(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む器具駆動アセンブリであって、前記ホイールの第１のセットは、前記ホイールの第１のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸と同一平面内にあるように内部で前記器具に係合し、前記ホイールの第２のセットは、並進運動及び回転運動の両方を提供するために、前記ホイールの第２のセットの回転平面が前記長尺の器具の前記長手軸に対して斜めに向けられるように内部で前記器具に係合し、前記器具の運動は前記ホイールの回転を制御することによって制御される、器具駆動アセンブリを備え、
前記器具が内部を通過可能で、前記器具の位置決めを可能にするために前記器具駆動アセンブリの位置を固定する医療デバイスの取り付け位置に、前記器具駆動アセンブリが取り付けられる、器具駆動機構。
【請求項２】
前記ホイールの第１及び第２のセットは、前記器具の運動を制御するために協働するように制御される、請求項１に記載の器具駆動機構。
【請求項３】
前記ホイールの第１のセットは、線形の運動を制御し、前記器具のための摩擦を提供するために第１のモータによって制御される、請求項２に記載の器具駆動機構。
【請求項４】
前記ホイールの第２のセットは、前記器具を回転させるために第２のモータによって制御される、請求項２に記載の器具駆動機構。
【請求項５】
前記取り付け位置は継手を形成し、前記継手は前記継手の位置をロックするロック部を含む、請求項１に記載の器具駆動機構。
【請求項６】
前記取り付け位置は前記医療デバイス上に含まれ、前記医療デバイスは内視鏡を含み、前記器具は前記内視鏡を通過する、請求項１に記載の器具駆動機構。
【請求項７】
前記器具駆動アセンブリは、前記内視鏡に取り付けられたユーザインターフェースによって制御される、請求項６に記載の器具駆動機構。
【請求項８】
前記器具駆動アセンブリを制御するためのユーザインターフェースを更に備える、請求項１に記載の器具駆動機構。
【請求項９】
前記器具はカテーテルを含み、前記カテーテルのハンドルに接続し、支持するための伸縮式安定器を更に備える、請求項１に記載の器具駆動機構。
【請求項１０】
第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む器具駆動アセンブリであって、前記ホイールの第１のセットは、前記ホイールの第１のセットの回転平面がカテーテルの長手軸と同一平面内にあるように内部で前記カテーテルに係合し、前記ホイールの第２のセットは、並進運動及び回転運動の両方を提供するために、前記ホイールの第２のセットの回転平面が前記カテーテルの前記長手軸に対して斜めに向けられるように内部で前記カテーテルに係合し、前記カテーテルの固定及び運動は前記ホイールの回転を制御することによって制御される、器具駆動アセンブリと、
前記器具駆動アセンブリを内視鏡に取り付け、前記カテーテルが前記内視鏡のワーキングチャネル内へと通過可能な継手であって、前記カテーテルの位置決めを可能にするために前記器具駆動アセンブリの位置を固定する、継手と、
前記継手の反対側において、前記カテーテルのハンドルを前記器具駆動アセンブリに接続する伸縮式安定器と、
前記器具駆動アセンブリを制御するユーザインターフェースと
を備える、器具駆動機構。
【請求項１１】
前記ホイールの第１及び第２のセットは、器具の運動を制御するために協働するように制御される、請求項１０に記載の器具駆動機構。
【請求項１２】
前記ホイールの第１のセットは、線形の運動を制御し、前記器具のための摩擦を提供するために第１のモータによって制御される、請求項１１に記載の器具駆動機構。
【請求項１３】
前記ホイールの第２のセットは、前記器具を回転させるために第２のモータによって制御される、請求項１１に記載の器具駆動機構。
【請求項１４】
前記継手は球面継手を含み、前記球面継手は前記継手の位置をロックするロック部を含む、請求項１０に記載の器具駆動機構。
【請求項１５】
器具を駆動する器具駆動機構の作動方法であって、
前記器具駆動機構が含む器具駆動アセンブリは、他のデバイスの取り付け位置に位置決めされて、長尺の器具が前記他のデバイスを通過することを可能にするように取り付けられており、
前記作動方法は、
前記器具駆動アセンブリが、前記器具の運動を制御するステップであって、前記器具駆動アセンブリは、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び前記第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含み、前記ホイールの第１のセットは、前記ホイールの第１のセットの回転平面が前記器具の長手軸と同一平面内にあるように内部で前記器具に係合し、前記ホイールの第２のセットは、並進運動及び回転運動の両方を提供するために、前記ホイールの第２のセットの回転平面が前記器具の前記長手軸に対して斜めに向けられるように内部で前記器具に係合し、前記器具の固定及び運動は前記ホイールの回転を制御することによって制御されるステップと、
