特表 2024-534343 ロボット撮像システムのための減衰関数を用いた支援駆動モード

(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】2024-09-20

(54)【発明の名称】ロボット撮像システムのための減衰関数を用いた支援駆動モード

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20240912BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515378

(86)(22)【出願日】2022-09-02

(85)【翻訳文提出日】2024-03-08

(86)【国際出願番号】 IB2022058278

(87)【国際公開番号】W WO2023042026

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】63/243,939

(32)【優先日】2021-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】319008904

【氏名又は名称】アルコン インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】パトリック テリー

【テーマコード（参考）】

3C707

4C130

【Ｆターム（参考）】

3C707AS35

3C707KS31

3C707KT03

3C707LS15

3C707LV14

4C130AA22

4C130AB01

4C130AD08

4C130AD09

4C130BA14

(57)【要約】

ロボット撮像システムは、標的部位の１つ以上の画像を記録するように構成されたカメラを含む。カメラは、標的部位の少なくとも１つの立体視画像を生成するために、左画像及び右画像を記録するように構成された立体視カメラであり得る。ロボットアームは、カメラに動作可能に接続され、ロボットアームは、カメラを標的部位に対して選択的に移動させるように適合される。センサは、立体視カメラを移動させるためにユーザによって与えられる力及び／又はトルクを検出してセンサデータを送信するように構成される。コントローラは、センサデータを受信するように構成され、コントローラは、プロセッサと、命令が記録される有形の非一時的メモリとを有する。コントローラは、センサデータと減衰関数とに部分的に基づいてロボットアームの移動シーケンスを決定することを含む、支援駆動モードを選択的に実行するように適合される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット撮像システムであって、
標的部位の１つ以上の画像を記録するように構成されたカメラと、
前記カメラに動作可能に接続されたロボットアームであって、前記カメラを前記標的部位に対して選択的に移動させるように適合された前記ロボットアームと、
前記カメラを移動させるためにユーザによって与えられた力及び／又は前記ユーザによって与えられたトルクを表すセンサデータを検出して送信するように構成されたセンサと、
前記センサデータを受信するように構成されたコントローラであって、プロセッサと、命令が記録される有形の非一時的メモリとを有する前記コントローラと、
を含み、
前記コントローラは、前記センサデータと減衰関数とに部分的に基づいて前記ロボットアームの移動シーケンスを決定することを含む、支援駆動モードを選択的に実行するように適合される、ロボット撮像システム。

【請求項2】

前記カメラは、前記標的部位の少なくとも１つの立体視画像を生成するために、左画像及び右画像を記録するように構成された立体視カメラである、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項3】

前記減衰関数は、動的であり、関係

【数1】

によって表され、

【数2】

は状態ベクトルの２次導関数であり、αは第１の較正定数であり、Ｗはレンチベクトルであり、γは第２の較正定数であり、Ｏ（｜Ｗ｜）は減衰演算子であり、

【数3】

は前記状態ベクトルの１次導関数である、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項4】

前記状態ベクトルは、前記ロボットアームの現在位置の１組の線形位置座標及び／又は１組の回転位置座標に基づく、請求項３に記載のロボット撮像システム。

【請求項5】

前記レンチベクトルは、前記ユーザによって与えられた前記力を表す入力力ベクトル及び／又は前記ユーザによって与えられた前記トルクを表す入力トルクベクトルに基づく、請求項３に記載のロボット撮像システム。

【請求項6】

前記第１の較正定数は、前記レンチベクトルに適用され、前記第１の較正定数は、前記入力力ベクトルについての第１の値と、前記入力トルクベクトルについての第２の値とを有する、請求項５に記載のロボット撮像システム。

【請求項7】

前記減衰演算子は、１つ以上の減衰曲線に基づき、前記減衰演算子は、入力力ベクトル及び入力トルクベクトルに基づいて、出力力減衰ベクトル及び／又は出力トルク減衰ベクトルをそれぞれ決定する、請求項３に記載のロボット撮像システム。

【請求項8】

前記第２の較正定数は、前記減衰演算子に適用され、前記第２の較正定数は、前記入力力ベクトルについての１つの値と、前記入力トルクベクトルについての別の値とを有する、請求項７に記載のロボット撮像システム。

【請求項9】

前記ロボットアームは、１つ以上の関節を含み、
前記コントローラは、前記移動シーケンスに基づいて回転するようにそれぞれのモータ制御信号によって前記１つ以上の関節に選択的に指令するように構成され、
前記移動シーケンスは、前記ロボットアームの前記１つ以上の関節の回転方向、速度、及び移動持続時間を指定する、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項10】

ユーザが前記カメラを手動で位置決めできるようにするために、前記カメラに動作可能に接続された少なくとも１つの入力デバイスを更に含む、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項11】

前記少なくとも１つの入力デバイスは、第１及び第２の制御アームを含み、
前記第１及び第２の制御アームは、前記第１及び第２の制御アームを前記立体視カメラに対して回転させることを可能にする、それぞれの回転可能な支柱を介して前記立体視カメラに動作可能に接続される、請求項１０に記載のロボット撮像システム。

【請求項12】

前記コントローラは、前記センサのそれぞれの位置と前記少なくとも１つの入力デバイスとの間のオフセットを補償するために前記センサデータに力付与補償を提供するように構成される、請求項１０に記載のロボット撮像システム。

【請求項13】

前記コントローラは、前記センサデータに重力補償を提供するように構成される、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項14】

前記ロボットアームは、１つ以上の関節と、前記１つ以上の関節に接続された結合インターフェースとを含み、前記センサは、前記結合インターフェースに位置決めされる、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項15】

前記センサは、６自由度の触力覚デバイスを含む、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項16】

前記ロボットアームは、１つ以上の関節を含み、前記コントローラは、前記ロボットアームの前記１つ以上の関節間のそれぞれの関節角度及び／又は関節限界に基づいて少なくとも１つのスケール係数を決定するように構成され、
前記コントローラは、前記移動シーケンスの少なくとも１つの関節速度に前記スケール係数を適用するように構成される、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項17】

