JP2011530330A - 階段状の出力で切断及び凝固するための超音波装置 - Google Patents

Abstract

様々な実施形態は、手術器具内の超音波トランスデューサに連結されたエンドエフェクタを駆動する装置、システム、及び方法を目的とする。この方法は、第１の超音波駆動信号を超音波駆動システムに連結された発生器によって生成することと、超音波トランスデューサを第１の期間にかけて第１の超音波駆動信号で作動させることと、第２の超音波駆動信号を発生器によって生成することと、超音波トランスデューサを第１の期間の後に第２の期間にかけて第２の超音波駆動信号で作動させることと、を含む。第１の駆動信号は、第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、第２の駆動信号と異なる。第１及び第２の駆動信号は、第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する。この装置は、超音波器具に連結されるように構成された発生器を備える。このシステムは、超音波器具に連結された発生器を備える。この超音波器具は、導波管に連結された超音波トランスデューサと、導波管に連結されたエンドエフェクタとを備える超音波駆動システムを備え、超音波駆動システムは、共振周波数で共振するように構成される。

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、（１）「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ」と題する米国特許仮出願第６１／０８６６１９号（２００８年８月６日付出願）及び（２）「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ」と題する米国特許仮出願第６１／１８８７９０号（２００８年８月１３日付出願）に関してアメリカ合衆国条例１１９項（ｅ）第３５章に基づく利益を主張し、上記の両方の仮出願の全ては、参照によりここに組み込まれる。

（発明の分野）
本開示は、概して超音波手術システムに関するものであり、より特定すると、外科医が切断及び凝固を実行することを可能にする超音波システムに関する。

超音波手術器具は、そのような器具の特有の性能的特徴のおかげで、手術処置にますます広範に用いられるようになってきている。特定の器具の構成及び操作パラメータによっては、超音波手術器具は、組織の切断及び凝固によるホメオスタシスを実質的に同時にもたらし、患者の外傷を望ましく最小限にすることができる。切断行為は、通常、器具の遠位端にあるエンドエフェクタ又はブレードの先端によって実現され、エンドエフェクタが接触した組織に超音波エネルギーが伝達される。このような性質の超音波器具は、ロボット支援処置を含む切開手術用途、腹腔鏡又は内視鏡手術処置用に構成され得る。

いくつかの手術用器具は、正確な切断及び制御された凝固の両方のために超音波エネルギーを利用する。超音波エネルギーは、電気外科手術で使用される温度より低い温度を使用して切断及び凝固を行う。高周波（例えば、毎秒５５，５００回）で振動する超音波ブレードは、組織内のタンパク質を変性して、べったりとした凝塊を形成する。ブレード表面が組織に及ぼす圧力は血管を崩壊し、凝塊が止血シールを形成することを可能にする。切断及び凝固の精度は、外科医の技術、及び電力レベル、ブレードエッジ、組織トラクション、ブレード圧力の調整によって制御される。

しかし、医療機器のための超音波技術の主たる課題は、引き続き、血管の封着である。出願者らによって為された研究は、標準的な超音波エネルギーの適用の前に血管の内側筋肉層が外膜層から分離され、移動されると、最適な血管封着が生じることを示している。この分離を達成するための現行の努力として、血管に適用されるクランプ力を増すことが行われてきた。

更に、ユーザーは、切断されている組織の視覚的フィードバックを常に有するわけではない。したがって、何らかの形式のフィードバックを提供して、視覚的フィードバックが利用可能でないときに、ユーザーに切断が完了したことを示すことは望ましいであろう。更に、切断が完了したことを示す何らかの形式のフィードバックインジケータがなければ、切断が完了しているのにユーザーが高調波器具を作動させ続ける可能性があり、高調波器具のつかみ具の間に何もない状態で高調波器具を作動させると指数関数的に生成される熱によって、高調波器具及び周囲の組織の損傷を引き起こす可能性がある。

現在の器具の欠点のいくつかを克服する超音波手術器具を提供することが望ましいであろう。本明細書に記述する超音波手術器具は、それらの欠点を克服する。

一般的な一観点において、記述されている実施形態の原理を具現化した超音波手術器具アセンブリは、手術処置中の組織の選択的な解離、切断、凝固、及び締め付けを可能にするように構成される。一実施形態では、エンドエフェクタが手術器具の超音波駆動システムに連結される。超音波駆動システムに連結された発生器は、第１の超音波駆動信号を生成する。超音波駆動システムは、導波管に連結された超音波トランスデューサと、その導波管に連結されたエンドエフェクタとを備える。超音波駆動システムは、共振周波数で共振するように構成される。超音波トランスデューサは、第１の期間にかけて第１の超音波駆動信号で作動される。発生器は、第２の超音波駆動信号を生成する。超音波トランスデューサは、第１の期間の後に、第２の期間にかけて第２の超音波駆動信号で作動される。第１の駆動信号は、第１及び第２の期間のそれぞれにかけて、第２の駆動信号と異なる。第１及び第２の駆動信号は、第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する。

記述されている実施形態の新規な特徴は、添付の「特許請求の範囲」に詳細に記述される。記述される実施形態は、しかしながら、編成及び操作方法のいずれに関しても、以下の添付の図面と共になされた以下の説明を参照することによって最良に理解され得る。
超音波手術器具の一実施形態を図示する斜視図。 超音波手術器具の一実施形態のアセンブリ斜視図。 力の計算を図示する、クランプアームの一実施形態の概略図。 高電力及び軽負荷での従来の発振器の電流、電圧、電力、インピーダンス、及び周波数の波形を表現するグラフ。 高電力及び重負荷での従来の発振器の電流、電圧、電力、インピーダンス、及び周波数の波形を表現するグラフ。 負荷されていない発振器の一実施形態の電流階段関数波形、並びに電圧、電力、インピーダンス及び周波数の波形を表現するグラフ。 軽負荷の発振器の一実施形態の電流階段関数波形、並びに電圧、電力、インピーダンス及び周波数の波形を表現するグラフ。 重負荷の発振器の一実施形態の電流階段関数波形、並びに電圧、電力、インピーダンス及び周波数の波形を表現するグラフ。 超音波トランスデューサを駆動するための超音波電気信号を生成する発生器の駆動システムの一実施形態を示す図。 超音波手術器具と、組織インピーダンスモジュールを備える発生器とを備える手術システムの一実施形態を示す図。 組織インピーダンスモジュールを備える発生器の駆動システムの一実施形態を示す図。 手術システムと共に使用可能なクランプアームアセンブリの一実施形態を示す図。 ブレードに連結された組織インピーダンスモジュール、及び組織が間に挟まれているクランプアームアセンブリの概略図。 手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための方法の一実施形態を示す図。 組織の状態の変化を決定すること及びそれにしたがって出力インジケータを作動させることの一実施形態のロジックフローチャート。 周波数変曲点分析モジュールの動作の一実施形態を図示するロジックフローチャート。 電圧降下分析モジュールの動作の一実施形態を図示するロジックフローチャート９００。

超音波手術器具の様々な実施形態について詳細に説明する前に、図示されている実施形態は、その適用又は用途において、添付図面及び説明の関連において例示される部品の構造及び配列の詳細に限定されないことに留意すべきである。例示的な諸実施形態は、他の実施形態、変形形態、及び修正形態に実装され又は組み込まれてもよく、様々な方法で実践又は実施されてよい。更に、特に指示がない限り、本明細書に使用される用語及び表現は、読者の便宜上、例示的な実施形態を説明するために選択されており、これらの範囲を制限することを目的とするのではない。

更に、以下に記述される実施形態、実施形態の具現、実施例の任意の１つ以上を、以下に記述される他の実施形態、実施形態の具現、実施例の任意の１つ以上と組み合わせることができるものと理解されたい。

様々な実施形態は、手術処置中の組織の解離、切断、及び／又は凝固を達成するために構成される改良された超音波手術器具を目的とする。一実施形態では、超音波手術器具装置は切開手術処置における使用のために構成されるが、腹腔鏡、内視鏡、及びロボット支援処置のような他のタイプの手術における用途も有する。超音波エネルギーの選択的使用によって、多方面の用途が容易になる。

様々な実施形態について、本明細書に記述されている超音波器具との組み合わせとして記述する。そのような記述は制限としてではなく例として提供されているのであり、その範囲及び適用を制限することは意図されない。例えば、記述される任意の一実施形態は、例えば米国特許第５，９３８，６３３号、同第５，９３５，１４４号、同第５，９４４，７３７号、同第５，３２２，０５５号、同第５，６３０，４２０号、及び同第５，４４９，３７０号に記述されているものを含む多様な超音波器具との組み合わせとしても有用である。

以下の記述から明白となるように、本明細書に記述される手術器具の実施形態は、手術システムの発振器ユニットと関連付けて使用することができ、それにより、その発振器ユニットからの超音波エネルギーが所望の超音波作動を本明細書の手術器具にもたらすように、企図される。また、本明細書に記述される手術器具の実施形態は、手術システムの信号発生器ユニットと関連付けて使用することができ、それにより、例えば無線周波数（ＲＦ）の形態の電気エネルギーを使用して、その手術器具に関してユーザーにフィードバックを提供するように企図される。超音波発振器及び／又は信号発生器は、分離できないように手術器具と一体化されてもよく、あるいは、手術器具に電気的に取り付け可能であり得る分離した構成要素として提供されてもよい。

本明細書の手術装置の一実施形態は、その直接的な（straightforward）構造のおかげで、使い捨て用として特に構成される。しかしまた、本明細書の手術器具の他の実施形態は、使い捨てではないもの又は複数回使用されるものとして構成され得るものと企図される。関連付けられる発振器及び信号発生器ユニットとの、本明細書の手術器具の取り外し可能な接続について、ここでは１人の患者用として、あくまで例示を目的として開示する。しかし、本明細書の手術器具を、関連付けられる発振器及び／又は信号発生器ユニットと取り外し可能にせずに、一体化接続することもまた、企図される。したがって、本明細書に記述される手術器具の様々な実施形態は、一回用及び／又は複数回用として、取り外し可能及び／又は取り外し可能でない一体化の、発振器及び／又は信号発生器ユニットのいずれかと共に、制限なしに構成され得、かつ、そのような構成の全ての組み合わせは、本開示の範囲内であると企図される。

図１〜３を参照すると超音波手術器具１００を含む手術システム１９の一実施形態が図示されている。手術システム１９は、ケーブル２２のような適した伝達媒体を介して超音波トランスデューサ５０に接続された超音波発生器３０と、超音波手術器具１００とを含む。この開示されている実施形態では、発生器３０は手術器具１００から分離して示されているが、一実施形態では、発生器３０は手術器具１００と一体化形成されて、一体型の手術システム１９を形成することができる。発生器３０は、発生器３０のコンソールのフロントパネルに位置する入力デバイス４０６を備える。入力デバイス４０６は、後に図９を参照して説明されるように、発生器３０の動作をプログラムするために適した信号を生成する任意の適したデバイスを備えることができる。引き続き図１〜３を参照すると、ケーブル２２は、電気エネルギーを超音波トランスデューサ５０の正（＋）及び負（−）の電極に適用するための複数の導電体を備えることができる。いくつかの用途では、超音波トランスデューサ５０は、多様な処置及び手術の間に外科医が超音波トランスデューサ５０を把持して操作することができるように手術システム１９の手術器具１００が構成され得ることから、「ハンドルアセンブリ」と呼ばれる場合があることに留意されたい。好適な発生器３０は、Ｅｔｈｉｃｏｎ Ｅｎｄｏ−Ｓｕｒｇｅｒｙ，Ｉｎｃ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）により販売されているＧＥＮ ３００であり、以下の、その全てが参照により本明細書に組み込まれる米国特許の１つ以上に開示されているようなものである。米国特許第６，４８０，７９６号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｔａｒｔ Ｕｐ ｏｆ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｎｄｅｒ Ｚｅｒｏ Ｌｏａｄ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）、米国特許第６，５３７，２９１号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａ Ｌｏｏｓｅ Ｂｌａｄｅ ｉｎ ａ Ｈａｎｄｌｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第６，６２６，９２６号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｌａｄｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｔ Ｓｔａｒｔｕｐ）、米国特許第６，６３３，２３４号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｂｌａｄｅ Ｂｒｅａｋａｇｅ Ｕｓｉｎｇ Ｒａｔｅ ａｎｄ／ｏｒ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、米国特許第６，６６２，１２７号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ａ Ｂｌａｄｅ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第６，６７８，６２１号（Ｏｕｔｐｕｔ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｓｉｎｇ Ｐｈａｓｅ Ｍａｒｇｉｎ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈａｎｄｌｅ）、米国特許第６，６７９，８９９号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｈａｎｄｌｅ）、米国特許第６，９０８，４７２号（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｌｔｅｒｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第６，９７７，４９５号（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ ｆｏｒ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈａｎｄｐｉｅｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、米国特許第７，０７７，８５３号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、米国特許第７，１７９，２７１号（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｌａｄｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｔ Ｓｔａｒｔｕｐ）、米国特許第７，２７３，４８３号（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｌｅｒｔｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）。

