JP2004337474A - Medical guiding manipulator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用先導マニピュレータに係り、更に詳しくは、メスや内視鏡等の術具を先端側に備えた術具マニピュレータを体内に導く空間を確保するための医療用先導マニピュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の股関節手術は、大殿筋や縫工筋と呼ばれる各筋肉組織を切開した上で、様々な筋膜を剥離して動脈を傷付けないように行われる。ところが、このような股関節手術においては、術者が、「のみ」に近似した形状の切削器具を患部に打ちつけて所定の骨部位を切削する関係上、その作業スペースとなる広い術野を確保しなければならない。従って、前記切削前には、前記各生体組織の大きな切開が必要となり、患者の負担が多大になるばかりか、手術後における血管、筋繊維及び神経の回復に時間が掛かり、リハビリを含めた完全な回復までに非常に時間がかかるという問題がある。
【0003】
ところで、近時における腹腔手術等では、患者の腹部に小さな穴を空け、当該穴内に、内視鏡、メス、鉗子等の術具が先端側に設けられた術具マニピュレータ(例えば、特許文献1等参照)を挿入し、術者が前記術具マニピュレータを遠隔操作して手術を行う方法が知られている。このような方法は、腹部の大きな切開を必要としないため、患者への負担が少なく、比較的短時間の回復が可能となる。そこで、この方法を用いて前述した股関節手術を行えば、前記腹腔手術等の場合と同様に、患者の手術時の負担を大幅に低減でき、しかも、手術後の患者の回復期間を大幅に短縮することが期待できる。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−296671号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記術具マニピュレータを使った方法にあっては、その術具マニピュレータの構造上、体外から患部まで直線的にアプローチできる場合のみにしか用いることができず、前記股関節手術等のように、体外から患部まで直線的にアプローチ不能で、且つ、当該アプローチ空間を十分に確保できないような手術には適用できないのが現状である。すなわち、前記股関節手術時等においては、体外から患部に達するまでに、臓器、筋肉、血管、神経等の組織が複雑に配置されており、体外からの術具マニピュレータを患部に到達させるためには、各組織間の狭い隙間を必要最小限に拡張しながら、体外から患部まで術具マニピュレータを非直線的に進入させなければならず、前記術具マニピュレータではこのような動作を行えないという問題がある。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、このような問題に着目して案出されたものであり、その目的は、体外から患部まで、直線的或いは円弧状等簡単な軌跡ではアプローチできず、且つ、当該アプローチ空間が狭い場合であっても、メスや内視鏡等の術具を先端側に備えた術具マニピュレータを患部に導けるようにする医療用先導マニピュレータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、生体内の隙間を進行する複数のマニピュレータ本体を備え、
前記各マニピュレータ本体は、相互に離間接近可能に設けられるとともに、所定部位が屈曲変位可能な多関節構造に設けられ、前記離間接近及び屈曲変位により前記隙間を拡張しながら進行可能とする、という構成を採っている。このような構成によれば、各マニピュレータ本体が、体外から患部に向かう過程で、それらの屈曲動作及び離間接近動作により、患部まで非直線的に存在する狭い隙間を患部に向かって次第に拡張させるように生体組織を掻き分けることになり、後行する術具マニピュレータを患部にアプローチさせる通路が確保可能となる。また、マニピュレータ本体が患部に達したときにその姿勢を維持することで、前記通路の状態を維持することができる。このとき、通路の内壁側に位置する各マニピュレータ本体により通路周囲の生体組織が保護され、後行する術具マニピュレータよる生体組織損傷の虞を低減することもできる。なお、各マニピュレータ本体が生体組織を掻き分ける際には、部分的な屈曲動作等によって、非直線的に存在する隙間を無理なく拡張することができ、これによっても、生体組織損傷の虞を低減することができる。総じて、前記医療用先導マニピュレータを用いることで、体外から患部まで直線的にアプローチ不能で、且つ、当該アプローチ空間を十分に確保できないような股関節手術等においても、従来行われている腹腔手術等の場合と同様に、メスや内視鏡等の術具が先端側に設けられた術具マニピュレータを使った手術が可能となり、患者の手術時の負担を大幅に低減でき、且つ、手術後の患者の回復期間を大幅に短縮できることが期待される。
