(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内孔が軸方向に沿って形成された伸長型穴あけ器と、前記穴あけ器に相関して回転自在かつ軸方向に沿って位置決め可能なカッターとを備え、前記穴あけ器は前記組織試料を採取して前記内孔に移すためのポートが形成され、さらに前記カッターを回転させるための回転モータと前記カッターを軸方向に並進運動させるための並進運動モータとが設けられた外科用の生検装置を用いて所定の組織から少なくとも１つの組織試料を採取することを制御するための装置であって、
（ａ）前記回転モータ及び前記並進運動モータの連動制御を行うためのコンピューティング装置と、
（ｂ）前記カッターの回転速度を測定するために前記コンピューティング装置に対して回転信号を供給するために前記回転モータに動作可能なかたちで接続した第１のセンサと、
（ｃ）前記カッターの並進運動速度及び並進運動位置を測定するために前記コンピューティング装置に対して並進運動信号を供給するために前記並進運動モータに動作可能なかたちで接続した第２のセンサと、
（ｄ）前記コンピューティング装置からの並進運動命令に応答して前記並進運動モータを駆動させる第１のドライバと、
（ｅ）前記コンピューティング装置からの回転命令に応答して前記回転モータを駆動させる第２のドライバと
を備え、さらに、
前記カッターに作用する回転抵抗と前記並進運動位置とに応答して前記カッターの前記回転速度及び前記並進運動速度を自動的に修正することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
内孔が軸方向に沿って形成された伸長型穴あけ器と、前記穴あけ器に相関して回転自在かつ軸方向に沿って位置決め可能なカッターとを備え、前記穴あけ器は前記組織試料を採取して前記内孔に移すためのポートが形成され、さらに前記カッターを回転させるための回転モータと前記カッターを軸方向に並進運動させるための並進運動モータとが設けられ、基端部及び先端部を持つ柔軟かつ回転自在の軸によって前記カッターは動作可能なかたちで前記並進モータに接続された外科用の生検装置を用いて所定の組織から少なくとも１つの組織試料を採取することを制御するための装置であって、
（ａ）前記回転モータ及び前記並進運動モータの連動制御を行うためのコンピューティング装置と、
（ｂ）前記カッターの回転速度を測定するために前記コンピューティング装置に対して回転信号を供給するために前記回転モータに動作可能なかたちで接続した第１のセンサと、
（ｃ）前記カッターの並進運動速度及び並進運動位置を決定するために前記コンピューティング装置に対して並進運動信号を供給するために前記並進運動モータに動作可能なかたちで接続し、かつ前記柔軟かつ回転自在の軸の前記基端部近傍に置かれた第２のセンサと、
（ｄ）前記コンピューティング装置からの並進運動命令に応答して前記並進運動モータを駆動させる第１のドライバと、
（ｅ）前記コンピューティング装置からの回転命令に応答して前記回転モータを駆動させる第２のドライバと、
（ｆ）前記コンピューティング装置に対して第２の並進運動信号を供給するために前記並進運動モータに動作可能なかたちで接続し、かつ前記柔軟かつ回転自在の軸の前記先端部近傍に置かれた第３のセンサと
を備え、さらに、
前記カッターに作用する回転抵抗と前記並進運動位置とに応答して前記カッターの前記回転速度及び前記並進運動速度を自動的に修正することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
本特許出願は１９９７年４月２日に出願した同時継続米国特許出願第０８／８２５，８９９号及び１９９８年６月３０日に出願した同時継続米国特許出願第０９／１０７，８４５号に関連する。さらに、本特許出願は１９９８年１０月２３日に出願した同時米国特許出願第０９／１７８，０７５号及び１９９９年３月３１日に出願した同時係属米国特許出願第０９／２８２，１４０号に関連するもので、これらの出願の内容を本明細書の内容の一部を構成するものとして援用する。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に生検装置を用いた組織切断及び部分除去等の外科的処置を制御するための装置、特に生検装置に設けられたカッターの回転及び並進運動を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
悪性腫瘍、前悪性状態及び他の疾患を伴う患者の診断及び治療についてこれまで長く調査研究が行なわれてきた。組織を検査するための非侵襲性の方法として、触診、Ｘ線、ＭＲＩ、ＣＴ及び超音波画像処理がある。医者が組織中に癌細胞が含まれていると疑う場合には、切開または経皮的手法のいずれかにおいて生検を行なうことができる。切開手法の場合は、医者はメスを使用して組織に大きな切開部を形成して関与組織部分の直接的観察及び接近を行なえるようにすることによって、組織全体（切除生検（excisional biopsy)）または組織の一部分（切開生検（incisional biopsy））の除去を可能にする。一方、経皮的手法の場合は、針状の器具を極めて小さな切開部分の中に挿通して、関与の組織部分に接近したり検査及び分析のための組織サンプルを採取する。切開手法に比べて経皮的手法には、患者の回復時間が短い、痛みが少ない、手術時間が短い、低コストである、患者の解剖学的構造の損傷を少なくする等の相当に差のある利点があると考えられる。さらに、この経皮的手法とＸ線及び超音波等の画像処理装置とを組み合わせることによって信頼性の高い診断及び治療処理が行なわれるようになった。
【０００３】
吸引法及びコアサンプリングは、身体のなかから組織の一部を採取するための２通りの経皮的方法である。吸引法では、組織は細かく断片化され、細い針を通して流動媒体の中に吸い込まれる。この方法は、大部分の他のサンプリング方法よりも侵入性（intrusive)が少ない。しかし、吸引法によって切除された組織の構造が破壊され、個々の細胞のみが分析（細胞学）のために残され、分析（病理学）のための組織構造は残されないため、用途に限界がある。コア生検法では、細胞と組織学的検査のための構造とがともに保存されるようにして、組織のコアまたはフラグメントが得られる。使用される生検の種類は、主に種々の因子に依存しており、一つの方法がすべての症例に対して理想的であるというようなことはない。しかし、コア生検法は多くの状態で大変有用であり、医師によって広く使われている。
【０００４】
コア生検用器具の例が米国特許第５，５６２，８２２号及び同第５，７６９，０８６号（ともにRitchartらに対して発行）、さらに１９９８年６月３０日に出願された米国特許出願第０９／１０７，８４５号に記述されている。コア生検用器具の別の例は、ＭＡＭＭＯＴＯＭＥという商品名でEthicon Endo-Surgery, Inc.（Cincinnati, Ohio）によって市販されている生検用器具である。これらの器具の各々は、画像による誘導によって経皮的にコア採取を行う胸部生検器具の一種であり、真空状態を利用して組織試料の回収を行う。医師は、身体から組織を切断する前にそれらの器具を用いて「アクティブに」（真空状態を利用して）組織を採取する。特に、これらの生検用器具では、組織は穿孔部材（以下、穿孔具ともいう）の先端にあるポートに吸引される。切断部材（以下、カッターともいう）は回転させられ、穿孔具の内孔（lumen)を通りポートを通り過ぎて進められる。カッターはポートを通過して進むので、周囲の組織からポートに吸引された組織を切断する。カッターを一般にある種のモータを用いて回転させる一方で、カッターを手動あるいは自動で前進させてもよい。ＭＡＭＭＯＴＯＭＥ器具では、外科医は器具の外側に設けられたノブを左右に動かすことによって手作業でカッターを前後に動かす。ひとたびカッターが組織ポートに対して基部側（近位）の所定の場所に置かれるとノブの左右の動きが遮られ、ノブを回転させることで組織を切断するためにカッターが組織ポートを通過して送られる。この配置は有利である。なぜなら、触覚及び（または）音響によるフィードバックを通して、カッターが効果的に組織を切断するかどうか、あるいは結合あるいは失速等の問題があるかを外科医が判断することが可能であるからである。外科医はカッターが組織の中を動く速度を調整し、カッターを停止させたり、あるいは組織からカッターを戻すこともできる。
【０００５】
米国特許第５，５６２，８２２号及び同第５，７６９，０８６号に記載されているように、手順を簡単にするためにカッターの並進運動（translation）を自動化してもよい。しかし、もしこれらの参考文献に記載されているように手順が自動化されるならば、外科医は手作業でカッターを進めた場合に得られる触覚によるフィードバックの利益を失う。一方、周囲の組織に対して組織試料がきれいに切断されて組織試料の損傷が避けられるように、カッターの回転速度が所定の速度を下回らないようにすることが一般に求められている。カッターの並進を自動化することは、外科医がカッターを手作業で移動させて得られる触覚的なフィードバックをある程度除去するであろう。カッターの回転及び並進を自動的に測定及び制御する有利な方法は、米国特許第５，５６２，８２２号及び同第５，７６９，０８６号のいずれの装置についても記述されていない。この自動的な制御方法は、例えば、組織とは異なるもので開口部が塞がれることによってカッターの前進が阻まれるのを防ぐために用いることが可能であった。そのような自動制御方法は、組織を適切に切断することを確実にするため、また所定の限界以下にカッター回転速度が低下するのを防ぐために使用することができる。
【０００６】
自動制御方法とともに使用するコアサンプリング生検器具を用いることの別の利点は、自動制御法を持たないモータ駆動型装置による場合よりも少ない時間で外科的処置に用いることが可能であるということである。コアサンプリング装置は外科患者の身体の深いところから組織試料を摘出するものなので、穿孔部材または穿孔具が組織にアクセスするために必然的に長くなる。駆動部材またはカッターは、組織試料を採取するために穿孔具の基端から先端に向けて並進しなければならない。つぎに、カッターは穿孔部材の先端から、患者の身体の外側にあるその基端に組織試料を送る。カッターが実際に組織を切断して組織試料を回収するので、カッターの並進運動速度は最適な範囲内に維持されるべきである。しかし、カッター並進運動の他のすべての部分に関して言えば、カッターの並進運動速度は悪影響なしに相対的に高いかもしれない。したがって、各組織を得るために必要とされる時間は減少されるかもしれない。多くの組織試料が外科的処置の際に患者から摘出される可能性があることから、節約された累積時間は重要であり、外科医及び患者の両者に明白な利益をもたらす。
【０００７】
コアサンプリングを行う定位胸部撮影法生検システムの針誘導ステージを備えた外科用器具が米国特許第５，８３０，２１９号（Birdら）に開示されている。この器具では、駆動部材（以下、カッターともいう）が並進して器具の先端に補足された組織を切断する。この器具は、光学式エンコーダからのフィードバックをマイクロプロセッサにつなげることで切断抵抗を計算し、カッターが例えばカッターの回転を減少させる密な組織塊に遭遇するならば、カッター用モーターに対して追加の電流が供給されて所望の切断回転速度が再び得られる。エンコーダは、カッターが時計方向と反時計方向との間で周期性を持って揺れ動くように該カッターの角ストロークを自動的に制御するためにマイクロプロセッサに対して同じく情報を提供する。この閉ループカッター制御法は、カッターがその軸方向の移動の切断部位にある時にのみ提供されるものとして、米国特許第５，８３０，２１９号（上掲）に開示されている。
【０００８】
しかし、切断抵抗の増加（密な組織または障害物による）に対処する別の制御方法では、所望のカッター回転速度が再び達成されるまでカッターの並進運動速度を徐々に高めていく。もし、カッターが妨害物を突き抜けることができず、さらに並進運動速度を落としたにも関わらずカッターの所望の回転速度が再び得られない場合、カッターの並進運動が完全に停止してエラーメッセージが、例えばオペレータに伝達される。このような別の制御方法は、生検用器具の損害を防ぐという利点を有する。なぜなら、組織試料は組織内をカッターがゆっくりと前進するか、あるいは妨害物が貫通不可能なものである場合にはカッター並進運動が完全に停止するので、乱雑に振る舞うことが少ない状態で組織試料が得られるからである。
【０００９】
回転抵抗の増加に応えてカッター回転速度を増加させるのではなくカッター並進運動速度を減少させることの別の利点は、より小さく、パワーが低く、さらに低価格であるモータを使用することができるからである。組織に対してカッターによる仕事がなされる全体的な速度が減少可能であることから、カッターを前進させる並進運動モータ及びカッターを回転させる回転モータの両方ともより小さなものであってもよい。小さくて軽量のモータを使用することは、生検用器具の手持ち部分に組み込んで使用することを容易とするであろう。係属中の米国特許出願第０９／１７８，０７５号で記述したように、モータを別の制御ユニットに離れて配置させたり、少なくとも一本の回転可能な軸を用いて生検用器具の手持ち部分に動作可能なかたちで接続することが可能である。そのような生検用器具では、小型モータの使用は、小径、軽量、及び回転可能な軸の使用が可能という利点となろう。装置の製造において経費削減が達成されることに加えて、外科的生検処置の際にオペレータがより一層手で操作し易い生検用器具とすることも可能である。
【００１０】
カッターに対する回転抵抗が高くなったことに対する応答の双方のタイプを使用することも有益である。すなわち、カッターの回転の減少に応答してカッターの並進運動速度を減少させる方法とカッターの回転速度を高める方法とを組み合わせた単一の制御方法を使用してもよい。例えば、カッターが組織内の障害物に遭遇してカッター抵抗が急激に上昇するならば、カッター回転モータに送られる電流を所定の値まで自動的に上昇させてもよい。もしカッター回転速度が測定され、かつ所望の事前に決めたカッター回転速度と比較して、カッター回転速度がカッター並進運動速度よりもまだ十分に高くないと判断されるならば、カッター並進運動速度を所定の値まで減少させてもよい。組織試料が得られるまで、あるいはある動作上の閾値（例：最小並進運動速度、回転モータに対する最大電流）に達するまで、これらのステップが自動的に繰り返されよう。カッターに対する回転抵抗の増加に応答してそのような方法の組み合わせを用いることで、カッター回転だけを修正する方法を用いる場合よりもカッター回転モータ及びカッター並進運動モータを小さくしてもよい。
【００１１】
離れたところに位置したモータに柔軟かつ回転自在の軸に機能的に接続されたハンドヘルドタイプ（手持式）の器具をオペレータが使用する場合、回転自在の軸はハンドピースに伝達される機械的エネルギーの効率に悪影響を及ぼすかもしれない。例えば、オペレータは柔軟かつ回転自在の軸が急激に曲がるように外科的処置の間、ハンドヘルドタイプの器具をオペレータが保持することが必要であるならば、回転自在の軸の回転に対する抵抗は回転自在の軸がまっすぐな形状である場合よりも高い。また、重要な組織塊に器具のプローブを貫通させる場合、曲げモーメントはプローブの穿孔具に不可避的に加えられ、穿孔具に対して同軸的に近い位置に置かれて構成されるカッターの回転抵抗が増加する。また、例えば動力伝達部品の傷みあるいは調整不良によってさらに機械的損失が生ずるかもしれない。したがって、カッターが組織に遭遇する前に全体的な回転抵抗を測定可能とすることが有益であり、それによってカッターの回転は組織切断のための所望の事前に決めた回転速度まで増加するようにしてもよい。
