特表 2024-529885 同軸血管内アセンブリの管理、追跡、および制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-14

(54)【発明の名称】同軸血管内アセンブリの管理、追跡、および制御

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/20 20160101AFI20240806BHJP

   A61B 34/30 20160101ALI20240806BHJP

   A61B 34/37 20160101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

A61B34/20

A61B34/30

A61B34/37

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024502022

(86)(22)【出願日】2022-07-23

(85)【翻訳文提出日】2024-01-15

(86)【国際出願番号】 US2022038099

(87)【国際公開番号】W WO2023004175

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】63/225,317

(32)【優先日】2021-07-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/312,798

(32)【優先日】2022-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ブルートゥース

２．ＦＩＲＥＷＩＲＥ

３．ＱＲコード

(71)【出願人】

【識別番号】595148888

【氏名又は名称】ストライカー コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】Ｓｔｒｙｋｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

【住所又は居所原語表記】２８２５ Ａｉｒｖｉｅｗ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ Ｋａｌａｍａｚｏｏ ＭＩ ４９００２ （ＵＳ）

(71)【出願人】

【識別番号】521535973

【氏名又は名称】ストライカー ヨーロピアン オペレーションズ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｓｔｒｙｋｅｒ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ａｎｎｇｒｏｖｅ， ＩＤＡ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐａｒｋ， Ｃａｒｒｉｇｔｗｏｈｉｌｌ， Ｃｏｕｎｔｙ Ｃｏｒｋ， Ｔ４５ＨＸ０８ Ｉｒｅｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ポーター，スティーブン

(72)【発明者】

【氏名】エッシュ，ブレディ

(72)【発明者】

【氏名】カラベイ，ハリル

(72)【発明者】

【氏名】ワン，ハン－ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】チャトゥルヴェディ，アニルード アヌパム

【テーマコード（参考）】

4C130

【Ｆターム（参考）】

4C130AA12

4C130AA13

4C130AA16

4C130AA19

4C130AA23

4C130AA24

4C130AA42

4C130AB02

4C130AB07

4C130AC07

4C130AD02

4C130AD09

4C130BA06

4C130BA14

4C130CA14

4C130CA20

(57)【要約】

血管内管理および追跡システムは、少なくとも１つの細長い医療器具がそれぞれ取り付けられるトラックと少なくとも１つのシャトルを具える。各シャトルは、トラックに機械的に結合されるように構成されている。各シャトルは、トラック上を走行するように構成されたスレッドと、スレッドに担持され、トラックに沿って各シャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成された軸方向駆動機構と、スレッドに担持され、軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１のアクチュエータとを具える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

血管内管理および追跡システムであって、
トラックと、
少なくとも１つの細長い医療器具がそれぞれ取り付けられる少なくとも１つのシャトルとを具え、前記少なくとも１つのシャトルの各々は、前記トラックに機械的に結合されるように構成され、前記トラックに乗るように構成されたスレッドと、当該スレッドに担持され前記トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構と、前記スレッドに担持され前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１のアクチュエータとを具えることを特徴とする血管内管理および追跡システム。

【請求項2】

前記トラックが可撓性である、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項3】

前記少なくとも１つの細長い医療器具の各々が、ガイドシース、作業カテーテル、およびガイドワイヤのうちの１つである、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つのシャトルは複数のシャトルからなり、前記少なくとも１つの細長い医療器具が複数の細長い医療器具からなる、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項5】

前記複数のシャトルの各々は、前記トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように構成されている、請求項４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項6】

前記複数のシャトルの各々は、前記トラックにねじ込まれるように構成されている、請求項５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項7】

前記複数のシャトルの各々は、前記トラックに横方向に嵌合するように構成されている、請求項５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項8】

前記複数のシャトルのうちの後続の１つがそれぞれ、前記複数のシャトルの先行する１つに取り付けられた前記複数の細長い医療器具のそれぞれの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている、請求項４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項9】

前記複数のシャトルのうちの１つがマスタシャトルであり、前記複数のシャトルのうちの別の１つがスレーブシャトルであり、前記血管内管理および追跡システムは、前記マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答して、前記スレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラをさらに含み、前記スレーブシャトルは、前記トラックに沿った前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記トラックに沿って軸方向に並進するようになっている、請求項４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項10】

前記コントローラが電気的コントローラである、請求項９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項11】

前記コントローラが機械的コントローラである、請求項９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項12】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、前記スレッドに担持され、前記各シャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに具える、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項13】

前記オンボード流体管理制御アセンブリが回転止血弁（ＲＨＶ）を含む、請求項１２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項14】

前記ＲＨＶがそれぞれのシャトルから取り外されるように構成されている、請求項１３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項15】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、前記スレッドに担持され、それぞれの細長い医療器具をその長手方向軸を中心に回転させるように作動されるように構成された回転駆動機構と、前記スレッドに担持され、前記回転駆動機構を作動させるように構成された第２のアクチュエータとを具える、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項16】

前記スレッドに担持され、前記軸方向駆動機構を前記トラックに交互に係合および係合解除するように手動で操作されるように構成されたロック機構をさらに含む、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項17】

前記少なくとも１つの細長い医療器具の各々が可撓性であり、前記少なくとも１つのシャトルの１つ以上が、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに具える、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項18】

１以上の前記座屈防止機構の各々が、それぞれの細長い医療器具が摺動可能に配置されるように構成された管状部材を具える、請求項１７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項19】

前記管状部材が、該管状部材の長さに沿って延びるスリットを有する、請求項１８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項20】

１以上の前記座屈防止機構の各々の遠位端は、ある位置に取り付けられるように構成されており、各座屈防止機構が、それぞれのシャトルが前記位置から離れるように軸方向に並進させられると長くなり、それぞれのシャトルが前記位置に向かって軸方向に並進させられると短くなるように構成されている、請求項１７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項21】

前記１以上の座屈防止機構の１つの遠位端が取り付けられる位置が、患者に対して固定された位置である、請求項２０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項22】

前記少なくとも１つのシャトルが複数のシャトルからなり、前記複数のシャトルのうちの先行する１つの座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置が、前記複数のシャトルのうちの後続の１つである、請求項２０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項23】

前記座屈防止機構が前記軸方向駆動機構を含む、請求項１７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項24】

前記第１のアクチュエータが手動アクチュエータである、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項25】

前記第１のアクチュエータがモータである、請求項１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項26】

ロボット血管内システムであって、
請求項２５に記載の血管内管理および追跡システムと、
ユーザからの手動コマンドを受け取り少なくとも１つのシャトルの各々のモータに制御信号を送信するように構成されたマスタ入力装置とを含む、ロボット血管内システム。

【請求項27】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを具える、請求項２６に記載のロボット血管内システム。

【請求項28】

血管内管理および追跡システムにおいて、
可撓性トラックと、
少なくとも１つの細長い医療器具がそれぞれ取り付け可能な少なくとも１つのシャトルであって、各々が前記可撓性トラックに機械的に結合されるように構成されている少なくとも１つのシャトルと、
前記可撓性トラックに沿って前記少なくとも１つのシャトルを軸方向に並進させるように構成されている駆動アセンブリとを具える、血管内管理および追跡システム。

【請求項29】

前記可撓性トラックが、病室環境に合わせて使用者によって輪郭付けされるように構成されている、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項30】

前記病室環境が、テーブル、ドレープ、および患者のうちの１つまたは複数を含む、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項31】

複数のトラック支持アームをさらに具え、前記トラック支持アームの各々は、処置台に固定されるように構成された一端と、前記可撓性トラックに固定されるように構成された他端とを有し、前記可撓性トラックが前記処置台の上方に吊り下げられ得るようになっている、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項32】

前記複数のトラック支持アームの各々は、前記処置台に対する各アームの他端の高さを選択するために、前記処置台に対して調節されるように構成されている、請求項３１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項33】

前記複数のトラック支持アームの他端に取り付けられた複数の脚をさらに具え、前記可撓性トラックが前記複数の脚の上に取り付けられるように構成されている、請求項３１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項34】

前記複数の脚の各々が、前記処置台に対するそれぞれの脚の高さを選択するために、前記トラック支持アームに対して調節されるように構成されている、請求項３３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項35】

前記可撓性トラックが、当該可撓性トラックの長さに沿ったチャネルを具え、前記複数の脚の各々が、前記可撓性トラックのチャネルに着脱可能に取り付けられるように構成されたクリートを具える、請求項３３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項36】

前記可撓性トラックは、前記少なくとも１つのシャトルが乗るオープンモノレールである、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項37】

前記可撓性トラックが、上から下への可撓性と、当該上から下への可撓性よりも小さい横から横への可撓性とを有する、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項38】

前記可撓性トラックが、ドレープ上に安定的に静止するように構成されたトラックラックと、トラックレールが前記ドレープの上方に持ち上げられるように前記トラックラックに取り付けられたトラックレールとを具え、前記少なくとも１つのシャトルが前記トラックレールに機械的に結合されるように構成されている、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項39】

前記トラックラックが、前記ドレープ上に安定的に載置されるように構成された細長いベースと、当該細長いベースの上に固定され、前記トラックレールが取り付けられる１または複数の台座とを具える、請求項３８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項40】

前記細長いベースが、一対の細長いフレーム部材と、前記一対の細長いフレーム部材を互いに固定する一連のクロスバーとを有する矩形フレームの形態である、請求項３９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項41】

前記可撓性トラックが、互いに取り外し可能に取り付けられるように構成された複数のトラックセグメントを含む、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項42】

前記可撓性トラックの遠位端を患者に固定するように構成された締結具をさらに含む、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項43】

前記少なくとも１つの細長い医療器具の各々が、ガイドシース、作業カテーテル、およびガイドワイヤのうちの１つである、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項44】

前記少なくとも１つのシャトルが複数のシャトルからなり、前記少なくとも１つの細長い医療器具が複数の細長い医療器具からなる、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項45】

前記複数のシャトルの各々は、前記可撓性トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように構成されている、請求項４４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項46】

前記複数のシャトルの各々が、前記可撓性トラックにねじ込まれるように構成されている、請求項４５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項47】

前記複数のシャトルの各々が、前記可撓性トラックに横方向に嵌合するように構成されている、請求項４５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項48】

前記シャトルのうちの後続の１つがそれぞれ、前記シャトルのうちの先行する１つに取り付けられた前記少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている、請求項４４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項49】

前記複数のシャトルのうちの１つがマスタシャトルであり、前記複数のシャトルのうちの別の１つがスレーブシャトルであり、前記血管内管理および追跡システムは、前記マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答して、前記スレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラをさらに含み、前記スレーブシャトルは、前記可撓性トラックに沿った前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記可撓性トラックに沿って軸方向に並進するようになっている、請求項４４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項50】

前記コントローラが電気的コントローラである、請求項４９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項51】

前記コントローラが機械的コントローラである、請求項４９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項52】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、各シャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに具える、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項53】

前記オンボード流体管理制御アセンブリが回転止血弁（ＲＨＶ）を含む、請求項５２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項54】

前記ＲＨＶがそれぞれのシャトルから取り外されるように構成されている、請求項５３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項55】

前記駆動アセンブリは、少なくとも１つの軸方向駆動機構および少なくとも１つの第１のアクチュエータを具え、前記少なくとも１つのシャトルがそれぞれ、前記少なくとも１つの軸方向駆動機構および前記少なくとも１つの第１のアクチュエータを具え、前記少なくとも１つの軸方向駆動機構の各々は、前記可撓性トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成され、前記少なくとも１つの第１のアクチュエータの各々は、それぞれの軸方向駆動機構を作動させるように構成されている、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項56】

前記駆動アセンブリは、少なくとも１つの回転駆動機構および少なくとも１つの第２のアクチュエータをさらに具え、前記少なくとも１つのシャトルがそれぞれ、前記少なくとも１つの回転駆動機構および前記少なくとも１つの第２のアクチュエータを具え、前記少なくとも１つの回転駆動機構の各々は、それぞれの細長い医療器具をそれぞれのシャトルに対してその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成され、前記少なくとも１つの第２のアクチュエータの各々は、それぞれの回転駆動機構を作動させるように構成されている、請求項５５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項57】

前記軸方向駆動機構を前記可撓性トラックに交互に係合および係合解除するように手動で操作されるように構成されたロック機構をさらに具える、請求項５５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項58】

前記少なくとも１つの細長い医療器具の各々が可撓性であり、前記少なくとも１つのシャトルの１つ以上が、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに具える、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項59】

前記少なくとも１つの座屈防止機構の各々が、それぞれの細長い医療器具が摺動可能に配置されるように構成された管状部材を具える、請求項５８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項60】

前記管状部材が、該管状部材の長さに沿って延びるスリットを有する、請求項５９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項61】

前記少なくとも１つの前記座屈防止機構の各々の遠位端は、ある位置に取り付けられるように構成されており、各座屈防止機構が、それぞれのシャトルが前記位置から離れるように軸方向に並進させられると長くなり、それぞれのシャトルが前記位置に向かって軸方向に並進させられると短くなるように構成されている、請求項５８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項62】

前記少なくとも１つの座屈防止機構の１つの遠位端が取り付けられる位置が、患者に対して固定された位置である、請求項６１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項63】

前記少なくとも１つのシャトルが複数のシャトルからなり、前記少なくとも１つの細長い医療器具が複数の細長い医療器具からなり、前記シャトルのうちの先行する１つに前記座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置は、前記シャトルのうちの後続の１つである、請求項６１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項64】

前記少なくとも１つの座屈防止機構のうちの１以上が前記駆動アセンブリを含む、請求項６１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項65】

前記駆動アセンブリは手動で作動される、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項66】

前記駆動アセンブリはモータ作動式である、請求項２８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項67】

ロボット血管内システムであって、
請求項６６に記載の血管内管理および追跡システムと、
ユーザからの手動コマンドを受け取り、前記駆動アセンブリに制御信号を送信するように構成されたマスタ入力装置とを具えることを特徴とするロボット血管内システム。

【請求項68】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを具える、請求項６７に記載のロボット血管内システム。

【請求項69】

血管内管理および追跡システムであって、
少なくとも１つの可撓性の細長い医療器具を軸方向に並進させるように構成された駆動システムと、
前記少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれが、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答して脱出するのを防止するように構成された少なくとも１つの座屈防止機構とを具え、前記少なくとも１つの座屈防止機構のそれぞれが、それぞれの細長い医療器具の軸方向の並進に応答して、交互に巻き取りおよび繰り出しされるように構成された軸方向分割シースを含み、当該軸方向分割シースが、巻き取られたときに扁平状態になるように構成された扁平の近位部分と、繰り出されたときに管状状態になるように構成された管状の遠位部分と、当該管状の遠位部分においてそれぞれの細長い医療器具をその中に摺動可能に受容するように構成されたルーメンとを有することを特徴とする血管内管理および追跡システム。

【請求項70】

前記軸方向分割シースが、当該軸方向分割シースの扁平の近位部分が外力に応答してのみ扁平状態をとるように、管状の形状をとるように予め形成されている、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項71】

前記軸方向分割シースは、当該軸方向分割シースの扁平の近位部分が外力のない状態で平坦な状態のままであり、前記軸方向分割シースの管状の遠位部分が外力のない状態で管状の状態のままであるような、双安定構造を有する、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項72】

前記軸方向分割シースの扁平の近位部分が扁平化機構から近位方向に延びるように、前記軸方向分割シースを管状状態から扁平状態に移行させるように構成された扁平化機構をさらに具える、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項73】

前記扁平化機構が、前記軸方向分割シースが間に配置されるピンチローラを具える、請求項７２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項74】

前記軸方向分割シースを扁平状態から管状状態に移行させるように構成されたチューブ形成機構をさらに具え、当該チューブ形成機構は、軸方向に分割された管状の遠位部分が前記チューブ形成機構から遠位に延びるように、前記扁平機構の遠位に配置されている、請求項７２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項75】

前記チューブ形成機構が、前記軸方向分割シースが当接する円弧状のベアリング面を具える、請求項７４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項76】

前記少なくとも１つの座屈防止機構の各々が、前記ハウジング内に配置された巻き取りリールをさらに具え、当該巻き取りリールは、交互に、巻き取り時に前記軸方向分割シースの扁平の近位部分を巻き取り、繰り出し時に前記軸方向分割シースの扁平の近位部分を展開するように構成されている、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項77】

前記少なくとも１つの座屈防止機構の各々が、巻き取り時に前記軸方向分割シースの扁平の近位部分を巻き取るように前記巻き取りリールにバイアスをかけるように構成された巻き取りバイアス機構をさらに具える、請求項７６に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項78】

前記巻き取りバイアス機構が、前記巻き取りリールがアイドラプーリと一体となって回転するように、前記巻き取りリールに取り付けられたアイドラプーリと、前記軸方向分割シースの扁平の近位部分が巻き取り時に回転するように構成された駆動プーリと、前記駆動プーリの回転に応答して前記アイドラプーリが回転するように、前記アイドラプーリを前記駆動プーリに連結する駆動ベルトとを具える、請求項７７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項79】

前記アイドラプーリの直径が前記駆動プーリの直径よりも小さい、請求項７８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項80】

前記巻き取りバイアス機構が、前記巻き取りリールに巻き付けられた前記軸方向分割シースの扁平の近位部分の直線速度を、前記ハウジングに対する前記軸方向分割シースの管状の遠位部分の直線速度に一致させるように構成されたクラッチ機構をさらに具える、請求項７９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項81】

前記クラッチ機構が、前記アイドラプーリと前記駆動ベルトとの間の摩擦クラッチを含む、請求項８０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項82】

前記アイドラプーリが、前記巻き取りリールが前記軸方向分割シースの扁平の近位部分を展開するときに前記アイドラプーリがフリースピンするように、ラチェット式である、請求項７８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項83】

前記巻き取りバイアス機構が、前記軸方向分割シースが間に摩擦的に配置されるピンチローラをさらに具え、前記軸方向分割シースが巻き取られる際に前記ピンチローラが回転し、前記駆動プーリが前記ピンチローラの１つに取り付けられており、前記駆動プーリが前記１つのピンチローラと一体となって回転する、請求項７８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項84】

前記巻き取りバイアス機構が、前記軸方向分割シースの扁平の近位部分に一定の張力を加えるために前記巻き取りリールに取り付けられた引張りばねを具える、請求項７７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項85】

前記巻き取りバイアス機構が、前記軸方向分割シースの扁平の近位部分に一定の張力を加えるために前記巻き取りリールに機械的に結合されたモータを具える、請求項７７に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項86】

前記少なくとも１つの細長い医療器具の各々が、ガイドシース、作業カテーテル、およびガイドワイヤのうちの１つである、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項87】

前記駆動システムは、前記少なくとも１つの可撓性の細長い医療器具の各々をその長手方向軸を中心に回転させるように構成されている、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項88】

トラックをさらに具え、前記駆動システムが、前記トラックに機械的に結合されるように構成された少なくとも１つのシャトルを具え、当該少なくとも１つのシャトルの各々が、前記少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれの１つが取り付けられるように構成されたスレッドと、当該スレッドに担持され、前記トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構と、前記スレッドに担持され、前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１のアクチュエータとを具え、前記少なくとも１つの座屈防止機構のうちのそれぞれが、前記スレッドに担持され、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応じて前記それぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成されている、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項89】

前記トラックが可撓性である、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項90】

前記少なくとも１つのシャトルが複数のシャトルからなり、前記少なくとも１つの座屈防止機構が複数の座屈防止機構からなり、前記少なくとも１つの細長い医療器具が複数の細長い医療器具からなる、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項91】

前記シャトルのうちの後続の１つがそれぞれ、前記シャトルのうちの先行する１つに取り付けられた前記少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた少なくとも１つの細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている、請求項９０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項92】

前記複数のシャトルのうちの１つがマスタシャトルであり、前記複数のシャトルのうちの別の１つがスレーブシャトルであり、前記血管内管理および追跡システムは、前記マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答して、前記スレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラをさらに含み、前記スレーブシャトルは、前記トラックに沿った前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記トラックに沿って軸方向に並進するようになっている、請求項９０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項93】

前記コントローラが電気的コントローラである、請求項９２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項94】

前記コントローラが機械的コントローラである、請求項９２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項95】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、各シャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに具える、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項96】

前記オンボード流体管理制御アセンブリが回転止血弁（ＲＨＶ）を含む、請求項９５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項97】

前記ＲＨＶがそれぞれのシャトルから取り外されるように構成されている、請求項９６に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項98】

前記駆動アセンブリがさらに、前記スレッドに担持され、前記それぞれの細長い医療器具をそれぞれのスレッドに対してその長手方向軸を中心に回転させるように作動されるように構成された回転駆動機構と、前記スレッドに担持され、前記回転駆動機構を作動させるように構成された第２のアクチュエータとを具える、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項99】

前記軸方向駆動機構を前記トラックに交互に係合および係合解除するように手動で操作されるように構成されたロック機構をさらに具える、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項100】

前記少なくとも１つの前記座屈防止機構の各々の遠位端は、ある位置に取り付けられるように構成されており、各座屈防止機構が、それぞれのシャトルが前記位置から離れるように軸方向に並進させられると長くなり、それぞれのシャトルが前記位置に向かって軸方向に並進させられると短くなるように構成されている、請求項８８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項101】

前記少なくとも１つの座屈防止機構の１つの遠位端が取り付けられる位置が、患者に対して固定された位置である、請求項１００に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項102】

前記少なくとも１つのシャトルが複数のシャトルからなり、前記少なくとも１つの細長い医療器具が複数の細長い医療器具からなり、前記シャトルのうちの先行する１つに前記座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置は、前記シャトルのうちの後続の１つである、請求項１００に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項103】

前記少なくとも１つの座屈防止機構のうちの１以上が前記駆動システムを含む、請求項１００に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項104】

前記駆動システムが手動で作動される、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項105】

前記駆動システムがモータ作動式である、請求項６９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項106】

ロボット血管内システムであって、
請求項１０５に記載の血管内管理および追跡システムと、
ユーザからの手動コマンドを受け取り制御信号を前記駆動システムに送信するように構成されたマスタ入力装置とを含む、ロボット血管内システム。

【請求項107】

前記少なくとも１つのシャトルの各々が、前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを具える、請求項１０６に記載のロボット血管内システム。

【請求項108】

血管内管理および追跡システムであって、
トラックと、
第１の細長い医療器具を取り付けることができるスレーブシャトルであって、前記トラックに機械的に結合されるように構成されている、スレーブシャトルと、
第２の細長い医療器具を取り付けることができるマスタシャトルであって、前記トラックに機械的に結合されるように構成されている、マスタシャトルと、
前記トラックに沿って前記スレーブシャトルを軸方向並進させるように作動されるように構成されている第１の軸方向駆動機構と、
前記トラックに沿った手動による前記マスタシャトルの軸方向並進に応答して、前記トラックに沿った前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記スレーブシャトルが前記トラックに沿って軸方向並進するように、前記第１の軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラとを具えることを特徴とする血管内管理および追跡システム。

【請求項109】

前記コントローラが電気的コントローラである、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項110】

さらに、前記トラックに対する前記マスタシャトルの位置を示すエンコーダと、
当該エンコーダを読み取り、前記トラックに対するマスタシャトルの位置を示す電気信号を出力するように構成された１または複数のセンサとをさらに具え、
前記電気的コントローラが、前記電気信号に基づいて前記第１の軸方向駆動機構を制御するように構成されている、請求項１０９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項111】

前記エンコーダが前記トラックに沿って配置され、前記１以上のセンサが前記マスタシャトル上に配置される、請求項１１０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項112】

前記エンコーダが、前記トラックの長さに沿って延びる一連の基準要素を含み、前記１以上のセンサが、前記基準要素を読み取るように構成された基準要素リーダを含む、請求項１１１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項113】

前記コントローラが機械的コントローラである、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項114】

前記スレーブシャトルがさらに、前記トラック上に乗るように構成された第１のスレッドを具え、前記第１の軸方向駆動機構が、前記第１のスレッドに担持され、前記トラックに沿って前記スレーブシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成されており、
前記マスタシャトルが、前記トラック上に乗るように構成された第２のスレッドと、当該第２のスレッドに担持され、前記トラックに沿って前記マスタシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された第２の軸方向駆動機構とを具え、
前記機械的コントローラが、前記第１および第２の軸方向駆動機構の間に機械的に結合された制御シャフトを含む、請求項１１３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項115】

前記マスタシャトルが、前記第２のスレッドに担持され、前記第２の軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータをさらに具える、請求項１１４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項116】

前記スレーブシャトルが、前記第１のスレッドに担持され、前記第１の軸方向駆動機構を作動させるように構成された別の手動アクチュエータをさらに具える、請求項１１５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項117】

前記制御シャフトは、前記第１および第２の軸方向駆動機構の間に着脱可能に機械的に結合されるように構成されている、請求項１１４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項118】

前記制御シャフトは、前記第１および第２の軸方向駆動機構の間に機械的に結合されるように構成されており、前記制御シャフトと、前記スレーブシャトルおよび前記マスタシャトルのうちの一方とが一体に軸方向に並進されるように構成され、一方、前記制御シャフトと、前記スレーブシャトルおよび前記マスタシャトルのうちの他方とが互いに相対的に軸方向に並進されるように構成される、請求項１１４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項119】

前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの一方が前記マスタシャトルであり、前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの他方が前記スレーブシャトルである、請求項１１８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項120】

前記制御シャフトは、前記第２の軸方向駆動機構の作動に応答してその長手方向軸を中心に回転するように構成され、前記第１の軸方向駆動機構は、前記制御シャフトのその長手方向軸を中心とする回転に応答して作動するように構成されている、請求項１１８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項121】

前記第１の軸方向駆動機構が第１のウォームドライブを含み、前記第２の軸方向駆動機構が第２のウォームドライブを含み、前記制御シャフトが前記第１および第２のウォームドライブの間に作動可能に結合されている、請求項１２０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項122】

前記第１のウォームドライブが、前記スレーブシャトル内に取り外し可能に配置されている、請求項１２１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項123】

前記第１のウォームドライブが第１のウォームスクリュと第１のウォームギアとを含み、前記第２のウォームドライブが第２のウォームスクリュと第２のウォームギアとを含み、前記制御シャフトが前記第１および第２のウォームスクリュの間に作動可能に結合され、前記第１のウォームギアが前記第１の手動アクチュエータと前記第１のウォームスクリュとの間に動作可能に結合され、前記第２のウォームギアが前記第２のウォームスクリュと前記トラックとの間に動作可能に結合される、請求項１２１に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項124】

前記マスタシャトルが、前記スレッドに担持され、前記第２の軸方向駆動機構を作動させるように構成された回転可能な手動アクチュエータをさらに具え、前記第２のウォームギアが、前記回転可能な手動アクチュエータと前記トラックとの間に動作可能に結合される、請求項１２３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項125】

前記第１および第２のウォームスクリュの各々が、前記制御シャフトが通して配置されるように構成されたボアを有し、前記第１および第２のウォームスクリュのボアと前記制御シャフトの外周とがキー止めされる、請求項１２３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項126】

前記第１および第２のウォームスクリュが異なるピッチを有する、請求項１２３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項127】

前記第１および第２のウォームスクリュが反対のピッチを有する、請求項１２３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項128】

前記スレーブシャトルが、前記スレーブシャトルに対してその長手方向軸を中心に前記第１の細長い医療器具を回転させるように作動するように構成された第１の回転駆動機構を含み、
前記マスタシャトルが、前記マスタシャトルに対してその長手方向軸を中心に前記第２の細長い医療器具を回転させるように作動するように構成された第２の回転駆動機構を含む、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項129】

前記スレーブシャトルは、軸方向並進比にしたがって、前記トラックに沿って前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記トラックに沿って軸方向に並進される、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項130】

前記軸方向並進比が負の軸方向並進比である、請求項１２９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項131】

前記第１および第２の細長い医療器具の一方がステント展開カテーテルであり、前記第１および第２の細長い医療器具の他方が、前記ステント展開カテーテル内に配置され前記ステント展開カテーテル内のステントに取り付けられたプッシャ部材である、請求項１３０に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項132】

前記軸方向並進比が正の軸方向並進比である、請求項１２９に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項133】

前記軸方向移行比が１である、請求項１３２に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項134】

前記スレーブシャトルは、前記マスタシャトルから所定の距離で、前記トラックに沿って前記マスタシャトルの軸方向並進と同期して前記トラックに沿って軸方向並進される、請求項１３３に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項135】

前記スレーブシャトルは、前記スレーブシャトルが前記マスタシャトルから所定の距離になるまで、前記マスタシャトルが前記トラックに沿って軸方向に並進するのに合わせて、前記トラックに沿って軸方向に並進しない、請求項１３４に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項136】

前記第１の細長い医療器具がカテーテルであり、前記第２の細長い医療器具がガイドワイヤである、請求項１３５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項137】

前記第１の細長い医療器具がステントリバーであり、前記第２の細長い医療器具がカテーテルである、請求項１３５に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項138】

前記マスタシャトルが、前記トラック上を走行するように構成されたスレッドをさらに具え、前記第１の軸方向駆動機構および前記手動アクチュエータが前記スレッドに担持される、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項139】

前記トラックが可撓性である、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項140】

前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの各々は、前記トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように構成されている、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項141】

前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの一方が後続シャトルであり、前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの他方が先行シャトルであり、前記マスタシャトルは、先行シャトルに取り付けられた前記第１および第２の細長い医療器具のそれぞれの一方の遠位端を受容するように構成され、前記先行シャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、前記後続シャトルに取り付けられた第１および第２の細長い医療器具のそれぞれの一方内に同軸配置されるように構成される、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項142】

前記第１および第２の細長い医療器具の各々が可撓性であり、前記マスタシャトルおよび前記スレーブシャトルの少なくとも一方が、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに具える、請求項１０８に記載の血管内管理および追跡システム。

【請求項143】

同軸血管内アセンブリの複数の細長い医療器具を互いに相対的に軸方向に並進させ、かつロボット的に回転移動させるように構成されたロボット血管内管理および追跡システムと共に使用するための制御ステーションであって、該制御ステーションは、
長手方向軸に沿って手動で軸方向に並進され、かつ前記長手方向軸を中心として手動で回転移動されるように構成された制御要素のリニアアレイを含むマスタ入力装置と、
前記長手方向軸に沿った前記制御要素のリニアアレイの各々の手動による軸線方向の並進に応答して前記細長い医療器具の各々を軸方向に並進させ、前記長手方向軸を中心とした前記制御要素のリニアアレイの各々の手動による回転移動に応答して前記細長い医療器具の各々を回転移動させるように前記ロボット血管内管理および追跡システムに命令することにより、前記制御要素のリニアアレイの各々を前記細長い医療器具に動作可能に連結するように構成された少なくとも１つのプロセッサとを具えることを特徴とする制御ステーション。

【請求項144】

前記制御要素はそれぞれ円筒形である、請求項１４３に記載の制御ステーション。

【請求項145】

前記円筒形の制御要素が異なる直径を有する、請求項１４３に記載の制御ステーション。

【請求項146】

患者の血管系内で前進したときに前記細長い医療器具の各々に加えられる力を検出するように構成された少なくとも１つの力フィードバックセンサと、
オペレータが前記制御要素の各々を手動で軸方向に並進させ、手動で回転移動させたときに触覚フィードバックを前記オペレータの手に伝達するように構成された触覚インターフェースとをさらに具える、請求項１４３に記載の制御ステーション。

【請求項147】

前記触覚インターフェースは、前記マスタ入力装置を介して前記オペレータの手に触覚フィードバックを伝達するように構成される、請求項１４６に記載の制御ステーション。

【請求項148】

前記触覚インターフェースが１以上の触覚フィードバックグローブを含む請求項１４６に記載の制御ステーション。

【請求項149】

前記触覚インターフェースは、１つまたは複数の超音波パッドを具える、請求項１４６に記載の制御ステーション。

【請求項150】

前記マスタ入力装置はレールを具え、前記制御要素は前記レール上に軸方向および回転方向に摺動可能に配置された物理的制御要素である、請求項１４３に記載の制御ステーション。

【請求項151】

さらに、センサアセンブリであって、前記長手方向軸に沿った前記制御要素の各々の手動の軸方向並進を検出し、前記長手方向軸を中心とした前記制御要素の各々の手動の回転移動を検出し、前記長手方向軸に沿った前記制御要素の各々の検出された軸方向移動を示す信号と、前記制御要素のそれぞれの前記長手方向軸に沿った検出された軸方向並進を示す信号と、前記制御要素のそれぞれの前記長手方向軸に沿った検出された回転移動を示す信号とを出力するように構成されたセンサアセンブリを具え、前記少なくとも１つのプロセッサが、前記センサアセンブリによって出力された制御信号に応答して、前記細長い医療器具の各々を軸方向並進させかつ回転移動させるように前記ロボット血管内管理および追跡システムに命令するように構成される、請求項１５０に記載の制御ステーション。

【請求項152】

前記センサアセンブリが受動部品と少なくとも１つの能動部品とを含み、前記受動部品が前記制御要素に取り付けられ、前記少なくとも１つの能動部品が前記制御要素から外れた配置される、請求項１５１に記載の制御ステーション。

【請求項153】

前記少なくとも１つの能動部品は、前記受動部品に隣接してそれぞれ前記レール内に取り付けられた複数の能動部品を含む、請求項１５２に記載の制御ステーション。

【請求項154】

請求項１５２記載の制御ステーションにおいて、前記受動部品は、前記制御要素のそれぞれの外周に取り付けられた基準要素を含むことを特徴とする制御ステーション。

【請求項155】

前記受動部品は、前記制御要素にそれぞれ取り付けられた複数の受動電磁トランスポンダを含み、前記少なくとも１つの能動部品は電磁トランシーバを含む、請求項１５２に記載の制御ステーション。

【請求項156】

前記少なくとも１つの能動部品を包含するセンサボックスをさらに含み、前記受動部品が、前記制御要素上に片持ち支持された複数の機械的アームを含み、前記機械的アームの自由端が、前記センサボックス内の前記少なくとも１つの能動部品と動作可能に相互作用するように構成されている、請求項１５２に記載の制御ステーション。

【請求項157】

前記制御要素上をそれぞれ所定の位置にスライドさせるように構成された複数の使い捨ての滅菌制御要素カバーをさらに含む、請求項１５０に記載の制御ステーション。

【請求項158】

前記滅菌制御要素カバーが、隣接する制御要素間を汚染流体が移動しないように、隣接する制御要素間にスライド式流体シールが形成されるように、互いに重なり合うように構成される、請求項１５７に記載の制御ステーション。

【請求項159】

前記制御要素は仮想の制御要素である、請求項１４３に記載の制御ステーション。

【請求項160】

請求項１５９に記載の制御ステーションにおいて、前記マスタ入力装置は、前記仮想制御要素の対話型３Ｄ表現を表示するように構成された三次元（３Ｄ）タッチスクリーンを具えることを特徴とする制御ステーション。