前記減衰関数を適用することは、１つ以上の減衰曲線の和を得ることと、前記和をヒステリシスフィルタに入力することとを含み、
前記ヒステリシスフィルタは、前記ユーザによって与えられた前記力を表す入力力ベクトル及び／又は前記トルクを表す入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が増加することを許容するように適合され、
前記ヒステリシスフィルタは、前記入力力ベクトル及び／又は前記入力トルクベクトルと同じ割合で前記出力減衰値が減少することを防止するように適合される、請求項１に記載のロボット撮像システム。

【請求項18】

ロボット撮像システムであって、
標的部位の少なくとも１つの立体視画像を生成するために、前記標的部位の左画像及び右画像を記録するように構成された立体視カメラと、
前記立体視カメラに動作可能に接続されたロボットアームであって、前記立体視カメラを前記標的部位に対して選択的に移動させるように適合された前記ロボットアームと、
前記立体視カメラを移動させるためにユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル及び／又は前記ユーザによって与えられたトルクを表す入力トルクベクトルを含む、センサデータを検出して送信するように構成されたセンサと、
前記センサデータを受信するように構成されたコントローラであって、プロセッサと、命令が記録される有形の非一時的メモリとを有する前記コントローラと、
を含み、
前記コントローラは、前記センサデータと減衰関数とに部分的に基づいて前記ロボットアームの移動シーケンスを決定することを含む、支援駆動モードを選択的に実行するように適合され、
前記減衰関数を適用することは、前記入力力ベクトル及び／又は前記入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が増加することを許容することを含み、
前記減衰関数を適用することは、前記入力力ベクトル及び／又は前記入力トルクベクトルと同じ割合で前記出力減衰値が減少することを防止することを含む、
ロボット撮像システム。

【請求項19】

前記減衰関数は、動的であり、関係

【数4】

によって表され、

【数5】

は状態ベクトルの２次導関数であり、αは第１の較正定数であり、Ｗは、前記入力力ベクトル及び／又は前記入力トルクベクトルに基づくベクトルであり、γは第２の較正定数であり、Ｏ（｜Ｗ｜）は減衰演算子であり、

【数6】

は前記状態ベクトルの１次導関数である、請求項１８に記載のロボット撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、ロボット撮像システムに関する。より具体的には、本開示は、ロボット撮像システムにおける支援駆動モードに関する。人体の異なる部位を撮像するために、様々な撮像モダリティが一般に用いられている。これらの撮像モダリティを用いた医療処置の効率を向上させるために、ロボットシステムが開発されている。ロボットシステムには、システムを動作させる際にユーザを支援するための支援駆動システムが組み込まれることがある。従来の支援駆動システムは、ユーザの入力を出力デバイスの速度に直接マッピングしていた。しかしながら、これによって、ユーザの入力方向の準最適な保持、及び飽和速度限界でのシステムの頻繁な動作などの、多くの欠点が生じる。加えて、大きな力が加わると、支援駆動システムに過負荷がかかる可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

本明細書には、標的部位の１つ以上の画像を記録するように構成されたカメラを有するロボット撮像システムが開示されている。カメラは、標的部位の少なくとも１つの立体視画像を生成するために、左画像及び右画像を記録するように構成された立体視カメラを含み得る。ロボットアームは、カメラに動作可能に接続され、ロボットアームは、カメラを標的部位に対して選択的に移動させるように適合される。ロボット撮像システムは、カメラを移動させるためにユーザによって与えられる力及び／又はトルクを検出するように構成されたセンサを含む。センサは、センサデータを送信するように適合される。コントローラは、センサデータを受信するように構成され、コントローラは、プロセッサと、命令が記録される有形の非一時的メモリとを有する。コントローラは、センサデータと減衰関数とに部分的に基づいてロボットアームの移動シーケンスを決定することを含む、支援駆動モードを選択的に実行するように適合される。

【0003】

減衰関数は、動的であり、関係

【数1】

によって表され得、

【数2】

は状態ベクトルの２次導関数であり、αは第１の較正定数であり、Ｗはレンチベクトルであり、γは第２の較正定数であり、Ｏ（｜Ｗ｜）は減衰演算子であり、

【数3】

は状態ベクトルの１次導関数である。状態ベクトルは、ロボットアームの現在位置の１組の線形位置座標及び／又は１組の回転位置座標に基づく。レンチベクトルは、ユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル及び／又はユーザによって与えられたトルクを表す入力トルクベクトルに基づく。第１の較正定数は、レンチベクトルに適用され、第１の較正定数は、入力力ベクトルについての第１の値と、入力トルクベクトルについての第２の値とを有する。

【0004】

減衰演算子は、１つ以上の減衰曲線に基づき得る。減衰演算子は、入力力ベクトル及び入力トルクベクトルに基づいて、出力力減衰ベクトル及び／又は出力トルク減衰ベクトルをそれぞれ決定する。第２の較正定数は減衰演算子に適用され、第２の較正定数は、入力力ベクトルに対する１つの値と、入力トルクベクトルに対する別の値とを有する。

【0005】

減衰関数を適用することは、１つ以上の減衰曲線の和を得ることと、和をヒステリシスフィルタに入力することとを含み得る。ヒステリシスフィルタは、ユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル及び／又はトルクを表す入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が増加することを許容するように適合される。ヒステリシスフィルタは、入力力ベクトル及び／又は入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が減少することを防止するように適合される。

