JP5117005B2 - 電気活性ポリマーを用いた内腔横行装置 - Google Patents

Description

開示の内容

〔発明の分野〕
本発明は、外科装置に関し、詳細には、電気活性ポリマーを用いて内腔を横行させるための方法および装置に関する。

〔発明の背景〕
診断および／または送達目的で、様々な種類の医療装置が、体の管状部分の内腔を介して送られる。例えば、内視鏡は、結腸、膀胱、胃、または腸などの体の管や中空器官の内部を視覚的に検査するために用いられる器具である。内視鏡を用いる処置の際に、体の内腔内組織を突刺しないように、器具を体の管状部分の中を注意して案内しなければならない。

様々な技術を用いて、内視鏡を内腔内を移動させることができる。殆どの内視鏡は、体の管状部分内に押し込み、ターン部分では、機械式関節運動機構を用いて内視鏡を進めする。近年になって、選択的に膨張および収縮させて体の管状部分の内腔内の器具の遠位端部を移動させることができる膨張可能な遠位カフ、膨張可能な中間カフ、および膨張可能な近位カフを用いる内視鏡が開発された。近位カフおよび中間カフのそれぞれが、イメージを取得して転送するファイバーを取り囲むシースに固定されている遠位カフに固定され、シース上を軸方向にスライド可能な状態で、遠位カフを径方向に膨張させる。近位カフが径方向に膨張し、中間カフが軸方向に膨張する。膨張可能なカフは、装置を体の管状部分内で押したり引いたりする有効な推進機構として使用できるが、体の管状部分内で急角度に曲げるのは困難である。膨張可能なカフは、装置を曲げることができない。

したがって、体の管状部分内を横行させるための改善された方法および装置が要望されている。

〔発明の概要〕
本発明は、体の管状部分の内腔を横行させるための方法および装置を提供する。例示的な一実施形態では、近位アクチュエータ、遠位アクチュエータ、および中間アクチュエータを備えた可撓性の細長い部材を有する内腔横行医療装置を提供する。近位アクチュエータおよび遠位アクチュエータはそれぞれ、可撓性の細長い部材の近位部および遠位部に結合されており、エネルギーが供給されると、内腔の内壁に係合するべく径方向に拡張するように構成されている。中間アクチュエータは、可撓性の細長い部材に結合され、近位アクチュエータと遠位アクチュエータの間に配置されている。中間アクチュエータは、エネルギーが供給されると、可撓性の細長い部材の長さを変更するように構成されている。一実施形態では、中間アクチュエータは、軸方向に拡張して径方向に収縮し、これにより可撓性の細長い部材の長さを増大させるように構成することができる。別法では、中間アクチュエータは、径方向に拡張して軸方向に収縮し、これにより可撓性の細長い部材の長さを減少させるように構成することができる。使用の際に、各アクチュエータは、これらのアクチュエータに結合されたリターン電極およびエネルギー供給活性電極を含むことができ、エネルギーで連続的に作動させて装置を内腔内を移動させることができる。可撓性の細長い部材は、医療装置以外に組み込むこともできるし、内腔内を移動させる医療装置を内部に含むこともできる。

アクチュエータは、様々な構成で可撓性の細長い部材に結合することができるが、一実施形態では、近位アクチュエータおよび遠位アクチュエータは、可撓性の細長い部材の近位部分および遠位部分の周りに配置することができ、中間アクチュエータは、近位アクチュエータと遠位アクチュエータとの間に配置し、可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延在させることができる。中間アクチュエータは、例えば、可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延びる複数の細長いバンドとすることができる。例示的な一実施形態では、このような細長いバンドは、可撓性の細長い部材の外周面の周りで互いに対して実質的に等距離離間して配置することができる。

アクチュエータは、様々な構造を有することができる。例えば、近位アクチュエータ、遠位アクチュエータ、および中間アクチュエータはそれぞれ、内部に電気活性ポリマーおよびイオン流体を有する可撓性導電外側シェルを含むことができる。別法では、各アクチュエータは、少なくとも１つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有する少なくとも１つの電気活性ポリマー複合材を含むことができる。

この医療装置は、使用目的によって、他の様々な構成要素を含むこともできる。例えば、例示的な一実施形態では、この医療装置は内視鏡とすることができる。したがって、可撓性の細長い部材の遠位部分は、内腔を観察するために内部に配置されるイメージング機構を含むことができる。

別の例示的な実施形態では、体の管状部分の内腔を横行させるための医療装置を提供する。この医療装置は、複数のアクチュエータが結合された可撓性の細長い部材を含む。少なくとも２つのアクチュエータは、エネルギーが供給されると、体の管状部分の内腔に係合するべく径方向に拡張するように構成された内腔係合アクチュエータとすることができ、アクチュエータの少なくとも別の１つは、エネルギーが供給されると、この可撓性の細長い部材を内腔内をある距離移動させるべく可撓性の細長い部材の少なくとも一部の長さを変更するように構成された内腔横行アクチュエータとすることができる。特定の例示的な実施形態では、可撓性の細長い部材は、互いにある距離離間して配置された複数の内腔係合アクチュエータ、および内腔係合アクチュエータ間に延在する複数の内腔横行アクチュエータを含む。使用の際に、アクチュエータは、エネルギーで連続的に作動して装置を内腔内を移動させるように構成されているのが好ましい。