【0008】
本発明において、マニピュレータ本体は、少なくとも三本設けられ、そのうちの何れか二本で隙間の拡張状態を維持しながら、残りの一本で先方に存在する隙間にアプローチする、という構成を採ることが好ましい。このように構成することで、比較的単純な構造で、前記術具マニピュレータを患部に導く通路を形成維持することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0010】
図1には、本実施形態に係る医療用先導マニピュレータの概略構成図が示されている。この図において、先導マニピュレータ10は、図示しないモータやシリンダ等を駆動源とする駆動装置11の駆動により、相互に独立して動作可能な第1、第2及び第3のマニピュレータ本体12,13,14を備えて構成されている。
【0011】
前記各マニピュレータ本体12〜14は、相互に同一となる多関節構造の略丸棒状に設けられており、複数のマニピュレータ形成体16と、これらマニピュレータ形成体16を相対変位可能に連結する関節部17とを備えて構成されている。
【0012】
前記各マニピュレータ本体12〜14の最先端側に位置するマニピュレータ形成体16は、先端側が尖った円錐形状に設けられる一方、それ以外の位置のマニピュレータ形成体16は、略円柱形状に設けられている。各マニピュレータ形成体16には、駆動装置11に繋がるワイヤWがそれぞれ独立して固定されている。なお、図1では、図面の錯綜を回避するため、前記ワイヤWの表記を簡略化している。
【0013】
前記関節部17は、図2に示されるように、一自由度の相対回転を許容するように各マニピュレータ形成体16を連結する公知の継ぎ手構造が採用されている。
【0014】
以上の構成の各マニピュレータ本体12〜14は、公知のマスター・スレーブ方式等を実現可能に駆動装置11側に接続されており、使用者(術者)の遠隔操作により所定の動作を行えるようになっている。すなわち、マニピュレータ本体12〜14は、駆動装置11の駆動により、それぞれ独立して軸線方向に移動できるようになっている他、相互に離間接近する方向に移動可能となっている。また、駆動装置11の駆動により、術者が指定した所定部位のマニピュレータ形成体16に連なるワイヤWが駆動装置11側に牽引されることで、そのマニピュレータ形成体16は、隣接するマニピュレータ形成体16に対し所定角度に亘って屈曲変位するように設定されている。なお、図示省略しているが、本実施形態では、各マニピュレータ形成体16に、周方向約180度程度離間した二箇所位置でワイヤWが固定されており、当該二箇所のワイヤWを選択的に牽引することで、対象となるマニピュレータ形成体16が、隣接するマニピュレータ形成体16に対して正逆両方向に回転変位するようになっている。
【0015】
次に、股関節手術時における先導マニピュレータ10の動作を説明する。なお、以下においては、マニピュレータ本体12〜14の軸線方向の移動のうち、図1中F方向の移動を前進と称し、その反対となる同図中R方向の移動を後退と称する。また、マニピュレータ形成体16については、図1中左端側を先端側と称するとともに、当該先端側から順に第1、第2、・・・第n番目のマニピュレータ形成体16と称することとする。
【0016】
今回説明する股関節手術は、レーザメスの機能を有する図示しない切削マニピュレータ(術具マニピュレータ)を使って行われる手術であり、当該切削マニピュレータは、その先端側から、骨組織を切断可能レーザ光(Er.YAGレーザ)が照射可能となっている。この切削マニピュレータは、その先端側が患者の腰部付近における側方に空けられた穴(挿入位置)から挿入され、大腿骨と当該大腿骨の上端側に連なる腸骨との接続部位となる患部付近(目標位置)まで達するように体内に導かれる。この際、前記挿入位置から目標位置までは、臓器、筋肉、骨、血管、神経等の各種生体組織が密に存在するため、前記切削マニピュレータが体内で直線的に移動できないばかりか、当該切削マニピュレータを通すための隙間(通路)も狭い。