| 【発明の名称】 |
患者位置ぎめプラットフォーム用の多軸平面機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】ヨセフ・アミル
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| 【要約】 |
【課題】独立の３つの自由度を持つ多軸患者位置ぎめプラットフォームを提供する。
【解決手段】一態様では、患者テーブル（２０２）と、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が基部（２０４）に接続された第１のアクチュエータ駆動部（２０６）と、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が前記基部に接続された第２のアクチュエータ駆動部（２１０）と、第１の端が前記第１のアクチュエータ駆動部に接続され、且つ第２の端が前記基部に接続された第３のアクチュエータ駆動部（２２０）とを有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 患者テーブルと、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が基部に接続された第１のアクチュエータ駆動部と、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が前記基部に接続された第２のアクチュエータ駆動部と、第１の端が前記第１のアクチュエータ駆動部に接続され、且つ第２の端が前記基部に接続された第３のアクチュエータ駆動部と、を有する多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項２】 前記第３のアクチュエータ駆動部の第１の端が、前記第１のアクチュエータ駆動部の第１の端と大体共通の縦方向位置にある請求項１記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項３】 前記第３のアクチュエータ駆動部の第２の端及び前記第２のアクチュエータ駆動部の第２の端が大体共通の縦方向位置にある請求項２記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項４】 前記第１、第２及び第３のアクチュエータ駆動部が、機械式、流体圧式及び空気圧式アクチュエータの群から選ばれる請求項１記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項５】 前記第１、第２及び第３のアクチュエータ駆動部が何れも横方向の安定性を持たせる支持部材の中に配置されている請求項１記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項６】 患者テーブルと、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が基部に接続された第１のアクチュエータ駆動部と、第１の端が前記患者テーブルに接続され、且つ第２の端が前記基部に接続された第２のアクチュエータ駆動部と、第１の端が前記第１のアクチュエータ駆動部の第１の端と大体同じ縦方向位置にあり、且つ第２の端が前記第２のアクチュエータ駆動部の第２の端と大体同じ縦方向位置にある第３のアクチュエータ駆動部と、を有する多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項７】 前記第３のアクチュエータ駆動部の第１の端が前記第１のアクチュエータ駆動部の第１の端に接続される請求項６記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項８】 前記第１、第２及び第３のアクチュエータ駆動部が機械式、流体圧式及び空気圧式アクチュエータの群から選ばれる請求項６記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項９】 前記第１、第２の及び第３のアクチュエータ駆動部が何れも横方向の安定性を持たせる支持部材の中に配置されている請求項６記載の多軸患者位置ぎめプラットフォーム。
