專(zhuān)利名稱(chēng)：工作長(zhǎng)度增加的折疊超聲端部執(zhí)行器的制作方法
工作長(zhǎng)度增加的折疊超聲端部執(zhí)行器
背景技術(shù)：
包括空芯器械和實(shí)芯器械在內(nèi)的超聲器械用于安全有效地治療許多醫(yī)療病癥。超 聲器械(尤其是包括接觸超聲元件的超聲器械)是有利的，因?yàn)樗鼈兛梢杂糜谝栽诔曨l 率下傳輸?shù)酵饪贫瞬繄?zhí)行器的機(jī)械振動(dòng)形式的能量切割和/或凝結(jié)組織。利用接觸超聲元 件的超聲器械尤其有利，因?yàn)槌暷芰靠梢詮某晸Q能器通過(guò)超聲傳輸部件或波導(dǎo)傳輸?shù)?外科端部執(zhí)行器。此類(lèi)器械可用于開(kāi)放性或微創(chuàng)外科手術(shù)操作，例如內(nèi)窺鏡外科手術(shù)或腹 腔鏡外科手術(shù)，其中端部操縱裝置穿過(guò)套管針到達(dá)外科手術(shù)部位。超聲頻率下激活或激發(fā)此類(lèi)器械的單元件或多元件端部操縱裝置相對(duì)于傳輸部 件產(chǎn)生縱向、橫向或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)在相鄰組織內(nèi)產(chǎn)生局部熱量，既有助于切割又 有助于凝結(jié)。由于超聲器械的該特性，因此特定的超聲致動(dòng)的端部執(zhí)行器可以被設(shè)計(jì)用于 執(zhí)行許多功能。當(dāng)使用合適的端部執(zhí)行器將超聲振動(dòng)以合適的能級(jí)傳輸?shù)接袡C(jī)組織時(shí)，超 聲振動(dòng)可用于切割、解剖、分離、抬起、橫切、升高、凝結(jié)或燒灼組織，或者在夾緊組件的幫助 下或者在沒(méi)有夾緊組件的幫助下將肌肉組織與骨頭分離或者從骨頭上刮掉肌肉組織。例如，通過(guò)電激勵(lì)換能器在外科端部執(zhí)行器中引發(fā)超聲振動(dòng)。換能器可由位于器 械手柄內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)壓電元件或磁致伸縮元件構(gòu)成。換能器部分產(chǎn)生的振動(dòng)經(jīng)由從換能 器部分延伸至外科端部執(zhí)行器的諸如波導(dǎo)的超聲傳輸部件傳輸至外科端部執(zhí)行器。波導(dǎo)和 端部執(zhí)行器最優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為與換能器以相同的頻率共振。因此，當(dāng)端部執(zhí)行器連接到換 能器時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的頻率與換能器自身的頻率相同。端部執(zhí)行器在頂端處的縱向超聲振動(dòng)的零至峰振幅d表現(xiàn)為共振頻率的簡(jiǎn)單正 弦曲線(xiàn)，用以下公式表示d = A(x)sin(cot)(1)其中ω為2 π乘以循環(huán)頻率f的角頻率；并且A(X)為零至峰幅值，是沿著超聲刀的位置χ的函數(shù)。將縱向偏移定義為峰到峰(p-t-p)幅值，其恰好為正弦波幅值的兩倍或?yàn)?A。 A(X)隨著駐波圖形而變化，被稱(chēng)為位移曲線(xiàn)。在位移波節(jié)處，A(X)等于零，沒(méi)有超聲偏移。 在波腹處，A(X)為局部極值，要么是極大值，要么是極小值(極小值稱(chēng)為負(fù)極大值)。聲學(xué)組件可包括射聲器，該射聲器幾何上形成為放大、衰減或傳輸由壓電或磁致 伸縮致動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)的振幅。傳統(tǒng)的射聲器一般具有兩個(gè)不同的橫截面積，這兩個(gè)橫截 面積之間通常呈錐形，其中較大區(qū)域或輸入?yún)^(qū)域面對(duì)致動(dòng)層疊件。傳統(tǒng)的射聲器能夠在輸 入?yún)^(qū)域和輸出區(qū)域之間直接過(guò)渡。放大射聲器(如前罩(fore-bell))被構(gòu)造為錐體，其較 大直徑端(如輸入?yún)^(qū)域)適于與換能器直接連接，其頂端處的較小直徑端(如輸出區(qū)域) 適于與端部執(zhí)行器連接。射聲器的錐形橫截面積放大換能器所產(chǎn)生的有限位移。在聲頻至 超聲頻率下工作的振動(dòng)致動(dòng)器一般包括三個(gè)主要的部件。這些部件包括射聲器、壓電或磁 致伸縮元件的層疊件(如換能器、致動(dòng)器層疊件)和背襯材料(如端罩(end-bell))。壓電 元件的層疊件被將背襯材料與射聲器連接的應(yīng)力螺栓壓緊固定。面積變化用于放大由層疊件引起的有限位移。實(shí)芯超聲器械可分為兩類(lèi)單元件端部執(zhí)行器裝置和多元件端部執(zhí)行器裝置。單 元件端部執(zhí)行器裝置包括諸如超聲刀、解剖刀、鉤或球形凝結(jié)器的器械。多元件端部執(zhí)行器 包括單元件端部執(zhí)行器，該單元件端部執(zhí)行器與緊靠其按壓或夾緊組織的機(jī)構(gòu)結(jié)合。多元 件端部執(zhí)行器包括夾緊解剖刀、夾緊凝結(jié)器或夾緊組件與單元件端部執(zhí)行器的任意組合， 這些組合通常被稱(chēng)為夾具凝結(jié)器。當(dāng)可能需要大量壓力來(lái)有效地將超聲能量耦合到組織 時(shí)，可利用多元件端部執(zhí)行器。這種端部執(zhí)行器將壓縮力或偏置力施加于組織，以促使組織 (尤其是松弛且無(wú)支撐的組織)更快的切割和凝結(jié)。在"Novel Horn Designs for Ultrasonic/Sonic Cleaningffelding,Soldering, Cutting and Drilling" (Proc. SPIE SmartStructures Conference, Vol.4701, Paper No. 34，San Diego, CA, 2002. 3)中論述了振動(dòng)放大器(如，射聲器)的各種設(shè)計(jì)實(shí)例。在 標(biāo)題為 “Folded Horns for Vibration Actuator” 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布 US20040047485A1 中論述了另外的射聲器設(shè)計(jì)實(shí)例。第一篇文獻(xiàn)論述了一種折疊射聲器，該折疊射聲器與超 聲換能器或致動(dòng)器連接，另一端與工件(如超聲刀或者與超聲刀連接的超聲傳輸部件或波 導(dǎo))接觸。然而，該文獻(xiàn)中所述的折疊射聲器的“遠(yuǎn)端”與工件不接觸。然而，需要這樣一種端部執(zhí)行器，其包括一個(gè)或多個(gè)折疊元件以在保持與目標(biāo)組 織接觸的同時(shí)縮短端部執(zhí)行器的總長(zhǎng)度。還需要一種包括活動(dòng)的折疊元件的端部執(zhí)行器。 還需要一種包括位于遠(yuǎn)端的折疊元件的端部執(zhí)行器，該折疊元件既不位于波節(jié)處，也不位 于波腹處，并以中間位移振幅工作。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，用于超聲外科器械的端部執(zhí)行器包括沿著縱向軸線(xiàn)延伸的主 體。主體包括近端和遠(yuǎn)端。主體近端能夠與超聲換能器連接，超聲換能器能夠以預(yù)定頻率 產(chǎn)生振動(dòng)。折疊元件包括在波節(jié)和波腹之間的預(yù)定區(qū)域與主體的遠(yuǎn)端連接的第一末端。折 疊元件沿著縱向軸線(xiàn)從主體的遠(yuǎn)端延伸至主體的近端。折疊元件包括第二自由聲學(xué)末端。 主體的遠(yuǎn)側(cè)部分和折疊元件限定平行聲學(xué)路徑。


多個(gè)實(shí)施例的新特征在所附權(quán)利要求書(shū)中進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，結(jié)合以下描述 和如下附圖能最好地理解多個(gè)實(shí)施例(有關(guān)手術(shù)組織和方法)及其優(yōu)點(diǎn)。圖1示出包括單元件端部執(zhí)行器的超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。圖2A-D示出包括多元件端部執(zhí)行器的超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。圖3示出用于超聲器械的連接件/接頭的一個(gè)實(shí)施例。圖4是中空管狀端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖4A是圖4所示端部執(zhí)行器的縱向剖面圖。圖4B是圖4所示端部執(zhí)行器沿著線(xiàn)4B-4B截取的剖視圖。圖5是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖5A是圖5所示端部執(zhí)行器的縱向剖面圖。圖5B是圖5所示端部執(zhí)行器沿著線(xiàn)5B-5B截取的剖視圖。
圖6示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意 圖。圖6A是圖6所示端部執(zhí)行器的縱向剖面圖。圖6B是圖6所示端部執(zhí)行器沿著線(xiàn)6B-6B截取的剖視圖。圖7用曲線(xiàn)圖示出圖4、圖4A和圖4B所示端部執(zhí)行器的特性超聲位移曲線(xiàn)。圖8用曲線(xiàn)圖示出圖5、圖5A和圖5B、圖6、圖6A和圖6B所示端部執(zhí)行器的特性 超聲位移曲線(xiàn)。圖9示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的多元件端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例 的示意圖。圖10示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的多元件端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例 的示意圖。圖11示出可延伸管狀端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖面圖。圖12示出可旋轉(zhuǎn)端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖13是筆直細(xì)長(zhǎng)的端部執(zhí)行器的示意圖。圖14是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖15是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意 圖。圖16用曲線(xiàn)圖示出圖13所示的筆直細(xì)長(zhǎng)的端部執(zhí)行器的特性超聲位移曲線(xiàn)。圖17用曲線(xiàn)圖示出圖14所示的包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的端部執(zhí)行器 的一個(gè)實(shí)施例的特性超聲位移曲線(xiàn)。圖18是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的示意 圖。圖18A是圖18所示的端部執(zhí)行器沿著線(xiàn)18A-18A截取的剖視圖。圖19用曲線(xiàn)圖示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的圖18和圖18A所示端部 執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例的特性超聲位移曲線(xiàn)。圖20示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的開(kāi)槽端部執(zhí)行器的一個(gè)實(shí)施例。圖20A示出圖20所示開(kāi)槽端部執(zhí)行器沿著線(xiàn)20A-20A截取的剖視圖。圖21A-D示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件的多元件開(kāi)槽端部執(zhí)行器的一 個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)說(shuō)明多個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)該指出的是，實(shí)施例的應(yīng)用或使用并不局限于附 圖和具體實(shí)施方式
的背景中詳細(xì)示出的部件的構(gòu)型和布置。示例性實(shí)施例可以單獨(dú)實(shí)施， 也可以與其他實(shí)施例、變更形式和修改形式結(jié)合在一起實(shí)施，并可以通過(guò)多種方式實(shí)施或 執(zhí)行。例如，以下公開(kāi)的外科器械和端部執(zhí)行器構(gòu)型僅為示例性的，而無(wú)意限制它們的范圍 或應(yīng)用。此外，除非另外指明，否則本文所用的術(shù)語(yǔ)和公式是為了方便讀者而對(duì)示例性實(shí)施 例進(jìn)行描述目的所選取的，并非限制其范圍?？偟貋?lái)講，各種實(shí)施例涉及用在外科器械中的超聲外科端部執(zhí)行器，更具體地講， 涉及具有改進(jìn)的抬高、切割和/或凝結(jié)特征的超聲外科端部執(zhí)行器，所述改進(jìn)特征包括(例如)改進(jìn)的骨和組織切除、抽吸和凝結(jié)。端部執(zhí)行器可以是筆直的、彎曲的、中空的或?qū)嵭?的，并且對(duì)于開(kāi)放性或腹腔鏡式外科手術(shù)操作會(huì)是有用的。根據(jù)本文所述的各種實(shí)施例的 端部執(zhí)行器在期望切割和凝結(jié)軟組織以及在切割組織的同時(shí)控制出血的操作中會(huì)特別有 用。根據(jù)各種實(shí)施例的端部執(zhí)行器在外科手術(shù)脊椎操作中會(huì)是有用的，尤其是在從骨頭切 除肌肉時(shí)幫助從背部進(jìn)入。根據(jù)本文所述的各種實(shí)施例的端部執(zhí)行器可減小用戶(hù)切割組織 或者從骨頭分離肌肉所需的力的大小，并且在各種實(shí)施例中，可用于同時(shí)止血密封或者燒 灼組織。本發(fā)明公開(kāi)和描述了各種不同的端部執(zhí)行器構(gòu)型。超聲外科器械的例子在美國(guó)專(zhuān)利No. 5，322，055和5，954，736中有所公開(kāi)，結(jié) 合超聲超聲刀和外科器械的例子在(例如)美國(guó)專(zhuān)禾U No. 6，309，400B2、6，278，218B1、 6，283，98讓1和6，325，81讓1中有所公開(kāi)，所述專(zhuān)利全文以引用方式并入本文中。這些參 考文獻(xiàn)公開(kāi)了超聲外科器械設(shè)計(jì)件和超聲刀設(shè)計(jì)件，其中令人感興趣的是超聲刀的縱向模 式?，F(xiàn)在將描述某些實(shí)施例，從而得到對(duì)本文公開(kāi)的裝置和方法的結(jié)構(gòu)、功能、制造和使用 原理的綜合理解。這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例在附圖中示出。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 將會(huì)理解，本文特別描述和在附圖中示出的器械和方法為非限制性的實(shí)施例，并且各種實(shí) 施例的范圍僅受權(quán)利要求書(shū)限定。結(jié)合一個(gè)實(shí)施例示出或描述的特征可以與一個(gè)或多個(gè)其 他實(shí)施例的特征組合。圖示實(shí)施例的修改形式和變化形式旨在被包括在權(quán)利要求的范圍 內(nèi)。以下述方式設(shè)計(jì)和制造超聲器械，S卩，縱向超聲振動(dòng)的最大振幅出現(xiàn)在波腹處，波 腹位于或靠近端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端，以使遠(yuǎn)端的縱向偏移最大?？v向超聲振動(dòng)的最小振幅出 現(xiàn)在波節(jié)處。超聲器械的工作長(zhǎng)度可被定義為從端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端(如超聲位移最大的波 腹的位置)到沿著端部執(zhí)行器在相鄰波節(jié)之前的近側(cè)位置的距離，在所述近側(cè)位置處，超 聲位移降至低于(例如)50%的預(yù)定水平。波節(jié)間隙為波節(jié)周?chē)亩瞬繄?zhí)行器部分的長(zhǎng)度， 其中，超聲位移低于預(yù)定50%的水平。在波節(jié)間隙內(nèi)，超聲位移不足以產(chǎn)生有效率地和/或 有效地切割和/或凝結(jié)組織所需的熱量。波節(jié)附近相對(duì)低的位移導(dǎo)致傳遞到波節(jié)間隙區(qū)域中與端部執(zhí)行器接觸的組織的 熱量低。在波節(jié)間隙區(qū)域中，與端部執(zhí)行器接觸的組織沒(méi)有被直接加熱，沒(méi)有被有效地切割 和/或凝結(jié)。因此，組織可能會(huì)粘住端部執(zhí)行器，或者可能會(huì)在沒(méi)有被橫切的情況下脫水。 因此，在超聲外科器械中，消除波節(jié)間隙和/或增加端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度會(huì)是有利的。在傳統(tǒng)的超聲器械中，端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度通常小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。四 分之一波長(zhǎng)主要由端部執(zhí)行器材料中聲音的頻率和速度來(lái)確定。適用于超聲部件的大多數(shù) 金屬中聲音的速度大約為每秒5，000米。在55. 5kHz時(shí)，波長(zhǎng)大約為3. 58英寸，四分之一 波約為0. 886英寸(在Ti6A14V中，四分之一波長(zhǎng)為0. 866英寸)。鈦(Ti)中的工作長(zhǎng)度 標(biāo)稱(chēng)為0. 6英寸( 15mm)。盡管存在提供更長(zhǎng)工作波長(zhǎng)的更快的材料，但是這些材料通常 不適合用于外科器械。本文所述的端部執(zhí)行器的各種實(shí)施例包括比四分之一波長(zhǎng)長(zhǎng)并且可以是四分之 一波長(zhǎng)的整數(shù)倍的工作長(zhǎng)度。波節(jié)(如最小位移或沒(méi)有位移的位置)可位于端部執(zhí)行器呈 現(xiàn)給患者的遠(yuǎn)端。在這樣的實(shí)施例中，波腹(如最大位移的位置)出現(xiàn)在沿著端部執(zhí)行器 在波節(jié)和波腹之間的縱向長(zhǎng)度的某個(gè)位置，但是該位置不在遠(yuǎn)端。隨著遠(yuǎn)離波腹運(yùn)動(dòng)，當(dāng)靠 近相鄰波節(jié)時(shí)，位移向任一側(cè)減小。工作長(zhǎng)度可以是標(biāo)稱(chēng)工作長(zhǎng)度的倍數(shù)。
