(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングであって、該ハウジングから延びるシャフトを有し、該シャフトは、少なくとも関節運動部分およびエンドエフェクタを備える、ハウジング；
該シャフトの近位端に接続され、そして該近位端と一緒に回転可能である、第一のケーシング；
該第一のケーシングに収容された内部枠；
複数のポストであって、該内部枠により支持され、そして該ポストの遠位端において少なくとも１つの駆動ワイヤに接続され、そして該ポストの近位端においてねじ切りされたシャフトに接続されている、複数のポスト；
該第一のケーシングに接続され、そして該第一のケーシングと一緒に回転可能である第二のケーシングであって、該第二のケーシングは、該ねじ切りされたシャフトを収容する、第二のケーシング；
第一の歯車を駆動する第一の電気モータであって、該第一の歯車は、該複数のねじ切りされたシャフトの第一の対を同じ方向に回転させるように、該ねじ切りされたシャフトとインターフェースしている、第一の電気モータ；ならびに
第二の歯車を駆動する第二の電気モータであって、該第二の歯車は、接続された該シャフトならびに第一のケーシングおよび第二のケーシングを共通の軸の周りで回転させる、第二の電気モータ；
を備え、該第一の歯車を第一の方向に駆動することが、該関節運動部分を第一の面内で関節運動させる、
組織を処置するための外科手術器具。
【請求項２】
第三の歯車を駆動する第三の電気モータをさらに備え、該第三の歯車は、前記複数のねじ切りされたシャフトの少なくとも第二の対を同じ方向に駆動し、該第三の歯車を第一の方向に駆動することが、前記関節運動部分を第二の面内で関節運動させる、請求項１に記載の外科手術器具。
【請求項３】
ねじ切りされたシャフトの各対が、左ねじを切られた１つのシャフトおよび右ねじを切られた１つのシャフトを備える、請求項２に記載の外科手術器具。
【請求項４】
前記第一の歯車および前記第三の歯車が遊星歯車とインターフェースして、該第一の歯車および該第三の歯車のそれぞれのねじ切りされたシャフトの対を駆動する、請求項２に記載の外科手術器具。
【請求項５】
各ねじ切りされたシャフトが、前記遊星歯車の内歯車歯により駆動される平歯車を備える、請求項４に記載の外科手術器具。
【請求項６】
制御システムをさらに備える、請求項２に記載の外科手術器具。
【請求項７】
前記制御システムが、少なくとも１つのプロセッサ、および制御アルゴリズムを格納するための１つのメモリを備える、請求項６に記載の外科手術器具。
【請求項８】
前記第一のモータ、前記第二のモータ、および前記第三のモータが、該モータの機械的運動のフィードバックを前記制御システムに提供するエンコーダを備える、請求項７に記載の外科手術器具。
【請求項９】
所望のエンドエフェクタ運動データを前記制御システムに提供するユーザ入力をさらに備え、該制御システムは、入力された該エンドエフェクタ運動データを解釈し、そして該エンドエフェクタ運動データに従って、前記第一のモータ、前記第二のモータ、または前記第三のモータのうちの１つ以上に信号を送る、請求項８に記載の外科手術器具。
【請求項１０】
前記メモリに格納された制御アルゴリズムをさらに備え、該制御アルゴリズムは、前記入力されたエンドエフェクタ運動データに応答して前記エンドエフェクタの運動を制御するためのものである、請求項９に記載の外科手術器具。
【請求項１１】
前記アルゴリズムおよび前記制御システムは、前記第一のモータ、前記第二のモータ、および前記第三のモータの運動を同期させ、そして前記エンドエフェクタおよび前記関節運動部分の、複数の面内での同時の運動を可能にする、請求項１０に記載の外科手術器具。
【請求項１２】
前記ユーザ入力が、ボタン、トグル、ジョイスティック、圧力センサ、スイッチ、トラックボール、ダイヤル、光学センサ、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、請求項９に記載の外科手術器具。
【請求項１３】
電気外科エネルギー源をさらに備え、該電気外科エネルギー源は、前記エンドエフェクタに作動可能に接続された１つ以上の封止プレートにエネルギーを提供する、請求項２に記載の外科手術器具。
【請求項１４】
前記エンドエフェクタは、可動ハンドルの起動の際に開位置から閉位置へと移動可能であり、そして前記電気外科エネルギーの印加は、該エンドエフェクタが該閉位置に移動するまで防止される、請求項１３に記載の外科手術器具。
【請求項１５】
ナイフをさらに備え、該ナイフは、前記電気外科エネルギーの印加により前記組織に封止部を形成した後に、組織を切断するためのものである、請求項１３に記載の外科手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２０１１年１１月１６日に出願された、米国仮出願番号６１／５６０，４５６の利益および優先権を主張する。この米国仮出願の全内容は、本明細書中に参考として援用される。
【０００２】
（背景）
本開示は、外科手術デバイスに関し、そしてより特定すると、本開示は、モータ式の関節運動および回転システムを有する、動力式外科手術デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
（技術分野）
多くの外科手術デバイスは、機械的クランプ作用と電気エネルギーとの両方を利用して、組織および血管を加熱して組織を凝固させ、焼灼し、そして／または封止することによって、止血を行う。観血外科手術手順において使用するための観血鉗子の代替物として、多くの最近の外科医は、より小さい穿孔様の切開を通して器官に遠隔的にアクセスするために、内視鏡および内視鏡器具を使用する。その直接的な結果として、患者は、より小さい瘢痕形成、および減少した治癒時間から利益を得る傾向がある。
【０００４】
一般に、内視鏡外科手術は、例えば、卵巣、子宮、胆嚢、腸、腎臓、垂などを見、そして／または手術するために、体壁を切開することを包含する。多くの一般的な内視鏡外科手術手順が存在し、ほんの数個の名称としては、関節鏡法、腹腔鏡法（骨盤鏡法）、胃腸鏡法（ｇａｓｔｒｏｅｎｔｒｏｓｃｏｐｙ）および咽頭気管支鏡法（ｌａｒｙｎｇｏｂｒｏｎｃｈｏｓｃｏｐｙ）が挙げられる。代表的に、トロカールが切開を作製するために利用され、この切開を通して、内視鏡外科手術が行われる。
【０００５】
トロカール管またはカニューレデバイスは、腹壁内に延ばされ、そして腹壁内で適所に残されて、内視鏡外科手術道具のためのアクセスを提供する。カメラまたは内視鏡が、比較的大きい直径のトロカール管を通して挿入される。このトロカール管は一般に、臍の切開に位置し、そして体腔の視診および拡大を可能にする。次いで、外科医は、この外科手術部位において、特殊化された器具類（例えば、さらなるカニューレを通して嵌められるように設計された、鉗子、カッター、およびアプリケータなど）の補助により、診断手順および治療手順を行い得る。従って、大きい筋肉を切り通す大きい切開（代表的に１２インチ以上）の代わりに、内視鏡外科手術を受ける患者は、５ミリメートル〜１０ミリメートルのサイズの、美容的により魅力的な切開を施される。従って、回復がより速く、そして患者は、従来の外科手術よりも少ない麻酔を必要とする。さらに、外科手術野が大いに拡大されるので、外科医はより良好に、血管を解剖すること、および血液損失を制御することが可能である。
【０００６】
外科手術の外傷を減少させる継続的な努力において、標的組織にアクセスするために自然の開口部（例えば、口または肛門）を使用することによって、腹壁に全く切開を用いずに、医学的状態を診断し、そして外科手術により処置するための手順を行う可能性に、最近興味が持たれている。このような手順は時々、腔内手順、経腔手順、または自然の開口部を用いる経腔内視鏡外科手術（「ＮＯＴＥＳ」）と称される。多くのこのような腔内手順が依然として開発されているが、これらの手順は一般に、組織の標的組織へのアクセスを提供するために、可撓性の内視鏡器具または可撓性のカテーテルを利用する。腔内手順は、管腔内の状態を処置するために使用されている（例えば、食道における胃食道逆流性疾患の処置、および結腸からのポリープの除去が挙げられる）。いくつかの例において、医師は、腹腔内手順を実施するために、胃腸管の管腔の範囲を越えている。例えば、可撓性内視鏡器具類を使用して、胃壁が穿孔され得、そして種々の手順を行うために、内視鏡が腹腔内に進められ得る。
【０００７】
このような腔内技術を使用して、診断診査、肝臓生検、胆嚢切除術、脾摘出術、および卵管結紮が、報告によれば、動物モデルにおいて実施されている。腹腔内介入が完了した後に、内視鏡用器具が胃に引き込まれ、そして穿孔が閉じられる。他の自然の開口部（例えば、肛門または膣）もまた、腹膜腔へのアクセスを可能にし得る。
【０００８】
上記のように、多くの内視鏡外科手術手順および腔内外科手術手順は代表的に、血管または脈管組織を切断または結紮することを必要とする。しかし、このことは最終的に、より小さいカニューレを通して嵌められる内視鏡器具を作製する方法を見出そうと試みなければならない器具の製造業者に、設計の難題を与える。外科手術腔の固有の空間的考慮事項に起因して、外科医はしばしば、脈管を縫合すること、または出血を制御する他の従来の方法（例えば、横方向に切開された血管をクランプ留めすること、および／または縛ること）を実施する際に、困難を有する。内視鏡電気外科鉗子を利用することによって、外科医は、顎部材を通して組織に印加される電気外科エネルギーの強度、周波数および持続時間を単に制御することにより、焼灼、凝固／乾燥を行い得、そして／または単に、出血を減少させるかもしくは遅くし得る。最も小さい血管（すなわち、直径が２ミリメートル未満の範囲内）はしばしば、標準的な電気外科手術の器具および技術を使用して、閉じられ得る。しかし、より大きい脈管が結紮される場合、外科医は、内視鏡手順を観血外科手術手順に切り替え、これによって、内視鏡外科手術の利点を放棄することが必要であり得る。あるいは、外科医は、特殊化された脈管封止器具を利用して、より大きい脈管または組織を封止し得る。
【０００９】
脈管を凝固させるプロセスは、電気外科脈管封止とは根本的に異なると考えられる。本明細書中での目的で、「凝固」は、組織の細胞が破壊されて乾燥させられる、組織を乾燥させるプロセスと定義される。「脈管封止」または「組織封止」は、組織内のコラーゲンを液化させて、これを融合塊に再形成させるプロセスと定義される。小さい脈管の凝固は、これらの脈管を永続的に閉鎖させるために充分であり、一方で、より大きい脈管は、永続的な封鎖を保証するために、封止される必要がある。さらに、大きい組織または脈管の凝固は、悪名高く弱い近位血栓（低い破裂強度を有する）をもたらし、一方で、組織の封止部は、比較的高い破裂強度を有し、そして組織封止面に沿って効果的に切断され得る。
【００１０】
より具体的には、より大きい脈管（または組織）を効果的に封止する目的で、２つの主要な機械的パラメータ（脈管（組織）に加えられる圧力、および電極間のギャップ距離）が、正確に制御される。これらのパラメータの両方が、封止される脈管の厚さにより影響を受ける。より具体的には、圧力を正確に加えることは、脈管の壁を対向させるため；組織インピーダンスを、充分な電気外科エネルギーが組織を通ることを可能にするために充分に低い値に低下させるため；組織の加熱中の膨張力に打ち勝つため；および最後の組織の厚さ（これは、良好な封止の指標である）に寄与するために、重要である。代表的な融合される脈管壁は、０．００１インチ〜０．００６インチが最適であることが決定された。この範囲より小さい場合、その封止部は切れ得るかまたは裂け得、そしてこの範囲より大きい場合、これらの管腔は、適切にまたは効果的に封止されないかもしれない。
【００１１】
より小さい脈管に関して、組織に加えられる圧力は、さほど重要ではなくなる傾向があり、一方で、導電性表面間のギャップ距離は、効果的な封止のためにより重要になる。換言すれば、２つの導電性表面が活性化中に接触する機会は、脈管がより小さくなるにつれて、増大する。
【００１２】
