連動入れ子カニューレ
連動入れ子カニューレセット２３１は、解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられる複数のはめ込み管を持つ。各管は予め設定された連動形状を持つ。外管４０内の内管３０の入れ子は、管３０，４０の間の間隙５０を含み、これは間隙５０に対する管３０，４０の回転を制限するために間隙５０内で連動する。管３０，４０の連動形状は同一であっても異なってもよい。連動形状の例は、多角形連動形状、非円形閉曲線連動形状、多角形閉曲線ハイブリッド連動形状、及びキー溝連動形状である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、低侵襲外科的処置を容易にするために患者に対してカスタマイズされる入れ子カニューレ設計及び構成に関する。本発明は特に、はめ込み管の互いに対する固定された相対配向を容易にするカニューレ連動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際出願ＷＯ２００８／０３２２３０、表題"Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｎｎｕｌａ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ"、Ｋａｒｅｎ Ｉ．Ｔｒｏｖａｔｏは、低侵襲外科的処置を容易にするために患者に対してカスタマイズされる入れ子カニューレ設計及び構成に関するシステムと方法を教示する。一般的に、入れ子カニューレ設計は、患者の特定の解剖領域の事前に取得された３Ｄ画像、及び解剖領域内の標的位置の識別に基づいて、特定の患者に対して作られる。
【０００３】
特に、入れ子カニューレ（又は入れ子カニューレ構成）は、解剖領域の３Ｄ画像内の特定の位置及び配向から、一連の円弧及び直線形状を作るように３Ｄ画像を利用することによって設計される。作られた円弧及び直線形状は侵入位置と標的位置の間の経路を計算するために利用される。作られた経路は、予め設定された曲線形状で構成され寸法をとられる複数の入れ子はめ込み管を作るために利用される。管は典型的には最大から最小へ拡張され、プランナ仕様が、標的位置に達するための連続管の間の長さ及び相対配向を定義する。
【０００４】
管は所望レベルの柔軟性／弾性を示す材料から作られる。例えば、材料はニチノール（登録商標）であってよく、これはニチノール（登録商標）が力を加えられると曲がり、一旦力が除去されるとその原形に戻ることを可能にする超弾性特性を持つ。管は、作られた経路に適合するために完全に拡張されたときに互いに対する相対配向を維持するべきである。
【０００５】
円形断面を持つ管は、管の特定構成に対して不安定である可能性があることが証明されている。例えば、円形断面を持つ長い細い管は、２つの隣接管の曲率が１８０度に向けられるときに不安定性を示し得る。この場合、管の運動（例えば他の曲線形状を通る振動又は拡張による）は突然の'スナップ'を引き起こす可能性があり、管は突然それらの１８０度相対配向を失う。この非制御運動は管を所望の経路から著しく逸脱させる可能性があり、組織を損傷する可能性がある。加えて、１８０度以外の配向であっても、管は互いにねじれ、一貫性のない配向を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、管が拡張されている際に保存される、入れ子管全体の一貫性のある相対配向を容易にするためのはめ込み管の連動を前提としている。これは経路プランナによって設定される配向が管によって実現されることができることを確実にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態は、解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられる複数の連動はめ込み管を持つ連動入れ子カニューレセットである。このセットにおいて、各管は予め設定された連動形状を持つ。加えて、外管内の内管の入れ子は管の間の間隙を含み、これは間隙に対する管の回転を制限するために間隙内で連動する。
【０００８】
本発明の別の形態は、解剖領域に対する標的位置に達するために構成され寸法をとられる複数の連動はめ込み管を設計するための経路プランナを利用する入れ子カニューレシステムである。このシステムにおいて、各管は予め設定された連動形状を持つ。加えて、外管内の内管の入れ子は管の間の間隙を含み、これは間隙に対する管の回転を制限するために間隙内で連動する。
【０００９】
本発明の前述の形態及び他の形態、並びに本発明の様々な特徴及び利点は、添付の図面と併せて読まれる本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明からさらに明らかとなるだろう。詳細な説明と図面は限定ではなく本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲は添付の請求項とその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内管が外管内に入れ子にされる前の本発明にかかる例示的な連動管のペアを図示する。
【図２】本発明の連動原理を図示する。
【図３】本発明の連動原理を図示する。
【図４】本発明の連動原理を図示する。
【図５】本発明にかかる図１に示される管の連動の第一の例を図示する。
【図６】本発明にかかる図１に示される管の連動のペアの第二の例を図示する。
