JP6317389B2 - 多関節のロボティックプローブのための導入デバイス、およびそのようなプローブを生産および使用する方法 - Google Patents

多関節のロボティックプローブのための導入デバイス、およびそのようなプローブを生産および使用する方法 Download PDF

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Description

各実施形態は、一般に、ロボット工学の分野に関し、より詳細には、３次元にフレキシブルな操作可能ロボットデバイス用の導入デバイスに関する。
関連出願
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。
多数のタイプの操作可能な多リンク式プローブが存在しており、そのようなデバイスは、様々な異なる応用で利用されている。その内容が全体として本願に引用して援用されるロバートスタージの米国特許第５，７５９，１５１号は、診断的処置を行うためのフレキシブルな操作可能デバイスを開示する。このデバイスは、少なくとも１つの背骨を含み、それぞれが、背骨をその長さに沿って選択的に堅くさせたり柔軟にさせたりする硬直化手段を有する。フレキシブルなシースが、背骨を取り囲み、背骨に対して軸方向に摺動可能に移動でき、それによって、シースは、剛直な状態では背骨の形状に従ってしっくり馴染み、背骨が弛緩した状態にあるときは、さらなる湾曲に耐えるようになっている。操作可能な遠位先端が、デバイスの遠位端に設けられる。遠位先端の制御装置が、デバイスの近位端に取り付けられる。背骨の硬直化手段を選択的に作動および機能停止させるための機構が、デバイスの遠位端に設けられる。器具の導管を、シースに取り付けることができる。その内容が全体として本願に引用して援用されるハワードチョセットの米国特許出願第１１／６３０，２７９号は、内側コアと外側スリーブの両方を前進および後退させると共に、内側コアまたは外側スリーブを操作し、堅い状態としなやかな状態の間で移行させるための使用されるケーブルを制御するように張力を選択的に加えるためのフィーダ機構を開示する。
本願に引用して援用する米国特許第６，６１０，００７号は、選択的に操作可能な遠位部分および自動制御される近位部分を備える細長い本体を有する操作可能な内視鏡を開示する。内視鏡本体は患者に挿入され、選択的に操作可能な遠位部分を使用して患者の体内の所望の経路を選択する。内視鏡本体が前進させられるとき、電子式モーションコントローラが、選択的に操作可能な遠位部分の選択した曲線を呈するように自動制御される近位部分を動作させる。別の所望の経路は、選択的に操作可能な遠位部分を用いて選択され、内視鏡本体がやはり前進させられる。内視鏡本体がさらに前進させられるとき、選択した曲線は、内視鏡本体に沿って近位方向に伝播し、内視鏡本体が近位方向に退くとき、選択した曲線は、内視鏡本体に沿って遠位方向に伝播する。これによって、内視鏡本体に蛇行運動をもたらし、内視鏡本体が、体内の器官を通ってまたは迂回しておよび体内の器官同士の間を所望の経路に沿って曲がりくねった曲線をうまく通り抜けることを可能にする。
米国特許第５，７５９，１５１号 米国特許第６，６１０，００７号
医学的用途および他の不可欠な応用のために、各デバイスが目的通りに、知られている明細書の範囲内で実行するだけでなく、使用ごとに反復可能な性能およびその他の点では一貫した動作を有することが極めて大切である。これらおよび他の理由のため、システム、デバイスおよび方法の改善の必要がある。
関節プローブのための導入組立体は、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、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、導入デバイスが、関節プローブを受け入れ、関節プローブに支持力を与えるように構成される。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、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。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、フィード機構に接続される。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、フィード機構から切断されるように構成される。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、関節プローブを支持するように構成される支持部材と、支持部材の近くに関節プローブを案内するように構成された支持部材の近位端に位置する入口と、支持部材から関心の領域に関節プローブを案内するように構成された支持部材の遠位端に位置する出口とをさらに備える。
いくつかの実施形態では、導入組立体が、ツールシャフトガイドをさらに備える。
いくつかの実施形態では、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、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。
いくつかの実施形態では、導入組立体が、ツールシャフトガイドを導入デバイスに取り付けるカラーをさらに備える。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、１自由度で導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、複数の自由度で導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、導入組立体が、第２のツールシャフトガイドをさらに備える。
いくつかの実施形態では、第１のツールシャフトガイドが、第１の幾何学的形状を備え、第２のツールシャフトガイドが、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。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、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、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。
いくつかの実施形態では、第１のチューブが、第２のチューブを摺動により受け入れる。
いくつかの実施形態では、第１のチューブの剛性が、第２のチューブの剛性より大きい。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、近位端と、近位端に位置する先細りの開口とを備える。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、第１の部分と第２の部分とを接続するジョイントをさらに備える。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、操作者が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。
いくつかの実施形態では、屈曲部が、塑性的に変形可能な材料を含む。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、複数の近位リンクおよび複数の遠位リンクが、外側リンクである。
いくつかの実施形態では、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、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、第１の直径が第２の直径より小さい。
いくつかの実施形態では、複数の遠位リンクが、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。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが遠位端を備え、複数の近位リンクの１つ以上が、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。
別の態様では、関節プローブのための導入デバイスが、関節プローブを支持するように構成される支持部材と、関節プローブを支持部材の近くに案内するように構成される支持部材の近位端に位置する入口と、支持部材から周囲環境に関節プローブを案内するように構成される支持部材の遠位端に位置する出口とを備える。
いくつかの実施形態では、周囲環境が、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。
いくつかの実施形態では、近位端が、フィード機構に取り付けられるように構成され、入口が、フィード機構から支持部材の近くに関節プローブを案内するように構成される。
いくつかの実施形態では、近位端が、フィード機構の遠位端と一体であるように構成される。
いくつかの実施形態では、近位端が、フィード機構の遠位端に取り外し可能に取り付けられるように構成される。
いくつかの実施形態では、遠位端が、内腔に挿入されるように構成される。
いくつかの実施形態では、内腔には、患者の身体の内腔が含まれる。
いくつかの実施形態では、支持部材が、硬質材料を含む。
いくつかの実施形態では、支持部材が、可撓性材料を含む。
いくつかの実施形態では、支持部材が、軸方向に曲がった部材を含む。
いくつかの実施形態では、支持部材が、円筒チューブを含む。
いくつかの実施形態では、支持部材の内径が、関節プローブの外径より大きい。
いくつかの実施形態では、支持部材が、第１の表面および第２の表面を備える。
いくつかの実施形態では、第１の表面が、第２の表面に向いている。
いくつかの実施形態では、第１の表面および第２の表面に垂直な断面が、ほぼ円である。
いくつかの実施形態では、支持部材が内腔を囲む。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、支持部材に対して関節プローブを安定させるように構成される締め付け具をさらに備える。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、レバー、カム、バルーンなどの拡張可能な部材、油圧ピストンまたは空気ピストンなどのピストン、ソレノイドなどの電磁的に作動されるアクチュエータ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、締め付け具は、関節プローブが、以下の状況のうちの１つ以上における移動、すなわち、半径方向の移動、軸方向の移動、回転、およびそれらの組み合わせを防ぐように構成される。