【請求項161】

前記３Ｄタッチスクリーンは円弧状の断面を有し、前記仮想制御要素は円弧状である、請求項１６０に記載の制御ステーション。

【請求項162】

前記３Ｄタッチスクリーンは円筒形であり、前記仮想制御要素は円筒形である、請求項１６０に記載の制御ステーション。

【請求項163】

前記仮想制御要素を三次元（３Ｄ）環境で表示するように構成されたヘッドマウント拡張現実（ＸＲ）システムをさらに含む、請求項１５９に記載の制御ステーション。

【請求項164】

前記仮想制御要素を表示するように構成された二次元（２Ｄ）表示スクリーンをさらに含む、請求項１５９に記載の制御ステーション。

【請求項165】

前記仮想制御要素を三次元（３Ｄ）環境に投影するように構成されたホログラフィックマシンをさらに含む、請求項１５９に記載の制御ステーション。

【請求項166】

前記仮想制御要素と仮想的に相互作用しながらオペレータによって行われたハンドジェスチャをキャプチャするように構成されたジェスチャ監視システムをさらに含む、請求項１５９に記載の制御ステーション。

【請求項167】

請求項１４３の制御ステーションと、
請求項１４３のロボット血管内管理および追跡システムとを含むことを特徴とするロボット血管内システム。

【請求項168】

前記ロボット血管内管理および追跡システムが、
トラックと、
複数の細長い医療器具がそれぞれ取り付けられ得る複数のシャトルとを具え、少なくとも１つのシャトルの各々は、前記トラックに機械的に結合されるように構成され、前記トラック上に乗るように構成されたスレッドと、当該スレッドに担持され、前記トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構と、前記スレッドに担持され、前記軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１の軸方向モータと、前記スレッドに担持され、前記細長い医療器具をそれぞれその長手方向軸を中心に回転させるように作動させるように構成された回転駆動機構と、前記スレッドに担持され、前記回転駆動機構を作動させるように構成された第２のモータとを具える、請求項１６７に記載のロボット血管内システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に血管内カテーテルおよび血管内処置に関し、より具体的には同軸血管内アセンブリを管理および制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

血管内医療器具の使用は、多くの種類の血管疾患の診断および／または治療のための効果的な方法となっている。一般に、適切な血管内デバイスが患者の血管系に挿入され、血管系を通って所望の標的部位まで誘導される。この方法を用いて、冠動脈、脳血管、末梢血管など、患者の血管系のほぼすべての標的部位にアクセスすることができる。

【0003】

従来の血管内治療では、ガイドシースがイントロデューサを介して患者の大腿動脈に挿入され、血管内標的部位の近傍に配置される。その後、ガイドワイヤがガイドシースに挿入され、患者の動脈系を通してガイドワイヤが血管内標的部位に到達するまで操作される。その後、ガイドワイヤに沿って作業カテーテルを移動させ、作業カテーテルの遠位端が血管内標的部位の近傍に位置するようにする。その後、血管内標的部位で診断および／または介入処置を行うために、作業カテーテルを操作することができる。カテーテルやガイドワイヤの操作には、通常、患者の曲がりくねった血管系を容易に通過させるために、これらの器具を手動で前進させたり回転させたりする必要がある。回転止血弁（ＲＨＶ）は通常、流体マニホールドと各カテーテルとの間に使用され、カテーテルに流体を供給し、カテーテル操作中のカテーテルの回転を可能にすると同時に、カテーテルを介した血液の逆流を防ぐ。

【0004】

このような血管内処置を確実かつ正確に行うことは、非常に面倒な作業であり、かなりの時間と熟練を要し、外科医に高度の疲労をもたらす可能性がある。このような血管内手術は、通常、外科医が患者の解剖学的構造に対するカテーテルやガイドワイヤの配置を視覚化できるように透視下で行われるため、外科医が多くのカテーテル手術を行う場合、長期にわたってかなりの放射線照射を受けることになる。

【0005】

血管内デバイスの正確で堅牢な制御を容易にし、外科医への放射線照射リスクを低減するために、血管内デバイスを操作する（例えば、血管内デバイス同士を相互に追跡する）ための数多くのロボット血管内システムが提案され、一部は臨床現場で実施されている。一般に、このようなロボット血管内システムは、（機械的な代理として）マスタ入力装置に（例えば、ジョイスティックや手術医が操作する他のコントローラを介して）入力コマンドの形で指示入力を行い、このようなロボット血管内システムのスレーブ装置のための動作命令にこれらの指示入力を変換して、血管内デバイスを操作する。ロボット血管内システムのための完全自動化されたアルゴリズムおよび／または拡張動作がいくつか提案されており、例えば、ガイドワイヤ・ドッターの追加、血管内デバイスの捻りや引き込み、あるいは複数の血管内デバイスの同時移動（例えば、ステントを展開するためのカテーテルとデリバリーワイヤの移動）などがある。

【0006】

ロボット血管内システムの出現により、カテーテル、ガイドワイヤ、回転止血弁、流体マニホールドなど、テーブル上のすべての機器が必然的にロボットシステムのコンポーネントによって整理され、あるいは組み込まれるため、作業領域ははるかに合理的かつ効率的になった。しかしながら、公知のロボット血管内システムは、手術台の上に延びて血管内デバイスを操作するアームを使用する。公知のロボットシステムは大型で、操作が不器用で、製造コストが比較的高い。さらに、手術部位にロボットが存在することは、特にロボットが大きい場合に問題があり、手術中に患者へのアクセスを妨げる可能性がある。

【0007】

さらに、可撓性のカテーテルを前進させる際にカテーテルが脱落するのを防ぐため、現在のロボットシステムでは摩擦ローラによる前進やその他の駆動システムを使用する傾向があるが、この場合、かなりの長さのカテーテルをアクセスに使用できなくする必要があり、カテーテルのスタックアップの問題を引き起こす可能性がある。現在のほとんどのカテーテルは、可変型ロボット血管内システムをフルに活用するために、使用できない長さ（すなわち、１本のＲＨＶの長さ）が最小限となるように設計されているため、カスタム長さのカテーテルが必要になったり、現在のカテーテルロボットシステムとの長さの互換性の問題から特定の血管内処置が除外されたりすることがある。

【0008】

また、すべての血管内治療が、完全な遠隔操作（すなわち、マスタ入力装置への入力コマンドを遠隔提供すること）で行われるのが最善ではない。多くの状況では、血管内デバイスの手動操作が必要であるか、あるいは非常に望ましい。しかし、既知のロボットシステムは、血管内デバイスを搭載した状態では、望んだ場合や緊急時に必要な手動操作（血管内デバイスを直接手で操作すること）に容易にアクセスできず、さまざまなカテーテルワークフローに動的に適応することが容易ではない。他の状況において、血管内処置中に血管内デバイスの一部を手動で操作することが必要となるか非常に好ましいが、同じ血管内処置中において血管内デバイスの他の部分は自動操作される必要があるか非常に好ましいという場合がある。しかしながら、既知のロボットシステムは、このような手動／自動のハイブリッドモードで動作することはできない。対照的に、純粋な手動システムは、所望の医療処置を行うために、しばしば２人の人間（例えば、医師と訓練された助手）が異なる血管内デバイスを同期して手動操作する必要がある。

【0009】

したがって、様々な病院環境およびカテーテルワークフローに合わせて簡単にセットアップおよびカスタマイズでき、カテーテルの脱落を防止し、比較的安価で、標準化された長さのカテーテルで使用でき、ロボット操作から手動操作に容易に変更でき、および／または手動／自動のハイブリッドモードで操作できる、改良された血管内管理および追跡システムが必要とされている。

【発明の概要】

【0010】

本発明の第１の態様によれば、血管内管理および追跡システムは、トラック（可撓性であってもなくてもよい）と、少なくとも１つの細長い医療器具（例えば、ガイドシース、作業カテーテル、および／またはガイドワイヤ）をそれぞれ取り付けることができる少なくとも１つのシャトルとを具える。各シャトルは、トラックに機械的に結合されるように構成され、トラックに乗るように構成されたスレッドと、当該スレッドに担持され、トラックに沿って各シャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成された軸方向駆動機構と、スレッドに担持され、軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１のアクチュエータ（例えば、手動アクチュエータまたはモータ）とを具える。シャトルの各々は、スレッドに担持されそれぞれの細長い医療器具をその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成された回転駆動機構と、スレッドに担持され、回転駆動機構を作動させるように構成された第２のアクチュエータ（例えば、手動アクチュエータ又はモータ）とを任意に含み得る。

【0011】

一実施形態では、血管内管理および追跡システムは、複数の細長い医療器具がそれぞれ取り付けられる複数のシャトルを具える。この実施形態では、複数のシャトルの各々は、トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように、例えば、トラックにねじ込まれるか、トラックに横方向に嵌合されるように構成され得る。この実施形態では、複数のシャトルのうちの後続の１つはそれぞれ、複数のシャトルの先行する１つに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている。任意の一実施形態では、複数のシャトルの１つをマスタシャトルとし、複数のシャトルのうちの別の１つをスレーブシャトルとすることができる。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答してスレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラ（例えば、電気的コントローラまたは機械的コントローラ）をさらに含み、スレーブシャトルがトラックに沿ってマスタシャトルの軸方向移動と同期してトラックに沿って軸方向に移動する。

【0012】

別の実施形態では、シャトルのそれぞれは、スレッドに担持され、それぞれのシャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに含む。この実施形態では、オンボード流体管理制御アセンブリはそれぞれのシャトルから取り外せるように構成された回転止血弁（ＲＨＶ）を含み得る。

【0013】

さらに別の実施形態では、血管内管理および追跡システムは、スレッドに担持され、手動で操作されて軸方向駆動機構をトラックに交互に係合および係合解除するように構成されたロック機構をさらに含んでいる。
さらに別の実施形態では、細長い医療器具のそれぞれは可撓性であり、１つまたは複数のシャトルのそれぞれは、それぞれの細長い医療器具に加わる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに含む。座屈防止機構の各々は、それぞれの細長い医療器具が摺動可能に配置されるように構成された管状部材を含み得る。このような管状部材は、管状部材の長さに沿って延びるスリットを有し得る。この実施形態では、座屈防止機構のそれぞれの遠位端は、所定位置に固定されるように構成されており、座屈防止機構のそれぞれは、それぞれのシャトルがその位置から離れる方向に軸方向移動すると長くなり、それぞれのシャトルがその位置に向かう方向に軸方向移動すると短くなるように構成されている。座屈防止機構の１つの遠位端が固定される位置は、患者に対して固定された位置であり得る。血管内管理および追跡システムが複数のシャトルを含む場合、複数のシャトルのうちの先行する１つのシャトルの座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置は、複数のシャトルのうちの後続の１つであり得る。一実施形態では、座屈防止機構は軸方向駆動機構を含む。

【0014】

ロボット血管内システムは、前述の血管内管理および追跡システムと、ユーザからの手動コマンドを受信し各シャトルのモータに制御信号を送信するように構成されたマスタ入力装置とを含み得る。ロボット血管内システムにおいて、シャトルの各々は、軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを任意に含み得る。

【0015】

本発明の第２の態様によれば、血管内管理および追跡システムは、可撓性のトラックと、少なくとも１つの細長い医療器具（例えば、ガイドシース、作業カテーテル、および／またはガイドワイヤ）をそれぞれ取り付けることができる少なくとも１つのシャトルとを具える。一実施形態では、可撓性トラックは、上から下への可撓性と、当該上から下への可撓性よりも小さい横から横への可撓性とを有し得る。任意の実施形態では、可撓性トラックは、互いに取り外し可能に取り付けられるように構成された複数の可撓性トラックセグメントを含む。各シャトルは、トラックに機械的に結合されるように構成されている。一実施形態では、可撓性トラックはシャトルが乗るオープンモノレールである。

【0016】

血管内管理および追跡システムは、可撓性トラックに沿ってシャトルを軸方向に並進させるように構成された駆動アセンブリ（例えば、手動作動またはモータ作動）をさらに含む。一実施形態では、可撓性トラックは、病室環境（例えば、テーブル、ドレープ、および患者のうちの１つ以上）に対してユーザによって輪郭付けられるように構成されている。血管内管理および追跡システムは、可撓性トラックの遠位端を患者に固定するように構成された締結具をさらに含み得る。一実施形態では、駆動アセンブリは、少なくとも１つの軸方向駆動機構と少なくとも１つの第１のアクチュエータとを含む。シャトルはそれぞれ、軸方向駆動機構と少なくとも１つの第１のアクチュエータを含む。軸方向駆動機構の各々は、可撓性トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成することができ、第１のアクチュエータの各々は、それぞれの軸方向駆動機構を作動させるように構成することができる。この実施形態では、駆動アセンブリは、少なくとも１つの回転駆動機構と少なくとも１つの第２のアクチュエータをさらに含み得る。シャトルはそれぞれ、回転駆動機構と少なくとも１つの第２アクチュエータを含む。回転駆動機構のそれぞれは、それぞれの細長い医療器具をそれぞれのシャトルに対してその長手方向軸を中心に回転させるように作動されるように構成することができ、第２のアクチュエータのそれぞれは、それぞれの回転駆動機構を作動させるように構成することができる。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、軸方向駆動機構を可撓性トラックに交互に係合および係合解除するために手動で操作されるように構成されたロック機構をさらに含み得る。

【0017】

一実施形態では、血管内管理および追跡システムは、複数のトラック支持アームをさらに具える。複数のトラック支持アームのそれぞれは、処置台に固定されるように構成された一端と、トラックが処置台の上方に吊り下げられるように、トラックに固定されるように構成された他端とを有する。この実施形態において、複数のトラック支持アームの各々は、処置台に対するそれぞれのアームの他端の高さを選択するために、処置台に対して調節されるように構成され得る。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、複数のトラック支持アームの他端に取り付けられた複数の脚をさらに含むことができ、可撓性トラックは複数の脚の上に取り付けられるように構成することができる。複数の脚の各々は、処置台に対するそれぞれの脚の高さを選択するために、トラック支持アームに対して調節されるように構成され得る。可撓性トラックは、可撓性トラックの長さに沿ったチャネルを具えることができ、複数の脚の各々は、可撓性トラックのチャネルに着脱自在に取り付けられるように構成されたクリートを含むことができる。

【0018】

別の実施形態では、可撓性トラックは、ドレープ上に安定的に載置されるように構成されたトラックラックと、トラックレールがドレープの上方に上昇するように、トラックラックに取り付けられたトラックレールとを具える。シャトルはトラックレールに機械的に結合されるように構成されている。この実施形態では、トラックラックは、ドレープ上に安定的に載置されるように構成された細長いベースと、細長いベースの上に取り付けられ、トラックレールが固定される１以上の台座とを具え得る。細長いベースは、一対の細長いフレーム部材と、一対の細長いフレーム部材を互いに固定する一連のクロスバーとを有する矩形フレームの形態であり得る。

【0019】

さらに別の実施形態では、血管内管理および追跡システムは、複数の細長い医療器具がそれぞれ取り付けられる複数のシャトルを具える。この実施形態では、複数のシャトルの各々は、可撓性トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように、例えば、可撓性トラックにねじ込まれるか、可撓性トラックに横方向に嵌合されるように構成され得る。この実施形態では、複数のシャトルのうちの後続の１つはそれぞれ、複数のシャトルの先行する１つに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている。任意の一実施形態では、複数のシャトルの１つをマスタシャトルとし、複数のシャトルのうちの別の１つをスレーブシャトルとすることができる。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答してスレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラ（例えば、電気的コントローラまたは機械的コントローラ）をさらに含み、スレーブシャトルが可撓性トラックに沿ってマスタシャトルの軸方向移動と同期して可撓性トラックに沿って軸方向に移動する。

【0020】

さらに別の実施形態では、シャトルのそれぞれは、スレッドに担持され、それぞれのシャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに含む。この実施形態では、オンボード流体管理制御アセンブリは、それぞれのシャトルから取り外せるように構成された回転止血弁（ＲＨＶ）を含み得る。

【0021】

さらに別の実施形態では、細長い医療器具のそれぞれは可撓性であり、１つまたは複数のシャトルのそれぞれは、それぞれの細長い医療器具に加わる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに含む。座屈防止機構の各々は、それぞれの細長い医療器具が摺動可能に配置されるように構成された管状部材を含み得る。このような管状部材は、管状部材の長さに沿って延びるスリットを有し得る。この実施形態では、座屈防止機構のそれぞれの遠位端は、所定位置に固定されるように構成され、座屈防止機構のそれぞれは、それぞれのシャトルがその位置から離れる方向に軸方向移動すると長くなり、それぞれのシャトルがその位置に向かう方向に軸方向移動すると短くなるように構成され得る。座屈防止機構の１つの遠位端が固定される位置は、患者に対して固定された位置であり得る。血管内管理および追跡システムが複数のシャトルを含む場合、複数のシャトルのうちの先行する１つのシャトルの座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置は、複数のシャトルのうちの後続の１つであり得る。一実施形態では、座屈防止機構はドライバアセンブリを具える。

【0022】

ロボット血管内システムは、前述の血管内管理および追跡システムと、ユーザからの手動コマンドを受信し各シャトルのモータに制御信号を送信するように構成されたマスタ入力装置とを含み得る。ロボット血管内システムにおいて、シャトルの各々は、軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを任意に含み得る。

【0023】

本発明の第３の態様によれば、血管内管理および追跡システムは、少なくとも１つの可撓性の細長い医療器具（例えば、ガイドシース、作業カテーテル、および／またはガイドワイヤ）を軸方向に並進させ、任意に可撓性の細長い医療器具の各々をその長手方向軸を中心に回転させるように構成されたドライバシステム（例えば、手動作動式またはモータ作動式）を具える。血管内管理および追跡システムは、それぞれの細長い医療器具に加えられた軸方向の圧縮に応答して、それぞれの細長い医療器具の１つが脱出するのを防止するように構成された少なくとも１つの座屈防止機構をさらに具える。座屈防止機構の各々は、それぞれの細長い医療器具の軸方向移動に応答して、交互に巻かれたり広げられたりする（furled and unfurled）ように構成された軸方向分割シースを具える。軸方向分割シースは、巻かれたときに平坦な状態をとるように構成された扁平の近位部分と、広げられたときに管状状態をとるように構成された管状の遠位部分と、当該管状遠位部分においてその中にそれぞれの細長い医療器具をスライド可能に受容するように構成されたルーメンとを有する。

【0024】

一実施形態では、軸方向分割シースは、軸方向分割シースの扁平の近位部分が外力に応答してのみ平坦な状態をとるように、管状の形状をとるように予め形成されている。別の実施形態では、軸方向分割シースは、軸方向分割シースの扁平の近位部分が外力のない状態で平坦な状態のままであり、軸方向分割シースの管状の遠位部分が外力のない状態で管状の状態のままであるような、双安定構造を有している。

【0025】

さらに別の実施形態では、血管内管理および追跡システムは、扁平化機構であって、軸方向分割シースの扁平の近位部分が扁平化機構から近位側に延びるように、軸方向分割シースを管状状態から扁平状態に移行させるように構成された扁平化機構をさらに具える。一例として、扁平化機構は、軸方向分割シースが間に配置されるピンチローラを具え得る。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、軸方向分割シースを扁平状態から管状状態に移行させるように構成されたチューブ形成機構をさらに具え得る。チューブ形成機構は、軸方向に分割された管状の遠位部分がチューブ形成機構から遠位に延びるように、扁平化機構の遠位に配置され得る。チューブ形成機構は、軸方向分割シースが当接する円弧状の当接面を含み得る。

【0026】

さらに別の実施形態では、座屈防止機構の各々は、ハウジング内に配置された巻き取りリールをさらに具える。巻き取りリールは、巻き上げ時に軸方向分割シースの扁平の近位部分を交互に巻き取り、巻き戻し時に軸方向分割シースの扁平の近位部分を展開するように構成されている。座屈防止機構の各々は、巻き上げ時に軸方向分割シースの扁平の近位部分を巻き取るように巻き取りリールにバイアスをかけるように構成された巻き取りバイアス機構をさらに含み得る。一実施例では、巻き取りバイアス機構は、軸方向分割シースの扁平の近位部分に一定の張力を加えるために巻き取りリールに取り付けられた引張りばねを具え得る。別の実施例では、巻き取りバイアス機構は、軸方向分割シースの扁平の近位部分に一定の張力を加えるために、巻き取りリールに機械的に結合されたモータを具え得る。

【0027】

別の実施例では、巻き取りバイアス機構は、巻き取りリールがアイドラプーリと一体となって回転するように、巻き取りリールに取り付けられたアイドラプーリと、軸方向分割シースの扁平の近位部分の巻き上げ時に回転するように構成された駆動プーリと、駆動プーリの回転に応答してアイドラプーリが回転するように、アイドラプーリを駆動プーリに結合する駆動ベルトとを具え得る。アイドラプーリの直径は、駆動プーリの直径よりも小さくあり得る。アイドラプーリは、任意にラチェット式であって、巻き取りリールが軸方向分割シースの扁平の近位部分を広げるときにアイドラプーリがフリースピンするようになっていてもよい。この実施例では、巻き取りバイアス機構は、巻き取りリールに巻き付けられた軸方向分割シースの扁平の近位部分の直線速度を、ハウジングに対する軸方向分割シースの管状の遠位部分の直線速度に一致させるように構成されたクラッチ機構（例えば、アイドラプーリと駆動ベルトとの間の摩擦クラッチ）をさらに含んでもよい。この実施例では、巻き取りバイアス機構は、軸方向分割シースが巻き上げられるときにピンチローラが回転するように、軸方向分割シースが間に摩擦的に配置されるピンチローラをさらに含むことができる。この場合、一方のピンチローラにプーリを固定し、駆動プーリが一方のピンチローラと一体回転するようにしてもよい。

【0028】

さらに別の実施形態では、血管内管理および追跡システムはトラック（可撓性であってもなくてもよい）をさらに具え、駆動システムはトラックに機械的に結合されるように構成された少なくとも１つのシャトルを具える。この実施形態では、シャトルの各々は、細長い医療器具のそれぞれの１つが取り付けられるように構成されたスレッドと、スレッドに担持され、トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構と、スレッドに担持され、軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１のアクチュエータとを具える。シャトルの各々は、スレッドに担持されそれぞれの細長い医療器具をその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成された回転駆動機構と、スレッドに担持され、回転駆動機構を作動させるように構成された第２のアクチュエータ（例えば、手動アクチュエータ又はモータ）とを任意に含み得る。座屈防止機構のそれぞれは、スレッドに担持され、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応じて、それぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成されている。

【0029】

この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、複数の細長い医療器具がそれぞれ取り付けられる複数のシャトルを具え得る。複数のシャトルの各々は、トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように、例えば、トラックにねじ込まれるか、トラックに横方向に嵌合されるように構成され得る。複数のシャトルのうちの後続の１つはそれぞれ、複数のシャトルの先行する１つに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの遠位端をスライド可能に受容するように構成されており、先行するシャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続のシャトルに取り付けられた複数の細長い医療器具のそれぞれの１つの中に同軸に配置されるようになっている。任意の一実施形態では、複数のシャトルの１つをマスタシャトルとし、複数のシャトルのうちの別の１つをスレーブシャトルとすることができる。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、マスタシャトルの軸方向駆動機構の作動に応答してスレーブシャトルの軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラ（例えば、電気的コントローラまたは機械的コントローラ）をさらに含み、スレーブシャトルがトラックに沿ってマスタシャトルの軸方向移動と同期してトラックに沿って軸方向に移動する。

【0030】

本実施形態では、シャトルのそれぞれは、スレッドに担持され、それぞれのシャトルに取り付けられた細長い医療器具に流体結合されるように構成されたオンボード流体管理制御アセンブリをさらに含み得る。オンボード流体管理制御アセンブリは、それぞれのシャトルから取り外せるように構成された回転止血弁（ＲＨＶ）を含み得る。本実施形態では、血管内管理および追跡システムは、スレッドに担持され、手動で操作されて軸方向駆動機構をトラックに交互に係合および係合解除するように構成されたロック機構をさらに含み得る。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、軸方向駆動機構をトラックに交互に係合および係合解除するために手動で操作されるように構成されたロック機構をさらに含み得る。

【0031】

この実施形態では、座屈防止機構のそれぞれの遠位端は、所定位置に固定されるように構成され、座屈防止機構のそれぞれは、それぞれのシャトルがその位置から離れる方向に軸方向移動すると長くなり、それぞれのシャトルがその位置に向かう方向に軸方向移動すると短くなるように構成され得る。座屈防止機構の１つの遠位端が固定される位置は、患者に対して固定された位置であり得る。血管内管理および追跡システムが複数のシャトルを含む場合、複数のシャトルのうちの先行する１つのシャトルの座屈防止機構の遠位端が取り付けられる位置は、複数のシャトルのうちの後続の１つであり得る。一実施形態では、座屈防止機構はドライバシステムを具える。

【0032】

ロボット血管内システムは、前述の血管内管理および追跡システムと、ユーザからの手動コマンドを受信し各シャトルのモータに制御信号を送信するように構成されたマスタ入力装置とを含み得る。ロボット血管内システムにおいて、シャトルの各々は、軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータを任意に含み得る。

【0033】

本発明の第４の態様によれば、血管内管理および追跡システムは、トラック（可撓性であってもなくてもよい）と、第１の細長い医療器具を取り付けることができるスレーブシャトルと、第２の細長い医療器具を取り付けることができるマスタシャトルとを具える。スレーブシャトルとマスタシャトルは、トラックに機械的に結合されるように構成されている。一実施形態では、マスタシャトルとスレーブシャトルのそれぞれは、トラックに取り外し可能に機械的に結合されるように構成されている。別の実施形態では、マスタシャトルおよびスレーブシャトルの一方は後続のシャトルであり、マスタシャトルおよびスレーブシャトルの他方は先行するシャトルであり、マスタシャトルは、先行シャトルに取り付けられた第１および第２の細長い医療器具のそれぞれの一方の遠位端を受容するように構成され、このとき先行シャトルに取り付けられたそれぞれの細長い医療器具が、後続シャトルに取り付けられた第１および第２の細長い医療器具のそれぞれの一方内に同軸配置されるようになっている。さらに別の実施形態では、第１および第２の細長い医療器具の各々は可撓性であり、この場合、マスタシャトルおよびスレーブシャトルの少なくとも一方の各々は、それぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構をさらに具える。

【0034】

血管内管理および追跡システムは、トラックに沿ってスレーブシャトルを軸方向に並進させるように操作れるように構成された第１の軸方向駆動機構をさらに具える。一実施形態では、マスタシャトルはトラック上を走行するように構成されたスレッドをさらに具え、第１の軸方向駆動機構と手動アクチュエータはこのスレッドに担持される。血管内管理および追跡システムはさらに、トラックに沿って手動によるマスタシャトルの軸方向移動に応答して第１の軸方向駆動機構を作動させるように構成されたコントローラを具え、ここではトラックに沿ったマスタシャトルの軸方向移動に同期してスレーブシャトルがトラックに沿って軸方向移動する。任意の実施形態では、スレーブシャトルは、スレーブシャトルに対してその長手方向軸を中心に第１の細長い医療器具を回転させるように作動するように構成された第１の回転駆動機構を含むことができ、マスタシャトルは、マスタシャトルに対してその長手方向軸を中心に第２の細長い医療器具を回転させるように操作するように構成された第２の回転駆動機構を含むことができる。

【0035】

一実施形態では、コントローラは電気コントローラである。この実施形態では、血管内管理および追跡システムは、トラックに対するマスタシャトルの位置を示すエンコーダと、当該エンコーダを読み取り、トラックに対するマスタシャトルの位置を示す電気信号を出力するように構成された１つまたは複数のセンサとをさらに含み得る。電気コントローラは、電気信号に基づいて第１の軸方向駆動機構を制御するように構成され得る。エンコーダはトラックに沿って配置することができ、センサはマスタシャトルに配置することができる。この場合、エンコーダは、トラックの長さに沿って延びる一連の基準要素（fiducial elements）を含むことができ、センサは、当該基準要素を読み取るように構成された基準要素リーダを含むことができる。

【0036】

別の実施形態では、コントローラは機械式コントローラである。この実施形態では、スレーブシャトルは、トラック上に乗るように構成された第１のスレッドをさらに含むことができ、マスタシャトルは、トラック上に乗るように構成された第２のスレッドをさらに含むことができる。第１の軸方向駆動機構は、第１のスレッドに担持され、トラックに沿ってスレーブシャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成することができ、第２の軸方向駆動機構は、第２のスレッドに担持され、トラックに沿ってマスタシャトルを軸方向に並進させるように作動するように構成することができる。マスタシャトルは、第２のスレッドに担持され、第２の軸方向駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータをさらに含むことができ、スレーブシャトルは、第１のスレッドに担持され、第１の軸方向駆動機構を作動させるように構成された別の手動アクチュエータをさらに含むことができる。機械的コントローラは、第１および第２の軸方向駆動機構の間に（例えば、着脱可能な態様で）機械的に結合された制御シャフトを具え得る。

【0037】

制御シャフトは、第１および第２の軸方向駆動機構の間に機械的に結合されるように構成されてもよく、この場合、制御シャフトと、スレーブシャトルおよびマスタシャトルのうちの一方とが一体に軸方向に並進されるように構成される一方、制御シャフトと、スレーブシャトルおよびマスタシャトルのうちの他方とが互いに相対的に軸方向に並進されるように構成される。この場合、制御シャフトは、第２の軸方向駆動機構の作動に応答してその長手方向軸を中心に回転するように構成することができ、第１の軸方向駆動機構は、制御シャフトのその長手方向軸を中心とする回転に応答して作動するように構成することができる。第１の軸方向駆動機構は第１のウォームドライブを含むことができ、第２の軸方向駆動機構は第２のウォームドライブを含むことができ、制御シャフトは、第１のウォームドライブと第２のウォームドライブとの間に動作可能に結合され得る。第１のウォームドライブは、スレーブシャトル内に取り外し可能に配置され得る。第１のウォームドライブは、第１のウォームスクリュと第１のウォームギアとを含むことができ、第２のウォームドライブは、第２のウォームスクリュと第２のウォームギアとを含むことができ、制御シャフトは、第１および第２のウォームスクリュの間に動作可能に結合され、第１のウォームギアは、第１の手動アクチュエータと第１のウォームスクリュとの間に動作可能に結合され、第２のウォームギアは、第２のウォームスクリュとトラックとの間に動作可能に結合され得る。また、第１のウォームスクリュと第の２ウォームスクリュのそれぞれは、制御シャフトが通して配置されるように構成されたボアを有し、第１のウォームスクリュと第２のウォームスクリュのボアと制御シャフトの外周面はキー止めされてもよい。マスタシャトルは、スレッドに担持され、第２の軸方向駆動機構を作動させるように構成された回転可能な手動アクチュエータをさらに含むことができ、第２のウォームギアは、回転可能な手動アクチュエータとトラックとの間に作動可能に結合することができる。第１のウォームスクリュと第２のウォームスクリュは、異なるピッチおよび／または反対のピッチを有していてもよい。

【0038】

さらに別の実施形態では、スレーブシャトルは、軸方向並進比にしたがって、トラックに沿ってマスタシャトルの軸方向並進と同期してトラックに沿って軸方向に並進される。この軸方向並進比は負の軸方向並進比でも、正の軸方向並進比であってもよい。軸方向並進比が負の軸方向並進比である場合、第１および第２の細長い医療器具の一方はステント展開カテーテルであり、第１および第２の細長い医療器具の他方は、ステント展開カテーテル内に配置されステント展開カテーテル内のステントに取り付けられたプッシャ部材であり得る。軸方向並進比が正の軸方向並進比であり、かつ１（unity）である場合、スレーブシャトルは、マスタシャトルから所定の距離でトラックに沿ってマスタシャトルの軸方向並進と同期してトラックに沿って軸方向に並進し得る。スレーブシャトルは、スレーブシャトルがマスタシャトルから所定の距離になるまで、マスタシャトルがトラックに沿って軸方向に並進するのに合わせて、トラックに沿って軸方向に並進しなくてもよい。この場合、第１の細長い医療器具はカテーテルで、第２の細長い医療器具はガイドワイヤであってもよいし、第１の細長い医療器具はステントライバで、第２の細長い医療器具はカテーテルであってもよい。

【0039】

本発明の第５の態様によれば、同軸血管内アセンブリの複数の細長い医療器具を軸方向に並進させ、ロボット的に回転移動させるように構成されたロボット血管内管理および追跡システムと共に使用するための制御ステーションが提供される。

【0040】

制御ステーションは、長手方向軸に沿って手動で軸方向に移動され、長手方向軸を中心に手動で回転方向に移動させられるように構成された制御要素のリニアアレイを含むマスタ入力装置を具える。一実施形態では、各制御要素は円筒形である。別の実施形態では、円筒形の制御要素は異なる直径を有する。制御ステーションはさらに、長手方向軸に沿った制御要素のリニアアレイの各々の手動による軸方向の並進に応答して細長い医療機器の各々を軸方向に並進させ、長手方向軸を中心とした制御要素のリニアアレイの各々の手動による回転移動に応答して細長い医療機器の各々を回転移動させるようにロボット血管内管理および追跡システムに命令することにより、制御要素のリニアアレイの各々を細長い医療機器に作動可能に連結するように構成された少なくとも１つのプロセッサを具える。

【0041】

任意の実施形態において、請求項記載の制御ステーションは、患者の血管系内で前進したときに細長い医療器具の各々に加えられる力を検出するように構成された少なくとも１つの力フィードバックセンサと、オペレータが制御要素の各々を手動で軸方向に並進させ、手動で回転移動させたときに触覚フィードバックをオペレータの手に伝達するように構成された触覚インターフェースとをさらに具える。一例では、触覚インターフェースは、マスタ入力装置を介してオペレータの手に触覚フィードバックを伝達するように構成される。別の例では、触覚インターフェースは、１つ以上の触覚フィードバックグローブを含む。さらに別の例では、触覚インターフェースは１つ以上の超音波パッドを含む。

【0042】

一実施形態では、マスタ入力装置はレールを具え、制御要素はレール上に軸方向および回転方向に摺動可能に配置された物理制御要素である。

【0043】

物理的制御要素を有する実施形態では、制御ステーションは、長手方向軸に沿った制御要素の各々の手動の軸方向移動を検出したり、長手方向軸を中心とした制御要素の各々の手動の回転移動を検出したり、長手方向軸に沿った制御要素の各々の検出された軸方向移動を示す信号を出力したり、長手方向軸を中心とした制御要素の各々の検出された回転移動を示す信号を出力したりするように構成されたセンサアセンブリをさらに含み得る。プロセッサは、センサアセンブリによって出力された制御信号に応答して、細長い医療器具の各々を軸方向に並進させ、回転方向に並進させるようにロボット血管内管理および追跡システムに命令するように構成され得る。この実施形態では、センサアセンブリは、受動部品と少なくとも１つの能動部品を含むことができ、この場合、受動部品は制御要素に貼り付けられ、能動部品は制御要素から離れて配置することができる。センサアセンブリは、受動部品に隣接してレール内にそれぞれ取り付けられた複数の能動部品を具え得る。一例では、受動部品は、各制御要素の周囲に取り付けられた基準要素を具える。別の例では、受動部品は制御要素にそれぞれ取り付けられた複数の受動電磁トランスポンダを含み、能動部品は電磁トランシーバを含む。さらに別の例では、制御ステーションは、能動部品を含むセンサボックスをさらに具え、受動部品は、制御要素上に片持ち支持された複数の機械的アームを具え、機械的アームの自由端は、センサボックス内の少なくとも１つの能動部品と動作可能に相互作用するように構成されている。

