(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体腔内に使用するステアリング装置において：
単一の一体型ユニットであって、フレキシブルチューブと、前記フレキシブルチューブの少なくとも遠位端部分の外面に沿って離間した配列で配置された複数の離間した要素と、によって形成された単一の一体型ユニットであって、前記離間した要素が間に間隔をあけて配列されており、当該間隔が、前記フレキシブルチューブの材料に応じて、前記フレキシブルチューブの少なくとも遠位端部分の可撓性と曲げ特性を決定するように選択されている単一の一体型ユニットと；
少なくとも一部が前記フレキシブルチューブの周囲で前記離間した要素を貫通しており、少なくとも一部が前記フレキシブルチューブ内を通過している少なくとも２本のステアリングワイヤと、を具え、
前記ステアリングワイヤを引くことにより、前記フレキシブルチューブの遠位端部分に曲げが生じ、完全に曲がった状態において前記離間した要素の縁部どうしが接触するようになるまで曲げられることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のステアリング装置において、前記複数の離間した要素が、前記チューブに沿って堅固に固定されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のステアリング装置において、前記複数の離間した要素が、一定の距離で分離されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のステアリング装置において、前記一定の距離が、配管の鋭角化、およびフレキシブルチューブの折れ曲がりのうちの少なくとも１つを防止するように選択されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のステアリング装置において、前記離間した要素が、前記フレキシブルチューブを囲む閉ループの要素であることを特徴とするステアリング装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のステアリング装置において、前記離間した要素が、放射状に互いにほぼ等しい距離で配置された少なくとも２つの開口を具えており；１本の前記ワイヤの少なくとも一部がそこを貫通することを特徴とするステアリング装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のステアリング装置において、少なくとも１の前記離間した要素が、両側でテーパー部を画定する断面形状を有しており、少なくとも１本の前記ステアリングを引っ張って曲げた状態のときに、チューブのＵ字形が実現するようにされていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のステアリング装置において、少なくとも１本の前記ステアリングワイヤが、最も外側の前記離間した要素、またはチューブの遠位端のうちの１つに固定された１の端部を有し、前記ステアリングワイヤの他端は自由に動かせることを特徴とするステアリング装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のステアリング装置において、各ステアリングワイヤが、それぞれ一方向にチューブを曲げるように構成されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のステアリング装置が、４本のステアリングワイヤを具えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステアリング装置において、前記ステアリングワイヤの自由に動かすことができる端部が、ワイヤ引張装置に接続されており、これにより所望の角度でチューブの曲げを完全に制御できることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のステアリング装置が、少なくとも１本の前記ステアリングワイヤを、少なくとも部分的に囲んでいる少なくとも１のバネ状スリーブを具えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のステアリング装置において、前記フレキシブルチューブが、中を貫通する複数のチャネルを囲んでおり；バネ状スリーブの少なくとも一部が、前記チャネルを通ってそれぞれ摺動するように配置されていることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のステアリング装置において、前記複数のチャネルがさらに、電気ケーブル、ツールが通過する内腔を画定するように成形された中空のチューブ、および流体が通過する内腔を画定するように成形された中空のチューブ、のうちの少なくとも１つを具えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のステアリング装置が、さらに、画像取得装置、照明装置、生検採取ツール、光学装置、流体装置、および治療ツールのうちの少なくとも１つから選択されたツールを具えることを特徴とするステアリング装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のステアリング装置が、体腔内の画像化を可能にするために所望の目的地まで操縦される画像取得装置を具えた、内視鏡システムの一体型の部品であることを特徴とするステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には多方向の医療機器の分野に関し、より具体的には、操縦可能な医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡と映像カテーテルは、身体の器官、空洞、通路などを表示するために、多くの医療処置において幅広く使用されている。一般に、このような画像化装置は、細長いシースまたは同様の構造を具え、ここで、シースの遠位端に照明光を伝送させて視野を照らすためと、ビューイングポートまたはカメラに光学イメージを戻すために、光ファイバが配置されている。１以上のレンズが画像化装置の遠位端に設置されて、機器により受像される光学イメージに焦点を合わせたり、または機器から照明を照射する。
