(57)【要約】      （修正有）【課題】正確、かつ機能的なカテーテル及び関連する構成要素の自動化制御のためのロボットカテーテルシステムを提供する。【解決手段】マニピュレーター支持構造体５００に支持されるロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を含むロボットカテーテルシステム１０。ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、取り外し可能に取り付けられたロボットカテーテルデバイスカートリッジ４００及びロボットシースデバイスカートリッジを含むことができ、各カートリッジは、該ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して概して直線的に移動可能である。ロボットマニピュレーターアセンブリの作動を制御するために、入力制御システム１００が提供され、該ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカートリッジに取り付けられたカテーテル及び／又はシースの位置を表示するための視覚化システム１２を含む。【選択図】図１
2014158942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレーター支持構造体に支持される少なくとも１つのロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリであって、該ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、少なくとも１つの取り外し可能なロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを備え、各カートリッジは、一般的に、該ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して直線的に移動可能である、上記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ、
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの作動を制御するための入力制御システム、及び
前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジにそれぞれ取り付けられたカテーテル及びシースの少なくとも１つの位置を表示するための少なくとも１つのディスプレイモニターを備える視覚化システム、
を含む、ロボットカテーテルシステム。
【請求項２】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを手術台に取り付けるための取り付けアセンブリを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送を容易にするための少なくとも１つの格納可能なホイールを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に支持するための少なくとも１つのアームを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項５】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して鋭角に配置された平面において前記カテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項６】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面において前記カテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項７】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して鋭角に配置された平面における移動のために前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項８】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面における移動のために前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項９】
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ支持構造体が、手術台に対して実質的に固定されて配置される、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１０】
さらに、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送及び滅菌に使用するためのケースを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１１】
さらに、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの汚染を防ぐための滅菌シールドを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１２】
前記ロボットカテーテルシステムが、持ち上げることなく移動可能である、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１３】
前記カテーテルカートリッジ及びシースカートリッジの少なくとも１つが、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して回転可能である、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１４】
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリが、相対的に移動可能な少なくとも１つのカテーテル操作ベース及び少なくとも１つのシース操作ベースを含む支持部材を含み、各操作ベースはそれぞれ前記カテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカートリッジに対して解放可能に接続可能である、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１５】
前記カテーテル操作ベース及びカテーテルデバイスカートリッジの一方が、前記カテーテル操作ベース及びカテーテルデバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能である、少なくとも一つの第１の要素を、前記カテーテル及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記カテーテルの動きを制御するために含む、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１６】
前記シース操作ベース及び前記シースデバイスカートリッジの一方が、前記シース操作ベース及び前記シースデバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能な、少なくとも１つの第一の要素を、前記シース及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記シースの動きを制御するために含む、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１７】
前記カテーテル操作ベース及びシース操作ベースが、相互に対して及び前記支持部材に対して直線的に移動可能である、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１８】
前記カテーテル操作ベースが、前記カテーテルの前記シース中への挿入を可能にするように前記シース操作ベースの概して背後に配置される、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１９】
前記入力制御システムが、ジョイスティック、機器を装備したグローブ、マウス、スペースボール及び３Ｄ入力デバイスの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２０】
前記入力制御システムが、遠位カテーテルチップに対する実際に検知された力、及び前記遠位カテーテルチップから測定されたインピーダンスのいずれか一方に基づく触覚フィードバックを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２１】
前記入力制御システムが、仮想心臓生体構造に近位の仮想カテーテルチップに基づく触覚フィードバックを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２２】
前記視覚化システムが、前記入力制御システムのためのサムスイッチ偏向の方向を示す方位ベクトルディスプレイを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２３】
前記入力制御システムが、前記カテーテル及びシースに取り付けられた操舵ワイヤーの能動的緊張を含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２４】
前記入力制御システムが、患者の生体構造中の所定の区域における前記カテーテル及びシースの動きの速度を変更するための予め画定された速度区域を含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２５】
マニピュレーター支持構造体に支持される少なくとも１つのロボットマニピュレーターアセンブリであって、少なくとも１つの、取り外し可能に取り付けられた第一のロボット外科計器装置デバイスカートリッジ及び第二のロボット外科計器装置デバイスカートリッジを含み、各カートリッジは、概して、前記ロボットマニピュレーターアセンブリに対して直線的に移動可能な、上記ロボットマニピュレーターアセンブリ、
前記ロボットマニピュレーターアセンブリの作動を制御するための入力制御システム、及び
前記第一のロボット外科計器装置デバイスカートリッジ及び第二のロボット外科計器装置デバイスカートリッジにそれぞれ取り付けられた第一及び第二の外科計器装置の少なくとも一方の位置を表示するための少なくとも１つのディスプレイを含む視覚化システム、
を含む、ロボットカテーテルシステム。
【請求項２６】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットマニピュレーターアセンブリを手術台に取り付けるための取り付けアセンブリを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２７】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送を容易にするための少なくとも１つの格納可能なホイールを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２８】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に支持するための少なくとも１つのアームを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２９】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して鋭角に配置された平面において前記カテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項２８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３０】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面において前記カテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項２８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３１】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して鋭角に配置された平面における移動のために前記第一及び第二のロボット外科計器装置デバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項２８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３２】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面における移動のために前記第一及び第二のロボット外科計器装置デバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項２８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３３】
前記ロボットマニピュレーターアセンブリ支持構造体が、手術台に対して実質的に固定されて配置される、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３４】
さらに、前記ロボットマニピュレーターアセンブリの輸送及び滅菌使用のためのケースを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３５】
さらに、前記ロボットマニピュレーターアセンブリの汚染を防ぐための滅菌シールドを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３６】
前記ロボットカテーテルシステムが、持ち上げることなく移動可能である、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３７】
前記第一及び第二のロボット外科計器装置デバイスカートリッジの少なくとも１つが、前記ロボットマニピュレーターアセンブリに対して回転可能である、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３８】
前記ロボットマニピュレーターアセンブリが支持部材を含む、該支持部材が、相対的に及び該支持部材に対して移動可能な少なくとも１つの第一の外科計器装置操作ベース及び少なくとも１つの第二の外科計器装置操作ベースを含み、各操作ベースは前記第一及び第二の外科計器装置デバイスカートリッジに対して解放可能に接続可能である、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３９】
前記第一の外科計器装置操作ベース及び前記第一の外科計器装置デバイスカートリッジの一方が、前記第一の外科計器装置操作ベース及び前記第一の外科計器装置デバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能な、少なくとも１つの第一の要素を、前記第一の外科計器装置及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記第一の外科計器装置の動きを制御するために含む、請求項３８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４０】
前記第二の外科計器装置操作ベース及び前記第二の外科計器装置デバイスカートリッジの一方が、前記第二の外科計器装置操作ベース及び前記第二の外科計器装置デバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能な、少なくとも１つの第一の要素を、前記第二の外科計器装置及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記第二の外科計器装置の動きを制御するために含む、請求項３８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４１】
前記第一及び第二の外科計器装置操作ベースが、相互に対して及び前記支持部材に対して直線的に移動可能である、請求項３８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４２】
前記第一の外科計器装置操作ベースが、前記第一の外科計器装置の前記第二の外科計器装置中への挿入を可能にするように前記第二の外科計器装置操作ベースの概して背後に配置される、請求項３８に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４３】
前記入力制御システムが、ジョイスティック、機器を装備したグローブ、マウス、スペースボール及び３Ｄ入力デバイスの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４４】