【0044】

この実施形態において、制御ステーションは、制御要素をそれぞれ所定の位置にスライドさせるように構成された複数の使い捨ての滅菌制御要素カバーをさらに含み得る。滅菌制御要素カバーは、隣接する制御要素間を汚染流体が移動しないように、隣接する制御要素間にスライド式流体シールが形成されるように、互いに重なり合うように、構成され得る。

【0045】

別の実施形態では、制御要素は仮想制御要素である。制御ステーションは、仮想制御要素と仮想的に相互作用しながらオペレータによって行われたハンドジェスチャをキャプチャするように構成されたジェスチャ監視システムをさらに含み得る。

【0046】

仮想制御要素を有する実施形態では、マスタ入力装置は、仮想制御要素の対話型３Ｄ表現を表示するように構成された三次元（３Ｄ）タッチスクリーンを含み得る。この場合、３Ｄタッチスクリーンは円弧状の断面を有し、仮想制御要素は円弧状であってもよい。例えば、３Ｄタッチスクリーンが円筒形であり、仮想制御要素は円筒形であってもよい。仮想制御要素を有する別の実施形態では、制御ステーションは、三次元（３Ｄ）環境で仮想制御要素を表示するように構成されたヘッドマウント拡張現実（ＸＲ）システムをさらに含み得る。仮想制御要素を有するさらに別の実施形態では、制御ステーションは、仮想制御要素を表示するように構成された二次元（２Ｄ）表示スクリーンをさらに含んでもよい。仮想制御要素を備えたさらに別の実施形態では、制御ステーションは、仮想制御要素を三次元（３Ｄ）環境に投影するように構成されたホログラフィックマシンをさらに含み得る。

【0047】

ロボット血管内システムは、上記の制御ステーションとロボット血管内管理および追跡システムを含み得る。一実施形態では、ロボット血管内管理および追跡システムは、トラックと、複数の細長い医療器具がそれぞれ取り付けられる複数のシャトルとを含む。シャトルの各々は、トラックに機械的に結合されるように構成され、トラック上に乗るように構成されたスレッドと、当該スレッドに担持され、トラックに沿ってそれぞれのシャトルを軸方向に並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構と、スレッドに担持され、軸方向駆動機構を作動させるように構成された第１の軸方向モータと、スレッドに担持され、それぞれの細長い医療器具をその長手方向軸を中心に回転させるように作動されるように構成された回転駆動機構と、スレッドに担持され、回転駆動機構を作動させるように構成された第２のモータとを具える。

【0048】

実施形態の他のさらなる態様および特徴は、添付の図を考慮した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0049】

図面は、本発明の好ましい実施形態の設計および実用性を示すものであり、同様の要素は共通の参照数字で参照されている。図が縮尺通りに描かれていないこと、および同様の構造または機能を持つ要素は、図面全体を通して同様の参照数字で表されていることに留意されたい。また、図面は実施形態の説明を容易にするためを目的とすることに留意されたい。これらは、本発明の網羅的な説明や、本発明の範囲の限定を意図したものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ定義される。さらに、開示された発明の図示された実施形態は、図示されたすべての態様または利点を有する必要はない。開示された発明の特定の実施形態に関連して説明された態様または利点は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、たとえ図示されていなくても、他の実施形態で実施することができる。本発明の上記および他の利点や目的がどのようにして得られるかをよりよく理解するために、添付の図面に示される特定の実施形態を参照することにより、上述した本発明の簡単な説明をより具体的に説明する。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものではないと理解した上で、本発明を添付の図面を用いてさらに具体的かつ詳細に説明する。

【図1】図１は、本発明にしたがって構築されたロボット血管内システムの一実施形態の側面図である。

【図2】図２は、図１のロボット血管内システムの上面図である。

【図3】図３は、図１のロボット血管内システムのカテーテルアセンブリの平面図である。

【図4】図４は、図３のカテーテルアセンブリの線４－４に沿った断面図である。

【図5】図５は、図４のカテーテルアセンブリのガイドシースまたは作業カテーテルの近位アダプタの平面図である。

【図6】図６は、図１のロボット血管内システムの血管内管理および追跡システムの一実施形態の平面図である。

【図7】図７Ａ～７Ｄは、図６の血管内管理および追跡システムのシャトルの一実施形態の様々な図である。

【図8】図８は、図７Ａ～７Ｄのシャトルの回転式止血弁（ＲＨＶ）の平面図である。

【図9】図９は、図７Ａ～７Ｄのシャトルの座屈防止機構の軸方向分割シースの斜視図である。

【図10】図１０は、図９の軸方向分割シースを線１０－１０の沿った断面図である。

【図11】図１１Ａ～１１Ｄは、図６の血管内管理および追跡システムを示す平面図であり、特に、シャトルの軸方向の異なる相対位置と、その結果変化する図９の軸方向分割シースの長さを示す。

【図12】図１２Ａ～１２Ｄは、図７Ａ～７Ｄのシャトルの座屈防止機構の異なる構造を示す平面図である。

【図13A】図１３Ａは、図７Ａ～７Ｄのシャトルで使用できる座屈防止機構の代替実施形態の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に伸長した状態を示す図である。

【図13B】図１３Ｂは、図１３Ａの座屈防止機構の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に収縮した状態を示す図である。

【図14A】図１４Ａは、図７Ａ～７Ｄのシャトルで使用できる座屈防止機構の別の代替実施形態の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に伸長した状態を示す図である。

【図14B】図１４Ｂは、図１４Ａの座屈防止機構の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に収縮した状態を示す図である。

【図15A】図１５Ａは、図７Ａ～７Ｄのシャトルで使用できる座屈防止機構のさらに別の代替実施形態の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に伸長した状態を示す図である。

【図15B】図１５Ｂは、図１５Ａの座屈防止機構の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に収縮した状態を示す図である。

【図16A】図１６Ａは、図７Ａ～７Ｄのシャトルで使用できる座屈防止機構のさらに別の代替実施形態の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に伸長した状態を示す図である。

【図16B】図１６Ｂは、図１６Ａの座屈防止機構の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に収縮した状態を示す図である。

【図17A】図１７Ａは、図７Ａ～７Ｄのシャトルで使用できる座屈防止機構のさらに別の代替実施形態の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に伸長した状態を示す図である。

【図17B】図１７Ｂは、図１７Ａの座屈防止機構の平面図であり、特に座屈防止機構が完全に収縮した状態を示す図である。

【図18】図１８は、図１のロボット血管内システムの制御ステーションの一実施形態を示す平面図であり、特に制御ステーションのマスタ入力装置を覆う無菌スリーブの一実施形態を示す図である。

【図18A】図１８Ａは、図１８の制御ステーションの特定の一実施形態の平面図である。

【図18B】図１８Ｂは、図１８の制御ステーションの別の特定の実施形態の平面図である。

【図18C】図１８Ｃは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18D】図１８Ｄは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18E】図１８Ｅは、図１８Ｄの制御ステーションで使用される制御要素の斜視図である。

【図18F】図１８Ｆは、図１８Ｅの制御要素上に配置された機械的アームの軸方向図であり、特に機械的アームが互いに時計回りに配置された状態を示す図である。

【図18G】図１８Ｇは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18H】図１８Ｈは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18I】図１８Ｉは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18J】図１８Ｊは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態を示す平面図である。

【図18K】図１８Ｋは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図18L】図１８Ｌは、図１８の制御ステーションのさらに別の特定の実施形態の平面図である。

【図19】図１９は、図１８の制御ステーションを示す平面図であり、特に制御ステーションのマスタ入力装置を覆う複数の滅菌スリーブの別の実施形態を示す図である。

【図20】図２０は、図１９の複数の無菌スリーブを保管用に積み重ねた状態の平面図である。

【図21】図２１は、図１のロボット血管内システムの血管内管理および追跡システムの別の実施形態の斜視図である。

【図22】図２２は、図２１の血管内管理および追跡システムの側面図である。

【図23】図２３は、図２１の血管内管理および追跡システムの上面図である。

【図24】図２４は、図２１の血管内管理および追跡システムの底面図である。

【図25】図２５は、図２１の血管内管理および追跡システムのトラックセグメントの斜視図である。

【図26】図２６は、図２５のトラックセグメントの側面図である。

【図27】図２７は、図２５のトラックセグメントの上面図である。

【図28】図２８は、図２５のトラックセグメントの正面図である。

【図29】図２９は、図２５のトラックセグメントの背面図である。

【図30】図３０は、シャトルのスレッドと図２１の血管内管理および追跡システムのトラックセグメントとの相互作用を示す斜視図である。

【図31】図３１は、図２１の血管内管理および追跡システムのシャトルの斜視図であり、特にシャトルから取り外された上部ケーシング部分を示す図である。

【図32】図３２は、図３１のシャトルの別の斜視図であり、特にシャトルから取り外された上部ケーシング部分を示す図である。

【図33】図３３は、図３１のシャトルのさらに別の斜視図であり、特に、シャトルの軸方向駆動機構を露出させるためにシャトルから取り外された上部ケーシング部分とＲＨＶを示す図である。

【図34】図３４は、図３１のシャトルのさらに別の斜視図であり、特に、シャトルの軸方向駆動機構を露出させるためにシャトルから取り外された上部ケーシング部分、スレッド、およびＲＨＶを示し、軸方向駆動機構はトラックから外されている。

【図35】図３５は、図３１のシャトルのさらに別の斜視図であり、特に、シャトルの軸方向駆動機構を露出させるためにシャトルから取り外された上部ケーシング部分、スレッド、およびＲＨＶを示しており、軸方向駆動機構はトラックと係合している。

【図36】図３６は、図２１のシャトルの軸方向駆動機構の分解斜視図である。

【図37】図３７は、図２１のシャトルの軸方向駆動機構の拡大斜視図である。

【図38】図３８は、図３７の軸方向駆動機構の側面図である。

【図39】図３９は、図３７の軸方向駆動機構の上面図である。

【図40】図４０は、図２１のシャトルの斜視図であり、特にシャトルの回転駆動機構を示す図である。

【図41】図４１は、図２１のシャトルの正面図であり、特に回転駆動機構を示す図である。

【図42】図４２は、図２１のシャトルの上部ケーシングとＲＨＶの底面図である。

【図43】図４３は、図２１のシャトルの上部ケーシングの底面図である。

【図44】図４４は、図２１のシャトルの座屈防止機構の一実施形態を示す斜視図である。

【図45】図４５は、図４４の座屈防止機構の別の斜視図である。

【図46】図４６は、図４４の座屈防止機構の上面図である。

【図47】図４７は、図４４の座屈防止機構の側面図である。

【図48】図４８は、図４４の座屈防止機構の別の側面図である。

【図49】図４９は、図４４の座屈防止機構の上面図であり、特にオプションの巻き取りバイアス機構を示す図である。

【図50】図５０は、図４４の座屈防止機構の概略図であり、特に、座屈防止機構の軸方向分割シースの線速度と、座屈防止機構の巻き取りリールの線速度とのマッチングを示す図である。

【図51】図５１は、図２１のシャトルの座屈防止機構の他の実施形態を示す斜視図である。

【図52】図５２は、図５１の座屈防止機構の別の斜視図である。

【図53】図５３は、図５１の座屈防止機構の側面図である。

【図54】図５４は、図５１の座屈防止機構の底面図である。

【図55】図５５は、図５１の座屈防止機構の上面図である。

【図56】図５６は、図１のロボット血管内システムの血管内管理および追跡システムのさらに別の実施形態の概略図である。

【図57】図５７は、図５６の血管内管理および追跡システムの電動バージョンの上面図である。

【図58】図５８は、図５６の血管内管理および追跡システムの手動操作バージョンの上面図である。

【図59】図５９は、図５８の血管内管理および追跡システムのシャトルの軸方向駆動機構の制御シャフトとウォームスクリュの断面図である。

【図60A】図６０Ａは、ステント送達カテーテルおよびプッシャワイヤと使用する、図５６の血管内管理および追跡システムの一構成の平面図である。

【図60B】図６０Ｂは、図６０Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特にステント送達カテーテルからのステントの展開を示す。

【図60C】図６０Ｃは、図６０Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特にステント送達カテーテル内のステントの再被覆を示す。

【図60D】図６０Ｄは、図５６の血管内管理および追跡システムの別の構成を示す平面図であり、特にステント送達カテーテルからのステントの展開を示す。

【図60E】図６０Ｅは、図５６の血管内管理および追跡システムのさらに別の構成を示す平面図であり、特にステント送達カテーテルからのステントの展開を示す。

【図61A】図６１Ａは、カテーテルおよびガイドワイヤと使用する、図５６の血管内管理および追跡システムの一構成を示す平面図である。

【図61B】図６１Ｂは、図６１Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特にカテーテルとガイドワイヤの遠位方向への前進を示す。

【図61C】図６１Ｃは、図６１Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特にカテーテルとガイドワイヤの近位側への後退を示す。

【図62A】図６２Ａは、図５６の血管内管理および追跡システムをカテーテルとステントリバーとともに使用する際の一構成を示す平面図である。

【図62B】図６２Ｂは、図６２Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特に、血栓を補足したステントリバーの近位側への後退を示す図である。

【図62C】図６２Ｃは、図６１Ａの血管内管理および追跡システムの平面図であり、特にカテーテルとステントリバーの近位側への後退を示す。

【図63】図６３は、図１のロボット血管内システムの血管内管理および追跡システムのさらに別の実施形態の斜視図である。

【図64】図６４は、図６３の血管内管理および追跡システムの拡大斜視図である。

【図65】図６５は、図６３の血管内管理および追跡システムの拡大斜視図であり、特に血管内管理および追跡システムの支持アームへのトラックの固定を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

図１～２を参照して、本発明にしたがって構成されたロボット血管内システム１０の一実施形態について説明する。ロボット血管内システム１０は、一般に、血管内アセンブリ１２（図３に最もよく示す）と、患者２０（図示の実施形態では人間であるが、任意の動物であってもよい）が載置され、血管内アセンブリ１２が同軸（または入れ子）関係で動作可能に取り付けられた処置台１８と密接に関連し得る血管内管理および追跡システム１４と、血管内管理および追跡システム１４と通信可能に接続された制御ステーション１６とを具え、それにより、オペレータ２４（例えば、医師）が患者２０に医療処置を行うことを可能にする。ロボット血管内システム１０はまた、処置台１８および患者２０を少なくとも部分的に覆うドレープ２２（図２に点線で示す。）も含み得る。

【0051】

図３～４を参照すると、血管内アセンブリ１２は複数の細長い医療器具２６を含み、本例では、ガイドシース２６ａと、作業カテーテル２６ｂと、ガイドワイヤ２６ｃとが互いに同軸に配置され、すなわち、ガイドワイヤ２６ｃは作業カテーテル２６ｂ内に摺動可能に受容されるサイズであり、作業カテーテル２６ｂはガイドシース２０内に摺動可能に受容されるサイズである。血管内アセンブリ１２は、例えば、自然の身体管腔（例えば、血管（動脈、心室、または静脈）、泌尿器系血管（腎集合管、腎杯、尿管、膀胱、または尿道）、肝胆道系血管（肝管および膵管、胆管、総管または膀胱管）、消化管（食道、胃、小腸、大腸、盲腸、直腸）、婦人科系管路（子宮頸管、子宮）、卵管または乳管、乳房の乳管、鼻咽腔（耳管、副鼻腔、涙管）、精嚢、脊柱管または脳室）に通して挿入され得る。血管内アセンブリ１２は、経皮的アクセス、外科的アクセス、または自然の開口部（口腔、直腸、鼻腔、耳管、視管、または尿道）を介して患者２０に導入されてもよい。

【0052】

血管内アセンブリ１２は、血管内管理および追跡システム１４が相互作用するガイドシース、作業カテーテル、およびガイドワイヤの３軸構造を含むものとして本明細書では説明されるが、血管内アセンブリ１２は、血管内管理および追跡システム１４が相互作用するガイドシース、作業カテーテル、およびガイドワイヤの任意の組み合わせ（２軸構造、さらには単軸構造（すなわち、血管内管理および追跡システム１４が相互作用するガイドシース、作業カテーテル、ガイドワイヤ、または他の柔軟で細長い医療器具のうちの１つのみ）を含み得ることを理解されたい。

【0053】

ガイドシース２６ａは、患者２０の血管系内の標的組織部位への作業カテーテル２６ｂのアクセスを容易にするように構成されている。ガイドシース２６ａは一般に、近位端３０と遠位端３２とを有する細長いシース本体２８と、近位端３０と遠位端３２との間でシース本体２８を全体的に貫通して延びる中央ルーメン３４（図４に最も良く示す）と、シース本体２８の近位端３０に取り付けられた近位アダプタ３６とを含む。

【0054】

シース本体２８は、実質的に柔軟または可撓性を有しており、患者２０内に進入させる際に、オペレータまたは外科医がシース本体２８を容易に操作して、患者の内部経路（例えば、消化管、血管など）の形状や湾曲に追従、適合、または一致させることができるようになっている。図６に示す実施形態では、シース本体２８は動脈アクセスシース７８を介して患者２０に導入され、その近位端は、シース本体２８をシースアンカー８０に導入または取り出すことができる導入／取出ポート８２を有するシースアンカー８０を介して患者２０に固定されるが、シース本体２８が自然のオリフィスを介して患者２０に導入される場合には、動脈アクセスシース７８は必要ない。

【0055】

図示の実施形態では、シース本体２８は円形の断面を有しているが、長方形など他の断面形状を用いてもよい。シース本体２８は、中立軸に沿って高い軸方向剛性を提供する一方で、低い曲げ剛性を示す複数の材料層および／または複数のチューブ構造で構成することができる。典型的な設計には、編組で包まれたニチノールスパインと、柔軟性、曲げ性、または適切なポリマー材料、あるいは生体適合性ポリマー材料、あるいは低デュロメータプラスチック（ナイロン－１２、Ｐｅｂａｘ（登録商標）、ポリウレタン、ポリエチレンなど）からなる編組プラスチック複合構造などがある。

【0056】

中央ルーメン３４の形状およびサイズは、作業カテーテル２６ｂの断面形状およびサイズに応じて選択される。シース本体２８は、ガイドシース２６ａの作業ルーメン３４内での作業カテーテル２６ｂの移動に適応する低摩擦表面を提供するために、低摩擦の内層（例えば、シリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンのコーティング）を有し得る。以下にさらに詳述するように、近位アダプタ３６は、ガイドシース２６ａを血管内管理および追跡システム１４に機械的および流体的に結合するように構成されている。

【0057】

任意の実施形態では、ガイドシース２６ａは、シース本体２８の遠位端３２が、患者２０の血管系内の標的組織部位に到達するために患者の内部経路の様々な形状または曲率に適合し得る単純あるいは複雑な形状または曲率に関節運動され得るように、能動的ステアリング機能を有していてもよい。例えば、ガイドシース２６ａは、シース本体２８の遠位端３２に所望の形状または湾曲をもたらすように操作可能な、シース本体２８を通って延びる１つまたは複数のステアリング要素（プルワイヤ（図示せず）など）を有していてもよい。

【0058】

作業カテーテル２６ｂは、標的組織部位で介入処置および／または診断処置を行うように構成されている。例えば、作業カテーテル２６ｂは、ステント送達カテーテル、バルーンカテーテル、電気生理学カテーテル、超音波撮像カテーテル、アテレクトミーカテーテル、血管閉塞デバイス送達カテーテル、造影剤／薬剤送達カテーテルなどであり得る。

【0059】

作業カテーテル２６ｂは一般に、近位端４０および遠位端４２を有する細長いカテーテル本体３８と、近位端４０と遠位端４２との間でカテーテル本体３８全体を貫通して延びる中央ルーメン４４（図４に最もよく示す）と、カテーテル本体３８の近位端４０に取り付けられた近位アダプタ４６と、カテーテル本体３８の遠位端４２に担持される操作要素４８（例えば、ステント、バルーン、マッピング電極、超音波要素、組織切断ブレード、血管閉塞デバイス、流体ポートなど）とを含む。

【0060】

作業カテーテル２６ｂは、ガイドシース２６ａの中央ルーメン３４を貫通し、したがってガイドシース２６ａに対して移動可能である。作業カテーテル２６ｂは、ガイドシース２６ａと作業カテーテル２６ｂの相対的な挿入、ガイドシース２６ａと作業カテーテル２６ｂの相対的な回転または「ロール」、および任意選択で、特にカテーテル本体３８の遠位端４４がシース本体２８の遠位端４４を越えて挿入される場合に、ガイドシース２６ａと作業カテーテル２６ｂの相対的なステアリングまたは屈曲を可能にするために、ガイドシース２６ａの中央ルーメン３４内に移動可能に配置され得る。図３に示すように、作業カテーテル２６ｂはシース本体２８の遠位端３２に対して遠位側に突出している。もちろん、作業カテーテル２６ｂは、カテーテル本体３８の遠位端４４がシース本体２８の遠位端３２と実質的に同一面になるように近位に引き戻すことができ、さらにシース本体２８の遠位端３２がシース本体２８の遠位端３２内に引っ込むように近位に引き戻すこともできる。

【0061】

カテーテル本体３８は、シース本体２８が患者の体内経路の形状または湾曲に適合したときに、シース本体２８の中央ルーメン３４を通って前進できるように、実質的に柔軟性または可撓性を有する。図示の実施形態では、カテーテル本体３８の断面は円形であるが、長方形など他の断面形状を用いてもよい。カテーテル本体３８は、中立軸に沿って高い軸方向剛性を有しつつ、低い曲げ剛性を示す複数の材料層および／または複数のチューブ構造で構成され得る。典型的な設計には、編組で包まれたニチノールスパインと、柔軟性、曲げ性、または適切なポリマー材料、あるいは生体適合性ポリマー材料、あるいは低デュロメータプラスチック（ナイロン－１２、Ｐｅｂａｘ（登録商標）、ポリウレタン、ポリエチレンなど）からなる編組プラスチック複合構造などがある。カテーテル本体３８は、中立軸に沿って高い軸方向剛性を有しつつ、低い曲げ剛性を示す複数の材料層および／または複数のチューブ構造で構成され得る。典型的な設計には、編組で包まれたニチノールスパインと、柔軟性、曲げ性、または適切なポリマー材料、あるいは生体適合性ポリマー材料、あるいは低デュロメータプラスチック（ナイロン－１２、Ｐｅｂａｘ（登録商標）、ポリウレタン、ポリエチレンなど）からなる編組プラスチック複合構造などがある。

【0062】

中央ルーメン４４の形状およびサイズは、ガイドワイヤ２６ｃの断面形状およびサイズに応じて選択される。カテーテル本体３８は、作業カテーテル２６ｂの中央ルーメン４４内でのガイドワイヤ２６ｃの移動に対応する低摩擦表面を提供するために、低摩擦の内層（例えば、シリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンのコーティング）を有し得る。以下でさらに詳しく説明するように、近位アダプタ５６は、作業カテーテル２６ｂを血管内管理および追跡システム１４に機械的および流体的に結合するように構成されている。

【0063】

任意の実施形態では、作業カテーテル２６ｂは、カテーテル本体３８の遠位端４２が患者２０の血管系内の標的組織部位に到達するために、患者の体内経路の様々な形状または曲率に適合し得る単純あるいは複雑な形状または曲率に関節運動され得るように、能動的ステアリング機能を有していてもよい。例えば、作業カテーテル２６ｂは、カテーテル本体３８の遠位端４２に所望の形状または湾曲をもたらすように操作可能な、カテーテル本体３８を通って延びる１以上のステアリング要素（プルワイヤ（図示せず）など）を有していてもよい。

【0064】

ガイドワイヤ２６ｃは、近位端５２および遠位端５４を有するガイドワイヤ本体５０と、ガイドワイヤ本体５０の近位端５２に取り付けられたコレット５６とを含む従来のワイヤであってもよい。ガイドワイヤ本体５０は、ガイドワイヤ２６ｃに望ましい柔軟性／剛性特性を持たせるために、適切な材料（例えば、ステンレス鋼および／またはニッケルチタン合金などの金属または金属合金、またはポリマー）で構成される。ガイドワイヤ本体５０は、例えば０．１２５インチ以下の適当な直径を有し、５０ｃｍ～３５０ｃｍの適切な長さを有し得る。コレット５６はガイドワイヤ２６ｃを血管内管理および追跡システム１４に機械的に連結するように構成されている。

【0065】

図５を参照すると、近位アダプタ３６、４６のそれぞれは、ポリカーボネート、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、アセタールなどの適切な材料からなるアダプタ本体５８と、近位アダプタ本体５８の中心を通って軸方向に延びるルーメン６０とを含む。近位アダプタ３６、４６の各々は、ガイドシース２６ａの中央ルーメン３４または作業カテーテル２６ｂの中央ルーメン４４が近位アダプタ３６、４６のルーメン６０に流体連通するように、シース本体２８の近位端３０またはカテーテル本体３８の近位端４０が（例えば、接着を介して）適切に取り付けられるオス型コネクタ６２をさらに含む。近位アダプタ３６、４６のそれぞれは、シース本体２８の近位端３０またはカテーテル本体３８の近位端４０に取り付けられたストレインリリーフ（図示せず）をさらに含み得る。このストレインリリーフは、シリコーンゴムなどの適切な材料で構成され得る。

【0066】

近位アダプタ３６、４６の各々は、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂが血管内管理および追跡システム１４に、この場合、血管内管理および追跡システム１４に含まれる回転式止血弁（ＲＨＶ）（以下にさらに詳細に記載）の従来のオス型Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタに、取り外し可能に結合できるように設計されている。このため、近位アダプタ３６、４６の各々は、近位アダプタ本体３８の近位端に形成されたメス型ルアーロックポート６４をさらに具える。ルアーロックポート６４は、少なくとも１つの外側ネジ山６６と内部テーパ面６８とを含む。このように、近位アダプタ３６、４６の各々は、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂが血管内管理および追跡システム１４に交互に連結され、血管内管理および追跡システム１４から交互に連結解除されるように、Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタに交互に螺合され、Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタから交互に螺合解除され得る。あるいは、各近位アダプタ３６、４６を血管内管理および追跡システム１４のＴｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタに押し込むようにしてもよい。

【0067】

図１～２に戻ると、血管内管理および追跡システム１４は、従来の血管内処置において細長い医療器具が現在扱われているのと同じ領域で処置台１８の上に置かれ、複数のスライド式シャトル（または駆動ユニット）が着脱自在に取り付けられる柔軟なトラックを使用するモジュール式システムである。以下にさらに詳述するように、血管内管理および追跡システム１４は、制御ステーション１６から送信される制御信号にしたがって、駆動ユニットにそれぞれ結合された同軸血管内アセンブリ１２の細長い医療器具２６に、独立したロボットによる挿入および引き込み作動、ロボットによる回転またはロール作動、および任意のステアリング作動を提供してもよい。以下にさらに詳述するように、血管内管理および追跡システム１４は、制御ステーション１６の制御による完全自動（ロボット）モダリティと、制御ステーション１６を使用せずにユーザの手動制御による完全手動モダリティとの間で動的に切り替えることができる。他の実施形態では、血管内管理および追跡システム１４は、専用の方法で（すなわち、モータまたはコントローラを全く使用せずに）完全に手動で操作することができ、それによって血管内管理および追跡システム１４の「簡易」または「格安」バージョンを提供することができる。完全な手動モダリティにおける血管内管理および追跡システム１４の操作は、現在の手動カテーテル処置で使用され得る操作ワークフローと同様であるが、さらに、現在の手動のカテーテル処置と比較して、より整然とした作業環境、より正確な器具の動き、および使用中の細長い医療器具の改善された視認性を提供する。

【0068】

図６および図７Ａ～７Ｄをさらに参照すると、血管内管理および追跡システム１４は、一般に、トラック７０と、該トラック７０に機械的に結合され、トラック７０に沿って軸方向に並進するように構成された複数のシャトル７２（７２ａ～７２ｃ）を具える。

【0069】

好ましくは、トラック７０は、オペレータ２４または他の病院職員が病室環境（例えば、処置台１８、患者２０、および／またはドレープ２２）に輪郭を合わせることができるように十分に柔軟でありつつ、トラック７０上のシャトル７２ａ～７２ｃの軸方向移動を支持するのに十分な剛性を有している。例えば、トラック７０は、重力にのみ応答して病室環境の輪郭に適合するように（例えば、例えば、処置台１８、患者２０、および／またはドレープ２２上に置かれたとき）上下（垂直）方向の柔軟性は高いが、以下にさらに詳述するように、シャトル７２ａ～７２ｃが、トラック７０に沿ってシャトル７２ａ～７２ｃを軸方向に並進させるために必要な駆動力をトラック７０に加えられるように、また病室環境に対するトラック７０の向きおよび全体的な位置を維持するのを助けるように、横方向（水平方向）およびねじり方向の柔軟性は比較的低くあり得る。例えば、トラック７０は、図７Ａ～７Ｄに最もよく示されるように、長方形の断面を持つリボン状要素（幅広で薄い長方形の押出成形品）であり得る。一実施形態では、トラック７０は可鍛性で、トラック７０を病室環境に適合するように曲げることができる。本明細書において、トラック７０に関する「可鍛性」という用語は、トラック７０に手で加えられる力に応じてトラック７０の形状を繰り返し変えることができ、そのような力がトラック７０から取り除かれたときにその形状が保持されることを意味する。別の実施形態では、トラック７０は、リボン状要素ではなく、シャトル７２ａ～７２ｃが係合できる（例えば、ねじ付きカラー（図示せず）を使用する）螺旋状のロッドまたはねじの形態であってもよい。この場合、トラック７０は円形の断面を有し、したがって、上下および左右に同じ柔軟性を持つことになる。

【0070】

留め具（例えば、脚または腕のバンド／ストラップ、粘着パッドなど）を使用して、患者２０のアクセス部位またはその近傍にトラック７０の遠位端７４を固定することができ、一方、以下にさらに詳述するように、トラック７０の近位端７６は、少なくとも瞬間的には、トラック７０へのシャトル７２ａ～７２ｃの出し入れを可能にするために自由なままである。一実施形態では、留め具は、シース本体２８の近位端を患者２０に固定するために使用されるシースアンカー８０である。

【0071】

図７Ａ～７Ｄに示される実施形態では、トラック７０は、トラック７０に沿ったシャトル７２ａ～７２ｃの軸方向の並進を容易にするために、シャトル７２ａ～７２ｃの対応する駆動機構（例えば、以下でさらに詳述するラックアンドピニオン構成）が係合する歯８４の少なくとも１つの列（１列だけを図示する。）をその長さに沿って有している。歯８４はトラック７０の端に配置されて図示されているが、歯８４はトラック８４のどこに配置されてもよく、例えばトラック７０の上面に配置されてもよい。あるいは、トラック７０は、摩擦面、螺旋要素など、トラック７０に沿ったシャトル７２ａ～７２ｃの軸方向移動を容易にする他のタイプの要素を有してもよい。図示の実施形態では、トラック７０は、シャトル７２ａ～７２ｃが乗るオープンモノレールの形をとるが、代替の実施形態では、トラック７０は、シャトル７２ａ～７２ｃが走行する複数のレール（例えば、一対のレール）を有してもよい。代替の実施形態では、トラック７０はテーブルに取り付けられた硬質ロッドの形態をとることができるが、柔軟なトラックによって提供される利点、すなわち病室環境にトラックの形状を適合できる利点はなくなる。

【0072】

ロボット血管内システム１０はシャトル７２の形態の複数の独立した駆動システムを利用するため、制御ステーション１６がシャトル７２間の相対的な位置関係を追跡できるように、トラック７０上のどのシャトル７２の位置も常に分かっていることが重要となる。このため、トラック７０は、トラック７０に対するシャトル７２の位置を示す１以上のエンコーダと、当該エンコーダを読み取り、トラック７０に対するシャトル７２のそれぞれの位置を示す電気信号を出力するように構成された１以上のセンサとを具える。図示された実施形態では、エンコーダは、その長さに沿って一連の埋め込みまたは印刷された基準要素８６（図７Ｃ～７Ｄに最もよく示す）の形態をとり、センサは、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃ上に（すなわちスレッド上に（以下でさらに詳述する））（例えば、光学的、磁気的、静電容量的などで）読み取るための基準要素リーダ（図示せず）の形態をとり、任意の時点で、制御ステーション１６がトラック７０に対する各シャトル７２の位置を知らされ得る。代替実施形態では、トラック７０に対するシャトル７２の位置を制御ステーション１６に知らせるために、エンコーダ・センサ対をそれぞれのシャトル７２に組み込んでもよい。例えば、基準要素（図示せず）は、それぞれのシャトル７２に担持される駆動機構（以下でさらに詳述する）の回転部分に配置することができ、一方、基準要素センサは、それぞれのシャトル７２内のハウジングまたはケーシング（以下でさらに詳述する）あるいは他の静止フレーム構造の内面に配置することができる。他の代替実施形態では、トラック７０に対するシャトル７２の位置を制御ステーション１６に知らせるために、シグナリング（例えば、光、超音波、誘導性、容量性、無線周波数（ＲＦ）など）を使用して位置センシングを実行できる能動電子コンポーネント（例えば、送受信機対）をトラック７０およびシャトル７２に埋め込んでもよい。さらに他の代替実施形態では、細長い医療器具２６の遠位端に基準要素（図示せず）を配置し、この基準要素を、細長い医療器具２６の位置の代用としてトラック７０に対するシャトル７２の位置を直接追跡するのではなく、細長い医療器具２６の位置を直接追跡するために、透視撮像装置（図示せず）などの視覚ベースのシステムによって視覚的に感知するようにしてもよい。

【0073】

以下にさらに詳述するように、シャトル７２ａ～７２ｃは、細長い医療器具２６の相対的な軸方向追跡、細長い医療器具の相対的な回転運動、および内部または外部の電力と通信を単一のユニットで提供する。ガイドワイヤ２６ｃが取り付けられるシャトル７２ｃが流体管理機能を必要としないのとは対照的に、シャトル７２ａ～７２ｂはそれぞれガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂの流体管理機能も提供する。

【0074】

シャトル７２ａ～７２ｃは、着脱自在にトラック７０に機械的結合されるように構成されている。特に、シャトル７２ａ～７２ｃは、１つずつ、それらが駆動されるトラック７０の近位端７６にねじ込まれ、１つずつ、トラック７０の近位端７６から取り外すことができる。シャトル７２ａ～７２ｃは、それぞれ細長い医療器具２６に着脱自在に取り付けられるように構成されている。図示の実施形態では、ガイドシース２６ａは最遠位シャトル７２ａに取り付けられ、作業カテーテル２６ｂは中間シャトル７２ｂに取り付けられ、ガイドワイヤ２６ｃは最近位シャトル７２ｃに取り付けられる。シャトル７２ａ～７２ｂの後続の各々は、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、およびガイドワイヤ２６ｃが同軸配置になるように、ロード／アンロードポート８８を介して、シャトル７２ｂ～７２ｃの先行するシャトルに取り付けられた細長い医療器具２６のそれぞれ１つの遠位端をスライド可能に受け入れるように構成される（すなわち、最遠位のシャトル７２ａが作業カテーテル２６ｂの遠位端を摺動可能に受容するように構成されて、作業カテーテル２６ｂがガイドシース２６ａ内に同軸配置されるように構成され、中間のシャトル７２ｂがガイドワイヤ２６ｃの遠位端を受容するように構成されて、ガイドワイヤ２６ｃが作業カテーテル２６ｂ内に同軸配置されるように構成される）。以下にさらに詳述するように、シャトル７２ａ、７２ｂは交換可能であり、シャトル７２ａが中間シャトルとなり、シャトル７２ｂが最遠位シャトルとなってもよい。

