協調動作する手術台
【課題】多様な位置で患者を支持し医療処置を効果的にする手術台の提供。
【解決手段】手術台１０は、ヒンジで互いに取り付けられフレームを形成する第１及び第２の支持部材１４，１６を利用し、プラットフォームを有している。第１及び第２のコネクタ２８、３０は、各支持部材を各支柱に保持する。各支柱は、基部と、位置決め機構５６，５８を有する上方延在構造とにより形成され、各コネクタ及び支持部材を保持する。各位置決め機構は、柱と、第１のアーム６０とを利用する。第１のアームの近位部分は、第１の柱に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６は近位部分と遠位部分とを有し、これにより第２のアームの近位部分が第１のアームの遠位部分に対して軸周りに回転可能である。第２のアームの遠位部分は、コネクタを介してフレームに連結する。制御部は、第１及び第２のアームの近位部分の軸回転を決定し、フレームの全体的な構成を決定する。
【解決手段】手術台１０は、ヒンジで互いに取り付けられフレームを形成する第１及び第２の支持部材１４，１６を利用し、プラットフォームを有している。第１及び第２のコネクタ２８、３０は、各支持部材を各支柱に保持する。各支柱は、基部と、位置決め機構５６，５８を有する上方延在構造とにより形成され、各コネクタ及び支持部材を保持する。各位置決め機構は、柱と、第１のアーム６０とを利用する。第１のアームの近位部分は、第１の柱に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６は近位部分と遠位部分とを有し、これにより第２のアームの近位部分が第１のアームの遠位部分に対して軸周りに回転可能である。第２のアームの遠位部分は、コネクタを介してフレームに連結する。制御部は、第１及び第２のアームの近位部分の軸回転を決定し、フレームの全体的な構成を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願のクロスリファレンス
本願は、２０１１年４月７日提出の米国仮特許出願第６１／５１６，８５３号の利益を主張し、この仮特許出願をまとめて本願に参照し援用する。
【０００２】
本発明は、多様な位置で患者を支持し医療処置を効果的にする新規で有益な手術台に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの外科的処置は、検査、画像診断及び外科的診療を可能にするために患者の位置決めを必要とする。例えば、脊椎手術では、患者を腹臥位、背臥位、側臥位の何れかにする必要がある。また、脊椎手術に有益な手術台も、外科医の身長に適合させる高さ調整を必要とする。加えて、トレンデレンブルク体位、逆トレンデレンブルク体位、側方傾斜、及び患者の脊柱の屈曲／伸展がしばしば必要である。さらに、これらの機能を行う総ての手術台は、外科医に視界のアクセスと、ＣアームあるいはＯアームＸ線透視装置を利用した腰椎、胸椎、及び頸椎領域の画像を含む脊椎画像とを可能にしなければならない。
【０００４】
例えば、腹臥位の脊椎手術の処置としては、椎弓切除術と、椎間板切除術と、後方あるいは側方腰椎椎体間固定術と、骨切り術と、椎弓根スクリュー挿入術と、経椎間孔腰椎椎体間固定術（ＴＬＩＦ）と、椎骨形成術と、頚椎椎間板切除術及び固定術と、脊柱側弯症及び他の奇形の矯正術とを含む。
【０００５】
背臥位の外科的処置としては、前方腰椎椎体間固定術（ＡＬＩＦ）と、全腰椎椎間板手術と、人工椎間板移植と、頚椎椎間板切除術及び固定術とを含む。また、極度側方腰椎椎体間固定術（ＸＬＩＦ）を行うため側臥位が用いられる。
【０００６】
言うまでもなく、上記医療処置に適切な手術台は、非常に用途が広く、耐久性があり、その位置決め性能が正確でなければならない。
【０００７】
過去に、メディカルチェア及びサージカルチェア、ベッド、あるいは手術台に関して多くの構造及びシステムが提案されている。例えば、米国特許第６，４９９，１６２号はモータ駆動ピストンを用いてフレームを調整する電力駆動ベッドを記載している。
【０００８】
米国特許第６，０００，０７６号、第６，９７１，１３１号、第７，００３，８２８号、第７，１０３，９３１号、及び米国特許出願公開第２００８／０１２７４１９号は、電力駆動ギヤを用いて独自の方法で家具とテーブルの位置及び外形を調整する制御機構を記載している。
【０００９】
米国特許第５，２０８，９２８号、第５，４６８，２１６号、第５，５７９，５５０号、第５，６４０，７３０号、第５，７７４，９１４号、第５，８６２，５４９号、第５，８７０，７８４号、第７，０５５，１９５号、第７，３３１，５５７号、第７，５９６，８２０号は、ほぼ直線方向に、モータで起動する主ねじを利用した椅子とテーブルのアクチュエータを教示している。
【００１０】
米国特許第５，６５９，９０９号は、ラックアンドピニオン機構を利用して頂部及び底部プレートを平行移動する手術台支持部材を開示している。
【００１１】
米国特許第４，２３０，１００号は、３つの独自のフレームと、主ねじを利用する直線移動システムとを示すカイロプラクティックテーブルを開示している。
【００１２】
米国特許第４，４７４，３６４号は、ヒンジ連結部分を有する手術台を記載しており、これは空気あるいは油圧シリンダによって様々な構成で作動する。
【００１３】
米国特許第６，６３４，０４３号は、ヘッド側及びフット側を有する処置台を開示しており、油圧シリンダを用いて自動的に調整可能である。
【００１４】
米国特許第５，４４４，８８２号は、油圧シリンダによって独立して動作可能な複数の支持部材を有する手術台を教示している。
【００１５】
米国特許第７，１５２，２６１号及び第７，７３９，７６２号は、ヒンジで連結された複数の回転可能な手術台支持部材を開示しており、テーブルのヘッド側及びフット側に配置された協調駆動システムで動作する。
【００１６】
米国特許第７，７３９，７６２号は、患者の支持部分が独立したエレベータの二重制御によって動作する手術台を教示している。
【００１７】
米国特許第７，５６５，７０８号は、ヒンジ連結部分を有する患者位置決め支持を開示しており、ケーブル駆動システムあるいはプルロッドアセンブリで動作する。
【００１８】
複数の位置に患者を位置決めし確実で正確な外科的処置を可能にする手術台は、医療分野で著しく進歩するであろう。
【発明の概要】
【００１９】
本発明は、新しく有益な手術台に関する。
【００２０】
本発明は、ヒンジで互いに取り付けフレームを形成する第１及び第２の支持部材を利用する。この方法では、第１及び第２の支持部材が上方、下方に角度をつけるか、あるいは平らな配置に位置づけることができる。様々なプラットフォーム及びパッドを第１及び第２の支持部材に配置して手術、画像診断、あるいは健康診断する患者を適切に位置づけることができる。この点で、第１及び第２の支持部材で形成されたフレームは放射線透過性であり、ＣアームあるいはＯアームＸ線透視装置に対応している。
【００２１】
フレームの第１及び第２の支持部材は、一方が手術台ヘッド側にあり、他方がフレームの手術台フット側にある第１及び第２のコネクタによってそれぞれ保持される。また、第１及び第２の支柱が本発明で見つけられ、基部と、基部から延在し基部に接続する柱あるいは上方構造とを具える。第１及び第２の支柱の各々は、柱に連結した位置決め機構と、第１及び第２のコネクタとを具える。
【００２２】
第１及び第２の支柱の各位置決め機構は、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームを利用する。第１のアームの近位部分は、第１の柱に対して軸周りに回転可能である。また、第２のアームが近位部分と遠位部分とを有している。第２のアームの近位部分は、第１のアームの遠位部分に対して軸周りに回転可能である。各位置決め機構の第２のアームの遠位部分は、それぞれフレームに保持された第１及び第２のコネクタに回転自在に連結される。この方法では、第１及び第２のアームの遠位部分の相対的な動作がフレームの支持部材の配置を決定する。すなわち、ヘッド側とフット側の支柱の位置決め機構を介したフレームは、ヒンジで上方、ヒンジで下方、及び／又は水平配置を想定することができる。さらに、トレンデレンブルク体位あるいは逆トレンデレンブルグ体位をこのフレームによって達成することができる。後者は、フレームの第１及び第２の支持部材を接続するヒンジ機構の高さを変更せずに達成することができる。さらに、フレームは、１以上の支柱に関連する位置決め機構を用いることによって側方傾斜を達成することができる。また、モータ、ウォームギヤ、及びサイクロイド歯車は、第１のアームの遠位部分と第２のアームの近位部分との間の回転運動のそれぞれに関連し、第１及び第２のアームは柱とフレームの支持部材とにそれぞれ回転可能に連結する。側方傾斜がさらに、回転ギヤ機構、モータ駆動、及びモータを介して達成される。
【００２３】
最も重要なことは、制御部が本発明で見つけられることであり、支柱に対する第１及び第２のアームの近位部分の協調した回転度合いと、側方傾斜と組み合わせた第１のアームの遠位部分と第２のアームの近位部分との間の回転度合いとを決定し、フレーム上の患者は特定の手術あるいは医療処置に応じて位置決められる。背臥位、腹臥位、あるいは側臥位で患者を位置決めでき、上記位置決め処理の何れかの間に、患者プラットフォームの動作も手術台のフレームの位置に調整されることに注意されたい。
