(57)【要約】  患者の頭部の領域またはその周りで、診断または外科治療のための構成部品または器具を、ガイドおよび制御しながら位置決めおよび移動するためのロボット化された装置が提供され、前記装置は、一連の運動連鎖を生成し、その自由端であり制御された端部に、上記の構成部品または器具を担持する、ロボットデバイスを含む。装置１は、前記ロボットデバイス５が、互いに連続して連結された３つの運動サブアセンブリ７、７’、７”から構成され、１つには、回転関節を有する機構の形態であり、３自由度の連続様式の球面運動配置に対応し、関節要素すべてが患者を収容するための容積の外部に置かれ、それらの回転軸が治療位置にある患者の頭部の仮定中心にほぼ対応する焦点と同一点で交わる、第１のサブアセンブリ７と、もう１つには、焦点を通る軸に沿って線形並進するための機構の形態である第２のサブアセンブリ７’と、最後に、回転関節を備えた第２の機構の形態であり、第２のサブアセンブリ７’の可動部分と一体に連結されており、３自由度の連続様式の球面運動配置とも対応する第３のサブアセンブリ７”とを含むことを特徴とする。
2009540999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の頭部またはその周りで、特に画像プローブまたは経頭蓋磁気刺激プローブ等、診断または外科治療のための構成部品または器具を、ガイドおよび制御しながら位置決めおよび移動するためのロボット化された装置にして、前記装置が、基本的に支持構造を含み、該支持構造に、一連の運動連鎖を生成してその自由端であり位置制御される端部に上記の構成部品または器具を担持するロボットデバイスの構成要素と、前記支持構造の一部でありまたはそれと組み合わされている、基本的に座位にある患者を支持し保持するための調整可能なデバイスとが取り付けられている、装置（１）であって、前記ロボットデバイス（５）が互いに連続して連結された少なくとも２つ（７、７’）、好ましくは３つ（７、７’、７”）の運動サブアセンブリからなり、１つには、回転関節機構（８、８’、８”）の形態であり、第１の関節（８）によって支持構造（４）と一体化されており、３自由度の連続様式の球面運動配置に対応し、関節要素（８、８’、８”）すべてが、患者（３’）を収容することのできる空間（９）の外部に置かれ、それらの回転軸（軸１、軸２および軸３）が治療位置の患者（３’）の頭部（３）の仮定中心にほぼ対応する焦点（ＰＦ）と同一点で交わる、第１のサブアセンブリ（７）と、もう１つには、上記の焦点（ＰＦ）を通る軸（軸４）に沿って線形並進する機構の形態であり、第１のサブアセンブリ（７）と連続して第３の関節（８”）の可動部分（１０）と一体化されている、第２のサブアセンブリ（７’）と、最後に、必要であれば、第２のサブアセンブリ（７’）の可動部分（１２）と一体化され、３自由度の連続様式の球面運動配置とも対応する、第２の回転関節機構の形態である第３のサブアセンブリ（７”）とを含み、この第３のサブアセンブリ（７”）の関節要素（１１、１１’、１１”）が同一点で交わる回転軸（軸５、軸６および軸７）を有することを特徴とする、装置（１）。
【請求項２】
第１のサブアセンブリ（７）の第１の回転関節（８）が円形スライドとの連結にあり、支持構造（４）と一体化された、基本的に半円弧形状の、好ましくは二重レールであるガイドレール（１３）、および前記レール（１３）上を循環でき、その移動がアクチュエータ（１６）に連結されたトランスミッションリンケージ（１５）によって制御される、可動キャリッジ（１４）を含み、円形移動が治療位置にある患者（３）の正中面で実行され、前記ガイドレール（１３）が前記患者（３’）の頭部（３）の周りを基本的に頭蓋の後側下部から前頭部まで延びるように、位置決めされ延長されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１のサブアセンブリ（７）の第２の回転関節（８’）が、第１の回転関節（８）の一部である可動キャリッジ（１４）内に設けられた軸受（１８）内で回転するように取り付けられたシャフト（１７）を有する軸方向関節からなり、前記シャフトの回転における移動が、前記キャリッジ（１４）によって担持された、例えば歯車付きモータユニットなどのアクチュエータ（１９）によって制御される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１のサブアセンブリ（７）の第３の回転関節（８”）が、摺動式に作用するそれぞれ円弧形状に製造された、好ましくは２つのレール（２０、２１）の形態の円形スライド連結からなり、前記レール（２０および２１）が、基本的に互いに重なり合って置かれ、または長さ全体にわたって重複する折り畳み配置と、わずかな部分を除き互いに重なり合っていない展開配置との間を、互いに対して動くことができる、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
第３の回転関節（８”）を形成するレール（２０、２１）の一方（２０）が、機械的連結によって、またはアクチュエータをロックすることによって、互いに対して定位置で構造的にロックすることができる２つのレール（２０および２１）の第２の回転関節（８’）のシャフト（１７）と堅固に組み立てられ、相互の相対的移動を確保する、請求項３および４に記載の装置。
【請求項６】
例えばケーブル（２２’）など、一定の張力の戻り機構（２２）によって、第１の回転関節（８）の可動キャリッジ（１４）の上端位置に常に力を加えられる、請求項２、３および５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
シャフト（１７）の回転をロックするためのデバイス（２３）が、例えば電磁気タイプの、例えばアクチュエータ（１９）のレベルで停電時に能動的ブレーキの形態となる、アクチュエータ（１９）と組み合わされており、前記デバイス（２３）が、シャフト（１７）が回転軸（軸２）の周りで自由に回転できるように、操作者が電流供給に手動で指示することによって、ロック解除することができる、請求項３および５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
第１のサブアセンブリ（７）の第３の回転関節（８”）のアクチュエータが、停電時に、２つのレール（２０および２１）の相互位置のロックを実行する、請求項４および５のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
特に圧力センサであるストレスセンサが、治療位置にいる患者（３’）の頭部（３）の表面に基本的に垂直である並進方向（軸４）で前記第２のサブアセンブリ（７’）の制御力を生成することを可能にする、第２のサブアセンブリ（７’）と組み合わされており、このサブアセンブリ（７’）はまた、患者（３’）の頭部（３）の表面から遠隔的に構成部品または器具（２）に力を加える、例えば機械的タイプの戻り機構も含む、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
第１および第２のサブアセンブリ（７および７’）を組み込む、４自由度のロボットデバイス（５）を含む、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
第１、第２、および第３のサブアセンブリ（７、７’および７”）を組み込んだ、７自由度の冗長ロボットデバイス（５）を含み、第３のサブアセンブリ（７”）が、球面カフを形成する一連の３つの回転関節（１１、１１’、１１”）を有する機構からなる、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
球面カフを形成する第３のサブアセンブリ（７”）が、基本的に、第２のサブアセンブリ（７’）の可動部分（１２）と一体化されたレール（２４）によって円弧状に形成され、上をアクチュエータ（２６）によって動きを制御されたキャリッジ（２５）が循環する、第１の関節（１１）、一方の端部によって可動キャリッジ（２５）上に堅固に取り付けられ、両側の端部には、円弧状の可動レール部分（２９）とともにそれぞれ作用する固定キャリッジ（２８）をそれぞれ担持する、互いに平行な２つのアーム（２７）によって形成される、第２の関節（１１’）、および、可動レール（２９）と一体化された、軸受プレート（３０）の形態であり、構成部品または器具（２）と一体化されたハブ（３１）を（軸７の周りでの）回転容易に収容することができる、第３の関節（１１”）からなる、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
特に圧力センサであるストレスセンサが、ロボットデバイス（５）に担持された構成部品または器具（２）に一体化され、前記ストレスセンサが第２のサブアセンブリ（７’）の力制御の一部である、請求項１から８および１０から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
