JP2021151468A - ひずみ緩和要素を備えた操縦可能医用デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】ひずみ緩和要素を備えた操縦可能医用デバイスを提供する。【解決手段】カテーテルや内視鏡等の操縦可能医用器具１００は管状体を備え、管状体は、その近位端から遠位端へ配置された非操縦可能セクション１０２及び操縦可能セクション１０３を有する。管状体の壁に沿って形成されたツールチャネル１０５及び複数のワイヤコンジット１０４を画定する。操縦可能部は、ボイド領域と交互に縦方向に配置されたワイヤ誘導部材を含む。管状体の壁内の第１のコンジットに配置された制御ワイヤ１１０は、アクチュエータ３１０に接続され、操縦可能セクションを曲げるための作動力を伝達し、電気ケーブル１１２は、ひずみ緩和要素を有する。ひずみ緩和要素は、少なくとも１つのボイド領域に配置されるとともに、ボイド領域内を自由に移動して、管状体が曲がったときに電気ケーブルにひずみ緩和を提供するように構成されたケーブルの部分である。【選択図】図１

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０２０年２月２４日に提出された米国仮特許出願第６２／９８０９２７号と、２０２０年６月２９日に提出された米国仮特許出願第６３／０４５６４３号に対する優先権を主張する。上記の仮出願の開示は、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。優先権の利益は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張される。

本開示は、概して、操縦可能医用デバイスに関する。より詳細には、本開示は、ケーブルひずみ緩和要素を有する操縦可能医用デバイスの様々な実施形態を例示する。操縦可能医用デバイスは、手動制御及び／又はロボット制御下で管腔内の蛇行進路を通してナビゲートするように構成されたインターベンション用の医用ツール及び器具（内視鏡やカテーテル等）に適用可能である。

内視鏡やカテーテル等の湾曲可能な医用器具は、概して、一般にスリーブ又はシースガイドと呼ばれる、細長い軟性の管状シャフトを有し、管状シャフトは、近位端から遠位端まで延びる円筒状の開口を有する。円筒状の開口に沿って（典型的には内部に）１つ以上のチャネルが延びて、シースの遠位端に位置するエンドエフェクタへのアクセスを可能にしている。エンドエフェクタに加えて、内視鏡及びカテーテルは、患者の体内の非直線状の管腔や蛇行経路を通した安全なナビゲーションを可能にするために、典型的には、軟性シャフトの遠位端にイメージング用、照明用及び感知用のコンポーネントを含む。このタイプの医用器具は、ねじり剛性及び長手方向剛性を保ちながら、標的エリアへの柔軟なアクセスを提供するように構成されるので、医師は、器具の近位端のダイヤルホイール、制御ノブ又はジョイスティックコントローラを操縦することにより、配置されたエンドエフェクタと遠位端にあるイメージングデバイスを制御することができる。

操縦可能医用器具は、ハンドル側の作動要素とシースの遠位端の１つ以上のジョイント機構とに取り付けられた１つ以上の長い軟性ケーブルを用いて、ユーザ（内視鏡医等）の手の運動を、器具のハンドルからシースの遠位端に伝える。これは、人体の筋肉から腱を介して関節に運動を伝えることに似ている。したがって、操縦可能医用器具では、ケーブルによるジョイント機構の作動は、腱駆動作動とも呼ばれる。腱駆動作動の精度を改善し、安全性を確保し、患者の外傷又は不快感を最小限に抑えるためには、操縦可能器具のロボット制御作動と画像誘導操作が好ましい。

操縦可能医用デバイスに適用可能なロボットには様々なものがあり、全てのロボットは、１つ以上の運動の自由度でケーブル及びジョイントを動作させるために、数個のリンク及びアクチュエータの機械構造を用いる。腱ケーブルを駆動するアクチュエータとしては、腱に力を加えることのできる様々な異なるタイプの機構、例えば、電気機械モータ、空油圧シリンダ、空油圧モータ、ソレノイド、形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤ、電子ロータリアクチュエータ、当技術分野で既知のその他のデバイス又は方法が挙げられる。そのようなロボット制御器具の一例は、インテュイティブサージカル社製のダビンチサージカルシステムである。

しばしば、カテーテルや内視鏡等のロボット制御の管腔内操縦可能器具は、多くの異なる電子部品を包含する。これらの部品には、通常、管状シャフトの壁を通って内部に配線される電気配線がある。電気配線ケーブルは、器具の中心軸からオフセットされるように配線されることがある。そのような設計では、操縦可能器具がカーブした形状をとるとき、その形状に適応するために必要なワイヤの長さが、本来のワイヤ長さよりも長くなってしまう。これにより、電気ケーブルにひずみ状態が生じることで、カテーテルの操縦性に悪影響を及ぼし、電気ケーブル自体に損傷を与えるおそれがある。

現在の最先端技術では、カテーテル本体の他の構造と実質的に接触するケーブルひずみ緩和設計が提供されており、電気配線は、機能を制限する形状のケーブルルーメン内に配置される。例えば、米国特許第５８９７４８８号（Ａ１）、第１０４０５７７４号（Ｂ２）、米国特許公開第２００１／００３７０７３号（Ａ１）、米国特許公開第２００２／００８０２３３号（Ａ１）及び米国特許公開第２０１８／０１５３３８１号（Ａ１）を含む特許及び付与前特許出願の公開公報を参照されたい。特に、米国特許第５８９７４８８号には、応力状態を引き受けて維持するように設計及び構成されたコイルワイヤの使用が記載されている。しかしながら、必要なのは、器具が様々な形状条件に適応し、最小応力状態又は応力のない状態を維持することである。一方、米国特許第１０４０５７７４号には、プローブの本体の周りにコイル状に巻かれたワイヤ／ケーブルを備える細長いプローブが記載されている。このようなコイル状ワイヤは、位置センサとして機能し、また、コイル状ワイヤが応力を受けるとともに、操作中のプローブの張力の増大に寄与するように、プローブの他の構造と実質的に接触する。

したがって、患者に痛みや不快感を与えることなく、また、操縦可能器具の管状シャフト内に埋め込まれた繊細な電気配線に過度のひずみを引き起こすことなく、蛇行進路を効率的に移動するために、改善された柔軟性（又は剛性）を有する改良された操縦可能医用器具が必要である。

本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、細長い管状体を備えるロボット操縦可能医用器具（内視鏡やカテーテル等）が提供され、管状体は、長手方向軸と、近位端と、遠位端と、管状体の壁に沿って配置された複数のチャネルとを有し、管状体は、非操縦可能セクション及び操縦可能セクションを有する。操縦可能セクションは、ボイド領域と交互に長さ方向に配置された環状のワイヤ誘導部材を含む。制御ワイヤは、管状体の壁に沿って配置され、また、アクチュエータに接続されて、管状体の遠位部分を長手方向軸に対してある角度で曲げる。同様に管状体の壁に沿って配置された電気ケーブルは、少なくとも１つのボイド領域に配置されたひずみ緩和要素を有する。ひずみ緩和要素は、管状体が曲がるときに電気ケーブルに対してひずみ緩和を提供するように構成される。一実施形態では、ひずみ緩和要素は、ツールチャネルの周りにコイル状に巻かれたか又は巻き付けられた電気ケーブルのうち、１つ以上のボイド領域に緩く配置された部分である。この場合、電気ケーブルは、制御ワイヤの上、制御ワイヤの下、又は制御ワイヤの上下に交互に配線することができる。別の実施形態では、ひずみ緩和要素は、電気ケーブルのうち、“Ｓ”字又は“Ｃ”字の形状（又は他の形状）に折り畳まれるとともに、制御ワイヤ１１０と接触することなく制御ワイヤ１１０の隣に、長さ方向に１つ以上のボイド領域に緩く配置される部分である。

一実施形態によれば、操縦可能医用器具（１００）は、以下を備える：細長い管状体であって、長手方向軸と、近位端と、遠位端と、管状体の壁に沿って配置された複数のチャネルとを有し、非操縦可能セクション及び少なくとも１つの操縦可能セクションを有する、管状体；管状体の壁内の第１のチャネル（１０４）に配置されるとともに、非操縦可能セクション及び少なくとも１つの操縦可能セクションを通って延びる制御ワイヤ（１１０）であって、少なくとも１つの操縦可能セクションに取り付けられた第１の端部と、管状体を長手方向軸に対してある角度で曲げるように制御ワイヤを第１のチャネルに沿ってスライドさせるアクチュエータに接続された第２の端部と、を有する、制御ワイヤ（１１０）；及び、管状体の壁内の第２のチャネル（１０４）に配置されるとともに、非操縦可能セクション（１０２）及び少なくとも１つの湾曲可能セクション（１０１）を通って延びる電気ケーブル（１１２）であって、少なくとも１つの湾曲可能セクションに固定された第１の端部と、医用器具の電源端子（２１２）に固定された第２の端部と、を有する、電気ケーブル（１１２）。電気ケーブルは、管状体が長手方向軸に対してある角度で曲がるときに電気ケーブルが第２のチャネルに沿ってスライドしないように、一定量のたるみを提供するように構成されたひずみ緩和部分（１２ｓｒ）を有する。

医用器具の一実施形態によれば、電気ケーブルが配置される第２のチャネルは、円形の断面をもつ。医用器具の一実施形態によれば、電気ケーブルが配置される第２のチャネルは、非円形の断面をもつ。

医用器具の一実施形態によれば、カテーテル本体の非操縦可能セクションは管状シャフトを含み、管状シャフトは、シャフトの壁に沿って配置された複数のコンジットを有し、カテーテル本体の操縦可能セクションは、管状シャフトに対して遠位に、互いに所定の距離を置いて配置された複数の環状のワイヤ誘導部材を有し、複数のワイヤ誘導部材は、ワイヤ誘導部材と交互に配置される複数のボイド領域を形成するように、器具の長手方向軸に対して同心に配置される。

医用器具の一実施形態によれば、ひずみ緩和部分（１２ｓｒ）は、電気ケーブルのうち、カテーテル本体の各ボイド領域（４０９）において“Ｓ”字型又は“Ｃ”字型に折り畳まれた（巻かれた）部分を含む。医用器具の一実施形態によれば、ひずみ緩和部分（１２ｓｒ）は、電気ケーブルのうち、各ボイド領域（４０９）において制御ワイヤ（１１０）の上及び／又は下でツールチャネルの周りに巻き付けられた部分を含む。

医用器具の少なくとも１つの実施形態では、ワイヤ誘導部材は、長さが１ｍｍであり、０．５〜１ｍｍの長さの間隔で配置される。長さは、カテーテル本体の長さ方向で測定される。更に、複数のワイヤ誘導部材は、それぞれ、制御ワイヤを通すための複数のスルーホール又はワイヤコンジットと、そこを通して電気ケーブルを誘導するための少なくとも１つのワイヤコンジットとを含む。

本開示のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、本開示の例示の実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面及び提供された特許請求の範囲と併せて読むと、明らかになるであろう。

本開示の更なる目的、特徴及び利点は、本開示の例示の実施形態を示す添付の図と併せて解釈すると、以下の説明から明らかになるであろう。

図１Ａは、本開示の一実施形態に係る、操縦可能器具１００を制御するように構成された連続体ロボットシステム１０００の全体構造を示す図である。図１Ｂは、シースの長さに沿って延びる少なくとも１つのツールチャネル１０５及び複数のワイヤコンジット１０４を備えた、細長い軟性シース（細長い管状体）を有する操縦可能器具１００をより詳細に示す図である。 図２Ａは、非操縦可能セクション１０２及び操縦可能セクション１０３を有する例示の操縦可能器具１００の非曲げ状態の斜視図である。図２Ｂは、操縦可能器具１００の湾曲可能セクション１０３の単一のセグメントを曲げる又は操縦する例を示す図である。 図３Ａは、操縦可能器具１００の遠位端に位置する操縦可能セクション１０３にかかったひずみ状態の例を示す図である。図３Ｂは、操縦可能器具１００の近位端に位置する非操縦可能セクション１０２にかかったひずみ状態の例を示す図である。図３Ｃは、操縦可能器具１００のひずみ状態下での電気ケーブル１１２の例示の長さ変化パラメータを示す図である。 図４Ａ、図４Ｂ１、図４Ｂ２、図４Ｃ及び図４Ｄは、第１の実施形態に係る、操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３に配置された電気ケーブル１１２の部分に関するひずみ緩和設計の様々な詳細を示す図である。 図５Ａは、操縦可能セクション１０３の写真である。図５Ｂ及び図５Ｃは、電気ケーブル１１２がボイド領域４０９及びワイヤ誘導部材４０８に配置される方式の２つの例を示す図である。図５Ｄは、電気ケーブル１１２をワイヤ誘導部材４０８に固定する追加の例を示す図である。 図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ及び図６Ｅは、ワイヤ誘導部材４０８の様々な詳細を示す図である。図６Ｆ、図６Ｇ及び図６Ｈは、ツールチャネル１０５の周りに巻き付けられる電気ケーブル１１２をボイド領域４０９に配置すること、及び、電気ケーブル１１２を制御ワイヤ１１０の上、下、又は上下交互に通すことの有利な効果を示す図である。 図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、本明細書に開示される第１の実施形態のひずみ緩和設計に従って構築された例示のプロトタイプの操縦可能器具１００の写真である。 図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、電気ケーブル１１２がどのようにカテーテル本体の下部構造からボイド領域４０９に（及びその逆）移行するかの例を示す図である。 図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び図９Ｅは、第２の実施形態に係る、操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３に配置された電気ケーブル１１２の部分に関するひずみ緩和設計の様々な詳細を示す図である。 図１０は、電気ケーブルひずみ緩和コンポーネントを備えた近位非操縦可能セクション１０２及び遠位操縦可能セクション１０３を含む操縦可能器具１００の別の実施形態を示す図である。 図１１は、器具の近位端に配置又は接続されたひずみ緩和機構６１０を備える操縦可能器具１００の実施形態を示す図である。 図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、本明細書に開示される第２の実施形態のひずみ緩和設計に従って構築されたプロトタイプの操縦可能器具１００の写真である。 図１３は、操縦可能セクション１０３の一部に複数のワイヤ誘導部材４０８及びボイド領域４０９を有する操縦可能器具１００の長手方向軸Ａｘに沿った断面図である。 図１４は、モニタ画面に表示されたマーカによって示されるセンサ向きを表示するように構成された例示の表示デバイスを示す図である。 図１５は、複数のワイヤストランドによって形成された電気ケーブル１１２の例を示す図である。 図１６は、本開示に係る、電気ケーブル１１２に関するヤング率のグラフである。

図全体を通して、別段の記載がない限り、同じ参照番号及び文字は、例示される実施形態の同様の特徴、要素、コンポーネント又は部分を示すために用いられる。更に、同封の図を参照して本開示を詳細に説明するが、それは、例示の実施形態に関連してなされる。添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の範囲及び主旨から逸脱することなく、説明される例示の実施形態に対して変更及び修正を行うことができることが意図される。図面はいくつかの可能な構成及びアプローチを表すが、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本開示の特定の態様をより分かりやすく図示及び説明するために、特定の特徴が誇張、削除又は部分的に切断される場合がある。本明細書に記載の説明は、網羅的であること、排他的であること、そうでなければ、図面に示され以下の詳細な説明に開示される正確な形態及び構成に特許請求の範囲を限定又は制限することを意図するものではない。

本明細書において、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上」にあるとして言及されるとき、それは、当該他の特徴又は要素の直上に存在してよく、又は、介在する特徴及び／又は要素も存在してよい。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「直上」にあるとして言及されるとき、介在する特徴又は要素は存在しない。また、当然のことながら、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続される」、「取り付けられる」、「結合される」等として言及されるとき、それは、当該他の特徴に直接的に接続されてよく、取り付けられてよく、又は結合されてよく、又は、介在する特徴又は要素が存在してもよい。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接的に接続される」、「直接的に取り付けられる」又は「直接的に結合される」として言及されるとき、介在する特徴又は要素は存在しない。一実施形態に関して説明又は図示したが、一実施形態においてそのように説明又は図示された特徴及び要素は、他の実施形態に適用することができる。また、当業者であれば理解できるように、別の特徴に「隣接」して配置されている構造又は特徴への言及は、当該隣接する特徴にオーバーラップするかその下にある部分をもつ場合がある。

本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、部品及び／又は部分を説明するために、第１、第２、第３等の用語が使用される場合がある。当然のことながら、これらの要素、コンポーネント、領域、部品及び／又は部分はこれらの指定の用語によって限定されない。これらの指定の用語は、ある要素、コンポーネント、領域、部品又は部分を別の領域、部品又は部分から区別するためにのみ使用されている。よって、後述する第１の要素、コンポーネント、領域、部品又は部分は、単に区別を目的として、しかし限定をすることなく、また、構造的又は機能的な意味から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部品又は部分と呼ぶことができる。

本明細書において用いられる場合、単数形は、文脈上明確に別段の指示がない限り、複数形も含むことを意図している。更に、当然のことながら、「含む」、「備える」、「成る」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、明示的に記載されていない１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。更に、本開示では、「〜から成る」という移行句は、クレームで指定されていないいかなる要素、ステップ又はコンポーネントも除外する。更に、留意すべきこととして、一部のクレーム又はクレームの一部の特徴は、任意の要素を除外するように起草される場合があり、このようなクレームは、クレーム要素の記載に関連して「単独で」、「〜のみ」等の排他的な用語を使用する場合があり、又は、「否定的な」限定を使用する場合がある。

本明細書で使用される「約」又は「およそ」という用語は、例えば１０％以内、５％以内又はそれ未満を意味する。一部の実施形態では、「約」という用語は、測定誤差内を意味することがある。これに関して、説明され又はクレームされる際に、用語が明示的に表示されていなくても、全ての数値は「約」又は「およそ」という語が前置されているかのように読まれてよい。「約」又は「およそ」という語句は、大きさ及び／又は位置を記述するとき、記載の値及び／又は位置が値及び／又は位置の妥当な予想範囲内にあることを示すために使用されることがある。例えば、数値は、記述された値（又は値の範囲）の±０．１％、記述された値（又は値の範囲）の±１％、記述された値（又は値の範囲）の±２％、記述された値（又は値の範囲）の±５％、記述された値（又は値の範囲）の±１０％等である値を含み得る。いかなる数値範囲も、本明細書に記載される場合、そこに包含される全ての部分範囲を含むことが意図される。本明細書で用いられる場合、「実質的に」という用語は、意図された目的に悪影響を及ぼさない記述子からの逸脱を許容することを意味する。例えば、測定値の限定に由来する逸脱、製造公差内の差異、又は５％未満の変動は、実質的に同じ範囲内にあると見なすことができる。指定された記述子は、絶対値（例えば、実質的に球形、実質的に垂直、実質的に同心等）又は相対語（例えば、実質的に類似、実質的に同じ等）であり得る。