そこで、前記切削マニピュレータを体内に挿入する前に、前記先導マニピュレータ10を体内に挿入し、当該先導マニピュレータ10は、前記切削マニピュレータの通路を確保するように作用する。すなわち、各マニピュレータ本体12〜14が、術者の操作により、前記切削マニピュレータに先行して、前記挿入位置から前記目標位置まで非直線的に移動しながら、前記切削マニピュレータの通路を維持形成する。この際には、図示しない内視鏡マニピュレータ(術具マニピュレータ)が各マニピュレータ本体12〜14と共に体内に挿入され、術者が、体内の画像を目視ながら前記目標位置への通路となり得る各組織間の隙間を見つけ、そこを各マニピュレータ本体12〜14を使って拡張しながら進行していくことになる。
【0017】
具体的には、三本のマニピュレータ本体12〜14が、屈曲変位及び離間接近を行いながら、各隙間内を進行することで、当該隙間を前記目標位置に向かって次第に拡張し、前記挿入位置から目標位置に達する前記切削マニピュレータの非直線的な通路を形成する。
【0018】
以上の動作の一例を図3〜図10を用いて説明する。なお、ここでは、図面を単純化するために、ターゲットとなる二箇所の第1及び第2の隙間S1,S2をリング状としているが、実際の隙間は、筋肉塊の合わせ部位等に見られるように複雑な形状となっている。
【0019】
先ず、図3に示されるように、第2の隙間S2よりも体外側に位置する第1の隙間S1に、各マニピュレータ本体12〜14の先端側を相対させる。そして、術者の操作により、第1の隙間S1に向かって第1及び第2のマニピュレータ本体12,13を前進させ、図4に示されるように、それらの先端側を第1の隙間S1に挿入する。次いで、第1及び第2のマニピュレータ本体12,13が相互に離間する方向に動作し、前記第1の隙間S1が弾性変形を伴って拡張される(図5参照)。このとき、第1及び第2のマニピュレータ本体12,13の動きが一旦止まり、第1の隙間S1の拡張状態が維持されることになり、後行する前記切削マニピュレータ(図示省略)の通路の一部が形成される。そして、第3のマニピュレータ本体14が前進し、図6に示されるように、拡張された第1の隙間S1に第3のマニピュレータ本体14が挿通され、当該第3のマニピュレータ本体14は、図7に示されるように、その先端側が次なる第2の隙間S2に挿入されるように前進する。この際、第3のマニピュレータ本体14は、第2番目のマニピュレータ形成体16が屈曲変位することで、同第3番目のマニピュレータ形成体16が、第1のマニピュレータ本体12に隣り合うように第1の隙間S1の内壁部分に当接し、その状態が維持される。次いで、第1のマニピュレータ本体12が、第2のマニピュレータ本体13に向かって横方向にシフトしながら、図8に示されるように、第2の隙間S2に向かって前進する。このとき、第1の隙間S1は、第2及び第3のマニピュレータ本体13,14によって、前述した拡張状態が維持されている。そして、第1のマニピュレータ本体12は、第2のマニピュレータ本体13に隣り合う位置で第1の隙間S1の内壁部分に当接する。次いで、第2のマニピュレータ本体13が、第3のマニピュレータ本体14に向かって横方向にシフトし、図9に示されるように、第3のマニピュレータ本体14に隣り合うように第1の隙間S1の内壁部分に当接する。そして、図10に示されるように、第2の隙間S2に先端側が挿入された状態の第1及び第3のマニピュレータ本体12,14を相互に離間させながら、それら各第2番目のマニピュレータ形成体16,16をそれぞれ屈曲変位させ、第2の隙間S2をも拡張状態とする。このとき、第2のマニピュレータ本体13は、第1の隙間S1の拡張状態を維持するように、その内壁部分に沿って移動する。以上の動作は、先導マニピュレータ10の先端側が前記目標位置に達するまで、交互に繰り返し行われる。そして、先導マニピュレータ10の先端側が前記目標位置に達したときに、第1〜第3のマニピュレータ本体12〜14の各マニピュレータ形成体16の屈曲変位により、各隙間S1,S2・・・・の拡張状態が維持され、前記挿入位置から目標位置への通路が形成されることになる。以上を総括すると、本実施形態では、各マニピュレータ本体12〜14のうちの何れか二本で隙間S1、S2・・・の拡張状態を維持しながら、残りの一本で先方に存在する隙間S2・・・にアプローチすることで、各マニピュレータ本体12〜14は、患部までの通路となる非直線状の狭い隙間S1、S2・・・を掻き分け、これら隙間S1、S2を患部に向かって次第に拡張して、前記切削マニピュレータ(図示省略)に対する患部への通路が確保されることとなる。
