(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体と、
組織を実質的に不動化するように組織を構造体に固定するために、第１の力を組織に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された組織の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された組織に第２の力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を備え、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された組織をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された組織に押し付けて、センサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすようにした
異常組織の検出のための組織特性化のための装置であって、
第１機構は、組織を吸引によって固定しかつ実質的に不動化するための吸引源であるか、または第１機構は組織を把持するための把持装置であり、
第２機構は、遠位方向および近位方向に摺動するように構成されかつセンサを近位端に含む少なくとも１つのピストンであり、
センサは、光学センサ、超音波センサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、および無放射ＲＦセンサから成る群から選択される、装置。
【請求項２】
ピストンはさらに、それが近位方向に摺動するときに横方向に振動して、組織に対して滑走掃引運動をもたらすように構成されるか、またはピストンは、近位方向に予め定められた距離だけ摺動するように構成されるか、またはピストンは、予め定められた力に達するまで近位方向に摺動するように構成されるか、または装置はさらに、第２の力を調整するためにばねを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
組織に対する近位端を画定する筐体と、
筐体内に配置され、信号解析器とセンサとの間の通信を提供し、それにより前記装置からプローブを形成するように構成された信号通信アーキテクチャと
を備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
皮膚の一部分を特性化するために体外で適用すること、
内腔壁の一部分を特性化するために身体開口部を介して身体管腔に体内挿入すること、
皮下組織の一部分を特性化するために身体開口部を介して身体管腔に体内挿入し、身体管腔を穿通すること、
内腔壁の一部分を特性化するために身体管腔に経皮挿入すること、
皮下組織の一部分を特性化するために身体管腔に経皮挿入し、次いで身体管腔を穿通すること、
皮下組織の一部分を特性化するため、低侵襲処置のために体内挿入すること、
切開手術中に皮下組織の一部分に適用すること、
エキソビボ組織の一部分に適用すること、
生検標本に適用すること、および
非生体起源の組織に適用すること
から成る群から選択された用途向けに構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
装置が信号解析器をさらに備え、筐体内に配置された信号通信アーキテクチャが信号解析器と１つのセンサ又は少なくとも１つのピストンセンサとの間の通信を提供するように構成されており、それにより組織特性化のためのシステムを提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
組織を実質的に不動化するように組織を構造体に固定するために、組織に第１の力を加えるステップと、
センサを不動化された組織の外面に対して押圧し、それによって不動化された組織に第２の力を加えるステップであって、第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された組織をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された組織に押し付け、こうしてセンサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすようにしたステップと、
センサにより組織を特性化するステップと
を含む、異常組織の検出のための組織特性化のための方法であって、
組織がエキソビボにあり、
第１の力は、組織を吸引によって固定しかつ実質的に不動化するための吸引源によって、または組織を把持するための把持装置から与えられ、
第２の力は、遠位方向および近位方向に摺動するように構成されかつセンサを近位端に含む少なくとも１つのピストンによって与えられ、
センサは、光学センサ、超音波センサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、および無放射ＲＦセンサから成る群から選択される、方法。
【請求項７】
構造体と、
組織を実質的に不動化するように組織を構造体に固定するために、第１の力を組織に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された組織の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された組織に第２の力を加えるように構成された、構造体に随伴する第２機構と
を含む異常組織の検出のための組織特性化のための装置
を提供するステップと、
前記装置を用いて前記固定を行うステップと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
組織に対する近位端を画定する筐体と、
筐体内に配置された組織特性化のための装置であって、
構造体と、
組織を実質的に不動化するように組織を構造体に固定するために、第１の力を組織に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された組織の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された組織に第２の力を加えるように構成された、構造体に随伴する第２機構と
を含み、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された組織をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された組織に押し付け、こうしてセンサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすようにした
装置と、
筐体内に配置され、信号解析器とセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を含むプローブと、
信号解析器と
を備え、
第１機構は、組織を吸引によって固定しかつ実質的に不動化するための吸引源であるか、または第１機構は組織を把持するための把持装置であり、
第２機構は、遠位方向および近位方向に摺動するように構成されかつセンサを近位端に含む少なくとも１つのピストンであり、
センサは、光学センサ、超音波センサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、および無放射ＲＦセンサから成る群から選択される、異常組織を検出するための組織特性化システム。
【請求項９】
前記構造体は、円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有し、
前記第１機構は、組織を構造体に固定するために、軸線に沿って１方向に、剛性表面に対して鋭角αで前記第１の力を組織に加えるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのピストンセンサは、同一タイプの少なくとも２つのピストンセンサを含むか、または少なくとも１つのピストンセンサは、異なるタイプの少なくとも２つのピストンセンサを含むか、または装置は直線状断面の剛性表面に配設された少なくとも１つの他のセンサをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
組織に対する近位端を画定する筐体と、
請求項９に記載の装置と
を備えた異常組織の検出のための組織特性化プローブであって、前記プローブが、筐体内に配置されかつ信号解析器と少なくとも１つのピストンセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャをさらに含む、プローブ。
【請求項１２】
プローブが、円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物を含み、
第１機構が、構造物に随伴しかつ組織を実質的に不動化するように組織を構造物に固定するために、軸線に沿って１方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を組織に加えるように構成され、
第２機構が、不動化された組織の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された組織に反力を加えるように構成され、
力の少なくとも１成分が、不動化された組織を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつピストンセンサを不動化された組織に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすように構成され、
信号通信アーキテクチャが、信号解析器と少なくとも１つのピストンセンサとの間の通信を提供するように構成されている、請求項８に記載の異常組織を検出するための組織特性化システム。
【請求項１３】
円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物と、
組織を実質的に不動化するように組織を構造物に固定するために、軸線に沿って第２方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を組織に加えるように構成された、構造物に随伴する第１機構と、
不動化された組織の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された組織に反力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を備え、
力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された組織を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつ少なくとも１つのピストンセンサを不動化された組織に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすようにした
組織特性化のための装置を提供するステップと、
組織を構造物に固定し、こうして組織を実質的に不動化するステップと、
少なくとも１つのピストンセンサを不動化された組織の外面に押圧し、それによって不動化された組織に反力を加えるステップであって、力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された組織を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつ少なくとも１つのピストンセンサを不動化された組織に押し付け、こうして少なくとも１つのピストンセンサと不動化された組織との間に有効な接触をもたらすようにし、これにより少なくとも１つのピストンセンサを使用した特性化のために組織を状態調節するステップと、
を含み、
第１の力は、組織を吸引によって固定しかつ実質的に不動化するための吸引源によって、または組織を把持するための把持装置から与えられ、前記ピストンセンサは、ピストンの近位端内に位置され、ピストンは、遠位方向および近位方向に摺動するように構成されており、前記ピストンセンサは、無放射ＲＦセンサである、異常組織の検出のための、エキソビボ組織の組織特性化のための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は局所的組織特性化に関し、さらに詳しくは、有効なセンサ対組織接触を持つ組織特性化プローブに関する。該プローブはさらに、三次元情報を提供するように適応される。
【背景技術】
【０００２】
多数の技術およびセンサが今日、例えば癌または前癌組織などの異常組織の存在を決定する組織特性化のために利用可能である。これらは、身体管腔内に挿入するように、または低侵襲手術で使用するように適応された、手持ち式プローブまたは小型プローブに組み込むことができる。異なる組織特性化センサの動作原理は異なるが、センサと組織との間の有効な接触は、信頼できる結果のためにしばしば必要不可欠である。例えば、超音波センサと組織との間に気泡が存在すると、超音波測定が妨害される。同様に、液層は光学分光センサと干渉し得る。
【０００３】
医療機器を組織に係合するために吸引を使用することは公知である。例えば、開示内容を参照によって本書に援用する、「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  ｏｆ  Ｔｉｓｓｕｅ」と称するＢｏｒｓｔの米国特許第５９２７２８４号は、心臓組織の局所的領域を一時的に不動化して、拍動する心臓のポンプ機能の著しい低下が無く、その領域の冠血管の外科処置を可能にすることを記載している。心臓組織の局所的領域は、心臓のその領域の低侵襲手術または顕微手術を可能にするのに充分な程度に不動化される。不動化を達成するために、吸引装置が使用される。吸引装置は負圧源に結合される。吸引装置は１表面に一連の吸引ポートを有する。該装置を介する吸引は、ポートにおける吸引を維持させる。該装置は、心臓の表面と一致するように形作られる。したがって、装置が心臓の表面に配置され、吸引が行なわれると、ポートを介しての吸引は心臓の表面を係合させる。吸引装置はさらに、手術台または胸骨もしくは肋骨リトラクタなどの静止物体に固定または不動化される。こうして、吸引が維持される間、吸引装置付近の心臓の局所的領域は一時的に、静止物体に対して固定または不動化される。このやり方で、たとえ心臓自体が依然として拍動していても、バイパス移植を実施することができるように冠動脈を不動化することができる。加えて、吸引装置は従来の開胸環境または低侵襲内視鏡環境のどちらでも使用することができる。
【０００４】
開示内容を参照によって本書に援用する、「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｏｓｉｎｇ  ａ  Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｏ  Ｆｉｘ  ｔｈｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｓｕｒｇｅｒｙ」と称するＢｅｎｅｔｔｉらの米国特許第５７２７５６９号もまた、外科的処置をより容易に実施することができるように、拍動する心臓の表面の一部分の位置を固定するために、外科用器具を介して加えられる負（吸引）圧または真空を使用する装置および技術を教示している。外科用器具を介して掛けられる吸引によって心臓の一部分が適位置に固定されるように、装置は心臓の外面の幾つかの箇所に負圧を加える。各装置は組織の位置を固定するので、かつ器具は手術が実施される心臓の特定の部分から一定距離に維持されるので、他の外科用器具または装置をその部位で有利に使用することができるように、装置は支持体またはプラットフォームとして役立つこともできる。特定の好適な実施形態では、記載した装置は、追加の外科用器具の使用を容易化するように構造化されるので、負圧装置を配置することにより、外科医が手術中に他の器具を有利に操作することが可能になる。負圧は、心臓組織と接触する器具の略平面状表面に配置することができる複数のポートを介して加えることが好ましい。
【０００５】
さらに、開示内容を参照によって本書に援用する、「Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｖａｃｕｕｍ  ｆｏｒ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ」と称するＷｅｎｄｌａｎｄｔの米国特許第６７２８５６５号は、センサを組織表面に取り付けるために、真空源を随伴する診断用カテーテルを使用することを記載している。該方法は、センサ付きカテーテルの遠端を患者の体内に挿入し、カテーテルを介して吸引を施し、組織をセンサの予め定められた検知位置内に引き込み、かつセンサにより組織を解析することを含む。単数または複数のセンサと解析対象組織との間の接触を維持するのに必要な量の力だけを使用するように、真空度を調整することができる。
【０００６】
開示内容を参照によって本書に援用する、「Ｖａｃｕｕｍ  Ａｃｔｕａｔｅｄ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｒｅｔｒａｃｔｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と称するＣｌａｒｋの米国特許第６０９００４１号は、吸引を使用して身体組織または器官をリトラクトするための外科用リトラクタを記載している。該外科用リトラクタは身体組織とシール係合するように適応された端部片を含み、該端部片は少なくとも１つの吸引ポートを有し、該少なくとも１つの吸引ポートは少なくとも１つの真空管路に作動可能に連結される。少なくとも１つの吸引ポートに供給される吸引は、真空制御ユニットによって制御することができる。リトラクタは、意図する用途またはリトラクトされる組織に応じて、様々な形状およびサイズを提供することができる。真空作動リトラクタを作製する方法が、身体組織を自動的にリトラクトするための方法と共に開示されている。
【０００７】
Ｒａｎｕｃｃｉらの米国特許第６６９５７８２は、装置本体に結合することのできる横長のプローブを備えた超音波組織切除装置であって、超音波エネルギー源および音導体を含む装置、ならびに血管における血管閉塞を除去するための該装置およびプローブの使用方法を教示している。結合アセンブリは、細長いプローブをカテーテルガイドワイヤなどの小断面管腔と一体化させることを可能にする。閉塞の破壊および除去を増強するために、プローブは音響および／または吸引シースを共に使用することができる。導音ホーンを含む装置のホーンアセンブリは、プローブ用のエネルギー調整器として機能し、血管内でのその屈曲または制動によってプローブキャビテーションエネルギーの損失を防ぐ。
【０００８】
開示内容を参照によって本書に援用する、「Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｏｍｅ  ｗｉｔｈ  Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  Ｒｉｍ  ａｎｄ  Ｒｉｍ  Ｃｕｓｈｉｏｎ」と称するＫｈｏｕｒｉの米国特許第６５００１１２号は、例えば乳房の手術後に軟組織を拡張するため、または奇形を矯正するために、組織の伸張に真空を使用することを記載している。それは、リムを患者の皮膚表面で支持するためにリムクッションをドームのリムの下に置き、圧力差に耐えることができる略剛性ドームを利用する。リムは、付随する力をより大きい表面に分散して組織の損傷を防止するために、ドームより一般的に幅が広いことがある。粘着性ソールがリムクッションの下にあり、リムクッションを患者の皮膚にシールし、それによってドーム内の真空を保持する。粘着性ソールは任意の接着剤であってよく、リムクッション自体に適切な材料を使用することにより達成され得る。本書に記載する他の参考文献とは異なり、米国特許第６５００１１２号では、真空は、別の器具を取り付けるための手段としてではなく、むしろ、その治療効果のために、すなわち組織を伸張して、軟組織を拡張するため、または奇形を矯正するために使用される。
【０００９】
上述した装置は全て組織との係合に関係しているが、それらは、信頼できる結果のためにしばしば必要不可欠である、センサと組織自体との間の有効な接触を提供するものではない。例えば超音波ツールと組織との間に気泡が存在すると、超音波測定を妨害する。同様に、液層は光学分光法を妨害することがある。したがって、組織特性化センサと組織との間の空気、液体、および異物を含まない有効な接触を確実にするための装置および方法が必要である。