前記器具駆動アセンブリが、前記ホイールの第１及び第２のセットを使用して前記器具をナビゲートするステップであって、前記ホイールの第１及び第２のセットは、前記器具の特定の運動を提供するために協働する、ステップと
を含む、器具を駆動する器具駆動機構の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療器具、より詳細には、人間工学的特徴を提供し、手順ワークフローを改善する医療デバイスドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルに補助された治療内視鏡施行は、内視鏡のナビゲーション性能を著しく進歩させ得る。しかしながら、内視鏡操縦は、煩雑なものであり得、複数のオペレータを必要とする。このことは、増加した点数の器具が必要とされるカテーテルに補助された内視鏡治療の場合により明らかである。ある場合において、一人の医師が内視鏡を操作する必要がある一方、他のオペレータがカテーテルと場合によっては治療ツールとを用いる。内視鏡の使用は本質的に煩雑であるため、オペレータの疲労にもつながり得る。
【０００３】
カテーテルに補助された内視鏡治療には、少なくとも３つの器具が用いられ、多くの自由度（ＤＯＦ）が必要となる。このことは、複数のオペレータの細やかな連係を必要とする。器具と、それに対応する動作ＤＯＦには、例えば、内視鏡の場合にはその挿入、回転、操舵、不動性と誘導とのための遠位シャフトの保持、及び流体の排水（ｆｌｕｉｄ  ｆｌｕｓｈ）、カテーテルの場合にはその挿入、回転、及び屈折、ツールの場合にはその挿入、回転及び展開などがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内視鏡−カテーテル−ツールシステムのための市販のカテーテルドライバの主な限界の１つは、システムが従来のカテーテル操作のワークフローを完全に変えてしまうことである。別の限界には、通常１〜２メートルを超える長さの空間を利用するような嵩張るデザインのため、重量が大きく、床面にしか設置できず、遠隔操作によってのみ制御可能であることが含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本原理によると、器具駆動機構は、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む器具駆動アセンブリを含む。ホイールの第１のセットは、ホイールの第１のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸と同一平面内にあるように内部でこの器具に係合するように構成される。ホイールの第２のセットは、ホイールの第２のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸に対して斜めに向けられるように内部でこの器具に係合するように構成され、器具の運動はホイールの回転を制御することによって制御される。器具が内部を通過可能で、器具の位置決めを可能にするために器具駆動アセンブリの位置を固定するように構成された医療デバイスの取り付け位置に、器具駆動アセンブリが取り付けられる。
【０００６】
別の器具駆動機構は、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む器具駆動アセンブリを含む。ホイールの第１のセットは、ホイールの第１のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸と同一平面内にあるように内部でこの器具に係合するように構成され、ホイールの第２のセットは、ホイールの第２のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸に対して斜めに向けられるように内部でこの器具に係合するように構成され、器具の運動はホイールの回転を制御することによって制御される。継手は、器具駆動アセンブリを取り付け位置に取り付け、器具が継手を通過することを可能にするように構成される。継手は、器具の位置決めを可能にするために器具駆動アセンブリの位置を固定するように構成される。
【０００７】
