(57)【要約】  導入器装置及びシステムが提供される。この導入器は、少なくとも１つの管腔を含む細長い胴体を備えており、この少なくとも１つの管腔は、この少なくとも１つの管腔を通じて医療機器を運ぶようにサイズ設定及び構成されている。この細長い胴体の第１の部分は操縦可能であり、この細長い胴体の第２の部分は入れ子式に伸縮可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小侵襲処置のためのシステムであって、
遠位開口を有する第１の管腔を含む細長い胴体を備えた第１の装置であり、前記細長い胴体の少なくとも一部分が操縦可能である、第１の装置と、
前記第１の管腔内に配置可能である第２の装置であり、その遠位部分が前記遠位開口から突出する、第２の装置と、
前記第１の装置の近位部分及び前記第２の装置の近位部分に個別に結合可能である支持フレーム及びレールと、
を備えており、
前記レールが、前記第２の装置が前記第１の装置に対して前記レールの長手方向軸に沿って移動可能であるように構成されている、システム。
【請求項２】
前記第２の装置の前記遠位部分が操縦可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の装置の近位端に取り付け可能な第１のモータパックと、前記第２の装置の近位端に取り付け可能な第２のモータと、を更に備えた、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のモータパックが、前記細長い胴体の前記少なくとも一部分の操縦用に構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のモータパックが、前記第２の装置の前記遠位部分の操縦用に構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記細長い胴体が、アクセス部位を通じて対象者の体腔／内腔内に配置可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２の装置が遠位開口を有する第２の管腔を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
自己の遠位端にツールを有する第３の装置を更に備えており、前記第３の装置が前記第２の管腔内に配置可能であり、前記ツールが前記第２の管腔の前記遠位開口から突出する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ツールが把持器、針又はスネアである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記レールが、前記第１の装置に対して前記第２の装置を前記長手方向軸に沿って移動させるための線形アクチュエータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２の装置が前記遠位部分に取り付けられたツールを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ツールが把持器、針ホルダ又はフックである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記細長い胴体の前記少なくとも一部分が、少なくとも２つの個別に操縦可能な領域を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記遠位部分の長さが１０〜５０ｍｍである、請求項２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記支持フレームがベッド又はフロアスタンド（floor stand）に取り付け可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記細長い胴体の前記少なくとも一部分を手動で操縦するための少なくとも１つの制御ノブ、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の装置が潅注管腔及び吸引管腔を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの管腔を含む細長い胴体を備えた最小侵襲手術用の導入器であって、前記少なくとも１つの管腔が、少なくとも１つの管腔を通じて医療機器を運ぶようにサイズ設定及び構成されており、前記細長い胴体の第１の部分が操縦可能であり、前記細長い胴体の第２の部分が入れ子式に伸縮可能である、導入器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の前記導入器と、前記少なくとも１つの管腔内に配置された前記医療機器と、を備えたシステム。
【請求項２０】
前記医療機器が操縦可能な遠位部分を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記遠位部分が前記導入器の前記第２の部分にロック可能であり、それによって、前記医療機器が前記導入器に対して移動する際に、前記細長い胴体の前記第２の部分が入れ子式に伸長又は収縮する、請求項２０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最小侵襲手術に使用される装置及びシステムに関し、更に詳しくは、手術器具と共に使用されて体腔又は内腔内で最小侵襲処置を行うことができる操縦可能な導入器又は導入器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡やカテーテルのような医療機器は、最小侵襲処置において、臓器、腔、通路及び組織を観察する又は治療するために広く使用されている。一般に、そのような装置には、体腔、血管又は組織内に遠位取り付け器具（例えば、メス、把持器（grasper）又はカメラ／カメラレンズ）を運ぶ及び配置するために設計された細長い装置胴体が含まれている。
【０００３】
そのような装置は、組織壁（例えば、腹壁）に造られた小さな切開部を介して又は自然の開口部を介して配置された送出し口（delivery port）を通じて運ばれて、解剖学的に制約されたスペース内で使用されるので、医療機器又はその少なくとも一部分は、体の外側に（医療機器の近位端に）配置された制御装置によって、体内で操縦可能又は誘導可能であることが望ましい。そのような操縦によって、オペレータは、体内で装置を誘導して、遠位取り付け器具を解剖学的目標点（anatomical landmark）に正確に配置することができる。
