(57)【要約】      （修正有）【課題】心臓弁リーフレットの製造に用いる材料、特に心膜組織を迅速かつ確実に特徴付けるシステムおよび方法を提供する。【解決手段】移植片の使用のための生体材料の在庫管理の方法であって、該方法は、以下；生体材料の在庫供給量を提供する工程；該在庫供給量から生体材料の複数の平らに延ばした要素の複数の点の厚さを測定する工程；該測定した厚さをコンピュータに入力する工程；該移植片のための生体材料の平らな要素の好ましい厚さに関するデータを該コンピュータに提供する工程；および該測定した厚さおよび好ましい厚さのデータに基づいて別個のゾーンへと生体材料の該平らに延ばした要素を切り分けて、該在庫供給量から切り取られた好ましい厚さの別個のゾーンの数を制御する工程を包含する、方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移植片の使用のための生体材料の在庫管理の方法であって、該方法は、以下；
生体材料の在庫供給量を提供する工程；
該在庫供給量から生体材料の複数の平らに延ばした要素の複数の点の厚さを測定する工程；
該測定した厚さをコンピュータに入力する工程；
該移植片のための生体材料の平らな要素の好ましい厚さに関するデータを該コンピュータに提供する工程；および
該測定した厚さおよび好ましい厚さのデータに基づいて別個のゾーンへと生体材料の該平らに延ばした要素を切り分けて、該在庫供給量から切り取られた好ましい厚さの別個のゾーンの数を制御する工程
を包含する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、該方法は、以下：
前記コンピュータに、前記移植片のための生体材料の平らに延ばした要素の好ましい厚さの値を手動で供給し得る、ヒューマンマシンインターフェースを提供する工程；および
該コンピュータにロードされるソフトフェアを提供して、該測定された厚さ情報を分析し、そして、そし生体材料の平らに延ばした要素の同様の厚さの別個の領域を同定する工程であって、該ソフトウェアが同定された好ましい厚さの別個のゾーンの数を最大化するように配置される、工程
をさらに包含する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、ここで、前記生体材料の平らに延ばした要素が平面状である、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、ここで、前記生体材料の平らに延ばした要素が非平面状である、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、ここで、前記生体材料の平らに延ばした要素が、管状である、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、ここで、前記厚さを測定する工程は、同時に、生体材料の平に延ばした各要素の複数の点を測定するシステムを使用して自動化されている、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記コンピュータを使用して生体材料の平らに延ばした各要素の上に組織分布マップを生成する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載に方法であって、
前記測定した厚さを使用して生体材料の平らに延ばした各要素の上に別個のゾーンを生成する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、ここで、前記厚さを測定する工程は、同時に、生体材料の平に延ばした各要素の複数の点を測定するシステムを使用して自動化されており、そして、前記別個のゾーンを生成する工程は、該厚さを測定するシステムと連動して機能する生成システムを使用して自動化される、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、ここで、前記移植片が人工装具心臓弁であり、該データが、心臓弁のリーフレットの好ましい厚さに関係し、そして、別個のゾーンがそこから心臓弁リーフレットを切り出すような寸法にされる、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、ここで、生体材料の平らに延ばされた要素が、ウシ心膜のシートである、方法。
【請求項１２】
請求項２に記載にの方法であって、前記ヒューマン−マシンインターフェースが、好ましい厚さデータが変更されることを可能にするインプット選択を含む、方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の方法であって、ここで、前記ヒューマンマシンインターフェースが、タッチスクリーンモニタを備える、方法。
【請求項１４】
移植片における使用のための生体材料を測定する方法であって、該方法は、以下：
生体材料を提供する工程；
衛生参照表面上で該生体材料を平たく延ばす工程；
該平たく延ばした生体材料の複数の点における厚さを測定する工程；
コンピュータに対して該測定した厚さを入力する工程；および
該測定した厚さに基づいて、該移植片において使用するために該生体材料上に好ましい領域を同定するソフトウェアを該コンピュータ上で実行する工程；
を包含する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、該測定した厚さを使用して該生体材料上の好ましいものを生成する工程をさらに包含する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、該方法は、以下：
前記コンピュータに該移植片のために該生体材料の好ましい厚さの値を手動で供給し得るヒューマンマシンインターフェースを提供する工程であって、ここで、
該好ましい領域が、同様の厚さにあり、かつ、該ソフトウェアが、同定された好ましい領域の数を制御するように配置される、工程をさらに包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、該ヒューマンマシンインターフェースがタッチスクリーンモニタを備える、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、該方法は、
前記測定した厚さおよび好ましい領域に基づいて、前記平らに延ばした生体材料を別個のゾーンに切り分けて、別個のゾーンの数を制御する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、複数の点における厚さを測定する工程は、同時に複数の点において測定するシステムを使用して自動化される、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、該方法は、
前記コンピュータ上で実行するソフトウェアを使用して前記平らに延ばした生体材料の組織分布マップを生成する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記測定するシステムが、以下：
前記参照表面と比較して前記生体材料上の複数の点における厚さを同時に測定するように適合された測定ヘッド；ならびに
前記生体材料シート上に直接的に前記好ましい領域を生成するための生成ヘッドを
備える、方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、ここで、前記生体材料がウシ心膜でありそして、ここで、前記好ましい領域が、心臓弁リーフレットを切り分けるのに十分な大きさである同様の厚さのゾーンである、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、以下：
前記好ましい厚さのゾーンの数を最大化する工程
をさらに包含する、方法。
【請求項２４】
図５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、シート様生体材料の厚さを測定するシステムおよび方法に関し、特に、心膜組織をマッピングおよびマーキングする、特にプロテーゼ心臓弁リーフレットの製作に用いられる組織を測定する改良したシステムとその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
損傷または病変心臓弁と取り替えるためにプロテーゼ心臓弁が用いられる。脊椎動物において心臓は、一方向弁をそれぞれ有する４つのポンプ室、すなわち左心房、右心房、左心室および右心室を有する中空の筋器官である。自然の（ｎａｔｕｒａｌ）心臓弁は、大動脈弁、僧帽（または二突）弁、三突弁、および肺動脈弁として識別される。プロテーゼ心臓弁は、これらの自然弁のいずれと取り替えるためにも用いることができる。当業界で知られる主なタイプのプロテーゼ心臓弁には、機械弁およびバイオプロテーゼ弁の２種類がある。バイオプロテーゼ弁は、損傷のない（インタクトな）マルチリーフレットブタ（豚）心臓弁から形成するか、ウシ心膜組織または他の材料から取り出した複数の個々のリーフレットを成形し、これらのリーフレットを結合させて形成することができる。本発明は、バイオプロテーゼ弁のリーフレットのための材料を評価および調製するシステムおよび方法を提供する。
【０００３】
心膜は脊椎動物の心臓を取り巻く嚢であり、プロテーゼ心臓弁のための個々のリーフレットの製作には一般にウシ（牛）心膜が用いられる。ウシ心膜は、まず動物から採取し、次に組織中のコラーゲン分子およびエラスチン分子を架橋させて組織の耐久性を向上すべく化学的に固定してから、リーフレットに切断する。固定の前または後に、組織の様々な物理的特性を検査してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイオプロテーゼ心臓弁を移植した患者が直面する一つの欠点は、弁が長期間（１０年以上）にわたってずっと定位置にある場合にリーフレットが石灰化してしまう可能性があることである。石灰化は、リーフレットの可撓性を損なう傾向がある。ウシ心膜リーフレットの石灰化を軽減して心臓弁の耐用年数を延ばすべく相当量の研究が成し遂げられてきた。石灰化は心臓弁の性能を損ねる恐れがあるため、過剰なカルシウム沈着による弁の故障を未然に防ぐには、最高品質の材料および設計が心臓弁に必要とされる。
【０００５】
心臓弁の設計において、弁の性能を向上させる上で非常に重要な一側面は、リーフレットに用いられる心膜組織の選択である。すべての心臓弁において、可撓性のある心臓弁リーフレット同士の、互いを密閉すなわち接着する自然作用は望ましいものである。実際の心臓弁（特に僧帽弁）のリーフレットの運動をプロテーゼ弁でシミュレートする上での問題は、用いるリーフレットが「無生命（ｉｎａｎｉｍａｔｅ）」であることである。これらのリーフレットには自然弁にあるような筋肉の結合がなく、プロテーゼリーフレットが適切に機能するには、心室（ｈｅａｒｔ  ｃｈａｍｂｅｒｓ）内の流体圧力に対する応答のみで接着しなければならない。実際に、縫合した複数の個々のリーフレットを含むバイオプロテーゼ弁におけるリーフレットの自然の接着は、採取したブタ弁などの無生命ではあるが損傷のない（インタクトな）弁と比較しても特に難しい。
【０００６】
人工心臓弁材料の欠点にもかかわらず、移植人工心臓弁を取り巻く２０年を越える臨床経験は、証明された成功実績を生み出してきた。しかしながら、バイオプロテーゼ弁の耐用年数を延ばす研究は続いている。この研究の多くは、新鮮なまたは固定したウシ心膜の機械的性質に関係する。
【０００７】