【発明の概要】
【００１０】
有効なセンサ対物質接触のために設計された、物質特性化のための装置を提供する。該装置は、少なくとも１つのセンサが配設された剛性表面を有する要素と、軟質の物質を剛性表面に対して伸張させ、または伸張させて押圧し、こうして物質と少なくとも１つのセンサとの間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を軟質の柔軟な物質に加えさせる機構とを含む。その結果、検知の精度が改善される。別の実施形態では、例えば小規模コンピュータ断層撮影によって物質に関する三次元情報を提供するために、湾曲した要素に沿って配設された複数のセンサが使用される。代替的に、装置は構造体と、物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、物質に第１の力を加えるように構成された第１機構と、不動化された物質の外面に少なくとも１つのセンサを押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるように構成された第２機構とを備え、第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのセンサに対して押し付け、かつ少なくとも１つのセンサを不動化された物質に対して押し付け、少なくとも１つのセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらす。物質は、エキソビボもしくはインサイチュの組織、または生検標本であってよい。代替的に、それは、ヒドロゲルまたはエラストマなどの別の軟質の柔軟な物質であってよい。
【００１１】
本発明の態様では、
物質と接触するように構成された直線状断面の剛性表面を画定する要素と、
剛性表面と物理的に接触する少なくとも１つのセンサと、
物質を剛性表面に対して伸張させ、こうして物質と剛性表面との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を物質に加えるように適応された機構と
を備えた装置を提供する。
【００１２】
加えて、伸張させることは、伸張させて押圧することをさらに含む。
【００１３】
加えて、鋭角は３０度から６０度の間である。
【００１４】
加えて、有効な接触が少なくとも９５％の接触レベルである。
【００１５】
加えて、有効な接触が少なくとも９９％の接触レベルである。
【００１６】
加えて、有効な接触が少なくとも９９．５％の接触レベルである。
【００１７】
加えて、有効な接触が少なくとも９９．８％の接触レベルである。
【００１８】
加えて、少なくとも１つのセンサの各々が波長λの放射センサであり、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、ｔ１＜λ／３となるようにする。
【００１９】
加えて、少なくとも１つのセンサの各々が波長λの放射センサであり、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、ｔ１＜λ／１０となるようにする。
【００２０】
加えて、少なくとも１つのセンサの各々が波長λの放射センサであり、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、ｔ１＜λ／１００となるようにする。
【００２１】
代替的に、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、５００オングストローム未満である。
【００２２】
加えて、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、５０オングストローム未満である。
【００２３】
加えて、物質の最も外側の表面と少なくとも１つのセンサの各々との間の平均距離ｔ１は、５オングストローム未満である。
【００２４】
加えて、少なくとも１つのセンサは、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、および超音波センサから成る群から選択された放射センサである。
【００２５】
代替的に、少なくとも１つのセンサは、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、無放射ＲＦセンサ、および機械的センサから成る群から選択される。
【００２６】
加えて、装置は複数のセンサを備える。
【００２７】
加えて、少なくとも１つのセンサは少なくとも２つの異なるタイプのセンサを含む。
【００２８】
加えて、少なくとも１つのセンサは、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、超音波センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、機械的センサ、および無放射ＲＦセンサから成る群から選択された少なくとも２つの異なるタイプのセンサを含む。
【００２９】
加えて、要素は三次元情報を得るために湾曲を画定し、さらに、複数のセンサは湾曲に沿って配設された少なくとも２つのセンサを含み、各々が視野角を画定し、少なくとも２つのセンサは三次元情報を得るためにそれらの視野角の一部分を共有する。
【００３０】
加えて、複数のセンサは、少なくとも２対のセンサとして配設された少なくとも４つのセンサを含み、各対が略同一センサであり、少なくとも２つのモダリティによって三次元情報を提供するために、各対が異なるタイプのセンサを表わす。
【００３１】
加えて、三次元情報は小規模コンピュータ断層撮影を含む。
【００３２】
加えて、機構は吸引である。
【００３３】
代替的に、機構はピンセット状である。
【００３４】
代替的に、機構は物質に物理的圧力を加える。
【００３５】
本発明の別の態様では、
物質に対して近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
プローブの近端にあって、物質と接触するように構成された直線状断面の剛性表面を画定する要素と、
剛性表面と物理的に接触する少なくとも１つのセンサと、
物質を剛性表面に対して伸張させ、こうして物質と剛性表面との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を物質に加えるように適応された機構と
を含む装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも１つのセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を備えた物質特性化プローブを提供する。
【００３６】
加えて、吸引を提供するポンプが筐体内に配設される。
【００３７】
加えて、吸引は、筐体内に配設されかつ外部真空源と連通するチャネルによって提供される。
【００３８】
加えて、チャネルはさらに物質流体を排出するように働く。
【００３９】
加えて、プローブはさらに少なくとも１つの制御スイッチを含む。
【００４０】
加えて、プローブはさらに少なくとも１つのインジケータを含む。
【００４１】
加えて、プローブは、
皮膚の一部分を特性化するために体外で適用すること、
内腔壁の一部分を特性化するために身体開口部を介して身体管腔に体内挿入すること、
皮下組織の一部分を特性化するために身体開口部を介して身体管腔に体内挿入し、身体管腔を穿通すること、
内腔壁の一部分を特性化するために身体管腔に経皮挿入すること、
皮下組織の一部分を特性化するために身体管腔に経皮挿入し、次いで身体管腔を穿通すること、
皮下組織の一部分を特性化するため、低侵襲処置のために体内挿入すること、
切開手術中に皮下組織の一部分に適用すること、
エキソビボ組織の一部分に適用すること、
生検標本に適用すること、および
非生体起源の物質に適用すること
から成る群から選択された用途向けに構成される。
【００４２】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
筐体の近端にあって、物質と接触するように構成された直線状断面の剛性表面を画定する要素と、
剛性表面と物理的に接触する少なくとも１つのセンサと、
物質を剛性表面に対して伸張させ、こうして物質と剛性表面との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を物質に加えるための機構と
を含む装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも１つのセンサとの間の通信を提供するために構成された信号通信アーキテクチャと
を含むプローブと、
信号解析器と
を備えた物質特性化システムを提供する。
【００４３】
加えて、システムは信号発生器を含む。
【００４４】
加えて、システムは制御および処理ユニットを含む。
【００４５】
本発明のさらに別の態様では、
物質と接触するように構成された、直線状断面の剛性表面を画定する要素と、
剛性表面と物理的に接触する少なくとも１つのセンサと、
物質を剛性表面に対して伸張させ、こうして物質と剛性表面との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を物質に加えるように適応された機構と
を備えた物質特性化装置を提供するステップと、
物質を剛性表面に対して伸張させ、こうして物質と剛性表面との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を物質に加えるステップと、
少なくとも１つのセンサにより物質を特性化するステップと
を含む物質特性化方法を提供する。
【００４６】
加えて、物質は組織の一部分である。
【００４７】
加えて、組織の一部分は、皮膚の一部分、内腔壁の一部分、および皮下組織の一部分から選択される。
【００４８】
加えて、物質はインサイチュでの組織の一部分である。
【００４９】
代替的に、物質はエキソビボでの組織の一部分である。
【００５０】
代替的に、物質は生検標本である。
【００５１】
代替的に、物質はゲル、ヒドロゲル、およびエラストマから成る群から選択される。
【００５２】
本発明のさらに別の態様では、
８ｃｍ未満の有効直径を有し、第１方向に湾曲を持つ表面を画定する要素と、
湾曲に沿って配設され、各々が物質の体積への視野角を画定し、体積の三次元情報を得るためにそれらの視野角の一部分を共有する少なくとも２つのセンサと
を備えた装置を提供する。
【００５３】
加えて、湾曲を持つ表面が約６ｃｍ未満の直径を有する。
【００５４】
加えて、湾曲を持つ表面が約４ｃｍ未満の直径を有する。
【００５５】
加えて、湾曲を持つ表面が約２ｃｍ未満の直径を有する。
【００５６】
加えて、湾曲を持つ表面が約１ｃｍ未満の相当直径を有する。
【００５７】
加えて、湾曲を持つ表面が約０．８ｃｍ未満の相当直径を有する。
【００５８】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
第１方向に湾曲を持つ表面を画定し、８ｃｍ未満の有効直径を有する要素と、
湾曲に沿って配設され、各々が物質の体積への視野角を画定し、体積の三次元情報を得るためにそれらの視野角の一部分を共有する少なくとも２つのセンサと
を含む装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも２つのセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を備えた物質特性化プローブを提供する。
【００５９】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された、物質特性化のための装置であって、
第１方向に湾曲を持つ表面を画定し、８ｃｍ未満の有効直径を有する要素と、
湾曲に沿って配設され、各々が物質の体積への視野角を画定し、体積の三次元情報を得るためにそれらの視野角の一部分を共有する少なくとも２つのセンサと
を含む装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも２つのセンサのうちの少なくとも１つとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を含むプローブと、
信号解析器と
を備えた物質特性化システムを提供する。
【００６０】
本発明のさらに別の態様では、
第１方向に湾曲を持つ表面を画定し、８ｃｍ未満の直径を有する要素を提供するステップと、
各々が物質の体積測定領域への視野角を画定し、それらの視野角の一部分を共有する少なくとも２つのセンサを湾曲上に配設するステップと、
少なくとも２つのセンサにより測定を実施するステップと、
測定値を解析して物質の体積測定領域の三次元情報を得るステップと
を含む、物質の体積測定領域の三次元情報を得るための物質特性化方法を提供する。
【００６１】
本発明のさらに別の態様では、
第１方向に湾曲を持つ表面を画定し、８ｃｍ未満の直径を有する要素を提供するステップと、
各センサが物質の体積測定領域への視野角を画定し、各対が略同一のセンサであり、少なくとも２つのモダリティによって三次元情報を提供するために各対が異なるタイプのセンサを表わす、少なくとも２対のセンサを湾曲に沿って配設するステップと、
少なくとも２対のセンサにより測定を実施するステップと、
測定値を解析して、少なくとも２つのモダリティによって物質の体積測定領域の三次元情報を得るステップと
を含む、物質の体積測定領域の三次元情報を得るための物質特性化方法を提供する。
【００６２】
本発明のさらに別の態様では、
円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造物に固定するために、軸線に沿って１方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を物質に加えるように構成された、構造物に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された物質に反力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を備え、
力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつ少なくとも１つのピストンセンサを不動化された物質に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
物質特性化のための装置を提供する。
【００６３】
加えて、ピストンセンサは、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、超音波センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、無放射ＲＦセンサ、および機械的センサから成る群から選択される。
【００６４】
加えて、少なくとも１つのピストンセンサは、同一タイプの少なくとも２つのピストンセンサを含む。
【００６５】
加えて、少なくとも１つのピストンセンサは、異なるタイプの少なくとも２つのピストンセンサを含む。
【００６６】
加えて、装置は、直線状断面の剛性表面に配設された少なくとも１つの他のセンサを含む。
【００６７】
加えて、少なくとも１つの他のセンサは、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、超音波センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、無放射ＲＦセンサ、および機械的センサから成る群から選択される。
【００６８】
加えて、装置は、直線状断面の剛性表面に配設された少なくとも２つの他のセンサを含む。
【００６９】
加えて、少なくとも２つの他のセンサが湾曲に沿って配設され、各々の他のセンサが視野角を画定し、少なくとも２つの他のセンサが、三次元情報を得るためにそれらの視野角の一部分を共有する。
【００７０】
加えて、少なくとも１つの他のセンサは、少なくとも２対の他のセンサとして配設された少なくとも４つの他のセンサを含み、各対は略同一の他のセンサであり、各対は少なくとも２つのモダリティによって三次元情報を提供するために異なるタイプの他のセンサを表わす。
【００７１】
加えて、第１機構は、物質を吸引によって固定しかつ実質的に不動化するための吸引源である。
【００７２】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に位置された物質特性化のための装置であって、
円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造物に固定するために、軸線に沿って１方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を物質に加えるように構成された、構造物に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された物質に反力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を含み、
力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつ少なくとも１つのピストンセンサを不動化された物質に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも１つのピストンセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を備えた物質特性化プローブを提供する。
【００７３】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造物に固定するために、軸線に沿って１方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を物質に加えるように構成された、構造物に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された物質に反力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を含み、
力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつピストンセンサを不動化された物質に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
装置と、
筐体内に配置され、信号解析器と少なくとも１つのピストンセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を含むプローブと、
信号解析器と
を備えた物質特性化システムを提供する。
【００７４】
本発明のさらに別の態様では、
円錐台として構成された剛性表面から形成され、直径を画定する第１断面形状を有し、かつ軸線を画定する第２断面形状を有する構造物と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造物に固定するために、軸線に沿って第２方向に、剛性表面に対して鋭角αで力を物質に加えるように構成された、構造物に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対して少なくとも１つのピストンセンサを押圧し、それによって不動化された物質に反力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を備え、
力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつピストンセンサを不動化された物質に押し付けて、少なくとも１つのピストンセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
物質特性化のための装置を提供するステップと、
物質を構造物に固定し、こうして物質を実質的に不動化するステップと、
少なくとも１つのピストンセンサを不動化された物質の外面に押圧し、それによって不動化された物質に反力を加えるステップであって、力の少なくとも１成分が反力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのピストンセンサに押し付け、かつ少なくとも１つのピストンセンサを不動化された物質に押し付け、こうして少なくとも１つのピストンセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにしたステップと、
少なくとも１つのピストンセンサにより物質を特性化するステップと