これらの記述されている実施形態によると、超音波発生器３０は特定の電圧、電流、及び周波数（例えば、５５，５００サイクル／秒（Ｈｚ））の電気信号を生成する。発生器３０は、超音波トランスデューサ５０を形成する圧電セラミック要素を含有するハンドルアセンブリ６８に、ケーブル２２で接続される。ハンドルアセンブリ６８上のスイッチ３１２ａ又は発生器３０に別のケーブルで接続されるフットスイッチ４３４に応答して、発生器信号はトランスデューサ５０に適用されて、その要素の縦振動を引き起こす。一構造物は、手術ブレード７９をトランスデューサ５０に接続しており、発生器信号がトランスデューサ５０に適用されたときに超音波周波数において振動される。この構造物は、選択された周波数で共振するように設計され、したがって、トランスデューサ５０によって始動される運動を増幅する。一実施形態では、発生器３０は、高い分解能、精度、及び反復性で階段状にされ得る特定の電圧、電流、及び／又は周波数の出力信号を生成するように構成される。

図４を参照すると、電流システムにおいて、従来の発振器は０時に作動されて、所望の設定値約３４０ｍＡに上昇する電流３００を結果としてもたらす。約２秒で軽負荷が適用されて、それに対応する電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０の増加、及び共振周波数３４０の変化を結果としてもたらす。

図５を参照すると、電流システムにおいて、従来の発振器は０時に作動されて、所望の設定値約３４０ｍＡに上昇する電流３００を結果としてもたらす。約２秒で、増加していく負荷が適用されて、それに対応して電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０の増加、及び共振周波数３４０の変化を結果としてもたらす。約７秒で、負荷は発振器がフラットパワーモードに入る点まで増加し、負荷の更なる増加が、発振器がその電力供給の電圧限界の範囲内に維持される限りは電力を３５Ｗに維持する。電流３００、及び故に変位は、フラットパワーモードの間、変動する。約１１．５秒で、負荷は電流３００が所望の設定値約３４０ｍＡに戻る点まで低減される。電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０、及び共振周波数３４０は、負荷と共に変動する。

ここで再び図１〜３を参照すると、超音波手術器具１００は、超音波トランスデューサ５０内に包含されている音響アセンブリの振動からオペレータを隔離するように適応される複数の部品からなるハンドルアセンブリ６８を含む。ハンドルアセンブリ６８は、従来の方法でユーザーによって保持される形を取ることができるが、これから説明するように、本発明の超音波手術器具１００は、原則的に、この器具のハンドルアセンブリによって提供される引き金のような構成において把持され、操作されるように企図される。複数の部分からなるハンドルアセンブリ６８が図示されているが、ハンドルアセンブリ６８は、単一又は一体の構成要素を備えることもできる。ハンドルアセンブリ６８へのトランスデューサ５０の挿入によって、超音波手術器具１００の近位端は、超音波トランスデューサ５０の遠位端を受け入れて嵌合する。一実施形態では、超音波手術器具１００は、ユニットとして、超音波トランスデューサ５０に取り付けることも、それから取り外すこともできる。他の実施形態では、超音波手術器具１００と超音波トランスデューサ５０は、一体化ユニットとして形成され得る。超音波手術器具１００は、結合するハウジング部分６９とハウジング部分７０、及びトランスミッションアセンブリ７１を備える、ハンドルアセンブリ６８を含むことができる。本発明の器具が内視鏡用に構成されるとき、その構成体は、トランスミッションアセンブリ７１が外径約５．５ｍｍを有するように寸法どられることができる。超音波手術器具１００の細長いトランスミッションアセンブリ７１は、器具のハンドルアセンブリ６８から直角に延出する。トランスミッションアセンブリ７１は、回転ノブ２９によってハンドルアセンブリ６８に対して選択的に回転され得るが、これについて下記に詳述する。ハンドルアセンブリ６８は、ポリカーボネート又は液晶ポリマーのような耐久性のあるプラスチックで構築され得る。また、代替方法として、ハンドルアセンブリ６８を他のプラスチック、セラミック、又は金属を含む多様な材料で作製してもよいと企図される。

トランスミッションアセンブリ７１は外側管状部材すなわち外側シース７２と、内側管状作動部材７６と、導波管８０と、エンドエフェクタ８１とを含むことができ、エンドエフェクタ８１は、例えばブレード７９と、クランプアーム５６と、１つ以上のクランプパッド５８とを備える。後に説明するように、外側シース７２と、作動部材７６と、導波管８０すなわちトランスミッションロッドとを共に接合して、１つのユニット（超音波トランスデューサ５０と共に）としてハンドルアセンブリ６８に対して回転することができる。超音波トランスデューサ５０からの超音波エネルギーをブレード７９に伝達するように適応される導波管８０は、可撓性、半可撓性、又は剛性であってよい。導波管８０は、また、当該技術分野で周知のように、導波管８０を通してブレード７９に伝達される機械振動を増幅するようにも構成され得る。導波管８０は、更に、導波管８０に沿った縦振動のゲインを制御するための特徴、及びシステムの共振周波数に対して導波管８０を整調するための特徴を有してもよい。具体的には、導波管８０は、任意の好適な断面寸法を有することができる。例えば、導波管８０は実質的に均一の断面を有してもよく、又は導波管８０は、様々なセクションで先細形状であっても、又はその全長にわたって先細形状であってもよい。現在の実施形態の１つの具現において、導波管の直径は、ブレード７９での振れの量を最小限にするために名目上約０．２８７ｃｍ（０．１１３インチ）であり、したがって、エンドエフェクタ８１の近位部における隙間は最小限にされる。

ブレード７９は、導波管８０と一体式でもよく、単一ユニットとして形成されてもよい。現在の実施形態の別の具現において、ブレード７９は、ねじ接続、溶接、又は他の連結機構によって接続され得る。ブレード７９の遠位端は、音響アセンブリが組織によって負荷をかけられていないときに、音響アセンブリを好ましい共振周波数ｆ_ｏに調整するために、波腹近くに配置される。超音波トランスデューサ５０が通電されるとき、ブレード７９の遠位端は、例えば５５，５００Ｈｚの既定の振動周波数ｆ_ｏで、例えば約１０〜５００マイクロメートルの頂点間振幅の範囲、好ましくは約２０〜約２００マイクロメートルの範囲で、長手方向に動くように構成されている。

図１〜３を具体的に参照すると、そこには、本発明の超音波手術器具１００と共に使用するための、ブレード７９と協調作用するように構成されるクランプ部材６０の一実施形態が図示されている。ブレード７９と組み合わされたクランプ部材６０は一般にエンドエフェクタ８１と称され、クランプ部材６０はまた一般につかみ具とも称される。クランプ部材６０は枢動可能なクランプアーム５６を含み、このアームは外側シース７２及び作動部材７６の遠位端に、組織係合パッドすなわちクランプパッド５８と組み合わされて接続される。クランプアーム５６は引き金３４によって枢動可能であり、エンドエフェクタ８１は回転ノブ２９によって回転移動可能である。この実施形態の１つの具現において、クランプパッド５８は、摩擦係数の低いポリマー材料であるＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙの商標名であるＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、又は他の任意の好適な低摩擦材料によって形成され得る。クランプパッド５８は、ブレード７９と協調するようにクランプアーム５６に実装され、クランプアーム５６の枢動がクランプパッド５８をブレード７９に対してほぼ平行な関係で、ブレード７９と接触させて位置づけることによって、組織処置領域を定める。この構成により、組織は、クランプパッド５８とブレード７９との間に把持される。図示されているように、鋸歯様の形態のような平滑でない表面をクランプパッド５８に設けて、ブレード７９との協調による組織の把持を補強することができる。鋸歯様の形態又は歯は、ブレード７９の動きに対するトラクションを提供する。この歯はまた、ブレード７９へのカウンタートラクション及びつかみ動作も提供する。当業者には理解されるであろうが、この鋸歯様の形態は、ブレード７９の動きに対する組織の動きを防ぐための多くの組織係合表面の一例にすぎない。その他の代表的な例としては、バンプ、綾目模様、トレッド模様、ビード、又は砂吹き付け表面が挙げられる。

正弦波運動により、運動の最大変位又は振幅は、ブレード７９の最遠位部に位置付けられ、一方、組織処置領域の近位部はこの遠位端振幅の約５０％である。動作中、エンドエフェクタ８１の近位領域の組織は乾燥して薄くなり、エンドエフェクタ８１の遠位部はその遠位領域の組織を離断し、それにより、その近位領域内の乾燥され薄くなった組織はエンドエフェクタ８１のより活動的な領域内に遠位に滑り込み、組織の離断を完了することを可能にする。

図３はフォースダイアグラム、及び作動力ＦＡ（作動部材７６によって提供される）と離断力ＦＴ（最適な組織処置エリアの中間点で測定される）との関係を図示している。
ＦＴ＝ＦＡ（Ｘ２／Ｘ１） （１）

ＦＡが近位ばね９４（摩擦損失がより少ない）のばねの予負荷（一実施形態では約５．６７０ｋｇ（１２．５ポンド））と等しい場合、ＦＴは約２．４１ｋｇ（４．５ポンド）と等しい。

ＦＴは、組織マーク６１ａ及び６１ｂによって画定されるように最適な組織処置が生じるクランプアーム／ブレード境界面の領域で測定される。組織マーク６１ａ、ｂはクランプアーム５６上にエッチング又は隆起されて、視認可能なしるしを外科医にもたらすので、外科医は最適な組織処置エリアの明確な指示を得る。組織マーク６１ａ、ｂは距離にして約７ｍｍ離間され、より好ましくは約５ｍｍ離間される。

図９は、超音波トランスデューサを駆動するための超音波電気信号を生成する発生器３０の駆動システム３２の一実施形態を図示する。駆動システム３２は可撓性であり、超音波電気駆動信号４１６を、超音波トランスデューサ５０を駆動するために望ましい周波数及び電力レベル設定で生成することができる。様々な実施形態で、発生器３０は、モジュール及び／又はブロックのようないくつかの分離した機能的要素を備えることができる。特定のモジュール及び／又はブロックは例として記載され得るが、より多くの又はより少ない数のモジュール及び／又はブロックが使用され得、かつ依然として実施形態の範囲内にあることが理解され得る。更に、様々な実施形態は、記述を容易にするためにモジュール及び／又はブロックとして記述され得るが、そのようなモジュール及び／又はブロックは、１つ以上の、例えばプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、回路、レジスターのようなハードウェアコンポーネント、及び／又は、例えばプログラム、サブルーチン、ロジックのようなソフトウェアコンポーネント、及び／又は、ハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントとの組み合わせによって実施され得る。

一実施形態では、発生器３０の駆動システム３２は、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれらの任意の組み合わせとして実施される１つ以上の埋め込まれたアプリケーションを備えることができる。発生器３０の駆動システム３２は、ソフトウェア、プログラム、データ、ドライバ、アプリケーションプログラムインターフェイス（ＡＰＩ）などのような様々な実行可能なモジュールを備えることができる。ファームウェアは、ビットマスクされた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリのような不揮発性メモリ（ＮＶＭ）に格納することができる。様々な実施において、ファームウェアをＲＯＭに格納することはフラッシュメモリを保存し得る。ＮＶＭは、例えばプログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＤＲＡＭ（ＤＤＲＡＭ）、及び／若しくは同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のような電池バックアップ式ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む他のタイプのメモリを備えることができる。

一実施形態では、発生器３０の駆動システム３２は、超音波手術器具１００（図１）の様々な測定可能な特性をモニタリングするため、並びに切断及び／又は凝固動作モードで超音波トランスデューサ５０を駆動するための階段関数出力信号を生成するためのプログラム命令を実行するためにプロセッサ４００として実施されたハードウェアコンポーネントを備える。当業者は、発生器３０及び駆動システム３２が追加的なコンポーネント又はより少ないコンポーネントを備える場合があること、及び正確さと明瞭さのために本明細書には簡易版の発生器３０及び駆動システム３２だけが記述されていることを理解するであろう。様々な実施形態において、既に述べたように、ハードウェアコンポーネントはＤＳＰ、ＰＬＤ、ＡＳＩＣ、回路、及び／又はレジスターとして実施され得る。一実施形態では、プロセッサ４００は、トランスデューサ５０、エンドエフェクタ８１、及び／又はブレード７９のような超音波手術器具１００の様々な構成要素を駆動するための階段関数出力信号を生成するコンピュータソフトウェアプログラム命令を格納及び実行するように構成され得る。

一実施形態では、１つ以上のソフトウェアプログラムルーチンの制御下で、プロセッサ４００はここに記述されている実施形態にしたがって方法を実行して、様々な時限又は期間（Ｔ）についての、電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、及び／又は周波数（ｆ）を含む駆動信号の階段状波形によって形成される階段関数を生成する。それらの駆動信号の階段状波形は、発生器３０の駆動信号（例えば、出力駆動電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、及び／又は周波数（ｆ））を階段状にすることによって、複数の時限にかけての定数関数の区分的線形の組み合わせを形成することによって生成され得る。時限又は期間（Ｔ）は既定（例えば、ユーザーによって固定及び／又はプログラムされる）であっても可変であってもよい。可変時限は、駆動信号を第１の値に設定し、かつモニタリングされる特性に変化が検出されるまで駆動信号をその値に維持することによって定義され得る。モニタリングされる特性の例としては、例えば、トランスデューサインピーダンス、組織インピーダンス、組織加熱、組織離断、組織凝固などが挙げられ得る。発生器３０によって生成される超音波駆動信号は、限定はされないが、例えば、プライマリ縦モード及びその高調波、並びに曲げ及びねじれ振動モードのような様々な振動モードにおいて超音波トランスデューサ５０を励起する能力を有する超音波駆動信号を含む。

