(57)【要約】関節運動デバイス、システム、関節運動のための方法、および関節運動構造を加工するための方法は、多くの場合、単純バルーンアレイを含み、バルーンの膨張は、骨格の関節運動を局所的に改変させるように、伸長骨格支持構造と相互作用するであろう。バルーンは、アレイの基板に搭載されることができ、基板は、膨張流体をバルーンのサブセットに指向することができるチャネルを有する。関節運動アレイ構造は、単純平面３−Ｄ印刷、押出成形、および／またはレーザ機械加工技法を使用して形成されてもよい。骨格は、単純螺旋コイルまたは相互係止螺旋チャネルを備えてもよく、アレイは、プロセッサの制御下でコイルの軸を局所的に偏向または伸長させるために使用されることができる。
2018514350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節運動可能システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体と、
前記可撓性本体に沿って配置される複数のバルーンであって、第１の構成から第２の構成への前記バルーンの膨張は、前記伸長本体の屈曲特性を改変させる、複数のバルーンと、
液体を源から前記可撓性本体に向かって伝送するように、前記可撓性本体と結合可能な流体源であって、前記伝送される液体は、前記第２の構成におけるバルーンが膨張ガスによって膨張されるように、膨張ガスへと蒸発する、流体源と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記伸長本体は、カテーテル本体を備える、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項３】
前記カテーテル本体は、対のインターフェース領域を有し、オフセットをその間に伴う、骨格を備え、前記バルーンは、前記対のインターフェース領域間に配置される、請求項２に記載の関節運動可能システム。
【請求項４】
前記骨格は、螺旋部材を備え、前記バルーンは、前記部材によって支持され、前記インターフェース対間のオフセットは、主に、軸方向に延在し、螺旋部材のピッチと相関して円周方向に角度付けられる、請求項３に記載の関節運動可能システム。
【請求項５】
シースが、前記チャンバ内の真空の低下に応答して、前記液体の伝送を阻止するように、前記流体源に動作可能に結合可能な真空チャンバを形成するように、前記バルーンの周囲にシールされる、請求項２に記載の関節運動可能システム。
【請求項６】
前記複数のバルーンは、バルーンのアレイを備え、基板に搭載され、前記基板は、前記流体源と前記バルーンとの間の流体連通を提供する複数のチャネルを有する、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項７】
前記流体源は、キャニスタを備える、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項８】
前記キャニスタは、脆弱シールを有する単回使用キャニスタを備える、請求項７に記載の関節運動可能システム。
【請求項９】
前記キャニスタは、１０オンス未満の前記液体を含有し、前記液体は、Ｎ２Ｏを含む、請求項７に記載の関節運動可能システム。
【請求項１０】
前記キャニスタ内に配置される液体は、キャニスタ圧力にあって、前記キャニスタ圧力は、完全に膨張されたバルーン圧力より高く、前記液体は、体温にあるとき、前記キャニスタ圧力未満かつ前記完全に膨張されたバルーン圧力を上回る、蒸発圧力において、前記ガスへと蒸発する、請求項６に記載の関節運動可能システム。
【請求項１１】
前記流体供給源は、４０気圧を上回る圧力を有し、第１の弁が、前記流体源と前記第１のバルーンとの間に配置され、第２の弁が、前記流体源と前記第２のバルーンとの間に配置され、前記第１および第２の弁は、５０ｎｌまたはそれ未満の前記液体の最小増分を独立して伝送するように構成される、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項１２】
第３の弁が、前記第１のバルーンと周囲大気との間に配置され、第４の弁が、前記第２のバルーンと周囲大気との間に配置され、前記第３および第４の弁は、少なくとも０．１ｓｃｃ／秒の前記ガスを独立して伝送するように構成される、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項１３】
圧力制御式プレナムが、前記流体源と前記第１および第２のバルーンとの間に配置され、前記液体は、それぞれ、前記プレナムと前記第１および第２のバルーンとの間の第１および第２の弁に遷移する前に、前記ガスへと蒸発する、請求項１に記載の関節運動可能システム。
【請求項１４】
関節運動方法であって、
液体を流体源から伸長可撓性本体に沿って伝送するステップであって、前記液体は、膨張ガスへと蒸発する、ステップと、
前記バルーンが前記可撓性本体の屈曲特性を改変させるように、前記膨張ガスを使用して、前記可撓性本体に沿って配置される複数のバルーンを膨張させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
関節運動可能構造であって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体と、
前記本体に沿って配置される複数のバルーンであって、前記バルーンは、前記バルーンが前記本体の屈曲状態を改変させるように、第１の構成から第２の構成に膨張可能である、バルーンと、
前記バルーンの周囲に配置される可撓性シースであって、前記シースは、圧力チャンバを形成するように、シールされ、前記バルーンは、その中に配置される、シースと、
を備える、構造。
【請求項１６】
前記伸長本体は、カテーテル本体を備え、前記遠位端は、患者の中への挿入のために構成され、前記チャンバは、前記カテーテル本体とともに側方に撓曲する、請求項１５に記載の関節運動可能構造。
【請求項１７】
前記チャンバと流体連通する圧力感知管腔をさらに備え、前記圧力感知管腔は、前記近位端に向かって延在する、請求項１５に記載の関節運動可能構造。
【請求項１８】
前記バルーンは、基板上に搭載され、前記基板は、前記バルーンを膨張させるための複数の管腔を有し、前記圧力感知管腔は、前記基板内に配置される、請求項１７に記載の関節運動可能構造。
【請求項１９】
前記基板は、多腔型シャフトを備え、前記バルーンは、前記シャフトの周囲に延在するバルーン壁を有する、請求項１５に記載の関節運動可能構造。
【請求項２０】
前記チャンバの圧力を低下させるように、前記チャンバと流体連通する真空源をさらに備え、前記チャンバは、真空チャンバを備える、請求項１５に記載の関節運動可能構造。
【請求項２１】
前記チャンバと結合されるセンサと、膨張流体源と前記バルーンとの間に配置される遮断弁とを有する、流体制御システムをさらに備え、前記遮断弁は、前記膨張流体の漏出と関連付けられた前記センサからの信号に応答して、前記バルーンへの膨張流体流動を阻止する、請求項２０に記載の関節運動構造。
【請求項２２】
前記膨張流体は、使用のために前記バルーン内に配置されたときにガスを含む、請求項１５に記載の関節運動構造。
【請求項２３】
方法であって、
バルーンが本体の屈曲状態を改変させるように、伸長可撓性本体に沿って配置される複数のバルーンを第１の構成から第２の構成に膨張させるステップと、
前記バルーンの周囲に配置されるシースを前記本体の側方撓曲に伴って撓曲させるステップであって、前記シースは、圧力チャンバを形成するように、シールされ、前記バルーンは、その中に配置される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２４】
構造であって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性骨格であって、前記軸に沿って分散される複数の対のインターフェース領域を有し、前記対のインターフェース領域は、前記骨格の撓曲に伴って変動するオフセットを画定する、骨格と、
前記バルーンのうちの少なくともいくつかの膨張が前記骨格の側方屈曲剛性を改変させるように、前記骨格のオフセットと動作可能に結合されるバルーンのアレイと、
を備える、構造。
【請求項２５】
前記骨格は、第１の軸方向区画と、第２の軸方向区画とを有し、前記対のオフセットは、前記第１および第２の軸方向区画に沿って軸方向に分散され、前記第１の区画に沿って配置される前記バルーンの第１のサブセットの膨張を選択的に改変させることは、前記第１の区画の側方屈曲剛性を選択的に増加させるように、前記第１の区画に沿った前記オフセットへの変化を阻止することができる、請求項２４に記載の構造。
【請求項２６】
前記骨格は、第１の側方屈曲配向と、第２の側方屈曲配向とを有し、前記対のオフセットは、前記第１および第２の側方屈曲配向に沿って円周方向に分散され、前記第１の側方屈曲配向に沿って配置される前記バルーンの第１のサブセットの膨張を減少させることは、前記第１の側方屈曲配向における側方屈曲剛性を選択的に減少させるように、前記第１の側方屈曲配向に沿った前記オフセットへの変化を促進することができる、請求項２４に記載の構造。
【請求項２７】
前記骨格は、第１の軸方向区画と、第２の軸方向区画とを有し、前記対のオフセットは、前記第１および第２の軸方向区画に沿って軸方向に分散され、前記第１の区画に沿って配置される前記バルーンの第３のサブセットの膨張を選択的に改変させることは、前記第１の区画の側方屈曲剛性を選択的に増加させるように、前記第１の区画に沿った前記オフセットへの変化を阻止することができる、請求項２６に記載の構造。
【請求項２８】
バルーンの第１のサブセットの膨張圧力を減少させることは、前記骨格の側方屈曲剛性を増加させ、前記骨格は、直線構成に付勢され、前記バルーンの第１のサブセットは、前記対のインターフェース領域間に前記第１の区画に沿って配置される、請求項２７に記載の構造。
【請求項２９】
前記骨格は、複数のループを有する螺旋コイルを備え、前記対のインターフェース領域は、前記隣接するループの並置された表面を備え、前記バルーンの第１のサブセットは、前記並置された表面間に配置されるバルーン壁を備え、前記ループは、前記バルーンを圧縮および収縮させるように付勢され、軸方向力は、第１の側方剛性を提供するように、前記バルーンが完全に収縮されたときに、中実材料によってループ間に伝送され、軸方向力は、前記バルーンが、前記第１の側方剛性より低い第２の側方剛性を提供するように、部分的に膨張されたときに、前記バルーン内の流体圧力によって伝送される、請求項２８に記載の構造。
【請求項３０】
バルーンの第１のサブセットの膨張圧力を増加させることは、前記骨格の側方屈曲剛性を増加させる、請求項２４に記載の構造。
【請求項３１】
前記対のインターフェース領域は、半径方向に配向され、前記バルーンの第１のサブセットは、前記対のインターフェース表面に跨架し、前記バルーンの第１のサブセットが第１の構成から第２の構成に膨張されたときに、前記インターフェース表面に半径方向に係合し、前記膨張されたバルーンの流体圧力は、前記関連付けられたオフセット内の変化を阻止するように、前記膨張されたバルーンを前記インターフェース領域に対して押勢する、請求項３０に記載の構造。
【請求項３２】
前記バルーンの第１のサブセットは、前記骨格のチャネル内に配置される一対の対向するバルーンを備え、前記骨格のフランジをその間に伴い、前記オフセットは、前記フランジの並置された表面と前記チャネルとの間に分離を備え、前記並置されたバルーンの膨張圧力を増加させることは、前記チャネル内のフランジの剛性を増加させる、請求項３０に記載の構造。
【請求項３３】
前記フランジおよび前記チャネルは、複数の対向する対のバルーンによって係合される螺旋構造を備え、前記オフセットは、主に、軸方向に延在し、円周方向に角度付けられる、請求項３２に記載の構造。
【請求項３４】
方法であって、
バルーンのアレイ内に含まれる少なくともいくつかのバルーンの膨張を含み、前記アレイは、伸長可撓性骨格によって支持され、前記骨格は、前記骨格の軸に沿って分散される複数の対のインターフェース領域を有し、前記対のインターフェース領域は、前記骨格の撓曲に伴って変動するオフセットを画定し、前記少なくともいくつかのバルーンは、前記バルーンの膨張が前記骨格の側方屈曲剛性を改変させるように、前記骨格のオフセットと動作可能に結合される、方法。
【請求項３５】
カテーテルであって、
近位端、遠位端、およびその間の軸を有する螺旋骨格構造であって、前記遠位端は、患者の中への挿入のために構成される、螺旋骨格構造と、
前記螺旋骨格によって支持されるバルーンのアレイであって、前記アレイは、前記骨格を中心として軸方向および円周方向に分散されるバルーンを備える、アレイと、
前記バルーンと流体連通し、前記螺旋骨格の形状および／または剛性を選択的に改変させるように、前記バルーンの複数のサブセットのいずれかを選択的に膨張させるように構成される、流体供給システムと、
を備える、カテーテル。
【請求項３６】
前記近位端と前記バルーンとの間に配置される受動的可撓性近位カテーテル本体部分をさらに備え、前記流体供給システムは、前記近位本体部分に沿って延在するチャネルを備える、請求項３５に記載のカテーテル。
【請求項３７】
方法であって、
バルーンの第１のサブセットを選択的に膨張させるステップであって、バルーンのアレイ内に含まれる前記バルーンは、螺旋骨格によって支持され、前記アレイは、前記骨格を中心として軸方向および円周方向に分散され、前記第１のサブセットの膨張は、前記螺旋骨格の形状および／または剛性における第１の変化を誘発する、ステップと、
前記バルーンの第２のサブセットを選択的に膨張させるステップであって、前記第２のサブセットの膨張は、前記螺旋骨格の形状および／または剛性における第２の変化を誘発し、形状および／または剛性における前記第２の変化は、前記第１の変化から軸方向および／または円周方向にオフセットする、ステップと、
を含む、方法。
【請求項３８】
関節運動可能カテーテルと併用するための流体供給システムであって、前記カテーテルは、骨格構造および前記骨格によって支持されるバルーンのアレイを有し、前記流体供給システムは、
源圧力において膨張流体を提供するために構成される、流体源と、
前記流体源と流体連通するチャネルシステムであって、前記チャネルシステムは、前記流体を前記アレイのバルーンに向かって伝送するための複数のチャネルを有する、チャネルシステムと、
前記チャネルに沿って配置される、複数の弁と、
前記弁と結合されるプロセッサであって、前記プロセッサは、前記バルーンのサブセットを選択的に膨張させ、前記カテーテルの形状および／または剛性を制御するように、前記弁を作動させるように構成される、プロセッサと、
を備える、流体供給システム。
【請求項３９】
前記チャネルと前記プロセッサとを結合する複数の圧力センサをさらに備え、前記プロセッサは、前記バルーンのサブセット内の圧力を制御するように、前記弁を作動させるように構成される、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
デバイスであって、
近位端および遠位端を有し、その間に延在する軸を伴う、骨格であって、前記骨格は、軸方向管腔およびオフセットをその間に伴う複数の対のインターフェース領域を有し、前記オフセットは、前記骨格の撓曲に伴って変動する、骨格と、
前記フレームの管腔内に配置される多腔型シャフト本体であって、前記シャフトは、前記軸に沿って延在する複数の管腔を有する、シャフトと、
前記多腔型シャフト本体の管腔と流体連通するバルーンのアレイであって、前記アレイのバルーンは、前記多腔型シャフトから偏心し、前記骨格のオフセット内に配置される、アレイと、
を備える、デバイス。
【請求項４１】
関節運動システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長螺旋コイルであって、前記螺旋コイルは、軸方向の一連のループを有する、螺旋コイルと、
作動バルーンのアレイであって、各バルーンは、第１の関連付けられたループと前記第１の関連付けられたループに隣接する第２の関連付けられたループとの間に配置され、第１の外形構成を有し、前記螺旋コイルは、前記ループが前記第１の外形構成に向かって前記バルーンを押勢するように、付勢される、アレイと、
前記螺旋コイルの関連付けられたループが前記拡張されたバルーンによって離れるように押勢されるように、前記バルーンの一部または全部を前記第１の外形構成から第２の外形構成に拡張させるように、前記バルーンのアレイと流体連通する、流体供給源と、
を備える、システム。
【請求項４２】
関節運動システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長骨格であって、前記骨格は、複数の対のインターフェース領域を有し、各対は、前記対の関連付けられたインターフェース間の関連付けられたオフセットを画定し、前記オフセットは、前記関連付けられた対に隣接する前記骨格の関節運動に伴って変動する、骨格と、
前記骨格の近位端に結合される、流体供給システムと、
対向する主表面を有する可撓性基板を含み、複数のチャネルをその間に伴う、作動アレイであって、前記アレイは、前記骨格に搭載され、前記基板を横断して分散される複数の流体拡張可能体を含み、前記チャネルは、前記拡張可能体のサブセットの選択的膨張を促進するように、前記拡張可能体と前記流体供給システムとの間に流体連通を提供し、前記拡張可能体は、前記選択的膨張が前記サブセットに隣接する前記骨格の関節運動を改変させるように、前記オフセットに動作可能に結合される、アレイと、
を備える、システム。
【請求項４３】
関節運動カテーテルシステムであって、
近位端および遠位端を伴い、軸をその間に画定する、構造骨格を有する、カテーテル本体であって、前記骨格は、複数の対のインターフェースを有し、各対は、第１のインターフェースおよび第２のインターフェースを含み、オフセットをその間に画定し、前記オフセットは、前記骨格の関節運動に伴って変動する、カテーテル本体と、
作動バルーンのアレイであって、各バルーンは、第１の関連付けられたインターフェースと第２の関連付けられたインターフェースとの間のオフセットと動作可能に関連付けられ、第１の外形構成を有する、アレイと、
関節運動コマンドを受信するための入力と、
前記第１の対に隣接する前記骨格の位置、前記第１の対に隣接する骨格の配向、および／または前記第１の対に隣接する骨格の関節運動状態のうちの１つもしくはそれを上回るものを示すセンサデータを判定するためのセンサと、
前記バルーンのアレイと流体連通する流体供給システムであって、前記流体システムは、前記入力および前記センサに結合されたプロセッサを備え、前記プロセッサは、前記サブセットの各バルーンを押勢し、前記第１の外形構成から第２の外形構成に拡張させ、前記サブセットに隣接するオフセットの関節運動を改変させるように、作動流体を前記バルーンのサブセットに向かって指向するように構成されており、前記プロセッサは、前記コマンドおよび前記センサデータに応答して、前記サブセットを判定する、流体システムと、
を備える、システム。
【請求項４４】
関節運動システムを関節運動させるための方法であって、前記方法は、
流体を流体供給源からアレイの１つまたはそれを上回るバルーンに向かって指向するステップであって、各バルーンは、伸長螺旋コイルの第１の関連付けられたループと第２の関連付けられたループとの間に配置され、前記第２の関連付けられたループは、前記第１の関連付けられたループに隣接し、前記螺旋コイルは、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴い、
前記流体は、前記関連付けられたループが前記拡張されたバルーンによって離れるように押勢され、前記コイルの軸方向屈曲特性が改変されるように、第１の外形構成から第２の外形構成に前記バルーンを拡張させるように、指向される、
ステップと、
前記バルーンの拡張後、前記螺旋コイルの付勢を使用して、前記バルーンを前記第１の外形構成に向かって戻るように押勢するステップと、
を含む、方法。
【請求項４５】
関節運動システムを関節運動させるための方法であって、前記方法は、
流体を流体供給システムから可撓性基板の少なくとも１つのチャネルの中に指向するステップであって、前記基板は、作動アレイ内に含まれ、対向する主表面を有し、前記作動アレイはまた、前記基板を横断して分散される複数の流体拡張可能体を含む、ステップと、
前記流体が前記サブセットを膨張させるように、前記流体を前記チャネルを用いて前記拡張可能体のサブセットの中に指向するステップと、
を含み、
前記拡張可能体のサブセットの拡張は、前記拡張可能体を構造骨格の複数のインターフェース表面に対して押勢し、前記構造骨格は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴い、前記押勢は、前記サブセットに隣接する軸の屈曲特性を改変させるように、行われる、方法。
【請求項４６】
制御可能に可撓なカテーテルであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長構造骨格であって、前記骨格は、第１のループおよび第２のループを含む、軸方向の一連の円周方向ループ備える、骨格と、
前記骨格の第１および第２のループに沿って延在する第１のバルーンであって、前記第１のバルーンは、収縮された構成から膨張された構成に拡張可能であり、前記第１のループは、前記第１のバルーンが前記収縮された構成にあるとき、前記軸の屈曲の間、前記第２のループに対して軸方向に移動可能であって、前記第１のバルーンは、前記第１のバルーンが前記膨張された構成にあるとき、前記軸の屈曲を阻止するように、前記膨張された構成において、前記第１および第２のループに半径方向に係合する、第１のバルーンと、
を備える、カテーテル。
【請求項４７】
カテーテルであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長骨格であって、前記骨格は、軸方向の一連のループを備え、前記ループ間のオフセットは、前記骨格の軸方向撓曲に伴って変動する、骨格と、
前記骨格に沿って分散される、バルーンのアレイであって、各バルーンは、
関連付けられた複数の前記ループに沿って延在し、
第１の構成および第２の構成を有し、
前記バルーンが前記第２の構成にあるとき、前記オフセットにおける変化を阻止し、前記関連付けられたループ間の前記骨格の軸方向屈曲を阻止するように、前記関連付けられたループに半径方向に係合する、
アレイと、
を備える、カテーテル。
【請求項４８】
カテーテルであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長骨格と、
前記骨格によって支持される基板であって、前記基板は、複数のチャネルを有する、基板と、
前記基板に沿って分散され、前記チャネルと流体連通する、複数のバルーンと、
前記骨格の近位端に結合される、流体供給システムであって、前記流体供給システムは、前記膨張されたバルーンに沿った前記軸の屈曲状態への変化が阻止されるように、前記バルーンのうちの１つまたはそれを上回るものを膨張されていない構成から膨張された構成に拡張させるように、前記チャネル内の膨張流体を指向する、流体供給システムと、
を備える、カテーテル。
【請求項４９】
伸長本体を使用するための方法であって、前記方法は、
近位端および遠位端を伴い、軸をその間に画定する、伸長構造骨格を有する、可撓性シャフトを移動させるステップであって、前記骨格は、第１のループおよび第２のループを含む、軸方向の一連の円周方向ループを備え、前記シャフトは、収縮された構成における前記シャフトの第１のバルーンとともに、前記シャフトが、前記第１および第２のループに隣接して軸方向に撓曲し、前記第１のループと第２のループとの間の関連付けられた相対的軸方向移動を誘発するように、移動される、ステップと、
前記第１のバルーンを膨張させるステップであって、前記第１のバルーンは、前記第１のバルーンが前記収縮された構成から膨張された構成に拡張し、前記第１のバルーンが前記第１および第２のループに半径方向に係合するように、前記骨格の第１および第２のループに沿って延在する、ステップと、
前記バルーンが前記第１のループと第２のループとの間の相対的軸方向移動および前記第１のループと第２のループとの間の軸の屈曲を阻止するように、前記拡張された第１のバルーンとともに前記可撓性シャフトを移動させるステップと、
を含む、方法。
【請求項５０】
関節運動システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長螺旋コイルであって、前記螺旋コイルは、前記軸方向の一連のループを有する、螺旋コイルと、
作動バルーンのアレイであって、各バルーンは、第１の関連付けられたループと第２の関連付けられたループとの間に配置され、第１の外形構成を有し、前記螺旋コイルは、前記ループが前記第１の外形構成に向かって前記バルーンを押勢するように、付勢される、アレイと、
前記螺旋コイルの関連付けられたループが前記拡張されたバルーンによって離れるように押勢されるように、前記バルーンの一部または全部を前記第１の外形構成から第２の外形構成に拡張させるように、前記バルーンのアレイと流体連通する流体供給源と、
を備える、システム。
【請求項５１】
関節運動システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長骨格であって、前記骨格は、複数の対のインターフェース領域を有し、各対は、前記対の関連付けられたインターフェース間の関連付けられたオフセットを画定し、前記オフセットは、前記関連付けられた対に隣接する前記骨格の関節運動に伴って変動する、骨格と、
前記骨格の近位端に結合される、流体供給システムと、
前記基板に搭載される作動アレイであって、前記アレイは、拡張可能体のサブセットの選択的膨張を促進するように、拡張可能体と前記流体供給システムとの間に流体連通を提供するチャネルを伴う、複数の流体拡張可能体を含み、前記拡張可能体は、前記選択的膨張が前記サブセットに隣接する前記骨格の関節運動を改変させるように、前記オフセットに動作可能に結合される、アレイと、
を備える、システム。
【請求項５２】
患者身体の組織を診断または治療するための関節運動システムであって、前記システムは、
複数のバルーンであって、各バルーンは、第１の構成から第２の構成に膨張可能である、バルーンと、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長構造骨格であって、前記遠位端は、患者身体の中への挿入のために構成され、前記骨格は、複数の対のバルーンインターフェース領域を有し、各対は、近位に配向される領域および遠位に配向される領域を含み、その間に配置される関連付けられたバルーンを有する、骨格と、
前記膨張されたバルーンが前記関連付けられた対のインターフェース領域を離れるように押勢するように、前記バルーンを前記第１の構成から前記第２の構成に膨張させるように、前記近位端に隣接する少なくとも１つの流体供給源チャネルと、前記バルーンのそれぞれと流体連通するバルーン膨張チャネルとを含む、流体チャネルシステムと、
を備える、システム。
【請求項５３】
関節運動システムであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長本体と、
前記近位端と前記遠位端との間に延在する螺旋構造であって、前記螺旋構造は、前記伸長本体の軸の周囲に延在する複数のループを画定する螺旋軸および前記螺旋軸に沿って延在する螺旋管腔を有する、螺旋構造と、
前記螺旋構造にわたって配置されるバルーンであって、前記バルーンは、前記螺旋構造のループを離れるように押勢し、前記伸長本体の軸を屈曲させるように、第１の構成から第２の構成への前記バルーンの膨張のために、前記螺旋管腔と連通する、バルーンと、
を備える、システム。
【請求項５４】
患者の体腔内で使用するための外科手術用システムであって、前記管腔は、アクセス部位を通してアクセス可能であり、前記システムは、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長本体であって、前記伸長本体は、第２の軸方向区画と軸方向に結合される第１の軸方向区画を含み、各軸方向区画は、関連付けられた局所側方剛性を有する、伸長本体と、
前記第１の軸方向区画と結合される第１のアクチュエータであって、前記第１のアクチュエータは、第１の信号に応答して、前記第１の区画に沿って前記局所側方剛性を選択的に改変させるように構成される、第１のアクチュエータと、
を備える、システム。
【請求項５５】
前記第１のアクチュエータは、前記伸長本体と結合される複数のアクチュエータ内に含まれ、前記複数のアクチュエータは、前記第２の軸方向区画と結合される第２のアクチュエータを含み、前記第２のアクチュエータは、第２の信号に応答して、前記第２の区画に沿って前記局所可撓性を選択的に改変させるように構成される、請求項５４に記載の外科手術用システム。
【請求項５６】
前記アクチュエータは、複数のバルーンを備える、請求項５５に記載の外科手術用システム。
【請求項５７】
前記伸長本体の長さは、使用の間、前記アクセス部位と前記遠位端との間に延在し、前記伸長本体の長さを画定するように構成され、前記長さは、押動能力および追跡能力を有し、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータは、前記信号が、前記体腔のために、前記伸長本体の長さの押動能力、または前記伸長本体の長さの追跡能力、もしくは両方を調整するように使用され得るように構成される、請求項５５に記載の外科手術用システム。
【請求項５８】
関節運動可能可撓性デバイスであって、
近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長構造骨格であって、前記伸長構造骨格は、前記近位端と遠位端との間に螺旋部材および軸方向区画を有する、構造骨格と、
前記骨格に沿って軸方向に延在する螺旋流体導管であって、前記導管は、複数の流体チャネルを有する、導管と、
前記バルーンの膨張が、使用の間、第１および第２の横方向側方屈曲軸において、前記区画に沿って前記骨格を屈曲させるように、前記区画に沿って軸方向および円周方向に分散され、前記流体チャネルに結合される複数の流体拡張可能体であって、前記複数の流体拡張可能体はまた、前記骨格の区画が３自由度を伴って関節運動するように、前記区画に沿って前記骨格を軸方向に伸長させる、複数の流体拡張可能体と、
を備える、デバイス。
【請求項５９】
前記流体拡張可能体の第１のサブセットは、前記第１のサブセットの膨張が前記区画を軸方向に伸長させるように、前記骨格の区画に沿って実質的に軸対称に配置され、
前記流体拡張可能体の第２のサブセットは、前記第２のサブセットの膨張が前記第１の側方屈曲軸に沿って前記区画を側方に屈曲させるように、前記区画に沿って偏心して分散され、
前記流体拡張可能体の第３のサブセットは、前記第３のサブセットの膨張が、前記第２の側方屈曲軸に沿って、かつ前記第１の屈曲軸を横断して、前記区画を側方に屈曲させるように、前記区画に沿って実質的に偏心して分散され、前記第２および第３のサブセットは、前記第１のサブセットに軸方向に重複する、
請求項５８に記載の関節運動可能可撓性デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、同一譲受人の米国仮特許出願第６２／１３９，４３０号、出願日２０１５年３月２７日、発明の名称“Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００１００ＵＳ−０９３９４５６）；第６２／１７５，０９５号、出願日２０１５年６月１２日、発明の名称“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００１１０ＵＳ−０９４１７２１）；第６２／２４８，５７３号、出願日２０１５年１０月３０日、発明の名称“Ｆｌｕｉｄ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００１２０ＵＳ−０９６２３８３）；第６２／２６３，２３１号、出願日２０１５年１２月４日、発明の名称“Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００２００ＵＳ−０９６６４６８）；および第６２／２９６，４０９号、出願日２０１６年２月１７日、発明の名称“Ｌｏｃａｌ  Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｂｏｄｉｅｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｂａｌｌｏｏｎ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ−Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００３００ＵＳ−０９７０６２６）からの優先権の利益を主張するものであり、これらの全開示は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本願の主題は、同一譲受人の同時に出願された米国特許出願本願第１５／０８０，９７９号、発明の名称“Ｆｌｕｉｄ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｕｓｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００１４０ＵＳ−０９７０６２９），および同様に本願と同時に出願された第１５／０８０，９４９号、発明の名称  “Ｆｌｕｉｄ−Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ  Ｂｏｄｙ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｔｈｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”（代理人管理番号０９７８０５−０００１５０ＵＳ−０９７０６２７）に関連しており、これらの全開示は、あらゆる目的のためにそれらの全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００３】
（発明の分野）
一般に、本発明は、カテーテルおよび他の伸長可撓性本体を選択的に屈曲させる、または別様に、その屈曲特性、そのような本体の長さ、および同等物を改変させるための構造、システム、および方法を提供する。本発明の実施形態は、医療および他の用途のために使用される伸長可撓性本体の剛性を可逆的に、局所的に、および／または大域的に改変させる（その剛性を補剛または低減させる等）ために使用されてもよい。本発明は、関節運動構造、システム、関節運動のための方法、ならびに、関節運動構造を制御および加工するための方法を含む、またはそれらと併用されてもよい。例示的実施形態では、本発明は、カテーテル、ガイドワイヤ、または他の伸長可撓性構造を体腔に沿って成形、操向、および／または前進させることに役立ち得る、流体駆動式バルーンアレイを有する、関節運動式医療システムを提供する。また、提供されるのは、医療診断および治療ツールの標的組織へのアクセスおよび／またはそれとの整合を促進するための構造、関節運動流体制御システム、ならびに医療診断および治療関連方法である。代替実施形態は、可撓性マニピュレータおよび／またはエンドエフェクタ、産業用ロボット、ボアスコープ、人工フィンガ、ロボットアーム、位置付け支持体もしくは脚部、消費者製品、または同等物を関節運動させる（またはその剛性を改変させる）ために、バルーンアレイを利用する。
【背景技術】
【０００４】
疾患の診断および治療は、多くの場合、人体の内部組織にアクセスすることを伴う。いったん組織がアクセスされると、医療技術が、広範囲の診断ツールをもたらし、組織を評価し、病変または疾患状態を識別する。同様に、いくつかの治療用ツールが、外科医が、患者の健康および生活の質を改良するように、疾患状態と関連付けられた組織と相互作用する、それを再建する、そこに薬物を送達する、またはそれを除去することに役立ち得るように開発されている。残念ながら、評価または治療のために、適切な内部組織へのアクセスを得て、ツールをそれと整合させることは、有意な課題を医師に呈し得、深刻な疼痛を患者に生じさせ得、かつ（少なくとも短期間において）患者の健康に重度に有害となり得る。
【０００５】
観血手術は、多くの場合、内部組織へのアクセスを得るための最も簡単なアプローチである。観血手術は、外科医が身体の標的内部組織構造と手動で相互作用することを可能にするように、上層組織を切開および変位させることによって、そのようなアクセスを提供することができる。本標準的アプローチは、多くの場合、解剖刀、クランプ、縫合糸、および同等物等の単純なハンドヘルドツールを利用する。観血手術は、多くの条件にとって、好ましいアプローチのままである。観血外科手術技法は、高成功率を有するが、それらは、有意な外傷を側枝組織に与え得、その外傷の多くは、治療されるべき組織へのアクセスを得ることと関連付けられる。
【０００６】
観血手術と関連付けられた外傷を回避することに役立てるために、いくつかの低侵襲性外科手術用アクセスおよび治療技術が、開発されている。多くの低侵襲性技法は、多くの場合、大腿部、頸部、または腕部の皮膚を通して、血管系にアクセスすることを伴う。１つまたはそれを上回る伸長可撓性カテーテル構造が、次いで、身体およびその器官全体を通して延在する血管管腔網に沿って前進されることができる。概して、患者への外傷を限定するが、カテーテルベースの腔内療法は、多くの場合、安全かつ正確に、標的領域へのアクセスを得て、特定のカテーテルベースのツールを特定の標的組織と整合させて位置付け、および／またはツールをアクティブ化もしくは使用するために、いくつかの特殊カテーテル操作技法に依拠する。実際、概念上比較的に単純である、いくつかの腔内技法は、実際は、非常に困難であり得る（または不可能でさえある）（特定の患者の生体構造および特定の医師の技術に応じて）。より具体的には、可撓性ガイドワイヤおよび／またはカテーテルを蛇行するように分岐された体腔網を通して前進させることは、ロープの押動と比較され得る。可撓性伸長本体が第１の１つの曲線の周囲から、次いで、別の曲線に、一連の分岐交差点を通して前進するにつれて、カテーテル／組織は、弾性エネルギー貯蔵（組織および伸長本体によって）を強いることになり、移動相互作用は、より複雑かつ予測不能となり得、カテーテルの遠位端の回転および軸方向位置の制御は、より困難かつ低精度となり得る。故に、これらの伸長可撓性デバイスと所望の管腔経路および標的組織を正確に整合させることは、有意な課題であり得る。
【０００７】
種々の機構が、１つまたはそれを上回る側方方向において、ガイドワイヤまたはカテーテルの先端を操向する、もしくはその偏向を可変に改変させ、腔内および他の低侵襲性技法を促進するために採用されることができる。引張ワイヤは、最も一般的なカテーテル先端偏向構造であって、例えば、カテーテルまたはワイヤの端部の近傍の螺旋コイル、編組、もしくは切断されたハイポチューブの片側に沿ってループ間の分離を制御可能に減少させることによって、多くのカテーテルシステムにとって良好に機能し得る。多くの場合、対向する方向に（概して、対向する引張ワイヤを含むことによって）、多くの場合、２つの直交側方軸に沿って（３つまたは４つの引張ワイヤがいくつかのデバイス内に含まれるように）、正の偏向を提供することが望ましい。付加的操向能力が、単一デバイス内で所望される場合、さらに多くの引張ワイヤが、含まれてもよい。数十本の引張ワイヤを有する、複雑かつ特殊なカテーテルシステムが、ある場合には、提案および構築されており、各引張ワイヤは、近位端に取り付けられる専用モータによって関節運動される。電気作動式形状記憶合金構造、圧電作動、相変化作動、および同等物を含む、代替関節運動システムもまた、提案されている。操向可能システムの能力が、増加するにつれて、これらの技術を使用し得る療法の範囲も、拡張し続けるはずである。
【０００８】
残念ながら、カテーテルのための関節運動システムがより複雑になるにつれて、これらの可撓性本体の正確な制御を維持することがますます困難となり得る。例えば、屈曲された可撓性カテーテルを通して通過する、引張ワイヤは、多くの場合、カテーテル内の表面にわたって屈曲部の周囲を摺動し、摺動相互作用は、ユーザによって意図的にコマンドされた屈曲部の周囲だけではなく、また、カテーテルを囲繞する組織によって与えられる屈曲部の周囲にも延在する。引張ワイヤシステムのヒステリシスおよび摩擦は、関節運動システム応答が予測および制御することが困難となり得るように、その摺動相互作用および屈曲部の異なる全体的構成に伴って有意に変動し得る。さらに、より複雑な引張ワイヤシステムは、付加的課題を加え得る。対向する引張ワイヤがそれぞれ、カテーテルを略直線構成から反対方向に屈曲させるために使用され得るため、両方をともに使用しようとする試みは、区画に沿った組織が未知の力を未知の方向に印加している間、著しく非一貫した結果につながり得る。故に、カテーテルおよび他の伸長可撓性ツールの入力と出力との間の外科医によって体験されるような協調性を損なうことを回避するように、より正確な細かくかつ精密な運動を提供し、遅延時間を改良し、および／または公知のカテーテル引張ワイヤシステムに優る改良された運動伝送を提供することが利点となり得る。
【０００９】
カテーテルベースの療法とともに、いくつかの付加的低侵襲性外科手術技術が、観血手術と関連付けられた外傷のうちの少なくともいくつかを回避しながら、内部組織を治療することに役立つように開発されている。これらの技術の中で最も素晴らしい点は、ロボット外科手術である。ロボット外科手術は、多くの場合、伸長硬性シャフトの一端を患者の中に挿入し、シャフトが低侵襲性開口を中心として枢動するように、コンピュータ制御式ロボット連結部を伴う他端を移動させることを伴う。外科手術用ツールは、身体内を移動し得るように、シャフトの遠位端上に搭載されることができ、外科医は、同一作業空間内からのカメラによって捕捉された画像を参照して入力デバイスを移動させることによって、これらのツールを遠隔で位置付け、操作し、それによって、精密にスケーリングされた顕微鏡下外科手術を可能にすることができる。代替ロボットシステムもまた、遠位治療ツールを位置付けるように、患者の外側からの可撓性カテーテル本体の近位端の操作のために提案されている。自動カテーテル制御を提供しようとするこれらの試みは、課題に直面しており、これは、部分的に、屈曲体腔に沿って延在する引張ワイヤを使用して可撓性伸長本体の遠位端に正確な制御を提供する際の難点のためであり得る。なおもさらなる代替カテーテル制御システムは、患者の身体の外側のコイルを使用して、大規模な磁場を印加し、カテーテルを患者の心臓の内側に指向しており、より最近の提案は、磁気とロボットカテーテル制御技法を組み合わせることを追究している。外科手術正確度を制御するための潜在的改良は、これらの努力の全てを魅力的なものにするが、これらの大型の特殊システムの医療システムへの資本設備コストおよび全体的負担は、懸念である。
【００１０】
前述に照らして、改良された関節運動システムおよびデバイス、関節運動の方法、ならびに関節運動構造を作製するための方法を提供することが有益となるであろう。伸長構造（関節運動式または非関節運動式）の可撓性を制御するための改良された技法もまた、有益となるであろう。特に、これらの新しい技術が、患者身体の中に延在する可撓性ガイドワイヤ、カテーテル、または他の伸長本体の遠位端の移動の治療上効果的制御を提供するために好適である場合、有益となるであろう。また、患者身体内の標的領域への安全かつ効果的なアクセスを促進し、治療用または診断ツールと標的組織との所望の整合を達成することに役立つように、これらの新しい技法によって提供される移動が容易な使用の向上を可能にするであろう場合、有益となるであろう。また、これらの技法が、固有のデバイスの少なくともある（理想的には広い）範囲に調整され得る運動能力を提供し得る場合、有用となるであろう。
【００１１】
前述に照らして、また、新しくかつ改良されたデバイス、システム、および伸長可撓性構造を駆動するための方法を提供することが有益となるであろう。また、改良された医療デバイス、システム、および方法、特に、カテーテル、ガイドワイヤ、および他の可撓性低侵襲性外科手術用ツール等の伸長可撓性本体の使用を伴うものを提供することが有益となるであろう。理想的には、多数のモータまたは同等物を有する大型の高価なシステムに依拠せずに、微小流体技術および加工技法における最近の進歩を利用して、カテーテルおよび他の伸長可撓性構造を患者内で制御するために使用され得る、もしくは別様に、多腔型シャフトへのおよび／またはその中での流動を正確に制御するために使用され得る、比較的に多数の流体チャネルを有する、流体駆動システムを提供することが望ましいであろう。
【００１２】
前述に照らして、さらに、伸長可撓性構造と併用するための新しくかつ改良された関節運動デバイス、システム、および方法を提供することが有益となるであろう。また、改良された医療デバイス、システム、および方法、特に、カテーテル、ガイドワイヤ、ならびに他の可撓性低侵襲性外科手術用ツール等の伸長可撓性本体の使用を伴うものを提供することが有益となるであろう。理想的には、非常に高価な構成要素、多数の部品、および／または特殊材料の使用を要求せずに、これらの改良された技術が、可撓性本体の骨格の静止または公称形状の改良された制御能力をもたらし、依然として、全体的本体を軟組織に対して屈曲させる（安全かつ予測可能に）ことを可能にし得る場合、望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、概して、関節運動デバイス、システム、関節運動のための方法とともに、関節運動構造を加工するための方法を提供する。本明細書に説明される関節運動構造は、多くの場合、単純バルーンアレイを含み、バルーンの膨張は、骨格の関節運動を局所的に改変させるように、伸長骨格支持構造と相互作用するであろう。バルーンは、アレイの基板によって支持されることができ、基板は、膨張流体をバルーンのサブセットに指向することができるチャネルを有する。関節運動アレイ構造は、押出成形、平面３−Ｄ印刷、および／またはレーザ機械加工技法を使用して、形成されてもよい。骨格は、相互係止螺旋チャネル、単純螺旋コイル、または印刷管状構造を備えてもよく、アレイは、プロセッサの制御下でフレームの軸を局所的に偏向または伸長させるために使用されることができる。液体膨張流体は、バルーンに向かって膨張流体キャニスタから指向されてもよく、関節運動システムのチャネルまたはバルーン内で蒸発してもよく、膨張システムは、好ましくは、プロセッサによって制御される弁を含む。バルーンを囲繞する可撓性真空チャンバは、流体完全性を確実にし得る。関節運動構造は、低侵襲性医療カテーテルシステムにおいて、また、産業用ロボットのために、画像捕捉デバイスを支持するために、娯楽および消費者製品のために、ならびに同等物のために採用されることができる。
【００１４】
第１の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体を備える、関節運動可能システムを提供する。複数のバルーンが、可撓性本体に沿って配置され、第１の構成から第２の構成へのバルーンの膨張は、使用の間、伸長本体の屈曲特性を改変させる。流体源は、液体を源から可撓性本体に向かって伝送するように、可撓性本体と結合されることができる。液体は、第２の構成におけるバルーンが膨張ガスによって膨張されるように、使用の間、膨張ガスへと蒸発する。
【００１５】
多くの実施形態では、伸長本体は、カテーテル本体を備える。いくつかの特徴は、独立して、または組み合わせて、そのようなカテーテルの安全かつ正確な使用を向上させ得る。カテーテル本体は、対のインターフェース領域を有し、オフセットをその間に伴う、骨格を含むことができ、バルーンは、典型的には、対のインターフェース領域間に配置される。好ましくは、骨格は、螺旋部材を備え、バルーンは、部材によって支持され、インターフェース対間のオフセットは、主に、軸方向に延在し、多くの場合、螺旋部材のピッチと相関して、円周方向に角度付けられる。有利には、シースは、バルーンの周囲に圧力チャンバを形成するように（理想的には、真空チャンバの形態において）、シールされることができる。チャンバは、チャンバ内の真空の低下に応答して、源からの液体の伝送を阻止するように、流体源に動作可能に結合されることができる。典型的には、バルーンは、バルーンのアレイ内に含まれ、基板に搭載される。基板は、流体源とバルーンとの間の流体連通を提供するチャネルを有することができる。基板は、随意に、多腔型シャフトを備えることができ、いくつかの基板シャフトは、螺旋であって、その他は、フレームと同軸方向に延在する。
【００１６】
いくつかの特徴のうちの１つとして（任意の具体的実施形態に結び付けられない）、流体源は、多くの場合、キャニスタを含み、例示的キャニスタは、脆弱シールを有する単回使用キャニスタであって、好ましくは、１０オンス未満の液体を含有するであろう（多くの場合、５オンス未満、多くは、１オンス未満を含有する）。液体は、多くの場合、Ｎ２Ｏ等の比較的に良性の寒剤を備える。液体は、キャニスタ圧力においてキャニスタ内に配置されることができ、キャニスタ圧力は、概して、ポンプまたは同等物が液体をキャニスタからバルーンに移送するために必要とされないように、完全に膨張されたバルーン圧力より高い。液体は、体温にあるとき、膨張ガスへと蒸発し得、蒸発は、典型的には、キャニスタ圧力未満かつ完全に膨張されたバルーン圧力を上回る、蒸発圧力において生じる。しかしながら、バルーン圧力は、例えば、弁が閉鎖され、関節運動式構造が、完全に膨張されたバルーンを圧縮するために十分な環境圧力を受けると、キャニスタ圧力に接近する、またはさらにそれを超え得ることに留意されたい。蒸発のエンタルピは、システムに沿って局所冷却をもたらし得るが、多くの実施形態では、組織または他の構造の治療用冷却は、提供されなくてもよく、液体の多くもしくは全部は、バルーンへの膨張流体の到達に先立って、蒸発されてもよい。他の実施形態は、極低温冷却のために、源（典型的には、関節運動式構造の遠位端の近傍にある）からの液体の一部を利用してもよいが、多くの場合、関節運動応答を改良するように、そのような冷却のために、関節運動式本体に沿って別個の極低温冷却チャネルを提供し、そのような冷却は、関節運動システムのものと別個の冷却流体供給源キャニスタを利用してもよく、そのキャニスタは、典型的には、より大量の同一（または異なる）寒剤を含有する。
【００１７】
具体的実施形態から独立して、いくつかの異なる特徴のうちの１つまたはそれを上回るものが、機能性を向上させるために提供されることができる。流体供給源は、多くの場合、液体を４０気圧を上回る圧力を用いて維持し、流体供給源は、随意に、加熱器を有し、システムの使用の間、キャニスタを比較的に一定温度および圧力に保つ。第１の弁が、流体源と第１のバルーンとの間に配置されることができ、第２の弁は、流体源と第２のバルーンとの間に配置されることができる。第１および第２の弁は、５０ｎｌまたはそれ未満の液体の最小増分を独立して伝送するように構成されることができ、流動する冷却流体は、多くの場合、弁のスロートを横断するまで、液体のままである。第３の弁が、第１のバルーンと周囲大気との間に配置されることができ、第４の弁が、第２のバルーンと周囲大気との間に配置されることができる。第３および第４の弁は、少なくとも０．１ｓｃｃ／秒のガスを独立して伝送するように構成されることができる。全４つのそのような弁をシステム内に含むことは、付加的バルーン（またはバルーンのサブセット）のための付加的膨張および収縮弁とともに、２つのバルーン（またはバルーンの２つのサブセットであって、各サブセットは、共通膨張管腔を使用して膨張される）の独立圧力制御を促進し得る。随意に、膨張のための最小液体増分は、２５ｎｌ（またはさらに１５ｎｌ）またはそれ未満であってもよい一方、収縮のための最小ガス流動は、０．５ｓｃｃ／秒（またはさらに１ｓｃｃ／秒）またはそれを上回ってもよい。本システムは、バルーンの中に流動する膨張流体とバルーンから排出される収縮流体の両方を制御するために使用され得る、多方向弁を採用してもよく、制御の正確度（異なる膨張および収縮流動にかかわらず）は、異なる弁スロートによって、異なるオリフィスまたは弁に隣接する他の流動制限デバイスによって、十分な範囲の比例流動制御によって、および／または十分に高速な弁応答率によって維持される。圧力制御式プレナムが、流体源と第１および第２のバルーンとの間に配置されることができる、または液体は、そうでなければ、液体が全くプレナムとバルーンとの間の弁に遷移しないように、弁の前にガスへと蒸発し得る。
【００１８】
関連方法側面では、本発明は、液体を流体源から伸長可撓性本体に沿って伝送するステップを含む、関節運動方法を提供する。液体は、膨張ガスへと蒸発する。可撓性本体に沿って配置される複数のバルーンは、バルーンが可撓性本体の屈曲特性を改変させるように、膨張ガスを使用して膨張される。
【００１９】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体を備える、関節運動可能構造を提供する。複数のバルーンが、本体に沿って配置され、バルーンは、バルーンが本体の屈曲状態を改変させるように、第１の構成から第２の構成に膨張可能である。可撓性シースが、バルーンの周囲に配置される。シースは、圧力チャンバを形成するように、シールされ、バルーンは、その中に配置される。
【００２０】
随意に、伸長本体は、カテーテル本体を備え、遠位端は、患者の中への挿入のために構成される。チャンバは、カテーテル本体とともに側方に撓曲することができ、圧力感知管腔が、チャンバから近位端に向かって近位に延在してもよい。バルーンは、基板によって支持される、および／またはその上に搭載されることができ、基板は、バルーンを膨張させるための複数の管腔とともに、圧力感知管腔を含有することができる。例示的基板は、多腔型シャフトを備え、バルーンは、シャフトの周囲に延在するバルーン壁を有する。
【００２１】
いくつかの特徴のうちのいずれかが、チャンバの機能性を向上させるために含まれることができる。随意に、真空源が、チャンバが真空チャンバを備えるように、チャンバの圧力を低下させるように、チャンバと流体連通してもよい。伸長本体は、好ましくは、チャンバが真空下にある間、可撓性のままであって、真空は、典型的には、数水銀柱インチから大気の半分またはそれを上回るであろう。センサを有する、流体制御システムが、チャンバと結合されることができ、遮断弁が、膨張流体源とバルーンとの間に配置されることができる。遮断弁は、真空が低下していることを示すセンサからの信号に応答して、バルーンへの膨張流体流動を阻止することができ、したがって、信号は、膨張流体の漏出、外側シースの漏出、外側シースがシールされる内側シースの漏出、チャンバの近位および／または遠位シールの漏出、もしくは同等物と関連付けられてもよい。故に、チャンバの使用は、安全性を有意に向上させ、望ましくないまたは危険な漏出を識別および防止する、故障検出システムとしての役割を果たし、それによって、（例えば）カテーテルまたは同等物のための膨張流体としてのガスの使用を促進することができる。
【００２２】
関連側面では、本発明は、バルーンが本体の屈曲状態を改変させるように、伸長可撓性骨格に沿って配置される複数のバルーンを第１の構成から第２の構成に膨張させるステップを含む、方法を提供する。バルーンの周囲に配置されるシースは、本体の側方撓曲に伴って撓曲し、シースは、圧力チャンバを形成するように、シールされ、バルーンは、その中に配置される。
