ガイド及び挿入システム
ツールを、組織の様な、対象にガイド及び挿入するための方法とデバイスが提供される。例示的実施例では、ツールの挿入軌跡を調整し、該ツールを望ましい貫入深さまで組織内へ進めるよう、遠隔式に制御されるガイド及び挿入デバイスが提供される。該ツールは、例えば、生検（ｂｉｏｐｓｙ）デバイス、近接照射療法（ｂｒａｃｈｙｔｈｅｒａｐｙ）デバイス、又は腫瘍摘除（ｌｕｍｐｅｃｔｏｍｙ）デバイスとすることが出来る。該デバイスは、目標手術サイトに対して位置付けられた該デバイスを見ながら、該デバイス及びツールが操作されることを可能にするため、コンピューテッドトモグラフィー（シーテー）画像の様な画像形成装置と共に使用するよう構成される。又該デバイスは胸の呼吸動作を受動的に補償するよう、患者上に直接位置付けられるよう構成され、それは針振動を受動的に補償する特徴を有する。他の例示的実施例では、該デバイスは完全に使い捨て可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は目標手術サイト（ｔａｒｇｅｔ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｓｉｔｅ）にツール（ｔｏｏｌ）をガイド（ｇｕｉｄｉｎｇ）し、挿入（ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ）する方法とデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
組織学的（ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ）及び化学的（ｃｈｅｍｉｃａｌ）分析（ａｎａｌｙｓｉｓ）用の人体の組織又は流体（ｈｕｍａｎ ｔｉｓｓｕｅ ｏｒ ｆｌｕｉｄ）のサンプルを回収（ｒｅｔｒｉｅｖｅ）するために針生検（Ｎｅｅｄｌｅ ｂｉｏｐｓｉｅｓ）が行われる。１４から２０ゲージ（ｇａｕｇｅ）の針は、患者の皮膚を通して、それがそこからサンプルが抽出される該目標手術サイトに達する迄、挿入される。肺ガン（ｌｕｎｇ ｃａｎｃｅｒ）により引き起こされる病巣（ｌｅｓｉｏｎ）の様な特定領域を狙うことが望ましい時は、その手順（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）はコンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝のガイド下で行われることが多い。これは繰り返し手順（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に帰着し、そこでは、該生検サイトを狙う初期走査に続き、角度と深さの意味での挿入軌跡（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）を計画し、該針がインクレメント式（ｉｎｃｒｅｍｅｔａｌｌｙ）に挿入され、該針位置を検証（ｖｅｒｉｆｙ）し、調整するために患者は繰り返し走査される。その金属針が１つのシーテー走査スライス（ｓｉｎｇｌｅ ＣＴ ｓｃａｎ ｓｌｉｃｅ）ではっきり視認可能となるよう、該シーテーガントリー（ＣＴ ｇａｎｔｒｙ）は挿入の針の平面と一致するようチルトされることが多い。この相互作用手順（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）は、医者（ｄｏｃｔｏｒ）とサポートスタッフが、（走査時の）放射遮蔽された制御室（ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｏｍ）と（針を操る時の）該ＣＴ室の間を繰り返し往復（ｒｅｐｅａｔｅｄｌｙ ｓｈｕｔｔｌｅ）すること、そして挿入サイトへのアクセスを可能にするよう患者が該ＣＴスキャナー（ｓｃａｎｎｅｒ）のリングの内外へ動かされること、を必要にする。
【０００３】
従って、患者内へ針又は他のツール（ｔｏｏｌ）をガイドし挿入する改良された方法とデバイスのニーヅが残されている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は身体又は組織の様な対象内へツールをガイドし、挿入する方法とデバイスを提供する。１つの例示的実施例では、組織表面（ｔｉｓｓｕｅ ｓｕｒｆａｃｅ）に対し配置されるよう適合されたサポートベース（ｓｕｐｐｏｒｔ ｂａｓｅ）と、該サポートベース上に可動的に設置され、ツールを受けるためにそれを通るアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）又は視認窓（ｖｉｅｗｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）、の様な通路（ｐａｓｓａｇｅ）を規定するキャリッジ（ｃａｒｒｉａｇｅ）と、該キャリッジに結合され、該通路を通り、該サポートベースの下に位置する対象内にツールをドライブするよう適合されたドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）と、を有するガイド及び挿入システムが提供される。
【０００５】
該キャリッジは種々の技術を使って該サポートベースに可動的に結合されるが、１例示的実施例では、該キャリッジは該サポートベースに可動的に結合された第１及び第２サポートアームにより該サポートベースに可動的に設置される。該第１及び第２アームは種々の形状と寸法を有し得るが、１実施例では、各サポートアームは実質的に円弧状（ａｒｃｕａｔｅ）の形状を有し、それらは相互に実質的に横断するよう延びている。又各アームは中に形成された開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有することが出来る。該開口部は、該キャリッジの部分が第１及び第２サポートアームの開口部を通って延びられるよう相互に重なり合う（ｏｖｅｒｌａｐ）。使用時、該アームは該サポートベースに回転可能（ｒｏｔａｔａｂｌｙ）に結合され、該第１及び第２サポートアームの相互に対する運動は、該サポートベースに対し該キャリッジを動かす。又、該サポートベースに対し該第１及び第２サポートアームを個別に動かすために、該第１及び第２アームの各々は、その上に形成されモーターに結合するよう適合されたドライブソケットを有する。オプションで、該モーターは該デバイスが画像形成用装置と同時に使われることを可能にするために遠隔式に駆動されるよう構成されることも可能である。
【０００６】
該キャリッジは種々の構成を有し得るが、１実施例では、それは該通路を通って延びるツールと契合するためにその上にスライド可能に配置され、スライド可能に動くよう適合された契合機構（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を有することが出来る。該契合機構はその中に形成され、該通路を通って延びるツールを座らせるよう適合された、カットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）の様な開口部を有し得る。該カットアウトは好ましくは該ツールを予め決定された位置内に入らせるよう構成されるのがよい。又該キャリッジは、それに回転可能に結合され、該キャリッジ内に形成されたトラック内で該契合機構をスライドさせるため回転するよう適合されたドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）を有する。１実施例では、該ドライバーは、該通路を通してツールをドライブするため回転するよう適合された少なくとも１つのローラー（ｒｏｌｌｅｒ）を有する。或る例示的実施例では、該ドライバーは、ローラーを回転させるためのモーターと結合するよう適合された能動的ローラー（ａｃｔｉｖｅ ｒｏｌｌｅｒ）と、受動的ローラー（ｐａｓｓｉｖｅ ｒｏｌｌｅｒ）と、を有する。該能動的ローラーは該キャリッジに結合されるが、該受動的ローラーは、該キャリッジ上にスライド可能に配置され、該通路を通って延びるツールに契合するようスライド可能（ｓｌｉｄａｂｌｙ）に動くよう適合された契合機構に結合される。
【０００７】
又、患者の様な対象内にツールをガイドし、挿入する方法が提供されるが、該方法は、１つの例示的実施例では、ガイドシステムが目標手術サイト上に位置付けられるよう、組織表面上にガイドシステムを位置付ける過程と、該ガイドシステムの視認窓を通してツールを位置付ける過程と、を具備する。１例示的実施例では、該ツールは該ツールの遠位の部分を組織内に貫入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ）させることにより位置付けられる。又該方法は、該視認窓内に位置付けられた該ツールと契合するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、該ガイドシステムと目標手術サイトの画像を視認しながら、該ツールの軌跡を調整するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、該ツールを組織内へ、そして目標手術サイトの方へ進めるために該ガイドシステム上のドライバー機構（ｄｒｉｖｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を駆動する過程と、を具備する。例示的実施例では、該ガイドシステムのサポートベースに旋回可能に結合された少なくとも１つのアームを旋回させることにより、該ツールの軌跡を調整するよう駆動（ａｃｔｕａｔｅｄ）される。該アーム（複数を含む）は、その上に設置され、それを通して延びる視認窓を規定するキャリッジを有する。もう１つの例示的実施例では、該ツールは、該キャリッジ上に配置された契合機構を閉じた位置へスライド式に動かすことにより契合される。該ツールは契合位置で能動的ローラーと受動的ローラーの間に位置付けられ、該能動的ローラーは該ツールを進めるよう駆動される。もう１つの実施例では、該ガイドシステムと目標手術サイトの画像がコンピュータトモグラフィーを使って視認され、該ガイドシステムとドライバー機構は、遠隔式に、すなわち、該デバイスから或る距離離れて、同時に駆動され得る。
【実施例１】
【０００８】
ここで開示されるデバイスと方法の、構造、機能、製造法そして使用法の原理の全般的理解を提供するために、或る例示的実施例が今説明される。これらの実施例の１つ以上の例は付随する図面で図解される。当業者は、ここで特定して説明され、付随の図面で図解されるデバイスと方法が、限定しない例示的実施例であり、本発明の範囲は請求項によっ
てのみ規定されることを、理解するであろう。１つの例示的実施例と連携して図解され、説明される特徴は他の実施例の特徴と組み合わされてもよい。この様な修正と変型は本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。
【０００９】
本発明は、生検デバイス（ｂｉｏｐｓｙ ｄｅｖｉｃｅ）、近接照射療法（ｂｒａｃｈｙｔｈｅｒａｐｙ）デバイス、コンピュータチップ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｈｉｐ）、ワイヤ（ｗｉｒｅｓ）、又は腫瘍摘除（ｌｕｍｐｅｃｔｏｍｙ）デバイスの様なツールを、組織内にガイド、挿入するための方法とデバイスを提供する。１例示的実施例では、ツールの挿入軌跡を調整し、望ましい貫入深さまで組織内へ該ツールを進めるよう、遠隔制御されることが出来るガイド及び挿入デバイスが提供される。該デバイスは、目標手術サイトに対して位置付けられる該デバイスを同時に見ながら、該デバイスとツールが操作されることを可能にするよう、コンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝、核磁気共鳴画像形成（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）｛エムアールアイ（ＭＲＩ）｝、Ｘ線蛍光透視法（Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、又は超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）の様な、画像形成方法（ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）と共に使用するよう構成される。又該デバイスは、呼吸胸部運動（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｃｈｅｓｔ ｍｏｔｉｏｎ）を受動的に補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）するように、直接患者上に位置付けられるよう構成され、針又は何等かの他のツールの振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を受動的に補償する特徴を有する。他の例示的実施例では、該デバイスは全部を使い捨て可能（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ）にすることが出来る。
【００１０】
図１Ａ−１Ｃは、ツールを組織内へガイド、挿入するためのガイド及び挿入デバイス１０の１つの例示的実施例を図解する。一般に、該デバイス１０は組織表面上に位置付けられるよう適合されたサポートベース２０を有する。第１及び第２サポートアーム３０，３２は該サポートベース２０に可動式に結合され、各アーム３０，３２はそれを通して形成された開口部３０ａ、３２ａを有する。又該デバイス１０は、該第１及び第２サポートアーム３０，３２に可動式に結合されたキャリッジ組立体４０を有する。該キャリッジ４０は、ツールを受けるための、ここで視認窓５２（図１Ｂ）と呼ばれる、通路を規定するキャリッジ５０と、該視認窓５２を通って延びるツールと契合するよう構成された契合機構６０と、該視認窓５２を通るよう該ツールをドライブするためのドライバー機構７０と、を有する。使用時、該ガイド及び挿入デバイス１０は患者の組織表面上に位置付けられ、ツール（示されてない）は該キャリッジ５０内の該視認窓５２を通るよう位置付けられる。該契合機構６０は該ツールと契合するために開いた位置（図１Ｂ）から閉じた位置（図１Ｃ）へ動かされ、第１及び第２アーム３０，３２は該サポートベース２０に対し動かされ、それにより該キャリッジ５０とそれを通るよう延びる該ツールの位置を調整する。該デバイス、ツールそして目標組織サイトの画像は、該キャリッジ５０と従って該ツール挿入軌跡の位置付けを容易にするために、同時に使われる。一旦該ツールが適切に位置付けられると、該ツールを望ましい貫入深さまで組織内へドライブするために該ドライバー機構７０が駆動される。該ツールの適切な深さまでの挿入を同時に見て実現するために画像形成が同様に使われる。例示的実施例では、該デバイス１０は生検プローブ又は針を、腫瘍（ｔｕｍｏｒ）の様な目標手術サイトへガイドし、挿入するため使われる。しかしながら、当業者は該デバイスが種々のツールをガイド及び挿入するため使われることを評価するであろう。
【００１１】
該デバイスのサポートベース２０は種々の構成、形状そして寸法を有し得るが、それが患者の組織表面上に位置付けられ、キャリッジ組立体４０をサポートするための安定な足場（ｆｏｏｔｉｎｇ）を提供するよう適合されるのが好ましい。図２でより詳細に示される様に、図解された実施例では、該サポートベース２０はそれを通るよう形成された開口部２２を伴う概ね平面状で、円形の形状を有する。該開口部２２は目標組織サイトへのア
