(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールであって、
基部（１３２）と、
作動面（３４、３４’）をそれぞれ有する一対（３３）の作動部材（２４、２４’）であって、当該一対（３３）の作動部材（２４、２４’）における作動部材（２４、２４’）の前記作動面（３４、３４’）が、作動対象の前記細長可撓性医療機器と係合し、その両側に配置される作動配置状態と、当該一対（３３）の作動部材（２４、２４’）における作動部材（２４、２４’）の前記作動面（３４、３４’）が前記細長可撓性医療機器と係合しない自由配置状態とに交互に設定されるのに適し、当該一対（３３）の作動部材（２４、２４’）が、第１の位置と第２の位置との間で自由度に従って前記基部（１３２）に対して移動可能に搭載された、一対（３３）の作動部材（２４、２４’）と、
前記作動配置状態において、前記一対（３３）の作動部材（２４、２４’）における作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第１の位置から前記第２の位置までの前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）と平行な方向に沿った移動を行って、それにより前記基部（１３２）に対して前記細長可撓性医療機器を前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）と平行な方向に作動させることと、前記自由配置状態において、前記基部に対して前記細長可撓性医療機器を作動させることなく前記一対（３３）の作動部材（２４、２４’）における作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第２の位置から前記第１の位置までの前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）と平行な方向に沿った移動を行うこととを繰り返し周期的に制御するのに適した制御部材（１８、１１）と、
を備え、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｚ）に沿った、かつ、互いに反対方向への、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進が、前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）周りに前記細長可撓性医療機器を前記作動面（３４、３４’）上で転がし得るのに適した、ロボット化モジュール。
【請求項２】
前記作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第１の位置から前記第２の位置までの前記移動が、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）と平行な方向に沿った、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進と、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｚ）に沿った、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進であって、前記作動部材（２４、２４’）が互いに反対方向に並進することと、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｚ）に沿った、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進であって、前記作動部材（２４、２４’）が一緒に同じ方向に並進することと、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｙ）に沿った、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進であって、前記作動部材（２４、２４’）が一緒に同じ方向に並進することと、
の組み合わせを含む、請求項１に記載のロボット化モジュール。
【請求項３】
前記並進のうち、いずれか一つ、二つ又は三つがない、請求項２に記載のロボット化モジュール。
【請求項４】
前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記自由度が、第１の自由度であり、前記一対（３３）の作動部材（２４、２４’）が、前記第１の自由度と異なる前記第１の位置と第３の位置との間で第２の自由度にも従って、前記基部（１３２）に対して移動可能に搭載されており、
前記制御部材（１８、１１）が、前記作動配置状態において、前記作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第１の位置から前記第３の位置までの移動を行って、それにより前記基部（１３２）に対して前記細長可撓性医療機器を作動させることと、前記自由配置状態において、前記基部（１３２）に対して前記細長可撓性医療機器を作動させることなく前記作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第３の位置から前記第１の位置までの移動を行うこととを繰り返し周期的に制御するのに適した、請求項１に記載のロボット化モジュール。
【請求項５】
前記作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第１の位置から前記第２の位置までの前記移動および前記作動部材（２４、２４’）の前記基部（１３２）に対する前記第１の位置から前記第３の位置までの前記移動が、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）と平行な方向に沿った、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進と、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｚ）に沿った、かつ、互いに反対方向への、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進と、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｚ）に沿った、かつ、互いに同じ方向への、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進と、
前記細長可撓性医療機器の局所長手方向（Ｘ）に直交する方向（Ｙ）に沿った、かつ、互いに同じ方向への、前記基部（１３２）に対する前記作動部材（２４、２４’）の並進と、
による２つの異なる組み合わせを含む、請求項４に記載のロボット化モジュール。
【請求項６】
前記一対（３３）の作動部材（２４、２４’）が、前記基部（１３２）に対する当該作動部材（２４、２４’）の相対移動による前記自由配置状態から前記作動配置状態への設定に適し、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記相対移動が、第１の自由度を規定しており、前記一対の作動部材が、前記自由配置状態から前記作動配置状態までの第３の自由度にも従って、前記基部に対して移動可能に搭載された、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項７】
前記基部（１３２）が、第１の基部であり、前記一対（３３）の作動部材（２４、２４’）が、第１の一対の作動部材であり、
前記ロボット化作動モジュールが、
第２の基部（１３２’）と、
作動面（３４’’、３４’’’）をそれぞれ有する第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）であって、当該第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）における作動部材（２４’’、２４’’’）の前記作動面（３４’’、３４’’’）が、作動対象の前記細長可撓性医療機器と係合し、その両側に配置される作動配置状態と当該第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）における作動部材（２４’’、２４’’’）の前記作動面（３４’’、３４’’’）が前記細長可撓性医療機器と係合しない自由配置状態とに交互に設定されるのに適し、当該第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）が、第１の位置と第２の位置との間で自由度に従って、前記第２の基部（１３２’）に対して移動可能に搭載された、第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）と、
をさらに備え、
前記制御部材（１８、１１）が、前記作動配置状態において、前記第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）における作動部材（２４’’、２４’’’）の前記基部（１３２’）に対する前記第１の位置から前記第２の位置までの移動を行って、それにより前記第２の基部（１３２’）に対して前記細長可撓性医療機器を作動させることと、前記自由配置状態において、前記第２の基部（１３２’）に対して前記細長可撓性医療機器を作動させることなく前記第２の一対（３３’）の作動部材（２４’’、２４’’’）における作動部材（２４’’、２４’’’）の前記第２の基部（１３２’）に対する前記第２の位置から前記第１の位置までの移動を行うこととを繰り返し周期的に制御するのにさらに適した、請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項８】
前記第１の基部（１３２）および前記第２の基部（１３２’）が、剛性接続または共通である、請求項７に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項９】
前記制御部材（１８、１１）が、前記第１の一対および前記第２の一対の作動部材の移動を同期して制御するのに適した、請求項７または８に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１０】
前記制御部材（１８、１１）が、前記第１の一対および前記第２の一対の作動部材を同時に前記作動配置状態に設定するのに適し、および／または、前記制御部材（１８、１１）が、前記第１の一対および前記第２の一対の作動部材を同時に前記自由配置状態に設定するのに適し、および／または、前記制御部材（１８、１１）が、前記第１の一対および前記第２の一対の作動部材を同時に、ある場合には前記作動配置状態に、その他の場合には前記自由配置状態に設定するのに適した、請求項９に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の細長可撓性医療機器の形態の可動要素を作動させるロボット化モジュールにおいて、
可動要素（１５’、１５’’）を作動させる部材（２４、２４’）の基部ブロック（６４０）と、
前記作動部材（２４、２４’）の前記ブロック（６４０）との３つの界面（６１２、６２２、６３２）をそれぞれ介して、３つの相互に異なる並進方向（Ｙ、Ｘ、Ｚ）に沿って前記作動部材（２４、２４’）の前記基部ブロック（６４０）をそれぞれ制御する３つのアクチュエータ（６１０、６２０、６３０）と、
を備えた移動伝達チェーンを備え、
前記３つの界面（６１２、６２２、６３２）の中間表面領域の交線が、前記作動部材（２４、２４’）の前記基部ブロック（６４０）の中央領域に位置付けられたことを特徴とする、ロボット化モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の細長可撓性医療機器の形態の可動要素を作動させるロボット化モジュールにおいて、
前記３つの界面（６１２、６２２、６３２）が、実質的に平面であり、
前記３つの界面（６１２、６２２、６３２）が、互いに直交しており、
前記３つの界面（６１２、６２２、６３２）が、互いに連動したことを特徴とする、ロボット化モジュール。
【請求項１３】
少なくとも、
一対の作動部材を制御するアクチュエータ（７１１、７４１）と、
前記一対の作動部材の当該２つの作動部材間の距離を実質的に一定に保って、細長可撓性医療機器が前記一対の作動部材の当該２つの作動部材間に配置されている場合に、前記機器自体を回転させつつ、前記アクチュエータ（７１１、７４１）の動きを前記一対の作動部材に伝達して、前記一対の作動部材の当該２つの作動部材を反対方向に並進させる中間部と、
をさらに備えたことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１４】
前記中間部が、第１の方向（Ｈ）に沿った前記アクチュエータ（７１１、７４１）の並進を前記第１の方向（Ｈ）に直交する第２の方向（Ｖ）に沿った前記２つの作動部材の反対方向の２つの並進に変換するロッカーであることを特徴とする、請求項１３に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１５】
前記ロッカーが、前記アクチュエータに接続され、反対方向に傾斜した２つの長穴（７０１、７０２）を有するプレート（７００）を備えており、前記作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つのつまみ（７０３、７０４）が摺動するとともに、前記長穴（７０１、７０２）の傾斜が、前記第２の方向（Ｖ）よりも前記第１の方向（Ｈ）に近いことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１６】
前記ロッカーが、前記アクチュエータに接続され、反対方向に傾斜した２つの長穴（７０１、７０２）を有するプレート（７００）を備えており、前記作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つのローラー（７０７、７０８、７０９、７１０）が摺動するとともに、前記長穴（７０１、７０２）の傾斜が、前記第２の方向（Ｖ）よりも前記第１の方向（Ｈ）に近いことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１７】
前記ロッカーが、前記アクチュエータ（７１１）に接続され、反対方向に傾斜した２つの斜行レール（７１４、７１５）を有するプレート（７１６）を備えており、前記作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つの摺動部（７１４’、７１５’）が摺動するとともに、前記レール（７１４、７１５）の傾斜が、前記第２の方向（Ｖ）よりも前記第１の方向（Ｈ）に近いことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１８】
前記２つのレール（７１４、７１５）が、前記第１の方向（Ｈ）および前記第２の方向（Ｖ）により形成された平面と平行な同じ平面にあることを特徴とする、請求項１７に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項１９】
前記２つのレール（７２３、７２４）が、前記第１の方向（Ｈ）および前記第２の方向（Ｖ）により形成された平面と垂直な２つの異なる平面にあることを特徴とする、請求項１７に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項２０】
前記ロッカーが、枢軸（７４０）周りに枢動するとともに、前記アクチュエータに接続され、同じ方向に傾斜した長穴（７３４、７３５、７３６）を有するプレート（７３０）を備えており、前記アクチュエータおよび前記作動部材にそれぞれ接続された少なくとも３つのつまみ（７３７、７３８、７３９）または３つのローラーが摺動するとともに、前記長穴（７３４、７３５、７３６）の傾斜が、前記第２の方向（Ｖ）よりも前記第１の方向（Ｈ）に近く、前記長穴のうちの２つ（７３５、７３６）が、前記枢軸（７４０）に関して対称に配置されるとともに前記２つの作動部材にそれぞれ接続された前記つまみ（７３８、７３９）または前記ローラーを受容し、前記長穴（７３４、７３５、７３６）のうちの別の長穴（７３４）が、前記２つの長穴（７３５、７３６）よりも前記枢軸（７４０）から遠くに配置され、前記作動部材に接続されるとともに、前記アクチュエータに接続された前記つまみ（７３７）または前記ローラーを受容したことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項２１】
