JP2024505431A - 調整可能な光学レンズを備えた内視鏡用カップリングデバイス - Google Patents

Abstract

内視鏡のワーキング端部の一部をカバーし且つ少なくとも部分的にシールするためのカプラデバイス、並びに光学レンズの焦点距離を自動及び／又は手動で調整するために内視鏡にエネルギーを供給するためのアクチュエータが提供される。カプラデバイスは、スコープ及びその構成要素を保護して、デブリ、流体及び他の物質の進入を低減することにより、感染リスクを低減する。更に、カプラデバイスは、レンズから調整可能な焦点及びより多くの屈折力を提供する機構を提供することにより、操作中の内視鏡の手動による移動を最小限に抑え、よりコンパクトで操縦性の高い内視鏡の設計を可能にする。【選択図】 図５Ａ

Description

（関連出願に対する相互参照）
本出願は、２０２１年１月１４日に出願された米国仮出願第６３／１３７，６９１号の利益を主張するものであり、その全内容は、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

近年の光学イメージング技術の進歩により、今日、多くの医療処置が低侵襲的に実施できるようになっている。高度な視覚能力を有するより高性能で可撓性のスコープの進化により、以前は侵襲的な外科的介入でしか達成できなかった人体の深部領域へのアクセスが可能になった。このような現代の利便性は、米国及び世界各国で毎年行われている、内視鏡、腹腔鏡、関節鏡、検眼鏡、又は他の遠隔イメージング可視化処置に対する需要の増加、及びその件数の増加をもたらしている。これらの処置は、比較的安全ではあるが、リスクがない訳ではない。

例えば、内視鏡検査は、内視鏡と呼ばれる照明付きの可視化デバイスを患者の体内に挿入して、検査、診断、治療を目的として体腔、管腔、臓器、又はこれらを組み合わせの内部を観察する処置である。内視鏡は、小さな切開部又は患者の自然オリフィスを通して挿入することができる。気管支鏡検査では、内視鏡は口から挿入され、他方、Ｓ状結腸鏡検査では、内視鏡は直腸から挿入される。他のほとんどの医療イメージングデバイスとは異なり、内視鏡は、臓器、体腔又は管腔内に直接挿入される。

今日、ほとんどの内視鏡は再使用されている。これは、内視鏡検査の後、内視鏡は洗浄、消毒又は滅菌、及び再処理処置を経て、別の患者の別の内視鏡検査に使用するために再び現場に導入されることを意味する。場合によっては、内視鏡は、１日に数回、複数の異なる患者に再使用される。

内視鏡の洗浄、消毒、再処理処置は厳密なものであるが、内視鏡があらゆる形態の汚染も完全に除かれてなくなるという保証はない。現代の内視鏡は、非常に小さく可撓性の管状本体の内側に高性能で複雑な光学可視化構成要素を有しており、これらの特徴により、これらのスコープが患者の診断又は治療に効果的であることを可能にしている。しかしながら、これらの快適さの代償として、内視鏡の小型のサイズ及び多数の構成要素に起因して、洗浄が困難である。これらのスコープは、身体の部位に深く導入されるため、スコープの表面が、体液、血液、及び組織などのスコープ内に捕捉される又は表面に付着する可能性のある要素に露出され、繰り返し使用するたびに感染のリスクが高まることになる。

超音波内視鏡スコープ（ＥＵＳ）及び側視機能を有する十二指腸内視鏡のような消化管内で使用される内視鏡は、細菌が多い環境にあるという点で更に複雑である。典型的な十二指腸内視鏡及びＥＵＳスコープは、作動用のケーブルに取り付けられたヒンジを備えたエレベータのような内部可動構成要素を有する。エレベータは、スコープのワーキングチャネルを通過する器具の方向を偏位及びひいては変化させるのに使用される。このエレベータは、ユーザがワイヤ又はカテーテルの方向を変えて、ワイヤ又はカテーテルを特定の開口部に向けることができ、１又は２以上の器具を転回させて、特定の体腔に進入させること、或いは組織を貫通又はサンプリングすることができるようにする点で有益である。しかしながら、使用中のエレベータの大きさ、位置及び動きを考慮すると、エレベータは、細菌がエレベータのヒンジ及びスコープ上の他の洗浄しにくい場所に混入する危険性を含む、洗浄上の問題を生じる。これは、細菌がコロニーを形成し、薬剤耐性を獲得する機会を提供し、患者に重大な病気及び死亡のリスクさえもたらす。この感染リスクは、エレベータ機構を前後に動かすのに使用されるケーブル機構及び現在のスコープ設計の他の態様においても存在する。更に、細菌汚染によってもたらされる健康リスクに加えて、流体、デブリ、細菌、微粒子、及びその他の不要物がスコープのこれらの清掃しにくい領域に蓄積することもまた性能に影響を与え、これらの再使用可能なスコープの耐用年数を短くしている。

既存の内視鏡の別の欠点は、直径及びレンズの変位範囲の制限に起因して、従来のレンズ集束システムが好適ではないことである。内視鏡は典型的には、内視鏡の一端にある物体像を他端によって観察しているユーザに提供するために、光路に沿って一連の固定レンズを含む。これらのレンズの各々は、固定の形状又は焦点距離を有する。従って、内視鏡内で従来のレンズを使用することにより、観察される物体に合焦する特定の作業距離が定められる。この作業距離から逸脱することで、物体を反対側で観察しているユーザには、ぼけて見えることになる。従って、内視鏡は、物体から一定の距離を保って静止していなければならない。作業距離又は焦点距離の変更は、内視鏡内の様々な屈折力のレンズを切り替えることにより実現できる。しかしながら、内視鏡が使用状態になると、内視鏡内で使用されるレンズの何れかを変更することは困難である。また、剛性形状を有する固定レンズを用いると、離散的な作業距離及び倍率だけを設定することができる。従って、内視鏡オペレータは、内視鏡をより頻繁に移動及び再合焦する必要があり、内視鏡処置時間が長くなり、場合によっては特定の処置中に患者の不快感を増大させる可能性がある。

従って、内視鏡の性能も向上させながら、汚染及び感染のリスクを低減するために、現在存在する内視鏡の好都合な付属品として機能するデバイスを提供することが望ましい。特に、内視鏡の光学レンズの焦点距離を調整する機能を有する内視鏡用付属デバイス又は付随デバイスを提供することにより、処置中の内視鏡の手動による移動を最小限に抑え、洗浄及び滅菌がより容易なコンパクトで操作性の高い内視鏡の設計を可能にすることが望ましい。

内視鏡の作動端部の一部をカバーし且つ少なくとも部分的にシールするためのカプラデバイス、並びに光学レンズの焦点距離を自動及び／又は手動で調整するために内視鏡にエネルギーを供給するためのアクチュエータが提供される。カプラデバイスは、スコープ及びその構成要素を保護して、デブリ、流体及び他の物質の進入を低減することによって、感染リスクを低減する。更に、カプラデバイスは、レンズから調整可能な焦点及びより多くの屈折力（すなわち、ズーミング能力）を提供する機構を提供することにより、操作中の内視鏡の手動による移動を最小限に抑え、よりコンパクトで操縦性の高い内視鏡の設計を可能にする。

１つの態様において、光学レンズを有する内視鏡と共に使用するためのカプラデバイスは、内視鏡による組織の観察を可能にするための可視化セクションと、内視鏡の遠位端部に取り外し可能に取り付けるように構成された近位端部とを備えた本体を含む。カプラデバイスは、本体の近位端部が内視鏡の遠位端部に取り付けられたときに光学レンズに作動的に近接するように配置されたアクチュエータを更に含む。アクチュエータは、光学レンズの曲率又は形状を変化させ、これによりレンズの焦点距離を調整するように構成されている。

カプラデバイスにより、オペレータは、光学レンズを調整して、更に遠くの距離で物体を観察する（すなわち、内視鏡を移動させることなく、物体の近くに合焦する、又はズームインする）ために必要な追加の正のパワー補正を得ることができる。或いは、フィードバック制御ループの一部としてパワーを自動的に補正することもできる。更に、カプラデバイスにより、光学レンズを所望のパワー範囲にわたって連続的に調整することができる。例えば、レンズの焦点距離は、内視鏡の遠位端部と所望の物体との間の距離に実質的に一致するように調整することができ、オペレータは、焦点を維持しながら、内視鏡を物体に近づけたり、物体から遠ざけたりすることができる。

カプラデバイスはまた、観察者と標的部位との間の光路に沿った光学レンズの数が、従来の内視鏡よりも少ない内視鏡を設計することを可能にする。光学レンズの少なくとも１つを調整する能力により、内視鏡の屈折力を変えるために複数の固定レンズの必要性が低減される。これにより、更にコンパクトで操作性の高い内視鏡の設計が可能になることで、患者の快適性が向上し、従来のスコープでは到達が困難であった患者内の標的部位へのアクセスが可能になる可能性が高くなる。

特定の実施形態において、アクチュエータは、例えば、コントローラと、バッテリ又は他の適切な電力源などの電源と、光学レンズに直接又は内視鏡内の他の要素を介して間接的にカップリングするための１又は２以上のカップリング要素とを含むことができる。電源は、カップリング要素を介して光学レンズにエネルギーを供給し、レンズの表面プロファイル又は曲率を調整し、これによりレンズの焦点を調整する。

特定の実施形態では、電源、カップリング要素又はアクチュエータ内の別のコネクタは、内視鏡が患者内で移動する際に、レンズの曲率を自動的に調整して物体上へのレンズの再合焦を行うように構成することができる。これらの実施形態において、アクチュエータは、オートフォーカス光センサ又は同様のデバイスと、オートフォーカス光センサからの信号を評価するコントローラとを含むことができる。次いで、コントローラは、必要に応じてレンズにエネルギーを自動的に供給し、画像が合焦するまでレンズの焦点距離を調整する。

他の実施形態では、アクチュエータは、オペレータが要求時にアクチュエータ及び光学レンズの焦点距離を手動で調整可能にするコントローラを含むことができる。コントローラは、カプラデバイス内のアクチュエータに電気信号を送るための１又は２以上の入力制御器を含むユーザインターフェースデバイスから制御することができる。ユーザインターフェースデバイスは、内視鏡のハンドルに、又は別個のデバイスに組み込むことができる。電気信号は、内視鏡を通ってカプラデバイスに延びるコネクタを介して送信することができ、或いは、アクチュエータは、患者からカプラデバイスまで外部から送られる信号によって無線で制御することができる。

他の実施形態では、電源は、カプラデバイス及び／又は患者の外部に配置することができ、また、光学レンズを調整するための電力又はエネルギーは、カプラデバイス内のアクチュエータに（又は内視鏡内のコネクタを介して）無線で供給される。このような一実施形態では、アクチュエータは、電源からエネルギーを無線で受信し、エネルギーを光学レンズに送信するように構成された受信機を含む。或いは又はこれに加えて、受信機は、オペレータがアクチュエータを制御できるように、遠隔源から電気信号（例えば、コマンド入力）を受信するように構成することができる。受信機は、本体内に配置することができ、又はカプラデバイスの外面に配置することができる。エネルギー源及び／又はコントローラは、患者の外部などカプラデバイスから遠隔に配置することができる。エネルギーは、電磁場、電磁放射線、又はエネルギー源からアクチュエータに無線送信することができる他の適切なエネルギーを含むことができる。

特定の実施形態では、エネルギーは電磁場を含み、またエネルギーは、誘導結合又は容量カップリングを介して伝送される。前者の実施形態では、エネルギー源は、１又は複数の第１の磁気コイルを含み、アクチュエータは、１又は複数の第２の磁気コイルを含む。後者の実施形態では、エネルギー源は、１又は複数の第１の電極を含み、アクチュエータは、１又は複数の第２の電極を含む。第１の電極及び第２の電極は、第１の電極から第２の電極への容量カップリングを通じてエネルギーを伝達するように構成されている。何れの実施形態においても、アクチュエータは更に、電磁場をＤＣ又はＡＣ電流に、もしくはレンズの特性を調整するのに適した別のエネルギー形態に変換するための整流器又は他の適切な機構を含むことができる。