を含む、物質特性化のための方法を提供する。
【００７５】
本発明のさらに別の態様では、
構造体と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、第１の力を物質に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるように構成された、構造物に随伴する第２機構と
を備え、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付けて、センサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
物質特性化のための装置を提供する。
【００７６】
加えて、第１機構は物質を把持するための把持装置である。
【００７７】
加えて、第２機構は、遠位方向および近位方向に摺動し、センサを近端に含むピストンである。
【００７８】
加えて、ピストンはさらに、それが近位方向に摺動するときに横方向に振動して、物質に対して滑走掃引運動をもたらすように構成される。
【００７９】
加えて、ピストンは、近位方向に予め定められた距離だけ摺動するように構成される。
【００８０】
加えて、ピストンは、予め定められた力に達するまで近位方向に摺動するように構成される。
【００８１】
加えて、装置はさらに、第２の力を調整するためにばねを含む。
【００８２】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
構造体と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、第１の力を物質に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面にセンサを押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるように構成された、構造体に随伴する第２機構と
を含み、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付け、こうしてセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
装置と、
筐体内に配置され、信号解析器とセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を備えた、物質特性化のためのプローブを提供する。
【００８３】
本発明のさらに別の態様では、
物質に対する近端を画定する筐体と、
筐体内に配置された物質特性化のための装置であって、
構造体と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、第１の力を物質に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるように構成された、構造体に随伴する第２機構と
を含み、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付け、こうしてセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
装置と、
筐体内に配置され、信号解析器とセンサとの間の通信を提供するように構成された信号通信アーキテクチャと
を含むプローブと、
信号解析器と
を備えた、物質特性化のためのシステムを提供する。
【００８４】
本発明のさらに別の態様では、
構造体と、
物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、第１の力を物質に加えるように構成された、構造体に随伴する第１機構と、
不動化された物質の外面に対してセンサを押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるように構成された、構造体に随伴する第２機構と
を含む物質特性化のための装置であって、
第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付け、こうしてセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにした
装置を提供するステップと、
物質を構造体に固定し、こうして物質を実質的に不動化するステップと、
センサを不動化された物質の外面に対して押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるステップであって、第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付け、こうしてセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにしたステップと、
センサにより物質を特性化するステップと
を含む、物質特性化のための方法を提供する。
【００８５】
本発明のさらに別の態様では、
物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、物質に第１の力を加えるステップと、
センサを不動化された物質の外面に対して押圧し、それによって不動化された物質に第２の力を加えるステップであって、第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１成分に対して逆向きであり、不動化された物質をセンサに押し付け、かつセンサを不動化された物質に押し付け、こうしてセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらすようにしたステップと、
センサにより物質を特性化するステップと
を含む、物質特性化のための方法を提供する。
【００８６】
別途定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書中に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、好適な方法および材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
本明細書では本発明を単に例示し図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の好ましい実施態様を例示考察することだけを目的としており、本発明の原理や概念の側面の最も有用でかつ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示していることを強調するものである。この点について、本発明を基本的に理解するのに必要である以上に詳細に本発明の構造の詳細は示さないが、図面について行う説明によって本発明のいくつもの形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
【図１Ａ−Ｇ】図１Ａ−Ｇは、本発明の一部の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触のための装置の縦断面図を概略的に示す。
【図１Ｈ】図１Ｈは、本発明の一部の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触のための装置の縦断面図を概略的に示す。
【図１Ｉ−Ｎ】図１Ｉは、本発明の一部の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触のための装置の縦断面図を概略的に示す。図１Ｊ〜Ｍは、本発明の理解による組織と装置との間の潜在的な接触不良の状態を、縦断面図または平面図で概略的に示す。図１Ｎは、本発明の実施形態に係る組織と装置との間の有効な接触を縦断面図で概略的に示す。
【図１Ｏ−Ｖ】図１Ｏ−Ｖは、本発明の一部の実施形態に係る装置の様々な横断面および縦断面を概略的に示す。
【図２Ａ−Ｂ】図２Ａ−Ｂは、本発明に従って構成された組織特性化のためのプローブを縦断面図および斜視図で概略的に示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明に従って構成された組織特性化のためのプローブを縦断面図および斜視図で概略的に示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明に従って構成された組織特性化のためのプローブを縦断面図および斜視図で概略的に示す。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明に従って構成された組織特性化のためのプローブを縦断面図および斜視図で概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の一部の実施形態に係る組織特性化のためのシステムを概略的に示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一部の実施形態に従って構成された装置におけるセンサの第１配列を概略的に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の一部の実施形態に従って構成された装置におけるセンサの第１配列を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態に係る組織特性化の方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明のさらなる実施形態に係る、三次元情報を提供するための装置におけるセンサの配列を概略的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明のさらなる実施形態に係る、三次元情報を提供するための装置におけるセンサの配列を概略的に示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明のさらなる実施形態に係る、三次元情報を提供するための装置におけるセンサの配列を概略的に示す。
【図６Ｄ−Ｆ】図６Ｄ−Ｆは、本発明のさらなる実施形態に係る、三次元情報を提供するための装置におけるセンサの配列を概略的に示す。
【図６Ｇ−Ｎ】図６Ｇ−Ｎは、本発明のさらなる実施形態に係る、三次元情報を提供するための要素を概略的に示す。
【図６Ｏ】図６Ｏは、本発明の一部の実施形態に係る、小規模コンピュータ断層撮影による三次元の組織特性化の方法を示すフローチャートである。
【図７】図７Ａは、本発明の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触を形成するための装置の側面断面図である。図７Ｂは、本発明に係る組織とセンサとの境界面における力を概略的に示す略図である。図７Ｃは、本発明の実施形態に係る有効なセンサ対組織接触を形成するための図７Ａ−Ｂの装置の縦断面を概略的に示す。
【図８】図８Ａ−Ｃは、本発明の実施形態に係る有効なセンサ対組織接触を形成するための装置の動作の３つのステップ中における、該装置の近端を概略的に示す。
【図９】図９Ａ−Ｃは、本発明の実施形態に係る装置の第１機構の側面および側面断面図である。
【図１０】図１０Ａ−Ｄは、本発明の別の実施形態に係る第１機構の側面および上面断面図である。
【図１１】図１１Ａ−Ｂは、本発明の実施形態に係る装置の動作の２つのステップ中に有効なセンサ対組織接触を形成するための第２機構の側面断面図である。
【図１２】図１２Ａ―Ｂは、本発明のさらなる実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触を形成するための第２機構を示す、組織特性化のための装置の第２部分の側面断面図である。
【図１３Ａ−Ｂ】図１３Ａ−Ｂは、本発明の代替的実施形態に係る、ピストンの行程を制御するための手段を概略的に示す。
【図１３Ｃ−Ｄ】図１３Ｃ−Ｄは、本発明の代替的実施形態に係る、ピストンの行程を制御するための手段を概略的に示す。
【図１４】図１４Ａ−Ｄは、本発明の一部の実施形態に係るセンサの近端の座標系および様々な形状を概略的に示す。
【図１５】図１５Ａ−Ｄは、本発明の実施形態に係る組織特性化のための装置のプロトタイプを概略的に示す。
【図１６】図１６Ａ−Ｄは、本発明の別の実施形態に係る組織特性化のための装置のプロトタイプを概略的に示す。
【図１７Ａ−Ｂ】図１７Ａ−Ｂは、本発明の装置に使用するためのセンサの様々な実施形態を概略的に示す。
【図１７Ｃ−Ｅ】図１７Ｃ−Ｅは、本発明の装置に使用するためのセンサの様々な実施形態を概略的に示す。
【図１８】図１８Ａ−Ｃは、本発明の別の実施形態に係る有効な接触のための装置の動作の３つのステップ中の装置の別の構成を概略的に示す。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態に係る組織特性化のためのシステムを概略的に示す。
【図２０】図２０Ａ−Ｃは、本発明の別の実施形態に係る有効な接触のための装置の別の構成を概略的に示す。
【図２１】図２１Ａ−Ｂは、本発明の実施形態に係る幾つかのタイプのセンサを持つ装置の構成を概略的に示す。
【図２２】図２２は、本発明の一部の実施形態に係る第１センサ構造物を概略的に示す。
【図２３】図２３は、本発明の一部の実施形態に係る第２センサ構造物を概略的に示す。
【図２４】図２４Ａ−Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る光学センサ構造物を概略的に示す。
【図２５】図２５Ａ−２５Ｄは、本発明の実施形態に係る内視鏡プローブ４００を概略的に示す。
【図２６Ａ】図２６Ａは、本発明の実施形態に係るプローブを検査ステーションにおける体外プローブとして概略的に示す。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、本発明の実施形態に係るプローブを検査ステーションにおける体外プローブとして概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
有効なセンサ対物質接触のために設計された物質特性化のための装置は、少なくとも１つのセンサが配設された剛性表面を有する要素と、軟質の物質を剛性表面に対して伸張させ、または伸張させて押し付け、こうして物質と少なくとも１つのセンサとの間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面に対して鋭角を成す力を軟質の柔軟な物質に加えさせるための機構とを含む。その結果、検知の精度が改善される。別の実施形態では、例えば小規模コンピュータ断層撮影によって物質に関する三次元情報を提供するために、湾曲した要素に沿って配設された複数のセンサが使用される。代替的に、装置は、構造体と、物質を実質的に不動化するように物質を構造体に固定するために、物質に第１の力を加えるように構成された第１機構と、少なくとも１つのセンサを不動化された物質の外面に対して押圧し、それによって第２の力を不動化された物質に加えるように構成された第２機構とを含み、第１の力の少なくとも１成分が第２の力の少なくとも１部分に対して逆向きであり、不動化された物質を少なくとも１つのセンサに押し当て、かつ少なくとも１つのセンサを不動化された物質に押し付けて、少なくとも１つのセンサと不動化された物質との間に有効な接触をもたらす。物質は、エキソビボもしくはインサイチュの組織、または生検標本であってよい。代替的に、それはヒドロゲルまたはエラストマなどの別の軟質の柔軟な物質であってよい。
【００８９】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明において示される構造物の細部および構成要素の配置、または、図面において例示される構造物の細部および構成要素の配置に限定されないことを理解しなければならない。本発明は他の実施形態が可能であり、または、様々な方法で実施および実行されることができる。また、本明細書中で用いられる表現法および用語法は記述のためであって、限定であると見なしてはならないことを理解しなければならない。
【００９０】
本発明の一部の実施形態に係る組織特性化のための装置の原理および作用が、図面および付随する説明を参照してより十分に理解することができる。
【００９１】
ここで、図面を参照すると、図１Ａ〜Ｈは、本発明の一部の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触のための装置１０の縦断面を概略的に示す。
【００９２】
したがって、装置１０はその近端２９に、組織４４と接触するように構成された要素２０を含む。図１Ａ〜１Ｅおよび１Ｇに示すように、要素２０は底面２６を有する円錐体として実質的に構成することができる。
【００９３】
しかし、図１Ｆに示すように、他の形状を同様に使用することができる。これらの一部について、図１Ｏ〜１Ｖに関連して下述する。
【００９４】
好ましくは、組織４４は、一般的に圧力下で撓曲する筋肉、皮膚、脂肪、内部器官、内部境界面、および類似物などの軟質組織である。
【００９５】
組織特性化はインサイチュの組織、エキソビボの組織、または生検標本に対して行なうことができることを理解されたい。
【００９６】
本発明では、インサイチュの組織とは、所定の位置にある組織、すなわち身体に結合されている組織を指す。
【００９７】
さらに、本発明では、エキソビボの組織とは、例えば手術中に取り除かれた組織を指す。
【００９８】
さらに本発明では、生検標本とは、さらなる処置、例えば手術が必要であるかどうかを決定するために、取り除かれた組織の小部分を指す。
【００９９】
そういうものとして、生検標本は、腫瘍が悪性であるかどうかを決定するために取り除かれる腫瘍の小部分に関係するかもしれず、エキソビボの組織は、例えば、悪性病変が体内に残らないように、悪性部分が全て健康な組織のきれいな辺縁によって包囲されているかどうかを評価するために、外科手術中に取り除かれて検査される、腫瘍全体に関係するかもしれない。
【０１００】
それでもなお、それにもかかわらず、生検標本とエキソビボの組織との間の区別は微細であり、それらの間にある程度の重複が存在することを理解されたい。
【０１０１】
装置１０は、ゲル、ヒドロゲル、またはエラストマなどの他の柔軟な材料に使用することができることを理解されたい。
【０１０２】
好ましくは、要素２０は高さＨのセクションを含み、該セクションは直線状断面を有し、剛性表面２２を形成する。要素２０と組織４４との接触は、要素２０の好ましくは直線状断面の剛性表面２２に沿って行なわれる。
【０１０３】
加えて、装置１０は、剛性表面２２に関連する少なくとも１つのセンサ２４を含む。複数のセンサ２４を使用することができる。例えば図１Ｇの装置は単一のセンサ２４を含むが、図１Ａ〜Ｆの各々の装置は複数のセンサを含む。少なくとも１つのセンサ２４は、剛性表面２２に埋め込むか、または装着することができる。
【０１０４】
さらに、装置１０は、組織４４を剛性表面２２に対して伸張させ、または伸張させて押し付け、こうして組織４４と剛性表面２２との間の有効な接触を達成するために、力線が剛性表面２２に対して鋭角αを成す力Ｆを組織４４に加えるように適応された機構１９を含む。その結果、組織４４と少なくとも１つのセンサ２４との間の有効な接触が形成され、検知の精度が改善される。
【０１０５】
図１Ｂは、力Ｆと剛性表面２２との間の角度関係を示す。直観的に、力Ｆが剛性表面２２と平行または垂直であった場合、剛性表面２２に対する組織４４の所望の伸張は起きないことに気付かれるであろう。力線Ｆと剛性表面２２との間の鋭角αは、本発明の実施のために必要不可欠である。好ましくは、鋭角αは約３０度から約６０度の間であるが、さらに他の鋭角の値も受け入れることができる。
【０１０６】
加えて、表面２２の断面輪郭が湾曲している場合、剛性表面２２に対する組織４４の伸張は、高さＨのセクションに沿って均等ではなくなることに気付かれるであろう。したがって、本発明の好適な実施形態では、表面２２は直線状断面輪郭を有する。
【０１０７】
図１Ｃに示すように、力Ｆを提供する機構１９は、基本的に組織４４を要素２０内に吸い込むための真空源３２を含むことができる。代替的に、図１Ｄに示すように、機構１９は、組織４４を要素２０内に引き込むための機械的ツール、例えばピンセット状ツール１３であってよい。代替的に、図１Ｅおよび１Ｆに示すように、機構１９は、組織４４を要素２０内に押し込むための別の機械的ツール、例えば木槌状ツール１７であってよい。
【０１０８】
図１Ｈは、剛性表面２２に対して鋭角αで力Ｆを組織４４に加えるための機構１９のさらに別の例を概略的に示し、ここで剛性表面２２は平板であってよい。機構１９は、平板に対して角度αに配設され、要素２０として動作可能であり、センサ２４が埋め込まれる剛性表面２２を有する、例えばピストン−シリンダ構成であってよい。
