(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波クランプ式凝固装置において、
アクチュエータを有するハウジングと、
前記ハウジングに連結している基端部と先端部とを有する外側チューブを備えており、当該外側チューブが長手軸を定めており、さらに、
前記外側チューブの中に往復動可能に配置されている作動要素を備えており、当該作動要素が前記アクチュエータに操作可能に接続されており、さらに、
前記外側チューブの中に配置されている超音波導波管を備えており、当該超音波導波管が前記外側チューブの先端部から先端側に延在して非対称垂直面を定めている湾曲状のエンド−エフェクターを有しており、
前記エンド−エフェクターが広いエッジ部分および狭いエッジ部分を含み、広いエッジ部分が第１平行表面および第２平行表面により定められ、当該狭いエッジ部分が第１表面および第２表面の交線により定められていて、前記第１表面が凹面状であって前記第１平行表面と交差すると共に前記エンド−エフェクターの基端側に延在していて当該第１表面の長さを定め、前記第２表面が凸面状であって前記第２平行表面と交差しており、さらに、
前記外側チューブの先端部に旋回可能に取り付けられているクランプ・アームを備えており、このクランプ・アームが当該クランプ・アームと前記エンド−エフェクターの広いエッジ部分との間に組織をクランプするためにエンド−エフェクターに対して旋回移動を行い、当該旋回移動が水平軸の回りに生じて、前記クランプ・アームの旋回移動における円弧が前記垂直面内に定められており、当該垂直面が前記長手軸および前記水平軸の両方に対して直交している垂直軸を有しており、前記クランプ・アームが前記作動要素に操作可能に接続していて、当該作動要素の往復移動により前記クランプ・アームが前記垂直面に沿って旋回し、
前記第１表面の前記長さが前記エンド−エフェクターの偏位を前記垂直面内において最小にするように当該導波管を平衡化する超音波クランプ式凝固装置。
【請求項２】
前記垂直軸に沿う前記エンド−エフェクターの偏位は、前記長手軸に沿う当該エンド−エフェクターの偏位の１５％以下に制限される請求項１に記載の超音波クランプ式凝固装置。
【請求項３】
前記垂直軸に沿う前記エンド−エフェクターの偏位は、前記長手軸に沿う当該エンド−エフェクターの偏位の１０％以下に制限される請求項１に記載の超音波クランプ式凝固装置。
【請求項４】
前記垂直軸に沿う前記エンド−エフェクターの偏位は、前記長手軸に沿う当該エンド−エフェクターの偏位の５％以下に制限される請求項１に記載の超音波クランプ式凝固装置。
【請求項５】
超音波外科器具用のブレードにおいて、
基端部と、
先端部と、
第１平行表面および第２平行表面により定められた広いエッジ部分と、
狭いエッジ部分を備えており、当該狭いエッジ部分が第１表面および第２表面の交線により定められていて、前記第１表面が凹面状であって前記第１平行表面と交差すると共に前記先端部から前記基端部に向かって前記ブレードの基端側に延在していて、当該第１表面の長さを定め、前記第２表面が凸面状であって前記第２平行表面と交差しており、
前記ブレードが湾曲状であって非対称垂直面を定めている超音波外科器具用のブレード。
【請求項６】
前記第１表面は、約０．５インチ乃至約２インチ（約１．２７ｃｍ乃至約５．０８ｃｍ）の半径（Ｒ１）を有する丸みを付けた切断部分により定められる請求項５に記載のブレード。
【請求項７】
前記第１表面は、約０．１２５インチ乃至約０．５インチ（約０．３１８ｃｍ乃至約１．２７ｃｍ）の半径（Ｒ２）を有する第２の丸みを付けた切断部分によりさらに定められる請求項６に記載のブレード。
【請求項８】
前記長さは、約８．２ミリメートル乃至約１４．８ミリメートルである請求項５に記載のブレード。
【請求項９】
前記第１表面の、前記狭いエッジ部分における接線と前記第２表面の、前記狭いエッジ部分における接線とは、約９０度乃至約１５０度の角度を定める請求項５に記載のブレード。
【請求項１０】
超音波外科器具用のブレードにおいて、
基端部と、
先端部と、
第１表面および第２表面の間に配置された広いエッジ部分と、
狭いエッジ部分を備えており、当該狭いエッジ部分が第１湾曲面および第２湾曲面の交線により定められていて、前記第１湾曲面が、前記交線から当該第１湾曲面が前記第１表面と交差する位置まで凹面状であると共に、前記先端部から前記基端部に向かって前記ブレードの基端側に延在していて、当該第１湾曲面の長さを定め、前記第２湾曲面が、前記交線から当該第２湾曲面が前記第２表面と交差する位置まで凸面状であり、
前記ブレードが湾曲状であって非対称垂直面を定めているブレード。
【請求項１１】
前記第１湾曲面は、約０．５インチ乃至約２インチ（約１．２７ｃｍ乃至約５．０８ｃｍ）の半径（Ｒ１）を有する丸みを付けた切断部分により定められる請求項１０に記載のブレード。
【請求項１２】
前記第１湾曲面は、約０．１２５インチ乃至約０．５インチ（約０．３１８ｃｍ乃至約１．２７ｃｍ）の半径（Ｒ２）を有する第２の丸みを付けた切断部分によりさらに定められる請求項１１に記載のブレード。
【請求項１３】
前記長さは、約８．２ミリメートル乃至約１４．８ミリメートルである請求項１０に記載のブレード。
【請求項１４】
前記第１湾曲面の、前記狭いエッジ部分における接線と前記第２湾曲面の、前記狭いエッジ部分における接線とは、約９０度乃至約１５０度の角度を定める請求項１０に記載のブレード。
【請求項１５】
超音波ブレードを平衡化する方法において、
（Ａ）不所望なブレード偏位の最大の許容可能な量を選択するステップと、
（Ｂ）前記ブレードの長さに沿って当該ブレードの一部分から一定量の材料を除去することにより当該ブレードに機能的な非対称部分を加えるステップを含み、前記機能的な非対称部分の長さが前記ステップ（Ａ）において確認された不所望な偏位の許容可能な量を満足し、
前記ブレードが湾曲状であって非対称垂直面を定めると共に、第１平行表面および第２平行表面により定められた広いエッジ部分と、狭いエッジ部分を備えており、
前記ステップ（Ｂ）において、前記機能的な非対称部分が前記狭いエッジ部分であり、当該狭いエッジ部分が第１表面および第２表面の交線により定められていて、前記第１表面が凹面状であって前記第１平行表面と交差し、前記第２表面が凸面状であって前記第２平行表面と交差しており、
前記第１表面が前記ブレードの先端部から基端部に向かって当該ブレードの基端側に延在していて、前記機能的な非対称部分の前記長さを定める方法。
【請求項１６】
前記機能的な非対称部分の前記長さは、前記ブレードの二次的な末端部分の偏位を前記ブレードの一次的な末端部分の偏位の１５％以下にするように前記ブレードを平衡化する、請求項１５に記載の超音波ブレードを平衡化する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に超音波外科器具に関し、特に、不所望な動作を最少にするために超音波外科器具と共に使用するための機能的な非対称部分を有する多機能的な湾曲状のブレードに関する。
【０００２】
発明の背景
この特許出願は以下の同時係属の特許出願、すなわち、１９９７年１０月１０日に出願されている米国特許出願第０８／９４８，６２５号、１９９７年１０月１０日に出願されている同第０８／９４９，１３３号、１９９８年６月２９日に出願されている同第０９／１０６，６８６号、１９９９年６月２１日に出願されている同第０９／３３７，０７７号、同第０９／４１２，５５７号、同第０９／４１２，９９６号、および同第０９／４１３，２２５号に関連しており、これらの文献は本明細書に参考文献として含まれる。
【０００３】
中空コアおよび中実コアの各器具を含む超音波器具は多くの医療状態の安全で効果的な治療のために使用されている。超音波器具、特に中実コアの超音波器具はこれらが超音波周波数において外科エンド−エフェクターに伝達される機械的な振動の形態のエネルギーを用いて有機組織を切断および／または凝固するために使用できる点で有利である。超音波振動は、適当なエネルギー・レベルで有機組織に伝達されて適当なエンド−エフェクターを使用する場合に、組織を切断、切開、または焼灼するために使用できる。中実コア技法を利用している超音波器具はその超音波トランスデューサから導波管を介して外科エンド−エフェクターに伝達できる超音波エネルギーの量の理由により特に有利である。これらの器具は内視鏡または腹腔鏡による各処置を含む最少侵襲性の処置における使用に特に適しており、この場合のエンド−エフェクターはトロカールの中を通して外科部位に到達する。
【０００４】
超音波振動は、例えば、器具のハンド・ピース内において１個以上の圧電変換素子または磁わい素子により構成できるトランスデューサを電気的に励起することにより外科エンド−エフェクターの中において誘発される。このトランスデューサ部分により発生される振動が当該トランスデューサ部分から外科エンド−エフェクターまで延在している超音波導波管を介して外科エンド−エフェクターに伝達される。これらの導波管およびエンド−エフェクターはトランスデューサと同一の振動数において共振するように設計されている。それゆえ、エンド−エフェクターをトランスデューサに取り付ける際に、全体のシステムの振動数がトランスデューサ自体の振動数と同一に保たれる。
【０００５】
末端部分における長手方向の超音波振動の振幅ｄは以下のように与えられる共振振動数における単純な正弦波として機能する。
ｄ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）          （式１）