【０００３】
多くの適用例において、曲がりくねった、または分岐した解剖学上の通路を通しての装置の案内を実現するために、画像化装置の遠位部が「操縦可能」で、装置の近位端から曲げられてまたは操作可能であることが望ましい。さらに、装置を遠位端やその近くで曲げられることは、装置の遠位端を曲げたり、操作することにより、操縦者がより広い表示領域を視覚的にスキャンすることが可能になる。先端を操作できることにより、装置の先端を、器官の近くの高度に分岐して入り組んだ通路を通して適切に案内することが容易になる。
【０００４】
画像化装置の先端の偏向をかけて制御するために、１つの平面での曲げを制御するための２つの対向する制御ワイヤか、２つの直交する面での曲げを制御するための均等に離間した４本のワイヤのどちらかを組み込んだ、多くの設計が導入されている。これらの制御ワイヤは、装置の長さにわたっており、操縦可能な領域の遠位端、または先端部で終端している。各制御ワイヤの近位端は、手動でまたは専用の電気式もしくは流体式のモータで回転する個別のドラムまたはスプールに機能的に接続されており、装置に対して制御ワイヤを直線的に前進させ、後退させる。運用において、制御ワイヤの１つが、ドラムまたはスプールの回転により近位に引っ張られると、装置の先端が、操縦可能な領域において引っ張られたワイヤの方に曲がる。
【０００５】
病気の早期発見の補助として、例えば食道、肺、大腸、子宮、および他の器官などの消化管や気道を、定期的に内視鏡検査することで、公衆の健康に大きな利益がもたらされることが確立されている。このような処置に用いられる従来の画像化内視鏡は、照明光を外部の光源から、内視鏡を出射して検査される組織を照らす先端まで導く光ファイバライトガイドを有するフレキシブルチューブを具えている。しばしば、ファイバ束と先端部から出射される光の拡散を調整するため、追加の光学的要素が組み込まれている。対物レンズと光ファイバの画像化ライトガイドは、内視鏡の近位端でカメラと通信し、または先端部で撮像カメラチップと通信して、検査者に表示される画像を作成する。さらに、ほとんどの内視鏡が、生検鉗子、係蹄、高周波療法プローブなどの医療機器や、他のツールを通過させるための、１以上の作業チャネルを具えている。
【０００６】
ＵＳ５，６７９，２１６は、複数のフレックス部を有するフレキシブルチューブと、フレックス部を曲げるために形状記憶合金からなる複数のアクチュエータと、アクチュエータにエネルギーを伝送する２つの共通のエネルギー伝送路と、この共通のエネルギー伝送路からアクチュエータに供給されるエネルギーを制御する選択的なエネルギー供給部材と、を具えて、これによりアクチュエータをそれぞれ独立して駆動させてフレキシブルチューブを曲げることを特徴とする、多自由度のマニピュレータが記載されている。
【０００７】
ＵＳ４，４３２，３４９では、内視鏡などに用いる関節式チューブ構造が記載され、これは、端と端が連結されている多くの基礎チューブで構成されている。隣接する基礎チューブの間にはバネが設けられており、関節式チューブを一方向に曲がるように付勢している。関節式チューブは、バネで一方向に付勢されており、関節式チューブを通って延在し、その端部が内視鏡の頭部に固定されているワイヤを引く動作によって、望むように曲げるよう操作される。
【０００８】
人間の身体のチャネルを通り抜けることは非常に困難である。人間の解剖学的構造のいくつかの部分は見つけるのが困難であり、内視鏡または手術器具の位置に対して、常に都合のよい配置に向いているわけではない。時折、解剖学的構造と器具の自由度により、通過の成功が妨げられ、じゃまされることになる。従来の大腸内視鏡検査の処置において、大腸内視鏡は、大腸内視鏡が下行結腸に到達するまで、曲がりくねったＳ字結腸を通って前進する。次いで、大腸内視鏡は、Ｓ字結腸における重なりを減らすように操作される。Ｓ字結腸が真っ直ぐにされると、大腸内視鏡は通常、さらに大腸を通って前進する。しかしながら、この種の処置は一般に実行が困難であり、および／または大腸内視鏡の前進時に、特に、大腸内視鏡が曲がりくねったＳ字結腸の屈曲部の周りを前進するときに起こる、大腸内視鏡と大腸の壁との衝突による大腸の伸長により、患者に痛みを伴うことになる。複雑で曲がりくねった経路を通って内視鏡を導くことは、患者にとって苦痛、副作用、危険性を最小限にし、または鎮静をともなう検査の成功に不可欠である。この目的の達成のため、現代の内視鏡は、内視鏡の先端部を偏向させる手段を具えており、偏向または周囲の組織との摩擦力を最小限にして、検査中の組織の経路をたどるようにされている。操り人形用の糸に類似するコントロールケーブルが、遠位端の可撓性部分を近位の内視鏡ハンドルで一組のコントロールノブに連結するために、内視鏡本体内に伝えられている。ぎこちなく、直観的でなく、摩擦が限定された、このような従来からの制御システムの制限にも関わらず、コントロールノブを操作することで、検査者は通常、挿入時の内視鏡を操縦して関心領域に向かわせることができる。従来の内視鏡についての操作者の共通の不満は、制限された可撓性、制限された柱強度、および内視鏡の長さに沿っての操作者による剛性の制御が制限されていることについてである。
【０００９】
