JP2023532325A - 屈曲可能なカメラシャフトを有する内視鏡 - Google Patents

Abstract

ハンドルおよび挿入シャフトを有する内視鏡。上記挿入シャフトは、手術中に外科医のための体腔の照明および撮像を提供するように設計されたソリッドステート照明および撮像回路を先端にまたはその近くに有している。上記挿入シャフトの少なくとも一部が、可撓性であるまたは関節接合されている。上記ハンドルの制御装置は、上記挿入シャフトを曲げることまたは関節接合の制御を可能にして、照明の方向および上記撮像回路の視野を可能にする。制御力伝達要素は、外科医によって屈曲可能な遠位部分に方向付けられた機械力の伝達によって、外科医が上記撮像回路の方向を方向付けることを可能にして、上記屈曲可能部分を外科医の制御下で屈曲させる。

Description

本願は、２０２１年６月２９日に出願された「Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ Ｂｅｎｄａｂｌｅ Ｃａｍｅｒａ Ｓｈａｆｔ」と題する米国出願第１７／３６１，７１１号、２０２１年６月２４日に出願された「Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ Ｂｅｎｄａｂｌｅ Ｃａｍｅｒａ Ｓｈａｆｔ」と題する米国仮出願第６３／２１４，２９６号、２０２０年８月１９日に出願された「Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｃａｍｅｒａ Ｓｈａｆｔ」と題する米国仮出願第６３／０６７，７８１号、２０２０年７月２日に出願された「Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｃａｍｅｒａ Ｓｈａｆｔ」と題する米国仮出願第６３／０４７，５８８号、および２０２０年６月３０日に出願された「Ｅｎｄｏｓｃｏｐｅ ｗｉｔｈ Ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ Ｃａｍｅｒａ Ｓｈａｆｔ」と題する米国仮出願第６３／０４６，６６５号からの優先権を主張する。これらの出願の開示内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

本願は、内視鏡、腹腔鏡、関節鏡、大腸内視鏡および同様の装置、器具、実装、または、医学的目的のために生きているまたは死んだヒトおよび動物の身体を評価、検査、測定、モニタリング、研究またはテストするために特別に適応または使用されることが意図されたプロセスに関する。

一般に、第１の態様において、本発明は、以下を含む内視鏡用の交換可能な内視鏡先端を特徴とする。挿入シャフトは、剛性近位部分および遠位部分を有しており、上記遠位部分は、撮像回路の視野を望ましい方向に方向付けるように屈曲可能である。照射装置およびソリッドステート撮像回路は、関節運動可能な遠位部分の遠位端にまたはその近くに位置付けられており、上記照射装置は、手術中に外科医のために体腔の内部を照らすように設計されており、上記撮像回路は、その画像を撮像するように設計されている。カップリングは、ジョイントにおいて上記交換可能な内視鏡先端をハンドル部に分離可能に接続し、上記ジョイントを接続解除するように設計されている。上記カップリングは、以下のように設計された機械式コネクタを有する：（ａ）分離されたとき、上記機械式コネクタは、上記交換可能な内視鏡先端が廃棄および交換のために上記ハンドルから取り外されることを可能にする、および、（ｂ）接続されたとき、上記ジョイントは、外科医の手から挿入シャフトへの機械力の伝達を提供するように設計されている。電気コネクタは、上記交換可能な内視鏡先端を上記ハンドル内の電子装置に接続するように設計されており、上記ハンドル電子装置は、上記照射装置の駆動のために、および、上記撮像回路から撮像信号を受信するために設計されており、上記ハンドルは、使用および使用の間における滅菌を可能にするように設計されている。制御力伝達要素は、外科医によって屈曲可能な遠位部分に方向付けられた機械力の伝達によって、外科医が上記撮像回路の方向を方向付けることを可能にするように設計されている。

本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１または複数を含み得る。これらの特徴は、個々に、または互いに組み合わせて、使用され得る。遠位屈曲可能部分は、一連の関節式剛性セグメントを含み得る。シースまたはカバーは、侵入または挟み込みを低減するように設計されている関節式剛性セグメントをカバーし得る。遠位屈曲可能部分は、固体コンポーネントで形成され、その側方および仰角の寸法において屈曲可能であり、その長手方向の寸法における圧縮において相対的に非圧縮性を有する場合がある。遠位屈曲可能部分は、固体シースから延伸可能でありその中に後退可能であり得る。遠位屈曲可能部分は、１つの寸法において屈曲可能であり得る。遠位屈曲可能部分は、２つの直交する寸法において屈曲可能であり得る。上記撮像回路は、パンニング可能な取り付けを介して上記屈曲可能な遠位部分の遠位端の内部にまたはその近くに取り付けられ得る。上記パンニング可能な取り付けは平行四辺形の２つの側として設計され得、上記撮像回路は上記２つの平行四辺形の側にヒンジ連結された構造セグメント上に取り付けられ得る。通路および開口部は、上記撮像回路上のレンズまたは窓からの視野を改善するために、灌漑流体を通過させるように設計され得る。通路および開口部は、手術のための腔を拡大するために、膨張流体を通過させるように設計され得る。上記カップリングの機械式コネクタは、内視鏡の交換可能な内視鏡先端を上記ハンドル部に固定するように設計されたツイストロックを含み得る。複数の上記内視鏡の交換可能な内視鏡先端は、一体出荷のためにパッケージングされて、再利用可能なハンドルと共に販売され得、上記ハンドルは、上記照射装置の駆動のために且つ上記撮像回路から撮像信号を受信するために設計された電子装置を有している。上記照射装置は、上記遠位端にまたはその近くに取り付けられた照明ＬＥＤであり得る。上記照射装置は、上記ハンドル内の照明源によって駆動される光ファイバのファイバの出射端であり得る。