いくつかの実施形態では、支持部材が内腔を囲む。
いくつかの実施形態では、支持部材の内径が、関節プローブの外径より大きい。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、制御可能に拡張し関節プローブの外面に圧力をかけるように構成されるバルーンを備え、関節プローブが、軸方向に安定化可能である、半径方向に安定化可能である、および／または導入デバイスに対して回転を防ぐように安定化可能であるようになっている。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、支持部材と関節プローブの間で力を伝達するように構成され、力が、少なくとも１平方ミリメートルの関節プローブの表面積に加えられる。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、支持部材と関節プローブの間で力を伝達するように構成され、力が、少なくとも１０平方ミリメートルの関節プローブの表面積に加えられる。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、支持部材と関節プローブの間で力を伝達するように構成され、力が、少なくとも１００平方ミリメートルの関節プローブの表面積に加えられる。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、支持部材の長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延びる少なくとも１つのチャンネルをさらに備える。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのチャンネルが、２つ以上のチャンネルを含む。
いくつかの実施形態では、２つ以上のチャンネルが、導入デバイス上に等距離を隔てて位置する。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのチャンネルが、１つ以上のツールのシャフトを摺動により受け入れるように構築および配置される。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのチャンネルが、曲線チャンネルを含む。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、ツールシャフトガイドをさらに備える。
いくつかの実施形態では、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、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。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、ツールシャフトガイドを導入に取り付けるカラーをさらに備える。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、１自由度で導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、複数の自由度で導入デバイスに回転可能に取り付けられる。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、第２のツールシャフトガイドをさらに備える。
いくつかの実施形態では、第１のツールシャフトガイドが、第１の幾何学的形状を備え、第２のツールシャフトガイドが、第１のツールシャフトガイド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。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、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、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。
いくつかの実施形態では、第１のチューブが、第２のチューブを摺動により受け入れる。
いくつかの実施形態では、第１のチューブの剛性が、第２のチューブの剛性より大きい。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、近位端と、近位端に位置する先細りの開口とを備える。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、第１の部分と第２の部分とを接続するジョイントをさらに備える。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、ツールシャフトガイドが、操作者が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。
いくつかの実施形態では、屈曲部が、塑性的に変形可能な材料を含む。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、複数の近位リンクおよび複数の遠位リンクが、外側リンクである。
いくつかの実施形態では、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、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、第１の直径が第２の直径より小さい。
いくつかの実施形態では、複数の遠位リンクが、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。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが遠位端を備え、複数の近位リンクの１つ以上が、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。
いくつかの実施形態では、導入デバイスが、導入デバイスの外面上にあると共に導入デバイスの長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つのツールチャンネルであって、関節プローブの外面に位置するプローブ側部ポートに糸状体を案内するように構成される少なくとも１つのツールチャンネルをさらに備える。
いくつかの実施形態では、ツールチャンネルが、導入デバイスの外面に位置するツールポートに接続されるシャフトを備える。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのツールチャンネルが、糸状体を摺動により受け入れるように構成される閉リングを備える。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのツールチャンネルが、リングと、リング内のスロットとを備え、スロットが、糸状体を受け入れるように構成される。
いくつかの実施形態では、スロットが、糸状体を解放するようにさらに構成される。
別の態様では、関節プローブを関心の領域に導入する方法は、関節プローブを支持するように構成されると共に、入口のある近位端および出口のある遠位端を有する支持部材を用意するステップと、支持部材を関心の領域に挿入するステップと、関節プローブを入口に挿入するステップと、関節プローブの遠位端が支持部材を離れ、関心の領域に入るように、出口から関節プローブを延ばすステップとを含む。
いくつかの実施形態では、関節プローブを入口に挿入するステップが、支持部材を関心の領域に挿入するステップの前に実行される。
いくつかの実施形態では、方法は、支持部材を関心の領域に挿入するステップの前に、出口の近くの位置へ関節プローブの遠位端を前進させるステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、プローブが柔状態にありながら、関節プローブの遠位端が前進させられる。
いくつかの実施形態では、関節プローブの遠位端が、手動で前進させられる。
いくつかの実施形態では、関節プローブの遠位端が、関節プローブの外側スリーブを剛直な状態と柔状態の間で移行させることによって前進させられる。
いくつかの実施形態では、方法は、フィード機構を用意するステップをさらに含み、近位端が、フィード機構に位置関係が固定されるように構成され、関節プローブが、フィード機構から入口に案内される。
いくつかの実施形態では、関心の領域が内腔を含む。
いくつかの実施形態では、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。
いくつかの実施形態では、支持部材が、軸方向に曲がった部材を含む。
いくつかの実施形態では、支持部材が、円筒チューブを含む。
いくつかの実施形態では、支持部材の内径が、関節プローブの外径より大きい。
いくつかの実施形態では、方法が、関節プローブを安定させるように支持部材内で関節プローブを調整可能に締めるステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、締め付け具が、制御可能に拡張し関節プローブの外面に圧力をかけるように構成されるバルーンを備え、関節プローブが、 支持部材内で軸方向および／または半径方向に安定化可能であるようになっている。
いくつかの実施形態では、方法が、支持部材の長手方向軸に沿って少なくとも部分的に延びる少なくとも１つのチャンネルを用意するステップと、チャンネルを通じて糸状体を延ばすステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法が、支持部材の外面上にあると共に支持部材の長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つのツールチャンネルであって、関節プローブの外面に位置するプローブ側部ポートに糸状体を案内するように構成される少なくとも１つのツールチャンネルを用意するステップと、ツールチャンネルを通じて糸状体を延ばすステップとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、ツールチャンネルが、支持部材の外面に位置するツールポートに接続されるシャフトを備える。