本開示は、概して医療機器に関し、内視鏡（例えば気管支鏡）、又は光干渉断層法（ＯＣＴ）若しくは血管内超音波検査用のカテーテル、又はそのような装置の組合せ（例えばマルチモダリティ光プローブ）に適用可能であるロボット制御操縦可能器具の実施形態を例示する。操縦可能器具及びその部分の実施形態を、三次元空間におけるそれらの位置／向きに関して説明する。本明細書で用いられる場合、「位置」という用語は、３次元空間における物体又は物体の一部の位置（例えばデカルトＸ、Ｙ、Ｚ座標に沿った３自由度の並進自由度）を指し、「向き」という用語は、物体又は物体の一部の回転配置（回転の３自由度―例えばロール、ピッチ、ヨー）を指し、「姿勢」という用語は、少なくとも１つの並進自由度にある物体又は物体の一部の位置と、少なくとも１つの回転自由度にある物体又は一部の物体の向きとを指し（合計で最大６つの自由度）、「形状」という用語は、物体の長尺体に沿って測定された一連の姿勢、位置及び／又は方向を指す。医療機器の分野において既知であるように、「近位」及び「遠位」という用語は、ユーザから手術部位又は診断部位まで延びる器具の端部の操作に関して用いられる。これに関して、「近位」という用語は、器具のユーザに近い部分を指し、「遠位」という用語は、ユーザから離れており外科部位又は診断部位に近い器具の部分を指す。

本明細書で用いられる場合、「カテーテル」との用語は、概して、広範囲の医療機能を実行するために、狭い開口を通して体腔（例えば血管）の中に挿入されるように設計された、医療グレードの材料から作られる柔軟で薄い管状器具を指す。より具体的な「光学カテーテル」との用語は、医療グレード材料から作られた保護シース内に配置され光学イメージング機能をもつ１つ以上の柔軟な光伝導ファイバの細長い束を含む医用器具を指す。光学カテーテルの特定の例は、シース、コイル、プロテクタ及び光学プローブを備える光ファイバカテーテルである。一部の用途では、カテーテルは、シースと同様に機能する「ガイドカテーテル」を含み得る。

本明細書で用いられる場合、「内視鏡」との用語は、光学プローブによって導かれる光を用いて体腔又は臓器の内部を観察する、硬性又は軟性の医用器具を指す。内視鏡が天然の開口を通して挿入される医療処置は、内視鏡検査と呼ばれる。専用の内視鏡は、気管支鏡（口）、Ｓ状結腸鏡（直腸）、膀胱鏡（膀胱）、腎臓鏡（腎臓）、気管支鏡（気管支）、咽頭鏡（咽頭）、耳鏡（耳）、関節鏡（関節）、腹腔鏡（腹部）及び消化管内視鏡等、一般に、内視鏡の使用方法や使用場所にちなんで名付けられる。

本開示では、「光ファイバ」又は単に「ファイバ」等の用語は、全反射として知られる効果によって一端から他端に光を伝導することができる、細長い軟性の光伝導管を指す。「導光コンポーネント」又は「導波管」との用語も、光ファイバを指す場合があり、又は光ファイバの機能をもつ場合がある。「ファイバ」との用語は、１つ以上の光伝導ファイバを指す場合がある。光ファイバは、一般に透明で均質なコアをもち、それを通して光が誘導され、また、コアは均質なクラッディングによって囲まれている。コアの屈折率は、クラッディングの屈折率よりも大きい。設計上の選択に応じて、一部のファイバは、コアを囲む複数のクラッディングをもつことができる。

本開示の具体的な実施形態は、低侵襲外科（ＭＩＳ）処置における用途のためのロボット制御可能な内視鏡又はカテーテルの改善を対象としている。ＭＩＳ処置は、小さな切開部又は自然開口部から患者の体内に挿入される、長くて硬性又は軟性の手術器具の使用を伴う。今日、周知の内視鏡処置には様々なものがある。ＭＩＳ内視鏡検査の重要な側面は、関心エリアにイメージングデバイスを直接挿入することにより、患者の体内を「見る」能力である。イメージングデバイスとして、ほとんどの内視鏡は、内視鏡の先端に高解像度カメラと光源を用いている。内視鏡の先端は、親指操作の２つのダイヤルによって手動で、又は近位端のロボットアクチュエータにより、能動的に操縦することができる。患者の体内への内視鏡の挿入及び後退は、手動又はロボット制御のいずれかで実行することもできる。本開示を通して、ロボット制御内視鏡デバイスの動作原理及び新規の改良が詳細に説明される。このような内視鏡デバイスの適用には、診断と治療の両方の目的のための処置が含まれる。

＜操縦可能医用器具の構成及び動作＞
図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂに関して、ロボットシステム１０００によって制御される操縦可能器具１００の全体構造及び動作原理を説明する。本明細書で用いられる場合、操縦可能器具１００とは、操作者によって手動で、或いはアクチュエータによってロボット制御で駆動され得る機構によって操作される少なくとも１つの操縦可能セクションを有する、操縦可能なカテーテル又は内視鏡を指す。ロボットシステム１０００は、連続的に湾曲した形状をとり、蛇行進路に沿って長手方向に内視鏡プローブ又はカテーテルを移動させるように構成された、連続体又はマルチセグメントのロボットを含むことができる。連続体ロボットの例は、米国特許第９１４４３７０号、米国特許公開公報第２０１５／００８８１６１号、第２０１８／０１９２８５４号、第２０１８／０２４３９００号、第２０１８／０３１１００６号、第２０１９／００１５９７８号及び第２０１９／０１０５４６８号、並びに国際公開ＷＯ２０１８２０４２０２、ＷＯ２０２０／０８６７４９、ＷＯ２０２０／０９２０９６及びＷＯ２０２０／０９２０９７（各々が、あらゆる目的でその全体が参照により本明細書に組み込まれる）を含む、出願人の以前の特許又は特許公開公報に記載され現在具現化されているヘビ様内視鏡デバイスである。

図１Ａは、本開示の一実施形態に係る、連続体ロボットシステムの全体構造を示す。システム１０００は、コンピュータシステム４００（例えばシステムコンソール）と、ロボット制御システム３００と、ハンドル２００を介して制御システム３００に接続された操縦可能器具１００とを含む。操縦可能器具１００は、中心の長手方向軸Ａｘに沿って配置された近位非操縦可能セクション１０２及び遠位操縦可能セクション１０３を備えた、概管状の形状を有する。遠位操縦可能セクション１０３は、複数の湾曲セグメント（１，２，３…Ｎ）を含む。このような湾曲セグメントのうちの少なくとも１つは、長手方向軸に対して角度βで操縦可能器具１００を曲げるように、１つ以上の制御ワイヤによって機械的に作動させることができる。

操縦可能器具１００は、具体的な用途に応じて患者の臓器に到達するのに適した寸法をもつ、医療グレードの操縦可能シャフトである。器具１００の操縦可能セクション及び非操縦可能セクションは、ハンドル２００に結合されるとともにハンドル２００を用いて／によって制御される細長い管状体を形成する。Ｘ−Ｙ−Ｚデカルト座標系で表した場合、操縦可能器具１００の管状体は、Ｘ−Ｙ平面に管状断面を有し、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ軸に沿って長手方向軸Ａｘを有する。言い換えれば、操縦可能器具１００の遠位端は、Ｚ方向に向いており、小さな外科的切開又は自然開口部のいずれかを通して患者の体の部位に挿入するのに適した構成又は寸法を有する。

制御システム３００は、概してコントローラ３２０及びアクチュエータシステム３１０を含む。コントローラ３２０は、当業者に既知である適切なソフトウェア、ファームウェア及び周辺ハードウェアとともに、比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラ又は他のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を含んでよい。ＰＩＤ又はＤＳＰベースのコントローラは、概して専用の集積回路であるが、ＤＳＰ機能は、他の回路によって、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイチップ（ＦＰＧＡ）を用いることによって、実装することもできる。したがって、一部の実施形態では、制御システム３００は、ネットワーク接続４２５を介してコンピュータシステム４００に接続することができる。マイクロプロセッサ又は中央処理装置（ＣＰＵ）４１０によって動作されるコントローラ又はコンピュータシステム４００は、適切なソフトウェア、ファームウェア及び周辺ハードウェアとともに、本開示の他の部分で説明されるように、連続体ロボットシステム１０００の機能を制御する。他の機能のうち、コンピュータシステム４００は、外科医又は他のユーザに、モニタ画面４２２として構成された画像表示デバイス４２０（ＬＣＤやＯＬＥＤ等）を提供することができ、モニタ画面４２２は、操縦可能器具１００とインタラクトし遠隔操作するために、タッチスクリーンにより画像及びグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成される。代替又は追加として、制御システム３００及び／又はハンドル２００は、スマートフォンやタブレットのようなゲームパッドコントローラやポータブルコントローラ等のハンドヘルドコントローラ（図示なし）に接続することができる。

アクチュエータシステム３１０は、器具１００の作動及び操縦に必要な複数の制御ワイヤ１１０（駆動ワイヤとも呼ばれる）と同数の複数のアクチュエータ又は作動モータ（モータ１〜Ｍ）を含む。また、ロボット制御システム３００は、１つ以上のセンサ３０４を含み、かつ／又は制御する。センサ３０４は、各制御ワイヤ１１０のひずみセンサ及び／又は位置センサを含むことができる。これらのセンサ３０４は、各制御ワイヤ１１０を駆動するためにアクチュエータに加えられた圧縮力及び／又は張力を検出及び／又は測定するのに役立つ。また、センサ３０４は、制御ワイヤ１１０に加えられている圧縮力及び／又は張力の量（ひずみの量）に対応する信号３０５を出力する。また、センサ３０４は、処置中の任意の時点で、作動された各制御ワイヤ１１０の変位の動きの量（距離）に対応する信号３０５を出力することもできる。各制御ワイヤ１１０のセンサ３０４（ひずみセンサ及び／又は位置センサ）からの出力信号３０５は、フィードバック制御ループにより各アクチュエータ及び制御ワイヤ１１０を個別に制御するために、コントローラ３２０にフィードバックされる。このように、各制御ワイヤ１１０は、患者の生体構造の管腔内進路を通して器具１００をナビゲートするために適切なシャフト誘導を実施するように、能動的に制御することができる。カテーテルナビゲーション中、システムは、特別に設計されたアルゴリズム（例えば米国第２００７／０１３５８０３号に記載）及びセンサ３０４を用いて、カテーテル先端によってもたらされる接触力を連続的にモニタリングする。接触力が予め設定された限界を超えた場合、システムは警告を発し、カテーテルの前進が中断され、ナビゲーション進路が修正される。

ハンドル２００は、操縦可能器具１００と制御システム３００の間の電気機械的相互接続を提供するのに役立つ、機械コンポーネント、電子コンポーネント、電気コンポーネント及び光学コンポーネントを含む。例えば、ハンドル２００は、機械接続、電気接続及び／又は光学接続と、操縦可能器具１００を制御システム３００とインタフェース接続するためのデータ／デジタル取得（ＤＡＱ）システムとを提供することができる。また、ハンドル２００は、アクセスポート２５０と、１つ以上の機械ダイヤル又はノブ２５２と、ユーザインタフェース２５４とを提供することができる。１つ以上の制御ホイール又はノブ２５２は、操縦可能セクション１０３の個々のセグメントを１つ以上の方向に手動で曲げるために用いられる。アクセスポート２５０は、小型鉗子や針、電気焼灼用器具等のツールを、ツールチャネル１０５において挿入及び引抜きするために用いられる。ハンドル２００は、操縦可能器具１００を直線方向Ｌに動かすためのロボット支持プラットフォーム６００（例えばリニアステージ６０１）に取り付けられる。コントローラシステム３００は、ハンドル２００及び／又は追加の接続２０５（ケーブル束等）を介して、支持プラットフォーム６００及び／又はリニアステージ６０１に制御信号を送る。

ユーザインタフェース２５４の一部として、ハンドル２００は、ロボット操縦可能器具１００の動作状態をユーザに提供するために、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでよい。一実施形態では、ＬＥＤは、例えば、それぞれ正常動作（緑色の光）と異常動作（赤色の光）を示すための異なる光の色を含んでよい。或いは、ＬＥＤは、例えばある種の異常動作を示すために、点滅するコードを含んでよい。更に、ユーザインタフェース２５４は、緊急時に手動で操縦可能器具１００の作動を停止するために、緊急オン／オフスイッチを含んでよい。

図１Ｂは、例示のプローブ１００の関連部品をより詳細に示す。操縦可能器具１００は、スリーブ又はシースガイドとも呼ばれる細長い管状シャフト（細長体）を有する。シャフトの長さに沿って、管状シャフトに沿って（典型的には、中に）延びる１つ以上の作業チャネル１０５と、管状シャフトの壁に沿って（典型的には、壁内に）延びる複数のワイヤコンジット１０４とが存在する。１つ以上のツールチャネル１０５は、単純化するために「ツールチャネル」と呼ぶことにする。ツールチャネルは、アクセスポート２５０から操縦可能セクション１０３の遠位端まで送達されるツール（エンドエフェクタ）のアクセスを可能にする。また、１つ以上のチャネル１０５は、液体又は気体の物質（例えば空気や水）を標的エリアに送り又は回収するために、或いは、光ファイバ及び／又は電線を通すために、用いることができる。更に、１つ以上のチャネル１０５は、医用イメージングデバイス１８０（内視鏡カメラやファイバベースのイメージングプローブ等）のうちの１つ以上を挿入するために用いることができる。内視鏡カメラの例としては、内視鏡の先端に配置されたミニチュアＣＭＯＳセンサ及び照明器を備えたカメラ等の、チップ・オン・ティップ（ＣＯＴ）カメラが挙げられるが、これに限定されない。ファイバベースのイメージングプローブの例としては、近赤外自家蛍光（ＮＩＲＡＦ）イメージングプローブ、スペクトル符号化内視鏡（ＳＥＥ）プローブ、血管内超音波検査（ＩＶＵＳ）プローブ、又は光干渉断層撮影（ＯＣＴ）イメージングプローブが挙げられるが、これらに限定されない。

操縦可能器具１００は、通常は器具の遠位端の近く（作動距離）に位置する目的の標的エリアに到達するように、１つ又は複数の湾曲カーブを伴う管腔内標的エリアへの柔軟なアクセスを提供するように構成される。望ましくは、操縦可能器具１００は、ねじり剛性及び長手方向の剛性を保つことが可能であるので、ユーザは、制御ノブ２５２、制御システム３００及び／又はコンピュータシステム４００から器具１００の遠位端を遠隔操縦することによって、操縦可能セクションの遠位端に位置するエンドエフェクタ及び／又はイメージングデバイスを制御することができる。そのような操縦可能機能を提供するために、操縦可能器具１００は、管状シャフトの壁に沿う（典型的には、壁内の）ワイヤコンジット１０４の内側に配置された複数の制御ワイヤ１１０によって作動する。制御ワイヤ１１０の一部は、ワイヤアンカー１１４を用いて管状シャフトの遠位端に固定され、他の制御ワイヤ１１０は、ワイヤアンカー１１３を用いて、遠位端から所定の距離に固定することができる。一部の実施形態では、操縦可能器具１００は、１つ以上の支持ワイヤ１１１（腱ワイヤ）を含んでよい。支持ワイヤ又は腱ワイヤ１１１は、操縦可能セクションの一部の場所では任意であってよいが、典型的には、ワイヤアンカー１１５によってシャフトの遠位端に固定され、また、内視鏡ハンドル２００の支持部２１１（例えばシャシ、メカニカルスプリング等）に対して機械的に接地（取付け）及び／又は付勢されてよい。

例示の一実施形態では、６本の制御ワイヤ１１０を備えた操縦可能器具１００において、２組の制御ワイヤ１１０（すなわち４本の制御ワイヤ）が、ワイヤアンカー１１３によってシャフトの中央部に（例えば１つ以上の変曲点１０７に）固定されてよく、別の１組の制御ワイヤ１１０（２本の制御ワイヤ）は、ワイヤアンカー１１４によってシャフトの遠位端に固定することができる。このように、操縦可能器具１００は、３組の拮抗する制御ワイヤ１１０によって制御される少なくとも２つの（すなわち、２つより多い）操縦可能セクションを有することができ、各ワイヤは、別個のワイヤコンジット１０４を通って延びる。一実施形態によれば、操縦可能器具１００において、３箇所に制御ワイヤ１１０が固定され、２箇所に支持ワイヤ１１１が固定される。最も遠位のアンカーポイントには、３本の制御ワイヤ１１０と３本の支持ワイヤ１１１がある。「中間」のアンカーポイントには、３本の制御ワイヤがあり、支持ワイヤはない。そして、最も近位のアンカーポイントには、３本の制御ワイヤと３本の支持ワイヤがある。

ワイヤコンジット１０４は、シャフトの少なくとも１つのセグメント又はセクションの操縦（曲げ又はひねり）に用いられる制御ワイヤ１１０の固定及び／又は通過を可能にする。更に、少なくとも一部のワイヤコンジット１０４を用いて、１つ以上の電気ケーブル１１２を通すことができる。電気ケーブル１１２は、遠位端又は操縦可能セクション１０３内に配置された電子デバイスと、器具の近位端の外側に位置する端子（２１２若しくは２１３）又は信号処理回路との間の、電気的接続を確立するように構成される。例えば、電気ケーブル１１２を用いて、ハンドル２００に位置する第１の電気端子２１２に１つ以上の電磁（ＥＭ）センサ１９０を接続することができる。一部の実施形態では、ワイヤコンジット１０４を用いて、同様にハンドル２００に位置する第２の電気端子２１３にイメージングデバイス１８０（カメラ）を接続することのできる追加の電気ケーブル１１２を通すこともできる。

