特許 7286734 カテーテル処置システム及び処置システムにより実行される方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-26

(45)【発行日】2023-06-05

(54)【発明の名称】カテーテル処置システム及び処置システムにより実行される方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20230529BHJP

   A61M 25/01 20060101ALI20230529BHJP

【ＦＩ】

A61B34/35

A61M25/01

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021178977

(22)【出願日】2021-11-01

(62)【分割の表示】P 2017567426の分割

【原出願日】2016-06-30

(65)【公開番号】P2022019740

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2021-12-01

(31)【優先権主張番号】62/186,832

(32)【優先日】2015-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510292504

【氏名又は名称】コリンダス、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】コッテンステット、 ニコラス

(72)【発明者】

【氏名】ファルブ、 ピーター

(72)【発明者】

【氏名】デイグナン、 ティモシー

(72)【発明者】

【氏名】バーグマン、 ペール

【審査官】鈴木 敏史

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５０６６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２３５２７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０５７８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５１９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５４３７２９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１９０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３５

Ａ６１Ｍ ２５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細長い医療デバイスを駆動するカテーテル処置システムであって、
ベースと、
長手方向軸を有し、前記ベースに対して前記長手方向軸に沿って可動なロボット機構と、
コントローラとを含み、
前記ロボット機構は、
該ロボット機構を通し配置された前記細長い医療デバイスを駆動する少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、
該ロボット機構に対して固定された剛体ガイドであって、前記細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状部分を有し、遠位端及び近位端を有する可撓性トラックの少なくとも一部分が当該剛体ガイドの中に配置される、剛体ガイドと、
前記剛体ガイドに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定するように構成された位置検出器とを含み、
前記剛体ガイドから延出する前記可撓性トラックの遠位部分を通って前記細長い医療デバイスが延伸し、
前記コントローラは、
前記ベースに対して前記ロボット機構を第１方向に移動させ、
前記ロボット機構に対して前記可撓性トラックを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させ、
前記位置検出器により測定される、前記剛体ガイドに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を使用して、前記ベースに対する前記ロボット機構の動きを制御又は制限するように構成される、カテーテル処置システム。

【請求項2】

前記可撓性トラックが複数の反射性セクションを含み、
前記位置検出器は、前記可撓性トラックの前記反射性セクションから反射された光を検出するように構成されると共に、該検出した反射光に基づいて前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定するように構成される、請求項１に記載のカテーテル処置システム。

【請求項3】

前記位置検出器は、前記可撓性トラックに近接して及び前記剛体ガイドの開口に近接して、配置されている、請求項２に記載のカテーテル処置システム。

【請求項4】

前記位置検出器は、少なくとも１つの光検出器を含む、請求項２又は３に記載のカテーテル処置システム。

【請求項5】

前記少なくとも１つの光検出器は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光ダイオードを含む、請求項４に記載のカテーテル処置システム。

【請求項6】

前記位置検出器はさらに、少なくとも１つの透明セクションを有するハウジングを含む、請求項４に記載のカテーテル処置システム。

【請求項7】

前記少なくとも１つの光検出器は、前記ハウジングの前記透明セクションを通過して前記可撓性トラックへと向かう光を発するように構成されると共に、前記可撓性トラックの前記反射性セクションから反射された光を検出するように構成される、請求項６に記載のカテーテル処置システム。

【請求項8】

前記位置検出器は、並進型の第１の光検出器及び並進型の第２の光検出器を含む、請求項２又は３に記載のカテーテル処置システム。

【請求項9】

前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器は、２ビットグレイコードを出力するべく前記位置検出器の中に配置される、請求項８に記載のカテーテル処置システム。

【請求項10】

細長い医療デバイスを駆動するカテーテル処置システムであって、
ベースと、
長手方向軸を有し、前記ベースに対して前記長手方向軸に沿って可動なロボット機構と、
コントローラとを含み、
前記ロボット機構は、
少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、
前記ロボット駆動ベースに操作可能に装着されるカセットであって、該カセットを通して前記細長い医療デバイスが配置されると共に、前記細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状経路を有する剛体ガイドが該カセットに画定され、遠位端及び近位端を有する可撓性トラックの少なくとも一部分が前記剛体ガイドの中に配置される、カセットと、
前記カセットに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定するように構成された位置検出器とを含み、
前記剛体ガイドから延出する前記可撓性トラックの遠位部分を通って前記細長い医療デバイスが延伸し、
前記コントローラは、
前記ベースに対して前記ロボット機構を第１方向に移動させ、
前記ロボット機構に対して前記可撓性トラックを前記第１方向とは反対の第２方向に移動させ、
前記位置検出器により測定される、前記カセットに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を使用して、前記ベースに対する前記ロボット機構の動きを制御又は制限するように構成される、カテーテル処置システム。

【請求項11】

前記可撓性トラックが複数の反射性セクションを含み、
前記位置検出器は、前記可撓性トラックの前記反射性セクションから反射された光を検出するように構成されると共に、該検出した反射光に基づいて前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定するように構成される、請求項１０に記載のカテーテル処置システム。

【請求項12】

前記位置検出器は、前記可撓性トラックに近接して及び前記剛体ガイドの開口に近接して、配置されている、請求項１０又は１１に記載のカテーテル処置システム。

【請求項13】

長手方向軸を有し、ベースに対して前記長手方向軸に沿って可動のロボット機構が、少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、前記ロボット駆動ベースに操作可能に装着されるカセットと、前記ロボット機構に対して固定された剛体ガイドであって可撓性トラックの少なくとも一部分が当該剛体ガイドの中に配置される剛体ガイドと、位置検出器とを含み、前記カセットを通して細長い医療バイスが配置され、前記剛体ガイドは、前記細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状部分を有し、前記剛体ガイドから延出する前記可撓性トラックの遠位部分を通って前記細長い医療デバイスが延伸する、カテーテル処置システムのコントローラにより実行される方法であって、
前記ロボット機構を前記ベースに対して第１方向に移動させ、
遠位端及び近位端を有する前記可撓性トラックを前記ロボット機構に対して前記第１方向とは反対の第２方向に移動させ、
前記位置検出器を使用して、前記剛体ガイドに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定し、
前記剛体ガイドに対する前記可撓性トラックの前記遠位端の位置に基づいて、前記ベースに対する前記ロボット機構の動きを制御又は制限する、ことを含む、方法。

【請求項14】

前記可撓性トラックに複数の反射性セクションが設けられており、
前記位置検出器により、前記可撓性トラックの前記反射性セクションから反射された光を検出して、該検出した反射光に基づいて前記可撓性トラックの前記遠位端の位置を測定する、ことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記位置検出器は、前記可撓性トラックに近接して及び前記剛体ガイドの開口に近接して、配置されている、請求項１３又は１４に記載の方法。

【請求項16】

前記位置検出器は、少なくとも１つの光検出器を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記少なくとも１つの光検出器は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光ダイオードを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記位置検出器はさらに、少なくとも１つの透明セクションを有するハウジングを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記少なくとも１つの光検出器は、前記ハウジングの前記透明セクションを通過して前記可撓性トラックへと向かう光を発するように構成されると共に、前記可撓性トラックの前記反射性セクションから反射された光を検出するように構成される、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１５年６月３０日出願の米国仮出願第６２／１８６，８３２号の利益を主張する。その全体がここに参照として組み入れられる。

【0002】

本発明は、一般に、診断及び／又は治療処置を行うロボットカテーテルシステムの分野に関し、詳しくは、ガイドカテーテル支持の位置を検出する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

