(57)【要約】      （修正有）【課題】医療装置において患者を支持及び位置決めする装置を提供する。【解決手段】患者支持手段と、患者支持手段を支持する位置決め機構とを備える。位置決め機構は、回動軸２６の周りのモーター駆動回動により患者支持手段を位置決めするモーター駆動回動ジョイント部材２４を有する。回転開放ユニット３６はモーター駆動回動ジョイント部材と関連する。この回転開放ユニットは、回動軸とほぼ同軸となると共に、位置決め機構を回動軸の周りで自由に回動させるように、モーター駆動回動ジョイント部材と近接し又はその内側に配置されたオーバーライド軸受６０を備える。回転ロック機構６４はオーバーライド軸受と協働する。回転ロック機構は、オーバーライド軸受を機械的に規定された角度位置にロックするロック状態と、オーバーライド軸受がロック解除され、位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動できるアンロック状態との間で切り換えることができる。【選択図】図２
2016165454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療装置において患者を支持及び位置決めする装置であって、
患者支持手段と、
患者支持手段を支持する位置決め機構とを備え、
前記位置決め機構は、回動軸の周りのモーター駆動回動により前記患者支持手段を位置決めするモーター駆動回動ジョイント部材を有する装置において、
当該装置は、モーター駆動回動ジョイント部材と関連する回転開放ユニットを有し、この回転開放ユニットは、
前記回動軸とほぼ同軸となると共に、前記位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動するように、前記モーター駆動回動ジョイント部材と近接し又はその内側に配置したオーバーライド軸受と、
前記オーバーライド軸受と協働する回転ロック機構とを備え、
前記回転ロック機構は、前記オーバーライド軸受を機械的に規定された角度位置にロックするロック状態と、前記オーバーライド軸受がロック解除され、前記位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動できるアンロック状態との間で切り換えることができる
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記オーバーライド軸受は、回動することにより第１のフランジと第２のフランジとを相互連結し、
前記回転ロック機構は前記第１のフランジにより支持されると共に、ロック部材を含み、
前記ロック状態において、ロック部材は第２のフランジと係合して、前記機械的に規定された角度位置において、前記２つのフランジ間で形態ロックトルク伝達が行われ、
前記アンロック状態において、前記ロック部材は第２のフランジから係合解除され、第１のフランジと第２のフランジとが自由に相対回転できる
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記ロック部材は、前記機械的に規定される角度位置において前記第２のフランジの凹部と係合するロックピンを含み、２つのフランジ間で形態ロックトルク伝達が行われる
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記ロック部材は、第２のフランジのテーパ形成されたガイド孔と係合するテーパ形成されたロックピンを含み、前記機械的に規定された位置において、阻止されるべき回転自由度の方向に自動芯立て機能が発揮される
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、付勢されて前記ロック状態に切り換えられ、付勢されない場合アンロック状態に切り換えられる
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、ロック位置においてロック部材を駆動するリニア駆動手段を含み、前記リニア駆動手段は電気的に、油圧により、又は空気圧により付勢され、
前記リニア駆動手段は、リニア駆動手段が付勢されない場合、ロック部材をロック位置から外れるように押圧する、好ましくはスプリングのような能動素子を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、
シリンダーチャンバ、ピストン、ピストンロッド、及びリターンスプリングを有し、シリンダーチャンバが通気された場合、リターンスプリングによりピストンロッドがシリンダーチャンバに収納される空気入りシリンダーと、
前記シリンダーチャンバに接続され、付勢された場合前記シリンダーチャンバを圧縮源に接続し、付勢されない場合通気する制御バルブとを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
さらに、前記位置決め機構のための支持ベースを有し、
前記回転開放ユニットは、支持ベースとモーター駆動回動ジョイント部材との間に配置されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構は、前記モーター駆動回動ジョイント部材により回動可能に支持され又は前記モーター駆動回動ジョイント部材を回動支持する支持部材を有し、
前記回転開放ユニットは、前記モーター駆動回転ジョイント部材と前記支持部材との間に配置した
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材は、前記回動軸と同軸の環状駆動ギィアと、当該環状駆動ギィアと係合して当該回動ジョイント部材をモーター駆動するピニオンとを含み、
前記環状駆動ギィアは前記回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持される
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材は、当該モーター駆動ジョイント部材をモーター駆動するモーターユニットを含み、モーターユニットは前記回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持される
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構は、２本のほぼ垂直な回動軸を規定する２つのモーター駆動回動ジョイント部材を備え、２つのモーター駆動回動ジョイント部材の各々は既に定義された回転開放ユニットと関連する
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材はほぼ水平な回動軸を有し、前記回転開放ユニットにはダンパー又はブレーキが設けられ、前記回転ロック機構がロック状態からアンロック状態に切り換わる際に、前記ほぼ水平の回動軸の周囲を回動することによる重力加速度を軽減する
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構はロボットアームとし、当該装置は、さらに、
少なくとも２つの回動自由度を有し、前記ロボットアームにより支持されると共に患者支持手段を支持する配向機構と、
前記配向機構と患者支持手段との間に配置され、２つの並進自由度を形成するＸＹ並進機構を含む並進開放ユニットと、
前記ＸＹ並進機構と協働し、機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構の２つの並進自由度をロックするロック状態と、２つの並進自由度がロック解除されるアンロック状態との間で切り換えられる並進ロック機構とを備える