この式において、
ω＝周期的な周波数ｆの２π倍に等しい角周波数であり、
Ａ＝ゼロ−トゥ−ピーク振幅である。
また、長手方向の動作範囲はピーク−トゥ−ピーク（ｐ−ｔ−ｐ）振幅として定められ、この値は上記正弦波の振幅の丁度２倍すなわち２Ａである。
【０００６】
中実コアの超音波外科器具は２種類の装置、すなわち、単一要素型のエンド−エフェクター装置および多数個要素型のエンド−エフェクターに分けることができる。単一要素のエンド−エフェクター装置は外科用メスおよびボール状凝固装置等の器具を含み、例えば、米国特許第５，２６３，９５７号を参照されたい。この米国特許第５，２６３，９５７号に開示されているような器具は相当に十分であることが知られているが、これらの用法ならびに別の超音波外科器具における用法において幾つかの制限がある。例えば、単一要素のエンド−エフェクター器具は組織が軟質であり緩やかに支持されている場合にブレードから組織に圧力を加える能力が制限されている。超音波エネルギーを組織に効果的に伝達するためには十分な圧力が必要である。このように組織を確実に捕らえることができなければ、超音波エネルギーの供給中に組織表面に対して完全に接着することができなくなり、不十分な止血および組織の結合の結果に到る。
【０００７】
クランプ式凝固装置等の多数個要素型エンド−エフェクターの使用は超音波ブレードに対して組織を押し当てるための機構を含み、この機構により上記のような欠点が解消できる。超音波外科装置において有用であるとして開示されているクランプ機構がBalamuthに発行されている米国特許第３，６３６，９４３号および同第３，８６２，６３０号に記載されている。しかしながら、一般に、これらの特許に開示されているBalamuthの装置は十分な速度で凝固および切断せず、ブレードに対する接近がクランプにより遮られるのでクランプ無しの状態で切断／凝固のために使用できない点で融通性に欠けている。
【０００８】
例えば、米国特許第５，３２２，０５５号および同第５，８９３，８３５号に開示されているような超音波クランプ式の凝固装置は組織、特に、緩やかに支持されているか全く支持されていない組織を切断／凝固するための改善された超音波外科器具を提供しており、この場合に、超音波ブレードは一定の圧縮力またはバイアス力を組織に加えるためのクランプと共に用いられており、これにより、比較的に速い組織の凝固および切断が行なえて、ブレード動作の減衰を比較的に少なくすることができる。
【０００９】
既に本明細書に参考文献として含まれている米国特許出願第０９／１０６，６８６号に記載されているような湾曲状の超音波器具の技法における改善は別の態様の湾曲状のクランプ式凝固装置における改善の必要性を示している。例えば、米国特許第５，８７３，８７３号は組織パッドを有するクランプ・アームを含むエンド−エフェクターを備えている超音波クランプ式凝固器具を記載している。この米国特許第５，８７３，８７３号に開示されている構成において、上記のクランプ・アームおよび組織パッドは直線状である。
【００１０】
クランプ式凝固装置において使用されている超音波外科ブレードすなわちエンド−エフェクターの形状は器具における少なくとも４種類の重要な態様を定める。これらは（１）エンド−エフェクターの可視性およびその外科領域内における相対的な位置、（２）エンド−エフェクターの目的とされる組織への接近または進入の能力、（３）超音波エネルギーが切断および凝固のために組織に伝達される様式、および（４）組織が超音波的に不活性なエンド−エフェクターにより操作できる様式である。それゆえ、上記器具におけるこれら４種類の態様を最適化する改善された超音波クランプ式凝固装置を提供することが有利であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、超音波外科器具のブレードに各特徴部分が加えられるほど、その変化した形状および非対称の部分がブレードの平衡性を失わせて、ブレードが器具の長さに沿う長手方向とは異なる種々の方向に振動する傾向を有するようになる。既に本明細書に参考文献として含まれている米国特許出願第０９／１０６，６８６号は平衡用の非対称部分を用いて機能的な各非対称部分の基端側におけるブレード部分の平衡化に対処している。この米国特許出願第０９／１０６，６８６号は平衡用の非対称部分よりも基端側の各ブレードおよび導波管の部分の平衡化において著しく有効であることを立証しているが、一部の適用例において平衡化の作用の一部が非対称なブレードの機能的な部分において不所望になる場合が有り得る。
【００１２】
それゆえ、器具の性能を最適化するためにブレードの機能的な領域内に平衡化された超音波外科器具用ブレードを備えることが望ましいと考えられる。本明細書において記載されているブレードはこのような要望に対処するために開発されている。
【００１３】
発明の概要
本発明はシャー型の構成の多数の機能を最良に実行するためのエンド−エフェクター形状を組み合わせている超音波外科器具を開示する。このブレードの形状は湾曲状の形状を形成するために一定の距離だけ丸みを付けたカット・オフセット部分により特徴付けられている。この切断部分はブレード内に多数個の非平衡部分を生じる多数個の非対称部分を有する湾曲状の表面部分を形成している。この器具における曲面による非平衡性はその機能的な非対称部分よりも基端側の非機能的な非対称部分により補正される。また、ブレードの非対称な断面部分による非平衡性は機能的な非対称部分から除去される材料の容量および位置の適当な選択により補正される。本発明の実施形態の一例におけるブレードの形状は湾曲状で潜在的にテーパー状の形状を形成するために一定の距離だけ丸みを付けた２個のカット・オフセット部分により特徴付けられている。これら２個の切断部分は凹状の表面部分および凸状の表面部分を含む湾曲状の表面部分を形成している。これらの丸みを付けた切断部分の長さは上記の湾曲状の形状により誘発される横方向の移動の音響学的な平衡化において部分的に作用する。
【００１４】
発明の詳細な説明
以下、本発明を本明細書に記載するように超音波器具との組み合わせにおいて説明する。この説明は単に例示的であり、本発明の範囲および適用方法を制限することを目的としていない。例えば、本発明は、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、および同第５，４４９，３７０号において記載されている装置を含む多数の超音波器具との組み合わせにおいて有用である。
【００１５】
図１は超音波トランスデューサ８２、ハンド・ピース・ハウジング２０、および本発明によるクランプ式凝固装置１２０と共に超音波信号発生器１５を備えている超音波システム１０を示している図である。このクランプ式凝固装置１２０は切開式または腹腔鏡式の手術において使用可能である。超音波トランスデューサ８２は「ランジュバァン・スタック（Langevin stack）」として知られており、一般にトランスダクション部分９０、第１の共振器またはエンド−ベル９２、および第２の共振器またはフォア−ベル９４、および補助部品を備えている。この超音波トランスデューサ８２は後に詳述するようにシステム波長の１／２の整数倍の長さ（ｎλ／２）であることが好ましい。音響組立体８０は上記の超音波トランスデューサ８２、取付部材３６、速度トランスフォーマ６４および表面部分９５を備えている。
【００１６】
エンド−ベル９２の先端部はトランスダクション部分９０の基端部に接続しており、フォア−ベル９４の基端部はトランスダクション部分９０の先端部に接続している。フォア−ベル９４およびエンド−ベル９２はトランスダクション部分９０の厚さ、エンド−ベル９２およびフォア−ベル９４を製造するために使用されている材料の密度および弾性率、および超音波トランスデューサ８２の共振振動数を含む多数の変数により決定される一定の長さを有している。フォア−ベル９４はその基端部からその先端部にかけて内側にテーパー状にして速度トランスフォーマ６４として超音波振動の振幅を増幅可能にすることができ、あるいは、増幅作用を有していなくてもよい。
【００１７】
圧電変換素子１００は、例えば、ジルコン酸−チタン酸鉛、メタ−ニオブ酸鉛、チタン酸鉛、またはその他の圧電変換性の結晶材料を含む任意の適当な材料により製造できる。正電極９６、負電極９８、および圧電変換素子１００はそれぞれその中心を貫通している中ぐり穴を有している。さらに、正電極９６および負電極９８はそれぞれ電線１０２および電線１０４に電気的に連結されている。各電線１０２および電線１０４はケーブル２５の中に包まれていて、超音波システム１０における超音波信号発生器１５に電気的に接続可能である。
【００１８】
音響組立体８０の超音波トランスデューサ８２は超音波信号発生器１５からの電気的信号を機械的なエネルギーに変換し、このエネルギーが超音波トランスデューサ８２およびエンド−エフェクター１８０の超音波周波数における主に長手方向の振動動作を生じる。適当な発生器がオハイオ州、シンシナティーのEthicon Endo-Surgery社からモデル番号GEN01として入手可能である。この音響組立体８０が励起すると、振動動作の定在波が当該音響組立体８０の中に発生する。さらに、この音響組立体８０に沿う任意点における振動動作の振幅はその振動動作を測定する音響組立体８０に沿う場所により決まる。この振動動作の定在波における最小位置またはゼロ交叉位置は節部（node）（すなわち、動作が通常において最小である）として一般的に呼ばれており、この定在波における絶対値の最大位置またはピーク位置は一般に波腹部（anti-node）として呼ばれている。また、波腹部とこれに最も近い節部との間の距離は１／４波長（λ／４）である。
