JP2016505344A - フレキシブル回路を介して接続されるトラッキングデバイスを備える外科用器具 - Google Patents

フレキシブル回路を介して接続されるトラッキングデバイスを備える外科用器具 Download PDF

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Abstract

外科用器具(100)は、近位端部および遠位端部を有する細長い本体部分(126)を有するように開示されている。本体部分は、塑性的に変形可能な材料から形成されており、本体部分が、近位端部と遠位端部との間で、第1の構成から第2の曲げられた構成まで曲げられ得るようになっており、曲げられた構成を維持することが可能である。フレキシブル回路シート(232)は、本体部分の周りに配設されている少なくとも1対のリード線(236)を有している。1対のリード線は、本体部分の曲げられた構成に適合するように構成されており、本体部分が曲がっている間に、それらが破壊されないようになっている。器具(100)の遠位端部とトラッキングするように、ナビゲーションシステム(10)と協働するように構成されているトラッキングデバイス(84)は、フレキシブル回路に連結されている。【選択図】図4

Description

[0001]本開示は、概して、フレキシブル回路シートに関し、より具体的には、外科用器具のためのフレキシブル回路シートに関する。
[0002]この項目における記載は、単に、本開示に関連する背景情報を提供しており、従来技術を構成するものではない。
[0003]外科的処置は、解剖組織に対する治療を提供するために、人体解剖組織などのような解剖組織に行うことが可能である。外科手術の1つの領域は、耳、鼻、または咽喉(ENT)などのような、患者の顔の空洞に行われる処置を含む。そのような処置では、吸引デバイスなどのような外科用器具は、そのような空洞の中へ挿入され、たとえば、処置を行う。関心の領域において、外科医の視野角が、空洞の周囲の組織によって遮られる可能性があるので、吸引処置などのような治療を効果的に行う外科医の能力が低減される可能性がある。また、いくつかの処置では、様々な形状の解剖組織の空洞を通して外科用器具を効果的にガイドすることは困難である可能性がある。この困難に対処する取組みにおいて、恒久的に可撓性であるように構成されている可撓性の細長い部分を含む器具が開発されてきた。これらの可撓性の器具は、解剖組織の内部空洞に適合することが可能であるが、それらは、任意の特定の構成を保持せず、それらは、一般的に、ENT吸引処置などのような特定の処置に適切でないようになっている。
[0004]ナビゲーションシステムでは、器具には、トラッキングデバイスが設けられている。しかし、ときには、そのようなトラッキングデバイスは、操作するのが困難であるか、または、特に可撓性の細長い部分を備える器具などの、器具に連結するのが面倒である可能性がある。たとえば、可撓性の細長い部分に関して、トラッキングデバイスを関連のリード線に電気的に連結することは困難である可能性がある。他の場合では、トラッキングデバイスは、ハンドルまたは器具の近位領域の中に位置付けされ得、遠位先端部がハンドルに対して移動しまたは移動させられる場合には、遠位先端部は、もはや正確にトラッキングされ得ないようになっている。
[0005]この項目は、本開示の全体的な概要を提供し、本発明の完全な範囲または特徴のすべての包括的な開示ではない。
[0006]本教示による外科用器具は、近位端部および遠位端部を有する細長い本体部分を有している。本体部分は、近位端部と遠位端部との間に第1の内部流路を画定する内径を有しており、柔軟な(malleable)金属製材料から形成され、本体部分が、近位端部と遠位端部との間で、第1の構成から第2の曲げられた構成まで、曲げられ得るようになっており、曲げられた構成を維持することが可能である。ハンドル部分は、本体部分の近位端部に連結されており、第1の内部流路に流体連通する第2の内部通路を含む。トラッキングデバイスは、遠位端部に隣接して位置付けされており、器具の遠位先端部の場所をトラッキングするように、ナビゲーションシステムと協働するように構成されている。フレキシブル回路は、トラッキングデバイスからハンドル部分へ本体部分の周りに配設されており、フレキシブル回路は、本体部分の曲げられた構成に適合するように構成されており、本体部分が曲がっている間に、それらが歪まないまたは破壊しないようになっている。
[0007]さらなる本教示によれば、外科用器具は、近位端部および遠位端部を有する細長い本体部分を有するように提供される。トラッキングデバイスは、遠位端部に隣接して、細長いチューブ状本体部分に連結されている。トラッキングデバイスは、ナビゲーションシステムと協働するように構成されており、また、近位端部と遠位端部との間で、チューブ状本体部分の周りに配設されているフレキシブル回路を含む。
[0008]さらなる適用可能性のある領域は、本明細書で提供される説明から明らかになることとなる。説明および特定の例は、単に説明目的だけを意図しており、本教示の範囲を限定することは意図していないということが理解されるべきである。
[0009]本教示は、詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および、以下の図面から、より完全に理解されることとなる。図面は、選択された実施形態の例示目的だけのためものであり、すべての可能性のある限定ではなく、本開示の範囲を限定することを意図していない。
[0010]本開示の原理による例示的なナビゲーションシステムの斜視図である。 [0011]本開示の原理によるナビゲーションシステムとともに使用するための例示的な柔軟な吸引器具の上面図である。 [0012]本開示の原理による例示的な吸引器具の側面図である。 [0013]本開示の原理による例示的なフレキシブル回路シートを有する例示的な吸引器具の遠位領域の部分的な斜視図である。 [0014]図5は、本開示の原理による例示的なフレキシブル回路シートに関連付けされる例示的な吸引器具の遠位領域の部分的な側面図である。 [0015]図5Aは、本開示の原理による例示的なワイヤルーティング構成の分解図である。 [0016]本開示の原理による図5の例示的な吸引器具の部分的な断面図である。 [0017]本開示の原理による例示的な吸引器具のハンドル部分の部分図である。 [0018]本開示の原理による例示的な代替的なトラッキングセンサ構成の図である。 [0018]本開示の原理による例示的な代替的なトラッキングセンサ構成の図である。 [0019]本開示の原理による例示的な柔軟な吸引器具の例示的な曲げられた構成または形成された構成の図である。 [0020]本開示の原理による例示的なフレキシブル回路シートに関連付けされる例示的な代替的なトラッキング構成体を図示する例示的な吸引器具の遠位領域の部分的な斜視図である。 [0021]本開示の原理による別の例示的な代替的なトラッキング配置を図示する例示的な吸引器具の遠位領域の部分的な斜視図である。 [0022]図13Aは、本開示の原理によるフレキシブルプリント回路シートの例示的な構成の分解斜視図である。 [0023]図13Bは、本開示の原理による例示的な組み立てられた構成の図13Aのフレキシブルプリント回路シートの斜視図である。 [0024]本開示の原理による別の例示的なフレキシブルプリント回路シートの斜視図である。 [0025]本開示の原理による、曲げられたまたは撓ませられた状態の、図14のフレキシブルプリント回路シートを図示する斜視図である。 [0026]本開示の原理による例示的な器具の外側表面に適合するように撓ませられた状態の図14および図15のフレキシブルプリント回路シートの斜視図である。 [0027]本開示の原理による、例示的なフレキシブル回路シートに関連付けされ、ワイヤ管理チャネルを有する、図5の例示的な吸引器具の遠位領域の部分的な側面図である。 [0028]本開示の原理による、例示的なフレキシブルプリント回路シートおよび関連のコイルを有する患者トラッキングデバイスの斜視図である。 [0029]本開示の原理による別の例示的なフレキシブルプリントされたシートの上面図である。 [0030]図20Aは、本開示の原理による図19のフレキシブルプリント回路シートの様々な例示的な構成を表す側面図である。 図20Bは、本開示の原理による図19のフレキシブルプリント回路シートの様々な例示的な構成を表す側面図である。 図20Cは、本開示の原理による図19のフレキシブルプリント回路シートの様々な例示的な構成を表す側面図である。 [0031]本開示の原理によるナビゲーションシステムとともに使用するための例示的な外科用器具の上部平面図である。 [0032]図23Bのフレキシブル回路シートに関連付けされるトレースの上面図である。 [0033]図23Aは、図21に示されている柔軟な吸引チューブを表す図である。 [0034]図23Bは、図22Aに示されている適合させられたフレキシブル回路を表す図である。 [0035]図24Aは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Bは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Cは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Dは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Eは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Fは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Gは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Hは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Iは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Jは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Kは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Lは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Mは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Nは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 図24Oは、本開示によるフレキシブル回路シートのこれらの例示的な構成の斜視図である。 [0036]図24Aから図24Oに示されているフレキシブル回路シートの断面図である。 [0036]図24Aから図24Oに示されているフレキシブル回路シートの断面図である。
[0037]以下の説明は、本質的に単に例示的なものであり、本開示、その用途、または使用を限定することを意図していない。図面全体を通して、対応する参照番号は、同様のまたは対応するパーツおよび特徴を示しており、それぞれの図の中の様々なエレメントは、一定の縮尺で描かれているということが理解されるべきである。以下の説明は、全体的に、例示的な可撓性のまたは柔軟な吸引器具に動作可能に関連付けされるフレキシブル回路シートに関連しているが、フレキシブル回路シートは、様々な他の外科用器具を含む、様々なデバイスおよび/または器具に関連付けされ得るということが認識されることとなる。
[0038]この開示が完全なものとなるように、および、この開示が当業者に範囲を十分に伝えることとなるように、様々な例示的な実施形態が提供されている。本開示の例示的な実施形態の完全な理解を提供するために、特定のコンポーネント、デバイス、システム、および/または方法の例などのような、多数の特定の詳細が記述されている。特定の詳細は用いられる必要がないということ、例示的な実施形態は多くの異なる形態で具現化され得るということ、および、いずれも本開示の範囲を限定するように解釈されるべきではないということが、当業者には明らかになることとなる。いくつかの例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知のデバイス構造体、および周知の技術は、詳細に説明されていない。
