(57)【要約】細長い物体（８）を切削するように構成された微細機械加工システム（６）であって、細長い物体（８）を縦軸に対して横方向に切削するのに適切な位置において、細長い物体を反復して解放および保持することを可能にするように構成されたクランプ（５２）と、細長い物体（８）を前進させ、かつ細長い物体の縦軸の回りに回転させ、それにより、細長い物体（８）を切削に適切な位置に配置することができるように細長い物体を移動させるように構成されたピンチローラ送り（５４）を含むことができる操作手段と、制御装置（８０）の制御下で、細長い物体（１８）において少なくとも１つの精密な切削を所望の深さまで形成するように形成されたカッタ（３６）とを含む微細機械加工システム（６）。
2004535305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸を有する横方向の寸法が小さい細長い物体を切削するように構成された微細機械加工システムであって、
前記縦軸に沿った位置、および前記縦軸の回りの位置について互いに関して、および所望の深さまで、細長い物体における切削の制御を可能にするようにプログラム可能である制御装置と、
前記縦軸に関して横方向に細長い物体を切削するための固定位置において、細長い物体を反復して解放および保持することを可能にするように構成されたクランプと、
前記細長い物体を前進させ、前記細長い物体の縦軸の回りに回転させ、それにより、切削の位置に配置することができるように前記細長い物体を移動させるように構成されたピンチローラ送りと、
接触基準位置センサと、
カッタと前記細長い物体との感知された第１接触から前記細長い物体の中へ所望の深さまで、前記細長い物体において少なくとも１つの精密な切削を形成するように構成されたカッタとを備える微細機械加工システム。
【請求項２】
前記接触基準位置センサが、前記カッタと前記物体との接触によって完成される電気回路を備える、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項３】
前記接触基準位置センサが、前記カッタと前記物体との接触を感知する光学センサを備える、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項４】
前記カッタが、０．００１２７センチ（．０００５インチ）と．０．００５０８センチ（．００２インチ）との間の幅の切り溝を形成する回転切削刃である、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項５】
互いに関するシステムの一部の運動が、前記制御装置によって制御されたステッパモータによって容易になる、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項６】
前記制御装置の制御下において移動したシステムの一部の位置変化のフィードバックを制御装置に提供するように構成された位置センサをさらに備える、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項７】
前記回路がＡＣ回路であり、接触が行われる前に、前記カッタと前記物体との近接度を感知することができる、請求項２に記載の微細機械加工システム。
【請求項８】
ａ）切削刃を備えるカッタ上の刃の磨耗の量と、ｂ）全長に沿った所与の点における縦軸の回りの前記細長い物体の非対称性との少なくとも１つを感知するように構成された、請求項１に記載の微細機械加工システム。
【請求項９】
縦軸を有する細長い要素を微細機械加工するシステムであって、
システムの動作を制御するように構成され、微細機械加工した所望の構成の細長い要素を作成するようにプログラム可能である制御装置と、
前記制御装置の制御下で、前記細長い要素と係合し、かつ解放するように構成されたクランプと、
前記制御装置の制御下で、前記細長い要素を縦軸に沿って移動させ、かつ前記細長い要素を縦軸の回りに回転させるように構成され、前記細長い要素を回転させるように構成された制御装置によって制御された作動装置と、前記細長い要素を縦軸に沿って移動させるように構成された作動装置とをさらに備える操作手段と、
前記細長い要素において小さい寸法の切削を形成し、かつ前記制御装置の制御下で、作動装置によって前記細長い要素に対して前進および後退することが可能であるように構成され、前記制御装置の制御下で、鋸刃を前記要素に対して前進および後退させるように構成された作動装置をさらに備える作動装置移動鋸刃と、
前記鋸刃が、前記要素に接近し、認識可能な深さまで切削せずに前記要素とちょうど接触したことを示す制御装置によって解釈可能な信号を提供するように構成された接触基準点指示システムであって、前記鋸刃による接触基準点から前記細長い要素の中への切削の深さを制御するように構成された接触基準点指示システムとを備え、
それにより、前記要素を固定位置において保持するように圧締めすることができ、精密に制御された深さの第１切削を作成することができ、前記要素を解放して、縦軸に沿った移動と縦軸の回りの回転の少なくとも一方を実施することができ、第１切削に関して所望の位置において、第２精密切削を所望の深さで作成することができるシステム。
【請求項１０】
操作手段および作動装置移動鋸刃の少なくとも一方を作動させるように構成された前記制御装置の制御下にあるステッパモータをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記要素に対する前記鋸刃の前進および後退の移動を容易にする前記作動装置が、カリパと、前記カリパに動作式に接続されたステッパモータとをさらに備え、前記鋸刃を前記要素に関して正確に配置するように構成され、それにより、接触基準点に関する切削の深さを正確に制御することができる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記要素に対する刃の前進および後退の運動を感知するように構成された運動センサをさらに備え、刃の位置のフィードバック制御が容易になる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記センサが、ＬＶＤＴおよびＬＶＤＣの一方である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記細長い要素を前進させるために、前記操作手段に動作式に結合された前記制御装置の制御下にあるステッパモータをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記細長い要素を回転させるために、前記操作手段に動作式に結合された前記制御装置の制御下にあるステッパモータをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記接触基準点指示システムが、前記鋸と前記細長い要素との接触によって完成される電気回路を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
前記回路がＤＣ回路である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記回路がＡＣ回路である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記刃と前記要素との近接度を、前記ＡＣ回路の要素からの誘導電流によって感知することができる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記細長い要素の非対称性および円形逸脱の条件の一方を定量化するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記刃が、０．００１２７センチ（．０００５インチ）と０．００５０８センチ（．００２インチ）との間の切り溝を形成する、請求項９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記作動装置が、ステッパモータによって回転されるカリパを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項２３】
縦軸を有する小さい直径の細長い要素において切削を形成するシステムであって、
システムの動作を制御するように構成され、０．６３５センチ（．２５インチ）未満の直径サイズにおいて微細加工した所望の構成の細長い要素を作成するようにプログラム可能である制御装置と、
前記制御装置の制御下で、０．６３５センチ（．２５インチ）以下の直径の前記細長い要素と係合し、かつ解放するように構成されたクランプと、
前記細長い要素をつかみ、前記制御装置の制御下において、前記細長い要素をその縦軸に沿って移動させ、前記細長い要素をその縦軸の回りに回転させるように構成されたピンチローラ組立て品を含み、前記細長い要素を回転させるように構成された前記制御装置によって制御されたステッパモータを備える作動装置と、前記要素をその縦軸に沿って移動させるように構成された前記制御装置によって制御されたステッパモータを備える作動装置とをさらに備える操作手段と、