【０１０９】
さらに図面を参照すると、図１Ｉ〜Ｍは、センサ２４が装置１０に埋め込まれ、本発明の理解による組織４４と要素２０の剛性表面２２との間の潜在的な接触不良の状態を概略的に示す。対照的に、図１Ｎは、縦断面で分かるように、本発明の実施形態に係る組織と装置１０との間の有効な接触を概略的に示す。
【０１１０】
図１Ｉは、要素２０の剛性表面２２および少なくとも１つのセンサ２４と組織４４との間の境界面４５の断面図である。セクション４３に印が付けられ、下述する図１Ｊ〜１Ｎに拡大されている。
【０１１１】
図１Ｊは、セクション４３における境界面４５の断面図を提示し、境界面４５に沿った組織４４と少なくとも１つのセンサ２４との間の接触面積を低減あるいは妨害する、気泡もしくは流体泡４６および／または内包異物４７を示している。図１Ｋもまた、セクション４３における境界面４５の断面図を提示し、組織ひだ４８もおそらく泡４６および／または内包物４７と共に、境界面４５に沿った組織４４と少なくとも１つのセンサ２４との間の接触面積を低減あるいは妨害することもできることを示している。図１Ｌは、図１Ｉの矢印１１の方向から見たセクション４３における境界面４５の図を提示し、境界面４５の接触を妨害する泡４６および内包物４７を示す。
【０１１２】
組織４４と少なくとも１つのセンサ２４との間の接触面積に関して、以下の用語を定義することができる。
＊実接触面積実接触面積、Ａ（実）は、剛性表面２２と組織４４との間の実際の接触面積である。
＊総接触面積、Ａ（境界面）は、境界面４５の全面積である。
＊泡および内包物面積、Ａ（泡および内包物）は、気泡および／もしくは流体泡４６、ならびに／または内包異物４７によってカバーされる面積である。
したがって、実接触面積および接触レベルを次のように計算することができる。
［１］  Ａ（実）＝Ａ（境界面）−Ａ（泡および内包物）
および
［２］  接触レベル＝Ａ（実）／Ａ（境界面）
さらに、泡４６および内包物４７の影響を定量化し、境界面４５が所与のセンサによる組織特性化に対して容認できるか否かを評価することができる。
【０１１３】
本発明の実施形態は、有効な接触を達成することを目的としており、それは、本発明の場合、少なくとも９５％の接触レベルと定義される。接触レベルは９８％より大きいことが好ましい。より好ましくは、接触レベルは少なくとも９９．５％であり、かつ少なくとも９９．８％でさえある。
【０１１４】
図１Ｍは、放射センサ２４に関連して、セクション４３における境界面４５の断面図を提示し、放射センサ２４の縁部表面および組織４４の最も外側の表面が平均距離ｔだけわずかに離れているので、事実上３つの境界面４５Ａ、４５Ｂ、および４５Ｃが存在し、それらが入射放射線５２に対して３つの異なる反射面として働く状況を示す。第１境界面４５Ａは少なくとも１つのセンサ２４の縁部表面にあり（それは本質的に剛性表面２２と同一である）、第２境界面４５Ｂは組織４４の最も外側の表面にあり、第３境界面４５Ｃは、実質的に完全な接触があるときに、少なくとも１つのセンサ２４の縁部表面と組織４４の最も外側の表面との間にある。この効果は、波長λの放射には重要であるかもしれない。平均距離ｔおよび放射波長λが、同程度の大きさであり、その結果、合同境界面の単一の反射５４Ｃではなく、それぞれ境界面４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃからの３つの反射５４Ａ、５４Ｂ、および５４Ｃを観察することができる。
【０１１５】
図１Ｊ〜１Ｍとは対照的に、図１Ｎは、本発明の一部の実施形態に係る有効なセンサ対組織接触を概略的に示す。したがって、境界面４５は実質的に泡４６、内包異物４７、および組織ひだ４８が無く、組織４４と少なくとも１つのセンサ２４との間の有効な接触を導く。有効な接触は、少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９８％、より好ましくは少なくとも９９．５％、かつ少なくとも９９．８％もの接触レベルと定義される。
【０１１６】
加えて、波長λで動作するセンサに関連する本発明の実施形態では、有効な接触はさらに、有効な接触を達成した後（図１Ｎ参照）の波長λと平均距離ｔ１との間の関係が、ｔ１＜λ／３、好ましくはｔ１＜λ／１０、より好ましくはｔ１＜λ／１００となるような接触と定義することができる。
【０１１７】
加えて、または代替的に、有効な接触は絶対的に定義することができる。したがって、平均距離ｔ１は５００オングストローム未満であり、好ましくは平均距離ｔ１は５０オングストローム未満であり、より好ましくは平均距離ｔ１は５オングストローム未満である。
【０１１８】
さらに図面を参照すると、図１Ｏ〜１Ｖは、本発明の一部の実施形態に係る要素２０の様々な横断面および縦断面を概略的に示す。全てが、力線Ｆに対して角度αに配設された直線状断面の剛性表面２２に関係付けられる。
【０１１９】
したがって、要素２０の横断面形状は円形（図１Ｏ）、楕円形（図１Ｐ）、円弧（図１Ｑ）、または平板に関連付けられる線（図１Ｒ）であってよく、また、縦断面形状は台形（図１Ｓ）、三角形（図１Ｔ）、台形または三角形の１セクション（図１Ｕ）、または線（図１Ｖ）であってよい。したがって、要素２０の全体的な形状は、円形断面または楕円形断面を持ち、底面付き、または底面無しの略円錐形、円錐形の１セクション、または平板であってよい。
【０１２０】
さらに図面を参照すると、図２Ａ〜２Ｅは、本発明の装置１０に従って構成された、組織特性化のためのプローブ５０を概略的に示す。プローブ５０は、図１Ａ〜１Ｖに関連して上述した円錐形状および少なくとも１つのセンサ２４を有する要素２０を持つ装置１０が含まれる筐体１２を含む。
【０１２１】
図２Ａ〜２Ｅの本実施形態では、プローブ５０は、把持用ハンドル１４を介して手持ち式プローブとして適応された、体外プローブである。
【０１２２】
図２Ａの縦断面図に示す通り、好ましくはプローブ５０の遠端２１で、少なくとも１つの信号通信線の信号通信アーキテクチャ１６は、少なくとも１つのセンサ２４からケーブル３８を随伴するコネクタ３６に至り、それは図３に関連して下述する信号発生および解析ユニット６０との電力および信号伝達をもたらす。信号通信アーキテクチャ１６を形成する複数のセンサ２４および複数の信号通信線を使用することができる。少なくとも１つの信号通信線は伝送線、例えば同軸ケーブルまたは光ファイバであり得る。
【０１２３】
図２Ｂの縦断面図に示す通り、プローブ５０のワイヤレス作動および信号発生および解析ユニット６０（図３）とのワイヤレス通信のために、遠端２１にバッテリ８０およびトランシーバ８２を設けることができる。バッテリ８０は再充電可能であり得ることができることを理解されたい。
【０１２４】
プローブ５０はさらに、電力線３７を介して電力を受け取り、かつ要素２０のオリフィス３４およびチャネル３２を介してそこに吸引をもたらすために要素２０と流体連通する、ポンプ３０をさらに含むことができる。
【０１２５】
図２Ｃの縦断面図に示す通り、プローブ５０は、例えば身体４０の乳房４２の軟質組織４４を切開手術中に特性化するために使用することができる。軟質組織４４に吸引が適用されると、それは要素２０内に引き込まれ、少なくとも１つのセンサ２４との有効な接触が維持される。加えて、外科手術中に、流体４６も引き込まれ、チャネル３３によって流体トラップ３５に向けられ、それは弁３１を介して空にすることができる。
【０１２６】
図２Ｄの縦断面図に示す通り、真空管路３９を介して、プローブ５０の外部の真空源（図示せず）を使用することができる。真空が印加されるときに、真空管路３９に沿ったシーリングフラップ２８を閉じて、要素２０における吸引をすることができる。真空管路３９はポンプ３０および流体トラップ３５と接続することができる。代替的に、真空管路３９およびポンプ３０は、図３に関連して下述するように、プローブ５０の外部に配することができる。
【０１２７】
図２Ａ〜２Ｄに示す通り、プローブ５０は、少なくとも１つのセンサ２４による測定を開始するため、およびポンプ３０（図２Ａ〜２Ｃ）を制御するための少なくとも１つの制御スイッチ１８をさらに含むことができる。希望する場合、１つはセンサまたはセンサ２４の操作用、もう１つはポンプ３０の操作用に、２つの制御スイッチ１８を設けることができる。
【０１２８】
加えて、プローブ５０はインジケータ１３５、例えば光、ＬＥＤディスプレイ、またはディスプレイスクリーン１３５（図２Ａ、２Ｂ、および２Ｅに示す）を含むことができる。
【０１２９】
少なくとも１つの制御スイッチ１８およびインジケータ１３５は、プローブ５０を操作するため、ならびにプローブ５０およびセンサ２４の性能を最適化するために、例えばオペレータが実時間で容易に見ることのできるフィードバックを提供するために、使用することができる。
【０１３０】
少なくとも１つの制御スイッチ１８、インジケータ１３５、信号通信アーキテクチャ１６、およびポンプ電力線３７と通信するスイッチングステーションとして、接合部１５を設けることができる。少なくとも１つのセンサ２４は、作動前に使用するための「待機」設定を持つことができることを理解されたい。図２Ｅは本発明の実施形態に係るプローブ５０の斜視図を提供する。
【０１３１】
さらに図面を参照すると、図３は、本発明の一部の実施形態に係る組織特性化のためのシステム７０を概略的に示す。好ましくは、システム７０は、本発明の一部の実施形態に従って設計された、要素２０および少なくとも１つのセンサ２４を持つ装置を有するプローブ５０を含む。プローブ５０は、外部流体トラップ３５および外部ポンプ３０と流体連通することができる。代替的に、これらはプローブ５０に内蔵することができる。
【０１３２】
好ましくは、信号発生および解析ユニット６０は、当業界で公知の通り、ケーブル３８を介して、またはワイヤレスで、少なくとも１つのセンサ２４と通信する。信号発生および解析ユニット６０は内蔵コンピュータを含むことができ、あるいはコンピュータステーション７２と通信することができ、それらはプローブ５０によって実施された測定値を解析する。代替的に、小型信号発生および解析ユニット６０およびおそらくマイクロコンピュータ（図示せず）も、プローブ５０に内蔵することができる。単一の信号発生および解析ユニット６０の代わりに別々のユニットを使用することができることを理解されたい。加えて、一部のセンサは受動であり、信号発生器を必要としない。例えば温度センサまたは放射線放出センサは、信号の発生を必要としない。
【０１３３】
さらに図面を参照すると、図４Ａおよび４Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る装置１０における少なくとも１つのセンサ２４の第１配列を概略的に示す。上述の通り、要素２０は実質的に円錐形として、または剛性表面２２を有するいずれかの他の適切な形状として構成することができ、少なくとも１つのセンサ２４は、要素２０の剛性表面２２に埋め込まれるか装着される。
【０１３４】
図４Ａに示す通り、センサ２４の各々は、それに隣接する略半球状容積４８内の組織４４を特性化する。図４Ｂに示す通り、要素２０が円錐台として構成されている場合、センサ２４は底面２６に沿って配列することもできる。少なくとも１つのセンサ２４は、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、または超音波センサなどの放射センサであってよい。代替的に、少なくとも１つのセンサ２４はＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、機械的センサ、例えば、開示内容を参照によって本書に援用され本願と同一譲受人が所有する２００５年３月２９日に出願の米国特許出願第６０／６６５８４２号によって教示される無放射ＲＦセンサ、または任意の他の適切な組織特性化センサであってよい。
【０１３５】
図５は、本発明の一部の実施形態に従って、軟質組織と少なくとも１つのセンサとの間の接触レベルを改善することによる、軟質組織特性化のための方法９０を概略的に示す。方法９０は、
ステップ９２で、直線状断面を有する剛性表面上に軟質組織の特性化のための少なくとも１つのセンサを配設すること、
ステップ９４で、剛性表面に対して鋭角に力を軟質組織に加え、こうして軟質組織を剛性表面に対して伸張し、または伸張して押圧して、センサと組織との間の有効な接触を達成すること、および
ステップ９６で、少なくとも１つのセンサにより測定を実施すること
を含む。
【０１３６】
さらに図面を参照すると、図６Ａ〜６Ｆは、本発明の一部の実施形態に従って、例えば小規模コンピュータ断層撮影によって三次元情報をもたらすための、装置１０における複数のセンサ２４の配列を概略的に示す。
【０１３７】
図６Ａおよび６Ｂに示す通り、要素２０は円錐台などの円形構造体として形成することができ、複数のセンサ２４が好ましくは内周に円形に配列され、剛性表面２２に沿った様々な高さ、例えばＨ１、Ｈ２、およびＨ３で、剛性表面２２に埋め込まれるか装着される。各円のセンサ２４は、線２４Ｃ（図６Ｂ）などの、剛性表面２２に沿った線を画定するように垂直方向に実質的に整列することが好ましい。センサ２４は小規模コンピュータ断層撮影用に適応され、それは透過型小規模コンピュータ断層撮影、反射型小規模コンピュータ断層撮影、または２つの組合せであってよい。好ましくは、円周上のセンサ２４は各々順番に、信号２３を送出する送信センサ２４Ａとして動作する一方、他のセンサ２４は、透過したか、反射したか、あるいは透過と反射を組み合わせた信号２７を受信する受信センサ２４Ｂとして動作する。送信センサ２４Ａの位置は、例えば回転によって、矢印２５の方向に変化することがある。代替的に、送信センサ２４Ａの位置は別のやり方で、例えば不規則に変化することがある。本発明の実施形態では、送信センサ２４Ａは、「組織の切片」を撮像するために、線２４Ｃに沿って整列される。他の配列が同様に可能であることは理解されるであろう。例えば、円を成す２つまたはそれ以上のセンサ２４がいつでも送信器として、または送信器兼受信器として動作することができる。
【０１３８】
モダリティに応じて、送信センサは受信センサとして動作することもできることを理解されたい。例えば超音波トランスデューサは、送信器兼受信器として動作することができる。同様に、光ファイバ端は、例えば以下で図２４Ｂに関連して説明するように、送信器兼受信器として動作することができる。Ｘ線ＣＴの場合、専用の送信器および受信器を使用することができる。
【０１３９】
図６Ｃに示す通り、センサ２４は不規則に分散することができ、いずれか１つのセンサ２４がいつでも送信センサとして、または送信兼受信センサとして動作することができる。関連アルゴリズムが特定の配列の三次元情報を提供する。
【０１４０】
図６Ｄ〜６Ｆは、組織４４の組織ボクセルの三次元画像を提供するために使用することができる構成を示す。図６Ｄに示す通り、センサ２４は視野角βを有する。図６Ｅに示す通り、センサ２４Ｄ、２４Ｅ、および２４Ｆなどの幾つかのセンサ２４が、平板として形成された要素２０に沿って配列される場合、以下のことが認められる。
【０１４１】
組織ボクセル４４ｘはどのセンサでも観察されない。組織ボクセル４４ｉはセンサ２４Ｄのみによって観察され、組織ボクセル４４ｊはセンサ２４Ｄおよび２４Ｅの両方によって観察され、組織ボクセル４４ｋは３つのセンサ２４Ｄ、２４Ｅ、および２４Ｆによって観察される。図示する通り、かなりの三次元情報がボクセル４４ｊおよび４４ｋによって得ることができる。
【０１４２】
代替的に、図６Ｆに示すように、センサ２４Ｇ、２４Ｈ、２４Ｉ、および２４Ｊなどの幾つかのセンサ２４が、円錐または円筒として形成された要素２０に沿って配列されている場合、以下のことが認められる。
【０１４３】
組織ボクセル４４ｕは、全ての４つのセンサ２４Ｇ、２４Ｈ、２４Ｉ、および２４Ｊによって観察される。
【０１４４】
組織ボクセル４４ｖは、３つのセンサ２４Ｇ、２４Ｈ、および２４Ｊによって観察される。
【０１４５】
組織ボクセル４４ｗは、２つのセンサ２４Ｉおよび２４Ｊによって観察される。
【０１４６】
したがって、図６Ｆの構成では、かなりの三次元情報を全ての組織ボクセルから得ることができる。
【０１４７】
当然、円形または楕円形構成またはその１セクションなどの、湾曲した形状を有する剛性表面の方が、平板構成より好ましい。それでもなお、平板構成は確かにかなりの三次元情報をもたらし、本発明の範囲内である。
【０１４８】
有効な接触は非常に望ましいが、三次元情報は有効な接触が無くても、したがって、図１Ａ〜１Ｖに関連して述べたように、剛性表面２２に対して鋭角αを成す力線を持つ力を組織に加える機構が無くても、得ることができることは理解されるであろう。それ故に、この基準を満たさない形状であってもなお、それを小規模コンピュータ断層撮影に使用することができる。
【０１４９】
図１Ｏ、１Ｐ、１Ｑ、１Ｓ、１Ｔ、および１Ｕに示した形状は、有効な接触および湾曲の両方を提供するので最も好適であるが、図６Ｇ〜６Ｎに示すように、他の形状を使用することもできる。
【０１５０】
図６Ｇ〜６Ｎは、必ずしも有効な接触を達成しない、三次元情報を提供するための湾曲形状の要素２０Ａを概略的に示す。これらは円筒形（図６Ｇおよび６Ｋ）、楕円形（図６Ｈおよび６Ｌ）、球形の一部分（図６Ｊおよび６Ｎ）、および樽形（図６Ｉおよび６Ｍ）として形作られた要素を含む。
【０１５１】
湾曲面は、約１０ｃｍ未満である直径Ｄ（図６Ｊ）または相当直径Ｄ’（図６Ｈ）を有することが好ましい。直径は５ｃｍ未満、２ｃｍ未満、または１ｃｍ未満にさえすることができる。
【０１５２】
三次元情報を提供するための図６Ａ〜６Ｎのセンサは、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、および超音波センサなどの放射センサであってよい。代替的に、センサは機械的センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、無放射ＲＦセンサ、ＳＰＥＣＴ用に構成された放射線放出センサ、ＰＥＴ用に構成された放射線放出センサ、および／または組織特性化に適したいずれかの他のセンサであってよい。体積測定三次元情報を提供することなく、組織４４に沿った様々な点位置における表面情報を提供するために、他のセンサ、例えばバイオセンサまたは化学センサを使用することができることは理解されるであろう。
【０１５３】
図６−Ｏは、本発明の一部の実施形態に係る、組織の体積測定領域の三次元情報を得るための小規模コンピュータ断層撮影による組織特性化の方法１３０を示すフローチャートである。方法１３０は、
ステップ１３２で、少なくとも２つのセンサが組織の同一体積測定領域を観察するように、組織特性化のための少なくとも２つのセンサを湾曲面に配設すること、
ステップ１３４で、少なくとも２つのセンサにより測定を実施すること、および
ステップ１３６で、測定値を解析して体積測定領域の三次元情報を得ること
を含む。
【０１５４】
ここで、図７Ａ〜Ｃを参照すると、それらは、本発明の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触による組織特性化のための装置１００の原理を概略的に示す。
【０１５５】
図７Ａは、本発明の実施形態に係る、組織特性化を改善するように有効なセンサ対組織接触を形成するための装置１００の側面断面図である。装置１００は、
ｉ．構造体１０１と、
ｉｉ．組織４４を実質的に不動化するように組織４４を構造体１０１に固定するために、組織４４に第１の力を加えるように構成された、構造体１０１に随伴する第１機構１１６と、
ｉｉｉ．不動化された組織の外面に対してセンサ１２２を押圧し、それによって不動化された組織に第２の力を加えるように構成された、構造体１０１に随伴する第２機構と
を備え、
第１の力の成分が第２の力の成分に対して逆向きであり、不動化された組織をセンサ１２２に押し付け、かつセンサ１２２を不動化された組織に押し付けて、センサ１２２と不動化された組織との間に有効な接触をもたらす。
【０１５６】
本実施形態では、構造体１０１は、手で把持するように適応された第１部分１０２、および組織に対する近端１０８を有する第２部分１０３を含む。
【０１５７】
第１部分１０２および第２部分１０３は一緒になってプローブ５０の筐体１２を形成する。プローブ５０は信号通信アーキテクチャ１６をさらに含む。
【０１５８】
近端１０８は、好ましくはリングとして形成される、内径１１２および外径１１４のフレーム１１０を有する。フレーム１１０は、組織をフレーム１１０に付着させるために設計された、吸引提供機構などの第１機構１１６を随伴する。
【０１５９】