【0075】

シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、トラック７０上に乗るように構成されたスレッド９０と、スレッド９０に担持され、トラック７０に沿ってそれぞれのシャトル７２（したがって、それぞれのシャトル７２に取り付けられた細長い医療器具２６の各々）を軸方向に並進させるように作動するように構成された軸方向駆動機構９２（例えば、歯車式または摩擦式カップリング）（図７Ａおよび図７Ｄに示す）と、スレッド９０に担持され、軸方向駆動機構９２を作動させるように構成された軸方向アクチュエータ９４（図７Ｄに示す）と、スレッド９０に担持され、それぞれのシャトル７２に取り付けられた細長い医療器具２６のそれぞれをその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成された回転駆動機構９６（例えば、歯車式または摩擦式カップリング）と、スレッド９０に担持され、回転駆動機構９６を作動させるように構成された回転アクチュエータ９８（図７Ｄに示す）と、スレッド９０に取り付けられ、軸方向駆動機構９２、軸方向アクチュエータ９４、回転駆動機構９６、および回転アクチュエータ９８を包含する外側ケーシング１００とを具える。

【0076】

図示された実施形態では、制御ステーション１６が血管内管理および追跡システム１４をマスタ・スレーブ構成（すなわち、完全自動モダリティ）で動作させ、軸方向アクチュエータ９４および回転アクチュエータ９８はモータ（例えば、ステッピングモータ）を含むことができ、これらのモータは、制御ステーション１６によって生成された制御信号に応答して、それぞれの駆動機構９２、９６を作動させて、トラック７０に沿ってそれぞれのシャトル７２を軸方向に並進させ、細長い医療器具２６のそれぞれをその長手方向軸を中心に回転させることができる。

【0077】

上記で簡単に説明したように、血管内管理および追跡システム１４は、完全自動モダリティと完全手動モダリティとの間で動的に切り替えられるように有利に設計され得る。

【0078】

この目的のために、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、トラック７０に沿ったそれぞれのシャトル７２の軸方向移動が細かく制御され得るように、それぞれのシャトル７２を軸方向に割り出し、および／または、その軸を中心としたそれぞれの細長い医療器具２６の回転が細かく制御され得るように、細長い医療器具２６のそれぞれの１つを回転方向に割り出すために、手動で操作され得る手動アクチュエータ１０２、１０４（例えば、手で操作されるダイヤル、ノブ、サムホイール、スライダ、または他の手で操作される機構）をさらに具える。それぞれのシャトル７２を軸方向に割り出し、またはそれぞれの細長い医療器具２６を回転方向に割り出すために、手動アクチュエータ１０２、１０４はそれぞれ、モータ９４、９８に作動される同じ駆動機構９２、９６を作動させてもよいし、モータ９４、９８によってそれぞれ作動させられる駆動機構９２、９６とは完全に独立した異なる駆動機構（図示せず）を作動させてもよい。

【0079】

あるいは、シャトル７２ａ～７２ｃのいずれかも手動アクチュエータ１０２、１０４を有さず、代わりに、それぞれのシャトル７２をトラック７０に沿って手動で直接移動させてもよく、および／または、細長い医療器具２６のそれぞれをその長手方向軸を中心に手で直接回転させてもよい。任意の実施形態では、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、手動操作できる１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）（例えば、１つまたは複数のボタン、スライダ、タッチセンサなど）を含み、それぞれのモータ９４、９８および関連する駆動機構９２、９６の作動を介して、トラック７０に沿ってそれぞれのシャトル７２を軸方向に並進させるか、細長い医療器具のそれぞれの１つをその長手方向軸２６を回転させることができる。

【0080】

血管内管理および追跡システム１４の完全自動モダリティと完全手動モダリティとの間の切り替えは、様々な方法のうちのいずれか１以上で達成され得る。
一例として、各シャトル７２は、軸方向モータ９４がトラック７０との間で、軸方向駆動機構９２の少なくとも一部で、交互に係合（例えば、歯車の噛み合い、摩擦結合、モータの作動などを介して）および係合解除（例えば、歯車の噛み合い解除、摩擦結合の解除、モータの作動解除など）するように構成された第１のクラッチ機構（図示せず）と、それぞれのシャトル７２に取り付けられた細長い医療器具２６のそれぞれとの間で軸方向モータ９４が関連付けられる回転駆動機構９６の少なくとも一部を交互に係合（例えば、歯車の噛み合い、摩擦結合、モータの作動など）および係合解除（例えば、歯車の噛み合い解除、摩擦係合の解除、モータの作動解除など）するように操作されるように構成された第２のクラッチ機構（図示せず）とを具える。

【0081】

したがって、軸方向駆動機構９２の全体をトラック７０に係合させ、回転駆動機構９６の全体を細長い医療器具２６のそれぞれに係合させるようにクラッチ機構を作動させると、血管内管理および追跡システム１４が完全自動モダリティ（モータ９４、９８が、制御ステーション１６で生成された制御信号に応答して、それぞれの駆動機構９２、９６を作動させて、トラック７０に沿ってそれぞれのシャトル７２を軸方向に並進させ、細長い医療器具２６をその長手方向軸を中心に回転させるような様式）となり、一方、クラッチ機構を操作して軸方向駆動機構９２の少なくとも一部をトラック７０から離脱させ、回転駆動機構９６の少なくとも一部をそれぞれの細長い医療器具２６から離脱させると、血管内管理および追跡システム１４が完全手動モダリティ（手動アクチュエータ１０２、１０４を操作して、トラック７０に沿ったそれぞれのシャトル７２の軸方向並進を細かく制御し、および／または、それぞれの細長い医療器具２６をその長手方向軸を中心に細かく回転させることができ、あるいはそれぞれのシャトル７２をトラック７０に沿って手動で直接的に並進させることができ、および／または、それぞれの細長い医療器具２６をその長手方向軸を中心に手動で直接的に回転させることができる様式）となる。

【0082】

各シャトル７２のクラッチ機構は、それぞれのシャトル７２を介した手動入力、別のシャトル７２を介した手動入力、および／または制御ステーション１６からの入力を介して操作することができ、任意に、係合または係合解除を視覚的に示す手動／自動スイッチを含んでもよい。

【0083】

血管内管理および追跡システム１４が完全手動モダリティで操作される場合、手動アクチュエータ１０２は、トラック７０に係合したままの軸方向駆動機構９２の部分（すなわち、クラッチ点とトラック７０との間の軸方向駆動機構９２の部分）または完全に独立した軸方向駆動機構を作動させて、トラック７０に沿ったそれぞれのシャトル７２の軸方向移動を細かく制御することができ、手動アクチュエータ１０４は細長い医療器具２６のそれぞれに係合したままの回転駆動機構９６の部分（すなわち、クラッチ点とそれぞれの細長い医療器具２６との間の回転駆動機構９６の部分）または完全に独立した軸方向駆動機構を作動させて、それぞれの細長い医療器具２６の回転を細かく制御することができる。

【0084】

別の例として、モータ９４、９８および関連する駆動機構９２、９６は、低い力に反応して電子的に非活性化（例えば、パワーダウンまたは他の方法でスリープモードに）されたときに自由回転するように設計され得る。モータ９４、９８および関連駆動機構９２、９６のフリースピン能力は、使用されるモータの種類、モータの制御モード、および関連する駆動機構９２、９６の設計に依存する。したがって、モータ９４、９８を電子的に作動させる（例えば、電源を入れるか、他の方法で起動させる）ことにより、血管内管理および追跡システム１４は完全自動モダリティとなり（モータ９４、９８が、制御ステーション１８により生成された制御信号に応答して、それぞれの駆動機構９２、９６を作動させて、それぞれのシャトル７２をトラック７０に沿って軸方向に並進させ、細長い医療器具２６のそれぞれをその長手方向軸を中心に回転させるような様式）、そして、モータ９４、９８の電源を落とすか、さもなければスリープ状態にすることにより、血管内管理および追跡システム１４は完全手動モダリティとなる（手動アクチュエータ１０２、１０４を操作して、トラック７０に沿ったそれぞれのシャトル７２の軸方向並進を細かく制御し、および／または、その長手方向軸を中心にそれぞれの細長い医療器具２６を細かく回転させることができ、あるいは、それぞれのシャトル７２をトラック７０に沿って手動で直接並進させることができ（例えば、外側ケーシング１００を手で把持することによって）、および／または、それぞれの細長い医療器具２６をその長手方向軸を中心に手動で直接回転させることができる（例えば、ガイドシース２６ａの近位アダプタ３６、作業カテーテル２６ｂの近位アダプタ４６、またはガイドワイヤ２６ｃのコレット５６を回転させることによって））。

【0085】

血管内管理および追跡システム１４が、専用の方法で（すなわち、モータなしで）完全手動モダリティで動作するように設計されている場合、それぞれのシャトル７２は、アクチュエータを含まなくてよく（例えば、シャトル７２は、手で直接トラック７０に沿って手動並進されてもよく、および／または、細長い医療器具２６はそれぞれ、手で直接その長手方向軸を中心に回転されてもよい）、あるいは、軸方向アクチュエータ９４および／または回転アクチュエータ９８は、モータの代わりに、手動アクチュエータ（例えば、手で操作されるダイヤル、ノブ、サムホイールまたは他の手で作動する機構）を含むことができ、トラック７０に沿ったシャトル７２の軸方向移動が細かく制御され得るように、シャトル７２を軸方向に割り出し、および／または、それぞれの細長い医療器具２６の軸を中心とした回転が細かく制御され得るように、それぞれの細長い医療器具２６を回転方向に割り出すようにしてもよい。

【0086】

任意の実施形態において、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、シャトル７２が完全自動モダリティ（この場合、モータが第１のクラッチ機構を介してシャトル７２をトラック上の所定位置にロックすることができない）または完全手動モダリティのいずれかにあるとき、トラック７０上のそれぞれのシャトル７２の命令にない移動を防止するために、それぞれのシャトル７２をトラック７０上の所定位置に停止させるかロックするためのロック機構１０６（図７Ａおよび図７Ｄに示す）を有してもよい。別の任意の実施形態では、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、細長い医療器具２６のそれぞれと直接係合する回転駆動機構９６の部分の周囲に埋め込まれるか印刷された基準要素（図示せず）を含み、これは光学的または磁気的手段によって読み取ることができ、任意の時点で、制御ステーション１６が細長い医療器具２６の回転位置を知ることができるようになっている。

【0087】

シャトル７２ｂ～７２ｃが単一のユニットとしてトラック７０に沿って軸方向に並進するように、ガイドワイヤ２６ｃが取り付けられた最も近位のシャトル７２ｃは、中間シャトル７２ｂに近接していてもよく、図示の実施形態では、中間シャトル７２ｂに固く結合されていてもよい。例えば、最も近位のシャトル７２ｃは、中間シャトル７２ｂのロード／アンロードポート８８に取り外し可能に嵌合するために外側ケーシング１００の近位端に配置された雄プラグ１０８（図６に示す）を具える。代替の実施形態では、シャトルを使用してトラック７０に沿ってガイドワイヤ２６ｃを軸方向に並進させるのではなく、代替の従来の駆動機構（例えば、ピンチローラやキャタピラトラクタ）を使用して、トラック７０に沿ってガイドワイヤ２６ｃを軸方向に並進させてもよい。

【0088】

シャトル７２ａ～７２ｂの各々は、ガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂのそれぞれに流体的に結合され、特に、流体源（例えば、生理食塩水および造影剤）と、制御された方法でそれぞれのシャトル７２ａ～７２ｂに取り付けられたガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂとの間の接続を可能にする、外側ケーシング１００内のスレッド９０に担持されるオンボード流体管理制御アセンブリ１１０を有する。ガイドワイヤ２６ｃが取り付けられるシャトル７２ｃは流体管理機能を有する必要はなく、したがってシャトル７２ｃは流体管理制御アセンブリを有さないことに留意されたい。

【0089】

図示の実施形態では、各シャトル７２ａ～７２ｂのオンボード流体管理制御アセンブリ１１０は、回転可能な止血弁（ＲＨＶ）１１２と、ＲＨＶ１１２と流体連通するフラッシュライン１１４と、ＲＨＶ１１２と流体連通して外側ケーシング１００に取り付けられたオンボード造影剤注入ポート１１６とを含む。ＲＨＶ１１２は、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれの中に恒久的に組み込まれていてもよいが、好ましくは、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれがＲＨＶ１１２を取り外し可能に受け入れる。このように、使用後にＲＨＶ１１２を廃棄し、新しいＲＨＶ１１２と交換して、シャトル７２ａ～７２ｂを再利用できるようにしてもよい。

【0090】

図８を参照すると、ＲＨＶ１１２は、中央ルーメン１２０を有する円筒形チューブ１１８と、円筒形チューブ１１８の遠位端に回転可能に取り付けられた従来のオス型Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２と、円筒形チューブ１１８に取り付けられ、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０と流体連通する側部ルーメン１２６を有する側部アーム１２４とを具える。フラッシュライン１１４は側部アーム１２４の側部ルーメン１２０と流体連通するように側部アーム１２４に取り付けられ、オンボード造影剤注入ポート１１６は円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０と流体連通する。

【0091】

Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２は手で回転させることができ、あるいは、手動で作動させるか、モータもしくは手動アクチュエータを介して遠隔駆動させることができる回転機構（以下でさらに詳細に説明する回転駆動機構９６の一部として）に係合され得る。ガイドシース２６ａの近位アダプタ３６または作業カテーテル２６ｂの近位アダプタ４６（図３に示す。）は、それぞれのシャトル７２ａまたはシャトル７２ｂのＴｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２に結合されるように構成されており、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０、したがって側部アーム１２４の側部ルーメン１２０が、近位アダプタ３６のルーメン４２または近位アダプタ４６のルーメン６２と流体連通し、したがって、ガイドシース２６ａの中央ルーメン３４または作業カテーテル２６ｂの中央ルーメン４４と流体連通するようになっている。Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２は円筒形チューブ１１８に対して回転可能であるため、円筒形チューブ１１８および側部アーム１２４を回転させることなく、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂをそれらの長手方向軸を中心に回転させることができる。

【0092】

円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０は、（ＲＨＶ１１２がガイドシース２６ａが取り付けられるシャトル７２ａと関連づけられている場合）外側ケーシング１００の近位端に形成されたロード／アンロードポート８８を介して、あるいは（ＲＨＶ１１２が作業カテーテル２６ｂが取り付けられるシャトル７２ｂに関連づけられている場合）ガイドワイヤ２６ｃを介して、作業カテーテル２６ｂを受け入れる大きさになっている。ＲＨＶ１１２はさらに、作業カテーテル２６ｂの外面またはガイドワイヤ２４と、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０との間の流体の流れをシールするために、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０内に配置された近位シール１２８ａおよび遠位シール１２８ｂを含む。ＲＨＶ１１２はさらに、回転すると遠位シール１２８ｂを作業カテーテル２６ｂまたはガイドワイヤ２６ｃの外面に対して圧迫するように構成された圧縮ナット１３０を含む。

【0093】

すべての流体入力部は、各シャトル７２ａ～７２ｂに統合されていてもよいし、シャトル７２ａ～７２ｂに装填可能な別個の交換要素として存在していてもよい。図示の実施形態では、フラッシュライン１２２は、側部アーム１２４の側部ルーメン１２０と流体連通する外側ケーシング１００にハードマウントされており、生理食塩水バッグ（図示せず）に接続するためのメス型ルアーロックポート（図示せず）を有する。代替実施形態では、メス型ルアーロックポート（図示せず）を、側部アーム１２４の側部ルーメン１２０と流体連通するように外側ケーシング１００にハードマウントすることができ、この場合、オス型ルアー継手を有するフラッシュラインを、生理食塩水バッグをメス型ルアーロックポートに流体連通させることができる。メス型ルアーロックポートは、フラッシュラインが接続されたオス型ルアーロック継手がメス型ルアーロックポートに結合されているときのみ生理食塩水の流れを可能にする内蔵隔壁を有することができる。

【0094】

図示の実施形態では、流体注入ポート１２４は、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０と流体連通するケーシング１００にハードマウントされたメス型ルアーロックポートの形態をとる。オス型ルアー継手を有するチューブ（図示せず）は、メス型ルアーロックポートに造影剤を流体的に結合することができる。代替実施形態では、チューブは、円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０と流体連通するように外側ケーシング１００にハードマウントされ、造影剤源に接続するためのメス型ルアーロックポート（図示せず）を有する。メス型ルアーロックポートは、チューブが接続されたオス型ルアーロック継手がメス型ルアーロックポートに結合しているときのみ造影剤の流れを許容するように、内蔵隔壁を有し得る。任意の実施形態では、造影剤ボーラスを供給するように構成された自動注入器を注入ポート１２４に接続して、造影剤注入を遠隔地、特に制御ステーション１６から制御できるようにすることができる。

【0095】

生理食塩水と造影剤のガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂへの結合を管理するためのバルブシステム１３０（図６に示す）を用いることができる。このようなバルブシステム１３０は、３つの流路（フラッシュライン１２２、流体注入ポート１２４、および円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１１２）のうちの任意の２つを接続することができる。バルブシステム１３０は、様々な異なるバルブタイプ（ストップコック、ボールバルブ、ピンチバルブ、ニードルバルブ、ダイヤフラムバルブ、ソレノイドバルブなど）を使用して構築され得るが、一般的には、物理的なレバー、スイッチ、押ボタンセレクタ、サムローラなどを使用して手動で操作される。あるいは、バルブシステム１３０は制御ステーション１６で自動的に操作されてもよい。

【0096】

代替実施形態では、個別のバルブシステム１３０の代わりに、フラッシュライン１２２は逆流を防ぐための一方向弁を具える。したがって、注入ポート１２４から流体が注入されない限り、通常の生理食塩水の流れが常にフラッシュラインを通ってＲＨＶ１１２に生じ、この場合、フラッシュライン１２２の一方向弁が生理食塩水の流れを阻止し、造影剤の注入のみがＲＨＶ１１２に生じる。

【0097】

ＲＨＶ１１２および任意のバルブシステム１３０は、各シャトル７２ａ～７２ｂに恒久的に組み込まれてもよいし、シャトル７２ａ～７２ｂを処置ごとに洗浄して再使用可能にしつつ、必要な無菌要素および流体接続を処置ごとに交換できるように、例えば単一の交換可能モジュールに別個の交換要素として設計してもよい。シャトル７２ａ～７２ｂの再使用が望ましい場合、設計は、洗浄、交換可能な要素（流体処理コンポーネント、バッテリ、モータ、ギアなど）の再装着、機能の再テスト、再包装、再滅菌のために、病院内での洗浄または専用の再処理施設への返却を容易にするために特別に構成することができる。

【0098】

軸方向駆動機構９２およびＲＨＶ１１２が同じ外側ケーシング１００内に配置されているため、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂの使用不可能な長さ（すなわち、患者２０に挿入できない長さ）が最小限に抑えられることを理解されたい。例えば、ガイドシース２６ａの使用不可能な長さは、動脈アクセスシース７８が取り付けられるシースアンカー８０の長さに等しく、一方、作業カテーテル２６ｂの使用不可能な長さは、動脈アクセスシース７８が取り付けられるシースアンカー８０の長さのと、ガイドシース２６ａが取り付けられ作業カテーテル２６ｂがそのＲＨＶ１１２の円筒形チューブ１１８の中央ルーメン１２０を介して摺動可能かつ回転可能に配置される外側ケーシング１００の長さ（その外側ケーシング１００内に収容されるＲＨＶ１１２の長さ程度）との合計に等しくあり得る。

【0099】

各シャトル７２ａ～７２ｂに関連付けられた回転駆動機構９６は、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに直接係合してもよいが、一実施形態では、回転駆動機構９６は、ＲＨＶ１１２のＴｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２を介してガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに間接的に係合する。他の実施形態では、回転アクチュエータ９８と同様に回転駆動機構９６の全体がＲＨＶ１１２に組み込まれる。最も近位のシャトル７２ｃに関連付けられた回転駆動機構９６は、ガイドワイヤ本体５０の近位端５２に取り付けられたコレット５６を介してガイドワイヤ２６ｃに直接係合してもよい。

【0100】

シャトル７２ａ～７２ｃのそれぞれに関連付けられた回転駆動機構９６は、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、およびガイドワイヤ２６ｃをそれぞれのスレッド９０に対してそれらの長手方向軸を中心に回転させるように設計されているが、代替実施形態では、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、それぞれのシャトル７２全体を、したがって各シャトル７２に取り付けられたガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、およびガイドワイヤ２６ｃのそれぞれを、トラック７０に対してそれらの長手方向軸を中心に回転させる、オンボード回転駆動機構を含むことができる。ただし、この代替ケースでは、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃが病院環境に衝突することなくトラック７０周りを自由に回転できるように、病院環境に対してトラック７０を 配置する必要がある。

【0101】

別の代替実施形態では、回転駆動機構および回転アクチュエータは、シャトル７２ａ～７２ｃのそれぞれに組み込まれるのではなく、シャトル７２ａ～７２ｃの１つまたは複数の外部にあってもよく、その場合、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、および／またはガイドワイヤ２６ｃは、シャトル７２ａ～７２ｃに対して回転しないようにシャトル７２ａ～７２ｃに固定されてもよいが、代わりに、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、および／またはガイドワイヤ２６ｃを回転させるために回転駆動機構がシャトル７２全体を回転させてもよい。

【0102】

スレッド９０と外側ケーシング１００は、それぞれのシャトル７２が病室環境、特にトラック７０が置かれるであろうドレープ２２に引っかかったり絡まったりしないような形状であることが好ましい。ドレープ２２は処置台１８と患者２０の上に載置されるので、ドレープ２２は常に平らではない。そのため、ドレープ２２は折り重なったり束となったりするため、シャトル７２がトラック７０に沿って軸方向に並進する際に、シャトル７２の形状が平らな面や鋭利なエッジを有する場合、シャトル７２がドレープ２２に引っかかり、それによって干渉運動が発生し、および／またはトラック７０に望ましくない量の力がかかったりする。このような場合、トラック７０がシースアンカー８０から引き抜かれたり、さらに悪いことに、動脈アクセスシース７８が患者２０から引き抜かれたりする可能性がある。そのため、スレッド９０と外側ケーシング１００は滑らかなエッジを有し、ドレープ２２がスレッド９０や外側ケーシング１００に引っかかるのではなく逸れるようにすることが好ましい。

【0103】

一般に、軸方向の圧縮力に応答して脱出するのに十分に大きな最近位シャトル７２ｃと中間シャトル７２ｂとの間の露出長を有さないガイドワイヤ２６ｃが取り付けられる最近位のシャトル７２ｃとは対照的に（実際、最近位シャトル７２ｃは、プラグ１０８とロード／アンロードポート８８の嵌合を介して中間シャトル７２ｂに差し込まれ得るので、露出長さを有さない）、最遠位シャトル７２ａとシースアンカー８０との間のガイドシース２６ａの任意の時間における露出長、または中間シャトル７２ｂと最遠位シャトル７２ａとの間の作業カテーテル２６ｂの任意の時間における露出長は、軸方向の圧縮力に応答してガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂが脱出するのに十分な長さであり得る。

【0104】

したがって、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれは、スレッド９０に担持され、ガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂのそれぞれに加えられる軸方向圧縮に応答してガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂのそれぞれが脱出するのを防止する（例えば、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｂが遠位方向に軸方向移動したときにガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂが脱出するのを防止する、またはシャトル７２ａが近位方向に軸方向移動したときに作業カテーテル２６ｂが脱出するのを防止する）ように構成された座屈防止機構１３２を含む。座屈防止機構１３２は、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｂのスレッド９０または外側ケーシング１００に硬く固定されていてもよいし、取り外し可能に固定されてもよい。重要なことは、ガイドシースまたは作業カテーテルの脱出を防止するための固定長の支持とは対照的に、座屈防止機構１３２は、座屈防止機構１３２が取り付けられるそれぞれのシャトル７２ａ～７２ｂに取り付けられたガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに対して可変長の支持を提供し、これによってガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂの未使用の長さを最小限に抑え、カテーテルの重なりの問題を回避することができることである。

【0105】

図示の実施形態では、座屈防止機構１３２は、収容ハウジング１３４と、圧縮荷重下でガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂが座屈するのを防止するために、交互に収容ハウジング１３４内に巻き上げられ（ロールアップ）、収容ハウジング１３４から巻き出し（ロールアウト）されてその直線寸法が変化するように構成された軸方向分割シース１３６とを具える。収納ハウジング１３４は、血管内管理および追跡システム１４の他の要素や病室環境との絡みや干渉を防ぐために、軸方向分割シース１３６を収納するように構成されている。

【0106】

さらに図９～１０を参照すると、軸方向分割シース１３６は、近位端（図示せず）および遠位端１４２（図６に示す）を有する細長い管状本体１３８と、管状本体１３８の近位端と遠位端１４２との間に延びる中央ルーメン１４４と、管状本体１３８の近位端１４０と遠位端１４２との間に軸方向に延びる分割部１４６とを含む。

【0107】

軸方向分割シース１３６は、管状状態と扁平状態との間を移行可能である。したがって、任意の時点で、軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８ａは管状状態にあり、軸方向分割シース１３６の近位部分１４８ｂは扁平状態にある。軸方向分割シース１３６はまた、管状の遠位部分１４８ａと扁平の近位部分１４８ｂとの間に、完全に管状状態でも完全に扁平状態でもない移行部分１４８ｃを有する。軸方向分割シース１３６の長さは一定であるため、軸方向分割シース１３６が収納ハウジング１３４から巻き出されると、管状の遠位部分１４８ａは長くなる一方で扁平の近位部分１４８ｂは短くなり、軸方向分割シース１３６が収納ハウジング１３４内に巻き取られると、扁平の近位部分１４８ｂは長くなる一方で短くなることが理解されたい。

【0108】

一実施形態では、軸方向分割シース１３６は、収容ハウジング１３４から巻き出されたときには管状状態となり、しかし収容ハウジング１３４内に巻き取られたときには扁平状態になるように予め成形されたエラストマーまたは形状回復可能な材料でなる。例として、軸方向分割シース１３６の構造は、単純なエラストマーチューブ、ワイヤ／ブレード補強チューブ（特に、円筒形状に形状回復したワイヤを有するもの）、レーザカットチューブ（特に、硬質ポリマー、ポリエーテル－エーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＰＩ、厚いポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等から、ばね鋼、ニチノール等の１％を超える降伏ひずみを有する金属までの範囲の硬質材料を使用するもの）であり得る。このようにして、扁平の近位部分１４８ｂは、以下にさらに詳細に説明される扁平化機構によって加えられるような外力が存在する場合にのみ、扁平状態になる。

【0109】

別の実施形態では、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６が双安定構造を有するように、管状状態と扁平状態の両方を有するように予成形されてもよい。軸方向分割シース１３６は、適切な材料、例えば、ポリマーでラミネートまたは含浸された炭素繊維複合材料で構成されてもよく、双安定構造を有するように予め成形されていてもよい。そうすると、軸方向分割シース１３６は、外力の印加によって軸方向分割シース１３６が扁平状態に移行するまで管状形状を維持し、同様に、軸方向分割シースは、外力の印加によって軸方向分割シース１３６が扁平状態から管状状態に移行するまで扁平状態を維持する。このようにすると、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂは、管状状態に移行しようとせず、したがって完全に扁平状態に留まる。したがって、単に軸方向分割シース１３６を収納ハウジング１３４の方へ押し込むだけで、軸方向分割シース１３６を収納ハウジング１３４の中でより密に巻き上げて、よりコンパクトな形状にすることができる。このようにして、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６に他の方法で張力をかける電動巻き取り機構を必要とせずに、より安定して収納ハウジング１３４から展開され収納ハウジング１３４内に巻き取られ、巻き取られたときに扁平状態を維持する。

【0110】

図６および１１Ａ～１１Ｄを参照すると、管状本体１３８の遠位端１４２はある位置に取り付けられており、軸方向分割シース１３６の管状遠位部分１４８ａが、それぞれのシャトル７２と当該位置との間の距離が増大すると（すなわち、それぞれのシャトル７２が取付位置から離れるように軸方向に並進されるか、取付場所がそれぞれのシャトル７２から離れるように軸方向に並進されると）、管状本体１３８の遠位端１４２は長くなり、それぞれのシャトル７２と当該位置との間の距離が減少すると（例えば、それぞれのシャトル７２が取付位置の方へ軸方向に並進されるか、取付位置がそれぞれのシャトル７２の方へ軸方向に並進されると）短くなる。

【0111】

図示の実施形態では、最遠位のシャトル７２ａに関連付けられた管状本体１３８の遠位端１４２の取付位置は、患者２０に対する位置であって、例えば、患者２０のアクセス部位またはその近傍でトラック７０の遠位端７４を取り付けるのに使用されるシースアンカー８０に関連する位置であり、中間シャトル７２ｂ（「先行シャトル」）に関連する管状本体１３８の遠位端１４２の取付位置は、最遠位シャトル７２ａ（「後続シャトル」）である。この目的のために、座屈防止機構１３２はさらに、管状本体１３８の遠位端１４２にオス型コネクタ１５０（例えば、クリップまたはプラグ）を具え、これはシースアンカー８０の近位端内に配置されたロード／アンロードポート８２に取り外し可能に嵌合し、それによってシースアンカー８０への堅固な取り付け点を提供し（座屈防止機構１３２が、最遠位シャトル７２ａに取り付けられたガイドシース２６ａの支持を提供する場合）、あるいは、最遠位シャトル７２ａの外側ケーシング１００の近位端に形成されたロード／アンロードポート８８に取外し可能に嵌合し、それによって最遠位シャトル７２ａに強固な取り付け点を提供する（座屈防止機構１３２が中間シャトル７２ｂに取り付けられた作業カテーテル２６ｂの支持を提供する場合）。座屈防止機構１３２は管状本体１３８の遠位端１４２の取付手段を提供するだけでなく、最遠位シャトル７２ａの座屈防止機構１３２はガイドシース２６ａをシースアンカー８０のロード／アンロードポート８２にスムーズに入るように位置決めし、中間シャトル７２ｂの座屈防止機構１３２は作業カテーテル２６ｂを最遠位シャトル７２ａのロード／アンロードポート８８にスムーズに入るように位置決めする。

【0112】

したがって、最遠位シャトル７２ａが近位方向１５０ａかつ中間シャトル７２ｂの方に軸方向に並進されると、最遠位シャトル７２ａに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８は長くなり、中間シャトル７２ｂに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８は短くなる（図１１Ａ参照）。対照的に、最遠位シャトル７２ａが遠位方向１５０ｂに軸方向に並進して中間シャトル７２ｂから離れると、最遠位シャトル７２ａに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８は短くなり、中間シャトル７２ｂに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８は長くなる（図１１Ｂ参照）。中間シャトル７２ｂが遠位方向１５０ｃかつ最遠位シャトル７２ａの方に軸方向に並進すると、中間シャトル７２ｂに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８が短くなる（図１１Ｃ参照）。対照的に、中間シャトル７２ｂが近位方向１５０ｄに軸方向に並進し、最遠位シャトル７２ａから離れると、中間シャトル７２ｂに関連する軸方向分割シース１３６の遠位部分１４８が長くなる（図１１Ｄ参照）。

【0113】

管状本体１３８の裂け目１４６は、管状本体１３８がリボン状に開くように横方向に拡張することによって、軸方向分割シース１３６を扁平状態に配置しやすくする役割を果たすことを理解されたい。管状本体１３８の裂け目１４６は中央ルーメン１４４を露出させる役割も果たし、それによってガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂが、軸方向分割シース１３６の管状の遠位部分１４８ａと移行部分１４８ｃとの間の境界で露出した中央ルーメン１４４内に横方向に装填可能になる。中央ルーメン１４４は、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂを摺動可能に受け入れる大きさであり、軸方向分割シース１３６がガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに支持を提供するようになっている。軸方向分割シース１３６は横方向に可撓性であり得るが、軸方向分割シース１３６は、シャトル７２ａ～７２ｂの軸方向変位によって生じる軸方向圧縮力がガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに加えられたときに、管状の遠位部分１４８ａがガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂの脱出を防止するような十分な柱状強度を有することが好ましい。

【0114】

シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれが、ガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂのそれぞれを遠位方向に軸方向並進させると、軸方向分割シース１３６の管状の遠位部分１４８ａが長くなって、移行部分１４８ｃにおいてそれぞれのガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂを包み込む。対照的に、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれがガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂのそれぞれを遠位方向に軸方向並進させると、軸方向分割シース１３６の管状の遠位部分１４８ａが長くなって、移行部分１４８ｃにおいてそれぞれのガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂから剥離する。

【0115】

様々な実施形態において、座屈防止機構１３２は、軸方向分割シース１３６が収納ハウジング内に巻き取られる際に管状状態から扁平状態に移行させるための扁平化機構（例えば、ローラ、ピン、矩形オリフィス等）と、収納ハウジングから展開される際に軸方向分割シース１３６を扁平状態から管状状態に移行させるためのチューブ形成機構（例えば、円弧状当接面）と、軸方向分割シース１３６を巻き取るための巻き取りスプールと、の任意の適切な構成を有し得る。

【0116】

例えば、図１２Ａを参照すると、座屈防止機構１３２ａの一実施形態は、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂを交互に巻き取り繰り出すように構成された巻き取りリール１５２を具える。この実施形態では、巻き取りリール１５２はケーシング１００の外側に配置され、トラック７０が延びる面に平行な回転軸（図面から出ている）を有する。座屈防止機構１３２ａは、さらに、軸方向分割シース１３６が間に緊密配置される一対のピンチローラ１５４ａ、１５４ｂの形態の扁平化機構を含む。このようにして、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して近位方向１５０’に軸方向並進するとき（すなわち、軸方向分割シース１３６の巻き取り時）、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂ間の接触点で扁平状態から管状状態に移行し、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して遠位方向１５０”に軸方向並進するとき（すなわち、軸方向分割シース１３６の繰り出し時）、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂ間の接触点で扁平状態から管状状態に移行する。したがって、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂはピンチローラ１５４ａ、１５４ｂから近位側に延び、次に軸方向分割シース１３６の移行部分１４８ｃとなり、次いで管状の遠位部分１４８ａがピンチローラ１５４ａ、１５４ｂから遠位側に延びる。

【0117】

この実施形態において、軸方向分割シース１３６は、シャトル７２に対して軸方向分割シース１３６が遠位方向１５０”に軸方向並進するときに、扁平状態から管状状態に自然に移行するように、外力がない場合に管状になるように予め成形されていてもよい。細長い医療器具２６（例えば、ガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂ）は、軸方向分割シース１３６の管状の遠位部分１４８ａと移行部分１４８ｃとの間の境界部で、露出した中央ルーメン１４４内に装填することができる。

