JP6933654B2 - 手術システムの電気的結合のためのシステム及び方法並びにそのパーツ - Google Patents

Description

本特許出願は、手術システムの電気的結合のためのシステム及び方法並びにそのパーツに関し、特には、管状シャフトの遠位端に設けられた少なくとも１つの発光体と少なくとも１つの光センサーを手術システムの残部に電気的に結合するためのシステム及び方法に関する。

手術処置中の術野におけるアーチファクト、特には管を特定するシステム及び方法により、外科医又は手術チームに貴重な情報が提供される。米国の病院は、術中の不注意による導管損傷のため、毎年、返済費にて何十億ドルも損失している。加えて、これを被った患者は、３２％にも及ぶ死亡率に直面し、また見込みとして修正の手術が要求され、また、９日間の追加分だけ病院に居留まることが要求され、結果として、一千ドルの数１００倍でないとしても数１０倍の治療コストの追加に帰結する。結論として、術野において血管といった管の存在の正確な決定を可能にする方法及びシステムからこの顕著な価値が得られ、それらのコストが低減又は回避され得る。

術野における血管の存在に関する情報を提供するシステム及び方法は、特に、最小限の侵入性の手術処置の過程で特に重要である。伝統的には、外科医は、血管を特定し、またこれらの管への不注意による損傷を回避する両方の目的のため、手術処置過程の触覚に依拠してきた。腹腔鏡下及びロボット手術を含む、最小限の侵入性の処置に向かうシフトのため、外科医は、直接の視覚化と触感を用いて術野における血管の存在に関する決定を行う能力を失っている。結論として、外科医は、主として慣習及び経験に基づいて、術野に血管が存在するか否かの決定をしなければならない。不幸にも、先天性異常、先の手術の痕跡、及び体質（例えば、肥満）のため、解剖学的な不規則性が頻繁に生じる。このような状況下、（潜在的にリアルタイム又はほぼリアルタイムで）術中に術野で管の存在及び／又は特徴を外科医が決定することを可能にするシステム及び方法が顕著な利点になろう。

他方、術野における血管の存在に関する情報を提供するシステム及び方法を含めることが利点になるが、これらのシステム及び方法が製造及び／又は関連の手術器具の使用を複雑なものにするとすれば、そのシステム及び方法の採用が妨げられてしまう。このことは、手術器具の設計が競合利益の複雑なバランスを伴う最小限の侵入性の手術の分野に特に当てはまり、新技術の統合のための空間が相当に希少（プレミア）である。

以下により詳細に記述するように、本開示は、既存システム及び方法に代替の利益を具現する手術システムを電気的に結合するためのシステム及び方法並びにそのパーツを記述し、手術器具を過度に複雑化することなく管の回避又は隔離のための改良された識別（identification）を提供する。

本開示の一側面によれば、手術システムは、外面と、内部空間の周りに配置された内面を画定する壁部を有する管状シャフトを含み、管状シャフトが、近位端と遠位端を有する。システムは、また、管状シャフトの遠位端に配置された発光体と光センサーと、発光体又は光センサーに電気的に結合した１つ又は複数の導体を含む。１つ又は複数の導体が、管状シャフトの遠位端から管状シャフトの近位端に延び、また、管状シャフトの内面の径方向外側に配置される。

本開示の他の側面によれば、管状シャフトが手術器具のパーツを画定する。

本開示のまた別の側面によれば、手術システムは、手術器具を含み、管状シャフトが、手術器具の（シャフト又はロッドといった）長尺要素の周りに設けられる。

本開示は、添付図面を併せて次の記述からより完全に理解される。図面の幾つかは、より明確に他の要素を示す目的のため、選択要素の省略により簡略化されている。幾つかの図面におけるそのような要素の削除は、その対応の記述において明白に描写されるのを除いて、例示の実施形態のいずれかにおける特定の要素の存在又は不存在を必ずしも意味するものではない。いずれの図面も必ずしも縮尺するものではない。

図１は、本開示の実施形態に係る手術システムの概略図である。

図２は、発光体及び光センサーを有する図１の手術器具の透過率基準の実施形態の拡大断片図であり、発光体と光センサーの間に管の一部が配置されるように図示される。

図３は、お互いに固定された関係にある発光体及び光センサーを有する図１の手術器具の反射率基準の実施形態の拡大断片図であり、管の一部が発光体と光センサーに近接して図示される。

図４は、お互いに移動可能又は調整可能な関係にある発光体及び光センサーを有する図１の手術器具の反射率基準の実施形態の拡大断片図であり、管の一部が発光体と光センサーに近接して図示される。

図５は、一実施形態に係る手術システムの斜視図であり、発光体及び光センサーをシステムの残部に電気的に結合するために用いられる管状シャフトが手術器具のパーツである。

図６は、一実施形態に係る手術システムの斜視図であり、発光体及び光センサーをシステムの残部に電気的に結合するために用いられる管状シャフトが手術器具から分離されている。

図７は、代替の実施形態に係る手術システムの斜視図であり、発光体及び光センサーをシステムの残部に電気的に結合するために用いられる管状シャフトが手術器具から分離されている。