本実施形態では、第１機構１１６は、近端１０８にオリフィス１４０を有するダクトシステム１４２（図７Ａ）から形成され、該オリフィスを通して吸引によって負圧が組織４４をフレーム１１０に付着させる。真空出口１０５はダクトシステム１４２をポンプに接続するように適応される。
【０１６０】
加えて、装置１００は、第２部分１０３内にピストン１２０などの第２機構１１７を含む。ピストン１２０は近端１２６にセンサ１２２を含む。ピストン１２０は、展開位置および後退位置に対して選択的に構成される。展開する場合、それは、第１機構１１６によって堅持された組織４４に向かって摺動して該組織を押圧し、こうしてセンサ１２２と組織４４との間の有効なセンサ対組織接触を達成する。
【０１６１】
図面に示す本発明の実施形態の各々が、単一のピストンセンサ１２２を具備することが示されている場合、所望により、どの実施形態でも、複数のピストンセンサを具備することができることを理解されたい。同様に、一部の実施形態の幾つかの説明が複数のピストンセンサを含むことを示している場合、所望により、代替的に単一のピストンセンサを具備することができることを理解されたい。
【０１６２】
図７Ｂは、第１および第２機構１１６および１１７の力の平衡図である。基本的に、第１機構１１６は、組織４４を近端１０８で装置１００のフレーム１１０に押圧するために力Ｆ１を生成する一方、第２機構１１７は、センサ１２２を組織４４に押圧するために、Ｆ１と略反対方向の力Ｆ２を加える。こうして、組織４４は力Ｆ１で近端１０８に対して押圧され、同時に、センサ１２２は力Ｆ２で組織４４に対して押圧される。
【０１６３】
各機構は、他方の機構の力と逆の力を提供する。力Ｆ１は、力Ｆ２の下で組織４４がセンサ１２２から離れないことを確実にし、力Ｆ２は、力Ｆ１の下でセンサ１２２が組織４４から離れないことを確実にする。第１および第２機構１１６および１１７を一緒に作動させることにより、境界面４５での有効なセンサ対組織接触が維持されることが確実になる。
【０１６４】
代替的に、第１機構１１６は力Ｆ１をもたらし、その成分は組織４４を装置１００のフレーム１１０の近端１０８に押圧し、第２機構１１７は力Ｆ２をもたらし、その成分はセンサ１２２を組織４４に押圧するので、各機構の構成要素は、他方の機構の構成要素とは逆に力を提供する。
【０１６５】
こうして、力Ｆ１およびＦ２の両方、またはそれらの成分は、境界面４５での有効なセンサ対組織接触が維持されるように、組織４４がセンサ１２２から離れず、かつセンサ１２２が組織４４から離れないことを確実にする。
【０１６６】
図７Ｃは、本発明の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触を形成するための図７Ａ〜Ｂの装置の縦断面図を概略的に示す。図７Ｃの状況は上記の図１Ｉのそれに類似しているが、雌雄関係が逆である。図１Ｉでは、センサ２４が配された要素２０は、組織４４を受容する雌として動作するが、図７Ｃでは、センサ２４と言及することもできるセンサ１２２は雄として動作する。有効な接触を例証する上記の図１Ｎは、両方の状況に適用可能であることは理解されるであろう。
【０１６７】
ここで、図８Ａ〜Ｃを参照すると、それらは、装置１００の動作を概略的に示す。図８Ａに示すように、動作の第１ステップで、手持ち式装置である装置１００は、例えば手で組織４４に物理的に近接させることが好ましい。図８Ｂに示すように、第２ステップで、組織４４は第１機構１１６を介して吸引によって装置１００に付着される。図８Ｃに示すように、第３ステップで、実質的に単一の境界面４５を形成する組織表面１１９にセンサ１２２を押圧するために、第２機構１１７、ピストン１２０が展開される。この時点で、図７Ｂに示すように、有効なセンサ対組織接触が実質的に形成されており、センサ１２２を介して組織特性化を行なうことができる。
【０１６８】
ここで、本発明の実施形態に係る装置１００の第１機構１１６の側面および上面断面図を示す、図９Ａ〜Ｃについて言及する。フレーム１１０の近端１０８は、内径１１２および外径１１４を有する２つの同心円として形作ることが好ましい。さらに、内径１１２は、ピストン１２０の近端１２６がフレーム１１０から先に突出して、図８Ｃに関連して上述した通りフレーム１１０に付着された組織を押圧するように、ピストン１２０が組織４４の表面１１９に向かって前進することができるように構成される。加えて、フレーム１１０には、好ましくは外周１１２および１１４の間に配設された、少なくとも２つのオリフィス１４０が設けられる。例えば、図９Ｂに示すように、８つのオリフィスを使用することができる。吸引は、組織４４をフレーム１１０に付着させるために、ダクトシステム１４２を介して、オリフィス１４０を通して使用される。
【０１６９】
図９Ｃで、組織４４を近端１０８に付着させるときに、改善された吸引を達成するために、フレーム１１０の周囲に可撓性スカート１４４が追加される。可撓性スカート１４４は弾性材料、例えば天然または合成ゴムから作ることが好ましい。
【０１７０】
ここで、本発明の別の実施形態に係る装置の第１機構１１６の側面および上面断面図を示す図１０Ａ〜Ｄについて言及する。本実施形態は、第１機構１１６として把持装置１５０を使用する。したがって、吸引を生じるためのダクトシステム１４２は使用する必要が無い。
【０１７１】
図１０Ａ〜Ｄに示す実施形態では、把持装置１５０はフレーム１１０上に配置される。加えて、把持装置１５０は、後退状態（図１０Ｃに示す通り）または把持状態（図１０Ｄに示す通り）のいずれかとなるように構成された、少なくとも２つの爪１５２を含む。好ましくは、少なくとも２つの爪１５２はフレーム１１０上に配設される（図１０Ｂには８つの爪が図示されている）。組織４４を把持する前に、少なくとも２つの爪１５２を後退状態にして、近端１０８が組織表面１１９の近くに配置される。爪は次いで把持状態になり、こうして組織４４を近端１０８に付着させる。
【０１７２】
この時点で、装置１００のセンサ１２２と組織表面１１９との間の有効なセンサ対組織接触をもたらすために、第２機構１１７によってセンサ１２２を下降させることができる。
【０１７３】
ここで、本発明の実施形態に係る、有効なセンサ対組織接触を形成するための第２機構１１７の側面断面図を概略的に示す図１１Ａ〜Ｂについて言及する。第２機構１１７は、組織特性化センサ１２２をその近端１２６に有するピストン１２０を含むことが好ましい。ピストン１２０は、後退位置（図１１Ａに示す）から、組織４４と組織特性化センサ１２２との間の有効な接触が確立される展開位置（図１１Ｂに示す）まで平滑に摺動するように構成される。ピストン１２０の組織４４に向かう前進は、いずれかの公知の手段によって制御することができ、ここでは詳述しない。ピストン１２０の組織４４に向かう移動は、ピストン１２０が組織４４に向かって移動するときに圧縮される少なくとも１つのばね１６０によって制限される。さらに、ピストン１２０の組織４４に向かう前進は、スイッチ１６２を用いて起動させることができる。ピストン１２０の近端１２６の表面１６４は、組織４４との有効な接触を生み出すために、よく研磨することが好ましい。
【０１７４】
ここで、本発明の別の実施形態に係る、組織特性化のための装置１００の第２部分１０３の側面断面図が概略的を示す図１２Ａについて言及する。本実施形態では、ばね１６０は、ダクトシステム１４２に接続されたばねトンネル１７０内に収容される。したがって、オリフィス１４０が閉じているときに、第１機構１１６が組織４４を装置１００の近端１０８に付着させると、ダクトシステム１４２の部分圧力に応答して、ばねトンネル１７０内に形成される吸引によってピストン１２０が起動される（図１１Ａ〜Ｂ参照）。
【０１７５】
ここで、本発明の別の実施形態に係る、組織特性化のための装置１００の第２部分１０３の側面断面図を概略的に示す、図１２Ｂについて言及する。図１２Ｂには、座標系１７２も示されている。図８Ｂ〜Ｃおよび１１Ａ〜Ｂに関連して説明したように、ピストン１２０がＺ軸に沿って、フレーム１１０に対して直角に、組織（図示せず）に向かって摺動すると、それはＺ軸に対して直角にＸＹ面内で振動する。ＸＹ面内の振動運動は、組織に対する滑走運動を可能にし、それは実質的に、そうしなければ境界面４５に存在し得る（図１Ｊおよび１Ｌ参照）異物または閉じ込められたガスまたは液体を、あたかも掃引によって行なわれるように除去する。
【０１７６】
ここで、図１３Ａ〜Ｄを参照すると、それらは、本発明の２つの代替的実施形態に係る、ピストン１２０の行程を制御するための手段を概略的に示す。図１３Ａおよび１３Ｂには、本発明の実施形態に係る、後退位置および展開位置のピストン１２０がそれぞれ示されている。ピストン１２０が距離ｄだけ移動し、図１３Ｂに示す位置まで前進した後、ピストン１２０の部分１２１は第２部分１０３の突出部分１１５に当接し、こうしてピストン１２０の移動が停止することが注目される。このように、ピストン１２０は１８０に示す固定移動距離ｄを有し、第２部分１０３の部分１１５は、ピストン１２０が固定移動距離ｄを越えて移動しないことを確実にするために、止め子として作動するように構成される。
【０１７７】
代替的に、ピストン１２０の移動は、上述のようにその一部分が第２部分１０３の突出部分１１５と接触することによって停止する必要は無い。代わりに、所望により、ピストン部分１２１が突出部分１１５に到達する前に、ピストンの移動は、ばね１６０がその最大値まで圧縮されたときに、所望の固定移動距離ｄに達しているように構成されたばね１６０の作用によって、停止させることができる。好ましくは、距離ｄは約１ｍｍと約５０ｍｍとの間である。
【０１７８】
図１３Ｃおよび１３Ｄは、本発明の別の実施形態に係る、後退位置および展開位置のピストン１２０をそれぞれ概略的に示す。ピストン１２０およびセンサ１２２の前進は、ピストン１２０に働く力Ｆ３が、付着した組織（図示せず）がセンサ１２２に対して＋Ｚ方向に掛ける力、および圧縮されたばね１６０がピストン１２０に対して＋Ｚ方向に掛ける力と正確に均衡するように行なわれる。図１３Ａ〜Ｂに示す実施形態とは異なり、この実施形態では、ピストン１２０が図１３Ｄに示した位置まで前進した後、ピストン１２０の部分１２１と第２部分１０３の突出部分１１５との間に特定の量の離間距離２２５が残ることに注目されたい。
【０１７９】
ここで、図１４Ａ〜Ｄを参照すると、それらは、本発明の実施形態に係るセンサ１２２の近端１２６の座標系および様々な形状を概略的に示す。図１４Ａは基準座標系１７２を提供する。図１４Ｂ〜Ｄは、ローラ状センサ１２２、ドーム状センサ１２２、および立方体状センサ１２２をそれぞれ概略的に示す。各センサ１２２は、それらの近端１２６に研磨面１６４が設けられる。センサの近端に対しては、他の形状も可能であることは理解されるであろう。
【０１８０】
ここで、本発明の実施形態に係る組織特性化のための装置１００付きのプローブ５０のプロトタイプを概略的に示す、図１５Ａ〜Ｄについて言及する。装置１００はプローブ５０の筐体１２内に密閉される。
【０１８１】
図１５Ａおよび１５Ｂはそれぞれ装置１００の斜視図および側面図である。図１５Ｃは、図１５Ｂの装置をＺ軸の回りに９０度回転させることによって得た、装置１００の別の側面図であり、図１５Ｄは図１５Ｃの矢印Ａ−Ａの方向に切った断面図である。図示したプロトタイプ装置１００は一般的に、例えば図８Ａに示すようにその長さＬがＺ軸と平行になるように、組織に対して直角である一方、組織表面１１９（図８Ａ〜８Ｃ）がＸ−Ｙ面と略平行であるときに動作する。装置１００は約５０ｍｍと約３００ｍｍとの間の長さ、および約１０ｍｍと約１５０ｍｍとの間の直径を有することが好ましい。所望により、装置１００の他の寸法が可能であることは理解されるであろう。装置１００の構造体１０１は、剛性材料、例えば剛性プラスチック、セラミック、木材、または類似物から作成することが好ましい。真空出口１０５は、ポンプ（図示せず）に接続するように適応される。
【０１８２】
ここで、図１６Ａ〜Ｄを参照すると、それらは、本発明の別の実施形態に係る、組織特性化のための装置１００付きのプローブ５０を概略的に示す。装置１００はプローブ５０の筐体１２内に密閉される。
【０１８３】
図１６Ａおよび１６Ｄはそれぞれプローブ５０および装置１００の斜視図および側面図である。図１６Ｃは、図１６Ｄの装置をＺ軸の回りに９０度回転させることによって得た、プローブ５０および装置１００の別の側面図であり、図１６Ｂは、図１６Ｃの矢印Ａ−Ａの方向に切った断面図である。図示したプローブ５０は、その近端３０２にリング構造物１１３を有するアーム３００として形作られる。図１６Ａ〜Ｄに示すプロトタイプ装置１００は一般的に、組織表面がＸＹ面と略平行であり、第２機構１１７のセンサがＺ軸と略平行の方向に移動するように、アーム３００が組織（図示せず）と平行に保持されるときに動作する。好ましくは、可撓性スカート１４４が、組織をフレーム１１０に付着させるのを助けるために、リング構造物１１３の近端に設けられる。図１６Ａ〜Ｄに示された装置は、上で図７Ａ〜１３Ｄに関連して論じたもののいずれかと同様の第１機構および／または第２機構を含むことができることは理解されるであろう。
【０１８４】
ここで、センサ１２２を含むピストン１２０の断面図を概略的に示す図１７Ａ〜Ｅについて言及する。図は、本発明の実施形態に従って組織表面をセンサと有効な接触状態にした後、組織を特性化するための多種多様なセンサを示す。
【０１８５】
センサ１２２は誘電特性センサ、光学センサ、ＭＲＩセンサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、Ｘ線センサ、超音波センサ、バイオセンサ、化学センサ、機械的センサ、温度センサ、赤外線サーモグラフィセンサ、または本発明の教示に従って組織を特性化するのに適したいずれかの他のセンサであってよい。
【０１８６】
図１７Ａおよび１７Ｂはそれぞれ、センサ１２２を含むピストン１２０の側面断面図近端１２６から見た図を示す。本実施形態では、センサ１２２は、例えば本願と同一譲受人が所有する米国特許第６８１３５１５号および本願と同一譲受人が所有するＰＣＴ国際公開ＷＯ０３０６０４６２Ａによって教示される、組織の誘電特性を測定するための誘電特性センサ２００であり、両方の開示内容を参照によって本書に援用する。結果を既知の誘電特性の組織と比較することによって、または生成されたパルスを組織から反射したものに照らして評価することによって、組織の特性を決定することができる。さらに、誘電特性センサ２００は、例えばテフロン（登録商標）製の絶縁シース２１４によって分離された内部電極２０４および外部電極２０６を有する、同軸ケーブル２０２として構成することができる。外部電極２０６は接地することができる。同軸ケーブル２０２はピストン１２０内に配置されていることが好ましい。誘電特性センサ２００からの信号は、解析のために、伝送線２０８を介して、図１９に関連して下述するコンピュータ化システム２６０に転送される。
【０１８７】
好ましくは、内部電極２０４は約０．２から１．５ｍｍの間の直径２１２を持ち、外部電極２０６の内面は約３．０から１０．０ｍｍの間の直径２１０を有する。外部電極２０６は厚さが約０．５ｍｍである。より大きいか、あるいはより小さい他の寸法を同様に使用することができることは理解されるであろう。誘電特性センサ２００は充填材２１６、例えばエポキシに封入することができ、それはピストン１２０内に嵌合するプラグとして形成することができる。
【０１８８】
図１７Ｃは、本発明のさらに別の実施形態に係る、センサがピストン１２０に装着されたＲＦまたはＭＷホーンアンテナ２３０として形成されたピストン１２０を示す。
【０１８９】
ＲＦまたはＭＷホーンアンテナ２３０は、ＲＦ／ＭＷ伝送線または導波路２３２を随伴し、ユニット２７２および２７０（図１９）はそれぞれＲＦ／ＭＷ発生および解析ユニットである。本実施形態は、組織に対する電磁スペクトルのＲＦマイクロ波領域の伝搬放射の発生、およびその反射の測定によるＲＦマイクロ波特性化に依存する。放射は通常アンテナ、例えばホーンアンテナ２３０によって送受信される。組織特性化は、原波と反射波との間の振幅および位相差を解析することによって行なわれる。
【０１９０】
図１７Ｄは、本発明のさらに別の実施形態に係る、センサがピストン１２０に装着された光学センサ２４０として形成されたピストン１２０を示す。光信号がユニット２７２（図１９）などの外部ユニットで発生し、光ファイバ２４２を介して組織に伝達される。次いで光の反射は、光学ユニット内部の専用モジュールで受信される。光エネルギーは、レンズ２４４を介して組織４４との間で伝送されることが好ましい。
【０１９１】
光信号の発生、受信、および解析の詳細は、選択される特定の光学的方法によって異なる。例えば、反射分光法の場合、組織特性化は、反射光対発生光の相対的振幅および位相の測定に依存する。反射分光法の１例が、本願と同一譲受人が所有する米国特許出願第１０／２９８１９６号に記載されており、その開示内容を参照によって本書に援用する。他の適切な方法を使用することができることは理解されるであろう。
【０１９２】
代替的に、自己蛍光法は、元来伝送されたものとは異なる波長で組織から放出される放射を測定するために使用することができる。放射の放出は入射放射による励起に応答して発生し、例えばＸｉｌｌｉｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐ．によって使用され、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｘｉｌｌｉｘ．ｃｏｍ／ｉｎｄｅｘ＿ｈｏｍｅ．ｃｆｍに記載されているように、組織特性化に使用することができる。他の適切な方法を使用することができることは理解されるであろう。
【０１９３】
図１７Ｅは、本発明のさらに別の実施形態に係る、ＭＲＩセンサ２５０が装着されたピストン１２０を示す。ＭＲＩセンサ２５０は、例えば、本願と同一譲受人が所有し、その開示内容を参照によって本書に援用する、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ，Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ  Ｔｉｓｓｕｅ，ｔｏ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ  ｉｔｓ  Ｔｙｐｅ」と称するＨａｓｈｉｍｓｈｏｎｙらの米国特許出願第２００５／００２１０１９号、およびその開示内容を参照によって本書に援用する、「ＭＲＩ  Ｐｒｏｂｅ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ」と称するＰｕｌｙｅｒらの米国特許第５５７２１３２号に教示されるように、ＲＦコイル２５４に密閉された永久磁石２５２を有する。
【０１９４】
さらに図面を参照すると、図１８Ａ〜Ｃは、装置１００の動作に３つのステップ手順を使用する、有効な接触のための別の構成を概略的に示す。本実施形態では、装置１００にはピストン１２０上に配置されたセンサ１２２が設けられるが、剛性表面２２にはセンサが設けられない。本実施形態は、例えば図２Ａに関連して上述したものと幾分同様の有効な接触をもたらすために剛性表面２２を有する部分を組み込んだ機構のみならず、例えば図７Ａに示す第２機構１１７と同様の機構をも使用することが注目される。
【０１９５】
図１８Ａに示す通り、動作の第１ステップでは、装置１００は、例えば手で物理的に組織４４に近付けられる。図１８Ｂに示す通り、第２ステップでは、組織４４は第１機構１１６を介して、吸引によって装置１００に付着される。図１８Ｃに示す通り、第３ステップで、ピストン１２０のセンサ１２２を組織表面１１９に押圧し、こうしてセンサ１２２を介して組織特性化が行なわれ得る場所で、有効なセンサ対組織接触を形成するために、第２機構１１７が展開される。
【０１９６】
再び、力線Ｆは円錐形の構造体１２５の剛性表面２２に対して鋭角αを成し、組織４４を剛性表面２２に固定する。
【０１９７】
第３ステップで、図１８Ｃに示すように、力Ｆの逆方向の反力Ｆｃのための対抗機構が、矢印１２０Ａの方向に移動しかつ少なくとも１つのピストンセンサ１２２を不動化された組織４４に押圧する、ピストン１２０によって提供され、ピストンセンサ１２２と、不動化された組織の４４のピストンセンサ１２２と接触する部分との間の有効な接触を達成する。
【０１９８】
ここで、本発明の実施形態に係る組織特性化のための全体的システム２６０を概略的に示す図１９について言及する。
【０１９９】
好ましくは、装置１００は筐体１２に収容され、プローブ５０を形成する通信アーキテクチャ１６を含む。プローブ５０は、以下でさらに述べるように、体外の手持ち式であってよく、あるいは体内に挿入するように適応していてよい。
