、本発明は、ユーザが区画内４５０８で、動作生成アセンブリ上のディスプレイスクリーン４５０６を見ることができる区画ドア４５０４上に窓４５０２を有する。
【0129】
図４６に示されている本発明の実施例において、超音波手術装置４６００は、手術機器ハンドル装置４６０４内にフィットするよう寸法調整されたコードレスの単一ハウジング４６０２を具える。このハウジング４６０２は、自立型の電源４６０６と、電源４６０６に電気的に接続され、電源４６０６からの電力の分配を制御するよう操作可能な電源制御回路４６０８とを内蔵する。このハウジング４６０２はまた、制御回路４７０８に電気的に接続され、超音波手術機器４６００の超音波トランスデューサを駆動するのに導波管を十分に出力するよう操作可能な超音波波形生成回路４６１０を保持する。この実施例において、超音波波形駆動アセンブリ４６０１は、１つの手術に用いられる費用のかからないハンドル４６０４に挿入されることができ、このハンドル４６０４は廃棄可能であり、このアセンブリは、さらなる手術を行うために複数の別のハンドルに挿入されて用いることができる。この実施例において、高価な構成要素のすべては再利用され、これらの構成要素はハンドル４６０４のバッテリ保持区画４６１２内に含まれ、操作環境にさらされないので、無菌シールする必要はない。
【0130】
上述のように、本発明は、自家電力型であり、よってコードレスの、小さく、効率のよい手持ち式の超音波切断装置を提供する。代替的に、および／または加えて、本発明は、制御電子機器と自立型の電源の任意の組み合わせを内蔵する別個の装着式のパックを有する。別の実施例において、高価なセットの上面ボックスは、全体的に省略される。本発明は、低電圧またはバッテリ電圧のスイッチング、またはトランスデューサ前の波形形成段階を提供する。好適には、装置は、ユーザのコードまたは他の繋ぎ止める装置なしでの完全な操作を可能とする。本発明は、（例えば、ハンドルのような）１つの場所で周波数に敏感な構成要素のすべてを「結合させる」ことにより、また従来のセットトップボックスとハンドピース間に起こるいかなる誘電損失、すべての従来技術の超音波焼灼／切断装置によって受ける不都合をなくす。駆動回路３０８と整合ネットワーク３１２間の密結合のため、全体的な電力変更回路はより高いＱファクタとより大きな周波数範囲を許容する。
【0131】
本発明は、装置が無菌保つ方法において、さらなる利点を提供する。発明の装置は、従来型の装置の寸法の一部分であるので、駆動回路はハンドル内に配置できる。このハンドル、トランスデューサ、導波管、およびブレードは滅菌され、ハンドルは開放するドアを有し、滅菌外にあるバッテリと駆動回路とをハンドル内に落とすことができる。ドアが閉じられると、滅菌されていない部分はハンドル内にシールされる。