JP4477280B2 - 胃底皺壁形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、内視鏡装置に関するものである。より詳細には、本発明は、胃食道逆流症（ＧＥＲＤ）の治療のための内視鏡胃底皺襞形成術のための装置に関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
ＧＥＲＤは、胃から食道への酸性体液の異常逆流によって引き起こされる。胃は、消化を助けるために強い酸を発生する。食道は、通常胃との結合点の一方向弁機構によってこれらの酸から護られる。この一方向弁は、下部食道括約筋（ＬＥＳ）と呼ばれる。ＧＥＲＤがある患者では、ＬＥＳは、あまりにも弱いかあるいはあまりにも短いかのいずれかであるために、しばしば機能不全である。短いかあるいは弱いＬＥＳは、胃が一杯になり、内圧が上昇する時に胃の中身を保持できない。
【０００３】
ＬＥＳが弱まる場合、酸は、逆に流れる、すなわち上方へ酸を処理するようにもくろまれていない食道の中へ逆流する。この結果は、酸熱傷、すなわち「胸やけ」あるいは「酸消化不良症」と普通呼ばれる。胸やけは、感じが胸骨の後ろで焼けつくような痛みあるいは圧迫の痛みのような感じである。すなわち、胸やけは、心臓発作と非常に似た感じがする。酸が食道の中にあり、げっふする場合、酸は、上方へ咽喉の後部の中へ逆流し、酸っぱいかあるいは苦い味がし、焼けつくような感覚を生じる得る。これが夜に生じる場合、咽喉の後部の不快な焼けつくような感じあるいは呼吸器官に入る酸から生じる咳払いおよびあえぎのいずれかでさえ目を覚まし得る。この後者の事象は、逆流夜間吸引と呼ばれ、元来かなり深刻であり得る。
【０００４】
逆流夜間吸引は、酸およびバクテリアを気道および肺の中へ導入するために、危険であり得る。これは、頻発する急性気管支炎、肺炎、肺膿瘍、あるいは肺の慢性傷痕を生じ得る。それは、喘息が起きやすい性向を有するそれらの人々に喘息発作をももたらし得る。
【０００５】
酸が逆流し、これらの症状が毎日あるいは毎週最高３回あるいは４回まで生じる場合、食道は、酸浴の有害な影響に耐えることができなく、特にその下部が炎症を起こす。飲み込むことはしばしば痛みを伴い得る、食物は胸につっかえ得る。これは、酸逆流のために食道の炎症を意味する逆流食道炎と呼ばれる。繰り返して起こる食道炎は、ただれおよび潰瘍を生じ、傷痕および飲み込みおよび食道の取り消せない損傷をもたらし得る。
【０００６】
何人かの患者においては、食道ライニングは益々傷つけるようになるので、体は、腸にあるようなライニング物質をより抵抗力のある種類に変えることによってこのライニングを保護使用とする試みを企て得る。バレットの食道化生、あるいはバレットの食道と呼ばれるこの変化は、症状を消滅させなくて、実際に新しい問題を生じる。化生の変化は、新しくて異常のライニングに形成する癌の危険を増加させる。その発生率がアメリカで急速に増加している胃食道噴門の腺癌は、非常に悪性で致命的な種類の癌である。いくつかの機関は、バレットの食道が胆汁逆流によって引き起こされ、この特別の種類の癌の増加する発生率が酸生成を抑制するので、アルカリ胆汁が妨害されないで食道の中に逆流することを可能にする増加する投薬の使用によると確信している。
【０００７】
酸逆流の症状は、不快感を与え、ある種の軽減が通常求められる。何人かの患者は、制酸錠剤をかみ砕き、いくつかの枕で眠り、もたれ椅子で真っすぐな状態で眠ることさえする。常習的な症状がある人達は、胃の中での酸の形成を妨害する薬剤、例えばタガメット（登録商標）、ザンタック（登録商標）、ペプシド（登録商標）およびプリロセック（登録商標）で治療する。これらの投薬は、次の服用量が十分であるまで、症状を軽減する際に十分機能するが、毎日、しばしば、死ぬまでとらなければならなく、費用が大幅である（毎年患者毎に約１，３００ドルである）。
【０００８】
さらに、これらの投薬は症状を軽減するが、根源的な問題を除かない。
【０００９】
現在、弁機能を復元する唯一の方法は、普通の麻酔薬の下で手術することにある。過去、この手術は、複雑な仕事であり、広い腹部あるいは胸部の切開、非常に長い入院および延長された休職を必要とする。今日、この手術は、腹腔鏡で行うことができる。これは、入院を１０日から２日あるいは３日短くするが、なお普通の麻酔薬の下で実行され、かなりの余病併発率に関連する。したがって、胃腸病医は、しはしば逆流防止手術のために患者を外科医に差し向けることに消極的であり、手術されるべき患者は多くない。
【００１０】
アメリカ合衆国だけで、６５００万人が胸やけに苦しみ、ＧＥＲＤ症状は現在胃腸病医と相談している患者の最も普通の病気であると推定される。ニューイングランド医学誌によれば、大人のアメリカ人のほぼ４０％は胸やけに苦しみ、逆流食道炎の症状に対する治療を求める人々の中の１０から２０％（全大人の人口の約４から８％）は、重病にかかっている。
【００１１】
（先行技術）
逆流食道炎の外科治療
外科処置は、通常深刻な胃食道逆流病を検査する際に有効である。外科処置は、新しい機能的下部食道括約筋を形成することによって胃食道逆流を調整し、裂孔ヘルニアがある場合に裂孔ヘルニアを治療するように意図される。最も一般に普及している方式は、ニセン胃底皺襞形成術あるいはこの技術の修正である［Ｔｈｅ Ｅｓｏｐｈａｇｕｓ，３ｒｄ Ｅｄ．，Ｄｏｎａｌｄ Ｏ．Ｃａｓｔｅｌｌ，Ｅｄ．，ｐｐ５１５−５１７］。この方式は、下部食道の周りの胃の基部の切断および巻き付けを必要とする。圧力が胃の中で増加するつれて、圧力は下部食道を締め付け、逆流を防止する。この処置は、巻き付けをあまりにもきつく行うことを防止するために食道の中に拡張器を最初に入れた後に実行される。従来の利用できる技術あるいは腹腔鏡技術のいずれかで実行される胃底皺襞形成術は、腹腔鏡による食道への接近が上部腹部切開によってよりもむしろ一連の４回あるいは５回の穿刺によること以外同じであるべきである。この利用できる技術の長所は、３次元で構造を見て、構造を触診することができることを含む。腹腔鏡は、手術の範囲の明瞭な拡大画像を提供し、手術後にあまり苦痛のないより速い回復に関連する。
【００１２】
この処置は図１に示される。縫合「Ｓ」の長さは、２．５から３．０ｃｍであり、２から５の縫合は一般的には必要である。図１に示されるように食道「Ｅ」の周りに胃「ＳＴ」を３６０°巻き付けることはげっぷし、嘔吐することができないことあるいはげっぷし、嘔吐する障害に関連しているために、部分胃底皺襞形成術が発明された。これらは、「Ｅ」が食道であり、ＡＷが食道に縫合された巻き付けの前部壁であり、「ＧＪ」が胃と食道の接合点である、図２に示されたツペット後端部分胃底皺襞形成術（２７０°）［同書中に第５１７ページから第５１８ページ］と、「Ｆ」がひだをつけられた基部を示す図３に示されているサル前部胃底皺襞形成術（１８０°）とを含む。
【００１３】
全てこれらの処置は、安全に関して優れた追跡記録および胆汁および酸の逆流の両方を調節する能力を有する。しかしながら、この処置は、腹腔鏡であるいは開腹（腹部切開）あるいは胸腔切開（胸の切開）によって実行できるだけである。どちらの方法でも、麻酔が必要である。この欠点のために、この技術は、胃底皺襞形成術処置を実行するために使用できる最少の侵襲方法および装置を発明することを試みた。米国特許第５，４０８，３２６号は、胃管腔への食道マニピュレータおよびステープラの導入および重責食道を胃にステープルで留めることを必要とする食道に対する胃の胃底皺襞形成術方法を示している。米国特許第５，５５８，６６５号およびその関連特許第５，７８７，８９７号は、基部が他の装置によって固定できる位置に基部を操作するために使用できるさまざまの形の管腔内部材およびこのような手術を実行するための方法を開示している。米国特許第５，５７１，１１６号およびその関連特許第５，６７６，６７４号は、下部食道および胃の基部の自動推定を実行し、胃食道の結合点を胃に重責し、それによって囲む基部壁を内旋するマルチステープラ装置および関連ステープラを示している。
【００１４】
ＷＯ第００／５３１０２号は、基部をつかみ、基部を食道の方へ移動させるつかみヘッドを使用する必要がある最少の侵襲胃底皺襞形成術のための方法および装置を示している。この文献の装置は、ステープリングヘッドを位置決めすることができない深刻な欠点を有し、したがって胃底皺襞形成術を実行しようとするいかなる試みも患者に加えられる危険な損傷を生じ得る。さらに、この試みは、つかみヘッドによる基部の有害な穿孔を伴う。
【００１５】
多数の種類の手術ステープリング器具は、異なる手術処置のために発明された。手術ステープラの基本設計は、例えば、米国特許第５，１２９，５７０号および米国特許第５，６３０，５４１号に開示されている。米国特許第５，４５２，８３６号および米国特許第５，６０３，４４３号は、ステープル分配部およびアンビルが分離されるステープル設計を開示している。
【００１６】
米国特許第５，１９７，６４９号および米国特許第５，３９５，０３０号は、腸の管状組織のような管状組織の切り離されたエッジを連結するために開発された手術ステープラを示している。
【００１７】
多数の他のステープラ設計は、先行技術に開示されている。これらの多くは、設計された処置の種類だけを実行するのに適している専用装置である。これらの大部分は、機能するのに非常に困難であり、時間がかかり、組織およびステープリング装置を操作するのに非常に多くの技術を要する。
【００１８】
全ステープラの設計の基本的な考慮すべき問題は、ステープルを曲げるにはかなりの力を要するという事実である。したがって、ステープルが放されるときに、アンビルおよびヘッドは、一緒にしっかりと固定されなければならないかあるいは力はこれらを分離させ、ステープルは曲がらない。さらに、組織を一緒に保持するのに必要される形状に曲げるステープルに関して、アンビル部およびステープル分配部は正確に整列されねばならない。これらの制限のために、この装置の末端部ステープラ保持部およびアンビル部は、一般的には既存のステープラでしっかりと枢軸のように連結される。アンビル部およびステープル分配部が分離されるステープラでは、固定は、一緒にステープルで留められる組織と物理的な手の接触をしばしば要するステープリングのための所望の位置に手動で行われる。最近のステープリング方法の場合、前述された部品が配置の時間にしっかりとあるいは枢軸のように連結されない限り、前述された部品をしっかりと一緒に保持できない。
【００１９】
１９６０年代のポップキンズの「ロッドレンズ」リレーシステムの発明後、内視鏡検査は、広く使われた発達した種類の手術である。この発展より前に、内視鏡は、適切な照明を与え、透過することができないことと結合された非常に低い画質を提供し、大部分の手術用途および診断用途に適していない。最も古い内視鏡は、内視鏡の接眼レンズを通して見ることによって内部手術位置を直接見る医者を当てにした。ビデオカメラ技術が発展するにつれて、内視鏡は、接眼レンズに取り付けられた結合レンズを通して間接にあるいは接眼レンズを全く使用しないで画像をセンサに結合することによって直接にビデオカメラに結合できる。ビデオディスプレイの使用によって、全手術チームは、手術位置を見ることができ、外科医は、目を内視鏡接眼レンズに保つことを必要としない。ビデオの使用は、かさばった不便な装置を使用しないでドキュメンテーション（画像記憶）も可能にする。
【００２０】
内視鏡は、一連の異なる形式で存在し、いろいろな手術処置に適している。大部分の内視鏡は、内部手術位置の広い視野を与えるように立案されているが、内視鏡と併用されるツールの適切な可視化を必ずしも行わない。たとえ内視鏡が特定の処置に対して大いに専用化できるとしても、内視鏡全ては同じ基本構成要素システムを含む。対物レンズ光学系は、手術範囲の単一画像を獲得し、リレー光学系は、画像を装置の末端部端から近接部端まで伝達し、接眼レンズあるいはカメラ系（あるいは両方）は、透過された画像を見るために使用される。手術シーンを照明する光は、内視鏡と一体である光ファイバあるいは導波管を介して供給される。この内視鏡も、作動溝を含んでもよいしあるいはレーザ送出のような治療オプションを組み込んでもよい。これらの部品の全ては、剛性材料あるいは可撓性材料から作られてもよい外部さや内に含まれる。内視鏡そのものは、剛性でもよいし、半可撓性でもよいし、あるいは可撓性でもよいし、その末端部の先端で１方向あるいは多くの方向に積極的に曲げることができてもよい。
【００２１】
内視鏡の接眼レンズは、ガラスあるいはプラスティックレンズ、回折レンズあるいはハイブリッド回折／屈折レンズ、ＧＲＩＮ（段階をつけられた屈折率）レンズ、プリズムあるいはミラーから成ってもよい。画像リレーシステムは、一連のガラスロッドおよびレンズ（「ロッドレンズ」系）、一連のレンズだけ、あるいは光ファイバ画像ガイドから成ってもよい。このリレーシステムは、イメージセンサを接眼レンズ焦点面に直接配置することによってビデオ専用内視鏡でバイパスされてもよい。この接眼レンズは、一般的にはガラスあるいはプラスティックレンズから成る。ビデオカメラは、結合レンズを介して接眼レンズに結合できるしあるいは内視鏡に直接に連結し、リレーシステムあるいは接眼レンズ系を直接形成される画像を見ることができる。光源は、大部分の場合、可撓性光ファイバケーブルによって内視鏡に結合され、ガラスあるいはプラスティックであってもよい光導波管あるいはファイバによって供給される。いくつかの内視鏡は、近接部端に２つ以上の光学系を組み込み、２つのわずかにずらされた透視図からのシーンを見ることによって立体での観察を行う。これらの立体内視鏡は複数の画像チャネルを組み込むが、この内視鏡は、手術シーンの１つの画像だけを電子ディスプレイに供給する。
【００２２】
内視鏡は、再使用可能であってもよいしあるいは使い捨てでもよい、あるいは１つあるいはそれ以上の使い捨て部品および１つあるいはそれ以上の再使用可能部品でもよい。再使用可能内視鏡の長所は、この内視鏡が通常非常に高品質のものであり、計画された耐久性を有するということである。欠点は、蒸気滅菌器、ＥＴＯ（酸化エチレン）、グルタルアルデヒド、ステリス（過酸）、ステラド（過酸化水素プラズマ）、あるいは他の不快な薬品および温度のような方法を使用して実行される殺菌後の画像の劣化を含む。殺菌工程は、光学的なコーティング、セメント、および表面を劣化させ、機械部品に有害な影響も及ぼし得る。再使用可能内視鏡の他の欠点は、その比較的高い初期費用である。使い捨ての内視鏡は、繰り返される殺菌を受けないし、手術処置毎に相互汚染の可能性も減らす。使い捨ての内視鏡は大量に購入されねばならなく、耐久性がある必要がないために、初期費用は、再使用可能内視鏡よりも少ない（ただし、使用毎のコストは一般的にはより高い）。部分的には使い捨てでり、部分的には再使用可能である内視鏡は、各種類の装置の長所を最大にすると同時に欠点および使用毎の費用を最少にするように設計される。
【００２３】
ＧＥＲＤの治療において主要な手術に対する要求を抑えるために技術上行われる大きな努力にもかかわらず、前述の装置および方法のいずれも少しも実際の人気も得なく、この装置および方法は現在使用されていない。この事実のための理由は、多数であり、この装置の動作を制御する際の障害、内視鏡によって得ることができる種類の胃底皺襞形成術の固有の欠点、付加的侵襲手術に対する継続している要求、特に装置の腹腔鏡導入等を含む。したがって、ＧＥＲＤの治療のために有効的に使用でき、従来技術の方法および装置の上記の欠点のない胃底皺襞形成術方法に対する技術上の要求があることは明らかである。
【００２４】
したがって、本発明の目的は、従来技術の前述の欠点を解決するＧＥＲＤの処理のために本発明を使用する装置を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、普通の麻酔に対する要求なしに迅速に効率的に操作できる胃底皺襞形成術手術装置を提供することにある。
【００２６】
本発明のもう一つの目的は、高価な手術室に対する要求なしに歩行できるように手術できるＧＥＲＤの治療のための手術装置を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、患者の胃の基部の部分胃底皺襞形成術のための装置を提供することにある。
【００２８】
本発明の目的は、手術位置への挿入および配置の時間にステープル保持器部とアンビル部との間に全体的な可撓性連結を行い、さらにステープル分配部およびアンビル部を一緒にしっかりと、かつステープルの送出の時間に正確な整列を保持することによって従来技術の欠点を解決する手術ステープラを提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、いろいろな手術処置を内視鏡で実行するために使用できる器具を得るために可撓性ステープリング装置を可撓性内視鏡と結合することにある。
【００３０】
本発明の他の目的は、手術の容易さで従来技術の装置を改善する内視鏡手術処置を実行する装置を提供することにある。
【００３１】
本発明のさらにもう一つの目的は、胃底皺襞形成術によるＧＥＲＤの治療のために可撓性内視鏡で使用するのに特に適しているステープリング装置を提供することにある。
【００３２】
本発明の他の目的は、互いに対して内視鏡の別個の部品を位置決めするために超音波技術を使用することによって前記方法の実施を可能にする装置を提供することにある。
【００３３】
本発明の他の目的および長所は、説明が進むにつれて現れる。
【００３４】
（発明の概要）
１つの態様では、本発明は、被検体の食道内に位置される先端曲げ部および可撓性部と、前記曲げ部または可撓性部に配置されたステープル押し出し装置を備えたステープリングアッセンブリとを備えている部分胃底皺壁形成術のための内視鏡装置であって、２つの別個の要素を含み、一方の要素が前記先端曲げ部に配置され、他方の要素が前記可撓性部に配置される位置決めアッセンブリと、ここで、前記位置決めアッセンブリの前記２つの別個の要素が位置合わせされる時に、前記ステープル押し出し装置が作動位置にあり、前記位置決めアッセンブリの前記２つの別個の要素が位置合わせされた時点を判断する回路と、を更に備えていることを特徴とする。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステープリングアセンブリはさらにアンビルを含み、前記アンビルおよび前記ステープル押し出し装置の一方は前記曲げ部にあり、他方は前記可撓性部にあり、前記位置決めアセンブリの前記２つの別個の要素が整列される場合に前記ステープル押し出し装置が作動するように配置された関係にある。
【００３６】
好ましくは、非限定的以外に、本発明の装置は、位置決めアセンブリの２つの別個の要素が整列されない場合にステープル押し出し装置の動作を不能にする安全手段を含む。
【００３７】
本発明の装置は、好ましくは見る装置、一般的にはビデオカメラを含む。当業者に明らかであるように、通常見る目的のための照明装置を提供する必要がある。しかしながら、これらは従来のものであるので、簡略のためにここでは詳述されない。さらに、従来の内視鏡装置および水および／または空気供給および／または吸い込みのような付属装置が備えられる。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態によれば、内視鏡装置はさらに、内視鏡装置が作動位置にある場合、胃と食道の接合点の上の約５から６ｃｍの位置に食道内のステープリングアセンブリの一部を位置決めする追加の位置決めアセンブリを含む。本発明の好ましい実施形態では、ステープリングアセンブリの一部はアンビルを含む。
【００３９】
ステープリングアセンブリの前記一部は、いろいろな手段によって内視鏡装置の軸に沿って配置できる。本発明の好ましい実施形態によれば、これは、ステープリングアセンブリの前記一部にある雌スレッドと結合される可撓性ねじ込みケーブルの動作によって行われる。本発明の１つの好ましい実施形態では、可撓性ねじ込みケーブルは、内視鏡装置内にあり、内視鏡装置の本体の壁に設けられたスリットを通して雌スレッドと接触している。本発明の他の代替の好ましい実施形態では、可撓性ねじ込みケーブルは、内視鏡装置の外部壁に埋め込まれ、ステープリングアセンブリの一部の雌スレッドと直接接触している。
【００４０】
本発明の１つの好ましい形式では、可撓性ねじ込みケーブルは、マイクロメータアセンブリを使用して回転され、制御された距離だけ食道内に置かれたステープリングアセンブリの一部を変位させる。
【００４１】
アンビルは、しばしば食道内にあり、任意の適当な形状のものであってもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、アンビルは本来形状がリング状である。
【００４２】
位置決めアセンブリの末端部は、内視鏡装置の末端部端上の異なる位置にあってもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、位置決めアセンブリの前記末端部は末端部先端にある。本発明の他の好ましい実施形態によれば、位置決めアセンブリの末端部は末端部先端の外部壁にある。
【００４３】
同様に、ステープリングアセンブリの末端部は、内視鏡装置の末端部端上の異なる位置にあってもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、ステープリングアセンブリの前記末端部は末端部先端上にある。本発明の代替の好ましい実施形態によれば、ステープリングアセンブリの末端部は、末端部先端の外部壁にある。
【００４４】
他の態様において、本発明は、ステープル押し出し装置およびアンビル部を含む少なくとも１つの可撓性部が装備された手術内視鏡装置のためのステープリング装置を設ける方へ向けられ、前記ステープル押し出し装置の１つおよび前記アンビル部の１つが、それらの間に前記可撓性部の少なくとも一部を有する内視鏡装置の縦軸に沿って互いから縦方向に変位されて置かれている。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステープル押し出し装置は、可撓性部の近接部端に近接して置かれ、アンビル部は、可撓性部の末端部端あるいは先端にある。
【００４６】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、可撓性部は連結部である。
【００４７】
本発明の一実施形態によれば、ステープリングアセンブリは、ステープリングアセンブリの１つの部分から引き伸ばすかあるいはステープリングアセンブリの第２の部分のロック位置に引っ込めることができる１つあるいはそれ以上のアライメント／ロックピンを含む。本発明の好ましい実施形態によれば、アライメント／ロックピンの運動はデュアルラックおよびシングルピニオンシステムを使用することによって行われる。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態によれば、アンビル部に収容されている２つのアライメント／ロックピンが、引き伸ばされ、ステープル押し出し装置の穴に係合し、ロックする場合、ステープリング装置の部品は、正しい作動関係にある。
【００４９】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、内視鏡は、双方向連結系を使用する。この場合、一定の曲率半径を使用する連結部を完全に曲げることは、ステープラの２つの部分を整列させる。
【００５０】
他の実施形態では、４方向連結部が使用される。この場合、その一方がステープル押し出し装置近くにあり、他方がアンビル部近くにある２つの別個の要素を含む位置決めアセンブリは、ステープリング装置の部品を正しい作動関係にすることを助けるために設けられる。位置決めアセンブリは、超音波、光、無線周波数、圧電、あるいは磁気の供給源および検出器を使用できる。
【００５１】
ステープル押し出し装置は、１つあるいは複数のステープルのアレイを含むステープルカートリッジを含む。各アレイは、１つあるいは複数のステープルから成る。ステープルのアレイは、近接手段によって作動可能なカムによって作動されるステープル押し出し装置によって送出される。ステープルカートリッジは、近接作動装置の動作によってステープルのアレイの各々の送出後、割り出し可能である。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態では、３つのステープルのアレイがあり、各アレイには５つのステープルがあり、３つの窓が割り出し後に所定の場所にロックするのを助けるためにステープルカートリッジの各側面に設けられる。
【００５３】
好ましくは、非限定的である以外、位置決めアセンブリの２つの別個の要素が整列されない場合、本発明の装置は、ステープル押し出し装置の動作を不能にする安全手段を含む。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態では、アライメント／ロックピンは、ピン先端がロックを外す機構の誤動作の場合に連結部をまっすぐにすることによって加えられる力によってばらばらされるように製造される。
【００５５】
本発明の内視鏡装置は、好ましくは見る手段、一般的にはビデオカメラを含むべきである。本発明の好ましい実施形態では、２つの別個の光学チャネルは、一方が末端部先端のアンビルの範囲から、他方が内視鏡のシャフトのステープルカートリッジの範囲からの２つの個別の画像を提供するために備えられている。当業者に明らかであるように、通常見る目的のための照明装置を備える必要がある。さらに、他の従来の内視鏡装置および水および空気供給および／または吸引、および／または超音波のようなアクセサリが備えられる。
【００５６】
本発明は、２つあるいはそれ以上の別個の画像を発生する２つあるいはそれ以上の光学チャネルを含む内視鏡にも関する。本発明の内視鏡は、胃底皺襞形成術と、肥満管理のための胃のステープリングと、失禁管理のための膀胱頸部スリング処置と、複数の内部画面を有することから得をし得る他の処置とを含むいろいろな手術処置を実行するのに適している。このような治療は、皮膚を通してのように、あるいは食道あるいは尿道のような自然の体の管を介して接近することによって実行されてもよい。
【００５７】
したがって、１つの態様では、本発明は、２つあるいはそれ以上の別個の画像を発生する２つあるいはそれ以上の別個の光学チャネルを含む内視鏡に向けられ、前記光学チャネルの各々は、対物レンズおよび画像を獲得するかあるいは見る手段から成り、各チャネルは、任意には下記の要素、すなわちａ）光学中継系、ｂ）接眼レンズ、およびｃ）前記対物レンズによって得られた画像をイメージセンサおよびディスプレイ装置に供給するのに適している結合レンズ、の１つあるいはそれ以上も含み、各対物レンズは、内視鏡の長さに沿って異なる位置にある。
【００５８】
他の態様では、本発明は、ａ）末端部の連結部が装備されている外装と、ｂ）前記連結部の先端にある第１の位置とステープラ構成要素が前記連結先端の連結部によって共働的に作動して配置された関係にすることができる前記外装の長さに沿った第２の位置との間に分散されるステープラ構成要素と、ｃ）前記末端部先端にある第１の対物レンズと、ｄ）可撓性外装に沿った前記第２の位置にある第２の対物レンズと、ｅ）前記第１の対物レンズによって得られた画像を前記内視鏡に結合されたディスプレイ装置に供給する第１の光学経路と、ｆ）前記第２の対物レンズによって得られた画像を前記内視鏡に結合されたディスプレイ装置に供給する第２の光学経路とを備えるＧＥＲＤ内視鏡に向けられる。
【００５９】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステープリングアセンブリは、さらにアンビルを含み、前記アンビルおよび前記ステープル押し出し装置の一方が前記曲げ部にあり、他方が前記可撓性部にある。
【００６０】
本発明の１つの好ましい実施形態では、２つの別個の要素を接近して置かれた関係にすることによって生じる信号は、距離の関数である物理パラメータを測定することによって最大にされる。本発明の他の好ましい実施形態では、２つの別個の要素を接近して置かれた関係にすることによって生じる信号は、測定された物理パラメータに相関付けることによって最大にされる。
【００６２】
本発明の全上記および他の特徴および長所は、添付図面を参照してその好ましい実施形態の下記の具体的で、非限定的な説明によってさらに理解される。
【００６３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
次に、本発明は、好ましい実施形態の具体的で、非限定的な説明によりさらに説明される。本発明は、当該技術分野で周知であるので、簡略のためにここに詳述されない内視鏡基本要素および手術ステープラのような多数の要素を使用する。従来の内視鏡は図４に示される。この内視鏡は、本発明の装置にあってもよいが、いくつかの形体が従来のものであり、当業者に周知であるために下記の説明で詳述されない操作スイッチ、連結ロック等のようないくつかの形体を含む。したがって、下記の説明では、本発明を説明するのに必要である要素だけが示されている。手短かに言えば、一方、図４Ａに示され、通常４０に示された内視鏡には、吸引弁、ロック、スイッチ等が装備された制御部４１が装備され、スイッチ４２から４５は、説明する目的のために示されている。この内視鏡は、空気入口および水入口、光ファイバ等を接続するために使用されるコネクタ部４６も含み、この光ファイバは、説明する目的のために４７で示されている。挿入管４８は、３つの別個の部分、すなわち可撓性部４９、曲げ部５０および末端部端５１から成る。これらの後者の３つの部分は、末端部端５１がある末端部先端５２も示す図４Ｂにより詳細に示される。
【００６４】
次に図５を参照すると、本発明の装置の末端部の概略が示されている。この部分は、「ｂ」で示されている曲げ部および「ｆ」で示される固定の非曲げ部を含む。この曲げ部は、例えば図４Ａに示された種類あるいは前述の米国特許第５，７８７，８９７号のような任意の適当な種類のものであってもよい。固定部ｆは、その片方６１Ａが曲げ部ｂの末端部先端６３の近くにあるステープリングアセンブリ６１の第１の要素を含む。ステープリング要素６１および６１Ａは、一緒に下記により詳細に述べられる全ステープリングアセンブリを形成する。同様に、固定部ｆは、この特定の実施形態で末端部先端６３の近くにあるその片方６２Ａとともに下記により詳細に述べられる全位置決めアセンブリを形成する第１の位置決め要素６２を含む。もしステープリングアセンブリの２つの要素６１および６１Ａが作動して置かれた関係にある場合、前記２つの要素６２および６２Ａも作動して置かれた関係にあるならば、位置決め要素６２および６２Ａは、装置（例えば、下記あるいは上記の要素６１および６１Ａ）のそれぞれの部分ｂおよびｆに沿った任意の適当な位置にあってもよい。
【００６５】
位置決めマーキング６４は、患者に導入された装置の長さの情報を提供するために患者の外側の端でこの装置上にあってもよい。内視鏡映像手段（図示せず）も、胃の基部を結像し、導入から各特定の患者に対するＧＥ接合点までの距離を決定するために設けることができる。これらの手段は、従来の内視鏡装置であるので、ここでは詳述されない。
【００６６】
本発明の装置は、３つの特別の重要な操作範囲、すなわち１）装置を通常所望の位置にする装置の機械操作、２）外科操作より前に正確な所望の位置に装置を位置決めする位置決め操作、および３）一般的であるが非限定であり、生きている組織のステープリングを必要とする外科操作を有する。次に、これらの操作は詳述される。
【００６７】
装置の機械操作
この装置の機械操作は、胃の基部を末端部先端６３に係合させ、装置を下部食道の方へ移動させるように装置の曲げ可能部の曲げを含む。これは、図６（ＡおよびＢ）に概略が示されている。図６Ａでは、この装置の２つの位置、ａおよびａ’が示される。位置ａは、装置が挿入のその所望の長さの全部に挿入された後の初期位置である。位置ａ’は、基部６５の方への装置の曲げ部ｂの曲げの始めを示し、この先端は６３’として示されている。
【００６８】
図６Ｂでは、図示された状態は、装置の曲げがさらに行われ、末端部先端６３は、基部６５をその最初の位置から下部食道により近い位置へ移動させた状態である。この位置あるいはより近い位置では、基部が正確に先端６３によって位置決めされた場合、基部および食道のステープリングを一緒に実行できる。この処置は、約１８０°の胃底皺襞形成術を得るために１度あるいは１度以上繰り返されなければならないかもしれない。
【００６９】
位置決め操作
位置決め操作は、この処置では最も重要な工程である。これは、図７を参照することによって説明できる。この図では、位置決めアセンブリ６２、６２Ａが通常数字６６で示される内視鏡装置にあるのと同様にステープリングアセンブリ６１、６１Ａが示されている本発明の好ましい実施形態による装置の概略が示される。順序が重要でないことを示すために図５のこれらの２つのアセンブリの順序に比べて、これらの２つのアセンブリの順序が反転されることに注目すべきである。
【００７０】
ステープリングアセンブリ６１、６１Ａ（その操作が後述される）によって基部６５の下部を食道６７の下部に固定するために、要素６１および要素６１Ａは正しく作動して配置された関係にされるべきであることが絶対に必要であるので、ステープルは、押し出しされる場合、その必要とされる仕事を実行する。ステープリングアセンブリの部品を正しく置かれた関係にすることの失敗は、正しく置かれていないかあるいは折り曲げられていないステープルおよびステープリングが実行される組織を損傷する高い危険を生じるときに致命的であり得る。
【００７１】
この装置の部分の可能なミスマッチングは、図８Ａから図８Ｂに示される。図８Ａは、位置決めアセンブリを形成する２つの要素６２および６２Ａが互いに整列されるので、この装置を作動状態にする所望の状態を示している。図７で概略が分かるように、位置決めアセンブリの整列はステープリングアセンブリの対応する整列を生じる。
【００７２】
図８Ｂは、角度運動が図７の装置のエルボ６８で生じ、位置決め要素間に大きさｄのミスアライメントを生じる状態を示している。図８Ｃでは、装置の曲げ部が角度θだけその軸に沿っても回転し、ステープリングアライメントの比較し得るミスアライメントを生じる回転ミスマッチングが示されている。最後に、図８Ｄは、装置の末端部先端６３が十分押し上げられなく、高さ「ｈ」のミスアライメントが生じた状態を示している。全てこれらの発生は、これらの発生のいずれも危険であり、所望の結果を得ないので、回避されねばならない。
【００７３】
したがって、本発明によれば、整列アセンブリは、ステープラアセンブリの要素が整列されるようなアライメントにされる場合、ステープラを作動させることができる２つの要素から成る。本発明の好ましい実施形態によれば、位置決めアセンブリの要素は、超音波素子、すなわち超音波トランスデューサおよび受信機である。受信機で受信される超音波信号の簡単な解析は、正確なアライメントに相当する最大信号を決定することを可能にする。本発明の他の好ましい実施形態によれば、位置決めアセンブリの要素の一方が光を放射し、他方が受信光を信号に変換する感光素子である。さらに、この信号の最大強度は最大アライメントを示す。本発明のさらにもう一つの好ましい実施形態によれば、位置決めアセンブリの要素の一方は圧電トランスデューサであり、他方は簡単な突起である。薄い組織を介する圧電トランスデューサへの突起による圧力の印加は、さらにその最大値を決定するために解析できる電気信号を発生する。
【００７４】
所定の種類の位置決めアセンブリにおいて、例えばＲＦアセンブリを使用することが望まれる場合、２つの要素６２および６２Ａが図８Ａに使用されるように物理的に整列されるべきであり、すなわちその物理的中心が本来整列されるようであることは全然必要ない。もし要素６２および６２Ａが最大整列を示す出力信号を発生する場合、ステープリングアセンブリの要素６１および６１Ａが実際に物理的に整列されるとするならば、整列処置は、物理的中心対中心のマッチングによらない場合、要素６２および６２Ａは、装置の２つの部分に異なって置くことができる。
【００７５】
当業者によって理解されるように、多数の異なる整列方式は、例えば、整列位置を決定するためにＲＦ信号を使用するかあるいは一方の側の磁界発生器および他方の側の磁界位置決めセンサを使用して発明できる。
【００７６】
外科手術
外科手術は、簡単にするために組織のステープリングを参照してここに示されている。しかしながら、本発明は決してステープリングに限定されなく、基部を食道の下部と並置するように、例えば針で縫合する組織を結合できる任意の他の手術も使用できることを分かるべきである。しかしながら、ステープリングは、この種の外科のために普通に使用する最も便利な処置である。
【００７７】
図９は、装置および組織の関連部を示している。図９Ａでは、この場合、アンビルである要素６１は、この場合ステープル押し出し装置である要素６１Ａと整列される。ステープラの動作が両方の場合正確に同じであるので、２つの要素は逆にできる。２つの要素が整列され、使用できるようになるまで、ステープラ６１Ａは、異物の浸潤を避けるために引っ込めることができるカバー６９によってカバーされたままであってもよい。カバー６９の要素のような内視鏡の要素の連結は、当業者によって十分理解されるので、簡潔のためにここでは述べられない。
【００７８】
図９Ｂは、ステープリングが行われた後の状態を示している。ひとまとめして７０で示されるステープルは、ステープルが作動された特定の位置で基部と食道との間に係合される。次に、この装置をその次の位置に回転させることによって（すなわち、図６の断面の平面に垂直な方向に装置を移動させることによって）この装置を移動させることができる。次の位置に達した場合、整列処置は繰り返され、ステープリングが再び行われる。
【００７９】
手術ステープラは当該技術分野で周知である。適当な手術ステープラの例は、前述の米国特許に見出し得る、本発明による好ましいステープラは下記に詳述される。
【００８０】