従来の内視鏡は、一般的に丈夫な材料から構築されており、これが器械の可撓性を減少させ、したがって患者の快適さも低下させている。さらに、従来の内視鏡は、複雑で壊れやすい器具であり、使用時または消毒処置時に起こる損傷により、頻繁に費用のかかる修理が必要となる。今でも、操縦可能な器械を用いた多くの処置は困難なままである。多くの場合、器械を所定の位置に正確に配向するのに、多大な技術と忍耐が必要とされる。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は新規なステアリング装置を提供し、これはどんな内視鏡ツールにも組み込まれ、または連結させることができ、よりよく移動と追跡ができて、操作者との優れたインターフェイスを有し、内腔組織での摩擦力を減らすことでアクセスが改善され、患者の快適性が増し、現在利用可能なものよりも、臨床の生産性と患者の処理能力が増大することになる。
【００１１】
したがって、本発明の一の広い態様によると、患者の体腔内で使用するステアリング装置が提供され、この装置が：フレキシブルチューブと；少なくともチューブの一部に沿って配置された複数の離間した要素であって、複数の離間した要素とチューブとが単一の一体型ユニットを形成している、要素と；少なくとも一部が前記離間した要素を貫通しており、少なくとも一部がチューブ内を通過している少なくとも２本のステアリングワイヤと、を具える。離間した要素がフレキシブルチューブに一体化されていて、他のチューブには取り付けられていないこのステアリング装置の新規な構成を用いることで、高い可撓性を有し、チューブの湾曲部を曲げるのに必要な偏向力が最小限であるステアリング装置の提供が可能となる。さらにこの新規な発明は、必要な動く部品が少なく、複雑な製造技術も少なくすみ、容易で迅速な設置が可能となる。従来のステアリング装置は、中を通るスコープを有する細長い本体を具えることを理解すべきである。
【００１２】
ＳａａｄａｔのＵＳ７，６３７，９０５には、本体の遠位端から延びている少なくとも１の操縦可能なツールアームを有する、操縦可能なツールが記載されている。この開示において、操縦可能なツールアームは、本体から分離することができ、本体に統合されていない独立型のユニットである。この種の構成は、ステアリング装置が、通常は異なる２つの材料から作成されており、装置の操縦部分に沿って延びる２つの異なる層を構成している２つの個別の独立型要素（例えば、本体と操縦可能なアーム）を具えるため、可撓性が低い。その上、チューブの湾曲部を曲げるのに高い偏向力を適用しなければならず、本体と操縦可能なアームとを同様に曲げるのにより高い負荷の生成が必要となる。さらに、摩擦力が本体と操縦可能なアームの層との間に生じる。これらの不利な点を克服するために、本発明の新規なステアリング装置は、装置の操縦を可能にする離間した要素を有するチューブを具えた、単一の一体型ユニットを提供する。さらに、本発明の新規なステアリング装置の構成は、曲げを確保するための隣接する連結の間の堅い機械的連結を排除して、どんな可能な方向にも曲げてねじることができる柔らかいチューブを提供し、したがって、より少ない構成要素でより高い機動性が実現する。
【００１３】
いくつかの実施例では、複数の離間した要素が、チューブに沿って堅固に固定されている。これらの要素のチューブへの固定は、例えば、接着剤または超音波溶接を用いた、要素の少なくとも一部のコーティングなどの、適切な方法により行うことができる。代替的に、これらの要素とチューブを、単一の一体型ユニットを形成するように製造してもよい。ステアリング装置は、ワイヤを通された複数の離間した要素を具える。
【００１４】
このステアリング装置は、真っ直ぐの状態で曲がっていないときは、離間した要素が互いに接触しないように構成されていることを理解すべきである。チューブが十分に曲がった状態になると、離間した要素の端部どうしが接触するようになる。
【００１５】
いくつかの実施例では、離間した要素は、間が一定の距離で離れている。これに関しては、この要素の間の距離が、可撓性および曲げ特性、ならびにチューブの屈曲の先端／遠位端の形状などの、チューブの特性を決定することを理解すべきである。離間した要素の間の距離は、フレキシブルチューブの特定の材料により決定される。離間した要素の間の距離は、チャネルまたはチューブ自体の狭小化につながるチューブの鋭い曲がりを防ぐように選択される。
【００１６】
いくつかの実施例では、離間した要素は、フレキシブルチューブを囲む閉ループの要素（例えばリング）である。
【００１７】
いくつかの実施例では、離間した要素は、互いに等しい距離で放射状に配置された少なくとも２つの開口を具え、１本のワイヤの少なくとも一部がここを貫通するようにされている。これらの要素は、開口が同心で配置されるように、上下に積まれる。ステアリングワイヤは、各方向ごとに１のワイヤを、すべてのリングのすべての同心状の孔に通されている。
【００１８】
いくつかの実施例では、少なくとも１つの離間した要素が、両側でテーパー部を画定する断面形状を有しており、少なくとも１本のステアリングワイヤを引っ張った曲がった状態で、チューブがＵ字形になるようにされている。このようにすると、エルボーまたは折曲部ができるのが防止される。チューブのＵ字形は、離間した要素間の距離と、テーパー部の角度によって決定される。
【００１９】
いくつかの実施例では、ステアリングワイヤの一部は、チューブの操縦不能な部分のフレキシブルチューブ内に配置され、ステアリングワイヤの一部は、離間した要素を貫通している。各ステアリングワイヤは、それぞれが一方向にチューブを曲げるように構成されている。少なくとも１本のステアリングワイヤが、最も外側の離間した要素、またはチューブの遠位端のうちの１つに固定された１の端部を有し、一方でステアリングワイヤの他端は、自由に動き、ワイヤ引張装置に接続されており、このワイヤ引張装置はいくつかの実施例では機械式ジョイスティックである。曲がる角度は、引っ張ったワイヤの量に対応する。ワイヤを引っ張ると、ワイヤが貫通するすべてのリングに、曲げモーメントが生じる。