別の態様では、本発明の概念は、図に関連して記載した通りの導入組立体に向けられる
別の態様では、本発明の概念は、図に関連して記載した通りの導入デバイスに向けられる。
別の態様では、本発明の概念は、図に関連して記載した通りの関節プローブを導入する方法に向けられる。
本発明の概念の実施形態の前述および他の目的、特徴および利点は、添付図面に示される実施形態のより詳細な説明から明らかになろう。この図面では、種々の図全体にわたって、同じ参照符号は同じ要素について言及する。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、代わりに強調が行われて、実施形態の原理を示している。
本発明の概念による首尾一貫した多関節のプローブデバイスの説明図である。 本発明の概念による首尾一貫した多関節のプローブデバイスの説明図である。 本発明の概念による首尾一貫した多関節のプローブデバイスの説明図である。 本発明の概念による多関節のプローブによって想定される様々な構成の図である。 本発明の概念による多関節のプローブによって想定される様々な構成の図である。 本発明の概念による外側スリーブの円筒の様々な図である。 本発明の概念による外側スリーブの円筒の様々な図である。 本発明の概念による外側スリーブの円筒の様々な図である。 本発明の概念による外側スリーブの円筒の様々な図である。 本発明の概念による内側コアの円筒の端面図である。 本発明の概念による内側コアの円筒の断面図である。 本発明の概念によるフィーダ機構の一例を示す図である。 本発明の概念によるフィーダ機構の一例を示す図である。 本発明の概念によるケーブルに対する張力を制御するデバイスを示す図である。 本発明の概念による外側スリーブのケーブルに対する張力を制御するデバイスを示す図である。 本発明の概念による内側スリーブのケーブルに対する張力を制御するデバイスを示す図である。 本発明の概念による制御システムの構成要素、およびこれらの構成要素間の情報の流れを示す構成図である。 本発明の概念による一実施形態に係る関節プローブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る関節プローブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る関節プローブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る関節プローブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側スリーブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側スリーブの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側コアの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側コアの断面図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る外側リンクの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 一実施形態による外側リンクのつなぎセグメントの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係るツール側部ポートを備える外側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る内側リンクの様々な図である。 本発明の概念による一実施形態に係る関節プローブ用のリンクを生産するための流れ図である。 本発明の概念によるフィード機構に取り付けられる導入デバイスの一実施形態の上面図である。 本発明の概念による図１９に示す導入デバイスの実施形態の側面斜視図である。 本発明の概念による図１９に示す導入デバイスの実施形態の図である。 本発明の概念によるツールポートを有すると共にフィード機構に取り付けられる導入デバイスの一実施形態の側断面図である。 本発明の概念による一対のツールポートを有すると共にフィード機構に取り付けられる導入デバイスの一実施形態の側面斜視図である。 本発明の概念による導入デバイスの一実施形態の斜視図である。 本発明の概念による導入デバイスの一実施形態の側面斜視図である。 本発明の概念による導入デバイスの一実施形態の側面斜視図である。 本発明の概念による導入デバイスの一実施形態の側面斜視図である。 本発明の概念による関節プローブを導入する方法の流れ図である。
次に、本発明の概念の実施形態を、添付図面を参照して以下より十分に説明する。しかし、本発明の概念は、種々の形態で具体化されてもよく、本明細書に記載した実施形態に限定されると解釈されるべきではない。明細書全体を通じて、同じ番号は、同じ要素を言及する。
様々な制限、要素、構成要素、領域、層および／または断面について記載するために、本明細書において第１、第２、第３などの用語が使用されることがあるが、これらの用語によって、これらの制限、要素、構成要素、領域、層および／または断面が限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある制限、要素、構成要素、領域、層または断面と、別の制限、要素、構成要素、領域、層または断面とを区別するために使用されるに過ぎない。したがって、本出願の教示から逸脱することなく、後述の第１の制限、要素、構成要素、領域、層または断面は、第２の制限、要素、構成要素、領域、層または断面と呼ぶことができ、その逆もできる。
ある要素が別の要素の「上にある（ｏｎ）」、別の要素に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または別の要素に「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と呼ばれるとき、この要素は、別の要素の直接上にあってもよく、別の要素に直接接続されていてもよく、または別の要素に直接結合されていてもよく、あるいは介在する要素が存在していてもよいことが理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素の「直接上にある（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、別の要素に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または別の要素に「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」と呼ばれるとき、介在要素は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「間にある（ｂｅｔｗｅｅｎ）」と「直接間にある（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」と「直接隣接する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」など）。ある要素が、別の要素を「覆っている（ｏｖｅｒ）」と本明細書で呼ばれるとき、この要素は、別の要素の上方もしくは下方にあってもよく、別の要素に直接結合されてもよく、または介在要素が存在していてもよく、またはこの要素は空隙または間隙によって離間していてもよい。
本明細書で用いられる技術用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。本明細書で用いられる場合、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈に別段の明確な指示がない限り、その複数形も同様に含むものである。用語「備える、含む（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）」は、本明細書に用いられるとき、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
多関節のロボティックプローブの概要
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。
このプローブ１０に関しては、ある機構がしなやかになり始め、他の機構が剛直になり始める。説明のために、図１Ａ中のステップ１に見られるように、スリーブ１４が剛直であり、コア１２がしなやかであると仮定する。ここで、図１Ａのステップ２に示されるように、コア１２は、後述するフィード機構１６によって前方に押される上に、その「ヘッド」または遠位端が操作される。次に、コア１２が、剛直になるようにされ、スリーブ１４がしなやかにされる。次いで、図１Ａのステップ３に見られるように、スリーブ１４がコア１２に追い付き、または内側コア１２と同一の広がりを持つまで、スリーブ１４が、前方に押される。次に、外側スリーブ１４が、剛直にされ、内側コア１２がしなやかになり、次いで手順が繰り返される。この手法の一変更例は、スリーブ１４も同様に操作可能にさせることである。図１Ｂに、そのようなデバイスの動作を示す。図１Ｂでは、各機構が、他方に追い付き、次いであるリンクを向こうに前進させることができることが分かる。それは、スリーブ１４に関する追加のカメラを必要とするが、プローブ１０のより素早い展開を可能にする可能性がある。一実施形態によれば、スリーブ１４は操作可能であるが、コア１２は操作可能ではない。図１Ｃに、そのようなデバイスの動作を示す。
医学的応用では、プローブ１０が所望の位置に到着すると、操作者、典型的には外科医は、内側コア１２を取り除き、硬質スリーブ１４を通じて従来のデバイスまたはカスタムツールを摺動させて、様々な操作を実行しまたは後述するようにスリーブ１４中の穴を通じてツールを挿入することができる。プローブ１０は、外科手術に限定されず、エンジンの検査、エンジンの修理、およびエンジンの改造に用いられてもよい。他の用途には、タンクの検査、スパイ行為または監視の用途、爆弾処理、および潜水艦などの厳重に閉じ込められた空間内または核兵器内での検査または修理が含まれる。他の用途には、構造物（例えば、建物）の検査、有害廃棄物の浄化、およびバイオテロリストの試料の回収が含まれる。明らかに、本開示のデバイスは、より幅広い様々な用途を有し、任意の特定の用途に限定されるととらえるべきではない。