一貫した効果的な封止を保証するための圧力範囲は、約２９０ｋＰａ〜約１５７０ｋＰａであり、望ましくは、６８０ｋＰａ〜１２７５ｋＰａの使用範囲内であることが見出された。この使用範囲内の閉鎖圧力を提供することが可能な器具を製造することは、動脈、組織および他の脈管束を封止するために効果的であることが示されている。
【００１３】
種々の力起動アセンブリが、脈管封止を行うために適切な閉鎖力を提供するために、過去に開発されている。例えば、共有に係る米国特許出願番号１０／４６０，９２６および同１１／５１３，９７９は、２つの異なる想定される起動アセンブリを開示し、これらの出願の両方の内容は、本明細書中に参考として援用される。
【００１４】
使用中に、外科医は、信頼性のある脈管封止を行うために必要とされる上記力を発生させながら、組織を複数の面で、すなわち、軸からずれた位置で把持するように、脈管封止具のエンドエフェクタアセンブリを操作することができないという難題が注目された。従って、複数の軸に沿って操作されることが可能であり、外科医が外科手術腔内で様々な面に沿って位置する脈管を把持して封止することを可能にする、エンドエフェクタアセンブリを備える内視鏡用または腔内用の脈管封止器具を開発することが、望ましくなっている。
【００１５】
エンドエフェクタの軸からずれた関節運動のためのデバイスの２つの例は、同一人に譲渡された特許文献１および特許文献２に記載されており、これらの両方の内容は、本明細書中に参考として援用される。
【００１６】
特許文献１に記載されるように、腔内手順はしばしば、可撓性のカテーテルまたは内視鏡を使用して、自然の管腔の蛇行した解剖学的構造内の深部の組織にアクセスすることを必要とする。従来の脈管封止デバイスは、自然の開口の蛇行した解剖学的構造を容易に通り抜け得ない硬いシャフトに起因して、いくつかの腔内手順における使用に適切ではないかもしれない。この観点で、特許文献１は、可撓性の関節運動シャフトを有する内視鏡脈管封止具を開示する。しかし、特許文献１の内視鏡脈管封止具は、ハウジングと一体的に形成された回転ノブの使用により、エンドエフェクタを関節運動させてエンドエフェクタを回転させるために、医師または外科医からの手動での入力を必要とした。関節運動および回転のための別々のノブが開示されている。関節運動と回転との両方を含むことは、このエンドエフェクタのほぼ完全な手根様の関節運動を可能にするが、この概念は、効果的な作動のための２つの手の使用を必要とした。一方の手がこの器具を保持し、そして他方の手が、回転および／または関節運動ホイールを回転させる。
【００１７】
同様に、特許文献２は、２本または４本のいずれかの制御ワイヤを使用して、エンドエフェクタの複数の面内での関節運動を行うことを教示する。しかし、特許文献２もまた、効果的な作動のために外科医が両手を使うことを必要とした。さらに、４本のワイヤの使用は、複数の面での動きを可能にしたが、シャフトの関節運動部分の動きを同期させるために使用されるシステムは、手動であり、そして外科医の技術に依存した。
【００１８】
内視鏡外科手術デバイスの片手用の設計もまた、本願の譲受人により想定されている。例えば、同一人に譲渡された特許文献３（その内容は参考として援用される）には、外科医がデバイスの回転と合わせてエンドエフェクタを関節運動させることを可能にし、その結果、手根様の動きへの近似が可能である、片手式の外科手術デバイスが開示されている。しかし、特許文献３に開示されるように、このエンドエフェクタの関節運動を達成するためには、この外科手術デバイスの近位端自体が軸からずれて動かされなければならない。関連技術の当業者により容易に理解され得るように、この外科手術デバイスの近位端でのこのような軸からずれた動きの必要性は、このデバイスと他の外科手術道具との干渉をもたらし得、このデバイスとこれらの他の外科手術道具とはまた、１つのアクセスポートを通して利用可能な制限された空間を取り合う。従って、片手での操作が可能であるが、他の道具との干渉が、外科医にさらなる困難を提示する。
【００１９】
従って、外科医の片手によって操作され得る、可撓性の内視鏡またはカテーテル内への挿入が可能な可撓性シャフトを有する、内視鏡または腔内脈管封止器具を開発することが望ましい。また、ハウジング内に組み込まれて、外科医が片手のみを使用しながら、外科手術デバイスの近位端の軸からずれた動きを必要とせずに、エンドエフェクタの全ての必要な関節運動を行うことを可能にし、従って、他の道具のために利用可能な空間を損なうことなく、このような道具を使用するために外科医がもう片方の手を利用することを可能にする、このようなエンドエフェクタを開発することも望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００７６４３３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０１７９５４０号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／００５４７３４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
ハウジングであって、該ハウジングから延びるシャフトを有し、該シャフトは、少なくとも関節運動部分およびエンドエフェクタを備える、ハウジング；
該シャフトの近位端に接続され、そして該近位端と一緒に回転可能である、第一のケーシング；
該第一のケーシングに収容された内部枠；
複数のポストであって、該内部枠により支持され、そして該ポストの遠位端において少なくとも１つの駆動ワイヤに接続され、そして該ポストの近位端においてねじ切りされたシャフトに接続されている、複数のポスト；
該第一のケーシングに接続され、そして該第一のケーシングと一緒に回転可能である第二のケーシングであって、該第二のケーシングは、該ねじ切りされたシャフトを収容する、第二のケーシング；
第一の歯車を駆動する第一の電気モータであって、該第一の歯車は、該複数のねじ切りされたシャフトの第一の対を同じ方向に回転させるように、該ねじ切りされたシャフトとインターフェースしている、第一の電気モータ；ならびに
第二の歯車を駆動する第二の電気モータであって、該第二の歯車は、接続された該シャフトならびに第一のケーシングおよび第二のケーシングを共通の軸の周りで回転させる、第二の電気モータ；
を備え、該第一の歯車を第一の方向に駆動することが、該関節運動部分を第一の面内で関節運動させる、
組織を処置するための外科手術器具。
（項目２）
第三の歯車を駆動する第三の電気モータをさらに備え、該第三の歯車は、前記複数のねじ切りされたシャフトの少なくとも第二の対を同じ方向に駆動し、該第三の歯車を第一の方向に駆動することが、前記関節運動部分を第二の面内で関節運動させる、上記項目に記載の外科手術器具。
（項目３）
ねじ切りされたシャフトの各対が、左ねじを切られた１つのシャフトおよび右ねじを切られた１つのシャフトを備える、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目４）
前記第一の歯車および前記第三の歯車が遊星歯車とインターフェースして、該第一の歯車および該第三の歯車のそれぞれのねじ切りされたシャフトの対を駆動する、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目５）
各ねじ切りされたシャフトが、前記遊星歯車の内歯車歯により駆動される平歯車を備える、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目６）
制御システムをさらに備える、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目７）
前記制御システムが、少なくとも１つのプロセッサ、および制御アルゴリズムを格納するための１つのメモリを備える、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目８）
前記第一のモータ、前記第二のモータ、および前記第三のモータが、該モータの機械的運動のフィードバックを前記制御システムに提供するエンコーダを備える、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目９）
所望のエンドエフェクタ運動データを前記制御システムに提供するユーザ入力をさらに備え、該制御システムは、入力された該エンドエフェクタ運動データを解釈し、そして該エンドエフェクタ運動データに従って、前記第一のモータ、前記第二のモータ、または前記第三のモータのうちの１つ以上に信号を送る、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１０）
前記メモリに格納された制御アルゴリズムをさらに備え、該制御アルゴリズムは、前記入力されたエンドエフェクタ運動データに応答して前記エンドエフェクタの運動を制御するためのものである、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１１）
前記アルゴリズムおよび前記制御システムは、前記第一のモータ、前記第二のモータ、および前記第三のモータの運動を同期させ、そして前記エンドエフェクタおよび前記関節運動部分の、複数の面内での同時の運動を可能にする、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１２）
前記ユーザ入力が、ボタン、トグル、ジョイスティック、圧力センサ、スイッチ、トラックボール、ダイヤル、光学センサ、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択される、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１３）
電気外科エネルギー源をさらに備え、該電気外科エネルギー源は、前記エンドエフェクタに作動可能に接続された１つ以上の封止プレートにエネルギーを提供する、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１４）
前記エンドエフェクタは、可動ハンドルの起動の際に開位置から閉位置へと移動可能であり、そして前記電気外科エネルギーの印加は、該エンドエフェクタが該閉位置に移動するまで防止される、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
（項目１５）
ナイフをさらに備え、該ナイフは、前記電気外科エネルギーの印加により前記組織に封止部を形成した後に、組織を切断するためのものである、上記項目のうちのいずれかに記載の外科手術器具。
【００２２】
（摘要）
組織を処置するための外科手術器具であって、この器具は、ハウジング、ならびに関節運動部分およびエンドエフェクタを有するシャフトを備える。この外科手術器具は、第一のケーシングおよび第二のケーシングを備える。この第一のケーシングは、このシャフトの近位端に接続されてこの近位端と一緒に回転可能であり、この第一のケーシングに収容された内部枠、およびこの内部枠により支持された複数のポストを有する。これらのポストは、それらの遠位端で少なくとも１つの駆動ワイヤに接続され、そしてそれらの近位端でねじ切りされたシャフトに接続される。この第二のケーシングは、この第一のケーシングに接続され、そしてこの第一のケーシングと一緒に回転可能であり、この第二のケーシングは、これらのねじ切りされたシャフトを収容する。この外科手術器具は、第一の電気モータを備え、この第一の電気モータは、これらのねじ切りされたシャフトとインターフェースする第一の歯車を駆動させ、その結果、これらの複数のねじ切りされたシャフトの第一の対を同じ方向に回転させ、そしてこの関節運動部分を第一の面内で関節運動させる。
【００２３】
（要旨）