一実施形態では、実行可能なモジュールはメモリに格納された１つ以上の階段関数アルゴリズム４０２を備え、このアルゴリズムによってプロセッサ４００は、実行されたときに様々な時限又は期間（Ｔ）についての電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、及び／又は周波数（ｆ）を含む駆動信号の階段状波形によって形成される階段関数を生成する。駆動信号の階段状波形は、発生器３０の出力駆動電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、及び／又は周波数（ｆ）を階段状にすることによって生成される２つ以上の時限にかけての定数関数の区分的線形の組み合わせを形成することによって生成され得る。駆動信号は、１つ以上の階段出力アルゴリズム４０２にしたがって既定の固定時限若しくは期間（Ｔ）又は変動時限若しくは期間のいずれかに関して生成され得る。プロセッサ４００の制御下で、発生器３０は、既定期間（Ｔ）にかけて、又はモニタリングされる特性（例えば、トランスデューサインピーダンス、組織インピーダンス）における変化のような既定条件が検出されるまで、特定の分解能で電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、及び／又は周波数（ｆ）を上又は下に階段状にする（例えば、インクリメント又はデクリメントする）。これらの階段は、プログラムされたインクリメント又はデクリメントにおいて変化することができる。他の階段が望まれる場合は、発生器３０は、測定されたシステムの特性に基づき適応して階段を増すこと又は減らすことができる。

動作に際し、ユーザーは、発生器３０のコンソールのフロントパネルに位置する入力デバイス４０６を使用して発生器３０の動作をプログラムすることができる。入力デバイス４０６は、プロセッサ４００に適用して発生器３０の動作を制御することができる信号４０８を生成する任意の適したデバイスを備えることができる。様々な実施形態において、入力デバイス４０６は多目的又は専用コンピュータへのボタン、スイッチ、サムホイール、キーボード、キーパッド、タッチスクリーンモニター、指先指示デバイス、リモート接続を含む。他の実施形態では、入力デバイス４０６は適したユーザーインターフェイスを備えることができる。したがって、入力デバイス４０６を使用してユーザーは発生器３０の階段関数出力をプログラムするための電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、周波数（ｆ）、及び／又は期間（Ｔ）を設定又はプログラムすることができる。次いで、プロセッサ４００は、ライン４１０で信号を出力インジケータ４１２に送信することによって、選択された電力レベルを表示する。

様々な実施形態において、出力インジケータ４１２は視覚的、可聴及び／又は触覚的フィードバックを外科医に提供して、超音波手術器具１００の測定された特性（例えば、トランスデューサインピーダンス、組織インピーダンス、又は他の、後に説明するような測定値）に基づいて、例えば組織切断及び凝固の完了のような、手術処置のステータスを指示することができる。限定ではなく例示として、視覚的フィードバックには、白熱電灯又は発光ダイオード（ＬＥＤ）、グラフィカル・ユーザー・インターフェース、ディスプレイ、アナログインジケータ、デジタルインジケータ、棒グラフ表示、デジタル文字数字表示を含む、任意のタイプの視覚的指示デバイスが挙げられる。限定ではなく例示として、可聴フィードバックには、音声／スピーチプラットフォームを介してコンピュータと相互作用するための任意のタイプのブザー、コンピュータで生成されたトーン、コンピュータ化されたスピーチ、ボイスユーザーインターフェイス（ＶＵＩ）が挙げられる。限定ではなく例示として、触覚的フィードバックには、器具ハウジングのハンドルアセンブリ６８を介して提供される任意のタイプの振動フィードバックが挙げられる。

一実施形態では、プロセッサ４００はデジタル電流信号４１４及びデジタル周波数信号４１８を生成するように構成又はプログラムされ得る。これらの信号４１４、４１８は、トランスデューサ５０への電流出力信号４１６の振幅及び周波数（ｆ）を調整するために、直接デジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）回路４２０に適用される。ＤＤＳ回路４２０の出力は増幅器４２２に適用され、増幅器４２２の出力は変圧器４２４に適用される。変圧器４２４の出力は、導波管８０（図２）によってブレード７９に連結される超音波トランスデューサ５０に適用される信号４１６である。

一実施形態では、発生器３０は、超音波器具１００（図１）の測定可能な特性をモニターするように構成され得る１つ以上の測定モジュール又はコンポーネントを備える。図示の実施形態では、プロセッサ４００を使用して、システムの特性をモニタリング及び計算することができる。図のように、プロセッサ４００はトランスデューサ５０に供給される電流及びトランスデューサ５０に適用される電圧をモニタリングすることによってトランスデューサ５０のインピーダンスＺを測定する。一実施形態では、電流感知回路４２６を使用して、トランスデューサ５０を流れる電流を感知し、電圧感知回路４２８を使用して、トランスデューサ５０に適用される出力電圧を感知する。これらの信号は、アナログマルチプレクサ４３０回路又はスイッチ回路構成を介してアナログ−デジタルコンバータ４３２（ＡＤＣ）に適用することができる。アナログマルチプレクサ４３０は、変換される適切なアナログ信号をＡＤＣ ４３２に送る。他の実施形態では、マルチプレクサ４３０回路の代わりに複数のＡＤＣ ４３２をそれぞれの測定された特性のために使用することができる。プロセッサ４００はＡＤＣ ４３２のデジタル出力４３３を受信し、電流及び電圧の測定値に基づいてトランスデューサインピーダンスＺを計算する。プロセッサ４００は、負荷曲線に対する望ましい電力を生成することができるように出力駆動信号４１６を調整する。プログラムされた階段関数アルゴリズム４０２にしたがって、プロセッサ４００は、トランスデューサインピーダンスＺに応答して、駆動信号４１６（例えば電流又は周波数）を任意の適したインクリメント又はデクリメントで階段状にすることができる。

手術ブレード７９を実際に振動させる（例えば、ブレード７９を作動させる）には、ユーザーはフットスイッチ４３４（図１）又はハンドルアセンブリ６８のスイッチ３１２ａ（図１）を起動する。この起動は、電流（Ｉ）、周波数（ｆ）、及び対応する期間（Ｔ）のプログラムされた値に基づいて、駆動信号４１６をトランスデューサ５０に出力する。既定の一定期間（Ｔ）、又はトランスデューサ５０のインピーダンスＺにおける変化のような測定可能なシステム特性に基づく可変期間の後、プロセッサ４００はプログラムされた値にしたがって出力電流の階段又は周波数の階段を変更する。出力インジケータ４１２は、プロセスの特定の状態をユーザーに通信する。

図６、７、及び８を参照して発生器３０のプログラムされた動作を更に図示することができ、図はそれぞれ、負荷のない状態、軽負荷の状態、及び重負荷の状態における発生器３０の電流３００、電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０、及び周波数３４０を表すグラフである。図６は、負荷のない状態の発生器３０の一実施形態の電流３００、電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０、及び周波数３４０の波形を表すグラフである。図示の実施形態で、発生器３０の電流３００の出力は階段状である。図６に示すように、発生器３０は約０時に最初に起動され、結果として電流３００は約１００ｍＡである第１の設定点Ｉ_１まで上がる。電流３００は第１の設定点Ｉ_１で、第１の期間Ｔ_１にかけて維持される。例えば図示の実施形態では約１秒である第１の期間Ｔ_１の終わりに、電流３００の設定点Ｉ_１は、例えば階段関数アルゴリズム４０２ソフトウェアにしたがって、発生器３０によって、約１７５ｍＡである第２の設定点Ｉ_２に変更され、例えば階段状に、例えば図示の実施形態では約２秒間である第２の期間Ｔ_２へ進む。第２の期間Ｔ_２の終わりに、例えば図示の実施形態では約３秒で、発生器３０のソフトウェアは電流３００を約３５０ｍＡである第３の設定点Ｉ_３に変更する。システムに負荷がないので、電圧３１０、電流３００、電力３２０、及び周波数はごくわずか応答する。

図７は、軽負荷状態の発生器３０の一実施形態の電流３００、電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０、及び周波数３４０の波形をグラフで表している。図７を参照すると、発生器３０は約０時に起動され、その結果、電流３００は約１００ｍＡである電流３００の第１の設定点Ｉ_１に上がる。約１秒で、電流３００の設定点はソフトウェアによって発生器３０内で変更され、約１７５ｍＡであるＩ_２になり、次いで再び約３秒で発生器３０は電流３００を約３５０ｍＡである設定点Ｉ_３に変更する。図の電圧３１０、電流３００、電力３２０、及び周波数３４０は、図４に示されているのと同じように軽負荷に応答している。

図８は、重負荷状態の発生器３０の一実施形態の電流３００、電圧３１０、電力３２０、インピーダンス３３０、及び周波数３４０の波形を表すグラフである。図８を参照すると、発生器３０は約０時に起動されて、結果として電流３００は第１の設定点Ｉ_１である約１００ｍＡに上がる。約１秒で、電流３００の設定点は発生器３０内でソフトウェアによって変更されて、約１７５ｍＡであるＩ_２になり、次いで再び、約３秒で発生器３０は電流３００の設定点を約３５０ｍＡであるＩ_３に変更する。図５に示されているのと同様に、重負荷に応答している電圧３１０、電流３００、電力３２０、及び周波数３４０が示されている。

当業者には、図６〜８に記述されている電流３００階段関数の設定点（例えば、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３）及びそれぞれの階段関数設定点の持続期間の時限又は期間（例えば、Ｔ_１、Ｔ_２）は、本明細書に記述されている値に限定されず、手術処置の所与の設定に応じて望まれ得る任意の好適な値に調整され得ることが理解されるであろう。設計上の特徴又は性能上の制約の所与の設定に応じて望まれ得るように、より多い又はより少ない電流設定点及び持続期間が選択され得る。既に述べたように、期間はプログラミングによって既定されてもよく、あるいは測定可能なシステム特性に基づいて可変であってもよい。実施形態はこの文脈に限定されない。

手術システム１９の様々な実施形態の動作に関する詳細を説明してきたが、上記手術システム１９の動作について、図９を参照して説明される、入力デバイス４０６及びトランスデューサインピーダンス測定能力を備える手術器具を使用して血管の切断及び凝固をするためのプロセスに関して、更に説明することができる。特定のプロセスについて動作の詳細と結び付けて説明するが、本明細書で説明される全体的な機能性が手術システム１９によってどのように実施され得るかを示す例をこのプロセスが提供しているにすぎないことは理解できよう。更に、所与のプロセスは、特に指示がない限り、必ずしも本明細書に提示されている順序で実行されなくてもよい。既に説明したように、入力デバイス４０６を使用して、超音波トランスデューサ５０／ブレード７９アセンブリへの階段状の出力（例えば、電流、電圧、周波数）をプログラムすることができる。

したがって、次に図１〜３及び６〜９を参照し、血管を封着するための１つの技法は、基準超音波エネルギーを適用して血管の離断及び封着を行う前に、血管の内側筋肉層を分離して外膜層から離すことを含む。従来の方法はクランプ部材６０に適用される力を増すことによってこの分離を達成してきたが、ここに開示されているのは、クランプ力のみに頼らずに組織を切断及び凝固するための代替的な装置及び方法である。より効果的に血管の組織層を分離するために、例えば、周波数階段関数を超音波トランスデューサ５０に適用して、その階段関数にしたがって複数のモードでブレード７９を機械的に変位するように発生器３０をプログラムすることができる。一実施形態では、周波数階段関数は、ユーザーインターフェイス４０６を介してプログラムすることができ、ユーザーは階段状の周波数プログラムと、各階段のための周波数（ｆ）と、超音波トランスデューサ５０が励起されることになる各階段に対応する持続期間（Ｔ）とを選択することができる。ユーザーは、様々な手術処置を実行するために、複数の期間のための複数の周波数を設定することによって、完全な動作サイクルをプログラムすることができる。

一実施形態では、第１の超音波周波数を最初に設定して、第２の超音波周波数を適用して血管を切断及び封着する前に血管の筋肉組織層を機械的に分離することができる。限定ではなく例として、プログラムの１つの実現によると、最初、発生器３０は第１の時限Ｔ_１（例えば、約１秒未満）のための第１の駆動周波数ｆ_１を出力するようにプログラムされ、この第１の周波数ｆ_１は有意に共振から外れており、例えばｆ_ｏ／２、２ｆ_ｏ、又は他の構造的共振周波数であり、式中、ｆ_ｏは共振周波数（例えば、５５．５ｋＨｚ）である。第１の周波数ｆ_１は、低レベルの機械振動作用をブレード７９にもたらし、それがクランプ力と合わさって、共振で一般に生じる有意な熱を引き起こすことなく、（治療レベル以下で）血管の筋肉組織層を機械的に分離する。第１の期間Ｔ_１の後、発生器３０は、第２の期間Ｔ_２については駆動周波数を共振周波数ｆ_ｏに自動的に切り替えて血管の離断及び封着をするようにプログラムされる。第２の期間Ｔ_２の持続期間は、プログラムされてもよく、ユーザーによって決定される血管の切断及び封着に実際にかかる時間によって決定されてもよく、又は、下記に詳述するように、トランスデューサインピーダンスＺのような測定されるシステム特性に基づいてもよい。

