JP2010069314A - 経腔的及び他の操作を行うための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を制御し、経腔的に開口を設け、滅菌を維持する手技の改善を図る。
【解決手段】本発明は、経腔的な操作に使用するための装置に関する。装置は、自身の末端部にルーメン壁係合機構を備える細長い本体と、上記細長い本体の基端部から上記細長い本体の末端部まで伸びるルーメン壁の消毒装置とを備える。上記消毒装置は、噴霧器及び消毒したシーリング材源を備え、パッチを備える。装置は、更に、上記細長い本体の基端部から上記細長い本体の末端部にまで伸びる切除用具を備える。また、装置は、ガイド・ルーメンと、上記ガイド・ルーメンを横切って伸びて完全に密閉するハウジングの末端部より基端側のシールとを有するハウジングと、上記ハウジングの末端部を組織に固定するように設けられた、上記ハウジングの固定部材と、上記シールの末端側のルーメンに連通する排出口を有する上記ハウジングの側壁を介して伸びるチャネルとを備える。
【選択図】図１７５

Description

本発明は、低侵襲な外科的操作に関する。特に、本発明は、経腔的な操作に利用するための改善した方法、システム及び装置に関する。

外科的な操作が着実に進歩してきたために、手術の難しさが低減し又患者が回復に要する時間が減少してきている。外科的な開口手術は、腹腔鏡手術に代わりつつある。腹腔鏡操作は、侵襲性がより低い外科的操作に進歩している。

これらの進歩のおかげで内部組織にアクセスするために必要になる外部の切り口を小さくすることができるが、他の操作においては、外科的なアクセスを可能にするために、外部のアクセスを取り止めて、代わりに、体に自然に備わる開口を用いることが探究されている。そのような操作では、自然の開口部を通って体に入り、そして、体内の所望の場所に外科的にアクセスする。

腹腔への経腔的な操作は、数年にわたって提案されてきたが、多くの問題が未解決のままであるか又は次善の解決策にとどまっている。特に、ルーメンの壁部に的確な開口を開け、一旦開けたルーメンの開口を閉じるための方法及び装置に欠陥がある。特に、結腸を介したアクセスが望ましい操作において、消毒した外科的な環境を作り出すことは、難しいままである。

経腔的な主語の進歩の前に現在抱えている難問という観点からすると、改善がまだ必要とされる。特に、装置が制御され、経腔的な開口が設けられ、滅菌が維持される方法では、改善が必要である。

前述の説明のように、本発明は、腹腔鏡及び内腔的なアプローチの利点を有する内視鏡結腸切除を行うための方法及び装置を含む。結腸の切除しようとする部分は、腹腔鏡や結腸内視鏡技術のいずれかを利用するか、又は他の画像診断法を利用して特定される。結腸内視鏡に設けられた結腸切除装置は、結腸の病巣の近傍の結腸壁をつかむ。腹腔鏡技術を用いることによって、結腸の病巣は網（ｏｍｅｎｔｕｍ）から分離され、それを供給する血チューブは、結紮され又は焼灼される。結腸の壁部は、病巣を取り除くために切断され、切除組織は、腹腔鏡を用いて取り除かれ、又は、その後の結腸内視鏡の回収時に取り除くために、結腸切除装置の中に引き込まれる。結腸切除装置は、結腸の２つの端部を接合し、端部同士の吻合を行う。切除される部分が腫瘍である場合、切除する前に、切除部分の端部は、ステープルでとめられ、それによって、切除部分が密閉され、悪性細胞が健康な組織に流出することを防ぐ。

本発明の方法及び装置は、結腸切除のための従来の技術による対処では、実現されなかった多くの効果を奏する。結腸壁の小さい部分だけではなくそれ以上の部分を切除する場合に、結腸を綱から分離することが必要になるが、上述のように、純粋に内腔的な対処では、結腸を綱から分離することはできない。結腸内視鏡を備える結腸切除装置を使用する腹腔鏡技術を組み合わせることによって、本発明は、結腸切除をより包括的に対処する場合に、このような問題を克服する。従来の腹腔鏡技術とは異なり、病巣を切除し又は結腸を吻合するために、結腸を露出させる必要はない。結腸内視鏡を備える結腸切除装置は、結腸の端部を接合し、結腸のルーメンの内部から吻合する。切除組織は、結腸のルーメンを通って結腸内視鏡とともに取り除くために、結腸切除装置の中に引き出されてもよく、又、腹腔鏡によって取り出されてもよく、それは、患者の皮膚の非常に小さい切り口を介して行われる。従来技術の対処では、周辺部に悪性細胞が漏れることを防止することもできない。本発明は、組織の端部をステープルでとめることによって組織を密閉することで、そのような漏れを防止することができる。それは、適宜、平台として利用される腹腔鏡装置の補助を伴って行われる。従来技術の操作と異なり、本発明は、適宜、ステープルでとめる前に、結腸又は他の切除された臓器のルーメンで膨張したバルーンを用い、これによって実現される吻合術は、可能な限り最善の端部の接合を伴った理想的なものになる。

本発明の結腸内視鏡の技術は、純粋な腹腔鏡の対処では実現されない他の効果を奏する。現在、結腸内視鏡検査は、結腸の病気を特定するための最も信頼できる診断方法であるため、腹腔鏡検査によって、又は直視によってさえ、結腸の外側を通って病変を位置付けることは、いくつかの問題を抱える。ルーメンの中から結腸の病巣を特定して分離するために結腸内視鏡を利用することによって、結腸壁の一部を正確に切除し、かつ、確認されたよりも余分な病気がなければ、きれいな切除縁にすることが確実にできるように支援される。

好ましい実施の形態において、本発明は、特許出願番号０９／７９０，２０４（現在、米国特許番号６，４６８，２０３）、０９／９６９，９２７及び１０／２２９，５７７（これらの発明は、参照により本明細書に組み込まれる）に記載される操作可能な結腸内視鏡を利用する。それらに記載される操作可能な結腸内視鏡は、本発明に係る内視鏡結腸切除を行うために多くの追加的な利点を提供する。操作可能な結腸内視鏡は、患者の結腸に結腸内視鏡を迅速かつ安全に挿入するために、蛇のような動きを用いており、それによって、内視鏡結腸削除方法を、より迅速かつより安全に行うことが可能になる。更に、操作可能な結腸内視鏡は、最初の検査の間に特定された病変の場所と患者の結腸とを示す３次元の数学モデル又はマップを作成できる。ＣＴ、ＭＲＩ又は他の画像化技術による以前の検査によって見付けられた病変も、結腸の３次元マップに描くことができる。結腸の３次元マップを生成することによって、システムは、内視鏡の各部が直腸のどこに位置するかを認識して、分析及びステープルとめをするシステムの２つの部分を所望の場所に位置付けることが可能になる。結腸内視鏡を備える結腸切除装置が、結腸内視鏡による結腸切除の操作を完遂するために用いられる場合、このような情報は、手術中に、素早く正確に結腸内視鏡を特定された病変の位置に戻すために、利用される。

本発明の実施の形態は、経腔的な操作の行うための方法を含む。方法は、標的となるルーメンの壁に基準及び位置の表示器を固定すること、壁に開口を設けること、開口を介して装置を前進させること、基準及び位置の表示器を用いて装置の前進を追跡することを含む。更に、基準及び位置の表示器に連結した装置を用いて開口を設けること、又は、基準及び位置の表示器のガイド・ルーメンを通って装置を前進させることを含む。更に、基準及び位置の表示器のルーメンを通って装置が前進する間、ガイド・ルーメンを横切って伸びるシースに穴を開けるピアシング・ステップを含む。更に、基準及び位置の表示器に含まれるシースは、ガイド・ルーメンを介して装置を前進させる間に、展開されてもよい。ある実施の形態において、方法は、装置の前進を追跡する前に、基準及び位置の表示器に連結されたガイド・チューブを硬くするステップを含む。更に、ステップは、標的となるルーメンの壁のための基準及び位置の表示器を固定した後に、標的となるル面の壁体を消毒することを含む。ある実施の形態において、追跡ステップは、装置の進み具合を監視するために用いられるシステムへの情報を追跡する装置を備える。更に、装置の関節は、追跡ステップでの情報を利用して制御可能である。

本発明の他の形態は、経腔的な操作を行うための装置に関する。装置は、切除用具と、ルーメン壁係合機構と切除用具よって形成されたルーメン壁の開口を介する装置の通過を監視するように設けられた装置追跡機構とを備える基準及び位置の表示器とを備える。本発明のある実施の形態において、切除用具は、基準及び位置の表示器に係合する。更に、装置追跡機構が、ガイド・ルーメンを介し、又、切除用具によって形成されたルーメン壁の開口を介する装置の通過を検出することが可能になるように、ガイド・ルーメンは備えられる。ガイド・ルーメンは、硬くすることが可能なガイド・チューブを備える。更に、ある実施の形態において、ルーメン壁消毒機構が備えられる。更に、他の実施の形態において、追跡機構と通信する装置追跡モニターは、装置追跡情報を受け付ける。

本発明の更に他の形態は、経腔的な操作を行うための装置であって、その装置は、切除用具と、経腔的な装置と、ガイド・ルーメン、ルーメン壁係合機構及び装置追跡機構とを有し、切除用具によって形成されたルーメン壁の開口を介する装置の移動を検出するようにもうけられた基準及び位置の表示器とを備える。ある実施の形態において、ガイド・ルーメンは、シースと、シースに穴を開けるシース・ピアシング機構を有する経腔的な装置とを備える。更に他の実施の形態において、ガイド・ルーメンは、ガイド・ルーメンを通って装置が前進するにつれて展開されるように設けられたロールド・シースを備える。装置は、更に、装置の関節を制御して、装置追跡機構と通信して制御する。

本発明の更に他の方法は、経腔的な操作の間に消毒部分を提供する方法に関し、その方法は、ルーメンの壁に細長い本体を固定すること、消毒した装置が細長い本体を通ってルーメン壁の近傍の位置に前進すること、消毒装置を用いてルーメン壁の標的となる部分を消毒することとを含む。方法に関するある実施の形態において、消毒ステップは、消毒したシーリング材をルーメン壁に吹き付けることを含む。方法に関する他の実施の形態において、消毒ステップは、ルーメン壁の標的となる部分を完全に覆ってパッチを固定することを含む。方法に関する更に他の実施の形態において、消毒ステップの後に内腔壁を介して開口が形成される。

本発明の経腔的な操作を行うための更に他の装置は、自身の末端部にルーメン壁係合機構を有する細長い本体と、細長い本体の基端部から細長い本体の末端部に伸びるルーメン壁消毒装置とを備える。特許請求の範囲に記載のある実施の形態において、消毒装置は、噴霧機と、消毒したシーリング材源（ｓｏｕｒｃｅ）とを備える。他の実施の形態において、消毒装置は、パッチを備え、パッチは、ルーメン壁係合機構を有する。他の実施の形態は、細長い本体の基端部から細長い本体の末端部に伸びる切除用具を備える。

本発明の更に他の実施の形態は経腔的な操作に使用するための装置を提供し、その装置は、ハウジングを備え、そのハウジングは、ガイド・ルーメンと、ハジングの末端より基端側に、横切って伸びてガイド・ルーメンを完全に密閉するシールとを有し、更に、ハウジングの末端部を組織に固定するように設けられたハウジング内の固定部材と、シールよりもルーメンの末端側で連通する排出口を有して、ハウジングの側壁を通って伸びるチャネルとを備える。

ある実施の形態では固定部材が備えられ、それは、複数の歯とシャフトとシャフトから伸びる複数のワイヤを備え、かつ／又は、２分の１回転より小さい回転によって組織に係合するように設けられる。更に他の実施の形態において、シールよりも末端側に少なくとも１つの切断ブレード（ｃｕｔｔｉｎｇ ｂｌａｄｅ）を備える。切刃が備えられる場合、ある実施の形態では、その全体が、ハウジングの側壁の内部に配置される。更に、ハウジングは、ガイド・チューブであってもよい。更に他の実施の形態において、ガイド・チューブは、半剛体になることが可能なガイド・チューブである。

しかし、本発明の方法の更に他の実施の形態は、経腔的な操作を行うための方法を提供し、その方法は、ハウジングの末端部を組織に固定することを含み、ハウジングは、ガイド・ルーメンとハウジングの末端部より基端側にシールとを有し、ガイド・ルーメンを横切って伸びて、完全に密閉するものであり、方法は更に、シールよりも末端側のガイド・ルーメンの内部の領域を消毒することを含む。本発明のある実施の形態において、消毒ステップの後に、シールよりも末端側の組織に開口が形成される。更に他の実施の形態において、装置は、消毒ステップの後に、シールを通って前進する。

セグメント化されたガイド・チューブを示す。 部分的にセグメントされ、制御可能な装置を示す。 連接した制御可能にセグメント化された装置の典型的な制御システムを示す。 Ａ−Ｆはガイド・チューブが経腔的な操作の支持によって組織を操作するための図１Ａのガイド・チューブの種々の他の形態を示す。 口に取り付けられた基準及び位置の表示器を有する導入部を示す。 食道に進入し、胃の中の所定の場所へ操作されるガイド・チューブを示す。 Ａ−Ｂはガイド・チューブの中で、胃壁の近くに位置付けられた制御可能にセグメント化された装置を示す。 経腔的な開口を胃壁に形成するために使用されるニードルを示す。 経腔的な開口を胃壁に形成するために使用されるニードルを示す。 経腔的な開口を拡張するために胃壁に取り付けられたバルーンを示す。 経腔的な開口を拡張するために胃壁に取り付けられたバルーンを示す。 Ａ−Ｂは経腔的な開口を通過し腹腔に進入する制御可能な装置を示す。 経腔的な開口を介して胆嚢にアクセスする装置を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 胆嚢を除去し、経腔的な開口を閉鎖する様子を示す。 本発明の操作可能な内視鏡の第１の実施の形態を示す。 本発明の操作可能な内視鏡の第２の実施の形態を示す。 ニュートラル又は直線位置の内視鏡本体の一部のワイヤ・フレーム・モデルを示す。 患者の結腸内の湾曲部を通過する図８に示す内視鏡本体のワイヤ・フレーム・モデルを示す。 接続部によって相互に接続された複数のセグメントを有する内視鏡本体の他の実施の形態の典型的な部分を示す。 独立した２軸に関して回転可能な２つのセグメントを示す図１０の実施の形態の部分的な略図を示す。 電動のセグメント化された接続部を有する内視鏡の好ましい実施の形態を示す。 Ａ−Ｂは図１２に示す実施の形態のアセンブリの２つの隣り合うセグメントを分解したものと、個別のセグメントとのそれぞれのアイソメトリック図を示す。 本発明の種々の腱駆動式内視鏡を示す。 ３本の腱によって作動する本発明の制御可能なセグメントの動作範囲を示す。 本発明の内視鏡に使用されるセグメントを制御可能に作動させるための３本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡に使用されるセグメントを制御可能に作動させるための３本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡に使用されるセグメントを制御可能に作動させるための３本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡に使用されるセグメントを制御可能に作動させるための３本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡に使用されるセグメントを制御可能に作動させるための３本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡において、制御可能なセグメントを作動させるための２本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡において、制御可能なセグメントを作動させるための２本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡において、制御可能なセグメントを作動させるための４本の腱を使用する場合を示す。 本発明の内視鏡において、制御可能なセグメントを作動させるための４本の腱を使用する場合を示す。 セグメントを湾曲させる１本の腱の部分的な略図を示す。 本発明の内視鏡の制御可能なセグメントを形成するために使用される脊椎骨型制御リングの端面図及び側面図をそれぞれ示す。 本発明の内視鏡の制御可能なセグメントを形成するために使用される脊椎骨型制御リングの端面図及び側面図をそれぞれ示す。 本発明の内視鏡の制御可能なセグメントを形成するために使用される相互に接続された脊椎骨型制御リングの側面図を示す。 脊椎骨型制御リングの他の実施の形態の側面図及び斜視図をそれぞれ示す。 脊椎骨型制御リングの他の実施の形態の側面図及び斜視図をそれぞれ示す。 制御リング及び背骨部を露出させるために外層を取り外した内視鏡装置の斜視図を示す。 本発明の内視鏡のための制御リングの端面図を示す。 Ａ−Ｃは本発明の腱駆動式内視鏡が蛇行した経路を前進する様子を示す。 異なる直径を有するセグメントを備えた本発明の腱駆動式内視鏡を示す。 異なる長さを有するセグメントを備えた本発明の腱駆動式内視鏡を示す。 Ａ−Ｃは要素が収縮や膨張した場合の高分子電解質要素を用いる内視鏡の一部の関節を示す。 少なくとも２つの軸に沿って湾曲可能なセグメントの斜視図及び端面図をそれぞれ示す。 少なくとも２つの軸に沿って湾曲可能なセグメントの斜視図及び端面図をそれぞれ示す。 少なくとも２つの方向に湾曲するセグメントの斜視図及び端面図をそれぞれ示す。 少なくとも２つの方向に湾曲するセグメントの斜視図及び端面図をそれぞれ示す。 予め設定したバイアスを有する連接する装置の実施の形態を示す。 予め設定したバイアスを有する連接する装置の実施の形態を示す。 Ａ−Ｃはセグメントについて高分子電解質要素を位置付けるために可能な種々の形態の端面図を示す。 Ａ−Ｃは２つのセグメント近傍の間に高分子電解質要素を用いた内視鏡の一部の関節を示す。 セグメントについて連続的なバンド状に形成される高分子電解質要素を有するセグメントの斜視図を示す。 セグメント外周部について高分子電解質要素が配置される領域の別の形態の端面図を示す。 セグメント外周部について高分子電解質要素が配置される領域の別の形態の端面図を示す。 Ａ−Ｂは数個のセグメント又は接続部の上を伸びる高分子電解質要素の連続的なバンド状の側方及び端部断面図をそれぞれ示す。 Ａ−Ｃは所定長さの柔軟な要素の上に位置付けられた高分子電解質要素を用いる内視鏡の一部の関節を示す。 要素について連続的なバンド状に形成された高分子電解質要素を有する柔軟な要素の斜視図を示す。 外周部について高分子電解質要素の領域を位置付けるための異なる形態の端面図を示す。 外周部について高分子電解質要素の領域を位置付けるための異なる形態の端面図を示す。 Ａ−Ｂは所定長さの内視鏡の上を伸びる高分子電解質要素の連続的なバンドの側方及び端部方向からの断面図をそれぞれ示す。 ヒンジ、接続部又は自在継ぎ手を介して互いに接続された複数のリンクの側面及び端面図をそれぞれ示す。 ヒンジ、接続部又は自在継ぎ手を介して互いに接続された複数のリンクの側面及び端面図をそれぞれ示す。 それぞれ、内視鏡の一部について、個別の長さ及び連続的なバンド状に形成された高分子電解質要素を示す。 それぞれ、内視鏡の一部について、個別の長さ及び連続的なバンド状に形成された高分子電解質要素を示す。 複数のセグメントの外周部の周囲に取り付けられた高分子電解質要素の連続的なスリーブを示す。 高分子電解質要素を介する電位差を生じさせるために、両端のいずれかに電極を有する高分子電解質要素の長さを示す。 高度の収縮が可能な高分子電解質要素に取り付けられた導電インクのパターンを示す。 分離したワイヤ又はワイヤ組みを用いるコントローラに接続するための個別の導体の概略図を示す。 各々が、高分子電解質要素のために、より少ない電極の切替えと制御が可能である小さいコントローラのネットワークの概略を示す。 Ａ−Ｆは他の実施の形態のセグメントを示す。 Ａ−Ｂは作動するポリマー・セグメントの更なる実施の形態を示す。 Ａ−Ｃは巻かれた又は複合的に巻かれた（ネスト化された）ポリマー・アクチュエータを用いて、作動する又は操作される連接する装置の実施の形態を示す。 制御可能な部品を連接するためのシステムの略図を示す。 接続部又はアセンブリの一実施の形態の斜視図である。 搬送アセンブリのための一形態の詳細な斜視図を示す。 緩んだ領域を有する接続又は部分の形態を示す。 第１及び第２の接続又は部分の間の係合方法を示す。 第１及び第２の接続又は部分の間の係合方法を示す。 位置付け要素を有する搬送センブリを示す。 Ａ−Ｂは搬送アセンブリの他の実施の形態を示す。 Ａ−Ｄは搬送アセンブリ及び案内方法の他の実施の形態を示す。 腱を作動させるためにピンを用いるアクチュエータから腱駆動式内視鏡を着脱するための簡易開放機構の形態を示す。 腱を作動させるためにネイル・ヘッド形状を用いるアクチュエータから腱駆動式内視鏡を着脱するための簡易解放機構の形態を示す。 腱を作動させるためにネイル・ヘッド形状を用いるアクチュエータから腱駆動式内視鏡を着脱するための簡易解放機構の形態を示す。 取り扱いが容易な操作可能な内視鏡システムを位置付ける方法を提供するコンポーネントの相互作用を示すフローチャート。 患者の結腸のルーメンを介して挿入されるように設けられた、結腸切除装置を有する操作可能な結腸内視鏡を示す切り欠いた図である。 結腸のルーメン内で膨張した結腸内視鏡を備える結腸切除装置の把持機構を示す切り欠いた図である。 結腸の切断端部を接合する位置に結腸内視鏡を備える結腸切除装置を用いて、病巣が切除して取り除かれた後の結腸を示す。 内視鏡結腸切除操作を行うために、端部同士を吻合する結腸内視鏡を備える結腸切除装置を示す。 操作可能な結腸内視鏡を有する光ファイバ分光装置を備える、本発明に係る内視鏡分光システムの第１の実施の形態を示す。 直接的に操作可能な結腸内視鏡に統合された分光装置を有する内視鏡分光システムの第２の実施の形態を示す。 稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｃは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｂは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｂは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｂは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｂは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｃは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 Ａ−Ｃは稼働チャネルとともに使用される硬化可能な要素の他の形態及び更なる詳細を示す。 外部の稼働チャネルを硬化するための他の構造を示す。 Ａ−Ｂは外部の稼働チャネルを硬化するための他の構造を示す。 他のネスト化された要素の一実施の形態を示す。 他のネスト化された要素の実施の形態群を示す。 他のネスト化された要素の実施の形態群を示す。 他のネスト化された要素の実施の形態群を示す。 他のネスト化された要素の実施の形態群を示す。 Ａ−Ｃは電動ポリマーを利用する稼働チャネルを示す。 電動ポリマーを利用する稼働チャネルを示す。 Ａ−Ｂは多様なネスト可能な砂時計状の実施の形態を有する稼働チャネルを示す。 内視鏡がガイド・チューブを介して押され、それによって支持されるガイド・チューブ・アセンブリの形態を示す。 図８６のガイド・チューブ・アセンブリの断面図を示す。 明確にするために、部分的に取り除かれたチューブの一部を有する図８６のガイド・チューブの形態を示す。 柔軟なカバーから離れた内視鏡の末端部が残存する形態を示す。 内視鏡の末端部が柔軟なカバーに取り付けられた形態を示す。 ガイド・チューブの末端部及び内視鏡に沿って末端側に伸びる柔軟なカバーを超えて伸びる内視鏡の末端部を示す。 弾性のあるチューブ構造としてカバーが形成される他の形態を示す。 弾性のある横隔膜構造としてカバーが形成される他の形態を示す。 内視鏡が末端側に伸びる図９１Ａ及び９１Ｂの形態を示す。 内視鏡及びガイド・チューブを覆うために利用されるプラスチック・カバーの更に他の実施の形態を示す。 半硬化可能なガイド・チューブを示す。 半硬化可能なガイド・チューブを示す。 第１及び第２の硬化可能なガイド・チューブの使用を示す。 第１及び第２の硬化可能なガイド・チューブの使用を示す。 複数の制御可能なセグメント及び基端の柔軟なチューブを有する制御可能な装置を示す。 ２つの硬化可能なガイド・チューブを使用することによって実現される種々の湾曲を示す。 ２つの硬化可能なガイド・チューブを使用することによって実現される種々の湾曲を示す。 ２つの硬化可能なガイド・チューブを使用することによって実現される種々の湾曲を示す。 ２つの硬化可能なガイド・チューブを使用することによって実現される種々の湾曲を示す。 ２つの硬化可能なガイド・チューブを使用することによって実現される種々の湾曲を示す。 ガイド・チューブを有するシール・リングの使用態様を示す。 ガイド・チューブを有するシール・リングの使用態様を示す。 ガイド・チューブを有するシール・リングの使用態様を示す。 装置の長さ方向にわたる電気回路を有する内視鏡の例を示す。 患者に挿入される前の図１Ａの装置の例を示す。 患者の肛門を通って前進する場合にその位置を検知する装置を示す。 図１０１Ａの内視鏡の一形態の断面図を示す。 Ａ−Ｂは挿入深さ又は位置を検知するための一連の個別のセンサ又はスイッチを有する内視鏡装置を示す。 長さ方向に沿って離散的な場所に位置付けられた多数のセンサを有する内視鏡の他の例を示す。 長さ方向に沿った各センサに導かれる個別のセンサ・ワイヤを有する図１０３Ａの装置を示す。 センサ・ワイヤの組みが離散的な場所で終端する内視鏡の長さ方向に沿って取り付けられる他の例を示す。 Ａ−Ｄは隣接するセンサ・リングの間で計測される抵抗によって決定される所定部分に内視鏡装置が決定される内視鏡の他の例を示す。 内視鏡の挿入深さを決定し記録するために利用されるアルゴリズムの例を示す。 内視鏡の位置を決定するために外部装置を利用する内視鏡の例を示す。 内視鏡の位置を決定するために外部装置を利用する内視鏡の例を示す。 内視鏡の位置を決定するために外部装置を利用する均一でない直径を有する内視鏡の他の例を示す。 内視鏡の位置を決定するために使用される外部装置の他の例を示す。 内視鏡に位置付けられるセンサを検出するために使用される外部装置の他の例を示す。 少なくとも２つのセンサを使用する内視鏡の挿入や回収を決定する一例を示す。 内視鏡が前進するか又は引き抜かれるかを決定するために使用される図１１０の２つのセンサからのセンサ読み取りデータを示すプロットの例を示す。 内視鏡が前進するか又は引き抜かれるかを決定するために使用される図１１０の２つのセンサからのセンサ読み取りデータを示すプロットの例を示す。 Ａ−Ｄは図１１０の２つのセンサを使用して内視鏡の移動方向がいかに決定されるかについて、少なくとも４つの状態をそれぞれ示す。 内視鏡の移動方向を決定するために利用されるアルゴリズムの例を示す。 外部装置を有する内視鏡の位置を決定するための簡素化された例を示す。 内視鏡を有する内視鏡にために利用される位置を例示する。 単一の磁力装置及び複数のセンサを利用する概略の形態を示す。 Ａ−Ｂはセンサを通過する場合の内視鏡装置の個別のセグメントを検知するための一例を示す。 内視鏡に沿って位置付けられた離散的な永久磁石又は電磁石を有する内視鏡装置の個別のセグメントを検知するための他の例を示す。 Ａ−Ｂは複数の永久磁石又は電磁石を有する内視鏡装置の個別のセグメントを検知するための他の例を示す。 明確にするために脊椎骨型の内視鏡装置のみを示し、その内視鏡装置は、内視鏡に沿って位置付けられた離散的な永久磁石又は電磁石を有する。 Ａ−Ｂは内視鏡に沿って位置する磁石のための他の例の側面図及び断面図をそれぞれ示す。 Ａ−Ｂは内視鏡に沿った磁場、永久磁石又は電磁石を変換し又はそれに影響する鉄鋼材その他の要素を用いる他の例を示す。 磁石又は鉄鋼材、すなわち磁場を変換し又はそれに影響する他の要素が、従来の内視鏡の稼働ルーメンの中に位置付けられる細長い支持部又は道具に沿って位置付けられる他の例を示す。 Ａ−Ｃは磁場を変換し又はそれに影響する鉄鋼材又は他の要素を個別の脊椎型の内視鏡に取り付けるための種々の例を示す。 Ａ−Ｂは例えば力測定を使用する検知機構の他の例を示す。 Ａ−Ｂは例えば、回転可能なホイールであって、そのホイールは、内部又は表面に統合された永久磁石又は電磁石を離散的に有するものを使用する検知機構の他の例を示す。 Ａ−Ｂは基準及び位置の表示器を用いて使用されるように設けられた柔軟なコーディング・ストリップを示す。 典型的な外科装置案内システムのダイアグラムを示す。 画像を認識して登録するプロセスのダイアグラムである。 第１画像に関連付けて表示される第２画像の他の種類を示す。 画像を表示するための方法のダイアグラムである。 画像を表示するための方法のダイアグラムである。 ガイド・チューブ形式の登録装置を示す。 登録プロセスの例を示す。 出発装置を制御追跡するシステムの主要部の実施の形態ブロック図を示す。 出発装置を制御追跡するシステムの主要部の実施の形態ブロック図を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 種々の他の基準及び位置の表示器を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 他の固定装置及び技術を示す。 回転係合部材の実施の形態を示す。 回転係合部材の実施の形態を示す。 回転係合部材の実施の形態を示す。 回転係合部材の実施の形態を示す。 Ａ−Ｃは使用時の図１４２に示す係合部材を示す。 ガイド・チューブ又は基準位置表示器を用いるための操作固定装置を含む組織アンカの一実施の形態の斜視図である。 図１４４の線２の円によって囲まれた領域の拡大図である。 関節で接続するために形成された図１４４の実施の形態の斜視図である。 待避位置にある図１４６に示す実施の形態のシャフトの末端部の拡大図を示す。 伸長位置にある図１４６に示す実施の形態のシャフトの末端部の拡大図を示す。 図１４６の組織アンカの操作の一実施の形態を示す。 組織アンカ操作の他の実施の形態を示す。 組織アンカの他の実施の形態を示す。 組織アンカの他の実施の形態を示す。 係合部材の更なる実施の形態を示す。 係合部材の更なる実施の形態を示す。 予め設計された破断部を有する他の回転係合リングを示す。 予め設計された破断部を有する他の回転係合リングを示す。 予め設計された破断部を有する他の回転係合リングを示す。 予め設計された破断部を有する他の回転係合リングを示す。 予め設計された破断部を有する他の回転係合リングを示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 回転係合リングの更に他の実施の形態を示す。 末端接続部の他の実施の形態を示す。 Ａ−Ｂは末端接続部の他の実施の形態を示す。 ガイド・チューブに収容された固定部材の実施の形態を示す。 ガイド・チューブに収容された固定部材の実施の形態を示す。 ガイド・チューブに収容された固定部材の実施の形態を示す。 Ａ−Ｂは複数の格納式ワイヤを有する他の固定部材を示す。 ガイド・チューブの更に他の実施の形態を示す。 他の組織固定装置を示す。 他の組織固定装置を示す。 他の組織固定装置を示す。 他の組織固定装置を示す。 ガイド・チューブ塗布器の他の実施の形態を示す。 ガイド・チューブ塗布器の他の実施の形態を示す。 ルーメン壁に係合するガイド・チューブを示す。 吸引リングを用いて組織に固定される第１ガイド・チューブを示す。 体の壁に穴を開ける間に、不注意で器官又は組織を損傷する可能性を低減するための方法を示すフローチャート。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 Ａ−Ｂは腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 Ａ−Ｃは腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 Ａ−Ｃは腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 Ａ−Ｆは腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 腫瘍を除去するために使用する場合の末端固定部及び超音波振動子を有するガイド・ルーメンの使用態様を示す。 Ａ−Ｄは胃を密閉してそこに吹き入れる代わりの方法で空の胃を操作することに関する操作を示す。 典型的な傷つけない構造を示す。 Ａ−Ｃは伸長可能なかつ／又は膨張可能なスリーブである非外傷性エレメントを示す。 Ａ−Ｃは計画された開口の標的に位置付けられた縫合アタッチメントを採用する開口の操作を示す。 カッター・アセンブリの別の図を示す。 カッター・アセンブリの別の図を示す。 カッター・アセンブリの別の図を示す。 閉鎖機構を示す。 Ａ−Ｂはアンブレラ・シールの前進と開いた状態を示す。 ルーメン壁に開口を形成するために使用された、収容され配置された空気圧式の筋肉の種々の図を示す。 ルーメン壁に開口を形成するために使用された、収容され配置された空気圧式の筋肉の種々の図を示す。 ルーメン壁に開口を形成するために使用された、収容され配置された空気圧式の筋肉の種々の図を示す。 ルーメン壁に開口を形成するために使用された、収容され配置された空気圧式の筋肉の種々の図を示す。 ルーメン壁に開口を形成するために使用された、収容され配置された空気圧式の筋肉の種々の図を示す。 ルーメン壁に開口を形成するためにスプリット・スクリューの使用態様を示す。 ルーメン壁に開口を形成するためにスプリット・スクリューの使用態様を示す。 ルーメン壁に開口を形成するためにスプリット・スクリューの使用態様を示す。 ルーメン壁に開口を形成するためにスプリット・スクリューの使用態様を示す。 Ａ−Ｂは開口を係止するためのステントの使用方法を示す。 操作における変曲点オープナーを示す。 操作における変曲点オープナーを示す。 操作における変曲点オープナーを示す。 膀胱での密閉する２つの他の形態を示す。 膀胱での密閉する２つの他の形態を示す。 膀胱での密閉する２つの他の形態を示す。 膀胱での密閉する２つの他の形態を示す。 統合された固定して切開するガイド・チューブを示す。 統合された固定して切開するガイド・チューブを示す。 統合された固定して切開するガイド・チューブを示す。 統合された固定して切開するガイド・チューブを示す。 装置がガイド・チューブのルーメンを通って前進して配置される、末端部に収容されたシースを有するガイド・チューブを示す。 装置がガイド・チューブのルーメンを通って前進して配置される、末端部に収容されたシースを有するガイド・チューブを示す。 Ａ−Ｃはガイド・チューブの中に最初に使用されるシースの使用態様を示す。 胃の上に硬化するチューブを置くことによって胸腔にアプローチする操作を示す。 胃の上に硬化するチューブを置くことによって胸腔にアプローチする操作を示す。 胸腔の心臓その他の器官に食道経由又は横隔膜経由でアクセスするための複数の硬化するガイドの使用方法を示す。 胸腔の心臓その他の器官に食道経由又は横隔膜経由でアクセスするための複数の硬化するガイドの使用方法を示す。 結腸を通って前進し、結腸壁に取り付けられ、そこから結腸を介した経路で体腔の中に取り付けられる本発明の装置を示す。 膣経由、子宮経由、子宮頸経由で使用される本発明の実施の形態の方法を示す。

本発明の新しい特徴は、特に添付の特許請求の範囲において説明される。発明の思想が利用される例を示す実施の形態について、添付の図面を参照して説明する以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の特徴及び効果をよりよく理解することができる。

本明細書で説明した全ての文献及び特許出願は、本明細書で参照することによって、各個別の文献又は特許出願が参照して組み込まれるように具体的にかつ個別的に指摘された場合と同様に、本明細書に組み込まれる。

体内の部分にアクセスするために、生来の身体開口部を用いる体内への外科処置を行うための種々の操作及び技術が提案されてきた。人工的な開口を形成するために、生来の身体開口部を通ってアクセスする操作は、口を介して進入するための経口又は膣を介して進入する経膣のようにアクセスのために用いる身体的な開口部によって、しばしば紹介されてきた。更に、操作は、アクセスがなされる体の部位にちなんで、例えば、胃のようなガストリック・システムを介してアクセスする経胃（ｔｒａｎｓｇａｓｔｒｉｃ）、結腸を介してアクセスする経結腸（ｔｒａｎｓ−ｃｏｌｏｎ）、横隔膜を介してなされるアクセスである経隔膜（ｔｒａｎｓ−ｄｉａｐｈｒａｇｍ）と名付けられる。これらの操作は、特に本願においては、称されるであろう。経腔的な（ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ）という語句は、操作が行われるために体内にアクセスされる場合、体の通常のあらゆる操作を表すものであり、体内への生来のアクセス及び人工的なアクセスの両方を含む。

本明細書で説明される改善によって利便性を増す他の操作が、米国特許（番号５，４５８，１３１、番号５，２９７，５３６、番号３，６４３，６５３）及び米国特許公報（２００５／０１０７６６４、２００６／００２５６５４、２００５／０１４８８１８）に記載されており、本明細書で参照することによって、これらの全体が組み込まれる。

本実施の形態は、経腔的なアクセスのための出発装置（ｄｅｐａｒｔｕｒｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）の位置及び制御に関する改善点を、そのような操作をサポートする開口を形成して閉じるための改善した技術とともに提供する。図１Ａ−１６は、本発明の一実施の形態に係る胆嚢を除去するための経口的アクセスの一方法について、概要を説明するために使用される。この概要の説明は、後述する多くの代替例の詳細を理解する際に役立つであろう。

図１Ｂは、図１７から５０に示す装置の典型例である選択的に操作可能な装置１の実施の形態を示す。選択的に操作可能な装置１は、数個のセグメント７からなる制御可能な末端部５を有する。図示する実施の形態において、選択的に操作可能な装置１の基端部１０は、柔軟なチューブ又はシースとして形成される。基端部１０が、セグメント化されて、又末端部５として制御可能であってもよい。図１Ａは、長さ方向に沿って連接して固定している種々のセグメント１９を有するセグメント化されたガイド・チューブ１７を示す。ガイド・チューブ１７は、図６７から９５を参照して説明する種々のガイド・チューブの典型例である。導入部１５が、ガイド１７の整列を補助するために備えられ、患者の口を介して消化チューブの中を通って胃に至る装置１について、以下に説明する。導入部１５は、ガイド１７と一体形成されてもよく、別個のコンポーネントとして備えられてもよい。

図１Ｃは、ユーザ２３から制御可能な装置１の連接する制御可能な末端部５への制御信号を通信するために使用される基本制御システム２０を示す。制御システム２０は、コンピュータ２２と表示部２１とを含む。更に、制御システムの詳細は、図１７から３３、５１から６０及び１２８から１３５Ａ−Ｂを説明して後に説明する。図１Ｃは、ガイド・チューブ１７を通って伸びる制御可能な装置１の変形例を示す。

ガイド・チューブ１７は、広く異なる種類の形状に操作される。図２（Ａ）−（Ｆ）は、ガイドのいくつかの可能な形状を示す。以下で詳細に説明するように、末端が係合する組織又はガイド・チューブ１７に沿った組織を操作するためにユーザがてこの原理を利用できるように、ガイド・チューブ１７は、いずれか又は他の形状に固定される。ガイド・チューブを利用して組織を操作する能力によって、更なる安全性を実現し、後述のように操作の傷つけない性質を向上させている。

図３は、患者Ｐの生体構造の部分を示す図である。食堂（Ｅ）、横隔膜（Ｄ）、肝臓（Ｌ）、胆嚢（Ｇ）、胃（Ｓ）及び脾臓（Ｓｐ）が示される。必要に応じて、胃への酸の分泌は、胃酸抑制薬、迷走神経の切断又は神経インパルスのブロック機構の移植のような従来の技術のいずれかを用いて、抑制される。導入部１５は、患者の口に取り付けられる。

図示する実施の形態において、導入部１５は、基準及び位置の表示器２５を含む。基準及び位置の表示器は、計測し、追跡し、又は装置若しくは装置の一部の長さを示すために使用される装置であり、この装置は、基準及び位置の表示器の近傍を通り、該表示器に近接し、又は該表示器によって検出される。基準及び位置の表示器では、操作を可能にするために、内部的に生成された画像、外部的に生成された画像又は他の形式のデータの同期化ができる。１つ以上の基準及び位置の表示器が、本明細書に記載された操作に使用される。基準及び位置の表示器は、概ね、近傍を通過した、近接する又は検出された装置又は装置の部分の長さを計測し、追跡し又は表示するために使用されるトランスミッタ、受信機、センサ検出器又は他のコンポーネントの位置を示すために使用される。更に、基準及び位置の表示器の詳細は、以下で説明される。

図４は、胃壁近くの位置にまで導入部１５を通過するガイド・チューブ１７を示す。図示する実施の形態において、ガイド・チューブ１７は、位置及び基準の表示器２５を備える。位置及び基準の表示器２５が、導入部１５によって装置の移動を検出し、監視するために使用されることと同様に、ガイド・チューブ１７の末端の位置及び基準の表示器２５は、ガイド・チューブ１７の末端部によって装置の移動を検出し、監視するために使用される。ガイド・チューブ１７の末端部は、経腔的な操作に使用される開口の近傍にあり、それらが経腔的な開口を通過して腹腔内に進むとき、ガイド・チューブの末端の基準及び位置の表示器は、装置の位置に関する正確な情報を提供する。

図４に示すように、選択的に硬化可能なガイド・チューブ１７は、口を介し、胃瘻チューブ（すなわち、導入部１５）を介して消化チューブに進入し、又は、自然の又は人工の開口を通って体内に進入する。（自身の内部に、内視鏡又は操作可能なセグメント装置を有し、又は、それを有しない）ガイド・チューブは、食道Ｅに沿って、所望のガイド・チューブの配置場所へ前進し、それによって、セグメント化された操作可能な装置１にアクセスすることが可能になる。ガイド・チューブ配置場所は、例えば、ガイド・チューブを用いて行われる操作、アクセスされる体の領域、及び、治療を受ける個別の特別な身体的特徴のような多数の要素に基づいて選択される。ガイド・チューブの配置場所の一例は、胃壁である。所望の配置場所に位置付けられると、硬化可能なガイドは、必要に応じて配置場所に固定される。固定方式の多数の代替例が後述される。開口が形成された所望の組織に硬化可能なチューブの末端を固定した後に、セグメント化された装置が硬化可能なガイドに沿って体腔に前進する。

次に、組織の配置場所に開口を形成する。図６Ａ及び６Ｂは、ガイド・チューブ１７の末端が胃壁に固定されない場合の他の操作を示す。図６Ｂに示すように、ニードル２７は、所望の領域近傍の胃壁に開口を形成するために使用される。従って、セグメント化された装置は、解剖学的な組織又は他の構造を検査するために使用され、それによって、治療の適切な経路を決定する。従って、適切な内視鏡の道具、装置又は他の装置は、ガイド・チューブ又はセグメント装置の１つ又は両方を備え、それによって、状態を治療する操作を行う。

実施の形態において、硬化可能なガイドが胃壁に配置される場合、開口は、胃壁に設けられる必要がある。開口は、ニードル２７、ナイフ、針、レーザーその他の外科的な切除用具いて形成される。更に、以下に詳述する１つ以上の開口技術が用いられる。

ある形態において、形成された開口は、操作を行うために必要な他の装置にアクセスできるただけの十分な大きさを有する。組織を開口する技術の他の形態において、組織は、切開され、次に拡大されるか、又は、発明に係る開口装置を使用することによって、統合的な操作において開口を形成して拡大する。一実施の形態では、胃の側部に穴を開けるために、バルーンが膨張する。米国公開特許２００５／０１０７６６４に説明される技術を用いることによって、バルーン膨張が利用可能であり、これは参照によって本明細書に組み込まれる。ルーメン孔を開けるためにバルーンを使用する場合について、図７Ａ及び７Ｂに示しており、バルーン２９は、胃壁の開口を拡大するために使用される。

ある形態では、好ましくは、操作の一部として吹き込むことを行う。必要に応じて、１つ以上の密閉装置又は技術が、開口に気密シールを備えるために使用され、それによって、操作の対象である組織に陽圧を掛けることが可能になる。穴がほぼ密閉されると、本明細書で説明される技術を用いてアクセスされる歯周腔又は他の腔を膨張させることができる。ガイド・チューブを胃の内側に位置付けた後に、所定位置を密閉し、スコープ又はニードルの稼働チャネルから吹き付けることによって、局所的にＣＯ_２その他のガスを使用することができ、歯周腔に吹き付けることが可能になる。

図８に示すように、セグメント化された装置１は、適切な治療経路を決定するために、解剖学的な組織又は他の構造の検査に使用される。従って、適切な内視鏡の道具、装置又は他の装置が備えられ、ガイド・チューブ１７又はセグメント装置１の１つ又は両方を用いて状態を治療する操作が実行される。

図９−１６は、経腔的な操作を用いて胆嚢を除去する様子を示す。硬化可能なガイド・チューブ１７によって、操作可能な装置１は、胃壁の開口に固定する。図９に示すように、これによって、操作可能な装置１は、胆嚢Ｇの除去又は治療のために用いられる。操作可能な装置の先端は、ユーザによって操作され、より基端側のセグメントが、後述するような先導チップの「リーダに追従」する。図１０Ａは、ダクトを操作可能な装置１の稼働チャネルを介して提供される焼灼ブレード３２を示す。クリップ３４は、図１０Ｂに示すダクトに取り付けられ、ダクトは図１０Ｃに示すように切断される。次に、胆嚢は。図１１、１２、１３、１４、１５Ａ及び１５Ｂに示すように分析され除去される。次に、胃壁の開口を閉じるために、ステープラーが用いられ、ステープル又は他の従来の組織を閉じる技術が使用されてよい。

図８（Ａ）の開口ルーメンの位置において、アクセスすることによって、操作可能な装置が、腹腔内の肝臓Ｌ、脾臓Ｓｐ、横隔膜Ｄ、小腸又は他の領域を治療することができる。

本明細書で説明される装置を用いた他の操作において、磁石が内蔵に適切に取り付けられ、これによって、小腸の一部は、小腸における胃のバイパス治療の代わりとして胃壁の方へ引っ張られる。硬化したガイドは、スコープを胃に前進させるために使用され、胃壁に磁石を取り付ける。次に、磁力要素を小腸に配置する。このようなことは、図６１−６４を参照して後述する周辺組織把持部を備え、本明細書に説明する硬化可能なガイドの実施の形態を用いて行われる。組織把持部は、腸の一部にひだを付けるために使用され、所望の位置に向けた磁石の前進を支援する。次に、磁力要素は、腸内の所望の場所に向けて前進することによって、胃に隣接する。次に、磁石を引きつけるために磁力が利用できるように磁石を用いて、又それらに組織を接合させ、それによって、小腸を胃壁に接合させて吻合する。代わりに、胃から腸内の所望の位置にまで、磁石上及び磁石下のバルーンを使用してもよい。

これら及び他に例示する有効な技術は、例えば、スクリューを用いる組織の穿孔、ＲＦナイフ、ニードル、又は、他の外科的な道具について、バルブ、シール又は吹き付ける圧力を支持するための他の拘束具について、種々の程度に制御可能なスコープを有する種々の形態のチューブの組み合わせについて、及び、わずか数個のセグメントが制御可能であり、特に硬化するガイド・チューブを超えて伸びるセグメントのみが制御可能なハイブリッド・スコープの使用について、より詳細に以下に説明される。

多くの他の詳細及び特別な操作可能な装置、ガイド・チューブ、シース、並びに、基準及び位置の挟持器の技術及び装置その他の詳細が以下の特許及び出願に記載されており、本願の出願人によって一般に所有され、それらの各々は参照によってその全体が組み込まれる。米国特許６，４６，２０３、６，６１０，００７、６，８５８，００５、６，８３７，８４６、６，８００，０５６及び米国特許出願公開番号２００３／１６７００７、２００３／１７１７７５、２００６／０５２６６４、２００５／０２０９０１、２００５／１６５２７６、２００５／０８５６９３、及び２００４／１７６６８３（正確には、「ネオガイド出願（Ｎｅｏｇｕｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）」）を参照。

操作可能な装置の種類

ネオガイド出願において説明される操作可能なセグメント化された制御可能な装置が、幅広く種々の経腔的な応用に使用される。第１の実施の形態において、操作可能なセグメント装置は、完全にセグメント化されている、完全にセグメント化された装置は、体のあらゆる部分に挿入される装置の長さ又は全体にわたって連接され制御可能である。第２の実施の形態において、制御可能なセグメント化された装置は、部分的に制御されているだけであり、ガイド・チューブに接続して使用される。本形態において、操作可能な装置の制御可能なセグメント化された部分は、硬化したアクセス・ポートを提供するためにガイド・チューブが本体の中に拘束され又は固定される場合に、ガイド・チューブを超えて伸びる装置の一部である。更に他の形態において、制御可能な装置のセグメント化された部分は、セグメントを有しており、そのセグメントの大きさと関節は、スコープを利用する解剖学上の特徴に応じて適用される。例えば、食道経由の配置に使用するための操作可能なセグメント化された装置は、食道の小部分を示す非常に長い部分を有する。これに対して、結腸に使用するための装置は、大きさがより小さいセグメントを有し、それによって、食堂に比べて曲がりくねった結腸の特徴に適するより高い柔軟性が実現できる。セグメント及び種々の部材が完全に連接し、制御可能であり、受動的であり、手動制御の下にあり、個別に適用されるモータによって操作され、コンピュータの制御下にあり、種々の機械的なアクチュエータを使用し、又は他の関節、操作及び制御の組み合わせが十分に考慮されるべきである。

操作可能な装置

図１７は、本発明の操作可能な内視鏡１００の第１の実施の形態を示す。内視鏡１００は、手動で又は選択的に操作可能な末端部１０５と、自動的に制御される基端部１０７とを有する細長い本体１０３を有する。選択的に操作可能な末端部１０５は、選択的に操作され、又は、任意の方向に全１８０度湾曲して折り曲げられる。結像用光ファイバの束１１３又は１つ以上の照明用ファイバ１１５が、基端部１１１から末端部１０９にまで本体１０３を通って伸びる。代わりに、内視鏡１００は、内視鏡本体１０３の末端部１０９に位置づけられたＣＣＤカメラのような小型のビデオカメラを有するビデオ内視鏡として設けられてもよい。ビデオカメラからの画像は、送信ケーブル又は無線送信によって、ビデオモニタに送信されてもよい。適宜、内視鏡１００の本体１０３は、吹き付け又は注水のためにも使用され得る１つ以上の装置チャネル１１７、１１９を含んでもよい。内視鏡１００の本体１０３は、非常に柔軟であって、そのため、座屈又はよじれを生じさせることなく、小さい半径の周で湾曲できる。結腸内視鏡を使用するために設けられる場合、内視鏡１００の本体１０３は、典型的には、長さ方向が１３５から１８５ｃｍであり、直径がほぼ１２−１３ｍｍである。内視鏡１００は、他の医療及び産業上の応用のために、種々の他の大きさ及び形状で作られる。

基端ハンドル１２１は、細長い本体１０３の基端部１１１に取り付けられる。ハンドル１２１は、直接見るためやビデオカメラ１２６に接続するための結像用光ファイバの束１１３に接続した接眼レンズ１２４を含む。ハンドル１２１は、照明用ファイバ１１５に接続され、又は、それと連続している照明用ケーブル１３４によって、光源１２８に接続される。ハンドル１２１の第１ルアー・ロック係合１３０及び第２ルアー・ロック係合は、装置チャネル１１７，１１９に接続される。

ハンドル１２１は、コントローラ・ケーブル１３６を介して、電動コントローラ１４０に接続される。操作制御部１２２は、第２ケーブル１３８を介して、電動コントローラ１４０に接続される。操作制御部１２２によって、ユーザは、選択的に本体１０３の操作可能な末端部１０５を選択的に操作し又は湾曲させることが可能になる。操作制御部１２２は、図示するようなジョイスティックのコントローラであり、又は他の知られた操作制御機構である。電動コントローラ１４０は、自動的に制御される本体１０３の基端部１０７の動きを制御する。電動コントローラ１４０は、マイクロコンピュータ上で実行される移動制御プログラムを用いて又はアプリケーション専用電動コントローラを用いて、実装される。代わりに、電動コントローラ１４０は、ニューラル・ネットワーク・コントローラを用いて実装されてもよい。

軸移動トランスデューサ１５０が、前進又は後退する時の内視鏡本体１３０の軸移動を計測するために備えられる。軸移動トランスデューサ１５０は、種々の可能な形態で設けられる。例えば、図１７の軸移動トランスデューサ１５０は、内視鏡１００の本体を囲むリング１５２として備えられる。軸移動トランスデューサ１５０は、手術台又は患者の体の内視鏡１００への挿入箇所のような参考定点に取り付けられる。内視鏡１００の本体１０３が軸移動トランスデューサ１５０を通ってスライドする場合、参考定点に関する内視鏡本体１０３の軸方向の位置を示す信号を生成し、テレメトリ又はケーブル（図示せず）によって電動コントローラ１４０へ信号を送る。軸移動トランスデューサ１５０は、内視鏡本体１０３の軸方向の位置を測定するために、光学的、電気的又は機械的な手段を用いる。軸移動トランスデューサ１５０の他の可能な形態については、後述する。

図１８は、本発明の内視鏡１００の第２の実施の形態を示す。図１７の実施の形態では、内視鏡１００は、選択的に操作可能な末端部１０５と自動制御される基端部１０７とを有する細長い本体１０３を有する。操作制御部１２２は、内視鏡１００の選択的に操作可能な末端部１０５を選択的に操作するための基端ハンドル１２１に一体化される。適宜、電動コントローラ１４０は、基端ハンドル１２１に小型化され、又一体化されたものであってもよい。一実施の形態において、軸移動トランスデューサ１５０は、手術台のような参照定点に取り付けられたベース１５４によって形成される。第１ローラ１５６及び第２ローラ１５８は、内視鏡本体１０３の外部に接触する。多重（ｍｕｌｔｉ−ｔｕｒｎ）ポテンショメータ１６０又は他の移動トランスデューサは、内視鏡本体１３０の軸移動を計測するために、又、軸方向の位置を示す信号を生成するために、第１ローラ１５６に接続される。

ユーザは、軸移動トランスデューサ１５０より末端側の本体を把持することによって、内視鏡１００を手動で前進又は後退させる。代わりに、第１ローラ１５６や第２ローラ１５８が、内視鏡１００の本体１０３を自動的に前進又後退させるために、モニター１６２に接続されてもよい。

図１９は、ニュートラル又は直線位置における内視鏡１００の本体１０３の一部のワイヤ・フレーム・モデルを示す。本図では、内視鏡本体１０３の内部構造の大部分が、分かり易くするために省略されている。内視鏡本体１０３は、部分１，２，３・・・，１０等に分割されている。各部の形状は、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸に沿って計測される４つの長さによって決まる。例えば、部分１は、計測長さｌとしての１ａ，ｌとしての１ｂ，ｌとしての１ｃ，ｌとしての１ｄの４つの計測長さによって決まり、部分２は、計測長さｌとしての２ａ，ｌとしての２ｂ，ｌとしての２ｃ，ｌとしての２ｄの４つの計測長さによって決まる等である。好ましくは、計測長さの各々は、リニア・アクチュエータ（図示せず）によって個別に制御される。リニア・アクチュエータは、いくつかの異なる操作原理の１つを利用する。例えば、リニア・アクチュエータの各々は、自己発熱するＮｉＴｉ合金リニア・アクチュエータ又はエレクトレオロジカル・プラスチック・アクチュエータ、すなわち、他の知られた機械式、空圧式、水圧式又は電気機械式アクチュエータであってよい。各部分の形状は、リニア・アクチュエータを用いて変化し、それによって、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸に沿った４つの計測長さを変化させる。好ましくは、計測長さは、所望の方向の内視鏡本体１０３を選択的に湾曲させるために、相補的な組みで変化する。例えば、内視鏡本体１０３をａ軸方向で湾曲させるために、計測長さｌとしての１ａ，ｌとしての２ａ，ｌとしての３ａ，ｌとしての１０ａは、短くなり、計測長さｌとしての１ｂ，ｌとしての２ｂ，ｌとしての３ｂ，・・・，ｌとしての１０ｂは、等しい長さになる。これらの計測長さが変化する量によって、結果としての曲率半径が決まる。

内視鏡本体１０３の選択的に操作可能な末端部１０５において、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸方向の各部の計測長さを制御するリニア・アクチュエータは、ユーザによって操作制御部１２２を介して選択的に制御される。このように、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸方向の計測長さを適切に制御することによって、内視鏡本体１０３の選択的に操作可能な末端部１０５を選択的に操作し、又は、１８０度全体の任意の方向に曲げることが可能になる。

しかしながら、自動制御される基端部１０７において、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸方向の各部の計測長さは、電動コントローラ１４０によって自動制御され、電動コントローラ１４０は、内視鏡本体１０３の形状を制御するために、湾曲伝播法を用いる。湾曲伝播法による操作方法を説明するため、図２０は、図３０Ａ−Ｂに示す患者の結腸Ｃの湾曲を通過する内視鏡本体１０３の自動制御される基端部１０７の部分のワイヤ・フレーム・モデルを示す。簡単のため、２次元カーブの例が示され、ａ及びｂ軸のみが考慮されている。３次元カーブの場合、ａ，ｂ，ｃ及びｄ軸の全てが利用される。

図２０において、内視鏡本体１０３は、選択的に操作可能な末端部１０５（この部分の操作は後に詳述する。）の利点を活かして、結腸Ｃの湾曲を介して操作され、同図では、自動制御される基端部１０７は湾曲の中に存在する。部分１及び２は、結腸Ｃの比較的直線状の部分にあり、従って、ｌとしての１ａ＝ｌとしての１ｂ、かつ、ｌとしての２ａ＝ｌとしての２ｂである。しかし、部分３−７が、Ｓ字状のカーブ部分である場合、ｌとしての３ａ＜ｌとしての３ｂ、ｌとしての４ａ＜ｌとしての４ｂ、かつ、ｌとしての５ａ＜ｌとしての５ｂ、しかし、ｌとしての６ａ＞ｌとしての６ｂ、ｌとしての７ａ＞ｌとしての７ｂ、かつ、ｌとしての８ａ＞ｌとしての８ｂである。内視鏡本体１０３が１つのユニットによって末端側に前進する場合、部分１は１’でマークされた位置に移動し、部分２は以前に部分１が占めていた位置に移動し、部分３は以前に部分２が占めていた位置に移動する。軸移動トランスデューサ１５０は、参照定点に関する内視鏡本体１０３の軸方向の位置を示す信号を生成し、電動コントローラ１４０に信号を送信する。電動コントローラ１４０の制御の下で、各時間において、内視鏡本体１０３は、１つのユニットを前進させ、自動制御された基端部１０６の各部分は、自身が今存在している空間を以前に占めた部分の形状を示す信号を受ける。そのため、内視鏡本体１０３は、１’でマークされた位置に前進すると、ｌとしてのｌａ＝ｌとしてのｌｂ、ｌとしての２ａ＝ｌとしての２ｂ、ｌとしての３ａ＝ｌとしての３ｂ、ｌとしての４ａ＜ｌとしての４ｂ、ｌとしての５ａ＜ｌとしての５ｂ、ｌとしての６ａ＜ｌとしての６ｂ、ｌとしての７ａ＞ｌとしての７ｂ、ｌとしての８ａ＞ｌとしての８ｂ、ｌとしての９ａ＞ｌとしての９ｂとなり、そして、内視鏡本体１０３が１”でマークされた位置に前進すると、ｌとしてのｌａ＝ｌとしてのｌｂ、ｌとしての２ａ＝ｌとしての２ｂ、ｌとしての３ａ＝ｌとしての３ｂ、ｌとしての４ａ＝ｌとしての４ｂ、ｌとしての５ａ＜ｌとしての５ｂ、ｌとしての６ａ＜ｌとしての６ｂ、ｌとしての７ａ＜ｌとしての７ｂ、ｌとしての８ａ＞ｌとしての８ｂ、ｌとしての９ａ＞ｌとしての９ｂ、ｌとしての１０ａ＞ｌとしての１０ｂとなる。このように、Ｓ字状カーブは、内視鏡本体１０３の自動制御される基端部１０７に沿って基端側に伝播する。Ｓ字状カーブは、内視鏡本体１０３が末端側に前進しているとき、所定空間に固定されているように見える。

同様に、内視鏡本体１０３が末端側に引き抜かれる場合、毎回、内視鏡本体１０３が基端側に１つのユニットによって移動し、自動制御される基端部１０７の各部分は、自身が今存在している空間を以前に占めた部分の形状を示す信号を受ける。Ｓ字状カーブは、内視鏡本体１０３の自動制御される基端部１０７の長さ方向に沿って末端側に伝播し、Ｓ字状カーブは、内視鏡本体１０３が基端側に後退しているとき、所定空間に固定されているように見える。

内視鏡本体１０３が前進又は後退する時は常に、軸移動トランスデューサ１５０が位置の変化を検出し、電動コントローラ１４０は、空間的に固定の位置にカーブを維持するために、選択されたカーブを基端側又は末端側に、内視鏡本体１０３の自動制御される基端部１０７に沿って伝播する。これによって、内視鏡本体１０３は、曲がりくねったカーブを、結腸の壁に余分な力を掛けることなく移動することができる。

図３２は、接続部１９２によって相互に接続された複数のセグメント１９２を有する他の内視鏡本体の実施の形態１９０の典型的な部分を示す。本実施の形態において、隣接するセグメント１９２は、少なくとも１つの自由度を有する接続部１９４によって、互いに相対的に移動し又は傾動し、好ましくは本図に示すような２軸に関する、好ましくは複数の自由度を有する。更に図３３を参照すると、実施の形態１９０の部分的な略図１９６が示されており、２つのセグメント１９２が、２つの独立軸に関する接続部１９４に関して回転している。可動範囲は、角度アルファ及びベータによって球軸１９８に関連付けて説明される。

上述のように、そのようなセグメントの本体は、種々の方法によって、作動してよい。好ましい方法は、互いに相対的にセグメントを移動させるために、個別のセグメントに設けられた電気機械モータの使用を含む。図２３は、電動のセグメント接続部を有する好ましくは実施の形態２００を示す。各セグメント１９２は、好ましくは、背骨セグメント２０２を備え、好ましくはそれは、光ファイバ、空気や水の流路、種々の内視鏡ツール、すなわち種々の装置及びワイヤが通るアクセス・チャネルを提供するために、自身を貫く少なくとも１つのルーメンを有する。背骨セグメントは、種々の要素からなり、それは好ましくは生体適合性のものであり、又、それは、ステンレス鋼のような、種々のツール及び他のコンポーネントを支持するために、十分な強度を提供する。説明の大部分は個別のセグメント１９２に関するが、セグメント１９２の各々は、末端部に位置付けられるセグメント（又は第１の少ないセグメント）を除いて好ましくは同一であり、以下の説明は少なくともセグメント１９２の大部分に容易に適用できる。

