(57)【要約】【課題】  手術用装置を提供する。【解決手段】  手術用装置は、回転式シャフトとタービンアセンブリとを含む。回転式シャフトは、その上に配置されたカッターを含む。カッターは、シャフトが回転軸を中心として回転されているときに対象物を切断するように構成されている。タービンアセンブリは、タービンとタービンハウジングとを含む。タービンハウジングは、回転軸に対して平行にハウジングに進入する流体を受容するように、また回転軸に対して平行でない方向にタービンに衝突するよう流体を導くように構成されている。タービンは、カッターによって対象物を切断するためにシャフトを回転させるように構成されている。【選択図】  図１
2018023789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術用装置であって、
上に配置されたカッターを備える回転式シャフトであって、前記カッターは、前記シャフトが回転軸を中心として回転しているときに、対象物を切断するように構成されている、回転式シャフトと、
タービンとタービンハウジングとを備えるタービンアセンブリであって、前記タービンハウジングは、前記回転軸に対して平行に前記ハウジングに進入する流体を受容するように、また前記回転軸に対して平行でない方向に前記タービンに衝突するよう前記流体を導くように構成されており、前記タービンは、前記カッターによって前記対象物を切断するために前記シャフトを回転させるように構成されている、タービンアセンブリと、を備える、装置。
【請求項２】
前記タービンハウジングは、前記回転軸に対して平行である第１の方向に前記流体を受容するように、また、前記流体が前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記タービンに衝突するよう、前記受容した流体を前記第２の方向に導くように構成されている、１つ以上の流体チャネルを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の方向は前記第１の方向に直交している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記流体チャネルは、前記導かれた流体の連続的な噴流を形成するように互いに隣接している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記流体は圧縮空気を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記衝突した流体を前記タービンハウジングの外へ排出するように構成された１つ以上の流体出口管を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記流体出口管は、前記衝突した流体を前記回転軸に対して平行に排出するように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記カッターに結合されており、前記タービンハウジング内に同軸に配設されている排気パイプを備え、前記排気パイプが、前記対象物を前記手術用装置から離して引き込むように構成されている、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には最小侵襲手術に関し、具体的にはロータリーカッターを駆動することに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン駆動型ロータリーカッター及びドリラーは、様々な医療用途で使用されている。
【０００３】
例えば、その開示内容が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１３／０２６６４３０号には、内蔵フリータービンブレードを有するヘッド部分と、ヘッド部分に続いて取り付けられ、操作者によって握持されるネック部分と、ネック部分に続いて取り付けられたグリップ部分と、タービンブレードを駆動するための給気ダクトと、空気を排気するための排気ダクトと、を有するエアタービンハンドピースが記載されている。排気ダクトには、一方の端部では排気ダクトに開口し、もう一方の端部では排気出口としてタービン室に開口した、還流ダクトが設けられており、還流ダクトの還流出口における口径を給気ダクトの給気ポート内の口径で除算した値は１以下となり、還流ダクトの還流出口は給気ポートと排気出口との間で給気ポート付近のタービン室に開口している。