別の実施形態では、エネルギーは、マイクロ波、レーザビーム又は同様のもののような電磁放射線を含む。これらの実施形態において、電力源は、１又は２以上のアンテナ又は他の適切なカップリングデバイスを含み、アクチュエータは、１又は２以上の受信機を含む。電磁エネルギーは、アンテナから受信機へ無線送信される。アクチュエータは更に、電磁放射線をレンズの特性を調整するための適切なエネルギー形態に変換するための整流器又は他の適切な機構を含むことができる。

アクチュエータは更に、カプラデバイスの本体の近位端部が、スコープの遠位端部に取り付けられたときに、光学レンズに作動的に近接するように配置される１又は２以上のカップリング要素を含む。カップリング要素は、光学レンズ（又は光学レンズと接触しているスコープの別の要素）と直接接触することができ、又は光学レンズにエネルギーを伝達するために光学レンズに十分に近接して配置することができる。

特定の実施形態では、光学レンズは、１又は２以上の調整可能レンズ、及び幾つかの実施形態では、１又は２以上の剛性レンズ又は固定レンズを含む。調整可能なレンズは、好ましくは、チャンバ内の流体を光が通過することを可能にする実質的に透明な近位及び遠位表面を有するチャンバ内に封入された１又は２以上の流体を有する流体レンズを含む。流体レンズの焦点距離は、流体の形状又は屈折率分布を変えることによって調整することができる。特定の実施形態では、流体レンズは、流体の表面プロファイル又は曲率半径が光学レンズの焦点距離を決定するように構成される。流体の表面プロファイル又は曲率半径を変更することにより、レンズの焦点距離を調整することができる。流体の表面プロファイルは、流体に直接又は流体を通してエネルギーを加えることによって、又は流体の圧力、体積又は他の特性を調整する他の機構に間接的にエネルギーを加えることによって調整することができる。

一実施形態では、アクチュエータは、カプラデバイスの近位端部が内視鏡の遠位端部に取り付けられたときに流体レンズに作動的に近接する１又は２以上の電極を含む。アクチュエータは、電極間に電圧を印加して、その中の流体の形状又は曲率を変化させるように構成されている。例示的な実施形態では、流体レンズのチャンバは、水及び油、又は他の適切な液体等の少なくとも２つの異なる混和しない液体を収容する。電圧は、流体レンズ内の水の形状を変化させ、レンズの曲率及びその焦点距離を変化させる。

別の実施形態では、レンズチャンバは、レンズとして機能する湾曲部と、湾曲部に流体的にカップリングされたリザーバ部とを含む。チャンバは、水、油、空気、又は何れかの適切な流体のような単一の流体で充填される。レンズは、チャンバを密閉及びシールする外膜を更に含むことができる。この実施形態では、アクチュエータは、流体をリザーバからレンズの湾曲部に移動させるために膜に圧力を加えるように構成されている。或いは、アクチュエータは、流体をリザーバからレンズの湾曲部に強制的に移動させるために、流体リザーバに直接圧力をかけるように構成することができる。アクチュエータは、電流、磁気エネルギー、機械エネルギー、音響エネルギー及び同様のものなど、当該技術分野で知られている様々なエネルギー源によって駆動することができる。膜がチャンバに対してより多くの圧力をかけると、流体は、湾曲部からリザーバへと駆動され、これによってレンズの曲率が減少する。この圧力を取り除くと、流体が湾曲部に変位することにより、レンズの曲率が増加する。

幾つかの実施形態では、カプラバイスは、内視鏡のユーザによって好まれる方向にデバイスのワーキングチャネルを関節運動させることを可能にし、その結果、内視鏡のワーキングチャネルを下って前進されるワイヤ、カテーテル又は他の器具は、カプラバイスが所定位置にない場合又はスコープ内のエレベータが使用されない場合に、器具が内視鏡から出ることになる角度とは異なる好ましい方向にワイヤ又はカテーテル又は他の器具を誘導することができる。この器具の再配向は、デバイスのナビゲーションを支援しながら、流体、デブリ、粒子状物質、細菌及び他の不要な要素が、内視鏡の洗浄が困難な領域、特に内視鏡の遠位端部に侵入するのを許容しないという利点を有する。

他の実施形態では、カプラデバイスは、スコープのワーキングチャネル又は生検チャネルを延長し、角度方向に調整可能な可撓性ワーキングチャネル延長部を含む。フレキシブルワーキングチャネル延長部は、内視鏡を通過するエレベータ又はケーブルによって調整可能とすることができる。或いは、カプラデバイスは、ワーキングチャネル延長部を調整し、それにより内視鏡を通過するデバイスを関節運動させるためのエレベータ、ケーブル、又は同様の動作手段等の固有のアクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、モータ又は同様のもの等の何れかの適切なエネルギー源によって駆動することができる。エネルギー源は、スコープを通して直接、又は磁気、電気、もしくは他の無線エネルギー源を通して間接的にアクチュエータにカップリングすることができる。エネルギー源は、カプラデバイス内に配置することができ、又はカプラデバイスの外部に存在することができる（すなわち、スコープの近位端部に配置されるか、又は患者の外部に配置される）。

幾つかの実施形態では、カプラデバイスのアクチュエータは、スコープ内の関節機構及び光学レンズの両方にエネルギーを供給する。このように、カプラデバイスにエネルギーを供給することにより、スコープ内のワーキングチャネルを通過する器具の関節運動及び光学レンズの焦点距離の調整が可能になる。

幾つかの実施形態では、カプラデバイスは、内視鏡の端部をカバーして内視鏡の端部をシールする光学的に透明な材料で形成することができ、デバイスによる視界を不明瞭にすることなく、内視鏡のカメラの視覚化を可能にする。また、光学的に透明な材料は、内視鏡のライトガイドをカバーして、内視鏡によって投影された光が内視鏡の視野を照明することを可能にすることができる。幾つかの実施形態では、光学的に透明な材料は、ユーザが光学的に透明な材料を通して組織を視覚化する際にスコープの相対的な位置を識別するためのマーカなど、組織を視覚化する際にユーザを配向するためのナビゲーションマーカを含むことができる。

幾つかの実施形態において、カプラデバイスは、スコープに一体化されて、オートクレーブ、ＥＴＯ滅菌器、ガンマ滅菌器、及び他の滅菌方法において、手動洗浄を含む別個の洗浄のために、取り外し可能で再使用可能であるように構成することができる。

幾つかの実施形態では、カプラデバイスは、内視鏡の遠位端部全体をカバーすることができ、又は洗浄困難な領域だけをカバーすることができる。幾つかの実施形態では、カプラデバイスは、内視鏡の遠位端部又はその一部をカバーすることができ、或いは、流体、デブリ、粒子状物質、細菌、及び他の不要な要素に曝されるスコープの全体をカバーするカプラデバイスに取り付けられたシースを含むことができる。

前述の概要及び以下の詳細な説明は共に例証で説明のためのものに過ぎず、本明細書を限定するものではないことを理解されたい。追加の特徴は、ひとつには、以下の説明において記載され、又は本明細書に記載されるデバイス及び方法の実施によって学習することができる。

本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、幾つかの実施形態を例証しており、本明細書と共に本明細書の原理を説明するのに役立つ。

代表的な内視鏡の近位部分の部分断面図である。 代表的な側視内視鏡の遠位端部分の斜視図である。 内視鏡と共に使用するための調整可能な光学レンズの断面図である。 内視鏡と共に使用するための調整可能な光学レンズの断面図である。 内視鏡と共に使用するための調整可能な光学レンズの別の実施形態の斜視図である。 内視鏡と共に使用するための調整可能な光学レンズの別の実施形態の斜視図である。 側視スコープと共に使用されるカプラデバイスの例示的な実施形態の等角図である。 側視スコープと共に使用されるカプラデバイスの例示的な実施形態の等角図である。 代表的な内視鏡と共に使用される図５Ａのカプラデバイスの部分切り欠き図である。 代表的な内視鏡と共に使用される図５Ｂのカプラデバイスの部分切り欠き図である。 代表的な内視鏡と共に使用されている図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの別の切り欠き図である。 代表的な内視鏡と共に使用されている図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの更に別の切り欠き図である。 無線エネルギー送出システムの概略図である。 無線エネルギー送出システムの別の実施形態の概略図である。 カプラデバイスの態様を制御するためのシステムの様々な構成要素を示す図である。 光カプラ内のアクチュエータを制御するための制御システムの概略図である。 第１の位置にある図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの切り欠き側面図である。 第２の位置にある図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの切り欠き側面図である。 第３の位置にある図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの切り欠き側面図である。 図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイスの膜の拡大側面図である。 光カプラの代替の実施形態の側面図である。 図１５の光カプラの断面図である。 光カプラは代表的な内視鏡に取り付けられている、図１５の光カプラの断面図である。 代表的な内視鏡の遠位端部の側面図である。 端部観察スコープと共に使用されるカプラデバイスの例示的な実施形態の等角図である。 端部観察スコープと共に使用されるカプラデバイスの例示的な実施形態の等角図である。 図１９Ａのカプラデバイスの部分切り欠き図である。 図１９Ｂのカプラデバイスの部分切り欠き図である。 第１の位置にあるカプラデバイスの切り欠き側面図である。 第２の位置にあるカプラデバイスの切り欠き側面図である。 第３の位置にあるカプラデバイスの切り欠き側面図である。

本明細書及び添付の図面は、例示的な実施形態を示すものであり、限定的に捉えられるべきではなく、特許請求の範囲は、均等物を含む本明細書の範囲を定めるものである。様々な機械的、組成的、構造的、及び動作上の変更は、均等物を含む本明細書及び請求項の範囲から逸脱することなく行うことができる。場合によっては、本明細書を不明瞭にしないために、周知の構造及び技術は詳細には例示又は説明していない。１又は２以上の図中の同様の番号は、同一又は類似の要素を表す。更に、一実施形態に関して詳細に説明された要素及び関連の態様は、実用的であればいつでも、それらが具体的に図示又は説明されていない他の実施形態に含めることができる。例えば、ある要素が、一実施形態に関して詳細に説明されており、第２の実施形態に関して説明されない場合に、依然として、その要素は、第２の実施形態に含まれるものと主張することができる。更に、本明細書における描写は、説明のためのものであり、システム又は図示された構成要素の実際の形状、サイズ、又は寸法を必ずしも反映するものではない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」、並びに何れかの単語の単数形の使用は、明示的且つ明白に１つの指示対象に限定されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。本明細書で使用される場合、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及びその文法的変形は、非限定的であることを意図しており、リスト中の項目の記述は、リストされた項目に置換又は追加できる他の同様の項目を排除するものではない。

以下は、主として再使用可能な光像内視鏡と共に使用するための付随デバイス又はカプラデバイスに向けられているが、現在記載されているカプラデバイスの特徴は、様々な再使用可能又は使い捨ての内視鏡、内視鏡器具及び他のデバイスと共に使用するために容易に適合できることは理解されたい。

本明細書で使用される用語「内視鏡」は、一般に、身体（ヒト又はそれ以外）を含む医療用途で使用される何れかのスコープを指し、例えば、腹腔鏡、十二指腸内視鏡、内視鏡超音波スコープ、関節鏡、大腸内視鏡、気管支鏡、小腸内視鏡、膀胱鏡、腹腔鏡、喉頭鏡、Ｓ状結腸鏡、胸腔鏡、心臓鏡、及びロボットであるか否かを問わずスコープを有する伏在静脈採取器を含む。

