(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決め装置であって、
第１の回転自由度を有する第１の回転部材と、
針形の医療機器の長手方向に前記針形の医療機器を誘導するように構成されたガイドと、
回転軸が前記第１の回転部材の回転軸に平行でない前記第１の回転部材に接続され、前記ガイドを含み、且つ第２の回転自由度を有する第２の回転部材と、
前記第１の回転部材に摩擦トルクを生成させるために直接又は間接的に摩擦力を前記第１の回転部材に印加するように構成された摩擦力印加部とを備え、
前記第１の回転部材の前記摩擦トルクの第１の回転自由度成分が前記第２の回転部材の回転に基づいて生成される摩擦トルクの前記第１の回転自由度成分より大きいように、前記摩擦力印加部は、直接又は間接的に摩擦力を前記第１の回転部材に印加することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記摩擦力印加部は、前記第１の回転部材を支持するように構成された第１のベースに配設されて、摩擦力を前記第１の回転部材に印加するか、あるいは前記第１の回転部材に配設されて、摩擦力を前記第１のベースに印加することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記第２の回転部材に摩擦トルクを生成させるために直接又は間接的に摩擦力を前記第２の回転部材に印加するように構成された第２の摩擦力印加部を更に備え、
前記第２の摩擦力印加部は、前記第２の回転部材又は前記第２の回転部材を支持するように構成された第２のベースに配設され、
前記第２の回転部材に配設された前記第２の摩擦力印加部は、摩擦力を前記第２のベースに印加し、前記第２のベースに配設された前記第２の摩擦力印加部は、前記摩擦力を前記第２の回転部材に印加することを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記摩擦力印加部は、
摩擦部材と、
前記摩擦部材を押圧するように構成された押圧部分とを含み、
前記摩擦部材は、前記押圧部分による圧力により移動し、接触面である前記第１のベース又は前記第１の回転部材と接触して、それに摩擦力を印加することを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
【請求項５】
カムを更に備え、
前記押圧部分は、前記カムにより押圧されて前記摩擦部材を移動させることを特徴とする請求項４記載の位置決め装置。
【請求項６】
レバーは前記押圧部分に提供され、
前記レバーが、中心としての前記押圧部分の軸と共に回転する場合、前記カムは、前記レバーを介して前記押圧部分を押圧して前記摩擦部材を移動させることを特徴とする請求項５記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記摩擦力印加部が摩擦力を印加したか否かを通知するように構成された通知部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記摩擦部材は、バネ性を有する弾性部材を含み、
前記押圧部分は、前記弾性部材に印加される力の大きさを外部から変更するように構成された操作部を含み、
前記操作部を介して前記弾性部材に力を伝達し、前記弾性部材は前記操作部の変位により変形し、前記接触面に対する前記摩擦部材による接触力は変化することを特徴とする請求項４記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記操作部は、前記摩擦部材と一体に形成されることを特徴とする請求項８記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記摩擦力印加部は、
前記第１の回転部材の直径方向に移動可能に前記摩擦部材を保持するように構成された保持部材を含み、
前記保持部材は、
前記第１の回転部材の回転方向と同一の方向に前記摩擦部材を所定の範囲において移動できるように構成された調整部を含むことを特徴とする請求項４記載の位置決め装置。
【請求項１１】
遠隔から前記摩擦力印加部を操作するように構成された遠隔操作部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項１２】
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記振動子に接触するスライダと、
（ｉｉｉ）前記振動子と、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動される前記スライダとの間の接触面上に押圧力を生成する加圧部材とを更に備え、
前記加圧部材は、前記第１のベース又は前記第１の回転部材に固定され、前記振動子又はスライダを押圧し、前記スライダ又は前記振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記第１のベースに固定されるか、あるいは前記第１のベースと一体に形成されるスライダを更に備え、前記第１の回転部材は、
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記振動子、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動される前記スライダを押圧する加圧部材とを備え、前記スライダ又は前記振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
【請求項１４】
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記第１のベースに固定されるか、あるいは前記第１のベースと一体に形成される前記振動子を押圧する加圧部材とを更に備え、前記第１の回転部材は、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動されるスライダを含み、前記スライダ又は前記振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項２記載の位置決め装置。
【請求項１５】
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記振動子に接触するスライダと、
（ｉｉｉ）前記振動子と、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動される前記スライダとの間の接触面上に押圧力を生成する加圧部材とを更に備え、
前記加圧部材は、前記第２のベース又は前記第２の回転部材に固定され、前記振動子又はスライダを押圧し、前記スライダ又は前記振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項３記載の位置決め装置。
【請求項１６】
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記第２のベースに固定されるか、あるいは前記第２のベースと一体に形成される前記振動子を押圧する加圧部材とを更に備え、前記第２の回転部材は、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動されるスライダを含み、前記スライダ又は前記振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項３記載の位置決め装置。