別の態様では、体の管状部分の内腔を横行させるための方法を提供する。この方法は、可撓性の細長い部材を体の管状部分の内腔内に配置するステップと、この可撓性の細長い部材の様々な部分を連続的に電気的に作動させて、これらの様々な部分を内腔に係合させ、細長い管状部材の長さを変更し、これによりこの細長い管状部材を体の管状部分の内腔内をある距離移動させるステップを含む。この細長い管状部材の様々な部分は、例えば、この細長い管状部材に結合された複数の作動部材とすることができる。例えば、少なくとも２つの内腔係合作動部材は、電気的に作動すると、径方向に拡張して内腔に係合するように細長い管状部材の周りに配置することができ、少なくとも１つの内腔横行作動部材は、細長い管状部材の長さの少なくとも一部に沿って軸方向に伸長して、この細長い管状部材の長さを変更し、これによりこの細長い管状部材を内腔内をある距離移動させることができる。

添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明をより完全に理解できるであろう。

〔詳細な説明〕
ここに開示する装置および方法の構造、機能、製造、および使用の原理を全体的に理解できるように、特定の例示的な実施形態を用いて説明する。このような実施形態の１または複数の例を、添付の図面に例示している。当業者であれば、特にここに開示し、添付の図面に例示する装置および方法が、限定目的ではない例示的な実施形態であり、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ規定されることを理解できよう。例示的な一実施形態を用いて例示または説明する特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。このような改良および変更は、本発明の範囲内に含まれるものとする。

本発明は、大腸、小腸、結腸、膀胱、および胃などの体の管状部分の内腔を横行させるための方法および装置を提供する。例示的な実施形態では、この方法および装置は、選択的に作動されて装置を内腔内を移動させる電気活性ポリマーを用いている。当業者であれば、ここに開示する方法および装置は、様々な構成を有することができ、様々な医療処置に利用できるように適合することができる。例えば、このような方法および装置は、体の管状部分の内腔の壁部を検査するなどの診断目的として、または空気、水、光、エネルギー、薬物、または放射線不透過性物質などを送達するための送達手段として用いることができる。

上記したように、例示的な一実施形態では、電気活性ポリマーを用いて、装置を体の管状部分の内腔内を移動させることができる。電気活性ポリマー（ＥＡＰｓ）は、人工筋肉とも呼ばれ、電界または機械的な場に応答して、圧電特性、焦電気特性（pyroelectric）、または電歪特性を有する材料である。具体的には、ＥＡＰは、電圧がかかると形状を変える一連の導電ドープ型ポリマーである。導電ポリマーは、電極を用いてある種の形態のイオン流体またはイオンゲルと対にすることができる。電極に電圧が加えられると、流体／ゲルから導電ポリマーまたはその逆へのイオンの流れにより、ポリマーの形状が変化し得る。一般に、使用するポリマーおよびイオン流体またはゲルによって、１Ｖ〜４ｋＶの範囲の電圧を加えることができる。ＥＡＰは、エネルギーが加えられても体積が変化せず、単に一方向に拡張し、横方向に収縮することに留意されたい。

ＥＡＰの主な利点の１つは、その振る舞いおよび特性を電気的に制御および微調整できることである。ＥＡＰは、ＥＡＰ全体に外部電圧を加えて繰り返し変形させることができ、加える電圧の極性を逆にして元の形状に迅速に戻すことができる。膨張、直線移動、および曲がる構造を含め、異なる種類の移動構造が得られるように、特定のポリマーを選択することができる。ＥＡＰは、ばねや可撓性プレートなどの機械的機構と組み合わせて、電圧がＥＡＰに加えられた時の機械機構におけるＥＡＰの効果を変更することもできる。ＥＡＰに供給される電圧の大きさは、移動量または寸法の変化に一致するため、エネルギー供給を調節して所望の変化を起こすことができる。

ＥＡＰには、２つの基本タイプがあり、それぞれ複数の構造を有する。第１のタイプは、協働して働くように多数のファイバーが互いに束ねられたファイバーバンドルである。このようなファイバーは通常、約３０μｍ〜５０μｍの大きさを有する。ファイバーは、糸と同じように編んで束にすることができ、ＥＡＰ糸と呼ばれる場合が多い。使用に際し、ＥＡＰの機械的構造によって、ＥＡＰアクチュエータおよびその運動能力が決まる。例えば、ＥＡＰを長いストランドに形成して、１つの中心電極の周りに巻くことができる。可撓性の外側シースが、アクチュエータ用の他方の電極を形成し、装置の機能に必要なイオン流体を含む。このシースに電圧が加えられると、ＥＡＰが膨張して、ストランドが収縮して短くなる。市販のファイバーＥＡＰ材料の一例が、サンタフェ・サイエンス・アンド・テクノロジー（Santa Fe Science and Technology）によって製造され、ＰＡＮＩＯＮ（商標）ファイバーとして販売され、参照を以って本明細書の一部とする米国特許第６，６６７，８２５号に開示されている。