【図７】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図８】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図９】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１０】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１１】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１２】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１３】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１４】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１５】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１６】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１７】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１８】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１９】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図２０】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図２１】本発明にかかる入れ子カニューレシステムの実施形態例を図示する。
【図２２】予め設定された形状と曲率を持つ、本発明にかかる連動はめ込み管の入れ子カニューレセットをあらわす円弧の３‐Ｄ近傍の例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、管の間の間隙に対する管の回転を制限するための連動形状を持つ、入れ子になった管のペアを前提としている。この管の連動の１つの利点は、内管が外管の中に拡張される、又は外管から引っ込められる際の、外管に対する内管の固定された又は一貫性のある配向である。この利点は、非ゼロ曲率を持つ内管（例えば円弧）の背景において特に重要である。
【００１２】
例えば、図１は本発明の前提を示す目的で内管３０及び外管４０を図示する。管３０及び４０は、図２‐４に示されるように管３０と４０の間に間隙５０を伴って外管４０内の内管３０の入れ子を容易にするような構成と寸法である。間隙５０は最小摩擦で外管４０内の内管３０の入れ子を容易にするために必要である。管３０及び４０は図２‐４に示されるように間隙５０に対する管３０及び４０の回転を制限する正方形連動形状を持つ。より具体的には、図２は外管４０内の内管３０の対称入れ子を図示し、図３は外管４０によって制限される外管４０内の内管３０の回転を図示し、図４は内管３０によって制限される内管３０まわりの外管４０の回転を図示する。
【００１３】
実際には、入れ子管の間の間隙は典型的には管のサイズに対して小さい。しかしながら、管３０及び４０は本発明の前提を示す目的で縮尺通りに描かれていない。とはいえ、図２‐４は、内管３０が外管４０の中に拡張される、又は外管４０から引っ込められる際に外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を実現する上での連動管３０及び４０の利点を例示する。例えば図５は、管３０及び４０の両方がゼロ曲率を持つ（すなわち直線である）ことを考慮して、それらの間に間隙５０を伴う外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を図示し、図６は非ゼロ曲率を持つ内管３０とゼロ曲率を持つ外管４０を考慮して、それらの間に間隙５０を伴う外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を図示する。
【００１４】
実際には、本発明の入れ子カニューレセットは、各管が予め設定された連動形状と予め設定された曲率を持つ、２つ以上のはめ込み管を利用する。セットの最外管について、予め設定された連動形状はかかる管の内面に関連する。セットの最内管について、予め設定された連動形状はかかる管の外面に関連する。セットの任意の中間の管について、予め設定された連動形状はかかる管の外表面及び外面の両方に関連する。
【００１５】
また実際には、各管の連動形状は、内管が外管内に入れ子にされるときはいつでも内管を外管に連動させる任意の形状であり、それによって、内管によるそれらの間の間隙まわりのいかなる個々の回転も外管によって制限され、外管によるそれらの間の間隙まわりのいかなる個々の回転も内管によって制限される。管に対するかかる連動形状は、多角形連動形状、非円形閉曲線連動形状、多角形閉曲線連動形状、及びキー溝連動形状を含むがこれらに限定されない。さらに別の様々な連動形状は、単一形状、例えば六角形内で連動される矩形又は三角形の非拡大縮小版に依存する。
【００１６】
例えば、図７はそれらの間に間隙９２を持つ内管９０及び外管９１の三角形連動形状を図示する。
【００１７】
図８はそれらの間に間隙１０２を持つ内管１００及び外管１０１の矩形連動形状を図示する。
【００１８】
図９はそれらの間に間隙１１２を持つ内管１１０及び外管１１１の六角形連動形状を図示する。
【００１９】
図１０はそれらの間に間隙１２２を持つ内管１２０及び外管１２１の八角形連動形状を図示する。
【００２０】
図１１はそれらの間に間隙１３２を持つ、内管１３０、及び正方形内側形状と八角形外側形状を持つ外管１３１の代替的な正方形連動形状を図示する。
【００２１】
図１２はそれらの間に間隙１４２を持つ、内管１４０、及び三角形内側形状と六角形外側形状を持つ外管１４１の代替的な三角形連動形状を図示する。
【００２２】
図１３はそれらの間に間隙１５２を持つ内管１５０及び外管１５１の楕円連動形状を図示する。
【００２３】
図１４はそれらの間に間隙１６２を持つ内管１６０及び外管１６１の半円連動形状を図示する。
【００２４】
図１５はそれらの間に間隙１７２を持つフルート内管１７０及びフルート外管１７１のフルート連動形状を図示する。
【００２５】
図１６はそれらの間に間隙１８２を持つ、波形外側形状と円形内側形状を持つ内管１８０、及び波形内側形状と円形外側形状を持つ外管１８１の代替的なフルート連動形状を図示する。
【００２６】