如前所述，傳統(tǒng)的超聲器械的標(biāo)稱(chēng)工作長(zhǎng)度限于約15mm。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，從端部執(zhí) 行器的遠(yuǎn)端(如波腹和最大位移的位置)到位移振幅降至最大值的50%的位置測(cè)量工作長(zhǎng) 度。由于該位置通常在到達(dá)第一遠(yuǎn)側(cè)波節(jié)之前出現(xiàn)，所以傳統(tǒng)的端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度通 常小于四分之一波長(zhǎng)(入/4)。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲器械可包括與聲波導(dǎo)或射聲器元件連接的單元件端部執(zhí)行 器(如超聲刀)。端部執(zhí)行器可包括以下更詳細(xì)描述的一個(gè)或多個(gè)“折疊元件”。折疊元 件的折疊部分可位于波節(jié)、波腹處或靠近波節(jié)、波腹，或者可位于波節(jié)和波腹之間的任何位 置。折疊元件能夠具有位于折疊元件的折疊部分和遠(yuǎn)端和/或它們之間的工作區(qū)域的切割 和/或凝結(jié)端部執(zhí)行器。包括根據(jù)本文所述的各種實(shí)施例的折疊元件的端部執(zhí)行器的工作 長(zhǎng)度可以比傳統(tǒng)的沒(méi)有折疊元件的端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度長(zhǎng)。折疊元件還可包括非切割 “遲鈍(dull)”區(qū)域，這些區(qū)域可位于靠近器械遠(yuǎn)端的折疊部分處。在一個(gè)實(shí)施例中，折疊 部分可位于波節(jié)處或靠近波節(jié)。位于波節(jié)處的折疊部分保持波節(jié)位于(比如)超聲位移為 零的位置，并在端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端提供非切割“自由端”。即使端部執(zhí)行器被超聲致動(dòng)，遲鈍 區(qū)域也保持遲鈍。這在端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端不必用于切割組織的某些醫(yī)療操作中可能是所期 望的。在一個(gè)實(shí)施例中，折疊部分可位于波腹處或靠近波腹。位于波腹處或靠近波腹的折 疊部分保持波腹位于(比如)超聲位移最大的位置，并提供用于切割和/或凝結(jié)與其接觸 的組織的工作端。在一個(gè)實(shí)施例中，折疊部分可位于波節(jié)和波腹之間。位于波節(jié)和波腹之 間的折疊部分的位移取決于折疊部分是離波節(jié)近還是離波腹近。因此，可通過(guò)將折疊部分 適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诓ü?jié)和波腹之間，實(shí)現(xiàn)將所期望的位移安排在零和最大值之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，超聲器械可包括與聲波導(dǎo)或射聲器元件連接的多元件端部執(zhí) 行器(如超聲刀和夾緊機(jī)構(gòu))。端部執(zhí)行器可包括一個(gè)或多個(gè)“折疊元件”。如以下更詳細(xì) 所述的，夾具組件在遠(yuǎn)端與端部執(zhí)行器連接。夾具組件包括夾臂和單元件端部執(zhí)行器(如 超聲刀)，用于在它們之間夾緊組織。如前所述，折疊部分可位于或靠近波節(jié)、波腹，或者可 被安排在波節(jié)和波腹之間的任何位置。折疊元件可被構(gòu)造用于切割和/或凝結(jié)。工作區(qū)域 可位于折疊部分和端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端之間的任何位置處，并可提供比傳統(tǒng)的沒(méi)有折疊元件 的端部執(zhí)行器長(zhǎng)的工作長(zhǎng)度。組織可被容納和擠入在端部執(zhí)行器和夾臂之間。壓力可施加 于位于它們之間的組織。在一個(gè)實(shí)施例中，夾臂能夠在其縱向中心施加最小力并向該中心 的任一側(cè)施加增大的力以補(bǔ)償該中心的任一側(cè)沿著工作長(zhǎng)度的降低的位移振幅，在所述縱 向中心處，端部執(zhí)行器的位移振幅最大。例如，夾臂能夠在位于或靠近夾臂組件的中心與端 部執(zhí)行器的波腹重合的點(diǎn)處施加最小法向力。夾臂所施加的力向著夾臂的任一端增大。以 這種方式，夾臂在端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度上施加力分布，該力分布理想上與端部執(zhí)行器的 速率位移振幅成反比。因此，在端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度上，端部執(zhí)行器速率和夾臂對(duì)端部執(zhí) 行器施加的力的組合基本恒定。在另一個(gè)實(shí)施例中，包括端部執(zhí)行器的超聲器械可包括一個(gè)或多個(gè)活動(dòng)的“折疊 元件”。所述折疊元件可以是可滑動(dòng)的、可折疊的、可延伸的、可扣合的和/或可旋轉(zhuǎn)的。例 如，可延伸的折疊元件可延伸以提供遠(yuǎn)端，可選擇該遠(yuǎn)端處于工作切割和/或凝結(jié)模式(射 聲器元件完全延伸)、遲鈍模式(射聲器元件完全收縮)或者這兩種模式之間的任何模式 (射聲器元件位于完全延伸和完全收縮之間的中間位置)。完全收縮的折疊元件提供不對(duì) 與其接觸的組織施加影響的遲鈍或最小工作遠(yuǎn)端。完全延伸的折疊元件提供對(duì)與其接觸的組織施加影響的最大工作遠(yuǎn)端。部分延伸的折疊元件對(duì)與其接觸的組織提供部分工作遠(yuǎn)端。在另一個(gè)實(shí)施例中，超聲器械包括與聲波導(dǎo)或射聲器元件連接的端部執(zhí)行器。端 部執(zhí)行器可包括一個(gè)或多個(gè)“折疊元件”。折疊元件可在端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端形成為鉤。可在 波節(jié)、波腹處或者波節(jié)、波腹附近或者它們之間形成折疊元件。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)在 位移波節(jié)處折疊端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)側(cè)部分來(lái)形成鉤。在這種構(gòu)型中，遠(yuǎn)端自由，并保持波節(jié)， 比如，超聲位移最小或者接近于零。然而，折疊部分的頂端保持超聲位移最大的波腹。位于 鉤內(nèi)的組織可被連續(xù)切割和/或凝結(jié)。以下對(duì)鉤形折疊元件的操作進(jìn)行更詳細(xì)的描述。可通過(guò)傳統(tǒng)的換能器來(lái)驅(qū)動(dòng)上述超聲器械的各種實(shí)施例，傳統(tǒng)的換能器能夠以預(yù) 定頻率沿著超聲傳輸波導(dǎo)的縱向軸線(xiàn)產(chǎn)生振動(dòng)。包括多個(gè)折疊元件(一個(gè)折疊元件)的端 部執(zhí)行器可以以任何合適的方式通過(guò)波導(dǎo)與換能器連接或者直接接觸。端部執(zhí)行器可包括 折疊元件，并可連接至沿著縱向軸線(xiàn)延伸的波導(dǎo)與換能器連接的一部分或者形成該部分。 端部執(zhí)行器包括具有折疊元件的主體，該主體具有近端和遠(yuǎn)端。可通過(guò)換能器所產(chǎn)生的振 動(dòng)使折疊元件能沿著縱向軸線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。圖1示出包括單元件端部執(zhí)行器的超聲系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例。超聲系統(tǒng)10的一 個(gè)實(shí)施例包括與超聲換能器14連接的超聲信號(hào)發(fā)生器12、包括手柄殼體16的手柄組件60 和可超聲致動(dòng)的單元件端部執(zhí)行器50，示出的單元件端部執(zhí)行器50為包括折疊元件53的 可超聲致動(dòng)的超聲刀。超聲換能器14(被稱(chēng)為“Langevin疊堆件”)通常包括換能部分18、 第一共振器部或即端罩20、第二共振器部分或前罩22以及輔助部件。這些元件的總體構(gòu)型 為共振器。如本文將更詳細(xì)描述的，超聲換能器14的長(zhǎng)度優(yōu)選地為一半系統(tǒng)波長(zhǎng)(ηλ/2， 其中，“η”為任何正整數(shù)，比如，η= 1，2，3...)的整數(shù)。聲波組件24包括超聲換能器14、 前端錐體26、速率變換器28和表面30。應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“近”和“遠(yuǎn)”是相對(duì)于握住手柄組件60的外科醫(yī)生而 言的。因此，端部執(zhí)行器相對(duì)于較近的手柄組件60而言處于遠(yuǎn)端。還應(yīng)該理解，為方便和 清晰起見(jiàn)，本文根據(jù)臨床醫(yī)生握住手柄組件60來(lái)使用諸如“頂部”和“底部”的空間術(shù)語(yǔ)。 然而，手術(shù)器械可以在許多方向和位置使用，并且這些術(shù)語(yǔ)并非限制性和絕對(duì)化的。端罩20的遠(yuǎn)端連接至換能部分18的近端，前罩22的近端連接至換能部分18的 遠(yuǎn)端。前罩22和端罩20的物理長(zhǎng)度由多個(gè)變量來(lái)確定，這多個(gè)變量包括換能部分18的厚 度、用于制造端罩20和前罩22的材料的密度和彈性模量以及超聲換能器14的共振頻率。 可使前罩22從其近端到其遠(yuǎn)端向內(nèi)成錐形，用于隨著速率變換器28放大超聲振動(dòng)振幅，或 者前罩22可不進(jìn)行放大。合適的振動(dòng)頻率范圍可以為約20Hz至120Hz，最合適的振動(dòng)頻率 范圍可以為約30Hz至100kHz。合適的工作振動(dòng)頻率可以為(例如)大約55. 5kHz。第二 共振器部分或前罩22可被折疊，以在保持或者增加聲學(xué)長(zhǎng)度的同時(shí)減小前罩22的總物理 長(zhǎng)度。壓電元件32可由任何合適的材料制成，例如鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇 或其他壓電陶瓷材料。每一個(gè)正電極34、負(fù)電極36和壓電元件32都有從中心延伸的腔體。 正電極34和負(fù)電極36分別與導(dǎo)線(xiàn)38和40電連接。導(dǎo)線(xiàn)38和40封閉在纜線(xiàn)42中，與超 聲系統(tǒng)10的超聲信號(hào)發(fā)生器12電連接。聲波組件24的超聲換能器14將來(lái)自超聲信號(hào)發(fā)生器12的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該機(jī)械能主要致使超聲換能器14和端部執(zhí)行器50出現(xiàn)以超聲頻率縱向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的聲學(xué)駐 波。在另一個(gè)實(shí)施例中，超聲換能器的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以在不同的方向起作用。例如，振動(dòng)運(yùn)動(dòng) 可包括超聲系統(tǒng)10的頂端更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)的局部縱向分量。合適的發(fā)生器為得自Ethicon Endo-Surgery, Inc. (Cincinnati, Ohio)的GEN04型發(fā)生器。當(dāng)聲學(xué)組件24通電時(shí)，振動(dòng) 運(yùn)動(dòng)駐波通過(guò)聲學(xué)組件24產(chǎn)生。超聲系統(tǒng)10被設(shè)計(jì)為在共振時(shí)工作，從而產(chǎn)生預(yù)定振幅 的聲學(xué)駐波圖案。沿著聲波組件24的任何點(diǎn)處的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)振幅取決于沿著聲波組件24測(cè) 量振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的位置。振動(dòng)運(yùn)動(dòng)駐波的零交點(diǎn)通常被稱(chēng)為波節(jié)(即運(yùn)動(dòng)為零的位置)，駐波的 局部最大絕對(duì)值或峰值通常被稱(chēng)為波腹(即局部運(yùn)動(dòng)最大的位置)。波腹與距其最近的波 節(jié)之間的距離為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。導(dǎo)線(xiàn)38和40將電信號(hào)從超聲信號(hào)發(fā)生器12發(fā)送到正電極34和負(fù)電極36。通過(guò) 響應(yīng)于致動(dòng)器44 (例如腳踏開(kāi)關(guān))通過(guò)超聲信號(hào)發(fā)生器12供應(yīng)的電信號(hào)給壓電元件32供 電，從而在聲學(xué)組件24中產(chǎn)生聲學(xué)駐波。交替的電信號(hào)會(huì)使壓電元件32以連續(xù)方式沿著 電壓梯度的軸線(xiàn)膨脹和收縮，從而產(chǎn)生超聲能量的縱向波。膨脹和收縮產(chǎn)生按方向交替的 小位移，導(dǎo)致材料內(nèi)產(chǎn)生大的交替壓力和張力。超聲傳輸組件102包括與超聲傳輸波導(dǎo)104 連接的單元件端部執(zhí)行器50。超聲能量通過(guò)聲波組件24經(jīng)傳輸部件(例如超聲傳輸波導(dǎo) 104)傳輸?shù)蕉瞬繄?zhí)行器50。超聲傳輸波導(dǎo)104可優(yōu)選地由使用例如鈦合金(即Ti6A14V) 或鋁合金等適合高效傳輸超聲能量的材料制造的空芯軸加工而成。在其他實(shí)施例中，超聲 傳輸波導(dǎo)104可形成為實(shí)芯傳輸波導(dǎo)。為了使聲學(xué)組件24將能量傳遞到單元件端部執(zhí)行器50，聲學(xué)組件24中的所有部 件與端部執(zhí)行器50聲學(xué)連接。超聲換能器14的遠(yuǎn)端可以在表面30處通過(guò)螺紋連接(例 如螺柱48)與超聲傳輸波導(dǎo)104的近端聲學(xué)連接。聲學(xué)組件24的部件最好經(jīng)聲學(xué)調(diào)整，使得任何部件的長(zhǎng)度均為二分之一波長(zhǎng) (η λ/2)的整數(shù)倍，其中波長(zhǎng)λ為聲學(xué)組件24在預(yù)先選擇的縱向振動(dòng)驅(qū)動(dòng)頻率或工作縱向 振動(dòng)驅(qū)動(dòng)頻率fd下的波長(zhǎng)。還構(gòu)思聲波組件24可以結(jié)合聲波元件的任何合適布置。端部執(zhí)行器50的長(zhǎng)度可以大致等于一半系統(tǒng)波長(zhǎng)(η λ/2)的整數(shù)倍。超聲刀包 括與折疊元件53的物理遠(yuǎn)端重合的遠(yuǎn)端52。折疊元件53包括就位移而言位于波腹的聲 學(xué)遠(yuǎn)端55。聲學(xué)遠(yuǎn)端55位于縱向超聲振動(dòng)的最大振幅那一點(diǎn)處，超聲位移最大。在一個(gè) 實(shí)施例中，端部執(zhí)行器50的遠(yuǎn)端52與折疊元件53的遠(yuǎn)端重合，并可置于波腹附近以提供 遠(yuǎn)端52的最大縱向偏移。折疊元件53的相應(yīng)近端55可置于波節(jié)附近。在另一個(gè)實(shí)施例 中，端部執(zhí)行器50的遠(yuǎn)端52與折疊元件53的遠(yuǎn)端重合，并可置于波節(jié)附近以提供遠(yuǎn)端52 的最小縱向偏移。折疊元件53的相應(yīng)近端55可置于波腹附近，以提供折疊元件53的近端 55的最大縱向偏移。在其它實(shí)施例中，端部執(zhí)行器50的遠(yuǎn)端52與折疊元件53的遠(yuǎn)端重 合，并可置于波節(jié)和波腹之間以相應(yīng)地安排遠(yuǎn)端52的縱向偏移。在圖示實(shí)施例中，超聲刀 50的遠(yuǎn)端52與折疊元件53的遠(yuǎn)端重合，并置于波節(jié)附近以提供遠(yuǎn)端52的最小縱向偏移。 折疊元件53的相應(yīng)近端55置于波腹附近，以提供折疊元件53的近端55的最大縱向偏移。 當(dāng)換能器組件通電時(shí)，折疊元件53的近端55可成形為以(例如)55kHz的預(yù)定振動(dòng)頻率在 (例如)大約10至500微米的峰到峰的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并且優(yōu)選地在約30至150微米的范圍 內(nèi)運(yùn)動(dòng)。端部執(zhí)行器50可與超聲傳輸波導(dǎo)104連接。示出的超聲刀50和超聲傳輸波導(dǎo)104由適于超聲能量傳輸?shù)牟牧闲纬蔀橐惑w式構(gòu)型。此類(lèi)材料的實(shí)例包括Ti6A14V(含有鋁和 釩的鈦合金)、鋁、不銹鋼或其他合適的材料。作為另外一種選擇，端部執(zhí)行器50可與超聲 傳輸波導(dǎo)104分離(以及具有不同的組成)，并通過(guò)(例如)螺柱、焊接、膠水、快速接頭或 其他合適的已知方法連接。超聲傳輸波導(dǎo)104的長(zhǎng)度可以基本上等于(例如)二分之一波 長(zhǎng)的整數(shù)倍(η λ /2)。超聲傳輸波導(dǎo)104也可以?xún)?yōu)選地由實(shí)芯軸制成，而實(shí)芯軸由有效傳播 超聲能的材料(例如，上述鈦合金(即Ti6A14V)或任何合適的鋁合金或其他合金)構(gòu)成。超聲傳輸波導(dǎo)104包括近端的縱向突起附柱54，用于通過(guò)例如螺柱48的螺紋連接 與超聲傳輸波導(dǎo)104的表面30連接。在圖1所示的實(shí)施例中，超聲傳輸波導(dǎo)管104包括設(shè) 置在多個(gè)節(jié)點(diǎn)處的多個(gè)起穩(wěn)定作用的硅樹(shù)脂環(huán)或適形支撐件56。