望ましい結果及び応用に依存するシングル・モータ又は複数モータは、少なくともセグメントの主要部分に取り付けられる。セグメントにシングル・モータを有する実施の形態は、図２３に示すように、好ましくは個別モータ２０４には背骨部２０２が取り付けられ、外傷を与えることなく患者に挿入するために十分に快適で小さい比較的小さな直径を可能にするために、十分に小さく又コンパクトである。モータ２０４は、本図に示すように小さくブラシがけされたＤＣモータである場合、隣接セグメント１９２を作動させるために使用され、他のモータから独立的に制御される。小さいブラシがけされたＤＣモータを除いて、種々のモータがＡＣモータ、リニア・モータ等として使用される。各モータ２０４は、好ましくは、ハウジングの中に電気的なモータ・アセンブリＥＭ自身だけではなく、ギア減速ステージＧＲ及びポジション・エンコーダＰＥをも含む。モータ・アセンブリＥＭに取り付けられるギア減速ステージＧＲによって、高速低トルク操作状態をより利用し易い低速高トルクの出力に変換し、それによって、適切なスピードとトルクの幅でモータ２０４の使用が可能になる。ポジション・エンコーダＰＥは、従来のエンコーダであって、コンピュータ制御により、モータ２０４の出力軸の回転移動角を追跡し続けることによって、セグメントの接続部１９４の位置を読み出すことが可能になる。

各モータ２０４は、セグメント１９２を作動するパワーを伝達するために、モータ２０４の端部から伸びる回転可能なシャフトを有する。このシャフトにつき、スプール２００６には、スプール２０６に関して更に湾曲したケーブル２０８の第１端部に回転可能に取り付けられる。ケーブル２０８は、次に、スプール２０６から、ケーブル・ガイド２１０に設けられたチャネル２１２を介して、開口２１４から外部のケーブル・アンカ２１６に配置され、ケーブル２０８の第２端部は、好ましくは例えば圧着やはんだ付けによって、ケーブル・アンカ２１６に取り付けられている。ケーブル・ガイド２１０は、スプール２０６に関して湾曲するケーブル２０８を補足するために役立つ。ケーブル・アンカ２１６は、自在継ぎ手ピボット２２０を横切って隣接するセグメント１９２にピン２１８を介して接続し、従来の電気的なリング接続のような形状をし、又は、セグメント１９２に設けるために通過するホールを形成する丸い部分と、ケーブル２０８の第２端部に接続するためにアンカ２１６から突出する延長部とを有する。ケーブル２０８は、種々のフィラメント、ストランド、ワイヤ、チェーン、ブレード等を備えており、それらのいずれかが、例えばステンレス鋼、プラスチック及びナイロンのようなポリマー等の種々の生体適合性の要素を用いて製造される。

操作時において、例えば時計回りのような第１の方向にシャフトが回転するようにモータ２０４が操作される場合、スプール２０６は、適宜に回転し、ケーブル２０８は、隣接するセグメント１９２に応じた方向に引き、又、次に第１軸に沿って作動するようにトルクを伝達する。第１方向とは反対の第２方向（例えば、半時計回り）にシャフトを回転させるために、モータ２０４が操作される場合、スプール２０６は、適宜に再び回転し、ケーブル２０８は、後続するトルクの伝達及び反対方向での作動のために、次に隣接するセグメント１９２を適宜反対方向に引く。

図２４は、２つの隣接するセグメントを展開したアイソメトリックの組立図を示し、それぞれ、図２３に示す実施の形態である。図２４（Ａ）に示すように、背骨部２０２は、上述のように、ルーメン２２１を有して示されており、そのルーメンは、稼働チャネルを提供するために使用される。又、ケーブル・ガイド２１０に形成されたチャネル２１２が、貫通するケーブル２０８のための開口２１４とともに示されている。隣接するセグメントに相互に接続する場合、セグメントとの間で必要な自由度を提供するために、好ましい接続方法は、自在継ぎ手ピボット２２０を用いることを含む。しかし、他の実施の形態では、自在継ぎ手ピボット２２０を用いるのではなく、種々の継ぎ手の方法、例えば、２つのセグメントをそれぞれの中心で接続するために用いられる柔軟なチューブ、空間的に近くに位置する１自由度の一連の接続部等を使用する。この特別な実施の形態では、自在継ぎ手ピボット２２０の使用について説明する。他のセグメントの近くの背骨部２０２の端部に、１組のユニバーサル結合部材２２４が、１組の対応するピン開口部２２６とともに形成される。自在継ぎ手ピボット２２０が、あるセグメントの第１結合部材の組みに接続され、隣接するセグメントから対応する結合部材２２４の組みが接続部ピボット２２０に取り付けられる。

図２４（Ｂ）に更に示すように、自在継ぎ手ピボット２２０は、本実施の形態では、対応する結合部材２２４を回転可能に収容するために、対向する収容ホール２２８の２つのセットを有する筒状リングとして示される。収容ホール２２８は、図示するように、９０度の間を開けて配置されるが、他の形態においては、収容ホールは、所望の自由度及び応用例に応じて他の角度を開けてで配置されてもよい。図示するように、スプール２０６の展開したアセンブリは、モータ２０４から取り外され、ドライブ・シャフト２０５が露出している。モータ２０４が背骨部２０２に取り付けられる場合、グルーブ２３０は、背骨部２０２に形成される場合に、露出する。このグルーブ２３０は、好ましくはモータ２０４のハウジングの半径に適合させるために、背骨部２０２に押し下げられ、これは、モータ２０４を背骨部２０２の近傍に位置付けることを支援するだけでなく、組み立てられたセグメントの全体的な直径を小さくすることにも役立つ。例えば粘着、クランプ、バンド、機械的な拘束等の種々の方法によって、モータ２０４は、背骨部２０２に取り付けられてよい。

患者に挿入する前、内視鏡２００は、診断チェックを自動的に実行するように適宜設けられる。内視鏡２００がドラム上に曲げられると、隣接するセグメント１９２は、ドラムの直径及び内視鏡２００が位置付けられるストレージ・ユニットの最初の形状によって最初に決定されるため、互いに相対的に所定角度を有する。挿入前の診断中に、コンピュータが、各隣接するセグメント１９２の間の角度を自動的に検知して計測するように設けられる。隣接するセグメント１９２のいずれかが、所定の許容範囲の角度を超えた角度を相対的に計測した場合、位置から外れたセグメント１９２が示され、内視鏡２００を使用している間の問題の潜在的な箇所が示される。従って、コンピュータは、続いて、音又は視覚の警告を発して、自動的に更に使用することを避けて患者に外傷を与えないようにするために、セグメント１９２の各々をニュートラル位置に位置付ける。

図２５は、本発明の腱駆動式内視鏡２０の形態を示す。内視鏡２０は、手動で又は選択的に操作可能な末端部２４と、自動制御される部分２８と、柔軟で受動的に操作される基端部２２とを有する細長い本体２１を有し、基端部２２は適宜装置から省略されてもよい。操作可能な末端部２４は、手又はアクチュエータの機械的な支援によって、関節で接続される。自動制御される部分２８はセグメント化され、各セグメントは、操作可能な動きの全範囲にわたって湾曲可能である。末端部２４も制御可能なセグメントである。

選択的に操作可能な末端部２４は、選択的に操作され、又は、例えば図示するように１８０度の全体に任意の方向２６に曲がる。結像用光ファイバの束４０及び１つ以上の照明用ファイバ４２は、本体２１を通って基端部２２から末端部２４へ伸びる。代わりに、内視鏡２０は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳカメラようのような小型のビデオカメラを有するビデオ内視鏡として設けられ、内視鏡本体２１の末端部２４に位置付けられる。ビデオカメラからの画像は、伝送ケーブル又は無線伝送によってビデオモニタに送信され、画像は、リアルタイムで見られ、かつ／又は、例えば磁気テープのようなアナログ記録媒体、又は、例えばコンパクト・ディスク、デジタル・テープ等のようなデジタル記録媒体に記録装置によって記録される。ＬＥＤ又は他の光源が、内視鏡の末端での照明に用いられてもよい。

内視鏡２０の本体２１は、光源、空気や水を吹き付け又は注水するチャネルや吸引するためのチャネルを提供するために、照明用ファイバに適宜使用される１つ以上のアクセス・ルーメ３８を含む。概ね、内視鏡２０の本体２１は、非常に柔軟であり、そのため、種々のチャネルをそのままで維持しておく一方で、座屈し又はよじれることなくそれは小さい直径のカーブに湾曲させることができる。結腸内視鏡として使用するために設けられる場合、内視鏡２０の本体２１は、典型的に１３５ｃｍから１８５ｃｍまでの長さの範囲にあり、約１３−１９ｍｍの直径にある。内視鏡２０は、種々の他の大きさで作られ、他の医療及び産業上の応用のために形成されてもよい。

制御可能な部分２８は、少なくとも１つのセグメント３０を備えており、好ましくは数個のセグメント３０を備え、セグメントは、内視鏡２０から末端に位置するコンピュータ又は電気制御器（コントローラ）４５を介して制御可能である。セグメント３０の各々は、アクチュエータに機械的に接続される腱を有し、それによって、制御されたセグメント３０の所定空間における移動が可能になる。腱を操作するアクチュエータは、腱に力を掛けることが可能な種々の異なるタイプの機構、例えば、電気機械モータ、空気圧式及び水圧式のシリンダ、空気圧式及び水圧式のモータ、ソレノイド、形状記憶合金のワイヤ、電気回転アクチュエータ又は当業者に知られた他の装置又は方法を含む。形状記憶合金のワイヤが使用される場合、それらは、好ましくはいくつかのワイヤ・バンドルに形成され、コントローラ内部の各腱の基端に取り付けられる。セグメント関節は、次に腱の移動を作動させるワイヤ・バンドルを先ず直線移動させるために、例えば電流、熱等のエネルギーをバンドルの各々に掛けることによって実行される。コントローラ内でのアクチュエータの直線移動は、比較的短い距離、例えば数インチ又は＋／−０．１インチより小さい範囲で移動するように設けられ、それによって、所望の角度のセグメントの移動及び関節による効果的な関節を実現する。

受動的な基端部２２が使用されるが、内視鏡の挿入部の長さは、好ましくは制御可能なセグメント３０を備える。基端部２２は、好ましくは、種々の形状を形成し、又、例えば従来の内視鏡のチューブを製造するために使用された熱硬化性及び耐熱ポリマーのような種々の要素から作られる柔軟なチューブ部材である。

各セグメント３０は、好ましくは、貫通する少なくとも１つのルーメンを形成し、それによって、ワイヤ、光ファイバ、空気や水の流路、種々の内視鏡ツール、すなわちあらゆる種類の装置及びワイヤが通過するアクセス・チャネルを提供することができる。ポリマーのカバー又はシース３９は、制御可能な部分２８及び操作可能な末端部２４を含む内視鏡２１の本体を超えて伸びる。このシース３９は、好ましくは、制御可能なセグメント３０、操作可能な末端部２４及び基端部２２の柔軟なチューブの間の円滑な移行を提供する。

ハンドル３２は、内視鏡の基端に取り付けられる。ハンドル３２は、直接見るための結像用光ファイバの束４２に接続された接眼レンズを含む。ハンドル３２は、例えばＣＣＤ
又はＣＭＯＳカメラのようなビデオモニタ、カメラ、又は、記録装置５２に接続するための接続部５４を有する。ハンドル３２は、照明用ファイバ４２に接続され、又はそれと連続する照明用ケーブル４４によって光源４３に接続される。代わりに、一部又は全てのこれらの接続がコントローラ４５でなされてもよい。ルアー・ロック係合３４が、ハンドル４３に設けられ、種々の装置チャネルに接続されてもよい。

ハンドル３２はコントローラ・ケーブル４６を通してモーション・コントローラ４５に接続される。操作制御部４７は、第２ケーブル４８を通してコントローラ４５に接続され、又は、それは適宜直接的にハンドル３２に接続される。代わりに、ハンドルは、直接ハンドルと一体化した、例えば、例えば、ジョイスティック形式、ダイヤル、プーリー又はホイールなどの従来のディスクコントローラ等の操作制御機構を有する。操作制御部４７によって、ユーザに選択的な操作が可能になるか、又は、本体２１の操作可能な末端部２４を選択的に所望の方向に湾曲させることが可能になる。操作制御部４７は、図示するようなジョイスティック・コントローラ、又は、例えば、従来の内視鏡にあるような回転ノブ若しくはデュアル・ダイアル、トラック・ボールタッチパッド、マウス、又はセンサグローブ他の操作制御機構である。

モーション・コントローラ４５が、本体２１のセグメント化された自動制御される基端部２８の移動を制御する。このコントローラ４５は、マイクロコンピュータ上で実行される移動制御プログラムを用いて、又は、アプリケーション専用電動コントローラを用いて、実装される。代わりに、コントローラ４５は、例えば、ニューラルネットワーク・コントローラを用いて実装されてもよい。

腱に力を掛けるアクチュエータは、図示するようなコントローラ・ユニット４５に含まれるか、又は、別個に設けられてコントロール・ケーブルで接続される。操作可能な末端部２４を制御する腱と制御可能なセグメント３０は、内視鏡本体２１の長さ方向の下側に伸びて、アクチュエータに接続する。図２５は、腱がハンドル３２を通過し、簡易開放接続部６０を介してモーション・コントローラに直接的に接続する形態を示す。本形態において、腱は、アクチュエータがコントローラ４５と通信している限り、独立的にアクチュエータに接続するが、コントロール・ケーブル４６の一部である。

軸移動トランスデューサ (又は、深さ参照装置又は基準とも呼ばれる。）４９は、軸方向の移動、すなわち、内視鏡本体２１が前進及び後退する場合の内視鏡本体２１の深さの変化を計測する。深さ参照装置４９は、多くの可能な形態で作られてもよい。例えば、図２５における軸移動トランスデューサ４９は、内視鏡２０の本体２１を囲むリング４９として形成される。好ましくは、軸移動トランスデューサ４９は、手術台又は患者の体への内視鏡２０のための挿入箇所のような、参照定点に取り付けられる。内視鏡２０の本体２１が軸移動トランスデューサ４９を介してスライド移動する場合、それは、参照定点に関する内視鏡本体２１の軸方向の位置を示し、又、電気コントローラ４５にテレメトリ又はケーブルによって信号を送信する。軸移動トランスデューサ４９は、内視鏡本体２１の軸方向の位置を測定するために、光、電気、磁力、高周波又は機械的な方法を用いる。

内視鏡本体２１が前進及び後退すると、軸移動トランスデューサ４９は、位置の変化を検出し、モーション・コントローラ４５に信号を送る。末端部２４を操作するユーザによって選択された経路に従って、内視鏡の移動を維持するために、コントローラは、内視鏡本体２１の制御部２８に沿った基端側又は末端側に、選択されたカーブを伝播するために、この情報を使用する。軸移動トランスデューサ４９によって、計測された深さの変化によって、結腸Ｃの中での現在の深さを増加させることが可能になる。これによって、内視鏡本体２１が、結腸Ｃの壁に余分な力を掛けることなく、入り組んだカーブを通って導かれることが可能になる。

図２６Ａは、操作可能な末端部分を含む制御可能なセグメントを関節で接続するために、２本又は３本の腱を用いることで可能になるセグメント関節の実施の形態を示す。図２６Ａは、本発明の本実施の形態において、３本の腱によって作動する制御可能なセグメントの可動範囲の一例を示す。弛緩して直立位置３０１にあるセグメントは、事実上ｘｙ平面に対して任意の方向に曲がる。例としても図は、元の位置３０１に対する角度で見て下方に曲がるセグメント３０２を示す。角度α、βは、セグメントによる湾曲を表す。角度βはｘｙ平面における角度であり、αはｘｚ面における動きを表す。一形態において、内視鏡の制御可能なセグメントは、角度βの場合、３６０度全てにわたって曲がることができ、角度αの場合、９０度にまで曲がることができる。９０度より大きい角度は、結果的に内視鏡の循環になる。図２６Ａにおいて、セグメントは、角度αがほぼ４５度に沿って示される。セグメントの所定部分における動きの自由度は、関節の方法、セグメントの大きさ、構成する要素の形式、構成する方法その他によって予め決まっている。これらの要素の一部は本明細書において説明する。

操作可能な末端部は、内視鏡及び制御可能なセグメントと同様に、湾曲するが、好ましくは、収縮又は膨張しない。このように、図２６Ａにおいて、弛緩したセグメント３０１の中心軸３０４は、湾曲後３０２のセグメントの中心軸とほぼ同じ長さである。

図２６Ｂから２６Ｆは、本発明の内視鏡に使用される制御可能なセグメントを作動させるために、３本の腱を使用する場合を示す。本例に示される腱は、全てボウデン（Ｂｏｗｄｅｎ）タイプのケーブル３１０であり、ケーブルが自由に移動可能なハウジング又はスリーブ３１４によって囲まれる同軸上の内部ケーブル３１２を有する。ボウデン・ケーブルは、テンシル力又は圧縮力のいずれかを掛けるために使用され、すなわち、それらは、関節で接続する内視鏡を押し又は引くものであり、又、内視鏡に沿う場所で所望の力を遠隔から伝達できる。腱からの力は、腱ケーブルをセグメント３２０の末端に、又は、腱ハウジング３１４をセグメント３２２の基端に取り付けることによって、セグメントを横切り又は通って伝わる。図２６Ｂは、３２０で示される腱ケーブルのための３つの取付箇所を有するセグメントの平面図を示す。

一実施の形態において、操作可能な末端部を含む３つの腱が各セグメントを作動させるために使用されるが、４つ以上の腱が使用されてもよい。３つの腱は、セグメント又は内視鏡をその長軸方向に関して回転させることなく、セグメントを確実に任意の方向で関節で接続する。３本のケーブル腱３１２は、好ましくは、セグメント端部近くのセグメント３２０の末端に取り付けられ、均等に離して配置される。図２６Ｂにおいて、腱は、２時、６時及び１０時の位置に取り付けられる。各セグメントを制御する腱は基端側にアクチュエータを突出させるため、空間的な理由から、より少ない腱を用いることが望ましい。このように、２本の腱がセグメントを制御するために使用されてもよい。望ましくは、セグメントを３次元で連接するために、例えば、バネのような１つ以上の付勢部材を含む。他の形態において、２本の腱が、その長軸方向に関してセグメントを回転させる一方で２方向の動きを制御することによって、３次元の空間においてセグメントを関節で接続するために使用される。

図２６Ｃは、３本の腱を用いて取り付けられた弛緩したセグメントを示す。対応するケーブル取付箇所の下に直接にセグメント３２２の末端側に取り付けられた腱スリーブ３１４が図示されている。図２６Ｄから２６Ｆは、このセグメントが制御している腱の各々によって個別に曲げられることを示す。

図２６Ｄに示すように、第１腱３３０に張力を掛けることによって、第１腱３３０の方向は曲がる。すなわち、曲がっていないセグメント（図２６Ｂに示す）の情報から見下ろすと、この腱をただ引っ張ることによって、６時の方向にセグメントが曲がっている。図２６Ｅにおいて、２時の位置に取り付けられた第２腱３３２に押す力を掛けるだけで、セグメントは２時の方向に曲がる。最後に１０時の位置３３４で腱を引くと、セグメントは、１０時の方向に曲がる。全ての場合で、湾曲は連続的であり、より大きな力を掛けると更に（図２６Ａのｘｚ平面における角度αを）湾曲させる。セグメントは、個別の腱又は２本の腱の組み合わせを引くことによって任意の方向に曲げることができる。このようにして、セグメントを１２時の方向に湾曲させる場合、第２腱３３２及び第３腱３３４の両方が等しい力で引かれる。代わりに、６時の位置の第１腱３３０が単独又は引っ張られた第２腱３３２及び第３腱３３４との組み合わせのいずれかが押されると、同じの形状になる。

図２７Ａ及び２７Ｂは、セグメントが、２本の腱及び１つの付勢部材によって関節で接続される形態を示す。図２７Ａは、セグメントの平面図を示す。付勢部材３４０のための取付箇所及び２つの腱３２０は図示されているようにセグメントの末端部の周囲に間隔を開けて設けられる。セクションの上方から見て、腱３２０は２時及び１０時の位置に取り付けられ、付勢部材３４０は６時の位置に取り付けられる。図２７Ｂは、直線形状でのセグメントの斜視図を示す。この形態では、セグメントの側部が６時の位置の方に曲がるような張力をそれに掛けるために、付勢部材は形成される。付勢部材は区分、例えばばね、弾性部材、ピストン等のセグメントを横切る圧縮力又は張力を加えることができるいかなる部材であってもよい。セグメントは、両方の腱３１２から張力を掛けることによって、図２７Ｂに示すニュートラル又は直線位置で保持される。腱によって掛けられる張力の大きさを制御することによって、三次元空間でのセグメントの湾曲させることができる。１つ以上の付勢部材は２つ以上の腱とともに使用されてもよい。例えば、付勢部材は各腱の反対に取付けられてもよい。

代わりに、腱がプッシュプル・ケーブルであり、そして各腱が張力と同様、圧縮力を掛ける場合、２つの腱は付勢部材を全く用いることなく、セグメントの動きを制御できる。

又３つ以上の腱がセグメントの湾曲を制御するために使用されてもよい。図２７Ｃは１１時、２時、５時及び８時の位置に取り付けられた４本の腱によって制御されるグメントを上方から見た平面図を示す。３本の腱を用いる実施の形態と同様に、腱の１本又は組み合わせにより掛かる張力によって、セグメントの側部は短くなる。従って、張力が１１時の位置３５５で末端側に取り付けられた腱でのみ掛けられる場合、腱に対応する側部は短くなり、セグメントは１１時の方向に曲がる。

これら全ての形態では、腱や付勢部材の円周での位置は例示であって、本明細書に記載される例に限定されることを意図するものではない。むしろ、当業者によって理解されるように、望ましい効果に従って変形されてもよい。

図２８は、セグメントを曲げる単一の腱の一部の概略図を示す。明確にするために、他の腱及びセグメントを含む内視鏡の他の部品は、図２８では省略されている。腱ケーブルに掛かる張力は、セグメントの全体に伝わり、セグメントを湾曲させる。スリーブ３１４がセグメントのベースに取り付けられ、アクチュエータ端部４０３にも固定されるボウデン・ケーブル３１０を使用することによって、腱３１２に張力が掛かり、意図されたセグメント４０１のみが湾曲し、より基端側のセグメントは影響されない。本形態ではモータが腱ケーブル３１２を引く場合に、図示するアクチュエータ４１０による張力が腱に掛けられる。

接続された制御リングは、操作可能な末端部分及び制御可能なセグメントを組み立てるのに必要とされる柔軟な構造を備える。利用され得る制御リングの２つのタイプの例が示される。第１に図２９Ａは、本発明の制御可能なセグメントを形成する脊椎骨部型制御リングを示す。図２９Ａは単一の椎骨部の端面図を示す。各リング状の椎骨部５０１は、上述のように、中央チャネル又は開口５０４若しくは装置の内部ルーメンを連通できる開口を形成する。椎骨部は、２組のヒンジを有し、第１組５０６は、椎骨部の第１面から垂直に突出し、第２組５０６は、外周部に第１組から９０度の位置に配置され、第１面に対向する椎骨部の第２面に、椎骨部表面から垂直方向に離れるように突出する。図２９Ａ及び２９Ｂに示すヒンジはタブ形状であるが、他の形状が使用されてもよい。

図２９Ａの椎骨部制御リングは、椎骨部の端部を通る３つの穴５１０とともに示されており、椎骨部制御リングは、例えば、椎骨部がセグメントの最も末端の椎骨部である場合、腱ケーブル３１２のための取付箇所として、又は、椎骨部が使用されるセグメントを作動できる腱ケーブルのための経路として機能する。椎骨部がセグメントの最も基端側を制御するディスクである場合、これらの穴５１０は、ボウデン型腱ケーブル３１４のスリーブを取り付けるためにも使用される。代わりに、穴５１０よりもむしろ、取付箇所は、凹部又は他の特別な形状であってもよい。図２９Ａは、３つの穴５１０を示しており、穴の数は、椎骨部が属するセグメントを制御するために使用される腱の数に依存する。穴５１０が腱のための取付箇所として使用されるため、セグメントを制御する腱と同数の穴がある。

図２９Ａの椎骨部の外方端部は、末端セグメントを制御し、椎骨部をバイパスする腱の腱ハウジングのためのスペース５１２を提供するためにスカラップ状である。これらの腱のバイパス・スペースは、好ましくは、使用される腱の外径に合致する。腱のバイパス・スペース５１２の数は腱の数によって変わってもよい。また、バイパスする腱が内視鏡の周囲で曲がる方法を変える場合には、腱のバイパス・スペースの方向が変更されてもよい。例えば、図２９Ｃのスペース５１２'は、椎骨部の長軸方向に関して所定角度で方向づけられており、基端側に突出するため、腱は、内視鏡本体の周囲を巻くことができる。更に、腱のバイパス・スペースは、セグメントを横断してバイパスする腱の移動を容易にするために、滑らかであり又は滑らかな要素で作られ、それによって、セグメントの湾曲とバイパスする腱との間の干渉を防ぐことができる。

図２９Ｂ及び２９Ｃは、図２９Ａと同じ椎骨部の側面図を示す。２組のヒンジ接続部５０８，５０６が示される。ヒンジ接続部５０８，５０６が隣接した椎骨部からのヒンジ接続部と回転して当接できるように、ヒンジ接続部５０８、５０６は、好ましくは約９０度離れて配置され、軸方向に伸びる。隣接した椎骨部との当接５２０は図２９Ｃにより分かり易く示される。これらのヒンジは、５２２で示すような穴５２５を通して結合されるか、ピンで止められるか、又は接続される。代わりに、ヒンジはまた、例えば、熱可塑性プラスチック、形状記憶合金等を利用する要素を用いて作られる。ヒンジ接続されると、各椎骨部は１軸方向の隣接した椎骨部に関して回動できる。しかし、椎骨部は、９０度ごとに交互になる方向で互いにヒンジ接続されるので、多数の椎骨部のアセンブリは事実上あらゆる方向で動ける。より多くの椎骨部がこの方法で結合する場合、可動範囲はより広くなる。一実施の形態では、２から１０の椎骨部が１つのセグメントにつき使用され、セグメントあたり約４ｃｍから１０ｃｍの長さを実現できる。椎骨部およびヒンジ接続部の両方の大きさが変更されてもよく、例えば別の椎骨部に結合された場合に、より長いヒンジ接続部によって大きい曲率半径を有してもよい。更に、１セグメント当たりの椎骨部の数が変わってもよく、例えば１０以上の椎骨部が使用されてもよい。

図２９Ｄ及び２９Ｅは、他の実施の形態の椎骨部の部分及び透視図をそれぞれ示す。

図２９Ｄ及び２９Ｅにおいて、セグメントをバイパスする腱は、椎骨部の外方端部に沿うよりもむしろ、図２９Ａで示すようにスペース５５０をバイパスする腱の椎骨部の本体の中に含まれる。図２９Ｄ及び２９Ｅの脊椎部は、スペースをバイパスする４本の腱を示し、各スペースは、約１５本のバイパスする腱のスリーブを保持できる。スペースをバイパスする腱の数、形及び大きさは変更されてもよい。例えば、椎骨部は、３５個より多くの腱のスリーブを保持できる２つの腱バイパス・スペースを有してもよい。更に、腱バイパス・スペースは、椎骨部５０４の中央開口又はルーメンの内部に配置されてもよい。

図２９Ｄは、単一の腱ケーブル５６０だけを保持する腱のスリーブを示しており、１本以上の腱ケーブルが、腱のハウジング又はスリーブに含まれている。例えば、３本の腱がセグメントを関節で接続させたら、３つの腱の全てが単一の腱ハウジングに含まれる。そのように組み込まれた腱ハウジングは、更に、個々の腱ケーブルによる独立した動きに適応するために潤滑剤を利用してもよく、且つ／又は、ハウジング内の腱を隔離するコンパートメントに分離してもよい。

図２９Ｅは、回動することによって隣接した椎小粒からのヒンジ接続部５０８の組と当接するヒンジ接続部５０６の斜視図を示す。

図２９Ａ及び２９Ｂは、軸方向に突出する２組のヒンジ接続部を示し、椎骨部の各表面で単一のヒンジ接続部が使用される。更に、ヒンジ接続部が隣接した椎骨と回動して当接できる限り、ヒンジ接続部は椎骨部の中心から異なる半径の位置に取り付けられてもよい。例えば、図２９Ａから２９Ｃに示すヒンジ接続部の組は、図２９Ｄ及び図２９Ｅのヒンジ接続部よりも椎骨の中心の近くに取り付けられる。

図３０Ａ及び３０Ｂは、制御リングの第２の形態を説明する。図で示す形態は、柔軟な背骨部６０１を利用し、背骨部６０１は、好ましくは比較的、非圧縮性且つ非膨張性の要素を用いて作られ、制御リングが所定間隔で取り付けられる。このような構造によって、あらゆる所望の方向に連続的なカーブで曲がることが可能になる。図３０Ａは、制御リングおよび背骨を示すために外層が除かれた、本形態の１つの制御可能なセグメントの側面図を示す。多数制御リング６０２は、等間隔で柔軟な背骨に取り付けられる。少数又はより多くの制御リングは、所望の程度の関節に依存する単一のセグメントを構成するために使用される。腱ケーブル３１２は、セグメント６０４の末端制御リングに取り付けられる。椎骨部型の形態の場合、この中央背骨部の実施形態は、セグメント６０４の末端制御リングの端部の周に均等な間隔の場所に取り付けられた３本の腱３１０によって作動する。スペース又は穴６１０を通してセグメント３１２を制御する腱ケーブルは、自由に移動可能な制御リング６０２に形成される。これらの穴６１０は、円滑な要素を用いて滑らかにされ、直線状にされ、又制御される。穴６１０を通してケーブルの動きを容易にするために、リング６０２は滑らかな要素で作られる。好ましくは、腱のスリーブのセグメント６１２の最も基端側の制御リングに所定箇所で取り付けられる。腱３１２に張力が掛かる場合、この力は全体のセグメントに沿って伝わる。内部の腱ケーブル３１２は、腱のスリーブ３１４の中で自由にスライド移動可能であり、腱のスリーブは、腱６１４の両端に固定され、それによって、選択されたセグメントで腱ケーブルを引くことによる湾曲しか起きないようになる。

図３０Ａは、より基端側のセグメント６０４'の第１制御リングを示す。末端側のセグメントを制御する腱は、アクチュエータより基端側に突き出すような基端側のセグメントの外側を通過する。柔軟な背骨のための制御リングの外方端部の実施の形態は、図３０Ｂに示すように、チャネル又は腱バイパス・スペース６１６とともに示される。脊椎骨型制御リングを有する場合、これらの腱バイパス・スペースは、制御リングの中、例えば、閉鎖された腱バイパス・スペースの中に配置される。

図３０Ｂは、内視鏡の柔軟な背骨部の実施の形態を用いて使用される制御リング６０２の端面図を示す。制御リングの中心は、柔軟な背骨６０１が取り付けられるチャネルを含む。制御リング６１８を通る複数の付加的なチャネルが示される。これらのチャネルは、上述のように、結像用光ファイバの束、照明用ファイバ等のための内部ルーメン又はチャネルを形成するために、隣接した制御リングのチャネルと一直線に並べられる。更に、隣接したコントロールリングは、湾曲又は制御が要求される程度に依存して、均一な又は種々の距離で互いに近くで間隔をおいて配置される。図３０Ｂは、腱ケーブルが通ることができる３つの均等な間隔があけられた穴６１０を示し、これらの穴６１０は、制御リングがセグメント６０４の中で最も末端側の制御リングである場合、腱ケーブルのための取付箇所として使用され、又、制御リングがセグメント６１２の中で最も基端側の制御リングである場合、腱ケーブル・スリーブのための取付箇所として使用される。これらの穴６１０は、腱端部又は腱のスリーブを収容するために特に形成される。他の形状の制御リングは、セグメントの種々の領域、又は種々のセグメントのために使われてもよい。

図３１は、蛇行した経路を案内する腱駆動式内視鏡の形態を示す。パス７０１は図３１（Ａ）に示される。このパスは、例えば、結腸の一部を表す。図３１（Ａ）において、装置７０４の末端部は、指定された湾曲に接近する。図３１（Ｂ）は、適切な曲線を形成するために、操作されう末端部７０５を示す。この操作は、例えば医師のようなユーザによって手動で行われるか、又は、経路の壁への近接を決定する自動検出方法を用いる。上述のように、操縦可能な先端部の湾曲は、腱又は腱の組み合わせに張力を掛けることによって行われ、その結果、湾曲に接近できる。

装置は、図３１（Ｃ）において再度前進し、すなわち、前進すると同時に、選択されたカーブは内視鏡の基端側の長さの下で、内視鏡の湾曲がパス７０１に関して比較的同じ位置に留まるように、伝播する。これによって、壁との余分な接触を防ぎ、内視鏡が曲がりくねったパス７０１に沿ってより容易に動くことが可能になる。内視鏡は、モーション・コントローラと連続的に通信し、モーション・コントローラは、例えば、内視鏡のパスを形成する湾曲又は選択されたカーブだけではなく、パスに中での内視鏡の位置、挿入の深さを監視する。深さは、例えば、上述の軸移動トランスデューサ４９によって、又はより直接的に測定する技術によって決定される。同様に、各セグメントの形状は、腱に掛かる張力、又は腱ケーブルの変位の直接測定のような直接測定によって、決定される。モーション・コントローラは、本体の中の特定の位置又は深さにおいて、セグメントの選択された形状を伝播することができ、例えば、装置が基端側に移動する場合、これは、基端側セグメントの側部の長さを対応する末端側セグメントの側部の長さと等しくなるように設定することによってなされる。コントローラは、この情報を内視鏡本体の自動操作のために使用することもでき、又は例えば分析に使用するために、内視鏡のパスの事実上の地図を作成するために使用することもできる。

腱の配置を測定することに加えて、モーション・コントローラは、腱の伸張又は圧縮のために適応される。例えば、コントローラは、腱、特に張力又は圧縮力の下で機能しない腱の「たるみ」を制御できる、機能しない腱のたるみが、より基端側のセグメントを関節で接続するために必要な力の強さを小さくする。一形態において、内視鏡の末端部のへそが空間を含み、それによって、個別の腱を緩めることが可能になる。

湾曲し又前進するプロセスは、段階的又は連続的な方法でなされる。例えばセグメントの長さによって腱が前進するように、段階的である場合、次の基端側のセグメント７０６は、その前のセグメント又は末端側の操作可能な部分と同じ形状に曲げられる。より連続的なプロセスによっても、セグメントを次第に湾曲させることによって、腱を前進させることができる。このようなことは、コンピュータ制御によって、例えばセグメントが案内されるカーブよりも小さい場合に実現できる。

制御可能なセグメントは、操作可能な末端部を含み、同じ内視鏡の中であっても、例えば異なる直径又は長さのような異なる大きさを有するように選択される。セグメントの大きさが異なることは、湾曲する空間、柔軟性及び方法を考慮すると、好ましいことである。例えば、内視鏡内のセグメントが多くなると、本体の空洞の中で更に操作可能になるが、セグメントが多くなるとセグメントを制御するためにより多くの腱が必要になる。図３２及び３３は、腱駆動式内視鏡の２つの形態を例示する。

図３２は、異なる直系のセグメント８００を有する腱駆動式内視鏡の形態を示す。末端側のセグメント程、基端側のセグメント（例えば８０２，８０１）より小さい直径８０３を有する。典型的な内視鏡の直径は、例えば２０ｍｍから例えば１２．５ｍｍに減少する。図３２に示す内視鏡は、順に嵌め込まれており、末端側に向けて段階的に直径が小さくなる。この形状は、例えば、次第に狭くなる体内の構造に好適である。この形状は、基端側のアクチュエータに向けて前進する場合に、基端側のセグメント程大きい直径であるため、末端側のセグメントからバイパスする腱に好適である。図２１は、４つの異なる大きさのセグメントを示すが、事実上任意の数の異なる大きさのセグメントが使用されてもよい。更に、本形態のセグメントは段階的であるが、外表面は、末端側になる程直径が減少する滑らかな外表面になるように、緩やかなテーパ状であってもよい。

図３３は、異なる長さのセグメントを有する腱駆動式内視鏡の他の形態を示す。種々の長さのセグメントを使う場合、等しい長さの連接式の内視鏡を構成するためには、より少ない全体のセグメント９００が必要である。図３３に例示するように、基端側のセグメント９０１ほど、末端側のセグメント（例えば９０２，９０３）よりも長い。例えば、セグメントの長さは、基端部での２０ｃｍから末端部での６ｃｍにまで減少する。長さは、セグメントからセグメントに次第に一定のファクターによって減少してもよく、代わりに、長さは、要求された発音に幾何学的に指数的に、又は恣意的に所望の関節に依存して減少してもよい。実際に、これによって、屈曲及び回転が基端側に伝播するため、末端側のセグメントになるに従って、カーブを「平均化」することができる。これを実行するために、適宜、モーション・コントローラは、異なる大きさを有するセグメントを設けて形成される。代わりに、内視鏡は、アプリケーションに応じて、異なる長さと厚さのセグメントの組み合わせから形成されてもよい。

セグメントを連接する腱は、アクチュエータと機械的に接続される。しかし、内視鏡の挿入可能な末端部は、例えば清掃し又は消毒するために、アクチュエータ及びコントローラから取り外し可能であることが望ましい。内視鏡の基端部とアクチュエータとの間の簡易解放機構は、容易に取り外し可能であり、取り替え可能であり、又は交換可能である内視鏡を達成するために効率的な方法です。例えば、腱の基端部は、対応したアクチュエータに予測可能に接続できるように、構成される。腱は、束状、配列状、又はラック状に構成される。この組織は、腱のたるみの能動的又は受動的な制御を可能にする等の内視鏡に他の利点も提供する。更に、接続及び操作を可能にするために、各腱の基端が設けられてもよく、例えば、腱の端部が、特別に形成されたシース又はケーシングに保持されてもよい。

ガイド・チューブ及び操作可能な装置を含む連接装置のための上述の技術に加えて、活性化ポリマー・アクチュエータより詳細に後述するように用いられる。

あるタイプのポリマーが一定条件の刺激の下で形状を変化させるという原理に基づく種々の電気機械式アクチュエータは、数十年にわたって調査されてきた。１９９０年代の間に、活性化ポリマー・アクチュエータに関して、広く国際的な研究が行われ、多くの出版がなされ、いくつかの会議が行われた。２００１年１月に、この研究は、「人工的筋肉としてのエレクトロアクティブ・ポリマ（ＥＡＰ）アクチュエータ：リアリティとポテンシャルとチャレンジ」（ＳＰＩＥプレス，２００１年１月）という表題の本の中でヨゼフ・バーコーエン（Ｙｏｓｅｐｈ Ｂａｒ−Ｃｏｈｅｎ）により体系化された。本明細書に用いられるように、活性化ポリマーとは、一般に、適切な刺激に従って変化を示すポリマーのファミリーのことをいう。例えば、Ｂａｒ−Ｃｏｈｅｎ トピックス１，３及び７、第１章（１−３８頁）、第４章（８９−１１７頁）、第５章（１２３−１３４頁）、第６章（１３９−１８４頁）、第７章（１９３−２１４頁）、第８章（２２３−２４３頁）及び第１６章（４５７−４９３頁）のこれら全てが本明細書に全体的に取り込まれる。

活性化ポリマーを分類する１つの方法が、活性化メカニズムのタイプである。バーコーエンにより使われたそのような分類は、本明細書に使用されるものであって、非電気的活性化ポリマー、イオン活性化ポリマー、及び電子的活性化ポリマーを含むものである。活性化メカニズムの各タイプには、多数のサブカテゴリがある。非電気的活性化ポリマーは、化学的活性化ポリマー、形状記憶ポリマー、マッキベン（ＭｃＫｉｂｂｅｎ）人工筋肉、軽活性化ポリマー、磁気的活性化ポリマー、熱的活性化ポリマー・ゲル、及び電気期間を利用して活性化したポリマーを含む。

イオン活性化ポリマーは、電子的活性化ポリマー・ゲル、イオメトリック・ポリマー金属合成物、伝導性ポリマー、及び炭素ナノチューブのグループを含む。１つの面において、発明により、電解質の使用なしで作動したionicallyに作動したポリマー・アクチュエータのコントロールされた使用を通じて作動するか、又は処理される連結機器が提供されます。一形態において、本発明は、電解質を用いることなく作動するイオン活性化アクチュエータを用いた制御を介して作動又は操作される関節接続装置を提供する。更なる形態において、イオン活性化ポリマー・アクチュエータは、電子的活性化ポリマー・ゲルを含む。更なる形態において、イオン活性化ポリマーゲルアクチュエーターは、物質的なゲル、化学のゲル、化学的に活性化したゲル、又は電気的に活性化したゲルを含む。更なる形態において、イオン活性化ポリマー・アクチュエータは、イオメトリック・ポリマー金属合成物を含む。更なる形態において、イオン活性化ポリマー・アクチュエータは、カーボン・ナノチューブを含む。更なる形態において、イオン活性化ポリマー・アクチュエータは、酸化／縮小プロセスを受けるイオン活性化ポリマーを用いていない連接装置の移動の結果として活性化する。

電子活性化ポリマーは、電歪性の、静電気の、圧電気および／又は強誘電性の力だけでなくクーロン力、電気力を使って活性化されるポリマーを含む。

更に他の形態において、本発明は、電子電気活性化ポリマーのカテゴリーに基づくアクチュエータから電気機械式のアクチュエータの使用を通じて作動又は操作される連接装置を提供する。一形態において、電子電気活性化ポリマーに基づくアクチュエータは、末端側の操作可能な部分を含む内視鏡の制御可能なセグメントを関節で接続するために使用される。他の形態において、電子電気活性化ポリマーに基づくアクチュエータは、限定されるものではないが、ノン・ドープド・ポリマー、誘電性エラストマー、静電気的に拘束されたポリマー、電気的に拘束されたポリマー（すなわち、重合ビニリデン・フッ化物トリフルオロエチレン高分子化合物又はＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、ポリマー、ポリウレタン（例えば、ディアフィールド（Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ）により製造される：ＰＴ６１００Ｓ）、シリコン（ダウコーニング（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ）により製造される:Ｓｙｌｇａｒｄ １８６）、フルオロシリコン（ダウコーニングにより製造される:７３０）、フルオロエラストマ（ＬａｕｒｅｎＬ１４３ＨＣにより製造される)、ポリブタジエン（オールドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ)により製造される：ＰＢＤ）、イソプレン天然ゴムラテックス、アクリル、アクリル・エラストマー、予め直線状にされた誘電性エラストマー、アクリル電気的活性化ポリマーの人工的筋肉、シリコン（ＣＦ１９−２１８６)電気的活性化ポリマー人工的筋肉を含む。

他の形態において、本発明の実施の形態に係る連接装置は、予め直線状にされたポリマー、直線状ではないポリマー、適合した電極、ポリマー変形の一平面の方向を生成する活性化領域、ポリマー変形の二平面の方向を生成する活性化領域、複数の自由度を有する適合した電極パターン及び上記の組み合わせを含む薄板状のポリマー・シートを使って成形されたプラスチックのアクチュエータを使用する。

一実施の形態において、活性化ポリマーは、予め直線状にされている。予め直線状にすることによって、電気的及び機械的エネルギーの間の変換が向上すると考えられている。一実施の形態において、予め直線状にすることによって、ポリマーの誘電力が向上する。予め直線状にすることによって、電気活性ポリマーがより多く屈折させ又より大きい機械的な仕事を提供することが可能になる。ポリマーを予め直線状にすることとは、予め直線状にする前の所定方向の大きさに対する予め直線状にした後の所定方向の大きさの、１つ以上の方向における変化として説明できる。予め直線状にすることは、ポリマーの弾性変形を含み、例えば、ポリマーを張力で伸ばし、伸びている間に１つ以上の端部を固定することによって形成される。一実施の形態において、予め直線状である場合に柔軟である。作動の後に、弾性的に予め直線状にされたポリマーは、原則として固定されず、その本来の状態に戻る。予め直線状にすることは、堅いフレームを用いた境界に押し付けられるか、又はポリマー部分のために局所的に施される。

一実施の形態において、予め直線状にすることは、等方性の予め直線状にしたポリマーを形成するために、活性化ポリマーの部分の上に均一になされる。例えば、アクリル・エラストマー・ポリマーは両面の方向に２００−４００パーセント伸張する。他の実施の形態において、予め直線状にすることは、異方性の予め直線状にされたポリマーを形成するために、ポリマーの部分のための種々の方向に不均一になされる。この場合、ポリマーは、作動時に、１つの方向において別のものより大きく屈曲する。理論に拘束されることは望まないが、ポリマーを一方向に予め直線状にすることによって、予め直線状の方向にポリマーの硬さを増すことができると考えられている。適宜、ポリマーは、高い予め直線状にした方向に比較的硬くなり、低い予め直線状にした方向により屈曲し易くなり、作動時には、変位の大部分は低い予め直線状にした方向に生じる。例えば、使われたアクリル・エラストマー・ポリマーは、第１の方向に１００パーセント、第１の方向に垂直な方向に５００パーセントの方向に伸びる。更に、予め直線状にした活性化ポリマーに関する詳細は、米国特許番号６，６６４，７１８（ペルリン（Ｐｅｌｒｉｎｅ）等，「モノリシック電気活性化ポリマー」）に記載されており、その全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明の他の形態において、本発明の実施の形態に係る連接装置は、例えば、電気粘性流体、ポリジメチル・シロキサン、ポリアクリロニトリル、カーボン・ナノチューブ、及びカーボン・シングルウォール・ナノチューブ(SWNT)を含むか含まないかにかかわらず高分子ゲルの混合物を含む他の要素の作動に依存するプラスチックの電気機械アクチュエータを利用する。

連接装置は、例えば無線内視鏡、ロボット内視鏡、カテーテル、カテーテル専用に設計された例えば血栓溶解カテーテル、電気生理学カテーテル及びガイドカテーテル、カヌーレ、外科装置若しくは導入用シース又は他の操作専用の連接装置を含む多種の技術を含む。

更に、連接装置は、体内構造の医学的な診察又は治療のための操作可能な内視鏡、カテーテル及び挿入装置を含む。そのような多くの装置が、以下の米国特許及び米国特許出願、すなわち米国特許番号６，６１０，００７；６，４６８，２０３；４，０５４，１２８；４，５４３，０９０；４，７５３，２２３；４，８７３，９６５；５，１７４，２７７；５，３３７，７３２；５，３８３，８５２；５，４８７，７５７；５，６２４，３８０；５，６６２，５８７；６，７７０，０２７；６，６７９，８３６及び６，８３５，１７３に記載されており、各々の開示内容は参照によって本明細書に組み入れられる。

操作可能で、マルチセグメント化され、コンピュータ制御された内視鏡装置は、本発明の実施の形態を説明するために、説明する目的に有用な特定の一例である。そのような内視鏡の例は、出願人により出願された米国特許番号６，４６８，２０３及び６，６１０，００７の両方で説明されている。これらの操作可能な内視鏡は、例えば、結腸内視検査のために肛門を通した患者の身体への挿入のために利用されてもよい。蛇のような「ものまね（ｆｏｌｌｏｗ−ｔｈｅ−ｌｅａｄｅｒ）」式の動きを利用して患者の体内を前進させるための装置及び方法の例は、米国特許番号６，６４６，８２０３（共有に係るものであり、上記参照により本明細書に組み入れられる。）に記載される。内視鏡の各セグメントは、任意形状を形成するために、個別に作動して、制御されてもよい。そのような「ものまね」式アルゴリズムを使用することによって、装置は、周辺組織又は対象物に阻害されずに曲がりくねったルーメン又はパスの中を前進する。

「ものまね」の動きを実現するために、セグメント動作の別の形態が米国特許出願継続番号２００２／００６２０６２（２００１年８月２日出願）に記載されている。記載されるように、形態の１つにおいて、少なくとも各個別セグメントの主要部分に搭載されるモータが使用される。本発明の実施の形態において、本明細書で記載されるモータは、米国特許の出願公開番号ＵＳ２００２／０１７５５９８（ヘイム（Ｈｅｉｍ）等，「電気活性ポリマー・ロータリー・クラッチ・モータ」）に記載されるような電気活性ポリマー・ロータリー・クラッチ・モータによって代替されてもよく、又、米国特許の出願公開番号２００２／０１８５９３７（ヘイム（Ｈｅｉｍ）等，「電気活性ポリマー・ロータリー・クラッチ・モータ」）に記載されるようなエレクトロアクティブ・ポリマー・モータ−によって代替されてもよく、これら両出願は、参照によってそれらの全体が本明細書に組み入れられる。他の形態が米国特許出願の継続番号２００３／００４５７７８（２００２年８月２７日出願）に記載される。記載されるように、マルチセグメント化された内視鏡の各セグメントは、内視鏡装置から遠隔に配置された例えばモータのような１つ以上のアクチュエータに接続されたプッシュプル・ケーブル又は「（「ボウデン（Ｂｏｗｄｅｎ）・ケーブル」として当業者にも知られる）腱」によって作動してもよい。これらの各公開に記載された内容は、共有されるものであり、参照によって全体が本明細書に組み入れられる。

本明細書に記載されるように、活性化ポリマーは、例えば、２つの隣接しているセグメント、複数のセグメント、連接装置のセクション、又は連接装置の全体の長さの間の関係を変更するために、マルチセグメント化された連接装置に関連づけて使用される。ポリマーを活性化することによって連接装置を制御するように装置の近傍、周囲等に配置される、例えば、活性化ポリマー要素のような、要素の大きさ又は長さが相対的に異なるものを含むことによって、装置の一部を湾曲させることができる。例えば、活性化ポリマー要素を利用するアクチュエータが、内視鏡の反対側に配置されてもよく、その場合、活性化ポリマー要素を活性化させることによって、活性化ポリマー・アクチュエータを有する側部に向けて湾曲させることになる。代わりのの実施の形態において、活性化ポリマー要素を利用する他のアクチュエータは、先に説明したアクチュエータの反対側に配置され、それによって、内視鏡の一部を容易に曲げ又は回転させる反対側に沿って収縮又は膨張のいずれもしなくなる。結果形成される形状は、内径に沿って要素の圧縮部分を有し、又、外径にそって圧縮又は膨張しない長さ方向の要素を有する。

セグメント１０は、第１側部１２及び第２側部１４を有する。活性化ポリマーの要素又はアクチュエータは、側部に沿って備えられる（図示せず）。アクチュエータ又は要素のいずれもが作動しない場合、セグメントはニュートラル・ポジションにとどまる（図３４（Ｂ））。

他方で、図３４（Ａ）は、セグメント１０の第１側部１２の長さ（Ｌ１で示す）方向に沿って要素が配置され、反対側である第２側部１４の長さ（Ｌ２で示す）方向に沿った要素の長さより短い場合を示し、そのため、第１側部１２の方向にセグメントが湾曲する。図３４（Ｂ）は、第１側部１２の長さ(ＬＩ)が、第２側部１４の長さ（Ｌ２）に等しい場合を示し、セグメント１０は、直線状で湾曲のない形状になる。図３４（Ｃ）は、セグメント１０の第１側部１２の長さ（Ｌ１）が、第２側部１４の長さ（Ｌ２）より長い場合を示し、そのため、第２側部１４の方向にセグメントが湾曲する。

連接装置の全方向又は多方向への屈曲を制御することは、アプリケーションに適合可能である限り、概ね好ましいことである。１つの好ましい実施の形態では、活性ポリマーに基づくアクチュエータは、セグメントの長さ方向に関して少なくとも２軸に沿って湾曲可能なセグメントを制御する。セグメント２０は、２軸（図３５Ａ−Ｄ参照）に沿って曲がる、そのよな制御及び接続を可能にする一形態を示す。図３５（Ａ）及び３５（Ｂ）は、セグメント２０の側面図及び平面図をそれぞれ示す。セグメント２０は、直線状であり、側部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＬ４の長さは全て等しい。図３５（Ｃ）及び３５（Ｄ）は、作動又は屈曲するセグメント２０又はセグメント２０’の側面図及び平面図をそれぞれ示す。セグメント２０’に接続した活性化ポリマー・アクチュエータの作動を制御する結果として、セグメント２０’は、２方向、すなわちＬ２によって示される側部の方向に、又、紙面の外方からＬ３によって示される側部の方向に連接される。図示するセグメント２０’を図示するように屈曲させるために、例えば活性化ポリマー要素又はアクチュエータをＬ２’及びＬ３’に沿って接触して配置することによって、長さＬ２’は長さＬ１’より短く形成され、又、長さＬ３’は長さＬ４’より短く形成される。このように、セグメント２０’は、２つの独立軸において連接し又は屈曲する。代わりに、Ｌ２’及びＬ３’に沿った電気ポリメトリック材要素は、活性化しないままであり、反対側の側部Ｌ１’及びＬ４’に沿った要素は、結果的に屈曲させるように伸びてもよい。他の形態において、セグメント２０’の全ての側部が、他と関連づけて利用されてもよい。例えば、側部Ｌ１’及び４’に沿って要素が同時に伸びる一方で、側部Ｌ２’及びＬ３’に沿った要素が、収縮してもよい。

更に他の形態において、セグメント２０’は、予め直線状にしたセグメントのために、最初の不活性化状態であるか、又は、予め決定された所望の形状又は湾曲した変形した状態を有する。本例示において、セグメント２０’は、不活性状態において右方向に湾曲している（図３５Ｃ及び図３５Ｄ参照）。セグメント２０’に接続する活性化ポリマー又はアクチュエータが活性化すると、セグメントは直線状態に作動する。プレバイアス（ｐｒｅ−ｂｉａｓ）されたセグメントによると、より少ないアクチュエータで作動できる。本例示において、プレバイアスされた場合、この位置でアクチュエータが湾曲しているため、側部Ｌ２に沿ったアクチュエータは、取り除かれる。操作中、プレバイアスすることによって、低減するか（すなわち、右への旋回が低減する。）、省略されるか（すなわち、図３５Ａに示すように直線状になる。）、又は所望の他の形態に連接されるかのいずれかになる。

プレバイアスされたものを使用した連接装置２２が示される（図３５Ｅ，３５Ｆ）。連接装置２３は、選択的に操作可能な末端部２５及び自動制御される基端部２６を有するセグメントを複数有する（明確にするため図示せず）。連接装置２２は、所望の任意のカーブに予じめ変形されてよい。カーブは、例えば胸腔内の手術において使用される典型的なパスを示しており、プレバイアスされた形状は、最終的に位置付けられるときの装置の形状に関連する。プレバイアスされた形状は、患者の解剖学的特徴に応じた形状に修正されてもよい。他の例では、プレバイアスされた形状は、血チューブ系が形成する経路に関連づけられてもよく、又、心臓のような臓器の解剖学的構造に関連づけられてもよい。

連接装置２２は、活性ポリマー層又はアクチュエータの使用で作動した制御可能でセグメント化された結腸内視鏡としての使用と関連して説明する。連接装置２２が滑らかにされ、肛門Ａを通して患者の結腸に挿入されると、末端部は、結腸における最初の回転部分に達するまで、直腸を通って前進する。この最初の回転は図３５Ｆにおいて、湾曲２４によって示される。回転を乗り切るために、選択的に操作可能な末端部２５は、ユーザによって操作制御部を介してＳ状結腸に向かって手動で導かれる。操作制御部から選択的に操作可能な末端部２５までの制御信号は、電動コントローラによって監視される。装置２２の末端部をＳ状結腸に前進させるために、選択的に操作可能な圧端部２５の正しいカーブが、選択されると、そのカーブは、参照のため、電動コントローラのメモリに記録される。手動モード又は自動モードのいずれで操作されるかに関係なく、望ましいカーブ（２４）が、選択的に操作可能な末端部２５で選択されると、連接装置２２が末端側に前進するのに応じて、選択されたカーブ２４は、電動コントローラを使用して、自動的に制御された基端部２６に沿って基端側に伝播する。「ものまね」の技術(以下で、説明される)で一般的であるように、カーブ２４は、連接装置２２が末端側にＳ状結腸を通って前進する間、固定されたまま所定空間にとどまる。

しかし、Ｓ状結腸に到達するために最初の回転を超えると、結腸を横断することは、一連の「左折」と考えられる。結腸が横断する例について考えると、Ｓ状結腸から下行結腸に、下行結腸から横行結腸に、横行結腸から（７回の）右曲がりを経て上行結腸に一連の左回転を含む。このように、結腸が横断されると、プレバイアスによる湾曲２３は、一般的な連接装置の回転を連接するために用いられる左側にプレバイアスしておく例である。このように結腸を横断する装置２２のために、プレバイアスすることは、進展するにつれて、選択的に取り除かれるプレバイアスしておくことは、患者の解剖学的特徴に密接に適合するために、選択的に取り除かれてもよい。代わりの形態に置いて、プレバイアスによる形状は、上述ような最終的な位置というよりも、あらゆる位置に適応したものである。

図３５Ｆは、一部でプレバイアスした状態を保持している間、装置が他の部分で作動する方法を示す。例えば、選択的に操作可能な端部２５は湾曲部２４を形成するために関節で接続され、中間領域は、基端部がプレバイアスによる本来の湾曲を保持している間、プレバイアスによる湾曲を減少させるように作動する。プレバイアスを使用することによって、より少ないアクチュエータで、装置を最終的な形状に維持し、又、全体的にアクチュエータを使用することが可能になる。例えば、装置２２が左側にバイアスする場合、側部２３ａに沿ったアクチュエータは、より少ないか、又は存在しなくてもよい。そのような装置２２の実施の形態は、プレバイアスした形状から装置を減少させ、無効にし、又は回復させて、方向を修正するために、アクチュエータを用いて作動する。

末端部２５及び基端部２６を有する細長い本体を有する湾曲可能な装置２２が提供される。細長い本体は、プレバイアスした形状を備える。作動時に少なくとも１つ活性化ポリマー・アクチュエータが、細長い本体の少なくとも一部をプレバイスした形状から変形するように、細長い本体に接続した活性化ポリマー・アクチュエータが少なくとも１つ含まれる。一実施の形態において、少なくとも１つの活性化ポリマー・アクチュエータが、電気的に活性化した高分子アクチュエータを含む。別の実施の形態において、少なくとも１つの活性化ポリマー・アクチュエータが、イオン的に活性化した高分子アクチュエータを含む。更に別の実施の形態では、少なくとも１つの活性化ポリマー・アクチュエータが非電気的に活性化した高分子アクチュエータを含む。上述のプレバイアスした形状に加えて又はそれとの組み合わせにおいて、プレバイアスした形状の実施の形態は、外科的操作に使用される典型的な経路、血チューブ経の一部、骨格形の一部、内外の組織の形状を含む器官の形状に関連付けられたプレバイアスした形状を含む。ある実施の形態において、プレバイアスした形状は、心臓、コロン、腸、又は喉の一部の内部の形状に関連する。ある実施の形態において、プレバイアスした形状は、心臓、肝臓、又は腎臓の一部の外部の形に関連する。

ある実施の形態においては、一実施の形態における部分的な直線形状に、又は、非線形な形状若しくは上述の特別な形状に、アセンブリの全体を偏らせる復元力である。上述のように、アクチュエータは、この実質的に直線的な形状から変形するために使用されてもよい。例えば、すでに例示したように、装置は弾性を有するスリーブの中に配列されるかもしれず、そのスリーブは、直線状、非直線状又は他の形成された形状のスリーブによって決定された形状にシステムを復元させようとする。代わりに、バネ又は他の適当な弾性部材が、所望の形状、直線、非直線又は別で説明する他の形状に装置を復元するために、セグメントの構成要素と関連して配置される。更に別の形態において、装置自体の構成要素は、所望の形状に装置を維持し又は回復させるために、単独で又は他の適切な弾性の又は回復可能な部材と組み合わされる。

本発明の連接装置の実施の形態において、装置セグメントの側部は、少なくとも２つの制御可能な長さを有することが望ましい。ある実施の形態において、セグメントを任意の方向に曲げるために、少なくとも２つの制御可能なセグメントの長さ方向に２本の独立した軸を提供する必要がある。ある実施の形態において、各側部又は制御可能な長さが独自に作動可能である。代わりに、ただ１つの制御可能な長さが、制御可能な長さ又はアクチュエータに対向する偏ったバネ式の部材の位置とともに、各軸に利用されてもよい。一実施の形態において、１つの軸方向の側部の長さが固定されると、次に反対側の長さが変わる。図２（Ａ）を参照すると、例えば、長さＬ１及びＬ３が固定されると、長さＬ２及びＬ４を作動させることによって、セグメント２０’を多くの方向に曲げることができる。

別の実施の形態において、３つの独立的に制御可能なアクチュエータ又は活性化ポリマー要素が、装置の作動を制御するために、装置の側部に接続する。９０°の間隔である代わりに、図３５Ｂ、３５Ｄに示すように、独立に制御可能なアクチュエータ又は活性化ポリマー要素は、１２０°の間隔で配置され、又は、連接装置の外周部に６０°の角度のセグメントを形成してもよい。延長することによって、セクション（縦、水平又は側方セクションを含む。）に形成された任意の数の制御可能なアクチュエータ又は活性化ポリマー要素が、連接装置又はセグメントに、すなわち、湾曲した且つ／又は関節接続した所望の装置を提供するために、セグメントのグループに係合する。