図１７はそれらの間に間隙１９２を持つ内管１９０及び外管１９１のカージオイド連動形状を図示する。
【００２７】
図１８はそれらの間に間隙２０２を持つ内管２００及び外管２０１のキー溝連動形状を図示する。
【００２８】
図１９はそれらの間に間隙２１２を持つ内管２１０及び六角形外管２１１の矩形連動形状を図示する。
【００２９】
図２０はそれらの間に間隙２２２を持つ内管２２０及び六角形外管２２１の三角形連動形状を図示する。
【００３０】
図５，７，９‐１２及び２０を参照すると、図示された多角形連動形状の各々は、大きい方の固定多角形の等辺をＮ個持ち、Ｎ＞２である。実際には、かかる管の対応する辺と関連する以下の式［１］及び［２］への準拠は、本発明にかかる管の連動を容易にする。
ＯＳＩＴ／ＩＳＯＴ＞Ｋ ［１］
Ｋ＝ｃｏｓ（π／Ｎ） ［２］
ＯＳＩＴは内管の各外辺の長さであり、ＩＳＯＴは外管の各内辺の長さであり、Ｎは大きい方の多角形管の内側の辺の数である。例えば、図１を参照すると、内管３０の各外辺３１の長さＬ１と外管４０の各内辺４１の長さＬ２の比はＮ＝４に基づく因数Ｋ以上でなければならない。図９において、例えばＮ＝６であり、従ってＫ＝ｃｏｓ（π／６）＝ｓｑｒｔ（３）／２すなわち約８６．６％である。これは連動するために内管の外辺が外管の内辺の長さの少なくとも８６．６％でなければならないことを意味する。明らかに、数字が１００％に近づくにつれて、間隙は小さくなり、考えられる回転の誤差は低くなる。
【００３１】
図２１は、予め設定された形状と曲率で構成され寸法をとられる複数のはめ込み管を設計するための、当該技術分野で周知の経路プランナ２３０を図示する。経路プランナ２３０は、解剖領域に対する標的位置に達するために管が拡張される特定の長さを指定する。具体的には、経路プランナ２３０は、管２３１の利用可能な制御及び機械的特性に基づいて、より具体的には入れ子管２３１間の利用可能な固定配向に基づいて自由空間で実行されることができる、本発明の連動管の入れ子セット２３１の基本動作のセットを包含するために、円弧及び直線のスレッドの近傍を使用する。近傍に基づいて、経路プランナ２３０は、特定の長さ、及び前の管に対する各管の配向を実現するために各管の拡張を規定する。
【００３２】
管のセット例は以下のように指定され得、スレッドという語は前の管に対する特定の管配向を持つ選択された円弧をあらわすために使用され、長さは前の管に対する現在の管の拡張である。
この経路に必要な管の数：８
管番号１：長さ＝１７．４９９４ｍｍ、スレッド＝６
管番号２：長さ＝６３ｍｍ、スレッド＝０
管番号３：長さ＝７．４９９７３ｍｍ、スレッド＝１
管番号４：長さ＝２８．５ｍｍ、スレッド＝０
管番号５：長さ＝７．９９９７１ｍｍ、スレッド＝５
管番号６：長さ＝７．５ｍｍ、スレッド＝０
管番号７：長さ＝１．９９９９３ｍｍ、スレッド＝４
管番号８：長さ＝３．５ｍｍ、スレッド＝０
【００３３】
一般的に、近傍は、離散回転対称が各管を使用する複数の方法を提供することによって予め製造された管の数を最小化するという事実を考慮して、離散回転円弧を持ち得る。例えば、図２２は、直線スレッド２４１及び６個の１４ｍｍ回転半径円弧２４２‐２４７を持つ近傍例２４０を図示する。円弧２４２‐２４７の各々は同じ曲率に従って任意の長さに拡張されることができる。各円弧は好適には、円弧が同じ点（位置及び配向）に戻らないように十分短い。この近傍２４０から生じる管２３１（図２１）の最適連動形状は、円弧２４２‐２４７の離散回転対称に対応する六角形連動形状であり、これは各入れ子管２３１に対して６個の設定可能な角度をもたらす。
【００３４】
六角形管は、押し出し、鋳造、折り畳み（ｃｒｅａｓｉｎｇ）、引き抜き（ｄｒａｗｉｎｇ）、成形及び収縮によって形成されることができる。押し出しプロセスは融解物質を所望の管形状を持つダイに通過させることによって達成される。鋳造はモールド内に保持される融解物質を冷却することによって達成される。折り畳みは所望の角を作るために変形可能な管をプレスすることによって達成される。こうしておおよそ六角形形状が、元は円形の管を平らに３回プレスすることによって作られることができる（毎回管は６０度回転される）。折り畳みを用いて六角形管を製造する別の形態は、材料のシートに５個の１２０度の折り目を導入し、シートの両端を一緒に溶接することである。成形は、変形可能物質を加熱し、それに所望の六角形形状をとらせることによって達成される。収縮は熱収縮管を六角形型枠のまわりで加熱することによって達成される。引き抜きが後に続く押し出しは大規模生産のための典型的なプロセスであるが、プロトタイプは収縮法を用いて作られることができる。
【００３５】
しばしば管の各々を曲げることが望ましい。これは、曲線モールドを作ること、又は既に湾曲した円形管に折り目をつけること、又は曲線モールド上に若しくは曲線モールドを用いて成形すること、又は曲線型枠上に収縮させることによって、曲線管を作り出すダイを成形することによって実行される。管を曲げることは、材料を加熱してその経路を所望の曲線に制限することによって、六角形形状が作られた後になされることもできる。引き抜き管を曲げるための方法例は、周囲温度で管を変形させることである。収縮管を曲げる方法例は、既に湾曲したマンドレルのまわりに管を作ることである。
【００３６】
カニューレは、任意の単一物質、又は複数物質の複合材料から構成され得る。所望の物質は利用可能な応用及び製造プロセスによって決まる。重力下で大きなたわみなくそれ自体の重量とペイロードの重量を支持することができる柔軟な材料が望ましいことが多い。カニューレがその先端において、又はその表面に沿って力を加えなければならない場合、構成されるカニューレは大きなたわみなくこれらの力を加えるために十分硬質であるべきである。管がその形状を保持するために十分堅固であることもまた望ましい。管があまりにも容易に変形する場合、カニューレはその角度を保持できないかもしれない。管が互いに対して平行移動されるときは、接触面に沿った摩擦を最小化する管材料を選択することが望ましい。いくつかの材料と応用は、摩擦抵抗を減らすためにカニューレ間滑剤を必要とし得る。外科的応用の場合、材料が人体内接触に適合することも重要である。加えて、いくつかの外科的応用は処置中のＭＲＩイメージングを可能にするために非強磁性物質を必要とする。非常に小さなカニューレ直径をも必要とする柔軟な外科的応用の場合、又は大きな力が存在するときには、加圧滅菌可能な超弾性ニッケルチタン合金が使用され得る。他の応用の場合、幅広い種類のポリマーが使用され得る。これらは、ポリカーボネート、ナイロン（登録商標）、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びテフロン（登録商標）ＰＴＦＥを含むがこれらに限定されない。