固定したウシ心膜の様々な物理的特性の優れた議論が、Ｓｉｍｉｏｎｅｓｃｕ，ら，  Ｍａｐｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅ−Ｔｒｅａｔｅｄ  Ｂｏｖｉｎｅ  Ｐｅｒｉｃａｒｄｉｕｍ  ａｎｄ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  Ｆｏｒ  Ｂｉｏ−ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  Ｈｅａｒｔ  Ｖａｌｖｅｓ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏ−Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  Ｖｏｌ．  ２７，  ６９７−７０４，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｉｎｃ．，  １９９３に記載されている。Ｓｉｍｉｏｎｅｓｃｕ，  ｅｔ  ａｌ．は、心膜組織の物理的性質における時として著しい変化を、同一の心嚢にさえ認識した。彼らの研究は、個々の心嚢における領域をマッピング（ｍａｐｐｅｄ  ｏｕｔ）し、これらの領域を様々な性質について検査して、組織上の、心臓弁リーフレットを切り取る最適な領域を決定した。Ｓｉｍｉｎｅｓｃｕ，  ｅｔ  ａｌ．は、心嚢の厚さを５ｍｍ単位で測定し、結果として得た値を、形およびサイズが嚢と同一であるペーパーテンプレート（ｐａｐｅｒ  ｔｅｍｐｌａｔｅ）上にプロットした。他のテンプレート上に、縫合（ｓｕｔｕｒｅ）保持力、繊維配向、および収縮温度などのパラメータをマッピングした。すべてのテンプレートを重ね合わせた後、リーフレットを切り取る最適な領域を特定した。Ｓｉｍｉｏｎｅｓｃｕ，ら．は、図１に関して以下に記載するものと同様の手動厚さ測定器具を使用した。
【０００８】
心臓弁リーフレットのための心膜組織を調製する典型的な商業工程における多数の工程を図１に示す。まず、規制屠殺場から新鮮な心嚢２０を得る。次に嚢２０を、２２で示すように所定の解剖学的目印に沿って切開する。次に２４において嚢を平らに延ばし、典型的には過剰な脂その他の不純物を除去する。明らかに使用不可能な領域を切り取った後、組織のウインドウ２６を、典型的には組織を架橋するアルデヒド中に浸漬することにより固定し、その後約２週間隔離する。組織ウインドウ２６の粗い縁を除去し、組織を生体材料分類（ｂｉｏ−ｓｏｒｔｅｄ）して組織切片（ｓｅｃｔｉｏｎ）２８を得る。生体材料分類のプロセスは、ウインドウ２６に使用不可能な領域があるかどうかを視覚的に検査すること、ウインドウ２６から切片２８を切り取ることを含む。その後、３０で示すように切片２８をさらに清浄にする（ｃｌｅａｎ）。
【０００９】
次に切片２８を台３２上に平らに置き、接触インジケータ３４を用いて厚さを測定する。厚さは、切片２８をプラットホーム３２のあちこちにランダムに移動させる間に、インジケータ３４のスピンドル３６が様々な点で上下に動くことによって測定される。各点の厚さは、３８において表示されて、操作者が頭で記憶する。測定した切片２８を４０で示すように厚さにより分類した後、切片からリーフレット４２をダイカット（ｄｉｅ  ｃｕｔ）し、薄いリーフレット４２を一般に小さな弁に用い、厚いリーフレットを大きな弁に用いる。当然、この工程は比較的に時間がかかり、最終的なリーフレットの品質はいくつかの工程において技術者の技量に左右される。さらに、各嚢から得られるリーフレットの枚数は一定でなく、手動の選択工程から生じるある程度の効率の悪さに制約される。
【００１０】
より最近では、Ｂａｘｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．が、高度なリーフレット選択方法を自社の組織弁製造工程に加えた。この方法は、負荷を心膜組織に一括してではなく各リーフレットにかけること、歪み応答（ｓｔｒａｉｎ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を記録することを含む。負荷試験ならびにドループ（ｄｒｏｏｐ）試験の結果は、同じようなリーフレットをグループ分けするために用いることができる。このような方法は、「ＰＲＯＳＴＨＥＴＩＣ  ＨＥＡＲＴ  ＶＡＬＶＥ  ＬＥＡＦＬＥＴ  ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ
ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題した米国特許第５，９６１，５４９号（Ｈｕｙｎｈ、１９９９年１０月５日発行）に開示される。この方法は、結果として得られるリーフレットの組み合わせの質を向上させるが、リーフレットを切り取る組織を供給するプロセスに存在する効率の悪さのために、その後のリーフレット選択のフィルタにより利用可能なリーフレットの総生産量がさらに低減され、コストが増大する。
【００１１】
ウシ心膜およびリーフレットの特性の多くの研究にもかかわらず、心臓弁リーフレットの製造に用いる材料、特に心膜組織を迅速かつ確実に特徴付けるシステムおよび方法に対する必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（発明の要旨）
本発明は、心臓弁、移植片などといったバイオプロテーゼに用いる生体材料シートの厚さを測定する方法を提供する。本方法は、シートの厚さをマッピングすること、当該シートを厚さの同じような領域またはゾーンにマーキングすることを含む。測定工程、マッピング工程、およびマーキング工程はすべて、システムで自動的に行うことができる。このシステムは、シートを受け取り、測定ヘッドおよびマーキングヘッドの下でシートを平行移動させる。マッピング機能は、接続されたコンピュータおよび関連ソフトウェアが行う。好ましい実施形態において、生体材料シートはウシ心膜であり、これから心臓弁リーフレットを切り取る。本方法は、必要とされる好ましい厚さに関する入力を提供すること、当該入力に基づきゾーンを選択して、マーキングされる好ましい厚さを最大にすることをさらに含み得る。
【００１３】
本発明の一態様において、生体材料シートの厚さの測定方法は、まず衛生表面上にシートを平らに延ばすこと、平らに延ばしたシート上の複数の点の厚さを同時に測定すること、複数の点の測定した厚さを自動的に記録することを含む。同時測定工程は、平らに延ばしたシート上の少なくとも３点、より好ましくは少なくとも１０点を測定することを含むことが望ましい。さらに、同時測定工程は２回以上行うことができ、ここで各同時測定工程の複数の点は一線上に並べ、各線は前または後の測定工程の線から間隔を置いて、シート上の測定点の二次元アレイを得るようにする。
【００１４】
本発明の別の態様において、本方法は、上記表面に対して垂直に配置された測定ヘッドを提供すること、および連続する各同時測定工程の間に上記表面と測定ヘッドを上記表面に対して平行な方向に相対移動させることをさらに含み得る。上記表面および測定ヘッドの両方を取り付けるベース（ｂａｓｅ）を提供してもよく、相対移動工程は、連続する各同時測定工程の間に測定ヘッドをベースと相対的に平行移動させることを含み得る。望ましくは、プログラム可能な制御器が、測定ヘッドの運動を制御する。
【００１５】
同時測定工程は、シートの、上記表面とは反対側の表面上の複数の点に、複数のコイル駆動式シャフトを同時に接触させること、各シャフトの位置をモニタリングすることを含み得る。あるいは、同時接触工程は、シートの当該表面に、複数の自由摺動（ｆｒｅｅ−ｓｌｉｄｉｎｇ）ピンを同時に接触させること、各ピンの位置をモニタリングすることを含む。
【００１６】
別の態様において、本発明は、衛生表面と、当該表面に垂直に、かつ当該表面から間隔を置いて配置された測定ヘッドとを含む測定システムをまず提供することによって、生体材料シートの組織分布（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）をマッピングする方法であって、測定ヘッドは、間隔を置いた、上記表面に垂直な軸に沿った距離を測定するように適合された複数のセンサを含む方法を提供する。生体材料シートは上記表面上に平らに延ばされて、複数の点におけるシートの厚さがセンサを用いて測定される。次にこの厚さデータを用いて、シートの組織分布マップを作成する。本方法は、シートをマーキングして、組織分布マップに対応する複数の点の厚さを示すことをさらに含み得る。また、厚さの異なる領域をシート上にマーキングすることもできる。好ましい実施形態において、シートはウシ心膜であり、厚さの異なる領域をマーキングする工程は、心臓弁リーフレットを切り取るのに十分な大きさの、厚さの同じような別個のゾーンを識別することを含む。本方法は、マーキングをコンピュータで制御すること、心臓弁リーフレットの好ましい厚さに関する情報をコンピュータに供給すること、好ましいリーフレットの厚さ情報に基づいてマーキングを制御して、好ましいリーフレットの厚さであるマーキングされる別個のゾーンの数を最大にすることを含み得る。
【００１７】
さらに別の局面において、本発明は、心臓弁リーフレットを切り取る別個のゾーンを示す、生体材料シートの自動マッピング方法であって、平らに延ばしたシート上の複数の点の厚さを測定すること、複数の点の測定した厚さを自動的に記録すること、記録した厚さを用いて、シートの、心臓弁リーフレットを切り取るのに十分な大きさの別個のゾーンをマーキングすることを含む方法を提供する。本方法は、多数のサイズの心臓弁リーフレットのそれぞれについて許容可能な厚さ範囲を決定すること、多数のサイズの心臓弁リーフレットのそれぞれについて別個のゾーンの許容可能な最小のサイズを決定することを含むことが望ましい。上記複数の点が二次元アレイである場合、複数の平面ユニット（ｐｌａｎａｒ  ｕｎｉｔｓ）はそれぞれ測定点のうちの１つを中心とし、各別個のゾーンは、複数の隣接した平面ユニットを含む。各別個のゾーンは、その別個のゾーン内の平面ユニットの少なくともいくつかが、対応する心臓弁リーフレットについて許容可能な厚さ範囲内の測定した厚さを有するように選択され得る。最後に本方法は、好ましいリーフレットの厚さであるマーキングされる別個のゾーンの数を最大にするようにシート上の別個のゾーンをマーキングすることをさらに含み得る。
【００１８】
生体材料シートの厚さを測定するシステムも提供され、当該システムは、支持床に関して固定されるように適合されるベースと、ベース上に取り付けられる衛生プラテンと、ベース上に取り付けられる、プラテンに対して垂直に、かつプラテンから間隔を置いて配置された測定ヘッドとを備える。測定ヘッドは、間隔を置いた、プラテンに対して垂直に配置された測定軸に沿った距離を測定するように適合された複数のセンサを含み、当該センサは、プラテン上に置かれた生体材料シートの厚さを測定するように適合されている。本システムは、プラテンが画定される可動キャッリッジ、およびプラテンと当該プラテンを横断する測定ヘッドとを相対移動させて、各センサがシートの厚さを２箇所以上の点で測定できるように適合された第１の機構をさらに備え得る。望ましくは、プラテンは、生体材料シートを測定する平面を画定し、第１の機構は、当該平面と測定ヘッドの相対的な、好ましくは当該平面に平行な第１の軸に沿ったベースと相対的な直線平行移動を可能にする。第２の機構が提供されて、上記平面と測定ヘッドを、上記平面に平行で第１の軸に垂直な第２の軸に沿って相対移動させることができ、この第２の機構は、上記平面をベースと相対的に第２の軸に沿って平行移動させることが望ましい。第３の機構により、測定ヘッド上のセンサの各々が、上記平面に垂直に配置された、それぞれの平行な測定軸に沿って相対移動され得る。
