(57)【要約】【課題】  侵襲性プローブを格納したシースに対するプローブの運動を制御するための装置を提供する。【解決手段】  装置は、シースに連結されるように構成された外側ケーシングを有する。装置は、外側ケーシングに固定的に連結された駆動機構を更に有する。駆動機構は、並進運動の段階的な方法でシースに対してプローブを前進及び後退させるために、プローブの軸と平行な方向に沿ってプローブを並進させるように構成された第１の群の構成部品を有する。駆動機構はまた、回転運動の段階的な方法でシースに対してプローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、プローブの軸を中心としてプローブを回転させるように構成された第２の群の構成部品も含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
侵襲性プローブの、前記プローブを格納したシースに対する運動を制御するための装置であって、
前記シースに連結するように構成された外側ケーシングと、
前記外側ケーシングに固定的に連結された駆動機構であって、
並進運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように構成された第１の群の構成部品と、
回転運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように構成された第２の群の構成部品と、を含む、駆動機構と、を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の群及び前記第２の群が、第１及び第２の位置において前記プローブを解放可能に把持するように構成された、第１及び第２のグリッパーを含む構成部品の共通の部分群を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のグリッパーが前記シースに対して固定され、前記第２のグリッパーが前記シースに対して可動である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２のグリッパーが前記プローブを解放している間、かつ前記第１のグリッパーが前記プローブの並進及び回転の一方を実行している間に、前記第１のグリッパーが前記プローブを把持する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記構成部品が、液圧構成部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記液圧構成部品が、気体によって作動されるように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記液圧構成部品が、液体によって作動されるように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記構成部品が、電磁的構成部品を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
制御信号を受信すると前記電磁的構成部品に電流を供給するように構成された回路を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの前進及び後退の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記並進運動の段階的な方法の並進及び前記回転運動の段階的な方法の回転の一方を実行するように第１及び第２のグリッパーを交互に開閉するように構成されたソレノイドを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの時計回りの回転及び反時計回りの回転の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記侵襲性プローブが被験者の心臓の侵襲性手術に使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記運動を制御することが、前記侵襲性プローブに加えられる力を増幅させること、を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記運動を制御することが、前記シースと前記侵襲性プローブとの間の摩擦に打ち勝つこと、を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
侵襲性プローブを格納したシースに対する前記プローブの運動を制御するための方法であって、
外側ケーシングを前記シースに連結することと、
駆動機構を前記外側ケーシングに固定的に連結することと、
並進運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように前記駆動機構内の第１の群の構成部品を作動させることと、
回転運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように前記駆動機構内の第２の群の構成部品を作動させることと、を含む方法。
【請求項１７】