【請求項１７】
前記第２のベースに固定されるか、あるいは前記第２のベースと一体に形成されるスライダを更に備え、前記第２の回転部材は、
（ｉ）電気機械エネルギー変換素子を含む振動子と、
（ｉｉ）前記振動子、前記電気機械エネルギー変換素子が実行する際に前記振動子の接触面上に生成された波により駆動される前記スライダを押圧する加圧部材とを含み、前記スライダ又は振動子は、前記摩擦力印加部として作用することを特徴とする請求項３記載の位置決め装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記波に従って変更可能であることを特徴とする請求項１２記載の位置決め装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記少なくとも１つの交流信号に従って変更可能であることを特徴とする請求項１３記載の位置決め装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記少なくとも１つの交流信号に従って変更可能であることを特徴とする請求項１４記載の位置決め装置。
【請求項２１】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記少なくとも１つの交流信号に従って変更可能であることを特徴とする請求項１５記載の位置決め装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記少なくとも１つの交流信号に従って変更可能であることを特徴とする請求項１６記載の位置決め装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの交流信号は、前記電気機械エネルギー変換素子に印加されて前記振動子を発振させ、前記摩擦力は、前記少なくとも１つの交流信号に従って変更可能であることを特徴とする請求項１７記載の位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、2014年2月27日に出願された米国特許仮出願第61/945,543号に対する優先権を主張するものであり、その内容は参照によりその全体が本願に組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は、針形の機器を使用して穿刺により生検又は治療を支援するように構成された位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
医学において患者のクオリティオブライフ（ＱＯＬ）を向上させるために、低侵襲薬の需要が高まっている。低侵襲治療として、経皮穿刺切除治療及び経皮穿刺凍結治療等の経皮穿刺治療が開発されている。
【０００４】
しかし、穿刺対象である部分が経皮穿刺治療において直接観察できないため、外科医は、例えば磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ）又はコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）等の医用画像に基づいて穿刺を行わなければならない。しかし、これらの医用画像撮影装置を採用する場合、外科医がリアルタイムで画像を取得するのは困難である。特殊なＭＲＩを採用することにより、外科医はリアルタイムで画像を取得できる。しかし、この場合、外科医は狭い空間で作業しなければならない。どちらの場合でも、外科医が対象に正確に到達するのは困難であり、手術に時間がかかる。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書において説明されたような穿刺作業を補助するように構成された機構は、例えばＭＲＩ又はＣＴ等の医用画像を使用する手術支援として提案されている。米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書によれば、デバイスに装着されたマーカは、デバイスの姿勢を取得するために医用画像上で認識される。次に、この姿勢及び穿刺対象の位置に基づいて、穿刺作業を補助するように穿刺の方向を決定する。この機構によれば、外科医は、同一の挿入点から針形の機器を異なる穿刺対象位置に挿入できる。これにより、外傷を軽減できる。また、この機構は小型化可能である。これにより、この装置を装着する患者は、この装置を取り外すことなく既存の医用画像撮影装置に入る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＱＯＬを向上させるために、より侵襲的でない治療を実現するための穿刺位置の精度の向上が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る位置決め装置は、第１の回転自由度を有する第１の回転部材と、針形の医療機器の長手方向に針形の医療機器を誘導するように構成されたガイドと、回転軸が第１の回転部材の回転軸に平行でない第１の回転部材に接続され、ガイドを含み、且つ第２の回転自由度を有する第２の回転部材と、第１の回転部材に摩擦トルクを生成させるために直接又は間接的に摩擦力を第１の回転部材に印加するように構成された摩擦力印加部とを備える。第１の回転部材の摩擦トルクの第１の回転自由度成分が第２の回転部材の回転に基づいて生成される摩擦トルクの第１の回転自由度成分より大きいように、摩擦力印加部は、直接又は間接的に摩擦力を第１の回転部材に印加する。
【０００８】
２種類の回転自由度を有する穿刺作業を支援するように構成された穿刺支援装置として動作する位置決め装置は、少なくとも１つのガイドの回転を抑制するように構成されたユニットとして摩擦力印加部を含む。従って、位置決め装置は、他のガイドの動作に干渉することなく、高精度に穿刺のための位置決めを行える。
【０００９】
添付の図面を参照して、以下の例示的な実施形態の説明から本発明の更なる特徴が明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面と共に記載された以下の詳細な説明から、本発明の更なる目的、特徴及び利点が明らかになるだろう。
【図１Ａ】図１Ａは、第１の実施形態に係る穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態に係る穿刺支援装置を示す上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１の実施形態に係る摩擦力印加機構を操作することにより第１の回転部材を回転抑制状態にする図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１の実施形態に係る摩擦力印加機構を解除することにより第１の回転部材を回転可能状態にする図である。