【０２００】
システム２６０は、少なくとも１つのセンサ１２２付きの装置１００を有するプローブ５０を含む。信号発生ユニット２７２はセンサ１２２に信号を提供し、信号解析ユニット２７０はセンサ１２２から信号を受信して解析する。信号発生ユニット２７２および信号解析ユニット２７０は単一のユニットに組み込むことができることは理解されるであろう。例えば、センサ１２２が、基本的に同軸ケーブルとして構成された誘電特性センサである場合、ユニット２７０および２７２は、例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋａｒｄのＡｇｉｌｅｎｔ４３９６Ａなどのインピーダンス解析外部ユニット、および同軸ケーブルを介してインピーダンス解析外部ユニットに接続されるテストフィクスチャを含むことができる。センサはバッテリ作動式であってよく、あるいは電源ユニットを随伴していてよい。
【０２０１】
ユニット２７０および２７２が、装置１００で使用される特定のセンサ１２２に対応することは理解されるであろう。例えば、センサ１２２が光学センサである場合、ユニット２７２は発光ダイオードまたはレーザであってよく、ユニット２７０は光学解析器またはＣＣＤであってよい。
【０２０２】
パーソナルコンピュータ、ラップトップ、パームトップ、マイクロコンピュータ、またはいずれかの他の適切なコンピュータであってよいコンピュータ２６５などの制御および処理ユニットもまた、追加的データ解析のために使用することができる。好ましくは、制御および処理ユニット２６５はユーザインタフェース２８０、例えばキーボードまたはノブを含み、かつ、読出し書込みドライブ２８２などの記憶システム、ＵＳＢポート２８４、およびディスプレイスクリーン２９０をさらに含むことができる。さらに図面を参照すると、図２０Ａ〜Ｃは、本発明の別の実施形態に係る有効な接触のための装置１００を概略的に示す。しかし、ここで記載するように、装置１００は、組織と接触するように構成された略円錐形構造物１２５を有する。
【０２０３】
制御および処理ユニット２６５が、信号発生ユニット２７２および信号解析ユニット２７０と一体化することができることは理解されるであろう。
【０２０４】
代替的に、所望により、構造体１２５が適切な形状を持つことができることは理解されるであろう。例えば構造体１２５は、図（１Ｏおよび１Ｓ）ならびに（１Ｐおよび１Ｔ）に関連してそれぞれ上述したように、断面を楕円形または円形であってよい。
【０２０５】
図２０Ａ〜Ｃに示す通り、略円錐形構造物１２５は有効直径１２３および長手軸１２４を有する円を画定する。装置１００は、図７Ａ〜Ｃに関連して上述したものと同様の２つの機構によって動作する。長手軸１２４に沿って組織４４に力Ｆを加える第１機構１１６は、組織４４を実質的に不動化するように、組織４４を装置１００に対して固定する。装置１００に関連するピストンセンサ１２２を不動化された組織４４に押圧する第２機構１１７は、力Ｆの少なくとも１成分と逆向きの反力ＦＣを加え、こうして表面４４とピストンセンサ１２２との間の有効な接触を達成する。これらの機構は例えば図８Ａ〜Ｃに関連して上述したので、ここではこれ以上詳述しない。
【０２０６】
図２０Ａ〜Ｃに示すように、真空管路１１６内の真空の完全性を確実にするために、ピストン１２０と装置１００の内壁２２２との間にシール２１５を設けることができる。
【０２０７】
１つまたは幾つかのセンサ２４が、組織４４の三次元情報を提供するように構成された剛性表面２２上に装着することができることは、さらに理解されるであろう。したがって、センサ２４は、組織４４を剛性表面２２に対して伸張させ、または伸張させて押圧するために、剛性表面２２（図２０Ａ）に対し鋭角αの力Ｆによって形成される有効な接触を達成する剛性表面２２に対する組織４４の境界面で動作する。しかし、センサ２４の動作は第２機構１１７によって影響されず、それによって少なくとも１つのピストンセンサ１２２が、図２０Ｃに示す力ＦＣにより組織４４に対して押圧される。
【０２０８】
上述の通り、少なくとも１つのピストンセンサ１２２および少なくとも１つのセンサ２４は各々、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、超音波センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、機械的センサ、無放射ＲＦセンサ、または組織特性化に適したいずれかの他のセンサであってよい。
【０２０９】
図２０Ａ〜Ｃに示す装置が、図１９に関連して上述したものと同様のシステムと共に動作することは理解されるであろう。しかし、そのようなシステムは、第１および第２機構１１６および１１７の各々のセンサ用の信号発生ユニットおよび信号解析ユニット（または複合信号生成および解析ユニット）を含むことができる。図２１Ａ〜Ｂは、本発明の実施形態に係る数種類のセンサを持つ構成を概略的に示す。
【０２１０】
図２１Ａに示すように、３種類のセンサ、つまり円錐形構造物１２５に沿ったセンサ２４Ｘおよび２４Ｙ、ならびにピストン１２０上のピストンセンサ１２２を使用することができる。この構成は、センサ型２４Ｘおよび２４Ｙの両方によって受信した情報を組み合わせることによって三次元情報を提供する。このやり方で、例えば超音波および光学センサによる、またはＭＲＩおよびＸ線による三次元情報を得て比較することができる。異なるセンサ型の多くの組合せが可能であることは理解されるであろう。
【０２１１】
図２１Ａに示す実施形態では、ピストンに単一のセンサ１２２が設けられ、したがって三次元情報を提供するようには構成されていないことに注目されたい。代替的に、所望により、下述する円錐形構造物１２５のセンサ２４Ｘおよび２４Ｙの場合と同様のやり方で三次元情報を提供するように、ピストンには異なる種類の複数のセンサを設けることができる。
【０２１２】
図２１Ｂに示すように、２種類のセンサ２４Ｘおよび２４Ｙが提供され、剛性表面２２上に不規則に配置される。この構成は、組織に関する三次元情報を提供する。再び、異なるモダリティの三次元情報を得て比較することができる。
【０２１３】
センサ２４Ｘ、２４Ｙ、および１２２は例えば、光学センサ、Ｘ線センサ、ＲＦセンサ、ＭＷセンサ、赤外線サーモグラフィセンサ、および超音波センサなどの放射センサ、ＭＲセンサ、インピーダンスセンサ、温度センサ、バイオセンサ、化学センサ、放射線放出センサ、機械的センサ、および無放射ＲＦセンサなどの無放射センサ、もしくはいずれかの他の適切なセンサ、またはそれらの任意の組合せであってよい。
【０２１４】
図２２は、本発明の一部の実施形態に係る装置１０のための第１センサ構造物７４を概略的に示す。第１センサ構造物７４は、各々が送信器および受信器の両方として動作する、センサ２４に適用可能である。代替的に、第１センサ構造物７４は、送信の必要が無い場合、自然信号の受信器として動作するセンサ２４、例えば体温センサに適用可能である。したがって、第１センサ構造物７４は、信号発生および解析ユニット６０（図３）、各センサ２４と通信する信号通信線１６Ｃの信号通信アーキテクチャ１６、および各々が送信器および受信器として動作するセンサ２４を含む。
【０２１５】
図２３は、センサ２４Ａが送信器であり、センサ２４Ｂが受信器である、本発明の一部の実施形態に係る装置１０用の第２センサ構造物７５を概略的に示す。したがって、第２センサ構造物７５は信号発生および解析ユニット６０を含む。信号通信アーキテクチャ１６は、各送信センサ２４Ａへの信号通信線１６Ａ、および各受信センサ２４Ｂからの受信線１６Ｂを含む。
【０２１６】
図２４Ａおよび２４Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る装置１０用の光学センサ構造物を概略的に示す。
【０２１７】
図２４Ａに示す１実施形態では、光学センサ構造物７６は、レーザまたはＬＥＤなどの光信号発生器６０Ａ、および例えばＣＣＤとして形成された光信号解析器６０Ｂを含む。信号通信アーキテクチャ１６は、光信号発生器６０Ａから組織における送信センサ２４Ａに至る光ファイバ１６Ａ、および組織における受信センサ２４Ｂから光信号解析器６０Ｂに至る光ファイバ１６Ｂを含む。センサ２４Ａおよび２４Ｂは、光ファイバ１６Ａおよび１６Ｂの、組織に対する近端に存在する。
【０２１８】
図２４Ｂに示す別の実施形態では、光学センサ構造物７８は、レーザまたはＬＥＤなどの光信号発生器６０Ａを含み、光信号解析器６０Ｂは例えばＣＣＤとして形成される。信号通信アーキテクチャ１６は、光信号発生器６０Ａから組織における送信センサ２４Ａに至り、かつ組織における受信センサ２４Ｂから光信号解析器６０Ｂに至る、光ファイバ１６Ｃを含む。組織に対して遠端に存するビームスプリッタ６０Ｃは、光信号発生器６０Ａからのビームを光ファイバ１６に向けさせ、から光ファイバ１６からのビームを光信号解析器６０Ｂに向かわせる。センサ２４Ａおよび２４Ｂは、光ファイバ１６の組織に対する近端に存在する。光信号の送信および受信の両方に単一の光ファイバを使用するための他の技術を使用することもできる。所望により、送信センサ２４Ａおよび受信センサ２４Ｂに対して異なるタイプのセンサを使用することができることは理解されるであろう。加えて、いずれかの他の適切な信号通信アーキテクチャを使用することができることは理解されるであろう。
【０２１９】
さらに図面を参照すると、図２５Ａ〜２５Ｄは、本発明の実施形態に係るプローブ５０を内視鏡プローブ４００として概略的に示す。
【０２２０】
内視鏡プローブ４００は、身体開口部を介して、または経皮的に内視鏡挿入するように適応させることができる。
【０２２１】
好ましくは、内視鏡プローブ４００は内視鏡挿入するように適応された筐体１２、把持用ハンドル１４、少なくとも１つの制御スイッチ１８、および通信アーキテクチャ１６を含み、制御スイッチ１８の近くにディスプレイ１３５（図２Ａ）を設けることもできる。
【０２２２】
筐体１２は、矢印４１２に沿った側方運動および矢印４１４に沿った回転運動ができるように構成されることが好ましい、内視鏡ケーブル４１０を含む。
【０２２３】
内視鏡プローブ４００はさらに、上で図１Ａ〜２４Ｂに関連して教示した実施形態のいずれかとして構成された、組織特性化のための装置４２０を含む。
【０２２４】
装置４２０は、挿入中および他の操作中にケーブル４１０内で後退させ、かつ特性化のために展開させることができる。
【０２２５】
加えて、装置４２０またはプローブ４００は先鋭な刃４２２を含むことができ、それは組織、例えば皮膚、身体管腔、または別の組織を穿通する必要が無い限り、後退させることができる。先鋭な刃は装置４２０またはケーブル４１０に随伴させることができる。
【０２２６】
図２５Ａは、全体的内視鏡プローブ４００を概略的に示す。
【０２２７】
図２５Ｂは、挿入または他の操作用のケーブル４１０内に後退した装置４２０を概略的に示す。
【０２２８】
図２５Ｃは、組織を穿通するために先鋭な刃４２２が展開した状態の装置４２０を概略的に示す。
【０２２９】
図２５Ｄは、組織特性化のために展開された装置４２０を概略的に示す。
【０２３０】
さらに図面を参照すると、図２６Ａおよび２６Ｂは、本発明の実施形態に係る、検査ステーション５００で体外プローブとしてのプローブ５０を概略的に示す。
【０２３１】
図２６Ａに示すように、検査ステーション５００はエキソビボ組織用または生検標本用に適応させることができ、運動提供装置５１４と、プローブ５０を取り付けるアーム５１６とを有するガントリ５２０を含むことができる。
【０２３２】
組織４４は、別の運動提供装置５１２を有する別のガントリ５１０に配置することができる。
【０２３３】
ガントリ５２０および５１０は、信号通信アーキテクチャ１６としても動作する通信線５２２および（または）５２４を介して、例えば制御および処理ユニット２６５によって自動的に制御することができる。
【０２３４】
ガントリは少なくとも１自由度を含むが、回転および並進運動に対して６もの自由度を含むことが好ましい。
【０２３５】
代替的に、１つの運動提供装置５１４または５１２のいずれかだけを使用することができる。
【０２３６】
運動は手動で操作することができることは理解されるであろう。
【０２３７】
代替的に、プローブ５０を所定の位置に固定し、例えば固定アーム５１６に取り付ける一方、組織は手動で操作することができる。
【０２３８】
制御および処理ユニット２６５はまた、信号解析および信号発生ユニットを含むこともできる。
【０２３９】
図２６Ｂに示すように、検査ステーション５００はインサイチュの組織用に適応させることができ、かつ運動提供装置５１４とプローブ５０が取り付けられる結合器５１８とを有するガントリ５２０を含むことができる。
【０２４０】
ガントリ５２０は自動的に、または手動で制御することができる。
【０２４１】
信号解析および信号発生ユニットをも含むこともできる制御および処理ユニット２６５は、ガントリ５２０の動作を制御することができる。
【０２４２】
ガントリ５２０は少なくとも１自由度を含むが、回転および併進運動に対して６もの自由度を含むことが好ましい。
【０２４３】
以下は、図１Ａ〜２６Ｂに関連して本書に教示した実施形態のいずれかの教示内容によって構成された、物質特性化のためのプローブに関する。
【０２４４】
本発明の一部の実施形態では、プローブは手持ち式プローブであってよく、把持用ハンドルを含むことができる。
【０２４５】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、自動化または制御された運動を提供するために、ガントリ上に装着することができる。
【０２４６】
本発明の一部の実施形態では、プローブは検査ステーションに固定することができる。
【０２４７】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、エキソビボ組織の一部分を特性化するように適応させることができる。
【０２４８】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、生検標本を特性化するように適応させることができる。
【０２４９】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、インサイチュの組織の一部分を特性化するように適応させることができる。
【０２５０】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、皮膚の一部分を特性化するように適応させることができる。
【０２５１】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、皮下組織の一部分を特性化するように適応させることができる。
【０２５２】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、切開手術中に皮下組織の一部分を特性化するように適応させることができる。
【０２５３】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、皮下組織の一部分の特性化のために、低侵襲手術に、例えばトロカール弁を介して挿入するため、または別の経皮挿入のために使用することができる。
【０２５４】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、内腔壁の一部分を特性化するために、身体開口部を介して身体管腔内に挿入するように適応された体内プローブであってよい。
【０２５５】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、内腔壁の一部分を特性化するために、身体管腔内に経皮挿入するように適応された体内プローブであってよい。
【０２５６】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、皮下組織の一部分を特性化するために、身体開口部を介して身体管腔に挿入するように、かつ管腔を穿通するように適応された体内プローブであってよい。
【０２５７】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、皮下組織の一部分を特性化するために、身体管腔に経皮挿入するように、かつ管腔を穿通するように適応された体内プローブであってよい。
【０２５８】
本発明の一部の実施形態では、プローブは、非生体組織の物質を特性化するように適応させることができる。
【０２５９】
本発明の一部の実施形態では、組織特性化のためのプローブおよびシステムは、以下の非網羅的リストのいずれか１つを含め、様々なタイプのセンサおよび技術を使用することができる。
【０２６０】
超音波検査法による組織特性化：超音波検査法は、約１ないし４０ＭＨｚの範囲の高周波音波およびそれらの反響を使用する医用撮像技術である。音波は体内を進み、健康な組織とより高密度の癌組織との間、または軟質組織の一部分と骨との間などの、異なるタイプの組織の間の境界面によって反射する。超音波プローブは反射した音波を受信し、関連計測機器は、プローブから反射境界までの距離を算出する。
【０２６１】
超音波プローブは、圧力パルスに応答して電気信号を生成する圧電性結晶を含む。プローブの形状はその視野を決定し、放出される音の周波数は、最小検出可能な物体の大きさを決定する。一般的に、プローブは身体の表面上を移動するように設計される。しかし、一部のプローブは、検査対象器官に近付けるために膣または直腸などの身体管腔内に挿入するように設計される。
【０２６２】
１９７０代初期以前の超音波撮像システムは、器官の輪郭から生じる強い反響だけを記録することができ、体内構造体の低レベル反響は記録することができなかった。１９７２年に、階調表示と呼ばれる洗練された撮像モードが導入され、多くの器官の内部テクスチャが見えるようになった。その結果、超音波撮像は、例えば肝臓の腫瘍を撮像するための有用なツールとなった。
【０２６３】
近年の開発として、身体表面でプローブを移動させることによって、または身体管腔に挿入されたプローブを回転させることによって、幾つかの二次元画像を取得する、３Ｄ超音波撮像がある。次いで二次元スキャンは、専用コンピュータソフトウェアによって結合されて３Ｄ画像を形成する。
【０２６４】
多重要素プローブでは、各要素がパルスを送出するタイミングを変更することによってビームを「操向」することができるように、各要素が専用電気回路を有する。各要素を順次刺激することによって、ビームを左右に急速に操向させ、二次元断面画像を生成することができる。加えて、トランスデューサパルス制御により、オペレータが、超音波パルスの周波数および期間のみならず、機械のスキャンモードをも設定および変更することが可能になる。アレイトランスデューサから形成されたプローブは、操向のみならず、集束させる能力も有する。
【０２６５】
造影剤は、例えば「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｌｏｎｇ−Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ａｇｅｎｔ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｓｃｈｕｔｔらの米国特許第６２８０７０４号によって教示されるように、超音波撮像に関連して使用することができる。
【０２６６】
誘電特性による組織特性化：組織の電磁特性による局所的組織特性化のための公知の技術は幾つか存在する。
【０２６７】
本願と同一譲受人が所有し、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｈａｓｈｉｍｓｈｏｎｙの米国特許第６８１３５１５号は、被験組織の誘電特性に従って組織を他の組織から区別するために、組織を検査するための方法およびシステムを記載している。該方法は、プローブが空洞内で被験組織にフリンジ電界を生成し、かつ、被験対象組織付近の他の組織または生体内に浸透する放射が無視できるほど小さい状態で、そこから反射電気パルスを生成するように、開放空洞が形成されたプローブを介して被験組織に電気パルスを印加するステップと、反射電気パルスを検出するステップと、反射電気パルスの電気特性を印加電気パルスに照らして比較して、被験組織の誘電特性の指標を提供するステップとを含む。
【０２６８】