前記第１の群及び前記第２の群が、第１及び第２の位置において前記プローブを解放可能に把持する第１及び第２のグリッパーを含む構成部品の共通の部分群を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のグリッパーが前記シースに対して固定され、前記第２のグリッパーが前記シースに対して可動である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のグリッパーが前記プローブを解放している間、かつ前記第１のグリッパーが前記プローブの並進及び回転の一方を実行している間に、前記第１のグリッパーが前記プローブを把持する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記構成部品が、液圧構成部品を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記構成部品が、電磁的構成部品を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
制御信号を受信すると前記電磁的構成部品に電流を供給することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの前進及び後退の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記並進運動の段階的な方法の並進及び前記回転運動の段階的な方法の回転の一方を実行するように第１及び第２のグリッパーを交互に開閉するようにソレノイドを構成すること、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの時計回りの回転及び反時計回りの回転の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記侵襲性プローブを被験者の心臓の侵襲性手術に使用すること、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記運動を制御することが、前記侵襲性プローブに加えられる力を増幅させること、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記運動を制御することが、前記シースと前記侵襲性プローブとの間の摩擦に打ち勝つこと、を含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には侵襲性医療機器に関し、より詳細には診断又は治療目的のために、侵襲性プローブを操作及び操縦するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテル用の各種のロボット操縦機構が当該技術分野で周知である。例えば、参照によりその開示内容を本明細書に援用するところの米国特許出願公開第２００５／０２０３３８２号には、ユーザーによって手動で操作されるように設計された、カテーテルを操縦するためのロボットについて述べられている。カテーテルは、ユーザーが操作可能な制御ハンドル又は親指制御部を有し、ロボットは、外科医の手の動きを大まかに模倣することにより、カテーテルを保持し、操作する。
【０００３】
別の例として、参照によりその開示内容を本明細書に援用するところの国際出願公開第ＷＯ  ９９／４５９９４号には、可撓性の細長いプローブを患者の体内に制御可能に挿入する推進装置を含む、遠隔制御カテーテル法システムについて述べられている。制御コンソールは、推進装置と通信して、推進装置によるプローブの体内への挿入を制御するために、患者から遠隔したシステムのユーザーによって制御されるユーザー制御部を含む。
【０００４】
参照により本特許出願に援用される文書は本出願の一部をなすものとみなされるべきであるが、これらの援用される文書において、いずれかの用語が、本明細書において明示的又は暗示的になされる定義と矛盾するように定義される限りは、本明細書における定義のみが考慮されるべきである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、侵襲性プローブを格納したシースに対するプローブの運動を制御するための装置であって、
前記シースに連結されるように構成された外側ケーシングと、
前記外側ケーシングに固定的に連結された駆動機構であって、
並進運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように構成された第１の群の構成部品と、
回転運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように構成された第２の群の構成部品と、を含む、駆動機構と、を備える、装置を提供するものである。
【０００６】
一般的に、前記第１の群及び前記第２の群は、第１及び第２の位置において前記プローブを解放可能に把持するように構成された、第１及び第２のグリッパーを含む構成部品の共通の部分群を含む。前記第１のグリッパーは前記シースに対して固定され、前記第２のグリッパーは前記シースに対して可動である。一般的に、前記第２のグリッパーが前記プローブを解放している間、かつ前記第１のグリッパーが前記プローブの並進及び回転の一方を実行している間に、前記第１のグリッパーが前記プローブを把持する。
【０００７】
開示された一実施形態では、構成部品は液圧構成部品を含む。液圧構成部品は、気体によって作動されるように構成することができる。また、液圧構成部品は、液体によって作動されるように構成することもできる。
【０００８】
開示される更なる一実施形態では、構成部品は電磁的構成部品を含む。本装置は、制御信号を受信すると前記電磁的構成部品に電流を供給するように構成された回路を有することができる。
【０００９】
なお更に開示された一実施形態では、前記第１の群は、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの前進及び後退の一方を実行するように構成された磁石と、を含む。