一実施形態では、組織／血管の離断のプロセス（例えば、血管の筋肉層を外膜層から分離すること及び血管の離断／封着）は、組織／血管の離断がいつ生じるかを検出するようにトランスデューサ５０のインピーダンスＺ特性を感知することによって自動化することができる。プロセッサ４００が周波数及び／又は電流階段関数出力を生成するためのトリガを提供するように、インピーダンスＺを筋肉層の離断及び血管の離断／封着と相関させることができる。図９を参照して既に述べたように、トランスデューサ５０のインピーダンスＺは、ブレード７９が様々な負荷の下にある間に、トランスデューサ５０を通って流れる電流及びトランスデューサ５０に適用される電圧に基づいて、プロセッサ４００によって計算され得る。トランスデューサ５０のインピーダンスＺはブレード７９に適用される負荷に比例するので、ブレード７９への負荷が増すにつれてトランスデューサ５０のインピーダンスＺは増し、ブレード７９への負荷が減るにつれてトランスデューサ５０のインピーダンスＺは減る。したがって、トランスデューサ５０のインピーダンスＺをモニタリングして外膜層からの血管の内側筋肉組織層の離断を検出することができ、かつまた、いつ血管が離断及び封着されたかを検出するためにそれをモニタリングすることもできる。

一実施形態では、超音波手術器具１１０は、トランスデューサインピーダンスＺに応答するプログラムされた階段関数アルゴリズムにしたがって動作され得る。一実施形態では、周波数階段関数出力は、トランスデューサインピーダンスＺと、ブレード７９に対する組織負荷と相関された１つ以上の既定しきい値との比較に基づいて開始され得る。トランスデューサインピーダンスＺがしきい値の上又は下に遷移する（例えば、しきい値と交差する）とき、プロセッサ４００はデジタル周波数信号４１８をＤＤＳ回路４２０に適用して、トランスデューサインピーダンスＺに応答する階段関数アルゴリズム４０２にしたがって既定の階段によって駆動信号４１６の周波数を変更する。動作に際して、ブレード７９は最初、組織処置部位に位置づけられる。プロセッサ４００は第１のデジタル周波数信号４１８を適用して、共振から外れている第１の駆動周波数ｆ_１を設定する（例えば、ｆ_ｏ／２、２ｆ_ｏ又は他のｆ_ｏが共振周波数である構造的共振周波数）。駆動信号４１６はハンドルアセンブリ６８上のスイッチ３１２ａ又はフットスイッチ４３４の起動に応答してトランスデューサ５０に適用される。この期間中、超音波トランスデューサ５０はブレード７９を第１の駆動周波数ｆ_１で機械的に作動させる。このプロセスを促進するために、力又は負荷をクランプ部材６０及びブレード７９に適用することができる。この期間中、プロセッサ４００は、ブレード７９への負荷が変化し、トランスデューサインピーダンスＺが既定しきい値を交差して、組織層が離断されたことを示すまで、トランスデューサインピーダンスＺをモニタリングする。次いで、プロセッサ４００は第２のデジタル周波数信号４１８を適用して、第２の駆動周波数ｆ_２、例えば共振周波数ｆ_ｏ又は他の、組織の離断、凝固、及び封着に適した周波数を設定する。次いで、組織（例えば血管）の別の部分がクランプ部材６０とブレード７９との間に把持される。ここで、フットスイッチ４３４又はハンドルアセンブリ６８上のスイッチ３１２ａのいずれかを作動させることによって、トランスデューサ５０は駆動信号４１６によって第２の駆動周波数ｆ_２で通電される。当業者には、駆動電流（Ｉ）出力もまた、トランスデューサインピーダンスＺに基づいて図６〜８を参照して説明したように階段状にされ得ることが理解されるであろう。

１つの階段関数アルゴリズム４０２によると、プロセッサ４００はまず、血管の内側筋肉層を外膜層から分離するために有意に共振から外れている第１の駆動周波数ｆ_１を設定する。この動作の期間中、プロセッサ４００はトランスデューサインピーダンスＺをモニタリングして、内側筋肉層がいつ外膜層から離断又は分離されるかを決定する。トランスデューサインピーダンスＺはブレード７９に適用される負荷と相関されるので、例えば、より多くの組織を切断することは、ブレード７９及びトランスデューサインピーダンスＺへの負荷を減らす。内側筋肉層の離断は、トランスデューサインピーダンスＺが既定のしきい値未満に下がったときに検出される。トランスデューサインピーダンスＺの変化が、内側筋肉層から血管が分離されたことを示すと、プロセッサ４００は駆動周波数を共振周波数ｆ_ｏに設定する。次いで、血管はブレード７９とクランプ部材６０との間に把持され、フットスイッチ又はハンドルアセンブリ６８上のスイッチのいずれかを作動させることによってトランスデューサ５０が作動されて、血管を離断及び封着する。一実施形態では、インピーダンスＺの変化は、組織との最初の接触点から筋肉層が離断及び封着される直前の点まで、基準インピーダンス測定値の約１．５〜約４倍の範囲であり得る。

図１０は、超音波手術器具１２０と、組織インピーダンスモジュール５０２を備える発生器５００とを備える手術システム１９０の一実施形態を図示する。開示されている実施形態では、発生器５００は手術器具１２０から分離して示されているが、一実施形態では、発生器５００は手術器具１２０と一体化形成されて、一体型手術システム１９０を形成することができる。一実施形態では、発生器５００は、組織の電気インピーダンスＺ_ｔをモニタリングし、その組織インピーダンスＺ_ｔに基づいて時間及び電力レベルの特性を制御するように構成され得る。一実施形態では、組織インピーダンスＺ_ｔは、治療レベル未満の無線周波数（ＲＦ）信号をその組織に適用して、その組織を通る電流をクランプ部材６０上の帰線電極によって測定することによって決定され得る。図１０に図示した実施形態では、手術システム１９０のエンドエフェクタ８１０の部分は、外側シース７２の遠位端に接続されたクランプアームアセンブリ４５１を備える。ブレード７９は第１の（例えば通電）電極を形成し、クランプアームアセンブリ４５１は第２の（例えば帰線）電極を形成する導電部分を備える。組織インピーダンスモジュール５０２は、ケーブル５０４のような適した伝達媒体を介してブレード７９及びクランプアームアセンブリ４５１に連結される。ケーブル５０４は、組織に電圧を付加するため、及び組織を通って流れてインピーダンスモジュール５０２に戻る電流の帰路を提供するための、複数の導電体を備える。様々な実施形態で、組織インピーダンスモジュール５０２は、発生器５００と一体に形成され得るか、又は、発生器５００に連結された別の回路として提供され得る（このオプションを例示するために図では点線で示されている）。発生器５００は発生器３０とほぼ同様であるが、組織インピーダンスモジュール５０２を追加的特徴として有する。

図１１は、組織インピーダンスモジュール５０２を備える発生器５００の駆動システム３２１の一実施形態を図示する。駆動システム３２１は超音波電気駆動信号４１６を生成して、超音波トランスデューサ５０を駆動する。一実施形態では、組織インピーダンスモジュール５０２は、ブレード７９とクランプアームアセンブリ４５１との間に把持された組織のインピーダンスＺ_ｔを測定するように構成され得る。組織インピーダンスモジュール５０２は、ＲＦ発振器５０６と、電圧感知回路５０８と、電流感知回路５１０とを備える。電圧感知回路５０８及び電流感知回路５１０はブレード７９の電極に付加されたＲＦ電圧ｖ_ｒｆと、ブレード７９の電極、組織、及びクランプアームアセンブリ４５１の導電部分を通って流れるＲＦ電流ｉ_ｒｆに応答する。感知された電圧ｖ_ｒｆ及び電流ｉ_ｒｆは、ＡＤＣ ４３２によって、アナログマルチプレクサ４３０を介してデジタル形式に変換される。プロセッサ４００はＡＤＣ ４３２のデジタル化された出力４３３を受信し、組織インピーダンスＺ_ｔを、電圧感知回路５０８と電流感知回路５１０によって測定されるＲＦ電圧ｖ_ｒｆ対電流ｉ_ｒｆの比率を計算することによって決定する。一実施形態では、内側筋肉層及び組織の離断は、組織インピーダンスＺ_ｔを感知することによって検出され得る。したがって、組織インピーダンスＺ_ｔの検出を自動プロセスと統合して、通常なら共振で生じる有意な量の加熱を引き起こさずに、組織を離断する前に内側筋肉層を外膜層から分離することができる。

図１２は、手術システム１９０（図１０）と共に使用され得るクランプアームアセンブリ４５１の一実施形態を図示する。図示の実施形態では、クランプアームアセンブリ４５１はベース４４９に設置された導電ジャケット４７２を備える。導電ジャケット４７２は、第２の電極、例えば帰線電極を形成するクランプアームアセンブリ４５１の導電部分である。１つの実装では、クランプアーム５６（図３）は、導電ジャケット４７２が設置されるベース４４９を形成することができる。様々な実施形態で、導電ジャケット４７２は中央部分４７３及び少なくとも１つの下方に延在する側壁４７４を含むことができ、この側壁はベース４４９の底面４７５より下に延在することができる。図示の実施形態で、導電ジャケット４７２は、ベース４４９の両側で下方に延在する２つの側壁４７４を有する。他の実施形態では、中央部分４７３は、ベース４４９から延出している突起４７７を受け入れるように構成され得る少なくとも１つの開口４７６を備えることができる。そのような実施形態では、導電ジャケット４７２をベース４４９に固定するために、突起４７７を開口４７６内に押し嵌めることができる。他の実施形態では、突起４７７が開口４７６内に挿入された後に、突起４７７が変形し得る。様々な実施形態で、締結具を使用して導電ジャケット４７２をベース４４９に固定することができる。

様々な実施形態で、クランプアームアセンブリ４５１は、導電ジャケット４７２とベース４４９との間に位置づけられる、例えばプラスチック及び／又はゴムのような、非導電性又は絶縁材料を含むことができる。電気絶縁材料は電流が導電ジャケット４７２とベース４４９との間を流れること又は短絡することを防ぐことができる。様々な実施形態で、ベース４４９は少なくとも１つの開口４７８を備えることができ、この開口はピボットピン（図示せず）を受け入れるように構成され得る。ピボットピンは、例えば、クランプアームアセンブリ４５１がシース７２に対して開いた位置と閉じた位置との間で回転され得るように、ベース４４９を旋回可能にシース７２（図１０）に設置するよう構成することができる。図示の実施形態で、ベース４４９はベース４４９の対向する両側に位置づけられた２つの開口４７８を含む。一実施形態で、ピボットピンは、たとえベース４４９が例えば導電ジャケット４７２と電気接触していても電流がシース７２に流入することを防ぐように構成され得る、例えばプラスチック及び／又はゴムのような非導電性又は非絶縁材料で形成されること、又はそのような材料を備えることができる。様々な電極の実施形態を備える追加的なクランプアームアセンブリを使用してもよい。そのようなクランプアームアセンブリの例は、同一所有者による同時出願の米国特許出願第１２，５０３，７６９号、同第１２／５０３，７７０号、同第１２，５０３，７６６号（整理番号第ＥＮＤ６４９３ＵＳＮＰ／０８０５９２号、同第ＥＮＤ６４９３ＵＳＮＰ１／０８０５９３号、同第ＥＮＤ６４９３ＵＳＮＰ２／０８０５９４号）に記述されており、参照によりこれらの各々はその全体が本明細書に組み込まれる。

図１３は、間に組織５１４が挟まれているブレード７９とクランプアームアセンブリ４１５に連結された組織インピーダンスモジュール５０２の概略図である。ここで図１０〜１３を参照すると、発生器５００は、組織離断プロセス中にブレード７９とクランプアームアセンブリ４５１との間に挟まれている組織５１４（Ｚ_ｔ）のインピーダンスをモニタリングするために構成された組織インピーダンスモジュール５０２を備える。組織インピーダンスモジュール５０２は、ケーブル５０４によって超音波手術器具１２０に連結されている。ケーブル５０４はブレード７９（例えば正［＋］電極）と接続された第１の「通電」導体５０４ａと、クランプアームアセンブリ４５１の導電ジャケット４７２（例えば負［−］電極）に接続された第２の「帰線」導体５０４ｂとを含む。一実施形態で、ＲＦ電圧ｖ_ｒｆがブレード７９に付加されて、組織５１４を通るＲＦ電流ｉ_ｒｆの流れを引き起こす。第２の導体５０４ｂは電流ｉ_ｒｆが組織インピーダンスモジュール５０２に戻るための帰路を提供する。電流ｉ_ｒｆがブレード７９から、導電ジャケット４７２とブレード７９との中間に位置づけられた組織５１４及び導電ジャケット４７２を通って、帰線導体５０４ｂへと流れることができるように、帰線導体５０４ｂの遠位端は導電ジャケット４７２に接続される。インピーダンスモジュール５０２は、第１の導体５０４ａ及び第２の導体５０４ｂによって回路を接続する。一実施形態で、ＲＦエネルギーはブレード７９に、超音波トランスデューサ５０及び導波管８０（図２）を通して付加され得る。なお、注記すべきこととして、組織インピーダンスＺ_ｔを測定することを目的として組織５１４に付加されるＲＦエネルギーは、組織５１４の治療に有意なやり方で寄与しないか、又は全く寄与しない、低レベルの治療レベル未満の信号である。