【００１９】
各電線１０２および電線１０４は電気的な信号を超音波信号発生器１５から正電極９６および負電極９８にそれぞれ伝達する。圧電変換素子１００はフット・スイッチ１１８に応じて超音波信号発生器１５から供給される電気的な信号により励起されて音響学的な定在波を音響組立体８０の中に生じる。すなわち、この電気的な信号は各圧電変換素子１００において繰り返し状態の小さな変位の形態で乱動を引き起こすことにより大きな圧縮力をこの材料の中に生じる。つまり、この繰り返し状態の小さな変位により各圧電変換素子１００がその電圧勾配の軸に沿って連続的な様式で膨張および収縮することにより、超音波エネルギーの長手方向の波が生じる。この超音波エネルギーが音響組立体８０を介してエンド−エフェクター１８０に伝達される。
【００２０】
上記の音響組立体８０がエンド−エフェクター１８０にエネルギーを供給するために、この音響組立体８０における全ての部品が上記のクランプ式凝固装置１２０における超音波的に活性な各部分に音響学的に連結されている必要がある。例えば、超音波トランスデューサ８２の先端部をスタッド５０等のねじ付きの接続手段により超音波導波管１７９の基端部に表面部分９５において音響学的に連結することが可能である。
【００２１】
また、上記の音響組立体８０における各部品はその任意の組立体の長さが１／２波長の整数倍（ｎλ／２）であるように音響学的に同調されていることが好ましく、この場合の波長λは所定の波長または音響組立体８０の動作用の長手方向に沿う振動の駆動周波数ｆd であり、ｎは正の整数である。なお、上記の音響組立体８０は各音響要素の任意の適当な配列構成を含むことが可能である。
【００２２】
次に図２Ａおよび図２Ｂにおいて、本発明による外科システム１０におけるクランプ式凝固装置１２０が示されている。好ましくは、このクランプ式凝固装置１２０は１個のユニットとして上記の音響組立体８０に対して着脱される。好ましくは、このクランプ式凝固装置１２０の基端部は図１に示されているように音響組立体８０の先端側表面部分９５に音響学的に連結されている。なお、このクランプ式凝固装置１２０が任意の適当な手段により音響組立体８０に連結可能であることが認識されると考える。
【００２３】
好ましくは、上記のクランプ凝固装置１２０は器具ハウジング１３０、および細長い部材１５０を備えている。この細長い部材１５０は以下に詳述するように器具ハウジング１３０に対して選択的に回転できる。器具ハウジング１３０は旋回式のハンドル部分１３６、および左側シュラウド１３４および右側シュラウド１３８にそれぞれ連結されている固定式のハンドル１３２Ａおよびハンドル１３２Ｂを備えている。
【００２４】
右側シュラウド１３８は左側シュラウド１３４においてスナップ嵌めすることに適合している。好ましくは、この右側シュラウド１３８は当該右側シュラウド１３８に形成されている内側に対向している複数のプロング７０により左側シュラウド１３４に連結されている。これら複数のプロング７０は左側シュラウド１３４の中に形成されている対応する各穴または孔１４０の中に係合するように配列されている。左側シュラウド１３４を右側シュラウド１３８に取り付ける際に、これらの間に、後に詳述するような指定機構２５５等の種々の部品に適合する一定のキャビティが形成される。
【００２５】
上記のクランプ式凝固装置１２０における左側シュラウド１３４および右側シュラウド１３８はポリカーボネートにより製造されることが好ましい。なお、これらの構成部品は本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく任意の適当な材料により作成することが可能であると考えられる。
【００２６】
指定機構２５５は上記の器具ハウジング１３０におけるキャビティの中に配置されている。好ましくは、この指定機構２５５は内側チューブ１７０に連結または取り付けられていて、ハンドル部分１３６の移動を内側チューブ１７０の線形動作に変換してクランプ・アーム組立体３００を開閉する。すなわち、旋回式のハンドル部分１３６が固定式のハンドル部分１３０の方向に移動すると、指定機構２５５が内側チューブ１７０を後方に摺動させてクランプ・アーム組立体３００を閉じた状態に旋回させる。また、旋回式のハンドル部分１３６が上記と反対の方向に移動すると、指定機構２５５が内側チューブ１７０を上記と反対の方向、すなわち、前方に移動するように摺動して、クランプ・アーム組立体３００をその開口した状態に旋回させる。
【００２７】
上記の指定機構２５５は細長い部材１５０を器具ハウジング１３０に対してその長手軸の回りに回転可能にするためのラチェット機構も備えている。この細長い部材１５０の回転により、クランプ・アーム３００が選択された所望の角度位置まで回転可能になる。上記の指定機構２５５は好ましくは管状カラー２６０およびヨーク２８０を備えている。
【００２８】
上記の指定機構２５５の管状カラー２６０は好ましくは内側チューブ１７０の基端部上にスナップ嵌めされていて、反対側の開口部１６８の中にキー係合している。この管状カラー２６０は好ましくはポリエーテルイミドにより製造されている。なお、この管状カラー２６０は任意の適当な材料により構成することができる。
【００２９】
上記の管状カラー２６０は図１１乃至図１３にさらに詳細に示されている。好ましくは、この管状カラー２６０は拡大部分２６２、およびその中に貫通しているボア（中ぐり穴）２６６を有している。この拡大部分２６２は好ましくは管状カラー２６０の周縁部の周囲に形成されていて溝部２６８を形成しているリング２７２を備えている。この溝部２６８は複数のデテントまたは歯部２６９を有しており、これらの歯部２６９は上記の細長い部材１５０がその長手軸の回りに回転する時に当該細長い部材１５０を異なる回転位置に保持するために作用する。好ましくは、溝部２６８は１２個のラチェット歯部を有していて、約３０度の１２個の等角度の増加分で上記の細長い部分を回転可能にしている。なお、上記の管状カラー２６０は任意数の歯状の部材を有することができる。また、これらの歯状の部材が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく管状カラー２６０の任意の適当な部分に配置可能であることが認識されると考える。
【００３０】
次に図２Ａ乃至図４に戻り、上記旋回式のハンドル部分１３６は親指用のループ１４２、第１の穴１２４、および第２の穴１２６を有している。ピボット・ピン１５３がハンドル部分１３６の第１の穴１２４の中に配置されていて、図３において矢印１２１により示されているような旋回を可能にしている。旋回式のハンドル部分１３６の親指用のループ１４２が器具ハウジング１３０から離間して矢印１２１の方向に移動すると、リンク１２８が前方方向の一定の力をヨーク２８０に加えることにより、ヨーク２８０が前方に移動する。リンク１２８はピン１２９により旋回式のハンドル部分１３６に接続されており、さらに、このリンク１２８はピン１２７により基部２８４に接続されている。
【００３１】
次に図２Ａに戻り、ヨーク２８０は一般に保持または支持部材２８２および基部２８４を有している。この支持部材２８２は好ましくは半円形であり、上記管状カラー２６０の歯部２６９に対して係合するために内側に延出している一対の対向している爪２８６を有している。なお、これらの爪２８６は本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく管状カラー２６０の歯部２６９に対する係合のためにヨーク２８０の任意の適当な部分に配置可能であると考えられる。また、このヨーク２８０が任意数のラチェット・アームを有し得ることも認識されると考える。
【００３２】
上記のヨーク２８０は図１９乃至図２２にさらに詳細に示されている。旋回式のハンドル部分１３６は好ましくはヨーク２８０の基部２８４におけるスロット１４７の中に部分的に配置されている。この基部２８４は基部開口部２８７、アクチュエータ移動停止部２９０、および基部ピン−ホール２８８を有している。上記のピボット・ピン１５３は基部開口部２８７の中を通して配置されている。ヨーク２８０における各爪２８６は管状カラー２６０を介して内側チューブ１７０に開口力を伝達し、これにより、クランプ・アーム組立体が開口する。
【００３３】
上記のクランプ式凝固装置１２０におけるヨーク２８０は好ましくはポリカーボネートにより製造されている。また、このヨーク２８０はＡＢＳ、ナイロン、またはポリエーテルイミド等の別のプラスチック材料を含む種々の材料により作成することも可能である。さらに、このヨーク２８０は本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく任意の適当な材料により構成可能であると考えられる。
【００３４】
図３および図４に示されているように、ヨーク２８０は旋回式のハンドル部分１３６が器具ハウジング１３０の方向に移動する時にクランプ・アーム組立体３００に一定の閉鎖力を伝達する。アクチュエータ移動停止部２９０は旋回式のハンドル部分１３６のストロークの底部においてピボット・ピン１５３に接触することにより、この旋回式のハンドル部分１３６のさらなる移動、すなわち過剰移動を阻止する。ヨーク２８０の各爪２８６はワッシャー１５１、力制限スプリング１５５、およびカラー・キャップ１５２を介して管状カラー２６０に力を伝達する。カラー・キャップ１５２はワッシャー１５１および力制限スプリング１５５が拡大部分２６２よりも基端側の管状カラー２６０上に組立てられた後に管状カラー２６０に強固に取り付けられる。このカラー・キャップ１５２は図５および図６にさらに詳細に示されている。また、力制限スプリング１５５は図７および図８にさらに詳細に示されており、ワッシャー１５１は図９および図１０にさらに詳細に示されている。ワッシャー１５１の厚さはクランプ式凝固装置１２０の設計または製造中に調節されて、力制限スプリング１５５の予荷重を変更することができる。カラー・キャップ１５２は超音波溶接により管状カラー２６０に取り付けられるが、圧入、スナップ嵌め、または接着剤による取り付けが可能である。