【００１０】
別の実施形態では、本装置は、前記並進運動の段階的な方法の並進及び前記回転運動の段階的な方法の回転の一方を実行するように第１及び第２のグリッパーを交互に開閉するように構成されたソレノイドを含む。
【００１１】
更なる別の実施形態では、前記第２の群は、コイルと、コイルが励磁されるとプローブの時計回り及び反時計回りの回転の一方を実行するように構成された磁石とから構成される。
【００１２】
一般的に、侵襲性プローブは、患者の心臓の侵襲性手術に使用される。
【００１３】
なお更なる代替の実施形態では、前記運動を制御することは、侵襲性プローブに加えられる力を増幅させることを含む。
【００１４】
これに代えて、又はこれに加えて、前記運動を制御することは、シースと侵襲性プローブとの間の摩擦に打ち勝つことを含む。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、侵襲性プローブを格納したシースに対するプローブの運動を制御するための方法であって、
外側ケーシングを前記シースに連結することと、
駆動機構を前記外側ケーシングに固定的に連結することと、
並進運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように前記駆動機構内の第１の群の構成部品を作動させることと、
回転運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように前記駆動機構内の第２の群の構成部品を作動させることと、を含む方法が更に提供される。
【００１６】
以下の実施形態の詳細な説明を、以下の図面と併せ読むことによって、本開示のより深い理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に基づく、自動カテーテル運動補助装置を使用したカテーテル法システムの概略的な描図である。
【図２】本発明の一実施形態に基づく、ロボット駆動部内に保持されたカテーテルを示す概略的な描図である。
【図３】本発明の代替の一実施形態に基づく、組み付け状態の補助装置の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、補助装置の概略分解図である。
【図５】本発明の一実施形態による、並進力及び回転力を与える補助装置の電磁的構成部品を示す概略分解図である。
【図６】本発明の一実施形態による、シースに対するカテーテルの段階的な運動を実施する際の工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の代替の一実施形態による、組み付け状態の代替の補助装置の概略図である。
【図８】本発明の代替の一実施形態による、代替の補助装置の概略部分分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
概要
本発明の一実施形態は、侵襲性プローブを格納したシースに対してプローブの運動を制御するための装置を提供するものである。一般的に、本装置は、プローブが、シースに対して並進運動又は回転運動の方法のいずれかによって動く際に通常存在する摩擦に打ち勝つために使用することができる。このようなプローブの運動は、プローブのロボット駆動によって開始することができる。
【００１９】
装置は、シースに連結された外側ケーシングと、外側ケーシングに固定的に連結された駆動機構と、を有する。駆動機構は、並進運動の段階的な方法でシースに対してプローブを前進及び後退させるために、プローブの軸と平行な方向に沿ってプローブを並進させる第１の群の構成部品を含む。駆動機構はまた、回転運動の段階的な方法でシースに対してプローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、プローブの軸を中心としてプローブを回転させる、第２の群の構成部品も含む。
【００２０】
一般的に、第１の群の構成部品と第２の群の構成部品とは、構成部品の共通の部分群を含む。共通の部分群には、第１及び第２の位置においてプローブを解放可能に把持するように構成された、プローブの第１のグリッパー及びプローブの第２のグリッパーが含まれる。段階的運動を実現するため、第２のグリッパーがプローブを解放している間、第１のグリッパーがプローブを把持し、これにより第１のグリッパーが並進又は回転運動を行うことが可能である。この後、第２のグリッパーがプローブを把持し、第１のグリッパーはプローブを解放してその初期位置に戻る。プローブを交互に把持及び解放し、第１のグリッパーがプローブを把持している間にプローブを動かすという動作は、必要に応じて反復的に繰り返すことができる。
【００２１】
代替の一実施形態では、プローブとシースとの間の摩擦に打ち勝つように装置を構成する代わりに、プローブに作用する力を増幅させるように装置を構成することができる。
【００２２】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態により、自動カテーテル運動補助装置２２を使用したカテーテル法システム２０の概略的な描図である。この例示した実施形態では、医師が、カテーテル案内シース２４を被験者２８の管腔２６内に挿入している。管腔は、本明細書においてプローブ３０とも呼ばれるカテーテル３０を、被験者の心臓の室房などの体腔３２内に入れることを可能とする。例えば、心臓への挿入の場合、管腔２６は大腿静脈を含みうる。カテーテルの遠位先端部（挿入図に拡大表示される）は、一般的に、診断及び／又は治療目的のための機能要素４０を有している。例えば、要素４０は、組織の電気的検知及び／又は焼灼用の電極、又は心臓画像診断用の超音波トランスデューサーを含みうる。以下に述べる態様で駆動されうる他の種類の機能要素及び侵襲性プローブは、当業者には明らかであり、本発明の範囲に含まれるものとみなされる。
