カテーテル用のロボット駆動装置
【課題】ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置を提供する。
【解決手段】本装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成される治具とを含む。治具は、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるためのハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために軸に平行な方向に沿ってプラットフォームを並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。
【解決手段】本装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成される治具とを含む。治具は、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるためのハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために軸に平行な方向に沿ってプラットフォームを並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、侵襲性医療機器に関し、より具体的には、診断又は治療目的のために、侵襲性プローブを操作及び操縦するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテル用の、種々の種類のロボット操縦機構が、当該技術分野で周知である。例えば、参照としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００５／０２０３３８２号には、ユーザーによって手動で操作されるように設計された、カテーテルを操縦するためのロボットが記載されている。カテーテルは、ユーザーが操作可能な制御ハンドル又は親指制御を有し、ロボットは、外科医の手の動きを大まかに模倣することにより、カテーテルを保持し、操作する。
【０００３】
別の例として、参照としてその開示が本明細書に組み込まれるＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９９／４５９９４号には、可撓性の細長いプローブを患者の身体内に制御可能に挿入する推進装置を含む、遠隔制御カテーテル法システムが記載されている。推進装置と通信する制御卓は、推進装置によるプローブの身体内への挿入を制御するための、患者から離れたシステムのユーザーによって制御されるユーザー制御装置を含む。
〔課題を解決するための手段〕
【０００４】
以下に記載される本発明の実施形態は、患者の身体の内部において、デバイスの動きの多用途な、正確な制御を可能にする、カテーテル等の侵襲性医療デバイスのためのロボット駆動装置を提供する。
【０００５】
したがって、本発明の実施形態に従い、ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置が提供される。装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成される治具とを含む。治具は、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるためのハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを、制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために、プラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。
【０００６】
開示される実施形態において、第２のギアは、プローブの先端を、軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、治具は、第１の方向に垂直な第２の方向にプローブの先端を偏向させるためのハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを含む。
【０００７】
第１及び第２のギアは、ハンドルを包囲するように構成されてもよい。
【０００８】
いくつかの実施形態では、変速機は、様々なプラットフォームの位置にわたって、第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを含む。典型的に、入れ子式駆動モジュールのそれぞれは、それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、駆動シャフトによって回転されるように、駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、軸に平行な方向に沿って、プラットフォームとともに移動するように、治具に固定して連結される、従動シャフトとを含む。
【０００９】
また、本発明の実施形態に従い、軸及び、被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有する可動型侵襲性プローブを含み、かつハンドルと、遠位先端の偏向を制御するための、ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを含む侵襲性医療システムが提供される。ロボット駆動装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成され、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む、治具とを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために、プラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。制御ユニットは、身体内部でプローブを移動するように、駆動モジュールを制御するように連結される。
【００１０】
開示される実施形態では、プローブは、被験者の心臓内への挿入のために構成されるカテーテルを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、システムは、身体内部のプローブの位置座標を判断するための、位置検知サブシステムを含み、制御ユニットは、位置座標に応答可能に駆動モジュールを制御するように構成される。典型的に、位置検知サブシステムは、プローブの遠位先端内に位置変換器を含む。
【００１２】
更に、本発明の実施形態に従い、ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法を提供する。この方法は、ハンドルを、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるために、ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む、治具内に挿入することを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるためにプラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、１つ以上のモータを含む駆動モジュールと治具とに連結される。
【００１３】
以下の発明の実施形態の詳細な説明を以下の図面と併せ読むことで本発明のより完全な理解がなされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置を用いたカテーテル法システムの概略的な図的説明。
【図２】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置内に保持されるカテーテルを示す、概略的な図的説明。
【図３Ａ】それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテル用のロボット駆動装置の概略的側面及び上面図。
【図３Ｂ】それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテル用のロボット駆動装置の概略的側面及び上面図。