【０００４】
操縦可能な装置は、外科医が解剖学的目標点に遠位取り付け器具を正確に配置する能力を大幅に強化するが、大きくて重い上に、長く複雑なセットアップ（setup）行程が必要である。更に、殆どの操縦可能な装置は、動作範囲が制限されており、また、外科医を患者から遠ざけ且つサポートスタッフを必要とする大きなインタフェース操作卓を使用する。
【０００５】
従って、従来技術の装置の前述の制限がなく、且つ、体腔内の解剖学的目標点にエフェクタをより正確に配置するのに使用できる最小侵襲装置及びシステムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２４９８６９２号明細書
【特許文献２】米国特許第４７５３２２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６１２６６４９号明細書
【特許文献４】米国特許第５８７３８４２号明細書
【特許文献５】米国特許第７４８１７９３号明細書
【特許文献６】米国特許第６８１７９７４号明細書
【特許文献７】米国特許第７６８２３０７号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００９／２５９１４１号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１５／１６４６０１号明細書
【特許文献１０】国際公開第２０１５／１５１０９３号
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１６／１８４０４０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様によれば、最小侵襲処置のためのシステムが提供され、このシステムは、（ａ）遠位開口を有する第１の管腔を含む細長い胴体を備えた第１の装置であり、細長い胴体の少なくとも一部分が操縦可能である、第１の装置と、（ｂ）第１の管腔内に配置可能であり、その遠位部分が遠位開口から突出する、第２の装置と、（ｃ）第１の装置の近位部分及び第２の装置の近位部分に個別に結合可能である支持フレーム及びレールと、を備えており、レールが、第２の装置が第１の装置に対してレールの長手方向軸に沿って移動可能であるように、構成されている。
【０００８】
以下に説明する本発明の好ましい実施形態における更なる特徴によれば、第２の装置の遠位部分は、操縦可能である。
【０００９】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、本システムは、第１の装置の近位端に取り付け可能な第１のモータパックと、第２の装置の近位端に取り付け可能な第２のモータパックと、を更に備える。
【００１０】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第１のモータパックは、細長い胴体の少なくとも一部分の操縦用に構成されている。
【００１１】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第２のモータパックは、第２の装置の遠位部分の操縦用に構成されている。
【００１２】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、細長い胴体は、アクセス部位を通じて対象者の体腔／内腔内に配置可能である。
【００１３】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第２の装置は遠位開口を有する第２の管腔を含む。
【００１４】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、本システムは、自己の遠位端にツールを有する第３の装置を更に備えており、第３の装置は第２の管腔内に配置可能であり、ツールは第２の管腔の遠位開口から突出する。
【００１５】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、ツールは、把持器、針又はスネアである。
【００１６】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、レールは第１の装置に対して第２の装置を長手方向軸に沿って移動させるための線形アクチュエータを含む。
【００１７】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第２の装置は遠位部分に取り付けられたツールを含む。
【００１８】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、ツールは、把持器、針ホルダ又はフックである。
【００１９】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、細長い胴体の少なくとも一部分は、少なくとも２つの個別に操縦可能な領域を含む。
【００２０】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、遠位部分の長さは、１０〜５０ｍｍである。
【００２１】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、支持フレームは、ベッド又はフロアスタンド（floor stand）に取り付け可能である。
【００２２】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第１の装置は、細長い胴体の少なくとも一部分を手動で操縦するための少なくとも１つの制御ノブを含む。
【００２３】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、第１の装置は、潅注管腔及び吸引管腔を備える。
【００２４】
本発明の別の一態様によれば、少なくとも１つの管腔を含む細長い胴体を備えた最小侵襲手術用の導入器であって、この少なくとも１つの管腔が、この少なくとも１つの管腔を通じて医療機器を運ぶようにサイズ設定及び構成されており、細長い胴体の第１の部分が操縦可能であり、細長い胴体の第２の部分が入れ子式に伸縮可能である、導入器が提供される。