【００２３】
この描図した実施形態では、カテーテル３０は更に、先端部の位置座標の決定に使用するための位置トランスデューサー４２をその遠位先端部の内部に有している。例えば、トランスデューサー４２は、フィールドトランスデューサー４４によって体外の既知の位置で発生させられる磁場を検出する磁場センサーを含みうる。この種の磁気位置検知システムは、例えばその開示内容を本明細書に参照により援用するところの米国特許第５，３９１，１９９号に述べられており、ＣＡＲＴＯ（商標）システム（バイオセンス・ウェブスター社（Biosense Webster Inc.）（カリフォルニア州、ダイアモンドバー）により製造されるもの）のような心臓内追跡システムにおいて使用されている。あるいは、トランスデューサー４２が、トランスデューサー４４によって検知される場を発生してもよい。更にこれに代えるか又はこれに加えて、トランスデューサー４２は、インピーダンスに基づいた位置検知を目的とする電極、超音波トランスデューサー、又は身体の２次元又は３次元画像においてカテーテル先端部の位置を特定するための基準マークなどの当該技術分野において知られる他の任意の適当な種類の位置トランスデューサーを含みうる。
【００２４】
位置検知モジュール５０は、トランスデューサー４２及び４４と通信することによって患者の体内のカテーテル先端部の位置座標を決定する。制御ユニット５２は、この座標を用いてロボット駆動部５４（図２に関して下記により詳しく述べる）を制御することによりカテーテル３０を体内の所望の位置に案内する。この点に関し、制御ユニット５２は、所定のプログラム命令にしたがって自律的に動作してもよい。これに代えるか又はこれに加えて、制御ユニットは、人間の操作者（図に示されていない）によるカテーテルの制御を可能とするように、一般的に体腔３２のマップ又は画像上に並んで配置されるディスプレイ６０上にカテーテルの位置を表示することができる。制御ユニット５２は、一般的に、所望の機能を実行するためにソフトウェアにプログラムされた汎用コンピュータプロセッサを含む。
【００２５】
ロボット駆動部５４は、人間の操作者が、制御ユニット５２を使用してカテーテル３０に自動的に調整を行うことを可能とする。こうした調整は、一般的に、カテーテルの軸に沿って管腔２６内でカテーテルを前進及び後退させること、並びにカテーテルをその軸を中心として時計回り又は反時計回りに回転させることを含む。人間の操作者は、一般的には、制御ユニットに接続されたマウス又はジョイスティックのようなポインティング装置の操作によってカテーテルの所望の動きを入力し、制御ユニットは、ポインティング装置の操作を関連したロボット駆動部５４への信号に変換する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態による、ロボット駆動部５４内に保持されたカテーテル３０を示す概略的な描図である。カテーテル３０は、人間の操作者によって保持及び操作されるように設計されたハンドル７０を有している。従来の使用においては、操作者はシース２４を経皮的に管腔２６に挿入し、カテーテルの遠位端をシースに挿入する。次いで、操作者は、カテーテルをシース２４を通じて、その長手方向軸に沿って、体腔３２内に前進させる。操作者は、カテーテルを後退及び前進させるためにハンドルを前後に動かし、かつカテーテル自体を回転させるために軸を中心としてハンドルを回転させることもできる。近位終端部７２が、カテーテルを制御ユニット５２に連結しているが、この終端部との連結は、図を簡潔にかつ明瞭にするために図２では省略している。
【００２７】
しかしながら、本実施形態の各実施例では、駆動部５４が人間の操作者の代わりにこれらの操作を行うことができる。ジグ７４が、ハンドル７０を保持している。ジグは、軸を中心としてハンドルを回転させるためのギア機構を有している。ジグ７４は、カテーテルをその軸に沿って前進及び後退させるために、台座部８２に対して並進運動することが可能なプラットフォーム８０上に取り付けられている。ギア機構を回転させ、プラットフォーム４６を台座部４７に沿って並進運動させることにより、駆動モジュール８８がトランスミッション９０によってジグ７４に連結されている。ジョイスティックのようなポインティング装置を制御ユニット５２に接続し、システム２０の操作者がこのポインティング装置を使用して制御ユニットに駆動モジュール８８に適当な信号を発生させることができる。
【００２８】
駆動部５４と同様の駆動部のより詳細な説明が、本明細書に参照により援用するところの米国特許出願第１２／５３９，７０７号に与えられている。
【００２９】
図２に示されるように、カテーテル３０はハンドル７０から出て、補助装置２２内に入る。補助装置２２はシース２４に連結され、カテーテル３０は補助装置及びシースを通って体腔３４内に入る。
【００３０】
図３は、組み立てられた状態の補助装置２２の概略図であり、図４は、本明細書の一実施形態による補助装置の概略分解図である。補助装置２２は、カテーテル２０が入る駆動モジュール１００、及び、シース２４への移行領域１０４に固定的に連結された円筒状の外側ケーシング１０２を有している。カテーテル３０は、駆動モジュール１００、外側ケージング１０２、及び移行領域１０４を通り、シース２４に入る。モジュール１００の各要素は、制御ユニット５２からの制御信号に応じて必要な電流を発生する回路１０６、通常はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）内に発生される電流によって駆動される。例として、回路１０６はケーシング内に設置されているものと仮定しているが、回路１０６は、制御ユニット５２を含む他の任意の都合のよい場所に設置してもよく、ケーブルを介して被駆動要素に接続することによって必要な電流を供給することができる。