【００３７】
本発明の様々な実施形態が図示され記載されているが、本明細書に記載の方法及びシステムは例示であり、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正がなされてもよく、均等物がその要素と置き換えられてもよいことが当業者によって理解される。加えて、本発明の教示を、その主要な範囲から逸脱することなく実体経路計画に適応させるために多くの変更がなされてもよい。従って、本発明は本発明を実行するために考慮される最良形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を含むことが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、低侵襲外科的処置を容易にするために患者に対してカスタマイズされる入れ子カニューレ設計及び構成に関する。本発明は特に、はめ込み管の互いに対する固定された相対配向を容易にするカニューレ連動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際出願ＷＯ２００８／０３２２３０、表題"Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｎｎｕｌａ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｅｒｙ"、Ｋａｒｅｎ Ｉ．Ｔｒｏｖａｔｏは、低侵襲外科的処置を容易にするために患者に対してカスタマイズされる入れ子カニューレ設計及び構成に関するシステムと方法を教示する。一般的に、入れ子カニューレ設計は、患者の特定の解剖領域の事前に取得された３Ｄ画像、及び解剖領域内の標的位置の識別に基づいて、特定の患者に対して作られる。
【０００３】
特に、入れ子カニューレ（又は入れ子カニューレ構成）は、解剖領域の３Ｄ画像内の特定の位置及び配向から、一連の円弧及び直線形状を作るように３Ｄ画像を利用することによって設計される。作られた円弧及び直線形状は侵入位置と標的位置の間の経路を計算するために利用される。作られた経路は、予め設定された曲線形状で構成され寸法をとられる複数の入れ子はめ込み管を作るために利用される。管は典型的には最大から最小へ拡張され、プランナ仕様が、標的位置に達するための連続管の間の長さ及び相対配向を定義する。
【０００４】
管は所望レベルの柔軟性／弾性を示す材料から作られる。例えば、材料はニチノール（登録商標）であってよく、これはニチノール（登録商標）が力を加えられると曲がり、一旦力が除去されるとその原形に戻ることを可能にする超弾性特性を持つ。管は、作られた経路に適合するために完全に拡張されたときに互いに対する相対配向を維持するべきである。
【０００５】
円形断面を持つ管は、管の特定構成に対して不安定である可能性があることが証明されている。例えば、円形断面を持つ長い細い管は、２つの隣接管の曲率が１８０度に向けられるときに不安定性を示し得る。この場合、管の運動（例えば他の曲線形状を通る振動又は拡張による）は突然の'スナップ'を引き起こす可能性があり、管は突然それらの１８０度相対配向を失う。この非制御運動は管を所望の経路から著しく逸脱させる可能性があり、組織を損傷する可能性がある。加えて、１８０度以外の配向であっても、管は互いにねじれ、一貫性のない配向を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、管が拡張されている際に保存される、入れ子管全体の一貫性のある相対配向を容易にするためのはめ込み管の連動を前提としている。これは経路プランナによって設定される配向が管によって実現されることができることを確実にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態は、解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられる複数の連動はめ込み管を持つ連動入れ子カニューレセットである。このセットにおいて、各管は予め設定された連動形状を持つ。加えて、外管内の内管の入れ子は管の間の間隙を含み、これは間隙に対する管の回転を制限するために間隙内で連動する。
【０００８】
本発明の別の形態は、解剖領域に対する標的位置に達するために構成され寸法をとられる複数の連動はめ込み管を設計するための経路プランナを利用する入れ子カニューレシステムである。このシステムにおいて、各管は予め設定された連動形状を持つ。加えて、外管内の内管の入れ子は管の間の間隙を含み、これは間隙に対する管の回転を制限するために間隙内で連動する。
【０００９】
本発明の前述の形態及び他の形態、並びに本発明の様々な特徴及び利点は、添付の図面と併せて読まれる本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明からさらに明らかとなるだろう。詳細な説明と図面は限定ではなく本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲は添付の請求項とその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内管が外管内に入れ子にされる前の本発明にかかる例示的な連動管のペアを図示する。
【図２】本発明の連動原理を図示する。
【図３】本発明の連動原理を図示する。
【図４】本発明の連動原理を図示する。