【００２５】
本発明の更に別の一態様によれば、この導入器と、少なくとも１つの管腔内に配置された医療機器と、を備えたシステムが提供される。
【００２６】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、医療機器は操縦可能な遠位部分を含む。
【００２７】
以下に説明する好ましい実施形態における更に別の特徴によれば、遠位部分は導入器の第２の部分にロック可能であり、それによって、医療機器が導入器に対して移動する際に、細長い胴体の第２の部分は、入れ子式に伸長又は収縮する。
【００２８】
本発明は、最小侵襲処置において使用できる操縦可能な導入器又は導入器システムを提供することによって、現在知られている構成の欠点に対処できる。
【００２９】
特に定義しない限り、本明細書で使用する全ての技術および／または科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様のまたは等価な方法および材料を、本発明の実施形態の実践または試験に使用することができるが、例示的な方法および／または材料を下記に記載する。矛盾する場合、定義を含む特許明細書が優先する。加えて、材料、方法、および実施例は単なる例示であり、必ずしも限定を意図するものではない。
【００３０】
本明細書では、本発明を添付の図面を参照して単なる例として説明する。次に、図面を具体的に且つ詳細に参照していくが、強調すべき点として、図示の詳細事項は、例であり、本発明の好ましい実施形態を例示的に説明することのみを目的としており、最も有用であり且つ本発明の原理及び概念的な態様を容易に理解できる説明であると信じるものを提供するために提示している。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要なものよりも更に詳細に本発明の構造的な細部を示す試みは行っておらず、これらの図面を用いて行った説明によって、本発明の幾つかの実施形態がどのように実践され得るかが、当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】支持フレームのレールに取り付けられた２つの電動導入器と１つの電動手術器具とを有する本システムの一実施形態を例示する図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｃは、図１のシステムの外部導入器（図２Ａ）、内部導入器（図２Ｂ）及び手術器具（図２Ｃ）を例示する図である。
【図３−１】図３Ａ及び図３Ｂは、外部導入器（図３Ａ）及びそのモータインタフェース部分（図３Ｂ）を例示する図である。
【図３−２】図３Ｃ及び図３Ｄは、外部導入器（図３Ｄ）及びそのシャフト管腔（図３Ｃ）を例示する図である。
【図４】支持フレームに取り付けられた電動入れ子式導入器と、レールに取り付けられた電動手術器具と、を有する本システムの別の一実施形態を例示する図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、レール（図５Ａ）及びその線形アクチュエータ部分（図５Ｂ）を例示する図である。
【図６】図４のシステムの種々の電動（能動的）及び非電動（受動的）運動を例示する図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、図４のシステムの入れ子式導入器と、この入れ子式導入器（図７Ｂ）の管腔内に配置するアクセスポートツール（図７Ａ）と、を例示する図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の入れ子式導入器を例示し、関節領域及びモータパックコネクタを示す図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、手術器具モータパック（図９Ａ〜Ｂ）及び導入器モータパック（図９Ｃ〜Ｄ）を例示し、前部シャフト（図９Ａ、９Ｃ）及び後部電気コネクタ（図９Ｂ、９Ｄ）を示す図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、切り離された状態（図１０Ａ）及び接続された状態（図１０Ｂ）で示されるモータパック及び電気ケーブルコネクタを例示する図である。
【図１１】モータパックとケーブルインタフェースとを備えた手術器具を例示する図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、入れ子式導入器内に配置された手術器具（図１２Ａ）と、手術器具のシャフトを入れ子式導入器のシャフトにロックするためのロック機構（図１２Ｂ）と、を例示する図である。
【図１３】手術器具の関節領域を例示し、関節運動ワイヤとエンドエフェクタを動作させる中央ケーブルとを示す図である。
【図１４−１】図１４Ａ〜図１４Ｆは、最小侵襲処置における本システムのセットアップ及びその使用を例示する図である。
【図１４−２】図１４Ｇ〜図１４Ｋは、最小侵襲処置における本システムのセットアップ及びその使用を例示する図である。
【図１５】本発明の教示に従って構成された導入器・器具システムのプロトタイプを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、最小侵襲処置において使用できる装置及びシステムに関するものである。具体的には、本発明は、体腔（例えば、腹腔）又は内腔（例えば、胃腸管）内の最小侵襲処置において手術器具を導入、操縦及び制御するのに使用できる。
【００３３】
本発明の原理及び動作は、図面及び付随する説明を参照してより良く理解できるであろう。
【００３４】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載されるか又は例によって示される詳細事項に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、あるいは、様々な態様で実施又は実行できる。また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明を目的とするものであり、限定と見なされるべきではないことを理解されたい。
【００３５】