【００２４】
特に、アームあるいは側方傾斜機構によって達成された各回転運動は、中央マイクロプロセッサにこの動作の信号を送る１以上のセンサあるいはエンコーダを具える。フレームを位置決めするときに患者プラットフォーム、第１及び第２のアーム、及び手術台の側方傾斜の動作を調整するために適切なソフトウェアあるいはコンピュータプログラムが用いられる。最も重要なことは、空間の特定の場所、地面に対する固定位置にフレームの手術位置を固定しながらヒンジによる回転、トレンデレンブルク体位、及び傾斜を予め決定することができるということである。すなわち、ヘッド側及びフット側の支柱で見つけられる位置決め機構によって有効になった手術台の全動作中にフレーム上のポイントに対する手術ポイントあるいは固定した手術部位が完全に静止したままである。
【００２５】
さらに、本発明の手術台の位置決めの制御は、コントロールパネルあるいは外科医あるいは手術を行う外科医の助手によって通常保持されるハンドペンダントなどの手動で操作可能なコマンドアクチュエータによって決定することができる。このアクチュエータにより、医師は１つのボタンを押下することによって上述した配置の何れかで手術台を位置決めすることができる。また、プログラムされた中央マイクロプロセッサは、受信したコマンドと様々な手術台モータとを調整し、ロボットのように所望の手術台位置を達成する。
【００２６】
新しく有益な手術台が本書に記載されていることが明らかである。
【００２７】
したがって、本発明の目的は、患者を支持するヒンジで連結したフレームを有する患者用手術台を提供し、身体の腰部胸部領域の手術中の屈曲／伸展を可能にすることである。
【００２８】
したがって、本発明の別の目的は、身体の腰部、胸部、及び頸部を画像化するＣアームとＯアームＸ線透視装置に対応した手術台を提供することである。
【００２９】
本発明の別の目的は、腹臥位、仰臥位、あるいは側臥位で手術台に配置された患者の手術を可能にした手術台を提供することである。
【００３０】
本発明の別の目的は、腹臥位の患者の腹部脱落を可能にし、頭からつま先まで画像化するＸ線透視装置の使用を可能にする手術台を提供することである。
【００３１】
本発明の更なる目的は、手術台のヘッド側に麻酔科医を配置し患者の目、鼻、及び口を観察するのを可能にする手術台を提供することである。
【００３２】
本発明の更なる目的は、ヒンジで連結したフレームを利用して最大限の屈曲あるいは伸展も、手術台のフレームの側方回転もを提供する手術台を提供することである。
【００３３】
本発明の別の目的は、手術台の患者のトレンデレンブルク体位あるいは逆トレンデレンブルク体位を利用する手術台を提供することである。
【００３４】
本発明の別の目的は、手術台のフレーム位置に対して長手方向に調整可能な患者プラットフォームを配置することができる手術台を提供することである。
【００３５】
本発明の更なる目的は、外科医あるいは外科医を補助する人が遠隔操作して１つのボタンを押すことによって手術台の患者の複数の位置決めを行うことができる手術台を提供することである。
【００３６】
本発明の別の目的は、頚椎牽引法を提供する手術台を提供することである。
【００３７】
本発明の別の目的は、頑丈であり、ハンマー打ち、のこぎり切断、及びドリル加工などの外科的処置中の積荷重及び運用荷重による振動と衝撃に耐えることができる手術台を提供することである。
【００３８】
本発明の別の目的は、放射線透過性を有するヒンジ連結フレームの手術台を提供することである。
【００３９】
さらに本発明の別の目的は、複数の配置を想定するが、手術台の全動作中に固定した手術部位を維持する手術台を提供することである。
【００４０】
本発明は、特に明細書を進むにつれ明らかになる特定の特性及びその特徴に関するので他の目的及び利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の手術台の側立面図である。
【図２】図２は、フレーム部材の複数の位置決めを示す一方、これにより固定した手術部位を維持する本発明の手術台の側立面図である。
【図３】図３は、患者プラットフォームを有し、水平構成のフレームを備えた本発明の手術台の概略側立面図である。
【図４】図４は、角度をつけた上方配置をもたらす第１及び第２の位置決め機構のアームの回転を示した本発明の手術台の概略側立面図である。
【図５】図５は、角度をつけた下方配置をもたらす第１及び第２の位置決め機構のアームの回転を示した本発明の手術台の概略側立面図である。
【図６】図６は、図１のライン６−６に沿って切り取った手術台のヘッド側の側立面図である。
【図７】図７は、図１のライン１−１に沿って切り取った手術台のフット側の側立面図である。
【図８】図８は、典型的な第１及び第２のアーム構造の分解斜視図である。
【図９】図９は、フット側からの手術台の側立面図である。
【図１０】図１０は、本発明の手術台の機械的要素と、電子制御要素との間の連携を示す概略図である。
【図１１】図１１は、手動で操作可能なコマンドアクチュエータとして利用したハンドペンダントの平面図である。
【図１２】図１２は、手術台の構成要素に関連する主制御部のマイクロプロセッサを示すブロック図である。
【図１３】図１３は、主制御部に関連するソフトウェアウォッチドッグの電気回路図である。
【図１４】図１４は、主制御部に関連するデータメモリの電気回路図である。
【図１５】図１５は、モータのＲＳ４８５送受信部の電気回路図である。
【図１６】図１６は、ハンドペンダントあるいはコントロールパネルのＲＳ４８５送受信部の電気回路図である。
【図１７】図１７は、手術台の構成要素に関連するモータコントローラのブロック図である。
【図１８】図１８は、モータのブレーキドライバの電気回路図である。
【図１９】図１９は、モータコントローラ及び関連する構成要素のブロック図である。
【図２０】図２０は、モータの３相ブリッジの電気回路図である。
【００４２】
本発明を十分に理解するため、上記記載した図面とともに考慮すべき本発明の好適な実施形態の以下の詳細な記載について説明する。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の様々な態様は、先に記載した図面を参照するその好適な実施形態の以下の詳細な記載から展開する。
【００４４】
本発明は、概して図面で参照符号１０で示されている。手術台１０は、その要素の１つとしてフレーム１２を具える。フレーム１２は、第１の支持部材１４と第２の支持部材１６とを具える。第１の支持部材１４は、図１及び図９のヒンジ１８及び１９を介して第２の支持部材１６にヒンジで取り付けられている。図６及び図７を参照すると、第１の支持部材１４が脚部分２０及び２２を具えているのを観察することができる。同様に、第２の支持部材１６は脚部分２４及び２６を有している。もちろん、従来の胸部、殿部／大腿部パッド及び他の類似の商品を用いて（図３に示す）特定の配置で患者を保持してもよい。この点、摺動可能な患者プラットフォーム９０は、全体を本願に参照して援用する米国特許第７，７３９，７６２号に示す患者支持構造及び摺動機構の形態を取っている。言うまでもなく、摺動可能な患者プラットフォーム９０はヒンジ１８及び１９周りの支持部材１４及び１６のヒンジ回転に応じて動作する。
【００４５】
図１に戻ると、第１の支持部材１４が第１のプレートあるいはコネクタ２８に連結している一方で、第２の支持部材１６がプレートあるいはコネクタ３０に連結していることが理解できる。一般に、手術台１０は図１及び図９のヘッド側３２及びフット側３４を有している。スペーサあるいは支持バー３６は、ヘッド側３２とフット側３４とに跨り、固定されているように示されているが、支持バーは伸縮自在に構成することができ、格納用に手術台１０を折り畳むことができる。何れの場合も、外科的処置中にフレーム１２の第１及び第２の支持部材１４及び１６を位置決めする間、支持バー３６は固定位置にある。
【００４６】
再び、図１を参照すると、第１の支柱３８がヘッド側３２で床面あるいは地面４０から延在する一方で、第２の支柱４２がフット側３４で床面４０から延在していることに注意されたい。支柱３８は、基部４６を有する接続された柱４４を具え、ロック可能な車輪機構４８を介して床面４０に支持される。同様に、フット側３４の支柱４２は、基部５２から延在する接続された柱５０を有しており、これはさらにロック可能な車輪機構５４を具える。
【００４７】
第１及び第２の支柱３８及び４２は、位置決め機構５６及び５８をそれぞれ具える。例えば、フット側３４の位置決め機構５８は、近位部分６２と遠位部分６４とを有する第１のアーム６０を有する。第２のアーム６６はさらに、近位部分６８と遠位部分７０とを有する。第１のアーム６０の近位部分６２は、柱５０に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６の近位部分６８は、第１のアームの遠位部分６４に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６の遠位部分７０はサイクロイド歯車７６に連結し、これは次いで支持部材１６に連結されたコネクタプレート３０に連結する。位置決め機構５６及び５８の各アームは、ウォームギヤボックスと駆動モータとに関連する。例えば、駆動モータ７２及びウォームギヤボックス７４は、位置決め機構５８の第２のアーム６６に関連する。また、アーム６０の近位側にサイクロイド歯車７９を見つけることができる。サイクロイド歯車７６及び７８は、位置決め機構５８に関して図１に示されている。言うまでもなく、図１及び図３〜図７の位置決め機構５６はアーム８０及び８２に関して同様に構成されている。