本明細書で用いられる場合、電気ケーブル１１２とは、電子コンポーネント（カテーテル本体の遠位端に位置するＥＭセンサや内視鏡カメラ（ビデオスコープ）等）を、カテーテル本体の外側に位置する信号処理回路に接続するために、電気信号（アナログ又はデジタル）を伝導するように構成された１つ以上のワイヤを含む伝導性のケーブル又はケーブル束を指す。電気ケーブル１１２は、銀、メッキ銅、銅、銀、金、アルミニウム及びそれらの合金等の導電性金属の１つ以上のストランドから形成されてよい。電気ケーブル１１２は、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン等の従来の電気絶縁材料（ジャケット）によって覆われてよい。電気ケーブルの全体の直径は、約０．００２〜０．０５０インチの範囲、又は約０．００２〜０．０３０インチの範囲であってよい。これらは、操縦可能器具１００に組み込まれる電気ケーブル１１２の繊細な性質を説明するための可能な寸法の例に過ぎない。このような器具の全ての側面が小型化され続けるので、電気ケーブル１１２も、より小さく（より細く）、より繊細になることが予想される。したがって、直径がおよそ０．００６インチの電気ケーブルを用いることもできるが、ケーブルの断面は丸形又は円形ではない場合があり、楕円形のような断面になる場合がある。例えば、電気ケーブル１１２は、楕円形であろうと矩形であろうと、断面寸法で約０．００２×０．０１０インチとすることができる。したがって、場合によっては、断面が非丸形（非円形）であり得る独自のケーブル構成が有利な場合がある。更に、具体的な用途に応じて、電気ケーブル１１２は、後述する表１に規定されるパラメータ及びヤング率を満たすように構成された同軸ケーブル、ツイストマルチケーブル束、或いは不規則に巻かれた又は補強されたケーブルであってよい。

器具１００の近位端では、ハンドル２００は、操縦可能器具１００と制御システム３００の間の機械的リンク及び電気機械的インタフェースを提供するように構成される。一実施形態では、ハンドル２００は、複数の電気機械接続２１０（制御ワイヤ１１０の各々に対して１つの接続）を提供するので、アクチュエータシステム３１０は、各制御ワイヤ１１０を機械的に作動させることができる。電気機械接続２１０の各々は、（信号３０５に基づいて）コントローラ３２０についてフィードバックループ３２５を作り出すように、１つ以上のセンサ３０４と動作可能に接続されている。コントローラ３２０は、各制御ワイヤ１１０に加えられた張力、圧縮力及び／又はねじり力のうち１つ以上に基づいて、各制御ワイヤ１１０の動作（動き）を電子的に制御するために用いられる。

図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、非湾曲状態と湾曲状態の操縦可能器具１００の斜視図を示す。近位非操縦可能セクション１０２は、管状（中空）シャフトであり、ツールチャネル１０５として機能する中央ルーメンと、管状シャフトの壁内の複数のワイヤコンジット１０４とを備える。操縦可能器具の非操縦可能セクション１０２は、長手方向軸ＡｘがＺ軸方向に沿って延びる中空の円筒形状を有し、円筒形状の壁内に延びる複数のコンジット又はスルーホールを有する。非湾曲状態では、ワイヤコンジット１０４は、実質的に等距離であり、対称に配置され、長手方向軸Ａｘに平行であることが好ましい。操縦可能セクション１０３は、ワイヤアンカー部材１０９ａによって変曲点１０７で連結される複数の湾曲セグメント１０３ａ〜１０３ｂに分割される。操縦可能セクション１０３の各湾曲セグメントは、複数のワイヤガイド部材１０８（ワイヤ誘導部材又はリング）と、ワイヤアンカー部材１０９（アンカー部材）とを含む。ワイヤガイド部材とワイヤアンカー部材は、同じ形状及び構造を有するが、異なる機能を有する。更に、アンカー部材のうち一部は、ワイヤ誘導部材（又はワイヤガイド）としても機能する。例えば、ワイヤアンカー部材１０９ａには、それに固定される制御ワイヤと、それに固定されずに通過する制御ワイヤとがある。ワイヤアンカー部材１０９ｂには、それに固定される制御ワイヤがあり、また、それに取り付けられた支持ワイヤ及び／又はＥＭセンサがあってもよい。

図２Ａでは、第１の湾曲セグメント１０３ａは、４つのワイヤガイド部材１０８ａと１つのワイヤアンカー部材１０９ａとを含む。第２の湾曲セグメント１０３ｂは、４つのワイヤガイド部材１０８ｂと１つのワイヤアンカー部材１０９ｂとを含む。ワイヤ誘導部材は、操縦可能セクション１０３に沿って複数のボイド領域４０９を形成するように、互いに所定の距離を置いて配置される。複数の制御ワイヤ１１０は、操縦可能器具１００の近位端から遠位端まで延びる。制御ワイヤ１１０は、始めに、非操縦可能セクション１０２の壁に沿って（中に）形成されたワイヤコンジット１０４を通過し、次に、複数のワイヤガイド部材１０８及びワイヤアンカー部材１０９の穴を通して配線される。アンカー部材１０９ａ，１０９ｂ及びガイド部材１０８ａ，１０８ｂは、その中心軸がＺ軸方向に沿って延びる環状形状（ディスク又はリング形状）を有し、内径及び外径は、軸方向に直交する。ワイヤ誘導部材において、ワイヤコンジット１０４（ワイヤルーメン）は、各ディスクの表面の周りに形成された軸方向に平行なスルーホールである。ここで、当業者には当然のことながら、近位セクション１０２と、遠位セクション１０３のワイヤ誘導部材及びワイヤアンカー部材は、円筒状、ディスク状又は環状の構造に限定されない。操縦可能器具１００の機能が満たされさえすれば、カテーテル本体の下部構造は、どのような幾何学的形状を有してもよい。例えば、ディスク状、管状又は円筒状の表面の代わりに、管状シャフトの少なくとも１つの表面（例えば内表面若しくは外表面、又は両方）は、本明細書で指定される内径（ＩＤ）又は外径（ＯＤ）内に収まる全体寸法を有する、六角形、八角形、又は同様の多角形の形状を有することができる。

図２Ａでは、複数の制御ワイヤ１１０のうち、一部の制御ワイヤは、操縦可能器具１００（カテーテル本体）の近位端から第１のアンカー部材１０９ａまでワイヤコンジット１０４を通過し、一部の制御ワイヤ１１０は、近位端から第２のアンカー部材１０９ｂまで進む。制御ワイヤ１１０は、例えば、接着、ピン止め、超音波又は熱又はレーザの溶接、圧入によってアンカー部材に固定して取り付けられるか、或いはねじによって取り付けられる。全ての制御ワイヤ１１０は、その近位端で、個々のモータ又はアクチュエータに（すなわち、図１Ｂに示されるようなアクチュエータシステム３１０に）結合される。

非操縦可能セクション１０２は、実質的にたるみを伴わずに、アクチュエータシステム３１０からの作動力を操縦可能セクション１０３の湾曲セグメントに伝達する機能をもつ。そのため、ワイヤコンジット１０４を通る制御ワイヤ１１０は、好ましくは座屈又はたるみを伴わずに、直線押し引き方向Ｌ（Ｚ軸方向に平行）に駆動される。制御ワイヤ１１０は、制御システム３００の１つ以上のアクチュエータによって提供される作動力（張力又は圧縮力）に従って操縦可能セクション１０３のセグメントを押し引きするように構成された金属ワイヤ（例えば、ピアノタイプワイヤ、ステンレス鋼ワイヤ、ニッケル−チタン合金（ニチノール）ワイヤ、又は形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤ）であってよい。一方、支持ワイヤ１１１は、非作動ワイヤであるが、操縦可能器具を受動位置に回復するように構成される。

次に、操縦可能器具１００の操縦運動（曲げ又はひねり）を説明する。簡略化するために、図２Ｂを参照して、操縦可能セクション１０３の単一の湾曲セグメントの作動を説明する。図２Ｂの場合、例示の操縦可能器具１００は、その遠位端から近位端へ、単一の湾曲セグメントから成る操縦可能セクション１０３と、その中に中央開口をもつ管状シャフトから成る非操縦可能セクション１０２とを含む。複数の制御ワイヤ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、非操縦可能セクション１０２の壁に（壁内に）形成されたワイヤコンジット１０４に沿って、ガイド部材１０８のワイヤコンジット１０４（スルーホール）を通って、操縦可能器具１００の近位端から遠位端まで延びる。制御ワイヤ１１０のうちの１つ以上は、シャフトの遠位端で、アンカー部材１０９に固定して結合される。また、制御ワイヤ１１０は、シャフトの近位端では、アクチュエータシステム３１０の個々のアクチュエータ又はモータに結合される。このように、制御ワイヤ１１０は、各制御ワイヤの近位端に接続されたアクチュエータ又はモータ（図１Ａ〜図１Ｂを参照）の作動により、ガイド部材１０８に対してスライドすることによって、選択的に作動される。３つの制御ワイヤ１１０のうち１つ（例えば図２Ｂの制御ワイヤ１１０ｂ）は、全てのガイド部材１０８に対して固定（又は機械的に接地）することができ、残りの２つの制御ワイヤ１１０（例えば制御ワイヤ１１０ａ及び１１０ｃ）は、ガイド部材１０８のガイド穴に対してスライド可能である。

操縦可能器具１００を曲げる際、各制御ワイヤ１１０は、それぞれのアクチュエータ又はモータによって個々に制御される。例えば、図２Ｂでは、制御ワイヤ１１０ｂはアンカー部材１０９に固定又は固着される一方、制御ワイヤ１１０ａは第１の制御力Ｆ１で引っ張られ、制御ワイヤ１１０ｃは、力Ｆ１とは異なる第２の制御力Ｆ２で引っ張られる（この例では、制御力Ｆ２は制御力Ｆ１よりも小さい）。このように、制御ワイヤ１１０ａ及び１１０ｃの駆動量（ひずみ）又は線形変位の組合せに従って、湾曲セグメント１０３を作動させ、所望の方向（力Ｆ１の方向）に曲げることができる。操縦可能器具１００の遠位端の姿勢を制御するには、複数の制御ワイヤ１１０のうち２つ（又は少なくとも１つ）を駆動させれば十分であろう。力Ｆ１，Ｆ２がそれぞれ制御ワイヤ１１０ａ，１１０ｃに加えられると、対応するセンサ３０４が、それに加えられた張力を検出する。ここで、留意すべきこととして、力Ｆ１，Ｆ２は、制御ワイヤ１１０を引くことによって及ぼされる張力に限定されない。力Ｆ１，Ｆ２は、所望量の圧縮力で制御ワイヤを機械的に押すことによって制御ワイヤ１１０に加えられる圧縮力であってもよい。

以上、図２Ｂを参照して、単一の湾曲セグメント１０３の遠位端で固定された制御ワイヤ１１０を駆動する場合を説明したが、図２Ａの全ての湾曲セグメントの制御ワイヤが駆動される場合、各湾曲セグメント１０３ａ，１０３ｂの姿勢は、操縦可能セクション１０２を曲げるか又はひねるように、独立して選択的に作動させることができ、これにより、アクチュエータシステム３１０（駆動ユニット）のアクチュエータによって駆動された個々の制御ワイヤの駆動量に応じて、ヘビ様動作が生成される。更に、ワイヤ駆動操縦可能器具１００をその長手方向軸の周りでひねるか又は回転させる機構が、追加で設けられてもよい。操縦可能器具１００に対してある量の回転又はひねりの動きを提供するために、始めに、１本の制御ワイヤ１１０のみを駆動することによって湾曲セクションを所望の方向に曲げることができ、次いで、異なる湾曲セクションの第２の制御ワイヤ１１０を作動させることにより、シャフト全体を回転させることができる。操縦可能器具１００のそのような操作は、例えば米国特許第９１４４３７０号（あらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているような、周知の機械的及び運動学的原理に基づいて実施することができる。

一実施形態によれば、図２Ａ〜図２Ｂに示される操縦可能器具１００は、約０．１４インチの外径を有してよく、遠位操縦可能セクションは長さがおよそ２．０インチであり、器具１００の全長は約２４インチである。アンカー部材１０９は、ワイヤガイド部材１０８と同様のワイヤコンジット１０４及びツールチャネル１０５を有する。どちらも、典型的には、医療グレードのプラスチック又は同様の合成物で構成される。このような材料により、寸法が縮小されたカテーテルや内視鏡等の、柔軟でありながらねじり弾性のある操縦可能器具の製造が可能となる。例えば、操縦可能器具１００の他のプロトタイプ寸法は、外径（ＯＤ）約３．３ｍｍ、内径（ツールチャネル）２．４ｍｍ、及び全長約５５０ｍｍである。これらの例示の寸法は、本開示に従って開示される操縦可能器具のサイズ及び寸法を説明する目的で与えられている。しかしながら、当業者には当然のことながら、実際の寸法は、操縦可能器具１００の具体的な用途に依存し得る。

次に、操縦可能器具１００のロボット制御及び／又は手動のナビゲーションの例を説明する。一般に、患者の生体構造を通した操縦可能器具１００の挿入又は引抜きのいずれかの間、管腔（例えば気道）の中心線が、操縦可能セクション１０３の湾曲セグメントの能動的制御中に従うべき所望の軌道である。そのため、ロボット誘導型のカテーテル又は内視鏡等、操縦可能器具の既知の誘導技術を用いることができる。一般に、シャフト誘導の様々な既知の概念では、軟性シャフトを強制的に所望の軌道に維持することを目的として、操縦可能器具が制御される。一例では、シャフト誘導システムを用いるとき、操縦可能器具は管腔を通って前進し、センサは、シャフトガイドの挿入深さと、ユーザ制御の操縦可能先端部の角形成とを測定して、軌道情報を取得する。軌道情報は、システムのメモリに記憶され、連続的に更新される。挿入深さを少し前進させた後、新しい形状が所望の軌道に厳密に一致するように器具のセグメントを調整する（回転させる、ひねる、又は曲げる）ことにより、操縦可能シャフトガイドの形状が修正される。このプロセスは、標的エリアに到達するまで繰り返される。患者から操縦可能器具が引き抜かれるときも、同じプロセスが適用される。例えば、米国２００７／０１３５８０３（あらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）を参照。場合によっては、始めに手動で操縦可能器具を管腔を通して前進させ、その後、ロボット制御を実行することも可能である。いずれの場合でも、操縦可能器具１００が管腔を通って進むとき、操縦可能セクション１０３の曲げにより、電気ケーブル１１２に対して張力及びひずみが生じる。

＜電気ケーブルのひずみ＞
より具体的には、前述したように、操縦動作中に操縦可能器具１００（例えばカテーテル又は内視鏡）がカーブした形状をとるとき、操縦可能器具がとるカーブした形状に電気ケーブルが適応しなければならないので、電気ケーブル１１２の長さは、直線の（元の）ワイヤ長さよりも長くなる。これにより、電気ケーブルにひずみ状態が生じ、操縦可能器具の操縦性に悪影響を及ぼす。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、操縦可能器具１００の湾曲セグメントのうちの少なくとも１つが作動された場合に電気ケーブル１１２がひずみ状態を受けるときに考慮されるパラメータを示す。

ここで、留意すべきこととして、開示のケーブルひずみ緩和設計が操縦可能器具１００に適用される「領域」又はセクションは、２つの別個のものがある。第１に、非操縦可能セクション１０２は、内視鏡ハンドル２００から近位に位置するカテーテル本体領域であり、操縦可能セクション１０３は、遠位に位置するカテーテルディスク領域である。各領域には一連の固有の設計要件があり、よって、各領域には、本開示によって定義される「ひずみ緩和」パラメータに従って、異なる設計要素が組み込まれる。

図３Ａは、カテーテル中心軸が５ミリメートル（ｍｍ）の曲率半径まで曲げられ、結果としてひずみ状態によりケーブル長さがおよそ２８％変化した場合の、操縦可能セクション１０３（カテーテルディスク領域）のひずみ状態を示す。より具体的には、図３Ａに示されるように、非作動状態では、電気ケーブル１１２の真っ直ぐな部分は、始めに器具軸Ａｘに平行に配置される。しかしながら、器具１００の少なくとも１つの部分（操縦可能セクション１０３）が曲げられ、カーブした形状をとると、電気ケーブル１１２は、ケーブルが長くなるひずみ状態を受ける。例えば、図３Ａの左手側は、操縦可能器具１００の遠位部分の湾曲形状に対応するように、電気ケーブル１１２が半径Ｒ５で曲げられて同じカーブした形状をとることを示す。この場合、電気ケーブル１１２は器具軸Ａｘからオフセットされるので、湾曲により、電気ケーブル１１２にひずみ状態が生じる。図３Ａの左手側に示される例として、１５．７１ｍｍの真っ直ぐな電気ケーブル１１２（長手方向軸Ａｘから約１．３８ｍｍオフセットされる）の場合、半径５ｍｍの曲率Ｒで曲げられたとき、電気ケーブル１１２は、ひずみ状態に起因しておよそ２８％の長さ変化を受ける。ケーブル１１２の長さの変化（≒４．３０ｍｍ）は、最初の直線長さ（１５．７１ｍｍ）を、曲げられた最終長さ（２０．０４ｍｍ）と比較することによって計算される。

図３Ｂは、シミュレートされたロボット支援挿管処置下の操縦可能器具１００のひずみ状態の例を示す。そのような処置下では、カテーテル本体は、公称ひずみ状態下の操縦可能器具１００の真っ直ぐな非操縦可能セクション１０２（カテーテル押出体領域）について、およそ１．２％の長さ変化を受ける。すなわち、公称ひずみ状態は、器具１００の操作によって生じるが、非操縦可能セクション１０２を能動的に曲げることはない。この公称条件は、実験室条件下で発明者によって収集された磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）ファントム実験データを介して計算された。図３Ｂの左手側は、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ（登録商標）画像であり、処置中の操縦可能器具１００の形状を表す。図３Ｂの右手側は、対象又は患者に挿入されたＥＴ（気管支内）チューブ２９０のＭＲＩ画像である。挿管処置では、操縦可能器具１００は、始めに、操縦可能セクション１０３を能動的に曲げることなく、ＥＴチューブを通して誘導されるが、近位セクションは、依然として公称ひずみ状態を受けている。カテーテル本体の非操縦可能セクション１０２の長さに、算出されたひずみ１．２％を外挿すると、約６．６ｍｍ（５５０ｍｍ×０．０１２）の長さ変化が得られる。操縦可能器具１００の近位非操縦可能セクション１０２と遠位操縦可能セクション１０３の両方において、電気ケーブル１１２のこのようなひずみ状態に対応するために、本開示は、２つのセクションの少なくとも各々について、電気ケーブルのひずみを別々に考慮している。一部の実施形態では、例えば、ワイヤルーメンに沿って電気ケーブルを固定して、ケーブルのある部分の張力を別の部分から分離することにより、電気ケーブルのひずみは、３つ以上のセクションで別々に考慮される。