【００１２】
自動化されたハンドヘルドタイプの生検装置に関して、カッター回転モータ及びカッター並進運動モータをリモートユニットに設けることによってハンドピースの全体的な寸法や重量を最小限にすることが可能である。例えば、米国特許出願第０９／１７８，０７５号では、各々のモータが柔軟かつ回転自在の軸によって動作可能なかたちで生検装置のハンドピースのカッターに接続される。柔軟かつ回転自在の軸を用いることで犠牲となることは、軸が長さ方向にそって捻れたり（twist)、負荷状態で「巻きつく（wind）」ことである。軸の角度的な位置（angular position）の回転可能な軸の基端部での測定をカッターの軸方向の位置を計算することに使用可能であることから、離れて配置された並進運動モータに動作可能なかたちで接続された柔軟かつ回転自在の軸のねじれの程度を測定し、かつ補償するために生検装置に高分解能の手段を設けることが望まれている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、カッターが遭遇した障害物または密な組織によって生ずる切断抵抗に応答して自動的にカッター並進運動速度が制御されるようにした制御方法及び器具を有するコアサンプリング生検装置が求めれられている。また、組織を切断する前及び切断中の全回転抵抗に応答して自動的にカッター回転速度が制御されるようにした制御方法及び装置を有するコアサンプリング生検装置が求められている。さらに外科処置時間が減少するようにカッター並進運動位置（position）に応答して自動的にカッター並進運動速度が制御されるようにした制御方法及び制御装置を有するコアサンプリング生検装置が求められている。さらに、離れて配置された並進運動モータに動作可能なかたちで接続された柔軟かつ回転自在の軸のねじれの程度を測定し、かつ補償するための高分解能手段が生検装置に求められている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決し、生検装置を用いて外科手術患者から少なくとも一つの組織試料を除去採取することを自動的に制御する装置を提供するものである。生検装置は、内孔が軸方向に沿って形成れ、かつ長く延びた穴あけ器と、該穴あけ器に相関して回転自在かつ並進自在に位置決め可能なカッターとを備える。この穴あけ器は組織試料を採取して前記内孔に移すためのポートが形成されている。さらに、生検装置はカッターを回転させるための回転モータとカッターを軸方向に並進運動させるための並進運動モータとを備える。
【００１５】
本発明の一実施形態例では、制御装置は、回転モータ及び前記並進運動モータの連動制御を行うためのコンピューティング装置を有する。制御装置は、さらにカッターの回転速度を測定するためにコンピューティング装置に対して回転信号を供給するために回転モータに動作可能なかたちで接続した第１のセンサを有する。制御装置は、さらにカッターの並進運動速度及び並進運動位置を測定するためにコンピューティング装置に対して並進運動信号を供給するために並進運動モータに動作可能なかたちで接続した第２のセンサを有する。制御装置は、さらにコンピューティング装置からの並進運動命令に応答して並進運動モータを駆動させる第１のドライバを有する。制御装置は、さらにコンピューティング装置からの回転命令に応答して回転モータを駆動させる第２のドライバを有する。制御装置は、カッターに作用する回転抵抗と並進運動位置とに応答してカッターの回転速度及び並進運動速度を自動的に修正する。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態例では、制御装置は、回転モータ及び並進運動モータの連動制御を行うためのコンピューティング装置と、カッターの回転速度を測定するためにコンピューティング装置に対して回転信号を供給するために回転モータに動作可能なかたちで接続した第１のセンサと、カッターの並進運動速度及び並進運動位置を決定するためにコンピューティング装置に対して並進運動信号を供給するために並進運動モータに動作可能なかたちで接続し、かつ柔軟かつ回転自在の軸の基端部近傍に置かれた第２のセンサと、コンピューティング装置からの並進運動命令に応答して並進運動モータを駆動させる第１のドライバと、コンピューティング装置からの回転命令に応答して前記回転モータを駆動させる第２のドライバと、コンピューティング装置に対して第２の並進運動信号を供給するために並進運動モータに動作可能なかたちで接続し、かつ柔軟かつ回転自在の軸の先端部近傍に置かれた第３のセンサとを備え、さらにカッターに作用する回転抵抗と並進運動位置とに応答して前記カッターの回転速度及び並進運動速度を自動的に修正する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、プローブ組立体４０、ホルスタ１４０、流体収集システム２２、制御ユニット３４２、及び動力伝達源すなわち電力供給源２４を備えるコアサンプリング生検装置を示す図である。プローブ組立体４０は着脱自在にホルスタ１４０に接続している。これらは一体になってハンドピース２０と称する軽量で人間工学的な形状を有する手動操作可能な部分を構成する。プローブ組立体４０は中空のハンドル４３から先端側に延出する穴あけ器７０を備えている。このプローブ組立体４０は第１の真空チューブ９４及び第２の真空チューブ１３６を介して流体収集システム２２と流体を介して連通している。さらに、第１の真空チューブ９４及び第２の真空チューブ１３６は第１のコネクタ２７及び第２のコネクタ２５を介して流体収集システム２２にそれぞれ着脱自在に接続する。第１のコネクタ２７はオス形部分３２と第１の真空チューブ９４に取り付けられたメス形部分２８を有している。第２のコネクタ２５はメス形部分３０と第２の真空チューブ１３６に取り付けたオス形部分２６を有している。これらのコネクタ部分２６，２８，３０及び３２はこのように取付けられるので、第１のチューブ９４及び第２のチューブ１３６を誤って流体収集システム２２に切り替えて接続することを防止する。ホルスタ１４０は第１の回転可能な軸３４、第２の回転可能な軸３６、及び制御コード３８を備えている。第１の回転可能な軸３４及び第２の回転可能な軸３６は、好ましくは柔軟性を有しており、これによってオペレータは片手でハンドピース２０を容易に操作できる。制御コード３８はハンドピース２０を動力伝達源２４及び動作ユニット３４２に操作可能に接続する。
【００１８】
ハンドピース２０は電気機械的アームによるのではなく、オペレータの手によって操作されるので、オペレータはハンドピース２０の先端部を関与の組織部分に向けて大分自由に操作できる。また、外科医は触感のフィードバックによって、相当な程度に、処理している組織の密度や硬さを確認できる。加えて、ハンドピース２０は患者の胸壁にほぼ平行に保持することができて、より近くで組織部分を採取することができるので、電気機械的なアームに取り付けた装置を使用した場合にその胸壁部を採取することができる。
【００１９】
当該技術分野における熟練者であれば理解されるだろうが、生検装置を保持するための可動アームを内蔵するＸ線定位テーブルまたは別の種類の画像処理装置の可動アームにハンドピース２０を固定して保持するための取付部材または「ネスト部材（nest）」を備えることができる。このことによって、オペレータはＭＡＭＭＯＴＯＭＥ装置を使用した場合に説明したのと同様の態様で外科手術患者における組織部分に接近するためにハンドピース２０の使用を選択することが可能になる。このような多様性は、例えば、手持式装置が一時的に使用不能となってＸ線定位テーブルの使用が必要になった場合に、オペレータにとって好都合になる。
【００２０】
図２はホルスタ１４０及び分離したプローブ組立体４０を示す図である。一対のタブ１４４がホルスタ上側外殻部１４２の各側面から横方向に突出しており、プローブ組立体４０の中空ハンドル４３の左右のアンダーカット状の梁(ledge)１３８及び梁１３９の中にそれぞれ挿入される。さらに、複数の凹部６６がハンドル４３に設けられており、それによってオペレータが装置を把持する際の状態が改善される。ホルスタ１４０の下側外殻部１５６におけるチューブスロット１６２が第１の真空チューブ９４及び第２の真空チューブ１３６のための空隙部を構成している。カッター９６（図３参照）を先端方向に沿って動かすためのカッター前進スイッチ１４６、基端部方向に沿ってカッター９６を動かすためのカッター後退スイッチ１４８、及び真空スイッチ１５０はホルスタ１４０の先端部に取り付けられており、オペレータは片手でハンドピース２０を用いることができる。片手による操作は、他方の手を自由にする。したがって、自由になった手で、例えば超音波画像処理装置を掴むことができる。オペレータがハンドピース２０を把持する場合及びスイッチ１４６，１４８及びスイッチ１５０を操作する場合に補助を行なう。
【００２１】
さらに、図２おいて、プローブ組立体４０は窓５８を備えていて、第１の真空チューブ９４の一部が見えるようになっている。第１の真空チューブ９４及び第２の真空チューブ１３６はシリコーンチューブのような柔軟な透明または半透明の材料により形成されている。このことによって、チューブ９４，９８内に流れる材料を目で見ることが可能になる。プローブ組立体４０に窓５８を設けることによって、オペレータは穴あけ器７０を挿入する組織から目を離さずに第１の真空チューブ９４の中の流れを見ることができる。また、横方向の開口部６８が中空のハンドル４３の先端部に設けられていて、組織サンプリング面６４への両側からの接近を可能にしている。従って、外科手術患者から摘出した組織は組織サンプリング面６４からオペレータまたは補助者によって取り出される。
【００２２】
図３はプローブ組立体４０の分解等尺図である。ハンドル４３はハンドル右側外殻部４２及びハンドル左側外殻部４４により形成されていて、当該各部材はポリカーボネートのような硬い生体許容性のプラスチック材料によって射出成形されている。プローブ組立体４０を最終的に組み立てる際に、これらのハンドル右側外殻部４２及びハンドル左側外殻部４４が接合端部６２に沿う超音波溶接または当該技術分野において周知の幾つかの別の方法の任意のものによって一体に接合される。プローブ組立体４０は穴あけ器７０により構成されていて、当該穴あけ器は穴あけ器内孔部８０を有する細長い金属製穴あけ器チューブ７４を備えている。穴あけ器チューブ７４の先端部の側において、外科手術患者から摘出する組織を受容するためのポート７８が備えられている。さらに、穴あけ器チューブ７４と並んで、真空内孔部８２を有する細長い管状の金属製真空チャンバーチューブ７６が設けられている。穴あけ器内孔部８０はポート７８により画定される「ボール(bowl)」の底部に配置される複数の真空穴７７（図６（Ｂ）参照）を介して真空内孔部８２に流体を連通させている。これらの穴７７は流体を除去するために十分に小さいが、真空チャンバー７６に流体を介して接続する第１の真空チューブ９４（図２参照）を通して切断した組織部分を除去し得る程度に大きくはない。また、鋭利化した金属先端部７２が穴あけ器７０の先端部に取り付けられている。この先端部７２は胸部のような軟質組織に進入できるように構成されている。この実施形態において、鋭利化した先端部７２は３個の面を有していて、ピラミッド形の先端部分を備えているが、この先端部分の形状は他の形状であってもよい。
【００２３】
さらに、図３において、穴あけ器７０の基端部は、長手方向のボア８４と拡張した中心部分８６と当該拡張した中心部分８６における横方向の開口部８８とを有するユニオンスリーブ９０に取り付けられている。このユニオンスリーブ９０は左側のハンドル外殻部４４及び右側のハンドル外殻部４２の間に突出する一対のユニオンスリーブリブ５０（ハンドル右側外殻部のリブのみが見える）に取り付けられている。細長い金属製の管状カッター９６がユニオンスリーブ９０の長手方向のボア８４内及び穴あけ器７０の穴あけ器内孔部８０内で軸方向に沿って整合していて、カッター９６は先端側及び基端側の両方向に容易に摺動できるようになっている。一対のカッターガイド４６がハンドル右側外殻部４２及びハンドル左側外殻部４４の中に一体成形されていて、カッター９６を穴あけ器チューブ７４の基端部と同軸に整合した状態で摺動可能に保持している。カッター９６はカッター９６の全長に渡ってカッター内孔部９５を備えている。さらに、カッター９６の先端部は鋭利化されてカッターブレード９７を形成しており、当該カッター９６の回転時にカッターブレード９７に対向する組織を切断する。カッター９６の基端部はカッターギア９８のカッターギアボア１０２の内側に取り付けられている。このカッターギア９８は金属製またはポリマー製のいずれでもよく、複数のカッターギア歯１００を有しており、各歯１００が当該技術分野において周知のような典型的なスパーギア歯を有している。
【００２４】
さらに図３において、カッターギア９８は細長い駆動ギア１０４によって駆動され、このギア１０４は各カッターギア歯１００と歯合するように構成された複数の駆動ギア歯１０６を有している。この駆動ギア１０４の機能はカッターギア９８とカッター９６がそれぞれ長手方向に移動する時にこれらを回転させることである。好ましくは、駆動ギア１０４はステンレススチールのような金属により形成されている。先端側駆動軸１０８が駆動ギア１０４の先端部から突出していて、ハンドル左側外殻部４４の内側に成形された軸支持リブ（図示せず）に取り付けられる。また、ギア軸１１０が駆動ギア１０４の基端部から突出していて、ハンドル左側外殻部４４の内側に成形されているギア軸支持リブに支持されている。左側クロスピン１１２が、駆動ギア１０４を回転係合するための手段としてギア軸１１０の基端部に取り付けられている。
【００２５】
図３において、キャリッジ１２４が備えられていて、カッターギア９８を保持して、当該ギア９８が先端側及び基端側において回転する時にこれを担持する。このキャリッジ１２４は硬いポリマーにより形成されているのが好ましく、ネジ付きボア１２６により円筒形状に形成されていて、キャリッジフット１３０がその側面から延出している。このフット（足(foot)）１３０はカッターギア９８を適正な方向に保持してカッターギア歯１００を駆動ギア歯１０６に適正に歯合させるための凹部１２８を備えている。キャリッジ１２４はネジ付きボア１２６を介して駆動ギア１０４に平行な細長い螺旋軸１１４に取り付けられる。この螺旋軸１１４は複数の従来のリード螺旋ネジ部１１６を有していて、ステンレススチールにより形成されているのが好ましい。螺旋軸１１４の一方向における回転によって、キャリッジ１２４は先端側に移動し、当該螺旋軸１１４の反対方向の回転によってキャリッジ１２４は基端側に移動する。さらに、このネジの回転に従ってカッターギア９８が先端側及び基端側に移動し、カッター９６が前進または後退する。この実施形態においては、螺旋軸１１４は右手ネジを有して示されており、時計方向の回転（基端側から先端側の方向に見た場合に）によってキャリッジ１２４が先端側に移動する。なお、制御ユニット３４２における設定が可能であれば、螺旋軸１１４に対して左手ネジを使用することも可能である。先端側ネジ軸１１８及び基端側ネジ軸１２０が螺旋軸１１４の先端部及び基端部からそれぞれ突出している。先端側ネジ軸１１８はハンドル右側外殻部４２の先端側ネジ支持体４８において回転可能に取り付けられており、基端側ネジ軸１２０はハンドル右側外殻部４２の基端側ネジ支持体５４において回転可能に取り付けられている。さらに、右側クロスピン１２２が、回転係合手段としてネジ軸１２０の基端部に取り付けられている。