内側コア１２および／または外側スリーブ１４は、操作可能であり、内側コア１２および外側スリーブ１４は、剛直としなやかの両方になすことができ、プローブ１０が、３次元中のどこかへ駆動することを可能にする。プローブ１０は、その以前の構成を「記憶する」ことができ、このため、プローブ１０は、体内の空洞内空間などの３次元体積中のどこかへ行くことができる。図２Ａ〜図２Ｂは、プローブ１０による想定できる様々な構成の例を示す。
図３Ａ〜図３Ｄならびに図４Ａおよび図４Ｂに見られるように、一実施形態によれば、外側スリーブ１４および内側コア１２は、それぞれ、同心の円筒２２、２４からそれぞれ構成することができるが、他の形状のリンク、例えば犬の骨の構成（図示せず）が使用されてもよく、ならびに同心でないタイプのリンク、例えば、数多くある中でも骨格構成が使用されてもよい。リンク２２、２４の端部は平坦ではないが、代わりに一端２６が「外側」または凸状の半球であり、他端２８が「内側」または凹状の半球であり、両者は同様の曲率半径を有する。外側スリーブ１４のリンク２２、ある円筒の凹状の端部２８が、隣接した円筒の凸状の端部２６に嵌め合わさるように「鎖状の」連続である。同様に、内側コア１２のリンク２４は、「鎖状の」連続である。その結果は、動学的見地から球のようなジョイントである。本実施形態では、各リンクは、隣接したリンクのヘッド上で回転することができ、任意の方向に約１０〜２０度の可動域を有する球面のジョイントとして働くが、他の可動域も可能であり、潜在的な利点である。一実施形態によれば、リンク２２は、ケーブル、または細長いツールなどの細長いデバイスを制御するために内部を通じて延びる複数のチャンネル３０を有する。
外側スリーブ１４および内側コア１２のいずれかまたは両方のヘッド（すなわち、遠位リンク）が、例えば、互いに１２０°で取り付けられる３本のケーブルを用いて操作可能である。図３Ａ〜図３Ｄに見られるように、ケーブルが通過する３つの小さい円筒形のチャンネル３０がある。図４Ａおよび図４Ｂに示すデバイスのバージョンでは、内側リンク２４は、ただ１本のケーブルを有し、この場合には、その中心を通るただ１つの穴３４がある。
上記の実施形態は、伝導性ワイヤもしくは非伝導性ワイヤ、または他のフレキシブルな糸状の構造などのケーブルを利用するが、個々のリンクの間に位置する小型の空気ピストンもしくは油圧ピストン、または他の機械的リンク機構などのしなやかな要素を操る代替手段が、本発明の概念の範囲から外れることなく用いることができることが理解されよう。
リンク、したがってプローブ１０は、プラスチックまたは他の磁気共鳴イメージングに適合する材料が含まれるほとんど任意の材料から作製することができる。外側スリーブ１４は、典型的には５ｍｍよりも大きい広範囲にわたる直径をとることができる。同様に、内側コア１２は、外側スリーブ１４の直径よりも小さく典型的には３ｍｍより大きい広範囲にわたる直径をとることができる。リンクの総数は、大きい範囲にわたって変更することができるが、典型的には１０個のリンクよりも多い。
述べた通り、内側コア１２および外側スリーブ１４は、ケーブルまたは他のフレキシブルな糸構造を用いて剛直またはしなやかにすることができる。一実施形態では、外側スリーブ１４は、３本のケーブル上に張りめぐらされたリンク２２のセットからなる。３本のケーブルは、典型的には１２０度離れており、任意の方向に操作することが可能である。プローブ１０の曲率半径は、リンク２２の長さ、ならびに嵌め合うリンク２２の端部同士の間の嵌め合いの寸法が含まれるいくつかの要因に依存している。ケーブルが、スリーブ１４の後部に向かって引っ張られるとき、リンク２２は、互いに向かって引っ張られる。引張力が増加するとき、隣接したリンク２２同士の間の摩擦力は、外側スリーブ１４全体が堅くなる（すなわち、剛直なモードに入る）まで増加する。引張力を緩めると、外側スリーブ１４はしなやかになる。したがって、ケーブルは、例えばそれらの対応するケーブルモータおよびケーブルプーリ組立体が含まれ得るそれらのそれぞれの張力組立体と共に、ロックデバイスを構成する。張力組立体は、張力組立体を制御する電子機器と共に、ケーブルにかかる張力を制御する手段を形成する。外側スリーブ１４が、内側コア１２の前方の１リンクに配置され、内側コア１２が剛直なとき、外側スリーブ１４の遠位リンクは、３本のケーブルのうちの１つ以上を引っ張ることによって向けることができる。ケーブルの前進または後退に加えて、各ケーブルに及ぼされる引張力の大きさは、監視または制御することができる。３本のケーブルを同じ大きさで引っ張ることによって、外側スリーブ１４は、その形状を変化させずに剛直になる。
内側コア１２は、外側スリーブ１４のように、リンクのセットからなる。一実施形態によれば、外側スリーブ１４とは対照的に、内側コア１２は、操作機能を必要としない（しかし、適宜有してもよい）。内側コア１２は、剛直なモードからしなやかなモードへ、および逆に変更する能力を必要としない。したがって、内側コア１２が操作可能であることを必要としない実施形態では、内側コア１２のリンクは、ただ１本のケーブル上に張りめぐらされてもよく、それによってプローブ１０の全径の減少を可能にする。
フィード機構の概要
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。
カート４２、４４の各々は、内側コア１２および外側スリーブ１４のケーブルを制御するのに必要な１つ以上のモータを搬送する。例えば、図６および図７に見られるように、カート４２は、外側スリーブ１４のケーブル５４、５５、５６に対する張力を制御するモータ５０、５１、５２を搬送する。図８に示すように、第２のカート４４は、内側コア１２のケーブル５９への張力を制御するモータ５８を有する。モータ５０、５１、５２および５８の各々は、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）を備えることができる。内側コア１２が操作可能である一実施形態では、内側コア１２は、（例えば、２本以上のケーブルをぴんと張るために）２つ以上のモータ、または別のケーブルの張力機構を必要とする。
図９は、制御システムの一実施形態の構成要素、およびこれらの構成要素間の情報の流れを示す構成図である。フィード機構１６は、バス変換モジュール６４を介して制御コンピュータ６２に接続される。フィード機構１６から出て行くデータは、ＵＳＢに変換するためにモジュール６４に入力され、次いでコンピュータ６２にあるＵＳＢポート６６に入力される。制御ソフトウェア６８へ入ってくるデータには、フィード機構１６内の各ケーブルに関連したモータ電流データ、モータエンコーダデータ、および／またはケーブルの張力データが含まれ得る。代替としてまたは加えて、制御ソフトウェア６８へ入ってくるデータには、フィード機構１６、内側コア１２、または外側スリーブ１４内に位置する１つ以上のセンサからのデータが含まれ得る。ジョイスティックデータ（ポジションデータ）をジョイスティック７０から受信することもできる。モニタ７２は、外側スリーブ１４および／または内側コア１２の遠位端に取り付けたカメラからの映像データに応答することができて、プローブ１０の遠位端のポジションに関するユーザへの視覚フィードバックを与える。制御ソフトウェア６８は、モータ電流制限命令およびモータポジション命令を出力することができ、モータ電流制限命令およびモータポジション命令はフィード機構１６へ入力される。
内側コアおよび外側スリーブ
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。
外側リンクに関しては、図１４Ａ〜図１６Ｊは、そのような外側リンク１０４、１３２の現在好ましい実施形態の様々な図を示す。外側リンクのこれらの実施形態は、上記の概要で述べたものに類似する。しかし、これらの実施形態は、いくつかの重要な態様において上述のものとは異なると共に、互いに異なる。外側リンク１０４、１３２の本実施形態は、図１１Ａに示すような独特な外側スリーブ１４を形成するために組み合されてもよい。詳細には、図１６Ａ〜図１６Ｋは、ツール側部ポート１２８を備える外側リンク１０４の様々な図を示す。ツール側部ポート１２８は、ツールを受容および案内するために使用することができる。図１５Ａ〜図１５Ｊは、つなぎ外側リンク１３２の様々な図を示す。図１１Ａに示すように、複数のつなぎ外側リンク１３２は、ツール側部ポート１２８を備える外側リンク１０４に隣接して配置することができる。つなぎ外側リンク１３２は、外側リンク１０４のツール側部ポート１２８にツールなどの細長い部材を収容しおよび送り込む１つ以上の凹所１３０を有することができる。例えば、好ましくは、外側リンク１０４、１３２の内径は、０．１０〜２．００インチの範囲内であり、より好ましくは、内径は約０．３９４インチである。好ましくは、外側リンク１０４、１３２の外径は、０．２０〜３．００インチの範囲内であり、より好ましくは、外径は約０．６６９インチである。外側リンク１０４、１３２は、例えば、金属、プラスチック、ガラス、カーボンファイバなどのうちの少なくとも１つから構成することができる。特定の実施形態では、外側リンク１０４、１３２は、例えば、ポリフェニルサルフォン（例えば、Ｒａｄｅｌ（登録商標）Ｒ−５１００）から構成される。
内側リンク１００に関して、図１７Ａ〜図１７Ｉは、現在好ましい実施形態の様々な図を示す。これらの内側リンク１００は、上記の概要で述べたものに類似する。しかし、これらの内側リンク１００は、いくつかの重要な態様において異なる。好ましくは、内側リンク１００の長さは０．１０〜２．００インチの範囲内であり、より好ましくは内側リンク１００の長さは０．３５３インチである。好ましくは、内側リンクの外径は０．０１〜２．００インチの範囲内であり、より好ましくは、内径は０．３５４インチである。内側リンク１００は、例えば、金属、プラスチック、ガラス、カーボンファイバなどのうちの少なくとも１つから構成されてもよい。特定の実施形態では、内側リンク１００は、ガラス繊維（３０重量％）が埋め込まれたプラスチックから構成される。