手術システム１９０の様々な実施形態の動作に関する詳細を説明してきたが、上記手術システム１９０の動作について、図１０〜１３を参照し、入力デバイス４０６及び組織インピーダンスモジュール５０２を備える手術器具を使用して血管の切断及び凝固をするためのプロセスに関して、更に説明することができる。特定のプロセスについて動作の詳細と結び付けて説明するが、本明細書で説明される全体的な機能性が手術システム１９０によってどのように実施され得るかを示す例をこのプロセスが提供しているにすぎないことは理解できよう。更に、所与のプロセスは、特に指定しない限り、必ずしも本明細書に提示されている順序で実行されなくてもよい。既に説明したように、入力デバイス４０６を使用して、超音波トランスデューサ５０／ブレード７９アセンブリへの階段関数出力（例えば、電流、電圧、周波数）をプログラムすることができる。

一実施形態では、超音波手術器具１２０は、組織インピーダンスＺ_ｔに応答するプログラムされた階段関数アルゴリズム４０２にしたがって動作され得る。一実施形態では、周波数階段関数出力は、組織インピーダンスＺ_ｔと、様々な組織状態（例えば乾燥、離断、封着）と相関された既定のしきい値との比較に基づいて開始され得る。組織インピーダンスＺ_ｔがしきい値の上又は下に遷移する（例えば交差する）とき、プロセッサ４００はデジタル周波数信号４１８をＤＤＳ回路４２０に適用して、組織インピーダンスＺ_ｔに応答する階段関数アルゴリズム４０２にしたがって既定の階段によって超音波発振器の周波数を変更する。

動作に際して、ブレード７９はまず、組織処置部位に位置づけられる。組織５１４は、ブレード７９と導電ジャケット４７２が組織５１４と電気接触するようにブレード７９とクランプアームアセンブリ４５１との間に把持される。プロセッサ４００は第１のデジタル周波数信号４１８を適用して、共振から外れている第１の駆動周波数ｆ_１（例えば、ｆ_ｏ／２、２ｆ_ｏ又は他のｆ_ｏが共振周波数である構造的共振周波数）を設定する。ブレード７９は、組織インピーダンスモジュール５０２によって供給される低レベルで治療レベル未満のＲＦ電圧ｖ_ｒｆによって通電される。ハンドルアセンブリ６８上のスイッチ３１２ａ又はフットスイッチ４３４の作動に応答して、駆動信号４１６は、組織インピーダンスＺ_ｔが既定量変化するまで、トランスデューサ５０／ブレード７９に適用される。次いで、力又は負荷がクランプアームアセンブリ４５１及びブレード７９に適用される。この期間中、超音波トランスデューサ５０はブレード７９を第１の駆動周波数ｆ_１で機械的に作動させ、その結果、組織５１４は、ブレード７９とクランプアームアセンブリ４５１の１つ以上のクランプパッド５８との間に適用される超音波作用によって乾燥し始め、組織インピーダンスＺ_ｔの増加を引き起こす。やがて、組織は超音波作用及び適用されたクランプ力によって離断され、組織インピーダンスＺ_ｔは非常に高くなる又は無限になる。当業者には、駆動電流（Ｉ）出力もまた、組織インピーダンスＺ_ｔに基づいて図６〜８を参照して説明したように階段状にされ得ることが理解されるであろう。

一実施形態では、組織インピーダンスＺ_ｔは、以下のプロセスによりインピーダンスモジュール５０２によってモニタリングされ得る。測定可能なＲＦ電流ｉ_１は、第１の通電導体５０４ａから組織５１４を通ってブレード７９に伝達されて、導電ジャケット４７２及び第２の導体５０４ｂを通ってインピーダンスモジュール５０２に戻る。ブレード７９が１つ以上のクランプパッド５８に対して作用する超音波動作によって、組織５１４が乾燥及び切断されるにつれて、組織５１４のインピーダンスは増し、したがって、帰路すなわち第２の導体５０４ｂの電流ｉ_１は減少する。インピーダンスモジュール５０２は組織インピーダンスＺ_ｔを測定し、代表信号をＡＤＣ ４３２に伝達し、ＡＤＣ ４３２のデジタル出力４３３はプロセッサ４００に提供される。プロセッサ４００は組織インピーダンスＺ_ｔを、これらの測定値であるｖ_ｒｆ及びｉ_ｒｆに基づいて計算する。プロセッサ４００は組織インピーダンスＺ_ｔの変化に応答して、任意の適したインクリメント又はデクリメントで周波数を階段状にする。プロセッサ４００は駆動信号４１６を制御し、組織インピーダンスＺ_ｔに応答して振幅及び周波数の調整を任意に必要に応じて行うことができる。一実施形態では、プロセッサ４００は組織インピーダンスＺ_ｔが既定のしきい値に到達したときに駆動信号４１６を中止することができる。

したがって、限定でなく例として、一実施形態では、プログラムされた階段状の出力アルゴリズムによって超音波手術器具１２０を動作して、血管の内側筋肉層を外膜層から分離してから血管の離断及び封着を行うことができる。既に述べたように、１つの階段関数アルゴリズムによると、プロセッサ４００は最初に、共振から有意に外れている第１の駆動周波数ｆ_１を設定する。トランスデューサ５０は血管の内側筋肉層を外膜層から分離するために作動され、組織インピーダンスモジュール５０２は治療レベル未満のＲＦ電圧ｖ_ｒｆ信号をブレード７９に適用する。この動作の期間Ｔ_１の間に、プロセッサ４００は組織インピーダンスＺ_ｔをモニタリングして、内側筋肉層がいつ外膜層から離断又は分離されるかを決定する。組織インピーダンスＺ_ｔは例えばブレード７９に適用される負荷と相関され、組織が乾燥したとき又は組織が離断されたときに組織インピーダンスＺ_ｔは極めて高くなる又は無限になる。組織インピーダンスＺ_ｔにおける変化は血管が内側筋肉層から分離又は離断されたことを示し、発生器５００は第２の期間Ｔ_２については無効化される。次いで、プロセッサ４００は駆動周波数を共振周波数ｆ_ｏに設定する。次いで、ブレード７９とクランプアームアセンブリ４５１との間に血管が把持され、トランスデューサ５０は再び作動されて、血管を離断及び封着する。組織インピーダンスＺ_ｔの継続的モニタリングは、血管がいつ離断及び封着されたかの指示を提供する。また、組織インピーダンスＺ_ｔをモニタリングして、組織切断及び／又は凝固プロセスの完了の指示を提供すること、又は組織インピーダンスＺ_ｔが既定のしきい値に達したときに超音波発生器５００の作動を停止することができる。組織インピーダンスＺ_ｔのしきい値は、例えば、血管が離断されたことを指示するために選択することができる。一実施形態では、組織インピーダンスＺ_ｔは、初期の点から筋肉層が離断及び封着される直前の点までに、約１０オーム〜約１０００オームの範囲であり得る。

出願者らは、様々な電流の設定点（増加及び減少の両方）及び滞在時間を実行する実験が、記載されている実施形態を使用して離断を完了する前に内側筋肉層を外膜層から分離することができ、結果的に、止血の改善及び離断部位における総エネルギー（熱）を下げる可能性を示すことを発見した。更に、筋肉層が外膜からいつ分離されるかを決定するためのインピーダンスしきい値検出スキームに関して、手術器具１００、１２０について説明してきたが、検出スキームをなんら使用しない他の実施形態も本開示の範囲内にある。例えば、共振電力を適用して組織を切断する前に、層を分離するために約１秒以下の既定時間にかけて非共振電力を適用する簡易化された手術システムに手術器具１００、１２０の実施形態を使用することができる。実施形態はこの文脈に限定されない。

手術システム１９（図１）及び１９０（図１０）の様々な実施形態の動作に関する詳細を説明してきたが、上記手術システム１９、１９０の動作について、入力デバイス４０６及び組織インピーダンスモジュール５０２を備える手術器具を使用して組織の切断及び凝固をするためのプロセスに関して全体的に更に説明することができる。特定のプロセスについて動作の詳細と結び付けて説明するが、本明細書で説明される全体的な機能性が手術システム１９、１９０によってどのように実施され得るかを示す例をこのプロセスが提供しているにすぎないことは理解できよう。更に、所与のプロセスは、特に指定されない限り、必ずしも本明細書に提示されている順序で実行されなくてもよい。既に説明したように、入力デバイス４０６を使用して、超音波トランスデューサ５０／ブレード７９アセンブリへの階段状の出力（例えば、電流、周波数）をプログラムすることができる。

図１４は、手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための方法６００の一実施形態を図示する。限定ではなく例として図１〜３及び６〜１４を参照すると、超音波手術器具１００、１２０を方法６００により動作して、血管を離断及び封着する前に血管の内側筋肉層を外膜層から分離することができる。したがって、様々な実施形態で、手術器具（例えば手術器具１００、１２０）のエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタ８１、８１０）を方法６００により駆動することができる。発生器（例えば発生器３０、５００）は、超音波駆動システムに連結される。超音波駆動システムは、導波管（例えば導波管８０）に連結された超音波トランスデューサ（例えば超音波トランスデューサ５０）を備え、エンドエフェクタ８１は導波管８０に連結される。超音波駆動システムは、共振周波数（例えば５５．５ｋＨｚ）で共振するように構成される。一実施形態では、６０２で、発生器３０は第１の超音波駆動信号を生成する。６０４で、超音波トランスデューサ５０は、発生器３０に接続されたハンドルアセンブリ（例えばハンドルアセンブリ６８）のスイッチ（例えばスイッチ３４）又はフットスイッチ（例えばフットスイッチ４３４）の作動に応答して第１の期間にかけて第１の超音波駆動信号で作動される。第１の期間の後、６０６で、発生器３０は第２の超音波駆動信号を生成する。６０８で、超音波トランスデューサ５０は、ハンドルアセンブリ６８のスイッチ３４又は発生器３０に接続されたフットスイッチ４３４の作動に応答して第２の期間にかけて第２の超音波駆動信号で作動される。第１の駆動信号は、第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、第２の駆動信号と異なる。第１及び第２の駆動信号は、第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する。

一実施形態では、発生器３０は第３の超音波駆動信号を生成する。超音波トランスデューサ５０は第３の期間にかけて第３の超音波駆動信号で作動される。第３の駆動信号は、第１、第２、及び第３の期間にかけて、第１及び第２の駆動信号と異なる。第１、第２、及び第３の駆動信号は、第１、第２、及び第３の期間にかけての階段関数波形を画定する。一実施形態では、第１、第２、及び第３の超音波駆動信号の生成は、対応する第１、第２、及び第３の駆動電流を生成すること、第１の期間にかけて第１の駆動電流で超音波トランスデューサ５０を作動させること、第２の期間にかけて第２の駆動電流で超音波トランスデューサ５０を作動させること、及び第３の期間にかけて第３の駆動電流で超音波トランスデューサ５０を作動させることを含む。

一実施形態で、発生器３０は、共振周波数と異なる第１の周波数で第１の超音波駆動信号を生成する。次いで、超音波トランスデューサ５０は、第１の超音波駆動信号により第１の期間にかけて第１の周波数で作動される。第１の周波数での作動は、例えば第１の組織を第２の組織から分離するために好適な第１のレベルの機械振動をエンドエフェクタ８１に提供して、血管の内側筋肉層を外膜層から分離する。発生器３０は、例えば５５．５ｋＨｚである共振周波数で第２の超音波駆動信号を生成し、第１の期間の後の第２の期間にかけて、超音波トランスデューサ５０を共振周波数において第２の超音波駆動信号で作動させる。第２の、共振周波数での作動は、内側筋肉層から血管のような第１の組織が分離されたら、第１の組織を離断及び封着するために好適な第２のレベルの機械振動をエンドエフェクタ８１に提供する。一実施形態では、共振周波数での第２の超音波駆動信号は、第１の期間の後に発生器３０によって自動的に生成される。一実施形態では、第１の周波数は共振周波数と実質的に異なり、第１の期間は約１秒未満である。例えば、一実施形態では、第１の周波数は等式ｆ_１＝２^＊ｆ_ｏによって定義され、式中、ｆ_１は第１の周波数であり、ｆ_ｏは共振周波数である。別の実施形態では、第１の周波数は等式ｆ_１＝ｆ_ｏ／２によって定義され、式中、ｆ_１は第１の周波数であり、ｆ_ｏは共振周波数である。第１、第２、及び第３の超音波駆動信号はまた、長手方向、曲げ、及びねじれのモード並びにそれらの高調波において、超音波トランスデューサ５０の振動モードによって励起されると想定される。