【００３１】
駆動モジュール１００は、固定ユニット１１０と可動ユニット１１２とを含む。下記により詳細に述べるように、可動ユニット１１２は、カテーテル３０の軸によって規定される方向、及びこの軸を中心とした方向に動くことができ、いずれの運動も固定ユニット１１０に対するものである。前者の運動は、本明細書では平行運動又は並進運動とも呼ばれ、後者の運動は本明細書では回転運動とも呼ばれる。ユニット１１０は、ロックリング１１４によってケーシング１０２に対して固定され、したがってシース２４に対して固定されうる。固定ユニット１１０は、固定ユニットの固定ユニット基部１１８と連結されたコレット１１６を有しており、ユニットはロックリングをコレット上に螺着することによってケーシング１０２に固定することができる。以下の説明文では、ユニット１１０がロックリング及びコレットによりケーシング１０２に固定されているものと仮定する。
【００３２】
固定ユニット基部１１８は、作動時にカテーテル３０を把持する固定グリッパー１２０を有している。グリッパー１２０は、基部１１８のそれぞれの保持格納要素１２４内に格納された１対の対向したソレノイド１２２を有している。それぞれのジョー１２６はソレノイド１２２によって保持され、ソレノイドが励磁されるとカテーテルと係合してこれを保持し、これによりカテーテルがシース２４に対して固定される。ソレノイドが励磁されない場合、ジョー１２６はカテーテルと係合せず、したがってカテーテルはシースに対して自由に動くことができる。
【００３３】
可動ユニット１１２は、互いに嵌合するとともに互いに対して限定的な摺動動作で平行な運動方向、すなわちカテーテル３０によって規定される軸と平行に動くように構成された２つの小部分１３２及び１３４を含む。小部分１３４は、上記に述べたグリッパー１２０と概ね同様の可動グリッパー１４０を有している。したがって、グリッパー１２０は、小部分１３４のそれぞれの保持格納要素１４４内に格納された１対の対向したソレノイド１４２を有している。それぞれのジョー１４６は、ソレノイド１４２によって保持され、ソレノイドが励磁されるとカテーテルと係合してこれを保持し、これにより小部分１３４がカテーテルを保持する。ソレノイド１４２が励磁されない場合には、カテーテルは小部分１３４に対して自由に動くことができる。
【００３４】
小部分１３２に対する小部分１３４の平行な摺動又は並進運動は、遠位及び近位方向の両方において限定されるように構成されている。したがって、例えば、小部分１３２の係止部１５２と接触する小部分１３４の表面１５０が、小部分１３４の遠位方向への運動を限定する。小部分１３４の並進運動の範囲、すなわち、遠位側の端点から近位側の端点までの一般的な範囲は、約２ｍｍである。
【００３５】
固定ユニット１１０と可動ユニット１１２とが互いに組み付けられると、固定ユニット１１０内の保持突起１６０が可動ユニット１１２内のスロット１６２と嵌合する。スロット１６２は、カテーテル３０の周囲方向に測った場合に突起１６０よりも大きくなっており、このため、可動ユニット１１２は、回転方向、すなわちカテーテル３０によって規定される軸を中心とした方向に回転することができる。この回転運動は、突起１６０とスロット１６２の寸法の差によって限定される。可動ユニットの回転運動の一般的な全体的範囲は、約５°である。
【００３６】
カテーテル３０を把持するために固定ユニット１１０及び可動ユニット１１２に含まれる上記に述べた電磁的構成部品以外に、ユニット１１０及び１１２は、上記で述べた並進運動及び回転運動に必要なそれぞれの力を与えるように構成された更なる電磁的構成部品を有している。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態による、並進力及び回転力を与える補助装置２２の電磁的構成部品を示した概略分解図である。
【００３８】
簡単及び分かりやすさのため、図５には、並進力及び回転力を与える、本明細書では力電磁的構成部品１７０とも呼ばれる、補助装置２２の電磁的構成部品１７０、及びそれらの保持要素のみが示されている。補助装置２２の並進力は、励磁されると永久磁石１８２と相互作用するコイル１８０によって与えられる。コイル１８０は小部分１３２内に保持され、磁石１８２は小部分１３４内に保持されている。補助装置２２の回転力は、励磁されると永久磁石１９４と相互作用するコイル１９０及び１９２によって与えられる。コイル１９０及び１９２は固定ユニット基部１１８内に保持され、磁石１９４は小部分１３２内に保持されている。上記に述べた電磁的構成部品は、並進力と回転力とを互いに完全に独立して実施することを可能とする点は理解されるであろう。したがって、並進力のみ、又は直進力のみ、又は並進力及び直進力の両方を、電磁的構成部品１７０によって作用させることが可能であり、作用させる力の種類は、コイル１８０、１９０、及び／又は１９２のどれが励磁されるかによって決まる。
【００３９】
本発明の実施形態では、上記に述べた電磁的構成部品を使用することによって、カテーテルをシースに対して、カテーテルによって規定される軸と平行な並進方向、又は軸を中心とした回転方向、又はその両方向のいずれかに動かすものである。これらの場合のいずれにおいても運動は段階的に実施される。