上記の利点及び特徴は、代表的な実施形態のみのものであり、本発明の理解を補助するためにのみ提示される。それらは、特許請求の範囲によって定義されるものとしての本発明を限定するものとみなされないことを理解されたい。本発明の実施形態の追加の特徴及び利点は、以下の説明において、図面から、及び特許請求の範囲から明らかになる。

内視鏡の斜視図である。

部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。

内視鏡のコンポーネントの斜視図である。 内視鏡のコンポーネントの斜視図である。 内視鏡のコンポーネントの斜視図である。 内視鏡のコンポーネントの斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。 内視鏡の斜視図である。 部分的に切り取られた内視鏡を示す。

減菌器における内視鏡のハンドルの斜視図である。

本説明は、以下のように編成されている。
Ｉ．概略
ＩＩ．部分使い捨て：部分的に再利用可能な、部分的に使い捨て可能／交換可能な、間にカップリングジョイントがある
ＩＩＩ．延伸可能な、屈曲可能な、または関節式カメラ先端
ＩＶ．内視鏡の追加の特徴
Ｖ．他の実施形態
Ｉ．概略

図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、外科用内視鏡１００は、内視鏡のハンドル１１２、１１４からのシャフト１１０部分の取り外しを可能にするように構成され得る。シャフトの先端部１１６におけるカメラまたは画像センサ、任意のパンニングメカニズム、照明、電力および信号コネクタ、および流体流路が、使い捨てシャフト１１０にあり得る。ハンドル１１２、１１４は、再利用可能に設計され得る（これは、ハンドル１１２、１１４が、例えば、オートクレーブまたは他の滅菌デバイスにおいて滅菌可能であってもよく、または、使い捨て可能な滅菌スリーブにより保護可能であってもよいことを示唆する）。取り外し可能シャフトとハンドル１１２、１１４の再利用可能部分との間のジョイント１３０は、ハンドルにおいて一般に遠位であり得る（ただし、必ずしも最も遠位の端部にある必要はない）。交換可能シャフト部分１１０は、シャフト１１０とともに使い捨て可能なハンドルの使い捨て部分１２０とともに使い捨て可能であり得る。
ＩＩ．部分使い捨て：部分的に再利用可能な、部分的に使い捨て可能／交換可能な、間にカップリングジョイントがある

図１Ａ、図１Ｃおよび図３Ａを参照すると、内視鏡１００のハンドルは、３つの主要コンポーネントを含む。
・使い捨てキャップ１２０。上記ハンドルのこの最遠位部は、シャフト１１０用の取り付け台として機能し得、上記ハンドルの残りの部分１１２、１１４から接続解除し得る。この使い捨てキャップ部分１２０（シャフト１１０および内部の構成要素とともに）は、使い捨て可能であり得る。
・回転カラー１１２は、上記ハンドルの中心軸を中心として、すなわち、上記シャフトのロール軸１２６を中心として、上記回転カラー１２０を外科医が回転させることを可能にするように表面特徴３０２、３０４を有し得る。手術中に、挿入シャフト１１０、使い捨てキャップ１２０、および回転カラー１１２は、互いとともに回転するように係止され得、その結果、回転カラーを回転させることは、上記使い捨てキャップ１２０およびシャフト１１０の回転１２６に影響を与える。
・近位静止ハンドル１１４は、ハンドルに内部に、シェルを囲む構成要素を有する。ハンドル１１４の外径および外面は、外科医の手に容易ですべりにくいグリップを提供するように設計され得る。近位ハンドルと回転カラーとの間のジョイント１２８は、これら２つのコンポーネントが互いに対して回転することを可能にし得る。いくつかの場合において、近位ハンドル１１４の内部の回路基板および同様の構成要素は、近位ハンドル１１４の内部の使い捨てキャップ１２０および回転カラー１１２と共に回転し得る。使い捨てキャップ１２０および回転カラー１１２は、ジョイント１３０において互いから分離可能であり、その結果、ハンドル１１４および回転カラー１１２（およびそれらの内部構成要素）が再利用可能である一方、使い捨てキャップ１２０およびシャフト１１０は使い捨て可能であってよい。

図１Ａ、図１Ｃおよび図３Ａを参照すると、使い捨てキャップ１２０および回転カラー１１２の間には、以下の３つの基本接続が行われ得る。
・使い捨て部分１２０を再利用可能なハンドル１１２、１１４に保持するための回転係止カップリング１４０、１４２。カップリング１４０、１４２は、挿入および引き抜き力、ロール、ピッチ、ヨートルク、横力、および同様の力を、近位の再利用可能ハンドル１１２、１１４から遠位使い捨て部分１２０およびシャフト１００に伝達するのに充分な強度を有し得、それにより、医師が必要に応じて照明および／またはカメラを狙うことを可能にする。使い捨てキャップ１２０と回転カラー１１２との間のジョイント１３０は、一般に、ハンドルの遠位端に向かって置かれ得る。使い捨てキャップおよび回転カラー１１２は、ジョイント１３０の中心および周囲の平坦な力伝達表面１４４によって係合されてもよく、その結果、これらの力は、分離可能なジョイント１３０の周囲においてサポートされる。１または複数の解放ボタン１４６は、１または複数の係止スナップ１４８を係合解除させるために押されてもよく、または、圧迫されてもよい。機械的接続は、回転可能な係止リングまたは他の解放／固化メカニズムを含み得る。
・照明源およびカメラに電力を供給し、光信号をカメラからハンドル１１２、１１４の処理ボードおよび内視鏡の外側の表示システムに運搬するための電気接続。電力および信号用の切断可能電気接続は、ＵＳＢ－Ｃコネクタ１５０、１５２、ミニＨＤＭＩ（登録商標）コネクタ、または高速信号のためのシグナルインテグリティを維持することができる同様のコネクタによってもたらされ得る。照明が光ファイバによって伝達される場合、ジョイント１３０は光コネクタを含んでよい。
・カメラの任意のパンニングメカニズムへの切断可能接続は、リンク機構などの物理コネクタによってもたらされ得る。