【００３５】
図５乃至図１０において、管状カラー２６０、ワッシャー１５１、力制限スプリング１５５、およびカラー・キャップ１５２は力制限用の特徴部分をクランプ・アーム組立体３００に備えている。旋回式のハンドル部分１３６が器具ハウジング１３０に向かって移動すると、クランプ・アーム組立体３００は超音波ブレード８８に向かって回転する。超音波切断および止血の両方を行うために、クランプ・アーム組立体３００の最大力を０．５ポンド乃至３．０ポンド（０．２２７ｋｇ乃至１．３６２ｋｇ）に制限することが望ましい。
【００３６】
図５および図６はスプリング表面１５８を含むカラー・キャップ１５２を示している図である。図７および図８はキャップ表面部分１５６、ワッシャー表面部分１５７、および複数のスプリング要素１５９を含む力制限スプリング１５５を示している図である。この力制限スプリング１５５はそのスプリング要素１５９の形状によりウェーブ・スプリング（wave spring）として当該技術分野において説明されている。このようなウェーブ・スプリングを力制限スプリング１５５において使用することは、このスプリングが超音波外科器具の諸用途に良好に適合している小形の物理的寸法において高いばね率を示し、この場合に、その中心領域が超音波導波管１７９のために開口状態であるという理由により、有利である。力制限スプリング１５５はカラー・キャップ１５２のスプリング表面部分１５８とワッシャー１５１のスプリング面部１６５との間においてバイアス力を受けている。ワッシャー１５１はクランプ式凝固装置１２０（図２乃至図４参照）の組み立て後にヨーク２８０の各爪２８６に接触する爪面部１６７（図９および図１０）を有している。
【００３７】
次に、図２Ａ、図２Ｂおよび図１４乃至図１８において、回転ノブ１９０が上記の細長い部材１５０を回転するために当該細長い部材１５０に取り付けられていて、管状カラー２６０がヨーク２８０に対して回転するようになっている。この回転ノブ１９０はポリエーテルイミド、ナイロン等の別のプラスチック材料、またはその他の任意の適当な材料を含む種々の材料により作成することも可能である。
【００３８】
好ましくは、上記の回転ノブ１９０は拡大部分または外側ノブ１９２、内側ノブ１９４、およびこれらを貫通している軸方向のボア１９６を有している。内側ノブ１９４は外側ノブ１９２のキーウェイ１８９に協同的に取り付けるためのキー１９１を有している。外側ノブ１９２は交互に置かれている長手方向に沿う隆起部１９７および溝部１９８を有しており、これらは外科医による回転ノブ１９０および細長い部材１５０の配向を容易にする。この回転ノブ１９０の軸方向のボア１９６は細長い部材１５０の基端部上に適当に嵌合するように構成されている。
【００３９】
内側ノブ１９４は器具ハウジング１３０の先端部における開口部１３９の中に延在している。この内側ノブ１９４は当該内側ノブ１９４を上記開口部１３９の中に回転可能に取り付けるためのチャンネル１９３を有している。さらに、上記の回転可能なノブ１９０の内側ノブ１９４は一対の対向している穴１９９を有している。これらの対向している各穴１９９は後に説明するような細長い部材１５０を貫通している通路１９５の一部分として整合されている。
【００４０】
例えば、ピン１６３等の連結部材を上記通路１９５における対向している各穴１９９の中に配置できる。このピン１６３は、例えば、ハウジング１３０内のリブの間に捕捉するか、シリコーンまたはシアノアクリレート等の接着剤を含む任意の適当な手段により細長い部材１５０の通路１９５の中に保持できる。このピン１６３は細長い部材１５０を回転するために回転ノブ１９０から細長い部材１５０に回転トルクを供給することを可能にする。
【００４１】
回転ノブ１９０を回転する場合に、管状カラー２６０の歯部２６９がヨーク２８０の対応する各爪２８６に係合して僅かに乗り上がる。これらの爪２８６が歯部２６９上に乗り上がると、ヨーク２８０の支持部材２８２が外側に偏向して各爪２８６が管状カラー２６０の歯部２６９の上を摺動して通過することを可能にする。
【００４２】
実施形態の一例において、管状カラー２６０の歯部２６９は傾斜部または隆起部として構成されており、ヨーク２８０の各爪２８６はポスト部として構成されている。また、これらの管状カラー２６０の歯部２６９およびヨーク２８０の各爪２８６を逆にして、管状カラー２６０の歯部２６９をポスト部とし、ヨーク２８０の各爪２８６を傾斜部または隆起部とすることもできる。なお、上記の歯部２６９を細長い部材１５０の周縁部に一体に形成するか直接的に連結することも可能であると考えられる。さらに、上記の歯部２６９および各爪２８６は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、協同的な突出部分、隆起部分、カム面、ラチェット状の歯部、のこ歯部、隆起部、フランジ、または上記細長い部材１５０を選択的な角度位置に指定可能にするように協同作用するその他の類似手段にすることができることが認識されると考える。
【００４３】
図２Ｂに示されているように、上記のクランプ式凝固装置１２０における細長い部材１５０は器具ハウジング１３０から延出している。図２Ｂ乃至図４に示されているように、細長い部材１５０は好ましくは外側部材または外側チューブ１６０、内側部材または内側チューブ１７０、および伝達部品または超音波導波管１７９を有している。
【００４４】
上記の細長い部材１５０の外側チューブ１６０は好ましくはハブ１６２、管状部材１６４、およびこれらを貫通している長手方向の開口部または孔１６６を有している。また、この外側チューブ１６０は好ましくは実質的に円形の断面を有しており、ステンレス・スチールにより製造可能である。なお、この外側チューブ１６０が任意の適当な材料により構成可能であり、任意の適当な断面形状を有し得ることが認識されると考える。
【００４５】
上記の外側チューブ１６０のハブ１６２は好ましくは管状部材１６４よりも大きい直径を有している。このハブ１６２はピン１６３を受容して当該ハブ１６２を回転ノブ１９０に対して連結可能にするための一対のチューブ穴１６１を有している。この結果、外側チューブ１６０は回転ノブ１９０が回転または回動する時に回転する。
【００４６】
外側チューブ１６０のハブ１６２はさらに上記ハブ１６２の反対側の各面部にレンチ・フラット部１６９を有している。これらのレンチ・フラット部１６９は好ましくはハブ１６２の先端部の近くに形成されている。また、これらのレンチ・フラット部１６９はハブ１６２に対してトルク・レンチによりトルクを供給して超音波導波管１７９を音響組立体８０のスタッド５０に固定することを可能にする。例えば、本明細書に参考文献として含まれる米国特許第５，０５９，２１０号および同第５，０５７，１１９号はハンド・ピース組立体における取付装置に対して伝達部品を着脱するためのトルク・レンチを開示している。
【００４７】
上記の外側チューブ１６０における管状部材１６４の先端部に、例えば、組織の把持、組織の切断等のような種々の作業を行うためのエンド−エフェクター１８０が配置されている。なお、このエンド−エフェクター１８０が任意の適当な構成に形成可能であることが考えられる。
【００４８】
上記のエンド−エフェクター１８０およびその構成部品が図２３乃至図３３においてさらに詳細に示されている。このエンド−エフェクター１８０は一般に、例えば、組織を把持するため、またはブレード８８に対して組織を押圧するための非振動性のクランプ・アーム組立体３００を備えている。また、このエンド−エフェクター１８０は図２３および図２６においてクランプ開口状態で示されており、クランプ・アーム組立体３００は好ましくは外側チューブ１６０の先端部に旋回可能に取り付けられている。
【００４９】
先ず、図２３乃至図２６において、クランプ・アーム組立体３００は好ましくはクランプ・アーム２０２、あご孔２０４、第１のポスト部２０６Ａ、第２のポスト部２０６Ｂ、および組織パッド２０８を有している。クランプ・アーム２０２はピボット・ピン２０７Ａおよびピボット・ピン２０７Ｂに対して旋回可能に取り付けられていて、親指用のループ１４２が図３において矢印１２１により示されている方向に移動する時に図３における矢印１２２の方向に回転する。旋回式のハンドル部分１３６を器具ハウジング１３０に向けて進行させることにより、クランプ・アーム２０２はピボット・ピン２０７Ａおよびピボット・ピン２０７Ｂの回りに旋回して閉鎖状態になる。また、旋回式のハンドル部分１３６を後退して器具ハウジング１３０から離間させることにより、クランプ・アーム２０２が旋回して開口状態になる。
【００５０】
