特表 2022-524100 低侵襲的処置のための操向自在な可撓性ロボット内視鏡器具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-27

(54)【発明の名称】低侵襲的処置のための操向自在な可撓性ロボット内視鏡器具

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/018 20060101AFI20220420BHJP

   A61B 17/29 20060101ALN20220420BHJP

【ＦＩ】

A61B1/018 515

A61B17/29

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021553091

(86)(22)【出願日】2020-03-04

(85)【翻訳文提出日】2021-11-03

(86)【国際出願番号】 US2020020942

(87)【国際公開番号】W WO2020180957

(87)【国際公開日】2020-09-10

(31)【優先権主張番号】62/813,444

(32)【優先日】2019-03-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521400408

【氏名又は名称】ジョージア テック リサーチ コーポレーション

(71)【出願人】

【識別番号】521399825

【氏名又は名称】デサイ、ジェイデヴ

(71)【出願人】

【識別番号】521399836

【氏名又は名称】チタリア、ヤシュ

(71)【出願人】

【識別番号】521399847

【氏名又は名称】チョン、ソクワン

(71)【出願人】

【識別番号】521399858

【氏名又は名称】チャーン、ジョシュア

(74)【代理人】

【識別番号】100104411

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 太郎

(72)【発明者】

【氏名】デサイ、ジェイデヴ

(72)【発明者】

【氏名】チタリア、ヤシュ

(72)【発明者】

【氏名】チョン、ソクワン

(72)【発明者】

【氏名】チャーン、ジョシュア

【テーマコード（参考）】

4C160

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C160GG24

4C160GG32

4C161AA23

4C161DD01

4C161FF43

(57)【要約】

【要約】
【解決手段】 プローブ部品（１００）は第１の孔部（１１２）を画成するベース部材（１１０）を含む。第１の細長い弾性部材（１２０）は、前記ベース部材（１１０）に固定された近位端部（１２６）を含み、当該近位端部から遠位端部（１２８）まで延長し、前記第１の孔部（１１２）と連通し、当該弾性部材の長さ方向に沿って延在するチャネル（１２５）を画成する。第１の腱部（１３０）は、第１の端部と、前記第１の細長い弾性部材（１２０）の前記遠位端部（１２８）に隣接した部分に固定された、反対側の第２の端部とを有する。前記第１の腱部（１３０）は、前記第１の細長い弾性部材の第１の側部（１２２）に隣接して前記第１のチャネル（１２５）内に延在し、前記第１の孔部を貫通（１１２）することで、前記第１の孔部の外側に延出する。前記第１の腱部（１３０）に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材（１２０）は前記第１の側部（１２２）の方向に屈曲される。
【選択図】 図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プローブ部品であって、
（ａ）内部を貫通する第１の孔部を画成するベース部材と
（ｂ）第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部とを有する第１の細長い弾性部材であって、
前記ベース部材に固定された近位端部を含み、当該近位端部から遠位端部まで延長するものであり、
前記第１の細長い弾性部材は、前記第１の孔部と連通し、当該弾性部材の長さ方向に沿って延在する第１のチャネルを画成するものである、
前記第１の細長い弾性部材と、
（ｃ）第１の腱部であって、
前記第１の腱部の一部分は、前記第１の細長い弾性部材の前記第１の側部に隣接した前記第１のチャネル内に配置されているものであり、
前記第１の腱部は第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有し、当該第２の端部は、前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第１の腱部は前記ベース部材の前記第１の孔部を貫通し、それにより前記第１の腱部の前記第１の端部は前記第１の孔部の外側に延出するものであり、
前記第１の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲されるものである、
前記第１の腱部と、
を有する、プローブ部品。

【請求項2】

請求項１記載のプローブ部品において、当該プローブ部品は剛性内視鏡の作業チャネルの直径よりも小さい直径を有するものである、プローブ部品。

【請求項3】

請求項１記載のプローブ部品において、前記第１の細長い弾性部材は、当該弾性部材の前記第１の側部に機械加工された複数の小円鋸歯状部を含む小円鋸歯形状管状部を有するものである、プローブ部品。

【請求項4】

請求項１記載のプローブ部品において、前記ベース部材はその内部を貫通する第２の孔部を画成するものであり、
当該プローブ部品は、さらに、第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第２の腱部を有し、当該第２の端部は、前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第２の腱部は、前記第１の細長い弾性部材の前記第２の側部に沿って前記第１のチャネルを貫通し、さらに前記ベース部材の前記第２の孔部を貫通することで、前記第２の腱部の前記第１の端部は前記第２の孔部の外側に延出するものであり、
前記第２の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲されるものである、
プローブ部品。

【請求項5】

請求項４記載のプローブ部品において、前記第１の細長い弾性部材は、当該弾性部材の前記第１の側部に機械加工された第１の複数の小円鋸歯状部と、当該弾性部材の前記第２の側部に機械加工された第２の複数の小円鋸歯状部とを含む小円鋸歯形状管状部を有するものである、プローブ部品。