磁気刺激コイルを含み、ロボット化された装置に担持されたプローブを基本的に含む、経頭蓋磁気刺激による治療のためのデバイスであって、ロボット化された装置（１）が請求項１から９および１１から１３のいずれかによる装置からなり、７自由度のロボットデバイス（５）を組み込み、制御およびガイドユニットの監視下で、あらかじめ決定された経路に基づいて、前記プローブ（２）を患者（３’）の頭部（３）の周りで自動的に位置決めおよび移動することができることを特徴とする、デバイス。
【請求項１５】
ロボットデバイス（５）の第１のサブアセンブリ（７）の焦点（ＰＦ）に対する頭部（３）の調整を実行する目的で、制御およびガイドユニットとともに作用し、患者を収容する空間（９）内での患者（３’）の頭部（３）の好ましくは位置および向きについての位置決めシステムと、制御およびガイドユニットの監視下で、位置決めシステムによる信号またはデータに基づいて、ロボット化された装置（１）を使用してプローブ（２）の位置を頭部（３）の移動に基づいて制御する制御装置をまた含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
治療するべき患者の脳および頭部のいくつかの画像を、例えばＭＲＩまたはｆＭＲＩによって、生成する、
患者の脳および頭部の３次元モデルを生成する、
刺激するべき皮質領域、および一連の刺激のそれぞれの順番、ならびに周波数、長さ、場合によっては各領域への刺激の力を決定する、
所定の特異性に基づいて、対象となる各皮質領域を最適に刺激するように、デバイスの制御およびガイドユニットによって、または患者の頭部の周りでプローブのコイルの機能中心の経路を外部計算するユニットによって、計算する、
ロボット化された装置内での患者の位置決め、およびロボット化された装置の焦点および３次元モデルに対して、頭部の調整またはフレーミングを実施する、
ロボットデバイスによってプローブの移動を制御しながら、治療後の分析のためにプローブの位置および向きを任意に取得して、刺激処置を開始し自律的に実行する
という段階を連続的に実行する、請求項１４または１５に記載のデバイスを使用する、経頭蓋磁気刺激のための、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用分野に導入することができる、高精度であり使用の安全性が非常に高いロボット装置およびデバイスの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の目的は、より詳細には、構成部品または器具の位置決めおよび移動のためのロボット化された装置、そのようなロボット化された装置を含む経頭蓋磁気刺激デバイスおよび上記のデバイスを導入する経頭蓋磁気刺激プロセスである。
【０００３】
患者の治療または医療用画像処理のための数多くの手順では、必要であればしばしば長時間にわたって（数十分間）、構成部品または器具の位置決めおよび移動を正確に、かつ繰り返して行う必要がある。
【０００４】
これらの試みは、実行を容易にするために機械的支援を用いていたとしても、操作者にとっては冗長であり疲労が大きい。
【０００５】
さらに、操作者は、問題の構成部品および実行される治療または検査のタイプによって、必ず専門の人間、すなわち、一般的には外科医、神経科医、放射線科医、または類似する専門家でなければならない。
【０００６】
さらに、ナビゲーションシステムによって提供される視覚的リターンを任意で利用することができる熟練した操作者であっても、位置決めまたは移動を、あらかじめ計算されたデータと、またはもっと強い理由から所定の手順の同一の繰り返しと、最適に一致させることはできず、効果を得るためには何回か同様の連続的な適用を必要とする。
【０００７】
最後に、実行する治療または検査のタイプによっては、構成部品または器具を手動で取り扱う操作者は、有害な放射線に曝される。
【０００８】
これらの様々な要因は、医師がロボット化された装置を導入する必要性を説明している。
【０００９】
上記で開示されたいくつかの問題は、特に大脳皮質への電気刺激を与えるように設計された経頭蓋磁気刺激に関して、述べられている。
【００１０】
このプロセスの効果はうつ病の場合について実証されており、外傷後不安症、強迫神経症、統合失調症、およびある特定のタイプのてんかん症以外の病理についての研究が現在行われている。
【００１１】
しかし、主に既存の種類の刺激システムの取扱いが困難であることが原因の、同じ手順を再現することをほぼ不可能とする、患者によって大きな、効果のばらつきが観察されている。
【００１２】
実際、現在の手順の実行では、ＭＲＩ画像の機能的使用によって皮質の標的ゾーンを画定するとすぐに、空間での正確な経路を追跡するために、神経科医が、磁気刺激コイルを一体に備えたプローブを、患者の頭部の上で手動で移動させることになる。
【００１３】
しかし、コイルの位置決めを容易にする目的で、ナビゲーションシステムによって視覚的フォローアップが神経科医に提供されたとしても、実際には、プローブの精密な移動を得ることは不可能であることが分かっている。
【００１４】
さらに、そのような手動の治療は、操作者の必要資格および一連のそれぞれの治療にかかる長い時間を考慮すると、処置にかかる費用も非常に問題である。
【００１５】
患者に対して構成部品または器具を位置決めおよび／または移動するように設計された、医療用のロボット化されたデバイスの様々な導入が、すでに知られている。
【００１６】
しかし、これらの既存のシステムは、工業用ロボットデバイスをもとにすることが多く、患者の体の表面でツールまたは器具を移動させるには適しておらず、移動に関して十分な精度が得られず、および／または医療用途では安全性のレベルが不十分である。
【００１７】
さらに、Ｓａｍｕｅｌ  Ｋ．Ｍｏｏｒｅ、「Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ’ｓ  Ｓｈｏｃｋｉｎｇ  Ｎｅｗ  Ｔｏｏｌｓ」、ＩＥＥＥ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ（２００６年３月）という文献によると、パルスを加えられる磁場でのプローブの適用を支持する関節構造を含む経頭蓋磁気刺激デバイスの理論的な説明が知られている。
【００１８】
自動的に操縦され、または操作者によって遠隔に制御されるこの構造は、伸縮式ブラケットを含み、その端部に環状の連結によって、プローブを担持する関節サブアセンブリが支持されている。
【００１９】
サブアセンブリ自体は可動の円形レールを含み、その一端は、環状の連結によって、スライドレールと一体になっており、その上にプローブがスライド式に取り付けられている。
【００２０】
したがって、これらの異なる関節連結の組合せは、５自由度のみしかもたらさず、それにより、この文献によれば、このデバイスのプローブは頭蓋キャップの上側部分の位置にしか到達しない。
【００２１】
さらに、この構造では患者の頭部の前側から後側へのスキャンを実施することが不可能であると思われ、頭蓋の上側表面全体をスキャンすることができるように水平面での並進の可動性を２自由度追加することによって、前記構造を完全にする必要があろう。
【００２２】
さらに、接触位置の周りで、経頭蓋磁気刺激プローブの向きを制御するための機構が提供されていない。
【００２３】
最後に、接触動作の管理は、任意で設けられていても（ＩＥＥ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍの文献はこれについて述べていない）、この構造の構造様式を考慮すると実行は困難であることに留意されたい。また、停電などの事故の場合、患者の頭部とぶつかる危険を冒すことなくプローブを単一の軸に沿って移動することは不可能であり、片持ち梁の数を増やすことでは構造の剛性およびプローブの移動精度にマイナスの影響を及ぼすことにも留意されたい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｓａｍｕｅｌ  Ｋ．Ｍｏｏｒｅ、「Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ’ｓ  Ｓｈｏｃｋｉｎｇ  Ｎｅｗ  Ｔｏｏｌｓ」、ＩＥＥＥ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、（２００６年３月）
【非特許文献２】Ｌｅｂｏｓｓｅ，Ｃ．ｅｔ  ａｌ．、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｓｕｒｇｅｒｙ、日本、大阪（２００６）、第１巻
【非特許文献３】Ｋａｖｒａｋｉ，Ｌ．ｅｔ  ａｌ．、「Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ  Ｒｏａｄ  Ｍａｐｓ  ｆｏｒ  Ｐａｔｈ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  ｉｎ  Ｈｉｇｈ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｓｐａｃｅｓ」、ＩＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（１９９６）、第１２巻、５６６から５８０頁