【００２３】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性骨格を備える、構造を提供する。骨格は、軸に沿って分散される複数の対のインターフェース領域を有し、オフセットが、対のインターフェース領域間に画定されることができ、オフセットは、骨格の撓曲に伴って変動する。バルーンのアレイは、バルーンのうちの少なくともいくつかの膨張が骨格の側方屈曲剛性を改変させるように、骨格のオフセットと動作可能に結合されることができる。
【００２４】
有利には、バルーンアレイによって提供される制御された剛性は、カテーテルまたは他の可撓性構造の長さに沿って変動されることができ、円周方向に変動されることができ（異なる側方屈曲配向において異なる剛性を提供するように）、および／または複数の異なる局所もしくは大域的剛性のいずれかを提供するように、ならびに／もしくは連続範囲内の任意の場所に所望の剛性を提供するように変調されてもよい。例えば、骨格は、第１の軸方向区画と、第２の軸方向区画とを有してもよく、対のオフセットは、第１および第２の軸方向区画に沿って軸方向に分散されてもよい。第１の区画に沿って配置されるバルーンの第１のサブセットの膨張を選択的に増加または減少させることは、（それぞれ）第１の区画の側方屈曲剛性を選択的に増加または減少させるように、その第１の区画に沿ったオフセットへの変化を阻止または促進するために使用されてもよい。第２の区画の剛性（および／または第３、第４、もしくは他の区画の剛性）は、独立して改変されてもよい。別の実施例として、骨格は、第１の側方屈曲配向と、第２の側方屈曲配向とを有してもよく、対のオフセットは、第１および第２の側方屈曲配向に沿って円周方向に分散されてもよい。第１の側方屈曲配向に沿って配置されるバルーンの第１のサブセットの膨張圧力を選択的に増加または減少させることは、それぞれ、第１の側方屈曲配向における側方屈曲剛性を選択的に増加または減少させるように、第１の側方屈曲配向に沿ったオフセットへの変化を阻止または促進することができる一方、オフセットの第２、第３、または随意に第４のサブセットの膨張を改変させることは、同様に、第２、第３、または第４の側方配向に沿った側方屈曲剛性を改変させ得る（対向する配向は、多くの場合、結合される）。
【００２５】
いくつかの異なるアプローチが、剛性の制御を提供するために採用されてもよい。骨格およびアレイは、バルーンの第１のサブセットの膨張圧力を減少させることが骨格の側方屈曲剛性を増加させるように構成されてもよい。例えば、骨格が、直接ループ間係合を有する直線構成に付勢される、螺旋コイルの形態であるとき、バルーンの第１のサブセットは、バルーンの膨張が骨格の柱強度を局所的に弱化させ得るように、隣接するループの並置されたインターフェース領域間に位置付けられるバルーン壁を有してもよい。より具体的には、ループは、バルーンが完全に収縮されたときに、軸方向力がループおよびバルーン壁の中実材料によってループ間に伝送され、それによって、第１の側方剛性を提供するように、バルーンを圧縮および収縮させるように付勢されることができる。対照的に、軸方向力は、第１の側方剛性より低い第２の側方剛性を提供するように、バルーンが部分的に膨張されたときに、バルーン内の流体圧力によって伝送されてもよい。
【００２６】
代替として、バルーンの第１のサブセットの膨張圧力を増加させることは、骨格の側方屈曲剛性を増加させ得る。例えば、対のインターフェース領域は、半径方向に配向されてもよく、バルーンの第１のサブセットは、バルーンの第１のサブセットが膨張されたときに、対のインターフェース表面に跨架してもよく、かつインターフェース表面に半径方向に係合してもよい。膨張されたバルーンの流体圧力は、それによって、関連付けられたオフセット内の変化を阻止するように、膨張されたバルーンをインターフェース領域に対して押勢することができる。別の実施例として、バルーンの第１のサブセットは、骨格のチャネル内に配置される一対の対向するバルーンを備えてもよく、骨格のフランジを対向するバルーン間に伴う。オフセットは、フランジの並置された表面とチャネルとの間に分離を備えてもよく、並置されたバルーンの膨張圧力を増加させることは、チャネル内のフランジの位置の剛性、故に、骨格の全体的側方屈曲剛性を増加させ得る。有利には、フランジおよびチャネルは、複数の対向する対のバルーンによって係合される螺旋構造を備えてもよく、オフセットは、主に、軸方向に延在してもよく、螺旋構造のピッチに伴って円周方向に角度付けられてもよい。
【００２７】
関連方法側面では、本発明は、バルーンのアレイ内に含まれる少なくともいくつかのバルーンの膨張を含む、方法を提供する。アレイは、伸長可撓性骨格によって支持され、骨格は、骨格の軸に沿って分散される複数の対のインターフェース領域を有し、対のインターフェース領域は、骨格の撓曲に伴って変動するオフセットを画定する。膨張されたバルーンは、バルーンの膨張が骨格の側方屈曲剛性を改変させるように、骨格のオフセットと動作可能に結合される。
【００２８】
別の側面では、本発明は、近位端、遠位端、およびその間の軸を有する、螺旋骨格構造を備える、可撓性カテーテルを提供する。遠位端は、患者の中への挿入のために構成される。バルーンのアレイは、螺旋骨格によって支持され、アレイは、骨格を中心として軸方向および円周方向に分散されるバルーンを備える。流体供給システムが、バルーンと流体連通し、螺旋骨格の形状および／または剛性を選択的に改変させるように、バルーンの複数のサブセットのいずれかを選択的に膨張させるように構成される。
【００２９】
いくつかの特徴が、本明細書に提供されるカテーテルの機能性を向上させるために提供されてもよく、その多くは、前後の段落で識別される。別の実施例として、カテーテルの非関節運動式可撓性近位本体部分が、近位端とバルーンアレイとの間に配置されてもよい。流体チャネルが、近位本体部分に跨架することができるが、その部分の形状の制御を提供しなくてもよい（随意に、剛性の制御さえ可能にしなくてもよい）。これは、システムの複雑性およびサイズを小さく保つことに役立つことができ、任意の関節運動機能性は、遠位部分に沿って集中し、近位部分は、撓曲し、体腔または同等物に追従するように構成される。
【００３０】
関連側面では、本発明は、バルーンの第１のサブセットを選択的に膨張させるステップを含む、方法を提供し、バルーンは、螺旋骨格によって支持される、バルーンのアレイ内に含まれる。アレイは、骨格を中心として軸方向および円周方向に分散される。第１のサブセットの膨張は、螺旋骨格の形状および／または剛性における第１の変化を誘発する。バルーンの第２のサブセットは、選択的に膨張され、第２のサブセットの膨張は、螺旋骨格の形状および／または剛性における第２の変化を誘発する。形状および／または剛性における第２の変化は、第１の変化から軸方向ならびに／もしくは円周方向にオフセットする。
【００３１】
別の側面では、本発明は、関節運動可能カテーテルと併用するための流体供給システムを提供する。カテーテルは、骨格構造と、骨格によって支持されるバルーンのアレイとを有し、流体供給システムは、源圧力において膨張流体を提供するために構成される、流体源を備える。チャネルシステムが、流体源と流体連通し、チャネルシステムは、流体をアレイのバルーンに向かって伝送するための複数のチャネルを有する。複数の弁が、チャネルに沿って配置され、プロセッサが、弁と結合される。プロセッサは、バルーンのサブセットを選択的に膨張させ、カテーテルの形状および／または剛性を制御するように、弁を作動させるように構成される。
【００３２】
プロセッサ制御式弁を有することは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの随意の特徴であって、任意の範囲の精緻化が、システムの能力をさらに向上させるために含まれてもよい。重量があって複雑なモータおよびポンプに依拠するのではなく、単純流体源（予加圧キャニスタまたは同等物等）と、プロセッサ制御式弁（随意に、少なくとも８、１６、３２、またはさらに６４の弁を含む）とを使用することによって、本システムは、多数の自由度を伴って、伸長可撓性システムの形状および／または剛性を制御することができる。プロセッサが提供される場合、複数の圧力センサは、チャネルのうちのいくつかとプロセッサとを結合してもよく、プロセッサは、バルーンのサブセット内の圧力を制御するように、弁を作動させるように構成される。プロセッサ制御式弁の有無にかかわらず、別の随意の特徴は、関節運動デバイスが、少なくとも９、１８、３６、７２、またはさらに１０８のバルーンを伴う、バルーンアレイを有し得ることである。関節運動式カテーテルが、外側断面直径を有する場合、バルーンアレイは、例えば、望ましい屈曲能力を提供するために、軸方向長の直径あたり少なくとも３、４、６、８、またはさらに９つのバルーンの軸方向密度を有してもよい。
【００３３】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、その間に延在する軸を伴う、骨格を備える、関節運動可能デバイスを提供する。骨格は、軸方向管腔と、オフセットをその間に伴う複数の対のインターフェース領域とを有し、オフセットは、骨格の関節運動に伴って変動する。多腔型シャフト本体が、フレームの管腔内に配置され、シャフトは、軸に沿って延在する複数の管腔を有する。バルーンのアレイが、多腔型シャフト本体の管腔と流体連通する。アレイのバルーンは、多腔型シャフトから偏心し、骨格のオフセット内に配置される。
【００３４】
本明細書に説明される構造は、多くの場合、単純バルーンアレイを含み、バルーンの膨張は、骨格の関節運動を局所的に改変させるように、伸長骨格支持構造と相互作用するであろう。バルーンは、アレイの基板に搭載されることができ、基板は、膨張流体をバルーンのサブセットに指向することができるチャネルを有する。骨格は、単純螺旋コイルを備えてもよく、アレイは、プロセッサの制御下でコイルの軸を局所的に偏向または伸長させるために使用されることができる。膨張流体は、膨張システムの膨張流体リザーバからバルーンに指向されてもよく、膨張システムは、好ましくは、プロセッサによって制御される弁を含む。そのような伸長可撓性関節運動構造は、低侵襲性医療カテーテルシステムにおいて、また、産業用ロボットのために、撮像システムを支持するために、娯楽および消費者製品のために、ならびに同等物のために採用されることができる。関節運動アレイ構造は、単純平面３−Ｄ印刷、押出成形、および／または機械加工技法を使用して形成されてもよく、多数の運動学的自由度を有する構造を生産するためのコストは、公知の電動式関節運動技法と関連付けられるものをはるかに下回り得る。
【００３５】
本明細書に説明されるデバイス、システム、および方法は、伸長本体の屈曲特性を選択的に、局所的に、および／または可逆的に改変させることができる。伸長本体の屈曲は、本明細書で詳細に述べられ、本明細書に説明される技術のうちのいくつかはまた、伸長カテーテル本体に沿った剛性を改変させるために好適であって、剛性は、多くの場合、１つまたはそれを上回るバルーンの膨張によって改変される。いくつかの異なる補剛アプローチが、採用されてもよい。随意に、バルーンの膨張は、バルーンが撓曲を阻止するためのブレーキまたはラッチとして作用し得るように、バルーンと螺旋、切断された管、編組、または他の伸長可撓性骨格のループとの間の係合を誘発することができる。バルーンは、多くの場合、骨格に対して偏心して搭載され、バルーンアレイ内に含まれてもよい。バルーンアレイのサブセットの選択的膨張は、全体的本体の軸方向剛性を選択的かつ局所的に増加させることができる。他の実施形態では、バルーン膨張圧力を変調させることは、バルーンが、螺旋コイルまたは他の付勢構造の圧縮力に可変に反作用し、バルーンに局所的に隣接するアセンブリの剛性を効果的に変調させることを可能にすることができる。さらに他の実施形態では、２つの対向するバルーンの圧力を独立して変調させることは、屈曲または伸長の両方を与え、少なくとも１つの配向における剛性を変調させるために使用されることができる。故に、バルーンを補剛および屈曲または伸長させることは、別個のバルーンアレイもしくは異なるタイプのバルーンを有する多機能アレイのいずれかを使用して組み合わせられることができる。
【００３６】
別の側面では、本発明は、近位端、遠位端、およびその間の軸を有する、多腔型螺旋シャフトを備える、関節運動可能本体を提供する。シャフトは、軸方向の一連のループを画定し、複数の管腔を有する。複数のバルーンが、ループに沿って分散され、各バルーンは、シャフトの周囲に延在するバルーン壁を有する。複数のポートが、シャフトの中に開放し、各ポートは、関連付けられたバルーンと関連付けられた管腔との間の流体連通を提供する。
【００３７】
バルーンは、バルーンの膨張が、使用時、関節運動可能体の屈曲状態を改変させるであろうように構成されることができる。関節運動可能体は、６つまたはそれを上回る、９つまたはそれを上回る、もしくはさらに１２またはより多くのバルーンを含んでもよく、随意に、それぞれ、１２またはより多くのバルーンを伴う複数の区画を有し、典型的には、カテーテルを備えるが、代替として、産業用連続体ロボット構造、消費者または娯楽デバイス、もしくは同等物を備えてもよい。随意に、バルーンの第１のサブセットが、第１のループに沿って分散され、バルーンの第２のサブセットが、第２のループに沿って分散される。複数の付加的サブセットが、他のループに沿って分散されてもよい。それらまたは他の実施形態では、バルーンの第３のサブセットが、軸からオフセットされ、第１の側方屈曲配向に沿って整合されることができ、バルーンの第４のサブセットが、軸からオフセットされ、軸および第１の側方配向からオフセットされた第２の側方屈曲配向に沿って整合されることができる。バルーンの第３のサブセットと関連付けられたポートは、シャフトの第１の管腔と流体連通してもよく、バルーンの第４のサブセットと関連付けられたポートは、シャフトの第２の管腔と流体連通してもよい。第３および第４のサブセットは、多くの場合、第１、第２、および他のサブセットのバルーンを含み、バルーンのさらに別のサブセットは、軸からオフセットされ、第１および第２の側方配向からオフセットされた第３の側方配向に沿って整合されることができる。
【００３８】
大部分の実施形態では、バルーンは、Ｍ×Ｎ個のアレイを画定し、バルーンのＭ個の側方サブセットは、軸を中心として円周方向に分散され、Ｍ個の側方サブセットはそれぞれ、関連付けられた側方屈曲配向に沿って整合されるＮ個のバルーンを含む。例えば、Ｍは、関節運動可能体の軸を中心として分散されるバルーンの３つまたは４つの側方サブセットが存在するように、３つまたは４つであってもよい（サブセットの中心は、随意に、１２０または９０度分離される）。関節運動式区画の軸方向伸長状態と側方屈曲配向との間には、ある程度の結合が存在し得る、例えば、Ｎ個のバルーンの中心線を接続する線が、区画の少なくともいくつかの構成では、軸に沿って若干曲線または渦巻状になり得るように（Ｎ個のバルーンが、常時、軸と平行に正確に整合するのではなく）、螺旋コイルは、区画の長さが増加すると、若干解巻することに留意されたい。Ｍ個の側方サブセットのそれぞれのバルーンと関連付けられたポートは、側方配向がそれぞれシャフトの特定の管腔（多くの場合、それを介して膨張および／または収縮される）と関連付けられるように、Ｎ個のバルーンと関連付けられた管腔との間の流体連通を提供し得る。アレイは、多くの場合、関節運動可能体の第１の区画に沿って延在する第１のアレイを備えるであろう。第１の区画は、第１のアレイのＭ個の側方サブセットと関連付けられた管腔に沿って伝送される流体によって、２つ、３つ、またはより多くの自由度で駆動されるように構成されることができる。関節運動可能体の第２の区画もまた、典型的には、第１の区画から軸方向にオフセットされて提供されることができる。第２の区画は、第２のアレイを有することができ、多くの場合、第１のアレイのものと別個であるであろう、第２のアレイと関連付けられたシャフトの管腔に沿って伝送される流体によって、複数の自由度で駆動されるように構成されることができる。関節運動可能体は、１〜５つまたはそれを上回る独立して関節運動可能な区画を有してもよく、各区画は、好ましくは、１〜３自由度を提供し、各区画は、多くの場合、その近位端と遠位端との間の一貫した屈曲特性および／または伸長を有するように構成されるが、異なる区画は、異なる屈曲および／または伸長状態に駆動される。
【００３９】
多くの実施形態では、バルーン壁は、非従応性バルーン壁材料から成るが、半従応性壁材料が、使用されてもよく、バルーンは、多くの場合、十分に小さく、多くの場合、２０気圧、３０気圧、またはさらに４０気圧を上回る圧力を含む、より大きいバルーンにおいて使用されるものを超える圧力を可能にするために十分な厚さを有する。好ましくは、バルーンのうちの少なくともいくつかは、複数のシールにおいてシャフトの周囲にシール添着される連続バルーン壁管を備える。シールは、管が複数のバルーンのバルーン壁を画定するように、シャフト軸に沿って分離されることができる。バルーン壁管は、複数のシール断面領域が交互配置された複数のバルーン断面領域を有することができ、バルーン断面領域は、シール断面領域より大きく、シャフトから離れるようにバルーンの流体拡張を促進する。随意に、補強バンドが、バルーンの膨張と関連付けられたシャフトからのバルーンの分離を阻止するように、シールに隣接してバルーンにわたって配置されることができる。好適な補強バンドは、シールに沿ってバルーン管およびシャフトにわたってかしめされる、マーカバンドに類似する金属構造、その上に巻着される繊維、または同等物を備えてもよい。典型的には、伸長構造骨格は、多腔型シャフトを支持し、骨格は、軸方向オフセットによって分離される対のインターフェース領域を有し、オフセットは、骨格の撓曲に伴って変化し、バルーンは、対の領域間に配置される。
【００４０】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長可撓性骨格を備える、関節運動可能体を提供する。骨格は、オフセットによって分離される対のインターフェース領域を有し、オフセットは、骨格の撓曲に伴って変化する。基板が、フレームに搭載されることができ、複数のバルーンが、基板によって支持されることができる。バルーンは、骨格を中心として軸方向および円周方向に分散されることができ、対の領域間に配置されることができる。チャネルシステムが、フレームの近位端とバルーンとの間の流体連通を提供するように、基板内に配置されてもよい。
【００４１】
随意に、本明細書に提供されるシステムの基板は、第１および第２の対向する主表面と、主表面に沿って延在する複数の層とを有してもよい。チャネルシステムは、基板の層をともに接合することによってシールされることができる。基板は、例えば、平面構成に加工された後、基板／バルーンアセンブリを巻装することによって、円筒形形状に湾曲されることができる。複数の弁が、近位端とバルーンとの間の選択的流体連通を提供するように、チャネルに沿って配置されることができる。随意に、バルーンは、層材料からバルーンの形状の少なくとも一部をブロー加工することによって等、基板の第１の層と一体型であるバルーン壁を有することができる。
【００４２】
代替として、基板は、螺旋多腔型シャフトを備えてもよい。バルーンアレイは、随意に、基板によって支持されるＭ×Ｎ個のバルーンのアレイを備え、Ｍは、バルーンの３または４つのサブセットが軸を中心として円周方向に分散されるように、３つまたは４つである。Ｍ個のサブセットはそれぞれ、軸から関連付けられた側方配向オフセットに沿って整合されることができる。Ｎは、Ｍ個のサブセットがそれぞれ、２つまたはそれを上回る軸方向に分離されるバルーンを含むように、２つを含んでもよい。
【００４３】
別の側面では、本発明は、関節運動可能構造を作製するための方法を提供する。本方法は、近位端および遠位端を有し、シャフト軸をその間に伴う、多腔型シャフトを提供するステップを含む。複数の管腔が、シャフト軸に沿って延在することができる。ポートが、管腔の中に形成されることができ、ポートは、複数のバルーン領域内に配置される。バルーン領域は、シャフト軸に沿って分離されることができる。バルーン壁管が、近位端および遠位端を有し、管腔がその間に延在する、バルーン管とともに提供されることができる。シャフトは、複数のバルーンを形成するように、バルーン領域間の複数のシールにおいて、バルーン管の管腔内にシールされることができる。シャフト軸は、複数のループを有する螺旋を備えてもよく、バルーンは、複数の別個のループ上に配置されることができる。
【００４４】
一般的アプローチとして、シャフト軸は、バルーン管の管腔内におけるシャフトのシールの間、直線であることができる。故に、シャフトは、バルーン管に伴って屈曲し、螺旋シャフトを形成してもよい。代替として、シャフトは、いくつかの実施形態では、シャフトを屈曲させた後、バルーン管の管腔の中に摺動されてもよい。
【００４５】
別の側面では、本発明は、関節運動可能体を関節運動させるための方法を提供する。本方法は、螺旋多腔型シャフトの複数の管腔に沿って流体を伝送するステップを含み、シャフトは、一連のループを画定する。複数のバルーンが、伝送される流体で膨張される。バルーンは、ループに沿って分散され、各バルーンは、シャフトの周囲に延在するバルーン壁を有する。バルーンの膨張は、各ポートが関連付けられた管腔と関連付けられたバルーンとの間に流体連通を提供するように、流体を管腔から複数のポートを通して半径方向に指向することによって行われる。
【００４６】
さらに別の側面では、本発明は、関節運動可能体を関節運動させるための方法を提供する。本方法は、基板内に配置されるチャネルシステムに沿って流体を伝送するステップを含む。基板は、伸長可撓性骨格に搭載され、複数のバルーンを支持する。伸長可撓性骨格は、軸方向オフセットによって分離される対のインターフェース領域を有し、バルーンは、対の領域間に配置される。流体は、バルーンのサブセットが拡張するように、チャネルシステムを用いてバルーンに指向される。バルーンは、骨格を中心として軸方向および円周方向に分散され、オフセット内に配置される。バルーンのサブセットの拡張は、骨格の屈曲状態を変化させる。
【００４７】
ループは、近位インターフェース領域と、遠位インターフェース領域とを有することができる。バルーンは、拡張可能体を備えてもよく、ループ間にあるバルーンは、第１の関連付けられたループの遠位インターフェースと第２の関連付けられたループの近位インターフェースとの間に配置されてもよく、近位および遠位インターフェースは、対のインターフェースを画定し、オフセットをその間に有する。バルーンは、随意に、第１のループと第２のループとの間のコイルの第３のループにわたって、または螺旋コイルのループ間にループを有する付加的螺旋構造上に搭載されてもよい。螺旋コイルは、関節運動システムの骨格内に含まれてもよい。
【００４８】
基板は、可撓性多腔型シャフトまたは管状本体を備えてもよく、随意に、押出成形されたポリマー多腔型管を含み、チャネルは、微小機械加工された半径方向ポートとともに押出成形された管腔によって画定され、多腔型管状本体は、理想的には、螺旋曲線に追従して屈曲する。骨格は、そのような多腔型螺旋本体中に統合される、そのような多腔型螺旋本体内に配置される、またはそのような多腔型螺旋本体と交互配置されてもよい。作動アレイはまた、基板を横断して、および／またはそれに沿って分散される複数の流体拡張可能体を含んでもよい。拡張可能体は、関連付けられた対のインターフェースと結合されることができ、チャネルは、拡張可能体のサブセットの選択的膨張を促進するように、拡張可能体と流体供給システムとの間に流体連通を提供することができる。有利には、拡張可能体は、選択的膨張がサブセットに隣接する骨格の関節運動を改変させるように、オフセットに動作可能に結合されることができる。
【００４９】
骨格は、骨格が、連続管が有するであろうより多くの側方可撓性または同等物を提供するように、軸方向の一連の側方切開または開口部を有する、螺旋コイル、編組、ハイポチューブ、もしくは他の医療グレードの管状材料から形成されるとき等、管状の一連のループを備えてもよい。各対のインターフェースは、例えば、拡張可能体の膨張がループ間の骨格の撓曲を改変させ得るように、第１の関連付けられたループの第１の関連付けられた表面領域と、第１のループに隣接する第２の関連付けられたループの第２の関連付けられた表面領域とを備えてもよい。一対のインターフェースに結合される拡張可能体は、随意に、対のインターフェースのみに結合され得るが（その構造の膨張が他のループ間の骨格の撓曲を著しく改変させないように）、他の実施形態では、拡張可能体は、骨格の撓曲が対を越えて延在する軸方向部分にわたって改変され得るように、対のループとだけではなく、１つまたはそれを上回る付加的ループとも結合され得ることに留意されたい。実施例として、伸長バルーンが、バルーンが膨張されたときに、それらのループに沿ったコイル軸の屈曲が阻止されるように、いくつかのループの内側または外側表面に沿って軸方向に延在してもよい。
【００５０】
拡張可能体またはバルーンのうちの少なくともいくつかが対のインターフェースと結合される場合、対の第１のインターフェースは、随意に、遠位に配向されてもよく、対の第２のインターフェースは、近位に配向されてもよく、インターフェースの精密な配向は、随意に、螺旋フレーム構造のピッチに従って、幾分角度付けられる。関連拡張可能体は、第１のインターフェースと第２のインターフェースとの間に軸方向に配置されることができる。これらの拡張可能体のそれぞれの拡張は、多くの場合、関連付けられた第１および第２のループに隣接する骨格が拡張されたバルーンから離れるように側方に屈曲するように、そのような対の関連付けられたループを離れるように押勢し得る。骨格軸に対する屈曲の側方配向は、その軸に対する拡張可能体の場所と関連付けられ得る。任意のそのような膨張によって与えられる関節運動または屈曲の量もしくは角度、軸方向場所、および／または半径は、拡張可能体または複数の本体の特性（およびそれらが膨張に起因して骨格に与えるオフセットにおける関連付けられた変化）、骨格の特性、拡張された拡張可能体もしくは複数の本体の場所、および／または拡張された本体の数ならびに密度と関連付けられ得る。より一般的には、屈曲特性は、拡張可能体のサブセットの適切な選択によって、ならびにシステムの構造構成要素の特性によって、選択されてもよい。
【００５１】
アレイ（または別の別個の関節運動アレイ）の少なくともいくつかの拡張可能体またはバルーンは、屈曲を骨格の軸上に与えるために隣接するループを離れるように押進させないように、骨格に搭載される、または別様に構成されてもよい。実際、いくつかの実施形態は、拡張または収縮に応じて、但し、外部環境力を伴わずに、骨格軸の屈曲を誘発させる流体拡張可能構造を全く有していなくてもよい。随意の特徴として、本明細書に説明される作動アレイの拡張可能体またはバルーンのうちの１つもしくはそれを上回るものは、随意に、骨格の強度または剛性を局所的かつ可逆的に改変させ、随意に、側方配向および／または所望の軸方向場所における屈曲に対して骨格を弱化させるために使用されてもよい。一特定の実施例では、骨格が、一対の隣接するコイルがコイルの材料によって相互に対して弾力性に押勢される、弾力性螺旋コイルを備える場合、コイルの１対のループ（またはループのセット）間に軸方向に配置されるバルーン（またはバルーンのセット）は、コイルの圧縮力を克服するのに不十分であるが、膨張された対（または複数の対）における環境力下でコイルの屈曲を促進するであろう、圧力まで膨張されてもよい。より一般的には、バルーンのサブセットの膨張は、第１の場所における環境力下での屈曲を助長するように、コイルを局所的に弱化させ得、サブセットを変化させることは、同一環境応力が異なる場所において屈曲を生じさせるように、弱化場所を偏移させ得る（軸方向および／または円周方向に）。他の実施形態では、インターフェースは、例えば、第１の対を含んでもよく、第１の対の第１のインターフェースは、半径方向に配向されてもよい。同様に、第１の対の第２のインターフェースは、半径方向に配向されてもよく、第１の拡張可能体が、第１の拡張可能体の拡張が第１の拡張可能体と第１の対の第１および第２のインターフェースとを軸方向に結合するように、第１の対の第１のインターフェースと第２のインターフェースに半径方向に隣接し、その間に軸方向に延在してもよい。本軸方向結合は、拡張可能体が拡張されると、第１の拡張可能体が、対のインターフェースの相対的位置を支持し、第１の対のインターフェース間のオフセットへの変化を阻止し、第１の対に隣接する骨格の軸の屈曲特性における変化を限定または防止することに役立つ結果をもたらし得る。有利には、そのような拡張可能体が拡張される場合、軸が局所的に直線構成にあるとき、拡張可能体は、それが屈曲することを防止し得る。そのような拡張可能体が拡張される場合、軸が局所的に屈曲された構成にあるとき、軸が直線になることを防止し得る。
【００５２】
前述の関節運動システムのいずれかでは、対は、第１の側方軸に沿って軸から側方にオフセットされた第１の対のインターフェースを含んでもよい。関連付けられた第１の拡張可能体が、第１の対のインターフェース間に配置されてもよい。そのような実施形態では、第２の拡張可能体は、第１の側方軸を横断する第２の側方軸に沿って軸から側方にオフセットされた第２の対のインターフェース間に配置されてもよい。故に、第２の拡張可能体の膨張は、第２の側方軸から離れるように骨格の軸を屈曲させ得、第１の側方本体の膨張は、第１の側方軸から離れるように骨格の軸を屈曲させ得る。他の実施形態では、第２の対のインターフェースは、軸が、第１の対と第２の対との間に延在し、第２の対間に配置される第２の拡張可能体の膨張が、第１の拡張可能体とともに、骨格を押勢し、軸方向に伸長させるように、軸から側方にオフセットされてもよく、第１の側方軸および第１の対に対向してもよい。さらに他の実施形態では、第２の拡張可能体が、第２の対のインターフェース間に配置されてもよく、第２の対は、第１の拡張可能体の膨張が骨格を押勢し、第１の側方軸から離れるように側方に屈曲させ、第２の拡張可能体の膨張が、第１の拡張可能体とともに、骨格を押勢し、第１の側方軸からさらに離れるように側方に屈曲させるように、第１の対から軸方向にオフセットされ、第１の側方軸に沿って第１の対と十分に整合される。当然ながら、多くの実施形態は、これらの構造および能力の複数のそのような組み合わせを含み、（関連付けられた複数の対のインターフェース表面または構造間に配置されるような）拡張可能体の適切なサブセットを膨張させることによって、全て連続して、または同時に、軸が異なる増分量だけ単一配向に側方に屈曲され得るように、骨格が異なる増分量だけ軸方向に延長され得るように、および／または軸が異なる増分量だけ複数の異なる側方配向に側方に屈曲され得るように、複数の対は、軸に沿って側方にオフセットされ、複数の対は、軸に対して対向し、および／または複数の対は、軸方向に整合される。これらの所望の構造および能力の任意の２つまたはそれを上回る組み合わせは、本明細書に説明される比較的に単純な構造とともに提供されることができる。
【００５３】
随意に、拡張可能体は、非従応性バルーン壁を備えてもよく、各拡張可能体は、完全拡張圧力範囲内の圧力による拡張によって画定された拡張された構成と、拡張されていない構成とを有することができる。骨格のオフセットは、それぞれ、関連付けられた開放された状態および閉鎖された状態を有することができる。骨格（および／またはそこに搭載される構造）は、随意に、バルーンが拡張されていない構成にあって、環境荷重が与えられていないとき、軸方向オフセットを閉鎖された状態に向かって押勢するように十分に付勢されるであろう。
【００５４】
骨格およびアレイは、多くの場合、患者の身体の中への挿入のために構成されるカテーテル内に含まれるであろう。医療または非医療使用のための関節運動システムはまた、ユーザからのカテーテル関節運動コマンドを受信するために構成される入力と、入力を流体供給源に結合するプロセッサとを含んでもよい。プロセッサは、コマンドに応答して、流体を拡張可能体のサブセットに選択的に指向するように構成されてもよい。例えば、コマンドが関節運動の所望の方向を含むように入力が構成されるとき、および流体供給源が複数のチャネルに結合される複数の弁を備えるとき、プロセッサは、方向に応答して、弁のサブセットを識別および作動してもよい。入力コマンドと弁との間のいくつかの付加的および／または代替関係もまた、プロセッサの中に組み込まれてもよい。代替実施例として（前述の実施例と組み合されてもよくおよび／または相互に組み合わせられてもよく、もしくはそうではなくてもよい）、コマンドが関節運動の所望の場所を含むように入力が構成されると、プロセッサは、場所に応答して、弁のサブセットを識別および作動してもよい、コマンドが関節運動の半径を含むように入力が構成されると、プロセッサは、半径に応答して、弁のサブセットを識別および作動してもよい、コマンドが所望の軸方向伸長量を含むように入力が構成されると、プロセッサは、伸長量に応答して、弁のサブセットを識別および作動してもよい等が挙げられる。
【００５５】
本システムは、実際の関節運動作動が、システムのデータ処理構成要素によって感知されて、いかなるプロセッサにもフィードバックされないように、開ループ様式で動作してもよい。他のシステムは、随意に、適切な電気構成要素をバルーン壁上または内に印刷する、もしくは別様に含むことによって、バルーンまたはオフセットの一部もしくは全部の状態を示す、フィードバック信号を生成するための回路を含んでもよい。いくつかの実施形態は、任意の移動制御フィードバックにかかわらず、所望のかつコマンドされた配向を整合させるように、随意に、撮像技術（光学、蛍光透視、磁気共鳴、超音波、コンピュータ断層撮影、陽電子放射断層撮影、または同等物等）に依拠し、公知の画像処理技法を使用する、公知の構成要素の中から選択された、および／または公知の低侵襲性ツール追跡技術（電気、超音波、または他の挿入されたデバイスおよび能動的標準位置特定システム等）から選択された、および／または公知のカテーテル屈曲監視技法（光ファイバシステムまたは同等物等）から選択された、好適な位置および／または配向センサを用いて、アレイ駆動式遠位部分に隣接する骨格の近位または「基部」部分の配向（および／または相対的位置）を感知してもよい。いくつかの実施形態のプロセッサは、実際の場所、配向、移動、および／または姿勢に関するフィードバックのために、そしてさらなる弁作動信号を判定するために、これらまたは他のセンサのいずれかを採用してもよい。
【００５６】
随意に、複数の弁が、骨格の近位端に結合されてもよい。代わりに（または加えて）、複数の弁は、アレイに沿って配置されてもよい。例えば、アレイの基板は、第１および第２の基板層を備え、基板層インターフェースをその間に伴ってもよく、チャネルは、基板インターフェースから第１の層の中に延在するチャネル壁を備えてもよい。
【００５７】
本明細書に説明されるアレイのいずれかの拡張可能体は、アレイが（例えば）少なくとも２次元アレイを画定し得るように、基板に沿って軸方向および円周方向に分散されてもよい。作動流体含有シースが、骨格と、バルーンとを封入してもよく、シースは、随意に、基板と統合される。これは、使用済み膨張流体が、基板のチャネルの外側のバルーンから近位に流動し、それによって、本体または同等物の内側の使用済み膨張流体を解放せずに、バルーン収縮を促進することを可能にしてもよい。
【００５８】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を伴い、軸をその間に画定する、構造骨格を有する、カテーテル本体を備える、関節運動カテーテルシステムを提供する。骨格は、複数の対のインターフェースを有してもよく、各対は、第１のインターフェースおよび第２のインターフェースを含み、オフセットをその間に伴う。オフセットは、関節運動状態を画定するように、骨格の関節運動に伴って変動してもよい。作動バルーンのアレイがまた、各バルーンが第１の関連付けられたインターフェースと第２の関連付けられたインターフェースとの間のオフセットと動作可能に関連付けられ、また、第１の外形構成を有するように提供されてもよい。関節運動コマンドを受信するための入力もまた、第１の対に隣接する骨格の位置、第１の対に隣接する骨格の配向、および／または第１の対に隣接する骨格の関節運動状態を示すセンサデータを判定するためのセンサとともに、含まれることができる。流体供給システムが、バルーンのアレイと流体連通してもよい。流体システムは、入力およびセンサに結合されるプロセッサを備えることができる。プロセッサは、サブセットの各バルーンを押勢し、第１の外形構成から第２の外形構成に拡張させ、サブセットに隣接するオフセットの関節運動を改変させるように、作動流体をバルーンのサブセットに向かって指向するように構成されてもよい。プロセッサは、コマンドおよびセンサデータの両方に応答して、サブセットを判定するように構成されてもよい。
【００５９】
方法側面では、本発明は、関節運動システムを関節運動させるための方法を提供する。本方法は、流体を流体供給源からアレイの１つまたはそれを上回るバルーンに向かって指向するステップを含む。各バルーンは、伸長螺旋コイルの第１の関連付けられたループと第２の関連付けられたループとの間に配置され、第２の関連付けられたループは、第１の関連付けられたループに隣接する。螺旋コイルは、近位端および遠位端を有してもよく、軸をその間に画定してもよい。流体は、関連付けられたループが拡張されたバルーンによって離れるように押勢され、コイルの軸方向屈曲特性が改変されるように、第１の外形構成から第２の外形構成にバルーンを拡張させるように、指向されることができる。バルーンの拡張後、螺旋コイルの付勢は、バルーンを第１の外形構成に向かって戻るように押勢してもよい。
【００６０】
別の方法側面では、本発明は、関節運動システムを関節運動させるための方法を提供する。本方法は、流体を流体供給システムから可撓性基板の少なくとも１つのチャネルの中に指向するステップを含み、基板は、作動アレイ内に含まれ、対向する主表面を有する。作動アレイはまた、基板を横断して分散される複数の流体拡張可能体を含んでもよい。チャネルは、流体がサブセットを膨張させるように、流体を拡張可能体のサブセットの中に指向させてもよい。拡張可能体のサブセットは、拡張によって、構造骨格の複数のインターフェース表面に対して押勢されてもよい。構造骨格は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴ってもよく、押勢は、サブセットに隣接する軸の屈曲特性を改変させるように、行われてもよい。
【００６１】
別の側面では、本発明は、関節運動構造を加工するための方法を提供し、本方法は、複数のチャネルを可撓性基板内に形成するステップを含み、基板は、第１および第２の対向する主表面を有し、チャネルは、主表面間に配置される。複数の拡張可能体が、アレイを画定するように、基板内に形成される、またはそこに添着され、チャネルは、チャネルからの流体が流体拡張可能体を拡張させ得るように、拡張可能体と流体連通する。
【００６２】
使用に先立って、アレイは、多くの場合、拡張可能体の拡張が骨格の軸を改変させるように、骨格構造と結合されるであろう。典型的には、可撓性基板は、骨格へのアレイの搭載の間、初期形状から撓曲され、また、アレイによる骨格の関節運動の間、さらに撓曲されてもよい。
【００６３】
さらに別の側面では、本発明は、制御可能に可撓なカテーテル（または他の伸長本体）を提供する。カテーテル（または他の本体）は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長構造骨格を備える。骨格は、第１のループおよび第２のループを含む、軸方向の一連の円周方向ループを有する。第１のバルーンは、骨格の第１および第２のループに沿って延在し、第１のバルーンは、収縮された構成から膨張された構成に拡張可能である。第１のループは、第１のバルーンが収縮された構成にあるとき、軸の屈曲の間、比較的に自由に第２のループに対して軸方向に移動させることができる。しかしながら、第１のバルーンは、第１のバルーンが膨張された構成にあるとき、バルーンが軸の屈曲を阻止するように、膨張された構成において、第１および第２のループに半径方向に係合する。
【００６４】
随意に、骨格は、弛緩された状態にあるとき、ループ間に空間を有し得る、螺旋コイルを含んでもよい、またはコイルは、代わりに、コイルが弛緩された状態にあるとき、コイルの隣接するループが相互に軸方向に係合するように、付勢されてもよく、これは、軸方向圧縮荷重をループ間に伝送することに役立ち得る。代替骨格は、ループをそれらの間に画定するように複数の側方スロットを有する、ハイポチューブまたは他の管類、および／または、ループを画定する複数の編組要素を有する編組管状構造を含んでもよい。
【００６５】
典型的には、第１のバルーンは、骨格の偏心にあって、骨格と半径方向支持構造との間に半径方向に配置される。半径方向支持体は、対向する内側および外側表面を有することができ、収縮された構成から膨張された構成への第１のバルーンの拡張が第１のバルーンと骨格の第１および第２のループとの間に所望の屈曲阻止半径方向係合を誘発するように、拡張の間、骨格に対して第１のバルーンの半径方向変位を限定するように構成されることができる。好適な半径方向支持体は、螺旋コイルまたはさらに材料の円周方向バンドを備えてもよく、多くの場合、ポリマー材料が、第１のバルーンの拡張がバンド内に円周方向引張荷重を与えるように、骨格の半径方向外向きに配置される。半径方向支持体は、随意に、バルーンアレイの基板の中に統合されてもよく、第１のバルーンは、アレイ構造内に含まれる。
【００６６】
随意に、第１のバルーンは、骨格に沿って、円周方向に、軸方向に、または両方に分散される、バルーンのアレイ内に含まれる。バルーンはそれぞれ、収縮された構成から膨張された構成に拡張可能であって、バルーンの一部または全部は、第１の関連付けられたループと、第２の関連付けられたループとを含む、骨格の複数の関連付けられたループを有し、第１の関連付けられたループは、バルーンが収縮された構成にあるとき、バルーンに隣接する軸の屈曲の間、第２の関連付けられたループに対して軸方向に移動可能である。これらのバルーンはそれぞれ、バルーンが膨張された構成にあるとき、それらのバルーンに隣接する軸の相対的軸方向移動および屈曲を阻止するように、膨張された構成において、第１および第２の関連付けられたループに半径方向に係合する。流体供給システムが、多くの場合、サブセットに隣接する軸の屈曲が阻止されるように、バルーンの所望のサブセットを選択的に膨張させるように、使用の間、バルーンと流体連通するであろう。いくつかの例示的実施形態では、これらのバルーンは、骨格を中心として円周方向に分散され、骨格の第１の軸方向区画を中心として分散されるバルーンの第１のサブセットの膨張は、第１の区画に沿って軸を横断した直交屈曲配向における骨格の屈曲を阻止する。骨格の第２の軸方向区画に沿って延在するバルーンの第２のサブセットもまた、提供されることができ、第２の区画は、第１および第２のサブセットの膨張が骨格の第１および第２の軸方向区画に沿って連続的に直交屈曲配向にある骨格の軸方向屈曲を阻止するように、第１の区画に軸方向に隣接または重複し、少なくとも部分的に、第１の区画を越えて軸方向に延在する。屈曲を阻止するためのバルーンアレイは、選択的関節運動のためのバルーンアレイと組み合わせられることができ（両タイプのバルーンアレイを提供することによって、または両タイプのバルーンを統合されたアレイ内に含むことによってのいずれかにおいて）、アレイは、基板、チャネル、および／または流体制御構成要素ならびに技法を共有してもよい。
【００６７】
さらに別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長骨格を備える、カテーテルを提供する。骨格は、軸方向の一連のループを含み、ループ間のオフセットは、骨格の軸方向撓曲に伴って変動する。バルーンのアレイは、骨格に沿って分散される。各バルーンは、１）関連付けられた複数のループに沿って延在し、２）第１の構成および第２の構成を有し、３）バルーンが第２の構成にあるとき、オフセットにおける変化を阻止するように、関連付けられたループに半径方向に係合し、それによって、関連付けられたループ間の骨格の軸方向屈曲を阻止する。
【００６８】
さらに別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長骨格を備える、カテーテルを提供する。基板が、骨格によって支持され、基板は、複数のチャネルを有する。複数のバルーンは、基板に沿って分散され、チャネルと流体連通する。流体供給システムが、骨格の近位端に結合されることができる。流体供給システムは、膨張されたバルーンに沿った軸の屈曲状態への変化が阻止されるように、バルーンのうちの１つまたはそれを上回るものを膨張されていない構成から膨張された構成に拡張させるように、チャネル内の膨張流体を指向させる。流体供給システムは、随意に、骨格の１つまたはそれを上回る選択可能軸方向区画の軸方向屈曲がサブセットの膨張によって可逆的に阻止されるように、加圧流体源とバルーンの選択可能サブセットとの間に流体連通を提供するように構成される複数の弁を含むことができる。
【００６９】
別の方法側面では、本発明は、伸長本体を使用するための方法を提供し、本方法は、可撓性シャフトを移動させるステップを含む。シャフトは、近位端および遠位端を伴い、軸をその間に画定する、伸長構造骨格を有する。骨格は、第１のループおよび第２のループを含む、軸方向の一連の円周方向ループを備える。シャフトは、収縮された構成におけるシャフトの第１のバルーンとともに、シャフトが、第１および第２のループに隣接して軸方向に撓曲し、第１のループと第２のループとの間の関連付けられた相対的軸方向移動を誘発するように、移動される。第１のバルーンは、膨張され、第１のバルーンは、第１のバルーンが収縮された構成から膨張された構成に拡張し、第１のバルーンが第１および第２のループに半径方向に係合するように、骨格の第１および第２のループに沿って延在する。可撓性シャフトは、拡張された第１のバルーンとともに、バルーンが第１のループと第２のループとの間の相対的軸方向移動および第１のループと第２のループとの間の軸の屈曲を阻止するように、移動される。
【００７０】
別の側面では、本発明は、患者身体の組織を診断または治療するための関節運動システムを提供する。本システムは、複数のバルーンを備え、各バルーンは、第１の構成から第２の構成に膨張可能である。伸長構造骨格が、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する。遠位端は、患者身体の中への挿入のために構成されてもよい。骨格は、複数の対のバルーンインターフェース領域を有してもよく、各対は、近位に配向される領域および遠位に配向される領域を含み、その間に配置される関連付けられたバルーンを有し、これらのバルーンは、複数のバルーンの中にある。流体チャネルシステムが、近位端に隣接する少なくとも１つの流体供給源チャネルならびバルーンのそれぞれと流体連通するバルーン膨張チャネルを含んでもよい。これらは、膨張されたバルーンが関連付けられた対のインターフェース領域を離れるように押勢するように、バルーンを第１の構成から第２の構成に膨張させるために使用されることができる。
【００７１】
随意の特徴として、骨格は、螺旋コイルの複数の円周方向ループを備え、コイルは、骨格の軸の周囲に巻着する螺旋軸を含み、バルーンは、コイルの関連付けられたループの少なくとも一部に沿って螺旋軸の周囲に配置される少なくとも１つのバルーン壁を含む。関連付けられた対の領域は、バルーンの膨張が両隣接するループをバルーンが搭載されるループから離れるように押動させ得るように、コイルの隣接するループ上に配置されてもよい。有利には、複数のバルーンは、材料のサイズを外向きに（バルーン形成技法を使用して材料をブロー加工することによって等）、または内向きに（材料を断続的に熱収縮させることによって等）、または両方において断続的に変動させることによって、螺旋コアにわたる材料の連続管から形成されてもよい。コアは、１つまたはそれを上回るバルーン膨張管腔を含んでもよく、螺旋軸に沿ったバルーンの適切な位置付け、バルーンの適切な定寸、成形、および間隔形成によって、かつポートをコアの壁を通して各バルーンと関連付けられた管腔の中に提供することによって、バルーンアレイが、限定されたコストおよびツール類を用いて加工され得る。
【００７２】
流体チャネルシステムは、多くの場合、１つまたはそれを上回る螺旋構造の１つもしくはそれを上回る螺旋軸に沿って延在する１つまたはそれを上回る螺旋管腔を備えるであろう。例えば、第１の複数のバルーンが、第１の側方配向に沿って軸からオフセットされ、螺旋管腔と流体連通することができ、螺旋コイルが、第１の螺旋コイルを備える。第２の螺旋コイルが、第１の螺旋コイルから軸方向にオフセットされ、それと同軸であってもよく、第２の螺旋コイルは、カテーテルまたは他の伸長本体の軸に沿って螺旋コイルのループが点在された第２のループを有する。第２の螺旋コイルは、第１および第２の螺旋管腔に沿った流体の伝送が、それぞれ、第１および第２の側方配向に沿って骨格を偏向させるように、第２の側方配向に沿って軸からオフセットされた第２の複数のバルーンと流体連通する第２の螺旋管腔を有してもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態では、流体チャネルシステムは、螺旋軸に沿って延在する第２の螺旋管腔を備える。第１の複数のバルーンは、第１の側方配向に沿って軸からオフセットされ、第１の螺旋管腔と流体連通してもよく、第２の複数のバルーンは、第２の側方配向に沿って軸からオフセットされ、第２の螺旋管腔と流体連通してもよい。これは、同一螺旋コイルの第１および第２の螺旋管腔に沿った流体の伝送が、それぞれ、第１および第２の側方配向に沿って軸を偏向させることを可能にすることができる。
【００７４】
本発明はまた、可撓性本体に沿って配置される複数のアクチュエータの別個のコンピュータ制御式の流体作動式関節運動を促進する、随意のマニホールドアーキテクチャを提供する。マニホールドは、多くの場合、マニホールド本体のいくつかの領域を横断して分散される流体供給源チャネルを含み、マニホールド本体は、随意に、プレート搭載式弁を伴うモジュール式プレートを備え、関節運動式可撓性本体の１つまたはそれを上回る多腔型シャフト内に含まれる複数の流体伝送チャネルを通した流体連通を促進する。アクチュエータは、好ましくは、バルーンアレイ内にバルーンを備え、多くの場合、１つ、２つ、またはそれを上回る押出成形された多腔型シャフト上に搭載されるであろう。弁／プレートモジュールは、アレイまたはスタック内に組み立てられることができ、シャフトの近位インターフェースは、伝送チャネルにアクセスするためのポートを有してもよく、ポートは、近位インターフェースの軸に沿って分散される。近位インターフェースとマニホールドアセンブリのプレートまたは領域を横断するレセプタクルとを整合および係合することによって、ポートは、迅速切断継手を使用して、種々の弁／プレートモジュールの関連付けられたチャネルに迅速かつ容易にシールされることができる。
【００７５】
第１の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体を含む、関節運動式構造を備える、関節運動システムを提供する。近位端に隣接する近位インターフェースは、複数のポートと、ポートの遠位の複数のアクチュエータと、可撓性本体に沿って延在する複数の管腔とを有する。各管腔は、関連付けられたポートと関連付けられたアクチュエータとの間に流体連通を提供する。本システムはまた、マニホールド本体を有する、マニホールドを含む。マニホールド本体は、近位配向および遠位配向を有し、マニホールド軸をその間に伴う。マニホールド本体は、マニホールド軸に沿って分散される複数の領域を有し、各領域は、流体供給源チャネルを有する。マニホールドはまた、領域を横断するレセプタクルを有し、レセプタクルは、近位インターフェースを除去可能に受容することができ、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体が、アクチュエータを作動させ、遠位端の移動を誘発し得るように、各ポートは、関連付けられた流体供給源チャネルとシールされた流体連通状態にある。
【００７６】
別の側面では、本発明は、関節運動式構造と併用するためのマニホールドを提供する。関節運動式構造は、近位インターフェースと遠位端との間に延在する伸長可撓性本体を含み、近位インターフェースに沿った複数のポートと、ポートの遠位の複数のアクチュエータと、ポートとアクチュエータとの間に流体連通を提供する複数の管腔とを伴う。マニホールドは、マニホールド本体を備え、近位端と、遠位端と、その間のマニホールド軸とを伴う。マニホールド本体は、マニホールド軸に沿って分散される複数の領域を有し、各領域は、流体チャネルを有する。レセプタクルが、領域を横断する。レセプタクルは、伸長本体の近位部分を除去可能に受容することができ、各ポートは、使用の間、流体チャネルから伝送される流体が遠位端の移動を誘発し得るように、関連付けられた流体チャネルとシールされた流体連通状態にある。
【００７７】
別の側面では、本発明は、マニホールド本体を有するマニホールドと併用するための関節運動式構造を提供する。マニホールドは、複数の領域を有し、各領域は、流体チャネルを有する。マニホールドまた、流体チャネルがレセプタクルに沿って分散されるように、領域を横断するレセプタクルを有する。関節運動式構造は、伸長可撓性本体を備え、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する。本体は、近位端に隣接する近位インターフェースと、近位インターフェースに沿った複数のポートと、ポートの遠位にあって、可撓性本体に沿った複数のアクチュエータと、複数の管腔とを有する。各管腔は、関連付けられたポートと関連付けられたアクチュエータとの間に流体連通を提供する。伸長本体の近位インターフェースは、レセプタクルによって除去可能に受容可能であって、各ポートは、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体が遠位端の移動を誘発し得るように、関連付けられた供給チャネルとシールされた流体連通状態にある。
【００７８】
さらに別の側面では、本発明は、関節運動システムにおいて使用するためのインターフェースを提供する。関節運動システムは、近位シャフト部分および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長可撓性本体を伴う、関節運動式構造を含む。複数の管腔および複数のアクチュエータは、可撓性本体に沿って配置される。近位シャフト部分は、複数の軸方向に分散されたシャフトポートを有し、各管腔は、関連付けられたシャフトポートと関連付けられたアクチュエータとの間に流体連通を提供する。関節運動システムはさらに、マニホールド本体を有し、複数の流体供給源チャネルを伴う、マニホールドを含む。インターフェースは、近位端および遠位端を有する、インターフェース本体を備え、インターフェース本体は、複数の変形可能シールと、近位硬性構造および遠位硬性構造を含む、複数の硬性構造とを備える。硬性構造は、シールと軸方向に交互配置され、通路が、硬性構造およびシール内に軸方向に延在する。通路は、遠位硬性構造と近位硬性構造との間に延在するレセプタクルを形成するように整合される。軸方向圧縮部材が、軸方向圧縮力をその間に維持するように、近位硬性構造と遠位硬性構造とを結合する。インターフェース本体の通路は、圧縮部材が軸方向圧縮力を印加しないとき、伸長本体の近位シャフトを受容するように定寸および構成される。近位硬性構造と遠位硬性構造との間の軸方向圧縮力は、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体が、アクチュエータを作動させ、遠位端の移動を誘発し得るように、シャフトポート間の近位シャフト部分にシール係合するように、レセプタクルに沿って半径方向内向きにシールの突出を誘発することができる。