図３Ｃは、各セクションのひずみ状態に起因するそれぞれのパーセンテージのワイヤ長さ変化を伴う、操縦可能器具１００の非操縦可能セクション１０２及び操縦可能セクション１０３の図式表現である。非操縦可能セクション１０２（典型的には押出材から成る）は、カテーテル本体の最も長いセクションである。このセクションは、カテーテルハンドル２００に固く接続され、通常は動作中に能動的に曲げられることはない。動作中、非操縦可能セクション１０２は、操縦可能器具１００が患者の生体構造（例えば気道）と他の誘導器具（図３Ｂに示されるＥＴチューブ２９０等）とを通して誘導されるときに、受動的に曲がる。より具体的には、カテーテルが患者の生体構造（例えば患者の気道の内壁）に接触し、ＥＴチューブ２９０を通して誘導されるときに、カテーテル押出体セクションは、名目上曲げられる。一方、操縦可能セクション１０３は、操縦可能セグメントのグループにおいてセクション１０２から遠位に配置された複数のワイヤ誘導ディスクとワイヤ固定ディスクから成る。前述したように、操縦可能セクション１０３は、複数の湾曲セグメントを含む。これらのセグメントは、操縦可能制御ワイヤ１１０のユーザ制御によって能動的に曲げられる。

したがって、操縦可能器具１００の作動中、本開示は、操縦可能器具１００のセクション内には、考慮されるべきケーブルひずみ緩和の少なくとも２つの異なる「領域」が存在すると考える。２つの領域は、ハンドル２００に対して近位に位置するシャフトの押出体領域（又は非操縦可能セクション１０２）と、ハンドル２００に対して遠位に位置するカテーテルディスク領域（又は操縦可能セクション１０３）である。各領域には一連の固有の設計要件があり、よって、各領域には異なる設計要素が組み込まれる必要がある。これらの２つの領域は、器具１００の近位領域で電気ケーブル１１２が遭遇するひずみ力が遠位領域で同じ電気ケーブル１１２に伝達されないように、ひずみ緩和に関して互いに分離されることを意図している。ここで、留意すべきこととして、電気ケーブルの２つ以上の部分を分離することは、製造上の考慮事項にとって望ましいことである（例えば、押出体の少なくとも１つの点に沿って電気ケーブルを固定することにより、アセンブラは、遠位領域から「たるみ」を引っ張ることができなくなる）。ただし、デバイスの使用法の観点からは、これらの領域が互いに流動的に連通している場合でも、ケーブルのひずみ緩和は意図したとおりに機能するであろう。言い換えれば、一部の実施形態では、電気ケーブルの２つ以上のセクションを物理的に分離して、それらの間のひずみの伝達を軽減することが記載されるが、他の実施形態では、ひずみ緩和が適切に機能するために、分離は必要ではない。

＜操縦可能セクションのボイド領域に配置されるひずみ緩和要素＞
図４Ａ、図４Ｂ１、図４Ｂ２、図４Ｃ及び図４Ｄは、操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３に配置された電気ケーブル１１２の部分に関するひずみ緩和設計の様々な詳細を示す図である。図４Ａは、操縦可能器具１００の簡略版の全体構造を示す図である。図４Ｂ１は、単一のコンポーネントとして形成された操縦可能器具１００を示す。図４Ｂ２は、近位セクション１０２に固定されるとともに、操縦可能セクション１０３のボイド領域４０９に配置されたひずみ緩和部分を有する電気ケーブル１１２を示す。図４Ｃと図４Ｄは、それぞれ、電気ケーブル１１２がボイド領域４０９に配置されるとともに、制御ワイヤ１１０の上か又は制御ワイヤ１１０の下のいずれかに配線され得る、操縦可能セクション１０３の３次元レンダリングを示す。

図４Ａに示されるように、器具１００は、長さＬ１を有する非操縦可能セクション１０２（押出体領域）と、長さＬ２を有する操縦可能セクション１０３（ディスク領域）を、近位端から遠位端へこの順序で含む。操縦可能セクションは、１つ以上のセンサ（ＥＭセンサ１９０）を含む非外傷性遠位先端１２０を含む。概して、長さＬ１は長さＬ２よりも大きい。例示の一実施形態では、長さＬ１は約５５０ミリメートル（ｍｍ）であり、長さＬ２は約５０ｍｍである。言い換えれば、一実施形態によれば、非操縦可能セクション１０２は、操縦可能セクション１０３よりもおよそ１１倍長くすることができる。しかしながら、一般に、寸法Ｌ１及びＬ２は、具体的な用途に従って調整することができる。操縦可能器具１００の一実施形態では、操縦可能セクション１０３の長さＬ２は、長さＬ２が約５０ｍｍであるままで、７５ｍｍまで増大させることができる。この場合、Ｌ１／Ｌ２＝１５の比が存在する。したがって、比Ｌ１／Ｌ２は、約１０〜２０の範囲にあり得ることが想定される。

非操縦可能セクション１０２は、少なくとも１つの管状ツールルーメン又はツールチャネル１０５を備えた固体の押出材から成る。操縦可能セクション１０３は、複数の湾曲セグメント１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ等と、非外傷性の遠位端又は先端１２０とを含む。湾曲セグメント１０３ａ〜１０３ｃの各々は、複数のワイヤ誘導部材４０８（図２Ａ及び図２Ｂに示されるワイヤガイド部材に相当）を含む。ディスク領域又は操縦可能セクション１０３では、湾曲セグメント１０３ａ〜１０３ｃは、非操縦可能セクション１０２に対して遠位に、複数のワイヤ誘導部材４０８をボイド領域４０９と交互に配置することによって、形成される。湾曲セグメントは、各湾曲セグメントを個別に作動させられるように、ワイヤアンカリング部材（図２Ａの１０９ａ）により、１つ以上の変曲点１０７で互いに接合される。

一部の実施形態では、操縦可能器具１００のコンポーネントは、別個のコンポーネントとして説明される。他の実施形態では、カテーテル本体又は少なくともその一部は、単一のコンポーネントとして製造することができる。図４Ｂ１は、単一のコンポーネントとして形成された操縦可能器具１００の斜視図を示す。図４Ｂ１によれば、ワイヤ誘導部材４０８（ディスク型又はリング型の部材）とインナーシース４３０は、単一のコンポーネントとして製造して、その中にツールチャネル１０５、ワイヤコンジット１０４及びボイド領域４０９を画定することができる。例えば、操縦可能セクション１０３及び／又は非操縦可能セクション１０２において、典型的なマルチルーメン押出成形を開始することができ、次いで、レーザ微細加工により、ボイド領域４０９及びリング機構を形成することができる。或いは、操縦可能セクション１０３及び／又は非操縦可能セクション１０２において、３Ｄプリンティングとしても知られる積層造形により、単一のコンポーネントとして製造することができる。

図４Ｂ２は、操縦可能セクション１０３に電気ケーブル１１２を配置することができる方式の例を示す。操縦可能セクション１０３では、環状のワイヤ誘導部材４０８が所定の距離又はピッチＰを置いて配置され、それにより、ワイヤ誘導部材４０８と交互に複数のボイド領域４０９が形成される。この実施形態では、操縦可能セクション１０３は、カテーテルディスクの間（場合によっては、カテーテルディスク内）かつ／又は他のカテーテル下部構造内に設けられたひずみ緩和機能（電線１２ｓｒの拘束されていない第１の部分）を包含する。ここで、ひずみ緩和要素を形成するために、まず、電気ケーブル１１２は、近位端から、非操縦可能セクション１０２の壁に沿ってワイヤコンジット１０４に通される。言い換えれば、非操縦可能セクション１０２では、少なくとも１つの電気ケーブル１１２は、長手方向軸Ａｘに対してオフセットされて、カテーテル本体のシャフトに通される。次いで、アンカーポイント４１３において、電気ケーブル１１２は、カテーテル押出体に（場合によっては、選択的に）固定され、近位セクション１０２で遭遇するケーブルひずみ力が遠位セクション１０３に伝達されないように分離することが可能となる。ここで、電気ケーブル１１２の部分（電気ケーブルの第２の又は拘束されている部分）は、非操縦可能近位セクション１０２の遠位端で固定することができ、又は、非操縦可能セクション１０２の長さに沿った所定のポイントで、かつ／又は、操縦可能セクション１０３に沿った所定のポイントに沿って、固定することができる。押出体領域に電気ケーブル１１２を固定することは、例えば、圧接、接着、ケーブルの周りにカテーテル材料を「リフロー」すること、レーザ溶接、押出体の部分又は特徴の周りにケーブルを「巻き付ける」又は巻くこと、ワイヤコンジット内の動きを制限する追加のコンポーネントにケーブルを固定すること、又は、そうでなければ、電気ケーブルがカテーテルの本体に対して実質的にスライドしないように、管状シャフトの壁に電気ケーブル１１２を固定することによって、行うことができる。例えば、ルーメンの対応する切欠き特徴内に存在する「プラグ」にケーブルを結合すること。次に、プラグは、限られた空間にケーブルの運動を制限する。

電気ケーブル１１２が非操縦可能セクション１０２にしっかりと固定された後、電気ケーブル１１２は、ケーブルの長さが操縦可能セクション１０３の長さに沿って分布するまで、ワイヤ誘導部材４０８の壁に慎重に通され、ケーブルの一部はボイド領域４０９に緩く配置され、次いで、ケーブルの遠位端が１つ以上の電子部品（ＥＭセンサ１９０等）に接続される。各ボイド領域４０９では、電気ケーブル１１２の一部は、複数のひずみ緩和ケーブル部分１２ｓｒを形成するように、緩く巻き付けられるか、コイル状に巻かれるか、又は折り畳まれる。当然のことながら、電気ケーブル１２０は、始めに図４Ａの先端１２０のスロットにセンサを恒久的又は一時的に取り付け、図４Ｂに示されるように遠位端の周りに電気ケーブル１２０を巻き付けてから、近位セクション１０２のルーメンに挿入することによって、組み立てることができる。電気ケーブルは、アンカーポイント４１３に取り付けられてもよいし、取り付けられなくてもよい。言い換えれば、カテーテル本体内の電気ケーブルの組立てと、ひずみ緩和部分１２ｓｒの形成は、逆の順序で行うことができ、又は、これらのステップ又は他のステップの任意の配列で行うことができる。

図４Ｃ及び図４Ｄは、ボイド領域４１９に電気ケーブル１１２を配置することのできる方式の斜視図（３Ｄレンダリング）を示す。具体的には、図４Ｃ及び図４Ｄでは、操縦可能セクション１０３は、ツールチャネル１０５と同軸上に配置された、インナーシース４３０及びアウターシース４５０を含む。インナーシース４３０とアウターシース４５０の間にはワイヤ誘導部材４０８が配置され、制御ワイヤ１１０はワイヤコンジット１０４に通される。ワイヤコンジット１０４（したがって制御ワイヤ１１０）は、各ワイヤ誘導部材４０８の外周の周りに実質的に対称に分布する。図４Ｃの実施形態では、電気ケーブル１１２の各ひずみ緩和部分１２ｓｒは、電気ケーブルがツールチャネル１０５と実質的に同心状に操縦制御ワイヤ１１０とアウターシース４５０との間に緩く収められるように、制御ワイヤ１１０の上に螺旋状に巻き付けられて配置される。図４Ｄの実施形態では、電気ケーブル１１２の各ひずみ緩和部分１２ｓｒは、電気ケーブルがツールチャネル１０５と実質的に同心状に操縦制御ワイヤ１１０とインナーシース４３０との間に緩く収められるように、制御ワイヤ１１０の下に螺旋状に巻き付けられて配置される。いずれの場合でも、電気ケーブル１１２のひずみ緩和部分１２ｓｒは、長手方向軸Ａｘと実質的に同心状に（しかし、非直交で）配置される。

より具体的には、ひずみ緩和のために一定量のたるみを提供するために、電気ケーブル１１２は、操縦可能器具１００のツールチャネルの周りを周回し、操縦可能セクション１０３の各ボイド領域４０９の長さに沿って１つ以上のひずみ緩和部分１２ｓｒを形成するように配置される。電気ケーブル１１２は、各ボイド領域４０９において少なくとも部分的な周回又は複数の周回を形成するように、制御ワイヤ１１０の上で、ツールチャネル１０５の周りに巻き付けられてよい。或いは、電気ケーブル１１２は、少なくとも部分的な周回又は複数の周回を形成するように、制御ワイヤ１１０の下で、ツールチャネル１０５の周りに巻き付けられてよい。ひずみ緩和部分１２ｓｒは、全てのボイド領域４０９に形成されてもよいし、選択されたボイド領域４０９のみに形成されてもよい。電気ケーブル１１２は、１周回未満（例えば４５度）又は１回の全周回（３６０度）又は１回を超える周回（例えば、１〜２周回の間）又は２回の全周回又は２回を超える周回のいずれかで、ツールチャネルの周りに巻かれたひずみ緩和部分を形成するように巻かれてよい。

また、図４Ｄは、ワイヤ誘導部材４０８（環状部材）が所定の厚さＴを有し、実質的に等しい間隔又はピッチ距離Ｐを置いて配置されることを示す。結果として、この実施形態では、ボイド領域４０９は、ワイヤ誘導部材４０８の所定の厚さ（長さ）と実質的に同じサイズである。一実施形態では、「ボイド領域」４０９は、特定の寸法（例えば１ｍｍ間隔の１ｍｍ幅）を有するように設計され、これは、操縦可能器具の全体の設計に重要である。一般に、各ワイヤ誘導部材４０８の長手方向の寸法と、各ボイド領域４０９が占める空間との関係を、比率として定義することが可能である。例えば、０．５〜１の範囲の比率Ｔ／Ｐは、Ａｘ軸に沿って測定された長さを用いて、ディスク長さをボイド領域の長さに関連付ける（Ｔ／Ｐ）。これに関して、ボイド領域４０９の特定の寸法と、ワイヤ誘導部材４０８の厚さにより、電気ケーブル１１２と操縦可能器具１００の他の構造との間の最小の接触が可能になることを、考慮する必要がある。したがって、一般に、この比率により、遠位セクションの湾曲半径を小さくすることができるので、リング長さよりもボイド長さを大きくすることがより有利である。更に、各ボイド領域４０９は、最もひずみ緩和が必要とされる場所に従って設計することができ、よって、蛇行経路を通るナビゲーションのための操縦可能セクション１０３の作動中に操縦可能器具が所与の形状に適応するとき、ひずみ緩和部分１２ｓｒは、ボイド領域４０９内で最も大きく動くことができる。

ここで、電気ケーブル１１２ひずみ状態を効果的に軽減するために、電気ケーブル１１２と操縦可能器具１００のその他の下部構造との間の摩擦を最小限に抑える必要がある。これは、１ニュートンの何分の１の摩擦レベルでも有意になり得る繊細な構造に、最も顕著に当てはまる。この理由は、繊細な医用デバイスでは、摩擦によって柔軟性が阻害されることである。例えば、直径が最小化された操縦可能なカテーテル又は内視鏡では、操縦可能器具を所与の形状に曲げるための力が増大するにつれて、電気ケーブルのわずかな摩擦であっても、器具の正常な動作を妨げるおそれがある。更に、摩擦力が所定のひずみを超える（例えば１．８ニュートンよりも高い）と、電気ケーブル自体の損傷や故障につながるおそれがある。また、電気ケーブルとカテーテル下部構造（例えば制御ワイヤ及び／又はワイヤ誘導部材）との摩擦により、電気ケーブルに「ピンチポイント」が生じるおそれがあり、カテーテル使用中に鋭く曲がってしまうおそれがある。このピンチポイントは、最終的に開回路状態につながるおそれがある。したがって、電気ケーブルとカテーテル本体との接触を最小限に抑えることが重要である。しかしながら、前述したような制約が原因で、少なくともある程度の接触は避けられない場合がある。

そうは言うものの、本願は、電気ケーブルが、１つ以上のボイド領域に配置されるひずみ緩和要素を含み、これにより、カテーテル本体の遠位セクションを曲げる作動力によって電気ケーブルに引張荷重がかかるときに、１つ以上のボイド領域内のひずみ緩和要素が電気ケーブルに対する引張荷重を最小化する、様々な実施形態を提供する。特に、図４Ｃに示されるように、電気ケーブル１１２が操縦可能器具１００の本体に巻き付けられているが、アウターシース４５０の壁内に収まったままである場合、ひずみ緩和部分１２ｓｒは、各ボイド領域４０９内で自由に動くことができるが、操縦可能セクションが曲げられる方向に関係なく、隣接するボイド領域４０９に実質的なひずみを伝達することはない。更に、各ボイド領域４０９は、最もひずみ緩和が必要とされる場所に設けることができ、よって、蛇行経路を通るナビゲーション中に操縦可能器具が所与の形状に適応するとき、ひずみ緩和部分１２ｓｒは、ボイド領域４０９内で最も大きく動く。これにより、電気ケーブルとカテーテル下部構造の間に摩擦を生じることなく、ボイド領域に配置された電気ケーブル１１２の一部（ひずみ緩和部分１２ｓｒ）が操縦可能器具の任意の形状に適応できるように、制約のないひずみ緩和設計が作り出される。

前述のひずみ緩和機能により、操縦可能器具１００は、電気ケーブル１１２に実質的なひずみを与えることなく、非常に小さな湾曲で曲がることができる。一例によれば、操縦可能器具１００のカテーテル本体は、ＥＭセンサケーブルに実質的なひずみを与えることなく、５ｍｍ程の大きさしかない曲率（少なくとも５ｍｍの半径をもつ曲率）に曲がることができる。

ひずみ緩和設計の追加の態様は、電気ケーブルアセンブリのヤング率の調整である。ヤング率（又は弾性率）は、線形弾性変形範囲における材料のひずみ（比例変形）に対する応力（単位面積あたりの力）の比率を測定する機械的特性である。銅線のヤング率の典型値は、１３０Ｇｐａ（戯画パスカル）領域である。銅線のヤング率のこの典型値を本提案の設計に適用することにより、長さが約５５０ｍｍのＥＭセンサケーブルでは（非操縦可能セクション１０２の５５０ｍｍ長さに基づく）、およそ０．１％のひずみ値又は０．６ｍｍの弾性伸びをもたらす。対照的に、ボイド領域４０９にひずみ緩和部分１２ｓｒを設けることにより、この新規のケーブルアセンブリの実験測定値は、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、約１５Ｇｐａのヤング率又は０．８５％のひずみ値をもたらし、４．７ｍｍの弾性伸びが得られる。