図１Ａおよび図１Ｂは、ファイバーバンドルから形成されたＥＡＰアクチュエータ１００の例示的な一実施形態を例示している。図示されているように、このアクチュエータ１００は通常、対向する絶縁エンドキャップ１０２ａ、１０２ｂが形成された細長い円筒状部材の形態である可撓性導電外側シース１０２を含む。しかしながら、導電外側シース１０２は、使用目的によって様々な他の形状および大きさを有することができる。さらに、図示しているように、導電外側シース１０２は、リターン電極１０８ａに接続されており、エネルギー供給電極１０８ｂが、１つの絶縁エンドキャップ（例えば、エンドキャップ１０２ａ）から導電外側シース１０２の内腔を経て、対向する絶縁エンドキャップ（例えば、エンドキャップ１０２ｂ）に至っている。エネルギー供給電極１０８ｂは、例えば、プラチナカソードワイヤとすることができる。導電外側シース１０２は、エネルギー供給電極１０８ｂから外側シース１０２内に配置されたＥＡＰファイバー１０４にエネルギーを供給するために、外側シース１０２内に受容されるイオン流体またはゲル１０６も含むことができる。具体的には、複数のＥＡＰファイバー１０４が並列に配置され、各エンドキャップ１０２ａ，１０２ｂ間に延在し、それらエンドキャップ内まで延びている。上記したように、ファイバー１０４は、様々な方向に配置して、例えば、径方向の膨張や収縮、または曲がる動きなどの所望の結果を得ることができる。使用の際は、エネルギー供給活性電極１０８ｂおよび導電外側シース１０２（アノード）を介して、エネルギーをアクチュエータ１００に供給することができる。このエネルギーにより、イオン流体中のイオンがＥＡＰファイバー１０４内に入り、これによりファイバー１０４が、一方向、例えば径方向に膨張して各ファイバー１０４の外径が増大し、横方向、例えば軸方向に収縮してファイバーの長さが短くなる。この結果、エンドキャップ１０２ａ、１０２ｂが、互いに向かって引っ張られ、可撓性外側シース１０２の長さが収縮して短くなる。

別のタイプのＥＡＰは、ラミネート構造であって、１または複数のＥＡＰの層、各ＥＡＰの層の間に配置されたイオンゲルまたはイオン流体の層、およびプレート陽極やプレート陰極などの構造に取り付けられた１または複数の可撓性導電プレートからなる。電圧が加えられると、ラミネート構造は、一方向に膨張して、横方向すなわち垂直方向に収縮し、可撓性プレートに対するＥＡＰの構造によって、ＥＡＰに結合した可撓性プレートが短くなるか、または曲がる。市販のＥＡＰ材料の一例が、ＳＲＩラボラトリーズ（SRI Laboratories）の一部門であるアーティフィシャル・マスル社（Artificial Muscle Inc）によって製造されている。薄膜ＥＡＰとも呼ばれるプレートＥＡＰ材料は、日本のＥＡＭＥＸからも入手可能である。

図２Ａおよび図２Ｂは、ラミネートから形成されたＥＡＰアクチュエータ２００の例示的な構造を例示している。まず図２Ａを参照すると、アクチュエータ２００は、間に配置された接着層１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄによって互いに接着された、ラミネートＥＡＰ複合材である複数の層を含むことができる。この複数の層は、例えば、図示されているように、５つの層２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄとすることができる。層の1つ、すなわち層２１０が、図２Ｂに詳細に示されている。図示されているように、層２１０は、第１の可撓性導電プレート２１２ａ、ＥＡＰ層２１４、イオンゲル層２１６、および第２の可撓性導電プレート２１２ｂを含み、これらは互いに結合されてラミネート複合材を形成している。この複合材は、さらに図２Ｂに示されているように、可撓性導電プレート２１２ａ、および２１２ｂに結合されたエネルギー供給活性電極２１８ａおよびリターン電極２１８ｂを含むこともできる。使用の際は、エネルギー供給活性電極２１８ａを介してアクチュエータ２００にエネルギーを供給することができる。このエネルギーにより、イオンゲル層２１６のイオンがＥＡＰ層２１４内に入り、これにより層２１４が一方向に膨張し、横方向に収縮する。この結果、可撓性プレート２１２ａ、２１２ｂが曲がるか、またはＥＡＰ層２１４が他の形状に変化する。