【図４】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置内にカテーテルを把持させるために使用される治具の概略側面図。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従う、カテーテルを制御する際に使用される、１組のギアの概略的な図的説明。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従い、図５Ａのギアによって係合される回転制御装置を含む、カテーテルハンドルの概略側面図。
【図６Ａ】それぞれ、本発明の実施形態に従い、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明。
【図６Ｂ】それぞれ、本発明の実施形態に従い、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、通常カテーテル又は他の可動型プローブの人間の操作者によって行われることができる、全ての４つの種類の動きを実行するロボット駆動装置を提供する。
１．内／外（前進／後退−カテーテル先端を標的臓器の更に内部へ前進させるか、又は外へ退縮させる）。
２．カテーテル軸の周囲を回転（ロール）させる。
３．カテーテル先端を左右に偏向させる。
４．カテーテル先端を上下に偏向させる。
（いくつかの用途では、偏向を所望の方向にそろえるために、カテーテルがその軸の周囲を回転し得るため、１方向の偏向で十分である。したがって、偏向の第２の方向は、追加的な、任意的な機能であると見なされる。）
【００１６】
カテーテルは、右／左、及び上／下の偏向を制御するための、ハンドル上の１つ以上の制御装置を有する、人間の操作者によって手動で操作されるように設計された、標準的な種類であってもよい。以下に描写される実施形態において、ハンドル上の制御装置は、回転可能な制御輪の形状を有し、ロボット治具は、これらの輪のそれぞれをギア中に把持し、ハンドル自体を別のギア中に把持する。代替的に、治具の中のギアは、線形制御等の他の種類の制御装置を駆動するように構成されてもよい。
【００１７】
各ギアは、入れ子式伝動軸アセンブリを介して、それぞれのモータによって駆動される（操作中、アセンブリの長さが変更可能であるという意味で、「伸縮自在」である）。ギアは、上記の一覧の後の３つの動きを実施し、カテーテル先端の任意の所望の配向性を与えるために、別々に駆動されても、一斉に駆動されてもよい。電動の線形駆動は、全体の治具をプラットフォーム上で前方及び後方に動かし、カテーテルのその軸に沿った内／外の動きを提供する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置２６を持つ、カテーテル法システム２０の概略的な図的説明である。図示される実施形態において、カテーテル２２は、被験者の心室等の体腔２４内に挿入される。カテーテルの遠位先端（挿入図に拡大表示される）は、典型的に、診断及び／又は治療目的のために、機能要素２８を備える。例えば、要素２８は、電気検知及び／又は組織の焼灼用の電極、又は心臓内撮像用の超音波変換器を備えてもよい。以下に記載の態様で駆動され得る他の種類の機能要素及び侵襲性プローブは、当業者に明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。
【００１９】
描写される実施形態において、カテーテル２２はまた、先端の位置座標を判断する際に使用するための、その遠位先端内側に位置変換器３０を備える。例えば、変換器３０は、フィールド変換器３２によって生成される磁場を体外の既知の場所で検出する、磁場センサを備えてもよい。この種類の磁気位置検知システムは、例えば、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第５，３９１，１９９号に記載され、ＣＡＲＴＯ（商標）（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｉｎｃ．，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａにより製造）等の心臓内追跡システムにおいて使用されている。代替的に、変換器３０は、変換器３２によって検知される場を生成してもよい。更に代替的又は追加的に、変換器３０は、インピーダンスを使用した位置検知を目的とする電極、超音波変換器、又は身体の２次元又は３次元画像内でカテーテル先端の位置を特定するための基準マーク等の、当技術分野で周知の、任意の他の適切な種類の位置変換器を備えてもよい。
【００２０】
位置検知モジュール３４は、被験者の身体内部のカテーテル先端の位置座標を判断するために、変換器３０及び３２と通信する。制御ユニット３６は、カテーテル２２を身体内の所望の場所に誘導するために、座標を使用して、駆動装置２６を制御する。この点において、制御ユニット３６は、所定のプログラム命令に従って、自立的に動作してもよい。代替的又は追加的に、制御ユニットは、人間の操作者（図示せず）がカテーテルを制御することが可能となるように、典型的にマップ又は画像上に並列されるディスプレイ３８上にカテーテルの位置を表示してもよい。制御ユニット３６は、典型的に、所望の機能を実行するようにソフトウェア内にプログラムされた汎用コンピュータプロセッサを備える。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に従い、ロボット駆動装置２６内に保持されるカテーテル２２を示す、概略的な図的説明である。カテーテル２２は、人間の操作者によって保持及び操作されるように設計されたハンドル４０を備える。従来の使用では、操作者はカテーテルの遠位先端を血管に経皮挿入し、次にカテーテルをその長手方向軸に沿って、血管を通って腔２４の内部へと前進させる。操作者は、ハンドル４０（以下の図５Ｂに示す）上の２つの制御輪を使用して、カテーテルの遠位先端を、カテーテル軸に対して、個別に、互いに直交する方向に偏向させる。操作者は、カテーテルを前進及び退縮させるために、ハンドルを前後に動かし、カテーテル自体を回転させるために、軸の周囲でハンドルを回転させてもよい。近位末端４２は、カテーテルを制御ユニット３６に接続するが、この接続は、図の簡略化及び明瞭化のために、図２から割愛する。
【００２２】
本発明の実施形態では、しかしながら、駆動装置２６は、これらの操作を人間の操作者の代わりに実行する。治具４４は、ハンドル４０を保持する。治具は、ハンドルを軸の周囲で回転させるための１つのギア（又は１組のギア）と、ハンドル上で制御輪（以下で図４及び図５Ａに図示される）を回転させるための他のギアとを備える。治具４４は、カテーテルをその軸に沿って前進及び後退させるために、本体４７に対して並進運動することが可能な、プラットフォーム４６に装着される。駆動モジュール４８は、ギアを回転させ、プラットフォーム４６を本体４７に沿って並進運動するために、変速機５０によって治具４４に連結される。治具及び駆動モジュールの構成要素は、以下の図においてより詳細に示される。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置２６の概略的な側面及び上面図である。駆動モジュール４８は、小型ステッパー又はサーボモータ等の、制御ユニット３６（図１）によって制御される４つの電気モータ５２を備える。この実施形態では、下位モータ（図３Ａの図に示す）は、線形駆動５８によって接続され、シャフト６０を前進及び後退させる。このシャフトが前進又は後退するにつれて、シャフトは、プラットフォーム４６を本体４７に対して移動させ、したがって治具４４及びカテーテル２２を前進又は後退させる。このようにして、カテーテル２２は、被験者の身体内部で前進及び後退される。
【００２４】
３つの上位モータ５２は、入れ子式駆動モジュールに連結され、それぞれは、駆動シャフト５４及び従動シャフト５６を備える。駆動シャフトは、それぞれのモータによって回転されるように固定して連結され、一方、従動シャフトは、駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、プラットフォーム４６とともに移動するように、治具４４に固定して連結される。図６Ａ及び６Ｂにより詳細に示される、この入れ子式配列は、従動シャフト５６が、広く様々なプラットフォームの長手方向の位置にわたって駆動シャフト５４によって回転されることを可能にする。
