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特許7313353組織又はアーチファクト特性を決定するために使用される小型システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-13
(45)【発行日】2023-07-24
(54)【発明の名称】組織又はアーチファクト特性を決定するために使用される小型システム
(51)【国際特許分類】
A61B 17/29 20060101AFI20230714BHJP
【ＦＩ】
A61B17/29
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020534481
(86)(22)【出願日】2018-12-21
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-02-22
(86)【国際出願番号】 US2018067069
(87)【国際公開番号】W WO2019126633
(87)【国際公開日】2019-06-27
【審査請求日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】62/609,746
(32)【優先日】2017-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】514226350
【氏名又は名称】ブライトシード・エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＩＴＥＳＥＥＤ，ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】４６６０ Ｎ Ｒａｖｅｎｓｗｏｏｄ Ａｖｅ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ ６０６４０ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン・ガン
(72)【発明者】
【氏名】スティーブ・マクフィリアミー
(72)【発明者】
【氏名】ハリハラン・サブラマニアン
(72)【発明者】
【氏名】ポール・ル・ローランド
(72)【発明者】
【氏名】アマル・チャターベディ
(72)【発明者】
【氏名】キース・エイ・グライダー
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル・ジェイ・グリーン
(72)【発明者】
【氏名】ショーン・コリガン
(72)【発明者】
【氏名】トーマス・マトゥサイティス
(72)【発明者】
【氏名】メルキュール・スティーブン・パパドプーロス
【審査官】菊地 康彦
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１３９６４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５１８１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２６４２６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１３５４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５７０６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０００６１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０５８５５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １７／２９－１７／２９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外科用システムであって、近位端部及び遠位端部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部に枢動自在に取り付けられた第１ジョー及び第２ジョーと、
少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサと
を備え、前記少なくとも１個の発光素子は前記第１ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の光センサは前記第２ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の発光素子及び前記少なくとも１個の光センサは、それぞれ第１リード及び第２リードに結合され、
前記第１ジョー及び前記第２ジョーのそれぞれは第１クリアランス及び第２クリアランスを少なくとも部分的に画定する内向きの対向表面を有し、前記少なくとも１個の発光素子に結合された前記第１リードは前記第１クリアランス内に配置され、前記少なくとも１個の光センサに結合された前記第２リードは前記第２クリアランス内に配置され、
前記第１ジョー及び前記第２ジョーの２つの内向きの対向表面間にはスペーサが配置され、前記２つの内向きの対向表面及び前記スペーサが前記第１クリアランス及び第２クリアランスを画定し、前記第１クリアランスを通して第１リードが配置され、前記第２クリアランスを通して第２リードが配置され、前記第１リードが前記少なくとも１個の発光素子に結合され、第２リードが前記少なくとも１個の光センサに結合される、外科用システム。
【請求項2】
前記シャフトの前記遠位端部が開口部を有し、前記第１ジョー及び前記第２ジョーのそれぞれが前記シャフトの前記遠位端部の前記開口部と整列した開口部を有し、前記スペーサと、前記シャフトの前記遠位端部の前記開口部と、前記第１ジョー及び前記第２ジョーの前記開口部とを介して棒状のファスナーが配置されて、前記第１ジョー及び前記第２ジョーを前記シャフトの前記遠位端部に枢動自在に取り付けられている、請求項１に記載の外科用システム。
【請求項3】
前記第１リード及び第２リードのそれぞれが複数のワイヤを含む、請求項１又は２に記載の外科用システム。
【請求項4】
前記第１ジョー及び前記第２ジョーを開閉するための機構をさらに備え、前記機構において、前記第１ジョー及び前記第２ジョーは、それぞれ、端部を貫通して形成されたスロットを有する近位端部を有し、前記スロットは、前記第１ジョー及び前記第２ジョーの長手方向軸に概ね沿って配置され、
前記スロット内にはピンが配置され、前記ピンは、前記スロットの第１端部と前記スロットの第２端部との間で前記スロットに沿って移動可能であり、
前記ピンがアクチュエータの遠位端部に取り付けられている、
請求項１～３のいずれかに記載の外科用システム。
【請求項5】
前記アクチュエータは、前記シャフト内において中央に配置され、前記シャフトは内側表面を有し、前記アクチュエータは外側表面を有し、前記内側表面及び前記外側表面は、前記シャフトの遠位端部と前記近位端部との間でリードが延在することのできる通路を画定する、請求項４に記載の外科用システム。
【請求項6】
前記アクチュエータは、前記シャフトの近位端部に配置された挟み締めグリップ又はトリガーグリップに取り付けられている、請求項４又は５に記載の外科用システム。
【請求項7】
前記アクチュエータは弾力性部材の使用を通じて偏っており、それによって前記第１ジョー及び前記第２ジョーがデフォルトで開いている、請求項４～６のいずれかに記載の外科用システム。
【請求項8】
前記弾力性部材がバネである、請求項７に記載の外科用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
背景
本発明は、脈管などの組織又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステム、特に、組織又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステムであって、該システムが特定の部品を保持するための可撓性基材を利用するシステムに関する。
本発明は、脈管などの組織又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステム、特に、組織又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステムであって、該システムが特定の部品を保持するための可撓性基材を利用するシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