【００１９】
上述のようなシステムにおいて、センサはそれぞれ、シートの、上記プラテンとは反対側の表面に接触する先端を含むことが好ましい。さらに、第３の機構は、上記先端が端部に配置される複数のコイル駆動式シャフトをセンサにつき１つと、各シャフトの位置をモニタリングする位置検出器とを含むことが望ましい。
【００２０】
本発明のさらに別の局面は、生体材料シートの厚さを組織分布マッピングするシステムであって、
シート上の複数の点の厚さを測定するように適合される測定ヘッドと、
シートの、複数の点における厚さに対応するデータを受信するように接続されるコンピュータと、
上記コンピュータにロードされる、データを解析して、シート上の、厚さの同じような別個の領域を識別するように構成されるソフトウェアと
を備えるシステムである。
【００２１】
このシステムは、厚さの同じような別個の領域を生体材料シート上に直接マーキングするマーキングヘッドも備え得る。生体材料シートが心臓弁リーフレットを形成するのに適したものである場合、システムは、心臓弁リーフレットの好ましい厚さの値をコンピュータに供給することを可能にするヒューマンマシンインターフェースをさらに備える。ソフトウェアは、マーキングヘッドを制御して、好ましいリーフレットの厚さであるマーキングされる別個のゾーンの数を最大にするように構成される。好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースはタッチスクリーンモニタを含み、マーキングヘッドはインクジェトタイプの染料ディスペンサを含む。
【００２２】
特に好ましい実施形態において、本発明は、コンピュータ制御の三軸位置決めシステムと、プログラマブルリニアアクチュエータアレイと、組織をマーキングする高性能ディスペンサと、ＰＣベースのデータ取得および処理システムと、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）と、システム全体を制御する中央プログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）とを提供する。厚さの測定は、組織標本をステンレス鋼製の平らな測定プレート上に置くことにより行う。組織標本をプレート上に保持するために機械ホルダを用いても、用いなくてもよい。組織標本の厚さは、アクチュエータロッドで組織に、標本の表面全体にわたるラスタパターンで触れることにより測定する。三軸動作（ｍｏｔｉｏｎ）システムを用いて、リニアアクチュエータを一方向（Ｘ）に平行移動させ、一方で測定プレート（よって標本）の位置を第２の軸（Ｙ）に沿って増加させる。アクチュエータおよび分配ヘッドは、第３の軸（Ｚ）に沿って、組織測定および／またはマーキング用のプレートに関して平行移動する。測定の各点において、アクチュエータロッドの位置は、デジタル化されて格納される。データ収集に続き、この情報を処理して、組織の、測定工程の各点における厚さを計算する。これらの測定値を基に厚さマップを生成して、組織ゾーンをマーキングおよび切断するための組織の厚さ領域を識別するために用いる。
（項目１）  生体材料シートの厚さを測定する方法であって、以下：
衛生表面上に該シートを平らに延ばす工程；
該平らに延ばしたシート上の複数の点の厚さを同時に測定する工程；および
該測定された複数の点の厚さを自動的に記録する工程、
を包含する、方法。
（項目２）  前記シートがウシ心膜である、項目１に記載の方法。
（項目３）  前記平らに延ばす工程が、可撓性のワイパ装置を用いて前記表面上の前記シートを平滑にする工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目４）  前記同時測定工程が、前記平らに延ばされたシート上の少なくとも３つの点において測定する工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目５）  前記同時測定工程が、前記平らに延ばされたシート上の少なくとも１０点において測定する工程を包含する、項目４に記載の方法。
（項目６）  １回より多く同時に測定する工程を実施する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
（項目７）  同時測定工程のそれぞれにおける前記複数の点が、一直線上に並べられ、ここで、各線は、前または後の測定工程における該線から間隔をおいて、シート上の測定点のアレイを得るようにする、項目６に記載の方法。
（項目８）  前記各アレイにおける各測定点が、隣接する測定点からおよそ９．５ｍｍに配置される、項目７に記載の方法。
（項目９）  項目６に記載の方法であって、以下：
前記表面に対して垂直に配置された測定ヘッドを提供する工程；および
連続する各同時測定工程の間に、平面表面に対して平行方向に該表面および該測定ヘッドを相対的に移動させる工程、
をさらに包含する、方法。
（項目１０）  前記表面および測定ヘッドの両方が取り付けられたベースを提供する工程をさらに包含し、そして前記相対的に移動させる工程が、連続する各同時測定工程の間に該ベースに対して該表面を動かす工程を包含する、項目９に記載の方法。
（項目１１）  前記表面の移動を制御するためのプログラム可能な制御器を提供する工程をさらに包含する、項目１０に記載の方法。
（項目１２）  前記同時測定工程が、前記表面と反対側の前記シート表面上の複数の点を同時に接触させる工程を包含する、項目１に記載の方法。
（項目１３）  前記同時接触工程が、前記シート表面と複数のコイル駆動式シャフトとを同時に接触させる工程、および各シャフトの位置をモニタリングする工程を包含する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）  前記同時接触工程が、前記シート表面と複数の自由摺動ピンとを同時に接触させる工程、および各ピンの位置をモニタリングする工程を包含する、項目１２に記載の方法。
（項目１５）  生物材料シートの組織分布をマッピングする方法であって、さらに、以下：
衛生表面、および該表面に垂直に、かつ該表面から間隔を置いて配置された測定ヘッドを含む測定システムを提供する工程であって、該測定ヘッドは、間隔を置いた、該表面に垂直な軸に沿った距離を測定するように適合された複数のセンサを含む、工程；
該表面上の生体材料のシート平らに延ばす工程；
該平らに延ばされたシート上の複数の点の厚さを同時に測定する工程が、該センサを用いてなされる、工程；および
該シートの組織分布マップを作製する工程、
を包含する方法。
（項目１６）  前記平らに延ばす工程が、可撓性のワイパ装置を用いて前記表面上の前記シートを平滑にする工程を包含する、項目１５に記載の方法。
（項目１７）  前記厚さの測定工程が、前記平らに延ばされたシート上の少なくとも３つの点において測定する工程を包含する、項目１５に記載の方法。
（項目１８）  前記測定工程が、前記シート上の前記複数の点の厚さを同時に測定する工程を包含し、そして前記方法が１回より多く該測定工程を実施する工程をさらに包含する、項目１５に記載の方法。
（項目１９）  各測定工程における前記複数の点が、一直線上に並べられ、ここで、各線は、前または後の測定工程における該線から間隔をおいて、前記シート上の測定点の二次元アレイを得るようにし、それによって前記組織分布マップのための入力を提供する、項目１８に記載の方法。
（項目２０）  前記シートをマーキングして、前記組織分布マップに対応する前記複数の点の厚さを示す工程をさらに包含する、項目１５に記載の方法。
（項目２１）  前記シート上の異なる厚さの領域をマーキングする工程をさらに包含する、項目２０に記載の方法。
（項目２２）  前記シートがウシ心膜であり、そして前記異なる厚さの領域をマーキングする工程が、心臓弁リーフレットを切り取るのに十分な大きさの、厚さの同じような別個のゾーンを識別する工程を包含する、項目２１に記載の方法。
（項目２３）  項目２２に記載の方法であって、以下：
前記マーキング工程をコンピュータで制御する工程；
心臓弁リーフレットの好ましい厚さに関する情報を該コンピュータに供給する工程；および
マーキングされる該好ましいリーフレットの厚さの別個のゾーンの数を最大にするように、該好ましいリーフレットの厚さ情報に基づいて該マーキング工程を制御する工程、
をさらに包含する、方法。
（項目２４）  心臓弁リーフレットを切り取るための別個のゾーンを示す、生体材料シートの自動マッピング方法であって、該方法は、以下：
平らに延ばしたシートの複数の点の厚さ測定する工程；
該複数の点の測定した厚さを自動記録する工程；
該記録した厚さを用いて、心臓弁リーフレットを切り取るのに十分な大きさの該シートの別個のゾーンをマーキングする工程、
を包含する、方法。
（項目２５）  項目２４の方法であって、以下：
前記マーキング工程をコンピュータで制御する工程；
心臓弁リーフレットの好ましい厚さに関する情報を該コンピュータに供給する工程；および
マーキングされる該好ましいリーフレットの厚さの別個のゾーンの数を最大にするように、該好ましいリーフレットの厚さ情報に基づいて該マーキング工程を制御する工程、
をさらに包含する、方法。
（項目２６）  項目２４に記載の方法であって、以下：
多数のサイズの心臓弁リーフレットのそれぞれについて許容可能な厚さ範囲を決定する工程；および
多数のサイズの心臓弁リーフレットのそれぞれについて別個のゾーンの許容可能な最小のサイズを決定する工程、
をさらに包含する、方法。
（項目２７）  前記複数の点が二次元アレイであり、そして複数の平面ユニットが、それぞれ前記測定点のうちの１つを中心とし、そして各別個のゾーンが、複数の隣接した平面ユニットを含む、項目２６に記載の方法。
（項目２８）  各別個のゾーンは、その別個のゾーン内の平面ユニットの少なくともいくつかが、対応する心臓弁リーフレットについて許容可能な厚さ範囲内の測定した厚さを有するように選択される、項目２７に記載の方法。
（項目２９）  前記別個のゾーン内の平面ユニットの少なくとも１つが、対応する心臓弁リーフレットについて許容可能な厚さ範囲外の測定した厚さを有する、項目２８に記載の方法。
（項目３０）  項目２８に記載の方法であって、以下：
心臓弁リーフレットの好ましい厚さを決定する工程；および
マーキングされる該好ましいリーフレットの厚さの別個のゾーンの数を最大にするように、前記シート上の該別個のゾーンをマーキングする工程、
をさらに包含する、方法。
（項目３１）  生体材料シートの厚さを測定するためのシステムであって、以下：
支持床に関して固定されるように適合されるベース；
該ベース上に取り付けられる衛生プラテン；および
該ベース上に取り付けられ、そして該プラテンに対して垂直に、かつ該プラテンから間隔を置いて配置される測定ヘッドであって、該測定ヘッドは、該プラテンに対して垂直に配置された間隔を置いた測定軸に沿った距離を測定するように適合された複数のセンサを含み、該センサが、該プラテン上に置かれた該生体材料シートの厚さを測定するように適合される、測定ヘッド、
を備える、システム。
（項目３２）  項目３１のシステムであって、以下：
プラテンが画定される可動キャリッジ；および
該プラテンと該プラテンを横断する測定ヘッドとを相対移動させて、各センサが該シートの厚さを１箇所より多い点で測定できるように適合された第１の機構、
をさらに備える、システム。
（項目３３）  前記プラテンが、前記生体材料シートを測定する平面表面を画定し、そして前記第１の機構が、該平面表面と測定ヘッドの相対的な直線平行移動を可能にする、項目３２に記載のシステム。