【図３】図３は、各回転部材における可動部の構成を省略した概略図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第２の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す詳細図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第２の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す別の詳細図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、上から見た場合の第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、横から見た場合の第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す別の図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、横から見た場合の第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す別の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第３の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す別の斜視図である。
【図９Ａ】、
【図９Ｂ】図９Ａ−図９Ｂは、摩擦接触部分の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、異なる摩擦力印加機構を含む第３の実施形態に係る別の穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、上から見た場合の変形例である摩擦力印加機構を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、上から見た場合の変形例である摩擦力印加機構を示す別の図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、上から見た場合の変形例である摩擦力印加機構を示す別の図である。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第４の実施形態に係る穿刺支援装置を示す側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第４の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す概略図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態に係る別の穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第４の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す詳細図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第４の実施形態に係る摩擦力印加機構を示す概略図である。
【図１６】図１６は、別の実施形態に係る穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、別の実施形態に係る別の穿刺支援装置を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、第５の実施形態における穿刺支援装置（位置決め装置）１を示す横断面図である。
【図１９】図１９は、図１８の左側に示された円部分を示す詳細な横断面図である。  以下の説明において、開示される発明が実施されてもよい実施形態を示す添付の図面を参照する。しかし、当業者は、本開示の新規性及び範囲から逸脱することなく、他の構造的な変更及び機能的な変更を開発してもよいことが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の出願人は、外科医が挿入点にアクセスできる空間を確保し、更に相対的に駆動する２つの環状の回転部材を有する２つの回転機構が図１Ａ及び図１Ｂに示されるように組み合わされた装置を使用して向上した剛性を有するように構成された穿刺支援装置（位置決め装置）を研究してきた。上述した米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書において開示された機構は、接合構成及びアーチ部分が板状の部材で形成される構成を有する。従って、これには、不十分な剛性が高精度な穿刺の実現を妨げるという問題がある。
【００１２】
一方、図１Ａ及び図１Ｂに示されるような機構が相互に接続されることにより、傾斜した回転機構を支持するため、高い剛性が実現され、米国特許出願公開第２０１１／０１９０７８７号明細書における問題を解決できる。しかし、図１Ａ及び図１Ｂに示された構成の場合、２つの回転機構の回転軸は直交しない。従って、上部回転機構を位置決めするために外力が上部回転部材に印加されると、この外力による力のモーメントは、下部回転部材を回転させるのに十分な力のモーメントを含む。操作者が上部回転部材を位置決めするために外力を上部回転部材に印加する場合、回転機構の静摩擦トルクを上回る力のモーメントは、相対的な回転を開始する回転機構のために上部回転部材に追加されなければならず、更に回転機構の動摩擦トルクは、相対的な回転中に上部回転部材に印加される。この摩擦トルクに２つの回転機構の回転軸の傾斜角のコサインを乗算することにより得られた力のモーメントは、下部回転機構を相対的に回転させるためのトルクとして伝達される。従って、このトルクが下部回転機構の静摩擦トルクを上回る場合、下部回転機構は回転し、更に、対象に従って上部回転機構を回転させるのは困難である。従って、摩擦力印加機構１１が取り外されている例えば図１Ａ及び図１Ｂにおける機構には、上部回転部材上でのみ位置決めを行っている場合でも下部回転機構が回転し、且つ取得された穿刺位置が所望の穿刺位置からずれるという問題がある。下部ガイドを支持しつつ上部ガイドを回転させることができるが、操作者が外科医である場合、別の医療デバイスを取り扱いつつ両手でガイドを操作することにより医療処置が増加するため、外科医又は患者にかかる負担が増加する恐れがある。
【００１３】
また、一般に、外科医が触れる可能性のあるものは何でも消毒する必要がある。図１Ａ及び図１Ｂの場合、外科医が装置の表面に触れる可能性があるため、装置の表面を消毒するか、あるいは消毒したシートで覆う必要がある。下部回転機構のみを相対的に回転させて位置決めを行う場合、外科医は、下部回転部材に触れることで外力を下部回転部材に印加する必要があり、下部回転部材が消毒したシートで覆われている場合にはシートを介して下部回転部材に触れる必要があるため、操作性が低下する。一方、最上部分において突出する上部回転部材に外力を印加することで下部回転機構を回転できる場合、操作は容易である。しかし、下部回転機構を回転させるための力のモーメントが上部回転機構を回転させるための力のモーメントを含むため、上部回転機構の摩擦トルクが小さい場合、上部回転機構が非自発的に回転し、結果として下部回転機構の回転を妨害する恐れがある。
【００１４】
上述の問題のうちの１つ又は他の問題に鑑みて、実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
第１の実施形態
図１Ａ〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。図１Ａは、第１の実施形態に係る穿刺支援装置１の外観を示す斜視図である。図１Ｂは、穿刺支援装置１を示す上面図である。図３は、説明を簡単にするために各回転部材を相対的に回転させるように構成された回転機構の構成を省略しつつ、各回転部材の回転及び回転軸を示す概略図である。
【００１６】