【００２６】
ここで重要な点は、本発明の動作中、カッター９６は組織サンプリング面６４に対してわずかに基端側にある完全後退位置とポート７８（図４）に対してわずかに先端側にある完全展開位置との間をいずれかの方向に並進運動することである。カッター並進運動方向に沿って所定の距離（この実施形態例では約１５．２ｃｍ（約６インチ））にわたって複数の中間キー・ポジション（位置）がある。カッター９６の先端部がこれらのポジションの各々に達する場合、カッター回転速度（単に回転速度と呼ぶ場合もある）またはカッター並進運動速度（単に並進運動速度と呼ぶ場合もある）のいずれか一方、あるいは両方に対する重要な修正が自動的に行われる。ここで説明される生検装置の実施形態例に関しては、並進運動方向に沿って所定の距離に４つのポジションがある。これらのポジションおいて、カッター回転速度及び（または）カッター並進運動速度に対して適当な修正がなされるように、制御ユニット３４２に対して信号が送られる。カッター・ポジションの説明を容易にするために、それらのカッター・ポジションはカッター９６の先端にあるカッターブレード９７の位置として実際のところ理解される。これら４つのカッター・ポジションは以下の通りである。すなわち、カッター９６が組織サンプリング面６４に対して基端部側にある第１の位置（図６（Ｂ）参照）、カッター９６が組織サンプリング面６４に対して先端部側にある第２の位置（図６（Ｂ）では、カッターブレード９７は組織サンプリング面６４の右側のかわりに左側に位置する）、カッター９６がポート７８に対して基端部側にある第３の位置（図７Ｂ参照）、及びカッター９６がポート７８に対して先端部側にある第４の位置（図８Ｂ参照）である。なお、これら４通りのカッター・ポジションは一例として挙げたものであり、カッター回転速度及び（または）並進運動速度に対する修正を行うための信号を自動的に送るために、それ以外にも多数のカッター・ポジションを本発明で使用することが可能である。これら４つのポジションを第１の位置、第２の位置、第３の位置、及び第４の位置と言及する場合もある。あるいはポジション１、ポジジョン２、ポジション３、及びポジション４と言及することもある。
【００２７】
制御ユニット３４２にプログラムされたものに応じて、識別された４つのカッター・ポジションよりも多い、あるいは少ない数のカッター・ポジションを持つことが可能である。例えば、カッター９６の第５の位置をポート７８から約２ｍｍ基端側の位置に設けてもよい。ポート７８の中に入り込んだ組織にカッターが遭遇する直前に適切な速度（例えば、１，４５０ｒｐｍ）までカッター９６の回転を加速してもよい。同様に、カッター９６の第６の位置は、カッター９６がポート７８の全長にわたって移動した後に加速されるように、ポート７８に対して約２ｍｍ先端側の位置にあってもよい。
【００２８】
ここで再び図３を参照すると、第１の真空チューブ９４の先端はポリマー製真空取付部品９２に取り付けられており、この取付部品９２はユニオンスリーブ９０の横向きの開口部８８に強固に挿入している。このことによって、穴あけ器内孔部８０と流体収集システム２２との間で流体の連通が可能になる。第１の真空チューブ９４は螺旋軸１１４及び駆動ギア１０４の上の開放空間内の中空ハンドル４３に収容されており、中空ハンドル４３の先端から開口部５７を貫いて延出する。第２の真空チューブ１３６は細長い金属製の管状組織リムーバ１３２の基端部に流体を介して接続している。この第２の真空チューブ１３６は第１の真空チューブ９４と並んで中空ハンドル４３から開口部５７を介して延出している。ストレイナ１３４が組織リムーバ１３２の先端に取り付けられていて、組織の断片部分がリムーバから流体収集システム２２の中に流れ込むのを阻止する。この組織リムーバ１３２は管状カッター９６の中に摺動自在に挿入されている。この生検装置の動作中に、組織リムーバ１３２は常に固定しており、ハンドル右側外殻部４２及びハンドル左側外殻部４４の内側の一対の基端側支持部材５２の間に取り付けられている。カッター９６が完全に第１の位置に後退している時、組織リムーバ１３２の先端部はカッター９６の先端部とほぼ同じ位置にある。カッター９６の先端部は、その第１の完全に後退した位置にある時に、垂直壁部６９よりもやや先端側にあり、この壁部６９は組織サンプリング面６４に対して基端側で垂直である。
【００２９】
図３において、右側アクセスホール５６がハンドル右側外殻部４２の基端部に示されている。この右側アクセスホール５６は、螺旋軸１１４の基端部への接近(access)を可能にしてこれを電力供給源２４と動作可能に係合できるようにするものである。同様に、左側アクセスホールがハンドル左側外殻部４４に設けられていて、駆動ギア１０４の基端部への接近を可能にしてこれを電力供給源２４と動作可能に係合できるようにしている。
【００３０】
組織リムーバ１３２は２種類の機能を果たす。第１に、穴あけ器内孔部８０に収容された流体を排出する補助を行なう。この処理は第２の真空チューブ１３６を組織リムーバ１３２の基端部に取り付けることによって達成される。組織リムーバ１３２の先端部が穴あけ器内孔部８０の中に挿入されているので、この穴あけ器内孔部８０は流体を介して流体収集システム２２に連通している。第２に、組織リムーバ１３２は以下のようにカッター９６から組織を取り出す。すなわち、組織サンプルを採取する時に、カッター９６がポート７８に対してわずかに先端側の第４の位置に進行して、切断した組織部分２００（図９参照）がカッター９６の先端部におけるカッター内孔部９５の中に捕捉される。その後、カッター９６が第１の位置に移動して、カッターブレード９７が組織サンプリング面６４に対してわずかに先端側に位置する。カッター９６のこの位置において、組織リムーバ１３２の先端部（この部材は常に固定している）がカッター９６の先端部にほぼ一致する。それゆえ、カッター内孔部９５内に収容される大きさの任意の組織部分がカッター内孔部９５から押出されて、図９に示すように、組織サンプリング面６４上に移される。この組織部分２００はオペレータまたは補助者によって取り出すことができる。
【００３１】
次に、図４は、ハンドル左側外殻部４４を伴うプローブ組立体４０の等角図であって、図３に示した構成部分の配置の詳細を省略している図である。第１の真空チューブ９４の部分もまた簡明化のために省略されている。キャリッジ１２４が完全に後退した位置において示されており、カッター９６もまた完全に後退した第１の位置にある。カッターブレード９７はハンドル４３の垂直壁部６９よりもわずかに先端側にある。キャリッジ１２４のフット１３０は中空のハンドル４３の内側の底部におけるキャリッジガイド面６０に沿って摺動するように構成されている。
【００３２】
図４に示すように、カッター軸方向伝達手段１２１はキャリッジ１２４、螺旋軸１１４及びネジ軸１２０を備えている。また、カッター回転伝達手段１０９は駆動ギア１０４、カッターギア９８及びギア軸１１０を備えている。
【００３３】
図５はホルスタ１４０の分解等尺図である。ホルスタ上側外殻部１４２及びホルスタ下側外殻部１５６はそれぞれポリカーボネートのような硬質の生体許容性のプラスチックにより射出成形されている。最終的な組み立て時において、これらの外殻部は複数の整合穴１６４の中に、当該技術分野において周知のネジ（図示せず）または別の種類のファスナを介して一体接合される。ギア駆動軸１８０及びネジ駆動軸１８２がホルスタ１４０の基端側の閉じた部分の中に収容されている。これらの軸はグロメット１７６から延出しており、このグロメット１７６は上側のホルスタ外殻部１４２及び下側のホルスタ外殻部１５６の外殻端部１７０にそれぞれ係合するための溝１７２を有している。グロメット１７６は第１の回転可能な軸３４をネジ駆動軸１８２に取り付けて、第２の回転可能な軸３６をギア駆動軸１８０に取り付ける。すなわち、第１の回転可能な軸３４はグロメット１７６の左側ボア１７２の中に回転可能に挿入される。また、第２の回転可能な軸３６は右側ボア１７８の中に回転可能に挿入される。グロメット１７６は制御コード３８のホルスタ１４０への歪除去した取り付けを行なう。
【００３４】
さらに、図５において、ギア駆動軸１８０はホルスタ外殻部１４２及びホルスタ外殻部１５６の内側の第１の壁部１６６及び第２の壁部１６８の中に形成された一対のギア駆動取付部１６０に回転可能に支持される。一方、ネジ駆動軸１８２はネジ駆動取付部１５８に同様に回転可能に支持される。左側カップラ（連結部材）１８４がギア駆動軸１８０の先端部に取り付けられていて、ギア軸１１０に取り付けた左側クロスピン１１２と回転可能に係合する左側カップラマウス１９２を備えている。図４に示したプローブ組立体４０をホルスタ１４０に取り付ける時に、ギア軸１１０はギア駆動軸１８０に回転可能に係合する。この状態が図６（Ａ）により分かり易く示されている。同様に、ネジ駆動軸１８２は右側カップラ１８６とマウス１９４を備えており、このマウス１９４はネジ軸１２０のクロスピン１２２に回転可能に係合する。これら左のカップラ１８４及び右のカップラ１８６はそれぞれカップラフランジ１８８及びカップラフランジ１９０を有しており、これらのフランジ部は駆動取付部１５８及び駆動取付部１６０の対応する部分に形成されたスラスト(thrust)スロット１５９の中に回転可能に挿入される。これらのカップラフランジ１８８及びカップラフランジ１９０は駆動軸１８０及びネジ駆動軸１８２の軸方向の負荷を支持する。
【００３５】
さらに、図５において、ホルスタ１４０は非密閉型（non-encased）の回転センサ１９８を備えており、当該センサは後に詳述するように制御ユニット３４２に電気的な信号を供給する。非密閉型の回転センサ１９８の適当な例は、Hewlett-Packard 社の部品番号ＨＥＤＲ−８１００２Ｐとして販売される光学エンコーダである。この第１の実施形態において、非密閉型の回転センサ１９８はホルスタ上側外殻部１４２の内側でネジ駆動軸１８２の真上に取り付けられている。段付きホイール１９２がネジ駆動軸１８２に取り付けられていて、非密閉型の回転センサ１９８に収容される発光ダイオードの前方に延出している。すなわち、段付きホイール１９２が回転すると、遮断された光ビームが電気的に検出され、かつ制御ユニット３４２に送り返されてネジ駆動軸の回転速度が与えられる。始動時からのネジ回転数を数えることで、カッター９６の瞬間並進運動位置及び速度が制御ユニット３４２によって計算されることが可能である。非密閉型の回転センサのリード線１９６はグロメット１７６を通って制御コード３８における導電線１９３の束の一部になっている。
【００３６】
図５に示すホルスタ１４０は、ホルスタ上側外殻部１４２の内側に取り付けた前進スイッチ１４６、後退スイッチ１４８、及び真空スイッチ１５０を有している。これらのスイッチ１４６，１４８及びスイッチ１５０は制御コード３８内に収容される複数の導電線１９３に電気的に接続している。真空スイッチ１５０は、流体収集システム２２によって流体連通を操作し、また制御ユニット３４２を後述する種々の命令に応答するように設定する。後退スイッチ１４８は、基端部方向へのカッター９６の動きを操作し、また制御ユニット３４２を種々の命令に応答するように設定する。前進スイッチ１５０は、先端方向へのカッター９６の動きを操作し、また制御ユニット３４２を種々の命令に応答するように設定する。ハンドピース２０上のスイッチ１４６，１４８及び１５０の物理的位置は図２に示した配置に制限されるものではない。本発明のハンドピース２０の別の実施形態は特定の人間工学的な考慮または他の配慮を含んでいてもよく、スイッチ１４６，１４８及びスイッチ１５０はどの場所に配置されていてもよい。さらに、スイッチ１４６，１４８及び１５０は、お互いが識別されるように、また触感あるいは視覚による識別によってオペレータが各々のものを他のものとを識別する際の補助となるように、種々の形状及び色のものであってもよい。
【００３７】
すでに説明したように、図６（Ａ）乃至図８（Ａ）は図１乃至図５によって実施されるような本発明による動作中のカッター９６の４種類の位置の内の３つを示している図である。これらの３つの位置はキャリッジ１２４（カッター９６とともに移動）とカッター９６の先端部にあるカッターブレード９７との相対的な位置を観察することによって最も容易に識別できる。
【００３８】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、カッター９６は後退位置すなわち第１の位置が示されていて、キャリッジ１２４は駆動ギア１０４及び螺旋軸１１４の基端部に配置されている。一方、カッターブレード９７は組織サンプリング面６４のすぐ基端側に示されている。この第１の位置において、組織部分２００は組織サンプリング面６４から取り出すことができる（図９参照）。
【００３９】
図７（Ａ）及び図７Ｂでは、カッター９６は第３の位置に示されている。キャリッジ１２４は中間位置に向けて軸方向に沿って移動しており、この位置は螺旋軸１１４及び駆動ギア１０４の先端部からわずかに離間している。カッターブレード９７は破線で示されていてポート７８のすぐ基端側に配置されている。真空穴７７はポート７８に対して開口していて、ポート７８に近接する軟組織は、第１の真空チューブ９４が流体収集システム２２の真空に流体を介して接続された時に、ポート７８の中に吸入される。
【００４０】
図８（Ａ）及び図８Ｂは第４の位置におけるカッター９６を示す図である。キャリッジ１２４は螺旋軸１１４及び駆動ギア１０４の先端部の近傍に位置している。カッターブレード９７はポート７８の先端側に（破線によって）示されていて真空穴７７を覆っている。ポート７８の中に吸引された組織はカッターブレード９７の回転及び進行によって切断されてカッター９６の先端部におけるカッター内孔部９５の中に貯留される。さらに、カッター９６が図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような第１の位置に後退すると、組織部分２００を図９に示すように取り出すことができる。
【００４１】