前記入力制御システムが、遠位第一の外科計器装置チップに対する実際に検知された力、及び前記遠位第一の外科計器装置チップから測定されたインピーダンスのいずれか一方に基づく触覚フィードバックを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４５】
前記入力制御システムが、仮想心臓生体構造に近位の仮想第一の外科計器装置チップに基づく触覚フィードバックを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４６】
前記視覚化システムが、前記入力制御システムのためのサムスイッチ偏向の方向を示す方位ベクトルディスプレイを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４７】
前記入力制御システムが、前記第一及び第二の外科計器装置に取り付けられた操舵ワイヤーの能動的緊張を含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４８】
前記入力制御システムが、患者の生体構造中の所定の区域における前記第一及び第二の外科計器装置の動きの速度を変更するための予め画定された速度区域を含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４９】
前記第一及び第二の外科計器装置が、中隔ニードル、カテーテル及びシースの１つである、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項５０】
前記マニピュレーター支持構造体が、ＲＦジェネレーター、生理食塩水ポンプ及び生理食塩水バッグを含む総合システムである、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項５１】
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリが、前記カートリッジの動きを妨げること及び停止させることの少なくとも一方のためのカートリッジオーバーライドを含む、請求項２５に記載のロボットカテーテルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明は、２００８年３月２７日出願の米国特許仮出願番号第６１／０４０，１４３号（’１４３号出願）、及び２００８年９月２４日出願の米国特許仮出願第６１／０９９，９０４（’９０４号出願）に基づく優先権を主張する。本発明は、係属中の２００８年１２月３１日出願の米国特許出願番号第１２／３４７，８１１号（’８１１出願）に基づく優先権を主張する。’１４３出願、’９０４号出願及び’８１１号出願は、本明細書においてその全てが開示されるものとして、参照によりここに組み入れられる。
【０００２】
発明の背景
ａ．  発明の分野
本発明はロボットカテーテルシステム、及びカテーテル及び関連構成要素の自動化された制御方法に関する。より詳細には、本発明は、カテーテル及び関連する構成要素を操作するための、例えば、診断処置、治療処置、マッピング処置、及びアブレーション処置などのための、ロボットカテーテルシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ｂ．背景技術
電気生理学的カテーテルは、例えば、異所性心房性頻脈、心房性細動、及び心房粗動などの心房性不整脈のような状態を正常化するための様々な診断及び／又は治療的医療処置に使用されている。不整脈は、異常な心拍、同期収縮の喪失、及び血流のうっ血を含む、様々な疾患や死にも至り得る様々な危険な状態をもたらし得る。
【０００４】
処置においては典型的に、カテーテルは患者の血管を通して、例えば、患者の心臓へと操作され、そしてマッピング、アブレーション、診断、あるいはその他の治療に使用される１つ以上の電極を保持する。意図する部位に到達すると、治療は、無線周波数（ＲＦ）アブレーション、低温アブレーション、レーザー、化学物質、高密度焦点式超音波などを含み得る。アブレーションカテーテルは、心臓組織中に損傷を作り出すに足りるアブレーションエネルギーを心臓組織に与える。この損傷により、望ましくない電気経路が中断され、不整脈をもたらす逸脱電気信号が制限され、あるいは防がれる。容易にわかるように、そのような治療には、治療部位への、また治療部位における操作中のカテーテルの正確な制御が必要であり、これは不変的に使用者の技術レベルに左右されることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、本発明者等は、例えば、診断処置、治療処置、マッピング処置及びアブレーション処置のための、使用者の技術レベルに起因した手技の差違を最小限にする及び／又は排除する、カテーテル及び関連する構成要素の正確かつ機能的な自動化された制御のためのシステム及び方法が必要であることを認識した。本発明者等は、また、患者の部位又は患者から離れた場所（遠隔地、リモートロケーション）から、ユーザーに特化した手技を実行するためのシステム及び方法の必要性を認識した。
【０００６】
正確、かつ機能的なカテーテル及び関連する構成要素の自動化制御のためのシステム及び方法が望まれている。より詳細には、例えば、診断処置、治療処置、マッピング処置及びアブレーション処置のための、患者の場所において、又は患者から離れた場所（リモートロケーション）から任意に実施される手技であって、使用者の技術レベルに起因したそのような手技の差違を最小限にする及び／又は排除する、カテーテル及び関連する構成要素の正確かつ動力学的な自動化された制御のためのシステム及び方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
正確、かつ機能的なカテーテル及び関連する構成要素の自動化制御のためのシステム及び方法は、マニピュレーター支持構造体に支持されたロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを１つ以上を含むロボットカテーテルシステムを含み得る。ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、取り外し可能に取り付けられたロボットカテーテルデバイスカートリッジを１つ以上、及びロボットシースデバイスカートリッジを含むことができ、それぞれのカートリッジは、一般的にロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに相対して直線的に移動可能である。ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの動作を制御する入力制御システムを設けることができる。視覚化システムは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカテーテルにそれぞれ取り付けられたカテーテル及び／又はシースの位置を表示するための表示モニターを１つ以上含むことができる。
【０００８】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、マニピュレーター支持構造体は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを手術台に取り付けるための取り付けアセンブリを含むことができる。一実施形態において、マニピュレーター支持構造体は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送を容易にするための１つ以上の格納可能なホイールを含むことができる。一実施形態において、マニピュレーター支持構造体は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に支持する１つ以上のアーム、又は複数のロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを支持する複数の支持アームを含むことができる。一実施形態において、支持アームは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを、概して水平に配置された手術台に対して鋭角な面において調節可能に配置することができる。あるいはまた、支持アームは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを、概して水平に配置された手術台に対して直角な面において調節可能に配置することができる。一実施形態において、支持アームは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカートリッジを、概して水平に配置された手術台に対して鋭角な面において移動のために調節可能に配置することができる。あるいはまた、支持アームは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカートリッジを、概して水平に配置された手術台に対して直角な面において移動のために調節可能に配置することができる。
【０００９】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、手術台に対して実質的に固定して配置することができる。ロボットカテーテルシステムは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを輸送し、そして滅菌使用するためのケースをさらに含むことができる。一実施形態において、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを汚染から防ぐために、滅菌シールドを設けることができる。一実施形態において、ロボットカテーテルシステムは、携帯型（例えば、持ち上げることなく移動可能）であることができる。一実施形態において、１つ以上のカテーテルカートリッジ及びシースカートリッジは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して回転可能であることができる。
【００１０】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、１つ以上のカテーテル操作ベース及び１つ以上のシース操作ベースを含む支持部材を含むことができ、それらベースは相互及び支持部材に関して移動可能であり、それぞれのベースはカテーテルデバイスカートリッジ及びシースデバイスカートリッジに取り付け可能に接続可能である。一実施形態において、カテーテル操作ベース又はカテーテルデバイスカートリッジは、カテーテル操作ベース又はカテーテルデバイスカートリッジのいずれか一方と摺動自在に係合される１つ以上の相補的な第二の要素と係合可能な１つ以上の第一の要素を含むことができ、該カテーテル及び第一又は第二の要素に取り付けられた操舵ワイヤーを引くことによってカテーテルの移動を制御する。一実施形態において、シース操作ベース又はシースデバイスカートリッジは、シース操作ベース又はシースデバイスカートリッジのいずれか一方と摺動自在に係合される１つ以上の相補的な第二の要素と係合可能な１つ以上の第一の要素を含むことができ、該シース及び第一又は第二の要素に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによってシースの移動を制御する。一実施形態において、カテーテル操作ベース及びシース操作ベースは、相互及び支持部材に関して直線的に移動可能である。一実施形態において、カテーテル操作ベースは、概してシース操作ベースの背後に配置することにより、カテーテルのシース内への挿入を可能にすることができる。
【００１１】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、入力制御システムは、ジョイスティック、機器を装備した（例えば、触覚による）グローブ、マウス型のデバイス、スペースボール及び／又は３Ｄ入力デバイスの１つ以上を含むことができる。別の実施形態において、入力はあらかじめ定義された、ソリッドモデルで描かれシステムによって計算および実行される経路であってよい。一実施形態において、入力システムは、遠位カテーテルチップに対する実際に検知された力又は該遠位カテーテルチップから測定されたインピーダンスに基づく触覚フィードバックを含むことができる。一実施形態において、入力制御システムは、仮想心臓生体構造に近位の仮想カテーテルチップに基づく触覚フィードバックを含むことができる。一実施形態において、視覚化システムは、入力制御システムに関するサムスイッチの偏向方向を示す方位ベクトルディスプレイを含むことができる。一実施形態において、入力制御システムは、カテーテル及びシースに取り付けられた操舵ワイヤーを能動的に緊張させることを含むことができる。一実施形態において、入力制御システムは、患者の生体構造中における所定の領域におけるカテーテル及びシースの移動速度の変化のための予め画定された速度区域を含むことができる。
【００１２】
一実施形態において、正確、かつ機能的なカテーテル及び関連する構成要素の自動化制御のためのシステム及び方法は、マニピュレーター支持構造体上に支持された１つ以上のロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを含むロボットカテーテルシステムを含み得る。ロボットマニピュレーターアセンブリは、第一のロボット外科計器装置カートリッジ及び第二のロボット外科計器装置カートリッジを含むことができ、それぞれのカートリッジは、一般的にロボットマニピュレーターアセンブリに概して直線的に移動することができる。入力制御システムは、ロボットマニピュレーターアセンブリの動作を制御することができる。視覚化システムは、それぞれが第一のロボット外科計器装置カートリッジ及び第二のロボット外科計器装置カートリッジに取り付けられた第一及び第二の外科計器装置の１つ以上の位置を表示する１つ以上のディスプレイを含むことができる。
【００１３】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、マニピュレーター支持構造体は、ロボットマニピュレーターアセンブリを手術台に取り付けるための取り付けアセンブリを含むことができる。一実施形態において、マニピュレーター支持構造体は、ロボットマニピュレーターアセンブリの輸送を容易にするための１つ以上の格納可能なホイールを含むことができる。一実施形態において、マニピュレーター支持構造体は、ロボットマニピュレーターアセンブリを調節可能に支持するための１つ以上の支持アーム、又は複数種のロボットマニピュレーターアセンブリを支持するための複数種の支持アームを含むことができる。一実施形態において、支持アームは、ロボットマニピュレーターアセンブリを、概して水平に配置された手術台に対して鋭角な面において調節可能に配置することができる。あるいはまた、支持アームは、ロボットマニピュレーターアセンブリを、概して水平に配置された手術台に対して直角な面において調節可能に配置することができる。一実施形態において、支持アームは、第一及び第二の外科計器装置カートリッジを、概して水平に配置された手術台に対して鋭角な面における移動のために調節可能に配置することができる。あるいはまた、一実施形態において、支持アームは、第一及び第二の外科計器装置カートリッジを、概して水平に配置された手術台に対して直角な面における移動のために調節可能に配置することができる。
【００１４】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、ロボットマニピュレーターアセンブリ支持構造体は、手術台に対して実質的に固定して配置することができる。一実施形態において、ロボットマニピュレーターアセンブリの輸送及び滅菌使用のためにケースを設けることができる。一実施形態において、ロボットマニピュレーターアセンブリの汚染を防ぐために滅菌シールドを設けることができる。ロボットカテーテルシステムは携帯型（例えば、持ち上げることなく移動可能）であることができる。一実施形態において、第一及び第二の外科計器装置カートリッジの１つ以上は、ロボットマニピュレーターアセンブリに対して回転可能であってよい。
【００１５】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、ロボットマニピュレーターアセンブリは、相互及び支持部材に対して移動可能な１つ以上の第一の外科計器操作ベース及び第二の外科計器操作ベースを含むことができ、該操作ベースのそれぞれは、第一及び第二の外科計器装置カートリッジに取り外し可能に接続される。一実施形態において、第一の外科計器操作ベース又は第一の外科計器装置カートリッジは、第一の外科計器操作ベース又は第一の外科計器装置カートリッジの他方に摺動自在に係合される１つ以上の相補的な第二の要素に係合可能な１つ以上の第一の要素を、第一の外科計器及び第一又は第二の要素に取り付けられた操舵ワイヤーを引くことによって第一の外科計器の移動を制御するために含むことができる。あるいはまた、第二の外科計器操作ベース又は第二の外科計器装置カートリッジは、第二の外科計器操作ベース又は第二の外科計器装置カートリッジの他方に摺動自在に係合される１つ以上の相補的な第二の要素に係合可能な１つ以上の第一の要素を、第二の外科計器及び第一及び第一又は第二の要素に取り付けられた操舵ワイヤーを引くことによって第二の外科計器の移動を制御するために含むことができる。