アンビルが少ないステープラも設けることができることにさらに注目すべきである。この種のステープラは当該技術分野で周知であり、例えば、米国のデザインスタンダードコーポレーションによって製造される。このような場合、もちろん、アンビルが全然必要とされないので、ステープラおよびアンビルを整列させる必要が全然ない。しかしながら、特に悪い組織部がステープリングされ得るので、位置決めアセンブリの２つの要素を正しく置かれた位置に位置決めすることがさらに必要である。したがって、ここに示された全位置決め動作は、アンビルがあるステープラおよびアンビルのないステープラの両方に対して適切である。参照がこの説明でどちらかの種類のステープラに対して行われる場合常に、同じことが必要に応じて変更を加えて他の種類に適用し、この説明の関連部分が簡潔のために繰り返されないことを分かるべきである。
【００８１】
本発明の他の好ましい実施形態は、図６Ｂを参照して前述されたのと同じ状態を示すが、図１１に示された位置にする場合に装置の曲げ部（図５の部分「ｂ」）の端部の先端６５が図６Ｂに示されるように固定部（図５の部分「ｆ」）に平行でなく、むしろその先端６３が要素６１および６２（図５）の前に置かれたような曲率半径を有するジョイントで作られた曲げ端を使用される時に図１０に示されている。このような曲げ端および先端は、例えば図４Ｂに示される曲げ端および先端と同様で有り得る。
【００８２】
図１１は、本発明のこの好ましい実施形態による装置の位置決めを示している。先端６３にある位置決め要素６２Ａは、装置の固定部にある位置決め要素６２の前の位置にする。
【００８３】
図１２は、図１１の装置の好ましい実施形態による先端６３の概略を示す。この先端は、（この図の中心に置かれるが、別の場所に置くことができる）位置決め要素６２Ａと、ステープリングアセンブリの要素６１Ａと、例えば光ファイバであってもよい照明要素７１と、空気吸引および／または水分配開口７２と、ビデオカメラ７３とを含む。
【００８４】
導入処置
内視鏡装置が導入され、（図７の位置決めアセンブリ６２から６２Ａを使用するより前に）通常の整列位置にされる処置は、図１３を参照して簡略例を使用して簡潔に説明される。
【００８５】
作動位置にある場合、ステープリング要素６１（この例ではアンビルと呼ばれる）は、一般的には約５から６ｃｍ間で変わる胃食道接合点ＧＪからの距離「ｙ」になければならないが、食道の全長は一般的には被術者に応じて約３５から５０ｃｍ間で変わる。正確な長さ「ｙ」を決定するために、最初に、可視検査によって、例えば図１２のビデオカメラを介して装置を導入する場合、ＧＪは確認される。この工程で導入される装置の全長は、図５を参照しても説明されるように位置決めマーキング６４上に示される値を読み取ることによって決定される。内視鏡装置の全長を知ると、この内視鏡装置の曲率半径「ｒ」およびＧＪの正確な位置は、内視鏡装置の長さに対してアンビル６１の正確な位置を決定できる。
【００８６】
内視鏡装置６６は、次に所望の位置に進められ、次に、図１４に示されるバイタのような抑制装置を使用して固定される。断面で示され、８０で通常示されるバイタは、患者の歯の間に保持される噛み部８１を有する。内視鏡装置（図示せず）は、適当な開口８２を介してバイタを通して導入される。この装置が所望の位置に達した場合、内視鏡装置は、従来の固定手段（図示せず）を使用してバイタに固定することによってその所定の位置のままである。
【００８７】
次に、アンビル６１を所望の位置、すなわちＧＪの上５から６ｃｍにするようにアンビル６１を移動させる必要がない。これは、図１５Ａから図１５Ｃに示される装置のような装置を使用して、本発明の好ましい実施形態により行われる。図１５Ａは、ねじ込みケーブルを導入できるスリット９１が装備されている内視鏡装置の部分９０を示している。これは、アンビル６１が、ねじ込みケーブル９２に取り付けられ、アンビル６１にある雌スレッドと結合される図１５Ｂに概略が示される。可撓性であるねじ込みケーブル９２は、この装置の端部６８でバイタの前に置かれたマイクロメータ変位アセンブリ（図示せず）に達する。マイクロメータ変位アセンブリを作動させることによって、患者の食道の長さおよびＧＪの位置を知り、アセンブリ６１は、一般にステープリングアセンブリ６１Ａの他の半分との予め整列された位置でＧＪの上の５から６ｃｍに正確に置くことができる。図１５Ｃは、アセンブリ装置の本体９０、ねじ込みケーブル９２および円形アンビル６１を示す上部断面図である。
【００８８】
次に、図１６Ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態による内視鏡の末端部の概略が示されている。この部分は、１０１で示されたステープル送出機構と、連結部（曲げ部）１０２と、末端部先端１０３とを含む。図４Ａの部分５０は部分１０２および１０３で構成される。
【００８９】
連結部１０２は、設計上従来の内視鏡の連結部１０２と同様であるが、いくつかの固有の形体を有する。アライメント処置を簡単にし、同時に最大精度を得るために、双方向連結設計は本発明の好ましい実施形態のために選択された。これは、連結部が一方向だけに曲げるように抑制される（すなわち、内視鏡の先端を直立から一方の側まで前方に、比較的固定平面まで後方へ曲げることができるだけである）ことを意味する。第二に、この装置は、従来の内視鏡以上に必要とされる医用処置を実行するために最高２７０°まで曲げることができる。最後に、連結部は、基部膨張（具体的な外科処置に関して後述される）、固定、およびステープリング中に組織に対してかなりの力を与えるのに十分強い。
【００９０】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステープラカートリッジは、連結部１０２の近接端に置かれる。ステープラ配置システムは、側面送出構造を有し、末端部先端の端にあるアンビルを必要とする。ステープラカートリッジおよびアンビルモジュールの両方は好ましくは交換でき、シャフトおよび末端部先端上の容器にぴったり入る。これらの容器は、図１６Ａでそれぞれ６１および６１Ａとラベルを付けられる。ステープリング６１および６１Ａは、一緒に下記により詳細に述べられるように全ステープリングアセンブリを形成する。
【００９１】
図１６Ｂは、完全連結位置の図１６Ａの装置の概略を示している。連結部１０２は、一定の曲率半径「ｒ」を使用して曲げ角度αの間中曲げられた。連結部の半径「ｒ」および長さの値は、装置の連結が完全にステープラアセンブリの２つの部分を正確に整列させるように一定の値「ｌ」（剛性末端部先端の長さ）および「ｙ」（ステープリングが、内視鏡の連結部の近接端まで実行されるべきである位置からの距離）によって決定される。
【００９２】
図１７Ａは、内視鏡の末端部先端（図１６Ａの断面１０３）の概略を示す。ステープラアセンブリの使い捨てアンビルモジュールは容器１１０に納まる。２つの丸い再使用可能プランジャおよびシールは、アンビル保持器の一部であり、１１１で示される。吸引、洗浄、あるいは任意の他の目的のための経路が１１２で示される。イメージング経路は、１１３および１１４であり、照明ファイバを示している。
【００９３】
当業者は、他のオプションを設けることができ、他の形状が実行される内視鏡処置の要求に応じて可能にされることが分かる。一例として、トランスデューサ、受信機、あるいはリフレクタは、後述されるように超音波位置決めで使用するための位置の１つに配置できる。
【００９４】
図１７Ｂは、所定の場所にアンビル装置１１５を有する図１７Ａの末端部先端を示している。番号１１２、１１３、および１１４は、図１７Ａに示された同じ部品を示している。番号１１６は、アライメント／ロックピンがアンビル装置を出る穴を示し、番号１１７は、ステープルをねじ曲げるためのアンビル装置面上のくぼみを示している。
【００９５】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、その動作を説明するために必要である使い捨てアンビル装置の内部部品を示す断面である。２つの異なる系がこれらの図に示されている。
【００９６】
図１８Ａでは、アクチュエータ機構１２０は、保持／ロケータピンを進め、引っ込めるために使用される。図１８Ｂは、他の好ましい系を示している。支持ハウジング内には、２つの保持／ロケータピン１２１の所望の運動を生じる双対ラック１２３および単一ピニオン１２４系がある。番号１１７は、ステープルのねじ曲げを生じるアンビルの面のくぼみを示している。本発明の好ましい実施形態で使用される５つのステープルのパターンを示しているアンビルの面は、図１８Ｃに示されている。この図では、１１７は、ステープルの脚部をねじ曲げるためのくぼみを示し、１１６は、保持／位置決めピンが突き出される穴である。図１８Ａでは、番号１２２は、アンビル保持器の一部であり、使い捨てアンビル装置の一部でないプランジャを示す。
【００９７】
ステープラの第２の部分は、本発明の好ましい実施形態の連結部に近接した内視鏡シャフトの固定部にある使い捨てステープラカートリッジを有するステープルカートリッジ保持器から成る。図１９Ａは、側面図であり、図１９Ｂは、図１６Ａの１０１にあるこれらの部品の概略を示す正面図である。ステープルカートリッジ保持器１３０は、プロフィールのカットアウトを有する適切な内径および外径の管から成る。内部では、カットアウトは、密封を形成し、使い捨てステープルカートリッジ１３１を次のフリンジのためのステープルカートリッジの移動のための正確なインデックス位置を有する適切な位置に保持する一片の形成されたシート金属（図示せず）にフィットされる。
【００９８】
管およびシート金属サブアセンブリに取り付けられるものは、プランジャ（ひとまとめにして番号１３２で示される）を装備した密封材を完備したプランジャガイドである。このプランジャは、近接方向に引っ張られる場合に一連のステープルを送出し、次に末端部方向の押す運動によってステープルカートリッジを次の位置に割り出す。
【００９９】
使い捨てカートリッジケースは、２つのサブアセンブリと、図２０Ａおよび図２０Ｂに示されるカートリッジ本体と、図２１に示された作動カムサブアセンブリとを含む。
【０１００】
図２０Ａを参照すると、ステープルカートリッジは、ステンレススチールあるいは適当なプラスティックのような他の適当な材料で作られ、この図に示された本発明の好ましい実施形態では、各々が５つのステープル１４１および適切な距離のそのそれぞれのプッシャ（図２０Ｂおよび図２２Ａから図２２Ｄに示されている）で構成される３つのアレイを保持するカートリッジ本体（通常１４０で示される）から成る。ステープルの各アレイを有するのは、アンビルから突き出す位置決め／保持ピン上にラッチする望ましい方向にラッチを片寄らせるために、ラッチおよびばねを完備した２つの穴１４２である。カートリッジを割り出しのために必要であるカートリッジ本体の各側面の３つの窓１４３もある。
【０１０１】
図２０Ｂは、概略がこのサブシステムの主要な要素を示すＡ−Ａ平面についての図２２Ａのカートリッジ本体の断面である。この図では、番号１４２は、図２０Ａに示された穴を示している。この図は、穴へのピンのより容易な進入を可能にするので、ピンが穴に入る時にステープラの２つの部分を引っ張って正確に整列させる各穴への傾斜進入の概略を示している。このアレイの中間ステープルは、１４１で示され、そのプッシャは番号１４４で示される。番号１４５は、歯止めを示し、番号１４６は、その機能がステープルの送出中位置決め／保持ピンを所定の場所にロックすべき板ばねを示している。図２０Ｂでは、番号１４７は、ラッチ歯止めのピボットを示し、カムのためのプッシャのカットアウトは１４８で示される。
【０１０２】
このカートリッジは、３つの側面で収納するシートメタルハウジングを有し、カートリッジを一緒に保持し、全作動カムを所定の場所に保持する。このハウジングは、図２３Ａの側面図および図２３Ｂの平面図で示される。このハウジングは、カムがステープルのアレイを送出する間、カートリッジが近接して移動することを防止するためにカートリッジハウジング上の１つのセットの窓にロックし、次に末端部に割り出しする場合に次の位置まで正確な位置決めのために使用される２つの曲げられた部分１４９を有する。
【０１０３】
図２１の１５０の通常平面図に示される作動カムサブアセンブリは、図２２Ａでステープル１４１を送出するステープルプッシャ１４４（図２０Ｂ）を作動する２つの角のあるカム１５１から成る。図２２Ａは、これらの要素間の関係を示す側面図である。３つのカム１５１は、交差部材１５２に溶接されるかあるいはその他交差部材１５２に保持される。これらのカムの外側の２つは、次の位置に割り出しするためにカートリッジの位置に歯止めするように薄く形成される後部も有する。
【０１０４】
図２１の２つの他の構成要素１５３は、極端に外側にある。これらは、その機能がロック歯止めを外すので、ステープルのアレイの送出後アライメント／保持ピンを外すことにある装置である。この構成要素は、空間抑制のためおよびドエルが初期運動より前に必要とされるためにカムアセンブリに溶接されない。この構成要素は、カムアセンブリの一部でない交差部材１５２によって作動される。
【０１０５】
本発明の好ましい実施形態の上記の説明では、割り出しのための３対の窓および各々が５つのステープルの３つのアレイを送出する３つのカムを含むステープルカートリッジが記載されているが、異なる数のアレイおよび異なる数のアレイ毎のステープルを含む他の装置を実行される処置の要求に応じて設けることができることは明らかであるべきである。
【０１０６】
ステープラ配置システムおよびアンビルの位置を交換でき、ステープラの要素が内視鏡の長い軸に沿った異なった位置にあってもよいことも当業者に明らかであるべきである。例えば、ステープラシステムの１つの部分は、内視鏡の可撓性シャフト内の連結部と可撓性部との間の接続点から近接してあってもよい。例えば、ステープルの１つのアレイだけが送出されるべきである場合、連結部のリンクの１つにステープルカートリッジを配置することによって装置の曲率半径を減らすことは、ある種の場合、可能でさえある。
【０１０７】
本発明の１つの好ましい実施形態による内視鏡の連結部の主要な形体は、図２４Ａおよび図２４Ｂに示されている。連結部の典型的なリンクは、通常図２４Ａで１６１として示される。各リンクは、一方の端部でリンクの外部表面と同一の平面の外部表面を有する一対の円形ラグ１６２および第２の端部でラグ１６２の厚さだけ凹まされる第２の対のラグ１６３で製造される。前記ラグの各々は穴１６４によって貫通される。４つの穴１６５は、連結のために必要とされるケーブルのためのリンク壁にあけられる。各リンクの中心を通る中空領域１６６は、内視鏡の末端部先端への光学、照明、吸引等の経路の通過を可能にする。
【０１０８】
図２４Ｂは、図２４Ａのリンクの２つの間の接続を示している。第１のリンクのラグ対１６２は、第２のリンクの凹まされたラグ１６３の上に滑らされる。スイベルピン１６７は、ラグの穴１６４を通して挿入され、保持クリップ１６８は、アセンブリを完成するために付加されてもよい。図２４Ｂに示された装置の他の特定の好ましい実施形態では、保持クリップ１６８は装備されない。
【０１０９】
リンクの長さ、リンク間のクリアランス（最大曲げ角度）および全部の曲率の半径および最大角のような設計パラメータは、連結部を形成するために一緒に接合されるリンク数を決定する。第１のリンクおよび最後のリンクの外部端は、それぞれ内視鏡の残りおよびその末端部先端と噛み合うように設計されている。
【０１１０】
スイベルピンは、交差穴を通過しなければならないケーブルのための交差穴を含む。これらの交差穴およびケーブルは、図２４Ａおよび図２４Ｂに示されない。本発明の好ましい実施形態では、連結部は、連結を作動させるための１つの対のケーブル（内視鏡の近接端にあるホイールの周りに巻き付けられた単一ケーブル）を使用する。１つのケーブルは、曲げ弧の内部のリンク壁の穴を通過し、内視鏡を曲げ、曲げ位置にする。第２のケーブルは、第１のケーブルに対向してあり、この部分を曲げない。作動機構は当業者に周知であり、ここで説明される必要がない。
【０１１１】
本発明の他の実施形態では、４方向連結系が使用される。４方向系では、内視鏡の先端は、２つの相互に垂直な平面で移動できる。これは、より多くの運動の自由度を与え、アライメント処置を複雑にし、後述されるアライメント系の中の１つの使用を必要とする。４方向系は、当該技術分野で周知であるので、簡素のためにここでは説明されない。
【０１１２】
ステープラシステム機能を果たす方法の詳細説明は、本発明の装置を使用して実行できる典型的な外科手術、すなわちＧＥＲＤの治療のために企てられる胃底皺襞形成術手術の概略説明に関して下記に示される。
【０１１３】
位置決めマーキング６４は、患者に導入された装置の位置に関する情報を提供するために患者の外側の先端の（図５に示されるような）装置にあってもよい。
【０１１４】
内視鏡映像手段も備えられてもよい。図１７Ａおよび図１７Ｂは、内視鏡装置の末端部先端の概略を示している。領域１１４は照明経路、１１３は画像経路、１１２は、洗浄／吸引／超音波経路である。末端部先端のイメージング手段の配置は、装置を身体の管腔の所望の位置に誘導することを助け、手術処置の実行中領域のイメージングを可能にする。第２の光学画像を供給できる。この画像は、ステープラの透明部を通しての画像であり、ステープルが組織を通過し、閉じられて曲げられるときのステープルを示す。従来の内視鏡装置のこれらの光学系を使用できる。この内視鏡は、２つあるいはそれ以上の画像を生成する２つあるいはそれ以上の別個の光学経路を含んでもよい。本発明の実施形態による好ましい内視鏡光学系は後述される。しかしながら、多数の異なる光学系は、当業者によって与えられてもよく、一緒に本発明の装置と併用されてもよい。
【０１１５】
前述の本発明の好ましい実施形態では、ステープラの２つの別個の部品のアライメントは、ステープラの一定の曲率半径および正確な設計の使用ならびにステープラの製造によって可能にされる完全に機械的な手段によって行われる。しかしながら、本発明のいくつかの他の実施形態では、前述の種類の整列アセンブリを設けることが必要であり得る。
【０１１６】
４方向内視鏡を使用する本発明の他の好ましい実施形態では、このような手段の１つは、ステープラの２つの部分を整列させるために使用されねばならない。外科医は、内視鏡の末端部先端に設けられた可視手段を使用することによって位置決め、食道の方への基部の適切な膨張、およびステープリングの結果を検証できる。内視鏡が後述される本発明の好ましい実施形態による光学系を具えている場合、第２の個別の光学路が備えられる。したがって、外科医は、送出が行われた前後、ステープル送出部の側面から現場を見ることができる。さらにステープラの２つの部品が一緒に押されるとき、この組織は、２つの部品間に押され、装置の適切な位置決めおよびアライメントの可視確認を可能にする組織を通して見ることができる。
【０１１７】
最終のアライメントは、ステープラのアンビル部にあるロックピンを配置することによって行われる。本発明の好ましい実施形態では位置決めピン／ロックピンの配置を行う方法は、図１８Ａ、図１８Ｂ、および図２０Ｂを参照して説明された。
【０１１８】
アンビル部でプランジャを作動させるために使用される技術およびさらにステープルカートリッジ保持器の送出プランジャは、当業者に周知であるので、簡潔のためにここでは述べられない。このピンは、ステープル保持器の穴に進むとき、歯止め（図２０Ｂの１４５）によって係合され、ロックされる。ピンを進めるケーブルは、次に緩められ、他のケーブルは、次に歯止めによってロックを確認するように作動され、組織を固定し、所望の組織ギャップを与える。
【０１１９】
図２６Ａは、外科手術のこの段階での状態を示している。アンビルアセンブリ６１Ａに保管されたロックピン（ひとまとめにして１７０で示されている）は、基部および食道壁の組織を通して配置され、ステープラカートリッジ６１のソケットにロックされた。このロックピンは適切なアライメントを保証するばかりでなく、ステープリング中所望の組織ギャップもまた保持する。ロックピン（あるいは類似あるいは等価のロック手段）は、本発明のステープラが従来技術のステープラのアンビルおよびステープル容器／押し出し器部品間の剛性あるいは半剛性接続とは対照的にその２つの部分間の全部が可撓性の接続に対して機能を果たすことができる理由である。
【０１２０】
ステープルのアレイを送出するために、送出プランジャ（図１９Ａおよび図１９Ｂの１３２）に取り付けられたケーブルは、次に近接して引っ張られる。これは、取り付けられたカムを有する交差部材（図２１および図２２Ａから図２２Ｄの１５２）を引き戻す。ステープルを送出する工程を図２２Ａから図２２Ｄから理解できる。カム（１５１）が近接して移動するとき、その曲がった表面は、強制してプッシャをカートリッジの壁の方へ横方向に移動させ、ステープル（１４１）をカートリッジの側面から離れて食道および胃の壁の組織を通ることを強制するステープルプッシャ（１４４）の曲がった表面と係合する。ステープルの脚部は、アンビルの面上のくぼみと係合し、ねじ曲げ始める。図２２Ａから図２２Ｄは、ステープルの１つのアレイの送出のいろいろな工程を示している。アレイの全てのステープルが送出された後、解除カム（図２１の１５３）は、歯止めの近接端に力を加え、ピンのラッチを解除する。クランプを作動した末端部ケーブルは、ピンをアンビルに引っ込めるように引っ張られ、外科手術のこの段階が完了される。
【０１２１】
図２６Ｂは、ステープリングが行われた後の状態を示す。ステープル（ひとまとめにして１７１で示される）は、食道が手術された特定の位置で基部と食道との間を係合した。
【０１２２】
アライメント／ロックピンの動作から生じる組織の小さな穴は、皮下注射針および密封材そのものによって発生される穴と同様である。この穴は、穴の上下のステープルによって保護できる。好ましい実施形態では、真中の行（例えば、図１８Ｃに示された行）と整列されたピンホールを有するステープルの３つの行から成る形状は、この目的を得るために選択される。
【０１２３】
図２５Ａは、送出前のステープルを示す。図２５Ｂは、脚部がアンビルでねじ曲げられた後ステープルの形状を示す。
【０１２４】
ステープルを検査後、外科医は、次に必要に応じて連結部を解除し、胃の内部の組織の全固定を取り除く。この装置は、次に次の位置まで回転され、連結／整列処置が繰り返される。
【０１２５】
３つの送出カムの外部の２つは、カムが一方向だけに移動できるばねバイアス後部を有する。送出プランジャは、次に末端部に押され、カムはこの方向に移動できないので、これによって、全カートリッジは、アンビルの反対側に第２のアレイを置くように前方に割り出す。カートリッジが末端部に移動するとき、ハウジング上の曲がった部分は、カートリッジの側面上の第１の窓セットの外にスライドする。前記部分が第２の窓セットの中にはまる場合、割り出しが完了される。位置決め／ロックピンを配置し、ロックし、ステープルの第２のアレイを送出する最終アライメントの工程は繰り返される。前述されるような全工程は、（送出数は医療の考慮すべき問題により変わってもよいけれども）部分胃底皺襞形成術を完了するために３回繰り返される。
【０１２６】
本発明の好ましい実施形態では、アライメント／ロックピンおよび／またはロック歯止めは、安全対策としてステンレス鋼のような適当な材料で作られる。この材料は、部品が通常動作で前述されるような機能を果たすことができるのに十分強いが、ピン先端は、解除カムはピンを外すことができない場合に連結部を伸ばすことによって加えられる力によって破壊できる。
【０１２７】
内視鏡の多数の繰り返される操作後、特に連結部の部品の摩耗は、末端部先端上のアンビルを内視鏡シャフトのステープラカートリッジと適切に整列させる際に障害をもたらす。この障害は、いろいろな手段によって内視鏡装置の軸に沿ってステープリングアセンブリの前記部分を変位させることに解決できる。本発明の好ましい実施形態によれば、これは、ステープリングアセンブリの前記部分にある雌スレッドと結合される可撓性ねじ込みケーブルの動作によって行われる。本発明の１つの好ましい実施形態では、可撓性ねじ込みケーブルは、内視鏡装置内にあり、内視鏡装置の本体の壁に設けられたスリットを通して雌スレッドと接触している。本発明の他の代替の好ましい実施形態では、可撓性ねじ込みケーブルは、内視鏡装置の外部壁に埋め込まれ、ステープリングアセンブリの部分の雌スレッドと直接接触している。
【０１２８】
本発明の１つの好ましい形式では、可撓性ねじ込みケーブルは、マイクロメータアセンブリを使用して回転され、それによって食道内に置かれたステープリングアセンブリの一部を変位させる。
【０１２９】
複数画像
本発明の複数画像の各々は対物レンズによって形成される。図２７は、典型的な内視鏡対物レンズ（１８０）の形状を示し、その特性のいくつかを示している。複数画像が内視鏡対物レンズ（α）に入るときに内視鏡の末端部先端の機械軸と光学軸との間の角度は、「画角」である。この画角は、光学軸と末端部先端の機械軸との関係だけを示し、内視鏡の末端部先端を連結する（図６Ａ）ことによって与えられる可変の視野の方向を考慮していない。典型的な画角に対する値は、０から１２０°の範囲にあってもよい。非ゼロの画角は、対物レンズにおいてプリズムあるいはミラーの使用によって通常得られる。内視鏡対物レンズの視野（β）は、レンズが結像できる物体空間の角度範囲を示している。視野は、非常に狭くてもよく、０°に近づくかあるいは最高１８０°までの範囲にあってもよい。例えば、望遠鏡は、高い倍率で非常に小さい視野を有するのに対して、広角レンズ（画像の曲がった外観により「魚眼」レンズとしても知られている）は、低倍率で大きい視野を有する。視野が大きくなればなるほど、益々小さく詳細が画像に現れる。物体（１８２）の像（１８１）は、対物レンズの最終表面にあるいはこの表面の後部にあり得る。
【０１３０】
図２８Ａから図２８Ｅを参照すると、対物レンズ（１９１）によって形成される画像（１９０）は、内視鏡の近接端で見るための検出器に伝達されねばならない。接眼レンズ（１９２）は、人間の目（１９３）によって直接見るために使用されてもよいしあるいは画像は、光学画像を電子信号に変換するオプトエレクトロニクスセンサ（１９７）（例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ）上に形成されてもよい。次に、電子信号は、画像が１人あるいはそれ以上の人々によって見ることができる、ビデオモニタ、フラットパネルディスプレイ、頭部装着形ディスプレイ、あるいは液晶ディスプレイのようなディスプレイに送られる。図２８Ａから図２８Ｅは、本発明の各個別の観察経路のためのいくつかの形状を示している。図２８Ａは、中継光学系（１９４）によって接眼レンズ（１９２）に結合された対物レンズ（１９１）を示している。中継装置は、対物画像平面からの画像を他の位置に伝達する内視鏡の光学サブシステムである。内視鏡は、通常物体の第１の表面から対物レンズ画像平面までの距離よりも非常に長いので、中継装置は、画像が観察光学機器によって接近できる内視鏡の近接端まで画像をもたらすために使用される。中継装置は、レンズあるいは他の光学結像要素から成ってもよいし、あるいはその代わりにコヒーレント（順序付けられた）光ファイバ画像ガイドは、画像を伝達するために使用されてもよい。光ファイバ画像ガイドは、通常可撓性あるいは半可撓性内視鏡のために使用されるのに対して、剛性内視鏡は、一般的には一連のガラスロッドおよびレンズで構成される中継装置を含む。図２８Ｂは、結合レンズ（１９８）を介して光学的に接続されるイメージセンサ（１９７）とともに使用される対物レンズ（１９１）および中継装置（１９４）を示している。結合レンズは、中継装置の近接画像平面を電子信号に変換され、見るためのディスプレイに送られるセンサの表面上に結像する。図２８Ｃは、図２７に示されるものとして構成される内視鏡対物レンズが、接眼レンズ（１９７）取り付け台にクリップで留めるかあるいは取り付ける結合レンズ（１９８）によってイメージセンサ（１９７）に結合されるオプションを示している。図２８Ｄは、中継系が使用されなく、画像（１９０）が結合レンズ（１９８）によって対物レンズ画像平面から直接センサ表面（１９７）に結合される構成を示している。図２８Ｅは、センサ表面が対物レンズ画像平面に直接配置できる同様なオプションである。この種の内視鏡は、時には「スティック上のチップ」と呼ばれ、このセンサは、外部あるいは近接端に置かれる変わりにシャフトの末端部端に埋め込まれる。
【０１３１】
イメージセンサが使用される場合、本発明によって提供される複数画像を表示する多数のオプションがある。単一ディスプレイあるいはマルチディスプレイは、各ディスプレイ上の単一画像あるいは複数画像に対して使用されてもよい。オプションは、図２９Ａから図２９Ｃに示されたオプションを含むが、これに限定されない。各シナリオでは、このディスプレイは、組み込み外科ツールの状態、連結の状態、あるいは例えば重要な徴候モニタからの表示のような他の情報も伝えてもよい。図２９Ａは、単一ディスプレイに配置された複数画像２００および２０１を有していることを示している。この画像は、いかなる形状もとってもよく、等しいサイズのものである必要がない。図２９Ｂは、必要に応じて画像間を切り換えることによって単一ディスプレイでアクセスできる複数画像２００あるいは２０１を示す。本発明の他の好ましい実施形態では、複数のディスプレイは、複数の画像への可視アクセスを行ってもよい。各ディスプレイは、同時に、単一にあるいは画像間の切り換えによってアクセスできる１つあるいはそれ以上の画像を含んでもよい。１つあるいはそれ以上のディスプレイも、状態指示器あるいは他の情報を示してもよい。図２９Ｃに示されるように、第１のディスプレイは、画像２００を個別に示し、第２のディスプレイは、画像２０１および２０５を切り換え、第３のディスプレイは、状態指示器２０６と同時に画像２０２、２０３、および２０４を表示している。
【０１３２】
図３０Ａから図３０Ｃは、片目、あるいは両目、立体で見るための異なる接眼レンズの種類を示している。立体で見ることは複数の画像の中の１つあるいはそれ以上のために行われてもよいが、立体で見るために使用される光学機器は、本発明に関して規定されるような「複数画像」を表示しないことに注目することは重要である。主要な差異は、立体光学経路が同じ物体領域のわずかにずれた画像を提供することにある。一方、本発明では、複数画像を供給する光学経路は、実質的に線形あるいは角度のオフセット、あるいは両方を有し、同じ物体領域の画像を提供しない。図３０Ａは、接眼レンズを含む大部分の内視鏡に特有である片目での観察に対する概略図を示している。１つの接眼レンズは、左目あるいは右目のいずれかであってもよい片目２１１に対する画像を利用できる。両目の光学機器は、図３０Ｂに示されるようにそれぞれの目に対して１つの接眼レンズの２つの接眼レンズを介して両目に同じ正確な画像を供給するために分割レンズ２１２を使用する。ここで、文字「Ｌ」および「Ｒ」の付加は、接眼レンズ２１０および目２１１の両方に対して左および右を示している。図３０Ｃに示された立体接眼レンズ装置は、ずらされる２つの接眼レンズ（２１０Ｌおよび２１０Ｒ）を介してそれぞれの目（２１１Ｌおよび２１１Ｒ）に像のわずかにずれた画像を与える。これは、それぞれの目がわずかにずれた画像を獲得し、ある深さ認識を可能にする通常の人間の視覚を刺激する。
【０１３３】
本発明の好ましい実施形態によれば、複数画像の各々は、固有対物レンズ（あるいは立体で見るための一対の対物レンズ）によって形成される。これは、末端部に画像毎の１つの光学経路（あるいは立体で見るための２つの光学経路）があることを意味する。これらの別個の光学経路は、図３１Ａに示されるように全内視鏡を通して続いてもよい。この図は２つの画面を有する内視鏡を示している。各画像は、それ自体の固有の光学経路によって別個のイメージセンサ２２０に伝達される。２つの画像があるので、２つの対物レンズ２２３、２つの中継装置２２１、２つの結合レンズ２２２、および２つのセンサ２２０がある。図３１Ｂでは、内視鏡が２つの画面を有し、固有対物レンズ２２３および中継光学経路２２１を有し、単一結合レンズ２２２およびイメージセンサ２２０が両方の画像を獲得する代替例が示されている。結合レンズおよびセンサは、画像を一緒にあるいは能動あるいは受動で画像を切り換えることによって一度に１つの画像を結像し得る。図３１Ｃに示された第３の代替例は、単一中継装置２２１、結像レンズ２２２、および画像へのアクセスを行うセンサ２２０とともに２つの画像を獲得する２つの固有対物レンズ２２３を有する。図３１Ｂに示されたシステムにおけるように、アクセスは、同時であってもよいしあるいは１度に１回であってもよい。図３１Ｄは、その１つが立体イメージングを与える２つの画面を有する内視鏡を示す。上部（非立体）画像は、単一光学経路で伝達される。下部（立体）画像は、末端部でわずかにずれている２つの光学経路のセットを含む。２つの光学経路は、わずかに異なる位置から発生する物体の画像を提供する。これは、それぞれの目がそれ自体の固有の位置からシーンを見る通常の人間の視覚を刺激し、脳は、それぞれの目の像の差を統合し、深さの手がかりを明確に表す。
【０１３４】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、内視鏡は、単一あるいは複数の照明経路を介して画像に照明を与える。図３２は、（図３１Ａに示されるように）２つの画面を有する内視鏡が各画面に対して別個の照明経路を有する１つのこのような構造を示している。外部光源２３０から光は、液体充填ケーブルあるいは光ファイバケーブル２３１に伝達される。接触面の結合レンズ２３２は、光が効率的に内部照明ファイバ２３３に結合されることを保証する。照明ファイバは、内視鏡内で内部的に２つの経路２３４および２３５に分割される。
【０１３５】
本発明の具体的な好ましい実施形態は、下記の要素から成ってもよい。
【０１３６】
−複数の光学要素；
−末端部からの挿入およびステープリングを可視化するための末端部先端の光学経路（ステープラアンビルも含む）；
−「ステープラ側」から食道内部へのステープル貫通を可視化するための内視鏡側壁上のステープリング安全装置にある第２の光学経路；
−光学系の構成要素を含んでもよい内視鏡シャフトに沿って中間にあるステープラモジュール。このモジュールは、好ましくは使い捨てであるが、使い捨てであってもよいしあるいは再使用可能であってもよい；
−光学系の構成要素を含んでもよい末端部のステープラアンビルモジュール。このモジュール、好ましくは使い捨てであるが、使い捨てであってもよいしあるいは再使用可能であってもよい；
−胃の基部を拡大させ、ステープラを置くために例えば最高約２７０°までの連結できる頑丈な１方向連結部；および
−内視鏡連結、ステープリング動作、あるいは両方のための任意の状態インジケータを有する同時に両方の画像を表示する単一ディスプレイ。
【０１３７】
ステープルが置かれたときステープルの両側を見て、基部および食道組織の両方の適切な接合を保証するために、本発明の好ましい実施形態は、２つの光学経路を使う（図３３Ａ）。本実施形態では、対物レンズ２４０は、内視鏡の先端からの画像（「末端部画像」）を獲得する。可撓性光ファイバ画像ガイド２４１は、画像が結合レンズ２４２によってＣＣＤセンサ２４３上に集束される画像を約１２ｃｍ近接して伝達される。この画像は、ビデオモニタ（図３４の２５１）の主要部を充填し、このモニタが挿入、拡張状態、およびステープリング中に使用されるので、常に表示される。「ステープラ画像」（図３４の２５）は、同時にＣＣＤの１つのコーナー上に投影されるので、モニタの１つのコーナーに表示される。これは、図３３Ａの位置２４４にあるステープラの近くから斜めに見る内視鏡シャフトからの画像である。この画像の光学路は、内視鏡の軸に垂直な物体で始まる。この光学路は、ステープラモジュールのステープラ安全装置２４５および透明部を通って進み、直角プリズム２４６および対物レンズ２４７を使って、画像がＣＣＤ２４３上に発生される。この画像だけが、ステープリング工程中作動されてもよい。ステープリング後、末端部画像は、胃側からの閉じられたステープルを示し、ステープラ画像は食道側からのステープルを示す。これらの複数画像は、各ステープルが次の発射のための器具を再位置決めする前に適切に置かれることの確信を与える。
【０１３８】
このディスプレイは、各画面への照明を制御することによって必要とされる場合、第２の画像をスイッチオフするオプションを有してもよい。第１の画像は、一般的には連続的にアクティブであるが、さらにスイッチオフされてもよい。
【０１３９】
図３３Ｂは、いかにいろいろな光学要素が内視鏡のシース内に配置されるかを示す図３３Ａの光学系の断面図である。
【０１４０】
このディスプレイは、内視鏡のいろいろな機能に関する状態指示器を組み込んでもよい。例えば、図３４では、２５３は、末端部の連結の状態を示し、２５４は、長い軸の周りの内視鏡の回転を示し、２５５は、ステープラ状態を示す。
【０１４１】
超音波位置決めアセンブリ
カートリッジの前の末端部先端のナビゲーションおよび位置決めは、下記の２つの種類の情報を必要とする。
【０１４２】
１．距離測定（末端部先端とカートリッジとの間の３から４ｍｍ）
２．アライメント（ここでは、ある座標フレームの物体の位置および配置、すなわち３つの並進および３つの回転として規定される；所望の許容差は０．５ｍｍである）
距離測定は、飛行時間の測定に基づいているいろいろの方法によって最も簡単に行われる。これらの方法は、組織で伝搬する超音波の平均速度が一定値、例えば１５００ｍ／ｓを有すると推定する。この推定を行うことによって、飛行時間を測定することによって距離を推定できる。基本的に使用される２つの方式があり、この方式は、前述の内視鏡の好ましい実施形態を参照して説明される。
【０１４３】
飛行時間方法を使用する本発明の第１の好ましい実施形態では、単一トランスデューサは、超音波信号を送信し、リフレクタから戻るエコーを受信するために使用される。次に、この距離は、往復時間を測定することによって計算され、すなわち（例えば、カートリッジ上に取り付けられた）トランスデューサによって放出されるパルスの時間は、組織を貫通し、アンビルによって反射して戻され、再び組織を通過し、トランスデューサによって受信される。この場合、トランスデューサとリフレクタとの間の距離ｄは、下記から得られる。
【０１４４】
【数１】