外科分野において、外科処置中にアーチファクト、特に脈管を識別するシステム及び方法は、外科医又は外科チームに貴重な情報を提供する。米国の病院は、手術中の不注意による血管損傷のため、毎年数十億ドルを払い戻し不能なコストとして失っている。さらに、関係する患者は、３２％までの死亡率に直面しており、是正処置を必要とするためさらに９日間病院に留まることが必要となる可能性が高く、数十万ドルではないにしても数万ドルの追加の治療費が発生することになる。結果として、これらの費用を削減又は回避できるように、外科分野において血管などの脈管の存在を正確に決定するのを可能にする方法及びシステムから重要な価値が得られる。
【0003】
外科分野において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、低侵襲外科処置中には特に重要である。従来、外科医は、外科手術中に、血管を識別し、これらの血管への不用意な損傷を避けるために触覚に頼ってきた。腹腔鏡手術及びロボット手術などの低侵襲手術に移行したため、外科医は、手術野内の血管の存在について判断を下すために直接的な視覚化及び触覚を使用する能力を失ってしまった。その結果、外科医は、主として慣習と経験に基づいて手術野に血管が存在するかどうかを判断せざるを得ない。残念ながら、先天的異常、過去の手術による瘢痕、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発生する。このような状況下で、外科医が手術中に（場合によってはリアルタイムで又はリアルタイムに近い状態で）手術野内における脈管の存在及び／又は特性を決定することを可能にするシステム及び方法が大きな利点となるであろう。
【0004】
一方、手術野内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備えることは有利であると考えられるが、これらのシステム及び方法が、関連する外科用器具の製造及び／又は使用を複雑にしたとすれば、当該システム及び方法の採用は妨げられたであろう。このことは、特に、外科用器具の設計が、競合する利益の複雑なバランスを伴い、新技術を統合するためのスペースがかなり貴重である低侵襲手術の分野においても同様である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以下でさらに詳細に説明するように、本発明は、外科用器具又は外科用処置を過度に複雑にすることなく、脈管などのアーチファクトを回避又は分離するための識別の改善を与えることができる、既存のシステム及び方法に対する有利な代替手段を具現化するユーザインタフェースを説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
概要
本発明の一態様によれば、外科用システムは、近位端部及び遠位端部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部に枢動自在に取り付けられた第１ジョー及び第２ジョーと、少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサとを備える。前記少なくとも１個の発光素子は前記第１ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の光センサは前記第２ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の発光素子及び前記少なくとも１個の光センサのそれぞれは、少なくとも１個のリードに結合されている。前記第１ジョー及び前記第２ジョーは、前記少なくとも１個の発光素子に結合された少なくとも１個のリード及び前記少なくとも１個の光センサに結合された少なくとも１個のリードが配置される少なくとも１個以上のクリアランスを少なくとも部分的に画定する内向きの対向表面を有する。
本発明の一態様によれば、外科用システムは、近位端部及び遠位端部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部に枢動自在に取り付けられた第１ジョー及び第２ジョーと、少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサとを備える。前記少なくとも１個の発光素子は前記第１ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の光センサは前記第２ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の発光素子及び前記少なくとも１個の光センサのそれぞれは、少なくとも１個のリードに結合されている。前記第１ジョー及び前記第２ジョーは、前記少なくとも１個の発光素子に結合された少なくとも１個のリード及び前記少なくとも１個の光センサに結合された少なくとも１個のリードが配置される少なくとも１個以上のクリアランスを少なくとも部分的に画定する内向きの対向表面を有する。
【0007】
本発明の別の態様によれば、外科用システムは、外表面を画定する壁部と、内部空間の周りに配置された内部表面とを有する管状シャフトを備え、前記管状シャフトは、近位端部と遠位端部とを有する。また、前記外科用システムは、管状シャフトの遠位端部に配置された少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサと、少なくとも１個の発光素子又は少なくとも１個の光センサに電気的に結合された１個以上の導体とを備える。前記１個以上の導体は、可撓性基材上に形成されており、前記可撓性基材は、前記基材が前記内部空間に配置された変形状態を有する。
【0008】
本発明のさらに別の態様によれば、外科用システムの製造方法は、可撓性基材上に複数の導体を形成し、及び前記複数の導体を少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサに結合させることを含む。また、この方法は、可撓性基材を変形させ、及び変形した可撓性基材を管状シャフトの内部空間に配置することを含み、前記管状シャフトは近位端部及び遠位端部を有し、前記変形した可撓性基材は、少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサが管状シャフトの遠位端部に配置されるように内部空間内に配置される。
【0009】
本発明のさらなる態様によれば、外科用システムは、近位端部及び遠位端部を有するシャフトと、管状シャフトの遠位端部に配置される一対のジョーとを備える。このシステムは、１個以上の導体が配置された可撓性基材をさらに備え、該可撓性基材は、該基材が一対のジョーに取り付けられた変形状態を有し、前記少なくとも１個の導体には、少なくとも１個の発光素子と少なくとも１個の光センサとが電気的に結合され、前記少なくとも１個の発光素子が前記一対のジョーのうちの第１ジョーに取り付けられ、前記少なくとも１個の光センサが一対のジョーのうちの第２ジョーに取り付けられている。
【0010】
本発明のさらなる態様によれば、外科用システムの製造方法であって、可撓性基材上に１個以上の導体を形成し、前記１個以上の導体を少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサに結合させ、及び前記可撓性基材を変形させることを含む方法である。この方法は、変形した可撓性基材を、発光素子が一対のジョーのうちの第１ジョーに取り付けられ、光センサが一対のジョーのうち第２ジョーに取り付けられるように一対のジョーに取り付けることをさらに含む。
【0011】
本発明は、添付図面に関連した以下の説明から、より完全に理解されるであろう。図のいくつかは、選択された構成要素を、他の構成要素をより明確に示すために省略することによって簡略化されている場合がある。いくつかの図中における構成要素の当該省略は、対応する書面による説明で明示的に定義される場合を除き、例示的な実施形態のいずれかにおいて特定の構成要素が存在すること又は存在しないことを必ずしも示すものではない。図面のいずれも、必ずしも縮尺通りではない。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図5】図５は、互いに調節可能な間隔を有する発光素子及び光センサを備える、図２の外科用器具の別の反射率に基づく実施形態の拡大部分図であり、脈管の断面が発光素子及び光センサに近接するように示されている。
【発明を実施するための形態】