【００１６】
一実施形態において、上述のロボットカテーテルシステムに関して、第一及び第二の外科計器操作ベースは、相互に、また支持部材に対して直線的に移動可能であってよい。一実施形態において、第一の外科計器操作ベースは、一般的に第二の外科計器操作ベースの背後に配置されることによって、第一の外科計器を第二の外科計器中へ挿入させることができる。一実施形態において、入力制御システムは、ジョイスティック、機器を装備した（例えば、触覚による）グローブ、マウス型のデバイス、スペースボール及び／又は３Ｄ入力デバイスの１つ以上を含むことができる。別の実施形態において、入力は、あらかじめ定義された、ソリッドモデルで描かれシステムによって計算および実行される経路であってよい。一実施形態において、入力システムは、遠位カテーテルチップに対して実際に検知された力又は該遠位カテーテルチップから測定されたインピーダンスに基づく触覚フィードバックを含むことができる。一実施形態において、仮想の心臓生体構造に近位の仮想のカテーテルチップに基づく触覚フィードバックを含むことができる。一実施形態において、視覚化システムは、入力制御システムに関するサムスイッチの偏向方向を示す方位ベクトルディスプレイを含むことができる。一実施形態において、入力制御システムは、カテーテル及びシースに取り付けられた操舵ワイヤーを能動的に緊張させることを含むことができる。一実施形態において、入力制御システムは、患者の生体構造中における所定領域におけるカテーテル及びシースの移動速度の変更のための予め決定された速度区域を含むことができる。一実施形態において、第一及び／又は第二の外科計器は、経中隔ニードル、カテーテル又はシースであってよい。マニピュレーター支持構造体は、一実施形態において、ＲＦジェネレーター、生理食塩水ポンプ及び／又は生理食塩水バッグを含む総合システムであってよい。ロボットマニピュレーターアセンブリは、一実施形態において、カートリッジの移動を防ぐ及び／又は無効にする、カートリッジオーバーライド（例えば、緊急電源スイッチ）を含むことができる。
【００１７】
本発明の前述及びその他の局面、特徴、細部、有用性、及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から、及び添付図面を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、様々なシステム構成要素の例示的なレイアウトを示す、ロボットカテーテルシステムの等角概略図である。
【００１９】
【図２ａ】図２ａは、ロボットマニピュレーター支持構造体の第一の実施形態の等角かつ関連概略図であり、図２ａは、概して水平な位置から若干角度をつけられたロボットマニピュレーターを示している。
【図２ｂ】図２ｂは、ロボットマニピュレーター支持構造体の第一の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図２ｃ】図２ｃは、ロボットマニピュレーター支持構造体の第一の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００２０】
【図３ａ】図３ａは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された等角図であり、
【図３ｂ】図３ｂｃは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された等角図であり
【図３ｃ】図３ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された等角図であり
【図３ｄ】図３ｄは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された左側面図である。
【図３ｅ】図３ｅは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された右側面図である。
【図３ｆ】図３ｆは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された上面図である。
【図３ｇ】図３ｇは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された正面図である。
【図３ｈ】図３ｈは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の拡大された背面図である。
【図３ｉ】図３ｉは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第一の実施形態の対応する左側面の図である。
【図３ｊ】図３ｊは、図３ａのロボットマニピュレーターアセンブリの拡大された左側面図であり、ロボットカテーテル回転可能なデバイスカートリッジを有するマニピュレーターアセンブリの使用を示している。
【図３ｋ】図３ｋは、図３ａのロボットマニピュレーターアセンブリの拡大された右側面図であり、ロボットカテーテル回転可能なデバイスカートリッジを有するマニピュレーターアセンブリの使用を示している。
【図３ｌ】図３ｌは、図３ａのロボットマニピュレーターアセンブリの拡大された上面図であり、ロボットカテーテル回転可能なデバイスカートリッジを有するマニピュレーターアセンブリの使用を示している。
【図３ｍ】図３ｍは、図３ａのロボットマニピュレーターアセンブリの拡大された正面図であり、ロボットカテーテル回転可能なデバイスカートリッジを有するマニピュレーターアセンブリの使用を示している。
【００２１】
【図４ａ】図４ａは、操作ベースの第一の実施形態の拡大等角図である。
【図４ｂ】図４ｂは、操作ベースの第一の実施形態の拡大等角図である。
【図４ｃ】図４ｃは、操作ベースの第一の実施形態の拡大等角図である。
【図４ｄ】図４ｄは、拡大された上面図であり、断面Ａ−Ａ及びＢ−Ｂのそれぞれは、一般的に、操作ベースの第一の実施形態の図４ｄ中の線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂに沿って取られる。
【図４ｅ】図４ｅは、拡大された右側面図である。
【図４ｆ】図４ｆは、拡大された断面Ａ−Ａであり、一般的に、操作ベースの第一の実施形態の図４ｄ中の線Ａ−Ａに沿って取られる。
【図４ｇ】図４ｇは、拡大された断面Ｂ−Ｂであり、一般的に、操作ベースの第一の実施形態の図４ｄ中の線Ｂ−Ｂに沿って取られる。
【００２２】
【図５ａ】図５ａは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジの第一の実施形態の拡大等角図であり、図３ａが示すロボットカテーテルデバイスカートリッジの例示的使用を示している。
【図５ｂ】図５ｂは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジの第一の実施形態の拡大等角図であり、図３ａが示すロボットカテーテルデバイスカートリッジの例示的使用を示している。
【図５ｃ】図５ｃは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジの第一の実施形態の拡大等角図であり、図３ａが示すロボットカテーテルデバイスカートリッジの例示的使用を示している。
【図５ｄ】図５ｄは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジの第一の実施形態の拡大等角図であり、図３ａが示すロボットカテーテルデバイスカートリッジの例示的使用を示している。
【図５ｅ】図５ｅは、ロボットカテーテルデバイスカートリッジの第一の実施形態の拡大等角図であり、図３ａが示すロボットカテーテルデバイスカートリッジの例示的使用を示している。
【００２３】
【図６ａ】図６ａは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第二の実施形態の拡大等角図である。
【図６ｂ】図６ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第三の実施形態の拡大等角図である。
【図６ｃ】図６ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの第四の実施形態の拡大等角図である。
【００２４】
【図７ａ】図７ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第二の実施形態の概略図である。
【図７ｂ】図７ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第二の実施形態の概略図である。
【００２５】
【図８ａ】図８ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第三の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図８ｂ】図８ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第三の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図８ｃ】図８ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第三の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００２６】
【図９ａ】図９ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第四の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図９ｂ】図９ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第四の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００２７】
【図１０ａ】図１０ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第五の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１０ｂ】図１０ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第五の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１０ｃ】図１０ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第五の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００２８】
【図１１ａ】図１１ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｂ】図１１ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｃ】図１１ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｄ】図１１ｄは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｅ】図１１ｅは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｆ】図１１ｆは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｇ】図１１ｇは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１１ｈ】図１１ｈは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第六の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００２９】
【図１２ａ】図１２ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第七の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１２ｂ】図１２ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第七の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１２ｃ】図１２ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第七の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００３０】
【図１３ａ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｂ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｃ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｄ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｅ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｆ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｇ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｈ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｉ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｊ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｋ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｌ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｍ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｎ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１３ｏ】ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体の第八の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００３１】
【図１４ａ】図１４ａは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｂ】図１４ｂは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｃ】図１４ｃは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｄ】図１４ｄは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｅ】図１４ｅは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｆ】図１４ｆは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｇ】図１４ｇは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｈ】図１４ｈは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｉ】図１４ｉは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【図１４ｊ】図１４ｊは、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角かつ関連概略図である。
【００３２】
【図１５ａ】図１５ａは、図１のロボットカテーテルシステムと共に使用可能な例示的なジョイスティックである。
【図１５ｂ】図１５ｂは、図１のロボットカテーテルシステムと共に使用可能な例示的なジョイスティックである。
【００３３】