【0006】

ロボットアームは、１つ以上の関節を含み得る。コントローラは、移動シーケンスに基づいて回転するようにそれぞれのモータ制御信号によって１つ以上の関節に選択的に指令するように構成される。移動シーケンスは、ロボットアームの１つ以上の関節の回転方向、速度、及び移動持続時間を指定する。ロボットアームは、１つ以上の関節と、１つ以上の関節に接続された結合インターフェースとを含み得、センサは、結合インターフェースに位置決めされる。センサは、６自由度の触力覚デバイスを含み得る。コントローラは、ロボットアームの１つ以上の関節間のそれぞれの関節角度及び／又は関節限界に基づいて少なくとも１つのスケール係数を決定するように構成され得る。コントローラは、移動シーケンスの少なくとも１つの関節速度にスケール係数を適用するように構成され得る。

【0007】

少なくとも入力デバイスは、ユーザがカメラを手動で位置決めできるようにするために、カメラに動作可能に接続される。入力デバイスは、第１及び第２の制御アームを含み得る。第１及び第２の制御アームは、第１及び第２の制御アームを立体視カメラに対して回転させることを可能にする、それぞれの回転可能な支柱を介して立体視カメラに動作可能に接続される。コントローラは、センサのそれぞれの位置と少なくとも１つの入力デバイスとの間のオフセットを補償するためにセンサデータに力付与補償を提供するように構成され得る。コントローラは、センサデータに重力補償を提供するように構成され得る。

【0008】

本明細書には、標的部位の少なくとも１つの立体視画像を生成するために、標的部位の左画像及び右画像を記録するように構成された立体視カメラを有するロボット撮像システムが開示されている。ロボットアームは、立体視カメラに動作可能に接続され、ロボットアームは、立体視カメラを標的部位に対して選択的に移動させるように適合される。センサは、立体視カメラを移動させるためにユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル及び／又はユーザによって与えられたトルクを表す入力トルクベクトルを含む、センサデータを検出して送信するように構成される。コントローラは、センサデータを受信するように構成され、コントローラは、プロセッサと、命令が記録される有形の非一時的メモリとを有する。コントローラは、センサデータと減衰関数とに部分的に基づいてロボットアームの移動シーケンスを決定することを含む、支援駆動モードを選択的に実行するように適合される。

【0009】

減衰関数を適用することは、入力力ベクトル及び／又は入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が増加することを許容することを含む。減衰関数を適用することは、入力力ベクトル及び／又は入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が減少することを防止することを含む。減衰関数は、動的であり、関係

【数4】

によって表され得、

【数5】

は状態ベクトルの２次導関数であり、αは第１の較正定数であり、Ｗは、入力力ベクトル及び／又は入力トルクベクに基づくベクトルであり、γは第２の較正定数であり、Ｏ（｜Ｗ｜）は減衰演算子であり、

【数6】

は状態ベクトルの１次導関数である。

【0010】

上述の特徴及び利点、並びに本開示の他の特徴及び利点は、添付図面と併用されると、開示を実施するための最良の形態の下記の詳細な説明から容易に明白である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】カメラと、支援駆動モードを用いるコントローラとを有するロボット撮像システムの部分概略図である。

【図2】図１のロボット撮像システムで使用可能な入力デバイスの部分概略斜視図である。

【図3】入力力を横軸に、出力減衰を縦軸に示す、例示的な減衰曲線の概略的なグラフである。

【図4】図１の支援駆動モードを動作させるための例示的な方法のフローチャートである。

【図5】図１の支援駆動モードで使用可能なフィルタの影響を示す、時間を横軸とし、振幅を縦軸とした概略的なグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の典型的な実施形態を、非限定的な例として図面に示し、更に詳細に後述する。しかしながら、本開示の新規な態様は、上記で列挙された図面に示される特定の形態に限定されないことが理解されるべきである。むしろ、本開示は、例えば、添付の特許請求の範囲に包含されるような本開示の範囲内に含まれる修正形態、均等物、組合せ、副次的組合せ、並べ換え、グループ化及び代替形態を包含することになる。

【0013】

同様の参照番号が同様の構成要素を指す、図面を参照すると、図１は、支援駆動モード１４を有するカメラ１２を有するロボット撮像システム１０を概略的に示す。ロボット撮像システム１０は、標的部位１６を撮像するように構成される。図１に示すカメラ１２は立体視カメラ１２であるが、他のタイプのカメラ（例えば、単一画像を撮影するカメラ）も用いられ得ることが理解される。図１を参照すると、立体視カメラ１２は、少なくとも部分的にハウジング組立体２０のヘッドユニット１８内に配置され、ヘッドユニット１８は、少なくとも部分的に標的部位１６に向けられるように構成される。立体視カメラ１２は、標的部位１６の第１及び第２の画像を記録するように構成され、標的部位１６のライブ２次元立体視ビューを生成するように用いられ得る。標的部位１６は、患者の解剖学的場所、研究室の生体試料、較正スライド／テンプレートなどであり得る。

【0014】

図１を参照すると、少なくとも１つの入力デバイス２２（以下、「少なくとも１つの」を省略）は、ユーザが立体視カメラ１２を手動で位置決めできるようにするために、（例えば、ヘッドユニット１８において）立体視カメラ１２に動作可能に接続される。入力デバイス２２の例示的な実現形態を図２に示す。図２に示す実施形態では、入力デバイス２２は、第１及び第２の制御アーム１０２、１０４を含む。第１及び第２の制御アーム１０２、１０４は、第１及び第２の制御アーム１０２、１０４をヘッドユニット１８に対して回転させることを可能にする、それぞれの回転可能な支柱１０６を介してヘッドユニット１８に接続され得る（図２を参照）。第１及び第２の制御アーム１０２、１０４は、焦点、倍率、標的部位１６に投影される光の量／種類の調整、及び他の特徴などの立体視カメラ１２の特定の特徴を有効にする又は選択するためのそれぞれの制御部１０８を含み得る。入力デバイス２２の数及び形態が変更され得る、例えば、入力デバイス２２が、ジョイスティック、ホイール、マウス又はタッチスクリーンデバイスを含み得ることが理解される。幾つかの実施形態では、入力デバイス２２は、遠隔制御部６６によって制御され得る（図１を参照）。