クランプ・アーム２０２は超音波ブレード８８とクランプ・アーム組立体３００との間に組織を挟むために当該クランプ・アーム２０２に取り付けられている組織パッド２０８を有している。この組織パッド２０８は好ましくは高分子またはその他の柔軟な材料により形成されていて、クランプ・アーム２０２がその閉鎖状態にある時に超音波ブレード８８に係合する。好ましくは、この組織パッド２０８は、例えば、ポリマー状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に相当するE. I. Du Pont de Nemours and Companyの商標名であるTEFLON（Ｒ）（テフロン（Ｒ））のように、一定の低い摩擦係数を有しているが、組織の把持能力を示すために実質的に剛性である材料により形成されている。この組織パッド２０８は接着剤、好ましくは以下に説明するような機械的な固定構造によりクランプ・アーム２０２に取り付けることができる。
【００５１】
図２３、図２６および、図２８において示されているように、のこ歯部２１０が組織パッド２０８のクランプ表面部に形成されていて、超音波ブレード８８の軸に対して垂直に延在して、組織をクランプ・アーム２０２と超音波ブレード８８との間において滑らせることなく組織の把持、操作、凝固および切断を可能にしている。
【００５２】
組織パッド２０８は図２７乃至図２９にさらに詳細に示されている。この組織パッド２０８はＴ字形状の突出部２１２、左側突出面部２１４、右側突出面部２１６、上面部２１８、および下面部２１９を有している。下面部２１９は既に説明したのこ歯部２１０を有している。さらに、組織パッド２０８は以下に説明するような組み立て中における挿入を容易にするためのベベル状の前端部２０９を有している。
【００５３】
図２６において、上記内側チューブ１７０における管状部材１７４の先端部は好ましくは当該先端部から延出しているフィンガー部またはフランジ部１７１を有している。このフランジ部１７１はクランプ・アーム２０２の第１のポスト部２０６Ａおよび第２のポスト部２０６Ｂをそれぞれ受容するための開口部１７３Ａおよび１７３Ｂ（図示せず）を有している。これにより、細長い部材１５０の内側チューブ１７０が軸方向に移動する時に、上記のフランジ部１７１がクランプ・アーム組立体３００の第１のポスト部２０６Ａおよび第２のポスト部２０６Ｂに係合しながら前方または後方に移動することによりクランプ・アーム２０２を開閉する。
【００５４】
次に、図２４、図２５および図３１乃至図３３において、エンド−エフェクター１８０のクランプ・アーム２０２がさらに詳細に示されている。クランプ・アーム２０２はアーム上部２２８およびアーム下部２３０、ならびに、直線状部分２３５および湾曲状部分２３６を有している。直線状部分２３５は直線状のＴ字形スロット２２６を有している。また、湾曲状部分２３６は第１の上部穴２３１、第２の上部穴２３２、第３の上部穴２３３、第４の上部穴２３４、第１の下部切り欠き部２４１、第２の下部切り欠き部２４２、第３の下部切り欠き部２４３、第４の切り欠き部２４４、第１の棚部２２１、第２の棚部２２２、第３の棚部２２３、第４の棚部２２４、および第５の棚部２２５を有している。
【００５５】
上記の穴２３１はアーム上部２２８からクランプ・アーム２０２を介して第２の棚部２２２まで延在している。また、上記の穴２３２はアーム上部２２８からクランプ・アーム２０２を介して第３の棚部２２３まで延在している。また、上記の穴２３３はアーム上部２２８からクランプ・アーム２０２を介して第４の棚部２２４まで延在している。さらに、上記の穴２３４はアーム上部２２８からクランプ・アーム２０２を介して第５の棚部２２５まで延在している。これらの各穴２３１乃至穴２３４および各棚部２２１乃至棚部２２５の配列構成によりクランプ・アーム２０２が上記の直線状部分２３５および湾曲状部分２３６の両方を備えることが可能になると共に、例えば、金属射出成形（ＭＩＭ）等の方法により成形可能になる。クランプ・アーム２０２は上記のＭＩＭ法を利用することによりステンレス・スチールまたはその他の適当な金属により作成できる。
【００５６】
図３０および図３１において、組織パッド２０８におけるＴ字形の突出部２１２はクランプ・アーム２０２のＴ字形スロット２２６の中に挿入可能である。クランプ・アーム２０２は、組織パッド２０８が、例えば、射出成形、機械加工、または押出成形等により直線状の部品として製造可能になるように設計されている。クランプ・アーム２０２においてその直線状のＴ字形スロット２２６の中に挿入されて湾曲状部分２３６の中に進行する時に、ベベル状の前端部２０９が組織パッド２０８の屈曲を容易にしてクランプ・アーム２０２の曲率に一致させる。さらに、各穴２３１乃至穴２３４および各棚部２２１乃至棚部２２５の配列構成により、クランプ・アーム２０２が組織パッド２０８を屈曲して保持することが可能になる。
【００５７】
図３２および図３３はクランプ・アーム２０２が当該クランプ・アーム２０２の湾曲状部分２３６に対して一致している組織パッド２０８の屈曲状態を維持しながら組織パッド２０８を保持する方法を示している図である。図３２に示されているように、第３の棚部２２３は右側突出面部２１６に接触して接触エッジ部２３８を形成しているが、左側の突出面部２１４はこの位置において支持されていない。一方、図３３に示されている、先端側の位置においては、第４の棚部２２４が左側突出面部２１４に接触して接触エッジ部２３９を形成しているが、右側の突出面部２１６はこの位置において支持されていない。
【００５８】
次に、図２に戻り、細長い部材１５０の内側チューブ１７０は外側チューブ１６０の開口部１６６の中に適当に嵌合している。この内側チューブ１７０は好ましくは内側ハブ１７２、管状部材１７４、外周溝１７６、一対の対向している開口部１７８、一対の対向している開口部１６８、およびこれらを貫通している長手方向の開口部または孔１７５を有している。この内側チューブ１７０は好ましくは実質的に円形の断面を有しており、ステンレス・スチールにより製造可能である。なお、この内側チューブ１７０が任意の適当な材料により構成可能であり、任意の適当な形状にできることが認識されると考える。
【００５９】
上記の内側チューブ１７０における内側ハブ１７２は好ましくは上記の管状部材１７４よりも大きい直径を有している。また、この内側ハブ１７２における一対の対向している開口部１７８は内側ハブ１７２がピン１６３を受容可能にして、内側チューブ１７０および超音波導波管１７９が既に説明したように当該超音波導波管１７９をスタッド５０に取り付けるためのトルクを伝達可能にしている。Ｏ−リング２２０は好ましくは内側ハブ１７２の外周溝１７６の中に配置されている。
【００６０】
上記の細長い部材１５０における超音波導波管１７９は内側チューブ１７０の孔１７５の中に延在している。この超音波導波管１７９は好ましくは実質的に半柔軟性である。なお、この超音波導波管１７９が実質的に剛性であってもよく、また、柔軟性のワイヤ部材でもよいことが認識されると考える。これにより、超音波振動が超音波導波管１７９に沿って長手方向に伝達されて超音波ブレード８８を振動させる。
【００６１】
上記の超音波導波管１７９は、例えば、システム波長の１／２の整数倍（ｎλ／２）に実質的に等しい長さを有することができる。この超音波導波管１７９は好ましくはチタン合金（すなわち、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）またはアルミニウム合金等の超音波エネルギーを効率的に伝搬する材料により構成されている中実コアの軸材により製造できる。なお、この超音波導波管１７９は任意の別の適当な材料により製造することも可能であることが考えられる。また、この超音波導波管１７９は当該技術分野において周知であるように上記の超音波ブレード８８に伝達される機械的な振動を増幅することも可能である。
【００６２】
図２に示すように、超音波導波管１７９は当該超音波導波管１７９の周縁部の周囲における種々の位置に配置されている１個以上の安定化用のシリコーン・リングまたは制振シース１１０（１個が示されている）を有することができる。この制振シース１１０は不所望な振動を制振して内側チューブ１７０からの超音波エネルギーを分離することにより、この超音波エネルギーを最大効率で超音波ブレード８８の先端部まで長手方向に確実に伝達する。この減衰シース１１０は、例えば、本明細書に参考文献として含まれる米国特許出願第０８／８０８，６５２号に記載されている減衰シースのように締り嵌めにより超音波導波管１７９に固定できる。
【００６３】
さらに、図２において、超音波導波管１７９は一般に第１の部分１８２、第２の部分１８４、および第３の部分１８６を有している。この超音波導波管１７９の第１の部分１８２は当該超音波導波管１７９の基端部から先端側に延在している。この第１の部分１８２が実質的に連続的な一定の断面寸法を有している。
【００６４】
上記第１の部分１８２は好ましくはその中を貫通している少なくとも１個の半径方向の穴１８８を有している。この導波管の穴１８８は超音波導波管１７９の軸に対して実質的に垂直に延在している。この導波管の穴１８８は好ましくは節部に配置されているが、超音波導波管１７９に沿う任意のその他の適当な位置に配置することも可能である。なお、この導波管の穴１８８が任意の適当な深さを有することができ、任意の適当な形状を有し得ることが認識されると考える。
【００６５】
上記の第１の部分１８２における導波管の穴１８８はピン１６３を受容するために上記ハブ１７２において対向している各開口部１７８およびハブ１６２における外側チューブの各穴１６１に整合されている。ピン１６３は細長い部材１５０を回転するために回転トルクが回転ノブ１９０から超音波導波管１７９に加えられることを可能にする。細長い部材１５０における通路１９５は対向している各開口部１７８、外側チューブの各穴１６１、導波管の穴１８８、および対向している各穴１９９を含む。
【００６６】