【０１４５】
ここで、ｖ_ｃは音の速度（約１５００ｍ／ｓ）であり、２による偏差は、パルスが実際に測定距離の２倍を伝搬するという事実を示している。高解像度を得るために、この方法は、高周波数で非常に短いパルスを使用することを必要とする。
【０１４６】
飛行時間方法を使用する他の好ましい実施形態は、２つのトランスデューサを使用する。一方は、末端部先端上に取り付けられ、他方は、ステープラカートリッジ上に取り付けられる。この場合、距離は、下記から計算される。
【０１４７】
【数２】

【０１４８】
飛行時間は、いくつかの異なる方法によって測定される。本発明の第１および最も簡単な好ましい実施形態はエネルギー検出に基づいている。この方法によれば、クロックは、伝送の開始と同時に開始され、戻り信号からのエネルギー入力が所定の閾値以上に上昇する場合に停止される。
【０１４９】
本発明の他の好ましい実施形態では、飛行時間は、パルスを送信し、コンピュータメモリ内部に記憶される基準信号との相互相関を実行するために受信信号をサンプリングすることによって測定される。相互相関方法は、閾値方法の使用によって飛行時間を直接測定することよりもより正確である。これは、相互相関方法が受信信号の形状を比較するためであり、信号の振幅とは無関係である。この振幅は、常に電気システムおよび信号が伝搬する媒体によって引き起こされる歪みの結果として変わる。さらに、相互相関方法は、信号の統合に基づくので、高速雑音はフィルタリング出力され、良好な結果は、戻り信号が非常に弱い場合さえ得ることができる。
【０１５０】
第２の方法の測定の精度は、単一パルスの代わりにランダムシーケンスのパルスを送信し、受信シーケンスと記憶基準シーケンスとの間の相関を実行することによって改良できる。周知のパルスシフトキー（ＰＳＫ）変調のようなディジタル変調に対するランダムシーケンスを変調することによって、信頼性はさらにより改善できる。パルスのランダムシーケンスを変調することは、雑音に埋められる弱い信号を検出することに役立つ。さらに、この種の相関は、マルチパスおよび深さエコーから生じる測定の不確実さを減らす。
【０１５１】
両方の方法では、使用される速度は、近似のみであり、この測定の分解能は、使用されるカウンタの特性あるいはサンプリング速度クロックによって決定される。
【０１５２】
飛行時間測定の上記の方法は、いくつかの実際的な欠点を生じる。一方、１つのトランスデューサだけを使用することは、送信パルスの長さの最少可能測定距離を制限する。したがって、減少された精度を生じる非常に短いパルスを生じることが必要である。さらに、高周波数の使用は伝搬信号の大きな減衰を生じる。他方、２つのトランスデューサによるシステムの使用は、より多くの空間を必要とし、システムのコストを増加させる。
【０１５３】
上記に説明されるように、最も好ましい種類の位置決めアセンブリの１つは超音波に基づいている。これは、いくつかの医学用途で使用される超音波トランスデューサの使用が比較的簡単であり、適切な条件の下で得ることができる使用が安全であるためである。ステープラおよびそのアンビルが面する位置で正確に置かれ、この精度は超音波装置の範囲内にあることを保証するために、前述された機械要素の位置決めの所望の精度が少なくとも０．５ｍｍであることを分かるべきである。
【０１５４】
超音波位置決めアセンブリを含む本発明の好ましい実施形態は、次に説明する目的のために示されている。
【０１５５】
位置決めアセンブリの２つの部品が番号６２および６２Ａとして示される図５に対する参照が行われる。この説明のために、送信機は要素６２Ａであり、受信機は要素６２であると仮定する。この送信機は任意の生理的に受容できる周波数で送信する。適当な周波数の具体的な例は、範囲３から２０ＭＨｚの周波数である。超音波エネルギーのビームは集束されるべきである。これは、超音波レンズを付加するかあるいはフェーズアレイを使用することによって行われる。
【０１５６】
受信機６２は、図７に示されるように組織の他の側に置かれている。この受信機は、方向性トランスデューサ、あるいはトランスデューサのアレイ、あるいは両方の組合せから成る。送信機６２Ａからの受信機６２で受信された信号は解析され、その値は、要素６１Ａおよび６１間の距離でもあるように決定される。ステープリングが行われる前の典型的な距離は０．５から１．５ｃｍである。受信機６２の前の空間を送信機６２Ａで走査する場合、２つの要素が最大アライメント位置にある場合、最大信号は受信される。最大値が得られる場合、これは、ステープラおよびそのアンビルが整列され、ステープリングが行われてもよいことも意味する。アンビル（あるいはステープラ、２つの要素の中のどれが図５の固定部「ｆ」に置かれているかに応じて）ステープリングされる組織に対して正しい位置にあるように予め置かれたことに注目すべきである。したがって、この点にアンビル、ステープラおよびこれらの間の組織は全て置かれている。ステープラとアンビルとの間の距離も位置決めアセンブリの一方の部分から他方の部分へ移動するパルスに必要な時間を測定することによっても既知であることにさらに注目すべきである。
【０１５７】
超音波アセンブリは、２つの下記の代替の形式で形成されてもよい。
【０１５８】
１．アンテナが送信機および受信機の両方に共通であるアセンブリ；および
２．受信機および送信機の各々がそれ専用のアンテナ（受信機のための聴流器および送信機のためのプロジェクタ）を有するアセンブリ。
【０１５９】
両方のアセンブリは、本発明の目的に対して同一であるが、各々は下記に簡単に述べられている異なる技術的な長所を提供する。第２の場合、第１の場合と比べてより低い送信エネルギーが必要とされる。第１の場合、他方、超音波ミラーのような超音波反射材は、送信エネルギーを減らすことを可能にするために位置決めアセンブリの受信側に置くことができる。
【０１６０】
超音波の減衰は直接周波数に依存する。生きている組織を通過する超音波は、割当量１ｄＢｃｍ^-1ＭＨｚ^-1によりほぼ減衰する［「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ」、Ｅｄｉｔｏｒ，Ｃ．Ｒ．Ｈｉｌｌ，Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，ＮＹ １９８６；Ｇ．Ｓ．Ｋｉｎｏ，Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅｓ：ｄｅｖｉｃｅｓ，ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｎａｌｏｇ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，１９８７］。上記のことを考慮すると、１０ＭＨｚ以上の周波数および５０ｍｍ以上の距離で作動する場合、本発明により作動するときに求めることができるように、５０から２００ｄＢの減衰が予想されることが分かる。
【０１６１】
距離の測定
下記のことは、本発明の２つの上記の好ましい実施形態により、位置決めアセンブリの２つの要素６２および６２Ａ間の距離を測定する方法を示している。
【０１６２】
（ａ．別個の送信機および受信機の使用）別個の送信機および受信機が使用される場合、下記の２つの方法は距離の測定を実証する。
【０１６３】
カウンタ方法
この方法によれば、超音波パルスの送信が始まる場合、信号が受信機で受信されるときにその計数を停止するカウンタが作動される。理論的には時間測定のいかなる分解能も可能であるが、非常に高い分解能は、不必要に高価で、複雑な装置を必要とする。例えば、１μの距離測定の精度を得るために、この音波が１５４０ｍ／ｓの平均速度で組織の中を移動する場合、カウンタクロックの周波数は、下記であるべきである。
【０１６４】
【数３】