更に別の器具駆動機構は、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む器具駆動アセンブリを含む。ホイールの第１のセットは、ホイールの第１のセットの回転平面がカテーテルの長手軸と同一平面内にあるように内部でカテーテルに係合するように構成される。ホイールの第２のセットは、ホイールの第２のセットの回転平面がカテーテルの長手軸に対して斜めに向けられるように内部でカテーテルに係合するように構成され、カテーテルの固定及び運動はホイールの回転を制御することによって制御される。継手は、器具駆動アセンブリを内視鏡に取り付け、カテーテルが内視鏡のワーキングチャネル内へと継手を通過することを可能にするように構成され、継手は、カテーテルの位置決めを可能にするために器具駆動アセンブリの位置を固定するように構成される。伸縮式安定器は、継手の反対側において、カテーテルのハンドルを器具駆動アセンブリに接続するように構成される。ユーザインターフェースは、器具駆動アセンブリを制御するように構成される。
【０００８】
器具を駆動する方法は、器具駆動アセンブリを、他のデバイスの取り付け位置に位置決めして、器具駆動アセンブリを取り付け、長尺の器具が他のデバイスを通過することを可能にする、ステップと、器具駆動アセンブリを使用して器具の運動を制御するステップであって、器具駆動アセンブリは、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含み、ホイールの第１のセットは、ホイールの第１のセットの回転平面が器具の長手軸と同一平面内にあるように内部で器具に係合するように構成され、ホイールの第２のセットは、ホイールの第２のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸に対して斜めに向けられるように内部で器具に係合するように構成され、器具の固定及び運動はホイールの回転を制御することによって制御される、ステップと、ホイールの第１及び第２のセットを使用して器具をナビゲートするステップであって、ホイールの第１及び第２のセットは、器具の特定の運動を提供するために協働する、ステップと、を含む。
【０００９】
本開示のこれらの及び他の目的、特徴及び利点は、付属の図面とともに読まれるべき、本開示の例示的実施形態の以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００１０】
本開示は、以下の図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明を詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本原理の一実施形態による、カテーテルに補助された治療内視鏡施行を提供するためのアセンブリを有するシステムを示すブロック／フロー図である。
【図１Ｂ】本原理による、カテーテルに補助された治療内視鏡施行アセンブリをより詳細に示す図である。
【図２Ａ】一実施形態による、器具駆動機構を、そのハウジングを取り除いて示す図である。
【図２Ｂ】一実施形態による、図２Ａの器具駆動機構を、内部の部品を示すためにブッシングのハウジング及びアセンブリ本体のハウジングを取り除いて示す図である。
【図３Ａ】本原理による、器具駆動機構の位置を調整するための、異なる位置にある球面継手を示す図である。
【図３Ｂ】本原理による、器具駆動機構の位置を調整するための、異なる位置にある球面継手を示す図である。
【図３Ｃ】本原理による、器具駆動機構の位置を調整するための、異なる位置にある球面継手を示す図である。
【図４Ａ】一実施形態による、内視鏡上に制御ボタンを含むユーザインターフェースを示す図である。
【図４Ｂ】一実施形態による、制御ボタンを有するストラップを含むユーザインターフェースを示す図である。
【図４Ｃ】一実施形態による、関節式触覚デバイスを含むユーザインターフェースを示す図である。
【図５】例示的実施形態による、器具を駆動するための方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本原理によると、従来のカテーテルに補助された内視鏡システムの欠点を克服するシステム及び方法が説明される。本原理による実施形態は、軽量な摩擦駆動部を提供し、内視鏡への取り付け、内視鏡及びカテーテルドライバの両方の手に持ちながらの操作が可能になる。閉ループ位置フィードバックによる、カテーテルの挿入及び回転の、正確な電動式制御もまた提供される。一実施形態において、小型の内視鏡取り付け機構は、摩擦ホイール駆動部を利用してカテーテルの挿入及び回転運動を制御する。カテーテルドライバ機構は、ワークフローを単純化し、作業人員を削減し、カテーテルの制御性を向上させる。
【００１３】