【図５】本発明にかかる図１に示される管の連動の第一の例を図示する。
【図６】本発明にかかる図１に示される管の連動のペアの第二の例を図示する。
【図７】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図８】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図９】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１０】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１１】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１２】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１３】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１４】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１５】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１６】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１７】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１８】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図１９】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図２０】本発明にかかる様々な連動形状を図示する。
【図２１】本発明にかかる入れ子カニューレシステムの実施形態例を図示する。
【図２２】予め設定された形状と曲率を持つ、本発明にかかる連動はめ込み管の入れ子カニューレセットをあらわす円弧の３‐Ｄ近傍の例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、管の間の間隙に対する管の回転を制限するための連動形状を持つ、入れ子になった管のペアを前提としている。この管の連動の１つの利点は、内管が外管の中に拡張される、又は外管から引っ込められる際の、外管に対する内管の固定された又は一貫性のある配向である。この利点は、非ゼロ曲率を持つ内管（例えば円弧）の背景において特に重要である。
【００１２】
例えば、図１は本発明の前提を示す目的で内管３０及び外管４０を図示する。管３０及び４０は、図２‐４に示されるように管３０と４０の間に間隙５０を伴って外管４０内の内管３０の入れ子を容易にするような構成と寸法である。間隙５０は最小摩擦で外管４０内の内管３０の入れ子を容易にするために必要である。管３０及び４０は図２‐４に示されるように間隙５０に対する管３０及び４０の回転を制限する正方形連動形状を持つ。より具体的には、図２は外管４０内の内管３０の対称入れ子を図示し、図３は外管４０によって制限される外管４０内の内管３０の回転を図示し、図４は内管３０によって制限される内管３０まわりの外管４０の回転を図示する。
【００１３】
実際には、入れ子管の間の間隙は典型的には管のサイズに対して小さい。しかしながら、管３０及び４０は本発明の前提を示す目的で縮尺通りに描かれていない。とはいえ、図２‐４は、内管３０が外管４０の中に拡張される、又は外管４０から引っ込められる際に外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を実現する上での連動管３０及び４０の利点を例示する。例えば図５は、管３０及び４０の両方がゼロ曲率を持つ（すなわち直線である）ことを考慮して、それらの間に間隙５０を伴う外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を図示し、図６は非ゼロ曲率を持つ内管３０とゼロ曲率を持つ外管４０を考慮して、それらの間に間隙５０を伴う外管４０に対する内管３０の一貫性のある配向を図示する。
【００１４】
実際には、本発明の入れ子カニューレセットは、各管が予め設定された連動形状と予め設定された曲率を持つ、２つ以上のはめ込み管を利用する。セットの最外管について、予め設定された連動形状はかかる管の内面に関連する。セットの最内管について、予め設定された連動形状はかかる管の外面に関連する。セットの任意の中間の管について、予め設定された連動形状はかかる管の外表面及び外面の両方に関連する。
【００１５】
また実際には、各管の連動形状は、内管が外管内に入れ子にされるときはいつでも内管を外管に連動させる任意の形状であり、それによって、内管によるそれらの間の間隙まわりのいかなる個々の回転も外管によって制限され、外管によるそれらの間の間隙まわりのいかなる個々の回転も内管によって制限される。管に対するかかる連動形状は、多角形連動形状、非円形閉曲線連動形状、多角形閉曲線連動形状、及びキー溝連動形状を含むがこれらに限定されない。さらに別の様々な連動形状は、単一形状、例えば六角形内で連動される矩形又は三角形の非拡大縮小版に依存する。
【００１６】
例えば、図７はそれらの間に間隙９２を持つ内管９０及び外管９１の三角形連動形状を図示する。
【００１７】
図８はそれらの間に間隙１０２を持つ内管１００及び外管１０１の矩形連動形状を図示する。
【００１８】
図９はそれらの間に間隙１１２を持つ内管１１０及び外管１１１の六角形連動形状を図示する。
【００１９】
図１０はそれらの間に間隙１２２を持つ内管１２０及び外管１２１の八角形連動形状を図示する。
【００２０】
図１１はそれらの間に間隙１３２を持つ、内管１３０、及び正方形内側形状と八角形外側形状を持つ外管１３１の代替的な正方形連動形状を図示する。
【００２１】
図１２はそれらの間に間隙１４２を持つ、内管１４０、及び三角形内側形状と六角形外側形状を持つ外管１４１の代替的な三角形連動形状を図示する。
【００２２】
