(57)【要約】【課題】共同作業、参加、ならびに手術および医学的トレーニングを容易にする画像化データを配布する、改良された画像化システムおよび方法を提供すること。【解決手段】前面および後面を有し、基板４６の前面から後面へと貫通するように基板４６内に成型された貫通線４８を備える、非導電性基板４６と、基板４６の前面に固定され、基板４６の前面で貫通線４８に電気的に接続された、集積回路デバイスとを備える、電子アセンブリ（および関連する製造および使用の方法）。一定の諸実施形態では、集積回路デバイスは画像センサ４４とすることができる。可能な一実施形態では、アセンブリは、公開手術で使用される手術機器に関連付けられたコンパクトカメラとして使用される。【選択図】図５
2008302213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面および後面を有し、基板の前面から後面へと貫通するように基板内に成型された貫通線を備える、非導電性基板と、
前記基板の前面に固定され、前記基板の前面で前記貫通線に電気的に接続された、集積回路デバイスと、
を備えることを特徴とする電子アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記集積回路デバイスが画像センサを備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のアセンブリであって、
電子画像を前記画像センサからリモートコンソールへと搬送するように前記貫通線を介して前記画像センサに接続するケーブルを備え、通信インターフェースをさらに有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記基板がガラスを含むことを特徴とするアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記集積回路デバイスが、ワイヤボンディングによって前記基板の前面で前記線に電気的に接続されることを特徴とするアセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記基板の後面に装着され、１本以上の貫通線に電気的に接続された、少なくとも１つの回路構成要素を備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のアセンブリであって、
手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有する前記アセンブリを格納するためのハウジングをさらに備え、
前記形状は、手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、
前記形状は、前記手術機器の非作業部分の長さを超えない長さと、前記シャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径とを含むことを特徴とするアセンブリ。
【請求項８】
請求項１２に記載のアセンブリであって、
前記ハウジングは、前記ハウジングを前記シャフト部分に固定するための接続手段を含むことを特徴とするアセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のアセンブリであって、
前記接続手段はクリップを備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１０】
請求項２に記載のアセンブリであって、
前記画像センサは手術部位を照らすためのソリッドステート光源を備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１１】
請求項７に記載のアセンブリであって、
手術部位を照らすためのソリッドステート光源をさらに備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記画像センサはＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１３】
請求項７に記載のアセンブリであって、
前記画像センサはＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを備えることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１４】
請求項２に記載のアセンブリであって、
前記アセンブリは画像化データを遠隔の場所に伝送するための通信インターフェースを用いて構成されることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１５】
請求項７に記載のアセンブリであって、
前記アセンブリは画像化データを遠隔の場所に伝送するための通信インターフェースを用いて構成されることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１６】
前面および後面を有する非導電性基板を形成するための材料を提供すること、
線が前記基板の前面から後面へと貫通するように前記材料と前記線を一緒に成型すること、および、
集積回路デバイスを前記基板の前面に固定し、前記集積回路デバイスを前記基板の前面で前記貫通線に電気的に接続すること、