一実施形態では、発生器３０は超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングし、測定された特性に基づいて第１及び第２の駆動信号のいずれか１つを生成する。例えば、発生器３０は超音波トランスデューサ５０のインピーダンスＺをモニタリングする。発生器３０は、トランスデューサ５０のインピーダンスを測定するために適した電子回路を備える。例えば、電流感知回路（例えば電流感知回路４２６）は、トランスデューサ５０を流れる電流を感知し、電圧感知回路（例えば電圧感知回路４２８）は、トランスデューサ５０に適用される出力電圧を感知する。マルチプレクサ（例えばマルチプレクサ４３０）は適切なアナログ信号をアナログ−デジタル変換器（例えばＡＣＤ ４３２）に送り、そのデジタル出力はプロセッサ（例えばプロセッサ４００）に提供される。プロセッサ４００は電流及び電圧の測定値に基づいてトランスデューサインピーダンスＺを計算する。

一実施形態では、発生器５００は、エンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタ８１０）と接触する組織部分のインピーダンスを測定するインピーダンスモジュール（例えば組織インピーダンスモジュール５０２）を備える。インピーダンスモジュール５０２は、治療レベル未満のＲＦ信号を生成するためにＲＦ発振器（例えばＲＦ発振器５０６）を含む。治療レベル未満のＲＦ信号は、通電電極を形成するエンドエフェクタ８１０のブレード（例えばブレード７９）部分に適用される。組織部分はエンドエフェクタ８１０と、クランプアームアセンブリ（例えばクランプアームアセンブリ４５１）の帰線電極との間に把持され、組織（例えば組織５１４）のインピーダンス。次いで、組織インピーダンスをインピーダンスモジュール５０２の電圧感知回路（例えば電圧感知回路５０８）及び電流感知回路（例えば電流感知回路５１０）によって測定する。これらの信号は、マルチプレクサ４３０を介してＡＤＣ ４３２に適用される。ＡＤＣ ４３２のデジタル出力はプロセッサ４００に提供され、プロセッサ４００は、組織を通る電流及びエンドエフェクタ８１０のブレード７９部分に付加された電圧の測定値に基づいて組織インピーダンスＺ_ｔを計算する。

図１５Ａ〜Ｃは、超音波手術器具によって操作されている組織の状態の変化を決定するため、及び組織がそのような状態の変化を経たこと又は組織がそのような状態の変化を経た可能性が高いことを示すフィードバックをユーザーに提供するための、動作のロジックフローチャート７００、８００、９００の様々な実施形態を図示する。本明細書で用いられるとき、組織は、例えば図１及び１０に図示されているような超音波手術器具１００、１２０のエンドエフェクタ８１、８１０のような超音波手術器具のエンドエフェクタで操作されている間に、組織が他の組織又は骨の層から分離されたとき、組織が切断又は離断されたとき、組織が凝固されたときなどに、状態の変化を経ることが可能である。組織の状態の変化は、組織分離イベントの発生の可能性に基づいて決定され得る。

様々な実施形態で、フィードバックは図９及び１１に図示される出力インジケータ４１２によって提供される。出力インジケータ４１２は、エンドエフェクタ８１、８１０によって操作されている組織がユーザーの視野から外れており、組織の状態の変化がいつ発生するかをユーザーが見ることができないアプリケーションでは特に有用である。出力インジケータ４１２は、ロジックフローチャート７００、８００、９００に関して記述した動作により決定されるように、組織の状態の変化が発生したことをユーザーに通信する。既に述べたように、出力インジケータ４１２は視覚的、可聴、及び／又は触覚的フィードバック（ただし限定せず）を含む様々なタイプのフィードバックをユーザーに提供して、組織が組織の状態の変化を経たことをユーザー（例えば外科医、医師）に示すように構成され得る。限定ではなく例示として、既に述べたように、視覚的フィードバックには、白熱電灯又はＬＥＤ、グラフィカル・ユーザー・インターフェース、ディスプレイ、アナログインジケータ、デジタルインジケータ、棒グラフ表示、デジタル文字数字表示を含む、任意のタイプの視覚的指示デバイスが挙げられる。限定ではなく例示として、可聴フィードバックには、音声／スピーチプラットフォームを介してコンピュータと相互作用するために任意のタイプのブザー、コンピュータで生成されたトーン、コンピュータ化されたスピーチ、ＶＵＩが挙げられる。限定ではなく例示として、触覚的フィードバックには、器具ハウジングのハンドルアセンブリ６８を介して提供される任意のタイプの振動フィードバックが挙げられる。組織の状態の変化は、既に述べたように、トランスデューサインピーダンス及び組織インピーダンスの測定に基づいて、又は図１５Ａ〜Ｃに関して下記に述べるようにロジックフローチャート７００、８００、９００に関して述べる動作による電圧、電流、及び周波数の測定に基づいて、決定され得る。

一実施形態で、ロジックフローチャート７００、８００、９００は、発生器３０、５００のプロセッサ４００（図９、１１、１４）部分によって実行されるコンピュータ読み取り可能な命令を含む実行可能なモジュール（例えばアルゴリズム）として実施され得る。様々な実施形態で、ロジックフローチャート７００、８００、９００に関して述べた動作は、例えばプログラム、サブルーチン、ロジックのような１つ以上のソフトウェアコンポーネントとして、例えばプロセッサ、ＤＳＰ、ＰＬＤ、ＡＳＩＣ、回路、レジスターのような１つ以上のハードウェアコンポーネントとして、及び／又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせとして、実施され得る。一実施形態で、ロジックフローチャート７００、８００、９００によって記述される動作を実行するための実行可能な命令は、メモリに格納され得る。実行されると、プロセッサ４００はそれらの命令によって、ロジックフローチャート８００及び９００に記述されている動作にしたがって組織の状態の変化を決定し、出力インジケータ４１２によってユーザーにフィードバックを提供する。そのような実行可能な命令にしたがって、プロセッサ４００は発生器３０、５００から入手可能な電圧、電流、及び／又は周波数の信号サンプルをモニタリング及び評価し、そのような信号サンプルの評価にしたがって、組織の状態の変化が生じたかどうかを決定する。下記に詳述するように、組織の状態の変化は、超音波器具のタイプと、その器具が受けている通電のレベルとに基づいて決定され得る。フィードバックに応答して、超音波手術器具１００、１２０の動作モードはユーザーによって制御され得るか、又は自動的若しくは半自動的に制御され得る。

図１５Ａは、組織の状態の変化を決定することと、それにしたがって出力インジケータ４１２を作動させることの一実施形態のロジックフローチャート７００を図示する。ここで、図１５Ａに示されるロジックフローチャート７００及び図９に示される発生器３０の駆動システム３２を参照すると、７０２で、駆動システム３２のプロセッサ４００部分は発生器３０の電圧（ｖ）信号、電流（ｉ）信号、及び周波数（ｆ）信号を抽出する。図示の実施形態では、７０４で、周波数及び電圧の信号サンプルは別個に分析されて、それぞれ対応する周波数変曲点及び／又は電圧降下点が決定される。他の実施形態では、電圧及び周波数の信号サンプルに加えて、又は電圧信号サンプルの代わりに、電流信号サンプルが別個に分析され得る。７０６で、この周波数信号サンプルは周波数変曲点分析モジュールに提供されて、図１５Ｂのロジックフローチャート８００に図示されるように組織の状態の変化が決定される。７０８で、この電圧信号サンプルは電圧降下点分析モジュールに提供されて、図１５Ｃのロジックフローチャート９００に図示されるように組織の状態の変化が決定される。

周波数変曲点分析モジュール及び電圧降下点分析モジュールは、特定の超音波器具のタイプと関連付けられた、実験に基づく相関データと、器具が駆動されている通電レベルとに基づいて、いつ組織の状態の変化が生じたかを決定する。７１４で、周波数変曲点分析モジュールからの結果７１０及び／又は電圧降下点分析モジュールの結果７１２がプロセッサ４００によって読み取られる。プロセッサ４００は、周波数変曲点の結果７１０及び／又は電圧降下点の結果７１２が組織の状態の変化を示しているかどうかを決定する（７１６）。結果７１０、７１４が組織の状態の変化を示していない場合は、プロセッサ４００は「いいえ」の方に沿って７０２へ進み、発生器３０からの追加的な電圧及び周波数の信号サンプルを読み取る。発生器の電流を分析に使用する実施形態では、プロセッサ４００はここで、発生器３０からの追加的な電流信号サンプルもまた読み取る。結果７１０、７１４が組織の状態の十分な変化を示していれば、プロセッサ４００は「はい」の方に沿って７１８に進み、出力インジケータ４１２を作動させる。

既に述べたように、出力インジケータ４１２は視覚的、可聴、及び／又は触覚的フィードバックを提供して、組織の状態の変化が生じたことを超音波手術器具１００、１２０のユーザーに警告する。様々な実施形態で、出力インジケータ４１２からのフィードバックに応答して、発生器３０、５００及び／又は超音波器具１００、１２０の動作モードを手動で、自動的に、又は半自動的に制御することができる。動作モードとしては、発生器３０、５００の出力電力の切断又は遮断、発生器３０、５００の出力電力の低減、発生器３０、５００の出力電力のサイクリング、発生器３０、５００の出力電力のパルシング、及び／又は発生器３０、５００からの高電力瞬間サージの出力が含まれるが、これらに限定されない。組織の状態の変化に応答する超音波器具の動作モードを選択して、例えば、クランプパッド５８（図１〜３）のエンドエフェクタ８１、８１０の加熱効果を最低限にすること、並びに手術器具１００、１２０及び／又は周囲の組織の損傷の可能性を最低限にすることができる。組織の状態の変化が生じるときと同じように、エンドエフェクタ８１、８１０のつかみ具の間に何もない状態でトランスデューサ５０が作動されると、熱は指数関数的に生成されるので、これは利点である。

図１５Ｂは、周波数変曲点分析モジュールの動作の一実施形態を図示するロジックフローチャート８００である。８０２で、ロジックフローチャート７００の７０６から、プロセッサ４００は周波数サンプルを受信する。８０４で、プロセッサ４００は周波数変曲分析のために指数加重移動平均（ＥＷＭＡ）を計算する。ＥＷＭＡは、発生器からのノイズを周波数サンプルからフィルタして取り除くために計算される。ＥＷＭＡは、周波数移動平均の等式８０６及びα値（α）８０８にしたがって計算される。
Ｓ_ｔｆ＝αＹ_ｔｆ＋（１−α）Ｓ_ｔｆ−１ （２）
式中、
Ｓ_ｔｆ＝抽出された周波数信号の現在の移動平均
Ｓ_ｔｆ−１＝抽出された周波数信号のその前の移動平均
α＝平滑化係数
Ｙ_ｔｆ＝抽出された周波数信号の現在のデータ点

α値８０８は、所望のフィルタリング又は平滑化係数にしたがって約０〜約１で変化することができ、約０に近い小さいα値８０８は大きい量のフィルタリング又は平滑化をもたらし、約１に近い大きいα値８０８は小さい量のフィルタリング又は平滑化をもたらす。α値８０８は、超音波器具のタイプ及び通電レベルに基づいて選択され得る。一実施形態で、ブロック８０４、８０６、及び８０８は、可変デジタル低域フィルタ８１０として実施され得、α値８０８はフィルタ８１０の切り捨て点を決定する。周波数サンプルがフィルタされたら、８１２で周波数サンプルの勾配が次のように計算される。
周波数勾配＝Δｆ／Δｔ （３）

計算された周波数勾配データ点は「低速応答」移動平均フィルタ８１４に提供されて、システムノイズを更に下げるために、その周波数勾配のＥＷＭＡ移動平均が計算される。一実施形態では、「低速応答」移動平均フィルタ８１４は、周波数勾配移動平均の等式８２０及びα値（α’）８２２にしたがって８１８で周波数勾配のＥＷＭＡを計算することによって実施され得る。
Ｓ’_ｔｆ＝α’Ｙ’_ｔｆ＋（１−α’）Ｓ’_ｔｆ−１ （４）
式中、
Ｓ’_ｔｆ＝抽出された周波数信号の周波数勾配の現在の移動平均
Ｓ’_ｔｆ−１＝抽出された周波数信号の周波数勾配のその前の移動平均
α’＝平滑化係数
Ｙ’_ｔｆ＝抽出された周波数信号の現在の勾配データ点

α’値８２２は、所望のフィルタリング又は平滑化係数にしたがって、デジタルフィルタブロック８１０で既に述べたように、約０〜約１で変化し、０に近い小さいα’値８２２は大きい量のフィルタリング又は平滑化をもたらし、１に近い大きいα’値８２２は小さい量のフィルタリング又は平滑化をもたらす。α’値８２２は、超音波器具のタイプ及び通電レベルに基づいて選択され得る。

計算された周波数勾配データ点は「高速応答」フィルタ８１６に提供されて、周波数勾配の移動平均が計算される。８２４で、「高速応答」フィルタ８１６は、データ点８２６の数に基づいて周波数勾配の移動平均を計算する。