クセスを提供するよう構成され、かくしてそれはそれを通してツールを受けるのに充分な寸法と形状を有するのが好ましい。当業者は、該サポートベース２０とそれを通るよう形成される開口部２２が種々の他の形状と寸法を有し得ることを評価するであろう。例えば、該サポートベース２０及び／又は開口部は正方形、楕円形、長方形、三角形、他とすることが出来る。又サポートベース２０は患者の身体、又は種々の器官の輪郭にマッチするよう形作られても良い。例えば、該サポートベース２０は、患者の身体上の特定の場所への位置付けを容易にするために実質的に凹面又は凸面とすることが出来る。他の実施例では、該サポートベースは２つの部品、下方及び標準化された上方の部分から成り、そこでは該下方部分は１つの範囲のパーツ（ｐａｒｔｓ）を有し、各パーツは患者の身体の特定部分の輪郭にマッチするよう形作られ、該標準化された上方部分は該種々の下方部分パーつの何れかに嵌合するよう適合される。
【００１２】
又該サポートベース２０は、該サポートベース２０を組織表面に固定するために、孔（ｈｏｌｅｓ）、スロット、タブ（ｔａｂｓ）又は接着性スチッカー（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｉｃｋｅｒｓ）、他の様な１つ以上の固定機構又はフィーチャー（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｓｅｃｕｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する。図２に示す様に、該サポートベース２０はその回りに配置された４つのタブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを有する。該タブ２４ａ−ｄは該サポートベース２０を組織表面に止める（ｔａｐｅ）よう使われる。代わりに、又は加えて、該タブ２４ａ−ｄは該サポートベース２０を患者上に固定するストラップ又は他の要素を受けるためにその中に形成されたスロット２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを有する。４つのタブが示されるが、該サポートベース２０はどんな数のタブを有することも出来て、そして／又は、それは組織表面に該サポートベース２０を一時的に固定する種々の他のフイーチャー（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有することも出来る。
【００１３】
上記で示した様に、該サポートベース２０は好ましくは該キャリッジ組立体４０をサポートするよう構成されるのがよい。例示的実施例では、該キャリッジ組立体４０は第１及び第２アーム３０，３２により該サポートベース２０に可動式に結合される。従って、該サポートベース２０は該第１及び第２アーム３０，３２を該サポートベース２０に嵌合させるためのフイーチャを有する。図２に示す様に、該サポートベース２０は、該第１サポートアーム３０を受けるために該サポートベース２０の相対する側から延び、該側に位置付けられた第１対の嵌合要素（ｍａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）２６ａ、２６ｂと、該第２サポートアーム３２を受けるために該サポートベース２０の相対する側から延び、該側に位置付けられた第２対の嵌合要素２８ａ、２８ｂと、を有する。各嵌合要素２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂの形状は下記で更に詳述する該第１及び第２アーム３０，３２の形状により変わるが、１つの例示的実施例では該第１及び第２対の嵌合要素２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂは該サポートアーム３０，３２を該サポートベース２０に旋回式（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）に嵌合させるよう構成される。これは、例えば、ピンとボアの結合（ｐｉｎ ａｎｄ ｂｏｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を使って達成出来る。図２に示す様に、各嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂは、該第１及び第２アーム３０，３２上に形成された対応するピンを受けるためにその中に形成されたボアを有する直立したタブの形である（２つのボア２６ｃ、２８ｃのみが示されている）。又各嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｃの位置は相互に対する該第１及び第２アーム３０，３２の望ましい位置により変わる。例示的実施例では、示される様に、該第１対の嵌合要素２６ａ、２６ｂは第２対の嵌合要素２８ａ、２８ｂから９０°オフセットされて位置付けられ、かくして該嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂは該サポートベース２０の周囲に等間隔で隔てられている。結果として、第１及び第２アーム３０，３２が該嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂと嵌合すると、該アーム３０，３２は、それらが相互に交叉するよう相互に対し実質的に横断するよう延びる。
【００１４】
更に図２に示す様に、２つの嵌合要素、例えば、嵌合要素２６ｂと２８ｂは、下記で詳述する様に、モーターを該第１及び第２アーム３０，３２に結合するために、その上に形成された結合要素２６ｄ、２８ｄをオプションで有することが出来る。各結合要素２６ｄ、２８ｄは種々の形状を有することが出来て、その特定の形状は、該サポートベース２０に対し該第１及び第２アーム３０，３２を回転するために使われるモーターの形状により変わってもよい。図解された実施例では、各結合要素２６ｄ、２８ｄは単に円柱形のハウジング又はソケットであり、それはモーター上のドライバーを受けるためにそれを通して延びる開口部と、その外面に形成され、該モーターと契合し、その回転を防止するよう構成されたバンドと、を有する。各結合要素２６ｄ、２８ｄの該開口部は、該モーター上のドライバーが該結合要素２６ｄ、２８ｄを通して延び、下記で詳述する様に、該第１及び第２アーム３０，３２上に形成されたドライブソケットと嵌合することを可能にするために、嵌合要素２６ｂ、２８ｂ内に形成された開口部と整合されるのが好ましい。当業者は、１つ以上のモーターを該デバイス１０に結合するため種々の技術が使われ得ること、又は代わりに該モーター（複数を含む）が該デバイス上に一体に形成されたり、又は該デバイス内にビルトインされ、かくして何等かの結合要素のニーヅも取り除き得ることを評価するであろう。しかしながら、外部モーターの使用は、決して患者に接しないモーターが該デバイスからアンクリップ（ｕｎｃｌｉｐｐｅｄ）されることを可能にする。その時該デバイスは捨てられ（ｄｉｓｃａｒｄｅｄ）得る。
【００１５】
又該第１及び第２アーム３０，３２は種々の形状を有し得るが、１つの例示的実施例では、該アーム３０，３２は該サポートベース２０に旋回可能（）に結合されるよう構成され、それらは該サポートベース２０上に或る距離で該キャリッジ組立体４０を保持し、位置付けるよう適合される。図３は該アーム３０の１つをもっと詳細に図解する。示される様に、該アーム３０は、該サポートベース２０上で該嵌合要素、例えば、要素２８ａ、２８ｂに嵌合するよう適合された相対する端部３２ａ、３２ｂを有する概ね円弧状の形状を備える。前に論じた様に、例示的実施例では、サポートベース２０上で該アームを結合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂと嵌合させるために、ピンとボアの結合（ｐｉｎ ａｎｄ ｂｏｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が使われる。図３に示す様に、該アーム３０の該第１及び第２端部３２ａ、３２ｂは各々、その上に形成され、サポートベース２０上の嵌合要素２８ａ、２８ｂ内に形成されたボア（図２では１つのボア２８ｃのみが示される）内に延びるよう適合されたピン３４ａ、３４ｂを有する。該第２アーム３２は該第１アーム３０と同様な形状を有する。
【００１６】
上記で示した様に、該嵌合要素の２つ、例えば、嵌合要素２６ｂ、２８ｂはモーターとの嵌合用の結合要素２６ｄ、２８ｄを有する。従って、各アーム３０，３２上のピンの１つは該結合要素に結合されたモーター上のドライバーを受けるために中に形成されたドライブソケット（ｄｒｉｖｅ ｓｏｃｋｅｔ）を有する。図３に示す様に、ピン３４ｂはモーター上のドライバーを受けるためにその中に形成されたドライブソケット３４ｃを有する。該ドライブソケット３４ｃは相補的形状（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｓｈａｐｅ）を有するドライバーを受けるために、６角形又は正方形の様な、形状を有してもよい。結果として、該ドライバーが該ソケット３４ｃ内に位置付けられると、該ドライバーの回転は該ソケット３４ｃに回転力を印加するのに効果的であり、それにより該アーム３０を回転させる。該アーム３０，３２を回転させる例示的モーターは下記でもっと詳細に論じる。
【００１７】
又、各アーム３０，３２はその中に形成されたスリット又は開口部を有する。各アーム３０，３２内の該開口部の形と寸法は種々であるが、例示的実施例では該アーム３０，３２内の該開口部はそれを通してキャリッジ組立体４０の部分を受けるために重ね合わさるよう構成される。この様な構成は、下記でもっと詳細に論じる様に、該アーム３０，３２が該サポートベース２０に対して該キャリッジ組立体４０を動かすための２重トラック（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｒａｃｋ）を形成することを可能にする。図３は、その第１及び第２端部３２ａ、３２ｂ間でそれを通して延びる細長い開口部３０ａを有する。該アーム３０，３２が該サポート２０と嵌合すると、図１Ａ−１Ｃで示す様に、該開口部３０ａ、３２ａは重なり合い、キャリッジ組立体４０の部分はそれらを通って延びる。
【００１８】
キャリッジ組立体４０は図４Ａと４Ｂで詳細に示され、図示の様に該キャリッジ組立体４０は総合的に、ツールを受ける開口部を規定するキャリッジ５０と，該キャリッジ５０内の該開口部を通って延びるツールと契合する契合機構６０と、そして該キャリッジ５０内の該開口部を通るようツールをドライブするドライバー機構７０と、を有する。当業者は、該キャリッジ組立体４０が種々の他の構成を有し、種々の他の技術が組織内へツールと契合し、位置付けそしてドライブするため使われ得ることを評価するであろう。
【００１９】
該キャリッジ５０は図５Ａ−５Ｃでもっと詳細に示されるが、図示の様に該キャリッジ５０はそこから延びる相対する側壁を有する概ね円弧状の底面を備えるハウジングの形をしている。該キャリッジ５０の該円弧状の底面は、該キャリッジ５０が、該サポートアームの１つ、例えば、図１Ａ−１Ｃで示す第１サポートアーム３０、に沿ってスライドすることを可能にしており、該側壁は該キャリッジ５０が、該キャリッジ５０を通って延びるツールと契合するための契合機構６０をスライド出来るように受けることを可能にする。更に図５Ａと５Ｂで示す様に、該キャリッジ５０はツールを受けるためにその底面を通るよう延びる開口部又は視認窓５２を有する。該視認窓５２は中空のハウジング５４ａを通って延びるが、該ハウジングは該キャリッジ５０の底面に結合され、該キャリッジ５０上の延長部（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を形成する。該中空のハウジング５４ａは該キャリッジ５０が該第１及び第２サポートアーム３０，３２に結合されることを可能にする。特に該ハウジング５４ａは、該キャリッジ５０が該サポートアーム３０，３２と契合し、その動きに応答して動かされることを可能にするよう、該第１及び第２サポートアーム３０，３２の開口部３０ａ，３２ａを通って延びている。該中空ハウジング５４ａの特殊な形状は、それを通して挿入されるべきツールの寸法と形状のみならず、アーム３０，３２内の開口部３０ａ、３２ａの形に依っても変わり得る。例示的実施例では、該ハウジング５４ａは種々の寸法の種々のツールがそれを通して挿入されることを可能にするに充分な形と寸法を有する。又該ハウジング５４ａの形状と寸法は好ましくは視認窓５２内でツールが旋回することを可能にするよう構成されるのがよく、かくしてツールを概ね直立する位置に緩く保持する、一方該ツールが動かされ、巧みに扱われる（ｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄ）ことを可能にする。又視認窓５２は該デバイス１０が患者内に植え込まれた（ｉｍｐｌａｎｔｅｄ）ツール上で除去されることを可能にする寸法を有する。図５Ｃに示す実施例では、該ハウジング５４ａは概ね円錐形であり、ツールが旋回可能なよう動ける円錐形の運動範囲を規定する。該円錐形の角度αは望ましい運動範囲と使われる特定のツールとにより変わるが、１つの例示的実施例では、該円錐角度αは１０から１５°の範囲内にある。
【００２０】
更に図５Ａ−５Ｃに示す様に、該キャリッジ５０は又該ハウジング５４ａの終端部（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｅｎｄ）の周りに形成されたフランジ５４ｂを有する。該フランジ５４ｂはサポートアーム３０，３２上に該キャリッジ５０を保持又はロックするよう構成され、該デバイスの使用中、偶然に契合が外れる（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）ことを防止する。又該フランジ５４ｂは該キャリッジ５０が容易に分解され、もし望むならサポートアーム３０，３２から除去されることを可能にする形状を有する。図５Ａと５Ｃで示す様に、該フランジ５４ｂは実質的に長方形である。この様な形状は、開口部３０ａ、３２ａが相互に整合された時、該フランジ５４ｂがサポートアーム３０，３２の開口部３０ａ、３２ａを通して或る角度で挿入されることを可能にして、そして次いで、該アームの１つ、例えば、第２アーム３２は、該キャリッジ５０を該アーム３０，３２上にロックするよう９０°回転されることが可能である。次いで該アーム３０，３２は僅かに圧縮され、該サポートベース２０上で該第１及び第２対の嵌合要素２６ａ、２６ｂ，２８ａ、２８ｂ間でスナップ（ｓｎａｐｐｅｄ）される。
【００２１】
又該キャリッジ５０は該サポートアーム３０，３２に対し該キャリッジ５０の位置付けを容易にするためその下方の面又は底面上に形成されるレール５０ａ、５０ｂを有する。特に、該キャリッジ５０は該アームの１つ、例えば、第１アーム３０上に休止するよう構成されるのが好ましい。該レール５０ａ、５０ｂは該キャリッジ５０の底面に沿って延び、それらは第１アーム３０内又は第１アーム３０付近の開口部３０ａ内に位置付けられるよう構成される。該レール５０ａ、５０ｂは該第１アーム３０に対する該キャリッジ５０の回転を防止し、それにより該キャリッジ５０が外れることを防止する。又該レール５０ａ、５０ｂは該第１アーム３０に沿う該キャリッジ５０のスライド運動を容易にする。