【００４８】
図２に移り、支持部材１４及び１６によって形成されたフレーム１２の僅かに角度をつけた上方位置（実線）から手術台１０が上へ移動するの（仮想線）を観察することができる。位置決め機構５８に関連する矢印８４は、位置決め機構５８の第１のアーム６０と第２のアーム６６とに関連するサイクロイド歯車の相対的な動作を示している。加えて、複数の矢印８６は、位置決め機構５６の第１のアーム８０と第２のアーム８２とに対する位置決め機構５６のサイクロイド歯車の回転運動を示している。フレーム１８の位置及び支持部材１４及び１６の配置は、このため、位置決め機構５６及び５８の特定の動作によって決定される。しかしながら、サークル８８によって示された固定した手術位置あるいは固定した手術部位は、この動作を通じて同じままである。したがって、外科医は手術台１０の位置を変える間に位置を変更する必要がないので、手術台１０のこの性能により外科医が患者に手術を行うのが容易になる。
【００４９】
ここで図３〜図５に移ると、手術台１０が地面４０に位置決めされているのを理解することができる。図３は、患者プラットフォーム９０が手術台１０のヘッド側３２の近くに配置された水平位置の手術台１０を示している。矢印９２は、支持部材１４及び１６がヒンジで回転する間に、フレーム１２に沿った患者プラットフォーム９０の典型的な動作を示している。図４は、フレーム１２の角度をつけた上方位置を示しており、ここでヒンジ部分１８及び１９が矢印９４に従って上方に移動している。図５は、フレーム１２の角度をつけた下方位置を示しており、ここでヒンジ部分１８及び１９が矢印９６に従って移動している。固定した手術部位８８は地面４０とフレーム１２の特定の部分とに対して実質的に空間で固定位置にあることに注意されたい。
【００５０】
図６及び図７は、手術台１０のヘッド側３２とフット側３４を示している。フレーム１８と支持部材１４及び１６は、図６及び図７の矢印９４及び９６に従って側方に回転し、側方に傾斜しているのを理解されたい。
【００５１】
ここで図８に関して、位置決め機構５８などの典型的な位置決め機構の詳細図が示されている。例示的な位置決め機構５８は、（概略的に示す）サイクロイド歯車７６，７８，及び７９を有していることが示されている。サイクロイド歯車７６，７８，及び７９は、日本の東京都のＮａｂｔｅｓｃｏ社によって製造されたＲシリーズで特定された型式とすることができる。キャスト連結アーム６０は、サイクロイド歯車７９のカバー１００を具えており、これは図１及び図２にこれまで記載された柱５０に連結される。同様に、サイクロイド歯車７８はサイクロイド歯車７６に対して回転自在に配置されたアーム６６に連結されている。さらに、アーム６０及び６６はキャスト連結アームから成る。アーム６０、サイクロイド歯車７８、及びアーム６６をまとめて保持する複数の締結具１０２及び１０４が図８に示されている。ブラシレスＤＣモータ１０６は、サイクロイド歯車７８に対するアーム６０の回転を起動するために利用されている。ブラシレスモータ１０６は、ノースカロライナ州マーフィーのムーグ社によって製造されたモデルＢＮ３４−３５ＡＦ−００１ＬＨモータの形態を取ることができる。もちろん、アーム６０に対するアーム６６の回転と、アーム６６に対するコネクタプレート３０及び支持部材１６の回転とに類似するモータを関連づけることができる。すなわち、モータ１０６で示した型式の６つのモータと、以下で記載したギヤボックス及びエンコーダとが本発明の位置決め機構５６及び５８の実施形態に関連する。第７のモータは、以下で論じられる手術台１２の傾斜機能に関連する。さらに図８を参照すると、ギヤボックス１０８がモータ１０６に連結されている。ギヤボックス１０８は、カリフォルニア州サニーヴェールのＲ．Ｍ．ホフマン社によって製造されたモデル型ＰＩＮ Ａ−５２０−２００２とすることができる。モータ１０６のシャフトの位置を検出するアブソリュートエンコーダあるいはセンサ１１０がさらにギヤボックス１０８に取り付けられ、これはＨＤＲ Ｐｉｃｏ Ｂｌａｄｅとして特定された型式とすることができる。また、モータ１０６の速度を測定する光学式エンコーダあるいはセンサ１１２がそこに取り付けられ、これはＨＤＲ ＭＴＡ１００として特定された型式とすることができる。
【００５２】
図９はさらに手術台１０を示し、傾斜駆動モータ１１４の装備を具えており、これはカリフォルニア州サニーヴェールのＲ．Ｍ．ホフマン社によって製造されたモデル型ＰＩＮ Ａ−５２０−２０１２とすることができる。また、アーム６６に対する支持部材１６の角回転を動作するヒンジ角度駆動モータ１１６が分解図で示されている。ヒンジ角度駆動モータ１１６は、図８に示したアーム６０及び６６に対して用いた型式とすることができる。
【００５３】
図１０は、位置決め機構５６及び５８と、患者プラットフォーム９０とに関連する主制御部１１８の全機能を表している。主制御部１１８、プラットフォーム９０、及びモータコントローラプロセッサ１５２の回路の中にソフトウェア１２０がプログラムされていることに注意されたく、明細書としてさらに説明する後者は、アーム６０，６６，８０，及び８２と、支持部材１４及び１６と、患者プラットフォーム９０と、手術台１０に提供された側方傾斜との動作に関連するモータを起動し続ける。このソフトウェアあるいはコンピュータプログラム１２０は、付属書類として本願に添付し、参照して本願に援用する。
【００５４】
図１１に平面図で示すハンドペンダント１２４は、ボタンオーバーレイ１２８を有する下部部分１２６で構成される。ハンドペンダント１２４のユーザは、単にボタンオーバーレイ１２８の１つのボタンを押したままにするだけで各ボタンに図示した手術台位置に従って手術台１０を配置する。特定のボタンを解放すると、手術台１０の動作が停止する。例えば、ボタン１３０及び１３２は、手術台１０の側方傾斜をもたらす。コントロールパネル１２２（図示せず）に類似するレイアウトを利用してもよい。ソフトキー１３４は、言語、手術台１０の動作速度、メモリ機能などのパラメータを決定するための設定ボタンとして機能する。ハンドペンダント１２４の裾広がり部分１３８の大きなスクリーン１３６は、手術台１０の位置、バッテリ状況などを含むステータス情報を提供する。図８のセンサ１１０及び１１２などの位置センサあるいはエンコーダは、位置決め機構５６及び５８で見つけられるモータのそれぞれに関連しており、患者プラットフォーム９０が上記特定した項目の動作のフィードバックとして機能する。
【００５５】
主制御部１１８は、予備のコントロールパネル１２２あるいはハンドペンダント１２４などの手動操作可能なコマンドアクチュエータによって有効にされ、後者は外科医あるいは外科医の助手が運ぶことができる。
【００５６】
図１２〜図２０は、主制御部１１８に関連する回路を示しておりハンドペンダント１２４のオーバーレイ１２８に従って手術台１０を動かす。図１２〜図２０に示した回路は、手術台１０の回路基板に配置される。図１２〜図２０に示した様々な構成要素は、従来の電子記号に従ってこの図面で特定される。主制御部１４０は、ホストマイクロプロセッサとして機能し、ハンドペンダント１２４あるいはコントロールパネル１２２からのユーザ入力に従って動作コマンドを作成する。主制御部１４０はさらに、手術台１０に関連する電気系統の電源管理制御として機能する。例えば、主制御部１４０はバックアップバッテリの充電を開始し、交流電源が無くなったときにバッテリ電源に切り替える。主制御部はさらに、図１２〜図２０に示した電子機器システムの通信ハブとして機能する。図１２に示すように、これらの機能はブロック図の形式で示されている。さらに図１２に示すように、図１２〜図２０に示す構成要素の回路の一般的な基準電圧はＤＣ３．３ボルトである。この電圧は、従来の電圧レギュレータと変圧器とによって主制御部１４０に供給される。図１３は、ソフトウェア１２０が機能を停止した場合にウォッチドックとして機能するソフトウェアスーパーバイザ１４２を示している。同様に、ソフトウェア１２０のクラッシュが発生した場合、ソフトウェアスーパーバイザ１４２が主制御部１４０に関連するシステムをリセットする。データメモリ１４４はルックアップテーブルを含み、図１４の他のストレージはソフトウェア１２０を必要とする。
【００５７】
図１５及び図１６の送受信部は、基準電圧を標準的な通信バスを構成するＲＳ−４８５信号に変換する。送受信部１４６は、手術台１０のヘッド側３２と手術台１０のフット側３４でそれぞれ見つけられるヘッドモータ及びフットモータのＩ／Ｏ１４６及び１４８に関連する。主制御部１４０はさらに、図１２のモータドライバ１５０に電力を向け、これはさらに図１７〜図２０に示されている。
【００５８】