【００２５】
前述のとおり、治具４４は、カテーテル自体がカラー６２を通って飛び出す一方で、カテーテル２２のハンドル４０を保持する。ハンドルが治具内に挿入された後、カバー６４は、ハンドルを所定の位置に包囲し、及び固定する。ハンドルは、シャフト６８上のギア６６によって駆動されるギア（以下の図に示される）によって囲まれる。これらのシャフトは、従動シャフト５６のつなぎとして回転するようにそれぞれ接続される。描写される実施形態では、各シャフト６８は、一対のギア６６を有する。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態に従う、治具４４の概略的な側面図である。この図は、カテーテルハンドル（本図面には図示せず）を囲み、治具４４の内部で自由に回転することができる、ギア７０、７２及び７４を示す。ギア７０、７２及び７４のそれぞれは、それぞれのシャフト６８上のギア６６のうちの１つによって回転される。ギア６６のそれぞれの長手方向の位置は、ギア７０、７２及び７４のうちのどれを回転させるかを判断する。
【００２７】
ここで、本発明の実施形態に従う、治具４４の制御の態様の更なる詳細を示す、図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａは、ギア７０、７２及び７４の１組８０の概略的な図的説明である。図５Ｂは、ギア７０及び７２によって係合される、制御輪８２及び８４を含む、カテーテルハンドル４０の概略的な側面図である。これらの制御輪のそれぞれを回転させることは、カテーテル２２の遠位先端を、それぞれの方向に偏向させる（両制御輪は、一緒に回転して、対角線の偏向を与える）。
【００２８】
駆動装置２６の制御に備えて、ギア７０、７２及び７４は、ギア７２が輪８４を囲み、及び掴む一方で、ギア７０が輪８２を囲み、及び掴むように、ハンドル４０上を摺動する。ギア７４は、ハンドル４０自体を保持し、このギアの内部形状は、この実施例では、ハンドルの強い把持を維持するために、四角に区切られる。ギア７０、７２及び７４は、駆動装置２６がカテーテル２２を任意の所望の配向に回転及び偏向することを可能にするために、駆動ギア６６の制御下で独立して回転する。
【００２９】
図６Ａ及び６Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明である。図６Ａに示される駆動アセンブリは、駆動モジュール４８内のそれぞれのモータ５２に固定して接続される、駆動シャフト５４及び線形駆動５８を備える。シャフト５４は、不規則な（環状に対称でない）断面形状を有する。駆動モジュール４８は、プラットフォーム４６を受容するためのトラック９０を含む、本体４７に装着される。
【００３０】
図６Ｂに示される従動サブアセンブリは、プラットフォーム４６上に装着され、したがって駆動サブアセンブリに対して長手方向に並進運動される。サブアセンブリは、それぞれの従動シャフト５６に取り付けられたナット９４を含む連結サブアセンブリ９２によって互いに連結される。ナット９４は、駆動シャフト５４の外形と一致するような形状とされ、したがってプラットフォーム４６がトラック９０内で前後に移動するにつれて、ナットを通って伸縮自在に内外に摺動する。しかしながら、駆動シャフト５４の回転は、シャフトの相対的な長手方向位置に関わらず、従動シャフト５６の同時回転を駆動する。したがって、駆動装置２６は、カテーテルが身体内に前進及び身体内から退縮する際に、カテーテル２２の配向性の一貫した制御を維持する。
【００３１】
前述の種類の駆動機構は、同時に制御するように２つのカテーテルを駆動するために使用されることができる。例えば、カテーテルのうちの１つは、焼灼治療等の治療目的のために使用されることができ、一方、他方はこの治療的カテーテルの超音波画像を捕獲する。この種類の用途は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００７／０１０６１４７号に記載されている。超音波カテーテルは、カテーテルが治療的カテーテル等の適切な標的に向けられていることを確実にするために、ロボット操縦によって制御される。位置検知システムは、カテーテルが指すべき方向を判断し、カテーテル内の磁気位置センサを使用して、この方向から任意の偏向を測定する。次に、位置検知システムは、ロボット駆動機構を使用して、治療的カテーテルをその視野内に留めるように、カテーテル位置及び配向性を自動的に修正する。
【００３２】
前述の実施形態は、説明の明瞭化のためにカテーテル２２に特に関連するが、本発明の原理は、内視鏡等の他の種類の可動型侵襲性プローブにも同様に適用され得る。図に示される、駆動装置２６の構成要素の特定の形状及び構成は、カテーテルの特定の形状及び特性に適合される。カテーテル２２又は他の種類の侵襲性プローブに関連して、同様の機能性を達成するための代替的な構成は、前述の説明に基づき当業者には明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。
【００３３】
上記に述べた実施形態は一例として引用したものであって、本発明は上記に具体的に図示及び説明したものに限定されない点は認識されるであろう。その逆に、本発明の範囲は、上記に述べた異なる特性のすべてのものの組み合わせ及び一部のものの組み合わせを含み、更に上記の説明文を読むことで当業者によって想到されるであろう、先行技術には開示されていない変形例及び改変例をも含むものである。
【００３４】
〔実施の態様〕
（１） ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置において、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるための前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、装置。
（２） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記プローブの前記先端を偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、実施態様１に記載の装置。
（４） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様１に記載の装置。
（５） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように、前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様４に記載の装置。
（６） 被験者の身体内部の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知モジュールを備え、かつ前記位置座標に応答可能に前記身体内部の前記プローブを移動させるように前記駆動モジュールを制御するように連結される、制御ユニットを備える、実施態様１に記載の装置。
（７） 侵襲性医療システムにおいて、
軸、及び被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有し、かつハンドルと、前記遠位先端の偏向を制御するための、前記ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを備える、可動型侵襲性プローブと、
ロボット駆動装置であって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの前記軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、ロボット駆動装置と、
前記身体内で前記プローブを移動させるように、前記駆動モジュールを制御するように連結される制御ユニットと、を備える、システム。
（８） 前記プローブが、前記被験者の心臓内への挿入のために構成される、カテーテルを備える、実施態様７に記載のシステム。