【請求項6】

請求項５記載のプローブ部品において、前記第１の複数の小円鋸歯状部は前記第２の複数の小円鋸歯状部と対称形状を有するものである、プローブ部品。

【請求項7】

請求項５記載のプローブ部品において、前記第１の複数の小円鋸歯状部は前記第２の複数の小円鋸歯状部と非対称形状を有するものである、プローブ部品。

【請求項8】

請求項１記載のプローブ部品において、さらに、
前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられた器具を有するものである、プローブ部品。

【請求項9】

請求項１記載のプローブ部品において、さらに
（ａ）前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられた中間剛性部材と、
（ｂ）前記中間剛性部材において、前記第１の細長い弾性部材が取り付けられた側と反対側に取り付けられた第２の細長い弾性部材であって、
第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部とを有し、
前記第２の細長い弾性部材は、当該弾性部材の長さ方向に沿って延在する第２のチャネルを画成するものである、
前記第２の細長い弾性部材と、
第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第３の腱部であって、
前記第３の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第３の腱部は、前記第２の細長い弾性部材によって画成された前記第２のチャネルに沿って延在し、前記ベース部材の第３の孔部を貫通することで、前記第３の腱部の前記第１の端部は前記第３の孔部の外側に延出するものであり、
前記第３の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲されるものである、
プローブ部品。

【請求項10】

請求項９記載のプローブ部品において、前記第２の細長い弾性部は、材当該弾性部材の前記第１の側部に機械加工された複数の小円鋸歯状部を含む小円鋸歯形状管状部を有するものである、プローブ部品。

【請求項11】

請求項９記載のプローブ部品において、さらに、
第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第４の腱部を有し、
前記第４の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第４の腱部は、前記第２の細長い弾性部材の前記第２の側部に沿って前記第２のチャネルを貫通し、さらに前記ベース部材の前記第４の孔部を貫通することで、前記第４の腱部の前記第１の端部は前記第４の孔部の外側に延出するものであり、
前記第４の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲されるものである、
プローブ部品。

【請求項12】

請求項９記載のプローブ部品において、前記第２の細長い弾性部材は、当該弾性部材の前記第１の側部に機械加工された第１の複数の小円鋸歯状部と、当該弾性部材の前記第２の側部に機械加工された第２の複数の小円鋸歯状部とを含む小円鋸歯形状管状部を有するものである、プローブ部品。

【請求項13】

請求項１２記載のプローブ部品において、前記第１の複数の小円鋸歯状部は前記第２の複数の小円鋸歯状部と対称形状を有するものである、プローブ部品。

【請求項14】

請求項１２記載のプローブ部品において、前記第１の複数の小円鋸歯状部は前記第２の複数の小円鋸歯状部と非対称形状を有するものである、プローブ部品。

【請求項15】

請求項９記載のプローブ部品において、さらに、
前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられた器具を有するものである、プローブ部品。

【請求項16】

複数の細長い弾性部材を有するプローブアセンブリであって、前記複数の細長い弾性部材の各々は請求項１記載の細長い弾性部材であり、複数の中間剛性部材によって互いに離間されて前記第１の細長い弾性部材に連続して連結されるものである、プローブアセンブリ。

【請求項17】

プローブアセンブリであって、
（ａ）内部を貫通する第１の孔部、第２の孔部、第３の孔部、および第４の孔部を画成するベース部材と
（ｂ）第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部とを有する第１の細長い弾性部材であって、
前記ベース部材に固定された近位端部を含み、当該近位端部から遠位端部まで延長するものであり、
前記第１の細長い弾性部材は、前記第１の孔部と一直線上にあり、かつ当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第１の側部に隣接して延在する第１の通路を画成するものであり、さらに、
前記第１の細長い弾性部材は、前記第２の孔部と一直線上にあり、かつ当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第２の側部に隣接して延在する第２の通路を画成するものである、
前記第１の細長い弾性部材と、
（ｃ）前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられた中間剛性部材と、
（ｄ）前記中間剛性部材において、前記第１の細長い弾性部材が取り付けられた側と反対側に取り付けられた第２の細長い弾性部材であって、
第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部を有し、
前記第２の細長い弾性部材は、当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第１の側部に隣接して延在する第３の通路を画成するものであり、さらに、
前記第２の細長い弾性部材は、当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第２の側部に隣接して延在する第４の通路を画成するものである、
前記第２の細長い弾性部材と、
（ｅ）第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第１の腱部であって、
前記第１の腱部の前記第２の端部は前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第１の腱部は、前記第１の細長い弾性部材の前記第１の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第１の孔部を貫通することで、前記第１の腱部の前記第１の端部は前記第１の孔部の外側に延出するものであり、
前記第１の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲されるものである、
前記第１の腱部と、
（ｆ）第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第２の腱部であって、
前記第２の腱部の前記第２の端部は前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第２の腱部は、前記第１の細長い弾性部材の前記第２の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第２の孔部を貫通することで、前記第２の腱部の前記第１の端部は前記第２の孔部の外側に延出するものであり、
前記第２の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲されるものである、
前記第２の腱部と、
（ｇ）第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第３の腱部であって、
前記第３の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第３の腱部は、前記第２の細長い弾性部材により画成された前記第３の通路および前記第１の細長い弾性部材により画成された第３の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第３の孔部を貫通することで、前記第３の腱部の前記第１の端部は前記第３の孔部の外側に延出するものであり、
前記第３の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲されるものである、
前記第３の腱部と、
（ｈ）第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する第４の腱部であって、
前記第４の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定されるものであり、
前記第４の腱部は、前記第２の細長い弾性部材の前記第４の通路および前記第１の細長い弾性部材により画成された第４の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第４の孔部を貫通することで、前記第４の腱部の前記第１の端部は前記第４の孔部の外側に延出するものであり、
前記第４の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲されるものである、
前記第４の腱部と、
を有する、プローブアセンブリ。