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置において、前記並進ロック機構は、前記ロック状態において、好ましくは前記２つの並進自由度の各々のためのロックピンにより、前記機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構をロックする
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］
本発明は、一般的には、医療装置特に放射線治療装置に患者を支持及び位置決めする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］
このような装置は、患者位置決め装置（ＰＰＳ）とも称せられている。放射線治療装置においては、患者位置決め装置は、放射線治療装置に対して患者の位置及び向きを高精度に保証する必要がある。従って、現代の患者位置決め装置は、患者支持テーブルを空間的に位置決めするための３つの自由度（水平面に平行な２つの自由度及び垂直面に平行な１つの自由度）を含み、さらに、患者支持テーブルを空間的に配向する３つの自由度（一般的に、後退傾斜や前進傾斜、上側回転、及び患者支持テーブルのローリング移動）を含む。これら全ての自由度は、主として極めて高い縮小比を有する駆動手段を用いてモーター駆動され、低速モーター移動（安全性の理由のため）及び高精度な位置決めが達成されている。
【０００３】
［０００３］
最終の照射位置において、照射される患者は、患者位置決め装置により支持される患者支持テーブルと照射ノズルとの間に挟まれる。例えば、患者に発作、呼吸不全、及び他の問題が突然発生した場合、患者又は患者の特定の身体部分に一層良好に一時的にアクセスする場合、或いは医療装置又は患者位置決め装置に技術的な故障が発生した場合において、患者をサンドウィッチ位置から迅速に外す必要がある多くの状況が存在する。患者位置決め装置においてモーター駆動による自由度を用いることは、遅いという欠点があり、このような欠点は、患者位置決め装置自身が故障した場合、勿論解決策にはなり得ない。さらに、患者が上述したサンドウィッチ位置にある場合において、緊急停止ボタンが押されると、全てのモーター駆動による移動が不動化され、患者はシステムが再スタートするまでサンドウィッチ位置に放置されてしまう。
【０００４】
［０００４］
このような状況において患者を開放するため、最新の従来の患者位置決め装置は、患者位置決め装置の少なくとも１つのモーター駆動による自由度を例えば特別のクランクレバーのような専用の工具を用いて手動で起動させるように構成されている。しかしながら、駆動手段の極めて大きな減速比（reduction ratio）により、駆動手段を手動で動作させることは極めて遅すぎる。例えば、ある従来の患者位置決め装置では、患者を手動で開放するにはクランクレバーを１０００回以上回す必要がある。さらに、オペレーターは、患者を手動で開放するため、このような専用工具を有効に用いることができるようにトレーニングする必要があり、勿論専用工具が直ちに入手できることを保証する必要もある。最後に、駆動手段を手動で動作させる場合、患者位置決め装置を通常の動作で再使用する前に、患者位置決め装置の基点軸を新たに設定する必要がある。
【０００５】
［０００５］
従って、本発明の目的は、医療装置における患者を支持及び位置決めする装置において、上述した全ての欠点が発生せず、モーター駆動による自由度の少なくとも１つの自由度を手動により起動する解決策を提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］
本発明は、医療装置における患者を支持及び位置決めする装置を提供する。この装置は、患者支持手段と、患者支持手段を支持する位置決め機構とを備える。位置決め機構は、回動軸周りのモーター駆動回動により患者支持手段を位置決めする少なくとも１つのモーター駆動回動ジョイント部材を有する。本発明の第１の概念によれば、回転開放ユニットはモーター駆動回動ジョイント部材と関連する。この回転開放ユニットは、オーバーライド軸受及びこのオーバーライド軸受と協働する回転ロック機構を備える。オーバーライド軸受は、回動ジョイント部材と近接するように配置され又は回動ジョイント部材の内部に一体化され、回動軸とほぼ同軸となると共に回動軸の周りで自由に回動させることができる。回転ロック機構は、オーバーライド軸受を機械的に規定された角度位置にロックするロック状態と、オーバーライド軸受がロック解除され位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動でき、すなわちオペレーターが位置決め機構を回動軸の周りで手動により回動できるアンロック状態との間で切り換えることができる。オーバーライド軸受の軸はモーター駆動回動ジョイント部材の回動軸とほぼ同軸となるので、駆動手段の高縮小比によりモーター駆動回動ジョイント部材は仮想的に阻止されているが、オペレーターは、モーター駆動回動ジョイント部材が回動軸の周りで自由に回転できることを想起する。従って、手動により位置決め機構を予め設定した角度位置から外すことが可能になり、例えば患者又は患者の特有の身体部分に一層良好にアクセスし、その後手動により予め設定した角度位置に戻すことができる。さらに、位置決め機構の新たな基点設定が不要になる。
【０００７】
［０００７］
この装置の好適実施例において、オーバーライド軸受は、回動することにより第１のフランジと第２のフランジとを相互連結し、回転ロック機構は第１のフランジにより支持されると共にロック部材を含む。ロック機構のロック状態においては、ロック部材は、機械的に規定された角度位置において第２のフランジと係合し、２つのフランジ間の形態ロックトルク伝達が行われる。この機械的に規定された角度位置における第１及び第２のフランジ間の形態ロック係合は、回動軸から半径方向距離Ｄの位置で行われ、半径方向距離Ｄは好ましくは１００ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上とする。距離Ｄが長くなるほど、再位置決めの角度的精度は一層良好になる。回転ロック機構のアンロック状態において、ロック部材は第２のフランジから容易に係合解除され、第１のフランジと第２のフランジとが自由に相対回転することができる。これは、患者を一時的に開放した後に極めて良好な再位置決め精度が得られる極めて簡単な実施例である。
【０００８】
［０００８］
ロック部材は、機械的に規定される角度位置において第２のフランジの凹部と係合するロックピンを含み、２つのフランジ間で形態ロックトルク伝達が行われる。ロックピンは、好ましくは、テーパ形成されたガイド孔内に収納されるテーパ形成されたロックピンとする。このようなテーパシステムは自動芯立機能の観点より好ましいものであり、自動芯立機能を阻止されるべき回転自由度の方向に制限することも好適である。
【０００９】
［０００９］
ロックピンと第２のフランジとの間の摩擦を低減するため、ピンの先端を球形のドーム形状とし及び／又は摩擦低減材料でコーティングすることが有益である。或いは、ロックピンの先端面にローリングボールを設け、この先端面と第２のフランジとの間にローリング接触を形成する。
【００１０】
［００１０］
回転ロック機構の好適実施例では、例えば弾性素子特にスプリングのような能動素子の作用のもとで、付勢することによりロック状態に切り換え、付勢されない場合アンロック状態に切り換える。これにより、電源が作用しなくても、患者が迅速に開放されることが保証される。
【００１１】
［００１１］
凹部に検出器を実装し、ロックピンが凹部と適切に係合したかを検出する。このような検出器により、開放ユニットがロック解除される前に、ロック解除されたことを検出でき、これにより患者が開放される前に例えば医療装置の遮断のような予防手段をとるバッファ時間が形成される。