ここで図１７を参照すると、モータコントローラプロセッサのモータドライバ１５０は、図８のＤＣモータ１０６などの各１つのブラシレスＤＣモータを起動する。モータドライバ１５０は、主制御部１４０からコマンドを受信するモータコントローラプロセッサ１５２を具える。モータコントローラプロセッサ１５２はさらに、図８に示す速度光学センサ１１２とアブソリュートセンサあるいはエンコーダ１１０などの各モータに関連する各センサからセンサ情報を受信する。また、図１３のスーパーバイザ１４２に類似するウォッチドックスーパーバイザ１５４は、マイクロプロセッサ１４０の動作を監視し、ソフトウェアクラッシュが発生した場合に主制御部１１８のシステムをリセットする。ブレーキドライバ１５６とモータフォルト入力１５８とがさらに、モータコントローラプロセッサ１５２に供給される。ブレーキドライバ１５６はさらに図１８に詳述されている。ブレーキドライバ１５６は、モータコントローラプロセッサ１５２の入力を受信し、これはトランジスタ１６０に進む。制動信号は、アンプ１６２を介してモータコントローラプロセッサ１５２に進む。このようなブレーキングは一般に、ボタンの解放がハンドペンダント１２４で発生したときに発生する。モータコントローラプロセッサ１５２はさらに、図１９のモータコントローラ１６４と通信する。モータコントローラ１６４への典型的な入力は、方向制御（時計回り及び反時計回り）、ＰＷＭ速度制御、及び実行／停止制御などを含む。モータコントローラは、モータ１０６などのモータに関連し、さらにモータ電流検出部を介してフィードバックを受信する。
【００５９】
図２０を参照すると、同じ構成の６つの電界効果トランジスタＱ１−Ｑ６を利用するブリッジを用いることによってモータコントローラ１６４が例示的なモータ１０６を制御するのは明らかである。抵抗器１６６は、電流検出抵抗器を具え、これはモータコントローラ１６４に送られる。このように、モータ１０６などのモータに関連するモータコントローラプロセッサ１５２及びモータコントローラ１６４は、各モータの実行／停止制御、速度及び方向を操作する。各モータは、従来の電源管理システムによって再び提供される２４ボルトで実行することに注意されたい。マイクロプロセッサ１５２及び各モータ１０６のモータコントローラ１６４は、各モータのシャフトの位置と、各モータの速度とそれぞれ示すエンコーダあるいはセンサ１１０あるいは１１２を利用することにさらに理解されたい。
【００６０】
動作中、手術台のユーザは通常、フレーム１２に対して摺動自在に移動可能なプラットフォーム９０に患者を配置する。ハンドペンダント１２４を用いると、ボタンオーバーレイ１２８で見つけられるボタンの１つを単に押したままにすることによって患者の特定の位置が決定される。ボタンの解放がこの位置を固定するので、医師はプラットフォーム９０で見つけられる患者に手術をすることができる。本願の付属書類として見つけられるコンピュータプログラムあるいはソフトウェア１２０は、適切な方法で手術台１０のフット側とヘッド側の位置決め機構５６及び５８の動作を調整する。また、プラットフォーム９０の位置も同様に、前述した調整方法で制御される。最も重要なことは、主制御部１１８を介してハンドペンダント１２４のユーザが送信した様々な動作中に手術台１０に対して固定した手術部位８８を維持することができるということである。このシステムにより、手術台１０は図２〜図７に部分的に示されたペンダント１２４で見つけられる位置の何れかを達成することができる。
【００６１】
前述の本発明の実施形態は、本発明の完全な開示のためにかなり詳細に説明しているが、本発明の趣旨及び本質から逸脱することなく多くの変更を詳細に行うことができることが当業者に明らかである。
【技術分野】
【０００１】
関連する出願のクロスリファレンス
本願は、２０１１年４月７日提出の米国仮特許出願第６１／５１６，８５３号の利益を主張し、この仮特許出願をまとめて本願に参照し援用する。
【０００２】
本発明は、多様な位置で患者を支持し医療処置を効果的にする新規で有益な手術台に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの外科的処置は、検査、画像診断及び外科的診療を可能にするために患者の位置決めを必要とする。例えば、脊椎手術では、患者を腹臥位、背臥位、側臥位の何れかにする必要がある。また、脊椎手術に有益な手術台も、外科医の身長に適合させる高さ調整を必要とする。加えて、トレンデレンブルク体位、逆トレンデレンブルク体位、側方傾斜、及び患者の脊柱の屈曲／伸展がしばしば必要である。さらに、これらの機能を行う総ての手術台は、外科医に視界のアクセスと、ＣアームあるいはＯアームＸ線透視装置を利用した腰椎、胸椎、及び頸椎領域の画像を含む脊椎画像とを可能にしなければならない。
【０００４】
例えば、腹臥位の脊椎手術の処置としては、椎弓切除術と、椎間板切除術と、後方あるいは側方腰椎椎体間固定術と、骨切り術と、椎弓根スクリュー挿入術と、経椎間孔腰椎椎体間固定術（ＴＬＩＦ）と、椎骨形成術と、頚椎椎間板切除術及び固定術と、脊柱側弯症及び他の奇形の矯正術とを含む。
【０００５】
背臥位の外科的処置としては、前方腰椎椎体間固定術（ＡＬＩＦ）と、全腰椎椎間板手術と、人工椎間板移植と、頚椎椎間板切除術及び固定術とを含む。また、極度側方腰椎椎体間固定術（ＸＬＩＦ）を行うため側臥位が用いられる。
【０００６】
言うまでもなく、上記医療処置に適切な手術台は、非常に用途が広く、耐久性があり、その位置決め性能が正確でなければならない。
【０００７】
過去に、メディカルチェア及びサージカルチェア、ベッド、あるいは手術台に関して多くの構造及びシステムが提案されている。例えば、米国特許第６，４９９，１６２号はモータ駆動ピストンを用いてフレームを調整する電力駆動ベッドを記載している。
【０００８】
米国特許第６，０００，０７６号、第６，９７１，１３１号、第７，００３，８２８号、第７，１０３，９３１号、及び米国特許出願公開第２００８／０１２７４１９号は、電力駆動ギヤを用いて独自の方法で家具とテーブルの位置及び外形を調整する制御機構を記載している。
【０００９】
米国特許第５，２０８，９２８号、第５，４６８，２１６号、第５，５７９，５５０号、第５，６４０，７３０号、第５，７７４，９１４号、第５，８６２，５４９号、第５，８７０，７８４号、第７，０５５，１９５号、第７，３３１，５５７号、第７，５９６，８２０号は、ほぼ直線方向に、モータで起動する主ねじを利用した椅子とテーブルのアクチュエータを教示している。
【００１０】
米国特許第５，６５９，９０９号は、ラックアンドピニオン機構を利用して頂部及び底部プレートを平行移動する手術台支持部材を開示している。
【００１１】
米国特許第４，２３０，１００号は、３つの独自のフレームと、主ねじを利用する直線移動システムとを示すカイロプラクティックテーブルを開示している。
【００１２】
米国特許第４，４７４，３６４号は、ヒンジ連結部分を有する手術台を記載しており、これは空気あるいは油圧シリンダによって様々な構成で作動する。
【００１３】
米国特許第６，６３４，０４３号は、ヘッド側及びフット側を有する処置台を開示しており、油圧シリンダを用いて自動的に調整可能である。
【００１４】
米国特許第５，４４４，８８２号は、油圧シリンダによって独立して動作可能な複数の支持部材を有する手術台を教示している。
【００１５】
米国特許第７，１５２，２６１号及び第７，７３９，７６２号は、ヒンジで連結された複数の回転可能な手術台支持部材を開示しており、テーブルのヘッド側及びフット側に配置された協調駆動システムで動作する。
【００１６】
米国特許第７，７３９，７６２号は、患者の支持部分が独立したエレベータの二重制御によって動作する手術台を教示している。
【００１７】
米国特許第７，５６５，７０８号は、ヒンジ連結部分を有する患者位置決め支持を開示しており、ケーブル駆動システムあるいはプルロッドアセンブリで動作する。
【００１８】
複数の位置に患者を位置決めし確実で正確な外科的処置を可能にする手術台は、医療分野で著しく進歩するであろう。
【発明の概要】
【００１９】
本発明は、新しく有益な手術台に関する。
【００２０】
本発明は、ヒンジで互いに取り付けフレームを形成する第１及び第２の支持部材を利用する。この方法では、第１及び第２の支持部材が上方、下方に角度をつけるか、あるいは平らな配置に位置づけることができる。様々なプラットフォーム及びパッドを第１及び第２の支持部材に配置して手術、画像診断、あるいは健康診断する患者を適切に位置づけることができる。この点で、第１及び第２の支持部材で形成されたフレームは放射線透過性であり、ＣアームあるいはＯアームＸ線透視装置に対応している。
【００２１】
フレームの第１及び第２の支持部材は、一方が手術台ヘッド側にあり、他方がフレームの手術台フット側にある第１及び第２のコネクタによってそれぞれ保持される。また、第１及び第２の支柱が本発明で見つけられ、基部と、基部から延在し基部に接続する柱あるいは上方構造とを具える。第１及び第２の支柱の各々は、柱に連結した位置決め機構と、第１及び第２のコネクタとを具える。
【００２２】