前記細長い要素において小さい寸法の切削を形成し、前記制御装置の制御下において、カリパを回転させるステッパモータを備える作動装置によって、前記細長い要素に対して前進および後退可能であるように構成された作動装置移動鋸刃であって、前記作動装置が、前記制御装置の制御下において、前記要素に対して鋸刃を前進および後退させるように構成される作動装置移動鋸刃と、
前記鋸刃が、前記要素に接近し、認識可能な深さまで切削せずに前記要素とちょうど接触したことを示す前記制御装置によって解釈可能な信号を提供するように構成された電気回路を備え、前記鋸刃による接触基準点から前記細長い要素の中への深さを制御するように構成される接触基準点指示システムとを備え、
それにより、前記要素を固定位置において保持されるように圧締めすることができ、第１切削を作成することができ、次いで、解放して、縦軸に沿った移動と縦軸の回りの回転の少なくとも一方によって移動させることができ、第２精密切削を第１切削に関して所望の位置において所望の深さに作成することができるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、比較的小規模で機械加工する方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、カテーテルおよびガイドワイヤなどの侵襲医療装置において使用可能な中実および管状の要素など、小さく細長い物体において精密な切削を作成するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルおよびガイドワイヤなどにおいて使用されるワイヤおよび管状要素など、小さい中実および管状の細長い要素において切削を作成することは、所望の機能的な特徴が達成され、かつそのような特徴が確実に達成されることを保証するために、精密さを必要とする。しかし、製造コストを抑制することも重要である。
【０００３】
現況技術は、細長い要素の外径を変更するための研削装置などの装置、および細長い部材において切削を作成する電子放出機械加工（ＥＤＭ）装置およびレーザ装置、ならびに材料を選択的に除去するためのリソグラフィック様プロセスなどを典型とする。そのような装置は、比較的高いコストを包含することがあり、リソグラフィックプロセスの場合は、いくつかの別々のステップを含むことがある。レーザおよびＥＤＭの機械加工プロセスの場合では、そのような装置の性質のために、品質が所望より劣る完成品が、当初得られることがあるが、その理由は、材料の加熱および／または剥離が含まれ、粗い切削品質を与え、および／または加熱、溶融、厚化、または薄化によって材料を局所的に変質させ、その結果、所望より劣る特性を有することになるからである。また、切削を作成する装置の切削手段、ならびに切削される細長い物体を適切に配置するための不正確な制御および操作機構が、所望の品質より劣る完成品をもたらすことがあるので、操作および制御のシステムが要因であることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロチップ製造分野において通常使用されるような微細鋸刃を使用することにより、微細加工プロセスの切削材料において優れた結果を与えることができることが認識されてきた。切削の特徴の精密な制御を可能にする、カテーテルおよびガイドワイヤにおいて切削を作成する方法および装置が必要であることが、さらに認識されてきた。これはまた、少なくとも１つの微小サイズの鋸刃が、正確な深さまで切削を作成するように前進し、その後で後退する最中に、一般に細長く、通常円筒である物体を正確に保持し、前進させ、および回転させることを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、縦軸を有する小さい横方向の寸法の細長い物体を切削するように構成された微細機械加工システムを提供する。該システムは、ａ）縦軸に沿った位置および縦軸の回りの位置について互いに関して、および所望の深さまで、細長い物体における切削を制御することが可能であるようにプログラム可能な制御装置と、ｂ）縦軸に対して横方向に細長い物体を切削するために、細長い物体を固定位置において解放し、次いで保持することを反復することが可能であるように構成されたクランプと、ｃ）細長い要素を前進させ、細長い物体の縦軸の回りに回転させ、それにより、細長い物体を切削の位置に配置することができるように細長い物体を移動させるように構成されたピンチローラ送りと、接触基準位置センサと、ｄ）カッタと細長い物体との感知された第１接触点から細長い物体の中へ所望の深さまで細長い物体において少なくとも１つの精密な切削を形成するように構成されたカッタとを備える。
【０００６】
本発明の他の態様では、縦軸を有する細長い要素を微細機械加工するシステムは、ａ）微細加工された所望の構成の細長い要素を作成するようにプログラム可能な、システムの動作を制御するように構成された制御装置と、ｂ）制御装置の制御下で細長い要素と係合し、かつ解放するように構成されたクランプと、ｃ）制御装置の制御下で、細長い要素を縦軸に沿って移動させ、かつ細長い要素を縦軸の回りに回転させるように構成され、細長い要素を回転させるように構成された、制御装置によって制御される作動装置と、要素を縦軸に沿って移動させるように構成された、制御装置によって制御された作動装置とをさらに備える操作手段と、ｄ）細長い要素において小さい寸法の切削を形成し、かつ制御装置の制御下で、作動装置によって細長い要素に対して前進および後退可能であるように構成され、制御装置の制御下で、作動装置に対して鋸刃を前進および後退させるように構成された作動装置をさらに備える作動装置移動鋸刃と、ｅ）鋸刃が、要素に接近し、認識可能な深さまで切削せずに要素とちょうど接触したことを示す、制御装置によって解釈可能な信号を提供するように構成された接触基準点指示システムであって、接触基準点から細長い要素の中への鋸刃による切削の深さを制御するように構成されるシステムとを備えることができ、それにより、要素を固定位置において保持するように要素を圧締めすることができ、精密に制御された深さの第１切削を作成することができ、要素を解放して、縦軸の回りの回転と縦軸に沿った移動との少なくとも一方を実施することができ、第１切削に関して所望の位置において、第２精密切削を所望の深さまで作成することができる。
【０００７】
より詳細な態様では、カッタは、０．００１２７センチ（．０００５インチ）と０．００５０８センチ（．００２インチ）との間の幅の切り溝を形成する回転切削刃とすることができる。他のより詳細な態様では、接触基準位置センサは、カッタと物体との接触によって完成される電気回路を備えることができる。接触基準位置センサは、カッタと物体との接触を感知する光学センサを備えることができる。カッタが鋸刃であるとき、接触基準点指示システムは、鋸と細長い要素との接触によって完成する電気回路を備えることができる。これは、ＤＣ回路とすることができる。この回路は、ＡＣ回路とすることができる。カッタと細長い物体との近接度は、接触が行われる前に、ＡＣ回路の要素からの誘導電流によって感知することができる。
【０００８】
他のより詳細な態様では、互いに関するシステムの一部の移動は、制御装置によって制御されたステッパモータによって容易にすることができる。制御装置の制御下にあるステッパモータは、操作手段および作動装置移動鋸刃の少なくとも一方を作動させるように構成することができる。制御装置の制御下にあるステッパモータは、細長い要素を前進させるために、操作手段に動作式に結合することができる。制御装置の制御下にあるステッパモータは、細長い要素を回転させるために、操作手段に動作式に結合することができる。細長い要素に対する鋸刃の前進および後退を容易にする作動装置は、カリパと、カリパに動作式に結合されたステッパモータとを備えることがで、鋸を要素に対して正確に配置するように構成され、それにより、接触基準点に関する切削の深さを精密に制御することができる。
【０００９】
さらにより詳細な態様では、要素に対する刃の前進および後退を感知するように構成された位置センサを提供することができ、刃の位置のフィードバック制御が容易になる。センサは、ＬＶＤＴおよびＬＶＤＣの一方とすることができる。
【００１０】
さらにより詳細な態様では、該システムは、ａ）切削刃を備えるカッタ上にある刃の磨耗量と、ｂ）全長に沿った所与の点における縦軸の回りの細長い要素の非対称性との少なくとも一方を感知するように構成することができる。該システムは、細長い要素の非対称条件および非円形条件の一方を定量化するように構成することができる。
【００１１】
本発明の他の態様では、縦軸を有する小さい直径の細長い要素において切削を形成するシステムは、
ａ）システムの動作を制御するように構成され、０．６３５センチ（．２５インチ）より小さい直径サイズにおいて微細機械加工された所望の構成の細長い要素を作成するようにプログラム可能である制御装置と、
ｂ）制御装置の制御下で、直径が０．０６３５センチ（．２５インチ）以下の細長い要素と係合し、かつ細長い要素を解放するように構成されたクランプと、
ｃ）細長い要素をつかみ、制御装置の制御下で、細長い要素を縦軸に沿って移動させ、かつ細長い要素を縦軸の回りに回転させるように構成されたピンチローラ組立て品を含み、細長い要素を回転させるように構成された、制御装置によって制御されたステッパモータを備える作動装置と、細長い要素を縦軸に沿って移動させるように構成された、制御装置によって制御されたステッパモータを備える作動装置とをさらに備える操作手段と、