【０００４】
その開示内容が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第８，５６２，３４３号には、単一のエアフロー流入を用いてローターを駆動すると共に静圧軸受けを設ける歯科用ハンドピースが記載されている。空気経路の設計が静圧軸受けに対してより直接的となっていることにより、圧縮空気の形態をなす流体流れは、いかなる可動機械部品も使用することなく、まず静圧軸受けに加えられ、次いでその後に、ローターのタービンブレードに加えられる。この通路は、ハンドピース内に装着され得るマニホールドインサートの形態である。ハンドピースは、精密な製造を可能にするＣ字形状のスペーサによって分離された１対の円錐台状ケージを含む。ローターの円錐台状端部及びケージの嵌合する円錐台状内部表面には、ダイヤモンド状炭素コーティングが施される。
【０００５】
本特許出願に参照により組み込まれる文献は、いずれかの用語がこれらの組み込まれた文献において、本明細書に明確に又は暗示的になされる定義と矛盾する形で定義されている場合には、本明細書中の定義のみが考慮されるべきである点を除いて、本出願の一部とみなされるものとする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で説明する本発明の一実施形態は、回転式シャフトとタービンアセンブリとを含む手術用装置を提供する。回転式シャフトは、その上に配置されたカッターを含む。カッターは、シャフトが回転軸を中心として回転しているときに対象物を切断するように構成されている。タービンアセンブリは、タービンとタービンハウジングとを含む。タービンハウジングは、回転軸に対して平行にハウジングに進入する流体を受容するように、また回転軸に対して平行でない方向にタービンに衝突するよう流体を導くように構成されている。タービンは、カッターによって対象物を切断するためにシャフトを回転させるように構成されている。
【０００７】
いくつかの実施形態では、タービンハウジングは、回転軸に対して平行である第１の方向に流体を受容するように、また、流体が第１の方向とは異なる第２の方向からタービンに衝突するよう、受容した流体を第２の方向に導くように構成されている、１つ以上の流体チャネルを含む。他の実施形態では、第２の方向は第１の方向に直交している。更に他の実施形態では、流体チャネルは、導かれた流体の連続的な噴流を形成するように互いに隣接している。
【０００８】
一実施形態において、流体は圧縮空気を含む。別の実施形態では、手術用装置は、衝突した流体をタービンハウジングの外へ排出するように構成された１つ以上の流体出口管を更に含む。更に別の実施形態では、流体出口管は、衝突した流体を回転軸に対して平行に排出するように構成されている。いくつかの実施形態では、手術用装置は排気パイプを更に含み、その排気パイプは、カッターに結合されており、タービンハウジング内に同軸に配設されている。排気パイプは、対象物を手術用装置から離して引き込むように構成されている。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、タービンとタービンハウジングとを含むタービンアセンブリと、タービンアセンブリに結合されており、カッターを含む回転式シャフトと、を含む手術用装置内で、タービンの回転軸に対して平行にタービンハウジングに進入する流体を受容することを含む方法が更に提供される。流体は、回転軸に対して平行でない方向にタービンに衝突するように導かれる。カッターによって対象物を切断するために、回転式シャフトがタービンを使用して回転される。
【００１０】
以下の本開示の実施形態の詳細な説明を図面と併せ読むことで本開示のより完全な理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による、手術用システムの概略的絵図である。
【図２】本発明の一実施形態による、手術用カテーテルの概略的絵図である。
【図３】本発明の一実施形態による、タービンアセンブリの概略的絵図である。
【図４】本発明の一実施形態による、タービンの概略的絵図である。
【図５】本発明の一実施形態による、タービンハウジング内の流体チャネルの概略的絵図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