を含むことを特徴とする、電子アセンブリを作成する方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記集積回路デバイスはピクセル化された電子画像センサを備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有する前記アセンブリを格納するためのハウジング内に前記アセンブリを配置することをさらに含み、
前記形状は、前記手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、
前記形状は、前記手術機器の非作業部分の長さを超えない長さ、および前記シャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前面および後面を有し、基板の前面から後面へと貫通するように前記基板内に成型された貫通線を備える、非導電性基板と、
前記基板の前面に固定され、前記基板の前面で前記貫通線に電気的に接続された、ピクセル化された電子画像センサと、
手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有する前記アセンブリを格納するためのハウジングであって、前記形状は、前記手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、前記形状は、前記手術機器の非作業部分の長さを超えない長さ、および前記シャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径を含む、ハウジングと、
を備えることを特徴とする画像化システムのアセンブリ。
【請求項２０】
画像化データを遠隔の場所に伝送するための前記画像化システムに関連付けられることを特徴とする通信インターフェース。
【請求項２１】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記基板はプラスチックまたはセラミックベースの材料を備えることを特徴とするアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、一般に、手術または他の医療処置のための画像化システムの電子アセンブリおよび電子アセンブリを作成する方法に関する。より具体的に言えば、公開手術（ｏｐｅｎ  ｓｕｒｇｅｒｙ）用の機器で使用するためのコンパクト画像化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、すべての点で全文が本明細書に記載されているかのように、その内容が本願に引用して援用される、２００７年４月１７日に出願した「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ  ＦＯＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＩＮ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＯＲ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＰＲＯＣＥＤＵＲＥＳ」という名称の米国仮出願第６０／９１２，３３７号および２００７年１２月２４日に出願した「ＣＯＭＰＡＣＴ  ＣＡＭＥＲＡ」という名称の米国仮出願第６１／０１６，５５７号の特典および優先権を主張するものである。
【０００３】
外科医が公開手術を実行している場合、問題の範囲が複数の外科医が観察するには小さすぎる可能性がある。あるいは、手術台の場所が混み合っていて、手術の部位および処置を見ることに関心のある可能性のある他の医療関係者が、容易に見られない場合がある。手術室によっては他者が手術部位を見られるようにするオーバヘッドカメラが備えられている場合があるが、手術台周辺の人物の動きおよび見る角度によって、問題の範囲の視界が妨げられる可能性がある。
【０００４】
手術にはいくつかのタイプがある。その第１は、作業機器および内視鏡観察機器を挿入するために小さく切開する、腹腔鏡手術などの内視鏡手術である。内視鏡手術用の画像化システムは周知であり、一般に、機器の挿入部分の遠位端上またはその近位端上のいずれかに（ロッドレンズまたはファイバベースの内視鏡を使用して）配置される。第２のタイプの手術は、外部切開の必要がない管腔（生来の開口部）内（ｅｎｄｏｌｕｍｉｎａｌ）手術である。アデアによる米国特許第４，９０５，６７０号では、クリップ式カメラを備えた頸管検鏡（ｃｅｒｖｉｃａｌ  ｓｐｅｃｕｌｕｍ）について考察しているため、この第２の手術カテゴリに属する。他の先行技術には、米国特許第５，６６７，４７３号、第５，６６７，４７８号、および第５，７３５，７９２号が含まれる。これらの特許では、機器は公開手術用の機器ではなく内視鏡機器であり、別の内視鏡を必要とせずに手術部位を見るために、１本以上の光ファイバが機器に沿って通っている。
【０００５】
第３のタイプの手術は、部位を直接見るためおよび作業機器を操作するために、より大きく切開される、公開手術である。このタイプの手術は、画像化システムを挿入せずに観察することができる。
【０００６】
内視鏡の適用範囲に対して多くのビデオカメラおよび画像化システムが開発されてきたが、公開手術の適用範囲に対するビデオ画像化システムの領域は、より大きく制限されている。たとえば、一部の手術室にはオーバヘッドカメラが備えられているが、カメラによって提供される視野は、手術担当者の手や機器によって遮られる場合がある。さらに、カメラが、観察者または手術チームの他のメンバに手術部位の明瞭な画像を提供するには十分な倍率でない場合もある。