【請求項18】

請求項１７記載のプローブアセンブリにおいて、前記プローブ部品は、剛性内視鏡の作業チャネルの直径よりも小さい直径を有するものである、プローブアセンブリ。

【請求項19】

請求項１７記載のプローブアセンブリにおいて、前記第１の細長い弾性部材および前記第２の細長い弾性部材の各々は、前記第１の細長い弾性部材の前記第１の側部および前記第２の細長い弾性部材の前記第１の側部に機械加工された第１の複数の小円鋸歯状部と、前記第１の細長い弾性部材の前記第２の側部および前記第２の細長い弾性部材の前記第２の側部に機械加工された第２の複数の小円鋸歯状部とを含む小円鋸歯形状管状部をそれぞれ有するものである、プローブアセンブリ。

【請求項20】

請求項１７記載のプローブアセンブリにおいて、さらに、
前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられた器具を有するものである、プローブアセンブリ

【請求項21】

プローブアセンブリを動作させる装置であって、
前記プローブアセンブリは、少なくとも１つの腱部に応力を加えることによって方向制御を行うものであり、前記装置は、内部を貫通する長さ方向の通路を画成する内視鏡とともに使用されるように構成されているものであり、この装置は、
（ａ）ハウジングであって、当該ハウジングの引き込み自在な部分を引き込むことにより露出される内部構造を有し、前記内視鏡に連結するように構成された一端部を有するものである、前記ハウジングと、
（ｂ）前記ハウジングによって画成され、前記内視鏡の長さ方向と一直線上になるように構成された少なくとも１つの入力通路であって、前記プローブアセンブリの一部分を内部に受容するように構成され、それにより前記プローブアセンブリは前記内視鏡によって画成された前記長さ方向の通路に受容されるものである、前記少なくとも１つの入力通路と、
（ｃ）前記ハウジングに取り付けられ、前記少なくとも１つ腱部に選択的に応力を加えることによって前記プローブアセンブリを操作するように構成されたアクチュエータアセンブリと、
を有する、装置。

【請求項22】

請求項２１記載の装置において、さらに、
前記アクチュエータアセンブリに連結自在であり、前記プローブアセンブリに取り付けられた即時接続型アセンブリを有し、
前記少なくとも１つの腱部は、プローブ側腱部接続部に連結されており、
前記アクチュエータアセンブリは、前記腱部側腱部接続部を補完するアクチュエータ側腱部接続部を含み、前記即時接続型アセンブリが前記アクチュエータアセンブリに定位置でスナップ式に接続された際、前記アクチュエータ側腱部接続部は、前記腱部側腱部接続部と係合するものであり、これにより、前記アクチュエータ側腱部接続部に加えられる、前記アクチュエータアセンブリにより誘導される動きが前記腱部側腱部接続部における対応する動きとなり、その結果前記少なくとも１つの腱部の操作が行われるものである、
装置。

【請求項23】

請求項２１記載の装置において、さらに、
直感的制御入力を前記プローブアセンブリに提供するように構成された少なくとも１つのジョイスティックを有するものである、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年３月４日付で出願した米国特許仮出願第６２／８１３，４４４号に対して利益を主張するものであり、その内容の全体がこの参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、内視鏡器具に関し、具体的には操向自在なプローブ部品に関する。

【背景技術】

【0003】

水頭症は、先進国において１０００人につき０．７件の割で発症する一般的な小児疾患である。発展途上国においてはその発症数はさらに高くなる。この疾患は、脳内に脳脊髄液（ＣＳＦ）が貯留することによって脳室が拡大し、頭蓋内圧が上昇することによって起こる。脳脊髄液（ＣＳＦ）は側脳室において産生されると考えられており、頭頸接合部の周囲の脳槽空間に流入する前に、第３脳室、中脳水道、および第４脳室を順に通過する。第３および第４脳室を結ぶ中脳水道の段階における脳脊髄液（ＣＳＦ）の循環の妨害が水頭症の最も一般的な原因の１つである。水頭症の治療が遅れた場合、運動機能の喪失、てんかん、慢性的頭痛、感覚神経障害、および死亡をもたらす可能性がある。脳と腹部との間にシリコンチューブを埋め込み、脳脊髄液（ＣＳＦ）を方向転換させる技法（脳脊髄液（ＣＳＦ）シャント）が臨床医による水頭症の治療において最も一般的である。しかしながら、脳脊髄液（ＣＳＦ）シャントに関する６０年に値する知見から当該シャントは不完全な装置であることが分かっており、シャントの閉塞が疾病および死亡の最大の原因となっている。