【００２０】
いくつかの実施例では、装置が３本のステアリングワイヤを有し、要素が、それぞれが互いに１２０°に配置された３つの開口を有する。他の実施例では、装置が４本のステアリングワイヤを有し、リングが、それぞれが互いに９０°に配置された４つの開口を有する。いくつかの実施例では、ステアリングワイヤの端部が、自由に動き、ジョイスティックに接続されており、これにより所望の角度でチューブの曲げを完全に制御することができる。ワイヤとジョイスティックの間の接続は、機械、電気、液圧で、または当技術分野で公知の可能な接続を使用して行うことができる。
【００２１】
いくつかの実施例では、ステアリングワイヤの一部が、少なくとも１つの収縮できない部分を有する可撓性のあるバネ状スリーブ（例えば、閉じたコイルスパイラル）に囲まれている。特に、離間した要素を貫通するステアリングワイヤの部分は、このスリーブに囲まれていないが、チューブを貫通する残りの部分はスリーブで囲むことができる。
【００２２】
いくつかの実施例では、スリーブの１の端部が、チューブの近位端の近くの第１の離間した要素に固定され、他端は、アンカーとして機能するワイヤ引張機構に接続されている。チューブの曲がりが、バネ状スリーブの収縮できない部分をチューブの内または外に動かすので、スリーブの自由な動きを可能にするために、スリーブはチューブよりも長くなくてはならない。スリーブは、ステアリングリングの開口に、放射状に同心で配置されている。
【００２３】
いくつかの実施例では、フレキシブルチューブが、中を貫通する複数のチャネルを囲んでおり、少なくともバネ状スリーブの一部が、各チャネルを通ってそれぞれ摺動できるように配置されている。チャネルは、フレキシブルチューブに沿った開口として構成されている。チャネルは、補助チューブを収容してもよい。いくつかの実施例では、フレキシブルチューブは、中を貫通する複数のチューブを具え、これらは、水の供給、電気の供給、内腔の外に液体を排出して様々な膨張可能な装置（「バルーン」）の圧力を制御すること、様々な膨張可能な装置（「バルーン」）の圧力の検出、体腔内の圧力の検出（例えば装置から遠位の圧力の検出）のうちの少なくとも１つのために構成されている。これに関しては、この多腔型の構成がフレキシブルチューブの可撓性を変化させることを理解すべきである。上述のように、離間した要素間の距離は、チューブの遠位端が０°から１８０°の範囲の所望の角度で偏向できるようにする一方で、多腔型のチャネルの流れを妨げないように決定される。フレキシブルチューブは、流体の供給用に構成された貫通する複数の補助チューブを具えるので、チューブの曲げは、チャネルを通って供給される流体の流れが阻害されないように適切に選択される。したがって、離間した要素間の距離は、管継手またはチューブの鋭角の折曲を防止するように選択される。例えば、補助チューブは、電気ケーブル、ツールが通過する内腔を画定するように成形された中空のチューブ、または流体が通過する内腔を画定するように成形された中空のチューブである。このチャネルを通過するツールは、画像取得装置、照明装置、生検採取ツール、光学装置、流体装置、および治療ツールのうちの少なくとも１つを選択することができる。
【００２４】
上述のように、本発明のステアリング装置は、体腔内の画像化を可能にするために所望の目的地まで操縦される画像取得装置を具えた、内視鏡システムの一体型の部品であってもよい。このステアリング装置は、内視鏡システムの可撓性のある遠位端を曲げて、体腔内と画像取得装置との間に空間を生成して、体腔内の画像化を実現するように構成され動作可能である。
【００２５】
本発明の他の広い態様によると、患者の体腔内で使用するステアリング装置が提供され、この装置が：フレキシブルチューブと；少なくともフレキシブルチューブ内を通過する部分を有する少なくとも２つのステアリングワイヤと；少なくとも２つのバネ状スリーブと；を具え、各バネ状スリーブが、少なくとも部分的にそれぞれステアリングワイヤを囲んでおり；バネ状スリーブが、その長さに沿って可変のピッチを有しており；フレキシブルチューブが、異なる曲げ特性を有する少なくとも２つの部分を具えるようになっている、ことを特徴とする。
【００２６】
いくつかの実施例では、ステアリングワイヤがバネ状スリーブによって囲まれており、このバネ状スリーブは、その長さに沿って異なるステップ／ピッチを有して、異なる曲げ特性を有する２つの部分を画定している。この構成では、各ステアリングワイヤの一方の端部が遠位端（例えば先端）に固定されており、ステアリングワイヤの他端は、自由に動いて、ワイヤ引張装置に接続されており、このワイヤ引張装置はいくつかの実施例では機械式ジョイステックである。ステアリングワイヤは、少なくとも１のステアリングワイヤの少なくとも１の端部を、チューブの外側に引っ張ることにより、チューブの湾曲部を操縦するように構成され動作可能である。チューブの曲げは、一方の側（曲がる側）を収縮させ、他方（曲げの外側）を引き伸ばすことにより提供される。各ステアリングワイヤは、チューブの一部を一方向に曲げる。すべての方向で完全な操縦をするためには、通常少なくとも３本のステアリングワイヤが必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明を理解し、これが実際にどのように実施されるかを見るために、添付図面を参照して、非限定的で単なる例示である好ましい実施例を説明する。
【００２８】
【図１】図１は、本発明のいくつかの実施例にかかる、本発明のステアリング装置の概要を示す。