本開示の１つの局面は、組織を処置するための外科手術器具に関する。この器具は、ハウジングを備え、このハウジングからシャフトが延びており、このシャフトは、少なくとも関節運動部分およびエンドエフェクタを備える。このシャフトの近位端に第一のケーシングが接続されており、この第一のケーシングは、この近位端と一緒に回転可能である。内部枠が、この第一のケーシングに収容されている。複数のポストがこの内部枠により支持されており、そしてそれらの遠位端で少なくとも１つの駆動ワイヤに接続され、そしてそれらの近位端でねじ切りされたシャフトに接続されている。第二のケーシングがこの第一のケーシングに接続され、そしてこの第一のケーシングと一緒に回転可能であり、この第二のケーシングは、これらのねじ切りされたシャフトを収容する。第一の電気モータが、第一の歯車を駆動する。この第一の歯車は、これらの複数のねじ切りされたシャフトの第一の対が同じ方向に回転するように、ねじ切りされたシャフトとインターフェースしている。第二の電気モータが、第二の歯車を駆動する。この第二の歯車は、接続されたシャフトと第一のケーシングおよび第二のケーシングとを共通の軸の周りで回転させる。第一の歯車の第一の方向への駆動は、この関節運動部分を第一の面内で関節運動させる。
【００２４】
この外科手術器具は、第三の歯車を駆動する第三の電気モータをさらに備え得る。この第三の歯車は、これらの複数のねじ切りされたシャフトの第二の対を同じ方向に駆動し、ここでこの第三の歯車の第一の方向への駆動は、この関節運動部分を第二の面内で関節運動させる。
【００２５】
本開示の別の局面によれば、ねじ切りされたシャフトの各対は、左ねじを切られた１つのシャフトおよび右ねじを切られた１つのシャフトを備える。さらに、第一の歯車および第三の歯車は、遊星歯車とインターフェースして、それらのねじ切りされたシャフトのそれぞれの対を駆動し得、そして各ねじ切りされたシャフトは、これらの遊星歯車の内歯車歯により駆動される平歯車を備え得る。
【００２６】
本開示の別の局面において、この外科手術器具は、制御システムを備える。この制御システムは、少なくとも１つのプロセッサ、および制御アルゴリズムを格納するための１つのメモリを備え得る。さらに、第一のモータ、第二のモータ、および第三のモータは、そのモータの機械的運動のフィードバックをこの制御システムに提供するエンコーダを備え得る。
【００２７】
本開示の別の局面は、所望のエンドエフェクタ運動データをこの制御システムに提供するユーザ入力であり、ここでこの制御システムは、この入力されるエンドエフェクタ運動データを解釈し、そしてこのエンドエフェクタ運動データに従って、第一のモータ、第二のモータ、または第三のモータのうちの１つ以上に信号を送る。
【００２８】
本発明のさらなる局面に従って、この制御システムは、このメモリに格納された制御アルゴリズムを備え得、この制御アルゴリズムは、入力されるエンドエフェクタ運動データに応答してこのエンドエフェクタの運動を制御するためのものである。本発明の１つの局面において、このアルゴリズムおよび制御システムは、第一のモータ、第二のモータ、および第三のモータの運動を同期させ、そしてエンドエフェクタおよび関節運動部分の、複数の面内での同時の運動を可能にする。
【００２９】
このユーザ入力は、ボタン、トグル、ジョイスティック、圧力センサ、スイッチ、トラックボール、ダイヤル、光学センサ、およびこれらの任意の組み合わせからなる群より選択され得る。
【００３０】
本発明のさらなる局面に従って、この外科手術器具は、電気外科エネルギー源を備え、この電気外科エネルギー源は、このエンドエフェクタに作動可能に接続された１つ以上の封止プレートにエネルギーを提供する。このエンドエフェクタは、可動ハンドルの起動の際に、開位置から閉位置へと移動可能であり、そしてこの電気外科エネルギーの印加は、このエンドエフェクタがこの閉位置に移動するまで防止される。この外科手術器具はまた、この電気外科エネルギーの印加によって組織に封止部を形成した後に、この組織を切断するためのナイフを備え得る。
【００３１】
本発明のこれらおよび他の局面は、以下の図面および詳細な説明に、より詳細に説明および記載される。
【００３２】
本発明の器具の種々の実施形態が、図面を参照しながら本明細書中に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本開示に従う、ハウジング、可撓性シャフトおよびエンドエフェクタアセンブリを示す内視鏡鉗子の斜視図である。
【図２】図２は、図１の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタアセンブリの拡大正面斜視図である。
【図３】図３は、図１の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの拡大分解背面斜視図である。
【図４】図４は、開いた構成で示されている、図２の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタアセンブリの側断面である。
【図５】図５は、閉じた構成で示されている、図２の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタアセンブリの側断面である。
【図６】図６は、エンドエフェクタアセンブリの顎部材内に配置された組織を切断するように構成された切断機構の遠位への並進運動を示す、図２の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの側断面である。
【図７】図７は、関節運動していない状態にある、図２のエンドエフェクタアセンブリの長手軸方向断面図である。
【図８】図８は、関節運動した状態にある、図２のエンドエフェクタアセンブリの長手軸方向断面図である。
【図９】図９は、本開示に従う、別の部分的に可撓性であるシャフトおよびエンドエフェクタアセンブリの拡大斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の部分的に可撓性であるシャフトの拡大分解斜視図である。
【図１１】図１１は、エンドエフェクタアセンブリが部分的に開いた構成で示されている、図１０の部分的に可撓性であるシャフトの底面斜視図である。
【図１２】図１２は、エンドエフェクタアセンブリが閉じた構成で示されている、図１０の部分的に可撓性であるシャフトの正面斜視図である。
【図１３】図１３は、関節運動した配向にある、図１０の部分的に可撓性であるシャフトの上断面である。
【図１４】図１４は、本開示の別の局面に従う、関節運動していない状態にある可撓性シャフトおよびエンドエフェクタアセンブリの拡大正面上面図である。
【図１５】図１５は、図１４の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの拡大分解正面斜視図である。
【図１６】図１６は、上方に関節運動した位置にある、図１４の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの拡大側面図である。
【図１７】図１７は、右に関節運動した位置にある、図１４の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの拡大側面図である。
【図１８】図１８は、左に関節運動した位置にある、図１４の可撓性シャフトおよびエンドエフェクタの拡大側面図である。
【図１９】図１９は、操縦ユニットが切り取られて内部機構を示している、図１のシャフトおよび操縦ユニットの正面斜視図である。
【図２０】図２０は、操縦ユニットが切り取られて内部機構を示している、図１のシャフトおよび操縦ユニットの一部分の背面斜視図である。
【図２１】図２１は、操縦ユニットが切り取られて内部機構を示し、そして第一のケーシングが取り外されて内部を示している、図１のシャフトおよび操縦ユニットの一部分の正面斜視図である。
【図２２】図２２は、操縦ケーブルを駆動するための、図１のモータおよび遊星伝動装置の背面斜視図である。
【図２３】図２３は、参照座標系および面を図示する、本開示の１つの局面に従うシャフトの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本開示のこれらおよび他の局面が、以下により詳細に記載される。
【００３５】
（詳細な説明）
本開示は、細長い、一般に可撓性であり関節運動するシャフトを利用する、動力式内視鏡器具（例えば、内視鏡鉗子）に関する。本開示の別の局面は、電気外科内視鏡デバイスに関し、そしてより特定すると、細長い、一般に可撓性であり関節運動するシャフトを利用して、組織を封止および／または切断するための、内視鏡電気外科鉗子に関する。１つの実施形態において、例えば、このようなデバイスは、可撓性の細長本体部分またはシャフトの近位端に接続された、ハンドル、ハンドルアセンブリまたは他の適切な起動機構（例えば、ロボットなど）を備える。この可撓性シャフトの遠位部分は、１つ以上のジョイントからなる関節運動部分を備え、関節運動ケーブルの起動に応答して、エンドエフェクタの長手方向軸から離れる方向への関節運動を可能にする。エンドエフェクタは、この可撓性シャフトの遠位端に作動可能に支持される。このエンドエフェクタは、１対の顎を備え、これらの顎は、閉位置と開位置との間で起動され得る。これらの顎は、これらの顎間に把持された組織に電気エネルギーを供給するように適合され得る。このエンドエフェクタはまた、顎内に把持された組織を切断するように起動され得る、ナイフアセンブリを備え得る。
【００３６】
顎を開閉させる機能；ナイフアセンブリを操作する機能；およびエンドエフェクタを関節運動させる機能は、ハンドルから遠隔的に、このハンドル内の種々の機構の起動によって、実施され得る。機械的運動は、このハンドルからこの可撓性シャフトを通してこのエンドエフェクタへと、この可撓性シャフト内の可撓性または剛性のケーブルまたは棒によって、伝達され得る。例えば、１つの実施形態において、関節運動を与えるために２つのケーブルが使用され；１つのプッシュ−プル様式のケーブルが顎を開閉させ；そして第二のプッシュ−プル様式のケーブルがナイフアセンブリを起動させる。本開示のデバイスの１つの局面は、可撓性内視鏡の管腔内に配置され、次いで患者の自然の開口部に挿入され、そして腔内を通されて、この自然の管腔の解剖学的構造を通り、この自然の管腔の内側または外側の処置部位に達するように適合される。あるいは、このデバイスは、外科手術ポートまたは当業者に公知である他の手段を介して、患者の身体内に挿入され得る。図面および以下の説明において、用語「近位」とは、慣習的であるように、電気外科手術デバイスおよびその構成要素の、ユーザに近い方の端部をいい、一方で、用語「遠位」とは、ユーザから遠い方の端部をいう。
【００３７】
図１は、本開示の１つの局面の全体図を示す。図１は、内視鏡デバイス１０を図示する。この内視鏡デバイスは、シャフト１６を介してハウジングまたは本体１４に接続されたエンドエフェクタ１２を備える。シャフト１６は、関節運動部分１８および非関節運動部分２０から構成される。シャフト１６の関節運動部分１８は、一連の可動リンクから作製され得、そして以下でより詳細に議論される。シャフト１６は、エンドエフェクタ１２にクランプさせるか、切断させるか、またはエネルギーを送達するための、操縦ケーブルおよび作動部材（ワイヤ、棒、ケーブルなどのようなもの）を含む。上記のように、シャフト１６は、本体１４に接続され、そして具体的には、操縦ユニット２２に接続される。シャフト１６は、硬い材料（例えば、ステンレス鋼）から形成され得るか、あるいは可撓性材料（例えば、プラスチックチュービング）から形成され得、そして軸方向（例えば、圧縮）強度および回転強度を提供するために、編組された鋼の管を組み込み得る。
【００３８】
本体１４にはまた制御システム２４が収容され、この制御システムは、プログラム可能なマイクロプロセッサを備え得る。電力が、外部供給源（例えば、電気外科発電機）からケーブル２６を介して内視鏡デバイス１０に供給されるか、あるいはハウジング１４内に組み込まれた局部電池（図示せず）から送達され得る。少なくとも１つの電気接続２８が、制御システム２４に電力を与えるために使用される。制御システム２４の機能のうちの１つは、操縦ユニット２２を制御することであり、具体的には、操縦ユニット５に組み込まれた操縦制御モータの起動を制御することである。これらの操縦制御モータは、以下でより詳細に議論される。
【００３９】