（項目３４）  前記第１の機構が、前記平面表面に平行な第１の軸に沿って、前記ベースに対して相対的に前記測定ヘッドを移動させるよう構成される、項目３３に記載のシステム。
（項目３５）  前記平面表面と測定ヘッドを、該平面表面に平行で第１の軸に垂直な第２の軸に沿って相対移動させるよう構成された第２の機構をさらに備える、項目３４に記載のシステム。
（項目３６）  前記第２の機構が、前記第２の軸に沿って、前記平面表面を前記ベースに対して相対的に移動させるよう構成される、項目３５に記載のシステム。
（項目３７）  前記第２の機構が、前記測定ヘッドと整列した測定ステーションと、前記測定ヘッドからずれた装填ステーションとの間の前記平面表面の移動を可能にし、該装填ステーションが、該測定ヘッドに妨害されることなく、該平面表面へ、および該平面表面からの前記生体材料シートの設置および除去を可能にするよう配置される、項目３６に記載のシステム。
（項目３８）  前記測定ヘッド上の前記センサの各々が、前記平面表面に垂直に配置された、それぞれの平行な測定軸に沿って相対移動することを可能にする第３の機構をさらに備える、項目３７に記載のシステム。
（項目３９）  前記測定ヘッド上の前記センサの各々が、前記プラテンに垂直に配置された、それぞれの測定軸に沿って相対移動することを可能にする第３の機構をさらに備える、項目３２に記載のシステム。
（項目４０）  前記センサそれぞれが、前記プラテンとは反対側の前記シートの表面に接触させるための先端を含む、項目３９に記載のシステム。
（項目４１）  前記第３の機構が、センサにつき１つの、端部に配置される前記先端を有する複数のコイル駆動式シャフト、および各シャフトの位置をモニタリングするための位置検出器を含む、項目４０に記載のシステム。
（項目４２）  前記第３の機構が、センサにつき１つの、端部に配置される前記先端を有する複数の自由摺動ピン、および各ピンの位置をモニタリングするための位置検出器を含む、項目４０に記載のシステム。
（項目４３）  前記測定ヘッドと相対的に前記プラテンを移動させるための第１のモータをさらに備える、項目３１に記載のシステム。
（項目４４）  前記プラテンおよび前記測定ヘッドが、前記第１のモータにより第１の軸に沿って相対的に移動され、そして前記システムが、該第１の軸と異なる第２の軸に沿って、該測定ヘッドに相対的に該プラテンを移動させるための第２のモータをさらに備える、項目４３に記載のシステム。
（項目４５）  前記第１および第２のモータを操作するために接続されたプログラム可能な制御器をさらに備える、項目４４に記載のシステム。
（項目４６）  生体材料シートの厚さを組織分布マッピングするためにも使用される、項目３１に記載のシステムであって、さらに、以下：
該シート上の複数の点での厚さを測定するように適合された測定ヘッド
該シートの、該複数の点における厚さに対応するデータを受信するように接続されるコンピュータ；および
該コンピュータにロードされ、そして該データを解析し、該シート上の厚さの同じような別個の領域を識別するように構成される、ソフトウェア、
を備えるシステム。
（項目４７）  前記厚さの同じような別個の領域を、前記生体材料シート上に直接マーキングするためのマーキングヘッドをさらに備える、項目４６に記載のシステム。
（項目４８）  項目４７に記載のシステムであって、前記生体材料シートが心臓弁リーフレットを形成するのに適し、そして該システムが、以下：
心臓弁リーフレットの好ましい厚さの値を前記コンピュータに供給することを可能にするヒューマンマシンインターフェースであって、前記ソフトウェアが、マーキングされる好ましいリーフレットの厚さの別個のゾーンの数を最大にするように、前記マーキングヘッドを制御するように構成される、ヒューマンマシンインターフェース、
をさらに備える、システム。
（項目４９）  前記ヒューマンマシンインターフェースが、タッチスクリーンモニタを備える、項目４８に記載のシステム。
（項目５０）  前記マーキングヘッドが、インクジェットタイプの染料ディスペンサを備える、項目４７に記載のシステム。
【００２３】
本発明の性質および利点のさらなる理解が、本明細書の残りの部分と図面を参照することにより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（好ましい実施形態の説明）
本発明は、生体材料、特にシート状の生体材料の厚さを測定、マッピングおよびマーキングするシステムおよび方法を提供する。「生体材料」という用語は、人体における移植に適したあらゆる材料に関し、バイオプロテーゼ材料と同義である。たとえば、好適な生体材料には、ウシまたは他の哺乳類の心膜、ポリエステルなどの生体適合性の材料、コラーゲンを増殖させた合成マトリクス（ｍａｔｒｉｃｅｓ）などが挙げられるが、これらに限定されない。本発明は、生体材料を測定、マッピングおよびマーキングする自動システムに関して記載および説明されるが、本発明の様々な態様を手動手段で達成することもできる。たとえば、既存の手動測定方法を用いて、システムのマッピングおよびマーキング機能に必要な厚さデータをまとめることもできる。実際に、本明細書中に記載する測定、マッピング、およびマーキング技術はすべて、手動で達成することもできる。最後に、本発明は、心臓弁リーフレットを形成するウシ心膜のシートの評価に関して具体的に記載されるが、心室パッチ、植皮片などを含む他のバイオプロテーゼ移植片または構成成分の形成にも適している。
【００２５】
（測定工程およびマッピング工程）
図２Ａないし図２Ｆを参照して、ウシ心膜の嚢５０の調製、厚さ測定、およびマッピングの工程のシーケンスを示す。まず、図２Ａに示すように、規制屠殺場において嚢５０を採取する。各嚢５０は独特であるが、尖（ａｐｅｘ）５２および一対の胸骨心膜靭帯５４を含むある種の解剖学的特徴を共有する。嚢５０は屠殺場から三次元の嚢形状で届くため、図２Ｂに示すように、外科用メス５８を用いて切断線５６に沿って切断しなければならない。図２Ｂの矢印６０に示すように嚢を広げ、平らに延ばして図２Ｃに示す形状にする。図２Ｂは、尖５２とともに用いられて、平らに延ばした嚢５０上に示す底−尖線（ｂａｓｅ−ａｐｅｘ  ｌｉｎｅ）６４を画定する底（ｂａｓｅ）６２も示す。底−尖線６４は、嚢から心臓弁リーフレット（または他の構造）を切り取る最終工程の中で重要となる嚢５０の繊維配向をおおよそで示す。心嚢５０は、グルタルアルデヒドの緩衝液または他の固定剤で固定され、隔離された後で清浄にされることが望ましい。
【００２６】
図２Ｄは、測定グリッドパターン６６を上に重ねた、平らに延ばした嚢５０を示す。図示の測定グリッドパターン６６は、正方形ユニット６８の二次元長方形アレイを含むが、他のグリッドパターンを用いることもできる。以下で詳述するように、嚢５０の厚さを正方形ユニット６８の各々の中心点で測定して、嚢全体を組織分布マッピングする。図２Ｄに示す中心間の間隔Ｓは、所望のマップ解像度に応じて変更することができる。典型的な実施形態において、間隔Ｓは約９．５ｍｍ（０．３７５インチ）である。図示のグリッドパターン６６は嚢５０の大部分を包含するが、嚢の輪郭を越えてはあまり延びない。ここでもまた、以下で示すように、グリッドパターン６６は所望により、嚢を越えてさらに拡張することができる。
【００２７】
正方形ユニット６８の各々の中心点で嚢５０の厚さを測定した後、図２Ｅに示すように、嚢５０の組織分布厚さマップ７２を有する二次元データグリッド７０を作成する。ここでもまた、このデータグリッド７０およびマップ７２は、手で、またはコンピュータ論理を用いて自動的に、作成することができる。説明するように、データグリッド７０およびマップ７２は、物理的測定装置に関連付けられたコンピュータのソフトウェアが自動的に生成することが好ましい。正方形ユニット６８の各々における嚢５０の厚さは、データグリッド７０に、グリッドユニット７４の１つの中の色として置き換えられる。凡例が示すような異なる色記号で心嚢５０の様々な厚さを示す典型的な組織分布マップ７２を図示する。異なる厚さまたは厚さ範囲に対応する（白の境界以外の）４つの異なる色が用いられている。当然、示される異なる厚さまたは範囲は４つより多くも少なくもできる。異なる色の各々に対応する特定の厚さまたは範囲は、以下でさらに詳述する。
【００２８】
図２Ｆは、心臓弁リーフレットの切り取りに備えて心膜嚢５０をマッピングする工程における次の工程を示す。具体的には、厚さが同じまたは同じような連続グリッドユニット７４に相当するゾーン８０ａ、８０ｂ、８０ｃが描かれている。ゾーン８０の各々は、ゾーン境界８２およびゾーンインジケータ８４で線引きされている。図示の例において、ゾーンインジケータ８４は、３つの使用可能な厚さに対応する文字記号Ａ〜Ｃである。
【００２９】
図３を参照して、様々なサイズの心臓弁リーフレットを上に重ねた、グリッドユニット７４の多数の２×４または４×５アレイを示す。各リーフレットの輪郭８６は、弓形尖端（ｃｕｓｐ  ｅｄｇｅ）８８、接合端（ｃｏａｐｔｉｎｇ  ｅｄｇｅ）９０、および尖端と接合端を分離する一対の反対方向へ向かう交連タブ（ｃｏｍｍｉｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｓ）９２とを含む。
【００３０】
これらの図は、特定サイズのリーフレットを切り取る領域を形成するのにいくつのグリッドユニット７４が必要であるかを示す。たとえば、７２ｍｍのリーフレットは、グリッドユニット７４の４×５アレイ内に画定される領域を要する。当然、上述のように、グリッドユニット７４のサイズは変更することができるため、必要とされる各アレイ内のグリッドユニット数も変更することができる。本実施形態では、グリッドユニット７４の各々は約９．５ｍｍ（０．３７５インチ）の辺を有する正方形であり、よって２７ｍｍのリーフレットを形成するのに必要なグリッドユニットのアレイは約３８．０ｍｍ×４７．５ｍｍ（１．５インチ×１．８７５インチ）のサイズを有する。
【００３１】
心臓弁リーフレット用の心膜の望ましい厚さはリーフレットのサイズにより異なり、小さいリーフレットほど一般に、大きいリーフレットよりも薄い。図３には特定サイズのリーフレットを切り取るのに必要な心膜嚢５０の領域全体が示されるが、この領域全体がリーフレットの望ましい厚さである必要はない。図４は、様々なサイズのリーフレットを切り取る心膜の好ましいパターン９４を示す。具体的に言うと、左のパターンは１９、２１、および２３ｍｍのリーフレット用であり、右のパターンは２５、２７、２９、３１、および３３ｍｍのリーフレット用である。これらのパターンは、図３に示すようにグリッドユニットのアレイにリーフレット形状を重ねて、各リーフレットの中央部分のサイズをそれぞれのアレイに関して決定することによって得られる。各リーフレットの中央部分が望ましい厚さであればリーフレットは適切に機能するであろうと考えられている。すなわち、各リーフレットの中央部分は一般に、尖端８８内の領域と、尖端の接合端９０への延長とにより画定される。交連タブ９２は典型的に折り畳まれ、心臓弁の交連ポスト（ｃｏｍｍｉｓｓｕｒｅ  ｐｏｓｔｓ）の周囲に縫合されるので、その厚さはあまり重要でないと考えられる。
【００３２】
各パターン９４の内部領域９６はグリッドユニット７４全体の規則的なアレイを含むが、周辺領域９８はグリッドユニット全体に対応する必要はない。内部領域９６は、切り取る特定のリーフレットの好ましい厚さに対応する厚さを有するが、周辺領域９８の厚さは同じ厚さであっても、そうでなくてもよい。内部領域９６とパターン９４全体の寸法ｘ１、ｘ２、ｙ１、およびｙ２を図示し、典型的な値を以下の表Ｉに記す。