【0118】

図１２Ｂを参照すると、座屈防止機構１３２ｂの別の実施形態は、図１２Ａの座屈防止機構１３２ａと類似しているが、巻き取りリール１５２がケーシング１００の内側に配置されている点が異なる。座屈防止機構１３２ｂはさらに、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂの遠位にあって、軸方向分割シース１３６が配置されるチューブ形成機構１５６を具える。図１２Ａに関して上述したのと同じ方法で、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して近位方向１５０’に軸方向並進するとき（すなわち、軸方向分割シース１３６の巻き取り時）、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂ間の接触点で管状状態から扁平状態に移行する。しかしながら、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して遠位方向１５０”に軸方向並進するときは（すなわち、軸方向分割シース１３６の巻き出し時）、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂ間の接触点で扁平状態から管状状態に移行するのではなく、チューブ形成機構１５６において扁平状態から管状状態に移行する。したがって、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂはピンチローラ１５４ａ、１５４ｂから近位側に延び、一方、軸方向分割シース１３６の移行部分１４８ｃはピンチローラ１５４ａ、１５４ｂとチューブ形成機構１５６との間に延び、軸方向分割シース１３６の管状の遠位部分１４８ａはチューブ形成機構１５６から遠位側に延びる。

【0119】

この実施形態において、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して近位方向１５０’に軸方向移動したときにピンチローラ１５４ａ、１５４ｂによって加えられる外力にのみ応答して管状状態から扁平状態に移行し、かつ、軸方向分割シース１３６がシャトル７２に対して遠位方向１５０”に軸方向移動したときにチューブ形成機構１５６によって加えられる外力にのみ応答して扁平状態から管状状態に移行するように、双安定であってもよい。座屈防止機構１３２ｂはさらに、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂが当接するアイドラローラ１５８を具え、これによりケーシング１００の内側に配置される巻き取りリール１５２に向けられるようになっている。

【0120】

図１２Ｃを参照すると、座屈防止機構１３２ｃのさらに別の実施形態は、ピンチローラ１５４ａ、１５４ｂと巻取りリール１５２との間の距離が大きいことを除いて、図１２Ｂの座屈防止機構１３２ｂと同様である。

【0121】

図１２Ｄを参照すると、座屈防止機構１３２ｄのさらに別の実施形態は、図１２Ａの座屈防止機構１３２ａと同様であるが、巻き取りリール１５２がケーシング１００の外側に配置され、トラック７０が延びる面と直交する回転軸（図面から出ている）を有する点が異なる。

【0122】

図示された実施形態では、軸方向分割シース１３６は、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれに関連付けられた収容ハウジング１３４内に受動的な態様で巻き取られるように構成されている。すなわち、座屈防止機構１３２は、収容ハウジング１３４内に、軸方向分割シース１３６を積極的に引っ張って（すなわち、巻き取って）収容ハウジング１３４内に収納する機構を有していない。代わりに、最遠位シャトル７２ａが遠位方向１５０”に軸方向に並進されるときに最遠位シャトル７２ａに関連する軸方向分割シース１３６に加えられる外部圧縮力、および中間シャトル７２ｂと遠位シャトル７２ａが互いに対して軸方向に変位されるときに中間シャトル７２ｂに関連する軸方向分割シース１３６に加えられる圧縮力によって、それぞれの軸方向分割シース１３６が収容ハウジング１３４内に巻き取られる。

【0123】

代替の実施形態では、収容ハウジング１３４は、遠位シャトル７２ａおよび中間シャトル７２ｂの前後運動に応答して、収容ハウジング１３４の内外への軸方向分割シース１３６の反復的な巻き取りおよび繰り出しの際に、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂが接触して緊密な形態を維持するようにする受動的な収納力を加えるための巻き取りバイアス機構（図示せず）を含んでもよい（図示の実施形態では、最遠位シャトル７２ａが遠位方向に軸方向並進しているとき、または中間シャトル７２ｂおよび遠位シャトル７２ａが互いに対して軸方向変位しているとき）。このような受動的な収納力がなければ、軸方向分割シース１３６の巻かれた扁平の近位部分１４８ｂのサイズ（すなわち、直径）が収納ハウジング１３６内の割り当てられたスペースより大きくなり、それによって収納ハウジング１３４の内外への軸方向分割シース１３６の巻き取りや繰り出しが妨げられる可能性がある。このような受動的な収納力は、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂの患者２０内への無制限な移動を防止するように、好ましくは収納ハウジング１３４内での軸方向分割シース１３６の巻き取り（すなわち、管状遠位部分１４８ａの短縮）を妨げないようバイアスすることなく、軸方向分割シース１３６の偏向や開放が妨げられないようにバイアスされることが好ましい。

【0124】

以下にさらに詳述するように、座屈防止機構のいくつかの実施形態は、軸方向分割シース１３６にそのような受動的収納力を加えてもよい。他のより複雑な実施形態では、巻き取りバイアス機構は、軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂに一定の張力を加える引張バネ（図示せず）またはモータ（図示せず）を具えてもよい。それぞれの軸方向分割シース１３６に一定の張力を加えるためにモータが使用され、かつ、トラック７０に沿って遠位シャトル７２ａまたは中間シャトル７２ｂを軸方向に並進させる軸方向駆動機構９２を作動させるために使用される軸方向アクチュエータ９４がモータである場合、軸方向分割シース３２が巻き取りまたは繰り出しする速度が、トラック７０に沿って軸方向に並進されるときのそれぞれのシャトル７２の速度と一致するように、両方のモータが互いに一致するように割り出すことができる。

【0125】

任意の実施形態では、シャトル７２ａ～７２ｂのいずれか一方または両方に関連付けられた座屈防止機構１３２は、シャトル７２ａ～７２ｂを軸方向に並進させるためのアクチュエータおよび軸方向駆動機構としてさらに機能してもよい。この場合、座屈防止機構１３２の軸方向分割シース１３６が上述の軸方向駆動機構９２の代わりになってもよく、一方、座屈防止機構１３２の収納ハウジング１３４内のモータ（図示せず）が上述の電動アクチュエータ９４の代わりになってもよい。このように、軸方向分割シース１３６は、シャトル７２ａ～７２ｂのそれぞれを軸方向に並進させながら、軸方向分割シース１３６を収容ハウジング１３４内に巻き取り、かつ、軸方向分割シース１３６を収容ハウジング１３４から繰り出すように作動させるように構成されており、一方、収容ハウジング１３４内のモータは、マスタ入力装置１９４によって生成された制御信号に応答して、軸方向分割シース１３６を作動させるように構成される。軸方向駆動機構として使用される場合、軸方向分割シース１３６は、軸方向分割シース１３６が各シャトル７２ａ～７２ｂ用の収容ハウジング１３４から繰り出されるときに圧縮下で脱出しないような、必要な柱状強度を有することが好ましい。

【0126】

最遠位シャトル７２ａの場合、軸方向分割シース１３６の収容ハウジング１３４への能動的な巻き取りは、最遠位シャトル７２ａと患者２０に対して固定された位置（例えば、患者２０のアクセス部位またはその近傍でトラック７０の遠位端７４を固定するために使用されるシースアンカー８０）との間の軸方向分割シース１３６内に軸方向の張力を引き起こし、それによって、次に、最遠位シャトル７２ａを遠位方向に軸方向に並進させる。対照的に、収容ハウジング１３４からの軸方向分割シース１３６の能動的な繰り出しは、最遠位シャトル７２ａと患者２０に対して固定された位置（例えば、患者２０のアクセス部位またはその近傍でトラック７０の遠位端７４を固定するために使用されるシースアンカー８０）との間で軸方向分割シース１３６内に軸方向の圧縮を引き起こし、それによって、次に、最遠位シャトル７２ａを近位方向１５０’に軸方向に並進させる。

【0127】

中間シャトル７２ｂの場合、軸方向分割シース１３６の収容ハウジング１３４への積極的な巻き取りは、中間シャトル７２ｂと最遠位シャトル７２ａとの間の軸方向分割シース１３６内に張力を引き起こし、それによって、中間シャトル７２ｂを遠位方向に軸方向に並進させる。対照的に、収容ハウジング１３４からの軸方向分割シース１３６の能動的な繰り出しは、中間シャトル７２ｂと最遠位シャトル７２ａとの間の軸方向分割シース１３６内の軸方向の圧縮を引き起こし、それによって、中間シャトル７２ｂを近位方向１５０’に軸方向に並進させる。

【0128】

図１２Ａ～１２Ｄに示す座屈防止機構１３２の使用は、図１～２に示す血管内管理および追跡システム１４におけるガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂの座屈を防止するのに適しているが、このような座屈防止機構１３２は、トラック上を軸方向に並進するシャトルを利用しない従来の駆動システムを含む他のタイプのカテーテル駆動システムにも使用できることを理解されたい。

【0129】

さらに、収納ハウジングの内外に交互に巻き取りおよび繰り出しされる軸方向分割シースの使用は、トラック７０に沿ったシャトル７２ａ～７２ｂの軸方向変位に応答してガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂが軸方向圧縮を受けるときに、ガイドシース２６ａおよび作業カテーテル２６ｂを支持し、脱出を防止するためのエレガントで単純な解決策を提供するが、座屈防止機構の代替実施形態は、図１～２に図示す血管内管理および追跡システム１４に取り付けられたときに、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂに可変長の支持を提供するための他の手段を使用してもよい。上述した座屈防止機構１３２とほぼ同じ方法で、これらのシザー機構のそれぞれの遠位端は、ある位置（例えば、最遠位シャトル７２ａに関連する場合はシースアンカー８０、中間シャトル７２ｂに関連する場合は最遠位シャトル７２ａ）に取り付けられ、それぞれのシャトル７２がその位置から離れる方向に軸方向並進するとこれらの座屈防止機構が長くなり、それぞれのシャトル７２がその位置に向かう方向に軸方向並進するときに短くなる。

【0130】

座屈防止機構１３２－１の代替的な一実施形態は、延長（図１３Ａ）または伸縮（図１３Ｂ）が可能なシザー機構１６０を具える。シザー機構１６０は、２つの一連のヒンジ付きリンク１６２ａ、１６２ｂを含み、これらはヒンジ付きリンク１６２ａ、１６２ｂの中間点１６４で相互接続され、互いから離れるようにヒンジ動作してシザー機構１６０を長くするか、互いに向かってヒンジ動作してシザー機構１６０を短くする。座屈防止機構１３２－１は、ガイドカテーテル２４または作業カテーテル２６ｂが摺動可能に配置されるシザー機構１６０の長さに沿って取り付けられた一連のループ１６６を具え得る。

【0131】

座屈防止機構１３２－２の別の代替実施形態は、伸長（図１４Ａ）または短縮（図１４Ｂ）が可能なリニアスライド機構１６８を具える。リニアスライド機構１６８は、リニアスライド機構１６８を延長または短縮するために互いに相対的にスライドする複数の剛性リニアスライド１７０ａ～１７０ｃを具える。座屈防止機構１７０－２は、ガイドカテーテル２４または作業カテーテル２６ｂが摺動可能に配置されるリニアスライド機構１６８の長さに沿って取り付けられた一連のループ１７２を具え得る。

【0132】

座屈防止機構１３２－３のさらに別の代替実施形態は、伸長（図１５Ａ）および短縮（図１５Ｂ）可能な伸縮機構１７４を具える。伸縮機構１７４は、伸縮機構１７４を延長または短縮するために、互いに摺動可能に嵌合する複数の中空シリンダ１７６ａ～１７６ｃを具える。伸縮機構１７４は、ガイドカテーテル２４または作業カテーテル２６ｂが摺動可能に配置される中央ルーメン１７８（点線で示す）を具える。

【0133】

座屈防止機構１３２－４のさらに別の代替実施形態は、延長（図１６Ａ）および短縮（図１６Ｂ）が可能なアコーディオン機構１８０を具える。アコーディオン機構１８０は、折り目が互いに離れてアコーディオン機構１８０を伸張するか、互いに向かって折り畳まれてアコーディオン機構１８０を短縮するための複数のセクション１８２を具える。アコーディオン機構１８０は、ガイドカテーテル２４または作業カテーテル２６ｂが摺動可能に配置される中央ルーメン１８４を具える。

【0134】

座屈防止機構１３２－５のさらに別の代替実施形態は、伸長（図１７Ａ）および短縮（図１７Ｂ）が可能なリニアスプリング機構１８６を具える。リニアスプリング機構１８６は、リニアスプリング機構１８６を伸張するために互いに離れ、またはリニアスプリング機構１８６を短縮するために互いに近づくように変位可能な複数のコイル１８８を具える。リニアスプリング機構１８６は、ガイドカテーテル２４または作業カテーテル２６ｂが摺動可能に配置される中央ルーメン１９０を備えている。

【0135】

同軸血管内アセンブリ１２の代替実施形態では、同軸血管内アセンブリ１２が座屈しにくくなるように、作業カテーテル２４および／またはガイドワイヤ２６を補強してもよい。この場合、シャトル７２ａ～７２ｂの一方または両方は、座屈防止機構１３２を使用しないでもよい。

【0136】

一実施形態では、アクチュエータ９４、９８が電動式である場合、シャトル７２ａ～７２ｃの各々は、アクチュエータ９４、９８によって駆動機構９２、９６に与えられる力またはトルクを測定するセンサを含んでもよく、それによって触覚インターフェースに返信され得る運動に対する抵抗の感知が可能になり、以下にさらに詳述するように、入力コマンドが制御ステーション１６を介して提供されると、制御ステーション１６を介してオペレータ２４に触覚フィードバックを伝達する。

【0137】

血管内管理および追跡システム１４と制御ステーション１６との間およびその内部での通信は、有線接続、無線接続、またはそれらの組み合わせを通じて行うことができる。すべての標準的な通信アーキテクチャ（例えば、イーサネット、ＵＳＢ、Ｗｉ－Ｆｉ、ブルートゥース、ＦｉｒｅＷｉｒｅなど）およびすべてのデータ転送プロトコルが、制御ステーション１６がすべての通信（ポイントツーポイント）を管理するような集中制御、または血管内管理および追跡システム１４と制御ステーション１６が協調して互いに通信するマイクロローカルネットワークのいずれかを形成することが想定されている。血管内管理および追跡システム１４と制御ステーション１６との間のデータストリームは、例えば、モータ／アクチュエーターコマンド、シャトルベースのユーザ入力コマンド、フロースイッチコマンド、軸方向トラック位置感知出力、力／トルクセンサ出力、流体流量出力、圧力センサ出力などの情報を含み得る。

【0138】

以下にさらに詳述するように、制御ステーション１６はケーブルを介して血管内管理および追跡システム１４に接続することができ、それによって制御ステーション１６と血管内管理および追跡システム１４との間で信号を転送できる１つまたは複数の通信リンクを提供する。あるいは、制御ステーション１６は血管内管理および追跡システム１４に無線で接続されてもよい。例えば、制御ステーション１６は地理的に離れた場所に配置することができ、通信は少なくとも部分的にはインターネットなどの広域ネットワークを介して行われる。また、制御ステーション１６は、ローカルエリアネットワーク、地理的に離れた場所に配置されていないあるいは無線ネットワークを介して血管内管理および追跡システム１４に接続されもよい。

【0139】

図６を参照すると、一実施形態では、電源および通信ケーブル１９２ａが制御ステーション１６をシャトル７２ａ～７２ｃの１つに接続し、電源および通信ケーブル１９２ｂ～１９２ｃがそのシャトルをデイジーチェーン方式で残りのシャトルに結合する。例えば、電源および通信ケーブル１９２ａは、制御ステーション１６を最遠位シャトル７２ａに結合することができ、これにより、先行シャトル（例えば、中間シャトル７２ｂまたは最近位シャトル７２ｃ）がトラック７０にロード／アンロードされる際に、制御ステーション１６と血管内管理および追跡システム１４との間で電源および通信を維持することができる。他の実施形態では、別個の電源および通信ワイヤが制御ステーション１６をシャトル７２ａ～７２ｃに個別に結合してもよい。代替実施形態では、電源および通信ケーブル１９２ｃを使用するのではなく、最近位シャトル７２ｃの雄プラグ１０８と中間シャトル７２ｂのロード／アンロードポート８８との間の電気的結合を介して、電源および通信を医療用シャトル７２ｂから近位シャトル７２ｃに供給することができる。

【0140】

別の実施形態では、トラック７０は少なくとも導電性材料で構成され、電源に結合されて、トラック７０が通電し得るようになっている。このようにして、通電したトラック７０からシャトル７２ａ～７２ｃに（例えば、直接摺動接点または誘導結合を介して）電力を伝達することができる。さらに別の実施形態では、シャトル７２ａ～７２ｃはそれぞれ、再使用可能な電池または使い捨て電池によって電力供給されてもよい。これらの場合、データは、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃと制御ステーション１６との間の個々の無線通信リンク（例えば、無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、赤外線（ＩＲ）、トラック７０を介した誘導結合、または他の無線伝送リンク）を介して、および／またはシャトル７２ａ～７２ｃ間の無線通信リンクを介して、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃへ、またはシャトル７２ａ～７２ｃから転送され得る。

【0141】

図１および図２に戻ると、制御ステーション１６は血管内管理および追跡システム１４に機能的に連結されたマスタ入力装置１９４を具える。オペレータ２４は、マスタ入力装置１９４と相互作用して、血管内管理および追跡システム１４をマスタ／スレーブ配置で操作し得る。このため、マスタ入力装置１９４は、オペレータ２４が血管内管理および追跡システム１４を遠隔操作して、患者２０に対してカテーテルを用いた医療処置をリアルタイムで行うことができるように構成されている。例えば、マスタ入力装置１９４は、血管内管理および追跡システム１４に、同軸血管内アセンブリ１２を使用した様々なタスク（例えば、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、およびガイドワイヤ２６ｃの互いに対する前進、後退、回転、任意の操縦など）を実行させるように構成され得る。

【0142】

制御ステーション１６はさらに、例えばテキストや数値、オン／オフ情報など、ステータスおよび／または非物理的もしくは非動作入力を表示するように構成された制御パネル１９６（例えば、パッドまたはオンスクリーンタッチ制御）を含む。例えば、制御パネル１９６は、医師が一般的な設定を変更したり、シャトル７２の各々を細長い医療器具２６の特定の１つに関連付けることを含むシャトル７２の各々に対するライブラリをセットアップしたり、細長い医療器具２６の間の同期運動を提供するためにシャトル７２のいずれかを互いに連結したりできるように構成され得る。任意選択で、制御パネル１９６は、オペレータ２４が、個々のシャトルのロック（以下でさらに詳細に説明する）、シャトル７２の同期、動作の方向および比率などの同期パラメータの変更、作業カテーテル２６ｂを使用した介入／診断機能の実行（例えば、ステント送達、バルーン膨張、心内膜組織のアブレーション／マッピング、超音波イメージング、血管のアアテローム切除術、動脈瘤への血管閉塞デバイスの送達、造影剤／薬剤の送達、または作業カテーテル２６ｂが設計されている他の医療機能の実行）などの非リアルタイム機能を実行可能である。

【0143】

制御パネル１９６、あるいは別個のグラフィック・ディスプレイ（図示せず）は、ロボット血管内システム１０の様々な態様を任意に表示することができる。例えば、同軸血管内組立体１２の遠位端の画像を制御パネル１９６にリアルタイムで表示して、患者２０の血管系内に配置されている細長い医療器具２６の現在の向きをオペレータ２４に提供してもよい。グラフィカルディスプレイ７８はまた、オペレータ２４に患者固有の情報（例えば、画像データ（例えば、Ｘ線画像、ＭＲＩ画像、ＣＴ画像、超音波画像など）、血行力学データ（例えば、血圧、心拍数など）、および患者記録情報（例えば、病歴、年齢、体重など））を表示するように構成されてもよい。例えば、制御ステーション１６は、血管造影システム（図示せず）またはその表示コンポーネントとインターフェースして、制御ステーション１６（例えば、制御パネル１９６）が血管造影システムからの情報や画像を表示することができ、その逆も可能であり得る。さらに、制御ステーション１６（例えば、制御パネル１９６）は、処置台１８を移動させたり、Ｘ線カメラ／線源の位置を変更したりするためのコマンドを血管造影システムに送信するための入力を受け取るように構成されてもよい。制御ステーション１６（例えば、制御パネル１９６）は、パワーインジェクタや輸液ポンプなどの他の補助装置を制御またはトリガするように構成されていてもよい。

【0144】

図示の実施形態では、制御ステーション１６はクランプ機構１９８を介して処置台１８に固定されている。クランプ機構１９８、あるいは別のクランプ機構（図示せず）を用いて、トラック７０の近位端７６を固定することができる（図６に示す）。制御ステーション１６は、単一点での取り付けにより、手術室環境において貴重なスペースを占有することなく、必要に応じて台や同様の面にクランプすることができる。別の実施形態では、制御ステーション１６は、通信、処理、および介入医が血管内管理および追跡システム１４とインターフェースすることにより、放射線照射野の外で血管内管理および追跡システム１４から遠隔にセットアップすることができる。

【0145】

マスタ入力装置１９４は、シャトル７２を介してそれぞれの細長い医療器具２６の動きをそれぞれ制御するための複数のコントローラを具え得る。それぞれの細長い医療器具２６のすべての動作は、マスタ入力装置１９４の複数のコントローラによって独立して制御することができ、あるいは、それぞれの細長い医療器具２６の少なくとも２つの動作が互いにリンクされて、マスタ入力装置１９４の複数のコントローラのうちの１つによる細長い医療器具２６のうちの１つの制御が、リンクされた動作（軸方向並進または回転移動のいずれか）にしたがって細長い医療器具２６のうちの別の１つを制御するように、リンクされた動作（例えば、１：１のリンク動作）を提供するようにしてもよい。

【0146】

図１８に示す１つの有利な実施形態では、マスタ入力装置１９４は、個々の制御要素２００ａ～２００ｃの線形アレイと、制御要素２００ａ～２００ｃが軸方向および回転方向に摺動可能な（すなわち、レール２０２の長手方向軸２０４に沿って軸方向に並進し、かつレール２０２の長手方向軸２０４を中心として回転方向に進む）レール２０２とを具える。細長い医療器具２６ａ～２６ｃを独立して操作するために、個々の制御要素２００ａ～２００ｃの線形アレイを使用すると、手動のカテーテル検査器具操作の状況で使用されるのと同様の動作を用いるため、医師は慣れ親しんだ直感的な血管内処置を行うことができる。すなわち、オペレータ２４は、制御要素２００ａ～２００ｃのうちの１つを把持し、把んだ制御要素をレール２０２の長手方向軸２０４に沿って（近位側または遠位側のいずれかに）移動させて、把持された制御要素２００によって制御される細長い医療器具２６を（近位側または遠位側のいずれかに）軸方向に並進させたり、あるいは、把んだ制御要素をレール２０２の長手方向軸２０４を中心に（時計回りまたは反時計回りのいずれかに）回転させて、把持された制御要素２００によって制御される細長い医療器具２６を（時計回りまたは反時計回りのいずれかに）回転移動させることができる。

【0147】

レール２０２は、制御要素２００ａ～２００ｃに２自由度（ＤＯＦ）（すなわち、レール２０２の長手方向軸２０４（ｚ方向）に沿った直線並進およびレール２０２の長手方向軸２０４を中心とする回転移動（ロール））のみを提供するように剛性であってもよいし、あるいは制御要素２００ａ～２００ｃにさらに４自由度（すなわち、ｘ方向とｙ方向に沿った直線並進ならびにレール２０２の長手方向軸２０４に対するピッチとヨー）を提供するために可撓性であってもよい。図示の実施形態では、レール２００は、レール上に配置された制御要素２００ａ～２００ｃのアレイが直線となるように直線状であるが、代替実施形態では、レール２００は、レール上に配置された制御要素２００ａ～２００ｃのアレイがわずかに曲線となるようにわずかに湾曲してもよい。制御要素２００ａ～２００ｃは、細長い医療器具２６ａ～２６ｃの近位端に倣う（emulate）ために円筒形で図示されているが、制御要素２００ａ～２００ｃは円形以外にも、オーバル、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形、八角形など）など任意の適切な断面を有してもよいことを理解されたい。

【0148】

個々の制御要素２００ａ～２００ｃは、各制御要素がシャトル７２ａ～７２ｃのそれぞれに取り付けられたガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、またはガイドワイヤ２６ｃの移動（軸方向および回転方向）を制御するように、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃと機能的に関連し得る。一実施形態では、制御要素２００ａ～２００ｃは軸方向および回転方向にバネ付勢されており、オペレータ２４によって解放されると、公称の軸方向並進位置および回転移動位置に戻るようになっている。これらの公称軸方向並進位置および公称回転移動位置は、制御要素２００ａ～２００ｃが公称位置からの正負の移動範囲（すなわち、正方向の軸方向並進範囲、逆方向の軸方向並進範囲、時計回りの回転移動範囲、および反時計回りの回転移動範囲）を有するように、軸方向並進範囲および回転移動範囲の中心にあることが好ましい。

【0149】

注目すべきは、クランプ機構１９６を介して制御ステーション１６を一点のみでクランプすることにより、レール２０２が開放端を有し、それによって制御要素２００ａ～２００ｃの迅速な交換が容易になっていることである。制御要素２００ａ～２００ｃのそれぞれは、レール２０２に取り外し可能に取り付けることができ、制御要素２００は、必要に応じてマスタ入力装置１９４に追加したり、マスタ入力装置１９４から取り外したりすることができるという点で、交換可能であり得る。さらに、レール２０２は再使用可能であってもよいが、制御要素２００ａ～２００ｃは使い捨てであることが望ましい。したがって、使用済みの制御要素２００ａ～２００ｃは、レール２０２から簡単に取り外して廃棄し、新しい滅菌済みの制御要素２００ａ～２００ｃと交換することができる。

【0150】

図１８には、３つのシャトル７２ａ～７２ｃにそれぞれ対応する３つの制御要素２００ａ～２００ｃが示されているが、マスタ入力装置１９４は、最終的には使用されるシャトル７２の数に応じて、任意の適切な数の制御要素２００を含み得ることを理解されたい。例えば、マスタ入力装置１９４は、例えば３つ未満のシャトル７２が使用される場合は３つ未満の制御要素２００を有してもよいし、例えば３つ以上のシャトル７２が使用される場合は３つ以上の制御要素２００を有してもよい。それほど有利ではないが、マスタ入力装置１９４は、制御要素２００のアレイの代わりに、ジョイスティック、キーパッドまたはキーボード、スライダ、ローラボール、タッチセンサ、タッチスクリーン、マウスなどを有してもよい。

【0151】

図示の実施形態では、制御要素２００ａ～２００ｃの直径が徐々に大きくなったり小さくなったりして、どの制御要素２００ａ～２００ｃが細長い医療器具２６ａ～２６ｃのそれぞれに関連づけられているかを医師に視覚的または触覚的に示すようにしてもよい（例えば、最遠位の制御要素２００ａはガイドシース２６ａと機能的に関連付けられ比較的大きな直径を有し、中間の制御要素２００ｂは作業カテーテル２６ｂと機能的に関連付けられ比較的中程度の直径を有し、最近位の要素２００ｃはガイドワイヤ２６ｃと機能的に関連付けられ比較的小さな直径を有することができる）。

【0152】

任意の実施形態では、制御要素２００ａ～２００ｃは、伸縮式に互いにスライドさせることができる。別の任意の実施形態では、制御要素２００ａ～２００ｃを（赤、緑、青（ＲＧＢ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）などにより）異なる色で照明して、どの制御シリンダ２００がアクティブで、細長い医療器具２６ａ～２６ｃのそれぞれの１つと機能的に関連しているかを示してもよい。非アクティブな制御要素２００は、白色、透明なつや消し色、または類似のあまり目立たない色で照明してもよい。２以上の細長い医療器具２６ａ～２６ｃの動作が互いにリンクされる場合、これらのリンクした器具に関連する制御要素２００は、点滅照明などの視覚的表示を有していてもよい。

【0153】

制御ステーション１６は、任意で、マスタ入力装置１９４を覆うように構成された無菌スリーブ２０６を含んでもよく、それによってオペレータ２４と制御ステーション１６の非無菌構成要素との間に無菌バリアを提供し得る。無菌スリーブ２０６を収容するためにレール２０２は片持ち梁式であり、その結果、無菌スリーブ２０６をレール２０２の自由端からレール２０２の固定端まで制御要素２００のアレイ上を容易にスライドすることができる。無菌スリーブ２０６、または別個の無菌スリーブ（図示せず）も、制御パネル１９６を覆ってもよい。無菌スリーブ２０６は、各制御要素２００の動きを制限しないことが望ましい。無菌スリーブ２０６は、制御要素２００の直径の変化を許容するように構成され得る。無菌スリーブ２０６の各制御要素２００ａ～２００ｃ上の部分は平滑で、各制御シリンダ２０８に密着または近接していてもよいし、あるいは、無菌スリーブ２０６は隣接する各制御要素２００の対の間に密集した部分を有し得るように緩くてもよい。

【0154】

図１９に示す一実施形態では、マスタ入力装置１９４全体を覆う単一の滅菌スリーブの代わりに、制御ステーション１６は、制御要素２００ａ～２００ｃの上にそれぞれ所定の位置にスライドされるように構成され、それによってオペレータ２４が触れる滅菌表面を提供する、一組の単回使用の重なり合う滅菌制御要素カバー２０８ａ～２０８ｃを具える。それぞれの制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置されると、滅菌制御要素カバー２０８ａ～２０８ｃは、隣接する制御要素２００ａ～２００ｃ間の汚染された流体の移動を防止するために、隣接する制御要素２００ａ～２００ｃ間にスライド可能な流体シール２１０を形成することができる。スライド可能な流体シール２１０は、制御要素２００ａ～２００ｃ間のスリップフィット、または例えばＯリングのようなシール部材によって形成することができる。図２０に示されるように、滅菌制御要素カバー２０８ａ～２０８ｃは、制御要素２００ａ～２００ｃの上にスライドさせることができる、折り畳まれて重ねられた「カップ」のセットとしてパッケージ化され得る。

【0155】

図１８に戻ると、制御ステーション１６はプロセッサ２１２をさらに具え、このプロセッサ２１２は、血管内管理および追跡システム１４内の様々なモータ（以下にさらに詳細に説明する）の作動を正確に調整し制御するためのコマンドを発行するための、例えばパーソナルコンピュータまたは他のタイプのコンピュータワークステーションを具えることができる。以下にさらに詳述するように、プロセッサ２１２は、制御要素２００ａ～２００ｃの感知された軸方向並進および回転移動を細長い医療器具２６ａ～２６ｃの所望の軸方向並進および回転移動をマッピングするマッピングアルゴリズムにしたがって血管内管理および追跡システム１４に命令を発行することができる。制御ステーション１６は任意で、光、機械的インターフェースの有色／無色のセグメント、または音声キューの形態で、電力、手動モード／自動モード、流体流または流体スイッチの状態、動き、またはエラー（例えば、過剰な力やトルク、コントローラエラー、通信エラー、低バッテリなど）を伝える様々なインジケータを含むことができる。

【0156】

制御ステーション１６は、オペレータ２４にフィードバック（例えば、視覚的、可聴的、触覚的など）を提供するための１以上の装置をさらに含む。例えば、制御ステーション１６は、運動学的刺激または触覚フィードバックとしても知られる触覚を通じて、オペレータ２４と同軸血管内アセンブリ１４とを接続する触覚インターフェース２１４を有していてもよい。触覚インターフェース２１４は、入力コマンドがマスタ入力装置１９４を介して提供されると、例えばマスタ入力装置１９４を介してオペレータ２４に触覚フィードバックを伝達し、オペレータ２４が、細長い医療器具２６が患者２０の血管系内で移動する際に、細長い医療器具２６にかかる力の方向および大きさを表す抵抗を感じるようにする。プロセッサ２１２の制御下で、触覚インターフェース２１４は、アクチュエータ（図示せず）を用いて触覚フィードバックを作成しオペレータ２４に伝達する。例えば、モータのトルクをコントローラの動きの抵抗（反力や振動）に変換できるモータが、細長い医療器具２６が動かしにくくなったことをオペレータ２４が感じ取れるようにする。オペレータ２４に触覚フィードバックを変換する他の例としては、重量、空気圧、磁気、電気的人工筋肉（電気活性ポリマー）、圧電、超音波、圧力アクチュエータなどを使用することが含まれる。

【0157】

細長い医療器具２６にかかる実際の力は、カテーテル追跡および管理システム１４に関連付けられた触覚フィードバックセンサ２１６の任意の構成を介して感知され、プロセッサ２１２に触覚フィードバックとして提供され、プロセッサ２１２はそれに応じて触覚インターフェース２１４を制御して、オペレータ１４に触覚フィードバックを提供する。

【0158】

例えば、細長い医療器具２６ａ～２６ｃが機械的に結合されているそれぞれのシャトル７２ａ～７２ｃのモータにおいて電流の変化を検出することができる。すなわち、細長い医療器具２６ａ～２６ｃの遠位端に力が加わると、細長い医療器具２６ａ～２６ｃを駆動するモータの電流がそれに応じて変化する。別の例として、能動的な力センサ（例えば、電気的、圧電的、磁気的、抵抗的、容量的、圧力的、液圧的など）を細長い医療器具２６ａ～２６ｂの遠位先端部に、および／または長さに沿って組み込んでもよい。さらに別の例として、細長い医療器具２６ａ～２６ｂの遠位端に作用し、それぞれの座屈防止機構１３２（図６に示す）に機械的に伝達される力は、細長い医療器具２６ａ～２６ｂの遠位端に及ぼされる圧縮力に応答して、軸方向分割シース１３６のたわみを測定するたわみ検出器、または軸方向分割シース１３６内の力もしくは圧力を直接測定する力検出器もしくは圧力検出器を介して、軸方向分割シース１３６内で感知されてもよい。代替実施形態では、医療用撮像装置（例えば、Ｘ線透視撮像装置）により、細長い医療器具２６ａ～２６ｂに加えられる力の視覚的フィードバックをプロセッサ２１２に提供し、プロセッサ２１２はそれに応じて触覚インターフェース２１４を制御して、オペレータ１４に触覚フィードバックを提供してもよい。例えば、医療用撮像装置は、細長い医療器具２６ａ～２６ｃの遠位先端と血管壁または病変部との接触を検出してもよいし、細長い医療器具２６ａ～２６ｃの曲がりを検出してもよい。プロセッサ２１２は、この視覚的フィードバックを使用して、細長い医療器具２６ａ～２６ｃにかかる力を推定することができる。

【0159】

以下でさらに詳細に説明するように、触覚インターフェース２１４は、マスタ入力装置１９４に組み込まれるのではなく、代替的に、指輪、手袋、指先パッド、リストバンドなどの着用可能なフォームファクタを有してもよく、あるいは、例えば、超音波パッド、空気圧ベースのフィードバック、流体の粘度変化ベースのフィードバックなどを使用して非接触の力場を生成してもよい。触覚インターフェース２１４と併用して、あるいはその代わりに、制御パネル１９６または他のグラフィックディスプレイにより、細長い医療器具２６がマスタ入力装置１９４を介して動かされる際に、細長い医療器具２６に蓄積される力を表示してもよい。