穿刺支援装置１は、第１のベース２ａ及び第２のベース２ｂから構成されたベース２と、ベース２に回転可能に配設された第１の回転部材３と、第１の回転部材３に関して回転可能に配設された第２の回転部材４と、第２の回転部材４に配設され且つ針５を所定の方向に誘導するように構成された針ガイド６と、第１の回転部材３の回転を制止するように構成された摩擦力印加機構１１とから構成される。第１の回転部材３は、第１の環部分３−１と、第１の環部分３−１から傾斜した第２の環部分３−２とを含む。尚、針ガイド６による誘導対象は針５に限定されない。別のデバイスが針形の医療機器であれば、これが誘導対象として使用されてもよい。
【００１７】
最初に、穿刺支援装置１のベース２ｂは、不図示の固定部を使用して穿刺対象上に固設される。無線周波数（ＲＦ）コイル１０は、ベース２ａとベース２ｂとの間に配設され、穿刺対象は、ＭＲＩ及びこのＲＦコイル１０の動作によりＭＲＩ画像として検出される。また、環状の第１の回転部材３の第１の環部分３−１をベース２ａに回転可能に装着することにより、下部回転機構を構成する。次に、環状の第２の回転部材４を第１の回転部材３の第２の環部分３−２に回転可能に装着することにより、上部回転機構を構成する。第１の回転部材３を支持するベース２ａが第１のベースとして使用される場合、第２の回転部材の部分を構成する環部分３−１を第２のベースと呼ぶ。そのように示されるように、一体に接続される上部回転機構及び下部回転機構の２つが構成される。
【００１８】
また、図３に示されるように、第１の回転部材３及び第２の回転部材４は、ベース２ｂの下部分に位置する交点９において、第２の回転部材４の回転中心を示す第２の回転自由度を有する回転軸８が第１の回転部材３の回転中心を示す第１の回転自由度を有する回転軸７と交差するように構成される。即ち、第１の回転部材３の回転軸と第２の回転部材４の回転軸とは平行ではない。針ガイド６は、第２の回転部材４の上部分に装着される。貫通孔が針ガイド６に提供され、針形の機器５はそこに嵌合される。これにより、針ガイド６は機器５の挿入方向を誘導する。
【００１９】
また、不図示の位置検出部は、第１の回転部材３及び第２の回転部材４の内部に提供され、対応する回転部材の回転角度を検出できる。位置検出部の例には、光学的又は電気的に位置を検出するように構成された検出部、例えば符号器又はポテンショメータ等が含まれる。操作者がスケールを視覚的に認識するのに用いる検出部は、回転部材に提供される。また、第２の回転部材４に関して着脱自在に装着可能なホルダ型が針ガイド６として採用されてもよい。
【００２０】
第１の回転部材３の回転動作と第２の回転部材４の動作とを組み合わせることにより、穿刺位置である交点９の位置を変更せずに、所望の角度から穿刺を行うことができる。
【００２１】
第１の回転部材３及び第２の回転部材４に回転動作を実行させるために、操作者は、各回転部材の回転軸上にトルクを印加するように、第１の回転部材３及び第２の回転部材４を手動で回転させる。第１の回転部材３とベース２ａ及び第２の回転部材４と第１の回転部材３は、本発明の実施形態において対応する装着部分の回転支持構成としてスライド部分を各々に提供することにより接続される。スライド部分に加えて、玉軸受又は針軸受等が回転支持構成として採用されてもよい。外力により２つの回転部材を相対的に移動させる場合、外力は、回転支持部の摩擦トルクを生成するために回転半径を乗算されるスライド部分の摩擦又は回転部材の回転摩擦等により回転支持部において生成される。第２の回転部材４に回転動作を実行させる場合、操作者が回転力を第２の回転部材に印加すると、第１の回転部材に関して回転支持部の摩擦トルクに回転軸を構成する角度のコサインを乗算することにより取得されたトルクは、第１の回転部材を回転させるためのトルクになる。このトルクが第１の回転部材３とベース２ａとの間の摩擦トルクを上回る場合、第１の回転部材３は、回転トルクを第２の回転部材４に印加する場合であっても非自発的に回転する。このため、第２の回転部材４を所望の角度へ動作させるのは困難である。
【００２２】
回転を制止するように第１の回転部材３とベース２ａとの間に印加される摩擦力を増加させるように構成された摩擦力印加機構を１１は、本発明の実施形態に係る穿刺支援装置１に配設される。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、摩擦力印加機構１１は、第１の回転部材３を支持するベース２ａに固定される。図２Ａは、摩擦力印加機構１１を操作することにより第１の回転部材３を回転抑制状態にする図である。図２Ｂは、摩擦力印加機構１１を解除することにより第１の回転部材３を回転可能状態にする図である。摩擦力印加機構１１は、ボルト１６ａ及び１６ｂによりベース２ａの上部に固定され、第１の回転部材３の第１の環部分３−１の半径方向の外径側に配設される。
【００２３】
摩擦部材１２は、摩擦部材保持部材１３により保持され、第１の回転部材３の第１の環部分３−１の側に直交する方向（半径方向）に移動可能であり、第１の回転部材３の回転方向（円周方向）に移動するのを阻止される。ピン１５ａ及び１５ｂは、摩擦部材保持部材１３に配設される。ピン１５ａ及び１５ｂは、摩擦部材１２の側に提供された穴（不図示）に挿入される。摩擦部材１２は、第１の環部分３−１の半径方向に移動可能であり、円周方向及び軸方向に移動するのを阻止される。摩擦部材１２は、上記のピンを配設することにより穿刺支援装置１から落下するのを抑制される。ねじ穴は、第１の回転部材３の半径方向の摩擦部材保持部材１３の側に提供される。ねじ穴に装着されたボルト１４を回転させることにより、半径方向に第１の回転部材３の側に対して摩擦部材１２を押圧する。この押圧力によれば、円周方向の摩擦力は、摩擦部材１２と第１の回転部材３の第１の環部分３−１の側との間に印加され、摩擦トルクは、第１の回転部材３の第１の環部分３−１の側の回転中心からの距離を乗算される力のモーメントとして、第１の回転部材３に印加される。従って、摩擦力印加機構に係る摩擦トルクは、第１の回転部材３の摩擦トルクを増加させるように、ベース２ａ及び第１の回転部材３の回転機構の摩擦トルクに追加される。従って、第１の回転部材３の摩擦トルクの第１の回転自由度成分が第２の回転部材４の回転により生成された摩擦トルクの第１の回転自由度成分より大きくなるように摩擦部材の押圧力を増加させることにより、第１の回転部材３の回転を抑制できる。第１の回転部材３に関する摩擦部材１２の摩擦接触面は、一般に第１の回転部材３の第１の環部分３−１の半径方向の側の曲率と一致する形状を有する。この場合、摩擦を軽減するように摩擦接触面を広げることにより、例えばダスト等のデブリの生成を抑制する。
【００２４】
摩擦力印加機構１１がベース２ａの固定位置に固定されるため、視覚認識は良好であり、操作者は、作業中に摩擦力印加機構１１を見失うことなく摩擦力印加機構１１を正確に操作できる。また、穿刺位置を決定した後、ボルト１６ａ及び１６ｂを取り外すことにより、摩擦力印加機構１１を全体的に取り外すことができ、摩擦力印加機構１１が穿刺作業を妨げることを抑制できる。
【００２５】
第１の回転部材３は、±１８０度で回転することが望ましい。摩擦力印加機構１１は、本発明の実施形態において第１の回転部材３の回転軸に関して回転対称である第１の環部分３−１の外径側に配設される。これにより、第１の回転部材３を±１８０度で回転させることができる。しかし、回転角度はこれに限定されず、本発明は、回転角度が±１８０度未満の場合でも適用されてもよい。従って、摩擦部材１２は、第１の環部分３−１の軸方向の上部分に配設されてもよく、第１の摩擦部材１２とディスクブレーキ等のベース２ａとの間に第１の回転部材３を挟むことにより、回転を抑制してもよい。