図８は、不連続部を周囲に有する管状シャフトの断面図である。

図９は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の外面に配置された第１実施形態の断面図である。

図１０は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の外面に配置された第２実施形態の断面図である。

図１１は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の外面に配置された第３実施形態の断面図である。

図１２は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の外面に配置された第４実施形態の断面図である。

図１３は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の内面を画定する第１実施形態の断面図である。

図１４は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部の内面を画定する第２実施形態の断面図である。

図１５は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部を画定する実施形態の斜視図である。

図１６は、１つ又は複数の導体が管状シャフトの壁部を画定する代替の実施形態の斜視図である。

図１７は、上述した１つ又は複数の実施形態で使用され得るコネクターの斜視図である。

本開示に係る実施形態に係る手術システムは、少なくとも１つの発光体、少なくとも１つの光センサー、及びコントローラーを含む。システムは、手術器具（surgical instrument）も含み得る。

図１乃至４は、手術器具１０６の作動端１０４に近接する組織Ｔの領域１０２内で、例えば、管Ｖの存在及び／又は空間的な特徴（例えば、直径）を決定するために用いられるそのような手術システム１００の実施形態を図示する。管Ｖが組織Ｔの領域１０２内の他の管に接続され、加えて、管Ｖが患者の身体に見られる他の器官（例えば、心臓）に流体接続されるように領域１０２を超えて延びるものと理解される。更には、図１乃至４において組織Ｔが特定の深さまで（外周と長さの両方に関して）管Ｖを完全に周囲するように現れるが、システム１００が用いられる全ての場合において必要ではない。例えば、組織Ｔは、管Ｖの長さの一部の外周を部分的に周囲し、及び／又は、管Ｖの長さの一部をただ周囲し、若しくは、組織Ｔは、非常に薄い層において管Ｖの上に重なる。更なる非限定の例として、管Ｖは、血管であり、組織Ｔは、結合組織、脂肪組織及び／又は肝臓組織であり得る。

手術システム１００は、少なくとも１つの発光体１１０（又は、単に発光体１１０）、少なくとも１つの光センサー又は検出器１１２（又は、単に光センサー１１２）、及び発光体１１０及び光センサー１１２に結合したコントローラー１１４を含む。上述のように、システム１００は、手術器具１０６も含み得る。

発光体１１０は、手術器具１０６の作動端１０４に設けられる。光センサー１１２も、手術器具１０６の作動端１０４に設けられる。図２に図示されるように、システム１００は、透過率基準のアプローチに即して作動し、光センサー１１２が発光体１１０の反対に、例えば、手術器具１０６の反対のあご部に配置される。図３に図示されるように、システム１００は、反射率基準のアプローチに即して作動し、発光体１１０と光センサー１１２がお互いに固定された関係で、例えば、熱結紮装置（thermal ligation device）又は腹腔鏡下郭清具（dissection tool）の鈍的端（blunt end）といった２あご装置の１つのあご部に配置される。図４に図示されるように、システム１００が反射率基準のアプローチに即して動作するとしても、例えば、発光体１１０を２あご装置の１つのあご部の端部又は先端に位置付け、光センサー１１２を２あご装置の他のあご部の端部又は先端に位置付けることにより発光体１１０と光センサー１１２の間の空間を調整可能であるように発光体１１０及び光センサー１１２が設けられる。

発光体１１０は、少なくとも１つの波長の光を放射するように適合される。例えば、発光体１１０は、６６０ｎｍの波長を有する光を放射する。これは単一の要素、又は複数の要素（この複数の要素は、例えば、以下に詳細に説明するようにアレイに配列又は構成される）で達成される。同様の態様において、光センサー１１２は、少なくとも一つの波長（例えば、６６０ｎｍ）の光を検出するように適合される。本明細書に記述の実施形態によれば、光センサー１１２は、複数の要素を含み、この複数の要素がアレイに配列又は構成される。

ある実施形態によれば、発光体１１０は、少なくとも２つの異なる波長の光を放射するように構成され、また、光センサー１１２は、前記少なくとも２つの異なる波長の光を検出するように構成される。一つの例として、可視域の光と近赤外又は赤外域の光を発光体１１０が放射し、光センサー１１２が検出する。詳細には、６６０ｎｍと９１０ｎｍの光を発光体１１０が放射し、光センサー１１２が検出する。そのような実施形態は、例えば、インビボ（in vivo）状態の下で血管Ｖと周囲の組織Ｔの最適な透過を確実にするために用いられる。

血流の変化の影響に依存して、第３波長の光も放射及び検出され得る。すなわち、検出方法が対象の管の血流速度の変化に感応することが分かると、８１０ｎｍ（すなわち、等吸収点）の光が放射及び検出され、結果の正規化により血流速度の変化の影響を制限又は除去する。

この開示のある実施形態によれば、個別の光センサー１１２は、第１の脈動成分と第２の非脈動成分を含む信号を生成するように適合される。第１脈動成分が信号の交流（ＡＣ）成分であり、第２の非脈動成分が直流（ＤＣ）成分であることが理解される。光センサー１１２がアレイの形態である場合、脈動及び非脈動情報が、アレイの各要素のために、又は、少なくともアレイの少なくとも一つの列を画定するアレイの各要素のために生成される。

脈動成分について、血管が、毎分約６０パルス（又はビート）の特徴的な脈動を有するものと記述されるものと理解される。これは患者の年齢や状態によって変化するが、脈動の範囲は、典型的には、毎分６０〜１００パルス（又はビート）である。光センサー１１２は、（コントローラー１１４に受け渡される）管を通じた血液の動きに対応する特有のＡＣ波形を有する信号を生成する。特には、ＡＣ波形は、管内の脈動性血流による光吸収に対応する。他方、ＤＣ成分は、主として周囲の組織による光の吸収及び散乱に対応する。