第１及び第２の支柱の各位置決め機構は、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームを利用する。第１のアームの近位部分は、第１の柱に対して軸周りに回転可能である。また、第２のアームが近位部分と遠位部分とを有している。第２のアームの近位部分は、第１のアームの遠位部分に対して軸周りに回転可能である。各位置決め機構の第２のアームの遠位部分は、それぞれフレームに保持された第１及び第２のコネクタに回転自在に連結される。この方法では、第１及び第２のアームの遠位部分の相対的な動作がフレームの支持部材の配置を決定する。すなわち、ヘッド側とフット側の支柱の位置決め機構を介したフレームは、ヒンジで上方、ヒンジで下方、及び／又は水平配置を想定することができる。さらに、トレンデレンブルク体位あるいは逆トレンデレンブルグ体位をこのフレームによって達成することができる。後者は、フレームの第１及び第２の支持部材を接続するヒンジ機構の高さを変更せずに達成することができる。さらに、フレームは、１以上の支柱に関連する位置決め機構を用いることによって側方傾斜を達成することができる。また、モータ、ウォームギヤ、及びサイクロイド歯車は、第１のアームの遠位部分と第２のアームの近位部分との間の回転運動のそれぞれに関連し、第１及び第２のアームは柱とフレームの支持部材とにそれぞれ回転可能に連結する。側方傾斜がさらに、回転ギヤ機構、モータ駆動、及びモータを介して達成される。
【００２３】
最も重要なことは、制御部が本発明で見つけられることであり、支柱に対する第１及び第２のアームの近位部分の協調した回転度合いと、側方傾斜と組み合わせた第１のアームの遠位部分と第２のアームの近位部分との間の回転度合いとを決定し、フレーム上の患者は特定の手術あるいは医療処置に応じて位置決められる。背臥位、腹臥位、あるいは側臥位で患者を位置決めでき、上記位置決め処理の何れかの間に、患者プラットフォームの動作も手術台のフレームの位置に調整されることに注意されたい。
【００２４】
特に、アームあるいは側方傾斜機構によって達成された各回転運動は、中央マイクロプロセッサにこの動作の信号を送る１以上のセンサあるいはエンコーダを具える。フレームを位置決めするときに患者プラットフォーム、第１及び第２のアーム、及び手術台の側方傾斜の動作を調整するために適切なソフトウェアあるいはコンピュータプログラムが用いられる。最も重要なことは、空間の特定の場所、地面に対する固定位置にフレームの手術位置を固定しながらヒンジによる回転、トレンデレンブルク体位、及び傾斜を予め決定することができるということである。すなわち、ヘッド側及びフット側の支柱で見つけられる位置決め機構によって有効になった手術台の全動作中にフレーム上のポイントに対する手術ポイントあるいは固定した手術部位が完全に静止したままである。
【００２５】
さらに、本発明の手術台の位置決めの制御は、コントロールパネルあるいは外科医あるいは手術を行う外科医の助手によって通常保持されるハンドペンダントなどの手動で操作可能なコマンドアクチュエータによって決定することができる。このアクチュエータにより、医師は１つのボタンを押下することによって上述した配置の何れかで手術台を位置決めすることができる。また、プログラムされた中央マイクロプロセッサは、受信したコマンドと様々な手術台モータとを調整し、ロボットのように所望の手術台位置を達成する。
【００２６】
新しく有益な手術台が本書に記載されていることが明らかである。
【００２７】
したがって、本発明の目的は、患者を支持するヒンジで連結したフレームを有する患者用手術台を提供し、身体の腰部胸部領域の手術中の屈曲／伸展を可能にすることである。
【００２８】
したがって、本発明の別の目的は、身体の腰部、胸部、及び頸部を画像化するＣアームとＯアームＸ線透視装置に対応した手術台を提供することである。
【００２９】
本発明の別の目的は、腹臥位、仰臥位、あるいは側臥位で手術台に配置された患者の手術を可能にした手術台を提供することである。
【００３０】
本発明の別の目的は、腹臥位の患者の腹部脱落を可能にし、頭からつま先まで画像化するＸ線透視装置の使用を可能にする手術台を提供することである。
【００３１】
本発明の更なる目的は、手術台のヘッド側に麻酔科医を配置し患者の目、鼻、及び口を観察するのを可能にする手術台を提供することである。
【００３２】
本発明の更なる目的は、ヒンジで連結したフレームを利用して最大限の屈曲あるいは伸展も、手術台のフレームの側方回転もを提供する手術台を提供することである。
【００３３】
本発明の別の目的は、手術台の患者のトレンデレンブルク体位あるいは逆トレンデレンブルク体位を利用する手術台を提供することである。
【００３４】
本発明の別の目的は、手術台のフレーム位置に対して長手方向に調整可能な患者プラットフォームを配置することができる手術台を提供することである。
【００３５】
本発明の更なる目的は、外科医あるいは外科医を補助する人が遠隔操作して１つのボタンを押すことによって手術台の患者の複数の位置決めを行うことができる手術台を提供することである。
【００３６】
本発明の別の目的は、頚椎牽引法を提供する手術台を提供することである。
【００３７】
本発明の別の目的は、頑丈であり、ハンマー打ち、のこぎり切断、及びドリル加工などの外科的処置中の積荷重及び運用荷重による振動と衝撃に耐えることができる手術台を提供することである。
【００３８】
本発明の別の目的は、放射線透過性を有するヒンジ連結フレームの手術台を提供することである。
【００３９】
さらに本発明の別の目的は、複数の配置を想定するが、手術台の全動作中に固定した手術部位を維持する手術台を提供することである。
【００４０】
本発明は、特に明細書を進むにつれ明らかになる特定の特性及びその特徴に関するので他の目的及び利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の手術台の側立面図である。
【図２】図２は、フレーム部材の複数の位置決めを示す一方、これにより固定した手術部位を維持する本発明の手術台の側立面図である。
【図３】図３は、患者プラットフォームを有し、水平構成のフレームを備えた本発明の手術台の概略側立面図である。
【図４】図４は、角度をつけた上方配置をもたらす第１及び第２の位置決め機構のアームの回転を示した本発明の手術台の概略側立面図である。
【図５】図５は、角度をつけた下方配置をもたらす第１及び第２の位置決め機構のアームの回転を示した本発明の手術台の概略側立面図である。
【図６】図６は、図１のライン６−６に沿って切り取った手術台のヘッド側の側立面図である。
【図７】図７は、図１のライン１−１に沿って切り取った手術台のフット側の側立面図である。
【図８】図８は、典型的な第１及び第２のアーム構造の分解斜視図である。
【図９】図９は、フット側からの手術台の側立面図である。
【図１０】図１０は、本発明の手術台の機械的要素と、電子制御要素との間の連携を示す概略図である。
【図１１】図１１は、手動で操作可能なコマンドアクチュエータとして利用したハンドペンダントの平面図である。
【図１２】図１２は、手術台の構成要素に関連する主制御部のマイクロプロセッサを示すブロック図である。
【図１３】図１３は、主制御部に関連するソフトウェアウォッチドッグの電気回路図である。
【図１４】図１４は、主制御部に関連するデータメモリの電気回路図である。
【図１５】図１５は、モータのＲＳ４８５送受信部の電気回路図である。
【図１６】図１６は、ハンドペンダントあるいはコントロールパネルのＲＳ４８５送受信部の電気回路図である。
【図１７】図１７は、手術台の構成要素に関連するモータコントローラのブロック図である。
【図１８】図１８は、モータのブレーキドライバの電気回路図である。
【図１９】図１９は、モータコントローラ及び関連する構成要素のブロック図である。
【図２０】図２０は、モータの３相ブリッジの電気回路図である。
【００４２】
本発明を十分に理解するため、上記記載した図面とともに考慮すべき本発明の好適な実施形態の以下の詳細な記載について説明する。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の様々な態様は、先に記載した図面を参照するその好適な実施形態の以下の詳細な記載から展開する。
【００４４】
本発明は、概して図面で参照符号１０で示されている。手術台１０は、その要素の１つとしてフレーム１２を具える。フレーム１２は、第１の支持部材１４と第２の支持部材１６とを具える。第１の支持部材１４は、図１及び図９のヒンジ１８及び１９を介して第２の支持部材１６にヒンジで取り付けられている。図６及び図７を参照すると、第１の支持部材１４が脚部分２０及び２２を具えているのを観察することができる。同様に、第２の支持部材１６は脚部分２４及び２６を有している。もちろん、従来の胸部、殿部／大腿部パッド及び他の類似の商品を用いて（図３に示す）特定の配置で患者を保持してもよい。この点、摺動可能な患者プラットフォーム９０は、全体を本願に参照して援用する米国特許第７，７３９，７６２号に示す患者支持構造及び摺動機構の形態を取っている。言うまでもなく、摺動可能な患者プラットフォーム９０はヒンジ１８及び１９周りの支持部材１４及び１６のヒンジ回転に応じて動作する。
【００４５】
図１に戻ると、第１の支持部材１４が第１のプレートあるいはコネクタ２８に連結している一方で、第２の支持部材１６がプレートあるいはコネクタ３０に連結していることが理解できる。一般に、手術台１０は図１及び図９のヘッド側３２及びフット側３４を有している。スペーサあるいは支持バー３６は、ヘッド側３２とフット側３４とに跨り、固定されているように示されているが、支持バーは伸縮自在に構成することができ、格納用に手術台１０を折り畳むことができる。何れの場合も、外科的処置中にフレーム１２の第１及び第２の支持部材１４及び１６を位置決めする間、支持バー３６は固定位置にある。
【００４６】