本原理は、カテーテルの挿入及び回転を協働的に制御する複数の摩擦ホイールを有する差動的に駆動される機構を用いる。この機構は小型で軽量であるため、カテーテル操縦を支援するために内視鏡のワーキングチャネルにも取り付け可能である。機構は、有益で正確な作動を供給するために、多数のソースからのインテリジェントなフィードバックを用いてよい。フィードバックのソースには、力及び位置センサ、撮像情報、モータ駆動トルクなどが含まれるが、これらに限定されない。本実施形態は、ワークフローを合理化し、このことは本手順の普及率の向上、及び内視鏡検査／気管支鏡検査手順の間に必要とされる人員の削減の可能性を有する。デバイスは内視鏡とともに使用され得、迅速な装着又は分離を用い得る。本原理によるドライバ機構は、内視鏡と組み合わさった押ボタンによって直接的に操作されるように構成され得、又は、遠隔操作によってカテーテルナビゲーションを行うスレーブドライバ機構として使用されてもよい。これらの技術は、ワークフローを著しく単純化し得、カテーテルに補助されたいくつもの内視鏡手順に対して使用可能である。早期の診断及び治療における支援のために、より小さな解剖学的構造へのカテーテルアクセスが用いられているため、そのような手順への需要は高まっている。
【００１４】
本原理は、カテーテル又は他の器具、及び内視鏡などとともに、継手接続を介してカテーテルの運動を駆動し、カテーテルドライバを内視鏡に取り付けるために用いられてよい。本原理は、一人のユーザによってカテーテルの運動を直接的に駆動する内視鏡の使用も可能にする。カテーテル駆動機構は、カテーテルの運動を遠隔制御するためのスレーブ駆動機構として構成されてもよい。
【００１５】
本発明は、カテーテルベースの医療器具に関して説明されるが、本発明の教示はより広範であり、任意の柔軟な長尺の器具に適用可能であることを理解されたい。いくつかの実施形態において、本原理は、複雑な生物学的又は機械的システムの追跡又は分析に用いられる。図面において示される要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせにおいて実施されてよく、単一の要素において又は複数の要素において組み合わせることが可能な機能を提供し得る。
【００１６】
図面に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェアの使用を通じて、及び適切なソフトウェアの関連付けられたソフトウェアを実行し得るハードウェアの使用を通じて提供され得る。プロセッサによって提供されるとき、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又はその一部が共有され得る複数の個別のプロセッサによって提供され得る。更には、「プロセッサ」又は「コントローラ」という語の明示的使用は、ソフトウェアを実行し得るハードウェアを排他的に指すものと解釈されるべきではなく、非限定的に、デジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、不揮発性記憶装置等を黙示的に含み得る。
【００１７】
更には、本発明の原理、態様、及び実施形態、並びにそれらの特定の例を列挙する本明細書における全ての記述は、それらの構造的及び機能的均等物の両方を包含することを意図される。加えて、そのような均等物は、現在知られている均等物及び将来開発される均等物（すなわち、構造にかかわらず同じ機能を果たす、開発される任意の要素）の両方を含むことが意図される。従って、例えば、本明細書において提示されるブロック図は、本発明の原理を具現化する例示的システムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表すことが当業者によって理解されるであろう。同様に、任意のフローチャート、フロー図及び類似のものは、コンピュータ可読記憶媒体において実質的に表されてよく、コンピュータ又はプロセッサによって、そのようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実行され得る、様々なプロセスを表すことが理解されるであろう。
【００１８】
更には、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによる又はそれと関連した使用のためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータープログラム製品の形態を取ることができる。この記述の目的のために、コンピュータ使用可能な又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによる又はそれと関連した使用のためのプログラムを、含み、記憶し、通信し、伝播し、又は搬送する任意の装置であってよい。媒体は、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線の、若しくは半導体のシステム（又は装置若しくはデバイス）又は伝播媒体であってよい。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、及び光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスク−読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（商標）、及びＤＶＤが含まれる。