【0013】
様々な実施形態の詳細な説明
本明細書に記載の実施形態は、発光素子及び光センサを使用して外科領域における組織及び／又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステムに使用する又は当該システムと共に使用するための構造を提供する。特に、外科用システムは、遠位端部と近位端部とを有するシャフトを備え、近位端部はグリップ又はハンドルを備える。また、このシステムは、シャフトの遠位端部に取り付けられた少なくとも１個の発光素子及び１個の光センサも備える。特定の実施形態によれば、発光素子及び光センサは、それぞれ、一対のジョーの一方に取り付けられていてもよい。少なくとも１個の光センサには、コントローラが接続されていてもよい。外科医は、処置の一部として当該外科用器具を使用することができ、又は外科医は、当該外科用器具を使用して外科領域を検査若しくは調査することができる。
本明細書に記載の実施形態は、発光素子及び光センサを使用して外科領域における組織及び／又はアーチファクト特性を決定するために使用されるシステムに使用する又は当該システムと共に使用するための構造を提供する。特に、外科用システムは、遠位端部と近位端部とを有するシャフトを備え、近位端部はグリップ又はハンドルを備える。また、このシステムは、シャフトの遠位端部に取り付けられた少なくとも１個の発光素子及び１個の光センサも備える。特定の実施形態によれば、発光素子及び光センサは、それぞれ、一対のジョーの一方に取り付けられていてもよい。少なくとも１個の光センサには、コントローラが接続されていてもよい。外科医は、処置の一部として当該外科用器具を使用することができ、又は外科医は、当該外科用器具を使用して外科領域を検査若しくは調査することができる。
【0014】
いずれの場合においても、細長いシャフトを有する当該器具は、低侵襲手術及びロボット手術で使用されるタイプのものとすることができる。このようなものとして、シャフトが配置される開口部の寸法を最小化したいという願望がある。開口部の最小化は、シャフトの外形寸法の最小化につながる。同様に、シャフトの外形寸法は、シャフト内の利用可能な空間に影響を及ぼす。
【0015】
上記のように、新技術を取り入れることによって手術器具やその使用が複雑になる場合には、その複雑さは新技術の採用を妨げる可能性が十分にある。したがって、新技術が、器具の構造、操作及び／又は使用に対する影響をできるだけ最小限に抑えることを可能にするシステムが望ましい。特に、低侵襲手術及び／又はロボット手術で使用することを目的とした技術では、新技術の空間的要件を最小化すること、及び／又は器具全体に統合するのを単純化することが望ましい。
【0016】
したがって、手術用器具の作動機構などの操作機構の再設計又は再パッケージ化を必要とすることなく、発光素子／光センサとコントローラとの結合を簡素化する構造が好ましい。さらに、このような解決手段が長尺部材又はシャフト内に追加の空隙を含めることを必要としない場合に好ましい。このような追加の空隙を含めると、シャフト内の既存の構造の配置を乱すことになるからである。さらに、ワイヤその他の導体を空隙に沿って配置するのに十分な精度で遠位端部から近位端部まで延びる空隙を有する管状シャフト又はロッドなどの長尺部材を作製することは、不可能ではないにしても、製造上困難な問題が生じる可能性がある。
【0017】
さらに、外科用器具が一対のジョーを備え、発光素子がこれらのジョーのうち一方のジョーに配置され、光センサがこれらジョーのうち他方のジョーに配置されている場合には、ジョーの配置及び操作に及ぼす影響を最小限に抑えるシステムを提供することが望ましいであろう。特に、このシステムが、ジョーの構造及び動作に対して、発光素子及び／又は光センサに必要とされる接続の複雑さを制限するものである場合に望ましい。さらに、このシステムが、必要とされる構成要素の全体数を制限し、それによって装置の組立方法を単純化する場合に望ましい。
【0018】
装置の構造、操作及び／又は使用の単純さを維持することによって、当該技術の採用性を高めることができる、発光素子及び／又は光センサと電気部品（例えばコントローラ）の残りとを電気的に結合させるために多数の実施形態を提案する。
【0019】
特に、図７～１５に示される実施形態は、可撓性基材を利用して発光素子／光センサとコントローラとの接続を簡素化する。さらに、図７～１５に示された特定の実施形態は、可撓性基材を利用して、２個のジョーの外科用器具、特に、２個のジョーのうちの少なくとも一方のジョーが、一対のジョーを接続し又は取り付けているシャフトに対して移動可能である２個のジョーの外科用器具への技術の統合を簡素化する。
【0020】
この技術は、透過率ベースの構成において、発光素子と光センサとが互いに対向して配置された構成で使用してもよいし、反射率ベースの構成において、発光素子と光センサとが概して同方向に配置された構成であってもよい。したがって、可撓性基材を組み込んだ実施形態の構造、動作、及びアセンブリを説明する前に、システムの一般的な構造及び動作を図１～６を参照して説明する。以下に説明するこれらの実施形態は、説明を目的としたものであり、限定を目的としたものではない。
【0021】
外科用システム１００を図示する。このシステム１００を使用して、例えば、外科用器具１０６の作業端部１０４に近接した組織Ｔの領域１０２内の脈管Ｖの特性（例えば、存在、直径等）を決定することができる。脈管Ｖは、組織Ｔの領域１０２と共に他の脈管につながっていてよく、さらに、脈管Ｖは、患者の体内にも見いだされる他の器官（例えば心臓）と流体連通するように領域１０２を越えて延びていてもよいことが分かるであろう。さらに、組織Ｔは、図１～６において、特定の深さまで脈管Ｖを完全に取り囲む（周辺及び長さの両方において）ように見えるが、これは、システム１００を使用する全ての例においてそうである必要はない。例えば、組織Ｔは、脈管Ｖの周囲を部分的にのみ取り囲んでいてもよく、及び／又は脈管Ｖの長さの一部だけを取り囲んでいてもよく、あるいは、組織Ｔは、非常に薄い層が脈管Ｖを覆っていてもよい。さらなる例として、脈管Ｖは血管であってもよく、組織Ｔは結合組織、脂肪組織及び／又は肝臓組織であってもよいが、これに限定されない。
【0022】
図示された実施形態によれば、外科用器具１０６の作業端部１０４は、シャフト１０８の遠位端部でもある。したがって、作業端部及び遠位端部を、作業端部１０４又は遠位端部１０４という。また、シャフト１０８は、近位端部１１０も有し、シャフト１０８の近位端部１１０には、グリップ又はハンドル１１２（本明細書では区別なくグリップ１１２という）が配置されている。グリップ１１２は、器具１０６の性質に応じて設計される；図１に図示された解剖器具に関しては、グリップ１１２は、シャフト１０８の長さに沿って画定されていてもよく、一方、図２に図示された熱結紮装置に関しては、グリップ１１２は、トリガー１１４を含めたピストル型グリップであってもよい。さらなる選択肢として、略ハサミ型のグリップに配置された指リングを使用してもよい。
【0023】
作業端部又は遠位端部１０４とグリップ１１２を有する近位端部１１０とは、シャフト１０８の対向する最端部に配置されているように図示されているが、特定の外科用器具は、シャフトの対向する最端部に配置された作業端部（例えば、工具先端部が取り付けられるところ）と、対向する作業端部の中間に配置されるグリップ領域とを有することが分かるであろう。本明細書で使用される「遠位」及び「近位」という用語に従って、このような器具の作業端部を、本明細書では遠位端部といい、グリップ領域を近位端部という。しかしながら、図示された実施形態に対して、遠位端部及び近位端部は、シャフト１０８の対向する最（又は単に反対側の）端部に配置される。
【0024】
上記のように、図示された好ましい実施形態によれば、外科用システム１００は、少なくとも１個の発光素子１２０（又は単に発光素子１２０）と、少なくとも１個の光センサ又は検出器１２２（又は単に光センサ１２２）とを有するセンサを備える。図３～６を参照されたい。図示された実施形態によれば、発光素子１２０及び光センサ１２２にはコントローラ１２４が結合されており、このコントローラ１２４は、以下に説明するように、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８を備えることができる。図１及び図２を参照されたい。
【0025】