【０１６５】
しかしながら、１５から１５０ＭＨｚのカウンタ周波数で、約１０から１００μの非常に低い分解能を使用できる。
【０１６６】
相関方法
この音波の移動時間は、受信された信号をサンプリングし、それを送信信号に相関付けすることによっても測定できる。この計算に基づいて、何時パルスが受信機に到達したかを（サンプリング分解能で）測定できる。これは、カウンタ方法と比べてより正確な方法であるので、大部分の装置に対して好ましい。
【０１６７】
（送信機−受信機の使用）この場合、パルスは、装置のどちらかの側に置かれた送信機−受信機から送信される。例えば、送信機−受信機は胃側（図５の部分「ｂ」）にあり、他の側（図５の部分「ｆ」）で、「超音波ミラー」は位置決めアセンブリの部分６２の役割を演じると仮定する。パルスが送信されると同時に、反射信号が送信機−受信機によって受信され、戻されるときに停止されるカウンタが作動される。この距離は、カウンタによって測定され、２で割られ、組織の音波の移動の速度と乗算される時間として計算される。
【０１６８】
このモードは、同じハードウェアは送受信のために使用されるので、パルスの送信が完了されない限り、いかなる受信も可能でない。したがって、送信中受信機に到達する全反射は使用されない。したがって、最小の測定可能な距離は送信時間の半分によって決定される。
【０１６９】
図３５は、本発明の好ましい実施形態による超音波位置決めアセンブリのブロック図である。既存の超音波装置は、いわゆる「Ｃ−ＭＯＤＥ」（Ｃ−走査）あるいは「Ａ−ＭＯＤＥ」（Ａ−走査）のいずれかで作動する（「Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅｓ」，Ｇｏｒｄｏｎ Ｓ．Ｋｉｎｏ，Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，１９８７を参照）。図３５の例では、同じ原理が必要に応じて変更を加えてＡ−ＭＯＤＥに応用できる。
【０１７０】
送信機トランスデューサ（あるいはこれらのアレイ）２６０および受信機トランスデューサ（あるいはこれらのアレイ）２６１は、３つの別個の層、すなわち食道の境界２６４、基部の境界２６５、およびこれらの間の脂肪組織２６６から成る組織２６３によって分離される。タイミング・制御システム２６７は、１００Ｈｚのパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）および８μｓｅｃのパルス幅を有する例えば１０ＭＨｚの周波数のパルスを発生する。このパルスは、増幅器２６８によって増幅され、電気信号が超音波に変換されるトランスデューサ２６０に達する。適当な超音波トランスデューサの平均の大きさは２から１０ｍｍである。方向性トランスデューサは好ましい。
【０１７１】
超音波は、組織２６３を通過し、増幅器２６９で増幅される電気信号に変換する受信機に達する。この増幅信号は下記の機能を実行する信号解析回路２７０に供給される。
【０１７２】
ａ．この機能は、トランスデューサが横方向に整列されるかどうかを決定する。これは、横方向に走査し、手動あるいは自動のいずれかで、サーボモータを使用し、位相差を使用することによって信号あるいはアレイの最大値を決定することによって行うことができる。
【０１７３】
ｂ．この機能は、前述のようにあるいは任意の他の適当な方法で２つのトランスデューサ間の距離を測定する。
【０１７４】
図３５のいろいろな要素の動作は、当業者に周知であり、したがって、簡潔のためにここでは詳述されない。
【０１７５】
必要とされる距離を測定する他の方法は、飛行時間測定の前述の障害のいくつかを解決するために使用される。本発明のこの好ましい実施形態では、送受信波動間の空間位相差は測定される。図３６はこの方法を示す。測定位相角がΦであり、超音波信号の波長がλであり、送信トランスデューサ（番号２８１）および受信機（番号２８０）間の距離がｄである場合、
【０１７６】
【数４】