＜ひずみ緩和及び逸脱回避＞
前述のように、操縦可能器具１００の近位端及び遠位端での電気ケーブル１１２のひずみ状態に対応するように、本開示は、ひずみが操縦可能器具１００の効率的な操縦に悪影響を与え得る領域の各々において、個別にケーブルひずみを考慮する。図４Ａ〜図４Ｄの実施形態は、電気ケーブル１１２が操縦可能器具１００の本体の周りに巻き付けられるとともに、ボイド領域４０９内で自由に動くことができるひずみ緩和設計を説明した。考慮すべき追加の側面は、動作中の電気ケーブル１１２のワイヤ逸脱の可能性である。ワイヤ逸脱は、制御ワイヤ１１０の１つ以上がカテーテル本体の外表面（外径）から突出するときに起こり得る。この場合、図４Ｃ〜図４Ｄに示されるように、電気ケーブル１１２は制御ワイヤ１１０の周りを周回するので、電気ケーブル１１２は、極端な使用状態の間に制御ワイヤ１１０を適所に保持するのを助ける保持器として機能することができる。そのために、電気ケーブル１１２は、各ボイド領域において少なくとも１つの部分的な周回又は複数の周回で、制御ワイヤ１１０の周りに巻き付けられてよい。

図５Ａは、操縦可能セクション１０３の写真を示す。操縦可能セクション１０３は、操縦可能器具の長さ方向に沿って配置された複数のワイヤ誘導部材４０８と複数のボイド領域４０９とを含む。図５Ａの写真から分かるように、複数の制御ワイヤ１１０のうちの１つ以上によって１つ以上の突起４６０が形成される場合があり、突起４６０は、カテーテル本体の外表面を越えて半径方向に延び、かつ／又は半径方向にアウターシース４５０を押す。この状況は、ワイヤ逸脱として知られており、操縦可能器具の操縦中にトルク伝達の有効性に悪影響を与える傾向がある。したがって、このワイヤ逸脱を最小限に抑えるために、電気ケーブル１１２は、ワイヤ誘導部材４０８の壁に沿って少なくとも部分的に固定される。更に、アウターシース４５０は、カテーテル本体の外径内に電気ケーブル１１２及び制御ワイヤ１１０を拘束するために、強化された織り材料で形成することができる。アウターシース４５０は、例えば、繊維糸によって強化された合成樹脂から織られたメッシュチューブから作製されてよい。シース４５０は、例えば、ガラス繊維やアルミナ繊維等の無機繊維で強化された熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＣ）を混合することによって、形成されてよい。

図５Ｂ及び図５Ｃは、電気ケーブル１１２がボイド領域４０９に配置されワイヤ誘導部材４０８に固定される２つの例を示す図である。図５Ｂは、電気ケーブル１１２が操縦可能器具１００の本体に巻き付けられて、およそ１回の周回（すなわち１周）を形成し、次いで各ワイヤ誘導部材４０８の外表面に沿って形成されたスロット又は溝５１２に固定される、例示の実施形態を示す。図５Ｃは、電気ケーブル１１２が操縦可能器具１００の本体に巻き付けられて、各ボイド領域４０９で約２回の周回（すなわち２回転）を形成し、次いで各ワイヤ誘導部材４０８の外表面に沿って形成されたスロット又は溝５１２に固定される、例示の実施形態を示す。特に、電気ケーブル１１２が各ボイド領域４０９において複数回コイル状に巻かれた場合でも、電気ケーブルは、ケーブルの１周目がケーブルの次の周又は２周目に接触しないように、緩く展開される。これにより、器具の作動中のボイド領域４０９内でのケーブル１１２の自由な動きが保証される。更に、各ワイヤ誘導部材４０８の外表面に沿う溝５１２にケーブル１１２を配置することにより、操縦可能医用器具１００の外径（ＯＤ）全体を増大させることなく、電気ケーブルの動きを最小限に抑えられる。

代替の実施形態では、ケーブル１１２は、ワイヤ誘導部材自体に巻き付けられてもよいし、溝５１２と同様の進路に沿った１つ以上のポイントで結合されてもよい。そのような代替の場合では、ワイヤ誘導部材４０８は、溝又はノッチの特徴を有さず、滑らかな外表面を維持する。追加の詳細を図８Ａ〜図８Ｃに示す。溝５１２と同様の進路に沿った選択ポイントでケーブル１１２を接着するこのプロセスにより、製造コストを削減することができる。留意すべきこととして、ワイヤ誘導部材４０８の滑らかな外表面上にケーブル１１２を接着することにより、操縦可能器具のＯＤがわずかに増大する場合がある。しかしながら、隣接するボイド領域４０９の間でひずみ緩和セクション（１２ｓｒ）を効果的に分離することができるので、ひずみ緩和機能は、依然として意図したように機能する。

図５Ｄは、ワイヤ逸脱の防止を改善するために、電気ケーブル１１２をワイヤ誘導部材４０８に固定する追加の例を示す。図５Ｄは、操縦可能器具１００の一部の写真を示す。図５Ｄでは、写真の右手部分は非操縦可能セクション（又は押出体）１０２を示し、左手部分は、複数のワイヤ誘導部材４０８及びボイド領域４０９を含む操縦可能セクション１０３の一部を示す。非操縦可能セクション１０２の左側（遠位端）に隣接するワイヤ誘導部材４０８のうちの１つ以上（少なくとも第１のワイヤ誘導部材４０８）は、ワイヤ誘導部材の外表面上に長さ方向の「スロット」又は溝を有する（図６Ｂのように）。これにより、他のボイド領域と比較してよりゆとりのある角度で、電気ケーブル１１２を第１のワイヤ誘導部材４０８に挿入する（かつ取り付ける）ことができる。ワイヤ誘導部材４０８に電気ケーブル１１２を固定するために、下部構造４１１は、コンポーネントを強化するとともに、近位セクションで遭遇するケーブルひずみ力が遠位ケーブルセクションに伝わらないように分離するために、接着剤で満たされている。この配置の結果として得られる効果は、電気ケーブル１１２が、実質的に真っ直ぐに、しかしひずみを最小限に抑えるために一定量の柔軟性をもって、非操縦可能セクション１０２から第１のワイヤ誘導部材４０８へ移行することである。この配置により、電気ケーブルは曲がる必要がなく、下部構造４１１は真っ直ぐなスロット又は溝であり得るので、製造を容易にすることができる。同時に、ケーブルはワイヤ誘導部材に結合されるので、この特徴は、電気ケーブル及び／又は制御ワイヤの逸脱を防ぐのに役立ち得る。ケーブル１１２が非操縦可能セクション１０２から第１のワイヤ誘導部材４０８へ移行した後、ひずみを軽減するために、電気ケーブルは、本開示の他の部分に記載されるように、後続のワイヤ誘導部材４０８の周りに配線することができる。

図６Ａ〜図６Ｅは、本明細書に開示される実施形態のいずれかに適用可能なワイヤ誘導部材４０８の様々な詳細及び例を示す。ワイヤ誘導部材４０８は、図２Ａ〜図２Ｂに示される環状のワイヤガイド部材１０８に対応する。図６Ａ〜図６Ｅに示されるように、各ワイヤ誘導部材４０８は、操縦可能器具１００の長手方向軸（Ａｘ）と同心の内径（ＩＤ）及び外径（ＯＤ）によって画定された概円筒形状（ディスク又はリング）を有する。図６Ａは、中央開口又はツールチャネル１０５と、ワイヤ誘導部材４０８の外表面上に形成されたスロット又は溝５１２とを有するワイヤ誘導部材４０８の実施形態を示す。図６Ａでは、ワイヤ誘導部材は、図６Ｂに示されるワイヤ誘導部材に類似の複数のワイヤコンジット１０４を含んでよい。図６Ａでは、溝５１２は、外表面の長手方向に対して角度θで傾斜している。この実施形態では、電気ケーブル１１２は、１つのボイド領域から次のボイド領域へ、傾斜した溝１１２に沿って誘導される。図６Ａに示される概念（電気ケーブルが軸Ａｘに対して角度をなして誘導される）は、ケーブルがセンサ自体に移行する状況、及び／又は、ケーブルが非操縦可能セクション１０２から操縦可能セクション１０３へ移行する状況に、より良好に適用可能であり得る。これは、図８Ａ〜図８Ｃを参照してより詳細に説明する。

図６Ｂは、中央開口又はツールチャネル１０５と、環状の壁内に形成された複数のワイヤコンジット１０４と、ワイヤ誘導部材の外表面上に形成されたスロット又は溝５１２とを有するワイヤ誘導部材４０８の実施形態を示す。図６Ｂでは、溝５１２は、長手方向軸Ａｘに平行である（すなわち、溝５１２は、環状壁の外表面の長手方向に形成される）。ここで、電気ケーブルは、１つのボイド領域から次のボイド領域へ、真っ直ぐな溝５１２を通して誘導される。図６Ｃは、図６Ａ又は図６Ｂに示されるワイヤ誘導部材４０８の断面図を示す。具体的には、図６Ｃは、スロット又は溝５１２がワイヤ誘導部材４０８の外表面上に開放ルーメンを形成することを示す。

図６Ｄは、中央開口又はツールチャネル１０５と、複数のワイヤコンジット１０４と、ワイヤ誘導部材の内表面に形成された溝５１２とを有するワイヤ誘導部材４０８の実施形態を示す。この場合でも、溝５１２は、傾斜していてもよいし（図６Ａのように）、又は長手方向軸Ａｘに対して平行であってもよい（図６Ｂのように）が、ワイヤ誘導部材の内表面に形成される。図６Ｅは、中央開口又はツールチャネル１０５と、複数のワイヤコンジット１０４と、溝５１２によって内表面と外表面が接続されるようにワイヤ誘導部材４０８の長さ方向に沿って切れ目又はチャネルを作ることによって形成された溝５１２とを有する、ワイヤ誘導部材４０８の実施形態を示す。図６Ｅの場合、製造を容易にするために、溝５１２は、ワイヤ誘導部材４０８の内表面と外表面をつなぐ直線状の切れ目又はチャネルであり、この切れ目は、長手方向軸Ａｘに平行な長さ方向に延びる。当然のことながら、図６Ａに示される溝のような斜めの切れ目も可能である。

図６Ａ〜図６Ｅの各々では、溝５１２は、電気ケーブル１１２がワイヤ誘導部材４０８を越えて１つのボイド領域４０９から別の隣接するボイド領域４０９まで通るときに存在し得る「開放ルーメン」又はスロットである。この設計の利点は、電気ケーブルがワイヤ誘導部材４０８の壁に沿って溝５１２に固定（結合）されることであり、したがって、電気ケーブル１１２は、電気ケーブル１１２がスロットのないワイヤ誘導部材に単に巻き付けられた場合のように、カテーテル本体の外径を増大させない。追加又は代替として、電気ケーブル１１２は、制御ワイヤ１１０と同様にワイヤコンジット１０４を通して配線することができる。更に、電気ケーブル１１２は、一部のワイヤ誘導部材４０８のワイヤコンジット１０４と、一部の他のワイヤ誘導部材４０８の（内表面又は外表面に沿う）溝５１２とを通して、交互に配線することができる。電気ケーブル１１２が１つのボイド領域から次のボイド領域へ配線される方式に関係なく、操縦可能器具の柔軟性を高めながら、電気ケーブル１１２とカテーテル下部構造の間の実質的な接触を最小限に抑えることが重要である。したがって、電気ケーブル１１２はボイド領域４０９において螺旋状に巻かれているので、ひずみを最小限に抑えるには、図６Ａに示されるように、ワイヤ誘導部材４０８の外表面上の傾斜した又は螺旋状の溝５１２を通して（又は、図６Ｄに示されるように、ワイヤ誘導部材４０８の内表面上の溝５１２を通して）電気ケーブルを配線することが有利である。

図６Ｆ及び図６Ｇは、制御ワイヤ１１０の周りに巻かれた電気ケーブル１１２をボイド領域４０９に配置することの有利な効果を示す。図６Ｆ及び図６Ｇは、Ｘ−Ｙ平面（長手方向軸Ａｘに垂直な平面）から見た断面図である。図６Ｆでは、電気ケーブル１１２に張力が加えられていない状態で、複数の制御ワイヤ１１０及び／又は支持ワイヤ１１１の周りに電気ケーブル１１２が巻き付けられている。つまり、図６Ｆでは、操縦可能器具１０は非湾曲状態であり、電気ケーブル１１２は、カテーテルシャフトの本体の周りに螺旋状のループを形成しながら、ボイド領域４０９に緩く配置されている。この状態では、電気ケーブル１１２には、一定量のたるみがあり、ボイド領域４０９内で自由に移動又はスライドすることができる。一方、図６Ｇでは、電気ケーブル１１２は引張状態にあり、電気ケーブル１１２は、制御ワイヤ１１０にわずかに当接するか又は押し付けられる。このプロセスは、電気ケーブル１１２がその「ひずみ長さ」を有意に変化させて、作動状態下の操縦可能器具の形状に適応する例を示す。言い換えれば、電気ケーブル１１２がひずみ状態に受けたとき、ケーブルがボイド領域４０９内でたるみを単純に低減するとともに、制御ワイヤ１１０に対する距離を短くするための空間が存在する。図６Ｆに示される電気ケーブルの円形の長さは、図６Ｇに示される長さに適応して「縮小」することができる。この例では、電気ケーブル１１２の単一のループが示されている。これにより、各ボイド領域４０９で約５％のひずみ緩和が得られる。例えば、発明者による実験室条件下でのこの効果のモデリングでは、９．９７ｍｍの長さのワイヤの最初のループ（図６Ｆの非ひずみ条件下）が、図６Ｇに示されるひずみ状態下で９．４７ｍｍの最終ワイヤ長をもたらすことが示された。これは、ボイド領域４１９における電気ケーブル１１２の配置により、全てのボイド領域４０９におけるワイヤループごとに約５％のひずみ緩和が可能になることを意味する。ひずみ緩和は主に電気ケーブル１１２の遠位部分に存在するので、操縦可能セクション１０３の作動によって生じるひずみは、操縦可能器具１１０の近位端で生じるケーブルのたるみ又は引張から実質的に分離される。したがって、各ボイド領域４０９内の電気ケーブル１１２によって生じるひずみの影響は、ケーブルの他のセクションから実質的に分離される（伝達されない）。

図６Ｈは、図４Ｄに示される電気ケーブル配置に対応する正面図を示す。図６Ｈの図示では、電気ケーブル１１２のひずみ緩和部分は、制御ワイヤ１１０の下に配線されるが、電気ケーブルは、制御ワイヤの上下の両方に配線することができる。当然のことながら、ひずみ緩和を器具の中心線Ａｘの近くに配置すると、最大湾曲曲率であっても、ケーブルが受けるひずみが低減される。電気ケーブル１１２の任意の配置又はそれらの組合せのいずれかを用いて（すなわち、制御ワイヤの上のひずみ緩和、制御ワイヤの下のひずみ緩和、又は制御ワイヤの上下の両方）、機能、コスト及び組立て易さの最終要件を満たすことができる。このような選択肢は、提示されたひずみ緩和設計のいずれかと併用することができる（ツールチャネルの周りに巻かれる、又はツールチャネルに沿って長手方向に“Ｓ”字型に折り畳まれる等）。

更に、いずれの配置においても、電気ケーブル１１２は、材料リフローを用いて（例えばリフローはんだ付けによって）、ワイヤ誘導部材に固定（結合）することができる。このプロセスでは、個々のリングを取り、電気ケーブルをリング及びインナーシース４３０に「リフロー」して、単一のコンポーネントを作成することができる。この場合、電気ケーブル１１２は、リング内に捕捉されることになる。したがって、各ボイド領域４０９のひずみ緩和部分は、作動中にボイド領域内を独立して移動し、引張荷重を補償することができる。或いは、個々のリングをインナーシース４３０にリフローすることが可能であるが、電気ケーブルが捕捉されずに、各ワイヤ誘導部材に隣接するボイド領域間のケーブルの流動的な連結を可能にするように、電気ケーブルはカテーテル構造に固定されない。

＜カテーテル下部構造内に分布するひずみ緩和要素の第１の例＞
図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、第１の実施形態に係る、本明細書に記載のひずみ緩和設計に従って構築された実際のプロトタイプの操縦可能器具１００の写真である。図７Ａは、近位端から遠位端への順序で、非操縦可能セクション１０２及び操縦可能セクション１０３を有する操縦可能器具１００の写真である。操縦可能セクション１０３は、第１の湾曲セグメント１０３ａと、第２の湾曲セグメント１０３ｂと、場合によってより多くの湾曲セグメントを含む。各湾曲セグメントは、他の実施形態に関して前述されたように、複数のワイヤ誘導部材４０８を含む。非操縦可能セクション１０２は、図示を簡易にするために部分的にしか示されていない。

図７Ｂは、操縦可能セクション１０３の一部（セグメント１０３ａ）の写真である。図７Ｂでは、ワイヤ誘導部材４０８は、長手方向軸Ａｘに沿ってボイド領域４０９を介在させて配置される。複数の制御ワイヤ１１０は、各ワイヤ誘導部材４０８に形成されたワイヤコンジット１０４に通される。電気ケーブル１１２は、ボイド領域４０９の制御ワイヤ１１０の周りと、ワイヤ誘導部材４０８の外表面の周りに、慎重に巻き付けられる。好ましくは、電気ケーブル１１２は、各ボイド領域４０９において制御ワイヤ１１０の周りに全周回（１周）を形成する。第１のボイド領域４０９から第２のボイド領域４０９（第１のボイド領域に隣接する）へ移行する際、ケーブル１１２は、各ワイヤ誘導部材４０８の壁上に形成されたスロット又は溝５１２（図６Ａ及び図６Ｂを参照）を通して誘導される。この実施形態では、溝５１２は、ワイヤ誘導部材４０８の外表面上に形成され、電気ケーブル１１２は、１回だけ斜めにワイヤ誘導部材４０８の外表面に接触する。このように、電気ケーブル１１２と操縦可能器具１００の下部構造との間の実質的な接触を回避することができる。この例示のプロトタイプの実施形態では、１つ又は複数の電気ケーブル１１２は、図７Ｂに示されるように、操縦可能セクション１０３の本体の周りに巻き付けて配置される。制御ワイヤ１１０の逸脱を防止するために、ボイド領域４０９において電気ケーブル１１２を巻くことに加えて、操縦可能セクション１０３は、柔軟で実質的に透明なアウターシース４５０に取り囲まれる。