発光素子１２０は、外科用器具１０６の作業端部１０４に配置される。また、光センサ１２２も外科用器具１０６の作業端部１０４に配置される。図３及び図４に示されるように、システム１００は、発光素子１２０と光センサ１２２とが、共通の方向に、固定された間隔で、例えば腹腔鏡解剖ツール若しくは解剖器具（図３）の鈍端上に、又は熱結紮装置（図４）などの２個のジョーの装置の単一ジョー上において対向することができるように、反射率ベースのアプローチに従って動作することができるが、発光素子１２０と光センサ１２２との間の相対角度は固定又は可変であってもよい。反射率ベースシステムの発光素子１２０及び光センサ１２２は、例えば、図５に示されるように、発光素子１２０を２個のジョーの装置の一方のジョーの端部又は先端部に配置し、光センサ１２２を２個のジョーの装置の他方のジョーの端部又は先端部に配置することによって、発光素子１２０と光センサ１２２との間隔を調節できるように構成されていてもよい。あるいは、システム１００は、光センサ１２２が、図６に示されるように、例えば外科用器具１０６の対向するジョーに、発光素子１２０の反対側に対向して配置されるように、透過率ベースのアプローチに従って動作可能である。
【0026】
発光素子１２０は、少なくとも１つの波長を有する光を放出するように構成されていてもよい。例えば、発光素子１２０は、６６０ｎｍの波長を有する光を放出してもよい。これは、単一の素子、又は複数の素子（これらの素子は、以下で詳細に説明するように、例えば、整列して配置又は構成されてもよい）で達成できる。同様の態様において、光センサ１２２は、少なくとも１つの波長（例えば、６６０ｎｍ）の光を検出するように構成される。ここで説明する実施形態によれば、光センサ１２２は複数の素子を含み、これらの素子は整列して配置又は構成される。
【0027】
特定の実施形態によれば、発光素子１２０は、少なくとも２つの異なる波長の光を放出するように構成でき、光センサ１２２は、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できる。一例として、発光素子１２０は、可視領域の光を放出し、光センサ１２２は、近赤外領域又は赤外領域の光を検出するように構成できる。具体的には、発光素子１２０は６６０ｎｍの光を放出し、光センサ１２２は９１０ｎｍの光を検出することができる。このような実施形態は、例えば、生体内条件下で血管Ｖ及びその周囲の組織Ｔの最適な透過を確保するために使用できる。
【0028】
血流の変化の影響によっては、第３の波長の光を放出及び検出してもよい。すなわち、検出方法が、関心のある血管内の血流速度の変化に影響を受けやすいことが分かった場合には、８１０ｎｍ（すなわち、等吸収点）の光を放出及び検出して、血流速度の変化の影響を制限又は排除するために結果を正規化することができる。
【0029】
いくつかの実施形態によれば、個別の光センサ１２２は、第１脈動性成分と第２非脈動性成分とを含む信号を生成するように構成される。第１脈動性成分は信号の交流（ＡＣ）成分とすることができ、第２非脈動性成分は直流（ＤＣ）成分とすることができることが分かるであろう。光センサ１２２がアレイの形態である場合には、脈動性情報及び非脈動性情報は、アレイの構成要素ごとに、又は少なくともアレイの少なくとも１つの縦列を画定するアレイの構成要素ごとに生成できる。
【0030】
脈動性成分に関して、血管は、１分当たり約６０パルス（又は脈拍）の特徴的な脈動を有するものとして説明できることが分かるであろう。これは、患者の年齢及び状態によって変動する場合があるが、脈動の範囲は、典型的には、１分当たり約６０～約１００パルス（又は脈拍）である。光センサ１２２は、血管を通る血液の動きに対応する特定のＡＣ波形を有する信号（これはコントローラ１２４に渡される）を生成する。特に、ＡＣ波形は、血管内の脈動血流によって吸収又は反射される光に相当する。一方、ＤＣ成分は、主として表層組織によって吸収され、反射され、及び／又は散乱された光に相当する。
【0031】
このような実施形態によれば、コントローラ１２４は、光センサ１２２に結合され、かつ、光センサアレイ１２２の構成要素ごとに第１脈動性成分と第２非脈動性成分とを分離するためのスプリッタ１２６を備えることができる。また、コントローラ１２４は、脈動性成分に基づいて（少なくとも部分的に）外科用器具１０６の作業端部１０４に近接する領域１０２内における脈管Ｖの存在及び／又は特性を決定するためのアナライザ１２８を備えることができる。
【0032】
上記のように、ここで説明する実施形態は、発光素子１２０／センサ１２２とコントローラ１２４とを接続するための構造を含むことができる。図７～１０は、接続部の製造を簡素化すると共に、器具１０６の組み立てを簡素化できる当該構造を提供する実施形態を示す。さらに、このような実施形態は、接続部を形成する導体の空間的要件を減少させる又は単純化することができる。
【0033】
この実施形態によれば、可撓性基材１４０を準備する。基材１４０は、図７に示されるように初期には平面状態を有することができる。可撓性基材１４０は、図８又は図１０に示されるように変形状態を有する。この変形状態では、基材１４０は、図８に示されるように、断面が湾曲した形状を有することができる。湾曲形状は、例えば円弧の形で開いた形状であってもよいし、円又は楕円の形で閉じた形状であってもよい。あるいは、基材１４０は、図１０に示されるように、断面において屈曲する、角度が付いている、又は角張っている変形状態を有することができる。また、他の形状も可能である。
【0034】
変形状態の基材１４０の形状は、基材１４０が折り曲げや圧延などの変形プロセスを受けた後に基材１４０が呈する形状であってもよい。基材１４０は、変形プロセスが施された後も変形状態を維持していてもよいし、支持体又は支持構造体に挿入される前に変形プロセスを使用して基材１４０を特定の形状に形成してもよい。例えば、支持体又は支持構造体の一例が中空又は管状シャフトの形で図９に示されている。このような支持体は、基材を湾曲形状に維持するのに役立つ場合がある。
【0035】
しかしながら、基材１４０を支持体の一般的な形状に適合する形状に形成する必要はない。基材は、挿入に都合の良い形状に形成され、その後、支持体の構造の結果として変形状態の形状を呈することができる。例えば、基材１４０は、挿入用の中空又は管状シャフトの内径のよりも小さな外径の螺旋状断面で圧延されてもよく、基材１４０は、この中間状態から、シャフトの内面に突き当たるその変形状態に拡張することが可能である（例えば、図９に示されるように）。このような実施形態では、基材１４０は、支持体の内面に密接に近似していてもよいし、それに適合していてもよい。支持体（例えば、中空シャフト）の内面の断面が円形である場合には、基材の断面は、同様に湾曲していてもよい（又は、円形であってもよい）。
【0036】
図７～１０に示された実施形態によれば、基材は、平面状態及び変形状態を有することができる。このことは、基材上に構造物を製造する観点から有利である。１個以上の導体１４２などの構造体を、基材の第１表面１４４（これを、図７の基材１４０の向きを考慮して便宜上上面ということがあるが、これに限定されるものではない）に塗布された材料の層から導電性のトレース、パッドなどがエッチングされる従来のプロセスを使用して平面状の基材上に形成することができる。基材の両面に構造体を形成することが可能であるため、その代わりに又は同様に、１個以上の導体を第２表面１４６又は反対側の表面１４６（これを、図７における基材１４０の向きを考慮して便宜上下側ということがあるが、これに限定されるものではない）に形成することが可能である。また、導電性のトレース、パッド等を形成する他の方法、例えば、望ましくない材料や不要な材料を除去する代わりに、必要に応じて導電性材料の層を塗布することによって導電性のトレース、パッド等を形成するアディティブ法を使用することができる。導体が表面１４４、１４６の一方又は両方に形成されたら、基材１４０を変形（例えば、圧延又は屈曲）させることができる。
【0037】
一実施形態によれば、基材は、デュポン社製のピラルックスＡＰから構成できる。この材料は、銅被覆鋼とポリイミドとの複合材料（ポリイミドと銅箔）からなる。この材料は、高温（１８０℃までの操作温度）に対する許容可能な抵抗を与える。デュポン社製ピラルックスＡＰ製の基材の厚みは、特定の実施形態では、誘電体の厚み（１ミル～６ミル：２５．４ｕｍ～１５２．４ｕｍ）と銅の痕跡（０．２５ｏｚ．／ｆｔ２～２ｏｚ．／ｆｔ２：９ｕｍ～７０ｕｍ）に応じて、約３４．４μｍ～約２２２．４μｍの範囲内にあることができる。ＦＲ４補強材を部品の下の基材に加えて、コードが屈曲して部品の接続部（例えば、はんだ接合部）が破損する可能性を防止することができる。
