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▶ エシコン・エンド−サージェリィ・インコーポレイテッドの特許一覧
(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】6262214
(24)【登録日】2017年12月22日
(45)【発行日】2018年1月17日
(54)【発明の名称】応力センサー搭載の外科用器具
(51)【国際特許分類】
A61B 17/32 20060101AFI20180104BHJP
【ＦＩ】
A61B17/32 510
【請求項の数】16
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2015-515094(P2015-515094)
(86)(22)【出願日】2013年5月24日
(65)【公表番号】特表2015-519141(P2015-519141A)
(43)【公表日】2015年7月9日
(86)【国際出願番号】US2013042668
(87)【国際公開番号】WO2013181099
(87)【国際公開日】20131205
【審査請求日】2016年5月24日
(31)【優先権主張番号】13/484,563
(32)【優先日】2012年5月31日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】595057890
【氏名又は名称】エシコン・エンド−サージェリィ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延
(74)【代理人】
【識別番号】100130384
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 孝文
(72)【発明者】
【氏名】ダナハー・ウィリアム・ディー
(72)【発明者】
【氏名】プライス・ダニエル・ダブリュ
(72)【発明者】
【氏名】キンボール・コリー・ジー
(72)【発明者】
【氏名】シュテューレン・フォスター・ビー
(72)【発明者】
【氏名】ウィーナー・アイタン・ティー
(72)【発明者】
【氏名】シュルテ・ジョン・ビー
(72)【発明者】
【氏名】シルカイタス・ダニウス・ピー
(72)【発明者】
【氏名】バレク・ステファン・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ランピング・マイケル・アール
(72)【発明者】
【氏名】アロンホルト・ジャクリーン・シー
(72)【発明者】
【氏名】クレム・ウィリアム・イー
【審査官】
中村 一雄
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００５−５３３６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−０７８７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０６１９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−３３０９７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００８／００９７５０１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ １７／３２
Ａ６１Ｂ １７／０６８
Ａ６１Ｂ １７／１０
Ａ６１Ｂ １８／１２
Ａ６１Ｂ １８／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
機器であって、
（ａ）本体アセンブリであって、
ｉ． 複数のエネルギー設定にて動作可能なエネルギー構成要素と、
ｉｉ．制御モジュールと、
を具備する、本体アセンブリと、
（ｂ）方向性力センサーアセンブリであって、前記エネルギー構成要素に関連付けられており、前記制御モジュールに通信により連結されている、方向性力センサーアセンブリと、
（ｃ）前記エネルギー構成要素に着脱可能に連結されているエンドエフェクタと、
を具備し、
前記方向性力センサーアセンブリが前記エンドエフェクタの近位部分の周囲を取り囲み、前記方向性力センサーアセンブリが、前記本体アセンブリに対して相対的に前記エンドエフェクタに印加された力を検出すべく動作可能であり、前記制御モジュールが、第１の方向に加えられた力を示す前記方向性力センサーアセンブリの出力に応じて、第１のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく構成されている、機器。
（ａ）本体アセンブリであって、
ｉ． 複数のエネルギー設定にて動作可能なエネルギー構成要素と、
ｉｉ．制御モジュールと、
を具備する、本体アセンブリと、
（ｂ）方向性力センサーアセンブリであって、前記エネルギー構成要素に関連付けられており、前記制御モジュールに通信により連結されている、方向性力センサーアセンブリと、
（ｃ）前記エネルギー構成要素に着脱可能に連結されているエンドエフェクタと、
を具備し、
前記方向性力センサーアセンブリが前記エンドエフェクタの近位部分の周囲を取り囲み、前記方向性力センサーアセンブリが、前記本体アセンブリに対して相対的に前記エンドエフェクタに印加された力を検出すべく動作可能であり、前記制御モジュールが、第１の方向に加えられた力を示す前記方向性力センサーアセンブリの出力に応じて、第１のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく構成されている、機器。
【請求項2】
前記第１のエネルギー設定が低エネルギー設定である、請求項１に記載の機器。
【請求項3】
前記方向性力センサーアセンブリが圧電円板を具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項4】
前記圧電円板が前記エネルギー構成要素に連結されている、請求項３に記載の機器。
【請求項5】
前記圧電円板が前記エンドエフェクタに連結されている、請求項３に記載の機器。
【請求項6】
少なくとも１つの加速度計を更に具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項7】
前記方向性力センサーアセンブリがピエゾ抵抗素子を具備し、前記本体アセンブリがケーシングを具備し、前記ピエゾ抵抗素子が前記ケーシングに関連付けられている、請求項１に記載の機器。
【請求項8】
前記エンドエフェクタが前記ケーシングに着脱可能に連結され得、前記エンドエフェクタが、前記エンドエフェクタに印加された力に応じて前記ピエゾ抵抗素子を圧縮すべく動作可能な指部を具備する、請求項７に記載の機器。
【請求項9】
前記エネルギー構成要素が導波路を備え、前記ピエゾ抵抗素子が、前記導波路に連結されたピエゾ抵抗ストリップを具備する、請求項７に記載の機器。
【請求項10】
前記方向性力センサーアセンブリがホール効果センサーを具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項11】
前記エネルギー構成要素が超音波トランスデューサを具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項12】
前記エンドエフェクタがＲＦ電極を具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項13】
前記エンドエフェクタがステープル駆動アセンブリを具備する、請求項１に記載の機器。
【請求項14】
前記制御モジュールが、第２の方向に加えられた力を示す前記方向性力センサーアセンブリの出力に応じて、第２のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく構成されている、請求項１に記載の機器。
【請求項15】
ユーザーを介して動作可能な起動機構を更に備え、前記制御モジュールが、第１の力を検出する前記方向性力センサーアセンブリの出力及び前記起動機構を操作するユーザーの両方に応じて、第１のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく動作可能である、請求項１に記載の機器。
【請求項16】
器具に対する２つ以上のエネルギー設定を管理するための方法であって、前記器具が、本体アセンブリと、方向性力センサーアセンブリと、エンドエフェクタと、を具備し、前記本体アセンブリが、トランスデューサと、制御モジュールと、を具備し、前記トランスデューサが、前記２つ以上のエネルギー設定にて動作可能であり、前記方向性力センサーアセンブリが、前記トランスデューサに関連付けられており、前記方向性力センサーアセンブリが前記エンドエフェクタの近位部分の周囲を取り囲み、前記方向性力センサーアセンブリが、通信により前記制御モジュールに連結され、前記制御モジュールが、前記２つ以上のエネルギー設定にて前記トランスデューサを動作させるべく構成されており、前記方法が、
（ａ）前記エンドエフェクタに印加されている力を示す出力を前記方向性力センサーアセンブリから受信することと、
（ｂ）前記制御モジュールを介して前記力の方向を判断することと、
（ｃ）前記エンドエフェクタに印加された前記力の方向が判断されたことに応じて、前記２つ以上のエネルギー設定のうちの１つのエネルギー設定にて前記トランスデューサを動作させることと、
を含む、方法。
（ａ）前記エンドエフェクタに印加されている力を示す出力を前記方向性力センサーアセンブリから受信することと、
（ｂ）前記制御モジュールを介して前記力の方向を判断することと、
（ｃ）前記エンドエフェクタに印加された前記力の方向が判断されたことに応じて、前記２つ以上のエネルギー設定のうちの１つのエネルギー設定にて前記トランスデューサを動作させることと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
一部の状況では、内視鏡外科用器具は、より小さい切開が、手術後の回復時間及び合併症を低減し得るために、従来の開腹外科装置よりも好ましい場合がある。したがって、いくつかの内視鏡外科用器具は、トロカールのカニューレを介して所望の手術部位に遠位エンドエフェクタを配置するのに適していることがある。これらの遠位エンドエフェクタは、多くの方法で組織に係合して診断又は治療効果を達成し得る（例えば、エンドカッター、把持具、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物／遺伝子治療送達装置、及び超音波、ＲＦ、レーザーなどを使用するエネルギー送達装置）。内視鏡外科用器具は、エンドエフェクタとハンドル部分との間に、臨床医によって操作されるシャフトを含み得る。そのようなシャフトは、所望の深さへの挿入及びシャフトの縦軸の周りの回転を可能にすることができ、それにより患者内のエンドエフェクタの位置決めが容易になる。
【0002】
そのようなユーザーインターフェース支援部を装備すべく適応され得るこの種の内視鏡外科用器具の例としては、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第６，５００，１７６号「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｔｉｓｓｕｅ」（２００２年１２月３１日発行）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第７，４１６，１０１号「Ｍｏｔｏｒ−Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆａｓｔｅｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｆｏｒｃｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ」（２００８年８月２６日発行）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第７，７３８，９７１号「Ｐｏｓｔ−Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」（２０１０年６月１５日発行）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００６／００７９８７４号「Ｔｉｓｓｕｅ Ｐａｄ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」（２００６年４月１３日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００７／０１９１７１３号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ」（２００７年８月１６日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００７／０２８２３３３号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｂｌａｄｅ」（２００７年１２月６日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００８／０２００９４０号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ」（２００８年８月２１日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００９／０２０９９９０号「Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆａｓｔｅｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｈａｖｉｎｇ Ｈａｎｄｌｅ Ｂａｓｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ」（２００９年８月２０日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１０／００６９９４０号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｆｉｎｇｅｒｔｉｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（２０１０年３月１８日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１１／００１５６６０号「Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｍｏｕｎｔ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」（２０１１年１月２０日公開）、及びその開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１１／００８７２１８号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ Ｆｉｒｓｔ ａｎｄ Ｓｅｃｏｎｄ Ｄｒｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｃｔｕａｔａｂｌｅ ｂｙ ａ Ｃｏｍｍｏｎ Ｔｒｉｇｇｅｒ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ」（２０１１年４月１４日公開）に開示されているものを挙げることができる。加えて、前述の外科的工具の一部は、「Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃａｕｔｅｒｙ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された２００９年６月４日公開の米国特許出願公開第２００９／０１４３７９７号に開示されているもの等のコードレストランスデューサを含んでもよい。
【0003】
一部の外科用器具は、「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ ｗｉｔｈ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｃａｕｔｅｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」と題された２００４年８月３１日発行の米国特許第６，７８３，５２４号に開示されているようなロボット支援手術環境で使用され得るか、又は使用されるように適合され得る。
【0004】
内視鏡外科的処置用に、様々な装置及び方法が作られ、使用されてきたが、本発明者より以前に、本明細書に記載されるような技術を作ったか、又はこれを用いた者はいないと考えられている。
【図面の簡単な説明】
【0005】
本明細書は、本技術を具体的に指摘し、かつ明確にその権利を請求する、特許請求の範囲によって完結するが、本技術は、以下の特定の実施例の説明を、添付図面と併せ読むことで、より良く理解されるものと考えられ、図面では、同様の参照符号は、同じ要素を特定する。【図1】１つ又は２つ以上のセンサーを有する例示的な外科用器具のブロック図を表す。
【図2】例示的な外科用器具の斜視図を表す。
【図3】例示的な着脱式エンドエフェクタを有する例示的な外科用器具の部分斜視図を表す。
【図5】ケーシングの一部を除去して、例示的なトランスデューサ及び遠位圧電円板アセンブリを見えるようにした、例示的なハンドルアセンブリの側立面図を表す。
【図6】例示的な代替のハンドルアセンブリ、及び着脱式エンドエフェクタの側立面図を表す。各々のケーシングの一部を除去して、エンドエフェクタに連結された例示的な代替の遠位圧電円板アセンブリを見えるように図示してある。
【図7】例示的なマルチピース圧電円板アセンブリの正面立面図を表す。
【図8】交流分割電極を有する例示的な代替の遠位圧電円板アセンブリの斜視図を表す。
【図9】更に別の例示的な代替のハンドルアセンブリ、及び着脱式エンドエフェクタの側立面図を表す。各々のケーシングの一部を除去し、例示的な方向性力センサーアセンブリを見えるようにしてある。
【図11A】例示的な外科用器具の側立面図を表す。ケーシングの一部を除去して、例示的な代替の方向性力センサーアセンブリを見えるように第１の非屈曲状態にて示してある。
【図14】導波路の一部の内部に磁石が配設された、更に別の例示的な代替の方向性力センサーの部分斜視図を表す。
【図15】導波路の一部の内部に磁石を配設し、複数の環状電極で囲繞して示した、方向性力センサーの部分拡大断面図を表す。
【図16】電圧感知装置により検出された電圧の経時的なグラフ図に、トランスデューサが固有周波数にて振動しているときの基準出力を示してある。
【図17】電圧感知装置により検出された電圧の経時的なグラフ図に、横方向の事象を示したものである。
【図18】超音波動力伝達系が受けた横方向の事象を補正するための、例示的な工程の流れ図を表す。
【図19】電圧感知装置により検出された電圧の経時的なグラフ図に、横方向の事象を減衰させる例示的な第１の補正処置を示してある。