カテーテルが、ガイドワイヤの挿入、ステントの送達、並びにバルーンの送達及び膨張を含む多くの医療処置のために使用される。心臓系及び血管系の疾患の診断及び治療を目的として、カテーテル処置が広く行われている。カテーテル処置は一般に、患者の身体の血管にガイドワイヤを挿入することから始められる。ガイドワイヤはその後、最も一般的には血管系における心臓の血管又は他の箇所の１つの中の所望箇所へとガイドされる。この時点で、カテーテルは、血管及び／又は心臓の中へとガイドワイヤをつたってスライドさせられる。いくつかの処置において、カテーテルには、病変の部位に展開されたときに、当該病変による影響を受ける冠動脈の部分を通る血流を増加させ得るバルーン又はステントが装備される。

【0004】

カテーテルの手動挿入を目的として、医師は、ガイドワイヤの近位端にトルク及び軸方向の押圧力を及ぼし、当該遠位端における先端方向及び軸方向の前進をもたらす。経皮的冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）のようなカテーテル処置を行うときに医師の補助となるべく使用可能なロボットカテーテルシステムが開発されている。医師は、例えば閉塞動脈を広げるべく、冠動脈ガイドワイヤ、バルーンカテーテル、又はステント送達システムを正確に操舵するロボットカテーテルシステムを使用する。ＰＣＩを行うには、様々な細長い医療デバイス（例えばガイドワイヤ、ガイドカテーテル、ワーキングカテーテル）を、冠動脈の解剖学的構造物を通して標的病変へとナビゲートする必要がある。蛍光透視法を使用して冠動脈解剖学的構造物を観測しながら、医師は、細長い医療デバイスを操作して、病変へと向かう適切な血管の中へと入れ、側枝の中へと前進しないようにする。ロボットカテーテル処置システムは、カテーテル処置において使用される様々な細長い医療デバイス（例えばガイドワイヤ、ガイドカテーテル、ワーキングカテーテル）を駆動して当該細長い医療デバイスの線形動及び回転動を与える駆動機構を含む。

【0005】

一タイプのインターベンション処置の間、ガイドカテーテルは、イントロデューサを介して患者の大腿動脈又は橈骨動脈のいずれかに挿入され、当該ガイドカテーテルは、患者の心臓の冠動脈弁口の近くに位置決めされる。処置の間、ガイドカテーテルは、ガイドワイヤ及びバルーンカテーテルのような他の細長い医療デバイスを患者の中へとガイドするべく使用される。ＰＣＩ処置の間にガイドカテーテルが弁口から抜け出るようになると、操作者は、ロボットによってガイドカテーテルの当該端を配置し直したいと望む場合がある。可撓性トラックのようなガイドカテーテル支持構造物を、動いている間のガイドカテーテルに支持を与えるべく使用することができる。

【0006】

ガイドカテーテル支持の位置を検出するシステム及び方法を提供することが望まれている。

【発明の概要】

【0007】

一つの態様によれば、細長い医療デバイスを駆動するカテーテル処置システムは、ベースと、長手方向軸を有し、当該ベースに対して当該長手方向軸に沿って可動なロボット機構と、コントローラとを含み、ロボット機構は、該ロボット機構を通し配置された細長い医療デバイスを駆動する少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、ロボット機構に対して固定された剛体ガイドであって、細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状部分を有し、遠位端及び近位端を有する可撓性トラックの少なくとも一部分が当該剛体ガイドの中に配置される、剛体ガイドと、剛体ガイドに対する可撓性トラックの遠位端の位置を測定するように構成された位置検出器とを含み、剛体ガイドから延出する可撓性トラックの遠位部分を通って細長い医療デバイスが延伸し、コントローラは、ベースに対してロボット機構を第１方向に移動させ、ロボット機構に対して可撓性トラックを第１方向とは反対の第２方向に移動させ、位置検出器により測定される、剛体ガイドに対する可撓性トラックの遠位端の位置を使用して、ベースに対するロボット機構の動きを制御又は制限するように構成される。
別の態様によれば、細長い医療デバイスを駆動するカテーテル処置システムは、ベースと、長手方向軸を有し、当該ベースに対して当該長手方向軸に沿って可動なロボット機構と、コントローラとを含み、ロボット機構は、少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、ロボット駆動ベースに操作可能に装着されるカセットであって、該カセットを通して細長い医療デバイスが配置されると共に、細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状経路を有する剛体ガイドがカセットに画定され、遠位端及び近位端を有する可撓性トラックの少なくとも一部分がその剛体ガイドの中に配置される、カセットと、カセットに対する可撓性トラックの遠位端の位置を測定するように構成された位置検出器とを含み、剛体ガイドから延出する可撓性トラックの遠位部分を通って細長い医療デバイスが延伸し、コントローラは、ベースに対してロボット機構を第１方向に移動させ、ロボット機構に対して可撓性トラックを第１方向とは反対の第２方向に移動させ、位置検出器により測定される、カセットに対する可撓性トラックの遠位端の位置を使用して、ベースに対するロボット機構の動きを制御又は制限するように構成される。
別の態様によれば、長手方向軸を有し、ベースに対して当該長手方向軸に沿って可動のロボット機構が、少なくとも１つの駆動機構を含むロボット駆動ベースと、ロボット駆動ベースに操作可能に装着されるカセットと、ロボット機構に対して固定された剛体ガイドであって可撓性トラックの少なくとも一部分が当該剛体ガイドの中に配置される剛体ガイドと、位置検出器とを含み、カセットを通して細長い医療バイスが配置され、剛体ガイドは、細長い医療デバイスの長手方向軸から離れる弓状部分を有し、剛体ガイドから延出する可撓性トラックの遠位部分を通って細長い医療デバイスが延伸する、カテーテル処置システムのコントローラにより実行される方法は、ロボット機構をベースに対して第１方向に移動させ、遠位端及び近位端を有する可撓性トラックをロボット機構に対して第１方向とは反対の第２方向に移動させ、位置検出器を使用して、剛体ガイドに対する可撓性トラックの遠位端の位置を測定し、剛体ガイドに対する可撓性トラックの遠位端の位置に基づいて、ベースに対するロボット機構の動きを制御又は制限する、ことを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明は、添付図面と併せて以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。ここで、参照番号は同様の部分を示す。