図１０は本発明のさらに別の実施形態を示すもので、一体的に電動式となったホルスタ２２１を有する。図５に示すホルスタ１４０の実施形態例との主な違いは、一体型電動式ホルスタ２２１は第１のブラシレス電気モータ２３４及び第２のブラシレス電気モータ２３６を有することである。第１のモータ２３４及び第２のモータ２３６の適当な例として、Harowe Servo Controllers社から部品番号Ｂ０５０８−０５０で市販されているものが挙げられる。図１０の実施形態例では、回転軸３４及び回転軸３６が取り除かれて、制御／電力コード２３２のみがホルスタ２２１を動力伝達源２４及び制御ユニット３４２（図１参照）に電気的に接続するのに必要である。ホルスタ下側外殻部２２２は第１の壁部２４２及び第２の壁部２４４を備えており、これらは離間していて電気モータ２３４及び電気モータ２３６の対を横並びに支持するように構成されている。ブラシレス電気モータ２３４及びブラシレス電気モータ２３６を使用することによって、図５に示すホルスタ１４０に関して説明したようなネジ２０６及び駆動ギア２０４の一方または両方の駆動部分に取り付ける別々の回転センサの必要性が排除できる。なお、図５のホルスタ１４０に関して説明したように、プローブ組立体２０２をホルスタ２２１に取り付ける時に、右側カップラ２３８がネジ軸２１０の右側クロスピン２１４に回転可能に係合する。また、左側カップラ２４０がギア軸２１２の左側クロスピン２１６に回転可能に係合する。グロメット溝２３１を有するグロメット２３０がホルスタ外殻部２２２の取付スロット２３３によって保持される。さらに、ファスナ穴２２８がホルスタ下側外殻部２２２をネジまたは当該技術分野において周知の別の種類のファスナによりホルスタ上側外殻部（図示せず）に固定するために設けられている。
【００４２】
さらに、図５に示すホルスタ１４０と比較して図１０に示す一体型電動式ホルスタ２２１の異なる別の点は、プローブ組立体２０２は下方外殻部２０８及び上方外殻部（図示せず）から構成されていることである。しかし、図５に示すホルスタ１４０のハンドル４３は、右の外殻部４２及び左の外殻部４４にそれぞれ垂直に分割されている。この配置は、ブラシレス電気モータ２３４及び電気モータ２３６、さらに次に説明するような他の構成の追加を容易にする。
【００４３】
図１１は、図１０に例示した一体型電動式ホルスタ２１１のプローブ下方外殻部２０８及びホルスタ下方外殻部２２２を示す等尺図である。図１１は、プローブ下方外殻部２０８内に成形されたプローブラッチ２２０を示すために図１０に示すものを裏返しにしたものである。プローブラッチ２２０は片持ち梁であり、ラッチ傾斜面２２３に加えられる力によって下方に偏向できる。プローブラッチ２２０は、さらにプローブ組立体２０２を一体型電動式ホルスタ２２１に挿入する際にホルスタスロット２２４の中に挿入するためのラッチ突出部２１９を有する。プローブ組立体２０２が完全に一体型電動式ホルスタ２２１内に挿入される際に、傾斜面２２０はホルスタ外殻部２２２の内面２２５による作用によって下方に偏向してスロットキー２２６の中に嵌入して保持される。このようにプローブラッチ２２０を係合することによって、右側のカップラ２３８及び左側のカップラ２４０が、図１０に示すように、それぞれ駆動軸２１２及びギア軸２１０に回転可能に係合する。ホルスタ２２１からプローブ組立体２０２を取り外すためには、これらを引き離しながら突出部２１９を押圧する必要がある。図１２は図１１におけるプローブ下方外殻部２０８とホルスタ下方外殻部２２２を完全に一体に取り付けた場合のこれらのその中心軸に沿う長手方向の断面図を示している図である。
【００４４】
図１３は、スイッチボード改良型ホルスタ２５１の内側に一体的に設けられたスイッチボード２７４を有する本発明に基づくさらに別の実施形態例の分解等方図である。スイッチボード改良型ホルスタ２５１は図１乃至図４に示すプローブ組立体４０とともに使用してもよい。第１の回転軸２６４及び第２の回転軸２６６はグロメット２６２によって駆動軸２５８及び螺旋軸２６０にそれぞれ接続している。第１の回転軸２６４及び第２の回転軸２６６もまた、スイッチボード改良型ホルスタ２５１、プローブ組立体４０（図２参照）とともに、片手で容易に操作することができるように柔軟性を有するものであることが好ましい。密閉型回転センサ２６８（第３のセンサともいう）は螺旋軸２６０に取り付けられている。密閉型回転センサ２６８の適当な例は、小型の光学式エンコーダであり、CUI Stack社から型番SEHl７として販売されている。このセンサはスイッチボード２７４に電気的に接続しており、スイッチボード２７４はホルスタ上方外殻部２５２の内側に取り付けられている。また、このスイッチボード２７４は、制御ユニット３４２に対して電子情報を送ったり、あるいはその逆にそこから電子情報を受け取ったりするための複数の導線からなるリボンケーブル２７０を備える。スイッチボード２７４はその先端部に３種類のスイッチ２７６，２７８及び２８０を有しており、これらのスイッチは図５のホルスター１４０に関する説明と同様にして本発明による動作を行なう。すなわち、真空スイッチ２８０は流体収集システム２２の真空に対する流体接続用であり、前進スイッチ２７６はカッター９６の前方移動用であり、後退スイッチ２７８はカッター９６の逆方向の移動用である。これらのスイッチ２７６，２７８及び２８０はホルスタ上方外殻部２５２のスイッチ開口部２５４を貫通して突出している。一方、ホルスタ下方外殻部２５６はホルスタ２５１の基端部の構成部品を封入するために別の実施形態と同様に上方外殻部２５２に取り付けられる。当該技術分野における熟練者であれば、ここに記載した実施形態例等の外科用器具を制御するための方法及び手段を足で操作するメカニズムに取り入れることで、オペレータの手が自由になるようにすることができる。
【００４５】
図１４は、制御ユニット３４２に対する生検装置の電子機械的な構成部品の接続を例証する模式図である。図１４は、図１に例証した生検装置を説明するためのものであり、制御ユニット３４２、液体収集システム２２、動力伝達源２４、及びハンドピース２０を備える（図１参照）。制御ユニット３４２の構成要素を例証するさらに詳細な模式図を図１６及び図１７に示すとともに後述する。図１４の構成要素のすべては持ち運びができ、かつ車輪の付いたユニットにパッケージ化して部屋から部屋、例えば医師のオフィスからオフィスへ移動させることもできる。すでに説明したように、ハンドピース２０（図１参照）は、既に部屋に配置されている定位テーブル上に取り付けられるか、あるいはハンドヘルド型としてハンドヘルド型超音波映像装置等のハンドヘルド型画像画像形成装置と組み合わせて使用してもよい。新しい患者に生検装置を使用するたびに、滅菌された新しいプローブ組立体４０をハンドピース２０で使用することができる。
【００４６】
特に、図１４は制御ユニット３４２とスイッチボード改良型ホルスタ２５１との接続、さらに動力伝達源２４と制御ユニット３４２との接続を例証するものである。図１４に例証した本発明の実施形態例では、動力伝達源２４は回転モータ３３８と並進運動モータ３４０とから構成される。回転モータ３３８及び並進運動モータ３４０は、並進運動力をそれぞれ第１の回転軸２６４及び第２の回転軸２６６を介してスイッチボード改良型ホルスタ２５１に伝達する。回転モータ３３８及び並進運動モータ３４０のいずれにも適するモータの一例は、Micro Mortors Electronics, Incorporated からDC Micro Motors Series ３８６３として市販されており、一体化された小型光学エンコーダ、部品番号ＳＨＥ１７を持つ。回転モータ３３８は、一体化された回転センサ（第１のセンサともいう）を有する。並進運動モータ３４０は一体化された回転センサ（第２のセンサともいう）を有する。
【００４７】
図１４に示すように、スイッチボード改良型ホルスタ２５１に設けられた密閉型回転センサ２６８を有することで、密閉型回転センサ２６８の出力に対して回転モータ３３８のエンコーダの出力を比較することにより第１の回転軸２６６の長さに沿うねじれ（twist)の量を制御ユニット３４２に計算させることが可能である。回転軸２６６の回転数は、カッター９６が正確にどこに位置しているかを決定するために使用されるので、このねじれは、特にもし回転軸２６６が非常に長いとした場合に著しいエラーを生じるおそれがある。このエラーによって、例えば並進運動モータ３４０が停止する場合にカッター９６は急には止まれない。なぜなら、第１の回転軸２６６は「巻き戻し（unwind）」を続けているからである。そこで本発明では、制御ユニット３４２は並進運動モータ３４０の一体化された回転センサ（第１のセンサともいう）と及び回転センサ２６８とからの信号を利用してカッター９６の軸方向の位置を正確に計算する。
【００４８】
第２の回転軸２６４は、制御ユニット３４２とホルスタ２５１との間の第１の回転軸２６６に対し平行に連なっている。各々のモータからホルスタ２５１への回転伝達において、いずれの軸の機械的効率も、回転可能な軸の配向に応じてある程度変わる。例えば、もし外科的処置の間にオペレータが第１の回転軸２６６及び第２の回転軸２６４をだらりと下げて著しく屈曲する必要があるならば、軸がまっすぐな場合と比べてより多くの摩擦エネルギーの損失が生ずるであろう。本発明の一実施形態例では、回転モータ３３８に供給された初期電流が所定のカッター回転速度を達成するには不十分である場合、所望の回転速度に達するまで回転モータ３３８への電流が増加する。回転モータ３３８の中に一体的に設けられた回転センサは制御ユニット３４２に対してフィードバック信号を提供するので、補償電流を回転モータ３３８に供給することができる。ひとたび所望の回転速度が達成されると、回転モータ３３８に対する電流はその並進運動の終了時に第４の位置に達するまで「ロック（locked）」される。この電気的補償は、カッター９６が組織の切断を開始する前に、第２の位置と第３の位置との間をカッター９６が並進運動するたびに起こる。これによって、オペレータが組織試料を集めるために生検装置を配置するたびごとに回転軸２６４及び回転軸２６６の配向を変えることが可能となる。
【００４９】
図１４の流体収集システム２２について説明する。この流体収集システム２２は、第１のピッチバルブ３１４と、第２のピッチバルブ３１６と、流体収集用キャニスタ３１８と、調整バルブ３２２と、圧力センサ３２８と、真空ポンプ３３０とから構成される。これらの構成部品は互いに接続し、さらに制御ユニット３４２及びプローブ組立体４０（図１）と以下のように接続している。第１の真空チューブ９４はプローブ組立体４０（図１）から延びており、第１の上方配管３０６及び第１の下方配管３０８に流体を介して連通する第１の真空Ｙ字形コネクタ３０２に取り付けられている。これら２本の配管３０６及び配管３０８は、第１のピッチバルブ３１４を通過する。この用途において適当な３方向の市販のピッチバルブはAngar Scientific Company社から販売されるモデル番号 373 12-7 15である。このピッチバルブ３１４は上方配管３０６または下方配管３０８のいずれかに近接しているが、両方の配管に同時に近接していることはない。下方配管３０８は大気圧への通気を行なう。一方、上方配管３０６は流体収集用キャニスタ３１８に取り付けられている。同様に、プローブ組立体４０からの第２の真空配管１３６が第２の上方配管３１０及び第２の下方配管３１２に流体を介して連通する第２のＹ字形コネクタ３０４に取り付けられている。これらの第１の真空Ｙ字形コネクタ３０２及び第２の真空Ｙ字形コネクタ３０４はポリカーボネートのような硬質のポリマーにより成形されている。第２の上方配管３１０は第１のピッチバルブ３１４と同一の第２のピッチバルブ３１６を通ってキャニスタ３１８に到達している。一方、第２の下方配管３１２は第２のピッチバルブ３１６を通って大気に通気している。この場合も、これら２本の配管３１０及び配管３１２の一方のみがいつでもピッチバルブに近接した状態になっている。
【００５０】
さらに、図１４の流体収集システム２２において、主真空配管３２０はキャニスタ３１８を電力供給される真空ポンプ３３０に接続している。この用途に適した真空ポンプはThomas Compressors and Vacuum Pumps, Incorporatedから商品名WOB-L PISTON Series 2639として市販されている。この主真空配管３２０は調整バルブ３２２を通っていて、キャニスタ３１８に供給される真空圧が電気的に調節される。この用途における市販のレギュレータバルブはParker Hannifin Corp., Pneutronics Division によるモデル番号VSONC 6 S 11 V H Q 8である。圧力センサ３２８がセンサ接続部３２４において主真空配管３２０に取り付けられている。この圧力センサ３２８の信号は制御ユニット３４２のＡ／Ｄコンバータ３９６に送られる。この用途における市販の補償形圧力センサはSenSym社によるモデル番号SDX15である。
【００５１】
図１４において制御ユニット３４２はドローボックス内の構成部品、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３３４、及びタッチスクリーン３３６を備える。図１６及び図１７は制御ユニット３４２の構成部品の構成を詳細に説明するための連続した模式図である。図１４，図１６及び図１７は、同時に制御ユニット３４２の構成部品の詳細を説明することができる。制御ユニット３４２の心臓部はマイクロプロセッサ４０８である。マイクロプロセッサ４０８の一例は、４０ＭＨｚの３２ビットマイクロプロセッサであって、部品番号XCF5206EFT40としてMotorola, Incorporatedから販売されている。マイクロプロセッサ４０８は簡単な電子機械的動作に変換される論理演算を実行するように設計されている。ＬＣＤ３３４は、生検装置の動作中にオペレータに対して入力を要求したりメッセージを表示したりする。ＬＣＤ３３４の適当な例は、部品番号LQ64D343としてSharp Electronics Corporationから販売されている６４０×４８０カラーＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイである。このディスプレイ３３４はユーザインターフェイス用の抵抗素子タッチスクリーン３３６により被覆されている。適当なタッチスクリーン３３６の例として、部品番号９５６３８としてDynapro Thin Film Products, Incorporatedから販売されている。ＬＣＤ３３４は制御ユニット３４２のタッチスクリーンコントローラ４０２に電気的に接続している。
【００５２】
マイクロプロセッサ４０８とインターフェイスしているものは、オシレータ５４０、ＥＰＲＯＭ５４２、及び電圧監視手段（supervisor）５４１である。オシレータ５４０として、例えばAbracon Corporation の部品番号ASV-40.000000-PCSA（４０メガヘルツ）として市販されている。ＥＰＲＯＭ５４３の適当な例は、Atmel Corporation から市販されている部品番号AT27BV4096-15JCである。電圧監視手段５４１（２．９３ボルト供給用）の適当な例は、Texsas Instruments社の部品番号TLC773IDとして市販されている。
【００５３】