【請求項１０】 患者テーブルを位置ぎめする方法に於て、患者テーブル及び基部に接続された第１のアクチュエータ駆動部の端を第１の延長状態まで伸ばす工程と、前記患者テーブル及び前記基部に接続された第２のアクチュエータ駆動部の端を第２の延長状態まで伸ばす工程と、前記第１のアクチュエータ駆動部に接続された第３のアクチュエータ駆動部の端を第３の延長状態まで伸ばす工程と、を含む患者テーブル位置ぎめ方法。
【請求項１１】 前記第１のアクチュエータ駆動部の端及び前記第２のアクチュエータ駆動部の端を同時に伸ばして、前記患者テーブルの回転又は高さ方向の並進を行わせる請求項１０記載の方法。
【請求項１２】 前記第３のアクチュエータ駆動部の端を同時に伸ばして、前記患者テーブルの回転又は縦方向の並進を行わせる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】 前記患者テーブルを移動すべき所望の位置（Ｘ、Ｙ、θ）を選ぶ工程を含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】 少なくとも１つの伝達関数に従って前記第１、第２及び第３の延長状態を決定する工程を含む請求項１３記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の背景】患者位置ぎめプラットフォームは、例えばＸＲ、ＣＴ、核及びＰＥＴ手順を含むある医療手順の際、医療の実務家が患者を適正に位置ぎめすることが出来るようにする。最初は、こういう位置ぎめプラットフォームは、その上に患者を乗せることが出来るテーブル台程度に過ぎなかった。こういう従来のプラットフォームは、患者を正しく位置ぎめすることが出来るようにする為の高さ(elevation)方向の変化を行う能力がごく限られていた。更に、こういう従来の患者プラットフォームは、プラットフォームの位置に縦方向（長手方向）の変更を加えることが出来ず、傾けることは出来たとしても、固定した回転中心の周りだけであった。実際、従来の患者プラットフォームは、１つの自由度しか運動が出来ず、従って、他の方向に患者を移動する医療の実務家の能力が著しく制限されていた。
【０００２】従って、従来の患者プラットフォームは、例えば、障害者又は車椅子に束縛された患者が患者プラットフォームに最初に乗っかれるようにすることが厄介で困難であった。更に、従来の患者プラットフォームは、医療手順の際、うつむいた患者を正しく正確に位置ぎめする過程を著しく複雑にしていた。特に、従来のプラットフォームは、高さ、傾き又は縦方向の位置の独立又は組合せの調節が出来なかった。
【０００３】従来の患者プラットフォームは、患者を正しく位置ぎめするのが困難である他に、患者に対する医療実務家の接近を制限していた。勿論、正しい患者の監視、位置ぎめ及び診断を行うには、患者に接近することが重要な因子である。しかし、例えば、高さの変更が出来る患者プラットフォームは、Ｃ字形に設計されている場合が多く、支持部材が、プラットフォームの少なくとも片側から患者に接近する妨げになっていた。
【０００４】上に述べた困難並びに従来経験されていたその他の困難を解決する新規で改良された患者位置ぎめプラットフォームに対する要望が長い間存在していた。
【０００５】
【発明の概要】この発明の好ましい態様によれば、多軸患者位置ぎめプラットフォームは患者テーブル及び基部を含む。第１のアクチュエータ駆動部の第１の端が患者テーブルに接続されている。第１のアクチュエータ駆動部の第２の端が基部に接続されている。更に第２のアクチュエータ駆動部が第１のアクチュエータ駆動部から縦方向に隔たって配置されていて、第１の端が患者テーブルに接続され、第２の端が基部に接続されている。更に、第３のアクチュエータ駆動部が設けられ、第１の端が第１のアクチュエータ駆動部の第１の端と同じ縦方向位置にあり、第２の端が第２のアクチュエータ駆動部の第２の端と同じ縦方向位置にある。
【０００６】この発明の別の態様によれば、多軸患者位置ぎめプラットフォームは患者テーブル及び基部を含む。第１のアクチュエータ駆動部の第１の端が患者テーブルに接続されている。第１のアクチュエータ駆動部の第２の端が基部に接続されている。更に、第１のアクチュエータ駆動部と略平行に配置された第２のアクチュエータ駆動部の第１の端が患者テーブルに接続され、且つ第２の端が基部に接続されている。更に、第３のアクチュエータ駆動部が設けられ、第１の端が第１のアクチュエータ駆動部に接続され、且つ第２の端が基部に接続されている。
