JP6167041B2 - 多関節のロボティックプローブのための導入組立体 - Google Patents
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Description
本出願は、2010年11月11日に出願した米国仮出願第61/412,733号の利益を主張するものであり、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2011年9月13日に出願した米国仮出願第61/534,032号の利益を主張するものであり、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2011年4月6日に出願した米国仮出願第61/472,344号の利益を主張するものであり、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2011年6月2日に出願した米国仮出願第61/492,578号の利益を主張するものであり、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2010年10月22日に出願した米国仮出願第61/406,032号に関連しており、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2011年10月21日に出願したPCT出願PCT/US2011/057282に関連しており、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2010年7月28日に出願した米国仮出願第61/368,257号に関連しており、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2011年7月21日に出願したPCT出願PCT/US2011/044811に関連しており、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
本出願は、2006年12月20日に出願され、米国特許出願公開第2009/0171151号として発行された米国特許出願第11/630,279号に関連しており、その内容は、全体として本願に引用して援用する。
図1A〜図1Cに示す一実施形態による多関節のロボティックプローブ10は、本質的に2つの同心の機構、外側の機構および内側の機構であり、そのそれぞれは、操作可能な機構として見ることができる。図1A〜図1Cは、プローブ10の種々の実施形態の動作の仕方の概念を示す。図1Aを参照すると、内側の機構は、第1の機構、内側コアまたは内側コア機構12と呼ばれる。外側の機構は、第2の機構、外側スリーブまたは外側スリーブ機構14と呼ばれる。各機構は、剛直としなやかの間で交互することができる。剛直なモードまたは剛直な状態では、機構は、当然剛直である。しなやかなモードまたは状態では、機構は、非常に柔軟であり、したがってその周囲の形状を呈し、または新しい形をとることができる。本明細書で用いられる場合、用語「しなやかな(limp)」は、重力および機構の環境の形状に応じた特定の構成を受動的に呈する構造を示すのではなく、むしろ、本出願に記載の「しなやかな」構造は、デバイスの操作者によって望まれるポジションおよび構成を呈することができ、したがって、弛緩し、受動的であるのではなく、関節でつながれ、制御されることに留意されたい。
上述のように、フィード機構16は、プローブ10を制御するために使用され得る。図5Aおよび図5Bに示されるフィード機構16のあるタイプは、それぞれ、プローブ10を患者の食道、腹膜腔、心膜腔、または別の内部空間などの関心の領域に挿入およびそこから後退させる。フィーダ16は、2つの移動可能なカートを有する。第1の固定トレイ43で搬送される第1のカート42は、外側スリーブ14を駆動する一方、第2の固定トレイ45で搬送される第2のカート44は、内側コア12を駆動する。各カート42、44、したがって内側コア12および外側スリーブ14の各々は、それぞれ、別個のリニアアクチュエータ46、48によって独立して駆動される。リニアアクチュエータ46、48は、知られているようにポジション制御に用いられるシャフトエンコーダ(図示せず)を搬送することができる。代替としてまたは加えて、モータ電流が、ポジションを制御するために使用されるケーブルの張力の値を決定するために監視されてもよい。ケーブルの張力が、ロードセルなどの1つ以上のセンサを用いて監視されてもよい。多数のポジショニングセンサおよび他のセンサが、ケーブルの張力に関連した情報、カートのポジション、プローブの向きおよび構成、ならびに他のシステムのパラメータを供給するために備えられてもよい。典型的なセンサには、光学センサ、ホール効果センサなどの磁気センサ、加速度計、歪みゲージ、および機械スイッチなどの力センサおよび圧力センサ、ならびにこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。1つ以上のセンサが、フィード機構16、内側コア12、および外側スリーブ14を含む複数の位置に配置されてもよいが、これらに限定されない。
図10A〜図11Bは、内側コア12および外側スリーブ14を備える関節プローブ10の一実施形態を示す。内側コア12は、複数の内側リンク100(好ましくは少なくとも3つ、いくつかの実施形態では50個以上)を有する。外側スリーブ14は、複数の外側リンク104(好ましくは少なくとも3つ、いくつかの実施形態では、より好ましくは40個以上)を有する。
上記の概要で述べたように、1つ以上のケーブルが、外側スリーブ14の外側リンク104、および内側コア12の内側リンク100を制御するため使用することができる。以下、ケーブルのケーブル構成のさらなる例を説明する。これらの構成では、図12Bに示すように、複数の外側ケーブル106は、複数の外側リンク104を通じて延びることができる。外側ケーブル106は、外側スリーブ14を制御(例えば、操作、および柔軟と剛直の間で移行)するように構成される。一実施形態では、複数の外側ケーブル106の各々は、ほぼ同じ引張り強度および/またはほぼ同じ断面積を有する。
図19〜図27に示すもののような導入デバイス330は、上記の関節プローブ10などの関節プローブを支持し、安定させ、関心の領域に案内するように構成することができる。関心の領域は、プローブ10を使用できる内腔、患者の身体、機械デバイス、建物、または任意の他の開いたまたは閉じた環境であり得る。臨床応用では、典型的な関心の領域には、食道、および胃腸管内の他の位置、心膜空間、腹膜腔、ならびにそれらの組み合わせに含まれるが、それらに限定されない。
であり、ただし、l1はセグメントの長さであり、l2はセグメントの直径であり、R1は導入体の内径である。
Claims (31)
- 関節プローブのための導入組立体であって、
前記関節プローブを制御するための少なくとも1つのアクチュエータを有するフィード機構と、
前記フィード機構に位置関係が固定される近位端を有する導入デバイスと
を備え、前記導入デバイスが、2つの対向した細長い湾曲面を含むとともに前記関節プローブを支持する支持部材を含み、前記関節プローブを受け入れ、前記関節プローブに支持力を与えるように構成され、
前記関節プローブは、内側コアと、前記内側コアの外側に配される外側スリーブと、を有し、
前記内側コアは、複数の内側リンクを有し、
前記外側スリーブは、複数の外側リンクを有し、
前記関節プローブは、中心軸から離れた位置に、細長い部材を受容するためのチャンネルを少なくとも一つ含み、
前記関節プローブは、複数の近位リンクと、複数の遠位リンクと、少なくとも一つの遠位外側リンクと、を有し、
前記少なくとも一つの遠位外側リンクは、前記導入デバイスのルーメンの幅より大きい幅を有し、
前記フィード機構は、前記導入デバイスの硬い一体構造の湾曲した滑らかなルーメンを通る前記関節プローブの前記複数の近位リンクと前記複数の遠位リンクとを駆動し、
前記少なくとも一つの遠位外側リンクの幅は、前記導入デバイスの遠位端に前記少なくとも一つの遠位外側リンクが接触することを許容し、さらに、前記導入デバイスの硬い一体構造の湾曲した滑らかなルーメンを通る前記関節プローブの前記複数の近位リンクと前記複数の遠位リンクの駆動に応答して、前記導入デバイスの硬い一体構造の湾曲した滑らかなルーメンに前記少なくとも一つの遠位外側リンクが引き込まれることを阻害し、