【００２２】
更に図５Ａと５Ｃで示す様に、該キャリッジ５０は更に、該契合機構６０をスライド可能に受けるためにその中に形成されたトラック５８ａ、５８ｂを有するが、該機構は該キャリッジ５０内の視認窓５２を通って延びるツールと契合するよう適合されている。図解されたトラック５８ａ、５８ｂは、該キャリッジ５０の内部側壁に沿って延び、該契合機構６０をスライド可能に座らせるための溝（ｇｒｏｏｖｅ）を規定する、相対したレールの形をしている。
【００２３】
又該キャリッジ５０は、下記で論じる様に、モーターを、契合機構６０移動用ドライバー８０とツール前進用ドライバー７０と、に嵌合させるために、第１及び第２結合要素５６ａ、５６ｂの様な、他のフイーチャ（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する。該第１及び第２結合要素５６ａ、５６ｂはサポートベース２０上の結合要素２６ｄ、２８ｄと同様であり、特に、それらはモーター上のドライバーを受けるためにそれを通って延びるボアを有する実質的に円柱形のハウジングの形とすることが出来る。
【００２４】
例示する契合機構６０が図６に詳細に示され、図示の様にそれは円弧形のプロフアイルを有する概ね細長い形を備える。該円弧形は該契合機構６０が、該キャリッジ５０内に形成されたトラック５８ａ、５８ｂ内にスライド可能に座り、該契合機構６０が該視認窓５２へのアクセスを提供するため該視認窓５２から或る距離離れ隔てられる開き位置（図１Ｂに示す）と、該契合機構６０が該視認窓５２を通って延びるツールと契合するために該視認窓５２上に延びる閉じ位置（図１Ｃに示す）と、の間を動くことを可能にする。該視認窓５２を通って延びるツールとの契合を容易にするため、該契合機構６０は中に形成され、ツールを受けるよう適合されたカットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）６２を有する。該カットアウト６２は種々の形と寸法を有してもよいが、１つの例示的実施例では、図６に示す様に、該カットアウトは実質的に３角形である。この様な形は、該カットアウト６２が針の様なツールを該カットアウト６２との水平整合へ促すことを可能にする。
【００２５】
上記説明の様に、該契合機構６０は好ましくは開き位置と閉じ位置の間で移動可能であるのがよい。該契合機構６０のスライド可能な運動は種々の技術を使って達成されるが、１つの例示的実施例では、該キャリッジ５０は、その上に形成され、該キャリッジ５０内に形成されたトラック５８ａ、５８ｂ内で該契合機構６０をスライドさせるのに適合したドライバー８０を有する。１つの例示用ドライバー８０が図４Ａと４Ｂで示されるが、図示の様に、該ドライバー８０はその上に形成された歯（ｔｅｅｔｈ）又はギヤ（ｇｅａｒ）８２を有するシャフトの形をしている。該ギヤ８２は該契合機構６０の表面上に形成された対応する歯又はギヤ、すなわちラック（ｒａｃｋ）６４と嵌合するよう構成される。結果として、第１方向の該ドライバー８０の回転は、該キャリッジ５０内で第１方向に該契合機構６０をスライドさせるのに有効であり、反対方向の該ドライバー８０の回転は該キャリッジ５０内で第２の、反対の方向に該契合機構６０をスライドさせるのに有効であり、それにより該開き位置と閉じ位置の間で該契合機構６０を動かすことになる。該ドライバー８０は、下記で詳細に説明する様にモーターを使って回転させられる。好ましくは、該ドライバー８０の相対する端部８０ａ、８０ｂは、該キャリッジ５０内に形成される相対する開口部５５ａ、５５ｂ内に回転可能に位置付けられるよう構成される。該端部の１つ、例えば、端部８０ｂはモーター上のドライバーを受けるためにその中に形成されたドライブソケット（ｄｒｉｖｅ ｓｏｃｋｅｔ）を有する。該ドライブソケットは図３に関連して前に説明したドライブソケット３４ｃと同様である。使用時、該ドライバー８０がキャリッジ５０と結合されると、モーターは、モーター上のドライバーが該結合要素５６ａを通るよう位置付けられ、該ドライバー８０上の該ドライブソケットと結合されることを可能にするよう、該結合要素５６ａに結合される。該モーターの駆動は該ドライバーを回転させ、それにより該契合機構６０を動かすよう該ドライブソケット、ひいては該ドライバー８０を回転させる。
【００２６】
前に説明した様に、該キャリッジ組立体４０は又、視認窓５２を通り組織内へツールをドライブするドライバー７０を有する。図４Ａ及び４Ｂはドライバー７０の１つの例示的実施例を図解するが、該ドライバーは、該契合機構６０と嵌合する受動的ローラー７４と、該キャリッジ５０と嵌合する能動的ローラー７６と、を有する。該能動的ローラー７６はツールを該視認窓５２を通してドライブするためドライバーにより回転されるよう構成され、該受動的ローラー７４は、下記で論じられる様に、それに対する該ツールの運動の結果として回転するよう構成される。該ローラー７４，７６は種々の技術を使って該契合機構６０とキャリッジ５０の上に設置され得るが、例示的実施例では各ローラー７４，７６は、対応する開口部又はボア内で受けられるよう構成された相対する端部を有する。特に、該能動的ローラー７６は、該キャリッジ５０の相対する側壁内に形成された対応するボア５７ａ、５７ｂ内に延びる相対する端部７６ａ、７６ｂを有する。該受動的ローラー７４は該契合機構６０内に形成された対応するボア６７ａ、６７ｂ内に延びる相対する端部７４ａ、７４ｂを有する。図４Ｂ及び６に示す該ボア６７ａ、６７ｂは、該契合機構６０の面上に形成され、そこから延びる相対するアーム６６ａ、６６ｂ内に形成される。該相対するアーム６６ａ、６６ｂは、該契合機構６０が閉じた位置にある時、該受動的ローラー７４が該ドライブローラー７６に隣接して位置付けられることが出来るよう、該カットアウト６２に隣接して位置付けられる。結果として、該視認窓５２を通して延びるツールは該受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に契合される。
【００２７】
該ドライバー７０を駆動するために、該能動的ローラー７６の１端、例えば、７６ｂは中に形成されたソケットを有し、モーター上のドライバーを受けるよう構成される。該ソケットは図３に関連して前に説明されたソケット３４ｃと同様である。使用時、該能動的ローラー７６が該キャリッジ５０と結合されると、モーターは、該モーター上のドライバーが該結合要素を通り、該ドライブローラー７６内により形成されたソケット内に延びるよう、該結合要素５６ｂと嵌合する。結果として、該モーターが駆動されると、該ドライバーは該ソケットを回転させるよう回転し、それにより該ドライブローラー７６を回転させる。該ドライブローラー７６はかくして、該ドライブローラー７６と該受動的ローラー７４の間に位置付けられたツールを、組織内へ進ませる。又該ドライブローラー７６は該ツールを組織から引き込める（ｒｅｔｒａｃｔ）ために、逆方向にドライブされ得る。図７は、生検針９０の形で、それを通して延びる、ツールを有するデバイス１０を図解する。示される様に、該ツール９０が該契合機構６０内の該カットアウト部分内に位置付けられ、そして該受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に契合されるように、該契合機構６０は閉じた位置に移る。
【００２８】
ツールの動きを容易にするため、該ドライブローラー及び／又は受動的ローラー７４，７６は、その少なくとも１部分の周りに配置された、ゴム（ｒｕｂｂｅｒ）の様な、保護部材をオプションで有する。該保護部材は該ローラー（複数を含む）７４，７６間の接触応力（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓｅｓ）を減じるために有効であり、それは該ツールが組織内へ又は組織から外へドライブされる時該ローラー（複数を含む）７４，７６間の
トラクション（ｔｒａｃｔｉｏｎ）を改良する。
【００２９】
上記で示す様に、モーターは該アーム３０，３２を該サポートベース２０に対し回転されるために使われ、それによりキャリッジ組立体４０内の該視認窓５２を望まれる配向にに位置付ける。又モーターは該キャリッジ５０内で該契合機構６０をスライドさせるために使われ、それにより該視認窓５２を通って延びるツールと契合しそして契合を外す。モーターは更に、該視認窓を通って延び、契合機構６０内で該能動的ローラー７６と受動的ローラー７４の間に契合されるツールを、進ませそして引き込ませるために該能動的ローラー７６を回転させるよう使われる。例示的実施例では、アーム３０，３２の運動、該契合機構６０の運動、そしてツールを進めそして引き込めるドライバーの駆動、を制御するために、各モーターが個別に駆動されることを可能にするために、別々のモーターが各結合要素２６ｄ，２８ｄ，５６ａ、５６ｂと取り外し可能に嵌合するよう構成される。この様な取り外し可能な結合は、それが全デバイス１０がポリマーの様な使い捨て可能な材料（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成されることを可能にするので、特に有利である。患者の皮膚に接触しない該モーターは、使用後該デバイス１０から簡単に取り外され得て、該デバイス１０は捨てられることが可能である。
【００３０】
課題の各々を行うために種々の種類のモーターが使われ得るが、使われ得る１つの例示的タイプのモーターはステップモーターであり、該ステップモーターはデジタルのパルス入力をインクレメンタル（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ）なシャフト回転に機械的に変換する電磁的回転アクチュエーター（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ， ｒｏｔａｒｙ ａｃｔｕａｔｏｒ）である。適当なロジックを用いると、ステップモーターは双方向で、同期性を有し、急速な加速、停止そして逆進（ｒｅｖｅｒｓａｌ）を提供し、そして他のデジタル機構と容易にインターフエース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）する。結果として、モーターは各運動の精確で精密な制御を許容する。１つの例示的ステップモーターは、遊星ギヤヘッド（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｇｅａｒ ｈｅａｄ）と２５６：１の減速比（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を有するシリースエイエム１０２０モーター（ｓｅｒｉｅｓ ＡＭ １０２０ Ｍｏｔｏｒ）である。該モーターのステップ角は１８°で、かくして０．０７°の角度位置分解能（ａｎｇｕｌａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が得られることを可能にする。又該モーターは、約３６０°／ｓの速度で該アーム３０，３２を動かすことにより該視認窓５２内にツールを位置付けられるよう配向し、約２０ｍｍ／ｓの速度で組織内にツールをドライブする、能力を有する。他の実施例では、該ドライバーを駆動し、該アームを回転させるために直流モーター（ＤＣ ｍｏｔｏｒ）、油圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ）、バッテリー電力（ｂａｔｔｅｒｙ ｐｏｗｅｒ）、又は他の技術が使われ得る。
【００３１】
もう１つの実施例では、該デバイス１０は、該サポートベース２０，サポートアーム３０，３２，及び／又はキャリッジ組立体４０、の中にマーカー（ｍａｒｋｅｒｓ）を有することが出来る。該マーカーは、例えば、患者、目標手術サイト、デバイス、及び／又は画像形成装置を含む座標システム（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ）内の基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔｓ）を創るために、該マーカーが患者の画像内で見られることを可能にするよう、放射線不透過性（ｒａｄｉｏｐａｑｕｅ）材料で形成される。該基準点は該目標手術サイトへ該ツールを自動的に向ける（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）ことを容易化するため使われる。例えば、該デバイス１０は、サポートベース２０内に、シーテー（ＣＴ）画像内に現れる金属部品を含み、ツールを目標手術サイトへ挿入するために、当業者が該デバイス１０用の正しい入力パラメーターを計算することを可能にする。
【００３２】
図８Ａ−８Ｇは該デバイス１０を使う例示的方法を図解する。該デバイス１０は種々のツールを組織内へガイド及び挿入するため使われるが、１つの例示的実施例では、該デバ
イス１０は分析用サンプルを取り除くために組織内へ生検針をガイド及び挿入するため使われる。該デバイス１０は腫瘍（ｔｕｍｏｒ）の様な目標手術サイト上の場所で患者の組織表面（示されてない）上に直接位置付けられる。該デバイス１０が患者の上に位置付けられるので、該デバイスは、患者と共に、例えば、呼吸時の患者の胸部（ｃｈｅｓｔ）の上下（ｒｉｓｅ ａｎｄ ｆａｌｌ）と共に、動く。モーターは、前記論議の様に、該デバイス１０上の各結合要素２６ｄ，２８ｄ，５６ａ、５６ｂに結合される。該モーターは制御ボックス（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｏｘ）に接続されるが、該ボックスは今度は該モーターが遠隔から駆動されることを可能にするようコンピュータに接続される。該デバイス１０は該サポートベース２０上のタブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄとストラップ（ｓｔｒａｐｓ）、接着剤（ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）、他を使って患者に固定（ｓｅｃｕｒｅｄ）される。一旦該デバイス１０が固定されると、生検針９０は、図８Ａに示すように、該キャリッジ組立体４０内の視認窓５２を通して位置付けられる。契合機構６０は該視認窓５２へのアクセスを提供するよう開いた位置にある。次いで針９０の遠位の先端が挿入点に位置付けられ、それは組織内へ少なくとも部分的に貫入させられる。この位置で、図８Ｂに示す様に、針９０は視認窓５２内で自由に旋回することが出来る。
【００３３】