体外から操縦可能な関節領域を有する手術器具は、当技術分野において周知である。そのような器具は、自然の（例えば、口又は肛門の開口部）又はユーザ生成のアクセス部位（腹壁における小さな切開部）を通じて体腔又は内腔に導入される。
【００３６】
非操縦可能な対応物と比較して、操縦可能な手術器具は解剖学的部位に容易に誘導でき、従って、このような器具を使用すると、手術時間が短縮される一方で手術の精度と結果が向上する。
【００３７】
本発明を実施に移す際に、本発明者は、操縦可能導入器及び導入器システムを考案することによって、操縦可能な器具及び操縦不能な器具の誘導性を改善しようとした。以下に更に説明するように、本導入器は、体腔又は内腔内で手術器具を操縦するのに使用でき、操縦可能な手術器具の誘導性を高めて、従って、エフェクタ端部（把持器、針、バスケット、バルーン、カメラ、ブレード、スネアなど）の優れた体内配置を実現できる。
【００３８】
従って、本発明の一態様により、最小侵襲処置のための装置及びシステムを提供する。本明細書で使用される「最小侵襲処置」という語句は、自然の又は造られたアクセス部位を通じて体腔（例えば、腹部、胸部、頭蓋）又は内腔（例えば、胃腸管、導管または血管）にもたらされる外科的（治療的）又は診断的処置を意味している。
【００３９】
本システムには、１つ以上の導入器（本明細書では第１又は第２の装置とも呼ぶ）及び手術器具（本明細書では第３の装置とも呼ぶ）が含まれている。
【００４０】
導入器は、１つ以上の操縦可能部分（関節要素を有する）を含む細長い胴体（シャフト）を備えており、手術器具は、可撓性の非操縦可能器具（例えば、カメラ又は光ファイバー）、あるいは、１つ以上の操縦可能部分を有するシャフトを備えた操縦可能器具とすることができる。
【００４１】
本発明の各導入器には、更なる（操縦可能又は非操縦可能な）導入器、あるいは、（操縦可能又は非操縦可能な）手術器具を収容するための中央管腔（本明細書では第１の管腔とも呼ぶ）が含まれている。
【００４２】
本発明の導入器は、潅注、吸引、カメラ／光ファイバー及び更なる手術器具のための更なる（第２、第３、第４及び第５の）管腔を備えることができる。
【００４３】
また、導入器は、手動で、あるいは、導入器又はそれに取り付けられた手術器具の動きを介して、伸縮可能な入れ子式部分も備えることができる。後者は、（操縦可能部分に近位の箇所における）手術器具の遠位領域を導入器の入れ子式部分にロックし、それによって、導入器内で手術器具を出し入れする運動が入れ子式部分を（それぞれ）伸長収縮させることによって、達成できる。
【００４４】
本発明の導入器と手術器具との操縦可能部分は、関節リンク、あるいは、カットアウト付き管などから製作できる。操縦可能なシャフト部分の多数の例が当技術分野において知られており、例えば、特許文献１〜８を参照されたい。
【００４５】
操縦可能部分の偏向は、代表的には、導入器のシャフトに沿って操縦可能部分の遠位端にまで延びている１つ以上の制御ワイヤを介して、行われる。
【００４６】
各制御ワイヤの近位端はギヤ機構に接続されており、このギヤ機構は、ワイヤを引っ張って、その引っ張られたワイヤの方向に操縦可能部分を偏向させる力を加えるように設計されている。このギヤ機構は、（ノブ又はレバーを介して）手動で、あるいは（外部電子制御による）取り付けモータパックを介して、動作させることができる。
【００４７】
装置エフェクタエンド（遠位取り付け器具）は、ギヤ機構に同様に接続されている１つ以上の更なるワイヤを介して、制御される。
【００４８】
本システムの導入器及び手術器具は、支持フレームに個別に取り付けることができ、一方、この支持フレームは処置室内の床又は固定具（例えば、ベッド）に取り付けられる。
【００４９】
支持フレームは導入器をアクセス部位に対して安定させ、フレーム又は導入器に取り付けられたレールが、線形アクチュエータを介して、手術器具を体腔／内腔に対して出し入れする。
【００５０】
導入器及び手術器具は、次のいくつかの構成のいずれか１つにおいて、支持フレーム及びレールに取り付けることができる。
（ｉ）入れ子式（操縦可能又は非操縦可能）導入器・非操縦可能手術器具：この構成は体腔内で使用できる（例えば、腹腔鏡手術（laparoscopic surgery））。
（ｉｉ）入れ子式（操縦可能又は非操縦可能）導入器・非操縦可能カメラ：この構成は体腔内で使用できる。
（ｉｉｉ）入れ子式（操縦可能又は非操縦可能）導入器・操縦可能手術器具：この構成は体腔内で使用できる。
（ｉｖ）操縦可能導入器・操縦可能手術器具：この構成は体腔内及び自然の開口部内で使用できる（例えば、内視鏡診断処置）。
（ｖ）第１の操縦可能導入器・第２の操縦可能導入器・操縦可能又は非操縦可能手術器具：この構成は、体腔内及び自然の開口部内で使用できる。
【００５１】
導入器及び手術器具は、システムに組み込まれるとき、各々、操縦機能及び他の機能（例えば、手術器具のエフェクタエンド）を動作させるための取り付けモータパックを備えていることが望ましい。各モータパックは、ユーザインタフェース（例えば、特許文献９、１０又は１１に記載されている手動操作インタフェース）に個別に（有線又は無線通信を介して）接続されており、そこから制御される。ユーザインタフェースは、モータ駆動を制御して、次のことを行う。
（ｉ）導入器の操縦可能部分の偏向（右／左、上／下）、
（ｉｉ）器具の操縦可能部分の偏向（右／左、上／下）、
（ｉｉｉ）器具の入れ／出し（ズーム）運動、
（ｉｖ）器具のシャフトの回転、あるいは、エンドエフェクタの先端の回転（例えば、エンドエフェクタのジョー又はフックの回転）、及び／又は、
（ｖ）エンドエフェクタ機構の駆動（例えば、エンドエフェクタのジョーの開閉）。
【００５２】
従って、ユーザインタフェースは、３つの個別の機能、即ち、組織アクセス部位に対する器具シャフトの配置（導入器の入れ／出し、上／下、右／左及び操縦による）と、シャフトの遠位操縦可能部分の偏向と、遠位取り付けエフェクタエンドの駆動と、を行う。
【００５３】
次に図面を参照すると、図１〜３Ｄは本システムの一実施形態を例示しており、これを本明細書においてシステム１０と呼ぶことにする。
【００５４】
システム１０は、外部導入器１２（図２Ａに別個に示される）と、内部導入器１４（図２Ｂに別個に示される）と、エフェクタ端部１７（切断鉗子）を備えた手術器具１６（図２Ｃに別個に示される）と、を含む。