【０００７】
したがって、先行技術は、公開手術を見る環境で使用するために好適な画像化システムまたは方法を開示または提案していない。さらに先行技術は、公開手術の視聴者を拡張するための方法、または画像化データの配布方法、または画像化データに応答した共同作業の方法も開示していない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，９０５，６７０号
【特許文献２】米国特許第５，６６７，４７３号
【特許文献３】米国特許第５，６６７，４７８号
【特許文献４】米国特許第５，７３５，７９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、共同作業、参加、ならびに手術および医学的トレーニングを容易にする画像化データを配布する、改良された画像化システムおよび方法が求められている。
【００１０】
さらに、コンパクトシステムを提供するために効果的に配置構成された電子構成要素および接続を有するシステムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の主題は、以下の品質を単独または組み合わせて備えるカメラシステムおよび方法を提供することによって、先行技術の問題を克服する。
【００１２】
ある点から言えば、本発明の主題は、医療機器の非挿入部分に装着された、永続的または取り外し可能に装着されたカメラと、これと同様のものを作成および使用する方法と、を対象とする。関連するカメラを備えた医療機器は、公開手術に使用することができる。公開手術とは、手術部位を直接見ること、および手術部位に近接することを可能にするために、切開が行われ、機器が手術部位に差し込まれ（ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ）、外科医が部位を直接見るのに加えて、機器に取り付けられるかまたは組み込まれたカメラを使用して表示画像が提供される、手術の方法である。時には、病理の構造によって直接的な視覚化が妨げられ、手術される部位を見るための手段が、ツールに装着されたカメラを介してのみとなる場合がある。カメラを機器上に配置することによって、問題の部位を明瞭に、直視型に、病院関係者または物体によって遮られないように、維持することができる。したがって本発明の主題は、専門医または外科医などの顧問スタッフからのより広い知識をもった判断、あるいは、たとえば教育環境における学生のより良いトレーニングを可能にする。本発明の主題は、遠距離通信またはデータネットワークを介して参加することが可能な、遠距離にいる人物の参加を可能にするという点で、特に有利である。
【００１３】
様々な方法が本発明の主題の範囲内および企図内にある。たとえば、可能な一実施形態では、本発明の主題は、機器に関連する画像化システムを提供すること、および、カメラを使用して画像化データを獲得し、コンピュータモニタ、テレビジョンなどのプレゼンテーションデバイス上に、またはプリンタを介して、画像化データを提示することを含む、公開手術における画像化の方法を対象とする。
【００１４】
他の可能な実施形態では、本発明の主題は、医療機器を提供することを含む画像化データの通信方法を対象とし、この機器は、手術または医療処置で作業するための遠位に配置された作業部分と、関連する画像化システムを有する近位に配置された非作業部分とを備え、非作業部分は機器の非挿入部分にある。
【００１５】
他の実施形態では、本発明の主題は、公開手術における手術部位の、接近した、遮るもののない視野を与えるために特に好適な、コンパクトビデオカメラを対象とする。カメラは、機器の遠位端にある作業要素の領域を画像化するように、手術機器のシャフトに取り付けることが可能である。カメラは、光ファイバの介在またはカメラが取り付けられる機器の変形を必要としない、内蔵型とすることができる。
【００１６】
一部の実施形態では、カメラは、小型サイズ、高信頼度、および低コストを容易にする、新規な構成要素および製造方法を使用して製造される。以下では、カメラについて特に手術の適用例を参照しながら説明するが、以下で説明される新規な機能は、他の用途のカメラおよび画像化システムでも同様に実施することができる。可能な一実施形態では、電子アセンブリは前面および後面を有する非導電性基板を備え、基板の前面から後面へと貫通するように基板内に成型された貫通線と、基板の前面に固定され、基板の前面で貫通線に電気的に接続された、集積回路デバイスとを備える。前述の実施形態では、集積回路デバイスは画像センサを含むことができる。前記の実施形態では、通信インターフェースは、電子画像を画像センサからリモートコンソールへと搬送するように貫通線を介して画像センサに接続するケーブルを含むことができる。前述の実施形態では、基板はガラスを含むことができる。前述の実施形態では、集積回路デバイスは、基板の前面でワイヤボンディングによって線に電気的に接続することができる。前述の実施形態では、少なくとも１つの回路構成要素を基板の後面に装着し、１本以上の貫通線に電気的に接続することができる。