タッチスクリーンコントローラ４０２は、制御ユニット３４２がタッチ入力を解釈することによってユーザの接触に応答することを可能とさせる。機械的スイッチ等の他の多くの従来装置をタッチスクリーンコントローラ４０２の代わりに制御ユニット３４２を制御するために使用してもよい。しかし、タッチスクリーンコントローラ４０２はクリーンに保つことが容易であり、またオペレータにとって直感的に使用することができる。タッチスクリーンコントローラ４０２は、マイクロコントローラ５１１、Ａ／Ｄコンバータ５１２、マルチプレクサ/ディマルチプレクサ５１３、及びＥＥＰＲＯＭ５１４から構成される。マイクロコントローラ５１１の適当な例は、Microchip Technology, Incorporatedから部品番号95705として市販されている８ビットのマイクロプロセッサである。Ａ−Ｄコンバータの適当な例は、Texas Instruments, Incorporatedにより販売される部品番号TLV1543CDWのＡ／Ｄコンバータである。マルチプレクサ／ディマルチプレクサ５１３の適当な例は、Motorola, Incorporatedにより販売される部品番号MC74HC4052Dのデュアル４対１ラインアナログマルチプレクサ／デマルチプレクサである。ＥＥＰＲＯＭ５１４の適当な例は、Microchip Technology, Incorporatedにより販売される部品番号93AA46SNの１ＫビットシリアルＥＥＰＲＯＭである。
【００５４】
ＬＣＤコントローラ４０４はマイクロプロセッサ４０８とＬＣＤ３３４との間をインタフェースするためのものである。ＬＣＤコントローラ４０４は色調、明暗、スクリーン更新速度のような表示パラメータを効率良く制御することによってマイクロプロセッサ４０８の負荷を軽減し、一般に当該マイクロプロセッサ４０８のメモリーチップに直接アクセスする。このＬＣＤコントローラ４０４は、２５メガヘルツオシレータ５３９、例えばAbracon Corporationにより販売される部品番号ASV-25.000000-PCSAのオシレータを備える。また、ＬＣＤコントローラ４０４はＬＣＤ／ＣＲＴコントローラ５０８、例えばSeiko Epson Corporationにより販売される部品番号SED1354FOAのＬＣＤ／ＣＲＴコントローラ、さらに１メガ×１６ビット、６０ナノセカンドのＥＤＯ  ＤＲＡＭ５０７、例えばMicron Technology, Incorporated により販売される部品番号MT4LC1M16E5TG-6のＤＲＡＭも備える。ＬＣＤコントローラ４０４は、ノンインバーティング、バッファ−ラインタイプの一対の１６ビットドライバ５０９及び５１０、例えばNational Semiconductor Corporationにより販売される部品番号74ACTQ16244SSCXのドライバを備える。
【００５５】
小形のアナンシエータ（報知器）３３２が制御ユニット３４２に備えられて、ＬＣＤディスプレイ３３４におけるアイコン制御の作動のたびに可聴のフィードバック「ビープ音（beeps)」をユーザに与える。この用途に適するアナンシエータはPanasonic （米国における松下電器産業株式会社）によるモデル番号EAS-45P104S である。アナンシエータ３３２はオシレータ４００によりマイクロプロセッサ４０８のインターフェイスとして作用し、オシレータ４００はマイクロプロセッサ４０８からのデジタル入力信号をアナログの周期的な出力信号に変換してスピーカの可聴周波数を調整する。さらに、アナンシエータ３３２からの音量は、後述するように、調整可能である。図１７を参照すると、オシレータ４００は６２ｄＢオーディオ・アテニュエータ５１７であって、例えばNational Semiconductor Corporationから販売される部品番号LM1971Mのオシレータである。オシレータ４００は、例えば既に記載した演算増幅器５３０と同様のものでもよい演算増幅器５１６を備える。さらに、オシレータ４００はパワーオーディオ増幅器５１５、例えばNational Semiconductor Corporationから販売される部品番号LM486Mの増幅器を備える。
【００５６】
図１４，図１６及び図１７に示す制御ユニット３４２についてさらに説明する。第１のモータコントローラ及びドライバ３９０は並進運動モータ３４０をマイクロプロセッサ４０８とインターフェイスする。並進運動モータ３４０は動作可能にして第２の回転軸２６６と接続している。モータコントローラ及びドライバ３９０はマイクロプロセッサ４０８からのデジタル入力信号をモータの回転方向及び速度を制御するためのアナログモータ入力信号に変換する。さらに、並進運動モータ３４０の閉ループ式デジタル速度制御は、ホルスタ２５１内の回転センサ２６８及び並進運動モータ３４０に一体化された回転センサからのフィードバック信号を用いてコントローラ及びドライバ３９０によって行なわれる。第１のモータコントローラ及びドライバ３９０は、第１のＨ形ブリッジモータドライバ５５２（第１のドライバともいう）及び第１のモータコントローラ５２３を備える。第１のＨ形ブリッジモータドライバの適当な例は、National Semiconductor社により販売される部品番号LMD18200T のＨ形ブリッジである。モータコントローラの適当な例は、National Semiconductor社により販売される部品番号LM629M-8のモータコントローラである。
【００５７】
図１４，図１６及び図１７をさらに参照しながら説明する。回転モータ３３８は第１の回転軸２６４を駆動する。回転モータ３３８は、第２のＨ形ブリッジモータドライバ５５１と第２のモータコントローラ５２２とを有する第２のモータコントローラ及びドライバ４０６を介してマイクロプロセッサ４０８とインタフェースする。第２のＨ形ブリッジモータドライバ５５１は既に説明した第１のＨ形ブリッジモータドライバ５５２と同一のものであってもよい。第２のモータコントローラ５２２は、既に説明した第１のモータコントローラ５２３と同一のものであってもよい。第２のコントローラ及びドライバ４０６を介してマイクロプロセッサ４０８は、回転モータ３３８に一体化された回転センサからのフィードバック信号を用いて回転速度及び加速と同様に、カッター９６の回転位置を計算及び更新する。
【００５８】
図１４，図１６及び図１７をさらに参照しながら説明する。シリアルコントローラ３８０はスイッチボード２７４にリボンケーブル２７０及び制御コード２６５を介して電気的に接続している。リボンケーブル２７０はホルスタ２５１内に収納されている。制御コード２６５は第１の回転軸２６４及び第２の回転軸２６６に沿って延び、また接続していてもよい。シリアルコントローラ３８０はスイッチボード２７４とマイクロプロセッサ４０８との間のシリアル通信リンクにおける情報変換を調整する。将来のソフトウェアアップグレード及びサービスを促進するためにメモリカードからデータを読み取るように、光学式カードリーダ３８２を制御ユニット３４２に設けてもよい。シリアルポート３８４をシリアル転送モードで交換される双方向データのために、また将来のソフトウェアアップグレード及びサービスを促進するためにメモリカードからデータを読み取るように設けられている。シリアルコントローラ３８０は、４重差動ライン受信器（quad differential line receiver)５２４、例えばNational Semiconductor社から販売される部品番号DS9OCO32TMの受信器である。シリアルコントローラ３８０は、さらに静電放電（ＥＳＤ）過電圧保護アレイ５２５であり、その一例としてHarris Semiconductor Productsから販売される部品番号5P723ABのものがあげられる。
【００５９】
第１のＰＷＭ（パルス幅変調）ドライバ３８６はマイクロプロセッサ４０８と第１のピッチバルブ３１４をインターフェイスする。すなわち、この第１のＰＷＭドライバ３８６はマイクロプロセッサ４０８からのデジタル入力信号を固定の周波数及び振幅を有するが異なるデュティサイクルの波形のアナログ出力信号に変換する。ピッチバルブ３１４におけるソレノイドを駆動する時に、当該ソレノイドを初期的に作動するためにデュティサイクルが高い場合に、ＰＷＭドライバ３８６を使用する。ピッチバルブ３１４が作動すると、デュティサイクルはバルブ状態を維持するレベルまで下げられて、必要な電力が最小になる。第２のＰＷＭドライバ３８８は同様にマイクロプロセッサ４０８と第２のピッチバルブ３１６をインターフェイスする。これらの第１のＰＷＭドライバ３８６及び第２のＰＷＭドライバ３８８は、それぞれFairchild Semiconductor Corporation 社により販売される部品番号NDS9945のＦＥＴ（６０ボルト、３．５アンペア、０．１０オーム、Ｎ−チャンネルデュアル）である。
【００６０】
図１７を参照しながら説明する。第１のＥＰＬＤ（消去可能プログラム可能論理素子）５２１はＬＣＤコントローラ４０４、ＰＷＭドライバ３８８、ＰＷＭドライバ３８６、ＦＥＴ５５４、オシレータ４００、第１の８ＭＨｚオシレータ５３８、シリアルコントローラ３８０、及びマイクロプロセッサ４０８（丸で囲まれたＡの文字で示すパスを経由して）とインタフェースしている。第１のＥＰＬＤ５２１の適当な例として、Altera Corporationから販売される部品番号ASL-8.000000-PCSA があげられる。
【００６１】
第２のＥＰＬＤ５２０はマイクロプロセッサ４０８をシリアルポート３８４、第１のコントローラ及びドライバ３９０、第２のコントローラ及びドライバ４０６、タッチスクリーンコントローラ４０２、ＲＡＭ３９２、フラッシュメモリ３９８、及びオシレータ５４０とインタフェースする。ＥＰＬＤ５２０は１６６．７メガヘルツで動作可能であり、その一例としてAltera Corporationから販売される部品番号EPM7256ATC144-7のものがあげられる。
【００６２】
第３のＰＷＭドライバ３９４は調整バルブ３２２及びＡ／Ｄコンバータ３９６をインタフェースする。ＰＷＭドライバ３９４は、第１の演算増幅器と電圧基準とを持つ電圧基準装置５２６を備える。ＰＷＭドライバ３９４は、さらに第２の演算増幅器５２７、第３の演算増幅器５２８、第４の演算増幅器５２９、第５の演算増幅器５３０、第６の演算増幅器５３１、及び第７の演算増幅器５３２を備える。電圧基準装置５２６の演算増幅器、演算増幅器５２７，５２８，５２９，５３０，５３１及び５３２は「４重レール間演算増幅器（Quad Rail to Rail Operational Amplifiers）」と記述的に称される。各々の適当な例は、National Semiconductor Corporationから販売される部品番号LMC6484IMである。ＰＷＭドライバ３９４は、さらに第１のＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）５５３を備える。ＦＥＴ５５３の適当な例は、Fairchild Semiconductor Corporation から販売される部品番号NDS9945（６０ボルト、３．５アンペア、０．１０オーム、Ｎ−チャンネルデュアル）である。
【００６３】
ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）記憶装置３９２（一時記憶装置ともいう）はマイクロプロセッサ４０８に備えられており、電力除去時に記憶データが自発的に消失される。一方、フラッシュメモリー装置３９８は連続的な電力供給なしにデータを記憶するためにマイクロプロセッサ４０８に備えられているが、ＲＡＭ記憶装置３９２よりアクセス時間が遅い。ＲＡＭ記憶装置３９２は４つのＥＤＯ  ＤＲＡＭ装置５４７，５４８，５４９及び５５０を有する。これらの装置は同一のものであってもよく、各々の適当な例としてはMicron Technology, Incorporatedから販売される部品番号MT4LC1M16E5TG-6があげられる。フラッシュメモリ装置３９８（不揮発性記憶装置ともいう）は４つのＲＡＭ装置を有し、これらのＲＡＭ装置は同一のものであってもよく、また各々の適当な例としてAdvanced Micro Devices, Incorporatedから販売される部品番号AM29LV800BT-70RECである。ＲＡＭメモリ装置（一時記憶装置）３９２、フラッシュメモリ装置（不揮発性記憶装置）３９８、及びマイクロプロセッサ４０８の組み合わせは、しばしば単にコンピューティング装置とも呼ばれる。コンピューティング装置は、第１のコントローラ５２３と第２のコントローラ５２２とを異なる実施形態例で有するものであってもよい。
【００６４】
シリアルポート３８４は、二重、汎用、非同期式受信器／送信器５３３、一例としてExar Corporationにより販売される部品番号ST16C2552CJ44のものがあげられる。シリアルポート３８４は、さらに第１のドライバ受信器５３４と第２のドライバ受信器５３５とを備え、各々は記述的に「ＴＩＡ／ＥＩＡ−２３２、３×５ドライバ受信器」と呼ばれ、一例としてNational Semiconductor Corporationにより販売される部品番号DS14C335MSAのものがあげられる。シリアルポート３８４は、さらに第１の過渡的サプレッサ５３６及び第２の過渡的サプレッサ５３７を有し、各々は双方向性、２４ボルト、３００ワットユニットであり、一例としてGeneral Semiconductor, Incorporated によって販売される部品番号SMDA24C-8があげられる。
【００６５】
マイクロプロセッサ４０８とインタフェースする光学式カードリーダ３８２に関する位置もまた図１６に示されている。カードリーダ３８２は、異なる値、例えばカッター９６の所望の並進運度速度及び回転速度の値によって制御ユニット３４２をプログラムするために生検装置の将来の実施形態例に使用されてもよい。
【００６６】
Ａ／Ｄコンバータ３９６は圧力センサ３２８からの電圧信号をマイクロプロセッサ４０８に対するデジタル信号に変換して、流体収集システム２２における所望の真空圧を維持する。このＡ／Ｄコンバータ３９６はＡＤＣ−ＤＡＣ、８ビット、１２Ｃバスインタフェースであり、一例としてPhilips Electroics N.V. により販売される部品番号PCF8591ATがあげられる。
【００６７】
生検装置は、制御ユニット３４２の構成部品に対して低くなった電圧を供給するように電気電圧レギュレータと標準ＤＣ−ＤＣ変換器とを組み合わせて使用される従来の、４８ボルトＤＣ電源を備える。
【００６８】
マイクロプロセッサ４０８は第２のコントローラ及びドライバ４０６のＰＩＤフィルタの出力値をモニターして、この値が所定の最大値を超える場合に、第１のコントローラ及びドライバ３９０に更新した速度命令を送ることによってカッター９６の軸方向の速度を一定量だけ減少する。この閉ループアルゴリズム（closed-loop system）は、目的の回転速度が最大の負荷条件下においてカッター９６の並進運動速度を減少することにより達成されることを確実に行なうために使用される。このカッター並進運動速度に対する自動調整は、カッター回転抵抗が異常に高くなった場合に生ずる。カッター回転抵抗は、カッター抵抗（カッター９６が障害物、非常に密度の高い組織、あるいは石灰化病変等）と機械的抵抗（オペレータが、例えばカッター９６が穴あけ器内孔部８０の内側に引っかかっるような顕著な曲げモーメントが穴あけ器７０に与えるほど十分な力で穴あけ器７０を組織の中に挿入した場合）とが組合わさったものである。カッター回転速度を増やすことによってカッターの並進運動速度を持続しようと試みるよりむしろ、カッター並進運動速度を減少させてカッターの回転抵抗を減少させる。本発明の一実施形態例では、以下のようにこのことを達成する。試料採取モードにあり、カッター９６が第３の位置（ポート７８に対して基端側）に向かって前進している間、カッター９６が所定の並進運動位置に達すると、マイクロプロセッサ４０８が第２のコントローラ及びドライバ４０６に信号を送り、カッター回転を開始させる。カッター９６の回転速度は、カッター回転速度が所定の値Ｑ（所定回転速度ともいう）（回転数／分（ｒｐｍ））に達したことを保証する所定の速度プロファイルに従う。カッター９６が第３の位置に達すると、所定の並進運動速度Ｔ（第３の所定並進運動速度ともいう）（インチ（約２．５４ｃｍ）／秒）で進めるために、マイクロプロセッサ４０８は第１のコントローラ及びドライバ３９０に信号を送る。つづいて、カッター９６は所定の並進運動速度Ｔインチ（約２．５４ｃｍ）／秒かつ速度Ｑｒｐｍで回転させながらポート７８の中を進む。ポート７８を前進中、カッター９６の回転速度は、回転モータ３３８に一体化された回転センサからの信号を利用して第２のコントローラ及びドライバ４０６によってモニタされる。もしカッター回転速度がＱｒｐｍよりも大きいとするならば、並進運動モータ３４０に対する電流が増加する。もしカッター回転速度がＱｒｐｍよりも低いとするならば、並進運動モータ３４０に対する電流は減少する。