【0015】

図１を参照すると、ロボット撮像システム１０は、ヘッドユニット１８に動作可能に接続され、ヘッドユニット１８を選択的に移動させるように構成された、ロボットアーム２４を含み得る。ヘッドユニット１８は、結合プレート２６を介してロボットアーム２４に機械的に結合され得る。ユーザは、ロボットアーム２４からの支援を受けて、立体視カメラ１２を位置決め及び方向決めし得る。図１に示すように、センサ２８は、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６に動作可能に接続され得る。センサ２８は、図２に示すように、立体視カメラ１２を移動させるためにユーザによって与えられる力及び／又はトルクを検出するように構成される。センサ２８は、立体視カメラ１２に対するユーザの動き又は力を検出し、検出された力／動きを回転データ及び／又は並進データに変換するように構成される。

【0016】

ロボットアーム２４は、ヘッドユニット１８の更なる程度の位置決め及び／又は方向決めを提供するように構成された１つ以上の関節、例えば第１の関節３０及び第２の関節３２を含み得る。ユーザによって提供される力／トルクに対応する立体視カメラ１２の支援された移動を提供するために、ロボットアーム２４のどの関節を回転させるべきか、関節をどの程度迅速に回転させるべきかを決定するために、センサ２８からのデータが用いられ得る。図１を参照すると、対応する関節モータ（例えば、関節モータ３１）とそれぞれの関節センサ（例えば、関節センサ３３）とが各関節に結合され得る。関節モータ３１は、第１の関節３０を軸の周りで回転させるように構成される一方、関節センサ３３は、（３Ｄ空間における）第１の関節３０の位置を送信するように構成される。

【0017】

以下に説明されるように、支援駆動モード１４には、ユーザが誘導する制御システムが組み込まれる。一実施形態では、ユーザは、入力デバイス２２を保持して、リリースボタンを作動させ得る又は押圧し得る。リリースボタンを作動させると、立体視カメラ１２は、支援駆動モード１４の開始をユーザが望むことを示すメッセージをコントローラＣに送信する。コントローラＣは、ユーザが立体視カメラ１２を所望の方向に穏やかに操縦することを可能にするように、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６を構成する。この移動中、コントローラＣは、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６に立体視カメラ１２を「パワーステアリング」式に移動させ、その重さを安全に支持し、どの関節を作動させるべきであり、どの関節を制動すべきかを調整された様式で自動的に判断して、ユーザが望む移動を達成する。

【0018】

図１を参照すると、ロボット撮像システム１０は、少なくとも１つのプロセッサＰと、少なくとも１つのメモリＭ（又は非一時的有形コンピュータ可読記憶媒体）とを有するコントローラＣを含み、少なくとも１つのメモリＭには、支援駆動モード１４を動作させる方法２００（図４に関して以下で説明する）を実行するための命令が記録される。メモリＭは、コントローラ実行可能命令セットを格納することができ、プロセッサＰは、メモリＭに格納されたコントローラ実行可能命令セットを実行することができる。支援駆動モード１４には、ユーザの意図を推測し、不安定なユーザ入力を安定させるために、特定の組のダイナミクスを通じて、減衰関数５０が組み込まれる。

【0019】

幾つかの実施形態では、ロボットアーム２４は、支援なし又は少なくとも初期支援なしでのユーザによる移動を許容し得る。これらの他の例では、センサ２８は、ユーザによって与えられる運動を検出し、この検出は、１つ以上の関節を続いて回転させ、それによって、支援された移動を提供するために、ロボット撮像システム１０によって使用される。運動又は運動を生じさせる力の初期検出からロボット撮像システム１０が関節を短時間回転させるまでの時間は、例えば、２００ミリ秒未満、又は僅か１０ミリ秒であり、ユーザはロボットアーム２４の支援なしの初期移動時間に気付かない。

【0020】

ユーザが力／トルク駆動型６自由度ロボットシステムに力を加えると、コントローラＣは、センサデータからユーザの意図を推測し得る。このことは、センサ２８がユーザ入力と並置されていないこと、センサ２８が負荷を受けていることに起因して非線形変形効果を受けることなどの、多くの要因によって、非常に困難な問題となる。気付かないうちに、ユーザは、システムを移動させるのに必要な力よりもはるかに大きな力を加えることがよくある。これは、多くの場合、入力デバイス２２の「粗雑な把持」によるものである。追加的に、ユーザが意図したようにシステムが動かない場合、ユーザは、システム「に関する問題に対処する」ことになることがある。このような問題が使用中に生じた場合、ユーザは通常、センサ入力を飽和させ、ユーザの意図を推測することを非常に困難にする可能性がある、検出可能な非常に多量の力及びトルクをシステムに加え始める。ユーザの視点から見ると、ロボットアーム２４は不安定である。

【0021】

コントローラＣは、ユーザの入力の大きさを解析し、それを使用して、支援駆動モード１４の軌道を設定するために使用されるダイナミクスを支配する動的減衰項を調整するように構成される。提供される技術的利点は、支援駆動モード１４が容易に飽和せず、高加速領域と低加速領域の両方で支援駆動モード１４を動作させることができることである。

【0022】

センサ２８は、６自由度の触力覚モジュールを含み得る。これらの実施形態では、センサ２８は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸における並進力又は並進運動を検出し、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の周りの回転力又は回転運動を個別に検出し得る。並進力と回転力との切り離しによって、ロボット撮像システム１０がロボットアーム２４の制御のための順運動学及び／又は逆運動学を容易に計算することが可能となり得る。センサ２８は、立体視カメラ１２へのユーザの穏やかな押圧にロボットアーム２４が電子機械的に応答することを可能にする光学センサ（例えば、力／トルクセンサ）を含み得る。光学センサは、加えられた力及び／又はトルクを電気信号に変換し、それにより、ユーザによって入力された所望の力／トルクを検知し、検知された直線方向及び／又は回転方向に提供される運動要求に変換することを可能にするよう構成された電子光学デバイスを含み得る。他のタイプのセンサ技術も用いられ得ることが理解される。例えば、センサ２８は、ユーザからの触覚信号を検知するように構成されたひずみゲージ又は圧電デバイスを含み得る。