【0038】
可撓性基材１４０上に形成された１個以上の導体１４２を具備することの他に、発光素子１２０又はセンサ１２２を可撓性基材上に取り付けることができる。特に、基材１４０は、その上に１個以上のパッドが形成されていてよく、これらのパッドに発光素子１２０及び／又はセンサ１２２が取り付けられていてよく、それによって、発光素子１２０及び／又はセンサ１２２が基材１４０上に支持される。別の実施形態によれば、発光素子１０２及び／又はセンサ１２２は、基材１４０上に形成された導体に取り付けられてもよいが、基材１４０上には支持されない（例えば、発光素子１０２及び／又はセンサ１２２は、基材１４０から片持ちされてもよい）。いずれの選択肢も可能であり、他の選択肢も可能である。
【0039】
発光素子１２０及び／又はセンサ１２２が基材に取り付けられたいくつかの実施形態が図１１～１５に示されている。この発光素子１２０、センサ１２２及び基材の配置は、基材上に導電性トレースを形成することにより、発光素子１２０及び／又はセンサ１２２をコントローラ１２４に接続するために必要になるかなりの数のワイヤを排除することを可能にするという点で、システムの製作を簡素化することができる。さらに、発光素子１２０及び／又はセンサ１２２の可撓性基材への取り付けは、一対のジョーの一方又は両方で移動ができるサブアセンブリの製作を可能にする場合があり、それによってシステムの組み立ても同様に単純化される。
【0040】
第１の実施形態が図１１及び図１２に示されている。この実施形態によれば、サブアセンブリ１６０は、第１セクション１６４及び第２セクション１６６を有する可撓性基材１６２を備える。第１セクション１６４及び第２セクション１６６は、基材１６２によっても画定される一体成形ヒンジ１６８で接合される。基材１６２は、その上に１個以上の導体１７０が形成されていてよく、１個以上の導体に１個以上の導電性パッド１７２が結合されている。１個以上のワイヤが導体１７０に取り付けられてもよく、発光素子１２０は第１セットのパッド１７２に取り付けられ、センサ１２２（例えば、リニアセンサアレイなどのセンサアレイの形態）が第２セットのパッドに取り付けられる。
【0041】
図示された実施形態では、第１及び第２セクション１６４、１６６は、ほぼ等しい長さである。セクション１６４、１６６が取り付けられるジョー１８０、１８２もほぼ等しい長さであるからである。他の実施形態によれば、第１及び第２セクション１６４、１６６の長さは等しくなくてもよい。また、第１及び第２セクション１６４、１６６は、セクション１６４、１６６が取り付けられているジョー１８０、１８２の寸法のため、ほぼ等しい幅を有する。また、他の実施形態によれば、第１及び第２セクション１６４、１６６の幅は、等しくなくてもよい。図示されるように、第１及び第２セクション１６４、１６６は略長方形の形状であり、第１及び第２セクション１６４、１６６のそれぞれの一方の端部又は短い方の端部が一体成形ヒンジ１６８で取り付けられている。この場合も同様に、セクション１６４、１６６のための他の形状が可能である。
【0042】
一体成形ヒンジ１６８は、第１及び第２セクション１６２、１６４を連結する基材１６０のブリッジ１７４によって形成される。ブリッジ１７４の幅は、一体成形ヒンジ１６８の領域においてより大きな可撓性を可能にするために、第１及び第２セクションの幅よりも小さくてもよい。この目的のために、第１及び第２セクション１６２、１６４の端部（例えば、切欠き）の一部が除去されていてもよい。あるいは、ブリッジ１７４は、第１及び第２セクション１６２、１６４よりも小さい（又は狭い）幅で形成されていてもよい。一体成形ヒンジ１６８は、発光素子１２０及びセンサ１２２を備えるサブアセンブリが、ジョー１８０、１８２と共に移動することを可能にする。
【0043】
この実施形態によれば、図１１において、導体１７０及びパッド１７２が基材１６０上に形成されてもよく、基材１６０はその平面状態にある。また、発光素子１２０及びセンサ１２２は、基材１６０がその平面状態にある状態でパッド１７２に取り付けられていてもよい。その後、基材１６０を、器具１０６の残りの部分との組み立てのために、一体成形ヒンジ１６８付近で変形させることができる。その後、変形された基材１６０が器具１０６のジョー１８０、１８２（例えば、表面１８４、１８６）に取り付けられ、そうすることによって、基材１６０、特にブリッジ１７４の可撓性によりサブアセンブリがジョー１８０、１８２の動きに従って移動することができる。
【0044】
図１１及び図１２の実施形態は、１個以上のワイヤを介してサブアセンブリをコントローラ１２４に接続した状態で、発光素子１２０及びセンサ１２２を搭載するために可撓性基材を利用するものであるが、同様にサブアセンブリをコントローラ１２４に接続するために可撓性基材を利用することも可能である。図１３～１５の実施形態は、このような実施形態を例示するものである。
【0045】
図１３に示すように、基材１９０は、２個の一体成形ヒンジ１９８、２００によって連結された３つのセクション１９２、１９４、１９６を備える。一体成形ヒンジ１９８、２００は、器具１０６の残りの部分との組み立てのために、セクション１９２、１９４、１９６を互いに変形又は曲げること、及び少なくともセクション１９４、１９６を、ジョー１８０、１８２の一方又は両方の動きに応じて互いに移動させることを可能にする。ヒンジ１９８、２００は、３つのセクション１９２、１９４、１９６の端部を接続する基材１９０のブリッジ２０２、２０４によって画定される。図示された実施形態によれば、発光素子１２０は第１セクション１９２に取り付けられるのに対し、センサ１２２は第２セクション１９４に取り付けられる。
【0046】
図示されるように、複数の導体２０６及びパッド２０８が、基材１９０の少なくとも一方の表面２１０上に形成されている。発光素子１２０及びセンサ１２２は、第１及び第２セットのパッド２０８に取り付けられる。導体２０６は、パッド２０８に取り付けられ、最終的にパッド２０８をコントローラ１２４に取り付ける。
【0047】
図１４に示されるように、基材１９０を曲げることによって、第１及び第２セクション１９２、１９４をジョー１８０、１８２に取り付けることができると共に、第３セクション１９６をシャフト内に配置することができる。特に、第１及び第２セクション１９２、１９４を一体成形ヒンジ１９８付近で曲げることができ、それによって、第１及び第２セクション１９２、１９４の第１表面２１０が互いに対向するようになる。一方、第２及び第３セクション１９４、１９６は一体成形ヒンジ２００付近で曲げられ、それによって、第２及び第３セクション１９４、１９６の第２表面２１２が互いに対向するようになる。
【0048】
この実施形態によれば、第３セクション１９６は、基材１９０の第１表面２１０がシャフトの内面に面した状態で、シャフトの内部空間に挿入されることになる。次いで、第２及び第３セクション１９４、１９６の折り畳み構造は、ジョー１８２（例えば、表面１８６）に取り付けられると共に、第１セクション１９２は、ジョー１８０（例えば、表面１８４）に取り付けられることになる。このようにして、第１セクション１９２は、第２セクション１９４及びジョー１８２に対してジョー１８０と共に移動することになる。
【0049】
図１３～１５の実施形態と類似するさらなる実施形態によれば、基材は、２個の一体成形ヒンジによって接続された３つのセクションを備える。一体成形ヒンジは、３つのセクションを、器具１０６の残りの部分との組み立てのために互いに曲げること、及び少なくとも２つのセクションをジョー１８０、１８２の一方又は両方の動きに応じて互いに移動させることを可能にする。これらのヒンジは、３つのセクションの端部を接続する基材のブリッジによって画定される。発光素子１２０は第１セクションに取り付けられ、センサ１２２は第２セクションに取り付けられる。
【0050】
基材は、図１３～１５の実施形態と同様の方法で折り畳まれる：第１及び第２セクションを、第１及び第２セクションの第１表面が互いに対向するように第１一体成形ヒンジ付近で曲げてもよく、一方、第２及び第３セクションを、第２及び第３セクションの第２表面が互いに対向するように第２一体成形ヒンジ付近で曲げてもよい。図１３～１５の実施形態とは異なり、第２及び第３セクションは、ジョー１８２の対向する表面に取り付けられ、第１セクションは、対向するジョー１８０に取り付けられる。このようにして、第１セクションは、第２セクションに対して移動でき、一方、第２セクションは、図１３～１５の実施形態のように、ヒンジ部においてそのような鋭く曲がった状態で折り畳まれることはない。これは、第２セクション及び第３セクションの第２表面が互いに対向するように基材を曲げることによって生じる応力を低減させることができる。