そのような実施形態によれば、コントローラー１１４は、光センサー１１２に結合され、また、従って、光センサーアレイ１１２の各要素のために第２非脈動成分から第１脈動成分を分離するためのスプリッター１１６を含み得る。コントローラー１１４は、脈動成分（少なくともその一部）に基づいて、手術器具１０６の作動端１０４に近接する領域１０２内の管Ｖの存在及び／又は特徴（群）を決定するためのアナライザー１１８も含み得る。領域１０２内の管Ｖのサイズを表示、示唆、さもなければ伝達するため、コントローラー１１４は、出力装置又はインジケーター１３０（図１参照）に結合され、これは、可視、可聴、触覚又は他の種類の信号を器具１０６のユーザーに提供する。

ある実施形態によれば、スプリッター１１６及びアナライザー１１８は、一つ又は複数の電気回路要素により画定され得る。他の実施形態に依れば、一つ又は複数のプロセッサー（又は、単にプロセッサー）は、スプリッター１１６及びアナライザー１１８の動作を実行するようにプログラムされ得る。また更なる実施形態によれば、スプリッター１１６及びアナライザー１１８は、一部において電気回路要素により画定され、また、一部においてスプリッター１１６及びアナライザー１１８の動作を実行するようにプログラムされたプロセッサーにより画定される。

例えば、スプリッター１１６は、第２非脈動成分から第１脈動成分を分離するようにプログラムされたプロセッサーを含み、又は、これにより画定される。更には、アナライザー１１８は、第１脈動成分に基づいて手術器具１０６の作動端１０４に近接する領域１０２内の管Ｖの存在を決定し（又は、例えばそのサイズを定量化する）ようにプログラムされたプロセッサーを含み、又はそれにより画定される。プロセッサーがプログラムされた指令は、プロセッサーに関連したメモリーに記憶され、このメモリーは、１つ又は複数の非一時的なコンピューター読み取り可能メモリーを含み、そこにコンピューター実効可能な指令が記憶され、これは、プロセッサーにより実行される時、１つ又は複数のプロセッサーに１つ又は複数の動作を実施させる。

上述のシステム１００の概要が発光体１１０と光センサー１１２を参照して為されたが、上述から理解されるように、発光体１１０と光センサー１１２の実施の実際の詳細は、一つよりも多くの要素又はコンポーネントを含み得る。

例えば、図２の実施形態を参照すると、発光体１１０は、一つ又は複数の要素を含む。図２に概略的に図示された実施形態によれば、光センサー１１２は、第１発光体１１０−１、第２発光体１１０−２、及び第３発光体１１０−３を含む。全ての発光体が、特定波長（例えば、６６０ｎｍ）で光を放射するように適合され、或いは、ある発光体が他の発光体とは異なる波長の光を放射する。各発光体は、例えば、発光ダイオードであり得る。

発光体１１０が１つ又は複数の発光ダイオードを含むアレイの形態にあるこれらの実施形態について、例えば、図２に図示のように、ダイオードは、一次元、二次元、又は三次元のアレイの形態で配列され得る。一次元アレイの例は、ダイオードを単一平面における線に沿って配置することを含み、他方、２次元アレイの例は、単一平面の複数の行及び列にダイオードを配置することを含む。２次元アレイの更なる例は、湾曲面上又は湾曲面内の線に沿ってダイオードを配置することを含む。３次元アレイは、湾曲面上又は湾曲面内の複数の行及び列といった、一つよりも多くの面に配置されたダイオードを含む。

光センサー１１２も、一つ又は複数の要素を含み得る。図２に図示の実施形態によれば、光センサー１１２は、第１光センサー１１２−１、第２光センサー１１２−２、及び第ｎ光センサー１１２−ｎ等を含み得る。発光体１１０−１、１１０−２、１１０−３の場合のように、光センサー１１２−１、１１２−２、１１２−３がアレイに配列され、また、アレイに関する上述の説明が等しく当てはまる。

実際、光センサー１１２のアレイが（図２におけるもののような）光センサー１１２の列（row）を含む場合、アレイ１１２は、代替としてリニアアレイと参照され得る。アレイ１１２の個々の光センサーがお互いに隣接して配置され、又は、光センサーがお互いに離間して配置される。なおや、光センサーの行（row）を画定する個別の光センサーが、アレイの異なる行又は列を画定する光センサーによってお互いに離間されることも可能であろう。しかしながら、特定の実施形態によれば、アレイは、複数のピクセルを含む、電荷結合装置（ＣＣＤ）、特には、リニアＣＣＤイメージング装置を含み得る。更なる代替として、ＣＭＯＳセンサーアレイが用いられ得る。

発光体１１０及び光センサー１１２の配置が図３及び図４の反射率基準の実施形態に対して変わるが、発光体１１０と光センサー１１２が複数の要素を伴うことに関しては等しく当てはまる。

図３に図示された配置を図２のものと対比すると、発光体１１０と光センサー１１２は、共通の方向（即ち、対象の組織サンプルの方向）に概して向くように配置される。発光体１１０とセンサー１１２が共通の平面に概して配置されることが好ましいものの、要求されない。ある実施形態によれば、以下に記述のように、他のオプションも可能であるが、発光体１１０と光センサー１１２は、手術器具１０６のあご部１８０，１８２に一体的に（即ち、一つの部材として）形成される（図２及び図３）。この態様において、発光体１１０から放射されて対象の組織により反射された光が、光センサー１１２により取得される。