硅樹(shù)脂環(huán)56抑制不需要 的振動(dòng)并將超聲能量與外護(hù)套58隔離，以確保縱向的超聲能量流以最大效率到達(dá)端部執(zhí) 行器50的遠(yuǎn)端52。如圖1所示，外護(hù)套58保護(hù)超聲外科器械10的使用者以及患者不受超聲傳輸波 導(dǎo)104超聲振動(dòng)的影響。護(hù)套58通常包括轂62和細(xì)長(zhǎng)管狀構(gòu)件64。管狀構(gòu)件64附連到 轂62上，并具有縱向穿過(guò)其中的開(kāi)口。護(hù)套58被螺紋連接到速率變換器28的遠(yuǎn)端上。超 聲傳輸波導(dǎo)104貫穿管狀構(gòu)件64的開(kāi)口，而硅樹(shù)脂環(huán)56將超聲傳輸波導(dǎo)104與外護(hù)套58 隔離。外護(hù)套58可使用絕緣銷(xiāo)軸114附連到波導(dǎo)104。波導(dǎo)104中的孔116可標(biāo)稱(chēng)地出現(xiàn) 在位移波節(jié)。波導(dǎo)104可通過(guò)螺柱48擰到或者扣到手柄組件60上。轂62上的平坦部分 可以允許組件扭轉(zhuǎn)至所需程度。護(hù)套58的套節(jié)62優(yōu)選地使用塑料制造，而管狀構(gòu)件64使用不銹鋼制成。作為另 外一種選擇，超聲傳輸波導(dǎo)管104可包括環(huán)繞在其周?chē)木酆喜牧?，以避免其與外部接觸。超聲傳輸波導(dǎo)104的遠(yuǎn)端可通過(guò)內(nèi)部螺紋連接而連接到單元件端部執(zhí)行器50的 近端，最好位于波腹處或靠近波腹?？蓸?gòu)思超聲端部執(zhí)行器50通過(guò)諸如焊接接頭或類(lèi)似方 法等任何合適的手段連接到超聲傳輸波導(dǎo)104上。雖然超聲端部執(zhí)行器50可以從超聲傳 輸波導(dǎo)104上拆下，但還可構(gòu)思端部執(zhí)行器50與超聲傳輸波導(dǎo)104形成為一體式組件。在 圖示的實(shí)施例中，超聲波導(dǎo)管104被實(shí)現(xiàn)為細(xì)長(zhǎng)的傳輸部件，端部執(zhí)行器被實(shí)現(xiàn)為適于切 割和/或凝結(jié)組織的單元件端部執(zhí)行器或端部執(zhí)行器50。端部執(zhí)行器50可以是對(duì)稱(chēng)的或 者不對(duì)稱(chēng)的。圖2A示出包括多元件端部執(zhí)行器的超聲系統(tǒng)1000的一個(gè)實(shí)施例。超聲系統(tǒng)1000 的一個(gè)實(shí)施例包括與之前參照?qǐng)D1描述的超聲換能器14連接的超聲發(fā)生器12。超聲換能 器14與包括器械殼體1004的夾緊凝結(jié)刀頭1002連接。聲學(xué)組件18將能量傳遞到多元件 端部組件1008，該多元件端部組件1008包括被顯示為可超聲致動(dòng)的超聲刀形式的超聲端 部執(zhí)行器1016。為了使聲學(xué)組件18將能量傳遞到多元件端部組件1008的端部執(zhí)行器1016 部分，聲學(xué)組件18的所有部件與夾緊凝結(jié)刀頭1002的超聲工作部分聲學(xué)連接。因此，超聲 換能器14的遠(yuǎn)端可通過(guò)螺紋連接螺柱48的方式經(jīng)由表面30與超聲傳輸波導(dǎo)104的近端 聲學(xué)連接。正如之前參照?qǐng)D1所示的超聲系統(tǒng)10所討論的那樣，聲學(xué)組件18中的部件最好 經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，使得任何組件的長(zhǎng)度是二分之一波長(zhǎng)(η λ/2)的整數(shù)倍，其中波長(zhǎng)λ是聲學(xué)組 件18的預(yù)先選定的或工作的縱向振動(dòng)驅(qū)動(dòng)頻率fd的波長(zhǎng)。聲學(xué)組件18可以結(jié)合聲學(xué)元 件的任何合適布置。
夾緊凝結(jié)刀頭1002可優(yōu)選地一體地附連到聲學(xué)組件18上并可從聲學(xué)組件18上 拆下。夾緊凝結(jié)刀頭1002的近端優(yōu)選地與聲學(xué)組件18的遠(yuǎn)側(cè)表面30聲學(xué)連接。夾緊凝 結(jié)刀頭1002可通過(guò)任何合適的手段與聲學(xué)組件18連接。夾緊凝結(jié)刀頭1002優(yōu)選地包括器械殼體1004和細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件1006?？赏ㄟ^(guò)旋鈕1010 使細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件1006相對(duì)于器械殼體1004選擇性地旋轉(zhuǎn)。器械殼體1004包括樞轉(zhuǎn)柄部1028 和固定柄部1029。牽引機(jī)構(gòu)(未示出)置于器械殼體1004的腔體內(nèi)，優(yōu)選地與內(nèi)管1014連接或附在 內(nèi)管1014上，以將樞轉(zhuǎn)柄部1028的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為內(nèi)管1014的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，從而打開(kāi)和關(guān)閉多 元件端部組件1008。樞轉(zhuǎn)柄部1028包括拇指環(huán)1030。樞軸銷(xiāo)被設(shè)置為穿過(guò)樞轉(zhuǎn)柄部1028 的第一孔以使得可樞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)樞轉(zhuǎn)柄部1028的拇指環(huán)1030沿箭頭1034的方向遠(yuǎn)離器械 殼體1004運(yùn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)管1014遠(yuǎn)離近端向遠(yuǎn)側(cè)滑動(dòng)，以使多元件端部組件1008的夾臂1018 沿箭頭1020所示的方向樞轉(zhuǎn)到打開(kāi)位置。如圖所示，當(dāng)樞轉(zhuǎn)柄部1028的拇指環(huán)1030沿箭 頭1035所示的方向向著固定柄部1029沿相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引機(jī)構(gòu)使內(nèi)管1014遠(yuǎn)離遠(yuǎn)端 向近側(cè)滑動(dòng)，以使多元件端部組件1008的夾臂1018樞轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置。夾緊凝結(jié)刀頭1002的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件1006從器械殼體1004延伸。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件1006優(yōu)選 地包括外部構(gòu)件或外管1012、內(nèi)部構(gòu)件或內(nèi)管1014以及傳輸部件或超聲傳輸波導(dǎo)104。多元件端部組件1008包括夾臂1018 (或夾臂組件)和超聲端部執(zhí)行器1016。超 聲端部執(zhí)行器1016包括如以下在圖4-21中更詳細(xì)描述的折疊元件。超聲刀1016可以是 對(duì)稱(chēng)的或者不對(duì)稱(chēng)的。在一個(gè)實(shí)施例中，夾臂1018可包括組織墊。因此，夾臂1018可被稱(chēng) 為(例如)夾臂組件。夾臂1018能夠?qū)嚎s力或偏置力施加于組織以實(shí)現(xiàn)更快地凝結(jié)和 切割組織。夾臂1018以可樞轉(zhuǎn)的方式繞樞軸銷(xiāo)安裝，以沿箭頭1020所示的方向旋轉(zhuǎn)。夾 臂1018能夠沿著夾臂1018的長(zhǎng)度(優(yōu)選地沿著工作長(zhǎng)度)創(chuàng)建預(yù)定的力分布。在圖示實(shí) 施例中，夾臂1018在端部執(zhí)行器1016的基本整個(gè)工作長(zhǎng)度上施加預(yù)定的力分布。在中心 區(qū)域，夾臂1018可在與端部執(zhí)行器1016的波腹重合的點(diǎn)處施加最小力。位于或靠近夾臂 1018中心的往復(fù)式外部壓縮管1019對(duì)端部執(zhí)行器1016施加法向力。從夾臂1018的中心 (如夾臂1018所施加的最小力的點(diǎn))開(kāi)始，夾臂1018所施加的力從中心向著近端和遠(yuǎn)端 向外直到夾臂1018的中心向著夾臂1018的端部的任一側(cè)增大。以這種方式，夾臂1018在 端部執(zhí)行器1016的工作長(zhǎng)度上施加力分布圖，該力分布圖與端部執(zhí)行器1016的速率振幅 位移成反比。端部執(zhí)行器1016的速率和夾臂1018所施加的力的組合確定沿著端部執(zhí)行器 1016的工作長(zhǎng)度的力分布圖。超聲外科器械10和夾緊凝結(jié)刀頭1000可以按本領(lǐng)域已知的方法消毒，例如伽瑪 射線(xiàn)消毒、環(huán)氧乙烷處理、高壓滅菌法、在消毒液中浸泡或者其他已知方法。如前所述，在 圖1所示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器50和超聲傳輸波導(dǎo)104示為由適用于傳輸超聲能量的材料 (如Ti6A14V、鋁、不銹鋼或其它已知材料)形成的一體式構(gòu)型。作為另外一種選擇，端部執(zhí) 行器50可與超聲傳輸波導(dǎo)104分離(以及具有不同的組成)，并通過(guò)(例如)螺柱、焊接、 膠水、快速接頭或其他合適的已知方法連接。在圖2所示實(shí)施例中，夾緊凝結(jié)刀頭1002的 超聲傳輸組件1024包括與超聲傳輸波導(dǎo)104連接的多元件端部組件1008。超聲傳輸波導(dǎo) 管104的長(zhǎng)度可基本上等同于例如二分之一系統(tǒng)波長(zhǎng)(η λ/2)的整數(shù)倍。圖2Β示出多元件端部組件1008的一個(gè)實(shí)施例。如所示，多元件端部組件1008包括弓形夾臂1018 (或夾臂組件)和超聲端部執(zhí)行器1016。超聲端部執(zhí)行器1016包括如以 下更詳細(xì)描述的折疊元件。超聲端部執(zhí)行器1016可以是對(duì)稱(chēng)的或不對(duì)稱(chēng)的。在一個(gè)實(shí)施 例中，夾臂組件包括具有組織墊1021的夾臂1018。夾臂1018能夠?qū)嚎s力或偏置力施加 于位于組織墊1021和超聲端部執(zhí)行器1016之間的組織1025 (圖2C、圖2D)以實(shí)現(xiàn)更快地 凝結(jié)和切割組織1025?？赏ㄟ^(guò)在夾臂1018上方滑動(dòng)往復(fù)式外壓縮管1019來(lái)施加壓縮力。 夾臂1018以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式繞樞軸1023安裝以沿著箭頭1020所示的方向旋轉(zhuǎn)打開(kāi)和沿著 箭頭1027所示的方向旋轉(zhuǎn)關(guān)閉。夾臂1018能夠沿著夾臂1018的長(zhǎng)度和超聲端部執(zhí)行器 1016的工作長(zhǎng)度創(chuàng)建預(yù)定的力分布。圖2C和2D示出各個(gè)階段的夾臂。圖2C示出夾臂1018處于打開(kāi)位置準(zhǔn)備在組織 墊1021和端部執(zhí)行器1016之間容納組織1025。往復(fù)式外部壓縮管1019處于回縮位置， 使得夾臂1018能夠繞樞軸1023沿方向1020旋轉(zhuǎn)到打開(kāi)位置。圖2D示出夾臂1018繞樞 軸1023旋轉(zhuǎn)以沿著方向1027旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置，此時(shí)，往復(fù)式外部壓縮管1019在夾臂1018 上方沿方向1029部分滑動(dòng)，以對(duì)夾臂1018施加部分壓縮力。如圖2A所示，往復(fù)式外部壓 縮管1019位于完全延伸的位置以對(duì)夾臂1018施加全部壓縮力。因此，夾臂1018沿著夾臂 1018的長(zhǎng)度和端部執(zhí)行器1016的工作長(zhǎng)度施加預(yù)定的力分布。圖3示出了超聲器械的連接件/接頭70的一個(gè)實(shí)施例。連接件/接頭70位于聲 學(xué)組件24和超聲傳輸部件(例如，超聲傳輸波導(dǎo)104)之間。連接件/接頭70可形成在超 聲傳輸波導(dǎo)104的附柱54和位于聲學(xué)組件24遠(yuǎn)端的速率變換器28的表面30之間。附柱 54的近端包括帶內(nèi)螺紋的大體圓柱形的凹槽66，用于在其中容納帶螺紋的螺柱48的一部 分。速率變換器28的遠(yuǎn)端也可以包括帶內(nèi)螺紋的大體圓柱形的凹槽68，用于容納帶螺紋的 螺柱48的一部分。凹槽66、68基本上周向和縱向?qū)R。在另一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，螺 柱可形成為圖1所示超聲換能器14的端部的整體部件。例如，帶螺紋的螺栓和速率變換器 可以為一體式構(gòu)型，其中螺栓在聲波組件的遠(yuǎn)端自速率變換器的遠(yuǎn)端表面上伸出。在此實(shí) 施例中，螺栓不是單獨(dú)的部件，并且不需要在換能器末端具有凹槽。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，能夠想到本文 公開(kāi)的超聲外科器械的多個(gè)實(shí)施例及其任何等效結(jié)構(gòu)與其他已知的超聲外科器械有效地 聯(lián)用。因此，賦予本文所公開(kāi)的多個(gè)超聲外科端部執(zhí)行器實(shí)施例的保護(hù)范圍應(yīng)不限于僅結(jié) 合上述的示例性超聲外科器械一起使用。在后續(xù)的說(shuō)明中，字母“A”表示位移波腹的位置，字母“N”表示位移波節(jié)的位置。 波腹“A”及其最近的波節(jié)“N”之間的距離為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。四分之一波長(zhǎng)(λ/4) 主要由材料中聲音的頻率和速度來(lái)確定。適用于超聲部件的大多數(shù)材料中聲音的速度標(biāo)稱(chēng) 為每秒5，000米。除非另外指出，否則在本文所述的實(shí)施例中，在激發(fā)頻率為55. 5kHz下確 定波長(zhǎng)，其中，波長(zhǎng)大約為3. 58英寸，四分之一波長(zhǎng)(λ/4)大約為0.886英寸。對(duì)于由波 速為每秒16，011英尺(每秒4880米)的Ti6A14V形成的波導(dǎo)，四分之一波長(zhǎng)大約為0.866 英寸。可利用會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)或更短波長(zhǎng)的其它材料。Ti6A14V中的工作長(zhǎng)度標(biāo)稱(chēng)大約為0.6 英寸(^ 15mm) ο圖4是中空管狀端部執(zhí)行器400的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖4A是端部執(zhí)行器400 的縱向剖面圖。圖4B是端部執(zhí)行器400沿著線(xiàn)4B-4B截取的剖視圖。在圖7中用曲線(xiàn)圖 示出端部執(zhí)行器400的特性超聲位移曲線(xiàn)420，并且以下對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。參照?qǐng)D4、圖4A和圖4B，端部執(zhí)行器400包括主體406，主體406具有近端402、遠(yuǎn)端404和圓柱形 外表面。將端部執(zhí)行器400作為參照進(jìn)行描述，以便于理解圖5和圖6所示實(shí)施例中的具 有折疊元件的端部執(zhí)行器的操作。在圖4所示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器400的物理長(zhǎng)度“L” 為四分之三波長(zhǎng)(3λ/4)。端部執(zhí)行器400可由以55. 5kHz頻率激發(fā)的Ti6A14V形成。因 此，四分之一波長(zhǎng)(λ/4)大約為0.866英寸?？衫每商峁└L(zhǎng)或更短波長(zhǎng)的其它材料。 Ti6A14V中的工作長(zhǎng)度標(biāo)稱(chēng)大約為0. 6英寸( 15mm)。在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器400的近端402位于左側(cè)，端部執(zhí)行器400的遠(yuǎn)端 404位于端部執(zhí)行器400的右側(cè)。從左到右，第一個(gè)四分之一波長(zhǎng)在第一波節(jié)m和第一波 腹Al之間延伸；第二個(gè)四分之之一波長(zhǎng)在第一波腹Al和第二波節(jié)N2之間延伸；并且第三 個(gè)四分之一波長(zhǎng)在第二波節(jié)N2和第二波腹A2之間延伸。第一波節(jié)m位于近端402，第二 波腹A2位于遠(yuǎn)端404。應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，端部執(zhí)行器400的物理長(zhǎng)度可以是四分 之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。端部執(zhí)行器400的 近端402能夠如圖1和圖2Α所示在表面30與速率變換器28連接。近端402可連接至沿 近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分，或者可以成為該部分。對(duì)于與速率變換 器28的直接連接，端部執(zhí)行器400可向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng)(λ /4)，以使近端402與波 腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器400可在它們各自的波腹處連接在一起，系統(tǒng) 頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)稱(chēng)頻率為(例如)55.5kHz。添加的近側(cè) 四分之一波長(zhǎng)可具有與外部的平行路徑相同的面積(即，向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng))。在這 種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增大，則由于這表示面積相對(duì)于端部執(zhí)行器400 減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器400作為以(例如)55. 