【図１６ａ】図１６ａは、図１５ａ及び図１５ｂのジョイスティックの例示的構造の図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、図１５ａ及び図１５ｂのジョイスティックの例示的構造の図である。
【図１６ｃ】図１６ｃは、図１５ａ及び図１５ｂのジョイスティックの例示的構造の図である。
【図１６ｄ】図１６ｄは、図１５ａ及び図１５ｂのジョイスティックの例示的構造の図である。
【図１６ｅ】図１６ｅは、図１５ａ及び図１５ｂのジョイスティックの例示的構造の図である。
【００３４】
【図１７】図１７は、操舵ワイヤー緊張の関数としてのカテーテル偏向のグラフである。
【００３５】
【図１８】図１８は、二ワイヤー式カテーテルに関する操舵ワイヤー移動の例示的な図である。
【００３６】
【図１９】図１９は、カテーテルチップの移動を最適化するための速度区域の例示的図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
発明の実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、同様の符号は、異なる図面における同一の構成要素を識別するのに使用されており、ロボットカテーテルシステム１０（以下で詳細に説明する）の実施形態は、“システム”とも称すが、カテーテルシステムにおける動力操舵装置に例えることができる。システムは、例えば、心室中又はその他の身体の中空部中でカテーテル及びシースの位置及び向きを操作するのに使用することができる。図１に示し、以下で詳細に説明するように、ロボットカテーテルシステム１０は、一般的に、ヒトの入力デバイス及び制御システム１００（“入力制御システム”と称する）、例えば、例えば、電気生理学者（ＥＰ）などの使用者が相互作用することができるジョイスティック及び関連する制御器（以下で、そして本願と同一出願人による同時係属中の”ロボットカテーテルシステムインプットデバイス（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）”及び“触覚フィードバックを含むロボットカテーテルシステム（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）”という発明の名称の出願において詳細に説明される）、使用者の動きを、入力デバイスで結果として得られるカテーテルチップの移動に変換することができる電子制御システム２００（本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“動的応答を有するロボットカテーテルシステム（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）”）の出願において詳細に説明される）、及び使用者にリアルタイム又は近リアルタイムのカテーテルチップに関する位置情報を与えることができる視覚化システム１２で、を組み込むことができる。システムは、さらにＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｓｙｓｔｅｍ１４及び／又は光学力トランスデューサーを用いる閉ループフィードバック、ロボットカテーテルデバイスカートリッジ４００（本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテルデバイスカートリッジ（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）”の出願において詳細に説明される）を操作するためのロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００（本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）”の出願において詳細に説明される）、及びマニピュレーター支持構造５００（以下で詳細に説明される。）を含み得る。該システムは使用者に、従来の手動システムによって与えられるのと同様の制御能力を与えるが、繰り返し可能で、正確で、かつ機能的な動きを可能にする。上述の、及び本明細書において説明したその他本願と同一出願人によるかつ同時係属中の出願それぞれの開示は、参照としてここに組み入れられる。
【００３８】
ロボットカテーテルシステム１０の実施形態は、自動化されたカテーテルの動きに関連し得る。ＥＰなどの使用者は、心臓の生体構造のコンピューターモデル上における位置を識別することができる（経路形成の可能性）。システムは、患者の実際の／身体の生体構造内の位置への電子的に選択された点に関連するよう構成することができ、そして、特定の位置へのカテーテルの移動を指揮し、そして制御することができる。そのため、適所において、使用者又はシステムのいずれかが所望する処置又は治療を実行することができ、これは、さらに規定のアルゴリズムに従うものであってよい。このシステムは、閉ループ位置制御と一緒に最適化された経路設計手順を使用することによって完全なロボット制御を可能にする。さらに、該システムは、表面にわたってカテーテルを牽引することや、あるいは直角で接触させることのようなある種の“ベストプラクティス（最良事例（ｂｅｓｔ−ｐｒａｃｔｉｃｅ））”を自動化することができる。
【００３９】
図１を参照して、入力制御システム１００が簡単に説明される。
【００４０】
本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテルシステム入力デバイス（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）”出願の入力制御システム１００は、一般的に、使用者がカテーテル及びシースの両方の移動及び前進を制御できるようにする。一般的に、機器を備えた典型的なカテーテルハンドルコントロール部、大型カテーテルモデル、機器を備えた、使用者着用可能手袋、及び伝統的なジョイスティックを含むがこれらに限定されない、いくつかの種類のジョイスティックが採用される。実施形態において、例えば、これに限定するものではないが、ジョイスティックは、中心位置からの移動によって、実際のカテーテルチップの増分移動が引き起こされるよう、バネによりセンタリングするもの（ｓｐｒｉｎｇ  ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）であることができるか、あるいはジョイスティックは、絶対的に作動するものであることができる。使用者にいつ接触が生じたかを感じさせることのできる触角フィードバックもまた組み込まれ得る。
【００４１】
図１を参照して、電子制御システム２００が簡単に説明される。
【００４２】
本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテルシステム入力デバイス”の出願及び発明の名称“動的応答を有するロボットカテーテルシステム（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）”の出願において詳細に説明されるように、本発明のシステムの実施形態にシステムの正確さ及び効率を向上させるための多くの追加的特徴を含むことができる。そのような特徴としては、現実的な心室の幾何学形状を作り出し、不整脈を識別するための活性化（activating）タイミング及び電圧データを表示し、そして正確なカテーテル移動、及び／又は光学力トランスデューサーを誘導するためのＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｓｙｓｔｅｍ  １４を使用する閉ループフィードバック；システム応答時間を低減するための、“受動的”操舵ワイヤーの能動的緊張；先端が前後アイロン運動に従う間の累積アブレーション；及び／又はインピーダンスのリアクタンス分／抵抗分を監視すること、が挙げられる。
【００４３】
図１を参照して、視覚化システム１２が簡単に説明される。
【００４４】
視覚化システム１２は、使用者にカテーテルチップのリアルタイム又は近リアルタイムの位置情報を与えることができる。例示的実施形態において、システム１２は、心室の幾何学的形状又はモデルを表示し、不整脈を識別するための活性化タイミング及び電圧データを表示し、そしてカテーテル移動の誘導を容易にするためのＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｍｏｎｉｔｏｒ  １６を含むことができる。リアルタイムのＸ線画像を表示するか、あるいは医者がカテーテルを移動するのを補助するための蛍光透視鏡１８を設けることができる。追加の例示的なディスプレイは、ＩＣＥ及びＥＰ  Ｐｒｕｋａ  ｄｉｓｐｌａｙｓ  ２０、２２のそれぞれ含むことができる。
【００４５】
図１を参照して、ＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｓｙｓｔｅｍ  １４が簡単に説明される。
【００４６】
ＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｓｙｓｔｅｍ  １４（発明の名称“カテーテルナビゲーション及びは位置及び心臓内マッピングのための方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｈｅａｒｔ）”である、米国特許第７，２６３，３９７号に詳細に説明されており、その全体が参照としてここに組み入れられる）は、現実的な心室の幾何学形状又はモデルを作り出し、不整脈を識別するための活性化タイミング及び電圧データを表示し、そして正確なカテーテル移動を誘導するために設けることができる。ＥｎＳｉｔｅ  ＮａｖＸ  ｓｙｓｔｅｍ  １４は、カテーテルからの電気データを収集し、この情報を使用してカテーテルの移動を追跡又は操舵し、そして心室の三次元（３−Ｄ）モデルを構築することができる。
【００４７】
図１〜図６ｃを参照して、ロボットカテーテルデバイスカートリッジ４００を操作するためのロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００が簡単に説明される。
【００４８】
図１〜図６ｃにおいて一般的に示されるように、ロボットカテーテルシステム１０は、１又は２以上のロボットカテーテルデバイスカートリッジ４００の移動又は作動の機械的制御として作用する、１又は２以上のロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を含むことができる。図１は、アプローチ角度を最小限にするために一般的に垂直に配向されたマニピュレーターアセンブリ３００を示し、図２は、概して水平位置から若干角度をもって設置されたマニピュレーターアセンブリ３８０を示している。図３ａ及び図６ａ−図６ｃは、アセンブリ３００の第一〜第四の実施形態、すなわち、アセンブリ３０２、３７０、３７２及び３７４を示しており、本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）”の出願に詳細に説明されている。マニピュレーターアセンブリ３０２及びその関連構成要素は、ロボットカテーテルシステム１０の理解を容易にするためにここで説明される。
【００４９】
図１及び図３ａ〜図５eを参照して、ロボットカテーテルマニピュレーションアセンブリ３００のカテーテル及びシース及びロボットカテーテルデバイスカートリッジ４００が詳細に説明される。
【００５０】
図１及び図３ａ〜図５ｅに一般的に示され、そして以下により詳細に説明されるように、マニピュレーターアセンブリ３０２の第一の実施形態は、それぞれ、カテーテルシースマニピュレーター機構３０４及びシースマニピュレーター機構３０６の両方を含むことができる。この配置において、カテーテルシースマニピュレーター機構３０４及びシースシースマニピュレーター機構３０６は、カテーテルが共軸配置でシースを通過できるように配列させることができる。各機構３０４、３０６は、さらに、個別に前進／後退（方向Ｄ１及びＤ２で一般的に示される）させることができ、以下により詳細に説明するように、四線式操舵制御（例えば、四つのシース制御ワイヤー及び四つのカテーテル制御ワイヤーからなる八つの総合全操舵ワイヤー）であることができる。
【００５１】
図１及び図３ａ〜図５ｅに示すようなロボットカテーテルシステム１０の構成に関して、カテーテルカートリッジ４０２及びシースカートリッジ４０４の第一の実施形態の相対的な動き、及び２つのカートリッジ４０２、４０４の間におけるカテーテル406の一部に関連する相対的な動きがある。多くの実施形態において、カテーテルの前進に対する抵抗を時々もたらし得る、水機密性の基部シース開口部４０８があってよい。カテーテル４０６の管座屈という潜在的な問題の排除／低減を助けるために、ある長さの剛性素材、例えば、固体金属ロッド又は繊維強化複合体などを、カテーテル４０６の基部部分の内部上に組み込むことができる。そのような素材は、局所的に、カテーテルの曲げ剛性を高め、そして、座屈に対する支持を強化する。そのため、カテーテル４０６の全長がシース４１０に対して延びているときカテーテル４０６は近接して剛性化され、シースカートリッジ４０４基部近くから延びるカテーテルの長さが、相対移動の間に座屈しにくいようにすることができる。
【００５２】
図１及び図３ａ〜図５ｅを参照して、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３０２の第一の実施形態が詳細に説明される。
【００５３】
図１及び図３ａ〜図５ｅにおいて概して示されるように、１つ以上のロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を備えるロボットカテーテルシステム１０は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３０２の第一の実施形態を含む。このアセンブリ３０２は、例えば、カテーテルカートリッジ４０２及びシースカートリッジ４０４を操作するためのカテーテル操作機構３０４及びシース操作機構３０６の両方を含んでいる。。マニピュレーターアセンブリ３０２は、カテーテルカートリッジ４０２及びシースカートリッジ４０４のための相互接続された／連動する操作ベース３０８、３１０を含むことができ、同様に、以下に説明するような電気的“ハンドシェイク（応答確認）”機能を含むことができる。連動ベース３０８、３１０は、カテーテル／シースの長手方向（それぞれＤ１、Ｄ２）において移動することができるものであってよい。一実施形態において、Ｄ１及びＤ２は、それぞれ直線でおおよそ８インチの移動運動を示すことができる。図３ａに示すように、各連動ベースは、高精度の駆動機構３１２、３１４によって移動させることができる。そのような駆動機構は、例えば、これらに限定されるものではないが、モーター駆動リードスクリュー又はボールスクリューを含むことができる。
【００５４】
図３ａ〜図３ｉ及び図４ａ〜図４ｇに示されるように、各カートリッジ４０２、４０４について、関連する操作ベース３０８、３１０は、複数のフィンガーフィンガー３１６、３１８、３２０及び３２２（例えば、操舵ワイヤー１つにつき１つ）を含むことができ、これらは上方に向かって延びるかあるいは突出して、操舵ワイヤースライダーブロック（例えば、スライダーブロック４１２、４１４、４１６、４１８のような）に接触してそれらと相互作用することにより、個別に選択的に操舵ワイヤー４２０、４２２、４２４、４２６を引っ張る。各フィンガーフィンガーは、モーター駆動ボールスクリュー３２４のような緻密な駆動装置によって個別に動かされるように構成することができ、そして、対応する操舵ワイヤーの張力を測定する力センサーに装備させることができる。（フィンガーフィンガー制御及びカートリッジ移動制御の両方のための）各モーター駆動ボールスクリューは、システムの各要素の相対位置及び／又は絶対位置を測定するためのエンコーダーさらに含むことができる。図４ａに示されるように、ボールスクリュー３２４のベアリング３３２及び連結器３３０は、それぞれのベース３０８、３１０のフレーム３４０と連動し、そして対応するフィンガーフィンガー３１６、３１８、３２０又は３２２は、対応する操舵ワイヤーの張力を測定するための歪みゲージに近接して取り付けることができる。
【００５５】
図４ａ〜図４ｇを参照すると、ベース３０８、３１０は、それぞれがフィンガーフィンガー３１６、３１８、３２０及び３２２に連結されるモーター３４２、３４４、３４６及び３４８のような例示的な構成要素を備えることができる。ベアリング３５４は、トラック３５６上でのベース３０８、３１０の摺動のために設けることができる。各操作ベースを安全な位置に案内するために、複数の誘導センサー（例えばホームセンサー）３５８を設けることができる。
【００５６】