更には、発光体１１０と光センサー１１２の間の空間が、光センサー１１２により受け取られる光に影響するものと信じられている。例えば、発光体１１０と光センサー１１２の間の５ｍｍの空間が、組織の表面から０ｍｍ〜１２ｍｍの管の検出を可能にすることが分かっている。発光体１１０と光センサー１１２の間の空間を増加することにより組織内により深くに光が進入することができ、より深い管の検出を可能にするものと信じられている。

他方、発光体１１０と光センサー１１２は、お互いに固定された関係、又は移動可能又は調整可能な関係で実装されるように配置され得る。特には、図３は、発光体１１０と光センサー１１２がお互いに固定された間隔にある実施形態を図示し、そこでは、器具１０６の第１あご部１８０に両者が実装される。そのような実施形態により、器具１０６の作動端１０４から１２ｍｍ内の管が検出されるという自信をユーザーに与える。対照的に、図４の実施形態は、器具１０６の第１あご部１８０に実装された光センサー１１２と器具１０６の第２あご部１８２に実装された発光体１１０を有する。そのような実施形態により、ユーザーは、器具１０６のあご部１８０，１８２の間の距離を単に変えることにより検出深さを変えることができる。あご部１８０，１８２を閉じることにより、ユーザーは、浅い管（すなわち、組織表面から１２ｍｍ内の管）をプローブし、他方、あご部１８０，１８２を開けることにより、ユーザーは、より深い管（即ち、組織表面から１２ｍｍよりも下の管）をプローブする。図４に図示の実施形態によれば、あご部１８０，１８２を作動させるための制御構造は、制御された態様で（例えば、連続の増分（in discrete increments）で）あご部１８０，１８２の間の距離を変更するための機構を含み、ユーザーは、あご部１８０，１８２の視認無しであご部間隔（従って、検出深さ）を決定することができる。

上述のように、図３又は４のいずれの発光体１１０も、１つ又は複数の要素を含み得る。そのような実施形態によれば、全ての要素が、特定波長（例えば、６６０ｎｍ）の光を放射するように適合され、若しくは、ある要素が、他の要素とは異なる波長の光を放射し得る。

発光体１１０が１つ又は複数の発光ダイオードを含むアレイの形態にあるこれらの実施形態に関しては、発光ダイオードは、一次元、二次元、又は三次元のアレイの形態に配列され得る。一次元アレイの例は、ダイオードを単一平面における線に沿って配置することを含み、他方、２次元アレイの例は、単一平面の複数の行及び列にダイオードを配置することを含む。２次元アレイの更なる例は、湾曲面上又は湾曲面内の線に沿ってダイオードを配置することを含む。３次元アレイは、湾曲面上又は湾曲面内の複数の行及び列といった、一つよりも多くの面に配置されたダイオードを含む。

図３及び４の実施形態に係る光センサー１１２も、１つ又は複数の個別の要素を含み得る。発光体１１０の場合のように、光センサー１１２の要素が、アレイに配列され、上述したアレイに関する議論が等しく当てはまる。

加えて、システム１００は、発光体１１０、センサー１１２、及びコントローラー１１４に加えてハードウェア及びソフトウェアを含み得る。例えば、１つよりも多い発光体１１０が用いられる場合、駆動コントローラーが設けられ、個別の発光要素のスイッチングを制御する。同様の態様で、マルチプレクサが設けられ、１つよりも多くのセンサー１１２が用いられ、マルチプレクサがセンサー１１２と増幅器に結合され得る。更には、コントローラー１１４は、要求されるならば、フィルターとアナログ・デジタル変換器を含み得る。

結末として、発光体１１０、光センサー１１２、システム１００の他の電気コンポーネントのコンポーネント間に形成される必要がある相当数の電気接続がある。発光体１１０と光センサー１１２が手術器具１０６の作動端１０４に配置され、他方、コントローラー１１４及びシステム１００の他のコンポーネントが手術器具１０６の作動端１０４から概してある距離に配置されることを考慮すると、これらの電気接続も、同様、その距離を延びる必要がある。これは、最小限の侵入性の手術に特に当てはまり、ここでは、手術器具１０６の作動端１０４が長尺部材（elongated member）の遠位端に配置され、他方、コントローラー１１４が、典型的には、長尺部材２０４の近位端の近くには配置されない。長尺部材は、管状シャフトの形態にあり、例えば、あご部１８０，１８２の開閉のためのアクチュエーター機構がシャフトの近位端から遠位端に通される。

上述のように、システム１００の組み込みを通じて手術器具１０６を複雑化することが、技術の採用を十分に妨げる。結果として、アクチュエーター機構といった手術器具１０６の作動機構（operating mechanisms）の再設計又は再包装（repackaging）を要求することない発光体１１０／光センサー１１２とコントローラー１１４の間の電気的結合を許すシステムが好ましい。更には、そのような解決策が、長尺部材又はシャフトにおいて追加の内腔を含めることを要求しないことが望ましい。なぜなら、そのような追加の内腔を含めることは、シャフト内の既存の構造の配置を妨げるためである。更には、ワイヤー又は他の導体が内腔に沿って配置されることを許容するように十分な精度で遠位端から近位端に延びる内腔を有する管状シャフト又はロッドといった長尺部材の製作は、不可能ではないとしても困難な製造上の問題を提示し得る。結論として、発光体１１０／光センサー１１２と他の電気コンポーネントの残部を電気的に結合するための多数の実施形態が提案され、これにより、そのような技術の採用性が高められ得る。