【００３３】
【表１】
2005253992.tif 000003
（典型的な測定およびマッピングシステム）
図５、図６および図７Ａないし図７Ｃは、本発明による、生体材料のシートを測定、マッピング、およびマーキングする典型的な自動システム１００を示す。本システムは、図２Ｃに示す平らに延ばした嚢５０などの様々な形状のシート様生体材料を受け取って、生成する移植またはプロテーゼ構成要素に対応する特定のマーキングを施したシートを出力するように設計されている。あるいは、上述したように、１つまたは複数の測定、マッピング、およびマーキング機能を、他のところで、手動で、またはさらなる自動機構の力を借りて行うこともできる。
【００３４】
システム１００は一般に、ベース１０２と、このベース１０２上に取り付けた複数の機械的、電気的、および光学的サブシステムとを備える。ベース１０２は比較的頑丈な直線構造であり、図６に単独で、多数の動作構成要素を取り除いた状態で示す。ベース１０２は水平テーブル１０４を画定し、このテーブル１０４の上を生体材料シートが平行移動して測定される。テーブル１０４は長方形で、複数の直立ライトカーテン柱（ｕｐｓｔａｎｄｉｎｇ  ｌｉｇｈｔ  ｃｕｒｔａｉｎ  ｃｏｌｕｍｎｓ）１０６が各角と、一側面の中央とに取り付けられる。カラム１０６は、システム１００の動作時に平面光学安全カーテン（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓａｆｅｔｙ  ｃｕｒｔａｉｎｓ）を生成する。このカーテンは、遮断される（ｂｒｏｋｅｎ）と自動停止機能をトリガする。このようにしてシステム１００は、カラム１０６の中に画定される直線体積（ｖｏｌｕｍｅ）内に使用者の手があるときには動作しない。図６はまた、テーブル１０４の各角に便宜的に配置される複数のオン／オフ動作スイッチ１０８も示す。最後に、３つの主要な直行方向に対応する座標軸を図６に示す。図７Ａないし図７Ｃの二次元の図も、それぞれの座標軸を含む。
【００３５】
システム１００は、２つの主要な動作サブシステム、すなわち測定サブシステムおよびマーキングサブシステムを有する。測定サブシステムは、図７Ａの矢印１１２で示すようにテーブル１０４上でＸ軸に沿って平行移動するように支持された測定ヘッド１１０を含む。マーキングサブシステムは、矢印１１６で示すようにテーブル１０４上でＸ軸に沿って平行移動するように同様に支持されたマーキングヘッド１１４を含む。測定ヘッド１１０およびマーキングヘッド１１４を支持して直線平行移動させるそれぞれの機構は、図７Ａおよび図７Ｃに示されるようにハウジング１１８、１２０に収容される。ハウジング１１８、１２０内の機構は図示しておらず、好ましい形態の直線スライドとモータ付きネジ棒との組み合わせを含む多数の従来の形態をとり得る。たとえば、図７Ｂに示す、ハウジング１１８の左側から突き出たモータ１２２は、Ｘ軸を中心に回動してネジ棒を回転させることにより測定ヘッド１１０を平行移動させるアウトプットシャフトを有する。同様に、モータ１２４がハウジング１２０の左側から延出し、ネジ棒を回転させることによりマーキングヘッド１１４を平行移動させる。ハウジング１１８、１２０はというと、テーブル１０４の上方で足１２６上に支持される。測定サブシステムおよびマーキングサブシステムの特定の構造および機能は、以下でより詳細に説明する。
【００３６】
テーブル１０４は、図６に示すような、テーブルの一方の縁から他方の縁へＹ軸に沿って延びる一対のチャネル１３０を含む。チャネル１３０は、以下で図１０および図１１に関して詳述する一対のワークステーションまたはキャリッジ１３２を直線平行移動させる機構を受け取る。キャリッジ１３２の上にはそれぞれ、生体材料シートの厚さを測定する作業台として機能する作業表面１３４を画定した。図７Ｂは、作業表面１３４の１つと、Ｙ軸に沿ったその移動方向１３６とを示す。ここでもまた、キャリッジ１３２の平行移動のための機構は図示しないが、好ましい形状は直線スライドとモータ付きネジ棒との組み合わせを含む。これに関して、ベース１０２の側部から突き出た一対のモータ１３８を示し、これらのモータは、Ｙ軸を中心に回動してネジ棒を回転させることによりキャリッジ１３２を平行移動させるアウトプットシャフトを含む。
【００３７】
次に図７Ｂの平面図を参照すると、２つのキャリッジ１３２について第１のトラック１４０ａおよび第２のトラック１４０ｂがそれぞれ、Ｙ軸における移動範囲に沿って画定される。両トラック１４０ａ、１４０ｂはテーブル１０４の幅全体にわたって延びて、３つの別個のワークステーションを横断する。具体的には、図７Ｂの下側部分に装填ステーション１４２が、ハウジング１１８または１２０の下部から露出されたテーブル１０４の一部により確定される。さらに各トラック１４０について、測定ヘッド１１０の下に測定ステーション１４４が確定され、マーキングヘッド１１４の下にマーキングステーション１４６が確定される。キャリッジ１３２は装填ステーション１４２から測定ステーション１４４へ、そこからマーキングステーション１４６へ、そして再び装填ステーションへと、それぞれのトラック１４０ａ、１４０ｂに沿って往復する。
【００３８】
自動システム１００の様々なサブシステムは、以下でより完全に説明するように、プログラマブルコントローラを介して作動、監視および調整される。このコントローラへの様々な入力はヒューマンマシンインターフェース１５０を介して供給され、図示の実施形態においてこのインターフェースは、タッチスクリーン１５２を有するコンピュータモニタを含む。モニタ１５０は、ベース１０２の一角にある支柱（ｓｔａｎｃｈｉｏｎ）１５４に便宜的に取り付けられる。
【００３９】
図８、図９Ａ、および図９Ｂは、本発明の測定ヘッド１１０の各種細部を示す。測定ヘッド１１０の動作部は、一線上に並び、Ｚ軸下方を向いた複数のセンサ１６０を含む。センサ１６０は様々な形態をとりうるが、概して、生体材料に接触するセンサと接触しないセンサとに分類することができる。すなわち、接触センサは、生体材料に接触すると、作業表面１３４の上にあるセンサの相対的な高さの知識と組み合わせて、生体材料の厚さをもたらす信号を生成するように設計される。赤外線センサまたはレーザセンサ等、非接触センサは、生体材料に向って電磁波または光ビームを発し、反射波または反射ビームからその厚さを検出する。本発明は、材料が配置される基準面に相対する材料の厚さを検出することのできるあらゆるセンサを包含する。
【００４０】
本発明の目下好ましい実施形態では、センサ１６０は、先端１６６を有するシャフト１６４を変位させて生体材料に接触させるリニアアクチュエータ１６２を備える。先端１６６が生体材料に接触するときのシャフト１６４の位置を知ることにより、リニアアクチュエータは、そのポイントにおける生体材料の厚さに対応する電子信号を生成する。リニアアクチュエータ１６２は、シャフト１６４のための貫通する開口を有するプラットフォーム１６８上に支持される。プラットフォーム１６８は、測定ヘッド１１０を平行移動させるための機構の下に、フレーム１７０に懸架される。具体的には、摺動板１７２が、ベース１０２に対して固定された対応する溝（図示せず）内で平行移動するように適合され、雌ネジのきられたネジブロック１７４が、モータ１２２（図７Ｂ）によって作動される上記電動式ネジ付きロッドに沿って移動する。可動測定ヘッド１１０は、ケーブルキャリア１７６または同様の手段を介してシステム１００の残りの部分と通信する。
【００４１】
上述したように、センサ１６０は、Ｘ軸と平行して線形アレイに整列し、センサ行を形成する。システム１００の測定およびマッピング機能を加速するために、望ましくは少なくとも２個のセンサ１６０があり、好ましくは少なくとも３個のセンサ、最も好ましくは少なくとも１０個のセンサがある。図示の実施形態は、距離Ｓ１だけ離間された１８個のセンサ１６０を備える。したがって、この形状では、距離Ｓ１だけ離間された生体材料上の１８個の別個のポイントを、測定ヘッド１１０（測定行）によって同時に測定することができる。以下に説明するように、Ｙ軸において生体材料と測定ヘッド１１０との間を相対変位させることにより、第２行および後続行の１８ポイントの測定が可能になり、結果として２次元アレイでの厚さ測定になる。したがって、各センサ１６０は、Ｙ方向におけるポイント列を測定する。
【００４２】
センサ１６０間の距離Ｓ１は、図２Ｄに示すグリッドパターン６６におけるグリッドユニット６８の中心間間隔Ｓに等しいか、またはこれよりも広い。望ましくは、距離Ｓ１は、間隔Ｓの偶数倍であり、したがってＹ軸に沿って２列以上の測定が行われ、各列がグリッド間隔Ｓだけ隣接列からオフセットされる。好ましい実施形態では、距離Ｓ１は２８．６ｍｍ（１．１２５インチ）であり、間隔Ｓは９．５ｍｍ（０．３７５インチ）であり、よって３列のオフセット測定が行われる。
【００４３】
もちろん、二次元アレイの厚さ測定をなすために、他の配列のセンサ１６０を使用してもよい。たとえば、測定ヘッド１１０と生体材料との間の相対変位は、本明細書に開示する線形以外、たとえば回転であってもよい。あるいは、一線に列をなすこととは対照的に、センサ１６０を二次元アレイに配列してもよい。後者の配列では、測定ヘッドによって行われる単一の測定が、二次元アレイになる。したがって、当業者は、二次元アレイの厚さ測定をなすために、本発明の範囲内において様々なセンサ形状および測定技法があることを理解する。
【００４４】
また、この時点において、システム１００は平面シートの生体材料の測定およびマッピングに特に適したものとして示されるが、生体材料は、筒状等平面以外であってもよいものと意図されることにも留意されたい。また、この点において、作業表面上のシートを「平らに延ばす」という語は、平面作業表面を意味するものと解釈すべきではない。平面作業表面以外の例として、筒の厚さを測定し、三次元局所解剖学的マップを生成するように回転するように適合される測定ヘッド１１０を使用して、筒状生体材料を円筒形マンドレルに搭載してもよい。同様に、本発明の装置を変更して、シート状の土台以外の三次元オブジェクト上に画定される生体人工（ｂｉｏｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ）表面のマッピングも可能である。たとえば、自由摺動ピン型センサを使用して、縁に搭載される自由摺動ピンアレイを新規に有する馴染みのある卓上のように、より顕著な局所解剖学的変化を正確に測定することができる。簡単に言えば、他の配列も可能であり、本発明は、平面または平坦なシート基板の測定に限定されるものとみなされるべきではない。
【００４５】
図１０、図１１Ａ、および図１１Ｂは、平らに延ばされたウシ心膜嚢１８０等、シート様生体材料を支持する、本発明のキャリッジ１３２の細部を示す。キャリッジ１３２は、直線からなるプラテン１８４を支持する略中空のフレーム１８２を備える。プラテン１８４の上面は、上述した作業表面１３４を画定する。シート様生体材料がその上で測定される作業表面１３４は、材料の汚染を防止するために、微生物的にクリーンであり、かつ衛生的である。従来のクランプ（図示せず）を使用して、動かないようにするために、シート様生体材料を表面１３４に把持しうるが、好ましい実施形態では、生体材料は単純に表面上に平坦に置かれ、ラバースクイジ様装置等、ワイパ装置を使用して平らに延ばされる。ウシ心膜を使用する場合、ワイピング方法が適宜作動し、これによって準備時間および必要な装置が少なくなり、また心膜に接触する異物面が少なくなることがわかっている。
【００４６】