【００１２】
［００１２］
好ましくは、回転ロック機構のロック状態からアンロック状態への切り換えは、２つのリリースボタンを同時に押すことにより行われ、オペレーターは、２つの手を用いてこの切り換えを行う必要がある。
【００１３】
［００１３］
回転ロック機構の好適実施例は、ロック部材をロック位置に駆動するリニア駆動手段を含む。このリニア駆動手段は例えば電気的により、油圧により、又は空気圧により付勢され、リニア駆動手段が付勢されない場合、ロック部材をロック位置から外れるように押圧する好ましくはスプリングのような能動素子を含む。
【００１４】
［００１４］
回転ロック機構の簡単で極めて信頼性の高い実施例は、空気入りシリンダー及び制御バルブを含む。空気入りシリンダーは、シリンダーチャンバ、ピストン、ピストンロッド、及びリターンスプリングを含み、リターンスプリングは、シリンダーチャンバが通気された場合、ピストンロッドをシリンダーチャンバに収納する。制御バルブは、シリンダーチャンバに接続する。制御バルブが付勢された場合、制御バルブはシリンダーチャンバを圧縮源に接続する。付勢されない場合、制御バルブはシリンダーチャンバを通気する。
【００１５】
［００１５］
第１の形式の実施例において、回転開放ユニットは、回転ジョイント部材に隣接するように配置する。患者を支持及び位置決めする装置が位置決め機構のための支持ベースを備える場合、回転開放ユニットは、例えば支持ベースとモーター駆動ジョイント部材との間に直接配置することができる。位置決め機構は、モーター駆動回動ジョイント部材により回動可能に支持され又はモーター駆動回動ジョイント部材を回動支持する支持部材を有する場合、回転開放ユニットはモーター駆動回転ジョイント部材と前記支持部材との間に配置することができる。
【００１６】
［００１６］
第２の形式の実施例において、回転開放ユニットは、回動ジョイント部材、例えば回動ジョイント部材の駆動手段に配置される。例えば、モーター駆動回動ジョイント部材が、回動軸と同軸な環状駆動ギィア、及び環状駆動ギィアと係合するピニオンを有するモーターユニットを含む場合、環状駆動ギィアは、第１の実施例では、回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持される。別の実施例では、回動ジョイント部材をモーター駆動するモーターユニットは、回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持されることができる。
【００１７】
［００１７］
位置決め機構が、２本のほぼ垂直な回動軸を規定する２つのモーター駆動回動ジョイント部材を備える場合、回転開放ユニットは、好ましくは、２つのモーター駆動回動ジョイント部材の各々と関連する。
【００１８】
［００１８］
モーター駆動回動ジョイント部材がほぼ水平な回動軸を有する場合、ダンパー又はブレーキが位置決め機構と関連し、回転開放ユニットの回転ロック機構がロック状態からアンロック状態に切り換わる際に、モーター駆動回動ジョイント部材の回動軸の周囲を回動することによる重力加速度を軽減する。
【００１９】
［００１９］
好適実施例において、位置決め機構はロボットアームとし、当該装置は、さらに、少なくとも２つ（通常は３つ）の回動自由度を有し、前記ロボットアームにより支持されると共に患者支持手段を支持する配向機構と、配向機構と患者支持手段との間に配置した並進開放ユニットとを含む。この並進開放ユニットは、好ましくは、２つの並進自由度を形成するＸＹ並進機構と、ＸＹ並進機構と協働する並進ロック機構とを含む。この並進ロック機構は、機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構の２つの並進自由度をロックするロック状態と、２つの並進自由度がロック解除されるアンロック状態との間で切り換えられる。ロック状態において、配向機構の予め設定した向きは影響を受けないが、並進開放により、単に引っ張り及び押すだけで患者を手動で迅速に開放することができる。すなわち、患者支持手段の最初の位置及び向きは、ＸＹ並進機構をその機械的に規定された位置に戻すことにより、簡単に再確立することができる。
【００２０】
［００２０］
好ましくは、並進ロック機構は、ロック状態において、好ましくは２つの並進自由度の各々のためのロックピンにより、機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構を形態ロックする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
［００２１］
上述した構成や他の構成、本発明の概念及び効果は、本発明の実施例の以下の記述及び添付図面に基づいて一層良好に理解される。
【図１】図１は、医療装置において患者を支持及び位置決めする装置を示す線図正面図である。
【図２】図２は、関連する回転開放ユニットを有するモーター駆動回動ジョイント部材の第１実施例を示す線図的断面図である。
【図３】図３は、関連する回転開放ユニットを有するモーター駆動回動ジョイント部材の第２実施例を示す線図的断面図である。
【図４】図４は、関連する回転開放ユニットを有するモーター駆動回動ジョイント部材の第３実施例を示す線図的断面図である。
【図５】図５は、関連する回転開放ユニットを有するモーター駆動回動ジョイント部材の第４実施例を示す線図的断面図である。
【図６】図６は、ＸＹ並進開放ユニットの斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ロック状態の開放ユニットのロック機構を示す線図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ロック状態のアンロック状態の図７Ａのロック機構を示す線図である。
【図８】図８は、開放ユニットのロック機構のロックピン及び協働する凹部を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［００２２］
図１は医療装置において患者を支持及び位置決めする装置１０を線図的に示し、この医療装置は、例えば照射ノズル１２により線図的に示す放射線治療装置とする。しかしながら、装置１０は、他の医療装置において患者を支持及び位置決めするために用いることもできる。一般的には、本発明による装置は、患者を治療位置に高精度にモーター駆動により位置決めする必要があり、同時に患者を治療位置の外部に迅速に移動させる必要がある場合に、有益である。
【００２３】
［００２３］
図１に示す装置１０は患者支持手段１４を含み、この患者支持手段は通常は手段支持テーブルであり、患者カウチとも称され、治療椅子等とも称されている。図１において、患者支持テーブル１４は、照射ノズル１２に下側に位置する。照射される患者（図示せず）は、患者カウチ１４上に横たわり、照射ノズル１２と患者カウチ１４との間に挟まれる。患者をこの挟まれた状態の外部に移動させる必要がある多くの状況が存在する。
【００２４】
［００２４］