【０００７】好ましい態様では多数の利点を有する。第１、第２及び第３のアクチュエータ駆動部は独立に伸ばすことができ、これにより独立した３つの運動の自由度を持つことが出来る。特に、この形式は、高さ、傾き又は縦方向の位置の独立の又は組合わせた調節が出来る。この発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明から明らかになろう。
【０００８】この発明のこの他の目的及び特徴は、図面に関連して好ましい実施例に述べた以下の説明から明らかになる。
【０００９】
【好ましい実施例の詳しい説明】図１について説明すると、慣性座標系１００が、点Ｐを持つ剛体１０２を示している。慣性座標系１００がＸ座標軸及びＹ座標軸を有する。剛体１０２のＰがＸ座標Ｘp 及びＹ座標Ｙp にある。角度θは慣性座標系１００に対する剛体１０２の回転を特徴付けており、Ｚ座標軸（図に示していない）の周りの反時計廻りの回転と定める。点ＰのＸp 及びＹp 座標と角度θが、３つの独立の自由度（Ｘ、Ｙ、θ）を持ってＸＹ平面運動で移動するときの、平面内での剛体１０２の位置を記述する独立した３個１組のパラメータとなる。以下、Ｘ方向は縦方向と全体的に呼び、Ｙ方向は全体的に高さ方向と呼び、θが傾きを表す。
【００１０】図２には、１実施例の多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム２００を示す。多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム２００は患者テーブル２０２及び基部２０４を含む。第１のアクチュエータ駆動部２０６が可変長Ｒ２を有する。第２のアクチュエータ駆動部２１０が可変長Ｒ４を有する。第１のアクチュエータ駆動部２０６及び第２のアクチュエータ駆動部２１０が、患者テーブル２０２のところでは互いに距離ｒ３に配置されると共に基部２０４のところでは距離ｒ１に配置されている。第３のアクチュエータ駆動部２２０が可変長Ｒ０を持っていて、一端２１２が第１のアクチュエータ駆動部２０６の距離「ａ」の所に配置され、第２の端２１４が基部２０４に沿った距離Ｂのところに配置されている。距離Ｂは変えることが出来る。事実上の任意の傾きの中心（Ｐ）が座標Ｘ、Ｙ及びθのところに示されており、前に述べた図１の点Ｐと同様である。事実上の任意の傾きの中心（Ｐ）は、患者テーブル２０２に沿って、第１のアクチュエータ駆動部２０６から距離Ｐのところにある。
【００１１】第１のアクチュエータ駆動部２０６が基部２０４及び患者テーブル２０２に接続される。第２のアクチュエータ駆動部２１０が位置ｒ１で基部２０４に接続されると共に、位置ｒ３で患者テーブル２０２に接続される。図２に示す実施例では、第２のアクチュエータ駆動部２１０が、第１のアクチュエータ駆動部２０６と略平行である。しかし、第２のアクチュエータ駆動部２１０はこのような向きに制限されない。最後に、第３のアクチュエータ駆動部２２０が一端２１４で基部２０４の位置Ｂに接続され、他端２１２で第１のアクチュエータ駆動部２０６の位置「ａ」の所に接続される。第１のアクチュエータ駆動部２０６、第２のアクチュエータ駆動部２１０又は第３のアクチュエータ駆動部２２０の組合せ又は独立の伸び出し又は収縮により、３つの独立の自由度を持つ患者テーブル２０２の移動が行われる。こういう変化により、患者テーブル２０２の高さ（Ｙ）、傾き（θ）又は縦方向位置（Ｘ）の調節が独立に又は組合わせて行われる。
【００１２】第１のアクチュエータ駆動部２０６、第２のアクチュエータ駆動部２１０及び第３のアクチュエータ駆動部２２０の夫々の長さＲ２、Ｒ４及びＲ０は、下記の伝達関数に従って制御される。
【００１３】
【数１】
【００１４】言い換えると、テーブル２０２の所望のＸ、Ｙ及びθが決まると、関連する制御装置が、伝達関数から、アクチュエータの伸び出しＲ０、Ｒ２及びＲ４を決定することが出来る。このとき、制御装置はアクチュエータ駆動部２０６、２１０及び２２０をこうして決定されたＲ０、Ｒ２及びＲ４に制御することが出来る。