【００６９】
例えば本発明の別の実施形態例において、もし並進運動モータ３４０または回転モータ３３８の速度をカッター回転抵抗の増加に応じて制御する必要があるならば、制御する一つの方法は所望の速度（並進運度または回転、制御されるモータに依る）と実際の速度との差にもとづいたエラー信号を生成することである。つづいて、このエラー信号は第１のコントローラ及びドライバ３９０または第２のコントローラ及びドライバ４０６のいずれかの部品である比例示差微分（ＰＩＤ）デジタルフィルタに入力される。ＰＩＤデジタルフィルタは、各々のコントローラ及びドライバ、第１のコントローラ及びドライバ３９０または第２のコントローラ及びドライバ４０６のいずれかの一部である。これらの３種類の値の合計がパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するために用いられる。さらに、上記のエラー信号及びＰＷＭ信号の発生は第１のコントローラ及びドライバ３９０及び第２のコントローラ及びドライバ４０６により達成できる。すなわち、ＰＷＭ信号が第１のコントローラ及びドライバ３９０に入力されて並進運動モータ３４０を駆動するためのアナログ出力信号が生じる。同様に、ＰＷＭ信号が第２のコントローラ及びドライバ４０６に入力されて回転モータ３３８を駆動するためのアナログ出力信号が生じる。
【００７０】
つぎに、本発明にもとづく生検装置用のオペレータインターフェースを説明する。図１５は、図１４の制御ユニット３４２の一部を構成するディスプレイ領域３４４及びタッチスクリーン３３６を持つＬＣＤ３４の拡大図である。本発明の一実施形態例では、１２の異なる動作モードをユーザが利用することができる。各々の動作モードに対する制御スイッチはアイコン３４６，３４８，３５０，３５２，３５４，３５６，３５８，３６０，３６２，３６４，３６６及びアイコン３６８の形態でＬＣＤディスプレイ３３４上に図形的に表示されている。ユーザは外科手術中の適当な時間にタッチスクリーン上の適当なアイコン領域を押すことにより特定の動作を開始して生検装置の動作を電子的に制御することができる。
【００７１】
各動作モードは一般的な生検処理の特定の部分において使用される。「基本（Prime)」動作モードはオペレータが装置の使用を準備する時に選択される。オペレータが例えばアイコン３４６の領域におけるＬＣＤ３３４に触れることによってこの「基本」動作モードを起動すると、ディスプレイ領域３４４は「基本モード（Prime Mode）」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６はポート７８のすぐ基端側の第３の位置に並進移動する。カッターが第３の位置に到達すると、ディスプレイ領域３４４は、塩類溶液（saline）をプローブ組立体４０を介して穴あけ器７０に送る必要がある場合に、オペレータに当該塩類溶液をポート７８に供給し、かつ真空スイッチ１５０を押すように指示する。オペレータは窓５８を通してこの塩類溶液の流れを観察できる。最後に、第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が真空スイッチ１５０に応答するように設定される。
【００７２】
「挿入（Insert）」動作モードはオペレータが組織内に穴あけ器を挿入する準備をする時に選択される。オペレータが例えばアイコン３４８の領域におけるＬＣＤ３３４に触れることによってこの「挿入」動作モードを起動すると、ディスプレイ領域３４４は「挿入モード（Insert Mode）」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６はポート７８のすぐ先端側の第４の位置に移動する。カッター９６がこの第４の位置に移動すると、ディスプレイ領域３４４は装置が挿入状態に準備されたことを表示する。
【００７３】
「確認（Verify）」動作モードはオペレータがカッター９６の位置が第４の位置にあるかどうかを確かめたいときに選択される。オペレータが例えばアイコン３５０の領域のＬＣＤ３３４を触れることによってこの「確認」モードを起動すると、ディスプレイ領域３４４は状態が「確認モード（Verify Mode）」になったことを表示する。カッター９６が第４の位置にない場合は、並進運動モータ３４０がハンドピース２０の前進スイッチ１４６に応答するように設定される。その後、ディスプレイ領域３４４がオペレータにハンドピース２０の前進スイッチ１４６を押してポート７８閉じるように指示する。オペレータが前進スイッチ１４６を押すと、カッター９６が第４の位置に移動する。その後、並進運動モータ３４０がハンドピース２０の後退スイッチ１４８に応答するように設定される。「確認」モードを選択した時にカッター９６が既に第４の位置にある場合は、並進運動モータ３４０が後退スイッチ１４８に応答するように設定される。その後、ディスプレイ領域３４４がオペレータにハンドピース２０の後退スイッチ１４８を押圧することによってポート７８を開口することを指示する。オペレータが後退スイッチ１４８を押圧すると、カッター９６はポート７８のすぐ基端側の第３の位置に移動する。その後、並進運動モータ３４０が前進スイッチ１４６に応答するように設定される。
【００７４】
「サンプル（Sample）」動作モードはオペレータが外科手術患者から組織の一部を摘出する場合に選択される。オペレータが「サンプル」動作モードを起動する時に、例えばアイコン３５２の領域におけるＬＣＤ３３４に触れると、ディスプレイ領域３４４は状態「サンプルモード（Sample Mode）」になったことを示す。その後、カッター９６はポート７８に対してすぐ基端側の第３の位置に移動する。次に、並進運動モータ３４０が前進スイッチ１４６に応答するように設定される。カッター９６が第３の位置に到達すると、ディスプレイ領域３４４がオペレータにハンドピース２０上の前進スイッチ１４６を押して組織サンプルを採取するように指示する。この前進スイッチ１４６が押されると、第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が開口して、回転モータ３３８が起動してカッター９６が適当な速度で回転する。その後、カッター９６が第４の位置に向けて並進運動して、カッター９６の先端側への移動時にポート７８に入り込んだ組織部分を切断する。第４の位置へ並進運動している間、カッター９６がポート７８の中間点に達する前に、ハンドピース２０上の前進スイッチ１４６、後退スイッチ１４７、または真空スイッチ１５０のいずれかを押すことによって、オペレータはサンプリングストロークを中止してもよい。この時点で、カッター９６の並進運動が一時停止し、ディスプレイ領域３４４はオペレータが前進スイッチ１４６によってサンプリングを続行するか、あるいは後退スイッチ１４８を押すことによって最初の、完全に後退した位置に戻すように指示する。一旦カッター９６が第４の位置に到達すると、回転モータ３３８が停止してカッター９６の回転が止まる。その後、第１のピッチバルブ３１４が作動して上方配管３０６を閉じる。次に、ディスプレイ領域３４４はオペレータにハンドピース２０の後退スイッチ１４８を押して組織サンプルを摘出するように指示する。並進運動モータ３４０はハンドピース２０の後退スイッチ１４８に応答するように設定されている。オペレータが後退スイッチ１４８を押すと、カッター９６がサンプリング面６４のすぐ先端側の第１の完全に後退した位置に並進運動する。その後、第２のピッチバルブ３１６が作動して組織リムーバ１３２への真空供給を停止する。次に、「スマートバキューム（smart-vacuum）」が作動して複数の真空パルス（０．５秒オンで０．５秒オフ）が第２の真空チューブ１３６に供給される。なお、「スマートバキューム」についての詳細な説明は本明細書に参考文献として含まれる本特許出願と同一出願人により１９９７年６月１８日に出願された米国特許出願第０８／８７８４６８号に記載されている。ディスプレイ領域３４４は組織サンプル２００を取り出すようにオペレータに指示する。サンプルが全く摘出されない場合、すなわち、切断した組織部分が組織サンプリング面６４上に移動しないで穴あけ器７０の先端部に残留している場合は、オペレータは「ドライタップ（Dry Tap)」モードを選択するように指示される。また、患者の体内及びプローブ組立体４０における過剰の流体を除去することが必要な場合は、オペレータは「リムーブ・エア／ブラッド（Remove Air/Blood）」モードを選択するように指示される���最後に、オペレータはハンドピース２０の前進スイッチ１４６を押して次のサンプルを摘出するように指示される。次に、並進運動モータ３４０がハンドピース２０上の前進スイッチ１４６に応答するように設定される。オペレータが前進スイッチ１４６を押すと、「スマートバキューム」が停止して第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が開口する。回転モータ３３８が駆動してカッター９６を回転させ、続いてカッター９６は第４の、完全に先端側の位置に並進運動する。その後、カッター９６の回転が停止して、第１のピッチバルブ３１４が閉じて第１の真空チューブ９４によって供給される真空チャンバ−チューブ７６への真空供給が停止する。
【００７５】
「標識（Mark）」動作モードは、オペレータが患者の体内において組織を摘出する場所に金属標識のインプラントを望む場合に選択される。オペレータが「標識」動作モードを作動する場合は、例えば、ＬＣＤ３３４のアイコン３５４の領域に触れることによって、ディスプレイ領域３４４は状態が「標識モード（Marker Mode）」になったことを表示し、必要であれば、オペレータに「ドライタップ」モードを選択するように促す。その後、オペレータはハンドピース２０の真空スイッチ１５０を押して「標識」モードを作動するように指示される。組織を標識付けするために本発明と組み合わせて使用できる標識付け装置はEthicon Endo-Surgery, Inc.（Chincinnati, Ohio)から商品名MICROMARKで市販されている。なお、このMICROMARK適用装置（applier）及びクリップ及びその使用方法の完全な説明は本明細書に参考文献として含まれる共に１９９８年６月２６日出願の米国特許出願第０９／１０５，７５７号及び同第０９／１０５，５７０号に含まれる。オペレータが真空スイッチ１５０を押すと、カッター９６が組織サンプリング面６４のすぐ基端側の第１の位置に移動する。その後、ディスプレイ領域３４４は、オペレータに、MICROMARK装置を挿入して配置の準備完了時にハンドピース２０上の真空スイッチ１５０を押してマーカー（標識）を配置するように指示する。その後、真空スイッチ１５０が押されると、第１のピッチバルブ３１４が作動して５秒間開口状態になって真空チャンバ−７６を介してポート７８に真空を供給する。次に、ディスプレイ領域３４４はマーカーの配置が完了していない場合にはオペレータにMICROMARK装置の再位置決めを行なってマーカーの配置の準備完了時にハンドピース上の真空スイッチ１５０を押してマーカーを配置し、マーカーの配置が完了している場合には、MICROMARK装置を取り外すように指示する。
【００７６】
「取出し（Remove）」動作モードは、オペレータが外科手術患者の組織内から穴あけ器７０を取り出せる状態にある場合に選択される。オペレータがこの「取出し」動作モードを作動する場合に、例えば、ＬＣＤ３３４に表示されるアイコン３５６の領域に触れると、ディスプレイ領域３４４は「取出しモード（Remove Mode）」になったことを表示する。カッター９６はポート７８の近くで完全な先端側の第４の位置に移動する。さらに、ディスプレイ領域３４４はオペレータに当該装置が取り出せる状態にあることを知らせる。
【００７７】
さらに、「リムーブ・エア／ブラッド（Remove Air/Blood）」動作モードは、オペレータが穴あけ器７８の先端部の近くでプローブ組立体４０の中にある流体をすべて除去する時に選択される。オペレータがこの「リムーブ・エア／ブラッド」動作モードを、例えば、アイコン３６０の領域におけるディスプレイ領域３４４を押すことにより作動すると、ディスプレイ領域３４４が「リムーブ・エア／ブラッドモード（Remove Air/blood Mode）」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６がポート７８のすぐ基端側の第３の位置に並進運動する。さらに、第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が共にハンドピース２０の真空スイッチ１５０に応答するように設定される。その後、ディスプレイ領域３４４はオペレータにハンドピース２０上の真空スイッチ１５０を押して空気及び血液等の流体を除去するように指示する。真空スイッチ１５０が押されると、第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が５秒間開口するように作動する。その後、これらのバルブが閉じると、カッター９６は組織サンプリング面６４のすぐ基端側の完全に後退した第１の位置に移動する。次に、「リムーブ・エア／ブラッド」モードが自動的に終了して、その前に選択された動作モードが自動的にリセットされる。
【００７８】
「ドライタップ（Dry Tap)」動作モードは、オペレータが「サンプル」動作モードによって患者から組織部分を摘出しようとしたが、組織部分が組織サンプリング面６４上に配置されない場合に選択される。このことは、組織部分が外科手術患者から適正に切断されているが、穴あけ器７８の先端部に残留している場合に生じる。オペレータがこの「ドライタップ」動作モードを、例えばＬＣＤ３３４に表示されるアイコン３５８の領域を触れることによって作動すると、ディスプレイ領域３４４が「ドライタップモード（Dry Tap Mode）」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６がポート７８のすぐ基端側の第３の位置に向けて並進運動する。次に、第２のピッチバルブ３１６が０．５秒開口して０．５秒閉じる動作を３回行って、第２の真空チューブ１３６を介する組織リムーバ１３２への真空供給のパルス動作を行なう。その後、カッター９６が組織サンプリング面６４のすぐ基端側に完全に後退した第１の位置に移動する。その後、この「ドライタップ」動作モードが終了して、その前に選択された動作モードが自動的に選択される。