【００５５】
外部及び内部導入器（それぞれ１２及び１４）の各々は１つ以上の操縦可能部分を含み、手術器具は、内視鏡の可撓性生検鉗子のような柔軟で非操縦可能な装置とすることができる。図１〜３Ｄに示す構成において、外部導入器１２は代表的な長さが１５０ｍｍの遠位操縦可能部分を含み、内部導入器１４は、２つ以上の個別に操縦可能なセグメントを備えた遠位関節部分を含む。
【００５６】
外部導入器１２及び内部導入器１４は、各々、近位開口（それぞれ、図２Ａの２６、図２Ｂの２８）と遠位開口（図２Ａの３０、図２Ｂの３２）とを有する管腔（図２Ａの２２、図２Ｂの２４）を含む。外部導入器の管腔２２は内部導入器１４を収容するように設計されており、内部導入器１４の中央管腔２４は手術器具１６を収容するように設計されている。管腔開口は、管腔内に配置された装置（内部導入器１４又は手術器具１６）のシャフトをシーリングするためのシール（Ｘカット又はＯリング）を含む。
【００５７】
外部導入器１２の代表的な寸法は、長さが５０〜１５０ｃｍ、直径が１２〜２４ｍｍ、遠位操縦可能長さが３０〜１５０ｍｍ、及び、管腔直径が３〜８ｍｍである。外部導入器１２は、剛性リンクと金属コイルと金属メッシュとの複合体から製造でき、該リンク内又は該リンク上に（操縦用の）制御ケーブル／ワイヤが配置される。
【００５８】
内部導入器１４は、長さが７０〜１５５ｃｍ、直径が３〜６ｍｍ、遠位操縦可能長さが２０〜４０ｍｍ、及び、管腔直径が１．５〜４ｍｍとすることができる。内部導入器１４は、剛性リンクと金属コイルと金属メッシュとの複合体から製造できる。（操縦用の）制御ケーブル／ワイヤをリンク内又はリンク上に配置できる。手術器具１６は、長さが１００〜１８０ｃｍであり、直径が１.５〜４ｍｍである標準規格品としての器具（例えば、生検鉗子、電気生検鉗子、把持鉗子、フック、スネア、注射針、ヘモクリップ、バルーンカテーテル）とすることができる。
【００５９】
外部導入器１２は、支持フレーム２０に直接取り付けることができる。内部導入器１４は、外部導入器管腔に沿って移動させることができ、あるいは、外部導入器モータパック３１の頂部の最遠位点に固定してもよい。手術器具１６はレール１８に取り付けられている。
【００６０】
レール１８は線形アクチュエータを備えており、この線形アクチュエータは、この線形アクチュエータに取り付けられた装置を（この線形アクチュエータの長手方向軸に沿って）上下に並進させるためのものである。レール１８及び線形アクチュエータについては、後で図５Ａ〜Ｂを参照して詳細に説明する。
【００６１】
この構成では、外部導入器１２はフレーム２０に取り付けられており、内部導入器は外部導入器管腔に沿った任意の所望の箇所に固定される。手術器具１６は、内部導入器１４に出入りする線形アクチュエータを介してレール１８に沿って移動可能である。このような構成によって、ユーザは、手術部位に外部導入器を他と関係なく配置でき、外部導入器の遠位端に対する内部導入器の遠位操縦可能部分の位置を調整でき、アクセス部位に対する手術器具１６の高さを調整でき、（外部又は内部）導入器の遠位開口から突出するシャフトの長さを調整できる。
【００６２】
例えば、内部導入器１４を外部導入器１２に対して出し入れすることによって、ユーザは、内部導入器のシャフトが外部導入器１２の中央管腔の遠位開口から延びる範囲を調整できる。内部導入器１４の遠位部分を操縦することによって、外科医は、治療組織に対する所望の角度で手術器具１６のシャフトを配置する。手術器具１６をレール１８に沿って上下に動かすことによって、組織に対するエフェクタ端部の配置が可能になる。
【００６３】
外部導入器１２、内部導入器１４及び手術器具１６は、各々、（導入器及び器具内の）操縦可能部分及び（器具内の）エフェクタ端部を偏向させるためのモータパック（それぞれ、３１、３３、３５）を備えることができる。モータパックについては、図９Ａ〜１０Ｂを参照して更に詳細に説明する。
【００６４】
図３Ａ〜Ｂは、外部導入器１２の近位端を例示しており、モータパックコネクタ３７を示している。タブ４１が、外部導入器の近位端を（これらの図には示されていない）外部導入器モータパックに機械的に接続する。カプラ３９が、取り付けモータパックのモータのシャフトの堅牢な接続／解放係合を可能にする。コネクタ３７は、操縦可能部分を偏向させるための制御ワイヤに接続された内部ギヤと、導入器を支持フレームに対して回転させるためのギヤと、図５Ａ〜Ｂに詳細に示すレール１１６の主ネジを回転させるためのギヤと、を含む。モータパック３１、３３及び３５は、有線又は無線で接続されたユーザインタフェースによって、各々、別々に制御される。
【００６５】
外部導入器１２は、シャフト４５の偏向を手動で制御するための１つ以上の制御ノブ４３（２つが図示されている）も備えることができる。
【００６６】
図３Ｃ〜Ｄに示すように、外部導入器１２は、潅注、吸引用に使用できる更なる管腔４０及び４６と、手動操作される標準規格の可撓性内視鏡手術ツール又は極小径カメラ又は光源を挿入するための管腔４２及び４４と、を備えることができる。管腔４０、４２、４４及び４６の代表的な直径は、２.０〜３.２ ｍｍである。
【００６７】
図４には本システムの別の一実施形態が例示されており、これを本明細書においてシステム１００と呼ぶことにする。
【００６８】
システム１００は、入れ子式（telescopic）導入器１０２と、この入れ子式導入器１０２の中央管腔１０６内に配置された手術器具１０４と、を含む。
【００６９】
入れ子式導入器１０２は、いくつかのセクション、長さ５０〜２００ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの近位剛性シャフト、長さ２０〜４０ｍｍ、直径５〜１０ｍｍの操縦可能部分、及び、長さ（拡張時）５０〜１５０ｍｍ、直径（遠位方向にテーパー）５〜１０ｍｍの入れ子式アセンブリを含む。入れ子式導入器１０２は、合金又はポリマーから製造できる。
【００７０】
図７Ａに示すように、入れ子式導入器１０２は、入れ子式部分１０８の近位に操縦可能部分１０９を有するシャフト１０３を含む。入れ子式部分１０８は、１つ以上のセグメントを含む（図７Ｂにおいて、１０８′と１０８″の２つが示されている）。
【００７１】