図１に示されるように、起動スイッチ３０が、内視鏡デバイス１０の本体１４の頂部に形成される。起動スイッチ３０は、ユーザまたは外科医が所望のコマンドを制御システム２４に入力することを可能にし、この制御システムは次に、操縦ユニットを駆動して、エンドエフェクタ１２の関節運動および／または回転を行わせる。さらなる起動要素（例えば、組織を把持する目的でエンドエフェクタ１２の開閉を制御し得るクランピングハンドル３２）もまた組み込まれ得る。エンドエフェクタ１２内に保持された組織を封止または切断するための電気外科エネルギーの印加を行うために、トリガ３４が提供され得る。さらに、または代替的に、トリガ３４は、以下でより詳細に議論されるように、ナイフ刃を起動させ得る。
【００４０】
組織を封止または切断するための電気外科エネルギーの使用に関する本開示の局面に従って、ケーブル２６に電力を供給する電源は、発電機（例えば、Ｃｏｖｉｄｉｅｎにより販売されるもの（例えば、ＬＩＧＡＳＵＲＥＴＭ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｓｅａｌｉｎｇ  ＧｅｎｅｒａｔｏｒまたはＦｏｒｃｅ  ＴｒｉａｄＴＭ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ））であり得ることが想定される。
【００４１】
この発電機は、種々の安全特徴および性能特徴（隔離された出力、アクセサリの独立した作動、および／またはいわゆる「Ｉｎｓｔａｎｔ  ＲｅｓｐｏｎｓｅＴＭ」ソフトウェア（これは、Ｃｏｖｉｄｉｅｎが所有する専用技術である）が挙げられる）を備え得る。Ｉｎｓｔａｎｔ  ＲｅｓｐｏｎｓｅＴＭは、高性能フィードバックシステムであり、組織の変化を１秒間あたり２００回感知し、そして電圧および電流を調節して、適切な電力を維持する。Ｉｎｓｔａｎｔ  ＲｅｓｐｏｎｓｅＴＭ技術は、脈管封止のための以下の利点のうちの１つ以上を提供すると考えられる：全ての組織型にわたって一貫した臨床効果；熱の広がりおよび付随する組織損傷の危険性の減少；「発電機の出力を大きくする」必要性の低下；ならびに最小侵襲性環境のための設計。
【００４２】
ここで図２を参照すると、エンドエフェクタ１２および関節運動部分１８の拡大図が図示されている。関節運動部分１８は、可撓性であり、そして１つ以上の可動ジョイント１８ａを含む。可撓性のケーシングまたはスリーブ（図示せず）が、関節運動部分１８の複数の内部可動ジョイント１８ａを保護するために使用され得る。可動ジョイント１８ａを使用する関節運動部分１８の関節運動は、関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂの操作によって達成される。
【００４３】
上記のように、エンドエフェクタ１２は、内視鏡デバイス１０の遠位端に取り付けられ、そして対向する１対の顎部材４０および４２を備える。可動ハンドル３２が駆動アセンブリに接続され、この駆動アセンブリは、機械的に協働して、顎部材４０および４２の開位置（この位置において、顎部材４０および４２は、互いに対して間隔を空けた関係で位置する）から、図２に図示されるようなクランプされた位置または閉位置（この位置において、顎部材４０および４２は、協働して間に組織を把持する）への動きを付与する。
【００４４】
エンドエフェクタ１２は、片側性アセンブリ（すなわち、顎部材４２がシャフト１６に対して固定されており、そして顎部材４０が組織を把持するために旋回ピン４４の周りで旋回する）または両側性アセンブリ（すなわち、顎部材４０と４２との両方が共通の軸に対して動く）として設計され得る。駆動棒４６または駆動スリーブが、駆動アセンブリ（図示せず）に作動可能に結合され、そして例えば、可動ハンドル３２の固定ハンドル３６の方向への移動によって、選択的に往復可能であり、顎部材４０および４２を互いに対して起動させる。すなわち、旋回させる。このデバイスの１つの実施形態において、駆動棒４６は可撓性であり、そして例えば、ケーブルであり得る。
【００４５】
本開示に従って、図３に最もよく示されるように、ナイフチャネル４８が、上顎部材４０および／または下顎部材４２に規定され得る（ただし、図３においては上顎においては示されない）。ナイフチャネル４８は、顎部材４０および４２の中心を通って延びるような寸法にされ、その結果、顎部材４０および４２が閉位置にある場合に、刃５０が、顎部材４０と４２との間に把持された組織を切断するために選択的に往復させられ得る。刃５０（またはエンドエフェクタ１２もしくは駆動アセンブリと組み合わせられた刃５０）は、顎部材４０および４２が閉じている場合にのみ刃５０が前進させられ得るように構成され得、従って、組織を通る刃５０の不慮または尚早な作動を防止する。
【００４６】
図２および図３に最もよく示されるように、顎部材４０は、絶縁顎ハウジング５２および導電性の表面または封止プレート５４を備える。絶縁体５２は、スタンピングによって、オーバーモールディングによって、スタンピングされた導電性封止プレートをオーバーモールディングすることによって、そして／または金属で射出成形された封止プレートをオーバーモールディングすることによって、導電性封止表面５４にしっかりと係合するような寸法にされる。これらの製造技術の全てが、絶縁顎ハウジング５２によって実質的に囲まれた導電性表面５４を有する顎部材４０を製造する。顎部材４０はまた、１つ以上のワイヤガイドまたはチャネル（図示せず）を備え得、このワイヤガイドまたはチャネルは、リード線が封止表面５４との電気導通状態になることを可能にするように設計される。
【００４７】
顎部材４２は、顎部材４０と類似の要素（例えば、絶縁顎ハウジング５６、および絶縁顎ハウジング５６にしっかりと係合するような寸法にされた導電性封止表面または封止プレート５８）を備える。導電性表面５４、５８および絶縁顎ハウジング５２、５６は、組み立てられると、これらを通して規定された長手軸方向に配向するチャネル４８を、ナイフ刃５０の往復のために備える。上記のように、顎部材４０および４２が組織を挟んで閉じられると、ナイフチャネル４８は、ナイフ５０が遠位の様式で長手軸方向に延長して、組織封止部に沿って組織を切断することを可能にする。１つのナイフチャネル（例えば、４８）が、特定の目的に依存して、２つの顎部材のうちの一方（例えば、顎部材４０または４２）内に完全に配置され得る。顎部材４２は、顎部材４０に関して上に記載された様式と類似の様式で、組み立てられ得る。
【００４８】
顎部材４２は、導電性封止表面５６の内側に向く表面に配置された一連の止め部材６０を備えて、組織の把持および操作を容易にし、そして組織の封止中および切断中に、対向する顎部材４０と４２との間にギャップ「Ｇ」を規定する。組織を効果的に信頼できるように封止するための、導電性封止表面５４と５８との間の好ましいギャップ「Ｇ」は、約０．００１インチ〜約０．００６インチである。止め部材６０は、特定の目的に依存して、または所望の結果を達成するために、顎部材４０および４２のうちの一方または両方において使用され得る。止め部材６０は、導電性封止プレート５８の頂部に熱的に噴霧され得るか、または当該分野において公知である他の任意の様式で、堆積もしくは付着され得る。さらに、止め部材６０は、特定の顎の構成または所望の外科手術的結果に依存して、導電性の顎表面５４および５８に沿って任意の構成で配置され得る。
【００４９】
電気リード線（図示せず）が、第一の電位を顎部材４０にもたらし、そして第二の電位は、駆動棒４６（あるいは上記スリーブ）を通して顎部材４２まで伝達される。作動の際に、これらの２つの電位は、電気エネルギーを、導電性封止プレート５４と５８との間に保持された組織に伝送する。
【００５０】
駆動棒４６の近位への移動は、顎部材４０および４２を閉位置に旋回させる。より具体的には、一旦起動されると、ハンドル３２は、固定ハンドル３６に向かってほぼ円弧の様式で移動し、これが、往復する駆動棒１４２をほぼ近位の方向に動かして、顎部材４０および４２を閉じる。１つの実施形態において、ハンドル３２の近位への回転は、トリガ３４に付随するロックフランジを解放し、すなわち、「ロック解除」し、ナイフ５０の選択的起動を可能にする。一旦、組織が（約２９０ｋＰａ〜約１５７０ｋＰａの必要とされる圧力範囲内で）把持されると、ユーザは、電気外科エネルギーを選択的に印加して、組織を効果的に封止する。一旦封止されると、ユーザは、トリガ３４を起動することによりナイフ５０を選択的に前進させて、組織をシール封止部に沿って切断する。１つの実施形態において、例えば、トリガアセンブリ３４の起動は、ケーブル（シャフト１６を通って延び、そしてナイフ５０に作動可能に結合される）を遠位に移動させ、これによって、組織を組織封止部に沿って切断する。別の実施形態において、トリガアセンブリは、伝動装置を備え、この伝動装置は、トリガアセンブリの起動を、シャフト１６を通って延びるケーブルの回転運動に変換する。
【００５１】
図２および図３に関連して上に記載されたように、この電気外科手術デバイスは、複数のジョイント１８ａを備え、これらのジョイントは、入れ子状に直列に配置されて、可撓性関節運動部分１８を形成する。関節運動部分１８の遠位端は、エンドエフェクタ１２に機械的に係合し、そしてその近位端は、シャフト２０に機械的に係合する。可撓性シャフト１８の複数のジョイント１８ａの各々は、遠位ナックル１８ｂおよびそれと一緒に形成された近位クレビス１８ｃを備える。各ナックル１８ｂは、隣接するジョイント１８ａのクレビス１８ｃに作動可能に係合する。各ジョイント１８ａは、その内部に形成された中心管腔１８ｄ、および中心管腔１８ｄの両側に形成された対向する１対の管腔１８ｅを規定する。関節運動ケーブル３８ａおよび３８ｂが、ジョイント１８ａのそれぞれの管腔１８ｅを通ってスライド可能に延びる。ケーブル３８ａおよび３８ｂの作動は、図７および図８に関して以下でより詳細に説明される。
【００５２】
図３に見られるように、エンドエフェクタ１２は、顎部材４０および４２を旋回可能に支持するように構成された、顎支持部材６２を備える。顎支持部材６２は、その近位端に管腔６４を規定し、そしてその遠位端に間隔を空けた１対のアーム６６ａおよび６６ｂを規定する。管腔６４は、シャフト１６の関節運動部分１８の最遠位のジョイント１８ａから延びるステム１８ｆを受容するような構成および寸法にされる。管腔６４は、その表面に対向する１対のチャネル６８ａ、６８ｂを備え、これらのチャネルは、その内部での往復のためにナイフ刃５０をスライド可能に受容するように構成される。
【００５３】
顎４０および４２は、顎旋回ピン７０によって、支持部材６２に旋回可能に設置される。顎旋回ピン７０は、支持部材６２のアーム６６ａおよび６６ｂに形成された開口部分７２、ならびに顎部材４０および４２に形成されたそれぞれの開口部分７４ａ、７４ｂを通って延びる。顎４０および４２を開位置と閉位置との間で動かすために、軸方向または長手軸方向に移動可能な中心棒７６が、カム作用ピン７８を用いて、中心棒７６の遠位端において顎支持部６２内に設置される。カム作用ピン７８は、それぞれの顎部材４０および４２に形成された、角度の付いたカム作用スロット８０ａおよび８０ｂに載って係合し、その結果、駆動棒４６を介する中心棒７６の軸方向または長手軸方向での移動は、顎４０および４２を開位置と閉位置との間でカム作用させる。
【００５４】
エンドエフェクタ１２は、キー付き棒８２を備え、このキー付き棒は、中心棒７６の近位端に回転可能に接続された遠位端を有する。キー付き棒８２は、駆動棒４６の遠位端にしっかりと接続された近位端、および遠位端と近位端との間に配置された本体部分を備え、この本体部分は、非円形の断面プロフィールを有する。
【００５５】