【図２】図２Ａ−２Ｅは、本発明のステアリング装置の離間した要素をより具体的に示す。
【図３】図３は、本発明の特定の実施例にかかる、バネスリーブによって囲まれたステアリングワイヤの構成を示す。
【図４】図４は、内視鏡システムに組み込んだ本発明のステアリング装置を図示する。
【図５】図５は、本発明の特定の実施例にかかる、ステアリングスリーブとワイヤ引張装置との間の接続を示す。
【図６】図６は、２つの膨張可能なバルーンを有する内視鏡システムに組み込んだ、本発明のステアリング装置の概要を示す。
【図７】図７Ａ−７Ｃは、本発明のいくつかの実施例にかかる、本発明のステアリング装置のチューブの異なる図を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明のいくつかの実施例にかかる、本発明のステアリング装置の概要を示す。
【図９】図９は、本発明の特定の実施例にかかる、バネスリーブによって囲まれたステアリングワイヤの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１を参照すると、本発明の一実施例にかかる、本発明のステアリング装置の１つの可能な構成が示されている。ステアリング装置は、フレキシブルチューブと一体化されており、チューブの遠位端を、所望の方向と所望の角度で導いて配向するように構成されている。特に本発明は、体腔内でツールの先端を導き配向して、患者の身体の外側からツールの操縦を実現するように構成され、動作可能な新規なステアリング装置に関する。患者の体腔内に使用するステアリング装置１００は、フレキシブルチューブ１０と、少なくともチューブ１０の一部に沿って配置された複数の離間した要素１２と、少なくとも２本のステアリングワイヤ１４とを具え、このステアリングワイヤは、少なくとも一部が離間した要素１２を貫通し、少なくとも一部がフレキシブルチューブ１０内を通過する。離間した要素１２とチューブ１０とが、単一の一体型ユニットを形成する。
【００３０】
各ステアリングワイヤ１４は、チューブの一部を一方向に曲げる。各ステアリングワイヤ１４は、フレキシブルチューブ１０の遠位端に引張力を伝えて、ここを曲げるように構成されている。全方向に完全な操縦をするためには、通常少なくとも３本のステアリングワイヤが必要とされる。各ステアリングワイヤの一方の端部は、チューブまたは最も外側の離間した要素に固定され、ステアリングワイヤの他端は、自由に動かせる。ステアリングワイヤ１４は、少なくとも１のステアリングワイヤの少なくとも１の端部をチューブの外側に引っ張ることにより、離間した要素１２が組み込まれているチューブの湾曲部を操縦するように構成され、動作可能である。このステアリング装置は、どんな方向にも動かして、どんな角度にも曲げることができる操縦能力を提供する。チューブの曲げは、一方の側（曲がる側）を収縮させ、他方（曲げの外側）を引き伸ばすことにより提供される。
【００３１】
図１に示すように、チューブの操縦できない部分において、ステアリングワイヤ１４はフレキシブルチューブ内に配置されている。離間した要素１２が組み込まれているチューブの操縦可能な部分では、ステアリングワイヤは、チューブを出て離間した要素１２に通されている。チューブの操縦可能な部分において、ステアリングワイヤ１４の他の部分は、したがってフレキシブルチューブ１０の周りに配置されている。
【００３２】
離間した要素１２は、チューブ１０に沿って堅固に固定されている。この要素のチューブへの固定は、例えば、接着剤または超音波溶接を用いた要素の少なくとも一部のコーティングなどの、適切な方法により行うことができる。代替的に、この要素とチューブを、単一の一体型ユニットを形成するように製造してもよい。
【００３３】
離間した要素１２は、チューブに沿って堅固に固定されており、これらの間を可変距離で離していてもよい。いくつかの実施例では、離間した要素１２がチューブに沿って堅固に固定され、これらの間が一定の距離で離されている。この要素の間の距離は、可撓性および曲げ特性、ならびに屈曲先端の形状などのチューブの特性を決定する。離間した要素の間の距離は、フレキシブルチューブの特定の材料により決定される。
【００３４】
いくつかの実施例では、フレキシブルチューブ１０は、中を貫通する複数のステアリングチャネル（図７Ａ−７Ｃに示す）を具えており、これはステアリングワイヤの少なくとも一部を、摺動するように配置して収容するように構成されている。チューブ１０は、Ｐｅｂａｘ（商標）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などのブロック共重合体、またはその他の材料から作成することができる。
【００３５】
フレキシブルチューブ１０は、下記に図７Ａ−７Ｃを参照して説明するように、電気ケーブル、ツールが通過する内腔を画定するように成型された中空のチューブ、および流体が通過する内腔を画定するように成型された中空のチューブ、のうちの少なくとも１つを具えてもよい。この多腔型の構成が、フレキシブルチューブの可撓性を変化させる。さらに、離間した要素間の距離は、チューブの遠位端が０°から１８０°の範囲の所望の角度で偏向できるようにする一方で、多腔型のチャネルの流れを妨げないように決定されることを理解すべきである。ステアリングリングがフレキシブルチューブに一体化されていて、他のチューブには取り付けられていないステアリング装置の新規な構成を用いることで、高い可撓性を有し、チューブの湾曲部を曲げるのに必要な偏向力が最小限であるステアリング装置の提供が可能となる。
【００３６】