患者支持テーブル１４は、ロボットアームである位置決め機構１６により支持され、このロボットアームは、それ自身が床２０上に設けられ、凹部内に配置され又は外部支持構造体上に設けた支持ベース１８によりに支持される。本例では、ロボットアーム１６は、３つのアーム部材２２１、２２２、２２３（一般的に支持部材と称する）を備える。第１のアーム部材２２１は第１のモーター駆動回転ジョイント部材２４１を介して支持部材１８に連結され、この回転ジョイント部材２４１により、第１のアーム部材２２１はほぼ垂直に延在する第１の回動軸線２６１の周りで支持部材１８に対してモーター駆動回転することができる。第２のアーム部材２２２は第２モーター駆動ジョイント部材２４２を介して第１のアーム部材２２１に連結され、第２のアーム部材２４２により、第２のアーム部材２２２は第１の回動軸線２６１にほぼ平行な第２の回動軸線２６２（すなわち、第２の回動軸線２６２も垂直である）の周りで第１のアーム部材２２１に対してモーター駆動回動することができる。第１及び第２のアーム部材２２１及び２２２により、患者支持手段１４の水平Ｘ，Ｙ座標を既知の方法で調整することができる。第３のアーム部材２２３は第３のモーター駆動回転ジョイント部材２４３を介して第２のアーム部材２２２に連結され、第３の回転ジョイント部材２４３により、第３のアーム部材２２３は第３の回動軸線２６３の周りで第２のアーム部材２２２に対してモーター駆動回動することができる。第３のアーム部材２２３により、患者支持手段１４は上昇又は下降することができ、すなわち、患者支持手段１４の垂直Ｚ軸座標を既知の方法で調整することができる。変形例として、ロボットアームは、例えば既知の方法で患者支持手段１４の垂直Ｚ座標を調整する垂直並進自由度も含み、患者支持手段１４の水平Ｘ，Ｙ座標を調整する２本の平行な垂直軸線周りの２つの回転自由度も含む。
【００２５】
［００２５］
ロボットアーム１６は、配向機構２８を介して患者支持テーブル１４を支持し、この配向機構２８は、「ロボットリスト」とも称されている。配向機構２８により、３つの回転自由度に基づき患者支持テーブル１４の向きを調整することができる。この３つの回転自由度は、ピッチ角度３０（患者支持テーブル１４を後向き傾斜及び前向き傾斜させる）、上側回転角度３２（患者支持テーブル１４を平面旋回させる）及びロール角度３４（患者支持テーブル１４を横方向回転させる）を含む。
【００２６】
［００２６］
図２は、回転開放ユニット３６を有するモーター駆動回転ジョイント部材２４の第１実施例の機械的レイアウトを線図的に示す。モーター駆動回転ジョイント部材２４は、第１のフランジ４０と第２のフランジ４２との間に延在する。第１のフランジ４０は間隔構造体４４を軸支する。第２のフランジ４２は、ジョイント軸受４６を介して第１のフランジ４０の間隔構造体４４に連結する。後者は、モーター駆動ジョイント部材２４の回動軸線２６を形成する回転軸線を規定し、すなわち、この軸線の周りで第２のフランジを伴う支持部材２２のモーター駆動回動が行われる。
【００２７】
［００２７］
符号４８は管状駆動軸を示し、この管状駆動軸は第２のフランジ４２により支持されると共に、管状駆動ギィア５０を回動軸２６と同軸状に支持する。モーターユニット５２は第１のフランジ４０上に固定され、ピニオン５４を含み、このピニオンは、管状駆動ギィア５０と係合して回動軸線２６の周りで第２のフランジ４２を回動させる。この回動を３６０°以下の角度に制限する場合、管状駆動ギィア５０は３６０°以下の角度駆動ギィアセグメントとする。モーターユニット５２は、一般に電気モーターとギィアボックスを備え、低速モーター駆動回動と極めて高精度な角度決めを達成するように設計されている。ギィアアボックスと比較的小径のピニオン５４と協働する大径の管状駆動ギィア５０（この駆動ギィアの代表的な直径は３００ｍｍから８００ｎｍの範囲である）とに基づく極めて高い縮小比の結果として、第２のフランジ４２に連結されたアーム部材２２を手動で回転させる必要はほとんどない。
【００２８】
［００２８］
回転開放ユニット３６は、モーター駆動回転ジョイント部材２４と関連する。回転開放ユニットは、主としてオーバーライド軸受６０と、このオーバーライド軸受６０と協働する回転ロック機構６４とを備える。オーバーライド軸受６０は回転ジョイント部材２４と軸方向に隣接して配置され、回動軸２６とほぼ同軸となる。図２において、オーバーライド軸受６０は、モーター駆動回転ジョイント部材２４の第１のフランジ４０と補助フランジ６６との間に連結する。
【００２９】
［００２９］
回転ロック機構６４は、オーバーライド軸受６０を機械的に規定された角度位置にロックするロック状態と、第１のフランジ４０が補助フランジ６６に対して自由に回転できるアンロック状態との間で切り換えることができる。図２において、この回転ロック機構６４は補助フランジ６６により支持され、ロックピン６８を含む。図２に示すロック状態において、ロックピン６８は第１のフランジ４０の対応する凹部７０と係合し、機械的に規定された角度位置における補助フランジ６６と第１のフランジ４０との間の係止トルク伝達を保証する。アンロック状態において、ロックピン６８は第１のフランジとの係合が解除され、第１のフランジ４０と補助フランジ６６との間で自由に回転することができる。ジョイント部材２４は前述した駆動手段５０，５２における高縮小比によってブロックされているものの、オーバーライド軸受６０の軸はジョイント軸受４６の軸線とほぼ同軸であるため、オペレーターは、モーター駆動回動ジョイント部材２４は回動軸線２６の周りで自由に回転できるものと想定する。回動の振幅は、限定部材により、機械的に規定された角度位置から測って±１８０°以下の角度に制限されている。
【００３０】
［００３０］
ロックアーム１６について、補助フランジ６６は例えば支持ベース１８又はアーム部材２２に連結される。第２のフランジ４２は別のアーム部材２２に連結する。回転開放ユニット３６がアンロック状態に切り換わる以前にモーターユニット５２が停止又はロックされた場合、第２のフランジ２２に連結されたアーム部材２２は特定の角度位置から手動で回動して外すことができ、その後ロックピン６８が第１のフランジ４０の凹部７０と係合するまで手動により回し戻すことにより特定の角度位置に容易に戻すことができる。従って、アーム部材２２を手動で回わすことにより予め設定した角度位置から外して、例えば患者に又は患者の特定の身体部分に一層良好にアクセスすることができると共に、高い角度精度をもって予め設定した角度位置に手動で回し戻すことができる。さらに、ロックピン６８と回動軸２６との間の距離Ｄが大きくなるほど、角度の再現精度は一層良好になる。例えば、この距離Ｄを３００ｍｍとし、凹部７０に対するロックピン６８の公差を０．０５ｍｍとした場合、角度の公差は０．０１°以下である。この距離Ｄは、好ましくは１５０ｍｍ以上とする。
【００３１】
［００３１］
図２の実施例を図１の回転ジョイント部材２４１について用いる場合、補助フランジ６６は支持ベース１８に連結し、第２のフランジ４２は第１のアーム部材２２１に連結する。換言すれば、回転開放ユニット３６は、支持ベース１８とモーター駆動回転ジョイント部材２４との間に配置する。回転ロック機構６４がアンロック状態に切り換わる場合、第１のアーム部材２２１は、回動軸２６１の周りで手動により自由に回転することができる。
【００３２】
［００３２］
例えば、図２の実施例を図１の回転ジョイント部材２４２に用いる場合、補助フランジ６６は好ましくは第１のアーム部材２２１に連結し、第２のフランジ４２は第２のアーム部材２２２に連結する。換言すれば、回転開放ユニット３６は、第１のアーム部材２２１とモーター駆動回転ジョイント部材２４との間に配置する。回転ロック機構６４がアンロック状態に切り換わる場合、第２のアーム部材２２２は回動軸２６２の周りで手動により自由に回転することができる。
【００３３】
［００３３］
図３は、オーバーライド軸受６０′及び補助フランジ６６′を備える回転開放ユニット３６と関連するモーター駆動回転ジョイント部材２４を線図的に示す。
この実施例は、オーバーライド軸受６０′が補助フランジ６６′をモーター駆動回転ジョイント部材２４の第２のフランジ４２に連結する点において第２の実施例と相違し、モーター駆動回転ジョイント部材２４′は図２のものと同一である。ジョイント軸受４６及びオーバーライド軸受６０は、本例では、極めて接近して配置され、多くの場合構造的な利点が達成される。図２の実施例に関して、オーバーライド軸受６０′の軸はジョイント軸受の軸とほぼ同軸であるため、