【００２６】
上述したように、本発明の実施形態によれば、摩擦力印加機構１１は、第１の回転部材３とベース２ｂとの間に印加される摩擦トルクを増加させる。これにより、摩擦トルクは、第２の回転部材４と第１の回転部材３との間の摩擦力により第１の回転部材３に印加される回転トルクを上回ることができる。従って、第２の回転部材４の動作のために第１の回転部材３の回転を抑制することにより、不具合を除去できる。特に、第１の回転部材３を動作させることで位置決めを行った後、摩擦力印加機構１１は回転を抑制し、第２の回転部材４の位置決めは次の処理において行われる。これにより、第２の回転部材４の位置決め時に第１の回転部材３を回転させることなく、穿刺位置決めを高い精度で行うことができる。
【００２７】
第２の実施形態
次に、図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態における構成と同一の構成を有するため、同一の図中符号を用いて第１の実施形態における構成と同一の部分を示し、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００２８】
図４は、第２の実施形態に係る穿刺支援装置１を示す斜視図である。図５Ａは、本発明の実施形態に係る摩擦力印加機構１１を示す詳細図である。図５Ｂは、本発明の実施形態に係る摩擦力印加機構１１の側部を示す詳細図である。摩擦部材１２が脱落するのを防止するためのカバー（不図示）は、摩擦力印加機構１１に装着される。
【００２９】
本発明の実施形態に係る摩擦部材１２は、第１の回転部材３から突出する３つの板形状を構成する摩擦部材保持部材１３の空間と篏合されることにより提供される。摩擦部材１２は、第１の回転部材３と一体に回転可能に保持される。摩擦部材１２は、第１の回転部材３の回転軸に直交する方向にスライドされることにより、第１の回転部材３に着脱自在に装着可能である。
【００３０】
摩擦部材１２は摩擦部分１７で構成され、その押圧部分は２つのボタン１８ａ及び１８ｂと、２つのボタン１８ａ及び１８ｂに接続された薄い傾斜部分であるヒンジ部分３２とで構成される。ヒンジ部分３２は、２つのボタン１８ａ及び１８ｂと摩擦部分１７との間に配設される。ボタン１８ａ及び１８ｂ、ヒンジ部分３２、並びに摩擦部分１７は、一体に形成される。両側にヒンジ部分３２を含む摩擦部分１７は、弾性部材として機能する。より具体的には、各々が水平状態に復元するための復元力を有するバネである押圧部分として機能する傾斜ヒンジ部分３２は、相対的に上方の摩擦部材保持部材１３に対してボタン１８ａ及び１８ｂを押圧し、ベース２ａを有する接触面に対して摩擦部分１７を押圧する。ボタン１８ａ及び１８ｂは操作部として機能する。外部動作に応じて、その操作部として機能するボタン１８ａ及び１８ｂの位置は変化する。例えば、図５Ｂにおける実線のボタン１８ａ及び１８ｂと点線のボタン１８ａ及び１８ｂとの差異はこの変位に相当する。摩擦部分１７（弾性部材）に対向して配設されたベース２ａに関する圧力は、この変位に従って増加又は解除される。
【００３１】
摩擦力印加機構１１は、第１の回転部材３と一体に形成され、ベース２ａに対して摩擦部材１２の摩擦部分１７を押圧する。これにより、第１の回転部材３の回転を抑制できる。摩擦部材１２が第１の回転部材３と直接接触して、摩擦力をそれに直接印加するモードが、第１の実施形態において説明されている。一方、第２の実施形態によれば、摩擦力は、摩擦力印加機構１１を介して間接的に第１の回転部材３に印加される。摩擦部分１７とベース２ｂとの間の摩擦接触面は、平坦面を形成する。ベース２ａの平坦面と接触する摩擦部分１７に係る摩擦力が第１の回転部分３の回転を抑制するため、例えばダスト等のデブリの生成を抑制するように、摩擦部分１７とベース２ａとの間の接触面の摩耗を減少させる。摩擦力を解放するためのユニットであるベース２に対する摩擦部分１２の押圧方向に直交する方向に、ヒンジ形状のボタン１８ａ及び１８ｂが提供される。操作者がこれらのボタンを把持すると、摩擦部材１２は、図５Ｂの破線で示されるように変形し、摩擦力を低減又は解放する。
【００３２】
第１の回転部材３及び摩擦力印加機構１１が一体に形成されるため、第１の回転部材３の位置決めは、摩擦力印加機構１１のボタン１８ａ及び１８ｂを把持した状態で行われ、把持力は位置の決定後に解放される。これにより、第１の回転部材３の回転を抑制できる。従って、片手による一連の動作として摩擦力の解放、位置決め及び固定化を実行でき、これにより作業性が向上する。
【００３３】
２つのボタン１８ａ及び１８ｂは、本発明の実施形態においていわゆるねじれの位置に配設される。この場合、２つのボタン１８ａ及び１８ｂを把持するための力の軸線は、第１の回転部材３の回転軸に交差しない。しかし、ボタン１８ａ及び１８ｂは、２つのボタン１８ａ及び１８ｂを把持するための力の軸線が第１の回転部材３の回転軸に交差する方向に配設されてもよい。また、ボタン１８ａ及び１８ｂのうちの一方が固定され、他方が移動可能であることにより、動作を１つのボタンで行うことができるように構成されてもよい。また、摩擦部分１７の押圧方向は、第１の回転部材３の回転軸に平行な方向ではなく、第１の回転部材３の回転軸に交差する方向に配設されてもよい。本発明の実施形態においてボタンを握持する操作者は、第１の回転部材３の回転抑制力を解放するが、第１の回転部材３の回転を抑制してもよい。また、第１の回転部材３及び摩擦力印加機構１１は、一体に形成されるが着脱自在であってもよい。
【００３４】
第３の実施形態
第３の実施形態は、第１の実施形態の構成と同一の構成を有するため、同一の図中符号を用いて第１の実施形態における構成と同一の部分を示し、その説明を省略し、異なる部分のみを第３の実施形態の説明において説明する。
【００３５】
図６は、第３の実施形態に係る穿刺獅子装置１を示す斜視図である。図７Ａ及び図７Ｂは、上から見た場合の摩擦力印加機構１１を示す図である。図７Ａは、操作者が第１の回転部材３を回転抑制状態に変更するように摩擦力印加機構１１を操作する図である。図７Ｂは、操作者が第１の回転部材３を回転可能状態に変更するように摩擦力印加機構１１を解放する図である。摩擦力印加機構１１は、摩擦部材１２と、押圧部分３１と、レバー１９と、保持部材２０とから構成される。保持部材２０は、ベース２ａと一体に形成される。レバー１９はプリズム形状を有する。図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、押圧部分３１はレバー１９を介して押圧され、摩擦部材１２は、押圧部分３１の軸に沿って適応的に移動することが理解される。
【００３６】
図７Ｃは、横から見た場合の摩擦力印加機構１１を示す図である。レバー１９は、摩擦部材１２及び保持部材２０に回転可能に装着される。レバー１９が矢印方向に回転されると、レバー１９は、保持部材２０の傾斜部分に沿って移動し、摩擦部材１２は、その回転を抑制するように第１の回転部材３の側部を押圧する。
【００３７】
また、図８Ａ〜図８Ｃは、図７Ａ〜図７Ｃにおいて説明した摩擦力印加機構１１の変形例を示す。図８Ａは、摩擦力印加機構１１を示す分解斜視図である。図８Ｂは、組み付け状態における摩擦力印加機構１１を示す斜視図である。図８Ｂは、操作者が第１の回転部材３を回転抑制状態に変更するように摩擦力印加機構１１を操作する図である。図８Ｃは、操作者が第１の回転部材３を回転可能状態に変更するように摩擦力印加機構１１を解放する図である。押圧部分３１はレバー１９を介して押圧され、摩擦部材１２は、押圧部分３１の軸に沿って適応的に移動することがこれらの図８Ａ〜図８Ｃからも理解できる。