【図1】一実施形態に係る典型的なカテーテル処置システムの斜視図である。

【図2】一実施形態に係るカテーテル処置システムの模式的なブロック図である。

【図3】一実施形態に係るカテーテル処置システムのベッドサイドシステムの等角図である。

【図4】一実施形態に係る、図３のカテーテル処置システムの、Ｙ字コネクタ支持カバーが上げられた位置にある前部分の等角図である。

【図5】一実施形態に係る、図３のカテーテル処置システムの、ガイドカテーテルが延ばされた位置にある前部分の平面図である。

【図6】一実施形態に係る、図３のカテーテル処置システムの、可撓性トラックが延ばされた位置にある前部分の等角図である。

【図7】一実施形態に係る、可撓性トラックが完全に後退された位置にあるカテーテル処置システムの平面図である。

【図8】一実施形態に係る、可撓性トラックが延ばされた位置にあるカテーテル処置システムの平面図である。

【図9】一実施形態に係る、ロボット機構が第１の位置にあるカテーテル処置システムの平面図である。

【図10】一実施形態に係る、ロボット機構が第２の延ばされた位置にあるカテーテル処置システムの平面図である。

【図11】一実施形態に係る、線形駆動を備えたカテーテル処置システムの後方等角図である。

【図12】一実施形態に係る、ロボット駆動ベースに対するカセットの組み付け前の位置にあるカテーテル処置システムの斜視図である。

【図13】一実施形態に係る、ロボット駆動ベースに取り付けられたカセットの斜視図である。

【図14】一実施形態に係る、位置検出器を示すロボット駆動ベース及びカセットの前面断面図である。

【図15】一実施形態に係る位置検出器の斜視図である。

【図16】一実施形態に係る位置検出器の断面図である。

【図17】一実施形態に係るロボット駆動ベース、カセット及び位置検出器の拡大前面断面図である。

【図18】一実施形態に係る位置検出器の模式的なブロック図である。

【図19】一実施形態に係る可撓性トラック及び剛体ガイドの近位端の断面図である。

【図20】一実施形態に係る剛体ガイドの近位端の拡大上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、一実施形態に係る典型的なカテーテル処置システムの斜視図である。図１において、カテーテル処置システム１００は、カテーテルベース医療処置（例えば経皮的インターベンション処置）を行うべく使用することができる。カテーテルベース医療処置は、１つ以上のカテーテルが患者の疾患の診断を補助するべく使用される診断カテーテル処置を含み得る。例えば、一実施形態のカテーテルベース診断処置の間、造影剤がカテーテルを介して１つ以上の冠動脈に注入され、患者の心臓の画像が撮られる。カテーテルベース医療処置はまた、疾患を治療するべくカテーテルが使用されるカテーテルベース治療処置（例えば血管形成術、ステント配置、末梢血管疾患治療等）も含み得る。しかしながら、行われる処置のタイプに基づいて所定の固有経皮的インターベンションデバイス又はコンポーネント（例えば一定タイプのガイドワイヤ、一定タイプのカテーテル等）が選択されることを当業者が認識することに留意するべきである。カテーテル処置システム１００は、固有経皮的インターベンションデバイスを当該処置における使用に適合させるわずかな調整により、任意数のカテーテルベース医療処置を行うことができる。詳しくは、ここに記載されるカテーテル処置システム１００の複数の実施形態が主に、冠動脈疾患の診断及び／又は治療に関連して説明されるが、カテーテル処置システム１００は、カテーテルベース処置を介した診断及び／又は治療に適した任意タイプの疾患又は状態を診断及び／又は治療するべく使用することもできる。

【0010】

カテーテル処置システム１００はラボユニット１０６及びワークステーション１１６を含む。カテーテル処置システム１００は、ロボットカテーテルシステムを含む。これは、患者１０２に隣接するようにラボユニット１０６内に配置されたベッドサイドシステム１１０として示される。患者１０２はテーブル１０８上に支持される。一般に、ベッドサイドシステム１１０には、適切な経皮的インターベンションデバイス又は他のコンポーネント（例えばガイドワイヤ、ガイドカテーテル、バルーンカテーテル及びステント送達システムのようなワーキングカテーテル、造影剤、薬剤、診断カテーテル等）が装備され、ユーザは、ワークステーション１１６に配置された制御部のような様々な制御部を動作させることにより、ロボットシステムを介したカテーテルベース医療処置を行うことができる。ベッドサイドシステム１１０は、ここに記載の機能をベッドサイドシステム１１０に与える任意数の及び／又は任意の組み合わせのコンポーネントを含み得る。ベッドサイドシステム１１０は、とりわけ、患者１０２の動脈に設置されたガイドカテーテルの中にガイドワイヤを自動的に供給するべく使用されるロボットアーム１１２により支持されたカセット１１４を含む。

【0011】

ベッドサイドシステム１１０は、ワークステーション１１６と通信することにより、ワークステーション１１６のユーザ入力により生成された信号が、ベッドサイドシステム１１０の様々な機能を制御するべくベッドサイドシステム１１０に送信される。ベッドサイドシステム１１０はまた、フィードバック信号（例えば動作条件、エラーコード等）をワークステーション１１６に与えることもできる。ベッドサイドシステム１１０は、ワークステーション１１６及びベッドサイドシステム１１０間で行われる通信を許容することができる無線接続、ケーブル接続、又は任意の他の手段とすることができる通信リンク１４０（図２に示す）を介してワークステーション１１６に接続され得る。

【0012】

ワークステーション１１６は、カテーテル処置システム１００の様々なコンポーネント又はシステムを動作させるユーザ入力を受信するように構成されたユーザインタフェイス１２６を含む。ユーザインタフェイス１２６は、カテーテルベース医療処置を行うべくベッドサイドシステム１１０を制御することをユーザに許容する制御部１１８を含む。例えば、制御部１１８は、ベッドサイドシステム１１０に装備され得る様々な経皮的インターベンションデバイスを使用して様々なタスクを行うこと（例えばガイドワイヤの前進、後退若しくは回転、ワーキングカテーテルの前進、後退若しくは回転、ガイドカテーテルの前進、後退若しくは回転、カテーテルに配置されたバルーンの膨張若しくは収縮、ステントの位置決め及び／又は展開、造影剤のカテーテルへの注入、薬剤のカテーテルへの注入、又はカテーテルベース医療処置の一部として行われ得る任意の他の機能を果たすこと）をベッドサイドシステム１１０にさせるべく構成することができる。カセット１１４は、経皮的インターベンションデバイスを含むベッドサイドシステム１１０のコンポーネントの動き（例えば軸方向動、回転動）をもたらす様々な駆動機構を含む。

【0013】

一実施形態において、制御部１１８は、タッチスクリーン１２４、１つ以上のジョイスティック１２８、及びボタン１３０、１３２を含む。ジョイスティック１２８は、例えばガイドワイヤ、ガイドカテーテル又はワーキングカテーテルのような様々なコンポーネント及び経皮的インターベンションデバイスを前進、後退又は回転させるように構成することができる。ボタン１３０、１３２は、例えば緊急停止ボタン及び乗算器ボタンを含み得る。緊急停止ボタンが押されると、継電器にトリガがかかり、ベッドサイドシステム１１０への電力供給が切断される。乗算器ボタンは、関連付けられたコンポーネントが制御部１１８の操作に応答して動く速度を増加又は減少させるべく作用する。一実施形態において、制御部１１８は、タッチスクリーン１２４に表示された１つ以上の制御部又はアイコン（図示せず）を含み得る。これらは、アクティブになるとカテーテル処置システム１００のコンポーネントの動作を引き起こす。制御部１１８はまた、バルーン及び／又はステントを膨張又は収縮させるように構成されたバルーン又はステント制御部も含み得る。各制御部は、固有コンポーネントを制御することが望ましい１つ以上のボタン、ジョイスティック、タッチスクリーン等を含み得る。当該固有コンポーネントは、当該制御に専用とされる。加えて、タッチスクリーン１２４は、制御部１１８の様々な部分に、又はカテーテル処置システム１００の様々なコンポーネントに関連する１つ以上のアイコン（図示せず）を表示することができる。