【非特許文献４】Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｙ．、「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ：Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ」、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ  Ｌｏｎｇｍａｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｂｏｓｔｏｎ（１９９１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、上記に開示された欠点の少なくとも一部を排除し、上記で示唆された、比較的制御が単純であり精度および安全性の必要基準を満たす、様々な試みによってロボット化による解決策を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この目的のために、本発明の目的は、患者の頭部またはその周りで、特に画像プローブまたは経頭蓋磁気刺激プローブ等、診断または外科治療のための構成部品または器具を、ガイドおよび制御しながら位置決めおよび移動するためのロボット化された装置を提供することであり、前記装置は基本的に支持構造を含み、該支持構造に、一連の運動連鎖を生成してその自由端であり位置制御される端部に上記の構成部品または器具を担持するロボットデバイスの構成要素と、前記支持構造の一部でありまたはそれと組み合わされている、基本的に座位にある患者を支持し保持するための調整可能なデバイスとが取り付けられており、装置は、前記ロボットデバイスが互いに連続して連結された少なくとも２つ、好ましくは３つの運動サブアセンブリからなることを特徴とし、１つには、回転−関節機構の形態であり、第１の関節によって支持構造と一体化されており、３自由度の連続様式の球面運動配置に対応する、関節要素すべてが、患者を収容することのできる空間の外部に置かれ、それらの回転軸が治療位置の患者の頭部の仮定中心にほぼ対応する焦点と同一点で交わる、第１のサブアセンブリと、もう１つには、上記の焦点を通る軸に沿って線形並進する機構の形態であり、第１のサブアセンブリと連続して第３の関節の可動部分と一体化されている、第２のサブアセンブリと、最後に、必要であれば、第２のサブアセンブリの可動部分と一体化され、３自由度の連続様式の球面運動配置とも対応する、第２の回転−関節機構の形態である第３のサブアセンブリとを含み、この第３のサブアセンブリの関節要素が同一点で交わる回転軸を有する。
【００２７】
本発明は、非限定的な例によって示され、添付の図面を参照して説明される、好ましい実施形態に関する以下の説明を使用すると、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】経頭蓋磁気刺激プローブに関連して使用される、本発明によるロボット化された装置の斜視図である。
【図２】経頭蓋磁気刺激プローブに関連して使用される、本発明によるロボット化された装置の側面図である。
【図３】経頭蓋磁気刺激プローブに関連して使用される、本発明によるロボット化された装置の前面図である。
【図４】経頭蓋磁気刺激プローブに関連して使用される、本発明によるロボット化された装置の上面図である。
【図５Ａ】図１から図４のロボット化された装置を、覆いのケーシングを取り除いて、２つのわずかに異なる角度に沿って見た斜視図である。
【図５Ｂ】図１から図４のロボット化された装置を、覆いのケーシングを取り除いて、２つのわずかに異なる角度に沿って見た斜視図である。
【図６Ａ】図１から図５Ｂに示すロボット化された装置の一部であるロボットデバイスまたはこのデバイスを構成する２つのサブアセンブリの、一実施形態の４自由度の同等の運動を示す図である。
【図６Ｂ】図１から図５Ｂに示すロボット化された装置の一部であるロボットデバイスの、別の実施形態の７自由度の同等の運動を示す図である。
【図７Ａ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１の回転関節の端部位置、それぞれ上端および下端位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図１から図５Ｂのロボット化された装置の斜視図である。
【図７Ｂ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１の回転関節の端部位置、それぞれ上端および下端位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図１から図５Ｂのロボット化された装置の斜視図である。
【図８Ａ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節から連続的に９０度オフセットした４つの位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図７Ａおよび図７Ｂと同様の図である。
【図８Ｂ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節から連続的に９０度オフセットした４つの位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図７Ａおよび図７Ｂと同様の図である。
【図８Ｃ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節から連続的に９０度オフセットした４つの位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図７Ａおよび図７Ｂと同様の図である。
【図８Ｄ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節から連続的に９０度オフセットした４つの位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図７Ａおよび図７Ｂと同様の図である。
【図９Ａ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第３の回転関節の（展開時の）端部位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図８Ｄと同様の図である。
【図９Ｂ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第３の回転関節の（折り畳み時の）端部位置、およびこの関節のレベルにおける移動を示す、図８Ｄと同様の図である。
【図１０】ロボットデバイスに担持された構成部品または器具が、患者と干渉せずに到達可能なゾーンを示す、患者の頭部の網目掛けした立体模型図である。
【図１１Ａ】図１から図５Ｂのロボット化された装置の一部である、ロボットデバイスの第２および第３のサブアセンブリを示し、ロボットデバイスの第２のサブアセンブリの並進における２つの端部位置および移動軸を示す、２つの異なる角度に沿って見た部分斜視図である。
【図１１Ｂ】図１から図５Ｂのロボット化された装置の一部である、ロボットデバイスの第２および第３のサブアセンブリを示し、ロボットデバイスの第２のサブアセンブリの並進における２つの端部位置および移動軸を示す、２つの異なる角度に沿って見た部分斜視図である。
【図１２】ロボットデバイスの第３のサブアセンブリの一部である第１、第２および第３の関節における可能な回転移動を示す、図１１Ａおよび図１１Ｂの対象の部分側面図である。
【図１３】構成要素のいくつかが、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２に示す第３のサブアセンブリとわずかに異なる構造および配置を有する、ロボット化された装置の一部であるロボットデバイスの第３のサブアセンブリの部分斜視図である。
【図１４】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの関節のある特定の要素を部分的に示す、図５Ａおよび図５Ｂに示すものと同様の、ロボット化された装置の部分上面図である。
【図１５】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２および第３の回転関節、ならびにロボットデバイスの第２のサブアセンブリを形成するスライド関節をより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の部分側面図である。