である。
【０１７７】
図３６から分かるように、Ａ（ｄ）＝Ａ_０ｓｉｎ（Φ）であり、ここで、Ａ（ｄ）は測定信号であり、Ａ_０は、前述の較正測定から決定される既知値である。したがって、Φは、アークサイン関数から計算でき、この距離はしたがって下記の式から計算される。
【０１７８】
【数５】

【０１７９】
アークサイン関数は距離に対する２つの可能な解をもたらすので、勾配の方向、したがって式の正しい解を決定するために２つの隣接点から少なくとも２つの測定を行う必要である。
【０１８０】
測定距離は、１つの波長だけに限定されるために、この方法は低周波数だけに制限される（不明確さは、距離が単一波長より大きい場合に生じる）。４から２０ｍｍの距離を測定するために、例えば、命令は、７５から３７５ｋＨｚの範囲の周波数で機能する。
【０１８１】
この方法の長所は、この精度は、（この距離を任意の測定から外挿できるので）飛行時間方法と比較して多少高く、低周波数を使用することは伝搬信号の減衰を減少させる。しかしながら、この方法も、伝搬経路の組織全部が同じであると仮定する。さらに、少なくとも２つのトランスデューサを使用できる。したがって、コストおよび空間要求が増加される。
【０１８２】
本発明の他の好ましい実施形態では、飛行時間方法および空間位相差方法は、前者の方法を使用することによって、次に位相差を測定し始めるためにこの距離が、１波長に等しいかあるいは１波長未満である場合、比較的遠い距離からの測定を始めることによって両方とも使用される。本発明の目的のためにこの方式を使用するために２つの異なる周波数、例えば１５０ｋＨｚおよび２ＭＨｚをサポートできる１から２ｍｍのような短い直径を使用する必要がある。
【０１８３】
互いに非常に離れている２つの異なる周波数を有するトランスデューサを製造する複雑さは、下記のように２つの波長の音響伝送を測定することによって解決される。トランスデューサ開口の音響信号から得られる受信信号Ｓ₁は、
【０１８４】
【数６】

によって示される。
【０１８５】
ここで、インデックス１は波長１を示し、Ｒはトランスデューサ応答性である。Ａは、トランスデューサ開口によって確認される「照明」開口の面積であり、Ｉ_tは、媒体を横切った音響強度であり、Ｉ₀は、送信トランスデューサによって放射される、強度
【０１８６】
【数７】

【０１８７】
であり、ａは吸収パラメータであり、Ｚは、ビームが吸収媒体を通って移動する距離である。第２の波長は、同じ式を生じ、インデックス２はインデックス１と交換する。距離Ｚは式Ｓ₁／Ｓ₂から得ることができる。
【０１８８】
最後の式では、項（Ｉ₀₁／Ｉ₀₂）は未知であるが、較正測定から取り出すことができる。較正測定は実際の測定の複製である。しかしながら、開口間の媒体は、既知の吸収、例えば水を有する。Ｓ₁’およびＳ₂’によって無吸収媒体からの信号を示すと下記になる。
【０１８９】
【数８】