雌ネジのきられたネジブロック１８６は、図１１Ｂではフレーム１８２の下に見られ、モータ１３８（図７Ｂ）の１つにより駆動される電動式ネジ付ロッドに沿っての移動をブロックする。較正バー１８８は、フレーム１８２の片側に固定され、Ｘ軸に沿って略整列する。較正バー１８８は、これもまたＸ軸に沿って延出するいくつかの段付較正面１９０を含む。較正面１９０は、較正工程中、センサ１６０に精度測定を提供する。すなわち、ゼロ基準面を含む、既知の相対高度を有する一連の表面１９０が、較正バー１８８に設けられる。センサ１６０のアレイにより測定される表面の高度値により、ユーザおよび／またはシステムは、較正されていない、または較正なしでは不良のセンサをすべて検出することができる。このような状況が存在する場合、不良のセンサを再度プログラムする、修理して誤作動部分を交換する、または全体的に交換することができる。
【００４７】
Ｘ軸およびＹ軸は、図１１Ａの平面図に示される。ウシ心膜嚢１８０は、Ｘ軸に平行の底−尖線１９２の向きで図示される。このようにして、嚢１８０は、望ましくは、底−尖線１９２に平行あるいは垂直なグリッドパターンで測定され、マッピングされ、次いでマークされる。嚢１８０の繊維の向きは底−尖線１９２に関して概して既知であるため、マークされたグリッドパターンに関する個々の心臓弁リーフレットの切断が容易になる。
【００４８】
図１２は、先端クリーニングトレイ１９４および関連する先端クリーニングカバー１９６を示す。一対のエンドマウント１９８により、センサ１６０の先端６６をクリーニングする場合に、クリーニングトレイ１９４をキャリッジ１３２に対して固定することができる。すなわち、各先端１６６が、カバー１９６の開口を貫通してトレイ１９４内に設けられるクリーニング溶液の中に延出する。好ましいクリーニング法について以下に述べる。
【００４９】
（電気的コンポーネントインタフェース）
図１３は、本発明のシステム１００の主要な電気的コンポーネントおよびこれらの相互接続を概略的に示す。システム１００は主に、イーサネット（登録商標）接続２０４を通してヒューマンマシンインタフェース２０２に対して情報を前後に転送するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）２００を通して制御される。次に、ヒューマンマシンインタフェース２０２は、測定ヘッド２０６内の複数の測定センサと通信する。具体的には、ヒューマンマシンインタフェース２０２からの通信ライン２０８（ＣＯＭ１と示す）が、コード動作スイッチ（ＣＯＳ）２１０に直接接続し、コード動作スイッチ２１０が、複数のＲＳ２３２ケーブル２１２を介して測定ヘッド２０６内の各センサに接続する。デジタル入出力（Ｉ／Ｏ）ケーブル２１４は、ＰＬＣ２００およびマーキングヘッド２１６との間（ｔｏ
ａｎｄ  ｆｏｒ）の情報を転送する。１本または複数本の遠隔入出力（Ｉ／Ｏ）ケーブル２１８は、ＰＬＣ２００、ならびに測定ヘッド２０６、マーキングヘッド２１６、およびワークピースキャリッジ（図１３中に図示せず）を平行移動させるために使用される複数のサーボドライブ２２０との間の情報を転送する。デジタル入出力（Ｉ／Ｏ）ケーブル２２２は、インクジェットをオン／オフするために、サーボドライブ２２０およびマーキングヘッド２１６との間の情報を転送する。
【００５０】
ここで、これら各種電気的コンポーネントの具体的な例は、代替の機器および／または製造業者が置換され得るという理解の下で与えられる。プログラマブルロジックコントローラ２００は、イーサネット（登録商標）ポートを有するＡｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｅｙ  ５／４０Ｅ（シリーズ５モデル４０）であり得る。ＨＭＩ２０２としては、ＥＬＯタッチスクリーンソフトウェアを有する、ＩＢＭ互換コンピュータおよびＣｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ  １８インチタッチスクリーンモニタ型番ＬＳＸ１８Ｔが挙げられ得る。コード動作スイッチ（ＣＯＳ）２１０は、Ｂｌａｃｋ
Ｂｏｘ  Ｃｏｒｐ．（Ｌａｗｒｅｎｃｅ，  ＰＡ）から入手可能である。これは、ＨＭＩ２０２に接続される１６個のシリアル入力通信ポートおよび１個のシリアル出力ポートを有する。測定ヘッド２０６内のセンサ１６０は、望ましくは、サーボフィードバック変位アクチュエータ（例えば、モデルＬＡＬ−３７−０５０−５０−ＤＣ−ＭＯＤとしてＳＭＡＣ（Ｃａｒｌｓｂａｄ，  ＣＡ）から入手可能なものなど）であり、ＳＭＡＣモデルＬＡＣ−２５  ２軸コントローラまたはこの同等物によって制御される。マーキングヘッド２１６は、望ましくは、分配プラットフォームモデルＢｉｏＪｅｔ  Ｑｕａｎｔｉ  ３０００および分配ヘッドモデルＢｉｏＪｅｔ  ＢＬＪ４０００を有するＢｉｏＤｏｔ（Ｉｒｖｉｎｅ，  ＣＡ）インクジェットマーキングペンを含む。分配される「インク」は、望ましくは、無毒の試薬または染料である。ワークピースキャリッジ、測定ヘッド２０６内のセンサ、およびマーキングヘッド２１６の移動を制御するサーボドライブは、望ましくは、Ａｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｅｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，  ＷＩ）によって製造され、そしてモデル１３２６ＡＢ−Ｂ４１０Ｇ−２１サーボモータを備える。システム１００には、サーボドライブ２２０のために４８０ボルトが送電線網から供給され、この電力は、１２０ボルトの標準電力供給が必要なコンポーネント（ＰＬＣ２００を含む）のために１２０ボルトに変換される。測定ヘッド２０６内のセンサは、ＤＣ電力を必要とし得、従って２４ボルトＤＣ電源供給が提供され得る。
【００５１】
ＨＭＩ２０２は、望ましくは、上述したように、システム１００の物理的なコンポーネントに直接搭載されるタッチスクリーンモニタを含む。この構成は、システムの綿密な監視およびじか見るユーザによるその動作の迅速な変更を可能にする。タッチスクリーンモニタは、例えば、キーボードよりも比較的より衛生的であり、従って、クリーン製造実施に好ましい。しかし、ＨＭＩ２０２は、システムの物理的なコンポーネントが配置される「クリーンルーム」外に配置され得、従って多くのこのようなインタフェースの形態をとり得る。
【００５２】
各種ソフトウェアアプリケーションは、好ましくは、各種システムアクションを動作させ、監視し、かつ統制するために、上記電気的コンポーネントと合わせて利用される。例えば、ＨＭＩ２０２は、望ましくは、構成のために、Ｉｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎ（Ｎｏｒｗｏｏｄ，  ＭＡ）からのＦｉｘ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ（商標）で販売されているプログラム等、バックグラウンドでＶｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃを使用する監視制御データ収集システム（ＳＣＡＤＡ）ソフトウェアパッケージを含む。コントローラ２００のリレーラダーロジックが、サーボドライブ２２０のいつどこに移動するかに関するＨＭＩ２０２からのコマンドの受信、安全条件のチェック、サーボドライブ２２０への移動情報の中継、およびいつおよびどこに染料を分配するかをマーキングヘッド２１６に教えることを含む、全体的なマシンの機能を制御する。好ましいＡｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｅｙサーボドライブ２２０は、Ａｌｌｅｎ  ＢｒａｄｌｅｙからのＧＭＬソフトウェアを使用してプログラムされる。マーキングヘッド２１６に関連するロジックは、染料供給があらゆるマーキングサイクル中に枯渇しないように保証するように、染料ポンプスピードを用いて予めプログラムされる。
【００５３】
測定ヘッド２０６内の好ましいセンサは、リニアアクチュエータおよびコントローラを含む。各コントローラは、１つ以上、通常は２個のリニアアクチュエータと連結し得る。従って、上述した好ましい実施形態では、１８個のリニアアクチュエータおよび９個のコントローラがある。各コントローラは、好ましくはＨＭＩ２０２を介してプログラムすることができる。例示的な実施形態では、ＳＭＡＣリニアアクチュエータおよびコントローラは、コイル駆動シャフトの位置、速度、加速度、トルク、および力をプログラムし得る。
【００５４】
サーボドライブ２２０に関連する４つのプログラムがある。１つのプログラムはワークピースキャリッジ１３２のそれぞれの移動に関連し、第３のプログラムは測定ヘッド２０６の移動に関連し、そして第４のプログラムはマーキングヘッド２１６の移動に関連する。ここでも、これらプログラムはそれぞれ、好ましくはラップトップコンピュータを介してＡｌｌｅｎ  Ｂｒａｄｌｅｙ  ＧＭＬソフトウェアを使用して調整することが可能である。
【００５５】
例示的なマーキングヘッド２１６もまたプログラム可能であるが、プログラムはＢｉｏＤｏｔハンドヘルド端末を使用して編集される。しかし、一旦編集されると、マーキングヘッド２１６のプログラムは、パーソナルコンピュータにバックアップとしてダウンロードされ得る。
【００５６】
（全体的な心膜組織の処理および測定）
本発明では、心膜嚢５０は、望ましくは、グルタルアルデヒドまたは他の固定剤の緩衝溶液を使用して固定される。固定した後、嚢５０は、検疫され、次いで本明細書に述べるように厚さ測定に先立って清浄される。嚢５０の組織表面全体またはその一部の厚さは、中心間３／８インチの解像度で自動的に測定され、そしてマッピングされる。次に、これら測定からのデータが使用されて、完全な組織厚のマッピングプロファイルを生成する。厚さマップが使用されて、組織の厚さエリアまたは組織ゾーンを識別そしてマークし、ここからリーフレットが切断される。マークされた組織ゾーンは、手動で切断され、厚さ範囲ごとに分類される。組織ゾーンは、許容される組織エリアが手動でリーフレットに打ち抜かれる切断動作に移行する前に、生体分類基準ごとに視覚的に検査される。代替のシーケンスでは、検疫工程が、測定工程、マッピング工程、マーキング工程、および切断工程の後に行われる。
【００５７】
（測定およびマッピング動作）
シーケンス例は、以下を含む：
１．生体材料シートを第１のワークピーストラックに対応する第１の測定プラテンに装填する；
２．開始ボタンを押すことにより、測定／マーキングサイクルを開始する；
３．第１のワークピーストラックに沿ってＹ方向にプラテンを測定ステーションまで進める；
４．測定ヘッドをＸ方向に移動させ、センサアレイを第１のワークピーストラックにおけるプラテンの上に配置する；
５．光出力（ｌｉｇｈｔ  ｆｏｒｃｅ）を制御しながら生体材料シートの上表面にセンサアレイを接触させて、ポイント行を測定する；
６．生体材料シートの厚さに対応するデータを制御システムに転送する；
７．プラテンをＹ方向に進め、別のポイント行を測定する；
８．生体材料シートをＹ方向に沿って測定されるまで、工程５〜７を繰り返す；９．必要に応じて、Ｘ方向に測定ヘッドをオフセットし、工程５〜８を繰り返して、１つの升目の測定を得る；
１０．制御システムにおいてソフトウェアアルゴリズムを使用して、厚さマップを生成する；
１１．プラテンを第１のワークピーストラックに沿ってＹ方向に、マーキングステーションまで進める；
１２．上のワークピーストラックに場所を切り換え、マーキングヘッドが第１のワークピーストラックにおける上のプラテンに配置されるように、Ｘ方向における測定ヘッドおよびマーキングヘッドの双方を移動させる；