ある実施の形態において、少なくとも１組の装置の反対側に接続する少なくとも１組の活性化ポリマー・アクチュエータを制御することが好ましい。これによって、４つの独立的に制御可能な、セグメントの湾曲を決定するために利用されるセグメントの側部又は部分が形成される。これによって、望ましい又は必要な湾曲を決定するための計算を単純にすることが可能になる。更に、セグメントを湾曲させる場合に、これは、望ましい制御性及び応答性を実現する。例えば、図３６（Ａ）は、セグメント３０の側部の長さ又は湾曲を決定するために、側部に沿って４つの独立的に制御可能なアクチュエータを利用する形態のセグメント３０の平面図を示す。本実施の形態において、アクチュエータ（Ｕ，Ｄ，Ｌ及びＲ）は、９０度間隔のセグメント３０の外周部の対向する側部に配置される。代わりに、図３６（Ｂ）のセグメント３２は、、側部の長さを決定するために、側部（Ｕ，Ｌ，Ｒ）に沿った３つの独立的に制御可能なアクチュエータを示す。３つのアクチュエータＵ，Ｌ，Ｒは、セグメント３２の外周部に１２０度間隔で配置される。図３６（Ｃ）は、セグメント３４の側部の長さを決定するために、２つの独立的に制御可能な側部Ｕ，Ｒと、９０度間隔で歯ｈちされる側部Ｕ，Ｒに対向する２つの固定長さを有する側部Ｄ，Ｌとを含む更に他の形態３４を示す。

図示した例は、セグメントの周辺部に活性化ポリマー要素及びアクチュエータを取り付けるための特別な形態に関し、これらの例は例示であって、それらを取り付けるための他の形態及び変形は、本発明の範囲に含まれる。

ある実施の形態において、活性化ポリマー要素及び／又は活性化ポリマーに基づくアクチュエータは、装置を所望の方向、姿勢又は形状に湾曲又は操作するために、連接装置の部分の側部、すなわちセグメントの長さを制御するように形成される。個別に制御可能な、活性化ポリマー要素又はアクチュエータの部分又は領域を位置付けることによって、修正し、短くし、長くし、又は、セグメント若しくは装置の部分の相対的な位置を変更しするために、装置のセグメントを作用させ、次に、活性化ポリマーの拘束や活性化を制御することによって、連接装置のセグメントは、上述のように湾曲して収縮する。

一実施の形態において、活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータの部分又は長さは、２つの隣接するセグメント４２，４４の間のヒンジ又は接続部４０の周辺又は外周部に配置される（図３７参照）。活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータ４６，４８の部分５０，５２の端部は、ヒンジ又は接続部４０の周で隣接するセグメント４２，４４に対して収縮する。そのように、活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータ４６，４８が活性化し又はその長さが変化することによって、ヒンジ又は接続部４０に力が掛かり、その移動軸方向に湾曲する。図３７（Ａ）に示すように、第１側部Ｌ１での活性ポリマー要素４６の長さの収縮は、第２側部Ｌ２での要素４８の長さと同じ長さとなるように制御され、ヒンジ４０は湾曲せず、直線形状を形成する。この場合、ヒンジ４０は、適宜、両方の活性ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータ４６，４８の両方からの等しい張力の下にあり、すなわち、長さＬ１又はＬ２のいずれからも張力か掛からない状態になっている。

図３７（Ｂ）に示すように、接続部又はヒンジをＬ１方向の第１側部へ湾曲させるために、ポリメトリック要素４８の長さＬ２が弛緩又は膨張する一方で、ポリメトリック要素４６の長さＬ１は収縮する。図３７（Ｃ）に示すように、接続部又はヒンジ４０を、対向するＬ２方向の第２側部へ湾曲させるために、ポリメトリック要素４６の長さＬ１が弛緩又は膨張する一方で、リメトリック要素４８の長さＬ２は収縮する。ポリメトリック要素も、隣接するセグメント４２，４４及びヒンジ４０の中の割れ目の空間又はルーメンの中に配置される。図３７（Ａ）は、活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータがセグメント及びヒンジの外周に形成される実施の形態である。他の形態であってもよく、例えば、活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータが、セグメントやヒンジの中又はそれらの間に配置されるものであってもよい。

図３７（Ａ）に示す実施の形態は、長さ又は大きさが等しい（すなわち、Ｌ１がＬ２の長さと等しい。）活性化ポリマー・チュエータを含むが、本発明の他の実施の形態がそのように限定されるものではない。他の形態は、同じ接続部又はヒンジについて種々の長さを有する活性化ポリマー・アクチュエータや要素の長さ、大きさ及び形状を利用する。一実施の形態において、第１長さＬ１と第２長さＬ２との両方の長さがニュートラル又は非活性の状態である場合、第１長さＬ１は、第２長さＬ２よりも長く又は短い。長さのいずれか又は両方が、収縮又は膨張するように刺激されると、隣接するセグメントは、接続部又はヒンジに関して、互いに対する種々の角度で湾曲するように形成される。代わりに、種々の長さの活性ポリマー・アクチュエータや要素が、セグメントの長軸方向に関するセグメントの均一な湾曲に作用するように形成されてもよい。

他の実施の形態において、連接装置の形態は、ヒンジの代わりに自在継ぎ手を使用することによって、湾曲の２軸方向に延長されてもよい。自在継ぎ手によって、セグメントの長軸に対して任意の方向に湾曲することが可能になる。この場合、活性化ポリマー要素や活性化ポリマーに基づくアクチュエータの長さは、隣接するセグメントが任意の所望の方向に湾曲できるように、自在継ぎ手を横断してセグメントの外周部に配置される。好ましくは、セグメントの間に配置される要素の２つの長さが利用され、それによって、長さの各々が２つの独立軸の各々において接続部の動きに作用することが可能になる。一実施の形態において、要素又はアクチュエータの長さの最小の数量は、２つである。他の実施の形態において、自在継ぎ手の所望の湾曲を実現するために、任意の数のものが用いられてもよい。他の特定の実施の形態において、４つの活性化ポリマー要素又はアクチュエータの長さが、自在継ぎ手の周辺に所定間隔で配置される、それによって、活性化した場合に、それらは、湾曲に関する２つの独立軸の各々の方向に、押し且つ／又は引く力を生成する。一実施の形態において、間隔は９０度である。他の実施の形態において、間隔は９０度間隔ではなく、使用される接続部の特別な形状に適する他の配置である。

図３８Ａ−Ｃを参照すると、本発明の活性化ポリマー作動装置の他の実施の形態が示される。本実施の形態において、活性化ポリマー要素の連続するバンドが、所定長さを有して２つの隣接するセグメント６２，６４に取り付けられるアニュアルリング６０に形成される。ヒンジ６６は、セグメント６２，６４の間に位置付けられる。活性化ポリマー・リング６０は、１つ以上の軸に関して湾曲するヒンジ６６の周辺に配置される。代わりに、セグメント６２，６４は、図３８Ａに示すように、２つ以上の軸に関して湾曲する自在継ぎ手６６’を用いて互いに接続する。アニュアルリング６０は、セグメント６２，６４の移動を制御するためにポリマーの選択された部分を屈曲させる複数の活性領域を有する活性化ポリマー要素の単一のシートである（図３８Ａ参照）。代わりの形態において、アニュアルリングは、単一の部品ではなく、代わりに、図３８Ｂのポリマー・ストリップ６８，７０及び７２のような複数の細長い活性化ポリマー・ストリップであってもよい。一実施の形態において、制御可能な活性化ポリマー領域６８，７０，７２の各々（又は、単一の部品であるアニュアルリング６０の集まり）は、形成されて制御される。それらは、セグメント６２，６４の所望の形状又は姿勢に変形するために、電圧が印加された、印加されない、及び／又は、反対の極性を用いて印加された電極を使用して、所望のように収縮し、弛緩し、且つ／又は、膨張する。好ましい一実施の形態において、制御可能な領域６８，７０，７２の各々は、単一のリング６０が独立に制御される。そのように、単一部品又は活性化ポリマー要素の長さは、ヒンジ６６又は自在継ぎ手６６’のいずれかを所望の方向に作動させるために、使用される。

３つで例示されるが、高分子電解質要素からなる任意の数量の個別に制御可能な領域が設けられてもよい。ある実施の形態において、領域の数は２以上である。一実施の形態において、領域は、それらが制御する軸の平面において作用するように、配置される。例えば、図３８Ｂに示すように３つの領域６８，７０，７２、又は、図３８Ｃに示すように４つの領域７４，７６，７８，８０が、望ましい押す力及び／又は引く力を生成する領域を個別に制御するために、利用される。

更に他の形態において、図３９（Ａ）に示すように、アニュラ・リングに形成されてセグメントの周辺部に取り付けられるる高分子電解質要素の連続的なバンドは、数個にわたって伸びるように、すなわち、少なくとも２つのヒンジ又は自在継ぎ手を超えて伸びるように、長さにおいてより長く設けられてもよい。それは、単一の連続する部品に作られてもよく、柔軟な内視鏡構造の長さの一部又は全体の長さを覆うように作られてもよい。本形態９０において、独立に制御可能な領域の高分子電解質要素（例えば、領域９６，９８，１００，１０２等）は、それらが各ヒンジ、接続部又は自在継ぎ手に湾曲する力を内視鏡、すなわち高分子電解質要素９２，９４のスリーブの中に含まれるヒンジ、接続部、又は自在継ぎ手の長さ方向に沿って掛けることができるように、形成され、位置付けられてもよい。高分子電解質要素は、ヒンジ及び接続部を湾曲させるようにそれらに力を加えるために、ヒンジ若しくは接続部の硬い部分中間点で若しくはその近傍で、ヒンジ若しくは接続構造に固定されてもよく、又は、適宜、高分子電解質要素を構造から取り外して、摩擦接触及び弾力性を用いる構造に力を加えるか、若しくは、電極を使用して制御された形状に形成する構造のいずれかとしてもよい。代わりに、高分子電解質要素の長さは、セグメント、ヒンジ、及び／又は自在継ぎ手の内部に形成される割れ目の空間において、それらの内部に位置付けられる。

他の実施の形態において、マルチセグメント連接装置９０は、複数の個別に制御可能な領域を含む（図３９（Ａ）参照）。本実施の形態において、連接装置９０は、活性化ポリマー要素９２，９４によって覆われた６つのヒンジ接続されたセグメントを含む。一実施の形態において、活性化ポリマー要素は、セグメントの間でヒンジ接続された部分に応じた複数の制御可能なセグメントに分割される。活性化した場合、これらの活性化ポリマー要素は、ヒンジ接続されたセグメントの間で移動を制御する（すなわち、セグメント５−６は、制御可能なセグメント１００又は制御可能なセグメント部分１０２によって変換される。）。連接装置９０は、ポリマー要素９２，９４の個別に制御される領域９６，９８，１００，１０２において、活性化ポリマーの活性化を介して、各ヒンジ又は接続部を所望の方向に湾曲させてもよい。連接装置９０の一実施の形態において、装置の長さ方向、すなわち長さ方向の集まりに設けられてシースを形成する活性化ポリマー要素の連続バンドが備えられる。このシースは、内視鏡又は他の医療装置で一般に用いられる、シリコン、ウレタン又は他の任意の生体適合性材料のような生体適合性の材料を用いて作られ、又は、それによってコートされてもよく、それによって、損傷又は危害を引き起こすことなく生きた組織と接触することができるようになる。一実施の形態において、活性ポリマー要素又はアクチュエータの形状と長さの制御に用いられる電極は、感電を防ぐために絶縁されるか、又はカバーされ、そして、それは生体適合性の材料を用いて実現されてもよい。他の実施の形態において、電極は、柔軟な電極である。更に他の実施の形態において、シースは、マルチ・レイヤーのラミネート・ポリマーのアクチュエータの一部である。一実施の形態において、シースは、ヒンジに接続したヒンジ及び活性化ポリマー要素を含むセグメント化された構造を覆う使い捨てのカバーを形成する。一実施の形態において、シースは、清掃可能であり、洗浄可能であり、且つ／又は、再利用可能である。

図３９（Ｂ）は、制御可能な領域の他の実施の形態の横断面の図を示す。全体に活性化ポリマー要素スリーブを有するよりむしろ、活性化ポリマー要素及び非活性化ポリマー要素の部分を備える。例えば、セクション１０４、１１０は、活性化ポリマーを有する部分である一方で、セクション１０６、１０８は、活性化ポリマーを有することなく、又は、非活性化ポリマー要素を用いて形成される。代わりに、部分１０４，１０６，１０８，１１０の各々は、活性化ポリマー要素を用いて作られ、互いに独立的に制御可能である。セクションは、図示する長手方向のセクションに限定されない。他の実施の形態は、４つより多くのセクション、複数の同心の長手セクション、環状セクション、複数の同心環状セクション、並びに、長手セクション、環状セクション及び同心セクションの組み合わせを含む。

他の実施の形態では、湾曲可能装置又は連接装置は、連続した柔軟な要素であるが、図３９（Ａ），（Ｂ）に示すようにセグメントを使用しない。図４０Ａ−Ｃに示すように、典型的なセグメント１２４は、柔軟な要素で作られており、例えば、ホース、チューブ、バネ又は他の屈曲又は湾曲する連続した要素などである。図示する実施の形態では、活性化ポリマー要素１２０，１２２のセクション、部品又は長手部材がセグメント１２４の周辺に配置される。活性化ポリマー要素の部品は、ポリマーの活性化によってセグメントの１２４の所望の屈曲、湾曲又は他の作動をするように、セグメント１２４に接続されます。活性化ポリマー要素は、任意の位置の数でセグメント１２４の構造に接続され、例えば、セグメントの外部に沿って、セグメントの内部に沿って、セグメント端部のみで、セグメントの長さ方向に沿って連続的に、又は、活性化ポリマー要素の活性化が、形状、姿勢、湾曲又はセグメント１２４の全体の姿勢に制御された変化をもたらす任意の他の方法で接続される。

セグメント１２４の典型的な動作が、図４０を参照して説明される。図４０（Ａ）に示すように、長さＬ１を有する第１側部の高分子電解質要素１２０の長さは、それが長さＬ２を有する第２側部の材料１２２の長さと同じ長さになるように制御され、それによって、セグメント１２４は、曲げられず、直線形状となる。この場合、セグメント１２４は、適宜、活性化ポリマー要素１２０，１２２の両方から等しい張力の下にあってもよく、又は代わりに、セグメント１２４は、活性化ポリマーのいずれかから張力を受けない状態であってもよい。セグメント１２４を第１側部に対して湾曲させるために、図４０Ｂに示すように、セグメント１２４の左側（Ｌ１）の活性化ポリマー要素又はアクチュエータ１２０が接触している一方、右側（Ｌ２）の活性化ポリマー要素又はアクチュエータ１２０は弛緩又は膨張している。セグメント１２４を右側に湾曲させるために、図４０Ｃに示すように、セグメント１２４の右側（Ｌ２）の活性化ポリマー要素又はアクチュエータ１２０は収縮する一方で、右側（Ｌ１）の活性化ポリマー要素又はアクチュエータ１２０は弛緩又は膨張する。図４０は、図示するために１軸方向（左右）に湾曲するホース、チューブ、又は、バネを示しているが、紙面（上下）から外の平面において湾曲させるために、追加的な個別に制御可能な高分子電解質要素１２０の長手部材を、ホース、チューブ又はバネに追加することによって、２軸方向に伸びる３次元形状であってもよい。

更に別の形態において、活性化ポリマー要素の連続したバンドは、アニュラ・リングで形成され、セグメント１３０、例えば、ホース、チューブ、バネ又はいかなる他の連続した要素の周辺に取り付けられる。図４１Ａに示すような本形態において、活性化ポリマー要素の独自に制御可能な領域１３２、１３４、１３６は、通電されるか、通電されないか、又は極性が逆の状態で通電される電極を使用することによって、所望のように収縮して、弛緩して、膨張するように形成されます。このように、活性化ポリマー要素の単一の部品は、セグメント１３０の長さを作動させるために使用される。活性化ポリマー要素の任意の数量の個別に制御可能な領域１３２、１３４、１３６が形成されてよい。一実施の形態には、２つの制御可能な領域がある。別の実施の形態には、３つの制御可能な領域が図４１Ｂに示す３つの領域１３２、１３４、１３６のようにある。更に別の実施の形態には、図４１Ｃに示す４つの領域１３８、１４０、１４２、１４４などの４つ以上の制御可能な領域がある。上述の領域のいずれかにおいて、領域は、それらが制御する軸の平面において膨張させ且つ／又は収縮させるように、且つ／又は、押す力及び／又は引く力をセグメント１３０に生成するように個別に領域を制御するために使用されるように配置される。

図４２（Ａ）は、本発明の連接装置の他の実施の形態を示す。連接装置１５０は、本実施の形態では、環状リングとして形成され、又、所望の方向に湾曲又は屈曲するホース、チューブ、バネ又は他の連続的な要素１５３の長さによって形成される割れ目の空間の内径に沿って周辺に取り付けられる活性化ポリマー要素１５２，１５４の連続的なバンドに含まれる。ある実施の形態において、活性化ポリマー要素は、十分な長さを有し、それによって、いくつかの「セグメント」を超えて伸びる。図４２（Ａ）において、制御可能な部分又は領域１５６，１５８，１６０，１６２の各々を個別に制御するため、連続的構造の５つの「セグメント」が形成される。これらのセグメントは、任意の方向に湾曲させることができる独立的に制御可能な部分として形成される。セグメントは、任意の所望の長さに選択されてもよい。典型的な実施の形態において、連接装置は、内視鏡であり、セグメントは、例えば１ｃｍから１０ｃｍの範囲にある。他のアプリケーションのために、より小さいセグメントの長さが使用されてもよく、それはアプリケーションに依存する。ある実施の形態において、連接装置は、血チューブ系又は密閉された経路を案内することに関し、セグメントの長さは、５０ｍｍ又は２５ｍｍのように、第１ｃｍより短い。

使用される活性化ポリマー要素１５２，１５４は、単一の連続的な部品に製造され、ホース、チューブ、バネ、又は、柔軟な内視鏡構造１５０を形成する他の柔軟な要素の全体の長さを覆うように形成される。本形態において、活性化ポリマー要素の独立的に制御可能な領域１５６，１５８，１６０，１６２は、湾曲させる力を内視鏡の長さ方向に沿って各セグメントに加えることができるように、形成されて配置され、又は、内視鏡の全体の長さよりも短い活性化ポリマー要素のスリーブの中に含まれるセグメントと同数のセグメントである。活性化ポリマー要素１５２，１５４は、セグメントを湾曲させるようにセグメントに力を加えるために、ホース、チューブ、バネ、又は、各セグメントの端部又はその近傍に内視鏡を設ける他の柔軟な要素に固定され、又は、適宜、活性化ポリマー要素１５２，１５４を構造から取り外して、摩擦接触及び弾力性を用いる構造に力を加えるか、若しくは、電極を使用して制御された形状に形成する構造のいずれかとしてもよい。

図４２（Ａ）は、各ヒンジ又は接続部を所望の方向に湾曲させることができるように作用するように形成された活性化ポリマー要素の個別の制御可能な領域１５６，１５８，１６０，１６２有する実施の形態を示す。この構造の場合、一連のセグメントを形成する内視鏡の長さ方向に設けられた活性化ポリマー要素の連続したバンド、すなわち長さ方向の集まりはシースを形成する。このシースは、内視鏡又は他の医療装置で一般に用いられる、シリコン、ウレタン又は他の任意の生体適合性材料のような生体適合性の材料を用いて作られ、又は、それによってコートされてもよく、それによって、損傷又は危害を引き起こすことなく生きた組織と接触することができるようになる。活性ポリマー要素の形状及び長さを制御するために用いられる電極は、柔軟な電極であって、感電を防ぐために絶縁されるか、又はカバーされ、そして、それは生体適合性の材料を用いて実現されてもよい。一実施の形態において、シースは、使い捨てである。他の実施の形態において、シースは、清掃可能であり、又、再利用可能である。

図４２（Ｂ）は、制御可能な領域の一部の一実施の形態の断面図を示す。制御可能な領域部分１６６，１６８は活性化ポリマー要素で形成される一方で、部分１６４，１７０は非活性化ポリマー要素で形成される。他の実施の形態において、各制御可能な領域部分１６４、１６６、１６８、１７０が活性化ポリマー要素を含み、各々が互いに独立に制御可能であってもよい。

更に他の形態において、ホース、チューブ、バネ又は他の柔軟な要素若しくは構造の長さ１８０は、図４３Ａに示すように、複数のヒンジ、接続部又は自在継ぎ手１８２から１９２を含む。ヒンジ、接続部又は自在継ぎ手１８２から１９２は、図４３Ａに示すように、セグメント１８０を形成するように互いに接続され、それによって、活性化ポリマー要素を用いることにより２軸方向に湾曲することが可能になる。ヒンジ、接続部、又は自在継ぎ手１８２から１９２は、図４３Ｂのセグメント１８０の端面図に示すように、内部ルーメン１９４又は稼働チャネルを形成し、それは、十分に大きく、それによって、形成されたルーメン１９４の内部でコンポーネントが組み立てられ又は通過することが出来るようになる。ケーブル、チューブ、稼働チャネル、光ファイバ、及び他のツール、照明用バンドル等のようなツール及びコンポーネントは、ルーメン１９４を通過する。１軸方向のみに湾曲する（少なくとも２軸方向以上に湾曲可能な自在継ぎ手とは異なる。）ように形成されたヒンジ又は接続部を使用して配置するために、好ましくは、ヒンジ又は接続部の姿勢を変えることができ、それによって、他の全てのヒンジ又は接続部の各々は、他の軸方向（例えば、横断又は上下方向）に湾曲するヒンジ又は接続部を用いて仲介する１軸方向（例えば、左右方向）に湾曲することが可能になる。

接続部１８２から１９２の間の空間は長さ方向に下り、セグメント１８０は好ましくは各リンクの直径に比べて小さく（例えば、１：１又はそれより小さい）、それによって、直線部分の長さ、すなわち隣接するリンクの間の接続部をカバーする連接要素の長さは対応して短くなる。このように、一連の離散的なヒンジ、接続部又は自在継ぎ手１８２から１９２は、柔軟な要素（例えば、ホース、チューブ、バネ等）の連続的な形状に接合する。本形態において、上述の形態のいずれかの活性化ポリマー要素が使用されてもよい。

図４３Ｃに示す一実施の形態において、活性化ポリマー要素１８２，１８４の個別の部品又は長さは、セグメントの外部又は内部のいずれかに使用され、それによって、ヒンジ又は接続部を形成するセグメントに湾曲させる力を掛けることができる。代わりに、図４３Ｄに示すように、連続的なバンド１８６は、セグメントの外周部、又は、セグメントの内径に取り付けられ、それは、セグメントの長さ又は少なくともセグメントの部分長さであり、端部又はその近傍でセグメントに取り付けられる。図４３Ｅに示すように、他の形態において、連続的なスリーブ１８８は、複数のセグメント１９０，１９２の外周部に取り付けられ、それは、内視鏡の全体又は内視鏡を形成するセグメントの集まりを含む。

連続的なバンド又はスリーブが使用される形態において、好ましくは、活性化ポリマー要素を形成し、ある実施の形態ではそれによって、セグメント毎の外周部について４つの個別の制御可能な領域を有することができ、又、これらの領域は、押す力及び／又は引く力をヒンジ又は接続部を湾曲する軸と一直線状に掛けることができる。活性化ポリマー要素の個別の制御可能な部品又は長さは、又は、活性化ポリマー要素の個別領域をカバーする個別に制御可能な電極は、任意の所望の方向に個別に各セグメントを湾曲させるために使用される。更に、シースは、内視鏡又は他の医療装置で一般に用いられる、シリコン、ウレタン又は他の任意の生体適合性材料のような生体適合性の材料を用いて作られ、又は、それによってコートされてもよい。シースのコーティング又は材料は、損傷又は危害を引き起こすことなく生きた組織と接触することができるようなものが選択される。ある実施の形態において、活性ポリマー要素の形状と長さの制御に用いられる電極は、感電を防ぐために絶縁されるか、又はカバーされ、そして、それは生体適合性の材料を用いて実現されてもよい。他の実施の形態において、電極は、柔軟な電極である。一実施の形態において、シースは、使い捨てである。他の実施の形態において、清掃可能であり、再利用可能である。

活性化ポリマー要素の作動は、特定ポリマーの作動メカニズムに基づいて、複数の方法のいずれかで引き起こされればよい。例えば、活性化は、電場の中にそれら、すなわちそれらの部品又は領域を配置することによって生じる。他の場合では、活性化メカニズムは、ｐＨのレベルが変化する物質に接触して活性化ポリマーを配置することに関連する。ある実施の形態では、電気的に活性化するポリマー要素及びアクチュエータが、図４４に示すように、電極が使用される電場を生成する電場を使用することよって作動する。これらの電極２０２，２０６は、部品の側部又は高分子電解質要素２０４の領域のいずれかに導電性の材料を配置することによって形成され、又、高分子電解質要素の一方側部の導電性要素２０２を第１電位差（Ｖ１）にする一方で、高分子電解質要素の他方側部の導電性材料２０６を第２電位差（Ｖ２）にする。このように、電場は電気高分子要素を横断して確立する。電位差は、安定し一定であってもよく、又は時間とともに変化してもよい。

他の形態において、電極は、高分子電解質要素と密接する別個の材料であってもよい。電極及び高分子電解質要素の配置は、互いのコンポーネントが分離して構成される、例えばサンドイッチ構造に形成される。層は、平坦又はチューブ状である。マイラー（Ｍｙｌａｒ）のような薄い、導電性の、柔軟な材料が用いられてもよい。高分子電解質要素の収縮、弛緩及び／又は膨張を可能にするため、サンドイッチ配列の層は、互いに相対的にスライド可能である。このため、滑り、又は滑らかな材料が利用される。

更に他の形態において、電極は、活性化ポリマー要素の表面に直接に接着される。この場合、電極は、好ましくは、柔軟であり、又、圧縮及び膨張可能であり、それによって、収縮し、弛緩し又は膨張させるように、高分子電解質要素に沿って移動できる。電極は、導電性ラバーのような柔軟な材料から作られ、又は、導電性要素の規格に適合した波動が用いられてもよく、これによって、活性化ポリマー要素を最大可動範囲で移動させることが可能になる。ある実施の形態において、高分子電解質要素の表面に電極を取り付けるためには、適用範囲の広い方法が好ましく、例えば、ゴム・セメント、ウレタン接着、又は他の適用範囲の広い粘着剤が用いられる。更に、電極の実施の形態及び柔軟な電極の実施の形態は、米国特許番号６，３７６，９７１（ペルリン（Ｐｅｌｒｉｎｅ）；「電気活性ポリマー電極」）に記載されており、参照によってその全体が本明細書に組み入れられる。

更に他の形態において、導電性インクを利用したシルク・スクリーンのようなプロセス、又は、回路プリント基板の生産に用いられるような生産プロセスを用いて、電極は、直接的に活性化ポリマー要素の表面にプリントされる。本形態において、導電性インクは、活性化ポリマー要素の移動に伴って膨張して接触することが必要である。これを実現するために、電極は、領域に一部分割され、波形又は他の幾何学的な形状で、全体的な動きを可能にする。図４５は、収縮度を大きくすることが可能な、導電性インクのパターン２１０，２１２を示す。本形態において、電極のいずれか又は全てを個別に制御するために必要な全ての接続を印刷することが好ましく、それによって、活性化ポリマー要素の多くの領域を制御することが可能になり、従って、図４６に示すように更にワイヤを追加する必要を低減し又はなくすことができる。

個別に制御可能な電位の各々を制御することによって、連接装置の形状を制御するために使用される高分子電解質要素の部品又は領域の形状の制御に作用する。これは、電極の各々のオン又はオフを切り替えるコントローラを使用することによってなされ、各電極の電圧を個別の望ましい電圧に制御する。これは、コンピュータ又は他のプログラマブル・コントローラを使用することで実現される。コントローラは、次に、内視鏡の高分子電解質要素の個別に制御可能な領域、部分又は部品を作動させることができる。この方法において、内視鏡の全体にわたる長さの形状は、例えば上述の「ものまね」アルゴリズムを含む望ましい方法に制御される。

更に他の形態において、着脱部は、個別の電極の各々とコントロー他との間に形成される。この形態において、分離したワイヤ又はワイヤの組み、すなわちワイヤを含むプリントされた跡が、図４６に概略を示すように、各電極をコントローラに接続するために使用される。

更に他の形態において、各々が小数の電極の切り替え及び制御できる小さいコントローラのネットワークは、内視鏡のセグメントを作動させるようなものであって、図４７に示すような、データネットワーク及びパワーネットワークによって互いにメイン・コントローラに接続される。メイン・コントローラは、次に、ネットワーク上の各通信ノードと各電極の設定を個別に通信することによって、各セグメントを形成する。これによって、各電極から内視鏡のメイン・コントローラになされる必要がある接続数を低減することが重要である。更にコントローラについて、ハイム（Ｈｅｉｍ）及びペルリン（Ｐｅｌｒｉｎｅ）の共同特許出願（米国特許出願：番号２００３／００６７２４５，「マスター／スレーブ電気ポリマー・システム」，ペルリン等）に記載されており、参照によって、本明細書に組み入れられる。

選択された形状の形態にかかわらず、可能な限り素早く且つ反応よくセグメントを作動させるために、拘束を中止して弛緩中である高分子電解質要素の領域を機能的に引くことが有益である。これにより、高分子電解質要素の領域又は一部が受動的に弛緩するための時間が、反対側の高分子電解質要素の一片又は領域が、セグメントを新たに要求された位置に引くために必要な時間より長いため、セグメントが新たに指示された位置に到達するために必要な反応時間を低減させることができる。このアルゴリズム、セグメント、接続部又はヒンジを使用することによって、新たな位置に到達するためにそれらが弛緩する代わりに、能動的に新たな位置に移動させることができる。

セグメントに関する多くの別の実施の形態が、図４８を参照指定説明される。いくつかの実施の形態には、少なくとも２つのセグメントを有する連接装置、外表面を有する各セグメント、及び内表面を備えて、外表面と内表面の間に配列された少なくとも２つのインターナル・アクチュエータ・アクセス・ポートを含むものがある。更に、少なくとも１つの電気機械アクチュエータは、各インターナル・アクチュエータ・アクセス・ポートを通って伸び、且つ、少なくとも２つのセグメントに接続されており、それによって、少なくとも１つの電気機械アクチュエータが作動することで、少なくとも２つのセグメントの間でたわむことになる。

セグメント１８０２は、外表面１８０４及び内表面１８０６を有する環状の連続したセグメントの例である（図４８（Ａ））。３つのインターナル・アクチュエータ・アクセス・ポート１８０８が外表面１８０４と内表面１８０６の間に配列される。本実施の形態において、インターナル・アクセスポート１８０８は、概ね卵形又は楕円形の形状を有する。他の形状も可能である。以下で詳細に説明するように、インターナル・アクセスポートの実施の形態は、アクチュエータ、巻かれたアクチュエータ、１つ以上の活性化領域を含むシート状の活性化ポリマー要素等のような活性化ポリマー・コンポーネントとセグメントとの接続箇所を提供する。

セグメント１８１０は、概ね円形の形状であり、外表面１８０４及び内表面１８０６を有する（図４８（Ｂ）参照）。２つのインターナル・アクチュエータ・アクセス・ポート１８２２が、外表面１８０４及び内表面１８０６の間に配置される。本実施の形態において、インターナル・アクセスポート１８１２は、概ね円形形状を有する。

セグメント１８１６は、概ね円形の形状であり、外表面１８０４及び内表面１８０６を有する（図４８（Ｃ）参照）。１２の均等に区切られたアクチュエータ・アクセス・ポート１８１８は、外表面１８０４及び内表面１８０６の間であって、セグメントの外周部分に配置される。本実施の形態において、インターナル・アクセスポート１８１８は、概ね円形形状を有する。各内部アクセス・ポートの形状は、１つのセグメントの全てのポートについて同じである必要はなく、ポートは、セグメントの周囲に均等に配置される必要もない。一部のポートが、外表面１８０４又は内表面１８０６により近くてもよく、又、２つ以上のポートが同じ半径に沿って位置付けられ、内表面１８０６及び外表面１８１６の間で分散されてもよい。これらの代替例がセグメント１８１６の実施の形態と関連付けて説明される一方で、それらはここに説明された他のセグメントの実施の形態にも適応する。

セグメント１８２０は、概ね円形の形状であり、外表面１８０４及び内表面１８０６を有する（図４８（Ｄ）参照）。８つのアクチュエータ・アクセス・ポート１８２２が、外表面１８０４及び内表面１８０６の間のセグメントの周辺に配置される。本実施の形態において、インターナル・アクセスポート１８１８は、種々の概ね楕円形状を有する。

セグメント１８２５は、概ね円形状であり、外表面１８０４及び内表面１８０６を有する（図４８（Ｅ）参照）。４つのアクチュエータ・アクセス・ポート１８２６は、セグメント１８２５の外周部であって、外表面１８０４及び内表面１８０６の間に配置される。インターナル・アクセス／ポート１８２６は、本実施の形態において、長方形状である。

セグメント１８３０は、概ね円形であり、先のセグメントの実施の形態とは異なり、連続的ではない（図４８（Ｆ）参照）。セグメント１８３０は、外表面１８３２及び内表面１８３４を有する。３つおｎアクチュエータ・アクセス・ポート１８３６は、外表面１８３２及び内表面１８３４の間であって、セグメント１８３０のところどころに配置される。インターナル・アクセスポート１８３６は、本実施の形態において、複合的な幾何学形状を有する。本実施の形態において、複合的な幾何学形状は、インゲン豆の形状に似ている。後述のように、複合的な幾何学形状のアクセス・ポートは、活性化ポリマー要素のシート、セクション又はセグメントのための優れた湾曲を提供する。セグメント１８３２も、非環状又は非円形のセグメント形状を示す。セグメントの部分は、ある実施の形態において、より卵形の形状を提供するために、フレア形状になり、他の実施の形態において、形状は、平坦な三角又は丸められた円錐形状に似ている。

上述の種々のセグメント及びアクセス・ポートから、セグメントの少なくとも１つのアクセス・ポートは、標準的な幾何学形状を有することが理解されるべきである。一部の実施の形態において、アクセス・ポートは、円形、長方形、卵形、楕円形からなるグループから選択される通常の幾何学形状を有する。他の実施の形態において、アクセス・ポートは、複合的な幾何学形状を有する。更に、インターナル・アクセスポートは、任意の形状、数量、姿勢及び均一ではない空間的な配置を有する。例えば、実施の形態において、セグメントの実施の形態は、上述のプレバイアスした形状の装置を組み込むために有利であり、セグメント・アクセスポートは、プレバイアスした形状の反対に作用させるためにアクチュエータが位置付けられる必要性を評価するよりむしろ、所定の方法で分配される。他の実施の形態において、１つ以上の活性化ポリマー・アクチュエータ又は要素は、アクセス・ポートを介して備えられ、そこに接続され、又はそこで終端する。

図４９は、本発明の連接装置の実施の形態を関節接続し、湾曲させ、又は他の操作をするために使用される活性化ポリマー・セグメントの更に実施の形態を示す。連接セグメント１９００及び１９５０は、同様の構造を備える。少なくとも２つのセグメントがあり、各セグメントは、外表面と内表面と有し、又、外表面と内表面との間に配置される少なくとも２つのインターナル・アクチュエータ・アクセスポートを有する。図示する実施の形態は、アクセス・ポート１８０８を有するセグメント１８０２を示すが、他で説明されるセグメント等のいずれが使用されてもよいことが理解されるべきである。連接セグメントは、インターナル・アクチュエータ・アクセスポートの各々を介して伸び、又、少なくとも２つのセグメントに接続する少なくとも１つの電気機械アクチュエータを含み、それによって、少なくとも１つの電気機械アクチュエータを作動させることで、少なくとも２つのセグメントの間が偏向することになる。一実施の形態において、活性化ポリマー・アクチュエータ１９１０は、外部セグメント１８０２に取り付けられ（例えば、終端し）、中間セグメント１８０２を通過して、すぐ面と１８０２の各々、いずれか、及び／又は全ての間で偏向するように十分に中間セグメント１８０２に接続する。図４９（Ａ）に示す実施の形態において、活性化ポリマー・アクチュエータ１９１０はポリマー・シート１９１０と、電極を含む活性領域１９１５とを含む。ポリマー・シートは、活性領域１９１５に用いられる部分のみを有する活性化ポリマーを用いて形成される。更に、異なる材料の背部シートを要求するよりも、活性化ポリマー要素は、アクチュエータに用いられる構造的なシート１９１２として使用されてもよい。

更に、シース１９０５は、少なくとも２つのセグメントの外表面１８１６に取り付けられる。他の実施の形態において、シース１９０５は、少なくとも２つのセグメントの内表面１８０６に取り付けられる。ある実施の形態において、シースは、医療技術において知られた適切な材料を用いて形成されており、丈夫で、柔軟で、且つ、再利用可能に洗浄可能である。他の実施の形態において、シースは、セグメントから除去可能であり、使い棄てである。更に他の実施の形態において、シースの材料は、生体適合性の材料を含む。

連接セグメント１９５０（図４９（Ｂ）参照）は、複数の活性領域１９６５がセグメント１８０２の間に備えられる点で連接セグメント１９００と異なる。３つの活性領域１９６５が図４９（Ｂ）に示されるより多くてもよい。更に、活性領域は、均等な空間である必要がなく、又、セグメントの長軸方向のみに沿って配置される必要もない。更に、セグメント１９００，１９５０の全ての実施の形態のために、活性領域及びポリマー・シート１９１２，１９６２の構造は、活性化ポリマー・アクチュエータの適切な操作を実現するために、予め直線状にされ及び直線状にされていないポリマー、複数の薄板状の電極構造、柔軟な電極、他の構造要素を含む。例えば、導電ポリマータイプのアクチュエータの近傍に電解質を備える。

上述のセグメントは、閉じたループと開いたループとである一方で、セグメントは、必要に応じて種々の長さのチューブとともに、又はそれに代えて使用されてもよい。例えば、知られている血チューブ、胆嚢、食道のステントに似た方法で構成される一連の短いチューブが使用されてもよい。そのような構造は、一連の短いステント状の要素の間に位置付けられる複数のアクチュエータの取り付けを含む。

本発明のある実施の形態において連接装置は、上述の巻かれたポリマー・アクチュエータの実施の形態を使用して作動し、湾曲し又は操作される。一般に、巻かれたポリマー・アクチュエータは、セグメント２００８の組みの間で伸びる。図５０（Ａ）において、活性化セグメント２００５は、セグメント２００８の間に分配された巻かれたアクチュエータ２０１０ａ，ｂ及びｃを含む。適切な電気制御によると、セグメント２００８の間の望ましく偏向させるために、アクチュエータは個別に又は組み合わせて制御できる。

活性化セグメント２０２０は、巻かれたアクチュエータ２０２５ａ及び２０２５ｂの協働する組みを含む（図５０（Ｂ）参照）。巻かれたアクチュエータ０２５ａ，２０２５ｂは、アクチュエータに掛けられた電位が、反対の操作を行うために、除去される方法を示す。例えば、実線は、正電位の負荷をを示し、破線は、負電位の負荷を示す。適切な電気制御によって、アクチュエータは、セグメント２００８の間の望ましく偏向させるために、個別に又は組み合わせて反対作動を用いて、操作できる。

活性化セグメント２０３０は、協働する巻かれたポリマー・アクチュエータの組みの他の実施の形態を含む。巻かれたアクチュエータの組み２０３４ａ，ｂ及び２０３６ａ，ｂは、セグメント２００９の間に配置される。一実施の形態において、セグメント２００８は、アクチュエータ２０３４がその取り付けられたセグメント２００８を引く一方で、アクチュエータ２０３４にその取り付けられたセグメント２００８を押圧させることによって、操作され又は関節で接続される。他の実施の形態において、アクチュエータの組みの両方２０３４ａ，ｂ及び２０３６ａ，ｂが上述のプッシュ・プル・モードで操作する。他の実施の形態において、全てのアクチュエータの一部が、セグメント２００８を偏向させるために、作動する。他の巻かれた活性化ポリマー・アクチュエータの形態も可能である。例えば、図５０（Ｂ）において説明した逆の形態が、他の実施の形態に適応され、アクチュエータの形態の組み合わせ２０１０、２０２５及び２０３４が、同じセグメントの組みの間でしようされてもよい。

更に、図３８Ａ−Ｃ，３９，４０，４１Ａ−Ｃ及び４２において説明した実施の形態では、単一の細長いチューブ２１００が、本発明の連接装置の実施の形態を形成する構成要素として使用されてもよい。ある実施の形態において、構造のデザインが、複数のステント状の要素の形状であってもよい。ある実施の形態において、細長い部材２１００は、柔軟な弾性材料を用いて作られ、それによって、部材２１００は、図３５Ｅ及び３５Ｆを参照して上述したように本来のバイアス又は記憶を有するように形成されてもよい。バイアスは、図示するような実質的な線形形状又は上述のような望ましいバイアス形状にアセンブリを回復させるように作用する。同様に、部材２１００に接続するアクチュエータは、例えば、連接装置が挿入されるルーメン、器官又は体腔の形状に合わせて偏向させる必要に応じて、本来の又はバイアスした形態から、それを偏向させるように使用されてもよい。もちろん、（例えば、上述の構造の内部又は近傍に挿入された）弾性スリーブのようなバイアスの源泉が備えられてもよい。

セグメント化された制御可能な装置のための接続アセンブリとドライブ・システム

図５１は、制御可能なアーティクル１１００と、ユーザ入力装置１１４０の１つ又は両方の制御下にある駆動源（Ｆｏｒｃｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、制御可能なアーティクル１１００を移動させるために利用される力を生成するシステム・コントローラ１１４５とを移動させるためのシステム１０００の概略図を示す。駆動源によって生成される力は、力伝達部材１１３５及び接続アセンブリ１１２０を利用する制御可能なアーティクルに伝達される。制御可能なアーティクルは、連接装置であってもよい。

接続アセンブリ１１２０は、駆動源１１１０によって生成され又制御可能なアーティクル１１００に掛けられるパワーを伝達する。接続アセンブリ１１２０の２つの部分１１２５，１１３０は、嵌合できないように接続される。接続部１１２５は、第１接続部又は駆動側接続部である。接続部１１３０は、第２接続部又は制御可能なアーティクル側接続部である。接続部１１２５，１１３０が接続状態である場合、力伝達部材１１３５は結合され、駆動源１１１０によって生成された力は、制御可能なアーティクル１１００に掛けられる。接続部１１２５，１１３０が接続部１１３０に接続しない場合、単一の統合ユニットとしての実施の形態において、力伝達部材１１３５及び制御可能なアーティクル１１００は、接続部１１２５、力伝達部材１１３５、及び駆動源１１１０又はアクチュエータ１１１５から取り除かれる。

接続アセンブリ１１２０は、本発明の一効果を奏する。２つの部位１１２５，１１３０を素早く着脱可能であることによって、単一の力伝達部は、複数の制御可能なアーティクルを用いて使用される。例えば内視鏡のような連接装置は、４本のみのケーブルを有し、それによって、内視鏡の先端で限定的な制御を提供する。本発明は、従来の連接装置によって好適に利用されてもよく、それによって、わずか数個の力伝達部材を用いて内視鏡を動力源に迅速に且つより素早く接続することが可能になる。更に、本発明の接続部の実施の形態は、コンパクトな機構を提供し、高度な操作ができる制御可能なアーティクルによって使用される複数の力伝達部材を効率的に接続する。制御可能なアーティクルに用いられる制御の度合いが増すにつれて、制御に用いるために必要な力伝達部材の数も増す。力伝達部材の数が増加することによって、本発明の実施の形態によって示されるような、非常にコンパクトであり、かつ、力伝達部材が組織化されて接続する配置を提供する接続部の解決が必要になる。

本発明の簡素化された接続／非接続形態の１つの利点は、多くの形態において、清掃し、消毒し又はメンテナンスのためにアクチュエータ、駆動源又はコントローラから容易に分離可能な制御可能なアーティクルを有することが望ましい。本発明のティー接続部の簡易開放機構によって、有効な方法で、容易に除去でき、取り替えることができ、又交換できる制御可能なアーティクルを実現できる。この方法において、単一のコントローラ及びアクチュエータ・システムは、複数の制御可能な装置を関節接続するために使用されてもよい。一装置が開放された後、他の装置が素早く且つ容易に接続され、使用の準備に入る。

本発明の接続部の他の利点は、制御可能なアーティクルに取り付けられる力伝達部材の基端部が組織されることにあり、これによって、対応する力伝達部材の予測可能な取り付け点がアクチュエータに接続することが可能になる。複数の力伝達部材が、バンドル、配列又はラックに組織される。そのような組織によって、アクチュエータの力伝達部材と連接装置の力伝達部材との間のよく知られた取り付け点が実現される。更に、以下に例示されるように、連接増にを前進させる場合、１２個の力伝達部材が利用される。本発明の接続部の実施の形態は、拡張性のある解決方法であり、それによると、ユーザは、１回の動き（シングル・アクション）で、アクチュエータに接続された力伝達部材の全てを、制御可能な接続部材に接続するものに、接続することが可能になる。更に、本発明のある実施の形態のシングル・アクション接続の機構は、安全でない状態が生じた場合、アクチュエータ又は駆動源は素早く連接装置との接続が解かれるという重要な安全性に関する機構も備える。

後述するように、本構成によると、腱のたるみを能動的又は受動的に制御可能にするような、制御可能なアーティクルに他の利点も提供できる。更に、各腱の基端部が、取り付け及び操作（例えば、腱の端部が特別に形成されたシース又はケーシングに保持されること）が可能になるようい変更されてもよい。

更に、接続部１１２０は、安全性に関するセンサ及び／又は機構を含み、それによって、適切な操作及び制御可能なアーティクルの連接を確実にするように支援する。後述するように、接続部は、第１及び／又は第２接続部１１２５，１１３０と同様に、実施の形態の接続部１１２０にも言及する。あるセンサ又は機構は、接続部材（例えば、後述する搬送アセンブリ１２０）又は力伝達部材１１３５自身の並進又は移動量を検出して、測定又は測量する。接続部１１２５，１１３０又は各個別接続部材（例えば、搬送アセンブリ１２０）の適切な接続を示すために、他のセンサが利用されてもよい。他のセンサ又は指示器が、リミット・ストップに接触すること又は特別なコンポーネントの移動距離に基づく信号を生成するために、使用されてもよい。更に他のセンサは、コンポーネントの失敗を接続部１１２０の内部で検出するために使用される。

図５１に戻って、システムは、駆動源１１１０を含む。駆動源は、制御可能なアーティクル１１００が移動するために十分な力を提供又は生成するために使用される従来の生成器のいずれかであってよい。例えば、駆動源は、機械的な力、水力、回転力又は空気力を提供する。駆動源は、形状記憶合金（ＳＭＡ）及び／又は弾性ポリマー（ＥＡＰ）を利用してもよい。適宜、図５１の実施の形態に示すように、駆動源１１１０は、それ自体がアクチュエータであるか又は、各力伝達部材１１３５のために個別に制御可能な駆動源として作用する複数の個別のアクチュエータ１１１５を含む。代わりに、各アクチュエータ１１１５は、要素１１３５の全てのうち、１つの要素より多い一部を駆動し又制御するために、接続されてもよい。例えば、各アクチュエータは、２、３、４又はそれより多くの各力伝達部材を駆動するために接続される。複数の第１力伝達部材１１３５が示されており、それは、力生成器１１１０，１１１５に接続された第１端部と、接続部の内部に第１接続部材を有する第２端部とを有する。接続要素の実施の形態のいくつかの例の詳細が後述される。

制御可能なアーティクル１１００は、複数の力伝達部材１１３５によって接続部１１３０に接続される。制御可能なアーティクルは、多数の商業、工業又は医療装置のいずれかであってもよい。これらの力伝達部材は、制御可能なアーティクルの中の制御可能な要素、モジュール、又はコンポーネントに接続される第１端部を有する。制御可能なアーティクルは、例えば、ロボット操作であり、それは、複数の連接するリンケージを有する。本例において、接続部１１３０に取り付けられる力伝達部材１１３５は、連接リンケージに力を伝達するために接続される。他の形態において、制御可能なアーティクルは、セグメント化された連接装置である。この場合、接続部１１３０に取り付けられる力伝達部材１１３５は、装置を関節で接続するように各セグメントに力を伝達するために、接続される。接続部１１２０の内部の力伝達部材１１３５の端部は、接続部１１２５，１１３０が接続する場合、互いに接続するように設けられる。ある実施の形態において、第１及び第２要素は機械的に接続する。接続形態は、他のタイプであってもよく、より詳細は後述する。

制御可能なアーティクル１１００は、少なくとも１つのセグメント又はモジュールを含み、好ましくは、いくつかのセグメント又はモジュールを含んでおり、それらは、制御可能なアーティクル１１００から離れて配置されるコンピュータ及び／又は電気コントローラ１１４０を介して制御可能である。各セグメントは、力伝達部材１１３５と、腱と、駆動源１１１０又はアクチュエータ１１１５に接続される機械的なリンケージ又は要素とを有し、それによって、セグメント又はモジュールの制御された移動が可能になる。（力伝達部材１１３５の特別な例のような）腱を駆動するアクチュエータは、腱に力を掛けることが可能な、例えば、電気モータ、空気圧及び水圧シリンダ、空気圧及び水圧モータ、ソレノイド、形状記憶合金のワイヤ、電気活性ポリマー作動装置、電気回転アクチュエータ、又は、技術分野において知られた他の装置若しくは方法のような種々の異なるタイプの機構を含む。形状記憶合金が使用される場合、それらは、好ましくは、コントローラ内の各腱の基端に取り付けられるいくつかのワイヤ・バンドルに形成される。セグメントの連接は、順次腱の移動を作動させるワイヤ・バンドルにおいて直線状で移動させるために、例えば、電流、熱等のエネルギーを各バンドルに掛けることによって実現される。コントローラ内でアクチュエータを直線状で並進させることによって、制御可能なアーティクルの望ましい移動に適合して形成され、拡張され、制御可能なアーティクルのアプリケーションに依存して変形する。一部の商業的なアプリケーションは、フィート単位の長い移動で連接する制御可能なアーティクルを含む。更に他のアプリケーションにおいて、例えば医療での応用において、制御可能なアーティクルは、比較的短い距離（例えば、数インチ又はそれより小さい距離）のより的確な移動が可能になるように厳しく制御され、それによって、セグメントの移動及び連接について望まれる程度に依存して効果的な連接を実現できる。

ある実施の形態において、駆動源はモータである。モータは、リードスクリュー・アセンブリに接続し、それによって、モータは回転し、トルクをリードスクリューに伝達する。リードスクリューの改善されたナットは、回転移動を防ぐように拘束され、それによって、リードスクリューが回転する場合、ナットは、リードスクリューの軸方向に沿って平行移動する。モータのトルクは、それによって、直線移動に変換される。本実施の形態において、力伝達部材は、一端でナットに、且つ、他端で搬送アセンブリ１２０に接続されるケーブルである。ナットの直線移動は、ケーブルに力を掛ける。そのように、リードスクリューの移動は、一接続部で搬送アセンブリの直線移動に変換され、又はそれによって、制御可能なアーティクルに接続された他の接続アセンブリにおいて、他の搬送アセンブリに伝達する。一実施の形態において、リードスクリュー・アセンブリの６４は、構造とメンテナンスを容易にするように、モジュールに配置される。モジュールは、上述の接続部の第１部を位置付けるシャーシーにおいて支持される。

図５２は、本発明の一実施の形態に係る接続アセンブリ１１０の斜視図を示す。接続アセンブリ１１０は、第１接続部１１２（ハウジング１０９の内部であるが図示せず）及び第２接続部１１４を含む。第１接続部１１２は、ハウジング１０９の中に位置付けられる。第２接続アセンブリ１１４は、複数のガイドウェイ１１８を含み、その各々は、搬送アセンブリ１２０を含む。各搬送アセンブリは、１つ以上の一接続機構１２２を含む。第２接続部１１４の搬送アセンブリ１２０の接続機構１２２は、第１接続部１１２の搬送アセンブリ１２０の接続機構１２２に接続するように設けられる（図５３参照）。搬送アセンブリの一端部は、力伝達部材又はケーブル１３０に接続される。実施の形態に示すように、ケーブルは、ボウデン・ケーブルである。ケーブルは、たるみ領域１１６を通って設けられる。たるみ領域１１６によって、制御可能なアーティクルの移動の間に形成されるケーブルのたるみに空間が追加される。従って、ケーブルは、必要に応じて、制御可能なアーティクルに接続される。

ハウジング１０９は、接続アセンブリ１１０を支持するために構造ベースを備える。本実施の形態において、第１接続部１１２（図示せず）は、ハウジング１０９の中に固定される。第１接続部とその搬送アセンブリは、アクチュエータ１０５に力伝達部材１３０を介して接続される。４つのアクチュエータ１０５が示されており、より多くのアクチュエータが、対応する数の搬送アセンブリを駆動するために、使用されてもよい。ハウジング１０９は、第２接続部１１４を収容するように形成される。適宜、開口１０７の１つ又は両方のいずれか又は第２接続部１１４が、接続前の正しい回転を確かにするために、鍵をかけてもよい。第２接続部１１４が開口１０７に取り付けられる場合、第１及び第２接続部１１２、１１４は、適切な簡易開放機構を用いて接続され、例えば、その機構は、カム作動レベルのもの又は当業者にしられた他の接続装置である。第１及び第２接続部１１２，１１４が接続されると、アクチュエータ１０５によって生成される力が制御可能なアーティクルに伝達される。一実施の形態において、第１接続部及び第２接続部の間で相対的に移動することによって、第１接続部が第２接続部に接続する。一実施の形態において、第１接続部と第２接続部の間のほぼ垂直方向の移動は、第１及び第２接続部を接続するために使用される。他の実施の形態において、第１及び第２接続部の間の接続力は、第１及び第２接続部の範囲内で、個々の接続要素（すなわち搬送アセンブリ１２０）の移動方向に対してほぼ垂直に作用する。

接続部１１０の図５２の実施の形態及び本発明の他の実施の形態は、複数の安全機構を備える。例えば、接合に用いられ、又、第１及び第２接続部に固定して搬送アセンブリを保持する力は、これらが正圧で接合して滑らないことを確実にする大きさで掛けられる。接続部を保持する力は、例えば力伝達部材のような力を伝達する経路においてコンポーネントを毀損する閾値となる力よりも弱い力で、分離するために掛けられてもよい。代わりに、搬送アセンブリは、ある程度の安全性のための余裕をもって、力伝達部材に取り付けられてもよく、アクチュエータが制御を失う場合に、各搬送アセンブリが力伝達部材から分離する。

図５３は、アクチュエータ１０５に接続する接続部１１２の実施の形態を示す。接続部１１２は、後述する第２接続部１１４と同様に構成される。そのように、接続部１１２は、複数の案内経路１１８及び搬送アセンブリ１２０を含む。制御可能なアーティクルを接続する代わりに、接続部１１２の搬送アセンブリ１２０は、適宜、アクチュエータ１０５に接続される。

図５４は、第２接続部１１４の一実施の形態の斜視図を示す。第２接続部１１４は、搬送経路内に、搬送アセンブリ１２０を形成し、収容する。力伝達部材を搬送アセンブリに接続することによって、本構成は、高度な制御される連接装置及び制御可能なアーティクルに必要とされる複数の力伝達部材に備えられる。実施の形態において、第２接続部は、６４個の案内経路を備え、３２個の案内経路を上面１１４Ａに、３２個の案内経路を下面１１４Ｂに備える（より低い面１１４Ｂの案内経路１１８の端部は見えない）。図５４の実施の形態は、本発明に係る接続部のコンパクトな本質部分を示す。高度に効率的に空間を利用するため、本発明の接続部は、３２本のケーブル又はケーブルの全本数の半分より僅かに広い空間の６４本の個別のケーブルに連接する力を掛ける。代わりに、接続部の幅は、力伝達部材の数の半分によって操作される単一の搬送アセンブリの幅より僅かに広くてもよい。

ダブル及びシングル・サイドの接続部の両方であってもよい。例えば、ダブル・サイド第２接続部は、２つのシングル・サイド第１接続部に接続する（例えば、一方のシングル・サイド第１接続部は、第２接続部の上面に接続し、他方が底面に接続する。）。多くの異なる接続部の形状及び形態が可能である。例えば、他の形態において、２つのダブル・サイド第２接続部１１４が、１つのダブル・サイド接続部１２２によって接続されてもよい。例えば、ダブル・サイド第２接続部１１４及びシングル・サイド第１接続部、又は、上記の１つ及び第２シングル・サイド第１接続部又は他の第２接続部１１４。これらの実施の形態の各々において、ハウジング１０９の中で稼働する機構は、種々の接続部の間で、用いられる数には関係なく、適切な配置と素早い接続を可能にする。

接続部及びハウジング１０９は、使用される力又はエネルギーを伝えるために、十分な強度を有する適切な材料を用いて形成される。適切な材料には金属、プラスチック、押し出し型材、射出形成材、鍛造材及び／又は金属製の射出形成材料を含む。更に、表面を形成することによって、搬送アセンブリ及び案内経路の間でのように接続部の中の摩擦を低減するために、適切な低摩擦のコーティング材で覆われる。接続アセンブリの中の１つ以上の表面は、必要に応じて覆われてもよい。適切なコーティング材は、例えば、テフロン（登録商標）、ＰＴＦＥ、他の低摩擦コーティング材を含む。更に、表面を形成することには、粘性のコーティング、又は、ボール・ベアリング、リニア・ベアリング又は空気ベアリング等のような他の保持構造又は表面を含む。

接続アセンブリ部１１４は、制御可能なアーティクルを制御するために使用されるテンショニング部材及び／又はケーブル１２１配列を組織するために、複数の案内経路１１８を有する。案内経路１１８は、図示するようにハウジング１１４の中に統合して形成されるＵ字状のチャネルであってもよく、又は、個別に製造され、ハウジング１１４の上に取り付けられてもよい。図５８を参照して詳細に説明されるように、案内経路１１８の実施の形態は、互いに近くに配置されるトラック又はレールを含む。ある実施の形態において、レールの各々は、案内経路１１８の長さ方向に沿って伸び、その結果、長方形形状のレールが形成される。レール又はトラックは、任意の形状であってもよく、例えば、長方形、凹面、凸面、丸みのある又は曲線形状である。補完的な形状が、案内経路のために搬送アセンブリの接続表面に形成される。レールの数は、制御可能な装置に利用されるテンショニング部材の数に応じ、又、より多くのレールが、追加的なテンショニング部材のために適応して備えられる。ある実施の形態において、他の形態において、レールの形状及び配置は変化してもよいが、レールは、互いに平行に配置される。

図５３及び５４に示すように、ケーブル搬送アセンブリ１２０は、少なくとも１つの接続部材及び／又はケーブル１２１に接続される。１つ又は複数の搬送アセンブリ１２０が、案内経路１１８に沿って横切るように形成される。これらの例示として、各搬送アセンブリ１２０は、テンショニング部材又は力伝達部材から伸びるケーブル１２１に固定される。図５３に最も良く示されるように、ケーブル１２１は、ケーブル・ストップ１１７、コイル・チューブ１１１を通過し、アクチュエータ１０５に適切に接続する。図５３の実施の形態の例示において、ケーブル１２１は、ケーブル１２１は、アクチュエータ１０５の端部に包まれる。ケーブル・ストップ１１７は、フレーム・ストップ１１９及び案内経路１１８の間の割れ目に固定される。コイル・チューブ１１１の端部は、アクチュエータ・フェーム又は支持部１１５とケーブル・ストップ１１７との間に固定される。従来のボウデン・ケーブルの配置と同様に、上述の固定形態は、圧縮状態のコイル・チューブ１１１を保持する一方で、ケーブル１２１は、緊張状態のままであり、アクチュエータ１０５からの力を伝達する。図５４に示されるように、搬送アセンブリ１２０は、移動１２６の方向によって示されるように、案内経路１１８の中を移動する。搬送アセンブリ１２０に取り付けられる力伝達部材（例えば、１３０，１３０．１，１３０．２）は、制御可能なアーティクル１１００は、制御可能なアーティクル１１００を適宜移動させるために、その移動１２６を伝達する。利用される搬送アセンブリ１２０の数は、制御可能なアーティクルの連接のために利用されるテンショニング部材の数に応じて変化する。

案内経路１１８は、ケーブル搬送アセンブリ１２０の並進移動のための制限された範囲の移動を提供するために形成される。例えば、案内経路１１８は、搬送アセンブリ１２０が安全に位置付けられ、各レールに配置されるように、案内経路１１８の一端部に形成されるフレーム・ストップ１１９を有する。フレーム・ストップ１１９は、搬送アセンブリ１２０が非連続な中に位置付けられるように、非連続的な案内経路の一部を形成する。図５４に示すように、案内経路１１８の一端が非連続的であるが、代わりに、それは、案内経路１１８に沿った他の場所の他端に配置されてもよい。代わりに、フレーム・ストップ１１９は、搬送アセンブリ１２０の過度の移動を防ぐように固定するために、クリンプ、クランプ、粘着性、機械的な締結具、又は当業者に知られた他の方法により形成される。

第２接続部１１４の図示する実施の形態において、第２接続部１１４は、ケーブル移動経路又はたるみ領域１１６を含む。たるみ領域１１６は、十分に広い領域であって、更に詳しく後述するように、移動経路１１６を介して案内され、且つ／又は、その中を湾曲した腱やケーブルにおけるたるみを包含することが可能である。移動経路１１６は、制御可能なアーティクルのインターフェース１１３及び案内経路１１８は互いに対して傾斜するように湾曲し、その傾斜は図示するように９０度であってもよいが、０度から８０度の間であってもよい。搬送アセンブリの移動方向を示す直線（例えば移動１２６の方向）と、インターフェース１１３を通る連接装置の方向を示す直線との間のたるみ領域の角度が計測される。たるみ領域の大きさと正確な形状は、それが含まれる場合、特定のアプリケーションにおいて使用される力伝達部材の数量、形状及び柔軟性に応じて変わる。そのように、たるみ領域は、種々の形状又は湾曲のいずれかを有し、それによって、制御可能なアーティクルの移動又は操作の間に、一時的に形成される超過又はたるみケーブルの長さに適応が可能になる。