したがって、
【０１９０】
【数９】

である。
【０１９１】
位相測定方法とは対照的に、送受信両方のための唯１つのトランスデューサを使用する必要がある。さらに、両方の方法で双対周波数トランスデューサを使用する必要があるけれども、前述の後者の方法では、周波数間の差は、位相測定におけるほど大きい必要がなく、トランスデューサを製造するのをより容易に低価にする。
【０１９２】
距離測定の場合のように、いくつかの方法は、内視鏡のアライメントを可能にするように提案できる。本発明の最も簡単な実施形態は、距離測定およびアライメントを行うためにフェーズアレイによるイメージングを使用する。多数の小さいトランスデューサは、先行技術におけるようにイメージングのために使用されるアレイを含む。従来のカテーテルトランスデューサは、末端部先端上に取り付け、カートリッジに結像し、アライメントおよび距離測定を実行するために使用できる。この方法は原則として既存の技術に基づき、実行するのが容易であるけれども、コストと同様にトランスデューサおよび付随する電線のサイズは、これが大部分の用途に対して好ましい本発明の実施形態であることを防止する。
【０１９３】
本発明の他の好ましい実施形態では、強度測定の使用が行われる。この方法は、図３７に示され、末端部先端２９１上の少なくとも３つのトランスデューサ（番号２９０によって示される）およびカートリッジ２９３上の３つのトランスデューサ（番号２９２）の使用を必要とする。アライメント状態に達するために、カートリッジ上の３つのトランスデューサの前の末端部先端上に３つのトランスデューサ全部を配置する必要がある。最初に末端部先端は、アンビルの前のどこかに置かれる。末端部先端は、１８０°あるいはそれより小さい空間角度を走査し、最大振幅が測定された角度は記憶される。末端部先端は、記憶角度および走査再開により変位される。この手順は、その結合送信機が０°でアクティブである場合、各受信機で最大振幅が測定されるまで繰り返される。
【０１９４】
カートリッジの前の末端部先端の位置の情報を処理し、次にこの情報によりより接近したアライメントの方向に末端部先端を変位させるために使用される方法を開発するときに考慮しなければならないアライメントで生じ得るいくつかの可能な状態がある。例として、末端部先端は、カートリッジの上下にあるので、横方向の走査は、何も検出しないかもしれないが、上下の走査は、信号を検出する（実際には、この走査は下部受信トランスデューサおよび上部受信トランスデューサから２つの信号を検出できる）。他の例は、末端部先端の上部トランスデューサがカートリッジの２つの下部トランスデューサの前（あるいはより接近して）ある。この場合、横方向走査は、２つの位置を検出し、上下走査は、任意の信号を検出してもよいしあるいは検出しなくてもよい。
【０１９５】
最大精度を得るために、透過ビームはできるだけ密集していないべきであることが必要である。この要求を満たす２つの方法がある。図３７に示された第１の実施形態は、フレネルゾーン（番号２９４によって示される）では、ビーム（番号２９５によって示される）は、幾分平行にされ、密集していない。したがって、精度を最大にするために、この方法は、フレネル距離＝ｒ²／λよりも小さい距離で使用され、ここではｒはトランスデューサの半径であり、λ＝ｖ／ｆは、透過ビームの波長であり、ｆはトランスデューサの自然共鳴であり、ｖは媒体の音の速度である。
【０１９６】
第２の実施形態は図３８に示される。図３７におけるように、トランスデューサは、番号２９０および２９２に示され、末端部先端は、２９１によって示され、ステープルカートリッジは２９３によって示される。本実施形態では、送信機の役目を果たすトランスデューサのセット、例えば、末端部先端上のトランスデューサは集束トランスデューサである。これは、集束ビーム（番号２９６）を生じる。さらによい精度のために、集束トランスデューサを受信機として使用することもできる。
【０１９７】
所望の分解能は、両方の実施形態では、最適精度は、高周波（例えば、１ｍｍ半径トランスデューサに対して１０ＭＨｚおよびそれ以上）で得られることを指示する。フレネルゾーンでは、送信強度はふぞろいであるので、末端部先端はアンビルの方へ移動しているけれども、強度が増加する代わりに低下する点があることに注目すべきである。この障害は上記に参照された工程を設計する際に考慮されねばならない。
【０１９８】
原則として、上記の実施形態は簡単であるという長所を有するけれども、走査手順は、多くの時間を費やし、内視鏡が末端部先端に対する走査機能を有することも必要とし得る。さらに、多数のトランスデューサおよびこのトランスデューサを接続する電線は、非常に限られた量の空間を必要とし、システムのコストも増加させる。
【０１９９】
送受信トランスデューサが対称的にある場合、このシステムは、たとえどちらかの方向に１２０°の回転が行われるとしても整列されるように見える。この潜在的なエラーは、例えば、トランスデューサの非対称配置を使用することあるいは各送信機を固有のパルスのシーケンスを発生させることによって避けることができる。
【０２００】
主に必要とされるトランスデューサの数を減らすことによって前述の実施形態を改善する本発明の実施形態は、三角測量の原理に基づいている。使用される基本構成は、１つの送信機および３つの受信機（あるいは３つの送信機および１つの受信機）を含む。図３９Ａは、例えばステープラカートリッジ上にある（番号２９２によって示された）３つの受信機のアレイを示す。あらゆる２つの受信機Ｌ８間の距離は、製造工程で正確に規定されているので、既知である。あらゆる２つの受信機および送信機は三角形を形成するので、アライメントは、カートリッジと先端との間の所望の距離によって決定されるように、３つの三角形が等しい辺を有する場合に得られる。全ての測定距離が等しくなるまで、末端部先端が変位される。変位方向は、３つの測定距離間の差から評価される。アライメント検出に対して三角形が等しくない辺を有するように非対称に三角形も構成できる。
【０２０１】
内視鏡の自由度数を制限することは、トランスデューサの総数を減らす、例えば、２方向内視鏡の場合、１つの送信機および２つの受信機だけが使用される。２方向内視鏡に対する状態は、図３９Ｂに示される。図３９Ｂでは、数字２９２は、２９０と示されるトランスデューサによって送信される信号を受信するために使用されるトランスデューサを示している。上記に説明されるように、トランスデューサ２９０は、Ｌ₁＝Ｌ₂まで移動され、その点でステープラの２つの部品は整列され、この距離は、前述の方法の１つのによって決定される。
【０２０２】
三角測量方法を使用する実施形態は、単一要素トランスデューサの代わりに要素のアレイから形成されるトランスデューサを使用することによって改善される。この場合、複数の三角形が形成されるので、測定はより正確である。
【０２０３】
三角測量法を使用する際に生じる他の障害は、フレネルゾーンのビームは時々密集していないので、唯一の送信トランスデューサを有する２つの隣接受信トランスデューサ、あるいはその逆を照明できないことである。この障害を解決するために、分岐トランスデューサが使用されるかあるいは開口は、ビームを発散するようにさせるので、送信機からの信号が受信機に達することを保証する送信トランスデューサの前に置かれる。分岐ビームの使用は、より弱い信号および減少されたアライメント精度を生じる。
【０２０４】
本発明の他の好ましい実施形態では、前述された実施形態に見られる障害のいくつかは、三角測量法測定で使用されるトランスデューサの特別の装置によって解決される。下記の説明は、簡単にするために２方向内視鏡に対して示されるが、他の三角測量構成を付加することによって４方向内視鏡に容易に拡張できる。図４０に概略が示される三角測量構成は、２つの送信機２９０間に距離Ｉを有する２つの送信機２９０と、１つの受信機２９２とを含む。この送信機は、２つの透過ビームがカートリッジに垂直である軸からの距離「ｄ」で出会うような角度でステープラカートリッジ上に取り付けられる。末端部先端は、（強度測定によって）１つの任意のビームを探索するまで空洞を走査する。次に、末端部先端は、２つの送信機からの受信振幅が等しい点に到達するまでゆるやかな走査によってこのビームを追跡する。送信機は時間間隔で逐次送信する。この方法は、密集していないビームを使用することに限定されるので、出会う点がフレネルゾーンにあることを保証するためにいくつかのＭＨｚの範囲で作動する。フレネルゾーンで作動する代わりに、所望の距離の焦点距離を有する集束トランスデューサを使用できる。
【０２０５】
フレネルゾーンあるいは焦点後、ビームが分岐しているという事実は、ビームの断面がアライメントに近い場合よりも大きい距離からビームの中の１つを最初に探索するのに役立つ。図４１は、トランスデューサ２９０によって送信されるビーム２９５のふるまいの概略を示している。
【０２０６】
下記の特定の例は、ステープラを含む上記に考慮された内視鏡のための三角形構造を形成するために使用される可能な寸法を示す。
【０２０７】
−アンビルを含む末端部先端とステープラカートリッジ間の距離＝ｄ＝４ｍｍ。
【０２０８】
−送信トランスデューサ間の距離＝ｌ＝１０ｍｍ。
【０２０９】
−トランスデューサの半径＝ａ＝１ｍｍ。
【０２１０】
−フレネル距離（＝ｄ＞＞ａの場合のａ²／λ）がより長いかあるいはｄに等しいべきであるという要求を使用することは、λ＝０．２５ｍｍ、すなわち周波数Ｆ＝６．１６ＭＨｚであるという結果をもたらす。半ビーム角θは、ｓｉｎθ＝０．５１・λ／２ａから決定され、θ＝３．６５°を生じる。この角度は、トランスデューサ表面に対する垂直面に対して測定され、したがって全角７．３２°である。
【０２１１】
フレネルゾーン内では、透過ビームの強度は、ベッセル関数によって示されるので、均一でないことをさらに言及すべきである。この事実は、フレネルゾーン内で行われる測定によって決まる本発明の実施形態を使用する場合に考慮されねばならない。
【０２１２】
前述されるように、代替実施形態では、４ｍｍの焦点を有する集束トランスデューサが使用される。この場合、より高い周波数で測定を実行できる。
【０２１３】
本実施形態の主要な長所は、距離が推測的に特別の構造から公知であるために、距離測定に対する要求を省くということである。
【０２１４】
正確な三角測量構造を形成する複雑さを減らし、機械的走査を省く本発明の他の実施形態はフェースアレイを使用する。この実施形態は、末端部先端上に取り付けられたトランスデューサおよびカートリッジ上に取り付けられた２つあるいはそれ以上のトランスデューサ（あるいはその逆）を含む。末端部先端上のトランスデューサは、素子のアレイから形成される（カートリッジ上のトランスデューサは、１つの素子あるいは素子のアレイから形成できる）。このアレイは、電子手段によって導くことができるビームを発生する。導かれるビームは、トランスデューサの中の１つによって受信されるまで空洞を走査する。導かれるビームの角度は、末端部先端の変位方向を示唆する。測定角度が両方のトランスデューサに対して等しい（あるいは既知の等しくない角度で予め製造できる）場合にこのアライメントが行われる。本実施形態では、この距離は、飛行時間あるいは三角測量計算によって測定できる。実施の他の方法は、図４０を参照して前述された三角測量構造の模倣である。この場合、カートリッジの表面にある角度でトランスデューサを取り付けることは、アレイからの導くことができるビームはこの形体と交換する。
【０２１５】
前述された第１のアライメントの非常に簡略化されたバージョンである強度測定に基づいたアライメントは、概略が図４２に示されている。この実施形態は２つのトランスデューサを使用する。末端部先端３００上のトランスデューサ２９０は送信機である。受信トランスデューサ２９２は、移動可能なステープルカートリッジ３０２の下のカートリッジ保持器３０１上に取り付けられる。カートリッジの全部の高さ中に形成される経路３０３は、この信号を受信機に導く。この経路は、約０．５から１ｍｍの小さい直径を有する。この構造は、末端部先端がカートリッジの前の正確に正しい位置に置かれる。
【０２１６】
本発明の好ましい実施形態は、１つのトランスデューサおよび単一リフレクタあるいは複数のリフレクタのいずれかを含む。このトランスデューサは、送受信両方のために使用される。このリフレクタは、リフレクタに対する送信機の位置および向きに変換できるパターンを反射する特別の構造から形成される。このトランスデューサは、末端部先端あるいはステープルカートリッジあるいはその逆に取り付けることができる。リフレクタをカートリッジ上に取り付けることは、これは、カートリッジの割り出しを妨害するトランスデューサのための電線接続を取り除くので、通常好ましい。下記は、モデルから得ることができる多数の可能な構造の代表的な例であるが、限定的な例ではない。
【０２１７】
これらの実施形態の（代表的な寸法を含む）基本的な構造は図４３Ａに示される。（番号３１０によって示される）２つの平行反射平面は、β≦９０°であるような角度βで反射面と交差する平坦表面３１１によって距離Ｌ₁だけ分離される。（通常番号３１２によって示される）生じるステップ構造は、送信トランスデューサ３１３からのビームによって放射される。透過ビームが両方の層に当たる場合、反射信号は、２つの連続エコー、すなわち図４３Ｂに概略が示されるように前部層からの第１のエコーおよび後部層からの第２のエコーを含む。
【０２１８】
図４３Ｃは、図４３Ａに示された種類の１ステップリフレクタを使用して実行された実験の結果を示すオシロスコープスクリーンの写真の再生である。スクリーンの左側の大きなパルスは、送信パルスであり、２つのより小さいパルスはリフレクタからのエコーである。時間を示す水平スケールで、各区切りは１．２μｓｅｃである。この例では、リフレクタは、最も近い反射面が放射トランスデューサから４．３ｍｍにあり、ステップの深さＬ₁＝３ｍｍであるように配置される。パルス間の測定時間は４．０８μｓｅｃであるので、測定されるステップの深さは、
【０２１９】
【数１０】

から得られる。
【０２２０】
測定値と実際の深さとの一致は測定システム性能によって決定される。この一致を改善する方法は、ソフトウェアの記述および電気モジュールとともに後述される。
【０２２１】
このトランスデューサがリフレクタと整列される場合、層間の測定パルスは、Ｌ₁でなければならなく、測定パルスはステップの深さに対する振幅関係を有しなければならない。この関係は、軟らかい組織で伝搬する超音波の周知減衰関係から評価できる（Ｇ．Ｓ．Ｋｉｎｏ，Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅｓ：ｄｅｖｉｃｅｓ，ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｏｇ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ Ｉｎｃ．，１９８７）。
【０２２２】
【数１１】

【０２２３】
ここで、Ａ_ｒｅａｒは後部層からのエコー振幅であり、Ａ_{ｆｒｏｎｔ}は前部層からエコーである。信号振幅に及ぼす他の影響は、ステップ断面および末端部先端とリフレクタ面間の空間角度である。例えば、１０ＭＨｚ（１００ｎｓｅｃ）の自然周波数を有するトランスデューサから放射される信号を反射する図４３Ｃに関して説明された２つのエコーリフレクタを考察する。関係Ａ_ｒｅａｒ／Ａ_{ｆｒｏｎｔ}は、およそ４．８ｄＢあるいはＡ_ｒｅａｒ＝０．７０７Ａ_{ｆｒｏｎｔ}を生じる。図４３Ｃを参照すると、前部エコー振幅は、アライメントが得られなかったことを示す後部エコーよりも小さい。さらに、例えば、末端部先端のトランスデューサの経路は、トランスデューサが反射層に最初に、次に、その後、後部層に照らすべきであることを命令し、したがって末端部先端がアライメントを行うために後方へ移動されるべきであることは明白である。
【０２２４】
アライメントを実行するために使用される検出手順は下記の基準に基づいている。
【０２２５】
１．エコーが所定の時間差で、所定の振幅関係（所定の妥当な許容範囲内）で受信される場合だけアライメントが行われる。
２．リフレクタおよびトランスデューサは、
ａ．信号が全然受信されない場合、あるいは
ｂ．１つのエコーだけが受信される場合、あるいは
ｃ．振幅関係が満たされない場合、あるいは
ｄ．連続エコー間の時間が異なる（すなわち、異なる距離が測定される）場合、常に整列されない。
【０２２６】
この手順は、より詳細に下記に述べられる。
【０２２７】
本発明の好ましい実施形態では、リフレクタは、２つあるいはそれ以上のステップで構成される。図４４Ａ、図４５Ａ、および図４６Ａは、使用できる多数の可能な２ステップ（３つのエコー）構造の若干を示す。これらの図では、リフレクタは通常番号３２０によって示され、トランスデューサは、番号３２１によって示され、Ｌ₁およびＬ₂は２ステップの高さであり、典型的な寸法が示される。これらの場合、反射信号は、所定の時間差およびそれぞれＬ₁およびＬ₂に相当するその間の振幅関係を有する３つのエコーを含む。それぞれ４４Ａ、４５Ａ、および４６Ａに相当する反射信号は、図４４Ｂ、図４５Ｂ、および図４６Ｂに概略が示されている。
【０２２８】
Ｌ₁およびＬ₂の異なる値を使用することは、アライメントを完了することを助ける。例えば、３つのエコーの中の２つだけが受信される場合、トランスデューサのビームがエコー間の距離によってどの対のステップに当たるかを決定できる。この情報は、次にリフレクタに対して末端部先端の位置を決定し、アライメントにより近くにこの先端を導く。
【０２２９】
図４６Ａは、内部をドリルであけられた２つの穴を有するシリンダから作られる２ステップリフレクタを示す。１つの穴は、２ｍｍの直径であり、２ｍｍ穴の中心では、他の１ｍｍの穴がドリルであけられる。ほとんど整列されるが正確に整列されていない場合のこの構造は、３つの連続パルスを反射する、すなわち第１の連続パルスは、リフレクタの面からであり、第２の連続パルスは、２ｍｍの穴の周辺領域からであり、第３のパルスは１ｍｍ穴の底部からである。部品が正確に整列される場合あるいは変位が１ｍｍの底部が透過ビームによって照らされないようなものである場合、２つのエコーがある。２つのエコーだけが測定される場合の可能性を識別するために、リフレクタは、等しくない深さのステップで構成される。
【０２３０】
図４６Ｃは、図４６Ａに示された種類の２ステップ円筒状リフレクタを使用して実行される実験の結果を示すオシロスコープスクリーンの写真の再生である。左側の信号は送信パルスである。右側の３つのエコーは３つの異なる層からである。この時間スケールは、区分毎に１．１μｓｅｃである。層間の深さはＬ₁＝Ｌ₂＝１ｍｍである。このリフレクタは、リフレクタから４．７ｍｍに取り付けられる。連続エコー間の測定時間は１．３μｓｅｃであるので、計算された深さは、
【０２３１】
【数１２】