上記したように、例示的な一実施形態では、１または複数のＥＡＰアクチュエータを医療装置内に組み込んで、装置を体の管状部分内で移動させることができる。図３は、装置３００のような例示的な一実施形態を例示している。図示されているように、装置３００は通常、その近位端部３０２ａと遠位端部３０２ｂとの間に延在する内腔（不図示）を有する可撓性の細長い部材３０２を含む。例示されている細長い部材３０２は、実質的に円筒状であるが、使用目的によって、その形状、大きさ、および構造を様々にすることができる。例えば、可撓性の細長い部材３０２は、内部に様々な構成要素を含むように構成することができる。例示的な一実施形態では、図６に示されているように、装置３００は、体の管状部分または体の器官の内部を観察するために、遠位端部３０２ｂに近接して内腔内に配置されたイメージング機構３２０を備えることができる。イメージング機構は、当分野で周知であり、実質的にあらゆるイメージング機構を装置３００に用いることができる。さらに、図６に示されているように、信号リード線３２２をイメージング装置３２０に接続して、外部ディスプレイに信号を送信することができる。別法では、装置３００は、内視鏡などの１または複数の医療装置を受容するか、またはこのような医療装置に結合するように構成することができる。別の実施形態では、装置３００の内腔を、流体、他の物質、または装置を体に送達するための輸送手段として構成することができる。当業者であれば、装置３００を、様々な医療装置内に組み込んだり、様々な医療装置と組み合わせたりできることを理解できよう。詳細を後述するように、使用目的および装置３００の構成によって、装置３００は、内腔内で何かを押す、引っ張る、または移送できるように構成することができる。

また、可撓性の細長い部材３０２は、可撓性および／または弾性を付与するために様々な材料から形成することができる。特定の例示的な実施形態では、細長い部材３０２は、シリコーンやラテックスなどの生体適合性ポリマーから形成するのが好ましい。他の適当な生体適合性エラストマーの例として、限定するものではないが、合成ポリイソプレン、クロロプレン、フルオロエラストマー、ニトリル、およびフルオロシリコーンを挙げることができる。当業者であれば、所望の機械特性を得るために材料を選択できることを理解できよう。

さらに、図３に示されているように、可撓性の細長い部材３０２は、その可撓性部材３０２に配置されるかまたは結合される複数のＥＡＰアクチュエータ３０４、３０６、および３０８を含む。各アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、エネルギー供給活性電極およびリターン電極に結合されている。電極３１８は、可撓性の細長い部材３０２内に延在させる、埋め込む、またはその外面に沿って配置することができ、当分野で周知の様々な技術を用いて、この電極をアクチュエータ３０４、３０６、３０８に結合することができる。使用する際、アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、選択的にエネルギーが供給されると、可撓性の細長い部材３０２を内腔内を移送できるように構成することができる。例えば、アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、所定の順序で連続的に電気的に作動させて体の管状部分の内腔内に係合させ、可撓性の細長い部材３０２の長さを変更（すなわち、増大または減少）し、詳細を後述するように、細長い部材３０２を内腔内を移動させることができる。

様々な技術を用いて移送を行うことができ、ＥＡＰアクチュエータ３０４、３０６、３０８は、様々な構成、形状、および大きさを有することができるが、図３に示されている例示的な実施形態では、可撓性の細長い部材３０２は、近位アクチュエータ３０４、遠位アクチュエータ３０６、およびそれらのアクチュエータ間に配置された中間アクチュエータ３０８を含む。アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、ラミネート型ＥＡＰまたはファイバーバンドル型ＥＡＰのいずれかを用いて形成することができるが、例示的な一実施形態では、アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、ラミネート型ＥＡＰから形成されている。各アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、一方向に拡張して横方向に収縮するため、可撓性の細長い部材３０２に対するアクチュエータ３０４、３０６、３０８の方向により、各アクチュエータ３０４、３０６、３０８の動く方向を決定することができる。また、１つのＥＡＰアクチュエータの別のＥＡＰアクチュエータに対する差動的な拡張により、ＥＡＰの方向を決めることができる。例示的な一実施形態では、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６は、体の管状部分の内腔内に係合するように径方向に拡張するように構成された内腔係合アクチュエータであり、中間アクチュエータ３０８は、可撓性の細長い部材３０２の長さを増大させるために軸方向に伸長するように構成された内腔横行アクチュエータである。これを達成するために、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６はそれぞれ、細長い部材３０２の近位部分および遠位部分の周りに径方向に配置することができ、中間アクチュエータ３０８は、近位アクチュエータ３０４と遠位アクチュエータ３０６との間の細長い部材３０２の長さに沿って軸方向に延在させることができる。中間アクチュエータ３０８は、近位アクチュエータ３０４と遠位アクチュエータ３０６との間に延在しているが、中間アクチュエータ３０８は、アクチュエータ３０４と３０８および３０６と３０８が接触しないで別個に電気的に作動させることができるように、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６の近傍まで延びるのが好ましい。別法では、各アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、アクチュエータが互いに接触してもこれらのアクチュエータの間でエネルギーが伝達されないように、アクチュエータの周りに絶縁ポリマーコーティングを設けることができる。さらに、中間アクチュエータ３０８は、軸方向に伸長して細長い部材３０２の長さｌを増大させるように構成されているとして記載したが、中間アクチュエータ３０８は、径方向に伸長して軸方向に収縮し、これにより細長い部材３０２の長さｌを減少させるように構成することもできる。