前述した駆動手段の高い縮小比によりロックされているにもかかわらず、回転開放ユニット３６′がアンロック状態の場合モーター駆動回転ジョイント部材２４は回動軸２６の周りで自由に回転することができると想定される。図３の実施例は、図２の実施例と同様に、再位置決めの精度が保証される。
【００３４】
［００３４］
図３の実施例を図１の回転ジョイント部材２４１に用いる場合、補助フランジ６６′は第２のアーム部材２２２に連結し、第１のフランジ４０は支持ベース１８に連結する。図３の実施例を回転ジョイント部材２４２に用いる場合、補助フランジ６６′は第２のアーム部材２２２に連結し、第１のフランジ４０は第１のアーム部材２２１に連結する。
【００３５】
［００３５］
図４は、回転開放ユニット３６″と関連するモーター駆動回転ジョイント部材２４″の第３の実施例を示し、回転開放ユニット３６″はモーター駆動回転ジョイント部材２４″中に一体化されている。特に、回転開放ユニット３６″は、第２のフランジ４２″と管状駆動ギィア５０″との間に装着する。好適実施例として、回転開放ユニット３６″のオーバーライド軸受６０″は、第２のフランジ４２″に固定されているフランジ８０″上に取り付けられ、オーバーライド軸受６０″の回転軸はジョイント軸受４６″と同軸になる。管状駆動ギィア５０″を支持する管状駆動シャフト４８″はフランジ８２″を有し、このフランジ８２″により駆動シャフトはオーバーライド軸受６０″により支持される。回転開放ユニット３６″は、さらに回転ロック機構６４″を備え、この回転ロック機構は、例えば管状駆動シャフト４８″のフランジ８４″上に装着される（変形例として、回転ロック機構６４″は、第２のフランジ４２″に固定されたフランジ８０″に取り付けることもできる。）。さらに、回転ロック機構６４″がロック状態にある場合、管状駆動シャフト４８″がロックされ、管状駆動ギィア５０″は第２のフランジ４２″に対して回転し、モーターユニット５２″は第２のフランジ４２″を回動軸２６″の周りで自由に回転させることができる。回転ロック機構６４″がアンロック状態に切り換わると、第２のフランジ４２″は、オーバーライド軸受６０″の軸とジョイント軸受４６″の軸との同軸周りで自由に回転することができ、これに対して管状駆動ギィア５０″はモーターユニット５２″によりブロックされる。
【００３６】
［００３６］
第１のフランジ４０″は、例えば支持ベース１８又はアーム部材２２に連結する。第２のフランジ４２″は、一般的に別のアーム部材２２に連結する。回転開放ユニット３６″がアンロック状態に切り換わる前にモーターユニット５２″が停止又はロックされた場合、第２のフランジ４２″に連結されたアーム部材２２は、手動で回動軸２６″の周りで回動することにより特定の角度位置から外すことができ、その後ロックピンが第１のフランジ８０″の凹部と係合するまで手動により回し戻すことにより特定の角度位置に容易に戻すことができる。従って、開放ユニット３６″が一時的にアンロック状態となった後、図４の実施例は図２及び３の実施例とほぼ同一の再現精度が達成される。
【００３７】
［００３７］
図４は、回転開放ユニット３６″′と関連するモーター駆動回転ジョイント部材２４″′の第３の実施例を示し、回転開放ユニット３６″′はモーター駆動回転ジョイント部材２４″′中に一体化されている。特に、回転開放ユニット３６″′は、第１のフランジ４０″′上に支持されると共にモーター支持フランジ８６″′を介してモーターユニット５２″′を支持するオーバーライド軸受６０″′を含む。さらに、回転ロック機構６４″′がアンロック状態に切り換わると、第２のフランジ４２″′は、管状駆動ギィア５０″′、モーターユニット５２″′（そのピニオン５４″′は回転が阻止されている）及びモーター支持フランジ８６″′と共に自由に回転することができる。一方、第１のフランジ４０″′は、第２のフランジ４２″′の手動回転により影響を受けることはない。また、図５の実施例は、一時的に開放された後、図２及び３の実施例とほぼ同一の再現精度が達成される。
【００３８】
［００３８］
オーバーライド軸受６０″及び６０″′は、概してオーバーライド軸受６０及び６０′よりも高価ではない。この理由は、負荷の制約が強く要求されないためである。実際に、オーバーライド軸受６０及び６０′は基本的にジョイント軸受４６と同一の負荷に対応するように形成される必要があるが、図４のオーバーライド軸受６０″は管状駆動シャフト４８″及び管状駆動ギィア５０″だけを支持する必要があり、図５のオーバーライド軸受６０″′はモーターユニット５２″′だけを支持する必要がある。しかしながら、図４及び５の実施例は、ジョイント軸受４６″，４６″′の回転軸線に対するオーバーライド軸受６０″及び６０″′の回転軸線のアライメントについて比較的高い精度が必要である。これに対して、図２及び３の実施例においては、ジョイント軸受４６″，４６″′の回転軸線に対するオーバーライド軸受６０″及び６０″′の回転軸線のアライメントについて高精度な制約は課せられない。図２及び３の実施例において、これら回転軸線についてのアライメントの制約は、ロボットアーム１６の外側ケーシングの回動ジョイントの設計により課せられるだけである。従って、図２及び３の実施例において、ジョイント軸受及びオーバーライド軸受の回転軸線に対するアライメントの制約は、ロボットアーム１６の外側ケーシングの回動ジョイントを適切に設計することにより、減少すると共にほとんど消滅する。
【００３９】
［００３９］
ジョイント軸受３６、３６′、３６″、３６″′及びオーバーライド軸受は、通常特有の構造及び動作条件に基づいて選択したローリングコンタクトベアリング６０、６０′、６０″、６０″′とする。さらに、図２〜５に示す機械的な構造は、本発明による基本概念を良好に示すため極めて簡単化されているものと理解すべきである。実際に、モーター駆動回転ジョイント部材２４、２４″、２４″′は、例えば１つ以上のジョイント軸受４６、４６″、４６″′を含む。さらに、軸受４６、４６″、４６″′は、設計負荷、ベアリングトルク、寸法や材料、要求されるアライメント、並びに回転精度等を正しく考慮して、適切に設計する必要がある。同じことが回転開放ユニット３６、３６′、３６″、３６″′及びオーバーライド軸受６０、６０′、６０″、６０″′にも適用される。
【００４０】
［００４０］
図６は、配向機構２８（ロボットリスト２８）と患者支持テーブル１４との間に連結された並進開放ユニット９０を示す。並進開放ユニット９０は、基本的に２つの並進自由度を形成するＸＹ並進機構を備える。各並進自由度は、例えばリニアベアリングのようなガイドの形態により結合されたプラットフォームとベースとを有するリニアステージ９４，９６で構成され、プラットフォームはベースに対して直線移動に限定される。リニアステージ９４のプラットフォームはリニアステージ９６のベースを支持し、リニアステージ９６のプラットフォームは患者支持テーブル１４を支持し、互いに直交する２つの並進自由度が形成される。
【００４１】
［００４１］
患者支持テーブル１４はＸＹ並進機構により支持し、Ｘ軸は患者支持テーブル１４の長手方向と平行に延在し、Ｙ軸は患者支持テーブル１４の幅方向と平行に延在する。リニアステージ９４，９６は共に自由に移動し、すなわち、これらのリニアステージはベースに対してプラットフォームを相対移動させる機構ないしモーターを含まない。患者支持テーブル１４の移動は、患者支持テーブル１４を手動で押し又は引っ張ることにより達成される。
【００４２】
［００４２］