全般的表現では、これらの実施形態に係る手術システム１００は、外面と、内部空間の周りに配置された内面を画定する壁部を有する管状シャフトを含み、管状シャフトが、近位端と遠位端を有する。システム１００は、また、管状シャフトの遠位端に配置された上述の発光体１１０と光センサー１１２を含む。更には、システム１００は、発光体又は光センサーに電気的に結合した１つ又は複数の導体を含み、１つ又は複数の導体が、管状シャフトの遠位端から管状シャフトの近位端に延び、１つ又は複数の導体が、管状シャフトの内面の径方向外側に配置される。

そのようにすることで、手術システム１００の構造は、術野における、例えば、血管の存在及び／又は特徴を決定するために手術システム１００により要求される任意の器具が存在しない内部空間を維持する。そのように、技術は、手術器具のパーツでもある手術器具のデザインを変更することなく採用され得る。更には、以下に開示のある実施形態は、手術器具のパーツであるシャフトの内径又は外径のいずれも変更することなく発光体１１０／光センサー１１２と他の電気コンポーネントの残部の間の電気的結合が生じることを許容する。更には、これは、管状シャフトの壁部内に内腔を導入することなく達成でき、シャフトを弱め、又はその製造を複雑化することがない。

検出モダリティーが光学システムではないとしても、そのような手術システムは、同様の利益を提供し、システム１００が、管状シャフトの遠位端に配置された、例えば、センサーを含む。

図１に図示されるように、管状シャフト２００は、手術器具１０６の一部であり得る。そのような実施形態によれば、例えば、管状シャフト２００の遠位端２０２に第１及び第２あご部１８０、１８２が取り付けられ、第１及び第２あご部１８０、１８２の少なくとも一つ上に発光体１１０と光センサー１１２が配置された結果として、発光体１１０と光センサー１１２が、管状シャフト２００の遠位端に配置される。実際、図示のように、発光体１１０が第１あご部１８０に取り付けられ、光センサー１１２が第２あご部１８２に取り付けられる。

代替の実施形態が図５に図示される。この実施形態によれば、発光体１１０と光センサー１１２が長尺構造体２０６の遠位端２０４に取り付けられ、長尺構造体２０６（これは管状ロッド（tubular rod）又はシャフトでもある）が管状シャフト２００内に配置され、発光体１１０と光センサー１１２が管状シャフト２００の遠位端２０２に配置される。特には、第１及び第２あご部１８０，１８２が長尺構造体２０６の遠位端２０４に取り付けられ、発光体１１０と光センサー１１２が第１及び第２あご部１８０，１８２の少なくとも一つに配置される。例えば、発光体１１０が第１あご部１８０に取り付けられ、光センサー１１２が第２あご部１８２に取り付けられる。

シャフト２００の遠位端２０２への発光体１１０及び光センサー１１２の配置は、例えば、シャフト２００とシャフト２０６の相対的な長さの結果として達成され得る。

シャフト２０６の近位端２０８に（外側ねじ溝といった）コネクターを提供し、シャフト２００の近位端に嵌合コネクター（例えば、内側ねじ溝を有する凹部）を提供することにより、発光体１１０及び光センサー１１２が、手術器具１０６の残部に対して固定的に取り付けられ、発光体１１０と光センサー１１２がシャフト２００の遠位端２０２に固定的に配置される。（動作状態（operational conditions）で）固定された取り付けを提供するが、コネクターは、シャフト２０６と関連の器具をリムーバブルとし（従って、手術器具１０６の残部から分離して配置可能）、又は恒久的に取り付ける。この接続は、また、機械的にあご部１８０，１８２をアクチュエーター機構の残部に結合し得る。

管状シャフト２００が手術器具１０６から分離した構造とすることも可能である。例えば、図６は、手術器具１０６の長尺要素２１０（これは、管状シャフト又はロッドであり得る）の周りに管状シャフト２００が設けられるシステム１００の実施形態を図示する。図６の実施形態は、図５の実施形態のパーツの反転であるものと考えられ、シャフト２００の遠位端２０２にあご部１８０，１８２が取り付けられ、長尺要素２１０が管状シャフト２００内に配置される。更には、長尺要素２１０は、遠位端２１２に設けられた（外側ねじ溝といった）コネクターを有し、これは、シャフト２００の遠位端２０２に設けられた（内側ねじ溝を有する凹部といった）コネクターと嵌合する。この接続は、また、機械的にあご部１８０，１８２をアクチュエーター機構の残部に結合し得る。

図７は、管状シャフト２００が手術器具１０６の長尺要素２１０（管状シャフトであり得る）の周囲に配置されるシステム１００の更なる実施形態を図示する。この実施形態によれば、手術器具１０６は、長尺要素２１０の遠位端に取り付けられた第１及び第２あご部１８０，１８２を含み、発光体１１０と光センサー１１２が第１及び第２あご部１８０，１８２の少なくとも一つに設けられる。図示のように、発光体１１０は、第１あご部１８０に取り付けられるように意図され、光センサー１１２は、第２あご部１８２に取り付けられるように意図される。

特には、シャフト２００は、シャフト２００の内部を通じて長尺シャフト２１０を通すことにより、長尺シャフト２１０の周りに配置されるように意図される。管状シャフト２００が連続した断面を有し、これにより、あご部１８０，１８２が長尺シャフト２１０に取り付けられる前、シャフト２００が長尺シャフト２１０の周囲に装着されることが要求される。しかしながら、管状シャフト２００がその断面にて（スリットといった）不連続部を有していれば、シャフト２００が部分的に変形され、長尺シャフト２１０がシャフト２００内に配置され、続いて、シャフト２００は、その元形状に復帰する（例えば、シャフト２００を製造するために用いられた材料の自然の結果として）。