ラミネート型ＥＡＰ複合材を用いてアクチュエータ３０４、３０６、３０８を形成する場合、ラミネート型ＥＡＰ複合材を、例えばロール状にして、リング状すなわち円形の近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６を形成し、１または複数の細長いプレートすなわちバンドのラミネート型ＥＡＰ複合材を用いて、中間アクチュエータ３０８を形成することができる。例示的な実施形態では、図３に示されているように、中間アクチュエータ３０８は、ラミネート型ＥＡＰ複合材の複数のアクチュエータすなわちバンドから形成することができる。このようなバンドは、所望に変形するように細長い部材３０２の様々な位置に沿って配置することができるが、例示的な一実施形態では、このようなバンドは、細長い部材３０２の外周面において互いに実質的に等距離離間して配置するのが好ましい。別法では、中間アクチュエータ３０８は、可撓性の細長い部材３０２の外周面全体に配置することができる。

当業者であれば、図３Ａが、３つのアクチュエータ３０４、３０６、３０８を有する装置３００を例示しているが、装置３００は、ターンや曲がり部を装置が移動しやすいように任意の数のアクチュエータを含むことができることを理解できよう。限定目的ではない一例として、図４は、３つの内腔係合アクチュエータ４０４、４０６、４０８、内腔係合アクチュエータ４０４と４０６との間に延在する内腔横行アクチュエータ４１０、および内腔係合アクチュエータ４０６と４０８との間に延在する内腔横行アクチュエータ４１２を備えた可撓性の細長い部材４０２を有する装置４００の別の実施形態を例示している。アクチュエータは、他の様々な構成、形状、および大きさにして、装置の使用を変更することもできる。例えば、内腔横行アクチュエータは、その軸方向の長さを様々にして装置の「ストローク」を変更することができ、各内腔係合アクチュエータは、アクチュエータ自体がターンで曲がれるように複数のリング状部材から形成することができる。アクチュエータは、管状部材の内部に延在するガイドワイヤ、カテーテル、または他の装置などの構造体に係合するように管状部材の内側に設けることもできる。当業者であれば、様々な構成により、電気活性ポリマーを用いて内腔内を横行するように構成された装置を形成できることを理解できよう。

再び図３を参照されたい。使用の際に、電極３１８を介して近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６にエネルギーが供給されると、アクチュエータ３０４、３０６が径方向に拡張して軸方向に収縮し、これにより各アクチュエータ３０４、３０６の直径ｄ₁、ｄ₂が増大する。この結果、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６が、装置３００を受容している体の管状部分の内腔内に係合することができる。これとは逆に、中間アクチュエータ３０８は、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６の方向に対して横方向に延在しているため、中間アクチュエータ３０８は、エネルギーが供給されると、軸方向に伸長して径方向に収縮する。したがって、中間アクチュエータ３０８に結合された可撓性の細長い部材３０２が、中間アクチュエータ３０８が軸方向に伸長する時に長さが増大し、これにより細長い部材３０２の近位端部３０２ａおよび遠位端部３０２ｂならびにこれらの端部に結合された近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６が互いに離れる方向に移動する。

特定の例示的な実施形態では、内腔横行装置３００を用いて、胃腸（ＧＩ）管を検査および／または治療することができる。装置３００の大きさが比較的小さく、そして装置３００から延びるリード線が最小限であるため、装置３００は、標準的な内視鏡や他の腔内装置よりも深くまで挿入することができる。上部ＧＩの場合、装置３００は、患者の口から挿入することができ、下部ＧＩの場合は、装置３００を患者の肛門から挿入することができる。いずれの場合も、装置３００は、ＧＩ管の壁部に係合してＧＩ管内を移動できる大きさを有するのが好ましい。一般に、ＧＩ管の最大直径は、下部ＧＩでは約３０ｍｍであり、上部ＧＩでは約１６ｍｍである。したがって、特定の例示的な実施形態では、近位および遠位アクチュエータ３０４、３０６は、拡張していない状態で約１６ｍｍ、拡張した状態で約３３ｍｍの範囲の直径を有することができ、中間アクチュエータ３０８は、拡張していない状態で約１０１．６ｍｍ（約４インチ）、拡張した状態で約１２７ｍｍ（約５インチ）の長さを有することができる。もちろん、アクチュエータの形状および大きさは、使用目的によって様々にすることができる。