図２Ａ−２Ｄを参照すると、フレキシブルチューブを囲む閉ループの構成を有し、ステアリングワイヤが通されるように構成された、要素１２の１つの可能な構成が示されている。要素はリング状の形状の構成で示されているが、フレキシブルチューブの外形に適合するどんな形状も用いることができる。明確に示すため、これらの図では、リングが固定されるチューブ、ならびにステアリングワイヤは図示されていない。図２Ａは、リングが互いに接触していない真っ直ぐな（曲がっていない）状態を示す。図２Ｃは、リングの端部どうしが接触するようになる完全に曲がった状態を示す。図２Ｂは、リングが一方向に操縦されている中間状態を示す。ワイヤの一方の端部は最も外側のリングに固定され、ステアリングワイヤの他端は自由に動かせる。図２Ｂに示すように、ワイヤを引っ張ると、ワイヤが貫通しているすべてのリングに曲げモーメントが生じる。
【００３７】
上述のように、要素間の距離を適切に選択することにより、すべての方向とすべての角度で最適の操縦が可能になる。図２Ａに示すような非限定的な実施例において、リングの外面の間の距離は、約１．５−１．５５ｍｍの範囲で選択されている。リングの中心の間の距離は、約５−６ｍｍの範囲で選択されている。リングが組み込まれているチューブの操縦可能な部分の長さは、約５０−６０ｍｍの範囲で選択されている。チューブの長さは、約２．５ｍである。離間した要素の量は、変えることができ、必要とされる最大曲げ半径、多腔型チューブの可撓性、および各離間した要素の幅による。
【００３８】
図２Ｄ−２Ｅを参照すると、リング状の要素１２の断面が示されている。図２Ｄに示すように、リング状の要素は、放射状に互いに等しい距離（９０°）に配置された４つの開口を有し、ここを通ってステアリングワイヤの少なくとも一部が通過するように意図されている。概して、各リングは、放射状に互いに等しい距離に配置された少なくとも２つの開口を有する。リングは、開口が同心で配置されるように、上下に重ねられる。ステアリングワイヤは、各方向ごとに１のワイヤを、すべてのリングのすべての同心状の孔に通されている。図２Ｅは、図２Ｄに示したＡ−Ａの断面にかかるリング状の要素を示す。図２Ｅに示すように、いくつかの実施例では、リング状の要素は、断面形状が両側でデーパー部を画定し、ステアリングワイヤを引っ張って曲がった状態のときに、エルボーまたは折曲部を生じることなくＵ字形のチューブを達成するように構成されている。
【００３９】
図３を参照すると、フレキシブルチューブ１０の長さに沿って配置された部分を少なくとも有するステアリングワイヤの実施例を示している。図３には、それぞれバネ状スリーブ１６で少なくとも部分的に囲まれた３本のステアリングワイヤ１４が示されている。ステアリングワイヤ１４の、離間した要素（図示せず）を貫通する部分は、スリーブ１６で囲まれていないが、チューブを貫通する残りの部分はスリーブ１６で囲まれている。バネ状スリーブ１６は、ステアリングワイヤの内側での摺動を可能にする非収縮性の部分を有する可撓性のある閉じた螺旋コイルでもよい。バネ状スリーブで少なくとも部分的に囲まれたステアリングワイヤは、ボーデンケーブルとして構成されてもよい。当技術分野でよく知られているように、ボーデンケーブルは、可撓性がある種類のケーブルであり、（最も一般的には鋼またはステンレス鋼の）内側ケーブルが、中空の外側ケーブルハウジングに対して動くことにより、機械的な力またはエネルギーを伝えるのに用いられることに留意されたい。本発明では、内側ケーブルはステアリングワイヤであり、ハウジングはバネ状スリーブである。ハウジングは概して、しばしばナイロンと、プラスチック外装とで覆われた螺旋状の鋼線からなる複合構造である。内側ケーブルの直線運動は、引張力を伝えるのに最もよく用いられる。したがって、バネ状スリーブは、円形または四角形の鋼線が密巻きされた螺旋から作成することができる。これが可撓性のあるハウジングになるが、ハウジングが曲がると長さの変化が生じる。湾曲の内側では、密巻き螺旋の巻きが互いに接近できないため、湾曲は、湾曲の外側において巻きを分離させ、したがってハウジングの中心線でも、湾曲が増大すると長さが増大する。さらに本発明では、ステアリングワイヤとバネ状スリーブが、大腸に適応するようにループ状に曲がるフレキシブルチューブの中心から遠くに配置されている。内腔の湾曲は、湾曲の内側を収縮させ、湾曲の外側を引き伸ばす。バネ状スリーブは収縮できないので、バネ状スリーブの一方の端部のみがチューブに堅固に固定され、もう一方の端部は自由に動くようにして収縮できないことを補っている。
【００４０】
図８に示した実施例に関しても説明されるように、スリーブは（例えばコイル間の距離がゼロの）閉じたコイルであり、これはステアリングワイヤの引張力の方向には曲がらないが、それでもスリーブを曲げたい場合にはどの方向にも可撓性を有している。特定の非限定的な実施例では、スリーブは金属で作成することができる。
【００４１】
スリーブは、部分的にまたは完全にステアリングワイヤを囲んでもよい。特定の非限定的な実施例では、ワイヤは、フレキシブルチューブの最後の約５０ｍｍにおいては囲まれていない。この部分は離間した要素に通されている。
【００４２】
ワイヤが引っ張られると、先端部を曲げるために、ワイヤは後方にスライドしてフレキシブルチューブの遠位端を片側に引っ張る。先端の曲げの長さは、露出した（囲まれていない）ワイヤの長さにより決定される。スリーブは、曲がってはいけない領域に、曲げが伝わることを防ぐ。ワイヤの露出した部分の長さは、フレキシブルチューブの所望の曲げ半径により決定される。
【００４３】
スリーブは放射状に、ステアリングリングの開口に対して同心で配置されている。バネ状スリーブとステアリングワイヤとの間の摩擦力を減らすために、テフロン（商標）（ＰＴＦＥ）パウダーなど、当技術分野で公知の潤滑剤を用いてもよい。図４を参照すると、内視鏡システムに組み込まれた本発明のステアリング装置の実施例が示されている。
【００４４】