【図１６】患者を支持し保持するためのデバイスを形成する椅子、ならびにそれと組み合わされた垂直および水平調整のためのデバイスをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図１７】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１の回転関節と組み合わされ、一定張力の戻り機構の形態で製造された、安全デバイスの構成要素をより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図１８】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１の回転関節と組み合わされ、一定張力の戻り機構の形態で製造された、安全デバイスの構成要素をより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図１９】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１および第２の回転関節の構成要素をより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２０】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第１および第２の回転関節の構成要素をより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２１Ａ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節における、プローブを冷却するための空気循環回路の要素、ならびにプローブの電力ケーブルをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２１Ｂ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節における、プローブを冷却するための空気循環回路の要素、ならびにプローブの電力ケーブルをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２１Ｃ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節における、プローブを冷却するための空気循環回路の要素、ならびにプローブの電力ケーブルをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２１Ｄ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節における、プローブを冷却するための空気循環回路の要素、ならびにプローブの電力ケーブルをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２１Ｅ】ロボットデバイスの第１のサブアセンブリの第２の回転関節における、プローブを冷却するための空気循環回路の要素、ならびにプローブの電力ケーブルをより詳細に示す、図５Ａに示すものと同様の、ロボット化された装置の詳細な部分斜視図である。
【図２２】図１から図５Ｂに示すロボット化された装置を含む治療デバイスの一部である、経頭蓋磁気刺激プローブの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１から図５Ｂは、患者３’の頭部３またはその周りで、特に画像プローブまたは経頭蓋磁気刺激プローブ等、診断または外科治療のための構成部品または器具２を、ガイドおよび制御しながら位置決めおよび移動するためのロボット化された装置１を示す。
【００３０】
この装置１は、カバーおよび保護ケーシング４’によって覆われた支持構造（フレーム）４を基本的に含み、そこに、一連の運動連鎖を生成し、その自由端であり位置制御される端部に、上記の構成部品または器具２を担持する、ロボットデバイス５の構成要素７から３１が取り付けられている。さらに、基本的に座位にある患者３’を支持し保持するための調整可能なデバイス６が支持構造４の一部となり、またはそれと組み合わされている。
【００３１】
本発明によれば、前記ロボットデバイス５は、互いに連続して連結された少なくとも２つの運動サブアセンブリ７、７’、好ましくは３つの運動サブアセンブリ７、７’、７”からなり、１つには、回転関節機構８、８’、８”の形態であり、第１の関節８によって支持構造４と一体化されており、３自由度の連続様式の球面運動配置に対応する、関節要素８、８’、８”が、患者３’を収容することのできる空間９の外部に置かれ、それらの回転軸、軸１、軸２、軸３が、治療位置にある患者３’の頭部３の仮定中心に基本的に対応する焦点ＰＦと同一点で交わるサブアセンブリ７と、もう１つには、上記の焦点ＰＦを通る軸（軸４）に沿って線形並進する機構の形態であり、第１のサブアセンブリ７と連続して第３の関節８”の可動部分１０と一体化されている第２のサブアセンブリ７’と、最後に、必要であれば、第２の回転−関節機構の形態であり、第２のサブアセンブリ７’の可動部分１２と一体化されており、３自由度の連続様式の球面運動配置とも対応し、その関節要素１１、１１’、１１”が同一点で交わる回転軸、軸５、軸６、軸７を有する第３のサブアセンブリ７”とを含む。
【００３２】
ロボットデバイス５を、独立であり互いに連続して連結する２つ、さらには３つのサブアセンブリ７、７’、７”に分解することによって、位置決めおよび移動の制御を容易にし、最終的な移動の精度を高め、これを構成する関節要素のそれぞれを個々に固定することを可能にする。
【００３３】
特に、連続する３つの回転または環状連結によって形成され（８／軸１、８’／軸２、８”／軸３）、患者３’を収容する空間９と干渉せずに球面移動する第１のサブアセンブリ７と、第１のサブアセンブリ７によって到達することのできる位置の球面または球面部分に対して、径方向軸（軸４）に沿って並進移動する第２のサブアセンブリ７’との組合せは、任意でこの第２のサブアセンブリ７’を単一で確実に制御することによって、ロボットデバイス５の安全性の最適化された管理を可能にする。
【００３４】
本発明の第１の特徴と同様に、特に図５Ａ、図５Ｂ、図１４、図１７、図１９、および図２０から明らかなように、第１のサブアセンブリ７の第１の回転関節８は、円形スライドとの連結からなり、支持構造４と一体化された、基本的に半円弧形状の好ましくは二重レールであるガイドレール１３、および前記レール１３上を循環でき、その移動がアクチュエータ１６に連結されたトランスミッションリンケージ１５によって制御される、可動キャリッジ１４を含み、円形移動は治療位置にある患者３の正中面で実行され、前記ガイドレール１３は患者３’の頭部３の周りを基本的に頭蓋の後側下部から前頭部まで延びるように、位置決めされ延長されている。
【００３５】
レール１３は、患者を支持し保持するための調整可能な椅子６の形態のデバイスの上に張り出したブラケット形態の上側部分のレベルで、支持構造４のいくつかの位置に、堅固に設置されている。
【００３６】
レール１３は、二重構造（図１から図３、図７Ａから図９Ｂ、図１７、図１９および図２０）または単一レール構造（図５Ａ、図５Ｂおよび図１４）のいずれかとすることができる。第１のケースでは、キャリッジ１４は、ローラースキッドまたはキャリッジ１４の両面にあるスライドの一部を介して、互いに平行な２つの同一のレール上の適切な溝のレベルで循環し、上記の第２のケースでは、キャリッジ１４は、少なくとも２つのローラースキッドまたは片面に互いに隣り合わせに置かれたスライドを使用して、単一のレール上を循環する。
【００３７】
キャリッジ１４がレール１３上を移動できるようにする、トランスミッションリンケージ１５は、図５Ａおよび図５Ｂから明らかなように、一端がキャリッジ１４に連結され、他端が支持構造１４を垂直にスライドする第２のキャリッジに連結された、一対の連結ロッドを含むことができる。この第２のキャリッジは、ワイヤーナットで前記第２のキャリッジに係合するボールスクリューおよびエンドレスリードスクリューを使用して、モータ１６によって並進させることができる（図５Ｂ）。
【００３８】
第１の連続する球面の関節機構タイプの３自由度のサブアセンブリ７を使用することは、患者の頭部の周りの空間など、球面形状の作動体積に特に適しており、構成部品２の位置決めは、患者の頭部上で中心合わせされた球面のレベルで実行される。
【００３９】
本発明によると、サブアセンブリ７は円形ガイドの特定の配置からなり（円形ガイドを有する２つの同心のサブアセンブリが回転軸によって互いに連結されている）、したがって患者との衝突を回避し、構成部品２の精密な取扱いを容易にするように、デバイスの剛性を最適化する。
【００４０】
３つの回転関節８、８’および８”と組み合わされた安全機構が、事故の場合の患者の安全性を確保する。
【００４１】
本発明の別の特徴によると、図１４、図１７、図１９、図２０、図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、第１のサブアセンブリ７の第２の回転関節８’は、第１の回転関節８の一部である可動キャリッジ１４内に設けられた軸受１８内で回転するように取り付けられたシャフト１７を有する軸方向関節からなり、前記シャフトの回転における移動は、前記キャリッジ１４によって担持された、例えば歯車付きモータユニットなどのアクチュエータ１９によって制御される。
【００４２】
本発明の別の特徴によると、特に図５Ａ、図５Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１５および図１９から明らかなように、第１のサブアセンブリ７の第３の回転関節８”は、摺動式に作用するそれぞれ円弧形状に製造された、好ましくは２つのレール２０、２１の形態の円形スライド連結からなり、レール２０および２１は、基本的に互いに重なり合って置かれ、または長さ全体にわたって重複する折り畳み配置と、わずかな部分以外は互いに重なり合わない展開配置との間を、互いに対して動くことができる。