前記ロッカーが、前記アクチュエータ（７４１）に接続され、２つの接続ロッド（７４３、７４４）およびＬ字状クランクシャフト（７４８、７４９）のシステムを有するプレート（７５１）を備えており、前記２つのＬ字状クランクシャフト（７４８、７４９）が、反対方向に配向しており、前記クランクシャフト（７４８、７４９）のＬの小さな部分が実質的に第１の方向（Ｈ）に沿い、前記クランクシャフト（７４８、７４９）のＬの大きな部分が実質的に前記第２の方向（Ｖ）に沿ったことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項２２】
前記ロッカーが、一方側が前記アクチュエータに接続され、他方側が接続ロッド（７５３）の第１の端部（７６２）に接続されたプレート（７５２）を備えており、前記接続ロッド（７５３）の第２の端部（７６３）が、中心（７５５）で枢動するバー（７５４）の第１の端部に位置付けられた第１の長穴（７５８）において中心（７６０）で摺動する第１のロッド（７５６）の第１の端部（７６３）に接続されるとともに、前記接続ロッド（７５３）の第２の端部が、第２の長穴（７５９）を有しており、第２のロッド（７５７）の中心（７６１）が摺動するとともに、前記長穴（７５８、７５９）が前記バー（７５４）と平行であり、前記２つのロッド（７５６、７５７）の第２の端部（７６４、７６５）が前記作動部材にそれぞれ接続されたことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項２３】
前記ロッカーが、前記アクチュエータに接続され、前記第１の方向（Ｈ）に沿った第１のラック（７７１）と、前記作動部材にそれぞれ接続されるとともに前記第２の方向（Ｖ）に沿い、歯付き部分が互いに向き合った２つの第２のラック（７７２、７７３）と、前記第１のラック（７７１）と前記２つの第２のラック（７７２、７７３）との間にそれぞれ位置付けられた２つのギアシステムと、を有するプレート（７７０）を備えており、前記ギアシステムがそれぞれ、前記第１のラック（７７１）と係合した大きなギア（７７６、７７７）および前記第２のラック（７７２、７７３）の一方と係合した小さなギア（７７４、７７５）を備えたことを特徴とする、請求項１４に記載のロボット化作動モジュール。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載のロボット化モジュールの一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）を制御することによって、カテーテル（１５’）もしくはガイド（１５’’）またはカテーテル（１５’）およびガイド（１５’’）を作動させるロボット化方法であり、
前記一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）が前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）を並進（Ｔ）移動させる第１の動作モードと、
前記一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）が前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）自体を回転させる第２の動作モードと、
を含む、ロボット化方法において、
前記一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）が前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）を同時に並進（Ｔ）移動させるとともに、前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）自体を一方向および他方向に交互に回転させる第３の動作モードをさらに含むことを特徴とする、カテーテル（１５’）もしくはガイド（１５’’）またはカテーテル（１５’）およびガイド（１５’’）を作動させるロボット化方法。
【請求項２５】
前記第３の動作モードにおいて、前記一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）が、マンマシンインターフェースの制御の変動に従って、前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）を同時に並進（Ｔ）移動させるとともに、前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）自体を一方向および他方向に交互に自動回転させることを特徴とする、請求項２４に記載のカテーテル（１５’）もしくはガイド（１５’’）またはカテーテル（１５’）およびガイド（１５’’）を作動させるロボット化方法。
【請求項２６】
前記第３の動作モードにおいて、前記一組の作動部材（２４、２４’、２４’’、２４’’’）が、マンマシンインターフェースの制御の変動に従って、前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）を同時に並進（Ｔ）移動させるとともに、前記ガイド（１５’’）および／または前記カテーテル（１５’）自体を一方向および他方向に交互に自動回転させ、前記交互回転の頻度が、前記並進の速度に比例したことを特徴とする、請求項２５に記載のカテーテル（１５’）もしくはガイド（１５’’）またはカテーテル（１５’）およびガイド（１５’’）を作動させるロボット化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルまたはガイドを患者に手動で挿入することは、比較的慣用と認められた外科的行為である。ただし、この行為は、Ｘ線を用いてモニタリングするため、この行為を行う外科医は、多くの患者にこのような手術を行うことにより、かなりの放射線を浴びることになる。
【０００３】
外科医に対するリスクを低減するため、このような挿入をロボットで行う試みがなされている。このようなロボット化は、カテーテルの把持が難しいために複雑である。カテーテルは、保存液に浸漬して、無菌を保つ必要がある。さらに、カテーテルの並進および回転移動を交互および／または同時に制御できるのが望ましい。信頼性がこのようなロボット化システムの決定基準である。
【０００４】
近年、米国特許第７，９２７，３１０号は、カテーテルの並進および回転の両者を管理する作動システムを提案している。カテーテルは、基部に対して回転作動されるように回転プレート上に保持されている。プレート自体は、並進作動の機構を具備する。さらに、スタンドに固定された遠隔モータおよび移動をカテーテルに伝達するシステムが用いられる。具体的に、モータは、電源、利用可能な空間、および無菌性の理由から、埋め込まれていないのが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成は十分であるものの、特に信頼性の向上を目的として、この種の機構を簡素化することが依然として望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため、本発明は、細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールであって、
基部と、
作動面をそれぞれ有する一対の作動部材であって、当該一対の作動部材における作動部材の作動面が、作動対象の細長可撓性医療機器と係合し、その両側に配置される作動配置状態と、当該一対の作動部材における作動部材の作動面が細長可撓性医療機器と係合しない自由配置状態とに交互に設定されるのに適し、当該一対の作動部材が、第１の位置と第２の位置との間で自由度に従って基部に対して移動可能に搭載された、一対の作動部材と、
作動配置状態において、一対の作動部材における作動部材の基部に対する第１の位置から第２の位置までの移動を行って、それにより基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることと、自由配置状態において、基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることなく一対の作動部材における作動部材の基部に対する第２の位置から第１の位置までの移動を行うことを繰り返し周期的に制御するのに適した制御部材と、
を備えた、ロボット化モジュールを提供する。
【０００７】
制御部材は、遠隔であるのが好ましい。このため、単一の制御部材が制御室に位置付けられ、手術室に位置付けられた制御部材が任意選択であるために省略可能な場合があってもよい。
【０００８】
これらの規定により、長くて複雑な経路上であっても、ロボットの規模での単純な基本的移動を繰り返すことにより、細長可撓性医療機器を作動させることができる。これにより、ロボットは、カテーテルが追従することになる経路とは無関係に動作し得る。
【０００９】
また、本発明の好適な実施形態においては、任意選択により、以下の規定のうちの任意の１つまたは複数を採用可能である。
作動部材の基部に対する第１の位置から第２の位置までの移動は、
細長可撓性医療機器の局所長手方向と平行な方向に沿った基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った反対方向の基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った同じ方向の基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った同じ方向の基部に対する作動部材の並進と、
の組み合わせを含む。
上記組み合わせの１項、２項、または３項は、ゼロである。
第１の位置と第２の位置との間の自由度は、第１の自由度であり、一対の作動部材は、第１の自由度と異なる第１の位置と第３の位置との間で第２の自由度にも従って、基部に対して移動可能に搭載されている。
制御部材は、作動配置状態において、作動部材の基部（１３２）に対する第１の位置から第３の位置までの移動を行って、それにより基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることと、自由配置状態において、基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることなく作動部材の基部に対する第３の位置から第１の位置までの移動を行うこととを繰り返し周期的に制御するのに適している。
作動部材の基部に対する第１の位置から第２の位置までの移動および作動部材の基部に対する第１の位置から第３の位置までの移動は、
細長可撓性医療機器の局所長手方向と平行な方向に沿った基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った反対方向の基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った同じ方向の基部に対する作動部材の並進と、
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った同じ方向の基部に対する作動部材の並進と、
による２つの異なる組み合わせを含む。
細長可撓性医療機器の局所長手方向に直交する方向に沿った反対方向の基部に対する作動部材の並進は、細長可撓性医療機器の局所長手方向周りに細長可撓性医療機器を作動面上で転がし得るのに適している。
一対の作動部材は、基部に対する当該作動部材の相対移動による自由配置状態から作動配置状態への設定に適している。
第１の位置および第２の位置は、第１の自由度を規定しており、一対の作動部材は、自由配置状態から作動配置状態までの第３の自由度にも従って、基部に対して移動可能に搭載されている。
基部が第１の基部であり、一対の作動部材が第１の一対の作動部材であり、このロボット化モジュールは、
第２の基部と、
作動面をそれぞれ有する第２の一対の作動部材であり、当該第２の一対の作動部材の当該作動部材の作動面が、作動対象の細長可撓性医療機器と係合し、その両側に配置される作動配置状態および当該第２の一対の作動部材の当該作動部材の作動面が細長可撓性医療機器と係合しない自由配置状態に交互に設定されるのに適するとともに、第１の位置と第２の位置との間である自由度に従って、第２の基部に対して移動可能に搭載された、第２の一対の作動部材と、
をさらに備え、
制御部材が、作動配置状態において、第２の一対の作動部材の当該作動部材の基部に対する第１の位置から第２の位置までの移動を行って、第２の基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることと、自由配置状態において、第２の基部に対して細長可撓性医療機器を作動させることなく第２の一対の作動部材の当該作動部材の第２の基部に対する第２の位置から第１の位置までの移動を行うこととを繰り返し周期的に制御するのにさらに適している。
第１の基部および第２の基部は、剛性接続または共通である。
制御部材は、第１の一対および第２の一対の作動部材の移動を同期して制御するのに適している。
制御部材は、第１の一対および第２の一対の作動部材を同時に作動配置状態に設定するのに適している。
制御部材は、第１の一対および第２の一対の作動部材を同時に自由配置状態に設定するのに適している。
制御部材は、第１の一対および第２の一対の作動部材を同時に、ある場合には作動配置状態に、その他の場合には自由配置状態に設定するのに適している。
第２の一対の作動部材は、上記特性のいくつかを示す。
【００１０】
別の態様において、本発明は、コンテナと、コンテナに少なくとも一部が含まれた細長可撓性医療機器と、コンテナに取り付けられ、コンテナの外側に細長可撓性医療機器を作動させるように構成されたロボット化作動モジュールとを有する、動脈造影ロボットに関する。
【００１１】
さらに、米国特許第７，９２７，３１０号は、カテーテルの並進および回転の両者を管理する作動システムを提案している。カテーテルは、基部に対して回転作動されるように回転プレート上に保持されている。プレート自体は、並進作動の機構を具備する。さらに、スタンドに固定された遠隔モータおよび移動をカテーテルに伝達するシステムが用いられる。具体的に、モータは、電源、利用可能な空間、および無菌性の理由から、埋め込まれていないのが好ましい。
【００１２】
したがって、上記構成は、カテーテルおよびカテーテルガイドが前方に並進可能な第１の動作モードを提案している。
【００１３】
また、上記構成は、カテーテルおよびカテーテルガイド自体が同じ方向に回転可能な第２の動作モードを提案している。これは、時計回りまたは反時計回りとなるように選択された回転方向の場合に可能である。
【００１４】
ただし、たとえば静脈または動脈の分岐、実際のところは病変等、人体の血液循環系の特定の通路においては、血管壁との接触または血管壁への引っ掛かりおよび損傷のリスク、実際のところは分岐での血管の誤りのリスクがあるため、カテーテルひいては事前のカテーテルガイドの通過が困難となる可能性がある。
【００１５】
上記困難を軽減するため、本発明の一実施形態は、障害なく繊細な領域を通過できるようにカテーテルガイドの低速の並進が高速の交互回転と関連付けられた第３の動作モードを追加することを提案している。高速の交互回転と関連付けられたこのような低速の並進は、ガイドのみ、カテーテルのみ、またはガイドおよびカテーテルの両者に適用可能である。ガイドおよびカテーテルの両者が作動されている場合であっても、この第３の動作モードをガイドのみまたはカテーテルのみに適用することができる。本発明のこの態様は、別個に請求することも可能である。
【００１６】
この目的のため、本発明は、一組の作動部材を制御することによって、カテーテルもしくはガイドまたはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法であり、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテルを並進移動させる第１の動作モードと、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテル自体を回転させる第２の動作モードと、