[0039]図1は、ナビゲート可能な柔軟な吸引デバイスまたは吸引器具などのような、本開示の様々な例示的な実施形態による外科用器具100の見通し外でナビゲートする際に使用するための、イメージガイドされるナビゲーションシステム10の概観を概略的に図示するダイアグラムである。例示的なナビゲーションシステムは、John H.Dukeshererらによって2008年4月29日に発行された米国特許第7,366,562号、および、Bradley A.Jascobらによって2008年6月5日に公開された米国特許出願公開第2008/0132909号に開示されているものを含み、両方とも、参照により本明細書に組み込まれている。商用のナビゲーションシステムは、米国のLouisville、Coloradoに事業所を有するMedtronic Navigation,Inc.によって販売されているStealthStation(登録商標)AxiEM(商標)外科用ナビゲーションシステムを含む。ナビゲーションシステム10および吸引器具100は、全体的に、耳、鼻、および咽喉(ENT)処置に関連して説明されているが、ナビゲーションシステム10および吸引器具100は、様々な他の適当な処置において使用され得るということが認識されるべきである。
[0040]一般的に、ナビゲーションシステム10は、例示的な吸引器具100の場所をトラッキングするために使用され得、例示的な吸引器具100は、その遠位先端部または端部を含み、本明細書で説明されることとなるように、それに関連付けされる例示的なフレキシブルプリント回路シート232を含む。ナビゲーションシステム10は、一般的に、Cアーム24およびイメージデバイスコントローラ28として構成されているX線透視イメージングデバイスなどのような、随意的なイメージングシステム20を含むことが可能である。Cアームイメージングシステム20は、デジタルカメラまたはCCDカメラなどのような、当技術分野でよく理解されている任意の適当なイメージングシステムとすることが可能である。取得されるイメージデータは、Cアームコントローラ28の中に記憶され、ナビゲーションコンピュータおよび/またはプロセッサコントローラもしくはワークステーション32に送られ得、ワークステーション32は、イメージデータ40を表示するディスプレイデバイス36、および、ユーザインターフェース44を有する。また、ワークステーション32は、イメージプロセッサ、ナビゲーションプロセッサ、ならびに、命令およびデータを保持するためのメモリーを含むことが可能であるか、または、それらに接続され得る。ワークステーション32は、ナビゲートされる処置を支援する最適化プロセッサを含むことが可能である。イメージデータは、必ずしも、コントローラ28の中に最初に保持される必要はなく、ワークステーション32に直接的に送信され得るということが理解されることとなる。そのうえ、ナビゲーションシステムに関する処理および最適化は、すべて、単一のプロセッサまたは複数のプロセッサを用いて行うことが可能であり、プロセッサのすべては、ワークステーション32の中に含まれていてもよく、または、ワークステーション32の中に含まれていなくてもよい。
[0041]ワークステーション32は、ディスプレイデバイス36の上のイメージとしてイメージデータ40を表示し、セーブし、デジタル処理で操作し、または、受信したイメージデータのハードコピーイメージを印刷するための設備を提供する。ユーザインターフェース44は、キーボード、マウス、タッチペン、タッチスクリーン、または他の適切なデバイスとすることが可能であり、ユーザインターフェース44は、医師またはユーザ50が、Cアームコントローラ28を介して、イメージングデバイス20を制御するための入力を提供し、または、ディスプレイデバイス36の表示設定を調節することを可能にする。
[0042]引き続き図1を参照すると、ナビゲーションシステム10は、電磁(EM)トラッキングシステム60などのようなトラッキングシステムをさらに含むことが可能である。EMトラッキングシステム60の議論は、任意の適当なトラッキングシステムに関連付けて理解することが可能である。EMトラッキングシステム60は、コイルアレイ64および/または第2のコイルアレイ68などのようなローカライザ、コイルアレイコントローラ72、ナビゲーションプローブインターフェース80、および、トラッキング可能な吸引器具100を含むことが可能である。本明細書で議論されることとなるように、器具100は、1つまたは複数の器具トラッキングデバイス84を含むことが可能である。簡潔に言えば、トラッキングデバイス84は、電磁コイルを含み、局在しているコイルアレイ64、68によって作り出される磁界を検知することが可能であり、ナビゲーションシステム10に情報を提供し、トラッキングデバイス84の場所を決定する。次いで、ナビゲーションシステム10は、吸引器具100の遠位先端部の位置を決定することが可能であり、患者34および患者空間に対するナビゲーションを可能にする。
[0043]EMトラッキングシステム60は、コイルアレイ64、68を使用し、ナビゲーションのために使用される電磁場を生成させることが可能である。コイルアレイ64、68は、複数のコイルを含むことが可能であり、複数のコイルは、患者34のナビゲーション領域の中へ別個の電磁場を発生させるように動作可能であり、患者34のナビゲーション領域は、患者空間と称される場合もある。代表的な電磁システムは、1999年6月22日に発行された「Position Location System」という表題の米国特許第5,913,820号、および、1997年1月14日に発行された「Method and System for Navigating a Catheter Probe」という表題の米国特許第5,592,939号に記述されており、そのそれぞれは、参照により本明細書に組み込まれている。
[0044]コイルアレイ64、68は、コイルアレイコントローラ72によって制御されるか、または駆動され得る。コイルアレイコントローラ72は、時分割多重方式または周波数分割多重方式で、コイルアレイ64、68の中のそれぞれのコイルを駆動することが可能である。この点において、それぞれのコイルは、別個の時間で別々に駆動され得るか、または、それぞれのコイルが異なる周波数で駆動される状態で、コイルのすべてが、同時に駆動され得る。
[0045]コイルアレイコントローラ72によってコイルアレイ64、68の中のコイルを駆動すると、医療処置が行われている領域において、患者34の中に電磁場が発生させられ、繰り返しになるが、この領域は、患者空間と称される場合がある。患者空間の中に発生させられた電磁場は、吸引器具100の上に、または、吸引器具100の中に位置付けされているトラッキングデバイス84の中に電流を誘導する。トラッキングデバイス84から誘導されたこれらの信号は、ナビゲーションプローブインターフェース80に送達され、その後に、プロセッサ32に転送され得る。また、ナビゲーションプローブインターフェース80は、増幅器、フィルター、およびバッファーを含み、器具100の中のトラッキングデバイス84に直接的にインターフェース接続することが可能である。代替的に、トラッキングデバイス84、または任意の他の適当な部分は、ナビゲーションプローブインターフェース80に直接的に連結されているものとは対照的に、無線通信チャネルを用いることが可能であり、無線通信チャネルは、たとえば、2002年11月5日に発行された「Surgical Communication Power System」という表題の米国特許第6,474,341号に開示されているものなどであり、それは、参照により本明細書に組み込まれている。
[0046]トラッキングシステム60は、電磁トラッキングアッセンブリを使用する場合には、コイルアレイ64、68を患者32に隣接して位置決めして電磁場を発生させることによって本質的に働き、電磁場は、低エネルギーであることが可能であり、一般的に、ナビゲーションフィールドと称される。ナビゲーションフィールドまたは患者空間の中のすべてのポイントが、特有のフィールド強度および方向に関連付けされるので、電磁トラッキングシステム60は、トラッキングデバイス84の場所におけるフィールド強度および方向、または、その成分を測定することによって、器具100の位置を決定することが可能である。コイルアレイコントローラ72は、トラッキングデバイス84から、誘導された信号を受信し、トラッキングされる吸引器具100に関連付けされたトラッキングデバイス84の場所に関する情報を送信することが可能であり、ここで、場所情報は、x、y、およびz位置情報、ならびに、ロール、ピッチ、およびヨー配向情報の両方を含むことが可能である。したがって、6自由度(6DOF)の情報が、ナビゲーションシステム10によって決定され得る。
[0047]ここで図2〜図10を参照すると、ナビゲートされる柔軟な外科用器具100が、より詳細に説明されることとなる。1つの例示的な構成では、柔軟な外科用器具100は、ENT処置における流体および組織の除去を含む、吸引のために使用され得る。しかし、ナビゲートされる柔軟な外科用器具100は、望まれ得るときには、様々な他の外科的処置において使用され得、また、柔軟なもしくは可撓性の内視鏡、柔軟なもしくは可撓性のカテーテル、および/または、柔軟なカニューレの形態で提供され得るということが認識されるべきである。したがって、ナビゲートされる柔軟な吸引器具100を参照して以下の説明が続くが、この議論は、上記に議論されている外科用器具にも適用可能である。
[0048]吸引器具100は、チューブアッセンブリ110と、ハンドルアッセンブリ114と、トラッキングセンサ構成体118とを含むことが可能である。吸引器具100は、1回のみの使用のために構成され得、それは、そのような使用の後に廃棄されることとなるようになっている。チューブアッセンブリ110は、柔軟な細長いチューブ状本体部126と、インサート部分130とを含むことが可能である。図6に示されているように、チューブ状本体部126は、外径134および内径138を含むことが可能であり、また、ハンドルアッセンブリ114に連結される第1の端部142と、インサート部分130を受け入れるように構成されている第2の反対側の端部148とを有することが可能である。また、図6に示されているように、第2の端部148は、内部環状凹部152を含むことが可能であり、内部環状凹部152は、本体部126の残りの部分の内径138よりも大きい内径156を有している。柔軟な細長い本体部126は、AL3003−Oなどのような様々なアルミニウム合金、アニールド304などのような様々なステンレス鋼合金、ならびに、チタン、ニオブ、モリブデン、タンタル、ニチノール、ビニール、およびマルチルーメン材料を含む様々な他の材料から形成され得、それは、本明細書で議論されることとなるように、曲げられまたは形成されて様々な構成になることを促進させるように、また、曲げられまたは形成された構成を保持することを促進させるように、柔軟になっている。また、本体部126は、7、9、および12フレンチ径を含む、様々な長さおよび直径で提供され得る。
[0049]インサート部分130は、少なくともトラッキングセンサ84のための非柔軟なサポートを提供するように構成され得る。インサート部分130は、図6にも示されているように、環状凹部152の内径156に実質的に等しい外径160と、柔軟な細長い本体部126の内径138に実質的に等しい内径164とを含むことが可能である。このように、実質的に等しい内径138、164は、吸引のために実質的に一定の流路166を提供することが可能である。しかし、内径138、164は、様々な寸法でも提供され得るということが認識されるべきである。また、インサート部分130は、14mmを含む、10から15mmの例示的な軸線方向の長さを含むことが可能である。インサート部分130は、第1の端部172および第2の反対側に端部176を含むことが可能である。インサート部分130の第1の端部172は、図6に示されているように、環状凹部152の中に受け入れられ得る。インサート部分は、本明細書で説明されることとなるように、トラッキングデバイス84を受け入れて収容することを促進させるために、剛性の高い構成を含むことが可能である。このように、インサート部分130は、ステンレス鋼または他の生体適合性剛体材料から形成または製造され得、インサート部分130は、細長い本体部126のように柔軟ではないようになっている。また、インサート部分は、おおよそ10mmの例示的な軸線方向の長さを含むことが可能である。
[0050]図5および図6に示されているように、インサート部分130は、スリーブ190を含むことが可能であり、スリーブ190は、インサート部分130の外部に受け入れられる。スリーブ190は、インサート部分130の外径に実質的に等しい内径194と、本体部126の外径134に実質的に等しい外径198とを含むことが可能である。スリーブ190は、また、本体部126に対して異なる直径で構成され得るということが認識されるべきである。スリーブ190は、図6に示されているように、インサート部分130の第1の端部172から第2の端部に向かって、インサート130の一部分を覆って延在することが可能である。1つの例示的な構成では、スリーブ190は、第1の端部172から延在することが可能であり、インサート部分130が本体部126の環状凹部152に連結されているときに、本体部126の第1の端部142に接触することが可能である。別の例示的な構成では、スリーブ190は、本体部分130の第1の端部172から、上記に議論されているように、同様の様式で延在することが可能であるが、図6に示されているように、本体部126の第1の端部142の手前で止まることが可能である。スリーブ190は、インサート部分130に固定され得、インサート部分130は、適当な接着剤によって、環状凹部152に固定され得る。スリーブ190は、ポリマー材料または他の適切な材料から形成され得る。また、スリーブ190は、インサート130の第2の端部176と実質的に整合するように構成されている第1の端部220を含むことが可能である。第1の端部220は、丸みが付けられたまたは面取りされた尖っていない遠位先端部または端部部分222を含むことが可能であり、それは、吸引処置の間に、周囲の組織を切断または損傷させることなく、周囲の組織に対抗して設置され得るようになっている。1つの例示的な構成では、端部部分222は、組織を切断または損傷させることを防止するように、インサート部分130を覆って延在することが可能である。