【0160】

マスタ入力装置１９４は、任意選択で、制御要素２００ａ～２００ｃの各々（または代替的に、制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置された滅菌カバー２０８ａ～２０８ｃの各々）に貼付された識別子（ＩＤ）２１８（例えば、バーコード、ＱＲコード、または無線周波数識別子（ＲＦＩＤ））を含み、それぞれの制御要素２００が関連する細長い医療器具２６の種類（例えば、ガイドシース２６ａ、作業カテーテル２６ｂ、またはガイドワイヤ２６ｃのいずれか）を迅速な識別を可能にすることができる。別の実施形態では、各制御要素２００は、ＩＤ２１８を介して対応するシャトル７２と識別（ＩＤ）結合され（すなわち、制御要素２００ａとシャトル７２ａがペアリングされ、制御要素２００ｂとシャトル７２ｂがペアリングされ、制御要素２００ｃとシャトル７２ｃがペアリングされる）、一緒にパッケージ化してもよい。他の実施形態では、一対の細長い医療器具２６の作動が同期した動作を提供するためにリンクされる場合、対応する制御要素２００の２つが予めペアリングされ、予めペアリングされた制御要素２００が作用するように設計された一対の細長い医療器具２６の間のリンクされた動作比率（例えば、１：１、２：１、１：２など）を識別するラベルと共にパッケージ化することができる。

【0161】

制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向並進および回転移動（ならびに任意に軸方向速度および回転速度）はセンサアセンブリを介して検出され、細長い医療器具２６ａ～２６ｃが上記で簡単に説明したマッピングアルゴリズムにしたがって軸方向並進および回転移動されるようにしてもよい。センサアセンブリは、長手方向軸２０４に沿った制御要素２００ａ～２００ｃの各々の検出された軸方向並進を示す信号、および長手方向軸２０４を中心とした制御要素２００ａ～２００ｃの各々の検出された回転移動を示す信号を出力する。プロセッサ２１２は次に、センサアセンブリによって出力される制御信号に応答して、細長い医療器具２６ａ～２６ｃのそれぞれを軸方向に並進させ、回転移動させるように血管内管理および追跡システム２１４に命令することができる。

【0162】

特に、上述したように、制御要素２００ａ～２００ｃは、単価使用で使い捨てとなるように設計されてもよい。この点で、センサアセンブリの比較的安価な構成要素（例えば、受動的な構成要素（すなわち、電力供給のない構成要素））が制御要素２００ａ～２００ｃ（あるいは、制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置された無菌カバー２０８ａ～２０８ｃの各々）の上または中に存在し、センサアセンブリの比較的高価な構成要素（例えば、能動的な構成要素（すなわち、電力供給のある構成要素））は、再利用可能なレール２０２または制御要素２００ａ～２００ｃから離れた別の場所の中または上に存在することが好ましい。このようにして、センサアセンブリの安価な構成要素のみを交換することで、ロボット血管内システム１０の運用コストを削減することができる。

【0163】

例えば、図１８Ａに示される一実施形態では、マスタ入力装置１９４は、制御要素２００ａ～２００ｃの各々（あるいは、制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置された滅菌カバー２０８ａ～２０８ｃの各々）の周囲に周方向に配置された基準要素２１９の形態の複数のエンコーダと、制御要素２００ａ～２００ｃ上に配置された基準要素２１９を視覚的に感知し、それによって制御要素２００ａ～２００ｃの各々の軸方向並進および回転移動（ならびに任意に軸方向速度および回転速度）を感知するように構成された視覚追跡システム２２１（例えば、１つまたは複数のカメラ）とを具える。

【0164】

図１８Ｂに示す別の実施形態では、マスタ入力装置１９４は、各々が制御要素２００ａ～２００ｃの各々（あるいは、制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置された滅菌カバー２０８ａ～２０８ｃの各々）に組み込まれた複数の電磁受動トランスポンダ２２３と、電磁受動トランスポンダ２２３に衝突する電磁エネルギー２２７を送信するように構成された固定電磁トランシーバ２２５であって、電磁エネルギーを位置情報、特に、電磁受動トランスポンダ２２３ひいては制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向並進（ｚ－位置）および回転移動（ロール）に符号化する固定電磁トランシーバ２２５とを具える。電磁トランシーバ２２５は、電磁パッシブトランスポンダ２１９によって発せられる符号化された電磁エネルギー２２９を受信し、この電磁エネルギー２２９を復号化して、制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向並進と回転移動を特定することができる。任意選択で、レール２０２が撓むように構成される場合、制御要素２００ａ～２００ｃの各々が、ｚ方向に加えて、ｘ方向およびｙ方向に沿って直線的に並進し、回転に加えてピッチまたはヨーができるように、電磁パッシブトランスポンダ２２３によって発せられる電磁エネルギー２２９に符号化された位置情報は、さらに、電磁パッシブトランスポンダ２１９ひいては制御要素２００ａ～２００ｃのピッチおよびヨーとともに、ｘおよびｙ位置を含むことができ、このようにして制御要素２００ａ～２００ｃの６自由度（すなわち、ｘ、ｙ、ｚ位置およびロール、ピッチ、ヨー）を特定することができる。

【0165】

図１８Ｃに示されるさらに別の実施形態では、マスタ入力装置１９４は、レール２０２内に、かつレール２０２の長手方向軸２０４に沿って配置されたセンサ２３１のアクティブアレイと、複数の相補的な受動（非アクティブ）素子２３３とを含み、これらはそれぞれ、制御要素２００ａ～２００ｃのそれぞれ（あるいは、制御要素２００ａ～２００ｃの上に配置された滅菌カバー２０８ａ～２０８ｃのそれぞれ）内に配置される。各センサ２３１は、受動素子２３３のそれぞれに隣接して配置されており、センサ２３１は、それぞれの受動素子２３３の位置、ひいては制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向の並進および回転移動を感知できるようになっている。

【0166】

特定の一実施形態では、制御要素２００ａ～２００ｃは、光学的に透明な材料で構成され、受動素子２３３は、制御要素２００ａ～２００ｃの周囲に埋め込まれた一連の刻印（例えば、格子）の形態であり得る。レーザ光は、例えば、レール２０２内に配置されたレーザ源（図示せず）から、制御要素２００ａ～２００ｃ内の回折格子を通過することができる。回折格子は、特に制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向移動（ｚ位置）と回転移動（ロール）とともに、回折を介した位置情報でレーザ光を符号化する。センサ２３１は、回折格子によって回折された符号化レーザ光を測定する光検出器であり、回折されたレーザ光を復号して、制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向並進および回転移動を特定することができる。

【0167】

他の特定の実施形態において、受動素子２３３は抵抗器であってもよく、この場合、センサ２３１はそれぞれの受動素子２３３の位置、したがって制御要素２００ａ～２００ｃの軸方向並進および回転移動を電気的に感知することができ、または、強磁性素子であってもよく、この場合、センサ２３１はそれぞれの受動素子２３３の位置を磁気的に感知することができ、または、コイルであってもよく、この場合、センサ２３１はそれぞれの受動素子２３３の位置を誘導的に感知することができ、または、容量性プレートであってもよく、この場合、センサ２３１はそれぞれの受動素子２３３の位置を容量的に感知することができ、または、超音波反射素子であってもよく、この場合、センサ２３１はそれぞれの受動素子２３３の位置を超音波的に感知することができ、等々である。

【0168】

図１８Ｄ～１８Ｆに示されるさらに別の実施形態では、マスタ入力装置１９４は、それぞれが制御要素２００ａ～２００ｃのそれぞれの端部に片持ち支持される複数の機械的アーム２３５ａ～２３５ｃと、センサ（図示せず）を有するセンサボックス２３７とを具え、機械的アーム２３５ａ～２３５ｃの自由端がセンサボックス２３７内で機能的に相互作用（例えば、光学的、電気的、磁気的、誘導的、容量的、超音波的など）する。機械的アーム２３５ａ～２３５ｃのそれぞれの長さは、レール２０２上の制御要素２００ａ～２００ｃの相対位置に依存する。すなわち、最遠位の制御要素２００ａに片持ち梁状に取り付けられた機械的アーム２３５ａの長さは比較的短く、最近位の制御要素２００ｃに片持ち梁状に取り付けられた機械的アーム２３５ｃの長さは比較的長く、中間の制御要素２００ｂに片持ち梁状に取り付けられた機械的アーム２３５ｂの長さは比較的中程度になる。制御要素２００ａ～２００ｃのいずれかがレール２０２の長手方向軸２０４を中心に回転されるときに機械的アーム２３５ａ～２３５ｃが互いに機械的に干渉しないように、機械的アーム２３５ａ～２３５ｃは、図１８Ｆに最もよく示されるように、互いにクロックされ（例えば、互いに１２０度離れている）、制限された回転範囲（例えば、１２０度）を有する。レール２０２上に配置可能な制御要素２００の最大数が３つより多いか少ない場合、機械的アーム２３１は互いに異なる量だけクロックされ、異なる制限範囲（例えば、レール２０２上に配置可能な制御要素２００の最大数が２つの場合は１８０度、レール２０２上に配置可能な制御要素２００の最大数が４つの場合は９０度）を有してもよい。

【0169】

図１８Ａ～１８Ｆに示される実施形態のいずれかにおいて、制御要素２００ａ～２００ｃの直線速度および／または角速度を特定できるように、比較的安価な加速度計（図示せず）を任意選択で制御要素２００ａ～２００ｃの各々に組み込むことができる。

【0170】

図１８Ｇに示されるさらに別の実施形態では、マスタ入力装置１９４は、物理的な制御要素２００ａ～２００ｃを有する代わりに、仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’の線形アレイのインタラクティブな３Ｄ表現を表示する三次元（３Ｄ）タッチスクリーン２３９を具える。図示の実施形態では、３Ｄタッチスクリーン２３９は円筒形または半円筒形であり、その上に仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’の線形アレイの円弧状部分が表示される。代替実施形態では、３Ｄタッチスクリーン２３９は、例えば三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形を含む、円形または円弧形以外の断面形状を有してもよい。

【0171】

図示された実施形態では、タッチスクリーン２３９は円筒形または半円筒形であり、制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’の線形アレイの少なくとも円弧状部分を表示する。円弧状のタッチスクリーン２３９は、例えば抵抗性または容量性であり、例えば有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）タッチ感応面を有し得る。３Ｄタッチスクリーン２３９の表面は、制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’に対応する個別の照明領域に分かれている。制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’のいずれかをタッチして、オペレータ２４がその制御アイコンを操作できるようにすることができる。図示された実施形態では、オペレータ２４が制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’を互いに容易に区別できるように、別個の照明領域は輪郭を有する。他の実施形態では、異なる領域は異なる色やパターンで照明されてもよい。

【0172】

したがって、図１８に示される物理的な制御要素２００ａ～２００ｃのうちの１つを把持するのと同様の方法で、制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’の１つに対応する３Ｄタッチスクリーン２３９の別個の領域を掴みながら、オペレータ２４は、３Ｄタッチスクリーン２３９の長手方向軸に沿って、および／または３Ｄタッチスクリーン２３９の円周方向に手を動かすことができ、これは、物理的制御要素の軸方向移動および／または回転移動のエミュレートとなる。オペレータ２４が３Ｄタッチスクリーン２３９の長手方向軸に沿って手を動かすと、制御要素２００ａ’～２００ｃ’のうちの選択された１つが３Ｄタッチスクリーン２３９上に静的に表示されてもよいし、オペレータ２４の手とともに３Ｄタッチスクリーン２３９に沿って直線的に移動するように動的に表示されてもよく、それによって細長い医療器具２６ａ～２６ｃの互いに対する軸方向の位置のより良い表示を提供することができる。

【0173】

オペレータ２４の軸方向および回転方向の手の動きは、３Ｄタッチスクリーン２３９によって感知することができ、細長い医療器具２６ａ～２６ｃが、オペレータ２４の感知された軸方向の並進および回転方向の手の動きを入力とし、以下にさらに詳述するように、それぞれのシャトル７２ａ～７２ｃに含まれるモータ（図示せず）の動作を出力とするマッピングアルゴリズムにしたがって、軸方向並進および回転方向移動され得る。

【0174】

図１８Ｈに示される代替実施形態では、オペレータ２４が効果的に掴むことができる円弧状の制御アイコン２００ａ’～２００ｃ’を表示するのではなく、３Ｄタッチスクリーン２３９は、オペレータ２４の指先を使用して動かされるように設計された制御アイコン２００ａ”～２００ｃ”（例えば、矩形）を表示してもよい。例えば、制御アイコン２００ａ”～２００ｃ”のいずれかを３Ｄタッチスクリーン２３９の軸に沿って動かしてもよい。例えば、オペレータ２４は、指先で制御アイコン２００ａ”～２００ｃ”の１つにタッチしながら、３Ｄタッチスクリーン２３９の長手方向軸に沿って、および／または３Ｄタッチスクリーン２３９の円周方向に手を動かすことができ、これは物理的な制御要素の軸方向移動および／または回転移動のエミュレートとなる。

【0175】

マスタ入力装置１９４および制御パネル１９６を含む制御ステーション１６は、現実世界に存在する物理的装置であり、したがってオペレータ２４が物理的に触れることができるものとして説明および図示したが、代替実施形態では、制御ステーション１６のマスタ入力装置および制御パネルの一方または両方が仮想的であってもよい。その場合、オペレータ２４は物理的なマスタ入力装置や制御パネルに触れる必要がなく、衛生面や空間的な問題を軽減することができる。

【0176】

例えば、図１８Ｉを参照すると、制御ステーション１６は、オペレータ２４がデジタル再生された画像を現実のものとして知覚するように、三次元（３Ｄ）環境においてオペレータ２４にデジタル再生された画像を提示するように構成されたヘッドマウント型拡張現実（ＸＲ）装置（例えば、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、または複合現実（ＭＲ）装置）２４１を具え得る。特に、ＸＲ装置２４１は、仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’を有する仮想マスタ入力装置１９４’をオペレータ２４の３Ｄ環境に表示するように構成されている。したがって、オペレータ２４は、あたかもオペレータ２４が図１８に示すマスタ入力装置１９４の制御要素２００ａ～２００ｃと物理的に相互作用しているかのように、仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用することができる。

【0177】

ＸＲ装置２４１はまた、制御パネル（図示せず）を二次元（２Ｄ）画像として表示してもよいし、患者２０の血管系標的部位のリアルタイム医療画像（例えば、Ｘ線透視画像）、および血管内管理および追跡システム１４’を含む病室環境の映像を、例えば、ＸＲ装置２４１の画面の隅に表示してもよい。あるいは、ＸＲ装置２４１は、オペレータ２４の３Ｄ環境に仮想制御パネル（図示せず）を表示してもよい。他の実施形態では、ＸＲ装置は、オペレータ２４が病室環境を直接見ることができる「光学シースルー」ディスプレイを有するか、あるいは、仮想マスタ入力装置１９４’（レールの有無に拘わらず）を含む仮想コンテンツと混合された病室環境のビデオが提示される「ビデオシースルー」ディスプレイを有する。

【0178】

制御ステーション１６は、仮想マスタ入力デバイス１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用しながらオペレータ２４が行うハンドジェスチャをキャプチャするために、オペレータ２４の手に装着することができる触覚フィードバック手袋２４３（例えば、ＨａｐｔＸ（商標名）手袋）をさらに含んでいる。このようなハンドジェスチャには、例えば、オペレータ２４が図１８の物理的な制御要素２００ａ～２００ｃのうちの１つを物理的に把持し、物理的なマスタ入力デバイス１９４の軸に沿って物理的な制御要素を移動させるか、または物理的なマスタ入力デバイス１９４の軸を中心に把持した手を回転させるのと同じ方法で、オペレータ２４の手で仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’のうちの１つを掴み、仮想マスタ入力デバイス１９４’の軸に沿って掴んだ手を移動させるか、またはマスタ入力デバイス１９４’の軸を中心に掴んだ手を回転させることができる。キャプチャされたハンドジェスチャは、ＭＲ装置２４１によってプロセッサ２１２に出力され、プロセッサ２１２はハンドジェスチャを解釈し、解釈されたハンドジェスチャを細長い医療器具２６ａ～２６ｃの所望の軸方向並進および回転移動にマッピングするマッピングアルゴリズムにしたがって血管内管理および追跡システム１４にコマンドを発行することができる。触覚フィードバック手袋２４３はまた、オペレータ２４が仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用する際に、オペレータ２４に触覚フィードバックを提供するための触覚インターフェース２１４（図１８に図示）としても機能し、これによってオペレータ２４は、細長い医療器具２６が患者２０の血管系内で動かされる際に、細長い医療器具２６に加わる力の方向および大きさを表す抵抗を感じるようにする。

【0179】

別の例として、図１８Ｊを参照すると、制御ステーション１６は、触覚フィードバック手袋２４３の代わりに、静止型ジェスチャ監視システム２４５（例えば、Ｘｂｏｘ Ｋｉｎｅｃｔ（商標名）のセンサに類似した装置、または光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）センサアセンブリ）、および１以上の触覚超音波パッド２４７を具える。ジェスチャ監視システム２４５は、仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用している間にオペレータ２４によって行われたハンドジェスチャをキャプチャし、キャプチャされたハンドジェスチャを解釈するためにプロセッサ２１２に提供するように構成されている。代替実施形態では、ＸＲ装置２４１は、仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用している間にオペレータ２４によって行われるハンドジェスチャの画像をキャプチャし、キャプチャされたハンドジェスチャの画像を解釈のためにプロセッサ２１２に提供するように構成された前方向カメラ（図示せず）を含んでいる。任意の実施形態では、オペレータ２４は、静止ジェスチャ監視システム２４５または代わりにＸＲ装置２４１の前方向カメラによって感知され得る基準要素でカバーされた手袋（図示せず）を着用し、オペレータ２４によって行われたハンドジェスチャをキャプチャするようにしてもよい。

【0180】

触覚超音波パッド２４７は、オペレータ２４の手に力を加える超音波圧力波を出すことによって触覚インターフェース２１４（図１８に図示）として機能し、それによって、オペレータ２４が仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と仮想的に相互作用する際にオペレータ２４に触覚フィードバックを提供し、それによって、細長い医療器具２６が患者２０の血管系内で動かされる際に、細長い医療器具２６に加わる力の方向および大きさを表す抵抗をオペレータ２４が感じるようにする。図示された実施形態では、複数の超音波パッド２４７が、オペレータ２４に提供される触覚フィードバックの方向性を提供するために、異なる向きに配向されている。

【0181】

さらに別の例として、図１８Ｋを参照すると、制御ステーション１６はＸＲシステムの代わりに二次元（２Ｄ）表示スクリーン２４９を具え、これが仮想マスタ入力装置１９４’と任意で仮想制御パネル（図示せず）とを表示する。静止ジェスチャ監視システム２４５が、オペレータ２４がディスプレイスクリーン２４９に表示すマスタ入力デバイス１９４を見ながらオペレータ２４が行ったハンドジェスチャをキャプチャし、キャプチャされたハンドジェスチャを解釈のためにプロセッサ２１２に提供する。血管内管理および追跡システム１４にコマンドを発行することに加えて、プロセッサ２１２は、オペレータ２４によってなされたキャプチャされたハンドジェスチャに応答して、例えば、表示された制御要素２０２ａ～２０２ｃをハンドジェスチャにしたがって移動させるか、あるいは表示された制御要素２０２ａ～２０２ｃを例えば異なる色で補強することによって、マスタ入力装置１９４を拡張することができる。

【0182】

さらに別の例として、図１８Ｌを参照すると、制御ステーション１６はＸＲシステムの代わりに、仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’を有する仮想マスタ入力装置１９４’、およびオプションとして仮想制御パネルをオペレータ２４の３Ｄ環境に表示するように構成されたホログラフィックマシン２５１を具える。ＸＲシステムのようにヘッドマウントディスプレイに仮想マスタ入力装置１９４’を表示するのではなく、ホログラフィックマシン２５１は、仮想マスタ入力装置１９４’をオペレータ２４の３Ｄ環境に投影する。オペレータ２４は、図１８ＩのＸＲ装置２４１に関して上述したのと同じ方法で、仮想マスタ入力装置１９４’の仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’と対話することができる。ハンドジェスチャは、例えば、オペレータ２４の手に装着された触覚フィードバック手袋２４３（図１８Ｉに示す）または静止ジェスチャ監視システム２４５（図１８Ｊに示す）によってキャプチャされ得る。触覚フィードバックは、例えば、オペレータ２４の手に装着される触覚フィードバック手袋２４３（図１８Ｉに示す）または触覚超音波パッド２４７（図１８Ｊに示す）によってオペレータ２４に提供されてもよい。

【0183】

これらの公称軸方向並進位置および公称回転移動位置は、好ましくは軸方向並進範囲および回転移動範囲の中心にあり、したがって制御要素２００ａ～２００ｃが公称位置からの正負の移動範囲（すなわち、正方向の軸方向並進範囲、逆方向の軸方向並進範囲、時計回りの回転移動範囲、および反時計回りの回転移動範囲）を有し得る。

【0184】

上述した物理的制御要素２００ａ～２００ｃとほぼ同様に、上述した実施形態のいずれかにおける仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’の各々は、オペレータ２４によって仮想的に解放されたときにそれらの公称軸方向並進位置および回転移動位置に戻るように、仮想的に軸方向および回転方向にバネ荷重されていてもよい。これらの公称軸方向並進位置および公称回転移動位置は、好ましくは軸方向並進範囲および回転移動範囲の中心にあり、したがって制御要素２００ａ’～２００ｃ’が公称位置からの正負の移動範囲（すなわち、正方向の軸方向並進範囲、逆方向の軸方向並進範囲、時計回りの回転移動範囲、および反時計回りの回転移動範囲）を有し得る。

【0185】

図１８Ａ～１８Ｌに示すマスタ入力装置１９４、１９４’は、図１～１７に図示すカテーテル追跡および管理システム１４を制御するものとして説明されてきたが、図１８Ａ～１８Ｌに示すマスタ入力装置１９４、１９４’は、細長い医療器具が同軸に配置されトラックに沿って並進するシャトルを有しないものを含め、軸方向および回転方向に互いに対して移動することができる任意のロボット型カテーテルシステムを制御するために採用されてもよいことを理解されたい。

【0186】

上記で簡単に説明したように、プロセッサ２１２は、制御要素２００ａ～２００ｃ（または仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’）の感知された軸方向並進および回転移動を細長い医療器具２６ａ～２６ｃの所望の軸方向並進および回転移動をマッピングするマッピングアルゴリズムにしたがって血管内管理および追跡システム１４に命令を発行することができる。すなわち、制御要素２００ａ～２００ｃ（または仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’）の軸方向並進または回転移動を含む入力に応答して、マッピングアルゴリズムは細長い医療器具２６ａ～２６ｃの所望の軸方向並進または回転移動を出力する。次に、プロセッサ２１２は、マッピングアルゴリズムの出力を、血管内管理および追跡システム１４、特に、血管内管理および追跡システム１４のモータに送信されるコマンドに変換して、これらの所望の軸方向並進または回転移動を促し得る。

【0187】

上記で簡単に説明したように、制御要素２００ａ～２００ｃは、オペレータ２４によって物理的に解放されたときにそれらの公称軸方向並進位置および回転移動位置に戻るように、軸方向および回転方向にばね荷重されていてもよく、あるいは仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’は、オペレータ２４によって仮想的に解放されたときにそれらの公称軸方向並進位置および回転移動位置に戻るように、仮想的に軸方向および回転方向にばね荷重されていてもよい。この実施形態では、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００の中立位置から離れる（すなわち、物理的ばね力または仮想ばね力に抗する）軸方向並進または回転移動に応答して、細長い医療器具２６ａ～２６ｂのそれぞれを軸方向並進（近位または遠位）または回転移動（時計回りまたは反時計回り）させるだけである。このように、細長い医療器具２６ａ～２６ｃの軸方向の並進または回転移動は、オペレータ２４が制御要素２００ａ～２００ｃを物理的に解放するか、または仮想制御要素２００ａ’～２００ｃ’を仮想的に解放することに応答して発生しなくなる。制御要素２００を軸方向並進または回転移動させてから解放を繰り返し、または仮想制御要素２００’を仮想的に軸方向並進または回転移動させてから仮想的に解放を繰り返すことによって、対応する細長い医療器具２６を漸進的に軸方向並進または回転移動させてもよい。

【0188】

一実施形態では、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の軸方向並進を軸方向並進比にしたがって出力し、同様に、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の回転移動を回転移動比にしたがって出力する。一般的に、軸方向並進比と回転移動比は正になる。すなわち、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の遠位方向の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の遠位方向の軸方向並進を出力し、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の近位方向の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の近位方向の軸方向並進を出力する。同様に、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の時計回り方向の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の時計回り方向の回転移動を出力し、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の反時計回り方向の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の反時計回り方向の回転移動を出力する。

【0189】

回転移動比は１：１または１であることが好ましい（すなわち、各細長い医療器具２６の回転移動は、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の回転移動に正確に追従する）。対照的に、軸方向並進比は、１：１以上または１未満であることが望ましい（すなわち、各細長い医療器具２６の軸方向並進は、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の軸方向並進より小さい）。例えば、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）が軸方向に１ｃｍ並進すると、細長い医療器具２６は軸方向に１ｍｍ並進してもよい（すなわち、１０：１の比率）。しかし、代替実施形態では、回転移動比が１：１または１とは異なり、軸方向並進比が１：１または１であってもよい。

【0190】

制御要素２００または仮想制御要素２００’の軸方向並進または回転移動のマッピングアルゴリズムへの入力と、マッピングアルゴリズムによって出力される、対応する細長い医療器具２６のそれぞれの軸方向並進または回転移動との間に線形関係が存在するように、軸方向並進比および回転移動比のいずれか一方または両方が一定であってもよい。あるいは、軸方向並進比および回転移動比のいずれか一方または両方は、マッピングアルゴリズムに入力される制御要素２００または仮想制御要素２００’の軸方向並進または回転移動と、マッピングアルゴリズムによって出力される対応する細長い医療器具２６のそれぞれの軸方向並進または回転移動との間に非線形関係があるように、時間とともに変化してもよい。例えば、軸方向並進比または回転移動比は、最初は高く（例えば、細長い医療器具２６と血管系との間の静止摩擦力に素早く打ち勝つために）、その後減少するのが望ましい場合がある。別の例として、軸方向並進比または回転移動比は、特定のオペレータ２４用に設計されたカスタムプロファイルにしたがって変化してもよい。そのようなカスタムプロファイルは、マニュアル作成することができ、あるいは、そのようなカスタムプロファイルは較正手順を介して生成されてもよく、または一定期間にわたって特定のオペレータ２４に動的に適合させてもよい。

【0191】

マッピングアルゴリズムは、例えば、細長い医療器具２６ａ～２６ｃが滑らかに軸方向並進または回転移動されるように、軸方向並進比および回転移動比のいずれか一方または両方を調節することができる。例えば、オペレータ２４の手の震えによって、制御要素２００または仮想制御要素２００’が軸方向並進したり回転移動したりすることがある。マッピングアルゴリズムは、対応する細長い医療器具２６の所望の軸方向並進または回転移動の出力が滑らかになるように、制御要素２００または仮想制御要素２００’のばらばらの軸方向並進または回転移動の入力を（例えば、統合を介して）滑らかにしてもよい。別の例として、マッピングアルゴリズムは、制御要素２００または仮想制御要素２００’の軸方向並進または回転移動の入力に小振幅の軸方向振動または回転振動を導入して、対応する細長い医療器具２６の所望の軸方向並進または回転移動の出力が小振幅の軸方向振動または回転振動を有するようにし、例えば、細長い医療器具２６と患者２０の血管系との間の静的摩擦力を回避し、それによって細長い医療器具２６の遠位前進が容易になるようにしてもよい。

【0192】

別の実施形態では、軸方向並進比または回転移動比を使用するのではなく、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の軸方向速度を出力してもよく、同様に、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の回転速度を出力してもよい。一般に、軸方向速度は対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の軸方向並進と同じ方向になり、回転速度は対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の回転移動と同じ方向になる。すなわち、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の遠位方向の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の遠位方向の軸方向速度を出力し、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の近位方向の軸方向並進の入力に応答して、各細長い医療器具２６の近位方向の軸方向速度を出力する。同様に、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の時計回り方向の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の時計回り方向の回転速度を出力し、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の反時計回り方向の回転移動の入力に応答して、各細長い医療器具２６の反時計回り方向の回転速度を出力する。

【0193】

一実施形態では、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）の任意の軸方向並進または回転移動に応答して、各細長い医療器具２６について均一な軸方向速度または均一な回転速度を出力する。別の実施形態では、マッピングアルゴリズムは、対応する制御要素２００（または仮想制御要素２００’）が軸方向並進または回転移動される程度または速度に応じて変化する各細長い医療器具２６の軸方向速度または回転速度を出力する。例えば、制御要素２００（または仮想制御要素２００’）が比較的長い距離または比較的速く軸方向並進または回転移動された場合、マッピングアルゴリズムは、対応する細長い医療器具２６の相対的に高い軸方向速度または回転速度を出力し得る。対照的に、制御要素２００（または仮想制御要素２００’）が比較的短い距離または比較的遅く軸方向並進または回転移動された場合、マッピングアルゴリズムは、対応する細長い医療器具２６の相対的に低い軸方向速度または回転速度を出力し得る。さらに別の実施形態では、マッピングアルゴリズムは、特定のオペレータ２４のために設計されたカスタムプロファイルにしたがって変化する各細長い医療器具２６の軸方向速度または回転速度を出力する。そのようなカスタムプロファイルは、マニュアル作成することができ、あるいは、そのようなカスタムプロファイルは較正手順を介して生成されてもよく、または一定期間にわたって特定のオペレータ２４に動的に適合させてもよい。

【0194】

図２１～図２４を参照して、血管内管理および追跡システム１４’の１つの詳細な実施形態を説明する。図６に示すカテーテルおよび追跡システム１４と同様に、血管内管理および追跡システム１４は、一般に、複数のトラックセグメント７０’（１つのみ図示）と、トラックセグメント７０’に機械的に結合され、トラックセグメント７０’に沿って軸方向に並進されるように構成された複数のシャトル７２’（１つのみ図示）とを具える。

【0195】

図２１～２４には１つのトラックセグメント７０’のみを示すが、各トラックセグメント７０’は、複数のトラックセグメント７０’を互いに取り外し可能に連結して可変長のトラックを作成できるように、特別に設計されていることが理解されるはずである。したがって、１つまたは複数のトラックセグメント７０’を追加することによってトラックを長くし、１つまたは複数のトラックセグメント７０’を減ずることによってトラックを短くすることができる。これにより、トラックは病室の環境に適合しやすくなる。例えば、血管内管理および追跡システム１４’が設置される特定の病院環境のために、トラックの全長は、制御ステーション１６（図１～２に示す）（または、トラックの近位端が取り付けられるアンカー）と、患者２０に直接または間接的に取り付けられ、トラックの遠位端が取り付けられるシースアンカー８０（図６に示す）との間の輪郭距離に合わせてカスタマイズされ得る。

【0196】

さらに図２５～２９を参照すると、単純なレールの形をとるものとして説明した図６に示すトラック７０とは対照的に、各トラックセグメント７０’は、トラックラック２２０と、トラックラック２２０に固定されたトラックレール２２２とを具える。
トラックラック２２０は、ドレープ２２（図１～２に示す）上に安定的に載置されるように構成された細長いベース２２４と、ベース２２４の上に固定されトラックレール２２２が固定された１つ以上の台座２２６（図２６および図２８～２９に最もよく示す）とを含む。このようにして、トラックレール２２２をドレープ２２の上方に持ち上げることができ、シャトル７２’が病室環境、特にトラックセグメント７０’が載置されるドレープ２２に衝突することなく、トラックレール２２２に沿って自由に走行できるようになる。

【0197】

図示の実施形態では、ベース２２４は、一対の細長いフレーム部材２２８と、一対の細長いフレーム部材２２８を互いに固定する一連のクロスバー２３０（図２５および図２７に最もよく示す）とを有する矩形フレームの形態をとり、特に、ベース２２４の幅にわたって、ベース２２４の長さに沿って周期的に間隔をあけて配置されている。ベース２２４は平面状であり、図６に図示すトラック７０のようなトラックセグメント７０’が、上から下へ（垂直方向）の可撓性は比較的高いが、横（水平方向）の可撓性およびねじり可撓性は比較的低い（すなわち、高い水平剛性およびねじり剛性を有する）ようになっている。この態様において、トラックセグメント７０’は、（例えば、処置台１８、患者２０、および／またはドレープ２２上に載置されたとき）重力にのみ応答して病室環境の輪郭によりよく適合する一方で、シャトル７２’は、結合されたトラックセグメント７０’に沿ってシャトル７２’を軸方向に並進させるために、トラック７０’に必要な駆動力を加えることが可能である。注目すべきは、細長いフレーム部材２２８を互いに固定するクロスバー２３２の数を変えることによって、トラックセグメント７０’の垂直方向の可撓性を大きく変更することなく、トラックセグメント７０’の水平方向およびねじり剛性を調整できることである。すなわち、細長いフレーム部材２３０を一緒に固定するために使用されるクロスバー２３２の数を増やすと、それに応じてトラックセグメント７０’の水平剛性およびねじり剛性が増大し、細長いフレーム部材２２８を一緒に固定するために使用されるクロスバー２３０の数を減らすと、それに応じてトラックセグメント７０’の水平剛性およびねじり剛性が低下する。図示の実施形態では、複数の台座２２６がクロスバー２３２の中心に沿って配置されている。

【0198】

トラック７０と同様に、トラックレール２２２は、シャトル７２’が載るオープンモノレールの形態をとり、図２７に最もよく示されるように、断面が長方形のリボン状要素（幅広で薄い長方形の押出成形品）であり得る。トラック７０と同様に、各トラックセグメント７０’は、トラックレール２２２の長さに沿って延びる少なくとも１列の歯８４’を具え、図示の実施形態では１列の歯８４’を具え、これにシャトル７２’の対応する駆動機構が係合して、トラックセグメント７０’に沿ったシャトル７２’の軸方向並進を実現する。以下でさらに詳しく説明するように、歯８４’が配置されたトラックレール２２２は、トラックセグメント７０’に沿ってシャトル７２’を並進させるためのラックアンドピニオン構成におけるラックとして機能する。

【0199】

上記で簡単に説明したように、複数のトラックセグメント７０’を互いに取り外し可能に連結することができる。このため、トラックセグメント７０’は、各トラックセグメント７０’の両端部、図示の実施形態では各トラックセグメント７０’のトラックレール２２２の両端部、に配置された一対のトラックカプラ２３２を具える。トラックカプラ２３２は互いに相補的であり、隣接するトラックセグメント７０’の対応するカプラ２３２の係合により、トラックセグメント７０’を互いに取り外し可能に結合することができる。