【００４３】
実際の実施例を使用して図１５に示すように、固定レール２０はその長さ全体にわたって延びる回転部分３３を備えることができ、レール２１はその長さ全体にわたって分布された数セットのボール軸受またはニードル軸受を備えることができる。
【００４４】
さらに、固定レール２０は光学ルール３４を備えることができ、可動レール２１は対応する光学センサ３４’を備えることができる。
【００４５】
可動レール２１の固定レール２０に対する移動は、例えば、可動レール２１に担持された電気モータによって適合されたトランスミッションを使用して駆動される、ラックシステムまたはドライブローラシステムによって、実行することができる。
【００４６】
上記の図にも示すように、固定レール２０は第２の回転関節８’のシャフト１７と堅固に組み立てられ、２つのレール２０および２１は、機械的連結によって、またはアクチュエータをロックすることによって、互いに対して定位置で構造的にロックすることができ、相互の相対的移動が確保される。
【００４７】
この第３の回転関節８”をロックする場合は、第１のサブアセンブリ７が、構成部品または器具２の可動性を抑制する必要のある特定の用途にとって十分となり得る、２自由度の球面関節機構を構成する。
【００４８】
関節８”のロックは最終的または一時的とすることができ、後者の場合は、レール２０に対するレール２１の可動性を確保する、電気モータの制御ユニットのソフトウェアプログラミングに対応して連続的に行うことができる。
【００４９】
レール２０をキャリッジ１４に回転式に連結するシャフト１７は、２つの連結された要素間の片持ち梁を短くするように、および製造された関節アセンブリの高い剛性を確保するように、好ましくは比較的長さが短くなっている。
【００５０】
ロボットデバイス５が空間９内へと下がらないように、およびデバイスの上方へ自動解除が行われるように、例えばケーブル２２’を使用して、一定の張力の戻り機構２２によって、第１の回転関節８の可動キャリッジ１４の上端位置に常に力を加えることが、有利でありうる（図５Ａ、図５Ｂ、図１７および図１８）。
【００５１】
さらに、シャフト１７に取り付けられ、任意で患者３’と干渉することができる要素が、制御されずに動くことがないように、シャフト１７の回転をロックするためのデバイス２３が、例えば電磁気タイプの、例えばアクチュエータ１７のレベルで停電時に能動的ブレーキの形態となる、アクチュエータ１９と組み合わされており、前記デバイス２３は、シャフト１７が回転軸、軸２の周りで自由に回転できるように、操作者が電流供給に手動で指示することによって、ロック解除することができる（図２０および図２１Ｄ）。
【００５２】
第１のサブアセンブリ７のレベルで追加の安全装置を使用することによって、停電時に、第１のサブアセンブリ７の第３の回転関節８”のアクチュエータ２１’が２つのレール２０および２１の相互位置をロックするようにすることもできる。
【００５３】
本発明の特徴によると、特に図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１５から明らかなように、構成部品または器具２が患者３’の頭部３に加える圧力を制御可能であり、ストレスセンサが、治療位置にいる患者３’の頭部３の表面に基本的に垂直である並進方向（軸４）で前記第２のサブアセンブリ７’の力を制御可能にする、第２のサブアセンブリ７’と組み合わされており、このサブアセンブリ７’はまた、例えば患者３’の頭部３の表面から遠隔的に構成部品または器具２に力を加える、機械的タイプの戻り機構も含む。
【００５４】
ストレスセンサは、サブアセンブリ７’に取り付け、または構成部品または器具２と直接一体化することもできる。
【００５５】
特に、経頭蓋磁気刺激等のためのプローブタイプの構成部品２の場合（構成部品２を患者の頭部に使用するように設計されている）、前記ストレスセンサはロボットデバイス５に担持されている構成部品または器具２内に一体化することができ、前記ストレスセンサは前記デバイス５の第２のサブアセンブリ７’の力制御の一部となる。
【００５６】
ストレスセンサは、例えばＴｅｋｓｃａｎ  ＣｏｍｐａｎｙのＦｌｅｘｉＦｏｒｃｅ（登録商標）またはＩｎｔｅｒｌｉｎｋ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ＣｏｍｐａｎｙのＦＳＲという名称で知られているセンサなど、シート部分の薄型センサの形態とすることができる。このセンサは、構成部品２によって任意で照射される放射線は感知しない。
【００５７】
図１５は、第２のサブアセンブリ７’を形成するスライド連結の制御された作動を確保するモニター／コーダユニット３５、ならびにこの連結の安全機構を形成する戻りばねを示す図（部分切断図）である。
【００５８】
本発明の第１の変形実施形態によると、図および動き方を図６Ａおよび図６Ｂに示すが、ロボット化された装置１は、第１および第２のサブアセンブリ７および７’を組み込んだ、４自由度のロボットデバイス５を含み、そのようなデバイスは、構成部品または器具２が図１０に示すすべての位置に達することを可能にする。
【００５９】
本発明の第２の変形実施形態によると、図１から図５Ｂおよび図７Ａから図１３から明らかなように、図および動き方を図６Ｂに示すが、ロボット化された装置１は、第１、第２および第３のサブアセンブリ７、７’および７”を組み込んだ、７自由度の冗長ロボットデバイス５を含み、第３のサブアセンブリ７”は、球面カフを形成する一連の３つの回転関節１１、１１’、１１”を有する機構からなる。
【００６０】
第２の変形例によるそのようなロボットデバイスは、上記の第１の変形例と同じ（これが組み込んでいる）特性を有するだけでなく、所与の基準点ＰＲに対して、例えば、構成部品２と患者３’の頭部３の接触面の接触点または中心点など（任意で構成部品２の中心点と組み合わせて）、構成部品または器具２の局部的な向きを生成することも可能である。
【００６１】
この第２の変形例の別の特性は、治療処置中にプローブ２および頭部３が接している状態を確保し、前記プローブの制御されたスキャン移動を要する経頭蓋磁気刺激の分野では、特に必要である。
【００６２】
本発明の実際の実施例によると、特に添付の図面の図１１Ａから図１３により詳細に示すが、球面カフを形成する第３のサブアセンブリ７”は、基本的に、第２のサブアセンブリ７’の可動部分１２と一体化されたレール２４によって円弧状に形成され、上をアクチュエータ２６によって動きを制御されたキャリッジ２５が循環する、第１の関節１１、一方の端部によって可動キャリッジ２５上に堅固に取り付けられ、両側の端部には、円弧状の可動レール部分２９とともにそれぞれ作用（曲線スライド）する固定キャリッジ２８をそれぞれ担持する、互いに平行な２つのアーム２７によって形成される、第２の関節１１’、および、可動レール２９と一体化された、軸受プレート３０の形態であり、構成部品または器具２と一体化されたハブ３１を（軸７の周りでの）回転容易に収容することができる、第３の関節１１”からなる。
【００６３】
キャリッジ２８内での可動レール２９の移動を確保するアクチュエータ３６（例えば、電気モータ）を、例えばアーム２７によって担持することができ、後者（キャプスタン）を通って、またはその周りで移動の伝達が確保される。
【００６４】
同様に、ハブ３１（軸７）の周りでの構成部品２の回転を確保するアクチュエータ３７（電気モータ）を、構成部品２を収容する軸受プレート３０によって、直接担持することができる。
【００６５】
第３のサブアセンブリ７”を形成する関節１１、１１’および１１”、ならびに関節８、８’および８”の最大角度範囲は、プローブ２の前面が到達すべき頭部の様々な部分と確実に接するように、（例えば、ＭＲＩ画像による患者の頭部の３次元再構成をもとにして）必要な角度を評価することによって、ロボットデバイス５の設計中に決定される。
【００６６】
さらに、サブアセンブリ７”の製造を考慮して、患者の頭部の中心と焦点ＰＦの間でオフセットすることも可能である。
【００６７】
本発明の別の説明を、添付の図面に直接関連して、以下により詳細に、しかし限定的にではなく、経頭蓋磁気刺激の用途の範囲内で説明する。
【００６８】
図１から図５Ｂおよび図７Ａから図９Ｂに示すように、ロボット化された装置１は、基本的に、剛性の支持構造４（例えば、非磁気、金属部分のアセンブリ）、クランクケース（ケーシングまたはカバー４’）、調整可能な椅子６、および７自由度を有するロボットデバイス５を含む。ロボットデバイス５は、空間内で固定点ＰＦの周りを動くことによって、構成部品または器具２の位置決めを可能にする。また、患者３’の頭部３の周りでの、画像処理または刺激のためのプローブ２の位置決めも可能にする。信頼できる方法で頭部と接触を維持するべき他のデバイスも考慮することができる。
【００６９】
上記の図の場合、ロボットデバイス５は、経頭蓋磁気刺激（ＳＭＴ）治療の実行を可能にするエフェクター（プローブ２）とともに示される。
