(57)【要約】生体組織（例えば脳組織）に装置を埋め込むシステム及び方法を提供する。本システムは、生体適合性プローブと、プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップと、カートリッジと、プローブと可逆的に係合する針と、針を保持するロボットアームと、カメラと、マイクロプロセッサ制御装置と、を含んでもよく、カートリッジは、プローブがカートリッジに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、ＩＣチップをカートリッジに取り外し可能に結合する留め具と、を備える。マイクロプロセッサ制御装置は、ロボットアーム及び針を制御して、針を使用して仮取り付け面からプローブを取り外し、針とプローブで生体組織を穿刺し、プローブを生体組織内に残したまま針を引き抜き、カートリッジからＩＣチップを切り離して生体組織にＩＣチップを残し、ＩＣチップがプローブに繋がれたままにし得る。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ装置を生体組織にロボット的に埋め込むシステムであって、前記システムは、
生体適合性プローブと、
前記プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップと、
カートリッジと、
前記プローブと可逆的に係合するように構成される針と、
前記針を保持するように構成されるロボットアームと、
カメラと、
前記カメラを使用して前記ロボットアーム及び前記針を制御するように構成されるマイクロプロセッサ制御装置と、を備え、
前記カートリッジは、前記プローブが前記カートリッジに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、前記ＩＣチップを前記カートリッジに取り外し可能に結合する留め具と、を備え、
前記マイクロプロセッサ制御装置は、
前記針を使用して前記仮取り付け面から前記プローブを取り外し、
前記針と前記プローブで前記生体組織を穿刺し、
前記プローブを前記生体組織内に残したまま前記針を引き抜き、
前記カートリッジから前記ＩＣチップを切り離して前記生体組織に前記ＩＣチップを残し、前記ＩＣチップが前記プローブに繋がれたままにする、
ために前記カメラを使用する、システム。
【請求項２】
前記カートリッジが複数のプローブ及びＩＣチップを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記仮取り付け面がパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、
前記カートリッジが前記仮取り付け面の下に接着剤層を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記プローブが、
生体組織に挿入されるように構成される電極と、
前記針と係合し、前記カートリッジに搭載される受容機構と、を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ロボットアームが第１のロボットアームであり、
前記カートリッジと結合するように構成される第２のロボットアームを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
プローブ装置を生体組織に埋め込む方法であって、前記方法は、
（ｉ）カートリッジを提供するステップであって、前記カートリッジは、生体適合性プローブに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、前記カートリッジを前記プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップに取り外し可能に結合させる留め具と、を備える、提供ステップと、
（ｉｉ）前記プローブと針を可逆的に係合させるステップと、
（ｉｉｉ）前記針を使用して前記仮取り付け面から前記プローブを取り外すステップと、
（ｉｖ）前記針と前記プローブで前記生体組織を穿刺するステップと、
（ｖ）前記プローブを前記生体組織内に残したまま前記針を引き抜くステップと、
（ｖｉ）前記カートリッジから前記ＩＣチップを切り離して前記生体組織に前記ＩＣチップを残し、前記ＩＣチップが前記プローブに繋がれたままにするステップと、を含む、方法。
【請求項９】
前記カートリッジが複数のプローブ及びＩＣチップを有し、
前記方法が、前記複数のプローブの各プローブについてステップ（ｉｉ）−（ｖ）を繰り返すステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プローブと前記針を可逆的に係合させるステップが、前記針を約５度から約１８０度まで回転させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記プローブを、約１ミリメートルから約３ミリメートルの深さで前記生体組織内に残す、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
カートリッジと、
第１の留め具を介して前記カートリッジに取り外し可能に結合される集積回路（ＩＣ）チップと、
前記ＩＣチップに繋がれて前記カートリッジの仮取り付け面に取り外し可能に結合される生体適合性プローブと、を備え、
前記カートリッジが、前記第１の留め具と、前記カートリッジをロボットアームに取り外し可能に結合するように構成される第２の留め具と、前記仮取り付け面と、を備え、
前記プローブが、生体組織に挿入されるように構成される電極を含む、カートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１３】
前記生体組織の外側に露出するように配置されるとともにデータ、電気又は他の信号を中継するように構成される通信ポートを更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１４】
データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１５】
前記第１の留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１６】
前記第２の留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１７】
複数のプローブ及びＩＣチップを更に備え、
前記カートリッジ上の突出縁部は、埋め込みに対して針と係合する位置に前記複数のプローブを搭載するように構成される、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１８】
４つの集積回路チップと、
格納パッケージ構造体と、を更に備え、
前記格納パッケージ構造体は、４つのチップコンパートメントを備え、
各チップコンパートメントがそれぞれのＩＣチップを保持する、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１９】
前記仮取り付け面がパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、
前記カートリッジが前記仮取り付け面の下に接着剤層を更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項２０】
前記プローブが、約２マイクロメートル（μｍ）〜約５０μｍの範囲の厚さを有する、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国仮特許出願（出願番号第６２／７３１，４４６号、出願日２０１８年９月１４日、発明の名称「Cartridge for Implantable Devices」）の優先権の利益を主張するものであり、この出願は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、プローブ装置を埋め込むシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
神経学的部位から記録する及び／又は神経学的部位を刺激する従来の方法は、電極の位置決め及びサイズ設定において、関心のある神経学的部位を正確に記録する及び／又は刺激することができないという制限を受ける。加えて従来の電極（及び電極アレイ）は、神経系における構造体と信頼性の高い共形的統合を実現することができない。その上、従来の電極は、記録及び／又は刺激された神経信号の品質が経時的に劣化する傾向がある。
【０００４】
正確かつ信頼性の高い時間にわたって神経学的部位から記録する及び／又は神経学的部位を刺激することができる電極のない、従来の電極を使用する神経学的部位の埋め込み型装置では、科学及び研究実験、神経人工器官（例えば、脳／神経機械インターフェース）並びに神経疾患の治療（例えば、てんかんの治療の脳深部刺激）に対する使用が制限される。
【０００５】
電極を有する埋め込み型装置を神経組織内に埋め込む従来の手法は、深さの制限、寿命の制限、標的化能力の制限、比較的大きなサイズによる制限、及び帯域幅の制限に悩まされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの実施形態では、プローブ装置を生体組織にロボット的に埋め込むシステムであって、システムは、生体適合性プローブと、プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップと、カートリッジと、プローブと可逆的に係合するように構成される針と、針を保持するように構成されるロボットアームと、カメラと、カメラを使用してロボットアーム及び針を制御するように構成されるマイクロプロセッサ制御装置と、を含み、カートリッジは、プローブがカートリッジに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、ＩＣチップをカートリッジに取り外し可能に結合する留め具と、を備え、マイクロプロセッサ制御装置は、針を使用して仮取り付け面からプローブを取り外し、針とプローブで生体組織を穿刺し、生体組織内にプローブを残したまま針を引き抜き、カートリッジからＩＣチップを切り離して生体組織にＩＣチップを残し、ＩＣチップがプローブに繋がれたままにする、ためにカメラを使用する、システム。
【０００７】
いくつかの態様では、プローブ装置組立体は、複数のプローブ及びＩＣチップを更に含み得る。いくつかの態様では、留め具は、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える。
【０００８】
いくつかの態様では、仮取り付け面はパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、カートリッジは仮取り付け面の下に接着剤層を更に備える。いくつかの態様では、システムは、データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に含む。
【０００９】
いくつかの態様では、プローブは、生体組織に挿入されるように構成される電極と、針と係合し、カートリッジに搭載される受容機構と、を含む。いくつかの態様では、ロボットアームは第１のロボットアームであり、システムはカートリッジと結合するように構成される第２のロボットアームを更に含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、プローブ装置を生体組織に埋め込む方法であって、方法は、（ｉ）カートリッジを提供するステップであって、カートリッジが生体適合性プローブに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、カートリッジをプローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップに取り外し可能に結合させる留め具と、を備える、提供ステップと、（ｉｉ）プローブと針を可逆的に係合させるステップと、（ｉｉｉ）針を使用して仮取り付け面からプローブを取り外すステップと、（ｉｖ）針とプローブで生体組織を穿刺するステップと、（ｖ）プローブを生体組織内に残したまま針を引き抜くステップと、（ｖｉ）カートリッジからＩＣチップを切り離して生体組織にＩＣチップを残し、ＩＣチップがプローブに繋がれたままにするステップと、を含む、方法。