並進ロック機構（図６には図示せず）はＸＹ並進機構と協働し、この並進ロック機構は、２つのリニアステージ９４，９６をロックするロック状態と、２つのリニアステージ９４，９６をロック解除するアンロック状態（図７Ａ、７Ｂ及び図８の記載を参照）との間で切り換え可能とする。２つのリニアステージ９４及び９６がロック解除されている場合、これらのリニアステージは、配向機構２８のトップ回転角３２の軸線３２′と直交する面と平行に患者支持テーブル１４を平面自由並進移動させることができる。換言すれば、オペレーターは、トップ回転角３０の軸線３２′と直交する方向に患者支持テーブル１４を引っ張り又は押すことができる。２つのリニアステージがロックされている場合、好ましくはこれらのリニアステージは共にトップ回転角３２の軸線３２′上に芯立てされる。この芯立て位置を基準にして、ＸＹ並進機構は、Ｘ軸に沿う±ｘの自由度及びＹ軸に沿う±ｙの自由度を形成し、好ましくはｘ及びｙの絶対値は３００から８００ｍｍの範囲とする。好ましくは、各リニアステージ９４，９６はダンパー又はブレーキを有し、並進ロック機構がロック状態からアンロック状態に切り換わる際、患者支持手段の移動により生じる重力加速度を緩和させる。
【００４３】
［００４３］
前述したように、図７Ａ及び７Ｂは、回転開放ユニット３６又は並進開放ユニット９０に用いられるロック機構１００を示す線図である。図７Ａはロック状態のロック機構を示し、図７Ｂはアンロック状態のロック機構を示す。このロック機構１００は２つのフランジ１０２と１０４との回転に実装され、これら２つのフランジは、回転開放ユニットの場合回転ベアリング手段を介して機械的に相互連結され、並進開放ユニットの場合リニアベアリング手段により相互連結する。図７Ａ及び７Ｂにおいて、回転ベアリング手段又はリニアベアリング手段は、公差線が設けられたボックスにより示され、相対移動ベアリング手段として機能する。
【００４４】
［００４４］
図７Ａ及び７Ｂに示すロック機構１００は、ロックピン１０８を軸支するリニアアクチュエータを有する。ロック状態において、ロックピン１０８は第２のフランジ１０４の凹部１１０と係合し、これにより２つのフランジ１０２及び１０４は回転又は並進移動に対してロックされ、これらフランジ間のトルク伝達又は応力伝達が保障される。
【００４５】
［００４５］
図７Ａ及び７Ｂに示すリニアアクチュエータ１０６は、シリンダーチャンバ１１２と、ロックピン１０８を支持するピストンロッド１１４とリターンスプリング１１８とを含む空気入りシリンダーとする。リターンスプリング１１８は、シリンダーチャンバ１１２がベントされた際、ピストンロッドをシリンダーチャンバ内に収納する。シリンダーチャンバ１１２を加圧することにより、ピストンロッド１１４はシリンダーチャンバの外部に移動すると共にリターンスプリング１１８を圧縮する。通常の図形記号により線図的に示すように、空気入りシリンダー１０６は制御バルブ１２２により制御する。この制御バルブ１２２は、例えば少なくとも３個のポートと２個のバルブ位置を有する。第１のバルブ位置（図７Ｂに示す）において、第１のポートは閉止され、第２のポートは第３のポートに相互接続される。第２のバルブ位置において（図７Ａに示す）、第１のポートは第３のポートに相互接続され、第２のポートは閉止される。バルブスプリング１２４は、バルブ１２２をその第１の位置、すなわち残りの位置に向けて押圧する。バルブアクチュエータ１２６は、付勢されると、バルブ１２２を第２の位置に押圧する。バルブアクチュエータ１２６は、好ましくは無停電電源（図示せず）、すなわちバッテリーバックアップを有する電源に接続する。開放ボタン（又は、好ましくは並列に配置した２個の開放ボタン）を押すことによりバルブアクチュエータ１２６と無停電電源との間の接続が遮断された場合、バルブスプリング１２４はバルブ１２２をその第１位置に押圧する。
【００４６】
［００４６］
外部から、バルブ１２２の第１のポートは圧縮空気源１２０に接続され、第２のポートはベントされ（すなわち、大気に接続する）、第３のポートはシリンダーチャンバ１１２に接続する。従って、バルブ１２２が第１の位置（図７Ｂ参照）に位置する場合シリンダーチャンバ１１２はベントされ、バルブ１２２が第２の位置（図７Ａ参照）に位置する場合シリンダーチャンバ１１２は加圧される。
【００４７】
［００４７］
ロックピン１０８用のアクチュエータとして空気入りシリンダーを用いる代わりに、油圧又は電気的に付勢されるリニアドライバを利用することもできる。さらに、凹部１１０と軸方向で係合するロックピン１０８を有するリニアアクチュエータ１０６を用いる代わりに、ロック部材をロック位置間で回動させる回動機構を用いることもでき、この場合、ロック部材は第２のフランジ１０４の協働するロック手段と係合し、２つのフランジ１０２，１０４の相対移動方向に形態ロック力伝達を形成する。しかしながら、空気入りシリンダーと、軸方向に起動するロックピン１０８と、凹部１１０とを用いる機構は、相対的に簡単であり、コストも効果的であり、且つ信頼性の高い手段であり、概して好適である。
【００４８】
［００４８］
前述したように、ＸＹ並進機構の場合、各リニアステージ９４，９６は、それ自身のロック機構１００を有する。例えば、リニアアクチュエータ１０６はベースのエレメント（第１のフランジ１０２を形成する）に固定され、ロックピン１０８はプラットフォーム（第２のフランジ１０４を形成する）のエレメントの凹部と係合する。
【００４９】
［００４９］
リニアアクチュエータ１０６が付勢されるかぎり、ロックピン１０８は凹部１１０内に位置し、２つのフランジ１０２と１０４との間にロック結合が形成される。リニアアクチュエータ１０６が付勢されない場合、リターンスプリング１１８（又は、別の受動素子）がロックピン１０８を凹部１１０から引き出し、２つのフランジ１０２と１０４との間の結合が開放される。
【００５０】
［００５０］
２つのフランジ１０２と１０４との間の形態ロック結合を再確立するため、リニアアクチュエータ１０６を付勢して（すなわち、例えば空気入りシリンダーを加圧する）、ロックピン１０８の先端面１３２を凹部１１０が形成されている第２のフランジ１０４の表面に対して押圧する。図８は、この状態のロックピン１０８を示す（リニアアクチュエータ１０６自身は図示されていないが、その作用を矢印で示す）。フランジ１０２に対してフランジ１０４を矢印の方向に沿って手動で移動させることにより、凹部１１０がロックピン１０８と整列する。ロックピン１０８の先端面１３２と第２のフランジ１０４との間の摩擦を低減するため、先端面１３２は球形のドームを有すること及び／又は摩擦低減材料をコーティングすることが有益である。或いは、ロックピン１０８の先端面１３２はローリングボールを含み、ロックピン１０８の先端面１３２と第２のフランジ１０４との間にローリング接触を達成することもできる。先端面１３２のローリング接触の形成と共に、第２のフランジ１０４には、滑り接触するように構成した表面品質を有する接触経路を形ロックピン１０８が凹部１１０と整列すると、リニアアクチュエータ１０６がロックピン１０８を凹部１１０に向けて押圧する。ロックピン１０８と第２のフランジ１０４との整列を促進するため、図８に示すように、凹部１１０はコーン形状とすることが有益である。
【００５１】
［００５１］
第１のフランジ１０２はリニアアクチュエータ１０６を支持する必要があると理解すべきである。従って、第１のフランジは、２つのフランジ１０２，１０４の相対移動方向に沿って比較的小さい延長部を有することができる。第２のフランジ１０４は、ロックピン１０８を収納する凹部が形成されるだけが必要なのではない。第２のフランジは、ロックピン１０８の先頭表面１３２に対する接触経路が形成される必要もある。従って、２つのフランジ１０２，１０４の相対移動方向の最小延長部は、この接触経路の長さにより決定され、すなわち回転開放ユニット３６又は並進開放ユニット９０の自由相対移動の延長部が形成される。