[0051]特に図4および図5を参照すると、スリーブ190は、複数の平坦化されたセクション206を含むことが可能であり、複数の平坦化されたセクション206は、本明細書で説明されることとなるように、トラッキングセンサ構成体118を受け入れて支持することを促進させるように構成されている。1つの例示的な構成では、スリーブ190は、少なくとも3つの平坦化されたセクション206を含むことが可能であり、少なくとも3つの平坦化されたセクション206は、トラッキングデバイス84を取り付け可能に受け入れるように構成されている。この構成では、トラッキングデバイス84は、本明細書で説明されることとなるように、3つのコイルアッセンブリ214を含むことが可能である。簡潔に言えば、1つの例示的な構成では、3つのコイルアッセンブリ214は、図4および図5に示されているような円筒形状の構成をそれぞれ含むことが可能であり、それは、おおよそ1.5mmから2.7mmの軸線方向の全体長さと、おおよそ0.3mmから0.6mmの全体直径と、円筒形状の構成を形成するように円筒形状のベースに沿って巻かれた複数のワイヤ巻線とを有している。複数の巻線は、全体的に図5に示されているように、概して均一な円筒形状の構成を有するコイルアッセンブリ214を形成することが可能である。たとえば、図5および図6に示されているように、それぞれの平坦化されたセクション206は、スロットまたは陥凹部218を含むことが可能であり、スロットまたは陥凹部218は、それぞれの平坦化されたセクション206の中に形成され、対応するコイルアッセンブリ214を受け入れるように構成されている。それぞれのスロット218は、チューブアッセンブリ110の長手方向軸線208に対して、55度の角度を含む、35から75度の角度で、対応する平坦化されたセクション206の中に形成され得る。1つの例示的な構成では、それぞれのスロット218は、図5に示されているように、長手方向軸線208に対して55度の角度で形成され得る。3つの平坦化されたセクション206のそれぞれは、スリーブ190の周囲部の周りに等距離にまたは120度に位置付けされ得、したがって、また、図4〜図6に全体的に示されているように、3つのコイルアッセンブリ214が、同様に、スリーブ90の周囲部の周りに等距離に位置付けされるようになっている。また、コイルアッセンブリは、平坦化されたセクション206なしに、スリーブに連結され得、長手方向軸線に対して異なる配向(長手方向軸線に対して平行であることを含む)に整合させられ得るということが認識されるべきである。この点において、スリーブ190は、コイルアッセンブリ214を受け入れるように構成されている、断面が円形形状の外側表面を含むことが可能である。
[0052]コイルアッセンブリ214は、上記に説明されているように、ナビゲーションシステム10と協働する3つのコイルアッセンブリを含むことが可能であり、6DOFトラッキング情報が決定され得るようになっている。しかし、また、2つのコイルアッセンブリ214が、ナビゲーションシステム10と関連して使用され得、また、6DOFトラッキング情報が決定され得るようになっているということが認識されるべきである。3つのコイルアッセンブリ214が利用される構成では、3つのコイルアッセンブリのうちの2つは、長手方向軸線208に対してある角度で位置付けされ得、第3のコイルアッセンブリは、長手方向軸線208に対してある角度で、または、長手方向軸線208に対して平行に、位置付けされている。また、3つのコイルアッセンブリ214は、互いに対してある角度でそれぞれ位置付けされ得る。上記に議論されているように、長手方向軸線208に対する3つのコイルアッセンブリ214の例示的な角度は、55度とすることが可能であり、それは、スリーブ190の周りに円周方向に、コイルアッセンブリの最適なパッケージングおよびスペーシングも提供する。55度の角度が議論されてきたが、必要とされ得るときには、他の角度が、コイルアッセンブリ214および器具100に利用され得るということが認識されるべきである。また、上記に議論されているように、コイルアッセンブリは、長手方向軸線208に対して平行に、または、長手方向軸線208に対して垂直に、位置付けされ得るということが認識されるべきである。
[0053]トラッキングデバイス84が2つのコイルアッセンブリ214を含む構成では、2つのコイルアッセンブリは、同様に、スリーブ190の外周部の周りに等距離にまたは180度だけ間隔を置いて位置付けされ得、また、互いに対してある角度で、および、チューブアッセンブリ110の長手方向軸線208に対してある角度で、それぞれ位置付けされ得る。また、この構成では、2つのコイルアッセンブリは、ナビゲーションシステム10と協働することが可能であり、6DOFトラッキング情報が決定され得るようになっている。1つの例示的な構成では、2つのコイルアッセンブリ214は、チューブアッセンブリ210の長手方向軸線208に対して、約55度を含む、約35から75度の角度で、位置付けされ得る。
[0054]図8および図9を追加的に参照すると、代替的な巻線構成を有する2つの例示的なコイルアッセンブリ214Aおよび214Bが、例示的な器具の例示的なチューブ状の構造体223に動作可能に関連付けされるように図示されている。コイルアッセンブリ214Aおよび214Bは、図5に示されているコイルアッセンブリ214の全体的な円筒形状の構成と比較して、全体的な非線形形状をそれぞれ含むことが可能である。コイルアッセンブリ214Aは、中央弧状陥凹部または凹面部224を含むことが可能であり、全体的に図8に示されているように、陥凹部224が、複数の巻線の対向する端部225よりも小さい外径を有するようになっている。コイルアッセンブリ214Aの巻線構成は、器具の全体的な外側寸法または外側サイズを最小化することに向かって働きながら、ベースワイヤの上のコイル巻線の量を最大化する能力を提供することが可能である。この点において、コイルアッセンブリ214Aは、チューブ状の構造体223の外側表面226に実質的に適合する弧状陥凹部224とともに図8に示されており、1つまたは複数のコイルアッセンブリ214Aが、チューブ状の構造体の外側表面226の周りに本質的に入れ子になるようになっている。この点において、チューブ状の構造体223の外径に隣接して位置付けされている円筒形状のコイルアッセンブリによって提供される全体的なクリアランスに起因して、コイルの両側の端部におけるギャップまたはスペース221は、全体アッセンブリの全体的な外径を事実上増加させることなく、追加的な巻線を含むことが可能である。これは、ナビゲートされるスペースにおいて、より大きくまたはより強い感度を可能にし得る。
[0055]特に図9を参照すると、コイルアッセンブリ214Bは、全体的に弧状の凸形形状227を含むことが可能であり、全体的に弧状の凸形形状227は、例示的なチューブ状の構造体の内径229に適合し、例示的なチューブ状の構造体の内径229の中に入れ子になるように構成されている。コイルアッセンブリ214Aと同様に、そのような構成は、また、1つまたは複数のコイルアッセンブリ214Bを受け入れることが必要とされることとなるチューブ状の構造体223の内径229を最小化することに向かって働きながら、ベースワイヤの上のコイル巻線の量を最大化することが可能である。
[0056]特に図5および図5Aを参照して、ここで、トラッキングセンサ構成体118が、詳細に説明されることとなる。トラッキングセンサ構成体118は、トラッキングデバイス84を含むことが可能であり、トラッキングデバイス84は、2つまたは3つのコイルアッセンブリ214、ならびに、第1のセットのリード線228、フレキシブルプリント回路基板またはシート232、および、第2のセットのリード線236を有している。全体的に図5に示されているように、第1のセットのリード線228は、それぞれのコイルアッセンブリ214のために1対のリード線228Aおよび228Bを含むことが可能である。それぞれの1対のリード線228Aおよび228Bは、フレキシブルプリント回路シート232の上のそれぞれの1対の回路接続部240の第1の端部まで通され得る。より詳細に以下に議論されることとなるように、フレキシブル回路シート232は、医療器具および他の器具に必要とされる可撓性も提供しながら、そのような器具において利用される繊細なワイヤを終端させることに関連する時間およびコストを改善することを促進させることが可能である。トラッキングデバイス84は、3つのコイルアッセンブリを有するものとして説明されているが、たとえば利用されているナビゲーションシステムの性質、および、望まれる自由度の数に応じて、望まれまたは必要とされ得るときには、より多くのもしくはより少ないコイルアッセンブリが利用され得るということが認識されるべきである。
[0057]たとえば図4に示されているように、フレキシブルプリント回路シート232は、可撓性のバッキングまたはベース層244を含むことが可能であり、それは、本体部126の外側表面の輪郭に容易に適合し得るようになっている。全体的に図5および図6に示されているように、フレキシブルプリント回路シート232は、本体部126の外周部の周りに全体的にまたは部分的に巻き付けることが可能であり、本体部126の第2の端部148に隣接して位置付けされ得る。このように、インサート部分130は、図6に示されているその挿入された位置において、フレキシブルプリント回路シート232のすべてまたは実質的にすべての下にあることが可能である。したがって、剛体インサート部分130は、フレキシブルプリント回路シート232の領域において、柔軟な本体部126が曲がるまたは撓むことを防止することが可能である。1つの例示的な構成では、フレキシブルプリント回路シート232は、スリーブ190の一体部分とすることが可能である。別の例示的な構成では、フレキシブルプリント回路シート232は、スリーブ190の上に同様の様式で位置付けされ得る。この構成では、フレキシブルプリント回路シート232は、コイルアッセンブリ214と本体部126の第2の端部148に隣接するスリーブ190の端部との間において、スリーブ190の上に位置付けされ得る。
[0058]図5Aの部分分解図を参照して全体的に図5に示されているように、第2のセットのリード線は、3対のそれぞれのワイヤ236A、236B、236Cを含むことが可能である。図2〜図5、図6〜図7、および図10は、第2のセットのリード線236を1つのエレメントとして示しているが、これは、説明目的だけのためであるということが認識されるべきであり、また、図2〜図5、図6〜図7、および図10に示されている第2のセットのリード線は、図5Aに示されているように、3対のそれぞれのリード線236A〜Cを含むことが可能であるということが理解されるべきである。図5Aにも示されているように、それぞれの対のリード線236A〜Cは、一緒に捩じられ、互いに隣接して位置付けされ得る。捩じられた対のワイヤ236A〜Cは、それぞれの1対の隣接するリード線の間の電気的な干渉またはクロストークを低減させることが可能であり、また、関連の電磁ナビゲーションシステムからのピックアップを最小化することが可能である。それぞれの1対のリード線は、フレキシブルプリント回路シート232を介して、単一のコイルアッセンブリ214に接続され得る。また、リード線は、テフロン(登録商標)コーティング、または、他の適当な滑らかなもしくは摩擦を低減させるコーティングを、その外側表面の上に含むことが可能である。それぞれの1対のリード線236A〜Cは、フレキシブルプリント回路シート232の上のそれぞれの回路パッド240の反対側の端部に連結され得る。リード線228は、代替的に、フレキシブルプリント回路シート232を使用することなく、捩じられた1対のリード線として、本体部126まで延在することが可能であり、または、それぞれの捩じられた1対のリード線236まで直接的に延在し、終端させられ得るということが認識されるべきである。