【0014】

ユーザインタフェイス１２６は、第１のモニタ又はディスプレイ１２０、及び第２のモニタ又はディスプレイ１２２を含み得る。第１のモニタ１２０及び第２のモニタ１２２は、情報又は患者固有データを、ワークステーション１１６に配置されたユーザに表示するように構成される。例えば第１のモニタ１２０及び第２のモニタ１２２は、画像データ（例えばＸ線画像、ＭＲＩ画像、ＣＴ画像、超音波画像等）、血行動態データ（例えば血圧、心拍数等）、患者記録情報（例えば治療歴、年齢、体重等）を表示するように構成することができる。加えて、第１のモニタ１２０及び第２のモニタ１２２は、処置固有情報（例えば処置の持続時間、カテーテル又はガイドワイヤの位置、送達される薬剤又は造影剤の体積等）を表示するように構成することができる。第１のモニタ１２０及び第２のモニタ１２２は、ガイドカテーテルの位置に関する情報を表示するように構成することができる。さらに、第１のモニタ１２０及び第２のモニタ１２２は、以下に記載の制御器１３４（図２に示す）に関連付けられた機能を与えるための情報を表示するように構成することができる。他実施形態において、ユーザインタフェイス１２６は、ここに記載されるディスプレイコンポーネント及び／又はタッチスクリーンコンポーネントの１つ以上を表示するのに十分なサイズの単一のスクリーンを含む。

【0015】

カテーテル処置システム１００はまた、ラボユニット１０６の中に配置されたイメージングシステム１０４も含む。イメージングシステム１０４は、カテーテルベース医療処置と併せて使用可能な任意の医療イメージングシステムであってよい（例えば非デジタルＸ線、デジタルＸ線、ＣＴ、ＭＲＩ、超音波等）。典型的な実施形態において、イメージングシステム１０４は、ワークステーション１１６と通信するデジタルＸ線イメージングデバイスである。一実施形態において、イメージングシステム１０４は、患者１０２に対する異なる角度位置での画像（例えば矢状図、尾側図、前方後方図等）を取得するべくイメージングシステム１０４が患者１０２まわりに部分的又は完全に回転することを許容するＣ字アーム（図示せず）を含む。

【0016】

イメージングシステム１０４は、特定の処置の間、患者１０２の適切な領域のＸ線画像を撮るように構成することができる。例えば、イメージングシステム１０４は、心臓の状態を診断するべく心臓の１つ以上のＸ線画像を撮るように構成することができる。イメージングシステム１０４はまた、ワークステーション１１６のユーザがガイドワイヤ、ガイドカテーテル、ステント等を処置の間に適切に位置決めするのを補助するべく、カテーテルベース医療処置の間に１つ以上のＸ線画像（例えばリアルタイム画像）を撮るように構成することもできる。単数又は複数の画像が、第１のモニタ１２０及び／又は第２のモニタ１２２に表示され得る。詳しくは、例えばガイドカテーテルを適切な位置に正確に動かすことをユーザに許容するべく、複数の画像が第１のモニタ１２０及び／又は第２のモニタ１２２に表示され得る。

【0017】

図２を参照すると、典型的な実施形態に係るカテーテル処置システム１００のブロック図が示される。カテーテル処置システム１００は、制御器１３４として示される制御システムを含み得る。制御器１３４は、ワークステーション１１６の一部としてよい。制御器１３４は一般に、ここに記載の様々な機能をカテーテル処置システム１００に与えるのに適した電子制御ユニットとしてよい。例えば、制御器１３４は、埋め込みシステム、専用回路、ここに記載の機能を備えるようにプログラムされた汎用システム等としてよい。制御器１３４は、１つ以上のベッドサイドシステム１１０、制御部１１８、第１及び第２のモニタ１２０及び１２２、イメージングシステム１０４、並びに患者センサ１３６（例えば心電図（「ＥＣＧ」）デバイス、脳波図（「ＥＥＧ」）デバイス、血圧モニタ、体温モニタ、心拍数モニタ、呼吸器モニタ等）と通信する。様々な実施形態において、制御器１３４は、ユーザの制御部１１８との相互作用に基づいて、及び／又は制御器１３４にアクセス可能な情報に基づいて制御信号を生成するように構成される。その結果、カテーテル処置システム１００を使用して医療処置を行うことができる。加えて、制御器１３４は、病院データ管理システム又は病院ネットワーク１４２、及び１つ以上の付加的出力デバイス１３８（例えばプリンタ、ディスクドライブ、ｃｄ／ｄｖｄライター等）と通信することができる。

【0018】

カテーテル処置システム１００の様々なコンポーネント間の通信は、通信リンク１４０を介して達成することができる。通信リンク１４０は、専用の有線又は無線接続としてよい。通信リンク１４０はまた、ネットワーク経由の通信を代表してもよい。カテーテル処置システム１００は、明示的には示されない他のシステム及び／又はデバイスを含むように接続又は構成することができる。例えば、カテーテル処置システム１００は、ＩＶＵＳシステム、画像処理エンジン、データ格納及びアーカイブシステム、自動バルーン及び／又はステント膨張システム、薬剤注入システム、薬剤追跡及び／又はロギングシステム、ユーザログ、暗号化システム、カテーテル処置システム１００のアクセス又は使用を制限するシステム等を含み得る。

【0019】

上述のように、制御器１３４は、ベッドサイドシステム１１０と通信して、経皮的インターベンションデバイス（例えばガイドワイヤ、カテーテル等）を駆動するべく使用されるモータ及び駆動機構の動作を制御する制御信号をベッドサイドシステム１１０に与えることができる。ベッドサイドシステム１１０は、例えば、ガイドワイヤの前進及び／又は後退を与えるガイドワイヤ軸方向駆動機構、ワーキングカテーテルの前進及び／又は後退を与えるワーキングカテーテル軸方向駆動機構、並びにガイドワイヤをその長手方向軸まわりに回転させるように構成されたガイドワイヤ回転駆動機構を含み得る。一実施形態において、様々な駆動機構はカセット１１４（図１に示す）に収容される。

【0020】

図３は、一実施形態に係るカテーテル処置システムのベッドサイドシステムの等角図である。図３において、ベッドサイドシステム２１０は、ロボットにより細長い医療デバイスを動かすべく使用され得るロボット機構２１２を含む。ロボット機構２１２はベース２１４に対して可動である。ロボット機構２１２は、ベース２１４に対して可動なロボット駆動ベース２２０と、ロボット駆動ベース２２０に動作可能に固定されるカセット２２２とを含む。一実施形態において、ベース２１４は、ユーザがロボット機構２１２を患者の近くに位置決めすることが可能な関節アーム２２４に固定される。一実施形態において、ベース２１４は、関節アーム２２４の遠位部分である。関節アーム２２４は、レールクランプ又はベッドクランプ２２６により患者ベッドに固定される。この態様において、ベース２１４は患者ベッドに固定される。関節アーム２２４を操作することにより、ベース２１４は、患者ベッドに横になる患者に対する固定箇所に配置される。関節アームのアームは、ひとたびロボット機構２１２の所望配置が患者に対して設定されると固定することができる。

【0021】

ここで使用される、遠位方向とは患者に向かう方向であり、近位方向とは患者から離れる方向である。用語「上」及び「上側」は、重力の方向から離れる一般的な方向を言及し、用語「底」、「下側」及び「下」は重力の一般的な方向を言及する。用語「前」とは、ロボット機構の、ユーザに面して関節アームから離れる側を言及する。用語「後」とは、ロボット機構の、関節アームに最も近い側を言及する。用語「内側」とは、一特徴部の内側部分を言及する。用語「外側」とは、一特徴部の外側部分を言及する。