マニピュレーターアセンブリ３０２は、アプローチ角とカテーテルの距離の両方を最小限にするために垂直に配置することができ（図１を参照）、カテーテルは、患者から延びるかあるいは概して水平位置からわずかに角度を設けて設置しなければならない（図２を参照）。図１の垂直配置において、アプローチ角及びカテーテルの延長距離は、マニピュレーターヘッドの背面を垂直に配向し、互いに固定されたカートリッジを、患者への侵入点（図1において一般的に示される）と実質的に並んで水平に移動することができるように、ほぼ水平極低部に配置することで、最小限にすることができる。そのような実施形態において、垂直に配向されたマニピュレーターヘッドの背面により、マニピュレーターヘッド構造体の配置によって、構造上の実質的な干渉なしに、カテーテル／シースの基部制御を患者の身体近くで保持することができる。一実施形態において、カテーテルカートリッジ４０２及びシースカートリッジ４０４のそれぞれを移動させるための高精度駆動機構３１２、３１４は、一般的に、マニピュレーターベース３０８、３１０の下方に配置することができ、それにより、それぞれのカートリッジを、マニピュレーターの下方領域に向かって配置することができる。近い距離を保持することにより、カテーテル／シースの進入角は、最小化されることができ、マニピュレーター制御は、挿入部位により近づけて配置することができる。
【００５７】
図１〜図３ｍ、特に図３ｊ〜図３ｍを参照すると、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３０２は、本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテル回転可能デバイスカートリッジ（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｒｏｔａｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）”の出願において説明されるロボットカテーテル回転可能デバイスカートリッジ４９０と共に使用することができる。図３ｍに示されるように、マニピュレーターベース３０８は、本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“ロボットカテーテル回転可能デバイス機構（Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｒｏｔａｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）”の出願において説明されるロボットカテーテル駆動機構４９４と置き換えることができる。
【００５８】
図１及び図５ａ〜図５ｅを参照して、カテーテルカートリッジ４０２及びシースカートリッジ４０４が詳細に説明される。
【００５９】
上記で簡単に説明したように、ロボットカテーテルシステム１０は、少なくとも２つのカートリッジ４０２、４０４を含むマニピュレーター３０２と同様に、１つ以上のカートリッジ４００を含むことができ、それらはそれぞれ、カテーテル又はシースのいずれか一方の遠位運動を制御するように設計されることができる。カテーテルカートリッジ４０２に関して、カテーテル４０６は、実質的にカートリッジ４０２に接続されるか、あるいは取り付けることができるため、カートリッジ４０２の前進は、カテーテル４０６を対応するように前進させ、そして該カートリッジの後退は、カテーテルを後退させる。図５ａ〜図５ｅでさらに示され、上記で説明されたように、一実施形態においては、各カートリッジ４０２、４０４は、スライダーブロック（例えば、４１２、４１４、４１６、４１８）を含むことができ、それぞれがしっかりと（そして個別に）、各操舵ワイヤーの独立した緊張が可能となるような方法で複数のカテーテル操舵ワイヤー（例えば４２０、４２２、４２４、４２６）のうちの１つに接続されるか又は取り付けられる。カートリッジは、アセンブリ全体中の所定位置に（例えばスナップ留めされて）簡単に配置されることができるような使い捨て品として提供することができる。一実施形態においては、以下に詳細に説明するように、カートリッジは、電気的“ハンドシェイク”デバイス又は要素を含むことができ、それにより、システムは、適切にカートリッジを（種類及び／又は適切な配置／配置することにより）識別することができる。シースカートリッジ４０４は、カテーテル４０２と同じ方法で設計することができるが、典型的には、カテーテル４０６の経路を与えるように構成される。アセンブリ３０２は、複数の（例えば、１０以上より多くの）独立した駆動機構（例えば、モーター駆動ボールスクリュー３２４）を含むことができる。
【００６０】
いくつかの実施形態に関して、カテーテル及びシースカートリッジは、実質的に類似するように設計することができ、その意味において、いずれかへの参照は両方に関連し得る。例えば、図５ａ〜図５ｅに示されるように、カテーテル／シースカートリッジの設計は、上部及び下部カートリッジ部分４２８、４３０、及び独立したスライダーブロック４１２、４１４、４１６、４１８を含むことができる。システムは、一般的に、特定の素材選択又は形成技術に限定されない。しかしながら、一実施形態において、上部及び下部カートリッジ部分４２８、４３０は、ポリカーボネート素材を用いて射出成形されたものであってよい。各スライダーブロック４１２、４１４、４１６、４１８は、別々のカテーテル操舵ワイヤー４２０、４２２、４２４、４２６に接続させることができ、そして、Teflonに似た素材、例えば、Ｄｅｌｒｉｎ  ＡＦで形成することができる。カートリッジハウジング部分４２８、４３０と接触する時、そのようなＴｅｆｌｏｎに似たスライダーブロックは、低い静電及び動的摩擦係数を維持することができ、そのため、追加の潤滑化の必要性を回避することができる。
【００６１】
図３ａ〜図５ｅを参照して、上記で説明されたように、カテーテルカートリッジ４０２及びシース４０４は、それぞれの相互連結するカテーテル操作ベース３０８及びシース操作ベース３１０上に固定されるか又は係止するように構成することができる。カートリッジ４０２（及び４０４）をベース３０８（及び３１０）と連結させるために、カートリッジ上の１又は２以上の止めピン（例えば、図５ａ、図５ｄ、及び図５ｅにおける４３２）を、ベース中の嵌め合わせ凹部３６０にはめ合わせることができる（図４ａを参照）。一実施形態において、そのような凹部３６０は、ばね戻り止めのような干渉ロックやその他の固定手段を含むことができる。一実施形態において、そのようなその他の固定手段は、使用者によってカートリッジを開放するための積極的な／正の作用を要求し得る物理的な干渉物を含むことができる。そのような作用は、開放レバー３６２の作動を含むか又は要求することができる。さらには、図５ｃ、図５ｄ及び図５ｅに示されるように、カートリッジ４０２（及び４０４）は、受動的に、ベース中の穴にぴったりと嵌るように構成される１又は２以上の位置決めピン４３４を含むことができる（例えば図４ａの符号３６４を参照）。
【００６２】
一実施形態において、使用者（例えば、ＥＰ）は、最初にカテーテル４０６及びシース４１０（カテーテル４０６がシース４１０に挿入された状態で）を、手動で患者の血管系内に配置することができる。心臓に関していったんデバイスが大まかに配置されると、使用者は、カテーテルカートリッジを、例えば、カートリッジの連結／配置ピン４３２、４３４をベース３０８、３１０のそれぞれの穴３６０、３６４中にはめ合わせることによって、マニピュレーターアセンブリ３０２の相互接続／相互連結ベース３０８、３１０中へかみ合わせるか、接続することができる。カートリッジがベースに相互接続される時、複数のフィンガー３１６、３１８、３２０、又は３２２のそれぞれは、スライダーブロック４１２、４１４、４１６、４１８の遠位端とカートリッジハウジングの下方部との間に形成された凹部中にぴったりとはめることができる。そのような凹部は、例えば図５ｄ及び図５ｅ中で示されている。
【００６３】
各フィンガーは、近位方向において作動し、各スライダーブロックをそれぞれ対応して押すように設計することができる。スライダーブロックは、最初に接触が生じた時に、その幾何学的配列における自己中心にフィンガーを押すように構成することができる。そのような中心配置（センタリング：centering）特性は、スライダーブロックの接触面によって容易にすることができる。例えば、図５ｄ及び図５ｅに示されるように、スライダーブロックは、係合面（例えば、前方に向かって面する部分における半円柱状の凹部のような形状の）を含むことができる。この面は、対応するフィンガーの丸い部分と結合する又は連絡するように構成することができる。
【００６４】
各スライダーブロックと対応する操舵ワイヤーの間を十分に堅く連結すると、スライダーブロックを近位方向において押すことにより、操舵ワイヤーを緊張させ、それによって、カテーテル４０６及びシース４１０の遠位端を横方向に偏向させることができる。さらに、そのような実施形態において、各フィンガーと関連するスライダーブロックとの間の堅牢な接続がないために、マニピュレーターアセンブリ３０２は、前方方向において操舵ワイヤーを引くことができない。すなわち、各ブロックが稼動されると、操舵ワイヤーを緊張させることだけが可能となる。さらに、各スライダーブロックの押し作用はブロックの底面近部にて起こるため、ブロックに対してモーメントが与えられることがある。このようなモーメントは移動中にブロックが固着する可能性を高め得るため、ブロックの長さを最適化してブロックとカートリッジハウジング間の接触力を低減又は最小限になるようにしてよい。
【００６５】
前述の操作ベース３０８、３１０及び、カテーテルカートリッジ４０２とシースカートリッジ４０４の間の電気的ハンドシェイクが簡単に説明される。
【００６６】
ロボットカテーテルシステム１０は、様々な処置に有用であり、そして様々な機器及び／又はカテーテルと組み合わせることができる。そのような機器具及び／又はカテーテルとしては、それらに限定されないが、スパイラルカテーテル、アブレーションカテーテル、マッピングカテーテル、バルーンカテーテル、針／拡張器、切断用具、焼灼器具、及び／又は把持具が挙げられる。システムは、使用、及び／又は配置又は関連情報と接続のために組み込まれるカテーテル／機器カートリッジの性質及び／又は種類を識別する手段を追加的に含むことができる。システムは、限定されることなく、作成日、シリアルナンバー、滅菌日、過去の使用などのようなカートリッジに関する追加の情報に自動的にアクセス／獲得することができる。
【００６７】
さらに、該システムのいくつかの実施形態は、接続されたカートリッジの種類又は性質を、いくつかのデータ／信号伝達手段と共に使い捨てのカートリッジに付属するメモリーを使用することによる“読み取り”能又は検知能を含むことができる。例として、各カートリッジは、マニピュレーターヘッドによる電子的にインターフェース接続可能なチップ（例えば、ＥＥＰＲＯＭチップ）を含むことができる。そのようなチップは、例えば、製造工程中にプログラムすることができ、そして、カートリッジ又は機器に関連する型式；モデル；シリアルナンバー；製造日；及び／又はその他の特定特性のような様々なデータを電子的に保存することができる。それに加えて、チップは、従前の使用の表示のようなその他の価値のある情報、カテーテル特別キャリブレーションデータ、及び／又は特定のデバイスの安全性又は性能に関連し得るその他の情報を含むことができる。
【００６８】
一実施形態において、カートリッジ（例えば、４０２、４０４）をマニピュレーターヘッド（例えば３０２）と相互接続させると、光学センサー又は磁気センサーのような検出手段により、カートリッジの存在が初期検出される。存在が検出されると、マニピュレーターがチップを作動させて、データ／信号検索を開始する。検索されたそのようなデータ／信号は、その後、様々な特徴を制御又は変更し、及び／又はデバイスの種類及び／又は提供された情報に基づいて表示するためにシステムによって使用される。１つの実施形態がチップ（例えばＥＥＰＲＯＭ）を使用できる一方で、その設計の柔軟性に起因して、別の実施形態は、チップの代わりに、あるいはチップに加えてデータ保存／伝達を容易にするために使用され得るＲＦＩＤのようなワイヤーレスな伝達デバイスを含むことができる。
【００６９】
図１、図２ａ〜図２ｃ及び／又は図７ａ〜図１４ｊを参照して、マニピュレーター支持構造体５００の様々な実施形態が開示される。
【００７０】
具体的には、図１及び図２ａ〜図２ｃを参照すると、ロボットカテーテルマニピュレーター支持構造体５１０（以下で“マニピュレーター支持構造体”）の等角の概略図が例示されている。マニピュレーター支持構造体５５０は、一般的に、格納可能なホイール５１４を含む支持フレーム５１２及び手術台５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ５１６を含む。ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００／３０２を正確に配置するために複数の支持連結器５２０を設けることができる。マニピュレーター支持構造体の第二の実施形態５５０に関して図７ａ及び図７ｂに示されるように、使用時、マニピュレーター支持構造体５５０は、手術台５１８にホイール（車輪）で運ばれて、取り付けアセンブリ５１６でそこに取り付けられることができる。その後、ホイール５１４は、図７ｂに示されるように格納することができる。
【００７１】
図７ａ及び図７ｂを参照すると、マニピュレーター支持構造体５５０の第二の実施形態の等角図が示されている。マニピュレーター支持構造体５５０は、一般的に、格納可能なホイール５５４を含む支持フレーム５５２及び手術台５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ５５６を含む。ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するために複数の支持連結器５５８を設けることができる。図７ａに示されるように、使用者が取り付けアセンブリ５５６を手術台５１８の反対側まで伸ばすのを支持するためのハンドル５６０を設けることができる。図７ａ及び図７ｂに示されるように、使用時、マニピュレーター支持構造体５５０は、手術台５１８にホイール（車輪）で運ばれて、取り付けアセンブリ５５６にてそこに取り付けられることができる。その後、ホイール５５４は、手術する人の経路から外れて配置される踏み台システム５６２によって解放されると、上方に向かって旋回することができる。
【００７２】
図８ａ〜図８ｃを参照すると、マニピュレーター支持構造体６００及び様々なその構成要素の第三の実施形態の等角及び関連図が示されている。マニピュレーター支持構造体６００は、一般的に、マニピュレーター支持構造体６００及びその関連構成要素の輸送のための携帯ユニット６０２を含むことができる。構造体６００は、手術台５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ６０４、及びロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するための複数の支持連結器６０６を含むことができる。図８ａ及び図８ｂを参照すると、使用時、マニピュレーター支持構造体６００は、手術台５１８にホイール（車輪）で運ばれて、取り付けアセンブリ６０４でそこに取り付けられることができ、その後、取り外されて輸送のために携帯ユニット６０２中に配置されることができる。
【００７３】
図９ａ及び図９ｂを参照すると、マニピュレーター支持構造体６５０の第四の実施形態の等角及び関連図が示されている。マニピュレーター支持構造体６５０は、一般的に、マニピュレーター支持構造体６５０の移動のためのトラック装備ユニット６５２、及びその関連構成要素を含むことができる。。構造体６５０は、天井への取り付け又はその他の方法で取り付けられたトラック６５６を取り付けるための取り付けアセンブリ６５４、及びロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するための複数の支持連結器６５８を含むことができる。図９ａ及び図９ｂを参照すると、マニピュレーター支持構造体６５０は、手術第５１８に対して配置されて、使用中、その場所に固定され、そして、使用位置から移動されるか又はその他の方法で支持連結器６５８の再配置によって収納された配置に再構成されることができる。図９ｂに示されるように、マニピュレーター支持構造体は、一般的に、配置及び手術台５１８の領域からの移動のために水平及び垂直に移動することができる。
【００７４】
図１０ａ〜図１０ｃを参照すると、マニピュレーター支持構造体７００の第五の実施形態の等角及び関連概略図が示されている。マニピュレーター支持構造体７００は、一般的に、マニピュレーター支持構造体７００及びその関連構成要素の移動のための固定ユニット７０２を含むことができる。構造体７００は、床への取り付けのための取り付けアセンブリ７０４、及びロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００の正確な配置のための複数の支持連結器７０６を含むことができる。使用時、マニピュレーター支持構造体７００は、その場で手術台５１８に取り付けることができるか、あるいはまた、手術台５１８が、構造体７００に隣接して配置されることができる。使用後、構造体７００は、支持連結器７０６の再配置によって、収納された配置へ再構成することができる。