図１３はそれらの間に間隙１５２を持つ内管１５０及び外管１５１の楕円連動形状を図示する。
【００２３】
図１４はそれらの間に間隙１６２を持つ内管１６０及び外管１６１の半円連動形状を図示する。
【００２４】
図１５はそれらの間に間隙１７２を持つフルート内管１７０及びフルート外管１７１のフルート連動形状を図示する。
【００２５】
図１６はそれらの間に間隙１８２を持つ、波形外側形状と円形内側形状を持つ内管１８０、及び波形内側形状と円形外側形状を持つ外管１８１の代替的なフルート連動形状を図示する。
【００２６】
図１７はそれらの間に間隙１９２を持つ内管１９０及び外管１９１のカージオイド連動形状を図示する。
【００２７】
図１８はそれらの間に間隙２０２を持つ内管２００及び外管２０１のキー溝連動形状を図示する。
【００２８】
図１９はそれらの間に間隙２１２を持つ内管２１０及び六角形外管２１１の矩形連動形状を図示する。
【００２９】
図２０はそれらの間に間隙２２２を持つ内管２２０及び六角形外管２２１の三角形連動形状を図示する。
【００３０】
図５，７，９‐１２及び２０を参照すると、図示された多角形連動形状の各々は、大きい方の固定多角形の等辺をＮ個持ち、Ｎ＞２である。実際には、かかる管の対応する辺と関連する以下の式［１］及び［２］への準拠は、本発明にかかる管の連動を容易にする。
ＯＳＩＴ／ＩＳＯＴ＞Ｋ ［１］
Ｋ＝ｃｏｓ（π／Ｎ） ［２］
ＯＳＩＴは内管の各外辺の長さであり、ＩＳＯＴは外管の各内辺の長さであり、Ｎは大きい方の多角形管の内側の辺の数である。例えば、図１を参照すると、内管３０の各外辺３１の長さＬ１と外管４０の各内辺４１の長さＬ２の比はＮ＝４に基づく因数Ｋ以上でなければならない。図９において、例えばＮ＝６であり、従ってＫ＝ｃｏｓ（π／６）＝ｓｑｒｔ（３）／２すなわち約８６．６％である。これは連動するために内管の外辺が外管の内辺の長さの少なくとも８６．６％でなければならないことを意味する。明らかに、数字が１００％に近づくにつれて、間隙は小さくなり、考えられる回転の誤差は低くなる。
【００３１】
図２１は、予め設定された形状と曲率で構成され寸法をとられる複数のはめ込み管を設計するための、当該技術分野で周知の経路プランナ２３０を図示する。経路プランナ２３０は、解剖領域に対する標的位置に達するために管が拡張される特定の長さを指定する。具体的には、経路プランナ２３０は、管２３１の利用可能な制御及び機械的特性に基づいて、より具体的には入れ子管２３１間の利用可能な固定配向に基づいて自由空間で実行されることができる、本発明の連動管の入れ子セット２３１の基本動作のセットを包含するために、円弧及び直線のスレッドの近傍を使用する。近傍に基づいて、経路プランナ２３０は、特定の長さ、及び前の管に対する各管の配向を実現するために各管の拡張を規定する。
【００３２】
管のセット例は以下のように指定され得、スレッドという語は前の管に対する特定の管配向を持つ選択された円弧をあらわすために使用され、長さは前の管に対する現在の管の拡張である。
この経路に必要な管の数：８
管番号１：長さ＝１７．４９９４ｍｍ、スレッド＝６
管番号２：長さ＝６３ｍｍ、スレッド＝０
管番号３：長さ＝７．４９９７３ｍｍ、スレッド＝１
管番号４：長さ＝２８．５ｍｍ、スレッド＝０
管番号５：長さ＝７．９９９７１ｍｍ、スレッド＝５
管番号６：長さ＝７．５ｍｍ、スレッド＝０
管番号７：長さ＝１．９９９９３ｍｍ、スレッド＝４
管番号８：長さ＝３．５ｍｍ、スレッド＝０
【００３３】
一般的に、近傍は、離散回転対称が各管を使用する複数の方法を提供することによって予め製造された管の数を最小化するという事実を考慮して、離散回転円弧を持ち得る。例えば、図２２は、直線スレッド２４１及び６個の１４ｍｍ回転半径円弧２４２‐２４７を持つ近傍例２４０を図示する。円弧２４２‐２４７の各々は同じ曲率に従って任意の長さに拡張されることができる。各円弧は好適には、円弧が同じ点（位置及び配向）に戻らないように十分短い。この近傍２４０から生じる管２３１（図２１）の最適連動形状は、円弧２４２‐２４７の離散回転対称に対応する六角形連動形状であり、これは各入れ子管２３１に対して６個の設定可能な角度をもたらす。
【００３４】
六角形管は、押し出し、鋳造、折り畳み（ｃｒｅａｓｉｎｇ）、引き抜き（ｄｒａｗｉｎｇ）、成形及び収縮によって形成されることができる。押し出しプロセスは融解物質を所望の管形状を持つダイに通過させることによって達成される。鋳造はモールド内に保持される融解物質を冷却することによって達成される。折り畳みは所望の角を作るために変形可能な管をプレスすることによって達成される。こうしておおよそ六角形形状が、元は円形の管を平らに３回プレスすることによって作られることができる（毎回管は６０度回転される）。折り畳みを用いて六角形管を製造する別の形態は、材料のシートに５個の１２０度の折り目を導入し、シートの両端を一緒に溶接することである。成形は、変形可能物質を加熱し、それに所望の六角形形状をとらせることによって達成される。収縮は熱収縮管を六角形型枠のまわりで加熱することによって達成される。引き抜きが後に続く押し出しは大規模生産のための典型的なプロセスであるが、プロトタイプは収縮法を用いて作られることができる。
【００３５】
しばしば管の各々を曲げることが望ましい。これは、曲線モールドを作ること、又は既に湾曲した円形管に折り目をつけること、又は曲線モールド上に若しくは曲線モールドを用いて成形すること、又は曲線型枠上に収縮させることによって、曲線管を作り出すダイを成形することによって実行される。管を曲げることは、材料を加熱してその経路を所望の曲線に制限することによって、六角形形状が作られた後になされることもできる。引き抜き管を曲げるための方法例は、周囲温度で管を変形させることである。収縮管を曲げる方法例は、既に湾曲したマンドレルのまわりに管を作ることである。
【００３６】