5kHz工作的超聲外科器械 可包括增益、衰減和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。如圖4所示，遠(yuǎn)端404與第二波腹A2 重合，因此，遠(yuǎn)端404為縱向超聲振動(dòng)的最大振幅的點(diǎn)，超聲位移最大。相反，近端402與第 一波節(jié)m重合，因此，近端402為縱向超聲振動(dòng)的最小振幅的點(diǎn)，超聲位移最小。圖5是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件418的端部執(zhí)行器408的一個(gè)實(shí)施例的 示意圖。圖5A是端部執(zhí)行器408的縱向剖面圖。圖5B是端部執(zhí)行器408沿著線(xiàn)5B-5B截 取的剖視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器408適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超 聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在另一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器408可適于用在圖2A所示的多元 件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。在圖8中用曲線(xiàn)圖示出端部執(zhí)行器408的特性超聲 位移曲線(xiàn)430，并且以下對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。現(xiàn)在將參照?qǐng)D5、圖5A和圖5B對(duì)端部執(zhí) 行器408進(jìn)行描述。端部執(zhí)行器408為包括具有折疊元件412的主體410的中空管超聲傳 輸管路，主體410具有近端414和遠(yuǎn)端416，折疊元件412與位于第二波節(jié)N2的遠(yuǎn)端416連 接(如在第二波節(jié)N2的遠(yuǎn)端416折疊)。折疊元件412從位于遠(yuǎn)端416的第二波節(jié)N2向 著近端414向近側(cè)延伸到端部執(zhí)行器408的中空部分413中直至第一波腹Al。折疊元件 412的聲學(xué)遠(yuǎn)端418終止于第一波腹Al，其中，第一波腹Al與第二波腹A2重合。當(dāng)端部執(zhí) 行器在波節(jié)N處折疊并且折疊元件的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)時(shí)，第一波腹Al和第二 波腹Α2重合。如果折疊元件412的長(zhǎng)度大于或小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，則第一波腹Al 和第二波腹Α2將不重合。例如，如果在波節(jié)(N)和波腹(A)之間進(jìn)行折疊，則即使折疊元 件412的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，第一波腹Al和第二波腹Α2也將不重合。以下，本 文對(duì)這些構(gòu)型進(jìn)行描述。在圖示實(shí)施例中，引用第二波腹Α2僅僅是為了便于理解折疊位置和折疊元件412的長(zhǎng)度之間的關(guān)系。在圖示實(shí)施例中，折疊元件412與縱向軸線(xiàn)和端部執(zhí) 行器408的主體410的外表面平行地延伸。折疊元件412和端部執(zhí)行器408的410的外部 主體限定跨越折疊元件412長(zhǎng)度的平行聲學(xué)路徑417。在圖示實(shí)施例中，平行聲學(xué)路徑417 在第一波腹Al和第二波節(jié)N2之間延伸。圖示實(shí)施例中的端部執(zhí)行器408的物理長(zhǎng)度“Li” 為四分之二波長(zhǎng)(Ll = 2X/4)。折疊元件412為實(shí)心桿。在折疊元件412的整個(gè)長(zhǎng)度上， 折疊元件412的橫截面積基本上等于端部執(zhí)行器408的縱向橫截面積。折疊元件412形成 端部執(zhí)行器408的遠(yuǎn)側(cè)四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。應(yīng)當(dāng)理解，端部執(zhí)行器408的物理長(zhǎng)度可以 是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。類(lèi)似地，折 疊元件412的物理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意正整數(shù)，如 η = 1、2、3...)。該實(shí)施例不局限于這種情況。端部執(zhí)行器408的近端414能夠如圖1和圖2Α所示在表面30與速率變換器28 連接。近端414可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的超聲傳輸波導(dǎo)的一部分，或者可形成 該部分。對(duì)于與速率變換器28的直接連接，端部執(zhí)行器408可向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng) (λ/4),以使近端414與波腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器408可在它們各自 的波腹處連接在一起，系統(tǒng)頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)稱(chēng)頻率為(例 如)55.5kHz。添加的近側(cè)四分之一波長(zhǎng)可具有與外部平行路徑相同的面積(即，向近側(cè)延 伸四分之一波長(zhǎng))。在這種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增大，則由于這表示面 積相對(duì)于410減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器408作為以(例如)55. 5kHz工作的 超聲外科器械可包括增益、衰減和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。端部執(zhí)行器408包括與 第二波節(jié)N2重合的自由遠(yuǎn)端416。遠(yuǎn)端416為最小振幅位移的區(qū)域。聲學(xué)遠(yuǎn)端418位于折 疊元件412的近端。在圖示實(shí)施例中，就位移而言，聲學(xué)遠(yuǎn)端418與第一波腹Al和第二波腹 A2重合。聲學(xué)遠(yuǎn)端418為最大振幅位移的區(qū)域。端部執(zhí)行器408的外部部分在其位于第一 波腹Al的中心處具有最大位移。由于振幅在第一波腹Al的任一側(cè)對(duì)稱(chēng)下降，因此工作長(zhǎng) 度為大約1. 2英寸( 30mm)。這是圖4所示端部執(zhí)行器400的大約0. 6英寸( 15mm) 的工作長(zhǎng)度的兩倍。在端部執(zhí)行器400中，從位于遠(yuǎn)端404、發(fā)生最大振幅位移的第二波腹 A2到第二波腹A2和第二波節(jié)N2之間振幅降至最大值的50%的點(diǎn)測(cè)量工作長(zhǎng)度。在其它實(shí)施例中，折疊元件412的物理長(zhǎng)度可以大于或小于四分之一波長(zhǎng) (λ/4),或者可小于其整數(shù)倍(η λ /4)，以使得可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇折疊元件412的長(zhǎng)度來(lái)將 端部執(zhí)行器408的聲學(xué)遠(yuǎn)端418的超聲振幅位移安排在最大位移和最小位移之間。在這樣 的實(shí)施例中，端部執(zhí)行器408的長(zhǎng)度可以大于或小于任意數(shù)量的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。本 領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本文所述的各種實(shí)施例中，端部執(zhí)行器408的長(zhǎng)度Ll比折疊 元件412的長(zhǎng)度長(zhǎng)。然而，端部執(zhí)行器408和折疊元件412的組合長(zhǎng)度可以是任何合適數(shù) 量的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于定位折疊部分的特別有利的位置為第一 波腹Al和第二波節(jié)Ν2之間的位移振幅降至最大值的50%的區(qū)域中。因此，遠(yuǎn)端416出現(xiàn) 在工作長(zhǎng)度的極限處。隨著向近端414運(yùn)動(dòng)，對(duì)于超過(guò)第一波腹Al的區(qū)域，位移振幅保持 高于最小有效振幅(>最大值的50%)。隨著進(jìn)一步向近端414運(yùn)動(dòng)，振幅開(kāi)始降至低于 所需的50%振幅水平。以這種方式，用以55. 5kHz工作的鈦(Ti)設(shè)計(jì)的端部執(zhí)行器的工作 長(zhǎng)度可延伸至大約1. 2英寸( 30mm)。在“折疊部分”的位置，端部執(zhí)行器408的縱向延伸保持沒(méi)有折疊時(shí)該位置的超聲位移特性。例如，在圖5、圖5A和圖5B所示實(shí)施例中，折疊部分位于處于遠(yuǎn)端416的第二波 節(jié)N2，折疊元件412從遠(yuǎn)端416向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng)(λ/4)直至第一波腹Al和第二 波腹Α2，第一波腹Al和第二波腹Α2與聲學(xué)遠(yuǎn)端418重合。第一波節(jié)附和第二波節(jié)Ν2的 位移圖案和位置沿著端部執(zhí)行器408的縱向長(zhǎng)度保持相同。即使第二波節(jié)Ν2 “提供”自由 端，它也保持波節(jié)，如最小位移振幅或沒(méi)有位移振幅。因此，端部執(zhí)行器408的遠(yuǎn)端416的 位移基本為零，即使當(dāng)端部執(zhí)行器408被超聲致動(dòng)時(shí)，遠(yuǎn)端416也保持遲鈍。在某些操作中 這種特征會(huì)是所期望的，用于保護(hù)可能會(huì)與遠(yuǎn)端416接觸或者可能會(huì)在遠(yuǎn)端416附近的組 織。否則，工作遠(yuǎn)端會(huì)穿過(guò)與其接觸的組織創(chuàng)建外科手術(shù)窗口或者-otomy。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“-otomy”是指表示如最初元件所規(guī)定的組織或器官的“切割、切開(kāi)”、對(duì) 象的“切除”的組合形式。圖6是包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件442的端部執(zhí)行器438的一個(gè)實(shí)施例的 示意圖。圖6A是端部執(zhí)行器438的縱向剖面圖。圖6B是端部執(zhí)行器438沿著線(xiàn)6B-6B截 取的剖視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器438適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超 聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在另一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器438可適于用在圖2A所示的多元 件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。現(xiàn)在將參照?qǐng)D6、圖6A和圖6B對(duì)端部執(zhí)行器438進(jìn) 行描述。端部執(zhí)行器438為包括主體440和折疊元件442的基本實(shí)心的超聲傳輸管路，主 體440具有近端444和遠(yuǎn)端446，折疊元件442在第二波節(jié)N2處與遠(yuǎn)端446連接。端部執(zhí) 行器438包括形成于其實(shí)心部分443的遠(yuǎn)端的狹槽445。折疊元件442從位于遠(yuǎn)端446的 第二波節(jié)N2向近側(cè)延伸到與縱向軸線(xiàn)平行的向著近端444的狹槽445直至第一波腹Al。 折疊元件442的聲學(xué)遠(yuǎn)端448終止于第一波腹Al，其中，第一波腹Al與第二波腹A2重合。 當(dāng)在波節(jié)N處折疊端部執(zhí)行器并且折疊元件的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)時(shí)，第一波腹Al 和第二波腹Α2重合。如果折疊元件442的長(zhǎng)度大于或小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，則第一波 腹Al和第二波腹Α2將不重合。此外，如果在波節(jié)(N)和波腹(A)之間進(jìn)行折疊，則即使折 疊元件442的長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，第一波腹Al和第二波腹Α2也將不重合。本文 以下對(duì)這些構(gòu)型進(jìn)行描述。在圖示實(shí)施例中，引用第二波腹Α2僅僅是為了便于理解折疊位 置和折疊元件442的長(zhǎng)度之間的關(guān)系。在圖示實(shí)施例中，折疊元件442與縱向軸線(xiàn)和端部 執(zhí)行器408的主體440的外表面平行地延伸。折疊元件442和端部執(zhí)行器438的主體440 的外表面限定跨越折疊元件442長(zhǎng)度的平行聲學(xué)路徑447。在圖示實(shí)施例中，平行聲學(xué)路 徑447在第一波腹Al和第二波節(jié)Ν2之間延伸。在圖示實(shí)施例中，折疊元件442被構(gòu)造為 在形成于端部執(zhí)行器438內(nèi)的狹槽445中延伸的矩形橫截面的桿。在圖示實(shí)施例中，端部 執(zhí)行器438的物理長(zhǎng)度“Li”為四分之二波長(zhǎng)(2λ/4)。折疊元件442的物理長(zhǎng)度可以是 大約四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。在折疊元件442的整個(gè)長(zhǎng)度上，折疊元件442的縱向橫截面積 基本上等于端部執(zhí)行器438的縱向橫截面積。應(yīng)當(dāng)理解，折疊的傳輸端部執(zhí)行器438的物 理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意正整數(shù)，如η= 1、2、3...)。 類(lèi)似地，折疊元件442的物理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意 正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。該實(shí)施例不局限于這種情況。端部執(zhí)行器438的近端444能夠如圖1和圖2Α所示在表面30與速率變換器28 連接。近端444可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分，或者可形成 該部分。對(duì)于與速率變換器28的直接連接，端部執(zhí)行器438可向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng)(λ/4),以使近端444與波腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器438可在它們各自 的波腹處連接在一起，系統(tǒng)頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)稱(chēng)頻率為(例 如)55.5kHz。添加的近側(cè)四分之一波長(zhǎng)可具有與外部平行路徑相同的面積(即，向近側(cè)延 伸四分之一波長(zhǎng))。在這種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增大，則由于這表示面 積相對(duì)于438減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器438作為以(例如)55. 5kHz工作 的超聲外科術(shù)器械可包括增益、衰減和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。端部執(zhí)行器438包 括與第二波節(jié)N2重合的自由遠(yuǎn)端446。遠(yuǎn)端446為最小振幅位移的區(qū)域。聲學(xué)遠(yuǎn)端448 位于折疊元件442的近端。在圖示實(shí)施例中，就位移而言，聲學(xué)遠(yuǎn)端448與第一波腹Al和 第二波腹A2重合。聲學(xué)遠(yuǎn)端448為最大振幅位移的區(qū)域。端部執(zhí)行器438的外部部分在 其位于第一波腹Al的中心處具有最大位移。由于振幅在第一波腹Al的任一側(cè)對(duì)稱(chēng)下降， 因此工作長(zhǎng)度為大約1. 2英寸( 30mm)。這是圖4所示端部執(zhí)行器400的大約0. 6英寸 (^ 15mm)的工作長(zhǎng)度的兩倍。在其它實(shí)施例中，折疊元件442的物理長(zhǎng)度可以大于或小于四分之一波長(zhǎng) (λ/4),或者可能小于其整數(shù)倍(η λ /4)，以使得可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇折疊元件442的長(zhǎng)度來(lái) 將端部執(zhí)行器438的聲學(xué)遠(yuǎn)端448的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。在這樣的 實(shí)施例中，端部執(zhí)行器438的長(zhǎng)度可以大于或小于任意數(shù)量的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本文所述各種實(shí)施例中，端部執(zhí)行器438的長(zhǎng)度Ll比折疊元件 442的長(zhǎng)度長(zhǎng)。