【0023】

センサ２８の位置は、手近な用途に基づいて変更され得る。センサ２８は、入力デバイス２２を介してユーザによって与えられる力及び／又はトルクを検出するために、結合プレート２６と立体視カメラ１２との間のインターフェースに配置され得る。図２に示される例では、センサ２８は、ロボットアーム２４の関節１１２に接続された結合インターフェース１１０に位置決めされる。

【0024】

図１を参照すると、ロボットアーム２４（及び／又は結合プレート２６）は、コントローラＣ及び／又は、ロボットアームコントローラ４２などの、組み込みプロセッサを介して制御され得る。ロボットアーム２４は、立体視カメラ１２の視野範囲をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って延長するように選択的に動作可能であり得る。ロボットアームコントローラ４２は、コントローラＣからの１つ以上のメッセージ又は命令を、関節の任意の１つを回転させるメッセージ及び／又は信号に変換するように構成されたプロセッサ、サーバ、マイクロコントローラ、ワークステーションなどを含み得る。ロボットアームコントローラ４２はまた、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６からの関節位置及び／又は速度などの、センサ情報を受信して、コントローラＣへの１つ以上のメッセージに変換するように構成される。内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、（２０１９年４月２９日に出願された）米国特許出願第１６／３９８，０１４号明細書では、統合ロボットプラットフォームと共に立体視覚化カメラが説明されている。

【0025】

ヘッドユニット１８は、図１に示される第１及び第２のディスプレイ３６及び３８などの（モニタ、端末又は２次元視覚化の他の形態であり得る）少なくとも１つの表示媒体を有するカート３４に接続され得る。図１を参照すると、コントローラＣは、第１及び第２のディスプレイ３６及び３８においてブロードキャストするための信号を処理するように構成され得る。ハウジング組立体２０は、完全独立型であり得、様々な場所間を移動可能であり得る。立体視カメラ１２からの画像ストリームは、閲覧のための画像ストリームを準備するように構成され得るコントローラＣ及び／又はカメラプロセッサ（図示せず）に送信され得る。例えば、コントローラＣは、立体視カメラ１２からの第１及び第２の映像信号を結合又は交互配置して立体視信号を作成し得る。コントローラＣは、映像及び／又は立体視映像信号を映像ファイルに格納し、メモリＭに格納するように構成され得る。第１及び第２のディスプレイ３６及び３８は、立体視ディスプレイシステムを組み込み得、２次元ディスプレイは、左目及び右目のための別々の画像を有する。立体視ディスプレイを閲覧するために、ユーザは、第１及び第２のディスプレイ３６、３８と連動して動作してユーザの左目に左視野を示し、ユーザの右目に右視野を示す特別な眼鏡を装着し得る。

【0026】

図１を参照すると、第１のディスプレイ３６は、１つ以上の関節を有する可撓性機械アーム４０を介してカート３４に接続されて、柔軟な位置決めを可能にし得る。可撓性機械アーム４０は、手術中に患者の上に延びて比較的接近した閲覧を外科医に提供するのに十分な長さを有するように構成され得る。第１及び第２のディスプレイ３６及び３８は、高精細テレビジョン、超高精細テレビジョン、スマート眼鏡、プロジェクタ、１つ以上のコンピュータスクリーン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ及び／又はスマートフォンなどの任意のタイプのディスプレイを含み得、タッチスクリーンを含み得る。

【0027】

立体視カメラ１２は、キャプチャされた静止画像、リアルタイム画像及び／又はデジタル映像信号を含むが、これらに限定されない様々な形態で提示され得る、標的部位１６の立体視画像を取得するように構成される。本明細書中で使用する場合、「リアルタイム」とは、一般に、データを受信するのと同じ速度で情報を更新することを指す。より具体的には、「リアルタイム」とは、画像データが十分に高いデータレート及び十分に低い遅延で取得、処理及び送信されて、データが表示されるとき、ユーザが気付くような激しい振動又は待ち時間なしに対象物がスムーズに動くことを意味する。典型的には、リアルタイムは、新しい画像が少なくとも約３０フレーム／秒（ｆｐｓ）のレートで取得、処理及び送信され、約６０ｆｐｓで表示される場合並びに映像信号の組合せ処理が約１／３０秒以下の遅延を有する場合に生じる。

【0028】

ここで図４を参照すると、図１の支援駆動モード１４を動作させるための例示的な方法２００のフローチャートが示されている。方法２００は、図１のコントローラＣに格納され、コントローラＣによって部分的に実行可能なコンピュータ可読コード又は命令として具体化され得る。方法２００は、本明細書に記載される特定の順序で適用される必要はなく、動的に実行され得る。更には、一部のステップが削除され得ることを理解されたい。方法２００は、立体視カメラ１２に力が加えられる際に定期的に又は所定の時間間隔で実行され得る。

【0029】

方法２００は、図４のブロック２０２から始まり、コントローラＣは、ロボットアーム２４の関節位置データ、及びユーザによって立体視カメラ１２に与えられた力及び／又はトルクに関するセンサ２８からのセンサデータなどの、入力データを受信するようにプログラムされる。センサデータは、ユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）及び／又はユーザによって与えられたトルクを表す入力トルクベクトル（τｘ，τｙ，τｚ）に基づく、例えば、Ｗ＝［Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，τｘ，τｙ，τｚ］である、レンチベクトル（Ｗ）を含む。

【0030】

図４のブロック２０２からブロック２０４に進み、コントローラＣは、センサデータにフィルタリングを適用するようにプログラムされる。フィルタリングは、第１のローパスフィルタ、第２のローパスフィルタ、及び／又はカートの振動をターゲットとしたノッチフィルタを適用することを含み得る。他の例では、コントローラＣによって、単一のローパスフィルタ及びノッチフィルタが使用され得る。幾つかの実施形態では、フィルタリングは適用されない。これによって、位相遅延が低減され、応答性が向上するが、トレードオフは、関節における更なるノイズである。