【００７９】
本明細書に説明されるデバイスおよびシステムの多くでは、関節運動式構造は、カテーテルを備える。使用され得る他の関節運動式構造として、ガイドワイヤ、内視鏡および内視鏡支持デバイス、ボロスコープ、産業用マニピュレータまたはマニピュレータ部分（グリッパまたは同等物等）、プロテーゼ、および同等物が挙げられる。関節運動式構造のアクチュエータは、多くの場合、複数のバルーンを含み、バルーンは、多くの場合、関節運動式構造の伸長本体を中心として軸方向および円周方向に分散されるバルーンアレイ内に含まれるであろう。例示的実施形態では、インターフェース／レセプタクル対を通して結合される独立流体チャネルの数は、５〜６０であって、典型的には、６〜５０チャネル、好ましくは、１２〜４２の関節運動流体チャネル、理想的には、１２〜２４の関節運動流体チャネルが、１〜４つの押出成形された多腔型シャフトまたは他の多腔型基板構造内に含まれる。
【００８０】
マニホールド本体は、多くの場合、複数のプレートを備える。各プレートは、典型的には、対向する主表面を有し、マニホールド本体の領域は、プレート表面によって境界されるであろう。レセプタクルが、典型的には、プレートを横断する。マニホールドのプレートは、随意に、プレートおよび弁のアセンブリが流体流動を制御および指向するように、モジュール式弁／プレートユニット内に含まれてもよいことに留意されたい。他の実施形態では、マニホールドは、例えば、流体をより複雑なモジュールアセンブリ（弁、圧力センサ、および同等物を有する）と関節運動式本体の１つまたはそれを上回る可撓性多腔型シャフトとの間に指向させることができる、単純インターフェース構造を備えてもよい。他の実施形態では、関節運動可能構造のポート支持近位インターフェースは、単一の硬性の連続的構造を備える。レセプタクルは、マニホールドアセンブリのいくつかの領域またはプレートを横断して跨架し得るが、組み立てられたマニホールドのレセプタクルは、多くの場合、近位インターフェースとレセプタクルとの整合が全チャネルと全ポートとを位置合わせするような連続的特徴を備える。近位インターフェースに可撓に取り付けられる付加的結合器またはコネクタが存在してもよいことに留意されたい（１つまたはそれを上回る別個に位置付け可能な電気コネクタ、光ファイバコネクタ、および／または治療用流体（潅注、吸引、薬物送達、または同等物のため等）もしくはさらに作動（プロテーゼ展開バルーンまたは同等物のため等）のための別個の流体コネクタ等）。他の実施形態では、これらのコネクタのうちの１つ、いくつか、または全部は、近位インターフェースおよびレセプタクルの中に統合されてもよい。なお、１つまたはそれを上回る迅速切断継手（第１の、すなわち、掛止された構成と、第２の、すなわち、着脱可能な構成との間で手動で移動可能なタイプ等）が、ポートと関連付けられたチャネルとの間のシールされた流体連通を促進および維持し、関節運動式構造を異なる代替関節運動式構造と置換するように、近位部分の迅速かつ容易な除去および置換を可能にするために使用されてもよい。
【００８１】
関節運動可能構造の近位インターフェースは、随意に、シールされたポート／チャネル流体結合以外の連通の１つまたはそれを上回る付加的形態も促進するであろう。例えば、近位インターフェースは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）ラベル、電気コネクタ、および／または光ファイバコネクタを含んでもよい。そのような実施形態では、レセプタクルは、多くの場合、それぞれ、ＲＦＩＤリーダ、電気コネクタ、および／または光ファイバコネクタを含むであろう。ＲＦＩＤデータ、または電子識別データ、光学識別データ、もしくは他の形態のデータは、マニホールドに結合されるプロセッサによって使用され、関節運動可能構造のタイプ（および随意に具体的関節運動可能構造自体）を識別することができる。近位インターフェースとレセプタクルとの間のそのような通信リンクを横断した本識別データの伝送は、システムのプラグアンドプレイ操作性を促進し、システムのプロセッサが、マニホールドと関節運動可能構造との間の流体伝送を特定のタイプの関節運動可能構造に調整することを可能にし、それは、使用時、システムが、プロセッサまたはマニホールドを手動で再構成する必要なく、所望の関節運動を誘発することを可能にする。識別データはまた、高圧バルーン関節運動デバイスの非安全かつ不適切な再使用を防止することに役立ち得る。関節運動状態フィードバックが、電気インターフェース／レセプタクルコネクタ（公知の電磁内部ナビゲーションシステムを使用して等）または光学インターフェース／レセプタクルコネクタ（公知の光ファイバブラグ回折フレックスセンサを使用して等）を使用して提供されてもよい。そのようなコネクタはまた、関節運動可能構造によって担持される診断または治療用ツールによって使用されてもよい。
【００８２】
近位インターフェースおよびレセプタクルは、種々の（典型的には、対応する）形態のいずれかをとってもよい。レセプタクルまたは近位インターフェースは、例えば、支柱のアレイを備えてもよく、他方は、くぼみのアレイを備える。支柱は、典型的には、平行軸に沿って延在し（多くの場合、近位インターフェースの下層表面から）、多くの場合、支柱が全てレセプタクルに向かう近位インターフェース本体の単一移動に伴ってくぼみの中に挿入され得るように、くぼみ（典型的には、レセプタクル上にある）と噛合可能であろう。支柱の周囲のシールは、ポートとチャネルとの間のシールされ、隔離された流体連通を提供することができる。その中の流体に暴露される支柱およびくぼみの総断面積は、過剰吐出力を回避するように、２平方インチ未満に限定されてもよく、典型的には、１平方インチ未満、最も多くの場合、０．１平方インチ未満、理想的には、約０．０２５平方インチまたはそれ未満である。多くのそのような支柱くぼみ実施形態では、関節運動可能構造は、多腔型シャフトを使用して、マニホールドからの流体流動をアクチュエータに向かって伝送することができる。比較的に多数の独立流動を伝送するために、関節運動可能構造は、近位インターフェースから遠位に延在する整数Ａの多腔型シャフト等の複数の多腔型シャフトを有してもよく、Ａは、１を上回る（典型的には、２または３）。各多腔型シャフトは、関連付けられたポートおよび関連付けられたアクチュエータとともに、整数Ｂの管腔を有することができ、Ｂもまた、１を上回る（典型的には、３〜１５、より典型的には、６〜１５）。支柱のアレイは、Ａ×Ｂ個のアレイの支柱を備えてもよく、支柱／くぼみ係合は、マニホールドのＢ個の弁モジュールプレート間に分散されてもよい。例示的実施形態では、各プレートは、複数のプレート層を備え、各プレートは、プレート層に添着される側方プレートレセプタクル部材を有する。レセプタクルは、レセプタクル部材の側方表面によって画定されることができる。
【００８３】
代替形態の近位インターフェースおよびレセプタクルでは、レセプタクルは、マニホールドのプレートのいくつか、大部分、またはさらに全部を通して全体的に延在する、レセプタクル通路によって画定されてもよい。プレートは、アレイの中にスタックされてもよく（典型的には、対向する主表面を並置した状態で）、レセプタクル通路は、その中への近位インターフェースの挿入を促進するように、組み立てられたマニホールド内で軸方向に整合されることができる。そのような実施形態では、関節運動可能体の近位インターフェースは、軸方向に分散されたポートを有する、シャフトを備えてもよい。例示的近位インターフェース構造は、単純押出成形されたポリマー多腔型シャフトの形態をとってもよく、ポートは、種々の管腔の中に穿孔された側方孔を備える。多腔型シャフト自体が、レセプタクルの中に挿入され、それに対してシールされてもよい、またはマニホールドと異なる関節運動可能構造の併用を促進する管もしくはシャフトを有する、中間インターフェース本体が存在してもよい。なお、シャフトは、ポート間のシール係合を提供するように、レセプタクルの中に挿入されるように構成および定寸されることができ、これは、ポートと関連付けられた流体チャネルとの間のシールされた連通をもたらすことができる。随意に、圧縮部材が、軸方向圧縮を与えるように、マニホールドのプレートをともに結合する。変形可能シールが、プレート間に配置されてもよく、それらのシールは、圧縮部材がプレートをともに圧搾すると、ポート間をシールするように、レセプタクルの中に半径方向内向きに突出してもよい。代替シール構造は、半径方向外向きに突出し、周囲表面に対してシールを提供してもよい。
【００８４】
マニホールド本体の多くは、相互交換可能プレートモジュールのアレイを有する、モジュール式マニホールドアセンブリ構造を利用することができる。プレートモジュールは、弁と、１つまたはそれを上回るプレート層とを含む。各モジュールのプレート層は、モジュールの近位主表面と、プレートモジュールの遠位主表面とを画定する。隣接するプレートモジュールの主表面は、直接プレート材料間接触を用いて（随意に、ともに融合された係合プレート表面を用いて）、直接並置状態にあってもよいが、より典型的には、変形可能シール材料（Ｏリング、定位置に形成されたガスケット材料、レーザ切断ガスケット、３Ｄ印刷シール材料、または同等物等）を有する、または可撓性フィルム（フレックス回路基板および／または隣接プレートのうちの１つに接着接合された変形可能シール部材等）をプレート構造間に伴ってもよい。いくつかの実施形態（特に、プレートがレセプタクル部材によって側方に支持されるもの）では、アレイ内のプレートの一部または全部間に間隙が存在してもよい。なお、近位インターフェースのポート間の軸方向間隔は、隣接するモジュールの流体チャネル間のモジュール間分離に対応し得る。故に、近位インターフェースとレセプタクルとの整合は、インターフェースおよびレセプタクルの軸が整合されると、ポートのそれぞれと関連付けられた流体チャネルを位置合わせすることができる（チャネルが異なるプレートモジュール上に含まれるかどうかにかかわらず）。代替モジュール本体構造は、３Ｄ印刷構造を備えてもよく、弁、センサ、および同等物は、随意に、マニホールド本体と一体的に印刷または添着される。
【００８５】
プレートモジュールは、随意に、マニホールドの近位端キャップとマニホールドの遠位端キャップとの間に配置されるであろう。プレートモジュールはそれぞれ、複数のプレートモジュール層を含んでもよく、流体チャネルは、典型的には、層間に配置される（開放チャネルを１つの層の表面の中に成形またはレーザ機械加工し、別の層を開放チャネルにわたって接合することによりチャネルをシールすることによって等）。いくつかの実施形態では、膨張通路が、モジュール式プレート層のいくつか、大部分、またはさらに全部を通して延在し、これらの膨張通路は、モジュール式マニホールドアセンブリのスタックされたプレート内で整合され、連続膨張流体母管を形成することができる（膨張母管の端部は、典型的には、端部キャップによってシールされる）。膨張弁が、母管から関節運動式構造の特定のポートに向かって伝送される加圧された膨張流体の流動を制御するように、膨張母管とレセプタクルとの間の膨張チャネルに沿って配置されることができる。随意に、収縮通路が同様に、プレート層のいくつか、大部分、または全部を通して延在し、モジュール式マニホールドアセンブリ内に整合し、連続収縮母管を形成してもよく、収縮弁が、収縮母管とレセプタクルとの間の収縮チャネルに沿って配置される。代替実施形態は、単に、収縮母管なしで、各プレートからの収縮流体を直接大気に放出してもよい。しかしながら、収縮母管の使用は、以下の利点を提供し得る。収縮プレナムが、収縮母管と流体連通することができ、収縮弁が、収縮プレナムと収縮排気ポートとの間に配置されることができる（収縮流体を大気または同等物に解放するため）。圧力センサを収縮プレナムに結合することによって、収縮背圧が、監視および／または制御されることができる。
【００８６】
本明細書に提供されるマニホールドアセンブリの大部分では、複数の圧力センサが、プレートモジュールのチャネルに結合される。圧力センサもまた、プロセッサに結合され、プロセッサは、圧力センサからの圧力信号に応答して、弁コマンドをプレートモジュールの弁に伝送する。好ましくは、関連付けられたポートを関節運動式アセンブリ内に有するチャネルの大部分または全部はまた、インターフェースのポートを通して通過する流体の圧力が監視および制御されることが可能となるように、そこに結合される圧力センサを有するであろう。
【００８７】
膨張流体を含有する加圧されたキャニスタが、随意に、膨張流体源として使用されることができる。膨張流体は、好ましくは、キャニスタ内の膨張液体を構成するが、膨張液体は、多くの場合、アクチュエータ内での使用のために膨張ガスへと蒸発するであろう。加圧されたキャニスタは、膨張流体を流体チャネルに向かって伝送するように、キャニスタレセプタクルまたはマニホールドのソケットと噛合されることができ、ソケットは、多くの場合、キャニスタの脆弱シールを穿刺するピンを有する。キャニスタ内の液体の蒸発は、ポンプまたは同等物に依拠する必要なく、一定流体膨張圧力を維持することに役立ち得る。例示的膨張流体は、亜酸化窒素等の極低温流体を備え、キャニスタは、好ましくは、１０オンス未満の膨張流体、多くの場合、０．１２５オンス〜７  １／２オンス、典型的には、０．２５オンス〜３オンスを含有する。マニホールド内の流体圧力は、最大約５５気圧またはそれを上回る範囲であってもよく、制御式圧力は、多くの場合、約３気圧〜約４０気圧の範囲であって、随意に、約３５気圧未満、多くの場合、約２７気圧またはそれ未満である。
【００８８】
流体制御マニホールドの弁は、流体源と第１のバルーンとの間に配置される膨張弁を含んでもよく、収縮弁が、第２のバルーンと周囲大気との間に配置される。第１の弁は、５０ｎｌまたはそれ未満の液体の最小増分を独立して伝送するように構成されることができ、流動する冷却流体は、多くの場合、弁のスロートを横断するまで液体のままである。第２の弁は、少なくとも０．１ｓｃｃ／秒のガスを独立して伝送するように構成されることができる。関節運動式デバイスの膨張管腔のためにそのような弁をシステム内に含むことは、バルーン（またはバルーンのサブセットであって、各サブセットは、共通膨張管腔を使用して膨張される）の独立圧力制御を促進し得る。最小液体増分は、２５ｎｌ（またはさらに１５ｎｌ）もしくはそれ未満であってもよい一方、最小ガス流動は、０．５ｓｃｃ／秒（またはさらに１ｓｃｃ／秒）もしくはそれを上回ってもよい。いくつかの実施形態は、バルーンの中に流動する膨張流体とバルーンから排気される収縮流体の両方を制御するために使用され得る、多方向弁を採用してもよく、制御の正確度（異なる膨張および収縮流動にかかわらず）は、異なる弁スロートによって、弁に隣接する異なるオリフィスまたは他の流動制限デバイスによって、十分な範囲の比例流動制御によって、および／または十分に高速な弁応答率によって維持される。いくつかの実施形態では、圧力制御式プレナムが、流体源と第１および第２のバルーンとの間に配置されることができる、または液体は、そうでなければ、いかなる液体もプレナムとバルーンとの間の弁に遷移しないように、弁の前でガスへと蒸発し得る。
【００８９】
カテーテルおよび他の関節運動可能構造の関節運動のための膨張流体の安全使用を促進するために、流体遮断弁が、流体チャネルの上流に配置されてもよい。さらに、真空源および真空感知システムもまた、含まれてもよく、アクチュエータは、関節運動構造のシールされたチャンバ内に配置され、真空源は、そのチャンバに結合可能である。真空感知システムは、チャンバ内の真空の低下に応答して、関節運動可能構造のアクチュエータへの膨張流体の伝送を阻止するように、チャンバを遮断弁に結合することができる。有利には、真空源は、単純容積式ポンプ（掛止可能ハンドルを伴うシリンジポンプ等）を備えてもよく、真空の電子感知は、連続した安全性監視を提供することができる。関節運動可能構造のチャンバは、バルーンアレイの周囲の外側シースと、随意に、内側シースを螺旋または他の環状バルーンアレイ配列内で使用して提供されることができる。アレイをバルーンの近位および遠位にシールすることによって、アレイを囲繞する空間が、真空チャンバを形成することができ、真空は、アレイからの膨張流体の任意の漏出およびまたはチャンバの中への血液、空気、もしくは他の周囲流体の任意の漏出の場合、低下するであろう。
【００９０】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体を含む、関節運動式構造を備える、関節運動システムを提供する。近位端に隣接する近位インターフェースは、複数のポートと、ポートの遠位の複数のアクチュエータと、可撓性本体に沿って延在する複数の管腔とを有する。各管腔は、関連付けられたポートと関連付けられたアクチュエータとの間に流体連通を提供する。本システムはまた、モジュール式流体供給源アセンブリを含み、アセンブリは、複数のプレートを備える。各プレートは、対向する主表面と、流体供給源チャネルとを有する。レセプタクルが、プレートを横断し、レセプタクルは、近位インターフェースを除去可能に受容することができ、各ポートは、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体が、アクチュエータを作動させ、遠位端の移動を誘発し得るように、関連付けられた流体供給源チャネルとシールされた流体連通状態にある。
【００９１】
別の側面では、本発明は、関節運動式構造と併用するためのモジュール式流体供給源アセンブリを提供する。関節運動式構造は、近位インターフェースと遠位端との間に延在する伸長可撓性本体（近位インターフェースに沿って複数のポートを伴う）と、ポートの遠位の複数のアクチュエータと、ポートとアクチュエータとの間に流体連通を提供する複数の管腔とを含む。モジュール式流体供給源は、複数のプレートを備え、各プレートは、対向する主表面と、流体チャネルとを有する。レセプタクルが、プレートを横断する。レセプタクルは、伸長本体の近位部分を除去可能に受容することができ、各ポートは、使用の間、流体チャネルから伝送される流体が遠位端の移動を誘発し得るように、関連付けられた流体チャネルとシールされた流体連通にある。
【００９２】
さらに別の実施形態では、本発明は、デバイスと併用するための流体供給システムを提供する。流体供給システムは、複数のプレートモジュールを備える、モジュール式流体操作アセンブリを備える。各モジュールは、対向する主表面と、弁と、流体チャネルとを有する、プレートを含み、プレートは、プレートを横断するレセプタクルを有するアレイ内にある。レセプタクルは、インターフェースの複数のポートがそれぞれ、プレートの関連付けられた流体供給源チャネルとシールされた流体連通にあって、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体がポートに独立して伝送され得るように、デバイスのインターフェースを除去可能に受容する。
【００９３】
なおもさらなる実施形態では、本発明は、デバイスと併用するためのマニホールドまたはインターフェースを組み立てるための方法を提供する。デバイスは、複数のポートとのインターフェースを有する。本方法は、複数のプレートをアレイ内で整合させるステップを含む。各プレートは、対向する主表面と、主表面間に延在するレセプタクル表面部分と、レセプタクル部分に結合されるチャネルとを有する。レセプタクル部分は、レセプタクル部分がレセプタクルを形成するように、整合されて添着される。レセプタクルは、デバイスを除去可能に受容し、チャネルとポートとの間にシールされた流体連通を提供するように構成される。
【００９４】
なおもさらなる実施形態では、本発明は、使用のために関節運動システムを調製するための方法を提供する。本方法は、近位インターフェースと、遠位端とを有し、可撓性本体をその間に伴う、関節運動式構造を提供するステップを含む。近位インターフェースは、複数のポートを有し、関連付けられたアクチュエータが、可撓性本体に沿って配置される。近位インターフェースは、モジュール式マニピュレータアセンブリのレセプタクルと結合される。マニピュレータアセンブリは、複数のプレートモジュールを有し、各プレートモジュールは、対向する主表面を伴うプレートと、流体チャネルと、チャネルに沿った弁とを有する。近位インターフェースの結合は、ポートを通して流体流動の独立制御を促進するように、ポートとチャネルを整合させ、ポート間をシールすることによって行われる。
【００９５】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性本体を含む、関節運動式構造を備える、関節運動システムを提供する。近位端に隣接する近位インターフェースは、複数のポートと、ポートの遠位の複数のアクチュエータと、可撓性本体に沿って延在する複数の管腔とを有する。各管腔は、関連付けられたポートと関連付けられたアクチュエータとの間に流体連通を提供する。マニホールドは、複数の流体供給源チャネルを伴うマニホールド本体を有し、マニホールドは、関節運動式構造の近位インターフェースを除去可能に受容するレセプタクルを有し、各ポートは、使用の間、流体供給源チャネルから伝送される流体が、アクチュエータを作動させ、遠位端の移動を誘発し得、流体が、異なるアクチュエータの流体を混合させずに、アクチュエータからマニホールド本体に逆流し得るように、関連付けられた流体供給源チャネルとシールされた流体連通状態にある。随意に、流体は、マニホールド内の液体を構成してもよく、流体がアクチュエータ内のガスを構成し、ガスがマニホールドに逆流し得るように、蒸発および拡張してもよい。
【００９６】
伸長可撓性構造を関節運動させるための関節運動デバイス、システム、および方法は、多くの場合、伸長本体の静止形状または姿勢を画定することに役立つように、伸長可撓性本体の可撓性伸長フレームまたは骨格に局所的に接触するために使用され得る（例えば、１つまたはそれを上回る選択された軸方向区画の１つもしくはそれを上回る選択された側に沿って）、流体駆動式バルーンアレイを有する。好ましい実施形態では、本明細書に説明される骨格構造は、多くの場合、相互に対して移動し得る、対の対応する軸方向に配向された表面領域を有し、例えば、領域は、すべり継手の両側にある、または骨格の変形可能螺旋コイル構造のループによって相互に結合される。アレイのバルーン（またはある他のアクチュエータ）が、各対の領域間にあってもよい。これらの対の表面のうちの１つまたはそれを上回るものは、骨格の軸が対の近傍で圧縮されると増加する、オフセットによって分離されてもよい。反直感的であるが、そのような領域間のバルーン（または別のアクチュエータ）の軸方向拡張は、バルーンの近傍の骨格を軸方向に収縮または短縮させ、例えば、伸長本体の軸から側方にオフセットされたバルーンに向かって骨格を屈曲させることができる。有利には、骨格およびバルーンアレイは、異なるバルーンが対向する局所軸方向伸長および収縮力を印加するように構成されることができる。故に、バルーンのサブセットの選択的膨張およびバルーンの他のサブセットの対応する収縮は、伸長可撓性本体を制御可能に押勢し、所望の方向に側方に屈曲させ、全体的軸方向長を変化させ、および／または作業空間全体を通して両方の制御された組み合わせを行うために使用されることができる。さらに、対向するバルーンの膨張圧力を変動させることは、随意に、関節運動式伸長本体の姿勢を変化させずに、伸長本体の剛性を制御可能かつ局所的に変調させることができる。
【００９７】
一側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、少なくとも１つの伸長骨格を備える、関節運動可能カテーテルを提供する。骨格は、内壁および外壁を含み、第１のフランジが、内壁に添着され、第２のフランジが、外壁に添着される。壁の対向する主表面は、主に、半径方向に配向されてもよく、フランジの対向する主表面は、主に、軸方向に配向されてもよい。複数の軸方向収縮バルーンが、使用時、収縮バルーンの膨張が第１および第２のフランジを軸方向に離れるように押動させ、内側および外壁の軸方向重複が増加するように押勢するように、内壁と外壁との間で半径方向に、かつ第１のフランジと第２のフランジとの間で軸方向に配置されることができる。これは、膨張された収縮バルーンに隣接する骨格が、バルーンの膨張に応答して、局所的に押勢され、軸方向に収縮する結果をもたらすことができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、骨格は、複数の環状またはリング構造を備え、多くの場合、内壁を有する複数の内側リングと、外壁を有する複数の外側リングとを含む。そのような実施形態のフランジは、壁に添着される環状フランジを備えてもよく、環状構造またはリングは、相互に対して軸方向に移動可能であってもよい。典型的には、各リングは、関連付けられた壁を含み、近位リング端部と、遠位リング端部とを有し、リングの壁は、近位リング端部において関連付けられた近位フランジに、遠位リング端部において関連付けられた遠位フランジに添着され、第１および第２のフランジは、近位ならびに遠位フランジ間に含まれる。
【００９９】
他の実施形態では、骨格は、少なくとも１つの螺旋部材を備える。例えば、壁は、螺旋壁を備えてもよく、フランジは、螺旋壁に添着される螺旋フランジを備えてもよく、螺旋部材は、壁およびフランジを含む。螺旋部材は、複数の螺旋ループを画定してもよく、ループは、骨格の関節運動に十分に適応するように、相互に対して軸方向に移動可能であってもよい。好ましくは、各ループは、近位ループ縁と、遠位ループ縁とを伴う、関連付けられた壁を有し、壁は、近位ループ縁において関連付けられた近位フランジに、遠位ループ縁において関連付けられた遠位フランジに添着される（第１および第２のフランジは、典型的には、これらの近位ならびに遠位フランジ間に含まれる）。
【０１００】
リング実施形態、螺旋実施形態、および他の実施形態では、複数の軸方向延在バルーンが、骨格の隣接するフランジ間に軸方向に配置されてもよい。典型的には、骨格の壁のうちの１つのみ（例えば、内壁または外壁であって、但し、両方ではない）が、延在バルーン自体の半径方向に配置されてもよい。言い換えると、収縮バルーンの多くと異なり、延在バルーンは、好ましくは、内壁と外壁との間の空間内に半径方向に含有されない。その結果、収縮バルーンと異なり、使用の間の延在バルーンの膨張は、膨張された延在バルーンに隣接する骨格を押勢し、軸方向に局所的に伸長させるように、隣接するフランジを軸方向に離れるように押動させるであろう。
【０１０１】
有利には、延在バルーンおよび収縮バルーンは、延在バルーンの膨張および収縮バルーンの収縮が骨格を局所的に軸方向に伸長させ、延在バルーンの収縮および収縮バルーンの膨張が骨格を局所的に軸方向に収縮させるように、骨格に反対に搭載されることができる。バルーンは、バルーンの第１の偏心サブセットの選択的膨張およびバルーンの第２の偏心サブセットの選択的収縮が第１の側方配向に向かって軸を側方に偏向させ得、バルーンの第１の偏心サブセットの選択的収縮およびバルーンの第２の偏心サブセットの選択的膨張が第１の側方配向から離れるように軸を側方に偏向させ得るように、軸を中心として円周方向に分散されることができることに留意されたい。バルーンはまた（または代わりに）、バルーンの第３の偏心サブセットの選択的膨張およびバルーンの第４の偏心サブセットの選択的収縮が骨格の第１の軸方向区画に沿って軸を側方に偏向させ得、バルーンの第５の偏心サブセットの選択的収縮およびバルーンの第６の偏心サブセットの選択的膨張が骨格の第２の軸方向区画に沿って軸を側方に偏向させるように、軸に沿って軸方向に分散されることができ、第２の軸方向区画は、第１の軸方向区画から軸方向にオフセットされる。
【０１０２】
本明細書に提供されるシステムおよびデバイスの大部分、特に、螺旋構造部材を使用して形成される骨格を有するものは、共有可撓性管によって画定された外側表面を有する、バルーン群から利益を享受し得る。管は、軸に沿って周期的に変動する断面を有してもよく、多腔型シャフトが、可撓性管内に配置されることができる。管は、軸に沿って断続的にシャフトにシールされてもよく、半径方向ポートが、膨張流体を管腔のサブセットに沿って指向することによって、バルーンの選択可能サブセットの膨張を促進するように、バルーンの内部と多腔型シャフトの複数の管腔との間に延在する。例示的実施形態では、膨張流体は、バルーン内のガスおよび膨張管腔内の液体を構成してもよい。
【０１０３】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、その間に延在する軸を伴う、伸長可撓性構造骨格を備える、関節運動可能可撓性システムを提供する。骨格は、それぞれ、その対の表面領域間に関連付けられたオフセットを画定する、複数の偏心対の表面領域を含む。複数の延在アクチュエータが、含まれ、各延在アクチュエータは、延在アクチュエータの励起が骨格の局所軸方向伸長を押勢するように、関連付けられた対の表面領域に結合する。複数の収縮アクチュエータもまた、提供されてもよく、各収縮アクチュエータは、収縮アクチュエータの励起が骨格の局所軸方向収縮を押勢するように、関連付けられた対の表面領域に結合する。収縮アクチュエータは、延在アクチュエータと実質的に反対に骨格に搭載されることができ、エネルギー供給システムが、使用の間、延在アクチュエータおよび収縮アクチュエータの両方を同時に励起し、関節運動可能可撓性構造の軸方向剛性が変調され得るように、アクチュエータと結合されることができる。
【０１０４】
随意に、本システムは、剛性が、公称非励起アクチュエータ剛性から中間剛性構成（アクチュエータが部分的に励起される）、および／または比較的に高い剛性の構成（アクチュエータがより完全または完全に励起される）に制御可能かつ選択可能に増加されることを可能にする。異なる軸方向区画は、制御可能に変動されてもよい（第１の区画が複数の異なる剛性のいずれかを有し、第２の区画が独立して複数の異なる剛性のいずれかを有するように）。例示的実施形態では、エネルギー供給システムは、加圧流体源を備えてもよく、アクチュエータの励起は、アクチュエータの加圧を含んでもよい（アクチュエータは、多くの場合、バルーンまたは同等物等の流体拡張可能体を備える）。
【０１０５】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長構造骨格を備える、関節運動可能可撓性デバイスを提供する。構造骨格は、ここでは、螺旋チャネルを含み、近位チャネル境界および遠位チャネル境界を伴う。螺旋部材は、骨格の局所軸方向伸長および収縮と相関して螺旋チャネル内を軸方向に移動可能である（これは、例えば、螺旋部材を軸方向に近位または遠位境界に向かって押動させることによって骨格の形状を変動させるための螺旋部材の使用を促進し得る）。第１の螺旋作動アセンブリが、チャネル内に配置されてもよく、第１の螺旋作動アセンブリは、第１の螺旋流体導管を備え、第１の複数の流体供給源チャネルを伴う。第１の螺旋作動アセンブリはまた、第１のチャネルと流体連通する第１の複数の流体拡張可能体を含んでもよく、これらは、近位チャネル境界と螺旋部材との間に跨架するように（少なくとも膨張されたとき）、チャネル内に搭載されてもよい。第２の螺旋作動アセンブリもまた、チャネル内に配置されてもよく、第２の螺旋作動アセンブリは、第２の螺旋流体導管を備え、第２の複数の流体供給源チャネルとともに、第２のチャネルと流体連通する第２の複数の流体拡張可能体を伴う。これらの第２の流体拡張可能体は、遠位チャネル境界と螺旋部材との間に跨架し（少なくとも膨張されたとき）、チャネル内の螺旋部材の軸方向位置付けが第１および第２の複数の流体拡張可能体の膨張状態によって制約されるように、チャネル内に位置付けられてもよい。２つのバルーンアレイ（または他の拡張可能体のアレイであって、３つ、４つ、５つ、またはさらに６つの膨張アセンブリ等のより多数の別個のバルーンアレイからのバルーンの膨張および収縮を協調させるのではなく）だけを用いてチャネル内の螺旋部材の位置を制約する能力は、複雑性を有意に低減させ、関節運動システムの性能を改良することができる。
【０１０６】
さらに別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長構造骨格を備える、関節運動可能可撓性デバイスを提供する。構造骨格は、螺旋部材と、第１および第２の軸方向区画とを近位端と遠位端との間に有する。螺旋流体導管が、骨格に沿って軸方向に延在し、導管は、第１の複数の流体供給源チャネルと、第２の複数の流体供給源チャネルとを有する。第１の複数の流体拡張可能体が、第１の区画に沿って配置され、第１の複数の自由度を伴う第１の区画の関節運動を促進するように、第１の流体供給源チャネルと結合される。第２の複数の流体拡張可能体が、第２の区画に沿って配置され、第２の複数の自由度を伴う第２の区画の関節運動を促進するように、第２の流体供給源チャネルと結合される。有利には、異なる軸方向区画のために異なる導管に全体的に依拠するのではなく（例えば、独立自由度を提供する）、本発明の本側面は、共通および／または連続螺旋導管が、２つ、３つ、４つ、またはそれを上回る区画のために使用されることを可能にし、典型的には、各区画は、複数の自由度に適応する。
【０１０７】
さらに別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長構造骨格を備える、関節運動可能可撓性デバイスを提供する。構造骨格は、螺旋部材と、軸方向区画とを近位端と遠位端との間に有する。螺旋流体導管が、骨格に沿って軸方向に延在し、導管は、複数の流体チャネルを有する。複数の流体拡張可能体が、区画に沿って軸方向および円周方向に分散され、バルーンの膨張が、使用の間、第１および第２の横方向側方屈曲軸において、区画に沿って骨格を屈曲させ、また、骨格の区画が３自由度を伴って関節運動するように、区画に沿って骨格を軸方向に伸長させるように、流体チャネルに結合される。
【０１０８】
随意に、流体拡張可能体の第１のサブセットが、第１のサブセットの膨張が区画を軸方向に伸長させるように、骨格の区画に沿って実質的に軸対称に配置されることができる。流体拡張可能体の第２のサブセットが、第２のサブセットの膨張が第１の側方屈曲軸に沿って区画を側方に屈曲させるように、区画に沿って偏心して分散されてもよい。流体拡張可能体の第３のサブセットが、第３のサブセットの膨張が第２の側方屈曲軸に沿って、かつ第１の屈曲軸を横断して区画を側方に屈曲させるように、区画に沿って偏心して分散されてもよい。第２のおよび第３のサブセットは、多くの場合、第１のサブセットに軸方向に重複するであろう。随意に、流体拡張可能体の第４のサブセットは、流体拡張可能体の第１のサブセットと実質的に反対に骨格によって支持されてもよく、第５のサブセットは、同様に、第２のサブセットと実質的に反対にあることができ、流体拡張可能体の第６のサブセットは、第３のサブセットと実質的に反対にある。これは、３次元作業空間全体を通して区画を制御可能かつ可逆的に関節運動させるためのサブセットの選択的膨張の使用を促進し得る。
【０１０９】
なおもさらなる側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、その間に延在する軸を伴う、伸長可撓性構造骨格を備える、関節運動可能構造を提供する。骨格は、少なくとも１つの螺旋部材を備え、関連付けられた近位に配向された表面と関連付けられた遠位に配向された表面との間に画定される収縮オフセットを有する。収縮オフセットは、骨格の局所軸方向伸長に伴って減少し、局所軸方向収縮に伴って増加する。バルーンが、バルーンの膨張がオフセットを増加させ、骨格の軸方向収縮を押勢するように、収縮オフセット内に配置される。
【０１１０】
なおもさらなる側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長可撓性構造骨格を備える、関節運動可能構造を提供する。骨格は、第１の螺旋部材を含み、第１の近位に配向された表面領域と、第１の遠位に配向された表面領域とを有する。第２の螺旋部材が、第２の近位に配向された表面領域と、第２の遠位に配向された表面領域とを有する。第１および第２の螺旋部材は、重複を有し、第１の収縮オフセットが、重複に沿って、第１の部材の第１の近位に配向された表面領域と第２の部材の第２の遠位に配向された表面領域との間に画定されることができる。延在オフセットが、第１の螺旋部材の第１の遠位に配向された表面領域と第２の螺旋部材の第２の近位に配向された表面領域との間に画定されてもよい。第１の収縮バルーンが、第１の収縮バルーンの膨張が骨格の局所軸方向収縮を押勢するように、第１の収縮オフセット内に配置されてもよい。第１の延在バルーンが、延在バルーンの膨張が骨格の局所軸方向延在および第１の収縮バルーンの収縮を押勢するように、第１の延在オフセット内に、第１のバルーンと反対に配置されることができる。
【０１１１】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長螺旋コイルを備える、関節運動システムを提供する。螺旋コイルは、軸方向の一連のループを有する。作動バルーンのアレイもまた、含まれ、バルーンのうちの少なくともいくつかが、第１の関連付けられたループと第２の関連付けられたループとの間に配置される。第２のループは、第１の関連付けられたループに隣接してもよい（またはそうではなくてもよい）。バルーンは、第１の外形構成を有し、螺旋コイルは、ループがループ間のバルーンをその第１の外形構成に向かって押勢するように付勢される。流体供給源が、第１の外形構成から第２の外形構成にバルーンを軸方向に拡張させ、バルーンの拡張が螺旋コイルの関連付けられたループを離れるように押勢するように、バルーンのアレイと流体連通する。
【０１１２】
別の側面では、本発明は、近位端および遠位端を有し、軸をその間に画定する、伸長骨格を備える、関節運動システムを提供する。骨格は、複数の対のインターフェース領域を有することができ、各対は、対のインターフェース表面または構造間に関連付けられた軸方向オフセットを画定する。オフセットは、典型的には、関連付けられた対に隣接する骨格の関節運動に伴って変動するであろう。流体供給システムが、骨格の近位端に結合されてもよく、作動アレイが、骨格に搭載されてもよい。作動アレイは、随意に、対向する主表面と、それらの表面間の複数のチャネルとを有する、可撓性基板を含むであろう。いくつかの実施形態では、基板は、代わりに、可撓性多腔型シャフトを備えてもよい。
【０１１３】
随意に、開放された状態における軸方向オフセットに隣接する骨格の軸方向荷重は、完全拡張圧力において完全に拡張された非従応性バルーン壁および／または膨張流体によって伝達されることができる。閉鎖された状態では、軸方向荷重は、随意に、骨格、バルーン壁、または両方の中実材料である、軸方向オフセットに隣接する中実材料によって伝達されてもよい。故に、そのようなシステムの構成の制御は、単純デジタルベクトルまたはマトリクス（１およびゼロによって占められる）がシステムの一部または全部を記述するために使用され得るように、（特に、コマンドされる構成の）比較的に単純なデジタルモデルによって促進され得る。移動の間の運動学のより高度な計算が、適切であり得るが、これらは、全体的速度が膨張／収縮弁の開放等のタイミングの単純制御と相関され、かつそれによって制御され得るように、比較的に均一な膨張および収縮イベントを提供する傾向がある構造ならびに方法の使用を通して非常に管理可能のままであり得ることに留意されたい。加速分析が、骨格の弾力性変形を考慮してもよく、加速誘発制御コマンドは、随意に、そのような変形が所望の閾値を超えるコマンドとオフセットとの間の差異を誘発（または誘発することが予測される）とき、遅延または回避される。なお、骨格（および／またはそこに搭載される構造）は、随意に、軸方向オフセットを閉鎖された状態に押勢するために十分に付勢されるであろう。
【０１１４】
さらに別のシステム側面では、本発明は、患者の体腔内で使用するための外科手術用システムを提供し、管腔は、アクセス部位を通してアクセス可能である。本システムは、近位端および遠位端を有し、軸をその間に伴う、伸長本体を備え、伸長本体は、第２の軸方向区画と軸方向に結合される第１の軸方向区画を含む。各軸方向区画は、関連付けられた局所側方剛性を有する。第１のアクチュエータは、第１の軸方向区画と結合されることができ、第１の信号に応答して、第１の区画に沿って局所側方剛性を選択的に改変させるように構成されることができる（随意に、第１の局所側方剛性を低減させることによって、多くの場合、環境力不在下で第１の軸方向区画の屈曲を誘発せずに）。伸長本体の長さは、使用の間、アクセス部位と遠位端との間に延在するように構成され、その長さは、押動能力および追跡能力を有する。故に、第１の信号は、随意に、特定の体腔のための伸長本体の長さの押動能力および／または追跡能力を調整するために使用されることができる。多くの実施形態では、第１のアクチュエータは、伸長本体と結合される複数のアクチュエータ内に含まれ、複数のアクチュエータは、第２の軸方向区画と結合される第２のアクチュエータを含む。第２のアクチュエータは、信号が、体腔のために、伸長本体の長さの押動能力または伸長本体の長さの追跡能力または両方を調整するために使用され得るように、第２の信号に応答して、第２の区画に沿って局所可撓性を選択的に改変させるように構成されることができ、例示的アクチュエータは、バルーンを備える。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図１は、カテーテルが本明細書に説明されるシステムおよびデバイスを使用して関節運動されるように、医師がコマンドをカテーテルシステムの中に入力することができる、医療手技の簡略化された斜視図である。
【０１１６】
【図１−１】図１−１は、ハンドヘルド近位筐体と、弛緩された状態における遠位関節運動可能部分を伴うカテーテルとを有する、カテーテル関節運動システムを図式的に図示する。
【０１１７】
【図１Ａ】図１Ａ−１Ｃは、図１のシステム内のカテーテルの遠位部分の複数の代替関節運動状態を図式的に図示する。
【図１Ｂ】図１Ａ−１Ｃは、図１のシステム内のカテーテルの遠位部分の複数の代替関節運動状態を図式的に図示する。
【図１Ｃ】図１Ａ−１Ｃは、図１のシステム内のカテーテルの遠位部分の複数の代替関節運動状態を図式的に図示する。
【０１１８】
【図２】図２は、所望の総数の移動自由度および範囲を提供するように、複数の関節運動可能サブ領域または区画を有する、代替遠位構造を図式的に図示する。
【０１１９】
【図３】図３は、略平面構成に形成され、円筒形構成に巻装されることができ、図１および２のシステムのカテーテルにおいて使用するための螺旋コイルまたは他の骨格フレームワークに同軸方向に搭載されることができる、バルーンアレイを示す、簡略化された分解斜視図である。
【０１２０】
【図４Ａ】図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、図１のシステムにおいて使用するための関節運動可能カテーテルの簡略化された断面図および簡略化された横方向断面図であって、ここでは、膨張していない小軸方向外形構成にあって、コイルのループ間にある、アレイのバルーンとともに示される。
【図４Ｂ】図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、図１のシステムにおいて使用するための関節運動可能カテーテルの簡略化された断面図および簡略化された横方向断面図であって、ここでは、膨張していない小軸方向外形構成にあって、コイルのループ間にある、アレイのバルーンとともに示される。
【０１２１】
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａおよび４Ｂの関節運動可能カテーテルの簡略化された横方向断面図であって、カテーテルが側方に偏向された状態にあるように膨張されたカテーテルの関節運動可能領域の片側に沿って複数の軸方向に整合されたバルーンを伴う。
【０１２２】
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４の関節運動可能カテーテルの簡略化された横方向断面図であって、カテーテルが軸方向に伸長状態にあるように膨張された複数の側方に対向するバルーンを伴う。
【０１２３】
【図５】図５は、図１のカテーテルシステムにおいて使用するための構成要素を図式的に図示し、バルーンアレイと、膨張流体源と、流体制御システムと、プロセッサとを含む。
【０１２４】
【図５Ａ】図５Ａは、代替バルーンアレイおよび流体制御システムの簡略化された略図であって、カテーテルの近位端と結合される複数の弁は、流体をアレイの複数のチャネルのいずれかに指向し、それによって、拡張されるべきバルーンのサブセットを選択可能に判定するために使用されることができる。
【０１２５】
【図５Ｂ】図５Ｂおよび５Ｃは、簡略化された多層バルーンアレイ基板を図式的に図示し、図５のカテーテルシステムにおいて使用するためのチャネル、関連付けられた流体制御弁、および弁制御導線またはチャネルを画定する。
【図５Ｃ】図５Ｂおよび５Ｃは、簡略化された多層バルーンアレイ基板を図式的に図示し、図５のカテーテルシステムにおいて使用するためのチャネル、関連付けられた流体制御弁、および弁制御導線またはチャネルを画定する。
【０１２６】
【図６Ａ】図６Ａおよび６Ｂは、代替関節運動可能カテーテル構造の簡略化された横方向断面図であって、それぞれ、螺旋コイル骨格から半径方向外向きに配置されるバルーンアレイ基板を有し、内側螺旋コイルと外側螺旋コイルとの間に半径方向に配置されるバルーンアレイ基板を有する。
【図６Ｂ】図６Ａおよび６Ｂは、代替関節運動可能カテーテル構造の簡略化された横方向断面図であって、それぞれ、螺旋コイル骨格から半径方向外向きに配置されるバルーンアレイ基板を有し、内側螺旋コイルと外側螺旋コイルとの間に半径方向に配置されるバルーンアレイ基板を有する。
【０１２７】
【図６Ｃ】図６Ｃは、図１のシステムにおいて使用するための関節運動可能カテーテルの簡略化された横方向断面図であって、バルーンはそれぞれ、カテーテル軸の屈曲を阻止するように、カテーテル骨格の螺旋コイルの複数のループに半径方向に係合する。
【０１２８】
【図６Ｄ】図６Ｄは、カテーテルの１つまたはそれを上回る所望の軸方向部分に沿った屈曲を選択可能かつ局所的に阻止するように、図６Ｃのカテーテルにおいて使用するためのバルーンアレイおよび弁システムの略図である。
【０１２９】
【図６Ｅ】図６Ｅ−６Ｈは、可撓性カテーテルおよび他の伸長本体を選択的かつ局所的に補剛するための例示的アセンブリのバルーンと他の構成要素との間の例示的バルーンアレイ構造および相互作用を示す、略図である。
【図６Ｆ】図６Ｅ−６Ｈは、可撓性カテーテルおよび他の伸長本体を選択的かつ局所的に補剛するための例示的アセンブリのバルーンと他の構成要素との間の例示的バルーンアレイ構造および相互作用を示す、略図である。
【図６Ｇ】図６Ｅ−６Ｈは、可撓性カテーテルおよび他の伸長本体を選択的かつ局所的に補剛するための例示的アセンブリのバルーンと他の構成要素との間の例示的バルーンアレイ構造および相互作用を示す、略図である。
【図６Ｈ】図６Ｅ−６Ｈは、可撓性カテーテルおよび他の伸長本体を選択的かつ局所的に補剛するための例示的アセンブリのバルーンと他の構成要素との間の例示的バルーンアレイ構造および相互作用を示す、略図である。
【０１３０】
【図６Ｉ】図６Ｉおよび６Ｊは、それぞれ、円筒形基板表面形状から半径方向に変位されることができるタブを有し、バルーンをタブ上に伴う、代替作動アレイ構造を示す、簡略化された平面略図および斜視図である。
【図６Ｊ】図６Ｉおよび６Ｊは、それぞれ、円筒形基板表面形状から半径方向に変位されることができるタブを有し、バルーンをタブ上に伴う、代替作動アレイ構造を示す、簡略化された平面略図および斜視図である。
【０１３１】
【図６Ｋ】図６Ｋは、望ましいインターフェース表面形状を提供するように、バルーンと螺旋表面との間に配置される材料または本体を有する、代替カテーテル構造の簡略化された横方向断面図であって、また、任意の解放された膨張流体を半径方向に含有し、および／または軸方向圧縮荷重を骨格およびバルーンに印加するためのシースを示す。
【０１３２】
【図６Ｌ】図６Ｌは、意図されない軸方向偏向への拡張可能体と骨格との間の相対的移行を阻止するように、骨格が拡張可能体をその中に受容するためのレセプタクルを含む、さらに別の代替カテーテル構造の簡略化された横方向断面図であって、また、制御可能軸方向荷重を骨格およびバルーンに能動的に印加するための引張ワイヤを示す。
【０１３３】
【図６Ｍ】図６Ｍ−６Ｐは、本明細書に説明される例示的バルーン、バルーンアレイ構造、ならびに関節運動および／または補剛システムにおいて使用するためのバルーンアレイを作製するための方法を図式的に図示する。
【図６Ｎ】図６Ｍ−６Ｐは、本明細書に説明される例示的バルーン、バルーンアレイ構造、ならびに関節運動および／または補剛システムにおいて使用するためのバルーンアレイを作製するための方法を図式的に図示する。
【図６Ｏ】図６Ｍ−６Ｐは、本明細書に説明される例示的バルーン、バルーンアレイ構造、ならびに関節運動および／または補剛システムにおいて使用するためのバルーンアレイを作製するための方法を図式的に図示する。
【図６Ｐ】図６Ｍ−６Ｐは、本明細書に説明される例示的バルーン、バルーンアレイ構造、ならびに関節運動および／または補剛システムにおいて使用するためのバルーンアレイを作製するための方法を図式的に図示する。
【０１３４】
【図７Ａ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【図７Ｂ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【図７Ｃ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【図７Ｄ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【図７Ｅ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【図７Ｆ】図７Ａ−７Ｆは、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスの膨張流体供給システムにおいて使用される、および／または組み合わせられ得る、弁およびバルーン配列を図式的に図示する。
【０１３５】
【図７Ｇ】図７Ｇ−７Ｉは、基板が、螺旋コイル状にされ、バルーンおよびチャネルが、別個に形成され、基板の層間に添着される、単純代替バルーンアレイ構造を図式的に図示する。
【図７Ｈ】図７Ｇ−７Ｉは、基板が、螺旋コイル状にされ、バルーンおよびチャネルが、別個に形成され、基板の層間に添着される、単純代替バルーンアレイ構造を図式的に図示する。
【図７Ｉ】図７Ｇ−７Ｉは、基板が、螺旋コイル状にされ、バルーンおよびチャネルが、別個に形成され、基板の層間に添着される、単純代替バルーンアレイ構造を図式的に図示する。
【０１３６】
【図８】図８は、システムの入力が導入器シースとともに組み込まれる、カテーテル関節運動システムを図式的に図示する。
【０１３７】
【図９】図９は、バルーンアレイの膨張されたバルーンおよび膨張していないバルーンを伴う、螺旋コイルを示し、コイルの遠位部分が、コイルの軸に対してバルーンの異なる側方配向を示すために除去されている。
【０１３８】
【図１０Ａ】図１０Ａ−１０Ｄは、例示的接合されたバルーン加工技法とともに、螺旋バルーンパターンを解巻することによって生成される例示的平坦パターン基板および関連付けられたバルーンアレイを示す、斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａ−１０Ｄは、例示的な接合されたバルーン加工技法とともに、螺旋バルーンパターンを解巻することによって生成される例示的平坦パターン基板および関連付けられたバルーンアレイを示す、斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａ−１０Ｄは、例示的な接合されたバルーン加工技法とともに、螺旋バルーンパターンを解巻することによって生成される例示的平坦パターン基板および関連付けられたバルーンアレイを示す、斜視図である。
【図１０Ｄ】図１０Ａ−１０Ｄは、例示的な接合されたバルーン加工技法とともに、螺旋バルーンパターンを解巻することによって生成される例示的平坦パターン基板および関連付けられたバルーンアレイを示す、斜視図である。
【０１３９】
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、代替の接合されたバルーン配列を図示する。
【０１４０】
【図１０Ｆ】図１０Ｆ−１０Ｉは、本明細書に説明されるバルーンアレイにおいて使用するためのバルーン構造および加工技法を図式的に図示する。
【図１０Ｇ】図１０Ｆ−１０Ｉは、本明細書に説明されるバルーンアレイにおいて使用するためのバルーン構造および加工技法を図式的に図示する。
【図１０Ｈ】図１０Ｆ−１０Ｉは、本明細書に説明されるバルーンアレイにおいて使用するためのバルーン構造および加工技法を図式的に図示する。
【図１０Ｉ】図１０Ｆ−１０Ｉは、本明細書に説明されるバルーンアレイにおいて使用するためのバルーン構造および加工技法を図式的に図示する。
【０１４１】
【図１１Ａ】図１１Ａおよび１１Ｂは、バルーンが、多腔型螺旋コイルコア、シャフト、または導管にわたって配置される、バルーンアレイを図式的に図示し、また、カテーテルまたは他の可撓性本体の曲率半径に及ぼすバルーン膨張密度の変動の影響を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａおよび１１Ｂは、バルーンが、多腔型螺旋コイルコア、シャフト、または導管にわたって配置される、バルーンアレイを図式的に図示し、また、カテーテルまたは他の可撓性本体の曲率半径に及ぼすバルーン膨張密度の変動の影響を示す。
【０１４２】
【図１１Ｃ】図１１Ｃおよび１１Ｄは、複数の交互配置される同軸螺旋コイルを有する構造を図式的に図示する。
【図１１Ｄ】図１１Ｃおよび１１Ｄは、複数の交互配置される同軸螺旋コイルを有する構造を図式的に図示する。
【０１４３】
【図１１Ｅ】図１１Ｅ−１１Ｇは、異なる側方配向において螺旋コアにわたって配置されるバルーンを図式的に図示し、また、押出成形および／または微小機械加工された多腔型螺旋コアが、共通コア上の所望の側方配向において１つまたはそれを上回る関連付けられたバルーン間に流体連通を提供する、および／またはそれを膨張させるために使用され得る方法を示す。
【図１１Ｆ】図１１Ｅ−１１Ｇは、異なる側方配向において螺旋コアにわたって配置されるバルーンを図式的に図示し、また、押出成形および／または微小機械加工された多腔型螺旋コアが、共通コア上の所望の側方配向において１つまたはそれを上回る関連付けられたバルーン間に流体連通を提供する、および／またはそれを膨張させるために使用され得る方法を示す。
【図１１Ｇ】図１１Ｅ−１１Ｇは、異なる側方配向において螺旋コアにわたって配置されるバルーンを図式的に図示し、また、押出成形および／または微小機械加工された多腔型螺旋コアが、共通コア上の所望の側方配向において１つまたはそれを上回る関連付けられたバルーン間に流体連通を提供する、および／またはそれを膨張させるために使用され得る方法を示す。
【０１４４】