然而，端部執(zhí)行器438和折疊元件442的組合長(zhǎng)度可以是任何合適數(shù)量的 四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于定位折疊部分的特別有利的位置在第一波腹 Al和第二波節(jié)Ν2之間的位移振幅降至最大值的50%的區(qū)域中。因此，遠(yuǎn)端446出現(xiàn)在工 作長(zhǎng)度的極限處。隨著向著近端444運(yùn)動(dòng)，對(duì)于超過(guò)第一波腹Al的區(qū)域，位移振幅保持高 于最小有效振幅( >最大值的50% )。隨著進(jìn)一步向著近端444運(yùn)動(dòng)，振幅開(kāi)始降至低于 50%的振幅水平。以這種方式，用以55. 5kHz工作的鈦(Ti)設(shè)計(jì)的端部執(zhí)行器的工作長(zhǎng)度 可延伸至大約1. 2英寸( 30mm)。在“折疊部分”的位置，端部執(zhí)行器438的縱向延伸保持在沒(méi)有折疊時(shí)該位置的超 聲位移特性。例如，在圖6、圖6A和圖6B所示實(shí)施例中，折疊部分位于處于遠(yuǎn)端446的第二 波節(jié)N2，折疊元件442從遠(yuǎn)端446向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng)(λ/4)直至第一波腹Al和第 二波腹Α2，第一波腹Al和第二波腹Α2與聲學(xué)遠(yuǎn)端448重合。第一波節(jié)附和第二波節(jié)Ν2 的位移圖案和位置沿著端部執(zhí)行器438的縱向長(zhǎng)度保持相同。即使第二波節(jié)Ν2 “提供”自 由端，它也保持波節(jié)，如最小位移振幅或者沒(méi)有位移振幅。因此，端部執(zhí)行器438的遠(yuǎn)端446 的位移基本為零，即使當(dāng)端部執(zhí)行器438被超聲致動(dòng)時(shí)，遠(yuǎn)端446也保持遲鈍。在某些操作 中這個(gè)特征會(huì)是所期望的，以保護(hù)可能會(huì)與遠(yuǎn)端446接觸或者可能會(huì)在遠(yuǎn)端446附近的組 織。否則，工作遠(yuǎn)端會(huì)穿過(guò)與其接觸的組織創(chuàng)建外科手術(shù)窗口或者-otomy。圖7用曲線(xiàn)圖示出圖4、圖4A和圖4B所示的端部執(zhí)行器400的特性超聲位移曲線(xiàn) 420。位移曲線(xiàn)420示出沿著垂直軸線(xiàn)的根據(jù)超聲振幅表示的位移和沿著水平軸線(xiàn)的四分 之一波長(zhǎng)(λ/4)。位移曲線(xiàn)420的超聲振幅在近端402處大約為零，近端402為第一波節(jié) Nl的位置。第一波腹Al位于距近端402四分之一波長(zhǎng)(λ/4)處。隨著沿端部執(zhí)行器400 向遠(yuǎn)側(cè)運(yùn)動(dòng)，位移曲線(xiàn)420在第一(如近側(cè))波腹Al的超聲振幅為-1 (-100% )，這表示第 一波腹Al為最大值或者峰值超聲位移的位置。要指出的是，負(fù)號(hào)表示在第一波腹Al處相對(duì)于第二(如遠(yuǎn)側(cè))波腹A2的超聲位移相位。然而，位移可被表征為根據(jù)以上公式(1)的 時(shí)間振蕩。第二波節(jié)N2位于距近端402四分之二波長(zhǎng)(2 λ/4)處。隨著沿端部執(zhí)行器400 向遠(yuǎn)側(cè)運(yùn)動(dòng)，位移曲線(xiàn)420在第二波節(jié)Ν2處的超聲振幅為零。第二波腹Α2位于遠(yuǎn)端404， 遠(yuǎn)端404位于距近端402四分之三波長(zhǎng)(3 λ/4)的距離處。隨著沿端部執(zhí)行器400向遠(yuǎn)側(cè) 運(yùn)動(dòng)，位移曲線(xiàn)420在第二波腹Α2處的振幅為+1 (+100% )，這表示第二波腹Α2為最大值 或峰值超聲位移的位置。如前所述，超聲器械的工作長(zhǎng)度通?？啥x為從端部執(zhí)行器的工 作遠(yuǎn)端(此處，超聲位移最大)到沿著端部執(zhí)行器的近側(cè)位置的距離，在該近側(cè)位置處，隨 著靠近波節(jié)(此處，超聲位移最小)，超聲位移振幅降至低于預(yù)定水平，例如50%。如圖7 所示，端部執(zhí)行器400具有從位于遠(yuǎn)端404的第二波腹Α2延伸至近側(cè)位置424的工作長(zhǎng)度 422，在近側(cè)位置424處，超聲位移降至+0. 5 (+50% )或者半個(gè)峰水平。近側(cè)位置424位于 四分之三波長(zhǎng)部分內(nèi)。對(duì)于圖7所示位移曲線(xiàn)420，工作長(zhǎng)度422為大約0. 65個(gè)四分之一 波長(zhǎng)或者大約0. 6英寸( 15mm)。圖8用曲線(xiàn)圖示出圖5、圖5A、圖5B和圖6、圖6A、圖6B分別所示的端部執(zhí)行器 408和438的超聲位移曲線(xiàn)430。位移曲線(xiàn)430示出沿著垂直軸線(xiàn)的根據(jù)超聲振幅表示的 位移和沿著水平軸線(xiàn)的四分之一波長(zhǎng)(λ /4)。位移曲線(xiàn)430的超聲振幅在近端414處大約 為零，近端414為第一波節(jié)附的位置。第一波腹Al位于距近端414四分之一波長(zhǎng)(λ /4) 處。隨著沿端部執(zhí)行器408、438的外部部分410和440向遠(yuǎn)側(cè)運(yùn)動(dòng)，位移曲線(xiàn)430在第一 (如近側(cè))波腹Al處的超聲振幅為+1 (+100 % )，這表示第一波腹Al為最大值或峰值超聲 位移的位置。第二波節(jié)Ν2位于距近端414的四分之二波長(zhǎng)(2 λ/4)處。隨著沿端部執(zhí)行 器408、438向遠(yuǎn)側(cè)運(yùn)動(dòng)，位移曲線(xiàn)430在第二(如遠(yuǎn)側(cè))波節(jié)Ν2處的振幅也大約為零。如 圖8所示，端部執(zhí)行器408、438的工作長(zhǎng)度432被定義為從近側(cè)位置434a到遠(yuǎn)側(cè)位置434b 的距離，在近側(cè)位置434a處，超聲位移曲線(xiàn)430越過(guò)+0.5(+50%)的超聲振幅(如半個(gè)峰 水平)之上，在遠(yuǎn)側(cè)位置434b處，超聲位移曲線(xiàn)430越過(guò)+0. 5 (+50% )超聲振幅(如半個(gè) 峰水平)之下。對(duì)于圖8所示的位移曲線(xiàn)430，工作長(zhǎng)度432為大約1. 3個(gè)四分之一波長(zhǎng)或 者約1. 2英寸( 30mm)。超聲位移曲線(xiàn)430的峰值位移出現(xiàn)在位于波腹Al的工作長(zhǎng)度 432的中間。隨著靠近第一端部波節(jié)m和第二端部波節(jié)N2，它向著中間的任一側(cè)減小。通 過(guò)比較，端部執(zhí)行器408、438的工作長(zhǎng)度因此大約為圖4所示端部執(zhí)行器400的工作長(zhǎng)度 的兩倍。圖9示出包括限定平行聲學(xué)路徑417的折疊元件412的多元件端部執(zhí)行器450的 一個(gè)實(shí)施例的示意圖。多元件端部執(zhí)行器450適于用在圖2A所示的多元件端部執(zhí)行器超 聲系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。多元件端部執(zhí)行器450包括與夾臂452可操作地連接的端部執(zhí) 行器408。夾臂452可包括組織墊454。端部執(zhí)行器408的工作長(zhǎng)度區(qū)域的超聲振幅位移特征圖需要夾臂452的預(yù)定力分 布。在傳統(tǒng)的端部執(zhí)行器中，當(dāng)從波腹(A)向著波節(jié)(N)向近側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，超聲振幅位移減小。 工作長(zhǎng)度被定義為波節(jié)(N)和波腹(A)之間的區(qū)域，其中，在該區(qū)域內(nèi)，超聲位移保持在最 大超聲位移的50%或者在此之上。已被證實(shí)，至少對(duì)于第一階，熱量的產(chǎn)生符合簡(jiǎn)單的摩擦 原理，可根據(jù)如下公式(2)用公式表達(dá)摩擦原理Heat = μ vN (2)其中
μ為摩擦系數(shù)；ν為超聲速率的均方根(rms)值；以及N為法向力。為了補(bǔ)償遠(yuǎn)離端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端的區(qū)域中的減小振幅，進(jìn)而補(bǔ)償減小的超聲速 率，傳統(tǒng)的夾臂組件在夾臂樞軸點(diǎn)的位置附近、在端部執(zhí)行器的近端產(chǎn)生最高壓力。這通 常是通過(guò)將夾臂鉸接在遠(yuǎn)側(cè)波節(jié)(N)處或者鉸接在其附近來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾臂關(guān)閉時(shí)，在樞 軸點(diǎn)或者夾臂和端部執(zhí)行器之間形成的接頭附近，夾緊力最大。這樣的傳統(tǒng)的夾緊結(jié)構(gòu)可 能既不是最佳的，也不適于圖8中用曲線(xiàn)圖示出的振幅位移特征圖。如圖8所示，位移曲線(xiàn) 430在位于第一波腹Al的中心區(qū)域中最大，并遠(yuǎn)離居中的波腹Al向著第一波節(jié)m和第二 波節(jié)N2到波腹Al的任一側(cè)對(duì)稱(chēng)地下降。夾臂452能夠?qū)Χ瞬繄?zhí)行器408施加與端部執(zhí)行器408的位移曲線(xiàn)430 (圖8)成 反比的力。由夾墊/夾臂452產(chǎn)生的力分布為振幅曲線(xiàn)的倒數(shù)，以使得端部執(zhí)行器408的 超聲速率和作用于它的力的乘積在整個(gè)工作長(zhǎng)度區(qū)域上保持標(biāo)稱(chēng)恒定。在這兩種構(gòu)思中， 將會(huì)在夾臂/夾墊的中心施加法向力。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，夾臂452可被構(gòu)造為片簧狀 機(jī)構(gòu)，用于在端部執(zhí)行器408的第一波腹Al處施加法向力456，在端部執(zhí)行器408的近端施 加法向力457a，并且在端部執(zhí)行器408的遠(yuǎn)端施加法向力457b。在圖示實(shí)施例中，當(dāng)夾具 機(jī)構(gòu)完全接合時(shí)，在第一波腹Al處施加的法向力456小于在端部執(zhí)行器408的各個(gè)近端和 遠(yuǎn)端施加的法向力457a、457b。在一個(gè)實(shí)施例中，夾臂452可包括矩形橫截面的彈性鋼的細(xì) 長(zhǎng)弧形長(zhǎng)度形式的片簧機(jī)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可利用其它夾墊/夾臂機(jī)構(gòu)來(lái) 創(chuàng)建從中心點(diǎn)開(kāi)始的近對(duì)稱(chēng)力分布，該力分布從中心開(kāi)始減小并向著端部增大。圖10示出包括限定平行聲學(xué)路徑的折疊元件412的多元件端部執(zhí)行器460的一 個(gè)實(shí)施例的示意圖。多元件端部執(zhí)行器460適于用在圖2A所示的多元件端部執(zhí)行器超聲系 統(tǒng)1000的實(shí)施例中。多元件端部執(zhí)行器460包括與鉸接夾臂組件462可操作地連接的端 部執(zhí)行器408。鉸接夾臂組件462包括第一組織墊構(gòu)件464a和第二組織墊構(gòu)件464b。鉸 接夾臂組件462可包括在樞軸點(diǎn)468處連接的第一構(gòu)件462a和第二構(gòu)件462b形式的鉸鏈 構(gòu)型。第一構(gòu)件462a和第二構(gòu)件462b適于接納相應(yīng)的第一組織墊構(gòu)件464a和第二組織 墊構(gòu)件464b。彈簧470將力施加于鉸接的第一夾臂構(gòu)件462a和第二夾臂構(gòu)件462b。彈簧 470可以是扭轉(zhuǎn)彈簧、板簧或者本領(lǐng)域已知的任何其它合適類(lèi)型的彈簧。鉸鏈還可以是活動(dòng) 鉸鏈，在活動(dòng)鉸鏈中，在任一側(cè)存在相對(duì)于夾臂的較長(zhǎng)部分變細(xì)的中心部分。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，活動(dòng)鉸鏈在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中是公知的。在一個(gè)實(shí)施例中，鉸接夾臂組件462可被構(gòu)造為包括樞軸點(diǎn)468的鉸鏈狀機(jī)構(gòu)，用 于在端部執(zhí)行器408的工作長(zhǎng)度區(qū)域的端部施加最大的力467a、467b，并且在位于第一波 腹Al的中心施加足夠的力466。夾臂462對(duì)端部執(zhí)行器408施加的力466和467a、467b理 想上與圖8中用曲線(xiàn)圖示出的位移曲線(xiàn)430成反比。圖11示出可延伸管狀端部執(zhí)行器478的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖面圖。在一個(gè)實(shí)施 例中，端部執(zhí)行器478適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在 另一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器478可適于用在多元件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。端 部執(zhí)行器478包括主體480和折疊元件482，主體480具有近端484和遠(yuǎn)端486，折疊元件 482與主體480可滑動(dòng)地連接。在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器478為伸展構(gòu)型中所示的管狀端部執(zhí)行器。折疊元件482可沿著縱向軸線(xiàn)按箭頭490a、490b所示的方向可滑動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。 一旦折疊元件482延伸，它就被鎖在適當(dāng)?shù)奈恢靡杂米骱线m的超聲傳輸元件。為了使端部 執(zhí)行器478處于伸展構(gòu)型，通過(guò)任何適合的技術(shù)使折疊元件482沿箭頭490a所示方向延 伸。在圖示實(shí)施例中，折疊元件482被構(gòu)造為圓柱形元件。圓柱形折疊元件482可向著遠(yuǎn) 端向前滑動(dòng)?？衫脦追N機(jī)制使折疊元件482滑動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，折疊元件482可被 構(gòu)造為在近端具有帶外螺紋的部分，用于與478的遠(yuǎn)端中形成的相匹配的帶內(nèi)螺紋的部分 接合。一旦折疊元件482位于回縮構(gòu)型或伸展構(gòu)型，就用足夠的力將折疊元件482 “鎖”定 就位，以適當(dāng)?shù)卦谏煺箻?gòu)型下將超聲能量傳輸?shù)竭h(yuǎn)端488或者在回縮構(gòu)型下將超聲能量傳 輸?shù)铰晫W(xué)遠(yuǎn)端489?？刹⑷胧雇庾o(hù)套滑動(dòng)的另外的機(jī)構(gòu)，以保護(hù)組織不受近側(cè)四分之二波長(zhǎng) 部分中的振動(dòng)的影響，并使組織暴露于遠(yuǎn)側(cè)的四分之一波長(zhǎng)。同樣，可設(shè)置使對(duì)稱(chēng)的夾臂/ 夾墊組件452、462(圖9、圖10)向遠(yuǎn)側(cè)滑動(dòng)以使其僅用于遠(yuǎn)側(cè)四分之一波長(zhǎng)的機(jī)構(gòu)。在回縮構(gòu)型(以虛線(xiàn)顯示)下，可延伸端部執(zhí)行器478的物理長(zhǎng)度Ll為四分之二 波長(zhǎng)(2 λ /4)。在伸展構(gòu)型下，端部執(zhí)行器478的物理長(zhǎng)度為大約四分之二波長(zhǎng)(2 λ /4)， 折疊元件482的長(zhǎng)度L3為大約四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。折疊元件482形成端部執(zhí)行器478 的遠(yuǎn)側(cè)的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。在伸展構(gòu)型下，端部執(zhí)行器478和折疊元件482的組合長(zhǎng) 度的物理長(zhǎng)度L2為大約四分之三波長(zhǎng)(3 λ/4)。折疊元件482可形成為實(shí)心桿，該實(shí)心桿 的縱向橫截面積大約與管狀端部執(zhí)行器478跨越平行聲學(xué)路徑487的橫截面積相同。應(yīng)當(dāng) 理解，端部執(zhí)行器478的物理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中，“η”為任意 正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。類(lèi)似地，折疊元件482的物理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù) 倍(ηλ/4，其中，“η”為任意正整數(shù)，如η= 1、2、3...)。該實(shí)施例不局限于這種情況。在以虛線(xiàn)顯示的回縮構(gòu)型下，遠(yuǎn)端486與第二波節(jié)Ν2重合。因此，在回縮構(gòu)型下， 端部執(zhí)行器478的位于波節(jié)Ν2部分的自由遠(yuǎn)端486具有標(biāo)稱(chēng)為零的位移，并提供遲鈍表面 以避免當(dāng)使用480的工作長(zhǎng)度時(shí)對(duì)相鄰組織造成損傷。在伸展構(gòu)型下，折疊元件482從第二波節(jié)Ν2延伸至第二波腹Α2。折疊元件482的 遠(yuǎn)端488為與第二波腹Α2重合的最大振幅位移的區(qū)域。在伸展模式下，遠(yuǎn)端488可用于創(chuàng) 建外科手術(shù)窗口、-otomy或回切?？赏ㄟ^(guò)任何合適的技術(shù)使折疊元件482沿箭頭490b所 示方向收縮。在回縮構(gòu)型(以虛線(xiàn)顯示)下，折疊元件482可滑動(dòng)地定位到端部執(zhí)行器478 的中空部分483中。在回縮構(gòu)型下，端部執(zhí)行器478包括就位移而言位于第一波腹Al的聲 學(xué)遠(yuǎn)端489，并由端部執(zhí)行器478的主體480的外表面限定平行聲學(xué)路徑487。在圖示實(shí)施 例中，平行聲學(xué)路徑487在第一波腹Al和第二波節(jié)N2之間延伸。