再び、図１を参照すると、第１の支柱３８がヘッド側３２で床面あるいは地面４０から延在する一方で、第２の支柱４２がフット側３４で床面４０から延在していることに注意されたい。支柱３８は、基部４６を有する接続された柱４４を具え、ロック可能な車輪機構４８を介して床面４０に支持される。同様に、フット側３４の支柱４２は、基部５２から延在する接続された柱５０を有しており、これはさらにロック可能な車輪機構５４を具える。
【００４７】
第１及び第２の支柱３８及び４２は、位置決め機構５６及び５８をそれぞれ具える。例えば、フット側３４の位置決め機構５８は、近位部分６２と遠位部分６４とを有する第１のアーム６０を有する。第２のアーム６６はさらに、近位部分６８と遠位部分７０とを有する。第１のアーム６０の近位部分６２は、柱５０に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６の近位部分６８は、第１のアームの遠位部分６４に対して軸周りに回転可能である。第２のアーム６６の遠位部分７０はサイクロイド歯車７６に連結し、これは次いで支持部材１６に連結されたコネクタプレート３０に連結する。位置決め機構５６及び５８の各アームは、ウォームギヤボックスと駆動モータとに関連する。例えば、駆動モータ７２及びウォームギヤボックス７４は、位置決め機構５８の第２のアーム６６に関連する。また、アーム６０の近位側にサイクロイド歯車７９を見つけることができる。サイクロイド歯車７６及び７８は、位置決め機構５８に関して図１に示されている。言うまでもなく、図１及び図３〜図７の位置決め機構５６はアーム８０及び８２に関して同様に構成されている。
【００４８】
図２に移り、支持部材１４及び１６によって形成されたフレーム１２の僅かに角度をつけた上方位置（実線）から手術台１０が上へ移動するの（仮想線）を観察することができる。位置決め機構５８に関連する矢印８４は、位置決め機構５８の第１のアーム６０と第２のアーム６６とに関連するサイクロイド歯車の相対的な動作を示している。加えて、複数の矢印８６は、位置決め機構５６の第１のアーム８０と第２のアーム８２とに対する位置決め機構５６のサイクロイド歯車の回転運動を示している。フレーム１８の位置及び支持部材１４及び１６の配置は、このため、位置決め機構５６及び５８の特定の動作によって決定される。しかしながら、サークル８８によって示された固定した手術位置あるいは固定した手術部位は、この動作を通じて同じままである。したがって、外科医は手術台１０の位置を変える間に位置を変更する必要がないので、手術台１０のこの性能により外科医が患者に手術を行うのが容易になる。
【００４９】
ここで図３〜図５に移ると、手術台１０が地面４０に位置決めされているのを理解することができる。図３は、患者プラットフォーム９０が手術台１０のヘッド側３２の近くに配置された水平位置の手術台１０を示している。矢印９２は、支持部材１４及び１６がヒンジで回転する間に、フレーム１２に沿った患者プラットフォーム９０の典型的な動作を示している。図４は、フレーム１２の角度をつけた上方位置を示しており、ここでヒンジ部分１８及び１９が矢印９４に従って上方に移動している。図５は、フレーム１２の角度をつけた下方位置を示しており、ここでヒンジ部分１８及び１９が矢印９６に従って移動している。固定した手術部位８８は地面４０とフレーム１２の特定の部分とに対して実質的に空間で固定位置にあることに注意されたい。
【００５０】
図６及び図７は、手術台１０のヘッド側３２とフット側３４を示している。フレーム１８と支持部材１４及び１６は、図６及び図７の矢印９４及び９６に従って側方に回転し、側方に傾斜しているのを理解されたい。
【００５１】
ここで図８に関して、位置決め機構５８などの典型的な位置決め機構の詳細図が示されている。例示的な位置決め機構５８は、（概略的に示す）サイクロイド歯車７６，７８，及び７９を有していることが示されている。サイクロイド歯車７６，７８，及び７９は、日本の東京都のＮａｂｔｅｓｃｏ社によって製造されたＲシリーズで特定された型式とすることができる。キャスト連結アーム６０は、サイクロイド歯車７９のカバー１００を具えており、これは図１及び図２にこれまで記載された柱５０に連結される。同様に、サイクロイド歯車７８はサイクロイド歯車７６に対して回転自在に配置されたアーム６６に連結されている。さらに、アーム６０及び６６はキャスト連結アームから成る。アーム６０、サイクロイド歯車７８、及びアーム６６をまとめて保持する複数の締結具１０２及び１０４が図８に示されている。ブラシレスＤＣモータ１０６は、サイクロイド歯車７８に対するアーム６０の回転を起動するために利用されている。ブラシレスモータ１０６は、ノースカロライナ州マーフィーのムーグ社によって製造されたモデルＢＮ３４−３５ＡＦ−００１ＬＨモータの形態を取ることができる。もちろん、アーム６０に対するアーム６６の回転と、アーム６６に対するコネクタプレート３０及び支持部材１６の回転とに類似するモータを関連づけることができる。すなわち、モータ１０６で示した型式の６つのモータと、以下で記載したギヤボックス及びエンコーダとが本発明の位置決め機構５６及び５８の実施形態に関連する。第７のモータは、以下で論じられる手術台１２の傾斜機能に関連する。さらに図８を参照すると、ギヤボックス１０８がモータ１０６に連結されている。ギヤボックス１０８は、カリフォルニア州サニーヴェールのＲ．Ｍ．ホフマン社によって製造されたモデル型ＰＩＮ Ａ−５２０−２００２とすることができる。モータ１０６のシャフトの位置を検出するアブソリュートエンコーダあるいはセンサ１１０がさらにギヤボックス１０８に取り付けられ、これはＨＤＲ Ｐｉｃｏ Ｂｌａｄｅとして特定された型式とすることができる。また、モータ１０６の速度を測定する光学式エンコーダあるいはセンサ１１２がそこに取り付けられ、これはＨＤＲ ＭＴＡ１００として特定された型式とすることができる。
【００５２】
図９はさらに手術台１０を示し、傾斜駆動モータ１１４の装備を具えており、これはカリフォルニア州サニーヴェールのＲ．Ｍ．ホフマン社によって製造されたモデル型ＰＩＮ Ａ−５２０−２０１２とすることができる。また、アーム６６に対する支持部材１６の角回転を動作するヒンジ角度駆動モータ１１６が分解図で示されている。ヒンジ角度駆動モータ１１６は、図８に示したアーム６０及び６６に対して用いた型式とすることができる。
【００５３】
図１０は、位置決め機構５６及び５８と、患者プラットフォーム９０とに関連する主制御部１１８の全機能を表している。主制御部１１８、プラットフォーム９０、及びモータコントローラプロセッサ１５２の回路の中にソフトウェア１２０がプログラムされていることに注意されたく、明細書としてさらに説明する後者は、アーム６０，６６，８０，及び８２と、支持部材１４及び１６と、患者プラットフォーム９０と、手術台１０に提供された側方傾斜との動作に関連するモータを起動し続ける。このソフトウェアあるいはコンピュータプログラム１２０は、付属書類として本願に添付し、参照して本願に援用する。
【００５４】
図１１に平面図で示すハンドペンダント１２４は、ボタンオーバーレイ１２８を有する下部部分１２６で構成される。ハンドペンダント１２４のユーザは、単にボタンオーバーレイ１２８の１つのボタンを押したままにするだけで各ボタンに図示した手術台位置に従って手術台１０を配置する。特定のボタンを解放すると、手術台１０の動作が停止する。例えば、ボタン１３０及び１３２は、手術台１０の側方傾斜をもたらす。コントロールパネル１２２（図示せず）に類似するレイアウトを利用してもよい。ソフトキー１３４は、言語、手術台１０の動作速度、メモリ機能などのパラメータを決定するための設定ボタンとして機能する。ハンドペンダント１２４の裾広がり部分１３８の大きなスクリーン１３６は、手術台１０の位置、バッテリ状況などを含むステータス情報を提供する。図８のセンサ１１０及び１１２などの位置センサあるいはエンコーダは、位置決め機構５６及び５８で見つけられるモータのそれぞれに関連しており、患者プラットフォーム９０が上記特定した項目の動作のフィードバックとして機能する。
【００５５】
主制御部１１８は、予備のコントロールパネル１２２あるいはハンドペンダント１２４などの手動操作可能なコマンドアクチュエータによって有効にされ、後者は外科医あるいは外科医の助手が運ぶことができる。
【００５６】
図１２〜図２０は、主制御部１１８に関連する回路を示しておりハンドペンダント１２４のオーバーレイ１２８に従って手術台１０を動かす。図１２〜図２０に示した回路は、手術台１０の回路基板に配置される。図１２〜図２０に示した様々な構成要素は、従来の電子記号に従ってこの図面で特定される。主制御部１４０は、ホストマイクロプロセッサとして機能し、ハンドペンダント１２４あるいはコントロールパネル１２２からのユーザ入力に従って動作コマンドを作成する。主制御部１４０はさらに、手術台１０に関連する電気系統の電源管理制御として機能する。例えば、主制御部１４０はバックアップバッテリの充電を開始し、交流電源が無くなったときにバッテリ電源に切り替える。主制御部はさらに、図１２〜図２０に示した電子機器システムの通信ハブとして機能する。図１２に示すように、これらの機能はブロック図の形式で示されている。さらに図１２に示すように、図１２〜図２０に示す構成要素の回路の一般的な基準電圧はＤＣ３．３ボルトである。この電圧は、従来の電圧レギュレータと変圧器とによって主制御部１４０に供給される。図１３は、ソフトウェア１２０が機能を停止した場合にウォッチドックとして機能するソフトウェアスーパーバイザ１４２を示している。同様に、ソフトウェア１２０のクラッシュが発生した場合、ソフトウェアスーパーバイザ１４２が主制御部１４０に関連するシステムをリセットする。データメモリ１４４はルックアップテーブルを含み、図１４の他のストレージはソフトウェア１２０を必要とする。