【0020】
その後、各マニピュレータ本体12〜14と同様の多関節構造を有する前記切削マニピュレータが途中部位の屈曲変位を伴い、その先端側を難なく目標位置に導かれる。なお、先導マニピュレータ10によって形成された通路に挿通される器具としては、前述した切削マニピュレータに限らず、先端側に鉗子等が取り付けられた他の術具マニピュレータ等を挿通することも勿論可能である。
【0021】
従って、このような実施形態によれば、体外から患部まで、術具マニピュレータを直線的にアプローチできず、しかも、その通路となる隙間が狭い場合であっても、当該隙間を拡張し、術具マニピュレータを患部まで導くことが可能になるという効果を得る。従って、このように術具マニピュレータをアプローチし難い患部に対しても、大きな切開を必要としないロボットを使った手術を適用することが可能となる。
【0022】
なお、前記マニピュレータ本体12〜14の構造としては、前記実施形態の構造に限定されるものではなく、一部位を屈曲変位させながら相対移動可能な限りにおいて、種々の構造を採用することができる。
【0023】
また、前記実施形態では、術者による遠隔操作により、マニピュレータ本体12〜14をマニュアル的に動作させているが、本発明はこれに限らず、CTやMRI等の撮像手段により、体外から患部までのアプローチの経路及びその隙間の大きさ等が把握されていれば、その画像データ等に応じて、前記マニピュレータ本体12〜14を自動的に患部まで移動させるように駆動装置11を制御する構成としてもよい。
【0024】
更に、前記先導マニピュレータ10は、前述した股関節手術の他の手術に対して適用することも勿論可能である。
【0025】
その他、本発明における各構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メスや内視鏡等の術具を先端側に備えた術具マニピュレータが、体外から患部まで直線的にアプローチできず、且つ、当該アプローチ空間が狭い場合であっても、前記術具マニピュレータを患部に導く通路を確保することができ、患者に負担の少なく入院期間の短い術具マニピュレータ等を使ったロボット等による手術を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る先導マニピュレータの概略構成図。
【図2】図1の一部分を拡大した概略斜視図。
【図3】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その1)。
【図4】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その2)。
【図5】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その3)。
【図6】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その4)。
【図7】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その5)。
【図8】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その6)。
【図9】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その7)。
【図10】マニピュレータの動作を説明するための概略図(その8)。
【符号の説明】
10 先導マニピュレータ
12 第1のマニピュレータ本体
13 第2のマニピュレータ本体
14 第3のマニピュレータ本体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a medical leading manipulator, and more particularly, to a medical leading manipulator for securing a space for guiding a surgical instrument manipulator having a surgical instrument such as a scalpel or an endoscope at a distal end side into a body.