聲學(xué)遠(yuǎn)端489為最大振 幅位移的區(qū)域。由于聲學(xué)遠(yuǎn)端489位于中空部分483內(nèi)，所以避免了在高振幅與相鄰組織 的意外接觸。在伸展構(gòu)型下，遠(yuǎn)端488可適用于其它外科手術(shù)操作，例如創(chuàng)建外科手術(shù)窗 口、-otomies和/或背切。在背切操作中，外科醫(yī)生可利用遠(yuǎn)端488、端部執(zhí)行器478的活 動(dòng)頂端沿著平面分割組織。例如，可延伸端部執(zhí)行器478的近端484能夠如圖1和圖2A所示在表面30與速 率變換器28連接。近端484可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分 或者可形成該部分。對(duì)于與速率變換器28的直接連接，端部執(zhí)行器478可向近側(cè)延伸四分 之一波長(zhǎng)(λ /4)，以使得近端484與波腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器478可在它們各自的波腹處連接在一起，系統(tǒng)頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)稱(chēng) 頻率為(例如)55.5kHz。添加的近側(cè)四分之一波長(zhǎng)的面積可與外部平行路徑的面積相同 (即，向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng))。在這種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增大，則 由于這表示面積相對(duì)于478減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器478可包括增益、衰減 和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。在回縮構(gòu)型下，端部執(zhí)行器478包括就振幅位移而言與 第二波節(jié)N2重合的自由遠(yuǎn)端486。遠(yuǎn)端486為最小振幅的區(qū)域，在該區(qū)域中，縱向超聲振 動(dòng)和超聲位移最小。在回縮構(gòu)型下，可延伸端部執(zhí)行器478還包括位于第二波腹A2的遠(yuǎn)端 488。因此，遠(yuǎn)端488為最大振幅的區(qū)域，在該區(qū)域中，縱向超聲振動(dòng)和超聲位移最大。因此， 可利用折疊元件482的遠(yuǎn)端488來(lái)對(duì)組織施加動(dòng)作。在其它實(shí)施例中，可使折疊元件482在位于波節(jié)“N”和波腹“A”之間的位移區(qū)域 處折疊，以使得可如以下圖20所示將聲學(xué)遠(yuǎn)端488的超聲位移安排在最大位移和最小位移 之間。圖20所示的折疊平行路徑707的長(zhǎng)度大于四分之一波長(zhǎng)(> λ /4)。仍然在其它實(shí)施例中，折疊元件482的物理長(zhǎng)度可小于四分之一波長(zhǎng)(λ /4)，或 者小于其整數(shù)倍(η λ /4)，以使得當(dāng)折疊元件482收縮時(shí)將遠(yuǎn)端488的超聲位移安排在最大 位移和最小位移之間。端部執(zhí)行器478和延伸的折疊元件482的組合長(zhǎng)度L2可以是任何 合適數(shù)量的波長(zhǎng)U)。如之前參照?qǐng)D5、圖5Α、圖5Β所述，在“折疊部分”的位置，可延伸端部執(zhí)行器478 保持在沒(méi)有折疊時(shí)該位置的超聲位移特性。例如，如圖11所示，折疊部分位于第二波節(jié)Ν2 處，折疊元件482可從與第二波節(jié)Ν2重合的遠(yuǎn)端486延伸四分之一波長(zhǎng)(λ/4)直至與第 二波腹Α2重合的延伸遠(yuǎn)端488。在回縮構(gòu)型下，第二波節(jié)Ν2保持第二波節(jié)Ν2，并“提供”自由端。圖12示出可旋轉(zhuǎn)端部執(zhí)行器500的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，可延 伸端部執(zhí)行器500適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在另 一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器500可適于用在多元件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。端部 執(zhí)行器500包括主體501和折疊元件502，主體501具有近端504和遠(yuǎn)端506，折疊元件502 與主體501可旋轉(zhuǎn)連接。在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器500為開(kāi)槽的矩形條，其包括實(shí)心細(xì) 長(zhǎng)元件512和形成在遠(yuǎn)端的狹槽519。折疊元件502可繞細(xì)長(zhǎng)元件512的遠(yuǎn)端506處的樞 轉(zhuǎn)軸線(xiàn)510可旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。為了使端部執(zhí)行器500處于伸展構(gòu)型，折疊元件502可沿箭頭 514a所示方向繞軸線(xiàn)510向外旋轉(zhuǎn)。在伸展構(gòu)型下，折疊元件502從第二波節(jié)N2延伸至 第二波腹A2，并表現(xiàn)為傳統(tǒng)的超聲器械，其最大超聲位移出現(xiàn)在與第二波腹A2重合的遠(yuǎn)端 508。為了使端部執(zhí)行器500處于回縮構(gòu)型(以虛線(xiàn)顯示)，折疊元件502可沿箭頭514b所 示方向繞軸線(xiàn)510向內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在回縮構(gòu)型下，端部執(zhí)行器500的遠(yuǎn)端508還表現(xiàn)為就位移 而言位于第一波腹Al處的聲學(xué)遠(yuǎn)端509，并由端部執(zhí)行器500的主體501的外表面形成平 行聲學(xué)路徑517。遠(yuǎn)端508為最大振幅的區(qū)域，在該區(qū)域中，縱向超聲振動(dòng)和超聲位移最大。 折疊元件502的遠(yuǎn)端508能夠?qū)M織施加動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)軸線(xiàn)510可被實(shí)現(xiàn) 為鉸鏈機(jī)構(gòu)。圖13是筆直細(xì)長(zhǎng)的端部執(zhí)行器520的示意圖。在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器520 的長(zhǎng)度L4為四分之二波長(zhǎng)(2λ/4)。端部執(zhí)行器520從位于第一波腹Al的近端522延伸， 穿過(guò)波節(jié)Ni，終止于位于遠(yuǎn)端524的第二波腹Α2。圖16中用曲線(xiàn)圖示出端部執(zhí)行器520的超聲位移曲線(xiàn)。圖14是包括限定平行聲學(xué)路徑533的折疊元件的端部執(zhí)行器530的一個(gè)實(shí)施例 的示意圖。在圖示實(shí)施例中，可通過(guò)在波節(jié)m的位置折疊筆直細(xì)長(zhǎng)桿端部執(zhí)行器520 (圖 13)來(lái)形成端部執(zhí)行器530。因此，在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器530包括第一元件532和 折疊第二元件534，第一元件532從第一波腹Al延伸至波節(jié)附，折疊第二元件534向著近 端反折以限定平行聲學(xué)路徑533。在圖示實(shí)施例中，折疊第二元件534可基本上與第一元 件532平行，并從波節(jié)m延伸至第二波腹A2。在其它實(shí)施例中，折疊第二元件534可不與 第一元件532平行。在其它實(shí)施例中，折疊第二元件534可從波節(jié)附延伸至超過(guò)第二波腹 A2。應(yīng)當(dāng)理解，端部執(zhí)行器530的長(zhǎng)度L5可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中“η” 為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。類(lèi)似地，折疊第二元件534的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng) 的整數(shù)倍(η λ/4，其中“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。例如，近端536可適于并能 夠如圖1和圖2Α所示在表面30與速率變換器28連接。近端536的長(zhǎng)度可延伸另外的四 分之一波長(zhǎng)，以使得端部執(zhí)行器530和速率變換器30可在相應(yīng)的波腹處連接。近端536可 連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分，或者可形成該部分。端部執(zhí)行 器530包括基本上與第二波腹Α2重合的聲學(xué)遠(yuǎn)端538，聲學(xué)遠(yuǎn)端538能夠?qū)M織施加動(dòng)作 (如切割和/或凝結(jié))。如圖14所示，可通過(guò)大體剛性的第三構(gòu)件540來(lái)連接第一元件532 和第二元件534。第一元件532和第二元件534的位移參照的是近端536和聲學(xué)遠(yuǎn)端538。 然后，第一元件532和第二元件534在χ = 0處(如第一波腹Al和第二波腹Α2對(duì)齊的位 置)的位移基本上相等且相反。因此，第一元件532和第二元件534沿著它們的縱向長(zhǎng)度 具有大小相同但方向相反的超聲位移。因此，端部執(zhí)行器530的物理長(zhǎng)度L5為細(xì)長(zhǎng)端部執(zhí) 行器520 (圖13)的長(zhǎng)度L4的一半。在圖17中用曲線(xiàn)圖示出端部執(zhí)行器530的超聲位移 曲線(xiàn)。圖15是包括限定平行聲學(xué)路徑556的折疊元件562的端部執(zhí)行器550的一個(gè)實(shí) 施例的示意圖。在圖示實(shí)施例中，可通過(guò)在與波節(jié)m重合的位置處折疊筆直端部執(zhí)行器 520(圖13)的遠(yuǎn)側(cè)部分以限定鉤形式的折疊元件552來(lái)形成端部執(zhí)行器550。因此，在圖 示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器550包括細(xì)長(zhǎng)部分554和折疊元件552，細(xì)長(zhǎng)部分554從近端558 延伸至第一波腹Al，折疊元件552從第一波腹Al延伸至波節(jié)W。折疊元件552包括第一 元件560和折疊第二元件562，第一元件560從第一波腹Al延伸至波節(jié)Ni，折疊第二元件 562從波節(jié)附延伸至第二波腹A2。折疊第二元件562向著近端反折，以形成平行聲學(xué)路徑 553。折疊第二元件562大體上與第一元件560平行。端部執(zhí)行器550的長(zhǎng)度可以是四分之 一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。類(lèi)似地，細(xì)長(zhǎng)元件554 和折疊元件556的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(η λ/4，其中“η”為任意正整數(shù)，如 η = 1、2、3...)。端部執(zhí)行器550包括能夠如圖1和圖2Α所示在表面30與速率變換器28 連接的近端558。近端558可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分，或 者可形成該部分。端部執(zhí)行器550包括大體與第二波腹Α2對(duì)齊的聲學(xué)遠(yuǎn)端564，聲學(xué)遠(yuǎn)端 564能夠?qū)ξ挥诘谝辉?60和第二元件562之間限定的開(kāi)口 566中的組織施加動(dòng)作(如 切割和/或凝結(jié))。如圖15所示，可通過(guò)使筆直細(xì)長(zhǎng)桿超聲傳輸波導(dǎo)的遠(yuǎn)側(cè)部分彎曲來(lái)形 成折疊元件552或鉤。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，細(xì)長(zhǎng)部分554和/或折疊元件552 可結(jié)合平衡特征以使近側(cè)細(xì)長(zhǎng)部分554中的橫向振動(dòng)最小。在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，283，981和No. 6，328，751中公開(kāi)了具有平衡的端部執(zhí)行器特征的超聲外科器械的實(shí)例，全文以引用方 式并入本文中。如果在位置χ = 0處參照第一元件560和第二元件562的每個(gè)的位移，則 第一元件560和第二元件562的位移基本上相等且相反，在位置χ = 0處，第一波腹Al和 第二波腹A2對(duì)齊。因此，第一元件560和第二元件562沿著它們的縱向長(zhǎng)度具有大小相同 但方向相反的超聲位移。因此，端部執(zhí)行器550的折疊元件552的物理長(zhǎng)度為整個(gè)組織上 的位移的兩倍，因此，有效速率為兩倍，因此，熱量更大。在圖15所示實(shí)施例中，可將組織定位在第一元件560和第二元件562之間限定的 開(kāi)口 566中。開(kāi)口 566的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，或者可以是四分之一波長(zhǎng)的任 意整數(shù)“η”倍(ηλ/2，其中“η”為任意正整數(shù)，如η= 1、2、3···)。在工作中，折疊元件552 可被拉伸穿過(guò)組織的一部分以連續(xù)橫切和凝結(jié)組織。在一個(gè)實(shí)施例中，折疊元件552可用 作固定超聲刀，例如用于腸系膜切除。在這樣的實(shí)施例中，可在遠(yuǎn)端568以彼此成預(yù)定角度 的方式定位第一元件560和第二元件562。成角度特征可適于當(dāng)在橫切和凝結(jié)操作期間向 著位于遠(yuǎn)端568的波節(jié)m對(duì)組織施加力時(shí)增加夾持壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，折疊部分 552可用作剪切刀頭。然而，在這樣的實(shí)施例中，可對(duì)第一元件560和第二元件562的每個(gè) 的相對(duì)超聲位移振幅進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使第一元件560和第二元件562形成金屬-金屬的物理 接觸時(shí)會(huì)引起的任何有害效果最小。在剪切刀頭實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施方式中，第一元件560 和第二元件562可形成有相對(duì)薄的涂層(如聚合物、金屬或氧化物)以消除第一元件560 和第二元件562之間的金屬-金屬的直接接觸或者使第一元件560和第二元件562之間的 金屬-金屬的直接接觸最小。這樣的機(jī)構(gòu)可與遠(yuǎn)端568連接，該機(jī)構(gòu)施加擠壓力以使第一 元件560和第二元件562撓曲，從而使它們?cè)诩羟心Ｊ较鹿ぷ?。在這樣的實(shí)施方式中，第一 元件560和第二元件562可被構(gòu)造為可在橫切過(guò)程期間關(guān)閉同時(shí)仍傳輸超聲能量的各個(gè)夾 具。圖16用曲線(xiàn)圖示出圖13所示的筆直細(xì)長(zhǎng)的端部執(zhí)行器520的特性超聲位移曲 線(xiàn)570。沿著垂直軸線(xiàn)示出根據(jù)超聲振幅表示的位移，沿著水平軸線(xiàn)示出四分之一波長(zhǎng)的 數(shù)量。第一波腹Al處的位移曲線(xiàn)570振幅為+1 (+100% )，這表示第一波腹Al為最大值或 峰值超聲位移的位置。位移振幅隨著靠近波節(jié)W而減小，在波節(jié)m處，位移曲線(xiàn)570振幅 為零。位移曲線(xiàn)570振幅在靠近第二波腹A2時(shí)向著負(fù)最大位移增大，在第二波腹A2處，位 移曲線(xiàn)570的振幅為-1(-100% )，這表示波腹A2為負(fù)最大值或峰值超聲位移的位置。第 一波腹Al位于零四分之一波長(zhǎng)處或者近端522處(圖13)，波節(jié)m位于距近端522四分 之一波長(zhǎng)(λ/4)處，第二波腹Α2位于距近端522四分之二波長(zhǎng)(2 λ/4)處。端部執(zhí)行器 520的工作長(zhǎng)度572為大約0. 65個(gè)四分之一波長(zhǎng)。從第二波腹Α2到位于-50%的位移曲 線(xiàn)570的工作長(zhǎng)度574為約0. 65個(gè)四分之一波長(zhǎng)。圖17用曲線(xiàn)圖示出圖14所示的包括限定平行聲學(xué)路徑533的折疊元件的端部執(zhí) 行器530的一個(gè)實(shí)施例的特性超聲位移曲線(xiàn)580。曲線(xiàn)580還應(yīng)用于圖4、圖5和圖6所示 的其它折疊端部執(zhí)行器實(shí)施例，并起始于它們各自的Al波腹。沿著垂直軸線(xiàn)顯示根據(jù)超聲 振幅表示的位移，沿著水平軸線(xiàn)顯示四分之一波長(zhǎng)的數(shù)量。第一波腹Al處的位移曲線(xiàn)580 振幅為+1 (+100% )，這表示第一波腹Al為最大值或峰值超聲位移的位置。當(dāng)靠近波節(jié)m 時(shí)，位移振幅減小。波節(jié)m處的位移振幅為零。當(dāng)靠近第二波腹A2時(shí)，位移曲線(xiàn)580振 幅向著負(fù)最大位移增加，在第二波腹A2處，位移曲線(xiàn)580的振幅為-1(-100% )，這表示第一波腹Al為負(fù)最大值或峰值超聲位移的位置。第一波腹Al和第二波腹A2位于近端536 處，波節(jié)W位于距近端536四分之一波長(zhǎng)(λ/4)處。端部執(zhí)行器530的工作長(zhǎng)度保持標(biāo) 稱(chēng)0. 65波長(zhǎng)。然而，582和584這兩個(gè)部分具有對(duì)它們之間捕獲的組織施加動(dòng)作的工作長(zhǎng) 度。然而，它們的工作長(zhǎng)度具有沿著相反方向運(yùn)動(dòng)的位移，所以組織上的速率基本上加倍， 因此，傳遞到組織的熱能加倍。