[0059]たとえば図3〜図5Aに全体的に示されているように、第2のセットのリード線236は、3対の捩じられたワイヤ236A〜Cを含み、第2のセットのリード線236は、フレキシブルプリント回路シート232から第2の端部148まで細長い本体部126の周りにらせん状に巻かれ得る。図5および図5Aに全体的に示されているように、ワイヤ236は、長手方向軸線208に対して、約30度を含む、おおよそ0から85度の角度αで、本体部126の外側の周りに巻かれ得る。図5を参照して示されているように、本体部126の周りのワイヤ236のそれぞれの回転は、約5mmを含む、おおよそ2から45mmの距離Dだけ、互いから間隔を離して配置され得る。1つの例示的な構成では、その範囲は、約15〜45mmを含むことが可能である。比較的に接近したワイヤのスペーシングを伴って、長手方向軸線に対して鋭角にワイヤ236をらせん状に巻くこと、および、テフロン(登録商標)コーティングは、本明細書で議論されることとなるように、ワイヤ236を破壊またはそうでなければ損傷させることなく、90度を超える角度を含むかなりの角度で、柔軟な本体部126を曲げることができることを促進させる。また、ワイヤ236は、フレキシブルプリント回路シート232またはトラッキングデバイス84から第2の端部148まで、単一の回転で、本体部126に沿って位置付けされ得るということが認識されるべきである。この点において、回転のスペーシングは、約2mmから本体部126の長さまでの間とすることが可能である。また、ワイヤ236は、フレキシブルプリント回路シート232から第2の端部148まで、本体部126の周りに巻かれることなく、本体部126に沿って位置付けされ得る。
[0060]図7に全体的に示されているように、第2のセットのワイヤ236が、第1の端部142まで、チューブ状本体部126の外側の周りにらせん状に巻かれると、ワイヤは、ハンドルアッセンブリ114の中のスロット254の中へ通され、ケーブルコネクタアッセンブリ258のそれぞれのリード線に接続され得る。図1に全体的に示されているように、ケーブルコネクタアッセンブリ258は、ナビゲーションプローブインターフェース80に接続され得る。ハンドルアッセンブリ114は、2つの半分セクション264を含むことが可能であり、一方の半分セクションが、説明目的のために、図7に示されている。
[0061]特に図6を参照すると、ならびに、図2〜図5A、図7、および図10を引き続き参照すると、チューブアッセンブリ110は、図6の断面図に示されているように、アッセンブリ全体をカバーするポリマーの外側熱収縮体272を含むことが可能である。したがって、熱収縮体272は、本体部126に沿ってらせん状に巻かれているワイヤを含む、細長い本体部126、インサート部分130、およびセンサ構成体118をカバーすることが可能である。本体部126が曲がること、および、曲がる結果として、らせん状に巻かれているワイヤ236がわずかに相対移動することの両方のために十分な可撓性を提供しながら、熱収縮体272は、チューブアッセンブリ110およびセンサ構成体118を覆う外側カバーリングまたはシェルを提供することが可能である。この点において、ワイヤは、熱収縮体とチューブ状本体部との間に移動可能に拘束され得る。また、熱収縮体カバーリングは、電気的遮蔽バリアとしての役割を果たすことが可能である。熱収縮体カバーリングは図6だけに示されているが、熱収縮体カバーリングは、センサ構成体118およびワイヤ236のルーティングをより良好に図示するという単なる明確化目的のために、他の様々な図には示されていないということが認識されるべきである。この点において、熱収縮体272は、図2〜図10に示されているチューブアッセンブリ110およびセンサ構成体118をカバーすることが可能であるということが理解されるべきである。
[0062]上記に議論されているように、ハンドルアッセンブリ114は、たとえば2つの半分体などのような、複数のコンポーネントを含むことが可能であり、図7に示されている半分体のうちの1つは、吸引チューブアッセンブリ110の第1の端部を受け入れており、吸引チューブアッセンブリ110は、その中に形成されている吸引通路280に流体連通している。吸引通路280は、ハンドルの近位端部から突出するコネクタ284において終端することが可能であり(図2および図3)、吸引源(図示せず)に流体連通している吸引ホースまたは他の構成体を受け入れるように構成され得る。上記に議論されているように、ワイヤが、ケーブルアッセンブリに接続され、スロット254の中に通されると、ハンドルアッセンブリ114の他方の半分が接続され得、接着剤が使用され、ハンドル半分体同士を一緒に結合し、図2および図3に示されているようなハンドルを形成することが可能である。
[0063]特に図2を参照すると、ハンドルアッセンブリ114は、吸引調節特徴部290を含むことが可能であり、吸引調節特徴部290は、ボア292の形態であることが可能であり、ボア292は、ハンドルアッセンブリ114の外側表面294から延在し、吸引通路280に流体連通するようになっている。動作時に、外科医または器具100のユーザ50は、ボア292の上に自分の親指または別の物体を置き、ボア292の開口を変化させ、したがって、流路または通路166の中に実現される吸引圧力の量を変化させることが可能である。たとえば、ボア292が、完全に開口されたままにされ、または、カバーされていない場合には、吸引のすべてではないが大部分が、ボア292を通ることとなり、インサート部分130の第1の端部172を通らないこととなる。一方、ボア192が完全にカバーされ、または閉鎖された場合には、吸引の最大量が、端部172において実現されることとなる。したがって、完全に閉じた状態と完全に開いた状態との間でボア292の開口を変化させることは、端部172において実現される吸引の量をそれに応じて変化させることが可能である。
[0064]動作時に、および、図10を追加的に参照すると、柔軟な細長い本体部126は、例示的な構成300A〜Dによって全体的に示されているように、曲げられて様々な構成になることが可能である。本体部126の柔軟な性質は、本体部126がよじれることなく曲げられてそのような様々な構成になる能力を提供することが可能であり、また、別の構成になるように曲げられまたは形状決めされるまで、様々な構成を維持することが可能である。さらに、柔軟な本体部126は、上記に議論されているように、曲がることを促進させるマンドレルなどのような、追加的なツールを必要とすることなく、曲げられまたは形状決めされ得る。これは、たとえば、外科医が、処置を行っている間に曲がることを促進させるための追加的なツールまたは他の器具を使う必要なく、患者に極めて接近した処置の間に、本体部126を手で複数回曲げることが可能であるという点において、有利である。
[0065]そのうえ、テフロン(登録商標)コーティングとともにらせん状に巻かれているワイヤ236の構成は、ワイヤを破壊することなく、90度を超える角度を含む様々な角度で、柔軟な本体部126を曲げる能力を提供する。より具体的には、長手方向軸線に対してある角度で、および、互いに極めて接近した状態で、本体部126の周りにワイヤ236をらせん状に巻くことによって、巻かれたワイヤは、曲げられた形状に適合することが可能であり、また、曲げられたチューブとともに軸線方向に移動または撓み、それらが、曲がっている間に、歪まないおよび/または破壊しないようになっている。加えて、テフロン(登録商標)コーティングは、ワイヤが、曲がっている間に、チューブと外側収縮コーティング272との間で相対運動を有するための追加の潤滑性を提供する。
[0066]さらに、遠位先端部222の近くにトラッキングデバイス84を設けることによって、吸引器具の遠位先端部222はトラッキングされ、患者34の体腔の中の視線から外れたときに、吸引器具100の遠位先端部に関する実質的に正確な位置データを提供することが可能である。これは、たとえば、先端部が、ハンドルに対して曲げられまたは移動させられても依然としてトラッキングされ得るため、柔軟な吸引器具100にとってとりわけ有用である。一方、トラッキングデバイスが、ハンドルの中(たとえば、後部のトラッキングされるシステムの中など)にあり、本体部126が、その後に曲げられまたは形状決めされた場合には、ナビゲーションシステムは、もはや、遠位先端部の位置を正確にトラッキングできないこととなる。この点において、本教示は、処置の間に必要とされ得るときに、様々な構成となるように曲げられまたは形状決めされ得る、先端部がトラッキングされる柔軟な吸引器具を提供し、遠位先端部は、いかなる様々な曲げられた位置においても、正確にトラッキングされ得る。
[0067]使用時に、患者34は、手術台または他の適当な構造体の上に位置付けされ得、ENT領域などのような、患者またはナビゲーションスペースの適当なイメージデータが取得され得る。イメージデータは、当技術分野で知られているように、ナビゲーションスペースに登録され得る。上記に議論されているように、外科医50は、目標部位に到達するように、柔軟な吸引器具100の形状を決定することが可能であり、決定された形状まで吸引器具100を曲げることが可能であり、そこで、器具100は、曲げられた形状を保持する。次いで、曲げられまたは形状決めされた外科用器具100は、器具100の遠位先端部の位置を表す十字アイコンがイメージデータの上に重ね合わせられた状態で、目標部位までガイドされ得る。十字アイコンは、器具100が目標部位までナビゲートされるときに、トラッキングされた遠位先端部の相対位置を示すことが可能である。加えて、形状決めされた器具100を目標部位までナビゲーションする間に、外科医が、形状決めされた構成を変更する必要があることとなるということを決定する場合には、外科医は、器具100を新しい形状の構成に曲げおよび/または形状決めし直し、上記に議論されているように再度進めることが可能である。
[0068]ここで、図11を追加的に参照して、代替的なトラッキングデバイス配置84’が議論されることとなる。図11に見ることができるように、トラッキングデバイス84’は、コイルアッセンブリ214の代わりに使用され得る、2つまたは3つの巻き付けられたコイルアッセンブリ214’を含むことが可能である。コイルアッセンブリ214’は、遠位先端部222の近位において、スリーブ190の周りに巻き付けられ得る。1つの例示的な構成では、コイルアッセンブリ214’は、重なり合う様式でスリーブ190の周りに個別に巻き付けられ得、巻き付け軸線は、長手方向軸線208に対して非垂直および非平行の角度を有している。図示されている例示的な構成では、コイルアッセンブリ214’は、互いに対して、および、長手方向軸線208に対して、ある角度で、スリーブ190の周りに巻き付けられ得る。別の例示的な構成では、コイルアッセンブリ214’は、スリーブ190の周りに巻き付けられ、互いから軸線方向に間隔を離して配置され得る。コイルアッセンブリ214’のさらなる議論は、2010年4月29日に出願された「Method and Apparatus for Surgical Navigation」という表題の米国出願第12/770,181号に見出すことが可能であり、その開示は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。
[0069]図12を追加的に参照すると、別の代替的なトラッキングデバイス配置84”が、器具100に関連付けされて示されている。また、トラッキングデバイス84”は、トラッキングデバイス84の代わりに使用され得、遠位先端部222の近位においてスリーブ190の周りに位置付けされている複数の楕円形コイルアッセンブリ214”を含むことが可能である。1つの例示的な構成では、2つから4つのコイルアッセンブリ214”が、遠位先端部222の近位において、スリーブ190の周りに位置付けされ得る。図示されている例示的な構成では、図12に示されているように、4つのコイルアッセンブリ214”が、遠位先端部222においてスリーブ190の周りに円周方向に間隔を置いて配置され得、軸線方向のコイル304が、コイルアッセンブリ214”の近位に位置付けされ得る。1つの例示的な構成では、2つの楕円形コイルアッセンブリ214”に、軸線方向のコイル304が設けられ得る。また、2つのコイルアッセンブリ214”は、軸線方向のコイル304が設けられた2対のコイルアッセンブリ214”を含むことが可能である。
[0070]コイルアッセンブリ214”は、卵形、円形、または楕円形などのような、様々に選択される形状で形成され得る。1つの例示的な構成では、図12に示されているように、軸線方向のコイル304は、スリーブ190の外側表面または本体部126と同心円状であり、スリーブ190の外側表面または本体部126の周りに巻き付けられ得る。コイルアッセンブリ214”および軸線方向のコイル304のさらなる議論は、2011年1月28日に出願された「Method and Apparatus for Image−Based Navigation」という表題の米国出願第13/016、740号に見出すことが可能であり、その開示は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。