ステアリング装置２００は、フレキシブルチューブ１０を通る内視鏡システム、または内視鏡ツールの一体型の部品である。この特定の非限定的な実施例において、内視鏡ツールは、画像取得装置１３を具える。画像取得装置のみが図示されているが、ステアリング装置は、画像化装置、照明装置、生検採取ツール、光学装置、流体装置、および治療ツールのうちの少なくとも１つから選択されたツールを具えることができる。画像取得装置１３は、次いで、所望の目的地まで操縦され、体腔内（図示せず）の撮影が可能になる。ステアリング装置２００は、画像取得装置１３を操縦して、体腔内と画像取得装置１３との間に空間を生成して体腔内の撮影を実現するように構成され、動作可能である。上述のように、ステアリング装置２００は、フレキシブルチューブ１０と、少なくともチューブ１０の一部に沿って配置された複数の離間したステアリングリング１２と、少なくとも２本のステアリングワイヤ１４とを具え、このステアリングワイヤは、少なくとも一部が離間したステアリングリング１２を貫通し、少なくとも一部がフレキシブルチューブ１０内を通過する。ステアリングワイヤ１４の一方の端部は、チューブの遠位端の近く（Ｓとして図示）で最後／最も外側のステアリングリング１２Ａに固定されており、ステアリングワイヤ１４の他端は自由に動かせる。バネ状スリーブの一方の端部は、チューブの近位端の近くで第１のステアリングリングＳ’に固定されており、バネ状スリーブの他端は、ワイヤ引張装置（図５でＳ”と示す）に固定されている。第１のステアリングリングＳ’は、他のリングをチューブ１０に連結できるように、異なる形状である。
【００４５】
例えば、装置の操縦部分は、約５０−６０ｍｍの範囲で選択されている。リングの外面の間の距離は、約１．５−１．５５ｍｍの範囲で選択されている。いくつかの実施例では、ステアリング装置を、チューブの操縦の完全な制御を可能にする引張ワイヤによって操作することができる。図５に示すように、ステアリングワイヤ１４の一方の端部は、チューブの外側で連結機構１８を介して、機械式ジョイスティック（図示せず）などのワイヤ引張装置に接続されており、これにより、チューブを所望の角度で曲げる完全な制御が可能になる。ステアリングワイヤ１４は、それぞれバネ状スリーブ１６で少なくとも部分的に囲まれている。ステアリングワイヤ１４の先端は、チューブを曲げるために引っ張られるプーリ１７に接続されている。ワイヤ１４の引張は、機械、電気、液圧で、または当技術分野で公知の可能な連結を使用して行うことができる。１本のステアリングワイヤと、これに対応する１のスリーブのみが示されているが、ステアリング装置は、同じようにワイヤ引張装置に接続された少なくとも２本のステアリングワイヤを具えることに留意されたい。
【００４６】
図６を参照すると、胃腸（ＧＩ）を見る従来の特許および特許出願に記載されたＧＩツールを統合した、本発明のステアリング装置が示されている。図示するように、ツールは特にピストンヘッド３０４を具え、これは、ステアリング装置３００の遠位部分に連結されており、キャリアが内腔に挿入されたあとで内腔の壁と圧力シールを形成し、液圧源からの圧力に応じて体腔内を通って遠位に前進するように構成されている。図６は、チューブ１０に取り付けられた異なる直径の２つのバルーン３０２および３０４を示している。小さなバルーン３０４は、スリーブ状の突出形状を有しており、これは離間した要素１２を囲んで、フレキシブルチューブ１０に堅固に固定されるように構成されている。ステアリングワイヤを通ってバルーン３０４からガスが漏れるのを防ぐために、別のシートスリーブ１３’がステアリング装置３００を囲んでおり、バルーン３０４からステアリング装置３００をシールしている。図示されているように、スリーブ１３’の一部または全体が、ピストンヘッド３０４に囲まれていることに留意されたい。この構成において、スリーブはピストンヘッド３０４の下でチューブを出るため、ピストンヘッド３０４に囲まれたスリーブ１３’の部分が、ピストンヘッドを膨張させ、スリーブを通って内腔に膨張ガスが漏出するのを防ぐことを可能にする。
【００４７】
このツールは、最初に述べたピストンヘッド３０４の近位でステアリング装置３００の外側に配置された、補助のピストンヘッドバルーン３０２も具える。膨張可能な補助のピストンヘッド３０２は、最初に述べたピストンヘッド３０４から一定の距離に、キャリアに軸方向に固定することができる。補助のピストンヘッド３０２は、体腔内の壁との直接的な接触を達成して維持すべく膨張するように構成され、キャリアが体腔内の中にある間に少なくとも１回は、遠位のピストンヘッド３０４が少なくとも部分的に既に収縮した状態にあって、同時に、補助のピストンヘッド３０２が、既に膨張しており、液圧源からの圧力に応じて大腸を通って遠位に前進するように構成されており、キャリアが体腔内の中にある間に少なくとも他の１回は、補助のピストンヘッド３０２が少なくとも部分的に既に収縮した状態にあって、同時に、遠位のピストンヘッド３０４が、すでに膨張しており、液圧源からの圧力に応じて大腸を通って遠位に前進するように構成されている。
【００４８】