エンドエフェクタ１２は、カム作用ハブ８４をさらに備え、このカム作用ハブは、このカム作用ハブを通して規定された管腔８６を有し、この管腔は、キー付き棒８２の本体部分をスライド可能に受容するように構成および適合される。カム作用ハブ８４は、その内部に規定された嵌合する機械的インターフェースを備え、この機械的インターフェースは、キー付き棒８２の本体部分の外周の構成と協働して、以下により詳細に説明されるような回転の目的で、これらの２つの構成要素半体のポジティブな係合を可能にする。カム作用ハブ８４はまた、その外側表面に規定されたつる巻き状または螺旋状の溝８８を備え、この溝は、ナイフ５０の移動止め突出部９０に機械的に係合するように構成される。この移動止め突出部の目的もまた、以下により詳細に説明される。カム作用ハブ８４は、支持部材６２の管腔６４内での回転可能な配置のために構成される。代替の実施形態において、カム作用ハブ８４は、回転運動を直線運動に変換するための他の機構（例えば、親ねじ、および１つ以上の歯車など）により置き換えられてもよい。
【００５６】
作動において、駆動棒４６は、２つの異なる別の機能を提供するように構成される。すなわち、その軸方向の移動は、顎部材４０および４２を開位置と閉位置との間で起動させ、そしてその回転運動は、ナイフ５０を組織に通して前進させる。より具体的には、駆動棒４６の軸方向での移動は、軸方向の移動をキー付き棒８２に付与し、これは次に、軸方向の移動を中心棒７６に付与する。しかし、カム作用ハブ８４はキー付き棒８２をスライド可能に支持しているので、このカム作用ハブには軸方向の移動が付与されず、そしてキー付き棒８２は、カム作用ハブ８４をスライド可能に横断して、軸方向の力を中心棒７６に付与し得る。
【００５７】
図４から図５へと進行して最もよく示されるように、駆動棒４６の矢印「Ｆ」の方向への近位への並進は、カム作用ピン７８をカム作用スロット８０ａおよび８０ｂ内で近位に押して、顎部材４０および４２を、必要な閉鎖圧力で必要なギャップ「Ｇ」範囲内で、組織を挟んで閉じる。代替の実施形態（図示せず）において、駆動棒４６により起動される機能は、逆にされて、軸方向の移動がナイフ５０を前進させ、そして回転運動が顎部材４０および４２を開閉させてもよい。次いで、導電性封止プレート５４、５８は、エネルギーを付与されて、電気エネルギーを顎部材４０と４２との間に保持された組織に通して伝達する。
【００５８】
一旦、適切な組織封止部が形成されると、この組織は、この組織封止部に沿って切断され得る。ここでまた、１つ以上の安全特徴が使用されて、組織を切断する前に、適切な封止部が形成されたことを保証し得る。例えば、発電機は安全ロックアウトを備え得、この安全ロックアウトが、適切かつ効果的な封止部が形成されない限り、ナイフ５０の起動を電気的に防止するか、または電気機械的に防止する。上記のように、脈管または組織を封止することは、単に組織を凝固させることに留まるものではなく、そして効果的に組織を封止するためには、圧力、エネルギーおよびギャップ「Ｇ」の正確な制御を必要とすることに留意することもまた、重要である。
【００５９】
上記のように、本開示は、ナイフ５０を組み込み、このナイフは、トリガ３４により起動させられると、理想組織面に沿って、正確な様式で組織を次第に選択的に分割して、この組織を２つの封止された半分に効果的に信頼性高く分割する。ナイフ５０は、ユーザが切断器具をカニューレまたはトロカールポートを通して交換することなく、封止の直後に組織を迅速に分離することを可能にする。
【００６０】
ナイフ刃５０はまた、同じかまたは代替の電気外科エネルギー源に結合されて、組織封止部に沿った組織の分離を容易にし得ることが想定される。さらに、ナイフ刃５０の刃の先端の角度は、特定の目的に依存して、より攻撃的な切断角度、またはより攻撃性が小さい切断角度を提供するような寸法にされ得ることが想定される。例えば、ナイフ刃５０は、切断に関連する「組織断片（ｔｉｓｓｕｅ  ｗｉｓｐ）」を減少させる角度で配置され得る。さらに、ナイフ刃５０は、特定の目的に依存して、または特定の結果を達成するために、異なる刃の形状（例えば、鋸歯状、切り欠き付き、穿孔付き、中空、凹状、凸状など）を有するように設計され得る。ナイフ５０は一般に、漸進的に一方向の様式で（すなわち、遠位への移動の際に）切断することが想定される。上記のように、駆動棒は、２つの機能（顎部材４０および４２を開閉させること、ならびにナイフ５０を前進させて組織を切断すること）を実施する。組織を切断する目的で、駆動棒４６の回転は、回転をキー付き棒８２に付与し、これは次に、回転をカム作用ハブ８４に付与する。キー付き棒８２の遠位端は、中心棒７６の近位部分内で回転させられる。従って、中心棒７６（その遠位端でカム作用ピン７８に接続されている）は、回転しない。
【００６１】
エンドエフェクタ１２は、ナイフ５０に作動可能に結合され、このナイフは、支持部材６２のそれぞれのチャネル６８ａおよび６８ｂ内にスライド可能に支持される。より具体的には、ナイフ５０は、その遠位端に鋭利または鋸歯状の縁部を備え、そしてそこから近位に、１対のガイドフランジを備える。ナイフ刃５０の近位端は、突出部９０を備え、この突出部は、カム作用ハブ８４に規定された螺旋状またはつる巻き状の溝８８の中に係合して載るように構成される。
【００６２】
作動において、図６に示されるように、カム作用ハブ８４が矢印「Ｃ」の方向に回転するにつれて、近位端９０がカム作用ハブ８４の溝８８の中に載り、そしてこのカム作用ハブに対して軸方向「Ａ」に移動する。カム作用ハブ８４の一方向への回転は、刃５０を顎部材４０および／または４２のナイフチャネル４８を通して遠位に押して、これらの顎部材間に配置された組織を切断する。逆方向への回転は、近位端９０を近位に押して、刃５０を最近位に引き込む。ばねが、カム作用ハブ８４と作動可能に関連して、ナイフ５０を最近位の配向に付勢し得る。
【００６３】
上記のように、エンドエフェクタ１２は、選択的に関節運動し得る。より具体的には、図７に見られるように、エンドエフェクタ１２が軸方向に整列した状態で、エンドエフェクタアセンブリ１２を関節運動させる目的で、本体１４から操作可能な少なくとも１つの関節運動ケーブル（３８ａ、３８ｂ）が使用される。各関節運動ケーブル（３８ａ、３８ｂ）は、エンドエフェクタ１２と作動可能に接続可能な遠位端、および少なくとも１つの制御要素（例えば、以下により詳細に記載されるような駆動モータ）に作動可能に接続された近位端を備える。２つの関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂを使用する１つの例において、この制御要素の動きは、第一の関節運動ケーブル３８ａの動きをもたらし、ここで第一の関節運動ケーブル３８ａの第一の方向への動きは、エンドエフェクタ１２の第一の方向への関節運動を引き起こす。同様に、第二の関節運動ケーブル３８ｂの第二の方向への動きは、エンドエフェクタ１２の第二の方向への関節運動をもたらす。このことは、本明細書中で一般に、２ワイヤ関節運動システムおよび方法と称される。
【００６４】
より具体的には、図７および図８を参照して、第一の関節運動ケーブル３８ｂ（すなわち、図７および図８の図示において下の関節運動ケーブル）が、図８の矢印「Ｄ」により示されるように近位方向に引かれると、関節運動ケーブル３８ｂの遠位端（関節運動部分１８の最遠位のジョイント１８ａに繋留されている）は、ジョイント１８ａを、ナックル１８ｂとクレビス１８ｃとの間の界面の周りで回転させ、これによって、これらの間でその横表面に沿って規定されるギャップを、収縮させる。このようにする際に、エンドエフェクタ１２は、矢印「Ｂ」の方向に、すなわち、長手方向軸を横断する方向に、下向きの方向に関節運動する。エンドエフェクタアセンブリ１２を関節運動していない状態に戻すため、またはエンドエフェクタアセンブリ１２を逆方向に関節運動させるためには、関節運動ケーブル３８ａ（すなわち、図７および図８の図示において上の関節運動ケーブル）が近位方向に引かれなければならず、そして関節運動ケーブル３８ｂに加えられる力が解放されてこの関節運動ケーブルが逆方向に動くことを可能にしなければならない。
【００６５】
種々のハンドルおよび／またはハンドルアセンブリが、エンドエフェクタ１２の種々の構成要素（すなわち、駆動ケーブル４６および／または関節運動ケーブル３８ａ、３８ｂ）の作動および移動を行う目的で、エンドエフェクタ１２に作動可能に接続され得るか、または他の方法で関連し得る。
【００６６】
１つの想定される実施形態において、ナイフ５０は、内視鏡デバイス１０に含まれなくてもよく、そしてこのデバイスは、脈管または他の組織束を封止するためのみに設計されてもよい。
【００６７】
代替の２ワイヤのエンドエフェクタアセンブリおよび駆動機構が、図９〜図１３に示されている。上に記載されたエンドエフェクタ１２および関節運動部分１８の上記特徴の多くは、エンドエフェクタ１１２および関節運動部分１１８のものと類似であるので、一貫性の目的で、これらの特徴は、より簡略化された形態で以下に与えられる、以下の議論において援用される。
【００６８】
エンドエフェクタ１１２は、対向する顎部材１４０および１４２を備え、これらの顎部材は協働して、封止の目的で組織を効果的に把持する。エンドエフェクタ１１２は、片側性アセンブリとして設計される。すなわち、顎部材１４２は関節運動部分１１８に対して固定されており、そして顎部材１４０は、組織を把持するために旋回ピン１４４の周りで旋回する。
【００６９】
図１０に示されるように、往復スリーブ２００が、関節運動部分１１８内にスライド可能に配置され、そして駆動アセンブリ（図示せず）によって遠隔操作可能である。旋回する顎部材１４０は、顎部材１４０から往復スリーブ２００内に配置された開口部分２０４を通って延びる突出部２０２を備える（図１０、図１１）。旋回する顎部材１４０は、スリーブ２００を結合部分２０６内で軸方向にスライドさせることにより起動され、その結果、開口部分２０４の遠位端が、旋回する顎部材１４０の突出部２０２に当接する（図１１を参照のこと）。スリーブ２００を近位に引くと、顎部材１４０および１４２がその間に把持された組織を挟んで閉じ、そしてスリーブ２００を遠位に押すと、把持の目的で、顎部材１４０および１４２を互いに対して開く。
【００７０】
エンドエフェクタ１１２は、顎部材１４０が閉じる場合、電気エネルギーがスリーブ２００を通って突出部２０２の接点まで、スリーブ２００を用いて、または動く顎部材１４０の背面に接触するための「ブラシ」もしくはレバー（図示せず）を使用して、送られ得るように構成され得る。この例において、電気エネルギーは、突出部２０２を通って顎部材１４０または１４２のうちの一方まで送られる。あるいは、電気リード線（図示せず）が、顎部材のうちの一方（例えば、顎部材１４０）にエネルギーを付与するような経路に置かれ得、そして他の電位が、リード線２０８（図１１を参照のこと）との電気接触によってスリーブ２００を通って伝導され得、そして旋回する顎部材１４０に伝達され得、これがスリーブ２００の引き込みの際に、電気導通状態を確立する。
【００７１】
顎部材１４０および１４２は、上で記載されたような顎部材４０および４２と類似の要素（例えば、顎絶縁体１５２、１５６、および導電性封止表面１５４または封止プレート１５８）を備える。顎部材１４２はまた、導電性封止表面１５８の内側に面する表面に配置された一連の止め部材１６０を備えて、組織の把持および操作を容易にし、そして組織の封止および／または切断中に、対向する顎部材１４０と１４２との間にギャップ「Ｇ」を規定する。一連の止め部材１６０は、一方または両方の顎部材１４０および１４２において、特定の目的に依存して、または顎の所望の結果を達成するために、種々の構成で使用され得ることが想定される。止め部材１６０は、顎部材１４０および１４２を絶縁して、組織が顎間に存在しない場合に、回路ループの短絡および閉じることを防止する。
【００７２】
エンドエフェクタ１１２は、軸方向に整列した状態から関節運動した状態へと関節運動し得る。エンドエフェクタ１１２を、上記関節運動装置と類似の関節運動装置１１８によって関節運動させる目的で、２つの関節運動ケーブル１３８ａおよび１３８ｂが、関節運動部分１１８を関節運動させるために利用され得る。図１１に最もよく見られるように、各関節運動ケーブル１３８ａおよび１３８ｂは、遠位端２１０ａおよび２１０ｂを備え、これらの遠位端は、関節運動部分１１８の遠位端に配置されたエンドエフェクタ１１２の結合アセンブリ２０６と作動可能に接続する。結合アセンブリ２０６は、その内部に規定された空洞２１２を備え、この空洞は、一連の機械的に相互協働する要素２１４を受容するように構成され、これらの要素は、この空洞内での往復のために駆動棒１４６により係合され、そして種々の電気接続を顎部材１４０および１４６まで案内する。駆動棒１４６は、好ましくは、可撓性の摩擦低減材料から作製されて、シャフト１２０の関節運動部分１１８が関節運動するときに、駆動棒１４６が所望の方向に屈曲することを可能にする。この摩擦低減材料は、関節運動中の座屈を減少させる。