【0031】

図４のブロック２０４からブロック２０６に進み、方法２００は、関節位置データを使用して、フィルタリングされたセンサデータ（例えば、力／トルクベクトル）を補償することを含む。補償は、重力補償及び／又は力付与点補償を含み得る。重力補償について、フィルタリングされたセンサデータから地球の重力の影響が除去される。力付与点補償について、コントローラＣは、立体視カメラ１２（例えば、入力デバイス２２）に力が加えられた点に基づいて、フィルタリングされたセンサデータ（及び／又は重力補償されたセンサデータ）に補償を提供する。センサ２８は、入力デバイス２２に対してオフセット距離だけ離れてある角度をなして配置され得る。オフセット距離及び角度は、入力デバイス２２のそれぞれに加わる力を、センサ２８で検出される際に、方向及び角度だけ僅かにシフトさせる。力付与補償は、まるで力が入力デバイス２２ではなくセンサ２８に直接加えられたかのように力値を調整する。力付与補償は、センサ２８と入力デバイス２２との間の既知の角度及び／又は距離に基づいて予め決定され得る。重力補償及び力付与点補償は一緒になって、フィルタリングされた力／トルクデータを修正して、ユーザがカメラの入力デバイス２２に提供した力／トルクに比例する力／トルクベクトルを生成する。

【0032】

図４のブロック２０６からブロック２０８に進み、方法２００は、センサ（力／トルク）系からグローバル系への座標変換を行うことを含む。コントローラＣは、補償されフィルタリングされた力／トルク出力データと併せて関節位置データを使用して、力／トルク系からグローバル系又はロボット空間への座標変換を行うようにプログラムされる。変換は、センサ２８の位置及び向きに基づく１つ以上の予め定義された式又は関係を含み得る。コントローラＣは更に、関節位置データを使用して立体視カメラ１２のカメラ系とグローバル系又はロボット空間との間の座標変換を行うように適合される。カメラ系の座標変換は、ロボットアーム２４のロボット空間にマッピングされた光学較正パラメータに基づき得る。

【0033】

図４のブロック２０８からブロック２１０に進み、コントローラＣは、減衰関数５０を適用するようにプログラムされる。幾つかの実施形態では、減衰関数５０は、関係

【数7】

によって表される非線形動的関数であり、

【数8】

は状態ベクトルの２次導関数であり、αは第１の較正定数であり、Ｗはレンチベクトルであり、γは第２の較正定数であり、Ｏ（｜Ｗ｜）は減衰演算子であり、

【数9】

は状態ベクトルの１次導関数である。

【0034】

状態ベクトル（Ｘ）は、ロボットアーム２４の現在位置の１組の線形位置座標及び／又は１組の回転位置座標に基づく、例えば、Ｘ＝［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］である。各ドットは導関数を示し、したがって、

【数10】

は速度を表し、

【数11】

は加速度を表す。上述したように、レンチベクトル（Ｗ）は、ユーザによって与えられた力を表す入力力ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）及び／又はユーザによって与えられたトルクを表す入力トルクベクトル（τｘ，τｙ，τｚ）に基づく、例えば、Ｗ＝［Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，τｘ，τｙ，τｚ］である。状態ベクトル（Ｘ）は、調整できるカメラ１２における運動学的位置である。一例では、状態ベクトル（Ｘ）は、ユーザが押圧している入力デバイス２２上の位置と一致するように設定される。別の例では、状態ベクトル（Ｘ）は、ヘッドユニット１８内に位置する仮想点であって、第１の制御アーム１０２と第２の制御アーム１０４との間の中心に位置する仮想点になるように設定される（図２を参照）。

【0035】

第１の較正定数（α）は、レンチベクトルに適用される。幾つかの実施形態では、第１の較正定数は、入力力ベクトル（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）についての第１の値（α１）と、入力トルクベクトル（τｘ，τｙ，τｚ）についての第２の値（α２）とを有する。非限定的な例では、第１の値（α１）は０．０５～０．６５であり、第２の値（α２）は１．２５～３．５である。第２の較正定数（γ）は、減衰演算子に適用される。幾つかの実施形態では、第２の較正定数は、（力からの）３つの線形項についての１つの値（γ１）と、（トルクからの）３つの回転項についての別の値（γ２）とを有する。非限定的な例では、一方の値（γ１）は１．０～３．４であり、他方の値（γ２）は１．２５～２．７５である。第１の較正定数及び第２の較正定数は、ユーザが設定可能な抵抗及び感度設定を表す。

【0036】

減衰演算子Ｏ（｜Ｗ｜）は、１つ以上の減衰曲線に基づく。図３は、入力力を横軸１５２に、出力減衰を縦軸１５４に示す、かかる１つの減衰曲線１５０の概略的な例である。減衰曲線のそれぞれは、レンチベクトルＷ＝［Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，τｘ，τｙ，τｚ］の各成分についての減衰係数にマッピングされる特定の領域をターゲットとした、出力減衰についてのそれ自体の値を有する。減衰演算子Ｏ（｜Ｗ｜）は、入力力ベクトル及び入力トルクベクトルに基づいて、出力力減衰ベクトル及び／又は出力トルク減衰ベクトルをそれぞれ決定する。図３に示すように、入力力が第１の力Ｆ１から第２の力Ｆ２に増加するにつれて、出力減衰がＤ１からＤ２に増加する。減衰曲線１５０を使用して、ユーザがより多くの力を加えるにつれて、制御指令に対するユーザの高い加速度の影響を低減するために減衰を増加させる。幾つかの曲線は、異なる軸又は外部検知の関数である可能性がある、各軸の総減衰量を合計するために、異なる領域にわたって追加的に適用することができる。図３に示される減衰曲線１５０は、力が増加するにつれて上昇する傾向にあるが、減衰曲線の傾向又は形状は手近な用途に基づいて修正され得ることが理解される。