【００３８】
凹部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃは、保持部材２０に形成される。レバー１９は、各凹部の位置に回転される際に凹部と篏合することにより、外力を印加されない状態に一時的に停止することができるため、不具合を抑制できる。図８Ｃは、レバー１９が凹部２１ｃと篏合する場合を示す図である。また、第１の回転部材３は、レバー１９が凹部２１ａ及び２１ｂに位置する場合に回転抑制状態であり、レバー１９が凹部２１ｃに位置する場合には回転可能状態である。レバー１９がベース２ａにほぼ垂直な状態が第１の回転部材３の回転可能状態であるため、レバー１９の視覚認識は向上し、操作者は動作状態を容易に視覚的に認識できる。これにより、操作者は不具合を抑制できる。更に、レバー１９がベース２ａにほぼ垂直に位置する状態は、第１の回転部材３の回転抑制状態であってもよく、操作者は、動作状態を更に容易に視覚的に認識できる。柱状のノブ２２がレバー１９に回転可能に装着されることにより、操作を容易にする。また、ノブ２２の形状は、円柱形状に限定されず、球形状、円柱形状、ドーム形状又はテーパー形状であってもよい。ノブは、滑りを防止するための横断設計をその表面に提供されてもよく、あるいはレバー１９と一体に形成されてもよい。柱状のローラ２３は、本発明の実施形態においてレバー１９と保持部材２０との間に装着される。従って、レバー１９が保持部材２０の傾斜部分に沿って移動する際に回転することにより、平滑な操作が可能になる。
【００３９】
操作者が開口部分から摩擦部材１２の側部を視覚的に認識できるようにする表示部２８は、摩擦部材１２に提供される。レバー１９の位置に対応するマーク２９は、摩擦部材１２に提供される。操作者は、表示部２８からレバー１９に提供されたマーク２９を確認することにより、第１の回転部材３が回転可能状態又は回転抑制状態であるかを容易に視覚的に認識できる。図８Ｃの場合、マーク２９は、摩擦部材１２が第１の回転部材３から分離されることを通知するように構成された通知部として機能する。また、マークの割り当てに関して、図８Ｂの場合により、操作者がマーク２９を視覚的に認識でき、図８Ｃの場合により、操作者が例えば現在の図８Ｂにおけるような視覚状態を有することができるように構成されてもよい。
【００４０】
また、図８Ａ〜図８Ｃの場合、第２の実施形態（図５Ａ及び図５Ｂ）において説明したように、第１の回転部材３との摩擦部材１２の接触又は第１の回転部材３からの摩擦部材１２の分離を説明したが、ベース２ａとの摩擦部材１２の接触又はベース２ａからの摩擦部材１２の分離が通知されてもよい。また、この構成は、第１の回転部材３に対応する摩擦力印加機構１１だけではなく、第２の回転部材４に対応する摩擦力印加機構１１にも適用されてもよい。マーク２９の例には、他の部分の色とは異なる色を用いたコーティング又は材料及び発光ダイオード（ＬＥＤ）等を使用して異なる色の光を発するように構成されたユニットが含まれる。
【００４１】
図９Ａは、第３の実施形態に係る摩擦接触部分の変形例に係る穿刺支援装置１の摩擦力印加機構１１の外観を上から見た状態を示す図である。図９Ａにおいて、レバー１９及び摩擦部材１２は一体に形成される。摩擦部材１２の摩擦接触部分は、球面を有し、一点において第１の回転部材３と接触する。これにより、回転を確実に抑制できる。略球状のノブ２２は、レバー１９に回転可能に装着される。図９Ｂは、複数の突起した凹部２４ａが提供される摩擦部材１２の摩擦接触面を有する回転部材である第１の回転部材３の側部に複数の突起した凹部２４ｂが提供されることにより、回転を確実に抑制できる第３の実施形態に係る摩擦接触部分の更に別の変形例を示す。第１の回転部材３の接触面は、そのような突起した凹部のない平坦面であってもよい。形状は、図１１Ａ〜図１１Ｃに示されたように突起した凹部が係合する形状に限定されず、不規則な凹凸を接触面の表面に提供することにより、摩擦力が向上してもよい。
【００４２】
図１０は、第３の実施形態において異なる摩擦力印加機構１１を有する穿刺支援装置１の外観を上から見た状態を示す斜視図である。摩擦力印加機構１１は、摩擦力を印加した後にごく少量だけ移動できるように構成された可動部材２６を含む。
【００４３】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、上から見た場合の摩擦力印加機構１１を示す図である。図１１Ａは、摩擦力印加機構１１を操作することにより第１の回転部材３を動作抑制状態にする図である。図１１Ｂは、摩擦力印加機構１１を解放することにより第１の回転部材３を回転可能状態にする図である。図１１Ｃは、摩擦力印加機構１１を操作することにより第１の回転部材３の回転を抑制し、また摩擦部材１２及び可動部材２６が、第１の回転部材３の回転方向にごく少量だけ移動できる図である。図１１Ａと図１１Ｂを比較することで理解されうるように、摩擦部材保持部材１３は、第１の回転部材３の半径方向に摩擦部材１２を移動可能に保持する。また、図２Ａ及び図２Ｂにおける第１の回転部材３の回転方向（円周方向）に関する移動は、第１の実施形態においては許可されていなかったが、本発明の実施形態においては所定の範囲で許可される。より具体的には、可動部材２６と一体に提供された位置決めピン２５ａ及び２５ｂが、摩擦部材保持部材１３に提供されたスロット２７により、第１の回転部材３の回転方向と同一の方向にごく少量（所定の範囲）だけ移動可能又は調整可能であることにより、半径方向の移動は抑制される。２つのスライド部分に対する摩擦力の差異を提供するように、摩擦力の低い材料は、位置決めピン２５ａ及び２５ｂ、並びにスロット２７として採用され、摩擦力の高い材料は、第１の回転部材３及び摩擦部材１２として採用される。これにより、摩擦力印加機構１１を操作することにより第１の回転部材３を回転抑制状態にした後、回転方向を綿密に調整できる。
【００４４】
第４の実施形態
図１２は、第４の実施形態に係る穿刺支援装置１を示す斜視図であり、表示装置２８はベース２ａに配設される。また、摩擦力印加機構１１は、各々が本発明の実施形態において第１の回転部材３に対応する摩擦力印加機構及び第２の回転部材４に対応する摩擦力印加機構として機能する第１の回転部材３の第１の環部分３−１及び第２の環部分３−２に設置される。また、２つの表示部２８は、摩擦力印加機構１１に対応して提供される。また、摩擦部材１２の落下を防止するためのカバー（不図示）は、摩擦力印加機構１１に装着される。表示部２８は、ケーブル（不図示）により摩擦力印加機構１１に接続され、摩擦力印加機構１１のステータスは、表示部２８上に表示される。
【００４５】
図１３Ａは、第４の実施形態の変形例に係る穿刺支援装置１を示す側面図である。図１３Ｂは、摩擦力印加機構１１（第２の回転部材４の回転を抑制するように構成された摩擦力印加機構１１のみ）を示す概略図である。尚、図１３Ａは、第２の回転部材４に摩擦トルクを生成させるように摩擦力を第２の回転部材４に直接印加するモードを示すが、摩擦力を第２の回転部材４に間接的に印加するモードが採用されてもよい。後述する図１４において、摩擦力を間接的に印加するモードを詳細に説明する。第１の回転部材３に対応する摩擦力印加機構１１の詳細は、図５Ａ及び図５Ｂにおいて説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２の回転部材４の外径は、第２の回転部材４と係合する第１の回転部材３の第２の環部分３−２の外径より広く突出し、摩擦力印加機構１１は、第１の回転部材３の第２の環部分３−２の外径における側面と一体に形成される。