ｄ）細長い要素において小さい寸法の切削を形成し、かつ制御装置の制御下でカリパを回転させるステッパモータを備える作動装置によって、細長い要素に対して前進および後退可能であるように構成された作動装置移動鋸刃であって、作動装置が、制御装置の制御下で要素に対して鋸刃を前進および後退させるように構成される作動装置移動鋸刃と、
ｅ）鋸刃が要素に接近し、認識可能な深さまで切削せずに要素とちょうど接触したことを示す、制御装置によって解釈可能な信号を提供するように構成された電気回路を備える接触基準点指示システムであって、接触基準点から細長い要素の中への鋸刃による切削の深さを制御するように構成されシステムとを備えることができそれにより、要素を固定位置において保持するように、要素を圧締めすることができ、第１切削を作成することができ、次いで、要素を解放して、縦軸の回りの回転と縦軸に沿った移動との少なくとも一方を実施することによって要素を移動させることができ、第１切削に関して所望の位置において、第２精密切削を所望の深さまで作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
例としてであるが、限定的ではなく与えられている図面の図の図１Ａおよび１Ｂを参照すると、本発明の一実施形態では、カテーテル、ガイドワイヤ、または他の円筒物体において精密なカットを形成するシステム６が示されている。本発明の特徴を示すために、微細加工機械されたとき、ガイドワイヤまたはカテーテルにおいて使用することができるある長さの管８の例を切削されている物体と呼ぶ。しかし、該システムを使用して、他の全体的に細長い物体を微細加工することができることを理解されたい。そのような物体は、箱状の管、矩形のバー、楕円で中実の管の形状など、さまざまな断面形状を有することができるが、円筒の中実かつ管状の物体が、おそらくはより一般的に機械加工され、示す例は、円筒物体、すなわち上述した管について示し、記述する。管への言及は、特有の円筒物体について記述する都合のためのみであり、本発明の材料を限定するものであると見なされるべきではない。しかし、カテーテルまたはガイドワイヤにおいて使用される管への言及は、非常に精密な切削装置を有するという目的を考慮しており、ほとんどの医療の応用分野において、精度が非常に重要であるということが認識される。
【００１３】
図１Ａおよび１Ｂに示すシステム６は、システムのさまざまな要素を担持し、かつ支持するように構成されたベース部材１０を含む。垂直ベース部材１２とスライド係合して、第１垂直結合面１６および第１水平結合面１８を有する垂直可動部材１４が結合される。垂直結合面１６は、ベース部材水平結合面２０とスライド係合する。
【００１４】
垂直結合面１６とベース部材垂直結合面２０との間のスライド係合を可能にする機構２２は、任意の適切な装置とすることができる。重要な考慮事項は、垂直可動部材１４は、水平に移動することが可能ではなく、そうでない場合システムの精度が損なわれることである。したがって、機構２２の許容度は、必然的に小さくなければならない。適切な機構２２のよい例は、交差ローラ軸受スライドとして当業者には周知である。
【００１５】
垂直可動部材１４の形状は、ここでは小さい後方「Ｌ」として示されている。垂直可動部材１４の代替形状を図２に示す。部材１４は、図１Ａの実施形態と比較して反転されている。この議論について部材１４の重要な特徴は、部材１４が、２つの面１６、１８を提供し、この２つの面が、垂直に移動するようにスライド係合して、他の部材が上で水平に移動するようにスライド係合することができる第２面を提供することができることである。
【００１６】
図１Ａおよび１Ｂのシステムは、スピンドル端部２６および第２水平結合面２８を有する水平可動部材２４をも含む。水平可動部材２４は、第２水平結合面２８において、第１水平結合面１８における垂直可動部材１４にスライド式に係合する。これは、再び、交差ローラ軸受スライドによってなど、多くの適切な手段の１つによることができる。滑らかな行動および厳密な許容差が重要であり、これは、システム６によって作成される微細加工された要素８の品質に直接影響を与える可能性がある。垂直可動部材１４および水平可動部材２４は、互いに独立して移動することができることに留意されたい。したがって、例示する実施形態の水平可動部材は、水平だけでなく、実際には垂直、水平、および対角に移動することができる。他の実施形態では、水平可動部材は、ベース１０またはベースによって担持される他の構造に直接取り付けられる。この実施形態では、刃は、細長い要素８に対して直接前進および後退する。取付けは、交差ローラ軸受スライドまたは水平可動部材の相対的な併進移動を可能にする他の適切な手段による。また、ほとんどの場合において、水平可動部材は、実質的に水平に移動するが、これは、すべての実施形態について必ずしも必然ではないことに留意されたい。たとえば、水平可動部材がベースにスライド式に取り付けられる実施形態では、一実施形態において、部材は、傾斜面に沿って切削される細長い部材８に対して前進および後退することができる。したがって、より一般的な適切な名称は、「可動部材」である。
【００１７】
可動部材２４は、一実施形態では、比較的精密に制御可能なステッパモータ３３によって回転される比較的精密な回転マイクロメータカリパ３１のヘッドなど、溝の細かいねじドライブによって作動される。所望であれば、フィードバック位置情報を位置センサ３７によって供給することができる。このセンサは、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）または他の十分に鋭敏な位置センサを備えることができる。
【００１８】
垂直可動部材１４は、同様に作動させることができ、一実施形態では、釣合い重り構成３９が提供される。代替として、いくつか例を挙げれば、液圧作動装置、釣合い重り構成に回転式に結合されたギア作動装置、ウォームギア構成など、他のタイプの作動装置を使用することができる。
【００１９】
水平可動部材２４のスピンドル端部２６は、スピンドル３２が配置された水平に配置された円筒ジャーナル３０を提供し、または、この目的のために軸受、スリーブ、あるいは他の構造を担持する。ジャーナル３０は、円形スピンドル３２の受容器として役立つように、一般に円形である。空気または他の流体を軸受またはジャーナルにおいて使用することができ、ボール軸受、針軸受、または持続した高いｒｐｍに使用可能な他の従来の軸受を使用することができる。スピンドル軸３４は、少なくとも１つの円形鋸刃３８において作業端部３６の上に位置する。円形鋸刃３８は、スピンドル軸３４の上に垂直に位置するが、他の実施形態では、スピンドルに先端を付けることによって傾斜させることも可能である。鋸刃は、他の応用例では従来のものとすることができ、たとえば、製造後に個々のチップをウエハから分離するために半導体の製造において使用されるタイプとすることができる。そのような刃は、広く市販されている。刃は、通常、接着基質のダイアモンド格子など、研磨材料の比較的薄い外輪４０を備える。外輪は、通常、７６２０センチ（３０００インチ）未満の厚さであり、通常約５０８０センチ（２０００インチ）の厚さであり、したがって、ほぼ同じ幅の切り溝を生成する。刃は、強化されており、通常、切削材料を備える前記外輪の内部がかなりより厚くなっている。
【００２０】
スピンドル３２は、ギア、ベルト、直結駆動、またはスピンドル３２を迅速に回転させる他の適切な手段によって、駆動モータ３４に結合される。駆動モータは、スピンドル軸に対して適切な位置に配置することができる。一実施形態では、スピンドル軸３２および取り付けられた刃３８は、歯付きタイミングベルト３５を介してブラシなしＤＣモータによって駆動される。
【００２１】
切削されるガイドワイヤ、カテーテル、または他の細長い物体８を保持し、そうでない場合は操作する１つの手段は、圧締め部材５０である。図１Ａおよび１Ｂに示す圧締め部材５０は、クランプ５２と、クランプ送り（供給）手段５４との２つの組立て品を含む。クランプ送り（供給）手段５４は、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８をクランプに向けて送り、次いでクランプ５２を通過させて送る組立て品を備える。圧締め部材５０は、また、ベース部材１０に結合され、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を円形鋸刃３８に送るための位置であり、かつ刃３８が細長い物体を備える材料に向かって、その中に前進する際に、刃３８が細長い物体において切り溝を形成するごく近傍において、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８が不動であるように保持するための位置にクランプ５２を保持するように配置される。
【００２２】
一実施形態では、クランプ５２は、コレットクランプとして既知のタイプである。コレットクランプの例は、円筒加工品を保持するために、旋盤の上のスリーブまたはチャックの先細り内部に緊密に挿入されたスロット付き円筒クランプである。図１Ａでは、クランプ５２の円筒形状を見ることができる。２つ以上の圧締めアーム５８が、はずれているとき、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８から引き抜くことができ、次いで係合しているとき、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の回りに共に固定することができるように、互いに分離しているという点でスロット付きである。