例えば、図１０Ａ〜図１３Ｂに示すように、内側リンク１００は、最大枢動角度によって互いに対して枢動するように構成され、外側リンク１０４は、最大枢動角度によって互いに対して枢動するように構成される。好ましくは、内側リンク１００の最大の枢動角度は、外側リンク１０４の最大の枢動角度以上である。この枢動関係を考慮すると、リンク１００、１０４が、関節プローブ１０の屈曲の制限、リンク１００、１０４内に配置できる細長い部材の挟み、および細長い部材の前進および後退に関して起こり得る問題などの１つ以上の望ましくない条件を避けるように構成されることが大切であり得る。
複数の内側リンク１００および／または外側リンク１０４の各々は、細長い部材を受け入れるための１つ以上のチャンネル１０８を有してもよい。代替としてまたは加えて、内側リンク１００および外側リンク１０４における嵌め合う凹所が、内側コア１２と外側スリーブ１４の間に１つ以上のチャンネルを作り出してもよい。細長い部材は、ツール、内側ケーブル１０２、外側ケーブル１０６、または内側コア１２のいずれか１つであってもよい。典型的な細長いツールには、はさみ、外科用メス、および他の切断用ツール、組織把持装置などの把持装置、組織切除要素、電気メス、および凝固要素などのエネルギー供給要素、光ファイバカメラなどのキャンバ、加熱要素、冷却要素、薬物送達デバイス、およびこれらの組み合わせが含まれ得るが、それらに限定されない。概要で述べたように、ツールは、様々な動作を行うために使用することができ、１つ以上のケーブルは、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を制御するために使用することができる。チャンネル１０８は、リンク１００、１０４から隣接したリンク１００、１０４へ半連続通路を形成するように構成され、細長い部材の受け入れを容易にするためにライナを含むことができる。図１４Ｇに示すように、チャンネル１０８は、円周状フレアを有してもよい。円周状フレアは、チャンネル１０８内に細長い部材を挟むのを防ぎ、複数のリンク１００、１０４の回転を容易にさせつつ、プローブ１０を通じての細長い部材の前進または後退により生じ得る何らかの困難をかなり低減させる。さらに、内側リンク１００および／または外側リンク１０４のチャンネル１０８は、リンク１００、１０４からリンク１００、１０４への半連続通路を実現するために先細りであってもよい。
一実施形態によれば、内側リンク１００および／または外側リンク１０４の各々におけるチャンネル１０８は、内側リンク１００および／または外側リンク１０４が、最大の枢動角度によって枢動することを可能にしつつ、細長い部材を受け入れるためにリンク１００のチャンネル１０８とリンク１０４のチャンネル１０８の間に実質的に連続な面を用意するのに十分な量で先細りである。より好ましくは、チャンネル１０８の開口および／または出口は、先細りであり得る。チャンネル１０８の先細りの開口および出口は、チャンネル１０８内に細長い部材を挟むのを防ぎ、プローブ１０を通じての細長い部材の前進または後退により生じ得る何らかの困難をかなり低減させる。加えて、先細りの開口は、プローブの曲率半径に相関している。一実施形態によれば、チャンネル１０８の先細りは、最大の枢動角度の約２倍である。例えば、先細りは約２６度とすることができ、最大の枢動角度は約１３度とすることができる。好ましくは、チャンネル１０８の先細りは、１３度以上の枢動角度を収容することができる。要するに、先細りのチャンネル１０８は、細長い部材を受け入れるためにリンク１００のチャンネル１０８とリンク１０４のチャンネル１０８の間で実質的に連続な面を用意するように構成される。
内側コア１２の内側リンク１００は、図１３Ａ〜図１３Ｂ、および図１７Ａ〜図１７Ｉに示すように、中心軸の近くに配置され、内側ケーブル１０２（細長い部材）を受け入れるように構成されるチャンネル１０８を有してもよい。内側リンク１００内のチャンネル１０８は、広がった開口を有することができる。一実施形態によれば、広がった開口は、内側リンク１００の中心軸に対して中心を外れて配置される。広がった開口を中心を外して配置することによって、内側コア１２の回転または起こり得る並進変位の任意の他の形態により、内側コア１２の枢動点が変わることができるとき、内側ケーブル１０２の枢動点がより容易に変わることを可能にする。好ましくは、内側リンク１００の複数のチャンネル１０８の直径は、内側ケーブル１０２の直径より大きく、それによって内側リンク１００がねじれおよび鋸歯状の発生を減少させる。例えば、好ましくは、チャンネル１０８が０．００３〜０．５００インチの範囲内（より好ましくは約０．０４３インチ）の直径を有する場合、内側ケーブル１０２の直径は、０．００２〜１．０００インチの範囲内（より好ましくは約０．０３７インチ）であることが好ましい。ねじれおよび鋸歯状を減少させるように内側ケーブル１０２の直径、および内側リンク１００のチャンネル１０８を構成することによって、挟みの可能性、または細長い部材の前進および後退に関連した困難は、やはりかなり減少する。したがって、内側リンク１００のチャンネル１０８は、内側ケーブル１０２のためにリンク１００同士の間に実質的に連続な面を用意する。
例えば、図１２Ａに示すように、外側スリーブ１４の外側リンク１０４は、細長い部材を受け入れるために内部に形成されるチャンネル１０８を有することもできる。この特定の実施形態では、細長い部材は、複数の内側リンク１００を備える内側コア１２であり得る。チャンネル１０８は、複数の外側リンク１０４内に配置され、それぞれが、広がった開口を有する。図１２Ａに示すように、複数のリンク１０４の各々における広がった開口は、内側コア１２を受け入れるためにリンク１０４同士の間に実質的に連続な面を用意する。外側リンク１０４のチャンネル１０８は、内側コア１２が、最大枢動角度によって枢動することを可能にしつつ、内側コア１２のためにチャンネル１０８同士の間に実質的に連続な面を用意するのに十分な量でやはり先細りである。チャンネル１０８の先細りは、内側リンク１００の屈曲を可能にもする。好ましくは、内側リンク１００の内側の屈曲は、１３度以上であり得る。したがって、外側リンク１０４のチャンネル１０８は、内側コア１２を受け入れるためにリンク１０４同士の間に実質的に連続な面を用意する。
図１４Ａ〜図１６Ｋに示すように、複数のチャンネル１０８は、外側リンク１０４の外面の近くに配置することもできる。一実施形態によれば、３つのチャンネル１０８が、外側スリーブ１４を構成する１つ以上の外側リンク１０４の円周の周りに互いから約１２０度で配置される。外側リンク１０４のチャンネル１０８は、外側スリーブ１４を制御するために外側ケーブル１０４の形態の細長い部材を受け入れ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の直径は、外側リンク１０４の複数のチャンネル１０８の直径未満であり、それによって外側リンク１０４のねじれおよび鋸歯状の発生を減少させる。一実施形態によれば、複数の外側ケーブル１０６の直径は、０．００２〜１．０００インチの範囲内とすることができ、より好ましくは、複数の外側ケーブル１０６の直径は、０．０２７インチである。外側ケーブル１０６を受け入れるための外側リンク１０４ごとの複数のチャンネル１０８の直径は、０．００３〜０．５００インチの範囲内とすることができる。特定の実施形態では、外側リンク１０４ごとの複数のチャンネル１０８の直径は、約０．０３５インチである。ねじれおよび鋸歯状を減少させるように複数の外側ケーブル１０６の直径、および外側リンク１０４のチャンネル１０８を構成することによって、挟みの可能性、または細長い部材の前進および後退に関連した困難は、やはりかなり減少する。したがって、外側リンク１０４のチャンネル１０８は、複数のケーブル１０６のためにリンク１０４同士の間に実質的に連続な面を用意する。
内側リンク１００と外側リンク１０４の組み合わせは、細長い部材を受け入れるためのチャンネル１０８を設けるように構成することもできる。図１４Ａ〜図１４Ｉを参照すると、外側リンク１０４の内面は、ツールの形態の細長い部材を受け入れるためのチャンネル１０８の一方の半分を形成する広がったくぼみ１３４を有してもよい。図１７Ａ〜図１７Ｉに示すように、チャンネル１０８の他の半分は、内側リンク１００の外面上の広がったくぼみ１３６によって形成される。内側リンク１００の広がったくぼみ１３６および外側リンク１０４の広がったくぼみ１３４によって形成されるチャンネル１０８は、１つ以上のツールのためにリンク１００、１０４の間に実質的に連続な面を用意する。
図１５Ａ〜図１６Ｋに示す外側リンク１０４および１３２は、ツール、ケーブル、または他の細長いデバイスの形態で細長い部材を受け入れるように共に構成することができる。図１１Ａおよび図１６Ａ〜図１６Ｋを参照すると、外側リンク１０４のチャンネル１０８は、ツール側部ポート１２８によって形成することができる。ツール側部ポート１２８は、外側リンク１０４の外周から広がり、ツール、ケーブル、または他の細長いデバイスを受け入れるようにチャンネル１０８が形成される。図１１Ａに示すように、つなぎ外側リンク１３２が、プローブ１０の長さに沿って、外側リンク１０４とツール側部ポート１２８を備える外側リンク１０４との間に配置される。一実施形態によれば、図１５Ａ〜図１５Ｊに示すように、つなぎ外側リンク１３２は、ツール側部ポート１２８を有する外側リンク１０４にツールを収容しおよび送り込む１つ以上の凹所１３０を有する。したがって、プローブ１０の周囲のほぼ外側で使用するように構成されるツールが、ツール側部ポート１２８によって形成されるチャンネル１０８、およびつなぎ外側リンク１３２の凹所１３０によって受け入れられ得る。ツール側部ポート１２８によって形成されるチャンネル１０８、および凹所１３０は、１つ以上の細長いデバイスのために外側リンク１０４、１３２の間に実質的に連続な面を用意する。
関節プローブ１０の曲率半径は、内側リンク１００および外側リンク１０４の枢動角度に依存し得る。図１０Ａ〜図１２Ｂおよび図１４Ａ〜Ｉを参照すると、外側スリーブ１４は、外側に延びるフランジ１１０を有する複数の外側リンク１０４を含んでもよい。フランジ１１０は、互いに対して外側リンク１０４の枢動角度を制御するように構成される。したがって、フランジ１１０の特徴は、実現され得る関節プローブ１０の曲率半径に影響を及ぼす。