いくつかの場合において、カメラ／画像センサ、ＬＥＤおよび電子的接続（およびカメラ／画像センサをパンニングするための任意の機械的接続）は、挿入シャフト１１０から取り外し可能であり得る。シャフト１１０およびキャップ１２０は、容易な滅菌が可能であるように十分に滑らかで単純な形状であり得る。同様に、電子装置がシャフト１１０の内部から一度取り外されると、それらも滅菌可能であり得る。再利用のためにシャフトとその内部コンポーネントを分解、滅菌およびリアセンブルすることは、特に、人件費が低い市場において費用対効果が高い。

灌漑液または膨張ガスのための１または複数の流体ホース１６０（または、１つが流体用で１つがガス用の２つのホース）は、使い捨てキャップ１２０によって入ってよく、その結果、灌漑／膨張チャネルの流体管のセットの全体は、使い捨てシャフト部分と共に使い捨て可能であってよい。他の事例（例えば、図５Ａおよび図５Ｂ）では、流体ホース１６２は、スコープの近位端に進入し得、流体の流入および流出のためのジョイント１３０内の切断可能流体接続は、ガスケット、Ｏリング等によってもたらされ得る。代替的に、ホース用のコネクタは、患者との接触により汚染された可能性があるすべてのホースの廃棄を容易にすべく、内視鏡の近くの（単一プロシージャの過程における挿入シャフトの「迅速な変化」の交換を可能にすることが望ましい場合がある出願の場合）または内視鏡から遠く離れた（通常、廃液のレセプタクルにある）、内視鏡そのものの外側にあり得る。

使い捨てシャフト１１０、１２０は、体液と接触するコンポーネントの使い捨てを容易にするように設計され得る。多くの場合、滅菌は不完全であるので、患者の安全は、患者の体液と接触したコンポーネントを廃棄することによって改善され得る。滅菌性を改善するために、使い捨てコンポーネントのコストが削減され得るように使い捨てコンポーネント１１０、１２０の構成要素を削減し、滅菌することが困難であり得る表面特徴及び隙間を削減することが望ましくあり得る。したがって、レンズ、画像センサ、ＬＥＤ、パンニングメカニズムおよびシャフトは、使い捨て可能であってよい。加えて、シャフト１１０は流体の流入および流出に使用され、使い捨て可能なので、体液に対するシーリングは不要であり得る。

図１Ｄを参照すると、交換可能／使い捨てシャフトおよびその取り付け構成要素は、異なるタイプの手術に対して特化され得る。例えば、純粋な診断スコープ１７２は、１から３ｍｍの外径を有し得る。腹腔鏡下胸部手術のための交換可能な使い捨てキャップ／シャフトユニット１１０、１２０、１７８は、長さが４００ｍｍで直径が１０ｍｍのシャフトを有し得る。膝および股関節の関節鏡下手術のための交換可能なコンポーネント１７６は、長さが１５５ｍｍで直径が５．５ｍｍまたは４ｍｍであり得る。小さいジョイントの場合、直径が２．９ｍｍまたはそれより小さい交換可能シャフト１７４が好ましい場合がある。屈曲可能な端部２００を有する交換可能シャフト／スコープユニットは、腹腔鏡手術のために寸法決めされ得る。様々な外科専門分野の典型的な寸法は、以下の通りであり得る（ミリメートルで測定）。

様々な交換可能コンポーネント１１０は、先端１１６において異なる機器を有し得る。例えば、様々な交換可能シャフトは、０度（軸上に直接）、３０、４５度、７０度、及び９０度に配向されたカメラを有し得る。

図１Ｅを参照すると、上記スコープは、１０個または１２個または２０個の交換可能シャフト／キャップユニット１１０、１２０のセットを有するハンドルユニット１１２、１１４として販売され得る。
ＩＩＩ．延伸可能な、屈曲可能な、または関節式カメラ先端

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃおよび図２Ｄを参照すると、カメラ先端２０２は、延伸可能および後退可能であるように、カニューレシャフト１３２内において摺動可能であり得る。延伸されたとき、カメラストーク２０２の遠位部分は、例えば、セグメント２１０間の関節接合ジョイントを介して、屈曲可能であり得る。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、錐体２０４は、上記カメラの視野を示す。シャフト２０２の上記延伸可能／屈曲可能部分は、各々が長手方向の寸法において本質的には剛性である一連の要素で形成されるが、屈曲または湾曲を可能にするように各ジョイントにおいて関節接合される。上記関節接合は、図２Ａおよび図２Ｂに示されたように、すべてが同一の寸法であり得る。代替的に、図２Ｃおよび図２Ｄに示されたように、関節接合旋回２１２は、交互に９０度の角度にあり得、その結果、上記屈曲は、２つの寸法にあり得、これは、組み合わせて３６０度の屈曲角度をもたらし得る。代替的に、上記屈曲可能部分２０２は弾性材料で形成され得、長手方向の圧縮寸法に対して相対的に硬く非圧縮性を有するとともに側方のおよび／または傾いた屈曲において可撓性を有する内部スティフナを有する。屈曲可能部分２０２は、外面の周囲に離間された２つまたは４つのケーブルチャネルを含み得、その結果、張力ケーブルが望ましい方向において屈曲を発生させ得る。