前述の実施形態は、手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有するアセンブリを格納するためのハウジングも含むことが可能であり、この形状は、手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、この形状は、手術機器の非作業部分の長さを超えない長さと、シャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径とを含む。前述の実施形態では、ハウジングは、ハウジングをシャフト部分に固定するための接続手段を含むことができる。前述の実施形態では、接続手段はクリップを含むことができる。前述の実施形態では、画像センサは手術部位を照らすためのソリッドステート光源を含むことができる。前述の実施形態では、アセンブリも手術部位を照らすためのソリッドステート光源を含むことができる。前述の実施形態では、画像センサはＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを含むことができる。前述の実施形態では、画像センサはＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像センサを含むことができる。前述の実施形態では、システムは画像化データを遠隔の場所に伝送するための通信インターフェースを用いて構成することができる。前述の実施形態では、システムは画像化データを遠隔の場所に伝送するための通信インターフェースを用いて構成することができる。
【００１７】
他の可能な実施形態では、電子アセンブリを作成する方法は、前面および後面を有する非導電性基板を形成するための材料を提供すること、線が基板の前面から後面へと貫通するように材料と線を一緒に成型すること、ならびに、集積回路デバイスを基板の前面に固定し、これを基板の前面で貫通線に電気的に接続すること、を含むことができる。前述の実施形態では、集積回路デバイスはピクセル化された電子画像センサを含むことができる。前述の実施形態では、この方法は、手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有するアセンブリを格納するためのハウジング内にアセンブリを配置することを含むことも可能であり、この形状は、手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、この形状は、手術機器の非作業部分の長さを超えない長さと、シャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径とを含む。
【００１８】
他の可能な実施形態では、画像化システムのアセンブリは、前面および後面を有し、基板の前面から後面へと貫通するように基板内に成型された貫通線を備える、非導電性基板と、基板の前面に固定され、基板の前面で貫通線に電気的に接続された、ピクセル化された電子画像センサと、手術機器のシャフト部分と関連付けるためのコンパクトな形状を有するアセンブリを格納するためのハウジングであって、この形状は、手術機器の使用をほとんど妨げることがないように設計され、この形状は、手術機器の非作業部分の長さを超えない長さ、およびシャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない幅または直径を含む、ハウジングと、を含むことが可能である。
【００１９】
他の可能な実施形態は、画像化データを遠隔の場所に伝送するための画像化システムに関連付けられた通信インターフェースを含むことができる。前述の実施形態では、基板はプラスチックまたはセラミックベースの材料を含むことができる。
【００２０】
これらおよび他の実施形態について、以下の詳細な説明および図面においてより詳細に説明される。前述の内容は、本発明の主題の実施形態および機能の網羅的なリストであるべきとは意図されない。当業者であれば、図面に関連した以下の詳細な説明から、他の実施形態および機能を理解することができる。
【００２１】
以下の図面は、先行技術を示すものとして言及されていない限り、本発明の主題に従った実施形態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の主題に従った代表的な実施形態が、図１〜８に示される。
【００２３】
最も一般的な意味では、本発明の主題は画像システムの使用を対象とする。本明細書で使用される場合、「画像化システム」とは一般に、目標光学要素（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔ）および目標光学要素が取り込みのために画像を搬送するデバイスを意味する。画像化システムを代表する多くの既知のカメラがある。図面に示された画像化システムは、対物レンズ、および、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどのピクセル化された電子画像センサを備える電子画像化システムである。
【００２４】
画像化システムは、通常は手術中の外科医のみに提示される限られた視野を越えた追加の観察機会を提供するために、公開手術処置での画像を取り込むことができる。
【００２５】