【００５２】
［００５２］
回転移動の場合、フランジ１０４は、必ずしも平坦な環状フランジ（図面に示すような）又は平坦な環状フランジの角度的なセグメントである必要はない。このフランジは、円柱状のフランジ又は円柱状のフランジの角度的なセグメントとすることもできる。円柱状のフランジ１０４の場合、ロックピン１０８の長手方向軸線は回転移動の軸線と直交する（図面に示す実施例において、ロックピン１０８の長手軸線は回転移動の軸線と平行である）。
【００５３】
［００５３］
参照符号１３４は、凹部１１０に装着され、ロックピン１０８が凹部１１０内に適切に係合していることを検出する検出器を示す。この検出器１３４は、例えば凹部１１０におけるロックピン１０８の軸方向接触圧をモニタできる感圧スイッチとすることができる。この軸方向の接触圧が予め設定した圧力以下に低下すると警報を発生し、及び／又は位置決め装置１０及び／又は医療装置の安全性インタロック装置と協働する。凹部１１０内のロックピン１０８の軸方向接触圧をモニタすることにより、開放ユニットがアンロックされる前に先立って、アンロック状態になったことを検出することができる。
【００５４】
［００５４］
さらに、図８に示すように、ロックピン１０８（又は、図７Ａ及び７Ｂに示すピストンロッド１１４）は、第１のフランジ１０２のガイドブッシュ１３０内で好適にガイドされ、ロックピン１０８が第１のフランジ１０２から第２のフランジ１０４へトルク又は力を伝達する際、アクチュエータ１０６が不所望な力を受けることを回避する。
【００５５】
［００５５］
ロックピン１０８と凹部１１０との間の移動方向（すなわち、回転移動ロックの場合ロックピン１０８の軌道の接線方向、直線移動ロックの場合Ｘ軸又はＹ軸方向と平行な方向）の嵌合性は、再位置決めの位置精度に強く影響する。従って、ロックピン１０８と凹部１１０との間の嵌合性は比較的小さくされ（例えば、１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下）、力の伝達方向と直交する方向（すなわち、図８において、紙面と直交する方向）の重要なクリアランスが形成される。この力の伝達方向と直交する方向の重要なクリアランスにより、ロックピン１０８は凹部１１０内に容易に導入される。
【００５６】
［００５６］
円柱状ロックピン１０８（図８に示す）を用いる代りに、テーパ状のガイド孔に収納されるテーパ形成されたロックピンを用いることも可能である（例えば、マーステーパ系（Morse taper system）又は他の既知のテーパ系のように、切断ビットの安全のために用いられるマシンテーパ及びマシン工具スピンドルの他のアクセサリーと同様に）。このようなテーパ系は、その自動芯立機能により好適であり、阻止すべき回転又は並進自由度の方向における自動芯立機能を制限するも概して好適である。
【００５７】
［００５７］
回転ロック機構又は並進ロック機構のロック状態からアンロック状態への切り換えは、「２つの手の原理」に基づいて行われ、すなわち、オペレーターは２つの手を用いて２つの開放ボタンを同時に押して切り換えをトリガーする必要がある。これらの開放ボタンは、好ましくは回転開放ユニットに近接するように配置され、関連する並進開放ユニットのそれぞれと近接するように配置する。変形例として又は追加的に、この装置は、全てのモーター駆動回転自由度を同時に開放し、又は垂直軸の周りの全てのモーター駆動回転自由度を同時に開放する開放ボタンを含むことができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０  患者を支持及び位置決めする装置
１２  医療装置のノズル
１４  患者支持手段
１６  ロボットアーム
１８  支持ベース
２０  床
２２  支持部材（アーム部材）
２４  モーター駆動回転ジョイント部材
２６  回動軸
２８  配向機構（ロボットリスト）
３０  ピッチ角
３２  上側回転角
３４  ロール角
３６  回転開放ユニット
４０  ２４の第１のフランジ
４２  ２４の第２のフランジ
４４  間隔構造体
４６  ジョイント軸受
４８  管状駆動シャフト
５０  管状駆動ギィア
５２  モーターユニット
５４  ピニオン
６０  オーバーライド軸受
６４  回転ロック機構
６６  補助フランジ
６８  ロック部材又はピン
７０  凹部
８０″  ３６″のフランジ
８２″  ３６″のフランジ
８４″′  ３６″′のフランジ
９０  並進開放ユニット
９４  リニアステージ（Ｘ軸）
９６  リニアステージ（Ｙ軸）
１００  ロック手段
１０２  １００の第１のフランジ
１０４  １００の第２のフランジ
１０５  相対移動軸支手段
１０６  リニアアクチュエータ／空気入りシリンダー
１０８  ロックピン
１１０  凹部
１１２  シリンダーチャンバ
１１４  ピストンロッド
１１８  スプリング
１２０  圧縮空気源
１２２  制御バルブ
１２４  バルブスプリング
１２６  バルブアクチュエータ
１２８  矢印，移動方向を示す
１３０  ガイドブッシュ
１３２  １０８の先端面
１３４  検出器
【図１】
2016165454.tif 000003
【図２】
2016165454.tif 000004
【図３】
2016165454.tif 000005
【図４】
2016165454.tif 000006
【図５】
2016165454.tif 000007
【図６】
2016165454.tif 000008
【図７Ａ】
2016165454.tif 000009
【図７Ｂ】
2016165454.tif 000010
【図８】
2016165454.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月18日(2016.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療装置において患者を支持及び位置決めする装置であって、
患者支持手段と、
患者支持手段を支持する位置決め機構とを備え、
前記位置決め機構は、回動軸の周りのモーター駆動回動により前記患者支持手段を位置決めするモーター駆動回動ジョイント部材を有する装置において、
当該装置は、モーター駆動回動ジョイント部材と関連する回転開放ユニットを有し、この回転開放ユニットは、
前記回動軸とほぼ同軸となると共に、前記位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動するように、前記モーター駆動回動ジョイント部材と近接し又はその内側に配置したオーバーライド軸受と、
前記オーバーライド軸受と協働する回転ロック機構とを備え、
前記回転ロック機構は、前記オーバーライド軸受を機械的に規定された角度位置にロックするロック状態と、前記オーバーライド軸受がロック解除され、前記位置決め機構が回動軸の周りで自由に回動できるアンロック状態との間で切り換えることができる
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記オーバーライド軸受は、回動することにより第１のフランジと第２のフランジとを相互連結し、
前記回転ロック機構は前記第１のフランジにより支持されると共に、ロック部材を含み、
前記ロック状態において、ロック部材は第２のフランジと係合して、前記機械的に規定された角度位置において、前記２つのフランジ間で形態ロックトルク伝達が行われ、
前記アンロック状態において、前記ロック部材は第２のフランジから係合解除され、第１のフランジと第２のフランジとが自由に相対回転できる