図２Ｅ、図２Ｆ、図２Ｇおよび図２Ｈを参照すると、いくつかの場合において、上記カメラは、内視鏡先端内においてパンニング可能であり得る。例えば、上記カメラおよびその照明ＬＥＤは、２つのヒンジ２２２を有する３つの剛体セグメントとして形成された基板２２０の１つの側上に取り付けられ得、その結果、上記２つの外側セグメント２２４は、互いに対して移動し得２２６、上記中心セグメントは、曲がる平行四辺形のように、所定の位置で回転する。上記２つの外側セグメント２２４は、摺動チャネルに取り付けられるとともに、上記ハンドルにおける制御装置にケーブル２２８によって接続され得る。図２Ｅを参照すると、基板２２０は、平坦な可撓性の裏打ち部に成形され得る。上記裏打ち部は、上記裏打ち部をその平行四辺形構成（図２Ｇおよび図２Ｈ）に折り畳むことを可能にするヒンジ点を作成するように折り目２２２を含み得る。旋回点２３０は、基板２２０に成形され得る。図２Ｆを参照すると、フレックス回路２３２は上記基板上に積層されるとともに、上記２つの端部に付着された張力ケーブル２２８を制御し得る。カメラ、照明ＬＥＤ、圧力センサ、温度センサ、または他のセンサは、基板２２０に固定され得る。図２Ｇを参照すると、基板２２０は、平行四辺形の３つの側に折り畳まれ得、第４の側は、ヒンジ点に接続されたリンク機構によって形成され得る。

上記基板の一方の面の他方に対する長手方向運動２２６は、中心セグメントの角度を変更し、したがって、画像ＣＣＤまたは他のカメラ、および任意の他のセンサの角度を変更させる。これは、９０度の大きさであり得る範囲にわたる調整可能な視野角度を提供し得る。上記内視鏡は、１８０度または逆戻りの視野に適応することもでき、ここで、上記内視鏡は、上部が平坦な構造および回転可能なまたはリビングヒンジの長方形内視鏡アーキテクチャを有する。

灌漑、膨張、または他の流体の出入りのための通路および開口部は、上記先端に提供され得る。灌漑流体のための開口部は、上記カメラ上の窓またはレンズからの汚れを消去することを目的とし得る。

表面２２４のうちの少なくとも１つは、セグメント２２４上にまたはその内部に結合された金属ストリップを含み得る。上記金属ストリップは、予め形成された曲率半径を有するばね鋼またはニッケル－チタン合金であり得る。上記金属合金は、代替的に、アルミニウムなどの可鍛性金属であり得、または、形状記憶特徴を有するニッケル‐チタン（ニチノール）合金であり得る。上記金属ストリップは、細長いコアが１つの曲面において確実に曲がることを可能にする。上記メモリ基板がばね鋼またはニチノールである場合、それは、可鍛性である場合はある形状に曲げられ得、または、ニチノールの形状記憶コンポーネントによって操舵可能にされ得る。

図２Ｉおよび図２Ｊを参照すると、レバー２４０は、上記カメラを挿入シャフト内において前進させる／突出させるまたは後退させる／引き出すように移動され得る（図２Ａおよび図２Ｂ）。別のスイッチ／レバー２４２（例えば、パドル形状のスイッチ）は、関節運動可能な先端に延伸するケーブル２２８上に張力を及ぼすことによって上記先端を曲げるケーブルまたはレバーを制御して、シャフト１１０の延伸可能部分２０２に沿ったジョイント２１２において回転関節運動を発生させ、それにより、正のｙおよび負のｙ方向において移動するように上記カメラ先端の関節接合を制御し得る。別のレバーは、カメラパンニングを制御するために使用され得る（図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図２Ｇおよび図２Ｈ）。

図２Ｋおよび図２Ｌを参照すると、４点制御２４４が、延伸可能／後退可能および／または関節式カメラシャフト２０２の関節接合または屈曲可能部分へ、４つの制御ケーブル２２８またはロッドまたは他の耐荷重性コンポーネントを制御し得、その結果、上記カメラ先端は、正のｘ、負のｘ、正のｙおよび負のｙ方向において関節接合され得る。

再び図１Ｄおよび図１Ｅを参照すると、上記延伸可能／後退可能および／または関節式カメラシャフト１１０、２００は、再利用可能なハンドル、使い捨て可能先端構成とともに使用され得る。上記延伸可能／後退可能および／または関節式カメラシャフトは、再利用可能または単一使用一体スコープ構成とともに使用され得る。