上記の超音波導波管１７９における第２の部分１８４は第１の部分１８２から先端側に延在している。この第２の部分１８４は実質的に連続的な一定の断面寸法を有している。この第２の部分１８４の直径は上記第１の部分１８２の直径よりも小さい。これにより、超音波エネルギーは超音波導波管１７９における第１の部分１８２から第２の部分１８４に伝達され、この第２の部分１８４において狭められている部分により当該部分を通過する超音波エネルギーの振幅が増幅される。
【００６７】
さらに、上記の第３の部分１８６が上記第２の部分１８４の先端部から先端側に延在している。この第３の部分１８６は実質的に連続的な一定の断面寸法を有している。また、この第３の部分１８６はその長さに沿って変化している小さい直径を有することも可能である。この第３の部分は好ましくは当該第３の部分１８６の外周縁部の周囲に形成されているシール１８７を有している。これにより、超音波エネルギーは超音波導波管１７９における第２の部分１８４から上記第３の部分１８６の中に伝達され、この第３の部分１８６において狭められている部分により当該部分を通過する超音波エネルギーの振幅が増幅される。
【００６８】
上記の第３の部分１８６はその外周部分に形成されている複数の溝部またはノッチ部（図示せず）を有することができる。これらの溝部は製造中において制振シース１１０を備え付けるための整合指示手段として作用するために超音波導波管１７９の各節部または当該超音波導波管１７９に沿う任意の別の適当な位置に配置することが可能である。
【００６９】
さらに、図２において、上記外科器具１５０における制振シース１１０は超音波導波管１７９の少なくとも一部分を囲っている。この制振シース１１０は超音波導波管１７９の周囲に配置されて、動作中における超音波導波管１７９の横方向の側面から側面に到る振動を制振または制限することができる。この制振シース１１０は好ましくは超音波導波管１７９の第２の部分１８４の一部を囲っている。なお、この制振シース１１０が超音波導波管１７９における任意の適当な部分の周囲に配置可能であることも考えられる。また、この制振シース１１０は好ましくは横方向の振動における少なくとも１個の波腹部、さらに好ましくは横方向の振動における複数の波腹部において延在している。さらに、この制振シース１１０は好ましくは実質的に円形の断面を有している。なお、この制振シース１１０が超音波導波管１７９上に嵌合する任意の適当な形状を有することができ、任意の適当な長さを有し得ることが認識されると考える。
【００７０】
制振シース１１０は好ましくは超音波導波管１７９に軽く接触して超音波導波管１７９からの不所望な超音波エネルギーを吸収する。この制振シース１１０は５５，５００Ｈｚの長手方向の周波数ならびにそれ以上およびそれ以下の周波数に付随する不所望な横方向の振動を含む超音波導波管１７９の軸方向以外の振動の振幅を減少する。
【００７１】
上記の制振シース１１０は超音波導波管１７９の軸方向の動作すなわち長手方向の振動によるエネルギーの消失を最少にするために、好ましくは一定の低摩擦係数を有する高分子材料により構成されている。この高分子材料は好ましくはフロウラ−エチレン・プロペン（floura-ethylene propene）（ＦＥＰ）であり、この材料はガンマ放射線による滅菌処理における崩壊に対して耐性を有している。なお、上記の制振シース１１０が、例えば、ＰＴＦＥ等の任意の適当な材料により製造可能であることが認識されると考える。
【００７２】
上記の制振シース１１０は好ましくはこれを貫通する開口部、および長手方向のスリット１１１を有している。この制振シース１１０のスリット１１１は制振シース１１０がいずれの端部からも超音波導波管１７９の上に組み合わせられることを可能にしている。なお、この制振シース１１０が当該制振シース１１０を超音波導波管１７９の上に嵌合可能にする任意の適当な構成を有し得ることが認識されると考える。例えば、この制振シース１１０はコイルとしてまたは螺旋状に形成することができ、あるいは長手方向および／または外周方向のスリットまたはスロットの種々のパターンを有することができる。さらに、この制振シース１１０がスリット１１１無しで製造可能であること、および超音波導波管１７９が制振シース１１０の中に嵌合するための２個以上の部品により製造可能であることも考えられる。
【００７３】
上記の超音波導波管１７９が任意の適当な断面寸法を有し得ることが認識されると考える。例えば、この超音波導波管１７９は実質的に均一な断面を有していてもよく、また、この超音波導波管１７９は種々の部分においてテーパー状であってもよく、あるいはその全長にわたってテーパー状であってもよい。
【００７４】
また、上記の超音波導波管１７９は当業界において周知のように当該超音波導波管１７９を介して超音波ブレード８８に伝達される機械的な振動を増幅することもできる。さらに、この超音波導波管１７９は当該超音波導波管１７９に沿う長手方向の振動の利得を制御するための特徴部分および当該超音波導波管１７９をシステムの共振振動数に同調するための特徴部分を有することができる。
【００７５】
上記の超音波導波管１７９における第３の部分１８６の基端部は好ましくは波腹部の近くにおいて内部のねじ付き接続手段により上記第２の部分１８４の先端部に連結することができる。なお、この第３の部分１８６が溶接接合等の任意の適当な手段により上記第２の部分１８４に取り付け可能であると考えられる。この第３の部分１８６は超音波ブレード８８を含む。この超音波ブレード８８は超音波導波管１７９から分離可能にすることができるが、この超音波ブレード８８および超音波導波管１７９は単一ユニットとして形成されていることが好ましい。
【００７６】
上記の超音波ブレード８８はシステム波長の１／２の整数倍（ｎλ／２）に実質的に等しい長さを有することができる。また、この超音波ブレード８８の先端部は当該先端部における最大の長手方向の偏位を行うために波腹部の近くに配置することができる。これにより、上記のトランスデューサ組立体が励起されると、超音波ブレード８８の先端部は所定の振動周波数において、例えば、約１０ミクロン乃至５００ミクロンのピーク−トゥ−ピーク動作、好ましくは約３０ミクロン乃至１５０ミクロンの範囲内で移動するように構成される。
【００７７】
上記の超音波ブレード８８は好ましくはチタン合金（すなわち、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）またはアルミニウム合金等の超音波エネルギーを伝搬する材料により構成されている中実コアの軸材により作成されている。なお、この超音波ブレード８８が任意の別の適当な材料により製造できることが認識されると考える。さらに、この超音波ブレード８８がエネルギーの供給および所望の組織作用を改善するための表面処理を有し得ることも考えられる。例えば、この超音波ブレード８８は凝固性および組織の切断能力を高めるため、および／または、組織および血液のエンド−エフェクターに対する付着性を減少するために、微細仕上げ、コーティング処理、めっき処理、エッチング処理、グリット・ブラスト仕上げ、粗面化またはスコア処理することができる。加えて、この超音波ブレード８８はその諸特性を高めるために鋭利化または付形処理することができる。例えば、この超音波ブレード８８はブレード形状、フック形状、またはボール形状にすることができる。
【００７８】
図３４、図３５および、図３６に示すように、本発明による超音波ブレード８８の形状は既存の装置よりもさらに均一にクランプした組織に超音波出力を供給する。エンド−エフェクター１８０はブレード末端部分の改善された可視性を提供するので、外科医はブレード８８が切断または凝固されている構造を横切って延在していることを確認できる。このことは特に大血管の縁を確認する場合に重要である。また、この形状は生物学的な諸構造の湾曲部分にさらに似せることによりさらに改善された組織への接近能力も提供する。このブレード８８は多数の組織作用、すなわち、クランプ状態の凝固、クランプ状態の切断、把持、背部切断、切開、スポット凝固、末端部分の侵入および末端部分のスコア処理等を行うように設計されている多数のエッジ部分および表面部分を備えている。
【００７９】
ブレード８８の最先端部分は接線６３、すなわち、当該先端部分における湾曲部分に対して接している線に対して垂直な表面部分５４を有している。また、２個のすみ肉状の特徴部分６１Ａおよび特徴部分６１Ｂが各表面部分５１，５２および５４を混合するために使用されており、これによりスポット凝固に利用できる鈍い先端部分が形成されている。また、ブレード８８の上部は丸み付けまたは鈍化されていて、当該ブレード８８とクランプ・アーム組立体３００との間に組織をクランプするための広いエッジ部分または表面部分５６を形成している。この表面部分５６はクランプ状態での切断処理および凝固処理のために使用されると共に、ブレードの不活性時に組織を操作するためにも使用される。
【００８０】
また、下面部はブレード８８の底部に沿って狭いエッジ部すなわち鋭いエッジ部５５を形成している球面状の切断部分５３を有している。このような材料の切断は、例えば、半径Ｒ１の円弧状に球面端部のミルを掃引した後にブレード８８の底面部５８に上記の切断部分を混合するさらに狭い第２の半径Ｒ２によりこの切断部分を仕上げすることにより達成できる。上記の半径Ｒ１は好ましくは０．５インチ乃至２インチ（１．２７ｃｍ乃至５．０８ｃｍ）の範囲内、さらに好ましくは０．９インチ乃至１．１インチ（２．２９ｃｍ乃至２．７９ｃｍ）の範囲内、最も好ましくは約１．０６８インチ（２．７１３ｃｍ）である。また、上記の半径Ｒ２は好ましくは０．１２５インチ乃至０．５インチ（０．３１８ｃｍ乃至１．２７ｃｍ）、最も好ましくは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）である。この第２の半径Ｒ２およびこれに対応するブレード８８の底面部５８との混合部分はこの混合部分の無い切断状態で停止する場合に比べてその球面状の切断部分の端部に集中する応力を減少する。上記の鋭いエッジ部５５は脈管の少ない組織の中の切開および非クランプ状態の切断（背部切断）を容易にする。