例示的実施例では、該デバイス１０は、コンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝、核磁気共鳴画像形成法（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）｛エムアールアイ（ＭＲＩ）｝、超音波、Ｘ線、Ｘ線蛍光透視法（Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、他の様な、画像形成の方法及びシステムと共に使われる。該デバイス１０はプラスチックの様な非金属材料で形成されるので、該デバイス１０は画像と干渉せず、それは、例えば、シーテー又はエムアールアイ機械の制限（ｃｏｎｆｉｎｅｓ）内に適合（ｆｉｔ）するよう寸法決めされ得る。ピエゾ電気モーター（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）の様なエムアールアイ適合性のモーター（ＭＲＩ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｍｏｔｏｒｓ）を有するプラスチックデバイスがエムアールアイ機械の強い磁気的環境内で安全に使われ得る。一旦患者の上に位置付けられると、オペレーターはその部屋を出て該モーターを制御するコンピュータを含む制御室から遠隔式に該デバイスを操作出来る。患者は該デバイス１０で走査され、針９０が患者上に位置付けられ、画像が見られる。同時に画像を見ながら、ユーザーは直観的インターフエース（ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を通して遠隔式に該針の挿入の角度と深さを制御出来る。図８Ｃで示す様に、契合機構６０と結合されたモーターはドライバー８０を回転させるよう駆動され、それにより該契合機構を閉じた位置へスライドさせる。これは該契合機構６０上の該カットアウト部分に該カットアウト部分を用いて該針９０と契合させ、それを配向させ、そして該針９０を受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に位置付けさせる。該契合機構９０を閉じる前か、又は後か、何れかに、第１及び第２アーム３０，３２の各々に取り付けられたモーターは、該サポートベース２０に対する望ましい角度の配向へ、該第１及び第２アーム３０，３２を回転させるため個別に駆動される。該第１及び第２アーム３０，３２が該サポートベース２０に対して旋回すると、該キャリッジ組立体４０は、図８Ｄに示す様に、動き、それにより針９０を望ましい角度配向に位置付ける。該針の特定の角度の配向は画像形成装置を使って確認され、もし必要なら、該アーム３０，３２は、望ましい角度の配向が達成されるまで、更に該キャリッジ組立体４０そして該針９０を位置付けし直すため動かされる。
【００３４】
一旦該針９０が望ましい挿入角度で適切に配向されると、該能動的ローラー７６に結合されたモーターは能動的ローラー７６を回転させるよう駆動され、それにより、図８Ｅに示す様に、針９０を組織内へドライブする。該モーターは、画像形成装置を使って視認され得る挿入の速度及び／又は深さを制御するため使われる。該デバイスは、モーターへの異常トルク負荷をアセスするため、そして該トルク負荷が予め決められた負荷を越えた時針挿入を停止するために、オプションでフイードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）を有してもよい。又挿入深さは、該針の挿入深さを制限するために該針９０上に形成された停止部を
使って制御されることも可能である。例えば、該針９０の近位の部分はその周りに配置され、該受動的及び能動的ローラー７４，７６に対し突き当たるよう構成された、フランジを有してもよい。又深さ停止部として機能するクランプも使われ得る。他の実施例では、目標手術サイトに対して針を視認することを容易にするため、カメラ又は他の画像形成機構が該デバイス又は針上に直接設置されることも出来る。又オプションとして、該針９０は挿入深さを示すためにその上に形成された深さマーキングを有してもよい。
【００３５】
目標手術サイトから組織サンプルを得るため針９０が完全に挿入された後、オプションで該能動的ローラー７６を反対方向に回転させるためドライバーが駆動され、それにより該針９０は組織から取り除かれる。代わりに、該針９０が展開された儘残り、図８Ｆ及び８Ｇに示す様に、外科医（ｓｕｒｇｅｏｎ）が該針９０を取り除くことが出来るよう、該契合機構６０は開いた位置へ動かされ得る。これは、該針９０が該デバイス１０により緩やかに保持され、患者内になお貫入された儘である時、特に有利である。該針９０はかくして患者又は何等かの内部器官と共に動くことが出来て、かくして内部組織又は器官を損傷する危険が減じられる。又オプションでは、該デバイス１０は、該針９０が該針９０上でデバイス１０をスライドさせることにより患者から取り除かれる前に、取り除かれることも可能である。当業者は該過程が事実上どんな順序で行われてもよく、行われる手順（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）により変わってもよいことは評価するであろう。
【００３６】
前に示した様に、該針９０の位置付けを制御するために、画像形成装置及び該デバイス１０と連携してオプションでソフトウエアインターフエースが使われ得る。例えば、該ソフトウエアは、挿入角度を受信し、その位置を得るよう該デバイスに命令（ｃｏｍｍａｎｄ）するよう構成されてもよい。代わりに、該ソフトウエアは、挿入角度を決定し、その角度を得るよう該デバイスに命令するよう構成されてもよい。又該ツールが５°の様なインクレメントで動かされることを可能にする、小さな”ジョグ（ｊｏｇｓ）”も可能である。ユーザーの入力は望まれる回転と速度に変換され、該制御器へ送られ、該制御器は今度は個別モータードライバーへステップ命令（ｓｔｅｐ ｃｏｍｍａｎｄｓ）を送る。針挿入深さは同様に制御され得る。他の実施例では、該デバイス１０は該デバイスを駆動するためジョイスチック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）又はワンド（ｗａｎｄ）を有することが出来る。
【００３７】
当業者は、上記説明の実施例に基づき本発明の更に進んだ特徴と利点を評価するであろう。従って、本発明は、付随する請求項に示されたものを除けば、特定して示され、説明されたものにより限定されるべきでない。ここで引用された全ての刊行物と引用文献はそれらの全体での引用によりここに明示的に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明は付随する図面と連携して行われる付記詳細説明から完全に理解されよう。
【図１Ａ】ガイド及び挿入デバイスの１例示的実施例の斜視図である。
【図１Ｂ】開いた位置の契合機構を示す、図１Ａのガイド及び挿入デバイスの平面図である。
【図１Ｃ】閉じた位置の契合機構を示す、図１Ａのガイド及び挿入デバイス平面図を示す。
【図２】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのサポートベースの斜視図である。
【図３】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのサポートアームの斜視図である。
【図４Ａ】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのキャリッジ組立体の斜視図であり、キャリッジ、契合機構及びドライバーを示す。
【図４Ｂ】図４Ａに示すキャリッジ組立体の組立分解図である。
【図５Ａ】図４Ａ及び４Ｂに示すキャリッジの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すキャリッジの底面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ及び５Ｂに示すキャリッジの断面図である。
【図６】図４Ａ及び４Ｂに示す契合機構の斜視図である。
【図７】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスの断面図である。
【図８Ａ】ガイド及び挿入システムの側面図であり、図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスと、該デバイス内に形成された視認窓を通るよう位置付けられた針と、を示す。
【図８Ｂ】図８Ａに示すガイド及び挿入システムの斜視図であり、針の移動を可能にする視認窓を示す。
【図８Ｃ】針と契合するために閉じた位置へ動かされたスライドする契合機構を有する図８Ａ−８Ｂのガイド及び挿入システムを示す斜視図である。
【図８Ｄ】該デバイスのキャリッジを動かし、それにより針の挿入軌跡を調整するよう、旋回された該デバイスの第１及び第２アームを有する、図８Ｃのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｅ】該ガイド及び挿入デバイス上のドライバー機構により進められた針を有する図８Ｄのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｆ】該針をリリースするため開き位置へ動かされた契合機構を有する図８Ｅのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｇ】図８Ｆに示すガイド及び挿入システムの斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は目標手術サイト（ｔａｒｇｅｔ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｓｉｔｅ）にツール（ｔｏｏｌ）をガイド（ｇｕｉｄｉｎｇ）し、挿入（ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ）する方法とデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
組織学的（ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ）及び化学的（ｃｈｅｍｉｃａｌ）分析（ａｎａｌｙｓｉｓ）用の人体の組織又は流体（ｈｕｍａｎ ｔｉｓｓｕｅ ｏｒ ｆｌｕｉｄ）のサンプルを回収（ｒｅｔｒｉｅｖｅ）するために針生検（Ｎｅｅｄｌｅ ｂｉｏｐｓｉｅｓ）が行われる。１４から２０ゲージ（ｇａｕｇｅ）の針は、患者の皮膚を通して、それがそこからサンプルが抽出される該目標手術サイトに達する迄、挿入される。肺ガン（ｌｕｎｇ ｃａｎｃｅｒ）により引き起こされる病巣（ｌｅｓｉｏｎ）の様な特定領域を狙うことが望ましい時は、その手順（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）はコンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝のガイド下で行われることが多い。これは繰り返し手順（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に帰着し、そこでは、該生検サイトを狙う初期走査に続き、角度と深さの意味での挿入軌跡（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）を計画し、該針がインクレメント式（ｉｎｃｒｅｍｅｔａｌｌｙ）に挿入され、該針位置を検証（ｖｅｒｉｆｙ）し、調整するために患者は繰り返し走査される。その金属針が１つのシーテー走査スライス（ｓｉｎｇｌｅ ＣＴ ｓｃａｎ ｓｌｉｃｅ）ではっきり視認可能となるよう、該シーテーガントリー（ＣＴ ｇａｎｔｒｙ）は挿入の針の平面と一致するようチルトされることが多い。この相互作用手順（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）は、医者（ｄｏｃｔｏｒ）とサポートスタッフが、（走査時の）放射遮蔽された制御室（ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｏｍ）と（針を操る時の）該ＣＴ室の間を繰り返し往復（ｒｅｐｅａｔｅｄｌｙ ｓｈｕｔｔｌｅ）すること、そして挿入サイトへのアクセスを可能にするよう患者が該ＣＴスキャナー（ｓｃａｎｎｅｒ）のリングの内外へ動かされること、を必要にする。
【０００３】
従って、患者内へ針又は他のツール（ｔｏｏｌ）をガイドし挿入する改良された方法とデバイスのニーヅが残されている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は身体又は組織の様な対象内へツールをガイドし、挿入する方法とデバイスを提供する。１つの例示的実施例では、組織表面（ｔｉｓｓｕｅ ｓｕｒｆａｃｅ）に対し配置されるよう適合されたサポートベース（ｓｕｐｐｏｒｔ ｂａｓｅ）と、該サポートベース上に可動的に設置され、ツールを受けるためにそれを通るアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）又は視認窓（ｖｉｅｗｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）、の様な通路（ｐａｓｓａｇｅ）を規定するキャリッジ（ｃａｒｒｉａｇｅ）と、該キャリッジに結合され、該通路を通り、該サポートベースの下に位置する対象内にツールをドライブするよう適合されたドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）と、を有するガイド及び挿入システムが提供される。
【０００５】
該キャリッジは種々の技術を使って該サポートベースに可動的に結合されるが、１例示的実施例では、該キャリッジは該サポートベースに可動的に結合された第１及び第２サポートアームにより該サポートベースに可動的に設置される。該第１及び第２アームは種々の形状と寸法を有し得るが、１実施例では、各サポートアームは実質的に円弧状（ａｒｃｕａｔｅ）の形状を有し、それらは相互に実質的に横断するよう延びている。又各アームは中に形成された開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有することが出来る。該開口部は、該キャリッジの部分が第１及び第２サポートアームの開口部を通って延びられるよう相互に重なり合う（ｏｖｅｒｌａｐ）。使用時、該アームは該サポートベースに回転可能（ｒｏｔａｔａｂｌｙ）に結合され、該第１及び第２サポートアームの相互に対する運動は、該サポートベースに対し該キャリッジを動かす。又、該サポートベースに対し該第１及び第２サポートアームを個別に動かすために、該第１及び第２アームの各々は、その上に形成されモーターに結合するよう適合されたドライブソケットを有する。オプションで、該モーターは該デバイスが画像形成用装置と同時に使われることを可能にするために遠隔式に駆動されるよう構成されることも可能である。
【０００６】
該キャリッジは種々の構成を有し得るが、１実施例では、それは該通路を通って延びるツールと契合するためにその上にスライド可能に配置され、スライド可能に動くよう適合された契合機構（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を有することが出来る。該契合機構はその中に形成され、該通路を通って延びるツールを座らせるよう適合された、カットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）の様な開口部を有し得る。該カットアウトは好ましくは該ツールを予め決定された位置内に入らせるよう構成されるのがよい。又該キャリッジは、それに回転可能に結合され、該キャリッジ内に形成されたトラック内で該契合機構をスライドさせるため回転するよう適合されたドライバー（ｄｒｉｖｅｒ）を有する。１実施例では、該ドライバーは、該通路を通してツールをドライブするため回転するよう適合された少なくとも１つのローラー（ｒｏｌｌｅｒ）を有する。或る例示的実施例では、該ドライバーは、ローラーを回転させるためのモーターと結合するよう適合された能動的ローラー（ａｃｔｉｖｅ ｒｏｌｌｅｒ）と、受動的ローラー（ｐａｓｓｉｖｅ ｒｏｌｌｅｒ）と、を有する。該能動的ローラーは該キャリッジに結合されるが、該受動的ローラーは、該キャリッジ上にスライド可能に配置され、該通路を通って延びるツールに契合するようスライド可能（ｓｌｉｄａｂｌｙ）に動くよう適合された契合機構に結合される。