【００７３】
結合アセンブリ２０６は、１対のブシュ２１６および２１８を備え、これらのブシュは、駆動棒１４６の遠位端を駆動スリーブ２００に係合させてピン２２０を介して固定する。ブシュ２１６は、ブシュ２１８に係合し、そして駆動棒１４６の遠位端をこれらのブシュ間に固定するように構成される。ピン２２０は、固定されたブシュ２１６および２１８ならびに駆動棒１４６を駆動スリーブ２００に結合させる。駆動スリーブ２００（および固定された駆動棒１４６）は、空洞２１２内に受容されて、駆動アセンブリ（図示せず）の起動の際にこの空洞内でスライドにより並進する。
【００７４】
結合アセンブリ２０６はまた、ロック要素２２２を備え、このロック要素は、顎部材１４２の近位端に係合して、結合アセンブリ２０６（および駆動棒１４６）を顎部材１４０に対して固定された関係にロックして、これらの間でのあらゆる回転運動を制限するように構成される。駆動棒１４６の遠位方向への長手軸方向の並進は、駆動スリーブ２００を結合アセンブリ２０６内で長手軸方向に移動させ、そして上記のように、顎部材１４０の開閉を行う。結合アセンブリ２０６はまた、遠位フランジ２２４を備え、この遠位フランジは、一旦組み立てられると、下顎部材１４２を支持して、両方の顎部材１４０、１４２を結合アセンブリ２０６にピン２２６を介して接続する。図１１に最もよく示されるように、結合アセンブリ２０６はまた、リード線２０８と駆動スリーブ２００との間の電気接続を支持する。さらに、結合アセンブリ２０６はまた、顎部材１４０への接続のために、この結合アセンブリを通して電気リード線２２８（図１２に想像線で示される）を案内する。上で詳述したように、本開示の１つの実施形態によれば、代表的なＲＦエネルギーシステムにおいて、リード線２０８および２２８のうちの一方は、活性電極として働き得、そして他方は、戻り電極として働き得る。
【００７５】
作動において、関節運動部分１１８を関節運動させるために、図１３に最もよく示されるように、一方のケーブル１３８ａがＰ１の方向に引かれている場合、他方のケーブル１３８ｂは、Ｐ２の方向に押され（または緩められ）、関節運動部分１１８が与えられた方向に関節運動することを可能にする。上記図２および図３と同様に、関節運動部分１１８は、入れ子状に直列に配置された複数のジョイント１１８ａを備える。その遠位端は、直接にかまたは結合アセンブリ２０６を介してかのいずれかで、エンドエフェクタ１１２に機械的に係合し、そしてその近位端は、シャフト１２０に係合する（図１〜図８に関して上で議論された配置と同様）。関節運動部分１１８の複数のジョイント１１８ａの各々は、遠位ナックル１１８ｂおよびそれと一緒に形成された近位クレビス１１８ｃを備える。各ナックル１１８ｂは、隣接するジョイント１１８ａのクレビス１１８ｃに作動可能に係合する。各ジョイント１１８ａは、その内部に規定された中心管腔１１８ｄ、および中心管腔１１８ｄの両側に形成された対向する１対の管腔１１８ｅを有する。関節運動ケーブル１３８ａおよび１３８ｂは、ジョイント１１８ａのそれぞれの管腔１１８ｅを通ってスライド可能に延びる。関節運動ケーブル１３８ａおよび１３８ｂは、好ましくは、可撓性の、摩擦低減材料から作製される。
【００７６】
安全機構または回路（図示せず）が使用され得、その結果、顎部材１４０および１４２は、閉じられない限り、そして／または顎部材１４０および１４２がその間に組織を保持しない限り、エネルギーを付与され得ないことが想定される。後者の場合、センサ（図示せず）が、これらの顎部材の間に組織が保持されたか否かを決定するために使用され得る。さらに、外科手術前の状態、進行中の外科手術の状態（すなわち、外科手術中）および／または外科手術後の状態を決定する、他のセンサ機構が使用され得る。これらのセンサ機構はまた、電気外科発電機に結合された閉ループフィードバックシステムと一緒に利用されて、１つ以上の外科手術前の状態、進行中の外科手術の状態、または外科手術後の状態に基づいて、電気外科エネルギーを調節し得る。米国特許出願番号１０／４２７，８３２は、１つのこのようなフィードバックシステムを記載し、その全内容は本明細書中に参考として援用される。
【００７７】
上記のことから、種々の図面を参照して、当業者は、特定の改変がまた、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に対してなされ得ることを予測する。例えば、電気外科手術デバイス（および／またはそれに関連して使用される電気外科発電機）は、顎部材１４０と１４２との間に把持された特定のサイズの組織を効果的に封止するための電気外科エネルギーの適切な量を自動的に選択する、センサまたはフィードバック機構（図示せず）を備え得ることが想定される。このセンサまたはフィードバック機構はまた、封止中に組織のインピーダンスを測定し得、そして効果的な封止が顎部材１４０と１４２との間に作製されたことの指標（視覚的および／または可聴）を提供し得る。このようなセンサシステムの例は、共有に係る米国特許出願番号１０／４２７，８３２（発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＯＵＴＰＵＴ  ＯＦ  ＲＦ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ」、２００３年５月１日出願）に記載されており、その全内容は本明細書中に参考として援用される。
【００７８】
両方のエンドエフェクタ１２および１１２に関連する実施形態において、顎部材４０、４２の導電性封止表面５４、１５４、ならびに顎部材１４０、１４２の導電性封止表面５８、１５８は、比較的平坦であり、鋭利な縁部での電流の集中を回避し、そして頂点間でのアーク発生を回避する。さらに、顎部材４０、４２および１４０、１４２は、係合される場合の組織の反作用力に起因する屈曲に抵抗するように製造され得る。例えば、顎部材４０、４２および１４０、１４２は、その幅に沿ってテーパ状であり得、これにより、組織の反作用力に起因する屈曲に抵抗する。実際に、いくつかの状況において、テーパ状であることは、可視化を促進し、そして一定の断面を有する顎よりも大きい屈曲半径を可能にする。
【００７９】
エンドエフェクタ１２、１１２の外側表面は、ニッケルベースの材料、コーティング、スタンピング、金属射出成形を備え得、これは、作動および封止中に、顎部材４０、４２および１４０、１４２と周囲の組織との間の接着を減少させるように設計されることが想定される。さらに、顎部材４０、４２の伝導性表面５４、５８および顎部材１４０、１４２の伝導性表面１５４、１５８は、以下の材料：ニッケル−クロム、窒化クロム、ＭｅｄＣｏａｔ  ２０００（ＯＨＩＯのＴｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｉｚｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造される）、インコネル６００およびスズ−ニッケルのうちの１つ（または１つ以上の組み合わせ）から製造され得ることもまた、想定される。組織伝導性表面５４、５８および１５４、１５８はまた、同じ結果（すなわち、「非粘着表面」）を達成するために、上記材料のうちの１つ以上でコーティングされ得る。理解され得るように、封止中に組織が「粘着」する量を減少させることによって、この器具の全体的な効率が改善される。
【００８０】
本明細書中に開示される材料の１つの特定のクラスは、実証された優れた非粘着特性を示し、そしていくつかの例においては、優れた封止の質を示している。例えば、窒化物コーティング（ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＴｉＡｌＮ、およびＣｒＮが挙げられるが、これらに限定されない）は、非粘着特性のために使用される好ましい材料である。ＣｒＮは、その全体的な表面特性および最適な性能に起因して、非粘着の目的で特に有用であることが見出されている。他のクラスの材料もまた、全体的な粘着を減少させることが見出されている。例えば、約５：１のＮｉ／Ｃｒ比を有する高ニッケル／クロム合金は、双極器具類における粘着を有意に減少させることが見出されている。このクラスの特に有用な１つの非粘着材料は、インコネル６００である。Ｎｉ２００、Ｎｉ２０１（約１００％Ｎｉ）で作製またはコーティングされた封止表面５４、５８および１５４、１５８を有する双極器具類もまた、代表的なステンレス鋼の双極電極より改善された非粘着性能を示した。
【００８１】
内視鏡デバイス１０（エンドエフェクタ１２および１１２を備える（関節運動部分１８、１１８、およびシャフト３、１０３を有するかまたは有さないかのいずれか））は、特定の目的に依存して、または特定の結果を達成するために、完全にかまたは部分的に使い捨てであるように、設計され得る。例えば、エンドエフェクタ１２、１１２は、関節運動部分１８、１１８の遠位端と選択的に取り外し可能に係合可能であり得、そして／またはシャフト３、１０３の近位端は、内視鏡デバイス１０のハウジング１４と選択的に取り外し可能に係合可能であり得る。これらの２つの例のいずれにおいても、内視鏡デバイス１０は、「部分的に使い捨て」または「数回使用可能（ｒｅｐｏｓａｂｌｅ）」であるとみなされる。すなわち、新たなまたは異なるエンドエフェクタアセンブリ１２、１１２が、必要に応じて、古いエンドエフェクタアセンブリ１２、１１２を選択的に置き換える。理解され得るように、本開示の電気接続は、この器具を数回使用可能な設計に改変するために、変更されなければならない。
【００８２】
上記のように、電気外科手術デバイスの関節運動部分１８、１１８を制御する他の方法が公知であり、そして同一人に譲渡された米国特許出願公開第２００９／００５４７３４号および同第２０１０／０１７９５４０号に記載されており、これらの内容は、本明細書中に参考として援用される。これらの制御システムは、上に詳細に記載されたものとは異なり、本明細書中で４ワイヤシステムと称されるものを組み込む。４本のワイヤを使用する結果として、これらのシステムは、本物の手根の関節運動により近付き得る。このようなシステムを使用するデバイスは、エンドエフェクタを１つの面内で関節運動させ、次いでシャフト全体を回転させ得るのみでなく、実際に、エンドエフェクタを複数の面内で（例えば、上下方向、および横方向、ならびにこれらの任意の組み合わせ）関節運動させ得る。エンドエフェクタを回転させる能力と合わせて使用される場合、このようなデバイスは、ヒトの手根で見られる自由度をよく模倣し得る。
【００８３】
これらの４ワイヤの制御システムは、上記２ワイヤの制御システムと非常に類似の特徴を可能な程度まで使用するので、類似の番号が、内視鏡デバイス１０の制御および関節運動を説明するために使用される。
【００８４】
図１４は、シャフト２１６およびエンドエフェクタ２１２の斜視図を示す。シャフト２１６は、関節運動部分２１８および非関節運動部分２２０を備える。上記のように、非関節運動部分２２０は、種々の構成を示し得る。例えば、非関節運動部分２２０は、実質的に硬い管から形成され得るか、可撓性の管（例えば、プラスチック）から形成され得るか、または非関節運動部分２２０は、可撓性の管と硬くする要素との複合体（例えば、編組鋼の管）として形成されて、軸方向（例えば、圧縮）強度および回転強度を提供し得る。他の実施形態において、非関節運動部分２２０は、可塑変形可能な材料から構成され得る。いくつかの実施形態において、非関節運動部分２２０は、外科医が非関節運動部分２２０を外科手術手順の前または最中に予備形成または再形成して、外科手術部位の輪郭および特徴に合うようにすることを可能にするために充分に低い、曲げ剛性を示す。一旦、形成されると、非関節運動部分２２０は、非整列構成を規定し得る。この構成において、非関節運動部分２２０の長手方向軸は、関節運動部分２１８の長手方向軸と整列しない。非関節運動部分２２０はまた、内視鏡器具１０の通常の外科手術的使用中に、この非整列構成の形状および配向を維持するために充分な、軸方向剛性を示し得る。