（９） 前記身体内の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知サブシステムを備え、前記制御ユニットが、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御するように構成される、実施態様７に記載のシステム。
（１０） 前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、実施態様９に記載のシステム。
【００３５】
（１１） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様７に記載のシステム。
（１２） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、実施態様７に記載のシステム。
（１３） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様７に記載のシステム。
（１４） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様１３に記載のシステム。
（１５） ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法において、
前記ハンドルを治具内に挿入することであって、前記治具が、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるために前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、ことと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、変速機を、１つ以上のモータを備える駆動モジュールと前記治具とに連結させることと、を含む、方法。
（１６） 前記プローブが、カテーテルを備え、前記方法が、前記カテーテルを被験者の心臓内に挿入することと、前記カテーテルを前記心臓内で誘導するように、前記駆動モジュールを操作することとを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 位置検知サブシステムを使用して前記身体内の前記プローブの位置座標を判断することと、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御することとを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８） 前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様１５に記載の方法。
（２０） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲する、実施態様１５に記載の方法。
【００３６】
（２１） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様１５に記載の方法。
（２２） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様２２に記載の方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、侵襲性医療機器に関し、より具体的には、診断又は治療目的のために、侵襲性プローブを操作及び操縦するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテル用の、種々の種類のロボット操縦機構が、当該技術分野で周知である。例えば、参照としてその開示が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００５／０２０３３８２号には、ユーザーによって手動で操作されるように設計された、カテーテルを操縦するためのロボットが記載されている。カテーテルは、ユーザーが操作可能な制御ハンドル又は親指制御を有し、ロボットは、外科医の手の動きを大まかに模倣することにより、カテーテルを保持し、操作する。
【０００３】
別の例として、参照としてその開示が本明細書に組み込まれるＰＣＴ国際公開第ＷＯ ９９／４５９９４号には、可撓性の細長いプローブを患者の身体内に制御可能に挿入する推進装置を含む、遠隔制御カテーテル法システムが記載されている。推進装置と通信する制御卓は、推進装置によるプローブの身体内への挿入を制御するための、患者から離れたシステムのユーザーによって制御されるユーザー制御装置を含む。
〔課題を解決するための手段〕
【０００４】
以下に記載される本発明の実施形態は、患者の身体の内部において、デバイスの動きの多用途な、正確な制御を可能にする、カテーテル等の侵襲性医療デバイスのためのロボット駆動装置を提供する。
【０００５】
したがって、本発明の実施形態に従い、ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置が提供される。装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成される治具とを含む。治具は、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるためのハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを、制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために、プラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。
【０００６】
開示される実施形態において、第２のギアは、プローブの先端を、軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、治具は、第１の方向に垂直な第２の方向にプローブの先端を偏向させるためのハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを含む。
【０００７】
第１及び第２のギアは、ハンドルを包囲するように構成されてもよい。
【０００８】
いくつかの実施形態では、変速機は、様々なプラットフォームの位置にわたって、第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを含む。典型的に、入れ子式駆動モジュールのそれぞれは、それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、駆動シャフトによって回転されるように、駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、軸に平行な方向に沿って、プラットフォームとともに移動するように、治具に固定して連結される、従動シャフトとを含む。
【０００９】
また、本発明の実施形態に従い、軸及び、被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有する可動型侵襲性プローブを含み、かつハンドルと、遠位先端の偏向を制御するための、ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを含む侵襲性医療システムが提供される。ロボット駆動装置は、プラットフォームと、プラットフォームに装着され、ハンドルを受容するように構成され、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む、治具とを含む。駆動モジュールは、１つ以上のモータを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるために、プラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、駆動モジュール及び治具に連結される。制御ユニットは、身体内部でプローブを移動するように、駆動モジュールを制御するように連結される。
【００１０】