【０００７】
又、患者の様な対象内にツールをガイドし、挿入する方法が提供されるが、該方法は、１つの例示的実施例では、ガイドシステムが目標手術サイト上に位置付けられるよう、組織表面上にガイドシステムを位置付ける過程と、該ガイドシステムの視認窓を通してツールを位置付ける過程と、を具備する。１例示的実施例では、該ツールは該ツールの遠位の部分を組織内に貫入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ）させることにより位置付けられる。又該方法は、該視認窓内に位置付けられた該ツールと契合するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、該ガイドシステムと目標手術サイトの画像を視認しながら、該ツールの軌跡を調整するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、該ツールを組織内へ、そして目標手術サイトの方へ進めるために該ガイドシステム上のドライバー機構（ｄｒｉｖｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を駆動する過程と、を具備する。例示的実施例では、該ガイドシステムのサポートベースに旋回可能に結合された少なくとも１つのアームを旋回させることにより、該ツールの軌跡を調整するよう駆動（ａｃｔｕａｔｅｄ）される。該アーム（複数を含む）は、その上に設置され、それを通して延びる視認窓を規定するキャリッジを有する。もう１つの例示的実施例では、該ツールは、該キャリッジ上に配置された契合機構を閉じた位置へスライド式に動かすことにより契合される。該ツールは契合位置で能動的ローラーと受動的ローラーの間に位置付けられ、該能動的ローラーは該ツールを進めるよう駆動される。もう１つの実施例では、該ガイドシステムと目標手術サイトの画像がコンピュータトモグラフィーを使って視認され、該ガイドシステムとドライバー機構は、遠隔式に、すなわち、該デバイスから或る距離離れて、同時に駆動され得る。
【実施例１】
【０００８】
ここで開示されるデバイスと方法の、構造、機能、製造法そして使用法の原理の全般的理解を提供するために、或る例示的実施例が今説明される。これらの実施例の１つ以上の例は付随する図面で図解される。当業者は、ここで特定して説明され、付随の図面で図解されるデバイスと方法が、限定しない例示的実施例であり、本発明の範囲は請求項によっ
てのみ規定されることを、理解するであろう。１つの例示的実施例と連携して図解され、説明される特徴は他の実施例の特徴と組み合わされてもよい。この様な修正と変型は本発明の範囲内に含まれるよう意図されている。
【０００９】
本発明は、生検デバイス（ｂｉｏｐｓｙ ｄｅｖｉｃｅ）、近接照射療法（ｂｒａｃｈｙｔｈｅｒａｐｙ）デバイス、コンピュータチップ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｈｉｐ）、ワイヤ（ｗｉｒｅｓ）、又は腫瘍摘除（ｌｕｍｐｅｃｔｏｍｙ）デバイスの様なツールを、組織内にガイド、挿入するための方法とデバイスを提供する。１例示的実施例では、ツールの挿入軌跡を調整し、望ましい貫入深さまで組織内へ該ツールを進めるよう、遠隔制御されることが出来るガイド及び挿入デバイスが提供される。該デバイスは、目標手術サイトに対して位置付けられる該デバイスを同時に見ながら、該デバイスとツールが操作されることを可能にするよう、コンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝、核磁気共鳴画像形成（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）｛エムアールアイ（ＭＲＩ）｝、Ｘ線蛍光透視法（Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、又は超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）の様な、画像形成方法（ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）と共に使用するよう構成される。又該デバイスは、呼吸胸部運動（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ ｃｈｅｓｔ ｍｏｔｉｏｎ）を受動的に補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）するように、直接患者上に位置付けられるよう構成され、針又は何等かの他のツールの振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）を受動的に補償する特徴を有する。他の例示的実施例では、該デバイスは全部を使い捨て可能（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ）にすることが出来る。
【００１０】
図１Ａ−１Ｃは、ツールを組織内へガイド、挿入するためのガイド及び挿入デバイス１０の１つの例示的実施例を図解する。一般に、該デバイス１０は組織表面上に位置付けられるよう適合されたサポートベース２０を有する。第１及び第２サポートアーム３０，３２は該サポートベース２０に可動式に結合され、各アーム３０，３２はそれを通して形成された開口部３０ａ、３２ａを有する。又該デバイス１０は、該第１及び第２サポートアーム３０，３２に可動式に結合されたキャリッジ組立体４０を有する。該キャリッジ４０は、ツールを受けるための、ここで視認窓５２（図１Ｂ）と呼ばれる、通路を規定するキャリッジ５０と、該視認窓５２を通って延びるツールと契合するよう構成された契合機構６０と、該視認窓５２を通るよう該ツールをドライブするためのドライバー機構７０と、を有する。使用時、該ガイド及び挿入デバイス１０は患者の組織表面上に位置付けられ、ツール（示されてない）は該キャリッジ５０内の該視認窓５２を通るよう位置付けられる。該契合機構６０は該ツールと契合するために開いた位置（図１Ｂ）から閉じた位置（図１Ｃ）へ動かされ、第１及び第２アーム３０，３２は該サポートベース２０に対し動かされ、それにより該キャリッジ５０とそれを通るよう延びる該ツールの位置を調整する。該デバイス、ツールそして目標組織サイトの画像は、該キャリッジ５０と従って該ツール挿入軌跡の位置付けを容易にするために、同時に使われる。一旦該ツールが適切に位置付けられると、該ツールを望ましい貫入深さまで組織内へドライブするために該ドライバー機構７０が駆動される。該ツールの適切な深さまでの挿入を同時に見て実現するために画像形成が同様に使われる。例示的実施例では、該デバイス１０は生検プローブ又は針を、腫瘍（ｔｕｍｏｒ）の様な目標手術サイトへガイドし、挿入するため使われる。しかしながら、当業者は該デバイスが種々のツールをガイド及び挿入するため使われることを評価するであろう。
【００１１】
該デバイスのサポートベース２０は種々の構成、形状そして寸法を有し得るが、それが患者の組織表面上に位置付けられ、キャリッジ組立体４０をサポートするための安定な足場（ｆｏｏｔｉｎｇ）を提供するよう適合されるのが好ましい。図２でより詳細に示される様に、図解された実施例では、該サポートベース２０はそれを通るよう形成された開口部２２を伴う概ね平面状で、円形の形状を有する。該開口部２２は目標組織サイトへのア
クセスを提供するよう構成され、かくしてそれはそれを通してツールを受けるのに充分な寸法と形状を有するのが好ましい。当業者は、該サポートベース２０とそれを通るよう形成される開口部２２が種々の他の形状と寸法を有し得ることを評価するであろう。例えば、該サポートベース２０及び／又は開口部は正方形、楕円形、長方形、三角形、他とすることが出来る。又サポートベース２０は患者の身体、又は種々の器官の輪郭にマッチするよう形作られても良い。例えば、該サポートベース２０は、患者の身体上の特定の場所への位置付けを容易にするために実質的に凹面又は凸面とすることが出来る。他の実施例では、該サポートベースは２つの部品、下方及び標準化された上方の部分から成り、そこでは該下方部分は１つの範囲のパーツ（ｐａｒｔｓ）を有し、各パーツは患者の身体の特定部分の輪郭にマッチするよう形作られ、該標準化された上方部分は該種々の下方部分パーつの何れかに嵌合するよう適合される。
【００１２】
又該サポートベース２０は、該サポートベース２０を組織表面に固定するために、孔（ｈｏｌｅｓ）、スロット、タブ（ｔａｂｓ）又は接着性スチッカー（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｔｉｃｋｅｒｓ）、他の様な１つ以上の固定機構又はフィーチャー（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｓｅｃｕｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｒ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する。図２に示す様に、該サポートベース２０はその回りに配置された４つのタブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを有する。該タブ２４ａ−ｄは該サポートベース２０を組織表面に止める（ｔａｐｅ）よう使われる。代わりに、又は加えて、該タブ２４ａ−ｄは該サポートベース２０を患者上に固定するストラップ又は他の要素を受けるためにその中に形成されたスロット２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを有する。４つのタブが示されるが、該サポートベース２０はどんな数のタブを有することも出来て、そして／又は、それは組織表面に該サポートベース２０を一時的に固定する種々の他のフイーチャー（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有することも出来る。
【００１３】
上記で示した様に、該サポートベース２０は好ましくは該キャリッジ組立体４０をサポートするよう構成されるのがよい。例示的実施例では、該キャリッジ組立体４０は第１及び第２アーム３０，３２により該サポートベース２０に可動式に結合される。従って、該サポートベース２０は該第１及び第２アーム３０，３２を該サポートベース２０に嵌合させるためのフイーチャを有する。図２に示す様に、該サポートベース２０は、該第１サポートアーム３０を受けるために該サポートベース２０の相対する側から延び、該側に位置付けられた第１対の嵌合要素（ｍａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）２６ａ、２６ｂと、該第２サポートアーム３２を受けるために該サポートベース２０の相対する側から延び、該側に位置付けられた第２対の嵌合要素２８ａ、２８ｂと、を有する。各嵌合要素２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂの形状は下記で更に詳述する該第１及び第２アーム３０，３２の形状により変わるが、１つの例示的実施例では該第１及び第２対の嵌合要素２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂは該サポートアーム３０，３２を該サポートベース２０に旋回式（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）に嵌合させるよう構成される。これは、例えば、ピンとボアの結合（ｐｉｎ ａｎｄ ｂｏｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を使って達成出来る。図２に示す様に、各嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂは、該第１及び第２アーム３０，３２上に形成された対応するピンを受けるためにその中に形成されたボアを有する直立したタブの形である（２つのボア２６ｃ、２８ｃのみが示されている）。又各嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｃの位置は相互に対する該第１及び第２アーム３０，３２の望ましい位置により変わる。例示的実施例では、示される様に、該第１対の嵌合要素２６ａ、２６ｂは第２対の嵌合要素２８ａ、２８ｂから９０°オフセットされて位置付けられ、かくして該嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂは該サポートベース２０の周囲に等間隔で隔てられている。結果として、第１及び第２アーム３０，３２が該嵌合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂと嵌合すると、該アーム３０，３２は、それらが相互に交叉するよう相互に対し実質的に横断するよう延びる。
【００１４】
更に図２に示す様に、２つの嵌合要素、例えば、嵌合要素２６ｂと２８ｂは、下記で詳述する様に、モーターを該第１及び第２アーム３０，３２に結合するために、その上に形成された結合要素２６ｄ、２８ｄをオプションで有することが出来る。各結合要素２６ｄ、２８ｄは種々の形状を有することが出来て、その特定の形状は、該サポートベース２０に対し該第１及び第２アーム３０，３２を回転するために使われるモーターの形状により変わってもよい。図解された実施例では、各結合要素２６ｄ、２８ｄは単に円柱形のハウジング又はソケットであり、それはモーター上のドライバーを受けるためにそれを通して延びる開口部と、その外面に形成され、該モーターと契合し、その回転を防止するよう構成されたバンドと、を有する。各結合要素２６ｄ、２８ｄの該開口部は、該モーター上のドライバーが該結合要素２６ｄ、２８ｄを通して延び、下記で詳述する様に、該第１及び第２アーム３０，３２上に形成されたドライブソケットと嵌合することを可能にするために、嵌合要素２６ｂ、２８ｂ内に形成された開口部と整合されるのが好ましい。当業者は、１つ以上のモーターを該デバイス１０に結合するため種々の技術が使われ得ること、又は代わりに該モーター（複数を含む）が該デバイス上に一体に形成されたり、又は該デバイス内にビルトインされ、かくして何等かの結合要素のニーヅも取り除き得ることを評価するであろう。しかしながら、外部モーターの使用は、決して患者に接しないモーターが該デバイスからアンクリップ（ｕｎｃｌｉｐｐｅｄ）されることを可能にする。その時該デバイスは捨てられ（ｄｉｓｃａｒｄｅｄ）得る。
【００１５】
又該第１及び第２アーム３０，３２は種々の形状を有し得るが、１つの例示的実施例では、該アーム３０，３２は該サポートベース２０に旋回可能（）に結合されるよう構成され、それらは該サポートベース２０上に或る距離で該キャリッジ組立体４０を保持し、位置付けるよう適合される。図３は該アーム３０の１つをもっと詳細に図解する。示される様に、該アーム３０は、該サポートベース２０上で該嵌合要素、例えば、要素２８ａ、２８ｂに嵌合するよう適合された相対する端部３２ａ、３２ｂを有する概ね円弧状の形状を備える。前に論じた様に、例示的実施例では、サポートベース２０上で該アームを結合要素２６ａ，２６ｂ，２８ａ、２８ｂと嵌合させるために、ピンとボアの結合（ｐｉｎ ａｎｄ ｂｏｒｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）が使われる。図３に示す様に、該アーム３０の該第１及び第２端部３２ａ、３２ｂは各々、その上に形成され、サポートベース２０上の嵌合要素２８ａ、２８ｂ内に形成されたボア（図２では１つのボア２８ｃのみが示される）内に延びるよう適合されたピン３４ａ、３４ｂを有する。該第２アーム３２は該第１アーム３０と同様な形状を有する。