【0004】

脳脊髄液（ＣＳＦ）シャント設置の代替法は、脳内の閉塞物を除去またはバイパスを目的とする内視鏡手術であり、この場合、脳脊髄液（ＣＳＦ）シャントの埋め込みを完全に回避できる。最も一般的な内視鏡手術の１つは内視鏡下第３脳室底開窓術（ＥＴＶ）である。内視鏡下第３脳室底開窓（ＥＴＶ）手術の間、外科医は、まず高解像度カメラおよび光源から構成された内視鏡によって脳室に挿入口を作る。次に直接可視化の下で、内視鏡の作業チャネルを通過する剛性器具を使用して第３脳室の床底壁に穿孔を形成する。この穿孔により、中脳水道の閉塞物をバイパスして脳脊髄液（ＣＳＦ）を中脳水道の下方に位置する橋前槽に流出させることが可能となる。この処置は、幼児において８０％以上の成功率が確認されているが、内視鏡下第３脳室底開窓術（ＥＴＶ）の処置において、穿孔を形成するために第３脳室において適切な位置に到達することは困難である可能性がある。内視鏡は剛性特性を有するため、頭皮から脳実質を通過し、第３脳室床に至るまでの経路において直線経路が必要となる。出血を避けるためにこの直線経路は、重要な血管、機能領域、および脳神経を回避する必要がある。また、疾病の進行により多くの場合脳構造に変形が生じるため、この問題はさらに複雑化する。このような制約のため、最適な直線経路を見つけることは必ずしも可能ではない。

【0005】

したがって、障害物を回避することができる操向自在な内視鏡プローブアセンブリが必要とされる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

従来技術の欠点は、１つの観点において、内部を貫通する第１の孔部を画成するベース部材を含むプローブ部品である本発明によって克服される。第１の細長い弾性部材は、第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部とを有し、前記第１の細長い弾性部材は、前記ベース部材に固定された近位端部を含み、当該近位端部から遠位端部まで延長する。前記第１の細長い弾性部材は、前記第１の孔部と連通し、当該弾性部材の長さ方向に沿って延在する第１のチャネルを画成する。一部分が前記第１の細長い弾性部材の前記第１の側部に隣接した前記第１のチャネル内に配置された第１の腱部は、第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する。前記第２の端部は、前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第１の腱部は前記ベース部材の前記第１の孔部を貫通し、それにより前記第１の腱部の前記第１の端部は前記第１の孔部の外側に延出する。前記第１の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲される。

【0007】

別の観点において、本発明は、内部を貫通する第１の孔部、第２の孔部、第３の孔部、および第４の孔部を画成するベース部材を含むプローブアセンブリである。第１の細長い弾性部材は、第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部とを有する。前記第１の細長い弾性部材は、前記ベース部材に固定された近位端部を含み、当該近位端部から遠位端部まで延長する。前記第１の細長い弾性部材は、前記第１の孔部と一直線上にあり、かつ当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第１の側部に隣接して延在する第１の通路を画成する。前記第１の細長い弾性部材はまた、前記第２の孔部と一直線上にあり、かつ当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第２の側部に隣接して延在する第２の通路を画成する。中間剛性部材は前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に取り付けられる。第２の細長い弾性部材は、前記中間剛性部材において、前記第１の細長い弾性部材が取り付けられた側と反対側に取り付けられる。前記第２の細長い弾性部材は、第１の側部と当該第１の側部の反対側の第２の側部を有する。前記第２の細長い弾性部材は、当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第１の側部に隣接して延在する第３の通路を画成する。前記第２の細長い弾性部材はまた、当該弾性部材の長さ方向に沿って前記第２の側部に隣接して延在する第４の通路を画成する。第１の腱部は、第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する。前記第１の腱部の前記第２の端部は前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第１の腱部は、前記第１の細長い弾性部材の前記第１の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第１の孔部を貫通することで、前記第１の腱部の前記第１の端部は前記第１の孔部の外側に延出する。前記第１の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲される。第２の腱部は第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する。前記第２の腱部の前記第２の端部は前記第１の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第２の腱部は、前記第１の細長い弾性部材の前記第２の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第２の孔部を貫通することで、前記第２の腱部の前記第１の端部は前記第２の孔部の外側に延出する。前記第２の腱部に張力を加えることにより、前記第１の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲される。第３の腱部は、第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する。前記第３の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第３の腱部は、前記第２の細長い弾性部材により画成された前記第３の通路および前記第１の細長い弾性部材により画成された第３の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第３の孔部を貫通することで、前記第３の腱部の前記第１の端部は前記第３の孔部の外側に延出する。前記第３の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第１の側部の方向に屈曲される。第４の腱部は、第１の端部と当該第１の端部の反対側の第２の端部とを有する。前記第４の腱部の前記第２の端部は前記第２の細長い弾性部材の前記遠位端部に隣接した部分に固定される。前記第４の腱部は、前記第２の細長い弾性部材の前記第４の通路および前記第１の細長い弾性部材により画成された第４の通路を貫通して延在し、前記ベース部材の前記第４の孔部を貫通することで、前記第４の腱部の前記第１の端部は前記第４の孔部の外側に延出する。前記第４の腱部に張力を加えることにより、前記第２の細長い弾性部材は前記第２の側部の方向に屈曲される。