上記したように、アクチュエータ３０４、３０６、３０８は、装置３００が体の管状部分の内腔内を横行する所定のパターンで電気的に作動させることができる。図５Ａ‐図５Ｆは、体の管状部分の内腔Ｌ内に配置され、かつ近位アクチュエータ１２、中間アクチュエータ１４、および遠位アクチュエータ１６を有する装置１０を用いて体の管状部分の内腔内を横行させるための例示的な１つの方法を例示している。図５Ａに示されているように、まず、装置１０を、各アクチュエータ１２、１４、１６が作動していない、すなわちエネルギーが供給されていない静止構造で内腔Ｌ内に配置する。次いで、近位アクチュエータ１２を電気的に作動させて、このアクチュエータ１２を径方向に伸長させ、これにより図５Ｂに示されているように、内腔Ｌの壁部に係合させる。近位アクチュエータ１２を作動した構造に維持した状態で、中間アクチュエータ１４を電気的に作動させて軸方向に伸長させ、これにより装置１０の長さを増大させ、図５Ｃに示されているように、遠位アクチュエータ１６を遠位方向に移動させる。近位および中間アクチュエータ１２、１４が作動した構造に維持した状態で、遠位アクチュエータ１６を電気的に作動させて径方向に拡張させ、これにより図５Ｄに示されているように、内腔Ｌの壁部に係合させる。次いで、近位アクチュエータ１２を電気的に作動停止して、近位アクチュエータ１２を軸方向に伸長させて径方向に圧縮し、これにより図５Ｅに示されているように、内腔Ｌの壁部との係合を解除する。係合が解除されたら、中間アクチュエータ１４を電気的に作動停止して軸方向に収縮させて径方向に拡張させ、装置１０の長さを減少させ、これにより図５Ｆに示されているように、近位アクチュエータ１２を遠位アクチュエータ１６に向かってある距離移動させる。この動作を繰り返して、装置１０の内腔Ｌ内の移動を続けて、所望の位置まで送ることができる。

当業者であれば、上記した実施形態から本発明の他の特徴および利点を理解できるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の記載を除き、具体的に図示および説明したものに限定されるものではない。ここで言及した全ての刊行物および文献は、参照を以って明白にそれらの全てを本明細書の一部とする。

〔実施の態様〕
（１）内腔横行医療装置において、
可撓性の細長い部材を含み、この可撓性の細長い部材が、
エネルギーが供給されると、径方向に拡張して内腔の内壁に係合するように構成されている、前記可撓性の細長い部材の近位部分に結合された近位アクチュエータおよび前記可撓性の細長い部材の遠位部分に結合された遠位アクチュエータと、
前記近位アクチュエータおよび前記遠位アクチュエータに結合され、これらのアクチュエータの間に位置する中間アクチュエータであって、エネルギーが供給されると、前記可撓性の細長い部材の長さを変更するように構成されている、前記中間アクチュエータと、
を含む、内腔横行医療装置。
（２）実施態様（１）に記載の装置において、
前記近位アクチュエータ、前記中間アクチュエータ、および前記遠位アクチュエータが、エネルギーで作動して前記装置に内腔内を移動させるように構成されている、装置。
（３）実施態様（１）に記載の装置において、
前記近位アクチュエータ、前記中間アクチュエータ、および前記遠位アクチュエータが、エネルギーで連続的に作動して前記装置に内腔内を移動させるように構成されている、装置。
（４）実施態様（１）に記載の装置において、
前記近位アクチュエータおよび前記遠位アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の近位部分および遠位部分の周りに配置されており、前記中間アクチュエータが、前記近位アクチュエータと前記遠位アクチュエータとの間に配置され、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延びている、装置。
（５）実施態様（４）に記載の装置において、
前記中間アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延びる複数の細長いバンドを含む、装置。

（６）実施態様（５）に記載の装置において、
前記複数の細長いバンドが、前記可撓性の細長い部材の外周面の周りに互いに対してほぼ等距離で離間して配置されている、装置。
（７）実施態様（４）に記載の装置において、
前記近位アクチュエータ、前記遠位アクチュエータ、および前記中間アクチュエータがそれぞれ、内部に電気活性ポリマーおよびイオン流体を含む可撓性導電外側シェルを有する、装置。
（８）実施態様（４）に記載の装置において、
前記アクチュエータの各々が、少なくとも１つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有する少なくとも１つの電気活性ポリマー複合材を含む、装置。
（９）実施態様（７）に記載の装置において、
前記近位アクチュエータ、前記遠位アクチュエータ、および前記中間アクチュエータがそれぞれ、それらのアクチュエータに結合され、かつ外部エネルギー源から前記それらのアクチュエータにエネルギーを供給するように構成された供給電極を含み、前記装置が、この装置に結合されたリターン電極をさらに含む、装置。
（１０）実施態様（１）に記載の装置において、
前記中間アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さを増大させるべく軸方向に伸長して径方向に収縮するように構成されている、装置。

（１１）実施態様（１）に記載の装置において、
前記中間アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さを減少させるべく径方向に拡張して軸方向に収縮するように構成されている、装置。
（１２）実施態様（１）に記載の装置において、
前記可撓性の細長い部材の前記遠位部分が、その内部に、内腔を観察するためのイメージング機構を備えている、装置。
（１３）体の管状部分の内腔を横行するための医療装置において、
複数のアクチュエータが結合された可撓性の細長い部材を含み、
前記複数のアクチュエータの少なくとも２つが、エネルギーが供給されると、径方向に拡張して体の管状部分の内腔に係合するように構成された内腔係合アクチュエータであり、前記複数のアクチュエータの少なくとも１つの別のアクチュエータが、エネルギーが供給されると前記可撓性の細長い部材の少なくとも一部の長さを変更して、前記可撓性の細長い部材に内腔内をある距離移動させるように構成されている内腔横行アクチュエータである、
医療装置。
（１４）実施態様（１３）に記載の装置において、
少なくとも３つの前記アクチュエータが、エネルギーで連続的に作動して前記装置に内腔内を移動させるように構成されている、装置。
（１５）実施態様（１３）に記載の装置において、
少なくとも２つの前記内腔係合アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の周りに径方向に配置され、少なくとも１つの前記内腔横行アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って軸方向に延びている、装置。