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記ロック部材は、前記機械的に規定される角度位置において前記第２のフランジの凹部と係合するロックピンを含み、２つのフランジ間で形態ロックトルク伝達が行われる
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記ロック部材は、第２のフランジのテーパ形成されたガイド孔と係合するテーパ形成されたロックピンを含み、前記機械的に規定された位置において、阻止されるべき回転自由度の方向に自動芯立て機能が発揮される
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、付勢されて前記ロック状態に切り換えられ、付勢されない場合アンロック状態に切り換えられる
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、ロック位置においてロック部材を駆動するリニア駆動手段を含み、前記リニア駆動手段は電気的に、油圧により、又は空気圧により付勢され、
前記リニア駆動手段は、リニア駆動手段が付勢されない場合、ロック部材をロック位置から外れるように押圧する、好ましくはスプリングのような能動素子を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置において、
前記回転ロック機構は、
シリンダーチャンバ、ピストン、ピストンロッド、及びリターンスプリングを有し、シリンダーチャンバが通気された場合、リターンスプリングによりピストンロッドがシリンダーチャンバに収納される空気入りシリンダーと、
前記シリンダーチャンバに接続され、付勢された場合前記シリンダーチャンバを圧縮源に接続し、付勢されない場合通気する制御バルブとを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
さらに、前記位置決め機構のための支持ベースを有し、
前記回転開放ユニットは、支持ベースとモーター駆動回動ジョイント部材との間に配置されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構は、前記モーター駆動回動ジョイント部材により回動可能に支持され又は前記モーター駆動回動ジョイント部材を回動支持する支持部材を有し、
前記回転開放ユニットは、前記モーター駆動回転ジョイント部材と前記支持部材との間に配置した
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材は、前記回動軸と同軸の環状駆動ギィアと、当該環状駆動ギィアと係合して当該回動ジョイント部材をモーター駆動するピニオンとを含み、
前記環状駆動ギィアは前記回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持される
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材は、当該モーター駆動ジョイント部材をモーター駆動するモーターユニットを含み、モーターユニットは前記回転開放ユニットのオーバーライド軸受により支持される
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構は、２本のほぼ垂直な回動軸を規定する２つのモーター駆動回動ジョイント部材を備え、２つのモーター駆動回動ジョイント部材の各々は前記回転開放ユニットと関連する
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記モーター駆動回動ジョイント部材はほぼ水平な回動軸を有し、前記回転開放ユニットにはダンパー又はブレーキが設けられ、前記回転ロック機構がロック状態からアンロック状態に切り換わる際に、前記ほぼ水平の回動軸の周囲を回動することによる重力加速度を軽減する
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
先行する請求項のいずれか１項に記載の装置において、
前記位置決め機構はロボットアームとし、当該装置は、さらに、
少なくとも２つの回動自由度を有し、前記ロボットアームにより支持されると共に患者支持手段を支持する配向機構と、
前記配向機構と患者支持手段との間に配置され、２つの並進自由度を形成するＸＹ並進機構を含む並進開放ユニットと、
前記ＸＹ並進機構と協働し、機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構の２つの並進自由度をロックするロック状態と、２つの並進自由度がロック解除されるアンロック状態との間で切り換えられる並進ロック機構とを備える
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記並進ロック機構は、前記ロック状態において、好ましくは前記２つの並進自由度の各々のためのロックピンにより、前記機械的に規定された位置においてＸＹ並進機構をロックする
ことを特徴とする装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
［００４０］
図６は、配向機構２８（ロボットリスト２８）と患者支持テーブル１４との間に連結された並進開放ユニット９０を示す。並進開放ユニット９０は、基本的に２つの並進自由度を形成するＸＹ並進機構を備える。各並進自由度は、例えばリニアベアリングのようなガイドの形態により結合されたプラットフォームとベースとを有するリニアステージ９４，９６で構成され、プラットフォームはベースに対して直線移動に限定される。リニアステージ９６のプラットフォームはリニアステージ９４のベースを支持し、リニアステージ９４のプラットフォームは患者支持テーブル１４を支持し、互いに直交する２つの並進自由度が形成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
［００４２］
並進ロック機構（図６には図示せず）はＸＹ並進機構と協働し、この並進ロック機構は、２つのリニアステージ９４，９６をロックするロック状態と、２つのリニアステージ９４，９６をロック解除するアンロック状態（図７Ａ、７Ｂ及び図８の記載を参照）との間で切り換え可能とする。２つのリニアステージ９４及び９６がロック解除されている場合、これらのリニアステージは、配向機構２８のトップ回転角３２の軸線３２′と直交する面と平行に患者支持テーブル１４を平面自由並進移動させることができる。換言すれば、オペレーターは、トップ回転角３２の軸線３２′と直交する方向に患者支持テーブル１４を引っ張り又は押すことができる。２つのリニアステージがロックされている場合、好ましくはこれらのリニアステージは共にトップ回転角３２の軸線３２′上に芯立てされる。この芯立て位置を基準にして、ＸＹ並進機構は、Ｘ軸に沿う±ｘの自由度及びＹ軸に沿う±ｙの自由度を形成し、好ましくはｘ及びｙの絶対値は３００から８００ｍｍの範囲とする。好ましくは、各リニアステージ９４，９６はダンパー又はブレーキを有し、並進ロック機構がロック状態からアンロック状態に切り換わる際、患者支持手段の移動により生じる重力加速度を緩和させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016165454.tif 000012
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016165454.tif 000013
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016165454.tif 000014
【外国語明細書】
2016165454000001.pdf