【００１９】
類似の番号は同一の又は類似の要素を表す図面を参照し、先ずは図１Ａを参照すると、一実施形態による、器具制御のために摩擦駆動式ホイール機構を利用した内視鏡取り付け部を用いる、手順を実行するシステム１００が例示的に示されている。システム１００は、ワークステーション又はコンソール１１２を含んでよく、それによって手順は指揮、制御及び／又は管理される。ワークステーション１１２は、好ましくは、１つ又は複数のプロセッサ１１４と、プログラム及びアプリケーションを記憶するメモリ１１６とを含む。メモリ１１６は、フィードバック信号を解釈し、内視鏡などの取り付けデバイス１０２の設置及び動作のためのナビゲーション命令を提供するように構成された内視鏡ナビゲーションモジュール１１５を記憶してよい。内視鏡１０２は、手動で制御されてよいが、ロボット制御される内視鏡もまた用いられてよい。本原理は、別の器具１０４を固定するための取り付け位置１４９を有する取り付けデバイス１０２を提供する。
【００２０】
メモリ１１６は、フィードバック信号を解釈し、器具１０４の設置及び動作を制御するように構成された器具制御モジュール１１７もまた記憶してよい。内視鏡１０２及び器具１０４は、ソフトウェア及びハードウェア（例えば、手動）の制御及び設定を含んでよいことを理解されたい。加えて、内視鏡１０２及び器具１０４と呼んでいるが、これらのデバイスには、共に用いられる任意の器具及びデバイスが含まれており、これらの与えられた例に限定されると解釈されるべきではない。
【００２１】
モジュール１１５及び１１７は信号フィードバック（及び任意の他の使用可能なフィードバック）を使用して、それぞれ、内視鏡１０２及び器具１０４の、位置決め、再位置決め、又は他のタスクを実行するように構成される。器具１０４には、カテーテル、誘導ワイヤ、プローブ、別の内視鏡、電極、フィルタデバイス、バルーンデバイス、別の医療コンポーネントが含まれ得る。
【００２２】
内視鏡１０２及び器具１０４は、ケーブル１２７又は無線通信を介して、それぞれのモジュール１１５及び１１７と通信し得る。ケーブル１２７には、必要に応じて、光ファイバ、電気接続、他の機器などが含まれ得る。
【００２３】
有益な実施形態において、ワークステーション１１２は、手順の間に異なるタスクを実行するモジュールを含む。これらのモジュールは、内視鏡１０２又は器具１０４によって収集された画像を処理するための画像処理モジュール１２２を含んでよい。他のモジュール１２４は、電力制御、パラメータ測定などのための特定用途向け制御器及び測定システムを含んでよい。
【００２４】
ワークステーション１１２は、好ましくは、被験者（患者）の内部画像及び容積（ｖｏｌｕｍｅ）１３１を見るためのディスプレイ１１８を含む。ディスプレイ１１８は、ユーザが、ワークステーション１１２並びにそのコンポーネント及び機能、又はシステム１００内の任意の他の要素と相互作用することも可能にし得る。これはインターフェース１２０によって更に容易化され、インターフェース１２０には、ワークステーション１１２からのユーザフィードバック及びワークステーション１１２との相互作用を可能にする、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚デバイス、又は任意の他の周辺装置又は制御器が含まれ得る。例えば、ユーザインターフェース１２０は、ユーザがカテーテル１０４の運動を制御することを可能にする。一実施形態において、ユーザインターフェース１２０は、内視鏡１０２の周りを包む、制御ボタンを有するストラップを含んでよい。ユーザインターフェース１２０の他の例は、本明細書において説明される。
【００２５】
本原理によると、内視鏡に取り付けられる小型の器具駆動機構又はアセンブリ１４０は、器具１０４の挿入／後退、及び回転運動を制御するための摩擦ホイール駆動部１３２を含む。特に有益な実施形態において、器具１０４は、内視鏡１０２のワーキングチャネル内に位置決めされるカテーテルを含む。摩擦ホイール駆動部１３２は、差動摩擦駆動部として動作する摩擦ホイールセット（１３６、１３８、図２Ｂ参照）を含む。摩擦ホイール駆動部セットは、カテーテル１０４の挿入軸と同一平面内にある回転平面を有する摩擦ホイールの第１のセット（１３６）を含む。第１のセット１３６のホイール自体が、カテーテル１０４の挿入軸と同一平面内にある回転平面を有することに留意されたい。摩擦ホイールの第２のセット（１３８）は、カテーテル１０４の挿入軸に対して斜めの角度を有する。