【００１６】
上記で示した様に、該嵌合要素の２つ、例えば、嵌合要素２６ｂ、２８ｂはモーターとの嵌合用の結合要素２６ｄ、２８ｄを有する。従って、各アーム３０，３２上のピンの１つは該結合要素に結合されたモーター上のドライバーを受けるために中に形成されたドライブソケット（ｄｒｉｖｅ ｓｏｃｋｅｔ）を有する。図３に示す様に、ピン３４ｂはモーター上のドライバーを受けるためにその中に形成されたドライブソケット３４ｃを有する。該ドライブソケット３４ｃは相補的形状（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｓｈａｐｅ）を有するドライバーを受けるために、６角形又は正方形の様な、形状を有してもよい。結果として、該ドライバーが該ソケット３４ｃ内に位置付けられると、該ドライバーの回転は該ソケット３４ｃに回転力を印加するのに効果的であり、それにより該アーム３０を回転させる。該アーム３０，３２を回転させる例示的モーターは下記でもっと詳細に論じる。
【００１７】
又、各アーム３０，３２はその中に形成されたスリット又は開口部を有する。各アーム３０，３２内の該開口部の形と寸法は種々であるが、例示的実施例では該アーム３０，３２内の該開口部はそれを通してキャリッジ組立体４０の部分を受けるために重ね合わさるよう構成される。この様な構成は、下記でもっと詳細に論じる様に、該アーム３０，３２が該サポートベース２０に対して該キャリッジ組立体４０を動かすための２重トラック（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｒａｃｋ）を形成することを可能にする。図３は、その第１及び第２端部３２ａ、３２ｂ間でそれを通して延びる細長い開口部３０ａを有する。該アーム３０，３２が該サポート２０と嵌合すると、図１Ａ−１Ｃで示す様に、該開口部３０ａ、３２ａは重なり合い、キャリッジ組立体４０の部分はそれらを通って延びる。
【００１８】
キャリッジ組立体４０は図４Ａと４Ｂで詳細に示され、図示の様に該キャリッジ組立体４０は総合的に、ツールを受ける開口部を規定するキャリッジ５０と，該キャリッジ５０内の該開口部を通って延びるツールと契合する契合機構６０と、そして該キャリッジ５０内の該開口部を通るようツールをドライブするドライバー機構７０と、を有する。当業者は、該キャリッジ組立体４０が種々の他の構成を有し、種々の他の技術が組織内へツールと契合し、位置付けそしてドライブするため使われ得ることを評価するであろう。
【００１９】
該キャリッジ５０は図５Ａ−５Ｃでもっと詳細に示されるが、図示の様に該キャリッジ５０はそこから延びる相対する側壁を有する概ね円弧状の底面を備えるハウジングの形をしている。該キャリッジ５０の該円弧状の底面は、該キャリッジ５０が、該サポートアームの１つ、例えば、図１Ａ−１Ｃで示す第１サポートアーム３０、に沿ってスライドすることを可能にしており、該側壁は該キャリッジ５０が、該キャリッジ５０を通って延びるツールと契合するための契合機構６０をスライド出来るように受けることを可能にする。更に図５Ａと５Ｂで示す様に、該キャリッジ５０はツールを受けるためにその底面を通るよう延びる開口部又は視認窓５２を有する。該視認窓５２は中空のハウジング５４ａを通って延びるが、該ハウジングは該キャリッジ５０の底面に結合され、該キャリッジ５０上の延長部（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）を形成する。該中空のハウジング５４ａは該キャリッジ５０が該第１及び第２サポートアーム３０，３２に結合されることを可能にする。特に該ハウジング５４ａは、該キャリッジ５０が該サポートアーム３０，３２と契合し、その動きに応答して動かされることを可能にするよう、該第１及び第２サポートアーム３０，３２の開口部３０ａ，３２ａを通って延びている。該中空ハウジング５４ａの特殊な形状は、それを通して挿入されるべきツールの寸法と形状のみならず、アーム３０，３２内の開口部３０ａ、３２ａの形に依っても変わり得る。例示的実施例では、該ハウジング５４ａは種々の寸法の種々のツールがそれを通して挿入されることを可能にするに充分な形と寸法を有する。又該ハウジング５４ａの形状と寸法は好ましくは視認窓５２内でツールが旋回することを可能にするよう構成されるのがよく、かくしてツールを概ね直立する位置に緩く保持する、一方該ツールが動かされ、巧みに扱われる（ｍａｎｉｐｕｌａｔｅｄ）ことを可能にする。又視認窓５２は該デバイス１０が患者内に植え込まれた（ｉｍｐｌａｎｔｅｄ）ツール上で除去されることを可能にする寸法を有する。図５Ｃに示す実施例では、該ハウジング５４ａは概ね円錐形であり、ツールが旋回可能なよう動ける円錐形の運動範囲を規定する。該円錐形の角度αは望ましい運動範囲と使われる特定のツールとにより変わるが、１つの例示的実施例では、該円錐角度αは１０から１５°の範囲内にある。
【００２０】
更に図５Ａ−５Ｃに示す様に、該キャリッジ５０は又該ハウジング５４ａの終端部（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｅｎｄ）の周りに形成されたフランジ５４ｂを有する。該フランジ５４ｂはサポートアーム３０，３２上に該キャリッジ５０を保持又はロックするよう構成され、該デバイスの使用中、偶然に契合が外れる（ｄｉｓｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）ことを防止する。又該フランジ５４ｂは該キャリッジ５０が容易に分解され、もし望むならサポートアーム３０，３２から除去されることを可能にする形状を有する。図５Ａと５Ｃで示す様に、該フランジ５４ｂは実質的に長方形である。この様な形状は、開口部３０ａ、３２ａが相互に整合された時、該フランジ５４ｂがサポートアーム３０，３２の開口部３０ａ、３２ａを通して或る角度で挿入されることを可能にして、そして次いで、該アームの１つ、例えば、第２アーム３２は、該キャリッジ５０を該アーム３０，３２上にロックするよう９０°回転されることが可能である。次いで該アーム３０，３２は僅かに圧縮され、該サポートベース２０上で該第１及び第２対の嵌合要素２６ａ、２６ｂ，２８ａ、２８ｂ間でスナップ（ｓｎａｐｐｅｄ）される。
【００２１】
又該キャリッジ５０は該サポートアーム３０，３２に対し該キャリッジ５０の位置付けを容易にするためその下方の面又は底面上に形成されるレール５０ａ、５０ｂを有する。特に、該キャリッジ５０は該アームの１つ、例えば、第１アーム３０上に休止するよう構成されるのが好ましい。該レール５０ａ、５０ｂは該キャリッジ５０の底面に沿って延び、それらは第１アーム３０内又は第１アーム３０付近の開口部３０ａ内に位置付けられるよう構成される。該レール５０ａ、５０ｂは該第１アーム３０に対する該キャリッジ５０の回転を防止し、それにより該キャリッジ５０が外れることを防止する。又該レール５０ａ、５０ｂは該第１アーム３０に沿う該キャリッジ５０のスライド運動を容易にする。
【００２２】
更に図５Ａと５Ｃで示す様に、該キャリッジ５０は更に、該契合機構６０をスライド可能に受けるためにその中に形成されたトラック５８ａ、５８ｂを有するが、該機構は該キャリッジ５０内の視認窓５２を通って延びるツールと契合するよう適合されている。図解されたトラック５８ａ、５８ｂは、該キャリッジ５０の内部側壁に沿って延び、該契合機構６０をスライド可能に座らせるための溝（ｇｒｏｏｖｅ）を規定する、相対したレールの形をしている。
【００２３】
又該キャリッジ５０は、下記で論じる様に、モーターを、契合機構６０移動用ドライバー８０とツール前進用ドライバー７０と、に嵌合させるために、第１及び第２結合要素５６ａ、５６ｂの様な、他のフイーチャ（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する。該第１及び第２結合要素５６ａ、５６ｂはサポートベース２０上の結合要素２６ｄ、２８ｄと同様であり、特に、それらはモーター上のドライバーを受けるためにそれを通って延びるボアを有する実質的に円柱形のハウジングの形とすることが出来る。
【００２４】
例示する契合機構６０が図６に詳細に示され、図示の様にそれは円弧形のプロフアイルを有する概ね細長い形を備える。該円弧形は該契合機構６０が、該キャリッジ５０内に形成されたトラック５８ａ、５８ｂ内にスライド可能に座り、該契合機構６０が該視認窓５２へのアクセスを提供するため該視認窓５２から或る距離離れ隔てられる開き位置（図１Ｂに示す）と、該契合機構６０が該視認窓５２を通って延びるツールと契合するために該視認窓５２上に延びる閉じ位置（図１Ｃに示す）と、の間を動くことを可能にする。該視認窓５２を通って延びるツールとの契合を容易にするため、該契合機構６０は中に形成され、ツールを受けるよう適合されたカットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）６２を有する。該カットアウト６２は種々の形と寸法を有してもよいが、１つの例示的実施例では、図６に示す様に、該カットアウトは実質的に３角形である。この様な形は、該カットアウト６２が針の様なツールを該カットアウト６２との水平整合へ促すことを可能にする。
【００２５】
上記説明の様に、該契合機構６０は好ましくは開き位置と閉じ位置の間で移動可能であるのがよい。該契合機構６０のスライド可能な運動は種々の技術を使って達成されるが、１つの例示的実施例では、該キャリッジ５０は、その上に形成され、該キャリッジ５０内に形成されたトラック５８ａ、５８ｂ内で該契合機構６０をスライドさせるのに適合したドライバー８０を有する。１つの例示用ドライバー８０が図４Ａと４Ｂで示されるが、図示の様に、該ドライバー８０はその上に形成された歯（ｔｅｅｔｈ）又はギヤ（ｇｅａｒ）８２を有するシャフトの形をしている。該ギヤ８２は該契合機構６０の表面上に形成された対応する歯又はギヤ、すなわちラック（ｒａｃｋ）６４と嵌合するよう構成される。結果として、第１方向の該ドライバー８０の回転は、該キャリッジ５０内で第１方向に該契合機構６０をスライドさせるのに有効であり、反対方向の該ドライバー８０の回転は該キャリッジ５０内で第２の、反対の方向に該契合機構６０をスライドさせるのに有効であり、それにより該開き位置と閉じ位置の間で該契合機構６０を動かすことになる。該ドライバー８０は、下記で詳細に説明する様にモーターを使って回転させられる。好ましくは、該ドライバー８０の相対する端部８０ａ、８０ｂは、該キャリッジ５０内に形成される相対する開口部５５ａ、５５ｂ内に回転可能に位置付けられるよう構成される。該端部の１つ、例えば、端部８０ｂはモーター上のドライバーを受けるためにその中に形成されたドライブソケット（ｄｒｉｖｅ ｓｏｃｋｅｔ）を有する。該ドライブソケットは図３に関連して前に説明したドライブソケット３４ｃと同様である。使用時、該ドライバー８０がキャリッジ５０と結合されると、モーターは、モーター上のドライバーが該結合要素５６ａを通るよう位置付けられ、該ドライバー８０上の該ドライブソケットと結合されることを可能にするよう、該結合要素５６ａに結合される。該モーターの駆動は該ドライバーを回転させ、それにより該契合機構６０を動かすよう該ドライブソケット、ひいては該ドライバー８０を回転させる。
【００２６】
前に説明した様に、該キャリッジ組立体４０は又、視認窓５２を通り組織内へツールをドライブするドライバー７０を有する。図４Ａ及び４Ｂはドライバー７０の１つの例示的実施例を図解するが、該ドライバーは、該契合機構６０と嵌合する受動的ローラー７４と、該キャリッジ５０と嵌合する能動的ローラー７６と、を有する。該能動的ローラー７６はツールを該視認窓５２を通してドライブするためドライバーにより回転されるよう構成され、該受動的ローラー７４は、下記で論じられる様に、それに対する該ツールの運動の結果として回転するよう構成される。該ローラー７４，７６は種々の技術を使って該契合機構６０とキャリッジ５０の上に設置され得るが、例示的実施例では各ローラー７４，７６は、対応する開口部又はボア内で受けられるよう構成された相対する端部を有する。特に、該能動的ローラー７６は、該キャリッジ５０の相対する側壁内に形成された対応するボア５７ａ、５７ｂ内に延びる相対する端部７６ａ、７６ｂを有する。該受動的ローラー７４は該契合機構６０内に形成された対応するボア６７ａ、６７ｂ内に延びる相対する端部７４ａ、７４ｂを有する。図４Ｂ及び６に示す該ボア６７ａ、６７ｂは、該契合機構６０の面上に形成され、そこから延びる相対するアーム６６ａ、６６ｂ内に形成される。該相対するアーム６６ａ、６６ｂは、該契合機構６０が閉じた位置にある時、該受動的ローラー７４が該ドライブローラー７６に隣接して位置付けられることが出来るよう、該カットアウト６２に隣接して位置付けられる。結果として、該視認窓５２を通して延びるツールは該受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に契合される。
【００２７】
該ドライバー７０を駆動するために、該能動的ローラー７６の１端、例えば、７６ｂは中に形成されたソケットを有し、モーター上のドライバーを受けるよう構成される。該ソケットは図３に関連して前に説明されたソケット３４ｃと同様である。使用時、該能動的ローラー７６が該キャリッジ５０と結合されると、モーターは、該モーター上のドライバーが該結合要素を通り、該ドライブローラー７６内により形成されたソケット内に延びるよう、該結合要素５６ｂと嵌合する。結果として、該モーターが駆動されると、該ドライバーは該ソケットを回転させるよう回転し、それにより該ドライブローラー７６を回転させる。該ドライブローラー７６はかくして、該ドライブローラー７６と該受動的ローラー７４の間に位置付けられたツールを、組織内へ進ませる。又該ドライブローラー７６は該ツールを組織から引き込める（ｒｅｔｒａｃｔ）ために、逆方向にドライブされ得る。図７は、生検針９０の形で、それを通して延びる、ツールを有するデバイス１０を図解する。示される様に、該ツール９０が該契合機構６０内の該カットアウト部分内に位置付けられ、そして該受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に契合されるように、該契合機構６０は閉じた位置に移る。
【００２８】
ツールの動きを容易にするため、該ドライブローラー及び／又は受動的ローラー７４，７６は、その少なくとも１部分の周りに配置された、ゴム（ｒｕｂｂｅｒ）の様な、保護部材をオプションで有する。該保護部材は該ローラー（複数を含む）７４，７６間の接触応力（ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓｅｓ）を減じるために有効であり、それは該ツールが組織内へ又は組織から外へドライブされる時該ローラー（複数を含む）７４，７６間の
トラクション（ｔｒａｃｔｉｏｎ）を改良する。
【００２９】