図示の実施形態で、「低速応答」移動平均フィルタ８１４の出力「勾配ＥＷＭＡ」は加算器８２８の（＋）入力に適用され、「高速応答」フィルタ８１６の出力「勾配平均」は加算器８２８の（−）入力に適用される。加算器８２８は「低速応答」移動平均フィルタ８１４の出力と「高速応答」フィルタ８１６の出力との差を計算する。これらの出力間の差は、８３０で、既定の限界８３２と比較される。限界８３２は、超音波器具のタイプと、その特定のタイプの超音波器具が通電される電力レベルとに基づいて決定される。限界８３２の値を既定して、参照テーブルなどのような形態でメモリに格納することができる。「勾配ＥＷＭＡ」と「勾配平均」との差が限界８３２以下であれば、プロセッサ４００は「いいえ」の方に沿って進み、値８３４を結果７１０のブロックに戻し、そこで、抽出された周波数信号に変曲点が見出されなかったこと、故に、組織の状態の変化が検出されなかったことが示される。しかし、「勾配ＥＷＭＡ」と「勾配平均」との差が限界８３２を超えている場合は、プロセッサ４００は「はい」の方に沿って進み、周波数変曲点８３６が見出されたと決定し、点指数８３８を結果７１０のブロックに戻し、そこで、抽出された周波数データに変曲点が見出されたこと、故に、組織の状態の変化が検出されたことが示される。図１５Ａを参照して既に述べたように、周波数変曲点８３６が見出された場合、次に、７１８（図１５Ａ）でプロセッサ４００は組織の状態の変化インジケータ７１８を作動させる。

図１５Ｃは、電圧降下分析モジュールの動作の一実施形態を図示するロジックフローチャート９００である。９０２で、ロジックフローチャート７００の７０８から、プロセッサ４００は電圧サンプルを受信する。９０４で、プロセッサ４００は周波数変曲分析のために指数加重移動平均（ＥＷＭＡ）を計算する。ＥＷＭＡは、発生器からのノイズを周波数サンプルからフィルタして取り除くために計算される。ＥＷＭＡは、電圧移動平均の等式９０６及びα値（α）９０８にしたがって計算される。
Ｓ_ｔｖ＝αＹ_ｔｖ＋（１−α）Ｓ_ｔｖ−１ （５）
式中、
Ｓ_ｔｖ＝抽出された電圧信号の現在の移動平均
Ｓ_ｔｖ−１＝抽出された電圧信号のその前の移動平均
α＝平滑化係数
Ｙ_ｔｖ＝抽出された電圧信号の現在のデータ点

既に述べたように、α値９０８は、所望のフィルタリング又は平滑化係数にしたがって０〜１で変化することができ、超音波器具のタイプ及び電力レベルに基づいて選択され得る。一実施形態で、ブロック９０４、９０６、及び９０８は、可変デジタル低域フィルタ９１０として実施され得、α値９０８はフィルタ９１０の切り捨て点を決定する。電圧サンプルがフィルタされたら、９１２で電圧サンプルの勾配が次のように計算される。
電圧勾配＝Δｖ／Δｔ （６）

計算された電圧勾配データ点は「低速応答」移動平均フィルタ９１４に提供されて、システムノイズを更に下げるために、その電圧勾配のＥＷＭＡ移動平均が計算される。一実施形態では、「低速応答」移動平均フィルタ９１４は、電圧勾配移動平均の等式９２０及びα値（α’）８２２にしたがって９１８で電圧勾配のＥＷＭＡを計算することによって実施され得る。
Ｓ’_ｔｖ＝α’Ｙ’_ｔｖ＋（１−α’）Ｓ’_ｔｖ−１ （７）
式中、
Ｓ’_ｔｖ＝抽出された電圧信号の電圧勾配の現在の移動平均
Ｓ’_ｔｖ−１＝抽出された電圧信号の電圧勾配のその前の移動平均
α’＝平滑化係数
Ｙ’_ｔｖ＝抽出された電圧信号の現在の勾配データ点

α’値９２２は、所望のフィルタリング又は平滑化係数にしたがって、デジタルフィルタブロック９１０で既に述べたように、約０〜約１で変化し、０に近い小さいα’値９２２は大きい量のフィルタリング又は平滑化をもたらし、１に近い大きいα’値９２２は小さい量のフィルタリング又は平滑化をもたらす。α’値９２２は、超音波器具のタイプ及び通電レベルに基づいて選択され得る。

計算された電圧勾配のデータ点は「高速応答」フィルタ９１６に提供されて、電圧勾配の移動平均が計算される。９２４で、「高速応答」フィルタ９１６は、データ点９２６の数に基づいて電圧勾配の移動平均を計算する。

図示の実施形態で、「低速応答」移動平均フィルタ９１４の出力「勾配ＥＷＭＡ」は加算器９２８の（＋）入力に適用され、「高速応答」フィルタ９１６の出力「勾配平均」は加算器９２８の（−）入力に適用される。加算器９２８は「低速応答」移動平均フィルタ９１４の出力と「高速応答」フィルタ９１６の出力との差を計算する。これらの出力間の差は、９３０で、既定の限界９３２と比較される。限界９３２は、超音波器具のタイプと、その特定のタイプの超音波器具が通電される電力レベルとに基づいて決定される。限界９３２の値を既定して、参照テーブルなどのような形態でメモリに格納することができる。「勾配ＥＷＭＡ」と「勾配平均」との差が限界９３２以下であれば、プロセッサ４００は「いいえ」の方に沿って進み、９４０でカウンタをゼロにリセットしてから値９３４を結果７１０のブロックに戻し、そこで、抽出された電圧信号に電圧降下点が見出されなかったこと、故に、組織の状態の変化が検出されなかったことが示される。しかし、「勾配ＥＷＭＡ」と「勾配平均」との差が限界９３２を超えている場合は、プロセッサ４００は「はい」の方に沿って進み、９４２でカウンタをインクリメントする。９４４で、プロセッサ４００は、カウンタが１又は例えば他の何らかの既定のしきい値より大きいかどうかを決定する。言い換えれば、プロセッサ４００は電圧降下点に関して少なくとも２つのデータ点をとる。カウンタがしきい値（例えば図示の実施形態では１）以下であれば、プロセッサ４００は「いいえ」の方に沿って進み、値９３４を結果７１０のブロックに戻し、そこで、抽出された電圧信号に電圧降下点が見出されなかったこと、故に、組織の状態の変化が検出されなかったことが示される。カウンタがしきい値（例えば図示の実施形態では１）を超えている場合は、プロセッサ４００は「はい」の方に沿って進み、電圧降下点９３６が見出されたと決定し、点指数９３８を結果７１２のブロックに戻し、そこで、抽出された電圧信号に電圧降下点が見出されたこと、故に、組織の状態の変化が検出されたことが示される。図１５Ａを参照して既に述べたように、電圧降下点８３６が見出された場合、次に、７１８（図１５Ａ）でプロセッサ４００は組織の状態の変化インジケータ７１８を作動させる。

いくつかの実施形態について図示及び説明してきたが、そのような詳細に添付の特許請求の範囲を拘束又は限定することは本出願者の意図ではない。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形、変更、及び代用が想到されるであろう。更に、記載されている実施形態に関連するそれぞれの要素の構造は、その要素によって実行される機能を提供するための手段として、別の方法でも記載され得る。したがって、記載されている実施形態は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されると意図される。

本明細書全体を通して、「様々な実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、又は「実施形態」という参照は、その実施形態との関連において記述されている特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して複数の場所に出現する「様々な実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」、又は「実施形態では」というフレーズは、必ずしも全てが同一の実施形態を指すものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態で、任意の好適なやり方で組み合わせることができる。故に、一実施形態に関して図示又は記載される特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の他の実施形態の特徴、構造、又は特性と、全体として又は部分的に、制限なしに組み合わせることができる。

〔実施の態様〕
（１） 手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための方法であって、
第１の超音波駆動信号を、超音波駆動システムに連結された発生器によって生成することにおいて、前記超音波駆動システムが、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備えており、前記超音波駆動システムが共振周波数で共振するように構成されている、生成することと、
前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させることと、
第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成することと、
前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させることと、を含み、
前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、方法。
（２） 第３の超音波駆動信号を前記発生器によって生成することと、
前記超音波トランスデューサを第３の期間にかけて前記第３の超音波駆動信号で作動させることと、を含み、
前記第３の駆動信号が、前記第１、第２、及び第３の期間にかけて、前記第１及び第２の駆動信号と異なり、
前記第１、第２、及び第３の駆動信号が、前記第１、第２、及び第３の期間にかけて階段関数波形を画定する、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記第１、第２、及び第３の超音波駆動信号を生成することが、対応する第１、第２、及び第３の駆動電流を生成することを含み、
前記超音波トランスデューサを作動させることが、
前記超音波トランスデューサを前記第１の期間にかけて前記第１の駆動電流で作動させることと、
前記超音波トランスデューサを前記第２の期間にかけて前記第２の駆動電流で作動させることと、
前記超音波トランスデューサを前記第３の期間にかけて前記第３の駆動電流で作動させることと、を含む、実施態様２に記載の方法。
（４） 前記第１の超音波駆動信号を、前記共振周波数と異なる第１の周波数で生成することと、
第１の組織を第２の組織から分離するために適した前記エンドエフェクタに第１のレベルの機械振動を提供するために、前記超音波トランスデューサを前記第１の期間にかけて前記第１の周波数において前記第１の超音波駆動信号で作動させることと、
前記第２の超音波駆動信号を前記共振周波数で生成することと、
第２のレベルの機械振動を前記第１の組織の離断及び封着に適した前記エンドエフェクタに提供するために、前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に前記第２の期間にかけて前記共振周波数において前記第２の超音波駆動信号で作動させることと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 第１の周波数が前記共振周波数と実質的に異なり、前記第１の期間が１秒未満である、実施態様４に記載の方法。
（６） 前記第１の周波数が、下記等式
ｆ_１＝２^＊ｆ_ｏによって定義され、
式中、ｆ_１は前記第１の周波数であり、
式中、ｆ_ｏは前記共振周波数である、実施態様５に記載の方法。
（７） 前記第１の周波数が、下記等式
ｆ_１＝ｆ_ｏ／２によって定義され、
式中、ｆ_１は前記第１の周波数であり、
式中、ｆ_ｏは前記共振周波数である、実施態様５に記載の方法。
（８） 前記第２の超音波駆動信号を前記共振周波数で前記第１の期間の後に自動的に生成することを含む、実施態様４に記載の方法。
（９） 前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングすることと、
測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成することと、を含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記測定可能な特性が、前記超音波トランスデューサのインピーダンスである、実施態様９に記載の方法。

（１１） 前記測定可能な特性が、前記エンドエフェクタに接触している組織の部分のインピーダンスである、実施態様９に記載の方法。
（１２） 治療レベル未満の無線周波数（ＲＦ）信号を生成することと、
前記ＲＦ信号を前記組織の部分に適用することと、
前記組織の部分の前記インピーダンスを測定することと、を含む、実施態様１１に記載の方法。
（１３） 手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための装置であって、
超音波器具の超音波駆動システムに連結されるように構成された発生器を備え、前記超音波駆動システムは、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備え、
前記発生器は、
第１の超音波駆動信号を生成し、
前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させ、
第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成し、
前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させるように構成され、
前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、装置。
（１４） 前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングするために測定モジュールを備え、前記発生器が、測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成するように構成される、実施態様１３に記載の装置。
（１５） 前記測定モジュールが、
前記エンドエフェクタに連結された無線周波数（ＲＦ）発生器であって、治療レベル未満のＲＦ信号を生成するように構成されている、無線周波数発生器と、
前記超音波駆動システムの遠位端に連結されたクランプアームアセンブリと、を備え、前記クランプアームアセンブリが、前記ＲＦ発生器に連結された帰線電極を形成する導電体部分を備えており、前記クランプアームアセンブリが、間に組織を把持するために前記エンドエフェクタに動作可能に連結されている、実施態様１４に記載の装置。
（１６） 前記測定モジュールが、
電圧感知モジュールと、
電流感知モジュールと、
前記電圧感知モジュール及び前記電流感知モジュールに連結されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
前記ＡＤＣに連結されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、インピーダンスを測定するように構成されている、実施態様１４に記載の装置。
（１７） 手術器具の超音波システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するためのシステムであって、
発生器と、
前記発生器に連結された超音波駆動システムを備える超音波器具と、を備え、前記超音波駆動システムは、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備え、
前記発生器は、
第１の超音波駆動信号を生成し、
前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させ、
第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成し、
前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させるように構成され、
前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、システム。
（１８） 前記発生器が前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングするために測定モジュールを備え、前記発生器が、測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成するように構成される、実施態様１７に記載のシステム。
（１９） 前記測定モジュールが、
前記エンドエフェクタに連結された無線周波数（ＲＦ）発生器であって、治療レベル未満のＲＦ信号を生成するように構成されている、無線周波数発生器と、
前記超音波駆動システムの遠位端に連結されたクランプアームアセンブリと、を備え、前記クランプアームアセンブリが、前記ＲＦ発生器に連結された帰線電極を形成する導電体部分を備えており、前記クランプアームアセンブリが、間に組織を把持するために前記エンドエフェクタに動作可能に連結されている、実施態様１８に記載のシステム。
（２０） 前記測定モジュールが、
電圧感知モジュールと、
電流感知モジュールと、
前記電圧感知モジュール及び前記電流感知モジュールに連結されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
前記ＡＤＣに連結されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、インピーダンスを測定するように構成される、実施態様１８に記載のシステム。