【図20】電圧感知装置により検出された電圧の経時的なグラフ図に、横方向の事象を減衰させる例示的な第２の補正処置を示してある。
【図21】外科用器具のエネルギー設定を、エンドエフェクタに印加される力の方向及び大きさに基づいて制御するための、例示的な工程の流れ図を表す。
【図22】外科用器具のエネルギー設定を、エンドエフェクタに印加される力、及び外科用器具の動作速度に基づいて制御するための、例示的な工程の流れ図を表す。
【図23】センサーデータに基づいてユーザーにフィードバックを提供するための、例示的な工程の流れ図を表す。
【図24】最適な力ゾーンと比較した、経時的にブレードにかかる力、及び対応するユーザーフィードバックのグラフ図を表す。
【0006】
図面は、決して限定することを意図するものではなく、本技術の様々な実施形態は、必ずしも図面に示されないものも含めた、様々な他の方法で実施し得ることが想到される。本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本技術のいくつかの態様を示し、説明文と共に、本技術の原理を説明する役割を果たすものであるが、それを理解した上で、本技術は、示される厳密な配置構成に限定されるものではない。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本技術の特定の実施例に関する以下の説明は、本技術の範囲を限定するために使用されるべきではない。本技術のその他の実施例、特徴、態様、実施形態、及び有利点は、例として、本技術を実施するために想到される最良の形態の１つである以下の説明から、当業者には明らかとなるであろう。理解されるように、本明細書で説明される本技術は、全て本技術から逸脱することなく、その他種々の明白な態様が可能である。したがって、図面及び説明文は、例示的な性質のものであって限定的なものと見なすべきではない。
【0008】
したがって、本明細書で述べる教示、表現、実施形態、実施例などのうちのいずれか１つ又は２つ以上を、本明細書で述べる他の教示、表現、実施形態、実施例などのうちのいずれか１つ又は２つ以上と組み合わせることができることが理解されるべきである。したがって、以下の教示、表現、実施形態、実施例などは、互いに関して分離して考慮されるべきではない。本明細書の教示を組み合わせることができる種々の適切な方法は、本明細書の教示を考慮することで当業者には容易に明らかとなるであろう。こうした修正及び変形は特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【0009】
Ｉ．概論図１は、例示的な外科用器具（１０）の構成要素をブロック図の形式で示す。図示されているように、外科用器具（１０）は、制御モジュール（１２）と、電源（１４）と、エンドエフェクタ（１６）と、を備える。いくつかの形態においては、電源（１４）は内部電源であってもよく、一方、他の形態においては、電源（１４）は外部の供給元から供給されてもよい。本明細書における教示を鑑みれば当業者には明らかであり得るように、ほんの例示に過ぎないが、内部電源（１４）としては、ＮｉＭＨ電池、Ｌｉイオン電池（例えば、プリズムセル式リチウムイオン電池など）、Ｎｉ−Ｃａｄ電池、又は他の何らかの種類の電源を挙げることができる。ほんの例示に過ぎないが、外部電源（１４）としては、Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）が販売するＧＥＮ ３００などのジェネレータを挙げることができる。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、制御モジュール（１２）は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、メモリ、プリント回路基板（ＰＣＢ）、記憶装置（例えば、ソリッドステートドライブ若しくはハードディスク）、ファームウェア、ソフトウェア、又はその他の好適な制御モジュール構成要素を含んでもよい。いくつかの形態においては、制御モジュール（１２）は、データを保管するためのＥＥＰＲＯＭを更に具備する。例えば、ＥＥＰＲＯＭには、外科用器具（１０）の様々な構成要素を制御するための機械読取可能コードを保管することもできるし、あるいはデータテーブルに保管された１つ又は２つ以上の操作設定及び／又はモードを含めることもできる。勿論、ＥＥＰＲＯＭに関する他の機械読取可能コード及び／又は構成が、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。制御モジュール（１２）及び電源（１４）は、回路基板等におけるケーブル及び／又は配線等の電気的接続（２２）によって連結されて、電力を電源（１４）から制御モジュール（１２）へ伝達する。あるいは、電源（１４）は、制御モジュール（１２）に選択的に連結されてもよい。これにより、電源（１４）を外科用器具（１０）から切り離して取り外すことができ、その結果、更に、例えば、本明細書における様々な教示に従い、再滅菌及び再使用に備えて、電源（１４）を容易に再充電又は再生することも可能になる。加えて又は代わりに、制御モジュール（１２）は、整備、試験、交換、又は本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかであろう他の任意の目的のために取り外されることが可能である。
【0010】
エンドエフェクタ（１６）は、別の電気的接続（２２）によって、制御モジュール（１２）に連結される。エンドエフェクタ（１６）は、外科用器具（１０）の望ましい機能を実行するように構成される。ほんの一例として、そのような機能としては、組織の焼灼、組織の切除、組織の切断、超音波による振動、組織のステープル留め、又は外科用器具（１０）によるその他の任意の所望される作業を挙げることができる。したがって、エンドエフェクタ（１６）は、能動的機構、例えば、超音波ブレード、一対の掴み具、鋭いナイフ、ステープル駆動アセンブリ、単極無線周波電極、一対の双極性無線周波電極、加熱素子、及び／又はその他の様々な構成要素を含むことができる。エンドエフェクタ（１６）及び／又は外科用器具（１０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１１／００１５６６０号「Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｍｏｕｎｔ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」（２０１１年１月２０日公開）、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第７，４１６，１０１号「Ｍｏｔｏｒ−Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆａｓｔｅｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｆｏｒｃｅ Ｆｅｅｄｂａｃｋ」（２００８年８月２６日発行）、及び／又はその開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第６，５００，１７６号「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｔｉｓｓｕｅ」（２００２年１２月３１日発行）に記載されている実施例の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0011】
本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、エンドエフェクタ（１６）はまた、整備、試験、交換、又はその他の任意の目的のために外科用器具（１０）から取り外し可能であってよい。いくつかの形態においては、エンドエフェクタ（１６）はモジュラーであるため、外科用器具（１０）を様々な種類のエンドエフェクタ（例えば、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国非仮特許出願第１３／２８９，８７０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｓｈａｆｔ ａｎｄ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ」（２０１１年１０月１０日出願）、及びその開示内容が本明細書において参照により援用されている、本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」、及び／又はその他において教示されているもの）と併用できる。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、エンドエフェクタ（１６）の様々なその他の構成は、外科用器具（１０）の目的に応じて多種多様な機能を得る目的で提供され得る。同様に、電源（１４）から電力を受け取ることのできる外科用器具（１０）の他のタイプの構成要素は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなろう。
【0012】
本実施例の外科用器具（１０）は、起動機構（１８）を含むが、当然のことながら、そのような構成要素は単に任意であることを理解すべきである。起動機構（１８）は、電気的接続（２２）により制御モジュール（１２）及び電源（１４）に連結される。起動機構（１８）は、処置の実行中に、電源（１４）からエンドエフェクタ（１６）に（及び／又は外科用器具（１０）のいくつかのその他の構成要素に）選択的に電力を供給して外科用器具（１０）を起動すべく構成できる。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、起動機構（１８）としては、ほんの例示に過ぎないが、トリガ、容量性触覚センサー、抵抗性触覚センサー、電気機械ボタン、及び／又はその他の任意の起動機構（１８）を挙げることができる。起動機構（１８）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１０／００６９９４０号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｆｉｎｇｅｒｔｉｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（２０１０年３月１８日公開）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0013】
外科用器具（１０）はセンサー（２０）を更に含む。センサー（２０）はまた、電気的接続（２２）によって制御モジュール（１２）に連結され、処置の間、様々な情報を制御モジュール（１２）に提供するように構成することができる。ほんの一例として、このような構成は、エンドエフェクタ（１６）において温度を感知すること、又はエンドエフェクタ（１６）の振動速度を決定することを含み得る。ほんの例示に過ぎないが、温度感知センサーは、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国非仮特許出願第１３／２７７，３２８号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（２０１１年１０月２０日出願）に記載してある。いくつかの形態において、センサー（２０）は、外科用器具（１０）の方向、及び／又は動作を検出すべく動作可能であるセンサー（２０）を具備し得る。例えば、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、センサー（２０）は、ジャイロスコープセンサー、伏角計、加速度計、並びに／又は他の何らかの好適な方向センサー及び／若しくは動作センサーを含み得る。なお更なる形態において、センサー（２０）は、エンドエフェクタ（１６）に対する外科用器具（１０）の力の大きさ及び方向が検出されるように構成され得る。そのような力センサーの例は、以下に詳述する。加えて又は代わりに、センサー（２０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」の教示の少なくとも一部に従って構築され得る。センサー（２０）からのデータを制御モジュール（１２）で処理して、（例えば、フィードバックループなどで）エンドエフェクタ（１６）への電力の供給を管理することができる。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、センサー（２０）の様々なその他の構成が、外科用器具（１０）の目的に合わせて提供され得る。勿論、本明細書に記載の他の構成要素の場合と同様、外科用器具（１０）に１超のセンサー（２０）を具備させてもよいし、又は所望される場合は、センサー（２０）を単に省略することもできる。外科用器具（１０）のなお更なる構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0014】
ＩＩ．例示的な外科用システム及び外科用器具以下の説明は、多様な超音波を用いる（ultrasonic variety）外科用器具（１０）に関するものであるが、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、エンドカッター、把持器、カッター、ステープラー、クリップ適用器具、アクセス装置、薬物／遺伝子治療薬送達装置のほか、超音波振動、ＲＦ、レーザーなどを使用するエネルギー送達装置及び／又はこれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない多様な外科用器具（１０）に以下の特徴を容易に組み入れることができることを理解すべきである。
【0015】
Ａ．例示的な超音波外科用システム例示的な外科用器具（５０）を有する外科用システム（３０）としては、ほんの一例を挙げるに過ぎないが、図２に示されている。本実施例において、システム（３０）は、超音波外科用器具（５０）と、ジェネレータ（４０）と、ジェネレータ（４０）を外科用器具（５０）に連結すべく動作可能なケーブル（４２）と、を具備する。当然のことながら、外科用器具（５０）は例示的な形態の外科用器具（１０）であると見なすことができる。好適なジェネレータ（４０）は、Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯｈｉｏのＥｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．が販売しているＧＥＮ ３００である。ほんの一例として、ジェネレータ（４０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２０１１／００８７２１２号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」（２０１１年４月４日公開）の教示に従って構築され得る。いくつかの形態においては、ジェネレータ（４０）は、上述した制御モジュール（１２）を含み得るが、これは全くの任意である。更には、本実施例は、ケーブル接続式の外科用器具（５０）を参照して説明されているが、当然のことながら、外科用器具（５０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００９／０１４３７９７号「Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃａｕｔｅｒｙ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」（２００９年６月４日公開）に開示されているもののようなコードレス運用に対応すべく適応され得る。更に、外科装置（５０）はまた、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許第６，７８３，５２４号「Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ ｗｉｔｈ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｃａｕｔｅｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」（２００４年８月３１日発行）に開示されているもののようなロボット支援手術環境で使用され得るか、又は使用するように適合され得る。
【0016】
本実施例の外科用器具（５０）には、マルチピースハンドルアセンブリ（６０）、細長い伝達アセンブリ（７０）、及びトランスデューサ（９０）が含まれる。伝達アセンブリ（７０）は、伝達アセンブリ（７０）の近位端にあるマルチピースハンドルアセンブリ（６０）に連結され、マルチピースハンドルアセンブリ（６０）から遠位方向に延出する。本実施例において、伝達アセンブリ（７０）は、内視鏡用途向けの長尺の薄い管状アセンブリとして構成されているが、代わりに、伝達アセンブリ（７０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００７／０２８２３３３号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ Ｂｌａｄｅ」（２００７年１２月６日公開）、米国特許出願公開第２００８／０２００９４０号「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ」（２００８年８月２１日公開）、及び／又は本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」に開示されているもののような短尺のアセンブリであってもよいことを理解すべきである。本実施例の伝達アセンブリ（７０）は、外側シース（７２）、内側管状作動部材（図示せず）、導波路（図示せず）、及び伝達アセンブリ（７０）の遠位端にあるエンドエフェクタ（８０）を具備する。本実施例において、エンドエフェクタ（８０）は、導波路に連結されたブレード（８２）と、伝達アセンブリ（７０）の近位端で回転するように動作し得るクランプアーム（８４）と、任意選択的に、クランプアーム（８４）に連結し得る１つ又は２つ以上のクランプパッド（８６）と、を備える。エンドエフェクタ（８０）は、図１を参照しながら説明したエンドエフェクタ（１６）に従って更に構成され得る。導波路は、超音波エネルギーをトランスデューサ（９０）からブレード（８２）へ送信するように適応されているが、可撓性、半可撓性、又は剛性であってよい。導波路はまた、当該技術分野において周知のように、導波路を経由してブレード（８２）へ送信される機械的振動を増幅するように構成されてもよい。導波路は、導波路に沿った縦振動のゲインを制御する機能、及び導波路を本システムの共振周波数に合わせる機能を更に有することができる。超音波トランスデューサ（９０）としては、ほんの一例に過ぎないが、Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯｈｉｏのＥｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．により販売されているＭｏｄｅｌ Ｎｏ．ＨＰ０５４がある。また当然のことながら、クランプアーム（８４）及び関連した機構は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている１９９９年１１月９日発行の米国特許第５，９８０，５１０号、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｃｌａｍｐ Ｃｏａｇｕｌａｔｏｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｃｌａｍｐ Ａｒｍ Ｐｉｖｏｔ Ｍｏｕｎｔ」の教示のうちの少なくとも一部に従って構築でき、かつ動作できる。勿論、所望される場合、クランプアーム（８４）を省略することもできる。