カメラは、一方の端部から機器によって実行されるいかなる技術的な処置も複雑にすることのないように、ならびに、手術室内または離れた場所にいるいかなる人でも、異なる角度または異なる視点から、モニタ上、またはプリンタなどの他の出力デバイスを介してその他で、作業領域を見ることができるようにするように、手術で使用される機器のうちの１つに取り付ける、内蔵する、またはそれ以外の方法で接続することが可能である。本明細書で使用される場合、カメラに「関連付けられた」機器とは、既知の機器上または機器内にカメラを装着または取り付けること、あるいは、機器上または機器内にカメラ機能を組み込むことなどによって、取り外し可能または取り外し不能なように、物理的に機器に結合されたカメラを備えた機器を意味する。
【００２６】
通常、画像化システムが関連付けられている機器は、手術または医療処置で作業するための遠位に配置された作業部分、および関連付けられた画像化システムを有する近位に配置された非作業部分を有することになり、この非作業部分は機器の非挿入部分上にある。本明細書で使用される場合、「非挿入部分」とは、通常は身体表面のレベルよりも上に維持された部分を意味するが、そのレベルよりも下の広い開口部またはくぼみがある場合、非挿入部分は、こうした使い方がオープンタイプの手術に適合するものであれば、身体表面のレベルよりも下で使用される可能性がある。
【００２７】
カメラは、バッテリを備えるように構成するか、またはリモート電源に結合することができる。電源は、カメラが装着されるかまたは他の方法で使用される医療機器に関連付けられたものと同じとすることができる。カメラは、カメラ制御ユニットなどの受信器への画像データの無線伝送用の構成を使用して構成することが可能であり、こうした通信インターフェースは、当業者に周知であるように、ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素およびプロトコルを含む。
【００２８】
一部の実施形態では、カメラおよび／または機器は、医療分野との関連において、使い捨て可能とすることが可能であり、すなわちカメラは１回限りの使用が意図される。本明細書で使用される場合、「カメラ」とはビデオまたはスチルカメラを意味する。
【００２９】
一般に、既知のカメラシステムが、本発明の主題での使用に適合可能である。システムの例は、国際公開第２００６０６６０２２号、米国特許第２００６１７３２４２号、および米国特許第２００５０２５０９８３号に開示されており、その全文を本願に引用して援用する。本明細書に開示された本発明の主題で使用するように適合可能な他の既知のシステムは、その全文を本願に引用して援用する米国特許第２００６２５３００４号および米国特許第２００６００４２５６号に開示された、カプセル型内視鏡カメラを含む。
【００３０】
以下の項では、本発明の主題に従った例示的カメラシステムの詳細を説明する。この例は、厳密に例示のためのものであり、現在または今後添付される特許請求の範囲に特にそのように（ならびに同等に）示されていない限り、本発明の主題の範囲を制限することは意図されていない。
【００３１】
図１および２は、本発明の実施形態に従った手術用のシステム１０を概略的に示す。図１は、手術機器２１を使用して公開手術で患者１４を手術している外科医１２を示す。図２は、機器のシャフト２２に取り付けられた小型カメラ２０を示す機器２１の絵画図である。「シャフト」という用語は、本明細書で使用される場合、一般に、通常は手術者によって握られる機器の遠位端２３と、近位端にある作業要素２５との間の、機器の部分を意味する。通常、シャフトは、作業要素に近接した細長い構造を有する。シャフトは図２に示すように円筒形とすることができるが、別の方法として、任意の他の好適な外形を有することもできる。シャフト自体は、カメラを収容するためのスペースを提供するように構成可能である。別の方法として、カメラ２０は、クリップ２７などの好適な接続手段によって、または別の方法として、ねじ、粘着剤または粘着性ストリップ、ストラップ、フック／ループファスナ（たとえばＶｅｌｃｏ（商標））などの、任意の他の好適な固定具によって、シャフト２２に取り付けることができる。取り付け具は、カメラが取り外し可能および他の機器に取り付け可能なように、またはほぼ永続的に固定可能なように、することができる。
【００３２】
図を見るとわかるように、カメラ２０は、患者１４の身体内の作業要素２５に近接した領域の画像を取り込むように位置決めされる。カメラは、遠隔システムと通信するための通信インターフェースを有することができる。たとえば、ケーブル２４が、カメラからビデオコンソールおよびディスプレイ１６へと信号を搬送する。通常、公開手術で機器２１を使用中、外科医１２は手術部位に直接接近するために患者の身体を切開する。外科医は、遠位端２３を身体外に保持しながら、この切開部を通じて作業要素２５を患者の身体内に挿入し、身体内の組織の手術に作業要素を使用する。処置中、カメラ２０は身体の外部に保持することができる。処置が終了すると、外科医は切開部を閉じる。
【００３３】
内視鏡処置とは対照的に、一般に公開手術では、手術中、作業要素２５は外科医が直接見える位置に保持される。これに対して、手術チームの他のメンバ、ならびに観察者は、視野が外科医自身によって、あるいは他の物体または関係者によって、妨げられるため、作業要素の範囲が見えない可能性がある。これらのチームメンバおよび観察者は、カメラ２０によって取り込まれたディスプレイ１６上の画像を、リアルタイムで観察することができる。ディスプレイは、手術台に直接隣接しない手術室内の場所、ならびに他の部屋または建物内の場所を含む、患者から離れた場所にあるものとすることができる。