【0022】

ベッドサイドシステム２１０はまた、非線形部分を有する剛体ガイド２１８に沿って可動な可撓性トラック２１６を含む。可撓性トラック２１６は、近位端２２８及び遠位端２３０を含む。可撓性トラック２１６は、ガイドカテーテルのような細長い医療デバイスを支持するので、ガイドカテーテルは、座屈することなく患者の中へと前進させることができる。一実施形態において、カセット２２２は、剛体ガイド２１８を画定する構造物を含む。他実施形態において、ベース２１４は単独で又はカセット２２２との組み合わせで、剛体ガイド２１８を画定する構造物を含む。

【0023】

図４及び図５を参照すると、ガイドカテーテル２３８のような細長い医療デバイスが、カセット２２２を介してロボット機構２１２に動作可能に固定される。ガイドカテーテル２３８は、近位端２４０、及び対向遠位端２４２を含む。一実施形態において、ガイドカテーテル２３８の近位端２４０は、Ｙ字コネクタ２４４及びＹ字コネクタ係合機構２４６に動作可能に固定することができる。Ｙ字コネクタ２４４は、例えば、Ｙ字コネクタ係合機構２４６を介してカセット２２２に固定される止血バルブとしてよい。Ｙ字コネクタ係合機構２４６は、カセット２２２の一部となるＹ字コネクタベース２４８と、蓋２５０及び支持部材２５４を含むエンクロージャ部材２５２とを含む。Ｙ字コネクタベース２４８は、カセット２２２に配置されたガイドカテーテル駆動機構（図示せず）を含み得る。これは、ロボット駆動ベース２２０に動作可能に接続される。ガイドカテーテル駆動機構は、制御器（図２に示される制御器１３４のような）により与えられる指令に基づいて、その長手方向軸に沿って動作可能にガイドカテーテル２３８に係合し及びこれを回転させる駆動機構を含む。

【0024】

図５を参照すると、ガイドカテーテル２３８は、その長手方向軸２５６に沿った線形位置をカセット２２２内で、遠位のカセット２２２の少なくとも所定距離に対し、維持する。一実施形態において、長手方向軸２５６はカセット２２２の長手方向軸に対応する。経皮的冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）のような医療処置の間、ガイドカテーテル２３８は、ガイドワイヤ及びバルーンステントカテーテルのような他の細長い医療デバイスを患者の中へとガイドし、例えば探索的診断を行い、又は患者の血管系内の狭窄を処置するべく使用される。一つのそのような処置において、ガイドカテーテル２３８の遠位端２４２は、患者の心臓の弁口内に載置される。ロボット機構２１２は、ガイドワイヤ、及び／又はバルーンステントカテーテルのようなワーキングカテーテルを患者の中及び外に駆動する。ガイドワイヤ及びワーキングカテーテルは、ガイドカテーテル２３８内においてロボット機構２１２の遠位端と患者との間で駆動される。一実施形態において、長手方向軸２５６は軸３であり、そのまわりにおいてカセット２２２がガイドワイヤの回転をもたらし、カセット２２２がその長手方向軸に沿ってガイドワイヤを駆動し、その長手方向軸に沿ってバルーンステントカテーテルのようなワーキングカテーテルを駆動する。

【0025】

図５及び図６を参照すると、カラー２５８が、剛体ガイド２１８の遠位端２６０に形成される。可撓性トラック２１６の終端２３０が、カセット２２２に解放可能に接続されたシースクリップ２３２に固定される。剛体ガイド２１８は、内側チャネルを含む。可撓性トラック２１６は、内側チャネルを通って剛体ガイド２１８に対して動く。可撓性トラック２１６は、可撓性トラック２１６の終端遠位端２３０の近くに配置された開口２６４を含む。可撓性トラック２１６の遠位端２３０がカラー２５８の近くに位置決めされると、開口２６４は、カラー２５８から、剛体ガイド２１８が長手方向軸２５６から離れる弓状経路を開始する領域に向かうように延びる。一実施形態において、弓状経路は、当該弓状経路に沿った少なくとも１つの変曲点を有するＳ字曲線を形成する。開口２６４は、可撓性トラック２１６の中空キャビティの中へと配置されるガイドカテーテル２３８のための経路を与える。開口２６４は、可撓性トラック２１６の実質全長に延びるスリット２６６に向かって先細になる。一実施形態において、スリット２６６は、ロボットカテーテルシステムの意図された動作全体にわたってガイドカテーテル２３８が可撓性トラック２１６の内側部分に入り及びそこから出ることができるのに十分な距離だけ、開口２６４から延びる。

【0026】

図３を参照すると、可撓性トラック２１６は、可撓性トラック２１６の遠位端２３０を剛体ガイド２１８の近位開口２３４へと、可撓性トラック２１６の遠位端２３０が剛体ガイド２１８のカラー２５８を超えて延びるようになるまでフィードさせることにより、最初に剛体ガイド２１８の中に位置決めされる。可撓性トラック２１６の遠位端２３０は、シースクリップ２３２に動作可能に接続される。剛体ガイドは、近位開口２３４から始まる線形部分、及び非線形部分を含む。一実施形態において、非線形部分は、少なくとも１つの変曲点を有する弓状部分である。図６は、可撓性トラック２１６の、カラー２５８を超えて延びる一部分を示す。可撓性トラック２１６は、剛体ガイド材料の弾性係数よりも小さい弾性係数を有する可撓性材料から形成されるので、可撓性トラック２１６は、剛体ガイド２１８により画定されたチャネルの曲がった非線形部分に沿って動く。

【0027】

図７及び図８を参照すると、処置を行うべく、シースクリップ２３２は、カセット２２２から離れるように、シースクリップ２３２の遠位端２６２が患者に近接するまで長手方向軸２５６に沿った方向に引っ張られる。一実施形態において、イントロデューサ（図示せず）が、シースクリップ２３２の遠位端２６２に固定される。イントロデューサは、当該イントロデューサを患者に確実に位置決めするべく患者に固定されるデバイスである。これにより、ガイドカテーテル、ガイドワイヤ及び／又はワーキングカテーテルのような細長い医療デバイスの、患者にとって最小の組織損傷で当該患者に挿入及び除去することが許容される。ひとたび操作者が、イントロデューサが患者に近づくようにシースクリップ２３２及び付随の可撓性トラック２１６を患者に向けて引っ張ると、可撓性トラック２１６は、ロック用クランプ２３６により一定位置にロックされる。ロック用クランプ２３６は、可撓性トラック２１６をベース２１４に固定する。可撓性トラック２１６の一部分が、患者が依然として患者ベッド上に横になる程度まで患者ベッド及び患者に対する固定位置に存在する。

【0028】

図１１を参照すると、ロボット機構２１２は線形駆動機構２７６を含む。図１１に示される線形駆動機構２７６は、遠隔ワークステーション（例えば図１に示されるワークステーション１１６）を介してユーザがロボットにより制御する線形スライドを含む。線形駆動機構２７６は、ロボット機構２１２を長手方向軸２５６に沿って駆動する。剛体ガイド２１８がロボット機構２１２に対して固定されているので、剛体ガイド２１８及びロボット機構２１２は、ロボット機構２１２が長手方向軸２５６に沿って動くにときに可撓性トラック２１６に対して動く。

【0029】

図７及び図８を参照すると、可撓性トラック２１５の動作及び、剛体ガイド２１８に対する移動が説明される。図７を参照すると、可撓性トラック２１６が、上述したようにガイドカテーテル２３８がシースクリップ２３２及び可撓性トラック開口２６４の中に位置決めされた第１の設置位置にあることが示される。図８を参照すると、ひとたびシースクリップ２３２がカセット２２２から解放され、シースクリップ２３２、及び可撓性トラック２１６の遠位端２３０が、ユーザによりカセット２２２から離れるように引っ張られる。その結果、シースクリップ２３２の遠位端２６２が、経皮的インターベンションが行われる患者の侵入ポイント近くに存在する。ロック用クランプ２３６が、可撓性トラック２１６の一部分を動作可能に締め付け、可撓性トラック２１６がベース２１４に対して固定される。