図７Ａ−７Ｃを参照すると、本発明のいくつかの実施例にかかる、本発明のステアリング装置のチューブの異なる図の概略が示されている。いくつかの実施例では、フレキシブルチューブ１０は、複数の補助チューブが貫通する複数のチャネルを具える。いくつかの実施例では、フレキシブルチューブ１０は、少なくとも２本のステアリングワイヤをそれぞれ収容するための、少なくとも２つのステアリングチャネル７８を具える。いくつかの実施例では、ステアリングチャネル７８は、バネ状スリーブも収容する。チャネルは、水供給用に構成された７０と、少なくとも１の膨張可能な装置（例えば図６のピストンヘッド３０４と補助のピストンヘッドバルーン３０２）を膨張させるように構成された７４とすることができる。フレキシブルチューブ１０が、排出チューブを有する少なくとも１の吸引チャネル７６を具えて、この排出チューブを通して流体を外側に排出可能にしてもよい。排出チューブは、膨張可能なバルーンを貫通して、バルーンの遠位に開口を有してもよい。追加的または代替的に、吸引チャネル７６が、吸引源に接続されて、これにより活発に流体を内腔の外へ通過させるように構成されてもよい。フレキシブルチューブ１０は、電気チャネル７２を具えて、装置の先端部の画像取得装置からのイメージ（例えば映像）の送信、体腔内（例えば大腸）の照射、様々な膨張可能な装置（「バルーン」）の圧力の制御、様々な膨張可能な装置（「バルーン」）の圧力の検出、および体腔内の圧力の検出（例えば装置から遠位の圧力の検出）、のうちの少なくとも１つのために構成することができる。図７Ｂは、図７Ａの特定の非限定的な実施例にかかる、フレキシブルチューブ１０の断面の斜視図である。図７Ｃは、別の実施例であり、フレキシブルチューブ１０が、水チャネル７０と、電気チャネル７２と、ステアリングワイヤと選択的にスリーブをそれぞれ収容する４つのステアリングチャネル７８と、内腔の外に流体と粒子を通過させるように構成された吸引（排出）チャネル７６と、少なくとも１の膨張可能な装置をそれぞれ膨張させる少なくとも１の膨張チャネル７４と、ツールが通過するための内腔を画定するように成形された中空のチューブとして構成されているツールチャネル７１と、を具えている。この多腔型の構成が、フレキシブルチューブの可撓性を変化させる。フレキシブルチューブは、流体の供給用に構成された貫通する複数のチューブを具えるので、チューブの曲げは、チューブを通って供給される流体の流れが阻害されないように適切に選択されることを理解すべきである。したがって、離間した要素間の距離は、管継手が鋭角となったり、チューブ折れ曲がるのを防止するように選択される。
【００４９】
図８を参照すると、本発明のステアリング装置が示されている。ステアリング装置４００は、あらゆる所望の方向と所望の角度でチューブの遠位端を導き配向するように構成されている。特に本発明は、体腔内でツールの先端を導き配向して、患者の身体の外側からツールの操縦を実現するように構成され、動作可能な新規なステアリング装置に関する。ステアリング装置４００は、異なる曲げ特性の２つの部分（ＡおよびＡ’で示す）、およびチューブ１０内を通過する少なくとも２本のステアリングワイヤ１４を有するフレキシブルチューブ１０と；少なくとも２つのバネ状スリーブ１６であって、それぞれが少なくとも部分的にステアリングワイヤを囲んでいるバネ状スリーブ１６と、を具える。バネ状スリーブ１６は、その長さに沿って可変のピッチを有する。これに関しては、本発明のいくつかの実施例によると、ステアリング装置４００は離間した要素を有しておらず、システムの全径を減少させることを理解すべきである。しかしながら、この構成を用いると、露出したワイヤを含むフレキシブルチューブの部分（曲がる部分）が、可撓性がありすぎて鋭いねじれができやすく、これは多腔型チューブの複数の補助チャネル内の流体の流れを阻害してしまう。したがって、チューブの可撓性のある部分を堅くするために、バネ状スリーブが延びて、ワイヤの露出した部分をカバーしている。この延長は、別のバネを第１のバネに固定することにより、または可変ピッチを有する１つの一体型バネを用いることにより達成される。チューブの湾曲部を囲むスリーブの一部は、コイル間がゼロ距離でない収縮可能なコイルを有しており、これが収縮できることにより、チューブの遠位端を曲げることが可能となる。スリーブの残りの部分は完全に収縮されたコイルを有している。この特定の非限定的な実施例では、Ａ部分に配置されたバネ状スリーブ１６の一部は、コイル間がゼロ距離であり、したがって収縮することができずに不変に硬いままである。Ａ’部分のバネ状スリーブ１６の一部は、コイル間がゼロ距離ではなく、したがって収縮することができる。ステアリングワイヤを引っ張ると、チューブ１０の遠位端（例えば先端）は、曲げ特性の違いのためＡ部分ではなくＡ’部分で曲がることになる。Ａ’部分において、コイル間の距離は、必要な曲げ半径を決定するために可変（または一定）である。いくつかの実施例では、部分ＡおよびＡ’は、他方の上にスタックされた２つの異なるバネ状スリーブを有する。図９を参照すると、本発明の異なる実施例が示されており、ステアリングワイヤは、その長さに沿って異なるステップ／ピッチを有するバネ状スリーブ１６に囲まれており、これが異なる曲げ特性を有する２つの部分ＡおよびＡ’を画定する。この構成が、チューブの長さに沿って均一でない可撓性を提供し、これによりチューブの遠位端は曲がっている一方で、チューブのより近位の領域では比較的低い曲げ特性を有することが可能となる。説明したように、各ステアリングワイヤの一方の端部は、チューブに堅固に固定されているが、ステアリングワイヤの他端は自由に動かせる。ステアリングワイヤは、少なくとも１本のステアリングワイヤの少なくとも１の端部をチューブの外側に引っ張ることにより、（比較的高い曲げ特性を有する）チューブの曲がる部分Ａ’を０から１８０度およびそれ以上の角度で操縦するように構成され、動作可能である。Ａ’部分はチューブの湾曲部として規定され、比較的高い曲げ特性を有する一方で、Ａ部分は比較的低い曲げ特性を有する湾曲部であり、曲げることができない。Ａ部分は閉じたコイルバネを具え、Ａ部分は開いたコイルバネを具えている。チューブの曲げは、一方の側（曲がる側）を収縮させ、他方（曲げの外側）を引き伸ばすことにより提供される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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