（２１） 超音波手術器具で組織の状態の変化を決定する方法であって、
プロセッサによって、超音波トランスデューサを駆動するために発生器の１つ又は２つ以上の駆動信号を抽出することと、
前記プロセッサによって、その抽出された駆動信号の少なくとも１つの第１の加重移動平均を計算することと、
前記プロセッサによって、その計算された、前記抽出された駆動信号の少なくとも１つの第１の移動平均の勾配を計算することと、
前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の第２の加重移動平均を計算することと、
前記プロセッサによって、前記勾配の移動平均を計算することと、
前記プロセッサによって、前記勾配の前記第２の加重移動平均と、前記勾配の前記移動平均とを比較することと、
前記プロセッサによって、その比較に基づいて組織の状態の変化の発生を決定することと、を含む、方法。
（２２） 前記プロセッサによって、前記組織の状態の変化が発生したときに出力インジケータを作動させることを含む、実施態様２１に記載の方法。
（２３） 前記出力インジケータを作動させることが、前記組織の状態の変化の発生を前記超音波手術器具のユーザーに通知するために、視覚的、可聴、及び触覚的フィードバックの任意の１つを作動させることを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２４） 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力を切断することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２５） 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力を低減することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２６） 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力をサイクリングすることを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２７） 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力をパルシングし、前記発生器から高電力瞬間サージを出力することを含む、実施態様２２に記載の方法。
（２８） 前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の少なくとも１つの前記第１の加重移動平均を計算することが、前記プロセッサによって、下記の式
Ｓ_ｔ＝αＹ_ｔ＋（１−α）Ｓ_ｔ−１
にしたがって、前記抽出された駆動信号の指数加重移動平均を計算することを含み、
式中、
Ｓ_ｔは、前記抽出された駆動信号の現在の移動平均であり、
Ｓ_ｔ−１は、前記抽出された駆動信号の、１つ前の移動平均であり、
αは平滑化係数であり、
Ｙ_ｔは、前記抽出された駆動信号の現在のデータ点である、実施態様２１に記載の方法。
（２９） 前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の前記第２の加重移動平均を計算することが、前記プロセッサによって、下記の式
Ｓ’_ｔ＝α’Ｙ’_ｔ＋（１−α’）Ｓ’_ｔ−１
にしたがって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の前記第２の加重移動平均を計算することを含み、
式中、
Ｓ’_ｔは、前記抽出された駆動信号の勾配の現在の移動平均であり、
Ｓ’_ｔ−１は、前記抽出された駆動信号の前記勾配の、１つ前の移動平均であり、
α’は平滑化係数であり、
Ｙ’_ｔは、前記抽出された駆動信号の前記勾配の現在の勾配データ点である、実施態様２８に記載の方法。
（３０） 前記抽出された駆動信号が周波数信号であり、前記プロセッサによって前記比較に基づいて前記組織の状態の変化の発生を決定することが、前記プロセッサによって周波数変曲点を決定することを含む、実施態様２１に記載の方法。

（３１） 前記抽出された駆動信号が電圧信号であり、前記プロセッサによって前記比較に基づいて前記組織の状態の変化の発生を決定することが、前記プロセッサによって少なくとも２つの連続するサンプルにわたる電圧降下点を決定することを含む、実施態様２１に記載の方法。

Claims (31)

1. 手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための方法であって、
   第１の超音波駆動信号を、超音波駆動システムに連結された発生器によって生成することにおいて、前記超音波駆動システムが、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備えており、前記超音波駆動システムが共振周波数で共振するように構成されている、生成することと、
   前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させることと、
   第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成することと、
   前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させることと、を含み、
   前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
   前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、方法。
2. 第３の超音波駆動信号を前記発生器によって生成することと、
   前記超音波トランスデューサを第３の期間にかけて前記第３の超音波駆動信号で作動させることと、を含み、
   前記第３の駆動信号が、前記第１、第２、及び第３の期間にかけて、前記第１及び第２の駆動信号と異なり、
   前記第１、第２、及び第３の駆動信号が、前記第１、第２、及び第３の期間にかけて階段関数波形を画定する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１、第２、及び第３の超音波駆動信号を生成することが、対応する第１、第２、及び第３の駆動電流を生成することを含み、
   前記超音波トランスデューサを作動させることが、
   前記超音波トランスデューサを前記第１の期間にかけて前記第１の駆動電流で作動させることと、
   前記超音波トランスデューサを前記第２の期間にかけて前記第２の駆動電流で作動させることと、
   前記超音波トランスデューサを前記第３の期間にかけて前記第３の駆動電流で作動させることと、を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の超音波駆動信号を、前記共振周波数と異なる第１の周波数で生成することと、
   第１の組織を第２の組織から分離するために適した前記エンドエフェクタに第１のレベルの機械振動を提供するために、前記超音波トランスデューサを前記第１の期間にかけて前記第１の周波数において前記第１の超音波駆動信号で作動させることと、
   前記第２の超音波駆動信号を前記共振周波数で生成することと、
   第２のレベルの機械振動を前記第１の組織の離断及び封着に適した前記エンドエフェクタに提供するために、前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に前記第２の期間にかけて前記共振周波数において前記第２の超音波駆動信号で作動させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
5. 第１の周波数が前記共振周波数と実質的に異なり、前記第１の期間が１秒未満である、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の周波数が、下記等式
   ｆ_１＝２^＊ｆ_ｏによって定義され、
   式中、ｆ_１は前記第１の周波数であり、
   式中、ｆ_ｏは前記共振周波数である、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の周波数が、下記等式
   ｆ_１＝ｆ_ｏ／２によって定義され、
   式中、ｆ_１は前記第１の周波数であり、
   式中、ｆ_ｏは前記共振周波数である、請求項５に記載の方法。
8. 前記第２の超音波駆動信号を前記共振周波数で前記第１の期間の後に自動的に生成することを含む、請求項４に記載の方法。
9. 前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングすることと、
   測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記測定可能な特性が、前記超音波トランスデューサのインピーダンスである、請求項９に記載の方法。
11. 前記測定可能な特性が、前記エンドエフェクタに接触している組織の部分のインピーダンスである、請求項９に記載の方法。
12. 治療レベル未満の無線周波数（ＲＦ）信号を生成することと、
    前記ＲＦ信号を前記組織の部分に適用することと、
    前記組織の部分の前記インピーダンスを測定することと、を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 手術器具の超音波駆動システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するための装置であって、
    超音波器具の超音波駆動システムに連結されるように構成された発生器を備え、前記超音波駆動システムは、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備え、
    前記発生器は、
    第１の超音波駆動信号を生成し、
    前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させ、
    第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成し、
    前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させるように構成され、
    前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
    前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、装置。
14. 前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングするために測定モジュールを備え、前記発生器が、測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成するように構成される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記測定モジュールが、
    前記エンドエフェクタに連結された無線周波数（ＲＦ）発生器であって、治療レベル未満のＲＦ信号を生成するように構成されている、無線周波数発生器と、
    前記超音波駆動システムの遠位端に連結されたクランプアームアセンブリと、を備え、前記クランプアームアセンブリが、前記ＲＦ発生器に連結された帰線電極を形成する導電体部分を備えており、前記クランプアームアセンブリが、間に組織を把持するために前記エンドエフェクタに動作可能に連結されている、請求項１４に記載の装置。
16. 前記測定モジュールが、
    電圧感知モジュールと、
    電流感知モジュールと、
    前記電圧感知モジュール及び前記電流感知モジュールに連結されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
    前記ＡＤＣに連結されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、インピーダンスを測定するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
17. 手術器具の超音波システムに連結されたエンドエフェクタを駆動するためのシステムであって、
    発生器と、
    前記発生器に連結された超音波駆動システムを備える超音波器具と、を備え、前記超音波駆動システムは、導波管に連結された超音波トランスデューサと、前記導波管に連結されたエンドエフェクタとを備え、
    前記発生器は、
    第１の超音波駆動信号を生成し、
    前記超音波トランスデューサを第１の期間にかけて前記第１の超音波駆動信号で作動させ、
    第２の超音波駆動信号を前記発生器によって生成し、
    前記超音波トランスデューサを前記第１の期間の後に、第２の期間にかけて前記第２の超音波駆動信号で作動させるように構成され、
    前記第１の駆動信号は、前記第１及び第２のそれぞれの期間にかけて、前記第２の駆動信号と異なり、
    前記第１及び第２の駆動信号は、前記第１及び第２の期間にかけて階段関数波形を画定する、システム。
18. 前記発生器が前記超音波駆動システムの測定可能な特性をモニタリングするために測定モジュールを備え、前記発生器が、測定された特性に基づいて前記第１及び第２の駆動信号の任意の１つを生成するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記測定モジュールが、
    前記エンドエフェクタに連結された無線周波数（ＲＦ）発生器であって、治療レベル未満のＲＦ信号を生成するように構成されている、無線周波数発生器と、
    前記超音波駆動システムの遠位端に連結されたクランプアームアセンブリと、を備え、前記クランプアームアセンブリが、前記ＲＦ発生器に連結された帰線電極を形成する導電体部分を備えており、前記クランプアームアセンブリが、間に組織を把持するために前記エンドエフェクタに動作可能に連結されている、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記測定モジュールが、
    電圧感知モジュールと、
    電流感知モジュールと、
    前記電圧感知モジュール及び前記電流感知モジュールに連結されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
    前記ＡＤＣに連結されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサが、インピーダンスを測定するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
21. 超音波手術器具で組織の状態の変化を決定する方法であって、
    プロセッサによって、超音波トランスデューサを駆動するために発生器の１つ又は２つ以上の駆動信号を抽出することと、
    前記プロセッサによって、その抽出された駆動信号の少なくとも１つの第１の加重移動平均を計算することと、
    前記プロセッサによって、その計算された、前記抽出された駆動信号の少なくとも１つの第１の移動平均の勾配を計算することと、
    前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の第２の加重移動平均を計算することと、
    前記プロセッサによって、前記勾配の移動平均を計算することと、
    前記プロセッサによって、前記勾配の前記第２の加重移動平均と、前記勾配の前記移動平均とを比較することと、
    前記プロセッサによって、その比較に基づいて組織の状態の変化の発生を決定することと、を含む、方法。
22. 前記プロセッサによって、前記組織の状態の変化が発生したときに出力インジケータを作動させることを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記出力インジケータを作動させることが、前記組織の状態の変化の発生を前記超音波手術器具のユーザーに通知するために、視覚的、可聴、及び触覚的フィードバックの任意の１つを作動させることを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力を切断することを含む、請求項２２に記載の方法。
25. 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力を低減することを含む、請求項２２に記載の方法。
26. 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力をサイクリングすることを含む、請求項２２に記載の方法。
27. 前記出力インジケータに応答して、前記プロセッサによって、前記発生器の出力電力をパルシングし、前記発生器から高電力瞬間サージを出力することを含む、請求項２２に記載の方法。
28. 前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の少なくとも１つの前記第１の加重移動平均を計算することが、前記プロセッサによって、下記の式
    Ｓ_ｔ＝αＹ_ｔ＋（１−α）Ｓ_ｔ−１
    にしたがって、前記抽出された駆動信号の指数加重移動平均を計算することを含み、
    式中、
    Ｓ_ｔは、前記抽出された駆動信号の現在の移動平均であり、
    Ｓ_ｔ−１は、前記抽出された駆動信号の、１つ前の移動平均であり、
    αは平滑化係数であり、
    Ｙ_ｔは、前記抽出された駆動信号の現在のデータ点である、請求項２１に記載の方法。
29. 前記プロセッサによって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の前記第２の加重移動平均を計算することが、前記プロセッサによって、下記の式
    Ｓ’_ｔ＝α’Ｙ’_ｔ＋（１−α’）Ｓ’_ｔ−１
    にしたがって、前記抽出された駆動信号の前記勾配の前記第２の加重移動平均を計算することを含み、
    式中、
    Ｓ’_ｔは、前記抽出された駆動信号の勾配の現在の移動平均であり、
    Ｓ’_ｔ−１は、前記抽出された駆動信号の前記勾配の、１つ前の移動平均であり、
    α’は平滑化係数であり、
    Ｙ’_ｔは、前記抽出された駆動信号の前記勾配の現在の勾配データ点である、請求項２８に記載の方法。
30. 前記抽出された駆動信号が周波数信号であり、前記プロセッサによって前記比較に基づいて前記組織の状態の変化の発生を決定することが、前記プロセッサによって周波数変曲点を決定することを含む、請求項２１に記載の方法。
31. 前記抽出された駆動信号が電圧信号であり、前記プロセッサによって前記比較に基づいて前記組織の状態の変化の発生を決定することが、前記プロセッサによって少なくとも２つの連続するサンプルにわたる電圧降下点を決定することを含む、請求項２１に記載の方法。

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