【００２３】
好ましい実施形態では、コレットクランプ５２の所望の特徴は、ベース１０に関して圧締め部材５０の内部において回転式に取り付けられるということである。したがって、コレットクランプ５２は、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の表面のさまざまな部分を鋸刃３８に対して位置させるように回転することができる。クランプ５２を回転させる機構が、５６において全体的に示されており、これは、ステッパモータ５７によって鋸刃３８に関して回転することができるフレームに保持されるクランプ５２からなる。刃３８に関するクランプ５２の回転位置を示すように適合された回転可変変成器（図示せず）、光学エンコーダ、または他の同様に鋭敏な位置感知装置によって、位置フィードバックを提供することができる。
【００２４】
図１Ｂにおいて最適に見ることができるクランプ送り（供給）手段５４は、送りローラ６６と関連して機能するピンチローラ組立て品６０、６２である。クランプ供給手段全体は、細長い物体８の縦軸の回りにクランプ６２と共に回転可能である。一実施形態では、この手段は、ベース１０によって担持されたフレームの内部において回転可能なコレットクランプ部分に固定される。図１Ｂに関して最適に理解されるように、ピンチローラ組立て品６０、６２は、２つの対向ローラ部材６０、６６によって創出される摩擦によって、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８をクランプ５２に向けて送る。上方部材は、ピンチローラ６０である。下方部材は、送りローラ６６である。これらのローラの一方または両方は、比較的高い摩擦係数を有する弾性材料を備える。送りローラ６６は、クランプ送り手段５４において取り付けられた軸６８を有し、それにより、送りローラ６６は、ステッパモータ６７によって制御された方式で作動されて、回転することができる。ピンチローラ６０は、旋回端部７０において旋回するレバーアーム６２の端部に配置される。レバーアームの全長に沿ってピンチローラ組立て品から遠位に、穴７２が位置する。ばね６４の一端が、穴７２を通して挿入され、ばね６４の他端は、他の穴７４においてクランプ送り手段５４に結合される。ばね６４は、送りローラ６４が細長い物体８を保持し、かつクランプ５２に向かって押すのに十分であるが、細長い物体を形成する材料の弾性範囲を超えて細長い物体を変形させるほどではない摩擦を生成するのに必要な張力を提供する。
【００２５】
動作の際、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体の切削組立て品６の示した実施形態は、以下の記述に従って機能する。まず、カテーテルまたはガイドワイヤまたは他の細長い物体８の未切削要素を、ピンチローラ６０と送りローラ６６との間に配置する。これは、ばね６４を伸張させることによりレバーアーム６２を上昇させることによって実施することができる。続いて、レバーアーム６２を解放することにより、ピンチローラ６０が送りローラ６６に接して下方に押され、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８がその間に配置される。ステッパモータ６７を含む駆動機構が、送りローラ６６に結合され、送りローラを回転させ、それにより、細長い物体がクランプ５２に向かって押される。送り手段５４は、クランプ５２から後方に細長い部材を引くように逆動させることができるが、ほとんどの環境では、システム６の動作によってすでに微細機械加工された細長い物体の一部を再びクランプに引き込むのは望ましくないので、通常の動作では、細長い物体は、一方向に送られることが理解されるであろう。クランプ５２は、はずれた位置（クランプを通る穴が、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の直径より大きい）にあり、それにより、クランプを通してガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を容易に送ることができる。クランプ５２を通過した後、カテーテル要素またはガイドワイヤ要素または他の細長い物体８は、円形鋸刃３８を通過して十分遠くまで送られ、それにより、刃と対面する細長い物体の表面において、またはそれを通って切込み（切り溝）を作成するように、適切な位置にある。
【００２６】
カテーテル要素、ガイドワイヤ要素、または他の細長い物体８が、内部に切削を作成するように適切に配置されたとき、クランプ５２は、作成される切り溝に隣接した位置に物体を固定して保持するように係合し、鋸刃３８は、切削接触するように前進する。切削前、鋸刃３８は、細長い物体から離れて収縮して配置される。収縮位置は、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の垂直方向上または下、および水平方向のいずれかまたは両方に引き出すことができる。水平可動部材２４のみが存在する場合、運動は、実質的に細長い物体に対する前進および後退である。鋸刃３８の直径が、切削されている通常の細長い物体の直径よりはるかに長いので、刃は、本質的に垂直切り溝を作成することが想定される。刃が傾斜している場合、または中心から上または下にわずかにずれて細長い物体と接触した場合、切削は、刃の外周のコード線の面にあり、切削の深さは、細長い物体が円筒である場合、切り溝の端部と一致する細長い物体の外周のコードの長さと一致する長さ、または他の断面形状の切り溝の端部を接続する単純な直線と一致する長さを有する刃の外周のコード線の位置に対応することが想定される。理解されるように、水平可動部材２４が、細長い物体の上または下における水平移動によって細長い物体を切削するように構成された場合、切削は、刃の磨耗を無視して、物体を通る一様な深さの直線となる。後者の実施形態において刃の磨耗を補償するために、水平部材２４の位置は、一実施形態では調節可能とすることができる。これを実施することが可能である方式の例は、上記で記述した垂直可動部材１４および他の構造を提供することであるが、他の方法を使用することもできる。したがって、動作の１つの方法は、垂直移動によって切削の深さを設定し、次いで、刃を前後に水平に反復して移動させることである。切削の位置は、操作手段５４および／または回転クランプ５２を有する操作手段による細長い物体の回転および併進によって決定される。
【００２７】
他の実施形態では、切削は、垂直移動および水平移動の両方を提供して、鋸刃３８の第１移動が、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８に向かって切削の所望の深さまで水平に前進するように、垂直可動部材および水平可動部材を作動させることによって実施することができる。これは、水平可動部材２４をそれが取り付けられている垂直可動部材１４に対して移動させることによって達成される。水平可動部材２４は、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８において所望の深さの切込みに到達するまで、物体に向かって移動する。次のステップは、垂直可動部材１４を物体（ならびに物体が移動式に結合されたベース１０）に対して上方または下方（先行ステップにおいて細長い物体の上または下に移動したかに応じて）に移動させ、それにより切削を作成することを含む。次いで、鋸刃３８は、垂直可動部材１４をガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体から後退させることによって収縮される。一実施形態では、水平部材は、次の切削が異なる深さにあるとき、またはすべての切削が完了したとき、あるいは刃の磨耗の調節が望ましいときのみ移動される。
【００２８】
一般的な場合であるように、複数の切削を作成する場合、コレットクランプ５２は、解放され、細長い物体は、切削の間を移動する。ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８は、通常、カテーテルの全長に沿って次の切削の望ましい縦方向位置まで、送りローラ６６の回転によってクランプ５２を通って送られる。次いで、切削の回転位置が所望通りになるように、細長い物体を回転させる。コレットクランプ５２は、細長い物体が縦方向に前進した後であるが切削前であるならいつでも再係合させることができる。そのようにプログラムされた場合、システム６は、コレットクランプ５２が閉じているときのみ、細長い物体を回転させ、それにより、細長い物体８の異なる位置を鋸刃３８に対して暴露させるように物体を回転させる際に、細長い物体８をさらに支持することができる。
【００２９】