[0071]ここで図13A〜図18を見てみると、その様々な例示的な構成を含む、フレキシブルプリント回路シート232が、ここで、より詳細に議論されることとなる。特に図13A〜図13Bを参照すると、フレキシブルプリント回路シート232の1つの例示的な構成が、分解図(図13A)および組立図(図13B)の両方に示されている。フレキシブルプリント回路シート232は、可撓性のバッキングまたはベース層244と、ベース層244の第1の側面または上側側面354に位置付けされている、1つもしくは複数の回路または銅トレース350などの導電性トレースと、トレース350に関連付けされるカップリングパッド358と、少なくとも銅トレース350を覆って形成され、ベース層244に連結されている絶縁層362とを含むことが可能である。銅トレース350は上側側面354に位置付けされるように示されているが、銅トレース350は、ベース層244の反対側の下側側面にも位置付けされ得るということが認識されることとなる。導電性トレースが銅トレース350であるということを参照して、議論が継続することとなるが、導電性トレースは、金属、ニッケル、金、または、ニッケル/金めっき付きの銅からも形成され得る。
[0072]フレキシブルプリント回路シート232は、センサまたはコイル、および、例示的な吸引器具100のワイヤ228および236などのようなリード線に関連付けされるファインゲージワイヤの終端処理を促進させるためのメカニズムを提供することが可能である。また、フレキシブルプリント回路シート232は、器具および他のデバイスの上で、可撓性のおよび/または適合可能な回路シート232を使用することに関連して、製造および設計のフレキシビリティーを可能にすることができる。たとえば、センサワイヤをリード線に電気的に終端させるための従来の技法は、はんだ付けを介してセンサワイヤをリード線に直接的に接続することを含むことが可能である。認識され得るように、センサおよびリード線が、おおよそ0.01mmの外径を有する58AWGワイヤを含む可能性があるということを考慮すると、そのような技法は、非常に時間がかかり、非常に多くの労働力を要する。実際に、センサワイヤをリード線にはんだ付けするためのそのような従来の技法は、顕微鏡または他の拡大装置の下でプロセスを行うことを必要とすることが多く、それは、製造プロセスへのコストおよび出費をさらに上昇させる可能性がある。
[0073]また、以下により詳細に議論されることとなるように、特に、サイズまたは体積の制限を有し、また、可撓性または適合性を必要とする医療器具のために、本明細書で議論されている例示的なフレキシブル回路シートは、そのようなファインゲージセンサおよびリード線を終端させる際の効率改善およびコスト低減を提供することが可能である。この点において、フレキシブル回路シート232の上のカップリング358は、たとえば、0.1mmから0.5mmの正方形パッドなどのような、終端されることとなるワイヤの外径よりも数桁大きくすることが可能である。例示的な構成では、カップリングパッド358は、終端されることとなるワイヤのために大きい表面積を有することが可能であり、たとえば、カップリングパッド358の主要な直線状の寸法が、終端されることとなるワイヤの外径よりも数桁大きくすることが可能であるようになっている。1つの例示的な構成では、終端されることとなるワイヤは、おおよそ0.03mmから0.05mmの間の外径を含むことが可能である。例示的な構成では、終端されることとなるワイヤは、おおよそ0.01mmの外径を有する58AWGワイヤを含むことが可能である。これは、中でも、カップリングパッド358のより大きいサイズに起因して、ファインゲージワイヤのより容易でより効率的な終端処理を促進させることが可能である。
[0074]ベース層244は、適当な絶縁特性および適当な材料特性を有する様々な材料から形成され得、ベース層244が可撓性であり、様々な表面幾何学形状に適合することができるようになっている。たとえば、ベース層244(および、組み立てられたプリント回路シート232)は、柔軟な吸引器具100の外側のチューブ状の表面に適合することが可能である。1つの例示的な構成では、フレキシブル回路シート232の可撓性の性質は、付着されると、柔軟な器具100(たとえば、図10)のチューブアッセンブリ110とともに移動することを促進させることが可能である。1つの例示的な構成では、ベース層244は、それに限定されないがポリイミドを含む、ポリマー材料から形成され得る。図13A〜図13Bに図示されている例示的な構成では、ベース層244は、おおよそ7mmの長さ366、および、おおよそ3mmの幅370を含むことが可能である。しかし、特定の用途に応じて、ベース層244のサイズおよび形状は、変化することが可能であるということが認識されるべきである。
[0075]銅トレース350は、ベース層244の上に任意の所望の配向で位置付けされまたはプリントされ得、その配向は、ベース層244の長手方向軸線374に対して実質的に垂直であることを含む。銅トレース350は、同様に、フレキシブルプリント回路シート232の特定の構成に応じて、様々な長さおよび幅を含むことが可能である。図13A〜図13Bに図示されている例示的な構成では、銅トレース350は、おおよそ1.25〜3.0mmの長さ、および、おおよそ0.15mmの幅を含むことが可能である。銅トレース350は、おおよそ0.01〜0.04mmの厚さを含むことが可能である。
[0076]図13A〜図13Bに見ることができるように、カップリングパッド358は、銅トレース350の端部に位置付けされ、またはプリントされ得る。カップリングパッド358は、たとえば、図13A〜図13Bに示されている正方形または実質的に正方形の形状378を含む、任意の所望の形状で形成され得る。また、カップリングパッド358は、パッドに連結されることとなるワイヤの典型的な外径よりも大きい1つまたは複数の寸法を含む、様々な寸法を有するように形成され得る。上記に議論されているように、そのようなワイヤのサイズよりも大きいカップリングパッド358の寸法は、より容易にワイヤをパッド358にはんだ付けすることを提供することが可能であり、したがって、ファインゲージワイヤの終端処理を必要とする器具の構築に関連付けされる時間および製造の複雑性を低減させる。
[0077]たとえば、図13A〜図13Bに示されている例示的なカップリングパッド358は、形状が正方形であり、おおよそ0.5mmの長さおよび幅を含む。繰り返しになるが、カップリングパッド358の長さおよび幅は、フレキシブルプリント回路シート232の特定の用途に応じて変化することが可能であるということが認識されるべきである。また、カップリングパッド358は、銅から形成され得、スズ/鉛、ニッケル/金、および/または金などのような、スズめっき材料を含むことが可能である。
[0078]絶縁層362は、銅トレース350を覆って位置付けされ、また、フレキシブル回路シート232の可撓性および適合性を可能にするかまたは妨げない、任意の適切な様式で、ベース層244に連結され得る。1つの例示的な構成では、絶縁層362は、接着剤によって、ベース層244および銅トレース350に付着され得る。絶縁層362は、カップリングパッド358同士の間で銅トレース350をカバーするかまたは実質的にカバーする、形状および/または幅を含み、外部接触体からトレース350を絶縁することが可能である。また、ベース層244と同様に、絶縁層362は、ポリイミドなどのようなポリマー材料から形成され得る。1つの例示的な構成では、絶縁層362は、フォトイメージャブルカバーレイとすることが可能である。より詳細に以下に議論されることとなるように、絶縁層362は、ベース層244の厚さよりも小さい厚さを含むことが可能である。図13A〜図13Bに示されている例示的な構成では、絶縁層362は、銅トレース350の例示的な対称的な位置決めに対応し、カップリングパッド358に対応する、長方形形状を含むことが可能である。
[0079]フレキシブルプリント回路シート232を例示的な器具100などの構造体に連結するために、接着剤364が使用され得る。しかし、使用される手段がプリント回路シート232の可撓性の性質を妨げない限り、フレキシブル回路シート232を構造体に固定するための他の手段が使用され得るということが認識されるべきである。1つの例示的な構成では、接着剤364は、ベース層244の下側側面または第2の側面384に塗布され得る。この点において、ベース層244の第2の側面は、実質的に滑らかにすることが可能である。また、ベース層244に塗布されることに加えて、または、ベース層244に塗布されることの代わりに、接着剤364が構造体にも塗布され得るということが認識されるべきである。1つの例示的な構成では、接着剤364は、医療グレードの感圧接着剤を含むことが可能である。別の例示的な構成では、接着剤364は、医療グレードの液体またはジェル接着剤を含むことが可能である。
[0080]図13Bに示されている例示的な組み立てられた構成では、例示的なフレキシブルプリント回路シート232は、おおよそ0.04〜0.07mmの間の一緒に結合されている全体厚さ388を含むことが可能である。いくつかの例示的な実施形態では、全体厚さ388は、単に、おおよそ0.04mmとすることが可能である。別の言い方をすれば、組み立てられたベース層244、回路トレースおよびパッド350、358、ならびに絶縁層263は、おおよそ0.05mmの全体厚さ388を含むことが可能である。しかし、そのような厚さは、フレキシブルプリント回路シート232の特定の用途に応じて、より小さくまたはより大きくなるように変化することが可能であるということが認識されるべきである。感圧接着剤364の使用は、おおよそ0.025mmから0.05mmだけ、全体厚さ388を増加させる可能性がある。同様に、ジェルまたは液体接着剤の使用は、単に0.01mmだけ、厚さ388を増加させる可能性がある。したがって、フレキシブルプリント回路シート232の全体厚さ388は、様々な異なる構成において、0.04mm(接着剤364なしの場合)からおおよそ0.11mm(接着剤364ありの場合)まで変化することが可能である。上記に議論されているように、フレキシブル回路シート232のそのような最小厚さ388は、回路シート232の可撓性および適合性を提供するだけでなく、非常に厳しい体積および/またはパッケージング制限を有する医療用デバイスおよび/または器具、ならびに、他のデバイスおよび/または器具へのフレキシブル回路シートの適用可能性も提供する。
[0081]たとえば、当業者は、業界で薄いと考えられる従来のプリント回路基板は、0.8mm以上の厚さを含むことが可能であり、それは、エポキシ樹脂プリプレグと一緒に積層された誘電体層から作製され得るということを認識することとなる。そのような厚さと組み合わせたそのような材料は、従来の回路基板が可撓性であることを提供せず、したがって、それらは、非平面的な表面に適合することができず、および/または、撓むことができず、それらが可撓性のまたは柔軟な医療器具とともに使用できないようになっている。さらに、0.8mm以上のそのような厚さは、最小厚さまたは全体高さを維持することが重要なパラメーターである医療器具またはデバイスにおいて従来のプリント回路基板を使用することを排除する可能性がある。
[0082]例示的なフレキシブル回路シート232の非常に薄い厚さ388は、ポリイミド材料の構造とともに、回路シート232のかなりの可撓性および/または適合性を提供することが可能である。この点において、全体厚さ388およびポリイミド材料の構造を有する例示的なフレキシブル回路シート232は、厚さ388のおおよそ10倍の曲げ半径を含むことが可能である。したがって、本明細書で議論されているフレキシブル回路シート232の例示的な構成に関して、曲げ半径は、フレキシブルプリント回路シート232の全体厚さ388に応じて、おおよそ0.4mmから0.7mmとすることが可能である。そのような曲げ半径は、コンパクトなまたはロープロファイルの医療器具またはデバイスに関連付けされるきつい半径に、またはその周りに、フレキシブルプリント回路シートに適合する際にかなりの可撓性を提供することが可能である。
[0083]図14〜図16を追加的に参照して、ここで、別の例示的なフレキシブルプリント回路シート232が議論されることとなり、それは、参照番号232Aで指定されている。フレキシブルプリント回路シート232Aは、フレキシブル回路シート232に関して上記に議論されているのと同様の特性および厚さ寸法を含むことが可能であり、同様の参照番号は、同様の特徴またはコンポーネントを表すようになっている。フレキシブルプリント回路シート232Aは、特定の医療器具またはデバイスのために構成されている例示的なカスタム形状392を有するように示されている。図14〜図16に図示されている例示的な構成では、フレキシブルプリント回路シート232Aは、1つまたは複数の開口部396を含むことが可能であり、1つまたは複数の開口部396は、対応するコイルアッセンブリ214の周りに位置付けされるように、および/または、対応するコイルアッセンブリ214へのアクセスを提供するように構成されている。たとえば図14に示されているように、銅回路トレース350は、開口部396およびカスタム形状392に適応する様々なパターンでプリントされ得る。明確にする目的のために示されてはいないが、絶縁層362は、カスタム形状にされ、適当な切り欠き部および適当な形状を含み、フレキシブル回路シート232Aのカップリングパッド358を露出されたままにしながら銅トレース350をカバーすることが可能であるということが認識されるべきである。