図５４に示す実施の形態において、力伝達部材１３０，１３０．１及び１３０．２は、ボウデン・ケーブル（例えば、柔軟なハウジング又はコイル・チューブ１１１の中のケーブル１２１）である。制御可能なアーティクルがケーブルの移動によって操作される場合、ケーブルのためのケーブル・ハウジングは、長手方向の基端側に移動してもよく、且つ／又は、同様に末端側に移動してもよい。たるみ領域１１６は、接続アセンブリのテンショニング部材の数に応じた形状及び大きさである。たるみ領域１１６は、十分に大きい区画であり、それによって、ケーブル１３０，１３０．１及び１３０．２に、例えば膨張状態で延長するための空間を提供することができ、接続部１１０でケーブルをたるませることが可能になる。力伝達部材１３０，１３０．１及び１３０．２は、コイル・チューブ及びケーブル・テンションに必要な空間の相対的な大きさを示す。力伝達部材１３０に掛かる弱い張力から適度に強い力伝達部材１３０．１及び１３０．２のそれぞれに掛かる力まで種々の程度の張力が示される。たるみ領域１１６が利用される場合、接続アセンブリ部とたるみ領域との間の関係は、図示しているように傾斜している必要はなく、代わりに同一直線状に配置されてもよい。

図５５Ａ及び５５Ｂは、搬送アセンブリ１２０の接続部１１４，１１２の間の接続方法を示す。２つの接続部が互いに近付き、搬送アセンブリ１２０は、ダブル・サイド接続部１１４の一方の側部に搬送アセンブリ１２０に一致して接続されるダブル・サイド第１接続部１１２の一方の側部に配置される（図５５Ａ参照）。搬送アセンブリが矢印の方向に進む場合、図５５Ｂに示す搬送アセンブリ１２０の機構１２２の間に接続されてもよい。図５５Ｂは、互いに一面が結合するように移動する両接続部１１２，１１４を示しているが、接続部は、他の方向への相対的な移動（例えば、直線又は円形の移動）を介して接続してもよく、又、接続部が一面に接続する場合、一方の接続部は固定されたままであり、他方の接続部は接続するように移動してもよい。

問題は、接続部１１２，１１４が、搬送アセンブリによる適切な接続前の配置する場合である。多数の機械的な配置機構及び技術が用いられ、それによって、搬送アセンブリは、第１及び２接続部が接続する前に、ゼロ又は配置位置に配置される。図５６は、一実施の形態を示しており、そこでは、搬送アセンブリの配置は、搬送アセンブリ近傍の位置付け及び配置部材１２３によって実現される。この方法において、搬送アセンブリは、案内経路１１８の中の同様の位置に導かれる。例示した実施の形態において、配置部材は、バネのような付勢部材であってもよい。代わりに、小さい配置機構が、各案内経路に備えられ、それによって、一時的に搬送アセンブリを接続する。接続部に掛かけられる最初の力は、接続後に、制御可能なアーティクルを連接する準備のために、搬送はセンブリを配置から切り離す機構に使用される。一実施の形態において、各接続部１１２，１１４は、搬送アセンブリを配置位置に移動させる配置機構を含む。配置位置は、他方の接続部に同様に配置された搬送アセンブリに更に搬送アセンブリを接続する一方の接続部の案内経路における搬送アセンブリの位置である。

図５７は、２つの他の搬送アセンブリの実施の形態１２０’及び１２０”の詳細な斜視図を示す。搬送アセンブリ１２０’，１２０”は、適宜、案内経路１１８の中に配置されるレール、又は、案内経路１１８の中に形成される他の機構に適合して又それに沿ってスライドするために、ラック１３０を提供する。図示する実施の形態において、ラック１３０は、Ｕ字状又は概ね長方形のチャネル１３２を形成する。

図５７（Ａ）は、チャネル１３２を有するラック１３０の実施の形態を示す。力伝達ケーブル１４４の一端は、クリンプ１３８されるか又は粘着材、はんだ付け等を用いてラック１３０に固着される。ケーブル１４４は、ストップ１４６及びコイル・チューブ１４２を介して伸びる。ケーブル１４４は、ストップ１４６を超えて伸び、又、他端部は、例えば駆動源又は連接装置の連接セグメントに接続される。コイル・チューブ１４２は、適宜、アセンブリ・ストップ１４６を超えて伸び、それによっって、ケーブル１４４及びストップ１４６の間で、ケーブル１４４のよじれを防ぐように補助するインターフェースを支持することが可能になる。ラック１３０が適切な形状の案内経路１１８（例えば、チャネル１３２を接続するために、レール又は機構と相補的な形状を有するもの）に取り付けられると、ストップ１４６は、アセンブリ・ストップ１１９の中の接続アセンブリ第１位部１１２又は第２部１１４に保持される。

図５７（Ｂ）は、テレスコーピング・チューブ１４０，１３６を利用する実施の形態を示す。インナー・チューブ１３６は、スライド可能に配置されて、テレスコーピング・チューブ１４０の内部を伸びる。インナー・チューブ１３６は、チャネル１３２の中でクリンプ１３８され、又は、粘着材、はんだ付け等の当業者にしられた固着技術によってラック１３０に取り付けられる。テレスコーピング・チューブ１４０は、ストップ１４６で終端し、それによって、フレーム・ストップ１１９の中又は近傍に位置付けられる。ケーブル１４４は、アセンブリ・ストップ１４６から伸び、それによって、更に伸びて、駆動源又は連接装置の部分に接続する。変わりに、ケーブル１４４は、更にアセンブリ・ストップ１４６から、連接内視鏡のセグメントの中に直接的に伸びてもよい。コイル・チューブ１４２は、部分的にアセンブリ・ストップ１４６を超えて伸びてもよく、それによって、ケーブル１４４及びストップ１４６の間で、ケーブル１４４のよじれを防ぐように補助する、又は、通常の力の伝達を補助するインターフェースを支持することが可能になる。適宜、ケーブル１４４の一方端部が、インナー・チューブ１３６の他端部に固定され、又は、ケーブル１４４は、インナー・チューブ１３６を介して配置されて、クリンプ１３８を用いてラック１３０に直接的に取り付けるために、インナー・チューブ１３６の基端部側に伸びる。操作中、搬送アセンブリ１２０”が平行移動するにつれて、ラック１３０は、案内経路１１８のレールに沿って移動する一方で、インナー・チューブ１３６は、テレスコーピング・チューブ１４０を介して、ステーショナリー・アセンブリ・ストップ１４６に相対的にスライド移動する。タック１３０の末端部及び／又は基端部の移動は、ラック１３０とともに移動させるために、ケーブル１４４を案内し、それによって、長手方向の移動を直接的に又は間接的に連接装置セグメント又はケーブル１４４に取り付けられる部分に伝達する。

図５７（Ｂ）において、タック１３０の少なくとも１つの外表面にあるインターフェース部１３４が示されており、それは、例えば、電気モータ、形状記憶合金アクチュエータ、水圧式又は空気圧式アクチュエータ等のアクチュエータとの固定接続のインターフェースを実現する。インターフェース部１３４は、図示するように、一連のギア形状の突起部であり、アクチュエータに取り付けられる対応する部材への接続表面を実現する。代わりに、インターフェース部１３４は、レシービング・クリンプ又はスロット・インターフェースを有してもよく、それによって、接続部又は当業者に知られた他のタイプの接続インターフェースが実現できる。

図５７の実施の形態は、長方形又は概ねＵ字状のチャネル１３２を示すが、他の形状のチャネル及び対応するレールであってもよい。スライド移動するチャネル１３２は、略球形状、略卵形等の種々の開いた形状に形成されてもよく、その場合、タック１３０が移動するレールは、対応する形状に形成される。例えば、他のレール及びチャネルの形状は、図５８に示される。

図５８は、他の案内経路及び搬送アセンブリの配置を示す。搬送アセンブリ／案内経路の望ましい配置は、第１及び第２接続部又はアセンブリ１１２，１１４のいずれか一方又は両方に適応可能である。図５８（Ａ）は、搬送アセンブリ１２０案内経路１８の配置を図５３，５４及び５５Ａに示す。搬送アセンブリ１２０の形状は、案内経路１１８の形状に適応する。

図５８（Ｂ）は、図５７を参照して説明した搬送アセンブリ１２０’又は１２０”を受け入れるように形成される案内経路１１８の一実施の形態を示す。案内経路１１８は、チャネル１３２を用いたスライド移動での配置に協働するように形成された機構又はレール１１８’を含む。図５８（Ｃ）は、他の実施の形態を示しており、案内経路は、持ち上げ機構１１８”であって、搬送アセンブリ１２０．１の相補的な形状のチャネル１３２’に接続するように設けられる。図５８（Ｄ）は、他の実施の形態を示し、搬送アセンブリ１２０．２は、形状機構１３２”を含み、細くなる形状の案内経路１１８”’の内部に沿ってスライド移動するように設けられる。全ての形態において、搬送アセンブリの相補的な表面の配置及び形状の実施の形態及び案内経路の実施の形態が図示されるが、それらは本明細書で説明する例を限定することを意図するものではない。むしろ、搬送アセンブリの案内経路へのインターフェースに使用される特定の形状は、当業者の理解に従って種々に変形され得る。

図５９Ａ及び５９Ｂは、一連のアクチュエータ又は駆動源から連接装置を着脱するための簡易解放機構の２つの形態を示す。図５９Ａは、簡易化以降機構の一形態を示す。力伝達部材の基端部は、へそ９０に拘束され、個別の部材が、接続インターフェース９２において組織された配列で保持された窪み接続部１０２で終端する。明確にするために、力伝達部材９３は、接続部１０２の中に示される。各接続部１０２は、力伝達部材９３を有し、それによって、対応ピン１００を嵌合させる。接続インターフェース９２は、例えばコントローラ・ボックスの一部としてアクチュエータ１０４を収容する構造上、相補的収容インターフェース９６に適合する。アクチュエータは、窪み接続部に嵌合できる「ピン」１００に応じたものであり、アクチュエータから腱に力を伝える。このように、例えば、アクチュエータは、対応する窪んだ受容部１０２に圧力を掛けることによって、ピン１００に圧力を掛けることができる。窪んだ受容部は、ピンの押圧をテンシル力又は圧縮力に変換して、関連づけられた力伝達部材に力を掛ける。これによって、レバーを用いて例えば力の方向を逆転させることができる。各ピンは、好ましくは、対応する受容部に嵌合するものであるため、内視鏡及びアクチュエータの接続部の係合を維持することが望ましい。アクチュエータの回転メートを収容する接続部の回転ノッチ９４は、両インターフェースを配置するために使用される。代わりに、ピンの配置及び受容部は、回転可能であってもよい。

この機構は、ピン及び受容部に限定されるものではなく、アクチュエータからの力を、力伝達部材を稼働させる力に変換するための事実上どのような従来の機構であってもよい。図５９Ｂは、連接装置をアクチュエータから着脱するための簡易開放機構の他の形態を示しており、アクチュエータは、力伝達部材を作動させるために、ネイル・ヘッド形状である。力伝達部材は、ネイル・ヘッド部１０６に類似の平坦な突起部で終端する。ネイル・ヘッド部１０６は、へそ９０の端部の接続インターフェース９２から突出する、アクチュエータ機構１０４のインターフェース９６のスロット・ホール１０８に嵌合することができる（図５９Ｃ）。このように、アクチュエータのスロット・ホール１０８は、アクチュエータによって個別に待避可能であり、それによって、力伝達部材に個別に張力を掛けることができる。簡易解放機構は、同じアクチュエータ及び／又はコントローラ・ユニットから、種々の形態をした種々の制御可能装置を使用できるように設けられる。

詳しくは後述するが、本明細書において説明した経腔的なシステム及び方法の実施の形態は、本体の多くの部分にアクセスするために使用され、種々のマッピング及び画像化装置を用いて実現される。

図６０は、治療を容易にするために、操作可能な内視鏡システムの位置付けを可能にする複数のコンポーネントの関係を示す。上述のように、本発明に係る内視鏡の位置、追跡及び制御は、ユーザのみ又は画像化装置、位置及び配置システム並びに手術計画方法及び技術のいずれか若しくは全てとともに行われる。システム概略４０００は、本発明の操作可能で制御可能な内視鏡を位置付けて制御するための検出、マッピング及び制御の統合システム一実施の形態を示す。第１に、適切な装置、要素又はシステムは、生理学的指標（４０１０）を検出して位置付けるために使用される。生理学的指標は、状態を知覚可能であり、治療が容易になるいかなる指標であってもよい。同様の例において、生理学的指標は、心臓からの生理学的な指標は、電気物理学的なデータ又は電気信号を含む。このようなシステムによって、誤った操作の場所を特定し又は決定するために、モニターされたデータの分析することが可能になる。

次に、検出され又位置付けられた生理学的な指標に関する情報は、画像／マッピング・システム（４０２０）に送られる。画像／マッピング・システムは、位置、配置、組織タイプ、病状、又は任意の他の情報、すなわち生理学的活動を、生理学的構造の中の又は参照フレームの中の位置を特定し且つ／又は位置付け可能に関係づけることが可能な任意の他の情報を提供する任意のイメージング・モダリティを含む。例えば、画像／マッピング・システムは、Ｘ線、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、３次元ＣＡＴスキャン、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）及び磁場ローケーティング・システムのようなイメージング技術を含む。画像／マッピング・システムは、心臓血管の異常検出心電図システム、心臓電気物理マッピング・システム、心臓疾患マッピング・システム又は他のシステム及び方法、すなわち生理学データの取得・視覚化・変換・それに基づく作動を提供する他のシステム及び方法を含む心臓治療に特に適したものである。そのようなシステムの例は、ＵＳ特許（番号５，８４８，９７２，「マルチ電極カテーテルを用いた心臓作動のマッピング方法」）に記載されており、参照によってその全体が本明細書に組み入れられる。さらに例えば、米国特許（番号５，４８７，３８５；５，８４８，９７２；５，６４５，０６４）にも記載されており、これらの各々の全体は参照によって本明細書に組み入れられる。統合的なマッピング、検出及び切除プローブ及び装置が、本発明の操作可能な内視鏡を用いて配置される。そのような統合システムの１つが米国特許出願公開（２００３／０２３６４５５；スワンソン（Ｓｗａｎｓｏｎ）等）に記載されており、参照によって全体が本明細書に組み入れられる。不整脈の源泉を治療するために、更に他のシステムが、マッピング、表示部又は位置情報、内視鏡の相対的な位置に伴う心臓の局所的な等時性の動作マップ、及び、内視鏡を位置付けるための方向情報又は移動コマンドを提供する。

次に、前のステップにおいて情報が提供されコンパイルされ且つ／又は分析され、又は、ユーザ又はユーザが利用する他のシステムによって提供される他の追加的な情報が内視鏡コントローラ（４０３０）に入力され、又は、それによって利用される。このステップにおいて、内視鏡コントローラは、指標、位置、画像、マッピングその他のデータに応じた、又、スコープの形状、位置、回転又は提供される情報に対応するスコープ・コントローラの他の相関情報指標を変換するためのデータを利用する内視鏡コントローラの能力を示す。内視鏡は、モニターされる生理学的な指標の治療を容易にするためのコンポーネント、要素又はシステムを容易に提供できるように形成される。コントローラは、操作可能で制御可能な内視鏡を、誤作動を示す場所又は位置に位置付けるために提供されるデータを利用する。誤作動の場所又は位置に対する内視鏡の基端は、例えば、治療を容易にするために利用される移植治療、要素、コンポーネント又はシステムに基づいて変更される。

最後に、内視鏡は、画像又はマッピング・システムに戻して、治療（４０４０）を容易にする望ましい位置に内視鏡を案内するときの優れた補助のためにフィードバック形式で供給される。

他の実施の形態において、システム４０００は、全マッピング・システムを含み、治療を容易にする医学的に重要なデータを提供する。全マッピング又はイメージング・システムは、モニターされる動作のマッピング又はイメージング領域を含む。動作がモニターされた領域は、体の治療に重要な部分だけでなく、治療によって衝撃を受けないが治療を容易にする領域に到達するための操作可能な内視鏡の経路のような体の他の部分も含む。更に、システムのある実施の形態は、治療領域の位置又は誤動作若しくは治療対称となる疾患の領域を検出し、位置付け又は示す。このように示した内容は、操作可能で制御可能な内視鏡を治療可能な所望の位置に案内するために利用される。更に、他の医学的なイメージング及び追跡システムは、操作可能な内視鏡を制御するための、追跡、案内及び位置付けのフィードバック情報を提供するために利用される。システムの例が米国特許（番号５,３７７,６７８，ドモウリン（Ｄｕｍｏｕｌｉｎ）等）に記載されており、参照によって全体が本明細書に組み入れられる。

上述のステップは典型例の一実施の形態に過ぎず、生理学的指標及び位置情報は、ガイダンス・システム及び操作可能な内視鏡を改良するために利用され、それによって、治療を容易にする内視鏡の取り付けが確実になる。ステップは、明確にするために、及び、議論を容易にするためと理解されるべきである。本発明の実施の形態の方法は限定されない。例えば、単一のシステムが、内視鏡の位置をリアルタイムでフィードバックする統合的な指標、画像化、内視鏡コントローラとして使用されてもよい。他の実施の形態において、生理学的な指標及び画像／マッピング機能は、単一ユニットと組み合わされる。そのように、一度だけ又は連続的に発生するような上述のステップが説明される一方で、ステップは、異なった順序で又は複数回実行されてもよい。他の生理学的な指標の検出及び位置付けシステムは、使用され、実行される治療に有用な適切なシステムに対応する。更に、他の画像及びマッピング・システムが採用されてもよく、本発明の操作可能で制御可能な内視鏡の使用を介して施される治療に基づいて選択されてもよい。システムは、例えば手術計画毎のデータ又は他の望ましい経路若しくは回避すべき経路を示すユーザからの入力に基づいて自動的に内視鏡の移動を制御する。代わりに又は更に、ユーザは、更に、内視鏡の案内又は取付けを改善するために、更なる案内又は制御情報をシステムに入力してもよい。

他の内視鏡装置は、経腔的なシステム及び方法を拡張するために使用されてもよい。

図６１は、患者結腸のルーメンを介して設けられた結腸切除装置１０２を有する操作可能な結腸内視鏡１００を示す断面図である。上述のように、同じ技術が１つ置きに管形状をした器官に適用されてもよい。好ましくは、操作可能な結腸内視鏡１００は、米国特許出願（番号：０９／７９０，２０４；６，４６８，２０３），０９／９６９，９２７及び１０／２２９，５７７に記載されるように、結腸への接触と結腸に掛けるストレスとを最小に抑えながら、結腸内視鏡の挿入と回収とを容易にする蛇行を伴って移動するように制御される複数の連接するセグメントを備えてように形成される。更に、詳細な種々の実施の形態の操作可能な結腸内視鏡１００は、図２８−３３を参照して後述される。更に、操作可能な結腸内視鏡１００の制御システムは、操作者の制御の下でルーメンを前進する場合、結腸の３次元機構モデル又はマップを構成することができる。結腸の３次元算術モデル、並びに、最初の結腸内視鏡検査の経路内で特定される病変の位置及び要部は、保存され、内視鏡結腸切除操作の実施において使用される。代わりの実施の形態において、本発明の結腸切除装置１０２は、種々に形成及び構成される結腸内視鏡に設けられる。

結腸切除装置１０２は、操縦可能な結腸鏡１００に、永久に、または、取り外し可能に取り付けられることができる。結腸切除装置１０２は、末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６を有する。末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６の各々は、結腸の壁を把持するために膨張可能部材１０８及び把持機構１１０を有する。膨張可能部材１０８は、膨張可能なバルーン又は機械的に膨張可能な機構である。把持機構１１０は、複数の周辺に位置付けられるポートを備えおり、そのポート内部の取り付けポイント１１２、例えばニードル、フック、バーブ等は、膨張可能部材１０８の外部表面に待避可能に位置付けられる。代わりに、把持機構１１０は、末端コンポーネント１０４及び／又は基端コンポーネント１０６の周りの複数の周縁部に位置付けられるポートを介してバキューム・グリッパー又は他の知られた把持機構を利用してもよい。この場合のバキューム・グリッパーにおいて、把持機構１１０は、ポートを介して又結腸内視鏡１００を介して、結腸内視鏡の基端に及びバキュームポンプ（図示せず）に流体的に連通している。少なくとも１つ及び適宜両方の末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６は、操作可能な結腸内視鏡１００の本体に関して長手方向に移動可能である。レール、グルーブその他１１４は、末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６の長手方向の移送を案内するために、操作可能な結腸内視鏡１００の本体に備えられる。

更に、結腸切除装置１０２は、外科用ステープラー１１６又はその他の吻合機構を含む。外科用ステープラー１１６は、末端コンポーネント１０４又は基端コンポーネント１０６のいずれかで運ばれ、ステープラー・アンビル１１８は、これらのコンポーネントの他方で運ばれる。外科用ステープラー１１６は、組織にステープルを作動させるように設けられる任意の数の従来のステープラー装置と同様に設けられる。端部をステープルし密閉するために、適宜、両コンポーネントのステープラー及びアンビルがある。適宜、結腸切除装置１０２は、結腸壁を切断するために、切除装置及び／又は電気メス及び／又はレーザー装置を含む。適宜、結腸切除装置１０２は、切除後のために操作可能な結腸内視鏡１００に伴う結腸切除装置１０２に切除組織を引き抜くための、バキューム機構その他を含む。

図６１は、患者の結腸のルーメンの移動を容易にするための、収縮状態の末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６の膨張可能部材１０８を有する操作可能な結腸内視鏡１００を示す。操作可能な結腸内視鏡１００の制御システムは、結腸内で前進する結腸内視鏡１００の各セグメントの位置を監視し、結腸装置１０２の末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６を運ぶセグメントが、以前に検出した結腸の病変に正確に位置付ける場合、操作者に信号を送ることができる。代わりに、操作可能な結腸内視鏡１００の制御システムは、結腸のルーメンを介して結腸内視鏡１００を自動的に前進させるために、又、結腸切除装置１０２の末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６が結腸の病変に関して正確に位置付けられた時にそれを停止させるために、プログラムされてもよい。代わりに、制御システムは、結腸内視鏡が結腸に挿入された後に、２つのコンポーネントを所望の場所に自動的に案内し配置することができる。

図６２は、把持機構１０が結腸の壁を把持するように、結腸のルーメンの中に伸びる結腸内視鏡を備える結腸切除装置の末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６の膨張可能部材１０８を示す酢断面図である。末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０６は、任意の数の膨張可能装置を介して伸びてよい。例えば、それらは、スポーク状の支持構造で半径方向に伸び、それらは、望ましい半径の伸びが達成されるまで回転移動で半径方向に伸びる。この点で、結腸内視鏡を備える結腸切除装置１０２によって特定及び分離される結腸の病巣を有し、病巣は網から分離され、腹腔鏡技術を用いて、それを供給する血管は結紮し且つ／又は焼灼する。

次に、結腸の病巣は、病巣の基端及び末端で結腸を切断することによって、切除される。結腸は、腹腔鏡技術、又は、結腸切除装置１０２に設けられた切断機構及び／若しくは電気メス装置を用いて、切断される。切除された組織は、腹腔鏡を用いて除去され、又は、操作可能な結腸内視鏡１００の回収後の除去のために結腸切除装置１０２の中に引き込まれる。図６３は、切断された結腸の端部を接合する位置において、腸腸が切除され、結腸内視鏡を備える結腸切除装置１０２を用いて除去された後の結腸を示す。

結腸の残りの端部は、操作可能な結腸内視鏡１００の本体に関する長手方向（矢印で示す方向）に末端コンポーネント１０４及び／又は基端コンポーネント１０６を移動させることによって、一方と他方とが接合される。適宜、基端コンポーネント１０６は、長手方向の末端コンポーネント１０４の方向に平行移動してもよく、又、両方のコンポーネント１０４，１０６は、互いの方向に同時に接近してもよい。結腸の端部は、外科用ステープラー及び／又は結腸切除装置１０２のステープラー・アンビル１１８を用いて端部同士の吻合１２０を形成するために、互いにステープル止めされる。組織の端部が接合すると、ステープラー又は他の締結装置、例えばクリップ、ネジ、粘着剤、縫合及びこれらの組み合わせは、それらがステープラー・アンビル１１８に対向する組織の両端部を貫通するように、外科用ステープラーを介して使用される。図６４は、結腸切除装置を示しており、結腸切除装置は、内視鏡結腸切除の操作を行うために端部同士の吻合１２０を形成する結腸内視鏡を備える。吻合術１２０が完遂すると、末端コンポーネント１０４及び基端コンポーネント１０５の膨張可能部材１０８は、収縮又は縮小し、操作可能な結腸内視鏡１００及び結腸切除装置１０２は、患者の体から引き抜かれる。膨張可能部材は、非常に正確に端部同素の吻合を確実にして、両端部の不正確な接合の結果として発生する狭窄を防ぐ。

結腸内視鏡を備える結腸切除装置１０２を用いる他の方法において、病巣の端部が接合され吻合された後、結腸の病巣は、結腸切除装置１０２の中の切除装置を用いて切除される。操作可能な結腸内視鏡１００が患者から引き抜かれた時、切除された組織は、結腸切除装置１０２の中に引き込まれ、取り除かれる。

他の方法において、結腸切除の操作は、腹腔鏡の支援がない結腸内視鏡を備える結腸切除装置１０２を用いた全体的に内腔的なアプローチでなされる。この方法は特に結腸の小さい部分の切除のための利点であり、接合と吻合とを成功するために、網から結腸を伸張した部分を集結させる必要はない。操作可能な結腸内視鏡１０２の３次元マッピング機能は、腹腔鏡の支援なく予め特定した病変に位置づけるために使用される。結腸のために記載されたが、上述の方法及び装置を用いる組織の場合、取り付け、移動及び結合は、体の他の部位又は生来の及び人工のルーメンに適用されてもよい。例えば、結腸切除装置１０２に設けられる技術及び装置は、食道、胃及び小腸のような内臓の他の部位を把持及び操作するために使用される。装置１０２は、図２１５を参照して後述する空の胃の操作操作にも使用される。把持機構１１０は、組織把持装置を基礎にした装置（例えば、装置側壁吸引部、装置側壁の機械的把持部／固定部、又は、末端装置の端部吸引部又は固定部）に加えて又は代わりに胃壁を把持する。

他の実施の形態において、操作可能な装置、ガイド・チューブ及び基準及び位置の表示器は、分光装置を含むように設けられる。例えば、照明用装置１１２は及び画像認識装置１１４は、基準及び位置の表示又はガイド・チューブに統合されてもよい。そのように、後述の記載は分光機能を有する内視鏡に関し、分光の質は、システムの他のコンポーネントに適用される。分光装置及び機能が提供するコンポーネントにかかわらず、集められた分光情報は、図１２８−１３５Ａ−Ｂを参照して後述するマッピング及び追跡システムへの他の入力として他の入力に使用されてもよい。

図６５は、本発明に係る第１の実施の形態の内視鏡分光システムを示しており、光ファイバ分光装置１０２と操作可能な結腸内視鏡１００とを結合する。好ましくは、操作可能な結腸内視鏡１００は、米国特許出願番号０９／７９０，２０４（米国特許番号６，４６８，２０３）、０９／９６９，９２７及び１０／２２９，５７７に記載されており、結腸壁への接触及びそれに掛かるストレスを最小にして、結腸内視鏡の挿入及び回収を容易にする蛇行を伴って移動するように制御される複数の連接セグメントを有する。操作可能な結腸内視鏡１００は、光ファイバの内視鏡であり、より好ましくは、結腸の内部の画像を認識するためのＣＣＤカメラ等を用いるビデオ内視鏡である。更に、操作可能な結腸内視鏡１００の制御システムは、操作者の制御の下でルーメンを介して前進する場合、結腸の３次元の数学的なモデルを構築する機能を有する。最初の結腸内視鏡検査の経路において特定された結腸の３次元の数学的なモデルと、いずれかの病変の場所及び要部とは、診断の調査又は外科的診察を更にするために正確に結腸内視鏡１００を疑わしい病変の場所に再び案内するために、保存されて使用される。光ファイバ分光装置１０２は、直接的に操作可能な結腸内視鏡１００又は光ファイバ分光装置１０２に統合され、又、操作可能な結腸内視鏡１００は、例えば光ファイバ分光装置１０２を操作可能な結腸内視鏡１００の稼動チャネルを介して挿入することによって、内視鏡分光法を実行するために機能的に結合された装置に分離される。

光ファイバ分光装置１０２は、患者の組織を照明するために、１以上の励起周波数を伴う光のビームを届ける。励起周波数は、ＵＶ、ＩＲ、ＮＩＲ、青色光及び／又は他の可視若しくは不可視周波数の光を含む。光ファイバ分光装置１０２は、操作可能な結腸内視鏡１００が前進又は後退するとき、組織をスキャンするために回転する。光ファイバ分光装置１０２は、反射による、生来的な蛍光による且つ／又は着色された（ｄｙｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ）蛍光又は他の知られた分光技術による組織の表面から戻る光を認識する。操作可能な結腸内視鏡１００は、位置情報を提供し、又、光ファイバ分光装置１０２は、組織の分光特性の３次元マップを生成するために、分光画像データだけでなく回転情報をも提供する。光ファイバ分光装置１０２によって認識される結腸の分光画像は、組織の分析及び特定された病変を調べるために、操作可能な結腸内視鏡１００によって認識される結腸の白色光の内視鏡画像と重ね合わされる。各々に用いられる波長が適する場合や２つの画像が適切な光学的又は電気的なフィルターで分割できる場合に、分光検査及び内視鏡検査は、同時に行われる。代わりに、分光検査及び白色光の内視鏡検査は、用いられる波長は互いに干渉しないように、断続的に又は代替的な方法で実行される。作成される３次元マップによって、操作者は、予めなされた検査で病変を有し又はそれがあると疑われる領域に戻ることが可能になる。

図６６は、操作可能な結腸内視鏡１００に直接的に統合する分光装置１１０を有する内視鏡分光システムの第２の実施の形態を示す。好ましくは、操作可能な結腸内視鏡１００は、米国特許出願番号０９/７９０,２０４（米国特許番号６,４６８,２０３）、０９/９６９,９２７及び１０/２２９,５７７に記載されるように形成され、結腸壁への接触及びそれに掛かるストレスを最小にして、結腸内視鏡の挿入及び回収を容易にする蛇行を伴って移動するように制御される複数の連接セグメントを有する。操作可能な結腸内視鏡１００は、結腸の内部の画像を認識するための光ファイバ内視鏡であり、又はより好ましくは、ＣＣＤカメラ等を使うビデオ内視鏡である。更に、操作可能な結腸内視鏡１００の制御システムは、操作者の制御の下でルーメンを通って前進する時に、結腸の３次元の数学的モデルを構成する機能を有する。最初の結腸内視鏡検査の過程において特定された結腸と病変の位置及び要部との３次元の数学的なモデルが、診断の調査又は外科的診察を更にするために正確に結腸内視鏡１００を疑わしい病変の場所に再び案内するために、保存されて使用される。

好ましくは、分光装置１１０は、例えば、操作可能な結腸内視鏡１００の連接セグメントの１つに分光装置１１０を統合することによって、操作可能な結腸内視鏡１００に直接的に統合される。好ましい実施の形態において、分光装置１１０は、操作可能な結腸内視鏡１００の外周部に伸び、分光装置１１０の周りの組織の３６０度の全周から同時に分光データを認識可能である。代わりに、分光装置１１０は、操作可能な結腸内視鏡１００が前進又は後退する場合に、分光装置１１０の周囲の組織を機械的又は電気的にスキャンするように形成されてもよい。

分光装置１１０は、患者の組織に照射するために、照明装置１１２が１つ以上の励起周波数を有する光のビームを届けることを含む。好ましくは、照射装置１１２は、分光装置１１０の周囲の３６０度環状の照明リングを搬送する。好ましくは、照明装置１１２は、１つ以上の励起周波数の光を生成するために、１つ以上のＬＥＤ若しくはダイオード・レーザ又は他の知られた装置内部の光源を含む。

代わりに、照明装置１１２は、ビーム光を届けるために、外部光源及び光ファイバの照明ケーブルを使用する。励起周波数は、ＵＶ、ＩＲ、ＮＩＲ、青色光及び／又は他の可視若しくは不可視周波数の光を含む。光ファイバ分光装置１０２は、反射による、生来的な蛍光による且つ／又は着色された（ｄｙｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ）蛍光又は他の知られた分光技術による組織の表面から戻る光を認識するために、画像認識装置１１４を含む。分光装置１１０は、操作可能な結腸内視鏡１００の外周部に伸び、分光装置１１０の周りの組織の３６０度の全周から同時に分光データを認識可能である。好ましくは、分光画像データを認識するために、画像認識装置１１４は、ＣＣＤカメラその他の装置内部に設けられるものを使用する。ＣＣＤカメラは、関心のある分光画像周波数のみに高感度に形成され、適切な光学的又は電気的なフィルタリングが使用されてもよい。代わりに、画像認識装置は、分光画像データを認識するために、光ファイバの画像ケーブル、及び、ＣＣＤカメラのような外部画像装置を使用してもよい。ＣＣＤカメラは、結腸内部の広角の画像を捉えることができるように設けられる。広角度の画像を認識する方法は、魚眼レンズ又は球面レンズのカメラを用いることも含むが、これに限定されない。

操作可能な結腸内視鏡１００は、位置情報を提供し、分光装置１１０は、組織の分光特性の３次元マップを作成するために、分光画像データを提供する。分光装置１１０によって認識される結腸の分光画像は、組織及び特定された病変と疑われるものの分析を容易にするために、操作可能な結腸内視鏡１００によって認識される結腸の白色光の内視鏡画像と重ね合わされる。分光検査及び内視鏡検査は、各々に用いられる波長が適合したものである場合、及び／又は、２つの画像が適切な光学的又は電気的フィルターによって、同時に実行される。代わりに、分光検査及び白色光の内視鏡検査は、断続的に又は用いられる波長が互いに干渉しないような他の方法で実行される。先端から十分遠くに分光装置を離して位置づけ、それによって、視認のために使用される光が分光学的検査と干渉しないようにしてもよい。

分光画像データ及び白色光の内視鏡画像データは、リアルタイムで見ることができ、且つ／又は、特定された病変と疑われるいずれかのものの後の分析と診断のために記録されて保存される。本発明の内視鏡分光システムを用いる好ましい方法において、分光検査は、操作可能な結腸内視鏡１００が患者の結腸内で前進し又退避するとき、自動的に実行される。操作者は、このように、操作可能な結腸内視鏡１００を操作するときに解放され、それによって、結腸の蛇行した経路を案内し、白色光の内視鏡検査を実行できる。分光画像データと白色光の内視鏡画像データの両方が、特定された病変と疑わしいものを後に分析して検査するために、それらの正確な位置の情報とともに記録されて保存される。内視鏡分光システムは、分光画像データ及び／又は白色光の内視鏡画像データから潜在的な病変を特定するために、又、結腸の特定部位がより密着した検査を保障するような情報を操作者に提供するために、パターン認識のソフトウェア等を利用してもよい。このような機能は、好ましくは、病変と疑われるものが直ちに調査できるように、結腸内視鏡検査の間にリアルタイムで実行される。更に、この機能によって、記録された画像データに基づいて、診断の確度を向上させることができる。

好ましくは、示される画像が、結腸内視鏡の先端が現在位置づけられる場所から、以前に撮影された写真である場合、挿入中に記録される分光データは、退出時の操作者に示される。操作可能な結腸内視鏡１００の３次元マッピングの機能を用いることによって実現される。

他に適宜、分光データを分析するソフトウェアが疑わしい領域を特定し、又、結腸内視鏡が引き抜かれて病変と疑われる領域に到達する場合、システムは病変と疑われるものについて操作者に信号を送り、操作者は、他の分光試験を実行し、又は、病変又は疑わしい領域の生体組織検査を行う。

操作可能な結腸内視鏡１００によって生成される内視鏡分光システム及び結腸の３次元の数学的なモデルの保存された画像データは、病変の時間的な進展の追跡、及び／又は、次の外科的な診療のときに操作可能な結腸内視鏡１００を特定された病変に案内するために使用される。

選択的に硬化可能なガイドの形態

本明細書で記載されるガイド・チューブ及び制御可能な装置の実施の形態は、上部ＧＩ管、腸歯、結腸等を含む消化管の中のいずれかに用いられる。本明細書に記載される操作可能で制御可能な装置は、硬化可能なガイド・チューブに関連付けて使用される。実施の形態において、ガイド・チューブは、対象となる組織に固定され、その後、開口は、ガイド・チューブ部のルーメンと開口（ｎｏｗ−ｏｐｅｎ）組織の間でアクセスを提供できるように形成される。その後、制御可能なセグメント化された装置は、開口から対象となる体の部分にガイド・チューブの内部ルーメンを介して操作される。代わりに、制御可能なセグメント化された装置は、ガイド・チューブを用いない。この方法で、制御可能なセグメント化された装置は、組織の望ましい開口に位置づけるように前進する。開口を形成した後に、制御可能なセグメント化された装置は、望ましい位置の開口を通って前進する。特定の組織に関する体内の望ましい位置又はいかなる望ましい回転においても、制御可能なセグメント化された装置は、固定された位置に取り付けられる。結果として、制御可能なセグメント化された装置の中の１つ以上の稼動チャネルは、装置その他の制御可能なセグメント化された装置上の又はその中のルーメンを介して現在アクセスされる組織に提供される装置のために作動する経路を提供する。

更に、効果可能なガイド・チューブは、後述のように備えられる。

図６２−７５は、本発明の硬化可能なガイドの実施の形態と関連して用いられる硬化可能な部材の他の形態及び更に詳細を示す。米国特許６，８００，０５６は、本明細書に参照によってその全体が全ての目的のために組み入れられる。ある実施の形態において、これらの部材は、硬化可能なガイド・チューブ又は操作可能な装置に使用されてもよい。

図６７は、分かり易くするために取り除かれた稼動チャネル本体１１２０の部分を有する基端部１１２２の本例における稼動チャネル１１２０の長さに関するアイソメトリック図である。図示する典型的な硬化可能な部材１１３６は、基端部１１２２の中の硬化可能な部材チャネル又はルーメン１１５０の中に配置して示される。ルーメン１１５０は、従来の稼動チャネルであり、例えば、他の道具のためのアクセス・チャネルであり、又は、それは、望ましいアプリケーションに基づく硬化可能な部材１１３６のために指定された部材であってもよい。硬化可能な部材１１３６は、稼動チャネルのハンドル若しくは基端開口及び押圧された基端を介して硬化可能な部材チャネル１１５０の中に挿入され、又は、それは図１６−２１に記載するように基端側に押され若しくは末端側に引かれる。硬化可能な部材３６は、本形態において稼動チャネル本体２０の内部にスライド移動可能に配置されるように図示されるが、他の形態における硬化可能な部材又は外部チャネルに沿って本体２０の外部に配置される。

図６８は、図６７の断面図３２Ａ−３２Ａ、３２Ｂ−３２Ｂ及び３２Ｃ−３２Ｃのそれぞれの断面図の形態を示す。図６８（Ａ）は、基端部１１２２の中にスライド移動可能に配置された円形の直径を有する可能な部材１１３６の簡素化された断面部分１１２２’を示す。図示するように、硬化可能な部材１１３６は、チャネル１１５０’の中にスライド移動可能に位置づけられ、チャネル１１５０’は、種々の装置又は道具のための治療箇所へのアクセスを提供するために、例えば経腔的な操作の間、硬化可能な部材１１３６を除去する時の稼動チャネルとしても使用されてもよい。

図６８（Ｂ）は、硬化可能な部材１１３６がチャネル１１５０”の中に位置づけられる断面１１２２”における他の可能な形態を示す。断面１１２２の基端部の形態は、装置１１２０の本体の中に適宜形成される複数のアクセス・ルーメン１１５２を含む。これらのルーメン１１５２は、装置１１２０の長さ方向に設けられ、例えば照明用ファイバ、腹腔鏡ツール等種々のアプリケーションのために使用される。３つのルーメン１１５２が図に示されるが、事実上可能な任意の数のチャネルが近傍のアプリケーションに応じて利用される。図６８（Ｃ）は、断面図１１２２”’の他の形態を示す。本形態において、硬化可能な部材１１３６’は、同様の形状のチャネル１１５０”’の中に略円形又は楕円形に形成される。本形態において、基端部１１２２”’は、硬化可能な部材１１３６’を除去せずに稼動チャネルを保持できるように、チャネル１１５０”’とともに本体１１２２”’の中に適合するように形成される稼動チャネル１１５２’を含む。

上述の任意の例において、稼動している又は硬化可能な部材のチャネルは、稼動チャネル１１２０の本体の中で一体構造である。一体構造を有することによって、硬化可能な部材１１３６又は他の道具が挿入される例えば分離シースのようなルーメン構造を分離する必要がなくなる。複数のチャネル及び複数の硬化可能な部材を利用する他の形態が更に詳しく後述される。これらの形態は、本発明の可能な形態に過ぎず、限定する意図ではない。他の構造及び形態は、当業者によって認識されるものであり、又、特許請求の範囲の範囲に含まれる。

硬化可能な部材の構造は、望ましいアプリケーションに従って変形されてもよい。後述の硬化可能な部材は、可能な形態として提案されるが、それらの構造に限定することを意図するものではない。図６９（Ａ）及び６９（Ｂ）は、硬化可能な部材に掛けられる吸引力によって硬化可能な案内装置の形態の端部及び側部の断面図のそれぞれを示す。好ましくは、硬化可能な部材は、選択的に硬化可能であり、例えば硬化可能な部材が柔軟な状態で形状又は湾曲を形成する場合、硬化可能な部材は、所定の時間、形状及び湾曲を保持するように硬化する。本発明の稼動チャネル構造は、比較的柔軟な形状を保つ硬化可能な部材を利用するが、好ましくは、硬化可能な部材は、選択的に硬化可能である。

硬化可能な部材１１６０は、２つの同軸に配置されたチューブ、すなわち内側チューブ及び外側チューブを形成し、それらは、２つのチューブの間のギャップ１１６６によって分離される。内側チューブ１１６４は、追加の道具又は他のアクセス装置のためのチャネルを提供するために、チューブの長さ方向を通ってアクセス・ルーメン１１６８を形成する。両チューブ１１６２，２２６４は、好ましくは、十分に柔軟であり、広い角度で湾曲し、ポリマー及びプラスチックのような種々の材料を用いて作られる。好ましくは、それらは、十分に柔軟であり、外側チューブ１１６２、内側チューブ１１６４又は両チューブは半径方向に変形可能である。硬化可能な部材１１６０が一度取り付けられ、所望の形状又は湾曲を形成すると、吸引力がギャップ１１６６の中の空気を引き抜くように掛けられる。吸引力は内側チューブ１１６４を半径方向に変形させ、内側チューブ１１６４が外側チューブ１１６２より相対的により柔軟である場合外側チューブの内面と接触する。外側チューブ１１６２が内側チューブ１１６４に比べてより柔軟である場合、外側チューブ１１６２は、内側チューブ１１６４の外面に接触する。

他の形態において、チューブ１１６２，１１６４は、ともに柔軟に作られ、互いに引き抜かれる。更に他の形態において、好ましいものではないが、空気圧又は例えば水若しくは生理食塩水のような液体の前向きの力が、アクセス・ルーメン１１６８の中に送り込まれる。ガス又は液体からの前向きの力は、内側チューブ１１６４の壁に力を掛け、外側チューブ１１６２の内表面に半径方向に接触させる。これらの形態のいずれかにおいて、２つの管状表面の間の接触は、摩擦力によってチューブ１１６２，１１６４を互いに固定し、より柔軟性を低下させる。エラストマーのアウター・カバー１１６９又は同様の部材は、適宜、内視鏡装置の中で硬化可能な部材１１６０の動きを容易にする滑らかな表面を提供するために、外側チューブ１１６２の外表面に取り付けられる。硬化可能な部材１１６０に似た装置の例は、更に詳細に米国特許５，３３７，７３３に記載されており、その全体が参照によって組み入れられる。

硬化可能な部材の他の形態が図７０に示され、それは、テンショニング部材によって硬化可能な案内装置の形態１１７０の端部及び側方断面のそれぞれを示す。張力が掛かる硬化可能な部材１１７０が、一連の個別のセグメント１１７２を構成して示され、それらは、回動可能に互いに一体に連結される。各セグメント１１７２は、接触リップ１１７８に沿って結合セグメント１１７２と接触してもよく、各セグメント１１７２は、更に、チャネルを形成し、そのため、その他のセグメント１１７２とともに、硬化可能な部材１１７０の長さ方向の主要部分を介する集合的に共通のチャネル１１７４を形成する。セグメント１１７２は、例えばステンレス鋼、熱可塑性ポリマー、プラスチック等の圧縮力を支持する適切な種々の材料を備える。

硬化可能な部材１１７０の基端及び末端セグメントは、テンショニング部材１１７６のそれぞれの端部を保持し、それは、好ましくは、硬化可能な部材１１７０を介して共通チャネル１１７４の中に配置される。テンショニング部材１１７６は、患者の外部に配置されるテンショニング・ハウジングに接続される。使用中、硬化可能な部材が本発明の稼動チャネルを介して末端側に前進する場合、テンショニング部材１１７６は好ましくは、稼動チャネルによって形成される形状又は湾曲を形成することができるように、十分にたるんでおり又は緩められている。硬化可能な部材１１７０は、望ましい状態であり、望ましい形状を形成する場合、テンショニング部材１１７６は引っ張られる。このような部材７６が引き締め又は引っ張ることによって、各セグメントは互いに引き合い、そして、硬化可能な部材１１７０は望ましい形状を形成して硬化する。例えばエラストマー等の滑らかなカバーが、適宜少なくとも硬化可能な部材１１７０の主要部に取り付けられ、それによって、内視鏡装置に相対する硬化可能な部材１１７０の移動が容易になる。同様に、概念及び形態が更に米国特許番号５，６２４，３８１に詳細に記載され、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。

図７１は、個別セグメント１１８２を連結する吸引力によって硬化可能な案内装置の形態１１８０の端部及び側方の断面図をそれぞれ示す。各セグメント１１８２は、好ましくは各接続部のインターフェース１１８６でガスケットするボール・ソケット式ジョイントを連結することによって近傍のセグメントと結合する。末端セグメントを除く、各セグメント１１８２の中で、一方端部で狭められ、且つ、対向する端部でフレア状にされたチャネルを形成してもよい。全体的に、セグメント１１８２が硬化可能な部材１１８０の構造を結合する場合、個別のチャネルの各々が、硬化可能な部材の長さ方向に沿って少なくともセグメント１１８２の主要部を介して共通のチャネル１１８４を形成する。硬化可能な部材１１８０の基端部で、好ましくは患者の外側に配置される吸引ポンプが、共通チャネル１１８４と流体的に接続される。使用中に、稼動チャネルの中で硬化可能な部材１１８０が一度柔軟な状態で操作されると、それによって、所望の形状又は湾曲が形成され、共通チャネル１１８４の内部には周囲の圧力が存在する。

硬化可能な部材１８０の硬い形状が望ましい場合、ポンプは次に共通チャネル１１８４の中に陰圧を掛けるために使用され、この陰圧は、所望の形状を維持するために、各セグメント１１８２を互いに引き合わせて硬く接触させる。吸引力が解放されると、各セグメント１１８２は、解放され、それによって、硬化可能な部材１１８０は前進又は回収するための柔軟な状態になる。硬化可能な部材８０は、更に、内視鏡装置の内部で硬化可能な部材８０を前進させ又は回収するために、エラストマー又は滑らかなカバーによって覆われる。

図７２は、更に他の案内装置の形態１１９０の端部及び側部の断面図をそれぞれ示し、それは適宜、個別のセグメント１１９２を結合する吸引力又はテンショニング部材のいずれかによって硬化可能である。セグメント１１９２は、セグメント化された形態に形成され、それを介して形成される共通のチャネル１１９４を有する２つの対向するカップを備える。各セグメント１１９２の間には、各隣接するセグメント１１９２の中の接触リム又は領域１１９７に沿って内部で係合するボール・セグメント１１９６が介在する。ボール・セグメント１１９６は、好ましくは、各カップの中に形成された収容するチャネル１１９８の中で近傍の組み合わされたセグメント９６に接触する。柔軟な状態で操作された場合、硬化可能な部材１１９０は、前進し若しくは引き抜かれ、又は、望ましい形状又は湾曲を形成するように設けられる。硬化可能な要素１１９０が硬化した形状で取り付けられる場合、吸引力又はテンショニング部材１１９９は、上述と同様の方法で硬化可能な部材１１９０に利用される。更に、硬化可能な部材１１９０は、硬化可能な要素１１９０の前進及び回収を支援するために、同様に、エラストマー又は滑らかなカバーによって覆われる。

図７３（Ａ）及び７３（Ｂ）は、他の案内装置の形態２１０５の典型的な端面図及び側面図のそれぞれを示す。形態２１０５は、一体化した湾曲又は半球状の部分２１０６均一なスリーブ部分２１０４を有する個別のセグメント２１０２を備える。各セグメント２１０２は、図７３（Ｂ）の硬化可能な部材１００の断面である図７３（Ｃ）に示すように、隣接するセグメント２１０２の湾曲部分１０６を収容するスリーブ部分２１０４と互いに同一直線状に配置される。隣接するセグメント２１０２は、共通のチャネル２１０８を硬化可能な部材２１０５を介して保持する一方で、スリーブの半球インターフェースの上で互いに相対的に回転する。テンショニング部材２１１０は、硬化可能な部材２１０５の全体が硬化する場合に、個別のセグメント２１０２を互いに圧縮するために、チャネル２１０８を硬化可能な部材２１０５の長さ方向に沿って通過する。

図７４は、硬化可能な部材の他の形態２１２０の断面図を示す。図示する典型的なセグメントは、スリーブ・セグメント２１２４の代わりに、球形のビーズ・セグメント２１２２を備える。各ビーズ及びスリーブ・セグメント２１２２，２１２４のそれぞれは、テンショニング部材１２６が硬化可能な部材２１２０の長さ方向に設けられるチャネルを有する。他のセグメントによって、上述と同様の方法で硬化可能な部材２１２０が硬化する場合、テンショニング部材２１２６が互いにセグメントを圧縮する一方で、隣接するセグメントの回転が可能になる。

硬化可能な部材の代わりの形態は、図７５Ａから７５Ｃを示し、それらは、同軸方向に位置づけられた硬化可能な部材を分離した硬化可能な硬化アセンブリを示す。図７５（Ａ）は、典型的な数のネスト化した硬化アセンブリ２１３０のネスト化セグメント２１３２を示す。各ネスト化セグメント２１３２は、セグメント２１３２の各々を通過するテンショニング部材２１３４を有する、複数の異なる形態であり、例えばボール・ソケット・ジョイント、積み重なったリング状セグメント等である。ネスト化されたアセンブリ２１３０を使用するための環状硬化アセンブリ１４０が図７９（Ｂ）に示される。わずか数個の典型例が図示される環状アセンブリ２１４０は、互いに上に積み重ねられ又は配置される環状セグメント２１４２の本形態に形成される。少なくとも１つのテンショニング部材２１４４が、好ましくは少なくとも２つが、セグメント２１４２の各々を通過する。中心領域２１４６は、環状硬化アセンブリ２１４０によって形成される中心領域１４６の中にネスト化された硬化アセンブリ２１３０がスライド移動して取り付けられるように、各環状セグメント２１４２に形成される。図７５（Ｃ）は、同軸に配置された硬化アセンブリ２１５０を形成するために、環状アセンブリ１４０の中にスライド移動して位置づけられた硬化アセンブリ２１３０を示す。

本発明の稼動チャネルの実施の形態とともに用いられる硬化可能な部材の更に他の形態は、図７６から８５に関して記載される。ＵＳ特許出願公開２００３／０２３３０５８（２００３年８月２５日出願）が参照によって、本明細書に組み入れられる。

図７６、７７は、本発明の実施の形態の稼動チャネルを容易に硬化させる更に他の構造を示す。例えば、一部又は全てのネスト可能な硬化可能な部材１２３０が、親水性のコートされたポリマー層３２０９を含み、それはボア１２３３の末端部１２３０の周囲に配置される。複数の部材１２３０は、稼動チャネルの長さ方向に沿って配置される。

代わりに、図７７に記載されるように、稼動チャネルの実施の形態は、ネスト化された場合、直線状に分離する必要がない装置を形成するために、滑らかな内部ルーメンを備える複数の蛍光要素３２１５を含む。各蛍光要素３２１５は、中心ボア３２１６と、少なくとも２つ以上のテンション・ワイヤ・ボア３２１７とを含む。中心ボア３２１６は、実質的に一定の直径を有する円筒状の末端側内表面３２１８と、末端側内表面３２１８に連続する基端側内表面３２１９によって形成される。

基端側内表面３２１９は、テンション・ワイヤ１２３６が弛緩する場合に、基端側内表面３２１９は隣接要素の外表面３２２０に相対して回転できるように、半径方向の外方に僅かに湾曲する。各蛍光要素の外表面３２２０は、基端側内表面３２１９の形状に適合するような直線状又は曲線状であり、又、各要素は、末端３２２１が基端部３２２２より外形が小さくなるように、テーパ状である。蛍光要素３２１５が、互いにネスト化される場合、各蛍光要素の末端側の内表面３２１８は、蛍光要素が結合する末端側内表面の近傍に配置される。

本形態は、実質的に連続的な形状のルーメン１２２５を備える。これによって、それを通る装置の滑らかな前進が可能になり、そのため、ルーメン１２２５を分離した直線状に配置する必要がなくなる。結腸内視鏡の前進を更に容易にする滑らかな移動方法を提供するために、各蛍光要素は、適宜、上述の図７６の実施の形態に関して記載されるポリマー層２０９のような一体化した親水性のポリマーの内面を含み、又は、親水性のコーティングを有する薄く、柔軟な内面は、ルーメン１２２５を介して配置される。

図７８において、更に他の構造が記載され、末端表面１２３１の各ネスト可能な部材は、圧縮方向のクランプの付加が掛けられた場合、近隣のネスト可能な部材１２３０の間で摩擦を増加させるために、肉眼的にざらつきがある。例えば、各部材１２３０は、末端表面１２３１に配置される複数の窪み３２２５と、基端部３２２７の近傍の基端表面１２３２に配置される歯３２２６を含む。歯３２２６は、隣接する要素に配置される複数の窪みと嵌合するように曲線を付けて設けられる。従って、複数の隣接する硬化可能な部材１２３０に掛けられる張力は、各部材の歯３２２６に力を掛けて部材１２３０に締結する負荷を隣接する要素の接続用の窪み３２２５に掛ける。これによって、稼動チャネルが固定形状である場合、隣接するネスト可能な部材１２３０の間の相対的な角度が変化する危険が低減し、それによって更に、稼動チャネルが望ましくない形状になる危険が低減する。

図７９及び８０を参照して、稼動チャネルの代わりの実施の形態について説明する。上述の実施の形態とは異なり、本形態では、機械的な機構が、複数のネスト可能な部材に締結する負荷を掛けるために作動し、図７９及び８０の実施の形態は、他のテンショニング機構を用いる。特に、以下の実施の形態は、形状記憶材料の収縮によって、圧縮方向に締結する負荷が掛かる複数のリンクを備える。

図７９を参照して、本発明の稼動チャネルの他の実施の形態について説明する。稼動チャネル３２７０は、本明細書で説明した複数の複数のネスト可能な部材１２３０を含む。ネスト可能な部材１２３０は、空間的に分離して図示されるが、部材１２３０は、各部材１２３０の末端表面１２３１が隣接する部材の基端表面１２３２と協働するように、配置されることが理解されるべきである。各ネスト可能な部材１２３０は、装置を形成するための中心のボア１２３３を有しており、好ましくは２つ以上のテンション・ワイヤ・ボア１２３５を有する。図７９に示されるように組み立てられる場合、ネスト可能な部材１２３０は、テンション・ワイヤ・ボア１２３５を介して伸びる複数のテンション・ワイヤ３２７１によって協働して締結するように配置される末端表面及び基端表面１２３１及び１２３２で締結される。

前述の稼動チャネルの実施の形態に対して、本稼動チャネルのテンション・ワイヤ３２７１は、例えばニッケル・チタン合金、又は電気活性ポリマー等の東京者に知られた形状記憶材料を用いて作られる。テンション・ワイヤ３２７１は、稼動チャネル３２７０の末端に末端及で固定的に接続され、ハンドル又は従来のテンション制御システムに固定的に基端で接続される。電流がテンション・ワイヤ３２７１を流れる場合、ワイヤは、長さ方向に接触し、ネスト可能な部材１２３０の末端及び基端表面１２３１及び１２３２を互いに現在の相対的な姿勢で締結するように圧縮方向のクランプする負荷を掛け、それによって稼動チャネル３２７０の形状を固定する。電気的なエネルギーを掛ける場合、テンション・ワイヤ３２７１は、ネスト可能な部材１２３０の間で相対的な角度の変化を実現するために、長手方向に再び長くなる。これにより、次に、体の結腸その他の器官又は領域の蛇行した経路を通過し易くなるように、稼動チャネル３２７０を十分に柔軟な状態にする。

テンショニング機構の失敗によって稼動チャネルが望まない形状に再形成される危険を低減するフェイル・セーフ・モデルを用いて稼動チャネル３２７０を提供するために、直径方向に配置されるテンション・ワイヤ３２７１は、一連の環に接続される。従って、１つのワイヤが失敗すると、直径方向に対向するワイヤは、稼動チャネル３２７０の内部でクランプする負荷を対象に維持するために、細長くなる。代わりに、全てのテンション・ワイヤ３２７１は、電気的に一連の電気回路に接続されてもよい。従って、テンション・ワイヤの１つが失敗する場合、稼動チャネル３２７０は柔軟な状態に戻る。

当業者に知られた引っ張りバネ（図示せず）又はダンパ（図示せず）は、稼動チャネルが固定形状の状態である場合、テンション・ワイヤを一定の張力で保持するために、テンション・ワイヤの基端の間で接続される。そのような一定の張力は、配置されるネスト可能な部材が隣接するネスト可能な部材に対してシフトする場合、稼動チャネルがその柔軟な状態に再形成する危険を低減させる。

代わりに、図８０に示すように、稼動チャネル３２８０は、上述の実施の形態と同様の複数のネスト可能な部材を含む。例示のため、ネスト可能な部材３２８１は、空間的に分離して示されるが、部材３２８１は、各要素３２８０の末端表面３２８２が隣接する部材の基端表面３２８３と協働するように配置されることが理解されるべきである。各ネスト化部材３２８０は、装置を形成するために、中心ボア３２８４を有する。

図８０に示すように組み立てられる場合、ネスト可能な部材３２８０は、ネスト可能なブリッジ部材３２８６に固定的に接続される複数の薄いテンション・リボン３２８５によって協働する方法で配置される末端及び基端表面３２８２及び３２８３で締結される。テンション・リボン３２８５は、例えばニッケル・チタン合金又は電気活性ポリマーのような形状記憶合金を用いて作られ、電流が流れる場合、均衡のとれた長さから収縮した長さに変換される。

ネスト可能な部材３２８６は、所定の数のネスト可能な部材の間の稼動チャネル３２８０の内部に配置される。ネスト可能な部材３２８１と同様に、ブリッジ要素３２８６は、装置を形成する中心ボア３２８７と、末端側に隣接するネスト可能部材の基端表面３２８３と協働する末端表面３２８８と、基端側に隣接するネスト化部材３２８１の末端表面３２８２と協働する基端表面３２８９とを含む。各ブリッジ部材は、複数の導電性部材３２９０を含み、それは、中心ボア３２８７の周囲に方位角的に配置され、好ましくは、一連の電気回路における稼動チャネル３２８０の中で同じ角度の周辺部の位置を占めるテンション・リボン３２８５を接続する。

電流がテンション・リボン３２８５を流れる場合、リボンは、隣接するネスト可能な部材の末端及び基端表面を互いに現在の相対的な関係で締結する圧縮負荷を掛けると、長さ方向に収縮し、それによって、稼動チャネル３２８０の形状を固定することができる。エネルギー源が電気力の提供を中止する場合、テンション・リボン３２８５は、ネスト可能な部材の相対的な角度の移動を実現するために、均衡のとれた長さに再び長くなる。これによって、次に、結腸その他の体の器官又は領域を通って蛇行した経路をうまく通り抜けるように、稼動チャネル２８０を十分に柔軟にさせる。

後続する本実施の形態の他の形態では、直径方向に対向する周辺部の位置に配置されるテンション・リボン３２８５は、電気的に一連に接続される。本形態は、テンション・リボンを介して形成される電気回路の１つの励起が解かれた場合に稼動チャネルが望まない形状に再形成される危険を低減するフェイル・セーフ・モードを有する稼動チャネル３２８０を提供する。

例えば、図８０の稼動チャネル３２８０は、９０度間隔で均衡をとって配置された４セットのテンション・リボンを備える。テンション・リボンＴａの励起が解かれ、直径方向に対向して配置されたテンション・リボンＴｂ及びテンション・リボンＴｃの間の電流がなくなった場合、稼動チャネルの中のテンションがもはや対称的に均衡しないため、稼動チャネル３２８０は自然に新しく硬化した形状に再形成する。新たな形状の稼動チャネル３２８０は、選択された経路を折り返さないかもしれず、従って、患者に実質的な危害を及ぼすかもしれない。

本発明は、好ましくは、直径方向に配置されたテンション・リボンを一連の回路で電気的に接続することによって、望まない形状に再形成する危険が低減する。テンション・リボンＴａは励起が解かれ、テンション・リボンＴｃも励起が解かれ、それによって、テンション・ワイヤＴｂによって提供されるような対称の張力を有する稼動チャネル３２８０を提供し、そのテンション・ワイヤは直径方向に対向して配置される（図示せず）。この方法において、稼動チャネルは、テンショニング機構が機能する場合、望ましく硬化した形状を保持する。稼動チャネル３２８０を直ちに柔軟な状態に戻すために、テンション・リボンの励起が解かれる場合、全てのテンション・リボン３２８５は、電気的に一連の回路に接続される。

代わりの実施の形態において、テンション・リボン２８５は、稼動チャネルの選択領域を稼動チャネルの残部を硬くせずに硬化するために、電気的に接続される。図示するように、このことは、平行な回路及び一連の回路に環状の隣接するテンション・リボンにおいて、長手方向に隣接するテンション・リボン接続によって、実現される。