不連続部は、限定された特質のものであっても良く、シャフト２００が、その元形状において又は長尺シャフト２１０の周りに配置された後に連続して見える。代替として、不連続部は、シャフト２００がその管状、中空の外観を維持するが、断面にて連続した環又はリング形状とは似ておらず、例えば、（図７及び８の比較）Ｃ字形状により似て見える、より極端な特質のものであり得る。形状の正確な特質が変化するものであって、図示のような正確な円形状の環又は丸み付けられたＣ字形状のいずれかに限定されないものと理解される。

上述のように、システム１００の実施形態によれば、管状シャフト２００は、外面と、内部空間の周りに配置された内面を画定する壁部を有し、管状シャフトが、近位端と遠位端を有する。更には、システム１００は、発光体又は光センサーに電気的に結合した１つ又は複数の導体を含み、１つ又は複数の導体が、管状シャフトの遠位端から管状シャフトの近位端に延び、１つ又は複数の導体が管状シャフトの内面の径方向外側に設けられる。これらのコンセプトをより上手く説明するため、ここで、図９乃至１５に図示した実施形態を参照する。これらのいずれもが、上述したように図１と図５乃至８に図示された実施形態の特徴と組み合わされ得る。

図９乃至１２の実施形態において、１つ又は複数の導体２１２が、管状シャフト２００の壁部２１６の外面２１４上に設けられる。

図９に図示されるように、壁部２１６は、管状絶縁要素２２０の径方向内側に設けられた管状構造要素２１８を含み、管状絶縁要素２２０の外面が壁部２１６の外面２１４を画定する。管状構造要素２１８は、管状シャフトのある程度の剛性を与え、シャフトが捩れず、さもなければシャフト内に設けられた機構と干渉しない。しかしながら、剛性の程度が相対的なものであり、ある実施形態によれば、シャフト２００は、例えば、捩れることなくその端部の間で反ることができるほどに十分にフレキシブルである。１つの実施形態によれば、管状構造要素２１８が金属管であり、絶縁要素２２０が金属管上に設けられたセラミックコーティングである。しかしながら、絶縁要素２２０は、単なるコーティングである必要はなく、むしろ、構造要素２１８の外部に設けられた又はその外面に結合した絶縁材料２２０の別の管により画定され得る。絶縁要素２２０は、管状シャフト２００に剛性を追加又は提供し得る。更には、管状構造要素２１８が導電性材料から成らない場合、管状構造要素２１８と１つ又は複数の導体２１２の間に絶縁要素２２０を提供する必要はないだろう。

図９に図示されるように、外面２１４上に導電性材料のトレース（例えば、銅）を印刷することにより、１つ又は複数の導体２１２が外面２１４上に設けられる。管状シャフト２００の遠位端２０２と近位端の間の少なくとも一部に沿ってこの材料を保護するため、保護材料２２４の層が、１つ又は複数の導体２１２と壁部２１６の外面２１４上に設けられ得る。この層２２４は、コーティング又は被覆（wrap）であり、また、少なくとも部分的に絶縁性を有し得る。層２２４が除去され、１つ又は複数の導体２１２を露出し、１つ又は複数の導体２１２を発光体１１０及び光センサー１１２に電気的に結合し、他の器具（例えば、コントローラー１１４）も同様である。

図１０に図示されるように、１つ又は複数の導体２１２は、１つ又は複数のワイヤーを含む。保護材料の層２２４が導体２１２と壁部の外面２１４上に設けられ得る。少なくとも一部において絶縁材として作用する材料により少なくとも部分的にワイヤー２１２が囲まれるため、そのような実施形態では別の絶縁材料の層を提供する必要はないだろう。

図１１に図示されるように、壁部２１６は、外面２１４に形成された１つ又は複数の溝２２６を有し、１つ又は複数の導体２１２が１つ又は複数の溝２２６に設けられる。図示のように、壁部２１６は、導体２１２それぞれに一つの溝２２６を有する。図１１に図示の導体２１２は、ワイヤーの形態にあるが、１つの代替の実施形態によれば、導体２１２は、印刷トレースの形態であり得る。用いられる導体２１２の特質に依存し、そのような実施形態は、絶縁材料の層を含み、又は含まず、また、１つ又は複数の導体と壁部の外面上に設けられた層を含み、又は含まない。１つ又は複数の溝２２６を有する壁部２１６の代替として、１つ又は複数のスペーサー２２７が、図１２のように１つ又は複数の導体２１２の間に設けられ、スペーサー２２７が導体２１２を物理的に離し、同様、導体２１２をお互いに絶縁する。

管状シャフト２１０の壁部２１６の外面２１４上に設けられるのではなく、１つ又は複数の導体２１２が、例えば、図１３及び１４の実施形態のように、管状シャフト２００の壁部２１６の内面を画定するように、壁部２１６に設けられ得る。

図１３に図示されるように、壁部２１６は、管状構造要素２３２の径方向内側に設けられた管状絶縁要素２３０と、管状絶縁要素２３０の径方向内側に設けられた１つ又は複数の導体２１２を備える。実際には、図示の実施形態では、壁部２１６は、管状絶縁要素２３０の径方向内側に設けられた導電性材料（例えば、銅）の層２３４を備え、導電性材料の層２３４が、シャフト２００の遠位端２０２から近位端に延びる不連続部（discontinuities）２３６を有し、導電性材料の層２３４を１つ又は複数の導体２１２に隔てる。不連続部２３６は、内面により画定される内部空間を通じてダイを動かすことにより、導電性材料の層２３４が管状絶縁要素２３０上に設けられた後に形成され得る。ダイは、層２３４に不連続部２３６を形成するように導電性材料（また、潜在的に、絶縁要素２３０の少なくとも一部）を除去するエッジを有する。