患者の体内を遠隔可視化に関与する場合、様々なスコープが用いられる。使用されるスコープは、医師が体内をナビゲートするのに必要な程度、手技で使用される手術器具のタイプ、及び手技のタイプに適した侵襲性のレベルによって決まる。例えば、消化管内の可視化には、可撓性の胃内視鏡及び大腸内視鏡、内視鏡超音波スコープ（ＥＵＳ）、及び長さが何フィートにも及び直径が１ｃｍを超えることもある特殊十二指腸スコープの形態の内視鏡を使用することを伴う場合がある。これらのスコープは、患者の体内をナビゲートする際に、医師によって転回及び関節作動されるか、又は操向することができる。これらのスコープの多くは、器具を通過させ支持するための１又は２以上のワーキングチャネル、組織を灌流しスコープを洗浄するための流体チャネル及び洗浄チャネル、ナビゲーション及び視覚化を改善するために送気するための送気チャネル、及びスコープの視野を照明するための１又は２以上のライトガイドを含む。

より小型で可撓性の少ない又は剛性のスコープ、或いは可撓性と剛性を併せ持つスコープも医療用途に使用される。例えば、関節を検査して、肩又は膝の手術のような関節鏡手術を行う際には、より小さく、狭く、遙かに短いスコープが使用される。外科医が関節鏡手術で膝の半月板断裂を修復するときに、通常はより短くより剛性のあるスコープを膝の一方の小さな切開部から挿入して、損傷を可視化し、膝の反対側の切開部から器具を通す。器具は、膝の内部でスコープを灌流させて可視化を維持し、組織を操作して修復を完了させることができる。

他のスコープは、侵襲性の低い内視鏡処置を用いた診断及び治療に使用することができ、例として、肺（気管支鏡）、口（腸鏡）、尿道（膀胱鏡）、腹部及び腹腔（腹腔鏡）、鼻及び副鼻腔（喉頭鏡）、肛門（Ｓ状結腸鏡）、胸部及び胸腔（胸腔鏡）、及び心臓（心臓鏡）の状態を検査して治療するためのスコープの使用を含むが、これらに限定されるものではない。更に、ロボット医療デバイスは、ロボットデバイスが評価及び治療している部位の遠隔可視化のためにスコープに依存している。

これら及び他のスコープは、自然オリフィス（口、副鼻腔、耳、尿道、肛門、膣等）、及び患者の皮膚、キャビティ、頭蓋骨、関節、又は他の医学的に示された進入点での切開部及びポートベースの開口部から挿入することができる。これらの医療用スコープを用いた可視化による内視鏡検査の診断用途の例としては、消化器系の疾患（例えば、吐き気、嘔吐、腹痛、消化管出血）のような疾患の症状の調査、又は診断の確認（例えば、貧血、出血、炎症、癌の生検の実施による）、又は疾患の外科的治療（破裂した虫垂の除去又は胃内出血の焼灼など）が挙げられる。

ここで図１を参照すると、本明細書に記載されるデバイスと共に使用するための代表的な内視鏡１００は、自然オリフィスを通じた挿入、或いは患者の体腔への内視鏡又は経皮的貫通に適合された細長いシャフト１１４にカップリングされた外科医又は臨床医による操作に適合された近位ハンドル１１２を含む。内視鏡１００は更に、ユニバーサルコード１１５を介してハンドル１１２にカップリングされた流体送出システム１１６を含む。流体送出システム１１６は、水及び空気等の流体、吸引、並びに流体、血液、デブリ及び粒子状物質を視野から変位させるために臨床医によって所望し得る他の特徴の送出のためシャフト１１４内の内部管腔にカップリングされた複数の異なる管体を含むことができる。これにより、評価及び治療のために下にある組織又は物質をより良好に観察することができる。代表的な実施形態では、流体送出システム１１６は、ウォータージェットコネクタ１１８、ウォーターボトルコネクタ１２０、吸引コネクタ１２２及び空気パイプ１２４を含む。ウォータージェットコネクタ１１８は、ハンドル１１２及び細長いシャフト１１４を通って内視鏡１００の遠位端部まで延びる内部ウォータージェット管腔１２６にカップリングされている。同様に、ウォータージェットコネクタ１１８、ウォーターボトルコネクタ１２０、吸引コネクタ１２２及びエアパイプ１２４は、それぞれ、シャフト１１４を通って内視鏡１００の遠位端部まで延びる内部管腔１２８、１３０、１３２、１３４に連結されている。

内視鏡１００は、その中に器具を通過させるためのワーキングチャネル（図示せず）を更に含むことができる。ワーキングチャネルは、組織及び他の物質の評価及び処置のために、内視鏡１００のシャフト１１４を下って器具を通すことを可能にする。このような器具は、カニューレ、カテーテル、ステント及びステント送出システム、パピロトーム、ワイヤ、ミニスコープを含む他のイメージングデバイス、バスケット、スネア及び管腔内でスコープと共に使用するための他のデバイスを含むことができる。

近位ハンドル１１２は、外科医又は臨床医が流体送出システム１１６を操作するための様々な制御器を含むことができる。代表的な実施形態では、ハンドル１１２は、吸引バルブ１３５、及び空気／水バルブ１３６、及び患者から組織サンプルを抽出するための生検バルブ１３８を含む。ハンドル１１２はまた、レンズ及び光伝送システムのような画像キャップチャデバイス（図示せず）にカップリングされた接眼レンズ（図示せず）を含むことになる。本明細書で使用される用語「画像キャプチャデバイス」はまた、レンズ又は他の光誘導構造のみを有するデバイスを指す必要はない。代わりに、例えば、画像キャプチャデバイスは、（ｉ）スコープの遠位端部の対物レンズと接眼レンズとの間のリレーレンズ、（ｉｉ）光ファイバ、（ｉｉｉ）電荷カップリングデバイス（ＣＣＤ）、（ｉｖ）相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む、画像をキャプチャし中継することができる何れかのデバイスとすることができる。また、画像キャプチャデバイスは、単に、光を感知して感知された光に対応する通信用の電気信号を生成するためのチップであるか、又は画像を伝送するための他の技術とすることができる。画像キャプチャデバイスは、光がキャプチャされる観察端（ｖｉｅｗｉｎｇ ｅｎｄ）を有することができる。一般に、画像キャプチャデバイスは、物体を見て、画像をキャプチャすること及び／又はビデオをキャプチャすることできる何れかのデバイスとすることができる。

幾つかの実施形態では、内視鏡１００は、オペレータがスコープを操縦できるようにシャフトの近位端部に取り付けられた何らかの形態の位置決め組立体（例えば、ハンド制御器）を含む。他の実施形態では、スコープは、所望のポイントに対するスコープの操縦性及び位置決めを提供するロボット要素の一部であり、スコープの調査及び合焦を行う。

次に、図２を参照して、側視内視鏡１５０（例えば、十二指腸鏡又はＥＵＳ）の遠位端部を説明する。図示のように、スコープ１５０は、遠位端部１５２が観察領域１５４及び器具領域１５６を有する細長い可撓性シャフト１５１を含み、これらの両方は、横方向又はシャフト１５１の長手方向軸の側方に面している。視野領域１５４は、患者の手術部位の視界を提供するための空気ノズルポート１５８、カメラレンズ１６０及び光源１６２を含む。器具領域１５６は、スコープ１５０のシャフト１５１内のワーキングチャネル（図示せず）にカップリングされた開口部１６４を含む。開口部１６４は、スコープ１５０のワーキングチャネルから手術部位への器具の通過を可能にするように構成されている。スコープ１５０はまた、好ましくは、器具が開口部１６４を通過する角度を調整するための関節機構を含む。例示的な実施形態では、関節運動機構は、エレベータ１６６を含むが、関節運動機構は、シャフト１５１を通って延びるケーブル等の器具の角度を関節運動させるように設計された他の様々な構成要素を含むことができることは当業者には認識されるであろう。

カメラレンズ１６０は、内視鏡１５０の遠位端部に物体の画像を提供するために光路に沿って配置された１又は２以上の光学レンズを含むことができる。光学レンズの少なくとも１つは、流体レンズ又は液体レンズであり、チャンバ内の流体（単数又は複数）を光が通過できるようにする実質的に透明な近位及び遠位表面を有するチャンバ内に封入された１又は２以上の流体を含む。流体レンズの焦点距離は、流体の形状又は屈折率分布を変えることによって調整することができる。特定の実施形態では、流体レンズは、流体の表面プロファイル又は曲率半径が光学レンズの焦点距離を決定するように構成される。流体の表面プロファイル又は曲率半径を変更することにより、レンズの焦点距離を調整することができる。流体の表面プロファイルは、流体に直接又は流体を介してエネルギーを印加することによって、又は流体の圧力、体積又は他の特性を調整する他の機構に間接的にエネルギーを印加することによって調整することができる。

レンズ系は、１又は２以上の流体充填レンズ又は調整可能レンズと、１又は２以上の剛性レンズ又は固定レンズとを含むことができる。剛性レンズは各々、一定の屈折力を提供し、流体充填レンズは、その屈折力を調整してレンズ系の全体の屈折力を調整することができる。ガラスで作られた従来の光学レンズと同様に、液体レンズは、単一の光学素子であるが、形状を変えることができる光学液体材料から構成される。ガラスレンズの焦点距離は、その材質及び曲率半径によって決まる。同じ基本原理が液体レンズにも適用されるが、液体レンズは、曲率半径又は液体の屈折率分布を変えることによって焦点距離を変えることができるという点で固有である。この曲率半径の変化は、電子的に制御され、ミリ秒単位で高速に変化させることができる。

次に図３Ａ及び図３Ｂを参照して、流体レンズ１７０の一実施形態を説明する。図３Ａに示すように、流体レンズ１７０は、ガラス、透明プラスチック又は光を通過させる他の適切な材料等の実質的に透明な材料を含む近位及び遠位表面１７３、１７４を有するハウジング１７２を含む。第１及び第２の流体１７５、１７６は、ハウジング１７２内に一緒に収容される。第１の流体１７５は、好ましくは、電流、電磁場、静電荷又はこれらに類するもののようなエネルギーの印加によって形状が変化する材料を含む。第２の流体１７６は、好ましくは、第１の流体１７５と混合しない（すなわち、第１及び第２の流体１７５、１７６は非混和性である）が、ハウジング１７２内のあらゆる空隙又は空所を充填する材料を含む。複数の適切な流体が、第１及び第２の流体１７５、１７６に使用することができる。好ましい実施形態では、第１の流体１７５は水を含み、第２の流体１７６は非導電性の油を含む。

レンズ１７０は更に、取り外し可能なカプラデバイス１０の別個のカップリング要素（以下でより詳細に説明される）と結合するように配置されるリード、コネクタ又は他のカップリング要素に結合される第１及び第２の電極１７７、１７８を含む。或いは、電極１７７、１７８は、内視鏡１００のシャフトを通って延びる１又は２以上のコネクタにカップリングすることができる。この実施形態において、レンズ１７０の焦点距離は、以下でより詳細に説明されるように、内視鏡１７０のハンドル上で直接制御することができる。電極１７７、１７８は、第１及び第２の流体１７５、１７６の間の界面にわたって電圧を印加するように構成されている。レンズ１７０は、ハウジング１７２の反対側に第３及び第４の電極１７９、１８０を更に含むことができる。

図３Ｂに示すように、流体１７５、１７６間の界面に電圧を印加すると、第１の流体１７５の形状及び／又はサイズが変化し、これにより、第２の流体１７６が、第１の流体１７５の変位によって残された空隙を充填するようになる。流体１７６の形状の変化は、レンズ１７０の曲率及び焦点距離を変化させる。より多くの電圧を印加すると、第２の流体１７６の全体的な曲率が増加し、レンズ１７０の屈折力が増加する。より少ない電圧を印加すると、第２の流体１７６の曲率が減少し、レンズ１７０の屈折力が減少する。