【図１２】図１２は、伸長関節運動式本体の関節運動式区画内に含まれ得る、構成要素の分解図であって、構成要素は、その組み立てられた位置から側方にオフセットされる。
【０１４５】
【図１３】図１３は、カテーテルの複数の関節運動サブ部分または区画を作動させることによって、標的組織と整合する診断または治療送達カテーテルの屈曲を図式的に図示する。
【０１４６】
【図１３Ａ】図１３Ａ−１３Ｃは、それぞれ、統合された補剛バルーン、多腔型螺旋コア構造、および螺旋コアと薄型多チャネル流体伝送ケーブルとの間の遷移を有する、例示的多腔型ケーブル構造を図式的に図示する。
【図１３Ｂ】図１３Ａ−１３Ｃは、それぞれ、統合された補剛バルーン、多腔型螺旋コア構造、および螺旋コアと薄型多チャネル流体伝送ケーブルとの間の遷移を有する、例示的多腔型ケーブル構造を図式的に図示する。
【図１３Ｃ】図１３Ａ−１３Ｃは、それぞれ、統合された補剛バルーン、多腔型螺旋コア構造、および螺旋コアと薄型多チャネル流体伝送ケーブルとの間の遷移を有する、例示的多腔型ケーブル構造を図式的に図示する。
【０１４７】
【図１４Ａ】図１４Ａ−１４Ｃは、バルーンを半径方向に拘束するように構成される軸方向に配向された表面を有する、複数の弾力性コイル構造と交互配置される複数の交互配置された多腔型ポリマー螺旋コアを有する、代替実施形態の構成要素を図示する。
【図１４Ｂ】図１４Ａ−１４Ｃは、バルーンを半径方向に拘束するように構成される軸方向に配向された表面を有する、複数の弾力性コイル構造と交互配置される複数の交互配置された多腔型ポリマー螺旋コアを有する、代替実施形態の構成要素を図示する。
【図１４Ｃ】図１４Ａ−１４Ｃは、バルーンを半径方向に拘束するように構成される軸方向に配向された表面を有する、複数の弾力性コイル構造と交互配置される複数の交互配置された多腔型ポリマー螺旋コアを有する、代替実施形態の構成要素を図示する。
【０１４８】
【図１５】図１５は、半径方向に伸長する断面図を有し、膨張流体流動を限定し、付加的流体チャネルおよび／またはチャネルサイズを提供する、代替螺旋バルーンコアの斜視図である。
【０１４９】
【図１６】図１６は、ユーザの手または指間の相対的移動を使用して移動コマンドを受信するための可撓性ジョイスティックを有する、例示的導入器シース／入力アセンブリを示す、斜視図である。
【０１５０】
【図１７Ａ】図１７Ａおよび１７Ｂは、カテーテルおよび流体供給源マニホールドシステムの構成要素の斜視図および断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａおよび１７Ｂは、カテーテルおよび流体供給源マニホールドシステムの構成要素の斜視図および断面図である。
【０１５１】
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１７Ａおよび１７Ｂのものに類似する構成要素を有する流体供給源マニホールドの斜視図であって、付加的相互交換可能モジュールが多数の流体チャネルを有する流体システムを制御するためにマニホールドアセンブリ内に含まれ得る方法を示す。
【０１５２】
【図１８】図１８は、アレイのバルーンへおよびそこからの制御式流体流動を提供するように、それを通して多腔型コネクタが延在する弁プレートアセンブリのスタックを有する、モジュール式マニホールドの簡略化された略図である。
【０１５３】
【図１８Ａ】図１８Ａ−１８Ｃは、それぞれ、多腔型シャフトレセプタクル、流体母管、および同等物として使用するためにスタックされたプレートアセンブリ内で整合する、弁と、供給流体チャネルと、排気流体チャネルと、モジュールのプレートを通した通路とを含む、モジュールを有する、代替モジュール式マニホールドアセンブリを示す、斜視図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａ−１８Ｃは、それぞれ、多腔型シャフトレセプタクル、流体母管、および同等物として使用するためにスタックされたプレートアセンブリ内で整合する、弁と、供給流体チャネルと、排気流体チャネルと、モジュールのプレートを通した通路とを含む、モジュールを有する、代替モジュール式マニホールドアセンブリを示す、斜視図である。
【図１８Ｃ】図１８Ａ−１８Ｃは、それぞれ、多腔型シャフトレセプタクル、流体母管、および同等物として使用するためにスタックされたプレートアセンブリ内で整合する、弁と、供給流体チャネルと、排気流体チャネルと、モジュールのプレートを通した通路とを含む、モジュールを有する、代替モジュール式マニホールドアセンブリを示す、斜視図である。
【０１５４】
【図１８Ｄ】図１８Ｄおよび１８Ｅは、図１８のものと組み合わせられ得る、付加的構成要素およびシステムを示す、モジュール式流体マニホールドシステムの代替の簡略化された略図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｄおよび１８Ｅは、図１８のものと組み合わせられ得る、付加的構成要素およびシステムを示す、モジュール式流体マニホールドシステムの代替の簡略化された略図である。
【０１５５】
【図１８Ｆ】図１８Ｆおよび１８Ｇは、異なるサイズおよび／または形状を有する複数の代替多腔型シャフトのいずれかをスタックされたプレート流体マニホールドアセンブリに結合するためのインターフェースを図示する。
【図１８Ｇ】図１８Ｆおよび１８Ｇは、異なるサイズおよび／または形状を有する複数の代替多腔型シャフトのいずれかをスタックされたプレート流体マニホールドアセンブリに結合するためのインターフェースを図示する。
【０１５６】
【図１９】図１９は、関連付けられた弁と、軸方向通路と、側方チャネルとを示すように分解された、弁アセンブリのうちの１つの層を伴う、モジュール式マニホールドの斜視図である。
【０１５７】
【図１９Ａ】図１９Ａおよび１９Ｂは、図１９のものに類似するモジュール式マニホールドにおいて使用されるプレート層の簡略化された斜視図および概略断面図であって、多腔型シャフトのうちの１つのためのチャネルおよび通路を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ａおよび１９Ｂは、図１９のものに類似するモジュール式マニホールドにおいて使用されるプレート層の簡略化された斜視図および概略断面図であって、多腔型シャフトのうちの１つのためのチャネルおよび通路を示す。
【０１５８】
【図２０Ａ】図２０Ａ−２２Ａは、バルーンのサブセットのうちの１つの膨張に伴って軸方向に延在し、バルーンの別のサブセットの膨張に伴って軸方向に収縮するように反対に搭載されるバルーンを伴うフレームまたは部材を有する、骨格構造を図式的に図示する。
【図２０Ｂ】図２０Ａ−２２Ａは、バルーンのサブセットのうちの１つの膨張に伴って軸方向に延在し、バルーンの別のサブセットの膨張に伴って軸方向に収縮するように反対に搭載されるバルーンを伴うフレームまたは部材を有する、骨格構造を図式的に図示する。
【図２１Ａ】図２０Ａ−２２Ａは、バルーンのサブセットのうちの１つの膨張に伴って軸方向に延在し、バルーンの別のサブセットの膨張に伴って軸方向に収縮するように反対に搭載されるバルーンを伴うフレームまたは部材を有する、骨格構造を図式的に図示する。
【図２１Ｂ】図２０Ａ−２２Ａは、バルーンのサブセットのうちの１つの膨張に伴って軸方向に延在し、バルーンの別のサブセットの膨張に伴って軸方向に収縮するように反対に搭載されるバルーンを伴うフレームまたは部材を有する、骨格構造を図式的に図示する。
【図２２Ａ】図２０Ａ−２２Ａは、バルーンのサブセットのうちの１つの膨張に伴って軸方向に延在し、バルーンの別のサブセットの膨張に伴って軸方向に収縮するように反対に搭載されるバルーンを伴うフレームまたは部材を有する、骨格構造を図式的に図示する。
【０１５９】
【図２２Ｂ】図２２Ｂおよび２２Ｃは、軸方向拡張および軸方向収縮バルーンを伴う、例示的軸方向拡張／収縮骨格の略図と、それぞれ、軸方向拡張および軸方向収縮バルーンによって関節運動される軸方向の一連の環状部材またはリングを有する、骨格の対応する断面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｂおよび２２Ｃは、軸方向拡張および軸方向収縮バルーンを伴う、例示的軸方向拡張／収縮骨格の略図と、それぞれ、軸方向拡張および軸方向収縮バルーンによって関節運動される軸方向の一連の環状部材またはリングを有する、骨格の対応する断面図である。
【０１６０】
【図２２Ｄ】図２２Ｄ−２２Ｈは、３つの対向するセットのバルーンを伴う環状骨格を有する、伸長可撓性関節運動式構造の例証であって、バルーンの膨張の変動が、フレームのいくつかの部分を軸方向に収縮させ、他の部分を軸方向に延在させ、フレームを屈曲または伸長させ、フレームの姿勢または形状を３次元で制御するために使用され得る方法を示す。
【図２２Ｅ】図２２Ｄ−２２Ｈは、３つの対向するセットのバルーンを伴う環状骨格を有する、伸長可撓性関節運動式構造の例証であって、バルーンの膨張の変動が、フレームのいくつかの部分を軸方向に収縮させ、他の部分を軸方向に延在させ、フレームを屈曲または伸長させ、フレームの姿勢または形状を３次元で制御するために使用され得る方法を示す。
【図２２Ｆ】図２２Ｄ−２２Ｈは、３つの対向するセットのバルーンを伴う環状骨格を有する、伸長可撓性関節運動式構造の例証であって、バルーンの膨張の変動が、フレームのいくつかの部分を軸方向に収縮させ、他の部分を軸方向に延在させ、フレームを屈曲または伸長させ、フレームの姿勢または形状を３次元で制御するために使用され得る方法を示す。
【図２２Ｇ】図２２Ｄ−２２Ｈは、３つの対向するセットのバルーンを伴う環状骨格を有する、伸長可撓性関節運動式構造の例証であって、バルーンの膨張の変動が、フレームのいくつかの部分を軸方向に収縮させ、他の部分を軸方向に延在させ、フレームを屈曲または伸長させ、フレームの姿勢または形状を３次元で制御するために使用され得る方法を示す。
【図２２Ｈ】図２２Ｄ−２２Ｈは、３つの対向するセットのバルーンを伴う環状骨格を有する、伸長可撓性関節運動式構造の例証であって、バルーンの膨張の変動が、フレームのいくつかの部分を軸方向に収縮させ、他の部分を軸方向に延在させ、フレームを屈曲または伸長させ、フレームの姿勢または形状を３次元で制御するために使用され得る方法を示す。
【０１６１】
【図２３Ａ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｃ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｄ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｅ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｆ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｇ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｈ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｉ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【図２３Ｊ】図２３Ａ−２３Ｊは、環状骨格と、２つのセットの対向するバルーンとを有する、代替伸長関節運動式可撓性構造の例証であって、複数の独立して制御可能な軸方向区画が、６またはそれを上回る自由度を伴って全体的伸長構造の制御を可能にするために組み合わせられ得る方法を示す。
【０１６２】
【図２４Ａ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｂ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｃ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｄ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｅ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｅ−１】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｅ−２】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｅ−３】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｆ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【図２４Ｇ】図２４Ａ−２４Ｇは、軸方向拡張バルーンと、対向する軸方向収縮バルーンとを有する、別の代替伸長関節運動式可撓性構造の構成要素を図示し、構造は、ここでは、螺旋骨格部材と、螺旋バルーンアセンブリとを有する。
【０１６３】
【図２５Ａ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【図２５Ｃ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【図２５Ｄ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【図２５Ｅ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【図２５Ｆ】図２５Ａ−２５Ｆは、螺旋骨格部材と、骨格に沿って反対に支持される３つの螺旋バルーンアセンブリとを有する、例示的伸長関節運動式可撓性構造を図示し、また、バルーンの選択的サブセットの膨張が、骨格を局所的に軸方向に伸長および／または収縮させ、構造を側方に屈曲させる、および／または構造の全長を改変させ得る方法を示す。
【０１６４】
【図２６Ａ】図２６Ａおよび２６Ｂは、図２５Ａ−２５Ｆのものに類似する代替関節運動式構造を図示し、ここでは、２つのバルーンアセンブリが、フレームに沿って反対に支持される。
【図２６Ｂ】図２６Ａおよび２６Ｂは、図２５Ａ−２５Ｆのものに類似する代替関節運動式構造を図示し、ここでは、２つのバルーンアセンブリが、フレームに沿って反対に支持される。
【０１６５】
【図２７】図２７は、図２４および２５のバルーンアセンブリにおいて使用するための代替多腔型導管またはコア構造を図示し、異なる数の関節運動式区画と併用され得る、種々の異なる数のチャネルを示す。
【０１６６】
【図２８】図２８は、本明細書に説明される流体駆動式システムを使用して、システムユーザによって提供される入力に従ってカテーテルおよび他の伸長可撓性構造を関節運動させるための制御システム論理を図式的に図示する。
【０１６７】
【図２９】図２９は、本明細書に説明されるシステムおよび方法内で使用するためのデータ取得および処理システムを図式的に図示する。
【０１６８】
【図３０Ａ】図３０Ａ−３０Ｄは、それぞれ、複数の自由度とともに、マニホールドのプレートモジュールのいくつかの部分を有する、複数の区画に沿ったカテーテルの関節運動の制御を提供するように、モジュール式流体マニホールドを複数の多腔型シャフトに結合するための代替インターフェースを図示し、プレートモジュールは、ここでは、プレートの層をインターフェースの支柱に結合することに役立つ、レセプタクル部材を有する。
【図３０Ｂ】図３０Ａ−３０Ｄは、それぞれ、複数の自由度とともに、マニホールドのプレートモジュールのいくつかの部分を有する、複数の区画に沿ったカテーテルの関節運動の制御を提供するように、モジュール式流体マニホールドを複数の多腔型シャフトに結合するための代替インターフェースを図示し、プレートモジュールは、ここでは、プレートの層をインターフェースの支柱に結合することに役立つ、レセプタクル部材を有する。
【図３０Ｃ】図３０Ａ−３０Ｄは、それぞれ、複数の自由度とともに、マニホールドのプレートモジュールのいくつかの部分を有する、複数の区画に沿ったカテーテルの関節運動の制御を提供するように、モジュール式流体マニホールドを複数の多腔型シャフトに結合するための代替インターフェースを図示し、プレートモジュールは、ここでは、プレートの層をインターフェースの支柱に結合することに役立つ、レセプタクル部材を有する。
【図３０Ｄ】図３０Ａ−３０Ｄは、それぞれ、複数の自由度とともに、マニホールドのプレートモジュールのいくつかの部分を有する、複数の区画に沿ったカテーテルの関節運動の制御を提供するように、モジュール式流体マニホールドを複数の多腔型シャフトに結合するための代替インターフェースを図示し、プレートモジュールは、ここでは、プレートの層をインターフェースの支柱に結合することに役立つ、レセプタクル部材を有する。
【０１６９】
【図３１Ａ】図３１Ａ−３１Ｅは、コアから偏心して延在するバルーンを伴う単一多腔型コアを有する、代替関節運動可能構造とともに、構造の構成要素およびアセンブリの詳細を図示する。
【図３１Ｂ】図３１Ａ−３１Ｅは、コアから偏心して延在するバルーンを伴う単一多腔型コアを有する、代替関節運動可能構造とともに、構造の構成要素およびアセンブリの詳細を図示する。
【図３１Ｃ】図３１Ａ−３１Ｅは、コアから偏心して延在するバルーンを伴う単一多腔型コアを有する、代替関節運動可能構造とともに、構造の構成要素およびアセンブリの詳細を図示する。
【図３１Ｄ】図３１Ａ−３１Ｅは、コアから偏心して延在するバルーンを伴う単一多腔型コアを有する、代替関節運動可能構造とともに、構造の構成要素およびアセンブリの詳細を図示する。
【図３１Ｅ】図３１Ａ−３１Ｅは、コアから偏心して延在するバルーンを伴う単一多腔型コアを有する、代替関節運動可能構造とともに、構造の構成要素およびアセンブリの詳細を図示する。
【０１７０】
【図３２Ａ】図３２Ａおよび３２Ｂは、ポリマー管内の側方切り込み、３Ｄ印刷、または同等物を使用して形成され得るフレームを有する、なおもさらなる代替関節運動可能構造を図示する。
【図３２Ｂ】図３２Ａおよび３２Ｂは、ポリマー管内の側方切り込み、３Ｄ印刷、または同等物を使用して形成され得るフレームを有する、なおもさらなる代替関節運動可能構造を図示する。
【０１７１】
【図３３Ａ】図３３Ａおよび３３Ｂは、カテーテルまたは別の関節運動可能構造の軸を中心として遠位シースもしくは他の構造を回転させることができる、代替膨張可能バルーンアクチュエータおよび関連付けられた機構を図式的に図示する。
【図３３Ｂ】図３３Ａおよび３３Ｂは、カテーテルまたは別の関節運動可能構造の軸を中心として遠位シースもしくは他の構造を回転させることができる、代替膨張可能バルーンアクチュエータおよび関連付けられた機構を図式的に図示する。
【０１７２】
【図３４Ａ】図３４Ａおよび３４Ｂは、関節運動式構造の遠位端に隣接するシースまたは他の構造を近位もしくは遠位に増分的に移動させるための往復動バルーンおよびフレームアセンブリを図式的に図示する。
【図３４Ｂ】図３４Ａおよび３４Ｂは、関節運動式構造の遠位端に隣接するシースまたは他の構造を近位もしくは遠位に増分的に移動させるための往復動バルーンおよびフレームアセンブリを図式的に図示する。
【０１７３】
【図３５Ａ】図３５Ａおよび３５Ｂは、関節運動式構造の遠位端に隣接するシースまたは他の構造を近位もしくは遠位に増分的に移動させるための代替バルーンおよびフレーム配列を図式的に図示する。
【図３５Ｂ】図３５Ａおよび３５Ｂは、関節運動式構造の遠位端に隣接するシースまたは他の構造を近位もしくは遠位に増分的に移動させるための代替バルーンおよびフレーム配列を図式的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【０１７４】
本発明は、概して、カテーテルおよび他の伸長可撓性構造を関節運動させるために特に有用である、流体制御デバイス、システム、および方法を提供する。例示的実施形態では、本発明は、多くの場合、カテーテルのアクチュエータを関節運動させるために１つまたはそれを上回る多腔型シャフト内に含まれる複数の流体チャネルに沿って流体連通を促進するためのプレート搭載式弁を含む、モジュール式マニホールドアーキテクチャを提供する。好ましいアクチュエータは、バルーンまたは他の流体拡張可能体を含み、モジュール式マニホールドアセンブリは、特に、比較的に多数の流体圧力および／または流動を独立して制御するために非常に好適である。個々のプレートモジュールは、カテーテルまたは他のデバイスに供給される流体および／またはカテーテルもしくは他のデバイスから排気される流体を制御する、弁を含んでもよい。そのようなモジュールのスタックを横断して延在するレセプタクルが、多数の個々の流体結合ポートを有する、流体流動インターフェースを受容することができ、デバイスの対合されたレセプタクルおよび流体流動インターフェースを含む、モジュール式弁アセンブリの総体積は、多くの場合、非常に小さい。実際、モジュール式マニホールドは、好ましくは、コントローラ（デジタルプロセッサ等）、加圧流体源（極低温流体のキャニスタ等）、および電源（バッテリ等）が含まれるときでも、片手で保持するために十分に小さいであろう。微小バルーンアレイ内の微小バルーンの選択されたサブセットを膨張させるガスへと蒸発するであろう液体を伝送するために使用されるとき、小量の膨張液体の制御は、微小流体量の膨張流体を指向し得る。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）弁およびセンサは、これらのシステムにおいて有利な使用を見出し得る。幸いにも、好適な微小流体およびＭＥＭＳ構造が、現在市販されており、および／または公知の弁構造が、いくつかの市販のサービス提供業者および供給業者によって本明細書に説明される用途のために調整され得る。
【０１７５】
本明細書に提供される実施形態は、伸長カテーテルまたは他の本体の関節運動をもたらすためのバルーン状構造を使用してもよい。用語「関節運動バルーン」は、流体を用いて膨張に応じて拡張し、拡張に応じて、その主要効果が、伸長本体の関節運動を生じさせることであるように配列される、構成要素を指すために使用され得る。そのような構造の本使用は、拡張に応じたその主要効果が、全体的デバイスの外側外形からの実質的半径方向外向きに拡張を生じさせ、例えば、デバイスが位置する脈管内で拡張または閉塞もしくは係留させることである、従来の介入バルーンと対照的であることに留意されたい。本明細書に説明される独立して関節運動される中間構造は、多くの場合、関節運動式遠位部分と、非関節運動式近位部分とを有し、これは、標準的カテーテル留置技法を使用した患者の中への構造の初期前進を有意に簡略化し得る。
【０１７６】
カテーテル本体（および本明細書に説明される本発明から利益を享受する他の伸長可撓性本体の多く）は、多くの場合、軸が本体の伸長長さに沿って延在するような軸を有する、またはそれを画定するように本明細書に説明されるであろう。本体は、可撓性であるため、本軸の局所配向は、本体の長さに沿って変動し得、軸が、多くの場合、本体の断面の中心またはその近傍に画定された中心軸となるであろうため、本体の外側表面の近傍の偏心軸もまた、使用され得る。例えば、「軸に沿って」延在する伸長構造は、有意な軸方向成分を有する配向に延在するその最長寸法を有し得るが、その構造の長さは、軸と精密に平行である必要はないことを理解されたい。同様に、「主に軸に沿って」延在する伸長構造および同等物は、概して、軸に直交する他の配向における成分を上回る軸方向成分を有する配向に沿って延在する、長さを有するであろう。軸を横断する配向（概して、軸を横断して延在するが、軸に直交する必要はない、配向を包含するであろう）、軸に対して側方の配向（軸に対して有意な半径方向成分を有する配向を包含するであろう）、軸に対して円周方向の配向（軸の周囲に延在する配向を包含するであろう）、および同等物を含む、他の配向も、本体の軸に対して画定されてもよい。表面の配向は、表面の下層の構造から離れるように延在する表面の垂線を参照することによって本明細書に説明され得る。実施例として、本体の近位端から本体の遠位端に延在する軸を有する、単純中実円筒形本体では、本体の最遠位端は、遠位に配向されるものとして説明され得、近位端は、近位に配向されるものとして説明され得、近位端と遠位端との間の表面は、半径方向に配向されるものとして説明され得る。別の実施例として、前述の円筒形本体の周囲に軸方向に延在する伸長螺旋構造は、２０度の角度において円筒形の周囲に被着される正方形断面を伴うワイヤを含む螺旋構造を伴い、２つの対向する軸方向表面（一方は、主に、近位に配向され、一方は、主に、遠位に配向される）を有するものとして本明細書に説明され得る。そのワイヤの最外表面は、正確に半径方向外向きに配向されるものとして説明され得る一方、ワイヤの対向する内側表面は、半径方向内向きに配向されるもの等として説明され得る。
【０１７７】
最初に、図１を参照すると、第１の例示的カテーテルシステム１およびその使用のための方法が、示される。医師または他のシステムユーザＵが、治療および／もしくは診断手技を患者Ｐに行うように、カテーテルシステム１と相互作用し、手技の少なくとも一部は、カテーテル３を体腔の中に前進させ、カテーテルの端部部分と患者の標的組織とを整合させることによって行われる。より具体的には、ユーザＵが遠隔撮像システムによって得られるカテーテルおよび身体の組織の画像を参照してカテーテルを誘導しながら、カテーテル３の遠位端が、アクセス部位Ａを通して患者の中に挿入され、身体の管腔系（典型的には、血管網）のうちの１つを通して前進される。
【０１７８】
例示的カテーテルシステム１は、多くの場合、脚部、腕部、頸部、または同等物の主要血管の１つを通して患者Ｐの中に導入されるであろう。種々の公知の血管アクセス技法もまた、使用されてもよい、または本システムは、代替として、身体開口部を通して挿入される、もしくは別様に、いくつかの代替体腔のいずれかの中に進入してもよい。撮像システムは、概して、遠隔画像データを取得するための画像捕捉システム７と、内部組織および隣接するカテーテルシステム構成要素の画像を提示するためのディスプレイＤとを含むであろう。好適な撮像モダリティとして、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴画像診断、超音波検査、これらの２つまたはそれを上回るものの組み合わせ、もしくはその他が挙げられ得る。
【０１７９】
カテーテル３が、単一手技の間、ユーザＵによって、手動操作モード、自動および電動式形状変化モード、ならびにユーザが近位端を手動で移動させる一方、コンピュータが遠位部分を関節運動させる、組み合わせモードのうちの２つまたはそれを上回るものを含む、異なるモードで使用されてもよい。より具体的には、患者内のカテーテル３の遠位前進の少なくとも一部は、手動モードで行われてもよく、システムユーザＵは、手Ｈ１、Ｈ２を使用して、患者に対してカテーテルの暴露された近位部分を手動で操作する。カテーテル３は、例えば、オーバザワイヤまたは迅速交換技法のいずれかを使用して、ガイドワイヤにわたって手動で前進されてもよい。カテーテル３はまた、手動前進の間、自己誘導式であってもよい（カテーテル３の前進の少なくとも一部のために、カテーテルの遠位先端が手動遠位前進を誘導し得るように）。カテーテルの遠位部分の自動側方偏向は、脈管分岐の近傍等、手動移動に先立って、所望の遠位操向屈曲を与え、その後、分岐を通した手動移動が続いてもよい。そのような手動移動モードに加え、カテーテルシステム１はまた、患者の身体内に配置されるカテーテル３の長さの少なくとも一部のコンピュータ制御式関節運動を使用して、カテーテル部分の形状を変化させ、多くの場合、カテーテルの遠位端を前進させる、または位置付ける、３−Ｄ自動移動モードを有してもよい。身体内のカテーテルの遠位端の移動は、多くの場合、ユーザＵによって入力されるリアルタイムまたはほぼリアルタイムの移動コマンドに従って提供され、形状を変化させるカテーテルの部分は、随意に、カテーテルの遠位部分の移動が、アクセス部位を通して延在するシャフトまたはケーブルの移動を伴わずに提供されるように、患者内に全体的にある。システム１のなおもさらなる動作モードはまた、自動関節運動との並列手動操作を含むように実装されてもよく、例えば、ユーザＵがアクセス部位Ａを通して近位シャフトを手動で前進させる一方、カテーテルの遠位部分にわたるコンピュータ制御式側方偏向および／または剛性の変化が、遠位端が所望の経路に追従する、もしくは軸方向移動への抵抗を低減させることに役立つ。
【０１８０】
次に、図１−１を参照すると、カテーテルシステム１またはカテーテル３（前述）内に含まれる、もしくはそれと併用され得る、構成要素が、代替カテーテルシステム１０およびそのカテーテル１２を参照してより完全に理解され得る。カテーテル１２は、概して、伸長可撓性カテーテル本体を含み、好ましくは、迅速切断結合器１６によってハンドル１４に着脱可能に結合される。カテーテル本体１２は、軸３０を有し、ハンドル１４の入力１８は、多くの場合、カテーテル本体の作動式部分２０を可変に関節運動させるためのカテーテル本体１２に沿って軸方向屈曲特性を局所的に改変させるように、ユーザによって移動されることができる。カテーテル本体１２は、多くの場合、その中に、またはそれを通して、治療および／もしくは診断ツールがハンドル１４の近位ポート２８から前進され得る、作業管腔２６を有するであろう。代替実施形態は、作業管腔を欠いていてもよく、作動式部分２０の近傍において、またはそれに沿ってカテーテル本体の中に１つもしくはそれを上回る治療または診断ツールを組み込ませてもよい、ガイドワイヤとしての本体の使用を促進するために十分に小さい外側外形を有してもよい、作動式部分２０の近傍または遠位端２６の近傍にツールもしくはインプラントを担持してもよい、または同等物であってもよい。特定の実施形態では、カテーテル本体１２は、作動式部分２０の近位に、その長さに沿って、および／またはその遠位に治療もしくは診断ツール８を支持してもよい。代替として、別個の伸長可撓性カテーテル本体が、いったんカテーテル本体２０が前進されると、標的部位の遠位に誘導されてもよい（そのような使用のための伸長本体は、多くの場合、ガイドワイヤまたはガイドカテーテルの形態および使用をとる）。
【０１８１】
カテーテル本体２０の作業管腔内に含まれる、それにわたって前進可能、および／またはそれを通して導入可能な特定のツールもしくは複数のツールは、広範囲の治療および／または治療構造のいずれかを含んでもよい。実施例として、心血管療法および診断ツール（血管形成術バルーン、ステント展開バルーンまたは他のデバイス、アテローム切除術デバイス、プラークもしくは他の閉塞を検出、測定、および／または特性評価するためのツール、冠状もしくは末梢動脈の撮像または他の評価および／または治療のためのツール、構造心臓ツール（弁手技のため、心組織、心室、および心附属器の形態を改変させるため、ならびに同等物のプロテーゼまたは他のツールを含む）、電気生理学マッピングまたはアブレーションツールのためのツール、および同等物等）；刺激電極または電極埋込ツール（導線、導線インプラントデバイス、および導線展開システム、無導線ペースメーカーおよび関連付けられた展開システム、ならびに同等物等）；神経血管療法ツール（出血性または虚血性ストロークおよび他の状態のアクセス、診断、および／または治療のため、ならびに同等物を含む）；胃腸および／または生殖器手技ツール（結腸内視鏡診断および介入ツール、経尿道手技ツール、経食道手技ツール、内視鏡下肥満学手技ツール等）；子宮鏡および／または卵管鏡手技ツール、ならびに同等物；肺の気道および／または血管系を伴う療法のための肺手技ツール；鼻腔、喉、口、もしくは他の空洞の診断および／または治療のためのツール、ならびに様々な他の腔内療法および診断構造が挙げられる。そのようなツールは、公知の表面または組織体積撮像技術（２−Ｄまたは３−Ｄカメラ等の撮像技術もしくは他の撮像技術；光コヒーレンス断層撮影技術；血管内超音波、経食道超音波、心内超音波、ドップラー超音波、または同等物等の超音波技術；磁気共鳴画像診断技術；および同等物を含む）、組織または他の材料除去、切開、および／または穿通技術（回転もしくは軸方向アテローム切除術技術；細切除去技術；生検技術；展開可能針または微小針技術；血栓捕捉技術；スネア；および同等物等）、組織拡張技術（従応性または非従応性バルーン、塑性的もしくは弾力性拡張可能ステント、可逆的拡張可能コイル、編組または他の足場、および同等物等）、組織再建および／またはエネルギー送達技術（電気外科手術用アブレーション技術、ＲＦ電極、マイクロ波アンテナ、焼灼器表面、冷凍外科手術技術、レーザエネルギー伝送表面、および同等物等）、局所薬剤送達技術（薬物溶出ステント、バルーン、インプラント、または他の本体；造影剤もしくは薬物注射ポート；腔内補整構造；および同等物等）、インプラントおよびプロテーゼ展開技術、吻合技術ならびにクリップまたは縫合糸を適用するための技術、組織把持および操作技術；ならびに／または同等物を利用してもよい。いくつかの実施形態では、関節運動構造の外側表面は、組織を直接操作するために使用されてもよい。有意な付帯的損傷を与え得、低侵襲性腔内アプローチが有益であり得る、外科手術用介入の他の実施例として、脳の治療（神経刺激電極埋込、出血性または虚血性ストロークおよび他の状態の診断ならびに／もしくは治療を含む神経血管療法、および同等物を含む）；心血管療法および診断（冠状または末梢動脈の評価および／もしくは治療、弁手技または心房付属器の閉鎖等の構造心臓療法、マッピングおよび不整脈治療等の電気生理学手技、ならびに同等物を含む）；胃腸および／または生殖器手技（結腸内視鏡診断および介入、経尿道手技、経食道手技、内視鏡下肥満学手技等）；子宮鏡および／または卵管鏡手技、ならびに同等物；肺の気道および／もしくは血管系を伴う肺手技；鼻腔、喉、口、または他の空洞の診断および／もしくは治療、ならびに様々な他の腔内療法および診断が挙げられ得る。残念ながら、異なる療法および／または異なる体腔中への挿入のために使用される公知の構造は、別の器官系のための特定の治療のために開発されたデバイスの使用を試みることは、多くの場合、不適切（および可能性として、非効果的またはさらに危険）であるであろうほど非常に特殊である。非医療実施形態も同様に、産業用、組立、撮像、操作、および他の使用のための広範囲のツールまたは表面を有し得る。
【０１８２】
システム１０のカテーテル本体１２（特に、作動式部分２０の関節運動能力）をより詳細に述べると、カテーテル本体は、概して、近位端２２と、遠位端２４とを有し、その２つの間に延在する軸３０を伴う。図２を参照して理解され得るように、カテーテル本体１２は、約３つの直径またはそれ未満の短い作動式部分２０を有してもよいが、多くの場合、カテーテル本体のいくつかの直径にわたって断続的または継続的に延在する伸長作動式部分２０を有するであろう（概して、３つを上回る直径、多くの場合、１０を上回る直径、多くの場合、２０を上回る直径、いくつかの実施形態では、４０を上回る直径）。カテーテル本体１２（または本明細書に説明される作動構成要素を採用する他の可撓性関節運動式本体）の総長は、５〜５００ｃｍ、より典型的には、１５〜２６０ｃｍであってもよく、作動式部分は、随意に、１〜１５０ｃｍ（より典型的には、２〜２０ｃｍ）の長さと、０．６５ｍｍ〜５ｃｍ（より典型的には、１ｍｍ〜２ｃｍ）の外径とを有する。可撓性本体のガイドワイヤ実施形態の外径は、わずか０．０１２インチであってもよいが、多くの実施形態は、２フレンチを上回ってもよく、カテーテルおよび他の医療実施形態は、随意に、３４フレンチまたはそれを上回る大きさの外径を有し、産業用ロボット実施形態は、随意に、最大１インチまたはそれを上回る直径を有する。構造心臓療法（経カテーテル大動脈または僧帽弁修復もしくは埋込、左心耳閉鎖、および同等物等）のための例示的カテーテル実施形態は、３〜３０ｃｍの長さ、より典型的には、５〜２５ｃｍを伴う作動式部分を有してもよく、１０〜３０フレンチの外側外形、典型的には、１２〜１８フレンチ、理想的には、１３〜１６フレンチを有してもよい。電気生理学療法カテーテル（心臓サイクルを感知するための電極および／または心臓の選択された組織をアブレーションするための電極を有するものを含む）は、約５〜約１２フレンチのサイズと、約３〜約３０ｃｍの関節運動長さとを有してもよい。他のサイズの範囲もまた、これらまたは他の用途のために実装され得る。
【０１８３】
ここで図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃを参照すると、システム１０は、作動式部分２０を関節運動させるように構成されてもよい。関節運動は、多くの場合、運動範囲全体を通して継続的に移動を可能にするであろうが、いくつかの実施形態は、複数の離散関節運動状態の中から選択することによって、関節運動を部分的または完全に提供してもよい。特に、連続制御および可逆的移動を提供するために有益であり得、また、可撓性構造の剛性を変調させるために使用されることができる、対向する軸方向延在および収縮アクチュエータを有するカテーテルが、本明細書に説明される。これらの連続および離散システムは、多くの構成要素を共有する（いくつかのシステムは、両アプローチの組み合わせを採用し得る）。
【０１８４】
最初に、離散状態システムの使用を述べると、図１Ａ、システム１０は、例えば、長さΔＬにおける１つまたはそれを上回る増分変化によって、作動式部分２０の軸方向長を増加させることができる。長さΔＬにおける完全選択可能増加の実装のための例示的構造は、図４Ｄを参照して理解され得るように、長さにおける複数の増分増加を組み合わせることができる（ΔＬ＝ΔＬ１＋ΔＬ２＋．．．）。図１Ｂおよび１Ｃに示されるように、システム１０はまた、遠位端２４を、非関節運動式軸３０と関節運動式軸３０’との間の第１の屈曲角度３１を有する第１の屈曲状態（図１Ｂに図式的に示されるように）または総屈曲角度３３（関節運動式軸３０と関節運動式軸３０’’との間）を有する第２の屈曲状態に偏向させてもよく、本第２の屈曲角度は、第１の屈曲角度を上回る（図１Ｃに図式的に示されるように）。随意に、複数の離散屈曲角度増分を組み合わせ、総屈曲角度３３を形成することによって使用され得る（および／または連続移動も提供し得る）、例示的構造は、図４Ｃを参照して理解され得る。なお、付加的総累積屈曲角度３３は、随意に、第１の屈曲３１（図１Ｂ）を１つまたはそれを上回る付加的屈曲角度増分３５とともに第１の増分として与えることによって実装されてもよい。作動式部分２０を変化させるための増分は、カテーテルシステムの作動バルーンを完全に膨張および／または収縮させることによって提供されてもよい。実際、いくつかの実施形態はさらに、単一屈曲および／または伸長増分のみ可能であり得るのではなく、より多くの場合、いくつかの屈曲角度、屈曲配向、軸方向長、および同等物が、利用可能であり得、多くの場合、利用可能となるであろうように、図１Ａ−１Ｃに示されるもの以外の有意により多くの増分関節運動状態オプションを有するであろう（さらに多くの場合、連続範囲全体を通して屈曲を提供するであろう）。例えば、システム１０は、複数の離散代替総屈曲角度のいずれかを提供するように構成されてもよく（多くの場合、３つまたはそれを上回る、５つまたはそれを上回る、１０またはそれを上回る、２０またはそれを上回る、もしくはさらに４０〜１００の角度であって、実施形態は、所与の側方配向における３〜２０の代替屈曲角度を提供する）、代替屈曲角度のうちの１つは、典型的には、静止または非関節運動式角度を備える（随意に、直線またはゼロ度屈曲角度を有する、代替として、いくつかの事前設定または医師が与える屈曲を有する）。増分または連続屈曲能力は、単一側方配向に限定されてもよいが、より典型的には、異なる側方配向に、最も典型的には、３または４つの配向のうちのいずれかにおいて（例えば、時として、＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙおよび−Ｙ配向と称される、２つの対の対向する側方軸に沿って位置付けられるバルーンを使用して）、同様に、異なる屈曲配向を組み合わせることによって、中間配向においても利用可能であろう。連続位置付けが、バルーンまたはバルーン群を部分的に膨張もしくは収縮させることによって、類似関節運動構造を使用して実装されてもよい。
【０１８５】
システム１０はまた、カテーテル１２に複数の離散代替総軸方向長のいずれかを提供するように構成されてもよい。屈曲能力と同様に、そのような長さ作動はまた、バルーンアレイ構造のバルーンを膨張させることによって実装されてもよい。本明細書に説明される単純バルーンアレイ構造を用いて関節運動を提供するために、各作動は、離散した所定の作動増分（随意に、１つまたはそれを上回る部分的もしくは変調式作動とともに）の組み合わせとして実装されてもよいが、より多くの場合、バルーンのいくつか、大部分、または全部の変調式膨張もしくは部分膨張を使用して提供されてもよい。故に、特定のカテーテルがそのような屈曲関節運動能力を含むかどうかにかかわらず、システム１０は、カテーテル１２に複数の離散代替総軸方向長の少なくともいずれかを提供し（多くの場合、３つまたはそれを上回る、５つまたはそれを上回る、１０またはそれを上回る、２０またはそれを上回る、もしくはさらに４０〜１００の長さであって、大部分の実施形態は、３〜２０の代替総長を提供する）、より典型的には、伸長範囲全体を通した長さを提供するように構成されてもよい。なお、システム１０の実施形態は、離散した所定の作動増分の組み合わせとして、各全体作動を部分的または完全に実装するように構成されることができる。離散作動増分（および関連付けられたバルーン）の一部または全部は、作動式部分２０内の軸３０に沿った関連付けられた場所３７もしくは長さ区画、随意に、関連付けられた側方Ｘ−Ｙ配向、および／または関連付けられた所定の増分作動量を有してもよい。作動増分の少なくともいくつかの側方Ｘ−Ｙ配向は、カテーテル本体１２の局所軸（図１ＢにおけるＺ軸として示される）を横断してもよく、種々の作動バルーン３６および側方偏向軸Ｘ−Ｙの位置間の関係は、図４を参照して理解され得る。増分作動量に関して、特定のバルーンの膨張および／または収縮は、増分屈曲角度、軸方向オフセット変化、軸方向伸長変位、および／または同等物を使用して特性評価されてもよい。各作動増分（１つまたはそれを上回るバルーンの膨張もしくは収縮を含む）はまた、関連付けられた増分作動時間を有してもよい（バルーンの完全膨張または収縮のために、これらは、多くの場合、異なる）。これらの時間は、いくつかの実施形態では、随意に、単一作動増分の間、流体流動の制御式変動（漸増または漸減等）を用いて可変に制御されてもよいが、多くの実施形態は、代わりに、比較的に均一な増分作動圧力および流動特性を使用してもよい（随意に、バルーンの中へおよび／またはそこからの固定絞りもしくは減衰流体流動を介して）。なお、制御可能（かつ比較的に高い）全体的遠位速度は、例えば、その関連付けられた膨張時間の少なくとも一部が重複するように、複数のバルーンの膨張の制御式開始によって、カテーテル本体の長さに沿った離散作動増分の協調されたタイミングから提供されてもよい。作動増分実装構造（概して、１つまたはそれを上回る関連付けられた作動バルーン）は、各作動増分と関連付けられることができ、作動構造は、随意に、作動構成または非作動構成のいずれかとなるようにコマンドされる（作動バルーンは、それぞれ、完全に膨張または完全に収縮される等）。屈曲角度の変動は、例えば、所与の時間に完全に膨張されるようにコマンドされるカテーテル本体１２の片側に沿ってバルーンの数を変化させることによって実装されてもよく、各付加的バルーン膨張は、全体的屈曲角度を徐々に増加させる。バルーンは、多くの場合、作動式部分２０に沿って異なる関連付けられた軸方向場所３７、３７’を有するであろう。これは、コマンドされる屈曲増分の軸方向場所が、典型的には、アレイ内の全バルーン未満であろう、膨張される群内に含まれるべき関連付けられたバルーン軸方向場所の選択によって、複数の離散軸方向場所３７、３７’の中から選択されることを可能にすることができる。所望の全体作動は、利用可能な増分作動の中から屈曲増分（および／または他の作動増分）のサブセットを識別し、組み合わせ、全体的バルーンアレイまたは複数のアレイの中からの作動バルーンの関連付けられたサブセットを膨張させることによって実装されることができる。故に、総屈曲角度の制御を可能にするとともに、作動式部分２０に沿った所定の屈曲増分の中からのサブセットの適切な選択は、例えば、屈曲の全長にわたる離散屈曲増分のサブセットを軸方向に分散または分離することによって、屈曲の平均半径の制御を可能にし得る。全体的屈曲の軸方向場所の制御は、膨張されるバルーンサブセットの軸方向場所を選択することによって提供されることができ、総屈曲の側方Ｘ−Ｙ配向の制御は、ともに組み合わせ、所望の配向に近似させるように、異なる利用可能な増分側方配向の中からサブセットを選択することによって提供されることができる等である。
【０１８６】
上記に提案されるように、作動式部分２０は、多くの場合、複数の異なる屈曲角度を用いて、複数の異なる全体的屈曲外形のいずれかに関節運動されることができる。加えて、多くの場合、屈曲角度から実質的に独立して、作動式部分２０は、複数の異なる側方屈曲方向のいずれかにおいて（多くの場合、離散増分屈曲配向の組み合わせを通して、断面またはＸ−Ｙ平面において）屈曲するように再構成されることができ、複数の軸方向場所のいずれかにおいて屈曲することができ、および／または複数の異なる全体的屈曲半径のいずれかを伴って屈曲するように作動されることができる。さらに、屈曲配向および／または屈曲半径は、作動式部分２０の軸方向長に沿って制御可能に異なってもよい。興味深いことに、大部分のカテーテル操向システムと対照的に、本発明のいくつかの実施形態は、総関節運動が性質上幾分デジタルであり得るため、カテーテル本体２０の軸３０を離散屈曲増分３１、３５の合計間の中間屈曲角度に駆動可能ではない場合がある。しかしながら、作動増分の一部または全部は均一であり得るが、個々の屈曲角度および同等物は、代替として、所定の屈曲増分のサブセットが屈曲角度および同等物の微調整を可能にするように構成され得るように、非均一であってもよいことに留意されたい（異なるサイズのバルーンをアレイ内に含むことによって等）。代替として、全体作動は、多くの場合、一連の増分作動の合計となるであろうため、１つまたはそれを上回るバルーンは、（デジタルではなく）アナログ関節運動を提供するように構成されることができ、アナログ移動は、多くの場合、離散デジタル関節運動間に橋架し、それによって、連続位置範囲を提供するために十分である。これは、例えば、関連付けられた容積式ポンプを使用することによって等、（完全膨張または収縮に依拠するのではなく）アレイのバルーンのうちの１つまたはそれを上回るものを可変に部分的に膨張させるようにシステムを構成することによって実装されることができる。さらにより一般には、バルーンまたはバルーン群は、範囲全体を通して可変圧力に膨張され、システムの運動範囲全体を通して効果的にアナログ移動を提供してもよい。
【０１８７】
便宜上、カテーテル本体１２の全体的作動構成または状態は、それぞれ、関連付けられた作動増分およびバルーンの状態を示す、複数のスカラ量を使用して説明され得、それらの増分状態は、随意に、作動状態ベクトルまたはマトリクスを定義するために組み合わせられる。作動増分が性質上デジタルである場合（バルーンの完全膨張または完全収縮と関連付けられる等）、カテーテル１２の作動状態の一部または全部は、デジタル作動状態ベクトルもしくはマトリクスによって説明され得る。そのようなデジタル実施形態（特に、アナログ構成要素を伴わないもの）は、これらの単純デジタル状態ベクトルまたはデジタル状態マトリクスを利用し、データ操作を有意に促進し、制御信号処理速度を向上させ、最小の所望の処理能力および全体的システムコストを削減することに役立ち得る。また、前述のバルーンアレイシステムの分解能、可撓性、および正確度利点の多くはまた、アレイのバルーンの全部が可変膨張状態に膨張可能であるときも利用可能であることに留意されたい。故に、本明細書に説明されるシステムのいくつかの実施形態は、変調式量および／または圧力の流体を１つもしくはそれを上回る流体伝送チャネルに沿って複数のバルーンに指向する、流体制御システムを含んでもよい。そのような実施形態のための制御システムは、類似処理アプローチを採用してもよいが、バルーン膨張スカラ値は、最小限または事実上無膨張から完全膨張までの範囲内の変数値を有する。
【０１８８】
ここで図１−１および２を参照すると、関節運動システム１０の実施形態は、カテーテル１２の遠位端２４を基部部分２１に対して作業空間内の所望の位置および／または配向に向かって移動させ、基部部分は、多くの場合、作動式部分２０に隣接し、その近位にある。そのような関節運動は、基部部分２１の近位のカテーテル本体１２の任意の屈曲から比較的に（またはさらに完全に）独立してもよいことに留意されたい。近位基部２１の場所および配向（ハンドル１４または別の便宜的固定もしくは移動可能な参照フレームに対して）が、例えば、公知のカテーテル位置および／または配向識別システムをシステム１０内に含むことによって、放射線不透過性または他の高コントラストマーカならびに関連付けられた撮像および位置および／または配向識別画像処理ソフトウェアをシステム１０内に含むことによって、カテーテル本体１２の近位部分に沿って可撓性本体状態センサシステムを含むことによって、近位ハンドル１４と作動式部分２０との間のカテーテル本体１２の前述の任意の可撓性長さによって、または同等物によって識別されてもよい。種々の異なる自由度が、作動式部分２０によって提供されてもよい。関節運動システム１０の例示的実施形態は、例えば、遠位端２４が、基部部分２１に対して２自由度、３自由度、４自由度、５自由度、または６自由度を伴って、移動されることを可能にし得る。関節運動式部分２０の運動学的自由度の数は、いくつかの実施形態では、特に、バルーンアレイのいくつかの異なる代替サブセットが、潜在的に、異なる膨張状態にあって、同一の結果として生じるカテーテル先端および／またはツール位置および配向を与え得るとき、はるかに多くてもよい。
【０１８９】
作動式部分２０に沿った、かつそれを越える伸長カテーテル本体１２は、安全閾値を超える側方および／または軸方向力を不注意に周囲組織に印加することを回避するように、関節運動の前、間、および後、可撓性のままであり得る（多くの場合、そうであるべきである）ことに留意されたい。なお、本明細書に説明されるシステムの実施形態は、作動式部分２０に沿って、作動式部分２０の近位において、および／または作動式部分２０の遠位において、カテーテル本体１２の１つまたはそれを上回る軸方向部分の剛性を局所的かつ制御可能に増加させてもよい。カテーテル本体のそのような選択的補剛は、能動的関節運動能力を伴って、または伴わずに実装されてもよく、カテーテル本体１２の１つまたはそれを上回る軸方向部分に沿って延在してもよく、ユーザからのコマンド、センサ入力（随意に、カテーテルの軸方向移動を示す）、または同等物に応答して、どの部分が補剛され、どの部分がより可撓性であるかを改変させてもよい。
【０１９０】
図２に示されるように、作動式部分２０は、軸方向の一連の２つまたはそれを上回る（好ましくは、少なくとも３つの）作動可能サブ部分または区画２０’、２０’’、２０’’’を備えてもよく、区画は、随意に、相互に隣接する、または代替として、カテーテル１２の比較的に短い（１０の直径未満）および／または比較的に剛性の中間部分によって分離される。各サブ部分または区画は、関連付けられた作動アレイを有してもよく、アレイは、ともに作用し、所望の全体的カテーテル形状および自由度を先端またはツールに提供する。サブ部分のうちの少なくとも２つは、類似関節運動構成要素（類似バルーンアレイ、類似構造バックボーン部分、類似弁システム、および／または類似ソフトウェア）等を採用してもよい。共通点として、対応する作動バルーンアレイの使用が挙げられ得るが、随意に、異なるアレイの個々の作動バルーンの特性およびアレイの場所間の間隔は、カテーテル本体の任意の遠位テーパ化のために変動する。分化された関節運動構成要素の使用には利点が存在し得、例えば、近位および遠位サブ部分２０’、２０’’’は、少なくとも２つの自由度を伴う選択的側方屈曲を可能にするように構成される類似構造を有し、中間部分２０’’は、可変軸方向伸長を可能にするように構成される。しかしながら、多くの実施形態では、少なくとも２つの（好ましくは、全部の）区画は、実質的に連続であって、共通構成要素および幾何学形状を共有し、異なる区画は、別個の流体チャネルを有し、別個に関節運動可能であるが、それぞれ、随意に、類似移動能力を提供する。
【０１９１】
複数の軸方向区画を含む、本明細書に説明されるそれらの伸長可撓性関節運動式構造のために、本システムは、多くの場合、その区画に沿って分散される所望の区画形状状態に向かう単一の一貫した関節運動として、特定の区画の各コマンドされる関節運動を判定および実装するであろう。いくつかの例示的実施形態では、公称または静止区画形状状態は、３自由度空間に制約されてもよい（Ｘ−Ｙ−Ｚ作業空間における２つの横方向側方屈曲配向および軸方向（伸長）配向の連続組み合わせによって等）。本明細書に説明される例示的実施形態のいくつか（螺旋延在／収縮実施形態の少なくともいくつかを含む）では、区画に沿った側方屈曲は、区画が設計軸方向長構成またはその近傍（軸方向もしくはＺ運動範囲の中間またはその近傍等）にあるとき、少なくとも略平面であり得るが、区画がその設計構成（軸方向運動範囲の近位および／または遠位端の近傍等）から離れるように移動するにつれて、若干、但し、増加した面外捻転曲率を呈し得る。面外屈曲は、螺旋構造が軸方向長において増加および減少すると、それらのバルーンを支持する螺旋構造の巻回および解巻から生じる偏心バルーンの側方配向における変化を判定することによって、運動学的に繰り返し考慮され得る。例えば、区画は、２０度の屈曲角度を用いて−Ｙ配向に屈曲するようにコマンドされてもよい（全体的所望の姿勢または移動の一部として）。屈曲が設計軸方向長において生じるべきである場合（軸方向運動範囲の中間において等）であって、４つの軸方向屈曲場所におけるバルーン（または対向するバルーン対）がコマンドされる屈曲を提供するために使用されることができると仮定して、バルーン（またはバルーン対）はそれぞれ、−Ｙ配向に約５度区画を屈曲させるように膨張または収縮されてもよい（それによって、５×４、すなわち、２０度の総屈曲を提供する）。同一屈曲が、その軸方向運動範囲の端部までの区画の軸方向延長と組み合わせられるべきである場合、プロセッサは、区画が若干の＋Ｘ成分がコマンドされる屈曲に存在するであろうように、ある捻転（例えば、２度）を呈するであろうと判定し得、したがって、プロセッサは、対応する−Ｘ屈曲成分をコマンドすることによって、または別様に、可撓性本体の別の区画に対するコマンドにおいて補償することによって、捻転を補償してもよい。
【０１９２】