【００８５】
図１５に示されるように、シャフト２１６の関節運動部分２１８は、複数のリンク２１８ａ、２１８ｂを覆って配置された外部ケーシングまたは絶縁材料４００を備え得る。リンク２１８ａおよび２１８ｂは、互いに対して旋回して、シャフト２１６の関節運動部分２１８がその長手方向軸に対して関節運動することを可能にするように構成される。１つの実施形態において、リンク２１８ａおよび２１８ｂは、互いに入れ子式に係合して、関節運動制御システム（図示せず）の動きに応答して、２つの直交する面内での関節運動部分２１８の旋回運動を可能にする。
【００８６】
リンク２１８ａは、各リンク２１８ａ、２１８ｂが１対の遠位ナックル２１８ｃおよびそれと一緒に形成される対向する１対の近位クレビス２１８ｄを示す点で、リンク２１８ｂと構成が類似である。しかし、リンク２１８ａは、隣接するリンク２１８ｂに対して回転方向に９０°ずれて配向される。リンク２１８ａ、２１８ｂのこのような交互の配向は、直交する面内でのエンドエフェクタ２１２の関節運動を容易にする。リンク２１８ａの水平ナックル２１８ｃは、水平旋回軸Ｐ１を規定する。従って、リンク２１８ａのナックル２１８ｃは、隣接するリンク２１８ｂの対応するクレビス２１８ｄに作動可能に係合して、矢印「Ｕ、Ｄ」（図１６）の方向でのエンドエフェクタ２１２の関節運動を容易にする。同様に、リンク２１８ｂのナックル２１８ｃは、垂直旋回軸Ｐ２を規定し、その結果、ナックル２１８ｂは、隣接するリンク２１８ａの対応するクレビス２１８ｄに作動可能に係合して、（図１７、図１８に示されるような）矢印「Ｒ、Ｌ」の方向でのエンドエフェクタ２１２の関節運動を容易にする。
【００８７】
各リンク２１８ａおよび２１８ｂは、これらのリンクを通って長手軸方向に延びる中心管腔２１８ｅを備える。中心管腔２１８ａは、種々のアクチュエータ（例えば、駆動棒２４６およびナイフ棒２５０）、ならびに他の構成要素の、細長シャフト２１６を通る通過を可能にする。リンク２１８ａ、２１８ｂはまた、中心管腔２１８ｅから半径方向外側に形成された、２対の対向する管腔２１８ｆおよび２１８ｇを規定する。リンク２１８ａの管腔２１８ｆおよび２１８ｇの各々は、隣接する管腔２１８ｆおよび２１８ｇから回転方向に９０°間隔を空けており、その結果、各管腔２１８ｆは、隣接するリンク２１８ｂの管腔２１８ｇと整列する。管腔２１８ｆおよび２１８ｇは協働して、長手軸方向空洞を規定し、４本の操縦ケーブル２３８ａ、２３８ｂ、２３８ｃ、および２３８ｄの、細長シャフト２１６の関節運動部分２１８を通る通過を可能にする。異なる張力が、これらの４つの操縦ケーブル２３８ａ〜ｄに加えられて、以下に記載されるように、シャフト２１６の関節運動部分２１８の配向を調節し得る。
【００８８】
リンク支持部４０２は、リンク２１８ａと同様に配向した１対の遠位ナックル２１８ｃを備えて、後続するリンク２１８ｂとインターフェースする。リンク支持部４０２の近位端は、外側ケーシング４００にしっかりと設置され得る。この外側ケーシングは、１つの実施形態において、細長シャフト２１６の近位部分２２０のみを覆って延びる。しかし、さらなる実施形態において、外側ケーシング４００は、シャフト２１６の近位部分２２０と関節運動部分２１８との両方を覆って延びる。外側ケーシング４００は、一般に可撓性であり、近位部分２２０が自由に撓んで屈曲することを可能にする。エンドエフェクタ支持部４０４は、近位端に、リンク２１８ａのクレビスと同様に配向した１対のクレビス２１８ｄを備えて、先行するリンク２１８のナックル２１８ｃを受容し得る。
【００８９】
４本の操縦ケーブル２３８ａ〜ｄは、実質的に弾力性であり得、そしてリンク２１８ａおよび２１８ｂに規定された管腔対２１８ｆおよび２１８ｇを通ってスライド可能に延び得る。操縦ケーブル２３８ａ〜ｄの各々の遠位端は、エンドエフェクタ支持部４０４に結合される。より具体的には、各操縦ケーブル２３８ａ〜ｄは、その遠位端に、ボール様の機械的インターフェース（すなわち、インターフェース２３８ａ’〜ｄ’）を備える。各インターフェース２３８ａ’〜ｄ’は、エンドエフェクタ支持部４０４に規定された対応する凹部内にしっかりと嵌合するように構成される。インターフェース２３８ａ’は凹部４０６ａに係合し、インターフェース２３８ｂ’は凹部４０６ｂに係合し、そしてインターフェース２３８ｃ’および２３８ｄ’は、エンドエフェクタ支持部４０４の同様の凹部に係合する。
【００９０】
操縦ケーブル２３８ａ〜ｄの近位端は、以下に記載されるように、関節運動制御部に作動可能に結合される。操縦ケーブル２３８ａ〜ｄは、シャフト２２０の近位部分を通り、これらの近位部分に規定された一連の通路を通って延びる。より具体的には、十字型のケーブルガイドアダプタ４０８およびガイドアダプタライナーまたはワッシャー４１０は、これらを通して規定されたボアを備え、最初、シャフト２２０の近位部分内への通過のために、ケーブル２３８ａ〜ｄを互いに対して９０°の角度に配向させる。アダプタ４０８はまた、シャフト２２０の近位部分のハウジング１４（図１）への取り付けを容易にする。シャフト２２０の近位部分は、その中に規定された通路４１２ａ〜ｄを備えて、それぞれケーブル２３８ａ〜ｄを、リンク２１８ａおよび２１８ｂの管腔２１８ｆ、２１８ｇに受容させ、最終的に上記のようにエンドエフェクタ支持部４０４に接続するために、配向させる。
【００９１】
中心ガイド管４１４は、駆動棒２４６およびナイフ棒４１６をシャフト２１６に通して配向させて、最終的に顎部材２４０およびナイフ２５０に接続させるために提供される。中心ガイド管４１４はまた、電気外科エネルギーを顎部材２４０、２４２に提供する電気リード線４１６を案内し得る。中心ガイド管４１４は、シャフト２１６、３１０の近位部分２２０内に受容されるための寸法にされ、そしてそこから、リンク２１８ａおよび２１８ｂに規定された中心管腔２１８ｅ内に延び得る。１本以上の操縦ケーブル（例えば、２３８ａ）は、遠位部分２３８ａ’を備え、この遠位部分は、エンドエフェクタ支持部４０４に電気的に接続され、これは次に、顎部材２４０に接続される。従って、戻り路（すなわち、接地路）が、顎部材２４０を通して提供される電気外科エネルギーのために、顎部材２４０と２４２との間に捕捉された組織を通して確立され得る。
【００９２】
中心押し出し部またはガイド管４１４は、非常に可撓性の潤滑性材料から構成され、そして数個の重要な機能を果たす。すなわち、ガイド管４１４は、駆動棒２４６、ナイフ棒４１８、および電気リード線４１６を、ガイドアダプタ４０８、シャフト２１６の近位部分２２０、および関節運動部分２１８から、エンドエフェクタ支持部４０４およびナイフ５０まで案内し；ガイド管４１４は、構成部品間に電気的絶縁を提供し；管４１４は、リード線４１６ならびに棒２４６および４１８を、これらの相対運動中に分離させて維持し；管４１４は、クランプ力の損失および摩擦を最小にし；そして管４１４は、リード線４１６ならびに棒２４６および４１８を中心長手方向軸に近付けて維持して、関節運動中の伸長を最小にする。管４１４（および内部管腔）は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、黒鉛または他の潤滑剤などの材料から作製され得るか、またはこれらの材料を含んで、摩擦、および構成部品の相対運動に関連する他の一般的な損失を最小にし得る。あるいは、同軸構造体（図示せず）が、駆動棒２４６およびナイフ棒４１８を案内するために利用され得る。
【００９３】
１つ以上の遠位案内板４２０およびアダプタ４２２もまた、駆動棒２４６およびナイフ棒４１８をさらに整列させ、そして顎部材２４０および２４２の関節運動を容易にするために利用され得る。より具体的には、駆動棒２４６の整列は、顎部材２４０、２４２の開閉を容易にする。スリーブ４２４は、顎部材２４０のフランジ４２８に係合するための開口部分４２６を備え、その結果、スリーブ４２４の軸方向移動は、顎部材２４０を強制的に旋回ピン４３０の周りで回転させ、そして組織をクランプさせる。スリーブ４２４は、アダプタ４２２に接続される。このアダプタは、その内部に駆動棒２４６をワイヤクリンプ４３２を介して固定する。駆動棒２４６は、その遠位端において平坦部を有して、クリンプ４３２への取り付けを補強する。可動ハンドル３２（図１）を起動させることによって、駆動棒２４６はスリーブ４２４を後退させて、顎部材２４０を組織を挟んで閉じる。スリーブ４２４を近位に引くと、顎部材２４０および２４２がこれらの間に把持された組織を挟んで閉じ、そしてスリーブ４２４を遠位に押して、顎部材２４０および２４２を把持の目的で開く。エンドエフェクタ２１２は、片側性のアセンブリとして設計される。すなわち、顎部材２４２はシャフト２１６に対して固定されており、そして顎部材２４０は、組織を把持するために旋回ピン４３０の周りで旋回する。顎部材２４２、２４０の他の特徴、これらの構成および製造方法、これらの電気接続および絶縁特性、ナイフチャネルの使用、ならびに適切なギャップを維持する方法は、２ワイヤの制御システムに関して上で議論された方法と類似であるので、ここで再度完全に記載されるかのように、４ワイヤの設計の特徴に関連して組み込まれる。
【００９４】
内視鏡デバイス１０において使用するための、２ワイヤと４ワイヤとの両方の関節運動システムの種々の局面をここで記載したので、以下の説明は一般に、電気外科手術デバイスの片手での操作を効果的に可能にするための、モータ式制御システムに関する。このような操作は、組織を把持すること、エンドエフェクタを少なくとも２つの面内で関節運動させること、電気外科エネルギーの使用を活性化させること、および適切である場合、電気外科エネルギーにより封止された組織の切断のためのナイフの活性化を、片手で行うことを包含するべきである。
【００９５】
上記のように、図１は、操縦ユニット２２を図示する。図１９は、操縦ユニット２２の主要な構成要素を示す。操縦ユニット２２は、ハウジングまたは本体１４に収容され、そしてブラケット５０２に設置される。このブラケットは、ハウジングまたは本体１４に一体的に接続される。シャフト２０は、内部ケーシング５０４ａおよび５０４ｂに接続され、そして１つの実施形態においてはこれらの内部ケーシングと一体的に形成され、そして平歯車５０６に接続される。この一体的なユニットは、１つの実施形態において、ハウジング１４に対して回転可能であり、その結果、シャフト２０、内部ケーシング５０４ａ〜ｂ、および平歯車５０６は、シャフト軸「ｚ」の周りで回転し得る。シャフト２０および一体化された内部ケーシング５０４ａ〜ｂは、ベアリング５０８、５１０、および５１２によって、半径方向に支持される。
【００９６】
電気モータ５１４Ｒは、１つの実施形態において、機械的運動を電気信号に転換するため、および制御システム２４にフィードバックを提供するための、エンコーダを備える。さらに、電気モータ５１４Ｒ（Ｒは、このモータがシャフト２０およびエンドエフェクタ１２の回転を誘導するためのものであることを示す）は、電気モータ５１４Ｒにより駆動されるシャフトにセットされた取り付けられた平歯車５１５の回転速度を増減させるための、任意の歯車箱を備え得る。電気モータ５１４ＬＲ（ＬＲは、関節運動部分１８の左右の動きを表わす）および電気モータ５１４ＵＤ（関節運動部分１８の上下の動きを表わす）の各々は、必要に応じて、エンコーダおよび歯車箱を備える。それぞれの平歯車５１６および５１８は、以下により詳細に記載されるように、操縦ケーブルを上下および左右に駆動する。３つ全ての電気モータ５１４Ｒ、５１４ＬＲ、および５１４ＵＤは、静止枠５０２にしっかりと取り付けられて、これらの回転を防止し、そして平歯車５１５、５１６、および５１８がこれらの電気モータにより駆動されることを可能にする。
【００９７】