[0002]
[Prior art]
Conventional hip surgery is performed such that various muscle tissues called gluteus maximus and sartorius are incised, and various fascias are peeled off so as not to damage an artery. However, in such a hip joint operation, an operator secures a wide operating field as a working space because the operator strikes a cutting tool having a shape similar to “only” on an affected part and cuts a predetermined bone part. There must be. Therefore, before the cutting, a large incision of each living tissue is required, which not only increases the burden on the patient, but also takes time to recover the blood vessels, muscle fibers and nerves after the operation, and requires complete rehabilitation and rehabilitation. There is a problem that it takes a very long time to recover.
[0003]
By the way, in recent abdominal cavity surgery or the like, a small hole is made in the abdomen of a patient, and a surgical tool manipulator in which a surgical tool such as an endoscope, a scalpel, forceps, or the like is provided on the distal end side in the hole (for example, Patent Document 1) And the like, and an operator performs a surgical operation by remotely operating the surgical tool manipulator. Since such a method does not require a large incision in the abdomen, the burden on the patient is small, and a relatively short recovery is possible. Therefore, if the above-mentioned hip surgery is performed using this method, the burden on the patient at the time of surgery can be greatly reduced, as in the case of the abdominal surgery, etc., and the recovery period of the patient after the surgery is greatly reduced. Can be expected.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-296671
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method using the surgical tool manipulator, due to the structure of the surgical tool manipulator, it can be used only when it is possible to linearly approach the affected part from outside the body, such as the hip joint surgery, etc. At present, it cannot be applied to surgery in which the approach from the outside of the body to the affected part cannot be performed linearly and the approach space cannot be sufficiently secured. That is, at the time of the hip joint operation or the like, tissues such as organs, muscles, blood vessels, and nerves are arranged in a complicated manner before reaching the diseased part from outside the body, and in order to allow the surgical tool manipulator from outside the body to reach the diseased part. However, the surgical manipulator must be non-linearly advanced from the outside of the body to the affected area while expanding the narrow gap between the tissues to the minimum necessary, and the operation tool manipulator cannot perform such operations. is there.
[0006]
[Object of the invention]
The present invention has been devised in view of such a problem, and its purpose is to reach the affected part from the outside of the body with a simple trajectory such as a straight line or an arc, and the approach space is narrow. Even in such a case, an object of the present invention is to provide a medical leading manipulator that can guide a surgical instrument manipulator provided with a surgical tool such as a scalpel or an endoscope on the distal end side to an affected part.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of manipulator bodies that travel through a gap in a living body,
Each of the manipulator main bodies is provided so as to be capable of being separated from and approaching to each other, and a predetermined portion is provided in a multi-joint structure capable of being bent and displaced, and the manipulator body is capable of moving while expanding the gap by the separation and approach and bending displacement. Has been adopted. According to such a configuration, each manipulator body gradually expands a narrow gap existing nonlinearly to the diseased part toward the diseased part by the bending operation and the separation approaching operation in the process of going to the diseased part from outside the body. In this way, a living tissue can be dissected, and a passage for allowing a subsequent surgical tool manipulator to approach the affected part can be secured. Further, by maintaining the posture of the manipulator body when it reaches the affected part, the state of the passage can be maintained. At this time, the living tissue around the passage is protected by the respective manipulator main bodies located on the inner wall side of the passage, and the risk of damage to the living tissue by a subsequent surgical instrument manipulator can also be reduced. When each manipulator body separates the living tissue, the gap existing in a non-linear manner can be expanded without difficulty by a partial bending operation or the like, thereby also reducing the possibility of damaging the living tissue. can do. In general, by using the medical leading manipulator, it is impossible to linearly approach from the outside of the body to the affected part, and even in a hip joint operation or the like in which the approach space cannot be sufficiently secured, such as conventionally performed abdominal cavity surgery and the like As in the case above, surgery using a surgical tool manipulator provided with a surgical tool such as a scalpel or an endoscope on the distal side becomes possible, and the burden on the patient during surgery can be greatly reduced, and the patient after the surgery can be operated. It is expected that the recovery period of the can be greatly reduced.