図７Ｃは、湾曲状態の操縦可能セクション１０３の湾曲セグメントを示す。前述したように、本明細書に開示されるひずみ緩和設計は、少なくとも５ｍｍの半径（Ｒ）の曲率を達成することができる。そのような小さな曲率を電気ケーブル１１２に対する最小のひずみで達成するために、電気ケーブル１１２のかなりの部分を、カテーテルの下部構造との接触を最小限に抑えながら、ボイド領域４０９に配置することが有利である。より具体的には、図７Ｃに示される湾曲状態下では、ケーブル１１２のうちボイド領域４０９ｂ，４０９ｃに配置された部分は、それぞれ、隣接するボイド領域４０９ａ，４０９ｄから一定量のワイヤたるみを引くように構成される。ここで、図６Ｆ及び図６Ｇの説明から思い出されるように、電気ケーブル１１２の１周ごとに、約５％のひずみ緩和が提供される。したがって、ケーブルの１周につき少なくとも５％のひずみ緩和の原理を拡張すると、カテーテルのワイヤ誘導部材領域の一部が局所的なひずみ（例えば約１３％）を受ける場合、ケーブル１１２は、隣接するカテーテル「ボイド」からたるみを引っ張って、この局所的なひずみを軽減することができる。

＜ボイド領域とカテーテル下部構造の間の電気ケーブル移行＞
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、電気ケーブル１１２がどのようにカテーテル本体の下部構造からボイド領域４０９に（及びその逆）移行するかの例を示す。例えば、図８Ｂと図８Ｃは、それぞれ、電気ケーブル１１２がボイド領域４０９から遠位端１２０へ移行する方法と、非操縦可能セクション１０２からボイド領域４０９へ移行する方法の例を示す。図８Ａ及び図８Ｂに示される一実施形態によれば、電気ケーブル１１２は、遠位先端１２０に位置するＥＭセンサ１９０と、操縦可能器具１００の（近位端の）外側に位置する電気回路（図示なし）との間の、電気的接続を確立するように構成される。図８Ａの写真と図８Ｂの図は、ボイド領域４０９においてケーブルが巻かれ始める前に、電気ケーブル１１２が、ワイヤ誘導部材４０８に形成された湾曲した進路８１２に沿って漸進的な移行又は湾曲を受けることを示す。参照として図４Ａを用いると、この湾曲は、電気ケーブル１１２が変曲点１０７の特徴コンポーネント又はワイヤ誘導部材を通って配線される間にも、発生する。１つのカテーテル下部構造からボイド領域４０９へのケーブル移行、又はボイド領域４０９からカテーテル下部構造への移行を提供するための特徴は、図６Ａに示されるスロット又は溝５１２を用いて実装することができる。同様の移行は、図６Ｂ〜図６Ｅに示される溝５１２を用いて達成することもできる。図８Ａ及び図８Ｂに示される方式で電気ケーブル１１２が配線された後、次に、ケーブル１１２を適所に後で結合することができる。この漸進的な湾曲移行は、ケーブル１１２が、そうでなければ開回路状態につながるおそれのある鋭い湾曲角度（例えば９０度以上）を有することを防ぐ。言い換えれば、電気ケーブル１１２のひずみ状態を最小限に抑えるためには、ゼロ度よりも大きく９０度よりも小さい角度シータ（θ）で、カテーテル下部構造からボイド領域へのケーブル移行、及び／又は、ボイド領域４０９からカテーテル下部構造へのケーブル移行を提供することが有利である。

図８Ｃは、電気ケーブル１１２をカテーテル下部構造造からボイド領域４０９へ、０度より大きく９０度より小さい角度で湾曲した進路８１２を通して配線するという同じ原理を示すが、ケーブルがワイヤコンジット１０４を出る前に移行が起こる。図８Ｃでは、電気ケーブル１１２は、始めに、管状シャフト（図３Ｃの押出体）の壁内に形成されたワイヤコンジット１０４（ワイヤルーメン）を介して、非操縦可能セクション１０２の近位端から操縦可能セクション１０３まで通される。具体的には、非操縦可能セクション１０２の遠位端では、電気ケーブル１１２がワイヤコンジット１０４を出る前に、コンジットは、わずかに湾曲又は傾斜した進路８１２をとる。この特徴進路８１２は、非操縦可能セクション１０２のシャフト内に形成することができ、又は、非操縦可能部分１０２の遠位端にワイヤ誘導部材４０８を接合（結合）することによって形成することができる。或いは、図８Ｄに示されるように、電気ケーブルが非操縦可能セクション１０２の遠位端でルーメンを出た後、電気ケーブル１１２は、特徴的な湾曲進路８１２に入る。図８Ｄでは、電気ケーブル１１２は、ワイヤ誘導部材４０８に入る前に、第１のボイド領域４０９において１回の全周回未満の周回で、電気ケーブルの一部であるひずみ緩和部分１２ｓｒを形成する。この配置には、図８Ａ及び図８Ｂに関して前述したのと同じ利点がある。更に、図８Ｂはまた、電気ケーブル１１２が最後のワイヤ誘導部材４０８から出て最後のボイド領域４０９を横断した後に遠位端１２０に入るように、変更することもできる。言い換えれば、電気ケーブル１１２の移行の実施及び利点は、操縦可能セクション１０３から遠位端１２０への移行と、非操縦可能セクション１０２から操縦可能セクション１０３のワイヤ誘導部材４０８への移行の両方に適用される。

＜操縦可能セクションのボイド領域にたるみをもたらすひずみ緩和要素＞
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び図９Ｅは、カテーテル本体の操縦可能セクション１０３に配置された電気ケーブル１１２の部分に関するひずみ緩和設計の様々な詳細を示す。図９Ａは、操縦可能器具１００の簡略版の全体構造を示す図である。前述したように、操縦可能器具１００は、遠位操縦可能セクション１０３及び近位非操縦可能セクション１０２を含む。

図９Ａに示されるように、器具１００は、非操縦可能セクション１０２（押出体領域）と操縦可能セクション１０３を、近位端から遠位端へこの順序で含む。操縦可能セクション１０３は、アンカーポイント４１３と、複数のワイヤ誘導部材４０８（ワイヤ誘導ディスク）から成る領域と、遠位端又は先端領域１２０と、ワイヤ誘導部材４０８の間に配置された複数のボイド領域４０９とを含む。操縦可能器具１００の長さに沿って、制御ワイヤ１１０、支持ワイヤ１１１及び電気ケーブル１１２は、（図１Ａ及び図１Ｂに関して前述したように）器具軸Ａｘからオフセットされて、管状シャフトの壁内に配置される。

操縦可能セクション１０３のディスク領域では、電気ケーブル１１２は、各ワイヤ誘導部材４０８のワイヤコンジット１０４を通って前進する。一定量のたるみを提供するために、電気ケーブル１１２は、ボイド領域４０９のうちの少なくとも１つにおいて、“Ｓ”字型を有する１つ以上のひずみ緩和部分１２ｓｒを形成するように配置される。“Ｓ”字形状は、電気ケーブルの一部を折り畳むことによって実現される。折り畳まれた部分は、器具を最大に曲げるのに十分なたるみを提供できるが、制御ワイヤ１１０と接触することはないようになっている。このように、電気ケーブル１１２は、ボイド領域４０９のうちの少なくとも１つにおいて、“Ｓ”字型を有する少なくとも１つのひずみ緩和部分１２ｓｒを包含する。ひずみ緩和部分１２ｓｒ（ひずみ緩和要素）は、ボイド領域４０９に限定されない。このようなひずみ緩和部分は、場合によっては、操縦可能器具１００のカテーテルディスク内又はカテーテル下部構造（例えば、図２Ａに示される誘導部材及びアンカー部材）内に延びることができる。電気ケーブル１１２のひずみ緩和部分１２ｓｒをボイド領域４０９に配置することにより、操縦可能器具１００（カテーテル又は内視鏡）は、電気ケーブル又は電気ケーブルによって電力供給される電子デバイス（例えばＥＭセンサ）にひずみを与えることなく、所望の曲率に曲がることができる。アンカーポイント４１３とは、操縦可能器具１００のうち、電気ケーブルがカテーテル押出体に（場合によっては、選択的に）固定される領域を指し、近位セクションで遭遇するケーブルひずみ力が遠位ケーブル部に伝達されないように分離することを可能にする。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃから分かるように、本明細書に開示されるひずみ緩和設計は、ひずみ緩和部分１２ｓｒがワイヤガイド部材４０８のどの表面にも能動的に接触しないという点で、非拘束設計である。対照的に、拘束ひずみ緩和設計は、ワイヤ／ケーブルが操縦可能器具の他の構造又は下部構造と有意に接触する設計である。外径が縮小された操縦可能器具１００では、繊細な電気ケーブル１１２（ＥＭケーブル）は、通常の動作条件下でさえ、操縦動作中に高いひずみ（例えば約２８％以上のひずみ）を受けることがあるが、所定の許容力（例えばおよそ１．８ニュートン）を超える張力を受けるべきではない。

電気ケーブル１１２ひずみ状態を効果的に軽減するために、電気ケーブル１１２と操縦可能器具１００のその他の構造との間の摩擦を、最小限に抑える必要がある。これは、１ニュートンの何分の１の摩擦レベルでも有意になり得る繊細な構造に、最も顕著に当てはまる。この理由は、繊細な医用デバイスでは、摩擦によって柔軟性が阻害されることである。例えば、直径が最小化された操縦可能なカテーテル又は内視鏡では、操縦可能器具を所与の形状に曲げるための力が増大するにつれて、電気ケーブルのわずかな摩擦であっても、カテーテルの正常な動作を妨げるおそれがある。更に、摩擦力が所定のひずみを超える（例えば１．８ニュートンよりも高い）と、電気ケーブル自体の損傷や故障につながるおそれがある。また、電気ケーブルとカテーテル構造との摩擦により、ケーブルに「ピンチポイント」効果が発生する可能性があり、この効果により、カテーテル使用中に鋭い曲げが生じるおそれがある。このピンチポイント効果は、電気ケーブルが損傷した場合に開回路状態につながるおそれがある。したがって、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示される「ボイド領域」４０９は、特定の寸法（例えば１ｍｍ間隔の１ｍｍ幅）を有するように設計され、これは、操縦可能器具１００の全体の設計に重要である。より具体的には、ボイド領域４０９とその特定の寸法により、電気ケーブル１１２と操縦可能器具１００の他の構造との間の最小の接触が可能になる。更に、各ボイド領域４０９は、最も大きいひずみ緩和が与えられるカテーテルの領域であり、よって、蛇行経路を通るナビゲーション中に操縦可能器具が所与の形状に適応するとき、ひずみ緩和部分１２ｓｒは、ボイド領域４０９内で最も大きく動くことができる。

図９Ｂは、カテーテル先端又は遠位端１２０に近接するディスク領域のより詳細な図を示す。図９Ｂに示されるように、遠位領域（カテーテルの先端付近）のワイヤガイド部材４０８は、改良された特徴を有する。改良された特徴は、非円形ルーメン４０４ｂである。この場合、電気ケーブル１１２は、制御ワイヤ１１０及び／又は支持ワイヤ１１１との間に十分な空間がある状態で、非円形ルーメン４０４ｂを通る。非円形ルーメン４０４ｂは、特にカテーテル先端１２０が横型運動（図１１のＲ）で制御される一方、電気ケーブル１１２に与えるひずみが少ない場合に、電気ケーブル１１２のたるみを大きくし、ひずみを少なくすることを可能にする。

図９Ｃは、非操縦可能セクションに近接するディスク領域のより詳細な図を示す。非操縦可能セクション１０２に近接するディスク領域では、電気ケーブル１１２は、付近の制御ワイヤ１１０及び支持ワイヤ１１１と同様に、円形ルーメン１０４を通って進む。操縦可能セクション１０３の中間の領域は、図９Ｃに示されるのと同様の方式でワイヤガイド部材４０８を有する（すなわち、電気ケーブル１１２と、近くの制御ワイヤ１１０及び支持ワイヤ１１１との間の空間が小さい）。

図９Ｄは、カテーテル先端１２０付近で用いられるワイヤガイド部材４０８の正面図を示す。このワイヤガイド部材４０８は、複数の円形ワイヤルーメン４０４ａと、１つ以上の非円形ルーメン４０４ｂとを有する。前述したように、非円形ルーメン４０４ｂは、ＥＭケーブルに与えるひずみを低減しながら、カテーテル先端を横型運動で操作することを可能にする特徴である。図９Ｅは、非操縦可能セクション１０２付近で用いられるワイヤガイド部材４０８の正面図を示す。このワイヤガイド部材４０８は、複数の円形ルーメン４０４ａを有するが、非円形ルーメン４０４ｂは含まない。前述したように、操縦可能器具の遠位セクションの電気ケーブル１１２に加えられるひずみを、電気ケーブルの近位領域に加えられるひずみから分離することが重要である。したがって、アンカーポイント４１３付近のワイヤ誘導部材４０８に非円形ルーメン４０４ｂを用いない場合、カテーテル先端の横運動によって生じるひずみは、ケーブルの近位領域に伝達されない。

ひずみ緩和設計の追加の態様は、電気ケーブルアセンブリのヤング率である。ヤング率（又は弾性率）は、線形弾性変形範囲における材料のひずみ（比例変形）に対する応力（単位面積あたりの力）の比率を測定する機械的特性である。銅線のヤング率の典型値は、１３０Ｇｐａ（ギガパスカル）領域である。銅線のヤング率のこの典型値を本提案の設計に適用することにより、長さが約５５０ｍｍのＥＭケーブルでは（非操縦可能セクション１０２の５５０ｍｍ長さに基づく）、およそ０．１％のひずみ値又は０．６ｍｍの弾性伸びをもたらす。対照的に、ボイド領域４０９にひずみ緩和部分１２ｓｒを設けることにより、この新規のケーブルアセンブリの実験測定値は、１５Ｇｐａのヤング率又は０．８５％のひずみ値をもたらし、４．７ｍｍの弾性伸びが得られる。

図１０は、遠位操縦可能セクション１０３及び近位非操縦可能セクション１０２を含む操縦可能器具１００の別の実施形態を示す。図９Ａに示される実施形態と同様に、操縦可能セクション１０３は、アンカーポイント４１３と、複数のワイヤ誘導部材４０８（ワイヤガイド部材）から成るディスク領域と、遠位端又は先端領域４２０と、複数のボイド領域４０９とを含む。操縦可能器具１００の長さに沿って、制御ワイヤ１１０、支持ワイヤ１１１及び電気ケーブル１１２は、器具軸Ａｘからオフセットされて、管状シャフトの壁内（壁の内側）に設けられる（図１Ａ及び図１Ｂに関して前述したように）。操縦可能セクション１０３のディスク領域では、電気ケーブル１１２は、ワイヤコンジット又はルーメン４０４を通って前進する。一定量のたるみを提供するために、電気ケーブル１１２は、ボイド領域４０９の各々において、“Ｃ”字型を有するひずみ緩和部分１３ｓｒを形成するように配置される。つまり、電気ケーブル１１２のひずみ緩和部分１３ｓｒは、ボイド領域４０９のうちの少なくとも１つに形成される。図１０に示されるひずみ緩和部分１３ｓｒは、図９Ａに示されるような“Ｓ”字形状とは対照的に、“Ｃ”字形状を有する。

当然のことながら、図９Ａに示されるひずみ緩和部分１２ｓｒと、図１０に示されるひずみ緩和部分１３ｓｒを組み合せて、更なる代替の実施形態を形成することができる。具体的には、より高いひずみ緩和が望まれる操縦可能セクションの領域には、“Ｓ”字形状を有するひずみ緩和部分１２ｓｒが設けられ、より低いひずみ緩和が望まれる操縦可能セクションの領域には、“Ｃ”字形状を有するひずみ緩和部分１３ｓｒが設けられる実施形態を予想することができる。更に、ひずみ緩和部分１２ｓｒ及び１３ｓｒは、パターン化された順序で交互に配置することができる。更に、電気ケーブルは非常に展性が高いので、ひずみ緩和部分は、ワイヤの“Ｓ”字型又は“Ｃ”字型の部分に限定されない。電気ケーブルの一部が１つ以上のボイド領域４０９に配置されて、器具の動作中にカテーテル本体が曲げられたときに電気ケーブルに加えられる引張荷重を軽減するために一定量のたるみを提供しさえすれば、ひずみ緩和部分は、任意の形状又は配置（例えばＳ字、Ｃ字、Ｚ字等）をとることができる。

＜非操縦可能セクションの近位端のたるみを提供するひずみ緩和要素＞
前述のように、操縦可能器具１００の近位端と遠位端の両方での電気ケーブル１１２のひずみ状態に対応するように、本開示は、ひずみが操縦可能器具１００の効率的な操縦に悪影響を与え得る領域の各々において、個別にひずみを考慮する。図１１は、操縦可能器具の近位端で電気ケーブル１１２のひずみ状態が考慮される、操縦可能器具１００の実施形態を示す。

図１１では、ひずみ緩和機構６１０は、ケーブルひずみ緩和機能をその中に収容するハンドル２００の一部を含んでよく、又は、ハンドル２００の一部であってよい（例えば、それは、端子、ソケット又はコネクタ６１２であり得る）。具体的には、ひずみ緩和機構６１０はコネクタ６１２（コネクタ機構）を包含してよく、コネクタ６１２は、カテーテルが真っ直ぐであり（非作動状態である）、よって電気ケーブル１１２がいかなるひずみ状態も生じないときは、電気ケーブル１１２に近位方向に付勢しない。しかしながら、操縦可能器具１００が横方向Ｒに曲げられたとき、横方向の曲げの量に比例して、遠位方向に電気ケーブル１１２の変位がなされる。この場合、ケーブル止め機構６０２は、保持器要素６０４に当接するように構成される。保持器要素６０４は、電気ケーブルがカテーテル本体内部で遠位方向に移動するにつれて、ばね６０６を圧縮する。次に、これらの作用は、ばね６０６の圧縮作用に起因して、近位方向に電気ケーブル１１２に付勢する。次いで、カテーテルが再び真っ直ぐになると、ばね６０６は、電気ケーブル１１２のたるみの少なくとも一部をカテーテル本体から引き戻す。ひずみ緩和機構６１０は純粋に機械的であってよく、ばね及び保持器要素の作用により、ひずみ緩和機構は、カテーテル本体から電気ケーブルたるみを追加及び／又は除去することができる。少なくとも一部の実施形態では、ひずみ緩和機構６１０は、システムコントローラ３０２及び／又はコンピュータシステム４００のＣＰＵ４１０によって制御することができるので、電気ケーブルのたるみを自動化することができる。例えば、操縦可能医用器具の構成及び動作を参照して説明したように、システムは、センサ３０４のセンサシステムを用いて、カテーテル先端によって及ぼされる接触力を連続的にモニタリングする。これに関して、コントローラ３２０及び／又はコンピュータシステム４００によってセンサ３０４からのセンサ信号３０５を用いて、図１１に示されるひずみ緩和機構を制御することができる。