１３．マーキングヘッドおよび制御システムからの厚さマップ命令を用いて、第１のワークピーストラックにおいてプラテン上の生体材料シートを厚さゾーンにマークする；
１４．Ｙ方向に第１のワークピーストラックにおけるプラテンを装填ステーションまで進めて、測定およびマークされた生体材料シートの取り外しを可能にする。
【００５８】
上記シーケンスは、本発明のシステムにおけるプラテンおよびワークピーストラックの一方の上の生体材料シートの測定マーキングに対応する。しかし、上述したように、望ましくは、並列動作する２つのプラテンおよびワークピーストラックがある。従って、以下の全体的なシーケンスがまた、システムのスループットを増大するために、続き得る。
１．シートをプラテン１上に装填し、トラック１に沿って測定ステーションまで移動させる；
２．プラテン１上のシートを測定しマッピングする；
３．プラテン１をマーキングステーションまで移動させる；
４．トラック２の上に測定ヘッドを移動させる；
５．シートをプラテン２上に装填し、トラック２に沿って測定ステーションまで移動させる；
６．プラテン１上のシートをマーキングしながら、同時に、プラテン２上のシートを測定しマッピングする；
７．プラテン１を装填ステーションまで移動させ、シートを取り外す；
８．プラテン２をマーキングステーションまで移動させる；
９．プラテン２上のシートをマッピングする；
１０．プラテン２を装填ステーションまで移動させて、シートを取り外す。
【００５９】
（代替の厚さ測定）
上述したように、様々な手段が使用されて、本発明により生体材料シートの厚さを測定し得る。接触測定方法が用いられる場合、以下のパラメータが好ましい：
・９．５ｍｍ（０．３７５インチ）の中心間距離のサンプリング増大
・約７．０ｍｍ（０．２７５インチ）の平坦な接触先端の直径
・０．４２Ｎすなわち４３ｇ未満の力の、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製低圧モデル５４３測定ゲージによって、すなわちバネが取り付けられ重りが取り外された状態で、加えられる力に等しい、垂直測定力
・８インチ×２０インチのＸ−Ｙ平面における測定テーブルの寸法
・約０．０１３ｍｍ（０．０００５インチ）以下のリニアアクチュエータの精度・約０．１３ｍｍ（０．００５インチ）以下のＸ−Ｙ配置精度
・２分以下の心膜嚢の厚さ測定のための走査時間
・０．３５６〜０．５８４ｍｍ（０．０１４〜０．０２３インチ）のシート厚測定の範囲。
【００６０】
他の非接触測定アプローチとしては、レーザまたは超音波走査が挙げられる。かかる装置を使用して最良の結果を得るためには、広範囲にわたるテストが行われ、精度、再現性、および信頼性のレベルを判断すべきである。特にレーザ走査は、接触法よりも高速かつ清潔であるという利点をもたらす。加えて、レーザスキャナは、比較的単純な移動機構を有し、妥当なコストで購入され得る。不都合なことに、レーザは、振動、湿気、周囲照明、表面仕上げ状況、および空気中の塵／粒子に対してより敏感である。
【００６１】
レーザ使用の１つの具体的な例は、自由摺動ピンと共である。ピンは、測定中のシートの上表面に接触し、レーザがピンの頂部の場所を測定する。別の接触型測定システムは、Ａｘｉｍａからの多軸サーボコントローラエンコーダを利用する。測定は、自由摺動ピンを使用して、各ピンの位置をエンコーダにより決定しながら、生体材料シートに接触することを含む。ピンの位置は、高速検出のために低いヒステリシスで、０．００２〜０．００４ｍｍの範囲の小さなビームを提供する対になった光センサまたはスマート光ファイバセンサによって監視され得る。フォトアイ（ｐｈｏｔｏ  ｅｙｅ）は、中断連続性のために、プログラマブル制御ロジックを通してコントローラにより一貫して監視される。ピンの位置は、内蔵エンコーダの計数またはターンの回数によって決定される。Ａｘｉｍａエンコーダのピン高精度は、０．００７６ｍｍ（０．０００３インチ）の範囲である。
（マーキング方法の選好）
システム１００は、同じまたは同様の厚さの隣接するグリッドユニット７４に対応する、図２Ｆに示すゾーン８０ａ、８０ｂ、８０ｃをマッピングし、次いでマークする。本明細書の他の部分で述べたように、ゾーンは、望ましくは切断され、検査され、分類され、次いでリーフレットがテンプレートまたは同様の手段を使用してゾーンから切断される。もちろん、システム１００を使用してゾーン８０だけではなく、リーフレット形状自体もマークすることが可能である。
【００６２】
非接触プリント方法は、望ましくは生体適合性シートのマーキングに使用される。好ましい実施形態では、非接触マーキングシステムは、インクジェット技術、および無毒性の試薬または染料を利用する高性能ディスペンサである。マーキングシステムは、ステンレス鋼、ＰＴＦＥ、および同様の耐食性かつ生体適合性の材料から構築される。
（監視および制御画面）
図１４〜図１６は、図５に見られるタッチスクリーン１５２等、操作者の監視および制御画面のいくつかのイメージを示す。好ましい実施形態は、タッチスクリーン技術を利用するが、図１４〜図１６中のイメージは、監視目的のみであり得、実際の制御は、異なるまたは遠隔装置（すなわちキーボード）を介して達成され得る。
【００６３】
図１４は、システム１００の大部分の動作シーケンス中に表示されるシステム状態画面２５０を示す。実際、システム状態画面は、デフォルトである。特定の画面の名称は、表示ウィンドウ２４０に見られるように、その上部中央に示される。画面の名称２４０のすぐ下の表示２４２は、測定されマッピングされている生体適合性シートの特定の供給業者を示す（生体材料がワークピースである場合、調節目的のために重要）。
【００６４】
システム状態画面は、左上の角において、機器の動作モードの全体的な制御を提供する４個のモードボタン２５２を含む。４つの動作モードは、自動モード、手動モード、較正モード、およびクリーンモードに対応する。各モードボタン２５２、および実際に各種画面のボタンはすべて、その機能が、ボタンのオンおよびオフを切り換える能力を有するボタンとして示すための枠付きアイコンであることに留意のこと。一度にオンであり得るモードボタン２５２は１個のみであり、対応する境界が代表的に明るくなるか、または別の色になり、オフである他の３個のボタンとは対照的にその状態を示す。さらに、選択される特定のモードは、好ましくは、ボタン２５２の上に例「ＭＡＮＵＡＬ  ＭＯＤＥ」が示されるように、テキスト形態で示される。
【００６５】
操作者は代表的に、製品を実行させる前、または実行全体を通して都合のよい間隔で、較正モードボタンを発動させる。各センサ１６０が較正バー１８８に対して較正される較正シーケンスについては、より詳細に以下に述べる。
【００６６】
ここで、状態画面２５０は、多くのボタンを複製し、２つのワークピースキャリッジ１３２に対応して左側および右側に表示され、これはモードボタン２５２の真下に配置される「ＺＥＲＯ  ＳＭＡＣＳ」と称するゼロプラテン位置ボタン１５４から始まり、フルパターンボタン２６２まで下に続くことに留意のこと。したがって、別個のキャリッジが、並列に監視および制御され得る。
【００６７】
ゼロプラテン位置ボタン２５４は、作業表面１３４に対するセンサ１６０のゼロ基準位置を確立し、ここからシート厚測定がなされる（頭文字「ＳＭＡＣＳ」は、測定センサ１６０の特定の供給業者を指す）。すなわち、操作者は、ボタン２５４を押して、複数の場所でセンサ１６０のアレイを作業表面１３４に接触させ、プラテン１３４を横切る基準高の二次元アレイを確立する。代表的に、プラテン１３４は精密表面加工されるが、微小な凸凹が存在し得るか、または長い間に生じ得る。
【００６８】
表示ボックス２５６は、左右のキャリッジ１３２それぞれの最後のサイクルの長さを示す。サイクルの長さは通常、ワークピースのサイズ、およびフルパターンボタン２６２が始動されたかどうかに対応する。サイクル開始および停止ボタン２５８は、トグルスイッチとして機能し、図６に示すように、テーブル１０４の角に設けられる物理的な操作者制御ボタン１０８の機能を複製する。表示２６０は、２つのキャリッジ１３２の現サイクルの完了した割合を示す。
【００６９】
フルパターンボタン２６２は、始動されると、実際のワークピースサイズに関係なく、作業表面１３４全体を網羅するフルパターンを読み出すようにシステム１００をプログラムする。時には、プラテン１３４上の１つより多くのシートを測定する必要があり得、したがってシートの間に不規則な間隔が存在し得る。フルパターンボタン２６２は、制御システムが測定工程を早く打ち切らないようにする。これは、さもなくば、ボタン２６２が始動されず、シートが感知されない場合に発生する。１枚のみの比較的密着した形状のシートが測定される通常の状況では、フルパターンボタン２６２は始動されない。この場合、システム１００は、部分的なプラテンパターンを測定する。すなわち、システムは、作業表面１３４上のシートすべてが測定されるまで測定を行い、次いで停止する。具体的には、プラテン１３４が、すべてのセンサ１６０がプラテン高からゼロ高度を読むまで、測定ヘッドの下でＹ方向に平行移動する（最初のパスで、シートの縁に達したことを確実にするために、シートの縁を越える２つのさらなるゼロ測定が要求される）。
【００７０】
画面２５０の右上部分では、製品要件表示２６４が、各サイズ（小、中、または大）で必要なリーフレットの数、すでにマッピングしマーキングした数、および、減算演算後、マッピングおよびマーキングされるべく残っているリーフレットの数を示す。この表示は、リーフレットの特定のサイズに有利であるようにシステムをプログラムされ得るように、操作者への必要なリーフレットのサイズの通知を続けることにおいて重要である。
【００７１】
画面２５０のボタンに向かって、一連のナビゲーションボタン２６６により、このプログラムにおける他の画面にアクセスし得る。図１５および図１６に見られるように、システム状態画面２５０は、これらナビゲーションボタン２６６の１つとして表される。ここでも、これらボタン２６６は、常に一度に１つだけしか始動することができないように、互いにトグルする。ナビゲーションボタン２６６の下には、障害表示２６８が、画面２５０のボタン部分全体に沿って設けられる。障害表示２６８は、最近の警報状況を示す。望ましくは、製造を続けるために早急な注意を必要とする警報状況のみが表示される。図１４では、障害表示２６８は、右側のライトカーテンが落ちたことを示し、これは、早急な注意を必要とする深刻な状況である。
【００７２】
システム状態画面２５０の中央には、システム１００の可動部の模式的な平面図２７０が表示される。平面図２７０は、２７２において、並列キャリッジ１３２についての２個のサーボドライブ、すなわち測定ヘッド１１０の移動についてのサーボドライブ（ＳＭＡＣＳと示す）およびマーキングヘッド１１４の移動についてのサーボドライブ（マーキングヘッドの特定の供給業者であるＢＩＯ  ＤＯＴと示される）、を含む各サーボドライブの動作状態を示す。各キャリッジ１３２の位置は、２７４に示される。テーブル１０４の周りにある４個のオン／オフスイッチ１０８の累積状態は、２７６に示される。すなわち、インジケータ２７６は、４個すべてのオン／オフスイッチ１０８がオン位置にある場合にのみ、緑の光を放つ。最後に、平面図２７０の周囲の一連のバー２７８が、物理的なシステム１００の周囲のライトカーテンの動作状態を表示する。
【００７３】