理解されるように、水平位置または垂直位置は、比較的一定に保つことができ、この２つの他方は、機械加工動作において刃３８の方向とすることができる。この実施形態では、鋸刃３８は、切削の深さが変化する場合、切削を作成するために、水平または垂直に移動し、次いで、垂直または水平にそれぞれ移動する。すべての実施形態において、上記で概述したステップは、すべての所望の切込みが作成されるまで、必要なだけ頻繁に反復される。すべての所望の切込みが作成されるのは、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８が、送りローラ６６および対向するピンチローラ６０によってつかむことがもはやできない時間に相当する可能性がある。
【００３０】
図１３を参照すると、鋸刃を結合するためのスピンドルを備える水平可動部材を有する実施形態が、上記では記述されているが、垂直可動部材および水平可動部材の配置は、図１３に示すように、交換することができる。この構成では、水平可動部材１４４は、ベース部材１４２および垂直可動部材１４６に結合され、垂直可動部材１４６は、それに回転式に結合されたスピンドル１４８を有する。そうでない場合、装置は、上記で記述したように機能する。
【００３１】
図１４を参照すると、本発明の他の実施形態では、レバーアーム１５０が、ベース部材１５４に旋回式に接続されて、旋回軸からスピンドル端部１５２の刃３８までのレバーアームの長さによって決定される深さまで、細長い物体８において切削を形成する。上記で記述したマイクロメータカリパヘッドなどの作動装置（図示せず）は、アームとベース１５４との間に配置することができる。代替として、この実施形態では、アームの移動は、旋回アームの旋回軸の回りの制御された回転運動を提供するように、ステッパモータおよび減速ギアを組み込んでいるギアドライブ（図示せず）によって達成することができる。一実施形態では、旋回アームの長さは、たとえば、所与のアームの入れ子式構成と、アームの長さを変更するようにアームを延長または収縮させるマイクロメータカリパヘッド（図示せず）とを組み込むことによって、可変とすることができる。アームの長さを変化させるための作動は、他の実施形態に関して上記で議論したように、カリパヘッドを作動させるためにステッパモータ（図示せず）をさらに組み込むことができる。
【００３２】
図１５を参照すると、上記で記述した一実施形態では、垂直可動部材が省略され、刃３８を担持する水平可動部材２２４が、切削行為を提供するように、細長い物体８に対して前進および後退する。この実施形態は、図１Ａおよび１Ｂに示した実施形態とほとんどの点について同様であり、ほとんどの同じ要素を含む。水平可動部材２２４は、たとえば交差ローラ軸受スライドによって、水平結合面１８においてベース部材２１０にスライド式に結合される。この実施形態では、水平可動部材は、刃３８の中心が、ガイドワイヤ要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の中心とほぼ位置合わせされるように、垂直に配置される。
【００３３】
水平可動部材２２４は、また、ベース２１０に接続されてそれを通過し、線形運動作動装置２００によって、ベースに関して水平に移動するように作動される。この作動装置は、一端においてベース２１０に固定され、他端において水平可動部材２２４に固定される。線形運動作動装置は、部材２２４が非常に正確で制御可能な前進および後退の水平運動をするのに適した多くの装置の１つを備えることができる。そのような作動装置は、たとえば、ウォームギア、ラックピニオンギア、あるいはねじ込みジャックねじを有するシザー、あるいは回転運動を併進運動に変換するのに適したある他の構成を含めて、減速ギアセットを有する電気モータを備えることができ、または、微細制御可能液圧およびピストンシステムを備えることができる。一実施形態では、線形運動作動装置２００は、ベルトまたはギアによってマイクロメータカリパヘッドまたは回転入力に関して制御された線形運動を与える微細ねじ山を有する同様の装置に結合された、電気ステッパモータを備えることができる。マイクロメータカリパヘッドは、一端においてベース２１０に接続され、他端において水平可動部材２２４に接続される。この構成は、ステッパモータを段階的に動作させることによって非常に小さい増分の予測可能な方式で水平可動部材の水平運動が行われることが有利である。
【００３４】
また、ベース２１０と水平可動部材２２４との間には、連結２０４を介して水平可動部材に接続された位置センサ２０２が配置される。センサは、ベースに関する水平可動部材２２４の前進または後退および／または位置の独立した検出および測定を提供し、制御装置８０に接続される。この制御装置は、刃３８の位置の位置フィードバック制御を可能にし、そうでない場合は以下でより詳細に記述する制御を可能にする。センサ２０２は、光学線形エンコーダ、ＬＶＤＴ、線形可変差動キャパシタ（ＬＶＤＣ）、またはベースおよび拡張として機械加工される細長い物体８に関する部材２２４の物理的な位置を測定するあらゆる他の適切に正確な手段とすることができる。代替として、そのような位置フィードバックを与えて、カリパヘッドの精密な機能を想定するために、回転光学エンコーダまたは回転作動キャパシタを、マイクロメータカリパヘッドの回転部分と共に使用することができる。光学エンコーダ、ＶＤＴ、ＬＤＣ、および他の適切な位置センサ装置は市販されており、当業者には周知である。
【００３５】
しかし、センサ２０２は、随意選択である。代替として、部材２２４の延長および収縮は、ステッパモータの段階的動作を監視することにより簡単に監視することが可能であるが、その理由は、各ステップが、回転の既知の量と対応し、またマイクロメータカリパヘッドによって線形運動の既知の量と対応するからである。既知の基準位置からステッパモータのステップをカウントすることによって、細長い物体に対する刃の位置を決定することができる。
【００３６】
あらゆる場合における位置の監視は、センサからの信号またはステッパモータのステップのカウント数を水平部材２２４、したがって刃３８の位置に相関させる制御装置の中にプログラムされたソフトウエアを含む。他の実施形態では、この原理を示す例として、作動装置２００において組み込まれたマイクロメータカリパヘッドなどギア減速システムに回転光学エンコーダを相互接続することが可能であり、システムは、任意の所要の時間において光学エンコーダの基準点からの正味の角度回転を監視するソフトウエアによって、部材２２４の線形延長の量を評価する。マイクロメータカリパヘッドの回転は、この実施形態ではギア減速システムに依拠させて、必ずしもステッパモータによる必要はないとすることができる。その理由は、カリパヘッドへの適切な減速ギアを有する電気モータは、線形位置の計算を可能にする光学エンコーダからフィードバックを受信する制御装置の中にプログラムされたソフトウエアによって制御することが可能であるからである。
【００３７】
それにもかかわらず、一実施形態では、少なくとも１つの独立した位置感知能力が提供され、刃３８と物体との間の第１接触点を正確に特定し、次いで、細長い物体の中への切削の深さを監視することによって、カテーテル要素またはガイドワイヤ要素などの細長い物体８をより精密に機械加工する際に有利であるように使用される。
【００３８】
一般に、システム６の重要な構成要素は、位置感知手段である。たとえば、細長い物体を切削間においてどの程度前進させるか、またはどの程度およびどの方向に回転させるか、ならびに直前で記述したようにどの程度の深さまで切削するかをシステムが決定する方式は、機械加工動作が反復可能かつ正確であるように、正確な感知、および／または制御、運動についてある方法論があることを意味する。すなわち、精密な切削は、カテーテルの精密な位置決めをも必要とする。精密な位置決めは、細長い物体および刃の互いに関する運動の制御について正確さを必要とする。細長い物体８が、鋸刃３８およびクランプに関してある位置を検出して、情報を制御装置８０に提供することができるセンサを提供することができる。この制御装置は、必要な信号を感知して、機械加工プロセスにおいて作成される各切削についてシステム６のすべての構成要素を適切に配置することによって、すべての構成要素の運動を調整する。
【００３９】
この概念を、図４のブロック図に一般的に示す。一実施形態の細長い物体切削システム６は、垂直稼動部材１４を位置決めするように構成された制御装置８０からの矢印８２として示された入力を有するように示され、入力は、水平可動手段２４を位置決めするための矢印８４と、操作手段５４および／またはクランプ５２の回転を制御するための入力を示す矢印８６と、送りローラ６６を制御するための入力を示す矢印８８として示されている。クランプおよびスピンドルモータの２つの制御入力も、それぞれ矢印８７および８９として示されている。図４のブロック図は、矢印９２によって示すように、システム６からの位置情報を受信するセンサ手段９０をも示す。この情報は、矢印９４によって示すように制御手段８０に伝送され、それにより、この情報を処理して、適切な制御信号８２、８４、８６、および８８をシステム６に伝送することができる。センサ手段は、選択された特定の制御アルゴリズムを実施するためにどの程度の量の位置フィードバック情報が望ましいかに応じて、１つまたは複数とすることができる。
【００４０】