当業者には明らかではあろうが、図８０は、テンション・リボン３２８５を中央ボア３２８４，３２８７に配置させるが、テンション・リボンは、隣接する外部のネスト可能な部材３２８１及び３２８６の側面３２９２に配置される。代わりに、テンション・リボンは、ネスト可能部材３２８１の末端及び基端表面を通って伸びるテンション・リボン・ボア（図示せず）を通って伸び、ネスト可能ブリッジ部材３２８６に固定される。更に、本発明の稼動チャネルに関連付けた形状記憶部材の実施の形態は、稼動チャネルを収容形態及び配置形態の間で変形する。

図８１を参照すると、稼動チャネルの代わりの実施の形態が記載され、各グレシャン・リンク３３５０は、長手方向に配置された柔軟な本体３３５３の対向する硬い第１及び第２リム３３５１及び３３５２を含む。第１リム３３５１は、チャネル３３５５及び開口３３５６を形成するＵ字状アーム３３５４を含む。第２リム３３５２は、レトロフレックス・アーム３３５７を含み、それは、隣接するものの第１リム３３５１に接続する場合、Ｕ字条アーム３３５４及びレトロフレックス・アーム３３５７が接続し、稼動チャネルの長軸に沿って重なり合うように、開口３３５６を通ってＵ字状のチャネル３３５５の中に配置される。

グレシャン・リンク３３５０は、圧縮スリーブ３３５８に配置され、それは、第１圧縮部分３３５９及び第２圧縮部分３３６０を含む。圧縮スリーブ３３５８において、第２圧縮部分３３６０は、重なり合うＵ字状アーム３３５４及び第１及び第２リムのレトロフレックス・アーム３３５７に沿って配置され、連結力が掛かる。代替例と組み合わされた本発明の思想によると、稼動チャネルは、当業者に知られた他の連結システムとともにグレシャン・リンク３３５０を用いて形成される。

図８２を参照して、本発明の使用に適する稼動チャネルの他の実施の形態について説明する。本実施の形態は、柔軟な本体３３７３の長手方向の対向する端部に配置されるボール３３７１及びソケット３３７２を含むジョイント・リンク３３７０を備える。隣接するジョイント・リンク３３７０が接続される場合、あるリンクのボール３３７１が、隣接するリンクのソケット３３７２の中に配置される。稼動チャネルが柔軟である場合、ボール３３７１は、稼動チャネルの連接を可能にするために、ソケット３３７２と協働する。

ジョイント・リンク３３７０は圧縮スリーブ３３７４の中に配置され、それは第１圧縮部分３３７５及び第２圧縮部分３３７６を含む。圧縮スリーブ４３３７４は、構造的に特定され、第２圧縮部分３３７６は配置され、内部に隣接するリンクのボール３３７１が配置されるソケット３３７２に結合力を掛けることを除いて、記載された操作において特定される。本発明の思想によると稼動チャネルは、代わりにジョイント・リンク３３７０を用いて形成されてもよく、当業者に知られた結合システムを用いて形成されてもよい。

図８３を参照すると、本発明に用いられる稼動チャネルの更に他の実施の形態が記載される。稼動チャネル３３９０は、装置を形成する中央ルーメン３３９２と、円筒状のワイヤ・ルーメン表面３３９４によって形成されるワイヤ・ルーメン３３９３とを有する細長い本体３３９１を備える。ワイヤ・ルーメン３３９３の中に、細長い本体の長手方向に伸びるワイヤ３３９５は配置される。細長い本体３３９１は、ワイヤ・ルーメン３３９３が電気エネルギーに応じて直系を変えることが可能な当業者に知られた電気活性ポリマーを用いて作られる。

特に、細長い本体３３９１に電流が流れる場合、各ワイヤ・ルーメン３３９３の直径は、ワイヤ・ルーメンがそれぞれのワイヤ３３９５の周りで結合するように小さくなる。好ましくは、ワイヤ３３９５及びワイヤ・ルーメン表面３３９４の両方は、それらの間の摩擦を大きくするようにざらざらしている。本発明は更に、細長い本体３３９１及びワイヤ３３９５の間を相対的に移動し、稼動チャネル３３９０を硬くさせる。電流が止まると、ワイヤ・ルーメン３３９３は、ワイヤを解放するために、細長い本体３３９１が相対的にワイヤ３３９５にシフトするように、直径が大きくなる。これによって、稼動チャネル３３９０を十分に柔軟にして、結腸その他の器官又は体の領域を通る蛇行した経路をうまく通り抜ける。

図８４に関連して、稼動チャネルの更に他の実施の形態が説明される。稼動チャネル３４００は、稼動チャネルに構造的に一体化した複数の硬いリンク３４０２を覆い囲む方法で複数の種々の直径のリンク３４０１に組み入れられる。各リンクは、配置時に装置に適合する大きさである稼動チャネルのルーメン１２２５を形成する中央ボアを備える。種々の直径リンク３４０１は、好ましくは電気活性ポリマー又は形状記憶合金を用いて操作され、活性化時に直径方向に収縮する。可変直径リンク４０１が電気的に活性化した場合、可変直径リンクは、硬いリンク３４０２の近傍で、固定形状の状態に変化している稼動チャネル３４００に締結される。可変直径リンクが電気的に活性化した場合、可変直径リンクは、十分に柔らかくなり、稼動チャネル３４００を柔軟な状態に戻す。

好ましい実施の形態において、可変直径リング３４０１及び硬いリンク３４０２は、稼動チャネル３４００を形成するために、重ね合わせる方法でらせん状に巻かれた部材のそれぞれのストリップから形成される。代わりに、各リンクは、重ね合わせる方法で個別に形成及び配置される。

図８５において、本発明の装置に使用するための稼動チャネルの更に他の実施の形態が、概略示される。稼動チャネル３４０５は、好ましくは電気活性ポリマー又は形状記憶合金を用いて作られた複数のネスト可能なくびれた部材４０６を備え、各々は、ネック３４０９によって接続された球根状の末端及び基端部３４０７及び３４０８を有する。ネック３４０９の直径は、末端部３４０７の最大径より小さく、それは基端部３４０８の最大直径より小さい。各くびれた部材３４０６の外表面３４１０の末端部は、隣接するくびれた部材の内表面３４１１の基端と協働するために、曲線を付けて作られる。従って、稼動チャネル３４０５を形成するために、複数のくびれた部材が互いにネスト化した場合、隣接する部材３４０６は、稼動チャネルが柔軟な状態であるとき、互いに相対的に移動する。

相対的な移動中に隣接する部材の間の摩擦が減少するため、基端部３４０８は、基端部３４１３と接触して配置される複数のスリット３４１２を含む。スリット３４１２は、隣接する部材の末端部３４０７の周囲の各部材の基端部３４０８の接触を容易にする。各くびれた部材３４０６は、装置に適合する中心ボア３４１４を有する。

電流が複数のネスト可能なくびれた部材３４０６に掛けられた場合、各部材の基端部３４０８は、隣接する部材の末端部３４０７の周囲で直径方向に収縮する。そこで掛けられる圧縮方向の結合力は、隣接する部材との間で相対的な移動を防ぎ、それによって、稼動チャネルの形状を固定する。ネスト可能部材は非活性化すると、基端部３４０８は、隣接するネスト化のうぶ材３４０６の間で相対的に移動することができるように十分に弛緩し、これによって、稼動チャネル３４０５が曲がりくねったカーブをうまく通りぬけることが可能になる。図示する目的のため、本アプリケーションの図は、電解質媒体、電極、配線、制御システム、パワー供給、及び、典型的には本舞最初で説明した電気活性ポリマーに接続し、制御可能に作動させるために使用されるその他の従来のコンポーネントを示していない。

本明細書に記載された例示する実施の形態は内視鏡に言及するが、他の外科的道具が本発明の実施の形態を用いて硬化させられるように適用されてもよい。更に、内視鏡のような制御装置を用いて説明したが、本明細書で記載される膨張可能な稼動チャネルは、医療、産業及び治療の応用の種々において使用されてもよい。

装置、システム、及び案内方法、操作方法、位置付け方法、又は外部の稼動チャネルを有する装置若しくは外部の稼動チャネル自身を本体の開口及び硬い領域に配置するための支持方法について本明細書で説明した。本明細書で記載され例示された実施の形態は、結腸又は心臓に関連する手術及び／又は診断操作とともに本発明の外部の稼動チャネルに言及したが、これは例示に過ぎない。

特定の実施の形態が、結腸のような特定の器官のために提供されるｇ、本発明が限定されるものではない。本明細書で使用する「器官」は、体の硬い器官及び硬い組織のようなルーメン構造を意味しており、病気であるか病気でないかにはかかわらない。ルーメン構造又はルーメンの例は、限定されるものではないが、血管、動静脈の奇形、動脈瘤、動静脈の瘻孔、心臓チャンバ、胆嚢管、乳管、卵管、尿管、大小の気道、例えば胃、小腸、結腸及び膀胱のような内空の器官のような管である。硬い器官又は組織は、それに限定されないが、肌、筋肉、脂肪、脳、肝臓、腎臓、脾臓及び良性／悪性の腫瘍を含む。そのように、本発明の外部の稼動チャネルの実施の形態は、多くの外科的治療及び／又は診断操作に適用できる。

図８６に示すように、明確にするために部分的に、ガイド・チューブ・アセンブリ１０の形態の典型例が示される。アセンブリ１０は、概ね、ガイド・ルーメン１６を介してガイド・チューブ１４の中に挿入可能な内視鏡１２を備える。内視鏡１２は、ハンドルから伸びるシャフト２０を有するハンドル１８を有する従来式の内視鏡であってもよい。シャフト２０の末端部は、好ましくは、本体を介した装置の操作を容易にするために操作される制御可能な末端部２２を備える。内視鏡シャフト２０は、ガイド・チューブ１４及びチューブ１４の末端部で形成される外部末端開口２４の全体を末端部２２が制御可能に通過できるように、ガイド・ルーメン１６の中でスライド移動して配置される。

ガイド・チューブ１４は、更に後述するように、自動的に制御される基端部及び選択的に操作可能な末端部を有する内視鏡とともに使用されてもよい。そのような制御可能な内視鏡は、技師又は医師によって手動で操作可能な末端部を有し、それによって、内視鏡が前進し又は引き抜かれるとき、形成された形状基端部に沿って伝達するために、例えばコンピュータによって自動的に制御された任意の湾曲した経路及び基端部を横切る形状を形成する。より詳細な例が、米国特許出願番号０９／９６９，９２７に記載され、その全体が参照によって組み入れられる。

図８６を参照すると、ベローズ又はカバー２６は、ガイド・チューブの末端開口２４をカバーし、それによって、破片又は流体がガイド・ルーメン１６の中に進入することを防ぐことができる。シャフト２０の末端部２２が、チューブ１４を介して末端側にそして、ガイド・ルーメン１６から外に前進するとき、カバー２６は、ガイド・ルーメン１６でシールを維持する一方で、シャフト２０の上を又はそれとともに末端側に伸びるように好ましくは形成される。シャフト２０がガイド・ルーメン１６の中に退避する場合、又は、ガイド・チューブ１４がシャフト２０に対して末端側に前進する場合、カバー２６は、好ましくは、末端部２２の基端の移動に沿って、末端側２４から基端側に待避するように形成される。カバー２６を用いることは、オプションであり、ガイド・ルーメン１６の滅菌を維持するために使用されてもよい。カバー２６は、シャフト２０がガイド・ルーメン１６の中で引き抜かれるとき、組織の圧迫及び引き裂きを防ぐために使用される。

ガイド・チューブ１４は、全体の長さに沿って硬化する従来の適切で柔軟な導管である。図８６に示す形態は、複数の個別セグメント２８を備え、それらは、複数（例えば１つ以上の）のテンショニング・ワイヤ又は部材３０を介して互いに隣接するものに接続される。セグメント２８は、セグメント２８が互いに相対的に角度的に回動することができ、それによって横断する湾曲を形成することができる一連の相互に接続するボール・ソケット式セグメントである。これらのセグメント２８は、図１のアセンブリ１０の断面図である図８７に示すようにセグメント２８の近傍の周縁部に取り付けられたテンショニング部材３０を介して硬化してもよい。本形態において、４つのテンショニング・ワイヤ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄがあり、それらの各々は、互いに９０°開けて取り付けられる。４つのワイヤがここで例示されるが、より少ない本数のワイヤが、例えば３本のワイヤが用いられてもよい。これらのワイヤ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの各々は、各セグメント２８の壁に形成される一体的なチャネル又はルーメンを通って配置される。更に、それらは、ガイド・チューブ１４を長さ方向に沿って硬化又は弛緩させるために張力が働くように、個別に操作され、又は、それらは、全て同時に操作される。

図８７は、セグメント２８に対するシャフト２０の相対的な位置を示す。図示するように、シャフト２０は、照明用ファイバ、光学ファイバ等のための複数のチャネル３４を含み、稼動チャネル３４は、ガイド・ルーメン１６の中にスライド移動して配置される。本形態は、シャフト２０の外表面とセグメント２８の内表面との間のすき間の分離を示す。すき間は、使用される内視鏡の直径、及び、ガイドチューブ１４の望ましい断面領域に従って変化するが、名目上の分離によって、好ましくは、ガイド・ルーメン１６の中で制約なくシャフト２０を横たえることが可能になる。本発明の一部として利用される硬化可能な導管構造の例は、米国特許番号５，２５１，６１１（ゼール（Ｚｅｈｅｌ）等）に詳細に記載されており、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。

ガイド・チューブ１４の外表面は好ましくは、少なくとも管１４の大部分を覆う管カバー３２を有する。管カバー３２は、カバー２６とともに用いられる場合、体内環境の破片及び流体と内部ガイド・ルーメン１６との間のバリアを提供する。更に、カバー２６は、管カバー３２の一体的な拡張であり、従って、材料の連続層を用いて作られる。管カバー３２は、組織が挟まれ又は引っかかることを防ぐための個別のセグメント２８の間の滑らかな表面を提供するためだけでなく、体腔の壁に沿ってガイド・チューブ１４の挿入と移動とを容易にするために、滑らかなカバーを提供する。管カバー３２は、種々のポリマー材料（例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、Ｔｅｃｏｆｌｅｘ等）を用いて作られる。

図８６は、明確にするために部分的に取り除かれた壁の一部を有するガイド・チューブの形態１４の側面図を示す。図示するように、個別のセグメント２８は、中間に取り付けえられた相互に接続したスリーブ４９と互いに隣接して配置される。スリーブ４０は、本形態において、ガイド・チューブ１４が種々の位置に曲がるように、ピボット構造を備える。代わりに、セグメント２８は、湾曲したボール・ソケット式ジョイントであり、互いに内部的に係合するように設けられる。管カバー３２は、少なくとも大部分のガイド・チューブ１４を覆う。適宜、ガイド・チューブ１４の末端部は、制御可能に設けられ、それによって、内視鏡１２の制御可能な末端部２２のようなガイド・チューブ１４が光学経路を形成する。

ベローズ又はカバー２６は、適宜、従来の内視鏡シャフト２０又は制御可能なシャフト８２の末端に付加される。本明細書の記載を通して、自動的に制御可能な内視鏡８２は、ベローズ又はカバー２６の使用を伴うだけでなくガイド・チューブ１４に使用される場合、従来の内視鏡１２と交換されてもよい従来の内視鏡１２を用いた。使用方法の説明は、従来の内視鏡１２の使用を説明するが、これは簡潔にするためであり、これに限定されることを意図するものではない。２つが望ましい使用結果に基づいて容易に交換されるため、説明は制御可能な内視鏡８０の使用に等しく適用できる。図８９Ａは、内視鏡１２がガイド・ルーメン１６から自由に挿入され、又引き抜かれるように、シャフト２０又は８０がカバー２６から取り外される一形態を示す。カバー２６はアセンブリから全て省かれるが、好ましくは、妨害されていないガイド・ルーメン１６を保持することを支援するだけでなく、アセンブリが前進する間、体腔壁が内視鏡シャフト２０又は８０及びガイド・チューブ１４の間で挟まれるのを防ぐために用いられる。図８９Ａに示すようにカバー２６は、取付領域５０で、外表面又はガイド・チューブ１４の末端に個別に取り付けられる。カバー２６は、シャフト２０又は８０が前進する間、カバー２６がベローズのように小さいコンパクトな形状に収縮し又膨張することを可能にするガゼット領域５２を更に含む。シャフト２０又は８０が引き抜かれる場合、ガゼット領域５２によって、カバー２６は、そのコンパクトな形状に自身を再圧縮するか、又は再形成することが可能になる。本形態において、カバー２６はシャフト２０又は８０から取り外され、従って、アセンブリが結腸内の所定の場所に到着すると、操作が開始する前に、カバー２６は、内視鏡１２の中の稼動チャンネルを通して取り除かれるか、又は、あまり好ましくはないが、稼動ツールがカバー２６を介して突き通されるかもしれない。

図８９Ｂは他の形態を示しており、カバー２６は、制御可能な末端部２２の近傍又はそこで、取付領域５４に沿って内視鏡シャフト２０又は８０から取り外される。シャフト２０又は８０は、ガイド・ルーメン１６を前進し又はそこから引き抜かれ、カバー２６は内視鏡１２に取り付けられたままである。図９０は、ガイド・ルーメン１６を介して末端位置に前進するシャフト２０又は８０を示す。シャフト２０又は８０が前進する場合、ガゼット領域５２は末端を移動させるように膨張する。ガゼット領域５２は、シャフト２０又は８０がアプリケーションに応じて、例えば数インチのような任意の長さだけガイド・チューブ１４を越えて前進することを可能にする。本形態で、シャフト２０又は８０は、制御可能な末端部２２が、ガイド・チューブ１４が前進する所望の形状又は湾曲を形成するために十分な空間を有するために十分な空間だけでなく、患者の結腸内の第１に前進しているシャフト２０又は８０の前方のガイド・ルーメン１６を通って伸びる。

他の形態が図９１Ａで示されており、そこではカバー６０が弾力性がある管状部材として形成される。内視鏡シャフト２０又は８０が退避位置に退避する場合、カバー６０は、弛緩時に管構造を形成するように設けられる。内視鏡シャフト２０又は８０は、末端側に移動し、図９２に示すように、カバー６０は、滅菌又はガイド・ルーメン１６を維持するために、シャフト２０又は８０に沿って伸びる。

図９１Ｂの他の形態において、カバー６２は弾性の巻いている横隔膜として形成される。内視鏡シャフト２０又は８０が退避する場合、カバー６２は、自身の前の状態に戻るように形成され、その結果、カバー６２の部分はガイド・ルーメン１６の基端側に引かれる。そのようなカバー６２の材料は任意の数のエラストマー、エラストマー材料、又は、例えばネオプレン又はラテックスのようなゴムタプの材料を含む。内視鏡シャフト２０又は８０が末端側に前進する場合、カバー６２は、図９２に示されるように、前の状態に戻り、シャフト２０又は８０に沿って末端側に伸びる。

代わりに、カバーは、図９３に示すような非弾性の単にプラスチック・カバー又はラッパー６４である。そのようなカバー６４は、従来から利用でき、内視鏡シャフト２０又は８０に沿って前進し、内視鏡シャフト２０又は８０が退避するように退避する。

図を分かり易くするため、本明細書に記載される複数のガイド・チューブには、上述のシース・カバーが示されていない。本明細書に記載される全てのカイド・チューブがシース又はラッパーを含むように形成される。後述するように、ライナーを使用することは、特に、消毒領域の保護において重要である。

図９４及び９５は、部分的にセグメント化された又は半硬化のみ可能なガイド・チューブの実施の形態を示す。図９４は、セグメント９４１９を含む柔軟な部分９４１８及び選択的に硬化可能な部分９４２０を有する半硬化可能なガイド・チューブ９４１を示す。ガイドの末端部は、標的組織Ｔの近くに取り付けられる。制御可能な装置１は、ガイドのルーメン内にある。図９５は、セグメント化された硬化可能な末端部９５１８を有する半硬化可能なガイド９５１７を示す。ガイド９５１７は、柔軟な基端部９５２０を有し、基準及び位置の表示器２５を用いて操作するように設けられる。

部分的にセグメント化された制御可能な装置のような半硬化可能なガイドは、装置又はガイドの柔軟な部分に対して十分な支持を取り巻く解剖学的な構造が提供する場合に、単純さという利点を有する。経腔的な操作が胃壁に開口を形成することを含む場合を例に考える。柔軟な基端部９５２０，９４１８は、口から食道を通り、それによって支持される。硬化可能な末端部は、十分なセグメント９４１９，９５１９を有し、それによって、十分な湾曲、胃壁の連接、及び／又は、望ましい標的場所へのアクセスを提供することができる。この例は、単純な構成（例えば、制御のための数個のセグメント）によりその機能を維持できる方法を示す。

複数のガイド・チューブ技術

硬化可能なガイド及び操作可能なセグメント化された装置の組み合わせは、体の種々の操作を行うために好適に使用される。ある操作は、硬化可能なオーバーチューブを胃に置き、胃壁に穴を開け、追加的な硬化可能なガイド・チューブによって支援されていない横隔膜に穴を開けるために、制御可能なセグメント化された装置を前進させることによって、胸腔にアプローチすることに関する。横隔膜を通ってセグメント化された装置は、胸腔での操作のために、案内され、前進し、又は胸の空洞に導入される。例えば、例えば、セグメント化された装置の稼動チャネル若しくはその中の他のルーメンが使用され、又は、二心室のリードを取り付けるために、又は、心房の細動を治療するために、追加の装置が備えられる。代わりに、選択的に硬化可能なガイド・チューブが胃壁に置かれ、ガイド・チューブを取り付けた後に、胃壁に開口を提供する。その後、第２の硬化可能なガイド・チューブは、硬化可能なガイド・チューブを通って、胃の開口を通って、横隔膜の位置に前進する。第２の硬化可能なガイド・チューブは、横隔膜に固定され、横隔膜の開口が形成される。その後、操作可能でセグメント化された装置は、第１及び第２の硬化可能なガイド・チューブを通って前進して案内し、胸腔の中の種々の横隔膜を経由した操作を実行する。これらの操作の各々は、後述する基準及び位置の表示器並びに画像及びマッピング・システムの一方又は両方の使用を通じて説明される。

他の形態は、オーバーチューブの内部のオーバーチューブであり、外部のオーバーチューブは胃に残されるものではない。潜在的に、このオーバーチューブは、壁に固定されている。内部のオーバーチューブは、スコープを支持し又位置を保持する腹腔のスコープとともに進む。更に、第２スコープは、器官又は横隔膜の壁のような体内の第２の場所に固定するために使用される。

図９６Ａ，９６Ｂは、複数のガイド・チューブの使用のための配置例を示す。第１のガイド・チューブ９６１７は、完全にセグメント化され、複数のセグメント９６１９を含む。第１のガイド・チューブ９６１７は、基端部及び末端部の基準及び位置の表示器を含み、十分に大きいルーメンを有して、それによって、第２のガイド・チューブ９６２７を収容することができる。第２のガイド・チューブ９６２７も、完全にセグメント化され、複数のセグメント９６２９を有する。第２のガイド・チューブ９６２７も、基端部及び末端部の両方の基準及び位置の表示器とともに形成される。図９６Ｂは、第１のガイド・チューブ９６１７のルーメンの中の第２ガイド・チューブを示す。複数の基準位置の指標を使用することによって、各ガイド・チューブの形状及び体内のその位置を追跡する能力を向上させることができる。

上述した半硬化可能なガイド・チューブと同様に、図９７は、部分的にセグメント化された制御可能な装置１を示す。部分的にセグメント化された制御可能な装置の１つは、複数の制御可能なセグメント７をその端部に含む。複数の制御可能なセグメントは、装置によって実行される特別な操作に基づいて選択される。複数の制御可能なセグメントが、経腔的な開口から手術が必要な場所までの見積もられた望ましい経路の距離に基づいて選択される。もちろん、更にセグメントが追加され、又は経路が修正されてもよく、又は更に外科的な治療場所が必要とされてもよい。半硬化可能なガイドと同様に、半制御可能な装置は、より少ない制御可能なセグメント７を含むため、操作がより単純である。

図９８Ａから９８Ｅは、複数の硬化可能なガイドを用いて得られる種々の複雑な湾曲を示す。ある操作において、第１の硬化可能なガイド９６１７は、標的となる組織にたいして経腔的な開口のために固定されるように操作される。図示しないが、経腔的な開口は、第２のガイド・チューブ９６２７が第１のガイド９６１７のルーメンを存在させる連結点にある。これらに示されるように、種々の解剖学的な形状が、第１のガイド９６１７のためのＲ１及び第２のガイド９６２７のためのＲ２によって示される。複数の外科的経路は、ガイド・チューブを用いて同じ方法で得られる。

上述の実施の形態は、硬化可能なガイド・チューブのみ、又は、ボード上で可視化可能な機能を有するガイド・チューブを用いて説明されるが、他の形態が用いられてもよい。例えば、ガイド・チューブは、装置からの可視化が側壁に対してガイド・チューブを位置づけるために、使用されるように、単独で、操作可能なセグメント化された装置に沿って前進する。更に又は代わりに、操作可能なセグメント化された装置は、胃壁を把持するために単独で使用されてもよく、それによって、胃の位置を修正するように適用可能なセグメント化された部分が機械的な利点を提供する。従って、周囲の組織又は構造からはなれて胃が操作される方法である一方で、装置の稼動チャネルが、胃壁に開口を形成するために使用される。

シーリングは、例えば、ルーメン壁又は基準及び位置の表示器の一部に取り付けられるガイド・チューブ又は他のルーメンに沿って配置されるシールを用いて行われる。ルーメン・アクセス及び／又はルーメン開口はほぼ密閉され、歯周、又は、その他適切に密閉された体腔を膨張させることができる。アンブレラ・シーリング形状が、後述され、二重バルーンの使用が提案される。バルーンは、膨張時に、それらの間の胃壁が捉える胃壁に対して互いにバルーンが押圧するように配置され、一方のバルーンは胃の中に、バルーンに接続された他方のバルーンは胃の外側にある。

ガイド・チューブ も、ルーメンに沿ったシールを提供するために使用される。シール・リング、例えば、硬化可能なガイド・チューブの外壁の膨張可能なリングは、胃の開口の上の食道をシールするためにしようされる。膨張可能なリングは、ガイド・チューブの外壁に沿った空間を形成する一連の選択可能なリングの１つである。１つ以上のリングは、ガイド・チューブの位置及び特定の患者の解剖学的構造のような多数の要素に基づいて膨張する。更に又は代わりに、膨張可能なリング又は他の密閉手段は、ガイド・チューブの害へ貴意に沿って前進し、胃を密閉するために、ガイド・チューブと消化チューブとの間に位置づけられる。後述のように、バルーン又は他のシールが追加され、セグメント化され、又ガイドを有して使用されてもよく、それによって、ガイドのセグメント化された部分は、ガイダンスを提供するために、経腔的な開口を介して伸びる。

他の実施の形態において、シーリングは、末端部近傍の硬化可能なガイド・チューブのルーメンの部分、又は、開口を介して又対象の組織に提供されるガスのシーリングを提供する位置に備えられる。言い換えると、ガイド・ルーメン又は操作可能な装置のシーリングは、装置又はガイドの端部又はシーリングの上の、中の又は近傍のシールを用いて実現され、又は、シーリングが必要な領域に備えられる別個の装置を用いて実現される

図９９は、本体外部のシール・・リング９４３０Ａ，９４３０Ｂを有するガイド・チューブ９４１７を示す。シール・リングは、ガイド・チューブ９４１７が位置づけられるルーメン内に気密性シールを提供するために、使用される。一実施の形態において、経腔的な操作が胃壁になされ、胃への噴霧が必要な場合、レーティング９４３０Ａ及び９４３０Ｂが、膨張時にリングが食道の壁を用いてシールを形成するように、ガイド・チューブ９４１７の外壁の長さ方向に沿って取り付けられる。典型的な操作において、その外壁の近傍に又はそれに沿って配置されるシール・リングを有するガイド・チューブは、経腔的な開口を形成するために、ルーメンを介して前進する。リングは、噴霧操作を支援するシールを形成するために、又は、必要に応じた他の気密環境を提供するために、膨張する。

図１００Ａは、長さ方向に沿って配置される複数のシールを有するガイド・チューブ９５１７を示す。図示するように、ガイド・チューブ９５は、硬化可能なガイド・チューブの柔軟な部分に沿って基端近傍にシール９５３０を有する。更に、シール・リング９５３０Ｂ，Ｃ及びＤは、ガイド・チューブのセグメント化された部分に沿って取り付けられる。

図１００Ｂは、半硬化可能なガイド・チューブ９６１７を示し、それは、複数のセグメント９６１９及び末端部の基準位置指標を有する。図１００Ｂに示すように、経腔的な開口は、組織Ｔに形成され、ガイド９６１７の末端部はそれを通って伸びる。組織Ｔの経腔的な開口は、リング・シール９４３０，９４３２の間で密閉される。この方法の場合、リング９４３２の末端側のセグメント９６１９’は、経腔的な開口によってアクセスされる体の部分に更にガイダンスを提供するために、操作される。装置１は、ガイド・チューブ・ルーメンの中に配置され、ガイド・チューブ９６１７又は最も基端側のセグメント９６１９（例えば、それらのセグメントは経腔的な開港を超える）を固定又は硬化する前に所望の湾曲を形成するために使用される。

例示するシール・リングは円形状である。他の形状であってもよく、例えば円筒状である。シール・リングは、ざら付いた表面を有しており、それは、シールが接続するルーメンの表面の形状に基づく、より優れた密閉を可能にする。シール・リングは、圧力の下で膨張可能で、所望の気密圧を維持できる医療グレードのポリマーを用いて胃形成される。基準及び位置の表示器及び他の装置は、装置の深さ及び位置を追跡する。

基準及び位置の表示器は、（ａ）口、肛門又は人工の開口のような最初の開口で、体内に挿入された装置の量を計測するために使用され、（ｂ）胃、内臓その他の組織の場所の壁に取り付けられ、その場所で、操作可能な装置は硬化可能なガイドから出て、自由に移動可能であるか又は（ａ）及び（ｂ）の両方で自由である。

基準及び位置の表示器は、基準及び位置の表示器及び位置表示器によって通過し、その近くにあり又はそれによって検出する装置又は装置の部分の長さを測定し、追跡し、又は表示するために用いられる任意の装置である。基準及び位置の表示器は、内部で生成される画像、外部で生成される画像又は操作を可能にする他の形式のデータの同期化を可能にする参照ポイントに好適である。１つ以上の基準及び位置の表示器が本明細書で説明される操作に使用される。例えば、ある基準及び位置の表示器が、操作可能な装置にガイド・チューブへの入り口を登録するために、ガイド・チューブの口に備えられる。口にある基準及び位置の表示器は、体内に送り込まれたガイド・チューブの量の登録を可能にする。

代わりに又は更に、基準及び位置の表示器は、配置場所の又はその近くのガイド・チューブの末端に位置づけられる。基準及び位置の表示器は、ガイド・チューブの一部又は分離した構造であってもよい。そのように、基準及び位置の表示器は、ガイド・チューブが胃壁又は体の他の場所に置かれ且つ／又は固定される場所に位置づけられる。基準及び位置の表示器がある場所は、オーバーチューブの近傍であり、次に、ゼロの基準及び位置の表示器のポイント又は参照ポイントは、胃からの出口と体の操作する空間への入り口との境界になる。

基準及び位置の表示器のポイントは、基準及び位置の表示器を通過して体内に挿入された操作可能で制御可能な装置の量を決定し又制御するために使用される。本形態において、オーバーチューブは、口に入り、胃壁に置かれる。オーバーチューブの末端は、本明細書に記載される形態を用いて胃壁に固定するために設けられる。オーバーチューブの末端は、周期的な空洞を導入するセグメント化された装置の量、位置又は関係を計測し、検出し、又は表示するために、基準及び位置の表示器センサを含む。ある実施の形態において、セグメント化された装置は、その末端においてのみセグメント化される。他の実施の形態において、セグメント化された装置の複数のセグメント化された部分は、周期的に空洞を導入するセグメント化された装置の長さに応じたものであるか又はそれより多い。

患者の中の体器官に挿入される内視鏡又は結腸内視鏡の長さに関する情報は、体器官、解剖学的目標、例外等をマッピングすることを支援するために、且つ／又は、体内の内視鏡の全体の長さ方向に沿ったリアルタイムの情報を維持するために使用される。末端の操作可能な部分と、自動的に例えばコントローラによって制御される自動制御可能な基端部分とを有する種々の内視鏡や結腸鏡とともに使われる場合、これは特に有用である。そのような装置の例は、上に詳しく説明された。

内視鏡の挿入深さ及び／又は位置を決定するための一方法は、完全な制御器機を備える内視鏡装置を利用し、その装置は、分離する必要なく又は外部の検知装置を用いずに挿入した内視鏡の深さを決定するように、又、この情報を操作者、医師、看護師その他の操作の実行に関わる技術者に伝えるように形成された機構又は部材を有する。他の方法は、内視鏡とは別にその外部にあって、内視鏡と接続していてもよく又していなくてもよい検出装置を利用し、それは、内視鏡のいずれの部分が通過したかを決定するために、又は、境界を参照することによって、内視鏡と相互作用する。外部検出装置は、内視鏡や患者の位置に相対する参照点として部分的に機能する基準又は基準装置として、本明細書において交換可能に参照される。基準は、内視鏡の外部、及び、患者の体の内部又は外部のいずれかに設けられ、このように内視鏡及び基準の相互作用は、直接の接触又は直接的ではない相互作用を介するものである。

制御用器機を備えた内視鏡は、全体のスコープの状態（又は少なくともスコープの長さの部分）をポーリングすることによって、計測を実行し、解剖学的な境界又は目標（例えば結腸内視鏡の場合は、肛門）との関係で内視鏡の位置を決定する。ポーリングされた情報は、装置の長さ方向に配置された多数のセンサによって取得される。検出された情報が内視鏡の長さの全体（又は、その長さの少なくとも一部）から取得されるため、内視鏡を挿入する又は体から回収する方向は、省略されてもよい。瞬間的又はほぼ瞬間的であるため、内視鏡の状態は、センサによって提供されてもよい。

挿入深さを計測するために備えられている内視鏡を除いて、他の内視鏡の形態は、体に取り付けられ又は取り付けられなくてもよく、そして、内視鏡の挿入深さを計測し且つ／又は記録するように形成される、分離した外部の装置とともに使われる。装置は、検知装置又は基準若しくは基準装置として言及される。これらの用語は、本明細書において交換可能に使用され、外部検知装置が内視鏡や患者の位置に関して参照するポイントとして部分的に機能するものとして使用される。この基準は、内視鏡の外部、及び、患者の体の内部又は外部のいずれかに位置してもよく、このように、内視鏡と基準との間の相互作用は、直接的な接触を通したもの、又は、非接触の相互作用を通したものであってよい。更に、基準は、センサの状態をポーリングすることによって潜在的な情報を検知し又は読み取るように形成され、それは、内視鏡が例えば肛門を通って体内に通過する場合、内視鏡の本体に沿って配置される。基準は、患者の外部に位置づけられてもよく、例えばベッド又は患者が位置づけられるプラットフォームに置かれ、分離したカートに取り付けられ、又は移動可能に患者の体に取り付けられる等である。

患者は、操作の間、重要な移動を伴って移動できない場合、基準は、それを空間の他の定点に固定することによって、参照定点として機能する。代わりに、基準は、内視鏡の患者の体への入り口のポイントに対して定位置の患者に直接的に取り付けられてもよい。例えば、結腸内視鏡の操作にとって、基準は、肛門近傍の患者の体に位置づけられる。操作の間、患者は位置を変え、痙攣し、屈曲する等、内視鏡の計測を妨げるため、基準が位置づけられる場所は、理想的には、肛門に対する移動が最小の場所である。従って、基準は、体の複数の場所の１つに位置づけられる。

１つの場所が、臀裂、すなわち、一般的に、典型的には腰の低位置の肛門側から伸びる臀筋の間に形成されるしわに沿ってある。臀裂は、概ね殆ど又は全く脂肪層又は筋肉を有さず、肛門に対して感知できるほどには移動しない。他の場所は、直接に肛門の近傍の臀筋である。

患者の体内器官、すなわち概ね閉じた空間に挿入された内視鏡又は結腸内視鏡の長さを決定することは、体内器官、解剖学的な指標、異常等のマッピングを支援するため及び／又は体内の内視鏡の位置のリアルタイムの情報を維持するために使用される有用な情報である。内視鏡及び結腸内視鏡という用語は、本明細書で置き換え可能に用いられるが、同種の装置を言及している。これは、例えばコントローラによって自動的に制御される末端の操作可能な部位及び自動的に制御される基端部を有する種々の内視鏡及び／又は結腸内視鏡に関連付けて使用される場合、特に有用である。そのような装置の例の詳細は後に説明される。

少なくとも２つの異なるアプローチがあり、それは、内視鏡が体内に挿入されたとき、内視鏡の挿入深さや位置を測定する際に利用される。１つ目の方法は、内視鏡の挿入深さを計測するように形成される機構又は要素を組み入れる完全な制御用器機を備えた内視鏡装置を利用し、操作の実行に関係する操作者、外科医、看護婦又は技術者に情報を伝達する。

他の方法は、内視鏡と分離した外部の検出装置を利用することであり、そして、その装置は、内視鏡のどの部分が参照境界を通過しい又はその近傍を通ったかを決定するために内視鏡と相互作用する。外部検出装置は、本明細書において取り替え可能に言及しており、それは部分的に、内視鏡や患者の位置に対する参照ポイントとして機能する。この基準は、内視鏡の外部と、患者の体の内部及び外部のいずれかに配置され、このように、内視鏡と基準との間の相互作用は、直接的な接触を通したもの、又は、非接触の相互作用を通したものであってよい。

制御用器機を備えた内視鏡

内視鏡の挿入深さや位置を決定する１つの方法は、その挿入深さを決定するように設けられた内視鏡装置を介して行われる。つまり、内視鏡装置は、分離した又は外部の検知装置を必要とせずに、体器官に挿入された内視鏡の部分を示すように形成される。このタイプの決定方法は、その深さの計測が体器官への挿入又は退出中にその進展とは独立に行われるように、又、代わりに、その挿入履歴と関係なくその深さを反映するように形成された内視鏡を反映してもよい。

そのような内視鏡装置は、スコープ全体の状態（又は、少なくともスコープの長さの部分）をポーリングし、解剖学上の境界又はランドマーク（例えば、結腸内視鏡の場合、肛門）に関する内視鏡の位置を決定することによって、部分的に、これを実現する。ポーリングによる情報は、後に詳細に説明するように装置の長さ方向に沿って配置された多数のセンサによって取得される。検知された情報は、内視鏡の全体の長さ（又は少なくともその長さの部分）から取得されるため、内視鏡を挿入する又は体から回収する方向は、省略されてもよい。瞬間的又はほぼ瞬間的であるため、内視鏡の状態は、センサによって提供されてもよい。方向の情報又は内視鏡位置の履歴は、診査又は診断の操作の間、適宜、内視鏡の挿入深さの経時的履歴を検討することによって、記録され、且つ／又は、保存される。

図１０１Ａで示される１つの形態は、内視鏡アセンブリ１０を示す。内視鏡１２は、少なくとも１つの回路１４を内視鏡１２のシャフトの長さ方向を通して配線するように形成される。操作者、外科医又は技術者がセンサとして作動させることを望むシャフトの部分に基づいて、回路１４は、一部のシャフトの長さだけを通して、又は、大部分のシャフトの長さを通して配線されてもよい。１つの回路１４は、内視鏡１２が１つの連続するセンサとして機能するように、形成される。搭載されるセンサのタイプに基づいて、更に詳細に後述するように、センサによって取得される出力変数の変化が計測され、記録される。出力変数の変化の程度は、体内に挿入された内視鏡１２の長さに相関する。出力変数の変化は、内視鏡１２が経てきた環境要素の変化に基づく。例えば、サーキット１４によって検知される出力変数の変化を引き起こす可能性がある環境要因の１つの例は、内視鏡１２が最初に体内に挿入される周囲の組織から（例えば、肛門から）検知される圧力を含む。他の要素は、例えば、内視鏡１２が体内に挿入された時の組織からの導電性の変化を含む。

内視鏡１２は、代わりに、挿入深さを直接的ではなく計算するために、体内のものよりも体外に残っている内視鏡１２の長さを検出して、それを関連付けるように形成される。更に、内視鏡１２は、体中に挿入された内視鏡１２の長さだけでなく、体外に残っている内視鏡１２の長さの両方を、追加的に検出して、関連付けてもよい。代わりに、内視鏡１２は、装置の長さ方向に沿ってオリフィス又は肛門２０の位置を検知し、そして、対外に残っている長さ又は肛門２０の位置に対する挿入長さのいずれかを計算してもよい。

出力変数の変化をもたらす環境要素の変化の他の例が、図１０１Ｂ及び１０１Ｃに示されており、それらは、容量検知内視鏡装置として形成される内視鏡アセンブリ１０の例を示す。図１０１Ｂに示すように、患者１８は、テーブル、且つ／又は、電気接地２２に接続される接地パッド１６の上に位置付けられる。図１０１Ｃは、患者１８の肛門２０に中に挿入される内視鏡１２を示す。内視鏡１２が患者１８に挿入される前又はその途中に、一定の入力電流が内視鏡１２に提供され、従って、電圧が計測される。患者の下に取り付けられる接地パッド１６が内視鏡に対して対向する第２のプレートとして機能する間、内視鏡１２は、このように、概略２４に示されるように、キャパシタ内のプレートとして作用する。内視鏡１２と接地パッド１６との間の結果的なキャパシタンスは、所定時間での電流値ｉ、及び／又は、入力電流及び結果的な周波数の間の相のシフトにおいて測定される違いに基づいて計算される。内視鏡１２が肛門２０から挿入され又は回収される場合、計算されるキャパシタンスは、患者１８の組織と空気との間の誘電率の相違に従って変化する。キャパシタンスの変化は、患者１８の中への挿入長さを示すために、常にモニターされ、内視鏡１２の長さに対してマッピングされる。

内視鏡の検知に関する他の形態は、キャパシタンスではなく抵抗値を利用してもよい。例えば、連続する回路１４は、導電的に印刷されたカーボンのオーバーレイを用いて、単一に印刷された回路に形成される図１０１Ｄは、そのように形成される内視鏡１２の断面の一形態を示す。図示するように、導電性の印刷されたカーボン層２５は、印刷されたフレックス回路２６の中の円周に位置付けられ一方で、内視鏡内部２８を囲む。内視鏡１２は、内視鏡及び電気部品を覆うために、適宜、アウター・ジャケット又はシース２７によって覆われる。使用時に、内視鏡１２が、例えば肛門２０を通って、患者１８に挿入される場合、体内への挿入ポイントでの周囲の組織からの圧力は、カーボン層２５とフレックス回路２６との間を接触させる力を内視鏡１２の中で掛け、それによって、挿入ポイントでのサーキット１４を閉じる。内視鏡１２が肛門２０から挿入され回収される場合、カーボン層２５とフレックス回路２６との接触ポイントは、挿入ポイントに圧力が掛けられる場所に従って変化し、任意の時点での回路１４の抵抗が、肛門２０の中の挿入長さを示すために、内視鏡１２の長さに対して測定され、マッピングされる。

図１０２に他の形態が示され、それらは、その挿入深さ又は位置を検知するための一連の個別のセンサ又はスイッチを有する内視鏡装置を示す。内視鏡３０は、装置３０の長さ方向に沿って位置付けられる複数の開口、個別のスイッチ又は導電部分３２とともに連続的な回路を有するように示される。スイッチＳ１からＳＮは、内視鏡１２に沿って等間隔で位置付けられる。スイッチ間の間隔は、種々であってもよく、内視鏡の位置の決定において望まれる正確さに基づく。スイッチは、より正確なデータの読み取りを可能にするため、互いに接近して位置付けられる一方で、互いに離して配置されたスイッチは、より不正確な決定を提供する。更に、スイッチは、互いに均一な距離で位置付けられてもよく、又は代わりに、所望の結果に基づいて、それらは不均一な間隔が開けられてもよい。スイッチは、種々の導電性の形状を成す（例えば、膜状スイッチ、感圧抵抗（ＦＳＲ）等）。

スイッチのタイプに関する他の形態では、光検出トランスデューサが使用される。スイッチＳ１からＳＮは、例えば、光電子放出検出器、光電子導電性セル、光起電性のセル、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の感光性スイッチの種々の異なるタイプの１つとして形成される。スイッチＳ１からＳＮは、内視鏡３０の長さ方向に沿って所定位置に位置付けられる。内視鏡３０が患者１８に挿入される場合、患者１８の外部から患者１８の内部までの周辺光の変化は、体１８の中に挿入されるスイッチの電圧の変化になる。この変化は、それによって、体１８の中への内視鏡３０の挿入深さ又は未だに体１８の外に配置される内視鏡３０の長さを示す。前述の感光性のスイッチのタイプは、完全に体外の周辺光によって電力を供給する光起電性のスイッチを除いて、操作の間、それらを通って流れる電流を有する。

図１０２（Ｂ）は、図１０２（Ａ）の装置の概略図３４を示す。図示するように、スイッチＳ１からＳＮは、互いに平行になるように設けられる。患者１８の中への内視鏡１２の挿入又は回収は、例えば、導電性の組織の相互作用、肛門閉鎖スイッチからの圧力、湿度又はｐＨ変化、温度変化、光強度の変化等を介してスイッチを作動させ又は閉じる。特定のスイッチが閉じることは、内視鏡１２が肛門２０の中に挿入される深さの程度に従って変化する。特定のスイッチが電気的に作動した場合、挿入長さを示すために、Ｒ１からＲＮの範囲の対応する抵抗値が計測され、内視鏡１２に対してマッピングされる。

他の形態が図１０３Ａ及び１０３Ｂに示され、それらは、離散的な場所で内視鏡４０の長さに沿って位置付けられる複数のセンサを有する内視鏡４０を示す。本形態において、複数のセンサ・ワイヤは、内視鏡１２の長さに沿って取り付けられ、それによって、各ワイヤは、図１０３Ｂに示されるように、内視鏡１２に沿ってそれに続く場所で終端する。３本のみのワイヤを図示するが、これは単に例示であって、より少ない又は追加された任意の数のワイヤが、制御機器を備えた内視鏡１２の望ましい長さに基づいて利用されてもよい。センサ・ワイヤ４６’，４８’，５０’の末端部の取り付けは、脊椎骨型又はリンクの内視鏡１２の構造の数に適合する。センサ・ワイヤ４６’，４８’，５０’は、単に内視鏡１２の長さ方向に内部を通るか又はそれらは装置の外部に沿って取り付けられてもよい。ワイヤの末端部は、組織との通電を可能にするために、露出しているか、又は、それらは各々が代わりに、内視鏡１２を複数のセグメント４４に分割する、対応する導体４２に接続されてもよい。これらの選択的な導体４２は、組織との環状の接触を可能にするために、リングの形状を形成する。各センサ・ワイヤ４６’，４８’，５０’は、このように、対応する導体４６，４８，５０とそれぞれ通電し、それらは、利用されるワイヤ及び対応する導体の数に基づく。個別のセンサは、互いに１つのバスで、又は、より複雑なネットワーキングで接続され、センサの取り付けは、追加的な情報（例えば、内視鏡１２の回転位置）を生成するために行われてもよい。センサ・ワイヤ４６’，４８’，５０’の基端部の各々は、対応するプロセッサにそれぞれ接続され、それによって、肛門２０の中に挿入された内視鏡１２の長さが、各個別センサ・ワイヤ４６’，４８’，５０’の状態をポーリングすることによって決定される。

図１０４は、ワイヤ・センサの対応するペアが内視鏡６２の本体に沿って位置付けられる、他の内視鏡アセンブリの形態６０を示す。ワイヤ・センサの第１のペア６４は、内視鏡６２に沿って伸び、第１末端の位置で終端する。ワイヤ・センサの第２のペア６６は、内視鏡６２に沿って伸び、第１末端の位置より基端側である第２末端の位置で終端する。ワイヤ・センサの第３のペア６４は、内視鏡６２に沿って伸び、第１末端の位置で終端する。ワイヤ・センサの第２のペア６６は、内視鏡６２に沿って伸び、第１端部の場所より基端側である第２端部の場所で終端する。任意の数のワイヤのペアが使用されてもよく、第１、第２、第３等の各々の間の距離、すなわち末端の場所は、所望の測定結果に基づいて、均一又は不均一である。この形態６０は、挿入され又は患者から回収される場合、ワイヤ・センサのいずれのペアが途絶するかを測定することによって、上述と同じ方法で操作してもよい。

更に他の例が図１０５に示されており、それは、内視鏡７２の長さ方向に沿って位置付けられる少なくとも１つ以上の、好ましくは２つ以上の導電性センサ７４を有する内視鏡７２を含む内視鏡アセンブリ７０を示す。センサ７４は、リング形状であり、更に各隣接するリングの間の距離を測定するように設けられる。図１０５（Ｂ）は、第１センサ７６及び隣接する第２センサ７８を示す内視鏡７２の一部の詳細図である。各センサ７６，７８は、組織の領域と接触する場合、隣接するセンサ（例えば、センサ７６，７８）の間の電気抵抗（例えば、Ｒ１）が測定されるように、分離したセンサ・ワイヤ７６’，７８’に接続する。図１０５（Ｃ）は、組織７９と接触するセンサ７６，７８を示す。内視鏡７２が前進し、又は、組織から回収される場合、隣接するセンサの間の抵抗値は、患者１８の中の内視鏡７２の位置を決定するために測定される。図１０５（Ｄ）に示すように、抵抗値は、装置が患者１８の中を前進するに従って、各隣接するセンサ（センサ１，２，３等として示される。）の間で、続いて測定される。これは、センサ間で測定された抵抗値を相互に関連づけることによって、部分的に実現される。ここで、センサが体外で測定された場合、抵抗値はＲ〜∞であり、センサが組織によって囲まれたとき体内で測定された場合、抵抗値はＲ＜＜∞である。

上述のように、圧力又は力、キャパシタンス及び抵抗測定値を除く他の出力変数が、内視鏡の挿入深さを決定するために、使用されてもよい。例えば、湿度又はｐＨは体内に挿入すると劇的に変化するため、湿度又はｐＨセンサが利用されてもよい。例えば、サーミスタ、熱電対等の温度センサを内視鏡本体に沿った種々の場所に配置することによって、温度又は熱流速の検知が利用されてもよい。温度検知は、大気及び体の間で温度が異なることを活用する。他の代替例は、体温の上下の幅で内視鏡の中を加熱又は冷却することを含む。このように、内視鏡への又は内視鏡からの結果的な熱流速は、内視鏡の内部温度に基づいて、内視鏡のどの部分が体の組織と接触しているか決定するためにモニターされる。他の形態は、内視鏡本体に沿った場所で、光センサを検知することによって光検知を含む。このように、光密度の違いが、内視鏡の挿入深さをマッピングするために、本体の内外の間で決定されてもよい。代わりに、音波又は他の圧力波、超音波、誘導的な近接センサ等が利用されてもよい。

内視鏡本体の上に位置付けられたセンサを利用する場合、図１０６に示すように患者の中への内視鏡の挿入深さを決定し記録するために、アルゴリズムが利用される。アルゴリズムに関する本形態は、内視鏡が挿入され又は患者から回収される場合、センサの各々が順次始動させられる一般的な原則に基づいて、操作する。登録は、最新の挿入深さ（すなわち、最も新しく又有効に始動したセンサ）の足跡を記録及び保持するために、使用されてもよい。内視鏡及びアルゴリズムは、有効と考えられるセンサの読み取りデータが、同じセンサ又は隣接するセンサによって始動した読み取りデータであるように、形成されてもよく、それによって、挿入、回収又は移動しないことを示すことが可能になる。有効なセンサの始動により登録が更新されている間、他のセンサの始動は、無視され又は拒否されてもよい。

そのようなアルゴリズムは、失敗した計測を排除し、正確な挿入深さの計測を維持するために、上述のいずれかの装置によって実装されてもよい。ステップ（８０）は、アルゴリズムの開始を示し、内視鏡は、始動されるべきセンサを待つ（８２）。センサが始動していない場合（８４）、アルゴリズムは「ＮＯ」を示し、装置は始動信号を待つ。センサが始動したことを示す場合（８４）、センサ登録（８８）において保存された登録情報と始動したセンサの情報とを比較することによって隣接するセンサ（８５）から検知された信号であるかどうかを対照するために、始動信号の比較が行われる。始動信号が隣接するセンサからではない場合、信号は、フォルス信号として拒否され（８７）、内視鏡は始動されるべきセンサの待機（８２）に戻る。しかし、始動信号が隣接するセンサからである場合、登録（８８）において保存された値と比較するとき、登録（８８）は新しいセンサの情報で更新され（８６）、内視鏡は他の始動されるべきセンサを待ち続ける（８２）。

外部の検知装置を用いた内視鏡

内視鏡が挿入深さを計測するための装置である場合を除いて、他の内視鏡は、内視鏡の挿入深さを計測し且つ／又は記録するように設けられた、分離された装置とともに使用される。分離された装置は、外部の検知装置又は基準若しくは基準装置として言及される。これらの用語は、本明細書において置き換え可能に使用され、外部の検知装置は、部分的に、内視鏡や患者の位置に対する参照ポイントとして機能してもよい。この基準は、内視鏡の外部と、患者の体の内部又は外部のいずれかとに配置され、このように、内視鏡と基準との間の相互作用は、直接の接触を介するものであるか、又は、直接的ではない相互作用を介するものである。更に、基準は、センサ又は中継装置の状態をポーリングすることによって、位置的な情報を検知し又は読み取るように形成され、それは、内視鏡は例えば肛門を通って体内を通るとき、内視鏡の本体に沿って位置付けられる。代わりに、制限された領域又は範囲の中でセンサ又は中継装置を検出するために、基準が設けられてもよい。基準は、患者の外に位置付けられ、例えば患者が位置付けられるベッド又はプラットフォームに置かれ、分離したカートに取り付けられ、又は、患者の体の内外のいずれかに移動可能に取り付けられる等である。

図１０７Ａ及び１０７Ｂは、外部の検知装置又は基準９６と関連付けられた内視鏡アセンブリ９０を用いる一形態を示す。基準９６は、結腸内視鏡の操作のために、体腔への開口（例えば、肛門２０）に隣接する患者１８の外部に位置付けられる。基準９６は、開口１００に隣接して位置付けられるセンサ又はリーダ９８を有し、それは、肛門２０の中へ入る内視鏡９２の移動のためのガイドとして使用されてもよい。内視鏡９２は、内視鏡９２の本体に沿って位置付けられる多数のタグ９４（例えば、センサ、中継装置等）を有するように形成される。これらのタグ９４は、内視鏡９２に沿って等間隔で位置付けられてもよい。タグ９４の間の空間は、変化してもよく、内視鏡の位置の決定において望まれる正確さに基づく。タグ９４は、より正確な読み取を可能にするために、互いに密接して位置付けられる一方で、互いに離して配置されたスイッチは、より不正確な決定を提供する。更に、タグ９４は、互いに均一な距離で位置付けられてもよく、又は代わりに、所望の結果に基づいて、それらは不均一な間隔が開けられてもよい。更に、タグ９４は、所望の結果に基づいて、名異境９２の全体の長さ方向に沿って、又は、その一部のみに沿って、位置付けられてもよい。図１０７Ｂに示すように、内視鏡９２は、基準９６を通過し、開口１００を介して、肛門２０に入り、基準９６に配置されたリーダ９８は、それらが開口１００を通過するときに各タグ９４を検知してもよい。従って、内視鏡９２の方向及び挿入深さは、内視鏡９２のリアルタイムの位置情報のために、記録され且つ／又は保持されてもよい。

任意の数の技術がタグ９４に利用されてもよい。例えば、一形態は、ＲＦタグ又はアンテナとして設けられたタグ９４を有してもよい。従って、リーダ９８は、ＲＦ収容装置として形成されてもよい。各タグ９４は、例えば、内視鏡９２の末端からの特定のタグ９４の距離のような位置情報を用いてコード化されてもよい。リーダ９８は、ある領域又はゾーンでのみ読み取るように、形成されてもよく、例えば、リーダ９８は、開口１００を通過知るそれらのＲＦタグのみ、又は肛門２０に隣接するそれらのタグのみを読み取る。代わりに、ＲＦタグは、挿入長さを決定するために、例えば上述の基準９６の圧力スイッチの状態を送信するように形成される。タグ９４の他の形態は、検知するためのタグを形成する。例えば、各タグ９４は、内視鏡９２に沿って位置付けられる圧電性のトランスデューサ又はスピーカーとして形成される。このように、リーダ９８は、各々がその位置情報を伝達する調整されたトランスデューサ又はタグ９４から位置情報を受信するための超音波の受信機として、設けられる。代わりに、光学センサは、タグ９４として使用されてもよい。本形態において、各タグ９４は、内視鏡９２の外表面に配置され、受動的にコード化されるマーカとして設けられてもよい。これらのマーカは、従来のバーコード、カスタムバーコード、カラーパターン等の形式でもよく、各々は、更に、方向の移動、すなわち挿入又は回収を示すように設けられてもよい。更に、各タグ９４は、アクティブなコード化されたマーカ（例えば、コード化されたパターンで点滅するＬＥＤ）として設けられてもよい。リーダ９８は、光学センサとして形成されてもよい。

他の形態は、赤外線（ＩＲ）の検知のためのタグ９４及びリーダ９８を備え、この場合、ＩＲエミッタは、各ＩＲエミッタ又はタグ９４が内視鏡９２に沿ったその位置に従って特定周波数の光を放出するように形成されるように、内視鏡９２の長さ方向に沿って位置付けられる。リーダ９８は、このように、光の異なる周波数を受信して、検知された特定周波数を内視鏡９２の長さに対してマッピングするためのＩＲレシーバとして設けられる。更に他の形態は、磁気を帯びて設けられるタグ９４を有し、それによって、更に詳細は後述するように、基準９６の磁力リーダが装置の位置を読むことが可能になる。

更に他の形態は、直線状のケーブル・トランスデューサ・アセンブリとして基準及び内視鏡アセンブリを形成する。本形態において、リーダ９８は、トランスデューサとして設けられ、ケーブル・ワイヤを有し、又は、リーダ９８から伸びるその他の柔軟な部材を有し、内視鏡９２の末端部に取り付けられる。基準９６は、患者の外のままであり、更に、患者に対して固定位置にとどまる一方で、内視鏡９２は、リーダ９８からのケーブル又はワイヤを引っ張る間、患者の中を前進する。ケーブル又はワイヤの基端は、ケーブル又はワイヤのスプールに取り付けられ、多重ポテンショメータと導電する。ケーブル又はワイヤを待避させるために、内視鏡９２が回収される場合、スプールは、ケーブル又はワイヤのスプール上への待避を促すように付勢する。このように、ワイヤの長さの変化は、伸長したケーブルの長さ及びこのように、内視鏡が患者の中に挿入された長さのリーダ９８又はポテンショメータの出力に関係づけられる。

更に、他の例は、例えば多重ポテンショメータ、エンコーダ等に基準９６で接続されたローラを設ける。これらのローラは、内視鏡９２に直接接触して設けられ、それによって、内視鏡９２が前進する場合、ローラは第１の方向に回転し、又、内視鏡９２が回収される場合、ローラは反対方向に回転する。回転すること及びローラによって回転させられる回転数は、内視鏡９２の挿入深さの大きさに関係する。

更に他の形態は、患者の体内の画像を生成できる従来の画像化技術とともに、内視鏡又は本明細書で説明した内視鏡のいずれかを使用してもよい。例えば、Ｘ線、蛍光透視法、コンピューター断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、磁場領域システム等のような画像化技術のいずれか１つが、挿入深さを決定するために、本明細書で説明される内視鏡とともに使われてもよい。

更に他の形態において、基準は、例えば基準９６のような基準に位置付けられる１つ又は複数の圧力センサの使用を通じて、内視鏡からの位置情報を検知するために使用される。圧力センサは、前進又は回収するとき内視鏡９２に対して押し上げるように、基準９６に位置付けられる。この圧力センサは、例えばスイッチとして形成され、又は、それは代わりに、内視鏡９２のある特徴（例えば、パターン化されたテクスチャ、くぼみ、戻り止め等）を検知するために設けられてもよく、それは、圧力スイッチに内視鏡９２の挿入深さを示すために、所定の長さ又は長さの間隔で配置される。

更に他の形態は、図１０７Ｃに示すように患者に挿入される内視鏡本体の直径の変化を検知する。内視鏡の挿入長さは、複数のセクションを有し、各々は固有の直径、例えば最も末端側のセクション１０２は最小の直径を有し、各連続する、基端側セクション１０４，１０６は、付加的に大きくなる直径を有する。代わりに、連続するセクションは、異なる直径の長さを有してもよく、第１のセクションは第１の直径を有し、第２のセクションは２番目に長い直径を有し、第３のセクションは、第１の直径に等しいか又は第２の直径より大きい等である。内視鏡の直径の違いは、内視鏡との接触を維持するように設けられる基準１０８を用いて内視鏡の挿入深さを検出するために使用され、又、内視鏡の矢印によって示すように、直径の変化に従って移動する。内視鏡の位置が他の検知方法を用いる結果と一致することを確かに確認するために、装置及び方法で言及するこの直径が、独立的に、又は、本明細書で説明する他の方法のいずれかとともに使用されてもよい。

図１０８は、内視鏡１１２が内視鏡１１２の本体に沿って配置された複数のセンサ又はタグ１１４を有する内視鏡アセンブリ１１０の他の例を示す。内視鏡１１２が前進し又は肛門２０から回収される場合、患者の外部に且つ内視鏡１１２から離れて設けられる基準１１６は、上述の形態のいずれかに形成されたレシーバ又はリーダ１１８を有する。例えば、レシーバ又はリーダ１１８は、ＲＦレシーバ、超音波レシーバ、光学センサ又は上述の他の形態のいずれかとして機能するように設けられ、それによって、肛門２０近傍のそれらのタグ１１４のみの読み取りと、内視鏡１１２上のそれらの位置及びこのようにして挿入長さをマッピングすることが可能になる。