上記関節式カメラ先端２００は、腹部胸部の腹腔鏡検査において特に有用であり得る。典型的に、腹部手術中に、腹腔は二酸化炭素で膨張され、大きく開いた視野を外科医に与える。これは、延伸可能／後退可能および／または関節接合先端空間が移動できるようにする。延伸可能／後退可能および／または関節接合先端は、胃または肝などの臓器の後方における視野を提供するために有用であり得る。外科医が視野が固定された内視鏡／腹腔鏡のみを有する場合、臓器の後方における視野を得る唯一の方法は、身体の反対側から別のポートを開くことであろう。
ＩＶ．内視鏡の追加の特徴

図１Ｂを参照すると、使い捨てシャフト部分１１０、１２０は、結果として、保護および強度のための外側カニューレ１３２、および、様々な照明、光学、および流体搬送構成要素を保持する内側シャフト部分１３４に分離可能であり得る。照明は、遠位端におけるまたはその近くのＬＥＤによって、または、ハンドル内の照明源から光ファイバを介して、提供され得る。

再び図１Ａを参照すると、上記内視鏡は、ハンドル１１２、１１４、１２０、および、身体への挿入のためのシャフト１１０を有し得る。シャフト１１０の遠位端１１６にまたはその近くには、カメラ、電子画像センサ、または他の光学コンポーネントがあり得る。カメラの向きは、上記スコープ内に固定され得、または、パンニング可能であり得る。カメラは、シャフトから外を見るように先端部１１６にあってもよく、または、シャフトの構造的先端部より短い距離だけ後方に凹んでいてもよい。さらに、先端部にまたはその近くには、ＬＥＤなどの照明源があり得る。先端部１１６は、剛性の尖ったトロカール先端部を有してもよく、または、画像センサを超えて達するスプーン状の部分を有してもよく、または、可撓性を有し、挿入中にカメラ／画像センサに物理的な保護を提供するためにまたは外科用切断デバイスからカメラ／画像センサを保護するために、各々の場合において（大腸内視鏡の先端部のように）撮像カメラを少し越えて延伸してよい。

照明は、可視光、赤外線および／または紫外線であり得る。いくつかの場合において、照明ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）は再利用可能なハンドル１１２、１１４に配置され得、使い捨てシャフトは、先端部に光を伝達するための光ファイバを有し得、ジョイント１３０は光カプラを有し得る。他の事例において、照明ＬＥＤは先端部１１６に配置され、外科手術腔を直接照らし得る。そのような場合において、ジョイント１３０は電源コネクタを有し得る。いくつかの場合において、ＬＥＤは先端部から凹んでいてもよく、または、シャフトのある場所に配置されてもよく、光ファイバは先端部に照明光を運搬してよい。光ファイバは、例えば、分割して構成され、その結果、光は、画像センサの周りに望ましいパターンで配列され、画像センサの周りの外科手術腔に光をより良く分散させ得る。

シャフト１１０そのものは、剛性であり、ステンレススチールまたはコーティングアルミニウムなどの、生体反応性を有しない金属で作製され得る。いくつかの場合において、内視鏡先端部の周りの外科手術腔には、ガス（通常、二酸化炭素）が吹送されてもよく、または、生理食塩水が灌漑されてもよい。いずれの場合においても、流体の流入および流出は、シャフトを通るチャネルにより実現され得る。

また、シャフト１１０は、照明ＬＥＤおよびカメラに電源線を運搬し、ハンドルの再利用可能部分１１２、１１４において、カメラから電子装置に光信号を戻す信号線を運搬し得る。カメラへの電力は、可撓性ケーブル内またはプリント回路基板（可撓性または剛性）上の導体を介して供給され、パリレンなどのコンフォーマルで絶縁性のコーティングを用いて絶縁され得る。この同じ可撓性を有する回路基板は、カメラからのビデオ信号用の信号導体を有し得る。ビデオ信号は、任意のビデオ信号プロトコル、例えば、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）またはＨＤＭＩを使用して、カメラからハンドルへと伝送され得る。また、パリレンは、生体適合性を改善し得る。

シャフト１１０は、カメラのパンニングを制御するためのケーブルまたは他の機械的要素も保持し得る。

図３Ａを参照すると、回転カラーは、回転を容易にする様々な特徴を有し得る。例えば、窪み３０２は、軽いロールトルクのために指に良好なグリップを提供し得る。フィン３０４は、より大きいロールトルクにより大きい影響力を提供し得、また、固定された回転基準点を提供し得る。

ボタン３１０は、照明ＬＥＤをオンまたはオフに変えること、写真撮影、およびビデオの開始および停止などといった様々な機能を実行し得る。単一のボタンが、押圧の性質に基づいて、これらのすべての機能を実行し得る。例えば、３秒間押したままにすると、照明ＬＥＤが点滅し得る。速く押すと、単一フレームの静止画像がキャプチャされ得る。２回クリックすると、ビデオ記録を開始および停止し得る。

シャフト１１０の先端部１１６におけるカメラがパンニング可能であるまたは他の制御可能な特徴を有する場合、ボタン３１０の近くに、カメラの調整を制御するためのする制御部（例えば、レバー、またはタッチスライドパネルなど）が存在し得る。

１または複数の紫外線ＬＥＤは、ハンドル１１２、１１４の内部、シャフト１１０の内部、または先端部１１６の近くに配置され、デバイスの内部コンポーネントを確実に滅菌すること、または、水がデバイスを通過する際に水を確実に滅菌することを補助し得る。