代替において、図１４に図示のように、１つ又は複数の導体２１２が管状絶縁要素２３０上に形成され、管状絶縁要素２３０が管状構造要素２３２の内面２４０に取り付けられる。そのような実施形態によれば、導体２１２は、管状絶縁要素２３０がその管形状に形成される前、管状絶縁要素２３０に印刷され得る。例えば、絶縁要素２３０は、はじめはフラットであり、（トレースの形態の）導体２１２が絶縁要素２３０上に印刷され、絶縁要素が管形状に形成され、構造要素２３２の内面２４０に取り付けられる。

更なる代替としては、１つ又は複数の導体２１２が壁部２１６内に形成される。図１５に図示されるように、１つ又は複数のワイヤーの形態の導体２１２が、マトリクス内にセットされ、壁部２１６を画定する複合物を画定し、ワイヤーが、複合物のために構造要素を提供し、また、発光体１１０／光センサー１１２と電気器具の残部の間の電気的結合も提供する。図１２の実施形態と同様、スペーサー２４２が壁部２１６に加えられ、導体２１２を物理的及び電気的に分離し、また、図１６に図示のように構造要素も提供する。

導体２１２と発光体１１０／光センサー１１２は、導体２１２と電気コンポーネントの残部同様、導体を発光体１１０、光センサー１１２、又は他のコンポーネントの配線に接続することにより直接的に接続され得る。この接続は、永久的なものであり得、接続を破壊又は断つために工具又は相当な力が要求され、接続をリフォームするためにリペアを要求する。そのような接続の一例が、半田接合であろう。代替として、（図５乃至７に図示の実施形態のために望まれるような）リムーバブル接続が望まれる場合、プラグとソケットのペアが、接続が形成されるべき端部で用いられ得る。図９に図示のものと同様の実施形態での使用のため、更なる代替が図１７に図示される。（例えば、配線を絶縁性表面に設けることにより）１つ又は複数の導体２１２が配置された管状シャフト２００が、図示のように複数のスプリング接点（spring contacts）２４６を有するソケット２４４に嵌合され、少なくとも一つの接点２４４が各導体２１２に提供される。この構成は、ソケット内に嵌合され、手術器具１０６の残部に取り外し可能に接続されるべきシャフト２００のために電位を提供し、電気的結合が生じる。

上述のように、システム１００は、他の器具も含み得る。例えば、コントローラー１１４と一緒に用いられるインジケーター１３０に関して、多様な出力装置が図１に図示されている。発光ダイオード１３０−１が関連の手術器具１０６に取り付けられ、又は、組み込まれ、また、手術器具１０６の作動端１０４に設けられ得る。代替又は追加として、アラートが、手術のために用いられているビデオモニター１３０−２に表示され、又は、モニター上にイメージを生じさせて色を変化させ、又はフラッシュし、サイズを変更し、さもなければ見え方（appearance）を変える。インジケーター１３０は、また、音声アラームを提供するスピーカー１３０−３の態様であるか又は含み得る。インジケーター１３０は、また、手術器具１０６の使用を妨害する手術器具１０６に関連の安全ロックアウト（safety lockout）１３０−４の形態にあり、又は組み込む。例えば、手術器具１０６が熱結紮装置である場合、ロックアウトは、結紮または焼灼（ligation or cauterization）を阻止することができる。更なる例としては、インジケーター１３０は、バイブレーター１３０−５といった触覚フィードバックシステムの形態であり得、これが手術器具１０６のハンドル又はハンドル部品に取り付けられ又は一体的に形成され、触覚の示唆（tactile indication）又はアラームを提供する。インジケーター１３０のこれらの特定の形態の様々な組み合わせも利用可能である。

上述のように、手術システム１００は、（代替として、リムーバル／可逆的、又は永久的／不可逆的に）発光体１１０及び光センサー１１２が取り付けられる作動端１０４を有する手術器具１０６も含み得る。代わりに、発光体１１０と光センサー１１２が、手術器具１０６に一体的に（すなわち、一部品として）形成され得る。更には、発光体と光センサーが、手術器具又はツール１０６と一緒に用いられる別の器具又はツールに取り付けられることも可能である。

上述のように、手術器具１０６は、ある実施形態において熱結紮装置であり得る。別の実施形態において、手術器具１０６は、単に対向するあご部を有する把持器又は把持鉗子（grasping forceps）で有り得る。また更なる実施形態によれば、手術器具は、例えば、手術用ステープラー、クリップアプライヤー（clip appliers）、およびロボット手術システムといった他の手術器具であり得る。また他の実施形態によれば、手術器具は、発光体／光センサーを支持してこれらを術野に配置する以外の機能を有しない。単一の実施形態の図示は、他の手術器具又はツール１０６でのシステム１００の使用を排除することを意図しない。

結論おいて、先行のテキストが本発明の異なる実施形態の詳細な記述を提示したが、本発明の法的な範囲が本特許出願の末尾に記載の請求項の文言により画定されるものと理解されるべきである。詳細な記述は、単なる例として解釈されるべきであり、本発明の全ての可能な実施形態を記述しない。なぜなら、全ての可能な実施形態を記述することは、不可能ではないとしても現実的ではないためである。現在の技術又は本特許出願の出願後に発展した技術を用いて、多数の代替の実施形態を実施可能であり、これらが依然として本発明を画定する請求項の範囲内にある。