リーダ１１８が光学センサとして設けられる場合、基準１１６の中に、更に光源（例えば、ＬＥＤ、レーザ、カーボン等）を利用してもよい。光源は、リーダ１１８の中のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）に接続されるＣＣＤ又はＣＭＯＳ画像システムとともに利用されてもよい。光は、内視鏡１１２に沿って所定の間隔で配置されたマーキングを照明するために使用されてもよい。代わりに、マーキングは、完全に省かれてもよく、単に、内視鏡の表面に沿って通常存在する異常を検出するために、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ画像化システムが使用されてもよい。内視鏡が光源及びリーダ１１８を通って移動する一方で、内視鏡の移動は、検出され、挿入深さを示すために関連付けられてもよい。

図１０９は、内視鏡１２２が内視鏡１２２の長さ方向に沿って配置される複数のセンサ１２４を有する内視鏡アセンブリ１２０を有する他の形態を示す。これらのセンサ１２４は、より詳細に後述するように、ホール効果式センサとして設けられてもよい。基準１２６は、内視鏡ガイド１２８を形成するリング状磁石として設けられてもよく、そのため、磁場は、センサ１２４に対して垂直に形成される。このように、センサ１２４は、それら各々がガイド１２８を通過するとき、磁石１２６と相互作用してもよい。ホールセンサ１２４が基準１２６を通過する場合、センサ１２４は、基準１２６を通過するセンサの移動を示す圧力差を生じる。これらのタイプのセンサは、より詳しく後に説明される。

前進又は患者からの回収のいずれかである場合に内視鏡の方向を決定するために、方向を示す情報が上述の例のいずれかを用いて取得される。他の例は、互いに所定の距離で位置付けられる少なくとも２つ以上のセンサを利用する。図１１０は、第１センサ１３２及び第２センサ１２４を有するセンサ検出アセンブリ１３０を示す一形態を示す。第１及び第２センサ１３２，１３４は、所定の距離ｄで互いに位置付けられる。内視鏡１３６がセンサアセンブリ１３０を通過して前進し又は回収されると、内視鏡１３６の移動方向１３８は、各センサ１３２，１３４から受信する信号を試し且つ比較することによって決定される。いずれのセンサが立ち上がり又は入力信号を、他のセンサに対して最初に受信したかを決定することによって、移動１３８の方向が決まる。図１１１Ａに示すように、プロット１４０は概ね第１センサ１３２から受信する信号を示す。位置ｘ＝１から位置ｘ＝２まで、信号では上昇が計測され、プロット１４２において位置ｘ＝１から位置ｘ＝２までに計測された信号より前にピークを検知する。プロット１４２は、図１１１Ｂに示すように、第２センサ１３４から受信する信号である。このように、移動の第１の方向（例えば、挿入）は、プロット１４０及び１４２における信号間の相対的な比較によって示される。内視鏡１３６が反対方向（例えば、回収方向）に移動する場合、第２センサ１３４は第１センサ１３２より前にピークを検知する。

内視鏡の移動方向を決定するためのより詳細な説明を後述する。図１１２（Ａ）から（Ｄ）は、第１センサ１５０及び第２センサ１５２を用いる内視鏡の移動方向を決定するための種々の場合を示す。第１及び第２センサ１５０，１５２は、好ましくは、所定の距離で互いにある一方で、内視鏡はセンサの近傍を通過する。この例示の目的のため、右方向は、内視鏡装置の移動の第１方向（例えば、体内への挿入）である一方、左方向は、第１方向とは反対である移動の第２方向（例えば、体からの回収）を示す。

図１１２（Ａ）は、第１センサ１５０が、第２センサ１５２によって計測される電圧より低い電圧を計測する状態を示しており、プロット１５４によって示される。第１位及び第２センサ１５０，１５２の両方での電圧の上昇が内視鏡の左への移動を示す一方で、第１及び第２のセンサ１５０，１５２の両方が電圧の低下を計測する場合、これは、内視鏡の右への移動を示す。図１１２（Ｂ）は、他の状態を示しており、第１センサ１５０が第２センサによって計測されるよりも高い電圧を計測する状態であって、プロット１５６によって示される。第１及び第２センサ１５０，１５２の両方が電圧の上昇を計測する場合、これは内視鏡が右へ移動していることを示す。しかし、第１及び第２センサ１５０，１５２の両方が電圧の上昇を計測する場合、これは、内視鏡が左へ移動していることを示す。

図１１２（Ｃ）は、第１センサ１５０が第２センサ１５２によって計測される電圧と等しい電圧を計測する他の状態を示しており、プロット１５８によって示される。この場合、第１センサ１５０が第２センサ１５２より前に電圧の上昇を計測するとき、これは、内視鏡が右へ移動していることを示す。これに対して、第２センサ１５２が第１センサ１５０より前に電圧の上昇を計測するとき、これは、内視鏡が左へ移動していることを示す。図１１２Ｄは、第１センサ１５０が第２センサ１５２によって計測される電圧に等しい電圧を再び計測するプロット１６０の最終状態を示す。この場合、図１１２（Ｃ）に示すものと反対のことが発生する。例えば、第１センサ１５０によって計測される電圧が第２センサ１５２によって計測される電圧より前に低下するとき、これは内視鏡が右へ移動していることを示す。しかし、第２センサ１５２は、第１センサ１５０によって計測される電圧の低下よりも前に低下する電圧を計測するとき、これは、内視鏡が左へ移動していることを示す。

図１１３は、内視鏡が前進しているのか又は体から回収されているのかを決定する一方法として実装されるアルゴリズムの一形態を示す。図１１３は、上述の種々の決定が一形態のアルゴリズムに組み合わされる方法を示す。図示するように、アルゴリズムはステップ１７０から始まる。ステップ１７２において、第１センサ１５０が第２センサより高い電圧を計測するかどうかを決定する最初のステップが実行される。第１センサ１５０が第２センサより高い電圧を計測しない場合、第２の決定がステップ１７４においてなされ、そこでの決定は、両センサ１５０，１５２によって計測される電圧が上昇しているか否かに関してなされる。両電圧が上昇している場合、ステップ１７８は、内視鏡が挿入されていることを示す。この点、内視鏡の位置及びその小部分の位置が、すなわち、その最後の計測から内視鏡が移動する距離が決定され、アルゴリズムは、次の計測を待つために、次のステップ１７２に戻る。

しかし、ステップ１７２において第１センサ１５０が第２センサ１５２より高い電圧を計測しない場合、センサ１５０，１５２によって計測される電圧が等しいかどうかを決定するために、ステップ１７６において他の決定がなされる。電圧が等しい場合、アルゴリズムは、ステップ１８０に進み、更にステップ１８０において、電圧が高くなっているかどうかを決定するために、他の決定が実行される。等しくない場合、ステップ１７８が上述のように実行される。両電圧が上昇している場合、ステップ１８４は内視鏡が回収されていることを示す。この点、内視鏡の位置及びその小部分の位置が、すなわち、その最後の計測から内視鏡が移動する距離が決定され、アルゴリズムは、次の計測を待つために、次のステップ１７２に戻る。

ステップ１７６において、第１センサ１５０及び第２電圧１５２によって計測される電圧が等しい場合、アルゴリズムは、ステップ１８２においてピーク電圧が検知されるかどうかに関する決定を待つ。ピーク電圧が検知された場合、ステップ１８６は挿入カウントを加算する。しかし、ピークが検出されない場合、ステップ１８８は挿入カウントを減算する。挿入カウントを加算するか減算するかに関して、次の計測を待つために、アルゴリズムは、ステップ１７２に戻る。

磁力検知装置を用いた内視鏡

内視鏡の計測に関する特定の実施の形態において、挿入深さは、特にほホール効果を活用した磁力検知を利用する。概ね、ホール効果は、センサにおいて横断する電位差（例えば、磁場に対して垂直な電流を流す導体）が表れるものであり、この電位差は、センシング部材を通る流束密度に直接に比例する。永久磁石、電磁石又は他の磁場の源は、磁場を提供するために、ホール効果センサに組み込まれる。他の永久磁石、鉄部材又は他の磁場生成素材のような通過する対象物が磁場を変える場合、ホール効果の電圧の変化は、トランスデューサによって計測される。

図１１４は、概ねホール効果センサアセンブリ１９０を示しており、それは、磁石１９４，１９６，１９８がそれぞれ距離ｘ１，ｘ２，ｘ３の距離で通過するときに距離ｄを維持する導体又はセンサ１９２を示す。各磁石は、隣接する磁石の極性が互いに反対になるか、又は、隣接する磁石の極性が互いに同じになるように位置付けられる。センサ１９２が通過するとき、いずれの磁力センサ１９２が隣接するかを示すために、電位差が計測される。

図１１５は、一形態を示し、内視鏡位置計測のためにホール効果センサを実装するためのアプリケーションの概略を示す。図示するように、センサアセンブリ２００は、磁石２０２に隣接する第１センサ２０４及び第２センサ２０６を有する磁石２０２を有する一形態を示す。磁石２０２は、永久磁石であってもよく、又は、電磁石であってもよい。第１及び第２センサ２０４，２０６は、電力供給源（図示せず）に接続され、互いに所定距離だけ離して位置付けられる。両センサ２０４，２０６は、磁石２０２から所定距離だけ離して配置される。内視鏡２０８の概ねの外観が図示されており、そこでは、上述の参照により組み入れられた文献に更に詳細が記載されるように、内視鏡の構造の一部を構成する個別のリンク又は脊椎骨部２１０が示される。各脊椎骨部２１０は、概略図示するように、内視鏡が蛇行した経路を通って連接することを可能にするジョイント２１２を介して隣接する脊椎骨部に接続される。内視鏡２０８は、挿入され又は患者の開口から回収される場合、所定の距離だけ離れたセンサアセンブリ２００によって通過される。脊椎骨部２１０の各々又は選択された数が、鉄鋼材、磁場を変え若しくはそれに影響する他の材料、又は、脊椎骨部２１０に組み入れられる鉄鋼材を有する他の材料を用いて作られる。このように、内視鏡２０８は、第１又は第２センサ２０４，２０６を通過し、鉄の脊椎骨部２１０は、磁石２０２によって生成された磁場を通過してそれを乱し、それによって、センサ２０４，２０６によって検知される対応する電圧の計測が可能になる。内視鏡の挿入深さだけでなく内視鏡２０８が移動する方向（すなわち、挿入又は回収）も、上述の方法のいずれかを適用することによって決定される。

他の形態は、ホール効果センシングの概略図２２０である図１１６に示されており、センサは、内視鏡２２６自身に設けられる。内視鏡２６６が挿入され又は患者から回収される場合に磁石２２２の近傍を通過するように、磁石２２２は、例えば患者の肛門に隣接して配置される。内視鏡２２６は、内視鏡２２６の本体に沿って配置される複数の離散的なホール・スイッチ（Ｈａｌｌ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）２２８を有する。内視鏡２２６が磁石２２２を通過するとき、磁石ライン２２４は、隣接して通過するスイッチ２２８を乱す。内視鏡２２６の挿入深さを決定するために、ホール・スイッチ２２８は、バイポーラ、ユニポーラ、ラッチ、アナログ等であってもよく、全抵抗ＲＩ２を決定するために使用される。

図１１７は、ホール・センサの位置の他の形態を示す。図１１７（Ａ）は、内視鏡の個別の脊椎骨部２３２の近傍のセンサアセンブリ２３０を示す。分かり易くするため、１つの脊椎骨部２３２が図示される。図示するように、脊椎骨部２３２は、直接的に磁石２３４に隣接し、磁束線２３８は、センサ２３６を通過することを妨げ、又その力を生じさせる。センサ２３６を通過する磁束線２３８は、電流の障害を生じさせ、それによって、内視鏡の移動を知らせる。図１１７（Ｂ）は、磁石２３４が隣接する脊椎骨部２３２及び２３２’の間に位置付けられるように、内視鏡２３０が部分的に前進し又は後退するときの図１１７（Ａ）のアセンブリを示す。脊椎骨部が直接に磁石２３４に隣接しない場合、センサ２３６が磁力線によって乱されないように、磁力線２３８’は、通常の乱されない状態に戻る。センサ２３６の中の電流の回復は、内視鏡２３０が、センサアセンブリ２３０に対して移動したことを示す。

図１１８は、アセンブリ２４０の他の形態を示し、そこでは、センサの計測においてより顕著な効果を得るために、離散的な磁石２４８が個別の脊椎骨部２４２に位置付けられる。磁石２４８は、内視鏡の半径方向に均一な磁場を生成するために、内視鏡の長軸方向に沿って位置付けられてもよい。離散的な磁石２４８は永久磁石であってもよく、又は、代わりにそれらは電磁石であってもよい。いずれの場合も、それらは、脊椎骨部と同じ多数若しくは少数だけ取り付けられ、又は、所望の計測結果に応じて内視鏡に沿って種々の選択された位置に取り付けられる。図示するように、脊椎骨部２３２の上に設けられる離散的な磁石２４８を有する脊椎骨部２４２が、磁石２４４の近くに移動した場合、磁石間の相互作用によって、ホール・センサ２４６がより明確な計測を検知できるように、更なる磁束の相互作用２５０が生じる。内視鏡本体に沿って配置される各個別の磁石２４８の双極性は、場所によって種々変化してもよいが、内視鏡本体の隣接する磁石の双極性は、好ましくは互いに反対である。

代わりに、各々が特有の磁力特性を有する複数の磁石が、内視鏡の長さ方向に沿った所定位置に取り付けられてもよい。特有の磁力特性を有する磁石が検出される場合、各磁石２４８は、内視鏡に沿った位置にマッピングされ、内視鏡の挿入深さが関連付けられる。磁石２４８は、（電磁石が利用される場合、）双極性を反対にした磁場等の代わりに、特有の磁力特性（例えば磁場の強度において測定可能な形態）を有してもよい。

図１１９は、代替の形態において、１つより多くのマグネットが利用されるアセンブリ２６０における更に他の形態を示す。第１の磁石２６２は、組み合わせた磁力線２６８は、各磁石に応じて相互作用するように、第２の磁石に対して所定角度で位置付けられる。このように、各磁石２６２，２６４の双極性は、図示するように互いに反対である。乱されていない領域のライン１６８がセンサ２６６を通過するように、センサ２６６は位置付けられる。脊髄骨部２７０はセンサ２６６に隣接して通過すると、図１１９（Ｂ）のアセンブリ２６０に示すように、乱された磁力線２６８’は、脊椎骨部２７０との相互関係のためにそれらがもはやセンサ２６６を通過しないように変更される。代わりに、脊椎骨２７０が通るとき、センサ２６６を通過するフィールドライン２６８は、所定の強さに変更される。

図１２０は、離散的な磁石が内視鏡アセンブリの各個別の脊椎骨部に取り付けられる更に他の形態を示す。図示するように、センサアセンブリ２８０は、明確にするために、内視鏡の脊椎骨部２８２のみを示す。第１の方向を向いて離散した磁石２８４は、脊椎骨部２８２に１つ置きに取り付けられる一方、第２の方向を向く磁石２８６は、磁石２８４の間の脊椎骨部２８２に１つ置きで取り付けられる。このように、例えば移動方向２９２に沿って内視鏡が移動する場合、各脊椎骨部２８２で交互の方向を向く磁力線２８８が、センサ２９０により検知される。計測された交互の磁力線は、第１又は第２の方向の内視鏡の移動の特定に使用される。各々の磁石は、脊椎骨部の一方の周辺に沿って位置付けられる。しかし、それらは、後に詳細を説明するように、周辺にも位置付けられる。図１２１は、磁石の位置付けにおける他の代替例を示す側面図及び断面図を示す。図１２１（Ａ）は、内視鏡アセンブリ３００の側面図を示し、第１の方向を向く複数の磁石３０４は、内視鏡３０２の周辺に位置付けられる。第１の方向とは反対の第２の方向を向く複数の磁石３０６は、長手方向に磁石３０４から距離ｄだけ離れた内視鏡３０２の周辺に位置付けられてもよい。内視鏡３０２の周辺に位置付けられた離散的な磁石の位置の場合、内視鏡３０２はセンサ３０８を通過するため、装置の挿入深さの決定において、内視鏡３０２の回転方向はあまり重要ではない。図１２１（Ｂ）は、図１２１（Ａ）の装置の断面図を示し、磁石３０４が外周部に位置付けられる方法の一例を示す。本形態が、内視鏡３０２の半径方向の外方に「Ｎ」側、半径方向の内方に「Ｓ」側を有する磁石３０４を有するが、周辺部の磁石の隣接するセットが好ましくは同様に逆方向である限り、この方向性は逆転してもよい。更に、各周辺部のセットに７つの磁石が図示されるが、実用可能な限り、任意の数だけより少なく又は多い磁石が使用されてよい。

図１２２（Ａ）は、更に他の形態を示しており、内視鏡３１０は、離散的に周辺部に位置付けられ、内視鏡３１０の外表面の各脊椎部３１２に取り付けられた磁石３１２を有する。内視鏡３１０は肛門２０に入り、ホール・センサ３１４は、離散的な磁石３１２が肛門２０に進入するときセンサ３１４が離散的な磁石３１２を読み取り又は計測できるように、肛門２０の近くに位置付けられる。図１２２（Ｂ）は、更に他の形態を示し、内視鏡アセンブリ３２０は、個別の脊椎骨部３２６が脊椎骨部３２６の内部又は外部に一体化され又は設けられた強磁性体材料３２８を有する内視鏡３２２を有する。強磁性体材料３２８は、脊椎骨部３２６条で一体化するために、又は、脊椎骨部３２６の部分をカバーするために、バンド、コーティング又はその他の閉塞性の形状である。シース又はスキン３２４は、滑らかな表面を備えるために、脊椎骨部３２６の上に取り付けられる。脊椎骨部３２６の間に、脊椎骨部３２６と強磁性体材料３２８の間との間に区別を備えるために、非磁性領域３３０が維持されてもよい。更に、強磁性体材料３２８は、脊椎骨部を有する内視鏡に対してのみならず、挿入深さの決定が必要な従来の内視鏡に対しても以前に遡って応用されてもよい。内視鏡３２２が磁石３３２を通過する場合、センサ３３４は、強磁性体材料３２８を有する領域が通過するように、磁力線３３６の障害を検出する。更に、内視鏡３２２は、センサ３３４から距離ｈだけ離れて通過してもよく、その距離は、正確な計測を可能にするだけ十分に近いが、内視鏡の移動を妨げることがないだけ十分に離れている。

図１２３は、本明細書で説明したホール・センサ基準のいずれかを有する従来の内視鏡が使用される更に他の形態を示す。図示するように、細長い支持部又は道具３３７は、所定の間隔で道具に沿って位置付けられた複数の磁石３３８、すなわち、鉄を材料とするか、又は磁場を変えるか誘導する他の材料を有する。磁石３３８は、道具３３７の長さ方向に沿って位置付けられ、それによって、隣接する磁石が、極性を代えるか、又は極性を一様に揃える。更に、磁石３３８は、道具３３７の中に一体的に作られるか、又は、それらは道具３３７に関してヒダがつけられたワイヤ・フォーム又はメンバとして作られる。道具３３７は、本明細書で説明した基準装置を用いて使用するために、従来の内視鏡の稼働ルーメン３３９の中に位置付けられる。道具３３７を使用することによって、従来の又は制御用機器を備えた内視鏡の挿入深さを決定することが可能になる。従来の内視鏡が使用される場合、診査の操作の間、道具３３７は、稼働ルーメン３３９の中に固定して保持される。ツール３３７は、適宜、操作の間に除去され、それによって、他の道具の挿入が可能になり、次に、ツール３３７は、ルーメン３３９の中に後に再度挿入され、それによって、内視鏡の挿入や回収を進めることが可能になる。

図１２４は、永久磁石、鉄鋼材又は磁場を変え若しくは影響する他の材料を個別の脊髄骨部に取り付けるための他の形成の斜視図を示し、図１２４（Ａ）は、一形態を示し、脊椎骨部３４０は、その外表面３４４に沿って周辺部にノッチ（Ｖ字型の切り込み）又はチャネル３４２を有する。鉄鋼材又は磁場を変え若しくは影響する他の材料を用いて作られた（例えば永久磁石の）リングは、ノッチ３４２の中に取り付けられる。図１２４（Ｂ）は、他の形態を示しており、形成されたリング３４８は、永久磁石を用いて作られ、又は、他のそのような素材が、別個に形成され、脊椎骨部３４６に取り付けられる。図１２４（Ｃ）は、更に他の形態を示し、鉄鋼材又は磁場を変え若しくは影響する（例えば永久磁石の）ワイヤ・フォーム３５４が、脊椎骨部３５０のノッチ３５２の中に取り付けられる。代わりに、鉄粉が円周形状に形成され、ノッチ３５２の中に取り付けられてもよい。他の形態は、鉄鋼を用いて単に全体的な脊椎骨部を製造し、又は、単に脊椎骨部若しくは脊椎骨部の一部を鉄でコーティングするだけであってもよい。

ホール・センサを利用するための他の形態が図１２５に示される。図１２５（Ａ）の形態は、磁石３４６が設けられる小手のプラットフォーム３６０を有する。圧力センサ又は微小力センサ３６２が、磁石３６４とプラットフォーム３６０との間に取り付けられる。内視鏡が磁石３６４の近傍を通過するとき、脊椎骨部３６６が近傍を通過するため、磁石３６４は脊椎骨部３６６に引きつけられる。脊椎骨部３６６は、引力や斥力を強くするために、適宜、鉄鋼材、又は、上述の磁場を変え若しくは影響する他の材料を含んでもよい。磁石３６４が、磁力によって引きつけられ又は反発されるため、圧力センサ３６２は、内視鏡の挿入深さに関連している対応する陽圧又は陰圧の値を記録する。図１２５（Ｂ）は他の例を示し、磁石３６８が圧力ゲージ３７０、例えば、アメテック社（Ａｍｅｔｅｋ，Ｉｎｃ）によって作られるＣｈａｔｉｌｌｏｎ（登録商標）ゲージに取り付けられる。内視鏡がある深さｈで磁石３６８を通過するとき、磁石３６８と脊椎骨部３６６との間の引力や斥力がゲージ３７０によって適宜に計測され、同様に内視鏡の挿入深さに関連づけられる。

更に他の形態が、図１２６のアセンブリ３８０に示される。静的な基準を通過する内視鏡の直線状の移動を利用するよりも、回転可能な基準３８２が挿入長さを記録するために使用されてもよい。内視鏡３８６の移動を検知する間、基準ホイール３８２は、ピボット３８４に関して回転するように形成され、そ計画にするため、脊椎骨部の概略図のみが示される。基準ホイール３８２は、ホイール３８２の外周部に組み込まれた複数の磁石３９８を有してもよい。各磁石は、交互の極性を形成するように、又は代わりに同じ極性で並べて配置される。各磁石３９８は、好ましくは、磁石３８８，３９０の間又は、内視鏡３８６の本体に沿って配置される永久磁石の間に直線距離で等しいすき間を互いに空けて配置される。鉄鋼材、すなわち磁場を変える材料が、永久磁石の位置付けに用いられる。内視鏡３８６が基準ホイール３８２を通って移動する場合、ホイール３８２は、基準３８２を通過した内視鏡３８６の直線移動に応じた方法で回転する。

内視鏡３８６が移動した時に生じる基準ホイール３８２の回転は、種々の方法で検知できる。一例は、適宜回転するエンコーダを含み、他の例は、例えばホール効果センサ又は磁気抵抗センサによって計測される固定点に対して相対的に回転するとき、基準ホイール３８２の磁石３９８の移動を検知することを含む。基準ホイール３８２が内視鏡３８６の直線移動と伴って回転する場合、基準ホイール３８２は、直接的に内視鏡３８６に接触し、又は、薄い材料がホイール３８２を内視鏡３８６の本体から分離する。図１２６Ｂは、ハウジング３９２に回転可能に取り付けられた基準ホイール３８２の組み立て図の一形態を示す。ハウジング３９２は、ステム又は支持部３９４に接続し、それは、ハウジング３９２から伸び、又、基準ホイール３８２を患者、検査台、スタンド、又は他のプラットフォームに固定するための支持部材を提供する。支持部９４は、ケーブル、ワイヤ、接続部等をハウジング３９２や基準ホイール３８２に送るために使用される。例えば、ロータリーエンコーダ、磁場センサ等の関連するセンサ及び種々の支援する電子機器が、ハウジング３９２の中に配置される。支持部３９４は、更に、選択的に固定可能なジョイント３９６を含み、それによって、患者の内外を通過するとき、基準ホイール３８２が内視鏡３８６の移動を追跡することを可能にする。

外部の検知装置の例

外部の検知装置、すなわち基準は、部分的に、上述のように内視鏡や患者の位置に対する参照点として機能する。基準は、適宜、内視鏡の外、及び、患者の体の内部又は外部で回転する。操作の間に患者が重要な移動ができないように患者が位置づけられると、基準は、それを室内の他の固定点（例えば、検査テーブル、操作カート等）に固定することによって参照定点として機能する。代わりに、基準は、患者の体内に内視鏡が入る入り口に対して固定した場所で患者に直接的に取り付けられてもよい。本明細書で説明した基準の形態は、上述の検知及び計測方法を利用する。

例えば、結腸内視鏡の操作のために、基準は肛門近くの患者の体に位置づけられる。そのような操作の間、患者は位置をシフトし、ひねり、曲がる等して内視鏡の計測を妨げるため、基準が位置づけられる場所は、理想的には肛門に対して最小限の移動しかしない場所である。従って、基準は、体のいくつかの場所の１つに位置づけられる。

内視鏡の操作に関して実施の形態及び特定の例について説明したが、使用される技術、装置及びシステムは、経腔的な操作での使用に適用するだけでなく基準及び位置の表示器の一部として体内での使用に適用されてもよい。

最も一般的な方法の場合、データ及び位置の表示器は、装置に取り付けられる位置リーダ又は距離（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）センサである。リーダが装置の位置や移動を検出できる限り、基準の形態は、リーダ（ここでは、基準及び位置の表示器）に関連して知られる装置の位置に備えられる。そのように、従来の装置は、本明細書で説明した基準及び位置の表示器とマッピング制御システムとを利用するシステムにおいて操作するために備えられる。図１２７（Ａ）は、セクター１２７５に分割された柔軟なストリップ１２７０を示す。各セクター１２７５は、位置又は検出表示器１２７２である。位置又は検出表示器１２７２は、詳細は後述するが、基準及び位置の表示器を用いて登録するために鍵が掛けられる任意の装置である。図１２７（Ｂ）は、従来の内視鏡１２７９の所定位置にある柔軟なストリップ１２７０を示す。柔軟なストリップ１２７０を応用する場合、位置表示器１２７２は、内視鏡の長さ方向に沿って、一定間隔で分配される。この方法で、基準及び位置の表示器は、基準点を通過したスコープ１２７９の長さを決定することができる。基準点を通過したスコープの量は、本明細書で説明したマッピングと制御とのために利用できる。

コード化されたストリップ１２７０は、任意の装置に適用できる。コード化されたストリップが従来の装置に追加されると、その装置は、基準及び位置の表示器によって検出される。コード化されたストリップ１２７０を応用することによって、従来のスコープは「ＤＰＩ読み取り準備状態」になる。

図１３３に示すように、コード化された位置及び／又は検出要素は、デザインされ装置自体に組み込まれる。位置及び／又は検出要素は、従来のスコープの構成に特定の箇所（すなわち、ヒンジ、ジョイント、または他の構成要素）に追加されるか、又は、スキン、脊椎骨部又はジョイントのようなスコープの要素に組み込まれる。

基準及び位置の表示器と画像化システム

位置及び基準の表示器は、本体の中や基準位置表示器に対して移動する制御可能な装置の位置の登録及び検出のための情報を提供するために、位置検出及び制御システムの一部として使用される。

図１２８は、典型的な外科装置案内システム１０のダイアグラムである。本発明の一形態によると、外科装置案内システム１０によって、患者１３の空洞に位置付けられた外科装置１２の視点から、体腔のような患者の体内で事実上の立体画像を視覚的にシミュレートして操作することが可能になる。そのため、外科装置案内システム１０は、外科装置１２と、表示部１８を有するデータ・プロセッサ１６と、外科装置１２における操作及び連接を支援するための連接要素又は塚的な制御部を収容する追跡サブシステム２０とを有する。外科装置案内システム１０は、更に、システムへの画像データの提供を可能にする画像装置１４を含む（又は、伴う）。画像装置１４は、本明細書で説明したように、適切な医療用画像化モダリティであってもよい。

外科装置１２は、柔軟で操作可能で制御可能で硬化可能な１つ又は複数の装置、及び、本明細書で説明した他の装置の組み合わせである。外科装置１２は、追跡サブシステム２０によって検出可能な１つ以上の追跡センサを含むように改良される。他のタイプの外科装置（例えば、ガイドワイヤ、ポインタ・プローブ、ステント、移植、内視鏡等）が本発明の範囲にあることはすでに理解されている。これら外科装置の少なくとも一部が無線であり、又は、無線通信のリンクを有してもよい。外科装置は、診査目的、試験目的、又は、経腔的な操作及び他の本明細書で説明した操作を含むその他の医療目的のために使用される医療装置を含む。

図１２９を参照すると、画像装置１４は、患者１３の中の目的となる内部領域のスキャンデータの典型例を取得するために使用される。スキャンデータは、患者１３の手術の前に取得される。この場合、取得されたスキャンデータは、後続する処理のために、データ・プロセッサ１６に関連づけて、データ蓄積に蓄積される。しかし、当業者は、本発明の思想が、操作の間に取得されたスキャンデータに拡張することを理解するであろう。スキャンデータ１４が、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、２次元又は３次元蛍光透視装置、及び、２次元、３次元又は４次元の超音波画像装置を含む種々の従来の医療画像装置１４を用いて取得されることは、すでに理解されている。スキャンデータは、２次元及び３次元のスキャンデータを含む多次元データであってもよい。２次元超音波画像装置又は他の２次元画像取得装置の場合、一連２次元データセットが取得された後に、２次元から３次元への変換を用いる技術において知られるように、３次元データに組み立てられる。

動的参照フレーム１９は、患者１３の中の対象領域の近くで患者に取り付けられる。動的参照フレーム１９の機能は、基準位置表示器、ガイド・チューブ又はその他のコンポーネント又は装置のように本明細書で説明したように、スタンド・アローンのコンポーネント又は他のコンポーネントの一部によって提供される。対象領域が患者の血管又は空洞である程度であれば、動的参照フレーム１９は患者１３の中に取り付けられてもよい。その場所を決定するために、動的参照フレーム１９は、追跡サブシステム２０によって検出可能な追跡センサを含むような変形も含む。追跡サブシステム２０は、詳細は後述されるように、動的参照フレーム１９のための位置データを決定するために操作可能である。

スキャンデータは３４で示されるように登録される。動的参照フレーム１９の登録によって、概ねスキャンデータの情報は患者の対象領域に関連づけられる。このようなプロセスは、患者空間への画像空間の登録として説明される。しばしば、画像空間は、他の画像空間に登録される必要がある。登録は、画像空間及び患者空間の同一直線上にない少なくとも３点の座標ベクトルの情報を介して実行される。登録は、従来の画像登録技術を用いて実現される。

画像案内手術のための登録は、異なる知られた技術で実現されてもよい。第１に、点から点への登録が、画像空間における点を特定することによって行われ、それによって、患者空間の同じ点に接触できる。これらの点は、概ね、患者に関して容易に特定できる解剖学的なランドマークである。第２に、表面登録は、複数の点を選択するか又はスキャンするかのいずれかによって、患者空間の表面をユーザが生成することを含み、データ・プロセッサを用いて表面の適合が判定されるまで反復して計算することによって画像空間の表面に最も適合するものを決める。第３に、装置の固定を繰り返すことによって、ユーザが繰り返し、患者に関して知られた関係又は標準的な患者の画像において、（動的参照フレーム等の）装置の再移動と再配置をする。第４に、画像データを取得する前に、最初に動的参照フレームを患者に取り付けることによって、自動登録する。他の知られた登録手順も本発明の範囲に含まれ、例えば、米国継続出願（番号０９／２７４，９７２，１９９９年３月２３日出願，名称「コンピュータ支援型の蛍光透視画像を介した案内」）であり、これは参照によって本明細書に組み入れられる。

操作の間、手術装置１２が、外科医によって患者１３の中の対象領域に導かれる。追跡サブシステム２０は、患者の中での外科装置１２の場所や回転を示す位置データ３７を取得するために、電磁力検知を採用する。制御システムを介して装置は、位置、形状、及び、装置の連接システム（すなわち、詳細は上述したような、制御可能な連接装置のための接続システム）から導かれる位置情報を含むその他の情報を提供してもよい。装置情報は、動的参照フレーム１９に関連づけて提供されてもよい。追跡サブシステム２０は、位置付け装置２２として設けられてもよく、又、１つ以上の磁気センサ２４が、外科装置１２のような対象のアイテムに統合されてもよい。一実施の形態において、位置付け装置２２は、平面上の知られた場所に設けられる３つ以上のフィールド生成部（送信部）を含み、電磁力センサ（受信部）２４が更に単一のワイヤコイルとして設けられる。フィールド生成部（送信部）及びセンサ（受信部）の位置は反対であり、それによって、生成部を外科装置１２に関連づけ、受信部を他の場所に位置付けることが可能になる。限定されるものではないが、位置付け装置２２は、患者を支持する操作テーブルの下方側部に取り付けられてもよい。代わりに、位置付け装置は、動的参照フレーム１９に備えられてもよい。一実施の形態において、動的参照フレーム１９は、フィールド生成部又は他の位置付けシステムを含むように設けられる本明細書で説明された基準位置表示器である。

操作において、フィールド生成部は、センサによって検出される磁場を生成する。センサで各フィールド生成部によって生成された磁場を測定することによって、センサの場所及び回転方向が計算され、それによって、外科装置１２のための位置データを決定することができる。限定されるものではないが、典型的な電磁力追跡サブシステムが、米国特許（番号５，９１３，８２０；５，５９２，９３９；６，３７４，１３４）に更に説明され、参照によって組み入れられる。更に、他のタイプの位置追跡装置が本発明の範囲に含まれる。例えば、非直線状視界の追跡（ｎｏｎ ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）サブシステム２０は、基本的に音波放出器又は高周波放出器である。他の例において、リジッド内視鏡、硬化可能な又は半硬化可能なガイドのようなリジッド又はセミ・リジッド外科装置は、直線状視界の光学的追跡サブシステム（すなわち、ＬＥＤ、受動的マーカ、反射マーカ等）を用いて追跡されてもよい。

追跡サブシステム２０からの場所や方向データのような位置データは、次に、データ・プロセッサ１６に送られる。データ・プロセッサ１６は、追跡サブシステム２０からの位置／方向データを受信するように設けられ、３次元的な透視画像を描画し、且つ／又は、所望の領域の２次元で描画された画像を操作できるように設けられる。３次元透視画像及び／又は２次元画像は、スキャンデータ３２からその分野では知られた描画技術を用いて描画される（３６）。更に、画像データは、追跡サブシステム２０から受信した外科装置１２のための位置／方向データに基づいて操作される（３８）。特に、３次元透視画像又は２次元描画画像は、外科装置１２の位置に関する画像の点から描画する。例えば、少なくとも１つの電磁力センサ２４が外科装置１２の先端に位置付けられ、その結果、画像は外科装置の先行する点から描画される。この方法で、本発明の外科装置案内システム１０は、例えば、空洞に位置する外科装置１２の画像の点から、又は、動的参照フレーム１９の画像の点からの内部の空洞に関する仮想的な３次元シーンを視覚的にシミュレートできる。外科装置１２に組み込まれた２つ以上の磁力センサ２４を追跡することによって、外科装置１２の方向をシステム１０が決定できる。

外科医が外科装置１２を対象領域の中で移動させる場合、その位置と方向は、追跡サブシステム２０によって、リアルタイム・ベースで追跡及び記録される。３次元透視画像は、外科装置１２の位置又は動的参照フレーム若しくは基準位置表示器に相する外科装置の位置に基づく又描画画像データ３６を操作すること（３８）によって更新される。操作された３次元透視画像は、データ・プロセッサ１６に関連づけて表示装置１８に表示される。表示部１８は、好ましくは、医学的な操作の間に外科医が容易に視認できるように、位置付けられる。一実施の形態において、表示部１８は、更に、ヘッドアップ表示部又はその他の適切な表示部として設けられる。画像は、必要に応じて後に再生するために、データ・プロセッサ１６によって保存される。

対象領域の第１透視画像３８は、他の第２画像によって、補完される。例えば、従来の画像処理技術が、種々の対象領域の複数面画像を生成するために使用されてもよい。代わりに、血管若しくは空洞の外部からの画像、又は、ユーザが種々のシェーディング又は不透明にされた血管壁を通して見ることができる画像を含む、画像は、ユーザ３９によって特定された種々の画像ポイントから生成されてもよい。他の例において、外科装置の場所データは、動画形式で保存及び再生される。これらの種々の第２画像は、第１画像の取り付けとともに、又はその時に、同時に表示される。

更に、外科装置１２は、外科装置が移動する内部経路又は内部空洞の外部境界に応じたリアルタイムのマップを生成するために、使用されてもよい。予め選択された望ましい経路に沿った装置の前進を示すマップが表示されてもよい。予め選択された経路は、本明細書で説明したように、患者の特定の経腔的な操作に関する操作前の計画の間に生成される。リアルタイム・マップは、装置の先端位置、その全長、その位置、形状又は連接の状態を連続的に記録することによって生成されてもよい。リアルタイム・マップは、装置の位置が最も外方に伸びること、及び、その分野で既知の外挿カーブを最小にすることによって、生成されてもよい。装置が患者の中を移動するとき、マップは連続的に更新され、それによって、空洞の内部境界を表示する経路又は体積部分を生成できる。影が付けられた表面その他３次元コンピュータ表示モダリティは、対象領域の３次元透視画像から独立しており又は重ね合わされているため、マップは、ワイヤフレーム形式で表示される。更に、マップは、圧力データ、温度データ又は電気生理学的データのような、外科装置に組み込まれたセンサから収集されたデータを含んでもよい。この場合、マップは、収集されたデータを示すために、カラー・コード化されてもよい。マップは、基準位置表示器を通って又はその近傍でアクセスする空洞の中で装置の移動を示すために生成される。

図１３０は、第１画像３８に関連づけて表示される他のタイプの第２画像２８を示す。この例において、第１透視画像は、患者１３の気道の内部の図である。第２画像２８は、軌道内の外科装置の場所に応じた、目印又はグラフィカル表示２９を含む気道の外部の図である。図１３０において、目印２９は十字形で示される。第２画像における外科装置の場所を示すために、他の目印が用いられてもよい。更に後述するように、第２画像２８は、外科装置の目印を操作された画像データ３８に重ね合わせることによって、構築される。

図１３１を参照すると、第２画像での外科装置の目印の表示は、患者の心臓又は呼吸器の周期のような解剖学的な機能と同期する。ある例において、患者の心臓又は呼吸器の周期は、患者内部で外科装置を震わせ又は不安定にさせる。例えば、心腔に又はその近くに位置付けられた外科装置は、患者の心臓の鼓動に関連して移動する。この例において、外科装置の目印は、表示された画像で同様に振動し又は不安定である。患者の中の外科装置の位置に影響する他の解剖学的な機能も、本発明の範囲に含まれる。

表示画像での目印の振動を除去するために、外科装置のための位置データが、患者の心臓サイクル又は呼吸サイクルのいずれかの各サイクルの中の反復的な点で取得される。上述のように、画像装置は、患者の中の内部の対象領域の３次元スキャンデータ４２の例を取得するために使用される。第２画像は、３次元スキャンデータからデータ・プロセッサによって描画される（４４）。

外科装置が位置データの取得を同期させるために、外科装置案内システム１０は、更にタイミング信号発生器２６を含む。タイミング信号発生器２６は、患者の心臓サイクル又は呼吸サイクルの少なくとも１つ（又は両方）に関連したタイミング信号４６を生成し、又送信するために操作可能である。一定リズムのサイクルを有する患者にとって、タイミング信号は、周期的なクロック信号の形式であってもよい。代わりに、タイミング信号は、患者１３の心電図信号から導かれてもよい。当業者は、患者の心臓又は呼吸サイクルその他の解剖的なサイクルの少なくとも１つに関連するタイミング信号を導くための他の技術を十分に理解するであろう。

上述のように、患者１３の中で外科医が移動させる場合、外科装置１２の目印は、装置１２の移動を追跡する。リアルタイム・ベースの外科装置１２の目印を表示するのではなく、外科装置１２の目印の表示は、タイミング信号生成器２６からのタイミング信号に基づいて、周期的に更新される（４８）。ある実施の形態において、タイミング生成器２６は、追跡サブシステム２０に電気的に接続される。追跡サブシステム２０は、次に、タイミング信号生成器２６から受信したタイミング信号に応じて、外科装置１２のために位置データを記録するために操作可能である。外科装置１２の目印の位置は、次に、画像データの表示部で更新される（５０）。既に理解されているように、タイミング信号に基づいて外科装置１２の目印の表示を同期させるための他の技術は、本発明の範囲に含まれ、それによって、表示された画像５２に表れる振動や不安定さを除去することが可能になる。外科装置１２の経路（又は計画された経路）が、表示された画像データ５２に示されてもよい。

本発明の他の形態において、外科装置案内システム１０は更に、図１３２に示すように、対象領域の４次元画像データを表示するために設けられる。この場合、画像装置１４は、内部の対象領域の３次元スキャンデータ６２を所定期間にわたって認識するために操作可能であり、その結果、対象領域は、患者１３の心臓サイクル又は呼吸サイクルによって生じる移動を含む。領域の３次元の斜視図は、上述のようにデータ・プロセッサ１６によって、３次元スキャンデータに基づいて描画する（６４）。４次元画像データは、更に、色付けによるコード化技術を用いた体温、又は血圧のような他の患者のデータによって補完される。

本発明の手術装置案内システムは、アトラス・マップを組み込んでもよい。３次元又は４次元アトラス・マップは、患者の特定のスキャンデータ又は一般的な解剖学モデルとともに登録される。アトラス・マップは、４次元画像データと同期され得る運動学的情報（例えば心臓モデル）を含み、それによって、リアルタイム情報を補完する。更に、運動学的情報は、器官の動きの完全な４次元モデルを提供するために、複数の装置からの位置付け情報と組み合わされてもよい。アトラス・マップは、インプラントの取り付け及び場所を決定することを支援する骨又は軟らかい組織を位置付けるために使用されてもよい。米国特許（番号６，８９２，０９０，名称「仮装的な内視鏡検査のための方法及び装置」，ヴェラルド（Ｖｅｒａｒｄ）等）は、参照によって全体が本明細書に組み入れられる。

更に、画像案内操作の形態は、経腔的な操作のための画像及び装置の制御及び案内を提供するために使用されてもよい。そのように、本発明の実施の形態は、解剖学的領域の画像を用いて解剖学的領域を登録するための方法及び装置に関し、解剖学的領域の登録を変換し、解剖学的領域を動的に参照し、登録を可能にする基準位置表示の使用、１つの特別な例、すなわち上述のセグメント化され制御可能な装置又はガイド・チューブの登録を含む。

画像案内手術（ＩＧＳ；Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｄ Ｓｕｒｇｅｒｙ）は、「フレームレスの定位脳手術」として知られており、長年の間、体内に治療装置又は医療的な測定装置を的確に配置し位置付けるために使用されてきた。これら装置の位置及び方向を含む適切な位置付けは、良好な結果と患者の回復を得るために決定的に重要である。

画像案内手術に関する技術は、追跡可能なコンポーネント、又は、「位置表示要素」を有するカメラシステム又は磁場生成器のような外部に取り付けられた位置付け装置を使用し、「位置表示要素」は、位置付け装置又は追跡システム（本明細書において後にまとめて言及する追跡装置）によって位置付けられ得るものである。位置表示要素は、座標系に関連しており、典型的には、外科的プローブ、ドリル、マイクロスコープ、ニードル、Ｘ線マシン等の装置及び患者に取り付けられる。位置表示器に関連する座標系の空間座標及び（使用される技術に依存する）方向は、追跡装置の固定座標系（又は、固定された「参照フレーム」）における追跡装置によって決定される。多くの追跡装置は、複数の位置表示要素を同時にそれらの固定参照フレームにおいて追跡可能である。幾何学的な変形を介して、要素を示す他の位置の参照フレームに対する相対的な要素を示す位置に関する位置及び方向を決定することが可能である。

種々の異なる長所と短所を互いに有する種々の追跡装置がある。例えば、光学追跡装置は、計算されるべき要素の位置に備えられるツールの非常に正確な位置及び方向を構築する。しかし、これらの光学的な追跡装置は、他の物の中で直線状の視野の制約に縛られる。電磁力（ＥＭ）追跡装置は、追跡装置及び位置表示要素との間での直線状の視野を要求するものではない。電磁力追跡装置は、従って、位置表示要素が装置の先端に取り付けられた柔軟な装置に使用される。しかし、１つの欠点は、電磁力追跡装置は、強磁性体材料及び導体の影響を受けることである。この妨害によって、そのような電磁力材料又は導体が位置表示要素又はＥＭ追跡装置の近くに取り付けられている場合、正確さが低下する。他の従来の追跡装置は、制限されるものではないが、光ファイバの装置、超音波装置及びグローバル・ポジショニング（「飛行時間型」）装置を含む。

予め操作された又は操作可能なスキャン（例えば、Ｘ線、超音波、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、マルチスライスＣＴスキャン、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、アイソセントリック蛍光透視画像、回転蛍光透視画像生成、血管内超音波画像（ＩＶＵＳ）、単光子放出型コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）システム、他の画像）によって追跡装置及び位置表示要素から取得したデータを組み合わせたデータによって、位置表示要素の場所を（及び、位置表示要素を有する手術装置を）画像にグラフィカルに重ね合わせることができる。これによって、外科医は操作の間により良く装置を位置付け又は方向付けることが可能になるため、外科医は診療行為／操作をより正確に実行することができる。外科医は、更に、前に取得したデータに依存する代わりにＸ線又は他の画像を追加する必要なく、操作の全て又は一部を実行できる。これによって、外科医及び患者が晒されるイオン化放射エネルギーの量が減るだけでなく、内部の操作で通常得られるものよりも非常に忠実な画像を使用することが可能になる。外科的な計画は、使用されるために、これらの画像に注釈をつける（又は、画像を使用せずに使用される）ものであってもよい。

正確な登録によって、追跡装置（すなわち、外部の画像データの座標腱である「患者空間」であり、画像が撮影される所定の特に決定される「画像空間」）の座標系に関連して、説明した位置表示要素の位置データが算術的に位置づけられる場合、画像案内手術は、最も効果的に行われる。頭蓋骨又は骨のような硬い対象物において、登録の一方法が、基準に関する患者空間の座標系を得るために患者に取り付けられた基準マーカ（例えば、ｔｈｅ Ｂｅｅｋｌｅｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｒｉｓｔｏｌ，ＣＴにより製造される小さい金属のボール（ｘスポット））を接触させるように、位置表示要素に備えられる（従って、例えばプローブ自身が追跡装置によって追跡される）プローブを用いることによって実行される。これらの同じ基準は、例えば、ＣＴスキャンのように画像で見ることができ、それらを例えばコンピュータディスプレイに表示することによって、画像空間において特定される。これら同じマーカが両空間において特定されると、登録の変形又は同等の数学的構造が計算される。一般に使用される１つの形式において、登録の変形は４回なされる。並進、拡大要素、及び回転を具体化する４つのマトリックスによると、他の空間の同じマーカと一致する１つの空間にマーカ（及び座標系）を持ち込むことが必要である。

登録に使用される基準マーカは、選択された画像装置で視認できるボーン・スクリュー又はスティックオン・マーカのような対象物に適用され、又は、患者の解剖学的構造上の明白な部分のような暗示的なものであってもよい。これらの解剖学的な基準は、通常、形状に特徴がある骨、骨棘又は他の骨の突起、血管の特徴、又は他の自然のルーメン（例えば分岐点）、脳の個別のしわ、その他画像及び患者において一義的に特定できるマーカである。上述のような固定のアファイン変換の場合、少なくとも３つの非線形の点を画像空間及び患者空間に特定することが必要である。しばしば、より多くの点が使用され、最適な登録のために、ベスト・フィットが使用されてよい。通常、望ましくは、基準は、画像化の時から登録が完了する時まで、解剖学的構造に対して固定されたままである。一例において、解剖学的基準は、基準及び位置の表示器に備えられる。基準及び位置の表示器がルーメンに沿った又は体の部分の中の位置に取り付けられるため、それは、装置の的確な取り付け及び医療操作のためのアクセス経路の計画に利用される。

画像案内手術のための登録は、種々の方法でなされる。ペア・ポイント登録は、上述のように、画像空間で点を特定したユーザによって実行され、患者空間における対応する点の座標が取得される。他のタイプの登録、表面の登録は、ペア・ポイントの組み合わせで又は独立して行われる。表面の登録に置いて、ポイントの集団は、患者空間においてデジタル化され、画像空間における同じ領域の表面のモデルと適合される。一表面を他に関連づけるベスト・フィット変換が計算されてもよい。他のタイプの登録では、反復固定（ｒｅｐｅａｔ−ｆｉｘａｔｉｏｎ）装置が使用され、それは、ユーザが患者又は患者の基準画像に対して既知の関係で装置を繰り返し移動させ、再配置することを含む。

自動登録がなされてもよい。自動登録には、例えば、所定の基準配列、又は、コンピュータによる画像空間において既に特定可能な「基準形状」を使用する。これらの配列の患者空間の位置及び方向は、基準配列に固定された位置表示要素を使用することによって推測される。他の登録方法もあり、それは、概ね画像処理手段を用いて、非剛性の対象物を登録することを目的にする方法も含む。

登録は、個別に取得される画像の間の変換を計算するために実行されてもよい。これは、「相互情報」（例えば、各空間に存在する同じ基準マーカ）を特定することによってなされる。この方法の場合、ある画像において視認できるが、他の画像では視認できない情報が、両方からの画像を含む組み合わせ画像に融合される。同じ方法で、２つの異なる追跡装置が、追跡装置の範囲を拡張するために、又は、その正確性を向上させるために、互いに登録されてもよい。

後続する登録では、２つの空間（患者及び画像）が変換計算を介してリンクされる。一旦登録されると、登録領域のいずれかに取り付けられた追跡プローブの位置及び方向は、例えＡＢ、領域のスキャンに関連付けられる。典型的には、挿著を追跡することによって、コンピュータシステムに接続される。スキャンは、コンピュータシステムに保持される。コンピュータシステムのディスプレイは、予め操作された画像データに重ね合わされたプローブ又は装置の位置のグラフィカルな表示形式で表示する。従って、外科医が同時に見ることができない対象物に対する装置の位置及び方向だけでなく探知された対象に関する情報を取得することができる。表示された情報は、外科医がより正確に手術前の計画を実行可能にするように、正確に且つ定量的に測定され得る。

更に、画像案内手術における考え方は、「動的参照（ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ）」に関するものである。動的参照は、追跡装置に対する生体構造上の大部分の移動を考慮する。これは、追加的な位置表示要素、すなわち他の技術を必要とする。例えば、頭蓋の手術において、動的参照を形成する位置表示要素は、頭が動かないようにするため、しばしば直接に頭に又はより典型的にはクランプ手段に取り付けられる。脊椎の手術の場合、例えば、治療のために（一時的なクランプ又はスクリューを介して）椎体に取り付けられた動的参照は、追跡装置の動きだけでなく、呼吸器官の動き、操作自体によって生じる医源性の（例えば、医師が誘発する）動きを考慮するために使用される。類似の方法において、追跡装置自体が、それが移動すると生体構造もともに移動するため、直接に解剖学的領域に取り付けられてもよい。例えば、小型カメラが、ヘッドの移動がカメラを移動させ、それが登録を阻害するため、ヘッドクランプに取り付けられてもよい。

生体構造の移動を考慮するために、「ゲーティング（ｇｅｔｉｎｇ）」が使用されてもよい。動的参照を介した移動のための連続的な補完の代わりに、「ゲート測定（ｇａｔｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）」は、所定時間内の特定の瞬間にのみなされる計測である。ゲーティングは、例えば、心臓の動きの研究に用いられる。ゲーティングは、動きを取り除くために、計測された動き（例えば、心臓の鼓動、呼吸等）を軽食のスタートに同調させる。特定の時間でのみ計測がなされる。例えば、脊柱の画像案内手術の間のゲーティングは、追跡装置の位置が、呼吸周期のピーク吸気の時の間のみ短時間で収集される方法である。

（通常の呼吸の間に生じるような）生体構造が移動する中での画像案内手術システムの登録及び使用の両方が、動的参照装置が登録前に取り付けられた場合（及び／又はゲーティングが使用される場合）、より安全且つより正確なものとして概ね考慮される。追跡装置の固定座標系における追跡装置の位置表示要素の位置及び方向を記録する代わりに、追跡装置の位置表示要素の位置及び回転が、動的参照の内部座標系に対して記録される。動的参照及び追跡装置の両方によって相互になされる動きは、「相殺（ｃａｎｃｅｌｌｅｄ ｏｕｔ）」される。

ある実施の形態において、統合されたシステムは、参照装置を含む。ある実施の形態において、データは、参照装置及びコンピュータ要素との間で送信及び受信される。とりわけ、参照装置は、患者の生体構造領域に関する画像データ、場所データ、位置データ、座標データや移動データの提供を支援する。参照装置は、（柔軟な組織や変形可能な本体を含むため、）患者の生体構造領域の動的参照を可能にする。一実施の形態において、参照装置の機能は、基準及び位置の表示器に備えられる。

一実施の形態において、統合されたシステムは、追跡装置を含んでもよい。追跡装置は、電磁力追跡装置、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）により機能する追跡装置、超音波追跡装置、光ファイバの追跡装置、光学追跡装置、レーダー追跡装置、又は他のタイプの追跡装置である。追跡装置は、３次元の場所、位置、座標、及び／又は、患者の生体構造領域の１つ以上の位置表示要素に関する他の情報に関するデータを取得するために使用されてもよい。追跡装置は、このデータ／情報をコンピュータ要素に送信する。

一実施の形態において、統合システムは、画像装置を含む。画像装置は、統合システムからデータを送受信する。一実施の形態において、顔図装置は、画像データ、位置データ、又は、本明細書で説明した装置及び／又は操作を可能にするために必要なその他のデータを取得するためにしようされる。画像装置は、このデータをコンピュータ要素に提供する。画像装置は、ｘ線装置、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、蛍光透視法装置、超音波装置、アイソセントリック蛍光透視装置、回転蛍光透視画像生成システム、マルチスライスコンピュータ断層撮影装置、血管内超音波画像、単光子放出型コンピュータ断層撮影、磁気共鳴映像法装置その他の画像化／スキャニング装置を含む。

例えば温度センサ、圧力センサ、動きセンサ、電気センサ、ＥＭＧ装置、ＥＣＧ装置又は他の装置若しくはセンサが、統合システムの一部であり、又は統合システムからデータを送受信してもよい。

当業者は、本明細書に記載した発明が種々のシステムの形態で実現されることを十分に理解するであろう。従って、より多くの又はより少ない上述のシステムのコンポーネントが種々の実施の形態に使用され、且つ／又は、組み合わされる。本明細書で説明した機能を実現するために使用される種々のソフトウェア・モジュール及び制御アプリケーションが、本明細書で引用されたシステムのコンポーネントの１つ以上に設けられてもよく、必要であれば、個別の道具又は装置の中にそれらを含んでもよい。他の実施の形態において、理解されるであろうが、本明細書で説明した機能は、ソフトウェアに追加される又はそれに代わる、種々のハードウェアやファームウェアの組み合わせによって実現される。

画像案内システムは、患者の生体構造領域の登録、種々の生体構造領域の登録及び生体構造領域の動的参照のためのシステム及び方法を提供する。ここで、生体構造領域は、柔軟な組織や変形可能な体を含む。

ある実施の形態において、画像案内システムは、特に生体構造領域からの／その中の画像情報及び位置情報の提供を支援するために、患者の生体構造領域の中の導管を使用する。この導管は、生体構造領域の登録のために使用される生体構造に関する十分な座標情報を提供する。例えば、心臓を囲む冠動脈は、発明の方法によって登録するための導管として使用するために、心臓に関して十分に場所を示す座標情報を提供する。

一実施の形態において、本明細書で使用される導管は、生体構造領域内の本来的に存在する導管を含むものであって、例えば、動脈、静脈又は他の循環システムの血管、気管支又は他の呼吸器官系の管、リンパ管システムの管、腸又は他の消化器官システムの管、尿道、脳脊髄液管、生殖系の管、聴覚系の管、脳室、耳鼻咽喉系の管、その他自然に備わり、対象の生体構造領域の中にある導管である。

ある実施の形態において、例えば、皮下注射針がもたらすようなカニューレによる生体構造領域内の組織に経皮的に穴をあけるような生体構造領域内に「人工導管」が形成される。このカニューレの挿入過程は、次に、人工的な導管を生体構造領域内に形成する。

他の実施の形態において、導管は、例えば、ガイド・チューブ、カテーテル、中空の内視鏡、血管ガイドワイヤ又は対象となる解剖学的な領域に挿入される他の２次的な導管のような、解剖学的領域内に取り付けられる２次的な導管を含む。ある実施の形態において、２次的な導管及び自然の又は人工の導管はともに使用される。例えば、カテーテル、カニューレ又はチューブは、生体構造領域の自然に備わる導管の中で案内される。ある実施の形態において、第１の製造された導管が、第２の製造された導管に挿入され、第２の製造された導管は、次に、生体構造領域、生体構造領域の中の人工導管、又は、生体構造領域に自然に備わる導管の中に挿入される。１つ以上の接続部が、導管と体又は体の一部のルーメンとの間に形成される。（ユーザによって選択される）接続点は、次に、追加的な画像、制御及び案内情報を、ユーザが体内の装置を制御するために表示し又は使用されるシステムに提供するために使用される。

ある実施の形態において、製造された導管は、少なくとも部分的に生体構造領域内に挿入され、且つ／又は、生体構造領域の中の空間の大きさを順応させる。例えば、カテーテル又は他の導管が、生体構造領域内の空洞に与えられ、その結果、カテーテルは、コイル状になり、湾曲し、折り重なり、又は（内部のいずれのルーメンも妨害することなく）「ボールアップ」され、それによって、少なくとも部分的に空洞の容積を埋め、又は、空洞の大きさを形成する。本明細書で説明した方法は、空洞内のカテーテルを使用して実行される。

ある実施の形態において、人工導管が、自然の導管や（後述する）製造された導管と関連づけて使用される。例えば、人工導管が、（例えば肌、接続可能な組織等の）組織に（例えばニードルを用いて）形成され、それによって、生体構造領域（例えば、空洞）内の自然の導管に到達でき、又は、製造された導管（例えばカテーテル）を挿入できる。

一実施の形態において、本発明は、患者の生体構造領域を登録するための登録装置を提供する。後述のように、登録装置は、登録、登録の確認、動的参照、案内及び／又は詳細は後述する他の機能（以下、「統合システム」という。）のための統合システムの一部であり、又は統合システムに操作可能に接続される。

図１３３は、本発明の実施の形態に係る登録装置１０１である。登録装置１０１は、登録される生体構造領域内のチューブ、カテーテル、血管ガイドワイヤ、又は、導管に挿入されるその他の装置を含む。本実施の形態において、登録装置１０１は、ガイド・チューブである。

ある実施の形態において、登録装置１０１は、体腔の導管又は部分の中で（すなわち、本明細書で説明した経腔的な操作を用いてアクセスされる空洞において）自由にスライド可能である。ある実施の形態において、登録装置１０１は、例えばバルーン、配置フック、ケージ、補強ワイヤ、又はその他の固定部材若しくは本明細書で説明した技術の１つ以上の固定部材を用いて、一時的に導管の中に固定される。

一実施の形態において、登録装置１０１は、少なくとも１つの位置表示要素１０３を含む。位置表示要素１０３は、要素の場所、位置、方向や追跡装置に対する座標が決定され記録される要素を含む。そのように、導管内の位置表示要素１０３の位置、及び、そのような患者の生体構造領域の中の導管の少なくとも１点の位置が決定される。位置表示要素１０３は、装置を含み、装置の位置は、追跡装置の参照フレーム内で追跡装置によって検出可能である。例えば、位置表示要素１０３は、電磁力追跡装置によって検出可能な磁場を生成するコイルを含む。一実施の形態において、位置表示要素１０３は、電磁力追跡装置によって放射される磁場を検出するコイルを含む。ある実施の形態において、位置表示要素及び追跡装置の参照フレームにおけるそれらの位置は、「ホール効果」トランスデューサ又は超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）によって機能する。他の実施の形態において、位置表示要素１０３は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）により機能する追跡装置、超音波追跡装置、光ファイバ追跡装置（例えば、Ｓｈａｐｅ−Ｔａｐｅ；ＭＥａｓｕｒａｎｄ，Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｄｒｉｃｔｏｎ，Ｎｅｗ Ｂｒｕｓｗｉｃｋ）、光学追跡装置又はレーダー追跡装置によって位置が検出可能な要素を含む。他のタイプの位置表示要素や追跡装置が使用されてもよい。一実施の形態において、位置表示要素１０３の位置を検出するために使用される追跡装置は、統合システムの一部であり、又は、統合システムに操作可能に接続される。

登録装置１０１は、１つ以上の検出可能な要素を含む（図示せず）。一実施の形態において、検出可能な要素は、位置表示要素１０３に又はその近傍に取り付けられ、その結果、検出可能な要素の場所は、米国特許（番号６，７８５，５７１。これは、参照によって本明細書に全体が組み入れられる。）に記載されているように位置表示要素１０３の場所や方向に関連づけられる。検出可能な要素は、Ｘ線不透過性の要素であり、又は、例えば、Ｘ線、超音波、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影法（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）その他の画像化装置のような画像モダリティを検出可能な要素である。検出可能な要素は、患者の生体構造領域にある導管内の登録装置１０１の参照点に関する検出や可視化を可能にするものであり、それは、登録、登録の確認、動的参照、案内や他の使用を支援する。