を含む、ロボット化方法において、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテルを同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に回転させる第３の動作モードをさらに含むことを特徴とする、カテーテルもしくはガイドまたはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法を提供する。
【００１７】
また、この目的のため、本発明は、カテーテルまたはガイド、実際のところはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化モジュールであって、制御により上記いずれかの請求項に記載の方法を実行可能なように構造化および配置された一組の作動部材を備えた、ロボット化モジュールを提供する。
【００１８】
また、この目的のため、本発明は、カテーテルまたはガイド、実際のところはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化モジュールであり、制御により、
第１の動作モードにおいて、ガイドおよび／またはカテーテルを並進移動でき、
第２の動作モードにおいて、ガイドおよび／またはカテーテルを並進移動できる、
ように構造化および配置された一組の作動部材を備えた、ロボット化モジュールにおいて、
一組の作動部材が、制御により、
第３の動作モードにおいて、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に回転させつつ、同時に前方に並進させ得るように構造化および配置されたことを特徴とする、ロボット化モジュールを提供する。
【００１９】
また、本発明の好適な実施形態においては、任意選択により、以下の規定のうちの任意の１つまたは複数を採用可能である。
【００２０】
第３の動作モードにおいて、一組の作動部材は、マンマシンインターフェースの制御の変動に従って、ガイドおよび／またはカテーテルを同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に自動回転させるのが好ましい。これにより、実施者にとってより人間工学的となり、また、カテーテルガイドの進歩に良い効果を与える一方、患者の血管壁に引っ掛かる危険が回避される。
【００２１】
第３の動作モードにおいて、一組の作動部材は、マンマシンインターフェースの制御の変動に従って、ガイドおよび／またはカテーテルを同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に自動回転させ、交互回転の頻度が並進の速度に比例しているのが好ましい。
【００２２】
実施者が最大限の自由を確保している好適な第１の実施形態においては、一組の作動部材を制御することによって、カテーテルまたはガイド、実際のところはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法であり、
一組の作動部材がマンマシンインターフェースの制御の変動に従ってガイドおよび／またはカテーテルを並進移動させる第１の動作モードと、
一組の作動部材がマンマシンインターフェースの制御の変動に従ってガイドおよび／またはカテーテル自体を回転させる第２の動作モードと、
を含む、ロボット化方法において、
一組の作動部材がマンマシンインターフェースの制御の変動に従って、ガイドおよび／またはカテーテルを同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に回転させる第３の動作モードをさらに含むことを特徴とする、カテーテルもしくはガイドまたはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法が提供される。
【００２３】
実施者の使いやすさが最適化された好適な第２の実施形態においては、一組の作動部材を制御することによって、カテーテルまたはガイド、実際のところはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法であり、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテルを自動的に並進移動させる第１の動作モードと、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテル自体を自動的に回転させる第２の動作モードと、
を含む、ロボット化方法において、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテルを自動的かつ同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に回転させる第３の動作モードをさらに含むことを特徴とする、カテーテルもしくはガイドまたはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法が提供される。
【００２４】
第３の動作モードにおいて、一組の作動部材は、ガイドおよび／またはカテーテルを同時に並進移動させるとともに、ガイドおよび／またはカテーテル自体を一方向および他方向に交互に回転させ、交互回転の頻度と並進の速度との間の比が、この方法のユーザにより調整可能であるのが好ましい。これにより、ユーザの希望および熟練度に応じて、交互回転の頻度と並進の速度との間の比を適応可能である一方、任意選択により、ユーザが適当と判断した並進速度での困難に応じて、ユーザが自身のペースで前進可能である。
【００２５】
第３の動作モードにおいては、ガイドおよび／またはカテーテルの前方への並進が第１の動作モードよりも遅い一方、ガイドおよび／またはカテーテル自体の交互回転が第２の動作モードにおけるガイドおよび／またはカテーテル自体の回転よりも速いのが好ましい。このため、並進の低速化を交互回転の高頻度化と合わせることにより、カテーテルのガイドが進行するミリメートル当たりの追加エネルギーの消費に相当する代償を払っても、繊細領域の通過がより効果的となる。
【００２６】
ガイドは、湾曲先端を有するワイヤであり、湾曲先端は、第３の動作モードにおいてワイヤ軸周りに回転しつつ、ワイヤと平行な方向に沿って前進するのが好ましい。このため、ワイヤの湾曲先端は、適当な配向によって、カテーテルのガイドを正しい方向に案内するのに役立つ。
【００２７】
ガイドの湾曲先端は、当該湾曲先端の長さに対応する距離にわたって前進する間、回転の方向が少なくとも２回、好ましくは回転の方向が少なくとも４回、より好ましくは回転の方向が少なくとも１０回変化するのが好ましい。このため、並進の低速化を交互回転の高頻度化と合わせることにより、カテーテルのガイドが進行するミリメートル当たりの追加エネルギーの消費に相当する代償を払っても、繊細領域の通過がより効果的となる。
【００２８】
ガイドおよび／またはカテーテルは、５ミリメートル（mm）の長さに対応する距離にわたって前進する間、回転の方向が少なくとも２回、好ましくは回転の方向が少なくとも４回、より好ましくは回転の方向が少なくとも１０回変化するのが好ましい。このため、並進の低速化を交互回転の高頻度化と合わせることにより、カテーテルのガイドが進行するミリメートル当たりの追加エネルギーの消費に相当する代償を払っても、繊細領域の通過がより効果的となる。
【００２９】
第３の動作モードにおいて、ガイドおよび／またはカテーテルの回転の方向の変化の頻度は、少なくとも１ヘルツ（Hz）、好ましくは少なくとも３Ｈｚ、より好ましくは少なくとも１０Ｈｚであるのが好ましい。
【００３０】
第３の動作モードにおいて、ガイドおよび／またはカテーテルの並進の速度は、高々１０ミリメートル毎秒（mm/s）、好ましくは高々３ｍｍ／ｓ、より好ましくは高々１ｍｍ／ｓであるのが好ましい。
【００３１】
第３の実施形態は、人体の血液循環系における特定の分岐領域の通過に用いられるのが好ましい。具体的に、この第３の動作モードは、人体の血液循環系の繊細または困難な領域の通過に特に有効である。
【００３２】
第３の実施形態は、人体の血液循環系における特定の病変領域の通過に用いられるのが好ましい。具体的に、この第３の動作モードは、人体の血液循環系の繊細または困難な領域の通過に特に有効である。
【００３３】
本発明の別の態様においては引き続き、ガイドおよび／またはカテーテルの繊細領域の通過に役立つことを目的に、一組の作動部材を制御することによって、カテーテルまたはガイド、実際のところはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法であり、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテルを並進移動させる第１の動作モードと、
一組の作動部材がガイドおよび／またはカテーテル自体を回転させる第２の動作モードと、
を含む、ロボット化方法において、
一組の作動部材が第１に、ガイドおよび／またはカテーテルを前方に並進させるように同時に作用するとともに、第２に、ガイドおよび／またはカテーテル自体を常に同じ方向に交互回転させた後、この回転を停止する第３の動作モードをさらに含むことを特徴とする、カテーテルもしくはガイドまたはカテーテルおよびガイドを作動させるロボット化方法が提供される。
【００３４】
第３の動作モードにおいて、前記回転は、前記停止よりも短時間だけ持続するのが好ましい。
【００３５】
好ましくは、第３の動作モードにおいて、前記回転は、０．０５秒（s）〜０．２ｓ、好ましくはおよそ０．１ｓの範囲の時間にわたって持続し、前記停止は、０．３ｓ〜１ｓ、好ましくはおよそ０．５ｓの範囲の時間にわたって持続し、前記並進の速度は、１ｍｍ／ｓ〜５ｍｍ／ｓの範囲にあり、好ましくはおよそ３ｍｍ／ｓである。
【００３６】
カテーテルという医療分野であれ他の分野であれ、従来技術のロボット化モジュールにおいて、動きを作動部材に伝達するアクチュエータは、各アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の各界面を介して、当該動きを伝達する。
【００３７】
ただし、上記従来技術のロボット化モジュールにおいて、界面は、作動部材の基部ブロックの外側または作動部材の基部ブロックの周辺領域に位置付けられている。
【００３８】
そして、上記アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の界面を実現する構造は、比較的単純である。
【００３９】
それにも関わらず、本発明の一実施形態では、上記のような状況下でのアクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の動きの伝達における信頼性の問題を見出した。
【００４０】
具体的に、本発明の上記実施形態では、界面の位置決めの偏心特性による力の伝達の不均衡がこの信頼性の問題を招来していることが明らかである。
【００４１】
さらに、各アクチュエータが耐え得るのは、それ自体の方向の力のみであり、１つまたは複数の他のアクチュエータを１つまたは複数の他の方向に搬送する必要はないが、既存のシステムでは生じる可能性があるため、体積および重量が大幅に減る。
【００４２】
このため、本発明の上記実施形態は、作動部材の基部ブロックの中央領域、好ましくは作動部材の基部ブロックの重心に交線が位置付けられるように界面を配置することを提案しており、これにより力が均衡した状態で伝達され、アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間で動きが確実に伝達される。本発明のこの態様は、別個に請求することも可能である。
【００４３】
上記は、界面を作動部材の基部ブロックの内側に位置付ける必要があることを示唆しており、構造が相対的により複雑となるが、アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の動きの伝達の質の観点では、大幅に信頼性が向上する。
【００４４】
作動部材の基部ブロックは、当該作動部材に固定され、当該作動部材に対して静止している。
【００４５】
この目的のため、本発明の上記実施形態においては、
可動要素を作動させる部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの３つの界面をそれぞれ介して、３つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する３つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンにおいて、
３つの界面の中間表面領域の交線が、作動部材の基部ブロックの中央領域に位置付けられたことを特徴とする、移動伝達チェーンが提供される。
【００４６】
この目的のため、本発明の上記実施形態においては、
可動要素を作動させる部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの３つの界面をそれぞれ介して、３つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する３つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンにおいて、
３つの界面が、実質的に平面であり、
３つの界面が、互いに直交しており、
３つの界面が、互いに連動したことを特徴とする、移動伝達チェーンが提供される。
【００４７】
また、本発明の上記実施形態の好適な実施態様においては、任意選択により、以下の規定のうちの任意の１つまたは複数を採用可能である。
【００４８】
３つの並進方向は、互いに直交しているのが好ましい。
【００４９】
３つの界面は、実質的に平面であり、これら３つの界面が互いに直交しており、これら３つの界面が互いに連動しているのが好ましい。このため、３つの界面は、作動部材の基部ブロックの中央領域において、比較的単純かつ真に効果的に集中可能である。
【００５０】
３つの界面は、３つのアクチュエータの推力をそれぞれ伝達する加圧プレートであるのが好ましい。これら平面形状のプレートによれば、比較的小さな全体サイズにわたって、アクチュエータからの推力を効果的に伝達することができる。
【００５１】
第１のプレートは、第２のプレートおよび第３のプレートがそれぞれ通過する２つの相互に直交する開口を備えており、第２のプレートは、第３のプレートが通過する開口を備え、第２のプレートの当該開口が第１のプレートの２つの開口に直交する一方、第１のプレートおよび第２のプレートのいずれも、第３のプレートを通過しないのが好ましい。このようにプレートを互いに連動させることは、構造的に比較的単純である一方、効果は保たれる。
【００５２】
開口はそれぞれ、通過するプレートに移動の隙間を与え、この隙間が、前記開口を通過するプレートのアクチュエータのストロークに対応するとともに、前記開口を通過するプレートの厚さよりも大きいのが好ましい。具体的に、アクチュエータのうちの１つが動いた場合、作動部材の基部ブロックは、静止したままのアクチュエータに対応する２つの方向のいずれでもなく、移動したアクチュエータに対応する方向にのみ動く必要がある。この目的のため、これら隙間の存在によって、さまざまなアクチュエータそれぞれによる力の伝達を互いに独立させることができる。
【００５３】
各プレートは、その他２つのプレートの交線で構成された線と平行な方向に並進移動可能であるのが好ましい。このため、アクチュエータ間で対になって直交する力の伝達は、容易に維持される。
【００５４】
各プレートは、前記アクチュエータの第１の軸に関して対称な２つのバー、好ましくは前記アクチュエータの推力軸に関して対称な４つのバーによりアクチュエータに接続されているのが好ましい。このため、アクチュエータによる力の伝達は、対応するプレート全体で十分に分散される。
【００５５】
作動部材の基部ブロックは、界面のいずれか１つの動きによって、作動部材の基部ブロックの同じ動きが自動的に生じるように、界面それぞれに静止様態で固定されているのが好ましい。このため、界面と作動部材の基部ブロックとの間の力の伝達は、より直接的となる。
【００５６】