【0017】
本実施例において、音響アセンブリが組織により装填されないときには、音響アセンブリを好ましい共振周波数ｆｏに同調させるために、波腹の近辺にブレード（８２）の遠位端が配設される。トランスデューサ（９０）が通電されると、ブレード（８２）の遠位端は、例えば５５．５ｋＨｚの所定の振動周波数ｆｏで、最大振幅が、例えば約１０〜５００μｍの範囲、好ましくは約２０〜約２００μｍの範囲で、長手方向に移動するように構成されている。本実施例のトランスデューサ（９０）を起動すると、これらの機械的振動が、導波路を介してエンドエフェクタ（８０）へ伝達される。本実施例において、ブレード（８２）は、導波路に連結されているが、超音波振動数で振動する。したがって、ブレード（８２）とクランプアーム（８４）との間に組織が固定されたとき、ブレード（８２）の超音波振動が、組織の切断と、隣接した組織細胞内のタンパク質の変性とを同時に行い、それにより比較的小さい熱拡散で凝固効果が提供される。また、組織も焼灼するために、ブレード（８２）及びクランプアーム（８４）を介して電流が提供されてもよい。伝達アセンブリ（７０）及びトランスデューサ（９０）のいくつかの構成を記述してきたが、伝達アセンブリ（７０）及びトランスデューサ（９０）の更に他の好適な構成が、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになるであろう。
【0018】
本実施例のマルチピースハンドルアセンブリ（６０）は、嵌め合わせハウジング部分（６２）及び下方部分（６４）を含む。嵌め合わせハウジング部分（６２）は、嵌め合わせハウジング部分（６２）の近位端にてトランスデューサ（９０）を受容し、嵌め合わせハウジング部分（６２）の遠位端にて伝達アセンブリ（７０）の近位端を受容すべく構成されている。開口は、様々な伝達アセンブリ（７０）を挿入するために、嵌め合わせハウジング部分（６２）の遠位端に提供される。本実施例において回転ノブ（６６）は、伝達アセンブリ（７０）及び／又はトランスデューサ（９０）を回転させるように示してあるが、回転ノブ（６６）は単に任意であると理解すべきである。嵌め合わせハウジング部分（６２）、及び／又は伝達アセンブリ（７０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／２６９，８７０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｓｈａｆｔ ａｎｄ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ」（２０１１年１０月１０日出願）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。マルチピースハンドルアセンブリ（６０）の下方部分（６４）は、トリガー（６８）を含み、かつ、使用者によって片手で掴れるように構成されている。下方部分（６４）の代替構成としては、ほんの一例に過ぎないが、その開示内容が本明細書において参照により援用されている２０１１年１月２０日公開の「Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｍｏｕｎｔ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ」と題する米国特許出願公開第２０１１／００１５６６０号の図１に図示されている。
【0019】
加えて、マルチピースハンドルアセンブリ（６０）は、２つの別個の部分（６２、６４）を参照して説明されているが、マルチピースハンドルアセンブリ（６０）は、両方の部分（６２、６４）が組み合わされた、一体型アセンブリとすることができる点を、理解すべきである。マルチピースハンドルアセンブリ（６０）は、代わりに、（ユーザーの手又は足のいずれかにより操作可能な）別個の起動部分、及び別個の嵌め合わせハウジング部分（６２）のように、多数の異なる構成要素に分割されてもよい。起動部分は、トランスデューサ（９０）を起動すべく動作可能であってもよく、嵌め合わせハウジング部分（６２）の遠方にあってもよい。本明細書の教示を考慮すれば当業者に明らかなように、マルチピースハンドルアセンブリ（６０）は、耐久性プラスチック（ポリカーボネートや液晶ポリマーなど）、セラミック及び／若しくは金属、又は他の何らかの適切な材料から構成され得る。マルチピースハンドルアセンブリ（６０）に関する更なる他の構成は、本明細書の教示を考慮することで当業者には明らかとなるであろう。例えば、器具（５０）は、ロボットシステムの一部として操作されてもよい。マルチピースハンドルアセンブリ（６０）に関する他の構成もまた、本明細書の教示を考慮することで、当業者には明らかとなるであろう。ほんの一例として、外科用器具（５０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願公開第２００６／００７９８７４号、米国特許出願公開第２００７／０１９１７１３号、米国特許出願公開第２００７／０２８２３３３号、米国特許出願公開第２００８／０２００９４０号、米国特許出願公開第２０１１／００１５６６０号、米国特許第６，５００，１７６号、米国特許出願公開第２０１１／００８７２１８号、及び／又は米国特許出願公開第２００９／０１４３７９７号の教示の少なくとも一部に従って構築され得る。
【0020】
Ｂ．例示的な着脱式エンドエフェクタ図３〜４は、例示的な外科用器具（１００）の端部及び例示的な着脱式エンドエフェクタ（１５０）を図示したものである。外科用器具（１００）の他の機構は、外科用器具（１０、５０）に関して上述したように構成され得る。図示されている実施例において、器具（１００）は、ケーシング（１０２）と、ケーシング（１０２）から延在するトランスデューサシャフト（１１０）と、ケーシング（１０２）上の複数の電気的接触部（１２０）と、を含んで構成される。トランスデューサシャフト（１１０）は、エンドエフェクタ（１５０）の導波路（１６０）にねじ的に連結すべく構成されており、その結果、器具（１００）内のトランスデューサからの超音波振動をエンドエフェクタ（１５０）のブレード（１５２）（図４に示す）に伝達できる。図示されている実施例において、トランスデューサシャフト（１１０）は、ケーシング（１０２）の最も遠位の点から離れる向きに距離ｄで開始するねじ付き部分（１１２）を含む。距離ｄは、キーブロック（１７０）の長手方向の長さに対応しており、そのため、キーブロック（１７０）がケーシング（１０２）に連結されているときにエンドエフェクタ（１５０）の回転スリーブ（１８０）の内部にねじ付き部分（１１２）が位置するようになっている。したがって、キーブロック（１７０）がケーシング（１０２）に係合している間、導波路（１６０）をトランスデューサシャフト（１１０）にねじ的に連結できる。接触部（１２０）は、エンドエフェクタ（１５０）の１つ又は２つ以上の構成要素が器具（１００）に電気的に連結されるように、エンドエフェクタ（１５０）上の相補的な接触部（図示せず）に当接する金属部材である。いくつかの形態において、接触部（１２０）は、上述した制御モジュール（１２）などの制御モジュールに更に電気的に連結されている。勿論、エンドエフェクタ（１５０）と器具（１００）との間の他の電気的な連結機構（例えば、誘導結合など）は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。本実施例において、接触部（１２０）はケーシング（１０２）のキー溝部分（１０４）の内部に配設されており、その結果、エンドエフェクタ（１５０）はケーシング（１０２）に単一方向にのみ連結できるようになっている。故に、キー溝部分（１０４）によって、接触部（１２０）はエンドエフェクタ（１５０）の相補的な接触部に確実に整合できる。器具（１００）のなお更なる構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0021】
エンドエフェクタ（１５０）は、導波路（１６０）と、回転スリーブ（１８０）と、キーブロック（１７０）と、モジュール（１８２）と、を含んで構成される。本実施例において、導波路（１６０）は回転スリーブ（１８０）に連結されているため、回転スリーブ（１８０）を回転させると、導波路（１６０）がキーブロック（１７０）に対して回転する。導波路（１６０）は、回転スリーブ（１８０）から遠位に延在し、ブレード（１５２）（図４に示す）にて終端する。ブレード（１５２）に加えて又は代わりに、回転スリーブ（１８０）、例えば１つ又は２つ以上のクランプアームなどの様々な機構を遠位に含んでもよい。図示されている実施例において、導波路（１６０）は、導波路（１６０）をトランスデューサシャフト（１１０）にねじ的に連結するねじ付き部分（１６２）（想像線で示す）を含む。故に、後述するように、キーブロック（１７０）がケーシング（１０２）に係合すると、回転スリーブ（１８０）は、導波路（１６０）をトランスデューサシャフト（１１０）にねじ的に連結すべく動作可能である。勿論、導波路（１６０）及びトランスデューサシャフト（１１０）の更なる連結機構は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。本実施例のキーブロック（１７０）は、キー部分（１７２）と、中央穴（１７８）（想像線で示す）と、キーブロック（１７０）に装着されたモジュール（１８２）と、を含んで構成される。上述したように、中央穴（１７８）は、トランスデューサシャフト（１１０）をキーブロック（１８０）に通して挿入させて導波路（１６０）に係合させるような大きさ及び構成になっている。キー部分（１７２）は、ケーシング（１０２）のキー溝部分（１０４）に挿入されるように構成されており、結果として、キーブロック（１７０）は、ケーシング（１０２）に対して回転自在に固定されるようになっている。故に、キーブロック（１７０）は、ケーシング（１０２）に係合しているときに、回転スリーブ（１８０）に対して機械的な接地部を提供する。キー部分（１７２）は、上述した接触部（１２０）に対する相補的な接触部を更に含む。キー溝部分（１０４）に対するキー部分（１７２）の係合部は、一連の接触部に回転自在に位置合わせされるように構成されており、そのため、キーブロック（１７０）がケーシング（１０２）に係合したときに一連の接触部が電気的に連結するようになっている。相補的な接触部はモジュール（１８２）に連結されており、そのため、エンドエフェクタ（１５０）が器具（１００）に連結されるとモジュール（１８２）が接触部（１２０）に電気的に連結されるようになっている。
【0022】
本実施例において、モジュール（１８２）は、１つ又は２つ以上の構成データを保管すべく動作可能である、不揮発性ソリッドステートメモリモジュールを含んで構成される。例えば、モジュール（１８２）は、図１を参照しながら説明した外科用器具（１００）の制御モジュール（１２）などの制御モジュールで使用されるエンドエフェクタ（１５０）のタイプ及び特有の特性に関する構成データを含み得る。構成データとしては、ほんの一例として、ブレード長さ、ブレード材料、ブレード形状、導波路形状、導波路材料、固有減衰特性、固有周波数、故障平均時間（ＭＴＴＦ）などの特性を挙げることができる。そのような特性は、補正処置を判別する際、器具（１００）のエネルギー設定を判別する際、及び／又は以下で更に詳述されているような別の手段の際に、制御モジュールにより使用できる。勿論、その他の構成要素をモジュール（１８２）と共に組み込んでもよいし、モジュールに統合してもよいし、かつ／又はモジュールの代わりに用いてもよいことを理解すべきである。例えば、加速度計、ジャイロスコープ、温度センサー、力センサーなどのような様々なセンサーを、モジュール（１８２）と共に組み込んでもよいし、モジュールに統合してもよいし、かつ／又はモジュールの代わりに用いてもよい。エンドエフェクタ（１５０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている、本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。本明細書における教示を鑑みれば、モジュール（１８２）、エンドエフェクタ（１５０）、及び／又は器具（１００）の更なる構成が、当業者に明白であろう。
【0023】
ここで図４を参照すると、一連の方向矢印（１９０、１９２、１９４、１９６、１９８）は、ブレード（１５２）の周りに配設して示してある。矢印（１９０）は、ブレード（１５２）及び導波路（１６０）の長手方向軸に相当する。矢印（１９２、１９４）は、ブレード（１５２）に対する横方向軸に相当する。矢印（１９６、１９８）は、ブレード（１５２）に対する垂直軸に相当する。本実施例において、矢印（１９０、１９２、１９４、１９６、１９８）は、外科的処置においてユーザーが器具（１００）を使用している際にブレード（１５２）が組織に対して圧入される方向に相当する。例示の目的に過ぎないが、場合によっては、ブレード（１５２）を組織に対して矢印（１９０、１９２、１９４）の方向に圧入したときに、低エネルギー設定にてトランスデューサを起動し、ブレード（１５２）を組織に対して矢印（１９６、１９８）の方向に圧入したときに、高エネルギー設定にてトランスデューサを起動するのが好ましい場合がある。例えば、ユーザーはブレード（１５２）の上縁部又は下縁部を使用して組織を切断し、ブレード（１５２）の側部及び／又は先端部を使用して凝固させることが好ましい場合がある。勿論、上述は例示として挙げたに過ぎず、いかなるエネルギー設定もブレード（１５２）の任意の方向に対応し得ることを理解すべきである。本実施例において、そのようなエネルギー設定及び方向は、制御モジュールにより使用されるモジュール（１８２）の構成データに含めてもよいし、かつ／又は他の手段を介して制御モジュールに提供することもできるしてもよい。そのような設定は、これらに限定されないが、ブレード（１５２）及び／又はエンドエフェクタ（１５０）の他の部分の機構及び／又は幾何学形状、エンドエフェクタ（１５０）を用いる外科的処置、個々のユーザーの好み、並びに／あるいはその他の要因を含む任意の数の要因に応じて様々に変わり得る。そのようなエネルギー設定の使用については、図２１を参照しながら以下で更に詳述する。
【0024】
ＩＩＩ．例示的な能動減衰アセンブリ及び方向性力センサー場合によっては、トランスデューサ（９０）及び／又は外科用器具におけるその他の構成要素（１０、５０、１００）のエネルギー設定を能動的に制御するのが有用であり得る。例えば、外科的処置中に、導波路（１６０）及び／又は外科用器具（１０、５０、１００）の超音波動力伝達系の他の部分に横断運動が発生した場合、その横断運動によって、トランスデューサ（９０）からの振動運動が中断される場合もあれば、又はさもなければ干渉される場合もある。加えて、いくつかの事例において、横断運動によって不安定な振動モードが誘導され、それにより、器具（１０、５０、１００）が損傷を受ける可能性がある。器具（１０、５０、１００）によっては、所定の位置にて導波路（１６０）に塗布されるポリマーのシース又は押出物（例えば、高温安定性を有する過フッ素化ポリマー（perfluorinated polymer））などのＦＥＰを含んで、有害な又はさもなければ望ましくない横断モードを減衰させることができる。外科用器具（１０、５０、１００）の使用中に、横断運動を除外又は低減することで、製作公差を増大でき、かつ／又はＦＥＰの必要性をなくすことが可能となる。他の事例において、トランスデューサ（９０）のエネルギー設定を能動的に制御することは、ユーザーがどのように器具（１０、５０、１００）を使用しているかに応じてエネルギー設定を適応させるうえで有用であり得る。例えば、上述したように、組織に対してブレード（８２、１５２）が圧入される方向を制御モジュール（１２）への入力として使用することで、外科的処置中にリアルタイムでトランスデューサ（９０）のエネルギー設定を動的に調整できるため、ユーザーは特定のエネルギーレベルを一切選択せずに済むようになる。それ故、様々な能動減衰アセンブリ及び／又は方向性力センサーで様々な外科用器具（１０、５０、１００）に組み入れることが可能なもの（超音波器具を含むがこれに限定されない）についてここで記述するが、他の実施例は本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになるであろう。
【0025】
Ａ．ハンドルアセンブリ搭載の能動減衰アセンブリ図５は、ケーシング（２０２）と、トランスデューサ（２１０）と、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）と、ノーズコーン（２９０）と、を具備する例示的なハンドルアセンブリ（２００）を表す。本実施例のケーシング（２０２）は、トランスデューサ（２１０）及びその内部のその他の構成要素（図示せず）を収容するような大きさ及び構成になっている。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、ケーシング（２０２）は、耐久性プラスチック（ポリカーボネート又は液晶ポリマーなど）、セラミック、及び／若しくは金属、又はその他の何らかの好適な材料から構築され得る。図５に示すように、ケーシング（２０２）は、トランスデューサのフランジ（２２６）に係合すべく構成された内部環状フランジ（２０４）を含み、後述するように、ケーシング（２０２）とトランスデューサ（２１０）との間に機械的な接地部を提供している。ケーシング（２０２）はまた、近位に延在するケーブル（２０６）を更に含み、このケーブルは、複数のワイヤ（２１６、２１８、２７０、２７２）を上述したジェネレータ（４０）などの電源まで導いている。勿論、いくつかの形態においては、ケーブル（２０６）を省略することもできるし、電源をケーシング（２０２）の内部に位置付けることもできる。ケーシング（２０２）は、上述したマルチピースハンドルアセンブリ（６０）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。後述するように、ノーズコーン（２９０）をケーシング（２０２）の遠位端に機械的に固定することによって、ノーズコーン（２９０）とトランスデューサのフランジ（２２６）との間で遠位の圧電円板アセンブリ（２５０）が圧縮される。
【0026】