たとえば、鋸刃３８に対する細長い物体８の位置を決定するいくつかの代替方法が存在する。一実施形態では、センサ手段９０は、図５のブロック図の形態において示す電気伝導感知回路１００を含むことができる。細長い物体８に使用される材料が、導電性である場合がある。さらに、鋸刃３８も、導電性とすることができる。その結果、鋸刃３８を導電性の細長い物体８と接触させることにより、電気回路を完成することができる。鋸刃３８が細長い物体８と突然接触しないように、鋸刃を十分ゆっくり移動させることによって、接触の瞬間を基準点として使用することができ、それにより、細長い物体の表面と刃の第１接触から細長い物体の中へ所望の深さの切削を作成するように、鋸刃３８を適切な水平距離移動させることができる。
【００４１】
図６は、相対位置感知の代替方法を示す。この実施形態では、機械的ドラグ検出手段が、鋸刃３８に結合される。ドラグ検出手段１０２は、鋸刃３８の駆動手段１０４、または鋸刃３８のスピンドル３２に結合することができる。すなわち、ドラグ検出手段１０２は、抗力が鋸刃３８と遭遇するときを検出するあらゆる適切な装置である。たとえば、この目的のための１つの装置は、刃３８を回転させる軸のトルク負荷を測定するトルク変換器である。一実施形態では、モータ３４によって引き出される出力は、監視され、必要とされる出力の増大は、トルク負荷の増大を表す。具体的には、刃が制御システムによって既知のまたは推測された細長い物体に近接して結合され、その後、Ｋｅｒａを細長い物体の中へ延長する際、刃がより多くの材料と遭遇する際に、トルクが増大し、既知の材料および幾何形状で形成された物体に関する切削動作の第１部分において、切削の深さに付随する出力要求の増大に関してシステムが較正されるとき、第１接触の時間および／または刃の位置の非常に精密な表示を有することができる。細長い物体に向けた刃のさらなる移動のその後の微細な制御が、精密な深さの制御を可能にする。
【００４２】
図７は、他の実施形態における、回転検出器手段１０６を使用する位置感知の方法を示す。１つの方法は、回転速度のわずかな減少を、モータへの出力を対応して低下させずに検出して、切削が一定であることを示すものである。これは、刃と細長い物体との第１接触の改善された表示を提供するように、以前に議論した実施形態において引き出した出力を感知することと組み合わせることができる。他の実施形態では、鋸刃３８のわずかな部分的回転でさえ検出する回転センサを使用することができる。スピンドルが、垂直方向に振動し、水平方向に緩慢に前進する際に、このわずかな回転は検出される。刃３８がスピンしていない場合、刃が前後方式で水平または垂直に移動している際に、刃と細長い物体とがわずかに接触したとき、刃３８が回転する。したがって、刃を一方向に振動させ、同時に直交方向に細長い物体に向かって前進させることにより、一定の検出が与えられる。
【００４３】
他の実施形態では、刃３８および細長い物体８の接触点の周辺において、振動、具体的には音声振動の変化によって、第１接触を感知することができる。たとえば、回転刃からの音声振動のピッチが、接触の際に変化し、音声変換器および適切な回路によって、この変化を感知することができる。
【００４４】
細長い物体８に対する鋸刃３８の位置を検出するように構成されたセンサ９０の他の実施形態は、図８のブロック図の形態に示すように、光検出器１０８を使用するものである。光検出器手段１０８は、鋸刃３８と細長い物体８との接触を検出することができるように配置される。光ビームおよび検出器など、この検出器１０８を実施するために使用することができるさまざまな光学装置が存在し、光ビームは、接触によって検出可能なように変更される。代替として、画像データを連続的に分析して、接触を検出する画像捕獲装置および適切なソフトウエアを使用することができる。たとえば、刃および細長い物体を横切って、電荷結合または電荷注入撮像チップアレイの上に射影された光ビームにおける刃および細長い物体の影の第１接触を検出して、第１接触を示すことができる。
【００４５】
以上の多くの変更された例により、接触を検出する多くの手段が可能であることが理解されるであろう。上記で記述した伝達方法に関するさらなる詳細について、以下で与える。
【００４６】
上記で記述したさまざまな感知手段９０に関する本発明の一態様は、刃の位置を知ることが重要なだけでなく、刃の磨耗の程度を知ることも重要であるということである。上記のセンサの実施形態のすべては、本質的に、刃３８が経験する磨耗を補償することができる。すなわち、刃３８の正確な位置を決定する方法のいずれも、刃３８のサイズが一定であるという想定に依拠しない。センサ実施形態９０のすべては、鋸刃３８の事前に確定されたサイズに基づいていない第１接触の位置を動的に決定することによって、鋸刃３８の磨耗を説明する。代わりに、センサ９０は、接触が行われているときを決定し、それに応じて刃３８または細長い物体８の位置を調整する。
【００４７】
また、理解されるように、微細制御を有するステッパモータと、ベースに関する刃の運動の作動および制御する微細制御装置とを使用することは、基準点からのステッパモータのステップの数を単に追跡することによって、同様に正確な位置感知が可能であることを意味する。ギア減速によってステッパモータから線形作動装置に可能な追加の正確さが与えられた場合、運動が誘起されるのと同時に、位置を正確に推測することができる。
【００４８】
ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体切削システム６の動作の上記の記述は、クランプ５２が果たすさまざまな役割について記述する。円形鋸刃３８が、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８において切削を作成しているとき、クランプ５２は、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を固定して保持する。切削が、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８において作成されたとき、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８は、クランプをガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の回りからはずすことによって、クランプ５２を経て送られる。はずされた後、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８は、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８上の次の切込み点が、鋸刃３８に対する位置にあるようになるまで、クランプ５２を通して送られる。クランプ５２は、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８が切削中に移動するのを再び防止するために、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の回りに的確に配置されるように再度係合する。
【００４９】
上記の記述から、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の中への切削の幅は、円形鋸刃３８の幅に限定されることを理解されたい。したがって、より広い刃は、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８が、鋸刃３８をわずかに通り過ぎて前進することを必要とする。しかし、前進は、切削を実施している最中は行われない。鋸刃３８は、クランプ５２が、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８の回りからその前進中にはずれることができるように引き出されなければならない。これは必要であるが、その理由は、クランプがはずれているときに、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体の切削を可能にすることにより、不正確または使用不可の切削が創出されるからである。
【００５０】
好ましい実施形態の変形形態を、クランプ手段５２が修正されている図９Ａおよび９Ｂに示す。図９Ａからわかるように、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を下から支持するためのスロット１１２を内部に有する静止支持面１１０が提供される。スロット１１２は、切削前、切削中、および切削後、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を誘導し、保持する。ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を保持することにより、より精密な切削が可能になるだけでなく、そうでない場合に生じる可能性があるガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８に対する損傷が防止される。可動圧締め部材１１４またはアンビルも提供され、それにより、アンビル１１４とスロット付き担持面１１０との間において圧締めされたガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８に力を加える。図９Ｂも、アンビル１１４が担持面１１０に関して垂直に移動することを可能にする機構１１６をアンビル１１４が有することを示す。図９Ｂでは、垂直移動機構１１６は、軸受として示されている。