作動部材の基部ブロックは、３つの界面が内部に位置付けられた立方体であるのが好ましい。このため、作動部材の基部ブロックの全体的な体積が比較的小さいにも関わらず、界面は、作動部材の基部ブロックの内側に完全に含まれる。結果として、全体が小型化される。
【００５７】
作動部材の基部ブロックは、界面周りに組み立てられた８つの小さな立方体を一体的に組み立てた結果としての立方体であるのが好ましい。これら８つの小さな立方体は、作動部材の基部ブロックを構成する立方体の最小数の副部分を表しており、３つ一組の相互に連動した界面周りに立方体を組み立て可能である。
【００５８】
各プレートは、一方側の４つの小さな立方体と他方側の４つの小さな立方体との間に保持されているのが好ましい。このため、作動部材の基部ブロックは、完全に対称で均衡している。
【００５９】
中央領域は、作動部材の基部ブロックの重心であるのが好ましい。このため、アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の力の伝達は、作動部材の基部ブロックに対して界面が十分に集中した特性を示すことから、十分に均衡している。
【００６０】
移動伝達チェーンは、作動部材により作動される可動要素を備えるのが好ましい。
【００６１】
使用する材料は、互いに連動した界面が容易に摺動できるように、低摩擦あるいは極低摩擦の材料であるのが好ましい。
【００６２】
好適かつ包括的な用途において、可動要素は、カテーテルまたはカテーテルガイドであり、作動部材は、カテーテルまたはカテーテルガイドに締め付ける部材である。
【００６３】
一実施形態群において、アクチュエータの動きは、中間部によって、対応する一対の作動部材に伝達される。アクチュエータは、一対の作動部材を制御する。中間部は、一対の作動部材の当該２つの作動部材間の距離を実質的に一定に保って、細長可撓性医療機器が一対の作動部材の当該２つの作動部材間に配置されている場合に、前記機器自体を回転させつつ、アクチュエータの動きを一対の作動部材に伝達して、一対の作動部材の当該２つの作動部材を反対方向に並進させる。この中間部が存在することにより、アクチュエータの大きな振幅の動きによって作動部材の制限された振幅の動きが生じる限りは、高い精度がもたらされる。本発明のこの態様は、別個に請求することも可能である。
【００６４】
中間部は、第１の方向に沿ったアクチュエータの並進を第１の方向に直交する第２の方向に沿った２つの作動部材の反対方向の２つの並進に変換するロッカーであるのが好ましい。この方向の変化によって、伝達される動きの振幅を容易に抑えることができる。
【００６５】
第１の実施形態において、ロッカーは、アクチュエータに接続され、反対方向に傾斜した２つの長穴を有するプレートを備えており、作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つのつまみが摺動するとともに、長穴の傾斜が、第２の方向よりも第１の方向に近い。この第１の実施形態は、構造的に単純なことが利点である。
【００６６】
第２の実施形態において、ロッカーは、アクチュエータに接続され、反対方向に傾斜した２つの長穴を有するプレートを備えており、作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つのローラーが摺動するとともに、長穴の傾斜が、第２の方向よりも第１の方向に近い。この第２の実施形態は、つまみの代わりにローラーを用いることで、摩耗が少なく寿命が長いことが利点である。
【００６７】
第３の実施形態において、ロッカーは、アクチュエータに接続され、反対方向に傾斜した２つの斜行レールを有するプレートを備えており、作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つの摺動部が摺動するとともに、レールの傾斜が、第２の方向よりも第１の方向に近い。この第３の実施形態は、レールと摺動部との間の接触面積が大きくて、より堅牢であることが利点である。
【００６８】
第３の実施形態の第１の変形例において、２つのレールは、第１の方向および第２の方向により形成された平面と平行な同じ平面にある。全体サイズは、より小さくなる。
【００６９】
第３の実施形態の第２の変形例において、２つのレールは、第１の方向および第２の方向により形成された平面と垂直な２つの異なる平面にある。レール上の摺動部の重量は、レールの表面全体に作用して片持ちとはならないため、堅牢性がさらに高くなる。
【００７０】
第４の実施形態において、ロッカーは、軸周りに枢動するとともに、アクチュエータに接続され、同じ方向に傾斜した長穴を有するプレートを備えており、アクチュエータおよび作動部材にそれぞれ接続された少なくとも３つのつまみまたは３つのローラーが摺動するとともに、長穴の傾斜が、第２の方向よりも第１の方向に近く、長穴のうちの２つが、枢軸に関して対称に配置されるとともに２つの作動部材にそれぞれ接続されたつまみまたはローラーを受容し、第３の長穴が、２つの長穴よりも枢軸から遠くに配置され、作動部材に接続されるとともに、アクチュエータに接続されたつまみまたはローラーを受容する。
【００７１】
第５の実施形態において、ロッカーは、アクチュエータに接続され、２つの接続ロッドおよびＬ字状クランクシャフトのシステムを有するプレートを備えており、２つのＬ字状クランクシャフトが、反対方向に配向しており、クランクシャフトのＬの小さな部分が実質的に第１の方向に沿い、クランクシャフトのＬの大きな部分が実質的に第２の方向に沿っている。
【００７２】
第６の実施形態において、ロッカーは、一方側がアクチュエータに接続され、他方側が接続ロッドの第１の端部に接続されたプレートを備えており、接続ロッドの第２の端部が、中心で枢動するバーの第１の端部に位置付けられた第１の長穴において中心で摺動する第１のロッドの第１の端部に接続されるとともに、接続ロッドの第２の端部が、第２の長穴を有しており、第２のロッドの中心が摺動するとともに、長穴がバーと平行であり、２つのロッドの第２の端部が作動部材にそれぞれ接続されている。
【００７３】
第７の実施形態において、ロッカーは、アクチュエータに接続され、第１の方向に沿った第１のラックと、作動部材にそれぞれ接続されるとともに第２の方向に沿い、歯付き部分が互いに向き合った２つの第２のラックと、第１のラックと２つの第２のラックとの間にそれぞれ位置付けられた２つのギアシステムと、を有するプレートを備えており、ギアシステムがそれぞれ、第１のラックと係合した大きなギアおよび第２のラックの一方と係合した小さなギアを備える。この第４の実施形態は、構造的に単純なことが利点である。この第７の実施形態は、サイズが抑えられていることが利点である。
【００７４】
本発明の別の態様においては、アクチュエータから作動部材の基部ブロックへの力の伝達によって当該アクチュエータの方向でのその他のアクチュエータの動きが妨げられないようにする。この態様は、別個に請求可能である。また、この態様は、本明細書全体に記載の本発明のその他任意の態様と組み合わせて請求することも可能である。
【００７５】
細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールにおいて、
細長可撓性医療機器を作動させる作動部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの２つの界面をそれぞれ介して、２つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する２つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンを備え、
２つの界面がそれぞれ、その他の界面と関連付けられた方向において、基部ブロックのアクチュエータに対する自由な動きを可能にすることを特徴とする、ロボット化モジュールが提供されるのが好ましい。
【００７６】
また、細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールにおいて、
細長可撓性医療機器を作動させる作動部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの３つの界面をそれぞれ介して、３つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する３つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンを備え、
３つの界面がそれぞれ、その他２つの界面とそれぞれ関連付けられた２つの方向において、基部ブロックのアクチュエータに対する自由な動きを可能にすることを特徴とする、ロボット化モジュールが提供されるのが好ましい。
【００７７】
各アクチュエータが耐え得るのは、それ自体の方向の力のみであり、１つまたは複数の他のアクチュエータを１つまたは複数の他の方向に搬送する必要はないが、既存のシステムでは生じる可能性があるため、体積および重量が大幅に減る。
【００７８】
作動部材の基部ブロックは、当該作動部材に固定され、当該作動部材に対して静止している。
【００７９】
たとえば、方向Ｘ用のアクチュエータの界面が方向Ｘに力を伝達する場合、基部ブロックは、方向ＹおよびＺのアクチュエータに対して自由に、方向Ｘに動くため、方向ＹおよびＺのこれらアクチュエータを阻害も妨害もしない。
【００８０】
たとえば、方向Ｙ用のアクチュエータの界面が方向Ｙに力を伝達する場合、基部ブロックは、方向ＸおよびＺのアクチュエータに対して自由に、方向Ｙに動くため、方向ＸおよびＺのこれらアクチュエータを阻害も妨害もしない。
【００８１】
たとえば、方向Ｚ用のアクチュエータの界面が方向Ｚに力を伝達する場合、基部ブロックは、方向ＹおよびＸのアクチュエータに対して自由に、方向Ｚに動くため、方向ＹおよびＸのこれらアクチュエータを阻害も妨害もしない。
【００８２】
２つまたは３つの並進方向は、互いに直交しているのが好ましい。
【００８３】
好ましくは、２つまたは３つの界面のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、さらに好ましくは３つすべてが、基部ブロックの内側に位置付けられている。これによって、アクチュエータから基部ブロックへの力の伝達のセンタリングを改善可能であるとともに、ロボット化モジュールの精度および信頼性を向上可能である。
【００８４】
基部ブロックは、立方体の形態であるのが好ましい。
【００８５】
界面の材料は、十分に低い摩擦を有することにより、前記自由移動が完全に流体的であるのが好ましい。
【００８６】
この態様は、細長可撓性医療機器と別個かつ独立に、すなわち、その他任意の種類の可動要素に関して、等しく十分に請求することも可能である。
【００８７】
したがって、可動要素を作動させるロボット化モジュールにおいて、
可動要素を作動させる部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの２つの界面をそれぞれ介して、２つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する２つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンを備え、
２つの界面がそれぞれ、その他の界面と関連付けられた方向において、基部ブロックのアクチュエータに対する自由な動きを可能にする、ロボット化モジュールが提供される。
【００８８】
また、可動要素を作動させるロボット化モジュールにおいて、
可動要素を作動させる部材の基部ブロックと、
作動部材の基部ブロックとの３つの界面をそれぞれ介して、３つの相互に異なる並進方向に沿って作動部材の基部ブロックをそれぞれ制御する３つのアクチュエータと、
を備えた移動伝達チェーンを備え、
３つの界面がそれぞれ、その他２つの界面とそれぞれ関連付けられた２つの方向において、基部ブロックのアクチュエータに対する自由な動きを可能にする、ロボット化モジュールが提供される。
【００８９】
作動部材の基部ブロックは、当該作動部材に固定され、当該作動部材に対して静止している。
【００９０】
２つまたは３つの並進方向は、互いに直交しているのが好ましい。
【００９１】
好ましくは、２つまたは３つの界面のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、さらに好ましくは３つすべてが、基部ブロックの内側に位置付けられている。
【００９２】
基部ブロックは、立方体の形態であるのが好ましい。
【００９３】
界面の材料は、十分に低い摩擦を有することにより、前記自由移動が完全に流体的であるのが好ましい。
【００９４】
本発明の他の特性および利点については、添付の図面を参照しつつ、非限定的な一例として与えられる一実施形態に関する以下の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１ａ】ロボット動脈造影設備の概略側面図である。
【図１ｂ】図１ａの一部の平面図である。
【図２】図１ａおよび図１ｂの設備で用いられるロボットの概略平面図である。
【図３ａ】作動対象の部材の移動モードを示した図である。
【図３ｂ】作動対象の部材の移動モードを示した図である。
【図３ｃ】作動対象の部材の移動モードを示した図である。
【図４】作動部材の作動の運動学的な簡略図である。
【図５】作動部材の作動の運動学的な簡略図である。
【図６】自由配置状態の作動モジュールの一部の概略斜視図である。
【図７ａ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図７ｂ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図７ｃ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図７ｄ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図７ｅ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図８ａ】一実施形態におけるカテーテルの回転作動の周期を示した簡略図である。
【図８ｂ】一実施形態におけるカテーテルの回転作動の周期を示した簡略図である。
【図８ｃ】一実施形態におけるカテーテルの回転作動の周期を示した簡略図である。
【図８ｄ】一実施形態におけるカテーテルの回転作動の周期を示した簡略図である。
【図８ｅ】一実施形態におけるカテーテルの回転作動の周期を示した簡略図である。
【図９ａ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図９ｂ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図９ｃ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図９ｄ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図９ｅ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図９ｆ】一実施形態におけるカテーテルの並進作動の周期を示した簡略図である。
【図１０】クランクシャフトモードを示した簡略図である。
【図１１】作動対象の部材の移動モードを示した別の図である。
【図１２】作動対象の部材の移動モードを示した別の図である。
【図１３】作動対象の部材の移動モードを示した別の図である。
【図１４ａ】アクチュエータシステムの一実施形態の斜視図である。
【図１４ｂ】図１４ａの詳細図である。
【図１５】一実施形態における並進作動の一例の運動学的な図である。
【図１６ａ】例示的なアクチュエータのＸＺ平面における平面図である。
【図１６ｂ】図１６ａのアクチュエータ例のＸＺ平面と交差する平面における断面を示した図である。
【図１６ｃ】図１６ａのアクチュエータ例のＸＺ平面と交差する平面における断面を示した図である。
【図１７】２次元アクチュエータシステムの平面図である。