一実施形態によれば、フランジ１１０の幾何学的形状は、外側リンク１０４の各々の間で可能な枢動の程度を決定する。図１４Ｄ〜図１４Ｅを参照すると、フランジ１１０は、外側リンク１０４の第１の中心軸に対して半径方向外側に延びる第１の係合面１１２および第２の係合面１１４を有することができる。フランジ１１０は、第１の外側リンク１０４の第１の係合面１１２および第２の外側リンクの第２の係合面１１４が、互いに接触するまで、外側リンク１０４が、外側の最大の枢動角度によって互いに対しておよびプローブの中心軸に関して枢動することを可能にするように構成される。一実施形態によれば、第１の係合面１１２および第２の係合面１１４は、外側リンク１０４の中心軸に垂直な線に関して角度Ｔで先細りである。図１４Ｅを参照すると、特定の一実施形態では、第１の係合面１１２は、約６．５度先細りになり、第２の係合面１１４は、約６．５度先細りになる。本実施形態によれば、外側の最大の枢動角度は、約１３度以下である。代替実施形態では、第１の係合面１１２および第２の係合面１１４の先細りは、最大の枢動角度が、１３度より大きい、または１３度未満であるように構成されてもよい。好ましくは、フランジ１１０の幾何学的形状は、関節プローブ１０の曲率半径が、１０〜６００ｍｍの範囲内であるように構成される。したがってフランジ１１０の幾何学的形状は、外側リンク１０４の最大の枢動角度を設定するように用いることができ、これは、関節プローブ１０の曲率半径の範囲に影響を及ぼす。
リンク１００、１０４、１３２は、第１のリンク１００と第２のリンク１０４の間に作用する不規則または望ましくない力（例えば、不規則または望ましくない摩擦係合力）の発生を減少させるように構成され得る。例えば、図１４Ｂ、図１４Ｈ、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｉ、図１６Ｂ、図１６Ｃ、図１６Ｊ、図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｈに示すように、複数の内側リンク１００および外側リンク１０４は、第１の凹部１２０、および第１の凸部１２２を含むことができる。第１のリンク１００、１０４の凸部１２２は、第２のリンク１００、１０４の対応する凹部１２０に枢動可能に係合することができる。特定の実施形態によれば、第１のリンク１００、１０４、凸部１２２は、第２のリンク１００、１０４、凹部１２０の曲率半径以下の曲率半径を有する。リンク１００、１０４は、共に連結されて、内側コア１２および外側スリーブ１４を形成することができる。（凹部１２０が、対応する凸部１２２に枢動可能に係合する）リンク１００、１０４の構成によって、内側コア１２および外側スリーブ１４が、広い可動域で枢動し、関節プローブ１０の効率的な動作を妨げる可能性があるリンク１００、１０４の間の不規則または望ましくない摩擦力または他の力の発生を減少させることが可能である。
上記で明らかにしたように、内側コア１２および外側スリーブ１４の様々な特徴の物理的特性は、様々な形で関節プローブ１０の特性および性能に悪影響を及ぼす。一実施形態によれば、外側リンク１０４の１つ以上のチャンネルの幾何学的寸法は、外側リンク１０４の１つ以上のパラメータに数学的に関連している。これらのパラメータには、外側リンク１０４の端部の半径、外側リンク１０４の直径、外側リンク１０４同士間の枢動角度、チャンネルの平均直径などのチャンネルの直径、外側リンク１０４の中心軸からのチャンネルの距離などのチャンネルの位置が含まれ得る。
あるリンクの他のリンクに対する滑らかな継ぎ目を促進し、隣接したリンクの間の不規則な摩擦係合などの望ましくない嵌め合い力を防ぐようにリンクを形成することが有利であり得る。次に、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｄ〜図１７Ｆ、図１７Ｉおよび図１８を参照して、関節プローブ１０用のリンク１００、１０４を生産する方法を説明する。ステップ２１０では、リンク１００、１０４が、関節プローブ１０内の隣接したリンク１００、１０４に係合するように構成される少なくとも１つの係合面を形成することを含めて、鋳造装置において成型される。ステップ２１２では、リンク１００、１０４は、関節プローブ１０内の隣接したリンク１００、１０４に係合しないリンク１００、１０４の排出面１２６に少なくとも１つの排出ピン１２４（図１７Ｅ参照）を押圧することによって、鋳造装置から排出される。図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｄ〜図１７Ｅ、および図１７Ｉに示すように、一実施形態によれば、排出面１２６は、リンク１００、１０４中の凹所に位置する。リンク１００、１０４上に排出面１２６を合理的に配置することにより、隣接したリンク間の嵌め合う面から離れて排出ピンの狂いを配置することなどによって、排出面１２６が、あるリンク１００、１０４と別のリンクの相互作用に影響を及ぼさないことを確実にする。したがって、上記の手順は、各リンク１００、１０４が、別のリンク１００、１０４に対して滑らかに関節でつながることを確実にする。
ケーブル
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１３Ａ〜図１３Ｂに示すように、内側ケーブル１０２は、複数の内側リンク１００を通じて延びる。内側ケーブル１０２は、内側コア１２を制御（例えば、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、内側ケーブル１０２の引張り強度および／または断面積は、複数の外側ケーブル１０６の引張り強度および／または断面積に関連している。
内側ケーブル１０２の引張り強度および／または断面積と複数の外側ケーブル１０６の引張り強度および／または断面積との間の関係により、関節プローブ１０の効率的な動きおよび動作を実現する。引張り強度に関しては、内側ケーブル１０２は、個々の外側ケーブル１０６の各々より大きい引張り強度を有し得る。いくつかの実施形態では、内側ケーブル１０２の引張り強度は、複数の外側ケーブル１０６の合成引張り強度にほぼ等しい。いくつかの実施形態では、複数の外側ケーブル１０６の各々の引張り強度は、内側ケーブル１０２の引張り強度の約１／Ｎであり、ただし、Ｎは、外側ケーブル１０６の本数である。例えば、内側ケーブル１０２の引張り強度および複数の外側ケーブル１０６の合成引張り強度は、２〜５００ｌｂの範囲内であり得、いくつかの実施形態では、約３０ポンドである。
断面積に関しては、複数の外側ケーブル１０６の各々の断面積は、内側ケーブル１０２の断面積の約１／Ｎであり得、ただし、Ｎは、外側ケーブルの本数である。この関係は、排他的なものではないが、ケーブル１０２、１０６が同じ材料から形成される構成で、および／またはプローブの直径が最小であるとき、特に重要である。
内側ケーブル１０２および外側ケーブル１０６を形成する材料は、ケーブルの構成に影響を及ぼし得る。内側ケーブル１０２および複数の外側ケーブル１０６は、同じ材料で構成されてもよく、これは、いくつかの実施形態では、鋼鉄、ポリエチレン（ＵＨＭＷ−超高分子量）、プラスチック、ナイロン、およびフルオロカーボンのうちの少なくとも１つとすることができ、いくつかの実施形態では、鋼鉄がより好ましい。内側ケーブル１０２および複数の外側ケーブル１０６は、単繊維または編む技法によって形成することができる。しかし、所望の引張り強度の関係は、内側ケーブル１０２および外側ケーブル１０６に異なる材料を用いることによって実現することもできる。
要するに、内側コア１２および外側スリーブ１４を制御するために用いられる内側ケーブル１０２および外側ケーブル１０６は、様々な特徴を有し得る。これらの特徴には、引張り強度、断面積、およびケーブル１０２、１０６の組成が含まれ得るが、それに限定されるものではない。所望の特徴、および内側ケーブル１０２および外側ケーブル１０６に関する関係に基づいて、ケーブルの構成によって、関節プローブ１０の安定性および他の性能パラメータを決定する。
本デバイスおよび方法の好ましい実施形態を、それらが開発された環境に関連して説明してきたが、それらは、本発明の概念の原理の例示に過ぎない。上記の組立体の変形または組み合わせ、本発明を実施するための他の実施形態、構成、および方法、ならびに当業者に明らかな本発明の概念の態様の変更例は、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。加えて、本出願が、特定の順序で方法または手順のステップを挙げた場合、いくつかのステップが実行される順序を変更することが可能であり得、またはある状況では適切でさえあり得、そのような順序の特定性が請求項において明示的に定められない限り、以下に本明細書に記載したこの方法または手順の請求項の特定のステップは、順序が特定されていると解釈されないものとする。
導入デバイス
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。
図２４に示すように、導入デバイス３３０は、中空チューブ１１４を含み、中空チューブ１４は、支持部材１３５を形成する管腔壁によって囲まれる内腔または他の中空通路を備える。内腔および支持部材１３５は、近位端１１７に位置する入口１３３と遠位端１１８に位置する出口１３４の間に延びる。導入デバイス３３０は、関心の領域へのアクセスを改善し、速く、安全なおよび／または正確な関節プローブ１０の前進を行うように構成することができる。
導入デバイス３３０の入口１３３は、関節プローブ１０を受け入れるように構成される。入口１３３は、関節プローブ１０が、支持部材１３５のすぐ近くにくるまたは支持部材１３５に接触するように関節プローブ１０を案内する。例えば、入口１３３は、フィード機構１６から支持部材１３５の近くに関節プローブ１０を案内することができる。したがって、入口１３３は、関節プローブ１０を導入デバイス３３０の中に、および支持部材１３５の近くに案内する。
導入デバイス３３０の出口１３４は、導入デバイス３３０の内腔から関節プローブ１０を受け入れるように構成される。加えて、出口１３４は、関節プローブ１０を関心の領域に導入する。例えば、出口１３４は、導入デバイス３３０から身体の内腔、図２２に示すような食道、剣状下空間、結腸、または頭蓋内腔などの関心の領域に関節プローブ１０を案内することができる。したがって、出口１３４は、関節プローブ１０を関心の領域に導入することを容易にする。