実施の形態において、制御可能な装置１０７は、登録装置１０１が備えるルーメンを介して膨張する。制御可能な装置１０７は、１つ以上の検出可能な要素１０５ａ−ｉを含み、それは、セグメント１０７Ａ−１０７Ｅに沿って取り付けられる。一実施の形態において、検出可能な要素は、制御可能な装置１０７に沿って取り付けられ、それによって、検出可能な要素１０５ａ−ｇの場所を、位置表示要素１０３の場所及び／又は方向に関連づけることが可能になる。これは、米国特許６，７８５，５７１に記載されており、参照によって全体が本明細書に組み入れられる。検出可能な要素１０５は、Ｘ線不透過性の要素又は画像化モダリティを検出可能な他の要素を含む。画像化モダリティは、例えば、Ｘ線、超音波、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影法（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）その他の画像化装置を含む。検出可能な要素により、患者の生体構造領域にある導管の中の登録装置１０１の参照点の検出や可視化が可能になり、それによって、登録、登録の確認、動的参照、案内や他の使用を支援する。このように、制御可能な装置の形状及び位置は、登録装置１０１に対して取得される。

一実施の形態において、位置表示要素１０３は、登録装置１０１に又はその近傍に位置付けられる。他の実施の形態において、複数の位置表示要素は、登録装置１０１の長さ方向に沿った種々の点に位置付けられる。他の実施の形態において、位置表示要素は、経腔的な操作又は他の操作の部分としてルーメンに形成された開口の近傍に位置付けられる。

図１３４は、本発明の実施の形態に係る典型的なプロセス２００を示し、そこでは、患者の生体構造領域の登録が行われる。操作２０１において、患者の生体構造領域の１つ以上の画像や生体構造領域内の導管が、画像装置によって取得される。画像装置は、例えば、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光透視法装置、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）装置、アイソセントリック蛍光透視装置、回転蛍光透視画像生成システム、マルチスライスコンピュータ断層撮影装置、血管内超音波画像、単光子放出型コンピュータ断層撮影その他の装置を含む。ある実施の形態において、画像装置は、統合システムの一部であり、それにに接続されており、且つ／又は、それとデータを交換する。

操作２０３において、生体構造領域の中の導管の経路に関する位置情報は、操作２０１において取得される画像（例えば、「画像空間」における導管の経路）の参照フレームにおいて取得される。一実施の形態において、導管の経路はセグメント化プロセスを通じて取得され、セグメント化プロセスにおける画像は、画像内での導管に対して試験されたものであって、（導管として特定された）画像内の接続領域は、画像の座標系における導管の空間的な経路を決定するために結合される。いくつかのそのような方法は、技術分野において知られており、例えば、Ｌ．Ｍ．Ｌｏｒｉｇｏ ｉｎ Ｌｏｒｉｇｏ等「カーブ：導管セグメント化のためのカーブの進化」（５ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ １９５−２０６（２００１））によって概要が示される。このステップは、画像空間における基準位置表示器の位置の決定を含む。

操作２０５において患者の（すなわち、「患者空間」での）参照フレームにおける導管の空間的な経路が取得される。一実施の形態において、空間的な経路（又は、「位置データ」）は、（図１の登録装置１０１と類似のように又は同様に）登録装置を介して取得され、登録装置は、導管に挿入されるものであり、登録装置は、少なくとも１つの位置表示要素を含む。

一実施の形態において、登録装置は、位置表示要素を先端に含む。操作２０５において、位置表示要素や検出可能な要素を有する装置は、患者の生体構造領域の中の導管に挿入される。操作２０５ｂにおいて、登録装置は、次に、制御可能な装置が導管の中に移動するとき、制御可能な装置に含まれる位置表示要素の座標を収集し、それらが、追跡装置の参照フレームの中の生体構造領域の中の制御可能な装置の経路及び形状に関する位置情報になる（これは、患者の参照フレームとして及される。）。操作２０５は、制御可能な装置が基準位置表示器に対して移動している間、制御可能な装置の位置又は検出可能な要素を読み出し／問い合わせるために、登録装置（すなわち、基準位置表示器）を使用することを含む。

他の実施の形態において、登録装置は、長さ方向に沿って複数の位置表示要素を含む。これらの実施の形態において、登録装置は、患者の生体構造領域の中の導管に挿入される。複数の位置表示要素の座標は、次に、位置表示要素が導管内で移動し又は静止したままのいずれかが追跡装置によって検出され、追跡装置の参照フレーム（すなわち、患者空間）における生体構造領域の中の導管の経路に関する位置情報になる。一実施の形態において、登録装置が複数の位置表示要素を含み、導管が移動しているときに（例えば、次に導管に作用する生体構造領域に作用して移動するときに）、それらの座標が導管の中で収集される場合、患者空間の移動に関する拡張された空間情報が取得される。

操作Ｓ２０７において、登録変換が計算される。ある実施の形態において、登録変換は、登録変換マトリックス又は他の適切な登録変換の表示を含む。

変換は、数学的な道具であり、それは、ある座標系の座標を他の座標系の座標に変換することに関する。登録変換を計算するための複数の方法がある。登録変換の計算方法の一例は「ブルート・フォース」アプローチを含む。ブルート・フォース・アプローチは、完全に独立したデータセットとしての予め登録した画像データ及び登録位置データを含み、最も適合させるために各並進、回転及びスケーリング・パラメータを順次変更することによって、２つのデータセットを相互に適合させようとする。しかし、これは効率的ではない。

他の例示的な方法は、インタレーティブ・クローゼスト・ポイント（ＩＣＰ）アルゴリズムを含む。その１つの形態が、米国特許番号５，７１５，１６６に記載されており、参照によってその全体が本明細書に組み入れられる。

登録変換の計算方法の他の例は、シングラー・バリュード・デコンポジション（ＳＶＤ）として知られる方法であり、そこでは、同じ点の場所が、各座標系（例えば、画像空間及び患者空間）において特定される。他の画像化システム、技術及び手順は、米国特許出願公開番号２００４／００２４３０９（２００３年４月３０日出願，名称「患者の体に対する医療装置の位置をモニタリングするためのシステム」，ＭＡＵＲＩＣＥ Ｒ．Ｆｅｒｒｅ等）、米国特許出願公開番号２００２／００７７５４４（２００１年９月２０日出願，名称「内視鏡を標的に近づける方法及びシステム」，Ｒａｍｉｎ Ｓｈａｈｉｄｉ）、米国特許出願公開番号２００６／００３６１６２（２００５年１月２７日出願，名称「医療装置を患者のサブサーフェスの標的箇所に案内するための方法及び装置」，Ｒａｍｉｎ Ｓｈａｈｉｄｉ等）、及び米国特許出願公開番号２００６／００１７３２８７（２００３年１２月１９日出願，名称「医療装置を追跡するための配置及び方法」，Ｊｏｅｒｇ Ｓａｂｃｚｙｎｓｋｉ等）に記載されており、各々は、参照によって本明細書に全体が組み入れられる。

操作２０９において、生体領域構造（患者空間）の中の経路の導管の生体構造領域（画像空間）の画像情報及び位置情報は、ともに登録変換を用いて、登録され又はマッピングされる。登録又はマッピングが、画像データ（画像空間）から導かれる生体構造領域の座標系を、追跡装置／位置表示要素（患者空間）から導かれた生体構造領域の中の導管の座標系に一致させることによってなされる。ある実施の形態において、追加的な座標系セットが、画像及び追跡装置データとともに登録される（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ）。例えば、磁気共鳴映像法のデータセットは、最初に、計算された断層撮影法の画像のデータセット（両画像空間）とともに登録され、それによって、次に、患者の参照フレーム（患者空間）に導管の経路が登録される。

画像空間データ及び患者空間データをともにマッピングした結果、装置又は生体構造領域を介して位置表示要素に備えられた他の道具の正確な画像表示（例えば、オリジナル画像データに基づく、手術計画又は他の表示）が可能になる。ある実施の形態において、案内によって、画像案内手術又は他の医療手技が人体構造領域の中／上で実行可能になる。更に、画像表示は、例えば、基準位置表示器の位置、提案された手術経路及び実際にたどった経路のために準備される。ユーザ・インタフェース及びコントロールによって、ユーザは、新たな望ましい経路を示すことが可能になり、新たな望ましい経路は、関節接続のために、又は、操作可能で制御可能な装置を操作するために、制御システムへの入力として使用される。

操作３１１において、１つ以上の位置表示要素は、それらの位置が追跡装置によって収集されるにつれて、生体構造領域の中に移動する。１つ以上の位置表示要素の変換された場所は、それらが移動するとき、画像に表示される。登録の誤りが、生体構造領域の中で（例えば、生体構造領域の中の登録された導管の外部のような）登録された経路の外側の１つ以上の位置表示要素の移動によって示される。誤りがない場合、望ましい追跡が後に続くことを確認するために使用される。

生体構造領域の中の１つ以上の位置表示要素の場所が、画像装置を利用して画像化される。画像装置は、例えば、Ｘ線装置、超音波装置、蛍光透視法装置、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）装置その他の画像化装置を含む。生体構造領域の中の位置表示要素の可視化された場所は、登録によって取得された生体構造領域の中の点と対比される。位置表示要素の画像と登録によって取得される点との間の相違は、登録時の誤差を示す。一実施の形態において、操作が全体的に複数回且つ自動的に、例えば、２つの経路を比較するためのコンピュータを用いて、実行されてもよい。

一実施の形態において、制御可能な装置又は他のコンポーネントが、位置表示要素又は装置を含んでもよく、それらの位置は、基準及び位置の表示器の参照フレームにおいて検出可能である。例えば、位置表示要素は、基準及び位置の表示器に位置付けられた又は組み込まれた電磁力追跡装置によって、検出可能な磁場を生成するコイルを含む。一実施の形態において、基準及び位置の表示器は、電磁力追跡装置を含み、それは、装置（図１参照）に取り付けられた位置表示要素によって生成された電磁場を検出する。ある実施の形態において、位置表示要素、及び、追跡装置の参照フレームにおけるそれらの位置が、「ホール効果」トランスデューサ又は超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）によって機能する。他の実施の形態において、位置表示要素は、その位置が、超音波追跡装置、光ファイバ追跡装置、光学追跡装置、レーダー追跡装置又はＲＦＩＤを機能させるグローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）によって検出可能な要素を含む。他のタイプの位置表示要素及び／又は追跡装置が使用されてもよい。一実施の形態において、位置表示要素の位置を検出するために使用される追跡システムは、統合システムの一部であり、又はそれに操作可能に接続される。

基準及び位置の表示器は、圧力センサ、筋電計（ＥＭＧ）センサ、心電計（ＥＣＧ）センサその他の装置若しくはセンサを含み、それらは、血圧、空気圧又は他の体の状態又は特徴を計測するために、参照センサのサンプリングをゲートで制御するように使用される。

基準及び位置の表示器は、患者の生体構造領域の中の動的参照のために使用される。ある実施の形態において、本明細書で説明された１つ以上の装置やプロセスは、互いに種々の組み合わせで使用されてもよい。例えば、基準位置表示器は、単独で、又は、ガイド・チューブ及び制御可能な装置に取り付けられて、登録を行うために使用され、生体構造領域を参照する。肺の経路をマッピングするために肺に使用され、消化器システムの部分をマッピングするために結腸に使用され、泌尿器系をマッピングするために尿道に使用され、その他人又はほ乳類の生体構造領域を他の領域にマッピング又は画像化するために使用される本発明に従って、当業者は、類似の装置及び技術を実現できるであろう。

ガイド／チューブは、例えば患者の口、鼻、尿道、肛門、膣、循環器系、横隔膜若しくは食道への切り口、外科手術の間に形成された製造されたチャネル、又は他の（自然に備わる又は形成された）オリフィスのような患者の（自然の又は人工の）オリフィスを介して患者に導入される。基準位置表示器は、ポータルを介して、ガイドワイヤ上を又は当業者に知られた他の方法で導入される。基準及び位置の表示器は、オリフィスを介して、例えば、気管支樹、消化管、食道、又は他の患者の生体構造の領域のような患者のルーメン又は領域に導入される。

基準及び位置の表示器は、従来の技術（例えば、蛍光透視法）を用いて体の所定位置に取り付けられる。取付けの標的は、例えば、狭窄、動脈瘤、腫瘍、ポリープ、硬化又は対象となる他の要素若しくは状態のような対象となるものを含む。取付けの標的は、体の他の生体構造領域に存在するが、対象の標的領域へのアクセスを提供するルーメンに標的は選択される。更に、標的は的確な生体構造システムに存在する必要はなく、そのシステムの中には、基準及び位置の表示器及び本発明の他の要素が取り付けられてもよいが、基準及び位置の表示器によってモニタされるような腫瘍が存在するのと同じ又はその近傍の組織のような近である。基準及び位置の表示器を取り付けるための特定の場所、そして、経腔的な手技のために開口を形成する場所を選択することによって、より的確に標的領域にアクセスすることが可能になる。

基準及び位置の表示器は、本明細書で説明した技術又は他の固定技術を用いてルーメンの中で移動を防ぐような場所に固定される。基準及び位置の表示器は、例えばバルーンのような膨張メンバを使用することによって、所定箇所に固定される。ある実施の形態において、基準及び位置の表示器は、配置可能なケージ、フック、挿入可能な硬化ワイヤ、吸飲装置、生体構造領域又は導管の中で基準及び位置の表示器の位置を維持するように配置されたヘリカル・カテーテル、又は、本出願で説明された若しくは既存の技術の方法を用いて固定されてもよい。ある実施の形態において、基準及び位置の表示器は、本明細書で説明したように、又は、知られた固定技術を用いて、先端だけではない複数の場所又は長さ方向に沿って連続的に固定され、それによって、基準位置表示器及び装置（ガイド・チューブ、柔軟なチューブ又は他のそれに取り付けられるルーメン）が、生体構造の中で独立に移動することがなく、又、一旦取り付けられた形状を変えないようにすることが可能になる。

上述のように、制御可能な装置は、基準のルーメン又は基準及び位置の表示器の近傍に挿入される。制御可能な装置は、位置表示要素、更にはルーメンの位置情報を決定可能にする複数の位置表示要素を含む。

一実施の形態において、２Ｄ生体構造領域は、適宜、適用可能で予め操作された画像とともに登録される。例えば、予め操作可能なスキャン（例えば、ＭＲＩ、腹腔又は胸腔画像等のスキャン）が行われ、基準又は他の病変が明らかになった場合、予め操作されたスキャンは、基準位置表示器の位置とともに登録する前に、登録する目的を考慮した画像とともに登録される。

ある実施の形態において、登録中、登録装置の中心（センターライン）の３次元の経路が、予め取得した生体構造領域の画像の座標系で計算される。ある実施の形態において、対象となる生体構造領域の３次元（３Ｄ）マップや、基準及び位置の表示器の少なくとも部分的な場所が計算中に構築される。生体構造領域について、同時に広い平面の蛍光透視法、マルチスライスＣＴ又は他のファースト３Ｄ画像の取得が使用され、それによって、生体構造領域の画像に関連して、３Ｄマップや基準位置装置及び周辺の生体機構の少なくとも一部の場所が構築される。基準及び位置の表示器７０１を超えて案内されるべき生体構造領域の３Ｄ数理解析マップの構成は、生体構造領域の（上述の又は他の）画像又は（特に、造影剤又は他の画像化を補助する物がそこに導入された場合）スキャン情報を用いて構築される。ある実施の形態において、生体構造領域に関する画像データ（例えば、３ｄモデル／マップ）と、ルーメン、開口及び空洞とは、３Ｄスプライン、パラメトリックを含む等式、ボクセル、ポリゴン、コーディネート・リスト又は他の壁若しくは経路の指標として、又は、画像装置の座標系に存在するコンポーネント・チューブ及び構造の中心軸（センターライン）の単なる「スケルトン」として表現される。

対象となる他の周辺領域がマップに取り入れられてもよい。血管の手術では、例えば、３Ｄマップは、腫瘍、病変又は探索領域若しくは例えば事前の生体検査法その他の検査の場所のような対象領域への経路を示す基準及び位置の表示器の端部で拡張された血管を含む。

基準及び位置の表示器に対して又はその中で３Ｄマップの装置は、基準及び位置の表示器それ自体の画像から、基準及び位置の表示器の中で制限された画像から、装置から得られた画像から、及び／又は、３Ｄの経路に関する他の画像又は情報源から再構築される。３Ｄの経路は、「画像空間」又は画像装置の座標系に、装置の経路の座標系を形成する。

生体構造領域の登録の間、装置上の追跡装置が作動し、基準及び位置の表示器の座標系又は制御可能な装置により形成される参照フレーム座標系の座標における装置の経路が（それが使用される場合）、決定される。ある実施の形態において、これは、追跡装置が同時に装置の座標、装置の形状又は装置からの他の位置／方向情報を収集する間、装置を基準及び位置の表示器を介してスライドさせることによって実現される。これは重要なことに、画像空間の逆向きの経路を引き返す。これによって、「患者空間」又は追跡システムの座標システムの位置データの対応するセットを提供することができる。取得される位置データは、３Ｄスプライン、登録されたチューブに沿ったパラメータを含む等式、座標リスト、又は他の適切な形式で表現される。

登録変換が次に計算される。登録変換を計算する複数の方法がある。典型的な登録変換の計算方法において、（ｘ，ｙ，ｚ）位置が、装置が移動する経路に沿った距離の関数として決定される。一実施の形態において、画像化（例えば、Ｘ線や他の画像データ）の時にその経路（すなわち、Ｓ（Ｏ））を決定するため、位置データの収集を開始した時、装置は基準及び位置の表示器の中に配置される。装置が基準及び位置の表示器の中及びそれを超えて移動する場合、位置表示要素は、所定距離Ｓ（ｔ）だけ移動し、その距離は、インクリメンタル・ユークリッド距離を用いて位置表示要素の（ｘ，ｙ，ｚ）位置から計算される。インクリメンタル・ユークリッド距離とは、すなわち、ｐｋ＝（ｘ．ｓｕｂ．ｋ，ｙ．ｓｕｂ．ｋ，ｚ．ｓｕｂ．ｋ）が位置表示要素の座標系でｋ．ｓｕｐ．ｔｈのサンプルであり、Ｐｉ＝（ｘ．ｓｕｂ．ｉ，ｙ．ｓｕｂ．ｉ，ｚ．ｓｕｂ．ｉ）がセンサ座標系でのｉ．ｓｕｐ．ｔｈサンプルである場合、ｓｑｒｔ（（ｘ．ｓｕｂ．ｋ−ｘ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｙ．ｓｕｂ．ｋ−ｙ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｚ．ｓｕｂ．ｋ−ｚ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２）となる。一般に、ｉ及びｋを選択するための仮定については、後述する。

１ｓｅｔＳ＝０ｓｅｔ ｓａｍｐｌｅ=０ ＮＥＸＴｊ：ｓｅｔ ｉ＝Ｐ（ｓａｍｐｌｅ）ＮＥＸＴＪｋ：set ｓｅｔ ｓａｍｐｌｅ＝ｓａｍｐｌｅ＋１ ｓｅｔ ｋ＝Ｐ（ｓａｍｐｌｅ） ｓｅｔ ｔｉｍｅ＝ｓａｍｐｌｅ＋１ ｉｆ ｓｑｒｔ（（ｘ．ｓｕｂ．ｋ−ｘ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｙ．ｓｕｂ．ｋ−ｙ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｚ．ｓｕｂ．ｋ−ｚ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２）＞ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ（Ｓ＝Ｓ＋ｓｑｒｔ（（ｘ．ｓｕｂ．ｋ−ｘ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｙ．ｓｕｂ．ｋ−ｙ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２＋（ｚ．ｓｕｂ．ｋ−ｚ．ｓｕｂ．ｉ）．ｓｕｐ．２）／／ｓａｍｐｌｅ Ｏからｓａｍｐｌｅ ｋまでの距離／／スタート・セットからの距離がＳである画像空間における対応する点を計算する。ｓａｍｐｌｅ＝ｓａｍｐｌｅ＋１ ｉｆ ｍｏｒｅ ｓａｍｐｌｅｓ：ｇｏ ｔｏ ＮＥＸＴ＿ｉ｝ｅｌｓｅ｛ｉｆ ｍｏｒｅ ｓａｎｐｌｅｓ：ｇｏ ｔｏ ＮＥＸＴＪｃ｝

一旦位置表示要素が所定量（閾値距離）より多く移動すると、Ｓは、装置の経路を示す画像データから計算できる。これがなされなければ、Ｓの見積もりに継続的に誤差が積もり、Ｓの見積もりは、正確な計測より常に大きくなる。Ｓの対応する値で、画像データ（画像空間）からのデータが位置表示要素空間データ（患者空間）に適合され、基準及び位置の表示器を越えて装置の経路に沿った全ての場所で適合する高精度なポイントの組みを生成する。

基準及び位置の表示器の経路の座標系の画像空間セットと、同様の経路の座標系の患者空間のセットとを決定したため、登録は、患者空間の位置データと患者空間の画像データとの間で実行される。説明したように、この登録は、異なる座標システムから互いに一致する２つのセットのデータを生成するために、変換マトリックスの計算を含む。一実施の形態において、更に座標セットが画像追跡座標と「ともに登録」される。非固定の登録において、登録マトリックスは、登録される領域の時間及び場所にわたって変化することができてもよい。

生体構造領域が登録されると、チューブ、案内装置、治療の道具、ニードル、プローブ、柔軟な内視鏡、ステント、コイル、ドリル、トランスデューサ超音波振動子、圧力センサ、又は、位置表示要素に備えられる実際に柔軟な又は硬い装置は、それぞれの導管に挿入され、案内目的で、治療又は他の医療手技のために、他の目的で使用されてもよい。一実施の形態において、登録は、案内可能な導管が視認できる画像を生成し又は際立たせるために使用される。装置又は道具の位置表示要素は、追跡装置によって追跡され、装置又は道具の位置が、生成された又は際立たされた画像に表示され、そのため、案内が可能になる。更に、本明細書で説明した方法（又は他の方法）に従って、登録領域に確認が行われる。

ある実施において（例えば、基準及び位置の表示器又は登録に使用されるチューブの末端の領域に造影剤が注入される場合）、基準及び位置の表示器の末端領域が、画像に表示され、案内される。

ある実施において、本発明は、本明細書で説明した１つ以上の方法を実行するためのコンピュータ・インプラント統合システム（「統合システム」）を含み、（例えば、治療、診断又は他の方法のための他の方法と同様に）本明細書で説明した機構、機能又は操作をも含む。統合システムは、（他の装置だけでなく）本明細書で説明した装置又は要素のいずれかであってよい。

図１３５Ａは、本発明の一実施の形態に係る出発装置を制御追跡するシステムの主要部７００のブロック図を示す。出発装置を制御追跡するシステムの主要部７００は、経腔的な手技の間の制御及び装置の取付けに関する改良した方法を提供するために、本明細書で説明した種々のコンポーネント及びサブシステムを１つにまとめる。所定の手技のための最適な経腔的開口は、患者によって変化し、又は、自然の生体構造のランドマークを有するものではないため、出発装置を制御追跡するシステムの主要部が、ランドマーク（すなわち、基準位置表示）を提供し、そのランドマークは、経腔的な手技を改良するように追加の情報をユーザに他のシステムが提供するために使用される。出発装置を制御追跡するシステムの主要部は、基準及び位置の表示器の操作と、装置の連接及び制御を含む装置制御と、本明細書で説明したマッピング及び追跡システムとを統合する。出発装置を制御追跡するシステムの主要部７００は、表示部７４０を提供し、ユーザの入力７３０及び手術計画７２０の入力を受け付ける。矢印によって示されるように、システム７００は、手術計画システム又はプログラムだけでなくユーザにフィードバックを提供する。

図１３５Ｂは、本発明の実施の形態に係る統合システムの他の例を示す。一実施の形態において、統合システム８００は、コンピュータ要素８０１を含む。コンピュータ要素８００は、プロセッサ８０３、メモリ装置８０５、電源８０７、制御アプリケーション８０９、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎ、１つ以上の入力／出力８１３ａ−８１３ｎ、表示装置８１７、ユーザ入力装置８１９及び／又は他の要素を含む。

コンピュータ要素８０１は、１つ以上のサーバ、パーソナル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ又は他のコンピュータ装置を含む。コンピュータ要素８０１は、（図２、３又は５を参照して説明した機構、機能又は装置を含む）本明細書で説明したプロセス、計算、又は装置を実行するために必要なデータを受信し、送信し、保存し、且つ／又は、操作する。コンピュータ要素８０１は、本明細書で説明した装置又は要素の機能のために必要な任意のプロセス、計算、又は操作を実行してもよい。

一実施によると、コンピュータ要素８０１は、制御アプリケーション８０９をホストにする。制御アプリケーション８０９は、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎを機能させるコンピュータ・アプリケーションを含む。

ある実施の形態において、コンピュータ要素８０１は、プロセッサ８０３が場所、位置、及び／又は、１つ以上の装置、検出可能な要素、位置表示要素、若しくは、患者の生体構造領域の中の本発明のその他の要素の座標に関する画像データを受信、送信及び／又は操作することを可能にする１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎを含む。画像データは、メモリ装置８０５又は他のデータ保存場所に保存される。

ある実施の形態において、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎによって、プロセッサ８０３は、場所、位置、方向、及び／又は、１つ以上の位置表示要素、若しくは、患者の生体構造領域の中の本発明のその他の要素の座標に関するデータを受信し、送信し、且つ／又は、操作できるようになる。このデータは、メモリ装置８０５又は他のデータ保存場所に保存される。

ある実施の形態において、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎによって、プロセッサ８０３は、１つ以上の登録変換を計算し、１つ以上の変換の計算に係る１つ以上の座標系から座標系の登録（又はマッピング）を実行し、登録されたデータから１つ以上の画像を生成することも可能になる。ある実施の形態において、画像データ、位置データ、登録データ、他のデータ又はそれらの組み合わせから生成された画像が、表示装置８１７に表示される。

ある実施の形態において、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎによって、プロセッサ８０３は、患者の生体構造領域の固定した本体の描写を構築することに使用するために、場所、位置、方向、及び／又は、１つ以上の位置表示要素の座標に関するデータを受信し、送信し、且つ／又は、操作できるようになる。ある実施の形態において、１つ以上のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎによって、プロセッサ８０３は、動的な、変形可能な、且つ／又は、患者の生体構造領域の他のモデルを形成することが可能になり、生体構造領域に関するリアルタイムの画像の表示が可能になる。ある実施の形態において、これらの画像は、表示装置８１７に表示される。

一実施の形態において、統合システム８００は、（図１３３の登録装置１０１と同じ又は同様である）登録装置８２１を含む。ある実施の形態において、登録装置８２１は、操作可能にコンピュータ要素８０１に入力／出力８１３を」介して接続される。他の実施の形態において、登録装置８２１は、操作可能にコンピュータ要素８０１に接続される必要はなく、データは登録装置８２１及びコンピュータ要素８１３の間で送受信される。登録装置８２１は、特に、患者の人体構造領域若しくは患者の人体構造の領域の中の１つ以上の要素に関する画像データ、場所データ、位置データ及び／又は座標データを提供することを支援する。登録装置によって、（柔らかい組織や変形可能な体を含む）患者の人体構造領域の登録が可能になる。

一実施の形態において、統合システム８００は、（図１３３の参照装置１０１と同様又は類似の）参照装置８２３を含む。ある実施の形態において、参照装置８２３は、入力／出力８１３を介してコンピュータ要素８０１に操作可能に接続される。他の実施の形態において、参照装置８２３は、コンピュータ要素８０１に接続される必要はなく、データが参照装置８２３とコンピュータ要素８０１との間で送受信される。参照装置８２３は、特に、患者の人体構造領域若しくは患者の人体構造の領域の中の１つ以上の要素に関する画像データ、場所データ、位置データ、座標データ及び／又は移動データを提供することを支援する。参照装置８２３は、（柔軟な組織や変形可能な体を含む）患者の生体構造領域の動的な参照を可能にする。

一実施の形態において、統合システム８００は、追跡装置８２５を含む。一実施の形態において、追跡装置８２５は、入力／出力８１３を介してコンピュータ要素８１３に操作可能に接続される。他の実施の形態において、追跡装置８２５は、コンピュータ要素８１３に操作可能に接続される必要はなく、データが追跡装置８２５とコンピュータ要素８１３との間で送受信される。追跡装置８２５は、電磁力追跡装置、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）により機能する追跡装置、光ファイバの追跡装置、光学追跡装置、レーダー追跡装置又は他のタイプの追跡装置である。追跡装置８２５は、３次元の場所、位置、座標、及び／又は、患者の生体構造領域の中の１つ以上の位置表示要素に関する他の情報を取得するために使用される。追跡装置８２５は、このデータ／情報をコンピュータ要素８０１に提供する。

一実施の形態において、統合システム８００は、画像装置８２７を含む、一実施の形態において、データは、画像装置８２７及びコンピュータ要素８１３の間で送受信される。このデータは、操作可能な接続、ネットワーク接続、ワイヤレス接続を介して、１つ以上のフロッピーディスクを介して、又は、他のデータ変換方法を介して送受信される。画像装置８２７は、画像データ、位置データ、又は本明細書で説明した装置及びプロセルを可能にするために必要な他のデータを取得するために使用される。画像装置８２７は、コンピュータ要素８１３にデータを提供する。画像装置８２７は、Ｘ線装置、コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、陽電子放出型断層撮影装置（ＰＥＴ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、超音波装置、アイソセントリック蛍光透視装置、回転蛍光透視画像生成システム、マルチスライスコンピュータ断層撮影装置、血管内超音波画像、単光子放出型コンピュータ断層撮影、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）装置その他の画像化／スキャニング装置を含む。

例えば、温度センサ、圧力センサ、動きセンサ、電気センサ、ＥＭＧ装置、ＥＣＧ装置又は他の装置若しくはセンサのような他の装置や要素が、統合システム８００に含まれ、且つ／又は、統合システム８００との間でデータを送受信する。更に、治療診断又は他の医療道具若しくは装置が、統合システム８００に含まれ、且つ／又は、統合システム８００との間でデータを送受信する。

一実施の形態において、本明細書で説明した種々の装置が交換可能に、１つ以上の入力／出力８１３ａ−８１３ｎに接続される。ある実施の形態において、統合システム８００に含まれるソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアによって、種々の画像化、参照、登録、案内、診断、治療又は他の装置が、統合システム８００によって交換可能に使用されることが可能になる。

本明細書で説明した発明が種々のシステムの形態で稼働してもよいことが、当業者には十分に理解されるであろう。従って、より多くの又はより少ない上述のシステム・コンポーネントが、種々の実施の形態において、使用され且つ／又は組み込まれてもよい。本明細書で説明した機能を実現するために使用される種々のソフトウェア・モジュール８１１ａ−８１１ｎ及び制御アプリケーション８０９が、本明細書で引用したシステムのコンポーネントの１つ以上に保持され、必要に応じて、個別の医療道具又は装置に中に含まれることも理解されるであろう。他の実施の形態において、十分に理解されるであろうが、本明細書で説明した機能は、ハードウェア及び／又はファームウェアの種々の組み合わせで、ソフトウェアに加えて又はその代わりに、組み込まれてもよい。米国特許出願公開ＵＳ２００５／０１８２３１９（名称「内部の器官を登録、確認及び参照するための方法及び装置」，Ｎｅｉｌ Ｄａｖｉｄ Ｇｌｏｓｓｏｐ）が参照によって、本明細書に組み入れられる。

画像化、登録及び他の詳細に関する他の詳細は、以下の特許及び公開に開示されており、各々は、参照によってその全体が組み入れられる。その特許は、米国特許出願公開２００２／００７７５４４（Ｓｈａｈｉｄｌ）、米国特許出願公開２００６／００３６１６２（Ｓｈａｈｉｄｌ）、米国特許出願公開２００６／０１７３２８７（Ｓａｂｃｙｚｎｓｋｉ等）、米国特許出願公開２００５／０１８２３１９及び米国特許６８９２０９０（Ｖｅｒａｒｄ等）である。

記載された実施の形態に加えて、基準及び位置の表示器が、例えばキャパシタンス近接センサ及びプローブ、光電子センサ、誘導センサ、磁力センサ、超音波センサ及びＲＦＩＤベース追跡システムのような近接センサ及び位置表示器の使用を含む。データと位置と表示部との実施の形態は、基準の近傍を通過する装置と基準との間の接触及び非接触の両方の位置検出器を含む。代わりの形態は、装置が（ａ）連続するリングの基準を通過し、（ｂ）部分的にリングの基準を通過し、（ｃ）基準の側方に沿って通過し、又は（ｄ）基準位置表示器上の近接センサ又は他の検出器の検出可能な領域内を移動する方向を含む。基準及び位置の表示器は、体の内部又は外部に取り付けられる。基準位置表示器の表面は、基準位置表示器が使用される経腔的な入り口、周辺組織又は構造の点に設けられる。

上述のように、基準及び位置の表示器は、硬化可能で制御可能なオーバーチューブに組み込まれ、そのオーバーチューブは、胃壁のようなルーメン壁に取り付けられる。基準及び位置の表示器を取付点に含む硬化可能なオーバーチューブの末端部は、経腔的な開口を通過する装置の大きさ又は長さを示す。更に、基準及び位置の表示器の形態は、第１の硬化可能なチューブに配置される第１の基準及び位置の表示器の点を含む。第１の基準及び位置の表示器は、口のような体の入り口、又は、第１硬化可能なチューブ（すなわち、第１の又は主たる硬化可能なチューブの末端）の出口に配置される。第２の硬化可能なガイド・チューブ（すなわち、第２のガイド・チューブ）は、第２の硬化可能なガイド・チューブに入り又はそこから出ることを示すために、第２の基準及び位置の表示器を用いて使用される。

他の実施の形態において、基準及び位置の表示器は、硬化可能なガイド・チューブと独立して備えられ、又は、それは、ガイド・チューブに統合される。基準及び位置の表示器のランディング・パッドは、パッドを介してアクセス可能にするため、体と基準及び位置の表示器との一部に固定するために設けられ、又、セグメント化された制御可能な装置を収容するように設けられたベースを含む。

代わりに、基準及び位置の表示器のランディング・パッドは、セグメント化された装置が基準及び位置の表示器を介して体の一部に前進することを可能にするために設けられた開口を形成し且つ／又は閉じるために、縫合機構又は充填機構を含む。

複数の代わりの形態が基準位置表示器に利用可能である。上述の基準位置表示器は、結腸を経由した手技に適するように、肛門の近くに取り付けるように形成されてもよい。基準位置表示器Ｉも、後述の図２２５Ａ−Ｂ及び２２６Ａ−Ｂに示す膨張可能な袋が備える柔軟な表面を有する。袋を使用することによって、基準位置表示器の組織への密閉が支援され、丸められたルーメン壁の形状、種々の湾曲及び非平面の形状の違いを埋めることが可能になる。

図１３６Ａは、硬化可能なガイドだけでなく、マウスピース導入部の基準を示す。図１３６Ｂは、経腔的な手技の間、他の装置と独立して備えられるスタンド・アローンの固定部及び基準リングを示す。図１３６Ｃは、制御可能な装置１の上のセグメント７に取り付けられる基準を示す。基準及び位置の表示器又は位置表示部は、図示されるように、末端部又は各個別のセグメント７に配置される。

図１３７は、自身の固定システムを有する統合された基準及び位置の表示器１３７０を示す。ランディング・パッド１３７８は、経腔的な手技のための標的組織の輪郭に柔軟なフレームワークを有するベース１３７２を含む。ベース１３７１は、固定部材１３７２及びそれらの作動機構（図示せず）だけでなく基準１３７９を支持する。使用時に、統合された基準及び位置の表示器１３７０が、標的領域に備えられ、固定部材１３７２を用いて所定位置に保持される。そして、経腔的な開口を形成する装置や経腔的な手技を実行する行為が、ルーメン１３７３を介して行われる。ルーメン１３７３を通過する装置が登録され、追跡され、基準１３７９によって認識される。

図１３８は、他のスタンド・アローン基準位置表示部１３８０を示す。基準位置表示部１３８０は、末端部４８０３に固定部材４８０１を含む。位置及び追跡センサは、表示部１３８０の長さ方向に沿って配置された複数のリーダ２５の中に取り付けられる。末端部４８０３は、固定連接部４８０５によって作動した固定部材４００１を用いて標的組織に取り付けられる。末端部４８０３は、固定部材４００１を用いて標的組織に取り付けられる。

図１３９は、導入部マウスピース１５の上の基準２５を示す。基準及び位置の表示器を口の入り口に位置付けることによって、食道に進入して胃を通過する装置のための安定したプラットフォームを備えることが可能になる。胃壁に取り付けられた基準位置表示部は経腔的な手技の間に移動するため、口のような安定した場所で基準及び位置の表示器によって提供される計測データ及び読み取りデータは、正確なマッピング、追跡及びシステムの制御機能を確かにするために、有用な情報を提供する。

本発明に係る基準及び位置の表示器は、複数のガイドの先端に利用される。図９６Ａ−Ｂ及び９７は、基準及び位置の表示器を有する複数のガイド・チューブを示す。

更に、患者の身体に依存する各手技に関する各人の特性、及び、実行される特定の手技のため、望ましい経路が各患者に特定され、ＤＰＩが他の実施の形態で広範囲に提供され、種々の異なる機能が可能になる。１つ以上の追加的な機能を有する実施の形態があり、それは、柔軟なチューブ、硬化可能な、又は、半硬化可能なガイド・チューブ、すなわち、他の装置によって搬送されるスタンド・アローン・コンポーネントのようなものである。

硬化可能なガイドの末端部は、統合した組織のカッターと、基準及び位置の表示器のリーダとを備える。例えば、硬化可能なガイド・チューブの末端を見ると、そこには、複数の同心のリングの種々の器具がある。例えば、最も外側のリングは、末端への吸引に適用される吸引ポートを含み、それによって、組織壁に位置付け且つ固定することが可能になる。次に、もっとの内側のリングは、胃壁に開口を形成するための、カッター又は装置であり、カッティング・リングの内部は、完全に閉じられた基準及び位置の表示器であり、
又は、以前の基準及び位置の表示器を移動ささせる制御可能な装置の移動量を再登録するために端部に単に設けられたエッジである。代わりに基準及び位置の表示器はリングであってもよく、操作可能で制御可能な装置を収容できる大きさを有する。

例示するように、基準及び位置の表示器は、経腔的な手技を支援する１つ以上の機能を有する。基準及び位置の表示器に組み込まれる機能の例は、例示にすぎず限定するものではないが、
（ａ）ライナーストレージのような消毒領域及び配置を形成し維持する機能と、
（ｂ）基準及び位置の表示器の構造によって隔離した後に、標的組織を洗浄して洗い流すような消毒領域の準備と、
（ｃ）経腔的な開口を形成する前、又はその後に、組織の把持、並びに、基準位置表示器ルーメンを標的組織に固定するための固着及びアンカと、
（ｄ）出発装置情報のポイントを提供する基準ハウジングと、
（ｅ）経腔的な開口を形成するための道具と、
（ｆ）経腔的な開口を閉じるための道具と、
（ｇ）他の道具及び装置のためのアクセス経路として基準及び位置の表示器のルーメンを利用する（すなわち、道具のアクセス・ポートとして側方の洗浄チャネルを使用する）ことである。

安全で適切な標的組織の開口を確実にする追加的な特徴として、基準及び位置の表示器の実施の形態は、周辺組織を計測又は検出する（すなわち、２次元又は３次元の画像化が可能な）装置又はコンポーネントを含む。

例えば、基準及び位置の表示器は、アタッチメント箇所について追加的な情報を提供するために、適宜、トランスデューサ超音波振動子又は他の検出若しくは画像化システムを含む。これらのコンポーネントは、容積内の手技を実行する装置を位置付けることを支援するための基準及び位置の表示器についての容量を形成するために、上述のような立体画像を形成する能力を有してもよい。ルーメン壁の厚さを選択された開口の箇所で計測するために、超音波プローブが提供され、それによって、固定部材が望ましい深さの組織に確実に運ぶことができる。そのような超音波プローブは、より速い穿孔のために適切な深さを選択するために、システムへの入力に使用されてもよい。超音波プローブは、開口箇所の標的組織の場所を確認するために、すなわち、事前の手術計画からの期待される開口箇所と比較するために、壁の反対側の構造、組織、器官を特定するために使用されてもよい。超音波プローブは、標的開口場所の背後にある器官、組織、構造及び他の生体構造への近さ、空間、距離又は他の位置情報を確かにする安全装置としても作動する。

基準及び位置の表示器の形態及び例

上述のように、基準及び位置の表示器は、図１３７，１３８に示すように、スタンド・アローン・コンポーネントである。本形態において、基準及び位置の表示器は、標的組織自体に取り付けられる。従って、装置及び／又は道具は、そのルーメンに案内され又それを介して通過する。

図１４０は、ガイド・チューブ６４０５の末端部に形成された基準及び位置の表示器２５を示す。ガイド・チューブ６４０５の末端部は、吸引ポート６４０８と固定部材６４１２とを含む。基準及び位置の表示器２５は、末端のバルーン６４１０へのガイドの近くである。吸引チャネル６４０７は、吸引ポート６４０８に吸引源（図示せず）を必要とする。操作時に、ガイド・チューブ６４０５は、体内の標的組織近傍の位置へ導く。次に、吸引が、吸引ポート６４０８を介して行われ、そによって、ガイド６４０５の末端を標的組織壁に固定的に係合させる。一旦、組織壁に固定されると、固定部材６４０２が作動し、それによって、ガイドの末端が係合して、標的組織壁に固定される。一旦、末端が組織壁に固定されると、吸引源は切られてもよく、固定部材６４１２がガイド・チューブを標的組織の所定位置に保持する。代わりに、ガイド・チューブが、吸引ポート６４０８を用いて所定位置に保持されてもよく、固定部材６４１２が制御された経腔的な開口を標的組織に提供するように形成されてもよい。固定部材６４１２及び他の固着又は組織アンカについて本明細書で開示される実施の形態は、治癒を早め、標的ルーメン壁の開口に形成された経腔的な開口の傷跡を低減するために、ステロイド又は他の薬剤で覆われる。

配置場所への取り付け

組織を把持するために、末端に設けられた硬化可能なオーバーチューブを使用する利点の１つは、ガイド・チューブが組織を把持するための機械的な利点を提供するように操作されることである。例えば、口を通り、食道を介して胃の中へ、そして肝臓又は他の器官から胃壁に対向する位置に硬化可能なガイド・チューブを導くことができる。固定されたガイド・チューブは、次に、操作による力を胃に掛けるために使用され、それによって、近傍の構造に対して取り付け場所又は胃を修正することができる。硬化可能なガイド・チューブの末端部に配置された組織把持手段を用いることによって、胃の内側は、把持され、肝臓又は他の器官から離される。その後に、切断手段が、ガイド・チューブを介して前進し、胃の内側を切断するために使用されるか又は胃の内側に開口を設ける。従来の切断システムに対して、本発明の装置及び／又は方法は、胃の内側が周辺組織及び器官から離れるように引っ張られ、それによって、胃の内側が切断されるとき、近傍の組織又は器官は安全な位置にある。硬化可能なガイドは、胃のより小さい湾曲部分に取り付けられ、本明細書で説明したような突き刺すことのない固定具を用いて胃の内側に取り付けられる。一旦、胃の内側に取り付けられると、胃は、胃壁に開口を設ける前に、周辺組織から離れるように操作される。一旦、側壁に穴が形成されると、固定位置の硬化可能なスコープを介して装置が前進する間、組織は開放され又はその位置に保持され、それによって、所望の器官にアクセスする装置の的確な取付けのための安定したガイドを提供することができる。一実施の形態において、肝臓又は胆嚢にアクセスするために、そのうような形態が使用される。

胃壁にガイド・チューブを保持する技術は、更に、吸引ポート、ステープル、バーブ又は他の機械的な把持装置又は挟持具の使用を含む。

更に、胃のような器官の壁に固定するための固定機構のオーバーチューブの先端に組み合わせがある。例えば、オーバーチューブの先端は、組織に固定するために、吸引及びステープルを備える。

他に、複数のフック（例えば、ＮｉＴｉフック）を有してもよい。それは、壁に固定するための手段として、先端から押し出される。これらのフックは、例えば、胃壁の組織の中で曲がるように又は曲がらないように、曲げられており、それによって、それらは、全体に突き刺し、同じ側の胃壁を突き出る。又は、それらは、第２面で出るように突き刺された一面に進入するように突き刺し、次に近傍の組織又は構造を傷つけることなく、第２面で係合するように再進入する。

種々のグリップ又は固定手段が、硬化可能なスコープの末端部に備えられてもよい。従って、硬化可能なガイド・チューブの末端は、アタッチメント又は固定具を有する実施の形態を含み、それによって、ガイド・チューブの位置を体の組織又は構造に固定する。種々の適切な把持又は固定手段が、以下の特許又は特許公開に説明されており、それらは参照によって全体が本明細書に組み入れられる。その特許は、５，４４３，４８４、５，６１３，９３７、５，８６５，７９１、５，９６４，７８２、６，１８３，４８６、６，２０６，６９６、６，２２８，０２３、６，５０６，１９０、６，６６３，６４０、２００１／０００１８２５、２００２／０１０７５３１、２００２／０１２０２５４、２００３／００７８６０４、２００４／００８７８３１、２００４／００５４３３５、２００３／０１４４６９４、６，７１６，１９６、６，６６３，６３９、６，１３９，５２２、６，０６８，６３７、５，７０２，４１２、５，５７７，９９３、５，５７３，４９６、５，４８８，９５８、５，４０７，４２７、５，５８２，５７７、５，６８１，３４１、５，８７３，８７６、５，９２５，０６４、５，９２８，２６４、５，９８４，８９６、６，１１０，１８７、６，１２３，６６７、６，６２０，０９８、６，６２６，９３０、６，６９８，４３３、６，７４３，２２０、２００２／００３２４１５、２００２／００９９４１０、２００３／０１７６８８３、２００４／００８７９６７、２００４／００９３０２３、２００４／０１１６９４９、２００４／０１３３２２０及び２００４／０１３３２２９である。

図１４１に示すように、種々の末端固定手段が可能である。ガイド・チューブ１７及び基準２５は全て、参照のために例示される。図１４１は、ガイド・チューブ１７の末端から外方に伸びる末端フック７０Ａの使用を示す。図１４１Ｂは、ガイド１７の末端の側壁の吸引ポートを示す。側壁の吸引ポート７０Ｂを使用することによって、末端部の全体を他の目的のために利用可能な状態にしながら、側壁へのガイドは、ルーメンに係合することが可能になる。後述のように、側壁の吸引ポート７０Ｂ及び側壁固定部は、空の胃に関連する経腔的な手技の間（図示せず）、使用される。図１４１Ｃは吸引ポート７０Ｃの末端を示す。図１４１Ｄは、ガイド・チューブの末端に位置付けられたバルーン７０Ｄを示す。図１４１Ｅは、ガイド・チューブ１７の末端に位置付けられる複数のピンチャー又は組織グリッパー７０Ｅを示す。図１４１Ｆは、ガイド・チューブ１７の末端の吸引カップ・リングを示す。図１４１Ｇは、図１４１Ｆの部分を示す図である。図１４１Ｇに示すように、吸引カップ・リング７０Ｆは、標的組織に位置付けられると、円形の吸引ポート７３を形成する。標的組織に位置付けられると、リング・ブレード７１は、均一で経腔的な開口を標的組織に形成するために作動する。制御可能な詳細なものが、ブレード７１によって形成された経腔的な開口を通過して示される。

歯及び回転アンカ機構の使用

組織壁に硬化可能なチューブを固定するための他のアタッチメント機構は、移動可能な歯を有するピンチャータイプの装置である。ピンチャーが組織に対して位置づけられ、それから組織の中に前進する場合、通常、組織に対して歯が回転することによって、歯は組織に導かれる。結果として、組織は、制御可能な方法で２つ以上の分離した位置で把持される。歯の回転は、歯が貫く深さを決める。本明細書で説明した歯の実施の形態は、１回より小さい回転によって組織に完全に係合し、標的組織を貫通することなくそのようになる。歯は、機械的な又は他の移動機構が作動すると、互いに移動するように設けられる。そのように、少なくとも１つ以上の歯が作動すると、それが把持する組織は、他の歯の方向及びそれが取り付けられた組織の方向に前進する。硬化可能なガイド・チューブの末端又は接触している端部に位置づけられると、組織は、突き刺さり、把持し又組織と互いに結合することによって、硬化可能なガイド・チューブに取り付けられる。本明細書で説明された歯及び他の固定部材は、組織の表面のみを貫き、組織を貫かずに組織内へ深くささり、そして組織を貫くように設けられる。組織を貫く適切な１つの形態が使用されるが、制御された作動をともなって、組織の固定が表面でなされ、組織を貫通せずに深く刺さり、又は組織を貫通するようになされてもよい。突き刺す深さの制御は、回転量を制限し、又は、増やすことによって制御される。

図１４２は、係合リング７００から伸びる２つの歯７０２を有する係合リング７００の実施の形態を示す。装置が取り付けられると、係合リング７００は、装置の末端部内の円筒状のチャネルに配置され、それによって、各歯７０２の係合先端７０３は、装置の末端から引き抜かれる。このよう方法で、歯は、不注意で装置の操作の間に係合することを防止している。係合先端７０３は、突き刺さる深さ、回転量、及び係合する組織の厚さによって種々の形態を有する。図１４２Ａ，Ｂ及びＣは、３つの異なる歯状の穿刺要素の形態７０３’，７０３”，７０３”’を示す。図１４３は、深さｔを有する組織Ｔの中に深さｄだけ刺さる歯７０２の係合を示す。図１４３（Ａ）は、歯（図示せず）を収容する装置が組織表面へ前進することによって、歯７０２が組織Ｔの表面へ前進する様子を示す。図１４３（Ｂ）は、歯リングが回転するときの歯の先端７０３と組織の係合を示す。図１４３（Ｃ）は、歯の回転が完了し、係合先端７０３が組織内の深さｄだけ刺さった様子を示す。歯７０２は、本出願において説明した他のアンカ及び固定機構と同様に、それらが使用される経腔的な手技に関するルーメン壁の厚さに係合するように設けられる。多くの場合、標的となる壁の厚さは３ｍｍから６ｍｍの間で、標的となる壁の特定に依存する。例えば、胃壁の厚さは、約４ｍｍから約６ｍｍの間である。胃壁を貫通することなく胃において使用される、そのような固定及びアンカ装置は、４から６ｍｍの中で刺さり又係合するように設けられる。例えば、トランスデューサ超音波振動子のようなセンサ及び位置表示器は、標的壁の場所での実際の組織の厚さに関するユーザの決定を支援する。実際の又は測定された組織の厚さに関する情報は、固定部材を組織に刺す量を調節するために、医師又は操作者によって用いられる。

１つの典型的な実施の形態において、ガイド・チューブは、一定方向にひねられると、中へ前進して近傍組織と係合する複数の歯を有する末端に円形のリング又は半円状のリングを有する。反対方向に前進すると、又は、反対方向に回転すると、歯は組織から引き抜かれて回収される。ガイド・チューブの側壁に収容される場合、歯のリング又は歯は、ガイド・チューブの側壁の収容部から回転して出るように作動する。回転して出る場合、歯は組織に係合し、それによって、硬化可能なチューブの末端を組織に固定する。歯の形状、サイズ、係合深さ、大きさ、及び他の要素は、特に、硬化可能なチューブが係合する組織に貫通するように設けられる。他の形態において、歯の形状、サイズ、係合深さ、大きさ及び他の要素は、特に硬化可能なチューブの末端近傍の組織に表面的にのみ係合するように設けられる。更に他の形態において、歯の形状、サイズ、係合深さ、大きさ及び他の要素は、特に硬化可能なガイド・チューブが置かれる組織を完全に貫通することなく契合するように設けられる。

後述の組織アンカは、例えば、ガイド・チューブ、基準位置表示器、又は、経腔的な手技を支援するルーメンの壁に固定するように設けられた他のコンポーネントの中の固定部材のルーメンに形成されたルーメンを通って移動するために設けられる。１つ以上の組織アンカは、装置をルーメン壁に係合させるために、装置の部分の周囲に配置される。１つ以上の組織アンカは、本明細書で図示したようなガイド・チューブ又は基準位置表示器の末端の周囲に配置される。これによって、組織アンカは、ガイド・チューブ、基準位置表示器又は他のコンポーネントを、経腔的な手技の支援に望ましい場所でルーメンに固定するために好適に使用される。例えば、標的組織は、腹膜、肋膜、心内膜、器官カプセル、肌、又は、他の組織であり、経腔的な手技を支援において開口を形成するために、選択された標的に依存する。特に組織アンカにおける係合要素のサイズは、ルーメン壁の中に留まるように選択されて、それに取り付けられるように選択され、又は、ルーメン壁を貫通するように選択される。近い大きさに組織アンカの大きさを調整することは、従来の技術を用いてなされる。

後述するように、組織アンカは、ガイド・チューブを用いて説明される。本明細書において説明する組織アンカ及び他の固定部材は、他のコンポーネントをルーメン壁又は生体構造の他の部分に固定するために使用される。ガイド・チューブ、又は、固定される他の装置は、外科的手技を施す患者のルーメンに挿入される。組織アンカの末端の組織把持機構は、標的組織の近傍に位置付け、標的組織の中に移動させるように操作され、それによって、外科医が計画した外科的手技を容易に行えるように、ガイド・チューブ、基準及び位置の表示器又は他のコンポーネントを所望の位置に固定する。組織アンカの端部を把持する組織は、反対の端部を制御することによって、所定の角度で関節接続するように設けられ、それによって、端部又は表面を把持する組織は標的組織を容易に把持できるように実質的に標的組織に対して直角になる。

図１４４は、組織アンカの一実施の形態の斜視図であり、ガイド・チューブ又は基準位置表示器とともに使用される操作固定装置を含む。図１４５は、図１４４の線２によって囲まれた領域の拡大図である。組織アンカ２０は、ガイド・チューブのチャネルに挿入されるように設けられた細長い外部チューブ２２を含む。細長いせみ・リジッド・シャフト２６は、長軸２７を形成し、チューブ２２の中に収容される。シャフト２６は、末端部又は遠隔端部２８と、末端部又は稼動端部３０を含む。末端部３０は、標的組織（図示せず）を把持し固定するための組織把持部材３２を含む。図１４５の例示において、組織把持部材３２は、２つの近い水平に対向する突起３６，３８を含み、それらは、各々がらせん状に形成され、先端４０及び４２をそれぞれ有する。シャフト２６の基端部２８は、シャフト２６及び組織把持部材３２を操作するために、ノブ３４又は他の装置に接続される。

組織アンカ２０は、その間での相対的な移動を防ぐために、アウター・チューブ２２をガイド・チューブに固定する軸固定部５０を含む。一実施の形態において、軸固定部５０は、軸固定部５０をカテーテル２４の基端部５５に固定するための標準的なルアー接続部５３を有するハウジング５２を含む。軸固定部５０は、更に、ハウジング５２とアウター・チューブ２２の間に配置される「腺要素」（図示せず）を含む。キャップ５６は、ハウジング５２にネジ入ると、それらの間での軸方向の移動を低減させるために、アウター・チューブ２２に対して係合を密着させて腺要素を圧縮する。係合を密着させることによって、体腔からの流体又は注入ガスが漏れる可能性を低減させることに効果がある。そのよな固定装置は、典型的には、ＢＥＣＴＯＮ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｒａｎｋｌｉｎ Ｌａｋｅｓ，ＮＪ．，U．S．A．で購入できるＴｏｕｈｙ−Ｂｏｒｓｔである。ガイド・チューブに対してアウター・チューブ２２を軸方向に固定する他の適切な固定部が使用されてもよい。

組織アンカ２０は、アウター・チューブ２２及びシャフト２６に回転して固定するように形成されて配置される回転固定部６０を含む。本例において、回転固定部６０は、軸固定部５０と同様の構成を有する。しかし、回転固定部６０は、２つの同軸部材を回転して固定するために、適切な固定装置又は配置であることは理解されるべきである。従って、回転固定部６０は、ハウジング６２の中に形成される標準的なルアー接続部６３を有するハウジング６２を含む。プラグ６４は、アウター・チューブ２２に固定され、アウター・チューブ２２をハウジング６２に固定するために、ルアー接続部６３に挿入されるように設けられる。回転固定部６０は、更に、ハウジング６２に形成された腺要素（図示せず）を含む。シャフト２６は、腺要素を通過し、ノブ２４に取り付けられる。キャップ６６も備えられ、それは、シャフト２６が貫通することができる開口を有している。キャップ６６がハウジング６２にネジ入ると、腺要素は圧縮されてシャフト２６に密着して係合し、それによって、流体又はガスが漏れる可能性が低減するだけでなく、そこからの回転移動を軽減することができる。

外科的手技の間、ガイド・チューブは患者の体腔に挿入される。組織アンカ２０が、（側壁固定チャネルにすでに存在しない場合）ガイド・チューブに挿入されて位置づけられ、それによって、組織把持部材３２を有する末端部３０は標的組織に接触する。１つ以上の組織アンカは、ガイド・チューブ又は基準位置表示器の末端又は組織コーティング部に配置される。次に、ノブ３４が、シャフト２６とともに、例えば半時計周りに、回転し、それによって、ほぼ水平に対向する端部４０が標的組織に組み込まれ、標的組織に鯛ｓ手ガイド・チューブを固定する。回転固定部６０は、次に固定され、それによって、アウター・チューブ２２に対するシャフト２６の追加的な回転を低減させることができる。次に、これによって、標的組織を不注意で開放することが低減する。一旦、ガイドチューブの軸の取付けが望ましく実現されると、軸固定部５０が固定され、それによって、更に組織アンカ２０がガイド・チューブに対して軸方向に移動することを低減させ、又、それらの間での漏れを低減させることができる。標的組織を開放するために、シャフト２６は、反対方向（例えば時計回り）に回転し、それによって、組織把持部材３２の突起３６，３８は、標的組織から解放し、ガイド・チューブ又は基準位置表示器を回収できるようにする。一実施の形態において、全ての組織アンカ２０の移動は、同期し、それによって、同時に標的組織の係合及びその解除がなされてもよい。代わりに、各個別の組織アンカが、独立に制御されてもよい。

アウター・チューブ２２は、ガイド・チューブの道具チャネルに応じたサイズの外径と、シャフト２６に応じた内径とを有する。一実施の形態において、アウター・チューブ２６は、典型的なカテーテル・ニードルのそれにほぼ等しい外形（例えば、１７ゲージ又は０．０５８インチ）を有し、又、より厚く又はより薄い壁が適しているが、約５−１０ミリ（ｍｉｌｌｓ）の厚さの壁を有する。シャフト２６が示され、セミ・リジッドの円柱形状のシャフトとして記載されるが、シャフトは、ケーブル又は任意の断面形状のチューブから形成されてもよく、硬く又は柔軟であってもよく、例えばステンレス鋼又はプラスチックを含む任意の適切な材料を用いて作られてよい。組織把持部材３２は、クランプ又はロウ付けのような適切な手段によって、シャフトに接続されてもよい。

図１４６は、関節接続するように設けられた組織アンカの本実施の形態の斜視図である。本実施の形態において、組織アンカ１００は、アウター・チューブ１０２と、内部での軸方向の移動のために設けられたインナー・チューブ１０４と、内部での回転移動のためのインナー・チューブ１０４の中に配置された柔軟なシャフト１０６とを含む。シャフト１０６は、基端部１０８と末端部１１０を含む。組織把持部材１１２は、末端部１１０でシャフト１０６に取り付けられる。組織アンカ１００の本例において、組織把持部材１１２は、組織アンカ２０に関する上述の説明に類似する。組織把持部材１２は、２つの近い水平方向に対向する突起１１４，１６６を含み、それらは、らせん形に形成され、それによって、組織把持部材１１２が回転し、突起１１６，１１８の先端１１８，１２０のそれぞれが固定のために標的組織に埋め込まれる。インナー・チューブ１０４は、基端部１２１と末端部１２２を有する。

図１４６−１５０を参照して説明した実施の形態において、インナー・チューブ１０４は、形状記憶材料を用いて作られる。そのような材料は、鋼ばね、ニッケル・チタン、プラスチック、又は他の材料であり、望ましい停止位置に偏向し又戻る特徴を十分に有する現在又は今後開発されるものである。

シャフト１０６は、ステンレス鋼、プラスチック、又は他の適切な材料のような柔軟な材料を用いて作られる。材料は、シャフトが曲がった形状であるとき、軸に関してシャフト１０６が回転できる程度に十分に柔軟である。

インナー・チューブ１０４がアウター・チューブ１０２の中に退避する場合、２つは実質的に互いに同軸である（図１４７に、図１４６の線６によって囲まれた退避位置の末端部１１０の拡大図を示す。）。しかし、インナー・チューブ１０４が末端部１２２がアウター・チューブ１０２から生じる場合、末端部１２２は、アウター・チューブ１０２に対して所定角シータで湾曲する（図１４８に示すように、それは、図１４６の線６によって囲まれた伸張位置における末端部１１０の拡大図を示す。）。インナー・チューブ１０４は、形状記憶材料を用いて、最大角シータでの湾曲を有する停止位置で形成されるため、湾曲している。一旦アウター・チューブ１０２が退避すると、インナー・チューブ１０４は、偏向位置になり、その位置では、インナー・チューブ１０４は、アウター・チューブ１０２に対して実質的に同軸の配置になる。このように、インナー・チューブ１０４がアウター・チューブ１０２に対して偏向する角度は、インナー・チューブ１０４がアウター・チューブ１０２に対して伸びる量によって決まる。角度シータを変えるために、インナー・チューブ１０２は、アウター・チューブ１０２に対して望ましい軸の配置に位置づけられる。本発明によると、角度シータは、約０度から１８０度の範囲であり、好ましくは、０度から９０度の範囲である。