【００４０】
図６は、本発明の一実施形態による、シース２４に対するカテーテル３０の段階的な運動を実施する際の工程を示すフローチャート２００である。例として、また簡単のため、フローチャートの説明は、カテーテルの遠位方向への並進運動が実施されるものと仮定している。同様の工程が、近位方向への並進運動、並びに時計回り及び反時計回りの回転運動にも当てはまり、当業者であれば、その説明に適宜変更を加えてこれらの他の運動に適合させることが可能であろう。
【００４１】
準備工程２０２では、ハンドル７０をロボット駆動部５４に挿入する。更に、外側ケーシング１０２をシース２４に連結し、シースを患者に挿入する。一般的に、シースを患者に挿入した時点で、外側ケーシングを縫合などにより患者に一時的に固定する。次いでプローブ３０をプローブハンドルから駆動モジュール１００内に送り込む。
【００４２】
初期制御ユニット工程２０４では、システム２０の操作者が制御ユニット５２を作動させることにより、ユニットは、本明細書で、上記に説明したような、プローブの近位方向への並進運動を含むものと仮定される、所望の運動の信号を発生する。この信号がロボット駆動部５４に伝達され、ロボット駆動部５４がハンドルを近位方向に並進させる。この信号は駆動モジュール１００を制御する回路１０６にも伝達され、これにより、モジュールは、後述する繰り返し工程２０６〜２１８を実行する。この繰り返しは、制御ユニット５２が所望の運動の信号を発生しなくなるまで継続される。
【００４３】
繰り返し工程２０６〜２１８は、ソレノイド１２２及び１２４の励磁及び消磁、並びにコイル１８０、１９０、及び／又は１９２の励磁及び消磁を必要とし、これらの動作はすべて順次行われる。これらの動作に必要な電流は回路１０６によって発生される。
【００４４】
第１の繰り返し工程２０６では、回路がソレノイド１２２を励磁することによって固定グリッパー１２０を閉じ、これによりプローブが把持される。
【００４５】
第２の繰り返し工程２０８では、回路がソレノイド１４２を消磁することによって可動グリッパー１４０を開き、これによりプローブは可動グリッパーによって把持されなくなる。
【００４６】
第３の繰り返し工程２１０では、コイル１８０が励磁されることにより、可動グリッパー１４０がその並進運動の近位側の端点にまで、開いたままで動かされる。
【００４７】
第４の繰り返し工程２１２では、プローブを把持するように、ソレノイド１４２を励磁させることにより可動グリッパーが閉じられる。
【００４８】
第５の繰り返し工程２１４では、プローブをもはや把持しないように、ソレノイド１２２を消磁させることにより固定グリッパー１２０が開かれる。
【００４９】
上記の繰り返し工程により、プローブが固定位置に維持されたまま、可動グリッパーがその求められる位置に動かされる。以下の繰り返し工程は、プローブの段階的な運動を述べるものである。
【００５０】
第６の繰り返し工程２１６では、コイル１８０を励磁させることによって可動グリッパーがその並進運動の遠位側の端点までプローブを把持したまま動かされる。
【００５１】
決定工程２１８では、回路１０６が、運動信号が制御ユニット５２から依然受信されているか否かを確認する。信号が受信されている場合、工程２０６〜２１６が繰り返されることにより、駆動モジュール１００によって発生される段階的運動が繰り返される。運動信号が受信されていない場合、駆動モジュールによって発生される段階的運動は終了し、フローチャートは終了する。
【００５２】
図７は、組み立てられた状態の補助装置３２２の概略図であり、図８は、本明細書の代替の一実施形態による補助装置の概略部分分解図である。以下に述べる相違点を除き、補助装置３２２の動作は補助装置２２の動作（図１〜５）と概ね同様であり、補助装置２２及び３２２の双方において同じ参照符号によって示される要素は、構造及び動作において概ね同様である。
【００５３】
そのグリッパーユニット並びにその並進力及び回転力発生装置に電磁的構成部品を使用する補助装置２２と対照的に、補助装置３２２はこれらの要素として液圧構成部品を使用している。液圧構成部品を使用することにより、補助装置３２２ではいずれかの要素を補助装置２２において使用されているような磁性材料で形成する必要がない。したがって、補助装置３２２は、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）環境で使用可能であるのに対して、こうした環境での補助装置２２の使用には問題が生じうる。
【００５４】
補助装置２２と同様、補助装置３２２の駆動モジュール３３０は、図７に示されるように、互いに組み付けられる固定ユニット３４０と可動ユニット３４２とを含む。上記に述べたように補助装置３２２の各要素は、液圧流体３５２を用いたチューブ３５０によって駆動される液圧構成部品によって形成されている。一般的に、チューブ内に用いられる液圧流体は圧縮空気であり、一実施形態では、こうした圧縮空気は０．５ＭＰａ以上（５気圧以上）のオーダーの圧力にまで圧縮することができる。しかしながら、他の実施形態では、流体３５２は、０．１ＭＰａ（１気圧）よりも高いか又は低くてよい他の任意の都合のよい圧力で作動される空気又は別の気体とすることができる。また、液圧流体は、水などの液体からなるものでもよい。
【００５５】