上記で示す様に、モーターは該アーム３０，３２を該サポートベース２０に対し回転されるために使われ、それによりキャリッジ組立体４０内の該視認窓５２を望まれる配向にに位置付ける。又モーターは該キャリッジ５０内で該契合機構６０をスライドさせるために使われ、それにより該視認窓５２を通って延びるツールと契合しそして契合を外す。モーターは更に、該視認窓を通って延び、契合機構６０内で該能動的ローラー７６と受動的ローラー７４の間に契合されるツールを、進ませそして引き込ませるために該能動的ローラー７６を回転させるよう使われる。例示的実施例では、アーム３０，３２の運動、該契合機構６０の運動、そしてツールを進めそして引き込めるドライバーの駆動、を制御するために、各モーターが個別に駆動されることを可能にするために、別々のモーターが各結合要素２６ｄ，２８ｄ，５６ａ、５６ｂと取り外し可能に嵌合するよう構成される。この様な取り外し可能な結合は、それが全デバイス１０がポリマーの様な使い捨て可能な材料（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成されることを可能にするので、特に有利である。患者の皮膚に接触しない該モーターは、使用後該デバイス１０から簡単に取り外され得て、該デバイス１０は捨てられることが可能である。
【００３０】
課題の各々を行うために種々の種類のモーターが使われ得るが、使われ得る１つの例示的タイプのモーターはステップモーターであり、該ステップモーターはデジタルのパルス入力をインクレメンタル（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ）なシャフト回転に機械的に変換する電磁的回転アクチュエーター（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ， ｒｏｔａｒｙ ａｃｔｕａｔｏｒ）である。適当なロジックを用いると、ステップモーターは双方向で、同期性を有し、急速な加速、停止そして逆進（ｒｅｖｅｒｓａｌ）を提供し、そして他のデジタル機構と容易にインターフエース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）する。結果として、モーターは各運動の精確で精密な制御を許容する。１つの例示的ステップモーターは、遊星ギヤヘッド（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｇｅａｒ ｈｅａｄ）と２５６：１の減速比（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を有するシリースエイエム１０２０モーター（ｓｅｒｉｅｓ ＡＭ １０２０ Ｍｏｔｏｒ）である。該モーターのステップ角は１８°で、かくして０．０７°の角度位置分解能（ａｎｇｕｌａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が得られることを可能にする。又該モーターは、約３６０°／ｓの速度で該アーム３０，３２を動かすことにより該視認窓５２内にツールを位置付けられるよう配向し、約２０ｍｍ／ｓの速度で組織内にツールをドライブする、能力を有する。他の実施例では、該ドライバーを駆動し、該アームを回転させるために直流モーター（ＤＣ ｍｏｔｏｒ）、油圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ）、バッテリー電力（ｂａｔｔｅｒｙ ｐｏｗｅｒ）、又は他の技術が使われ得る。
【００３１】
もう１つの実施例では、該デバイス１０は、該サポートベース２０，サポートアーム３０，３２，及び／又はキャリッジ組立体４０、の中にマーカー（ｍａｒｋｅｒｓ）を有することが出来る。該マーカーは、例えば、患者、目標手術サイト、デバイス、及び／又は画像形成装置を含む座標システム（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ）内の基準点（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｉｎｔｓ）を創るために、該マーカーが患者の画像内で見られることを可能にするよう、放射線不透過性（ｒａｄｉｏｐａｑｕｅ）材料で形成される。該基準点は該目標手術サイトへ該ツールを自動的に向ける（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ）ことを容易化するため使われる。例えば、該デバイス１０は、サポートベース２０内に、シーテー（ＣＴ）画像内に現れる金属部品を含み、ツールを目標手術サイトへ挿入するために、当業者が該デバイス１０用の正しい入力パラメーターを計算することを可能にする。
【００３２】
図８Ａ−８Ｇは該デバイス１０を使う例示的方法を図解する。該デバイス１０は種々のツールを組織内へガイド及び挿入するため使われるが、１つの例示的実施例では、該デバ
イス１０は分析用サンプルを取り除くために組織内へ生検針をガイド及び挿入するため使われる。該デバイス１０は腫瘍（ｔｕｍｏｒ）の様な目標手術サイト上の場所で患者の組織表面（示されてない）上に直接位置付けられる。該デバイス１０が患者の上に位置付けられるので、該デバイスは、患者と共に、例えば、呼吸時の患者の胸部（ｃｈｅｓｔ）の上下（ｒｉｓｅ ａｎｄ ｆａｌｌ）と共に、動く。モーターは、前記論議の様に、該デバイス１０上の各結合要素２６ｄ，２８ｄ，５６ａ、５６ｂに結合される。該モーターは制御ボックス（ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｏｘ）に接続されるが、該ボックスは今度は該モーターが遠隔から駆動されることを可能にするようコンピュータに接続される。該デバイス１０は該サポートベース２０上のタブ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄとストラップ（ｓｔｒａｐｓ）、接着剤（ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）、他を使って患者に固定（ｓｅｃｕｒｅｄ）される。一旦該デバイス１０が固定されると、生検針９０は、図８Ａに示すように、該キャリッジ組立体４０内の視認窓５２を通して位置付けられる。契合機構６０は該視認窓５２へのアクセスを提供するよう開いた位置にある。次いで針９０の遠位の先端が挿入点に位置付けられ、それは組織内へ少なくとも部分的に貫入させられる。この位置で、図８Ｂに示す様に、針９０は視認窓５２内で自由に旋回することが出来る。
【００３３】
例示的実施例では、該デバイス１０は、コンピューテッドトモグラフィー（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）｛シーテー（ＣＴ）｝、核磁気共鳴画像形成法（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）｛エムアールアイ（ＭＲＩ）｝、超音波、Ｘ線、Ｘ線蛍光透視法（Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、他の様な、画像形成の方法及びシステムと共に使われる。該デバイス１０はプラスチックの様な非金属材料で形成されるので、該デバイス１０は画像と干渉せず、それは、例えば、シーテー又はエムアールアイ機械の制限（ｃｏｎｆｉｎｅｓ）内に適合（ｆｉｔ）するよう寸法決めされ得る。ピエゾ電気モーター（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒ）の様なエムアールアイ適合性のモーター（ＭＲＩ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｍｏｔｏｒｓ）を有するプラスチックデバイスがエムアールアイ機械の強い磁気的環境内で安全に使われ得る。一旦患者の上に位置付けられると、オペレーターはその部屋を出て該モーターを制御するコンピュータを含む制御室から遠隔式に該デバイスを操作出来る。患者は該デバイス１０で走査され、針９０が患者上に位置付けられ、画像が見られる。同時に画像を見ながら、ユーザーは直観的インターフエース（ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を通して遠隔式に該針の挿入の角度と深さを制御出来る。図８Ｃで示す様に、契合機構６０と結合されたモーターはドライバー８０を回転させるよう駆動され、それにより該契合機構を閉じた位置へスライドさせる。これは該契合機構６０上の該カットアウト部分に該カットアウト部分を用いて該針９０と契合させ、それを配向させ、そして該針９０を受動的及び能動的ローラー７４，７６の間に位置付けさせる。該契合機構９０を閉じる前か、又は後か、何れかに、第１及び第２アーム３０，３２の各々に取り付けられたモーターは、該サポートベース２０に対する望ましい角度の配向へ、該第１及び第２アーム３０，３２を回転させるため個別に駆動される。該第１及び第２アーム３０，３２が該サポートベース２０に対して旋回すると、該キャリッジ組立体４０は、図８Ｄに示す様に、動き、それにより針９０を望ましい角度配向に位置付ける。該針の特定の角度の配向は画像形成装置を使って確認され、もし必要なら、該アーム３０，３２は、望ましい角度の配向が達成されるまで、更に該キャリッジ組立体４０そして該針９０を位置付けし直すため動かされる。
【００３４】
一旦該針９０が望ましい挿入角度で適切に配向されると、該能動的ローラー７６に結合されたモーターは能動的ローラー７６を回転させるよう駆動され、それにより、図８Ｅに示す様に、針９０を組織内へドライブする。該モーターは、画像形成装置を使って視認され得る挿入の速度及び／又は深さを制御するため使われる。該デバイスは、モーターへの異常トルク負荷をアセスするため、そして該トルク負荷が予め決められた負荷を越えた時針挿入を停止するために、オプションでフイードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）を有してもよい。又挿入深さは、該針の挿入深さを制限するために該針９０上に形成された停止部を
使って制御されることも可能である。例えば、該針９０の近位の部分はその周りに配置され、該受動的及び能動的ローラー７４，７６に対し突き当たるよう構成された、フランジを有してもよい。又深さ停止部として機能するクランプも使われ得る。他の実施例では、目標手術サイトに対して針を視認することを容易にするため、カメラ又は他の画像形成機構が該デバイス又は針上に直接設置されることも出来る。又オプションとして、該針９０は挿入深さを示すためにその上に形成された深さマーキングを有してもよい。
【００３５】
目標手術サイトから組織サンプルを得るため針９０が完全に挿入された後、オプションで該能動的ローラー７６を反対方向に回転させるためドライバーが駆動され、それにより該針９０は組織から取り除かれる。代わりに、該針９０が展開された儘残り、図８Ｆ及び８Ｇに示す様に、外科医（ｓｕｒｇｅｏｎ）が該針９０を取り除くことが出来るよう、該契合機構６０は開いた位置へ動かされ得る。これは、該針９０が該デバイス１０により緩やかに保持され、患者内になお貫入された儘である時、特に有利である。該針９０はかくして患者又は何等かの内部器官と共に動くことが出来て、かくして内部組織又は器官を損傷する危険が減じられる。又オプションでは、該デバイス１０は、該針９０が該針９０上でデバイス１０をスライドさせることにより患者から取り除かれる前に、取り除かれることも可能である。当業者は該過程が事実上どんな順序で行われてもよく、行われる手順（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）により変わってもよいことは評価するであろう。
【００３６】
前に示した様に、該針９０の位置付けを制御するために、画像形成装置及び該デバイス１０と連携してオプションでソフトウエアインターフエースが使われ得る。例えば、該ソフトウエアは、挿入角度を受信し、その位置を得るよう該デバイスに命令（ｃｏｍｍａｎｄ）するよう構成されてもよい。代わりに、該ソフトウエアは、挿入角度を決定し、その角度を得るよう該デバイスに命令するよう構成されてもよい。又該ツールが５°の様なインクレメントで動かされることを可能にする、小さな”ジョグ（ｊｏｇｓ）”も可能である。ユーザーの入力は望まれる回転と速度に変換され、該制御器へ送られ、該制御器は今度は個別モータードライバーへステップ命令（ｓｔｅｐ ｃｏｍｍａｎｄｓ）を送る。針挿入深さは同様に制御され得る。他の実施例では、該デバイス１０は該デバイスを駆動するためジョイスチック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）又はワンド（ｗａｎｄ）を有することが出来る。
【００３７】
当業者は、上記説明の実施例に基づき本発明の更に進んだ特徴と利点を評価するであろう。従って、本発明は、付随する請求項に示されたものを除けば、特定して示され、説明されたものにより限定されるべきでない。ここで引用された全ての刊行物と引用文献はそれらの全体での引用によりここに明示的に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明は付随する図面と連携して行われる付記詳細説明から完全に理解されよう。
【図１Ａ】ガイド及び挿入デバイスの１例示的実施例の斜視図である。
【図１Ｂ】開いた位置の契合機構を示す、図１Ａのガイド及び挿入デバイスの平面図である。
【図１Ｃ】閉じた位置の契合機構を示す、図１Ａのガイド及び挿入デバイス平面図を示す。
【図２】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのサポートベースの斜視図である。
【図３】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのサポートアームの斜視図である。
【図４Ａ】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスのキャリッジ組立体の斜視図であり、キャリッジ、契合機構及びドライバーを示す。
【図４Ｂ】図４Ａに示すキャリッジ組立体の組立分解図である。
【図５Ａ】図４Ａ及び４Ｂに示すキャリッジの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すキャリッジの底面図である。
【図５Ｃ】図５Ａ及び５Ｂに示すキャリッジの断面図である。
【図６】図４Ａ及び４Ｂに示す契合機構の斜視図である。
【図７】図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスの断面図である。
【図８Ａ】ガイド及び挿入システムの側面図であり、図１Ａ−１Ｃのガイド及び挿入デバイスと、該デバイス内に形成された視認窓を通るよう位置付けられた針と、を示す。
【図８Ｂ】図８Ａに示すガイド及び挿入システムの斜視図であり、針の移動を可能にする視認窓を示す。
【図８Ｃ】針と契合するために閉じた位置へ動かされたスライドする契合機構を有する図８Ａ−８Ｂのガイド及び挿入システムを示す斜視図である。
【図８Ｄ】該デバイスのキャリッジを動かし、それにより針の挿入軌跡を調整するよう、旋回された該デバイスの第１及び第２アームを有する、図８Ｃのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｅ】該ガイド及び挿入デバイス上のドライバー機構により進められた針を有する図８Ｄのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｆ】該針をリリースするため開き位置へ動かされた契合機構を有する図８Ｅのガイド及び挿入システムを示す平面図である。