次に図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、流体充填レンズ１８０の別の実施形態は、水、油、空気、又は光の通過を可能にする何れかの適切な流体等の流体で充填された容器１８２を備える。容器１８２は、湾曲室１８１及び流体リザーバ１８３を含む。レンズ１８０は更に、容器１８２を密閉及びシールする膜１８４を含む。アクチュエータ（図示せず）は、膜１８４にカップリングされ、膜１８４に圧力をかけるように構成されている。或いは、アクチュエータは、流体リザーバ１８３又は湾曲チャンバ１８１に直接圧力を及ぼすことができる。アクチュエータは、電流、磁気エネルギー、機械的エネルギー、音響エネルギー及び同様のもののような、当該技術分野で知られている様々なエネルギー源によって駆動することができる。膜１８４が容器１８２により大きな圧力をかけると、流体がリザーバ１８３からチャンバ１８１に駆動され、これによってレンズ１８０の曲率が増加する（図４Ｂ参照）。この圧力を取り除くと、流体はチャンバ１８１からリザーバ１８３に変位し、これによってレンズ１８０の曲率が減少する（図４Ａ）。

勿論、当業者であれば、本明細書で説明するデバイスは、様々な他の流体充填又は液体レンズを組み込むことができることは認識されるであろう。例えば、流体の形状は、音響光学的同調、機械的同調、圧電等、当該技術分野で公知の他の機構を介して変更することができる。或いは、流体レンズは、異なる屈折率を有する２又は３以上の流体を含むことができる。流体のうちの１つの流体の体積又は形状を他の流体に対して変化させることにより、焦点距離が変化する。

図５Ａ及び図５Ｂは、カプラデバイス１０の例示的な実施形態を示す。カプラデバイス１０は、現在存在する内視鏡の付属部品として機能する。このデバイスは、スコープの感染しやすい領域をシール及びカバーし、細菌汚染及びスコープの性能低下につながる可能性のある、デブリ、流体又は他の不要物の侵入を防止する。

特定の実施形態では、カプラデバイス１０は、スコープに挿入されるデバイスのための可撓性のワーキングチャネルを提供する。可撓性ワーキングチャネルは、容易に角度調整可能である。図示されるように、好ましい実施形態では、カプラデバイス１０は、十二指腸スコープ４０又は他の側視スコープ器具と共に使用することができる。勿論、カプラデバイス１０は、端部観察スコープとの使用にも適合することができることは理解される。更に、カプラデバイス１０は、異なる医療用途のあらゆるタイプのスコープと共に使用することができる。ここに図示された十二指腸スコープ４０は、単に説明のためのものである。

図５Ａ及び図５Ｂが示すように、カプラデバイス１０は、本体１２、近位端部１４及び遠位端部１６、下面１８及び上面２０を含むことができる。近位端部１４は、十二指腸スコープ４０の作業端部に取り付けられ、スコープ４０の作業端部を延長する。上面２０は、レンズ及びライトガイド２４、及びスコープ洗浄器開口部２８を含むことができ、この開口部２８は、カメラに付着したゴミを洗浄するためにスコープカメラ全体に流体を押し出すのに使用され、また、カメラを乾燥させ、患者の消化管を気腹させるためにカメラ全体に空気を押し出すのに使用される。上面２０は、手術部位を見やすくするため、及びスコープ洗浄器開口部２８から手術部位への流体の排出（及び／又は、カメラを乾燥させるためにライトガイド２４上を通過させることができる空気の排出、又は手術部位の一部を気腹させるために手術部位に通過させることができる空気の排出）を可能にするために、レンズ及びライトガイド２４及びスコープ洗浄器開口部２８上の開口部を更に含むことができる。更に、上面２０は、可撓性膜３８（図１４参照）によって取り囲まれている可撓性ワーキングチャネル延長部３４を含む可撓性ワーキングチャネル領域３０を含む。この可撓性膜１３８は、カプラデバイス１０の作業端の保護フード又はカバーとして機能し、デブリ、流体、細菌又は他の不要物をシールしながら可撓性関節運動を提供する。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、十二指腸スコープ４０は、ライトガイド４４、光学レンズ４６及びワッシャ開口部４８を備えることができる。光学レンズ４６は、光路に沿って延在する２以上のレンズを含むことができ、好ましくは、これらのレンズのうちの少なくとも１つは、上述したものなどの調整可能な流体充填レンズである。カプラデバイス１０は、スコープ４０のこれらの各構成要素と協働して、完全に機能するスコープを提供する。カプラデバイス１０は、スコープが鮮明な画像を放出する能力を妨げることはなく、その代わりに、使用するたびに汚染されるリスクを低減する。この利点は、スコープ４０の作業端構成要素に取り付けられて作業端の周囲をシールするカプラデバイス１０を提供することによって達成される。

再び図５Ａを参照すると、カプラデバイス１０は更に、光学レンズ４６の焦点を調整するように構成された本体１２内のアクチュエータ７９を含む。アクチュエータは、例えば、コントローラ、バッテリ又は他の適切な電力源等の電源、及び光学レンズ４６に直接又は内視鏡内の他の要素を介して間接的に動作可能にカップリングするための１又は２以上のカップリング要素を含むことができる。電源は、レンズの表面プロファイル又は曲率を調整するために、カップリング要素を介して光学レンズ４６にエネルギーを供給し、それによりレンズの焦点を調整する（上述したように）。コントローラは、電源を制御し、それにより光学レンズに印加されるエネルギーを制御するように動作する。

カプラデバイスにより、オペレータは、光学レンズを調整して、更に遠くの物体を観察する（すなわち、内視鏡を動かすことなく、近くに焦点を合わせる又は物体をズームインする）のに必要な追加の正のパワー補正を得ることができる。或いは、フィードバック制御ループの一部として自動的にパワーを補正することもできる。更に、カプラデバイスにより、光学レンズを所望のパワー範囲にわたって連続的に調整することができる。例えば、レンズの焦点距離は、内視鏡の遠位端部と所望の物体との間の距離に実質的に一致するように調整することができ、オペレータは、焦点を維持しながら、内視鏡を物体に近づけたり、物体から遠ざけたりすることができる。

特定の実施形態では、コントローラ、電源、カップリング要素又はアクチュエータ内の別のコネクタは、内視鏡が患者内で移動する際に、レンズの曲率を自動的に調整して物体上へのレンズの再合焦を行うように構成することができる。他の実施形態では、アクチュエータは、オペレータが所望のときにアクチュエータ及び光学レンズの焦点距離を手動で調整することを可能にするコントローラを含むことができる。コントローラは、内視鏡のハンドル上のユーザ入力から（すなわち、内視鏡を通ってカプラデバイスまで延びるコネクタを介して）制御することができる。或いは、アクチュエータは、患者からカプラデバイスに外部から送られる信号を通して無線で制御することもできる。例えば、オペレータが内視鏡を動かさずに物体を拡大したい場合、ユーザ入力を用いてアクチュエータを制御し、光学レンズの焦点を調整することができる。

他の実施形態では、電源は、カプラデバイス及び／又は患者の外部に配置され、光学レンズを調整するための電力又はエネルギーは、カプラデバイス内のアクチュエータに無線で供給される。このような一実施形態では、アクチュエータは、エネルギー源からエネルギーを無線で受信し、及びエネルギーを光学レンズに送信するように構成された受信機を備える。代替として、又はこれに加えて、受信機は、遠隔源から電気信号（例えば、コマンド入力）を受信して、オペレータがアクチュエータを制御できるように構成することができる。受信機は、本体内に配置することができ、又はカプラデバイスの外面に配置することができる。エネルギー源及び／又はコントローラは、患者の外部など、カプラデバイスから遠隔に配置することができる。エネルギーは、電磁場、電磁放射線又はエネルギー源からアクチュエータに無線送信することができる他の適切なエネルギーを含むことができる。

カプラデバイス内のアクチュエータは、内視鏡内のワーキングチャネルを通過する器具を関節運動させるように構成することができる。この実施形態では、アクチュエータは、カプラデバイス１０を通過する器具に直接接触するか、又はカプラデバイス１０と共に屈曲ワーキングチャネル延長部を関節運動させるように位置決めされた関節運動要素を含む（以下でより詳細に説明する）。アクチュエータは、器具を関節運動させると共に光学レンズにエネルギーを供給するように構成することができる。特定の実施形態では、カプラデバイスは、カプラデバイス１０内のエネルギー源によって又は外部的に無線エネルギー伝送を介して電力供給できる２つのこのようなアクチュエータを含む。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、カプラデバイス１０は、本体１２の外面上又はその内側に１又は２以上のコネクタ８１を介してアクチュエータ７９にカップリングされた１又は２以上の受信機７５を含むことができる。シーバ７５は、好ましくは、以下でより詳細に説明するように、遠隔源からエネルギー及び／又は信号を受信するように構成される。一実施形態では、カプラデバイス１０は、外面の遠位部分並びに外面の側部又は横方向部分の１又は２以上に配置された少なくとも２つの受信機を含む。他の実施形態では、受信機７５はまた、外面の上部及び下部に配置することができる。或いは、１又は２以上の受信機７５は、本体１２内に配置することができる。

図６Ａに示すように、アクチュエータ７９は、１又は２以上のカップリング要素７７に結合されている。カップリング要素７７は、カプラデバイス１０の近位端部１４が内視鏡の作業端部に取り付けられたときに、カップリング要素７７が光学レンズ４６に作動的に近接するように配置される。本明細書で定義される動作上の近接とは、カップリング要素７７が、光学レンズにエネルギーを印加してレンズの焦点距離を変化させるように配置されることを意味する。カップリング要素７７は、レンズ４６に直接接触するか、レンズに隣接するか、又は内視鏡内の別のカップリング要素もしくはアクチュエータに直接接触もしくは隣接することができる。後者の構成では、カップリング要素７７は、他のカップリング要素又はアクチュエータにエネルギーを伝達し、これにより、レンズ４６及び／又はレンズ４６の曲率を変更するアクチュエータにエネルギーを伝達するように機能する。

一実施形態では、カップリング要素７７は、光カプラデバイス１０が内視鏡に取り付けられたときに光学レンズ４６に電圧、電磁場、静電荷等を印加するように配置された１又は２以上の電極を含む。上述したように、この電気信号は、レンズ４６内の１又は２以上の流体の形状を変化させ、それにより、その曲率及び焦点距離を変化させる。別の実施形態では、カップリング要素７７は、光学レンズ４６にエネルギーを伝達するように構成された１又は２以上のコネクタ又はリードを含む。コネクタは、電気信号をスコープ１００内の他のコネクタに、又はスコープ１００内の電極（図示せず）に直接伝達するように構成することができる。

次に、図９、図１０、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、カプラデバイス１０内のアクチュエータにエネルギー及び／又は電気信号を無線転送するための幾つかの実施形態について説明する。図９に示すように、エネルギー送出システム３００は、電源３０２と、アンテナ、磁場発生器又は電場発生器又は他の適切なカップリングデバイス等の送信器３０４と、エネルギーを受信するための受信機３０６と、受信機３０８に供給されたエネルギーを、内視鏡上の光学レンズの曲率又は形状を変化させるのに使用するための別の適切な形態に変換するための変換器３０８とを備える。カプラデバイス１０は、所望のときにオペレータによって使用することができる送信されたエネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積ユニット（キャパシタ等）を更に含むことができる。受信機３０６及び変換器３０８は、カプラデバイス１０の本体１２内に一緒に配置することができる。或いは、１又は２以上の受信機３０６が、カプラデバイス１０の外面１７に配置され、コネクタ（図示せず）を用いてコンバータ３０８にカップリングすることができる。エネルギー送出システム３００はまた、電源３０２によって生成されたエネルギーを、送信機３０４によって送信するための適切な形態に変換するためのエネルギー発生器又は変換器３１０を含むことができる。

一実施形態では、エネルギー送出システム３００は、マイクロ波、無線周波数、レーザビーム等の電磁放射のビームによってエネルギー又は電力が伝達される、遠方界又は放射システムを含む。電源３０２及び／又はコンバータ３１０は、エネルギー又は電力を時間的に変化する又は振動する電磁場に変換する。アンテナ３０４は、電磁放射を受信機３０６に放射する。カプラデバイス１０の様々な方向におけるカップリング効率を高めるために、外部制御ユニット（図示せず）において様々な方向に複数のアンテナがあってもよい。受信機３０６及び／又は変換器３０８は、次に、光学レンズに送出するために、エネルギーを、ＤＣ又はＡＣ電流等の適切な形態に変換して戻す。