【0037】

減衰関数５０を適用することは、１つ以上の減衰曲線の和を得ることと、１つ以上の減衰曲線の和をヒステリシスフィルタに入力することとを含む。ヒステリシスフィルタは、入力力及び／又は入力トルクと同じ割合で出力減衰値が増加することを許容するが、入力力ベクトル及び／又は入力トルクベクトルと同じ割合で出力減衰値が減少することを防止する。これによって、システム内の全体的な減衰量の増加を生じさせた大きな力の入力をコントローラＣが検出した後に、減衰時間又は低下時間が増加する。

【0038】

図５は、上側トレースが入力力３０２を表し、下側トレースが出力減衰３０４を表す、ヒステリシスフィルタの影響を示す概略的なグラフである。図５の横軸３０５は時間を示し、その一方で、縦軸３０６は振幅を示す。時間帯Ｚ１及びＺ３では、入力力３０２及び出力減衰３０４は両方とも平坦である。図５を参照すると、入力力３０２が時間帯Ｚ２で急速に増加するにつれて、出力減衰３０４も同様に増加することができる。時間帯Ｚ４では、入力力３０２が急速に減少するので、出力減衰３０４は、入力力３０２と同程度に急速に減少できず、出力減衰３０４が減衰するのにより長い時間がかかる。これによって、より長い減衰時間３０８にわたって減衰されたままである支援駆動モード１４がもたらされる。

【0039】

図４のブロック２１０からブロック２１２に進み、方法２００は、様々なスケーリング用途（例えば、少なくとも１つのスケール係数を決定すること）を含み得る。スケーリングは、ｄ２Ｘの成分毎の器具加速度限界の適用を含み得る。例えば、軸毎の最大加速度には許容値がある。１つの成分が超過した場合、その成分は最大値までスケールダウンされ、加速度の他の全ての成分が同じ量だけスケーリングされる。スケーリングは、全ての成分の和の最大値が予め定義された限界を超えるのを防ぐために総加速度がスケールダウンされる、総加速度限界の適用を含み得る。この特徴は、高加速度入力で用いられ得る。スケーリングは、器具速度飽和限界の適用を含み得る。例えば、（ｄ２Ｘ統合ステップ後の）器具速度成分ｄＸは、予め定義された限界を超える場合、その限界まで切り捨てられる。

【0040】

図４のブロック２１２は、運動学、例えば、逆運動学及び／又はヤコビアン運動学（例えば、ヤコビアン行列の逆行列）を使用して移動シーケンスを選択することを含む。コントローラＣは、ロボットアーム及び／又は結合プレート２６の特定の関節を調整された様式でどのように移動させるべきかを指定し、例えば、関節回転速度、関節回転方向、及び／又は関節回転持続時間を指定する移動シーケンスを決定する。移動シーケンスはまた、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６の関節を回転させるべきシーケンスを指定し得る。ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６の関節のいずれも、移動シーケンスに応じて個々に回転し得るか又は重複して移動し得る。ヤコビアン運動学の式は、スケーリングされた並進／回転ベクトルに基づいて、ロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６の特定の関節をどのように移動させるべきかを定義する。ヤコビアン運動学は速度制御を提供し、その一方で、逆運動学は位置制御を提供する。他のロボットアーム制御ルーチンも用いられ得る。

【0041】

図４のブロック２１２からブロック２１４に進み、方法２００は、関節限界、例えば関節速度限界及び関節位置限界を適用することを含み得る。移動シーケンスが決定された後、コントローラＣは、関節速度スケーリング及び／又は境界を使用して衝突回避を行うように構成される。例えば、コントローラＣは、移動シーケンスによってロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６の１つ以上の関節及び／又はリンクが境界又は患者若しくは機器の周囲の空間などの他の定められたデカルト限界に近づくか否かを判断するように構成され得る。コントローラＣは、移動シーケンスからのロボット空間におけるリンク及び／又は関節の位置の推定を１つ以上の定義された境界及び／又は角度限界と比較し得る。ロボット速度は、任意の関節限界への近接度に近づくにつれてゼロになるまで減速される。

【0042】

コントローラＣは、指令を有効にして、指令（又は指令を示す信号）が関節モータの動作パラメータ（例えば、持続時間、回転速度など）以内にあることを保証し得る。コントローラＣ及び／又はロボットアームコントローラ４２はまた、指令を現在閾値と比較することによって指令を有効にして、移動シーケンスのいかなる段階でもロボットアーム２４が過剰な電流を消費しないことを保証し得る。例えば、加速度指令

【数12】

が計算された後、加速度限界が適用される。加速度指令の各軸（Ｘ、Ｙ及びＺ）には最大許容値があり、ＸＹＺ軸にわたる加速度の総和には最大許容値がある。許容できる指令を上回ったことに起因して指令が切り捨てられる場合、各軸は、ユーザの入力方向ベクトルを保持するために、切り捨てられた軸と同じ割合だけ縮小される。

【0043】

図４のブロック２１６に移ると、方法２００は、１つ以上のノイズ防止フィルタを移動指令に適用することを含む。フィルタは、関節モータに過渡信号を誘導し得る、高周波ノイズ成分を除去する高周波ローパスフィルタを含み得る。

【0044】

図４のブロック２１８毎に、コントローラＣは、移動シーケンスに従って、１つ以上の信号によってロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６の適切な関節モータに指令を送信するようにプログラムされる。送信された指令は、それぞれの関節におけるモータにロボットアーム２４及び／又は結合プレート２６を移動させ、それによって、立体視カメラ１２をユーザが意図したように移動させる。方法２００は、ユーザが立体視カメラ１２に力を加えている限り繰り返され得る。方法２００は、関節トルクレベルで直接実施され得る。そのような指令が利用できない協働ロボットの場合、方法２００は、仮想加速度指令を統合して、ロボットアームコントローラ４２に直接送信できる速度指令を生成することによって実施することができる。