【図８Ｇ】図８Ｆに示すガイド及び挿入システムの斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド及び挿入システムに於いて、該システムが、
組織表面上に置かれるよう適合されたサポートベースと、
該サポートベース上に可動式に設置され、ツールを受けるためそれを通る視認窓を規定するキャリッジと、そして
該キャリッジに結合され、そして該視認窓を通り該サポートベースの下に位置付けられた組織内へツールをドライブするよう適合された、ドライバーと、を具備することを特徴とする該システム。
【請求項２】
該キャリッジが、該サポートベースに可動式に結合された第１及び第２サポートアームにより該サポートベースに可動式に設置されることを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項３】
更に、該第１サポートアーム上に形成され、該サポートベースに対し該第１サポートアームを動かすためにモーターに結合するよう適合された第１ドライブソケットと、該第２サポートアーム上に形成され、該サポートベースに対し該第２サポートアームを動かすためにモーターに結合するよう適合された第２ドライブソケットと、具備することを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項４】
該第１及び第２サポートアームが該サポートベースに回転可能に結合されることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項５】
該第１サポートアームが該第２サポートアームを実質的に横断して延びることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項６】
該第１及び第２サポートアームは各々が中に形成された開口部を有し、該キャリッジの部分が、該第１及び第２サポートアームの相互に対する運動が該サポートベースに対して該キャリッジを動かすために有効であるよう、該第１及び第２サポートアーム内の該開口部を通って延びることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項７】
各サポートアームが実質的に円弧状の形状を有しており、該第１及び第２サポートアームが、該開口部が該キャリッジの部分を受けるため重なり合うよう、相互に対し実質的に横断して延びることを特徴とする請求項６の該システム。
【請求項８】
該キャリッジがその上にスライド可能に配置され、該視認窓を通って延びるツールと契合するようスライド可能に動くよう適合された契合機構を有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項９】
該契合機構は、その中に形成され、該視認窓を通って延びるツールを座らせるよう適合されたカットアウトを有しており、該カットアウトは該ツールを予め決められた位置内へ促すよう構成されることを特徴とする請求項８の該システム。
【請求項１０】
更に、該キャリッジに回転可能に結合され、該キャリッジ内に形成されたトラック内で該契合機構をスライドさせるために回転するよう適合されたドライバーを具備することを特徴とする請求項８の該システム。
【請求項１１】
該ドライバーが該視認窓を通るようツールをドライブするために回転するよう適合された少なくとも１つのローラーを有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１２】
該少なくとも１つのローラーは、該ローラーを回転させるモーターと結合するよう適合
された能動的ローラーと、受動的ローラーと、を有しており、該能動的及び受動的ローラーは、その間に位置付けられ、該視認窓を通して延びるツールと契合するよう適合されていることを特徴とする請求項１１の該システム。
【請求項１３】
該能動的ローラーは該キャリッジに結合されており、そして該受動的ローラーは、該キャリッジ上にスライド可能に配置され、該視認窓を通して延びるツールと契合するためスライド可能に動くよう適合された契合機構と結合されることを特徴とする請求項１２の該システム。
【請求項１４】
該サポートベースは、その上に形成され、該サポートベースの患者への固定を容易にするよう適合された複数の固定機構を有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１５】
該システムが少なくとも部分的にポリマー材料から形成されることを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１６】
ツールを組織内へガイド及び挿入する方法に於いて、該方法が
ガイドシステムを、該ガイドシステムが目標手術サイト上に位置付けられるように、患者の組織表面上に位置付ける過程と、
ツールを該ガイドシステムの視認窓を通るよう位置付ける過程と、
該視認窓内に位置付けられた該ツールと契合するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、
該ガイドシステムと該目標手術サイトの画像に基づき該ツールの軌跡を調整するため該ガイドシステムを駆動する過程と、そして
該ツールを組織内へ進めるために該ガイドシステム上のドライバー機構を駆動する過程と、を具備することを特徴とする該方法。
【請求項１７】
該ツールを位置付ける過程が更に、該ツールの遠位の部分を組織内へ貫入させる過程を備えることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項１８】
該ツールの軌跡を調整するため該ガイドシステムを駆動する過程が、該ガイドシステムのサポートベースに旋回可能に結合された少なくとも１つのアームを旋回させる過程を備えており、該少なくとも１つのアームがその上に設置され、それを通るよう延びる該視認窓を規定するキャリッジを有することを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項１９】
該ツールと契合する過程が該キャリッジ上に配置された契合機構を閉じた位置へスライド可能に動かす過程を有することを特徴とする請求項１８の該方法。
【請求項２０】
該ツールが契合位置で能動的ローラーと受動的ローラーの間に位置付けられ、該ツールを進めさせるドライバー機構を駆動する過程が該能動的ローラーを回転させる過程を備えることを特徴とする請求項１９の該方法。
【請求項２１】
該ガイドシステムと該目標手術サイトの画像がコンピュータトモグラフィーを使って見られることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２２】
該ガイドシステムとドライバー機構が遠隔式に駆動されることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２３】
該ガイドシステムが嵌合要素を使って該組織表面に固定されることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２４】
該組織が目標手術サイトであることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項１】
ガイド及び挿入システムに於いて、該システムが、
組織表面上に置かれるよう適合されたサポートベースと、
該サポートベース上に可動式に設置され、ツールを受けるためそれを通る視認窓を規定するキャリッジと、そして
該キャリッジに結合され、そして該視認窓を通り該サポートベースの下に位置付けられた組織内へツールをドライブするよう適合された、ドライバーと、を具備することを特徴とする該システム。
【請求項２】
該キャリッジが、該サポートベースに可動式に結合された第１及び第２サポートアームにより該サポートベースに可動式に設置されることを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項３】
更に、該第１サポートアーム上に形成され、該サポートベースに対し該第１サポートアームを動かすためにモーターに結合するよう適合された第１ドライブソケットと、該第２サポートアーム上に形成され、該サポートベースに対し該第２サポートアームを動かすためにモーターに結合するよう適合された第２ドライブソケットと、具備することを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項４】
該第１及び第２サポートアームが該サポートベースに回転可能に結合されることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項５】
該第１サポートアームが該第２サポートアームを実質的に横断して延びることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項６】
該第１及び第２サポートアームは各々が中に形成された開口部を有し、該キャリッジの部分が、該第１及び第２サポートアームの相互に対する運動が該サポートベースに対して該キャリッジを動かすために有効であるよう、該第１及び第２サポートアーム内の該開口部を通って延びることを特徴とする請求項２の該システム。
【請求項７】
各サポートアームが実質的に円弧状の形状を有しており、該第１及び第２サポートアームが、該開口部が該キャリッジの部分を受けるため重なり合うよう、相互に対し実質的に横断して延びることを特徴とする請求項６の該システム。
【請求項８】
該キャリッジがその上にスライド可能に配置され、該視認窓を通って延びるツールと契合するようスライド可能に動くよう適合された契合機構を有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項９】
該契合機構は、その中に形成され、該視認窓を通って延びるツールを座らせるよう適合されたカットアウトを有しており、該カットアウトは該ツールを予め決められた位置内へ促すよう構成されることを特徴とする請求項８の該システム。
【請求項１０】
更に、該キャリッジに回転可能に結合され、該キャリッジ内に形成されたトラック内で該契合機構をスライドさせるために回転するよう適合されたドライバーを具備することを特徴とする請求項８の該システム。
【請求項１１】
該ドライバーが該視認窓を通るようツールをドライブするために回転するよう適合された少なくとも１つのローラーを有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１２】
該少なくとも１つのローラーは、該ローラーを回転させるモーターと結合するよう適合
された能動的ローラーと、受動的ローラーと、を有しており、該能動的及び受動的ローラーは、その間に位置付けられ、該視認窓を通して延びるツールと契合するよう適合されていることを特徴とする請求項１１の該システム。
【請求項１３】
該能動的ローラーは該キャリッジに結合されており、そして該受動的ローラーは、該キャリッジ上にスライド可能に配置され、該視認窓を通して延びるツールと契合するためスライド可能に動くよう適合された契合機構と結合されることを特徴とする請求項１２の該システム。
【請求項１４】
該サポートベースは、その上に形成され、該サポートベースの患者への固定を容易にするよう適合された複数の固定機構を有することを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１５】
該システムが少なくとも部分的にポリマー材料から形成されることを特徴とする請求項１の該システム。
【請求項１６】
ツールを組織内へガイド及び挿入する方法に於いて、該方法が
ガイドシステムを、該ガイドシステムが目標手術サイト上に位置付けられるように、患者の組織表面上に位置付ける過程と、
ツールを該ガイドシステムの視認窓を通るよう位置付ける過程と、
該視認窓内に位置付けられた該ツールと契合するよう該ガイドシステムを駆動する過程と、
該ガイドシステムと該目標手術サイトの画像に基づき該ツールの軌跡を調整するため該ガイドシステムを駆動する過程と、そして
該ツールを組織内へ進めるために該ガイドシステム上のドライバー機構を駆動する過程と、を具備することを特徴とする該方法。
【請求項１７】
該ツールを位置付ける過程が更に、該ツールの遠位の部分を組織内へ貫入させる過程を備えることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項１８】
該ツールの軌跡を調整するため該ガイドシステムを駆動する過程が、該ガイドシステムのサポートベースに旋回可能に結合された少なくとも１つのアームを旋回させる過程を備えており、該少なくとも１つのアームがその上に設置され、それを通るよう延びる該視認窓を規定するキャリッジを有することを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項１９】
該ツールと契合する過程が該キャリッジ上に配置された契合機構を閉じた位置へスライド可能に動かす過程を有することを特徴とする請求項１８の該方法。
【請求項２０】
該ツールが契合位置で能動的ローラーと受動的ローラーの間に位置付けられ、該ツールを進めさせるドライバー機構を駆動する過程が該能動的ローラーを回転させる過程を備えることを特徴とする請求項１９の該方法。
【請求項２１】
該ガイドシステムと該目標手術サイトの画像がコンピュータトモグラフィーを使って見られることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２２】
該ガイドシステムとドライバー機構が遠隔式に駆動されることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２３】
該ガイドシステムが嵌合要素を使って該組織表面に固定されることを特徴とする請求項１６の該方法。
【請求項２４】
該組織が目標手術サイトであることを特徴とする請求項１６の該方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図８Ｇ】
【公表番号】特表２００８−５２８１９７（Ｐ２００８−５２８１９７Ａ）
【公表日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５３２５７（Ｐ２００７−５５３２５７）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００２９０８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８１４０９
【国際公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５０７２５３２４４）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００２９０８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０８１４０９
【国際公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５０７２５３２４４）
【Ｆターム（参考）】
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