【0030】

図７及び図８を参照すると、剛体ガイド２１８の弓状部分内に位置決めされた可撓性トラック２１６の部分が、ほぼ長手方向軸２５６に沿った方向に剛体ガイド２１８の遠位端２６２から外へ引っ張られる。同様に、剛体ガイド２１８の弓状部分の外側にあってその中には配置されなかった可撓性トラック２１６の部分２６８が、剛体ガイド２１８の弓状部分の中へと引っ張られる。可撓性トラック２１６の終端遠位端２３０が患者に向かうようにどれほどの距離引っ張られるのかに応じて、可撓性トラック２１６の部分２６８は、剛体ガイドの弓状部分の中に入り、そこから延出する。別の言い方をすれば、可撓性トラック２１６は、ガイドカテーテルシステムの動作によって変化するおおよそ３つの領域を有する。まず、可撓性トラック２１６の近位端２２８から剛体ガイド２１８の弓状部分の近位端２７０への可撓性トラック部分を含む近位領域である。可撓性トラック２１６は、剛体ガイド２１８の弓状部分の近位端２７０と、カラー２５８に近い剛体ガイド２１８の弓状部分の遠位端２７２との間に配置された第２の領域を含む。可撓性トラック２１６は、剛体ガイド２１８のカラー２５８から、ほぼ長手方向軸２５６に沿ったベクトルにより画定される方向に延びる第３の領域を含む。ここで、ベクトルは、Ｙ字コネクタから始まりカラー２５８に向かう方向に延びる。可撓性トラック２１６の第１の領域及び第２の領域は、上述のように、長手方向軸２５６からオフセットされており、長手方向軸２５６と整列することはない。可撓性トラック２１６の第３の領域は、可撓性トラック２１６が剛体ガイド２１８のカラー２５８から出るとき、ほぼ長手方向軸２５６と同軸である。

【0031】

一タイプのインターベンション処置の間、ガイドカテーテル２３８は、イントロデューサを通して患者の大腿動脈に挿入され、患者の心臓の冠動脈弁口近くに位置決めされる。操作者は、ガイドカテーテルの遠位端をロボットにより配置し直したいと望むかもしれない。図９及び図１０を参照すると、ガイドカテーテル２３８の遠位端の制御、並びにロボット機構２１２及び剛体ガイド２１８の可撓性トラック２１６に対する動きが説明される。図９を参照すると、ガイドカテーテル２３８は、ガイドカテーテル２３８の終端が、シースクリップ２３２の終端遠位端２６２から離れる方向に延びるように、シースクリップ２３２の遠位端２６２を超えて延びる遠位部分を有する。上述のように、ガイドカテーテル２３８の遠位端は、患者の弁口近くに配置することができる。ガイドカテーテル２３８の遠位端のロボット制御は、線形駆動機構２７６によるベース２１４及び可撓性トラック２１６に対するロボット機構２１２の動きによって達成される。ガイドカテーテル２３８は、カセット２２２からシースクリップ２３２までの可撓性トラック２１６のチャネルの中に配置される。

【0032】

ＰＣＩ処置の間にガイドカテーテルが弁口から抜け出るようになると、ロボット機構２１２を患者に向けてロボット的に動かすことにより、ガイドカテーテル２３８の遠位端を、患者の弁口に戻るように延ばすことができる。これを行うとき、ガイドカテーテル２３８の遠位端は患者に向かうように動かされ、一例では、ガイドカテーテルの遠位端が患者の弁口に再挿入され又は載置される。ロボット機構２１２が長手方向軸２５６に沿って動かされると、剛体ガイド２１８は、可撓性トラック２１６に対して動かされる。剛体ガイド２１８の弓状セクションの中に配置される可撓性トラック２１６の部分は、ロボット機構２１２及び剛体ガイド２１８が動くにつれて変化する。剛体ガイドの中に配置される可撓性トラック２１６の部分は、ロボット機構２１２が動いている方向に応じて、長手方向軸２５６に向かうように及び長手方向軸２５６から離れるように動く。ガイドカテーテル２３８は、剛体ガイド２１８の弓状部分の中に入り及び当該部分から出るように動いている可撓性トラック２１６のセクションの中に入り又は当該セクションから出るように動く。この態様において、カセット２２２及びシースクリップ２３２間にあるガイドカテーテル２３８の部分は常に、可撓性トラック２１６のチャネル内に配置される。この態様において、ガイドカテーテル２３８は、経皮的インターベンション処置の間、可撓性トラック２１６内で、座屈なしに、又は他の望ましくない動きをもたらすことなく、操作することができる。

【0033】

図９及び図１０を参照すると、剛体ガイド２１８に対する可撓性トラック２１６の位置は、可撓性トラック２１６上の１つのセクションＡに関連付けられるように記載される。一例において、可撓性トラック２１６上のセクションＡは、剛体ガイド２１８のカラー２５８よりも遠位に配置される。操作者がガイドカテーテル２３８をさらに、カラー２５８から離れる方向において患者の中に又は患者に向かうように挿入しようと決定すると、長手方向軸２５６に沿ってロボット機構２１２を遠位に駆動する遠隔ワークステーションにおいて、線形駆動機構２７６をアクティブにすることによってユーザが入力デバイスを操作する。ガイドカテーテル２３８の近位端は、カセット２２２の中に長手方向に固定されるので、カセット２２２を含むロボット機構２１２が、線形駆動機構２７６により、ベース２１４及び可撓性トラック２１６に対して、患者に向かう方向に動かされると、ガイドカテーテル２３８は長手方向軸２５６に沿って遠位方向に動く。その結果、ガイドカテーテル２３８の遠位端は、患者に向かって及び／又は患者の中へと動く。

【0034】

ロボット機構２１２が長手方向軸２５６に沿って動かされると、可撓性トラック２１６のセクションＡは、カラー２５８を通りかつ剛体ガイドの弓状部分に沿って、可撓性トラック２１６のセクションＡが剛体ガイド２１８の近位端に隣接するまで剛体ガイド２１８の弓状部分の中へと動く。この態様において、可撓性トラック２１６の遠位端２３０は、不変位置のままであるが、可撓性トラック２１６のセクションＡが長手方向軸２５６から外に出て又はオフセットされるように動かされる。セクションＡが、剛体ガイド２１８により画定される弓状チャネルの中へと動くと、ガイドカテーテル２３８は、カラー２５８よりも近位にある係合ゾーンに隣接するスリットを通って可撓性トラック２１６のチャネル又は中空ルーメンに入る。この態様において、可撓性トラック２１６は、ガイドカテーテル２３８の遠位端が患者に向かうように及び患者から離れるように動かされると、カラー２５８及び患者間にあるガイドカテーテル２３８のための連続的な支持及びガイダンスを与える。