（１６）実施態様（１５）に記載の装置において、
前記可撓性の細長い部材が、互いに離間して配置された複数の内腔係合アクチュエータ、およびこれらの内腔係合アクチュエータの間に延在する複数の内腔横行アクチュエータを含む、装置。
（１７）実施態様（１５）に記載の装置において、
前記内腔横行アクチュエータの各々が、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って軸方向に延びている複数の細長いバンドを含む、装置。
（１８）実施態様（１７）に記載の装置において、
前記複数の細長いバンドが、前記可撓性の細長い部材の外周面の周りに互いに対して実質的に等距離で離間して配置されている、装置。
（１９）実施態様（１３）に記載の装置において、
前記アクチュエータの各々が、内部に電気活性ポリマーおよびイオン流体を有する可撓性導電外側シェルを含む、装置。
（２０）実施態様（１３）に記載の装置において、
前記アクチュエータの各々が、少なくとも１つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有する、少なくとも１つの電気活性ポリマー複合材を含む、装置。

（２１）実施態様（１３）に記載の装置において、
前記アクチュエータの各々が、これらのアクチュエータの各々に結合されたリターン電極およびエネルギー供給活性電極を含む、装置。
（２２）体の管状部分の内腔を横行するための方法において、
細長い管状部材を体の管状部分の内腔内に配置するステップと、
前記細長い管状部材の様々な部分を連続的に電気的に作動させて、これらの部分を前記内腔に係合させ、前記細長い管状部材の長さを変更し、これにより前記細長い管状部材に前記体の管状部分の前記内腔内をある距離だけ移動させるステップと、
を含む、方法。
（２３）実施態様（２２）に記載の方法において、
前記細長い管状部材の前記様々な部分が、前記細長い管状部材に結合された複数の作動部材を含む、方法。
（２４）実施態様（２３）に記載の方法において、
前記複数の作動部材が、電気的に作動すると、径方向に拡張して前記内腔に係合する前記細長い管状部材の周りに配置された少なくとも２つの内腔係合作動部材と、前記細長い管状部材の長さを変更して前記細長い管状部材に前記内腔内をある距離だけ移動させる、前記細長い管状部材の長さの少なくとも一部に沿って軸方向に延在する少なくとも１つの内腔横行作動部材を含む、方法。
（２５）実施態様（２４）に記載の方法において、
前記細長い管状部材の様々な部分を連続的に電気的に作動させて、前記細長い管状部材に体の管状部分の前記内腔内をある距離だけ移動させる前記ステップが、
第１の内腔係合作動部材を電気的に作動させて、前記第１の内腔係合作動部材を径方向に拡張させ、これにより前記内腔に係合させるステップと、
第１の内腔横行作動部材を電気的に作動させて、前記第１の内腔横行作動部材によって前記細長い管状部材の長さを増大させ、これにより第２の内腔係合作動部材を前記第１の内腔係合作動部材から離れる方向に移動させるステップと、
前記第２の内腔係合作動部材を電気的に作動させて、前記第２の内腔係合作動部材を径方向に拡張させて前記内腔に係合させるステップと、
前記第１の内腔係合作動部材を電気的に作動停止して、前記第１の内腔係合作動部材を前記内腔から係合解除するステップと、
前記第１の内腔横行作動部材を電気的に作動停止して、前記第１の内腔横行作動部材により前記可撓性の細長い部材の前記長さを減少させ、これにより前記第１の内腔係合作動部材を前記第２の内腔係合作動部材に向かって移動させるステップと、
を含む、方法。

（２６）実施態様（２４）に記載の方法において、
前記細長い管状部材の様々な部分を連続的に電気的に作動させて、前記細長い管状部材に体の管状部分の前記内腔内をある距離移動させる前記ステップが、
第１の内腔係合作動部材を電気的に作動させて、前記第１の内腔係合作動部材を径方向に拡張させて前記内腔に係合させるステップと、
第１の内腔横行作動部材を電気的に作動させて、前記細長い管状部材の長さを減少させ、これにより第２の内腔係合作動部材を前記第１の内腔係合作動部材に向かって移動させるステップと、
前記第２の内腔係合作動部材を電気的に作動させて、前記第２の内腔係合作動部材を径方向に拡張させて前記内腔に係合させるステップと、
前記第１の内腔係合作動部材を電気的に作動停止して、前記第１の内腔係合作動部材を前記内腔から係合解除するステップと、
前記第１の内腔横行作動部材を電気的に作動停止して、前記可撓性の細長い部材の前記長さを増大させ、これにより前記第１の内腔係合作動部材を前記第２の内腔係合作動部材から離れる方向に移動させるステップと、
を含む、方法。