トランスデューサ（２１０）は、連続した圧電素子（２１２）間に交流電極（２１４）が配設された複数の圧電素子（２１２）を具備することで、圧電素子の積み重ね体を形成している。圧電素子（２１２）は、電極（２１４）間で任意の好適な材料、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、及び／又は任意の好適な圧電性結晶材料から製造され得る。本実施例では、交流電極（２１４）がワイヤ（２１６、２１８）を介して電気的に連結され、その結果、電原がワイヤ（２１６、２１８）に連結されたときに複数の圧電素子（２１２）にわたって電位が生ずる。それ故、電源を起動すると、複数の圧電素子（２１２）によって電力が超音波振動に変換される。そのような超音波振動は、遠位共振器（２２４）及び導波路を遠位共振器（２２４）に連結するねじ付き部分（２３０）を介して、導波路（図示せず）に遠位に伝達される。圧電素子（２１２）の積み重ね体の近位端には、近位共振器（２２０）がある。ボルト（２２２）は、環状開口部（図示せず）を通して近位共振器（２２０）及び圧電素子（２１２）の積み重ね体に挿入され、遠位共振器（２２４）に連結する。それ故、トランスデューサ（２１０）は、ボルト（２２２）、近位共振器（２２０）、圧電素子（２１２）及び電極（２１４）の積み重ね体、並びに遠位共振器（２２４）で実質的に形成されている。本実施例において、トランスデューサのフランジ（２２６）は遠位共振器（２２４）に連結されており、近位表面（２２８）をケーシング（２０２）の内部環状フランジ（２０４）に対して当接させるべく構成されている。それ故、トランスデューサのフランジ（２２６）と内部環状フランジ（２０４）との境界面は、トランスデューサ（２１０）がケーシング（２０２）に対して近位に移動するのを防ぐ。遠位共振器（２２４）は、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を通って遠位に延在し、ねじ付き部分（２３０）にて終端する。ねじ付き部分（２３０）は、導波路、ブレード及び／又はエンドエフェクタ、例えば上述した導波路（１６０）、ブレード（１５２）及び／又はエンドエフェクタ（１５０）などにねじ的に連結すべく構成されている。それ故、超音波振動は、トランスデューサ（２１０）から導波路、ブレード、及び／又はエンドエフェクタに伝達できる。ねじ付き部分（２３０）は、遠位共振器（２２４）に沿った節点、波腹、及び／又はその他の任意の地点にて位置付けられ得る。トランスデューサ（２１０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／２７４，４８０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｓｌｉｐ Ｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」（２０１１年１０月１７日出願）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。トランスデューサ（２１０）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0027】
遠位圧電円板アセンブリ（２５０）は、ノーズコーン（２９０）とトランスデューサのフランジ（２２６）との間に介在する。遠位圧電円板アセンブリ（２５０）は、一対の電極（２６０、２６２）間に圧電円板（２５２）を介在させて構成される。本実施例において、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）は、単一の一体型圧電素子を具備するが、以下で更に詳述するように、いくつかの形態においては、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）は、遠位共振器（２２４）の振動を検出するための１つ又は２つ以上のセグメントと能動減衰のための１つ又は２つ以上のセグメントとを有するマルチピース圧電素子を具備し得る。勿論、いくつかの形態においては、１つ又は２つ以上の振動モードを誘導する目的で遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を使用できることを理解すべきである。上述の圧電素子（２１２）の場合と同様、圧電円板（２５２）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、及び／又は任意の好適な圧電性結晶材料などの任意の好適な材料から製造され得る。電極（２６０、２６２）は、圧電円板（２５２）の両側に配設された金属部材を含む。
【0028】
電極（２６０、２６２）はワイヤ（２７０、２７２）に連結されており、その結果、電源がワイヤ（２７０、２７２）に連結されているときに、圧電円板（２５２）全体に電位が生ずるようになっている。それ故、圧電円板（２５２）全体に印加される電位に応じて圧電円板（２５２）が膨張するか又は収縮するため、ノーズコーン（２９０）とトランスデューサのフランジ（２２６）との間に膨張又は収縮が生ずる。故に、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）の動作を用いると、遠位共振器（２２４）に存在する振動に影響を及ぼし得る。加えて又は代わりに、ワイヤ（２７０、２７２）が電圧検出装置（図示せず）に連結されてもよい。電圧検出装置は、エンドエフェクタの内部、ハンドルアセンブリ（２００）の内部、及び／又は電源の内部にあってよい。いくつかの形態においては、電圧検出装置は、制御モジュール（１２）などの制御モジュールに統合されてもよい。圧縮力又は膨張力が遠位圧電円板アセンブリ（２５０）に印加されると、圧電円板（２５２）の圧縮又は膨張によって、電圧検出装置により検出され得る電圧が生ずる。それ故、遠位共振器（２２４）の内部の振動を測定することができる。勿論、１つを超える遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を設けてもよいことを理解すべきである。例えば、第１の遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を能動減衰の目的に使用し、第２の遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を振動検出の目的に使用してよい。例示的なハンドルアセンブリ（２００）及び／又は遠位圧電円板アセンブリ（２５０）の更なる構成、及び／又は構築体は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。例示の目的に過ぎないが、いくつかの形態においては、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）を省略してもよく、電圧感応膜、及び／又はその他の力センサー、例えばひずみゲージを、能動減衰能なしに力の大きさ及び／又は方向の測定値が必要とされる場合に使用してもよい。
【0029】
Ｂ．エンドエフェクタ搭載の能動減衰アセンブリ図６は、例示的な代替のハンドルアセンブリ（３００）及び着脱式エンドエフェクタ（３５０）を表す。ハンドルアセンブリ（３００）は、ケーシング（３０２）と、トランスデューサ（３２０）と、を具備する。本実施例のケーシング（３０２）は、トランスデューサ（３２０）及びその内部のその他の構成要素（図示せず）を収容するような大きさ及び構成になっている。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、ケーシング（３０２）は、耐久性プラスチック（ポリカーボネートや液晶ポリマーなど）、セラミック及び／若しくは金属、又は他の何らかの適切な材料から構成され得る。図６に示すように、ケーシング（３０２）は、トランスデューサのフランジ（３３６）に係合すべく構成された内部環状フランジ（３０４）を含み、後述するように、ケーシング（３０２）とトランスデューサ（３２０）との間に機械的な接地部を提供する。ケーシング（３０２）はまた、近位に延在しているケーブル（３０６）を含み、このケーブルは、複数のワイヤ（３１８、３１９、３２６、３２８）を上述したジェネレータ（４０）などの電源まで導いている。勿論、いくつかの形態においては、ケーブル（３０６）を省略することもできるし、電源をケーシング（３０２）の内部に位置付けることもできる。
【0030】
ケーシング（３０２）はまた、開口した遠位端（３１０）と、エンドエフェクタ（３５０）からの一対のスナップ（３５６）に係合して固着するように構成された一対のタブ（３１２）と、を含む。後ほど更に詳述するように、本実施例において、一対の接触部（３１４、３１６）は、開口した遠位端（３１０）の内部に位置付けられ、その結果、接触部（３１４、３１６）はそれぞれ、選択的に圧電円板アセンブリ（３７０）の一対の電極（３８０、３９０）に電気的に連結される。本実施例の接触部（３１４、３１６）は、弾力的に偏倚した板ばね接触部を含むが、他の弾力的に偏倚した接触部又はその他の接触部が設けられてもよい。いくつかの形態においては、電極（３８０、３９０）に電気的に連結する目的で、ばね仕掛けの玉軸受が使用されてもよい。電極（３８０、３９０）に回転自在に連結するための更に他の機構は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／２６９，８７０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｓｈａｆｔ ａｎｄ Ｅｎｄ Ｅｆｆｅｃｔｏｒ」（２０１１年１０月１０日出願）に記載されている。接触部（３１４、３１６）はそれぞれワイヤ（３１８、３１９）に連結されており、その場合、ワイヤ（３１８、３１９）は、上述のジェネレータ（４０）及び／又は電圧検出装置（図示せず）などの電力アセンブリに連結され得る。ケーシング（３０２）は、上述したマルチピースハンドルアセンブリ（６０）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0031】
トランスデューサ（３２０）は、連続した圧電素子（３２２）間に交流電極（３２４）が配設された複数の圧電素子（３２２）を含むことで、圧電素子の積み重ね体を形成する。圧電素子（３２２）は、電極（３２４）間で任意の好適な材料、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、及び／又は任意の好適な圧電性結晶材料から製造され得る。本実施例では、交流電極（３２４）がワイヤ（３２６、３２８）を介して電気的に連結され、その結果、電原がワイヤ（３２６、３２８）に連結されたときに複数の圧電素子（３２２）にわたって電位が生ずる。それ故、電源を起動すると、複数の圧電素子（３２２）によって電力が超音波振動に変換される。そのような超音波振動は、導波路（３６０）がトランスデューサ（３２０）にねじ的に連結しているときにエンドエフェクタ（３５０）の導波路（３６０）に対して遠位に伝達される。圧電素子（３２２）の積み重ね体の近位端には、近位の共振器（３３０）がある。ボルト（３３２）は、環状開口部（図示せず）を通して近位共振器（３３０）及び圧電素子（３２２）の積み重ね体に挿入され、遠位共振器（３３４）に連結する。それ故、トランスデューサ（３２０）は、ボルト（３３２）、近位共振器（３３０）、圧電素子（３２２）及び電極（３２４）の積み重ね体、並びに遠位共振器（３３４）で実質的に形成されている。本実施例において、トランスデューサのフランジ（３３６）は、遠位共振器（３３４）の遠位端で遠位共振器（３３４）に連結されており、ケーシング（３０２）の内部環状フランジ（３０４）に対して近位表面（３３８）が当接するように構成されている。それ故、トランスデューサのフランジ（３２６）と内部環状フランジ（３０４）との境界面は、トランスデューサ（３１０）がケーシング（３０２）に対して近位に移動するのを防ぐ。ねじ付き部分（３４０）は、エンドエフェクタ（３５０）の導波路（３６０）にねじ的に連結すべく構成されている。ねじ付き部分（３４０）は、遠位共振器（３３４）に沿った節点、波腹、及び／又はその他の任意の地点にて位置付けられ得る。トランスデューサ（３２０）は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／２７４，４８０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｓｌｉｐ Ｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」（２０１１年１０月１７日出願）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。トランスデューサ（３２０）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0032】
エンドエフェクタ（３５０）は、ケーシング（３５２）と、ケーシング（３５２）の内部に回転自在に装着された導波路（３６０）と、導波路（３６０）の近位のベル部分（３６２）に装着された圧電円板アセンブリ（３７０）と、を具備する。ケーシング（３５２）はブッシング（３５４）を含み、導波路（３６０）を支持しながらも依然として導波路（３６０）をケーシング（３５２）に対して回転させ、かつ振動させることを可能にしている。勿論、軸受などのその他の回転自在な連結部を設けることもできるし、又はいくつかの形態においては、ブッシング（３５４）を省略してもよいことを理解すべきである。ケーシング（３５２）は、タブ（３１２）に係合してエンドエフェクタ（３５０）をハンドルアセンブリ（３００）に連結させるべく構成された一対のスナップ（３５６）を更に含む。勿論、エンドエフェクタ（３５０）をハンドルアセンブリ（３００）に連結するための他の連結機構は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。導波路（３６０）は遠位に延在し、ブレード（８２）などのブレード（図示せず）に連結されている。近位のベル部分（３６２）は、導波路（３６０）の近位端に位置し、ねじ付き凹部（３６４）（想像線で示す）を含む。このねじ付き凹部は、トランスデューサ（３２０）の遠位共振器（３３４）のねじ付き部分（３４０）にねじ的に連結されるように構成されている。近位のベル部分（３６２）の近位面は、圧電円板アセンブリ（３７０）の直径に実質的に対応する直径を有するような大きさになっている。ケーシング（３５２）及び／又は導波路（３６０）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0033】
圧電円板アセンブリ（３７０）は、一対の電極（３８０、３９０）間に圧電円板（３７２）を介在させて構成される。本実施例において、圧電円板アセンブリ（３７０）は、単一の一体型圧電素子を具備するが、後ほど更に詳述するように、いくつかの形態においては、圧電円板アセンブリ（３７０）は、遠位共振器（３３４）及び／又は導波路（３６０）の振動を検出するための１つ又は２つ以上のセグメントと能動減衰のための１つ又は２つ以上のセグメントとを有するマルチピース圧電素子を具備し得る。勿論、いくつかの形態においては、圧電円板アセンブリ（３７０）を使用して１つ又は２つ以上の振動モードを誘導できることを理解すべきである。上述した圧電素子（３２２）の場合と同様、圧電円板（３７２）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、及び／又は任意の好適な圧電性結晶材料などの任意の好適な材料から製造され得る。
【0034】
電極（３８０、３９０）は、圧電円板（３７２）の両側に配設された金属部材を含む。電極（３８０、３９０）は、エンドエフェクタ（３５０）がハンドルアセンブリ（３００）に連結されたときに、それぞれ接触部（３１４、３１６）に電気的に連結すべく構成されている。本実施例において、各電極（３８０、３９０）の外周は、圧電円板（３７２）から外方へ延在し、圧電円板（３７２）が接触部（３１４、３１６）とインターフェースしないスリップリングアセンブリと同様な様式にて、電極（３８０、３９０）が接触部（３１４、３１６）とインターフェースする。電源がワイヤ（３１８、３１９）に連結されると、圧電円板（３７２）全体に電位が生ずる。それ故、圧電円板（３７２）全体に印加された電位に応じて圧電円板（３７２）が膨張するか又は収縮するため、近位のベル部分（３６２）とトランスデューサのフランジ（３３６）との間に膨張又は収縮が生ずる。故に、圧電円板アセンブリ（３７０）の動作を用いると、遠位共振器（３３４）及び／又は導波路（３６０）に存在する振動に影響を及ぼし得る。上述したように、ワイヤ（３１８、３１９）が電圧検出装置（図示せず）に連結されてもよい。電圧検出装置は、エンドエフェクタ（３５０）の内部、ハンドルアセンブリ（３００）の内部、及び／又は電源の内部にあってよい。いくつかの形態においては、電圧検出装置は、制御モジュール（１２）などの制御モジュールに統合されてもよい。圧縮力又は膨張力が圧電円板アセンブリ（３７０）に印加されると、圧電円板（３７２）の圧縮又は膨張によって、電圧検出装置で検出され得る電圧が生ずる。それ故、遠位共振器（３３４）及び／又は導波路（３６０）の内部の振動を測定することができる。勿論、１つを超える圧電円板アセンブリ（３７０）、例えば、能動減衰のための１つの圧電円板アセンブリ（３７０）と、振動を検出するための第２の圧電円板アセンブリ（３７０）と、を有する一対の積み重ねられた圧電円板アセンブリ（３７０）が提供され得ることを理解すべきである。例示的なハンドルアセンブリ（３００）、エンドエフェクタ（３５０）及び／又は圧電円板アセンブリ（３７０）の更なる構成及び／又は構築体は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。例示の目的に過ぎないが、いくつかの形態においては、圧電円板アセンブリ（３７０）を省略してもよく、電圧感応膜及び／又はその他の力センサー、例えばひずみゲージを、トランスデューサのフランジ（３３６）に連結し、能動減衰能なしに力の大きさ及び／又は方向の測定値が必要とされる場合に使用してもよい。
【0035】
Ｃ．例示的なマルチピース圧電素子図７は、上記の圧電円板アセンブリ（２５０、３７０）に組み込むことができる例示的なマルチピース圧電素子（４００）を表す。本実施例において、マルチピース圧電素子（４００）は、マルチピース圧電素子（４００）が４つのセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）に分割されることを除き、実質的に上述の圧電円板アセンブリ（２５０、３７０）に従って構築される。各セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）は、一対の電極と、その一対の電極間に配設された圧電素子と、を含む。本実施例の対向するセグメント（４１０、４３０）は、横断運動を無効にするように導波路の振動を駆動すべく動作可能な圧電セグメントを含む。別の対向するセグメント（４２０、４４０）は、導波路からの振動を感知すべく構成されている。それ故、単一のマルチピース圧電素子（４００）を使用して、導波路からの振動の感知及び導波路の振動の誘起の両方を行って、横断運動を無効にできる。
【0036】