【図１８ａ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｂ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｃ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｄ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｅ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｆ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｇ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｈ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｉ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｊ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｋ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｌ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１８ｍ】一実施形態における細長可撓性医療機器の「クランクシャフト」モードの作動周期の一部を示した簡略図である。
【図１９】３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態の斜視図である。
【図２０】３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態の別の斜視図である。
【図２１】３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態のさらに別の斜視図であり、上図に類似するが、本図はアセンブリを組み立てた非分解図である。
【図２２】３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体のさらに別の実施形態の斜視図である。
【図２３】３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体のさらに別の実施形態の別の斜視図である。
【図２４】第１にアクチュエータと第２に作動部材の基部ブロックとの間の界面の交線および連動の一実施形態の斜視図である。
【図２５】作動部材の基部ブロックの一実施形態の斜視図である。
【図２６】第１に界面と第２に作動部材の基部ブロックとの間のアセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図２７】第１に界面と第２に作動部材の基部ブロックとの間のアセンブリの一実施形態の別の斜視図である。
【図２８】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図２９】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３０】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３１】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３２】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３３】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３４】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【図３５】アクチュエータから当該アクチュエータにより制御される一対の作動部材に動きを伝達する中間部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
それぞれの図面において、同じ参照符号は、同一または同様の要素を示すのに用いている。
【００９７】
図１ａは、動脈造影設備１を示した図である。動脈造影設備１は、手術室２および制御室３という２つの異なる場所に細分されている。制御室３は、Ｘ線を通さない壁４だけで分離された状態で手術室２に近くてもよいし、離れていてもよい。手術室２および制御室３の機器は、無線またはネットワーク等により機能的に相互接続されている。
【００９８】
手術室２には、患者６を載せる手術台５を有する。また、手術室２には、患者の両側に配設され、場合により患者に対して移動可能な放射源８および検出器９を備えた医用撮像機器７、特に、Ｘ線撮像機器を有していてもよい。
【００９９】
動脈造影設備１は、手術室２に位置付けられたロボット１０を具備する。
【０１００】
動脈造影設備１は、制御室３に配置された制御ステーション１１を有する。制御ステーション１１は、ロボット１０を遠隔制御するように構成されている。また、動脈造影設備１は、制御室３に位置付けられ、撮像機器７と連通して遠隔制御する当該撮像機器７の１つまたは複数のリモコン１２を具備していてもよい。また、動脈造影設備１は、制御室３に位置付けられ、撮像機器７と連通することにより、当該撮像機器７により取得された画像を制御室３において実時間で表示するスクリーン１３を具備していてもよい。
【０１０１】
ロボット１０は、患者の身体に挿入する細長可撓性医療機器１５を含むように構成されたコンテナ１４を具備していてもよい。一例として、細長可撓性医療機器１５は、たとえば患者のアクセス開口を与えるＤｅｓｉｌｅｔカテーテル導入器を介して、患者の体管、特に、患者の動脈または静脈に挿入するとともに、当該体管に沿って動かす機器であってもよい。細長可撓性医療機器は、特にカテーテルであってもよい。一変形例において、細長可撓性医療機器は、カテーテルガイドであってもよい。ガイドは一般的に、断面の直径がカテーテルより小さく、患者に近い部分あるいは長さ全体において中空であるため、カテーテルの内側、特に、患者の身体の内側で移動可能である。また、ガイドは、以下により詳しく説明する通り、湾曲端部を含んでいてもよい。
【０１０２】
ロボット１０は、細長可撓性医療機器１５を作動させる作動モジュール１６を有していてもよい。作動モジュール１６は、制御ステーション１１からの制御により、以下に詳しく説明する通り、少なくとも１自由度で細長可撓性医療機器を患者に対して作動させることができる。作動モジュールは、制御ステーション１１とのインターフェースを提供する通信ユニット１７を具備していてもよい。ロボット１０は、必要に応じて、手術室２内から必要な時にロボットを制御する現場制御ユニット１８を備えていてもよい。
【０１０３】
また、制御室３において利用可能な制御および応答はすべて、たとえば撮像機器のコントローラ１９および撮像機器７により取得された画像を閲覧するためのスクリーン２０をその場で操作するため、手術室２においても利用可能であってもよいことに留意するものとする。
【０１０４】
中空の細長可撓性医療機器１５は、当該細長可撓性医療機器の内側での撮像を容易化する造影剤を注入可能なカップリング５６に結合されていてもよい。動脈造影設備は、カップリング５６に結合され、制御室３内に位置付けられたコントローラ５８により制御可能な造影剤注入器５７を具備していてもよい。また、手術室２には、造影剤注入器を制御するコントローラ５９がその場に存在していてもよい。
【０１０５】
純粋な例示として、図２には、カテーテル１５’を受容するコンテナ１４をより詳しく示している。コンテナ１４は、保存に適した媒体にカテーテル１５’を保持するのに役立つ。作動モジュール１６は、カテーテル１５’を作動させるように構成されている。この例において、コンテナ１４は、ガイド１５’’も受容するものとする。コンテナ１４は、保存に適した媒体にガイド１５’’を保持するのに役立つ。作動モジュール１６’は、ガイド１５’’を作動させるように構成されている。作動モジュール１６および１６’は、用途に応じて同一であってもよいし、異なっていてもよい。これらは、必要に応じて、以下に説明する実施形態のうちの１つに係るものであってもよい。上記例において、ガイド１５’’は、図示のように、後端１５’ｂにおいてカテーテル１５’に挿入されていてもよく、カテーテルの前端１５’ａから突き出ていてもよい。
【０１０６】
以下、参照符号１５は、ガイド１５’’、カテーテル１５’、またはより一般的に、患者の身体に挿入する細長可撓性医療機器を表すのに使用する。一例として、インターベンショナルカテーテルを表していてもよい。このようなインターベンショナルカテーテルは、カテーテルよりも直径が小さいことで、患者内で内部に同軸案内されるようになっていてもよく、また、中空であることにより、患者内でガイド上に案内されるようになっていてもよい。
【０１０７】
図３ａは、本システムにより想定し得るさまざまな自由度を示している。図示のように、ガイド１５’’は、その前端１５’’ａが長手方向主軸に対してわずかに湾曲しており、カテーテル１５’の前端１５’ａから延出している。カテーテル１５’は、
長手方向軸に沿った並進、
長手方向軸周りの回転、
という２つの異なる動きをするようになっていてもよい。
【０１０８】
これらの動きは、いずれの方向にも生じ得る。カテーテル１５’は、必要に応じて、上記２つの単一の動きの組み合わせであってもよい。
【０１０９】
カテーテル１５’は、必要に応じて、異なる組み合わせを用いることにより、上記２つの単一の動きを組み合わせた２つの動きをするようになっていてもよい。
【０１１０】
カテーテルに関する上記説明は、ガイドにも同様に当てはまる。
【０１１１】
特定の状況において、カテーテル自体には、ガイドと同じ原理上のナビゲーションまたは特定の曲率を示す解剖学的領域における位置決めの容易化を可能とする湾曲端部が設けられている。
【０１１２】
図３ｂは、患者の動脈２１を示しており、本幹２２ならびに本幹から延びた２つの枝管２３ａおよび２３ｂを有する。図３Ｂは、点線で示された退避位置と実線で示された前進位置との間の細長可撓性医療機器１５（具体的には、ガイド１５’’）の並進移動を示している。図３ｃには、同じ動脈において、点線で示され、細長可撓性医療機器が枝管２３ａに向かって並進移動しようとしている第１の位置と、実線で示され、細長可撓性医療機器が枝管２３ｂに向かって並進移動しようとしている第２の位置との間の細長可撓性医療機器１５の回転が見られる。
【０１１３】
細長可撓性医療機器は、作動部材による上記移動のうちの１つまたは複数を用いて作動されるようになっていてもよい。これらの作動部材は、対として配置されていてもよい。
【０１１４】
図１１〜図１３は、第１および第２の動作モードに対応する並進移動および回転移動を示している。
【０１１５】
ここで、図３ｄ〜図３ｆを参照して、第３の動作モードを説明する。
【０１１６】
カテーテルガイド１５’’およびその湾曲端部１５’’ａは、ガイド１５’’に沿って並進移動Ｔを行うと同時に、カテーテルガイド１５’’ａの軸周りに交互回転Ｒを行うことになる。
【０１１７】
これら３つの図３ｄ、図３ｅ、および図３ｆは、交互回転Ｒにおいて、湾曲端部１５’’ａが異なる角度配向位置にあることを示している。
【０１１８】
並進Ｔの速度が比較的遅いのに対して、交互回転Ｒの頻度は、比較的高い。低速の並進を同時高速の交互回転と組み合わせた種類のこの第３の動作モードによれば、カテーテルガイド１５’’は、人体の血液循環の繊細または困難な領域を容易に通過することができる。短い並進ストロークでの高速回転の特性として、障害も患者の血管壁に引っ掛かるリスクもなく、繊細領域を通過可能である。
【０１１９】
一実施形態においては、所与の作動部材がアクチュエータにより作動し得る。
【０１２０】
図４を参照して、単一の方向Ｚに沿って作動される作動部材２４を説明する。作動部材２４は、軸Ｚに垂直な作動面２５を具備する。アクチュエータ２６は、方向Ｚにおいて作動面２５に作用する端部２７ａを備えた作動ロッド２７を有する。作動部材２４は、作動ロッド２７と接触したまま方向Ｙに沿って自由に移動可能である。作動ロッド２７の端部２７ａは、作動面２５に対して方向Ｙに摺動する。一例として、作動部材２４に固定されたレール２９上で方向Ｙに摺動可能に搭載されたキャリッジ２８に作動ロッド２７が固定されるものとする。
【０１２１】
上記のような条件において、作動部材２４の作動面２５が方向Ｙに動いた場合は、キャリッジ２８に動きが生じず、結果としてアクチュエータ２６にも動きが生じない。アクチュエータの端部２７ａが方向Ｚに沿って（図４の）下方に動いた場合は、方向Ｚに沿って下方に、作動部材２４の動きが生じる。方向Ｙにおける作動部材２４に対するキャリッジ２８の進行範囲は、その各場所において、作動ロッドの端部２７ａが作動部材２４の作動面２５と係合した状態を維持するように制限されるのが好ましい。
【０１２２】
図４の下方移動の場合は、アクチュエータ２６がその静止基準に対して長ければ十分である。上方移動の場合は、短ければ十分である。
【０１２３】
図５に見られるように、上記機構は、作動部材２４がＸＹ平面全体を自由に動けるとともに、Ｚ方向にのみ作動できるように、繰り返し可能である。したがって、図４に示す機構は、図５に示す機構の第１の段階に対応しており、第２の段階においては、作動部材を方向Ｚに駆動可能であるが、方向Ｘには不可能である。この目的のため、作動部材２４に対して軸Ｘに沿ったレール２９’沿いに移動可能であるとともに、レール２９にリンクされた中間面と協働するリンクロッド２７’を搬送するキャリッジ２８’を採用可能である。
【０１２４】
上記のような条件において、
方向Ｚに沿ってアクチュエータ２６を短くすると、作動部材２４が方向Ｚに沿って上方に移動し、
方向Ｚに沿ってアクチュエータ２６を長くすると、作動部材２４が方向Ｚに沿って下方に移動可能となり、
作動部材２４を方向Ｘに沿って動かしても、その他の動きは一切生じず、
作動部材２４を方向Ｙに沿って動かすと、キャリッジ２８’がキャリッジ２８に対して、方向Ｙに沿って移動する。
【０１２５】
図５に示す作動システム５５によれば、作動部材２４は、キャリッジ２８および２８’が関連するレールを離れない限り、単一の方向Ｚに作動可能である。
【０１２６】
作動システム５５は、たとえば電磁または圧電アクチュエータに基づいていてもよい。
【０１２７】
同様の作動システム５５’が作動部材２４を単一の方向Ｘに沿って作動させるものとする。この目的のため、図５に示すシステムを軸Ｙ周りに９０°回転させれば十分であり、これにより、システムのレール２９’は、軸Ｘに垂直な作動部材２４の作動面３１に固定される。
【０１２８】
同様の作動システムが作動部材２４を単一の方向Ｙに沿って作動させるものとする。この目的のため、図５に示すシステムを軸Ｘ周りに９０°回転させれば十分であり、これにより、システムのレール２９’は、軸Ｙに垂直な作動部材２４の作動面３２に固定される。
【０１２９】
別の実施形態において、２つのキャリッジの原理は、たとえば２つの部分２０３ａおよび２０３ｂによって互いに保持固定された２つのプレート２０２ａおよび２０２ｂ間に挟まれた円筒形状の界面部２０１で構成されたアセンブリ２００（図１６参照）で置き換えられており、プレート２０２ａおよび２０２ｂの２つの内側面２０４ａおよび２０４ｂ間の距離は、界面部２０１の厚さと実質的に等しい。アクチュエータ２６のシャフト２７を通すため、プレート２０２ａには、たとえば実質的に矩形または正方形状の開口２０５が形成されている。そして、軸Ｚに沿ったアクチュエータ２６の作用により、プレート２０２ｂに固定された作動部材２４の作動面２５は、軸Ｚに沿って相応に移動する。同時に、アセンブリ２００が軸ＸおよびＹに沿って自由に動き、アクチュエータ２６がこれら２つの軸に対して静止したままであってもよい。この界面部２０１とアセンブリ２００との間の相対摺動を可能にするため、界面部２０１は、表面２０４ａおよび２０４ｂ上において、可能な限り小さな摩擦で摺動可能である必要がある。この目的のため、摩擦係数が非常に小さな材料を使用することができる。非限定的な一例としては、界面部２０１がアルミニウムで構成され、部分２０２ａおよび２０２ｂがポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を含むプラスチック材料で構成されていてもよい。
【０１３０】