[0084]図15〜図16に見ることができるように、フレキシブルプリント回路シート232Aは、様々な構成で曲げられまたは撓ませられ、柔軟な器具100の遠位端部などのような、様々な器具またはデバイス形状に適合することが可能である。1つの例示的な構成では、フレキシブルプリント回路シート232Aは、柔軟な吸引器具100の周りに、または、柔軟な吸引器具100の実質的に周りに巻き付けることが可能である。また、フレキシブルプリント回路シート232Aは、その使用の間に、柔軟な吸引器具100とともに、曲がり、撓み、または、捩じれることが可能である。この点において、フレキシブルプリント回路シート232Aは、3次元的に撓むことが可能である。図16に示されている例示的な構成では、フレキシブル回路シート232Aは、たとえば、接着剤364を使用して、柔軟な吸引器具100のコンポーネントの外側表面に付着され得る。上記に議論されているように、リード線236Aは、たとえば、はんだ付けを介して、適当なカップリングパッド358に電気的に連結され得、コイルアッセンブリワイヤ228は、また、図16に示されているように、対応するパッド358にはんだ付けされ得る。
[0085]ここで、図17を見てみると、フレキシブルプリント回路シート232が、柔軟な吸引器具100Aに付着されて示されており、柔軟な吸引器具100Aは、スリーブ190の中に形成されたチャネル402を除いて、図5に示されている柔軟な吸引器具100と実質的に同様である。チャネル402は、センサまたはコイルワイヤ228を受け入れることが可能であり、器具100Aに対して、ワイヤ228のために、所定のルーティング設置を提供することが可能であり、スリーブ190の外側表面406の下方にワイヤ228を位置決めすることが可能である。たとえば図17に示されているように、フレキシブルプリント回路シート232は、柔軟な吸引器具100Aの外側表面に適合することが可能であり、コイルアッセンブリワイヤ228およびリード線236の効率的なおよびコスト効率の良い終端処理を提供することが可能である。たとえば、フレキシブル回路シート232は、器具の外側表面の半径に対応するように撓ませられ得、外側表面と実質的に面一または同一平面上にあるようになっている。
[0086]特に図18を参照すると、フレキシブルプリント回路シート232が、電磁的な患者トラッカーデバイス410に関連付けされて示されている。図示されている例示的な構成では、トラッカーデバイス410は、トラッカーデバイス410の長手方向軸線414の周りに円周方向に等距離に位置付けされている3つのコイルアッセンブリ214を含むことが可能であり、ナビゲーションシステム10のEMトラッキングシステム60と通信するように、および、ナビゲーションシステム10のEMトラッキングシステム60によってトラッキングされるように構成され得る。また、図示されている例示的な構成では、コイルアッセンブリ214は、コイルアッセンブリ214が図5に示されている器具100に対して位置付けされているのと同様の様式で、軸線414に対して、45度から55度の間などのある角度で位置付けされ得る。しかし、様々な他のコイルアッセンブリ214構成および/または配向が、患者トラッカー410とともに利用され得るということが認識されることとなる。
[0087]フレキシブルプリント回路シート232は、図18に示されているように、トラッカー410の本体部418の内側もしくは中に位置付けされ得るか、または、代替的に、トラッカー410の外側表面422の上に位置付けされ得る。1つの例示的な構成では、図18に示されているように、フレキシブルプリント回路シート232は、それが付着されこととなる表面の形状または輪郭に適合するように、曲げられまたは撓ませられ得る。センサおよびリード線(明確化のために図示せず)は、上記に議論されている様式で、それぞれの回路パッドにはんだ付けされ得る。
[0088]ここで、図19および図20A〜図20Cを見てみると、フレキシブルプリント回路シートの別の例示的な構成が、232Bで示されている。フレキシブルプリント回路シート232Bは、フレキシブルプリント回路シート232Aと同様とすることが可能であり、同様の参照番号が、同様のコンポーネントまたは特徴を表すようになっており、相違点だけが、詳細に議論されることとなる。フレキシブルプリント回路シート232Aと同様に、フレキシブルプリント回路シート232Bは、上側表面354を有するベース層244と、導電性トレース350と、はんだパッドまたはカップリングパッド358と、上部絶縁層362とを含むことが可能である。
[0089]フレキシブルプリント回路シート232Bは、1つまたは複数の対にされた回路トレースを含むことが可能であり、そこでは、たとえば図19に示されているように、対の回路トレースが、一緒に近い間隔で配置されている。長手方向軸線374に沿ってそのような様式で回路トレースを位置決めすることによって、関連の電磁ナビゲーションシステムからの任意の電磁干渉および/またはピックアップが最小化され得る。この例示的な構成では、導電性トレース350は、それぞれの1対の回路トレースにおいて、互いに対して、平行であるか、または、実質的に平行であることが可能であり、また、0.23mmを含む、0.3mm未満だけ、間隔を離して配置され得る。しかし、設計および他の変形例に応じて、他のスペーシングが利用され得るということが認識されるべきである。
[0090]特に図20A〜図20Cを参照して、フレキシブルプリント回路シート232Bの3つの例示的な構成(側面図で示されている)が示されている。これらの例示的な構成では、フレキシブルプリント回路シート232Bの様々な異なる厚さが、より詳細に以下に議論されることとなるように、接着剤ありで、および、接着剤なしで示されている。
[0091]図20Aを参照すると、フレキシブルプリント回路シート232Bが、接着剤364を利用する構成で示されている。この構成では、ベース層244は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能であり、導電性トレースおよびパッド350、358は、おおよそ0.04mmの厚さを含むことが可能であり、絶縁層362は、おおよそ0.02mmの厚さを含むことが可能である。組み立てられた構成では、図20Aに示されているフレキシブルプリント回路シート232Bは、接着剤364なしで、おおよそ0.07mmの全体厚さ388を含み、接着剤364ありで、0.11mmの全体厚さ388Aを含むことが可能である。
[0092]図20Bを参照すると、フレキシブルプリント回路シート232Bは、接着剤364なしで、より小さいおおよそ0.05mmの全体厚さ388を有し、接着剤364ありで、0.07mmの全体厚さ388Aを有するように示されている。この構成では、ベース層244は、同様に、おおよそ0.01mmの厚さを有することが可能であり、導電性トレースおよびパッド350、358は、おおよそ0.02〜0.03mmの厚さを含むことが可能であり、絶縁層は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能である。
[0093]ここで図20Cを参照すると、フレキシブルプリント回路シート232Bが、おおよそ0.04mmの全体厚さ388を有する別の例示的な構成で示されている。この構成では、接着剤364は、利用されなくてもよい。接着剤364が利用されないそのような構成では、フレキシブルプリント回路シート232Bを覆う熱収縮体層が、随意的に利用され、フレキシブルプリント回路シート232Bを、上記に議論されている吸引器具100などのような器具に連結することが可能である。フレキシブルプリント回路シート232Bのこの構成では、また、ベース層244は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能であり、導電性トレースおよびパッド350、358は、おおよそ0.01〜0.02mmの厚さを含むことが可能であり、絶縁層364は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能である。
[0094]ここで図21を参照すると、代替的な外科用器具100が、より詳細に説明されることとなる。同様の参照番号は、図2〜図4に示されている同様の構造体を説明するために使用されることとなる。1つの例示的な構成では、外科用器具100は、ENT処置における流体および組織の除去を含む、吸引のために使用される柔軟なツールとすることが可能である。外科用器具100に関連付けされているのは、フレキシブル回路430であり、ナビゲーションプローブインターフェース80と複数のナビゲーションコイル214との間で電気信号を輸送する。フレキシブル回路430は、繊細なコイルワイヤのための終端パッド(図示せず)、ならびに、ケーブルワイヤおよび導電性トレース350を提供し、外科用器具100の一部分に電導性をもたらす。さらに以下に説明されているように、導電性トレース350は、迷走(stray)電磁ノイズのピックアップを最小化するように構成されている。
[0095]以下に詳細に説明されているフレキシブル回路430は、デバイスの遠位先端部をトラッキングまたはナビゲートすることが望まれる、他のトラッキングされる医療用デバイスまたは任意の他のデバイスにおいて、使用可能である可能性がある。したがって、以下の説明は、ナビゲートされる外科用器具100を参照し続けるが、この議論は、上記に議論されている外科用器具、および、患者組織と悪く相互作用しないように実質的に滑らかな外部表面を必要とする器具のトラッキングまたはナビゲーションを必要とする任意の他の適当な器具にも適用可能である。これは、リブ付きの効果を引き起こす器具の外側の周りに巻き付けられた別個のワイヤを有する既存の器具とは対照的である。たとえば、フレキシブル回路は、マイクロコイルベースのコアトラッカーアッセンブリ、傾斜したコイルベースのクラニアルスタイレット、生検針、または、挑戦的な体積のパッケージング制限を必要とする他のナビゲートされる器具において使用され得る。
[0096]外科用器具100は、チューブアッセンブリ110と、ハンドルアッセンブリ114と、トラッキングセンサ構成体118とを含むことが可能である。外科用器具100、またはその一部分は、1回のみの使用のために構成され得、それは、そのような使用の後に廃棄されることとなるようになっている。チューブアッセンブリ110は、柔軟な細長いチューブ状本体部126と、インサート部分130とを含むことが可能である。柔軟なチューブ状本体部126は、柔軟な金属製材料から形成され得、チューブ状本体部126の本体部分が、近位端部と遠位端部との間で、第1の構成から第2の曲げられた構成へ曲げられ、その曲げられた構成を維持することができるようになっている。
[0097]チューブ状本体部126は、外径134および内径138を含むことが可能であり、また、ハンドルアッセンブリ114に連結される第1の端部または近位端部142と、インサート部分130を受け入れるように構成されている第2の反対側端部または遠位端部148とを有することが可能である。図4に最も良好に見られるように、第2の端部148は、内部環状凹部152を含むことが可能であり、内部環状凹部152は、本体部126の残りの部分の内径138よりも大きい内径156を有している。また、本体部126は、例として、50mm〜500mmの長さを含み、7、9および12フレンチ径を含む、様々な長さおよび直径で提供され得る。インサート部分130は、少なくともトラッキングセンサ84のための非柔軟なサポートを提供するように構成され得る。
[0098]インサート部分130は、スリーブ190を含むことが可能であり、スリーブ190は、インサート部分130の外部に受け入れられる。スリーブ190は、インサート部分130の外径に実質的に等しい内径194と、本体部126の外径134に実質的に等しい外径198とを含むことが可能である。本体部の第1の端部148の中へのスリーブ190の挿入は、トラッキングコイルとナビゲーションシステムとの電子的な連結を促進させることが可能である。代替的に、電子的な連結は、はんだ付け技法を使用して達成され得る。また、スリーブ190は、本体部126に対して異なる直径で構成され得るということが認識されるべきである。
[0100]図22は、図21のフレキシブル回路430に関連付けされる導電性トレース436、438の上面図を表している。導電性トレース436、438は、その最も近隣のものから反対側の巻き方(handedness)を有するように構成されているループを形成するように捩じられている。代替的な巻き方は、電磁ノイズを効果的に打ち消す。この点において、捩じられた対は、ナビゲーション性能を劣化させることとなる電磁ピックアップを最小化する。捩じられた対の構成は、可撓性のベース層434の上に図24Dに例示的に図示されているように、貫通基板またはベース層434接続を使用して形成され、必要とされる形成要因を提供する。この点において、フレキシブル回路430は、約.05mm未満だけ、本体部分126の公称表面半径から突出しており、したがって、デバイスと患者組織との相互作用を最小化する。換言すれば、フレキシブル回路の厚さは、.08mmであり、それは、0.4mmから0.5mmの捩じられたワイヤの厚さよりも小さい。導電性トレース436、438は、第1の近位端部142に配設されている第1および第2のカップリングパッド350および358と、第2の遠位端部148に配設されている第2のセットのカップリングパッド350および358とを有しており、第1の近位端部142から第2の遠位端部148へ延在するフレキシブル回路430の長さは、細長い本体部126の長さである。そのうえ、フレキシブル回路430を利用する構造のプロファイルは、捩じられたワイヤ構成のリブ付きのプロファイルよりも実質的に滑らかでより均一である。