開示される実施形態では、プローブは、被験者の心臓内への挿入のために構成されるカテーテルを含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、システムは、身体内部のプローブの位置座標を判断するための、位置検知サブシステムを含み、制御ユニットは、位置座標に応答可能に駆動モジュールを制御するように構成される。典型的に、位置検知サブシステムは、プローブの遠位先端内に位置変換器を含む。
【００１２】
更に、本発明の実施形態に従い、ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法を提供する。この方法は、ハンドルを、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、ハンドルをプローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、プローブの先端を偏向させるために、ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを含む、治具内に挿入することを含む。変速機は、少なくとも第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、プローブを前進及び退縮させるためにプラットフォームを軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、１つ以上のモータを含む駆動モジュールと治具とに連結される。
【００１３】
以下の発明の実施形態の詳細な説明を以下の図面と併せ読むことで本発明のより完全な理解がなされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置を用いたカテーテル法システムの概略的な図的説明。
【図２】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置内に保持されるカテーテルを示す、概略的な図的説明。
【図３Ａ】それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテル用のロボット駆動装置の概略的側面及び上面図。
【図３Ｂ】それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテル用のロボット駆動装置の概略的側面及び上面図。
【図４】本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置内にカテーテルを把持させるために使用される治具の概略側面図。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従う、カテーテルを制御する際に使用される、１組のギアの概略的な図的説明。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従い、図５Ａのギアによって係合される回転制御装置を含む、カテーテルハンドルの概略側面図。
【図６Ａ】それぞれ、本発明の実施形態に従い、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明。
【図６Ｂ】それぞれ、本発明の実施形態に従い、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、通常カテーテル又は他の可動型プローブの人間の操作者によって行われることができる、全ての４つの種類の動きを実行するロボット駆動装置を提供する。
１．内／外（前進／後退−カテーテル先端を標的臓器の更に内部へ前進させるか、又は外へ退縮させる）。
２．カテーテル軸の周囲を回転（ロール）させる。
３．カテーテル先端を左右に偏向させる。
４．カテーテル先端を上下に偏向させる。
（いくつかの用途では、偏向を所望の方向にそろえるために、カテーテルがその軸の周囲を回転し得るため、１方向の偏向で十分である。したがって、偏向の第２の方向は、追加的な、任意的な機能であると見なされる。）
【００１６】
カテーテルは、右／左、及び上／下の偏向を制御するための、ハンドル上の１つ以上の制御装置を有する、人間の操作者によって手動で操作されるように設計された、標準的な種類であってもよい。以下に描写される実施形態において、ハンドル上の制御装置は、回転可能な制御輪の形状を有し、ロボット治具は、これらの輪のそれぞれをギア中に把持し、ハンドル自体を別のギア中に把持する。代替的に、治具の中のギアは、線形制御等の他の種類の制御装置を駆動するように構成されてもよい。
【００１７】
各ギアは、入れ子式伝動軸アセンブリを介して、それぞれのモータによって駆動される（操作中、アセンブリの長さが変更可能であるという意味で、「伸縮自在」である）。ギアは、上記の一覧の後の３つの動きを実施し、カテーテル先端の任意の所望の配向性を与えるために、別々に駆動されても、一斉に駆動されてもよい。電動の線形駆動は、全体の治具をプラットフォーム上で前方及び後方に動かし、カテーテルのその軸に沿った内／外の動きを提供する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置２６を持つ、カテーテル法システム２０の概略的な図的説明である。図示される実施形態において、カテーテル２２は、被験者の心室等の体腔２４内に挿入される。カテーテルの遠位先端（挿入図に拡大表示される）は、典型的に、診断及び／又は治療目的のために、機能要素２８を備える。例えば、要素２８は、電気検知及び／又は組織の焼灼用の電極、又は心臓内撮像用の超音波変換器を備えてもよい。以下に記載の態様で駆動され得る他の種類の機能要素及び侵襲性プローブは、当業者に明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。
【００１９】
描写される実施形態において、カテーテル２２はまた、先端の位置座標を判断する際に使用するための、その遠位先端内側に位置変換器３０を備える。例えば、変換器３０は、フィールド変換器３２によって生成される磁場を体外の既知の場所で検出する、磁場センサを備えてもよい。この種類の磁気位置検知システムは、例えば、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許第５，３９１，１９９号に記載され、ＣＡＲＴＯ（商標）（Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ Ｉｎｃ．，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａにより製造）等の心臓内追跡システムにおいて使用されている。代替的に、変換器３０は、変換器３２によって検知される場を生成してもよい。更に代替的又は追加的に、変換器３０は、インピーダンスを使用した位置検知を目的とする電極、超音波変換器、又は身体の２次元又は３次元画像内でカテーテル先端の位置を特定するための基準マーク等の、当技術分野で周知の、任意の他の適切な種類の位置変換器を備えてもよい。
【００２０】
位置検知モジュール３４は、被験者の身体内部のカテーテル先端の位置座標を判断するために、変換器３０及び３２と通信する。制御ユニット３６は、カテーテル２２を身体内の所望の場所に誘導するために、座標を使用して、駆動装置２６を制御する。この点において、制御ユニット３６は、所定のプログラム命令に従って、自立的に動作してもよい。代替的又は追加的に、制御ユニットは、人間の操作者（図示せず）がカテーテルを制御することが可能となるように、典型的にマップ又は画像上に並列されるディスプレイ３８上にカテーテルの位置を表示してもよい。制御ユニット３６は、典型的に、所望の機能を実行するようにソフトウェア内にプログラムされた汎用コンピュータプロセッサを備える。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に従い、ロボット駆動装置２６内に保持されるカテーテル２２を示す、概略的な図的説明である。カテーテル２２は、人間の操作者によって保持及び操作されるように設計されたハンドル４０を備える。従来の使用では、操作者はカテーテルの遠位先端を血管に経皮挿入し、次にカテーテルをその長手方向軸に沿って、血管を通って腔２４の内部へと前進させる。操作者は、ハンドル４０（以下の図５Ｂに示す）上の２つの制御輪を使用して、カテーテルの遠位先端を、カテーテル軸に対して、個別に、互いに直交する方向に偏向させる。操作者は、カテーテルを前進及び退縮させるために、ハンドルを前後に動かし、カテーテル自体を回転させるために、軸の周囲でハンドルを回転させてもよい。近位末端４２は、カテーテルを制御ユニット３６に接続するが、この接続は、図の簡略化及び明瞭化のために、図２から割愛する。