アンテナ３０４はまた、光学レンズへのエネルギーの印加を制御するために、カプラデバイス１０内のアクチュエータに電気信号を送出することができる（以下でより詳細に説明する）。エネルギー送出システム３００は、オペレータがカプラデバイス１０への電力、エネルギー及び／又は電気信号の伝送を制御することを可能にするユーザ入力を有するコントローラ（図１１Ａ参照）を更に含むことができる。

図１０は、電力又はエネルギーをカプラデバイス１０に伝送するために主に近接場又は非放射機構を使用するエネルギー送出システム３２０の別の実施形態を示す。エネルギー送出システム３２０は、電源３２２と、エネルギーを時変又は発振電磁場に変換するための発振器３２４と、１又は２以上の磁気コイル３２６とを備える。磁気コイル３２６は、誘導結合を介して、電磁場をカプラデバイス１０上の１又は２以上の磁気コイル３２８に伝達する。磁気コイル３２６、３２８は一緒に変圧器を形成し、交流電流を生成する代替電磁界電圧を誘導する。誘導された交流電流は、負荷を直流で駆動することができ、又はカプラデバイス上の整流器３３０によって整流され、光学レンズに供給可能な直流電流となる。

別の実施形態では、磁気コイル３２６、３２８を電極（図示せず）に置き換えることができる。この実施形態では、電極は、当該技術分野で周知の容量カップリングされた技術を用いて電界を伝達する。

本明細書で説明する方法及びデバイスは、カプラデバイス１０にエネルギー及び／又は電気信号を無線伝送するための上記実施形態に限定されないことを理解されたい。例えば、無線電気信号は、電波（例えば、ブルートゥース）、音響エネルギー、赤外線又は超音波遠隔制御、自由空間光通信、電磁誘導等を用いてカプラデバイス１０に転送することができる。

次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、カプラデバイス１０内のアクチュエータ３５０を制御するための制御システム３４０について説明する。上述したように、カプラデバイス１０内のアクチュエータは、処置中に必要に応じて光学レンズを自動的にリフォーカスするように構成することができ、その場合、制御システム３４０は不要とすることができる。これらの実施形態では、アクチュエータ３５０は、オートフォーカス光センサ（図示せず）及びオートフォーカス光センサからの信号を評価するコントローラを含むことができる。次いで、コントローラは、必要に応じて自動的にレンズにエネルギーを供給し、画像の焦点が合うまでレンズの焦点距離を調整する。しかしながら、特定の実施形態では、制御システム３４０は、アクチュエータ３５０へのエネルギーの供給を制御することによって、又はアクチュエータ３５０から光学レンズへのエネルギーの供給を制御することによって、光学レンズの焦点距離を所望のように変更するために、オペレータがアクチュエータ３５０の動作を制御することを可能にする。

図１１Ａに示すように、制御システム３４０は、カプラデバイス１０に信号、エネルギー及び／又は電力を送信するためのユーザインターフェースデバイス３４２及び外部電源及び送信機３４４を含むことができる。ユーザインターフェースデバイス３４２は、オペレータがトランスミッタ３４４を制御し、信号及び／又はエネルギーをカプラデバイス１０に送信することを可能にするための、ノブ、スイッチ、ダイヤル、タッチスクリーン等の１又は２以上のユーザコントロールを含む。幾つかの実施形態では、ユーザインターフェースデバイス３４２は、内視鏡１００（図１参照）のハンドル１１２上に配置され、送信機３４４を制御するためのユーザフレンドリーなインターフェースを提供するためのボタン又はスライドスイッチを単に含むことができる。これらの実施形態において、インターフェースデバイス３４２は、内視鏡のシャフトを通って光学レンズ及び／又はカプラデバイスまで延びるコネクタにカップリングすることができる。

次に図１１Ｂを参照すると、アクチュエータ３５０は、カプラデバイス１０内に、又はカプラデバイス１０上に存在する。アクチュエータ３５０は、アンテナ、磁気コイル、電極等の受信機３５２、及び電極、リード又は他のコネクタ等の１又は２以上のカップリング要素３５６へのエネルギーの印加を制御するための制御部３５４を含むことができる。上述したように、カップリング要素３５６は、カプラデバイス１０がそれに取り付けられたときに内視鏡の光学レンズに作動的に近接するように配置される。制御ユニット３５４はまた、ユーザがカップリング要素３５６へのエネルギーの印加を制御することができるように、ユーザインターフェースデバイス３４２又は送信機３４４に無線でカップリングされることができる。

特定の実施形態では、アクチュエータ３５０は、アクチュエータ３５０内でエネルギーを生成するための、電池又はその類似物のような内部電源３６０を更に含む。これらの実施形態において、エネルギー源及び送信機３４４は、アクチュエータ３５０を作動させるために必要でない場合がある。電源３６０は、エネルギーを生成し、及びエネルギーをカップリング要素３５６に伝達する。このエネルギーの生成及び伝達は、（上述したように）自動的であってもよく、又はユーザインターフェースデバイス３４４を介してオペレータによって制御することができる。

他の実施形態では、アクチュエータ３５０は、受信機３５２、コンバータ（図示せず）及びカップリング要素３５６のみを含む。これらの実施形態では、エネルギーは受信機３５２に伝達され、受信機３５２はコンバータ及びカップリング要素３５６を介してエネルギーを光学レンズに自動的に印加する。したがって、これらの実施形態では、アクチュエータ３５０に別個のコントローラは必要ない。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図７及び図８に更に示されるように、カプラデバイス１０は、スコープのワーキングチャネル４２の延長部を提供する。図５Ａ及び図５Ｂのカプラデバイス１０のワーキングチャネル延長部３４は、可撓性であり、図８に示すように、ワーキングチャネル延長部の近位端部３４ａにおいて、シール接続によってスコープのワーキングチャネル４２に接触することができる。ワーキングチャネル延長部３４の遠位端部３４ｂは、器具がスコープ４０を通過して体内の異なる領域に到達するための出口ポータルとして機能する。

更に、カプラデバイス１０は、スコープのエレベータ５０の周りに更なるシールを提供する。カプラデバイス１０がエレベータ４０をシールするので、エレベータ及びワーキングチャネルの後方にデブリの流入、流体、細菌及び他の物質が蓄積する危険性が著しく低減される。このようなデブリ、細菌及び他の物質の流入が、現在のスコープによる薬剤耐性感染の原因であると考えられている。流入を防止する一方で、カプラデバイス１０は、ワーキングチャネル延長部３４を移動させるための可撓性を有利に維持する。

使用中、スコープのワーキングチャネル延長部３４は、組織及び他の物質の評価及び処置のために、スコープワーキングチャネル４２を下降し、デバイス４０のワーキングチャネル延長部３４を通過及び流出するデバイスの通過を可能にする。このような器具は、カニューレ、カテーテル、ステント及びステント送出システム、パピロトーム、ワイヤ、ミニスコープを含む他のイメージングデバイス、バスケット、スネア、及び管腔内でスコープと共に使用するための他のデバイスを含むことができる。このワーキングチャネル延長部３４は、器具を様々な角度でスコープ４０のワーキングチャネル延長部遠位端部（又は出口ポータル）３４ｂから下側及び外側に前進させることができるように、又はワーキングチャネル延長部３４を関節運動させるためにケーブル又は他の手段によって昇降させることができるように、スコープ４０のエレベータ５０がワーキングチャネル延長部３４を昇降させることができるように十分に可撓性である。

図１２～図１４が示すように、使用中、スコープ４０のエレベータ５０が作動すると、カプラデバイスの可撓性ワーキングチャネル延長部３４は、方向Ａ－Ａに沿って、この作動に合わせて移動又は調整する。図１２Ａにおいて、エレベータ５０は僅かに上昇し、ワーキングチャネル延長部３４を対応する角度に押し、ワーキングチャネル延長部の出口ポータル又は遠位端部３４ｂを左にシフトさせるヒンジ付きランプ又はショルダーを形成する。図１２Ｂにおいて、エレベータは、図１２Ａよりも高く引き上げられて、図１２Ａと比較して、ワーキングチャネル延長部３４の遠位端部３４ｂが同様に更に左にシフトされるようになり、一方、図１３は、図１２Ａ及び１２Ｂと比較して、エレベータ５０が更に高く引き上げられ、ワーキングチャネル延長部３４の遠位端部３４ｂが更に左に移動されているのを示す。

勿論、スコープを通過する器具は、様々な異なる機構によって関節運動することができることは認識されるであろう。例えば、幾つかの実施形態では、デバイスは、複数のケーブルを有することができ、これにより異なる象限を含む複数の方向において、出口の角度を関節運動させることができ、これは、内視鏡エレベータの限られた移動に起因して、単一の軸においてのみ器具を偏向させて、方向を再配向することができ、上昇又は下降のみで、横方向又は別の象限への関節運動をすることはできない現行の内視鏡エレベータとは異なっている。幾つかの実施形態では、ケーブルは、ワーキングチャネル延長部に直接取り付けられるか、又は、例えば、ワーキングチャネル延長部の下にあるが、ケーブルが前進及び後退するにつれてワーキングチャネル延長部を移動させるように前進及び後退させることができるデバイスに包まれたダボを含む、関節運動してワーキングチャネル延長部の出口角度を変更させることができる他のデバイスに取り付けることができる。幾つかの実施形態では、カプラデバイスの関節運動能力は、カプラデバイスに埋め込まれたエレベータを用いて作成することができ、このエレベータは使い捨てであるため、処置後に捨てられる。

カプラデバイスの関節運動能力はまた、例えば、圧電材料、マイクロモータ、有機半導体、及び電気的に活性化されたポリマーを含む、ケーブルを伴わない要素を用いて行うことができる。幾つかの実施形態では、カプラデバイスの関節運動能力は、力を伝達するインターロックコネクタ、ねじれるワイヤ、摺動可能なシース、及び温度を伝達して形状を変化させる記憶金属を介したワーキングチャネル延長部又は埋め込みエレベータへの力の伝達によっても行うことができる。これらの連動コネクタは、上述したように、電池等のカプラデバイス内のエネルギー源によって又は無線エネルギー伝送によって電力を供給することができる。

幾つかの実施形態では、デバイスは、器具がデバイスを通過する際に、又は器具をデバイスに通過させる前に、カプラデバイスからの出口の角度を変更する力の伝達を引き起こすために、電磁エネルギーを含むエネルギーをデバイスに供給するための電力コネクタ又はモータを含む。この力の伝達は、デバイスがワーキングチャネル延長部から出る際に回転することを含むことができる。デバイスは、ユーザによって直接的に、又は、ユーザの入力が、ケーブル、電源コネクタ、モータ、電磁エネルギー、摺動可能なシース、ハプティクス、コンピュータ誘導及び指示入力、並びに、患者の特定の診断及び治療目的、又は、非医療用途では、所望の遠隔位置を含む、意図された位置にデバイスを誘導及び案内するための他の手段を含む様々な手段を通してシステムを通して変換されるロボットシステムの一部として、ナビゲート及び関節運動させることができる。カプラデバイスの異なる実施形態のより完全な説明は、２０１８年２月２７日に出願された、共通に譲渡された同時係属中の、米国出願シリアル番号第１５，９０６，５５７号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

また、本明細書に記載されるデバイスは、上述の特定のカプラデバイスに限定されないことが認識されるであろう。例えば、カプラデバイス１０は、ケーブルによって作動し、エレベータ構成要素の必要性を排除するスコープと共に使用するために適合することができる。この実施形態では、カプラデバイス１０は、先に説明したのと同じ構造的特徴を含むことができるが、スコープの内部の作動ケーブルを受けることができる使い捨ての外部シース（図示せず）を更に含む。この設計のより完全な説明は、２０１６年７月２１日に出願された、共通に譲渡された同時係属中の米国出願シリアル番号第１５／７４６，１９６号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