【００７５】
図１１ａ〜図１１ｈを参照すると、マニピュレーター支持構造体７５０及び様々な構成要素の第六の実施形態の等角及び関連概略図が示されている。マニピュレーター支持構造体７５０は、一般的に、マニピュレーター支持構造体７５０及びその関連構成要素の移動のための携帯ユニット７５２を含むことができる。構造体７５０は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するための旋回可能な支持体７５４を含むことができる。旋回可能な支持体７５４は、一般的に、垂直軸７５６及び水平軸７５８について旋回可能であることができる。図１１c及び図１１ｄに示されるように、使い捨て可能な滅菌シールド７６０は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００上に配置可能である。滅菌シールド７６０は、手術室／ＥＰラボ環境における滅菌区域からマニピュレーターを隔離することができる。滅菌インターフェースは、任意に、柔軟なカスケットタイプの素材のような密封材または密封要素を含むことによって、操作上の干渉なくマニピュレーターフィンガー（例えば、３１６、３１８、３２０、及び３２２）がカートリッジ（例えば、４０２、４０４）と相互作用することができる一方で、必要な滅菌程度を維持することができる。そのような防壁又は掛け布によって、追加の滅菌の必要なしにマニピュレーターの再使用が可能になる。
【００７６】
図１１ａ及び図１１ｈを参照すると、使用時、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００上に配置された適当な滅菌シールド７６０と共に、マニピュレーター支持構造体７５０が、手術台５１８の隣に配置されることができるか、あるいはまた、手術台５１８が構造体７５０に隣接して配置されることができる。使用後、構造体７５０は、図１１ｆに示されるように壊すことができる。図１１ｇに示されるように、カートリッジ４０２、４０４は、必要に応じて、マニピュレーターケース７６４のヒンジで連結されたカバーを介してアクセスすることによって取り付けられるか又は置き換えることができるか、あるいはまた、図１１ｈに示されるように、区分ケース７６６を、カートリッジの置き換え又はロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００へのアクセスのために設けることができる。
【００７７】
図１２ａ〜図１２ｃを参照すると、マニピュレーター支持構造体８００及び関連構成要素の第七の実施形態の等角及び関連概略図が示されている。マニピュレーター支持構造体８００は、図７ａ及び図７ｂの支持構造体５５０と類似の設計であってよい。マニピュレーター支持構造体８００は、一般的に、ホイール８０４を含む支持フレーム８０２及び手術台５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ８０６を含むことができる。複数の支持連結器８０８は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するために設けることができる。図１２ｃに示されるように、ロボットカテーテルマニピュレーター３００の操作を制御するためにタッチスクリーンインターフェース８１０を設けることができる。図１２ａ及び図１２ｂ、及び支持構造体５５０のための図７ａ及び図７ｂに示されるように、使用時、マニピュレーター支持構造体８００は、手術台５１８に車輪で運ばれて、取り付けアセンブリ８０６でそこに取り付けることができる。
【００７８】
図１３ａ〜図１３ｏを参照すると、マニピュレーター支持構造体８５０及び関連構成要素の第八の実施形態の等角及び関連概略図が示されている。マニピュレーター支持構造体８５０は、図７ａ及び図７ｂの支持構造体５５０と類似の設計であってよい。マニピュレーター支持構造体８５０、一般的に、ホイール８５４を含む支持フレーム８５２及び手術台５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ８５６を含むことができる。複数の支持連結器８５８は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するために設けることができる。図１３ａ、及び支持構造体５５０の図７ａ及び図７ｂに示されるように、使用時、マニピュレーター支持構造体８５０は、手術台５１８に車輪で運ばれて、取り付けアセンブリ８５６でそこに取り付けることができる。図１３ｄ及び図１３ｅを参照すると、使い捨てカバー８６０がロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００に設けられており、該カバーは、ここで説明されるマニピュレーター支持構造体の実施形態のいずれかに関して使用される。図１３ｄ〜図１３ｆに示されるように、使い捨てカバー８６０及び８６２は、２つの部分の頂部及び底部カバー８６４、８６６を含むことができ、生理食塩水バッグ取り付けループ８６８及び総合ハンドル８７０を備えている。図１３ｇ及び図１３ｈに示されるように、カバー８７２は、カテーテル／シース８７４を露出することによるロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００の使用を可能にするために折りたたみ可能であることができる。図１３ｊ〜図１３ｎに示されるように、カバー８７６は、マニピュレーターアセンブリ３００の無制限の操作を可能にするよう、開放及び除去することができる。図１３ｏに示されるように、前述のマニピュレーター支持構造体及び関連構成要素のための別の輸送システムが図示されている。
【００７９】
図１及び図１４ａ〜図１４ｊを参照すると、マニピュレーター支持構造体９００及びその様々な構成要素の第九の実施形態の等角概略図が示されている。マニピュレーター支持構造体９００は、一般的に、格納可能なホイール９０４を含む支持フレーム９０２及び手術第５１８に取り付けるための取り付けアセンブリ９０６を含むことができる。複数の支持連結器９０８は、ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ３００を正確に配置するために設けることができる。図１４ａ及び図１４ｂに示されるように、マニピュレーター支持構造体９００は、使用時にそれぞれ配置されて、格納／輸送構成されるように示されている。図１４ａ及び図１４ｂに示されるように、使用時に、マニピュレーター支持構造体９００は、車輪によって手術台５１８に運ばれて取り付けアセンブリ９０６によってそこに取り付けられる。その後、ホイール９０４は、手術する人の経路から外れて配置されるステップペダル（図示せず）によって開放されると上方に向かって旋回することができる。
【００８０】
図１４ａ〜図１４ｃを参照すると、マニピュレーター支持構造体９００は、マニピュレーターアセンブリ３００の上に配置される滅菌カバー９１０を含むことができる。その他の構成要素は、潅注チューブ９１２、ＵＳＢ／電源コネクタ９１４、及び電源ポート、ネットワークポート、及びＥｎＳｉｔｅ（商標）  ｓｙｓｔｅｍ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎを含む制御モジュール９１６を含むことができる。生理食塩水バッグは、ハンガー９１８に取り外し可能に吊すことができ、折りたたみ可能な棚９２０を、生理食塩水ポンプ及び／又はアブレーションジェネレーター９２２のような機器のために設けることができる。
【００８１】
図１４ｄを参照すると、図１のマニピュレーターアセンブリ３００の拡大図が示されている。図１４ｄに示されるように、滅菌カバー９１０を含むマニピュレーターアセンブリ３００は、電源オン・オフスイッチ９２４、９２６、及び緊急電源スイッチ９２８をさらに含むことができる。マニピュレーター及びカートリッジ電気的／制御接続は、９３０、９３２に設けることができる。ハンドル９３４は、必要に応じてマニピュレーターアセンブリ３００を操作するのに使用することができる。適当なＬＥＤ９３６、９３８は、カテーテルカートリッジ及びシースカートリッジの適切な接続を表示するために設けることができる。図１４ｄ〜図１４ｆに示されるように、マニピュレーターアセンブリ３００は、留め具９４４及びワッシャー／アライナー９４６を備える２点剛性連結部９４２によって回転軸９４０において支持連結器９０８に回転可能に接続することができる。
【００８２】
図１４ａ〜図１４ｃ及び図１４ｇ〜図１４ｊを参照すると、マニピュレーターアセンブリ支持構造体９００の第九の実施形態に関して、カートリッジ４００は、操作ベースの戻り止め９５２上に抵抗スナップ式固定用の寸法のカットアウト９５０を含むことができる。マニピュレーターアセンブリ３００からカートリッジを開放するために、解放ボタン９５４を設けることができる。図１４ｇに示されるように、カートリッジ４００は、張力緩和接続部９５６におけるカテーテル・シースの柔軟な接続部、及び電気的接続部９６８を含むことができる。図１４ｈに示されるように、カートリッジの取り付け、取り外し、及び把持を容易にするための人間工学的把持領域９５８を設けることができる。図１４ｉを参照すると、各カートリッジは、それぞれが操作ベースの戻り止め及びスロットと係合可能な制御ピンスロット９６２及び制御戻り止め９６４を備えるガイドキール９６０を含むことができる（図１４ｇ参照）。さらに、図１４ｊに示されるように、カートリッジの保管及び輸送のために滅菌キャップ９６６を設けることができ、使用のためにキャップを取り外すことができる。当業者は、本開示を参照して、図１４ｇ〜図１４ｊのカートリッジ設計が、本明細書、あるいは上記で特定された本願と同一出願人による同時係属中の出願に開示されたその他のマニピュレーターアセンブリ及び付属の構成要素のいずれとも組み合わせて利用することができることを容易に理解するであろう。
【００８３】
上記の説明に基づいて、前述の連結式支持構造体は、処置又は治療をより良好に容易にする位置で（例えば、カテーテル法を促進させるための大腿静脈／動脈の近くで）マニピュレーターアセンブリ３００を保持することができる。図２ａ〜図１４ｊを参照して説明したそのような支持構造体は、限定されることなく、ジョイントを含むことができ、該ジョイントは各ジョイントに対するガス式又は油圧式支援を備えることができ、その場で移動する構成要素を減速させるか固定するためのブレーキ機構をさらに含むことができる。マニピュレーターアセンブリの垂直又はその他の動きを支持するために、全てのジョイントにガス油圧式支援機構を設置することができる。また、全てのジョイントに、電子的又は電子機械的ブレーキをあらゆる自由度で設置することができる。ブレーキは、ロックされた状態がデフォルトとなるように構成し、いかなる動きを可能とするのにも電力が必要とされるようにすることができる。一時的な電力消失がロック解除やジョイントの動きを生じさせないように、通常はロックされた構成を設けることができる。このシステムはまた、小さい衝撃下においても移動を防止するのに十分な安定性で設計することができる。
【００８４】
図１、図１５ａ及び図１５ｂを参照すると、発明の名称“Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ”及び“Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ”の本願と同一出願人による同時係属中の出願でより詳細に説明される入力制御システム１００に関して、図１のロボットカテーテルシステム１０で使用可能な例示的なジョイスティックが開示されている。
【００８５】
具体的には、ロボットカテーテルシステム１０の実施形態は、ユーザーインターフェースデバイス１０００を含むことができる。いくつかの実施形態に関して、そのようなデバイスは、ジョイスティックに類似してよく、使用者（ユーザー）が慣用的なカテーテルハンドル制御様の方法でシステムに入力を付与することができる。一般的に図１５ａ及び図１５ｂに示されるように、システムの実施形態は、機器を備えたシース及びカテーテルハンドル１００２、１００４（又は逆も同様）をそれぞれ含むことができ、それらは、長手方向で移動することができ（例えば、方向Ｄ３及びＤ４）、個別に回転可能であり（方向Ｒ１及びＲ２）、及び／又は１又は２以上の移動可能なサムタブ（例えば、要素１００６、１００８）を含むことができる。使用者による入力を記録するために、例えば、ポテンショメーター又はモーター／エンコーダーで移動の各程度を測定することができる。
【００８６】
慣用的な手動によるカテーテル制御に擬態して、カテーテルシステム１０の実施形態は、長手方向に移動する入力ハンドルが、カテーテル／シース遠位先端をそれぞれの長手方向において移動させることができるように構成することができる。しかしながら、慣用的な手動カテーテルと異なって、自動化カテーテルシステムは、一般的に、この移動をカートリッジを、前進させるか又は後退させることによって達成させる。さらに、ロボットカテーテルシステム１０は、いずれかのハンドルが回転するとカテーテル／シース先端に仮想的な回転が生じるように、またサムタブが移動すると現在の偏向面における偏向を生じさせるように構成することができる。
【００８７】
ユーザーインターフェースデバイス１０００の実施形態において、デバイスの運動制御のいずれか又は全ては、要素が開放された後に、各制御要素を設定配置又は“ホーム”配置に戻すバネセンタリング特性を関連させる／採用することができる。そのようなセンタリング特性は、運動全体を絶対的に記録するのではなく、“ホーム”配置からの増分移動として様々な入力運動を登録することで、遠位先端の高精度な運動補正を可能にする。
【００８８】
実施例において、サムタブ型の制御の代わりに、ユーザーインターフェースデバイス１０００が、ダイアル制御を追加的に含むかまたはそれで置き換えることができる。さらに、使用者の望みに合わせるために、そのようなユーザーインターフェースデバイスの一実施形態は、カテーテル／シース入力に関する制御の様々な組み合わせ（ダイアル及びサムタブハンドル）を使用することができるようハンドルを完全に交換可能にすることができる。別の実施形態において、ユーザーインターフェースデバイス１０００は、システムが記録するジョイスティックの動きのいずれかに関して押されなければならない安全ボタン（例えば、“デッドマンスイッチ（ｄｅａｄ−ｍａｎ  ｓｗｉｔｃｈｅｓ）”）をさらに含むことができる。この設計は、実際のカテーテルチップの位置に不慮の動きが影響するのを防ぐ。さらに別の実施形態において、ユーザーインターフェースデバイス１０００は、所望又は必要な場合、医師が、心臓環境内に配置することでき（図１を参照）、そして物理的にカテーテルを配置することができる、仮想現実外科システムをさらに含むことができる。
【００８９】
図１６ａ〜図１６ｅにおいて一般的に示されるように、ユーザーインターフェースデバイス１０００のためのそのようなデバイスの物理的構成は、実際のカテーテルに類似させることができるが、異なるスケールであってよい。図１６ｄ及び図１６ｅに示されるように、例示目的で、様々な部分が、プルワイヤー、ワイヤーダクト、及び可変剛性部分１０１０、１０１２、１０１４と共に従来のカテーテルに関連して構成することができる。一実施形態において、このデバイスの全ての動きは、センタリング特性（例えば、バネセンタリング機構１０１６）と共に構成することができ、該デバイスは開放されると本質的に初期位置に戻る。この構成は、増分入力制御スキームに有用又は適し得る。
【００９０】
他の実施形態において、デバイスは、センタリング機構を用いることなく構成することができ、その際、デバイスの絶対位置は、実際のシース及びカテーテルの絶対位置を制御するのに代わりに使用され得る。そのような絶対的なアプローチにおいては、入力デバイスの物理的制限を、実際のカテーテル及びシースの物理的制限（例えば曲げ径に基づく動きの制限、シース中に格納されるカテーテルなど）に模して設計することができる。
【００９１】
使用者の入力を記録するために、動きの各程度は、一般的にポテンショメーター又はモーター／エンコーダーのいずれかを用いて測定することができる。モーター／エンコーダーが使用される場合、システムはカテーテルが仮想壁と接触した場合の“感覚（ｆｅｅｌ）”のような、特定のイベントにおける触覚フィードバックを提供することもできる。本発明の実施形態はまた、デバイスの遠位端上にアブレーション活性化ボタンを含むこともできる。
【００９２】
機器を備えたグローブの形態のユーザーインターフェースデバイスを説明する。
【００９３】