図３Ｃを参照すると、灌漑／吹送ホース１６０、１６２は、上記ハンドルを通じて様々なポイントに入り得る。例えば、灌漑／吹送ホース１６０、１６２は、フィン３０４によって入り得る。または、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、灌漑／吹送流体／ガスホース１６０、１６２は、ハンドル１１４の近位端によって入り得る。次に、このホースは、ジョイント１３０内の流体接続解除ジョイント３２０を介して接続解除可能であってよい。図３Ｃを参照すると、吹送流体／ガス用のホース１６０が使い捨てキャップ１２０によって入る場合において、様々なジョイントおよびストレインリリーフフィーチャ３４０は決まった位置にホース１６０を保持するのに使用され得る。

図３Ｄおよび図３Ｇを参照すると、ＵＳＢ－ＣまたはミニＨＤＭＩコネクタなどの電気コネクタ１５０、１５２は、カメラをハンドル１１４の内部の回路基板に接続するのに使用され得る。

図３Ｅを参照すると、回転係止カップリング１４０、１４２は、回転カラー１１２に対する回転関係において使い捨てキャップ１２０を係止し得る。様々な剛性で弾性のある特徴１４４、１４８は、他の力およびトルクに対してそれらを合わせて係止し得、解放ボタン１４６はそれらを係合解除させて使い捨てキャップ１２０の交換を可能にすることを許可し得る。キャップ部１２０および回転係止カップリング１４０、１４２の間のカップリングは、ジョイントの周辺部に応力の多くを配置し得、その結果、ジョイント１３０は、力（特に、トルク）を良好に保持および伝達し得る。

図３Ｆを参照すると、ハンドルの静止部分１１４および回転カラー１１２の間の回転は、ジョイント１２８において回転ベアリング３６０を介して提供され得る。

図４Ｂおよび図４Ｃを参照すると、近位ハンドル１１４は、複数のコンポーネントを含み得、典型的には、患者との偶発的な接触のみを有する（したがって、交叉感染のより低いリスクを呈する）コンポーネントは、コストがより高く（したがって、再利用可能であることが望ましく）、滅菌可能であるか、または滅菌スリーブによって被覆され得る。例えば、近位ハンドル１１４は、電力変圧器、信号増幅器、照明ＬＥＤとカメラの制御装置、カメラをパンニングする機械的制御、および、カメラからの画像の直立のための回転センサなどを保持し得る。ハンドルは、電力、信号、流体等の外部のソース及び宛先への接続も含み得る。

近位ハンドル１１４は、カメラの角度配向が確かめられ得るように、回転センサを含み得る。例えば、近位ハンドル１１４の内面は、１または複数の磁石４２０を取り付け得、（回転カラー１１２および使い捨てキャップ１２０とともに回転する）プリント回路基板４２２は、磁石を検出するセンサ４２４を有し得る。これは、回転配向を計算するのに使用されてよく、結果として、ビデオディスプレイスクリーン上のカメラからの画像を「直立」にするのに使用され得る。

シャフトの遠位端、そこに取り付けられたカメラ、およびシャフト内の構成要素の取り付けは、強固に設計され得る。時々、手術中に、内視鏡の先端部がシェーバー、アブレーションプローブ、または焼灼プローブと接触し得、先端部はそのような接触に対して強固であることが望ましい場合がある。構成要素が移動して患者の体内に残り得るリスクを減らすべく、使い捨てシャフトおよびその構成要素は、機械的故障のリスクが高いジョイントを回避するように設計され得る。使い捨て可能光学システムは、複数の外科的プロシージャにおいて使い捨て不可能な光学装置が再利用される場合に発生する画質劣化を防止し得る。

種類としての内視鏡は、関節鏡、腹腔鏡、大腸内視鏡、および様々な体腔用の他の特化したスコープを含む。関節手術用の関節鏡の場合、シャフトは５ｍｍ、５．５ｍｍ、または６ｍｍと小さく、非常に剛性であり得る。大腸内視鏡などの他の内視鏡の場合、直径はより大きくてよく、シャフトは可撓性であってよい。

内視鏡は、ハンドルおよび複数の先端部として移送され得、各先端部は、滅菌のためにそれぞれシーリングされる。

図５Ｂを参照すると、灌漑／吹送流体／ガス流入用ホース１６０、灌漑／吹送流体／ガス流出用ホース１６２、および電気接続コード１６４は、使い捨てキャップ１２０に永久的に固定され５４０、５４２得る。この配置は、外科手術腔から水を運搬し、従って汚染されるホース１６２が使い捨て可能であり得るようにして、ハンドルの再利用可能部分１１４が流体と接触しないことを可能にし得る。ホースおよびコード１６０、１６２は、再利用可能なハンドル１１２、１１４の長さを走行するチャネル５５４によってルーティングされ得る。チャネル５４４は、ホースおよびコード１６０、１６２、１６４およびコネクタ５５０、５５２の容易な移動を許可するのに十分に大きい内径を有し得、容易な滅菌を可能にする連続的で滑らかな壁を有し、交換可能なコンポーネントを即時交換可能にする。チャネル５５４は、プリント回路基板４２２を中心軸に置くことを可能にすべく、中心軸から外れていてよい。ホースおよびコード１６０、１６２の端部におけるコネクタ５５０、５５２は、チャネル５５４を通過するのに十分小さな大きさであり得る。したがって、シャフト１１０、キャップ１２０、ホースおよびコード１６０、１６２の交換は、コネクタ５５０、５５２とホースおよびコード１６０、１６２とをチャネル５４４によって通過させることにより実現され得る。電気コード１６４は、ジョイント１３０にまたはその近くにコネクタ５５４を有し得、灌漑／吹送流体／ガスを外科手術腔に流すためのホース１６０は同様に、このホースを再利用可能にすべくジョイント１３０にコネクタを有し得、または、漏れの可能性を減らすべく永久的に固定され５４０得る。ホースおよびケーブル１６０、１６２をほぼ軸上に有することで、スコープの使用中における望ましくないケーブルフロップを低減し、キャップ１２０上の望ましくないトルクを低減する。シャフト１２０、キャップ１２０、およびホース１６０、１６２を交換のための一体ユニットとして形成することは、漏れの可能性を減少させ、交換動作の滅菌性を向上させる。