【0008】

さらに別の観点において、本発明はプローブアセンブリを動作させる器具であり、前記プローブアセンブリは、少なくとも１つの腱部に応力を加えることによって方向制御を行う少なくとも１つの弾性部材を含む。前記器具は、内部を貫通する長さ方向の通路を画成する内視鏡とともに使用されるように構成されている。ハウジングは、当該ハウジングの引き込み自在な部分を引き込むことにより露出される内部構造を有する。前記ハウジングは、前記内視鏡に連結するように構成された一端部を有する。少なくとも１つの入力通路は、前記ハウジングによって画成され、前記内視鏡の長さ方向と一直線上になるように構成される。前記少なくとも１つの入力通路は、前記少なくとも１つの腱部の一部分を内部に受容するように構成され、それにより前記少なくとも１つの弾性部材は前記内視鏡によって画成された前記長さ方向の通路に受容される。アクチュエータアセンブリは、前記ハウジングに取り付けられ、前記少なくとも１つ腱部に選択的に応力を加えることによって前記少なくとも１つ腱部を操作するように構成される。

【0009】

本発明の上記の観点およびその他の観点は、以下の図面とともに以下の好適な実施形態の記載から明らかになると考えられる。当業者であれば自明であるが、本開示の新規性を有する概念の要旨および範囲を逸脱することなく、本発明の様々な変形および変更が実施可能であると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに一読することにより最も良く理解される。一般的な方法に従い、図面の種々の構成要素は原寸に比例したものではない。むしろ、種々の構成要素の寸法は、明確化のため、任意に拡張または縮小されている。

【図1A】図１Ａおよび図１Ｂは、プローブ部品の１代表実施形態の概略図である。

【図1B】図１Ａおよび図１Ｂは、プローブ部品の１代表実施形態の概略図である。

【図2】図２Ａ～２Ｃは、プローブ部品の第２の実施形態の概略図である。

【図3】図３は、プローブの１実施形態の概略図である。

【図4】図４Ａ～４Ｂは、小円鋸歯形状の管状弾性部材の概略図である。

【図5】図５Ａ～５Ｃは、異なる小円鋸歯形状の概略図である。

【図6】図６は、小円鋸歯形状の管状弾性部材用いたプローブの概略図である。

【図7】図７Ａ～７Ｃは、プローブに使用される器具の概略図である。

【図8】図８は、内視鏡とともに用いられるプローブの使用例の概略図である。

【図9】図９は、プローブ制御ハウジングの概略図である。

【図10】図１０は、図９に示すハウジングの詳細であり、プローブ接続部を示す。

【図11】図１１は、ハウジングに連結されたプローブの詳細を示す。

【図12】図１２は、制御装置の模式図の分解組立図である。

【図13】図１３は、内視鏡とともに使用されるプローブおよびハウジングの使用例の模式図である。

【図14A-14B】図１４Ａ～１４Ｄは、プローブアセンブリの異なる設計を示す模式図である。

【図14C-14D】図１４Ａ～１４Ｄは、プローブアセンブリの異なる設計を示す模式図である。

【図15】図１５は、小円鋸歯形状ニッケルチタン合金管部の顕微鏡写真である。

【図16】図１６は、プローブアセンブリの実験的な１実施形態の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好適実施形態を詳細に説明する。本図面について、同様の参照番号は図面全体において同様の部品を示す。以下の開示で明示されていない限り、原寸に比例したものではない。本開示は、本図面および以下の説明で示す例示的な実施形態および技術にいかなる点においても限定されるものではない。本明細書の記載および特許請求の範囲で使用される以下の用語は、その文脈において明らかに異なる意味でない限り、本明細書において明確に関連した意味を有する。すなわち、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数形の意味を含み、「ｉｎ」は「ｉｎ（内に）」および「ｏｎ（上に）」の意味を含む。

【0012】

本発明のロボットより動作可能な操向自在プローブアセンブリは、従来使用されている内視鏡の作業チャネルの小口径に適合するように設計されている（例えば、Ａｃｓｃｕｌａｐ Ｉｎｃ社から入手可能な２．２ｍｍの作業チャネルを有するＭＩＮＯＰ内視鏡、およびＫａｒｌ Ｓｔｏｒｚ ＳＥ & Ｃｏ． ＫＧ社から入手可能な１．３ｍｍの作業チャネルを有するＨａｎｄｙＰｒｏ内視鏡など）。また、前記プローブアセンブリは、その作業空間において高度な機動性を有するように設計されているため、障害物を回避する確率が高まる。手術室では、内視鏡手術に２人の外科医が携わることが望ましいことが多く、一方の外科医は内視鏡本体の挿入および引き込み操作を行い、もう一方の外科医は、内視鏡の作業チャネル内で器具の挿入、引き込み、および回転を含む器具自体の操作を行う。したがって、ロボットによる解決手段には、小型の携帯パッケージ内で動作可能なアクチュエータを含む必要がある。