カニューレは、任意の単一物質、又は複数物質の複合材料から構成され得る。所望の物質は利用可能な応用及び製造プロセスによって決まる。重力下で大きなたわみなくそれ自体の重量とペイロードの重量を支持することができる柔軟な材料が望ましいことが多い。カニューレがその先端において、又はその表面に沿って力を加えなければならない場合、構成されるカニューレは大きなたわみなくこれらの力を加えるために十分硬質であるべきである。管がその形状を保持するために十分堅固であることもまた望ましい。管があまりにも容易に変形する場合、カニューレはその角度を保持できないかもしれない。管が互いに対して平行移動されるときは、接触面に沿った摩擦を最小化する管材料を選択することが望ましい。いくつかの材料と応用は、摩擦抵抗を減らすためにカニューレ間滑剤を必要とし得る。外科的応用の場合、材料が人体内接触に適合することも重要である。加えて、いくつかの外科的応用は処置中のＭＲＩイメージングを可能にするために非強磁性物質を必要とする。非常に小さなカニューレ直径をも必要とする柔軟な外科的応用の場合、又は大きな力が存在するときには、加圧滅菌可能な超弾性ニッケルチタン合金が使用され得る。他の応用の場合、幅広い種類のポリマーが使用され得る。これらは、ポリカーボネート、ナイロン（登録商標）、ポリプロピレン、ポリオレフィン、及びテフロン（登録商標）ＰＴＦＥを含むがこれらに限定されない。
【００３７】
本発明の様々な実施形態が図示され記載されているが、本明細書に記載の方法及びシステムは例示であり、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正がなされてもよく、均等物がその要素と置き換えられてもよいことが当業者によって理解される。加えて、本発明の教示を、その主要な範囲から逸脱することなく実体経路計画に適応させるために多くの変更がなされてもよい。従って、本発明は本発明を実行するために考慮される最良形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を含むことが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連動入れ子カニューレセットであって、
解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられる複数のはめ込み管を有し、
各管は予め設定された連動形状を持ち、
外管内の内管の入れ子は、前記内管と前記外管の間の間隙を含み、
前記内管及び前記外管が、前記間隙に対する前記内管及び前記外管の回転を制限するために前記間隙内で連動する、
連動入れ子カニューレセット。
【請求項２】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが多角形連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項３】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが非円形閉曲線連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項４】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが多角形閉曲線ハイブリッド連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項５】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つがキー溝連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項６】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が同一である、請求項５に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項７】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が異なる、請求項５に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項８】
連動入れ子カニューレシステムであって、
解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられるはめ込み管の連動入れ子カニューレセットを設計するための経路プランナを有し、
各管は予め設定された連動形状を持ち、
外管内の内管の入れ子は、前記内管と前記外管の間の間隙を含み、
前記内管の外面及び前記外管の内面が、前記間隙に対する前記内管及び前記外管の回転を制限するために前記間隙内で連動する、
連動入れ子カニューレシステム。
【請求項９】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが多角形連動形状を持つ、請求子８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１０】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが非円形閉曲線連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１１】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが多角形閉曲線ハイブリッド連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１２】
前記内管と前記外管の少なくとも１つがキー溝連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１３】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が同一である、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１４】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が異なる、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１５】