前記湾曲面は、前記支持部材の長手方向軸に沿って湾曲している、
ことを特徴とする導入組立体。 - 請求項1に記載の導入組立体であって、前記導入デバイスが、前記関節プローブを関心の領域に案内するようにさらに構成されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項2に記載の導入組立体であって、前記関心の領域が、食道、胃腸管、心膜空間、腹膜腔、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記導入デバイスが、前記フィード機構に接続されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項4に記載の導入組立体であって、前記導入デバイスが、前記フィード機構から切断されるように構成されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記導入デバイスが、
前記支持部材の近くに前記関節プローブを案内するように構成された前記支持部材の前記近位端に位置する入口と、
前記支持部材から関心の領域に前記関節プローブを案内するように構成された前記支持部材の遠位端に位置する出口と
をさらに備えることを特徴とする導入組立体。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の導入組立体であって、ツールシャフトガイドをさらに備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、以下の機能、すなわち、ツールのシャフトの摺動による受け入れ、前記ツールのシャフトの案内、ツールへの支持力の付与、およびそれらの組み合わせのうちの1つ以上を行うように構成されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7または8に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドを前記導入デバイスに取り付けるカラーをさらに備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から9のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、前記導入デバイスに回転可能に取り付けられることを特徴とする導入組立体。
- 請求項10に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、1自由度で前記導入デバイスに回転可能に取り付けられることを特徴とする導入組立体。
- 請求項10に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、複数の自由度で前記導入デバイスに回転可能に取り付けられることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から10のいずれか1項に記載の導入組立体であって、第2のツールシャフトガイドをさらに備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項13に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、第1の幾何学的形状を備え、前記第2のツールシャフトガイドが、前記第1の幾何学的形状とは異なる第2の幾何学的形状を備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から14のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、複数の同軸のチューブを備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項15に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、第1の剛性を備える第1のチューブと、前記第1の剛性とは異なる第2の剛性を備える第2のチューブとを含むことを特徴とする導入組立体。
- 請求項16に記載の導入組立体であって、前記第1のチューブが、前記第2のチューブを摺動により受け入れることを特徴とする導入組立体。
- 請求項16または17に記載の導入組立体であって、前記第1のチューブの剛性が、前記第2のチューブの剛性より大きいことを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から18のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、近位端と、前記近位端に位置する先細りの開口とを備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から19のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、第1の部分および第2の部分を備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項20に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、前記第1の部分と前記第2の部分とを接続するジョイントをさらに備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項21に記載の導入組立体であって、前記ジョイントが、球面のジョイント、ヒンジ式ジョイント、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項7から22のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記ツールシャフトガイドが、操作者が前記ツールシャフトガイドの幾何学的形状を変更することを可能にするように構築および配置される屈曲部を備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項23に記載の導入組立体であって、前記屈曲部が、塑性的に変形可能な材料を含むことを特徴とする導入組立体。
- 請求項1から24のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記関節プローブが、複数の近位リンクおよび複数の遠位リンクを備えることを特徴とする導入組立体。
- 請求項25に記載の導入組立体であって、前記複数の近位リンクおよび前記複数の遠位リンクが、外側リンクであることを特徴とする導入組立体。
- 請求項25または26に記載の導入組立体であって、前記複数の近位リンクの少なくとも1つが第1の直径を備え、前記複数の遠位リンクの少なくとも1つが第2の直径を備えており、前記第1の直径が前記第2の直径より小さいことを特徴とする導入組立体。
- 請求項25から27のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記複数の遠位リンクが、前記導入デバイスの外部に留まるように構築および配置されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項25から28のいずれか1項に記載の導入組立体であって、前記導入デバイスが遠位端を備え、前記複数の近位リンクの1つ以上が、前記導入デバイスの遠位端を通過するように構築および配置されることを特徴とする導入組立体。
- 請求項1から29のいずれか1項に記載の導入組立体であって、
前記少なくとも一つのチャンネルは、前記複数の外側リンクの内周面に設けられたくぼみと、前記複数の内側リンクの外周面に設けられたくぼみと、で構成される、ことを特徴とする導入組立体。 - 請求項1から30のいずれか1項に記載の導入組立体であって、
前記細長い部材は、ツール、または、ケーブル、または、コアを含む、ことを特徴とする導入組立体。
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