【００２２】
本発明の実施形態では、しかしながら、駆動装置２６は、これらの操作を人間の操作者の代わりに実行する。治具４４は、ハンドル４０を保持する。治具は、ハンドルを軸の周囲で回転させるための１つのギア（又は１組のギア）と、ハンドル上で制御輪（以下で図４及び図５Ａに図示される）を回転させるための他のギアとを備える。治具４４は、カテーテルをその軸に沿って前進及び後退させるために、本体４７に対して並進運動することが可能な、プラットフォーム４６に装着される。駆動モジュール４８は、ギアを回転させ、プラットフォーム４６を本体４７に沿って並進運動するために、変速機５０によって治具４４に連結される。治具及び駆動モジュールの構成要素は、以下の図においてより詳細に示される。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態に従う、ロボット駆動装置２６の概略的な側面及び上面図である。駆動モジュール４８は、小型ステッパー又はサーボモータ等の、制御ユニット３６（図１）によって制御される４つの電気モータ５２を備える。この実施形態では、下位モータ（図３Ａの図に示す）は、線形駆動５８によって接続され、シャフト６０を前進及び後退させる。このシャフトが前進又は後退するにつれて、シャフトは、プラットフォーム４６を本体４７に対して移動させ、したがって治具４４及びカテーテル２２を前進又は後退させる。このようにして、カテーテル２２は、被験者の身体内部で前進及び後退される。
【００２４】
３つの上位モータ５２は、入れ子式駆動モジュールに連結され、それぞれは、駆動シャフト５４及び従動シャフト５６を備える。駆動シャフトは、それぞれのモータによって回転されるように固定して連結され、一方、従動シャフトは、駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、プラットフォーム４６とともに移動するように、治具４４に固定して連結される。図６Ａ及び６Ｂにより詳細に示される、この入れ子式配列は、従動シャフト５６が、広く様々なプラットフォームの長手方向の位置にわたって駆動シャフト５４によって回転されることを可能にする。
【００２５】
前述のとおり、治具４４は、カテーテル自体がカラー６２を通って飛び出す一方で、カテーテル２２のハンドル４０を保持する。ハンドルが治具内に挿入された後、カバー６４は、ハンドルを所定の位置に包囲し、及び固定する。ハンドルは、シャフト６８上のギア６６によって駆動されるギア（以下の図に示される）によって囲まれる。これらのシャフトは、従動シャフト５６のつなぎとして回転するようにそれぞれ接続される。描写される実施形態では、各シャフト６８は、一対のギア６６を有する。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態に従う、治具４４の概略的な側面図である。この図は、カテーテルハンドル（本図面には図示せず）を囲み、治具４４の内部で自由に回転することができる、ギア７０、７２及び７４を示す。ギア７０、７２及び７４のそれぞれは、それぞれのシャフト６８上のギア６６のうちの１つによって回転される。ギア６６のそれぞれの長手方向の位置は、ギア７０、７２及び７４のうちのどれを回転させるかを判断する。
【００２７】
ここで、本発明の実施形態に従う、治具４４の制御の態様の更なる詳細を示す、図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａは、ギア７０、７２及び７４の１組８０の概略的な図的説明である。図５Ｂは、ギア７０及び７２によって係合される、制御輪８２及び８４を含む、カテーテルハンドル４０の概略的な側面図である。これらの制御輪のそれぞれを回転させることは、カテーテル２２の遠位先端を、それぞれの方向に偏向させる（両制御輪は、一緒に回転して、対角線の偏向を与える）。
【００２８】
駆動装置２６の制御に備えて、ギア７０、７２及び７４は、ギア７２が輪８４を囲み、及び掴む一方で、ギア７０が輪８２を囲み、及び掴むように、ハンドル４０上を摺動する。ギア７４は、ハンドル４０自体を保持し、このギアの内部形状は、この実施例では、ハンドルの強い把持を維持するために、四角に区切られる。ギア７０、７２及び７４は、駆動装置２６がカテーテル２２を任意の所望の配向に回転及び偏向することを可能にするために、駆動ギア６６の制御下で独立して回転する。
【００２９】
図６Ａ及び６Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態に従う、カテーテルを駆動する際に使用される、変速機の駆動及び従動サブアセンブリの概略的な図的説明である。図６Ａに示される駆動アセンブリは、駆動モジュール４８内のそれぞれのモータ５２に固定して接続される、駆動シャフト５４及び線形駆動５８を備える。シャフト５４は、不規則な（環状に対称でない）断面形状を有する。駆動モジュール４８は、プラットフォーム４６を受容するためのトラック９０を含む、本体４７に装着される。
【００３０】
図６Ｂに示される従動サブアセンブリは、プラットフォーム４６上に装着され、したがって駆動サブアセンブリに対して長手方向に並進運動される。サブアセンブリは、それぞれの従動シャフト５６に取り付けられたナット９４を含む連結サブアセンブリ９２によって互いに連結される。ナット９４は、駆動シャフト５４の外形と一致するような形状とされ、したがってプラットフォーム４６がトラック９０内で前後に移動するにつれて、ナットを通って伸縮自在に内外に摺動する。しかしながら、駆動シャフト５４の回転は、シャフトの相対的な長手方向位置に関わらず、従動シャフト５６の同時回転を駆動する。したがって、駆動装置２６は、カテーテルが身体内に前進及び身体内から退縮する際に、カテーテル２２の配向性の一貫した制御を維持する。
【００３１】
前述の種類の駆動機構は、同時に制御するように２つのカテーテルを駆動するために使用されることができる。例えば、カテーテルのうちの１つは、焼灼治療等の治療目的のために使用されることができ、一方、他方はこの治療的カテーテルの超音波画像を捕獲する。この種類の用途は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００７／０１０６１４７号に記載されている。超音波カテーテルは、カテーテルが治療的カテーテル等の適切な標的に向けられていることを確実にするために、ロボット操縦によって制御される。位置検知システムは、カテーテルが指すべき方向を判断し、カテーテル内の磁気位置センサを使用して、この方向から任意の偏向を測定する。次に、位置検知システムは、ロボット駆動機構を使用して、治療的カテーテルをその視野内に留めるように、カテーテル位置及び配向性を自動的に修正する。
【００３２】
前述の実施形態は、説明の明瞭化のためにカテーテル２２に特に関連するが、本発明の原理は、内視鏡等の他の種類の可動型侵襲性プローブにも同様に適用され得る。図に示される、駆動装置２６の構成要素の特定の形状及び構成は、カテーテルの特定の形状及び特性に適合される。カテーテル２２又は他の種類の侵襲性プローブに関連して、同様の機能性を達成するための代替的な構成は、前述の説明に基づき当業者には明白であり、本発明の範囲内であると見なされる。
【００３３】
上記に述べた実施形態は一例として引用したものであって、本発明は上記に具体的に図示及び説明したものに限定されない点は認識されるであろう。その逆に、本発明の範囲は、上記に述べた異なる特性のすべてのものの組み合わせ及び一部のものの組み合わせを含み、更に上記の説明文を読むことで当業者によって想到されるであろう、先行技術には開示されていない変形例及び改変例をも含むものである。
【００３４】
〔実施の態様〕
（１） ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置において、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるための前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、装置。