である。
【０２３２】
本発明の一部を形成する他の手順は、変位アルゴリズムを使用する。このアルゴリズムは、２つ（あるいはそれ以上）ステップ（あるいは穴）リフレクタでだけで実行できる、すなわち３つのエコーの最小値が必要である。本実施形態では、リフレクタは、異なるサイズステップ深さで形成される。放射トランスデューサスポットは、ステップのいくつかだけに当たる場合、エコーのいくつかだけが受信される。図５４のステップ構造を参照して説明された下記の例は、アルゴリズムの原理を示している。図５４は、２つの別個のステップ深さＬ₁≠Ｌ₂を有する２ステップリフレクタ３２０を示している。送信／受信トランスデューサは番号３２１によって示される。
【０２３３】
アライメント検出の場合、３つのエコーを受信する必要がある。図５４では、トランスデューサは、整列位置の左側に置かれる。したがって、２つのエコーだけが受信される。変位アルゴリズムがエコー間の距離がＬ₁であることを計算するので、アルゴリズムは、３つのエコーが受信されるまでトランスデューサを右側に変位させるように外科医に示唆する。
【０２３４】
図５５Ａから図５５Ｆは、アライメントの原理をさらに示す。図５５Ａ、図５５Ｂ、図５５Ｃでは、本発明のリフレクタ３２０はトランスデューサ３２１によって照らされる。
【０２３５】
図５５Ｂは、このシステムが整列される場合のトランスデューサおよびリフレクタの相対位置を示す。対応する受信信号の概略を示す図５５Ｅでは、一定の関係が２つの反射面からのエコー間に存在する。図５５Ａでは、トランスデューサは、「オーバーショット」アライメントを有し、図５５Ｄで示されるように、２つのエコー間の必要とされる比率は存在しない、すなわち最も遠い表面からのエコーは、最も接近した表面からよりも非常に大きい。図５５Ｃおよび図５５Ｆは、トランスデューサが「アンダーショット」アライメントを有する状態を示している。いかに外科医がこの情報を使用し、この要素を導き、正しいアライメントにすることができるかは当業者に明らかであるべきである。上記の手順は、アライメント手順を自動化する工程の開発のための基準である。
【０２３６】
図４７は、例えば、上記に開示されてもよいステープラに適用された本発明の好ましい実施形態の概略を示している。番号３３１は、５つのステープルのそれぞれの３つのアレイの各々を示し、番号３３２は、ステープルの各アレイに隣接するカートリッジの表面に形成される２ステップリフレクタを示している。例として、典型的な測定はリフレクタの１つに示されている。本実施形態では、トランスデューサは、例えば、図１７Ｂの位置１１４の１つの内視鏡の末端部先端にある。多数の他の可能性は、リフレクタをカートリッジの不可欠な部分として構成するために存在する。例えば、本発明の他の好ましい実施形態では、リフレクタは、カートリッジの表面の上に突き出すステップのセットとして形成される。４方向内視鏡の場合の本発明の方法の実施は、回転の影響を含むために２方向内視鏡に対する方法とは幾分異なるはずである。４方向内視鏡と併用するための本発明の１つの好ましい実施形態では、リフレクタは、カートリッジ上に、トランスデューサは末端部先端上に取り付けられる。末端部先端がリフレクタに対して回転される場合、（トランスデューサが末端部先端の中心にない限り）透過ビームは、リフレクタのステップに当たらなく、反射ビームは検出されない。
【０２３７】
４方向内視鏡と併用するための本発明の他の好ましい実施形態は、カートリッジ上に取り付けられた２つのリフレクタを使用する。本実施形態では、リフレクタは、互いに垂直に取り付けられる。２つのリフレクタのステップの深さは、異なる。したがって、リフレクタの中のどれが透過ビームで照らされるかを決定できる。この情報は、回転を補正し、ステープラの部品を適切に整列させるようにアルゴリズムに組み込まれる。
【０２３８】
本発明の前述の実施形態で使用された反射素子を設計する際に、いくつかの要素を考慮しなければならない。これらの考慮すべき事項は下記の通りである。
【０２３９】
１．エコー間の所定の時間差および所定の振幅関係を有するエコーが周辺両辺から後方反射される可能性は、非常に小さい。この可能性は、本発明の好ましい実施形態で３つのエコーを生じる構造を形成して２つ以上のエコーを使用することによって大いに減少される。
【０２４０】
２．高振幅エコーを受信するために、できるだけ幅広いステップ幅を使用することは最適である。２エコー（１ステップ）リフレクタでは、ステップ幅は制限されない。しかしながら、３つ以上のエコーリフレクタでは、アライメントが行われる場合に全ステップ幅の累積が表面の全てから反射があることを保証するためにビーム幅を超えないことが非常に重要なことである。一方、ステップ幅を非常に狭くすることは、非常に弱い振幅反射を生じる。
【０２４１】
３．ステップの高さ（すなわち、反射層間の距離）は、測定系の分解能以上でなければならない、すなわち、ステップ深さが２で割られた組織の音速（例えば、１５００ｍ／ｓ）と乗算されたエコー持続期間の長さよりも大きいようにステップ深さを設計することは最適である。これらよりも小さい深さで機能できるが、この場合、より低い信号対雑音比を生じる反射エコーは、部分的に重なっている。
【０２４２】
４．いくつかの場合、吸収材を有する反射面を囲むので、リフレクタのコントラストを増加できる。
【０２４３】
５．マルチステップリフレクタの使用における誤りの可能性のある原因の１つは、組織が反射面の全てと固定した接触をしていない場合に形成され得る空隙である。この問題に対する１つの可能な解決策は、この空隙を医用超音波ゲルで充填することにある。この従来のゲルは、内視鏡の挿入中しばしば変位されるので、組織に対する音響マッチングを有する固いあるいは可撓性の材料でステップを充填することが好ましい。この場合、空隙が全然形成されないので、測定においてエラーは全然生じない。この目的のための適当な材料は、例えば、周知の工業用シリコンあるいは当該技術分野で周知の商用バイオコンパチシリコン製品である。
【０２４４】
６．多数の異なる特性を有するトランスデューサは、前述された本発明のいろいろな実施形態で使用できる。本発明の好ましい実施形態で使用されるトランスデューサの例は、送受信の両方ができる単一素子の方向性トランスデューサである。トランスデューサの直径は、１ｍｍであり、トランスデューサの長さは２ｍｍである。接続ケーブルは、１ｍｍよりも小さい直径を有する。この装置は、１１ＭＨｚの中心周波数および６０％の帯域幅（−６ｄＢ）を有する。トランスデューサは組織と直接接触して使用され、マッチング層は全然必要でない。このトランスデューサは、アメリカ合衆国のペンシルベニア州のステートカレッジ市のブラテク社によって出願人のための特注である。
【０２４５】
次に、本発明の距離およびアライメントの測定を実行するために使用された超音波回路が説明される。この回路は、Ａモード（送受信のための１つのトランスデューサ）あるいはＣモード（２つの異なるトランスデューサが使用され、一方が送信用、他方が受信用である）の走査のいずれかを結像部なしに使用できる。簡潔のために、下記の説明は、Ａモードのためであるが、全て同じ原理は、本来同じ電子部品および回路を使用してＣモードで実行できる。
【０２４６】
図４８は、３つの相互に接続される装置、すなわち送信機（通常３４０で示される）、受信機３４１、およびディジタイズ、信号処理（ＤＳＰ）、距離およびアライメント装置３４２、で構成される本発明の他の好ましい受信機による超音波回路のブロック図である。番号３４３はタイミングと制御の回路と入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイスを示す。タイミング回路は、例えば、１１ＭＨｚの周波数および１００Ｈｚのパルス繰り返し率（あるいは周波数）の１つのパルスあるいはパルスのバーストを発生する。これらのパルスは、電力増幅器３４４で増幅され、送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ３４５によって、例えば超音波信号の両方ができるトランスデューサあるいはトランスデューサ３４６のアレイ（トランスデューサが送信機だけである場合、図３７の２９０と同じである）に印加される。このトランスデューサは、電気信号を超音波信号に変換する。トランスデューサを内視鏡と一体にするために、トランスデューサの寸法は非常に小さくなければならない。本発明の好ましい実施形態では、これらの寸法は、１ｍｍの直径および２ｍｍの長さであり、トランスデューサを電気回路に接続するケーブルは、１ｍｍよりも小さい直径を有する同軸ワイヤである。トランスデューサローブは方向性であり、このトランスデューサローブは、フレネルゾーン内で機能するので、本来平行にされる。放射された音波は、胃３４７の境界を貫通し、次に脂肪組織３４８を通過し、最後に食道３４９に入る。食道では、音波は、ステープルカートリッジ上に取り付けられるかあるいは（ステープルカートリッジの一部である）非常にすぐれたリフレクタ３５０（あるいは、Ｃモードでは、図３５の２６１に等価である受信トランスデューサ）に当たる。反射信号は、トランスデューサが反射信号を受信するまで同じ経路に沿って戻り、超音波信号を電気信号に変換する。次に、この電気信号は、Ｔ／Ｒスイッチ３４５を通ってトランスデューサからの戻り信号を増幅する増幅器３５１に送る。次に、増幅信号は、ディジタル信号処理を実行するためにＡ／Ｄ装置（ＤＳＰ機能を実行するシステムの要素も示す３５２にある）に送る。
【０２４７】
ＤＳＰモジュールは、２つの主要な機能、すなわち
ｉ）末端部先端とアンビルとの間の距離を測定する機能
ｉｉ）末端部先端とアンビルとの間のアライメントを確認する機能
を有する。
【０２４８】
ディジタル化は、周知のナイキスト基準に合わなければならないが、この信号は狭い帯域であるために、アンダーサンプリングを使用するので、計算負荷を減少させ、いくつかの電気回路を省くことができる。
【０２４９】
次に、図４８の超音波システムの３つの主装置はより詳細に述べられる。送信機装置は、概略が図４９に示されている。このデータビット発生器・ゲート３６０は、データビットの１パルスあるいはバーストを発生できる。このデータビットは、ミキサ３６１に供給される（例えば、１０．７ＭＨｚの発振率を有する正方形波あるいは正弦波である）キャリア周波数Ｆｃの変調の形式も決定する。１つのパルスだけを送信する場合、パルスの長さは、トランスデューサ仕様によって決定され（本例では１００ｎｓｅｃ）、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）は１００Ｈｚである。パルスのバーストあるいはパルスのランダムシーケンスもしくはパルスの変調ランダムバーストを送信することによって、測定の信頼性を増加させ、非常に雑音の多い環境で非常弱い信号で作動できる。混合（変調）信号は、この信号を電気エネルギーを超音波エネルギーに変換するトランスデューサ３６３に送る前にこの信号をフィルタリングし、増幅する電力増幅器３６２に転送される。
【０２５０】
受信機装置は、概略が図５０に示される。全組織中ずっと通過する超音波は、超音波エネルギーを電気エネルギーに変換するトランスデューサ３６８によって受信される。この信号は、増幅器３６４によって増幅され、バンドパスフィルタ３６５によってフィルタリングされ、いかなる望ましくない周波数も除去する。次に、この信号は、（例えば、８ビットの分解能および１００ＭＨｚのサンプリングレートを有するアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）装置３６６でディジタル化される。サンプルレートは、コンピュータのデータ転送レートに比べて非常に高いので、データがパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の主メモリ３６８に送られるまで、データを記憶するファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）装置３６７を使用する必要がある。
【０２５１】
ディジタル化モジュールは、５０から１００ＭＨｚのサンプルレートを有するＡ／Ｄ装置を含むＰＣカードである。伝送が開始される場合、Ａ／Ｄ装置は、同時にサンプルを開始し、このデータは、（約３ｃｍの距離に等しい）約２０μｓ間にＦＩＦＯ装置で収集され、次にデータは、コンピュータ主メモリのバッファに転送される。
【０２５２】
距離計算を実行する好ましい方法は、下記の相関アルゴリズムの使用を含む。バッファのサンプルデータは、コンピュータメモリに記憶された所定の信号パターンで相互相関される。
【０２５３】
基準信号は、２つの方法で形成できる。第１の方法は、反射エコーのパターンを発生する関数を合成あるいは記述できる事実を使用する。このような基準信号を発生する関数の例は、
【０２５４】
【数１３】

【０２５５】
ここで、τは、トランスデューサ仕様から得られたダンピング係数であり、ωｄは、トランスデューサ仕様から得られたダンプ自然周波数であり、θは位相補正であり、必要ならば（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｗ．Ｓｅｔｏ，Ａｃｏｕｓｔｉｃｃｓ，Ｓｃｈａｕｍ’ｍ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｓｅｒｉｅｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｉｎｃ．，１９７１）である。図５１Ａは、上記の式を使用して計算された合成基準信号の例を示すコンピュータスクリーンの再生である。
【０２５６】
第２の方法では、実際のエコーは、基準信号として使用するためにサンプルされ、コンピュータメモリに記憶される。第２の方法は、トランスデューサの特性を含む送受信システムの全ての特性を正確に含んでいるので、好ましい。したがって、例えば、トランスデューサ（あるいはこのシステムの任意の他の構成要素）は、わずかに異なる特性を有する他の部品と交換される。簡単な較正対策（例えば水中で）を行うことによって正確に予想される基準信号をコンピュータメモリに記憶できる。図５１Ｂは、予め測定された基準信号の例を示すコンピュータスクリーンの再生である。図５１Ａおよび図５１Ｂでは、水平軸は、ナノ秒で測定された時間を示す。相互相関結果は下記の式から得られる。
【０２５７】
【数１４】

【０２５８】
ここで、ｒ_{ｒｅｆ，ｓｉｇ}（1）は、相互相関結果であり、ｒｅｆ（ｎ−１）は基準信号であり、信号（ｎ）は受信信号であり、Ｎ＝長さ（信号）−長さ（ｒｅｆ）である。
【０２５９】
相関バッファ（ｒ_{ｒｅｆ，ｓｉｇ}（1）に最大値を含む要素のインデックスは、基準信号および受信信号が最も良く一致する場所に相当する。エコーの到着時間は、Ｔ_arrival＝（Ｂｕｆｆｅｒ＿ｉｎｄｅｘ^*１／Ｔｓ）／２によって計算され、ここでＢｕｆｆｅｒ＿ｉｎｄｅｘは、バッファのインデックスであり、ここで最大相関が得られ、Ｔｓはサンプリング周波数である。
【０２６０】
上記から当然の結果として、測定の精度はサンプリング周波数によって決定され、すなわち、時間測定のエラーは、±１／Ｔｓである。例えば、サンプル速度は１００ＭＨｚである。
したがって、
【０２６１】
【数１５】