カプラデバイス１０はまた、器具が標的部位で定位置に留まることを確実にするため、及び／又は器具交換を容易にするために、そこを通された器具を拘束及び／又は固定するように構成された１又は２以上のロックエレメントを含むことができる。この設計のより完全な説明は、２０２０年４月９日に出願された同一出願人による同時係属中の米国仮出願シリアル第６３／００７，４６１号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書中にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

カプラデバイス１０は、カプラデバイス本体の外面上に１又は２以上のセンサを更に含むことができる。センサは、カプラデバイス本体の外面周囲の組織の生理学的パラメータを検出するように構成することができる。生理学的パラメータは、例えば、組織の温度、組織の寸法、組織の深さ、組織トポグラフィ、組織バイオマーカ、組織バイオインピーダンス、温度、ＰＨ、組織学的パラメータ、又は医学的状態の診断に使用することができる他のパラメータを含むことができる。この設計のより完全な説明は、２０２０年４月１日に出願された同一出願人による同時係属中の米国仮出願シリアル番号６３／００３，６５６号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書中にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

カプラデバイス１０はまた、表面からの反射光の量を低減するように、及び／又は可視化セクション上の水滴の結露を抑制するように、又はその両方を抑制するように構成された１又は２以上の光学層を含むことができる。可視化セクションの眩しさ及び／又は曇りを低減することにより、光カプラを介した標的部位の外科医の視界が著しく改善される。この設計のより完全な説明は、２０１９年１２月１７日に出願された同一出願人による同時係属中の米国仮出願シリアル番号第６２／９４９，２３８号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書中にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために引用により本明細書に組み込まれる。

他の実施形態では、カプラデバイス１０はまた、スコープ上の細菌の付着又はコロニー形成を防止する抗付着性、抗細菌性、抗炎症性又は他の薬剤又は注入可能な物質の注入を可能にする閉鎖可能なポート（すなわち、自己シール）を含むことができる。アプリケータは、注入可能な物質を送出するためのポートを有するカプラデバイス１０に一体化されて提供することができる。或いは、アプリケータは、カプラデバイス１０とは別体であって、スコープ４０の遠位端部に適用することもできる。注入可能な物質は、ゲル又は他の溶液を含む銀、白金、銅、他の癒着防止剤、抗菌剤、抗炎症剤、又はスコープ及びカプラデバイスの材料と適合性があり、患者の使用に生体適合性がある他の薬剤又は注入可能な物質の形態を含むことができる。

１つの例示的な実施形態において、デバイスは抗感染性材料を含む。別の例示的な実施形態では、デバイスは抗感染性コーティングを含む。更に別の実施形態では、デバイスは疎水性のコーティングを含む。更に別の実施形態では、デバイスは超疎水性である。更に別の実施形態では、デバイスは抗感染性及び疎水性である。更に更に別の実施形態では、デバイスは抗感染性及び超疎水性である。更に別の例示的な実施形態では、抗炎症コーティングがデバイスに組み込まれている。他の実施形態では、抗炎症コーティングは親水性とすることができる。

１つの例示的な実施形態において、デバイス１０は、銀イオンコーティングを含むことができる。別の実施形態では、デバイス１０は、スコープエレベータをカバーする領域又はその周囲を回る領域に、銀ハイドロゲルを塗布、注入又はデバイス１０の一部とすることができる。銀は抗菌性を有することに加えて、導電性を有する。従って、更に別の実施形態では、デバイス１０は、銀イオンコーティングが感染を防止する能力を向上させるために、銀イオンコーティングを横切る電界の形成を可能にするための電線又は他の送電点を含むことができる。幾つかの実施形態において、電線又は他の送電点は、白金及び銅を含む他の抗菌性材料及び導電性材料にも適用することができる。

次に図１５～１７に目を向けると、光カプラ２００の代替の実施形態が示されている。光カプラ２００は、光カプラ２００の遠位端部２１３に可視化セクション２１２を含む。可視化セクション２１２は、光カプラ２００の第１の外側側境界２１５から第２の反対側外側側境界２１６まで延びる、略僅かに湾曲した凸状の外面２１４を有する。外面２１４は、略平坦に構成することができるが、湾曲した外面２１４が好ましく、これは、湾曲が流体又は物質を外面２１４の中心から外側の境界２１５、２１６に押しやることによって視野をクリアにするのに役立つことに起因する。平坦な外面２１４は、圧力が接触領域全体にわたって等しく、流体がレンズと、観察又は作業を行うことが望まれる表面との間に閉じ込められる可能性があるため、クリアすることがより困難になる可能性がある。湾曲した外面２１４は、カプラ２００と共に使用することができる物体によって生じる湾曲歪みを補正するためにも好ましい。

光カプラ２００は近位面２１８を有し、中空の器具チャネル２１９が近位面２１８から外面２１４に向かって延びている。中空器具チャネル２１９は、チャネル２１９が可視化セクション２１２を通って外面２１４まで完全に延びないように構成することができる。このような場合、材料の障壁部２２０が、中空器具チャネル２１９の遠位端部２２１と光カプラ２００の外面２１４との間に設けられる。或いは、器具チャネル２１９は、可視化セクション２１２の全長にわたって延び、光カプラ２００を貫通して延びていてもよい。このような構成は、器具の自由で妨げのない交換を可能にすることができる。内視鏡器具チャネル２１９の近位端部には、空気、流体、及び／又は異物が器具チャネル２１９を通って流れるのを防止又は最小化するために、Ｔｕｏｈｙ－Ｂｏｒｓｔ型バルブのような水密シール又はバルブを採用することができる。

図１５～図１７の光カプラ２００には、器具チャネル２１９が示されているが、可視化セクション２１２は器具チャネル２１９なしで構成することができる。このような場合、可視化セクション２１２は、光カプラ２００の可視化セクション２１２の全長に器具を通すことを可能にするのに十分な自己シール性及び弾性を有する材料で構成することができるので、器具を可視化セクション２１２に直接通すことができる。器具チャネル２１９を有しない光カプラ２００の例は、Ｔｉｔｕｓに対する米国特許第８，９０５，９２１号に記載されており、その開示全体は、あらゆる目的のために引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。

光カプラ２００はまた、可視化セクション２１２に接続されて可視化セクション２１２から離れて延びる取り付け部２２２を含む。取り付け部２２２は、光カプラ２００の近位端部２２３にある。光カプラの近位端部２２３は、光カプラ２００がその使用環境から取り外されるときに、光カプラ２００が何れかの表面に捕捉される可能性を低減するような角度にすることができる。図示の実施形態では、取り付けセクション２２２は円筒壁２２４の形態である。光カプラ２００の近位面２１８及び円筒壁２２４は、スリーブ状の円筒壁２２４内に光カプラ２００の中空円筒開口部２２５を定める。

光カプラ２００は、内視鏡内の光学レンズの焦点を調整するように構成されたアクチュエータ２８０を更に含む。上記の実施形態と同様に、アクチュエータは、例えば、コントローラ、バッテリ又は他の適切な電源等の電源、及び光学レンズに直接又は内視鏡内の別の要素を介して間接的にカップリングするための１又は２以上のカップリング要素を含むことができる。電源は、レンズの表面プロファイル又は曲率を調整し、それによりレンズの焦点を調整するために、カップリング要素を介して光学レンズにエネルギーを供給する（上述したように）。

特定の実施形態では、電源、カップリング要素又はアクチュエータ内の別のコネクタは、内視鏡が患者内で移動する際に、物体への再合焦をするためにレンズの曲率を自動的に調整するように構成することができる。他の実施形態では、アクチュエータは、オペレータが、要求時にアクチュエータを手動で調整できるように、ユーザ入力に無線でリンクされたコントローラを含むことができる。例えば、オペレータが内視鏡を動かすことなく、物体を拡大したい場合、ユーザ入力を用いてアクチュエータを制御し、及び光学レンズの焦点を調整することができる。コントローラは、以下でより詳細に説明するように、無線コマンド機能又はエネルギーの無線供給を通じて制御することができる。他の実施形態では、電源はカプラデバイス１０の外部にあってもよく、アクチュエータを動作させるための電力又はエネルギーは、以下で更に詳細に説明するように、光カプラ１０に無線で供給される。

特定の実施形態では、光カプラ２００は更に、可視化セクション２１２及び／又は取付部２２２上、又はその内部に１又は２以上の受信機２７５を含む。受信機２７５は、好ましくは、上述したように、遠隔源からエネルギー及び／又はコマンド入力を受信するように構成される。受信機２７５は、アクチュエータ２８０に結合されており、次いで、アクチュエータ２８０は、１又は２以上のカップリング要素２８５に結合されている。カップリング要素２８５は、光カプラ２００の取り付け部２２２が内視鏡の作業端部に取り付けられたときに、カップリング要素２８５が光学レンズ２４０に動作上近接するように配置される。本明細書で定義する動作上の近接とは、カップリング要素２８５が、光学レンズにエネルギーを印加してレンズの曲率を変化させるように配置されることを意味する。カップリング要素２８５は、レンズに直接接触するか、レンズに隣接するか、又は内視鏡内の別のカップリング要素もしくはアクチュエータに直接接触もしくは隣接することができる。後者の構成では、カップリング要素２８５は、他のカップリング要素又はアクチュエータにエネルギーを伝達し、このアクチュエータは、レンズ４６及び／又はレンズ２４０の曲率を変化させるアクチュエータにエネルギーを伝達するように機能する。

一実施形態では、カップリング要素２８５は、光学レンズ２４０に電圧又は静電荷を印加するように配置された１又は２以上の電極を含む。上述したように、この電圧又は電荷は、レンズ２４０内の１又は２以上の流体の形状を変化させ、これによってその曲率を変化させる。別の実施形態では、カップリング要素２８５は、光学レンズ２４０にエネルギーを伝達するように構成された１又は２以上のコネクタ又はリードを含む。

光カプラ２００は、取り付け部２２２又は可視化セクション２１２の何れかに取り付けられた超音波トランスデューサ又はセンサ（図示せず）を更に含むことができる。超音波トランスデューサは、送信器、受信機又はトランシーバとすることができる。電気信号は、内視鏡を通って延びるコネクタを介して、又は患者の体を通って無線で超音波トランスデューサに送信することができる。トランスデューサは、音信号を送信してから音信号のエコーを受信するまでの時間を測定し、その間の距離を計算する。このデータは、内視鏡にカップリングされたプロセッサによって、又は無線で直接光カプラ２００に収集され、組織の深さを測定し、患者内の標的領域の３次元表現を作成することができる。

光カプラ２００、又は内視鏡は、標的組織に対して紫外光、可視光及び／又は赤外光を送信するためのレーザ又は他の光送信器（図示せず）を含むこともできる。この実施形態では、センサ２７５は、反射光（すなわち、光の戻り時間及び又は波長）を検出し、反射光に関連する信号をプロセッサに送信するように構成されている。このデータは、標的組織の３次元表現を作成するために使用することができる。

図１７を参照すると、光カプラ２００は内視鏡２３０に取り付けることができる。内視鏡２３０は、光カプラ２００の中空円筒形開口部２２５に挿入される遠位端部２３１を有する。一態様では、カプラ２００の円筒壁２２４は、内視鏡２３０よりも１～３ミリメートル大きい直径を有する。内視鏡２３０は、光カプラ２００の円筒壁２２４にぴったりと係合する外面２３３を有するシース２３２を有する。非限定的な例では、シース２３２は７～１５ミリメートルの外径を有する。内視鏡２３０の端面２３４は、光カプラ２００の近位面２１８にシール係合する。

内視鏡２３０は、内視鏡２３０の端面２３４から内視鏡の近位端部（図示せず）まで延びる第１の管腔２３５及び第２の管腔２３６及び第３の管腔２３７を含む。管腔の内径は２～４ミリメートルが一般的である。ライトガイド２３９は、光カプラ２００の外面２１４又はその先の表面領域に向けて光を伝送するために、第１の管腔２３５内に配置されている。