ロボットカテーテルシステム１０のいくつかの実施形態に関して、ユーザーインターフェースデバイス１０００は、機器を備えたグローブを含むか又はその形態を取ることができる。実施形態において、使用者の／着用者の人差し指は、仮想カテーテルチップとして作用するよう機器を搭載することができる。別の実施形態において、使用者は、実際のカテーテルチップを先端の仮想表現と相互作用させることによって操作する能力を有することができる。そのようなユーザーインターフェースデバイスに関して、使用者は、（加速度計及び位置センサーのような）センサーを搭載したグローブを着用することができる。次いで、このデバイスは、カテーテル及び／又は心臓生体構造の３次元映像を、例えばホログラフィック像によって、操作又は該映像と相互作用することができる。
【００９４】
そのような入力制御手段の一実施形態において、遠隔制御“グローブタイプ”システムは、磁場発生装置（Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  Ｍｅｄｉｃａｌから販売されているＮａｖＸ（商標）  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｙｓｔｅｍを伴うような）が外部に取り付けられた液体タンク（例えば水タンク）内でもさらに実施することができる。そのような実施形態に関して、機器を備えたグローブは、タンク中に延在させることができる一方、使用者の指（例えば人差し指）又はグローブのその他の部分に電極が搭載されて、グローブ全体に関する位置及び配向情報又はグローブの位置を検出可能である。
【００９５】
一実施形態において、電極（例えば、ＮａｖＸタイプ電極）は、使用者の人差し指に配置されて、カテーテル上の同様の電極に対応させることができ、グローブ電極の動きは、実際のカテーテル電極の対応する動きを生じさせるよう構成することができる。さらに、所望される場合、増分運動制御スキームは、例えばフットペダルのような作動スイッチを導入することによって実施することができる。そのような制御／スイッチは、一連の動きが後の使用のために（例えば制御目的で）記録されるべきシステムに表示することができる。
【００９６】
遠位カテーテルチップに対する実際の検知力に基づく触覚フィードバックが説明される。
【００９７】
ユーザーインターフェースデバイス１０００の一実施形態は、“触覚フィードバック”と呼ばれることの多いタッチ式フィードバックを含むことができ、これは、使用者がデバイスを把持している間に感じることができる、ユーザーインターフェースデバイス１０００に接続されたモーターによって発生する力を含むことができ、本願と同一出願人による同時係属中の、発明の名称“Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｈａｐｔｉｃ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ”の出願にも開示されており、参照によりその全体が組み入れられる。これらの力は、物理的カテーテルチップに適用された実際の又は計算された力に基づくことができる。一実施形態において、ユニットは、カテーテルの先端中の力及び／又はインピーダンスセンサーを用いて力を検知することができ、入力ハンドルに対応する力を発生させる。別の実施形態において、力は、Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ，  Ｉｎｃ．のＥｎＳｉｔｅ（商標）  ｓｙｓｔｅｍに関連するような、心臓生体構造の計算された幾何学モデルに基づくことができる。
【００９８】
一実施形態において、モーター／エンコーダーを各自由度で装備された入力デバイスを採用することによって、使用者に触覚フィードバックを伝達することができる。処置の大部分に対してモーターは受動モードで作動することができるが、システムがフィードバックを要求する場合、モーターに、特定の自由度で使用者の動きを遅延可能な入力制御においてトルクを発生させるように電圧を加えることができる。受動モードにおいては、モーターは典型的には顕著な遅延力を生成しないが、取り付けられたエンコーダーが視覚化及び制御ルーチンに使用するための入力値を記録することができる。
【００９９】
触覚応答が伝達される前に、システムは、最初にそのような力の適切性及び大きさを計算することができる。一実施形態において、そのような力は、実際のカテーテルチップと心臓の生体構造の部分の間の接触を再現しようと試みることができる。一実施形態において、そのような接触は、カテーテル／シースの遠位先端上の１つ以上の力センサーを介して直接検知することができるか、あるいは表示された幾何学的コンピューターモデル内の仮想カテーテル／シース位置に基づいて計算されることができる。
【０１００】
一実施形態において、触覚力が実際のカテーテル接触に基づく場合、カテーテルの遠位チップは、力センサーを搭載することができる。そのような力センサーは、限定されることなく、ロードセル、形状記憶合金をベースとする力センサー、圧電力センサー、歪みゲージ、又は光学ベース又は音響ベースの力センサーを含むことができる。別の実施形態において、接触センサーは、検知されたインピーダンスに関連するような電気接触に基づくことができる。
【０１０１】
一実施形態において、実際の接触検知を採用することにより、センサーは、実際の物理的又は電気的接触の典型信号を生成することができる。力の大きさと方向、並びに入力デバイスの現在の位置に基づいて、システムは、組織による妨害によるさらなる動きに抵抗できる対応トルクを入力デバイスに生成させることができる。システムは、使用者がこの反応力をまるで入力デバイスが“仮想壁”に衝突したと“感じる”ように構成することができる。
【０１０２】
システムのキャリブレーションに基づいて、使用者が入力ジョイスティックにおいて感じる抵抗力はより多い、あるいはより少ない“弾力”を持つことができる。すなわち、システムを、チップと心臓壁との衝突が、不動対象との剛体衝突であるように感じるか、あるいはおそらくは柔らかいスポンジとの接触のように感じるかのように調整することができる。
【０１０３】
仮想心臓生体構造に近接した仮想カテーテルチップに基づく触覚フィードバックが説明される。
【０１０４】
上述したように、一実施形態において、触覚フィードバック力は、仮想カテーテルモデルと心臓生体構造のコンピューター生成表示の間の近似から計算された接触力に基づいて使用者に伝達可能である。一実施形態において、カテーテルの配置は、インピーダンスベースの配置検出システム（例えばＳｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＮａｖＸ（商標）  ｓｙｓｔｅｍに関連するようなもの）によって得られる。さらに、そのような心臓生体構造のコンピューター生成表示は、従前のＣＴ又はＭＲＩデータ、又は（Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＮａｖＸ（商標）  ｓｙｓｔｅｍによって創出されるか又は維持されるような）モデルに由来することができる。
【０１０５】
そのような実施形態／構成により、使用者は、心臓生体構造の事前に得られた幾何学的モデルを有することができる。このモデルは、視覚化システム（Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＮａｖＸ（商標）  ｓｙｓｔｅｍのような）によってＥＰ使用者が見ることができることができる。このモデルは、例えば、予め捉えられたＣＴ又はＭＲＩ画像、及び／又は（例えばＳｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＮａｖＸ（商標）  ｓｙｓｔｅｍを有する）マッピングカテーテルの実際の位置データを検知することによって得られた“皮をむかれた”幾何学形状を使用することによって組み立てることができる。モデルがいったん組み立てられると、カテーテル配置システム（例えば、Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＮａｖＸ（商標）  ｓｙｓｔｅｍ）は、作業カテーテルを計算された幾何学的モデルの内側に配置することができる。一実施形態において、カテーテルが幾何学形状内で動かされると、触覚システムは、カテーテルの配置と生成された幾何学形状の配置とを比較するのに使用することができる。カテーテルが、生成された幾何学形状に接触するように認識される場合、抵抗力を、関連する入力デバイスに関連して、例えば取り付けられたモーターを用いて生成することができる。
【０１０６】
一実施形態において、幾何学的モデルは、例えば、心調律又は呼吸調律のような反復生理学的信号に対して登録することができる。この信号は、実際の処置において検知されると、モデルの幾何学形状は動的に変化され得る。その後、これは、次いで、計算された触覚フィードバックが、患者内で実際に起こっているより正確な接触表示を提供できるようにする。
【０１０７】
図１７を参照すると、サムスイッチ偏向の方向を示すための視覚化ソフトウェア中の方位ベクトルディスプレイが説明される。
【０１０８】
いくつかの慣用的な、非ロボットカテーテル手技を用いて、カテーテルハンドル上のサムスイッチによって、対応する操舵ワイヤーを緊張させることによってカテーテルが偏向される。そのようなスイッチは、典型的に、カテーテルの遠位先端を単一面における２つの対向する方向において横方向に偏向させることができる。偏向が、１つ以上の面において望まれる場合、使用者は通常、カテーテルをその長手方向軸について物理的に回転させて、偏向面を回転させなければならない。
【０１０９】
慣用的な非ロボット制御とは異なり、ロボットカテーテルシステム１０は、同様の配置結果を達成するのにカテーテルの物理的回転を必要としない。代わりにシステムは、４つ（又はより多くの）操舵ワイヤーの使用（本願と同一出願人による共通の発明の名称“Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｒｏｔａｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ”の出願において説明されるような回転可能なカートリッジを使用する場合を除く）によって遠位先端の３６０度の動きを達成することができる。一実施形態において、４つの操舵ワイヤーのそれぞれは、カテーテルの／シースの周囲に等間隔にある（例えば、９０度開けて配置される）。一実施形態において、上記のような機器を備えた慣用的なカテーテルハンドル入力制御の導入することにより、使用者に、サムスイッチが作動されると遠位チップが偏向するという発想を与えるためにインジケーター（図１７中の例示矢印を参照）が設けられる。
【０１１０】
ロボットカテーテルシステム１０の一実施形態は、コンピューター視覚化（例えば、Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  ＭｅｄｉｃａｌのＥｎＳｉｔｅ（商標）  ｓｙｓｔｅｍに関連して提供されるようなディスプレイ）において代表（例えば偏向面ベクター）を含むことによって偏向方向の表示を提供する。一実施形態において、そのような表示（例えばベクター）は、物理的なカテーテルの仮想表示のチップ近くにスーパーインポーズした矢印を含むことができる。そのような矢印は、サムスイッチが使用者に向かって引っ張られた場合に、カテーテルが移動する方向を示すことができる。同様に、制御（例えばサムスイッチ）を押すことにより、カテーテルが反対側、矢印の尾の方向に偏向される。使用者は、次いで、入力ハンドルを回転させることによってこのベクターを回転させることができ、これは、その後、取り付けられたモーター／エンコーダー又はポテンショメーターによって検知することができる。同様に、偏向ベクターは、シース視覚化に関連させることができる。
【０１１１】
“受動的”操舵ワイヤーの能動的緊張が、図５ａ〜図５ｅ（上述したような）及び図１８を参照して簡単に説明される。
【０１１２】
ロボットカテーテルシステム１０の実施形態は、カテーテルチップの３６０度の偏向を可能にするために複数の（例えば４つの）個別に制御される操舵ワイヤーを採用する。図１８に一般的に示されるように、４つのワイヤーの実施形態は、所与の動きのいずれかについて、所望の遠位先端偏向を生じさせるよう（複数のうちの）１つ又は２つの隣接する操舵ワイヤーを近位方向において緊張させることができる。操舵ワイヤーを緊張させる選択的な制御によって、自動化されたカテーテルシステムは、カテーテルのその長手方向軸での物理的回転を必要とすることなく、遠位先端の３６０度の偏向を得る能力を有する。
【０１１３】
図１８において簡略化された二線式カテーテルを用いて示されるように、いずれかの偏向の間、直接緊張されない操舵ワイヤー（“受動的”操舵ワイヤー）は、遠位方向に待避する傾向がある。
【０１１４】
上述したように、ロボットカテーテルシステム１０の実施形態は、（例えば、近位方向にフィンラー／スライダーブロックを動かすことによって）操舵ワイヤーに緊張を与えることができる。図１８に一般的に示されるように、能動的マニピュレーターフィンガー１０５０は、スライダーブロック１０５２を近位方向に押す。この動きによって、取り付けられた操舵ワイヤー１０５４が緊張し、その結果、カテーテルチップが遠位において偏向する。変位可能とするために、いく分、カテーテルの湾曲部の曲率半径に起因して、操舵ワイヤー１０５６は、遠位方向で動かなければならない。これは、取り付けられたスライダーブロック１０５８を遠位方向に引っ張る。一実施形態において、マニピュレーターフィンガーは、（例えば、高精度駆動機構に対する）それらの機械的取り付けに起因して自由に動くことができない。次いで、受動的スライダーブロック１０５８を遠位に動かせるよう、マニピュレーターフィンガー１０６０は、遠位方向で動かざるを得ない。
【０１１５】
一実施形態において、フィンガー１０６０が受動的操舵ワイヤー１０５６を妨げることがないように、各フィンガーは、操舵ワイヤーを制御的に緊張できない場合、“ホーム”配置に引っ込められることができる。そのようなホームへ戻る（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｈｏｍｅ）構成は、少なくともいく分、各フィンガー１０６０が受動的なスライダーブロック１０５８の遠位の動きを妨げることがないよう確実にすることができる。。しかしながら、そのような構成を採るにあたり、受動スライダーブロックが求められる動きを生成するように緊張させなければならない際に、フィンガー１０６０をスライダーブロック１０５８と接触するように戻すのに必要な時間に起因して、システム応答時間の低減及び起こりうる遠位チップの段階的な動きに関連した問題に対処するための構成が含まれることが好ましい。
【０１１６】
別の実施形態において、各マニピュレーターフィンガー１０６０の機械的連携に力センサーを導入することによって受動的スライダーブロック１０５８は、自由に引っ込めることができるとともに、接触までの待ち時間を避けることができる。そのような実施形態において、各受動的フィンガー１０６０は、フィンガー１０６０と受動的操舵ワイヤースライダーブロック１０５８の間の最小限の接触力が常に維持されるよう制御可能に配置されることができる。これは、全ての受動的操舵ワイヤー１０５６が、“待機”状態に維持され、それでいて大幅に妨げられることはないことを確実にする。そのような“能動的緊張”は、例えば、歪みゲージを使用して各フィンガー１０６０に及ぼされる力を絶えず監視する閉ループアルゴリズムに関連する。“能動的緊張”制御ルーチンは、その後、限界領域内（例えば、５０〜１００ｇの力）でフィンガー１０６０とスライダーブロック１０５８の間の接触を維持するよう、接続された駆動機構を作動させることによって対応する受動的フィンガー１０６０を移動させる。
【０１１７】
予め設定されたカテーテル“速度区域（ｓｐｅｅｄ  ｚｏｎｅｓ）”が図１９を参照して簡単に説明される。
【０１１８】
心室の周囲で使用者がカテーテルを安全でありながら迅速に操舵するのを支援するため、ロボットカテーテルシステム１０は、カテーテルチップの動きを最適化するのに予め設定された“速度区域”を採用することができる。図１９に関連して説明されるように、区域Ａは、心室中の最も中心に、かつ安全な領域に設定することができる。区域Ａにおいて、カテーテルチップは、カテーテルチップがこの領域を通常の速度より速く、例えば入力運動の２００％で横断するように速度を上げることができる。使用者がカテーテルを心臓壁に近づけるよう動かす際、使用者は速度ではなく正確さが強化されることを望み得る。そのため、区域Ｂ及び区域Ｃは、意図的にかつ徐々に入力運動とチップ運動の間の倍率を減少させることができる。最後に、使用者は、幾何学的形状の外部の領域、例えばカテーテルがその中に侵入するのが妨げられる区域Ｄを画定する能力を有する。あるいはまた、この“外部区域”は、許容可能な領域中にカテーテルを“押し”戻す力を提供するようにモデル化することができる。
【０１１９】
所望される場合、システムは、対応する触覚応答を入力ジョイスティック中に含むことができる。区域Ａ、Ｂ及びＣに関して、そのような触覚応答は、（例えば、先端が壁に近づくにつれて、使用者が、あたかも先端が少しずつ深くなる軟泥の中に捕らわれていくと感じるかもしれない）ハンドルにかかる減衰力を変化させることを含み得る。いったん先端が区域Ｃと区域Ｄの間の障壁を渡り始めると、この感覚は、不注意な継続運動を妨げる力によって達成され得る。