図３および５を参照すると、システム１０のカテーテル本体１２は、構造骨格（ここでは、螺旋コイル３４の形態）に搭載される作動アレイ構造３２を含む。例示的バルーンアレイ３２は、Ｍ×Ｎ個のアレイを画定するように、可撓性基板３８に沿ってバルーン場所に分散される流体拡張可能構造またはバルーン３６を含み、Ｍは、軸３０に沿った所与の場所におけるカテーテル１２の円周５０を中心として分散されるバルーンの整数であって、Ｎは、作動バルーンを有するカテーテル１２に沿った軸方向場所の整数を表す。アレイ要素場所の円周方向および軸方向間隔は、概して、既知であって、好ましくは、規則的であろう。本第１の例示的作動アレイは、合計１６のバルーンのための４×４アレイを含む。代替アレイは、合計２つのバルーンのための１×２アレイから合計１６００のバルーン（またはそれを上回る）のための８×２００アレイ、より典型的には、３×３〜６×２０アレイを有してもよい。１×Ｎ個のバルーンアレイが、提供されてもよいが（特に、屈曲を配向するためにカテーテル本体の回転に依拠するシステム上において）、Ｍは、より典型的には、２つまたはそれを上回り、より多くの場合、３〜８、好ましくは、３または４であろう。同様に、Ｍ×１個のバルーンアレイが、いくつかの異なる所望の側方配向のいずれかにおける特定の場所において単一屈曲増分を与えることを可能にするために提供されてもよいが、アレイ３２は、より典型的には、２〜２００、多くの場合、３〜２０または３〜１００のＮを有するであろう。以下に説明される収縮／拡張実施形態では、複数のアレイが、提供されてもよく、類似Ｍ×Ｎ個のアレイが反対に搭載される。全アレイ場所が、膨張可能バルーンを有する必要があるわけではなく、バルーンは、軸に沿ったバルーンの円周方向数を交互させる、またはアレイの軸方向長に沿ってバルーン間の分離を変動または交互させること等を用いて、より複雑な配列に配列されてもよい。
【０１９３】
特定の区画の、または共通基板に搭載される、バルーンは、アレイを形成するように説明され得、作動バルーンアレイ構造は、随意に、多区画または対向する関節運動システム内のサブアレイとして使用される。組み合わせられたサブアレイはともに、全体的デバイスのアレイを形成してもよく、これはまた、単に、アレイまたは随意に全体的もしくは組み合わせられたアレイとしても説明され得る。関節運動式部分２０の区画またはサブ部分に沿った例示的バルーンアレイは、単一方向における屈曲のための１×８、１×１２、および１×１６アレイ（随意に、区画のバルーンの２、３、４、またはさらに全部が、ともに膨張されるように、単一共通膨張管腔と流体連通する）と、Ｘ−Ｙ屈曲のための４×４、４×８、および４×１２アレイ（２〜１２のバルーンの軸方向に整合された群が、＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、および−Ｙ配向における関節運動のために４つまたはそれを上回る共通管腔と結合される）とを含む。本明細書に説明される対向する延在／後退連続関節運動構造を有する区画毎の例示的アレイは、６〜４８のバルーンを伴い、３つの側方バルーン配向が、カテーテル軸を中心として１２０度分離される、３×２Ｎ、３×３Ｎ、４×２Ｎ、または４×３Ｎのバルーンアレイ、例えば、３×２、３×４、３×６、３×８、３×１０、３×１２、３×１４、および３×１６アレイの形態であってもよい。延在バルーンは、多くの場合、各側方配向に沿って収縮バルーンが軸方向に点在され、別個の３×Ｎアレイが、区画のための３×２Ｎ延在／収縮アレイ内においてともに組み合わせられる一方、２つの延在バルーンが、３×３Ｎ配列のために、各収縮バルーン間に軸方向に位置付けられてもよい。収縮バルーンは、それらが対向する延在バルーンと軸方向に整合する、および／またはそれと同一平面にあってもよいが、いくつかの実施形態では、（例えば）一方のタイプの２つのバルーンが他方の１つのバルーンと平衡する、またはその逆であるように、平面配列からオフセットされた対向するバルーンを配列することが有利であり得る。区画の各配向に沿った延在バルーンは、共通膨張流体供給源管腔を共有し得る一方、配向毎の区画の収縮バルーンも同様に、共通管腔を共有する（３×２Ｎおよび３×３Ｎアレイの両方のために区画毎に６つの流体供給管腔を使用する）。延在／収縮カテーテルは、関節運動式部分に沿って１〜８つのそのような区画、より典型的には、１〜５つの区画、好ましくは、２〜４つの区画を有してもよい。他の医療および非医療伸長可撓性関節運動式構造は、類似またはより複雑なバルーン関節運動アレイを有してもよい。
【０１９４】
図３、４Ａ、４Ｂ、および４Ｃから分かるように、骨格は、多くの場合（但し、常時ではない）、軸方向の一連のループ４２を含むであろう。ループが螺旋コイル３４内に含まれるとき、コイルは、随意に、コイル３４の隣接するループ４２を相互に向かって押勢するように付勢されてもよい。そのような軸方向圧縮付勢は、流体を押勢し、バルーンを収縮させることに役立ち得、螺旋圧縮を伴って、または伴わずに、他の構造（内側および／または外側シース、引張ワイヤ等）によって印加され得る。隣接するループ間の軸方向係合（直接、またはループ間のアレイのバルーン壁もしくは他の材料を用いて）はまた、バルーンが膨張されていないとき、圧縮軸方向力が比較的に硬性に伝送されることを可能にし得る。特定のバルーンが完全に膨張されたときに、軸方向圧縮が、完全に膨張されたバルーン壁材料によって、かつバルーン内の流体によって、隣接するループ間に伝送されてもよい。バルーン壁が非従応性であるとき、膨張されたバルーンは、これらの力を比較的に硬性に伝達し得るが、バルーン／骨格インターフェースに隣接するバルーン壁材料のある程度の撓曲を伴う。軸方向荷重をより広範なバルーンインターフェース領域を横断して分散させる、硬性または半硬性インターフェース構造は、そのような撓曲を限定し得る。軸方向引張力（軸方向屈曲と関連付けられたものを含む）は、骨格の付勢によって（および／または他の軸方向圧縮構造によって）抵抗されてもよい。代替ループ状骨格構造が、例えば、ハイポチューブに１つまたはそれを上回る側方配向から断面の一部を横断して軸方向の一連の側方切開を切り込むことによって、編組金属またはポリマー要素もしくは同等物によって形成されてもよい。非ループ状骨格が、公知のソフトロボット構造に基づく構造を用いるものを含む、いくつかの代替の公知の硬性または可撓性ロボット連結アーキテクチャを使用して形成されてもよい。コイル３４または他の骨格構造のための好適な材料として、ステンレス鋼、ばね鋼鉄、ニチノール（ＴＭ）合金等の超弾性または形状記憶合金等の金属、ポリマー、繊維補強ポリマー、高密度もしくは超高密度ポリマー、または同等物が挙げられ得る。
【０１９５】
ループが骨格内に含まれるとき、作動アレイ３２は、骨格に搭載されることができ、バルーン３６のうちの少なくともいくつかは、コイル３４のループ間等の２つの隣接する関連付けられたループ４２間に位置付けられる。ここで図４Ｃを参照すると、例示的な収縮されたバルーン３６ｉが、近位に隣接するループ４２ｉと遠位に隣接するループ４２ｉｉとの間に位置し、バルーンの第１の表面領域が、近位ループ３４ｉの遠位に配向された表面に係合し、バルーンの第２の表面領域が、遠位ループ４２ｉｉの近位に配向された表面に係合する。収縮されたバルーン３６ｉの壁は、ある程度の厚さを有し、隣接するループ４２ｉおよび４２ｉｉの近位および遠位表面は、非ゼロ軸方向収縮オフセット４１をループ間に維持する。軸方向圧縮力は、ループから中実バルーン壁を通して伝達されることができる。代替骨格構造は、例えば、バルーンおよび任意の隣接する基板構造を越えて円周方向にまたは半径方向に一方もしくは両方のループから延在するバルーンレセプタクルまたは１つもしくはそれを上回る軸方向突出部を含むことによって、ゼロの収縮オフセットを有し、直接、軸方向圧縮力を伝送するように、ループが直接相互に係合することを可能にし得る。なお、バルーンの完全膨張は、典型的には、隣接するループ間の分離をより大きい完全膨張オフセット４１’に増加させるであろう。図４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄの簡略化された側方断面は、均一厚さの薄壁バルーンと丸みを帯びた螺旋コイルループとの間の直接インターフェース係合を図式的に示す。そのようなインターフェースは、軸方向荷重下、コイルに係合するバルーン壁の比較的に限定された面積および関連付けられた変形をもたらし得る。コイルに沿った（多くの場合、局所的に増加された凸面半径、局所的に平坦化された表面、および／または局所凹面バルーンレセプタクルを含む）、および／またはバルーンのコイル係合表面に沿った（バルーン壁を局所的に厚化し、係合面積を拡散させることによって等）、および／またはバルーンとコイルとの間に荷重拡散体を提供する、代替バルーン係合表面形状が、軸方向剛性を追加し得る。隣接するコイルへのバルーンの接着剤接合を含むこと、バルーン移行を阻止するような折畳または材料を含むこと、および同等物等、バルーンおよびバルーン／コイルインターフェースへの種々の他の修正もまた、有益であり得る。
【０１９６】
バルーンの膨張は、例えば、カテーテル１２の軸３０を屈曲させるように、螺旋コイルのループ間の分離を増加させることによって、カテーテル本体１２に沿って幾何学形状を改変させることができる。図１Ｂ、１Ｃ、および４−４Ｃを参照して理解され得るように、バルーンの偏心サブセットを選択的に膨張させることは、カテーテル軸の側方偏向を可変に改変させることができる。図１Ａ、４、および４Ｄを参照して理解され得るように、バルーンの全部（または軸対称サブセット）の膨張は、カテーテル構造の軸方向長を増加させ得る。異なる側方配向および軸方向位置の組み合わせを有する、バルーンのサブセットを膨張させることは、カテーテル遠位先端２６および／またはカテーテル本体に沿った１つもしくはそれを上回る他の場所（ツールが搭載される場所等）の広範囲の潜在的場所および配向を提供することができる。
【０１９７】
作動アレイ３２内に含まれる基板３８の材料の一部または全部は、多くの場合、比較的に非弾性であろう。しかしながら、骨格および全体的カテーテルが、バルーンの膨張に伴って、または環境力下、軸方向に撓曲および／もしくは伸長することを可能にすることが望ましくあり得る。故に、アレイ３２は、バルーンアレイが、屈曲および伸長の間、骨格とともに軸方向に移動することを可能にするように、カットアウト５６を有してもよい。アレイ構造は、代替として（または加えて）、蛇行構成または螺旋コイル状構成を有することによって、そのような関節運動のために構成され得る。アレイ３２のバルーン３６は、非従応性バルーン壁材料を含んでもよく、バルーン壁材料は、随意に、基板の材料から一体的に、または別個に形成される。弾性層もしくは他の構造が、弁および同等物において使用するために基板内に含まれてもよく、いくつかの代替バルーンは、弾性および／または半従応性材料を含んでもよいことに留意されたい。
【０１９８】
図３、４Ａ、および５を参照すると、アレイ３２の基板３８は、アレイが、使用中であるとき、巻装される、または別様に円筒形構成をとり得るように、側方に可撓性である。円筒形アレイは、螺旋コイル３４またはカテーテルの他の構造バックボーンに同軸方向に搭載されてもよい（その中に挿入される、またはそれを半径方向外向きに囲繞する等）。アレイの円筒形構成は、概して、カテーテルの外径と等しいまたはそれ未満の直径を有するであろう。基板３８の対向する側方縁は、示されるように、間隙によって分離されてもよい、相互に接触してもよい、または重複してもよい。接触または重複する縁は、ともに添着されてもよい（随意に、カテーテルを半径方向流体流動に対してシールすることに役立つように）、または相対的運動に適応してもよい（軸方向撓曲を促進するように）。いくつかの実施形態では、円筒形構成を形成するための基板の側方巻装または撓曲は、均一であってもよい（主表面に沿って連続側方曲線を提供するように）一方、他の実施形態では、基板の断続軸方向屈曲領域は、円筒形形状が角柱状配列によって近似されるように（随意に、バルーン、弁、または他のアレイ構成要素に沿った基板の屈曲を限定するように）、基板の軸方向に伸長な比較的に平坦な領域によって分離されてもよい。
【０１９９】
多くの場合（但し、常時ではない）、アレイ構造の１つまたはそれを上回る構成要素を平坦な略平面構成に形成する、および／または組み立てることが有利となるであろう（かつ随意に、以下に説明されるように、線形構成に）。これは、例えば、基板３８上でのバルーン３６の部分的または最終形成、もしくは代替として、基板への事前形成バルーンの取付を促進し得る。基板の平坦構成はまた、バルーンと流体膨張流体源またはリザーバ５４とを選択的に結合するように、流体連通チャネル５２を提供するために、および同等物のために、公知の押出成形または微小流体チャネル加工技法の使用を促進し得る。基板の平坦構成のなおもさらなる利点として、電気トレースおよび他の回路構成要素を加工するための電気回路印刷技法、基板３８によって支持されるであろう弁、バルーン、チャネル、または他の流体構成要素を形成するための自動３−Ｄ印刷技法（付加および／または除去技法を含む）、および同等物の使用が挙げられ得る。基板が巻装された管状または平坦平面構成にあるとき、基板は、典型的には、バルーン３６に隣接する第１の主表面６２と、第１の主表面と反対の第２の主表面６４とを有するであろう（円筒形構成において、それぞれ、第１の主表面６２は、随意に、半径方向内側または外側表面であって、第２の主表面６４は、半径方向外側もしくは内側表面である）。巻装された構成への基板３８およびアレイ３２の撓曲を促進するために、逃げまたはチャネルが、第１および／もしくは第２の主表面から基板の中に延在するように形成されてもよい、または一体型ヒンジ領域が、基板の比較的により硬性の部分間に別様に提供されてもよい。さらに、任意の弁または他の敏感な構造に隣接する基板の変形を回避するために、局所補剛補強材料が、追加されてもよく、および／または逃げもしくは開口が、弁を部分的に囲繞するように形成されてもよい。いくつかの実施形態では、アレイ構成要素の少なくとも一部は、基板が少なくとも局所的に湾曲される間、基板の層をともに接合する、基板の少なくとも１つの層を管として形成する、基板に切り込みを選択的に形成し（随意に、フェムト秒、ピコ秒、または他のレーザを用いて）、流体、回路、もしくは他の構成要素を形成する、または軸方向撓曲および伸長を可能にする（軸方向撓曲および半径方向拡張を可能にするためのステントの切断に類似する）、ならびに／またはチャネルのうちの少なくともいくつかを形成する、および切断後、層をともに接合することによって等、少なくとも部分的に円筒形構成において基板と形成される、または組み立てられてもよい。
【０２００】
図５−５Ｃを参照して理解され得るように、アレイ３２の基板３８は、可撓性基板材料の１つまたはそれを上回る層７０、７２、７４．．．を含んでもよい。基板層は、公知の可撓性および／または硬性微小流体基板材料から成ってもよく、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）および他のポリオレフィン、ポリスチレン（ＰＳ）、テレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナノ複合ポリマー材料、ガラス、シリコン、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、および／または同等物である。これらおよびなおもさらなる公知の材料が、作動アレイ３２の他の構成要素内に含まれてもよく、バルーンにおいて使用するための公知のポリマーを含む（多くの場合、非従応性バルーンのためのＰＥＴ、ＰＩ、ＰＥ、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡ）ポリマー、例えば、ＰＥＢＡＸ（ＴＭ）ポリマー、ナイロン、ウレタン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、熱可塑性材料、および／または同等物；もしくは従応性または半従応性バルーンのためのシリコーン、ポリウレタン、半弾性ナイロンまたは他のポリマー、ラテックス、および／もしくは同等物を含むであろう）。基板アセンブリ内に含まれ得る、付加的ポリマーは、弁作動要素を含んでもよい（随意に、形状記憶合金構造または箔；相変化アクチュエータ材料、例えば、パラフィンまたは他のろう、電場感受性ヒドロゲル、二元金属アクチュエータ、圧電構造、誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）材料、または同等物を含む）。故に、いくつかの実施形態は、作動アレイ３２のために均質材料を採用してもよいが、多くのアレイおよび基板は、代わりに、異種であってもよい。
【０２０１】
幸いにも、作動アレイ３２のための構成要素を形成し、組み立てるための技法は、いくつかの最近の（かつ比較的に広く報告されている）技術から導出され得る。基板層材料内にチャネルを加工するための好適な技法として、レーザ機械加工（随意に、フェムト秒またはピコ秒レーザを使用する）、ドライレジスト技術等のフォトリソグラフィ技法、エンボス加工（ホットローラエンボス加工を含む）、鋳造または成形、乾式複写技術、マイクロ熱成形、ステレオリソグラフィ、３−Ｄ印刷、および／または同等物が挙げられ得る。回路、弁、センサ、および同等物を形成するために使用され得る、好適な３−Ｄ印刷技術として、ステレオリソグラフィ、デジタル光処理、レーザ焼結または溶融、熱溶解積層法、インクジェット印刷、選択的堆積積層、電子ビーム溶融、または同等物が挙げられ得る。作動アレイ３２の構成要素の組立は、層と他の構成要素との間のレーザ、熱、および／または接着剤接合を利用してもよいが、レーザ、超音波、または他の溶接技法、微小締結具、もしくは同等物もまた、使用されてもよい。基板３８によって担持される伝導性トレース、作動素子、信号プロセッサ、および／またはセンサ構成要素の電気要素加工は、例えば、インクジェットまたはフォトリソグラフィ技法、３−Ｄ印刷、化学蒸着（ＣＶＤ）および／または開始化学蒸着（ｉＣＶＤ）等のより具体的変形例、ロボット微小組立技法、もしくは同等物を使用してもよく、電気トレースおよび他の構成要素は、多くの場合、金属（銀、銅、または金等）を含有するインクおよび他の材料、炭素、または他の導体から成る。多くの好適な加工および組立技法が、微小流体ラボオンチップチップまたはラボオン箔用途のための開発の際に開発されている。医療バルーンを加工するための技法は、十分に開発されており、随意に、公知の大量生産技法（随意に、バブルラップを加工する、押出成形された管類の波板成形のため、および同等物のために開発されたものを含む）を利用するために修正されてもよい。本明細書に説明される作動アレイ構造のいくつかの実施形態は、ピコリットルまたはナノリットルの流体量を正確に取り扱うために十分に小さい流体チャネルを採用してもよいが、他の実施形態は、望ましい作動応答時間を提供するようにはるかに大きい流動を利用する、チャネルおよびバルーンまたは他の流体拡張可能体を含むであろうことに留意されたい。少なくとも部分的に可撓性のバルーン壁を有する、バルーンは、本明細書に説明されるシステムのための特定の利点を提供し得るが、ピストンまたは他の容積式拡張構造を採用するもの等の代替硬性流体拡張可能体もまた、いくつかの実施形態では、使用を見出し得る。
【０２０２】
作動アレイ３２内に含まれるようなバルーン３６の構造は、アレイの他の構成要素と一体型の材料から形成されてもよい、または別個に形成され、アレイに取り付けられてもよい。例えば、図５Ｂおよび５Ｃに示されるように、バルーン３６は、別の基板層７２または複数の層に接合もしくは別様に添着され得る、基板材料の第１のシート７４に形成される、またはそこに取り付けられてもよい。バルーン層７４の材料は、随意に、チャネルの一部を直接被覆してもよい、またはチャネルとバルーンとの間の中間基板層表面を通して開放する開口７８と整合されてもよい。開口７８は、各バルーンと少なくとも１つの関連付けられたチャネル５２との間の流体連通を可能にしてもよい。個々のバルーンを加工するための代替方法は、周知であって、形成されるバルーンは、接着剤接合によって基板３８に添着されてもよい。バルーン形状は、比較的に単純な円筒形を備えてもよい、またはコイルのループ間の拡張されたオフセットに追従する、円筒形基板に伴って湾曲する、および／またはより広い表面積にわたって骨格のインターフェース表面に係合し、それによって、作動および環境荷重を分散させるようにテーパ状に幾分調整されてもよい。アレイ内のバルーンの有効直径は、約０．００３ｍｍ〜約２ｃｍもの（またはそれを上回る）範囲であって、より典型的には、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍまたは５ｍｍの範囲内にあってもよく、バルーン長さは、多くの場合、直径の約２〜約１５倍である。典型的バルーン壁厚は、約０．０００２ｍｍ〜約０．００４ｍｍの範囲であってもよく（いくつかのバルーン壁厚は、０．０００２ｍｍ〜０．０２０ｍｍである）、バルーン内の完全膨張圧力は、約０．２〜約４０気圧、より典型的には、約０．４〜約３０気圧の範囲内、いくつかの実施形態では、約１０〜約３０気圧の範囲内であってもよく、高圧実施形態は、２０〜４５気圧もの高い範囲内の圧力で動作し、随意に、５０気圧を上回るバースト圧力を有する。
【０２０３】
ここで図５を参照すると、バルーン３６は、概して、流体源５４（ここでは、加圧された単回使用カートリッジとして示される）と、１つまたはそれを上回る弁９０とを含む、流体供給システムを使用して膨張されるであろう。弁９０の少なくともいくつかは、バルーンアレイ基板の中に組み込まれてもよく、弁は、随意に、基板３８の１つまたはそれを上回る層上に印刷された回路を使用して作動される。患者身体内で使用され得る、基板搭載式弁を伴って、または伴わずに、弁の少なくともいくつかは、筐体１４に搭載される、または別様に、カテーテル１２の近位端に結合されてもよい。弁９０は、好ましくは、流体システムが、プロセッサ６０の指示下、作動アレイ３２内に含まれる複数の代替の個々のバルーンまたはバルーン３６のサブセットのいずれかを選択的に膨張させることを可能にするように、チャネル５２に結合されるであろう。故に、プロセッサ６０は、多くの場合、導体を介して、弁９０に結合され、導体は、ここでは、随意に、フレックス回路トレースを基板３８上に含む。
【０２０４】
依然として図５を参照すると、流体源５４は、随意に、流体をリザーバから加圧するために、別個の流体リザーバおよびポンプを備えてもよいが、多くの場合、加圧された流体を含有する単純タンクまたはカートリッジを含み、流体は、随意に、ガスもしくはガス液体混合物であろう。カートリッジは、多くの場合、バルーン３６の完全膨張圧力範囲またはそれを上回る供給圧力に流体を維持し、カートリッジは、随意に、使用の間、供給圧力をカートリッジ内で所望の範囲内に維持するように、筐体１４内の抵抗加熱器または同等物（図示せず）によって徐々に加熱されるであろう。供給圧力は、典型的には、チャネル５２および弁９０を通した圧力損失を前提として、標的閾値内のバルーン膨張時間を提供するために十分なバルーン膨張圧力を超え、典型的供給圧力は、１０〜２１０気圧、より典型的には、２０〜６０気圧である。好適な流体は、公知の医療加圧ガス、例えば、二酸化炭素、窒素、酸素、亜酸化窒素、空気、公知の産業および極低温用ガス、例えば、ヘリウムおよび／または他の不活性もしくは貴ガス、フッ化炭素を含む冷媒ガス、および同等物等を含んでもよい。キャニスタ内で加圧された流体は、膨張のために、チャネル５２を介して、バルーン３６の中に指向されることができる、またはキャニスタからの流体（多くの場合、少なくとも部分的にガス）は、代替として、バルーン膨張流体がカートリッジ内に含有されるものと異なるように、流体リザーバを加圧するために使用されてもよいことに留意されたい（多くの場合、水または生理食塩水等の良性の生体適合性液体を含有する、もしくは備える）。加圧された液体またはガス／液体混合物がカテーテル本体に沿って遠位に流動する場合、チャネル５２、バルーン３６、またはカテーテル本体上に担持される他の組織治療ツール（組織拡張バルーン、極低温治療表面、または組織電極等）内もしくはそれに隣接する液体の蒸発のエンタルピは、組織を治療的に冷却するために使用されてもよい。他の実施形態では、身体内の冷媒として使用される流体の使用にかかわらず、治療用冷却が、提供されなくてもよい。カートリッジは、随意に、補充可能であってもよいが、多くの場合、代わりに、再使用を阻止または限定するように、脆弱シールを有するであろう。
【０２０５】
個々のバルーンが、非常に小さい膨張された体積を有し得るため、ハンドヘルド筐体内に含むために好適なカートリッジは、カートリッジが１０オンス未満の流体、多くの場合、５オンス未満、殆どの場合、３オンス未満、理想的には、１オンス未満を含有するにもかかわらず、１００を上回る、随意に、１，０００を上回る、多くの場合、１０，０００を上回る、またはさらに、１００，０００を上回る個々のバルーンの膨張を可能にし得る。また、１つまたはそれを上回る容積式ポンプ（随意に、単純シリンジポンプ等）、蠕動または回転式ポンプ、種々の微小流体圧力源（電気または光エネルギーによって作動される、および／もしくは基板３８の中に統合される、ろうまたは他の相変化デバイス等）のいずれか、もしくは同等物を含む、いくつかの代替流体源が、カートリッジの代わりに、またはそれとともに、使用されてもよいことに留意されたい。いくつかの実施形態は、基板のチャネルによって、および／または可撓性管類によって、バルーンのうちの少なくともいくつかと結合される一連の専用シリンジまたは他の容積式ポンプを採用してもよい。
【０２０６】
依然として図５を参照すると、プロセッサ６０は、所望の関節運動を生成するように、作動アレイ３２のバルーン３６の適切なサブセットの膨張を促進することができる。そのようなプロセッサ導出式関節運動は、カテーテル本体１２の作動式部分２０への入力１８の効果的動作結合を有意に向上させ、ユーザにとって、所望の移動を所望の方向に生成する、または所望の形状をとることをはるかに容易にすることができる。入力コマンドと出力移動との間の好適な相関は、硬性駆動式連結部を伴う遠隔操作式システムのために十分に開発されている。本明細書に説明されるシステムにおいて使用される伸長可撓性カテーテルおよび他の本体のために、多くの場合、プロセッサが、ユーザインターフェース６６（特に、ユーザインターフェース６６の入力１８）に入力された移動コマンドおよびカテーテル１２の作動式部分２０とユーザインターフェースの１つまたはそれを上回る構成要素との間の空間関係に基づいて、膨張のためのバルーンのサブセットを選択することが有利となるであろう。配向相関、変位相関、および同等物を含む、いくつかの異なる相関が、有用であり得る。入力とともに、ユーザインターフェース６６は、カテーテル本体１２の作動式部分２０を示す、ディスプレイを含んでもよく、センサ６３が、近位基部２１の配向および／または場所に関する信号をプロセッサ６０に提供してもよい。入力、ディスプレイ、およびセンサ間の関係が既知である場合（それらが全て近位筐体１４またはある他の共通基部に搭載されるとき等）、これらの信号は、ユーザインターフェース座標系と作動式部分２０の基本座標系との間の変換導出を可能にし得る。代替システムは、入力の移動がディスプレイに示されるようにカテーテル移動をもたらすように、センサ座標系、ディスプレイ座標系、および／または入力座標系間の関係を感知もしくは別様に識別してもよい。センサが遠隔撮像システム（蛍光透視法、ＭＲＩ、または超音波システム等）に結合される画像プロセッサを備える場合、高コントラストマーカシステムが、近位基部２１内に含まれ、基部位置および配向の明確な判定を促進することができる。バッテリまたは他の電源（燃料電池もしくは同等物等）が、筐体１４内に含まれ、プロセッサ６０に結合されてもよく、筐体およびカテーテルは、随意に、手技の少なくとも一部の間、任意の機械的繋留なく、ハンドヘルドユニットとして使用される。なお、プロセッサ６０および／またはセンサ６３は、無線で結合される、もしくはさらにともに（および／またはユーザインターフェース６６の別個のディスプレイ、外部電力供給源または流体源、もしくは同等物等の他の構成要素に）繋がれてもよいことに留意されたい。
【０２０７】
システム１０のプロセッサ６０、センサ６３、ユーザインターフェース６６、および他のデータ処理構成要素に関して、本明細書に説明される具体的データ処理アーキテクチャは、単に、実施例であって、種々の代替、適合、および実施形態が、採用されてもよいことを理解されたい。プロセッサ、センサ、およびユーザインターフェースは、まとめると、典型的には、データ処理ハードウェアおよびソフトウェアの両方を含み、ハードウェアは、入力（筐体１４またはある他の入力基部に対して少なくとも２次元において移動可能なジョイスティックまたは同等物等）、出力（医療画像ディスプレイ画面等）と、画像取得デバイスまたは他のセンサと、１つもしくはそれを上回るプロセッサとを含む。これらの構成要素は、適切なコネクタ、導体、無線遠隔測定、および同等物とともに、本明細書に説明される画像処理、形状保存変換、運動学的分析、およびマトリクス処理機能性を行うことが可能なプロセッサシステム内に含まれる。処理能力は、単一プロセッサボード内に集中されてもよい、またはより少量のより高レベルのデータが伝送され得るように、種々の構成要素間に分散されてもよい。プロセッサは、多くの場合、１つまたはそれを上回るメモリもしくは記憶媒体を含み、本明細書に説明される方法を行うために使用される機能性は、多くの場合、その中で具現化されるソフトウェアまたはファームウェアを含むであろう。ソフトウェアは、典型的には、不揮発性媒体内で具現化される機械可読プログラミングコードまたは命令を備え、単一プロセッサ上で起動する単一モノリシックコードからいくつかの別個のプロセッササブユニット上で並行して起動する多数の特殊サブルーチンまで変動する、様々な代替コードアーキテクチャ内に配列されてもよい。
【０２０８】
ここで図５Ａを参照すると、代替作動アレイおよび流体供給システムが、図式的に示される。前述の実施形態におけるように、バルーン３６は、随意に、基板の巻装およびカテーテル本体の骨格への作動アレイの搭載に先立って、基板３８の主表面に沿って添着される。本実施形態では、各バルーンは、基板３８の関連付けられた専用チャネル５２と、また、関連付けられた弁９０とを有する。プロセッサ６０は、弁９０と結合され、弁の所望のサブセットを作動させることによって、バルーンの関連付けられたサブセットは、膨張または収縮されることができる。いくつかの実施形態では、各弁は、（例えば）単一弁の開放が、側方に対向するバルーン等の複数（随意に、２、３、４、８、１２、またはある他の所望の数）のバルーンを膨張させ、カテーテルの遠位部分を伸長させ得るように、１つを上回るバルーン３６と関連付けられることができる。これらまたは他の実施形態では、カテーテルの一方の側方側における複数（２、３、４、５、８、１２、または別の所望の数）のバルーンが、弁の開放がバルーンを膨張させ、カテーテルの軸における多バルーンおよび多増分屈曲を生じさせるように、共通チャネルまたは複数のチャネルを介して、単一の関連付けられた弁９０と流体連通し得る。なおもさらなる変形例も、可能性として考えられる。例えば、いくつかの実施形態では、チャネル５２が、基板３８の開放または閉鎖されたチャネル内に添着される、もしくは基板の表面に沿って糊着された可撓性管によって、少なくとも部分的に形成されてもよい。管は、ポリマー（ポリイミド、ＰＥＴ、ナイロン、または同等物等）、溶融シリカ、金属、もしくは他の材料から成ってもよく、好適な管類材料は、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ａｒｉｚｏｎａ）または種々の代替供給業者から市販され得る。作動可能体の近位端に結合されるチャネルは、スタックされた流体プレートを使用して組み立てられてもよく、弁は、プレートの一部または全部に結合される。好適な電気作動式微小弁は、いくつかの供給業者から市販されている。本明細書に説明される全バルーンアレイのための流体供給システムの随意の実施形態は、伸長可撓性本体の近位端に結合される、および／またはその近位にある、筐体１４もしくはある他の構造に搭載される全弁を有してもよい。有利には、正確に形成されたチャネル５２（十分に厳密な公差のチャネル幅、深度、長さ、および／または屈曲もしくは他の特徴を有する）が、本明細書に説明される作動アレイの全てのバルーンの中へおよびそこからの膨張流体の流動を計測するように、微小流体技法を使用して加工されてもよく、基板構造とともに組み立てられてもよい。
【０２０９】
ここで図５Ｂおよび５Ｃを参照すると、２つの代替基板層構造ならびに弁が、図式的に示される。種々の公知のラボオンチップおよびラボオン箔生産技法が、基板層を組み立て、シールするために使用されることができ、多くの実施形態は、層間の熱溶融接合、溶媒接合、溶接（特に、超音波溶接）、ＵＶ硬化性接着剤、コンタクト接着剤、ナノ接着剤（二重架橋結合ナノ接着剤またはＤＣＮＡを含む）、エポキシ含有ポリマー（ポリメタクリル酸グリシジルを含む）、プラズマもしくは他の表面修正、および／または同等物を採用する。高流体圧力システムのために、ＤＣＮＡ材料の４００ナノメートル層未満のＣＶＤ堆積等の第３世代ナノ接着剤技法は、ＰＥＴ等の高強度ポリマー材料の使用を促進し得る。そのような高圧システムのチャネルは、随意に、少なくとも部分的に、ＰＥＴおよび／または溶融シリカ管類（チャネルの一部または全部に沿って基板によって支持されてもよい、ならびに／もしくは理想的には、コヒーレント光ファイバ束の編成と同様に、バルーンアレイ内のバルーン場所に対応する管類場所を伴う編成されたアレイ内に、その長さの一部または全部に沿って他の溶融シリカ管類とともに束化されてもよい）、もしくは同等物によって画定されてもよい。図５Ｂの実施形態に示されるように、バルーンアレイの基板に搭載される任意の弁（弁９０ａ等）は、接合に先立って、基板層（層７０等）の表面上に堆積され、基板の内部内のトレースをシールする上層（層７２等）を伴う、伝導性トレース７３を使用して電気的に作動されてもよい。弁９０の弁部材９１は、電位がトレースを使用して作動材料９３に印加されると移動してもよく、その材料は、随意に、形状記憶合金、圧電物質、電気作動式ポリマー、または同等物から成る。なおもさらなる代替作動材料は、ろうまたは同等物等の相変化材料を含んでもよく、相変化は、電気エネルギーまたは光学エネルギー（基板の層間の光ファイバまたは印刷経路を介して伝送されるレーザ光等）によって誘発される。いくつかの実施形態では、作動材料および弁部材は、３−Ｄ印刷技法を使用して形成されてもよい。多重化回路が、カテーテル本体１２に沿って近位に延在する電気トレースの数がそれらの弁によって作動され得る弁の数未満であり得るように、基板３８の層内に含まれる、その上に堆積される、またはそれに添着されてもよい。弁は、様々な形態のいずれかをとってもよく、公知の静電作動式エラストマー微小流体弁、微小流体ポリマーピストンまたは自由浮動式ゲート弁、層状モジュール式ポリマー微小弁、誘電エラストマーアクチュエータ弁、形状記憶合金微小弁、ヒドロゲル微小アクチュエータ弁、パラフィンを採用する統合式高圧流体操作弁、および同等物等の公知の弁構造を採用してもよい（またはそこから導出される）。電気作動式微小弁とともに、好適な弁は、光学作動式、流体作動式、または同等物であってもよい。
【０２１０】
図５Ｃに関して、代替流体作動式弁として、バルーン膨張チャネル５２と横方向作動チャネル７５との間のエラストマー層７７が挙げられる。市販の微小流体構造に多く見られるように、作動チャネル内の流体圧力は、エラストマー層５２をチャネル５２の中に押動させ、バルーン膨張チャネル５２を十分にシールし、流動を阻止し、ここでは、バルーンの中へまたはそこから阻止することができる。作動流体流動は、バルーン膨張流体と同一の元の流体源または異なる源からのものであってもよく、異なる圧力にあってもよい。なおもさらなる横方向作動流体チャネルおよび弁が、カテーテルの少なくとも近位部分内のチャネルより多数のバルーンの制御を可能にするように提供されてもよい。
【０２１１】
本明細書に示される弁の多くは、概略であって、付加的またはより複雑な弁およびチャネルシステムが、バルーンの膨張ならびに収縮を制御するために含まれてもよいことを理解されたい。本システム内の１つまたはそれを上回る弁は、流体源から少なくとも１つのバルーンへの膨張流体流動をオンまたはオフにするように、ゲート弁（随意に、通常閉鎖される、通常開放される、または定常である）を備えてもよい。収縮は、随意に、各バルーン（またはバルーン群）と基板３８もしくは筐体１４の１つまたはそれを上回る収縮ポートとの間の別個のゲート弁によって制御されてもよい（バルーンからの流体は、随意に、基板から退出し、カテーテルの半径方向内側および外側のシールされた層間を近位に流動する）。代替双方向弁が、ｉ）流体源とバルーンとの間（バルーンからの流動は遮断される）、またはｉｉ）バルーンと収縮流出口との間（流体源からの流動は遮断される）のいずれかの連通を可能にしてもよい。前述のモードの両方と、ｉｉｉ）バルーンが流体源との連通および収縮流出口からシールされる（源からの流動もまた閉鎖される）、シールされたバルーンモードとを有する、３方向弁を含む、なおもさらなる代替が、採用されてもよい。
【０２１２】
ここで図６Ａを参照すると、カテーテル本体１２の代替実施形態は、基板３８を含み、バルーン３６が、基板から半径方向内向きに延在する。基板３６の側方縁は、基板の半径方向拡張を（それによって、バルーン３６が骨格のループ間から半径方向に移行しないように）限定するように、少なくとも断続的にともに添着されてもよい（特に、バルーン３６に沿って軸方向に）。ここで図６Ｂを参照すると、カテーテル本体１２のさらに別の代替実施形態は、内側螺旋コイル９２（基板３８の半径方向内向きに配置される）と、外側螺旋コイル３４（基板の半径方向外向きに配置される）との両方を有する。内側コイルは、基板の縁をともに添着して、またはそうせずに、バルーンおよび基板が所望の位置から内向きに移行しないように保つことに役立ち得る。
【０２１３】
ここで図６Ｃ−６Ｈを参照すると、随意のカテーテル構造は、それぞれ、軸方向に延在する１つまたはそれを上回る伸長バルーン９６、２０４を有する、代替バルーンアレイ構造を採用し、バルーンは、ここでは、コイルに対して摩擦係合または掛止し、カテーテル本体の側方屈曲を阻止することに役立ち得る、バルーンアレイ２０６をバルーンがともに画定するように、層状基板２０８に形成される。収縮されたときに、螺旋コイルのループ４２、１００、２０２は、相互から離れるように（または分離される場合、相互に向かって）移動し、カテーテル本体が、撓曲する（および直線になる）ことを可能にすることができる。対照的に、バルーン２０４の流体拡張は、軸方向剛性をカテーテル本体に追加するように、各軸方向バルーンを複数のコイル２０２に半径方向に係合させ、相互に向かって、またはそこから離れるコイルの移動を阻止する。興味深いことに、これは、カテーテルの直線部分の屈曲をより困難にし得る、および／またはカテーテルの屈曲部分が直線になることをより困難にし得る（または別様にその軸方向構成を改変させる）。前述のように、基板３８、２０８は、軸方向に配向されるバルーンが一方（または両方）に半径方向に係合するように、内側コイルと外側コイルとの間に配置されてもよい、または基板は、バルーンの半径方向変位を限定し、拡張されたバルーンとコイルとの間のしっかりとした半径方向係合を助長するように、ともに添着される基板の縁と係合されるようにコイルの半径方向外向きに配置されてもよい。ともに添着される縁を伴う、または伴わない、基板内の半硬性もしくは他の半径方向支持材料の使用を含む、なおもさらなる代替も、利用可能である。また、図４Ｃおよび６Ａを参照して理解され得るように、両タイプのバルーンを単一基板上（随意に、対向する側に）または別個の基板上に含むことによって、屈曲誘発バルーンが、屈曲阻止バルーンと組み合わせられてもよい。有利には、基板、バルーン、および流体供給源ならびにこれらの屈曲変化阻止バルーンアレイの制御構造は、バルーン関節運動システムの対応する構造のために前述の特性を含んでもよい。図６Ｄの簡略化された概略補剛バルーンアレイは、単に、代表であることに留意されたい（３つのバルーンのセットの軸方向重複を示し、セットは、区画全体を通して連続補剛を可能にするようにオフセットされる）。バルーンが膨張されないときの区画の屈曲を促進するために、基板は、側方切り込み５６（図５に示されるように）を有してもよく、アレイは、バルーン９６間に基板間摺動を伴って基板面積に部分的に重複するように配列されてもよい（図７Ｇおよび７Ｉを参照して理解され得るように、螺旋基板配列を使用することによって等）、または同等物であってもよい。
【０２１４】
ここで図６Ｅおよび６Ｈを参照すると、代替局所補剛システム２００は、軸を画定する螺旋コイル２０２と、１つまたはそれを上回るバルーン２０４とを含み、バルーンは、多くの場合、バルーンのアレイを有するバルーンアレイ構造２０６、基板２０８、基板内またはそれに添着されるチャネル、および同等物内に含まれる。基板２０８はまた、コイルおよびバルーンの一部または全部を囲む円周方向バンドを形成するために使用され、典型的には、巻装されるときに基板の縁をともに添着することによって、管材料を使用して基板を形成することによって、または同等物によって、コイル２０２の半径方向外向きに配置される。バルーンは、コイルと基板材料の本バンドとの間に半径方向に効果的に保持されるため、バルーンの拡張は、円周方向引張をバンド内に誘発することができる。バンドは、したがって、その間の軸方向摺動を阻止するためにコイルの隣接するループとの十分な係合がある場合、拡張されたバルーンが維持されるように、可撓性材料から形成される場合でも、半径方向フープ支持体として作用することができる。バルーン拡張に先立って、カテーテルまたは他の伸長本体が軸方向に屈曲される場合（図６Ｈに示されるように）、バルーン２０４の膨張は、その屈曲構成への変化を阻止することに役立てるために使用されてもよいことに留意されたい。しかしながら、各バルーンの軸方向長をカテーテルの全体的直径の３倍未満（随意に、２倍未満）までに限定するという利点があり得るように、膨張されたバルーンは、直線形状をとるように少なくとも幾分付勢され得るが、他の実施形態は、より長い補剛バルーンを使用してもよい。
【０２１５】
図６Ａ−６Ｅを参照して理解され得るように、軸方向移動阻止特徴または表面が、拡張されたバルーンとそれらが係合するループとの間の任意の移動を限定するように、補剛バルーンまたはコイルもしくは両方上に含まれてもよい。示されるように、コイルは、１つまたはそれを上回る半径方向に配向される突出特徴もしくは縁を含んでもよい。代替として、（または組み合わせて）、バルーンは、突出特徴もしくはリブを有してもよく、および／または一方もしくは両方の対応する係合表面は、高摩擦または粘性表面を含んでもよい。
【０２１６】
図６Ｆおよび６Ｇに示されるように、本明細書に説明される補剛ならびに／または関節運動バルーンアレイ構造のいくつかの実施形態では、バルーン２１０は、随意に、非従応性医療バルーンを管材料または同等物からブロー加工するための公知の技法を使用して、随意に、アレイ基板２１２と別個に形成されてもよい。そのようなバルーンは、少なくとも部分的に、バルーンを基板２１４の第１の（随意に、より厚い）層と第２の（随意に、より薄い）基板層２１６との間に接合することによって、基板２１２に添着されてもよい。第２の層２１６は、主に、第１の層、バルーン２１０、および随意に流体供給システムのチャネルのために使用される任意の別個に形成される管類の形状に共形化してもよく、第２の層は、随意に、加熱および差圧を使用して成形され得る熱可塑性物質等のポリマーから成る。第２の層２１６は、バルーンが基板２１２から主に第２の層２１６の方向に拡張するように、第１の層２１４より従応性であってもよい。第２の層２１６は、随意に、第１の層２１２より弾力性であってもよく、および／または比較的に高い摩擦もしくは粘性を有する表面２１８を有してもよい。選択的補剛バルーンアレイ構造内で使用されるとき、低摩擦または粘性表面２２０を有するポリマーの第３の層もまた、基板アレイ内に含まれてもよく、第２の層は、第１の層と第３の層との間にある。バルーン２１０が収縮された構成にあるとき、第３の層２２０の低摩擦表面とのいかなる偶発的接触にもかかわらず、コイルの隣接するループが相互に対して自由に移動するように、高粘性または摩擦表面２２０が第３の層の下方に嵌め込まれてもよい。バルーン２１０が膨張されたときに、第２の層２１６の高粘性または摩擦表面２１８が、コイルのループに係合し、それによって、コイルの相対的移動（コイル間の軸方向オフセットの変化を含む）および係合されるループに隣接する骨格軸の屈曲を阻止するように暴露される。
【０２１７】
ここで図６Ｉ、６Ｊ、および６Ｌを参照すると、さらに別の代替アレイ構造１０２は、バルーン３６の少なくともいくつかの円周方向部分の周囲に基板１０６を通して開口１０４を含む（但し、完全に囲繞しない）。開口１０４は、基板が円周方向構成（図６Ｊに示される）に巻装される前または後に隣接する基板材料から半径方向に屈曲され得る、基板材料１０８、バルーン３６、および隣接するチャネル部分５２のタブ（図６Ｉに示される）を画定する。これは、基板の層からの拡張可能バルーン壁の形成を促進する（随意に、一方または両方の隣接する基板層の厚さをインターフェースに沿って局所的に減少させ、基板材料を金型内で局所的に加熱し、加熱されたものを膨張させ、バルーン壁を形成することによって）。他の巻装される基板構造と同様に、任意の重複する基板領域間に摺動を伴う、側方切開５６（図５に示される）および／または螺旋巻装基板構成も、アセンブリの可撓性を維持することに役立ち得る。
【０２１８】
図６Ｋおよび６Ｌを参照すると、バルーンと隣接するコイルとの間のインターフェース表面の詳細が、見られ得る。各軸方向屈曲または伸長バルーン３６は、典型的には、近位に隣接するループ４２ｉの遠位に配向された表面と遠位に隣接するループ４２ｉｉの近位に配向された表面との間に配置されるであろう。バルーン３６は、多くの場合（但し、常時ではない）、拡張されると、凸面表面を有する。螺旋コイルは、平坦またはさらに凹面近位および遠位表面とともに、ワイヤまたはポリマーから形成されてもよいが、多くの螺旋コイルは、凸面遠位および近位表面を有する、丸みを帯びたワイヤから形成される。膨張されたバルーン壁の局所偏向と関連付けられた軸方向偏向を限定するために、多くの場合、骨格とバルーンとの間で伝送される軸方向荷重を、凸面表面と凸面表面との係合によって提供されるものより大きいバルーン表面の領域にわたって分散させることが有益となるであろう。故に、凹面近位および遠位コイル表面（少なくとも隣接するバルーン３６）を有する、コイル構造の使用は、より膨張された軸方向剛性を提供するであろう。図１０を参照して理解され得るように、軸方向荷重は、中間体または材料１１２を隣接する近位骨格表面とバルーンとの間および／または隣接する遠位骨格表面とバルーンとの間に使用して、平坦または凸面表面を有する螺旋コイルから分散されることができる。中間材料は、随意に、コイルに隣接するバルーン壁またはバルーンに隣接するコイルに添着されてもよい（またはさらにその中に統合される）、もしくは両方と別個の構造であってもよい。中間体または材料１１２は、バルーンが収縮されたときに、限定された偏向を伴って軸方向荷重を伝送するように相互に対して押圧される（直接または収縮されたバルーン壁を通して）、協働する軸方向係合表面１１４を有してもよい。
【０２１９】
また、図６Ｋに示されるのは、アレイから解放される膨張流体を含有するように、コイル３４および作動アレイ３２にわたって半径方向に配置される外側障壁シース１２０である。シース１２０は、複数のポリマー層１２２、１２４を有してもよく、分離材料１２６（編組、織布、またはフェルト等）を層間に伴う。真空が、単純手動シリンジポンプまたは同等物によって、ポリマー層１２２、１２４間の空間に印加されてもよく、真空は、システム内の流体シールを検証するために監視されることができる。代替のより単純な障壁シースは、単一ポリマー層を備えてもよい。内側障壁シースは、外側障壁シースを伴って、または伴わずに提供されてもよく、一方もしくは両方の障壁シースは、１つまたはそれを上回る作動アレイの基板と一体型であってもよい。作動可能部分の遠位で内側および外側障壁シースを相互にシールする（基板３８をポリマー層１２４に等）ことは、流体膨張流体が、本明細書に説明される実施形態のいずれかまたは全部内の障壁シース間において、コイル、バルーン等の周囲で近位に流動するように、基板から解放または放出されることを可能にし得る。内側シースと外側シースとの間に（例えば、コイル３４およびバルーン３６を囲繞する面積内に）引かれる真空は、流体取扱構成要素の多くまたは全部についてのシールを検証するために使用されてもよく、真空および真空監視システムは、概して、使用済み膨張流体が基板のチャネル内を近位に伝送されるとき、より単純である。
【０２２０】
ここで図６Ｋおよび６Ｌを参照すると、バルーンが収縮されるときの骨格の対応する軸方向表面１１４の軸方向結合が、理解され得る。図６Ｋの実施形態では、骨格の軸方向表面は、収縮されたバルーン壁を通して間接的に軸方向荷重を伝送するように構成される。図６Ｌの実施形態では、収縮された最左バルーン３６によって示されるように、骨格１３０の半径方向外向き軸方向表面１１４は、相互に直接係合するように構成される。また、図６Ｌに見られるものは、膨張されたバルーン３６の表面を横断して軸方向荷重を分散させることによって軸方向偏向を限定することができる、凸面表面バルーンレセプタクル表面１３４である。
【０２２１】
前述のように、螺旋構造骨格は、バルーンを軸方向に圧縮するように付勢され、それを収縮させることに役立ち得る。付加的な受動的または能動的構造の軸方向圧縮構造もまた、そのような螺旋コイル付勢を伴って、または伴わずに、関節運動可能構造をコマンドされる構成に維持することに役立ち得る。図６Ｋでは、外側障壁シース１２０は、軸方向に弾力性の圧縮シースを備える。シースは、軸方向に引張され、作動式部分の長さの一部または全部にわたって荷重１４０を印加する。使用の間、シース１２０は、作動式部分２０の遠位においておよび作動式部分２０の近位において骨格に添着されてもよい（図１−１参照）。保存期間を向上させるために、シースは、低応力構成で出荷され、次いで、使用に先立って、近位に引動され、作動式部分２０の近位のカテーテル本体１２または近位筐体１４に添着されてもよい（図１−１参照）。図６Ｌでは、複数の能動的引張ワイヤが、カテーテル１２の作動式部分２０の少なくとも一部に沿って延在してもよく、引張ワイヤは、カテーテルの軸の周囲に円周方向に分散される。モータまたはばねが、引張ワイヤを能動的に引動し、バルーンを収縮させ、環境力にかかわらず、カテーテルの全体的構成または姿勢を維持することに役立てるために使用されてもよい。単一の能動的に引張された中心引張ワイヤの使用、内側または外側シースの能動的引張、もしくは同等物を含む、種々の代替が、採用されてもよい。
【０２２２】
ここで図６Ｍ−６Ｐを参照すると、例示的バルーン幾何学形状および加工技法が、理解され得る。最初に、図６Ｍの簡略化された略図について述べると、バルーンアレイ構造２２０の一部は、バルーン２２２と、基板２２４とを含む。バルーン２２２は、弧角αを画定するように、湾曲基板（およびここでは便宜上省略される関連付けられた骨格）の軸の周囲に円周方向に延在する。図６Ｎおよび６Ｐを参照して理解され得るように、バルーン２２２は、典型的には、バルーンの円周方向中央部分の近傍に第１の直径２２６を有してもよい。バルーン直径は、図６Ｐを参照して理解され得るように、弧角全体を通してバルーン／コイルインターフェース係合を助長するように、バルーンの円周方向端部に向かってより小さい直径２２８にテーパ状になってもよい。加えて、バルーン２２２が基板２２４の半径方向外向きに延在するにつれて、バルーンの半径方向外側表面は、バルーンの膨張が弧角αに沿って基板２２４を局所的に平坦化する傾向にならないように十分な材料長さを有することから利益を享受し得る。
【０２２３】
基板が平坦構成にある間にバルーン壁が形成されるにもかかわらず、外側表面に沿って可変直径と十分な材料の両方を有する、バルーンの加工を促進するためのツールおよび方法が、図６Ｏを参照して理解され得る。本実施形態では、チャネル２２８が、随意に、レーザ機械加工、成形、または同等物を介して、第１の基板層２３０内に形成されている。バルーン壁は、主に、第２の基板層２３２によって画定され、第２の層は、第２の層をツール２３４に対して押勢またはブロー加工するための差圧を使用することによって形成される。第２の層２３２は、第１および第２の層がチャネル２２８を通してともに接合された後にブロー加工されてもよいが、代わりに、基板層の接合に先立って、バルーン壁を形成することがより容易であり得ることに留意されたい。バルーン２２２のブロー加工に備えて、第２の層２２４は、レーザ機械加工または同等物を使用して、陥凹２３６を計画されたバルーンの面積内に形成するように局所的に薄化されてもよい。ツール２３４は、陥凹２３８を有してもよく、第２の層２３２の材料を陥凹の周囲に係合することができる。陥凹に隣接する第２の層２３２の材料は、加熱されてもよく、十分な圧力が、ツールと反対の第２の層の表面に印加され、層の材料を陥凹内のツールに対して拡張および押勢させてもよい。陥凹２３８は、図式的に示されるように、基板が組み立てられ、湾曲されると、膨張されたバルーンが、弧角αを中心として湾曲するように予形成されるであろうように、波状表面を有してもよい。前述のバルーン直径の変形例もまた、ツール２３４の陥凹２３８内に画定されることができ、ツールは、随意に、バルーンアレイ構造の他のバルーンのための複数の陥凹と、真空を印加する、またはバルーン材料とツールとの間からガスを放出するための通路とを有する。ツールは、種々の３−Ｄ印刷技法、レーザ機械加工、または本明細書に説明される他の技法の多くのいずれかを使用して形成されてもよい。
【０２２４】
本明細書に説明される関節運動、補剛、および／または屈曲制御システムのいずれかもしくは全部において使用するためのいくつかの膨張流体供給システム構成要素配列は、図７Ａ−７Ｆを参照して理解され得る。前述のように、弁、ポート、および同等物が、近位筐体内に含まれてもよい、バルーンアレイの基板の中に組み込まれてもよい、または両方の組み合わせであってもよい。最初に、図７Ａの単純膨張制御配列２４０について述べると、単一オン／オフゲート弁２４２が、流体源２４４とバルーン２４６との間の流体流路に沿ってあってもよい。限定される流動排気ポート２４８が、開放されままであって、弁２４２の開放は、源からの十分な流体が、オリフィスまたは他の固定流動制限器を有することができる、限定されるポート２４８からの流体の限定される流動にもかかわらず、バルーンを膨張させることを可能にする。ゲート弁２４２が閉鎖されると、限定されるポート２４８からの流動は、バルーンが収縮することを可能にする。図７Ｂの２弁配列２５０は、２つの別個のゲート弁２４２を使用し、バルーンの中へおよびそこからの流動を独立して制御し、それによって、バルーンが膨張されたままである間、流体の損失を限定し、また、収縮速度がそうでなければ所望され得るものより限定されることを防止する。バルーンの中へおよびバルーンからの流入チャネルは、ここでは別個であるように示されるが、両弁は、代わりに、流入チャネルに結合されてもよく、収縮弁は、典型的には、膨張弁とバルーンとの間にある。
【０２２５】
双方向弁配列２６０が、図７Ｃに示されており、双方向弁２６２は、供給源２４４とバルーン２４６との間に流体連通を提供する、第１のモードと、バルーンと排気ポート２６４との間に流体連通を提供する、第２のモードとを有する（供給源がポートおよびバルーンにシールされる間）。
【０２２６】
連動バルーン配列２７０が、図７Ｄに示されており、双方向弁２６２を供給源２４４と複数のバルーン２７２、２７４、２７６、．．．との間に伴う。そのような配列は、ある数（典型的には、２〜１０のバルーン）が、単一弁を使用して膨張および収縮されることを可能にし、これは、バルーンのサブセットが、多くの場合、軸方向区画の伸長のため、所望の基部曲率を与えるため（他の増分軸方向屈曲成分が追加されてもよい）、多バルーン増分軸方向屈曲成分を与えるため、または同等物のため等、膨張されるべきときに使用されてもよい。
【０２２７】