[0101]特に図23Aおよび図23Bを参照すると、図22に図示されているような3対の導電性トレース436、438を含む、1つまたは複数の対を有するフレキシブル回路430が示されている。フレキシブル回路430は、本体部分126の周りに全体的に配設されており、トラッキングデバイス84から、第2の遠位端部148から、第1の近位端部142およびハンドルアッセンブリ114まで延在している。フレキシブル回路は、本体部分126の曲げられた構成に適合するように構成されており、それが、本体部分126が曲がっている間に、歪まないまたは破壊しないようになっている。フレキシブル回路430は、トラッキングデバイス84からハンドルアッセンブリ114まで、本体部分126の一部分の周りに、長手方向にまたはらせん状に配設され得る。長手方向に配設されている場合には、フレキシブル回路は、図23Aに示されているように、フレキシブル回路430の長手方向軸線を横断して湾曲しており、器具シャフトの曲率に適合している。フレキシブル回路430は、正弦曲線の外縁を有するか、または、複数の曲線セグメントから形成された外縁を有することが可能である。らせん状に配設されている場合には、フレキシブル回路430は、図21に示されているように、長手方向軸線の周りにらせん状に巻き付けられている。フレキシブル回路430が本体部分126の周りに巻かれているときに、本体部分126が湾曲することを可能にするために、フレキシブル回路は、ギャップ433を画定することが可能であり、ギャップ433は、本体部分126の外部表面圧縮および引張を可能にし、それに適応する。本体部分126の外側部分が引張状態にあるときには、本体部分126の内側部分が曲がっている状態のまま、ギャップ433は拡張することが可能である。
[0102]図23Aは、図21に示されている柔軟なチューブ110を表している。示されているように、フレキシブル回路430は、本体部分126の第1の近位端部142から、本体部分126の第2の遠位端部148へ延在している。蛇行形状のフレキシブル回路430は、本体部分126の周りに長手方向に巻き付けられて横たわっている。下記に説明されているように、フレキシブル回路430の中の導体は、概して平行であるか(図24Fを参照)、または、捩じられた対を形成することが可能であり(図24Aを参照)、ナビゲーションシステムが電磁ノイズを適正に考慮することを可能にする。捩じられた対の中のそれぞれの捩じれは、小さいループを作り出し、電磁カップリングノイズを低減させる。
[0103]図23Bは、図23Aに示されているように、それが適合させられる前のフレキシブル回路430を平面的な様式で表している。蛇行形状の撓まされた回路430は、本体部分126の周りに巻き付けられると、フレキシブル回路の縁部に沿ってギャップ433を画定する。本体部分126の曲率の最大半径が、画定されるギャップ433のサイズおよび位置によって調節され得るということが想定される。
[0104]図24A〜図24Oは、本教示によるフレキシブル回路430の例示的な構成の斜視図を表している。一般的に、フレキシブル回路430は、第1および第2の導電性トレース436、438を有しており、第1および第2の導電性トレース436、438は、トラッキングシステムに対する電磁ノイズの影響を低減させるために、平行であるか、または、捩じられている。フレキシブル回路430は、ベース層434を有することが可能であり、ベース層434は、ポリイミド、ポリエチレン、テレフタレート、ラテックス、ニトリルゴム、ポリシロキサン、シリコーン、ポリウレタン、ポリエーテルブロックアミド(商標名PEBAX)などのような、薄い絶縁材料から形成されており、第1の回路トレース436は、ベース層434の第1の上側側面441の上に形成されているトレースの第1の上側部分460を有しており、第2の回路トレース438は、ベース層434の第2の下側側面442の上に形成されている第2の下側部分462を有している。フレキシブル回路430は、フレキシブル回路430および医療用デバイスが曲がることを可能にする任意の数の形状をとることが可能である。
[0105]ベース層434および絶縁層は、フレキシブル回路430が可撓性であることを促進させるように構成されている材料特性および厚さを含み、フレキシブル回路430は、細長い本体部126の外部表面に適合するように、および、細長い本体部126が本体部分126の長手方向軸線に沿って曲がることを可能にするように、構成されるようになっている。フレキシブル回路430は、近位端部143と遠位端部149との間に配設されている様々なコンポーネントを有することが可能である。この点において、増幅器またはトラッキングコイルなどのような、様々な電気コンポーネントが取り付けられ得る。たとえば、コイルアッセンブリ214は、近位端部143と遠位端部149との間の所定の場所において、フレキシブル回路430に連結され得る。換言すれば、単一のコイルアッセンブリが、第2の遠位端部149に位置付けされ得、複数のコイルが、フレキシブル回路430の長さに沿って位置付けされ得る。
[0106]図24Aに示されているように、導電性トレース436、438は、捩じられた1対の構成を形成することが可能である。第1のトレース436は、第1の上側側面441に沿って走っており、反対側の第2の側面442の上に位置付けされている第2のトレース438と鋭角Aに交差している。次いで、第1のトレース436は、絶縁体またはベース層434を通過し、第2の下側側面442に沿って走る。第2のトレースは、第2の下側側面442に沿って走っており、第1の上側側面441の上に位置付けされている第1のトレース436と鋭角Aに交差している。第1および第2の導電性トレース436、438は、電気的なバイア439において、上方から下方へ交差する。バイア439は、ベース層434を通って横断する方向に延在し、第1の上側側面441から第2の下側側面442へ、導電性トレースを接続する。
[0107]図24Bおよび図24Cは、細長い本体部126の周りに巻き付けられることとなるときの、図24Aに示されているような3対の捩じられた構成を有するフレキシブル回路430を表している。示されているように、カップリングパッド358が、第2の遠位端部149において、3つのコイルのリードに連結するために、または、第1の近位端部143において、カップリングケーブルワイヤに連結するために、提供されている。バイア439は、重なり合う導電性トレース436、438の間に配設されており、トレースは、ベース層434の反対側の側面に位置付けされている。一般的に、導電性トレース436、438は、互いに対して隣接しておよび平行に位置付けされており、導体ループサイズを最小化する。
[0108]図24Dに示されているように、通過領域448の中にバイア439を形成するために導電性トレースが分離する場所を除いて、トレースの大部分の長さにわたって、ベース層434の上において、第2のトレース438の直接的に上方に第1のトレース436を設置することによって、ループ領域446は低減させられ得る。換言すれば、短い距離にわたって、導電性トレースは、トレースがベース層434を通って他の側面へ至ることを可能にするのに十分に分離している。このポイントにおいて、トレースは、それらが互いに平行である位置へ戻る。ループ領域は、絶縁ベース層434の厚さを低減させることによって、さらに低減させられ得る。ベース層434は、約0.025mmの厚さを有することが可能であるということが想定される。ベース層434は、ポリイミド、ポリエチレン、テレフタレート、および、薄い弾性絶縁ベース層434から形成され得る。ベース層434は、ラテックス、ニトリルゴム、ポリシロキサン、シリコーン、ポリウレタン、ポリエーテルブロックアミド、またはPEBAXとすることが可能である。
[0109]図24Eに示されているように、複数のベースまたは絶縁層を使用することによって、および、隣接する1対の導体と絡み合わせられた反対側の巻き方をされた捩じられた対を設置することによって、さらなるノイズの打ち消しが達成され得る。反対側の巻き方をされた捩じられた対は、平行に接続し、この打ち消された二重の捩じられた対の構成に冗長性を加える。先に議論されているように、導電性トレース436、438は、ベース層434の第1の上側側面441からベース層434の第2の下側側面442へ周期的に通過させられ、捩じられた構成を形成している。理解できるように、最大4つの導電性トレース436、438が、絶縁層によって分離され得、第2の対に平行に走ることが可能であり、第2の対は、第1の対の導電性トレースに対して反対側の巻き方を備えた捩じられた対である。これらの導電性トレースは、様々なベース層434を通って往復させられ、捩じられた対の構造を形成する。
[0110]図24Fおよび図24Gに示されているように、1対の導電性トレース436、438は、捩じられた対の構成である必要はない。図24Fは、ノイズを最小化する平行な1対のセットを示している。この構成は、ベース層の薄さを使用してノイズを最小化する。図24Gは、二重の反対側に配向された平行な対を示しており、第2の対は、第1の1対の導電性トレースに対して反対側の巻き方を備えた捩じられた対である。フレキシブル回路430の近位端部143は、1対のカップリングパッド358を有している。カップリングパッド358は、1対の平行な導電性トレース436、438に連結されており、1対の平行な導電性トレース436、438は、互いの直ぐ上にあり、それぞれが、ベース層434の反対側の側面441、442の上に配設されている。ベース層434の遠位端部149において、別の対のカップリングパッド358が設けられ、フレキシブル回路をトラッキングコイルまたはトラッキングデバイス84に連結する。同じベース層434の上に多数の導電性トレースが存在している状況では、カップリングパッドは、ベース層434の第1および第2の(上部または底部)側面の上に形成され得る。これは、はんだ付けまたはコネクタを使用して、トラッキングデバイスをベース層434に便利に連結することを可能にする。
[0111]図24H〜図24Nに示されているように、フレキシブル回路は、正弦曲線の形態を有することが可能である。それぞれの導電性トレース436、438は、ベース層434の単一の側面の上に画定され得、また、ベース層434の外側曲率半径と内側曲率半径との間にある曲率Rの半径を有することが可能である。代替的に、図24Iおよび図24Jに示されているように、導電性トレースの対は、上記に説明されているように、フレキシブル回路の反対側の側面の位置を交互に入れ替えることによって、捩じられた対で形成され得る。1対のクロスオーバまたはバイア349は、カーブに沿った場所で生じている。一般的に、バイア349は、本体部分126またはベース層434の長手方向軸線を横断する方向に位置付けされている。図24Jに示されているように、バイアは、正弦曲線の中間点において生じており、一方、図24Iにおいて、バイアは、正弦曲線の最小または最大において生じている。電気的なバイア349にかかる機械的な応力を最小化するために、バイア349は、正弦曲線の基板の中で、ピーク部と谷部との間にある。一般的に、貫通経路またはバイア349は、ツールの長手方向軸線に対して垂直に形成されることとなる。
[0112]図24Kおよび図24Lに示されているように、3対の導電性トレースが、単一の蛇行または正弦曲線の形状のベース層434の上に形成され得る。換言すれば、導体トレース436、438は、単一の蛇状のフレキシブル回路430の中の3対の導電性トレースとすることが可能である。理解できるように、バイア439の位置は、フレキシブル回路の長さに沿ってずらすことが可能であり、したがって、それぞれの新しい曲率が、バイア439のための新しい場所を表している。代替的に、バイア439は、フレキシブル回路の中心線に隣接してずらすことが可能である。
[0113]図24M〜図24Nに示されているように、1対の蛇状のフレキシブル回路430は、一緒に編まれており、2つの個別の正弦曲線のパターン化されたベース層434を組み合わせることによって、平坦な捩じられた対を形成することが可能であり、3つの正弦曲線にパターン化されたトレースを備えるそれぞれが明確に編まれ、3つの平坦な対になっている。ベース層434は、近位端部142において接合され、トラッキングデバイス84の連結を促進させることが可能である。この構成の中でいくつかのフレキシブル回路430を使用することは、適正なレベルの本体部分126の剛性を提供することが可能である。