【００４６】
図１３Ｂに示されるように、摩擦部材保持部材１３は、摩擦部材１２が嵌合される第１の回転部材３の第２の環部分３−２に提供される。ボタン１８ａ及び１８ｂと摩擦部分１７との間の接続部分として提供された摩擦部材１２のヒンジ部材３２の復元力によれば、回転方向を制止するために摩擦部分１７と第２の回転部材４との間に摩擦力を印加するように、摩擦部材保持部材１３と第２の回転部材４との間に相対力を生成する。従って、第１の回転部材３に関する第２の回転部材４の相対的な回転は抑制される。更に摩擦部分１７は、ヒンジ部分３２を変形させるように図１３Ｂの矢印方向に摩擦部材１２のボタン１８ａ及び１８ｂを押圧することにより、第２の回転部材４との接触面から分離される。これにより、第２の回転部材４を第１の回転部材３に関して回転可能にできる。
【００４７】
図１４は、第４の実施形態の別の変形例に係る穿刺支援装置１を示す斜視図である。摩擦力印加機構１１は、各々が第１の回転部材３の回転及び第２の回転部材４の回転を抑制する本発明の変形例における第１の回転部材３及び第２の回転部材４に設置される。２つの表示部２８がそれに対応して更に提供される。また、摩擦部材１２の落下を防止するためのカバー（不図示）は、摩擦力印加機構１１に装着される。表示部２８は、ケーブル（不図示）により摩擦力印加機構１１に接続される。これにより、摩擦力印加機構１１のステータスは、表示部２８上に表示される。
【００４８】
図１５Ａは、第４の実施形態の別の変形例に係る摩擦力印加機構１１を示す詳細図である。図１５Ｂは、摩擦力印加機構１１を示す概略図である（第２の回転部材４の回転を抑制するように構成された摩擦力印加機構１１のみを示す）。摩擦力印加機構１１は、本発明の変形例において第２の回転部材４と一体に形成される。摩擦部材１２は、第１の回転部材３の第２の環部分３−２の外径側と接触して、これを第２の回転部材４の回転中心方向に抑制する。これにより、回転を抑制する。操作者が摩擦力印加機構１１を操作することにより、第１の回転部材３の第２の環部分３−２の側を押圧する摩擦部材１２から第２の回転部材４を解放して、回転部材４を回転可能にできる。従って、操作者は、一連の動作として片手で第１の回転部材３及び第２の回転部材４の双方に関する摩擦力の解放、位置決め及び固定化を実行でき、結果として作業性が向上する。
【００４９】
更に本発明の実施形態により、２つの摩擦力印加機構１１が押圧状態の際に第１の回転部材３の回転軸上の第２の回転部材４の摩擦トルクのトルク成分が第１の回転部材３の摩擦トルクのトルク成分を上回るように、２つの摩擦力印加機構１１のヒンジ部分３２の弾性格納力を設定することも可能である。従って、第１の回転部材３は、第２の回転部材４の手動操作によってのみ回転されうる。
【００５０】
他の実施形態
図１６は、別の実施形態に係る穿刺支援装置１を示す斜視図である。より具体的には、図１６は、表示部２８及び／又は操作部を摩擦力印加機構１１から遠く離れた位置に配設するための構成が示される穿刺支援装置１を示す斜視図である。摩擦力印加機構１１から延出したケーブル３０は、ベース２ａに配設された表示部２８に接続される。摩擦力印加機構１１を動作させるためのワイヤ（不図示）は、ケーブル３０に配設される。表示部２８は、遠隔操作のためにベース２ａから取り外されてもよい。
【００５１】
図１７は、摩擦力印加機構１１から延出するケーブル３０が表示部２８に接続される更に別の変形例に係る穿刺支援装置１を示す斜視図である。摩擦力印加機構１１のステータスを送信するように構成された光ファイバ又は光回線（不図示）は、ケーブル３０に配設される。本発明の変形例により、穿刺支援装置１及びその操作者からの遠隔地において摩擦力印加機構１１のステータスを検出できるため、別の制御器の表示装置に表示部２８を収容することにより、この装置は、医療システムの一部又はオーディオ等の別の表示部として機能できる。更に、位置検出部である符号器を第１の回転部材３及び第２の回転部材４内に提供する場合、これらの位置検出信号を送信するように構成された光ファイバ又は光回線は、ケーブル３０に収容される。これにより、摩擦力印加機構１１のステータス及び更には各回転部材の回転角度情報を表示部２８に提供できる。
【００５２】
また、第１の回転部材３及び第２の回転部材４は、別の変形例として駆動源３１を含んでもよい。駆動源３１は、不図示の伝達機構を介して第１の回転部材３及び第２の回転部材４に接続される。これにより、第１の回転部材及び第２の回転部材の可動部分は、駆動源３１により駆動される。この駆動機構は、例えばギア又はタイミングベルト等を使用して実現されうる。第１の回転部材及び第２の回転部材の各々は、上述の実施形態と同一の方法で摩擦力印加機構１１を含む。本発明の変形例が駆動源３１を含むことにより、自動位置決めが可能になる。しかし、位置決めが完了し且つ回転部材が停止される状態において回転部材を手動で精細に調整する場合又は操作者自身が手動で回転部材を操作するように位置決めする場合があってもよい。通常の停止時に駆動源３１として機能するモータの保持力を外部から操作するのは、操作者にとって困難である。従って、本発明の変形例に係る摩擦力印加機構１１を提供することにより、駆動デバイスを含む支援装置においてであっても上記の問題を解決できる。
【００５３】
第５の実施形態
図１９において、振動により駆動されるリング状のアクチュエータ１００及び１０１の各々は、摩擦力印加機構１１として回転部材３及び４の各々の内部に構築される。詳細を以下において説明する。
【００５４】
アクチュエータ１００は、振動子１０１と、振動子１０１と接触するスライダ１０２と、加圧部材１０３とを含む。加圧部材１０３は、振動子１０１を押圧し、環部分３−１と一体に形成されてもよい。振動子１０１は、弾性材料で構成された振動子体１０４と、振動子体１０４に付着した圧電素子１０５とを含む。振動子１０１は、加圧部材１０３によりスライダに加圧される。尚、アクチュエータ１００−１及び加圧部材１０３−１の構造及び機能は、基本的に、アクチュエータ１００及び加圧部材１０３に関して説明した構造及び機能と同一である。
【００５５】
スライダ１０２はケース１０６に固定される。ケース１０６は、ベース２ａ上に固定される。スライダ１０２は、ケース１０６を介してベース２ａ（第１のベース）に間接的に固定される。スライダ１０２は、ケース１０６と一体に形成されてもよい。更にケース１０６は、ベース２ａと一体に形成されてもよい。スライダ１０２−１と回転部材４との関係に関しても同じことが言える。振動子１０１は、振動子１０１と回転部材３（環部分３−１）との間の相対的な回転移動を制限するように、加圧部材１０３を介して回転部材３（環部分３−１）に接続される。図１９の右側において、振動子１０１−１及び加圧部材１０３−１は、環部分３−２に固定される。加圧部材１０３−１は、環部分３−２と一体に形成されてもよい。更に環部分３−２は、環部分３−１に固定されるか、あるいは環部分３−１と一体に形成される。振動子１０１−１は、振動子１０１−１と環部分３−２との間の相対的な回転移動を制限するように、加圧部材１０３−１を介して環部分３−２（第２のベースに対応する）に固定される。