対物レンズ２４０は、像担持ファイバ２４２の遠位端部に配置され、及びレンズ２４０は、観察される表面領域から反射された光を受光するために像担持ファイバ４２に光学的に接続される。対物レンズ２４０及び像担持ファイバ２４２は、第２の管腔２３６内に配置される。上述したように、レンズ２４０は、好ましくは、アクチュエータ２８０からのエネルギーの印加によって調整可能な流体レンズを含む。

第３の管腔２３７は、光カプラ２００が内視鏡２３０に取り付けられたときに、光カプラ２００の中空の器具チャネル２１９と整列する。図示の実施形態では、器具チャネル２１９及び第３の管腔２３７は、±５％の公差内で同じ大きさの内径を有する。光カプラ２０は、カプラが流体、組織又は構造に接触する前に照明を提供するために、カプラの外面２１４の近くに発光ダイオード（ＬＥＤ）２１１を含むこともできる。ＬＥＤ２１１は、内視鏡２３０内のワイヤ（図示せず）を介して、又は外部ソースから電力を供給することができる。

光カプラ２００の長さＤの設計は、カプラ２００を構成する材料の特性、例えば、カプラ２００が表面に対して保持されたときに起こり得るカプラ２００の圧縮なども考慮する必要がある。例えば、カプラ２００が表面に対して保持されたときに１ミリメートル圧縮される可能性があり、及び内視鏡２３０の被写界深度距離範囲の最低値が２ミリメートルである場合、長さＤは、この可能性のある圧縮を補償するために３ミリメートル以上であるべきである。

光カプラ２００は、様々な材料から形成することができる。光カプラ２００の１つのバージョンでは、光カプラ２００は、シリコーンゲル、シリコーンエラストマー、エポキシ、ポリウレタン、及びそれらの混合物から選択される材料から成形される。シリコーンゲルは、軽架橋ポリシロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）流体とすることができ、架橋は多官能性シランを介して導入される。シリコーンエラストマーは架橋流体とすることができる。シリコーンエラストマーは、マトリックス中に遊離流体がほとんどないため、３次元構造がゲルよりも遙かに複雑である。光カプラ２００の別のバージョンでは、材料は、ポリビニルアルコール、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリエチレングリコール、ポリ（メタクリル酸）、及びそれらの混合物のようなヒドロゲルから選択される。光カプラ２００の材料は、アルブミンベースのゲル、鉱物油ベースのゲル、ポリイソプレン、又はポリブタジエンから選択することもできる。好ましくは、材料は粘弾性である。

図１５～図１７に戻って参照すると、光カプラ２００において、材料は、ライトガイド２３９が、光カプラ２００の外面２１４における又はそれを超える表面領域に向けて光カプラ２００を通して光を透過させることができるように、及び光カプラ２００が、見られている表面領域の光学像をレンズ２４０に戻って透過させることができるように、光学的に透明である。光カプラ２００の１つのバージョンでは、材料は、試験規格ＡＳＴＭ Ｄ－１００３（透明プラスチックのヘイズ及び光透過率の標準試験方法）に基づく８０％より大きい光透過度を有する。光カプラ２００の別のバージョンでは、材料は、試験規格ＡＳＴＭ Ｄ－１００３に基づいて９０％より大きい光透過度を有する。光カプラ２００の別のバージョンでは、材料は、試験規格ＡＳＴＭ Ｄ－１００３に基づいて９５％より大きい光透過度を有する。光カプラ２００の別のバージョンでは、材料は、試験規格ＡＳＴＭ Ｄ－１００３に基づいて９８％より大きい光透過度を有する。好ましくは、材料は、可視光領域において０．１％未満の光吸収を有し、及びより好ましくは、材料は、可視光領域において０．０１％未満の光吸収を有する。材料は、約１．３～約１．７の屈折率を有し、好ましくは、材料の屈折率は、導光体３９の屈折率と一致するか、又は可能な限り低い。

また、光カプラ２００は、接着性を低減するために、異なる材料でコーティングすることもできる。更に、光カプラ２００の幾つかのコーティングは、上述したように、光の反射を改善する。光カプラに使用することができるサンプルコーティングには、耐摩耗性及び疎水性を有する光学的に透明な生体適合性ポリマーであるパリレンＣのようなｐ－キシリレンをベースとする熱可塑性フィルムポリマーが含まれる。

光カプラ２００は、他の様々な構成及び特徴を有することができる。これらの構成及び特徴のより完全な説明は、Ｔｉｔｕｓに対する米国特許第８，９０５，９２１号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書中にコピーアンドペーストされたかのように、引用により本明細書中に既に組み込まれている。

次に図１８を参照して、前方又は端部視認型内視鏡４００（例えば、結腸鏡）の遠位端部を説明する。図示されるように、スコープ４００は、遠位端部４０４が、観察領域４０６及び器具領域４０８を有する細長い可撓性シャフト４０２を含み、これらの両方は、前方又はシャフト４０２の長手方向軸の遠位端部に向いている。視野領域４０６は、流体ポート４１０、カメラレンズ４１２、及び患者の手術部位の視野を提供するための光源４１４を含む。以前の実施形態と同様に、レンズ４１２は、１又は２以上の流体充填調整可能レンズ及び１又は２以上の硬性レンズ又は固定レンズを含んで構成することができる。器具領域４０８は、スコープ４００のシャフト４０２内のワーキングチャネル（図示せず）にカップリングされた開口部４２０を含む。開口部４２０は、スコープ４００のワーキングチャネルから手術部位への器具４２２の通過を可能にするように構成されている。スコープ４００はまた、好ましくは、器具が開口部４２０を通過する角度を調整するための関節機構を含む。例示的な実施形態では、関節運動機構は、シャフト４０２を通って延びるケーブル（図示せず）を含むが、関節運動機構は、エレベータ等のような、器具の角度を関節運動させるように設計された様々な他の構成要素を含むことができることは、当業者には認識されるであろう。

図１９Ａ及び図１９Ｂは、カプラデバイス４５０の例示的な実施形態を示す。カプラデバイス４５０は、現在存在する内視鏡の付属構成要素として機能する。このデバイスは、スコープの感染しやすい領域をシール及びカバーし、細菌汚染及びスコープの性能低下をつながる可能性があるデブリ、流体、又は他の不要物の侵入を防止する。更に、カプラデバイス４５０は、スコープに挿入されるデバイスのための可撓性のワーキングチャネルを提供する。可撓性のワーキングチャネルは、容易に角度調整可能である。図示のように、好ましい実施形態では、カプラデバイス４５０は、端部観察スコープ４００又は他の端部観察スコープ器具と共に使用することができる。勿論、カプラデバイス４５０は、十二指腸鏡のような側視スコープでの使用にも適合できることは理解される。更に、カプラデバイス４５０は、様々な医療用途のあらゆるタイプのスコープに使用することができる。ここに示した端部観察スコープ４００は、単に説明のためのものである。

図１９Ａ及び図１９Ｂが示すように、カプラデバイス４５０は、近位端部４５４及び遠位端部４５６を有する本体４５２と、本体４５２を取り囲む外面４５８とを備えることができる。近位端部４５４は、端部観察スコープ４００の作業端部に取り付けられ、スコープ４００の作業端部を延長する。遠位端部４５６は、光学レンズ４６５及びライトガイド４６４、並びにスコープ洗浄器開口部４６８を含むことができ、この開口部は、スコープカメラを横切って流体を押し出してカメラからデブリを洗浄して取り除くのに使用され、また、カメラを横切って空気を押し出してカメラを乾燥させ、患者の消化管を気腹させるためにも使用される。遠位端部４５６は更に、レンズ４６５及びライトガイド４６４と実質的に整列した開口部４６２と、手術部位の前方又は末端部の観察を容易にし、スコープ洗浄器開口部４６８から手術部位への流体の排出（及び／又は、カメラを乾燥させるためにライトガイド４６４上を通過させることができる空気の排出、又は、手術部位の末端部を気腹させるために手術部位に通過させることができる空気の排出）を可能にするスコープ洗浄器開口部４６８とを含むことができる。

図２９Ａ及び図２０Ｂに示すように、カプラデバイス４５０は、スコープ４００のワーキングチャネルに取り付けるように構成された近位端部４７４ａと、開放遠位端部４７４ｂとを有する可撓性のワーキングチャネル延長部４７４を更に備える。ワーキングチャネル延長部４７４の開放遠位端部４７４ｂは、可撓性膜４７８によって取り囲まれている。この可撓性膜４７８は、カプラデバイス４５０の作業端の保護フード又はカバーとして機能し、デブリ、流体、細菌又は他の不要物をシールしながら、可撓性の関節運動を提供する。

カプラデバイス４５０は、本体４５２の外面上又はその内側に１又は２以上の受信機４７５を備える。受信機４７５は、好ましくは、上述したように、遠隔源からエネルギー及び／又は電気信号を受信するように構成される。図２０Ｂに示すように、カプラデバイス４５０は、光学レンズ４６５の焦点を調整するように構成されたアクチュエータ（図示せず）を本体４５２内に含むことができる。アクチュエータは、例えば、コントローラ、バッテリ又は他の適切な電源等の電源、及び光学レンズ４６５に直接又は内視鏡内の別の要素を介して間接的にカップリングするための１又は２以上のカップリング要素を含むことができる。電源は、レンズの表面プロファイル又は曲率を調整するために、カップリング要素を介して光学レンズ４６５にエネルギーを供給し、これによってレンズの焦点を調整する。

図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、受信機（単数又は複数）４７５は、１又は２以上のカップリング要素４８０に結合される。カップリング要素４８０は、カプラデバイス４５０の近位端部４５４が内視鏡の作動端部に取り付けられたときに、カップリング要素４８０が光学レンズ４６５に作動的に近接するように配置される。本明細書で定義される動作上の近接とは、カップリング要素４８０が、光学レンズにエネルギーを印加してレンズの曲率を変化させるように配置されることを意味する。カップリング要素４８０は、レンズに直接接触するか、レンズに隣接するか、又は内視鏡内の別のカップリング要素もしくはアクチュエータに直接接触もしくは隣接することができる。後者の構成では、カップリング要素４８０は、他のカップリング要素又はアクチュエータにエネルギーを伝達し、このアクチュエータは、レンズ４６５及び／又はレンズ４６５の曲率を変化させるアクチュエータにエネルギーを伝達するように機能する。

図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、端部観察スコープ４００は、ライトガイド４６４、レンズ４６５及びワッシャ開口部４６８を含むことができる。カプラデバイス４５０は、スコープ４００のこれらの各構成要素と協働して、完全に機能するスコープを提供する。カプラデバイス４５０は、スコープが鮮明な画像を照射する能力を妨げることはないが、その代わりに、使用するたびに汚染される危険性を低減する。この利点は、スコープ４００の作業端部品に取り付けられ、作業端の周囲をシールするカプラデバイス４５０を提供することによって達成される。カプラバイス４５０はスコープのワーキングチャネル延長部を提供する。図２０のカプラデバイス４５０のワーキングチャネル延長部４７４は可撓性であり、ワーキングチャネル延長部の近位端部４７４ａにおいて、図２２Ｂに示すように、シールされた接続によってスコープのワーキングチャネルに接触することができる。ワーキングチャネル延長部４７４の遠位端部４７４ｂは、器具がスコープ４００を通過して体内の異なる領域に到達するための出口ポータルとして機能する。

更に、カプラデバイス４００は、スコープ４００のケーブル４９２の周囲にさらなるシールを提供する（図２１参照）。カプラデバイス４５０がケーブル４９２をシールするので、エレベータ及びワーキングチャネルの後方にデブリの流入、流体、細菌及び他の物質が蓄積する危険性が著しく低減される。このようなデブリ、細菌及び他の物質の流入が、現在のスコープによる薬剤耐性感染の原因であると考えられている。流入を防止する一方で、カプラデバイス４５０は、ワーキングチャネル延長部４７４を移動させるための可撓性を有利に維持する。