外部ひずみ緩和機構のこの特徴は、ルーメンに残されたケーブルたるみが「結合」し、カテーテル操縦性を阻害し、かつ／又は開回路状態を引き起こす潜在的な状態を、有利に軽減することができる。更に、電気ケーブル１１２の遠位部分のたるみは、近位端で生じる可能性のあるたるみから実質的に分離されるので、コネクタ機構内の電気ケーブルによって生じるひずみの影響は、ケーブルの残りの部分には伝達されない。

＜カテーテル本体内のひずみ緩和要素を備えた電気ケーブルの第２の例＞
図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、本開示の第２の実施形態に従って記載されるひずみ緩和設計に従って構築された実際のプロトタイプの操縦可能器具１００の写真である。図１２Ａは、非操縦可能セクション１０２及び操縦可能セクション１０３を有する操縦可能器具１００の写真である。図１２Ｂは、操縦可能セクション１０３の部分７００のズーム写真であり、図１２Ｃは、ボイド領域４０９に配置されたひずみ緩和要素のズーム写真（挿入図Ａ）を示す。この例示のプロトタイプ実施形態では、器具１００の近位端において、非操縦可能セクション１０２の壁のワイヤコンジットに沿って（中に）、１つ又は複数の電気ケーブル１１２が配置される。操縦可能セクション１０３では、電気ケーブル１１２は、複数のワイヤ誘導部材４０８の各々のケーブルルーメン又はワイヤコンジット１０４を通って前進する。図１２Ｃの挿入図Ａの詳細に示されるように、各ボイド領域４０９において、電気ケーブル１１２は、“Ｓ”字型に折り畳まれることによってひずみ緩和部分１２ｓｒを形成する。この設計により、操縦可能器具１００の通常動作に干渉を生じることなく、ＥＭワイヤに加えられる引張荷重のおよそ４４％のひずみ緩和が可能となる。

＜器具軸に対してオフセットされたひずみ緩和要素を備える電気ケーブル＞
図１３は、操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３（ディスク領域）の一部の、長手方向軸Ａｘに沿った長手方向断面図を示す。図１３に示されるように、操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３は、器具中心軸Ａｘの周りに互いに同心円状に配置されたインナーシース８０５とアウターシース８０６を含む。インナーシース８０５とアウターシース８０６の間には、各ワイヤ誘導部材４０８がボイド領域４０９によって別の構造から離されるように、所定のピッチ距離（Ｄｓ）を置いて配置された複数のワイヤ誘導部材４０８が収容される。インナーシース８０５は、少なくとも１つのチャネル（ツールチャネル）１０５の内径（ＩＤ）を画定する。ワイヤ誘導部材４０８の各々は、軸Ｏｘに沿って長さ方向に位置合せされた複数のスルーホール又はワイヤコンジット１０４を有する。軸Ｏｘは、実質的に等距離にあり、器具軸Ａからオフセットされる。ただし、ボイド領域４０９は器具軸Ａｘと同心である。つまり、図１３は、カテーテルディスク領域のルーメン形状の中心線が、器具軸Ａｘに対して「オフセット距離」だけオフセットされていることを示す。一方、ボイド領域４０９の軸（カテーテルボイド形状の中心線）は、器具軸Ａｘ（カテーテルの中心軸）と同じである。一実施形態では、ワイヤ誘導部材４０８は、幅（Ｄ）が約１ｍｍであり、約１ｍｍの距離（Ｖ）を置いて配置される。つまり、ワイヤ誘導部材４０８又はボイド領域４０９は、所定のピッチ距離又は間隔（Ｄｓ）を置いて配置される。

図１３では、例示の電気ケーブル１１２は、ワイヤコンジット１０４に沿って配置され、器具１００の操縦可能セクション１０３の壁に沿う２つの点Ａ及びＢを通過するように示されている。この配置では、点Ａ及び点Ｂは、電気ケーブル１１２に沿った位置（部分）であり、操縦可能セクション１０３が生体管腔内で１つ以上の湾曲を形成するように曲げられたときでも、拘束（固定）されて互いに対して移動しない。より具体的には、器具１００が曲がると、ひずみ緩和セクション１２ｓｒ１，１２ｓｒ２，１２ｓｒ３等（電気ケーブルの第１の部分）（それぞれボイド領域４０９に配置される）は、点Ａと点Ｂで固定された電気ケーブル部分の間で電気ケーブル１１２がひずみを受けないようにするために、ある程度のたるみを提供する。つまり、電気ケーブル１１２の点Ａ及び点Ｂは、コンジット１０４に対してスライドしてはならない。しかしながら、２点ＡとＢの間の特定の部分において、電気ケーブルがいくらか動く可能性がある。例えば、器具１００が曲がったとき、第１のひずみ緩和セクション１２ｓｒ１は、ひずみ緩和セクションが真っ直ぐになる点まで伸び、第２のひずみ緩和セクション１２ｓｒ２を引っ張ることができ、以下同様である。ただし、ひずみ緩和セクションの数は、電気ケーブル１１２が点Ａと点Ｂとの間で最小のひずみを経験する（又は全くひずみを経験しない）ように、事前に決定することができる（例えば、操縦可能セクションの予想される最大の湾曲に基づいて）。

＜操縦可能器具の画像誘導ナビゲーションに対するひずみ緩和要素の機能＞
図１４は、モニタ画面４２２に仮想的又は物理的に表示されたマーカによって表されるセンサ向きを表示するように構成された例示の表示デバイス４２０（図１Ａで言及）を示す。前述したように、本体に含まれる１つ以上の電子デバイス（例えばＥＭセンサ、カメラ、ＬＥＤ）、又は／又は内視鏡若しくはカテーテル器具の遠位端に設けられたエンドエフェクタツールに電源端子を接続するために、操縦可能器具１００のワイヤコンジット１０４には、電気ケーブル１１２が提供される。一例では、電気ケーブル１１２は、図１Ｂで言及されたＥＭセンサ１９０及び／又はイメージングデバイス（カメラ）１８０に接続することができる。次に、操縦可能器具１００の処置使用中に、カテーテルの中心軸からオフセットされるとともに患者テーブルに対して垂直に向けられた位置を有する少なくとも１つのセンサを用いて、器具１００の操縦可能セクション１０３の位置及び／又は向きを追跡することができる。その場合、センサ向きはＣＰＵ４１０によって処理され、図１４に示されるように、表示デバイス４２０のモニタ画面４２２上に仮想的又は物理的に表示されるマーカ９１０によって表されるように表示することができる。更に、カメラ１８０によって取得された管腔画像９０２は、カメラ位置９０４、クロッキング方向マーカ９０６及びセンサ位置９０８を表示することができる。

前述の実施形態で説明したように、電気ケーブル１１２が配線されるルーメン又はワイヤコンジット１０４は、既知の設計と区別できるいくつかの強化された特徴を有する。以前から知られている設計では、電気ケーブルのルーメン形状は、操縦可能器具のシースの一端から他端まで実質的に均一であり、電気ケーブルは、一般に、カテーテル又は内視鏡の下部構造と大いに相互作用（接触）する。

対照的に、前述した様々な実施形態によれば、ルーメン形状の構造は、器具のひずみ緩和が最も必要なセクションに従って変化する。例えば、図５Ｂ〜図５Ｃ、図７Ａ〜図７Ｃ、図８Ａ〜図８Ｄ等に示されるように、操縦可能器具１００は、互いに異なるようにひずみ緩和を行うことのできる、操縦可能セクションの複数の別個の部分を有することができる。支持ワイヤとドライブワイヤの数が増えるので、セクションごとに空間の制約が異なる。操縦可能セクション１０３の長さ全体にわたって等しい量のひずみ緩和を提供しても、受動的なワイヤガイド領域全体に必要な累積のひずみ緩和に対処できない場合がある。所望のひずみ緩和結果を達成するためには、最も必要な器具のセクションにひずみ緩和を具体的に割り当てることが重要である。各領域には一連の固有の設計要件があり、よって、各領域には異なる設計要素が組み込まれる。したがって、本開示によれば、例えば、器具の近位領域で遭遇する電気ケーブルひずみ力が器具の遠位領域の同じ電気ケーブルに伝達されないように（逆もまた然り）、異なるひずみ緩和領域が互いに分離されることが意図される。

前述した電気ケーブル緩和設計は、以下を含むがこれらに限定されない操縦可能器具に対して、いくつかの顕著な有利な効果を提供することができる。カテーテル中心軸から０．１〜３．０ｍｍ（好ましくは１．４ｍｍ）オフセットされたセンサ軸を有する電磁（ＥＭ）センサに取り付けられた電気ケーブルアセンブリによって配線されたマルチジオメトリック（場合によってはユニジオメトリック）カテーテルルーメン。ケーブルルーメンの少なくとも一部は、０．１〜３．０ｍｍ（好ましくは１．４ｍｍ）の間で、カテーテル中心軸からオフセットされる。電気ケーブルのケーブルルーメン軸（ルーメン形状の重心によって画定されるルーメン軸）は、カテーテル本体の長さに応じてオフセットから同軸へと変化する。ルーメン軸Ｏｘのオフセットは、パターン化された順序で（少なくとも部分的に）繰り返される。パターンは、０．１〜３．０ｍｍ（好ましくは２．０ｍｍ）の間で（少なくとも部分的に）繰り返される。

少なくとも１つのルーメン形状は、ルーメン自体の中に設けられたひずみ緩和要素を有する。電気ケーブル用のルーメン形状は非円形の開口を含み、電気ケーブルは、非円形開口の内側及び外側にたるみをもつことができる。より高いひずみ緩和の少なくとも一部は、カテーテルの遠位セクションに位置し、より低いひずみ緩和は、カテーテルの近位セクション又はその近くに位置する。

操縦可能器具は、電気ケーブルをそれを通して誘導するように構成されたワイヤルーメン形状を含み、電気ケーブルの少なくとも一部は、２〜２５ギガパスカル（Ｇｐａ）の範囲、より好ましくは１５Ｇｐａのヤング率を有することができる。

少なくとも１つのルーメン形状は、非円形であり、器具中心軸について実質的に対称である。少なくとも１つのルーメン形状は、器具中心軸の周りを６０〜３６０度（好ましくは３６０度）回転する。

操縦可能器具は、カテーテル中心軸からオフセットされるとともに処置使用中に患者のテーブルに対して垂直に向けられる位置に、少なくとも１つのセンサを含む。センサの向きは、システムのモニタに仮想的又は物理的に表示されるマーカによって示すことができる。

操縦可能器具は、ケーブルルーメンに対して電気ケーブルたるみを追加又は除去するように構成されたひずみ緩和機構を備えたハンドルを含む。ひずみ緩和機構は、カテーテルの近位セクションに位置する。一実施形態では、ひずみ緩和機構は、カテーテル本体の外側（カテーテルコネクタ内及び／又はハンドル内）に近位に配置される。この機構により、器具が曲がっていないときに、電気ケーブルたるみの一部をケーブルルーメンに残すことができる。機構はケーブルひずみ状態の間に係合し、係合した機構は、器具の近位端に向けて電気ケーブルに付勢する。一実施形態では、機構の運動は、主に線形である（例えば、圧縮／伸長ばねによって動力を供給される）。代替の実施形態では、機構の運動は、主に放射状である（例えば、トーションスプリング又はカンチレバーアームによって動力を供給される）。ひずみ緩和機構の運動によって生じる線形運動又は放射運動は、０．２〜５．０ニュートンの範囲の張力、より好ましくは１．０ニュートンの張力を電気ケーブルに及ぼす。

電気ケーブルは、器具の操縦及びナビゲーション中にケーブルを収容するために、潤滑性のアウターコーティング又は膜を有する。電気ケーブルの少なくとも一部は、ひずみ緩和を高めるように構成されたアウタージャケットを有する。電気ケーブルのアウタージャケットは、少なくとも操縦可能セクションの遠位端に設けられる。電気ケーブルコンジット（ワイヤコンジット）の少なくとも一部は、１５Ｇｐａのねじり弾性率をもつ。電気ケーブルコンジット（ワイヤコンジット１０４）の少なくとも一部は、ポリイミド、ＰＥＥＫ又は同様の材料で作られた潤滑性の膜又はコーティングを有する。

＜電気ケーブル構造及びひずみ緩和要素の応力プロファイル＞
前述の実施形態では、電気ケーブル１１２は、図示及び説明を簡潔にするために、単一の要素として示されている。しかし、当然のことながら、電気ケーブル１１２は、単一要素（すなわち単一ストランド）を有する構造に限定されない。より具体的には、当業者には当然のことながら、電気ケーブル１１２は、例えば２つの導電ワイヤ（電気を伝導するための銅線）等、１つ以上（例えば２つ）の伝導要素から構成することができる。ただし、伝導要素はワイヤのみに限定されない。ケーブル断面では、ワイヤは、例えばポリエステル製のシュリンクチューブ材料で覆われている。このジャケット材料は、ひずみ緩和要素の製造に役立つ。ワイヤは、別のケーブル要素、例えば別のワイヤに対してねじることができる。また、ねじられた要素は、少なくとも部分的に、別の要素に融合又は結合されてよい。

図１５は、電気ケーブル１１２の例を示す。一例では、電気ケーブル１１２は、ジャケット１０１２、第１の伝導要素１０１３及び第２の伝導要素１０１４を含む。これらの伝導要１０１３又は１０１４のうちの少なくとも１つは、別の要素（他のワイヤ、又はシース、又は他のケーブル構造であってよい）に対してねじられている。別の例では、電気ケーブル１１２は、所定のポイント１０１５で、少なくとも部分的に、一緒に融合されたツイストペアワイヤを含む。ジャケット１０１２に囲まれた１つ以上の伝導要素を有する電気ケーブル１１２の場合、ジャケットは、電気ケーブルの少なくとも一部を覆う低摩擦又は潤滑性の膜（例えばポリイミド製又はＰＥＥＫ製）であってよい。別の例では、電気ケーブルはポリエステルシュリンクチューブで覆うことができるので、ひずみ緩和部の操縦性及び構成が大幅に改善される。このジャケットは、器具の操縦中の電気ケーブルの応力を最小限に抑えるためには、操縦可能器具１００の遠位端において特に有利であり得る。

図１６は、電気ケーブル１１２の率（応力対ひずみ）のグラフを示す。一般に、材料の応力−ひずみ曲線は、応力とひずみの関係を示す。応力は、材料に加えられた力を材料の断面積で割ったものであり、ひずみは、加えられた応力から生じる材料の変形又は変位である。

本開示では、電気ケーブル１１２は、複数の構造要素（例えば、部分的に融合されたツイストワイヤや、熱収縮ジャケット）を有するので、ケーブルの応力／ひずみ曲線には、１つ以上の線形領域が観察され得る。具体的には、電気ケーブル１１２は１つ以上の導電要素を有する。したがって、ケーブルの応力／ひずみ曲線（率）には、複数のひずみ降伏点が観察され得る。例えば、電気ケーブル１１２のセクションのうち、電線の１本のストランド（又は数本のストランド）のみを有するケーブル１１２の場合、第１の降伏点（又は故障点）１０１０が、比較的低い応力／ひずみ比率で観察され得る。より多くの電線ストランドを有するか、又は複数の構造を有する電気ケーブル１１２のセクションでは、より高い降伏点１１１２が期待され得る。ただし、全体として、ケーブル全体の率は、ケーブルが設計されている最高の率である降伏点１１１４のヤング率をもつと予想される。降伏点１１４は、例えば銅線コアで作られた導体の降伏点である。

したがって、ひずみ緩和設計の追加の利点は、ケーブルアセンブリのヤング率の改善である。電気ケーブル１１２のヤング率特性は、ひずみが低い（ディスク領域よりも低い）カテーテル押出体領域において、特に有用である。銅線のヤング率の典型値は、１３０Ｇｐａ領域である。操縦可能器具１００の例示の用途では、銅のヤング率のこの典型値は、ＥＭセンサケーブルにおよそ０．１％のひずみ値又は０．６ｍｍの弾性伸びをもたらし、これは、５５０ｍｍのカテーテル押出体の長さに基づく。しかしながら、本明細書に記載の設計条件下では、ケーブルアセンブリの実験測定値は、１５Ｇｐａのヤング率又は０．８５％のひずみ値をもたらし、４．７ｍｍの弾性伸びが得られる。

以下の表１は、ケーブル伸長に関するひずみ緩和設計の有利な利点の概要を示す。

既に前述したように、電気ケーブル１１２のひずみ緩和は、ケーブルに潤滑性のアウターコーティング又は膜を提供することによって、更に改善することができる。電気ケーブルのアウタージャケットは、少なくとも操縦可能器具１００の操縦可能セクション１０３の遠位端に設けることができる。更に、ワイヤ誘導部材４０８の少なくとも一部（特に、電気ケーブル１１２用のコンジットとして機能するワイヤコンジット１０４及び／又は溝５１２（図６Ａ〜図６Ｅ））は、例えば、熱可塑性ポリイミド又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で作られた潤滑性の膜で覆うことができる。