【0035】

同様に、操作者がガイドカテーテル２３８の遠位端を患者の中から後退させたいと望む場合、ユーザは、遠隔ワークステーションを介して、患者から離れる方向にロボット機構２１２を動かすように線形駆動機構２７６に指令を与える。このように、可撓性トラック２１６のセクションＡは、剛体ガイドの弓状部分の近位端に入り、セクションＡが剛体ガイド２１８の遠位端から出るまで剛体ガイド２１８のチャネル内をガイドされる。ガイドカテーテル２３８はセクションＡにおいてスリットに入る。別の言い方をすれば、ガイドカテーテル２３８の一部分が、可撓性トラック２１６のセクションＡにおける同心円内に配置されたスリットの当該部分を介して可撓性トラック２１６に入る。なお、ロボット機構が患者に向かうように及び患者から離れるように動かされるとき可撓性トラックの複数のセクションが、剛体ガイドの異なる領域に位置決めされるにもかかわらず、可撓性トラックの近位端及び遠位端は、ロボット機構が長手方向軸に沿って動かされるとき固定箇所のままである。

【0036】

ロボット機構２１２はまた、可撓性トラック２１６の遠位端２３０が、長手方向軸２５６に沿ってカセット２２２から離れるように引っ張られた距離（例えばカラー２５８からの距離）を決定するべく位置センサを含んでよい。可撓性トラック２１６の遠位端２３０に関する位置情報は、ロボット機構２１２が長手方向軸２５６に沿って患者に向かうように動く距離を制御又は制限するべく使用することができる。図１２は、一実施形態に係る、カセットがロボット駆動ベースに対する組み付け前の位置にあるベッドサイドシステムの分解図である。ロボット機構３１２の前面はおおよそ３９６で指定してあり、ロボット機構３１２の後面はおおよそ３９８で指定してある。位置検出器３８０は、ロボット機構３１２のロボット駆動ベース３２０に結合される。位置検出器３８０は、ロボット駆動ベース３２０の近位端３９４に配置される。位置検出器３８０は、カセット３２２がロボット駆動ベース３２０に取り付けられると、可撓性トラック３１６の近位部分の下方に載置されるように、ロボット駆動ベース３２０に位置決めされる。図１３は、ロボット駆動ベース３２０に取り付けられて位置検出器３８０上に配置されたカセット３２２を示す。図１４は、一実施形態に係る、位置検出器を示すロボット駆動ベース及びカセットの前面断面図である。図１４において、位置検出器３８０の前面断面図が示される。位置検出器３８０は、ロボット駆動ベース３２０に取り付けられ、可撓性トラック３１６の下方に配置される。上述のように、可撓性トラック３１６が剛体ガイド３１８を貫通する。可撓性トラックが患者に向かうように又は患者から離れるように動かされると、位置検出器３８０は、可撓性トラック３１６の遠位端２３０（図８に示す）のカセット３２２からの変位量を決定するように構成される。

【0037】

位置検出器３８０は、例えば光検出器としてよい。したがって、可撓性トラックは、反射性セクション及び非反射性セクションのパターンを含み得る。図１３を参照すると、可撓性トラック３１６は、可撓性トラック３１６の少なくとも近位部分に反射性ライン又はストライプ３９５を含む。反射性ライン３９５は、非反射性ライン又はセクション３９７によって分離される。反射性ラインは、例えば、半透明材料から形成されるトラック上に白色ラインを印刷することにより、可撓性トラック上に作ることができる。他例において、可撓性トラックは、高反射性の不透明表面（例えば二酸化チタンの表面）を有し、非反射性ラインがレーザエッチングにより加えられる。他実施形態において、可撓性トラック３１６は半透明の反射性材料から形成され、非反射性のライン又はセクションを、レーザを使用して可撓性トラック３１６にエッチングすることができる。他実施形態において、可撓性トラック３１６は非反射性材料から形成され、反射性ラインが、例えば印刷又はエッチングプロセスによって加えることもできる。一実施形態において、反射性ライン３９５は、可撓性トラック３１６の近位部分に沿って互いから均等に離間されるので、反射性ライン幅（ｔｒ）は非反射性ライン幅（ｔｓ）と等しい。この実施形態において、位置検出器３８０の結果的な分解能は、反射性ライン幅及び非反射性ライン幅が２Ｂに等しい（すなわちｔｒ＝ｔｓ＝２Ｂ）Ｂユニットである。図１４を参照すると、位置検出器３８０は、可撓性トラック３１６が位置検出器３８０の上を通過するときに反射性ストライプ又はライン３９５から反射された光を検出する光センサとして構成される。一実施形態において、反射光は、剛体ガイドの近位端内に反射性標的を与えることによって強めることができる。図１９は、一実施形態に係る可撓性トラックの近位端、及び剛体ガイドの断面図である。図１９において、反射性標的３８１が、剛体ガイド３１８及び可撓性トラック３１６の中に、及び位置検出器３８０の上に、配置されるように示される。反射性標的３８１は、反射性材料から形成される。可撓性トラック３１６は、例えば、レーザエッチングされた半透明トラックであり、トラック３１６が位置検出器３８０の上を通過するときに反射性標的を通過する。図２０は、一実施形態に係る剛体ガイドの近位端の拡大上面図である。図２０において、反射性標的３８１は、タブ３９９を使用して剛体ガイド３１８に取り付けることができる。上述のように、可撓性トラック３１６は、長さ方向スリット２６６（図６に示す）を含む。スリットは、可撓性トラックが患者に向かうように及び患者から離れるように動くと、タブ３９９の上でスライドする。

【0038】

図１５及び図１６は、一実施形態に係る典型的な位置検出器アセンブリを例示する。位置検出器３８０は、ハウジング３８４、窓及び／又はスリット３８２、並びにリードスイッチ３８６を含む。一実施形態において、窓及び／又はスリットは、Ｂユニット以下の幅を有する。窓３８２は、例えば、反射防止コーティングありの又はなしのガラスのような透明材料を含む。様々な実施形態において、位置検出器は１つ以上の窓３８２を含み得る。位置検出器３８０は、ハウジング３８４の中に配置された少なくとも１つの光検出器を含む。図１６は、一実施形態に係る位置検出器の断面図である。光検出器は、窓３８２の下方においてハウジング３８４の中に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）３８８及び光ダイオード３９０を含む。ＬＥＤ３８８は、ＬＥＤからの光が可撓性トラック３１６へと向かって窓３８２を通過するように位置決めされる。光ダイオード３９０は、可撓性トラック３１６の反射性ラインから反射された光を検出できるように位置決めされる。ＬＥＤ３８８及び光ダイオード３９０は、回路基板（例えばプリント回路基板）３９２に結合される。１つの光検出器（すなわちＬＥＤ３８８及び光ダイオード３８２の対）が図１６に示されるが、様々な実施形態において、位置検出器３８０は１つを超える光検出器を含んでよい。図１７は、一実施形態に係る位置検出器を備えたロボット機構の拡大断面図である。図１７において、位置検出器３７０は４つの光検出器を含む。位置検出器３８０の断面図は、４つの光検出器、すなわち第１の光検出器３８３、第２の光検出器３８５、第３の光検出器３８７、及び第４の光検出器３８９、のそれぞれのＬＥＤを示す。上述のように、可撓性トラック３１６の遠位端がカセットから離れるように又はカセットに向かうように移動すると、可撓性トラックの近位端は、位置検出器３８０上を通過する。