【００３４】
加えて、または別の方法として、カメラ２０の出力は、通信ネットワークを介して伝送するか、あるいはビデオレコーダまたは他のビデオ処理装置（図示せず）に供給することができる。カメラによって生成された画像データは、医学的または手術のトレーニング、進行中の手術処置または同じ患者に対する後続の処置への参加または共同作業、記録された処置の再検討、画像データの編集、機能強化、画像抽出、または他の修正、記録保管、および、公式提出書類などでの規則またはポリシーの遵守の保証を含む、様々な方法で使用することができる。
【００３５】
公開手術では、一般に、カメラ２０が補助照明なしで鮮明な画像を取り込むことができるように、オーバヘッドランプによって、場合によっては外科医のヘッドランプによって、十分な光が投じられる。オプションで、カメラ２０は、観察下にある領域を照らすために、好適な発光ダイオード（ＬＥＤ）などの一体型光源を備えることもできる。別の方法として、機器２１のシャフトのうちの１つに別の光源を取り付けることもできる。（これらのオプションの追加光源は、図には示されていない。）
【００３６】
図３〜６は、本発明の実施形態に従ったカメラ２０の細部を概略的に示す。図３はカメラ外部の概略図であり、図４はカメラの内部要素の一部を示す透視図である。図５は分解図であり、図６は、図３の線ＶＩ〜ＶＩを含む垂直面の断面図である。図６の差込図が、カメラ構造の一定の細部の拡大図も示す。
【００３７】
カメラ２０の構成要素は、カバー２８によって閉じられるシャーシ２６を備えるケースに格納される。たとえば図２に示された適用例の場合、このケースは、およそ５ｍｍの外径および１５ｍｍの長さを有することができるが、適用要件に応じて、より大きいかまたは小さい寸法も可能である。シャーシ２６は、センサアセンブリ４０上に当該領域の画像を形成する、レンズアセンブリ３０を含む。センサアセンブリは、センサ素子のアレイ４２を備えるピクセル化されたＣＣＤまたはＣＭＯＳ集積回路デバイスなどの、電子画像センサ４４を備える。図２に示された構成では、レンズアセンブリ３０は、１００から２５０ｍｍの作業距離（視野深さ）で約６０°の合計視野角を物体空間内に有することが可能であるが、別の方法として、適宜、他の光学的構成も使用することができる。
【００３８】
この例のレンズアセンブリ３０は、レンズ３２、３４、および３６を備える。これらのレンズは、通常、約２ｍｍまたはそれ以下の直径を有する。こうした小型光学機器を設計許容範囲内で正確に組み立てることは、従来の組み立て方法が使用される場合、当然のことながら困難である。通常、レンズが適切に位置決めされることを保証するために、慎重な位置合せおよびテストが必要である。
【００３９】
しかしながらカメラ２０では、容易かつ正確な組み立てのために、シャーシ２６は、レンズ受け入れ用の開放円筒形の溝５８を有するレンズホルダ５２を備える。本特許出願および特許請求の範囲との関連において、「開放円筒形の溝」とは、内部表面は円筒の形状を有するが、円筒の周囲の一部のみを中心とする角度で延在し、レンズ挿入のために円筒の片側が開放されている、溝を言い表す。有利なことに、この溝は、図に示されるような半円筒形とすることができる。この溝は、レンズを受け入れるために精密に形状化および寸法決めされる。アセンブリ３０の光学的設計に従い、スペーサ３８および５６によってレンズ間の適切な間隔が維持される。これらのスペーサは、スペーサ３８などの、溝５８に挿入される別々の構成要素とするか、または別の方法として、スペーサ５６などのように、溝の直径のステップ形の溝に構築することができる。スペーサ５６は、レンズ３２を収容するためのスロット５４を効果的に作成する。
【００４０】
したがって、光学アセンブリ３０をカメラ２０内で組み立てるのに必要なことは、レンズ３２をスロット５４にはめ込むこと、ならびに、スペーサ３８によって分けられたレンズ３４および３６をスペーサ５６の後方の溝５８にはめ込むことのみである。別の方法として、スペーサ３８を、スペーサ５６のような固定された組み込みステップに置き換えることもできる。レンズホルダ５２は、レンズが挿入された場合、追加の位置合せまたはテストの必要なしに適切な位置に置かれるように、十分正確に製造される。レンズは、これらの位置でレンズホルダに接着することができる。その後、カバー２８がシャーシ２６を覆って閉じられた場合、レンズを所定の位置にしっかりと保持する。
【００４１】
画像センサ４４は、非導電性基板４６上に装着される。カメラ２０の直径を最小にするために、基板４６の直径をできる限り小さくする一方で、必要な信号をセンサ４４との間で搬送するために十分な貫通線（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｗｉｒｅ）４８を依然として含むことが望ましい。このため、ガラスなどの成型可能材料で基板４６を、または他の非導電性基板を製造し、基板の製造時に貫通線４８をガラス内に成型することが有利であることがわかっている。言い換えれば、当分野で知られたプリント回路の製造方法で一般的なように、基板を通るバイアをドリルで開けた後、そのバイアに金属を充填する代わりに、基板４６が成型される間に貫通線４８が所定の位置に保持されるため、その後のドリル開けが不要となる。