伝達屈曲弁配列２８０が、図７Ｅに示されており、双方向弁２６２ｉ、２６２ｉｉの各々は、それぞれ、関連付けられたバルーン２４６ｉ、２４６ｉｉの膨張を可能にする。加えて、バルーン２４６ｉと２４６ｉｉとの間の伝達ゲート弁２４２は、膨張流体が１つの（またはそれを上回る）バルーンから別の（１つまたはそれを上回る）バルーンに流動することを可能にする。これは、例えば、カテーテルが屈曲体腔内で軸方向に押動されるとき（屈曲が軸方向に伝達するように）、カテーテルが屈曲体腔内で回転されるとき（屈曲が側方に伝達するように）、その２つの組み合わせ、または同等物等、可撓性本体に対する環境力に応答して、１つのバルーンと関連付けられた屈曲が、異なるバルーンと関連付けられた屈曲に部分的または完全に伝達されることを可能にし得る。伝達弁はまた、例えば、周囲管腔壁とカテーテル構造との間に与えられる力を限定するカテーテル形状を判定することに役立てるために使用されてもよい。これ（および潜在的に、他の有利な使用）のために、弁は、カテーテルが初期状態に向かって押勢されるように、完全膨張圧力源と１つまたはそれを上回るバルーンとの間で開放され、最初に、そのようなバルーンを膨張させてもよい。少なくとも１つの伝達弁は、屈曲を有するカテーテル構成を駆動するように、膨張されたバルーンと１つまたはそれを上回る膨張していないバルーンとの間で開放されてもよい。屈曲を囲繞する組織（およびカテーテルの内部バルーン圧縮構造）が、十分な力で膨張されたバルーンの収縮を押勢する場合、およびカテーテルの内部バルーン圧縮構造を緩和するように、周囲組織がカテーテルを押勢し、それらの膨張していないバルーンと関連付けられた別の屈曲をとる場合、膨張流体は、膨張されたバルーンから膨張していないバルーンに押進されることができ、カテーテルは、次いで、組織がより弛緩された形状をとることを可能にすることができる。興味深いことに、バルーン間を流動する膨張流体と関連付けられたカテーテル屈曲構成における変化は、少なくとも部分的に、擬塑性であってもよく、流体流動抵抗は、以前の状態への弾性復帰を限定する。流動変調伝達弁の使用（単純オン／オフゲート弁とは対照的に）は、本擬塑性屈曲状態変化の対応する変調を可能にし得る。代替として、伝達弁および関連付けられたチャネルは、調整された流動抵抗（オリフィスまたは制御される効果的直径区分等）を有し、擬塑性特性を調整してもよい。
【０２２８】
多圧力弁配列２９０が、図７Ｆに示され、双方向弁が、前述のように、完全膨張供給源２４４ｉからの関連付けられたバルーンの膨張または収縮を可能にする。代替として、部分膨張流体供給源２４４ｉｉが、より低い（随意に、固定される）部分膨張圧力における流体を同一バルーンに指向することができる。部分膨張圧力は、バルーン収縮および直線コイル構成に向かっての螺旋コイルおよび同等物の付勢力を克服するために不十分であり得、したがって、単独では可撓性本体を屈曲させ得ない（カテーテルに対する組織または他の環境力不在下）が、部分的に膨張されるバルーンと関連付けられた屈曲に対するカテーテルの強度を選択的に低減させることができる。代替として、圧力は、バルーンを部分的に膨張させ、完全膨張屈曲の一部を誘発するために十分であってもよい。なお、１つまたはそれを上回る部分膨張流体供給源圧力が、１つまたはそれを上回る関連付けられた弁を使用して提供されてもよく、膨張流体は、完全バルーン膨張圧力と大気圧との間の１つまたはそれを上回る増分圧力である。部分膨張は、代替として、１つまたはそれを上回るバルーンへの総流体流動量を制御するように、限定された膨張時間にわたって可変弁を変調させることによって、ゲート弁の１つまたはそれを上回るオン／オフパルスサイクル時間を制御することによって、もしくは同等物によって提供されてもよいことに留意されたい。膨張流体指向構成要素のさらに他の組み合わせが、多くの実施形態では含まれてもよく、構成要素の少なくともいくつか（特に、弁とバルーンとの間のチャネル）は、バルーンアレイの中に統合され、構成要素の少なくともいくつか（特に、加圧された流体キャニスタまたは他の源）は、カテーテルもしくは他の可撓性本体の近位端に結合される近位筐体内にあって、その他（チャネル、弁、ポート、弁作動回路の部分等）は、いずれかまたは両方内に分散される。いくつかの実施形態では、非作動正膨張流体圧力（バルーンアレイを囲繞する大気を上回るが、コイルのループを分離させるために不十分）が、公称上膨張されていない状態にある、バルーンの一部または全部内に維持されてもよい。これは、流体がバルーンを部分的に充填し、コイルに係合しないバルーン壁が拡張し、バルーンに流動して完全膨張を達成する流体の量を減少させるように、バルーンを予膨張させ得る。
【０２２９】
様々な望ましい膨張流体供給システム能力が、前述の１つまたはそれを上回る弁構成要素配列を使用して提供されることができる。例えば、別個の部分膨張圧力流体供給源を含むのではなく、伝達弁が、最初に、第１のバルーンを完全に膨張させるために使用されることができ、その後、伝達弁は、膨張されたバルーンからの流体の一部を１つまたはそれを上回る他のバルーンに伝達し、複数のバルーンの連動部分膨張をもたらすために使用されることができる。流体供給システムは、膨張されるサブセット内への複数の個々のバルーンのいずれかの選択的含有、同時に使用されるであろうサブセットの部材の一部または全部を予画定する選択された連動バルーン、および同等物を可能にするように、膨張ゲート弁および収縮ゲート弁の組み合わせを伴う、チャネルのネットワークを有してもよい。
【０２３０】
螺旋バルーンアレイ構造２８２の例示的実施形態が、図７Ｇ−７Ｉに見られ得る。螺旋アレイ２８２は、平坦構成で形成され、円筒形構成に螺旋状に巻装されることができる。バルーン２８４は、最初に、随意に、基板２８６へのバルーンおよび膨張／収縮チャネル２８８の添着を促進するように、オフセット端部を伴って、比較的に従来の非従応性バルーン形成技法を使用して形成されてもよい。バルーン２８４は、比較的に短くてもよく（４またはそれ未満の長さ／直径縦横比を伴う）、および／もしくはバルーン軸に沿って湾曲するように形成または修正されてもよい（図１２に関して前述のように、基板が巻装され、バルーンが円周方向に延在するとき、弧角曲率に適応するために）。最初に膨張／収縮チャネル２８８を画定する、バルーン２８４および管状構造が、接着剤接合を使用して、第１の基板層２９２に添着されてもよく、チャネルは、随意に、市販の溶融シリカ管類を備える。本実施形態では、バルーン２８４は、１×Ｎアレイを平坦構成内に画定し、Ｎは、随意に、４〜８０、好ましくは、８〜３２、少なくともいくつかの実施形態では、１６または２４である。
【０２３１】
バルーン２８４の伸長軸は、螺旋アレイ構造２８２と併用されるべき骨格の螺旋コイルのピッチ角に対応する角度（多くの場合、基板２８６の螺旋ピッチと異なるであろう）において円周方向に延在するように配向され、基板が円筒形構成に巻装されるとき、４つおき（または随意に、３つおき）にバルーンが軸方向に整合されるように位置付けられる。故に、巻装された円筒形構成では、バルーン２８４は、４×Ｎアレイ（または３×Ｎ）アレイを画定し、４（＋／−Ｘおよび＋／−Ｙ）側方配向を可能にすることができる。バルーン移行阻止特徴またはタブ２９４が、バルーン、基板、およびタブがコイルループレセプタクル２９８をともに画定するように、バルーンに添着されてもよい（バルーンが膨張される間に接着接合される等）。第２の基板層が、随意に、バルーン、チャネル、および任意のタブが層間に配置されるように、アセンブリにわたって形成および添着されてもよい。基板の延在部が、迅速切断流体結合器として使用され、チャネル２８８と弁と近位筐体の流体供給源との間に流体連通を提供してもよい。螺旋基板は、カテーテルアセンブリの撓曲および伸長を促進し得、アレイは、限定されたツール類を用いて組み立てられることができる。好適な流体供給源母管システムが、市販の３−Ｄ印刷技法を使用して加工されてもよく、弁は、印刷された母管に搭載され、標準的マイクロプロセッサの制御下にある、市販の電気作動式構造を備える。
【０２３２】
ここで図８を参照すると、例示的カテーテル関節運動システム２９２の構成要素が、見られ得、これらの構成要素は、概して、図１のカテーテルシステム１において使用するために好適である。本実施形態では、カテーテル２９４は、遠位関節運動式部分２９６を有し、関節運動式部分は、随意に、軸方向に別個の関節運動サブ部分または区画を含み、代替として、単一の比較的に継続的に関節運動される長さを有する。挿入シース／入力アセンブリ２９５が、システムユーザインターフェース内に含まれ、アセンブリ２９５およびカテーテル２９４の近位端は両方とも、可撓性ケーブル（および迅速切断結合器）を使用して、近位筐体２９８と着脱可能に結合可能であって、筐体は、バッテリ、プロセッサ、交換可能圧縮流体カートリッジ、弁、および同等物を含有する。筐体２９８はまた、ユーザインターフェースの付加的構成要素を含む、または含有し、ユーザの片手で位置付けるために定寸されるが、カテーテル２９４の使用の間、移動される必要はない。使用の間、遠位部分２９６の自動屈曲および伸長をもたらすためのコマンドが、随意に、導入器シースの近位本体に対する入力２９７の屈曲および軸方向挿入によってシステムの中に入力され、それによって、ユーザの手動移動を採用してもよく、これは、カテーテルベースの診断および治療用ツールを採用する医師にはすでによく知られている。
【０２３３】
関節運動システム２９２のユーザインターフェース構成要素のいくつかに関して、カテーテル２９４の関節運動状態を制御するための入力２９７の使用は、本明細書の以下により詳細に説明されるであろう。入力２９７に加え、いくつかの付加的（または代替）ユーザインターフェース構成要素が、採用されてもよい。概して、上記に示されるように、ユーザインターフェースは、カテーテル２９４の近位端に添着される筐体を含んでもよく、筐体は、図１−１に関して前述のように、ジョイスティックを有する。トラックボールまたはタッチパッドが、ジョイスティックの代わりに提供されてもよく、本明細書に説明されるカテーテルおよび他の構造は、２を上回る自由度を有してもよく、いくつかの実施形態は、２つのオフセットジョイスティックを含んでもよく、ハンドル上のより近位のジョイスティックは、近位Ｘ−Ｙ区画に沿ってカテーテルを側方に偏向させるために使用され、同一ハンドルのより遠位のジョイスティックは、より遠位のＸ’−Ｙ’区画に沿ってカテーテルを側方に偏向させるために使用される。これらの２つの偏向は、第１のジョイスティックを使用して、ロボット基部を位置付け、次いで、第２のジョイスティックを用いて、その基部に搭載されるリストを関節運動させることに類似する様式で、移動コマンドを入力するために使用されてもよく、ジョイスティックは、カテーテルシステムへの位置または速度制御入力のいずれかを提供する。筐体の軸に沿って転動する表面を伴う、入力ホイールが、軸方向伸長移動コマンドを入力するために使用されることができ、筐体は、システムユーザによって旋回され、遠隔撮像ディスプレイに見られるように、カテーテルの側方偏向に対して筐体の配向間の所望の整合を提供することに役立ち得る、円周方向ホイールを有してもよい。なおもさらなる代替ユーザインターフェースシステムは、公知のロボットカテーテルまたはロボット外科手術用システムのもの等のコンピュータワークステーションを採用してもよく、これは、１つまたはそれを上回る３−Ｄジョイスティック（随意に、４Ｄ、５Ｄ、またはさらにより多い自由度を可能にする入力を含む）、機械的に操向可能なカテーテルシステムのものを模倣する筐体、または同等物を含んでもよい。図８の実施形態に見られるように、なおもさらなる随意の構成要素として、タッチスクリーン（遠位関節運動式部分２９６のグラフィカル表現を示し得る（入力２９７の移動に応答して関節運動するように、タッチ選択され、ハイライトされ得る、１つまたはそれを上回る区画））、プッシュボタン、または同等物が挙げられる。なおもさらなる代替ユーザインターフェース構成要素は、音声制御、ジェスチャ認識、立体視眼鏡、仮想現実ディスプレイ、および／または同等物を含んでもよい。
【０２３４】
ここで図９を参照すると、関節運動式カテーテル３０４の関節運動式部分３０２の選択された構成要素が、より詳細に見られ得る。複数の膨張されたバルーン３０６は、バルーンがコイル３１０のループ上の対応する対の軸方向（近位および遠位）表面を離れるように押勢するように、第１の側方配向＋Ｘに沿ってカテーテル３０４の軸３０８からオフセットされる。これは、＋Ｘ配向から離れ、−Ｘ側方配向に向かって、コイルを膨張されたバルーン３０６から離れるように屈曲するように押勢する。膨張していないバルーン３１２ａ、３１２ｂ、および３１２ｃは、それぞれ、側方−Ｘ、−Ｙ、および＋Ｙ配向にオフセットされ、これらのバルーンの異なるサブセットの選択的膨張を可能にし、軸３０８を異なる方向に屈曲させる。対向するバルーンの膨張（−Ｘおよび＋Ｘ、または−Ｙおよび＋Ｙ、もしくは両方等）は、軸３０８に沿ってコイル３１４を伸長させ得る。コイル３１４の遠位部分は、バルーンの配列がより明確に見え得るように、図面から省略されていることに留意されたい。本実施形態は、比較的に標準的オフセットバルーン形状を示し、バルーンの軸は、コイルに追従するように屈曲される。本実施形態および他の実施形態では、コイル間の単一バルーンが、１〜２０度の範囲、より典型的には、２  １／２〜１５度の範囲、多くの場合、６〜１３度において軸３０８内に屈曲を与え得る。単一膨張管腔がより大きな屈曲角度を達成することを可能にするために、バルーンに隣接する２、３、４、またはそれを上回るバルーン膨張管腔もしくはポートが、単一共通流体膨張管腔と流体連通してもよい。
【０２３５】
ここで図１０Ａ−１０Ｄを参照すると、例示的な統合されたバルーンアレイおよびアレイ基板設計および加工プロセスが、理解され得る。図１０Ａおよび１０Ｂに見られるように、円筒形３１８が、コイル３１０の螺旋コイル軸３２０に対応する直径を有するように画定され、コイル軸は、典型的には、コイルワイヤの中心軸に対応する（螺旋軸が伸長本体の中心軸の周囲に巻着するように）。所望のバルーン中心線３２２は、ここでは、コイルのループ間に画定される。代替バルーン中心線は、以下に説明される他の実施形態を用いて理解され得るように、コイル軸に沿って延在してもよい。バルーン中心線３２２の平坦パターン３２４は、円筒形３１８から被着解除されることができ、平坦パターンは、随意に、円筒形の螺旋被着物に沿って延在する反復パターンを形成し、螺旋パターン非被着物が、随意に、コイル３１０に対して逆巻着され、典型的には、コイルのものを上回るピッチを有する。図１０Ｃおよび１０Ｄを参照して理解され得るように、繰り返される平坦パターン３２４は、反復基板パターン３２６を画定するために使用されることができ、基板パターンは、ここでは、アレイの本部分内のバルーン毎に、バルーン部分３２８と、多腔型チャネル部分３３０と、バルーンを多腔型チャネル部分に接続するためのコネクタ部分３３２とを含む。コネクタ部分およびバルーンは、ここでは、多腔型チャネル部分の片側から延在する。代替実施形態は、側方または円周方向側の両方から延在するコネクタ部分およびバルーンを有してもよい。基板螺旋のループはまた、重複してもよい。他の実施形態では、平坦パターン（ならびに関連付けられた基板および多腔型チャネル）は、コイルと同一方向に被着してもよく、バルーンおよびチャネル構造は、随意に、連続的細片に沿って延在し、バルーンは、随意に、細片の一方または両方の軸方向側に沿ってチャネルを有し、バルーンは、コネクタ部分３３２が随意に省略され得るように、細片からと、コイルのループ間とに半径方向に突出する。そのような実施形態は、より厚いおよび／またはポリマー製のコイルから利益を享受し得る。なお、螺旋バルーンアレイ構造は、基板ループがコイル３１０の内側または外側表面に沿って相互に対して摺動し得るため（多くの場合、カテーテルの内側および外側表面を境界する内側シースと外側シースとの間のシールされた環状空間内で）、流体流動チャネルに沿って基板材料を捩じれさせること、または損傷されることなしに、その軸に沿ったカテーテルの側方屈曲および／またはカテーテルの軸方向伸長を促進し得る。
【０２３６】
有利には、基板パターンが、次いで、概して、前述のように、層内に形成されてもよく、各バルーンの少なくとも一部（多くの場合、大部分）は、第１の、すなわち、バルーン層３３４内のシート材料から形成され（随意に、バルーンの少なくとも一部を好適なシート材料からバルーンツールの中にブロー加工することによって）、チャネルの一部または全部は、第２の、すなわち、チャネル層３３６内のシート材料から形成される。層は、ともに接合され、バルーンと流体供給システムの他の構成要素との間にシールされた流体連通を提供することができ、バルーン部分３２８、コネクタ部分３３２、およびチャネル部分の概略形状は、接合する前に、接合した後に、または部分的に前および部分的に後に切断される。バルーン形状の一部は、チャネル層上に与えられてもよく、複数のチャネル層が、複数の螺旋状に分離されるバルーン（組み立てられたカテーテルの単一側方配向に沿ってバルーンを含む）と共通流体供給源チャネルとの間の流体連通を促進するために使用されてもよいことに留意されたい。同様に、チャネル構造の一部（またはさらに全部）は、代替として、様々なアーキテクチャが可能であるように、バルーン層上に与えられ得る。複数のバルーン３３４およびチャネル３３０の形成ならびに層の接合は、並列またはバッチ処理を使用して（例えば、関節運動サブ部分の螺旋バルーンアレイのバルーンの一部または全部を同時にブロー加工するためのツール類、複数の平行チャネルを切断するためのレーザ機械加工ステーション、複数のバルーンおよびチャネルの周囲への接着剤材料の同時堆積を用いて）、または連続して（例えば、バルーンブロー加工のための巻装ツール類および／もしくはロール加工ステーション、レーザ切断、または接着剤塗布ツール類を用いて）、もしくは両方の組み合わせにおいて行われることができる。単一螺旋基板パターン内に含まれるバルーンの数は、変動してもよい（典型的には、４〜８０、随意に、４〜３２、多くの場合、８〜２４）。バルーンは、単一側方カテーテル屈曲配向に沿って、２つの対向する配向に沿って、３つの配向に沿って、４つの配向（図示されるように）に沿って、または同等物で位置付けるために離間されてもよい。チャネル部分３３０は、コイルに沿って（および随意に、類似または異なる反復バルーン基板パターンを使用して形成される他の近位バルーンアレイ部分に沿って）近位に延在する多チャネルケーブル３３４とともに、インターフェースで終端してもよい（またはそれと統合される）。主要バルーン部分を第１のシート材料から、および準主要部分を第２のシート材料からブロー加工し、ブロー部分を囲繞するシートをともに接合することを含む、様々な代替バルーン形状およびバルーン加工技法が、採用されてもよく、接合部は、シートおよび基板層がコイルを境界する円筒形に沿って配向されるように軸方向に配向される（図１０に示されるように）、または接合部は、接合部に隣接するシート材料が屈曲コネクタ部分もしくはタブによって隣接する基板に接続されるように半径方向に配向される。
【０２３７】
図１０Ｅ−１０Ｉのバルーン構造を参照して理解され得るように（およびより一般的には、本明細書に図示および説明されるように）、様々な代替バルーン形状およびバルーン加工技法が、採用されてもよい。図１０Ｅのバルーン３４０は、主要バルーン部分３４２を第１のシート材料から、および準主要部分３４４を第２のシート材料からブロー加工し、ブロー部分を囲繞するシートをともに接合することによって形成されてもよい。接合部は、シートおよび基板層がコイルを境界する円筒形に沿って配向されるように軸方向に配向される（図１０Ａ−１０Ｄに示されるように）、または半径方向に配向されてもよく（図６Ｌおよび１０Ｅに示されるように）、接合部に隣接する半径方向に配向されるシート材料は、屈曲コネクタ部分またはタブによって他のアレイ基板に接続される。バルーンは、前述のように、端部の近傍により小さい直径を伴う、略円形断面を有してもよい。接合されるバルーンは、随意に、類似する対応する拡張された領域３４６を２つのシートまたは層内に形成することによって形成されてもよいが（図１０Ｆに示されるように）、バルーン断面を主に第１のシート３４８内に形成し、それをより小さい（または非）拡張領域３５０を伴う第２のシートに接合することに利点が存在し得る（図１０Ｇに示されるように）。特に、接合部の強度が、図１０Ｈに示されるように、バルーン形状に隣接する境界基板材料を折畳し、バルーンの壁に接合することによって向上され得る。これは、バルーンの主要部分が接合部の片側にあるときに促進され得る。図１０Ｉを参照して理解され得るように、本明細書に図示または説明される接合されたバルーンのいずれかを囲繞する第２のバルーン壁層を提供することを含む、なおもさらなる代替も、可能性として考えられる。接合されたバルーンおよび第２のバルーン壁は、類似形状を伴って別個に形成されてもよく、これは、壁間の整合を維持し、バルーン材料間の高強度接合へのいかなる依拠も減少させる傾向となるであろう。
【０２３８】
ここで図１１Ａおよび１１Ｂを参照すると、代替同軸バルーン／コイル配列が、理解され得る。これらの実施形態では、バルーン３６４は、コイル３６６にわたって搭載され、複数のバルーンが、典型的には、コイルの螺旋軸に沿って延在する材料の連続管から形成される（図１０Ａの螺旋軸３２０参照）。バルーン材料は、概して、局所的に変動する直径を有し、バルーンは、管の局所的により大きい直径領域から形成され、バルーンは、管の局所的により小さい直径における管材料とその中のコイルとの間のシール係合によって分離される。直径における変動は、バルーンを初期管直径から外向きに局所的にブロー加工することによって、管を初期管直径から局所的に熱収縮および／または軸方向に伸展させることによって、もしくは両方によって形成されてもよく、管とその中のコイルコアとの間の接着剤または熱接合は、シールを向上させ得る。代替実施形態では、金属リングが、管状バルーン材料の周囲に圧着され、管を下層螺旋コイルに添着（および随意に、シール）してもよく、リングおよび圧着は、随意に、マーカバンド構造および関連付けられた技法を採用する。コイルに沿ったバルーン材料の直径における変動のいくつかまたはさらに全部は、選択的熱収縮および／もしくはバルーンのブロー加工を通して、圧着されたリングによって与えられてもよく、および／またはコイルへのバルーンのレーザ熱接合は、圧着と組み合わせられ、所望のバルーン形状およびシールを提供してもよい。なお、バルーンの内側体積間（バルーン壁とコイルコアとの間）の流体連通は、半径方向ポートを通してコイルコア内の関連付けられた管腔に提供されてもよい。図１１Ａのコイルアセンブリ３６０を参照して理解され得るように、バルーンは、前述のものに類似する外側表面形状を有してもよく、同様に、１つまたはそれを上回る側方屈曲配向に沿って整合されてもよい。図１１Ａおよび１１Ｂのアセンブリ３６０および３６２を参照して理解され得るように、バルーンアレイに隣接するカテーテルの屈曲角度および曲率半径は、バルーン間の軸方向間隔（および／またはループの数）によって、および／もしくはバルーンのサブセットの選択的膨張（特定の側方軸に沿って整合される１つおきのバルーン、３つおきに整合されるバルーン、４つおきに整合されるバルーン等を膨張させることによって等）によって判定されてもよい。
【０２３９】
ここで図１１Ｃ、１１Ｄ、および１１Ｅを参照すると、代替同軸バルーン／コイルシステムは、種々の異なる形態をとってもよい。図１１Ｃでは、複数の螺旋構造３７０、３７２が、ともに交互配置される。１つの螺旋構造３７０は、ここでは、単純螺旋コイルの形態をとり、カテーテルの構造バックボーンの要素として機能し、コイルのループ間のバルーンを圧縮し、同等物を行う。他の螺旋構造は、螺旋コアにわたるバルーン３７４を含み、１つまたはそれを上回る管腔が、螺旋コア内に延在する。バルーンを支持する螺旋コアは、流体伝送機能性を提供する構成要素が、構造構成要素から分離される、またはそれと統合され得るように、構造コイルワイヤもしくは同等物を含んでもよく、またはそうではなくてもよいことに留意されたい。図１１Ｄの実施形態では、複数の螺旋構造はそれぞれ、関連付けられたバルーンを有し、これは、別個に、またはともに膨張されてもよい。いくつかの実施形態では、螺旋コアを通した流体伝送が簡略化され得るように、１つまたはそれを上回る側方配向に沿って整合されるバルーンは、第１の螺旋構造上にあってもよく、１つまたはそれを上回る異なる配向に沿ったバルーンは、第２の交互配置される螺旋構造上にあってもよい。他の実施形態では（図１１Ｅの４方向同軸バルーン／コイル３８０を参照して理解され得るように）、異なる側方配向に沿って整合されるバルーンサブセットが、単一螺旋コアに搭載されてもよい。
【０２４０】
ここで図１１Ｆおよび１１Ｇを参照すると、例示的多腔型螺旋コア構造が、理解され得る。これらの実施形態では、押出成形されたポリマーシースが、構造コイルワイヤ３８２にわたって配置され、シースは、４または６つの管腔シース３８４もしくは１６の管腔シース３８６等の複数の周辺管腔を有する。バルーン材料の管は、シースにわたって位置付けられてもよく、管のより大きい直径部分は、バルーン３８８を形成し、より小さい直径部分３９０は、バルーン間をシールするように、その中のシースに係合する。ポート３９２が、バルーンの内部がその関連付けられた管腔と流体連通するように、シースの壁を通して管腔のうちの１つの中に形成されることができる（典型的には、バルーン構造の完成に先立って）。管腔は、その１つのバルーン専用であってもよい、または多くの場合、群もしくはサブセットとして１つまたはそれを上回るバルーンに結合され（およびそれを膨張させるために使用され）、群は、多くの場合、コイルを共通方向に屈曲させるようにコイルの側方配向に沿って、コイルを軸方向に伸長させるように対向して、または同等物で整合される。図１１Ｆおよび１１Ｇの比較によって理解され得るように、螺旋コア内の管腔の数は、膨張管腔サイズ（および応答時間）に影響を及ぼし得、したがって、別個の作動サブ部分および螺旋コアの外側に延設される流体流動チャネルを使用することに利点が存在し得る。多数の管腔または複雑な管腔ネットワークおよび幾何学形状が所望される場合、コアは、チャネルの一部または全部を形成するように処理された（典型的には、レーザ微小機械加工された）外側表面を有する、第１のシース層を含んでもよい。第２のシース層が、第１の層にわたって半径方向に押出成形または接合され、チャネルを側方にシールすることができる。第２の層（および随意に、後続層）の外側表面の類似処理および第３の層（および随意に、後続層）の第２の層にわたる半径方向における押出成形または接合もまた、多層管腔システムを提供するために行われてもよい。
【０２４１】
ここで図１２を参照すると、例示的カテーテル構成要素間の機能性のさらなる分離が、関節運動式カテーテルの軸方向部分を示す、分解アセンブリ４００を参照して理解され得、構成要素は、ここでは、相互から（およびその組み立てられた同軸位置付けから側方に変位される）。本部分の流体含有構成要素は、好ましくは、内側シース４０２と外側シース４０４との間に含有され、これらのシースは、バルーンアレイ（またはアレイのある部分）の近位および遠位で相互にシールされる。真空をシールされた内側シースと外側シースとの間に引くことによって（随意に、単純正シリンジポンプまたは同等物を使用して）、かつ流体供給源遮断弁に結合される圧力感知回路を用いた真空の監視によって、患者身体内の流体伝送および駆動構成要素の完全性が、確実にされることができ、患者内の駆動流体の不注意による解放が、阻止されることができる。
【０２４２】
依然として図１２を参照すると、同軸螺旋コイル／バルーンアセンブリ４０６が、内側および外側シース４０２、４０４間に半径方向に配置される。内側および／または外側シースは、円周方向繊維（随意に、ポリマーまたは金属編組、ループ、もしくは巻線の形態において）、軸方向畝、または同等物を含むことによって等、半径方向強度および軸方向可撓性を向上させるように構成されてもよい。前述のように、アセンブリ４０６のバルーンは、螺旋軸に沿って螺旋コアに搭載される。少なくとも１つの管腔は、螺旋コアに沿って延在し、コア上のバルーンが膨張および収縮されることを可能にする。アセンブリ４０６のループの軸方向整合を維持することに役立つために、整合スペーサコイル４０８が、アセンブリループ間に交互配置される。スペーサコイル４０８は、図６Ｋおよび６Ｌならびに関連付けられた文章を参照してさらに理解され得るように、軸方向圧縮力（環境またはバルーンの膨張から）が整合スペーサを圧搾し、アセンブリバルーンおよび隣接するループが軸方向整合から半径方向に押動されないように保つように、くぼみ付け特徴を伴う、対向する表面を有する。本明細書に説明される構造骨格またはフレーム要素のいずれか（以下に説明される押引式フレームを含む）は、バルーン／フレーム係合特徴（バルーン係合表面に沿ったくぼみ等）を含んでもよく、および／または別個のバルーン／フレームインターフェース本体が、フレームとバルーンとの間に提供され、整合バルーン／フレーム整合を維持する、または荷重を効率的に伝送および分散させる、もしくは両方に役立ち得ることに留意されたい。アセンブリ４０６のループ間の圧縮は、コイルによって、スペーサによって、内側および／または外側シースによって、引張ワイヤによって、もしくはこれらの２つまたはそれを上回るものの組み合わせによって与えられてもよいことに留意されたい。また、代替実施形態は、コイル上に搭載されるバルーンと、図１０Ｃおよび１０Ｄに示されるもの等の層状アレイ基板と結合されるコイルのループ間のバルーン、随意に、バルーンの両軸方向表面上（および故に、バルーンとコイルとの間の）一対の整合スペーサコイルを置換してもよいことに留意されたい。なおもさらなる代替は、複数の交互配置されるコイル／バルーンアセンブリおよび／または本明細書に説明される他の構成要素および配列を含む。
【０２４３】
多数の総バルーン数がいくつかの実施形態の全体的バルーンアレイ内に存在し得るため、かつそれらのアレイが全体的カテーテル（または他の関節運動される伸長本体）の関節運動式サブ部分の中に軸方向に分離され得るため、かつコイル／バルーンアセンブリ４０６のコイルコア内の利用可能な空間が限定され得るため、内側および外側シース４０２、４０４間の環状空間内で軸方向に延在する、１つまたはそれを上回る別個の構造を有することが有利であり得る。それらの別個の構造は、コイル／バルーンアセンブリまたは複数のアセンブリの流体膨張チャネルから別個であって、コイル／バルーンアセンブリ４０６の遠位に搭載されるバルーン関節運動アレイを膨張させるために使用され得る、付加的流体膨張チャネルを有することができる。そのために、薄い平坦多腔型螺旋ケーブル構造４１０ａ、４１０ｂが、コイル／バルーンアセンブリ４０６と外側シース４０４との間および／またはコイル／バルーンアセンブリと内側シース４０２との間の空間内に半径方向に配置されてもよい。ケーブル４１０は、一連の小径管状構造（随意に、適切なクラッディングを伴うＰＥＴまたは溶融シリカから成る）を備えてもよく、これは、ともに添着されてもよく、またはそうではなくてもよく、隣り合わせ整合、層を機械加工および接合することによって形成される多チャネル構造（前述のように）、伸長断面を有する多腔型押出成形体、もしくは同等物である。特定の軸方向区画の各ケーブル４１０ａ、４１０ｂは、より遠位の関節運動式軸方向区画のために、コイル／バルーンアセンブリのコアに結合されてもよい。ケーブルの螺旋または蛇行構成は、ケーブルに応力を及ぼさずに、軸方向屈曲および／または伸長を促進し得、関節運動区画に沿ったケーブルの数は、０（特に、遠位関節運動区画に沿って）〜１０の範囲であり得る。中間シースを用いてケーブルをコイル／バルーンアセンブリから分離すること、管のサブセットをケーブルの中に束化せずに、いくつかの別個の溶融シリカ管を使用することによって、可撓性を向上させること、および同等物を含む、いくつかの代替配列もまた、可能性として考えられることに留意されたい。
【０２４４】
図１３Ａを参照して理解され得るように、１つまたはそれを上回る補剛バルーンが、ケーブル構造の中に組み込まれてもよく、各区画の補剛バルーンは、随意に、共通供給管腔と、随意に、１つ、いくつか、または全部の他の区画のための共通供給管腔と流体連通する。示される例示的ケーブル構造では、補剛バルーンは、多腔型ケーブル押出成形体の周囲に配置される管状材料を備えてもよく、押出成形体の選択された管腔の中への管内のポートを使用して膨張されてもよい。補剛バルーン管は、ポートの近位および遠位でケーブル押出成形体または同等物にシールされてもよく、軸方向関節運動区画もしくはサブ部分の一部または全部に沿って延在するために十分な拡張可能長さを有してもよい。ケーブルおよびその上の任意の補剛バルーンは、コイルと内側または外側シースとの間に軸方向に延在してもよく、そのような補剛バルーンの膨張は、補剛バルーンとコイルとの間の半径方向係合を誘発し、ループ間のオフセットにおける変化を阻止し、それによって、軸方向屈曲に対してカテーテルを補剛することができる。補剛バルーンは、屈曲または伸長作動バルーンより有意に低い圧力において膨張されてもよく、屈曲もしくは伸長バルーンを完全に欠いた区画またはさらにカテーテルに沿って使用されてもよい。代替として、ケーブルは、多くの場合、特に、単一区画に沿ったコアがカテーテルの所望の自由度のために十分なチャネルを包囲することができる場合、省略されてもよい。
【０２４５】
ここで図１３Ｂおよび１３Ｃを参照すると、多腔型螺旋コアからケーブルへの一例示的遷移が、理解され得る。螺旋コアは、ここでは、再び、押出成形された多腔型ポリマー本体４２２によって囲繞されるコイルワイヤ４２０を含み、本体は、ここでは、コイルワイヤの周囲に捻転する、管腔４２４を有する。３つの管腔のみが示されるが、間隔は、ここでは、９つの捻転する管腔を可能にするであろう（他の管腔は、便宜上、省略される）。これらの管腔のうちの８つからの半径方向ポートが、例えば、８つのバルーン（またはバルーン群）にわたる独立膨張制御を可能にし、第９の管腔は、これらのバルーンの周囲および内側シースと外側シースとの間（両方とも前述の通り）のシールされた軸方向区画内に真空を引き、かつそれを監視するために使用されてもよい。加えて、２つの隣接する管腔間の空間内に、切り欠き４２６が、本体４２２を通して途中まで半径方向に延在し、切り欠きは、コア軸の周囲に巻着する。本体４２２上に搭載される最近位バルーンの近位において、本体４２２は、切り欠き４２６において分離され、本体材料およびその中の管腔４２４は、コイルワイヤ４２０から解巻される。本解巻された材料は、図１２および１３のケーブル４１０、４１０ａ、および４１０ｂに関して前述のように、平坦化され、多腔型ケーブルを形成することができ、ケーブルは、シールされた管状継合部または同等物に依拠せず、螺旋多腔型コアから近位に延在する。押出成形体、単一または多腔型管状構造、および／もしくは層状チャネルシステム間の代替接合継合部またはコネクタもまた、採用されてもよい。
【０２４６】
ここで図１３を参照すると、例示的カテーテル４３０は、複数の軸方向に別個の関節運動式区画またはサブ部分４３４ａ、４３４ｂ、４３４ｃ、および４３４ｄを含む、関節運動式部分４３２を有する。概して、複数の関節運動区画が、カテーテルの遠位端と標的組織４３６の整合を促進するように構成されてもよい。好適な関節運動区画は、標的組織および計画された手技に依存し得る。例えば、本実施形態では、関節運動区画は、好ましくは、選択された患者集団間の任意の患者のために、カテーテルの遠位端と天然弁組織の角度および軸方向場所とを正確に整合するように構成される。より具体的には、カテーテルは、カテーテルの遠位端におけるカテーテル軸と標的組織の軸を整合させるために（特に、平行に）、かつ（カテーテルの軸に沿って測定されるように）カテーテルの端部と標的組織を軸方向に整合させるために構成される。そのような整合は、特に、例えば、人工心臓弁（随意に、大動脈弁、肺弁、または同等物、特に、僧帽弁）を罹患天然弁の組織またはそれに隣接して位置付けるために有益であり得る。好適なカテーテル関節運動能力はまた、部分的に、標的組織へのアクセス経路に依拠し得る。僧帽弁との整合のために、カテーテルは、例えば、上または下大静脈を介して、右心房の中に遠位に前進されてもよく、右心房から隔壁４３８を通して左心房の中に穿通してもよい。好適な経中隔アクセスは、公知のカテーテルシステムおよび技法を使用して遂行され得る（但し、本明細書に説明される関節運動式構造を使用する代替中隔横断ツールも、代替として、使用され得る）。なお、天然弁組織との所望の整合を達成するために、カテーテルは、例えば、１）隔壁の遠位（またはその近傍）から、大まかに９０度の屈曲（母集団内の患者の生理機能の変動に適応するように＋／−の十分な角度）を形成し、２）ａ）中隔穿通部位から尖側に、およびｂ）穿通部における中隔壁の平面から離れるようにを含む、３次元における所望の範囲内の距離に延在し、３）３次元において、天然弁組織と整合するように、遠位端におけるカテーテルの軸を配向するように構成されてもよい。
【０２４７】
所望の整合を達成するために、カテーテル４３０は、随意に、カテーテル４３０の関節運動可能部分４３２の大部分に沿って継続的に、またはそれに沿って延在する規則的間隔における関節運動式区画内のいずれかにおいて、一貫した多軸屈曲能力ならびに軸方向伸長能力を提供してもよい。代替アプローチは、より機能的に区別された関節運動区画を採用してもよい。存在するとき、各区画は、随意に、４〜３２のバルーンを有してもよく、その区画内のバルーンのサブセットは、随意に、１〜４つの側方配向に沿って配向される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの区画内の軸屈曲バルーンは全て、単一膨張管腔によって供され得る、多くの場合、制御式膨張流体体積または圧力を区画のバルーンに指向し、関連付けられた配向における屈曲の量を制御する、変調式流体供給源によって供され得る、単一屈曲配向に沿って整合されてもよい。代替単一側方屈曲方向区画は、前述のように、異なる管腔によって供されるバルーンの複数のセットを有してもよい。例えば、区画４３４ａおよび４３４ｂは両方とも、単一方向屈曲区画を備えてもよく、それぞれ、最大６０度の屈曲角度を当てることが可能であって、前者は、１つおきの軸方向バルーンが膨張されることに起因して（図１１Ａを参照して理解され得るように）、または限定された量の膨張流体を用いた膨張に起因して、図示される構成における第１の比較的に大屈曲半径を有する。区画４３４ｂでは、最遠位の４つのバルーンを除く全部が、膨張され、区画４３４ａに隣接して位置付けられるより小さい屈曲半径をもたらし、屈曲の遠位のカテーテルの比較的に直線区分を伴ってもよい。区画４３４ｃは、比較的に高い軸方向密度において４つの異なる屈曲配向を伴うバルーンを有してもよく、ここでは、カテーテルを押勢し、中隔平面から離れる第１の屈曲成分と、区画４３４ａおよび４３４ｂの屈曲の平面から側方に離れる第２の屈曲成分とを伴う形状をとるように膨張される、選択された横方向バルーン（６＋Ｘバルーンおよび２−Ｙバルーン等）を有する。区画４３４ｄは、軸方向伸長区画を備えてもよく、対向するバルーンは、本区画の１つまたはそれを上回る膨張流体供給源管腔と流体連通する。カテーテルの端部の軸方向位置付けは、したがって、膨張流体の適切な伝送によって正確に制御され得る（区画の運動範囲内において）。有利には、そのような特殊区画は、所望の数の自由度および所望の空間分解能を達成するために必要とされる流体チャネルの数（およびカテーテルのコスト、複雑性、ならびに／またはサイズ）を限定し得る。３つの区画の使用を含む、代替区画配列が、人工心臓弁または同等物の送達のために採用され得ることを理解されたい。弁は、例えば、隔壁が３つの区画の中央に沿って位置付けられるようにカテーテルを挿入することによって、３区画システムを使用して位置付けられ得、理想的には、カテーテルは、中央区画の中央またはその近傍において隔壁を横断する。
【０２４８】
ここで図１４Ａ−１４Ｃを参照すると、関節運動式カテーテルのなおもさらなる実施形態は、第１および第２の交互配置される螺旋多腔型バルーン流体供給源／支持構造４４０ａ、４４０ｂとともに、第１および第２の弾力性螺旋コイル４４２ａ、４４２ｂを含む。本実施形態では、一連のバルーン（図示せず）は、多腔型構造のそれぞれの周囲に搭載され、バルーンは、３つの側方屈曲配向に沿って整合されるように離間され、カテーテルの軸の周囲に相互から１２０度オフセットされる。６つの管腔が、各多腔型構造、４４０ａ、４４０ｂ内に提供され、３つの側方屈曲配向毎に、１つの専用膨張管腔および１つの専用収縮管腔を伴う。管腔と関連付けられたバルーンとの間の半径方向流体連通ポートは、対の管腔を通した切り込みによって提供されてもよい。
【０２４９】
示されるように、切り込み４４４ａ、４４４ｂ、４４４ｃの間隔を空けることによって、かつ切り込みにわたってバルーンを搭載することによって、膨張および収縮管腔は、３つの屈曲配向のそれぞれに沿って整合されるバルーンのサブセットを膨張および収縮させるために使用されることができる。有利には、そのような構造を有する、第１の関節運動式区画は、その区画に沿ってバルーンの所望のサブセットを膨張させることによって、３つの屈曲配向の任意の組み合わせにおいてカテーテル軸の屈曲を可能にすることができる。随意に、そのサブセットのための屈曲角度は、１つのみの多腔型構造（例えば、４４０ａ）の６つの管腔を使用してバルーンに伝送される流体の量および／または圧力によって制御され、区画がロボットリストに類似する様式で機能することを可能にしてもよい。第１の区画から軸方向にオフセットされたカテーテルの別の区画は、他の多腔型構造（我々の実施例では、４４０ｂ）の６つの管腔によって供給されるバルーンの類似配列を有し、カテーテルが、直列リストロボットマニピュレータのものに類似する可撓性を伴って、カテーテルの端部を位置付けられ、配向することを可能にすることができる。他の実施形態では、２つの多腔型構造によって供給されるバルーンのうちの少なくともいくつかは、軸方向に重複し、例えば、バルーンの重複するサブセットの膨張を組み合わせることによって、屈曲角度を増加させる、および／または屈曲半径を減少させることを可能にしてもよい。また、単一管腔が、バルーンの膨張および収縮の両方のために使用されてもよく、これらの自由度のなおもさらなる組み合わせが採用され得るように、６つを上回る管腔の多腔型構造が、提供されてもよいことに留意されたい。
【０２５０】
図１４Ａの側面図および図１４Ｂの断面図に図示される実施形態では、螺旋コイルの外径は、約０．１３０インチである。多腔型構造４４０ａ、４４０ｂは、約０．０２０インチ〜約０．０３０インチの範囲内（随意に、約０．０２７インチ）の外径を有し、管腔は、約０．００４インチの内径を有し、各管腔の周囲の壁は、０．００４インチの最小厚を有する。２０気圧またはそれを上回る膨張圧力の使用にかかわらず、管腔の小径は、螺旋コア構造にかかる歪みを限定することに役立ち、これは、典型的には、ポリマーから成り、理想的には、押出成形された。弾力性ワイヤまたは同等物を多腔型構造内に含むのではなく、バルーンの軸方向圧縮（および収縮後のカテーテル軸の直線化）が、主に、コイル４４２ａ、４４２ｂ内の金属の使用によって提供される。コイル４４２の対向する凹面軸方向表面は、コイル間のバルーンおよび多腔型構造の半径方向位置付けを維持することに役立つ。弾力性コイル４４２およびバルーン供給／支持構造４４０の端部をともにコイルの端部における内側および外側シースに、随意に、区画間に添着することは、同様に、螺旋形状を維持することに役立ち得る。コイル４４２の軸方向厚および凹面表面の深度を増加させることもまた、整合を維持することに役立てるために有益であり得、そして、コイルは、随意に、ポリマー構造から成る。コイル４４２または他の螺旋骨格部材に添着される周期的構造、バルーン間に延在する突出部を有する周期的構造を含む、さらに他の螺旋維持構造が、本明細書に説明される螺旋実施形態の大部分または全部内に含まれてもよく、膨張されたバルーン壁の端部に係合し、側方バルーン配向を維持する、または送り出すことができる。
【０２５１】
本明細書に説明される実施形態の多くは、カテーテル、ガイドワイヤ、および他の伸長可撓性本体の流体駆動式関節運動を提供する。有利には、そのような流体駆動式関節運動は、伸長本体に沿った非常に単純な（かつ小断面の）流体伝送に依拠し得、伸長本体の作業端部に印加される力の大部分は、近位ハンドルまたは同等物に戻るように伝送されるのではなく、周囲環境に対して局所的に反応する。これは、特に、多数の自由度が含まれるべきとき、関節運動の正確度の有意な増加、ヒステリシスの減少、ならびにより単純かつ低いコストの関節運動システムを提供し得る。比較的に高圧の流体、および／または低温流体、ならびに／または伸長可撓性本体の遠位端に隣接する電気回路の存在もまた、特に、診断ツール、治療用ツール、撮像もしくはナビゲーションツール、または同等物を改良もしくは追加することによって、本体によって担持されるツールの機能性を向上させるために使用され得ることに留意されたい。
【０２５２】
ここで図１５を参照すると、半径方向伸長ポリマー螺旋バルーンコア構造４５０が、概して、その軸方向厚４５４を有意に上回る半径方向厚４５２を伴う断面を有する。半径方向厚４５２は、随意に、例えば、周囲バルーンの膨張された直径の８０％またはそれを上回ってもよい一方、軸方向厚４５４は、膨張された直径の２０％〜７５％であってもよい。円形コア断面と比較して、そのような伸長断面は、周囲バルーンの同一軸方向作動ストロークを用いて、バルーン管腔がコイルコア内に延在する付加的領域を提供する（より多くの管腔および別個に膨張可能なバルーンまたはバルーン群を可能にし、および／またはより高速の作動時間のためのより大きい管腔サイズを可能にする）。例示的断面形状は、楕円形または他の継続的湾曲形状を含み、周囲バルーン壁材料とのシール係合を促進し、ある代替は、膨張されたバルーンのものに対応する円形曲率を伴う近位および遠位領域を有する（膨張されたバルーンに全体的に係合するように構成される軸方向に意図されるコイルばね表面に対する軸方向圧縮力伝送を向上させるように）。
【０２５３】
ここで図１６を参照すると、図１および８のシステムにおいて使用するための例示的導入器シース／入力アセンブリの斜視図が、より詳細に見られ得る。導入器／入力アセンブリ４６０は、概して、導入器シースアセンブリ４６２と、入力アセンブリ４６４とを含む。導入器４６２は、近位端４６８および遠位端４７０を有し、その間に延在する軸方向管腔を伴う、伸長導入器シース４６６を含む。導入器４６２の近位筐体４７２は、導入器止血弁を含有する。入力４６４は、導入器筐体４７２の管腔の中に摺動可能に延在する遠位端と、入力弁を含有する入力筐体４７６に添着される近位端とを有する、可撓性ジョイスティックシャフト４７４を含む。管腔は、入力４６４を通して軸方向に延在し、関節運動可能カテーテル４８０が、アセンブリ４６０の両管腔を通して前進されることができる。アセンブリ４６０のケーブルまたは他のデータ通信構造は、患者内でカテーテルの関節運動を誘発するように、アセンブリからの移動コマンドをカテーテルシステムのプロセッサに伝送する。より具体的には、カテーテルシステムが駆動式関節運動モードにあって、導入器／入力アセンブリ４６０のクラッチ入力４８２が作動されるとき、シース筐体４７２に対する入力筐体４７６の移動は、カテーテルの遠位端の近傍のカテーテル４８０の１つまたはそれを上回る関節運動可能区画の関節運動を誘発し、カテーテルは、好ましくは、本明細書に説明される関節運動構造のうちの任意の１つまたはそれを上回るものを有する。導入器／入力アセンブリの筐体内の弁は、独立して作動され、カテーテル４８０を導入器４６２および／または入力４６４に軸方向に添着してもよい。
【０２５４】
ここで図１７Ａおよび１７Ｂを参照すると、図１４Ａ−１４Ｃのものに関連する関節運動システム構成要素が、見られ得る。２つの多腔型ポリマー螺旋コア４４０が、カテーテルの関節運動式部分に沿って軸方向凹面螺旋ばねと交互配置されることができる。湾曲遷移区域は、螺旋コアの近位から軸方向直線多腔型延在部５４０まで延在し、これは、カテーテルの受動的（非関節運動式）または異なる関節運動式区分に沿って延在してもよい、または他の構造（図示せず）によって伝送される流体によって駆動される関節運動式区画を通して延在してもよい。有利には、近位端の近傍の各近位延在部５４０の一部は、多くの場合、多腔型シャフトの外壁を通してコアの種々の管腔の中に形成される軸方向の一連の側方ポートを採用することによって、近位インターフェース５５０として使用されることができる（図１７Ｃ参照）。本近位インターフェース５５０は、加圧された膨張流体源からバルーンの所望のサブセットへの膨張流体のシールされた独立制御式流体連通および制御式流動とともに、バルーンから大気または排気流体リザーバへの排気流体の制御式流動を提供するように、モジュール式弁アセンブリ５４２のレセプタクル５５２、または非モジュール式弁アセンブリのレセプタクル、もしくはマニホールドに結合するコネクタまたはインターフェース本体と噛合されることができる。
【０２５５】
延在部５４０は、弁アセンブリの流体路と関節運動式区画のバルーンとの間の流体連通を提供するように、弁アセンブリ５４２の中に近位に延在する。弁アセンブリ５４２は、軸方向の一連のモジュール式弁ユニット５４２ａ、５４２ｂ、５４２ｃ等を含む。端部プレートおよびボルトは、弁アセンブリ内の流体路をシールし、ユニットを定位置に保持する。アセンブリ５４２の各弁ユニットは、少なくとも１つの流体制御弁５４４、好ましくは、２つまたはそれを上回る弁を含む。弁は、圧力を感知および制御する圧力変調式弁、ゲート弁、３方向弁（チャネルに沿った１つまたはそれを上回る関連付けられたバルーンへの膨張流体を可能にし、流体源からの流動が遮断される間、膨張流体を膨張チャネルおよび関連付けられたバルーン内にシールし、チャネルおよびバルーンからの膨張流体が解放されることを可能にする）、流体分散弁、または同等物を備えてもよい。Ｏリングは、弁間および延在部５４０の周囲にシールを提供し、ボルトの螺合解除は、Ｏリングにかかる圧力を解放し、延在部が弁アセンブリから遠位に押動されることを可能にし、それによって、単純迅速切断能力を提供し得る。半径方向ポート５４６は、延在部５４０に沿って軸方向に離間され、弁と多腔型ポリマー延在部、遷移部、および螺旋コイルの関連付けられた管腔との間に流体連通を提供する。有利には、より多いまたはより少ない数の膨張チャネルが、採用されるであろう場合、より多いまたはより少ない弁ユニットが、軸方向にともにスタックされてもよい。弁５４４は、ここでは、外部流体管類コネクタとともに図示されるが（流体源または同等物に結合されるように）、弁への流体路は、代替として、また、モジュール式弁ユニット内に含まれてもよく、例えば、流体供給源は、アセンブリに沿って軸方向に延在し、付加的Ｏリングまたは同等物を使用して弁ユニット間にシールされる、母管管腔に沿って、弁のそれぞれに伝送される。モジュール式ユニット５４２ａ、５４２ｂ、．．．は、弁を備えてもよいが、代替実施形態では、これらのユニットは、単に、アセンブリが、多腔型シャフトまたはコアと流体供給システムの構成要素のいくつかとの間に流体連通を提供することに役立つ、コネクタまたはインターフェース本体として使用されることを可能にする、フェルール、支柱、または他のインターフェース構造を備えてもよいことに留意されたい。
【０２５６】
ここで図１７Ｃを参照すると、付加的モジュール式弁ユニット５４２ｄ、５４２ｅ、および５４２ｆが、多腔型コアの管腔へおよびそこからの膨張流体流動の独立制御を促進するように、弁およびマニホールドアセンブリ５４２’内に含まれる。モジュール式弁ユニットは、好ましくは、相互交換可能であって、多くの場合、膨張管腔毎の電気回路および圧力センサとともに、弁、プレート構造、ならびにチャネルを含むであろう。プレート毎の電気回路は、多くの場合、フレックス回路基板によって支持され、随意に、プレートの主表面の１つに接着剤接合されてもよい、またはプレートの層間にある、もしくはプレート間に圧縮保持されてもよい。弁、センサ、およびシステムプロセッサ間の通信のための伝導性トレースとともに、フレックス回路もまた、電子機器を支持し、プレートモジュール間の多重化、プラグアンドプレイプレートモジュール能力、プレートモジュールのデイジーチェーンまたはネットワーク化、および／もしくは同等物を促進し得る。以下に説明される例示的実施形態では、フレックス回路基板はまた、ＭＥＭＳ弁および／またはＭＥＭＳ圧力センサとの電気結合を支持し、それを提供することに役立ち得る。フレックス回路基板または別のフィルム基板材料は、随意に、レセプタクル５５２、膨張母管、収縮母管、および同等物を形成する通路を含む、プレート（またはその層）を通して通路を囲繞するＯリング、ガスケット、または他のシール材料を支持することに役立ち得るが、これらの構造のためのシールの一部もしくは全部は、代わりに、独立して位置付けられてもよい。前述のように、１つまたはそれを上回る迅速切断継手５５４が、多腔型シャフト（または中間体）のポートをプレートの流体チャネルにシールすることに役立つように構成されてもよい。ポートがプレートを通して延在するシャフト上に含まれる場合、迅速切断継手は、着脱可能構成（殆どまたは全く圧縮がプレート間に印加されない）とシールされた構成（十分な圧縮がプレート間に印加され、スタックのプレート間から、シャフトに対してシール材料を圧搾する）との間で手動で移動可能な圧縮部材の形態をとってもよい。迅速切断継手は、１つまたはそれを上回るオーバセンタラッチ、１つもしくはそれを上回るねじ山付きコネクタ、１つまたはそれを上回るカムユニット、もしくは同等物を備えてもよい。
【０２５７】
ここで図１８を参照すると、簡略化されたマニホールド略図は、代替マニホールド６０２の流体供給源および制御構成要素を示す。概して前述のように、マニホールド６０２は、アレイ内にスタックされる複数のモジュール式マニホールドユニットまたは弁アセンブリプレート６０４ｉ、６０４ｉｉ、．．．を有する。弁プレートのスタックは、前端キャップ６０６と後端キャップ６０８との間に狭入され、使用の間、多腔型導管コアの近位部分は、コアの近位端が後面キャップに隣接する、またはその中にあるように、正面キャップおよび弁プレート内の開口を通して延在し、開口は、多腔型コアレセプタクルを画定する。スタック内のマニホールドユニットまたはモジュールの数は、多腔型コアのそれぞれの管腔毎にプレートモジュールを含むために十分である。例えば、関節運動可能構造が３つの多腔型コアシャフトを有し、各シャフトが６つの管腔を有する場合、マニホールドアセンブリは、６つのプレートのスタックを含んでもよい。各プレートは、随意に、膨張弁および収縮弁を含み、多腔型シャフト毎に管腔の１つ（およびその管腔と連通するバルーン）内の圧力を制御する。我々の３多腔型シャフト／６管腔の各実施例では、各プレートは、３つの膨張弁（各シャフトの特定の管腔のために１つ）と、３つの収縮弁（各シャフトのその同一管腔のために１つ）とを含んでもよい。図１８のレセプタクル１に示される多腔型シャフトを参照して理解され得るように、シャフトに沿ったポート間の間隔は、レセプタクルに沿った流体チャネル間の間隔に対応する。コアシャフトを多腔型シャフトレセプタクルの中に完全に挿入することによって、プレートチャネル場所は、コアおよび多腔型コアの外側表面から半径方向に穿孔されたポートと軸方向に位置合わせされることができる。プロセッサは、コアの特定の管腔の中へのポートが、位置合わせされ、具体的膨張および収縮弁の流体チャネルと関連付けられ得るように、レセプタクルに沿った弁の軸方向場所とコアシャフトに沿ったポートの軸方向場所をマップすることができる。１つまたはそれを上回る膨張母管が、弁ユニットプレートを軸方向に通る通路によって画定されることができる。類似収縮母管（図示せず）もまた、関節運動式デバイスの管腔システムから解放される流体の圧力および量を監視するために提供されることができる。Ｏリングは、母管を囲繞するプレートとレセプタクルとの間のインターフェースに隣接して提供されることができる。圧力センサ（図示せず）は、各プレートと多腔型レセプタクルとの間のインターフェースにおける圧力を監視することができる。