概要
以下で説明する本発明の実施形態は、カテーテル内の回転式シャフトに取り付けられたロータリーカッターを駆動するための改善された技法を提供するものである。これらの技法は、例えば、シノプラスティ（sinuplasty）手技において用いられ得るものであり、シノプラスティ手技において、カッターはカテーテルの挿入管内の開口部に対して回転する。いくつかの実施形態において、カッターは、シャフト上に配設され、したがって、医学的手技の間にシャフトを回転させるとき、カッターも回転し、除去されるべき対象物（例えば鼻ポリープ）を切断する。
【００１３】
カテーテルは、シャフトを回転させるタービンアセンブリを更に備えている。タービンアセンブリは、複数のブレードを有するタービンと、タービンハウジングと、を備えている。開示する構成では、シャフトの回転軸に対して平行である方向に、圧縮空気がタービンハウジングに進入する。タービンハウジングは、タービンブレードに衝突するように、例えば、回転軸に直交する方向に、圧縮空気を導く。
【００１４】
一実施形態において、タービンハウジングは、タービンアセンブリに進入する圧縮空気を導くための１つ以上の流体チャネルを備える。各流体チャネルは、１つ以上の入口ノズルと１つ以上の出口ノズルとを備えている。圧縮空気は、タービンの回転軸に対して平行な方向をなして入口ノズルに進入する。入口ノズルは、回転軸に対して平行でない（例えば直交している）方向をなしてタービンに衝突するよう空気を導くように付形されている。空気がタービンブレードに到達した後、出口ノズルは、出口管を通じて、タービンハウジングから離れて空気を排出するように構成されている。ブレードは、ポリープを切断するためにシャフト及びカッターと共にタービンを、回転軸を中心として回転させるように構成されている。
【００１５】
手術用カテーテルは、カテーテルの遠位端部に配置されたドレーンに除去したポリープを引き込むように構成された排気パイプを更に備えている。一実施形態において、排気パイプは、タービンの回転軸に沿って配設され得る。この実施形態では、流体チャネルの構成は通常、除去したポリープがタービンアセンブリの中に流入する圧縮空気と干渉しないように設計されている。
【００１６】
開示する構成は、使い捨て式であっても再利用式であってもよく、回転軸に対して平行に空気を受容することによって、また部品のサイズ及びコストを低減することによって、タービンの全体的なサイズ及びコストを低減するように構成されている。更に、このタービンの設計及びアセンブリは、シャフトの全体的な回転速度を増大させるように、ブレード上の衝突する空気の形状を（例えば対称的）改善している。
【００１７】
システムの説明
図１は、本発明の１つの実施形態による手術用システム２０を用いたシノプラスティ手技の概略的絵図である。システム２０は、異物又は鼻ポリープ４５（挿入図４０に図示）などの腫瘍を除去するために、患者２２の鼻２６の中に医師２４が挿入する手術用カテーテル２８を備える。カテーテル２８は、カテーテルの遠位端部３８を制御するよう構成された近位端部３０を備える。
【００１８】
システム２０は、プロセッサ３４を含むコンソール３３を更に備えるが、このプロセッサ３４は典型的には、信号をケーブル３２を通してカテーテル２８から受信するため及び本明細書に説明されるシステム２０の他の構成要素を制御するために好適なフロントエンド及びインターフェイス回路を有する汎用コンピュータである。コンソール３３は、入力装置４８及び表示装置３６を更に備え、この表示装置３６は、プロセッサ３４から受信したデータ（例えば画像）又はユーザー（例えば外科医２４）により挿入された入力を表示するよう構成されている。
【００１９】
差込図４０及び４３を参照すると、遠位端部３８は典型的には、患者２２の鼻の中に挿入するための剛性のある中空挿入管５８を備える。管５８は、回転シャフト５６（挿入図４３及び図４に図示）の周りに同軸に配設されている。いくつかの実施形態において、シャフト５６は、タービン及び／又はタービンハウジングの構造に応じて時計回り及び／又は反時計回りに回転し得るタービン（図３及び４に図示し、以下で詳細に説明する）を使用して駆動され得る。
【００２０】