システム１００は、コネクタ１１２を介して固定具（例えば、ベッドのフレーム）に取り付け可能な支持フレーム１１０を更に含む。支持フレームは、器具ハウジング１１４に取り付けられた２つ以上の、関節でつながるリンク１１３を含む。
【００７２】
図５Ａ〜Ｂはレール１１６をより詳細に例示しており、図５Ａはカバー１１７を備えたレール１１６を示し、図５Ｂはレール１１６の内部機構を示す。
【００７３】
上述したように、レール１１６によって、アクセス部位に対する導入器／器具の内外への移動が行われる。そのような移動を可能にするために、レール１１６には、モータパックのコネクタ（例えば、図１０Ｂの２０５）に結合可能なソケット１２７を備えたレール取り付けブラケット１２６を含む。手術器具とレールブラケット１２６との接続は、図１４Ｈに示す。
【００７４】
レール１１６は、手術器具全体を直線経路で動かす機械的モジュールである。レール１１６は、クランプ１２２を介して主導入器（例えば、外部導入器１２）のモータパックに固定される。レール１１６を導入器ハウジング１６２（図７Ａに示す）に正しい向きで正しく固定するために、スナップ１２４が導入器ハウジング１６２のスロット１０６に嵌合し、ギヤ１２３が導入器ハウジング１６２のギヤ３７（図７Ｂ、図３Ａ）に係合する。
【００７５】
ギヤ３７がモータによって回転させられると、主ネジ１２５に固定されたギヤ１２３も回転する。ブラケット１２６は、主ネジ１２５に嵌合するネジ山と、滑らかなロッド１２８に勘合する２つのリニアベアリングと、を含む。主ネジ１２５が回転すると、ロッド１２８がブラケット１２６の回転を防ぎ、その結果、ブラケット１２６が直線的に上下移動して、取り付け済み器具／導入器がそれに対応して移動する。
【００７６】
従って、レール１１６によって、手術器具１０４が（入れ子式導入器１０２内で）上下に移動することが可能になる。更に、手術器具１０４のシャフトは、取り付け済みモータパックにより制御ワイヤを動作させることによって、その操縦可能部分により偏向させることができる。
【００７７】
入れ子式導入器１０２は、ユーザによって造られたアクセス部位を通じて腹腔鏡処置に使用できる。そのようなアクセス部位は、入れ子式導入器１０２内に切断遠位端１５２を有するアクセスポートツール１５０（図７Ａ〜Ｂ）を取り付けて、このアセンブリを使用して組織壁を通じて空洞に（例えば、腹部壁を通じて腹腔に）穿刺することによって造ることができる。アクセス部位が造られて、入れ子式導入器１０２がそこを通って配置されると、アクセスポートツール１５０が取り除かれて、入れ子式導入器１０２が支持フレーム１１０に取り付けられる。モータパック１４０が導入器に取り付けられて、レール１１６が（図４に示すように）導入器に留められる。次に、手術器具１０４が、モータパック１４０内の中央管腔と入れ子式導入器１０２の中央管腔１０６とを通じて配置されて、レール１１６のソケット１２７に取り付けることができる。このセットアップ行程が完了すると、本システムは、外科処置についての準備が整う。上述の行程については、図１４Ａ〜Ｈを参照して、より詳細に説明する。
【００７８】
図８Ａ〜Ｃは、入れ子式導入器１０２を例示しており、入れ子式部分１０８、操縦可能部分１０９及びモータパックインタフェース１６０をより詳細に示している。モータパックインタフェース１６０（図８Ａ〜Ｂ）は、（図９Ａに示すような）導入器モータパックのソケット９１にスナップ式に接続する接続タブ４１を含む。モータパック１７０を導入器モータパックインタフェース１６０にクランプすると、モータヘッド９２（図９Ａ）がソケット３９に係合する。
【００７９】
入れ子式導入器１０２は、ガスバルブ１６５を備えており、空洞をＣＯ２で膨らませる処置においてその使用を可能にする。ガスバルブ１６５はシール１６７を備えており、これによって、腹腔からのガス漏れを防ぎながら、手術器具（例えば、１０４）のシャフトが導入器１０２の中央管腔内で滑らかにスライドすることを可能にする。
【００８０】
導入器ハウジング１６２は、プランジャ１６４を介して導入器を支持フレーム１１０に接続し、Ｕ字形クランプ１６３を介してそこに固定される。クランプ１６３は、導入器ハウジング１６２の回転を可能にする。ハウジング１６２に配置されたギヤ１６６は、導入器インタフェースハウジング１６２から生じる（図７Ｂに示す）ギヤ１０５に係合する。ギヤ１０５がモータパック１７０によって回転させられると、導入器１０２は導入器ハウジング１６２に対して回転し、その結果、図６に示す回転運動が生じる。
【００８１】
操縦可能部分１０９は、図６に示される関節運動を可能にする。操縦は、導入器インタフェースハウジング１６２内に在るプーリ機構（pulley mechanism）によって動作するケーブルによって可能になる。導入器の回転と操縦可能部分１０９の偏向とを組み合わせた動きによって、空洞内のどこにでもエフェクタ端を配置できる。
【００８２】
図９Ａ〜Ｄは、２種類のモータパックを例示している。モータパック１４０は、手術器具１０４を動作させるモータを備えている。モータヘッド９２は、モータパックの下側表面から出ている。キーホール９３は、各モータが手術器具の正しいソケットに係合することを確実にするために使用される。モータパックは、モータの制御を可能にする、他のモータパック又は手術室内の他のシステムと通信する、及び、データを保存する電子回路など（図示せず）も含まれている。モータパックは、バッテリ用のストレージ（storage）も備えている。モータパックは、手術器具を制御する独立したユニットとして機能してもよく、あるいは、中央制御ユニットを備えたシステムの一部として機能してもよい。また、モータパックは、物理的な有線でユーザインタフェースに接続されてもよく、あるいは、任意の数の無線ユーザインタフェースに接続されてもよい。
【００８３】
モータパック１４０は、カバー９５を備えた円筒形状を有している。カバー９５は、上面に接続ソケット９４を、下面に接続ソケット９１を備えている。図９Ｂに示すように、モータパック１４０の上面には、モータパックとユーザインタフェース又は／及びロボットシステムの他の機能との間の通信に使用される電気コネクタ用の開口９６を含む。電源ソケット９７が、外部ソース（例えば、壁に接続された電源）からモータパックに電力を供給する。
【００８４】