支持部材１３５は、関節プローブ１０の移動を支持または他のやり方で耐えることができる任意の構成を有することができる。例えば、支持部材１３５は、硬質または可撓性であり得る。支持部材が硬質である実施形態の一例では、支持部材１３５は、機械加工された金属または成型プラスチックなどの硬質材料から形成することができる。支持部材か可撓性である実施形態の一例では、支持部材１３５は、１つ以上可撓性材料から形成することができ、導入デバイス３３０の操作者により形成された形状またはその一部を維持するように塑性的に変形させるように構成される１つ以上の内部の可鍛性の部材を含むことができる。他の実施形態では、支持部材は、弾性的に変形可能であるように構成することができる。
図２０〜図２７に、支持部材１３５のいくつかの可能な構成を示す。支持部材１３５は、例えば図２０〜図２７に示すように、軸方向に曲がった部材であってもよい。代替として、支持部材１３５は、真っ直ぐな部材、またはほぼ真っ直ぐな部材（図示せず）であってもよい。一実施形態によれば、支持部材１３５は、中空チューブ１１４などの円筒形状を有する。図２４に示すように、円筒形状の支持部材１３５は、内径を有する。支持部材１３５の内径は、関節プローブ１０の外径より大きい。好ましくは、支持部材１３５の直径は、以下の式によって決定され、
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。
いくつかの実施形態では、導入デバイス３３０は、プローブ１０が使用される関心の領域の開口の直径より小さい外径を有することができる。
一実施形態によれば、図２０〜図２３に示すように、支持部材１３５は、間隙１１６によって隔てられた２つの対向した細長い湾曲面１１５ａ、１１５ｂから形成することができる。いくつかの実施形態では、一方の湾曲面１１５ａの凹状側は、他方の湾曲面１１５ｂの凹状側に向かい合い、組み合わさって、湾曲面１１５ａ、１１５ｂが、関節プローブ１０を包み込む、または他のやり方で関節プローブ１０を部分的に囲み、関節プローブ１０を案内するようになっている。代替として、単一の細長い湾曲面が使用されてもよい。支持部材１３５は、２つの細長い湾曲面１１５ａ、１１５ｂを固定し、互いから所望の距離離れてそれらを維持し、それによって間隙１１６の幅および支持部材１３５の内径を調整するように２つの細長い湾曲面１１５ａ、１１５ｂの周囲に配設されるカラー１３１を有してもよい。カラー１３１は、２つの細長い湾曲面１１５ａ、１１５ｂに取り付けられたままとなるように締まりばめを使用してもよく、またはカラー１３１は、締結具もしくは接着剤を用いて取り付けられてもよい。導入デバイス３３０は、ツールシャフトを受け入れる、またはツールシャフトのためのチューブを案内するように構築および配置される１つ以上 側部チャンネルのツールポート１４１を備えてもよい。側部チャンネルのツールポートは、同様または異種（例えば、異なる直径、剛性など）のものであってもよく、同様または異種のツールおよび／またはツールシャフトを収容するようになっている。カラー１３１は、側部チャンネルのツールポート１４１を貫通するツールの再配置を可能にするように、支持部材１３５に回転可能に取り付けられてもよい。カラー１３１は、ツールポート１４１の１、２、それ以上の回転の自由度を可能にするように支持部材１３５に回転可能に取り付けられてよい。一実施形態では、カラー１３１は、導入デバイス３３０の外径の周りを回転する単一の自由度を与える。
図２６に示す一実施形態によれば、締め付け具１３９は、支持部材１３５上に設けられる。締め付け具１３９は、関節プローブ１０が関心の領域内に位置するときに、関節プローブ１０の潜在的な動きをさらに最小にし、したがって関節プローブ１０をさらに安定させる。締め付け具１３９は、プローブ１０の遠位部分に力が加えられるときなどに、プローブ１０の動きを制限するように関節プローブ１０および／または支持部材１３５の近くに位置することができる任意の締め付け具であり得る。締め付け具１３９は、レバー、カム、バルーンなどの拡張可能な部材、油圧ピストンまたは空気ピストンなどのピストン、ソレノイドなどの電磁的に作動されるアクチュエータ、およびこれらの組み合わせが含まれる様々な形態であってもよい。締め付け具１３９は、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１０ｍｍ２、または少なくとも１００ｍｍ２の面積に加えられる力などの力を外側スリーブ１４の一部に加えるように構成することができる。いくつかの実施形態では、締め付け具１３９は、図示され得ていないが、好ましくはプローブ１０、フィーダ機構１６、および／またはプローブ１０用の制御ユニットの近位部分にある１つ以上の制御装置を介すなどして制御可能に拡張および収縮することができるバルーンを含む。膨張内腔を通じる等しての１種以上の流体（例えば、空気）の送達または除去は、図示されていないが締め付け具１３９と流体連通しており、それぞれ締め付け具１３９を拡張および収縮させることができる。バルーンが拡張状態にあるとき、バルーンの外面は、関節プローブ１０の外面に圧力を及ぼす。これにより支持部材１３５に対して半径方向と軸方向の両方に移動する関節プローブ１０の能力を最小にし、導入デバイス３３０内でプローブ１０を安定させる。代替としてまたは加えて、締め付け具１３９は、支持部材および／または導入デバイス３３０に対して回転する関節プローブ１０の能力を最小にするように構築および配置されてもよい。プローブ１０の安定化は、食道などの体腔内でプローブ１０の遠位部分を操作するときに、特に重要であり得る。プローブ１０の安定化は、プローブ１０を通過するまたはそれに横付けされる１つ以上のツールを操作するとき、例えばツールが患者の食道壁などの組織表面に力を加えるときに、やはり特に重要であり得る。したがって、支持部材１３５は、１つ以上の関心の領域へ前進中とその後リングツールの操作中等の両方で、関節プローブ１０を支持し、関節プローブ１０を案内するように構成される。
図２４に示すように、導入デバイス３３０は、支持部材１３５の長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つのチャンネル１３６を有することができる。チャンネル１３６は、導入デバイス３３０の中空チューブ１１４の外壁と一体とすることができる。チャンネル１３６は、ツールシャフトガイドチューブまたはツールシャフトなどの図示されていないが図２５を参照して説明される糸状体２０２ａが、チャンネル１３６を貫通することを可能にするように構成される。したがって、糸状体２０２ａ、およびそれに取り付けたツールは、導入デバイス３３０を介して関心の領域に導入することがやはりできる。導入デバイス３３０は、硬質、可撓性であってもよく、または硬質部分と可撓性部分の両方を含んでもよい。導入デバイス３３０は、可鍛性または塑性変形可能な部材（図示せず）を含んでもよく、この部材は、導入デバイス３３０が、曲がる、ねじれる、または他のやり方で新しい形になることを可能にするように構成することができ、それによって新しい構成が、可鍛性部材の支持力によって維持されるようになっている。一実施形態では、導入デバイス３３０は、１つ以上の内部の内腔の径を維持しつつ曲がることを可能にする波形の構造を有する。
導入デバイス３３０は、関節プローブ１０の遠位部分に位置するツール側部ポート１２８へ糸状体２０２ａ（図２５参照）を案内するためのいくつかの構成、例えばツール案内チューブまたはツールシャフトなどを含むことができる。図１９〜図２１に示すように、導入デバイス３３０は、側部チャンネルのツールポート１４１を含んでもよい。図２２に示すように、導入デバイス３３０は、ツールチューブ１４３ａ、１４３ｂを含む複数の同軸のチューブを含んでいてもよく、これは、チューブ１４４を摺動により受け入れるまたはチューブ１４４をその他のやり方で連通する。いくつかの実施形態では、ツールチューブ１４３ａ、１４３ｂは、チューブ１４４より硬質であり、チューブ１４４に挿入したツールシャフトまたは他の糸状デバイスに加えられる荷重があるときに、チューブ１４４は曲がり、ツールチューブ１４３ａ、１４３ｂは比較的剛直のままであるようになっている。
図１９〜図２１は、側部チャンネルのツールポート１４１が、第１のセクション１４１ａおよび第２のセクション１４１ｂを備える一実施形態を示す。ジョイント１４２は、第１のセクション１４１ａと第２のセクション１４１ｂの間に配置される。好ましくは、ジョイント１４２は、球面のジョイント、ヒンジ式ジョイント、またはそれらの組み合わせである。ジョイント１４２の代替としてまたはジョイント１４２に加えて、第１のセクション１４１ａおよび／または第２のセクション１４１ｂは、可撓性または変形可能であってもよく、あるいは可撓性のまたは変形可能なセクションを含んでもよい。ジョイント１４２は、第２のセクション１４１ｂに対する第１のセクション１４１ａの回転または間接による連結を可能にする。導入デバイス３３０または外側スリーブ１４を配置または再配置することなく、操作者がツールの近位端を配置または再配置することを可能にする等のために、第１のセクション１４１ａの回転は、対応するツール２０１ａ、２０１ｂ（図２５参照）が回転することも可能にし得る。
別の実施形態によれば、図２２および図２３は、関節プローブ１０の遠位部分に位置するツール側部ポート１２８へ糸状体２０２ａを案内するための硬質チューブ１４３を示す。可撓性チューブ１４４は、硬質チューブ１４３の内部に配置することができる。図２３に示す実施形態によれば、硬質チューブ１４３ａ、１４３ｂは、容易かつ外傷を起こさずにツールを硬質チューブ１４３ａ、１４３ｂに導入するように構成されるツールの漏斗１４５ａ、１４５ｂを有する。