【００８１】
上記ブレード８８の底面部５８における球面状の切断部分５３は鋭いエッジ部５５を形成すると共にブレード８８から最小量の材料を除去している。このブレード８８の底部における球面状の切断部分５３は以下に説明するように一定の角度αを有する鋭いエッジ部５５を形成している。この角度αは、例えば、オハイオ州、シンシナティーのEthicon Endo-Surgery社により製造されているLCS-K5のような既存のシャー装置と同様にできる。しかしながら、本発明のブレード８８はその一般的な供給力に関して上記の角度αの配向により既存の装置よりも速く切断することができる。既存のシャー装置の場合には、その各エッジ部が対称形であり、その供給力を均等に広げる。一方、本発明の場合の各エッジ部は非対称であって、このエッジ部の非対称性が組織の分離または切断における速度の高さを示す。すなわち、この非対称性は鈍化した形状を維持しながら大きな容量の材料を除去することなく超音波により活性化される時に効果的にさらに鋭いエッジ部を提供することにおいて重要である。また、この非対称形の角度ならびに上記ブレードの湾曲部分は僅かなフック状のまたは楔状の作用により背部切断中にそれ自体で組織に張力を加えるように作用する。
【００８２】
超音波ブレード８８の鋭いエッジ部５５は、表面部分５３と底面部５８が球面状の切断部分５３を受容した後に残された第２の表面部分５７との交線により定められる。クランプ・アーム組立体３００は、超音波ブレード８８に対して旋回移動して当該クランプ・アーム組立体３００と超音波ブレード８８との間に組織をクランプするために外側チューブ１６０の先端部に旋回可能に取り付けられている。この結果、内側チューブ１７０の往復移動により、クランプ・アーム組立体３００が円弧状に旋回して、垂直面１８１が定められる。鋭いエッジ部５５における球面状の切断部分５３の接線６０は、図３５に示されているように第２の表面部分５７の接線６２に対して一定の角度αを定めている。この角度αの二等分線５９は、好ましくは上記の垂直面１８１内に存在せずに、角度βだけずれている。好ましくは、上記球面状の切断部分５３の接線６０は、垂直面１８１に対して約５度乃至５０度の範囲内で存在している。最も好ましくは、この球面状の切断部分５３の接線は、垂直面１８１から約３８．８度で存在している。好ましくは、上記角度αは、約９０度乃至１５０度の範囲内である。最も好ましくは、この角度αは、約１２１．６度である。
【００８３】
図３５Ａにおいて、本発明の別の実施形態が非対称な狭いエッジ部を伴って示されている。鋭いエッジ部５５Ａにおける球面状の切断部分５３Ａの接線６０Ａは図３５Ａに示されているように第２の表面部分５７Ａの接線６２Ａに対して一定の角度αＡを定めている。この角度αＡの二等分線５９Ａは好ましくは垂直平面１８１Ａ内に存在しておらず、一定の角度βＡだけずれている。
【００８４】
上記の超音波ブレード８８の設計における湾曲状の形状はさらに組織をこのブレードに対してクランプした場合にこの組織に対するさらに均一な分布状態のエネルギー供給を生じる。このような均一なエネルギー供給はエンド−エフェクター１８０の長さに沿う一定の組織作用（熱的および横断面方向の作用）を達成するので望ましい。ブレード８８における最先端の１５ミリメートルの部分は作用部分であり、一定の組織作用を達成するために用いられる。後に詳述するように、上記湾曲状のシャー・ブレード８８に沿う各場所に対応する変位ベクトルは、既存の器具に優る本発明の種々の改善により、図３４および図３５において示されているｘ−ｙ平面に主として存在しているそれぞれの方向を有する。それゆえ、このブレード８８の動作はクランプ・アーム組立体３００からのクランプ力の方向に対して垂直な一定の平面（ｘ−ｙ平面）内に存在している。
【００８５】
一般に、直線状の対称形の超音波ブレードは図３４および図３５におけるｘ軸で示される長手軸に沿って存在している末端部分の偏位を有する。また、横方向の動作はこの動作が内側チューブ１７０内における不所望な熱の発生を引き起こすために通常において望ましくない。そこで、既に本明細書に参考文献として含まれている米国特許出願第０９／１０６，６８６号において記載されているような湾曲状のエンド−エフェクターを含む機能的な非対称形の部分を超音波ブレードに付加すると、この機能的な非対称形の部分が超音波導波管内に非平衡作用の部分を形成する。この非平衡部分が適正でない場合には、不所望な熱、ノイズ、および損なわれている組織作用が生じる。上記の米国特許出願第０９／１０６，６８６号は平衡化用の非対称部分よりも基端側において平衡化されている超音波ブレードを提供する方法を教示しているが、そのエンド−エフェクターの先端部分は少なくとも２方向の軸における偏位を有している。そこで、このエンド−エフェクターが湾曲状のエンド−エフェクターのように単一平面の機能的な非対称部分を有していて、そのブレードがそれ以外において対称形であれば、その偏位はその最先端部分において一定の平面内に存在することになる。
【００８６】
多くの場合において、任意の超音波ブレード８８のｚ軸方向における偏位を最小にすることが望ましい。このｚ軸方向における超音波ブレード８８の偏位はシステムを非効率的にして、不所望な発熱、出力損失、およびノイズ発生の可能性を生じる。エンド−エフェクター１８０におけるｚ軸方向の超音波ブレード８８の偏位はこの超音波ブレード８８とクランプ・アーム組立体３００との間に存在している組織に対して当該超音波ブレード８８による衝撃を与える。そこで、図３４および図３５に示されているｘ−ｙ平面に対する超音波ブレード８８の偏位を制限することが望ましい。このことは超音波ブレード８８が衝撃を与えることなく当該超音波ブレード８８とクランプ・アーム組立体３００との間に存在している組織を擦ることを可能にし、これにより組織の発熱が最適化されて、最適な凝固処理が行える。このようなエンド−エフェクター１８０よりも基端側の部分および超音波ブレード８８内の部分の両方におけるｚ軸方向の偏位を最小にすることは球面状の切断部分５３の適当な選択により達成できる。
【００８７】
しかしながら、図３４乃至図３６に示されているような超音波ブレード８８を含む多数の機能的な非対称部分を有する超音波ブレード８８を伴う超音波エンド−エフェクター１８０は適正に平衡化されていなければｘ，ｙおよびｚの３個の全ての軸において末端部分の偏位を含む傾向を本質的に有している。例えば、図３４に示されているような超音波ブレード８８はその先端部においてｙ軸方向に湾曲している。この湾曲部分はエンド−エフェクター１８０よりも基端側において平衡化されているが、当該湾曲部分は超音波ブレード８８がその活性化時にｘ軸およびｙ軸の両方の方向においてそれぞれの偏位を有するように作用する。また、上記の球面状の切断部分５３を加えることによりさらに別の量の非対称部分が超音波ブレード８８に加えられ、適正でない場合には全ての３個の軸において末端部分の偏位が生じて、超音波導波管１７９におけるｚ軸方向の非平衡作用も生じてその効率が低下する。
【００８８】
そこで、超音波導波管１７９におけるｚ軸方向の偏位を最小にするために最適化された機能的な非対称部分を供給することにより、その機能的な非対称部分よりも基端側のｚ軸方向の末端部分における偏位を最小にすることが可能になり、改善された組織作用により効率を最大にできる。図３４に示すように、球面状の切断部分５３は最先端部から任意の位置まで超音波ブレード８８内に基端側に延在することができる。例えば、図３４は超音波ブレード８８内に延在する球面状の切断部分５３の場合の第１の位置６６、第２の位置６７、および第３の位置６８を示している。
【００８９】
以下の表１は、第３位置６６、第２位置６７、および、第１位置６８として図３４に示されているような超音波ブレード８８のための可能な３つの球面状切断部分長さを示す。表１の横列は、超音波ブレード８８へのカット長さに対応し、表１の縦列は、各軸に沿ったカット長さ毎のバランス状態および偏位に対応する。表１から分かるように、球面状カット部５３を第１位置６８に対応する長さにすることにより、機能的非対称部の近位側のｚ軸方向偏位が最小になる。機能的非対称部の近位側のｚ軸方向偏位が１５％以下になるように超音波ブレード８８を平衡化することが好ましい。さらには、機能的非対称部の近位側のｚ軸方向偏位が５％以下になるように超音波ブレード８８を平衡化することがより好ましい。好ましくは、クランプ式凝固装置１２０は、（空気の負荷のみが掛る）空気中での作動時にバランスが保たれるように設計される。
【００９０】