いくつかの形態においては、駆動セグメント（４１０、４３０）が一斉に動作して導波路の振動を駆動するか又は調整することができる。他の形態において、駆動セグメント（４１０、４３０）は、別々の期間及び／又は速度で駆動することができる。同様に、いくつかの形態において、感知セグメント（４２０、４４０）は導波路からの振動を同時に感知することができ、他の形態においては、感知セグメント（４２０、４４０）は導波路の振動を交互に感知することができるか、又は個々に動作することができる。なお更なる構成においては、セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）は、振動の感知及び駆動を交互に行うことができる。そのような交互の振動の感知及び駆動は、個々のセグメントで、連携して、又は全体として行うことができる。当然のことながら、セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）を４つのセグメントに分割することは単に任意である。いくつかの形態においては、２個又は３個のセグメントを使用できる。他の形態においては、４個を超えるセグメントを使用できる。例えば、いくつかの形態においては、８個又は１６個のセグメントを設けてもよい。当然のことながら、本実施例において、セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）を用いて導波路又は他の超音波動力伝達系の構成要素からの振動を感知する際、セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）はまた、外科用器具（１０、５０、１００）などの外科用器具に対する力の大きさ及び方向の両方を決定すべく動作可能である。例えば、セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０）は、組織に対してブレード軸受を用いることにより発生した力ベクトルを決定することができる。勿論、マルチピース圧電素子（４００）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。例示の目的に過ぎないが、マルチピース圧電素子（５００）の代替構成が図８に示されており、単一の連続的な底部電極（５１０）、圧電円板（５２０）、及び複数の分割された頂部電極（５３０）を有する。
【0037】
上述のマルチピース圧電素子（４００、５００）において、様々なセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）にわたる電圧変化をモニターすることによって、様々なブレード表面にかかる力、ブレード上の力の位置、及び／又は外科医の処置を決定できることを理解すべきである。横断モードが、導波路の軸に対して直角な方向に沿って１つ又は２つ以上の円板セグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）を励起させることができ、横断モードを検出するセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）（及び／又は１つ若しくは２つ以上のその他のセグメント）が、能動的に励起して横断モードを減衰させることができることも理解すべきである。セグメント化された性能を提供するように、圧電円板は様々な方法で作製することができる。例えば、均質の圧電円板は、分割された電極表面を含み得る。電極表面間の分離は、意図された最も高い動作電圧レベルでの電圧破壊を防ぐべく構成され得る。もう１つの単なる例示的実施例として、いくつかの離散的に形成されたパイ形状のセグメントは、相互に当接するように整列配置され得るか、又は空気若しくは固体誘電体などで分離され得る。更に別の単なる例示的実施例として、圧電アクチュエータはチューブ又はシリンダとして形成され得る。内側半径表面及び外側半径表面は、電極を含んでもよく、圧電アクチュエータは長手方向（電圧勾配に対して垂直）に応答するように分極化され得る。この形態では、外側の電極が長手方向のストリップに分割されてもよいし、中心電極（例えば、接地部）が内側半径の周りに連続してもよい。分割された素子機構を提供することができるその他の好適な方式は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになるであろう。
【0038】
Ｄ．指部ベースの方向性力センサーアセンブリ図９〜１０は、ピエゾ抵抗素子（６１２）の環を有するハンドルアセンブリ（６００）と、一対の指部（６５６）を有するエンドエフェクタ（６５０）と、を具備した例示的な代替の方向性力センサーアセンブリを表す。この一対の指部は、エンドエフェクタ（６５０）がハンドルアセンブリ（６００）に連結され、エンドエフェクタ（６５０）のブレード（図示せず）に力が印加されたときに、ピエゾ抵抗素子（６１２）に係合すべく構成されている。本実施例のハンドルアセンブリ（６００）は、ケーシング（６０２）とトランスデューサ（６２０）とを具備する。本実施例のケーシング（６０２）は、トランスデューサ（６２０）及びその内部のその他の構成要素（図示せず）を収容するような大きさ及び構成になっている。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、ケーシング（６０２）は、耐久性プラスチック（ポリカーボネートや液晶ポリマーなど）、セラミック及び／若しくは金属、又は他の何らかの適切な材料から構成され得る。ケーシング（６０２）は、近位に延在しているケーブル（６０６）を含み、このケーブルは、複数のワイヤ（６１８、６２６、６２８）を上述したジェネレータ（４０）などの電源まで導く。勿論、いくつかの形態においては、ケーブル（６０６）を省略することもできるし、電源をケーシング（６０２）の内部に位置付けることもできる。ケーシング（６０２）はまた、図１０において最もよく分かるように、開口した遠位端（６１０）と、開口した遠位端（６１０）の内側の周りで環内に位置付けられたピエゾ抵抗素子（６１２）の環と、を含む。ピエゾ抵抗素子（６１２）については、後ほど更に詳述する。ケーシング（６０２）は、上述したマルチピースハンドルアセンブリ（６０）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0039】
トランスデューサ（６２０）は、連続した圧電素子（６２２）間に交流電極（６２４）が配設された複数の圧電素子（６２２）を具備して、圧電素子の積み重ね体を形成している。本実施例では、交流電極（６２４）がワイヤ（６２６、６２８）を介して電気的に連結され、その結果、電原がワイヤ（６２６、６２８）に連結されたときに複数の圧電素子（６２２）にわたって電位が生ずる。それ故、電源を起動すると、複数の圧電素子（６２２）によって電力が超音波振動に変換される。そのような超音波振動は、導波路（６６０）がトランスデューサ（６２０）にねじ的に連結しているときにエンドエフェクタ（６５０）の導波路（６６０）に対して遠位に伝達される。圧電素子（６２２）の積み重ね体の近位端には、近位共振器（６３０）がある。ボルト（６３２）は、環状開口部（図示せず）を通して近位共振器（６３０）及び圧電素子（６２２）の積み重ね体に挿入され、遠位共振器（６３４）に連結する。それ故、トランスデューサ（６２０）は、ボルト（６３２）、近位共振器（６３０）、圧電素子（６２２）及び電極（６２４）の積み重ね体、並びに遠位共振器（６３４）で実質的に形成されている。遠位共振器（６３４）のねじ付き部分（６４０）は、エンドエフェクタ（６５０）の導波路（６６０）にねじ的に連結すべく構成されている。ねじ付き部分（６４０）は、遠位共振器（６３４）に沿った節点、波腹、及び／又はその他の任意の地点にて位置付けられ得る。トランスデューサ（６２０）は、トランスデューサ（２１０、３２０）、及び／又はその開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／２７４，４８０号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｓｌｉｐ Ｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ」（２０１１年１０月１７日出願）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。トランスデューサ（６２０）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0040】
本実施例において、各ピエゾ抵抗素子（６１２）は、対応するワイヤ（６１８）に連結されており、このワイヤは電圧検出装置（図示せず）に更に連結されている。それ故、ピエゾ抵抗素子（６１２）、例えばピエゾ抵抗素子（６１２）に接触する指部（６５６）が力を受けると、電圧検出装置は、対応するピエゾ抵抗素子（６１２）からの電圧の変化を示す。そのような電圧の変化を用いることで、エンドエフェクタ（６５０）のブレードに印加された力の大きさ、及びピエゾ抵抗素子（１つ又は複数）（６１２）は電圧変化を示す基準となる力の方向の両方を示すことができる。勿論、ピエゾ抵抗素子（６１２）（例えば、導電性エラストマー及び／若しくはゲル、ひずみゲージ、容量性感知素子、その他の抵抗性感知素子、並びに／又はその他）の代わりに、他の力検知素子を使用することもできる。また当然のことながら、可撓性の環は、ピエゾ抵抗素子（６１２）の環状アレイ又はその代替物の周りに位置付けられていてもよい。そのような可撓性の環は、少なくとも部分的に環状アレイにてピエゾ抵抗素子（６１２）又はその代替物を支持できると共に、外科医の手によってかけられた圧力に応じて弾力的に変形することもでき、それにより、ピエゾ抵抗素子（６１２）又はその代替物に力を伝達し、かつ／又はピエゾ抵抗素子（６１２）又はその代替物が流体などに曝露されるのを防ぐシールとしての機能を果たし得る。いくつかの他の形態において、以下で更に詳述されるように、ホール効果センサーに対する指部（６５６）の近接性を用いて、ホール効果センサーを非接触ベースの力を定量する目的に使用できる。勿論、ピエゾ抵抗素子（６１２）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0041】
本実施例のエンドエフェクタ（６５０）は、ケーシング（６５２）の内部に回転自在に配設された導波路（６６０）を含む。導波路（６６０）は、遠位共振器（６３４）に連結して超音波振動をトランスデューサ（６２０）からブレード（図示せず）に、又は導波路（６６０）の遠位端に連結されている他の機構に伝達すべく構成されている部材を具備する。図９に示すように、導波路（６６０）は、ねじ付き部分（６４０）に連結して導波路（６６０）をトランスデューサ（６２０）に機械的にかつ調和的に連結すべく構成された近位ねじ付き凹部（６６２）（想像線で示す）を含む。勿論、導波路（６６０）及び／又はトランスデューサ（６２０）の他の連結機構は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。ケーシング（６５２）は、導波路（６６０）を支持しながらも依然として導波路（６６０）をケーシング（６５２）に対して回転させ、かつ振動させるブッシング（６５４）を含む。勿論、軸受などの他の回転自在な連結部を設けることもできるし、又はいくつかの形態においては、ブッシング（６５４）を省略し得るてもよいことを理解すべきである。
【0042】
ケーシング（６５２）は、ケーシング（６５２）の近位端に一対の指部（６５６）を含む。上述したように、指部（６５６）は、ブレード又はエンドエフェクタ（６５０）の他の機構に力が印加されたときにピエゾ抵抗素子（６１２）に接触すべく構成されている。本実施例において、図１０に最もよく示すように、指部（６５６）は、互いに１８０度離れた２つの三日月形状の片持梁部材を具備する。図１０を参照すると、力が水平に印加されると、少なくとも１つの指部（６５６）が１つ又は２つ以上のピエゾ抵抗素子（６１２）に係合する。それ故、対応するピエゾ抵抗素子（６１２）からの電圧出力を用いることによって、（ピエゾ抵抗素子（１つ又は複数）（６１２）が電圧を変化させた）力の方向、及び（電圧の変化による）大きさの両方を定量できる。図１０に示す例に対して垂直に力が印加されると、三日月形状の指部（６５６）が、指部（６５６）の上方又は下方にある少なくとも１つ又は２つ以上のピエゾ抵抗素子（６１２）に接触する。それ故、２つの指部（６５６）を用いることにより、ブレード又はエンドエフェクタ（６５０）の他の機構にかかる力のいかなる方向に対しても力の方向及び大きさを決定できる。勿論、２つを超える指部（６５６）を使用してもよい。例えば、３つの指部（６５６）を１２０度離隔させてもよい。そのような指部（６５６）は、単純な矩形部材を含むいかなる幾何学形状であってもよい。更になお、いくつかの形態において、単一の指部（６５６）は、ピエゾ抵抗素子（６１２）の同心環に使用され得る。このピエゾ抵抗素子は、ピエゾ抵抗素子（６１２）の外側環とピエゾ抵抗素子（６１２）の内側環とを有する。それ故、単一の指部（６５６）は、ブレード又はエンドエフェクタ（６５０）の他の機構に対する力に応じて、内側環又は外側環上のいずれか一方のピエゾ抵抗素子（６１２）に常に接触する。いくつかの更なる形態において、指部（６５６）は、必ずしもエンドエフェクタ（６５０）のケーシング（６５２）に関連付けられなくてもよく、代わりにエンドエフェクタ（６５０）の別個の機構に関連付けられてもよい。加えて又は代わりに、ピエゾ抵抗素子（６１２）は、エンドエフェクタ（６５０）に関連付けられ得る一方、指部（６５６）はハンドルアセンブリ（６００）のケーシング（６０２）から延在する。エンドエフェクタ（６５０）及び／又は指部（６５６）の更なる構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0043】
Ｅ．圧電ストリップの方向性力センサーアセンブリ図１１Ａ〜１３Ｂは、ケーシング（７０２）と、ケーシング（７０２）の内部に回転自在に装着されたトランスデューサ（７１０）と、トランスデューサ（７１０）から延在する導波路（７２０）と、導波路（７２０）の遠位端に連結されているブレード（７３０）と、方向性力センサーアセンブリ（７５０）と、を具備する例示的な代替の外科用器具（７００）を表す。まず図１１Ａ〜１１Ｂを参照すると、本実施例のケーシング（７０２）は、トランスデューサ（７１０）と、コントローラ（７９０）と、ケーシングの内部のその他の構成要素（図示せず）と、を収容するような大きさ及び構成になっている。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、ケーシング（７０２）は、耐久性プラスチック（ポリカーボネートや液晶ポリマーなど）、セラミック及び／若しくは金属、又は他の何らかの適切な材料から構成され得る。本実施例において、電源及び関連する配線は、トランスデューサ（７１０）に電力を供給しコントローラ（７９０）により制御されるものであるが、見やすいように省略してある。いくつかの形態において、ケーシング（７０２）は、複数のワイヤ（図示せず）を上述のジェネレータ（４０）などの電源まで導く、近位に延在しているケーブル（図示せず）を含み得る。勿論、いくつかの形態においては、ケーブルを省略することもできるし、電源をケーシング（７０２）の内部に位置付けることもできる。
【0044】
本実施例において、ケーシング（７０２）は、トランスデューサ装着部（７０４）及び正面節点（７０６）を更に備える。トランスデューサ装着部（７０４）は、ケーシング（７０２）の内部のトランスデューサ（７１０）を長手方向に固着すると共にケーシングの内部にてトランスデューサ（７１０）の回転が可能になるように構成されている。ほんの一例として、トランスデューサ装着部（７０４）は、トランスデューサ（７１０）のフランジ（７１２）とインターフェースする軸受機構を具備する。正面節点（７０６）は、ケーシング（７０２）の遠位端にて導波路（７２０）とインターフェースし、この導波路を支持する一対の支柱を具備する。それ故、トランスデューサ（７１０）の超音波アセンブリ、導波路（７２０）、及びブレード（７３０）は、器具（７００）の２つの固定点にて支持される。
【0045】
ケーシング（７０２）はまた、起動ボタン（７０８）を含む。起動ボタン（７０８）は、コントローラ（７９０）に電気的に連結されており、その起動ボタン（７０８）を使用するユーザーに応じて器具（７００）を選択的に起動するようにコントローラ（７９０）に対し指示すべく動作可能である。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、起動ボタン（７０８）としては、トグル、容量性触覚センサー、抵抗性触覚センサー、電気機械ボタン、及び／又は他の任意の起動ボタン（７０８）を挙げることができる。起動ボタン（７０８）は、本明細書において記述されている起動機構（１８）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0046】
本実施例のトランスデューサ（７１０）は、電力が電極に印加されたときに導波路（７２０）を振動させるべく動作可能な圧電素子及び電極を交互に配した積み重ね体を具備する。導波路（７２０）は、トランスデューサ（７１０）から遠位に延在し、近位端にてトランスデューサ（７１０）に機械的に連結されている。ブレード（７３０）は、導波路の遠位端に連結されており、トランスデューサ（７１０）がアクティブであるときに切断かつ／又は凝固すべく動作可能である。いくつかの形態においては、ブレード（７３０）は導波路（７２０）に適合され、その結果、導波路（７２０）に対するブレード（７３０）の回転位置が把握される。そのような回転位置情報は、本明細書において述べるように、トランスデューサ（７１０）の動作の制御中に、コントローラ（７９０）により使用され得る。トランスデューサ（７１０）、導波路（７２０）及び／又はブレード（７３０）は、トランスデューサ（９０、２１０、３２０、６２０）、導波路（１６０、３６０、６６０）、ブレード（８２、１５２）及び／又は別の手段に関する教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0047】
上述したように、コントローラ（７９０）はケーシング（７０２）の内部に収容されている。コントローラ（７９０）は、電源のエネルギー設定を制御すべく動作可能であり、導波路（７２０）によりブレード（７３０）に伝送される、トランスデューサ（７１０）からの出力を制御する。コントローラ（７９０）は、以下で更に詳述されているように、方向性力センサーアセンブリ（７５０）、及び起動ボタン（７０８）に電気的に連結されている。いくつかの形態においては、起動ボタン（７０８）をユーザーが操作した場合でも方向性力センサーアセンブリ（７５０）により力が検出されるまではトランスデューサ（７１０）が起動されないようにコントローラ（７９０）を構成することが可能であるが、この構成は全くの任意である。コントローラ（７９０）は、上述の制御モジュール（１２）の教示の少なくとも一部に従って更に構築され得る。
【0048】