結果として貫通線は、通常、約１００μｍの小さな直径を有することが可能であり、基板の強度および完全性を損なうことなく、互いに近接した間隔で配置することができる。上記では、基板４６はガラスを含むものとして説明されたが、別の方法として、他のタイプの非導電性成型可能材料をこの目的で使用することもできる。ガラスに加えて、内部に線を成型することが可能であるか、または別の方法で線の周囲に同様に形成することが可能な、他の非導電性基板には、プラスチックおよびセラミックベースの材料が含まれる。「成型可能」ならびに「成型する」および「成型される」という用語は、本明細書では一般に、一体構造を作成するために線の周囲に基板を一体的に形成する任意の様式を言い表すために使用される。この例には、融解可能または可溶性の固体基板または粉末を使用して成型すること、および、粉末または液体を使用して線の周囲にキャスト（ｃａｓｔｉｎｇ）すること、が含まれる。たとえば、線の周囲に樹脂を流し込み、固化させて固体基板を作成することができる。粉末は、液体、熱、および／または圧力を加えることによって、線の周囲で凝固させることができる。特有の材料の例には、たとえばカバー（ｃｏｖａｒ）ピンと一体化させることができる、ホウケイ酸ガラスが含まれる。基板は、たとえば、セリウムガドリニウムベースのセラミック、またはＰＭＭＡ、ＰＶＣ、ＡＢＳのプラスチック、および他の既知の絶縁プラスチックを使用することができる。
【００４２】
センサアセンブリ４０を作成するために、画像センサ４４は、たとえば好適な接着剤を使用して基板４６の前面に位置合せおよび固定される。その後画像センサは、センサ４４上の接触パッド（図示せず）と、通常は基板４６の表面から上にわずかに突き出るようにカットされた線４８の前端５０との間で、細い線６０をボンディングすることによって、線４８に接続される。別の方法として、プリント回路トレース（図示せず）を基板の前面に形成し、センサを線４８に接続することもできる。線４８の後端は、基板４６の後面でケーブル２４（図２）内の適切な導体に接続される。オプションで、１つ以上の追加の回路構成要素６２を基板の後面に取り付け、ワイヤボンディングまたはプリント回路トレースによって線４８に接続することができる。
【００４３】
図５および６に示されるように、シャーシ２６の形状と内径は、基板４６がシャーシ内にぴったりと収まるように選択される。したがって、カメラ２０の組み立てを完了するために、組み立てられたセンサアセンブリ４０がシャーシ内に装着され、レンズアセンブリ３０がアレイ４２上に集束画像を投影するように位置合せされる。その後、基板は所定の位置に接着または他の方法で固定され、カバー２８が、レンズアセンブリおよびセンサアセンブリを覆って閉じられる。クリップ２７（図２）を（シャーシ２６またはカバー２８のいずれかに）追加することが可能であり、カメラは使用できる状態になる。
【００４４】
貫通線が内部に成型された基板を使用することは、画像センサの装着だけでなく、狭いスペースに他のタイプの回路構成要素を装着するためにも有利である。
【００４５】
図７および８は、本発明の代替実施形態に従ったカメラ７０を概略的に示す。図５および６に示されたカメラ２０の図と同様に、図７は分解図であり、図８は断面図である。カメラ７０はシャーシ７２およびカバー７４、ならびにカメラ２０と同様の他の光および画像感知構成要素を含む。しかしながらシャーシ７２は、組み込み型スペーサのない、平坦な開放円筒形の溝を含む、レンズホルダ７６を備える。カメラ７０内の光学アセンブリは、代わりに、レンズ３２と３４の間で追加のスペーサ７８を使用する。この配置構成により、カメラのアセンブリにわずかに複雑さが加えられるだけで、シャーシ７２の製造が簡略化される。
【００４６】
上記では、特に手術用のシステム１０および機器２１を参照しながらカメラ２０および７０について説明したが、これらのカメラの設計および構造の原理は、他の画像化応用例、特に、非常にコンパクトなカメラを必要とする応用例にも、同様に適用可能である。同様に、図１および２に示された公開手術用の内部動作可能なビデオ画像化方法は、特にカメラ２０を参照しながら説明したが、この方法のために、他のタイプの小型ビデオカメラを手術機器のシャフトに同様に取り付けることもできる。さらに、機器２１自体は単なる例示のために示されたものであり、カメラは、他のタイプの手術機器に同様に取り付けることもできる。
【００４７】
可能な一実施形態では、本発明の主題は、手術機器用のカメラを対象とし、このカメラは、手術機器の使用をほとんど妨げることのないようなコンパクトな形状を有し、この形状の長さは、カメラが関連付けられる手術機器の非作業部分の長さを超えず、幅または直径は、カメラが装着または他の方法で関連付けられる機器のシャフト部分の幅または直径の約３倍を超えない。
【００４８】
使用方法
本発明の主題の範囲内および企図内に、様々な方法がある。たとえば、可能な一実施形態では、本発明の主題は、機器に関連する画像化システムを提供すること、および、カメラを使用して画像化データを獲得し、この画像化データを標準のデータ通信インターフェースを介して、コンピュータモニタ、テレビジョンなどのプレゼンテーションデバイスに、またはプリンタを介して、提示することを含む、公開手術での画像化の方法を対象とする。
【００４９】