使用中、スコープのワーキングチャネル延長部４７４は、組織及び他の物質の評価及び処置のために、スコープワーキングチャネル４９０を下降し、デバイス４５０のワーキングチャネル延長部４７４を通過及び流出するデバイスの通過を可能にする。このような器具には、カニューレ、カテーテル、ステント及びステント送出システム、パピロトーム、ワイヤ、ミニスコープを含む他のイメージングデバイス、バスケット、スネア及び管腔内でスコープと共に使用するための他のデバイスを含むことができる。このワーキングチャネル延長部４７４は、スコープ４００のケーブル４９２がワーキングチャネル延長部４７４を下側及び下降させることができるので、器具をスコープ４００の長手方向軸線に対して横方向である様々な角度でカプラ４５０のワーキングチャネル延長部遠位端部（又は出口ポータル）４７４ｂから前進させることができるように十分に可撓性である。

ここで図２１～図２３を参照すると、カプラデバイス４５０は、スコープの内部アクチュエータケーブル４９２を受けることができる使い捨ての外部シース４９４を含む。このケーブル４９２は、カプラデバイス４５０の可撓性ワーキングチャネル延長部４７４に取り付けることができる。後述するように、ケーブルの作動はワーキングチャネル延長部４７４の移動に影響を及ぼす。外部シース４９４は、スコープの外側に巻き付けることによって、又は摩擦嵌め接続によって、スコープ４００に直接取り付けるように構成することができる。実施形態では、複数のケーブルが１又は２以上のシースに含まれて、現在の十二指腸内視鏡におけるエレベータを用いた１軸関節運動よりも他の象限における関節運動を提供することができる。

図２１～図２３が示すように、使用中、スコープ４００のケーブル４９２がアクチュエータされると、カプラデバイスの可撓性ワーキングチャネル延長部４７４は、ワーキングチャネル延長部４７４から出るデバイスがスコープ４００の長手方向軸に対して横方向の角度で出るように、上方又は下方の何れかに、このアクチュエータに合わせて移動又は調整する。図２１において、ケーブル４９２は弛緩され、ワーキングチャネル延長部４７４がスコープ４００の長手方向軸に対して実質的に平行に延びることを可能にする。図２２において、ケーブル４９２は、ワーキングチャネル延長部４７４が持ち上げられ、ワーキングチャネル延長部４７４の遠位端部４７４ｂが上方に向けられるように、近位側に引き出されている。この向きでは、器具は、ワーキングチャネル延長部４７４から、スコープ４００の長手方向軸から（図面に対して）僅かに上方の方向に出る。図２３は、器具が遠位端部４７４ｂから下方に延びるようにワーキングチャネル延長部４７４を（図面に対して）下方に並進可能なように遠位方向に前進させられるケーブル４９２を示す。

勿論、他の構成が可能であることは認識されるであろう。例えば、スコープ４００は、２本のケーブル４９２を有することができ、各ケーブルは、ワーキングチャネル延長部４７４の両側に配置される。この実施形態では、例えば上側ケーブルの近位並進可能な移動により、ワーキングチャネル延長部４７４は、スコープ４００の長手方向軸の上方又は上方を向くことになる。同様に、下側ケーブルの近位移動は、ワーキングチャネル延長部４７４を下方に又はスコープ４００の長手方向軸の下方に向かわせる。他の実施形態では、スコープケーブルは、ワーキングチャネル延長部４７４を（図面に対して）左右に引っ張るように構成することができる。このようにして、ワーキングチャネル延長部４７４は、スコープ４００の長手方向軸の周りに３６０度何れかの角度で配向することができる。幾つかの実施形態では、ケーブル（単数又は複数）は、ワーキングチャネル延長部に直接取り付けられるか、又は関節運動が可能でワーキングチャネル延長部の出射角度を変更させる他のデバイスに取り付けられる。幾つかの実施形態では、カプラデバイスの関節運動能力は、カプラデバイスに埋め込まれたアクチュエータを用いて作成することができ、このアクチュエータは使い捨てであるため、処置後に捨てられる。代替のカプラデバイスのより完全な説明は、２０１９年１２月１７日に出願された、共通に譲渡された、同時係属中の米国出願シリアル番号第１６／７１７，８０４号に見出すことができ、その完全な開示は、本明細書にコピーアンドペーストされたかのように、あらゆる目的のために、引用により本明細書に組み込まれる。

これにより、本明細書で言及する全ての交付済み特許、公開特許出願、及び非特許文献は、個々の交付済み特許、公開特許出願、又は非特許文献が引用によって組み込まれるように具体的且つ個別的に示されるのと同じ程度に全ての目的に対してその全体が引用によって本明細書に組み込まれている。

他の実施形態は、本明細書に開示した実施形態の明細及び実施の考察から当業者には明らかであろう。本明細書及び実施例は、単に例示であると見なすように意図しており、実施形態の真の範囲及び精神は、以下の特許請求の範囲によって示されている。

１０ カプラデバイス
４０ 十二指腸スコープ
１２ 本体
１４ 近位端部
１６ 遠位端部
１８ 下面
２０ 上面
２４ レンズ及びライトガイド
２８ スコープ洗浄器開口部
３８ 可撓性膜
３４ 可撓性ワーキングチャネル延長部
３０ 可撓性ワーキングチャネル領域

Claims (40)

1. 光学レンズを有する内視鏡と共に使用するためのデバイスであって、
   前記内視鏡による組織の観察を可能にするための可視化セクションと、前記内視鏡の遠位端部に取り外し可能に取り付けられるように構成された近位端部とを含む本体と、
   前記本体の前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに前記光学レンズに作動的に近接するように配置された前記本体内のアクチュエータであって、前記光学レンズの特性を変化させるように構成されている前記アクチュエータと、
   を備える、デバイス。
2. 前記アクチュエータは、前記光学レンズの焦点距離を変えるように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記アクチュエータは、前記光学レンズの曲率を変化させるように構成されている、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記アクチュエータは、エネルギー源からエネルギーを無線で受信し且つ前記エネルギーを前記光学レンズに送信するように構成されている受信機を含む、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記アクチュエータは、電源と、前記電源にカップリングされたカップリング要素と、を含み、前記カップリング要素は、前記本体の前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに、前記電源から前記光学レンズにエネルギーを伝達するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記光学レンズが流体を含み、前記アクチュエータは、前記光学レンズの曲率を変化させるために前記流体の形状を変化させるように構成されている、請求項３に記載のデバイス。
7. 前記アクチュエータは、前記流体の圧力を変化させるように構成されている、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記アクチュエータは、前記光学レンズ内の前記流体の体積を変化させるように構成されている、請求項６に記載のデバイス。
9. 前記アクチュエータは、前記流体に電気エネルギーを供給するように構成されている、請求項６に記載のデバイス。
10. 前記アクチュエータは更に、前記受信機にカップリングされて、前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに前記光学レンズに接触するように構成された１又は２以上の電極を更に含む、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記受信機は、前記エネルギーを電流に変換し、前記電極に前記電流を印加するように構成されている、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記エネルギーが電磁場を含む、請求項４に記載のデバイス。
13. 前記受信機が磁気コイルを含む、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記受信機が電極を含む、請求項１２に記載のデバイス。
15. 前記エネルギーが電磁放射線を含む、請求項４に記載のデバイス。
16. 前記受信機がアンテナを含む、請求項１５に記載のデバイス。
17. 内視鏡システムであって、
    近位端部及び遠位端部を有する細長いシャフトと、前記シャフトの前記遠位端部に配置された光学レンズとを含む内視鏡と、
    カプラデバイスと、
    を備え、
    前記カプラデバイスが、
    前記内視鏡による組織の観察を可能にするための可視化セクションと、前記内視鏡の前記遠位端部に取り外し可能に取り付けられるように構成された近位端部とを含む本体と、
    前記光学レンズに動作可能にカップリングされ且つ前記光学レンズの特性を変化させるように構成された、前記本体内のアクチュエータと、
    を含む、内視鏡システム。
18. 前記アクチュエータは、前記光学レンズの焦点距離を変えるように構成されている、請求項１７に記載のデバイス。
19. 前記アクチュエータは、前記光学レンズの曲率を変化させるように構成されている、請求項１８に記載のデバイス。
20. 前記アクチュエータは、エネルギー源からエネルギーを無線で受信し且つ前記エネルギーを前記光学レンズに送信するように構成された受信機を含む、請求項１７に記載のデバイス。
21. 前記アクチュエータは、電源と、前記電源にカップリングされたカップリング要素と、を含み、前記カップリング要素は、前記本体の前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに、前記電源から前記光学レンズにエネルギーを伝達するように構成されている、請求項１７に記載のデバイス。
22. 前記光学レンズが流体を含み、前記アクチュエータは、前記光学レンズの曲率を変化させるために前記流体の形状を変化させるように構成されている、請求項１９に記載のデバイス。
23. 前記アクチュエータは、前記流体の圧力を変化させるように構成されている、請求項２２に記載のデバイス。
24. 前記アクチュエータは、前記光学レンズ内の前記流体の体積を変化させるように構成されている、請求項２２に記載のデバイス。
25. 前記アクチュエータは、前記流体に電気エネルギーを供給するように構成されている、請求項２２に記載のデバイス。
26. 前記アクチュエータは更に、前記受信機にカップリングされて、前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに前記光学レンズに接触するように構成された１又は２以上の電極を含む、請求項２５に記載のデバイス。
27. 前記受信機は、前記エネルギーを電流に変換し、前記電極に前記電流を印加するように構成されている、請求項２６に記載のデバイス。
28. 前記エネルギーが電磁場を含む、請求項１７に記載のデバイス。
29. 前記受信機が磁気コイルを含む、請求項２８に記載のデバイス。
30. 前記受信機が電極を含む、請求項２８に記載のデバイス。
31. 前記エネルギーが電磁放射線を含む、請求項１７に記載のデバイス。
32. 前記受信機がアンテナを含む、請求項３１に記載のデバイス。
33. 前記アクチュエータは更に、前記受信機にカップリングされた１又は２以上の電極を含み、前記受信機は、前記エネルギーを電流に変換し、前記電極に前記電流を印加するように構成されている、請求項３７に記載の内視鏡。
34. 前記エネルギーが電磁場を含む、請求項３８に記載の内視鏡。
35. 前記エネルギーが電磁放射線を含む、請求項３８に記載の内視鏡。
36. 光学レンズ及びワーキングチャネルを有する内視鏡と共に使用するデバイスであって、
    前記内視鏡による組織の観察を可能にするための可視化セクションと、前記内視鏡の遠位端部に取り外し可能に取り付けられるように構成された近位端部とを含む本体と、
    前記本体の前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに前記光学レンズに作動的に近接するように配置された前記本体内のアクチュエータであって、前記光学レンズの特性を変化させるように構成されている、前記アクチュエータと、
    を備え、
    前記アクチュエータは、前記内視鏡の前記ワーキングチャネルを通過する器具を関節運動させるように構成されている、デバイス。
37. 前記アクチュエータは、エネルギー源からエネルギーを無線で受信するように構成されている、請求項３６に記載のデバイス。
38. 前記アクチュエータは、電源と、前記電源にカップリングされた１又は２以上のカップリング要素と、を含み、前記カップリング要素は、前記本体の前記近位端部が前記内視鏡の前記遠位端部に取り付けられたときに、前記光学レンズに作動的に近接しているように配置される、請求項３６に記載のデバイス。
39. 前記本体内に可撓性ワーキングチャネル延長部を更に備え、前記可撓性ワーキングチャネルは、開放遠位端部と、前記内視鏡の前記ワーキングチャネルの遠位端部とカップリングするように構成された近位端部と、を有する、請求項３６に記載のデバイス。
40. 前記アクチュエータは、前記可撓性ワーキングチャネル延長部を関節運動させて、前記カプラデバイスに対する前記開放遠位端部の角度を変えるように構成されている、請求項３９に記載のデバイス。

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