【0013】

本発明のロボットプローブシステムは、１）横力に対し高抵抗性および可撓性を有する細長い弾性部材からなる近位関節部、２）遠位腱部（ｄｉｓｔａｌ ｔｅｎｄｏｎｓ）の経路変更を可能とすることで関節部間の連結を最小限とする腱部移相ユニット、および３）高可撓性を有する細長い弾性部材からなる遠位関節部の３つの主要なコンポーネントを含む。

【0014】

図１に示すように、プローブ部品１００の１実施形態は、内部を貫通する第１の孔部１１２を有するベース部材１１０を含む。第１の細長い弾性部材１２０（本明細書において「関節部」とも言う。）はベース部材１１０から延長し、第１の側部１２２と、反対側の第２の側部１２４と、近位端部１２６と、遠位端部１２８とを有する。第１の細長い弾性部材１２０は、第１の側部１２２に沿って延長し、かつ孔部１１２と一直線上にあるチャネル１２５を画成する。第１の腱部１３０は、孔部１１２およびチャネル１２５を通過し遠位端部１２８の近傍で第１の細長い弾性部材１２０に固定される。図１Ｂに示すように、第１の腱部１３０に対して図示する方向に応力を加えることにより、第１の細長い弾性部材１２０は内側に第１の側部１２２の方向に向かって屈曲する。

【0015】

図２Ａ～２Ｃに示すように、第１の細長い弾性部材２２０には、第１の通路１２７、および第２の側部に沿った第２の通路１２９を画成することができ、またベース部材には第２の腱部１３２が通過する第２の孔部１１３を画成することができる。本実施形態では、第１の細長い弾性部材１２０は、腱部を引っ張ることにより第１の側部１２２の方向および第２の側部１２４の方向の両方向に屈曲することが可能となる。１実施形態において、（ニチノールなどの）ニッケルチタン合金ワイヤ（ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｏｐ．ｃｏｎｆｌｕｅｎｔｍｅｄｉｃａｌ．ｃｏｍ／から入手可能な部品番号ＷＳＥ０００４５００００ＤＧなど）を腱部に含むことができる。また、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の用途に応じて、その他のタイプの導線、ワイヤ、およびコードを含む、その他の材料を腱部に含むことができることを理解されたい。

【0016】

図３に示すように、プローブアセンブリ３００は、（腱部３３０、３３２によって制御される）第１の細長い弾性部材１２０ａと、（腱部３３４、３３６によって制御される）第２の細長い弾性部材１２０ｂとを含むことができ、当該弾性部材１２０ａおよび１２０ｂは、移相ユニットとして構成された中間剛性部材３１０によって離間されている。第１の細長い弾性部材１２０ａはチャネル１２５ａを画成し、第２の細長い弾性部材１２０ｂはチャネル１２５ｂを画成する。本プローブアセンブリ３００は、図示するよに「Ｓ字」曲線などの形態を成すことができる。さらに、プローブアセンブリ３００の適用時の使用のために器具３３０を当該プローブアセンブリの端部に固定してもよい（プローブアセンブリ３００は、器具３３０を制御するために用いられる導線の通路を含んでもよい）。特定の実施形態において、複数の細長い弾性部材を、対応する複数の中間剛性部材によって互いに離間するように連続して連結することで、プローブアセンブリのより複雑な運動パターンを達成することができる。図示する細長い弾性部材は実質的に管状形状を有するが、特定の用途応じてその長さに沿って先細りにする、若しくはその直径を可変とすることもできる。さらに別の実施形態において、細長い部材は矩形梁など、非管状形状を有することができる。

【0017】

図４Ａ～４Ｂに示すように、細長い弾性部材は弾性管状部４２０を含むことができ、当該弾性管状部の一方の側面には第１の小円鋸歯状部のセットが機械加工されており、またもう一方の側面には第２の小円鋸歯状部のセットが機械加工されている。１実施形態において、弾性管状部４２０はニッケルチタン合金を含む（弾性管状部４２０は、本発明の範囲から逸脱することなく、特定の用途に応じて、弾性特性を呈するその他の材料を含むことができることを理解されたい）。図４Ｂに示すように、腱部１３０のうちの１つが外側に引っ張られると、圧縮により互いに隣接する小円鋸歯状部が屈曲されて、張力が加えられた腱部１３０の側に向かって細長い弾性部材は屈曲される。細長い弾性部材は、張力から解放されると、ニッケルチタン合金の超弾性特性により原形に復元する。但し、この運動能力は他の材料においても観察することができ、したがって必ずしもニッケルチタン合金に限定されるものではない。さらに、コンポーネントのコストを低減するために、微細溶接により弾性部材を非弾性部材に接合してもよい。