【００２６】
カテーテル１０４の運動は、器具駆動機構又はアセンブリ１４０内の２つのホイールセット１３６及び１３８の運動の組み合わせによって決定される。斜めのセット１３８が駆動されたとき、それはカテーテル１０４に回転力及び並進力を与える。同一平面のセット１３６が同方向に駆動されたなら、カテーテルはそれに従って前進又は後退する。セット１３６が固定されたままであったなら、カテーテル１０４は、その軸に沿って移動することが防止される。カテーテル１０４の回転及び挿入運動を感知し、カテーテル１０４の閉ループ制御を補助してホイールの潜在的滑り量を補償するために、エンコーダ又は他のセンサ（不図示）が、モータ１４４に又はホイールセット１３６及び１３８に設けられてよい。
【００２７】
伸縮式安定器１４６（伸縮式アームとしても知られる）が、カテーテルドライバアセンブリ１４０をカテーテルハンドル１４８に接続するために用いられてよく、これは、もつれ防止のためのカテーテルシャフトを保護する。加えて、伸縮式安定器１４６の使用は、カテーテル１０４を操作するための追加的人員の必要性を回避する。
【００２８】
取り付け位置１４９は、内視鏡１０２とカテーテルドライバアセンブリ１４０とを接続するために用いられてよい継手１５０、例えば球面継手、を含んでよく、又は形成してよい。装着機構１５２（例えば、ルアーロック）は、異なる向きにカテーテルドライバアセンブリ１４０の位置決めを可能にするとともに、内視鏡１０２への容易で迅速な脱着も可能にする。
【００２９】
カテーテル１０４は、好ましくは、ハンドル１４８、伸縮式安定器１４６及び継手１５０を通過して、ベース又は取り付け位置（１４９）（例えば、内視鏡１０２に位置するが、他のベース取り付け部又は位置が用いられてもよい）内へと延びる。ベース位置が内視鏡１０２を含むなら、カテーテル１０４（又は他の器具）は、内視鏡１０２のワーキングチャネルを通過して延びてもよい。
【００３０】
別の実施形態において、カテーテル駆動機構又はアセンブリ１４０は、カテーテル１０４の運動を直接的に制御するために、内視鏡１０２とは独立して用いられ得る。例えば、カテーテルのみをナビゲーションする場合、摩擦駆動式カテーテル駆動機構１４０は、カテーテル１０４の挿入及び回転運動を制御するために独立して動作し得るであろう。カテーテル１０４は、継手１５０を使用して、ポート又は他のベースに取り付けられてよい。一実施形態において、作動中のカテーテルドライバ（１４０）は、内視鏡１０２に取り付けられ、手順中に、器具が一緒に用いられる。
【００３１】
摩擦駆動式カテーテル駆動機構１４０は、遠隔制御されるスレーブマニピュレータ／機構としても用いられ得、駆動機構１４０は、机上に据え付けられても、又は地面に据え付けられてもよく、自立型であってもよい。特に有益な実施形態において、駆動機構１４０は、ハンドヘルド型であり、軽量でより小型で、一人のユーザによるデバイスの制御及び使用を可能にする。一実施形態において、駆動機構１４０は、約４インチよりも小さい最大寸法を有し、好ましくはこれよりも小さい。
【００３２】
ハンドヘルドアセンブリ１７０は、内視鏡１０２と、器具駆動機構１４０と、器具１０４と、装着デバイス（例えば、継手１５０、ロック部１５２、及び伸縮式安定器１４６など）とを含んでよい。アセンブリ１７０は、図１Ｂにおいてより詳細に示されている。
【００３３】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、カテーテル駆動機構１４０が、そのハウジングを取り除いて、より詳細に示されている。機構１４０は、摩擦によってカテーテル１０４の挿入及び回転を制御するために２つの回転モータ１４４を含む。図２Ａは、外側ブッシング２０２及び２０４を示す。図２Ｂは、ブッシング２０２及び２０４の内側部分にあるホイール２０６及び２０８を示す。カテーテル駆動機構１４０は、カテーテルの挿入及び回転を制御するために使用される摩擦駆動システムを含む。カテーテル駆動機構１４０は、カテーテル１０４の軸と同一平面内にある回転平面を有する摩擦ホイール２０６のセット１３６を含む。これらのホイール２０６（直線ホイールとしても知られる）は、カテーテル１０４の線形の挿入運動を制御するために使用される。この構成において、摩擦を生成するために３つホイール（ホイールの最小個数）が用いられているが、多数の（４つ以上の）ホイールでも、より大きな摩擦で機構１４０を駆動することができる。摩擦ホイール２０８のセット１３８は、カテーテル１０４の軸に対して角度のある（斜めの）回転平面を有する。これらのホイール２０８（斜めホイールとしても知られる）は、カテーテル１０４の回転運動を制御するために用いられる。この構成において、摩擦を生成するために３つのホイール２０８（ホイールの最小個数）が用いられているが、多数の（４つ以上の）ホイールでも、より大きな摩擦で機構１４０を駆動することができる。