図６を参照すると、再利用可能なハンドル１１２、１１４は、減菌器６００内で滅菌され得る。ホース１６０、１６２と、患者または患者と接触した流体と接触する内視鏡１００の他のすべての部分とは、使い捨て可能であることが好ましい。再利用可能部分１１２、１１４の設計は、患者の体液との接触を回避することによって汚染を最小限にすることを確実にする。減菌器６００は、１または複数の再利用可能なハンドル１１２、１１４を受け入れ、紫外線ＬＥＤ６０２からそれらを紫外光で照射するように配置され得る。ハンドルチャネル５４４を通過するロッド６１０は、それらの長さに沿って配置された紫外線ＬＥＤ６１２を有し、内部チャネル５４４を滅菌し得る。
Ｖ．他の実施形態

本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの任意の１または複数を、個々にまたは任意の組み合わせで含み得る。内視鏡先端の挿入シャフトは、剛性の近位部分および遠位部分を有する。上記遠位部分は、撮像回路の視野を望ましい方向に方向付けるように屈曲可能である。照射装置およびソリッドステート撮像回路は、関節運動可能遠位部分の遠位端にまたはその近くにある。上記照射装置は、手術中に外科医のための体腔の内部を照らすように設計されており、上記撮像回路は、その画像を捕捉するように設計されている。上記交換可能な内視鏡先端のカップリングは、ジョイントにおいて挿入シャフトをハンドル部に分離可能に接続し、上記ジョイントを接続解除するように設計されている。上記カップリングは、機械式コネクタを有する。上記ジョイントが分離されたとき、上記機械式コネクタは、廃棄および交換のために上記ハンドルから上記挿入シャフトを取り外すことを可能にする。上記ジョイントが接続されたとき、上記ジョイントは、外科医の手および挿入シャフトの間で機械力の伝達を提供するように設計されている。電気コネクタは、上記ハンドル内の電子装置に上記挿入シャフトを接続するように設計されている。上記ハンドル電子装置は、上記照射装置の駆動のために、および、上記撮像回路から撮像信号を受信するために設計されており、上記ハンドルは、使用と使用の間における滅菌を可能にするように設計されている。制御力伝達要素は、外科医によって関節運動可能な遠位部分に方向付けられた機械力の伝達によって、外科医が上記撮像回路の方向を方向付けることを可能にするように設計されている。遠位屈曲可能部分は、一連の関節式剛性セグメントを含む。シースまたはカバーは、侵入または挟み込みを低減するように設計されている関節式剛性セグメントをカバーする。遠位屈曲可能部分は、固体コンポーネントで形成され、その側方および仰角の寸法において屈曲可能であり、その長手方向の寸法における圧縮において相対的に非圧縮性を有する。遠位屈曲可能部分は、固体シースから延伸可能でありその中に後退可能である。遠位屈曲可能部分は、１つの寸法において屈曲可能である。遠位屈曲可能部分は、２つの直交する寸法において屈曲可能である。上記撮像回路は、パンニング可能な取り付けを介して上記関節運動可能な遠位部分の遠位端の内部にまたはその近くに取り付けられている。上記パンニング可能な取り付けは、平行四辺形の２つの側として設計されている。上記撮像回路は、上記２つの平行四辺形の側にヒンジ連結された構造セグメント上に取り付けられている。通路および開口部は、上記撮像回路上のレンズまたは窓からの視野を改善するために、灌漑流体を通過させるように設計されている。通路および開口部は、手術のための腔を拡大するために、膨張流体を通過させるように設計されている。上記カップリングの機械式コネクタは、上記内視鏡の挿入シャフトを上記ハンドル部に固定するように設計されたツイストロックを含む。複数の上記内視鏡先端は、ハンドルとともにバンドリングされパッケージングされる。上記ハンドルは、上記照射装置の駆動のために、および、上記撮像回路から撮像信号を受信するために設計された電子装置を有する。上記複数の先端およびハンドルは、一体出荷および販売のためにパッケージングされる。上記照射装置は、上記遠位端にまたはその近くに取り付けられた照明ＬＥＤである。上記照射装置は、上記ハンドル内の照明源によって駆動される光ファイバのファイバの出射端である。

本明細書に説明された様々なプロセスは、適切にプログラミングされた汎用コンピュータ、専用コンピュータ、およびコンピューティングデバイスによって実装され得る。通常、プロセッサ（例えば、１または複数のマイクロプロセッサ、１または複数のマイクロコントローラ、１または複数のデジタル信号プロセッサ）は、命令を（例えば、メモリまたは同様のデバイスから）受信し、それらの命令を実行することにより、それらの命令より定義された１または複数のプロセスを実行する。命令は、１または複数のコンピュータプログラム、１または複数のスクリプト、または他の形態で具現化され得る。処理は、１または複数のマイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、コンピューティングデバイス、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、または同様のデバイスまたはそれらの任意の組み合わせで実行され得る。処理を実装するプログラムと、動作されるデータとは、様々な媒体を使用して格納および伝送され得る。いくつかの場合において、ハードワイヤード回路またはカスタムハードウェアは、決まった位置において使用されてもよく、または、プロセスを実装し得るいくつかのまたはすべてのソフトウェア命令と組み合わせて使用されてもよい。説明されたもの以外のアルゴリズムが使用され得る。