さらに、本願と同一譲受人が所有し、「Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｂｏｄｙ  Ｌｕｍｅｎ，  ｂｙ  ａｎ  Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｂｅ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する米国特許出願第６０／６４１０８１号は、内視鏡に搭載された電磁プローブを使用して異常を検出するために身体管腔の組織を特性化するための装置および方法を開示する。内視鏡は、口腔、胃腸管、直腸、結腸、気管支、膣、子宮頸部、尿路、および血管から成る群から選択された身体管腔内に挿入するように設計することができる。加えて、それはトロカール弁に挿入するように設計することができる。
【０２６９】
加えて、本願と同一譲受人が所有し、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する米国特許出願第６０／６６５８４２号は、組織を穿通することなく、特性化のために組織の縁部に近接配置されるように構成された導電性構造体として形成された共振要素を含むセンサを開示している。共振要素は、縁と略平行な平面上にその断面積を画定する相当直径Ｄ、および外部システムとの通信を提供するための少なくとも１つの導電性リードを有し、ここで共振要素は約λから約１０λの間のフリーエア（ｆｒｅｅ−ａｉｒ）波長範囲で共振するように構成され、λは相当直径Ｄの少なくとも約１０倍である。約λから約１０λの間の範囲の信号を受信すると、センサは、組織の近距離領域内に電磁界を誘導する一方、遠距離領域では無視できるほど小さい放射を生じるように構成されるので、近距離領域の組織は事実上共振要素の一部として機能し、センサへの共振応答が変化し、それによって近距離領域の組織が、センサへの共振応答により、その電磁特性によって特性化される。近距離領域とは、縁から始めて、実質的にＤの直径を有する半球である。
【０２７０】
電気インピーダンス撮像による組織特性化：電気インピーダンス撮像は、皮膚の表面上の点と患者の身体上の何らかの基準点との間のインピーダンスの測定に関係する。時々、電気接点のアレイを有するシートとして形成される多重要素プローブが、組織、例えば乳房の二次元インピーダンスマップを得るために使用される。二次元インピーダンスマップはおそらく、マンモグラフィなどの他のデータと共に、癌の検出のために使用することができる。
【０２７１】
Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇｅｒｙ，１９９２，６，ｐｐ．４３９〜４４４の、「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｄｕｒｉｎｇ  ＣＴ−Ｇｕｉｄｅｄ  Ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ  Ｓｕｒｇｅｒｙ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ｖａｌｕｅ  ｉｎ  Ｃｙｓｔｉｃ  ａｎｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｌｅｓｉｏｎｓ」と題するＲａｊｓｈｅｋｈａｒ，Ｖ．による論文は、単一電極付きのインピーダンスプローブを使用して病変のインピーダンス特性を測定することを記載している。該研究の目的は、病変で行なわれた測定を利用して、病変の程度を決定し、かつ病変の場所をより正確に特定することであった。プローブはＣＴによって腫瘍まで誘導され、プローブが病変を通過するときに、病変内で４つの測定が行なわれた。病変の生検は、プローブ自体が引き込まれた後で、プローブの外鞘を位置へのガイドとして使用して実施された。
【０２７２】
「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｕｍｏｒｓ  ｉｎ  Ｔｉｓｓｕｅ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｓｏｌｌｉｓｈらの米国特許第４４５８６９４号は、乳房組織の局所的領域の誘電定数に基づいてヒトの乳房の腫瘍を検出するための装置に関する。該装置は、複数の要素を含むプローブを含む。該装置はさらに、ＡＣ信号を組織に印加するための手段と、プローブ要素の各々で異なる時間に誘電特性を検知するための手段と、異なる時間に検知された誘電特性を比較するために検知手段に結合された信号処理回路構成とを含む。該装置はこうして、プローブに関連付けられた乳房組織の局所的領域の誘電定数の出力を提供する。
【０２７３】
同様に、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｕｍｏｒｓ  ｉｎ  Ｔｉｓｓｕｅ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｆｒｅｉらの米国特許第４２９１７０８号は、ヒトの乳房組織の複数の局所的領域の誘電定数によってヒトの乳房組織の腫瘍を検出するための装置に関する。
【０２７４】
「Ｔｉｓｓｕｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｉｍａｇｅｓ  ａｎｄ  ｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｐｅａｒｌｍａｎ，Ａ．Ｌ．の米国特許第６３０８０９７号、第６０５５４５２号、および第５８１０７４２号は、インピーダンス画像で異常組織の組織タイプの識別を補助するための装置を記載している。該装置は、身体の一部分の多色エミッタンスマップを提供するための手段と、身体の一部分から複数の多色尺度を決定するための手段と、複数の多色尺度に基づいて組織タイプを示すためのディスプレイとを含む。
【０２７５】
光学蛍光分光法による組織特性化：巨大分子の標本に例えばレーザ光を照射すると、それは放射を吸収し、様々なレベルが励起される。励起状態の幾つかは、弾性散乱によって実質的に前の状態に戻り、一部のエネルギーは内部転換、衝突、および他の損失メカニズムで失われる。しかし、一部の励起状態は蛍光放射を生じ、それは状態の分布のため、特徴的な波長分布をもたらす。
【０２７６】
一部の腫瘍標識剤は、レーザ光を照射したときに、よく構造化された蛍光スペクトルを生じる。特にヘマトポルフィリン誘導体（ＨＰＤ）は、４０５ｎｍ付近のソレー帯で励起したときに、よく構造化された蛍光スペクトルを生じる。蛍光スペクトルは、あまり構造化されていない組織の自己蛍光に事実上重なる、約６３０ｎｍおよび６９０ｎｍに典型的なピークを示す。他の有用な腫瘍標識剤として、３３７ｎｍ（Ｎ２レーザ）で照射したときに、ジヘマトポルフィリンエーテル／エステル（ＤＨＥ）、ヘマトポルフィリン（ＨＰ）、ポリヘマトポルフィリンエステル（ＰＨＥ）、およびテトラスルホン化フタロシアニン（ＴＳＰＣ）がある。
【０２７７】
「Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｂｙ  Ｍｅａｎｓ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｔｉｓｓｕｅ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ−Ｅｎｇｅｌｓらの米国特許第５１１５１３７号は、巨大分子の誘起蛍光による組織の特性の改善された検出に関する。組織特性は次いで、観察された巨大分子スペクトルから評価することができる。米国特許第５１１５１３７号によると、扁桃癌のスペクトルは、内因性ポルフィリンのため、正常な粘膜のそれとは明らかに異なる。
【０２７８】
「Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｅｒｖｉｃａｌ  Ｓｑｕａｍｏｕｓ  Ｉｎｔｒａｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  Ｌｅｓｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ｖｉｔｒｏ  ａｎｄ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｒｉｃｈａｒｄｓ−Ｋｏｒｔｕｍらの米国特許第６２５８５７６号は、例えば子宮頸部の癌および前癌の診断のための蛍光分光分析における複数の照射波長の使用に関する。このやり方で、（ｉ）正常または炎症性の組織を扁平上皮の上皮内病変（ＳＩＬ）と区別し、かつ（ｉｉ）高悪性度ＳＩＬを非高悪性度ＳＩＬと区別することが可能であった。検出はインビトロまたはインビボで実施することができる。多変量統計解析は、分類精度の最小限の低下を実証するアルゴリズムを再展開するために必要な蛍光励起−放射波長対の数を低減するために使用された。例えば上記特許の方法は、組織標本に約３３７ｎｍ、３８０ｎｍ、および４６０ｎｍの電磁放射波長を照射して蛍光を発生させ、蛍光から複数の離散発光波長を検出し、発光波長から組織標本が特定の組織分類に属する確率を算出することを含む。
【０２７９】
本願と同一譲受人が所有し、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｔｉｓｓｕｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｃｅｌｌｓ，Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｃｅｌｌｓ，ａｎｄ  ａ  Ｐｒｏｂｅ  Ｕｓｅｆｕｌ  ｆｏｒ  Ｓｕｃｈ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｈａｓｈｉｍｓｈｏｎｙの米国特許出願第２００３／０１３８３７８６号は、組織を検査し、被験組織の光学特性の測定された変化に従って、そのタイプを特性化するための方法、装置、およびプローブを教示する。この方法の好適な実施形態では、被験組織は、標的細胞に選択的に結合可能な生物学的担体と接合した物理的要素の小粒子を含む造影剤にさらされる。加えて、エネルギーパルスが被験組織に加えられ、加えられたエネルギーパルスによって生じるインピーダンスおよび／または光学特性の変化が検出され、被験組織における標的細胞の有無を決定するために利用される。さらに、好適な実施形態では、加えられるエネルギーパルスはレーザパルスを含み、生物学的担体と接合される物理的要素は、光の存在下で実質的に低下するインピーダンスを有する光感受性半導体である。さらに、標的細胞を検出するために使用される同じプローブを、標的細胞を破壊するために使用することもできる。
【０２８０】
光反射率分光法による組織特性化：組織特性化のために光反射率分光法を適用することは、２００５年３月１５日ダウンロードされ、例えばｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｂｓｐ−ｌｉｍｂ．ｎｉｃｈｄ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｈｔｍｌ／ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．ｈｔｍｌに記載されており、上皮および間質の散乱および吸収特性の評価を可能にし、こうして口腔癌の潜在的診断前駆体とみなされる慢性口腔上皮組織炎症に関する情報を提供する、上皮層の厚さを測定するための光反射率分光（ＯＲＳ）装置、および傾角反射率分光法に基づく評価技術を開示している。
【０２８１】
加えて、Ｔｏｍａｔｉｓ，Ａ．らは、４３の皮膚の色素病変（１８のメラノーマ、１７の一般色素細胞性母斑、および８つの異形成母斑）の反射率画像を研究した。反射率画像は望遠分光測光システムによって取得し、メラノーマを良性の色素細胞性実体と区別するために、４２０ｎｍから１０４０ｎｍまでのスペクトル範囲で分析した。スペクトル全体、可視、および近赤外を考慮して、様々な評価が実行された。３５（８１．４％）の正しい臨床診断と比較して、全部で３３（７６．７％）の病変が、望遠分光測光システムによって正しく診断された。赤外帯域の反射率は診断的に関連性があるように思われる。
【０２８２】
磁気共鳴（ＭＲ）による組織特性化：磁気共鳴は、不対スピンを有する核による電磁スペクトルの高周波範囲のエネルギーの吸収および放射に基づく。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、不対スピンを有する核による電磁スペクトルの高周波範囲のエネルギーの吸収および放射の画像化に基づく。
【０２８３】
従来のＭＲＩは、
ｉ．撮像手順のためにＢ０磁界を生成する主磁石と、
ｉｉ．Ｂ０に勾配を生成する勾配コイルと、
ｉｉｉ．スピンを９０度または１８０度回転するために必要なＢ１磁界を生成し、かつＭＲ信号を検出するためのＲＦコイルと、
ｉｖ．ＭＲ撮像装置の構成要素を制御するためのコンピュータと
を有する、全身撮像のための大型装置を利用する。
【０２８４】
一般的に、磁石は、磁石内の内部領域に均一な磁界を提供する、大型水平ボア超伝導磁石である。患者または撮像対象は通常、撮像用の中心空隙内に位置する均一な磁界領域に配置される。典型的な勾配コイルシステムは、反ヘルムホルツ型のコイルを含む。これらは、Ｚ軸の回りの２つの平行なリング状コイルである。２つのコイルの各々の電流は逆方向に流れ、２つのコイルの間に磁界の勾配を生じる。
【０２８５】
ＲＦコイルはＢ１磁界を生じ、それはパルスシーケンスで正味磁化を回転させる。ＲＦコイルは、１）送受信コイル、２）受信専用コイル、または３）送信専用コイルであってよい。
【０２８６】
本書で上述した通り、ＭＲＩは磁石内の内部領域の磁界に依存する。したがって、撮像される組織は撮像装置の内部領域に存在しなければならないので、手持ち式プローブまたは内視鏡プローブとしては不適切である。
【０２８７】
しかし、「ＭＲＩ  Ｐｒｏｂｅ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｐｕｌｙｅｒらの米国特許第５５７２１３２号は、（大型水平ボア超伝導磁石の内部背景磁界とは対照的に）外部背景磁界Ｂ０を有するＭＲＩ分光プローブを記載している。したがって、動脈壁、直腸、尿路、腸、食道、鼻腔、膣、および他の生物医学的用途の組織の内視鏡撮像用のＭＲＩカテーテルを作成することができる。該プローブは、（ｉ）長手軸および軸方向に延びる外部表面を有する小型主磁石と、（ｉｉ）該表面を取り囲み、かつそれに近接するＲＦコイルとを含む。主磁石は、対称な、好ましくは、円筒状の均一磁界を磁石の表面に提供する構成および形状に作られる。ＲＦコイルは励起核からＮＭＲ信号を受け取る。撮像のために、ＮＭＲ信号を受け取るために使用されるのと同じコイルまたは別のＲＦコイルであってよい、ＲＦコイルによって励起した核の核スピンを空間的に符号化するように、１つまたはそれ以上の勾配コイルが設けられる。
【０２８８】
加えて、本願と同一譲受人が所有し、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ，  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ  Ｔｉｓｓｕｅ，ｔｏ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ  ｉｔｓ  Ｔｙｐｅ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｈａｓｈｉｍｓｈｏｎｙらの米国特許出願第２００５／００２１０１９号は、被験物質に偏向磁界を印加し、被験物質体積にＲＦパルスを局所的に印加して、物質の電気インピーダンスに対応する電気インピーダンス（ＥＩ）応答信号、および物質のＭＲ特性に対応する磁気共鳴（ＭＲ）応答信号を引き起こし、ＥＩおよびＭＲ応答信号を検出し、被験物質体積のタイプを特性化するために検出された応答信号を利用することを含む、物質の体積を検査してそのタイプを特性化するための方法および装置を記載する。
【０２８９】
造影剤をＭＲＩと連動して使用することができる。例えば、「Ｇａｓ  Ｆｉｌｌｅｄ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ  ａｓ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ａｇｅｎｔｓ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｕｎｇｅｒの米国特許第６３１５９８１号は、ＭＲＩ用の造影剤としてのガス充填微小球の使用を記載している。
【０２９０】
さらに、「Ａｒｒａｙ  ｏｆ  Ｃｏｉｌｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｉｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｖａｓｃｕｌａｔｕｒｅ  ｏｆ  ａ  Ｐａｔｉｅｎｔ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｂｅｌｔの米国特許第６７４７４５４号は、患者の前面および後面にそれぞれ沿って配備される第１および第２複数個のコイル対を含むコイルの配列を記載している。第１および第２複数のコイル対は、それぞれ前面および後面から磁気共鳴信号を受け取る。各対の第１および第２ループを相互に相対的に横方向に隔離するための手段が設けられる。コイル対を相互に相対的に長手方向に隔離するための手段が設けられる。手段は、第１複数個のコイル対を第２複数個のコイル対から垂直方向にも隔離する。磁気共鳴信号は、患者の脈管構造を撮像するのに利用される。
【０２９１】
さらに、「Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  Ｅｎａｂｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｉｓａｂｌｉｎｇ  Ｃｏｉｌｓ  ｏｆ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｉｌ  Ａｒｒａｙ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｂｅｌｔらの米国特許第６６７７７５５号は、ｎ個のコイルを選択的に使用可能または使用不能にするために使用される回路を記載している。回路は電流源によって付勢されるｎ個のドライバを含む。ｎ個のドライバは各々、１つのＦＥＴのゲートが他方のＦＥＴのゲートに接続されて、そこに共通ゲートノードが形成されるように配置された１対のＦＥＴを含む。ｎ個のドライバは、トーテムポール状に配置される。ｎ個のドライバのうちの第１ドライバの第１ＦＥＴは、（Ａ）グランドおよびｎ個のコイルのうちの第１コイルの１端にリンクされたドレーンと、（Ｂ）ｎ個のドライバのうちの第２ドライバの第１ＦＥＴのドレーンおよびｎ個のコイルのうちの第２コイルの１端にリンクされたソースとを有する。ｎ個のドライバのうちの第１ドライバの他方のＦＥＴは、（Ａ）ｎ個のコイルのうちの第１コイルの他端にリンクされたソースと、（Ｂ）ｎ個のコイルのうちの第２コイルの端およびｎ個のドライバのうちの第１ドライバの第１ＦＥＴのソースにリンクされるドレーンとを含む。ｎ個のドライバのうちの第２ドライバの第１ＦＥＴもまた、連続ｎ個のドライバの第１ＦＥＴのドレーンおよび連続ｎ個のコイルの１端にリンクされるソースを有する。ｎ個のうちの第２ドライバの他方のＦＥＴもまた、（Ａ）ｎ個のコイルのうちの第２コイルの他端にリンクされたソースと、（Ｂ）連続ｎ個のコイルの端およびｎ個のドライバのうちの第２ドライバの第１ＦＥＴのソースにリンクされたドレーンとを有する。これは、ｎ個のドライバのうちのｎ番目のドライバの第１ＦＥＴおよび他方のＦＥＴが同様に、ｎ個のドライバでできたトーテムポール状に配置されるまで続き、ｎ個のドライバのうちｎ番目のドライバのそれぞれ第１ＦＥＴおよび他方のＦＥＴのソースおよびドレーンが電流源に接続される。ｎ個のドライバの各々は、その共通ゲートノードで、（ｉ）コイルディセーブル信号に対しては、その第１ＦＥＴを作動させ、かつその他方のＦＥＴを作動停止させ、それによって対応するコイルから電流を引き離し、かつこうしてそれを使用不能にするだけでなく、電流を第１ＦＥＴに流れさせ、こうしてｎ個のドライバのうちの次のドライバが電流源として利用できるようにすることによっても応答し、かつ（ｉｉ）コイルイネーブル信号に対しては、その第１ＦＥＴを作動停止させ、かつその他方のＦＥＴを作動させ、それによって対応するコイルおよび他方のＦＥＴに電流を連続的な流れさせ、こうして対応するコイルを使用可能にするだけでなく、ｎ個のドライバのうちの次のドライバが電流源として利用できるようにすることによっても応答することによって、ｎ個のコイルのうちの対応する１つを作動させるために使用される。
【０２９２】