【００３４】
摩擦ホイール２０６、２０８は、種々の材料選択、幾何学的形状、質感（ｔｅｘｔｕｒｅ）、取り付け角度などを含んでよい。いくつかの例において、鋼鉄、ゴム、プラスチック又は硬度（ｄｕｒａｍｅｔｅｒ）の低い他の材料が使用されてよい。ホイール２０６、２０８の質感は、ギザギザがあってよく、又は摩擦を増すためにマイクロ仕上げ（ｍｉｃｒｏｆｉｎｉｓｈ）を含んでもよい。同様に、摩擦を増すために４つ以上のホイールが用いられてもよい。
【００３５】
２つの回転モータ１４４は、ホイールが埋め込まれたブッシング２０２及び２０４を、それぞれ直線及び斜めホイールのための歯車２１０を介して駆動する。２つ以上の位置感知デバイス２１４（例えば、線形及び回転光エンコーダ）が、反射光によって、光マウスと同様のやり方で、カテーテル１０４の挿入及び回転運動を測定するために含まれてよい。他のエンコーダシステムが用いられてもよい。
【００３６】
アセンブリ本体２１６は、ホイール２０６及び２０８の安定した運動を伝達し支持するために、玉軸受け２１８（図２Ｂ）と、歯車２２０とを含む。アセンブリ本体２１６は、好ましくは、ハウジング２２２（図２Ａ）によって覆われる。
【００３７】
図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、システムは、例えばルアーロックなど装着機構又はロック部１５２を含んでよい継手１５０、例えば球面継手を、任意に含み得る。球面継手１５０は、内視鏡１０２のワーキングチャネルとカテーテルドライバ機構１４０とを接続する。球面継手１５０は、摩擦駆動機構１４０を任意の所望の位置に向ける際に補助する。球面継手１５０は、ソケット機構内の球状のボールを押圧する回転ノブによってロック可能であってよいが、他の機構が用いられてもよい。
【００３８】
球面継手１５０は、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに図示されるように、カテーテルドライバ機構又はアセンブリ１４０を異なる向きに位置決めすることを可能にする。球面継手１５０は、装着機構１５２を介して内視鏡１０２に取り付けられ、これは迅速な着脱を支援する。球面継手１５０は、適切な摩擦量を付与するように調節され得るので、継手１５０は、カテーテルドライバアセンブリ１４０を保持可能な固定された向きに位置決め可能である。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、代替的ユーザインターフェース制御器３０２が例示的に示される。ユーザインターフェース制御器３０２は、カテーテル駆動アセンブリ１４０を制御するように構成される。図４Ａにおいて、内視鏡ハンドル３０４は、カテーテル駆動アセンブリ１４０を制御するための統合されたボタン３０６を含む。各ボタンは、運動の方向又は種類（例えば、並進対回転）を制御してよい。内視鏡ハンドルとの制御器の統合は、ユーザが、カテーテル１０４に物理的に接触することなく、カテーテル１０４ドライバを手動で制御するための押しボタンを内視鏡１０２のハンドル上に持つことを可能にする。このこと１つの利点は、内視鏡１０２及び駆動機構１４０の両方を操作する単一のユーザインターフェースであろう。
【００４０】
図４Ｂにおいて、制御ボタン３１０を有するストラップ３０８が提供される。ストラップ３０８は、内視鏡１０２の周りに巻き付けられてよく、又は、タッチ制御のリングマウスのように、ユーザの手又は指の上に配置されてよい。制御ボタン３１０が取り付けられたストラップ３０８は、内視鏡ハンドルに装着されてもよい。ストラップ３０８は、ユーザが、所望の場所にどこでも、制御インターフェースを配置することを可能にする。制御ボタン３１０には、ジョイスティック、ボタン、ノブ、スライド、又は任意の物理的制御器が含まれ得る。タッチ制御のリングマウスは、カテーテルドライバの挿入及び回転運動を制御するように構成されてよく、これは無線又は有線の構成において使用されてよい。
【００４１】
図４Ｃにおいて、別のインターフェース３０２は、関節式触覚デバイス３１４を含んでよい。デバイス３１４は、カテーテル駆動アセンブリ１４０を制御するために、従ってカテーテル１０４を制御するために用いられてよい。関節式触覚デバイス３１４は、モータ、ホイール運動符号化、画像フィードバックなどにおける電流感知に基づいてよい。関節式触覚デバイス３１４は、ハンドル３１６を介してカテーテルの（例えば、解剖学的特徴に対する）接触力に対する触覚的フィードバックを臨床医に与えるために使用されてもよい。関節式触覚デバイス３１４は、リンク３１８を含み、これはベース３２２上の玉継手３２０に接続する。他の構成もまた考えられる。このシステム（３１４）は、内視鏡ハンドルに直接的に接続されてもよく、されなくてもよい。