前記経路プランナが、設定位置に対する前記管の運動のセットを包含するために円弧の離散回転セットを持つ近傍を使用するように操作可能であり、
前記経路プランナが、前記近傍の選択された円弧、及び各管に必要な拡張に基づいて、前記管を組み立てるための相対配向を規定するようにさらに操作可能である、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１】
連動入れ子カニューレセットであって、
解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられる複数のはめ込み管を有し、
各管は予め設定された連動形状を持ち、
外管内の内管の入れ子は、前記内管と前記外管の間の間隙を含み、
前記内管及び前記外管が、前記間隙に対する前記内管及び前記外管の回転を制限するために前記間隙内で連動する、
連動入れ子カニューレセット。
【請求項２】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが多角形連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項３】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが非円形閉曲線連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項４】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つが多角形閉曲線ハイブリッド連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項５】
前記内管及び前記外管の少なくとも１つがキー溝連動形状を持つ、請求項１に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項６】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が同一である、請求項５に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項７】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が異なる、請求項５に記載の連動入れ子カニューレセット。
【請求項８】
連動入れ子カニューレシステムであって、
解剖領域に対する標的位置に達するために協調的に構成され寸法をとられるはめ込み管の連動入れ子カニューレセットを設計するための経路プランナを有し、
各管は予め設定された連動形状を持ち、
外管内の内管の入れ子は、前記内管と前記外管の間の間隙を含み、
前記内管の外面及び前記外管の内面が、前記間隙に対する前記内管及び前記外管の回転を制限するために前記間隙内で連動する、
連動入れ子カニューレシステム。
【請求項９】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが多角形連動形状を持つ、請求子８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１０】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが非円形閉曲線連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１１】
前記内管と前記外管の少なくとも１つが多角形閉曲線ハイブリッド連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１２】
前記内管と前記外管の少なくとも１つがキー溝連動形状を持つ、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１３】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が同一である、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１４】
前記内管の連動形状と前記外管の連動形状が異なる、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【請求項１５】
前記経路プランナが、設定位置に対する前記管の運動のセットを包含するために円弧の離散回転セットを持つ近傍を使用するように操作可能であり、
前記経路プランナが、前記近傍の選択された円弧、及び各管に必要な拡張に基づいて、前記管を組み立てるための相対配向を規定するようにさらに操作可能である、請求項８に記載の連動入れ子カニューレシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公表番号】特表２０１２−５０５６９４（Ｐ２０１２−５０５６９４Ａ）
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３１６１１（Ｐ２０１１−５３１６１１）
【出願日】平成２１年１０月１２日（２００９．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５４４７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４４０５１
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１２日（２００９．１０．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５４４７４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４４０５１
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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