【００７９】
「フラッシュ（Flush)」動作モードはオペレータが組織リムーバ１３２の先端部におけるあらゆる障害物（組織断片等）を取り除いて当該先端部に流体が流れるようにすることを望む場合に選択される。オペレータがこの「フラッシュ」動作モードを、例えば、ＬＣＤ３３４に表示されるアイコン３６２の領域に触れることによって作動すると、ディスプレイ領域３４４は「フラッシュモード（Flush Mode）」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６は完全に後退した第１の位置に移動して、組織リムーバ１３２の先端部が露出するようになる。次に、制御ユニット３４２が真空スイッチ１５０に応答するように設定され、このスイッチ１５０がオペレータに押されると、「フラッシュ」動作モードが終了して、前に選択された動作モードが自動的にリセットされる。しかし、真空スイッチ１５０を押す前に、オペレータは第２のコネクタ３０４を一時的に分断して、注射器を用いて第２の真空チューブ１３６の中に塩類溶液のような流体を注入してから、第２のコネクタ３０４を再接続することもできる。
【００８０】
「注入（Inject）」動作モードはオペレータが局所麻酔のような流体を穴あけ器７８の先端部の周囲の組織内に注入することを望む時に選択される。オペレータがこの「注入」動作モードを、例えば、ＬＣＤ３３４に表示されるアイコン３６４の領域を触れることによって作動すると、ディスプレイ領域３４４は「注入モード（Inject Mode)」の状態になったことを表示する。その後、カッター９６がポート７８のすぐ基端側の第２の位置に移動する。さらに、制御ユニット３４２がハンドピース２０の真空スイッチ１５０に応答するように設定される。次に、ＬＣＤディスプレイがオペレータに第２の真空チューブ１３６に流体を注入してその注入処理の完了時に真空スイッチ１５０を再び押すように指示する。オペレータが第２の真空チューブ１３６の中への注入処理を完了して、当該チューブ１３６を流体収集システム２２に再接続して、真空スイッチ１５０を押すと、カッター９６が完全に後退した第１の位置に向けて並進運動する。この時点で、「注入」動作モードが終了して、前に選択された動作モードが自動的にリセットされる。
【００８１】
オペレータが切断位置決定及び（または）真空機能を手動で行うことを望む場合、動作の「マニュアル（Manual）」モードが選択される。ＬＣＤ３３４に表示されるアイコン３６６の領域を触ること等によって動作の「マニュアル」モードが起動すると、ディスプレイ領域３３４に状態が「マニュアル」モードになっていることが示される。このモードでは、並進運動モータ３４０は前進スイッチ１４６及び後退スイッチ１４８が押し下げられる時間に応答するように設定される。第１の、完全に後退した位置と、第４の、完全に先端側の位置との間のいかなる点においてもオペレータはカッター９６の並進運動を停止させることができる。また、第１のピッチバルブ３１４及び第２のピッチバルブ３１６が真空スイッチ１５０に応答するようにそれぞれ設定されている。
【００８２】
オペレータは動作モードを選択する別の方法を利用することも可能である。ハンドピース２０上の真空スイッチ１５０を素早くダブルクリックすることで、ユニットは動作の「スクロール（Scroll）」モードに置かれる。ディスプレイ領域３４４はオペレータに対して前進スイッチ１４５または後退スイッチ１４８を押して所望の動作モードに移るように指示する。選択されたモードに達すると、真空スイッチ１５０を押すことによってそれが作動する。動作モードを選択するこのような方法は、オペレータが画像装置及びハンドピース２０を操作している際にタッチスクリーン３３６を使用するアシスタント（清潔な手を持つ）がいない場合に、オペレータにとって大変有用である。
【００８３】
利用可能な動作モードの１つが選択されるたびに、ディスプレイ領域３４４が文章及び図形の情報を与えてユーザに装置の正しい使用方法及び次の処理工程を促す。さらに、モード表示ディスプレイ３７０は、カッターチューブの瞬時位置を示すプローブ組立体４０の表示手段（カッター位置インディケータ３７３と呼ぶ）が含まれる。また、モード表示ディスプレイ３７０は、前方真空表示器３７２（第１の真空チューブ９４に対応する）の作動及び後方真空表示器３７１（第２の真空チューブ１３６に対応する）の作動も示す。
【００８４】
図１８，図１９，図２０及び図２１は、本発明にもとづく第１の制御方法の実施形態例を説明するためのフローチャートであり、カッター９４は４通りの異なる位置を持つ。図１８，図１９，図２０及び図２２は本発明にもとづく第２の制御方法の実施形態例を説明するためのフローチャートであり、カッター９６も４通りの異なる位置を持つ。制御方法の各ステップはフローチャートに示されている。各ボックスは一つ以上のステップ、あるいは一つのステップの一部分だけを示しているが、各ボックスを単に一つのステップとして言及する。ステップの進行は一般にボックスに結合している矢印の方向に起こる。第１の制御方法及び第２の制御方法の実施形態例は図５，図１０及び図１３に示した生検装置の実施形態例のいずれかとともに用いることができる。しかし、第１の制御方法及び第２の制御方法の実施形態例に関する以下の説明では、図１３，図１４または図１５に示された生検装置の実施形態例に言及する。
【００８５】
第１及び第２の制御方法の実施形態例に関するステップは、図１８，図１９及び図２０について同一である。制御ユニット３４２の構成部品を参考するために図１６を参照されたい。最初に図１８について説明する。ステップ４１０は制御方法の開始を示している。動作の「マニュアル」または「サンプル」モードのいずれか一方が作動すると、マイクロプロセッサ４０８とＥＰＬＤ５２０との間に連続通信ループが完成し、コントローラ５２３の始動のためのスイッチインタフェースデータが受信されることで、並進運動モータ３４０に適当な電流を送るＨ形ブリッジモータドライバ５２２がイネーブルとなる。カッター９６は回転することなく第１の位置から先端方向への移動を開始する。ステップ４１２で、カッター９６は第１の位置から第２の位置へ並進運動を続ける。ステップ４１４では、信号が並進運動モータ３４０のエンコーダから読み取られ、コントローラ５２３にプログラムされた第１の所定の並進運動速度Ｒと比較される。Ｒの値は異なる実施形態例間で異なるものであってもよいが、Ｒの好ましい値は約０．６７インチ（約０．６７×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。Ｒの値とカッター９６の実際の並進運動速度との差が計算され、ステップ４１６においてその差はＲＤ（第１の所定の微分並進運動速度）と呼ばれるプログラムされた値と比較される。このプログラムされた値は値Ｒに関して許容される差を表す。ＲＤに関して好ましい値は約０．０２インチ（約０．０２×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。もしＲと実際の速度との差の計算値がＲＤよりも大きい場合、並進運動モータ３４０に対する電流が停止する（ステップ４１８）。そしてエラーがディスプレイ領域３４４上に表示される。もし並進運動速度の差がＲＤよりも小さければ、ステップ４２０に示すように並進運動モータ３４０に対する電流は並進運動速度の差を少なくするように調整される。カッター９６は、ステップ４２２に示すように、第２の位置にカッター９６が到達するまで、このようにして連続的に並進運動速度を調整する。並進運動モータ３４０の回転数は回転センサ２６８によって計数され、それによってネジ軸１１４（図９参照）の螺旋回転数が決定し、キャリッジ１２４（図９参照）の位置が提供され、最終的にカッター９６の位置が与えられる。回転軸２６６のねじれ（twisting）の補正は回転センサ２６８及び並進運動モータ３４０に一体化されたエンコーダの両方からの信号を用いることで制御方法のこの点において計算される。
【００８６】
制御方法は、第２の位置から第３の位置へカッター９６の並進運動を継続するために、次に図１９のステップ４２４に進む。次にステップ４２６では、もしカッター９６が第２の位置と第３の位置との間の所定の中間位置に達したならば、制御方法はステップ４２８に進む。所定の中間位置の場所は実際の並進運動速度及び所定のカッター回転速度Ｑにもとづいている。このことによって、カッター９６が第３の位置に達する前にカッター９６をゼロから所定の速度Ｑまで加速するのに十分な時間が得られる。実際の並進運動速度は第２の、所定の並進運動速度Ｓと比較される。この並進運動速度Ｓはコントローラ５２３にプログラムされている。差はステップ４２８で計算されステップ４３０で値ＳＤと比較される。この値ＳＤはコントローラ５２３にプログラムされた許容差（第２の、微分並進運動速度ともいう）である。ＳＤの好ましい値は約０．０２インチ（約０．０２×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。値Ｓは異なる実施形態例に対して変化するものであってもいいが、好ましくは約１．４５インチ（約１．４５×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。第２の所定の並進運動速度Ｓは第１の所定の並進運動速度Ｒよりもかなり高い。なぜなら、カッター９６が横切りる距離は第１の位置と第２の位置との間よりも第２の位置と第３の位置との間のほうが大きいからである。サンプルモードのあいだ装置を動作させる時間を減少させることは外科的処置の全体的な継続時間を減少させる上で重要である。なぜなら、いくつかの試料が患者の組織から採取されるからである。さらに、第２の位置と第３の位置との間でカッター９６の鋭い先端部７２が穴あけ器７０によって保護される。鋭い先端部７２は、しかし、第１の位置と第２の位置との間に露出しており、第１の位置と第２の位置との間をもっとゆっくり移動することが有利となる。ステップ４３０では、Ｓと実際の速度との間の差がＳＤよりも大きいと計算された場合、ステップ４３２において並進運動モータ３４０に対する電流を停止させるためにＨ形ブリッジモータドライバ５５２にコントローラ５２３から信号が送られカッター９６の前進が停止する。もしＳと実際の速度との間の差がＳよりも大きくない場合、ステップ４３４に示すように、電流は速度差を減少させるように調整される。制御方法は、つぎにステップ４２４に進み、第２の位置から第３の位置へカッター９６の並進運動を続ける。ステップ４３４では、もしカッター９６が第３の位置に到達していない場合、並進運動モータに対する調整は既に説明したように続く。もしカッターが第３の位置に到達した場合、制御方法は図２０のステップ４３６に進む。
【００８７】
ここで図２０を参照しながら説明する。カッター９６はいまだ第２の位置から第３の位置へ並進運動している。ステップ４３６では、マイクロプロセッサ４０８及びＥＰＬＤ５２０は、所定の回転速度Ｑで回転するように回転モータ３３８に適当な電流を供給するために、第２のコントローラ５２２を起動して第２のＨ形ブリッジドライバ５５１をイネーブルする。回転速度Ｑの値は異なる実施形態例間で変わるが、Ｑの好ましい値は約１３５０回転／分（ｒｐｍ）である。この速度での実験を通して分かったことは、組織が引き裂かれることなくきれいに正常切断され、良好なコア組織試料が得られることである。ステップ４３８では、所定の回転速度Ｑと実際の回転速度との間の差は、回転モータ３３８に一体化されたエンコーダからの信号を用いることによってコントローラ５２２で計算される。次に、ステップ４４０において回転モータ３３８への電流は微分回転速度を減少させるために調整される。既に説明したように、実際の回転速度をコントローラ５２３にプログラムされた所定の並進運動速度Ｓと比較する。差はステップ４４４で計算され、ステップ４４６で、コントローラ５２３にプログラムされたＳＤ（許容微分並進運動速度、第２の所定の微分並進運動速度ともいう）と比較される。ステップ４５２では、もしＳと実際の速度との間の計算された差がＳＤよりも大きい場合、並進モータ３４０及び回転モータ３３を停止するために、コントローラ５２３はＨ形ブリッジモータドライバ５５２に信号を送り、それによってカッター９６の前進及び回転が停止する。もしＳと実際の速度との差がＳＤよりも大きければ、ステップ４４８で示されるように、並進運動モータ３４０に対する電流は速度差を減らすように調整される。ステップ４５０において、もしカッター９６が第３の位置に達していない場合、制御方法はステップ４３８に戻る。もしカッター９６が第３の位置に達している場合、制御方法はステップ４５４に進む。ここでは、第１のコントローラ５２３が第１のＨ形ブリッジドライバ５５２を起動させ、並進運動モータ３４０への電流の大きさを変えることでカッターの並進運動速度を新たに命令された並進運動速度に変更する。新たに命令された並進運動速度の好ましい初期値は約０．２８インチ（約０．２８×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。実験を通してこのような初期命令並進運動速度の値がきれいなコア組織試料を与えることが分かった。初期命令並進運動速度は、カッター９６が移動する他の区間の速度よりも遅い。なぜなら、速度を遅くすることでポート７８の長さ方向に沿った第３の位置と第４の位置との間の組織を処理するのに必要である。後述するように、カッターの回転抵抗が高くなるので、次の命令送信速度を低下させたほうがよい。ステップ４５４に達した後、制御方法は「第１の制御方法」（図中、円で囲まれたＣで表す）として表された実施形態例あるいは「第２の制御方法」（図中、円で囲まれたＤで表す）として表された実施形態例のいずれかとして継続する。本発明の制御方法はこれら二つの実施形態例に限定されるものではない。なぜなら、それらは本発明の方法の実施例として提供されるからである。
【００８８】