【0200】

例えば、図示の実施形態では、トラックレール２２２の近位端２３４ａに配置されたトラックカプラ２３２ａは、トラックレール２２２の底面に形成された凹部２３６（図２５および図２８に最もよく示す）と、トラックレール２２２の近位端２３４ａから延びるタブ２３８とを具える。対照的に、トラックレール２２２の遠位端２３４ｂに配置されたトラックカプラ２３２ｂは、トラックレール２２２の上面に形成された凹部２３６（図２７および図２９に最もよく示す）と、トラックレール２２２の遠位端２３４ｂから延びるタブ２３８とを具える。凹部２３６とタブ２３８のそれぞれの形状は同じである。このようにして、トラックセグメント７０’は、隣接するトラックセグメント７０’の対応する凹部２３６およびタブ２３８の係合（すなわち、図２８に図示されるように、１つのトラックセグメント７０’のトラックレール２２２の近位端２３４ａのタブ２３８が、別のトラックセグメント７０’のトラックレール２２２の遠位端２３８ｂの対応する凹部２３６と係合（例えば、スナップ嵌め）し得る）により互いに取り外し可能に結合され、それによりトラックセグメント７０’を互いに結合することができる。トラックセグメント７０’は、隣接するトラックセグメント７０’の対応する凹部２３６およびタブ２３８の係合を解除することによって互いから切り離すことができる（すなわち、一方のトラックセグメント７０’のトラックレール２２２の近位端２３４ａのタブ２３８が、他方のトラックセグメント７０’のトラックレール２２２の遠位端２３８ｂの対応する凹部２３６から係合解除（例えば、スナップアウト）され、それによってトラックセグメント７０’を互いから切り離すことができる）。あるいは、他のタイプの対応するトラックカプラ２３２を利用して、複数のトラックセグメントを取り外し可能に連結するようにしてもよい。

【0201】

図３０～図３２を参照すると、図６および図７Ａ～図７Ｄに示す各シャトル７２ａ～７２ｃと同様に、シャトル７２’は、トラックセグメント７０’上に乗るように構成されたスレッド９０’（図２１にも示す）と、スレッド９０’によって担持され、シャトル７２’（したがって、それぞれのシャトル７２’に取り付けられた細長い医療器具２６）を軸方向並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構９２’（例えば、ギア式または摩擦式カップリング）と、スレッド９０’によって担持され、軸方向駆動機構９２’を作動させるように構成された軸方向アクチュエータ９４’（本例ではモータ）と、スレッド９０’によって担持され、シャトル７２’に取り付けられる細長い医療器具２６をその長手方向軸を中心に回転させるように作動されるように構成された回転駆動機構９６’（本例ではモータ）と、スレッド９０’に取り付けられ、細長い医療器具２６に加えられる軸方向の圧縮に応答して細長い医療器具２６が脱出するのを防止するように構成された座屈防止機構１３２’（例えば、シャトル７２’が遠位方向に軸方向移動したとき、または細長い医療器具２６が中を通る後続のシャトル（図示せず）が近位方向に軸方向移動したときに、細長い医療器具２６が脱出するのを防止する）と、スレッド９０’に取り付けられ、軸方向駆動機構９２’、軸方向モータ９４’、回転駆動機構９６’、回転モータ９４’（本例では、軸方向駆動機構９２’、軸方向モータ９４’、および回転モータ９４’）のうちの１以上を内包する外側ケーシング１００’（図２１～２３に最もよく示す）とを具える。

【0202】

図示の実施形態では、外側ケーシング１００’は、スレッド９０’の上部に取り付けられる上部ケーシング部分１００ａ’と、スレッド９０’の下部に取り付けられる下部ケーシング部分１００ｂ’とを具える。図３０～３２に最もよく示されるように、下部ケーシング部分１００ｂ’は、トラックセグメント７０’が摺動可能に受け入れられる開放チャネル２４０を含む。開放チャネル２４０の断面は他方のトラックセグメント７０’のトラックレール２２２の断面と厳密な公差を有し、シャトル７２’がトラックセグメント７０’に沿って安定的に走行できるようにしている。

【0203】

図示された実施形態では、モータ９４’、９８’の各々はステッピングモータの形態をとるが、代替実施形態では、モータ９４’、９８’は、制御ステーション１６（図１および図２に示される）によって送られる信号などの電気制御信号に応答して制御され得る任意のモータの形態をとってもよい。図３１～３２に最もよく示されるように、モータ９４’、９８’の各々は、モータボックス２４２と、モータボックス２４２内に収容されたステータ、ロータ、およびモータ電子機器（図示せず）と、モータボックス２４２内のロータに固定されたモータシャフト２４４とを具える。シャトル７２’はさらに、モータ９４’、９８’をスレッド９０’に取り付けるモータマウントブラケット２４６を具える。図示の実施形態では、モータマウントブラケット２４６およびスレッド９０’は、一体型設計であるが、代替実施形態では、モータマウントブラケット２４６は、スレッド９０’に対してそれぞれのモータ９４’、９８’を安定的に支持するために、適切な締結具（例えば、ねじ）を介してスレッド９０’に直接固定されてもよい。

【0204】

次に図３３～３９を参照して、軸方向駆動機構９２’についてさらに詳しく説明する。この実施形態では、軸方向駆動機構９２’は、軸方向モータ９４’のモータシャフト２４４に固定されたウォームスクリュ２４８と、ウォームスクリュ２４８に機能的に結合されたウォーム－コグ歯車２５０と、ウォーム－コグ歯車２５０に機能的に結合されたコグ歯車２５４と、ラックアンドピニオン構成でコグ歯車２５４とトラックセグメント７０’の歯８４’（図２５～図２７に示す）との間に機能的に結合されたピニオン歯車２５６（図３４および図３６～図３９に示す）とを含む駆動トレインの形態をとる。ウォームスクリュ２４８はウォーム－コグ歯車２５０を駆動し、この歯車が次にコグ歯車２５４を駆動し、この歯車がピニオン歯車２５６を駆動し、このピニオン歯車２５６がトラックセグメント７０’の歯８４’に係合し、シャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って軸方向に並進させる。シャトル７２’はさらに、軸方向駆動機構９２’を安定的に一体化するために、締結具（図示せず）を介してスレッド９０’に適切に取り付けられた歯車支持ブラケット２５８（図３１～３２および３６に示す）を具える。

【0205】

ウォームスクリュ２４８は、軸方向モータ９４’のモータシャフト２４４が固定されるボア２６０を具え、ウォームスクリュ２４８がモータシャフト２４４と共に回転するようになっている。ウォーム－コグ歯車２５０は、モータシャフト２４４の軸から９０度の軸を中心に回転するように歯車支持ブラケット２５８によって固定されている。特に、ウォーム－コグ歯車２５０は、軸方向シャフト２６２と、軸方向シャフト２６２が取り付けられるボア２６４を具える。軸方向シャフト２６２の一端は、歯車支持ブラケット２５８内の貫通孔２６６内に回転可能に配置され（図３１および図３６に示す）、軸方向シャフト２６２の他端は、スレッド９０’に形成された環状フランジ２６８内に回転可能に配置され（図３６に示す）、それによってウォーム－コグ歯車２５０の横方向支持を提供する。

【0206】

ウォームスクリュ２４８は螺旋状のねじ山２７０を具え、ウォーム－コグ歯車２５０は、ウォームスクリュ２４８の螺旋状のねじ山２７０と噛み合う角度のついた歯２７４の配列を有するウォームギア２７２を具え、ウォームスクリュ２４８が回転すると、モータシャフト２４４の軸から９０度の軸を中心にウォーム－コグ歯車２５０の回転が生じるようになっている。ウォーム－コグ歯車２５０はさらに、ウォームギア２７２と一体化されたコグホイール２７６を具え、このコグホイール２７６がウォームギア２７２と一体となって回転する。ウォームギア２７２は、環状フランジ２６８の周囲でスレッド９０’内に形成された円形凹部２８４（図３３と図３６に示す）内に部分的に座し、その中で回転して、ウォーム－コグ歯車２５０に軸方向の安定性を追加する。

【0207】

コグ歯車２５４は、コグホイール２７６の歯２７８と噛み合う歯２８６の配列を具え、コグホイール２７６を一方向に回転させるとコグ歯車２５４が逆方向に回転するになっている。コグ歯車２５４の回転により、ピニオンギア２５６が回転する。特に、コグ歯車２５４は、コグ歯車２５４とピニオンギア２５６に同軸に取り付けられたシャフト２８８を介してピニオンギア２５６に機械的に結合される。コグ歯車２５４とピニオンギア２５６は、シャフト２８８を摺動可能に受けるそれぞれのボア２９０、２９２（図３６に最もよく示す）を具える。シャフト２８８とボア２９０、２９２は、歯車２５４、２５６とシャフト２８８の間に締り嵌めを提供するように非円形の断面、この場合は六角形の断面を有し、コグ歯車２５４の回転により対応してピニオンギア２５６が回転するようになっている。ピニオンギア２５６は、ピニオンギア２５６の回転がシャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って直線方向に並進させるように、トラックセグメント７０’の歯８４’と一致して噛み合う歯２９４の配列を含む（図２５～２７に示す）。ピニオンギア２５６は、スレッド９０’と、トラックセグメント７０’の歯８４’と整列して下部ケーシング部分１００ｂ’内に形成された凹部２９６との間に配置されている。開口部２９８（図３０および図３６に最もよく示す）は、凹部２９６と下部ケーシング部分１００ｂ’の開放チャネル２４０との間に形成され、それによってピニオンギア２５６の歯２７４が係合するためにトラックセグメント７０’の歯８４’を露出させる。シャフト２８８の一端は、スレッド９０’に形成された貫通孔３００（図３３と図３６に最もよく示す）を通って延び、次に下部ケーシング部分１００ｂ’の貫通孔３０２（図２４に示す）を通って延びる。シャトル７２’は、ピニオンギア２５６を下部ケーシング部分１００ｂ’の凹部２９６内に確実に保持するために、スレッド９０の貫通孔３００内に存在するスラストプレート３０２（図３３および図３６に最もよく示す）を含む。

【0208】

図６に示す血管内管理および追跡システム１４と同様に、血管内管理および追跡システム１４’は、完全自動化モダリティと完全手動モダリティとの間で動的に切り替えられるように有利に設計することができる。この目的のために、シャトル７２は手動クラッチ付き軸方向アクチュエータ１０２’（図２１～２３に示される）を具え、これは手動の軸方向アクチュエータ１０２’が、トラックセグメント７０’に沿ったシャトル７２’の軸方向移動を細かく制御できるように、シャトル７２’を軸方向に割り出すように手動で操作され得るという点で、図７Ａ～７Ｄに示すシャトル７２ａ～７２ｃの各々の手動軸方向アクチュエータ１０２と似ている。しかし、手動クラッチ付き軸方向アクチュエータ１０２’はさらに、軸方向駆動機構９２’の少なくとも一部をトラック７０に対して交互に係合・係合解除するように操作されるように構成されており、この場合、相補的なコグ歯車２５４、２５４を互いに交互に係合・係合解除することによって操作される。

【0209】

特に、手動クラッチ付き軸方向アクチュエータ１０２’は、ノブ３０４（図３６に最もよく示す）と、ボア３１０を有するスリーブ３０６とを具え、このボア３１０がコグ歯車２５４のボア２９０と一致し、スリーブ３０６がシャフト２８８上に摺動可能に配置されるように、シャフト２８８が中を貫通する。スリーブ３０６は、ノブ３０４とコグ歯車２５４の間に機械的に結合される。例えば、スリーブ３０６とコグ歯車２５４は一体型として形成され、一方でノブ３０４はねじ構成３０８を介してスリーブ３０６に固定され得る。図３１～３２に最もよく示すように、スリーブ３０６は、ギア支持ブラケット２５８に形成された貫通開口３１２を通って延び、次いで、上部ケーシング部分１００ａ’に形成された貫通開口３１４（図４０および図４２～４３に示す）を通って延び、それによってスリーブ３０６に、ひいてはシャフト２８８に横方向の支持を提供する。このようにして、ノブ３０４を軸方向に変位させて、コグ歯車２５４との係合（図３５参照）と係合解除（図３４参照）とを交互に行うことができる。図示された実施形態では、ノブ３０４を押してコグ歯車２５４をコグ歯車２５４に係合させ、引くことでコグ歯車２５４からコグ歯車２５４を外すことができる。

【0210】

したがって、図３５に示されるように、ノブ３０４（図３６に示す）ひいてはスリーブ３０６を軸方向２５２ａに変位させることによってコグ歯車２５４がコグホイール２７６に係合すると、血管内管理および追跡システム１４は自動化モダリティとなり、この場合、軸方向モータ９４’を作動させてシャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って自動的に並進させることができる。この状態では、シャトル７２’は、軸方向モータ９４’の命令された動作なしにシャトル７２’がトラックセグメント７２に沿って移動できない程度に、トラックセグメント７０’上の所定位置に停止またはロックされていると考えることもできる。

【0211】

対照的に、図３４に示されるように、ノブ３０４（図３６に示す）ひいてはスリーブ３０６を軸方向２５２ｂに変位させることによってコグ歯車２５４がコグホイール２７６から係合解除すると、血管内管理および追跡システム１４は手動モダリティとなり、この場合、軸方向モータ９４’の動作は、シャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って自動的に並進させることができない。ただし、ノブ３０４ひいてはスリーブ３０６を、時計回り方向または反時計回り方向に回転させて（図３４に示す矢印３１６参照）、シャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って手動で並進させることができる。特に、スリーブ３０６のボア３１０は、スリーブ３０６とシャフト２８８の間に締り嵌めがもたらされるように、シャフト２８８の断面（この場合、六角形）と一致する非円形の断面を有する。このようにして、ノブ３０４の回転によりスリーブ３０６が回転し、その回転がシャフト２８８を回転させ、その回転がピニオンギア２５６を回転させ、それによってシャトル７２’をトラックセグメント７０’に沿って直線方向に並進させる。軸方向モータ９４’および軸方向駆動機構９２’の大部分（すなわち、ピニオンギア２５６以外のすべての機構）がトラックセグメント７０’から切り離されているので、シャトル７２’は代替的に、ノブ３０４を操作することなく、細かく制御された態様ではないが、ノブ３０４の回転によってトラックセグメント７０’に沿って直接手で移動することができる。

【0212】

図４０～４２を参照して、回転駆動機構９６’についてさらに詳しく説明する。本実施形態では、回転駆動機構９６’は、回転モータ９８’（図３１～３２に示す）のモータシャフト２４４に取り付けられたコグ歯車３１８と、コグ歯車３１８に機能的に連結されたコグ歯車３２０とを具える。コグ歯車３１８は、回転モータ９８’のモータシャフト２４４が固定されるボア３２２を具え、コグ歯車３１８がモータシャフト２４４と共に回転するようになっている。

【0213】

コグ歯車３２０はボア３２４を具え、ここに細長い医療器具２６が取り付けられる部品（図４０～４１には図示せず）が固定され、コグ歯車３２０がモータシャフト２４４と共に回転するようになっている。図４０に示す実施形態では、シャトル７２’は、流体機能を有する細長い医療器具２６、例えば、ガイドシース２６ａまたは作業カテーテル２６ｂと共に使用されるものであり、この場合、そのような部品は、それぞれの細長い医療機器２６が機械的かつ流体的に結合されるＲＨＶ１１２のオス型のＴｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタ１２２（図８に示す）となる。あるいは、シャトル７２’が流体機能を持たない細長い医療器具２６、例えばガイドワイヤ２６ｃと共に使用される場合、そのような部品は、それぞれの細長い医療器具２６の近位端にあるコレット５６（図３に示す）となる。

【0214】

コグ歯車３１８はコグ歯車３２０を駆動し、コグ歯車３２０は細長い医療器具２６をシャトル７２’に対して回転させる。このため、コグ歯車３１８、３２０はそれぞれ、コグ歯車３１８の一方向の回転がコグ歯車３２０を反対方向に回転させるように、互いに一致し噛み合う歯３２６、３２８の構成を有している。図示の実施形態では、回転駆動機構９６’はケーシング１００の外側にあり、したがって、上部ケーシング部分１００ａは開口３３０を有し、この開口を通って細長い医療器具２６と共にコグ歯車３２０が延在し、この開口を通って回転モータ９８’のモータシャフト２４４の遠位部分と共にコグ歯車３１８が延在する。

【0215】

図示の実施形態では、軸方向駆動機構９２’および回転駆動機構９６’の各構成要素は、金属（例えば、ステンレス鋼または真鍮）、プラスチック（例えば、アセタールまたはナイロン）、またはそれらの組み合わせなどの適切な剛性材料で構成され得る。

【0216】

図４０～４２に示す実施形態では、シャトル７２’は、流体機能を有する細長い医療器具２６と共に使用される。この場合、シャトル７２’はさらにＲＨＶ１１２を具え、図示の実施形態では、ＲＨＶ１１２のオス型Ｔｏｕｈｙ－Ｂｏｒｓｔコネクタの周りに取り付けられた歯車３２０とともに交換できるように、外側ケーシング１００’内に取り外し可能に取り付けられる。図４１に示されているように、ＲＨＶ１１２の円筒形チューブ１１８の遠位端は開口３３０を通って延びる。上部ケーシング部分１００ａ’は、ＲＨＶ１１２の円筒形チューブ１１８の近位端が延びる追加の開口３３２と、ＲＨＶ１１２の側部アーム１２４の端が貫通する追加の開口３３４を具える。

【0217】

図３１～３２に最もよく示されるように、モータマウントブラケット２４６とギア支持ブラケット２５８は、上部ケーシング部分１００ａ’がスレッド９０’に取り付けられるときに、ＲＨＶ１１２が所定の位置に安定的に保持されるように、互いに相対的に配置されている。特に、ＲＨＶ１１２は、モータマウント２５４とギア支持ブラケット２５８との間に入れ子式に配置され、ＲＨＶ１１２の円筒形チューブ１１８がモータマウント２５４間の空間３３６内に配置され、ＲＨＶ１１２の側部アーム１２４が、軸方向モータ９４’に関連するモータマウント２５４とギア支持ブラケット２５８との間の空間３３８内に配置される。また、ＲＨＶ１１２の円筒形チューブ１１８は、上部ケーシング部分１１０ａ’がスレッド９０’に固定されるときに、上部ケーシング部分１１０ａ’の内面とモータマウント２５４の間の空間３３６との間に挟まれてもよい。図４３に示されるように、上部ケーシング部分１００ａ’の内面は、上部ケーシング部分１００ａ’がスレッド９０’に取り付けられるときに円筒形チューブ１１８の円弧状セグメントを収容するための開いた円弧状チャネル３４０を具え、それによってＲＨＶ１１２の横方向の動きを防止する。上部ケーシング部分１００ａの内面は、上部ケーシング部分１００ａ’がスレッド９０’に取り付けられるときに円筒形チューブ１１８の中心にしっかりと係合するように構成された隆起した円弧状部分３４２をさらに具える。

【0218】

次に図４４～４９を参照して、座屈防止機構１３２’について詳しく説明する。座屈防止機構１３２’は、一対の平行なブラケット３５０ａ、３５０ｂと一対のクロスサポート３５２ａ、３５２ｂとによって形成されるハウジング１３４’と、ハウジング１３４’内に巻き取られハウジング１３４’から繰り出される軸方向分割シース１３６’とを具える。

【0219】

座屈防止機構１３２’は、ハウジング１３４’の近位端に配置され、図示の実施形態ではブラケット３５０ａ、３５０ｂの間に回転可能に取り付けられた巻き取りリール１５２’をさらに具える。特に、巻き取りリール１５２’は、スプール３５４と、回転軸３５６と、巻き取りリール１５２’の回転軸３５６を通って延びるシャフト３５８とを具える。ハウジング１３４’の近位端には、それぞれブラケット３５０ａ、３５０ｂを貫通して形成され、巻き取りリール１５２’のシャフト３５８の両端部が回転可能に配置される一対の穴３６０が形成されており、スプール３５４が、ハウジング１３４’に対して巻取りリール１５２’の回転軸３５６を中心に回転して、交互に、ハウジング１３４’内に巻き取られるときには軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’を巻き取り、ハウジング１３４’から繰り出されるときには軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’を繰り出し得る。

【0220】

座屈防止機構１３２’はさらに、ハウジング１３４’内に配置され、図示の実施形態ではブラケット３５０ａ、３５０ｂ間に回転可能に取り付けられた扁平化機構１５４’を具える。特に、扁平化機構１５４’は、軸方向分割シース１３６’が間に配置されるピンチローラ１５４ａ’～１５４ｃ’を具える。

【0221】

ピンチローラ１５４ａ’は、均一な直径の摩擦面３６４を有するドラム３６２と、回転軸３６６と、ピンチローラ１５４ａ’の回転軸３６６を通って延びるシャフト３６８とを具える。ドラム３６２は、ブラケット３５０ａ、３５０ｂの間の空間全体に実質的に広がり、それによって摩擦面３６４と軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂ’との間の接触面積が最大化される。ハウジング１３４’の遠位端には、それぞれブラケット３５０ａ、３５０ｂを貫通して形成され、ピンチローラ１５４ａ’のシャフト３６８の両端部が回転可能に配置される一対の穴３７０を具え、ドラム３６２がハウジング１３４’に対してピンチローラ１５４ａ’の回転軸３６６を中心に回転し得るようになっている。

【0222】

各ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’は、凹状の摩擦面３７４を有するホイール３７２と、回転軸３７６と、各ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’の回転軸３７６を通って延びるシャフト３７８（図４７に最もよく示す）とを含む。ハウジング１３４’の遠位端は、それぞれブラケット３５０ａ、３５０ｂを貫通する一対の穴３８０を具える。ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’のシャフト３７８は、それぞれ穴３８０に回転可能に配置される。ブラケット３５０ａ、３５０ｂの穴３８０は、ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’の回転軸３７６が同軸になり、かつ、ピンチローラ１５４ａ’のシャフト３６８が回転可能に取り付けられる穴３７０からオフセットするように互いに位置合わせされ、ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’が、ピンチローラ１５４ａ’と、ドラム３６２およびホイール３７２の摩擦面３６４、３７４が互いに接触するか、さもなければ互いに近接する距離だけオフセットし、それによって軸方向分割シース１３６’がピンチローラ１５４ａ’とピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’との間を近位方向１５０’に軸方向並進されるにつれて、その管状の遠位部分１４８ａ’が、連続的にその移行部分１４８ｃへと変形し、次いで、その扁平の近位部分１４８ｂ’に変形する。

【0223】

注目すべきことに、軸方向分割シース１３６’の移行部分１４８ｃ’の対向する縁部３８２は、ピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’のホイール３７２の凹状摩擦面３７４内に捕捉され、それによって扁平の近位部分１４８ｂ’がピンチローラ１５４ａ’とピンチローラ１５４ｂ’、１５４ｃ’との間に適切に整列されることが保証され、扁平化機構１５４’は、軸方向分割シース１３６’が近位方向１５０’に軸方向移動する際に、管状の遠位部分１４８ａ’を扁平の近位部分１４８ｂ’にしっかりと変形させる。クロスサポート３５２ａは、巻き取りリール１５２’と扁平化機構１５４’との間に配置され、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’が摺動する平坦な支持面を有し、それによって軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’が、巻き取りリール１５２’と扁平化機構１５４’との間で確実に扁平状態のままにする。

【0224】

座屈防止機構１３２’は、扁平化機構１５４’より遠位のハウジング１３４’の遠位端に配置されたチューブ形成機構１５６’をさらに具える。チューブ形成機構１５６’は、軸方向分割シース１３６’が配置される開口３８６を有するリング３８４を具える。

【0225】

リング３８４は、軸方向分割シース１３６’の外面に接触する開口３８６を囲む円弧状の支持面３８８を有している。開口３８６の直径は、軸方向分割シース１３６’の管状遠位部分１４８ａ’の直径よりもわずかに大きいが、扁平の近位部分１４８ｂ’の幅よりもはるかに小さく、軸方向分割シース１３６’がリング３８４の開口３７８を通って遠位方向１５０”に軸方向並進するにつれて、その扁平の近位部分１４８ｂ’は、その移行部分１４８ｃ’からその管状遠位部分１４８ａ’へと絶えず変形されるようになっている。リング３８４は、剛性支持体３９０を介してブラケット３５０ａ、３５０ｂの間に固定されている。

【0226】

図４４および図４８に最もよく示されるように、細長い医療器具２６’は、管状の遠位部分１４８ａ’と移行部分１４８ｃ’との間の境界部で、軸方向分割シース１３６’の露出した中央ルーメン１４４’に装填され得る。

【0227】

図４９を参照すると、座屈防止機構１３２’の任意の実施形態は、ハウジング１３４’内に巻き取られる際に、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’を巻き取るように巻き取りリール１５２’（図４４～４７に示される）にバイアスをかけるように構成された巻き取りバイアス機構３９２をさらに具える。

【0228】

図示の実施形態では、巻き取りバイアス機構３９２は、巻き取りリール１５２’に取り付けられたアイドラプーリ３９４を具え、巻き取りリール１５２’がアイドラプーリ３９４と一体となって回転するようになっている。特に、アイドラプーリ３９４は、巻き取りリール１５２’のシャフト３５８が固定されるボア４００を具え、アイドラプーリ３９４は巻き取りリール１５２’の回転軸３５６を中心に、巻き取りリール１５２’とともに回転するようになっている。

【0229】

巻き取りバイアス機構３９２はさらに、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’がハウジング１３４’内に巻き取られるときに回転するように構成された駆動プーリ３９６を具える。図示の実施形態では、駆動プーリ３９６がピンチローラ１５４ａ’～１５４ｃ’のうちの１つ、特にピンチローラ１５４ａ’（図４５～４８に示す）（軸方向分割シース１３６’がハウジング１３４’内に巻き取られる際に回転する）に取り付けられ、駆動プーリ３９６がピンチローラ１５４ａ’と一体となって回転するようになっている。駆動プーリ３９６は、ピンチローラ１５４ａ’の回転軸３６６を中心にピンチローラ１５４ａ’とともに回転するように、ピンチローラ１５４ａ’のシャフト３６８がそこを通って取り付けられるボア４０２を具える。代替の実施形態において、駆動プーリ３９６は、ハウジング１３４’内に巻き取られる際に軸方向分割シース１３６’の軸方向並進に登録される（registered）他の構成要素（例えば、トラック７０’）に直接的または間接的に結合されてもよい。

【0230】

巻き取りバイアス機構３９２は、アイドラプーリ３９４を駆動プーリ３９６に連結する駆動ベルト３９８をさらに具え、駆動プーリ３９６の回転に応答してアイドラプーリ３９４が回転するようになっている。好ましくは、駆動プーリ３９６は、ハウジング１３４’内に巻き取られる際に、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’に一定の張力を維持する回転速度で、駆動ベルト３９８を介してアイドラプーリ３９４を駆動する。このため、アイドラプーリ３９４の直径は駆動プーリ３９６の直径よりも小さく、駆動プーリ３９６がアイドラプーリ３９４をオーバードライブするようになっている。

【0231】

図５０を参照すると、介入がなければ、巻き取りリール１５２’と共に回転している、軸方向分割シース１３６’の巻き取られた扁平の近位部分１４８ｂ’（すなわち、巻き取りリール１５２’に巻き付いている部分）の線速度は、その直径Ｄが大きくなるにつれて増大する傾向にあり、それにより、ハウジング１３４’に対する軸方向分割シース１３６’の管状の遠位部分１４８ａ’の線速度の不一致が生じる可能性があり、座屈防止機構１３２’を乱す可能性があることを理解されたい。したがって、巻き取りバイアス機構３９２は、巻き取られる平坦な近位部分１４８ｂ’の直線速度とハウジング１３４’に対する軸方向分割シース１３６’の直線速度とを一致させるように構成されたある種のクラッチ機構を含むことが好ましい。

【0232】

図示の実施形態では、クラッチ機構はアイドラプーリ３９４と駆動ベルト３９８の間の摩擦クラッチの形態をとる。したがって、軸方向分割シース１３６’の巻き取られる扁平の近位部分１４８ｂ’の直線速度が、ハウジング１３４’に対する軸方向分割シース１３６’の管状の遠位部分１４８ａ’の直線速度よりも増加する傾向があるため、結果として生じる軸方向分割シース１３６’の張力の増加が駆動ベルト３９８の張力の増加に変換され、それによって駆動ベルト３９８がアイドラプーリ３９４に対してスリップする原因となる。したがって、このようなスリップにより巻き取りリール１５２’の回転速度が低下し、したがって、軸方向分割シース１３６’の巻き取られる扁平の近位部分１４８ｂ’の線速度が、ハウジング１３４’に対する軸方向分割シース１３６’の管状の遠位部分１４８ａ’の線速度に合わせて低下する。上述したように、軸方向分割シース１３６’の巻き取られる扁平の近位部分１４８ｂ’の最小線速度が、ハウジング１３４’に対する軸方向分割シース１３６’の管状遠位部分１４８ａ’の線速度よりも少なくともわずかに大きくなり、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’がハウジング１３４’内で巻き取られる際に一定の張力がかかるように、駆動プーリ３９６とアイドラプーリ３９４との間の直径比を（好ましくは、オーバードライブ構成において１より大きく）設定することができることを理解されたい。

【0233】

任意の実施形態において、巻き取りバイアス機構３９２はアイドラプーリ３９４に関連するラチェット（図示せず）を具え、軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’がハウジング１３２’から繰り出される際に、巻き取りリール１５２’から巻き出されるにつれて、アイドラプーリ３９４がフリースピンするようになっている。

【0234】

次に図５１～図５５を参照して、図２０～図２４に示すシャトル７２’に使用できる座屈防止機構１３２”の代替実施形態について説明する。座屈防止機構１３２”は、図４４～図４９に図示した座屈防止機構１３２’と同様であるが、座屈防止機構１３２”は、扁平化機構と巻き取りリールとの間の距離が大幅に短縮されている点で、よりコンパクトである点が異なる。その結果、扁平化機構と巻き取りリールとの間の軸方向分割シース１３６’の扁平化された近位部分は、扁平化された状態を維持しやすくなる。

【0235】

座屈防止機構１３２”は、一対の平行なブラケット４５０ａ、４５０ｂと一対のクロスサポート４５２ａ、４５２ｂとによって形成されるハウジング１３４”と、ハウジング１３４”内に巻き取られハウジング１３４”から繰り出される軸方向分割シース１３６’（図４４～４９に示す）とを具える。

【0236】

座屈防止機構１３２’は、ハウジング１３４”の近位端に配置され、図示の実施形態ではブラケット４５０ａ、４５０ｂの間に回転可能に取り付けられた巻き取りリール１５２”をさらに具える。特に、巻き取りリール１５２”は、スプール４５４と、回転軸４５６と、巻き取りリール１５２”の回転軸４５６を通って延びるシャフト４５８とを具える。ハウジング１３４”の近位端には、それぞれブラケット４５０ａ、４５０ｂを貫通して形成され、巻き取りリール１５２”のシャフト４５８の両端部が回転可能に配置される一対の穴４６０が形成されており、スプール４５４が、ハウジング１３４”に対して巻取りリール１５２”の回転軸４５６を中心に回転して、交互に、ハウジング１３４”内に巻き取られるときには軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’を巻き取り、ハウジング１３４”から繰り出されるときには軸方向分割シース１３６’の扁平の近位部分１４８ｂ’を繰り出し得る。

【0237】

座屈防止機構１３２’はさらに、ハウジング１３４”内に配置され、図示の実施形態ではブラケット４５０ａ、４５０ｂ間に回転可能に取り付けられた平坦化機構１５４”を具える。図示の実施形態では、扁平化機構１５４”は、軸方向分割シース１３６’が間に配置されるピンチローラ１５４ａ”、１５４ｂ”を具える。

【0238】

ピンチローラ１５４ａ”は、均一な直径の摩擦面４６４を有するドラム４６２と、回転軸４６６と、ピンチローラ１５４ａ”の回転軸４６６を通って延びるシャフト４６８とを具える。ドラム４６２は、ブラケット４５０ａ、４５０ｂの間の空間全体に実質的に広がり、それによって摩擦面４６４と軸方向分割シース１３６の扁平の近位部分１４８ｂ’との間の接触面積が最大化される。ハウジング１３４’の遠位端には、それぞれブラケット４５０ａ、４５０ｂを貫通して形成され、ピンチローラ１５４ａ”のシャフト４６８の両端部が回転可能に配置される一対の穴４７０を具え、ドラム４６２がハウジング１３４”に対してピンチローラ１５４ａ”の回転軸４６６を中心に回転し得るようになっている。

【0239】

ピンチローラ１５４ｂ”はダンベル型形状である。特に、ピンチローラ１５４ｂ”は、センターバー４７１と、バー４７１にまたがる一対の拡大ホイール４７２とを具え、各ホイールは、凸状の摩擦面４７４と、回転軸４７６と、ピンチローラ１５４ｂ”の回転軸４７６を通って延びるシャフト４７８とを有する。ハウジング１３４”の遠位端は、それぞれブラケット４５０ａ、４５０ｂを貫通する一対の穴４８０を具える。ピンチローラ１５４ｂ”のシャフト４７８は、穴４８０に回転可能に配置される。ブラケット４５０ａ、４５０ｂの穴４８０は、ピンチローラ１５４ａ”のシャフト４６８が回転可能に取り付けられる穴４７０からオフセットされており、その結果、ドラム４６２およびホイール４７２の摩擦面４６４、４７４が互いに接触するか、さもなければ互いに近接する距離だけピンチローラ１５４ｂ’がピンチローラ１５４ａ’からそれらの回転軸４６６、４６７の垂直方向にオフセットされ、それによって軸方向分割シース１３６’がピンチローラ１５４ａ”とピンチローラ１５４ｂ”との間を近位方向１５０’に軸方向並進されるにつれて、その管状の遠位部分１４８ａ’が、連続的にその移行部分１４８ｃ’へと変形し、次いで、その扁平の近位部分１４８ｂ’に変形する。

【0240】

注目すべきことに、軸方向分割シース１３６’の移行部分１４８ｃ’の対向する縁部３８２は、ピンチローラ１５４ｂ”のホイール４７２の凸状摩擦面４７４の周りを取り巻き、それによって扁平の近位部分１４８ｂ’がピンチローラ１５４ａ”とピンチローラ１５４ｂ”との間に適切に整列されることが保証され、扁平化機構１５４”は、軸方向分割シース１３６’が近位方向１５０’に軸方向移動する際に、管状の遠位部分１４８ａ’を扁平の近位部分１４８ｂ’にしっかりと変形させる。

【0241】

座屈防止機構１３２’はさらに、扁平化機構１５４”より遠位のハウジング１３４”の遠位端に配置されたチューブ形成機構１５６”を含んでいる。チューブ形成機構１５６”は、軸方向分割シース１３６’が配置される開口４８６（図５２に最も良く示す）を有するアーチ４８４を具える。アーチ４８４は、軸方向分割シース１３６’の外面に接触する開口４８６を取り囲む円弧状の支持面４８８を有する。開口４８６の直径は、軸方向分割シース１３６’の管状遠位部分１４８ａ’の直径よりもわずかに大きいが、扁平の近位部分１４８ｂ’の幅よりもはるかに小さく、軸方向分割シース１３６’がアーチ４８４の開口４７８を通って遠位方向１５０”に軸方向並進するにつれて、その扁平の近位部分１４８ｂ’は、その移行部分１４８ｃ’からその管状遠位部分１４８ａ’へと絶えず変形されるようになっている。アーチ４８４は、剛性支持体４９０を介してブラケット４５０ａ、４５０ｂの間に固定されている。