【００１５】別の自由度、即ち患者テーブル２０２の転がりも、患者テーブル２０２に対する１点接続を使うことによって実施することが出来ることに注意されたい。この別の実施例では、第１のアクチュエータ駆動部２０６が一端２１６で、１点接続を使って患者テーブル２０２に接続され、第２の端２０８で２点によって基部２０４に接続されて、軸線の回転を設定する。第２のアクチュエータ駆動部２１０が２つの別々のアクチュエータ駆動部（Ｒ４、Ｒ５）に分割され、その各々が一端２１８で１点接続を通じて患者テーブルに接続される。第３のアクチュエータ駆動部２２０は前に説明したように配置される。患者テーブル２０２に接続された４つのアクチュエータ駆動部（Ｒ０、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５）の長さを変えることにより、転がりという別の自由度を達成することが出来る。
【００１６】図３には、多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム３００の好ましい実施例が示されている。多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム３００が患者テーブル３０２及び基部３０４を含む。第１のアクチュエータ駆動部３０６が可変長Ｒ２を有する。第２のアクチュエータ駆動部３１０が可変長Ｒ４を有する。第１のアクチュエータ駆動部３０６及び第２のアクチュエータ駆動部３１０が、患者テーブル３０２のところでは互いに距離ｒ３のところに配置され、基部３０４のところでは基部ｒ１のところに配置される。第３のアクチュエータ駆動部３１８が可変長Ｒ０を持ち、一端は第１のアクチュエータ駆動部３０８の第１の端と大体同じ縦方向位置にあり、他端は第２のアクチュエータ駆動部３１２の第２の端と大体同じ縦方向位置にある。事実上の任意の傾きの中心（Ｐ）が、座標Ｘ、Ｙ及びθにあることが示されており、これは前に述べた図１の点Ｐと同様である。事実上の任意の傾きの中心（Ｐ）は、患者テーブル３０２に沿って、第１のアクチュエータ駆動部３０６から距離Ｐのところにある。
【００１７】第１のアクチュエータ駆動部３０６が基部３０４及び患者テーブル３０２に接続される。第２のアクチュエータ駆動部３１０が位置ｒ１で基部３０４に接続され、位置ｒ３で患者テーブル３０２に接続される。第３のアクチュエータ駆動部３１０が第２のアクチュエータ駆動部３１２の第２の端と大体同じ縦方向位置で基部３０４に接続され、他端は第１のアクチュエータ駆動部３０８の第１の端と大体同じ縦方向位置にある。事実上任意の傾きの中心（Ｐ）は患者テーブル３０２上にある。第１のアクチュエータ駆動部３０６、第２のアクチュエータ駆動部３１０又は第３のアクチュエータ駆動部３１８を組合わせて又は独立に、伸び出させ又は収縮させることにより、３つの独立の自由度を持つ患者テーブル３０２の移動を行うことが出来る。こういう変化により、患者テーブル３０２の高さ（Ｙ）、傾き（θ）及び縦方向位置（Ｘ）の独立又は組合せの調節が出来る。第１のアクチュエータ駆動部３０６、第２のアクチュエータ駆動部３１０及び第３のアクチュエータ駆動部３１８の夫々の長さＲ２、Ｒ４及びＲ０が、下記の伝達関数に従って制御される。
【００１８】
【数２】
【００１９】ここでＢ＝ｒ１及びａ＝Ｒ２である。
【００２０】この場合も、追加の自由度、即ち、患者テーブル３０２の転がりを、患者テーブル３０２に対する１点接続を使って達成することが出来ることに注意されたい。この別の実施例では、第１のアクチュエータ駆動部３０６が１点接続部３１４で患者テーブル３０２に接続される。第２のアクチュエータ駆動部３１０が２つの別々のアクチュエータ駆動部（Ｒ４、Ｒ５）に分割され、その各々が１点接続部３１６を通じて患者テーブル３０２に接続される。第３のアクチュエータ駆動部３１８が上に述べたように配置される。患者テーブル２０２に接続された４つのアクチュエータ駆動部の長さ（Ｒ０、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５）を変えることにより、追加の転がりの自由度を達成することが出来る。