【００５１】
図９Ｃは、アンビル１１４の代替実施形態を示すために提供される。図示するように、アンビル１１４は、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８を切削のためにより確実に保持するスロット１５８を有する。
【００５２】
図１０は、図１Ａおよび１Ｂに示したスピンドル３２および鋸刃３８の構成に対する修正を示す。具体的には、複数の鋸刃３８が同じスピンドル３２の上に平行に取り付けられて示されている。これは、鋸刃３８が必然的に同軸状であることをも意味する。また、個々の鋸刃３８が、他のいずれよりも、ガイドライン要素またはカテーテル要素または他の細長い物体８において深い切込みを作成しないように、鋸刃３８が、同じ直径を有していることが好ましい。しかし、スピンドル３２または鋸刃３８が、システム６から容易に取り外し可能である場合、直径が変化する鋸刃を同じスピンドル３２の上に取り付けて、異なる深さを有する一貫したパターンの切削を達成することが可能である。
【００５３】
図１１Ａは、図１０の複数鋸刃３８組立て品と関連して使用するべきであるクランプ機構１２０を示す。クランプ機構１２０は、カテーテル８を複数の鋸刃３８によって切削する最中に、カテーテル８を適所に保持することができる。これは、カテーテル８を受ける凹みまたはスロット１２４を有する圧締め表面１２２を提供することによって達成される。圧締め表面には、リーフばね１２６が結合される。リーフばね１２６は、いくつかのフィンガ１２８からなり、このフィンガは、カテーテル８を切削している間、スロット１２４に留まるようにカテーテル８に力を加える。スロット１２４に垂直に、圧締め表面１２２からクランプ機構１２０を完全に通過して背面１３６まで延びる複数のスロット１３０（クランプフィンガ１３２を作成する）が配置され、このスロット１３０を通って、鋸刃３８は延長され、それによりカテーテル８を切削する。リーフばね１２６のフィンガ１２８は、通常、複数のスロット１３０間の間隔に等しい距離において間隔をおいて配置される。これにより、鋸刃３８が、カテーテル８の切削中に、リーフばねフィンガ１２８と偶然には接触しないことが保証される。
【００５４】
圧締め表面１２２のスロット１２４を通してカテーテル８を送るのを可能にするために、リーフばね１２６のフィンガ１２８を圧締め表面１２２から上昇させる機構が存在しなければならない。図１１Ａは、圧締め機構１２０を通る複数の穴１３４を示し、クランプフィンガ１３２あたり１つの穴１３４がある。図１１Ｂは、これらの穴１３４と、より重要には、穴１３４を通ってクランプ機構１２０の背面１３６から圧締め表面１２２まで延びる複数の押しロッド１３６とを示す。クランプ機構１２０が、クランプをはずして、カテーテル８を移動させるように命令されたとき、複数の押しロッド１３６を同時に押すレバーアームまたは他の機構は図示されていない。
【００５５】
図１２は、本発明の他の実施形態を示す。垂直可動部材１４は、それぞれがそれ自体の関連する１つまたは複数の鋸刃３８を有する２つの水平可動部材２４の上に部材を配置することが可能である他の形状を有するように示されている。この実施形態は、カテーテル表面上の外周上の異なる確定点において、カテーテル８を同時に切削することを可能にする。これは、カテーテル８上の対角対向位置などに複数の切込みを有するカテーテルにおいて切削する際に特に有用である。
【００５６】
好ましい実施形態は、鋸刃を結合するためのスピンドルを備える水平可動部材を有するように確定されているが、垂直可動部材および水平可動部材の配置は、図１３に示すように交換することができることに留意されたい。この構成では、水平可動部材１４４は、ベース部材１４２および垂直可動部材１４６に結合され、垂直可動部材１４６は、それに回転式に結合されたスピンドル１４８を有する。
【００５７】
図１４に示す本発明の他の代替実施形態では、レバーアーム１５０が、ベース部材１５４に旋回式に接続され、スピンドル端部１５２を位置決めするために、垂直および水平に移動することができるように、少なくとも２つの自由度で移動することができる。
【００５８】
明らかにするべきである本発明の他の態様は、カテーテルを回転させることは、回転可能圧締め機構を使用することに限定されないということである。たとえば、クランプは、回転不能とし、はずして、カテーテル送り機構がカテーテルを回転させ、次いで、追加の切込みを作成するために、クランプを再度係合させることができるようにすることができる。さらに、追加の切込みを作成する前に、クランプおよびカテーテル送り機構を共に回転させることができる。
【００５９】
本発明の代替態様は、現行の好ましい実施形態の回転刃の代わりに、非機械式切削機器を代用することを含む。たとえば、システムの上に取り付けられた材料を貫通して切削するために、レーザを提供することができる。
【００６０】
また、回転刃は、使用することができる唯一のタイプの機械刃ではないことも理解されたい。従来の「鋸」刃も提供することができる。
図１５は、本発明の他の実施形態の概略図である。この実施形態は、ほとんどの点について図１の実施形態と同様であり、ほとんどの同じ要素を含む。共通の要素の完全な記述については、上記の図１の記述を参照されたい。しかし、図１の垂直可動部材１４を有するのではなく、この実施形態は、水平結合面１８においてベース部材２１０に同様に結合された水平可動部材２４４のみを備える。この実施形態では、水平可動部材は、刃３８中心がカテーテル８の中心とほぼ位置合わせされるように垂直に配置される。
【００６１】
水平可動部材２２４は、ベース２１０に固定された線形運動変換器２００に接続され、それによって作動される。線形運動変換器２００は、電気モータ、液圧システムなど、部材２２４が非常に正確な制御可能な前進および後退の水平運動をするのに適した任意の装置を備えることが可能である。好ましい実施形態では、線形運動変換器２００は、電気ステッピングモータを備え、これは、マイクロメータに見られるものと同様の高精度ギア減速システム（図示せず）を介して部材２２４に結合される。この構成は、非常に小さい増分で水平可動部材の回転を可能にすることが有利である。
【００６２】
ベース２１０には、センサ２０２も固定され、このセンサは、連結２０４を介して水平可動部材２２４に接続される。センサ２０２は、水平可動部材２２４の前進位置または後退位置の独立した検出および測定を提供し、以下でより詳細に記述するように制御装置８０に接続される。センサ２０２は、光学線形エンコーダであることが好ましいが、代替として、回転光学エンコーダ、線形可変差動変成器（ＶＤＴ）、線形可変差動キャパシタ（ＬＤＣ）、または部材２２４の物理的な位置を測定するあらゆる他の適切に正確な手段を備えることが可能である。光学エンコーダ、ＶＤＴ、ＬＤＣ、および同様の装置は市販されており、当業者には周知である。
【００６３】
しかし、センサ２０２は、随意選択である。代替として、部材２２４の延長および収縮は、ステッパモータの延長の量を監視することによって、変成器２００の制御により簡単に監視することが可能である。たとえば、回転光学エンコーダを変成器２００の一部であるギア減速システムに相互接続して、任意の所与の時間に光学エンコーダの全角度回転を監視することによって、部材２２４の線形延長の量を評価することが可能である。ギア減速システムの回転は、光学エンコーダからフィードバックを受信する制御装置のソフトウエアによって制御することが可能である。
【００６４】
カテーテルまたはガイドラインにおいて精密な切削を作成するとき、切削刃の磨耗を補正し、また切削の深さを正確に測定および制御する手段を有することが好ましい。図１６は、これらの所望の特徴を提供するために、電気接触検出システムを組み込んでいる図１５の実施形態の部分的な概略図を提供する。このシステムでは、導電性であるカテーテル８は、線２０６を介して接地される。やはり導電性である刃３８は、線２０８を介して、抵抗２１４を経て電圧源２１２に接続され、それにより、刃３８とカテーテル８との間に電位差を創出する。このシステムと関連して使用されるあらゆる切削流体または冷媒は、非導電性である必要があることが明らかであろう。
【００６５】
刃３８がカテーテル８から離れているとき、線２０８の電圧は、抵抗２１４によって低減された、電圧源２１２によって生成される電圧と同じである。しかし、刃３８が、接地されているカテーテル８の表面から０．０００００２５４センチの数倍（１００万分の数インチ）の範囲内に接近したとき、電流がギャップの両端にアークを出し、線２０８において電圧ジャンプが即座に行われる。この電圧ジャンプの方向は、システムが、直流または交流で動作しているかによる。電圧がジャンプする瞬間を検出して、これを水平部材２２４の位置に関する既知の情報と比較することによって、システムは、その動作を連続的に確認および調整して、高精度で一貫した切削を作成することができる。
【００６６】