一部の実施形態においては、管５８は開口部４４を有する。シャフト５６は、挿入管の開口部４４に位置揃えされるシノプラスティカッター４６を備える。カッター４６はシャフトと共に回転し、ポリープ４５などの対象物を切断するように構成されている。
【００２１】
差込図４０を参照すると、シノプラスティ手技中に、外科医２４は、開口部４４がポリープ４５に対向するようにカテーテル２８を操縦する。１つの実施形態においては、ポリープ４５が開口部４４を通って管５８の中に挿入され得るように、カッター４６は開口部４６を塞がない。他の実施形態においては、Ｇｏｖａｒｉらにより２０１５年１１月１６日に出願の米国特許出願第１４／９４２，４５５号（これは参照により本明細書に組み込まれる）に図示されるようなマッピング技法を用いて、外科医２４は、ポリープ４５に対する開口部４６の位置を確認し得る。
【００２２】
ひとたびポリープ４５が開口部４４を通過すると、外科医２４は、コンソール３３又は近位端部３０を用いてカッター４６を含むシャフト５６を回転させて、ポリープ４５の少なくとも一部を取り除くことができる。一部の実施形態においては、ポリープを取り除いた後、外科医２４は、開口部４４に対して任意の所望の角度位置にシャフト５６を回転させ得る。例えば、差込図４３に図示されるように、カッター４６が管５８の右側に対向し、シャフト５６の本体が開口部４４を塞ぐように、外科医２４はシャフト５６を回転させ得る。カテーテル２８は、排気パイプ（図２、３及び４に図示）を通じてドレーン（図示せず）の中に除去したポリープを引き込む。ドレーンは、例えば、近位端部３０に配置され得る。
【００２３】
簡単かつ明瞭なものとするため、図１は、開示されている技法に関連する要素のみを示す。システム２０は典型的には、開示されている技法とは直接には関連しない追加的なモジュール及び要素を備えるが、それらは図１及び対応する説明からは意図的に省略されている。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態による、手術用カテーテル２８の概略的絵図である。カテーテル２８はタービンアセンブリ６４を備えており、これは、挿入管５８内に配設されたシャフト５６（図４に図示）を回転させるように構成されている。アセンブリ６４は、円筒状タービンハウジング５０と、流体入口パイプ５７と、排気パイプ５４と、ハウジング５０内に同軸に配設されたタービン（図３及び４に図示）と、を備えている。
【００２５】
排気パイプ５４は、ハウジング５０の中心を通って挿入管５８に結合されており、また、上記の図１で説明したように、矢印６８によって表される方向でドレーンの中に除去したポリープを引き込むように構成されている。矢印６８はまた、図３及び４で以下に示すように、タービンの回転軸を表している。流体入口パイプ５７は、ハウジング５０に結合されており、圧縮空気又は任意のその他の好適な気体若しくは液体などの流体をタービンハウジング５０の中に挿入するように構成されている。圧縮空気は、タービンの回転軸に対して平行である、矢印５２によって示される方向でパイプ５７に進入する。
【００２６】
タービンハウジング５０は、１つ以上の流体チャネル６０を備えている。図２の例において、ハウジング５０は、チャネル６０Ａ〜６０Ｆと記された６つのチャネルを備えているが、任意のその他の好適な数のチャネルを使用してもよい。一実施形態において、入ってくる圧縮空気は、矢印５２で示すような回転軸に対して平行な方向に、パイプ５７を通ってハウジング５０の中に流入する。圧縮空気は流体チャネル６０Ｆへと流動し、流体チャネル６０Ｆは、矢印５２に対して平行でない方向にタービンに衝突するように空気の第１の部分を導く。
【００２７】
空気のうちのチャネル６０Ｆによって導かれなかい部分は、他のチャネル（例えばチャネル６０Ｅ〜６０Ａ）に向かって、回転軸に対して平行な方向に引き続き流動する。各チャネル６０は、タービンに衝突する圧縮空気の合計で６つの一様な二次的流れを形成するように、第１の部分と実質的に類似であり得る空気流れの一部分を導く。衝突した空気は、回転軸を中心としてタービンを回転させる。タービンを回転させた後、空気は、ハウジング５０の右側端部に配置された１つ以上の流体出口管６３を通って、タービンハウジング５０を出る。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態による、流体チャネル６０Ｂ〜６０Ｆを除いたタービンアセンブリ６４の概略的絵図である。