【0018】

図５Ａは片面のみに施された小円鋸歯形状パターンを示し、このパターンでは１方向のみに屈曲が可能となる。図５Ｂは非対称的な小円鋸歯形状パターンを示し、図５Ｃは対称的な小円鋸歯形状パターンを示すものであり、双方のパターンにおいて２方向の屈曲が可能となる。図６は、小円鋸歯形状の弾性部材１２０、２２０を備えるプローブアセンブリ２００を示す（図１４Ａ～１４Ｄにいくつかの別の形態を示す）。図６を参照すると、腱部３３４、３３６の移相経路を示すために、関節部間を連結する中間部材３１０の部分が開放されて示されている。

【0019】

双極式電気焼灼器２３２、把持器具２３４，およびはさみ器具２３６を含む、異なる器具を図７Ａ～７Ｃに示す。また、例えば、切除器具、バスケット型器具、ループ器具、およびメス器具を含むその他のタイプの器具も使用可能であることを理解されたい。

【0020】

図８は、患者１０の脳１１の手術の際に使用されるプローブアセンブリ３００を示し、当該プローブアセンブリは剛性内視鏡８１０とともに用いられている。本図の詳細部分から分かるように、プローブアセンブリ３００は、障害物１２の周囲に沿って移動させて、標的領域に到達するように操作可能であり、また、例えば、腫瘍を回避するようにさらに操作することが可能である。

【0021】

図９に示すように、制御装置８００は、腱部に張力を加え（腱部から張力を解放する）ために使用されるギアアセンブリ８２４を駆動する２（若しくはそれ以上の）モータ８２０を使用可能である。利用者によって操作されるジョイスティック８２２はモータ８２０の運動を制御する。回路８２６は、ジョイスティック８２２および遠隔コンピュータからの制御コマンドをモータ８２０に送信するために使用される。これにより、利用者によるプローブアセンブリの直感的制御が提供される。図１０に示す即時接続型アセンブリ（ｑｕｉｃｋ ｃｏｎｎｅｃｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、プローブアセンブリ３００の腱部（１３０、１３２、１３４、１３６）が内部に配置された入力通路８３０を露出する引き込み式ハウジング部８０４を含む。（１実施形態では、内部に２若しくはそれ以上のプローブアセンブリを配置可能な２若しくはそれ以上の通路を含み、それにより２若しくはそれ以上の器具が内視鏡を通過することが可能となる。）プローブ側腱部接続部８３４はアクチュエータ側の接続部８３２と係合し、これらの接続部はプーリおよびギアアセンブリ８２４により操作される。１実施形態において、即時接続型アセンブリ８０２は、挿入および捩り運動により定位置にスナップ式に接続される。別の実施形態では、磁力によりスナップ式接続が行われる場合もある。この即時接続型アセンブリ８０２により、手術中に異なる器具を備えるプローブの内視鏡内での取り外しおよび事前配置が可能となる。ロボット器具先端部を動作させる制御装置８００のサイズは、市販の内視鏡とともに使用される既存の装置の範囲内である必要がある。したがって、実験的な実施形態においては、制御装置モジュールは直径３２ｍｍおよび長さ１７８．８５ｍｍを有するものとし、既存の製品のサイズに対応させた。本実施形態の制御装置は、ＭＩＮＯＰ（低侵襲的処置用）神経内視鏡と連結する接続モジュールに容易に結合させることができる。この接続部は内視鏡上をスライド移動する雌型ソケットを有し、これにより器具先端部位置の微調整が可能となるとともに、ハンズフリー操作用に止めねじによって内視鏡に固定することができる。制御装置の外側シースは、臨床医がモータおよびロボットアセンブリの全体を制御装置の中心軸に沿って回転させることを可能にする窓部を有する。図１２は、制御装置のさらなる別の実施形態の分解組立図を示す。本設計においては関節部全体が腱部によって駆動される。全ての腱部は親ねじを有するＤＣモータによって実現される直動作動によって制御される。各腱部は、プーリを配置することによって単一のＤＣモータにルーティングされるため、各関節部につき２つのモータが使用される。２つ乃至４つのモータを使用する設計では、制御装置には、長さ５０ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍの親ねじを有する直径８ｍｍのＤＣモータ（米国、マサチューセッツ州、Ｍａｘｏｎ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｍｏｔｏｒｓ社）を最高４つまで収容できる空間的余裕が設けられている。腱部を保持するナットが４つの親ねじに取り付けられており、これらのナットは単一の中央ロッド上に載置されている。この中央ロッドによりナットの回転が阻止され、ナットは当該ロッドの長さに沿ってスライド移動するため、直動運動が実現される。このモータおよび親ねじアセンブリの全体は、制御装置のいずれかの端部にある２つの軸受に載置されており、また内側ハウジング内に配置されている。したがって、これらの軸受により当該ハウジングは、円筒状アセンブリの中心軸に沿って回転することが可能となり、これにより上述した回転運動が可能となる。図１１はこのタイプのプローブシステムを示す。図１３は手術中に当該システムが使用されている図を示す。