【００５６】
回転部材３（環部分３−１）の回転方向の摩擦力は、加圧部材１０３の加圧力に従ってスライダ１０２と振動子１０１との間に生成される。従って、振動子１０１及び加圧部材１０３は、スライダ１０２及びケース１０６を介して環部分３−１とベース２ａとの間に間接的に摩擦力を生成する摩擦力印加機構として作動する。また、スライダ１０２は、ケース１０６、振動子１０１及び加圧部材１０３を介して環部分３−１とベース２ａとの間に間接的に摩擦力を生成する摩擦力印加機構として作動すると言うこともできる。
【００５７】
本実施形態において、スライダ１０２と振動子１０１との間に生成された摩擦力に振動子１０１及びスライダ１０２の半径によって規定された接触部分を乗算することに基づいて取得された第１の回転部材３（環部分３−１）の摩擦トルクは、第１の回転部材の軸周りの第２の回転部材４の摩擦トルクの成分より大きい。第２の回転部材４の摩擦トルクの成分は、スライダ１０２−１と振動子１０１−１との間に生成された摩擦力に振動子１０１−１及びスライダ１０２−１の半径によって規定された接触部分を乗算することに基づいて取得される。従って、操作者は、第１の回転部材３が予期せず回転することなく第２の回転部材のみを処理することにより、第２の回転部材のみを回転できる。
【００５８】
［他の実施形態は第５の実施形態に関連する］
（振動によるトルクの低減）
特定の振動を用いて振動子１０１及び１０１−１を発振させることにより、振動子体１０４及び１０４−１とスライダ１０２及び１０２−１との間の圧力により生成されたアクチュエータ１００及び１０１−１の摩擦力を変更できる。
【００５９】
振動子体１０４とスライダ１０２との間に摩擦を生成する機構を以下において説明する。振動子体１０４−１及びスライダ１０２−１上の機構は、基本的に同一である。電気ケーブルを介して交流電圧を圧電素子１０５に印加することにより、振動子は、振動し、リング状の振動子体１０４の周りを進む進行波を生成する。振動子体１０４と接触するスライダ１０２は、振動子体１０４の接触面上に生成された進行波により駆動される。駆動力は、スライダ１０２と振動子体１０４との間の摩擦により作られる。従って、回転部材３（環部分３−１）は、振動駆動アクチュエータ１００により電気的に回転する。
【００６０】
また、振動子体１０４上に定在波を生成することにより、摩擦トルクを変更できる。これは、別の特定の振動である。上述したような進行波型のアクチュエータの場合、同一の位相を有する交流電圧又は１つの交流電圧のみを圧電素子１０５に印加することにより、定在波を生成できる。圧電素子１０５に印加される電圧を変動させることにより、摩擦トルクを変更できる。
【００６１】
第１の回転部材３及び第２の回転部材４の各々の内部に構築された１つ以上のアクチュエータは、図１８及び図１９に示された実施形態、穿刺支援装置を電気的に駆動／移動できる。手動調整が必要な場合、各アクチュエータは、圧電素子１０５及び／又は１０５−１に印加する電圧を変更することにより回転可能な部材の各々において調整可能なトルクを生成する摩擦力印加部として作動する。
【００６２】
従って、位置決め調整又は第１の回転部材３及び第２の回転部材４の位置決めのための移動は、同一のメカ構造を用いて電気的に又は手動で実行される。
【００６３】
本実施形態において説明するアクチュエータは、リング状の進行波型のアクチュエータに限定されない。他のあらゆる振動型のアクチュエータは、例えば圧電アクチュエータとして知られている屈曲、剪断、収縮伸張振動の組み合わせで使用されうる。振動源も圧電材料に限定されない。他の電歪材料、磁歪材料又は電磁部品も適用可能である。
【００６４】
上記の説明において、スライダ１０２はケース１０６に接続され、加圧部材１０３は環部分３−１に接続され、スライダ１０２−１は回転部材４に接続され、加圧部材１０３−１は環部分３−２に接続されるが、本発明の実施形態はそれらに限定されない。スライダ１０２と、振動子１０１と、加圧部材１０３との間の構成は、上下反対であってもよい。図１９において、加圧部材１０３はケース１０６に固定されてもよく、スライダ１０２は環部分３−１に固定されてもよい。加圧部材１０３はケース１０６と一体に形成されてもよく、スライダ１０２は環部分３−１と一体に形成されてもよい。また、加圧部材１０３−１は回転部材４に接続されてもよく、スライダ１０２−１は環部分３−２に接続されてもよい。加圧部材１０３−１は回転部材４と一体に形成されてもよく、スライダ１０２−１は環部分３−２と一体に形成されてもよい。
【００６５】
スライダ１０２と、振動子１０１と、加圧部材１０３との間の構成は、更に変更されてもよい。図１９において、加圧部材１０３及び１０３−１は振動子１００及び１０１に固定されるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。上述した振動子１０１及びスライダ１０２の構成は切り替えられてもよい。従って、振動子１０１−１及びスライダ１０２−１の構成も切り替えられてもよい。
【００６６】
例えば図１９において、加圧部材１０３はケース１０６に固定されてもよく、スライダ１０２は加圧部材１０３に固定されてもよい。振動子１０１は、振動子１０１と環部分３−１との間の回転／軸方向運動を制限する第１の環部分３−１に固定されてもよい。この構成において、スライダ１０２は、加圧部材１０３により振動子１０１に押圧される。また、加圧部材１０３−１は第２の回転部材４に固定されてもよく、スライダ１０２−１は加圧部材１０３−１に固定されてもよい。振動子１０１−１は、振動子１０１−１と環部分３−２との間の回転／軸方向運動を制限する環部分３−２に固定されてもよい。この構成において、スライダ１０２−１は、加圧部材１０１−１により振動子１０１−１に押圧される。
【００６７】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、開示された例示的な実施形態に限定されないことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲の範囲は、そのような変更、並びに等価の構造及び機能の全てを含むように広範に解釈されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006467434.tif 000003
【図２Ａ】
0006467434.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
0006467434.tif 000007
【図５Ａ】
0006467434.tif 000008
【図５Ｂ】
0006467434.tif 000009
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
0006467434.tif 000014
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
0006467434.tif 000016
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
0006467434.tif 000020
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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