【００７０】
図１から図９Ｂ、図１０から図１５および図１７から図２０から明らかなように、ロボットデバイス５は、連続して取り付けられた３つのサブアセンブリ７、７’および７”：３自由度の主構造７、作動されるスライド連結７’および３自由度の球面カフ７”からなる。
【００７１】
主構造７は、経頭蓋磁気刺激プローブ２の中心を、患者３’上で中心合わせされた球面上で配置および移動できるようにする。これは、運動レベルでは、球面連続するロボット構造（図６Ａおよび図６Ｂ）を含む。
【００７２】
第１および第３の回転関節８および８”の製造のために円形ガイドを使用すると、デバイス５の必要な剛性を確保することによって、患者３’と干渉せずに移動することが可能になる。
【００７３】
関節８、８’および８”で得ることのできる最大移動を図７Ａから図９Ｂに示す。これらの移動によって、図１０に示す網目状の面に到達することが可能になる。この面は、脳（頭蓋の前側および上側部分、前頭部、側頭、耳）の境界を定めた、頭蓋全体に対応する。連結の配置（関節８、８’および８”）およびこれらの回転または環状連結で移動可能な範囲は、特に０．８より大きい、構造の等方性指数を得ることによって、ＳＭＴ治療に適合性のある精度で、このゾーンにわたって確実に移動することを可能にする。
【００７４】
図６Ａ、図６Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２および図１５に示すように、作動されたスライド連結（第２のサブアセンブリ７’）は、プローブ２が患者３’と接触しながら移動することを可能にする。作動方向（軸４）は、患者の頭部３の表面で垂直線に近く、この単一の軸（軸４）を制御することによって力制御が達成されるという、単純な方法でプローブ／患者の接触する力を管理することを可能にする。スライド連結７’は、機械的デバイス（例えば、あらかじめ付勢されたばねタイプ）によって定位置に戻る。停電の場合は、プローブ２は患者を除去する傾向にあり、患者の安全を確保する。
【００７５】
球面カフ（サブアセンブリ７”／図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２および図１３）は、治療に必要となる、プローブ２の面が患者の頭部３に接するという状態にすることが可能である。プローブ（軸７）の実際の回転は、磁界の向きを定め、可能な限り皮質の溝に刺激を与えることを可能にする。
【００７６】
ロボットデバイス５の行動は、自発的または非自発的な停電（緊急停止、使用終了、電流障害）の場合に信頼性が高い。軸１の周りで回転移動する回転関節８は、一定張力の戻りシステム（図１７および図１８）によって、上方垂直位置に戻り（図７Ａ）、デバイスが患者の上に落ちないようにしている。
【００７７】
同様に、同様の事故の場合、スライド連結と組み合わされた戻りデバイスが、プローブを患者の頭部３から自動的に引き離す。
【００７８】
図１４、図１５、図１９および図２０は、シャフト１７（軸２）の軸の周りを回転移動する関節８’が、垂直軸（シャフト１７）上に係合する電気モータを使用して、ガイドされることをより詳細に示す。この軸によって、例えば、シャフト１７と一体化された歯車と係合する円錐状のピニオンなど、減少部分を使用して所望の回転を得ることが可能である。シャフト１７はまた、停電によってブレーキデバイス２３に連結される。電力が停止した場合、回転のブレーキおよびロックが確保され、関節８’の周りでの制御されない移動、および場合によっては患者との干渉を防止する。
【００７９】
しかしながら、空間９から出ることは、ロボット化された装置１が故障した場合であっても可能である。この時点で、プローブ２が例えば患者３’に面しており、患者が出ようとする動きを妨げる場合、操作者が手動で、ブレーキ２３に選択的に電流を送り、手動でロボットデバイス５の向きを定める処置を行う（図８Ａおよび図８Ｄの一方の位置）。
【００８０】
図２２は、一般的な構成であり、第３のサブアセンブリ７”を形成する球面カフの軸受プレート３０での回転取付を可能にする後方手段３１を含む、標準形態のＳＭＴプローブを示す。
【００８１】
能動的要素として、プローブは、８の形状の胴の回転を含み、強い磁界を生成することが可能である。プローブ２の良好な操作には、例えば空気の循環によって、冷却が必要である。
【００８２】
実際、ＳＭＴプローブ２における磁界の生成によって、これを構成する銅導電体が加熱される。正しい操作を確保するために、冷却を必ず行う必要がある。
【００８３】
さらに、外部探知器を使用して患者３’の移動が検出され、患者の頭部の位置および向きを判断することが可能になる。この探知器の良好な操作を確保するために、ロボットデバイス５の周りに、ケーブルおよびホースの存在を最小限にする必要がある。ケーブルの存在は、デバイスの使用中、患者または操作者の妨げとなることもある。
【００８４】
したがって、ロボットデバイス５は、装置１に一体化された吸引器または同様の真空デバイスから空気を吸引することによって、ＳＭＴプローブ２の冷却を可能にするホース、ならびにプローブを操作することを可能にする電力ケーブルを、一体化するように設計されている。
【００８５】
第２および第３の関節８’および８”（軸２および軸３）におけるホースの経路を管理する解決案の例が、図２１Ａから図２１Ｆに示されている。２つの例では、電流および空気循環における電力機能が切り離されている。
【００８６】
関節８’（軸２）では、関節８’を構成する枢動連結の周りにＯリング状の回転ジョイントが形成される（軸２／図２１Ａおよび図２１Ｂ）。このジョイントは、中空の円環状部分および気密性を確保するために円環状部分に対して平らにされたキャップからなる。空気は、関節８’のレベルで相対移動する２つのユニット間を通過するように、円環状部分の空洞内を循環する。
【００８７】
この関節８’では、電力ケーブルは連結の回転軸を通過しない。
【００８８】
ケーブルによる長さの多様性を管理するために、巻き取りシステムが設置されている。このシステムは、軸２を提供する回転シャフト１７上に位置して周りにホースが巻き付けられる円柱面（図２１Ｃおよび図２１Ｄ）、および回転して呼び戻されるとケーブルがその上を前進するプーリからなる。ケーブルはこのプーリの内部を貫通し、回転軸でそこから出る。関節の周りでの回転によってケーブルの側面が伸長し、余分がプーリに自動的に巻き上げられる。
【００８９】
関節８”（軸３）では、圧縮ホースを使用して空気を取り込むために多様な長さの円弧（図９Ａ）が管理される。したがって、多様な長さはホースの見かけの長さを短くすることによって吸収される。電力ケーブルの多様な長さは、プーリの装置によりねじりばねによる戻りが考慮される。
【００９０】
本発明によるロボット化された装置１のＳＭＴ用途または同様の用途での使用では、球面主要機構（第１のサブアセンブリ７）の中心ＰＦを頭部３の中心とオフセットするように、患者３’を最初に位置決めする。したがって、椅子６は水平および垂直方向に２つの調節デバイス３２および３２’を備え、手動制御の各構成部品３２”（例えば、クランク）とそれぞれ組み合わされている。位置決め処置は、２自由度に沿ってこの連続調節デバイスによって容易にされる手動の調節を含み、外部探知器による頭部の位置の推測に基づいて、または患者３’の上に投影される球面機構（サブアセンブリ７）の中心ＰＦの光学的表示によって行われる。
【００９１】
患者の頭部を空間９内で、第１および第２のサブアセンブリ７および７’の焦点ＰＦに対して（患者の前頭部上での十字の投影）、初期調節した後、２つの外科的方法を考えることができる。
【００９２】
第１の可能性によれば、プローブ２のあらかじめ定めた経路と治療されるゾーンとの間のオフセットを防ぐように、患者、特に患者の頭部を、調節後定位置に保持する。
【００９３】
第２の可能性によれば、患者のある程度の移動が可能であり、患者は、対応する位置センサ（例えば、２つの赤外線または９０度の光学カメラ）によって検出することができる、受動的マーカーを備える（例えば、マーカーが頭部に巻き付けられる頭部バンドまたは顔面に置かれるマスク）。これらのセンサからのデータが、ロボット化された装置１の制御およびガイドユニットに連続的に提供され、プローブ２のあらかじめ計算された経路を、患者の考えられる移動に基づいて、リアルタイム移動制御の方法で修正する。そのような位置決めシステムが追跡され、例えば、ＮＤＩ，Ｉｎｃ．，ＣｏｍｐａｎｙによりＰＯＬＡＲＩＳという名称で知られている。
【００９４】
３つのサブアセンブリ７、７’および７”の回転関節の様々なアクチュエータは、好ましくは、移動の伝達および／または抑制のための機構およびロボット工学分野ではよく知られている位置センサおよび／またはコーダと組み合わせた電気モータ（例えば、直流または調和励振）からなり、これらのアクチュエータはすべて、適切な制御およびガイドユニット、例えば、プログラムされた、または以前の画像から推測されるデータから構成部品２の経路を計算し記憶する、コンピュータユニットによってガイドされる。
【００９５】
したがって、本発明によるロボット化された装置１は、精度（ほぼ１ｍｍでの位置決め）および安全性（能動的および受動的）のための上記の条件を満たし、医療環境での処置の自動化に関連する制限に従うことが可能である。