（２） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記プローブの前記先端を偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様１に記載の装置。
（３） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、実施態様１に記載の装置。
（４） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様１に記載の装置。
（５） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように、前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様４に記載の装置。
（６） 被験者の身体内部の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知モジュールを備え、かつ前記位置座標に応答可能に前記身体内部の前記プローブを移動させるように前記駆動モジュールを制御するように連結される、制御ユニットを備える、実施態様１に記載の装置。
（７） 侵襲性医療システムにおいて、
軸、及び被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有し、かつハンドルと、前記遠位先端の偏向を制御するための、前記ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを備える、可動型侵襲性プローブと、
ロボット駆動装置であって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの前記軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、ロボット駆動装置と、
前記身体内で前記プローブを移動させるように、前記駆動モジュールを制御するように連結される制御ユニットと、を備える、システム。
（８） 前記プローブが、前記被験者の心臓内への挿入のために構成される、カテーテルを備える、実施態様７に記載のシステム。
（９） 前記身体内の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知サブシステムを備え、前記制御ユニットが、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御するように構成される、実施態様７に記載のシステム。
（１０） 前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、実施態様９に記載のシステム。
【００３５】
（１１） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様７に記載のシステム。
（１２） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、実施態様７に記載のシステム。
（１３） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様７に記載のシステム。
（１４） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様１３に記載のシステム。
（１５） ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法において、
前記ハンドルを治具内に挿入することであって、前記治具が、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるために前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、ことと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、変速機を、１つ以上のモータを備える駆動モジュールと前記治具とに連結させることと、を含む、方法。
（１６） 前記プローブが、カテーテルを備え、前記方法が、前記カテーテルを被験者の心臓内に挿入することと、前記カテーテルを前記心臓内で誘導するように、前記駆動モジュールを操作することとを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 位置検知サブシステムを使用して前記身体内の前記プローブの位置座標を判断することと、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御することとを含む、実施態様１５に記載の方法。
（１８） 前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、実施態様１５に記載の方法。
（２０） 前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲する、実施態様１５に記載の方法。
【００３６】
（２１） 前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、実施態様１５に記載の方法。
（２２） 各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、実施態様２２に記載の方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置において、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるための前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、装置。
【請求項２】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記プローブの前記先端を偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように、前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
被験者の身体内部の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知モジュールを備え、かつ前記位置座標に応答可能に前記身体内部の前記プローブを移動させるように前記駆動モジュールを制御するように連結される、制御ユニットを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
侵襲性医療システムにおいて、
軸、及び被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有し、かつハンドルと、前記遠位先端の偏向を制御するための、前記ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを備える、可動型侵襲性プローブと、
ロボット駆動装置であって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの前記軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、ロボット駆動装置と、
前記身体内で前記プローブを移動させるように、前記駆動モジュールを制御するように連結される制御ユニットと、を備える、システム。
【請求項８】
前記プローブが、前記被験者の心臓内への挿入のために構成される、カテーテルを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記身体内の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知サブシステムを備え、前記制御ユニットが、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法において、