【００２１】図４には、多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム４００の実施例が正面図で示されている。多軸汎用患者位置ぎめプラットフォーム４００が患者テーブル４０２、基部４０４、患者テーブル枢軸４１２及び基部枢軸４１４を含む。第１のアクチュエータ駆動部４０６が、患者テーブル４０２の端から距離Ｚのところに配置されることが示されている。第３のアクチュエータ駆動部４０８の一端が基部４０４に配置され、他端が第１のアクチュエータ駆動部４０６に接続される。第１のアクチュエータ駆動部４０６が図４では、患者テーブル４０２の横方向安定性を持たせる支持部材４１０の中に配置されることが示されている。
【００２２】第１のアクチュエータ駆動部４０６が患者テーブル４０２に一端４１２で接続され、他端４１４で基部４０４に接続される。支持部材４１０が患者テーブル４０２及び基部４０４に接続され、患者テーブルの横方向安定性を持たせる。患者テーブル４０２が患者テーブル枢軸４１２及び基部枢軸４１４の周りに旋回する。事実上の任意の傾きの中心（Ｐ）が患者テーブル４０２の縁から距離Ｚのところにある。
【００２３】図５では、フローチャート５００が、患者テーブルを位置ぎめする方法の好ましい実施例を示す。この方法は、所望の患者テーブルの位置（Ｘ、Ｙ、θ）を選択する最初の工程を含む。患者テーブルを位置ぎめする方法の次の工程は、伝達関数を使って、アクチュエータの伸び出し、例えばＲ０、Ｒ２、Ｒ４を決定することを含む。患者テーブルを位置ぎめする方法の次の工程は、基部と患者テーブルの間に接続された第１のアクチュエータ駆動部の端に必要な場合の伸び出しと、それに対応する横方向支持部のアクチュエータ駆動部の伸び出しを含む。患者テーブルを位置ぎめする次の工程は、基部とテーブルの間に接続された第２のアクチュエータ駆動部、並びに対応する横方向支持部のアクチュエータ駆動部の必要とする場合の伸び出しを含む。患者テーブルを位置ぎめする方法の次の工程は、基部とテーブルの間に接続された第３のアクチュエータ駆動部、及びそれに対応する横方向支持部のアクチュエータ駆動部の必要とするときの伸び出しを含む。第１のアクチュエータ駆動部の端及び第２のアクチュエータ駆動部の端を同時に又は異なる時刻に異なる長さに伸ばすか、或いは異なる割合で伸ばして、患者テーブルの回転又は高さ方向の並進を達成することが出来る。同様に、第３のアクチュエータ駆動部を第１及び第２のアクチュエータ駆動部と同時に又は異なる時刻に異なる長さに伸ばすか、又は異なる割合で伸ばして、患者テーブルの回転又は縦方向の並進を行うことが出来る。１実施例では、上に述べた伝達関数に従って、アクチュエータ駆動部の長さを変えることにより、この発明を実施する１つの方法が例示されている。
【００２４】こうして、この発明は、多数の独立の自由度を持って患者テーブルを位置ぎめする方法と装置を提供した。この位置ぎめは、予定の伝達関数Ｒ０、Ｒ２及びＲ４に従って、幾つかのアクチュエータ駆動部の長さを変えることによって達成される。患者への接近に対する従来の制約、並びに患者テーブルの動きの範囲の制限がなくなる。
【００２５】この発明を好ましい実施例について説明したが、当業者であれば、この発明の範囲を逸脱せずに、種々の変更を加えることが出来、均等物に置換することが出来ることが理解されよう。更に、特定の状況又は材料を、その範囲を逸脱することなく、この発明の考えに合わせる為に色々な変更を加えることが出来る。従って、この発明は開示された特定の実施例に制限されず、この発明は特許請求の範囲に含まれる全ての実施例を含むことを承知されたい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２９日（２０００．６．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 研一
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３７２９９（Ｐ２００１−１３７２９９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２２日（２００１．５．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１９５３７９（Ｐ２０００−１９５３７９） |
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