【００９６】
本発明の目的はまた、経頭蓋磁気刺激による治療のためのデバイスであり、基本的に、磁気刺激コイルを含みロボット化された装置１に担持されるプローブ２を含む。
【００９７】
このデバイスは、ロボット化された装置１が、上記で説明され添付の図の例を使用して例示された装置からなり、７自由度のロボットデバイス５を組み込み、制御およびガイドユニットの監視下で、あらかじめ決定された経路に基づいて、前記プローブを患者の頭部の周りで自動的に位置決めおよび移動することができることを特徴とする。
【００９８】
ロボットデバイス５が７自由度、すなわち冗長な自由度を備えることによって、十分な運動を行い、各関節のレベルで移動および精密な位置決めを保証し、また最適化された安全な制御が可能になる。
【００９９】
好ましくは、このデバイスは、ロボットデバイス５の第１のサブアセンブリ７の焦点ＰＦに対する頭部３の調整を実行する目的で、制御およびガイドユニットとともに作用し、患者を収容する空間９内での患者３’の頭部３の好ましくは位置および向きについての位置決めシステムと、制御およびガイドユニットの監視下で、位置決めシステムによる信号またはデータに基づいて、ロボット化された装置１を使用してプローブ２の位置を頭部３の移動に基づいて制御する制御装置とをまた含む。
【０１００】
そのようなデバイスは、ＳＭＴ処置の間、必要な精度および安全性を確保しながら、操作者の代わりとなることが可能である。
【０１０１】
上記の経頭蓋磁気刺激デバイスの主な特徴は、特に、Ｌｅｂｏｓｓｅ，Ｃ．ｅｔ  ａｌ．、「Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｉｍａｇｅ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ」、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｓｕｒｇｅｒｙ、日本、大阪（２００６）、第１巻から明らかであり、その全体の内容を参照によって援用する。
【０１０２】
最後に、本発明はまた、上記のデバイスを使用する経頭蓋磁気刺激のためのプロセスにも関する。
【０１０３】
このプロセスでは基本的に、次の段階を連続的に実行する。
【０１０４】
治療するべき患者の脳および頭部のいくつかの画像を、例えばＭＲＩまたはｆＭＲＩによって、生成する。
【０１０５】
患者の脳および頭部の３次元モデルを生成する。
【０１０６】
刺激するべき皮質領域、および一連の刺激のそれぞれの順番、ならびに周波数、長さ、場合によっては各領域への刺激の力を決定する。
【０１０７】
所定の特異性に基づいて、対象となる各皮質領域を最適に刺激するように、デバイスの制御およびガイドユニットによって、または患者の頭部の周りでプローブのコイルの機能中心の経路を外部計算するユニットによって、計算する。
【０１０８】
ロボット化された装置内での患者の位置決め、およびロボット化された装置の焦点および３次元モデルに対して、頭部の調整またはフレーミングを実施する。
【０１０９】
ロボットデバイスによってプローブの移動を制御しながら、治療後の分析のためにプローブの位置および向きを任意に取得して、刺激処置を開始し自律的に実行する。
【０１１０】
より詳細には、刺激するべき皮質領域を識別した後、プローブ２のコイルの中心からの経路、ならびに、患者の頭部の３次元再構成に基づいて、前記領域での最適な刺激のために、経路を通るプローブの向きを計算する。
【０１１１】
プローブの移動速度、ならびに力、周波数、刺激するべき領域あたりの刺激の連続の回数が、計算またはプログラムされる。
【０１１２】
ロボットデバイスの物理的および機械的制限も考慮した、必要な経路の計算（関節の回転角度の制限、関節の回転速度の制限、衝突の防止）は、例えばサンプルを使用するアルゴリズムおよびＫａｖｒａｋｉ，Ｌ．ｅｔ  ａｌ．、「Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ  Ｒｏａｄ  Ｍａｐｓ  ｆｏｒ  Ｐａｔｈ  Ｐｌａｎｎｉｎｇ  ｉｎ  Ｈｉｇｈ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｓｐａｃｅｓ」、ＩＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（１９９６）、第１２巻、５６６から５８０頁に基づいて、例えば制御およびガイドユニットで、確率的移動計画アルゴリズムによって算出することができる。
【０１１３】
さらに、疑似逆速度監視法を使用してプローブ２の移動を実行することができる（例えば、Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｙ．、「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ：Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  ａｎｄ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ」、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ  Ｌｏｎｇｍａｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，Ｂｏｓｔｏｎ（１９９１）を参照）。
【０１１４】
もちろん、本発明は添付の図面に説明され図示された実施形態に限定されない。特に様々な要素の組合せに関して、または同等な技術による置換によって、本発明の保護から逸脱することなく、修正が可能である。
【図１】
2009540999.tif 000003
【図２】
2009540999.tif 000004
【図３】
2009540999.tif 000005
【図４】
2009540999.tif 000006
【図５Ａ】
2009540999.tif 000007
【図５Ｂ】
2009540999.tif 000008
【図６Ａ】
2009540999.tif 000009
【図６Ｂ】
2009540999.tif 000010
【図７Ａ】
2009540999.tif 000011
【図７Ｂ】
2009540999.tif 000012
【図８Ａ】
2009540999.tif 000013
【図８Ｂ】
2009540999.tif 000014
【図８Ｃ】
2009540999.tif 000015
【図８Ｄ】
2009540999.tif 000016
【図９Ａ】
2009540999.tif 000017
【図９Ｂ】
2009540999.tif 000018
【図１０】
2009540999.tif 000019
【図１１Ａ】
2009540999.tif 000020
【図１１Ｂ】
2009540999.tif 000021
【図１２】
2009540999.tif 000022
【図１３】
2009540999.tif 000023
【図１４】
2009540999.tif 000024
【図１５】
2009540999.tif 000025
【図１６】
2009540999.tif 000026
【図１７】
2009540999.tif 000027
【図１８】
2009540999.tif 000028
【図１９】
2009540999.tif 000029
【図２０】
2009540999.tif 000030
【図２１Ａ】
2009540999.tif 000031
【図２１Ｂ】
2009540999.tif 000032
【図２１Ｃ】
2009540999.tif 000033
【図２１Ｄ】
2009540999.tif 000034
【図２１Ｅ】
2009540999.tif 000035
【図２２】
2009540999.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月25日(2008.7.25)
【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】
患者の頭部またはその周りで、特に画像プローブまたは経頭蓋磁気刺激プローブ等、平面を画定するための診断または外科治療のための構成部品または器具を、ガイドおよび制御しながら位置決めおよび移動するためのロボット化された装置にして、前記装置が、基本的に支持構造を含み、該支持構造に、一連の運動連鎖を生成してその自由端であり位置制御される端部に上記の構成部品または器具を担持するロボットデバイスの構成要素と、前記支持構造の一部でありまたはそれと組み合わされている、基本的に座位にある患者を支持し保持するための調整可能なデバイスとが取り付けられている、装置（１）であって、前記ロボットデバイス（５）が互いに連続して連結された３つ（７、７’、７”）の運動サブアセンブリからなり、１つには、回転関節機構（８、８’、８”）の形態であり、第１の関節（８）によって支持構造（４）と一体化されており、３自由度の連続様式の球面運動配置に対応し、関節要素（８、８’、８”）すべてが、患者（３’）を収容することのできる空間（９）の外部に置かれ、それらの回転軸（軸１、軸２および軸３）が治療位置の患者（３’）の頭部（３）の仮定中心にほぼ対応する焦点（ＰＦ）と同一点で交わる第１のサブアセンブリ（７）と、もう１つには、上記の焦点（ＰＦ）を通る軸（軸４）に沿って線形並進する機構の形態であり、第１のサブアセンブリ（７）と連続して第３の関節（８”）の可動部分（１０）と一体化されている、第２のサブアセンブリ（７’）と、最後に、第２のサブアセンブリ（７’）の可動部分（１２）と一体化され、第２の回転関節機構の形態であり、プローブ（２）の平面が患者の頭部（３）に対して接触する状態にすることを可能にする、第３のサブアセンブリ（７”）とを含むことを特徴とする、装置（１）。