【００５７】
図１５及び図１６の送受信部は、基準電圧を標準的な通信バスを構成するＲＳ−４８５信号に変換する。送受信部１４６は、手術台１０のヘッド側３２と手術台１０のフット側３４でそれぞれ見つけられるヘッドモータ及びフットモータのＩ／Ｏ１４６及び１４８に関連する。主制御部１４０はさらに、図１２のモータドライバ１５０に電力を向け、これはさらに図１７〜図２０に示されている。
【００５８】
ここで図１７を参照すると、モータコントローラプロセッサのモータドライバ１５０は、図８のＤＣモータ１０６などの各１つのブラシレスＤＣモータを起動する。モータドライバ１５０は、主制御部１４０からコマンドを受信するモータコントローラプロセッサ１５２を具える。モータコントローラプロセッサ１５２はさらに、図８に示す速度光学センサ１１２とアブソリュートセンサあるいはエンコーダ１１０などの各モータに関連する各センサからセンサ情報を受信する。また、図１３のスーパーバイザ１４２に類似するウォッチドックスーパーバイザ１５４は、マイクロプロセッサ１４０の動作を監視し、ソフトウェアクラッシュが発生した場合に主制御部１１８のシステムをリセットする。ブレーキドライバ１５６とモータフォルト入力１５８とがさらに、モータコントローラプロセッサ１５２に供給される。ブレーキドライバ１５６はさらに図１８に詳述されている。ブレーキドライバ１５６は、モータコントローラプロセッサ１５２の入力を受信し、これはトランジスタ１６０に進む。制動信号は、アンプ１６２を介してモータコントローラプロセッサ１５２に進む。このようなブレーキングは一般に、ボタンの解放がハンドペンダント１２４で発生したときに発生する。モータコントローラプロセッサ１５２はさらに、図１９のモータコントローラ１６４と通信する。モータコントローラ１６４への典型的な入力は、方向制御（時計回り及び反時計回り）、ＰＷＭ速度制御、及び実行／停止制御などを含む。モータコントローラは、モータ１０６などのモータに関連し、さらにモータ電流検出部を介してフィードバックを受信する。
【００５９】
図２０を参照すると、同じ構成の６つの電界効果トランジスタＱ１−Ｑ６を利用するブリッジを用いることによってモータコントローラ１６４が例示的なモータ１０６を制御するのは明らかである。抵抗器１６６は、電流検出抵抗器を具え、これはモータコントローラ１６４に送られる。このように、モータ１０６などのモータに関連するモータコントローラプロセッサ１５２及びモータコントローラ１６４は、各モータの実行／停止制御、速度及び方向を操作する。各モータは、従来の電源管理システムによって再び提供される２４ボルトで実行することに注意されたい。マイクロプロセッサ１５２及び各モータ１０６のモータコントローラ１６４は、各モータのシャフトの位置と、各モータの速度とそれぞれ示すエンコーダあるいはセンサ１１０あるいは１１２を利用することにさらに理解されたい。
【００６０】
動作中、手術台のユーザは通常、フレーム１２に対して摺動自在に移動可能なプラットフォーム９０に患者を配置する。ハンドペンダント１２４を用いると、ボタンオーバーレイ１２８で見つけられるボタンの１つを単に押したままにすることによって患者の特定の位置が決定される。ボタンの解放がこの位置を固定するので、医師はプラットフォーム９０で見つけられる患者に手術をすることができる。本願の付属書類として見つけられるコンピュータプログラムあるいはソフトウェア１２０は、適切な方法で手術台１０のフット側とヘッド側の位置決め機構５６及び５８の動作を調整する。また、プラットフォーム９０の位置も同様に、前述した調整方法で制御される。最も重要なことは、主制御部１１８を介してハンドペンダント１２４のユーザが送信した様々な動作中に手術台１０に対して固定した手術部位８８を維持することができるということである。このシステムにより、手術台１０は図２〜図７に部分的に示されたペンダント１２４で見つけられる位置の何れかを達成することができる。
【００６１】
前述の本発明の実施形態は、本発明の完全な開示のためにかなり詳細に説明しているが、本発明の趣旨及び本質から逸脱することなく多くの変更を詳細に行うことができることが当業者に明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に配置された患者用の手術台装置であって、
ａ．第１の支持部材と、
ｂ．前記第１の支持部材にヒンジで取り付けられ前記患者を方向づけるフレームを形成する第２の支持部材と、
ｃ．前記第１の支持部材に連結する第１のコネクタと、
ｄ．前記第２の支持部材に連結する第２のコネクタと、
ｅ．第１の支柱であって、基部と、当該基部から延在し当該基部に連結する第１の柱とを具える第１の支柱と、
ｆ．第２の支柱であって、基部と、当該基部から延在し当該基部に連結する第２の柱とを具える第２の支柱において、前記第２の柱が前記第２のコネクタに連結される、第２の支柱と、
ｇ．前記第１のコネクタに連結された１の位置決め機構において、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームであって、当該第１のアームの近位部分が前記第１の柱に対して軸周りに回転可能である第１のアームと、第２のアームであって、当該第２のアームが近位部分と遠位部分とを有し、前記第２のアームの近位部分が前記第１のアームの遠位部分に連結し当該遠位部分に対して軸周りに回転可能であり、前記第２のアームの遠位部分が前記第１のコネクタに回転自在に取り付けられた第２のアームとを具える位置決め機構と、
ｈ．制御部であって、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信し前記第１の支持部材の回転動作を発動する制御部とを具え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、前記第２の柱に連結された別の位置決め機構を具え、当該別の位置決め機構がさらに、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームであって、前記第１のアームの近位部分が第１の柱に対して軸周りに回転可能である第１のアームと、前記第２のアームの近位部分が前記第１のアームの遠位部分に連結し当該遠位部分に対して軸周りに回転可能であり、前記第２のアームの遠位部分が前記第２のコネクタに回転自在に取り付けられた第２のアームとを具え、前記制御部がさらに、前記別の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信し前記第２の支持部材の回転動作を発動す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、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を実質的に維持することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置がさらに、前記第１の柱に対する前記１の位置決め機構の第１のアームの回転を駆動する第１のモータと、前記１の位置決め機構の第１のアームに対する前記１の位置決め機構の第２のアームの回転を駆動する第２のモータとを具えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置がさらに、前記第２の柱に対する前記別の位置決め機構の第１のアームの回転を駆動する第３のモータと、前記別の位置決め機構の第１のアームに対する前記別の位置決め機構の第２のアームの回転を駆動する第４のモータとを具えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、前記患者プラットフォームが前記第１及び第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置がさらに、前記第１及び第２のモータの回転角を決定する１のセンサを具え、当該１のセンサによる前記第１及び第２のモータの回転角の決定が前記制御部に伝達されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置がさらに、前記第１及び第２のモータの回転速度を決定する別のセンサを具え、当該別のセンサによる前記第１及び第２のモータの回転速度の決定が前記制御部に伝達されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記制御部がさらに、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記制御部がさらに、コンピュータプログラムによって有効になるマイクロプロセッサを具え、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発動することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記制御部がさらに、