固定ユニット３４０では、固定ユニット基部３４８は、ロックリング１１４及びコレット１１６を用いてケーシング１０２に対して固定されている。部分３４８は、シリンダー３６２内で動くジョー付きピストン３６０と、対向するジョー３６４とから構成される固定グリッパー３５８を有している。ジョー付きピストン３６０は、シリンダー３６２に適用される流体３５２によって作動されるとシリンダー３６２内で動き、これにより、ピストンとその対向するジョーとがカテーテル３０を把持する。
【００５６】
可動ユニット３４２は可動ユニット基部３７０を有し、可動ユニット基部３７０は可動グリッパー３７２を有している。可動グリッパー３７２は、可動ジョー付きピストンを有するシリンダー３７４と、対向するジョー３７８とから構成されている。ジョー付きピストン３７６は、シリンダー３７４に適用される流体３５２によって作動されるとシリンダー３７４内で動き、これにより、ピストンとその対向するジョーとがカテーテル３０を把持する。
【００５７】
可動ユニット３４２は、遠位側並進係止部３８０及び近位側並進係止部３８２の２つの並進係止部を有している。可動ユニットはまた、第１の回転係止部３９０及び第２の回転係止部３９２の２つの回転係止部も有している。
【００５８】
２つの並進係止部の一方又は他方に、２本のチューブ３５０が接続されたピストンホルダー４０２内で動く両頭ピストン４００が係合することができる。ホルダー４０２は、固定ユニット基部３４８に固定されている。流体３５２をホルダーに接続された２本のチューブ３５０の一方に適用することにより、ピストン４００は近位方向に能動的に動いて近位側係止部３８２と接触し、可動ユニット３４２を固定ユニット３４０に対して近位方向に動かす。また、流体３５２は、ホルダー４０２に接続された他方のチューブ３５０に適用されてもよく、これによりピストン４００が遠位方向に能動的に動いて遠位側係止部３８０と接触し、可動ユニット３４２を固定ユニット３４０に対して遠位方向に動かす。
【００５９】
第１の回転係止部３９０には、ピストン４１０が係合することができる。ピストン４１０は、シリンダー４１２に流体３５２が適用されると、シリンダー内で動く。シリンダー４１２はカラー４２０によって固定ユニット基部３４８に固定されているため、ピストン４１０が係止部３９０と係合すると、可動ユニット３４２は固定ユニット３４０に対して反時計回りの方向に回転する。
【００６０】
第２の回転係止部３９２には、ピストン４３０が係合することができる。ピストン４３０は、シリンダー４３２に流体３５２が適用されると、シリンダー内で動く。シリンダー４３２はカラー４４０によって固定ユニット３４８に固定されている。このため、ピストン４３０が係止部３９２と係合すると、可動ユニット３４２は固定ユニット３４０に対して時計回りの方向に回転する。
【００６１】
補助装置３２２の並進運動及び回転運動の全体の範囲は、補助装置２２のそれぞれの範囲と通常はほぼ同じである。
【００６２】
図６に戻ると、当業者であれば、フローチャート２００の各工程の説明に、補助装置３２２に適合するように適宜変更を加えて改変することが可能であろう。
【００６３】
上記に述べた、補助装置２２及び３２２に代表されるような本発明の実施形態は、ロボット駆動部５４を補助することにより、カテーテルのそのシースに対する運動を制御することによって、カテーテルとシースとの間の摩擦に打ち勝つものである。本発明の代替の一実施形態では、補助装置２２又は補助装置３２２は力増幅装置として構成することができる。その場合、カテーテル３０に並進及び／又は回転運動を加えるロボット駆動部５４ではなく、ケーシング１０２が固定された状態で、人間の操作者がカテーテルに並進及び／又は回転運動を加える。人間の操作者は、補助装置を手動で作動させて、操作者によって加えられる運動にしたがって、運動に必要な力、すなわち近位若しくは遠位方向への並進運動、又は時計回り若しくは反時計回りの回転に必要とされる力を増幅させることができる。また、当業者には周知の方法により、補助装置を自動で作動させ、操作者によって加えられる運動にしたがって、上記に述べた並進運動又は回転運動の力増幅装置として機能させることも可能である。
【００６４】
上述した実施形態は一例として述べたものであり、本発明は、本明細書において上記に詳細に図示及び説明した内容に限定されない点は認識されるであろう。むしろ、本発明の範囲には、上記に述べた異なる特徴の組合わせ及び部分的な組合わせの両方、並びに、上記の説明文を読むことで当業者に想到され、従来技術では開示されていない、それらの変形例及び改変例が含まれる。
【００６５】
〔実施の態様〕
（１）  侵襲性プローブの、前記プローブを格納したシースに対する運動を制御するための装置であって、
前記シースに連結するように構成された外側ケーシングと、
前記外側ケーシングに固定的に連結された駆動機構であって、
並進運動の段階的な方法で（in a translational stepwise manner）前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように構成された第１の群の構成部品と、
回転運動の段階的な方法で（in a rotational stepwise manner）前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように構成された第２の群の構成部品と、を含む、駆動機構と、を備える、装置。
（２）  前記第１の群及び前記第２の群が、第１及び第２の位置において前記プローブを解放可能に把持するように構成された、第１及び第２のグリッパーを含む構成部品の共通の部分群を含む、実施態様１に記載の装置。
（３）  前記第１のグリッパーが前記シースに対して固定され、前記第２のグリッパーが前記シースに対して可動である、実施態様２に記載の装置。