使用時に、組織アンカ１００は、ガイド・ツール側壁の道具チャネルに存在しない場合、ガイド・チューブ・チャネルに挿入されて、組織把持部材１１２が標的組織の近くにあるように位置づけられる。しかし、図１４４及び１４５とは対照的に、組織把持部材１２２が最初に実質的に標的組織の表面に垂直である場合、組織アンカは、ガイド・チューブに対して僅かに退避し、インナー・チューブ１０４は、アウター・チューブ１０２に対して軸方向に取り付けられ、それによって、インナー・チューブ１０４は、組織把持部材１１２が標的組織の表面に対して実質的に垂直になり、それに接触するまで、アウター・チューブ１０２に対して関節接続する。この位置において、シャフト１０６は、組織把持部材１１２の突起１１４，１１６がガイド・チューブに固定するために標的組織に埋め込まれるように、回転する。一旦埋め込まれると、組織アンカ１００は、ガイド・チューブに対して退避し、標的組織を望ましい位置に持ち上げ、そこにガイド・チューブを固定する。１つ以上の組織アンカ１００が、ガイド・チューブの末端部に固定するために使用されてもよい。組織アンカ１００は、同時に又は独立に作動してもよい。

図１４６を参照すると、軸固定部１３９は、相対的な軸移動を防ぐために、アウター・チューブ１９２をカテーテル１３０に固定する。そのような軸固定部１３９は、図１４４を参照して説明した軸固定部５０と同様である。図１４９及び１５０を参照して説明したように、組織アンカ１００は、追加的な固定部を含んで、それによって、インナー・チューブ１０４をアウター・チューブ１０２に対してイ固定し、又、アウター・チューブ１０２に対してシャフト１０６を固定する。

図１４６−１５０を参照して説明した実施の形態において、アウター・チューブ１０２は、ガイド・チューブ固定チャネルの中に適合するサイズの外径、及び、インナー・チューブ１０４及びシャフト１０６の両方に適合するサイズの内径を有する。好ましい実施の形態において、アウター・チューブは、約１７ゲージ（０．０５８インチ）の外形を有し、壁厚は約５−１０ミリ（ｍｉｌｌｓ）であるが、より大きい又はより小さい直径又は厚さが若しくは薄さが適していてもよい。シャフト１０６は、柔軟で、円柱状の形状のシャフトとして説明されたが、シャフトは、ケーブル、チューブ又は任意の断面形状であってもよく、ステンレス鋼又はプラスチックを用いて作られてもよい。組織把持部材３２は、クリンプ又はロウ付けのような適切な手段によって、シャフトに接続される。

図１４６−１５０を参照して説明した実施の形態は、らせん状に形成された突起１１４，１１６を含むが、組織把持部材１１２は、対向するバネ状突起を有して形成され、又は、他の固定部材の形状若しくは本明細書で説明した構造であってもよい。そのような実施の形態において、図示しないが、シャフトは、インナー・チューブに対して軸方向に移動可能であってもよく、それによって、組織把持部材が、標的組織を望ましい位置に把持して保持するだけでなく、標的組織を開口して収容できる。

図１４９を特に参照すると、図１４６の組織アンカ１００のハンドル１４０の一実施の形態が示される。ハンドル１４０は、ガイド・チューブ・コントローラを伴って位置づけられ、又は、その中に含まれ、それによって、必要に応じて固定機構を作動することができる。アクチュエータ１４２は、ハンドル１４０の中に収容され、それに対して軸方向に移動できるように設けられ、それによって、インナー・チューブ１０４がアウター・チューブ１０２に対して軸方向に移動できる。

第２のスライディング・アクチュエータ１５０は、アクチュエータ１５０の直線移動をシャフト１０６の回転移動に変換するハンドル１４０に備えられる。これは、シャフト１０６の基端部１０８に形成されたへリックス１５２及びアクチュエータ１５０に形成されるカム・フォロア１５６を用いて実現される。アクチュエータ１５０は、ハンドル１４０に対してスライドするため、カム・フォロア１５６は、シャフト１０６を回転させる力をかける。へリックス１５２が基端部１０８一体的に形成されてもよく、又は、必要に応じて、基端部１０８に取り付けられる別部材であってもよいことは十分に理解されるであろう。

再び、軸固定部１６０は、アクチュエータ１５０をハンドル１４０に対して固定するためにアクチュエータ１５０に形成されてもよく、それによって、それらの間での相対的な移動を低減することができ、それはシャフト１０６の回転につながる。

図１４６−１４９に関する実施の形態に示されるように、アクチュエータ１４２，１５０は、ハンドル１４０の中に収容されるが、他の作動機構が使用されてもよく、それは、上述のような複数のプランジャーの配置、又はネスト化されたアクチュエータの配置を含み、それによって、第２のスライディング、アクチュエータ１５０が第１のスライディング・アクチュエータ１４２の中に収容されることを、当業者は、開示から十分に理解するであろう。シャフトを回転させずにインナー・チューブを移動させる場合、両アクチュエータが調和して移動しなければならないため、このネスト化した配置は、望ましいものである。シャフトの回転が望ましい場合にのみ、第２のアクチュエータは、第１のものに独立して移動する。

図１５０は、ハンドル１４０の他の実施の形態を示しており、ノブ１６０は、シャフト１０６に取り付けられ、第２のスライディング・アクチュエータ１５０を提供するよりもむしろ、ハンドル１４０の中に収容される。シャフト１０６は、ノブ１６０をハンドル１４０に対して回転させることによって、回転する。回転固定部１６２は、シャフト１０６の回転を固定するために備えられる。

図１４９を参照して説明した実施の形態は、直線移動を回転移動に変換し、シャフトの基端部１０８に形成されるへリックス１５２を示す。しかし、図１５１及び１５２の実施の形態に示すように、へリックスは、組織アンカの末端部に形成されてもよい。図１５１の本例において、組織アンカ２００の概略が示される。組織アンカ２００は、ガイド・チューブ固定チャネルに挿入されたアウター・チューブ２０２と、アウター・チューブ２０２の中に配置されたインナー・チューブ２０６と、インナー・チューブ２０２の中に配置された柔軟なシャフト２０８とを含む。軸固定部２２０は、図１４４−１５０を参照して説明したように、カテーテル２０４に対してアウター・チューブ２０２を軸方向に固定するために使用される。図１５１の線１０によって囲まれた領域の拡大図である図１５２に示すように、組織把持部材２１０は、シャフト２０８の末端部２１２に形成される。組織把持部材２１０は、図１４４−１５０を参照して説明したように、らせん状に形成された突起２１４，２１６を含む。

組織把持部材２１０は、ハウジング２２４の中に収容される本体２２２のらせんグルーブ２２１のように、らせん状に形成される。ハウジング２２４は、グルーブ２２１に係合するカム・フォロア２２６を有して形成される。連接組織アンカが本例におけるように採用される場合、ハウジング２２４は、インナー・チューブ２０６に取り付けられる。シャフト２０８がインナー・チューブ２０６に対して軸方向に移動する場合、組織把持部材２１０は、ハウジング２２４に対して回転し、それによって、組織把持部材２１０の突起２１４，２１６は、標的組織を把持できる。組織把持部材の本体はらせん及びカム・フォロアを有してハウジング上に形成されるが、反対であってもよく、すなわち、ハウジングが、グルーブ又は起立した部分であるらせん部と組織把持機構に形成されるカム・フォロアとを含んでもよいことを、当業者は開示の点から理解するでろう。

図１４６−１５０の実施の形態を参照して説明したように、図１５１及び１５２の実施の形態のインナー・チューブ２０６は、鋼ばね、ニッケル・チタン、プラスチック又は他の材料のような形状記憶材料を用いて作られ、望ましい停止位置に偏向し又戻る特徴を十分に有する現在又は今後開発されるものである。シャフト２０８は、ステンレス鋼、プラスチック、又は他の適切な材料を用いて作られる。シャフトが湾曲形状である場合、選択される材料は、軸に関するシャフト２０８の回転が可能な程度に十分に柔軟なものである。

図１５１及び１５２の例における、インナー・チューブ２０６及びシャフト２０８の移動は、ネスト化したプランジャ・タイプの配置により実現され、その場合、第１のプランジャー２３０は、インナー・チューブ２０６に取り付けられ、第２のプランジャーはシャフト２０８に取り付けられる。第１及び第２のバネ２３４，２３６は、インナー・チューブ２０６の軸方向の位置と、シャフト２０８の回転方向の位置とを、それぞれ望ましい停止位置に偏向させるために使用される。好ましい実施の形態において、回転停止位置にあることによって、組織把持部材２１０は組織把持部の回転方向にある。このように、プランジャー２３２が押し下げられると、組織把持部材２１０は、突起２１４，２１６の方向と反対の方向に回転し、それによって、標的組織は把持できなくなる。プランジャー２３２を解放すると、バネ２３４はプランジャー２３２を軸方向に押し、それによって、突起２１４，２１６が標的組織を把持する位置に組織把持部材２１０を回転させる。本明細書で説明した機構と、組織アンカの回転、固定及び操作は、本明細書で説明した他の固定部材とともに使用されるように適用され且つ／又は設けられる。

図１４６−１５０を参照して説明した実施の形態において、図１５１及び１５２の実施の形態のアウター・チューブ２０２は、ガイド・チューブ固定チャネルの中に適合するサイズの外径、及び、インナー・チューブ２０６及びシャフト２０８の両方に適合するサイズの内径を有する。好ましい実施の形態において、アウター・チューブは、約１７ゲージ（０．０５８インチ）の外形を有し、壁厚は約５−１０ミリ（ｍｉｌｌｓ）であるが、より大きい又はより小さい直径又は厚さが若しくは薄さが適していてもよい。シャフト２０８は、柔軟で、円柱状の形状のシャフトとして説明されたが、シャフトは、ケーブル、チューブ又は任意の断面形状であってもよく、ステンレス鋼又はプラスチックを用いて作られてもよい。組織把持部材３２は、クリンプ又はロウ付けのような適切な手段によって、シャフトに接続される。

本発明の他の形態には、外科手技の間に、本発明の複数の組織アンカを複数使用することによって、例えば、組織構造を再構築するために安定させることができるという利点がある。更に、複数（例えば４つ）である場合、「心臓鼓動」手技の間に、心臓を安定させるために使用できる。他の例では、本発明に係る１つ又は複数の組織アンカは、当業者にはすでに明らかであろう。

更に、当業者には開示の点から明らかなように、他の適切な装置だけでなく、開示された装置のいずれかは、インナー・チューブ又はシャフトを作動させるために使用され、実施の形態のいずれかに使用されてもよい。本明細書で説明した例に示すらせん状は、直線移動を回転移動に変換するために使用され、グルーブ又は起立状であるが、バネがらせんとして使用されてもよい。本明細書に使用するように、「らせん」は、任意のらせん形状、又は、直線移動を回転移動に変換するらせん状の部材をいう。米国特許番号６，２２８，０２３（名称「最小の侵襲である外科的手技に使用するための組織採集及び方法」，１９９９年２月１７日出願，Ｚａｓｌａｖｓｋｙ等）が、参照によって本明細書に全体的に取り入れられる。

図１５３及び１５４は更に係合部材の実施の形態を示す。図１５３は、その末端に形成された収納部１５３２を有するルーメン１５３１を示す。ルーメン１５３１が経腔的な開口を形成する間、収納部１５３２は、ルーメン１５３１の側壁にあり、歯１５３３を収容し、歯１５３３は、歯が不注意で係合し且つ／又は標的組織以外の組織を傷つけることがないように、収容部１５３２の中にとどまる。一旦、１５３１の末端部が、標的組織面に取り付けられると、作動機構（図示せず）が１５３２の中の収容部から外へ歯を前進させ、矢印で示されるねじり移動を伴って、標的組織に係合する。ルーメン１５３８は、１５３２の収納部を有し、歯１５３３を収容する。歯１５３３はルーメン１５３８の末端にとどまる。一実施の形態において、ルーメン１５３８，１５３１は、図示するように設けられるガイド・チューブであり、標的組織領域に歯１５３３を係合させ固定する。

図１５５−１５９は、所定の破断部を有する他の回転係合リング７００’及び７００”を示す。図１５５に示すように、係合リング７００’は、歯７０２’の各々のシャフトに沿って破断部７０６を有する。破断部７０６は、縫合又は他の閉鎖装置を係合させるために用いる機構を残すような方法で、係合リングから歯を分離するために設けられ、それによって、経腔的な開口の閉鎖が容易になる。図１５６は、歯７０２’が上述のように歯を用いて係合する方法を示す。図１５７及び１５８に示されるように、係合リング７００’は、縫合又は閉鎖係合機構７０６を残して、歯７０２’から分離される。図１５９は、破断線７０６に加えて破断部７０９を有する係合リング７００”を示す。破断線７０９によって、後述の膨張手技のように、係合リングは、膨張し、経腔的な開口に適応される膨張手技の結果として破壊することが可能になる。ある実施の形態において、歯７０２’，７０２”は、時間が経過すると消滅する生体適合性の、医療グレードの材料を用いて形成される。代わりに、又は加えて、歯７０２’は、経腔的な開口の治癒を促す薬理的な薬を用いてコートされてもよい。

ルーメン１５３１，１５３８とは対照的に、図１６０の実施の形態のルーメン１６０１は、１組の大きい歯の代わりに複数の小さい歯を有する。細長い本体１６０１は、ルーメン１６０８を形成する。アウター・ティン・リング１６０２及びインナー・ティン・リング１６０４は、細長い本体１６０１の末端部１６０７に位置付けられる。アウター・ティン・リング１６０２は、リング１６０２の周辺に組みで配置される複数の歯（ｔｉｎｅｓ）１６０３を有する。同様に、インナー・ティン・リング１６０４は、リング１６０２の周辺に組みで配置される複数の歯１６０５を有する。図示される形態において、アウター・ティン・リング１６０２は、時計回りに回転し（矢印の方向）、それによって組織と係合する。インナー・ティン・リング１６０４は、組織と係合するために、反時計回りに回転する（矢印の方向）。図１６１は、歯１６０３，１６０５が組織Ｔに係合する様子を示す。

交差する経路を除いて並進する上述の歯の実施の形態に対して、図１６２−１６６に示す歯は、標的組織の表面にほぼ垂直に係合する経路において回転する。図１６２−１６６は、締結フランジと一体的に形成されたステープル部材とを有する２つのティン・リング組織アンカ１６２１を示す。この場合、装置の締結フランジは、２つの同軸円筒状のフランジ・リング４９７，４９８からなる。歯は、図１６２に示すように完全にリングを囲み、又は、図１６６に示すように部分的にリングを囲む。複数の連動ステープル部材４９９、５００は、図１６３及び１６４に示すように、円筒状のフランジ・リング４９７，４９８の両方の端部から伸びる。好ましくは、ステープル部材４９９，５００は、円筒状のフランジ・リング４９７，４９８と一体的に形成されるが、別個のコンポーネントであってもよい。図１６２に示すように、インナー・フランジ・リング４９７のステープル部材４９９は、それらがリング４９７から時計回りで下方に螺旋状に降下するように傾斜する。アウター・フランジ・リング４９８のステープル部材５００は、それらがリング４９７から反時計回りで下方に螺旋状に降下するように、反対に傾斜する。アウター・フランジ・リング４９８の内表面上及びインナー・フランジ・リング４９７の外表面上の固定機構５０１，５０２に応じて、２つのフランジ・リング４９８，４９７をまとめて定位置に固定することができる。他のフランジ・リングの対応する戻り止めに用いるフランジ・リング上の窪みは、多くの可能な固定機構５０１，５０２の１つである。組織に係合すると、歯４９９，５００はず１６５に示されるように突き刺さる。

使用時に、組織アンカ１６２１は、例えば、第１のアウター・フランジ・リング４９８を位置付けることによって標的組織に適用され、そして、インナー・フランジ・リング４９７がガイド・チューブ４９６の端部に固定される。標的壁組織Ｔは、矢印示す吸引を用いて、ガイド・チューブ４９６のルーメンに回収される。アウター・リング４９８の固定機構５０１がインナー・リング４９７の固定機構５０２と同軸である場合、アウター・リング４９８及びインナー・リング４９７は、ともに固定される。フランジ・リング４９７，４９８が反対方向に回転すると、アウター・リング４９８及びインナー・リング４９７のステープル部材４９９，５００は、図１６５に示すような反対方向で血管壁を突き刺し、それによって、ガイド・チューブ固定装置を標的組織壁に固定する。

代わりに、組織アンカのインナー・リング４９７及びアウター・リング４９８は、インナー・リング４９７及びアウター・リング４９８が反対に回転している間にステープル部材４９９、５００を組織壁Ｔへ押し入れることによって、組織壁を標的壁の場所Ｔで同時に把持するように設けられる。これは、インナー・リング４９７及びアウター・リング４９８を機械的に保持して回転させる装置を用いて実現される。吸引によって保持されると、経腔的な開口が、本明細書に説明した技術を用いて、組織Ｔに形成される。図１６３に示すように、操作可能な装置１は、ガイド・チューブ４９６のルーメンを通り、又、経腔的な開口を通って前進する。

図１６７から１６８は、他の末端接続部の実施の形態を示す。図１５７に示すように、ガイド・チューブ１６７０は、末端部１６７１、及び、それを通って伸びるルーメン１６７２を有する。末端部１６７１の外周部のアニュラー・ディスク１６７４は、複数のマイクロ・バーブ、マイクロ・ワイヤ、又は、ディスク１６７４が標的組織に適用されると、標的組織に係合する形状である他の小さい機構１６７６を含む。図１６７（ａ）−（ｄ）は、ディスク１６７４に取り付けられる種々のマイクロ・バーブ、マイクロ・フック及びマイクロ・ワイヤの形態を示す。種々の代わりの機構１６７６が６ｍｍより浅い深さで組織を刺してもよい。

図１６７に示すディスク１６７４に含まれる固定機構に対して、図１６８に示す実施の形態は、自身の外周部に配置された複数の開口を有する格納式ディスク１６７４を有する。ディスク１７４は、図１６９Ａに示す伸長位置にある場合、機構１６７７の係合部分は、装置１６７９の中にある。そのように、図１６８（Ａ）に示す形態は、不注意で組織を機構１６７７に係合させることを防ぎながら、ガイド・チューブ１６７０を操作するために適した方法である。ガイド・チューブ１６７０が望ましい場所に位置付けられる場合、係合機構１６７７は、図１６８（Ｂ）に示すように、ディスク１６７４を末端部１６７１の方向に単に引き抜くことによって係合する。このような動作によって、機構１６７７は、開口１６７９を通って標的組織との係合部の中に前進する。この動作によって、ガイド・チューブ１６７０は、標的組織を有する位置に固定される。図１６８に示す実施の形態において、開口１６７０は、単純な円形状に配置される。他の装置／機構の形態が可能であり、例えば、複数の円形状の配置、特定の点での機構のクラスター、又は、特定の経腔的な標的箇所に適する他の形態である。

ガイド・チューブの側壁に固定部材を回収する方法が図１６９Ａから１６９Ｃに示される。図１６９Ａに示すように、ガイド・チューブ１６９０は、末端部１６９２と側壁の中に固定部材チャネル１６９４とを有する。図１６９Ａは、固定部材チャネル１６９４の中に収容された状態である固定部材１６９５を示す。収容状態である場合、固定部材の末端部１６９５は、末端部１６９２の下方にある。上述の実施の形態ではガイド・チューブ又は他の装置の末端の固定部材がないため、標的組織箇所の周辺の組織に不注意で穴を開け又は係合させる可能性を抑えることができる。固定部材１６９５は、固定部材チャネル１６９４の中に収容された状態で示される（図１６９Ａ）。図１６９Ｂ及び１６９Ｃに示すように、複数の小さいワイヤ１６９６が、固定部材１６９５の末端部に固定される。固定部材１６９５が固定部材チャネル１６９４から前進する場合、固定部材の先端１６９５及びワイヤ１６９６の両方が、図１６９Ｃに示すように周辺標的組織に係合する。

代わりに、複数の格納式ワイヤ１６９６を有する固定部材１６９５’を図１７０に示す。本実施の形態において、ワイヤ１６９６は、固定部材１６９５’の内部に回収される。配置されると、ワイヤ１６９６は、固定部材１６９５’の本体において、装置１６９３から前進する。

図１６９Ｃの実施の形態に示されるように、末端１６９５が突き刺す深さ、及び、ワイヤ１６９６の係合が到達する深さは、先端１６９５が組織の厚さｔを貫通しないように、又、ワイヤ１６９６が組織に係合して、本明細書で説明される経腔的な開口手技を用いてガイド・チューブを介して形成されるルーメンの経路Ｌを実質的に塞がないように選択される。

図１７１は、図１６８に示す実施の形態から僅かに改善されたガイド・チューブ１６７０を示す。図１７１に示す実施の形態において、プッシュ・ロッド１６７７は、末端部１６７１を介して伸び、アニュラー・プレート１６７４ａに係合する。プッシュ・ロッド１６７７は、図示するように、収容された位置から、末端部１６７１ａ及び伸長位置に対してアニュラー・プレート１６７４ａを移動させる。図示する実施の形態において、アニュラー・プレート１６７４ａは、ガイドの末端部を１６７２標的組織壁に密着させるために使用される粘着剤１７１０によってコートされる。粘着剤１７１０は、組織を結合するために医療技術で使用される粘着剤である。後に、粘着剤を消滅させるために溶剤が使用され、ガイド・チューブ１６７０は標的組織から自由になる。

図１７２Ａから１７２Ｄまでは、代わりの組織固定装置を示す。ガイド・チューブ１７２０は、末端部１７２１及びルーメン１７２１ａを有する。吸引ポート１７２２は、ガイド・チューブの側壁に配置され、ガイド・チューブ・ルーメン１７２１ａを吸引するために使用される。側壁把持セット１７２３は、ガイド・チューブ・ルーメンの末端部１７２１より基端側の側壁に配置される。側壁把持セット１７２３は、図１７２Ｃに示す１組の係合部材１７２４を含む。ルーメン１７２１ａが吸引されると、末端部１７２１は十分に閉じ、標的組織Ｔは、図１７２Ｂに示すように、ガイド・チューブ・ルーメン１７２１の中に回収される。係合部材１７２４は、標的組織Ｔに固定するために、ガイド・チューブ・ルーメン軸を横切って円弧状に移動する。これに対して、図１７２Ｄに示すガイド・チューブ１７２０の実施の形態は、固定部材１７２８が設けられた側壁を含む。固定部材１７２８が設けられた側壁は、概ねガイド・チューブ・ルーメン・アクセスに従った方向に移動することによって、標的組織に係合するために開放して操作するように、ガイドの側壁の中に収容される。係合部材１７２４及び１７２８の両方が、標的組織を係合するために、ルーメン側壁を利用し、それによって、経腔的な又は他の手技を支援する他のタスクのために末端部１７２１を自由なままにしておく。

図１７３及び１７４は、ガイド・チューブ塗布器１７３５の他の実施の形態を示す。ガイド・チューブ１７３０は、末端部１７３１及び側壁に係合部材１７３２を有する。係合部材１７３２は、塗布器１７３５の外壁で相補的な係合部材１７３９と係合するように設けられる。塗布器１７３５は、末端部１７３２及び表面１７３７を有する。図１７３において、塗布器１７３５は、プッシュ・ロッド１７３８を表面の下に有し、図示する開口を通り表面１７３７を取って伸びるように形成される。一実施の形態において、消毒した粘着性パッチが、表面１７３７に取り付けられ、そして、塗布器は、係合部材１７３９／１７３２がガイド・チューブ・ルーメンに沿って更に移動することを阻害するまで、末端側に前進する。ガイド・チューブ機構１７３２は、ルーメンに沿って任意の位置に取り付けられ、それによって、塗布器１７３５のガイド・チューブの中の正確な場所を変更することができる。消毒領域を維持し又生成することを支援するために、表面１７３７が標的組織に適用されるパッチを含む場合、機構１７３２が図示するように位置付けられ、それによって、表面１７３７に取り付けられる消毒した粘着パッチは、ガイド・チューブを組織の方に前進させて接触させることによって、組織に接触して取り付けられる。一旦位置付けられると、プッシュ・ロッド１７３８は、パッチを標的組織に押し付けるように前進し、それを標的組織に固定する。粘着パッチは、ガイド・チューブ・ルーメンと同じか又は僅かに大きいサイズである、そのため、ガイド・チューブ・ルーメンの中の標的組織の全体がカバーされる。消毒した粘着パッチを標的壁に適用することによって、消毒した環境を提供するための簡単で且つ効率的な方法を実現できる。経腔的な開口は、組織及び横たわる消毒されていない組織との両方を通って切断することによって形成される。

図１７４に示す塗布器は、標的組織の方向を向く複数のノズル１７４１を有する。ノズル１７４１は、消毒薬を吹き付け又は消毒したコーティング又は消毒した壁を有するシーリング材の上に吹き付けるために使用される。液体状で肌に吹き付ける製品は、ＮｕＳｋｉｎ、ＬｉｑｕｉｄＢandＡｉｄ、ＬｉｑｕｉｄＧｌｏｖｅｓ等の商品名で販売されている、この目的のために適切なものである。ガイド・チューブ・係合機構は、図示するよりも基端側に位置付けられる。本方法において、小さいチャンバがガイド・チューブの末端に形成される（すなわち、ガイド・チューブが標的組織に固定されるが、経腔的な開口が形成されていないことが例によって示される。）。チャンバは、ガイド・チューブ・ルーメン、標的組織壁及び塗布器末端部１７３６によって区分される。塗布器は、図示する形態で使用されてもよく、又、概ね消毒液、シーリング剤又は、必要に応じた他の合成物を吹き付けるように設けられる。

図１７５は、ガイド・チューブ１７５０係合ルーメン壁を示す。シール又は横隔膜１７５３は、ガイド・チューブの末端部に配置され、ガイド・チューブ・ルーメンを完全に密閉する。ガイド・チューブの末端部が、標的組織に固定される場合、消毒チャンバ１７５４は、組織（例えば、横隔膜１７５３）とガイド・ルーメン壁との間のガイドの末端部に形成される。ガイド・チューブ１７５０は、ガイドの末端部をルーメン壁に固定するための側壁チャネルを含む。側壁チャネル１７５１は、ルーメン壁に係合するらせん状の把持部を含む。側壁チャネル１７５１ｂは、吸引を使用して、組織壁に固定するように設けられる。固定チャネルの中で使用される固定部材は、同種又は異種のものであってよい。側壁チャネル１７５１Ｃ及びＤは消毒チャンバ１７５４と連通する。消毒液、化合物、シーリング材又は他の材料が、側壁チャネル１７５１Ｃ，Ｄを用いて備えられてもよく、それによって、標的組織を消毒し又は経腔的な手技のための準備として標的組織に開口を設ける準備ができる。図１７５に示すように、切断アタッチメント１７５５がある。切断アタッチメント１７５５は、ガイド・チューブ１７５０の末端部に配置され、側壁の中に１組のブレード１７５６を有する。切断アタッチメント１７５５は、標的組織に開口を形成するようにブレード１７５６を開放又は 作動させることによって、経腔的な開口を形成するために、使用される。好ましい実施の形態において、ブレード１７５６は、標的組織が消毒され、シールされ、又は、経腔的な手技のための準備がなされるまで作動しない。操作可能な装置１を含む第２のガイド・チューブ１７が、ガイド・チューブ・ルーメンの中に存在する。シース１７５７は、ガイド・チューブ・ルーメンの滅菌と装置１の滅菌とを維持するために、ガイド・チューブ１７の末端部の周囲に伸びる。消毒が完了し、経腔的な開口が形成されると、ガイド・チューブ及び装置は、横隔膜１７５３に対して前進し、経腔的な開口を介してアクセス可能になった体腔の中に進入する。

ガイド・チューブが使用される場合、ガイド・チューブは、任意の数の種々の固定方法及び機構を用いて、組織に固定されてもよい。図１７６は、吸引リング７０Ｆを用いて組織Ｔに固定される第１のガイド・チューブ１７を示す。第２のガイド・チューブ１９は、フック７０Ａを用いて第２の組織Ｔ２に固定される。

図１７７のフローチャート１７７０は、体の壁に突き刺す一方で、不注意で器官又は組織を傷つける可能性を低減させる方法を示す。ステップ１７７０Ａにおいて、ルーメンを介して、固定可能なガイドを前進させる。次に、ステップ１７７０Ｂにおいて、ガイドをルーメンに固定する。ステップ１７７０Ｃにおいて、組織、構造等の近傍／周辺に関して開口のために望ましい部分が清掃されるまで、ガイドを関節で接続する。その後に、１７７０Ｄにおいて、周辺組織を傷つける危険を低減した方法で所望の場所でルーメン壁に開口を切断する。選択的なステップ１７７０は、開口の末端部に傷つけない構造を提供する。典型的な傷つけない構造は、以下、図２１６及び２１７に示される。次に、ステップ１７７０Ｆにおいて、経腔的な手技のため、所望の位置にルーメンを位置付けるようにガイドを関節で接続する。蹴べを所定位置に操作した後、開口を介した操作可能な装置のアクセスが可能になる。ガイド及び壁の開口を通って装置を前進させ、硬化可能なガイドを通って、開口に装置を前進させる。

図１７８から１９６は、本明細書で説明した他の固定技術と同様に末端を固定したガイド・ルーメンの使用を示す。更に、図示されるステップは、図１Ａ−１５Ｂを参照して詳細を上述した胆嚢除去と同様である。フローチャート１７７０に関する違いについて、説明する。図１８６において、ガイドＲは、図１８７及び１８９に示すように、腫瘍Ｔから組織を回収するために、組織に取り付けられる。ニードルを使用して開口する手技は（上述のように）、図１９０のＧに示すように標的の開口組織が回収された後まで実行されず、図１９２に示すように開口ステップ１７７０Ｄの間、そのまま維持されている。次に、典型的なガイド・チューブに関して上述した図１９４、１９５及び１９６に示すように、腫瘍が取り除かれる。

図１９７Ａから２１４は、図１７８−１９６を参照して上述した腫瘍Ｔの除去だけでなく、本明細書で説明した他の固定技術と同様に、末端固定部でガイド・ルーメンを使用する様子を示す。更に、図示するステップは、図１Ａ−１５Ｂに関して上述した胆嚢除去と同様に図示される。主な違いは、ガイド・チューブや装置の末端に超音波センサ２０１０を含むことである。手技において、ガイドＲは、図２０２に示すように標的組織の近くに取り付けられ、ルーメン壁の接合厚さ、腫瘍Ｔまでの接合距離、及び／又は、他の対象となる特徴を決定するために使用される。図２０４に示すように固定部材を係合させるための、腫瘍Ｔからの十分なクリアランスがあることを確認した後に、ガイドは、標的の開口組織を腫瘍Ｔから引っ張るために関節で接続する。図２０７に示すように、センサ２０１０は、再び、開口操作の前に、腫瘍の位置を確認するために使用される。その後に、開口操作及び腫瘍除去が、図２０８−２１４に示して本明細書に説明したように、実行される。

図２１５は、胃を密閉して送気する代わりとして、空の胃を操作するための手技を示す。図２１５（Ａ）は、空の胃Ｓの中を前進するガイド・チューブＧを示す。ガイド・チューブは、図１４１Ｂを参照して上述したように、吸引ポートＰを用いて側壁に形成される。空の胃が頸を下げた状態が、ポートＰ及びガイドＧの側壁に対して吸引されるための理想である。図２１５（Ａ）及び２１５（Ｂ）に示すように、ガイドＧを空の胃に前進させ、側壁を使用する。一旦、係合すると、位置付けるように標的ルーメンを回転させ、それによって、図２１５（Ｃ）及び２１５（Ｄ）に示すように開口が末端部に形成される。側壁固定部は、空の胃を回転させ、連接し、又は操作するために使用され、他の構造を取り除く。空の胃において、特定の対象を用いて説明されるが、ガイド・チューブ連接部（例えば、図２参照。）は、他の構造が取り除かれた空の胃及び送気された胃の両方を移動させるために使用される。更に、又は、代わりに、ガイドの側壁は、吸引、フック、結腸締結具及び本明細書で説明された他の係合装置を設け、それによって、ルーメンを係合して操作するためのアウター・ガイド・チューブ壁を使用することができる。

図１７７を参照して上述したように、非外傷性エレメントに取り付けられた装置のためのに、組織を押すことを支援し、構成し且つ経路を清掃するために、非外傷性エレメントが適宜、経腔的な開口を介して前進する。図２１６に示すように、組織Ｔに取り付けられたガイド・チューブＧにより、ルーメンが経腔的な開口０に配置される。図２１６は、非外傷エレメントの実施の形態を透明ボールＡに形式で例示する。ボールＡが透明であるため、画像及び（ボールＡに取り付けられた）装置１の画像化能力が、ボールＢを案内し、又は、前進させるために使用され、それによって、装置１のための経路を形成することができる。

図２１７は、膨張や拡張可能なスリーブＳである非外傷性エレメントを示す。スリーブＳは、シース、透明なもの、医療グレードのプラスチック又は伸長可能なポリマーのような上述の材料を用いて作られる。開口の操作が完了した後（図２１７（Ａ））、スリーブＳは、開口Ｏを介して、経腔的な開口Ｏに最も近い非外傷性取付け組織、構造及び／又は器官にまで膨張又は拡張する。スリーブによって経路が清掃されると（又、スリーブが透明であるために装置１に可視化されると）、装置１はスリーブＳを介して、図２１７（Ｃ）に示されるように形成された経路に沿って前進する。

経腔的な開口を形成するための他の方法は、制御可能なセグメント化された装置及びガイド・チューブを用いた操作が完了した後の閉鎖操作のために組織を利用可能に維持して開口が作られるように、１つ以上の線が交差する切り口を設けることである。例えば、クロス・カットが使用され、それによって、装置が通過できるように外方に開く連続的なフラップのための円形の開口を形成し、操作が完了すると４つのフラップは、一緒にされ、閉じるために十字状に固定される。クロス（Ｘ）カット又は、本願の切断装置に示し、後述するような交差した円弧であってもよい。そのような切断機構は、一体化した装置又はスタンド・アローンの装置の一部であってもよい。

スクリュー、ＲＦナイフ、ニードル、４つ以上のフラップに組織を切り込むクロス・レイ（ｃｒｏｓｓ−ｌａｙ）等を用いて組織を穿孔する。超音波切断技術、レーザー切断技術、化学的物質を局所的に用いて焼くこと等を用いて組織に開口を形成する。

代わりに、アンカは、穴が形成されたとき、アンカ又はステープルの点が開口を形成する組織を操作するために使用されるように、穴の近傍の又は所定の場所の組織に備えられてもよい。ある実施の形態において、アンカ・ステープルは、１２時、３時、６時及び９時の位置にある。他の形態において、ステープルは、組織のクロス・カット片の中に４５°で位置づけられる。これらの各実施の形態において、スクリューが組織内を前進する場合、ステープル止めされた組織は、離れて移動する。

クロス・カットから形成されるフラップは単に接合されるため、クロス・カットは、組織に開口を形成するために使用され、後の閉鎖及び治癒に効果を奏する。クロス・カットの幅は、結果的な開口の大きさに適合する。クロス・カットは、所望のアクセスを同時に提供する複数の半径方向に伸びる切り口の単なる例である。円形ではない部分的な切り口が、形成されるべき所望の開口の形状に基づいて使用される。

全ての外科処置に関心がある又経腔的な操作に関心が高まっている一領域は、経腔的な開口の形成と治療である。以下の種々の図は、的確に繰り返し可能で単純な開口の操作のために必要なものについて説明する。特に、開口の操作のためのものであり、それは、素早く且つ術後の合併症なく治癒する。

図２１８は、計画された開口標的（図２１８（Ａ）の点線領域）に関して位置付けたれた縫合アタッチメントＳを用いた開口操作を示す。従って、開放のための切り口Ｃは、（図２１８（Ｃ）に示すように）マットが折り返され、又は、操作のために利用可能な開口Ｏを形成するために位置付けられた４つの又は毛羽立つようにほぼ巡回する部分を形成するために、十字型の切り口に形成される。

図２１９Ａ−Ｃは、種々のカーター・アセンブリ２１９０の図を示す。図２１９Ａに示すように、カッター・アセンブリは、ハウジングと、切断ブレード２１９１のための開口を有する末端部２１９２とを含む。シャフト２１９４を押すことによって、表面２１９２を通過したブレード２１９１が前進し、それによって、的確な十字状の切り口を有する経腔的な開口を形成する。必要な特定のタイプの開口に応じて種々の異なる形状のブレードが使用されるため、十字状の切り口は例示である。ガイド・チューブ接続機構２１９７が、末端部に備えられ、それによって、ガイド・チューブの相補的な特徴と適合することができる（例えば図２１９Ｃの特徴１７Ａ）。止め具２１９５は、ブロック２１９６がより末端側のブロックに接触するため、シャフト２１９４の移動を制限する。ブロック２１９５と接続機構２１９７の位置との間の空間は、経腔的な開口を形成するために、非常に正確な切断の深さを提供するために使用される。図示するように、閉鎖機構２１９３も表面２１９２にある。機構２１９３は、表面２１９３に取り付けられ、そこは、破線によって示される。機構２１９３は、形成された先端を用いてルーメン組織に取り付けられる。ブレード・アセンブリ２１９０が回収される場合、機構は表面を削ぎとり、図２１９Ｄに示すように組織にとどまる。操作の後、機構２１９２のＣ字状の開口は、図２１９Ｄの機構２１９３を介して縫合Ｓを通過することによって、図示するように、閉鎖操作のために使用される。

アンブレラの形態が使用され、そこでは、アンブレラは、ルーメンに形成された開口を通って前進して開いた状態になり、それによって、埋めることが可能なルーメンを形成し、その後、スクリューは開口から外へ後退し、その動作によって、アンブレラは壁に密接し又はそれをシールし、このようにして、今は密閉された壁を通るルーメンが圧力を掛けることを支援することが可能になる。アンブレラの形態によって、固定と折り返された組織とを保ち、ルーメン開口を清潔に保つことができる。そのように、経腔的な開口を行った後に形成されるフラップは、図２２０（Ｂ）に示すように、アンブレラ状のシール２２２０を用いて保持されてよい。アンブレラ・シール２２２０は、ガイド・ルーメンを通って前進し（図２２０（Ａ））、そして、図２２０（Ｂ）に示すように、経腔的な開口をシールするために開口する。

複数の代わりの膨張させる技術は、経腔的な開口を形成を支援するために使用されてもよく、代わりに、ガイド・チューブの配置場所の組織に開口を形成するために使用されてもよい。

切断装置は、選択的に硬化可能なガイド・チューブを通って前進した操作可能なセグメント化された装置の末端に位置づけられる。経腔的な開口を形成する場所に到達すると、複数の複合装置が組織の開口を形成し、膨張させる。膨張カッターの実施の形態は、膨張コイル形状の一部としてのカッターであり、それによって、更に、コイル状の部材においてより大きい直径部分が前進し、開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）は、それによって穴（ｈｏｌｅ）を形成することが可能になり、そして形成された穴の全体を１つのステップで開口することが可能になる。

経制された経腔的な開口の膨張は、経腔的な穴を開く方法の問題を解決するために、探求する。胃の側部に穴を開けるためのバルーンの膨張は、カロー（Ｋａｌｌｏｏ等）によって記載された技術の一部に用いることも有用であり、上述の参照によって、組み入れられる。

ある場合に、形成された開口は、十分に大きく、操作を施すことが必要な他の装置にアクセスを提供できる。ある他の組織を開口する技術において、組織は、開口され、次に、膨張され、又は、発明の開口装置を使用することによって、一体的な操作が開口を形成して膨張させる。開口を形成した後に、更に道具を通すために、開口を膨張させる。

空気圧式の筋肉２２１０が膨張のために使用されてもよい。図２２１Ａ−２２１Ｅは、ルーメン壁に開口を形成するために使用される、収容されは位置された空気圧式の筋肉２２１０の種々の図を示す。空気式筋肉は、適切な作動エネルギーを掛けると、平坦になり膨張する要素である。例えば、図２２１Ｃに示すように、弾性の円筒の空気式筋肉が、小さい径の穴に前進する。所望の位置において、細長い円筒状の空気式筋肉が作動すると、図２２１Ｄ及び２２１Ｅに示すように、（ａ）高さ／長さが減少し、（ｂ）直径が増すことが起きる。直径が増加する結果、開口の大きさが大きくなり、追加の道具若しくは装置又は他の装置のアクセスが可能になる。種々のルーメンの直径は、作動前がｄ１として図２２１Ｂに、作動後がｄ２として図２２１Ｅに示される。ルーメンの直径ｄ２はｄ１より大きい。

図２２２Ａ−２２２Ｄは、ルーメン壁に開口を形成するためのスプリット・スクリュー２２２０の使用を示す。ルーメン壁は、壁に開口を形成するために、スクリューを用いて開口され、そして、１つは開口を形成するために開かれる。図２２２Ｂに明示するように、スクリュー２２２０はスプリット２２２１を有する。スクリュー２２２０は、図２２２Ａの矢印で示すように回転する。回転によって、スクリューは図２２２Ｂに示すように壁を介して前進する。壁を通過すると、ピン２２２５又は他の装置は、ルーメンの中間又はスクリューを通して設けられたルーメンに挿入され、それによって、スプリット部２２２１は図２２２Ｃに示すように外方に開き、隣接した空間に大きいアクセスを提供する。

更に、図２２２Ｃ及び２２２Ｄに示すように、ピン２２２５がスクリューを通って前進する場合、セグメント２２１は、図２２２Ｄに示すように、ルーメン壁を広げて平坦にする。更に、スクリュー２２２０が開いた状態になると、アンブレラ２２２０又は他のフラップ・ベースのシール装置は、スクリューの開いた部分を通って前進する。図２２０に示すように、、アンブレラがスクリュー部分を通過すると、それが開いて、スクリューに対して後方をシールし、それによって、壁に対して後方を埋める。代わりに、スクリュー及びアンブレラの形態が使用され、そこでは、アンブレラは、スクリューを通って前進して開いた状態になり、それによって、埋めることが可能なルーメンを形成し、その後、スクリューは開口から外へ後退し、その動作によって、アンブレラは壁に密接し又はそれをシールし、このようにして、今は密閉された壁を通るルーメンが圧力を掛けることを支援することが可能になる。

ルーメン壁を開口するための他の技術について説明する。スクリューを組織の壁に取り付け、その後に、穴を形成するために、スクリュー端部を使用する。次に、クロスカット装置又は他のカッティング装置をその端部に有する硬化可能なチューブを介してカテーテルを前進させる。代わりに、スクリューは、リードスクリューの中のブレードとともに備えられてもうよい。例えば、スクリューは、先端に十字型のナイフを有する。使用時に、硬化可能なガイド・チューブとともに配置し、組織をそこに保持するために吸引して切断する。他の形態において、硬いワイヤ又はＳＭＡワイヤのようなワイヤのコイルは、組織を通って前進し、組織を切断する。形状記憶合金の形態の場合、ワイヤのコイルは、作動時にコイルが伸びるコイルを用いて形成される。コイルは、膨張する直径又は膨張するらせん又は他の形状を有する。結果として、組織に前進する場合、組織は引き離される。硬いコイルの実施の形態の場合、硬いコイルは、膨張する直径又は代わりに膨張するらせんを形状有する。組織を通って硬いコイルが前進し、又、組織がらせんの方に前進する場合、組織は、らせんの大きさ及び形状に応じて、それまで拡張していた開口を引き離される。これらコイルの実施の形態のいずれかは、組織を通って切断するために使用される短いニードルの先端を有する。

スクリューを使用する考え方は、ドライ・ウォール・スクリューに類似する。ドライ・ウォール・スクリューは、本来、スロットが設けられたスクリューであって、それは、前進した後に、ピン又は他の拡張装置がスプリット・スクリューの中間部を通って前進し、それによって、フレア形状を形成してより大きな開口を形成する。同じ原理が本形態においても適用される。

他の形態において、らせん又は硬いコイル又は他のコイルの実施の形態は、中空のニードルであり、開口の形状を制御し、それが中空先端に進入した場合に、組織を取り除く。このような方法で、ニードルは、完全に取り除かれると組織に開口を形成する材料の極めて小さいコアを取り除くために使用される。

更に他の形態において、図２２３に示すような開口を形成するために、ステントが使用される。図示するように、膨張するステント又は他の膨張構造又は膨張する付着物がルーメン壁の開口を形成するために使用されてもよい。壁に形成された開口を通って、閉じた又は収容されたステントを挿入する。図２２３（Ａ）は、組織Ｔの開口の中で収容形態にあるステント２２３０を示す。この形態において、開口及び直径の大きさは、ｄ１である。その後に、図２２３（Ｂ）に示すように、壁を開けるためにステント２２３０を配置し、ルーメンを通過する装置のために構造的な支持を提供する。配置されると、ステント及びルーメンの開口は、直径ｄ１より大きい直径ｄ２に拡張する。そのような構造的支持は、本明細書で記載された他の装置とともに提供される。例えば、ステントは、パッドに置かれる基準及び位置の表示器、硬化可能なオーバーチューブ又は操作可能なセグメント化された装置と組み合わて使用される。

ルーメンに開口を設ける場合に有用な他の態様には、スプリットチューブ又は３角開口がある。図２２４Ａ−２２４Ｃは、操作中の変曲点オープナーを示す。ソリッドチューブ２２４０は、フラップ２２４３、２２４４、２２４６、２２４１等の間にヒンジを有する。閉塞状態（図２２４Ａに示す想定状態）から、一方の側部を持ち上げ、それによって、対向するフラップの間にヒンジ２２４８により接続する。その側部が低い位置にある場合、対向する側部が開く。操作の時、開口が切開され、リフター２２４０が中へスライドし、（図２２４Ａ及びＢに示すように）固定するように持ち上げ、開口を形成して壁部に対して組織を押し戻すように側方部を持ち上げ、そして、ルーメン開口を清潔に保つ（図２２４Ｃ）。リフター２２４０は、十分な空間が形成されるように、吹き込まれた胃において独自の基準によって使用されてもよく、又代わりに、リフター２２４０は、解剖学上の他に部分に適合するうように大きさが変更されてもよい。このように、操作において、フレア状挿入部２２４０は、ヒンジ２２４８によってフレア状端部に接続された円筒状端部を有し、円筒状端部は小さい穴に挿入される。図２２４Ｂに示すように挿入後に、基端側のフレア状端部は、フレア部分をともに運ぶために前進し、次に円筒端部を外へ開かせる。これを図２２４Ｃに示しており、リフター−２２４０は、末端側に広い開口を形成し、又、その前にフレア状になる基端側にルーメン部分を形成する。

密閉（シーリング）方法及び装置

経腔的な穴がほぼシールされると、歯周の空洞を膨張させる。アンブレラ密閉形状が使用される。代わりに、一方のバルーンは胃の中にあり、バルーンに接続された他方は胃の外にある２重バルーンであってもよく、それによって、膨張した場合、互いに胃壁に押し付けられたバルーンはそれらの間で胃壁を捉えることができる。更に、硬化可能なガイド・チューブの外壁の膨張可能なリングのようなリール・リングは、胃の開口上の食道をシールするために使用される。膨張可能なリングは、ガイド・チューブの外壁に沿った空間に基づく一連の選択可能なリングであってもよい。１つ以上のリングが、ガイド・チューブの一及び特定の患者の生体構造のような複数の要素に基づいて膨張する。更に又は代わりに、膨張可能なリング又は他の密閉手段は、胃を密閉するために、ガイド・チューブの外壁に沿って前進し、ガイド・チューブと消化チューブの部分との間に位置づけられる。

他の実施の形態において、シーリングは、硬化可能なガイド・チューブ・ルーメンの末端近傍部分、又は、開口を介して又対象の組織の中に提供されるガスのシーリングを有する位置に備えられる。言い換えると、ガイド・ルーメン又は操作可能な装置のシーリングは、装置又はガイドの末端の上の、中の若しくは近傍のシール又はシーリング端部を用いて実現されてもよく、又は、シーリングが必要な領域に提供される分離装置であってもよい。

他の形態において、ガイド・チューブをルーメン壁にシールするために、ガイド・チューブがルーメン壁に固定された後に膨張する収縮した袋が供えられる。図２２５Ａ−２２６Ｂは２つの代替的な袋の形態を示す。ガイド・チューブ２２５０において、固定歯Ｔは、図２２５Ａに示すように、密閉袋２２５１を通過する。歯チャネル２２５３は、図２２５Ｂの底面図に示される。それに対して、ガイド・チューブ２２６０は、膨張可能な袋２２６１の外側を通過する歯によってルーメン壁と接続する。図２２６Ｂに示すように、歯は袋２２６１の外周部の周りを通る。

袋／派の形態は種々である一方、袋は、ガイド・チューブをルーメン壁に同様の方法で密閉するために操作する。第１に、ガイド・チューブの末端部の膨張しない袋は、ルーメン壁に置かれる。次に、袋を押し（例えば変形させ）、それによって、歯がルーメン壁に接続して固定される。歯の形状に応じて、歯を完全に接続するために捩れる。歯が完全に接続すると、末端部をルーメン壁にシールするために、袋を膨張させる。図２２０を参照して説明するように、アンブレラ・シール２２２０は、一旦形成された開口の内側を覆うために、開口の周りに広がってもよく、又は、上述のアンブレラ式のシールを使用してもよい。

密閉技術は、壁の小さい開口を介して前進する閉じたアンブレラも含み、一旦アンブレラが壁を通過すると、それは外方に開き、それによって、密閉するために、壁に対して位置付けられたアンブレラを基端方向に引っ張る。更に、第２シールは、開口に対して押し下げられ、アンブレラを埋めるために使用される壁の内側に備えられる。

全円又は部分円のアンブレラ式のシールを使用してもよい。部分的に円形のアンブレラは、完全な円形のカバー又は複数の重なり合わない区分若しくはフラップより小さいものを含む。実施の形態において、開口を作り又は広げるために、スクリュー又はらせんが使用され、完全な又は部分フラップを有するアンブレラは、開口を通って前進し、シールを形成するように配置される。同様に、開口するためにスクリューを使用し、組織壁に固定してもよい。固定した後、アンカ及びシールに対してアンブレラ又は他のシーリング装置を提供し、又は、シールとして機能させるためのスクリュー内のシール、拘束又は他の密閉装置を形成する。

消毒領域の形成と維持

多機能塗布器は、消毒領域を形成し且つ／又は維持するために使用される。これは消毒の代わりになされる。標的ルーメンを消毒する代わりに、シーリング材上への吹き付け又は領域上にバンデージを適用することによって、組織領域を密閉のみする。図１７３を用いて上述したように、バンデージに用いる技術があり、それによって、滅菌が可能になる。密閉するために粘着性のバンデージ又はパッチを配置し、それを適用した後に、経腔的な開口が切断される。更に、パッチの裏面（ガイド・チューブに対面する部分）は、容易に封鎖できる機構を有する。機構は、経腔的な操作の完了時の開口の閉鎖を支援するために、縫合リング、フック、バーブ、及び他の部材を含む。

図１７４を参照して上述した吹きつけノズルは、消毒したリンス溶液又は他の化学トリートメントを提供するために使用され、経腔的な開口の周辺領域に消毒領域を提供するために、液体の応急処置を施し又は他のシーリング材を施すために使用される。

図２２７Ａ−Ｄは、一体化した固定又は開口ガイド・チューブ２２７０を示す。ガイド・チューブ２２７０は、ガイド・チューブの末端を介して操作する歯２２７２に接続される歯作動チャネル２２７１を含む。カッター・システム２２７５は、ガイド・チューブの側壁の中にあり、１組の円弧状ブレード２２７６を有する。シース２２７４は、ガイド・チューブの末端部に備えられる。装置として展開されるシース２２７４は、ガイド・チューブ・ルーメンを介して、開口を通って前進する。シース２２７４は、上述のような消毒操作のための消毒したバリアを提供するために使用される。図２２７Ｂに示すように、ブレード２２７６は、組織Ｔに経腔的な開口２２７８を形成するために使用される。アーク又は湾曲した断面形状の開口のパターンは、図２２７Ｃに示される。その後、装置１はシース２２７４を通って前進する。シースは、展開され、カバーを装置１の末端に残す。図２２７Ｄは、装置１が開口を通って前進するとき、展開されるシースを示す。

更に、操作に関する消毒領域を維持するオーバーチューブの使用を含む経腔的な操作ための発明的となるアプリケーションを提供する。

消毒領域を維持するためのライナー及びシースの使用

オーバーチューブの内部は、消毒して保たれ、それによって、消毒したスコープは、通過するときに、腹膜腔の中の滅菌を維持する。操作が終わると、我々は、壁に取り付けられたオーバーチューブを残して、スコープを引き抜き、次に、分離装置をオーバーチューブに挿入する。例えば、小さいＣＣＤ又は光学ワイヤを有するステープラーは、入り口のポートをシールするためのオプションとして提供される。更に、我々は、リム又はオーバーチューブの圧力センサの端部を組み込み、それによって、アタッチメントの滅菌を維持するように吸引及び／又はステープル止めを用いた接触部をシールが確実に維持することが可能になる。

他の形態において、胃を経由するアプリケーションに使用される硬化可能なオーバーチューブは、体内にアクセスするための消毒領域を提供するために使用される。カバーは、内部を消毒し、外部を消毒しないオーバーチューブとともにスコープの上に備えられ、それにより、我々は、先端を満たして、消毒した閉じた管を有することができる。管が壁を介して挿入されるとき、管の内部は滅菌状態を維持する。制御可能な装置が管を介して消毒したライナーを前進させるとき、その後、組織が穴を開けられた箇所にまで消毒した環境を維持する。

シースは、ガイドの中への又はルーメンを介した導入の前に装置に適用されてもよい。図２２８は、ガイド・チューブ・ルーメンの中を通って装置が前進した後に、図２２９に示すようなアクセスされた体腔又は場所の中で開口するときに配置される末端部に、収容されたシースを有するガイド・チューブを示す。図２３０は、図２３０（Ａ）に示される、又は、図２３０（Ｂ）に示すようにガイドから前進するガイド・チューブの中で最初に使用されるシースを示す。望ましい位置になると、シースは、図２３０（Ｃ）に示すように穴を開けられる。

本明細書で説明した技術及び装置は、内部及び外部に設けられる装置の組み合わせを有する操作にも使用される。一例は、外部に設けられる装置にアクセスし又はそれを操作するための装置を案内するために使用される経腔的な操作である。

硬化可能な内視鏡の他の好ましい組み合わせは、案内経路または選択的に操作可能なセグメント化された装置を提供するために、体内で使用される。体内で使用される装置は、体内の現在のスコープの位置に隣接するスコープを有する肌を通過する。例えば、小さいニードル又はトロカール又は導入具を用いて肌を通過して装置を導入してもよい。肌に導入された装置は、次に、操作可能なセグメント化された装置を用いて体の内部から操作又は固定される。その後に、操作可能な装置は、体内の装置の配置、使用及び利用のための操作するために使用される。本技術で使用される装置の例は、例えば、ステント、移植可能な装置、スペーシング・リード又は他の薬理学的な材料又は添加剤、ステープル止め、バーブ、又は他の移植可能な装置である。

本明細書で記載した装置、システム及び方法は、本発明の装置及び方法により可能になる新しい操作を提供する。硬化可能なガイド及び操作可能なセグメント化された装置の組み合わせは、体内の種々の操作を実行するために、有利に使用される。１つの操作は、図２３１及び２３２に示されるように、胸腔にアプローチに関するものであり、それは、追加的に硬化可能なガイド・チューブによって補助させることなく横隔膜に穴を開けるために、硬化可能なオーバーチューブを胃に置き、胃壁を貫通し、制御可能なセグメント化された装置を前進する。横隔膜を通過すると、セグメント化された装置は、案内され、前進し、又は、胸腔において行われるあらゆる操作のために、胸腔に案内される。例えば、セグメント化された装置の稼動チャネル又はそこでの他のルーメンが使用され、追加の装置が、例えば、２心室のリードを取り付け又は心房細動の治療のために、提供されてもよい。

図２３３及び２３４は、複数の硬化可能なガイドが、心臓及び／又は胸腔の他の器官へ食道を経由し、横隔膜を経由してアクセスするために使用されてもよい。代わりに、選択的に硬化可能なガイド・チューブが胃壁に置かれ、その後に、ガイド・チューブを固定し、胃壁に開口を設ける。それによって、第２の硬化可能なガイド・チューブは、第１の硬化可能なガイド・チューブを通り、胃の中の開口を通り、横隔膜に位置づけられる。第２の硬化可能なガイド・チューブは、横隔膜及び横隔膜に形成された開口に固定される。その後、操作可能なセグメント化された装置は、胸腔内の種々の横隔膜を経由した任意の操作を行うために、第１及び第２の硬化可能なガイド・チューブを通って案内されて前進する。

他の考えでは、１つ以上の硬化可能なガイド・チューブが、胃及び横隔膜を経由した胸腔へのアクセスを提供するために、使用される。第１の硬化可能なオーバーチューブは、胃壁に置かれ、その後に、第２の硬化可能なガイド・チューブが第１パスを通り、胃壁を通って前進し、横隔膜との接続位置に前進する。第２の硬化可能な末端部は、多くの方法で横隔膜にシールされる。代わりに、横隔膜に対して硬化可能なスコープをシールするために、バルーンが用いられてもよい。本明細書で記載されるシーリングに代わってこれらの考え方が、横隔膜を経由する胃のシールのために記載された硬化可能なガイド・チューブ１及び２の一方又は両方をシールするために使用される。これによって、胃経由、横隔膜経由、胸の外科的技術及びアクセスを提供することができる。本明細書に記載のこれらの又他の技術を用いることで、胸腔を介したアクセス方法の新しいアクセス・ポートが可能になる。

本発明の実施の形態によって提供される他のアクセス・ポイントは、食道を経由し横隔膜を経由してアクセスする方法を含む。この方法によって、胃ではなく食道を介して横隔膜を経由したアクセスが可能になる。この方法において、硬化可能なオーバーチューブは、食道を通って、横隔膜に到達するまで前進する。従って、１つ以上の硬化可能なチューブが、職工の内壁と通ってアクセスし、そこに固定すること可能にするために使用され、その後、横隔膜に固定される第１の硬化可能なスコープ及び第２の硬化可能なスコープを介して前進し、次に、アクセスによって、本明細書で記載された第２ステージを使用して、また第１及び第２の硬化可能なスコープを使用して横隔膜を通り、食道及び横隔膜といった胸腔にアクセス通路が設けられる。代わりに、１つの硬化可能な内視鏡が、本技術及び他の技術のために使用される。１つの食道を経由し横隔膜を経由する硬化可能なチューブは、特定の生理学的構造に適応するために、種々の部分及び固定機構の大きさに変更される。より長く且つより少なく連接可能可能な部分が食道部分に用いられる一方で、より小さく且つより多く連接する又はより湾曲可能な部分が、食道に存在する硬化可能なチューブの部分に使用され、横隔膜に取り付けられる。そのような操作可能なセグメント装置の場合、選択的に硬化可能なガイドは、特定のアプリケーション、生理学的構造及び解剖学的構造に応じた種々の大きさのセグメントを含む。

自然及び人工の開口の使用

本明細書に記載の本実施の形態は、制御可能な硬化可能なガイド・チューブ及び操作可能なセグメント化された装置の使用のために使用される。胃を経由する例及び胃腸又は内臓の器官の中での使用は、本明細書で記載された技術の組み合わせた使用例の一部である。体に形成された自然の又は人工的な開口又は口は、本明細書に記載された硬化可能なガイド・チューブのためのアクセス・ポイント又は固定位置を提供するために使用される。例えば、図２３６に示されるように、本発明の実施の形態は、膣を経由し、子宮を経由し、頸部を経由して用いられてもよい。例えば、硬化可能なチューブの実施の形態は、膣を介して前進し、子宮壁に固定される（図２３６参照）。従って、制御可能で操作可能な装置は、子宮又は頸部の空洞に更なる技術を提供するために、ガイド・チューブ及び子宮に形成される開口を通って前進する。自然に又は人工的に形成された体の任意の開口がアクセス・ポート又は本発明の実施の形態として使用されてもよい。例えば、図２３５に示すように、本明細書に記載される装置は、結腸壁に取り付けられた結腸を通り、又、そこから結腸を経由したアクセス方法で体腔に前進する。

本発明の好ましい実施の形態が示され、本明細書に記載されるが、当業者に明らかなように、そのような実施の形態はただの例として示されるものである。多数の形態、変形及び代替例が、本発明から逸脱することなく当業者によってなされるであろう。本明細書に記載した発明の実施の形態の種々の代替例は、発明を実施する際に採用されてもよい。添付の特許請求の範囲が、本発明の範囲を形成することを意図するが、これら特許請求の範囲に記載の発明の範囲に含まれる方法及び構成とそれと均等なものがそれに含まれる。

Claims (12)

1. 経腔的な操作を行う装置であって、
   自身の末端部にルーメン壁係合機構を備える細長い本体と、
   上記細長い本体の基端部から上記細長い本体の末端部まで伸びるルーメン壁の消毒装置とを備えることを特徴とする装置。
2. 上記消毒装置は、噴霧器及び消毒したシーリング材源を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 上記消毒装置は、パッチを備え、
   上記パッチは、ルーメン壁係合機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 更に、上記細長い本体の基端部から上記細長い本体の末端部にまで伸びる切除用具を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 経腔的な操作に使用するための装置であって、
   ガイド・ルーメンと、上記ガイド・ルーメンを横切って伸びて完全に密閉するハウジングの末端部より基端側のシールとを有するハウジングと、
   上記ハウジングの末端部を組織に固定するように設けられた、上記ハウジングの固定部材と、
   上記シールの末端側のルーメンに連通する排出口を有する上記ハウジングの側壁を介して伸びるチャネルとを備えることを特徴とする装置。
6. 上記固定部材は、複数の歯を備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 上記固定部材は、シャフトと、上記シャフトから伸びる複数のワイヤとを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 上記固定部材は、半回転より小さい回転によって組織に係合するように設けられることを特徴とする請求項５に記載の装置。
9. 上記シールの末端側に少なくとも１つの切断ブレードを備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
10. 上記シールの末端側の上記少なくとも１つの切断ブレードは、上記ハウジングの上記側壁の全体に配置されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 上記ハウジングは、ガイド・チューブであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
12. 上記ガイド・チューブは、硬化可能なガイド・チューブであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。

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