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を実質的に維持することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、当該患者プラットフォームが前記第１及び第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の装置において、前記制御部がさらにコンピュータプログラムによって有効になるマイクロプロセッサを具え、前記１及び別の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信す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、前記制御部がさらに、前記１及び別の位置決め機構の第１及び第２のアームの所望の回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を維持することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、当該患者プラットフォームが前記第１又は第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置がさらに、前記フレームの側方傾斜を有効にする機構を具えることを特徴とする装置。
【請求項１】
地面に配置された患者用の手術台装置であって、
ａ．第１の支持部材と、
ｂ．前記第１の支持部材にヒンジで取り付けられ前記患者を方向づけるフレームを形成する第２の支持部材と、
ｃ．前記第１の支持部材に連結する第１のコネクタと、
ｄ．前記第２の支持部材に連結する第２のコネクタと、
ｅ．第１の支柱であって、基部と、当該基部から延在し当該基部に連結する第１の柱とを具える第１の支柱と、
ｆ．第２の支柱であって、基部と、当該基部から延在し当該基部に連結する第２の柱とを具える第２の支柱において、前記第２の柱が前記第２のコネクタに連結される、第２の支柱と、
ｇ．前記第１のコネクタに連結された１の位置決め機構において、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームであって、当該第１のアームの近位部分が前記第１の柱に対して軸周りに回転可能である第１のアームと、第２のアームであって、当該第２のアームが近位部分と遠位部分とを有し、前記第２のアームの近位部分が前記第１のアームの遠位部分に連結し当該遠位部分に対して軸周りに回転可能であり、前記第２のアームの遠位部分が前記第１のコネクタに回転自在に取り付けられた第２のアームとを具える位置決め機構と、
ｈ．制御部であって、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信し前記第１の支持部材の回転動作を発動する制御部とを具え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、前記第２の柱に連結された別の位置決め機構を具え、当該別の位置決め機構がさらに、近位部分と遠位部分とを有する第１のアームであって、前記第１のアームの近位部分が第１の柱に対して軸周りに回転可能である第１のアームと、前記第２のアームの近位部分が前記第１のアームの遠位部分に連結し当該遠位部分に対して軸周りに回転可能であり、前記第２のアームの遠位部分が前記第２のコネクタに回転自在に取り付けられた第２のアームとを具え、前記制御部がさらに、前記別の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信し前記第２の支持部材の回転動作を発動す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、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を実質的に維持することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置がさらに、前記第１の柱に対する前記１の位置決め機構の第１のアームの回転を駆動する第１のモータと、前記１の位置決め機構の第１のアームに対する前記１の位置決め機構の第２のアームの回転を駆動する第２のモータとを具えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置がさらに、前記第２の柱に対する前記別の位置決め機構の第１のアームの回転を駆動する第３のモータと、前記別の位置決め機構の第１のアームに対する前記別の位置決め機構の第２のアームの回転を駆動する第４のモータとを具えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項２に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、前記患者プラットフォームが前記第１及び第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置がさらに、前記第１及び第２のモータの回転角を決定する１のセンサを具え、当該１のセンサによる前記第１及び第２のモータの回転角の決定が前記制御部に伝達されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置がさらに、前記第１及び第２のモータの回転速度を決定する別のセンサを具え、当該別のセンサによる前記第１及び第２のモータの回転速度の決定が前記制御部に伝達されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記制御部がさらに、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記制御部がさらに、コンピュータプログラムによって有効になるマイクロプロセッサを具え、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発動することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記制御部がさらに、前記１の位置決め機構の第１及び第２のアームの回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を実質的に維持することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、当該患者プラットフォームが前記第１及び第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の装置において、前記制御部がさらにコンピュータプログラムによって有効になるマイクロプロセッサを具え、前記１及び別の位置決め機構の第１及び第２のアームの近位部分の回転度合いを発信す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、前記制御部がさらに、前記１及び別の位置決め機構の第１及び第２のアームの所望の回転度合いを表す信号を生成する手動操作可能なコマンドアクチュエータを具えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記制御部がさらに、地面に対する固定位置を取得し、前記固定位置と、選択的に前記第１及び第２の支持部材の動作中に選択的に第１及び第２の支持部材のポイントとの間の距離を維持することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置がさらに、患者プラットフォームを具え、当該患者プラットフォームが前記第１又は第２の支持部材の回転動作中に前記フレームに対して摺動可能であることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置がさらに、前記フレームの側方傾斜を有効にする機構を具えることを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−２２８５０９（Ｐ２０１２−２２８５０９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−８８１３５（Ｐ２０１２−８８１３５）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（５１２０９２２６５）
【氏名又は名称原語表記】Ｍａｒｋ Ｄｉｅｌ
【出願人】（５１２０９２２７６）
【氏名又は名称原語表記】Ｃｈａｒｌｅｓ Ｌａｄｄ
【出願人】（５１２０９２２８７）
【氏名又は名称原語表記】Ｓｔｅｖｅ Ｌａｍｂ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８８１３５（Ｐ２０１２−８８１３５）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（５１２０９２２６５）
【氏名又は名称原語表記】Ｍａｒｋ Ｄｉｅｌ
【出願人】（５１２０９２２７６）
【氏名又は名称原語表記】Ｃｈａｒｌｅｓ Ｌａｄｄ
【出願人】（５１２０９２２８７）
【氏名又は名称原語表記】Ｓｔｅｖｅ Ｌａｍｂ
【Ｆターム（参考）】
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