本実施例の方向性力センサーアセンブリ（７５０）は、導波路（７２０）の一部の周りに配設された複数のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）を具備する。本実施例において、方向性力センサーアセンブリ（７５０）は、長手方向軸（７８０）に対する導波路（７２０）の偏向が最大になるように、前側節点（７０６）とトランスデューサ装着部（７０４）との間の中間点に位置決めされるが、この位置決めは全くの任意である。加えて、方向性力センサーアセンブリ（７５０）を節点若しくは導波路（７２０）内の発振振動が最小になる地点に、又はその付近に位置付けることにより、センサーアセンブリ（７５０）により吸収される音響エネルギーが最小限に抑えられるようにもなる。いくつかの形態においては、センサーアセンブリ（７５０）は、節点に隣接して位置付けられるか又は節点に対して非対称に夾叉する。代わりに、センサーアセンブリ（７５０）は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、導波路（７２０）に沿った他の好適な任意の地点に位置付けられてもよい。簡潔に図１２を参照すると、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は、導波路（７２０）の周りの角状アレイに配設されており、導波路（７２０）に固定的に連結されている。本実施例では、７つのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が、導波路（７２０）の周辺に等間隔に配設されるが、この配設は全くの任意である。いくつかの形態においては、７つより多くの又は７つ未満のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）を使用してもよい。例示の目的に過ぎないが、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は接着剤で的に接合され、かつ／又は導波路（７２０）に機械的に連結され得る。ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は、図１１Ａ〜１１Ｂ、及び１３Ａ〜１３Ｂに示すような導波路（７２０）の屈曲がピエゾ抵抗ストリップ（７５２）を伸張させるか又は圧縮すべく長手方向に細長い部材を具備する。それ故、そのような膨張及び／又は圧縮によって、電圧検出装置により測定され得る電圧が生ずる。本実施例において、各ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は、コントローラ（７９０）に電気的に連結されているため、導波路（７２０）の屈曲によって生じた電圧（１つ又は複数）がコントローラ（７９０）に伝達される。
【0049】
コントローラ（７９０）は、各ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）からの電圧の変化を判定する１つ又は２つ以上の電圧検出回路を具備する。それ故、コントローラ（７９０）は、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）の位置、及び生じた電圧を用いてブレード（７３０）に印加された力の方向及び大きさを測定すべく構成され得る。いくつかの形態においては、導波路（７２０）に対するブレード（７３０）のキーイングは、電圧を生ずるピエゾ抵抗ストリップ（７５２）の位置に基づいて、所定のキーイングされた部分に対する方向を判定するための参照点として使用できる。勿論、導波路（７２０）の周りに他の力検知素子を配設し得ることを理解すべきである。例えば、複数のひずみゲージを導波路（７２０）に対して長手方向に取り付けてもよい。ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）及び／又は方向性力センサーアセンブリ（７５０）の更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0050】
図１１Ａに戻って参照すると、ブレード（７３０）及び導波路（７２０）が、第１の非屈曲状態にて示してある。この位置において、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は電圧出力がゼロになるように較正される。いくつかの形態においては、トランスデューサ（７１０）がアクティブであるときは、導波路（７２０）を介した振動によって、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）に対して一貫した小さな電圧変化を生じる可能性があり、この電圧変化に対しては無視するようにコントローラ（７９０）を較正してもよい。図１１Ｂに矢印（７７０）で示すように、ブレード（７３０）に力が印加されると、前側節点（７０６）及びトランスデューサ装着部（７０４）によって２つの地点が設けられ、これら２地点間においては、矢印（７７２）で示されているようなブレード（７３０）に印加された力に対向する方向に、導波路（７２０）が屈曲する。そのような屈曲の誇張形態は、例示のみを目的に図１３Ａ〜１３Ｂに示してある。導波路（７２０）が第２の屈曲状態にあるとき、１つ又は２つ以上のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は圧縮され、同時に１つ又は２つ以上のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）は伸張する。そのため、いくつかのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）からの電圧の上昇、及び他のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）による電圧の降下が、コントローラ（７９０）によって検出される。どのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が最も圧縮されたか、またどのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が（例えば、電圧の変化によって）最も伸張したかを識別することにより、コントローラ（７９０）は、ブレード（７３０）を中心としてどの方向から力が印加されたかを判定できる。加えて、前もって較正を行うことによって、電圧変化を用いて、ブレード（７３０）に印加された力の大きさを測定することができる。それ故、方向性力センサーアセンブリ（７５０）を利用することによって、コントローラ（７９０）は、ブレード（７３０）に印加された力の方向及び大きさを判定できる。本明細書において更に詳述するように、コントローラ（７９０）は続いて、トランスデューサ（７１０）の出力が制御されるように１つ又は２つ以上のエネルギー設定を適用すべく構成され得る。
【0051】
Ｆ．非接触の方向性力センサーアセンブリいくつかの形態においては、導波路（１６０、３６０、６６０、７２０）に接触せずにブレード（８２、１５２、７３０）に印加された方向及び力を判定することが好ましい場合がある。ここで、例示の目的に過ぎないが、非接触の方向性力センサーアセンブリについて説明する。しかしながら、他の例は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになることを理解されたい。
【0052】
図１４〜１５は、シース（８３０）の内部に配設された導波路（８１０）を具備する例示的な非接触の方向性力センサーアセンブリ（８００）を示す。本実施例において、導波路（８１０）は、近位端にてトランスデューサ（図示せず）に連結され、遠位端にてブレード（図示せず）に連結されている、細長い金属製部材を具備する。本実施例の導波路（８１０）は横断孔（８１２）を含み、その横断孔は、中にピン形状の磁石（８２０）を受容すべく構成されている。本実施例において、横断孔（８１２）は円筒状の孔を備えるが、他の形状及び幾何学形状は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。磁石（８２０）及び孔（８１２）は、磁石（８２０）が孔（８１２）に挿入されたときに磁石（８２０）が導波路（８１０）の長手方向軸（８１８）の周りの実質的に中央に位置するように構成されている。いくつかの形態においては、接着剤又は他の機構で磁石（８２０）を孔（８１２）の内部に固定できるが、これは全くの任意である。加えて又は代わりに、磁石（８２０）をシリコーンでオーバーモールドして導波路（８１０）に対して磁石（８２０）を絶縁することもできるが、これは全くの任意である。本実施例において、磁石（８２０）は、磁石（８２０）で形成されるピン形状の軸に沿って磁化される。更に、上記は導波路（８１０）を参照しながら説明してきたが、当然のことながら、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、磁石（８２０）及び孔（８１２）をブレード上、及び／又はトランスデューサの一部の上に位置付けることも可能である。
【0053】
シース（８３０）は、シース（８３０）上の角状アレイに配設された複数の電極ループ（８４０）を具備する。本実施例のシース（８３０）はプラスチック部材を具備し、このプラスチック部材はシース（８３０）の内表面に電極ループ（８４０）がオーバーモールドされているが、これは全くの任意である。いくつかの形態においては、電極ループ（８４０）をシース（８３０）の外側にオーバーモールドし、かつ／又は他の手段（例えば、接着剤による付着、機械的連結部など）を介してシース（８３０）に関連付けることができる。電極ループ（８４０）はそれぞれ、長手方向の長さに沿って複数の短手方向の短尺スイッチバック（８４２）を有する金属製ワイヤ又は構成要素を含む。いくつかの変形において、電極ループ（８４０）は、シース（８３０）の直径の周囲の連続的な巻線として形成される。そのようなループは、磁石（８２０）の位置を中心にしてよく、それにより、磁石（８２０）により形成されるピン形状の軸が電極ループ（８４０）の中心を通過する。加えて又は代わりに、電極ループ（８４０）は、シース（８３０）の周縁に巻着されてよい。電極ループ（８４０）及び／又はシース（８３０）の他の好適な構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0054】
図１５を参照すると、トランスデューサにより振動が活発になったために導波路（８１０）が振動すると、軸（８１８）に沿ってシース（８３０）に対して磁石（８２０）は長手方向に前後に移動する。この振動運動によって電極ループ（８４０）に小さな電流が生成される。この電流は、コントローラ（７９０）及び／又は制御モジュール（１２）などのコントローラ及び／又は制御モジュールにより測定され得る。例えば、ユーザーが組織（tissue or）に対してブレードを押圧するなどして導波路（８１０）が偏向すると、磁石（８２０）は１つ又は２つ以上の電極ループ（８４０）に接近するように動く。磁界の増大によって、対応する電極ループ（８４０）の誘導電流が増加する。それ故、電極ループ（単数又は複数）（８４０）が経る偏向の向き、電流の増加及び／又は減少、並びに偏向を生ずる力の大きさは、導波路（８１０）構造特性及び電流増分の大きさに基づいて判定することができる。故に、導波路（８１０）に接触することなしに、導波路（８１０）に連結されているブレードに印加された力の大きさ及び方向の両方を判定できる。シース（８３０）は、磁石（８２０）及びシース（８３０）アセンブリの相対的な機械的動作の実効インダクタンスにおける小さい変化を感知できる共振回路内で動作し得る。回路の共振は実効インダクタンスによって異なる。勿論、更に他の配置構成、及び／又は非接触の方向性力センサーアセンブリ（８００）の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0055】
ＩＶ．例示的な減衰制御上述したように、場合によっては、器具（１０、５０、１００、７００）の超音波動力伝達系を減衰させるか又はさもなければ振動動作を制御することが好ましい場合がある。例えば、外科的処置中に組織に対しブレード軸受を用いることによって、導波路（１６０、３６０、６６０、７２０、８１０）、及び／又は外科用器具（１０、５０、１００、７００）の超音波動力伝達系の他の部分に横断運動が生じた場合、横断運動は中断される可能性もあれば又はさもなければトランスデューサ（９０、２１０、３２０、６２０、７１０）からの振動運動に支障を来たす可能性もある。加えて、いくつかの事例においては、横断運動によって不安定な振動モードが誘導され、それにより、器具（１０、５０、１００、７００）が損傷を受ける可能性がある。外科用器具（１０、５０、１００、７００）の使用中にこれらの横断運動を排除するか又は低減することで、製作公差を増大させ得る。それ故、そのような横断運動を超音波動力伝達系から減衰させる様々な方法について、ここで記述するが、他の実施例は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0056】
図１６は、トランスデューサ（２１０）が正常状態にて動作しているときの図５の遠位圧電円板アセンブリ（２５０）からの例示的なサンプル電圧出力（９００）を表す。図１７に示すように、横断運動又は事象がエンドエフェクタ及び／又は導波路に印加されると、振動波形に外乱（９１０）が起こり、電圧出力（９００）が不安定になる。勿論、上記は単なる例示であることを理解すべきである。
【0057】
図１８は、制御モジュール（１２）などの制御モジュール、及び／又は図１７に示す横方向の事象に応じて、超音波動力伝達系の動作を補正するコントローラ（７９０）により実行され得る工程の例示的な流れ図を表す。工程（１０００）においては、器具、例えば器具（１０、５０、１００、７００）が起動される。工程（１０１０）においては、器具の１つ又は２つ以上のセンサーがモニターされる。ほんの一例として、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）、及び／又はマルチピース圧電素子（５００）は、制御モジュールによりモニターされ得る。本実施例において、工程（１０１０）で実行されるモニター工程は、１つ又は２つ以上の上記センサーからの電圧出力（９００）をモニターする工程を含む。工程（１０２０）では、横方向の事象が検出されたかどうかが、制御モジュールによって判定される。そのような判定は、図１７に示すような電圧出力（９００）が所定の閾値を超えたか、かつ／又は振動波形の周期が変化したかを検出することによって行われ得る。横方向の事象が一切検出されない場合、制御モジュールは工程（１０１０）に戻ってセンサーのモニターを続行する。
【0058】
横方向の事象が検出された場合、制御モジュールは、補正処置が起動される工程（１０３０）に進む。図１９に、制御モジュールによってトランスデューサが一時的に起動解除されて振動が衰微し、続いてトランスデューサが再起動されて器具の動作が再開される、１つの例示的な補正処置が示してある。図１９に示すように、横方向の事象が原因で電圧出力（１１００）は初期に不安定になる。領域（１１１０）において、トランスデューサは起動解除される。振動は領域（１１２０）を通して衰微する。領域（１１３０）では、トランスデューサを再起動して、通常動作を再開する。
【0059】
安定性の能動減衰が行われる工程（１０３０）にて実施できる第２の例示的な補正処置は、図２０に示してある。ほんの一例として、そのような能動減衰は、上述したように、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）、及び／又はマルチピース圧電素子（５００）により行われる。図２０に示す例において、総電圧出力（１１００）は、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）及び／又は上述したマルチピース圧電素子（５００）のうちの１つ又は２つ以上、及び／又は１つ又は２つ以上のセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）を介して感知された振動に対応する。点線部の電圧入力（１１９０）は、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）、マルチピース圧電素子（５００）のうちの１つ又は２つ以上に対して、及び／又は１つ以上のセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）により供給されて、横方向の事象を能動的に減衰させる電圧に対応している。
【0060】
図２０に示すように、電圧出力（１１００）は初めに（１１４０）における横方向の事象を示す。続いて、制御モジュールは、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）、マルチピース圧電素子（５００）のうちの１つ又は２つ以上を、及び／又は１つ又は２つ以上のセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）により電圧入力（１１９０）に従って起動させて、電圧出力（１１００）により示される不安定性を能動的に減衰させる。ほんの一例として、電圧入力（１１９０）を生じさせるための能動減衰は、遠位圧電円板アセンブリ（２５０）、圧電円板アセンブリ（３７０）、マルチピース圧電素子（４００）、マルチピース圧電素子（５００）を、及び／又は１つ又は２つ以上のセグメント（４１０、４２０、４３０、４４０、５３０）により、電圧出力（１１００）の振動波形のピークにて起動させて、横方向の事象を無効にする工程を含み得る。いくつかの形態においては、短いバーストに対して能動減衰機能の起動が為され、その後、電圧出力（１１００）の振動波形が検出され得る。新たな電圧出力（１１００）の示度を用いることによって、実行されている能動減衰の修正、及び／又はシステムが正規の振動波形に戻ったかどうかの判定が可能になる。例えば、（１１５０）において、電圧出力（１１００）で示される横方向の事象からの不安定が抑制された。あるいは、いったん横方向の事象が検出され、所定の時間を経た後に起動解除されると、及び／又は不安定な波形が止んだことを別のセンサーが判定すると、能動減衰機能の起動が継続的に行われ得る。加えて、いくつかの形態においては、能動減衰中に印加され得る最大電圧入力（１１９０）に対する所定の制限を制御モジュールに含めてもよいが、この制限は全くの任意である。勿論、能動減衰の他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0061】
図１８に戻ると、いったん上述の補正処置によって横方向の事象が抑制及び／又は実質的に抑制されると、制御モジュールは、工程（１０１０）のセンサーをモニターする工程に戻ることができる。いくつかの形態においては、工程（１０３０）において各補正処置が行われた（preformed）後、任意選択的な工程（１０４０）にてカウンタが減分される。例示の目的に過ぎないが、器具を１００個の横方向の事象の補正に制限してもよい。いったんカウンタがゼロに達したら、パラメータの許容範囲から外れて器具が動作していることをユーザーに通知するようにインジケータを起動できる（例えば、照明、ビープ音、振動を起動させてユーザーに通知する）。通知に加えて又は通知の代わりに、器具が修理されるか又は再生されるまで、制御モジュールでトランスデューサを起動解除してもよい。工程（１０４０）においてカウンタがゼロまで減分されなかった場合、制御モジュールは工程（１０１０）に戻ってセンサーを再びモニターする。勿論、他の構成及び工程は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0062】