「本明細書で用いられるように、用語「」は、ここで、〜を意味するように定義される」又は同類の表現により明確に用語が定義される場合を除いて、明示又は暗示のいずれによっても、その率直又は通常の意味を超えて、その用語の意味を限定する意図がないものと理解されるべきであり、また、そのような用語は、（請求項の文言を除いて）この特許出願のどの箇所のどの記述に基づいてもその範囲を制限するように解釈されるべきではない。本特許出願の末尾の請求項において記載されたいずれの用語も、読者を混乱させないようにただ明確性のために成された、本特許出願における一貫した態様で単一の意味に参照され、そのような請求項の用語が、示唆又は他の方法によりその単一の意味に制限されることが意図されない。最後に、請求項の特定事項が構造を特定せずに「手段」という用語と機能を掲載することにより特定されない限り、請求項の特定事項の範囲が、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）の適用に基づいて解釈されないことが意図される。

Claims (24)

1. 外面と、内部空間の周りに配置された内面を画定する壁部を有する管状シャフトにして、近位端と遠位端を有する管状シャフトと、
   前記管状シャフトの前記遠位端に配置された発光体と光センサーと、
   前記発光体又は前記光センサーに電気的に結合した１つ又は複数の導体を備え、
   前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの前記遠位端から前記管状シャフトの前記近位端に延び、
   前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの内面の径方向外側に配置され、
   前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの前記壁部の外面に設けられた印刷トレースから成り、
   前記管状シャフトが、各導体に対して少なくとも一つのスプリング接点が設けられた複数のスプリング接点を有するソケットに嵌合され、前記管状シャフトが、手術システムの残部に取り外し可能に接続される、手術システム。
2. 前記壁部は、管状絶縁要素の径方向内側に設けられた管状構造要素を備え、前記管状絶縁要素の外面が壁部の外面を画定する、請求項１に記載の手術システム。
3. 前記管状構造要素が金属管を含み、前記管状絶縁要素が前記金属管上に設けられたセラミックコーティングを含む、請求項２に記載の手術システム。
4. 前記壁部が円形の断面を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の手術システム。
5. 前記壁部は、外面に形成された１つ又は複数の溝を有し、前記１つ又は複数の導体が前記１つ又は複数の溝に設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の手術システム。
6. 前記壁部は、前記導体それぞれに一つの溝を有する、請求項５に記載の手術システム。
7. 前記１つ又は複数の導体及び前記壁部の外面上に設けられた層を更に備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の手術システム。
8. 前記層がコーティング及び被覆の一つである、請求項７に記載の手術システム。
9. 前記管状シャフトが手術器具のパーツを画定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の手術システム。
10. 前記発光体と前記光センサーが前記管状シャフトの前記遠位端に取り付けられる、請求項９に記載の手術システム。
11. 前記管状シャフトの前記遠位端に取り付けられた第１及び第２あご部を更に備え、前記発光体と前記光センサーが前記第１及び第２あご部の少なくとも一つに設けられる、請求項１０に記載の手術システム。
12. 前記発光体が前記第１あご部に取り付けられ、前記光センサーが前記第２あご部に取り付けられる、請求項１１に記載の手術システム。
13. 前記発光体と前記光センサーが長尺構造体の遠位端に取り付けられ、前記長尺構造体が管状シャフト内に設けられる、請求項９に記載の手術システム。
14. 前記長尺構造体の前記遠位端に取り付けられた第１及び第２あご部を更に備え、前記発光体と前記光センサーが前記第１及び第２あご部の少なくとも一つに設けられる、請求項１３に記載の手術システム。
15. 前記発光体が前記第１あご部に取り付けられ、前記光センサーが前記第２あご部に取り付けられる、請求項１４に記載の手術システム。
16. 前記長尺構造体がシャフトを備える、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の手術システム。
17. 手術器具を更に備え、前記管状シャフトが前記手術器具の長尺要素の周りに設けられる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の手術システム。
18. 前記手術器具が、前記長尺要素の遠位端に取り付けられた第１及び第２あご部を備え、前記発光体と前記光センサーが前記第１及び第２あご部の少なくとも一つに設けられる、請求項１７に記載の手術システム。
19. 前記発光体が前記第１あご部に取り付けられ、前記光センサーが前記第２あご部に取り付けられる、請求項１８に記載の手術システム。
20. 前記管状シャフトが連続した断面を有する、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の手術システム。
21. 前記管状シャフトがその断面にて不連続部を有する、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の手術システム。
22. 前記管状シャフトが断面にてＣ字形状を有する、請求項２１に記載の手術システム。
23. 前記長尺要素がシャフトである、請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載の手術システム。
24. 外面と、内部空間の周りに配置された内面を画定する壁部を有する管状シャフトにして、近位端と遠位端を有する管状シャフトと、
    前記管状シャフトの遠位端に配置されたセンサーと、
    前記センサーに電気的に結合した１つ又は複数の導体を備え、
    前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの前記遠位端から前記管状シャフトの前記近位端に延び、
    前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの内面の径方向外側に配置され、
    前記１つ又は複数の導体が、前記管状シャフトの前記壁部の外面に設けられた印刷トレースから成り、
    前記管状シャフトが、各導体に対して少なくとも一つのスプリング接点が設けられた複数のスプリング接点を有するソケットに嵌合され、前記管状シャフトが、手術システムの残部に取り外し可能に接続される、手術システム。

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