である。
【０２６２】
すなわち、距離の精度は±１５μｍである。
【０２６３】
図５２Ａは、リフレクタ（上部曲線Ｒ）から受信されたエコーと図５１Ｂの予め測定された基準曲線との間の典型的なバッファのための相関結果（下部曲線Ｃ）を示すコンピュータスクリーンの再生である。図５２Ｂは、受信信号および相関結果のより詳細を示す図５２Ａの一部の拡大である。相関の最大値は正確に受信信号の始めに生じる。図５２Ａおよび図５２Ｂでは、水平軸は、マイクロ秒で測定された時間を示す。
【０２６４】
アライメントアルゴリズムは、距離測定アルゴリズムをアライメント検出のための基準の１つとして使用する。下記の例は、１ステップ（２エコー）リフレクタのためのものであるが、この例はは３つあるいはそれ以上のエコーを有するリフレクタのケースをカバーするように容易に拡張できる。バッファで受信された信号は、基準信号と相関される。次に、このアルゴリズムは、相関の２つの最大値の位置を探す。これらの２つの最大値間の距離はステップの深さを等しくしなければならない。この基準に合わない場合、トランスデューサおよびリフレクタは整列されない。
【０２６５】
最大値間の距離が正しい場合、２つのエコーのエネルギーは、これまで示された減衰関係および面積断面関係あるいは較正測定から既知の予め測定された関係のいずれかに合うように比較される。これらの関係が満たされない場合、アライメントは正確でない。
【０２６６】
図５３は、アライメントアルゴリズムのフローチャートである、このアライメントは、エコーがステップの深さに相当し、振幅関係を満たす距離で測定される場合およびこの場合だけ正確であるとみなされる。
【０２６７】
較正の時間を減らすために、相関最大値の代わりに受信バッファで最大値を探すことができる。しかしながら、この場合、エラーは、高振幅を有するランダム雑音が生じる場合に生じる。したがって、本発明の好ましい実施形態では、計算は、エネルギーの相関ピーク（強度の積分に等しい）を使用して行われ、受信バッファからの最大値を使用することによって行われない。
【０２６８】
本発明の実施形態は、例証によって説明され、本発明は、多数の修正、変更および改造に関して本発明の精神を逸脱しないであるいはクレームの範囲を超えないで当業者によって実行できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 食道の周りの胃の３６０°の従来技術の巻き付けを示す。
【図２】 従来技術のトーペット後端の部分胃底皺襞形成術（２７０°）を示す。
【図３】 従来技術のタル前部胃底皺襞形成術（１８０°）を示す。
【図４Ａおよび図４Ｂ】 従来の内視鏡の概略を示す。
【図５】 本発明の装置の固定部および曲げ末端部の概略を示す。
【図６Ａおよび図６Ｂ】 本発明による装置を使用する胃底皺襞形成術に含まれる機械的処置の概略を示す。
【図７】 ステープリング以前の装置の位置決めの概略を示す。
【図８Ａから図８Ｄ】 装置の位置決めのいろいろな可能なミスマッチングを示す。
【図９Ａおよび図９Ｂ】 ステープリング処置の概略を示す。
【図１０】 本発明の他の好ましい実施形態による内視鏡装置の動作の概略を示す。
【図１１】 図１０の装置の位置決めを示す。
【図１２】 図１１の装置の先端の配置を示す。
【図１３】 本発明の好ましい実施形態による食道のアンビルの位置決め処置を示す。
【図１４】 本発明の好ましい実施形態による処置で使用されるバイタである。
【図１５Ａから図１５Ｃ】 食道内のアンビルの細かい位置決めを示す。
【図１６Ａ】 本発明の好ましい実施形態によるステープラを含む内視鏡の固定部および連結末端部の概略を示す。
【図１６Ｂ】 その最大曲げ角中の内視鏡の連結部の概略を示す。
【図１７Ａ】 本発明の好ましい実施形態によるステープラのアンビル部のための容器が装備されている内視鏡の末端部先端の概略を示す。
【図１７Ｂ】 所定の場所にステープラアセンブリのアンビルモジュールを有する図１７Ａの内視鏡の末端部先端を示す。
【図１８Ａ】 本発明の実施形態による使い捨てアンビル装置の内部部品を示す断面である。
【図１８Ｂ】 本発明の他の好ましい実施形態による使い捨てアンビル装置の内部部品を示す図１８Ａの断面と同様な断面である。
【図１８Ｃ】 図１８Ａあるいは図１８Ｂのアンビル装置の面を示す。
【図１９Ａおよび図１９Ｂ】 本発明の好ましい実施形態によるステープルカートリッジ保持器の側面図および正面図の概略をそれぞれ示す。
【図２０Ａ】 図１９Ａおよび図１９Ｂのカートリッジ保持器本体のレイアウトを示す。
【図２０Ｂ】 図２０Ａのカートリッジ保持器本体のＡ−Ａ平面についての断面である。
【図２１】 図２０Ａのステープラカートリッジの作動カムサブアセンブリを示す。
【図２２Ａ】 作動カムを示す図２０Ａのカートリッジ本体の側面図である。
【図２２Ｂ、図２２Ｃ、および図２２Ｄ】 ステープルの送出を示す。
【図２３Ａおよび図２３Ｂ】 それぞれ、ステープラカートリッジのハウジングの側面概略図および平面概略図である。
【図２４Ａ】 内視鏡の連結部のリンクを示す。
【図２４Ｂ】 図２４Ａに示されたリンクの中の２つの間の結合を示す。
【図２５Ａ】 典型的な寸法も示されている送出前のステープル形状を示す。
【図２５Ｂ】 送出後のステープル形状を示す。
【図２６Ａ】 アンビルから配置され、ステープルカートリッジの中にロックされるロック針を示すステープリング処置の概略を示す。
【図２６Ｂ】 ステープルが送出され、ロック針が取り出された後の状態を示すステープリング処置の概略を示す。
【図２７】 典型的な内視鏡対物レンズの概略を示す。
【図２８Ａから図２８Ｅ】 単一光学チャネルを有する内視鏡形状の概略を示す。
【図２９Ａから図２９Ｃ】 複数の画像をディスプレイする異なるオプションを示す。
【図３０Ａ】 片目で見るための接眼レンズタイプの概略を示す。
【図３０Ｂ】 両目で見るための接眼レンズタイプの概略を示す。
【図３０Ｃ】 立体的に見るための接眼レンズタイプの概略を示す。
【図３１Ａから図３１Ｄ】 双対画像のための双対光学チャネルの異なる形状の概略を示す。
【図３２】 典型的な内視鏡照明系の概略を示す。
【図３３Ａ】 双対光学チャネルを示す光学アセンブリの概略図である。
【図３３Ｂ】 末端部端から見る図３３Ａのアセンブリの断面図である。
【図３４】 本発明の好ましい実施形態のためのディスプレイレイアウトを示す。
【図３５】 本発明の好ましい実施形態による超音波位置決めアセンブリのブロック図である。
【図３６】 測定距離の空間位相差の概略を示す。
【図３７】 強度方法に基づいたアライメント方法の概略を示す。
【図３８】 強度方法に基づいた他のアライメント方法の概略を示す。
【図３９Ａおよび図３９Ｂ】 アライメントの三角測量法の概略を示す。
【図４０】 アライメント方法で使用するための三角測量構成の概略を示す。
【図４１】 超音波ビームの形状の概略を示す。
【図４２】 導波管位置決め方法の概略を示す。
【図４３Ａ】 ワンステップリフレクタの概略を示す。
【図４３Ｂ】 図４３Ａのリフレクタから反射された信号の概略を示す。
【図４３Ｃ】 図４３Ａに示された形式のリフレクタからの反射を示すオシロスコープスクリーンの再生である。
【図４４Ａ】 ツーステップリフレクタの概略を示す。
【図４４Ｂ】 図４４Ａのリフレクタから反射された信号の概略を示す。
【図４５Ａ】 他のツーステップリフレクタの概略を示す。
【図４５Ｂ】 図４５Ａのリフレクタから反射された信号の概略を示す。
【図４６Ａ】 円筒状リフレクタの概略を示す。
【図４６Ｂ】 図４６Ａのリフレクタから反射された信号の概略を示す。
【図４６Ｃ】 図４６Ａに示された形式のリフレクタからの反射を示すオシロスコープスクリーンの写真の再生である。
【図４７】 ステープルカートリッジ上のツーステップリフレクタの概略を示す。
【図４８】 本発明の他の好ましい実施形態による超音波システムのブロック図である。
【図４９】 超音波システムの送信器部の概略を示す。
【図５０】 超音波システムの受信機部の概略を示す。
【図５１Ａおよび図５１Ｂ】 所定の基準信号を示すコンピュータスクリーンの写真の再生である。
【図５２Ａ】 測定された受信信号および図５１Ａの受信信号と基準信号との間の相関結果を示すコンピュータスクリーンの写真の再生である。
【図５２Ｂ】 図５２Ａの断面の拡大を示す。
【図５３】 アライメントアルゴリズムのフローチャートである。
【図５４】 ツーステップリフレクタの概略を示す。
【図５５Ａから図５５Ｆ】 アライメント処置の概略を示す。

Claims (54)

1. 被検体の食道内に位置される先端曲げ部（５０）および可撓性部（４９）と、前記曲げ部（５０）または可撓性部（４９）に配置されたステープル押し出し装置（６１）を備えたステープリングアッセンブリとを備えている部分胃底皺壁形成術のための内視鏡装置（４０）であって、
   ２つの別個の要素（６２，６２Ａ）を含み、一方の要素が前記先端曲げ部（５０）に配置され、他方の要素が前記可撓性部（４９）に配置される位置決めアッセンブリと、
   ここで、前記位置決めアッセンブリ（６２，６２Ａ）の前記２つの別個の要素が位置合わせされる時に、前記ステープル押し出し装置（６１）が作動位置にあり、
   前記位置決めアッセンブリ（６２，６２Ａ）の前記２つの別個の要素が位置合わせされた時点を判断する回路と、
   を更に備えていることを特徴とする装置。
2. ステープリングアッセンブリがアンビル（６１Ａ）を更に備え、前記アンビル（６１Ａ）または前記ステープル押し出し装置（６１）が前記曲げ部に配置され、他方が前記可撓性部に配置され、前記位置決めアッセンブリ（６２，６２Ａ）の前記２つの別個の要素が位置合わせされる時に、前記アンビル（６１Ａ）と前記ステープル押し出し装置（６１）とが作動位置関係を成す請求項１に記載の装置。
3. 位置決めアッセンブリ（６２，６２Ａ）の前記２つの別個の要素が位置合わせされない時に、ステープル押し出し装置（６１，６１Ａ）が動作できないようにする安全手段を備えている請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 観察手段（１１３）を備えている請求項１に記載の装置。
5. 観察手段（１１３）がビデオカメラを備えている請求項４に記載の装置。
6. 観察手段（１１３）が照明装置（１１４）を備えている請求項４に記載の装置。
7. 水や空気のための供給源や吸引源（１１２）を備えている請求項１に記載の装置。
8. 内視鏡装置（４０，６６）が作動位置にある時に、胃と食道との接合部よりも約５から６ｃｍ上側の位置で、ステープリングアッセンブリの一部を食道内に位置決めするための追加の位置決めアッセンブリ（６４）を更に備えている請求項１に記載の装置。
9. ステープリングアッセンブリの一部がアンビル（６１Ａ）を備えている請求項８に記載の装置。
10. ステープリングアッセンブリの一部は、これに設けられた雌ネジと螺合する柔軟なネジ付きケーブル（９２）の作用によって、内視鏡装置の中心軸に沿って変異する請求項８または請求項９に記載の装置。
11. 柔軟なネジ付きケーブル（９２）は、内視鏡装置内に配置されるとともに、内視鏡装置の本体の壁部に設けられたスリット（９１）を介して雌ネジと接触する請求項１０に記載の装置。
12. 柔軟なネジ付きケーブル（９２）は、内視鏡装置（４０，６６）の外壁中に組み込まれるとともに、ステープリングアッセンブリの前記一部の雌ネジと直接に接触する請求項１０に記載の装置。
13. 柔軟なネジ付きケーブル（９２）は、マイクロメトリック・アッセンブリを使用して回転され、これにより、食道内に位置されたステープリングアッセンブリの前記一部を、定められた距離だけ変位させる請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. アンビル（６１）がリング形状を成している請求項９に記載の装置。
15. 位置決めアッセンブリ（６２Ａ）の先端部が内視鏡装置先端（６３）に設けられている請求項１に記載の装置。
16. 位置決めアッセンブリ（６２Ａ）の先端部が内視鏡装置先端（６３）の外壁に設けられている請求項１に記載の装置。
17. ステープリングアッセンブリ（６１または６１Ａ）の１つの要素が内視鏡装置先端（６３）に設けられている請求項２に記載の装置。
18. ステープリングアッセンブリ（６１または６１Ａ）の先端部が内視鏡装置先端（６３）の外壁に設けられている請求項２に記載の装置。
19. アンビル部（６１Ａ）を更に備え、前記ステープル押し出し装置（６１）と前記アンビル部（６１Ａ）は、前記内視鏡装置の長手方向軸に沿って互いに長手方向で離間して位置され、曲げ部（１０２）の少なくとも一部が、これらステープル押し出し装置とアンビル部の間に位置している手術用の請求項１記載の内視鏡装置。
20. ２つの別個の要素（６２，６２Ａ）を含む位置決めアッセンブリを含み、ステープル押し出し装置（６１）はそれに設けられた１または複数の位置合わせ／固定ピン（１２１）または対応する穴（１４２）の一方を含み、アンビル部（６１Ａ）はそれに設けられた１または複数の位置合わせ／固定ピン（１２１）または対応する穴（１４２）の他方を含み、前記１または複数の位置合わせ／固定ピンは前記ステープル押し出し装置（６１）または前記アンビル部（６１Ａ）の他方に設けられた前記穴（１４２）へと延びて係合固定可能に前記ステープル押し出し装置（６１）または前記アンビル部（６１Ａ）に格納され、それにより前記ステープル押し出し装置と前記アンビル部（６１Ａ）が正確な作動関係を成す請求項１９に記載の装置。
21. 位置合わせ／固定ピン（１２１）は、これらが格納されるステープル押し出し装置（６１）またはアンビル部（６１Ａ）から突没する請求項２０に記載の装置。
22. デュアルラック（１２３）およびシングルピニオン（１２４）システムが使用されて位置合わせ／固定ピン（１２１）が動作される請求項２１に記載の装置。
23. 位置合わせ／固定ピン（１２１）は、前記ステープル押し出し装置または前記アンビル部の他方に設けられた穴（１４２）に対して係脱することができる請求項２０に記載の装置。
24. ２つの位置合わせ／固定ピン（１２１）が設けられている請求項２０に記載の装置。
25. 位置合わせ／固定ピン（１２１）がアンビル部（１１５）に格納されている請求項２０に記載の装置。
26. ステープル押し出し装置（６１）またはアンビル部（６１Ａ）の一方は、曲げ部（１０２）の基端の近傍に配置され、前記ステープル押し出し装置（６１）または前記アンビル部（６１Ａ）の他方は、前記曲げ部（１０２）の先端の近傍に配置されている請求項１９に記載の装置。
27. ステープル押し出し装置（６１）が曲げ部（１０２）の基端の近傍に配置され、アンビル部（６１Ａ）が前記曲げ部（１０２）の先端（１０３）に配置されている請求項２６に記載の装置。
28. ステープル押し出し装置（６１）またはアンビル部（６１Ａ）が内視鏡装置の曲げ部（１０２）に配置され、ステープル押し出し装置（６１）またはアンビル部（６１Ａ）の他方が前記曲げ部（１０２）の先端の近傍に配置されている請求項１９に記載の装置。
29. ステープル押し出し装置（６１）の１つおよびアンビル部（６１Ａ）の１つが曲げ部（１０２）に配置されている請求項１９に記載の装置。
30. 曲げ部（１０２）が関節部である請求項１９に記載の装置。
31. 関節部（１０２）が２方向関節部である請求項３０に記載の装置。
32. 関節部（１０２）が４方向関節部である請求項３０に記載の装置。
33. ２つの別個の要素（６２，６２Ａ）を含む位置決めアッセンブリを含み、関節部（１０２）が曲げられる時に、前記前記ステープル押し出し装置（６１）と前記アンビル部（６１Ａ）が正確な作動関係を成す請求項３０に記載の装置。
34. ステープル押し出し装置（６１）は、１または複数のステープル（１４１）のアレーを収容するステープルカートリッジ（１３１）を有し、各アレーが１または複数のステープル（１４１）から成る請求項１９に記載の装置。
35. 近接差動装置（１３２）の作動によって各ステープルアレーが射出された後、ステープルカートリッジ（１３１）が割り出し可能である請求項３４に記載の装置。
36. ステープルアレーの数が３個であり、前記各ステープルアレー内のステープルの数が５個である請求項３４に記載の装置。
37. ステープルカートリッジ（１３１）内の各ステープルアレーのステープルは、３列に配置され、前記カートリッジ（１３１）の本体（１４０）がステープルの真ん中の列の各外側に穴（１４２）を含む請求項３４に記載の装置。
38. ステープル押し出し装置（６１）とアンビル部（６１Ａ）が位置合わせされない時に、ステープル押し出し装置が動作できないようにする安全手段を備えている請求項１９に記載の装置。
39. 位置合わせ／固定ピン（１２１）は、関節部（１０２）を真っ直ぐにすることによって作用する力によりピンの先端を破断できるように製造される請求項２０に記載の装置。
40. ２つ以上の別個の観察視野を形成する２つ以上の別個の光学チャンネルを備え、各光学チャンネルは、１つの対物レンズ（１９１）と、像を捕らえる手段すなわち像を観察する手段（１９３，１９７）とから成り、各チャンネルは、１または複数の以下の要素、すなわち、ａ）光学リレー系（１９４）と、ｂ）接眼レンズ（１９２）と、ｃ）前記対物レンズで得られた像をイメージセンサ（１９７）および表示装置（２００−２０４）に伝えるのに適した組みレンズ（１９８）とを選択的に有し、各対物レンズ（１９１）は、内視鏡装置の長手方向に沿う異なる位置に配置されている請求項１に記載の内視鏡装置。
41. 前記異なる複数の各観察視野は、単眼視野を形成するべく、１つの光学チャンネルによって形成され、あるいは、両眼視野すなわち立体視野を形成するべく、複数の光学チャンネルによって形成される請求項４０に記載の内視鏡装置。
42. 前記光学チャンネルおよび前記表示装置は、前記内視鏡が電磁スペクトルの可視部、紫外線部、赤外線部、Ｘ線部のいずれかで動作できるように選択される請求項４０に記載の内視鏡装置。
43. 前記対物レンズ（１９１）、接眼レンズ（１９２）、組みレンズ（１９８）は、所定の焦点距離、複数の焦点距離、可変焦点距離のいずれかを有している請求項４０に記載の内視鏡装置。
44. 前記異なる各観察視野は、前記内視鏡の機械的な軸に対して０°から１８０°の角度を成している請求項４０に記載の内視鏡装置。
45. 前記各光学チャンネルの視野は、円形および矩形を含むがこれらに限定されない任意の形状を成しており、最大で１８０°以上の視界を有している請求項４１に記載の内視鏡装置。
46. 先端（１０８）であって、
    ａ）ステープル押し出し装置（６１）またはアンビル部（６１Ａ）を受けるのに適したソケット（１１０）と、
    ｂ）少なくとも１つの照明チャンネル（１１４）と、
    ｃ）光学リレー系（１９４）に連結された少なくとも１つの対物レンズ（１９１）と、
    を含む先端（１０８）を備えた請求項１に記載の内視鏡装置。
47. 前記先端（１０８）が吸引や洗浄のためのチャンネル（１１２）を更に備えている請求項４６に記載の内視鏡装置。
48. 内視鏡の長手方向に沿う２つの異なる位置に配置された２つの対象物間の距離やこれら２つの対象物の相対的なアライメントを測定するためのシステムであって、一方の前記対象物上またはその近傍に配置され且つ超音波信号の送信器（２９０）として機能する１または複数の振動子あるいは振動子アレーと、他方の前記対象物上またはその近傍に配置され且つ超音波信号の受信器（２９２）として機能する１または複数の振動子あるいは振動子アレーとを有するシステムを備えた請求項１に記載の内視鏡装置（４０）。
49. 超音波信号の受信器として機能する１または複数の振動子あるいは振動子アレーがリフレクタ（３１２，３２０）に取って代えられ、前記超音波信号の送信器として機能する１または複数の振動子あるいは振動子アレーが前記信号の受信器（３１３，３２１）としても機能する請求項４８に記載の内視鏡装置。
50. 超音波信号の送信および受信（３１３，３２１）の両方に使用される１つの超音波振動子が一方の対象物上またはその近傍に装着され、少なくとも１つのリフレクタ（３１２，３２０）が第２の対象物上またはその近傍に装着され、前記リフレクタは、対象物の互いの位置および方向に変換可能なパターンを戻し反射するのに適している請求項４９に記載の内視鏡装置。
51. １または複数の平面（３１１）と９０°以下の角度で交差することによって１または複数の階段状の形態を形成する２つ以上の平行な反射面（３１０）から成る反射装置（３１２，３２０）を備えている請求項５０に記載の内視鏡装置。
52. 段状リフレクタの段の幾つかまたは全ての深さが異なっている請求項５１に記載の内視鏡装置。
53. ステープラカートリッジ（１３１）を備え、超音波の１または複数のリフレクタ（３１２，３２０）は、前記カートリッジ上、または、カートリッジ内、または、カートリッジの表面の一体部分とし形成されている請求項４８に記載の内視鏡装置。
54. ステープラアンビルユニット（１１５）またはステープラカートリッジ（１３１）を備え、送信のみを行う振動子（２９０）、または、受信のみを行う振動子（２９２）、または、送信および受信の両方を行う振動子（３１３，３２１）は、前記ステープラアンビルユニット（１１５）または前記ステープラカートリッジ（１３１）に装着されている請求項４８に記載の内視鏡装置。

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