流体チャネル６０Ｂ〜６０Ｆは、タービンアセンブリ６４の内部構造を明らかにする目的で仮想的に取り除かれている。いくつかの実施形態において、アセンブリ６４は、流体チャネルが通された複数の（例えば５つの）ロッド７８を備えている。図３の例において、ロッドのうちの３つは、タービン７０の周りの６つの流体チャネルのすべてに同軸に適合するように、チャネル６０Ａ内の指定された穴（図５に図示）を通じて通されている。図２に示すように、６つのチャネルは、導かれた圧縮空気の幅広の連続的な噴流を形成するように、互いに対して取り付けられているが、その他の任意の好適な構成が適用されてもよい。
【００２９】
例えば、圧縮空気を回転軸に対して平行に流動させるが、バルク材において空気をタービンに向けて導くのを防止するように、隣接する流体チャネルの間にバルク材のスペーシング（図示せず）が設けられ得る。この構成では、図３に示す構成を参照して説明したような単一で幅広の連続的な噴流ではなく、導かれた空気の６つの個別の噴流がタービンブレードに衝突し得る。他の実施形態では、任意の数の流体チャネルが使用されてよく、流体チャネルのうちの少なくとも一部は、タービンに衝突する空気の非一様な噴流を形成するように、空気のうちの異なるそれぞれの部分を（及び／又は異なるそれぞれの方向で）導くことができる。
【００３０】
図４は、本発明の一実施形態による、タービン７０の概略的絵図である。タービン７０は回転式ドラム７４を備え、これは、シャフト５６に結合されており、回転軸を中心としてシャフトを回転させるように構成されている。ドラム７４は円筒状の穴を有し、その円筒状の穴を通じて排気パイプ５４はドレーン（図示せず）の中へと除去したポリープを引き込む。タービン７０は複数のブレード７６を更に備え、導かれた空気は、ドラム７４を、したがってシャフト５６を回転させるように、ブレード７６に衝突する。ブレード７６に衝突した後、圧縮空気は出口管６３を通ってハウジング５０から出る。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態による、流体チャネル６０Ａ、６０Ｂ及び６０Ｃの概略的絵図である。いくつかの実施形態において、流体チャネル６０Ａ〜６０Ｆは互いに実質的に類似している。一実施形態において、流体チャネル６０Ｂは、ロッド７８が通される５つの穴６５を備える。チャネル６０Ｂは流体入口ノズル６６Ｂを更に備え、流体入口ノズル６６Ｂは、（例えば、回転軸に対して平行な）矢印５２の方向に流体入口ノズル６６Ｃを通ってパイプ５７に進入する空気を受容する。ノズル６６Ｂは、矢印７２で表す方向をなしてブレード７６に衝突させるよう空気の一部分を導くように構成されている。
【００３２】
いくつかの実施形態において、導かれた空気は、回転軸に対して直角に、又は回転軸と平行ではない任意のその他の好適な方向をなしてブレード７６に衝突し得る。空気圧並びにノズルの（したがって、衝突する空気の）方向は、シャフトの所望の回転速度を決定するように設定され得る。他の実施形態では、ノズル６６Ｂは、空気のうちのまだ導かれていない部分を回転軸に対して平行に引き続き流動させて、ノズル６６Ａを通ってチャネル６０Ａに進入するように構成されている。一実施形態において、チャネル６０Ｂは１つ以上の（例えば１２の）流体出口ノズル６２を備え、圧縮空気はブレード７６に衝突した後、流体出口ノズル６２を通って出口管６３に向かって流動する。
【００３３】
代替的な実施形態では、流体チャネル６０は、導かれた空気によってタービン７０に加えられる回転力及び／又は速度を最適化するように、互いに異なって形成され得る。一実施形態において、タービン７０は、時計回りに回転するように構成されている。代替的な実施形態では、タービンは、例えば、ノズル６６の構成を裏返すこと及び／又は異なる形状のブレード７６を使用することによって、反時計回りに回転するように構成されてもよい。更なる代替的な実施形態では、圧縮空気は、回転軸に対して平行でなくてもよい任意の好適な方向をなしてタービンアセンブリに進入し得る。
【００３４】
図１〜５の例は、概念的な明瞭さの目的のみで選択された、タービンアセンブリ６４の特定の構成に関するものである。代替的な実施形態では、開示される技法は、様々な他のタイプの手術用カテーテルにおいて、必要な変更を加えて用いられ得る。上に述べた実施形態は例として挙げたものであり、本発明は上に具体的に示し説明したものに限定されない点が理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、従来技術において開示されていない変形及び修正を含むものである。