Ｖ．例示的なエネルギー設定の管理いくつかの形態においては、ユーザーがどのように器具（１０、５０、１００、７００）を利用しているかに基づいて器具（１０、５０、１００、７００）のエネルギー設定を調整することが役立つ場合がある。例えば、一部のユーザーに対して、ブレード（８２、１５２、７３０）に印加された力の方向及び大きさは、ユーザーが予想する用途タイプ及びエネルギー設定を示し得る。例えば、ユーザーが、ブレード（８２、１５２、７３０）の側面を使用して図４に示す矢印（１９２、１９４）の方向に高圧を印加した場合、ユーザーは、ブレードを使用して組織を凝固することを予想し得る。あるいは、ユーザーが、図４に示す矢印（１９６、１９８）の方向にブレード（８２、１５２、７３０）の頂面又は底面を使用してより強力な圧力を印加した場合、ユーザーは、ブレードを使用して組織を切断することを予想し得る。それ故、上記マルチピース圧電素子（４００、５００）、ピエゾ抵抗素子（６１２）及び指部（６５６）並びに／又は方向性力センサーアセンブリ（７５０、８００）のうちの１つ又は２つ以上を使用してブレード（８２、１５２、７３０）、制御モジュール（１２）などの制御モジュール、及び／又はコントローラ（７９０）に印加された力の大きさ及び方向の両方を検出する工程を用いて、トランスデューサ（９０、２１０、３２０、６２０、７１０）のエネルギー設定を制御することができる。ここで、ほんの例示に過ぎないが、エネルギー設定制御構成をいくつか取り上げて説明する。当然のことながら、トランスデューサ（９０、２１０、３２０、６２０、７１０）のエネルギー設定を制御するための他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0063】
トランスデューサ（９０、２１０、３２０、６２０、７１０）のエネルギー設定を制御するための例示的な工程の例示的な流れ図を、ほんの一例を挙げるに過ぎないが、図２１に図示してある。本実施例について、図示されている器具（７００）を参照しながら説明すると共に、図１１Ａ〜１３Ｂを参照しながら説明するが、当然のことながら、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、以下は、本明細書において記述されている他の任意の外科用器具（１０、５０、１００、７００）に対して、マルチピース圧電素子（４００、５００）、ピエゾ抵抗素子（６１２）及び指部（６５６）並びに／又は方向性力センサーアセンブリ（７５０、８００）のうちの１つ又は２つ以上を組み入れた外科用器具に対して、及び／又は他の任意の外科用器具に対して適用可能である。
【0064】
工程（１２００）では、最初にユーザーにより１つの起動ボタン又は電源ボタン（７０８）が起動される。上述した通り、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、起動ボタン（７０８）には、トリガ、容量性触覚センサー、抵抗性触覚センサー、電気機械ボタン、及び／又はその他の任意の起動ボタン（７０８）が含まれ得る。１つの起動ボタン（７０８）を使用することで、ユーザーが器具（７００）の使用中に最大又は最小エネルギートグルなどの様々なエネルギーレベル設定ボタンの間で切り替える必要がないように器具（７００）を簡素化することができるが、この簡素化は全くの任意である。本実施例では、起動ボタン（７０８）を操作するだけではトランスデューサ（７１０）が起動されないが、いくつかの形態においては、起動ボタン（７０８）を操作するとトランスデューサ（７１０）が開始される場合がある。工程（１２１０）では、コントローラ（７９０）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）をモニターする。工程（１２２０）では、コントローラ（７９０）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）により力が検出されたかどうかを判定する。例えば、図１１Ｂ及び１３Ｂに示すもののように導波路（７２０）が偏向した場合、ピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が変形し、電圧変化を生ずる。コントローラ（７９０）によって、この電圧変化が検出され、力がブレード（７３０）に印加されていることを判定し、工程（１２３０）に進む。ブレード（７３０）にかかる力が検出されない場合、工程（１２１０）においてコントローラ（７９０）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）により力が検出されるまで方向性力センサーアセンブリ（７５０）のモニターを継続する。本実施例において、ユーザーが起動ボタン（７０８）を操作し、かつ起動ボタン（７０８）が押下されている間に方向性力センサーアセンブリ（７５０）を介してブレード（７３０）に力が印加されたことをコントローラ（７９０）が検出した後に初めて、トランスデューサ（７１０）が起動される。そのような構成は、偶発的な起動を減らすためのロックアウト機能を提供することができる。勿論、上記は単に任意である。
【0065】
工程（１２３０）では、コントローラ（７９０）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）の構成を利用してブレード（７３０）に印加された力の大きさ及び方向の両方を判定する。上述したように、導波路（７２０）の周りに角状アレイでピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が配設され、その結果、ブレード（７３０）に印加された力の方向を検出することが可能になる。例示の目的に過ぎないが、図１１Ｂに示すように、ブレード（７３０）の底部に力が印加されると、導波路（７２０）の底部にある対応するピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が伸張し、かつ／又は導波路（７２０）の頂部にあるピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が圧縮され、それにより、異なる電圧変化が生じ、ブレード（７３０）の底部に力が印加されたことが示される。勿論、２つのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）を使用することによって、大きさ及び方向の測定値の平均化、並びに／又は１つのピエゾ抵抗ストリップ（７５２）が不良な電圧示度を出力していないことの確認が可能になるが、これは全くの任意であることを理解すべきである。いくつかの形態においては、各方向に単一のピエゾ抵抗ストリップ（７５２）を使用し得るが、これも任意である。加えて又は代わりに、トランスデューサ（７１０）が既にアクティブであり得る形態においては、２つの異なる電圧変化の使用が導波路（７２０）の曲げを示す一方、並列な及び一貫した電圧変化でアクティブなトランスデューサ（７１０）の通常動作を示すことができるが、これもまた任意である。ブレード（７３０）に印加された力の大きさ及び方向が判定されてから、コントローラ（７９０）は工程（１２４０）に進み、トランスデューサ（７１０）のエネルギー設定を判定する。
【0066】
図４を簡潔に参照すると、方向性力センサーアセンブリ（７５０）が矢印（１９２、１９４）の方向に印加された力を示す場合、コントローラ（７９０）は工程（１２４０）にて所定の第１のエネルギー設定を判定する。方向性力センサーアセンブリ（７５０）が矢印（１９６、１９８）の方向に印加された力を示す場合、コントローラ（７９０）は工程（１２４０）にて所定の第２のエネルギー設定を判定する。いくつかの形態では、ブレード（７３０）に印加された力の大きさに基づいて、第１及び／又は第２のエネルギー設定を拡大又は縮小できる。加えて又は代わりに、第１のエネルギー設定及び／又は第２のエネルギー設定の、所定の最小値及び／又は最大値を設定してもよく、その結果、第１のエネルギー設定及び／又は第２のエネルギー設定に対してエネルギー設定の境界範囲が利用可能になる。いくつかの形態においては、コントローラ（７９０）は、矢印（１９２、１９４、１９６、１９８）以外の方向に力が印加されていることを判定でき、中間的な、又は矢印（１９２、１９４、１９６、１９８）に対する方向に基づいたその他の計算されたエネルギー設定（例えば、ブレード（７３０）に力が印加される角度に基づいて第１及び第２のエネルギー設定間で判定されるエネルギー設定）を適用することもできる。更に他のエネルギー設定、及び／又はエネルギー設定を決定するための構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0067】
工程（１２４０）にてエネルギー設定が決定されると、コントローラ（７９０）は工程（１２５０）にてトランスデューサ（７１０）を起動させる。いくつかの形態において、トランスデューサ（１２５０）は、工程（１２４０）で決定されたエネルギー設定にて所定の期間にわたってアクティブに維持される。加えて又は代わりに、いったん方向性力センサーアセンブリ（７５０）が、ブレード（７３０）に印加される力の検出を止めると、トランスデューサ（７１０）の起動が解除される。更に、工程（１２１０）においてコントローラ（７９０）は引き続きセンサーをモニターして、方向性力センサーアセンブリ（７５０）により測定された力の大きさ及び方向の更なる変化を検出することができる。それ故、コントローラ（７９０）は、ブレード（７３０）に印加される力の大きさ及び方向に基づいて、トランスデューサ（７１０）のエネルギー設定を継続的に更新し調整すべく構成され得る。故に、ユーザーは、予想された方向性力プロファイルに従って器具（７００）を簡単に使用して、器具（７００）を使用中に動的に調整することができる。勿論、更に他の構成は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0068】
例えば、図２２に示すように、ほんの例示に過ぎないが、トランスデューサ（７１０）のエネルギー設定を決定するための工程（１２４０）に対する代替構成を図示してある。本実施例において、センサーが検査されると、工程（１３００）において加速度計が組み込まれる。方向性力センサーアセンブリ（７５０）により検出された力の大きさ、及び加速度計により検出された動作速度に基づいて、コントローラ（７９０）は、工程（１３１０、１３２０、１３３０及び１３４０）に示すような工程に従ってトランスデューサ（７１０）のエネルギー設定を調製する。動作が高速であることが加速度計により示され、力又は圧力の低いことが方向性力センサーアセンブリ（７５０）により示された場合は、組織を切開する目的に合わせて工程（１３１０）において、トランスデューサ（７１０）が高速設定に設定される。動作が高速であることが加速度計により示され、力又は圧力の高いことが方向性力センサーアセンブリ（７５０）により示された場合、堅い組織又は血管を切り込む目的に合わせて工程（１３２０）において、トランスデューサ（７１０）が中速設定に設定される。動作が低速であることが加速度計により示され、力又は圧力の低いことが方向性力センサーアセンブリ（７５０）により示された場合は、組織を凝固させる目的に合わせて工程（１３３０）において、トランスデューサ（７１０）が止血設定に設定される。動作が低速であることが加速度計により示され、力又は圧力の高いことが方向性力センサーアセンブリ（７５０）により示された場合、堅い組織又は血管の組織を切開する目的に合わせて工程（１３４０）において、トランスデューサ（７１０）が中速設定に設定される。コントローラ（７９０）は（１３００）において引き続きセンサーを確認してエネルギー設定を更新でき、かつ／又は図２１を参照しながら説明した工程に従って処理を進めることができる。勿論、上述は単なる例示に過ぎず、その他の構成は本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0069】
上記に関しては器具（７００）を参照しながら説明してきたが、当然のことながら、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、上述のいずれの構成も、本明細書において記述されている他の任意の外科用器具（１０、５０、１００、７００）に対して、マルチピース圧電素子（４００、５００）、ピエゾ抵抗素子（６１２）及び指部（６５６）並びに／又は方向性力センサーアセンブリ（７５０、８００）のうちの１つ又は２つ以上を組み入れた外科用器具に対して、及び／又はその他の任意の外科用器具に対して適用可能である。
【0070】
ＶＩ．例示的なユーザーフィードバック制御加えて又は代わりに、上記エネルギー設定の管理に対応するため、いくつかの形態では、器具（１０、５０、１５０、７００）の使用が意図されたタスク（例えば、切断、凝固など）に対して所定範囲及び／又は至適範囲内であるかどうかを示すフィードバックをユーザーに提供することが好ましい場合がある。そのようなフィードバックは、ユーザーが器具（１０、５０、１５０、７００）を使用した際の効果を向上させることができ、かつ／又は器具（１０、５０、１５０、７００）を至適範囲（単数又は複数）内で使用するのに必要とされる学習曲線を低減することができる。上述の場合と同様、下掲の実施例について、図示されている器具（７００）を参照しながら説明すると共に、図１１Ａ〜１３Ｂを参照しながら説明するが、当然のことながら、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、以下は、本明細書において記述されている他の任意の外科用器具（１０、５０、１００、７００）、マルチピース圧電素子（４００、５００）、ピエゾ抵抗素子（６１２）及び指部（６５６）並びに／又は方向性力センサーアセンブリ（７５０、８００）のうちの１つ又は２つ以上を組み入れた外科用器具に対して、及び／又はその他の任意の外科用器具に対して適用可能である。
【0071】
図２３は、外科用器具（７００）などの外科用器具を用いた性能に基づいてユーザーに対して可聴フィードバックを提供するための複数の工程を図示した、例示的な流れ図を表す。処置を特定するための初期工程（１４００）は、上述したモジュール（１８２）などの記憶装置から、及び／又はその開示内容が本明細書において参照により援用されている本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」に記載されているモジュール（５９０）から処置構成データをローディングすることによって達成できる。勿論、処置を特定するための他の出典は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。例示の目的に過ぎないが、処置を特定する工程は、処置の構成データが制御モジュール及び／又はコントローラ、例えば、外科用器具（７００）の制御モジュール（１２）及び／又はコントローラ（７９０）に伝達されるように特定の処置向けに構成された外科用器具と共に、所定のモジュラーエンドエフェクタを利用する工程を含み得る。加えて又は代わりに、そのような処置の特定は、ユーザーが、本明細書と同一日に出願された米国特許出願第［代理人整理番号ＥＮＤ７０８８ＵＳＮＰ．０５９０４８６］号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ」に開示されているもののようなユーザーインターフェースを介して処置の構成データを選択することによって、ユーザーがジェネレータ（４０）などのジェネレータを介して選択することによって、及び／又は別の手段によって、達成され得る。以下に更に詳述されるように、処置の構成データは、特定された処置の際に器具（７００）のブレード（７３０）に印加され得る力の範囲に対応する力の範囲を含み得る。例えば、第１の処置に関連する第１の力の範囲は胸郭の処置に対応し得るのに対して、第２の処置に関連する第２の力の範囲は一般的な外科的処置に対応し得る。本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、更に他のデータを読み込んでもよいし、かつ／又はさもなければ、実行すべき処置を特定するための工程（１４００）から使用することもできる。勿論、上記は単に任意であり、完全に省略してもよい。
【0072】
工程（１４１０）においては、最初にユーザーにより１つの起動ボタン又は電源ボタン（７０８）を起動させる。上述の通り、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、起動ボタン（７０８）は、トリガ、容量性触覚センサー、抵抗性触覚センサー、電気機械ボタン、及び／又はその他の任意の起動ボタン（７０８）を含み得る。１つの起動ボタン（７０８）を使用することで、ユーザーが器具（７００）の使用中に最大又は最小エネルギートグルなどの様々なエネルギーレベル設定ボタンを切り替える必要がないように器具（７００）を簡素化することができるが、これは全くの任意である。工程（１４２０）では、コントローラ（７９０）が方向性力センサーアセンブリ（７５０）をモニターする。本明細書において記述されているように、コントローラ（７９０）は、ブレード（７３０）に印加された力の大きさ及び方向の両方を定量すべく動作可能である。工程（１４３０）において、コントローラ（７９０）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）からの力の大きさを、例えば任意選択的な工程（１４００）中に読み込まれたものなどの所定の設定若しくは範囲、及び／又はコントローラ（７９０）（例えば、記憶装置上でコントローラ（７９０）に電気的に連結されているもの）によりアクセス可能な所定の範囲と比較する。そのような所定の範囲は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、工程（１４００）中に特定された処置に対する力の至適範囲、トランスデューサ（７１０）に適用されるエネルギー設定に基づく所定の範囲（例えば、上掲の図２１の工程（１２４０）で判定されたもの）、及び／又はその他の任意の所定の範囲に対応し得る。例示の目的に過ぎないが、図２４に単に例証用の力の範囲を帯域（１５５０）としてグラフ形式で示してある。
【0073】
工程（１４４０）では、工程（１４３０）でブレード（７３０）に印加された力に関して検出された大きさが所定の範囲外であるかどうかが、コントローラ（７９０）によって判定される。図２４に示すように、線（１５００）は、方向性力センサーアセンブリ（７５０）から出力された力の大きさに対応する。線（１５００）が帯域（１５５０）の範囲内に留まる限りでは、ブレード（７３０）に印加された力は工程（１４３０）の所定の範囲内である。それ故、図２３の工程（１４５０）では、スピーカ又はその他の音声生成装置で、所定の音調が出力されるか又は維持される。例示の目的に過ぎないが、そのような音調には、図２４の領域（１６３０、１６５０）内のドットで示されるもののような定期的なクリック又はビープ音のノイズが含まれ得る。勿論、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、図２４に示すドット及び／若しくは線（１５００）の視覚的インジケータのような他のインジケータ、複数のＬＥＤ、触覚の振動、並びに／又は他の任意のインジケータを使用することもできる。