【0039】

図１６に戻ると、回路基板３９２は、光ダイオード３９０が検出する反射光に基づいて可撓性トラックの遠位端が移動した距離を示す信号を生成するように構成された回路を含んでよい。一実施形態において、位置検出器は、２ビットグレイコードを認識するように構成される。一実施形態において、位置検出器３８０は２つの光検出器を含む。これは、一実施形態に係る位置検出器のブロック図である図１８に示される。図１８において、位置検出器４８０は、ハウジング４８４の中に配置された第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３を含む。第１の光検出器４９１はＬＥＤ及び光ダイオードを含み、第２の光検出器４９３はＬＥＤ及び光ダイオードを含む。２ビットグレイコードを認識するべく、第１の光検出器４９１が、ハウジング４８４の遠位端に位置決めされ、最上位ビット（ＭＳＢ）として指定され得る。第２の光検出器４９３は、第１の光検出器４８７から距離ｌ（例えばｌ＝｛Ｂ，５Ｂ，９Ｂ，…｝）に位置決めされ、最下位ビット（ＬＳＢ）として指定され得る。可撓性トラック４１６は反射性ライン４９５及び非反射性ライン４９７を含む。各反射性ライン４９５は同じ幅ｔｒを有し、互いから距離ｔｓ（例えばｔｓ＝２Ｂユニット幅）だけ均等に離間される。一実施形態において、反射性ライン幅及び非反射性ライン幅が等しくなる（すなわちｔｒ＝ｔｓ）。第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３それぞれが、当該光ダイオードが、可撓性トラック４１６の反射性ライン４９５から反射されたＬＥＤからの光を検出するときに増加する出力電圧を生成する。反射性ライン４９５の存在又は不在を検出するべく、反射光が使用される。

【0040】

第１の光検出器４９１又は第２の光検出器４９３の出力電圧が所定値よりも大きいと（すなわち反射性ラインの存在が検出されると）、各光検出器には論理値１を割り当てることができる。第１の光検出器４９１又は第２の光検出器４９３の出力電圧が所定値未満になると（すなわち反射性ラインが検出されないと）、光検出器には論理値０を割り当てることができる。可撓性トラック４１６の遠位端がカセットから離れるように又はカセットに向かうように動かされ、可撓性トラック４１６の近位部分が位置検出器４８０の上を通過すると、第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３は、論理１及び論理０間を遷移する。可撓性トラック４１６の遠位端がカセットから離れるように又はカセットに向かうように動かされる距離は、第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３の遷移、並びに検出された反射性ライン４９５に基づいて決定することができる。一実施形態において、第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３は、カセットから離れる可撓性トラックの遠位端の各変位すなわちＢユニットの後、（０，０）→（０，１）→（１，１）→（１，０）→（０，０）のように遷移する。第１の光検出器４９１及び第２の光検出器４９３は、カセットへと向かう可撓性トラックの遠位端の各変位－Ｂユニットの後、（１，０）→（１，１）→（０，１）→（０，０）→（１，０）のように遷移する。

【0041】

他実施形態において、４つの光検出器は、２ビットグレイコードを認識するべく使用することができる。図１７を参照すると、第２の光検出器３８５及び第３の光検出器３８７はそれぞれ、ＬＳＢ光検出器及びＭＳＢ光検出器を代表する。この実施形態において、第１の光検出器３８３（～ＬＳＢとして指定）及び第４の光検出器３８９（～ＭＳＢとして指定）が、～ＬＳＢ光検出器３８３が位置検出器３８０の近位端に最も近くなり、かつ～ＭＳＢ光検出器３８９が位置検出器３８０の遠位端に最も近くなるように位置検出器３８０の中に配置される。換言すれば、位置検出器３８０の近位端から遠位端に向かって示すと、第１の光検出器３８３が～ＬＳＢとして指定され、第２の光検出器３８５がＬＳＢとして指定され、第３の光検出器３８７がＭＳＢとして指定され、第４の光検出器３８９が～ＭＳＢとして指定される。第３の光検出器３８７は、第２の光検出器３８５からｌ（例えばｌ＝｛Ｂ，５Ｂ，９Ｂ…｝）の距離に位置決めされる。ＬＳＢ光検出器３８５が反射性ラインを中心とする場合、対応する～ＬＳＢ光検出器３８３が非反射性ラインを中心とするように、～ＬＳＢ光検出器３８３はＬＳＢ光検出器３８５からｌバー＝｛２Ｂ，６Ｂ，８Ｂ，…｝ユニットの距離に配置することができる。ＭＳＢ光検出器３８７が反射性ラインを中心とする場合、対応する～ＭＳＢ光検出器３８９が非反射性ラインを中心とするように、～ＭＳＢ光検出器３８９はＭＳＢ光検出器３８７からｌバー＝｛２Ｂ，６Ｂ，８Ｂ，…｝ユニットの距離に配置することができる。一実施形態において、距離ｌ及びｌバーは最小限にされる。図１６を参照して上述したように、各反射性ライン４９５は同じ幅ｔｒを有し、互いから距離ｔｓ（例えばｔｓ＝２Ｂユニット幅）だけ均等に離間される。一実施形態において、反射性ライン幅及び非反射性ライン幅は等しい（すなわちｔｒ＝ｔｓ）。ＭＳＢ光検出器３８７と～ＭＳＢ光検出器３８９との出力電圧の差、又はＬＳＢ光検出器３８５と～ＬＳＢ光検出器３８３との出力電圧の差が所定値よりも大きい場合、それぞれの光検出器には論理値１が割り当てられる。ＭＳＢ光検出器３８７と～ＭＳＢ光検出器３８９との出力電圧の差、又はＬＳＢ光検出器３８５と～ＬＳＢ光検出器３８３との出力電圧の差が所定値よりも小さい（すなわち反射性ラインが検出されない）場合、光検出器には論理値０が割り当てられる。上述のように、可撓性トラック４１６の遠位端が、カセットから離れるように又はカセットに向かうように動かされる距離は、論理１及び論理０間の光検出器の遷移に基づいて決定することができる。

【0042】

信号対雑音比は、ＭＳＢ光検出器３８７の出力電圧と～ＭＳＢ光検出器３８９の出力電圧との差、及びＬＳＢ光検出器３８５と～ＬＳＢ光検出器３８３との出力電圧の差をとることによって増加させることができる。加えて、システムは、可撓性トラック３１６の反射性ライン及び非反射性ライン間の差を中心とするので、自らバランスをとることができる。この実施形態により、光アセンブリと、可撓性トラック３１６の表面における緩やかな凹凸とに起因するオフセットの補償が可能となる。

【0043】

上記方法により可撓性トラックの位置を決定するコンピュータ実行可能命令を、一形態のコンピュータ可読媒体に格納することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータのような情報を格納するための任意の方法又は技術で実装される揮発性及び不揮発性の、取り外し可能及び非取り外し可能の媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、コンパクトディスクＲＯＭ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ若しくは他の磁気格納デバイス、又は所望の命令を格納するべく使用可能な、及びインターネット若しくは他のコンピュータネットワークによるアクセス形態を含むシステム１０（図１に示す）によりアクセス可能な任意の他の媒体を含むがこれらに限られない。

【0044】

本明細書において、本発明を開示するべく、さらには任意の当業者が本発明をなして使用できるようにするべく、ベストモードを含む複数の例が使用された。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者に想起される他の例も含み得る。かかる他の例は、請求項の文言とは異ならない構造要素を有する場合、又は請求項の文言と実質的ではない差異を有する同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。任意のプロセス又は方法ステップの順序及びシーケンスは、代替実施形態に従って変更又は再配列してよい。

【0045】

多くの他の変更及び修正を、本発明の趣旨から逸脱することなく、本発明に加えることができる。これらの及び他の変更の範囲は、添付の請求項から明らかとなる。

【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】