【請求項２】
第１のサブアセンブリ（７）の第１の回転関節（８）が円形スライドとの連結にあり、支持構造（４）と一体化された、基本的に半円弧形状の、好ましくは二重レールであるガイドレール（１３）、および前記レール（１３）上を循環でき、その移動がアクチュエータ（１６）に連結されたトランスミッションリンケージ（１５）によって制御される、可動キャリッジ（１４）を含み、円形移動が治療位置にある患者（３）の正中面で実行され、前記ガイドレール（１３）が前記患者（３’）の頭部（３）の周りを基本的に頭蓋の後側下部から前頭部まで延びるように、位置決めされ延長されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１のサブアセンブリ（７）の第２の回転関節（８’）が、第１の回転関節（８）の一部である可動キャリッジ（１４）内に設けられた軸受（１８）内で回転するように取り付けられたシャフト（１７）を有する軸方向関節からなり、前記シャフトの回転における移動が、前記キャリッジ（１４）によって担持された、例えば歯車付きモータユニットなどのアクチュエータ（１９）によって制御される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１のサブアセンブリ（７）の第３の回転関節（８”）が、摺動式に作用するそれぞれ円弧形状に製造された、好ましくは２つのレール（２０、２１）の形態の円形スライド連結からなり、前記レール（２０および２１）が、基本的に互いに重なり合って置かれ、または長さ全体にわたって重複する折り畳み配置と、わずかな部分を除き互いに重なり合っていない展開配置との間を、互いに対して動くことができる、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
第３の回転関節（８”）を形成するレール（２０、２１）の一方（２０）が、機械的連結によって、またはアクチュエータをロックすることによって、互いに対して定位置で構造的にロックすることができる２つのレール（２０および２１）の第２の回転関節（８’）のシャフト（１７）と堅固に組み立てられ、相互の相対的移動を確保する、請求項３および４に記載の装置。
【請求項６】
例えばケーブル（２２’）など、一定の張力の戻り機構（２２）によって、第１の回転関節（８）の可動キャリッジ（１４）の上端位置に常に力を加えられる、請求項２、３および５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
シャフト（１７）の回転をロックするためのデバイス（２３）が、例えば電磁気タイプの、例えばアクチュエータ（１９）のレベルで停電時に能動的ブレーキの形態となる、アクチュエータ（１９）と組み合わされており、前記デバイス（２３）が、シャフト（１７）が回転軸（軸２）の周りで自由に回転できるように、操作者が電流供給に手動で指示することによって、ロック解除することができる、請求項３および５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
第１のサブアセンブリ（７）の第３の回転関節（８”）のアクチュエータが、停電時に、２つのレール（２０および２１）の相互位置のロックを実行する、請求項４および５のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
特に圧力センサであるストレスセンサが、治療位置にいる患者（３’）の頭部（３）の表面に基本的に垂直である並進方向（軸４）で前記第２のサブアセンブリ（７’）の制御力を生成することを可能にする、第２のサブアセンブリ（７’）と組み合わされており、このサブアセンブリ（７’）はまた、患者（３’）の頭部（３）の表面から遠隔的に構成部品または器具（２）に力を加える、例えば機械的タイプの戻り機構も含む、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
第１、第２、および第３のサブアセンブリ（７、７’および７”）を組み込んだ、７自由度の冗長ロボットデバイス（５）を含み、第３のサブアセンブリ（７”）が、３自由度の球面カフを形成する一連の３つの回転関節（１１、１１’、１１”）を有する機構からなる、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記回転関節（１１、１１’、１１”）の回転軸（軸５、軸６、軸７）が同一点で交わる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
球面カフを形成する第３のサブアセンブリ（７”）が、基本的に、第２のサブアセンブリ（７’）の可動部分（１２）と一体化されたレール（２４）によって円弧状に形成され、上をアクチュエータ（２６）によって動きを制御されたキャリッジ（２５）が循環する、第１の関節（１１）、一方の端部によって可動キャリッジ（２５）上に堅固に取り付けられ、両側の端部には、円弧状の可動レール部分（２９）とともにそれぞれ作用する固定キャリッジ（２８）をそれぞれ担持する、互いに平行な２つのアーム（２７）によって形成される、第２の関節（１１’）、および可動レール（２９）と一体化された、軸受プレート（３０）の形態であり、構成部品または器具（２）と一体化されたハブ（３１）を（軸７の周りでの）回転容易に収容することができる、第３の関節（１１”）からなる、請求項１０および１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
特に圧力センサであるストレスセンサが、ロボットデバイス（５）に担持された構成部品または器具（２）に一体化され、前記ストレスセンサが第２のサブアセンブリ（７’）の力制御の一部である、請求項１から８および１０から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
磁気刺激コイルを含み、ロボット化された装置に担持されたプローブを基本的に含む、経頭蓋磁気刺激による治療のためのデバイスであって、ロボット化された装置（１）が請求項１から９および１０から１３のいずれかによる装置からなり、７自由度のロボットデバイス（５）を組み込み、制御およびガイドユニットの監視下で、あらかじめ決定された経路に基づいて、前記プローブ（２）を患者（３’）の頭部（３）の周りで自動的に位置決めおよび移動することができることを特徴とする、デバイス。
【請求項１５】
ロボットデバイス（５）の第１のサブアセンブリ（７）の焦点（ＰＦ）に対する頭部（３）の調整を実行する目的で、制御およびガイドユニットとともに作用し、患者を収容する空間（９）内での患者（３’）の頭部（３）の好ましくは位置および向きについての位置決めシステムと、制御およびガイドユニットの監視下で、位置決めシステムによる信号またはデータに基づいて、ロボット化された装置（１）を使用してプローブ（２）の位置を頭部（３）の移動に基づいて制御する制御装置とをまた含む、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
治療するべき患者の脳および頭部のいくつかの画像を、例えばＭＲＩまたはｆＭＲＩによって、生成する、
患者の脳および頭部の３次元モデルを生成する、
刺激するべき皮質領域、および一連の刺激のそれぞれの順番、ならびに周波数、長さ、場合によっては各領域への刺激の力を決定する、
所定の特異性に基づいて、対象となる各皮質領域を最適に刺激するように、デバイスの制御およびガイドユニットによって、または患者の頭部の周りでプローブのコイルの機能中心の経路を外部計算するユニットによって、計算する、
ロボット化された装置内での患者の位置決め、およびロボット化された装置の焦点および３次元モデルに対して、頭部の調整またはフレーミングを実施する、
ロボットデバイスによってプローブの移動を制御しながら、任意で治療後の分析のためにプローブの位置および向きを取得して、刺激処置を開始し自律的に実行する
という段階を連続的に実行する、請求項１４または１５に記載のデバイスを使用する、経頭蓋磁気刺激のための、プロセス。
【国際調査報告】
2009540999.tif 000037
2009540999.tif 000038
2009540999.tif 000039
2009540999.tif 000040
2009540999.tif 000041
2009540999.tif 000042
2009540999.tif 000043
2009540999.tif 000044