１つの軸周りだけではなく、２つの軸ＸおよびＺ周りにも作動部材２４を作動させるため、２つのアクチュエータ２６ｘおよび２６ｚを同時に使用し（図１７参照）、アクチュエータ２６ａは方向Ｚに沿って、アクチュエータ２６ｘは方向Ｘに沿って設定する。アクチュエータ２６ｚの作動軸は、ロッド２７ａを介して、界面部２０１に接続されている。アクチュエータ２６ｘの作動軸は、ロッド２７ａ’を介して、界面部２０１’に接続されている。アクチュエータのシャフト２７ｂおよび２７ｂ’は、システムの基部に対して静止している。界面部２０１は、アセンブリ２００によって保持されている。界面部２０１’は、アセンブリ２００’によって保持されている。また、プレート２０４が両者２００および２００’を一体的に固定している。作動部材２４は、アセンブリ２００とプレート２０４との間の接触面の反対の面でプレート２０４に取り付けられている。
【０１３１】
上記のような状況において、アクチュエータ２６ｚがその作用軸Ｚに沿って動くと、これに対応して、作動面が同じ軸Ｚに沿って動く。同時に、アセンブリ２００’は、界面部２０１’に対して摺動するが、この界面部２０１’は静止状態を維持する。これに対応して、アクチュエータ２６ｘがその軸Ｘに沿って動くと、作動部材２４が軸Ｘに沿って相応に動くが、界面部２０１は静止状態を維持する。最後に、アクチュエータ２６ｚおよび２６ｘが同時に動くと、作動部材が方向ＸおよびＺに沿った組み合わせの動きをする。
【０１３２】
２つの軸に沿った動きに関する上記原理は、プレート２０４を立方体２０４’で置き換えるとともに、３つのアセンブリにより保持された３つのアクチュエータ２６ｘ、２６ｙ、および２６ｚを設定することによって、３次元空間の３つの次元に外挿可能であり、これら３つのアセンブリが立方体２０４の３つの隣接面に取り付けられ、作動部材２４は、その他３つの面のうちのいずれか１つに載置される。各シャフトによってシステムの基部に固定された３つのアクチュエータにより、関連する各方向に沿った各シャフト２７の如何なる動きも、作動面２４に伝達され、逐次的であれ同時的であれ、これらの動きが再現される。このため、作動部材は、３次元空間の３つの窓により規定された任意の（X、Y、Z）位置を占有可能であるとともに、任意の軌跡に追従可能であるが、その表面は一定の配向を維持する。その移動範囲は、アクチュエータ２６ｘ、２６ｙ、および２６ｚの最大ストローク、開口の寸法、ならびに界面部の寸法によって同時に規定される。したがって、細長可撓性医療機器は、その位置に依らず、緊急時におけるロボット化モジュールからの取り出しが常に可能である。
【０１３３】
以下、図１４ａおよび図１４ｂを参照して、実用上の一実施形態を説明する
【０１３４】
このため、３次元空間の独立した３つの方向に沿って作動指を作動させる作動システムを説明する。
【０１３５】
図６には、第１の実施形態における作動モジュール１３１が見られる。この作動モジュール１３１は、長手方向Ｘに延びた細長可撓性医療機器１５を作動するように構成されている。作動モジュール１３１における長手方向Ｘは、その端部の細長可撓性医療機器１５の方向Ｘと必ずしも同じではないが、作動モジュール１３１における長手方向Ｘ沿い／周りの細長可撓性医療機器１５の並進および／または回転移動の結果、当該細長可撓性医療機器１５はそれぞれ、その端部の長手方向沿い／周りに並進および／または回転することに留意するものとする。
【０１３６】
作動モジュール１３１は、基部１３２と、基部１３２に対して移動可能に搭載された少なくとも１つの作動部材２４とを有する。一例として、作動部材２４は、図５を参照して説明した通り、基部１３２に対して移動可能に搭載されている。
【０１３７】
図示の例において、作動モジュール１３１は、第２の作動部材２４’をさらに備える。以下において第１の作動部材とも称する作動部材２４および第２の作動部材２４’は、併せて一対３３の作動部材を構成している。一対３３の作動部材は、一体的に協働して基部１３２に対する細長可撓性医療機器１５の動きを生成する２つの作動部材を含む。上記例において、第２の作動部材２４’は、基部１３２に対して移動可能に搭載されている。一例として、第２の作動部材２４’は、図５を参照して説明した通り、基部１３２に対して移動可能に搭載されている。
【０１３８】
第１の作動部材２４および第２の作動部材２４’は、対になって同時に動く。たとえば、第１および第２の作動部材２４および２４’は、互いに独立するものの、同期したそれぞれの制御信号によって個別に制御されるようになっていてもよい。一変形例においては、制御システム間の機械的または電子的リンクを介して、共通の制御信号が第１および第２の作動部材２４および２４’の両者に配布されるものとする。
【０１３９】
各作動部材２４、２４’はそれぞれ、作動面３４、３４’を有する。細長可撓性医療機器１５は、同じ対の作動部材２４および２４’の作動面３４および３４’間に配置されている。着想を明瞭化するため、作動面３４および３４’は、方向Ｙにおいて互いに離隔している。
【０１４０】
一対の作動部材２４、２４’は、一対３３の作動部材の当該作動部材２４、２４’の作動面３４、３４’が細長可撓性医療機器１５と係合しない図６に示す自由配置状態に設定されるようになっていてもよい。
【０１４１】
一対３３の作動部材は、一対の作動部材の当該作動部材の作動面３４および３４’が作動対象の細長可撓性医療機器１５と係合する駆動構成に設定可能である。この構成において、作動部材により細長可撓性医療機器に印加される力は、一例として、数ニュートン（たとえば、５Ｎ〜３０Ｎ）のオーダであってもよい。一例として、上記制御手段は、一対の作動部材を自由配置状態に戻すように構成されることにより、たとえば電源故障の場合に、安全機能を提供可能であってもよい。
【０１４２】
一対３３の作動部材を自由配置状態および作動配置状態に交互に設定するため、２つの作動部材２４および２４’の互いの相対的な動きを制御することができる。一例として、この動きは、作動部材２４の一方の基部に対する動きであってもよく、他方は静止状態を維持する。一変形例において、作動部材２４および２４’はいずれも、基部に対して互いに近づくように移動可能である。
【０１４３】
この例においては、方向Ｙに沿って移動するものとする。
【０１４４】
上記実施形態において、２つの作動部材２４および２４’は、１自由度で基部に対して移動可能である。この自由度は、自由位置と作動位置との間の作動部材の交互設定を可能にする自由度とは異なる。特に、作動部材２４および２４’は、その作動配置状態においては、１自由度で基部に対して移動可能であるものとする。このため、作動配置状態における１自由度での作動部材の動きにより、細長可撓性医療機器の基部１３２に対する動きが生じる。
【０１４５】
以下、図７ａ〜図７ｅを参照して、一例をより詳しく説明する。この例では、長手方向Ｘの細長可撓性医療機器の並進移動の生成について説明する。
【０１４６】
図７ａに示す開始位置は、上記図６の位置に対応する。まず、図７ａに示す自由配置状態を離れて、作動配置状態（図７ｂ）に入る。この例においては、方向Ｙに沿って反対方向に移動する両作動部材によってこれが実現される。この動きの振幅は、作動対象の細長可撓性医療機器１５によって決まり得る。カテーテルよりも直径が小さいガイドの場合は、同じ開始位置から、カテーテルよりも大きな振幅の動きが必要となり得る。
【０１４７】
作動配置状態においては、第１の方向に、長手方向Ｘに沿って同じ方向に作動部材の動きが同時に生じ、これにより、細長可撓性医療機器１５の同じ動きが生じる（図７ｃ）。
【０１４８】
一例として、図７ｃに示す作動配置状態から自由配置状態（図７ｄ）に移るため、２つの作動部材は、作動配置状態から自由配置状態への作動部材の遷移に用いられる方向と反対の方向に、方向Ｙに沿って反対方向に移動する。
【０１４９】
任意選択により、自由配置状態においては、第１の方向と反対の第２の方向に、長手方向Ｘに沿って同じ方向に作動部材の動きが同時に生じるが、これによって細長可撓性医療機器１５の動きは生じない（図７ｅ）。これにより開始構成に戻る。
【０１５０】
上記工程は、制御された状態で周期的に繰り返すことにより、長手方向Ｘに沿って第１の方向に、（たとえば、数メートルのオーダの）長ストロークにわたって細長可撓性医療機器を並進可能である。
【０１５１】
第２すなわち反対方向の長手方向Ｘにおける長ストロークにわたる細長可撓性医療機器の動きは、上記と反対の一連の動作によって得られるようになっていてもよい。
【０１５２】
周期の頻度は、調整および制御可能であってもよい。特に、細長可撓性医療機器の患者への挿入に際しては、低い頻度であるものとする。実際のところは、複数の低頻度レベルによって、具体的には困難な環境における低速のナビゲーションを可能とする。たとえば、引き抜き、実際のところは緊急引き抜きの場合に、高い頻度が与えられるようになっていてもよい。また、各周期の動きの振幅が調整可能であってもよい。
【０１５３】
並進の場合は、０．１ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓの範囲の速度を想定可能である。
【０１５４】
図８ａ〜図８ｅを参照して、一例をより詳しく説明する。この例では、長手方向Ｘ周りの細長可撓性医療機器の回転移動の生成について説明する。
【０１５５】
図８ａに示す開始位置は、上記図６の位置に対応する。まず、システムは、図８ａに示す自由配置状態から作動配置状態（図８ｂ）に移る。この例においては、方向Ｙに沿って反対方向に移動する２つの作動部材の動きによってこれが実現される。これは、図７ａおよび図７ｂを参照して上述したのと同じである。
【０１５６】
作動配置状態においては、Ｙ方向と異なり、長手方向Ｘに対して直交するＺ方向に沿って反対方向に作動部材の動きが同時に生じ、これにより、長手方向Ｘ周りの細長可撓性医療機器１５の回転移動が生じる（図８ｃ）。特に、細長可撓性医療機器は、好ましくは滑らずに、作動部材２４および２４’の作動面３４および３４’上を転がる。一変形例においては、作動部材の一方のみを動かし、他方は静止状態に維持することも可能である。
【０１５７】
システムは、図８ｃに示す作動配置状態から自由配置状態（図８ｄ）に移る。たとえば、これは、作動配置状態から自由配置状態への作動部材の遷移の方向と反対の方向に、方向Ｙに沿って反対方向に２つの作動部材を移動させることにより実現されるようになっていてもよい。
【０１５８】
任意選択により、自由配置状態においては、図８ｃを参照して説明した動きと反対のＺ方向に沿って作動部材の動きが同時に生じるが、これによって細長可撓性医療機器１５の動きは生じない（図８ｅ）。これにより開始構成に戻る。
【０１５９】
上記工程は、制御された状態で周期的に繰り返すことにより、第１の回転方向の長手方向Ｘ周りに、（たとえば、３６０°を数回）長ストロークにわたって細長可撓性医療機器を回転可能である。
【０１６０】
第１の方向と反対の第２の回転方向の長手方向Ｘ周りの長ストロークにわたる細長可撓性医療機器の動きは、上記と反対の一連の動作によって得られるようになっていてもよい。
【０１６１】
上記説明において、患者の身体内における可撓性医療機器の自由端の回転の程度は、撮像によりモニタリングされるようになっていてもよい。それにも関わらず、一変形例または上記の追加として、可撓性医療機器の上流すなわち作動モジュールに印加された回転の振幅をモニタリングしようとすることも可能である。これは、作動部材２４および２４‘を通過する場合の細長可撓性医療機器の直径を把握することに依拠する。具体的に、作動部材の所与の動きの場合の細長可撓性医療機器の回転角は、細長可撓性医療機器の直径と作動部材のストロークとの間の比によって決まる。この直径は、予め規定され、制御ステーション１１に格納されていてもよい。制御ステーション１１には前もって、使用するカテーテルの種類を通知すれば十分であり、当該種類によって直径が規定される。一変形例においては、細長可撓性医療機器の直径をその場で検出することも可能である。各作動部材の自由配置状態が基準位置を構成する場合は、たとえば各作動部材と関連付けられたアクチュエータにコーディングシステムを使用、作動部材をその自由配置状態から作動配置状態に移動可能とすることによって、作動配置状態の作動部材の位置を見出すことができる。
【０１６２】
作動配置状態の２つの作動部材の位置を把握するとともに、自由配置状態の作動面３４および３４’間の間隔を把握することによって、作動配置状態の２つの作動面間の間隔ひいては細長可撓性医療機器の直径を把握することができる。
【０１６３】
また、このように把握したことを用いて、細長可撓性医療機器を引き抜く動きの最後を検出するようにしてもよい。具体的に、細長可撓性医療機器が引き抜かれる間に経時的に検出された直径の急激な変化を制御ステーション１１が検出した場合、これは、細長可撓性医療機器が患者あるいはモジュールから完全に引き抜かれたことを意味する可能性が高い。このように検出された直径は、ゼロであってもよいし、一例として、ガイドがその後に２つの作動部材間で延びる場合は、当該ガイドの直径であってもよい。
【０１６４】
また、作動配置状態の細長可撓性医療機器の締め付けを制御することも可能である。
【０１６５】
具体的に、作動配置状態において、アクチュエータに印加される電流は、細長可撓性医療機器に印加される締め付け力に比例する。したがって、この電流を把握することにより、カテーテルに適用される締め付けを決定することができる。実際、制御ステーション１１においては、さまざまな電流設定点がアクチュエータに対して与えられていてもよく、許容範囲の広範な締め付けを占めており、その外側では、細長可撓性医療機器の係合が外れるリスクあるいは過度な機械的応力を印加する作動部材による細長可撓性医療機器の損傷のリスクがある。
【０１６６】
細長可撓性医療機器の締め付けは、上述の回転移動のみならず、カテーテルに適用される任意の動きに関して制御下にあってもよい。
【０１６７】
細長可撓性医療機器の直径は、説明中の周期的に繰り返される制御信号以外にカテーテルを動かす方法に関して決定することも可能である。
【０１６８】
したがって、説明中の周期的に繰り返される制御信号と関係なく、別の発明は、細長可撓性医療機器を作動させるロボット化モジュールであって、
基部１３２と、
作動面３４、３４’をそれぞれ有する一対３３の作動部材２４、２４’であり、少なくとも１つのアクチュエータ２６によって、当該一対３３の作動部材２４、２４’の当該作動部材２４、２４’の作動面３４、３４’が、作動対象の細長可撓性医療機器と係合し、その両側に配置される作動配置状態に設定されるのに適するとともに、第１の位置と第２の位置との間である自由度に従って、基部１３２に対して移動可能に搭載された、一対３３の作動部材２４、２４’と、
アクチュエータ２６に関する代表的信号に応答して、作動配置状態の一対３３の作動部材２４、２４’の当該作動部材２４、２４’の基部１３２に対する第１の位置から第２の位置までの移動を（たとえば、周期的に繰り返し）制御することにより、基部１３２に対して細長可撓性医療機器を作動させるのに適した制御部材１８、１１と、を備えたロボット化モジュールに関することが明らかである。
【０１６９】
特に、アクチュエータに関する代表的信号は、作動面３４、３４’間の間隔を決定するのに役立ち、制御部材１８、１１は、この間隔により決定された一対３３の作動部材２４、２４’の当該作動部材２４、２４’の基部１３２に対する移動を制御することにより、基部１３２に対して、細長可撓性医療機器を制御された振幅で回転作動させる。
【０１７０】
特に、アクチュエータに関する代表的信号によれば、許容範囲の締め付け力にわたって細長可撓性医療機器に印加される締め付け力を制御することができる。
【０１７１】
上記両実施形態においては、順次的な動きを説明しているが、ある方向の作動部材の動きが終了となってから別の動きが始まるまで待ちが生じる。
【０１７２】
それにも関わらず、上記３つの作動システム５５、５５’、および５５’’を独立して利用することにより、さまざまな自由度の作動部材の作動を独立化できることを前提として、２自由度で作動部材を同時に動かすことができる。たとえば、図８ｃの位置から図８ｅの位置までの作動部材の動きには、第１の純粋な分離段階と第２の純粋な初期位置への戻り段階との中間の段階を含むことも可能であり、この段階においては、これら２つの動きが組み合わされる。図８ｄの位置と図８ｂの位置との間においても、純粋な初期位置への戻り段階と純粋な一体移動段階との間に同様の中間段階を想定可能である。これらの延長線上に、細長可撓性医療機器の干渉移動が生じるリスクがないことを前提として、純粋な初期位置への戻り段階、純粋な分離段階、および純粋な一体移動段階は、省略可能である。