【0045】

図１のコントローラＣは、リモートソース及び／又は実行可能プログラムからダウンロードされた情報を含み得るか、又はさもなければこの情報にアクセスし得る。図１を参照すると、コントローラＣは、ネットワーク６４を介してリモートサーバ６０及び／又はクラウドユニット６２と通信するように構成され得る。リモートサーバ６０は、例えば、研究機関、企業、大学及び／又は病院などの組織によって維持される私的又は公的な情報源であり得る。クラウドユニット６２は、データの格納、管理及び処理を行うためにインターネット上でホストされる１つ以上のサーバを含み得る。

【0046】

ネットワーク６４は、ローカルエリアネットワークの形態のシリアル通信バスであり得る。ローカルエリアネットワークは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、コントローラエリアネットワークウィズフレキシブルデータレート（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｉｔｈ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ、ＣＡＮ－ＦＤ）、イーサネット、ｂｌｕｅ ｔｏｏｔｈ、ＷＩＦＩ及び他のデータの形態を含み得るが、これらに限定されない。ネットワーク６４は、複数のデバイスを無線分散方式で繋ぐ無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、複数の無線ＬＡＮを接続する無線メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）又は近隣の市町村などの広い地域をカバーする無線ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）であり得る。他のタイプの接続も使用され得る。

【0047】

図１のコントローラＣは、ロボット撮像システム１０の一体部分であり得るか、又はロボット撮像システム１０に動作可能に接続された別個のモジュールであり得る。コントローラＣは、コンピュータによって（例えば、コンピュータのプロセッサによって）読み取られ得るデータ（例えば、命令）を提供することに関係する非一時的（例えば、有形）媒体を含む、コンピュータ可読媒体（プロセッサ可読媒体とも称する）を含む。かかる媒体は、不揮発性媒体及び揮発性媒体を含むが、限定されない多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、光ディスク又は磁気ディスク及び他の永続的メモリを含み得る。揮発性媒体は、例えば、メインメモリを構成し得るダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）を含み得る。かかる命令は、コンピュータのプロセッサに結合されるシステムバスを含む配線を含む、同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含む１つ以上の伝送媒体によって伝送され得る。コンピュータ可読媒体の幾つかの形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、他の光媒体、パンチカード、紙テープ、他の孔のパターンを有する物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、他のメモリチップ若しくはカートリッジ、又はコンピュータが読み取ることができる他の媒体を含む。

【0048】

本明細書に記載されるルックアップテーブル、データベース、データリポジトリ又は他のデータストアは、階層型データベース、ファイルシステム内の一式のファイル、独自形式のアプリケーションデータベース、リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）などを含む様々な種類のデータを格納、アクセス及び取得するための様々な種類の機構を含み得る。それぞれのかかるデータストアは、上述したコンピュータオペレーティングシステムのうちの１つなどのコンピュータオペレーティングシステムを採用するコンピューティングデバイス内に含まれ得、様々な方法の１つ以上でネットワークを介してアクセスされ得る。ファイルシステムは、コンピュータオペレーティングシステムからアクセス可能であり得、様々な形式で格納されたファイルを含み得る。ＲＤＢＭＳは、上述のＰＬ／ＳＱＬ言語などのストアドプロシージャを作成、保存、編集及び実行するための言語に加えて、構造化照会言語（ＳＱＬ）を用い得る。

【0049】

本明細書で提示されるフローチャートは、本開示の様々な実施形態に従うシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の予想される実現形態のアーキテクチャ、機能及び動作を示す。これに関連して、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント又はコードの一部を表す場合があり、指定された論理的機能を実現するための１つ以上の実行可能命令を含む。ブロック図及び／又はフローチャート例の各ブロック並びにブロック図及び／又はフローチャート例におけるブロックの組合せは、指定された機能又は行為を実施する特定目的ハードウェアベースデバイス、又は特定目的ハードウェアとコンピュータ命令との組合せにより実現され得ることにも留意されたい。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体にも格納され得る。コンピュータプログラム命令は、フローチャート及び／又はブロック図のブロックにおいて指定される機能／行為を実現するための命令を含む、コンピュータ可読媒体に格納された命令が製造物品を生産するように、コントローラ又は他のプログラム可能データ処理装置に指示して特定の形式で機能させることができる。

【0050】

添付の特許請求の範囲を含む本明細書における（例えば、量又は条件の）パラメータの数値は、それぞれの各インスタンスにおいて、「約」という用語が実際に数値の前に置かれているかどうかに関わらず、「約」により修飾されていると理解されるべきである。「約」は、述べられた数値が幾分の僅かな不正確性を許容することを示す（幾つかのアプローチでは、厳密な値である；概ね又は適度に接近している；ほぼ）。「約」により提供される不正確性が当技術分野においてこの通常の意味で理解されない場合、本明細書において使用される「約」は、少なくとも、そのようなパラメータを測定し、使用する通常の方法から生じ得る変動を示す。加えて、範囲の開示は、各値と、全範囲内の更に分割された範囲との開示を含む。本明細書では、範囲内の各値と範囲の端点とが別々の実施形態として開示される。

【0051】

詳細な説明及び図面又は各図は、本開示をサポートし、説明するものであるが、本開示の適用範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義される。特許請求される本開示を実施するための最良の態様及び他の実施形態の幾つかを詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲において定義された開示を実施するための様々な代替的な設計及び実施形態が存在する。更に、図面に示された実施形態又は本明細書で言及された様々な実施形態の特徴は、必ずしも互いに独立した実施形態として理解されるべきではない。むしろ、ある実施形態の例のうちの１つで説明された特性のそれぞれは、他の実施形態からの１つ又は複数の他の望ましい特性と組み合わせることが可能であり、その結果、言葉で説明されていないか又は図面を参照することによって説明されていない他の実施形態を得ることができる。したがって、このような他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の枠組み内に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】