図２１および図２２は、関節運動部分１８およびこれと一緒にエンドエフェクタ１２を関節運動させる機構の細部を図示する。具体的には、上下の関節運動が本発明の１つの局面において想定される様式を、以下に説明する。このようなシステムは単独で、平歯車５０６を駆動するための電気モータ５１４ＵＤに結合されて、２ワイヤのシステムにおいて上で記載されたように、関節運動を達成する。しかし、４ワイヤのシステムが想定される場合、本明細書中で直後に記載されるものと同一の第二のシステムが、左右ケーブルを駆動するために使用され得る。従って、理解を容易にするために、これらのシステムのうちの１つのみが本明細書中に記載され、当業者は、第二のこのようなシステムをどのように４ワイヤシステムにおいて使用するかを容易に理解することが、理解される。
【００９８】
関節運動部分１８およびこれと一緒にエンドエフェクタ１２の上下の関節運動を達成するために、上記システムにおいてと同様に、操縦ケーブル３８ａ〜ｂ、１３８ａ〜ｂ、または２３８ａ〜ｂが使用され得る。理解を容易にするために、上記関節運動システムのうちの１つのみが以下で参照されるが、これらの任意のものが、本発明の範囲から逸脱することなく本明細書中で使用され得る。操縦ケーブル３８ａ〜ｂの遠位端は、上記手段によって、エンドエフェクタの近位端に、またはこの近位端で、またはこの近位端の近くで、取り付けられる。操縦ケーブル３８ａ〜ｂの近位端は、ポスト５２０ａ、および５２０ｂの遠位先端に取り付けられる。図２１に示されるように、ポスト５２０ａおよび５２０ｂは、長手軸方向に、逆方向に往復する。ポスト５２０ａの移動は、１つの操縦ケーブル３８ａを伸ばし、そして同時に、ポスト５２０ｂの逆方向の長手軸方向の移動は、ケーブル３８ｂを効果的に短縮させる。操縦ケーブル３８ａ〜ｂの有効長の変化の合わせた効果は、シャフト１６の関節運動部分１８を形成するジョイント１８ａを、ケーブル３８ｂが短縮される側で圧縮すること、および操縦ケーブル３８ａが伸長される側で伸ばすことである。このことは、上記一体化されたナックルおよびクレビスによって実施される。
【００９９】
ポスト５２０ａ〜ｂは、ケーシング５０４ａの内部に一体的に形成された内部枠５０４ｃ上をスライドする。内部枠５０４ｃとポスト５２０との両方は、好ましくは、本明細書中上で記載された型の、弾力のある非結合性の低摩擦材料から形成されて、内部枠５０４ｃの対応する協働する部分に沿ったポスト５２０ａ〜ｂの効率的かつ滑らかな移動を促進する。
【０１００】
対向するポスト５２０ａおよび５２０ｂは、少なくともそれらの近位端に、内部の左ねじおよび右ねじをそれぞれ有する。図２２に示されるように、ケーシング５０４ｂ内には、２つのねじ切りされたシャフト５２２ａおよび５２２ｂが収容され、一方は左ねじを切られ、そして一方な右ねじを切られて、ポスト５２０ａおよび５２０ｂに対応して、これらに嵌合する。シャフト５２２ａおよび５２２ｂは、ポスト５２０Ａおよび５２０Ｂの内側に螺入する遠位端、ならびに平歯車５２４ａおよび５２４ｂを有する近位端を有する。
【０１０１】
シャフト５２２ａおよび５２２ｂは、それらの軸の周りに回転の自由度を有する。平歯車５２４ａおよび５２４ｂは、遊星歯車５２６の内側の歯に係合する。遊星歯車５２６はまた、電気モータ５１４ＵＤの近位端の平歯車５１８の歯に係合する、外側の歯を有する。
【０１０２】
エンドエフェクタ１２を上方向に関節運動させるために、ユーザまたは外科医は、起動スイッチ３０を介して電気モータ５１４ＵＤを作動させて、このモータに平歯車５１８を回転させ、これは次に、遊星歯車５２６を駆動する。遊星歯車５２６は、内歯車５２４ａおよび５２４ｂを介してシャフト５２２ａおよび５２２ｂに接続される。遊星歯車５２６は、歯車５２４ａおよび５２４ｂを同じ方向に回転させる。シャフト５２２ａおよび５２２ｂはねじ切りされており、そしてこれらの回転は、ポスト５２０ａおよび５２０ｂの内側に形成された嵌合するねじ山によって、ポスト５２０ａおよび５２０ｂの直線運動に変換される。しかし、ポスト５２０ａの内側のねじ山はポスト５２０ｂのねじ山と逆であるので、遊星歯車５２６が回転すると、一方のポストは遠位に移動し、そして一方のポストは近位に（すなわち、逆方向に）移動する。従って、上ケーブル３８ａが近位に引かれてエンドエフェクタを持ち上げ、同時に下ケーブル３８ｂは緩められなければならない。上記のように、この同じシステムが、電気モータ５１４ＬＲ、その平歯車５１６、第二の遊星歯車５２６、ならびに第二のセットのねじ切りされたシャフト５２２およびポスト５２０、ならびにさらに２本の操縦ケーブル３８を使用して、エンドエフェクタの左右の運動を制御するために使用され得る。さらに、一致して作用することにより、４本の操縦ケーブルを使用するシステムは、３個の電気モータ５１４およびそれらの関連する伝動装置、ならびに制御ユニット２４によりコンピュータ制御される操縦ケーブル３８を有することによって、ヒトの手根の動きに近付き得る。このようなシステムが、以下により詳細に記載される。
【０１０３】
使用において、エンドエフェクタ１２が上位置にくるように（例えば、その長手軸方向から約９０°屈曲するように）すでに関節運動させられており、次いで、電気モータ５１４Ｒにエネルギーが付与される場合、シャフト３が回転し、そしてその関節運動した先端は、その元の位置の左または右の位置に移動し始める。いくつかの例において、このような回転は、外科医に望まれる。しかし、他の状況においては、このことは望ましくないか、またはより複雑な操作の実施においては、エンドエフェクタの位置の何らかの局面を維持し、そしてエンドエフェクタ１２の配向を変化させずに関節運動部分１８の手根様の動きを可能にすることが望ましい（おそらく、何らかの引き続く作用が行われ得る前に、関節運動部分１８の再配置に依存するその作用を可能にするため）。本開示のこの局面を達成するために、３つ全ての電気モータ５１４Ｒ、５１４ＬＲ、および５１４ＵＤの作動は、制御システム２４により同期されなければならない。
【０１０４】
この同期したモードで、モータ５１４Ｒがシャフト３を特定の角度増分で回転させる場合、この増分は、モータエンコーダにより識別され、そして制御ユニット２４に送られる。制御ユニット２４は、補正増分を計算し、そしてモータ５１４ＵＤ、５１４ＬＲに、それらのそれぞれの操縦ケーブル３８を必要に応じて引っ張ったり緩めたりするように命令し、その結果、エンドエフェクタ１２は、その上位置に残り、同時に関節運動部分は、モータ５１４Ｒの全回転により規定される所望の位置まで回転する。
【０１０５】
上記のように、制御ユニット２４は、処理ユニット（例えば、マイクロコントローラ）、外科医が所望の作用を特定するユーザインターフェース、およびモータインターフェースを含む。このユーザインターフェースは、ユーザコマンドを起動スイッチ３０から受け取る。この起動スイッチは、方向ボタン、ジョイスティック（例えば、親指で操作されるジョイスティック）、トグル、圧力センサ、スイッチ、トラックボール、ダイヤル、光学センサ、およびこれらの任意の組み合わせであり得る。この処理ユニットは、モータ５１４に制御信号を送ることによって、これらのユーザコマンドに応答する。モータ５１４のエンコーダは、モータ５１４の現在の状態についてのフィードバックを、処理ユニット２４に提供する。
【０１０６】
エンドエフェクタ１２の位置を維持し、同時にシャフト１６を回転させるために使用されるアルゴリズムが、制御ユニット２４のメモリ部分に格納されたソフトウェアに組み込まれる。従って、エンドエフェクタ１２は、直交する面内で操縦ケーブルの異なるモータ位置を適用することによって、手根回転し得る。
【０１０７】
上記のような、独立したステッピングモータにより制御される、複数面での関節運動および回転は、先端の多数の運動をもたらし得、これらの全ては、制御システム２４（これは例えば、マイクロプロセッサであり得る）によって同期され得る。可能な動きの型を明確にするために、さらなる座標系を考慮することが有用である。
【０１０８】
図２３に図示されるように、第一の系ＸＹＺは、シャフト１６の非関節運動部分２０の中心軸と実質的に整列した軸Ｘに対して、静止している。さらに、エンドエフェクタ１２の静止顎４２のクランプ表面と整列する面Ｐが示されており、点Ａは、エンドエフェクタ１２の中心軸上に位置し、そして軸「Ｕ」は、エンドエフェクタ１２の中心軸と整列している。
【０１０９】
作動において、独立して作動するモータ５１４ＬＲは、エンドエフェクタ１２を、ＸＹ面内で左右に関節運動させ得、このとき面Ｐ（静止顎４２のクランプ表面）は、面ＸＺに対して実質的に直交している。独立して作動するモータ５１４ＵＤは、エンドエフェクタ１２を、面ＸＺ面内で上下に関節運動させ得、このとき面Ｐは、面ＸＺに対して実質的に直交している。従って、モータ５１４ＵＤおよび５１４ＬＲを独立して作動させることにより、ユーザは、面Ｐが面ＸＺに対してほぼ直交して配向した状態で、３Ｄ空間内で所望の位置にこの先端を関節運動させ得る。
【０１１０】
しかし、モータ５１４ＵＤおよび５１４ＬＲによって同時に（または協同した様式で）駆動され、そして制御システム２４のマイクロプロセッサにより制御される場合、エンドエフェクタ１２の同期した３Ｄでの関節運動は、先端が所定の経路に沿って移動し得るような、エンドエフェクタ１２の運動を可能にする。例えば、この先端は、反時計回り（ＣＣＷ）の方向に円に沿って関節運動し得、このとき面Ｐは依然として、ＸＺに対してほぼ垂直である。
【０１１１】
あるいは、同期した動きは、関節運動したシャフト１６を時計回り（ＣＷ）に回転させるモータ５１４Ｒにより付与される、回転運動を組み込み得る。本開示の１つの局面に従って、モータ５１４ＵＤおよび５１４  ＬＲは、エンドエフェクタ１２をＣＣＷに上記の様式で同時に（または協同した様式で）関節運動させて、回転運動を打ち消し得る。その結果、エンドエフェクタ１２の点Ａは動くのをやめるが、エンドエフェクタ１２ならびに面Ｐおよび静止顎４２の平坦な表面は、軸「Ｕ」の周りで回転する。この動きは手根回転と呼ばれ、ユーザが選択された関節運動した位置で顎を回転させることを可能にする。このような手根回転は、本開示に従って、シャフト１６の残りの部分に対するエンドエフェクタ１２の機械的回転の関連なしで達成され、そして電気エネルギーがこれらの顎に供給される場合の、この領域におけるスリップリングの必要性を排除する。
【０１１２】
さらに、シャフト１６をモータ５１４Ｒで回転させる（そして往復するポスト５２０の「逆駆動」をモータ５１４ＵＤと５１４  ＬＲとの同期した動きで補償する）ことによって、面Ｐが軸Ｘの周りで回転する、シャフトの純粋な回転運動が達成され得る。見られ得るように、提唱されるシステムは、手で持つデバイスまたはロボットアームにおいて行われ得る、遠位先端の広範な動きを可能にする。
【０１１３】
手で持たれる電気外科手術デバイスに関して本明細書中に開示されたが、当業者は、本明細書中に開示された方法および機構が、ロボット外科手術デバイス（電気外科手術デバイスは、遠隔操作される外科手術アームにより保持されるか、またはこのアームに組み込まれる）における構成要素として使用するために容易に適用可能であることを、容易に理解する。
【０１１４】
本開示の数個の実施形態が図面に示されたが、本開示はこれらに限定されることを意図されない。なぜなら、本開示は当該分野が許容すると同程度に範囲が広いこと、および本明細書も同様に読まれることが意図されるからである。従って、上記説明は、限定であると解釈されるべきではなく、単に、特定の実施形態の例示であると解釈されるべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内で、他の改変を予測する。
【符号の説明】
【０１１５】
１２  エンドエフェクタ
１４  ハウジング
２０  シャフト
２２  操縦ユニット
５０２  ブラケット
５０４ａ、５０４ｂ  内部ケーシング
５０６、５１５、５１６、５１８  平歯車
５０８、５１０、５１２  ベアリング
５１４Ｒ、５１４ＬＲ、５１４ＵＤ  電気モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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