読者の便宜のために、上記の説明は、可能なすべての実施形態の代表的なサンプル、本発明の原理を教示し、それを実行するために考えられる最良の形態を伝えるサンプルに着目している。本願及びその関連付けられた提出履歴全体を通して、「発明（ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語が使用される場合、それは説明される概念及び原理の集合全体を指す。対照的に、排他的に保護される財産権の正式な定義が、排他的に制御された請求項に記載されている。本明細書は、すべての可能な変形を網羅的に列挙することを試みるものではない。他の説明されていない変形または修正が可能であり得る。複数の代替的な実施形態が説明されている場合、多くの事例において、異なる実施形態の要素を組み合わせること、または、ここで説明された実施形態の要素を、明確には説明されていない他の修正または変形と組み合わせることが可能である。項目のリストは、別段の明確な規定がない限り、任意のまたはすべての項目が相互排他的であることを暗示するものでもなければ、任意のまたはすべての項目が任意のカテゴリに包括的であることを示唆するものでもない。多くの事例において、１つの特徴または特徴のグループは、説明された装置または方法全体とは別個に使用され得る。それらの説明されていない変形、修正および変形の多くは、以下の請求項の文字通りの範囲内にあり、他も同等である。

Claims (15)

1. 内視鏡のための交換可能な内視鏡先端であって、
   剛性近位部分および遠位部分を有している挿入シャフト、ここで前記遠位部分は、撮像回路の視野を望ましい方向に方向付けるように屈曲可能である；
   前記屈曲可能な遠位部分の遠位端にまたはその近くに位置付けられた照射装置およびソリッドステート撮像回路、ここで前記照射装置は、手術中に外科医のために体腔の内部を照らすように設計されており、前記撮像回路は、その画像を撮像するように設計されている；
   ジョイントにおいて前記交換可能な内視鏡先端をハンドル部に分離可能に接続し、前記ジョイントを接続解除するように設計されているカップリング；ここで前記カップリングは、
   前記交換可能な内視鏡先端が廃棄および交換のために前記ハンドル部から取り外されることを可能にする；および
   外科医の手から前記挿入シャフトへの外科的機械力の伝達を提供するように設計されているジョイントを形成するように接続する
   ように設計された機械式コネクタ；
   前記交換可能な内視鏡先端を前記ハンドル部内の電子装置に接続するように設計されている電気コネクタ、ここで前記電子装置は、前記照射装置の駆動のために、および、前記撮像回路から撮像信号を受信するために設計されており、前記ハンドル部は、使用と使用の間における滅菌を可能にするように設計されている；
   を有しており、
   外科医によって前記屈曲可能な遠位部分に方向付けられた機械力の伝達によって、外科医が前記撮像回路の方向を方向付けることを可能にして、前記屈曲可能な遠位部分を前記外科医の制御下で屈曲させるように設計された制御力伝達要素
   を備える、内視鏡のための交換可能な内視鏡先端。
2. 前記屈曲可能な遠位部分は、一連の関節式剛性セグメントを有する、請求項１に記載の交換可能な内視鏡先端。
3. 侵入または挟み込みを低減するように設計された前記関節式剛性セグメント上のシースまたはカバーをさらに備える、請求項２に記載の交換可能な内視鏡先端。
4. 前記屈曲可能な遠位部分は、固体コンポーネントで形成され、その側方および仰角の寸法において屈曲可能であり、その長手方向の寸法における圧縮において相対的に非圧縮性を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
5. 前記屈曲可能な遠位部分は、固体シースから延伸可能でありその中に後退可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
6. 前記屈曲可能な遠位部分は、１つの寸法において屈曲可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
7. 前記屈曲可能な遠位部分は、２つの直交する寸法において屈曲可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
8. 前記撮像回路は、パンニング可能な取り付けを介して前記屈曲可能な遠位部分の遠位端の内部にまたはその近くに取り付けられている、請求項１から７のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
9. 前記パンニング可能な取り付けは平行四辺形の２つの側として設計されており、前記撮像回路は前記２つの平行四辺形の側にヒンジ連結された構造セグメント上に取り付けられている、請求項８に記載の交換可能な内視鏡先端。
10. 前記撮像回路上のレンズまたは窓からの視野を改善するために、灌漑流体を通過させるように設計された通路および開口部をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
11. 手術のための腔を拡大するために、膨張流体を通過させるように設計された通路および開口部をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
12. 前記カップリングの機械式コネクタは、前記交換可能な内視鏡先端を前記ハンドル部に固定するように設計されたツイストロックを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の複数の前記交換可能な内視鏡先端；および
    前記照射装置の駆動のために、および、前記撮像回路から撮像信号を受信するために設計されている電子装置を有するハンドル；
    を備え、
    一体出荷および販売のためにパッケージされているシステム。
14. 前記照射装置は、前記遠位端にまたはその近くに取り付けられた照明ＬＥＤである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。
15. 前記照射装置は、前記ハンドル部内の照明源によって駆動される光ファイバのファイバの出射端である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の交換可能な内視鏡先端。

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