図９Ｃ〜Ｄには、導入器（例えば、１２、１４又は１０２）と共に使用するのに適したモータパック１７０が例示されている。このモータパックは、中央管腔９９を備えていることを除いて、図９Ａ〜Ｂのモータパックと類似している。中央管腔９９は、導入器シャフトの管腔と連続しており、手術器具の貫通挿入を可能にする。また、タブ９８が、導入器に接続される際のモータパックの正しい向きを確保するために使用される。
【００８５】
図１０Ａ〜Ｂは、モータパックコネクタモジュール２００を例示している。コネクタモジュール２００は、モータパックに外部電力を供給するために、及び、モータパックとロボットシステムの他のモジュール又は手術室内の他のシステムとの間の通信ポートとして、使用してもよい。このコネクタは、モータパックの検査とソフトウェアの更新とのために、テクニカルサポートによって、使用されてもよい。コネクタモジュール２００は、図１０Ｂに示すスライドボタン２０５によって、手術器具とレール１１６との間の機械的コネクタとしても機能する。手術器具をレール１１６に接続するために、スライドボタン２０５がレール１１６のソケット１２７に留められる。図１０Ａは、モータパック１４０の上側のソケット９４に嵌合する、コネクタモジュール２００の接続タブ２０４を示している。電気コネクタ２０３及び外部電力プラグ２０２が、コネクタモジュール２００の下側表面から突出している。外部電力及びデータケーブル２０１が、プラグ２０２を介して外部電力を供給し、コネクタ２０３を介してデータ通信を提供する。
【００８６】
図１１は、手術器具１０４を例示している。この手術器具の近位端は、器具ギヤハウジング３１０から成る。剛性シャフト３２０が、ギヤハウジング３１０の遠位端から延びている。可撓性シャフト３３０が、剛性シャフト３２０の遠位端に接続されている。可撓性シャフト３３０の遠位端は、操縦可能部分３６０に接続されている。剛性シャフト及び可撓性シャフトは、図１３で詳細に説明するように、ギヤハウジングから操縦可能部分３６０まで関節運動ケーブルを誘導するために使用される。エンドエフェクタ３５０を動作させるケーブルが、図１３で詳細に説明するように、ギヤハウジング３１０から剛性シャフト３２０、可撓性シャフト３３０及び操縦可能部分３６０を通ってエンドエフェクタ３５０にまで延びている。ギヤハウジング３１０には、関節運動ケーブルを引っ張るための、及び、中央ケーブルを引っ張り、押し、回転させるための、機構が含まれている。器具ギヤハウジング３１０の接続タブ４１は、モータパック１４０のソケット（図９Ａの９４）と係合する。
【００８７】
図１２Ａ〜Ｂは、手術器具１０４が取り付けられた入れ子式導入器１０２を例示しており、手術器具１０４の操縦可能部分３６０が入れ子式導入器１０２の開口１０３から突出している。入れ子式部分１０８′は、手術器具１０４のシャフト３３０の遠位端を入れ子式部分１０８′の遠位端にロックすることによって、プル／プッシュワイヤを使用して、又は手術器具１０４を介して、伸縮できる。このようなロックは、シャフト３３０のリンク相互間のスペース２０２に係合するバネ付きタブを含むロック機構２００を介して行うことができる。ロックされると、入れ子式導入器１０２の管腔内での手術器具１０４の上下運動は、入れ子式部分１０８′及び他の入れ子式チューブ１０８″〜１０８″″を伸長／収縮させる。
【００８８】
図１３には、手術器具１０４の部分３６０を偏向させ、針ホルダのようなエンドエフェクタ３５０を動作させるケーブルシステムである操縦可能部分３６０が例示されている。
【００８９】
関節運動ケーブル２３５〜２３８及び中央ケーブル２４０は、手術器具ギヤハウジング３１０（図１１）に配置された機構によって駆動される。これらのケーブルは、手術器具１０４の近位端のギヤハウジング３１０から剛性シャフト３２０及び可撓性シャフト３３０を通って、手術器具１０４の遠位端の操縦可能部分３６０及びエンドエフェクタ３５０にまで延びている。
【００９０】
中央ケーブル２４０は、エンドエフェクタ３５０に回転トルク及び押引力（push/pull forces）を伝達するために使用されるので、通常、関節運動ケーブル２３５〜２３８よりも直径が大きい。中央ケーブル２４０は、ギヤハウジング３１０に接続されており、剛性シャフト３２０、可撓性シャフト３３０及び操縦可能部分３６０の中央管腔を通って延びている。関節運動ケーブル２３５〜２３８は、剛性シャフト３２０内の中央管腔の周りに放射状にルーティングされている。
【００９１】
関節運動ケーブル２３５〜２３８は、可撓性シャフト３３０内でペアになっている。各ペアは、図１３に示すように、ケーブル２４０の中央管腔の一方の側に配置されている。可撓性シャフト３３０の構造は、関節運動ケーブル２３５〜２３８を、可撓性シャフト３３０の中央部分に在る中央ケーブル２４０に追従するように、制限する。可撓性シャフト３３０の構造は１つの平面内のみでの屈曲を可能にするので、関節運動ケーブル２３５〜２３８は、可撓性シャフト３３０が屈曲しても、自己のルーティング位置から変位せず、操縦可能部分３６０の関節連結運動（articulation coupled movement）を排除する。このケーブルルーティング方式は、導入器が曲げられたときに、操縦可能部分３６０及びエンドエフェクタ３５０が不所望の連結運動（coupled movement）を行わないことを保証している。
【００９２】
操縦可能部分３６０は、単一のセグメント又は複数のセグメントで作成してもよく、図１３には、２つのセグメント、即ち、近位セグメント１０５ｐ及び遠位セグメント１０５ｄが示されている。ケーブル２３５〜２３８は、可撓性シャフト３３０の遠位端を出るとき、操縦可能部分３６０の近位ベース２３０のホール２５５ｐ〜２５８ｐを通って、上側ルート（ケーブル２３６、２３８）及び下側ルート（ケーブル２３５、２３７）に分割される。ケーブル２３５〜２３８は、操縦可能部分３６０の中央ベース２３１のホール２５５ｃ〜２５８ｃから出て、ホール２５５ｄ〜２５８ｄを通じて操縦可能部分３６０の遠位ベース２３２に接続している。
【００９３】
図１４Ａ〜Ｋは、患者に対するシステム１００のセットアップ及びその使用を例示している。
【００９４】
図１４Ａは、膨張した腹腔への導入器（入れ子式導入器１０２を示している）の挿入を示している。この挿入プロセスは、一般的なトロカール（trocar）のプロセスに類似しており、即ち、外科医によって腹壁に小さな切開部が造られた後、アクセスポートツール１５０を使用して切開部を導入器１０２の正確な直径になるまで拡大して、導入器１０２を、切開部を通じて、押し込む。