従来技術のファイバーバンドル型ＥＡＰアクチュエータの断面図である。 図１Ａに示されている従来技術のアクチュエータの径方向の断面図である。 複数のＥＡＰ複合層を有する従来技術のラミネート型ＥＡＰアクチュエータの断面図である。 図２Ａに示されている従来技術のアクチュエータの複合材の１つの層の斜視図である。 複数のＥＡＰアクチュエータを有する内腔横行装置の例示的な一実施形態の斜視図である。 複数のＥＡＰアクチュエータを有する内腔横行装置の別の例示的な実施形態の斜視図である。 体の管状部分の内腔内に配置された内腔横行装置を示す概略図である。 遠位アクチュエータが電気的に作動して内腔に係合した、図５Ａの内腔横行装置を示す概略図である。 中間アクチュエータが電気的に作動して装置の長さを増大させた、図５Ｂの内腔横行装置を示す概略図である。 近位アクチュエータが電気的に作動して内腔に係合した、図５Ｃの内腔横行装置を示す概略図である。 遠位アクチュエータが電気的に作動停止して内腔から係合解除された、図５Ｄの内腔横行装置を示す概略図である。 中間アクチュエータが電気的に作動停止して装置の長さを減少させた、図５Ｅの内腔横行装置を示す概略図である。 図３Ａに示されている装置の軸方向の断面図である。

Claims (9)

1. 内腔横行医療装置において、
   可撓性の細長い部材を含み、この可撓性の細長い部材が、
   エネルギーが供給されると、径方向に拡張して内腔の内壁に係合するように構成されている、前記可撓性の細長い部材の近位部分に結合された近位アクチュエータおよび前記可撓性の細長い部材の遠位部分に結合された遠位アクチュエータと、
   前記近位アクチュエータおよび前記遠位アクチュエータに結合され、これらのアクチュエータの間に位置する中間アクチュエータであって、エネルギーが供給されると、前記可撓性の細長い部材の長さを変更するように構成されている、前記中間アクチュエータと、
   を含み、
   前記近位アクチュエータ、前記遠位アクチュエータ、および前記中間アクチュエータがそれぞれ、内部に電気活性ポリマーおよびイオン流体を含む可撓性導電外側シェルを有するか、または、
   前記アクチュエータの各々が、少なくとも１つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有する少なくとも１つの電気活性ポリマー複合材を含む、内腔横行医療装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記近位アクチュエータ、前記中間アクチュエータ、および前記遠位アクチュエータが、エネルギーで作動して前記装置に内腔内を移動させるように構成されている、装置。
3. 請求項１に記載の装置において、
   前記近位アクチュエータ、前記中間アクチュエータ、および前記遠位アクチュエータが、エネルギーで連続的に作動して前記装置に内腔内を移動させるように構成されている、装置。
4. 請求項１に記載の装置において、
   前記近位アクチュエータおよび前記遠位アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の近位部分および遠位部分の周りに配置されており、前記中間アクチュエータが、前記近位アクチュエータと前記遠位アクチュエータとの間に配置され、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延びている、装置。
5. 請求項４に記載の装置において、
   前記中間アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さの少なくとも一部に沿って延びる複数の細長いバンドを含む、装置。
6. 請求項５に記載の装置において、
   前記複数の細長いバンドが、前記可撓性の細長い部材の外周面の周りに互いに対してほぼ等距離で離間して配置されている、装置。
7. 請求項１に記載の装置において、
   前記近位アクチュエータ、前記遠位アクチュエータ、および前記中間アクチュエータがそれぞれ、それらのアクチュエータに結合され、かつ外部エネルギー源から前記それらのアクチュエータにエネルギーを供給するように構成された供給電極を含み、前記装置が、この装置に結合されたリターン電極をさらに含む、装置。
8. 請求項１に記載の装置において、
   前記中間アクチュエータが、前記可撓性の細長い部材の長さを増大させるべく軸方向に伸長して径方向に収縮するように構成されている、装置。
9. 体の管状部分の内腔を横行するための医療装置において、
   複数のアクチュエータが結合された可撓性の細長い部材を含み、
   前記複数のアクチュエータの少なくとも２つが、エネルギーが供給されると、径方向に拡張して体の管状部分の内腔に係合するように構成された内腔係合アクチュエータであり、前記複数のアクチュエータの少なくとも１つの別のアクチュエータが、エネルギーが供給されると前記可撓性の細長い部材の少なくとも一部の長さを変更して、前記可撓性の細長い部材に内腔内をある距離移動させるように構成されている内腔横行アクチュエータであり、
   前記内腔係合アクチュエータ、前記内腔横行アクチュエータがそれぞれ、内部に電気活性ポリマーおよびイオン流体を含む可撓性導電外側シェルを有するか、または、
   前記アクチュエータの各々が、少なくとも１つの可撓性導電層、電気活性ポリマー層、およびイオンゲル層を有する少なくとも１つの電気活性ポリマー複合材を含む、
   医療装置。

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