ここで、図２１は第１の制御方法の実施形態例の最終部分を説明するものである。ステップ４５６では、カッター９６は第４の位置に向けて第３の位置から先端側方向に並進運動を続ける。ステップ４５９では、カッター９６の実際の回転速度をっとも遅い許容回転速度ＱＬ（所定最小回転速度ともいう）と比較する。ＱＬの好ましい値は約１２００ｒｐｍである。しかし、この値を変えてもよい。回転モータ３３８に一体化されたエンコーダは、第２のコントローラ５２２にプログラムされたＱＬの値と比較される信号を送る。もし実際の回転速度がＱＬよりも低い場合、回転モータ３３８及び並進運動モータ３４０はともに停止する（ステップ４６０）。また、エラーがディスプレイ領域３４４に報告される。もし回転速度がＱＬよりも大きい場合、制御方法はステップ３６１に進んでＷを計算する。Ｗは所定の回転速度を実際の回転速度で引くことによって得られる値に等しい。ステップ４６２では、もし所定の回転速度を実際の回転速度で引くことによって得られる値がＱＤ（所定の差回転速度）よりも低い場合、制御方法はステップ４７０に進む。ＱＤに関して好ましい値は、約２００ｒｐｍの範囲内である。もしＷがＱＤよりも低くない場合、命令された並進運動速度はステップ４６４で特定されたような所定の量によって減少する。所定の量に関する適当な値は０．０６インチ（約０．６５×２．５４ｃｍ）／秒である。次に制御方法はステップ４６６に進む。もし命令された並進運動速度は所定の最小並進運動速度ＴＬよりも低い場合、制御方法はステップ４６８に進む。ＴＬに関する適当な値は、０．０６インチ（約０．０６×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内である。もしそうでなければ、制御方法はステップ４７０に進む。このステップでは、前のステップと同様に、命令された並進運動速度は、並進運動モータ３４０に一体化されたエンコーダによって測定される実際の並進運動速度と比較される。もしステップ４７２において計算された差ＴＤが、ステップ４５０における許容されたＴＤ（第３の、所定の微分並進運動速度ともいう）よりも大きくない場合、並進運動モータ３４０及び回転モータ３３８に対する電流が停止し、エラーがステップ４６８において報告される。もし、その差がＴＤよりも大きい場合、並進運動モータ３４０に対する電流は既に説明した場合と同様に速度差が減少するようにステップ４７４において調整される。ＴＤの好ましい値は、約０．０１インチ（約０．０１×２．５４ｃｍ）／秒の範囲内であるが、この値は他の実施形態例では変えてもよい。ステップ４７６では、もしカッター９６が第４の位置（カッターのもっとも先端側部分）に達した場合、並進運動の位置にかかわらず、回転モータ３３８及び並進運動モータ３４０は、それぞれ停止（ステップ４６８）してカッター９６が直ちに停止する。もしカッター９６が第４の位置に達していない場合、制御方法はステップ４５６に戻り、並進運動速度及び回転速度の調整は既に説明した場合と同様に行われる。
【００８９】
つぎに図２２を参照しながら説明する。この図では、第２の制御方法の実施形態例の最終部分が例証されている。カッター９６は第３の位置から第４の位置へ並進運動する。ステップ４５６では、カッター９６は第３の位置から第４の位置への並進運動を続ける。ステップ４５８では、実際の回転速度がＱＬと比較される。所定の回転速度Ｑと実際の回転速度との差は、回転モータ３３８に一体化されたエンコーダからの信号を用いてコントローラ５２２で計算される。もし実際の回転速度がコントローラ５２２にプログラムされたＱＬよりも低い場合、回転モータ３３８及び並進運動モータ３４０に対する電流が停止する。さもなければ、ステップ４５９では、その差はＱと実際の回転速度との間で計算される。ステップ４６３では、Ｑと実際の回転速度との間の差を減少させるために回転モータ３３８への電流を調整する。つぎに、ステップ４６５では、もし回転モータ３３８への電流が値Ｘよりも大きい場合、制御方法は並進運動が所定の量で減少するステップ４６４に進む。Ｘに対する値は、使用される特定のモータの規格に応じる。例えば図１４の説明にあるように、Ｘの好ましい値は約３．５アンペアの範囲内である。つぎに、制御方法は第１の制御方法の実施形態例（図２１）に関して記述されたステップと同様のステップを介して継続される。もしステップ４６５で、回転モータ３３８への電流がＸよりも大きくない場合、第２の制御方法の実施形態例はステップ４７０に進み、図２１の第１の制御方法で説明されたステップと同様のステップを介して継続される。
【００９０】
オペレータがカッター後退スイッチ１４８（図２参照）を作動させる場合、カッター９６は第４の所定の並進運動速度で第１の位置に近い方向に並進運動しながら戻る。この実施形態例では第４の所定の並進運動速度の値は約１．４５インチ（約１．４５×２．５４ｃｍ）／秒である。しかし、この速度は他の実施形態例で変えてもよい。切断された組織部分は組織サンプリング面６４に置かれ、既に説明したようにオペレータによって回収される。上記の制御方法は「マニュアル」または「サンプル」モードを使用して組織試料を取り出すたびに繰り返される。
【００９１】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示し説明したが、当該技術分野における熟練者であれば、これらの実施形態が例示的な目的でのみ用いられていることが明らかに分かる。すなわち、当該技術分野における熟練者によって、本発明を逸脱することなく多数の変形、変更及び置換が案出可能である。従って、本発明は特許請求の範囲及びその実施形態によってのみ限定されると解するべきである。
【００９２】
本発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（１）前記コンピューティング装置は、マイクロプロセッサと、不揮発性記憶装置と、一時記憶装置とを備える請求項１の制御装置。
（２）前記コンピューティング装置は、さらに前記並進運動モータを制御する第１のコントローラと前記回転モータを制御する第２のコントローラとを備える実施態様（１）に記載の制御装置。
（３）前記コンピューティング装置は、マイクロプロセッサと、不揮発性記憶装置と、一時記憶装置とを備える請求項２に記載の制御装置。
（４）前記コンピューティング装置は、さらに前記並進運動モータを制御する第１のコントローラと前記回転モータを制御する第２のコントローラとを備える実施態様（３）に記載の制御装置。
（５）前記第３のセンサは光学式エンコーダである請求項２に記載の制御装置。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、軽量で操作しやすい生検装置を用いて外科手術患者から少なくとも一つの組織試料を採取または除去することを自動的に制御するための装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による軟質組織収集用のハンドピースを含む生検装置の等角図である。
【図２】図１のハンドピースの等角図であってホルスタに取り付ける前のプローブ組立体を示している図である。
【図３】図２のプローブ組立体の分解等角図である。
【図４】内部の構成要素を現すために左側のハンドル外殻部を取り外した図２のプローブ組立体の等角図である。
【図５】螺旋駆動軸に取り付けれれた非密閉型の回転センサを例証する図２のホルスタの分解等角図である。
【図６】図６（Ａ）は、プローブ組立体及びホルスタの先端部の構成を説明するための上部断面図であり、第１の位置、すなわち完全に後退した位置のカッターを示している図、図６（Ｂ）は、プローブ組立体の先端部の部分断面図であり、第１の位置、すなわち完全に後退した位置のカッターが示され、また穴あけ器の先端部上のポートが開いていた状態にある図である。
【図７】図７（Ａ）は、プローブ組立体及びホルスタの先端部の構成を説明するための上部断面図であり、第３の位置にあるカッターが示され、またカッターの先端部がポートに近接している図、図７（Ｂ）は、先端部にポートが形成されたプローブ組立体の先端部の部分断面図であり、ポートに近接した第３の位置にあるカッターが示され、また穴あけ器の先端部上のポートが開いていることを示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、プローブ組立体及びホルスタの先端部の構成を説明するための上部断面図であり、第４の位置、すなわち完全に展開された位置にあるカッターが示されている図、図８（Ｂ）は、プローブ組立体の先端部の部分断面図であり、穴あけ器の先端部上のポートに対して先端部側にある第４の位置にカッターの先端部があることを示す図である。
【図９】ハンドル左側外殻部が取り除かれたプローブ組立体の等角図であって、カッターが第１の位置にあることが示されており、また組織試料は組織サンプリング面に置かれている図である。
【図１０】本発明の別の実施形態例を説明するための上部部分断面図であって、図５の実施形態例の場合に示されるように離れて位置した制御ユニットに収納されるよりはむしろ、第１のモータ及び第２のモータがハンドヘルドホルスターに収納されており、ホルスタ上部外殻部及びプローブ組立体上部外殻部が取り除かれて内部構成部品が示されている図である。
【図１１】図１０に示すホルスタ及びプローブ組立体の下部外殻部の等角図であり、ホルスタ下部外殻部はプローブ組立体下部外殻部上のラッチに着脱自在に接続するためのスロットが形成されていることを示す図である。
【図１２】図１１のホルスタ及びプローブ組立体の下部外殻部の長手方向断面図であり、互いに着脱自在に接続されいていることを説明する図である。
【図１３】図５に示すホルスタの別の実施形態例の分解等角図であって、制御コードに対してリボンケーブルによって電気的に接続したスイッチボードに設けられた３つのスイッチ（図５に示したような別々のスイッチコンダクタによって制御コードに電気的に接続された３つのスイッチのかわり）を有し、図５に示す実施形態例の非密閉型の回転センサよりはむしろ密閉型の回転センサを有する別の実施形態例を示す図である。
【図１４】本発明にもとづく制御ユニットの回路図である。
【図１５】図１４に示すＬＣＤディスプレイの拡大図である。
【図１６】図１４に示す制御ユニットの構成部品を分割して２つの回路図によって表した際の一方の回路図のである。
【図１７】図１４に示す制御ユニットの構成部品を分割して２つの回路図によって表した際の他方の回路図である。
【図１８】カッターの動作に関する制御方法の第１の実施形態例及び第２の実施形態例に関するフローチャートの第１の部分であり、カッターが第１の位置から第２の位置に並進移動する場合の制御ユニット論理を説明するフローチャートである。
【図１９】カッターの動作に関する制御方法の第１の実施形態例及び第２の実施形態例に関するフローチャートの第２の部分であり、カッターが第２の位置から第３の位置に並進移動する場合の制御ユニット論理を説明するフローチャートである。
【図２０】カッターの動作に関する制御方法の第１の実施形態例及び第２の実施形態例に関するフローチャートの第３の部分であり、カッターが第２の位置から第３の位置に並進移動する場合の追加の制御ユニット論理を説明するフローチャートである。
【図２１】カッターの動作に関する制御方法の第１の実施形態例に関するフローチャートの第４の部分であり、カッターが第３の位置から第４の位置に並進移動する場合の制御ユニット論理を説明するフローチャートである。
【図２２】カッターの動作に関する制御方法の第２の実施形態例に関するフローチャートの第４の部分であり、カッターが第３の位置から第４の位置に並進移動する場合の制御ユニット論理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
２０  ハンドピース
２２  流体収集システム
２４  電力供給源
２５，２７  コネクタ
２６，３２  オス形部分
２８，３０  メス形部分
３４，３６  軸
４０，２０２  プローブ組立体
４２  ハンドル右側外殻部
４４  ハンドル左側外殻部
４８  先端側ネジ支持体
５０  ユニオンスリーブリブ
５２  基端側支持部材
５４  基端側ネジ支持体
５６  右側アクセスホール
５７，６８，８８  開口部
５８  窓
６０  キャリッジガイド面
６４  組織サンプリング面
６６，１２８  凹部
６９  垂直壁部
７０  穴あけ器
７２  金属先端部
７４  穴あけ器チューブ
７６  真空チェンバーチューブ
７７  真空穴
７８  ボード
８０  穴あけ器内孔部
８２  真空内孔部
８４  ボア
８６  中心部分
９０  ユニオンスリーブ
９２  真空取付部
９４  真空チューブ
９５  カッター内孔部
９６  カッター
９７  カッターブレード
９８  カッターギア
１００  カッターギア歯
１０２  カッターギアボア
１０４，２０４  駆動ギア
１０６  駆動ギア歯（リード螺旋ネジ）
１０８  先端側駆動軸
１０９  カッター回転伝達手段
１１０，２１２  ギア軸
１１２，２１６  左側クロスピン
１１４，２０６  ネジ
１１８  先端ネジ支持体
１２０  基端側ネジ軸
１２１  カッター軸方向伝達手段
１２２，２１４  右側クロスピン
１２４  キャリッジ
１２６  ネジ付きボア
１３０  キャリッジフット
１３２  筒状組織リムーバー
１３４  ストレイナ
１３６  真空チューブ
１３８，１３９  梁
１４０，２２１  ホルスタ
１４２  ホルスタ上側外殻部
１４４  タブ
１４６，１４８，１５０，２７６，２７８，２８０  スイッチ
１５６  ホルスタ下側外殻部
１５８  ネジ駆動取付部
１５９  スラストスロット
１６０  ギア駆動取付部
１６２  チューブスロット
１６４  整合穴
１６６  第１の壁面部
１６８  第２の壁面部
１７０  外殻端部
１７２  溝（左側ボア）
１７６，２３０，２６２  グロメット
１７８  右側ボア
１８０  ギア駆動軸
１８２  ネジ自動軸
１８４，２４０  左側カップラ
１８６，２３８  右側カップラ
１８８，１９０  カップラブラシ
１９２  左側カップラマウス
１９３  導電線
１９４  マウス
１９６  回転センサリード線
１９８，２６８  回転センサ
１９９  段付きホイール
２００  組織部分
２０８  下方外殻部
２１０  ネジ軸
２１１  一体型電動式ホルスタ
２１９  突出部
２２０  プローブラッチ
２２１  ホルスタ
２２２  ホルスタ外側外殻部
２２３  ラッチ傾斜面
２２４  ホルスタスロット
２２５  内面
２２６  スロットキー
２２８  ファスナ穴
２３１  グロメット溝
２３２  電力コード
２３３  取付スロット
２３４  第１の電気モータ
２３６  第２の電気モータ
２４２，２４４  壁部
２５１  スイッチボード改良型ホルスタ
２５２  ホルスタ上方外殻部
２５４  スイッチ開口部
２５６  ホルスタ下方外殻部
２５８  駆動軸
２６０  螺旋軸
２６４，２６６  回転軸
２７０  リボンケーブル
３０２，３０４  Ｙ字形コネクタ
３０６，３１０  上方配管
３０８，３１２  下方配管
３１４，３１６  ピッチバルブ
３１８  流体収集用キャニスタ
３２０  主真空配管
３２２  調節バルブ
３２４  センサ接続部
３２８  圧力センサ
３３０  真空ポンプ
３３２  アナンシエータ
３３４  ＬＣＤ
３３６  タッチスクリーン
３３８  回転モータ
３４０  並進運動モータ
３４２  制御ユニット
３８０  シリアルコントローラ
３８２  光学式カードリーダ
３８４  シリアルポート
３８６，３８８，３９４  ＰＷＭドライバ
３９０  ドライバ
３９２  ＲＡＭ
３９６，５１２  Ａ／Ｄコンバータ
３９８  フラッシュメモリ
４００  オシレータ
４０２  コントローラ
４０４  ＬＣＤコントローラ
４０８  マイクロプロセッサ
５０７  ＥＤＯ  ＤＲＡＭ
５０８  ＬＣＤ／ＣＲＴコントローラ
５０９，５１０  １６ビットドライバ
５１１  マイクロコントローラ
５１３  マルチプレクサ／ディマルチプレクサ
５１４  ＥＥＤＲＯＭ
５１５  パワーオーディオ増幅器
５１６  演算増幅器
５１７  オーディオアテニュエータ
５３６  サプレッサ
５４１  電圧監視手段
５４２  ＥＰＲＯＭ
５４７  サプレッサ（ＤＲＡＭ装置）
５４８〜５５０  ＤＲＡＭ装置
５５１，５５２  Ｈ形ブリッジモータドライバ
５５４  ＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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