（４）  前記第２のグリッパーが前記プローブを解放している間、かつ前記第１のグリッパーが前記プローブの並進及び回転の一方を実行している間に、前記第１のグリッパーが前記プローブを把持する、実施態様２に記載の装置。
（５）  前記構成部品が、液圧構成部品を含む、実施態様１に記載の装置。
【００６６】
（６）  前記液圧構成部品が、気体によって作動されるように構成されている、実施態様５に記載の装置。
（７）  前記液圧構成部品が、液体によって作動されるように構成されている、実施態様５に記載の装置。
（８）  前記構成部品が、電磁的構成部品を含む、実施態様１に記載の装置。
（９）  制御信号を受信すると前記電磁的構成部品に電流を供給するように構成された回路を有する、実施態様８に記載の装置。
（１０）  前記第１の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの前進及び後退の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、実施態様１に記載の装置。
【００６７】
（１１）  前記並進運動の段階的な方法の並進及び前記回転運動の段階的な方法の回転の一方を実行するように第１及び第２のグリッパーを交互に開閉するように構成されたソレノイドを含む、実施態様１に記載の装置。
（１２）  前記第２の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの時計回りの回転及び反時計回りの回転の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、実施態様１に記載の装置。
（１３）  前記侵襲性プローブが被験者の心臓の侵襲性手術に使用される、実施態様１に記載の装置。
（１４）  前記運動を制御することが、前記侵襲性プローブに加えられる力を増幅させること、を含む、実施態様１に記載の装置。
（１５）  前記運動を制御することが、前記シースと前記侵襲性プローブとの間の摩擦に打ち勝つこと、を含む、実施態様１に記載の装置。
【００６８】
（１６）  侵襲性プローブを格納したシースに対する前記プローブの運動を制御するための方法であって、
外側ケーシングを前記シースに連結することと、
駆動機構を前記外側ケーシングに固定的に連結することと、
並進運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを前進及び後退させるために、前記プローブの軸と平行な方向に沿って前記プローブを並進させるように前記駆動機構内の第１の群の構成部品を作動させることと、
回転運動の段階的な方法で前記シースに対して前記プローブを時計回り及び反時計回りに回転させるために、前記プローブの軸を中心として前記プローブを回転させるように前記駆動機構内の第２の群の構成部品を作動させることと、を含む方法。
（１７）  前記第１の群及び前記第２の群が、第１及び第２の位置において前記プローブを解放可能に把持する第１及び第２のグリッパーを含む構成部品の共通の部分群を含む、実施態様１６に記載の方法。
（１８）  前記第１のグリッパーが前記シースに対して固定され、前記第２のグリッパーが前記シースに対して可動である、実施態様１７に記載の方法。
（１９）  前記第２のグリッパーが前記プローブを解放している間、かつ前記第１のグリッパーが前記プローブの並進及び回転の一方を実行している間に、前記第１のグリッパーが前記プローブを把持する、実施態様１７に記載の方法。
（２０）  前記構成部品が、液圧構成部品を含む、実施態様１６に記載の方法。
【００６９】
（２１）  前記構成部品が、電磁的構成部品を含む、実施態様１６に記載の方法。
（２２）  制御信号を受信すると前記電磁的構成部品に電流を供給することを含む、実施態様２１に記載の方法。
（２３）  前記第１の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの前進及び後退の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、実施態様１６に記載の方法。
（２４）  前記並進運動の段階的な方法の並進及び前記回転運動の段階的な方法の回転の一方を実行するように第１及び第２のグリッパーを交互に開閉するようにソレノイドを構成すること、を含む、実施態様１６に記載の方法。
（２５）  前記第２の群が、コイルと、前記コイルが励磁されると前記プローブの時計回りの回転及び反時計回りの回転の一方を実行するように構成された磁石と、を含む、実施態様１６に記載の方法。
【００７０】
（２６）  前記侵襲性プローブを被験者の心臓の侵襲性手術に使用すること、を含む、実施態様１６に記載の方法。
（２７）  前記運動を制御することが、前記侵襲性プローブに加えられる力を増幅させること、を含む、実施態様１６に記載の方法。
（２８）  前記運動を制御することが、前記シースと前記侵襲性プローブとの間の摩擦に打ち勝つこと、を含む、実施態様１６に記載の方法。
【図１】
2015100708.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015100708.tif 000006
【図５】
2015100708.tif 000007
【図６】
2015100708.tif 000008
【図７】
2015100708.tif 000009
【図８】
2015100708.tif 000010
【外国語明細書】
2015100708000001.pdf