【0022】

実験的な１実施形態において、ロボットの直径の大きさの制約のため、機械加工により管状部から材料を除去して特定のパターンを形成することにより屈曲関節部（細長い弾性部材）を作製した。１実施形態において、非対称的な態様で管状部から材料を除去して一方向非対称切り欠き関節部を作製した。しかしながら、全ての切り欠き部が管状部の中心軸の一方の側のみに存在する場合、関節部の中立軸が遠端の方向に移動される結果となることが分かった。これにより関節部は横力およびその他の外力の影響を受けやすくなった。双方向対称関節部ではこのような問題は起こらなかったが、モーメントアームの制約により、当該関節部では高度の可撓性が欠如していることが分かった。屈曲平面における可撓性を高度に保つ一方で、外力を低く抑えるために、図１５に示すように、双方向非対称切り欠き関節部として知られる屈曲関節部を採用した。この設計においては、非対称切り欠き部を中心軸の両側に作製することで切り欠き部の間に可撓性屈曲セグメントを作製した。このタイプの関節部は、軸力および屈曲平面を横断する平面にかかる力に対して高度な耐性能力を有する。上記切り欠き関節部の横力に対するこの耐性能力により、関節間の連結を最小限とする腱部のルーティング方式が可能となる。

【0023】

前記実験的な実施形態に使用される関節部を製造するために、外径（ＯＤ）２ｍｍ、内径（ＩＤ）１．４３ｍｍのニッケルチタン合金製管状部を、直径５００ミクロンの４フルートエンドミル（米国、マサチューセッツ州、Ｒｉｃｈａｒｄｓ Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｏｌ社から入手可能な８７５－ＴＪ －．０２０）を有する３軸ＣＮＣフライス盤（米国、ノースカロライナ州、Ｏｋｕｍａ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＯｋｕｍａ Ｍｉｌｌａｃ）で機械加工した。定格切削速度は１９ｍ／分であり、供給速度は４．２ｍｍ／秒であった。ロボットの別の実施形態において、ロボット関節部は、外径（ＯＤ）１．９３ｍｍ、内径（ＩＤ）１．４９ｍｍのニッケルチタン合金製管状部から機械加工された。小円鋸歯状部のマイクロマシニングはフェムト秒レーザ（ベルギー王国、フラムリー、Ｏｐｔｅｃ社から入手可能なＷＳ－Ｆｌｅｘ Ｕｌｔｒａ－Ｓｈｏｒｔ Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）で施された。ロボットプローブアセンブリ自体は２つの関節部を含み、双方の関節部は同一平面で平行軸に沿って２つの腱部の駆動により屈曲するように構成された。各関節部は、２つの腱部により屈曲平面においてそれぞれの方向に屈折させることが可能であった。但し、遠位関節部を駆動する２つの腱部は近位関節部を駆動する腱部とともにルーティングされた。遠位関節用の腱部は近位関節部の屈曲平面を横断する平面上にルーティングされた。近位関節部は屈曲平面において高可撓性を有するが、横断面においては低可撓性を有するため、遠位腱部を作動させることによって近位関節部の顕著な屈折が生じることなく、計画的に連結解除（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を実現した。腱部移相ブロックは、その内部に０．２ｍｍのチャネルが螺旋状に形成された３Ｄ印刷の管状部であり、これにより遠位腱部は位相を９０°シフトすることが可能となるため、横断面から当該遠位腱部の屈曲面に移動することができる。このような構成により、図１６に示すように、方向に依存して可撓性を有するばね様の関節部によって連結解除を実現するとともに、連続した関節間の腱部のルーティング方式を実現する、腱部駆動式の多自由度（ＤｏＦ）系を達成した。

【0024】

上記で特定の利点を列挙したが、様々な実施形態は、列挙した利点の一部を含む場合、当該利点を含まない場合、若しくは当該利点の全てを含む場合がある。当業者であれば、本図面および説明を考察することにより他の技術的利点が自明となると考えられる。本図面および説明では例示的な実施形態を示したが、本開示の原理は、現在周知のまたは周知ではない任意数の技術を用いて実現することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で記載したシステム、装置、および方法に変更、追加、または省略を行うことができる。システムおよび装置のコンポーネントは一体化、または分離することができる。本明細書で開示したシステムおよび装置の操作は、より多くの、またはより少ない、若しくはその他のコンポーネントで実現することができ、また本明細書に記載した方法は、より多くの、またはより少ない、若しくはその他の工程を含んでもよい。さらに、工程は任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で使用する「ｅａｃｈ（各）」は、１つのセットの各部材、１つのセットのサブセットの各部材を指す。以下に記載する特許請求の範囲およびその要素は、特定の請求項において「～のための手段」または「～のための工程」という用語が明示的に用いられていない限り、合衆国法典第３５巻第１１２条（ｆ）を行使することを意図していない。上述した実施形態は、出願時に本発明にとって既知であった好適実施形態、および本発明の最良の形態を含むが、例示的な態様としてのみ提供されている。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された特定の実施形態に様々な変更を行うことができることが容易に理解される。したがって、本発明の範囲は、上記の特定の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【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14A-14B】

【図14C-14D】

【図15】

【図16】

【国際調査報告】