【0242】

カテーテル追跡および管理システム１４、１４’は両方とも、制御ステーション１６のマスタ入力装置１９４におけるオペレータ２４からの直接入力に応答してシャトルの各々が独立して軸方向に並進されるという点で完全に自動化されているが、代替実施形態では、カテーテル追跡および管理システムは、手動／自動のハイブリッド（すなわち、半自動）モード（自動支援システムとしても知られる）で動作することができ、シャトルの少なくとも１つを、オペレータ２４がシャトルの別の１つをトラックに沿って手動で軸方向に並進させるのに応答して、トラックに沿って自動的に軸方向に並進させることができる。このようなマスタ・スレーブ構成により、主たるオペレータによる１つの血管内デバイスの手動動作を用いて別の血管内デバイスの自動動作を制御することにより、複数のオペレータ（例えば、医師である一次オペレータと、訓練された助手である二次オペレータ）が医療処置を行う必要性がなくなる。したがって、このような半自動マスタ・スレーブ構成により、二次オペレータを排除することができ、医療処置のワークフローが改善される。

【0243】

例えば、図５６に示す一般化された一実施形態では、カテーテル追跡および管理システム１４－１のシャトルの１つがマスタシャトル７２_ｍであり、シャトルの他の少なくとも１つがスレーブシャトル７２_ｓとなるように設計することができる。マスタシャトル７２_ｍ、したがってマスタシャトル７２_ｍに取り付けられた細長い医療器具２６_ｍをトラック７０－１に沿って手動で軸方向並進させることに応答して（例えば、マスタシャトル７２_ｍを軸方向に割り出すようにスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータを手動操作することによって、またはマスタシャトル７２_ｍを手で直接動かすことによって）、スレーブシャトル７２_ｓ、したがってスレーブシャトル７２_ｓに取り付けられた細長い医療器具２６_ｓは、トラック７０－１に沿ったマスタシャトル７２_ｍの軸方向並進と同期してトラック７０－１に沿って軸方向に並進し、したがって細長い医療器具２６_ｓが細長い医療器具２６_ｍの軸方向並進と同期してトラック７０－１に沿って軸方向に並進する。

【0244】

例えば、スレーブシャトル７２_ｓは軸方向並進比に従ってトラック７０に沿って軸方向に並進することができ（例えば、スレーブシャトル７２_ｓは、マスタシャトル７２_ｍがトラック７０－１に沿って軸方向並進したときに、半分の距離、同じ距離（１の軸方向並進比）、２倍の距離など）、これは正であってもよいし（マスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓがトラック７０に沿って同じ方向に軸方向並進される）、負であってもよい（マスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓがトラック７０に沿って反対方向に軸方向並進される）。

【0245】

マスタシャトル７２_ｍはシャトルのうちの後続（遠位）のものとして図示され、スレーブシャトル７２_ｓはシャトルのうちの先行（近位）のものとして図示されているが、代替実施形態では、マスタシャトル７２_ｍがシャトルの先行（近位）のものであり、スレーブシャトル７２_ｍがシャトルの後続（遠位）のものであってもよいことを理解されたい。さらに、任意の時点で、シャトル７２のいずれか２つのマスタ／スレーブ機能は、シャトル７２の他方ではなくシャトル７２の一方を手動で並進させるだけで切り替えらることができる。例えば、後続のシャトルを手動で並進させるだけで、後続のシャトルをスレーブシャトル７２_ｓからマスタシャトル７２_ｍに切り替えることができ、この場合、先行のシャトルはマスタシャトル７２_ｍからスレーブシャトル７２_ｓに切り替えられ、トラック７０－１に沿った後続のシャトルの軸方向並進と同期してトラック７０－１に沿って軸方向並進される。その後、先行シャトルを手動で並進させることによって、先行のシャトルをスレーブシャトル７２_ｓからマスタシャトル７２_ｍに切り替えることができ、この場合、後続のシャトルはマスタシャトル７２_ｍからスレーブシャトル７２_ｓに切り替えられ、トラック７０－１に沿った先行シャトルの軸方向並進と同期してトラック７０－１に沿って軸方向並進される。

【0246】

マスタシャトル７２_ｍとスレーブシャトル７２_ｓとの間の軸方向変位を同期させるために、トラック７０－１に沿ったマスタシャトル７２_ｍの軸方向移動に同期してスレーブシャトル７２_ｓが軸方向移動するように、トラック７０－１に沿ったマスタシャトル７２_ｍの手動による軸方向移動に応答してスレーブシャトル７２_ｓの軸方向駆動機構（図５６には図示せず）を作動させるコントローラ５００が採用される。

【0247】

図５７に示されるカテーテル追跡および管理システム１４－１ａの１つの例示的な実施形態では、このようなコントローラは電気コントローラ５００ａであり、例えば制御ステーション１６のプロセッサであってもよく、このプロセッサは、有線または無線接続（例えば、図６の制御ステーション１６とシャトル７２ａ～７２ｃとの間の通信のために上述された有線または無線接続）を介してマスタシャトル７２_ｍから電気信号を受信することができ、トラック７０に対するマスタシャトル７２_ｍの位置を示す。この実施形態では、カテーテル追跡および管理システム１４－１は、トラック７０に対するマスタシャトル７２_ｍの位置を符号化する１以上のエンコーダ５４０と、エンコーダ５４０を読み取り、トラック７０に対するマスタシャトル７２_ｍの位置を示す電気信号５４４を出力するように構成された１以上のセンサ５４２とを具える。

【0248】

一実施形態では、エンコーダ５４０はトラック７０に沿って配置され、センサ５４２はマスタシャトル７２_ｍに配置される。例えば、エンコーダ５４０は、トラック７０の長さに沿って延在する一連の基準要素（例えば、図７Ｃ～図７Ｄに示す基準要素８６と同様）を具えることができ、センサ５４２は、マスタシャトル７２_ｍ上（例えば、図３０～図３２に図示されるスレッド９０’上）に配置され、基準要素５４０を（例えば、光学的、磁気的、容量的などで）読み取るように構成される基準要素リーダを具え得る。次いで、コントローラ５００ａは、スレーブシャトル７２_ｓがマスタシャトル７２_ｍと同期してトラック７０－１に沿って軸方向並進するように、電気信号４９８に基づいて（例えば、スレーブシャトル７２_ｓの軸方向駆動機構９２’（図３１～図３９に示す）を制御することによって）第１の軸方向駆動機構を制御することができる。

【0249】

図７Ｃ～７Ｄに示す基準要素８６に関して上述したように、基準要素５４０は、マスタシャトル７２_ｍの軸方向駆動機構９２’（図３１～３９に図示）の回転部品に代替的に配置され、一方、基準要素センサ５４０は、ケーシング１００’（図２１～２３に図示）の内面あるいは他のマスタシャトル７２_ｍ内の固定フレーム構造に配置されてもよい。他の代替実施形態では、シグナリング（例えば、光学的、誘導性、容量性、無線周波数（ＲＦ）等）を用いて位置センシングを実行できる能動電子コンポーネント（例えば、送受信機対）をトラック７０’およびマスタシャトル７２_ｍに埋め込んでもよい。さらに他の代替実施形態では、マスタシャトル７２_ｍに関連付けられた細長い医療器具２６の遠位端に基準要素（図示せず）を配置することができ、この基準要素を、トラック７０’に対するマスタシャトル７２_ｍの位置を直接追跡するのではなく、細長い医療器具２６の位置を直接追跡するために、Ｘ線透視撮像装置（図示せず）などの視覚ベースのシステムによって視覚的に感知するようにしてもよい。

【0250】

図５８に示すカテーテル追跡および管理システム１４－１ｂの別の例示的な実施形態では、コントローラ５００は機械的コントローラ５００ｂであり得る。この実施形態では、マスタシャトル７２_ｍは、トラック７０－１に乗るように構成されたスレッド９０_ｍと、スレッド９０_ｍに担持され、トラック７０－１に沿ってマスタシャトル７２_ｍ、したがって細長い医療器具２６_ｍ（図５６に示す）を軸方向並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構９２_ｍと、スレッド９０_ｍに担持され、軸方向駆動機構９２_ｍを作動させるように構成された手動アクチュエータ１０２_ｍとを具える。同様に、スレーブシャトル７２_ｓは、トラック７０－１に乗るように構成されたスレッド９０_ｓと、スレッド９０_ｓに担持され、トラック７０－１に沿ってスレーブシャトル７２_ｓ、したがって細長い医療器具２６_ｓ（図５６に示す）を軸方向並進させるように作動されるように構成された軸方向駆動機構９２_ｓと、スレッド９０_ｓに担持され、軸方向駆動機構９２_ｓを作動させるように構成されたオプションの手動アクチュエータ１０２_ｓとを具える。

【0251】

任意の実施形態では、マスタシャトル７２_ｍは、スレッド９０_ｍに担持され、細長い医療器具２６_ｍをマスタシャトル７２_ｍに対してその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成された回転駆動機構（図示せず）をさらに具える。同様に、スレーブシャトル７２_ｓは、スレッド９０_ｓに担持され、細長い医療器具２６_ｓをスレーブシャトル７２_ｓに対してその長手方向軸を中心に回転させるように作動するように構成された回転駆動機構（図示せず）をさらに具える。マスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓは、それぞれ回転駆動機構を作動させるように構成された手動アクチュエータ（図示せず）を含んでいてもよい。マスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓの一方または両方は、それぞれの細長い医療器具２６_ｍ、２６_ｓに加えられる軸方向の圧縮に応答してそれぞれの細長い医療器具２６_ｍ、２６_ｓが脱出するのをそれぞれ防止するように構成された座屈防止機構（図示せず）を含んでもよい。

【0252】

上述した血管内管理および追跡システム１４’、１４”に関して上述したのとほぼ同じ方法で、マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍをその回転軸５０４ａを中心に時計回り方向または反時計回り方向５０２ａのいずれかに回転させると、マスタシャトル７２_ｍは軸方向駆動機構９２_ｍを介してトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂのいずれかにマスタシャトル７２_ｍを軸方向に並進させ、一方、スレーブシャトル７２_ｓのオプションの手動アクチュエータ１０２_ｍを、その回転軸５０４ｂを中心とする時計回り方向または反時計回り方向５０２ｂのいずれかへに回転させると、軸方向駆動機構９２_ｓを介してトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂのいずれかにスレーブシャトル７２_ｓを軸方向に並進させる。

【0253】

しかしながら、トラック７０－１に沿ってマスタシャトル７２_ｍを軸方向並進させることに加えて、マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍをその回転軸５０４ａを中心に回転させることにより、図５６に関して上述したように、正または負の軸方向並進比にしたがって、トラック７０－１に沿ってスレーブシャトル７２_ｓを近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂのいずれかに軸方向に並進させるように、機械的コントローラ５００ｂを介してスレーブシャトル７２_ｓの軸方向駆動機構９２_ｓを作動させる。オプションの手動アクチュエータ１０２_ｓをスレーブシャトル７２_ｓに設けられている場合には、シャトル７２_ｓがマスタシャトルとして機能し、シャトル７２_ｍがスレーブシャトルとして機能するようにシャトル７２_ｍ、７２_ｓの機能を切り替えることができる。この場合、シャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って軸方向に並進させることに加えて、シャトル７２_ｓのオプションの手動アクチュエータ１０２_ｓをその回転軸５０４ｂに沿って回転させると、機械的コントローラ５００ｂを介してシャトル７２_ｍの軸方向駆動機構９２_ｍも作動し、正または負の軸方向並進比にしたがって、シャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂのいずれかに軸方向に並進させる。

【0254】

このため、機械的コントローラ５００ｂは、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓのそれぞれの軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓ間に機械的に結合された制御シャフトの形態をとる。制御シャフト５００ｂは、マスタシャトル７２_ｍの軸方向駆動機構９２_ｍの作動に応答して、その長手方向軸５０８を中心に回転（双方向矢印５０６で示す）するように構成されている。スレーブシャトル７２_ｓの軸方向駆動機構９２_ｓは、その長手方向軸５０８を中心とする制御シャフト５００ｂの回転に応答して作動するように構成されている。その結果、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓは、正または負の軸方向並進比にしたがって同期してトラック７０－１に沿って軸方向に並進する。

【0255】

以下にさらに詳述するように、制御シャフト５００ｂは、軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓの間に機械的に結合され、制御シャフト５００ｂとマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの一方とが同時に軸方向並進するように構成される一方、制御シャフト５００ｂとマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの他方とが互いに相対的に軸方向並進するように構成されている。図示の実施形態では、制御シャフト５００ｂとマスタシャトル７２_ｍは一体に軸方向並進するように構成され、制御シャフト５００ｂとスレーブシャトル７２_ｓは互いに相対的に軸方向並進するように構成されている。

【0256】

以下にさらに詳述するように、制御シャフト５００ｂは、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓ間に着脱可能に機械的に結合されており、その結果、血管内管理および追跡システム１４－１はマスタ・スレーブ構成の間で切り替えることができ、トラック７０－１に沿ったスレーブシャトル７２_ｓの軸方向並進が、マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍの操作に応答して、トラック７０－１に沿ったマスタシャトル７２_ｍの軸方向並進と同期される構成と、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ，７２_ｓの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓの操作に応答してマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向並進が同期される独立した構成との間で切り替えることができる。

【0257】

上述したように、マスタシャトル７２_ｍの軸方向駆動機構９２_ｍは、マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍの時計方向または反時計方向５０２ａのいずれかの回転を介して作動する。したがって、手動アクチュエータ１０２_ｍの回転は軸方向駆動機構９２_ｍを作動させ、これによりマスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って軸方向並進させる一方、制御シャフト５００ｂをその長手方向軸５０８を中心に回転させ、これにより軸方向駆動機構９２_ｓを作動させ、これによりスレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って軸方向に並進させる。オプションの手動アクチュエータ１０２_ｓがスレーブシャトル７２_ｍに設けられている場合、軸方向駆動機構９２_ｓの作動は、トラック７０－１に沿ったスレーブシャトル７２_ｓの軸方向並進に対する補助機能として、オプションの手動アクチュエータ１０２_ｓを時計回り方向または反時計回り方向５０２ｂのいずれかに回転させてもよい。

【0258】

以下でさらに詳細に説明するように、それぞれのマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓは、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓ間に特定の軸方向並進比（正または負）を提供するように設計することができる。マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍを時計回り方向または反時計回り方向５０２ａの一方に選択的に回転させると、マスタシャトル７２_ｍが近位方向１５０ａおよび遠位方向１５０ｂの一方に選択的に軸方向並進するだけでなく、制御シャフト５００ｂがその長手方向軸５０８を中心に２つの回転方向５０６の一方に選択的に回転し、それによってスレーブシャトル７２_ｍを近位方向１５０ａおよび遠位方向１５０ｂのうちの一方に選択的に軸方向に並進させる。

【0259】

図示の実施形態では、軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓはそれぞれ、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓ、制御シャフト５００ｂ、およびトラック７０－１の間に機能的に結合され、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの前述の同期した軸方向移動を実現するウォームドライブ５１０およびピニオンギア５１２を具える。

【0260】

特に、ピニオンギア５１２は、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓとトラック７０－１の歯８４－１との間に機能的に結合されて、トラック７０－１に沿ってマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向の並進をもたらす一方、軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓのウォームドライブ５０８はそれぞれ、間に制御シャフト５００ｂが動作可能に結合されるウォームスクリュ５１４と、それぞれの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓとウォームスクリュ５１４との間に機能的に結合されて、トラック７０－１に沿ってマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向並進を同期させるウォームギア５１６とを含む。

【0261】

図示の実施形態では、マスタシャトル７２_ｍのピニオンギア５１２は、マスタシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍとトラック７０－１の歯８４との間に機械的に結合されおり、手動アクチュエータ１０２_ｍの回転軸５０４ａを中心とする時計回り方向または反時計回り方向５０２ａの一方への回転が、マスタシャトル７２_ｍのピニオンギア５１２を回転させ、これがトラック７０－１の歯８４－１と係合して、マスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂに軸方向に並進させる。同様に、スレーブシャトル７２_ｓのピニオンギア５１２は、スレーブシャトル７２_ｓのオプションの手動アクチュエータ１０２_ｓとトラック７０－１の歯８４との間に機械的に結合され、スレーブシャトル７２_ｓのオプションの手動アクチュエータ１０２_ｓがその回転軸５０４ｂを中心に時計回り方向または反時計回り方向５０２ｂの一方に回転すると、スレーブシャトル７２_ｓのピニオンギア５１２が回転し、これがトラック７０－１の歯８４－１と係合して、スレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂに軸方向に並進させる。ピニオンギア５１２は、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓに直接結合されるように図示されているが、ピニオンギア５１２は、シャフト（図示せず）または別の歯車機構（図示せず）を介して、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの手動アクチュエータ１０２_ｍ、１０２_ｓに間接的に結合されてもよいことを理解されたい。

【0262】

マスタシャトル７２_ｍのウォームギア５１６は、手動アクチュエータ１０２_ｍとマスタシャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４との間に機械的に結合されており、手動アクチュエータ１０２_ｍがその回転軸５０４ａを中心に時計回り方向または反時計回り方向５０２ａのいずれかに回転することにより、ウォームギア５１６が回転し、その結果、マスタシャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４が回転する。

【0263】

軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓのウォームスクリュ５１４は、それぞれ、制御シャフト５００ｂが挿通されるボア５１８（図５９に示す）を有する。ウォームスクリュ５１４のボア５１８とコントロールシャフト５００ｂの外周はキー止めされており、ウォームスクリュ５１４と制御シャフト５００ｂは一体となって回転する。すなわち、マスタシャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４の回転が制御シャフト５００ｂを回転させ、その制御シャフト５００ｂがスレーブシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４を回転させる。一例として、図５９に示すように、ボア５１８および制御シャフト５００ｂの外周の断面は十字形であってもよい。もちろん、ウォームスクリュ５１４のボア５１８と制御シャフト５００ｂの外周をキー止めするために、円形以外の一致する断面形状を用いてもよい。

【0264】

スレーブシャトル７２_ｓのウォームギア５１６は、オプションの手動アクチュエータ１０２_ｓとスレーブシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４との間に機械的に結合されており、ウォームスクリュ５１４の回転がウォームギア５１６を回転させ、それが次に、スレーブシャトル７２_ｓのオプションの手動アクチュエータ１０２_ｓを、その回転軸５０４ｂを中心として時計回り方向５０２ｂまたは反時計回り方向５０２ｂの一方に回転させ、それがスレーブシャトル７２_ｓのピニオンギア５１２を回転させ、それが次に、トラック７０－１の歯８４－１に係合して、スレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂに軸方向に並進させる。スレーブシャトル７２_ｓが手動アクチュエータ１０２_ｓを有さない場合、スレーブシャトル７２_ｓのウォームギア５１６は、スレーブシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４とピニオンギア５１６との間に機械的に結合され、ウォームスクリュ５１４の回転がウォームギア５１６を回転させ、それが次に、スレーブシャトル７２_ｓのピニオンギア５１２を回転させ、そのピニオンギア５１２がトラック７０－１の歯８４－１に係合して、スレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂに軸方向に並進させる。

【0265】

シャトル７２_ｍ、７２_ｓの機能が切り替えられた場合、シャトル７２_ｓがマスタシャトルとして機能し、シャトル７２_ｍがスレーブシャトルとして機能し、手動アクチュエータ１０２_ｓの操作によってシャトル７２_ｓがトラック７０－１に沿って軸方向に並進することができる。特に、手動アクチュエータ１０２_ｓがその回転軸５０４ｂを中心として時計回りまたは反時計回りの方向５０２ｂの一方へ回転すると、シャトル７２_ｓのウォームギア５１６が回転し、これがシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４を回転させ、これが制御シャフト５００ｂを回転させ、この制御シャフト５００ｂは、シャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４を回転させ、これがシャトル７２_ｍのウォームギア５１６を回転させ、これによりシャトル７２_ｍの手動アクチュエータ１０２_ｍが、その回転軸５０４ａを中心に時計回り方向または反時計回り方向５０２ａの一方に回転し、これにより、シャトル７２_ｍのピニオンギア５１２が回転し、これにより、シャトル７２_ｍがトラック７０－１の歯８４－１に係合して、シャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａまたは遠位方向１５０ｂに軸方向に並進させる。

【0266】

上述したように、制御シャフト５００ｂとマスタシャトル７２_ｍは一体に軸方向並進するように構成され、制御シャフト５００ｂとスレーブシャトル７２_ｓは互いに相対的に軸方向並進するように構成されている。上記でも簡単に説明したように、制御シャフト５００ｂは、血管内管理および追跡システム１４－１がマスタ・スレーブ構成と独立構成との間で切り替えられるように、第１および第２の軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓの間、この場合にはウォームスクリュ５１４の間に、取り外し可能な方法で機械的に結合され得る。図示の実施形態では、制御シャフト５００ｂの一端は、マスタシャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４のボア５１８内で摺動し、摩擦嵌合を介してマスタシャトル７２_ｍのブッシュ５２０内に固定され、これにより制御シャフト５００ｂがマスタシャトル７２_ｍに対して軸方向並進するのが防止され、一方で制御シャフト５００ｂの他端は、スレーブシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４のボア５１８内で摺動し、それによって制御シャフト５００ｂがスレーブシャトル７２_ｓに対して軸方向に並進することを可能にする。制御シャフト５００ｂをマスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓから取り外すには、制御シャフト５００ｂの一端をブッシュ５２０から取り外し、マスタシャトル７２_ｍのウォームスクリュ５１４のボア５１８からスライドさせて取り外す一方、制御シャフト５００ｂの他端をスレーブシャトル７２_ｓのウォームスクリュ５１４のボア５１８から単にスライドさせて取り外せばよい。

【0267】

上記でも簡単に説明したように、それぞれのマスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓの軸方向駆動機構９２_ｍ、９２_ｓは、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓ間に特定の軸方向並進比（正または負）を提供するように設計され得る。例えば、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓのウォームスクリュ５１４は、軸方向並進比が１になる（マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓがトラック７０－１を同じ距離だけ軸方向に並進させる）ように、同じピッチを有してもよく、または、軸方向並進比が１より大きいか小さくなる（マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓがトラック７０－１を異なる距離だけ軸方向に並進させる）ように、異なるピッチを有してもよく、および／または、マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓのウォームスクリュ５１４は、軸方向並進比が正である（マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓがトラック７０－１を同じ方向に軸方向並進させる）ように、同じ方向のピッチを有してもよく、または、軸方向並進比が負である（マスタおよびスレーブシャトル７２_ｍ、７２_ｓがトラック７０－１を反対方向に軸方向並進させる）ように、反対方向のピッチを有してもよい。一実施形態では、ウォームドライブ５０８は、マスタシャトル７２_ｍおよびスレーブシャトル７２_ｓのいずれかまたは両方の中に取り外し可能に配置され、ウォームスクリュ５１４のピッチが異なるウォームドライブ５０８をマスタシャトル７２_ｍおよび／またはスレーブシャトル７２_ｓに出し入れして、マスタシャトル７２_ｍとスレーブシャトル７２_ｓの同期された軸方向並進を実行される特定の医療処置に合わせてカスタマイズすることができる（すなわち、マスタシャトル７２_ｍとスレーブシャトル７２_ｓとの間の異なる相対的な軸方向並進を選択できる）。

【0268】

図５６に示す血管内管理および追跡システム１４－１を用いた細長い医療器具の同期（電気的コントローラまたは機械的コントローラのいずれかを用いる）は、同軸の医療器具の相互に同時に並進させる必要がある医療処置に適している。
例えば、ステント展開処置の場合、細長い医療器具の一方はステント展開カテーテルであり、細長い医療器具の他方はステント展開カテーテル内でステントに取り付けられたプッシャ部材であり得る。ステント展開カテーテルからステントを展開する際には、ステント展開カテーテルを近位側に引き戻しながら、プッシャ部材を遠位側に移動させ、その結果、ステントをステント展開カテーテルから出すのが望ましい。

【0269】

図６０Ａに示す血管内管理および追跡システム１４－１に適用されるように、マスタシャトル７２_ｍ（この場合、遠位シャトルまたは後続シャトル）に取り付けられた細長い医療器具２６_ｍはステント展開カテーテルであり、一方、スレーブシャトル７２_ｓ（この場合、近位シャトルまたは先行シャトル）に取り付けられた細長い医療器具２６_ｓはステント５５０が取り付けられたプッシャ部材であり得る。したがって、図６０Ｂに示すように、ステント展開カテーテル２６_ｍを近位方向１５０ａに引き戻すためにマスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに手動で移動させることに応答して、コントローラ５００は、プッシャ部材２６_ｍを遠位方向に前進させるためにスレーブシャトル７２_ｓを遠位方向１５０ｂにトラック７０－１に沿って軸方向並進させ（すなわち、負の軸方向並進比、例えば１で）、これにより、ステント５５０がステント展開カテーテル２６_ｍの遠位端から展開され、ステント５５０が血管（図示せず）の内壁に接触して拡張可能になる。図６０Ｃに示されているように、ステント５５０の展開が最適でない場合は、ステント５５０の展開を戻すことができる。特に、ステント展開カテーテル２６_ｍを遠位方向１５０ｂに前進させるためにマスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って遠位方向１５０ｂに手動で並進させることに応答して、コントローラ５００は、プッシャ部材２６_ｍを近位方向に後退させるためにスレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに軸方向移動させ（すなわち、負の軸方向並進比、例えば１で）、これにより、部分的に展開されたステント５５０がステント展開カテーテル２６_ｍの遠位端に再被覆される。

【0270】

図６０Ｄに示す代替実施形態では、マスタシャトル７２_ｍが代わりに先行シャトルであり、その場合、スレーブシャトル７２_ｓに取り付けられる細長い医療器具２６_ｓはステント５５０が取り付けられるプッシャ部材となり、スレーブシャトル７２_ｓが後続シャトルであり、その場合、マスタシャトル７２_ｍに取り付けられる細長い医療器具２６_ｍはステント展開カテーテルとなる。この場合、マスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って遠位方向１５０ｂに手動で並進させてプッシャ部材２６_ｍを遠位方向１５０ｂに前進させることに応答して、コントローラ５００は、ステント展開カテーテル２６_ｓを近位方向に後退させるためにスレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに軸方向移動させ（すなわち、負の軸方向並進比、例えば１で）、これにより、ステント展開カテーテル２６_ｍの遠位端からステント５５０が展開され、ステント５５０が血管（図示せず）の内壁に接触するように拡張される。ステント５５０の最適でない展開が発生した場合、プッシャ部材２６_ｍを近位方向１５０ａに後退させるためにマスタシャトル７２_ｍを近位方向１５０ａにトラック７０－１に沿って手動で並進させることに応答して、コントローラ５００は、ステント展開カテーテル２６_ｓを遠位方向に前進させるためにスレーブシャトル７２_ｓを遠位方向１５０ｂにトラック７０－１に沿って軸方向に並進させ（すなわち、負の軸並進比、例えば１で）、これにより、部分的に展開されたステント５５０がステント展開カテーテル２６_ｓの遠位端に再被覆される。

【0271】

別の実施形態では、トラック７０－１に沿ったマスタシャトル７２_ｍの手動並進に応答して、コントローラ５００がトラック７０－１に沿ってスレーブシャトル７２_ｓを自動的に並進させる軸方向並進比は、例えば、１または複数の状況に応じて変化してもよい。この場合、コントローラ５００は、軸方向並進比を動的に変化させるような電動式であってもよい。図６０Ｅに示す一実施例では、血管内管理および追跡システム１４－１はステント５５０を画像化し、その画像をコントローラ５００に提供するように構成された医療用撮像装置（例えば、Ｘ線透視撮像装置）５５２をさらに具える。この点で、ステント５５０は放射線不透過性要素で構成してもよい。コントローラ５００は、医療用撮像装置５５２によって取得された画像に基づいて、ステント５５０の展開段階（例えば、ステント５５０が意図された展開直径に達したか否か）を識別するように構成され得る。図６０Ｂ（あるいは図６０Ｄ）に関して上述したように、マスタシャトル７２_ｍの手動並進に応じてステント５５０がステント展開カテーテルから展開されると、コントローラ５００は軸方向並進比を動的に変化させて、ステントと血管壁との最適な付着を確保する。

【0272】

図５６に示した血管内管理および追跡システム１４－１が適している医療処置の別の例として、細長い医療器具の一方をガイドワイヤとし、細長い医療器具の他方をカテーテルとすることができる。患者２０の血管系内を通してガイドワイヤでナビゲートする際、カテーテルはガイドワイヤの先端から予め設定された後退距離でガイドワイヤに追従することが望ましい。

【0273】

図６１Ａに示す血管内管理および追跡システム１４－１に適用されるように、マスタシャトル７２_ｍ（この場合、先行シャトル）に取り付けられる細長い医療器具２６_ｍはガイドワイヤであり、スレーブシャトル７２_ｓ（この場合、後続シャトル）に取り付けられる細長い医療器具２６_ｓはカテーテルであり得る。したがって、図６１Ｂに示されるように、ガイドワイヤ２６_ｍを遠位方向１５０ｂに前進させるためにマスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って遠位方向１５０ｂに手動で並進させることに応答して、コントローラ５００は、カテーテル２６_ｓを遠位方向に前進させるためにスレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って遠位方向１５０ｂに軸方向並進させ（すなわち、正の軸方向並進比、例えば１で）、これにより、ガイドワイヤ２６_ｍの先端から所定のオフセット距離ｄでガイドワイヤ２６_ｍに追従する。図６１Ｃに示されるように、その後、細長い医療器具２６_ｍ（ここではカテーテル２６_ｍ）を近位方向１５０ａに引き戻すために、マスタシャトル７２_ｍ（ここでは後続シャトル）をトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに手動並進させることによって、後続シャトルをスレーブシャトル７２_ｓからマスタシャトル７２_ｍに切り替えることができる。これに応答して、コントローラ５００は、スレーブシャトル７２_ｓ（ここでは先行シャトル）をトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに軸平行移動させてガイドワイヤ２６_ｓを近位方向に後退させ（すなわち、正の軸方向並進比、例えば１で）、それにより、カテーテル２６_ｍに対するガイドワイヤ２６_ｓの位置（すなわち、所定のオフセット距離ｄ）が維持される。

【0274】

図５６に示す血管内管理および追跡システム１４－１が適する医療処置のさらに別の例として、細長い医療器具の一方がステントリバーであり、細長い医療器具の他方がカテーテルであり得る。血栓捕捉後のステントリバー引き戻し時に、ステントリバーとカテーテルのオフセット距離が所定の距離に達するとカテーテルが自動的に後退し、ステントリバーが引き戻される際にこの所定のステントリバーとカテーテルのオフセット距離を維持することが望ましい。

【0275】

図６２Ａに示す血管内管理および追跡システム１４－１に適用されるように、マスタシャトル７２_ｍ（この場合、先行シャトル）に取り付けられる細長い医療器具２６_ｍはステントリバーであり、スレーブシャトル７２_ｓ（この場合、後続シャトル）に取り付けられる細長い医療器具２６_ｓはカテーテルであり得る。したがって、捕捉された血栓５５４とともにステントリバー２６_ｍを近位方向１５０ａに後退させるために、マスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに手動で並進させることに応答して、コントローラ５００は、ステントリバーとカテーテル間の所定のオフセット距離ｄが達成されるまで、図６２Ｂに示されるように、トラック７０－１に沿ってスレーブシャトル７２_ｓを軸方向に並進させない。次に、捕捉された血栓５５４とともにステントリバー２６_ｍを近位方向１５０ａにさらに後退させるために、マスタシャトル７２_ｍをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａにさらに手動で並進させることに応答して、コントローラ５００は、カテーテル２６_ｓを近位方向に後退させるために、スレーブシャトル７２_ｓをトラック７０－１に沿って近位方向１５０ａに軸方向に並進させ（すなわち、正の軸方向並進比、例えば１で）、これにより、図６２Ｃに示されるように、ステントリバー２６_ｍの近位側へ引き戻す間、ステントリバーとカテーテル間の所定のオフセット距離ｄが維持される。

【0276】

先に説明した血管内管理および追跡システム１４、１４’は、例えば、処置台１８、患者２０、および／またはドレープ２２上に重ねられる、病室環境に合わせて輪郭をなす可撓性トラック７０、７０’を有するものとして説明されてきたが、血管内管理および追跡システム１４”の一実施形態では、図６３～６５に図示されるように、処置台１８”の上方にトラック７０”が懸架されている。

【0277】

特に、血管内管理および追跡システム１４、１４’と同様に、血管内管理および追跡システム１４”は、トラック７０”と、トラック７０”に機械的に結合され、それによってトラック７０”に沿って軸方向に並進するように構成された複数のシャトル７２ａ”～７２ｃ”とを具える。各シャトル７２ａ”～７２ｃ”は、例えば、図６に図示すシャトル７２ａ～７２ｃまたは図２１～２４に示すシャトル７２’と同様に構成され得る。シャトル７２ａ”～７２ｃ”はまた、それぞれの細長い医療器具（図示せず）がそれぞれの細長い医療器具に加えられる軸方向の圧縮に応答して脱出するのをそれぞれ防止するように構成された座屈防止機構１３２”を具えてもよい。

【0278】

しかしながら、血管内管理および追跡システム１４”は、複数のトラック支持アーム５３０をさらに含んでいる。トラック支持アーム５３０の各々の一端５３２は処置台１８”に固定されるように構成され、トラック支持アーム５３０の各々の他端５３４は、トラック７０”が処置台１８”の上方に懸架され得るように、トラック７０”に（例えば、クランプ機構５３６を介して）着脱可能に固定されるように構成される。トラック支持アーム５３０の端部５３２は、処置台１８”に恒久的に固定されていてもよいし、取り外し可能に固定されていてもよい。図６５に最も良く示されるように、血管内管理および追跡システム１４”は、トラック支持アーム５３０の他端５３４に取り付けられた複数の脚５３２をさらに具え、トラック７０”は脚５３８の上に取り付けられるように構成されている。任意の実施形態では、トラック７０”の底面は、トラック７０”の長さに沿ってチャネル（図示せず）を有し、脚５３８の各々は、トラック７０”のチャネルに取り外し可能に取り付けられるように構成されたクリート（図示せず）を具える。

【0279】

トラック支持アーム５３０は、シャトル７２ａ”～７２ｃ”がトラック７０”に沿って軸方向に並進する際に、トラック７０”が処置台１８”の上方に安定的に吊り下げられるように剛性であることが好ましい。好ましい実施形態において、トラック支持アーム５３０は、処置台１８”に対するトラック支持アーム５３０の他端５３４の高さを選択できるように、処置台１８”に対して相対的に調節されるように構成されてもよく、および／または、脚５３８は、処置台１８”に対する脚５３８の高さを選択できるように、トラック支持アーム５３０の他端５３４に対して相対的に調節されるように構成されてもよい。このようにして、自由空間におけるトラック７０”の輪郭を変更またはカスタマイズすることができる。図示の実施形態では、トラック７０”は、シャトル７２ａ”～７２ｃ”を重力に抗して支持するのを容易にするアーチを形成するように輪郭付けられている。

【0280】

本発明の特定の実施形態を示し、説明したが、本発明を好ましい実施形態に限定することを意図したものではなく、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更および修正を加えてもよいことは当業者には明らかであることが理解されるであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲内に含まれ得る代替例、変形例、および均等物を包含することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図18E】

【図18F】

【図18G】

【図18H】

【図18I】

【図18J】

【図18K】

【図18L】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60-1】

【図60-2】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【国際調査報告】