【0051】
可撓性基板を利用した様々な実施形態の構造、操作、及びアセンブリについて検討してきたが、少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサを有する２個のジョーを具備する外科用器具のさらなる実施形態を図１６～１９に示す。この実施形態は、少なくとも１個の発光素子及び少なくとも１個の光センサを器具の残りの部分に接続するために、リード線又はワイヤの形の導線を利用するが、図１６～１８の実施形態に係るジョーの形状及び配置を利用して、同様に可撓性基材が外科用器具のシャフトに入りかつシャフトから出ることを可能にすることができる。
【0052】
図１６～１９は、第１ジョー２２０及び第２ジョー２２２を備える２個のジョーの外科用器具を図示している。第１及び第２ジョー２２０、２２２は、ピボット又はヒンジ２２６でシャフト２２４に取り付けられている。図１６から最もよく分かるように、ジョー２２０、２２２のそれぞれは、シャフト２２４の遠位端部２３６の開口部又は通路２３２、２３４と整列する開口部又は通路２２８、２３０を有する。開口部又は通路２２８、２３０、２３２、２３４を通ってピン又は棒状のファスナー２３８を配置して、ジョー２２０、２２２をシャフト２２４に接合している。ファスナー２３８の端部は、図１６及び図１７ではシャフト２２４の外面を越えて延在するように図示されているが、他の実施形態によれば、端部は外面の近くで終端していてもよい。
【0053】
図１８及び図１９に示されるように、シャフト２２４は、概して遠位端部２３６から近位端部まで延在する長手方向軸２４０を有し、そこにはハンドル又はグリップが配置されていてもよい。図１９から最もよく分かるように、各ジョー２２０、２２２は、長手方向軸２４０に沿って遠位方向にヒンジ２２６から懸垂する第１遠位アーム又は端部２４２、２４４と、長手方向軸２４０に沿って近位方向にヒンジから懸垂する第２近位アーム又は端部２４６、２４８とを有する。図１６及び図１８から分かるように、少なくとも１個の発光素子２５０は、ジョー２２０の遠位端部２４２に取り付けられ、一方、少なくとも１個の光センサ２５２は、ジョー２２２の遠位端部２４４に取り付けられる。
【0054】
図１６及び図１８に示されるように、外科用器具は、少なくとも１個の発光素子２５０及び少なくとも１個の光センサ２５２を器具の残りの部分に結合するための１個以上のリード２５４、２５６を備えることができ、シャフト２２４の近位端部に位置していてもよく、又はシャフト２２４の遠位端部２３６からさらに離れていてもよい。リード２５４及びリード２５６は、実際には、一単位として組み立てられても一単位として組み立てられなくてもよい複数のリード又はワイヤ（例えば、少なくとも１個の発光素子２５０用の６本のワイヤ及び少なくとも１個の光センサ２５２用の６本のワイヤであってもよく、これらのワイヤは、例えば、ＡＷＧ３２又は３６のゲージを有する絶縁撚り線又は絶縁ソリッドコアワイヤであってもよく、好ましくはリボンケーブルの形である）を備えることができるが、議論を容易にするために、リード２５４、２５６は、それぞれ単数形で言及する。リード２５４は遠位端部２５８で少なくとも１個の発光素子２５０に結合され、リード２５６は少なくとも１個の光センサ２５２の遠位端部２６０に結合され、一方、両リード２５４、２５６の近位端部は装置の残りの部分に結合していてもよい。
【0055】
リード２５４、２５６を収容するために、遠位アーム又は端部２４２、２４４は、リードが中空であるシャフト２２４に出入りすることを可能にするように、互いに離間している。図１７から最もよく分かるように、ジョー２２０、２２２の内向き対向表面又は内側表面２６４、２６６間にスペーサ２６２が導入される。スペーサ２６２は、表面２６４に突き当たる第１端部２６８と、表面２６６に突き当たる第２端部２７０とを有することができる。図示されるように、スペーサ２６２は、ジョー２２２と一体的に（すなわち、一体物として）形成されているが、他の実施形態によればそうである必要はない。
【0056】
スペーサ２６２は、図１６及び図１７に示されるように、リード２５４、２５６用のクリアランス２７２、２７４を画定する。クリアランス２７２、２７４は、リード２５４、２５６が、リード２５４、２５６を圧着し、挟み、又は押しつぶすようにジョー２２０、２２２の他の構造物がリード２５４、２５６に衝突することなく、リード２５４、２５６がシャフト２２４から出入りすることができる容積部である。クリアランス２７２、２７４は、ジョー２２０、２２２の内面２６４、２６６及びスペーサ２６２によって画定できる。クリアランス２７２、２７４は、例えば幅１．７５ｍｍ、高さ１．２５ｍｍの断面積を有することができる。
【0057】
また、外科用器具は、ジョー２２０、２２２を開閉する（すなわち、移動面２７６、２７８をさらに遠く及び近くに移動させる）ための機構を備える。このような機構の一実施形態を図１８及び図１９に示しているが、他の機構を使用してジョー２２０、２２２を開閉してもよい。例えば、図示された機構は、図１８及び１９において遠位端部２３６よりもシャフト２２４の近位端部に近い位置に配置されているが（ヒンジ２２６に対して）、他の機構は、ヒンジ２２６の反対側からジョー２２０、２２２を操作する。
【0058】
図示されるように、ジョー２２０，２２２の近位端部２４６、２４８は、それぞれ、端部２４６、２４８を貫通して形成されたレース又はスロット２８０、２８２を有する。スロット２８０、２８２は、それぞれのジョー２２０、２２２の長手方向軸２８４、２８６に概ね沿って配置されている。図示されるように、スロット２８０、２８２は、それぞれの長手方向軸２８４、２８６に対してわずかな角度で配置されていてもよい。スロット２８０、２８２内にはピン、ロッド又はカム２８８が受容され、これはスロット２８０、２８２の第１端部２９０、２９２とスロット２８０、２８２の第２端部２９４、２９６との間でスロット２８０、２８２に沿って移動することができる。
【0059】
ピン２８８は、図示されるように、ヨーク３０２及びプッシュロッド３０４を備えることができるアクチュエータ３００の遠位端部２９８に取り付けられる。アクチュエータ３００の近位端部は、シャフト２２４の近位端部に配置されていてもよい挟み締めグリップ又はトリガーグリップなどの機構に取り付けられていてもよい。図１９に示された向きを参照すると、アクチュエータ３００の略長手方向の右方向への移動によって、ピン２８８が第１端部２９０、２９２からスロット２８０、２８２の第２端部２９４、２９６に移動し、これによって表面２７６、２７８が互いに向かって移動する（すなわち、ジョー２２０、２２２を閉じる）。図１９に示された方向を参照すると、アクチュエータ３００の略長手方向の左方向への移動によって、ピン２８８が、スロット２８０、２８２の第２端部２９４、２９６から第１端部２９０、２９２に移動し、それによって表面２７６、２７８が移動して離れる（すなわち、図１９に示されるようにジョー２２０、２２２を開く）。アクチュエータ３００は、左に向かって偏っていてもよい（例えば、ばね又は他の弾力性のある部材を使用して）ため、ジョー２２０、２２２はデフォルトでは開いている。
【0060】
図１８に示されるように、アクチュエータ３００がシャフト２２４内において中央に配置される場合には、シャフト２２４の内側表面３０６及びアクチュエータ３００の外側表面３０８は、シャフト２２４の遠位端部２３６と近位端部との間に通路３１０を画定する。通路３１０は、環状であってもよいし、他の形状であってもよい。通路３１０は、特定の実施形態では、クリアランス２７２に整列した離散的なセクションと、クリアランス２７４に整列した離散的なセクションとが存在するように、不連続であってもよい。通路３１０は、リード２５４、２５６が、シャフト２２４の遠位端部２３６と近位端部２３６との間で延在する又は懸垂することを可能にする。
【0061】
ここで、センサ、コントローラ、及び他の付属器具についてさらに詳しく説明する。
【0062】
発光素子１２０は、上記のように、１個以上の素子を含むことができる。図６に模式的に示された実施形態によれば、光センサ１２２は、第１発光素子１２０－１、第２発光素子１２０－２、及び第３発光素子１２０－３を備えることができる。発光素子の全ては、特定の波長（例えば、６６０ｎｍ）で光を放出するように構成されていてもよく、又は特定の発光素子は、他の発光素子とは異なる波長で光を放出してもよい。各発光素子は、例えば、発光ダイオードとすることができる。