前記ハンドルを治具内に挿入することであって、前記治具が、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるために前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、ことと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、変速機を、１つ以上のモータを備える駆動モジュールと前記治具とに連結させることと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記プローブが、カテーテルを備え、前記方法が、前記カテーテルを被験者の心臓内に挿入することと、前記カテーテルを前記心臓内で誘導するように、前記駆動モジュールを操作することとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
位置検知サブシステムを使用して前記身体内の前記プローブの位置座標を判断することと、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御することとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための装置において、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるための前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、装置。
【請求項２】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記プローブの前記先端を偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように、前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
被験者の身体内部の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知モジュールを備え、かつ前記位置座標に応答可能に前記身体内部の前記プローブを移動させるように前記駆動モジュールを制御するように連結される、制御ユニットを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
侵襲性医療システムにおいて、
軸、及び被験者の身体内へ挿入するための遠位先端を有し、かつハンドルと、前記遠位先端の偏向を制御するための、前記ハンドル上の少なくとも１つの制御装置とを備える、可動型侵襲性プローブと、
ロボット駆動装置であって、
プラットフォームと、
前記プラットフォームに装着され、前記ハンドルを受容するように構成される治具であって、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの前記軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記少なくとも１つの制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、治具と、
１つ以上のモータを備える、駆動モジュールと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、前記駆動モジュール及び前記治具に連結される変速機と、を備える、ロボット駆動装置と、
前記身体内で前記プローブを移動させるように、前記駆動モジュールを制御するように連結される制御ユニットと、を備える、システム。
【請求項８】
前記プローブが、前記被験者の心臓内への挿入のために構成される、カテーテルを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記身体内の前記プローブの位置座標を判断するための位置検知サブシステムを備え、前記制御ユニットが、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って、前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
ハンドルを有する可動型侵襲性プローブを制御するための方法において、
前記ハンドルを治具内に挿入することであって、前記治具が、プラットフォーム上に装着され、少なくとも、前記ハンドルを前記プローブの軸の周囲を回転させるように位置決め及び成形される第１のギアと、前記プローブの先端を偏向させるために前記ハンドル上の制御装置を操作するように位置決め及び成形される第２のギアとを備える、ことと、
少なくとも前記第１及び第２のギアを制御可能に回転させ、前記プローブを前進及び退縮させるために前記プラットフォームを前記軸に平行な方向に沿って並進運動させるように、変速機を、１つ以上のモータを備える駆動モジュールと前記治具とに連結させることと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記プローブが、カテーテルを備え、前記方法が、前記カテーテルを被験者の心臓内に挿入することと、前記カテーテルを前記心臓内で誘導するように、前記駆動モジュールを操作することとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
位置検知サブシステムを使用して前記身体内の前記プローブの位置座標を判断することと、前記位置座標に応答可能に前記駆動モジュールを制御することとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記位置検知サブシステムが、前記プローブの前記遠位先端内に位置変換器を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のギアが、前記プローブの前記先端を前記軸に対する第１の方向に偏向させるための第１の制御輪を回転させるように位置決め及び成形され、前記治具が、前記プローブの前記先端を前記第１の方向と垂直な第２の方向に偏向させるための前記ハンドル上の第２の制御輪を回転させるように位置決め及び成形される、第３のギアを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２のギアが、前記ハンドルを包囲する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記変速機が、様々な前記プラットフォームの位置にわたって、前記第１及び第２のギアを駆動するようにそれぞれ連結される、少なくとも第１及び第２の入れ子式駆動モジュールを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
各前記入れ子式駆動モジュールが、
それぞれのモータによって回転されるように固定して連結される、駆動シャフトと、
前記駆動シャフトによって回転されるように、前記駆動シャフトを摺動自在に係合する一方で、前記軸に平行な前記方向に沿って前記プラットフォームとともに移動するように前記治具に固定して連結される、従動シャフトと、を備える、請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−３６６７０（Ｐ２０１１−３６６７０Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１８００４９（Ｐ２０１０−１８００４９）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（５０８０８０２２９）バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド (79)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８００４９（Ｐ２０１０−１８００４９）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（５０８０８０２２９）バイオセンス・ウエブスター・インコーポレーテツド (79)
【Ｆターム（参考）】
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