【００９５】
外科医は、導入器１０２を所望の深さまで挿入した後（図１４Ｂ）、アクセスポートツール１５０を取り外し（図１４Ｃ）、導入器１０２を支持フレーム１１０（ベッドフレーム取り付けクランプ付き）に接続し、それによって導入器を患者の体に対して安定させる（図１４Ｄ）。次に、外科医は、モータパック１６０を導入器１０２に取り付け（図１４Ｅ）、電気コネクタをモータパック１６０に接続する（図１４Ｆ）。次に、レール１１６をモータパック１６０に取り付け（図１４Ｇ）、手術器具１０４（例えば、図１１に示されたもの）を、モータパック１６０及び導入器１０２を通じて、挿入する（図１４Ｈ）。次に、手術器具１０４をレール１１６に取り付ける（図１４Ｉ）。
【００９６】
図１４Ｊは、外科医が着座中にシステム１００、ロボットカメラ及び任意で追加のロボット機器を制御する手術手法を例示している。このようなセットアップでは、外科医は、患者のベッドの近くにいる必要はなく、あるいは、手術室にいる必要さえもない（遠隔手術（tele surgery））。
【００９７】
図１４Ｋは、外科医が、制御インタフェースを外科医自身の体（例えば、胴体／腰）に取り付けて、システム１００、ロボットカメラ及び任意で追加のロボット機器を制御する手術手法を例示している。これによって、外科医は、処置中に患者を念入りに観察しながら、手術室を自由に動き回り、患者のベッドのそばに立ち、例えば、手術部位の触診、手術器具の取り換え、あるいは、カメラレンズのクリーニングのような追加的な仕事を行うことができる。
【００９８】
本明細書で使用する「約」は、±１０％を指す。
【００９９】
本発明の更なる目的、利点及び新規な特徴は、限定する意図のない以下の例を検討することによって、当業者に明らかになるであろう。
【０１００】
例
ここで、以下の例を参照するが、これらの例は、上述の説明と共に、本発明を非限定的に例示するものである。
【０１０１】
入れ子式導入器のプロトタイプを、３Ｄ印刷技術を使用して開発及び製作した（図１５）。このプロトタイプには、ＡＢＳ素材で印刷された円筒形のモータパックハウジング（９５）が含まれている。このハウジングは、直径が１００ｍｍ、高さが１８０ｍｍである。このハウジングには、導入器（１０２）及びその中に取り付けられた手術器具（１０４）の動きを制御するための２組のモータと電気回路が含まれている。第１のモータセットは、モータハウジングの底部に取り付けられた導入器を動作させる。第２のモータセットは、内側の手術器具を動作させる。
【０１０２】
これらのモータはケーブル（２０１）に接続されており、これらのケーブルは電力及びユーザインタフェースとの通信を提供する。ユーザインタフェースは、導入器と手術器具との動きを制御する。
【０１０３】
この導入器は、直径１３ｍｍ、長さ１５０ｍｍの近位剛性シャフト（３２０）を備えている。導入器の操縦可能部分（１０９）は、直径が１２ｍｍ及び長さが５０ｍｍである。操縦可能部分は、関節が組み込まれた単一の一体形成部品としてナイロンで印刷した。操縦可能部分の屈曲範囲は、±１１０度である。
【０１０４】
入れ子式アセンブリ（１０８）には、各々がナイロンで印刷された３本の管が含まれている。各管の壁の厚さは、０.８ｍｍである。この入れ子式部分の外側の管の外径は１３ｍｍであり、内側の管の内径は８ｍｍである。これら３本の管の長さは、各々、約６０ｍｍで、合計で９０ｍｍの直線移動が可能である。
【０１０５】
手術器具は第２のモータセットに取り付けられており、この第２のモータセットは、手術器具をモータパックハウジング内で上下に動かす。手術器具のシャフトが入れ子式アセンブリの遠位管に取り付けられているので、そのような動きは、入れ子式部分を伸縮させる。第２のモータセットの更なるモータが、遠位関節３６０と手術器具のエンドエフェクタ３５０（針ホルダ）とを動作させる。ガスバルブ１６７が、導入器シャフト管腔を手術器具のシャフトに対してシーリングする。
【０１０６】
手術器具は、外径８ｍｍ、長さ１６０ｍｍの剛性ステンレススチールのシャフトを備えている。可撓性シャフト３３０及び遠位操縦可能部分３６０は、単一体としてナイロンで印刷した。可撓性部分３３０は、直径が８ｍｍ、長さが１５０ｍｍである。遠位操縦可能部分３６０は、直径が７ｍｍ、長さが２５ｍｍである。三脚（１１０）が、プロトタイプ導入器／器具系をテーブル（４００）に固定している。
【０１０７】
明確さのために別個の実施形態に関連して記載した本発明の所定の特徴はまた、１つの実施形態において、これら特徴を組み合わせて提供され得ることを理解されたい。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明されている本発明の種々の特徴は、個別に、あるいは、任意の適切な副次的組み合わせ（subcombination）で提供されてもよい。
【０１０８】
本発明をその特定の実施形態との関連で説明したが、多数の代替、修正および変種が当業者には明らかであろう。したがって、そのような代替、修正および変種の全ては、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲内に含まれることを意図するものである。本明細書で言及した全ての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許および特許出願のそれぞれについて具体的且つ個別の参照により本明細書に組み込む場合と同程度に、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。加えて、本願におけるいかなる参考文献の引用または特定は、このような参考文献が本発明の先行技術として使用できることの容認として解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−１】
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【図１４−２】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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