【0063】
図６又は図１１～１５のいずれかに示されるように、発光素子１２０が１個以上の発光ダイオードを備えるアレイの形態である実施形態に関して、ダイオードは、１次元アレイ、２次元アレイ又は３次元アレイの形態で配置できる。一次元アレイの例は、単一平面内の線に沿ってダイオードを配置することを含み、二次元アレイの例は、単一平面内の複数の縦列及び横列にダイオードを配置することを含むことができる。二次元アレイのさらなる例は、ダイオードを曲面上又は曲面内の線に沿って配置することを含むことができる。三次元アレイのさらなる例は、曲面上又は曲面内の複数の平面、例えば、複数の縦列及び横列に配置されたダイオードを含むことができる。
【0064】
また、光センサ１２２は、１個以上の素子を備えることもできる。また、図６に示された実施形態によれば、光センサ１２２は、第１光センサ１２２－１、第２光センサ１２２－２、第ｎ光センサ１２２－ｎなどを備えることができる。発光素子１２０－１、１２０－２、１２０－３の場合と同様に、光センサ１２２－１、１２２－２、１２２－３はアレイ状に配置されていてもよく、上記アレイに関する説明がここでも同様に当てはまる。
【0065】
実際には、光センサ１２２のアレイが光センサの横列（図６のような）を含む場合には、アレイ１２２を、代替的に線形アレイということができる。アレイ１２２の個々の光センサ１２２は、互いに隣接して配置でき、又は光センサは互いに間隔をあけて配置できる。光センサの横列を画定する個々の光センサが、異なるアレイの横列又は縦列を画定する光センサによって互いに分離されていてもよい。しかしながら、特定の実施形態によれば、アレイは、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、特に、複数の画素を含むリニアＣＣＤ撮像デバイスを備えることができる。別の選択肢として、ＣＭＯＳセンサアレイを使用することができる。
【0066】
発光素子１２０及び光センサ１２２の配置は、図３～５の反射率ベースの実施形態に対して変更してもよいが、発光素子１２０及び光センサ１２２が複数の素子を備えていてもよいことについては同様である。
【0067】
図３～５に示された配置と、次の図６に示された配置とを対比すると、発光素子１２０及び光センサ１２２は、一般的に共通の方向（すなわち、目的の組織サンプルの方向）に対向して配置される。これは、発光素子１２０及び光センサ１２２を一般的に共通の平面内に配置することを要しないが、これが好ましい。特定の実施形態によれば、発光素子１２０及びセンサ１２２は、外科用器具１０６と一体的に（すなわち、一体物として）形成されていてもよい（図３～５参照）が、以下に説明するように、他の選択肢も可能である。このようにして、発光素子１２０によって放出されかつ目的の組織によって散乱された光は、光センサ１２２によって捕捉できる。
【0068】
さらに、発光素子１２０とセンサ１２２との間隔は、センサ１２２が受ける光に影響を及ぼす場合があると考えられる。現時点で理解されているように、光子が組織と接触した発光素子１２０を出た後に、独立した光子の集合が表面に戻り、センサ１２２に到達する。検出された光子のいくつかは、発光素子及び検出器の平面から短距離を移動し、センサ１２２の部位から出て行く一方で、いくつかの光子は、表面から出て行く前に、吸収されることなく組織の中をさらに遠くまで移動する（吸収される光子は、光電流に寄与できない）。センサ１２２に到達する光子の経路長分布及び浸透深さは、発光素子センサ分離の関数として変化し、最大有効光子浸透深さの値は、物理的な発光素子センサ分離よりも数倍大きい。例えば、発光素子１２０とセンサ１２２との間隔が５ｍｍであれば、組織の表面から０ｍｍ～１２ｍｍの脈管を検出できることが決定されている。
【0069】
組織内包動脈内の収縮期圧力と拡張期圧力との差に起因する血液量の変化は、残存してセンサ１２２に到達する長距離移動光子の相対数に影響を及ぼす。光子軌道における動脈の存在に起因する長距離移動光子数の経時観察差は、脈動性（ＡＣ）信号の原因となる。小さな源－検出器分離について、短距離を移動する検出光子は、組織表面下のさらに深いところにある動脈の循環血液にさらされることが少ないため、収縮期条件と拡張期条件との間で残存する一定の可能性がある。源－検出器の分離が増すと、センサ１２２に到達するかなりの割合の光子が長距離移動光子となり、検出パルス振幅がさらに大きくなる。したがって、発光素子１２０とセンサ１２２との間隔を広くすることによって、光が組織内にさらに深く浸透することが可能になり、さらに深いところであっても脈管の検出が可能になると考えられる。
【0070】
さらに、発光素子１２０及び／又はセンサ１２２の角度を調整することで、同様の効果が得られる可能性があると考えられる。すなわち、発光素子１２０とセンサ１２２との間の直線距離の変化が、表面センサ１２２での様々な割合の長距離移動光子のサンプリングを可能にする方法と同様に、発光素子１２０及び／又はセンサ１２２の角度の変動は、センサ１２２によってサンプリングされる前に光子が移動する深さ及び距離を変化させることができる。その結果、発光素子及び／又はセンサの角度の変化は、器具１０６によって脈管が検出できる深さを変化させることできると考えられる。
【0071】
このように、ここで説明する実施形態によれば、発光素子１２０及びセンサ１２２は、互いに固定された関係で取り付けられるように配置されてもよいし、移動可能又は調節可能な関係で取り付けられるように配置されていてもよい。特に、図３及び図４は、発光素子１２０及びセンサ１２２が、互いに一定の間隔にあり、かつ、発光素子１２０とセンサ１２２との間に固定された角度関係を有する実施形態を例示する。このような実施形態は、ユーザが、検出血管が器具１０６の作業端部１０４から例えば１２ｍｍ以内にあることを確信することを可能にすると考えられる。これに対し、図５の実施形態では、センサ１２２が器具１０６の第１ジョー１８０に取り付けられ、発光素子１２０が器具１０６の第２ジョー１８２に取り付けられている。このような実施形態では、ユーザは、器具１０６のジョー１８０、１８２間の距離を変化させるだけで検出の深さを変化させることができると考えられる：ジョー１８０、１８２を閉じた状態では、ユーザは、浅いところにある脈管（すなわち、組織表面から１２ｍｍ以内に位置する脈管）を探索することができる一方で、ジョー１８０、１８２を開いた状態では、ユーザは、より深いところにある脈管（すなわち、組織表面から１２ｍｍよりも下に位置した脈管）を探索することができるであろう。図５に示された実施形態によれば、ジョー１８０、１８２を動作させるための制御構造は、ユーザがジョー１８０、１８２を視覚化することなくジョーの間隔（ひいては検出深さ）を決定できるように、ジョー１８０、１８２間の間隔を制御された方法で（例えば、離散的な増分で）変更するための機構を備えることができる。
【0072】
上記のように、図３～５のいずれかの実施形態の発光素子１２０は、１個以上の素子を備えることができる。このような実施形態によれば、素子の全ては、特定の波長（例えば６６０ｎｍ）で光を放出するように構成でき、又は特定の素子は、他の素子とは異なる波長で光を放出するように構成できる。複数の発光素子１２０及び／又は複数のセンサ１２２を有するシステムは、単一の発光素子１２０及びセンサ１２２を備えるシステムと比較して、信号対雑音比及び空間分解能を増大させると考えられる。
【0073】
発光素子１２０が１個以上の発光ダイオードを含むアレイの形態である実施形態に関して、ダイオードは、１次元アレイ、２次元アレイ、又は３次元アレイの形態で配置できる。一次元アレイの例は、単一平面内の線に沿ってダイオードを配置することを含むことができるのに対し、二次元アレイの例は、単一平面内の複数の横列及び複数の縦列にダイオードを配置することを含むことができる。二次元アレイのさらなる例は、ダイオードを曲面上又は曲面内の線に沿って配置することを含むことができる。三次元アレイのさらなる例は、複数の平面、例えば、曲面上又は曲面内の複数の横列及び縦列に配置されたダイオードを含むことができる。
【0074】
また、図３～５の実施形態に係る光センサ１２２は、１個以上の個々の素子を備えることができる。発光素子１２０の場合と同様に、光センサ１２２の素子は、アレイ状に配置されてもよく、上記アレイに関する説明はここでも同様に当てはまる。
【0075】