【００３５】
〔実施の態様〕
（１）  手術用装置であって、
上に配置されたカッターを備える回転式シャフトであって、前記カッターは、前記シャフトが回転軸を中心として回転しているときに、対象物を切断するように構成されている、回転式シャフトと、
タービンとタービンハウジングとを備えるタービンアセンブリであって、前記タービンハウジングは、前記回転軸に対して平行に前記ハウジングに進入する流体を受容するように、また前記回転軸に対して平行でない方向に前記タービンに衝突するよう前記流体を導くように構成されており、前記タービンは、前記カッターによって前記対象物を切断するために前記シャフトを回転させるように構成されている、タービンアセンブリと、を備える、装置。
（２）  前記タービンハウジングは、前記回転軸に対して平行である第１の方向に前記流体を受容するように、また、前記流体が前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記タービンに衝突するよう、前記受容した流体を前記第２の方向に導くように構成されている、１つ以上の流体チャネルを備える、実施態様１に記載の装置。
（３）  前記第２の方向は前記第１の方向に直交している、実施態様２に記載の装置。
（４）  前記流体チャネルは、前記導かれた流体の連続的な噴流を形成するように互いに隣接している、実施態様１に記載の装置。
（５）  前記流体は圧縮空気を含む、実施態様１に記載の装置。
【００３６】
（６）  前記衝突した流体を前記タービンハウジングの外へ排出するように構成された１つ以上の流体出口管を備える、実施態様１に記載の装置。
（７）  前記流体出口管は、前記衝突した流体を前記回転軸に対して平行に排出するように構成されている、実施態様６に記載の装置。
（８）  前記カッターに結合されており、前記タービンハウジング内に同軸に配設されている排気パイプを備え、前記排気パイプが、前記対象物を前記手術用装置から離して引き込むように構成されている、実施態様１に記載の装置。
（９）  方法であって、
タービンとタービンハウジングとを備えるタービンアセンブリと、前記タービンアセンブリに結合されており、カッターを備える回転式シャフトと、を備える手術用装置内で、前記タービンの回転軸に対して平行に前記タービンハウジングに進入する流体を受容することと、
前記回転軸に対して平行でない方向に前記タービンに衝突するように前記流体を導くことと、
前記カッターによって対象物を切断するために、前記タービンを使用して回転式シャフトを回転させることと、を含む、方法。
（１０）  前記流体を導くことは、前記回転軸に対して平行である第１の方向に前記流体を受容し、前記流体が前記第１の方向とは異なる第２の方向から前記タービンに衝突するよう、前記受容した流体を前記第２の方向に導くことを含む、実施態様９に記載の方法。
【００３７】
（１１）  前記第２の方向は前記第１の方向に直交している、実施態様１０に記載の方法。
（１２）  前記受容した流体を導くことは、前記導かれた流体の連続的な噴流を形成することを含む、実施態様９に記載の方法。
（１３）  前記流体を受容することは、圧縮空気を受容することを含む、実施態様９に記載の方法。
（１４）  １つ以上の流体出口管を使用して、前記衝突した流体を前記タービンハウジングから外に排出することを含む、実施態様９に記載の方法。
（１５）  前記衝突した流体を排出することは、前記回転軸に対して平行に前記流体を排出することを含む、実施態様１４に記載の方法。
【００３８】
（１６）  前記対象物を切断した後に、前記タービンハウジング内に同軸に配設された排気パイプを使用して、前記対象物を前記手術用装置から離して引き込むことを含む、実施態様９に記載の方法。
【図１】
2018023789.tif 000003
【図２】
2018023789.tif 000004
【図３】
2018023789.tif 000005
【図４】
2018023789.tif 000006
【図５】
2018023789.tif 000007
【外国語明細書】
2018023789000001.pdf