【０２５８】
全バルーンの膨張および収縮の監視ならびに制御とともに、マニホールド６０２はまた、真空モニタシステム６１０を含み、膨張流体が患者身体内の関節運動式システムから漏出していないことを検証することができる。単純真空ポンプ（ラッチを伴うシリンジポンプまたは同等物等）が、真空をバルーンアレイを囲繞する関節運動式体の内部容積またはチャンバに印加することができる。代替真空源は、標準的手術室真空供給源またはより高度な電動式真空ポンプを含み得る。なお、真空チャンバのシールが低下する場合、関節運動式構造のチャンバ内の圧力は、増加するであろう。チャンバに結合される圧力センサからの信号に応答して、遮断弁が、自動的に、キャニスタからのガスの流動を停止し、全バルーン膨張弁を閉鎖し、および／または全バルーン収縮弁を開放することができる。そのような真空システムは、関節運動式構造が、患者身体内で使用されるべきであって、バルーンが、最初に、液体の形態をとり得るが、ガスへと蒸発し得る流体で膨張されるべきとき、有益な安全性利点を提供し得る。多腔型コアシャフトの管腔は、近位インターフェースのポートおよびマニホールドアセンブリの関連付けられたチャネルを介して、マニホールドの圧力センサを関節運動式構造の真空チャンバに結合するために使用されてもよく、真空管腔は、随意に、多腔型シャフトの中心管腔を備え、真空ポートは、多腔型シャフトの近位端上またはその近傍にある。
【０２５９】
ここで図１８Ａ−１８Ｃを参照すると、例示的代替モジュール式マニホールドアセンブリ５５６は、流体供給源と、プレートモジュール５５８のスタックの内部の収縮排気チャネルとを有する。プレートモジュール５５８は、前端キャップと後端キャップとの間にスタックされ、前端キャップは、遠位端にあって、多腔型シャフトのそれぞれを受容するための通路または開口を有し、後端は、近位端にあって、Ｎ２Ｏのキャニスタ５６０を受容するためのソケットを有する。図１８Ｂに最も明確に見られるように、各プレートモジュール５５８は、複数のプレート層５６２ａ、５６２ｂ、５６２ｃ．．．を使用して形成されるプレート５６２を含む。ここに示されるプレート層は、スタックを横断して延在するが、他の層も、スタックに沿って軸方向にスタックされてもよい。なお、各プレート５６２は、対向する近位および遠位主表面５６２ｉ、５６２ｉｉを有する。１つまたはそれを上回る膨張流体通路５６４と、１つまたはそれを上回るレセプタクル通路５６６と、１つまたはそれを上回る収縮流体通路５６８とを含む、一連の通路が、主表面間のプレートを通して延在する。プレートおよび端部キャップが、マニホールドアセンブリ５５６内に組み立てられると、これらの通路は、１つまたはそれを上回る膨張母管５６４’と、１つまたはそれを上回るレセプタクル５６６’と、１つまたはそれを上回る収縮母管５６８’とを形成するように組み合わせられ、通路はそれぞれ、組み立てられた構造の一部としての役割を果たす、表面を提供する。チャネル５７０が、母管５６４、５６８とレセプタクルとの間のプレート５６２内に延在し、膨張弁が、膨張母管５６４とレセプタクル５６６との間のチャネルに沿って配置され、収縮弁が、レセプタクルと収縮母管５６８との間のチャネルに沿って配置される。図１８Ａ−１８Ｃのマニホールドアセンブリは、２つの多腔型コアシャフトのための２つの３方向弁とともに、膨張弁および収縮弁の両方として機能する、多コイル３方向弁５７２を含むことに留意されたい。
【０２６０】
ここで図１８Ｃおよび１８Ｄを参照すると、マニホールドアセンブリの付加的な随意の構成要素が、理解され得る。これらの構成要素の１つ、いくつか、または全部の機能性が、本明細書に説明されるマニホールドアセンブリ実施形態のいずれか内に含まれてもよい。後端キャップ５７４が、ここでは、膨張流体キャニスタ５６０と膨張母管５６４を結合するチャネルに沿って配置されるシステム流体供給源弁５７６を含む。端部キャップは、別個の膨張を可能にするための１つまたはそれを上回る交差母管または異なる多腔型コアシャフトのための排気母管を含んでもよいことに留意されたい。システム供給弁は、マニホールドおよび関節運動構造の残りの構成要素への流体流動の全部を停止または可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、キャニスタ５６０からの流体は、供給プレナムを加圧するために使用され、圧力センサおよびシステム供給弁は、供給プレナム圧力を制御するために使用される。これは、生理食塩水または同等物等の不揮発性バルーン膨張液体を使用することが所望される場合、および／またはキャニスタ５６０のものを下回る圧力を上回るバルーンの膨張を排除することが所望される場合、有益であり得る。しかしながら、膨張流体を直接キャニスタ５６０からモジュール式プレートの膨張弁に伝送することは、完全キャニスタ圧力を使用して液体または液体／ガス混合物を伝送するときのマニホールドおよび関節運動式構造の小チャネルを通した膨張流体流動の向上ならびにキャニスタ内の液体の蒸発によって提供され得る比較的に一定の圧力を含む、利点を提示し得る。ガス／液体膨張流体圧力をキャニスタ内にさらにより一定に保つために、抵抗加熱器が、その中で生じる蒸発のエンタルピを補償するように、キャニスタの外側表面と熱的に結合されてもよい。
【０２６１】
依然として図１８Ｃおよび１８Ｄを参照すると、排気プレナム５７８を排気チャネルの１つ、いくつか、または全部（多くの場合、１つもしくはそれを上回る排気母管５６８）と大気への排気ポート５８０との間に有することにより有意な利点が存在し得る。排気プレナム５７８と結合される圧力センサまたは流動センサは、排気流体流動を監視するために使用されることができる。いくつかの実施形態では、排気プレナム５７８に結合される圧力センサおよび排気プレナムを排気ポート５８０に結合するチャネルに沿った排気弁が、背圧制御システムとして使用され、排気流動を制御し、均一圧力をいくつかのバルーンに提供し（収縮弁を介して）、および／またはプレートモジュールの個々の圧力センサを較正することに役立ち得る。手動解放弁も、随意に、膨張および収縮母管と周囲環境との間に含まれ、システムが、弁または同等物の故障の場合、完全に減圧されることを可能にしてもよい。
【０２６２】
ここで図１８Ｅを参照すると、簡略化された圧力制御略図は、単一プレートモジュールの単一チャネル内（ならびにチャネルと流体連通するシールされた多腔型シャフトのポートを介してチャネルと結合される、関連付けられたバルーンまたは複数のバルーン内）の圧力を制御するために使用されるような圧力制御システムの構成要素のいくつかを図示する。全チャネルの圧力制御は、システムコントローラ５８２によって維持されてもよく、所望の圧力は、典型的には、ユーザインターフェース５８４を介したユーザによる移動または剛性コマンド入力に応答して、コントローラによって判定される。特定のチャネルに関する圧力差または誤差信号が、感知される圧力（圧力センサ５８６を使用して判定される）とそのチャネルのための所望の圧力との間の差異から判定される。誤差信号に応答して、コントローラ５８２は、チャネル内の圧力を上昇または降下させるように、コマンドを膨張弁５８８および／もしくは収縮弁５８９に伝送する。同一流体が、バルーンへおよびそこから流動しているが、キャニスタから膨張弁５８８を通した流動（液体から成り得、多くの場合、主に液体またはさらに実質的に全体的に液体である）とバルーンから収縮弁５８９を通した流動（ガスから成り得、多くの場合、主にガスまたはさらに実質的に全体的にガスである）との間には有意な差異が存在し得る。正確な膨張および収縮流動制御を提供するために、膨張オリフィスを膨張弁とレセプタクルとの間に含むこと（理想的には、膨張弁に先立って蒸発を阻止するように）、および／または収縮オリフィスをレセプタクルと収縮母管５６８との間に含むことに利点が存在し得る。そのようなオリフィスは、膨張弁５８８および収縮弁５８９としての使用のための類似弁構造の使用にもかかわらず、正確な流動制御を促進し得る。しかしながら、膨張のための通常閉鎖される弁および収縮のために通常開放される弁（したがって、バルーンは、停電の場合、収縮するであろう）の使用を含む、膨張弁と収縮弁との間には有益な差異が存在し得る。加えて、膨張弁５８８は、小体積の液体（随意に、望ましくは、小移動増分を提供するために、５０ｎｌまたはそれ未満、多くの場合、２５ｎｌまたはそれ未満、好ましくは、１５ｎｌまたはそれ未満、理想的には、１０ｎｌまたはそれ未満）を制御可能に伝送するためにより小さいスロートおよび／または高速応答を有し得る一方、収縮弁５８９は、少なくとも０．１ｓｃｃ／秒、好ましくは、少なくとも０．５ｓｃｃ／秒もしくはさらに１ｓｃｃ／秒またはそれを上回るガス流動を可能にするであろう（望ましくは、高速関節運動応答を提供するため）。故に、これらの２つの弁のスロートサイズは、いくつかの実施形態では、異なってもよい。いくつかの実施形態（特に、圧力制御式プレナムをキャニスタと膨張弁との間に伴うもの、または非極低温加圧流体源を有するもの）では、流入および流出する流体、例えば、バルーンへおよびそこから流動している液体、バルーンへおよびそこから流動しているガス、または同等物では、より類似し得る。
【０２６３】
図１８Ｆおよび１８Ｇを参照すると、これは、マニホールドアセンブリ（またはその構成要素）といくつかの異なるタイプの関節運動可能構造、例えば、異なるサイズおよび／または形状の多腔型シャフトを有するカテーテルを併用するために望ましくあり得る。そのために、関節運動可能構造の多腔型コアシャフト５９２（または他の管腔含有基板）とマニホールドアセンブリ５５６のレセプタクル５６６を結合するためのインターフェース本体５９０を含むことが有益であり得る。インターフェース本体５９０は、近位端および遠位端を有し、その間に延在する軸方向管腔を伴う。軸方向管腔は、多腔型シャフトを近位に受容し、シャフトは、インターフェース本体を通して全体的に延在してもよい（シャフトのポートとプレートモジュールのチャネルとの間の位置合わせが、図１８Ｇに示されるように、シャフトと後面キャップの表面の係合に依拠するように、レセプタクルは、止り穴を備える）、またはシャフトの近位端は、インターフェース本体内の管腔の底部に係合してもよい（インターフェース本体がレセプタクルと位置合わせされ、管腔がインターフェース本体と位置合わせされるように）。迅速切断継手５９２が、インターフェース本体の遠位端の近傍にある。インターフェース本体５９０は、エラストマーシール材料５９６（随意に、リングまたは同等物上にオーバモールドされる）と交互配置される、比較的に硬性の環状構造またはリング５９４のセット（随意に、金属または比較的に高硬度のポリマーから成る）を備える。くぼみが、随意に、各リングの中央において、内側および外側表面の周囲に円周方向に延設され、１つまたはそれを上回るガス通路が、リングの内側表面とリングの外側表面との間、随意に、くぼみ間に半径方向に延設される。特徴が、軸方向区画への本体の分離を阻止するために、リングの軸方向端部上に含まれてもよい。
【０２６４】
依然として図１８Ｆおよび１８Ｇを参照すると、マニホールドのレセプタクルが、随意に、スタックの全弁プレートを通して延在する、平滑止り穴を備えてもよい。弁プレートは、プレート間境界間のレセプタクルの中へおよびそこから延設される流体チャネルを有してもよい。マニホールドの特徴は、多くの場合、結合を促進し、ここでは、レセプタクルの開口部の周囲におけるマニホールドから遠位に延在する短いねじ山付き管であろう。本特徴は、蝶ナットとして示される迅速切断継手５９２と噛合し、インターフェース本体および多管腔シャフトをマニホールドに添着する。カテーテルをマニホールドに接続するために、ユーザは、多腔型シャフトをインターフェース本体の中に挿入し、シャフトの近位端がレセプタクルの底部に衝打するまで（またはインターフェース本体が位置合わせ特徴に係合するまで）、それらを両方とも、ともにマニホールドのレセプタクルの中に摺動させる。ユーザは、ねじ山に係合させ、それを緊締させることができ、これは、コネクタシャフトを軸方向に圧縮し、エラストマーシール材料５９６を内向き（多腔型シャフトの周囲をシールする）および外向き（インターフェース本体の周囲をシールする）に膨隆させる、プレート毎に１つずつ、レセプタクルを軸方向の一連のシールされた区域に分離する。異なる内径および／または異なる内側断面を有する、異なるインターフェース本体が、異なるシャフトサイズおよび形状のために作製されることができる。単一ねじ山、締結具、またはラッチが、随意に、軸方向圧力を印加し、複数の多腔型シャフトの周囲をシールしてもよい、または別個の迅速切断継手が、シャフト毎に含まれてもよい。
【０２６５】
ここで図１９を参照すると、さらなる代替マニホールド構造６２０は、弁ユニットプレート６２２のスタックを含み、各弁ユニットは、３つの層６２４、６２６、６２８とともに形成される。全層は、軸方向通路を含み、これらの通路は、挿入された多腔型コアシャフトの軸に沿って整合され、多腔型レセプタクル、膨張母管、収縮母管、および同等物を画定する。第１の層６２４は、離散微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）弁を含有する弁レセプタクルを含み、これは、層の裏側（図示せず）に接着剤接合されるフレックス回路を使用して、プロセッサに電気的に結合される、および／またはプレート層に搭載されてもよく、フレックス回路は、随意に、その上に搭載または形成されるＯリングを有し、隣接する弁ユニットプレート間をシールする。第２の弁層６２６は、チャネルによって結合される貫通孔を有し、弁ポート、母管、および多腔型レセプタクル間に流動を提供してもよく、第３のプレート層６２８と第１のプレート層６２４との間にシール接合されてもよい（随意に、Ｏリングが弁ポートの周囲において弁に係合する）。好適なＭＥＭＳ弁は、ＤｕｎＡｎ  Ｍｉｃｒｏｓｔａｑ，  Ｉｎｃ．（Ｔｅｘａｓ．）、ＮａｎｏＳｐａｃｅ（Ｓｗｅｅｄｅｎ）、Ｍｏｏｇ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）、またはその他から利用可能であり得る。組み立てられたモジュール式弁ユニットスタックは、コアあたり１２の管腔を有する２つまたは３つの多腔型コアシステムのために、２  １／２インチ×２  １／２インチ×２インチ未満の寸法を有してもよい（したがって、３６の別個に制御可能な管腔チャネルを含み、合計少なくとも６４の弁のために、管腔毎に膨張弁および収縮弁を有する）。プレート層６２４、６２６、６２８は、ポリマー（特に、低温における使用のために好適なポリマー（ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ、または同等物等））、金属（アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、合金、液体金属（ＴＭ）合金等の非晶質金属合金、または同等物等）、ガラス、半導体材料、または同等物から成ってもよく、機械的に機械加工もしくはレーザ微小機械加工される、３Ｄ印刷される、またはステレオリソグラフィを使用してパターン化されてもよいが、好ましくは、成形されるであろう。代替ＭＥＭＳ弁システムは、チャネルプレート構造の中に統合される弁構造を有し、サイズおよび重量をさらに低減させてもよい。
【０２６６】
図１９Ａおよび１９Ｂを参照すると、ＭＥＭＳマニホールド６２０のプレート層構造内に含まれ得る、付加的特徴が、理解され得る。ここに示されるチャネル、通路、および特徴の多くは、便宜上、単一多腔型シャフトとインターフェースをとるためのものである。付加的特徴が、付加的シャフトのために含まれてもよい。流体チャネルの制御は、各プレートモジュールのチャネルと結合される圧力センサから利益を享受し得るため、ＭＥＭＳ圧力センサ６２５のための開口は、第１のプレート６２４内に含まれ、関連付けられたチャネル６２７（レセプタクルと圧力センサの圧力感知領域との間に延在する）は、第２のプレート６２６内に含まれる。好適な圧力センサは、Ｍｅｒｉｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓおよびいくつかの代替供給業者から市販され得る。圧力センサおよび弁は、異なる厚さを有し得るため、第１の層６２４を２つの層に分離することが有益であり得る（より厚い構成要素のための開口は、両方に提供され、より薄い構成要素のための開口のみ、一方を通して提供される）。圧力センサは、外部参照圧力から利益を享受し得るため、逃がしチャネルが、センサ上の参照圧力場所から外部ポートに延在する第３のプレート６２８内に形成されてもよい。図１９Ｂを参照して理解され得るように、層は、組み合わせられ、プレート構造５６２’’を形成し、各プレートは、対向する近位および遠位主表面を有する。プレート（およびプレートモジュールを作製するためにその上に支持される構成要素）は、スタックされ、モジュール式マニホールドアレイを形成することができる。
【０２６７】
前述の可撓性関節運動式デバイスの多くは、構造を第１の静止状態から第２の状態に関節運動させるために、１つまたはそれを上回るバルーンの膨張に依拠し、可撓性構造の骨格は、弾力性に応力を受ける。バルーンを収縮させることによって、骨格は、可撓性構造を元の静止状態に向かって戻るように押勢することができる。本単純システムは、多くの用途のための利点を有し得る。なお、第１のアクチュエータまたはアクチュエータのセットが、可撓性構造を第１の状態（例えば、直線構成）から第２の状態（例えば、屈曲または伸長構成）に押勢し、第２のアクチュエータまたはアクチュエータのセットが、第２のセットが可撓性構造を第２の状態から第１の状態に戻るように能動的かつ制御可能に押勢することができるように、第１のセットの反対に搭載される、代替システムに利点が存在し得る。そのために、以下に説明される例示的システムは、多くの場合、構造骨格を局所的に軸方向に伸長させるためのバルーンの第１のセットと、骨格に搭載され、構造骨格を局所的に軸方向に収縮させるためのバルーンの第２のセットとを使用する。そのような対向するバルーンシステムの骨格は、バルーンが膨張されないとき、非常にわずかな側方または軸方向剛性を有してもよいことに留意されたい（その運動範囲内において）。
【０２６８】
ここで図２０Ａおよび２０Ｂを参照すると、簡略化された例示的Ｃ−チャネル構造骨格６３０（または骨格の一部もしくは断面）が、軸方向に延在された構成（図１９）および軸方向に収縮された構成（図２０）で示される。Ｃ−フレーム骨格６３０は、近位端６３４と遠位端６３６との間に延在する、軸方向の一連のＣ−チャネル部材またはフレーム６３２を含み、各硬性Ｃ−チャネルは、軸方向壁６３８と、近位フランジ６４０と、遠位フランジ６４２（一般に、フランジ６４０と参照される）とを含む。壁６４４、６４６の対向する主表面は、側方に配向され、フランジ６４８、６５０の対向する主表面は、軸方向に配向される（より具体的には、それぞれ、遠位におよび近位に）。Ｃ−チャネルは、フレームがフランジによって相互係止されるような配向で交互する。故に、軸方向に隣接するフレームは、重複し、２つの隣接するフレームの近位および遠位表面６５０、６４８は、重複オフセット６５２を画定する。フランジはまた、付加的オフセット６５４を画定し、これらのオフセットは、隣接する同様に配向されるフレームのフランジ間で測定される。
【０２６９】
図１９および２０の略図では、３つのバルーンが、各Ｃ−フレーム６３２のチャネル内に配置される。バルーン自体は、構造的に類似してもよい（またはそうではなくてもよい）が、バルーンは、延在バルーン６６０および収縮バルーン６６２の２つの異なる機能タイプである。両タイプのバルーンは、バルーンのすぐ遠位のフランジの近位に配向された表面とバルーンのすぐ近位のフランジの遠位に配向された表面との間に軸方向に配置される。しかしながら、収縮バルーン６６２はまた、第１の隣接するＣ−チャネル６３２の第１の壁６３８と第２の隣接するチャネルの第２の壁との間にも側方に狭入される。対照的に、延在バルーン６６０は、単一壁のみを一方の側方側に有する。延在バルーン６６０の両側は、フレームによって被覆されない（但し、それらは、典型的には、全体的カテーテルシステムの可撓性シースまたは他の構成要素内に配置されるであろう）。
【０２７０】
図１９の伸長構成におけるＣ−フレーム骨格６３０と図２０の短い構成における骨格の比較は、バルーンの選択的膨張および収縮が軸方向延在ならびに収縮を誘発するために使用され得る方法を図示する。Ｃ−フレーム６３２はこれらの略図では、相互から側方に反転されて示されることに留意されたい。図１９では、延在バルーン６６０は、完全に膨張されており、関連付けられたフレーム間の軸方向分離を増加させるように、隣接するフランジ表面を離れるように押動させる。２つの収縮バルーン６６２が単一延在バルーンとともに各Ｃ−チャネル内に配置されるため、かつチャネルのサイズが有意に増加しないであろうため、収縮バルーンは、多くの場合、少なくとも幾分、延在バルーンの拡張に伴って収縮することを可能にされるであろう。故に、オフセット６５４は、拡張するように押勢され、収縮オフセット６５２は、減少することを可能にされるであろう。対照的に、骨格６３０が図２０の軸方向に収縮された構成に向かって駆動されるべきとき、収縮バルーン６６２は、膨張され、それによって、重複フレームのフランジを軸方向に離れるように押動させ、収縮重複６５２が増加するように押進し、局所骨格構造をより短い構成に軸方向に引動させる。２つの収縮バルーン６６２が特定のＣ−チャネル内で拡張することを可能にするために、拡張バルーン６６０は、収縮することを可能にされることができる。
【０２７１】
収縮された構成および延在された構成におけるＣ−フレーム骨格６３０間の全体的差異は、有意である（およびそのような骨格は、有利な使用を見出し得る）が、単一Ｃ−チャネル内の１つの延在バルーンおよび２つの収縮バルーンの存在は、本明細書に説明される他の延在／収縮フレーム配列と比較して不利点を提示し得ることに留意することは有益である。特に、１つのチャネル内の３つのバルーンの使用は、バルーンのいくつかが与えることが可能であり得る、関連付けられたオフセット内の総ストロークまたは軸方向変化を限定し得る。類似バルーン／コアアセンブリが、３バルーン幅Ｃ−チャネル内で延在および収縮バルーンとして使用される場合でも、チャネル内の単一延在ストロークが２つの完全収縮ストロークに適応し得ないため、２つの収縮バルーンのみ、単一延在バルーンのストロークの約半分のために使用され得る。さらに、単一関節運動式区画内で使用されるバルーン／コアアセンブリの数を限定する利点が存在する。
【０２７２】
延在／収縮骨格構成のいずれが選択されても、バルーンの特定のサブセットが膨張および収縮されるときに誘発される骨格の長さにおける軸方向変化は、多くの場合、局所的、随意に、両軸方向に局所的となり（例えば、他の軸方向区画の長さを変化させずに、所望の関節運動式区画に沿った長さを変化させるように）、フレームが側方および／または円周方向に延在する場合、側方に局所的となるであろう（例えば、骨格の他方の側方側の軸方向長を変化させずに、骨格の一方の側方側を延在させることによって、側方屈曲を与えるように）ことに留意されたい。また、反対におけるバルーンの使用は、多くの場合、対向するバルーンの協調された膨張および収縮を伴い、骨格の長さにおける最大変化を提供するであろうことに留意されたい。しかしながら、フランジの両側に位置付けられるバルーン上の圧力を独立して制御する能力（そのフランジの軸方向位置を制約するように）が骨格の形状および位置または姿勢が変調されることを可能にするという点において、本配列には有意な利点が存在する。両バルーンが比較的に低圧において（例えば、完全膨張圧力の１０％未満において）均一に膨張される場合、フランジは、バルーン間の中央位置に押勢され得るが、低ばね力システムのように、バルーン内のガスを圧縮することによって軽環境力を用いて弾力性に移動することができる。両バルーンが、均一に、但し、より高い圧力を用いて膨張される場合、骨格は、同一公称または静止姿勢を有し得るが、次いで、より大きな剛性を伴ってその公称姿勢からの変形に抵抗し得る。
【０２７３】
代替Ｓ−チャネル骨格６７０が、それぞれ、収縮および延在された構成において図２１Ａおよび２１Ｂに図式的に示され、これは、改良されたストローク効率（利用可能なバルーンストロークのために軸方向骨格長においてより多くのパーセント変化を与える）を有し、かつ骨格６３２より少ない構成要素の両方を有し得る。Ｓ−骨格６７０は、Ｃ−フレーム骨格６３０に関して前述の構成要素および相互作用の多くを有するが、ここでは、構造Ｓ−チャネル部材またはフレーム６７２から形成される。各Ｓ−チャネルフレーム６７２は、２つの壁６４４と、３つのフランジ６４０とを有し、フレームの近位壁は、そのフレームの遠位壁の近位フランジと一体型である、遠位フランジを有する。軸方向に隣接するＳ−チャネルは、再び、相互係止され、本実施形態では、Ｓ−チャネルフレームの各側は、１つの延在バルーン６６０と、１つの収縮バルーン６６２とを受容する、チャネルを有する。これは、全延在バルーンおよび全収縮バルーンが共通ストロークを完全に利用することを可能にする。さらに、収縮バルーン毎に２つの延在バルーンが存在するが、１つおきの延在バルーンは、随意に、基本延在／収縮機能性を改変させずに（但し、延在のために利用可能な力は、低減され得る）、省略されてもよい。言い換えると、Ｘでマークされた延在バルーン６６０’が省略される場合、骨格は、同一公称運動範囲全体を通して完全に制約されたままであり得る。故に、Ｓ−チャネルフレーム６７２は、随意に、特定の関節運動区画のために、対向するバルーンの３つまたは２つのみのセットを使用してもよい。
【０２７４】
ここで図２２Ａを参照すると、修正されたＣ−フレーム骨格６８０は、Ｃ−フレーム骨格６３０およびＳ−フレーム骨格６７０の両方の側面を共有し、少なくともいくつかの実施形態では、両方に優る利点をもたらし得る、構成要素を有する。修正されたＣ骨格６８０は、２つの異なる略Ｃ−フレームまたは部材、すなわち、Ｃ−フレーム６８２と、バンパＣ−フレーム６８４とを有する。Ｃ−フレーム６８２およびバンパフレーム６４は両方とも、壁６４４およびフランジ６４８によって画定されたチャネルを有し、Ｓ−フレーム６７２のチャネルに類似する、２つのバルーンアセンブリに適応するための軸方向幅を伴う。バンパフレーム６８４はまた、１つのフランジから軸方向にチャネルの中に延在する、突出部または突起６８６を有する。これらの異なるフレーム形状の隣接する軸方向表面は、特に、螺旋フレーム部材を使用するとき、突起６８６において相互に係合し、フレームが相互に対して枢動し、全体的骨格の軸方向屈曲を促進することを可能にする。
【０２７５】
ここで図２２Ｂおよび２２Ｃを参照すると、図２０Ａ−２２Ａの概略延在／後退フレーム図と第１の例示的３次元骨格幾何学形状との間の関係が、理解され得る。軸対称リングフレーム骨格構造６９０を図２２Ｂの概略修正Ｃ−フレーム骨格６８０から形成するために、フレーム部材６８２、６８４の幾何学形状は、軸６８８を中心として回転され、環状またはリングフレーム６９２、６９４をもたらし得る。これらのリングフレームは、前述の壁およびフランジ幾何学形状を留保するが、ここでは、環状壁およびフランジは、相互係止される。環状Ｃ−フレーム６８２、６８４は、外側Ｃ−フレームリング６９２が、外壁（時として、外側リングフレーム６９２と称される）と、半径方向内向きに開放するチャネルとを有するように、概略骨格６８０内で異なる方向に面していた一方、バンパＣ−フレームリング６９４は、半径方向外向きに開放するチャネルと、内壁（したがって、本フレームは、時として、内側リングフレーム６９４と称される）とを有する。リング突起６９６は、内側リングフレーム６９４上に留まるが、代替として、外側リングフレームの隣接する表面上にも形成され得る（または両方上の対応する特徴を使用する）。突起６９６は、変形が隣接するフランジ面の異なる角度を生じさせる捻転を伴い得るため、フレームが屈曲に伴って変形する場合（例えば、以下に説明される螺旋フレーム構造の関節運動に伴うフレーム変形）、より多くの価値を追加し得ることに留意されたい。故に、非変形リングフレーム構造は、随意に、いくつかの実装では、突起を省略し得る。
【０２７６】
ここで図２２Ｃ−２２Ｆを参照すると、リングフレーム骨格６９０の区画の均一軸方向延在および収縮が、大まかに前述のように行われる。リングフレームの軸を中心として均一に押動させるために、３つのバルーンが、フランジ間に軸を中心として均一に分散される（中心は、１２０度分離される）。バルーンは、ここでは、便宜上、球体として示され、再び、延在バルーン６６０および収縮バルーン６６２に分離される。図２２Ｄの直線延在構成では、区画の延在バルーン６６０は全て完全に膨張される一方、収縮バルーン６６２は全て完全に収縮される。図２２Ｅに示される中間長構成では、バルーン６６０、６６２の両セットが、中間膨張構成にある。図２２Ｆの短い構成では、収縮バルーン６６２は全て完全に膨張される一方、延在バルーン６６０は収縮される。バルーンの状態は、リングフレーム骨格６９０の全側方側における長さが一貫したままであって、骨格の軸が直線のままであるように、軸対称のままであることに留意されたい。
【０２７７】
図２２Ｇおよび２２Ｈを参照して理解され得るように、リングフレーム骨格６９０の軸の側方屈曲または偏向は、延在および収縮バルーンのサブセットの異なる側方膨張によって遂行されることができる。３つのバルーンが、延在バルーン６６０が３つのセット６６０ｉ、６６０ｉｉ、および６６０ｉｉｉに分割されるように、各対の関節運動式フランジ間に軸を中心として分散される。同様に、収縮バルーン６６２ｉ、６６２ｉｉ、および６６２ｉｉｉの３つのセットも存在する。各セットのバルーンは、軸から同一側方配向に沿って整合される。いくつかの例示的実施形態では、特定の区画に沿った延在バルーン（延在バルーン６６０ｉ、延在バルーン６６０ｉｉ、および延在バルーン６６０ｉｉｉ）の各セットは、関連付けられた膨張流体チャネル（例えば、延在バルーン６６０ｉのためのチャネルｉ、延在バルーン６６０ｉｉのためのチャネルｉｉ、および延在バルーン６６０ｉｉｉのためのチャネルｉｉｉ、チャネルは、ここでは示されない）に結合される。同様に、収縮バルーン６６２ｉ、６６２ｉｉ、および６６２ｉｉｉの各セットは、区画毎に合計６つの管腔またはチャネルが存在する（３自由度および３つの配向関連剛性を提供する）ように、関連付けられた膨張チャネル（例えば、それぞれ、チャネルｉｖ、ｖ、およびｖｉ）に結合される。他の区画は、別個の流体チャネルを有し、別個の自由度を提供してもよく、代替区画は、６つより少ない流体チャネルを有してもよい。なお、選択的に、第１の側方配向６６０ｉの延在バルーンを収縮させ、対向する収縮バルーン６６２ｉを膨張させることによって、リングフレーム骨格６９０の第１の側は、短縮されることができる。他の配向６６０ｉｉ、６６０ｉｉｉの延在バルーンを選択的に膨張させ、それらの他の配向６６２ｉｉ、６６２ｉｉｉの収縮バルーンを選択的に収縮させることによって、リングフレーム骨格６９０の側方に対向する部分は、局所的に延在され、骨格の軸を屈曲させることができる。３つの対向する延在／収縮バルーン配向を中心として分散される伸長および収縮の量を変調させることによって、骨格姿勢は、３自由度において平滑かつ継続的に移動および制御されることができる。
【０２７８】
ここで図２３Ａおよび２３Ｂを参照すると、図２１Ａおよび２１Ｂを参照して前述のように、利用可能な延在力および同等物を最大限にするように、全分離されるフランジ間にバルーンを含むことが可能性として考えられるが、コンパクト性、単純性、およびコストのために、システム内の運動学的に冗長なバルーンをなくすことに利点が存在し得る。そのために、１対１の対向する延在および収縮バルーン（６６０ｉ、６６０ｉｉ、および６６０ｉｉｉと、６６２ｉ、６６２ｉｉ、および６６２ｉｉｉ）を有する、リングフレーム骨格は、図２２Ｇおよび２２Ｈの区画によって提供されるものと同一自由度ならびに運動範囲を提供することができ（２つの横方向Ｘ−Ｙ側方屈曲自由度および軸方向Ｚ自由度を含む）、また、剛性を制御し、随意に、３Ｄ空間内の異なる配向において骨格の剛性を異なるように変調させることができる。そのような区画の総自由度は、適切には、４−Ｄ（剛性に関するＸ、Ｙ、Ｚ、およびＳ）であると称され得、剛性自由度は、随意に、３つの配向成分を有する（５−Ｄまたは６−Ｄも提供するように）。なお、６つの流体チャネルが、区画の４自由度を制御するために使用されてもよい。
【０２７９】
図２３Ｃ−２３Ｅおよび２３Ｈを参照して理解され得るように、より多数の内側および外側リングフレーム６９２、６９４（関連付けられたより多数の延在および後退バルーンとともに）を伴うリングフレーム骨格６９０’を有する、伸長可撓性本体は、多くの場合、より少ないリングフレームを有するものを上回る運動範囲を提供するであろう。バルーン関節運動アレイによって提供され得る、伸長またはＺ軸運動範囲は、構造の全長のパーセンテージとして表され得、より大きいパーセンテージの伸長は、より大きい運動範囲を提供する。バルーンアレイがリングフレーム６９０、６９０’を有する（またはより一般的には、本明細書に説明される延在収縮骨格システムを有する）区画に沿って生成可能であり得る、軸方向長における局所変化は、骨格の全長の約１パーセント〜約４５パーセント、典型的には、約２  １／２パーセント〜約２５パーセント、より典型的には、約５パーセント〜約２０パーセント、多くの場合、約７  １／２パーセント〜約１７  １／２パーセントの範囲内であり得る。故に、リングフレーム骨格６９０’のより長い軸方向区画長は、依然として、中間軸方向長状態（図２３Ｄに示されるように）の範囲全体を通して制御を可能にしながら、収縮された構成（図２３Ｅに示されるように）と延在される構成（図２３Ｃに示されるように）との間により大きな軸方向運動範囲を提供するであろう。
【０２８０】
図２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｄ、および２３Ｈを参照して理解され得るように、リングフレーム骨格６９０’（比較的により多数のリングフレームを有する）の片側を軸方向に収縮させ、他側を軸方向に延在させるように、バルーン圧力を設定することは、相当な角度を通して（より少ないリングフレームを有するリングフレーム骨格と比較して）骨格の軸を側方に屈曲または偏向させ、各フレーム間インターフェースは、典型的には、１〜１５度の軸方向屈曲角度、より典型的には、約２〜約１２度、多くの場合、約３〜約８度である。リングフレーム骨格を有する、カテーテルまたは他の関節運動式伸長可撓性本体は、骨格の外径の２〜２０倍、より典型的には、約２．２５〜約１５倍、最も多くの場合、約２．４〜約８倍の曲率半径（本体の軸で測定されるように）を伴って屈曲されてもよい。より多くの延在および収縮バルーン６６０、６６２が、本運動範囲を提供するために使用されるが、延在および収縮バルーンサブセット（６６０ｉ、６６０ｉｉ、および６６０ｉｉｉと、６６２ｉ、６６２ｉｉ、および６６２ｉｉｉ）はそれぞれ、依然として、単一共通流体供給源管腔によって供給されてもよい。例えば、６つの流体供給源チャネルはそれぞれ、示される実施形態では、１６のバルーンを膨張および収縮させるために使用されてもよく、単一管腔上のバルーンは、１つの側方配向に沿って整合される延在バルーン６６０ｉである。
【０２８１】
図２３Ｄの直線構成、図２３Ｈの継続的に屈曲される構成、および図２３Ｆの組み合わせられた直線および屈曲構成におけるリングフレーム骨格６９０’を参照して理解され得るように、本明細書に説明される伸長骨格６９０’および作動アレイバルーン構造の例示的実施形態は、複数の軸方向区画６９０ｉ、６９０ｉｉに機能的に分離されてもよい。骨格構成要素（フレーム部材または軸方向の一連のフレーム部材、および同等物を含む）および作動アレイ構成要素（基板および／またはコア、流体チャネルの一部もしくは全部、バルーン外側管またはシース材料、および同等物を含む）の多くまたは大部分は、伸長可撓性本体の他の構造（内側および外側シース、診断、治療、感知、ナビゲーション、弁制御、および他の機能のための電気導体および／または光学導管等）の多くとともに、隣接する区画間に殆どまたは全く差異を伴わずに、かつ随意に、隣接する区画間の機能能力にいかなる分離も伴わずに、２つまたはそれを上回る軸方向区画に沿って継続的に延在してもよいことに留意されたい。例えば、図２３Ｈに示されるように、２区画リングフレーム骨格６９０’システムを有する、関節運動式本体は、２つの区画が、２つの別個の区画と関連付けられた流体供給源チャネルに沿って類似膨張流体量および圧力を指向することによって、一定屈曲半径を伴って、協調して屈曲され得るように、継合部間のインターフェースを横断して延在する、連続する軸方向の一連の内側および外側リングフレーム６９２、６９４を有してもよい。図２３Ｇを参照して理解され得るように、区画の異なる関節運動状態以外に、随意に、１つの区画が終了し、別の区画が開始する場所の可視インジケーションが殆どまたは全く存在しなくてもよい。
【０２８２】
多くの共有構成要素（および非常に単純かつ比較的に連続する全体的構造）を有するにもかかわらず、伸長骨格を区画に機能的に分離することは、多大な可撓性および適合性を全体的関節運動システムに提供する。類似屈曲半径が、随意に、適切に異なる圧力を２つの（またはそれを上回る）区画６９０ｉ、６９０ｉｉの対向するバルーン６６０、６６２に印加することによって、異なる剛性を提供されてもよい。さらに、図２３Ｆを参照して理解され得るように、２つの（またはそれを上回る）異なる所望の屈曲半径および／または２つの異なる側方屈曲配向および／または２つの異なる軸方向区画長は、異なる膨張流体供給源圧力を区画の対向する収縮／延在バルーンセット６６０ｉ、６６０ｉｉ、６６０ｉｉｉ、６６２ｉ、６６２ｉｉ、６６２ｉｉｉに印加することによって提供されることができる。単一区画および２区画システムの作業空間は、両タイプのシステムがエンドエフェクタまたはツールを３Ｄ空間内の所望の位置に（またはさらに所望の場所範囲全体を通して）設置することが可能であり得るように、重複してもよいが、多区画システムは、多くの場合、エンドエフェクタまたはツールが６Ｄ空間内の１つまたはそれを上回る回転自由度において配向されることを可能にする等、付加的自由度を達成することを可能にするであろうことに留意されたい。図２３Ｊに示されるように、２つを上回る区画を有する、関節運動式システムは、さらに多くの可撓性をもたらし、リングフレーム骨格６９０’の本実施形態は、４つの機能区画６９０ａ、６９０ｂ、６９０ｃ、および６９０ｄを有する。なおもさらなる設計代替が、異なる長さの区画を有する等（６９０ｂ、６９０ｃ、および６９０ｄの組み合わせられた長さを有するより長い区画によって支持される、比較的に短い遠位区画６９０ａを提供する等）、所望の作業空間のために、システムの機能性およびコスト／複雑性を増加させるために使用されてもよいことに留意されたい。多区画実施形態の多くが、全区画が単一平面にあって、直線または完全に屈曲された構成のいずれかにある、区画の平面構成を参照して図示および説明されたが、また、図２３Ｉを参照して理解され得るように、複数の区画６９０ｉ、６９０ｉｉ等が、異なる平面に沿って、かつ異なる屈曲半径、異なる軸方向伸長状態、および／または異なる剛性状態を伴って、屈曲してもよいことを完全に理解されたい。
【０２８３】
図２２Ｃ−２３Ｉを参照して前述のように、リングフレーム骨格を有する、カテーテルおよび他の伸長可撓性関節運動式構造は、特に、多数の自由度を提供するために、かつ本明細書に説明される流体供給システムのいずれかと結合されるとき、公知の関節運動システムに優る、可撓性および単純性における多大な利点を提供する。好適なリングフレームは、随意に、３Ｄ印刷、射出成形、レーザ溶接、接着剤接合、または同等物を使用して、ポリマー（ナイロン、ウレタン、ＰＥＢＡＸ、ＰＥＥＫ、ＨＤＰＥ、ＵＨＤＰＥ、または同等物等）もしくは金属（アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銀、合金、または同等物等）から形成されてもよい。関節運動バルーン基板構造が、最初に、加工され、バルーンアレイが、前述のように、平面構成において基板と組み立てられてもよく、アレイは、次いで、骨格と組み立てられる、および／またはその上に搭載され、随意に、基板は、内側リングの半径方向内側表面および／または外側リングの半径方向外側表面に接着剤接合され、基板の螺旋もしくは蛇行軸方向区分は、リングフレーム間に架橋する。リングフレーム実施形態と関連付けられた延在および後退バルーン６６０、６６２は、本明細書では、球状として示されるが、円周方向に伸長な（および随意に、屈曲された）バルーンの使用は、バルーン／骨格インターフェースの面積を増加させ、それによって、軸方向収縮および延在力を向上させ得る。多種多様な修正もまた、一般的リングフレーム骨格配列および関連付けられたバルーンアレイに行われ得る。例えば、バルーンを３つの側方配向に円周方向に分離するのではなく、代替実施形態は、収縮バルーンの４つのセットが延在バルーンの４つのセットと反対にフレームに搭載されるように、４つの側方配向（＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、および−Ｙ）を有してもよい。なお、リングフレーム骨格は、多くの能力および可撓性を有し、その機能性が比較的に理解が容易であるように、比較的に幾何学的に単純であるが、螺旋骨格部材（以下に説明されるように）を有する、代替延在／収縮関節運動システムは、特に、前述の有利な螺旋多腔型コア基板および連続バルーン管構造を使用するとき、より容易に加工され、および／または関節運動バルーンアレイ構成要素とより容易に組み立てられ得る。
【０２８４】
最初に、例示的螺旋フレーム収縮／拡張関節運動システムの構成要素を精査すると、図２４Ａ−２４Ｅは、螺旋バルーンアセンブリにおける作動バルーンアレイ構成要素およびその使用を図示する。図２４Ｆおよび２４Ｇは、例示的外側ならびに内側螺旋フレーム部材を図示する。これらの構成要素を精査後、例示的螺旋収縮／拡張関節運動システム（時として、本明細書では、螺旋押／引システムと称される）の構造および使用が、図２５ならびに２６を参照して理解され得る。
【０２８５】
ここで図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、例示的多腔型導管またはバルーンアセンブリコアシャフトは、図１４および１５を参照して前述のコアのものに類似する構造を有する。コア７０２は、近位端７０４と、遠位端７０６とを有し、多腔型本体７０８がその間に延在する。複数の管腔７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃ、．．．が、近位端と遠位端との間に延在する。単一コア７０２内に含まれる管腔の数は、３〜３０に変動し得、例示的実施形態は、３、７（その１つは、中心管腔である）、１０（１つの中心を含む）、１３（１つの中心を含む）、１７（１つは中心である）、または同等物を有する。多腔型コアは、多くの場合、丸みを帯びるであろうが、代替として、前述のように、楕円形または他の伸長断面を有してもよい。丸みを帯びるとき、コア７０２は、カテーテルにおいて使用するための約．０１０インチ〜約１インチの範囲、より典型的には、約０．０２０インチ〜約０．２５０インチの範囲、理想的には、約０．０２５インチ〜約０．１００インチの範囲の直径７１２を有してもよい。各管腔は、典型的には、約０．０００５インチ〜約０．０５インチの範囲の直径７１４を有し、より好ましくは、約．００１インチ〜約０．０２０インチの範囲の直径を有し、理想的には、約０．００１５インチ〜約０．０１０インチの範囲の直径を有するであろう。コアシャフトは、典型的には、ナイロン、ウレタン、ＰＥＢＡＸ、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、上記で識別された他のポリマー、または同等物等の押出成形されたポリマーから成り、押出成形体は、多くの場合、約０．００１５インチを上回る、多くの場合、約０．００３インチを上回る、各管腔を囲繞する壁厚を提供するであろう。示される例示的押出成形されたコアは、約０．０２７６インチの外径と、それぞれ約０．００４インチの７つの管腔とを有し、各管腔は、少なくとも０．００４インチの押出成形されたナイロンコア材料によって囲繞される。
【０２８６】
依然として図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、コア７０２の管腔は、半径方向バルーン／管腔ポート７１６ａ、７１６ｂ、７１６ｃ、．．．を有してもよく、各ポートは、それぞれ、コア７０２の壁を通して関連付けられた管腔７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃ、．．．の中に形成される１つまたはそれを上回る孔を備える。ポートは、ここでは、５つの孔の群として示されるが、１つまたはそれを上回る孔を使用して形成されてもよく、孔は、典型的には、丸みを帯びているが、随意に、それを通して流体流動の圧力降下を低減させるように、軸方向に伸長および／または成形される。他の実施形態では（特に、単一管腔によって膨張流体を供給される複数のバルーンを有するもの）、管腔とバルーンとの間の有意な圧力降下を有することは、各ポートの総断面が随意に管腔の断面より小さくなり得るように（および／またはポートを１つもしくは２つの丸みを帯びている管腔に限定することによって）、バルーンの膨張状態を均一にすることに役立ち得る。典型的ポートは、関連付けられた管腔の直径の１０％〜管腔の直径の１５０％の直径を有する、多くの場合、２５％〜１００％、多くの場合、０．００１インチ〜０．０５０インチの直径を有する、１〜１０の孔を使用して形成されてもよい。１つを上回る孔がポート内に含まれる場合、それらは、各ポートが関連付けられたバルーン内に含有されるであろうため、概して、バルーンの長さより短い径間内にともに群化されるであろう。ポート間の間隔は、バルーン間の間隔に対応し、軸方向に隣接するバルーンからの各バルーンのシールを促進するであろう。
【０２８７】
どの管腔がどのポートに開放するかに関して、コアシャフトの遠位部分に沿ったポートは、多くの場合、セット内に形成され、各セットは、関節運動式可撓性本体の特定の関節運動式区画のために、コアのループに沿って分散されるであろう、バルーンの関連付けられたセットへおよびそこからの流体流動を提供するように構成されるであろう（いったんコアが螺旋構成に屈曲されると）。コア内の管腔の数が十分であるとき、多くの場合、関節運動式デバイスの異なる区画のために別個のポートのセットが存在するであろう。各セットのポートは、多くの場合、ポートが、Ｍ個の異なる管腔の中に流体連通を提供し（Ｍは、関節運動式デバイス軸を中心として分散されるべき異なるバルーン配向の数であって、多くの場合、３または４つ、すなわち、管腔７１０ａ、管腔７１０ｂ、および管腔７１０ｃである）、パターンがＮ回繰り返されるように（Ｎは、多くの場合、区画の各配向に沿った収縮バルーンの数である）、多腔型コア７０２の軸に沿って周期的パターンを形成するであろう。故に、多腔型コア導管は、バルーンを支持し、前述のバルーンアレイ場所および関連付けられた流体供給源ネットワークを画定する、基板として機能することができる。別個の多腔型コア７０２および関連付けられたバルーンアレイは、収縮ならびに拡張バルーンのために提供されてもよい。
【０２８８】
一実施例として、ポートパターンは、カテーテルの特定の区画のために、３×５の収縮バルーンアレイを含むように所望され得る。本ポートのセットは、区画が、３つの側方バルーン配向（Ｍ＝３）と、各側方配向に沿って整合される５つの収縮バルーン（Ｎ＝５）とを有するべきであるときに好適であり得る。本実施例では、最初の３つの（Ｍ）バルーンが、最終的にセットの最遠位螺旋ループ上に来るであろう、３つのバルーンの中に開放するであろう、「ａ、ｂ、ｃ」パターンを画定するように、セットの最遠位ポート７１６ａは、コアの外側表面を通して第１の管腔７１０ａの中に、次の近位ポート７１６ｂは、管腔７１０ｂに、次のポート７１６ｃは、管腔７１０ｃに形成されてもよい。同一パターンは、区画の各配向に沿った５つの収縮バルーンが共通供給管腔と流体連通するように、流体供給システムへの区画の全１５の収縮バルーンを支持するであろう螺旋コイルの５つのループのために、５回繰り返されてもよい（例えば、ａ、ｂ、ｃ、ａ、ｂ、ｃ、ａ、ｂ、ｃ、ａ、ｂ、ｃ、ａ、ｂ、ｃ）。区画が、収縮バルーンと反対に１対１で搭載される拡張バルーンを含むであろう場合、別個の多腔型コアおよび関連付けられたバルーンは、類似ポートセットを有してもよく、区画は、収縮バルーン毎に反対に搭載される２つの拡張バルーンと、２つの別個の多腔型コアとを含み、それぞれ類似ポートセットを有するように提供されてもよい。
【０２８９】
同一多腔型コアが、別の独立区画に流体を供給する（かつそのバルーンを支持する）場合、別のポートのセットが、第１のパターンに隣接して軸方向に提供されてもよく、第２のセットのポートは、任意の付加的区画のために、螺旋コイルの異なる管腔の中に開放する、Ｍ’×Ｎ’パターンに形成される（例えば、Ｍ’＝３およびＮ’＝５：ｄ、ｅ、ｆ、ｄ、ｅ、ｆ、ｄ、ｅ、ｆ、ｄ、ｅ、ｆ、ｄ、ｅ、ｆ）等となる。円周方向バルーン配向（Ｍ）の数は、多くの場合、単一コアを使用して、異なる区画に対して同一となるであろうが、ある場合には、異なってもよいことに留意されたい。Ｍが同一コアの異なる区画間で異なるとき、ポート間の間隔（およびコアに搭載される関連付けられたバルーン）もまた、変化し得る。軸方向に整合される収縮バルーンの数もまた、同一螺旋コアの異なる区画に対して異なってもよいが、多くの場合、同一であろう。また、特定の多腔型コア上に来る特定の区画のための全バルーン（および関連付けられた流体管腔）は、典型的には、延在専用または収縮専用のいずれかのバルーンであろうことに留意されたい（延在および収縮バルーンアレイは、少なくとも部分的に、以下に説明される好ましい螺旋フレーム構造によって分離され得る、螺旋空間内に配置されるため）。ポートの単一の単純パターンは、コアシャフト７０２の近位端の近傍に配置され、各管腔とマニホールドの関連付けられた弁プレートのインターフェースをとらせてもよく、ポートは、ここでは、圧力降下および弁プレート厚に対応するポート間間隔を最小限にするように定寸される。なお、示される例示的コアは、５つの孔群（それぞれ、０．００６インチの直径を有し、群内の中心線間隔は、０．０１２インチである）を使用して形成される遠位ポートを有し、群は、約０．１０３インチ軸方向に分離される。
【０２９０】
依然として図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、それぞれ、３×４バルーンアレイを有する、関節運動式の２つの遠位区画のために適切なポートを形成するための例示的レーザ穿孔パターンが、表１に示されるような表形態で要約され得る。
【表１−１】
2018514350.tif 000003
【表１−２】
2018514350.tif 000004
シータ１、シータ２、およびシータ３は、ここでは、３つの側方屈曲配向を示し、Ｍ＝３であるため、バルーンは、典型的には、いったんバルーン／シャフトアセンブリがコイル状になると、約１２０度分離される中心線を有するであろう。故に、直線シャフトに沿ったポート間の中心線間隔（コイル化に先立って）は、典型的には、特定のＮ個のサブセット内および区画の隣接するＮ個のサブセット間の両方における最終関節運動式構造の１２０度の弧角を中心として有する螺旋区画長に対応するであろう。しかしながら、側方屈曲軸に沿った各円周方向サブセットの整合は、必ずしも、隣接するバルーンが精密に１２０度分離される、または区画が全構成にあるとき、サブセットのＮ個のバルーンが軸と正確に平行に整合されることを意味するわけではない。例えば、軸方向伸長と関連付けられた螺旋コアのいくつかの巻着解除が存在してもよく、側方屈曲がより多くの区画状態において平面となるようにより近接するように、軸の周囲で若干円周方向に向く特定の屈曲配向に沿ってバルーンを有することに利点が存在し得る（側方屈曲サブセットのバルーンからバルーンに進むとき）。バルーン間の分離は、区画間で一貫したままであってもよく、またはフレームならびに内側および外側シースへのバルーン／シャフトアセンブリの添着に適応するために幾分より長くてもよい。近位端のための穿孔パターンは、表２に示されるように、単一ポートが各管腔とマニホールドアセンブリの関連付けられた弁プレートモジュールとの間に流体連通を提供するように穿孔され得るため、幾分より単純であり得る。
【表２】
2018514350.tif 000005
本表データは、プレートの弁と関節運動バルーンのサブセットとの間の相関、したがって、システムの運動学を提供することに留意されたい。故に、システムプロセッサは、多くの場合、好ましくは、プラグアンドプレイベースで、関節運動式構造がマニホールドと結合されるとき、本または関連データへのアクセスを有するであろう。類似（但し、可能性として異なる）穿孔パターンは、他の多腔型コアの穿孔パターンと弁および運動学を相関させ得る。
【０２９１】
ここで図２４Ｃおよび２４Ｄを参照すると、可撓性バルーン壁材料７１８の連続管が、管壁材料の直径を周期的に変動させ、より小さい外形のシール区域７２２によって分離される一連のバルーン形状７２０を形成することによって形成されてもよい。バルーン管７１８は、約９〜約２９０の規則的に離間されるバルーン形状７２０を含んでもよく、シール区域は、典型的には、前述の多腔型螺旋コアシャフト７０２の外径とほぼ等しい内径を有する。いくつかの実施形態では、シール区域の内径は、バルーン管が形成されるとき、関連付けられたコアの外径より有意に大きくてもよく、シール区域の直径は、バルーン管およびコアシャフトの組立前またはその間に減少されてもよい（熱収縮または軸方向引張形成によって等）。シール区域は、約０．０２５インチ〜約０．５００インチ、多くの場合、約０．０５０インチ〜約０．２５０インチの長さを有してもよい。シール区域の長さを減少させることは、より大きいバルーン／フレーム係合インターフェース（したがって、より大きい関節運動力）を提供するように、所与のカテーテルサイズのために、バルーンの長さが増加されることを可能にする一方、より長いシール区域は、関節運動チャネル間のクロストークを回避するように、組立およびバルーン間のシールを促進し得る。
【０２９２】