[0114]図24Oは、編まれている対の構成を有する代替的なフレキシブル回路430を表している。リード436、438は、ベース層を通して配設されており、また、ベース層344の中に画定されている開口部440の周りに巻き付けられている。示されているように、ベース層434は、編まれている対の構成を形成しており、上記に説明されているように、フレキシブル回路430の側面を交互に入れ替えることが可能である。
[0115]図25を参照すると、フレキシブル回路430の断面図が、感圧接着剤364を利用する構成で示されている。この構成では、ベース層434は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能であり、導電性トレース436、438およびパッド350、358は、おおよそ0.04mmの厚さを含むことが可能であり、絶縁層362は、おおよそ0.02mmの厚さを含むことが可能である。組み立てられた構成では、フレキシブルプリント回路シートは、接着剤364なしで、おおよそ0.07mmの全体厚さ388を含むことが可能であり、接着剤364ありで、0.11mmの全体厚さ388を含むことが可能である。
[0116]図26を参照すると、フレキシブル回路430が、接着剤364なしで、より小さいおおよそ0.05mmの全体厚さ388を有し、接着剤364ありで、0.07mmの全体厚さ388を有するように示されている。この構成では、ベース層244は、同様に、おおよそ0.01mmの厚さを有することが可能であり、導電性トレース436、438およびパッド350、358は、おおよそ0.02〜0.03mmの厚さを含むことが可能であり、絶縁層は、おおよそ0.01mmの厚さを含むことが可能である。
[0117]フレキシブルプリント回路シートの様々な構成が本明細書で議論されてきたが、そのようなフレキシブルプリント回路シートの薄いコンパクトなおよび適合可能な特徴を活用して、他の構成も利用され得るということが認識されることとなる。この例示的な構成では、そのようなフレキシブルプリント回路シートは、遠位端部148からハンドルアッセンブリ114までらせん状に巻かれるように構成される長さを含むことが可能である。
[0118]1つまたは複数の特定の例が、説明および図示されてきたが、特許請求の範囲に規定されている本教示の範囲から逸脱することなく、様々な変形をすることが可能であり、均等物がそのエレメントと置換され得るということが当業者によって理解されることとなる。そのうえ、様々な例の間で、特徴、エレメント、および/または機能を混合および調和させることは、本明細書で明確に考えることが可能であり、そうでないと記載されていなければ、当業者は、1つの例の特徴、エレメント、および/または機能が、必要に応じて、別の例の中に組み込まれ得るということを、本教示から認識することとなる。そのうえ、本教示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本教示に適合させるように、多くの修正例を作製することが可能である。

Claims (26)

  1. 近位端部から遠位端部へ延在する細長い本体部分と、
    前記遠位端部に配設されているトラッキングデバイスと、
    前記細長い本体部に取り付けられているフレキシブル回路であって、前記フレキシブル回路は、前記細長い本体部分の前記近位端部から前記遠位端部へ延在しており、前記フレキシブル回路は、前記トラッキングデバイスに連結されている少なくとも第1および第2の導電性トレースを有している、フレキシブル回路と
    を含む、外科用器具。
  2. 前記フレキシブル回路が、前記本体部分の公称表面半径から、約0.08mm未満だけ突出している、請求項1に記載の外科用器具。
  3. 前記第1および第2の導電性トレースが、前記近位端部において、第1の対の終端パッドを含む、請求項1に記載の外科用器具。
  4. 第1および第2の導電性トレースが、捩じられた対、二重の反対側に配向された平行な対、または、二重の反対側に配向された捩じられた対のうちの1つを形成している、請求項1に記載の外科用器具。
  5. 前記フレキシブル回路は、前記フレキシブル回路が曲がることを可能にするように構成されている特徴を有しており、前記特徴は、正弦曲線の外縁形状、正弦曲線のベースカーブの外縁形状、および、弾性PABAXから形成されたベース層、ならびに、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の外科用器具。
  6. 前記フレキシブル回路が、ベース層を含み、前記第1および第2の導電性トレースが、前記ベース層の第1の側面の上に形成された前記第1および第2の導電性トレースの第1の部分と、前記ベース層の反対側の第2の側面の上に形成された前記第1および第2の導電性トレースの第2の部分とを有しており、
    絶縁層が、前記第1および第2の導電性トレースを覆って形成され、前記第1および第2の導電性トレースを外部環境から隔離しており、前記ベース層、第1および第2の導電性トレース、ならびに絶縁層が、フレキシブル回路シートを形成しており、
    前記ベース層および前記絶縁層は、前記フレキシブル回路シートが可撓性であることを促進させるように構成されている材料特性および厚さを含み、前記フレキシブル回路シートが、前記細長い本体部分の外部表面に適合するように構成されるようになっている、請求項1に記載外科用器具。
  7. 前記細長い本体部分およびフレキシブル回路をカバーする外側ポリマー収縮フィット層をさらに含む、請求項1に記載の外科用器具。
  8. 前記フレキシブル回路の下側側面に接触するように構成されており、前記フレキシブル回路を前記細長い本体部の一部分に付着させるように構成されている接着剤をさらに含む、請求項1に記載の外科用器具。
  9. 前記フレキシブル回路および前記接着剤が、おおよそ0.10から0.12mmの間の組み合わせた厚さを有している請求項8に記載の外科用器具。
  10. 前記細長い本体部分の一部分は柔軟であり、前記細長い本体部分は、複数の形状になるように曲げられ得るようになっており、
    前記フレキシブル回路は、前記細長い本体部分の円筒形状の外側表面に付着され、前記細長い本体部分の前記一部分の曲がりに応答して、形状を変化させるように構成されている、請求項1に記載の外科用器具。
  11. 前記細長い本体部およびフレキシブル回路をカバーする外側ポリマー収縮層をさらに含み、前記フレキシブル回路は、前記外側ポリマー収縮層と前記細長い本体部分との間に移動可能に拘束されている、請求項1に記載の外科用器具。
  12. 前記トラッキングデバイスは、複数のトラッキングコイルを含み、前記複数のトラッキングコイルは、前記本体部分の概して円筒形状の表面の周りに入れ子になるように構成されている、請求項1に記載の外科用器具。
  13. 前記複数のトラッキングコイルは、3つのコイルアッセンブリを含み、前記3つのコイルアッセンブリは、前記フレキシブル回路の対応する導電性トレースに連結されているそれぞれの1対のリード線をそれぞれ有している、請求項12に記載の外科用器具。
  14. 近位端部から遠位端部へ延在する細長い本体部分であって、前記本体部分は、変形可能な材料から形成されており、前記本体部分が、前記近位端部と前記遠位端部との間で、第1の構成から、第2の曲げられた構成まで、曲げられ得るようになっている、細長い本体部分と、
    前記遠位端部に連結されているトラッキングデバイスであって、前記トラッキングデバイスは、フレキシブル回路を含み、前記フレキシブル回路は、前記細長い本体部分の前記近位端部から前記遠位端部へ延在しており、前記細長い本体部分に隣接して配設されている少なくとも1対の導電性トレースを有しており、前記1対の導電性トレースは、前記細長い本体部分の曲げられた構成に適合するように構成されており、前記細長い本体部分が曲がっている間に、それらが破壊されないようになっており、前記トラッキングデバイスは、前記器具の前記遠位端部をトラッキングするように、ナビゲーションシステムと協働するように構成されている、トラッキングデバイスと
    を含む、外科用器具。
  15. 前記トラッキングデバイスが、少なくとも2つのコイルアッセンブリを含み、それぞれのコイルアッセンブリが、遠位先端部に隣接して前記細長い本体部分に連結されている、請求項14に記載の外科用器具。
  16. 前記少なくとも2つのコイルアッセンブリが、互いに対して非平行の構成で配向されている、請求項15に記載の外科用器具。
  17. 前記フレキシブル回路が、ベース層を含み、第1の導電性トレースが、前記ベース層の第1の側面の上に形成された前記第1の導電性トレースの第1の部分を有しており、第2の導電性トレースが、前記ベース層の反対側の第2の側面の上に形成された前記第2の導電性トレースの第2の部分を有しており、前記第1および第2の導電性トレースの一部分は平行であり、
    絶縁層が、前記複数の導電性トレースを覆って形成され、前記導電性トレースを外部環境から隔離しており、前記ベース層、複数の導電性トレース、および絶縁層が、フレキシブル回路シートを形成しており、
    前記ベース層および前記絶縁層は、前記フレキシブル回路シートが可撓性であることを促進させるように構成されている材料特性および厚さを含み、前記フレキシブル回路シートが、前記細長い本体部の外部表面に適合するように構成されるようになっている、請求項14に記載の外科用器具。
  18. 前記第1の導電性トレースが、前記ベース層の前記反対側の第2の側面の上に形成された前記第1の導電性トレースの第3の部分を有しており、前記第2の導電性トレースが、前記ベース層の前記第1の側面の上に形成された前記第2の導電性トレースの第4の部分を有している、請求項17に記載の外科用器具。
  19. 前記細長い本体部分の一部分およびフレキシブル回路をカバーする外側ポリマー収縮フィット層をさらに含む、請求項14に記載の外科用器具。
  20. 前記1対の導電性トレースが、捩じられた対、二重の反対側に平行な対、または、二重の反対側に配向された捩じられた対のうちの1つである、請求項14に記載の外科用器具。
  21. 近位端部から遠位端部へ延在する細長いチューブ状本体部分であって、前記細長いチューブ状本体部分は、前記近位端部と前記遠位端部との間に、第1の内部流路を画定する内径を有しており、前記細長いチューブ状本体部分は、柔軟な変形可能な材料から形成され、前記細長いチューブ状本体部分が、前記近位端部と前記遠位端部との間で、第1の構成から第2の曲げられた構成まで、曲げられ得るようになっている、細長いチューブ状本体部分と、
    前記遠位端部に隣接して、前記細長いチューブ状本体部分に連結されているトラッキングデバイスであって、前記トラッキングデバイスは、前記器具の前記遠位端部をトラッキングするように、ナビゲーションシステムと協働するように構成されており、前記トラッキングデバイスは、ベース層を有するフレキシブル回路を含み、複数の導電性トレースが、前記ベース層の第1の側面の上に形成された前記複数の導電性トレースの第1の部分と、前記ベース層の反対側の第2の側面の上に形成された第2の部分とをそれぞれ有しており、それぞれのコイルアッセンブリのための1対のリード線が、対応する導電性トレースに連結されている、トラッキングデバイスと、
    前記導電性トレースを覆って形成され、前記導電性トレースを外部環境から隔離する絶縁層であって、前記ベース層、複数の導電性トレース、および絶縁層が、フレキシブル回路を形成しており、前記ベース層および絶縁層は、前記フレキシブル回路が可撓性であることを促進させるように構成されている材料特性および厚さを含み、前記フレキシブル回路が、前記細長いチューブ状本体部分の外部表面に適合するように構成されるようになっている、絶縁層と
    を含む、外科用器具。
  22. 前記フレキシブル回路は、前記フレキシブル回路が曲がることを可能にするように構成されている特徴を有しており、前記特徴は、正弦曲線の外縁形状、正弦曲線のベースカーブの外縁形状、および、弾性PABAXから形成されたベース層、ならびに、それらの組み合わせからなる群から選択される、請求項21記載の外科用器具。
  23. 前記複数の導電性トレースが、捩じられた対、二重の反対側に平行な対、または、二重の反対側に配向された捩じられた対のうちの1つである、請求項21に記載の外科用器具。
  24. 前記細長い本体部分の一部分および前記フレキシブル回路をカバーする外側ポリマー収縮フィット層をさらに含む、請求項21に記載の外科用器具。
  25. 前記トラッキングデバイスが、少なくとも2つのコイルアッセンブリを含み、それぞれのコイルアッセンブリが、前記近位端部と前記遠位端部との間の所定の場所において、前記フレキシブル回路に連結されている、請求項21に記載の外科用器具。
  26. 前記フレキシブル回路が、前記本体部分の公称表面半径から、約0.08mm未満だけ突出しており、実質的に均一な外側表面を提供している、請求項22に記載の外科用器具。
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