表１で、エンド−エフェクター８８のクランプ器具の正規化された偏位率（％ｚ）は、完全に閉じた位置のクランプ・アームに対して垂直な方向の偏位量を計測し、この偏位量を先端最大振動偏位量（先端一次振動偏位量（primary tip vibration excursion）とも呼ぶ）で割り算した後、被除数に１００を掛けることにより算出される。先端一次振動偏位は、作動している超音波ブレード８８の最も遠位の一点により形成される楕円または楕円体の主軸の大きさである。上記偏位の計測は、超音波外科システムの基本的な出力特性の測定および表明（Measurement and Declaration of the Basic Output Characteristics）と題するＩＥＣ国際規格６１８４７においてさらに詳細に説明されており、参照により本明細書に組み込まれる。超音波ブレード８８または超音波導波管１７９の正規化された偏位率（％ｘ，％ｙ，％ｚ）は、先端二次振動偏位量（secondary tip vibration excursion）を計測し、この偏位量を先端一次振動偏位量で割り算した後、被除数に１００を掛けることにより算出される。先端二次振動偏位は、作動している超音波ブレード８８の最も遠位の一点により形成される楕円または楕円体の短軸の大きさまたは他の任意軸の大きさである。
【表１】
機能的非対称部を含むブレードによるＴｉ６Ａ１４Ｖにより製造したＲ１の半径を有する０．９４６インチ（２．４０３ｃｍ）の長さのブレードにおいて一定範囲の平衡作用を示すための３種類の可能な長さ
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【００９１】
次に、図１乃至図４において、上記のクランプ式凝固装置１２０を音響組立体８０に対して着脱するための手順を以下に説明する。医者がクランプ式凝固装置１２０を使用する準備ができると、この医者はそのクランプ式凝固装置１２０を音響組立体８０に単純に取り付ける。このクランプ式凝固装置１２０を音響組立体８０に取り付けるためには、スタッド５０の先端部を伝達部品すなわち超音波導波管１７９の基端部にねじにより接続する。その後、このクランプ式凝固装置１２０を慣用的なねじ締め方向に手動で回転して、スタッド５０と超音波導波管１７９との間のねじ接合部分をインターロックする。
【００９２】
超音波導波管１７９をスタッド５０にねじにより接合した後に、例えば、トルク・レンチのような工具をクランプ式凝固装置１２０の細長い部材１５０の上に配置して超音波導波管１７９をスタッド５０に対して締め付ける。この工具は外側チューブ１６０におけるハブ１６２のレンチ・フラット部分１６９に係合して超音波導波管１７９をスタッド５０上に固定するように構成できる。この結果、ハブ１６２の回転により、超音波導波管１７９が所望且つ所定のトルクでスタッド５０に対して固定されるまで細長い部材１５０が回転される。なお、上記のトルク・レンチがクランプ式凝固装置１２０の一部分として、または本明細書に参考文献として含まれる米国特許第５，７７６，１５５号に記載されているトルク・レンチのように、ハンド・ピース・ハウジング２０の一部分として別に製造可能であることが考えられる。
【００９３】
クランプ式凝固装置１２０を音響組立体８０に取り付けた後に、外科医は回転ノブ１９０を回転して細長い部材１５０を所望の角度位置に調節することができる。回転ノブ１９０を回転している時に、管状カラー２６０の歯部２６９がヨーク２８０の各爪２８６の上を摺動して隣接するノッチ部または谷部の中に入る。この結果、外科医はエンド−エフェクター１８０を所望の配向に位置決めできる。回転ノブ１９０は器具ハウジング１３０とクランプ・アーム２０２との間の回転方向の関係を指定するための指定手段を組み込むことができる。図１７および図１８に示されているように、例えば、拡大された隆起部２００を利用することにより、回転ノブ１９０における隆起部１９７の内の１個を器具ハウジング１３０に対するクランプ・アーム２０２の回転方向の位置を指定するために使用できる。なお、拡大された隆起部２００の使用と同様に位置を指定するために、色、シンボル、表面模様等の使用を含む別の指定手段を回転ノブ１９０において用いることも可能であると考えられる。
【００９４】
音響組立体８０のスタッド５０からクランプ式凝固装置１２０を分離するためには、この外科器具１２０の細長い部材１５０上に上記の工具を摺動してこれを反対方向、すなわち、超音波導波管１７９をスタッド５０に対するねじ係合から解除する方向に回転することができる。この工具を回転すると、外側チューブ１６０のハブ１６２はトルクがピン１６３を介して超音波導波管１７９に加えられることを可能にして、比較的高い係合解除用のトルクが超音波導波管１７９をそのねじ係合解除の方向に回転するように加えられる。この結果、超音波導波管１７９はスタッド５０から緩み離れる。このようにして超音波導波管１７９がスタッド５０から取り外された後に、クランプ式凝固装置全体が放出可能になる。
【００９５】
以上、本発明の好ましい実施形態を本明細書において図示し説明したが、当該技術分野における熟練者においては、これらの各実施形態が例示的な目的のみにより提供されていることが明らかになる。すなわち、この時点において、多数の変形、変更、および置換が本発明から逸脱することなく当該技術分野における熟練者において考え出されるようになる。従って、本発明は本明細書に記載する特許請求の範囲における趣旨および範囲のみにより制限されるべきであると考える。
本発明の新規な特徴は特に本明細書における特許請求の範囲において記載されている。しかしながら、本発明自体は、その構成および動作方法の両方について、そのさらに別の目的および利点と共に、以下の添付図面と共にその詳細な説明を参考にすることにより最良に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  超音波発生器の側面図、超音波トランスデューサの断面図、および本発明によるクランプ式凝固装置の部分断面図を含む超音波外科システムを示している。
【図２Ａ】  本発明によるクランプ式凝固装置の一部分の分解斜視図である。
【図２Ｂ】  本発明によるクランプ式凝固装置の一部分の分解斜視図である。
【図３】  開口状態で示されているクランプ・アーム組立体を伴う本発明によるクランプ式凝固装置の部分断面図である。
【図４】  閉鎖状態で示されているクランプ・アーム組立体を伴う本発明によるクランプ式凝固装置の部分断面図である。
【図５】  上記クランプ式凝固装置におけるカラー・キャップの側面図である。
【図６】  上記クランプ式凝固装置におけるカラー・キャップの正面図である。
【図７】  上記クランプ式凝固装置における力制限用スプリングの側面図である。
【図８】  上記クランプ式凝固装置における力制限用スプリングの正面図である。
【図９】  上記クランプ式凝固装置におけるワッシャーの側面図である。
【図１０】  上記クランプ式凝固装置におけるワッシャーの正面図である。
【図１１】  上記クランプ式凝固装置における管状カラーの側面図である。
【図１２】  上記クランプ式凝固装置における管状カラーの後面図である。
【図１３】  上記クランプ式凝固装置における管状カラーの正面図である。
【図１４】  上記クランプ式凝固装置における内側ノブの側面図である。
【図１５】  上記クランプ式凝固装置における内側ノブの正面図である。
【図１６】  上記クランプ式凝固装置における内側ノブの下面図である。
【図１７】  上記クランプ式凝固装置における外側ノブの後面図である。
【図１８】  上記クランプ式凝固装置における外側ノブの上面図である。
【図１９】  上記クランプ式凝固装置におけるヨークの上面図である。
【図２０】  上記クランプ式凝固装置におけるヨークの側面図である。
【図２１】  上記クランプ式凝固装置におけるヨークの正面図である。
【図２２】  上記クランプ式凝固装置におけるヨークの斜視図である。
【図２３】  上記クランプ式凝固装置におけるエンド−エフェクターの斜視図である。
【図２４】  上記クランプ式凝固装置におけるクランプ・アームの上部斜視図である。
【図２５】  上記クランプ式凝固装置におけるエンド−エフェクターの上面図である。
【図２６】  クランプ・アームが開口状態である上記クランプ式凝固装置におけるエンド−エフェクターの側面図である。
【図２７】  上記クランプ式凝固装置における組織パッドの上面図である。
【図２８】  上記クランプ式凝固装置における組織パッドの側面図である。
【図２９】  上記クランプ式凝固装置における組織パッドの正面図である。
【図３０】  上記クランプ式凝固装置における組織パッドの斜視図である。
【図３１】  上記クランプ式凝固装置におけるクランプ・アームの下部斜視図である。
【図３２】  図３１に示されているクランプ・アームの第１の断面図である。
【図３３】  図３１に示されているクランプ・アームの第２の断面図である。
【図３４】  上記クランプ式凝固装置におけるブレードの下面図である。
【図３５】  上記クランプ式凝固装置におけるブレードの断面図である。
【図３５Ａ】  上記クランプ式凝固装置の別の実施形態におけるブレードの断面図である。
【図３６】  上記クランプ式凝固装置におけるエンド−エフェクターの斜視図である。
【符号の説明】
１０  超音波システム
１５  超音波信号発生器
２０  ハンド・ピース・ハウジング
８０  音響組立体
８２  超音波トランスデューサ
１２０  クランプ式凝固装置
１３０  器具ハウジング
１５０  細長い部材
１７９  超音波導波管
１８０  エンド−エフェクター
３００  クランプ・アーム組立体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004549597.tif 000008
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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