【００４２】
図５を参照すると、例示的実施形態による、器具を駆動するための方法が示されている。ブロック４０６において、器具駆動アセンブリを取り付け位置に取り付けるように構成され、器具が通過可能な継手を使用して、器具の位置決めを可能にするために長尺の器具駆動アセンブリの位置（例えば、回転）が固定される。継手は球面継手を含んでよく、球面継手はロック部を含んでよい。取り付け位置は、内視鏡に含まれてよく、器具は内視鏡を通過してよい。ブロック４０８において、継手をロックすることによって、器具駆動アセンブリの位置が、ある位置にロックされてよい。ブロック４０９において、伸縮式安定器が、器具のハンドルに接続し、支持するために用いられてよく、器具はカテーテルを含み得る。
【００４３】
ブロック４１０において、ホイールの第１及び第２のセットを使用して器具が展開され、ホイールの第１及び第２のセットは、器具の特定の運動を提供するために協働する。ブロック４１２において、ホイールの第１のセットは、線形の運動を制御し、器具のための摩擦を提供するために第１のモータによって制御され、ホイールの第２のセットは、器具を回転させるために第２のモータによって制御される。
【００４４】
カテーテルなどの器具の固定及び／又は運動は、器具駆動アセンブリを使用して制御され、器具駆動アセンブリは、第１の端部に結合されたホイールの第１のセット及び第１の端部の反対側の第２の端部に結合されたホイールの第２のセットを含む。ホイールの第１のセットは、ホイールの第１のセットの回転平面が器具の長手軸と同一平面内にあるように内部で器具に係合するように構成され、ホイールの第２のセットは、ホイールの第２のセットの回転平面が長尺の器具の長手軸に対して斜めに向けられるように内部で器具に係合するように構成され、器具の固定及び運動はホイールの回転を制御することによって制御される。
【００４５】
ブロック４１４において、内視鏡又は他の医療デバイスを含み得る取り付け位置は、所望の位置（例えば、被験者の体内）へナビゲートされる。ブロック４１６において、器具を所望の位置へナビゲートするために、器具駆動アセンブリは、ユーザインターフェースによって制御されてよい。ユーザインターフェースは、器具駆動アセンブリに位置していても、その近くに位置していても、そこから遠くに配置されていてもよい携帯型インターフェースデバイスを含み得る。ユーザインターフェースは、内視鏡、ユーザ（又は他の人物）の身体の一部、又は任意の他の物体への装着のための装着機構を含んでよい。器具駆動アセンブリは、内視鏡に取り付けられたユーザインターフェースによって制御されてよい。ユーザインターフェースは、専用に設計されたインターフェースを含んでよく、音声コマンド、触覚フィードバック、ボタン、又は他のデバイス入力などを用いてよい。
【００４６】
添付の特許請求の範囲を解釈する際には、以下のことが理解されるべきである。
ａ）「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、与えられた請求項中に列挙される要素又は行為以外の他の要素又は行為の存在を排除しない。
ｂ）ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、そのような要素が複数存在することを排除しない。
ｃ）請求項中のいかなる参照記号も、請求項の範囲を限定しない。
ｄ）いくつかの「手段（ｍｅａｎｓ）」は、同一のアイテム又はハードウェア又はソフトウェアによって実施される構造若しくは機能によって表されてよい。
ｅ）特別に示されない限り、行為の特定の順序が必要とされることは意図されない。
【００４７】
摩擦駆動式ホイール機構を利用した内視鏡取り付け部を有するハンドヘルドカテーテルドライバについての好ましい実施形態（これらは、例示的であることを意図され、限定的であることを意図されない）が説明されたが、上記の教示に照らして、修正及び改変が当業者によってなされ得ることに留意されたい。従って、添付の特許請求の範囲によって概要を記述されたような、本明細書において開示された実施形態の範囲内にある、開示された本開示の特定の実施形態において、変更がなされてよいことが、理解されるべきである。特許法によって要求される詳細及び特殊性を上記のように説明してきたが、請求され及び特許状によって保護されることが望まれるものは、添付の特許請求の範囲において明記される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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