図１５に示すシステムパラメータ画面について述べる前に、左から２番目のボタンがシステムパラメータ画面を選択する、図１４中のナビゲーションボタン２６６を再度参照する。システム１００が、心臓弁リーフレットにおける使用のための生体適合性シートの測定およびマッピングに利用される本発明の例示的な実施形態では、リーフレットの厚さ優先度表示および制御テーブル２８０が、パラメータ画面の左上の角に設けられる。テーブル２８０は、一連の優先度を表示する左列２８２を含む。右の３列２８６ａ、２８６ｂ、２８６ｃにおける多くのボタン２８４は、リーフレット厚優先度を並べるために始動され得る。左列２８２中の３つの一次選択は、テーブル２８０中の３つの行２８８ａ、２８８ｂ、２８８ｃに対応する。そのトグル関係のために、常に、一度に各列２８６中の１個のボタン２８４、および各行２８８中の１個のボタンしか始動することができない。
【００７４】
図示される実施形態では、リーフレットサイズ（一般にリーフレット厚に対応する）は、小（１９ｍｍ、２１ｍｍ、および２３ｍｍ）、中（２５ｍｍおよび２７ｍｍ）、および大（２９ｍｍ、３１ｍｍ、および３３ｍｍ）に分類される。したがって、製造サイクル中に変更され、図１４中の表示ボックス２６４に示されるような初期製造要件に基づいて、操作者は、小、中、あるいは大のリーフレットのいずれかを支持し得る。例えば、小のリーフレットが望まれる場合、行２８６ａ（優先度１−高）および列２８８ａ（大のリーフレット）に対応する左上のボタン２８４が始動される。次の選択が中サイズのリーフレットである場合、行２８６ｂ（優先度２−中）および列２８８ｂ（中のリーフレット）に対応するボタン２８４が始動される。したがって、デフォルトにより、大のリーフレット列２８６ｃが優先度３（低）に降格され、行２８６ａｃおよび列２８８ｃに対応するボタンが始動される。
【００７５】
図１５におけるパラメータ画面の右上部分は、必要なリーフレットサイズの表示および制御ボックス２９０を含む。測定されるシートの厚さに対するリーフレットサイズの考察において、図３および図４に関して上述したように、各厚さ範囲に関連する異なるリーフレットサイズがある。すなわち、測定された厚さを有するシートの特定部分から、異なるサイズのリーフレットを形成し得る。具体的には、図示される実施形態では、小厚範囲には３つのリーフレットサイズ（１９ｍｍ、２１ｍｍ、および２３ｍｍ）があり、中厚範囲には２つのサイズ（２５ｍｍおよび２７ｍｍ）があり、そして大厚範囲には３つのサイズ（２９ｍｍ、３１ｍｍ、および３３ｍｍ）がある。表示および制御ボックス２９０なしでは、システム１００は、任意の１つの特定サイズのリーフレットを、別のサイズを無視しながら、過剰な数を製造することになり得る。
【００７６】
３つの列２９２ａ、２９２ｂ、および２９２ｃはそれぞれ、厚さ範囲の１つに対応し、異なるサイズのリーフレットが、行２９４ａ、２９４ｂ、および２９４ｃにおける各列内で分けられる。各列２９２と各行２９４との交差点で、特定サイズに必要なリーフレットの数を示す表示が提供される。たとえば、必要なサイズ１９ｍｍのリーフレットの数は、１００と示される。任意のサイズについて必要な数を変更するために操作者に必要なことは、画面上のその特定のボタンに触れるだけであり、小さなキーパッド（図示せず）が現れ、その変更が可能になる。したがって、図１５では、表示が、小厚範囲内の各サイズごとに１００個のリーフレットが必要であり、中厚範囲内の各サイズごとに５００個のリーフレットが必要であり、大厚範囲内の各サイズごとに３００個のリーフレットが必要であることを示す。
【００７７】
各列２９２の下の表示および制御ボタン２９６は、各厚さ範囲についての調整割合を示す。心膜嚢のような生物学的組織材料を測定しマッピングする場合、システム１００は、視覚的な欠陥を認識し得ない。したがって、視覚的検査に基づいて続けて破棄されるシート材料を補償するように、調整を行わなければならない。たとえば、大サイズ範囲の列は、９０％である調整割合ボタン２９６を示す。９０％は、続く視覚的検査１０％から破棄されたレベルに対応する。したがって、大厚範囲内の総計９００個のゾーンが、リーフレット切断に必要なため、システムは実際に、総計約１０００個のゾーンをマッピングしマークする。次に、実際にマークされるゾーン数の表示は、調整割合が１００％未満である限り、必要な数を越える。続けて、実際にマッピングされマークされる１０００個のゾーンの１０％（すなわち、１００）が破棄され、９００個の使用可能ゾーンが残る。
【００７８】
表示および制御ボックス２９０の真下には、図１４の製造要件表示２６４を反映する製造値表示２９８が設けられる。ここでも、製造値表示２９８は、操作者が必要なリーフレットサイズの表示および制御ボックス２９０を「オンザフライ」で調整することを助ける。供給業者選択ボタン３００および供給業者表示３０２が、システムパラメータ画面の左側に見られる。リセットカウンタ３０４により、操作者は、製造値表示２９８における「マーク済」値をゼロにすることができる。「必要な」リーフレットについての列中の値は、必要なリーフレットサイズの表示および制御ボックス２９０に入力された値にデフォルトになる。リセットカウンタ３０４を押すと、別個のポップアップウィンドウ（図示せず）により、このアクションを望んでいることについての確認が行われる。
【００７９】
図１５のシステムパラメータ画面のボタンに向かって、測定された最後の嚢における３つのサイズ範囲に見られたリーフレットの数の表示３０６が設けられる。ナビゲーションボタン３０８および障害表示３１０は、本質的に図１５について説明したものと同じである。
【００８０】
図１６は、３２０に表示される画面のタイトルと共に、較正画面を示す。モードボタン３２２がここでも繰り返され、図１４中の同じボタンについて説明した機能と同じ機能を有する。画面の左側および右側の双方において、一連の５個のボタン３２４、３２６、３２８、３３０、および３３２が、較正動作を選択するために設けられる。ここでも、２つのワークピースキャリッジ１３２に対応して、左右に２セットのボタンが設けられる。ラインアップボタン３２４は、マーキングヘッド１１４のセットアップを行う。個々の較正ボタン３２６は、すべてのセンサ１６０に対して個々の較正を行う。各センサの値は、表示ライン３４０に沿って表示される（例示的な値は、明確にするために省略される）。次の３個のボタン３２８、３３０、３３２は、センサ１６０に対して較正を行い、対応する値が、表示ライン３４２、３４４、および３４６それぞれに沿って表示される。これら較正動作はそれぞれ、センサ１６０のアレイを集合的に、較正バー１８８上の高度の異なる表面１９０に接触させる。具体的には、ボタン３２８がセンサ１６０を、高厚範囲の上端に対応する表面１９０に接触させ、ボタン３３０が、センサ１６０を、低厚範囲の下端に対応する表面１９０に接触させ、そしてボタン３３２が、センサ１６０を、較正バー１８８上のゼロ基準に対応する表面１９０に接触させる（代表的には、最初に行われる）。
【００８１】
較正ボタン３３４は、４つ全ての較正手順を順に自動的に行う。ＣＡＬ  ＭＯＤＥに対応するモードボタン３２２は、この動作のために始動されなければならない。ＩＮＫ  ＣＯＮＦＩＲＭボタン３３６を始動すると、マーキングヘッド１１４が一定の順序に配列され、マッピングのために染料が存在することを保証する。ここでも、ナビゲーションボタン３４８および障害表示３５０は、上述したものと同様である。
【００８２】
（全体的な利点）
本発明の特定の利点を以下に列挙する：
改良されたプロセスの制御−操作者による判断の低減；リーフレット切断箇所を位置付けるための、生体材料シート厚の一貫した識別；
系統的に自動化されたマッピング／マーキングプロセス：可能なすべてのリーフレット切断切片の包含が可能であり、リーフレットの製造に必要な中間工程（すなわち、小分け、組織分類）の数が低減される；
在庫制御−要求されるリーフレットサイズの選択性に対するより良好な制御；
生体材料シート内の複数の点を、プログラム可能なリニアアクチュエータのアレイおよび三軸コンピュータ制御配置システムにより、厚さについて測定し得る；
シート厚が、位置、速度、加速度、および力のプログラム可能な制御と共にリニアアクチュエータを使用して、自動「高さ」ゲージによって測定される；
厚さ測定後、生体材料シートが、生体適合性があり、かつ無毒の試薬を用いて高性能ディスペンサによりマークされる。
【００８３】
上記は、本発明の好ましい実施形態の完全な説明であるが、種々の代替、改変、および均等物が使用され得る。他の特定の変更が、添付の特許請求の範囲内で実施され得ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図１は、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定する従来技術の工程のシーケンスを示す図である。
【図２−１】図２Ａは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。図２Ｂは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。図２Ｃは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。図２Ｄは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。図２Ｅは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。図２Ｆは、リーフレットを形成する前のウシ心膜組織を調製し、その厚さを測定およびマッピングする本発明の工程のシーケンスを示す図である。
【図２−２】図２−２は、図２−１のつづきである。
【図２−３】図２−３は、図２−２のつづきである。
【図３】図３は、本発明において用いるグリッドパターンを上に重ねた多数のサイズの心臓弁リーフレットの一連の平面図である。
【図４】図４は、異なるサイズのリーフレットの形成に適した３つの長方形領域を示す図である。
【図５】図５は、シート様生体材料の厚さを測定およびマッピングする本発明の装置の透視図である。
【図６】図６は、ベース部を示すために多数の上部構成要素を取り除いた図５の装置の透視図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、図５の装置の平面図および立面図である。
【図８】図８は、図５の装置に用いる典型的な厚さ測定器具の透視図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ、図８の厚さ測定器具の正面図および側面図である。
【図１０】図１０は、シート様生体材料を図５の装置での測定のために配置するプラテンの透視図である。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂはそれぞれ、図１０のプラテンの平面図および立面図であり、図１１Ａはその上に心嚢を平らに配置した図を示す。
【図１２】図１２は、典型的な測定器具のクリーニング装置の透視分解図である。
【図１３】図１３は、図５の装置の様々な構成要素および相互接続の概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の装置の操作に用いるメインタッチスクリーンディスプレイの図である。
【図１５】図１５は、本発明の装置の組織マッピング機能を最適化するタッチスクリーンディスプレイの図である。
【図１６】図１６は、本発明の装置を較正するタッチスクリーンディスプレイの図である。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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