【0074】
工程（１４４０）において、コントローラ（７９０）が、ブレード（７３０）に印加された力の大きさの検出値が所定の範囲の最大値より大きいと判定した場合、スピーカ又は他の音声生成装置は工程（１４６０）において音調を遅くする。図２４に示すように、領域（１５２０、１５４０）にて線（１５００）が帯域（１５５０）を超えた場合、ブレード（７３０）に印加された力は工程（１４３０）の所定の範囲に対して大きすぎる。本実施例における対応する音調は、図２４の領域内のドット（１６１０、１６４０）で示すもののような低速化する周期的なクリック又はビープ音のノイズを含む。例示の目的に過ぎないが、そのような可聴信号の低速化によって、停止しつつある鎖鋸（chainsaw）と似た音を生じ得る。勿論、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、図２４のドット及び／若しくは線（１５００）の視覚的なインジケータなどの他のインジケータの利用、強度、点滅及び／若しくは照明ＬＥＤ数の減少、触覚振動数の減少、並びに／又は他の任意のインジケータの利用も可能である。
【0075】
工程（１４４０）において、コントローラ（７９０）が、ブレード（７３０）に印加された力の大きさの検出値が所定の範囲の最大値より小さいと判定した場合、スピーカ又は他の音声生成装置は工程（１４７０）において音調が増分される。図２４に示すように、領域（１５３０）にて線（１５００）が帯域（１５５０）より下がると、ブレード（７３０）に印加された力は工程（１４３０）の所定の範囲に対して低すぎる。本実施例における対応する音調は、図２４の領域（１６２０）内のドットで示すもののような高速化する周期的なクリック又はビープ音のノイズを含む。例示の目的に過ぎないが、そのような可聴信号の高速化によって、フリーホイーリング、及び／又は他の高ピッチノイズと似た音を生じ得る。勿論、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、図２４のドット及び／若しくは線（１５００）の視覚的なインジケータなどの他のインジケータの利用、強度、点滅及び／若しくは照明ＬＥＤ数の増加、触覚振動数の増加、並びに／又は他の任意のインジケータの利用も可能である。
【0076】
工程（１４５０、１４６０、１４７０）に従って、コントローラ（７９０）が力を測定し、可聴信号を調整かつ／又は維持すると、コントローラ（７９０）は工程（１４２０）のセンサーをモニターする工程に戻る。故に、その後、コントローラは、ユーザーの後続の使用に応じて、可聴信号又は他のインジケータを調整すべく動作可能である。故に、ユーザーはフィードバックによって、器具（７００）が所定の範囲及び／又は帯域（１５５０）内で動作するように、ブレード（７３０）に及ぼされた力を調整することができる。ユーザーは、ここに記載されているフィードバックを用いて、より効果的に器具（７００）を使用すべく適合することができる。加えて、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるように、図２１を参照しながら説明した構成、及び／又は他の何らかの好適な構成を組み合わせて、図２３の本構成からのフィードバックを利用することによって、ユーザーが組織の変化（例えば、異なる密度、厚み、組成など）に応じるのを助けることができる。勿論、更に他の構成はが、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかとなるであろう。
【0077】
ＶＩＩ．その他上述したように、本明細書において言及される様々な種類の外科用器具に関連する動作パラメータ、他のデータ、及び／又は制御アルゴリズム等は、記憶装置を用いて保管できる。そのような情報を予めローディングかつ／又は後で更新することが可能であり、外科用器具の性能特性が決定付けられ得る。例えば、記憶装置上のソフトウェア／ファームウェア／情報は、ジェネレータ又は他の電源からの電力供給に影響する場合があり、その結果、電源により駆動されるエンドエフェクタの性能に影響が及ぶ可能性がある。いくつかのシステムにおいては、ジェネレータ、電源、制御モジュール、及び／又は他の構成要素は、外科用器具用の基本的機能を提供する一方、記憶装置上のソフトウェア／ファームウェア／情報は、強化された機能（例えば、能動減衰、外科医によるジェスチャ認識、改善されたユーザーフィードバックなど）を提供する。当然のことながら、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになるように、記憶装置は、これらに限定されないが、チップ、カード、又は他の種類の記憶媒体などの任意の好適な形態を取り得る。また当然のことながら、記憶装置は、システム内部の任意の好適な位置に位置してよい。例示の目的に過ぎないが、記憶装置は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／４２６，７６０号「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ」（２０１２年３月２２日出願）に記載されている様々なリムーバブルカートリッジのような、リムーバブルカートリッジの内部に位置し得る。もう一つの例示的実施例に過ぎないが、記憶装置は、その開示内容が本明細書において参照により援用されている米国特許出願第１３／４２６，７９２号「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｕｓａｇｅ Ｄａｔａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」（２０１２年３月２２日出願）に記載されているシステムにおいてなど、外科用器具及び／又はジェネレータなどに連通しているオンラインリモートサーバにて具体化され得る。更にもう１つの例示的実施例に過ぎないが、記憶装置は、エンドエフェクタ、シャフト、ハンドピース、ケーブル、及び／又は外科用器具のその他の部分の一体型構成要素又は取り外し可能な構成要素のいずれかとして含まれてもよい。記憶装置の様々なその他の好適な位置は、本明細書における教示を鑑みれば当業者に明らかになるであろう。また当然のことながら、記憶装置は、外科医の使用データ、患者データ、及び／又は本明細書において記述されているその他の種類のデータを保管できるため、外科用器具の使用中に記憶装置は更なるデータを受容することができる。
【0078】
いくつかの形態においては、外科用器具の製造元又は販売元によって外科用器具が単回使用器具として提供され、該当するソフトウェア／ファームウェア／情報が単回使用の目的で記憶装置に予めローディングされる。そのようないくつかの形態においては、外科用器具が所定の数使用された後、ソフトウェア／ファームウェア／情報はアクセス不可能又は操作不可能となる。例えば、器具が指定された数の使用に対応すべく設計されている場合、所定の設計寿命を越えた後のある時点において、ソフトウェア／ファームウェア／情報は、少なくとも部分的に削除されるか又は使用不可になる可能性がある。製造元又は別の当事者が、所定の設計寿命を越えた装置を再処理／再殺菌することを選択した場合、再処理／再殺菌された外科用器具は依然として少なくとも部分的に動作可能であり得るが、機能性が減退する可能性がある。例えば、外科医が再処理／再殺菌された外科用器具を依然として好適に使用できたとしても、記憶装置内に保管されたソフトウェア／ファームウェア／情報により当初器具に備わっていた改善された機能（例えば、能動減衰、外科医によるジェスチャ認識、改善されたユーザーフィードバックなど）が失われてしまう可能性がある。いくつかの形態において、製造元又は販売元は記憶装置により、顧客の機能ニーズに合わせて器具の性能のセグメント化を行うことができる。胆嚢切除のような特定の手術を行うのに制限された機能のみを顧客が必要とする場合は、適切なソフトウェア／ファームウェア／情報が記憶装置にローディングされる。顧客が困難な手術に対処するため性能の強化を必要とする場合、又は手術が予想したよりも困難なときに装置の潜在的な動作性能を強化する必要がある場合は、それに応じて記憶装置にローディングを行うことができる。いずれの場合にも、形態によっては、記憶装置のソフトウェア／ファームウェア／情報から得た顧客定義の機能を用いて顧客のニーズを満たすように、かつ改善された機能なしで別の一連の顧客定義のニーズを満たすように、製造元又は販売元は外科用器具の機能を調整することができる。
【0079】
最後に、当然のことながら、本明細書において記述されているように、記憶装置内のソフトウェア／ファームウェア／情報は、外科用器具の任意の種類のセンサーの影響を必ずしも受けるには及ばない。例えば、外科用器具に単にセンサーが搭載されていない場合もあれば、又は記憶装置がセンサーに連通していない場合もある。
【0080】
本明細書で述べる教示、表現、実施形態、実施例などのうちのいずれか１つ又は２つ以上は、本明細書で述べるその他の教示、表現、実施形態、実施例などのいずれか１つ又は２つ以上と組み合わせることができることを理解されたい。したがって、上記の教示、表現、実施形態、実施例などは、互いに対して分離して考慮されるべきではない。本明細書の教示を組み合わせることができる種々の適切な方法が、本明細書の教示を考慮することで当業者には容易に明らかとなるあろう。こうした修正及び変形は、特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【0081】
上述の装置の変形例は、医療専門家によって行われる従来の治療及び処置での用途だけでなく、ロボット支援された治療及び処置での用途も有することができる。ほんの一例として、本明細書の様々な教示は、ロボットによる外科用システム、例えばＩｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ，Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）によるＤＡＶＩＮＣＩ（商標）システムに容易に組み込まれ得る。
【0082】
上述の変形例は、１回の使用後に処分されるように設計されてもよく、あるいは、それらは、複数回使用されるように設計されることもできる。諸形態は、いずれの場合も、少なくとも１回の使用後に再利用のために再調整することができる。再調整とは、装置を分解する工程、それに続いて特定の部品を洗浄及び交換する工程、並びにその後に再組み立てする工程の任意の組み合わせを含み得る。特に、装置の変形物によっては分解されてもよく、また、装置の任意の数の特定の部片又は部品が、任意の組み合わせで選択的に交換されるか、あるいは取り外されてもよい。特定の部品の洗浄及び／又は交換の際、装置の変形物によっては、再調整用の施設で、又は外科的処置の直前にユーザーによって、その後の使用のために再組み立てされてよい。装置の再調整では、分解、洗浄／交換、及び再組み立てのための様々な技術が利用され得ることが、当業者には理解されよう。このような技術の使用、及びその結果として得られる再調整された装置は全て、本出願の範囲内にある。
【0083】
ほんの一例として、本明細書で説明した形態は、処置の前及び／又は後に滅菌してもよい。１つの滅菌技術では、装置は、プラスチック又はＴＹＶＥＫバッグなど、閉められかつ密閉された容器に入れられる。次いで、容器及び装置は、γ放射線、Ｘ線、又は高エネルギー電子など、容器を透過し得る放射線場に置かれてもよい。放射線は、装置上及び容器内の細菌を死滅させることができる。次に、滅菌された装置は、後の使用のために、滅菌した容器内に保管され得る。装置はまた、限定されるものではないが、β若しくはγ放射線、エチレンオキシド、又は蒸気を含めて、当該技術分野で既知の他の任意の技術を使用して滅菌されてもよい。
【0084】
本開示の様々な形態について図示し説明したが、本明細書で説明した方法及びシステムの更なる改作が、当業者による適切な変更により、本発明の範囲を逸脱することなく達成され得る。そのような考えられる修正のいくつかが述べられており、また、その他の修正が当業者には明らかとなるであろう。例えば、上記に論じた実施例、形態、幾何学的図形、材料、寸法、比率、工程などは、例示的なものであり、必須ではない。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲から考慮されるべきであり、本明細書及び図面に示し説明した構造及び操作の細部に限定されると解釈されるものではない。
【0085】
〔実施の態様〕（１） 機器であって、
（ａ）本体アセンブリであって、
ｉ．複数のエネルギー設定にて動作可能なエネルギー構成要素と、
ｉｉ．制御モジュールと、
を具備する、本体アセンブリと、
（ｂ）方向性力センサーアセンブリであって、前記エネルギー構成要素に関連付けられており、前記制御モジュールに通信により連結されている、方向性力センサーアセンブリと、
（ｃ）前記エネルギー構成要素に着脱可能に連結されているエンドエフェクタと、
を具備し、前記方向性力センサーアセンブリが、前記本体アセンブリに対して相対的に前記エンドエフェクタに印加された力を検出すべく動作可能であり、前記制御モジュールが、第１の力を検出する前記方向性力センサーアセンブリの出力に応じて、第１のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく構成されている、機器。
（２） 前記第１のエネルギー設定が非給電状態である、実施態様１に記載の機器。
（３） 前記方向性力センサーアセンブリが圧電円板を具備する、実施態様１に記載の機器。
（４） 前記圧電円板が前記エネルギー構成要素に連結されている、実施態様３に記載の機器。
（５） 前記圧電円板が前記エンドエフェクタに連結されている、実施態様３に記載の機器。
【0086】
（６） 前記方向性力センサーアセンブリが少なくとも１つの加速度計を具備する、実施態様１に記載の機器。（７） 前記方向性力センサーアセンブリがピエゾ抵抗素子を具備し、前記本体アセンブリがケーシングを具備し、前記ピエゾ抵抗素子が前記ケーシングに関連付けられている、実施態様１に記載の機器。
（８） 前記エンドエフェクタが前記ケーシングに着脱可能に連結され得、前記エンドエフェクタが、前記エンドエフェクタに印加された力に応じて前記ピエゾ抵抗素子を圧縮すべく動作可能な指部を具備する、実施態様７に記載の機器。
（９） 前記エネルギー構成要素が導波路を備え、前記ピエゾ抵抗素子が、前記導波路に連結されたピエゾ抵抗ストリップを具備する、実施態様６に記載の機器。
（１０） 前記方向性力センサーアセンブリがホール効果センサーを具備する、実施態様１に記載の機器。
【0087】
（１１） 前記エネルギー構成要素が超音波トランスデューサを具備する、実施態様１に記載の機器。（１２） 前記エンドエフェクタがＲＦ電極を具備する、実施態様１に記載の機器。
（１３） 前記エンドエフェクタがステープル駆動アセンブリを具備する、実施態様１に記載の機器。
（１４） 前記制御モジュールが、第２の力を検出する前記方向性力センサーアセンブリの出力に応じて、第２のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく構成されている、実施態様１に記載の機器。
（１５） ユーザーを介して動作可能な起動機構を更に備え、前記制御モジュールが、第１の力を検出する前記方向性力センサーアセンブリの出力及び前記起動機構を操作するユーザーの両方に応じて、第１のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を動作させるべく動作可能である、実施態様１に記載の機器。
【0088】
（１６） 機器であって、（ａ）本体アセンブリであって、
ｉ．エネルギー構成要素と、
ｉｉ．制御モジュールと、
を具備する、本体アセンブリと、
（ｂ）圧電円板アセンブリであって、前記エネルギー構成要素に関連付けられており、通信により前記制御モジュールに連結されている、圧電円板アセンブリと、
を具備し、前記圧電円板アセンブリが、前記エネルギー構成要素に関連する動作を検出すべく動作可能であり、前記圧電円板アセンブリが、前記エネルギー構成要素の少なくとも一部の動作を開始又は変更すべく更に動作可能である、機器。
（１７） 前記圧電円板アセンブリが複数の圧電円板セグメントを具備する、実施態様１６に記載の機器。
（１８） 少なくとも１つの圧電円板セグメントが、前記エネルギー構成要素に関連する動作を検出すべく動作可能であり、一方で、少なくとも１つの圧電円板セグメントが、前記エネルギー構成要素の少なくとも一部の動作を誘導すべく動作可能である、実施態様１７に記載の機器。
（１９） 前記圧電円板アセンブリが前記エネルギー構成要素の遠位共振器に連結されている、実施態様１６に記載の機器。
（２０） 器具に対するエネルギー設定のうちの１つ又は２つ以上を管理するための方法であって、前記器具が、本体アセンブリと、方向力センサーアセンブリと、エンドエフェクタと、を具備し、前記本体アセンブリが、トランスデューサと、制御モジュールと、を具備し、前記トランスデューサが、前記１つ又は２つ以上のエネルギー設定にて動作可能であり、前記方向性力センサーアセンブリが、前記トランスデューサに関連付けられており、前記方向性力センサーアセンブリが、通信により前記制御モジュールに連結され、前記制御モジュールが、前記１つ又は２つ以上のエネルギー設定にて前記トランスデューサを動作させるべく構成されており、前記方法が、
（ａ）前記エンドエフェクタに力が印加されていることを示す出力を前記方向力センサーアセンブリから受信することと、
（ｂ）前記制御モジュールを介して前記力の方向を判断することと、
（ｃ）前記エンドエフェクタに印加された前記力の方向が判断されたことに応じて、前記１つ又は２つ以上のエネルギー設定のうちの第１のエネルギー設定にて前記トランスデューサを動作させることと、
を含む、方法。
【0089】
（２１） 機器であって、（ａ）複数のエネルギー設定にて動作可能なエネルギー構成要素と、
（ｂ）エンドエフェクタであって、前記エネルギー構成要素に連結されており、前記エネルギー構成要素が前記エンドエフェクタの少なくとも一部を起動させるように動作可能である、エンドエフェクタと、
（ｃ）前記エネルギー構成要素と通信する電源であって、前記複数のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を駆動すべく動作可能である、電源と、
（ｄ）記憶装置であって、前記記憶装置が制御設定を備え、前記電源が前記記憶装置の前記制御設定に従って前記１つ又は２つ以上のエネルギー設定にて前記エネルギー構成要素を駆動すべく動作可能であり、前記記憶装置の少なくとも一部が前記エンドエフェクタ内に位置する、記憶装置と、
を具備する、機器。