さらに、光センサ１２２は、所定範囲の角度からセンサ１２２に到達する光子を物理的に排除するための機構を備えることができる。この機構は、ほぼ垂直な角度ではセンサ１２２に到達しない任意の光子を物理的にフィルタリングするためのマスク又は格子状の層から構成できる。発光素子１２０を離れる光子の平均深さ浸透度は、源－検出器分離の距離のちょうど半分以上に等しいことが観察されている（本発明の５ｍｍの間隔では～２．５ｍｍの透過度）。この機構は、センサ１２２が受ける長距離移動光子及び深部透過光子の割合を増加させるため、器具によって脈管を検出できる深さを増大させることになる。
【0076】
上記実施形態の全てについて、システム１００は、発光素子１２０、センサ１２２、及びコントローラ１２４に加えて、ハードウェア及びソフトウェアを備えることができる。例えば、１個以上の発光素子１２０を使用する場合には、個々の発光素子のスイッチングを制御するために、駆動コントローラを設けることができる。同様に、１個以上のセンサ１２２を備える場合には、マルチプレクサを設けることができ、このマルチプレクサは、センサ１２２及び増幅器に結合できる。さらに、コントローラ１２４は、必要に応じてフィルタ及びアナログ－デジタル変換を含むことができる。
【0077】
特定の実施形態によれば、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８は、１個以上の電気回路構成部品によって画定できる。他の実施形態によれば、１個以上のプロセッサ（又は単にプロセッサ）は、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８の動作を実行するようにプログラムできる。さらなる実施形態によれば、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８は、部分的には電気回路部品によって画定され、部分的にはスプリッタ１２６及びアナライザ１２８の動作を実行するようにプログラムされたプロセッサによって画定されていてもよい。
【0078】
例えば、スプリッタ１２６は、第１脈動性成分と第２非脈動性成分とを分離するようにプログラムされたプロセッサを備えていてもよく、又は当該プロセッサによって定義されていてもよい。さらに、アナライザ１２８は、第１脈動性成分に基づいて、外科用器具１０６の作業端部１０４に近接する領域１０２内における脈管Ｖの存在を決定する（又は、例えば、その大きさを定量化する）ようにプログラムされたプロセッサを備えていてもよく、又は当該プロセッサによって定義されていてもよい。プロセッサがプログラムされる命令は、プロセッサに関連付けられたメモリ上に格納されていてもよく、このメモリは、コンピュータ実行可能命令が格納されている１個以上の有形非一時的コンピュータ可読メモリを備えることができ、このメモリは、プロセッサによって実行されると、１個以上のプロセッサに１以上の動作を実行させることができる。
【0079】
図１９及び２０は、例えば、従来から低侵襲手術又は腹腔鏡手術中に使用できるような、ビデオシステム３２０の実施形態と組み合わせた外科用システム１００の実施形態を例示する。
【0080】
図１９の実施形態では、ビデオシステム３２０は、ビデオカメラその他の画像キャプチャデバイス３２２と、ビデオその他の関連するプロセッサ３２４と、表示画面３２８を有するディスプレイ３２６とを備える。図示されるように、ビデオカメラ３２２は、２個の外科用器具１０６の作業端部１０４に近接する領域１０２に向けられている。図示されるように、外科用器具１０６の両方は、外科用システム１００の一実施形態の一部である。なお、図示を容易にするために、外科用システム１００の他の構成要素は省略されているが、スプリッタ１２６及びアナライザ１２８などのシステム１００の構成要素は、ビデオプロセッサ３２４と同じ物理的ハウジング内に収容されていてもよい。ビデオカメラ３２２からの信号は、ビデオプロセッサ３２４を介してディスプレイ３２６に渡され、これによって、外科医又は外科チームの他のメンバーは、典型的には患者の内部にある領域１０２並びに外科器具１０６の作動端部１０４を見ることができる。
【0081】
図２０は、外科用システム１００の一実施形態に関連して使用できるビデオシステム３２０の別の実施形態を示す。この実施形態によれば、ビデオプロセッサ３２４は、ビデオカメラ３２２’とは別個のハウジング内に配置されるのではなく、ビデオカメラ３２２’と同じハウジング内に配置される。さらなる実施形態によれば、その代わりに、ビデオプロセッサ３２４は、表示画面３２８’としてのディスプレイ３２６’の残りの部分と同じハウジング内に配置できる。さもなくば、図１９に示されたビデオシステム３２０の実施形態に関連する上記の説明は、図２０に示されたビデオシステム３２０の実施形態にも同様に適用される。
【0082】
システム１００は、図１及び図２に示されているような出力装置を備えることができ、システム３２０の構成要素を組み込んでもよい。例えば、手術に使用されているビデオモニタ３４０（例えば、図１９及び図２０のディスプレイ３２６、３２６’）にアラートを表示してもよいし、アラートによってモニタ上の画像の色を変更したり、点滅させたり、サイズを変更したり、そうでなければ外観を変更させたりすることができる。また、補助出力は、聴覚アラームを与えるスピーカ３４２の形であってもよいし、それを備えていてもよい。また、補助出力は、外科用器具１０６の使用を中断する、外科用器具１０６に関連付けられた安全ロックアウトの形であってもよく、又はそれを組み込んでいてもよい。例えば、ロックアウトは、外科用器具１０６が熱結紮装置である場合に、結紮又は焼灼を防止することができる。さらに追加の例として、補助出力は、バイブレータ３４４などの触覚フィードバックシステムの形であってもよく、これは、触覚指示又はアラームを与えるために外科用器具１０６のハンドル又はハンドピースに取り付けられていてもよいし、それと一体形成されていてもよい。補助出力のこれらの特定の形態の様々な組み合わせを使用してもよい。
【0083】
上記のように、一実施形態では、外科用器具１０６は、熱結紮装置とすることができる。別の実施形態では、外科用器具１０６は、単に、対向するジョーを有する把持器又は把持鉗子であってもよい。さらなる追加の実施形態によれば、外科用器具は、例えば、灌注器、外科用ステープラ、クリップアプライヤ、ロボット外科用システムなどの他の外科用器具であってもよい。さらに他の実施形態によれば、外科用器具は、ユーザインタフェース及びセンサを保持し、これらを外科領域内に配置すること以外の他の機能を有していなくてもよい。単一の実施形態の図示は、システム１００を他の外科用器具又はツール１０６と併用することを排除するものではない。
【0084】
結論として、先の記載は、本発明の異なる実施形態の詳細な説明を示すものであるが、本発明の法的範囲は、本願に添付された特許請求の範囲の文言によって定義されるものであると解すべきである。詳細な説明は、単なる例示であると解釈すべきであり、本発明の全ての可能な実施形態を説明するものではない。本発明の全ての可能な実施形態を説明することは不可能ではないにしても非現実的であるからである。現在の技術又は本願の出願日以降に開発された技術を使用して、多数の他の実施形態を実施することが可能であるが、これらは依然として本発明を規定する特許請求の範囲に含まれよう。
【0085】
また、本発明において、ある用語が「ここで使用するときに、用語『』は～を意味するものとする」又は同様の文言を用いて明示的に定義されていない限り、その用語の意味を明示的又は暗示的に、その明瞭な意味又は通常の意味を超えて限定する意図はなく、このような用語は、本発明のいずれかの節でなされた任意の記載（特許請求の範囲の文言以外）に基づいて、その範囲が限定されるものと解釈すべきではないことも理解すべきである。読者を混乱させないように明確にするためだけに行われる、本願に添付した特許請求の範囲で言及されている用語を単一の意味と一致する態様で本発明において言及する範囲内では、このような請求項の用語を暗示その他の方法でその単一の意味に限定することを意図するものではない。最後に、クレーム要素を、用語「手段」と、いかなる構造も記載しない機能とを記載することによって定義しない限り、いかなるクレーム要素の範囲も、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）の適用に基づいて解釈されることを意図するものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】