依然として図２４Ｃおよび２４Ｄを参照すると、バルーン管７１８のバルーン形状７２０は、約１０％〜約２００％だけシール区域の直径より大きい、より典型的には、約２０％〜約１２０％、多くの場合、約４０％〜約７５％の範囲内の量だけより大きい直径を有してもよい。バルーン管７１８の厚さは、多くの場合、管の変動する局所直径に伴って軸方向に変動し、バルーン形状を形成する局所的大径部分は、随意に、約０．００００８フィート（または約２ミクロン）〜約０．００５インチ、典型的には、約０．００１インチ〜約０．００３インチの範囲内であろう。バルーン管７１８は、最初に、一定直径および厚さを伴って形成されてもよく、直径は、局所的に拡張されてもよく（ブロー形成によって、真空形成によって、ブロー形成および真空形成の両方の組み合わせによって、またはバルーン形状７２０に沿った管材料の別様の処理によって）、および／もしくはバルーン管の直径は、局所的に減少されてもよく（熱収縮によって、軸方向引張形成によって、熱収縮および引張形成の両方の組み合わせによって、またはシール区域に沿った管材料の別様の処理によって）、管材料は、多くの場合、所望のバルーン形状に沿って直径を局所的に拡張させ、かつシール区域に沿って直径を局所的に収縮させるように処理される。特に、バルーン管を形成するための有利な技法として、Ｕｎｉｃｏｒｅ、Ｃｏｒｍａ、Ｆｒａｅｎｋｉｓｃｈｅ、およびその他から市販の垂直小口径コルゲータを含む、押出成形ポリマー管類コルゲータの使用が挙げられ得る。そのようなパイプコルゲータのための好適なカスタム金型は、ＧｌｏｂａｌＭｅｄ、Ｃｕｓｔｏｍ  Ｐｉｐｅ、Ｆｒａｅｎｋｉｓｃｈｅ、およびその他から市販され得る。さらにより高度な加工技法は、特に、連続管に沿ったバルーンのサイズまたは間隔を変化させることが望ましいとき、ロボットシャトルコルゲータおよびカスタム金型を使用して、ブローまたは真空畝形成を可能にし得る。単一連続バルーン管が示されるが、複数のバルーン管（それぞれ、複数の（またはある場合には、少なくとも１つの）バルーン形状を有する）が、単一コア上にシール搭載されることができることに留意されたい。なお、シール区域は、多くの場合、バルーン形状のものを上回る材料厚を有するであろう。
【０２９３】
バルーン管７１８のバルーン形状７２０はそれぞれ、示されるように、組立に先立って、比較的に単純な円筒形中心区分を有してもよい。バルーン中心区分とシール区域との間のテーパは、種々の形状のいずれかをとってもよい。テーパは、例えば、略円錐形、丸みを帯びている、または正方形であってもよく、好ましくは、所与のランド区域長のためのより優れたバルーン／フレーム係合を可能にするように、比較的に短いであろう。随意に、バルーン管全体が比較的に直線のままであるように、テーパの表面を畝状または波状にしながら湾曲円筒形中心区分を伴うバルーン形状の形成を含む、より複雑な実施形態もまた、提供されてもよい。各中心区分の長さは、典型的には、所望のバルーンアセンブリ螺旋の軸を中心として５〜１８０度、より典型的には、約１０〜約５０度の弧角を画定するために十分であって、中心区分の長さは、多くの場合、医療用途のために、約０．０１０インチ〜約０．４００インチの範囲、より典型的には、約０．０２０インチ〜約０．１５０インチ、多くの場合、約０．０２５インチ〜約０．１００インチの範囲内である。例示的バルーン形状は、約０．０５９インチの総バルーン長（テーパを含む）にわたって約０．０５１インチの外径を有してもよい。
【０２９４】
図２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、および２４Ｅ−１を参照して理解され得るように、バルーン管７１８は、コア７０２にシール添着されてもよく、コア／バルーン管アセンブリは、次いで、所望の螺旋形状に形成されてもよい。バルーン管は、接着剤（それらの前述のもののいずれか等、多くの場合、ＵＶ硬化接着剤を含む）熱接合、レーザ接合、ダイ接合、および／または同等物を使用して、螺旋コアにわたってシールされてもよい。バルーンのシールはまた、バルーンが膨張されるとき、管／コア係合を維持することに役立てるために、バルーン材料にわたって配置される圧縮構造から利益を享受し得る。好適な圧縮構造または技法として、シール区域上に収縮される熱収縮材料（ＰＥＴ等）の短区分、シール区域の周囲に円周方向に被着され、接着剤接合される高強度フィラメント巻線、シール区域にわたるマーカバンドに類似する金属リング構造のかしめ、シール区域にわたる小口径圧着クランプ、コア上へのバルーン管の熱収縮および／または引張形成、もしくは同等物が挙げられ得る。これらの任意の２つまたはそれを上回るものはまた、組み合わせられてもよく、例えば、バルーン管は、シール区域の周囲において接着剤をバルーン管の中に注入し、バルーン管および周囲ＰＥＴスリーブをシール区域にわたって熱収縮させ、次いで、金属マーカバンドをシールＰＥＴスリーブにわたってかしめることによって（スリーブが歪み緩和を提供するように）、コア管に接着剤接合される。なお、ポート７１６は、好ましくは、対応するバルーン形状７２０内に配置され、バルーン／コアアセンブリ７３０が図２４Ｄに示される直線構成にともにシールされた後、開放したままとなるであろう。直線構成から図２４Ｅの螺旋湾曲構成へのバルーン／コアアセンブリの形状設定は、アセンブリをマンドレルの周囲および／またはその中に被着させ、被着されたアセンブリを加熱することによって行われることができる。螺旋チャネルは、マンドレル内に含まれてもよく、これはまた、所望の側方バルーン軸に沿ったバルーンのセットの整合を確実にすることに役立つために、離散バルーンレセプタクルまたは特徴を有してもよい。なお、コア／バルーンアセンブリの形状設定は、各セット７２０ｉ、７２０ｉｉ、７２０ｉｉｉのバルーンが２４Ｅ−１に見られるように整合されるように、バルーンのＭ個の異なる側方配向を設定することに役立ち得る。いずれかの場所に記載されるように、軸方向伸長および同等物の間のコイル状アセンブリの幾何学形状のいくつかの若干の変化に起因して、関節運動式構造および／またはその構成要素が、静止時を含む、いくつかの構成にあるとき、同一側方屈曲配向のバルーン間にいくつかの若干の円周方向オフセットが存在し得る。
【０２９５】
図２４Ｅ−２を参照すると、代替バルーン管７１８’は、区域７２２をシールし、バルーン／コアアセンブリを螺旋構成に形成する、および／または保つことを促進することによって、ともに結合される、複数の事前湾曲バルーン形状７２０’を有する。代替バルーン管７１８’の全体的構成は、直線であって、事前湾曲バルーン形状７２０’とシール区域７２２との間の非対称畝状遷移７２５を提供することが有益であり得る。畝状遷移７２５は、少なくとも螺旋の外側半径方向部分に沿って畝状ストローのものに類似する形状を有してもよく、バルーン形状は、随意に、ここで図式的に示される事前曲率の代わりに、またはそれに加え、本外側部分に沿って畝を有してもよい。バルーン形状、遷移、およびシール区域は、医療バルーンブロー加工技法を使用して機械加工または印刷ツール類内でブロー成形によって、畝形成システムの可動式ツール類を用いてブロー成形することによって、または同等物によって形成されてもよい。
【０２９６】
図２４Ｅ−３を参照すると、バルーン管７１８のシール区域７２２と多腔型コア７０２の外側表面との間の例示的シールのための詳細が、図示される。いくつかの実施形態では、コア７０２へのバルーン管７１８の接合７１１は、接着剤、熱接合、レーザ接合、または同等物を採用し、隣接するバルーン間の流体流動を阻止するために十分である。随意に、半径方向圧縮材料７１３のバンドが、バルーン管およびコアにわたって配置され、隣接するバルーンの一方または両方が膨張されるとき、シール係合を維持することに役立つことができる。好適なバンドは、金属から成ってもよく、アセンブリ上に圧着またはかしめられてもよく、バンドは、随意に、標準的マーカバンドかしめツールおよび技法を使用してかしめされた薄い管状マーカバンド状構造（随意に、ステンレス鋼、銀、金、白金、または同等物から成る）を備える。代替圧縮バンドは、ナイロン、ポリエステル、スペクトル、または同等物等のポリマーの可撓性フィラメントから成ってもよく、バルーン管およびコアにわたって巻着され、接着剤接合されてもよい。なおもさらなる代替圧縮バンドは、微小圧着クランプまたは同等物を備えてもよい。歪み緩和管７１５（随意に、ＰＥＴまたは同等物から成る）が、随意に、バンド７１３とバルーン管７１８との間に提供され、バンドの縁に沿って損傷を阻止してもよく、および／またはバンドは、端部において半径方向外向きに拡開されてもよい。好ましくは、バンドおよび任意の歪み緩和管は、標準的マーカバンドが標準的カテーテル管類上に圧着されるときと同様に、バンドおよび歪み緩和管の外側表面の一部または全部が隣接するバルーン管の近傍またはさらに下方に嵌め込まれるように、バルーン上に圧縮されるであろう。
【０２９７】
ここで図２４Ｆおよび２４Ｇを参照すると、それぞれ、例示的内側ならびに外側螺旋Ｃ−チャネルフレーム７３２および７３４が、見られ得る。内側螺旋フレーム７３２および外側螺旋フレーム７３４は、図２２ａの修正されたＣ−チャネルフレーム６８０を組み込むが、軸方向に連続螺旋壁７３６によって画定されたＣ−チャネルとともに、その近位および遠位螺旋縁に沿ってフランジ７４０を伴う。螺旋フランジは、前述のリングフレームの環状フランジに類似する様式において、対向するバルーンによって軸方向に係合され、バルーンの膨張が、骨格およびカテーテル（または他の関節運動可能体）を局所的に軸方向に収縮し、および／または延在することを可能にする。随意の螺旋突起７４２が、突起が、代わりに、外側フレームのフランジ上または両方上に含まれ得るように（もしくは２つのフレームのフランジ間に軸方向に狭入される別個の構造を備えてもよい）、内側リングフレーム７３４のチャネルの中に軸方向に突出し、フレームがフランジ／フランジ係合に沿って相互に対して枢動することを可能にする。代替実施形態は、そのような枢動構造を完全になくしてもよい。
【０２９８】
ここで図２５Ａ−２５Ｄを参照すると、例示的可撓性延在／収縮螺旋フレーム関節運動構造７５０（時として、本明細書では、押／引螺旋構造と称される）の区画は、図２４Ａ−２４Ｇの構成要素を組み込み、図２２Ｂ−２２Ｉの環状延在／収縮フレーム実施形態の機能性を提供する。押／引構造は、内側および外側螺旋フレーム７３２、７３４によって画定された骨格を含み、また、それぞれ、３つのバルーン／コアアセンブリ７３０ａ、７３０ｂ、および７３０ｃを含む。各バルーン／コアアセンブリは、３つの側方配向７２０ｉ、７２０ｉｉ、および７２０ｉｉｉにおいてバルーンのセットを含む。バルーン／コアアセンブリ７３０ｂは、フレームが本バルーン／コアアセンブリに沿って重複するように、内側フレームのフランジと外側フレームのフランジとの間の軸方向にあって、内側フレームの壁と外側フレームの壁との間に半径方向にある、螺旋空間に沿って延在する。故に、バルーン／コアアセンブリ７３０のバルーン７２０が膨張すると、それらは、本アセンブリのバルーンが収縮バルーンとして機能するように、隣接するフランジを離れるように押動し、フレームの重複を増加させ、骨格の軸方向収縮を誘発する。対照的に、バルーン／コアアセンブリ７３０ａおよび７３０ｃは、内側フレーム７３２（アセンブリ７３０ａの場合）または外側フレーム７３４（アセンブリ７３０ｂの場合）のみに半径方向に隣接する。アセンブリ７３０ａ、７３０ｃのバルーン７２０の拡張は、フレームの重複を減少させるように、フレームに対して軸方向に押動し、アセンブリ７３０ｂのバルーン７２０の膨張と反対に作用する。故に、アセンブリ７３０ａ、７３０ｃのバルーン７２０は、延在バルーンとして機能する。
【０２９９】
ここで図２５Ａ−２５Ｃを参照すると、アセンブリ７３０ｂの全収縮バルーン７２０が、膨張され、アセンブリ７３０ａ、７３０ｃの全延在バルーンが収縮されたときに、押／引構造７５０は、図２５Ａに示されるように、直線の短い構成となる。延在バルーンの均一部分膨張および収縮バルーンの均一部分収縮は、押／引構造７５０を直線中間長構成に関節運動させ、アセンブリ７３０ａ、７３０ｃの全延在バルーンの完全膨張（収縮バルーンの収縮とともに）は、構造を軸方向に完全に伸長させる。リング押／引フレームと同様に、アセンブリ７３０ｂの１つの側方配向に沿って収縮バルーン７２０ｉｉを膨張させることは（アセンブリ７３０ａ、７３０ｂの延在バルーン７２０ｉｉの対応する収縮を伴う）、その側に沿って骨格の軸方向長を局所的に減少させる一方、アセンブリ７３０ｂの収縮バルーン７２０ｉの選択的収縮（アセンブリ７３０ａおよび７３０ｃの延在バルーン７２０ｉの対応する膨張を伴う）は、骨格の長さを局所的に増加させ、図２５Ｅの完全側方屈曲構成をもたらす。７２０ｉｉｉ配向に沿った延在および収縮バルーンは、示されるような図面の平面における曲率を保つように、配向７２０ｉｉの延在ならびに収縮配向バルーンに伴って膨張および収縮されてもよいことに留意されたい。構造の剛性は、リングフレーム実施形態に関して前述のように、均一または局所的に変調されてもよい（軸方向および／または配向変動を伴う）。同様に、各配向に沿った延在および収縮バルーンの数（多くの場合、アセンブリ７３０ａ、７３０ｂのループの数等と関連付けられるであろう）が、所望の運動範囲、分解能、および応答を提供するように判定されてもよい。押／引リングフレーム実施形態を参照して説明されるように、構造の全体的関節運動式部分は、多くの場合、複数の独立して制御可能な区画に分離されるであろう。
【０３００】
ここで図２５Ｆを参照すると、押／引構造７５０は、多くの場合、外側可撓性シース７５２と、内側可撓性シース７５４とを含むであろう。シース７５２、７５４は、アセンブリ７３０の膨張管腔およびバルーンの遠位における遠位シール７５６においてともにシールされてもよく、１つまたはそれを上回る近位シール（図示せず）が、関節運動バルーンを囲繞するシールされた体積を提供するように、バルーンの近位および／またはカテーテル構造の近位端の近傍に提供されてもよい。真空が、本シールされた体積に印加されることができ、漏出が患者身体内のバルーンまたは膨張管腔システムに存在しないことを検証するために監視されることができる。
【０３０１】
ここで図２６Ａおよび２６Ｂを参照すると、代替押／引構造は、２つの延在バルーンアセンブリ７３０ａ、７３０ｃのうちの１つを省略し、図２３Ａおよび２３Ｂを参照して前述のように、１対１延在／収縮バルーン対向配列を使用する。本実施形態は、外側フレーム７３４に半径方向に隣接するバルーンアセンブリ７３０ｃを留保することに留意されたい（したがって、バルーンは、シースが除去されても可視ではない）。代替実施形態は、アセンブリ７３０ａを留保し、アセンブリ７３０ｃをなくしてもよい（したがって、バルーンは、例えば、クリアなシースを通して見え得る）。
【０３０２】
ここで図２７を参照すると、代替コア構造の短区画が、比較のために示される。コアシャフト７０２は、約０．０２８インチの外径と、関連付けられたポートを形成し、膨張流体をバルーンへおよびそこから伝送する際に使用するために容易に利用可能な約０．００４インチの内径を有する６つの周辺管腔を伴う、７つの管腔とを有する。中心管腔は、例えば、システムの完全性を検証するために、真空システムの監視において使用され得る。コアシャフト７０２は、例えば、それぞれ、最大１２０度の屈曲を提供することが可能な２つの区画（または代替として、各チャネル上でともに連動されるバルーンの数に応じて、より多いまたはより少ない）を有する、１４〜１５フレンチカテーテルシステム内で使用されることができ、そのようなシステムは、随意に、３インチまたはそれ未満、理想的には、２  １／２インチもしくはそれ未満、ある場合には、２インチまたはそれ未満の空間内においてカテーテルの１８０度の屈曲に適合するために十分な屈曲半径を提供することが可能である。そのようなシステムは、構造心臓療法、例えば、特に、僧帽弁送達、位置付け、および／または埋込のために有益であり得る。
【０３０３】
依然として図２７を参照すると、他の療法は、より小さいカテーテル外形から利益を享受し得、１５フレンチカテーテルから利用可能な屈曲力を必要としない。心臓の心房内からのＡＦｉｂアブレーション等の電気生理学療法は、本明細書に説明されるシステムを使用する小構造において提供され得る自由度から利益を享受するであろう療法の好例であり得る。１５フレンチシステムを７〜８フレンチアブレーションカテーテルのために縮尺縮小することは、材料内の圧力含有応力が管腔直径に伴って縮尺調整されるであろうため、コア７０２の全体的外径の半分および管腔内径の半分を有する、直接縮尺調整されたコア７６２を利用し得る。しかしながら、０．００２インチを上回る、好ましくは、０．００２５インチまたはそれを上回る、理想的には、約０．００３インチまたはそれを上回る最小管腔壁厚を維持することにコスト利点が存在し得る。そのために、かつ共通螺旋コアに沿って２つの３Ｄ押／引区画のための６つの収縮または延在管腔とともに、望ましくは、小屈曲半径を提供するために、全て少なくとも０．００３インチの材料によって囲繞される６つの管腔を有する、半径方向伸長コア７６４を使用することが有益であり得る。コア７６４は、コア７０２の半分の軸方向高と、１４〜１５フレンチシステムのバルーン直径の半分未満の半径方向幅とを有する。その上に搭載されるバルーンの膨張された内径未満である断面の半径方向（伸長）寸法を有し、（膨張ポートから離れるような）バルーンの１つの軸方向側上における膨張流体の閉込を阻止することに利点が存在し得る。
【０３０４】
なおもさらなる利点は、１２膨張管腔コア７６６をもたらすように、７フレンチコア７６２のより小さい管腔および壁厚寸法を１５フレンチカテーテルコアサイズに適用することによって提供され得る。本実施形態の大きい１３番目の管腔は、区画の可撓性を向上させることに役立ち得、再び、真空システムを使用してシステム完全性を監視するために使用されることができる。１２管腔は、例えば、連続押／引構造が、４つの独立して制御可能な３Ｄ形状（４Ｄ形状＋剛性）区画を有することを可能にし得る。１６膨張管腔コア７６８は、より小さい管腔および壁厚と半径方向伸長断面を組み合わせ、５つの独立して制御可能３Ｄ区画を可能にする。より小さい外形におけるなおもさらなる数の管腔も、公知かつ比較的に低コストの多管腔押出成形技法を使用して可能性として考えられることを理解されたい。
【０３０５】
なおもさらなる代替実施形態が、本明細書に説明される有益な構成要素およびアセンブリを利用し得ることを理解されたい。例えば、図３−１２の可撓性構造の多くに関して上記の本開示から理解され得るように、バルーンの膨張は、膨張流体がバルーンから解放されると、ばねがバルーンを収縮させ、可撓性本体をバルーン膨張前状態に向かって戻るように押勢するように、螺旋ばねまたは他の付勢構造によって弾力性に対向されてもよい。前述の押／引リングフレームおよび押／引螺旋フレーム実施形態における区画毎に６つの専用の対向する拡張ならびに収縮バルーンチャネル（各側方配向に沿って独立収縮および拡張を提供する）に依拠するのではなく、チャネルの２つまたはそれを上回るもの（同一区画もしくは異なる区画からの）が、共通付勢構造または流体ばねとして作用するようにともに群化されてもよい。実施例として、２つの隣接する区画に沿った全収縮バルーンは、完全圧力未満まで膨張される、単一管腔に開放し得る。延在バルーンの異なるセットに対する圧力を変調させることは、群化された収縮バルーンが延在バルーンによって選択的に圧倒され得る（コイルばねのように）ため、依然として、延在バルーンが３つの独立自由度を伴って各区画を関節運動させることを可能にし得る、または延在バルーンを収縮させることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、延在または収縮バルーンの部分的圧力に依拠するのではなく、エラストマー材料が、バルーンのセットを受動的に対向させるように、区画の延在または収縮バルーンの一部もしくは全部のコアにわたって搭載されてもよい。
【０３０６】
ここで図２８を参照すると、膨張流体をシステムの作動バルーンへおよびそこから指向するための関節運動コントローラ７７０は、典型的には、概して、システムユーザによって入力されたコマンドされる軌道７７２に応答して、関節運動可能構造に新しい実際の位置または状態Ｘａｃｔｕａｌをとらせるように模索するように構成およびプログラムされる、ハードウェアならびに／またはソフトウェアを有するであろう。本明細書に説明される関節運動式可撓性構造の多くは、連続体ロボットと関連付けられた技法を使用して分析および制御され得る、ロボットシステム内に含まれてもよく、関節運動式構造は、多くの場合、より多くの継合部を用いて不完全拘束され、次いで、直接、標準的コントローラを使用して制御されることができる。これらの過剰または冗長自由度は、多くの場合、継合部に区画内の次の継合部に対して類似角度になるように指示する内部コンプライアンスを使用して、コントローラ７７０によって管理され、協働させられる。コントローラ７７０は、制御方程式を解法するために、区画内で等しい継合部角度を仮定する。好ましい配向から離れる屈曲を誘発することと関連付けられた区画付勢（例えば、直線に向かって）および歪みは、内部継合部のための選好を類似相対的角度にさせる。システムのプロセッサは、典型的には、関節運動構造の次の所望の位置または状態ＸｉＤｅｓｉｒｅｄを判定するために、ソフトウェアモジュールを有し、次の所望の継合部状態ΘｉＤｅｓｉｒｅｄを判定するために、逆カテーテル運動学７７４を適用するであろう。実際の継合部状態と次の所望の継合部状態との間の差異が、継合部誤差を定義するために判定され、所望の継合部状態は、継合部誤差軌道を定義するための継合部誤差とともに、継合部軌道プランナ７７６にフィードフォワードされることができる。本継合部軌道は、作動式継合部状態を提供するように、閉ループ弁コントローラ７８０にフィードされ得るコマンド信号を判定するために、逆流体計算７７８において使用されることができる。いくつかの実施形態では、弁の閉ループ制御は、圧力感知に依存してもよく、弁逆運動学によって判定される具体的圧力を制御するために使用されてもよい。作動式継合部状態へのカテーテル動態および力学反応（組織力および同等物等のカテーテルとの関連付けられた環境相互作用を伴う）は、関節運動式カテーテルシステムの新しい実際の位置または状態Ｘａｃｔｕａｌをもたらす。
【０３０７】
コントローラへの関節運動式システムの実際の位置または状態に関するフィードバックは、いくつかの実施形態では、省略されてもよいが、他の実施形態は、より精密な移動と、コマンド入力と実際の状態変化との間より優れた相関とを提供するために（システムユーザの観点から）、そのようなフィードバックから利益を享受し得る。そのために、コントローラは、随意に、１つまたはそれを上回る閉ループフィードバック経路を使用してもよい。いくつかの実施形態では、関節運動式構造７８２の部分的または完全に外部にあるフィードバックシステムは、電磁ナビゲーションシステム、超音波ナビゲーションシステム、３Ｄ撮像機に結合される画像処理等の位置特定センサ７８４を使用して、カテーテルまたは他の関節運動式構造の実際の位置または状態を感知してもよい（２方向蛍光透視法、磁気共鳴画像診断、コンピュータ断層撮影、超音波検査、立体視カメラ、または同等物等、撮像モダリティは、随意に、画像誘導式関節運動のために、システムユーザに提示される画像を生成するためにも使用され得る）。多くの実施形態では、フィードバックは、内部閉ループフィードバックシステム７８６下で関節運動式システム自体から得られる信号を使用して提供されるであろう。関節運動式構造の測定された形状または状態を得るために、光ファイバ形状センサ（ファイバブラグ回折を使用するもの等）、電気形状センサ（弾性的に変形可能な回路構成要素を使用するもの等）、または同等物を含む、関節運動式構造形状センサ７８８等の種々の公知のセンサ技術が、採用されてもよい。測定および／または感知された信号は、逆運動学を使用して処理され、関連付けられた測定および／または感知された継合部状態を導出してもよい。さらに、バルーンアレイ圧力信号は、多くの場合、圧力と関節運動式システムの継合部または形状状態を相関させる情報とともに、システムの圧力センサから利用可能であろう。関節運動バルーンへ指向され、およびそこから排気される、膨張流体の履歴もまた、各バルーン（または共通膨張管腔上のバルーンのセット）内に存在する推定される膨張流体量を判定することに役立てるために使用されてもよい。バルーンが、反対または並列に搭載される場合、別個のチャネル上のこれらの関連バルーンの圧力および膨張流体量もまた、利用可能であり得る。本圧力情報の一部または全部は、継合部運動学プロセッサ７９０を使用して処理され、圧力導出継合部位置または状態（可撓性構造運動学連鎖ΘＬＤｅｖｉｖｅｄを構成する、圧力関節運動式継合部の導出される位置を含む）を判定してもよい。圧力情報は、好ましくは、内部位置特定情報および／または外部位置特定情報とともにまた、継合部にかかる荷重を導出するために、継合部軌道プランナ７７６によって使用される運動限界７７５を判定するために、および同等物のために、継合部運動学プロセッサ７９０によって使用されてもよい。１つを上回るものが利用可能である場合、外部位置特定ベースのフィードバック継合部状態、内部形状センサベースの継合部状態、および圧力導出継合部状態が、訂正７９２されてもよく、訂正された（または別様に任意の利用可能な）継合部状態は、継合部誤差信号を判定するために、���望の継合部状態と比較される。
【０３０８】
ここで図２９を参照すると、本明細書に説明されるカテーテルまたは他の関節運動式伸長可撓性本体の形状を制御するための例示的データ処理構造８００が、理解され得る。データ処理の多くは、再使用可能ドライバ８０４のコントローラボード８０２上で生じ、ドライバは、随意に、ハンドヘルド資本設備ユニットを構成する。入力デバイス８０６は、随意に、有線または無線データ遠隔測定を伴う別個のワークステーションを含んでもよい（例えば、介入心臓病専門医または同等人物が、蛍光透視法システムの放射場から分離されながら、手技の一部を行うことを可能にするように）、または入力デバイス８０６は、ハンドヘルドドライバの中に統合されるユーザインターフェースであってもよい、もしくは両方であってもよい。好ましくは、弁マニホールド８０８は、本明細書に説明されるモジュール式プレートマニホールド構造の１つを備え、ハンドヘルドドライバユニット８０４内に含有されるであろう。キャニスタ８１０が、ドライバに添着されてもよく（直接またはドライバへのカテーテルの結合によって）、多くの場合、使用の間、ドライバと、カテーテルの近位インターフェースと、カテーテルの他の近位構成要素（心臓弁作動または展開デバイス８１３もしくは同等物等）とを含む、展開システムのハンドヘルド近位アセンブリ内に含まれるであろう。同様に、システムのバッテリ（図示せず）は、ドライバ８０４の中に統合されてもよい、カテーテルの近位インターフェースに搭載されてもよい、または両方であってもよい。
【０３０９】
ドライバ８０４と併用するためのカテーテル８１２または他の伸長可撓性本体は、概して、ドライバのレセプタクル８１６と噛合する、近位インターフェース８１４を有するであろう。上記の説明を参照して理解され得るように、近位インターフェースとレセプタクルの噛合は、多くの場合、カテーテルのバルーンアレイとマニホールドアセンブリの弁との間にシールされた流体連通を提供するであろう。近位インターフェースとレセプタクルの結合もまた、ドライバ８１８の電気接点とカテーテル８２０の電気接点の結合をもたらし、それによって、内部形状センサデータ、外部位置特定データ（カテーテルおよび外部電磁センサシステム上の電動式基準または同等物を採用してもよい）へのアクセスを促進し得る。なおもさらに、カテーテル識別データ（コントローラの構成のためのカテーテルタイプ、カテーテルの望ましくないおよび潜在的に有害な再使用を阻止することに役立つような一意のカテーテル識別子、および同等物を含んでもよい）の伝送を含む、カテーテルとドライバとの間の通信もまた、促進され得る。本データの電気通信の代替として（またはそれに加え）、カテーテル８１２は、ＲＦＩＤ、バーコード、または他の機械可読タグを近位インターフェース８１４上もしくはその近傍に有してもよく、ドライバ８０４は、対応するリーダをレセプタクル８１６上またはその近傍に含んでもよい。
【０３１０】
ここで図３０Ａ−３０Ｄを参照すると、カテーテルの近位端に配置される代替インターフェース８３０が、代替モジュール式マニホールド８３４の代替レセプタクル８３２へのカテーテルのその近位インターフェースの噛合とともに、理解され得る。近位インターフェース８３０は、カテーテルの近位端に恒久的または除去可能に添着され、マニホールドの関連付けられた弁および流体チャネルへのカテーテルの最大３つの多腔型シャフト８３６の軸方向に分離されるポート間に迅速切断式のシールされた連通を提供してもよい。多腔型シャフトのポートは、より硬性のインターフェース部材８４０間に交互配置されるＯリング８３８または他の変形可能シール本体を軸方向に圧縮することによって、近位インターフェース８３０にシールされることができる。ねじ山付き圧縮部材８４２は、最近位インターフェース部材と最遠位インターフェース部材との間の軸方向シール圧縮を維持する。インターフェース部材８４０の支柱８４４は、相互に側方かつ平行に延在する。各インターフェース部材８４０は、多腔型シャフト毎に支柱８４４を含み、近位インターフェース８３０内に含まれるインターフェース部材の数は、支柱がアレイを形成するように、各多腔型シャフト内の独立して使用される管腔の数と同一であって、支柱の総数は、関節運動式構造内の独立多腔型チャネルの総数と等しい。管腔は、多腔型シャフトのポートから支柱８４４を通して変形可能シール材料のキャップによって囲繞されるインターフェースポートまで半径方向に延在する。
【０３１１】
図３０Ｄを参照すると、マニホールドアセンブリ８３４のレセプタクル８３２は、近位インターフェース８３０の支柱８４４と対応する、一連のくぼみを有する。くぼみは、支柱に対応する表面を有し、変形可能キャップにシールし、インターフェースポートはそれぞれ、関連付けられたプレートモジュールの関連付けられたチャネルとシールされて流体連通する。本実施形態では、各プレートモジュールのレセプタクル表面は、レセプタクル部材８４８上にある。レセプタクル部材は、プレート層を支持し、チャネルが、層間に形成され、ＭＥＭＳ弁および圧力センサが、前述のように、プレートに搭載される。しかしながら、ここでは、隣接するプレートモジュールのプレートは、供給および排気流動が、レセプタクル部材を通して、近位インターフェースを通して、またはマニホールドアセンブリの別の構造を通して軸方向に延在し得るように、直接プレート間接触状態ではなくてもよい。前述のように、代替実施形態は、直接接触状態にある、プレートを有してもよく、弁、圧力センサ、および同等物のための任意の筐体が、層間の隙間として形成され、膨張および／または収縮流体は、直接プレートモジュール間でシールを通して伝送される（Ｏリング、定位置形成シール、フレックス回路構造に添着されるガスケット材料、または同等物等）。
【０３１２】
ここで図３１Ａ−３１Ｅを参照すると、単一多腔型コアを有する、代替バルーン関節運動式構造８５０は、特に、２または３フレンチまでのサイズを有する微小カテーテル、ガイドワイヤ、または同等物等、より小さい外形用途に非常に好適であり得る。関節運動式構造８５０は、概して、近位端８５２と、遠位端８５４とを有し、軸をその間に画定してもよい。構造のフレーム８５６自体は、図３１Ｃに示され、略管状であって、軸方向支材８６０によって相互接続される一連のループ８５８を有する。２つの支材が、各対の隣接するループ間に提供されてもよく、それらの２つの支材は、約１８０度円周方向にオフセットされる。近傍ループ対間の軸方向に隣接する支材は、約９０度オフセットされ、直交側方屈曲配向におけるフレームの側方屈曲を促進し得る。本明細書に説明される以前のフレーム構造の多くから理解されるであろうように、ループ８５８間の並置された表面領域対は、バルーンが、これらの領域間のオフセット、それによって、フレームの屈曲状態を制御するために使用され得るように、フレーム８５０の側方屈曲に伴ってともにより近くに、および／またはより遠くに離れるように移動するであろう。
【０３１３】
多腔型コア８６２自体は、図３１Ｂに示され、使用されるとき、フレーム８５６の管腔内で軸方向に延在する（図３１Ｄに示されるように）。コア８６２は、中心管腔８６８を囲繞する複数の周辺管腔８６４を含む。中心管腔８６８は、関節運動式構造がガイドワイヤにわたって前進されることを可能にするために、ガイドワイヤまたはツールを関節運動式構造を通して前進させるために、もしくは同等物のために、関節運動式構造８５０の作業チャネルとして開放されたままであってもよい。偏心バルーン８７２のアレイ８７０は、多腔型コアを中心として軸方向および円周方向に分散され、アレイは、再び、Ｍ×Ｎ個のアレイの形態をとり、バルーンのＭ個のサブセットが、円周方向に分散され、Ｍ個のサブセットはそれぞれ、側方屈曲配向に沿って整合される（Ｍは、ここでは、４であって、代替実施形態は、前述のように、１、２、３、または他の数の円周方向サブセットを有する）。Ｍ個のサブセットはそれぞれ、Ｎ個のバルーンを含み、Ｎは、典型的には、１〜２０である。各サブセットのＮ個のバルーンは、それらが群として膨張され得るように、関連付けられた周辺管腔８６４と流体連通してもよい。偏心バルーン８７２が、随意に、コアの本体の外側表面に対して選択された周辺管腔８６４間にポートを穿孔することによって、かつ多腔型コア８６２の穿孔された本体にわたって添着されるようにバルーン壁材料の管を添着することによって形成されてもよく、バルーン管の内側表面は、コアの多腔型本体の外側表面にシール添着される。代替として、偏心バルーンは、多腔型コア構造と一体型であってもよく、例えば、バルーンは、多腔型コアの適切な領域を局所的に加熱し、コアの下層管腔を加圧し、コアの多腔型本体の材料を半径方向外向きに局所的にブロー加工し、バルーンを形成することによって形成される。なお、バルーンは、多腔型コアの本体から側方に延在し、バルーンは、随意に、従応性バルーン、半従応性バルーン、または非従応性バルーンを備える。膨張されたバルーンの形状は、略球状、半球状、豆形状（コアの軸を中心として円周方向に湾曲する）、円筒形（典型的には、３：１未満の長さ：直径縦横比を伴い、長さが半径方向または円周方向に延在する）、もしくはこれらの２つまたはそれを上回るもののある組み合わせであってもよい。
【０３１４】
多腔型コア８６２がフレーム８５６とともに組み立てられると（図３１Ａ、３１Ｃ、および３１Ｄにおけるように）、多腔型コアの本体は、フレームの管腔内に受容され、バルーン８７２は、ループ８５８の並置された表面間に配置される。側方屈曲配向の１つに沿って整合されるバルーン８７２の１つのサブセットを選択的に膨張させることによって、かつバルーンの対向するサブセット（膨張されたバルーンから約１８０度オフセットされる）を選択的に収縮させることによって、関節運動可能構造８５０の軸は、湾曲されることができる。対向するバルーンサブセットの膨張圧力を制御することは、関節運動可能構造８５０の曲率および剛性の両方を変動させ得、対向する膨張圧力を増加させることは、剛性を増加させ、対向する膨張圧力を減少させることは、剛性を減少させる。側方にオフセットされたバルーンセット（例えば、軸を中心として９０および２７０度）の膨張を変動することも同様に、直交屈曲配向において構造を可変に湾曲させ、その方向における剛性を制御し得る。
【０３１５】
図３１Ｅを参照して理解され得るように、単一コアアセンブリの外形は、非常に小さくてもよく、例示的実施形態は、約１．４ｍｍのフレーム８５６の外径８７４と、約０．８２ｍｍの多腔型コア８６２の本体の外径８７６と、約０．１０ｍｍの周辺管腔８６４の内径８７８とを有する。多腔型コア本体およびバルーンは、前述の押出成形またはバルーン材料のいずれか等のポリマーから成ってもよく、フレームは、ポリマーまたは金属構造から成ってもよく、フレームは、随意に、成形、材料の管への側方切開の切断、３Ｄ印刷、または同等物によって形成される。例示的多腔型コア構造は、８つの周辺管腔を含む一方、図示される区画は、４つの管腔を利用して、２自由度において区画を関節運動させることに留意されたい。第２の区画が、示される区画と軸方向に結合され、付加的自由度を提供してもよく、より多くの管腔が、なおもさらなる区画が含まれるべきであるとき、提供されてもよい。
【０３１６】
ここで図３２Ａおよび３２Ｂを参照すると、なおもさらなる代替関節運動式構造８８０が、それぞれ、湾曲および直線構成において示される。関節運動式構造８８０は、随意に、側方細隙を管状材料に切断し、細隙の近傍の管壁を内向きに局所的に屈曲させ、棚またはタブ８８４を形成することによって形成される、フレーム８８２を含む。切断された管状材料は、ポリマー（随意に、Ｔｅｆｌｏｎ（ＴＭ）等のＰＴＦＥが含浸されたポリマー）または金属（ニチノール（ＴＭ）合金等のハイポチューブまたは超弾性合金等）から成ってもよい。類似構造が、代替として、３Ｄ印刷または同等物によって形成されてもよい。棚８８４は、細隙の近位および遠位の両方において管状軸に対して略横方向に延在する表面を有する。バルーン８８６は、並置された棚８８４間に配置されることができ、関節運動式構造８８０の軸を側方に偏向することができ、バルーンは、随意に、図３１に関して前述のように、多腔型コア本体から偏心して延在し、図２４に関して前述のように、関節運動構造に沿って螺旋バルーン／コア巻線を有し、図１０に関して前述のように、バルーン層を基板材料に接合することによって形成され、および／または同等物である。
【０３１７】
ここで図３３Ａを参照すると、バルーンピストンシステム８９０が、遠位構成要素間の軸方向関節運動を提供し、および／または本明細書に説明される伸長関節運動式構造のいずれかの遠位軸を中心として回転を提供するために使用されてもよい。バルーンピストンシステム８９０は、軸方向および／または回転移動を駆動するために、膨張流体を採用してもよく、流体は、典型的には、基板内の伸長可撓性構造に沿って遠位に流動する。故に、バルーンピストンシステム８９０が、例えば、軸方向非対称僧帽弁プロテーゼを僧帽弁と整合させて回転位置付けする、シースを自己拡張式フレームを有する弁プロテーゼから近位に抜去する、または同等物のための腔内人工送達システムと使用され得る。
【０３１８】
システム８９０は、概して、第１および第２のバルーン８９６、８９８間の軸方向に摺動可能なシャフト８９４に添着される、プレート８９２の形態におけるピストンを含む。摺動可能シャフト８９４を通したポートは、バルーンと多腔型供給シャフト９００の第１および第２の管腔との間に流体連通を提供し、第１の供給管腔は、第１のバルーン８９６と流体連通し、第２の管腔は、第２のバルーン８９８と流体連通する。２つのバルーン間の差圧は、ピストン上に作用し、摺動可能シャフト８９４の軸方向運動を誘発し、これは、関節運動式構造に搭載される移動可能な構成要素を軸方向に作動させるために使用され得る（シースを自己拡張式ステントまたは弁プロテーゼから引き戻すため等）。随意に、摺動可能シャフト８９４の遠位端における送りねじまたはねじ山９０２は、対応する回転可能構成要素９０４のねじ山に係合してもよい（構成要素は、回転軸受表面または同等物によって軸方向場所に保持される）。故に、ピストンシステム８９０はまた、関節運動式構造に搭載される構成要素の回転を提供するために使用されることができる。
【０３１９】
ここで図３３Ｂを参照すると、代替増分回転システム９１０は、典型的には、カテーテルの遠位端の近傍のカテーテルまたは他の関節運動式構造の軸を中心として増分回転を提供する。増分回転システム９１０は、１つまたはそれを上回る対の対向するバルーン９１２ａ、９１２ｂ；９１２ａ’、９１２ｂ’；．．．を利用し、バルーンは、好ましくは、遠位に延在する（かつ随意に、バルーンの一部または全部間において近位および遠位に巻着する）、１つまたはそれを上回る多腔型コアシャフト上に搭載される。コアシャフトは、回転システム９１０までのいくつかの異なる経路をとってもよく、コアシャフトは、随意に、隣接する関節運動式区画のコアシャフトから遠位に継続し、または別様に、内側シース９１４と外側シース９１６との間のカテーテルの周縁を中心として延在する、または回転システムコアシャフトは、代替として、別の関節運動式カテーテルの作業管腔（図２５Ｆに示される内側シースの管腔等）を遠位に通して延在する、内側カテーテル内に含まれてもよい、もしくは同等物であってもよい。バルーン９１２は、略円筒形形状であって、バルーンの軸は、カテーテルの軸に沿って延在し、対のバルーンは、軸方向リブ９１８によって境界される軸方向チャネル内に配置される。リブ９１８は、内側または外側シース９１４、９１６のいずれかの遠位部分に添着されることができ（ここでは、内側シースに添着される）、各対のバルーン間に配置されるフランジは、他方に（ここでは、外側シースに）添着される。
【０３２０】
交互に、対９１２ｂ、９１２ｂ’、．．．の第２のバルーンが収縮される間、各対９１２ａ、９１２ａ’、．．．の対向するバルーンの第１のバルーンを膨張させ、次いで、第２のバルーンが膨張される間、第１のバルーンが収縮することを可能にすることによって、バルーンは、カテーテル９２２の軸を中心として、外側シース９１６の遠位部分を内側シース９１４に対して回転させることができ、外側シースの遠位部分は、前後に回転する。外側シースの前後回転は、外側シースから半径方向に延在し、回転可能シースの内側表面に弾力性係合する、１つまたはそれを上回る一方向クリップ９２６を含み、クリップが所望の回転方向において円周方向に角度付けられることによって、回転可能シース９２４を徐々に回転させるために使用されることができる。クリップ９２６は、典型的には、鋭的外側縁を有し、随意に、回転可能シースが所望の方向に回転されると摺動することを可能にするが、対向する方向における移動を阻止する、金属または高強度ポリマーから成る。徐々に回転される遠位部分のすぐ近位の外側シースの低捻り剛性区分または継合部は、所望の方向における増分回転を促進し得ることに留意されたい。より具体的には、捻り継合部等、近位の外側シースに搭載される１つまたはそれを上回る類似クリップ（これはまた、回転可能シースにも係合する）は、継合部の遠位のクリップ９２６と組み合わせられ、前後駆動回転の間、遠位クリップが回転可能シースの内側表面に沿って摺動するとき、回転可能シースが所望の方向と反対に回転することを防止することに役立ち得る（図３４の軸方向増分移動システム内の軸方向可撓性区分の近位および遠位のクリップ９２６の類似使用を参照して理解され得るように）。より多くの対の対向するバルーンならびに関連付けられたリブおよびフランジが、軸を中心として提供され（１２０度中心における３つのセット、９０度増分における４つのセット等を有することによって等）、回転力を増加させてもよく、および／または複数のバルーンは、ともに直列に群化され、回転増分を増加させてもよい（以下に説明され、図３５に図示されるような軸方向移動増分サイズを増加させるための直列のバルーンの類似使用を参照して理解され得るように）。
【０３２１】
ここで図３４Ａおよび３４Ｂを参照すると、増分軸方向作動システム９３０は、可撓性関節運動式構造の遠位端またはその近傍の構成要素を軸方向に関節運動させることができる。例えば、軸方向増分システム９３０は、自己拡張式ステントまたは弁を展開するように、関節運動式カテーテルもしくは他の関節運動式構造の遠位端において、外側シース９３４にわたって摺動可能シース９３２を近位に徐々に移動させることができる。軸方向増分システム９３０の片側を通した断面が、図３４Ａおよび３４Ｂに示される（カテーテルおよび作動システムの中心線は、水平であって、図の下方にある）。本実施形態では、円周方向フランジ９３６は、対向するバルーン９４０ａ、９４０ｂ間の内側シース９３８に添着され、そこから半径方向外向きに延在する。対向するバルーンは、円周方向リブ９４２によって軸方向に境界される移動可能なチャネル内に配置され、それらのリブは、外側シース９３４の遠位部分から半径方向内向きに延在する。外側シースの遠位部分は、軸方向可撓性区分または継合部（ここでは、畝状構造として示される）によって外側シースの残りと結合される。対向するバルーン９４０ａ、９４０ｂ間で膨張および収縮を交互させることは、チャネルおよび外側シースの遠位部分を軸方向に前後に移動させる。可動チャネルと摺動可能シース９３２との間に配置されるクリップ９２６（および軸方向継合部の近位の外側シースと摺動可能シースとの間に配置される類似クリップ）は、チャネルの軸方向前後運動を近位方向における摺動可能シースの増分軸方向移動に変えることに役立つ。軸方向に対向する方向に配向されるクリップ９２６を伴う類似システムは、代わりに、遠位方向におけるシースの軸方向移動をもたらすであろうことに留意されたい。
【０３２２】
単一バルーン対から利用可能なものより多くの軸方向作動力が所望される場合、複数の対向するバルーン対が、シースを近位に移動させるために（またはある他の所望の作動において）並行して使用されてもよい。付加的バルーンを可能にするために、フランジ９３６およびリブ９３８は、カテーテルの軸と垂直に円周方向に延在する、環状構造を備えることができる（３または４対の対向するバルーンが、例えば、１２０もしくは９０度中心において軸を中心として分散されることを可能にする）。しかしながら、さらにより大きい力が、それぞれ、所望の数の対向するバルーン対（およびその関連付けられた軸方向関節運動力）を提供するように、カテーテルの軸の周囲に延在する１つまたはそれを上回るループを有する、有利な螺旋フランジおよびリブ構造を使用して提供されてもよい。付加的荷重能力を提供するために、フランジ９３６およびリブ９３８は、硬性本体として作用してもよいことに留意されたい（フランジの螺旋長全体を通してフランジ９３６を内側または外側シースのいずれかに添着すること、およびその長さ全体を通してリブを他方に添着することによって等）。そのような対向するバルーンは、移動可能な螺旋チャネル内に第１および第２の多腔型コア上に搭載されてもよい。便宜上、真空チャンバは、前述のようにバルーンを囲繞してもよく、コアは、本明細書に説明される他の関節運動システムのいずれかの最遠位側方および／または軸方向関節運動区画から本明細書に説明される関節運動式構造の１つの内側シースの管腔を通して遠位に延在してもよい、または同等物であってもよい。軸方向作動バルーンは、随意に、関節運動バルーンと同一サイズおよび形状であってもよく、各コアの１つの管腔は、増分軸方向作動のために使用される。
【０３２３】
ここで図３５Ａおよび３５Ｂを参照すると、さらに別の増分軸方向作動システムは、付加的ストロークおよび／または軸方向反転能力を追加し得る、随意の構成要素を図示する。本実施形態では、システムの多くは、概して、図３４に関して前述の通りに作動するが、複数の対向するバルーン９４０ａ、９４０ａ’；９４０ｂ、９４０ｂ’．．．が、各膨張／収縮サイクルに伴って、より大きい軸方向移動増分を提供するために直列に使用される。加えて、前後運動を単一所望の方向における増分運動に変換するために一方向クリップに依拠するのではなく、本システムは、駆動チャネルを軸方向摺動可能シース９３２に軸方向に結合するように、クラッチ係合バルーン９４６の膨張によって作動され得る、単純クラッチ９４４を含む。受動的ばねまたはクラッチ係脱バルーン９４８は、駆動チャネルを摺動可能シース９３２から係脱させ、クラッチは、ここでは、クラッチが係合されると、軸方向摺動可能シースと係合し、そしてそこから係脱するように枢動または別様に移動させる、軸方向に対向する縁または他の特徴を備える。駆動チャネルのクラッチ係合、係脱、近位運動、および駆動チャネルの遠位運動の適切な順序付けによって、摺動可能シース９３２は、全て単一手順において、例えば、最初に、所望の総量だけ近位に、次いで、同一または異なる量だけ遠位に移動され得る。そのような移動は、例えば、部分的に展開された心臓弁を再捕捉および再位置付けし、心臓弁を代替位置に再展開させることに役立ち得る。クラッチの代わりに、一方向クリップを使用するとき、部分的に展開された心臓弁の再捕捉は、代替として、再捕捉シースを、カテーテル本体、軸方向摺動可能シース９３２、および部分的に展開された心臓弁フレームにわたって遠位に前進させることによって行われてもよい。
【０３２４】
付加的利点が、本明細書に説明されるデバイスおよびシステムを使用して利用可能であり得る。例えば、関節運動バルーンの部分膨張は、特定の体腔のためのカテーテルの押動能力および／または追跡能力を調整するように、カテーテルの側方剛性を局所的に減少させてもよい。追跡能力、押動能力、トルク能力、および交差能力は、カテーテルの公知の特性であって、これは、主観的に（何人かのユーザにこれらの特性のうちの１つまたはそれを上回るものに関してカテーテルを評価するように求めることによって）、実験的に（制御された試験において移動入力および出力を測定することによって）、および／または分析的に（カテーテル構造の特性または特質に基づいて、カテーテルの相互作用および結果として生じるカテーテル性能をモデル化することによって）、定量的に判定されてもよい。押動能力は、概して、管腔の近位から行われる軸方向挿入に応答して屈曲管腔内で遠位に前進するためのカテーテルの遠位端の能力を反映する一方、追跡能力は、概して、軸方向挿入に応答して（随意に、ガイドワイヤまたは管腔壁によって画定された）屈曲管腔を通して経路に追従するためのカテーテルの遠位端の能力を反映する。押動能力および追跡能力は両方とも、カテーテル構造のいくつかの異なる特性に伴って変動し得る（両方とも、多くの場合、例えば、外側潤滑性の増加に伴って改良される）が、少なくともいくつかの状況では、相互に相反し得る。例えば、押動能力は、カテーテルの少なくとも軸方向区画の軸方向剛性を増加させることに向上され得る一方、追跡能力は、その軸方向剛性を減少させることによって向上され得る。本明細書に説明される流体関節運動式カテーテルは、カテーテル区画の軸方向剛性が、随意に、側方屈曲を任意の特定の方向に与えるように（カテーテルに対する環境力不在下）、圧力を印加せずに、バルーン圧力を変動させることによって、独立して変動され得るため、特定の体腔のための本課題を克服することに役立ち得る。
【０３２５】
一実施例では、カテーテルの良好な全体的押動能力および追跡能力は、遠位カテーテル区画に沿った高側方可撓性（低剛性）と、中間および近位カテーテル区画に沿った比較的に高い剛性（低可撓性）とを伴う、カテーテル構造から利益を享受し得る。カテーテルが遠位に前進するにつれて、追跡能力は、遠位区画の可撓性を増加させることから利益を享受し得る一方、押動能力および追跡能力は、近位区画の剛性を減少させ（屈曲に接近または到達するにつれて）、中間区画の剛性を増加させることによって（屈曲から離れる、および／または直線区分に沿って延在するにつれて）、全体的に利益を享受し得る。より大きな曲率に接近する、またはそれに沿ったカテーテル区画は、低剛性にされてもよく（多くの場合、部分的バルーン膨張によって、または対向するバルーンの部分的収縮によって）、したがって、より直線の経路部分に接近する、またはそれに沿ったカテーテル区画は、より剛性である（それらの区画のバルーンの完全収縮または膨張によって、もしくは対向するバルーンの膨張圧力を増加させることによって等）。
【０３２６】
例示的実施形態が、理解の明確化のために、かつ一例として、ある程度詳細に説明されたが、本明細書に説明される構造および方法の種々の修正、変化、ならびに適合は、当業者に明白となるであろう。故に、本発明の範囲は、本明細書に添付の請求項によってのみ限定される。
【図１】
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【図１−１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図６Ｋ】
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【図６Ｌ】
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【図６Ｍ】
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【図６Ｎ】
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【図６Ｏ】
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【図６Ｐ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
2018514350.tif 000095
【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２２Ｈ】
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【図２３Ａ】
2018514350.tif 000100
【図２３Ｂ】
2018514350.tif 000101
【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
2018514350.tif 000103
【図２３Ｅ】
2018514350.tif 000104
【図２３Ｆ】
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【図２３Ｇ】
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【図２３Ｈ】
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【図２３Ｉ】
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【図２３Ｊ】
2018514350.tif 000109
【図２４Ａ】
2018514350.tif 000110
【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
2018514350.tif 000113
【図２４Ｅ】
2018514350.tif 000114
【図２４Ｅ１】
2018514350.tif 000115
【図２４Ｅ−２】
2018514350.tif 000116
【図２４Ｅ−３】
2018514350.tif 000117
【図２４Ｆ】
2018514350.tif 000118
【図２４Ｇ】
2018514350.tif 000119
【図２５Ａ】
2018514350.tif 000120
【図２５Ｂ】
2018514350.tif 000121
【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２５Ｅ】
2018514350.tif 000124
【図２５Ｆ】
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【図２６Ａ】
2018514350.tif 000126
【図２６Ｂ】
2018514350.tif 000127
【図２７】
2018514350.tif 000128
【図２８】
2018514350.tif 000129
【図２９】
2018514350.tif 000130
【図３０Ａ】
2018514350.tif 000131
【図３０Ｂ】
2018514350.tif 000132
【図３０Ｃ】
2018514350.tif 000133
【図３０Ｄ】
2018514350.tif 000134
【図３１Ａ】
2018514350.tif 000135
【図３１Ｂ】
2018514350.tif 000136
【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
2018514350.tif 000138
【図３１Ｅ】
2018514350.tif 000139
【図３２Ａ】
2018514350.tif 000140
【図３２Ｂ】
2018514350.tif 000141
【図３３Ａ】
2018514350.tif 000142
【図３３Ｂ】
2018514350.tif 000143
【図３４Ａ】
2018514350.tif 000144
【図３４Ｂ】
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【図３５Ａ】
2018514350.tif 000146
【図３５Ｂ】
2018514350.tif 000147
【国際調査報告】
2018514350.tif 000148
2018514350.tif 000149
2018514350.tif 000150