【０１２０】
本発明のいくつかの実施形態をある程度の特定性で上述してきたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に対する様々な変更を行うことができるであろう。ＡＵ方向に対する言及（例えば、上方、下方、上方に向かって、下方に向かって、左、右、左側に向かって、右側に向かって）は、本発明の読者の理解を助けるために単に識別目的で使用されており、特に、位置、向き、又は本発明の使用に関する制限を創出するものではない。結合に関する言及（例えば、取り付けられた、連結された、接続された、など）は広く解釈されるべきであり、要素の接続間の中間部材及び関連する要素間の運動を含むことができる。従って、結合に関する言及は、２つの要素が直接接続されていること、及び相互に対して固定されていることであると推量する必要はない。前述に含まれた又は添付図面に示された全事項は、単なる例示であると解釈されるべきであり、限定されるものと解釈されるべきではない。細部や構造における変更は、添付の特許請求の範囲に定義される発明から逸脱することなく行うことができる。
【図１】
2014158942.tif 000003
【図２ａ】
2014158942.tif 000004
【図２ｂ】
2014158942.tif 000005
【図２ｃ】
2014158942.tif 000006
【図３ａ】
2014158942.tif 000007
【図３ｂ】
2014158942.tif 000008
【図３ｃ】
2014158942.tif 000009
【図３ｄ】
2014158942.tif 000010
【図３ｅ】
2014158942.tif 000011
【図３ｆ】
2014158942.tif 000012
【図３ｇ】
2014158942.tif 000013
【図３ｈ】
2014158942.tif 000014
【図３ｉ】
2014158942.tif 000015
【図３ｊ】
2014158942.tif 000016
【図３ｋ】
2014158942.tif 000017
【図３ｌ】
2014158942.tif 000018
【図３ｍ】
2014158942.tif 000019
【図４ａ】
2014158942.tif 000020
【図４ｂ】
2014158942.tif 000021
【図４ｃ】
2014158942.tif 000022
【図４ｄ】
2014158942.tif 000023
【図４ｅ】
2014158942.tif 000024
【図４ｆ】
2014158942.tif 000025
【図４ｇ】
2014158942.tif 000026
【図５ａ】
2014158942.tif 000027
【図５ｂ】
2014158942.tif 000028
【図５ｃ】
2014158942.tif 000029
【図５ｄ】
2014158942.tif 000030
【図５ｅ】
2014158942.tif 000031
【図６ａ】
2014158942.tif 000032
【図６ｂ】
2014158942.tif 000033
【図６ｃ】
2014158942.tif 000034
【図７ａ】
2014158942.tif 000035
【図７ｂ】
2014158942.tif 000036
【図８ａ】
2014158942.tif 000037
【図８ｂ】
2014158942.tif 000038
【図８ｃ】
2014158942.tif 000039
【図９ａ】
2014158942.tif 000040
【図９ｂ】
2014158942.tif 000041
【図１０ａ】
2014158942.tif 000042
【図１０ｂ】
2014158942.tif 000043
【図１０ｃ】
2014158942.tif 000044
【図１１ａ】
2014158942.tif 000045
【図１１ｂ】
2014158942.tif 000046
【図１１ｃ】
2014158942.tif 000047
【図１１ｄ】
2014158942.tif 000048
【図１１ｅ】
2014158942.tif 000049
【図１１ｆ】
2014158942.tif 000050
【図１１ｇ】
2014158942.tif 000051
【図１１ｈ】
2014158942.tif 000052
【図１２ａ】
2014158942.tif 000053
【図１２ｂ】
2014158942.tif 000054
【図１２ｃ】
2014158942.tif 000055
【図１３ａ】
2014158942.tif 000056
【図１３ｂ】
2014158942.tif 000057
【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１３ｅ】
2014158942.tif 000060
【図１３ｆ】
2014158942.tif 000061
【図１３ｇ】
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【図１３ｈ】
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【図１３ｉ】
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【図１３ｊ】
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【図１３ｋ】
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【図１３ｌ】
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【図１３ｍ】
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【図１３ｎ】
2014158942.tif 000069
【図１３ｏ】
2014158942.tif 000070
【図１４ａ】
2014158942.tif 000071
【図１４ｂ】
2014158942.tif 000072
【図１４ｃ】
2014158942.tif 000073
【図１４ｄ】
2014158942.tif 000074
【図１４ｅ】
2014158942.tif 000075
【図１４ｆ】
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【図１４ｇ】
2014158942.tif 000077
【図１４ｈ】
2014158942.tif 000078
【図１４ｉ】
2014158942.tif 000079
【図１４ｊ】
2014158942.tif 000080
【図１５ａ】
2014158942.tif 000081
【図１５ｂ】
2014158942.tif 000082
【図１６ａ】
2014158942.tif 000083
【図１６ｂ】
2014158942.tif 000084
【図１６ｃ】
2014158942.tif 000085
【図１６ｄ】
2014158942.tif 000086
【図１６ｅ】
2014158942.tif 000087
【図１７】
2014158942.tif 000088
【図１８】
2014158942.tif 000089
【図１９】
2014158942.tif 000090
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月10日(2014.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレーター支持構造体に支持される少なくとも１つのロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリであって、該ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリは、少なくとも１つの取り外し可能なロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを備え、各カートリッジは、トラックに沿って該ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して直線的に移動可能である、上記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリと、
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの作動を制御するための入力制御システムと、
前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジにそれぞれ取り付けられたカテーテル及びシースの少なくとも１つの位置を表示するための少なくとも１つのディスプレイモニターを備える視覚化システムと、
を備える、ロボットカテーテルシステム。
【請求項２】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを手術台に取り付けるための取り付けアセンブリを含む、請求項１に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項３】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に支持するための少なくとも１つの支持アームを含む、請求項１又は２に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項４】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して鋭角に配置された平面において前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項３に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項５】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して鋭角に配置された平面における移動のために前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項３に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項６】
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリ支持構造体が、手術台に対して実質的に固定されて配置される、請求項１〜５のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項７】
さらに、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの汚染を防ぐための滅菌シールドを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項８】
前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及び前記ロボットシースデバイスカートリッジの少なくとも１つが、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリに対して回転可能である、請求項１〜７のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項９】
前記マニピュレーター支持構造体が、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送を容易にするための少なくとも１つの格納可能なホイールを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１０】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面において前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリを調節可能に配置する、請求項３に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１１】
前記支持アームが、概して水平に配置された手術台に対して概して直角に配置された平面における移動のために前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及びロボットシースデバイスカートリッジを調節可能に配置する、請求項３に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１２】
さらに、前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリの輸送及び滅菌に使用するためのケースを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１３】
前記ロボットカテーテルシステムが、持ち上げることなく移動可能である、請求項１〜１２のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１４】
前記ロボットカテーテルマニピュレーターアセンブリが、相対的に移動可能な少なくとも１つのカテーテル操作ベース及び少なくとも１つのシース操作ベースを含む支持部材を含み、各操作ベースはそれぞれ前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジ及び前記ロボットシースデバイスカートリッジに対して解放可能に接続可能である、請求項１〜１３のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１５】
前記カテーテル操作ベース及び前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジの一方が、前記カテーテル操作ベース及び前記ロボットカテーテルデバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能である、少なくとも一つの第一の要素を、前記カテーテル及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記カテーテルの動きを制御するために含む、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１６】
前記シース操作ベース及び前記ロボットシースデバイスカートリッジの一方が、前記シース操作ベース及び前記ロボットシースデバイスカートリッジの他方に摺動可能に係合される少なくとも１つの相補的第二の要素と係合可能な、少なくとも１つの第一の要素を、前記シース及び前記第一及び第二の要素の一方に取り付けられた操舵ワイヤーを牽引することによって前記シースの動きを制御するために含む、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１７】
前記カテーテル操作ベース及び前記シース操作ベースが、相互に対して及び前記支持部材に対して直線的に移動可能である、請求項１４に記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１８】
前記入力制御システムが、仮想心臓生体構造に近位の仮想カテーテルチップに基づく触覚フィードバックを含む、請求項１〜１７のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項１９】
前記視覚化システムが、前記入力制御システムのためのサムスイッチ偏向の方向を示す方位ベクトルディスプレイを含む、請求項１〜１８のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２０】
前記入力制御システムが、前記カテーテル及び前記シースに取り付けられた操舵ワイヤーの能動的緊張を含む、請求項１〜１９のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２１】
前記入力制御システムが、患者の生体構造中の所定の区域における前記カテーテル及びシースの動きの速度を変更するための予め画定された速度区域を含む、請求項１〜２０のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【請求項２２】
前記各カートリッジは、対応する操作ベースを介して前記トラックに連結されている、請求項１〜２１のいずれかに記載のロボットカテーテルシステム。
【外国語明細書】
2014158942000001.pdf
2014158942000002.pdf
2014158942000003.pdf
2014158942000004.pdf