【０１７３】
さらに、図７ａ〜図７ｅを参照して細長可撓性医療機器の独立した純粋な並進移動を説明するとともに、図８ａ〜図８ｅを参照して純粋な回転移動を説明したが、その代替として、これら２つの動きを組み合わせることも可能である。係合構成においては、作動部材の適当な動きを組み合わせて並進および回転を同時に生成できれば十分である。
【０１７４】
上記例では、一対の作動部材のみを有する。
【０１７５】
一変形例においては、複数対の作動部材が存在可能であるものとする。たとえば、説明を目的として、２つの一対の作動部材を設けることも可能である。第１の一対の作動部材と同様の実施態様において、第２の一対３３’の作動部材２４’’および２４’’’は、第１の一対と同様であってもよく、特に、作動面３４’’および３４’’’を有していてもよく、遠隔の制御ステーション１１、実際のところはその場の制御ユニット１８から作動されるようになっていてもよい。第１の一対３３および第２の一対３３’の作動部材は、細長可撓性医療機器の長手方向軸Ｘに沿って互いにオフセットされていてもよい。第１の例において、二対３３および３３’は、その自由配置状態において同一平面上に配置されていてもよい。すなわち、両対に共通の基部１３２に対向して設けられていてもよい。一変形例において、各対の基部１３２および１３２’は、独立していることも、実際のところは同一平面上とならないことも可能である。
【０１７６】
二対の作動は、同期していてもよい。たとえば、二対の作動は、二対の同時かつ同一の動きを生じ得る。
【０１７７】
一変形例において、二対は、同期して作動することにより、同相のオフセット移動を生じ得る。すなわち、第１の一対３３を作動配置状態とする一方、別の対を自由配置状態としてもよく、その逆であってもよい。たとえば、少なくとも一対が常に作動配置状態であってもよい。所与の各瞬間において、これには、第１の一対または第２の一対を対応させるようにしてもよいし、実際のところは同時に両対を対応させるようにしてもよい。このような構成によれば、細長可撓性医療機器の保持を改善可能である。特に、患者の解剖学的領域への擦り付けによって細長可撓性医療機器が動く場合は、その動きに対する局所的な抵抗に打ち勝つように十分保持し得ることが必要である。これは、たとえば溶液中での保持により細長可撓性医療機器が滑りやすい場合に、一層困難となる。
【０１７８】
例示として、並進作動モードの一例を図９ａ〜図９ｆに示す。これらの図において、経時的に静止している基準は、「＋」記号で示している。図９ａ〜図９ｅに示す第１の一対の動きについては、図７ａ〜図７ｅを参照して説明済みである。図９ｆは、図９ｂと同じ位置を示しており、動きが周期的である。
【０１７９】
図９ｂ〜図９ｆは、一周期の第２の一対３３’の動きを示している。これらの動きは、第１の一対の動きと位相がずれている。第２の一対に関して図９ｄに示す位置は、第１の一対に関して図９ｂに示す位置に対応しており、以下同様である。
【０１８０】
特に図９ｅに示すように、二対は、衝突しないように離隔しており、第２の一対が細長可撓性医療機器の前方に移動し、第１の一対が反対方向に移動することになる。
【０１８１】
例示として、図９ａは、両対が細長可撓性医療機器からある距離に位置付けられた初期状態と考えられる状態を示している。システムが動作状態となった場合は、第１の一対が動作した後、第２の一対が位相シフトして動作する。
【０１８２】
この実施態様は、並進移動以外の動きにも当てはまる。この実施態様は、３つ以上の対にも当てはまる。このような状況においては、必要に応じて、すべての対が互いに位相シフトしていてもよいし、特定の対が互いに同相であってもよい。
【０１８３】
図１５は、二対３３および３３’の同期の具体例を示している。第１の一対３３を参照して以下の周期を説明するが、対３３’については、これの逆位相であることが了解されるものとする。
【０１８４】
工程０：加速によって目標速度に到達する。
【０１８５】
工程１：到達した速度を一定レベルに維持して、締め付け命令を与えることにより、工程２の最初に有効な締め付けを実現する。一方、第２の一対３３’は、締め付けが作動された状態で最大速度のままである。
【０１８６】
工程２：締め付けを適用し、速度を一定に保つ。
【０１８７】
工程３：締め付けを継続し、速度を一定に保つ。この時、第２の一対３３’は、締め付け解除命令を受けて、（システム全体の機械的および電子的な応答時間と関連付けられた）特定の遅延の後、工程４の最初に有効となる。全体として、工程２の最初に始まり、工程４の最初に終了する両対による同時作動の期間が存在していたものと考えられる。
【０１８８】
工程３：締め付けおよび一定速度を継続する。
【０１８９】
工程４：締め付けおよび一定速度を継続する。この段階において、第２の一対３３’は、元の位置に戻り、その元の位置で静止して待機する。この待機時間は、並進および回転の速度設定点の関数および総周期時間の関数として可変である。
【０１９０】
工程５：締め付けおよび一定速度を継続する。第２の一対３３’は、その周期の最初に到達する。すなわち、第１の一対３３の工程０に相当する。
【０１９１】
工程６：締め付けおよび一定速度を継続する。第２の一対３３’は、加速を終えて、一定速度段階の最初に到達する（第１の一対３３の工程１に相当する）。
【０１９２】
工程７：締め付けおよび一定速度を継続する。締め付けは、第２の一対３３’に関して有効となる。
【０１９３】
工程８：一定速度を維持しつつ、締め付け解除命令を出す。締め付け解除命令が有効となる前には、必然的に特定の遅延が存在するため、その遅延の間は一定速度を継続する必要がある。
【０１９４】
工程９：締め付け解除が有効になったものと考えられ、次の周期に備えて初期位置に戻る命令を与える。この対は、戻りが完了したら、次の周期の最初まで、初期位置で待機する。
【０１９５】
少なくとも２つの一対の作動部材を用いることによって細長可撓性医療機器の直径が検出された場合は、２つの一対の作動が異なる直径を決定するのに役立つのであれば、細長可撓性医療機器を引き抜く工程の最後に到達していることを検出可能である。これは、上流の対がその作動部材間の細長可撓性医療機器の存在を検出中である一方、下流の対がもはや検出していない（ガイドのみを検出しているか、あるいは何も検出していない）場合に生じる。このような検出により、ガイドを作動させる必要がなければ、下流の作動部材の動作を停止させることができる。さらに、上記とは別に、このような検出によれば、細長可撓性医療機器の完全な引き抜きを必要に応じて停止させることにより、手動のインターベンションなく細長可撓性医療機器を再び患者に挿入して、作動モジュールで細長可撓性医療機器を再度係合させることができる。
【０１９６】
上記実施形態において、作動部材は、細長可撓性医療機器の大略正中面に関して対称的に配置されている。
【０１９７】
それにも関わらず、一変形例において、作動部材は、基部１３２に対して移動するように搭載して、細長可撓性医療機器をその中立長手方向軸Ｘ’に対して局所的に側方にシフトすることも可能である。中立長手方向軸Ｘ’は、作動手段２４による作用なく、細長可撓性医療機器が必然的に占有する長手方向軸として規定される。このような側方シフトは、中立長手方向軸の係合構成に対して、直交方向（軸Ｙ、軸Ｚ、またはこれら両軸の組み合わせ）に沿った同じ方向の係合構成の作動部材２４および２４’の同時移動を生成することによって可能である。
【０１９８】
必要に応じて、複数の作動部材を使用する場合は、中立長手方向軸に対する異なる側方オフセットにより、これらが係合構成で配置されるようになっていてもよい。そして、「クランクシャフト」型の作動を実現することができる。
【０１９９】
図１８ａは、図１０の構成に対応する平面図であって、図１０に示す第１の一対の作動部材２４および２４’の平面に存在する。この平面の細長可撓性医療機器１５は、実線で描いている。第２の一対の作動部材の平面における細長可撓性医療機器の位置は、破線で描いている。作動配置状態の第２の一対の作動部材に対しても、同じ実線または破線の体系を適用して説明を続ける（図１８ａ〜図１８ｍ）。
【０２００】
図１８ａ〜図１８ｍは、このモードの実行方法を示している。図１０のように、２つの一対の作動部材は、一方を他方の背後に示している。背後に位置付けられた対（２４’’、２４’’’）は、破線で描いている。細長可撓性医療機器は、２つの断面の形態で二重に示しており、第１の対（前景）における一方の断面３０４を実線で描き、第２の一対の作動部材（背景）における他方の断面を破線で描いている。一例として、
１８ａ：初期位置である。
１８ｂ：第１の対が右方にシフトしている。
１８ｃ：第１の対（２４、２４’）の重心は、図１８ａの細長可撓性医療機器により規定された軸周りの円弧を描いている。同時に、両対が方向Ｚに並進移動しており、同じ対の各作動部材が他方の作動部材と反対の方向に動いている。これにより、第１の対（２４、２４’）の各要素について、追従経路は、直線経路および円形経路のベクトル和であることが分かる。結果として、２つの上昇曲線が得られるが、作動部材２４の曲線３００の曲率半径は、作動部材２４’の曲線３０１よりも小さい。これは、作動部材２４の経路が、略上方への細長可撓性医療機器の経路３０２に一致する円弧と下方への作動２４’’の経路３０３に一致する下方直線経路との合計であるという事実と関連付けられている。
１８ｄ：細長可撓性医療機器が直線に沿って再び案内されるように、第１の対が元の位置に戻る。
１８ｅ：第１の対の締め付けを解除するが、第２の対は締め付けたままとする。
１８ｆ：第１の対の両作動部材を方向Ｚに沿って反対方向に動かすことにより、細長可撓性医療機器に関して初期位置と対称の最終Ｚ位置を得る。
１８ｇ：第１の対を締め付ける。
１８ｈ：第２の対の締め付けを解除する一方、第１の対は締め付けたままとする。
１８ｉ：第１の対に関する図１８ｆと同様に、第２の対を方向Ｚに動かす。
１８ｊ：第２の対を締め付ける。
１８ｋ：第１の一対のアクチュエータを図１８ｃの最終位置に戻す。
１８ｌ：図１８ｃと同様であるが、異なる円弧で動かす（ここに示すように、完全な円を構成する一連の円弧を使用する代わりに、同じ円弧を使用することも依然として可能であることに留意するものとする）。
１８ｍ：第１の対を図１８ｄの位置に戻す。
【０２０１】
上記実施態様は、２自由度の組み合わせによる単一の対の２つの作動部材の動きを組み合わせた非限定的な実施態様の概略表現であって、２つの異なる自由度での同じ対の２つの作動部材の逐次的な動きを実現するとともに、独立した２つの一対の作動部材の実施態様を組み合わせたものである。
【０２０２】
以下、図１４ａおよび図１４ｂを参照して、このようなシステムの実用上の一実施形態を説明する。本実施形態は、作動システムの具体的な一実施形態を例示しているに過ぎない。
【０２０３】
図１４ａには、４つの作動システムに共通の固定基部１３２を含む。各作動システムは、各立方体６０、６０’、６０’’、６０’’’に固定された各作動部材（図示せず）の動きを制御する。立方体６０、６０’、６０’’、６０’’’はそれぞれ、図９ａの作動部材２４、２４’、２４’’、２４’’’に対応しており、実質的に同じ配向である。
【０２０４】
結果として、１つの立方体の動作のみを説明する。一例として、立方体６０’’を参照する。立方体６０’’は、３つのアクチュエータ２６ｘ、２６ｙ、および２６ｚ（見えていないが、アクチュエータ２６ｘおよび２６ｙと全く同様であり、基部１３２の下に位置付けられている）と関連付けられている。立方体６０’’は、アクチュエータ２６ｙを用いて方向Ｙに動かす一方、特定の移動範囲にわたり、アクチュエータ２６ｙに対して方向ＸおよびＺの両者に移動可能である。
【０２０５】
図１４ｂに見られるように、アクチュエータ２６ｙは、一端が大径のディスク６１に固定されている。このディスク６１は、立方体６０’’とこれに固定されたプレート６３との間に設けられたスロット６２に配置されている。特に、ディスクの一方の表面６１ａが立方体６０’’と接触し、反対の表面６１ｂがプレート６３と接触するように、スロット６２およびディスク６１の厚さが対応している。
【０２０６】
アーム６４は、プレート６３に形成された窓６５を通過している。窓６５は、ディスク６１が窓６５を通ってスロット６２から出ることのない形状である。また、窓６５は、立方体がアクチュエータ２６ｙに対して方向ＹおよびＺに移動可能な範囲を規定している。
【０２０７】
その他のアクチュエータについても、それぞれの配向にて同様の構成を示している。
【０２０８】
結果として、アクチュエータ２６ｙが延びている間は、ディスク６１が立方体６０’’を方向Ｙに押してその方向に動かす。アクチュエータ２６ｙが退避すると、ディスク６１が方向Ｙでプレート６３上に引っ込んで、これに固定された立方体６０’’がその方向に動く。これらの動きは、アクチュエータ２６ｘおよび２６ｚと関連付けられたプレートの窓により許可された移動範囲にわたって許可されている。
【０２０９】
別のアクチュエータ、たとえばアクチュエータ２６ｘが同様に、立方体６０’’を方向Ｘに動かす場合、この動きは、方向Ｘの窓６５の寸法により許可された限界内で可能である（この例においてアクチュエータ２６ｚと関連付けられたプレートも同様である）。
【０２１０】
図１９は、３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態の斜視図である。
【０２１１】
この場合も、立方体６０は、それぞれ方向Ｘ、Ｙ、およびＺに沿って作用する同じ３つのアクチュエータ２６ｘ、２６ｙ、および２６ｚを有する。３つのアクチュエータ２６ｘ、２６ｙ、および２６ｚの動作はそれぞれ、両矢印によって表される。アクチュエータ２６ｙおよび２６ｚと立方体６０との間の界面の２つは、上記実施形態と同様に、立方体６０の外面に配置されている。界面の１つであるアクチュエータ２６ｘと立方体６０との間の界面は、同様の原理で動作するが、これとは対照的に、立方体６０の内側に配置されることで、これらの界面および立方体６０により構成されたアセンブリをより小型化可能である。この界面には、このように立方体６０の内側に配置され、立方体６０の内側壁６６’に対向したプレート６３’を含む。アクチュエータ界面を含まない立方体６０の面のうちの１つには、接触端片６５０が固定されている。この端片６５０は、図６を参照して説明した支持対象の作動部材２４に静止様態で固定されていてもよい。
【０２１２】
図２０は、３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態の別の斜視図である。
【０２１３】
より詳細に、アクチュエータ、具体的にはアクチュエータ２６ｙの外側界面のうちの１つに関して、シューを構成するディスク６０およびアーム６４が見られ、アーム６４がプレート６３の窓６５を通過している。ディスク６１は、スロット６２において、上記実施形態と同様に動く。アセンブリは、分解図として示している。
【０２１４】
アクチュエータ２６ｘのプレート６３’との内側界面も同様に動作するが、プレート６３’の平面におけるディスク６１の動きは、スロット６２’において、立方体６０の内側壁６６’とプレート６３’との間に生じる。たとえば、上述の通り、立方体６０の内側壁６６’および／またはプレート６３’の表面に垂直なディスク６１の推力によって、立方体６０は、軸Ｘのみに沿って移動する。
【０２１５】
図２１は、３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体の別の実施形態のさらに別の斜視図である。この図は、上記図に類似するが、アセンブリを分解図としてではなく、組み立てた状態で示している。
【０２１６】
図２２は、３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体のさらに別の実施形態の斜視図である。
【０２１７】
立方体６０の動作は上記実施形態と同様であるが、構造が異なる。具体的には、ディスク６１が十字体６７により置き換えられている。この加圧シューの十字形６７は、力を立方体６０全体により良く分散させるとともに、妨害を制限するのに役立つ。環状つまみ６９は、十字体６７をその４つの枝部の端部において、立方体６０の内側に向かって延ばしている。立方体６０の外側壁と十字体６７との間には、十字体６７の枝部間に枝部が配置された別の十字体６８が位置付けられている。一例としては、アクチュエータが十字体６７の中心を押し、これが４つの環状つまみ６９を介して立方体６０を押すことで、立方体６０の面全体に推力を分散させる。