図２５は、導入デバイス３３０の外面に取り付けられ、導入デバイス３３０の長手方向軸に沿って延びる可撓性チューブ１４４を示す。可撓性チューブ１４４は、糸状体２０２ａを案内する、または他のやり方で糸状体２０２ａの支持を行うように構成され、それによって糸状体２０２ａは、関節プローブ１０の外面に位置するツール側部ポート１２８に案内可能である。可撓性チューブ１４４は、導入デバイス３３０の外面に設けた「ｃ」形の支持体１９７を用いて導入デバイス３３０の外面に固定、例えばスナップ嵌めすることができる。代替としてまたは加えて、支持体１９７は、可撓性チューブ１４４が、内部を通じて摺動により受け入れることができるように閉ループの構成であってもよい。スナップ嵌め構成では、支持体１９７は、導入デバイス３３０の外面に相対的に直交した軽い押圧力をかけることによって、可撓性チューブ１４４が挿入することが可能であるように構築および配置される。支持体１９７は、可撓性チューブ１４４が、導入デバイス３３０の外面から離れる方向にわずかな張力を加えることによって取り外すことが可能であるようにさらに構成することができる。可撓性チューブ１４４は、導入デバイス３３０の本体に沿って、および導入デバイス３３０の外面に位置する側部チャンネル１３８を通じて、糸状体２０２ａを案内するように構成される。側部チャンネル１３８は、ツール案内チューブまたはツールシャフトなどの糸状体２０２ａが、側部チャンネル１３８を通過することを可能にするように構成される。側部チャンネル１３８は、関節プローブ１０の外側リンクに位置するツール側部チャンネル１２８に糸状体２０２ａを案内する。糸状体２０２ａは、導入デバイス３３０の外面に位置する側部チャンネル１３８と、プローブ１０に位置する側部チャンネル１２８との両方を通過する。したがって、導入デバイス３３０は、導入体１３８の側部チャンネル、および関節プローブ１０の側部チャンネル１２８を通過させられるツールの導入を容易にする。可撓性チューブ１４４は、（例えば、接着剤または機械的な締結具を用いて）側部チャンネル１３８にしっかりと取り付けることができる。代替として、可撓性チューブ１４４は、側部チャンネル１３８を通じて摺動することが可能にされてもよい。
図２７は、プローブ１０が、関節プローブ１０のより近位の部分にある外側リンク１０４より大きいいくつかの遠位外側リンク１１９をその遠位端に有する導入デバイス３３０を示す。外側リンク１１９は、遠位外側リンク１１９の１つの近位側が、導入デバイス３３０の遠位端１１８に接触することができるように、導入デバイス３３０の開口より直径が大きくてもよい。この構成では、外側リンク１１９の直径が、導入デバイス３３０の開口より大きいので、関節プローブ１０は、導入デバイス３３０の中に十分に後退させることができない。例えば、導入デバイス３３０が、より大きい外側リンク１１９の曲率半径より小さい曲率半径を有する場合、より小さい外側リンク１０４が、より大きい外側リンク１１９の曲率半径より小さい曲率半径を有するように構築および配置され得る。より大きい外側リンク１１９は、導入デバイス３３０の前方に前進させるまたは簡単に操作することができる。１つ以上の力が外側スリーブ１４遠位端に加えられるとき、より大きい側リンク１１９は、安定性の改善を含む多数の利点をもたらし得る。
図２８を参照すると、関節プローブを関心の領域に導入する方法が示されている。ステップ２００では、図１９から図２７に関連して本明細書に記載の構成の導入デバイスなどの導入デバイスが選ばれる。導入デバイスは、関節プローブによってアクセスされる領域に関連したパラメータなどの１つ以上パラメータに基づいて選ぶことができる。特定の実施形態では、関節プローブは、患者に対して使用され、導入デバイスは、患者の食道の幾何学的形状などの患者の解剖学的構造に基づいて選ばれる。多数の導入デバイスの形態および幾何学的形状が、患者のためのキットの形態および／または用途の特定の選択などにおいて臨床家などの操作者が利用できるようになされ得る。ステップ２１０では、導入デバイス３３０は、フィード機構１６に取り付けられる。具体的には、導入デバイス３３０の近位端１１７は、フィード機構１６に取り付けられる。図２０および図２１に示す一実施形態によれば、導入デバイス３３０は、取り付け面１１３を有する。取り付け面１１３は、フィード機構１６に恒久的に取り付けされてもよくまたは一体であってもよく、あるいはフィード機構１６に取り外し可能に取り付けられてもよい。フィード機構１６は、関節プローブ１０を送り込むための当技術分野で知られている任意のフィード機構であり得る。好ましくは、フィード機構１６は、図５Ａおよび図５Ｂに示す上記のフィード機構であり、プローブ１０の内側コア１２と外側スリーブ１４の両方に、剛直な状態から柔状態へ独立して移行させると共に、内側コア１２および外側スリーブ１４を独立して前進および後退させるために使用される。関節プローブ１０は、プローブ１０の内側コア１２と外側スリーブ１４の両方が、柔状態にあるときなどに、フィード機構１６から導入デバイス３３０に送り込まれ、前投入されてもよい。
ステップ２２０では、導入デバイス３３０の遠位部分が、患者の内部の位置などの関心の領域中に置かれる。一方法では、導入デバイス３３０を患者の中に置く前に、外側スリーブ１４は、（例えば、外側スリーブ１４の遠位端が、導入デバイス３３０の遠位端の近くになるまで）導入デバイス３３０の中に前進させられてもよい。続いて、導入デバイス３３０と外側スリーブ１４の両方が、同時に関心の領域へ前進させられる。異なる方法では、導入デバイス３３０の遠位端１１８が患者の中に置かれた後、外側スリーブ１４は、導入デバイス３３０の中に前進させられ、および／または導入デバイス３３０を通じて前進させられる。外側スリーブ１４は、手術の操作中または高精度の操作中に使用されるよりも速い割合などである加速度で導入デバイス３３０を通じて前進させられてもよい。
加速度は、本明細書に詳細に説明された通り、（内側コアおよび外側スリーブが柔状態から剛直な状態へ移行する）ケーブルテンショニングの速度、および／またはプローブ１０のカートの移動（内側コアおよび外側スリーブの前進および後退）を増加させることによって実現することができる。代替としてまたは加えて、外側スリーブ１４は、導入デバイス３３０を通じて、および／または柔状態におけるプローブデバイス１０（例えば、柔状態における外側スリーブ、または柔状態における内側コアおよび外側スリーブ）を用いて前進することができる。導入デバイス３３０を通じたプローブ１０のこれらの加速した前進は、プローブ１０の使用を単純にし、手順の時間を大きく減少させる。
ステップ２３０では、外側スリーブ１４は、詳細に上述したように、導入デバイス３３０の遠位端から離れる方向に患者の中に前進させられる。関心の領域が内腔であるとき、導入デバイス３３０は、開口器などのレトラクタと共に働くことができる。導入デバイス３３０のサイズおよび形状は、関心の領域に基づいて変わり得る。身体の内腔の関心の領域の場合、導入デバイス３３０のサイズおよび形状は、患者または患者の身体の内腔の解剖学的構造、サイズ、および形状に基づいて変わり得る。
代替実施形態では、導入デバイス３３０は、フィーダ機構１６に取り付ける前に、患者または他の関心の領域に挿入されてもよい。挿入の後で、導入デバイス３３０は、フィーダ機構１６に取り付けられてもよく、外側スリーブ１４の遠位端が、導入デバイス３３０を通じて関心の領域の中に前進させられる。
本デバイスおよび方法の好ましい実施形態を、それらが開発された環境に関連して説明してきたが、それらは、本発明の概念の原理の例示に過ぎない。上記の組立体の変形または組み合わせ、本発明を実施するための他の実施形態、構成、および方法、ならびに当業者に明らかな本発明の概念の態様の変更例は、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。加えて、本出願が、特定の順序で方法または手順のステップを挙げた場合、いくつかのステップが実行される順序を変更することが可能であり得、またはある状況では適切でさえあり得、そのような順序の特定性が請求項において明示的に定められない限り、以下に本明細書に記載したこの方法または手順の請求項の特定のステップは、順序が特定されていると解釈されないものとする。

Claims (32)

  1. 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、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とともに長手方向に湾曲している支持部材を備え、
    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、
    前記外側リンクの少なくとも一つの遠位リンクは、前記関節プローブが延びて通過する前記支持部材のルーメンの幅より大きい幅を有する、
    ことを特徴とする導入組立体。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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、
    前記関節プローブを支持するように構成される支持部材と、
    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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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。
  22. 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。
  23. 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。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 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。
  27. 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の幅を備え、前記複数の遠位リンクの少なくとも１つが第２の幅を備えており、前記第１の幅が前記第２の幅より小さいことを特徴とする導入組立体。
  28. 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。
  29. 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。
  30. 請求項２６に記載の導入組立体であって、
    前記複数の遠位リンクのうちの少なくとも一つは、少なくとも一つのツール側部ポートを含む、ことを特徴とする導入組立体。
  31. 請求項２６に記載の導入組立体であって、
    前記複数の遠位リンクのうちの少なくとも一つは、複数のツール側部ポートを含む、ことを特徴とする導入組立体。
  32. 請求項３１に記載の導入組立体であって、
    前記複数のツール側部ポートを含む前記少なくとも一つの遠位リンクの幅は、前記導入デバイスの内部のルーメンの幅よりも大きい、ことを特徴とする導入組立体。
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