[0008]
In the present invention, at least three manipulator bodies are provided, and while maintaining the expanded state of the gap with any two of them, the remaining one approaches the gap existing on the other side, and a configuration may be adopted. preferable. With this configuration, it is possible to form and maintain a passage for guiding the surgical instrument manipulator to the affected part with a relatively simple structure.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a medical manipulator according to the present embodiment. In this figure, a leading
[0011]
Each of the
[0012]
The
[0013]
As shown in FIG. 2, the
[0014]
Each of the
[0015]
Next, the operation of the leading
[0016]
The hip joint operation described here is an operation performed using a cutting manipulator (surgical instrument manipulator) (not shown) having a laser scalpel function, and the cutting manipulator is capable of cutting a bone tissue from its distal end side with a laser beam (Er. (YAG laser). This cutting manipulator is inserted from a hole (insertion position) opened on the side near the waist of the patient at the distal end side, and is near the affected part serving as a connection part between the femur and the iliac connected to the upper end side of the femur. To the target position). At this time, since various living tissues such as organs, muscles, bones, blood vessels, and nerves are densely present from the insertion position to the target position, not only the cutting manipulator cannot move linearly in the body, but also the cutting manipulator. The gap (passage) for passing through is also narrow. Therefore, before inserting the cutting manipulator into the body, the leading
[0017]
Specifically, the three
[0018]
An example of the above operation will be described with reference to FIGS. Here, in order to simplify the drawing, the two first and second gaps S1 and S2 to be targets are formed in a ring shape, but the actual gap can be seen in a joint portion of a muscle mass or the like. It has a complicated shape.
[0019]
First, as shown in FIG. 3, the distal ends of the
[0020]
Thereafter, the cutting manipulator having the same articulated structure as each of the
[0021]
Therefore, according to such an embodiment, the surgical instrument manipulator cannot be approached linearly from the outside of the body to the affected part, and even if the gap that becomes the passage is narrow, the gap is expanded and the surgical instrument is expanded. An effect is obtained that the manipulator can be guided to the affected part. Therefore, it is possible to apply a surgery using a robot that does not require a large incision to an affected part where it is difficult to approach the surgical tool manipulator.
[0022]
The structure of the
[0023]
Further, in the above-described embodiment, the
[0024]
Further, the leading
[0025]
In addition, each configuration in the present invention is not limited to the illustrated configuration example, and various changes can be made as long as substantially the same operation is achieved.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a surgical instrument manipulator provided with a surgical tool such as a scalpel or an endoscope on the distal end side cannot linearly approach from outside the body to the affected part, and the approach space is narrow. Even in this case, it is possible to secure a passage for guiding the surgical instrument manipulator to the affected part, and it is possible to perform a surgery by a robot or the like using a surgical instrument manipulator or the like with a small burden on a patient and a short hospitalization period.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a leading manipulator according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic perspective view in which a part of FIG. 1 is enlarged.
FIG. 3 is a schematic diagram (part 1) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 4 is a schematic diagram (part 2) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 5 is a schematic view (part 3) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 6 is a schematic diagram (part 4) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 7 is a schematic view (part 5) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 8 is a schematic view (part 6) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 9 is a schematic view (part 7) for explaining the operation of the manipulator.
FIG. 10 is a schematic diagram (part 8) for explaining the operation of the manipulator.
[Explanation of symbols]
10 Leading
Claims (2)
前記各マニピュレータ本体は、相互に離間接近可能に設けられるとともに、所定部位が屈曲変位可能な多関節構造に設けられ、前記離間接近及び屈曲変位により前記隙間を拡張しながら進行可能としたことを特徴とする医療用先導マニピュレータ。Equipped with a plurality of manipulator bodies that progress through gaps in the living body,
Each of the manipulator bodies is provided so as to be capable of being separated from and approaching to each other, and a predetermined portion is provided in a multi-joint structure capable of being bent and displaced, and the manipulator is capable of moving while expanding the gap by the separation and approach and bending displacement. Medical leading manipulator.
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- 2003-05-16 JP JP2003139619A patent/JP2004337474A/en active Pending
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