線２１６は、線２０８を制御装置８０に接続し、したがって、この制御装置は、線２０８の電圧を評価して、その電圧がゼロに降下するときを検出することができる。制御装置８０は、線２１８を経て再び電圧源２１２に接続され、また、フィードバックおよび制御のために、線形運動変成器２００およびセンサ２０２に接続される。したがって、制御装置は、刃３８とカテーテル８との間の接触の瞬間を検出し、センサ２０２により、そのような接触が行われたときの部材２２４の正確な位置を感知して、変成器２００への信号により、部材２２４の運動を調節することによって、切削の深さを非常に正確に監視して、調節することができる。
【００６７】
動作の例として、刃３８が、使用により磨耗する際に、直径は減少し、水平運動のさらにより後の点においてカテーテル８の表面と接触するようになる。切削の深さが、動作の開始時に確立された変成器の設定によってのみ決定される場合、切削は、徐々により浅くなり、最終産物の品質および特性に悪影響を与えることになる。しかし、制御装置８０が、各切削の開始時に刃３８とカテーテル８との接触を感知して、センサ２０２から真の位置情報を同時に受信するので、制御装置は、切削の適切な深さを維持するために、毎回部材２２４を適切な距離だけ延長するように、変成器２００に信号を送ることができる。
【００６８】
図１６に示したシステムは、直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）で動作するように構築することができることが明らかであろう。図１７は、ＤＣ接触検出回路について、線電圧v.（垂直軸２２０）対円筒物体に向かう刃の移動距離（水平軸２２２）のグラフである。電圧v.は、刃およびカテーテルが離れているとき、２２６において示すように一定であるが、刃が、カテーテルの表面から０．０００００２５４センチの数倍（１００万分の数インチ）にある接触点２３０に到達したとき、２２８において示すようにゼロにジャンプする。好ましい実施形態では、ＤＣ線電圧v.は、システムが標準的なデジタル制御装置と共存可能であるように、５ボルトである。したがって、電圧の状態は、接触または非接触であるオンまたはオフを表すデジタル信号として制御装置によって認識可能である。
【００６９】
ＡＣを使用するとき、図１６のシステムは、刃とカテーテルとの間の接触を検出するだけでなく、容量特性を使用して近接度をも検出する。ＡＣでは、刃とカテーテルとの電位差は、正の励起電圧（Ｖe）および負の励起電圧（−Ｖe）の両方を有する。図１８は、ＡＣ接触検出回路の励起電圧Ｖe（垂直軸２３２）対円筒物体の表面への近接度（水平軸２３４）のグラフである。刃がカテーテルの表面に接近する際に、励起電圧Ｖeは、ゼロからＶeと−Ｖeとの間のある電圧まで予測可能な方式で増大し、この電圧の変化を曲線２３６によって表す。当業者なら、キャパシタンスの原理を使用して曲線２３６を予測することができ、したがって、それを表す信号を受信する制御装置は、検出Ｖeに基づいて、刃とカテーテルとの距離を計算することができることを理解するであろう。
【００７０】
刃が、カテーテルの表面から０．０００００２５４センチの数倍（１００万分の数インチ）にある接触点２３８に到達したとき、ゼロにジャンプするのではなく、検出電圧は、２４０において示すように、完全値Ｖeに即座にジャンプする。ＤＣ実施形態の場合のように、ＡＣ電圧のこのジャンプを検出することによって、制御装置は、刃および部材２２４に対するカテーテルの縁の位置を正確に検出して、必要に応じてシステムを調節することができる。
【００７１】
このシステムのさらなる利点は、カテーテルの材料における不規則性を補正する能力である。本発明によって予期される非常に微細な中実または管状のワイヤは、直径の変動、円形からの逸脱など、すべての種類のワイヤに一般的である製造上の欠陥を被る可能性がある。さらに、これらの不規則性は、ワイヤの全長に沿って変化する可能性がある。これらの欠陥の検出および補正は、本発明により可能である。図１９は、円筒物体の形状について欠陥を検出するシステムの断面図を示す。
【００７２】
図１６のシステムが動作しているとき、カテーテル８の表面の位置は、刃３８がカテーテルと接触するたびに検出される。切削が、ここでは４５度ごとに示されているが、さまざまな角度位置２４２においてカテーテルに作成される際に、カテーテルの断面の真円度および寸法が検出されて、記録される。図１９に示すように、カテーテルの外面２４４は、理論的な円形断面２４６と比較して不規則である。
【００７３】
システムがこの不規則性を検出するので、制御装置８０は、所望の特性を有するカテーテルを作成するために、あらゆる所与の切削の深さを調節することによって、この不規則性を補償することができる。たとえば、カテーテルが第１軸について円形から５％ずれて（理論的な直径より大きいまたは小さい）検出された場合、および第２軸について円形から１０％ずれて（より大きいまたは小さい）検出された場合、システムは、第１軸について５％（より浅いまたは深い）だけ、および第２軸について１０％（より浅いま多は深い）だけ、切削の深さを調節することによって補償することが可能である。代替として、制御装置は、さまざまな軸に対して検出された断面形状の慣性モーメントを計算し、結果的なカテーテルが、不規則な形状にもかかわらず、所与の位置において所望の完成モーメントを有することを保証するために、所与の切削の深さを調節するようにプログラムすることが可能である。切削が進むにつれ、不規則性は変化する可能性があるが、これも、記述したように以上の方式で検出される。
【００７４】
さらなる利点をも本発明により実現することが可能である。たとえば、記述したように作成される一連の切削は、識別用のＳＰＣ記号またはバーコードを創出するように、カテーテルまたはガイドワイヤの上に形成することが可能である。本発明者は、一連の切削は、１００ビットの情報を容易に収容することができることを発見し、この情報を使用して、特定のカテーテルのバッチ数、その材料の供給者、製造日などを示すことが可能である。そのようなバーコードは、カテーテルに沿って任意の位置に配置することができ、たとえば、患者に特有のカテーテルガイドラインの製造を可能にするために使用することができる。患者が、特定の微妙なカテーテル手続きを必要とし、かつ比類なく困難な血管の解剖を提示しているが、手続きを数日待つことができる場合、医師は、その解剖を示すＭＲＩまたは他の診断情報をカテーテルの製造業者に送ることができる。次いで、その患者に特に設計された部位に特有の柔軟性を有するカテーテルまたはガイドラインを注文作成して、独自のＳＰＣコードで微細機械加工することができる。医師がそのカテーテルを受け取ったとき、医師は、自分が適切な品目を有することを確認するために単にコードを走査し、次いで医療手続きを開始する。
【００７５】
上記で記述した実施形態は、本発明の原理の適用の単なる例示であることを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱せずに、当業者なら、多くの修正および変形構成を考案することが可能である。添付の請求項は、そのような修正および構成を網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１Ａは、本発明の原理により実施される一実施形態の正面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した本発明の側面図である。
【図２】図１Ａおよび１Ｂに示した垂直移動部材の他の実施形態を示す図である。
【図３】図１Ａおよび１Ｂに示した水平移動部材の他の実施形態を示す図である。
【図４】切削組立て品制御手段およびセンサ手段の相互関係を示すブロック図においてシステムを示す概略図である。
【図５】一実施形態における接触センサシステムを概略的に示すブロック図である。
【図６】接触保護システムの他の実施形態を示す図である。
【図７】感知システムの他の実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図８】他の実施形態における感知システムを概略的に示すブロック図である。
【図９Ａ】システムの他の実施形態におけるクランプの正面図である。
【図９Ｂ】図９Ａのクランプの側面図である。
【図９Ｃ】クランプの他の実施形態の正面図である。
【図１０】他の実施形態における鋸刃構成の側面図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０の鋸刃の実施形態と共に使用することができるクランプの側面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示したクランプ構成の正面図である。
【図１２】他の実施形態におけるシステムの一部の正面図である。
【図１３】他の実施形態を示す正面図である。
【図１４】他の実施形態を示す正面図である。
【図１５】他の実施形態を示す正面図である。
【図１６】図１５に示したシステムの概略図である。
【図１７】図１６に示した線電圧対刃移動距離のグラフである。
【図１８】図１６に示したシステムのＡＣ実施形態における誘導電圧対円筒物体の表面に対する近接度のグラフである。
【図１９】円筒物体の形状において欠陥を検出するシステムを示す正面詳細断面図である。
【図４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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