【０２１８】
図２３は、３つのアクチュエータの動きを作動部材に伝達する立方体のさらに別の実施形態の別の斜視図である。これは、立方体６０を別の面から見た図である。また、立方体６０は、図６を参照して説明した作動部材２４に対して同様に固定および締結された接触端片６５０を支えている。本実施形態においても同様に、一変形例において、アクチュエータ界面のうちの１つは、上記実施形態のように、立方体６０の内側に配置されていてもよい。
【０２１９】
図２４は、アクチュエータと作動部材の基部ブロックとの間の界面の交線および連動の一実施形態の斜視図である。
【０２２０】
３つのアクチュエータ６１０、６２０、および６３０は、３つの相互に直交する方向Ｘ、Ｙ、およびＺに力を及ぼす。
【０２２１】
アクチュエータ６１０は、当該アクチュエータ６１０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成する第１の加圧プレート６１２の４つの隅部を押す４つのバー６１１を介して方向Ｙに力を及ぼす。第１のプレート６１２は、第２のプレート６２２が通過する第１の開口６１３を有しており、この第２のプレートは、アクチュエータ６２０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成している。この第１の開口６１３は、方向Ｘの隙間を含むことにより、第１のプレート６１２を動かさずに、方向Ｘのアクチュエータ６２０および関連する第２のプレート６２２のストロークに対応する。第１のプレート６１２は、アクチュエータ６３０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成する第３のプレート６３２が通過する第２の開口６１４を有する。この第２の開口６１４は、方向Ｚの隙間を有することにより、第１のプレート６１２を動かさずに、方向Ｚのアクチュエータ６３０および関連する第３のプレート６３２のストロークに対応する。
【０２２２】
アクチュエータ６２０は、当該アクチュエータ６２０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成する第２の加圧プレート６２２の４つの隅部を押す４つのバー６２１を介して方向Ｘに力を及ぼす。第２のプレート６２２は、アクチュエータ６３０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成する第３のプレート６３２が通過する第３の開口６２３を有する。この第３の開口６２３は、方向Ｚの隙間を有することにより、第２のプレート６２２を動かさずに、方向Ｚのアクチュエータ６３０および関連する第３のプレート６３２のストロークに対応する。
【０２２３】
アクチュエータ６３０は、当該アクチュエータ６３０と作動部材の基部ブロックとの間の界面を構成する第２の加圧プレート６３２の４つの隅部を押す４つのバー６３１を介して方向Ｚに力を及ぼす。第３のプレート６３２には、開口が一切ない。
【０２２４】
図２５は、作動部材の基部ブロックの一実施形態の斜視図である。
【０２２５】
作動部材の基部ブロックは、立方体６４０を備えており、これは、図１４ａの立方体６０、６０’、６０’’、または６０’’’のいずれかとすることも可能である。この立方体６４０は、その８つの頂点において一体的に組み立てられた８つの小さな立方体６４１を含む。実際のところ、小さな立方体６４１は、３つの面だけを占有する小さな立方体の一部に過ぎない。小さな立方体６４１の面の一部には円形開口６４３があり、小さな立方体６４１の他の面には長穴開口６４２がある。円形開口６４３は、長穴開口６４２と同様に、さまざまなプレート６１２、６２２、および６３２のバー６１１、６２１、および６３１を受容するためのものである。
【０２２６】
図２６は、界面と作動部材の基部ブロックとの組み立ての様態を示した一実施形態の斜視図である。
【０２２７】
さまざまなプレート６１２、６２２、および６３２のバー６１１、６２１、および６３１は、程度の差こそあれ、さまざまな開口６４２および６４３において貫通することにより、プレート６１２、６２２、および６３２が立方体６４０を方向Ｙ、Ｘ、およびＺにそれぞれ移動可能である。プレート６１２、６２２、および６３２は、立方体６４０を一体的に構成する小さな立方体６４１を押したり引いたりする。
【０２２８】
図２７は、界面と作動部材の基部ブロックとを一体的に組み立てる一実施形態の別の斜視図である。
【０２２９】
この視点において、小さな立方体６４１には開口が一切なく、接触端片６５０のみが存在する。この端片６５０は、図６を参照して説明した作動部材２４を固定および静止様態で支えることができる。
【０２３０】
以下の図２８〜図３５には、アクチュエータにより制御される一対の作動部材に当該アクチュエータの動きを伝達する中間部が見られる。図示の中間部は、一対の作動部材の当該２つの作動部材間の間隔を実質的に一定に保って、細長可撓性医療機器が一対の作動部材の当該２つの作動部材間に配置されている場合に、前記機器自体を回転させつつ、アクチュエータの動きを一対の作動部材に伝達して、一対の作動部材の当該２つの作動部材を反対方向に並進移動させる。中間部は、第１の方向のアクチュエータの並進を第１の方向に直交する第２の方向の２つの作動部材の反対方向の２つの並進に大略変換するロッカーである。これらすべての図においては、両矢印Ｈが両方向（往復）の水平並進を表す一方、両矢印Ｖが両方向（往復）の垂直並進を表す。水平および垂直方向は、図の向きに関連しており、アクチュエータおよび作動部材の実際の方向とは何の関係もない。
【０２３１】
図２８において、ロッカーは、アクチュエータに接続されプレート７００を備えることで、反対方向に傾斜した２つの長穴７０１および７０２を提供しており、ロッド７０５および７０６を介して作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つのつまみ７０３および７０４が摺動するとともに、長穴７０１および７０２の傾斜が、垂直方向よりも水平方向に近い。図中の向きに関して、左側のアクチュエータがプレート７００を右方に押すと、ロッド７０５が上昇する一方でロッド７０６が下降し、アクチュエータがプレート７００を左方に押すと、ロッド７０６が上昇する一方でロッド７０５が下降する。
【０２３２】
図２９において、ロッカーは、アクチュエータに接続されプレート７００を備え、反対方向に傾斜した２つの長穴７０１および７０２を提供しており、ロッド７０５および７０６を介して作動部材にそれぞれ接続された第１の一対のローラー７０７および７０８ならびに第２の一対のローラー７０９および７１０という少なくとも２つ一対のローラーが摺動するとともに、長穴７０１および７０２の傾斜が、垂直方向よりも水平方向に近い。図中の向きに関して、左側のアクチュエータがプレート７００を右方に押すと、ロッド７０５が上昇する一方でロッド７０６が下降し、アクチュエータがプレート７００を左方に押すと、ロッド７０６が上昇する一方でロッド７０５が下降する。
【０２３３】
図３０において、ロッカーは、アクチュエータ７１１に接続されプレート７１６を備え、反対方向に傾斜した２つの斜行レール７１４および７１５を提供しており、作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つの摺動部７１４’および７１５’が摺動するとともに、レール７１４および７１５の傾斜が、垂直方向よりも水平方向に近い。２つのレール７１４および７１５は、水平方向および垂直方向により形成された平面と平行な同じ平面にある。図中の向きに関して、左側のアクチュエータ７１１がプレート７１６を右方に押すと、基部ブロック７１８に取り付けられたレール７１７中を摺動するため、ロッド７１２が上昇する一方でロッド７１３が下降する。ロッド７１２および７１３はそれぞれ、ガイド７１９および７２０によって垂直に案内される。アクチュエータ７１１がプレート７１６を左方に押すと、ロッド７１３が上昇する一方でロッド７１２が下降する。
【０２３４】
図３１において、ロッカーは、アクチュエータ７１１に接続されプレート７１６を備え、反対方向に傾斜した２つの斜行レール７２３および７２４を提供しており、作動部材にそれぞれ接続された少なくとも２つの摺動部７２５および７２６が摺動するとともに、レール７２３および７２４の傾斜が、垂直方向よりも水平方向に近い。２つのレール７２３および７２４は、水平方向および垂直方向により形成された平面と垂直な２つの異なる平面にある。図中の向きに関して、左側のアクチュエータ７１１がプレート７１６を右方に押すと、基部ブロック７１８に取り付けられたレール７１７中を摺動するため、ロッド７２１が上昇する一方でロッド７２２が下降する。ロッド７２１および７２２はそれぞれ、ガイド７１９および７２０によって垂直に案内される。アクチュエータ７１１がプレート７１６を左方に押すと、ロッド７２２が上昇する一方でロッド７２１が下降する。ロッド７２１および７２２はそれぞれ、基本的に、２つの相互に直交する部分により構成されている。
【０２３５】
図３２において、ロッカーは、軸７４０周りに枢動するように搭載されるとともに、アクチュエータに接続されたプレート７３０を備え、すべて同じ方向に傾斜した３つの斜行レール７３４、７３５、および７３６を提供しており、アクチュエータおよび作動部材にそれぞれ接続された少なくとも３つのつまみ７３７、７３８、および７３９が摺動するとともに、長穴７３４、７３５、および７３６の傾斜が、垂直方向よりも水平方向に近く、長穴のうちの２つ７３５および７３６が、枢軸７４０に関して対称に配置されるとともに２つの作動部材にそれぞれ接続されたつまみ７３８および７３９を受容し、第３の長穴７３４が、２つの長穴７３８および７３９よりも枢軸７４０から遠くに配置され、作動部材に接続されるとともに、アクチュエータに接続されたつまみ７３７を受容する。アクチュエータのロッド７３１が下降すると、第１の作動部材のロッド７３２が下降する一方、第２の作動部材のロッド７３３が上昇する。アクチュエータのロッド７３１が上昇すると、第１の作動部材のロッド７３２が上昇する一方、第２の作動部材のロッド７３３が下降する。
【０２３６】
図３３において、ロッカーは、アクチュエータ７４１に接続されたプレート７５１を備え、２つの接続ロッドおよびクランクシャフトシステム７４３および７４８ならびに７４４および７４９を提供しており、クランクシャフト７４８および７４９がＬ字状で反対方向に配向しており、各クランクシャフト７４８および７４９のＬ字の小さな部分が実質的に水平方向に延び、クランクシャフト７４８および７４９のＬ字の大きな部分が実質的に垂直方向に延びている。接続ロッド７４３および７４４はそれぞれ、２つの作動部材に接続されている。図中の向きに関して、左側のアクチュエータ７４１が接続ロッド７４２を押すと、それ自体がバー７５０を作動させることにより、Ｌ字状のクランクシャフト７４８および７４９がそれぞれのＬ字の屈曲で揺動し、プレート７５１に取り付けられたレール７４６において接続ロッド７４３が上昇する一方、プレート７５１に取り付けられたレール７４７において接続ロッド７４４が下降する。逆に、左側のアクチュエータ７４１が接続ロッド７４２を引くと、それ自体がストリップ７５０を作動させることにより、Ｌ字状のクランクシャフト７４８および７４９がそれぞれのＬ字の屈曲で揺動し、プレート７５１に取り付けられたレール７４６において接続ロッド７４３が下降する一方、プレート７５１に取り付けられたレール７４７において接続ロッド７４４が上昇する。
【０２３７】
図３４において、ロッカーは、一方側がアクチュエータに接続され、他方側が接続ロッド７５３の第１の端部７６２に接続されたプレート７５２を備えており、接続ロッドの第２の端部７６３が、中心７５５で枢動するバー７５４の第１の端部に位置付けられた第１の長穴７５８において中心７６０で摺動する第１のロッド７５６の第１の端部７６３に接続されるとともに、接続ロッドの第２の端部が、第２の長穴７５９を提供しており、第２のロッド７５７の中心７６１が摺動するとともに、長穴７５８および７５９がバー７５４と平行であり、２つのロッド７５６および７５７の第２の端部７６４および７６５が作動部材にそれぞれ接続されている。図中の向きに関して、左側のアクチュエータがプレート７５２を押すと、接続ロッド７５３によって第１のロッド７５６が上昇することにより、バー７５４がその枢軸７５５周りで時計回りに揺動するため、第２のロッド７５７が下降する。逆に、左側のアクチュエータがプレート７５２を引くと、接続ロッド７５３によって第１のロッド７５６が下降することにより、バー７５４がその枢軸７５５周りで反時計回りに揺動するため、第２のロッド７５７が上昇する。
【０２３８】
図３５において、ロッカーは、アクチュエータに接続されたプレート７７０を備え、水平方向の第１のラック７７１と、作動部材にそれぞれ接続されるとともに垂直方向に延び、歯付き部分が互いに向き合った２つの第２のラック７７２および７７３と、第１のラック７７１と２つの第２のラック７７２および７７３との間にそれぞれ位置付けられた２つのギアシステムと、を提供しており、ギアシステムがそれぞれ、第１のラック７７１と係合した大きなギア７７６または７７７および第２のラック７７２および７７３の一方と係合した小さなギア７７４または７７５を備える。大きなギア７７６および小さなギア７７４は、同じ軸７７８上にある。また、大きなギア７７７および小さなギア７７５は、同じ軸７７９上にある。図中の向きに関して、左側のアクチュエータがプレート７７０を押すと、これが第１のラック７７１を右方に押すため、大きなギア７７６および７７７が時計回りに回転することにより、２つの小さなギア７７４および７７５も時計回りに回転して、第２のラック７７２が上昇するとともに第２のラック７７３が下降し、結果として、ロッド７８０の上方移動およびロッド７８１の下方移動が作動される。２つのロッド７８０および７８１は、作動部材にそれぞれ接続されている。逆に、左側のアクチュエータがプレート７７０を引くと、これが第１のラック７７１を左方に引くため、大きなギア７７６および７７７が反時計回りに回転することにより、小さなギア７７４および７７５も反時計回りに回転して、第２のラック７７２が下降するとともに第２のラック７７３が上昇し、結果として、ロッド７８０が下降するとともにロッド７８１が上昇する。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【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７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ−１６ｃ】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１８ｄ】
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【図１８ｅ】
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【図１８ｆ】
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【図１８ｇ】
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【図１８ｈ】
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【図１８ｉ】
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【図１８ｊ】
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【図１８ｋ】
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【図１８ｌ】
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【図１８ｍ】
0006785665.tif 000049
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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