圖18是包括限定平行聲學(xué)路徑607的折疊元件602的端部執(zhí)行器600的一個(gè)實(shí) 施例的示意圖。在圖示實(shí)施例中，折疊部分恰好位于遠(yuǎn)側(cè)波節(jié)Ν2將所處位置之前。圖18Α 是圖18所示端部執(zhí)行器600沿著線(xiàn)18Α-18Α截取的剖視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器 600適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在另一個(gè)實(shí)施例中， 端部執(zhí)行器600可適于用在圖2Α所示的多元件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。端部執(zhí) 行器600包括主體609和折疊元件602，主體609具有近端604和遠(yuǎn)端606，折疊元件602 與主體609連接?，F(xiàn)在參照?qǐng)D18和圖18Α，在一個(gè)實(shí)施例中，折疊元件602起始于位于波 節(jié)“N”和波腹“Α”之間的位移區(qū)域N'，延伸超過(guò)第一波腹Al，終止于與第二波腹Α2重合 的聲學(xué)遠(yuǎn)端608?？赏ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)貙⒙晫W(xué)遠(yuǎn)端608定位在距遠(yuǎn)端606的預(yù)定距離處來(lái)將聲學(xué) 遠(yuǎn)端608的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。端部執(zhí)行器600包括近端604和遠(yuǎn) 端606。折疊元件602起始于遠(yuǎn)端606，遠(yuǎn)端606與位于第一波腹Al和第二波節(jié)Ν2之間的 位移區(qū)域N'重合。在圖示實(shí)施例中，N'位于距第二波節(jié)Ν2小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)的 距離處。折疊元件602從遠(yuǎn)端606與縱向軸線(xiàn)B平行地向著近端604向近側(cè)延伸到超過(guò)第 一波腹Al的區(qū)域直至第二(如折疊)波腹Α2。端部執(zhí)行器600的遠(yuǎn)側(cè)部分的主體609的 外表面和折疊元件602限定平行聲學(xué)路徑607。應(yīng)當(dāng)理解，平行聲學(xué)路徑607的長(zhǎng)度基本 上與折疊元件602的長(zhǎng)度相同。示出的第二波腹Α2僅僅是為了示出聲學(xué)遠(yuǎn)端608的位置。 在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器600的長(zhǎng)度L'的物理長(zhǎng)度小于四分之二波長(zhǎng)(L' <2λ/4)。 在圖示實(shí)施例中，折疊元件602的長(zhǎng)度大于四分之一波長(zhǎng)(> λ/4)。折疊元件602可形成 為實(shí)心桿，該實(shí)心桿形成端部執(zhí)行器600的遠(yuǎn)側(cè)四分之一波長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)理解，端部執(zhí)行器600 的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(η λ /4，其中“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。 類(lèi)似地，折疊元件602的物理長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(η λ/4，其中“η”為任意正 整數(shù)，如 η = 1、2、3···)。例如，端部執(zhí)行器600的近端604可適于并能夠如圖1和圖2Α所示在表面30與 速率變換器28連接。對(duì)于與速率變換器28的直接連接，端部執(zhí)行器600可向近側(cè)延伸四 分之一波長(zhǎng)(λ/4)，以使得近端604與波腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器600 可以在它們各自的波腹處連接在一起，系統(tǒng)頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中， 標(biāo)稱(chēng)頻率為(例如)55.5kHz。添加的近側(cè)四分之一波長(zhǎng)的面積可與外部平行路徑的面積 相同(即，向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng))。在這種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增 大，則由于面積相對(duì)于600減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器600可包括增益、衰減 和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。近端604可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳 輸波導(dǎo)的一部分，或者可形成該部分。端部執(zhí)行器600可包括增益、衰減和/或其它特征， 用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。端部執(zhí)行器600的遠(yuǎn)端606為外部和內(nèi)部平行聲學(xué)路徑的位移相等 的區(qū)域。在圖示實(shí)施例中，可選擇N'處的折疊部分與50%振幅點(diǎn)重合。在遠(yuǎn)側(cè)頂端606， 位移曲線(xiàn)(圖19)的斜率相反。因此，應(yīng)力相等且相反并存在應(yīng)力平衡。聲學(xué)遠(yuǎn)端608就位移而言位于第二波腹A2，在圖19中被稱(chēng)為折疊波腹A2。因此，聲學(xué)遠(yuǎn)端608為局部負(fù)最 大振幅的區(qū)域，在該區(qū)域中，縱向超聲振動(dòng)的超聲位移接近負(fù)最大值。在各種實(shí)施例中，折疊元件602的長(zhǎng)度可以大于或小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，或 者可小于其整數(shù)倍(η λ /4)，以使得可根據(jù)聲學(xué)遠(yuǎn)端608的位置和折疊元件602的總長(zhǎng)度 來(lái)將聲學(xué)遠(yuǎn)端608的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。端部執(zhí)行器600和折疊元 件602的長(zhǎng)度可以是任意合適數(shù)量的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。折疊部分(N')的特別有利 的位置在第一波腹Al和第二波節(jié)Ν2之間的50%振幅水平處。這表示遠(yuǎn)端606將在位于最 小有效振幅處的工作長(zhǎng)度的極限處，以產(chǎn)生所需的組織動(dòng)作。振幅在超過(guò)第一波腹Al的近 側(cè)保持高于最小有效振幅。隨著進(jìn)一步向第一波節(jié)W向近側(cè)前進(jìn)，振幅降至低于50%的所 需水平。這表示對(duì)于用以55. 5kHz工作的鈦設(shè)計(jì)的端部執(zhí)行器，工作長(zhǎng)度(圖19中所示的 La)向回向著遠(yuǎn)端延伸1. 2英寸( 30mm)。N'處的“折疊部分”沿著端部執(zhí)行器600的縱向延伸的位置保持在折疊之前該位 置的超聲位移特性。例如，在圖18中，端部執(zhí)行器600中的折疊部分位于第一波腹Al和第 二波節(jié)N2之間的N'處，實(shí)心桿折疊元件602從遠(yuǎn)端606延伸四分之一波長(zhǎng)(λ/4)直至聲 學(xué)遠(yuǎn)端608，聲學(xué)遠(yuǎn)端608恰好位于超過(guò)第一波腹Al的第二波腹Α2。實(shí)心桿折疊元件602 的縱向橫截面積與端部執(zhí)行器600跨越折疊部分N'和第二波腹Α2之間的縱向橫截面積相 同。折疊部分N'處的位移對(duì)于外部平行聲學(xué)路徑607以及內(nèi)部平行聲學(xué)路徑是正的。因 此，當(dāng)端部執(zhí)行器600被超聲致動(dòng)時(shí)，其遠(yuǎn)端606工作。圖19用曲線(xiàn)圖示出端部執(zhí)行器600 的超聲位移曲線(xiàn)630。圖19用曲線(xiàn)圖示出包括限定平行聲學(xué)路徑607的折疊元件602的圖18和圖18Α 所示的端部執(zhí)行器600的一個(gè)實(shí)施例的特性超聲位移曲線(xiàn)630。沿著垂直軸線(xiàn)示出超聲振 幅，沿著水平軸線(xiàn)示出四分之一波長(zhǎng)。位移曲線(xiàn)630的振幅在近端604處大約為零，近端 604為第一波節(jié)附的位置。位移曲線(xiàn)630在第一波腹Al處的振幅為+1 (+100% )，這表示 第一波腹Al為最大值或峰值超聲位移的位置。第一波腹Al位于距近端604四分之一波長(zhǎng) 處。位移曲線(xiàn)630在第二波節(jié)N2的振幅將大約為零。然而，端部執(zhí)行器600恰好在第二波 節(jié)N2將所處位置之前的折疊部分N'處折疊。第二波節(jié)N2將位于距近端604四分之二波 長(zhǎng)(2λ/4)處。因此，位移曲線(xiàn)630在折疊部分N'處的振幅是正的。在圖19所示的實(shí)施 例中，選擇折疊部分N'的位置，以使得折疊部分N'處的振幅為最大值的50%。折疊部分 N'位于距前一波腹Al小于四分之一波長(zhǎng)(< λ/4)處。如前所述，超聲器械的工作長(zhǎng)度 La通常被定義為從端部執(zhí)行器的遠(yuǎn)端(其中，超聲位移最大)到沿著端部執(zhí)行器的近側(cè)位 置的距離，在所述近側(cè)位置中，當(dāng)靠近波節(jié)(其中，超聲位移最小)時(shí)，超聲位移降至低于預(yù) 定水平。端部執(zhí)行器600的工作長(zhǎng)度632 (或者La)被定義為從沿著外部平行聲學(xué)路徑的 近側(cè)位置634a到在自由遠(yuǎn)端606處折疊部分N'處的遠(yuǎn)側(cè)位置634b的距離，在近側(cè)位置 634a處，超聲位移越過(guò)50%或者半個(gè)峰水平之上，在遠(yuǎn)側(cè)位置634b處，超聲位移越過(guò)50% 或者半個(gè)峰水平之下。對(duì)于圖19所示的位移曲線(xiàn)630，工作長(zhǎng)度632為大約1. 3個(gè)四分之 一波長(zhǎng)或者大約1. 2英寸( 30mm)。超聲位移曲線(xiàn)630的峰值位移出現(xiàn)在波腹Al處。當(dāng) 靠近第一波節(jié)m和折疊部分N'時(shí)，它向中間的任一側(cè)下降。通過(guò)比較，端部執(zhí)行器630的 工作長(zhǎng)度因此大約為圖4所示的中空管端部執(zhí)行器400的工作長(zhǎng)度的兩倍。圖20示出包括限定平行聲學(xué)路徑707的折疊元件702的開(kāi)槽端部執(zhí)行器700的一個(gè)實(shí)施例。在圖示實(shí)施例中，折疊部分恰好位于最遠(yuǎn)側(cè)的波節(jié)N2之前。圖20A示出圖20 所示的開(kāi)槽端部執(zhí)行器700沿著線(xiàn)20A-20A截取的剖視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，端部執(zhí)行器 700適于用在圖1所示的單元件端部執(zhí)行器超聲系統(tǒng)10的實(shí)施例中。在另一個(gè)實(shí)施例中， 端部執(zhí)行器700可適于用在圖2A所示的多元件端部執(zhí)行器系統(tǒng)1000的實(shí)施例中。端部執(zhí) 行器700包括主體709和折疊元件702，主體709具有近端704和遠(yuǎn)端706，折疊元件702 與主體709連接。參照?qǐng)D20和圖20A，折疊元件702起始于位移區(qū)域折疊部分N'，向近側(cè) 延伸，終止于聲學(xué)遠(yuǎn)端708。因此，折疊元件702從折疊部分N'處的遠(yuǎn)端706延伸，從遠(yuǎn)端 706與縱向軸線(xiàn)B平行地向著近端704向近側(cè)延伸穿過(guò)第一波腹Al直至第二(如折疊)波 腹A2。折疊部分N'位于距最遠(yuǎn)側(cè)的波腹Al小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)的距離處。端部執(zhí) 行器700包括近端704和遠(yuǎn)端706。端部執(zhí)行器700的遠(yuǎn)側(cè)部分的主體709的外表面和折 疊元件702限定平行聲學(xué)路徑707。示出的第二波腹Α2僅僅是為了示出第二波腹Α2的位 置。在圖示實(shí)施例中，端部執(zhí)行器700的長(zhǎng)度L'小于四分之二波長(zhǎng)(L' <2λ/4)。端部 執(zhí)行器700包括實(shí)心近側(cè)部分712和形成在遠(yuǎn)側(cè)部分的開(kāi)槽部分710。開(kāi)槽部分710限定 折疊元件702。折疊元件702的長(zhǎng)度大約為四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。折疊元件702可以是實(shí) 心桿，該實(shí)心桿的橫截面積與由端部執(zhí)行器700的部分702a和702b限定的總橫截面積相 同。折疊元件702形成端部執(zhí)行器700的遠(yuǎn)側(cè)的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。應(yīng)當(dāng)理解，端部執(zhí) 行器700的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(η λ/4，其中“η”為任意正整數(shù)，如η = 1、 2、3...)。類(lèi)似地，折疊元件702的長(zhǎng)度可以是四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍(ηλ/4，其中“η”為 任意正整數(shù)，如η = 1、2、3...)。例如，端部執(zhí)行器700包括近端704，近端704能夠如圖1和圖2Α所示在表面30 與速率變換器28連接。對(duì)于與速率變換器28的直接連接，端部執(zhí)行器700可向近側(cè)延伸四 分之一波長(zhǎng)(λ/4)，以使得近端704與波腹重合。因此，速率變換器28和端部執(zhí)行器700 可在它們各自的波腹處連接在一起，系統(tǒng)頻率保持接近所需的標(biāo)稱(chēng)值。在一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo) 稱(chēng)頻率為(例如)55. 5kHz。添加的近側(cè)四分之一波長(zhǎng)的面積可與外部平行路徑的面積相同 (即，向近側(cè)延伸四分之一波長(zhǎng))。在這種情況下，沒(méi)有增益。如果近側(cè)部分的面積增大，則 由于面積相對(duì)于700減小，因此將存在振幅增益。端部執(zhí)行器700可包括增益、衰減和其它 特征，用于實(shí)現(xiàn)所需的性能。近端704可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo) 的一部分，或者可形成該部分。端部執(zhí)行器700的遠(yuǎn)端706為外部和內(nèi)部平行聲學(xué)路徑的 位移相等的區(qū)域。近端704可連接至沿近側(cè)方向進(jìn)一步延伸的另外的傳輸波導(dǎo)的一部分， 或者可形成該部分。折疊端部執(zhí)行器700可包括增益、衰減和其它特征，用于實(shí)現(xiàn)超聲外科 器械所需的性能。端部執(zhí)行器700包括與折疊部分N'重合的自由遠(yuǎn)端706 (例如超聲刀頂 端)，自由遠(yuǎn)端706距最遠(yuǎn)側(cè)的波腹Al的距離小于四分之一波長(zhǎng)(λ /4)。因此，遠(yuǎn)端706為 外部和內(nèi)部平行聲學(xué)路徑的位移都為正的區(qū)域。在實(shí)施例中，可選擇折疊部分N'與50% 振幅點(diǎn)重合。在遠(yuǎn)側(cè)頂端706處，位移曲線(xiàn)的斜率(與圖19中所示的位移曲線(xiàn)近似)是相 反的。因此，應(yīng)力相等且相反并存在應(yīng)力平衡。端部執(zhí)行器700還包括就位移而言位于第 二波腹Α2處的聲學(xué)遠(yuǎn)端708，其被稱(chēng)為折疊波腹Α2。因此，聲學(xué)遠(yuǎn)端708為局部負(fù)最大振 幅附近的區(qū)域，在該區(qū)域中，縱向超聲振動(dòng)和超聲位移接近負(fù)最大值。在各種實(shí)施例中，折疊元件702的長(zhǎng)度可以大于或小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，或 者小于其整數(shù)倍(η λ /4)，以使得可基于聲學(xué)遠(yuǎn)端708的位置和折疊元件702的長(zhǎng)度將聲學(xué)遠(yuǎn)端708的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。開(kāi)槽部分710的長(zhǎng)度可以大于或 小于任何數(shù)量的四分之一波長(zhǎng)(λ/4)。仍然，端部執(zhí)行器700和折疊元件702的總長(zhǎng)度可 以是任何合適數(shù)量的四分之一波長(zhǎng)。折疊部分特別有利的位置在折疊部分N'處第一波腹 Al和第二波節(jié)Ν2之間的50%振幅水平處。這表示遠(yuǎn)端706將在振幅的極限處，用于產(chǎn)生 所需的組織動(dòng)作。振幅在超過(guò)第一波腹Al的近側(cè)保持高于最小有效振幅。隨著向近側(cè)靠 近第一波節(jié)Ni，振幅降至低于50%的所需水平。這表示對(duì)于用以55. 5kHz工作的鈦設(shè)計(jì)的 端部執(zhí)行器，工作長(zhǎng)度向回向著遠(yuǎn)端延伸1. 3個(gè)波長(zhǎng)或1. 2英寸( 30mm)。折疊部分N'沿著端部執(zhí)行器700的縱向延伸的位置保持在折疊之前該位置的超 聲位移特性。例如，在圖20中，折疊位置N'位于距第一波腹Al小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4) 處。