前述の実施形態は、遠位端から近位端までの軸に沿って配置された少なくとも１つの操縦可能セクションと、軟性であるが非操縦可能な１つのセクションとを有する管状カテーテル本体等の、操縦可能器具１００を説明した。カテーテル本体は、少なくとも１つのツールチャネルと、カテーテル本体の壁に沿う複数の制御ワイヤと、ひずみ緩和要素を有する少なくとも１つの電気ケーブルアセンブリとを含む。カテーテル本体には、少なくとも１つの「ボイド」セクションがあり、カテーテル本体の他の下部構造と実質的に接触しないように、電気ケーブルアセンブリの少なくとも一部を収容する。電気ケーブルは、１回以上の周回を完了するように、カテーテルの中心軸の周り（ツールチャネルの周り）に、少なくとも部分的に円周方向に配線される。電気ケーブルの率は、２〜２５ギガパスカル（Ｇｐａ）の範囲である。電気ケーブル１１２は、１つ以上の電線（ワイヤのストランド）を含んでよく、ケーブルのワイヤの少なくとも一部は、編組状に巻かれる。電気ケーブルは、カテーテルの長さに沿って、カテーテルの構造の少なくとも１つの場所に固定される。一実施形態では、カテーテル構造への電気ケーブルの取付けは、接着プロセスを介して行うことができる。他の実施形態では、電気ケーブルは、カテーテル本体とケーブル部分との間の摩擦が０．２〜１の間の摩擦係数値を超えるように、カテーテル本体の下部構造（リング又はディスク）の周りにケーブルを配線することによって、カテーテル構造に固定される。また、電気ケーブルをカテーテル構造に固定することは、電気ケーブルをカテーテル構造の周りに少なくとも部分的に「ループ」させ、それらの間の接触を最小限にすることによって達成される。一実施形態によれば、電気ケーブルは、カテーテルのボイド領域の周りに巻き付けられ、ケーブルがカテーテル構造の外径を増加させないように、カテーテル構造の外表面に形成された溝を通って、隣接するボイド領域の間に配線される。操縦可能セクションの作動中、ケーブルひずみの１つの局所領域は、電気ケーブルの他の少なくとも１つの非ひずみ領域からたるみを引っ張ることができる。ケーブルは、カテーテルの少なくとも１つの下部構造がカテーテルの外径を超えて突出しないように、配線される。ケーブルは、制御ワイヤの少なくとも１つが逸脱しないように、配線される。カテーテルの少なくとも非操縦可能セクションでは、ケーブルは、ケーブルの少なくとも一部がカテーテルのカテーテル中心軸からオフセットされるように、配線される。

本開示は、操縦可能器具（ロボットカテーテル又は内視鏡）の操縦可能部分に配置された電気ケーブルの一部について、複数のひずみ緩和機能と複数のガイド機能とを有する電気ケーブルも提供する。本開示に記載のひずみ緩和機能は、カテーテルの直径を最小化するとともに、カテーテル本体に対するひずみを低減しながら、カテーテルの関節運動を強化する。カテーテル操作のための改善されたひずみ緩和は、例えば、電気ケーブルが他のカテーテル下部構造と有意に接触しないように、電気ケーブルの一部をカテーテルのボイド領域に配置することによって達成される。これにより、最低限に抑えられた接触表面を介して電気ケーブルに伝達されるひずみ力が低減される。操縦可能セクションのボイド領域における電気ケーブルの特定の配置により、近位領域から遠位領域への（逆もまた然り）ひずみ力の伝達を阻止する機構が提供される。これにより、電気ケーブルは、意図しない力や漂遊力がＥＭセンサのリードに損傷を与えることを阻止することができるので、ひずみ緩和と安全率が向上する。カテーテル本体の操縦可能セクションは、カテーテル本体の長さに沿って配置された１つ以上の制御ワイヤを駆動することによって、曲げられ、ねじられ、かつ／又は回転する。電気ケーブルと他のカテーテル構造との接触が最低限に抑えられるので、強化されたカテーテル関節運動が有利に達成される。ケーブルが制御ワイヤの周りに巻き付けられるように、電気ケーブルをカテーテルボイド領域に配置すると、カテーテルの外径を最小限に抑えながら、ドライブワイヤの逸脱の発生率を低減することができる。ひずみ緩和アセンブリは、ヤング率が約１５Ｇｐａであるケーブル構造を必要とする（表１）。これらのパラメータを用いると、電気ケーブルは、少なくとも０．８５％の弾性変形に耐えることができ、５５０ｍｍの長さに対して４．７ｍｍのひずみ緩和が得られる。これにより、ひずみ状態下で他のカテーテル構造を破壊したりひずませたりすることなく、電気ケーブルを伸ばすことができるので、これは、重要な設計上の特徴とみなされる。ワイヤ誘導部材の周囲に形成された溝を通して電気ケーブルを配線することにより、直径を増大させることなく、電気ケーブルを、最小限の接触でカテーテルの外表面内に配置することができる。

一般に、本ひずみ緩和設計の利点は、電気ケーブルが操縦可能器具の様々な幾何学的状態に適応しながら、ケーブル全体で応力のない状態又は最小応力の状態を維持できることである。更に、操縦可能器具が極度の蛇行状態にあるとき、ひずみ緩和により、カテーテルの関節運動を制限することなく電気ケーブルを伸ばすことができ、同時に、潜在的な開回路状態を回避することができる。これは、カテーテル本体のボイド領域内の電気ケーブルの独自の配置と、表１に要約されている適切な率によって、可能となる。

前述の説明に言及する際、開示する実施形態を完全に理解できるようするために、具体的な詳細が記載される。他の例では、本開示を不必要に長くしないように、周知の方法、手順、構成要素及び回路は、詳細には説明されない。本明細書において別段の定義がされない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本開示の広さは、本明細書によって限定されるのではなく、むしろ、採用される特許請求の範囲の用語の平易な意味によってのみ限定される。

図面に示された例示の実施形態を説明する際、分かりやすくするために、具体的な専門用語が使用される。しかしながら、本特許明細書の開示はそのように選択された具体的な専門用語に限定されることを意図するものではなく、当然ながら、具体的な要素の各々は、同様に動作する技術的な均等物を全て含む。

例示的な実施形態を参照して本開示を説明したが、以下の特許請求の範囲は、全ての変更並びに均等な構造及び機能を包含するように、最も広い合理的な解釈を与えられるべきであると理解されるべきである。

Claims (25)

1. アクチュエータシステムに機械的に結合されるように構成された近位セクションと、前記アクチュエータシステムによって作動されるように構成された遠位セクションとを有するカテーテル本体であって、前記カテーテル本体は、前記カテーテル本体の近位端から遠位端へ中心軸に沿って延びるツールチャネルを画定し、前記カテーテル本体の壁に沿って長さ方向に配置された複数の制御ワイヤと少なくとも１つの電気ケーブルとを有する、カテーテル本体、
   を備えるロボット操縦可能医用器具であって、
   前記制御ワイヤは、前記遠位セクションを前記アクチュエータシステムに連結し、かつ、前記遠位セクションの少なくとも一部を曲げるように、前記アクチュエータシステムからの作動力を前記カテーテル本体の前記遠位セクションに伝達するように構成され、
   前記遠位セクションは、前記カテーテル本体の前記長さ方向に複数のワイヤ誘導部材と交互に配置された複数のボイド領域を形成するように、互いに所定の距離を置いて配置された複数のワイヤ誘導部材を含み、
   前記電気ケーブルは、前記カテーテル本体の外部に配置された電気回路と、前記カテーテル本体の前記遠位端に又は前記遠位セクション内に配置された電子部品との間の、電気的接続を設立するように構成され、
   前記電気ケーブルは、１つ以上のボイド領域に配置されるひずみ緩和要素を含み、これにより、前記カテーテル本体の前記遠位セクションを曲げる前記作動力によって前記電気ケーブルに引張荷重がかかるときに、前記１つ以上のボイド領域内の前記ひずみ緩和要素が前記電気ケーブルに対する前記引張荷重を最小化する、
   ロボット操縦可能医用器具。
2. 前記ひずみ緩和要素は、前記電気ケーブルのうち、前記１つ以上のボイド領域内に緩く配置された第１の部分を含み、それにより、前記１つ以上のボイド領域内で、前記電気ケーブルの前記第１の部分が、前記遠位セクションを曲げる前記作動力に応じて自由に移動し、スライドし、かつ／又はピンと張ることによって、前記電気ケーブルにひずみ緩和を提供し、又は前記電気ケーブルの前記引張荷重を最小化することができる、
   請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
3. 前記１つ以上のボイド領域内において、前記電気ケーブルの前記第１の部分は、前記ツールチャネルの周りに巻き付けられ、又は、前記ツールチャネルの外側で前記長さ方向に沿って折り畳まれる、
   請求項２に記載のロボット操縦可能医用器具。
4. 前記カテーテル本体の前記近位セクションは、内表面と外表面の間にシャフト壁を有する中空シャフトから成る非操縦可能セクションであり、
   前記中空シャフトは、その長さ方向に前記中心軸から等距離に前記シャフト壁に配置された複数のワイヤコンジットを含む、
   請求項２に記載のロボット操縦可能医用器具。
5. 前記遠位セクションは、前記複数の制御ワイヤによって作動可能な操縦可能セクションであり、
   前記複数のワイヤ誘導部材は、前記複数のボイド領域と交互に、前記中空シャフトに対して遠位に配置される、
   請求項４に記載のロボット操縦可能医用器具。
6. 前記複数のワイヤ誘導部材の各々は、前記中心軸と同心であり壁によって囲まれた中央開口を有し、各ワイヤ誘導部材の前記壁は、前記壁の内表面と外表面の間に形成された複数のワイヤコンジットを含み、
   第１の制御ワイヤは、前記中空シャフトの第１のワイヤコンジットに沿って、かつ、１つ以上のワイヤ誘導部材の第１のワイヤコンジットに沿って配置される、
   請求項５に記載のロボット操縦可能医用器具。
7. 前記１つ以上のワイヤ誘導部材は、その壁に沿って溝を有し、
   前記シャフト壁内の第２のワイヤコンジットに前記電気ケーブルを通し、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記壁と前記１つ以上のボイド領域とに交互に沿って前記電気ケーブルを配置することによって、前記電気ケーブルは、前記カテーテル本体の前記近位端から前記遠位セクションまで誘導される、
   請求項６に記載のロボット操縦可能医用器具。
8. 前記電気ケーブルは、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記壁に沿って、前記溝を通して１つのボイド領域から別のボイド領域まで配線され、
   前記電気ケーブル及び前記溝は、前記カテーテル本体の外寸を増大させることなく前記溝を通して前記電気ケーブルを配線するような寸法を有する、
   請求項７に記載のロボット操縦可能医用器具。
9. 前記溝は、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記壁の前記外表面又は前記内表面に形成され、
   前記溝は、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記外表面の長さ方向に対して、傾斜しているか又は平行である、
   請求項８に記載のロボット操縦可能医用器具。
10. 前記溝は、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記壁の前記外表面を前記内表面につなぐ切れ目として形成され、
    前記切れ目は、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記内表面及び前記外表面の長さ方向に対して、傾斜しているか又は平行である、
    請求項８に記載のロボット操縦可能医用器具。
11. ポリマー材料及び／又は織り繊維から作られ、前記ツールチャネルの少なくとも一部を囲むように構成されたインナーシースを更に備え、
    前記１つ以上のワイヤ誘導部材と、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の間に設けられた前記ボイド領域とは、前記インナーシースの周りに配置され、
    前記電気ケーブルと前記制御ワイヤの両方は、前記インナーシースを取り囲み、
    前記１つ以上のワイヤ誘導部材は、前記ワイヤ誘導部材の材料及び／又は前記インナーシースの材料を互いに対してリフローすることによって、前記インナーシースに取り付けられ、
    前記電気ケーブルは、前記インナーシースの前記外表面と前記１つ以上のワイヤ誘導部材の前記内表面との間で、１つのボイド領域から別のボイド領域まで誘導される、
    請求項７に記載のロボット操縦可能医用器具。
12. 前記電気ケーブルの前記第１の部分は、少なくとも部分的な周回から複数の周回で前記ツールチャネルの周りに巻かれるか又は巻き付けられて、前記１つ以上のボイド領域に配置される、
    請求項５に記載のロボット操縦可能医用器具。
13. 前記１つ以上のボイド領域内で、前記電気ケーブルの前記第１の部分は、前記ツールチャネルの周りに巻かれるか又は巻き付けられ、前記制御ワイヤ上、又は前記制御ワイヤの下、又は前記制御ワイヤの上下交互に配線される、
    請求項１２に記載のロボット操縦可能医用器具。
14. ポリマー材料及び／又は織り繊維から作られ、前記カテーテル本体の前記遠位セクションの少なくとも一部を囲むように構成されたアウターシースを更に備え、
    前記アウターシースは、前記１つ以上のワイヤ誘導部材と、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の間に設けられた前記ボイド領域とを囲み、
    前記アウターシースは、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の間に設けられた前記ボイド領域内の前記電気ケーブルと前記制御ワイヤとの両方を取り囲み、
    前記作動力による前記引張荷重が前記カテーテル本体の前記遠位セクションを曲げるとき、前記アウターシースは、前記１つ以上のワイヤ誘導部材の間に設けられた前記ボイド領域内の前記電気ケーブル及び／又は制御ワイヤの逸脱を防止するように構成される、
    請求項７に記載のロボット操縦可能医用器具。
15. 前記複数の制御ワイヤのうちの第１の制御ワイヤは、前記シャフト壁の第１のワイヤコンジットに配置され、前記電気ケーブルは、前記第１の制御ワイヤと前記電気ケーブルの両方が別々のワイヤコンジットを通って前記中空シャフトの端から端までの範囲を通るように、前記シャフト壁の第２のワイヤコンジットに配置される、
    請求項５に記載のロボット操縦可能医用器具。
16. 前記ワイヤ誘導部材の各々は、内径及び外径を有する環状のワイヤ誘導部材であり、前記ワイヤ誘導部材の各々は、その前記内表面と前記外表面との間の各ワイヤ誘導部材の環状壁に長さ方向に形成された複数のワイヤコンジットを含み、
    前記操縦可能セクションの第１のワイヤ誘導部材は、前記中空シャフトの遠位端に取り付けられるか、又は、前記中空シャフトの前記遠位端から離れて配置されるかのいずれかである、
    請求項１５に記載のロボット操縦可能医用器具。
17. 前記第１の制御ワイヤは、前記中空シャフトの前記遠位端から前記第１のワイヤ誘導部材まで通り、前記カテーテル本体の前記中心軸に実質的に平行な前記第１のワイヤ誘導部材のワイヤコンジットを通って前進し、前記電気ケーブルは、前記中心軸に対して角度をなして前記第１のワイヤ誘導部材の前記環状壁上に形成された溝に沿って配線され、
    前記電気ケーブルの前記第１の部分のうちの少なくとも１つは、前記複数のボイド領域のうちの少なくとも１つのボイド領域に配置され、それにより、前記少なくとも１つのボイド領域内において、前記電気ケーブルは、前記カテーテル本体の他の下部構造と実質的に接触しない、
    請求項１６に記載のロボット操縦可能医用器具。
18. 前記電気ケーブルは、導電ワイヤの１つ以上のストランドから成り、
    前記導電ワイヤの１つ以上のストランドの少なくとも一部は、前記電気ケーブルの平均ヤング率が２〜２５ギガパスカルの範囲になるように、巻かれてツイストペアケーブルになっているか、又は織り込まれて編組マルチストランドケーブルになっている、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
19. 前記電気ケーブルの１つ以上の第２の部分は、前記カテーテル本体の前記近位セクション及び／又は前記遠位セクションに沿った１つ以上の位置に固定され、
    前記遠位セクションが前記作動力によって曲がったとき、前記電気ケーブルの前記１つ以上の第２の部分のうちの少なくとも１つは、前記カテーテル本体の前記近位セクション及び前記遠位セクションのうちの少なくとも１つに対してスライドしない、
    請求項２に記載のロボット操縦可能医用器具。
20. 前記電気ケーブルの前記１つ以上の第２の部分は、前記カテーテル本体の前記遠位セクションに沿って１つ以上のワイヤ誘導部材に固定され、それにより、前記電気ケーブルは、少なくとも１つのワイヤ誘導部材に対してスライドしない、
    請求項１９に記載のロボット操縦可能医用器具。
21. 前記電気ケーブルは、前記カテーテル本体の前記近位セクション及び／又は遠位セクションのアンカーポイントに前記電気ケーブルを取り付けることにより、前記カテーテル本体の第１の位置に固定され、
    前記電気ケーブルは、前記ワイヤ誘導部材のうちの１つ以上を通して前記中心軸からオフセットして前記電気ケーブルを誘導することによって、前記カテーテル本体の前記遠位セクションに沿って配置され、
    前記遠位セクションを曲げる前記作動力に応じて、ボイド領域内の前記電気ケーブルのひずみ部分は、少なくとも１つの隣接するボイド領域から電気ケーブルのひずみのない部分のたるみを引っ張って、それによって前記電気ケーブルにひずみ緩和を提供するか、又は前記電気ケーブルの前記引張荷重を最小化するように構成される、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
22. 連続するボイド領域の各ペアを接続する前記電気ケーブルの一部が、前記カテーテル本体の外径を増大させることなく、前記ワイヤ誘導部材の前記壁に固定されるように、前記電気ケーブルは、各ワイヤ誘導部材の壁に形成された開放ルーメンを通して、２つ以上の連続するボイド領域の間に配線される、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
23. 前記電気ケーブルに接続され、前記カテーテル本体内から電気ケーブルたるみを追加及び／又は除去するように構成されたひずみ緩和機構を更に備え、
    前記ひずみ緩和機構は、前記近位セクションの外側の近位にある前記カテーテル本体の前記近位端に配置されるか、又は前記近位端に接続され、
    前記遠位セクションが曲がっていないとき、前記ひずみ緩和機構により、前記電気ケーブルたるみの一部を前記カテーテル本体内に残すことができ、
    前記遠位セクションが曲がっているとき、前記ひずみ緩和機構は、前記近位セクションの曲げの量に比例して前記電気ケーブルたるみの一部を除去するように、前記カテーテル本体の前記近位端に向かって前記電気ケーブルに付勢するように構成される、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
24. 前記電子部品は、前記カテーテル本体の前記遠位セクションに沿って配置された１つ以上の電磁（ＥＭ）センサを含み、
    前記１つ以上の制御ワイヤによって伝達される前記作動力は、前記１つ以上のＥＭセンサに実質的なひずみを与えることなく、約５ｍｍの半径をもつ曲率まで前記遠位セクションを曲げる、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。
25. 前記近位セクションは第１の長さＬ１を有し、前記遠位セクションは第２の長さＬ２を有し、前記第１の長さＬ１は、前記第２の長さＬ２よりも約１０〜２０倍長く、
    各ワイヤ誘導部材は、前記長さ方向で測定された長さＴを有し、各ボイド領域は、前記長さ方向で測定された長さＰを有し、
    前記遠位セクションにおいて、前記複数のボイド領域と前記複数のワイヤ誘導部材は、各ボイド領域の前記長さＰに対する各ワイヤ誘導部材の前記長さＴの比率が０．５〜１．０の範囲にあるように、前記カテーテル本体の前記長さ方向に交互に配置される、
    請求項１に記載のロボット操縦可能医用器具。

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