他の可能な実施形態では、本発明の主題は、手術部位に直接近接するために患者を切開するステップと、手術機器を手術部位に差し込むステップであって、手術機器は、手術部位での組織の変更または操作のための組織治療部分、組織治療部分から近位の非作業部分、および非作業部分に関連付けられた画像化システムを備える、差し込むステップと、画像化システムから取得された手術部位の画像を表示するステップと、手術機器を使用して手術部位の組織を変更または操作するステップと、手術処置の終わりに患者の切開部を閉じるステップと、を含む、公開手術の方法を対象とする。本明細書に記載されたこの方法および他の方法のステップは、列挙されたまさにその順序で行われる必要はない。例として、画像を表示するステップは、たとえば組織の変更または操作の後に行われてもよいし、変更または操作の前に行われてもよい。
【００５０】
他の可能な実施形態では、本発明の主題は、手術部位に直接近接するために患者を切開するステップと、手術機器を手術部位に差し込むステップであって、手術機器は、手術部位での組織の変更または操作のための組織治療部分、組織治療部分から近位の非作業部分、および非作業部分に関連付けられた画像化システムを備える、差し込むステップと、画像化システムを使用して画像データの形で手術部位の画像を獲得するステップと、手術機器を使用して手術部位の組織を変更または操作するステップと、手術処置の終わりに患者の切開部を閉じるステップと、を含む、公開手術の方法を対象とする。
【００５１】
他の可能な実施形態では、本発明の主題は、医療機器を提供することであって、この機器は、手術または医療処置で作業するための遠位に配置された作業部分と、関連する画像化システムを有する近位に配置された非作業部分とを備え、非作業部分は機器の非挿入部分の画像を提供すること、および、手術台（または他のプラットフォーム）の隣接区域外にいる他者が見るかまたは使用するために、手術台から遠隔の場所に画像化データを伝送すること、を含む、画像化データの通信方法を対象とする。「手術台の隣接区域外」とは、通常、手術台から十分に離れている、手術部位の詳細の視野が裸眼では不明瞭かまたは遮られている区域を意味する。
【００５２】
前述の諸実施形態では、画像化システムが機器上に取り外し可能なように装着可能であり、画像化システムがＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどのピクセル化された画像化センサを備えることが可能であり、および／または、機器が問題の部位を照明する発光ダイオードのようなソリッドステート光源を含むことが可能である。
【００５３】
前述の諸実施形態では、獲得した画像を表すデータをディスプレイデバイスに送信し、問題の部位を備えた患者に関して、患者支持装置から離れた１人以上の人物にほぼリアルタイムで、（たとえばコンピュータまたはテレビジョンモニタ上に、またはプリンタを介して）提示することが可能であり、この１人以上の人物は患者と同じ部屋におらず、ならびに／あるいは、データは、デジタルデータまたは遠距離通信ネットワークを介して通信される。こうしたネットワークの代表的な例に、ＬＡＮ、ＷＡＮ、イントラネット、およびインターネットが含まれる。
【００５４】
前述の諸実施形態では、獲得した画像を表すデータを、見る人にオンデマンドで提示するために、データストレージ媒体に送信することができる。
【００５５】
前述の諸実施形態では、データは、医学的または手術のトレーニング、実行されている医療処置への参加または共同作業、実行されている医療処置に続く同じ患者に対する医療処置への参加または共同作業、編集、機能強化、または導出などを提供するための画像化データの修正、処置の記録保管、確立された規則またはポリシーの遵守、公式提出書類での使用のうち、１つ以上の箇所で使用することが可能である。
【００５６】
前述の諸実施形態は例として示されたものであり、本発明は、上記で具体的に図示および説明してきた内容に限定されるものでないことを理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、前述の様々な特徴の組合せおよび副組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）の両方、ならびに、当業者であれば前述の説明を読めば理解されるような、先行技術では開示されていない、その変形および修正を含む。
【００５７】
本明細書に記載されたすべての特許文献および非特許文献は、すべての目的で、その全文が本願に引用して援用される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一体型コンパクトカメラを備えた公開手術の機器を使用した手術のためのシステムを示す概略的絵画図である。
【図２】医療機器に取り付けられたビデオカメラを示す概略的絵画図である。
【図３】公開手術用の医療機器と共に使用可能なビデオカメラを示す概略的絵画図である。
【図４】図３のビデオカメラを示す概略的透視図である。
【図５】図３のビデオカメラを示す概略的分解図である。
【図６】図３のビデオカメラを示す概略的断面図である。
【図７】本発明の主題の他の実施形態に従った、ビデオカメラを示す概略的分解図である。
【図８】図７のビデオカメラを示す概略的断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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