如圖19所示，對(duì)于外部平行聲學(xué)路徑707以及內(nèi)部平行聲學(xué)路徑，折疊部分N'處的位 移是正的。因此，當(dāng)器械被超聲致動(dòng)時(shí)，其遠(yuǎn)端706工作。圖21Α示出包括限定平行聲學(xué)路徑807的折疊元件812的多元件開(kāi)槽端部執(zhí)行器 800的一個(gè)實(shí)施例。端部執(zhí)行器800包括具有聲學(xué)遠(yuǎn)端802的折疊元件812。在圖示實(shí)施 例中，折疊部分恰好位于最遠(yuǎn)側(cè)的波節(jié)之前。如以上參超圖19和圖20所述，折疊部分N' 位于距前一波腹小于四分之一波長(zhǎng)(< λ/4)處。選擇折疊部分N'的位置，以使得折疊 部分N'的振幅為最大值的50%。端部執(zhí)行器800適于在夾墊組件和端部執(zhí)行器800的密 封元件部分之間所夾的組織中形成多個(gè)密封區(qū)域。圖21Β示意性地示出與夾臂804可操作 地連接的端部執(zhí)行器800的側(cè)視圖。夾臂804適于容納組織墊806。如前所述，夾臂804/ 組織墊806組件(夾臂組件)能夠?qū)嚎s力或偏置力施加于組織以實(shí)現(xiàn)更快地凝結(jié)(如密 封)和切割組織。夾臂804以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式繞樞軸銷(xiāo)(未示出)安裝以旋轉(zhuǎn)到打開(kāi)位置來(lái) 在夾臂804和端部執(zhí)行器800之間容納組織。夾臂804和組織墊806能夠沿著夾臂804的 長(zhǎng)度(優(yōu)選沿著端部執(zhí)行器800的工作長(zhǎng)度)創(chuàng)建預(yù)定的力分布。圖21C示意性地示出與夾臂804可操作地連接的端部執(zhí)行器800的一個(gè)實(shí)施例的 側(cè)視圖，其中，組織808的一部分位于夾臂804和端部執(zhí)行器800之間。組織808被壓縮在 夾臂804和端部執(zhí)行器800之間。通過(guò)利用超聲能量使端部執(zhí)行器800致動(dòng)來(lái)密封組織 808。圖21D示意性地示出端部執(zhí)行器800的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，其中，沿著端部執(zhí)行 器800的密封表面810a和810b形成組織密封區(qū)域。在圖21D所示實(shí)施例中，為了清晰起 見(jiàn)，沒(méi)有示出夾臂804。組織密封區(qū)域形成在密封元件810a、810b和組織墊806之間。選 擇折疊元件812的寬度，以使得組織808被組織墊806壓縮在密封邊緣810a、810b和組織 墊806之間，而沒(méi)有被壓縮在密封邊緣810a、810b之間的中心部分中。一旦組織808被壓 縮在密封邊緣810a、810b和組織墊806之間，端部執(zhí)行器800就被超聲致動(dòng)，以沿著密封邊 緣810a、810b形成組織密封區(qū)域。端部執(zhí)行器800/組織墊806組合所產(chǎn)生的熱能被沿著 密封邊緣810a、810b傳遞到組織808，保留組織808沿著切割線(xiàn)C的中心部分不密封。一旦 沿著密封邊緣810a、810b形成組織密封區(qū)域，就可使用刀沿著切割線(xiàn)C切割未密封的組織 808。已就物理控制縱向平面波傳播對(duì)折疊端部執(zhí)行器的性能進(jìn)行了論述。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，折疊部分的存在將在折疊部分區(qū)域中引入剪切應(yīng)力。因此，在以上實(shí)施 例中論述的自由端處的標(biāo)稱(chēng)位移表示在端部執(zhí)行器的整個(gè)遠(yuǎn)側(cè)面上的平均值。
已參照?qǐng)D15的端部執(zhí)行器550對(duì)平衡特征的結(jié)合進(jìn)行了論述。當(dāng)可能需要減少 不期望的橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將平衡特征結(jié)合在折疊端部執(zhí)行器的任何部分中。應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的超聲傳輸波導(dǎo)和/或端部執(zhí)行器的任何實(shí)施例可形成為橫 截面為圓形、矩形、正方形、三角形或其它合適多邊形的管狀或?qū)嵭臉?gòu)件(如桿、條)。超聲 傳輸波導(dǎo)和/或端部執(zhí)行器可形成有筆直或成錐形的邊緣，用于放大、衰減或傳輸由壓電 或磁致伸縮致動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)的振幅。此外，折疊元件可形成為橫截面為圓形、矩形、正方 形、三角形或其它合適多邊形的管狀或?qū)嵭臉?gòu)件(如桿、條)。折疊元件可形成有筆直或成 錐形的邊緣，用于放大、衰減或傳輸由壓電或磁致伸縮致動(dòng)器產(chǎn)生的振動(dòng)的振幅。該實(shí)施例 不局限于這種情況。參照之前所述的任何實(shí)施例，超聲器械可包括兩個(gè)或更多個(gè)活動(dòng)超聲端部執(zhí)行 器，以在多個(gè)活動(dòng)端部執(zhí)行器之間捕獲組織。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，器械可包括兩個(gè)活動(dòng) 超聲端部執(zhí)行器以在超聲位移基本上相等并相反的兩個(gè)端部執(zhí)行器元件之間捕獲組織。在 這樣的實(shí)施例中，可傳遞到組織的功率加倍，功率相對(duì)于組織的中心可以是對(duì)稱(chēng)的。這后一 特征可改進(jìn)密封強(qiáng)度，并能夠?qū)崿F(xiàn)超聲吻合。如上所述包括折疊元件的端部執(zhí)行器可用于 實(shí)現(xiàn)兩倍的工作長(zhǎng)度。折疊元件可在直接部分中表現(xiàn)超聲位移，并在平行部分中表現(xiàn)相反 位移，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)活動(dòng)端部執(zhí)行器。折疊共振元件能夠在位移波節(jié)N處折疊遠(yuǎn)側(cè)部分。在 折疊部分的位置，折疊共振元件的遠(yuǎn)端為在其被折疊之后保持波節(jié)N的自由端。然而，折疊 部分的聲學(xué)遠(yuǎn)端是活動(dòng)的，位于波腹A處。參照之前所述的任何實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，在其它實(shí)施例中，折疊元件(如折疊桿超 聲端部執(zhí)行器和折疊超聲刀部分)可與位于波節(jié)“N”和波腹“A”之間的位移區(qū)域連接，以 使得可將聲學(xué)元件的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。仍然在其它實(shí)施例中，折 疊元件的物理長(zhǎng)度可小于四分之一波長(zhǎng)(λ/4)，或者小于其整數(shù)倍(η λ/4)，以使得將遠(yuǎn) 端的超聲位移安排在最大位移和最小位移之間。另外，折疊超聲傳輸波導(dǎo)的筆直部分的長(zhǎng) 度可以是任何合適數(shù)量的波長(zhǎng)(λ )。參照?qǐng)D2A_D、9、10和21A-D，這些圖示出包括多元件端部執(zhí)行器和夾臂組件的各 種實(shí)施例，夾臂組件包括近側(cè)組織墊部分、遠(yuǎn)側(cè)組織墊部分和組織墊插入部分。夾臂組件相 對(duì)于超聲刀的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可能會(huì)因在夾臂組件的夾臂部分上提供了一對(duì)樞軸點(diǎn)而受到影響， 其中夾臂組件通過(guò)焊接銷(xiāo)軸緊固件或其他緊固裝置(未示出)與超聲外科器械接合。組織 墊部分可以通過(guò)機(jī)械方式連接到夾臂上，這些機(jī)械方式包括(例如)鉚釘、膠水、粘接劑、環(huán) 氧樹(shù)脂、壓力配件或本領(lǐng)域已知的任何其他緊固技術(shù)。此外，組織墊部分可以通過(guò)任何已知 的方式可拆卸地附連到夾臂上。在各種實(shí)施例中，夾臂可包括用于接納組織墊(如本文所述的組織墊806、1021) 的T型凸緣的T性狹槽。在各種實(shí)施例中，一體式組織墊組件可以包括組織墊部分，并且還 包括T型凸緣，該T型凸緣被接納到夾臂組件的T型狹槽內(nèi)?？梢栽O(shè)想包括鳩尾狹槽和楔 形凸緣的其他構(gòu)型。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的那樣，凸緣和對(duì)應(yīng)的狹槽具有可供 選擇的形狀和尺寸，以將組織墊可拆卸地固定到夾臂上。本文所公開(kāi)的器械可被設(shè)計(jì)為單次使用后丟棄，或可被設(shè)計(jì)為可使用多次。然而 無(wú)論是哪種情況，該器械都可在至少使用一次后經(jīng)過(guò)修復(fù)再行使用。修復(fù)可包括以下步驟 的任何組合拆卸裝置，然后清洗或更換特定零件，以及后續(xù)的重新組裝。具體地講，可拆卸該裝置，并且可以任何組合選擇性地更換或移除裝置的任何數(shù)量的特定零件或部件。清洗 和/或更換特定部件時(shí)，可在修復(fù)設(shè)施處或在即將進(jìn)行外科手術(shù)操作前由外科手術(shù)小組重 新裝配裝置，以供后續(xù)使用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，器械修復(fù)可利用多種技術(shù)進(jìn)行拆 卸、清洗/更換和重新組裝。此類(lèi)技術(shù)的使用以及所得修復(fù)的裝置均在本發(fā)明的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，在外科手術(shù)之前將對(duì)本文所述的裝置的各種實(shí)施例進(jìn)行處理。首先，獲取 新的或用過(guò)的器械，并根據(jù)需要進(jìn)行清洗。然后可對(duì)器械進(jìn)行消毒。在一種消毒技術(shù)中，將 器械置于閉合并密封的容器中，例如塑料或TYVEK 袋中。然后將容器和器械置于可穿透該 容器的輻射場(chǎng)，例如Y輻射、X射線(xiàn)或高能電子。輻射將殺死器械上和容器中的細(xì)菌。然 后可將消毒后的器械保存在消毒容器中。該密封容器在醫(yī)療設(shè)施中被打開(kāi)之前使器械保持 在無(wú)菌狀態(tài)。器械優(yōu)選地經(jīng)過(guò)消毒。這可以通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何數(shù)量的方式進(jìn) 行，包括β輻射或Y輻射、環(huán)氧乙烷、蒸汽方式。雖然本文已描述了各種實(shí)施例，但可以對(duì)這些實(shí)施例實(shí)施多種修改和變型。例如， 可以利用不同類(lèi)型的端部執(zhí)行器。此外，雖然其中公開(kāi)了某些組件用的材料，但也可以使用 其他材料。上述具體實(shí)施方式
和下述權(quán)利要求書(shū)旨在涵蓋所有此類(lèi)修改和變型。以引用方式全文或部分地并入本文的任何專(zhuān)利、公布、或其他公開(kāi)材料僅在所并 入的材料不與本發(fā)明所述的現(xiàn)有定義、陳述、或其他公開(kāi)材料相沖突的范圍內(nèi)并入本文。同 樣地并且在必要的程度下，本文明確闡述的公開(kāi)內(nèi)容取代了以引用方式并入本文的任何沖 突材料。如果任何材料或其一部分以引用方式并入本文，但與本文所述的現(xiàn)有定義、陳述、 或其他公開(kāi)材料相沖突，那么僅在所并入的材料與現(xiàn)有公開(kāi)材料之間不產(chǎn)生沖突的程度下 才將其并入本文。
權(quán)利要求
一種用于超聲外科器械的端部執(zhí)行器，所述端部執(zhí)行器包括主體，所述主體沿著縱向軸線(xiàn)延伸并包括近端和遠(yuǎn)端，所述主體的近端能夠與超聲換能器連接，所述超聲換能器能夠以預(yù)定頻率產(chǎn)生振動(dòng)；以及折疊元件，所述折疊元件包括在波節(jié)和波腹之間的預(yù)定區(qū)域與所述主體的遠(yuǎn)端連接的第一末端，所述折疊元件沿著所述縱向軸線(xiàn)從所述主體的遠(yuǎn)端延伸到所述主體的近端，所述折疊元件包括第二自由聲學(xué)末端，所述主體的遠(yuǎn)側(cè)部分和所述折疊元件限定平行聲學(xué)路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中所述主體被構(gòu)造為管狀構(gòu)件，所述折疊元 件被構(gòu)造為實(shí)心構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中所述主體包括狹槽，以容納所述折疊元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，包括與所述折疊元件可操作地連接的夾臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的端部執(zhí)行器，包括與所述夾臂連接的組織墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的端部執(zhí)行器，其中所述夾臂能夠?qū)λ鲋黧w施加預(yù)定的力分 布，其中所述力與所述主體的工作長(zhǎng)度的位移分布成反比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的端部執(zhí)行器，其中所述夾臂被構(gòu)造為片簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的端部執(zhí)行器，其中所述夾臂包括與第一鉸接夾臂構(gòu)件和第二 鉸接夾臂構(gòu)件可操作地連接的彈簧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中所述折疊元件能夠沿著所述縱向軸線(xiàn)延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的端部執(zhí)行器，其中能夠延伸的所述折疊元件能夠沿著所述 縱向軸線(xiàn)可滑動(dòng)地運(yùn)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的端部執(zhí)行器，其中能夠延伸的所述折疊元件能夠繞位于所 述主體的遠(yuǎn)端的樞轉(zhuǎn)軸線(xiàn)可旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中插入的所述折疊元件形成為鉤。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中所述主體的遠(yuǎn)端位于波節(jié)附近；以及其中所述折疊元件的聲學(xué)遠(yuǎn)端位于波腹附近。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端部執(zhí)行器，其中所述主體的遠(yuǎn)端基本上與位于波節(jié)和波 腹之間的第一位移區(qū)域重合；以及其中所述折疊元件的聲學(xué)遠(yuǎn)端基本上與位于波節(jié)和波腹之間的第二位移區(qū)域重合。
15.一種外科器械，包括換能器，所述換能器能夠沿著縱向軸線(xiàn)以預(yù)定頻率產(chǎn)生振動(dòng)；超聲端部執(zhí)行器，所述超聲端部執(zhí)行器沿著所述縱向軸線(xiàn)延伸并與所述換能器連接， 其中所述超聲端部執(zhí)行器包括主體，所述主體沿著縱向軸線(xiàn)延伸并包括近端和遠(yuǎn)端，所述主體的近端能夠與超聲換 能器連接，所述超聲換能器能夠以預(yù)定頻率產(chǎn)生振動(dòng)；以及折疊元件，所述折疊元件包括在波節(jié)和波腹之間的預(yù)定區(qū)域與所述主體的遠(yuǎn)端連接的 第一末端，所述折疊元件沿著所述縱向軸線(xiàn)從所述主體的遠(yuǎn)端延伸至所述主體的近端，所 述折疊元件包括第二自由聲學(xué)末端，所述主體的遠(yuǎn)側(cè)部分和所述折疊元件限定平行聲學(xué)路 徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的外科器械，包括與所述折疊元件可操作地連接的夾臂。
17.一種用于超聲外科器械的端部執(zhí)行器，所述端部執(zhí)行器包括主體，所述主體沿著縱向軸線(xiàn)延伸并包括近端和遠(yuǎn)端，所述主體的近端能夠與超聲換 能器連接，所述超聲換能器能夠以預(yù)定頻率產(chǎn)生振動(dòng)；以及折疊元件，所述折疊元件包括在波節(jié)和波腹之間的預(yù)定區(qū)域與所述主體的遠(yuǎn)端連接的 第一末端，所述折疊元件沿著所述縱向軸線(xiàn)從所述主體的遠(yuǎn)端延伸至所述主體的近端，所 述折疊元件包括第二自由聲學(xué)末端，所述主體的遠(yuǎn)側(cè)部分和所述折疊元件限定平行聲學(xué)路 徑，所述折疊元件包括形成在所述主體的橫向部分上的密封邊緣；以及夾臂，所述夾臂與所述折疊元件可操作地連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的端部執(zhí)行器，包括與所述夾臂連接的組織墊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的端部執(zhí)行器，其中所述夾臂能夠在所述組織墊和所述密封 邊緣之間施加預(yù)定力。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的端部執(zhí)行器，其中所述主體能夠在第一密封邊緣和第二密 封邊緣之間容納刀。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于超聲外科器械的端部執(zhí)行器。主體沿著縱向軸線(xiàn)延伸。所述主體包括近端和遠(yuǎn)端。所述主體的近端能夠與超聲換能器連接，所述超聲換能器能夠以預(yù)定頻率產(chǎn)生振動(dòng)。折疊元件包括在波節(jié)和波腹之間的預(yù)定區(qū)域與所述主體的遠(yuǎn)端連接的第一末端。所述折疊元件沿著所述縱向軸線(xiàn)從所述主體的遠(yuǎn)端延伸至所述主體的近端。所述折疊元件包括第二自由聲學(xué)末端。所述主體的遠(yuǎn)側(cè)部分和折疊元件限定平行聲學(xué)路徑。
文檔編號(hào)A61B17/32GK101883529SQ200880118492
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者E·T·韋恩納, F·B·斯圖倫恩, K·L·豪瑟 申請(qǐng)人:伊西康內(nèi)外科公司