磁気共鳴分光法（ＭＲＳ）による組織特性化：ＭＲＳで、分光ＮＭＲデータが被験領域から得られる。したがって、ＭＲＳから得られる生化学情報は、定められた解剖学的位置に関連付けて解釈することができ、代謝物分布の画像を生成することができる。ＭＲＳは、細胞形質転換の代用生化学マーカを識別するために使用され、したがって良性腫瘍を悪性のものと区別し、かつ異なる腫瘍タイプを識別することができる。悪性腫瘍のスペクトルから予後および診断情報が導出される（Ｂｒｅａｓｔ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．，２００１，３：３６−４０）。
【０２９３】
放射線放出による組織特性化：放射線放出撮像は一般的に、悪性腫瘍および炎症などの病理が健康な組織とは異なる活動レベルを示すという事実に依存する。したがって、血流で循環する放射性医薬品は活発な病理によって、周囲の健康な組織とは異なる程度に取り込まれる。その結果、病理は放射線放出源として有効であり、放射線放出撮像によって検出することができる。
【０２９４】
病理学的特徴は、腫瘍に関連付けられ得るように、集中的な高放射線源として、または高温領域として現われ、あるいは癌腫に関連付けられ得るように、低レベルであるが、それでもなお背景レベルより高い放射線の領域として現われる。さらに、逆の状況が可能である。壊死した組織は放射性医薬品を事実上取り込まず、したがって背景レベルより低い、ほとんど放射線の無い領域、または低温領域として働く。したがって、放射性医薬品は、活発な病理のみならず、壊死した組織をも識別するために使用することができ、形成された画像は一般的に「機能画像」と呼ばれる。
【０２９５】
放射性医薬品の局在化のメカニズムは、抗原抗体反応、粒子の身体的捕獲、レセプタ部位結合、意図的に損傷した細胞の循環からの除去、および正常に働く代謝プロセスによる細胞膜を超えて細胞内への化学種の輸送などの、関心器官の様々なプロセスよって異なる。放射性医薬品による局在化のメカニズムの概要は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｕｎｉｓ．ｌｕｃ．ｅｄｕ／ｎｕｃｍｅｄ／ｔｕｔｏｒｉａｌ／ｒａｄｐｈａｒｍ／ｉ．ｈｔｍ．で見られる。
【０２９６】
抗体を標識するための放射性核種の特定の選択は、放射されるガンマ線の数、それらのそれぞれのエネルギー、ベータまたはポジトロンなどの他の粒子の放出、同位体半減期、および同一化学であるが異なる半減期を有する異なる同位体の有無（例えばＩ１３１およびＩ１３３）などの、標識手順の化学および同位体の核特性によって異なる。医療用途での通常の好適な放出は、ガンマ線のそれである。しかし、ベータおよびポジトロン放射を検出することもでき、特にＰＥＴ撮像に関連性がある。
【０２９７】
センサは、単一画素または複数画素の検出器として構成された、室温で固体状態のＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）検出器であってよい。代替的に、検出器は、ＣｄＴｅ、ＨｇＩ、Ｓｉ、Ｇｅ、もしくは類似物などの別の固定状態検出器、ＮａＩ（Ｔｌ）、ＬＳＯ、ＧＳＯ、ＣｓＩ、ＣａＦ、もしくは類似物などのシンチレーション検出器、またはシンチレーション物質とフォトダイオードアレイとの組合せであってよい。
【０２９８】
放射線放出のためのコンピュータ断層撮影の２つの技術が公知である。
ｉ．単一光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）。単一放射線放出事象が身体の周囲で検出される。多数の光子の検出を使用して、三次元機能画像を形成し、かつしたがって放射源を識別することができる。
ｉｉ．ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）。放射性同位体からポジトロンが放出される。それが電子と相互作用するにより、消滅が発生し、消滅によって生じた２つの光子は反対方向に進む。同時計数によるそれらの検出により、消滅が発生した正確な経路が識別される。再び、多数の光子の検出を使用して、三次元画像を形成し、かつ、特にＰＥＴでは同時計数のための光子経路が既知であるという事実を使用して、放射源を識別することができる。
【０２９９】
周囲の組織による減衰は、特定の誤差を引き起こす。
【０３００】
標的組織細胞に存在する特定の分子を標的にするために、例えば、［１８Ｆ］ＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）、または［６４Ｃｕ］で標識された抗体断片などの、様々な放射性医薬品を合成することができる。他は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｒｕｍｐ．ｕｃｌａ．ｅｄｕ／ｓｏｆｔｗａｒｅ／ｌｐｐ／ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅｓ／ｔｒａｃｅｒｓ．ｈｔｍｌで見ることができる。さらなる詳細および説明は、Ｂｒｅａｓｔ  Ｃａｎｃｅｒ  Ｒｅｓ．２００１，３：２８−３５に見ることができる。
【０３０１】
温度撮像による組織特性化：新生物組織を突き止めかつ検出するための温度撮像は、１９５０年代に、悪性腫瘍の領域の皮膚の表面温度が健康な組織に期待されるより高い温度を示すことが発見されて以来、知られている。したがって、身体の皮膚温度を測定することによって、癌性腫瘍成長などの異常な身体活動の有無を検査することが可能になった。液晶の開発および温度応答性化学的基質を形成するための方法により、接触式温度測定が医療分野でのその使用と共に現実になった。接触式温度測定を使用する装置は、皮膚などの表面と物理的に直接接触させたときに、接触箇所またはその付近の温度を反映して、永久的または一時的に色が変化するインジケータを通して、温度変化を検知して表示することができる。異常な読みは、関心領域をより綿密かつ詳細に検討する必要性をユーザに知らせる。しかし、この領域の技術は主として、外部皮膚表面で温度を検知して表示することに向けられてきた。
【０３０２】
開示内容を参照によって本書に援用する、Ｖａｎｚｅｔｔｉらの米国特許第３８３０２２４号は、乳癌の有無を検出する目的で、ブラジャの様々な箇所に温度応答性色変化液晶を配置することを開示している。
【０３０３】
「Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｉｎ  Ｅａｒｌｙ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｒｅａｓｔ  Ｃａｎｃｅｒ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｓａｇｉの米国特許第ＲＥ３２０００号は、片面に接着層および接着層によって取外し可能にそれに固定される剥離可能な層を有する、好ましくは円板状のパッチの形の可撓性熱伝導性ウェブを備えた装置を開示している。その反対側に、装置は間隔を置いて配置されたインジケータの配列を備え、各々のインジケータは、染料または顔料、および隣接するインジケータとは約０．５°Ｆ異なる比較的正確な温度で溶解する温度感応性物質（結晶有機化合物）を含む。所望の温度範囲をカバーするために必要な個数のインジケータが使用される。装置はブラジャの乳房受容カップ内に組み込まれ、２つの乳房の鏡像四分円をスキャンし、装置を目視検査して、色の変化を示したインジケータの個数を決定し、こうして乳房組織の異常の有無を個人に知らせる。
【０３０４】
「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と称し、その開示内容を参照によって本書に援用する、Ｂｒｏｕｎｓｔｅｉｎの米国特許第６１３５９６８号は、身体開口部のみを介して非外科的にアクセス可能な体内部位の温度を検知するための装置および方法を記載している。該装置は特に、選択された部位の温度の増加によって示される癌および他の異常な生物学的活動の検査などの医療用途に特に有用である。前立腺検査に適用されるときに、装置は一時的にユーザの指先または機械的プローブに接着される。好適な実施形態では、装置は、複数の化学インジケータを含むことができる２つの温度感知素子を含む。各インジケータは、予め定められた特定の温度の検出に応答して色が変化する。適切に調整して設置される場合、第１素子は指先の掌側面に配置され、第２素子は指先の甲側面に配置される。検査手袋を着用して、装置を担持する指先を覆った後、前立腺検査が実施され、その間、第１素子を一定にしかし短時間前立腺領域に接触させ、かつ同時第２素子を、前立腺領域と対向する皮膚表面と接触させる。指先を直腸から引き抜き、手袋を外した後、各々によって検出された温度を決定するために、２つの温度感知素子を目視検査することができる。観察された温度の顕著な相違は、異常な生物学的活動の可能性、およびさらなる診断または医療処置の必要性を指し示す。
【０３０５】
バイオセンサを用いる組織特性化：バイオセンサは、統合酵素、細胞小器官、組織、または微生物全体などの触媒型とすることができ、生物学的応答をトランスデューサによりデジタル電子信号に変換する。使用する主トランスデューサは電気化学、光学、または温度測定型である。バイオセンサはアフィニティ型であってもよい。アフィニティバイオセンサは、抗体の抗原との結合、細胞レセプタのリガンドとの結合、ならびに相補的配列によるＤＮＡおよびＲＮＡの核酸との結合に関する情報をもたらす。さらなる追加的タイプとして、マイクロバイオリアクタとして機能する完全統合バイオチップデバイスがある。全てのタイプを生体分子センサの高密度配列で使用することができる。
【０３０６】
これらのセンサの一部は、次の文献にさらに論じられている。
（ｉ）Ｅｎｚｙｍｅ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ：Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，Ａ．Ｍｕｌｃｈａｎｄａｎｉ  ＆  Ｋ．Ｒ．Ｒｏｇｅｒｓ（Ｈｕｍａｎａ  Ｐｒｅｓｓ，１９９８）；
（ｉｉ）Ａｆｆｉｎｉｔｙ  Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ：Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，Ａ．Ｍｕｌｃｈａｎｄａｎｉ  ＆  Ｋ．Ｒ．Ｒｏｇｅｒｓ（Ｈｕｍａｎａ  Ｐｒｅｓｓ，１９９８）；
（ｉｉｉ）Ｊｏｕｒｎａｌ：Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ＆  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：
ａ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  ８，１４５９−１６９５頁（２００５年２月１５日）；
ｂ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  ６，１０２９−１２５９頁（２００４年１２月１５日）；
ｃ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  ５，９１７−１０２８頁（２００４年１１月１５日）；
ｄ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  １，１−１４２頁（２００４年７月３０日）；
ｅ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２０，Ｉｓｓｕｅ  １２，２３８７−２５９３頁（２００５年６月１５日）；
（ｉｖ）Ｊｏｕｒｎａｌ：Ｓｅｎｓｏｒｓ  ＆  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ（ｃｈｅｍｉｃａｌ）：
ａ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０３，Ｉｓｓｕｅｓ  １−２，１−４７３頁（２００４年９月２９日）；
ｂ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０２，Ｉｓｓｕｅ  １，１−１７７頁（２００４年９月）；および
ｃ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０６，Ｉｓｓｕｅ  １，１−４８８頁（２００５年４月２９日）。
【０３０７】
化学センサを用いる組織特性化：化学センサは様々なタイプの化合物および化学的状態の有無を検出する。これらは例えば、ＮａおよびＫなどの、しかしそれらに限定されないイオン、酸素および二酸化炭素などの、しかしそれらに限定されない溶解ガス、ならびに溶液のｐＨを決定するためのセンサを含む。これらのセンサの一部は、次の文献にさらに論じられている。
（ｉ）Ｓｅｎｓｏｒｓ：Ａ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｓｕｒｖｅｙ．Ｖｏｌｕｍｅ  ２：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｐａｒｔ  Ｉ，Ｗ．Ｇｏｐｅｌ，Ｊ．Ｈｅｓｓｅ，  ＆  Ｊ．Ｎ．Ｚｅｍｅｌ（ＶＣＨ，１９９１年）；
（ｉｉ）Ｓｅｎｓｏｒｓ：Ａ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｓｕｒｖｅｙ．Ｖｏｌｕｍｅ  ３：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｐａｒｔ  ＩＩ，Ｗ．Ｇｏｐｅｌ，Ｊ．Ｈｅｓｓｅ，  ＆  Ｊ．Ｎ．Ｚｅｍｅｌ（ＶＣＨ，１９９２年）；および
（ｉｉｉ）Ｊｏｕｒｎａｌ：Ｓｅｎｓｏｒｓ  ＆  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）：
ａ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０３，Ｉｓｓｕｅｓ  １−２，１−４７３頁（２００４年９月２９日）；
ｂ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０２，Ｉｓｓｕｅ  １，１−１７７頁（２００４年９月）；
ｃ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０６，Ｉｓｓｕｅ  １，１−４８８頁（２００５年４月２９日）；および
ｄ．Ｖｏｌｕｍｅ  １０８，Ｉｓｓｕｅｓ  １−２，１−１０００頁（２００５年７月２２日）。
【０３０８】
機械的センサを用いる組織特性化：機械的センサは、センサと接触する組織の物理的特性を測定する。機械的センサの１例は、センサ表面で検知される圧力を測定する触覚を使用する。透明な弾性触覚部を有する光学触覚センサは、ＴａｃｈｉおよびＫａｊｉｍｏｔｏの米国特許第６９０９０８４号に教示されており、その開示内容を参照によって本書に援用する。これは触覚部および撮像部を持つ光学触覚センサであり、触覚部は、透明な弾性体と、弾性体内部に設けられた複数のマーカ群とを含み、各マーカ群は多数の着色マーカから構成され、マーカは、各群に異なる色を有する様々なマーカ群を構成し、物体が弾性体に接触したときの着色マーカの挙動が撮像手段によって写真撮影される。マーカ群は相互に異なる空間配置を持つことが好ましい。さらに、機械的センサについては、「Ｓｅｎｓｏｒｓ：Ａ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｓｕｒｖｅｙ」  Ｖｏｌｕｍｅ  ７：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｗ．Ｇｏｐｅｌ，Ｊ．Ｈｅｓｓｅ，  ＆  Ｊ．Ｎ．Ｚｅｍｅｌ（ＶＣＨ，１９９４）に論じられている。
【０３０９】
本発明の一部の実施形態に係る方法がヒトの組織および動物の組織用に適応することができることは理解されるであろう。
【０３１０】
本発明の実施形態に係るプローブが体外的に皮膚に適用することができることは理解されるであろう。代替的に、それらは切開手術中に皮下組織に適用することができる。本発明の実施形態に係るプローブが、例えば約３センチメートルを超えない切開を有する低侵襲処置のために、体内に挿入することができることは理解されるであろう。代替的に、それらは身体管腔内に挿入することができる。
【０３１１】
この特許の存続期間中に、組織特性化のための多くの関連広帯域センサが開発されることが予想され、用語「組織特性化のための広帯域センサ」の範囲は全てのそのような新技術を先験的に含むことを意図している。
【０３１２】
本明細書で使用される場合、用語「約（“ａｂｏｕｔ”）」および「実質的に（“ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ”）」は±２０％を意味する。
【０３１３】
明確にするため別個の実施態様で説明されている本発明の特定の特徴は単一の実施態様に組み合わせて提供することもできることが認識されるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施態様で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたはいかなる適切なサブコンビネーションでも提供することもできる。
【０３１４】
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入る係る別法、変更および変形すべてを包含するものである。
【０３１５】
本明細書中で挙げた刊行物、特許および特許願は全て、個々の刊行物、特許および特許願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願でのいかなる引用または確認したことも本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。
【図１Ａ−Ｇ】
0006054106.tif 000002
【図１Ｈ】
0006054106.tif 000003
【図１Ｉ−Ｎ】
0006054106.tif 000004
【図１Ｏ−Ｖ】
0006054106.tif 000005
【図２Ａ−Ｂ】
0006054106.tif 000006
【図２Ｃ】
0006054106.tif 000007
【図２Ｄ】
0006054106.tif 000008
【図３】
0006054106.tif 000009
【図４Ａ】
0006054106.tif 000010
【図４Ｂ】
0006054106.tif 000011
【図５】
0006054106.tif 000012
【図６Ａ】
0006054106.tif 000013
【図６Ｂ】
0006054106.tif 000014
【図６Ｃ】
0006054106.tif 000015
【図６Ｄ−Ｆ】
0006054106.tif 000016
【図６Ｇ−Ｎ】
0006054106.tif 000017
【図６Ｏ】
0006054106.tif 000018
【図７】
0006054106.tif 000019
【図８】
0006054106.tif 000020
【図９】
0006054106.tif 000021
【図１０】
0006054106.tif 000022
【図１１】
0006054106.tif 000023
【図１２】
0006054106.tif 000024
【図１３Ａ−Ｂ】
0006054106.tif 000025
【図１３Ｃ−Ｄ】
0006054106.tif 000026
【図１４】
0006054106.tif 000027
【図１５】
0006054106.tif 000028
【図１６】
0006054106.tif 000029
【図１７Ａ−Ｂ】
0006054106.tif 000030
【図１７Ｃ−Ｅ】
0006054106.tif 000031
【図１８】
0006054106.tif 000032
【図１９】
0006054106.tif 000033
【図２０】
0006054106.tif 000034
【図２１】
0006054106.tif 000035
【図２２】
0006054106.tif 000036
【図２３】
0006054106.tif 000037
【図２４】
0006054106.tif 000038
【図２５】
0006054106.tif 000039
【図２６Ａ】
0006054106.tif 000040
【図２６Ｂ】
0006054106.tif 000041
【図２Ｅ】
0006054106.tif 000042