【００１１】
いくつかの態様では、カートリッジは複数のプローブ及びＩＣチップを有し、本方法は、複数のプローブの各プローブについてステップ（ｉｉ）−（ｖ）を繰り返すステップを更に含む。いくつかの態様では、選択される受容機構と針を可逆的に係合させるステップは、針を約５度から約１８０度まで回転させるステップを含む。いくつかの態様では、プローブを約１ミリメートル〜約３ミリメートルの深さで生体組織内に残す。
【００１２】
いくつかの実施形態では、カートリッジと、第１の留め具を介してカートリッジに取り外し可能に結合される集積回路（ＩＣ）チップと、ＩＣチップに繋がれてカートリッジの仮取り付け面に取り外し可能に結合される生体適合性プローブと、を備え、カートリッジが、第１の留め具と、カートリッジをロボットアームに取り外し可能に結合するように構成される第２の留め具と、仮取り付け面と、を備え、プローブが、生体組織に挿入されるように構成される電極を含む、カートリッジ−プローブ装置組立体。
【００１３】
いくつかの態様では、カートリッジ−プローブ装置組立体は、生体組織の外側に露出するように配置されるとともにデータ、電気又は他の信号を中継するように構成される通信ポートを更に含む。代替的に又は追加的に、いくつかの態様では、カートリッジ−プローブ装置組立体は、データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に含む。
【００１４】
いくつかの態様では、第１の留め具は、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を含む。いくつかの態様では、第２の留め具は、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を含む。
【００１５】
いくつかの態様では、カートリッジ−プローブ装置組立体は、複数のプローブ及びＩＣチップを更に含み、カートリッジ上の突出縁部は、埋め込みに対して針と係合する位置に複数のプローブを搭載するように構成される。
【００１６】
いくつかの態様では、カートリッジ−プローブ装置組立体は、４つの集積回路チップと、格納パッケージ構造体と、を含み、格納パッケージ構造体は、４つのチップコンパートメントを備え、各チップコンパートメントがそれぞれのＩＣチップを保持する。いくつかの態様では、仮取り付け面はパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、カートリッジは仮取り付け面とカートリッジとの間に接着剤層を更に含む。いくつかの態様では、プローブは、約２マイクロメートル（μｍ）から約５０μｍの範囲の厚さを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本開示の一態様による、装置を埋め込むシステムを図示する。
【図１Ｂ】本開示の一態様による、装置を埋め込むシステムを図示する。
【図２】本開示の一態様による、プローブを挿入する針を含む挿入器ヘッドを図示する。
【図３】本開示の一態様による、カートリッジ−ピルボックス組立体を含むプローブ装置ステージを図示する。
【図４】本開示の一態様によるプローブ装置組立体を図示する。
【図５】本開示の別の態様によるプローブ装置組立体を図示する。
【図６Ａ】本開示の一態様によるカートリッジを図示する。
【図６Ｂ】本開示の一態様によるカートリッジを図示する。
【図７】本開示の一態様によるカートリッジ−ピルボックス組立体を図示する。
【図８】図８Ａ〜Ｄは、本開示のいくつかの態様のプローブ装置組立体の、プローブの選択及び操作を図示する。
【図９】図９Ａ〜Ｋは、本開示の一態様による神経外科手術プロセスを図示する。
【図１０】図１０Ａ〜Ｃは、本開示の別の態様による、埋め込まれたプローブ装置組立体を図示する。
【図１１】本開示の別の態様による、埋め込まれたプローブ装置組立体を図示する。
【図１２】本開示の態様による、プローブ装置を埋め込む方法を説明する例示的なフローチャートである。
【図１３】特定の実施形態の実装に使用することができる例示的なコンピュータシステムを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の例示的態様は、以下の図を参照して以下で詳細に説明する。本明細書に開示される実施形態及び図面は、限定的ではなく例示的であると考えられるべきであることが意図される。
【００１９】
本開示は、生体組織を記録する及び／又は刺激するように構成される電極を有する、埋め込み型装置（本明細書では「プローブ装置組立体」又は「プローブ装置」とも呼ばれる）を埋め込むシステム及び方法に関する。いくつかの実施形態では、生体組織は、神経組織（「脳組織」とも呼ばれる）を含むことができる。「プローブ装置を埋め込むこと」とは、プローブ装置の少なくとも一部を組織に埋め込むことを指し得る。代替的に又は追加的に、プローブ装置を埋め込むことは、プローブ装置の一部を組織上に、又は組織に近接して配置することを含み得る。
【００２０】
上述のように、神経組織にプローブ装置を埋め込む従来の手法は、複数の制限を受ける。電極を有する従来の脳インプラントは、穿通の深さが制限される傾向にある。このようなインプラントはまた、耐用年数又は機能寿命が制限される傾向にあるが、これは一部には現在存在する神経プローブが脳を穿通するのに十分な剛性を有するように設計されているためであり、この剛性がその後の機械的インピーダンス不整合（すなわち脳が比較的軟質である）とともに、慢性的な微小運動をもたらし、これが次いで瘢痕化並びに電極の記録及び刺激能力の喪失をもたらすことを示唆する証拠がある。更に、このようなインプラントは標的化能力が制限されている。いくつかの従来のシステムでは、プローブ装置は剛性の２次元（２Ｄ）アレイで製造され、２次元（２Ｄ）アレイは例えば、標的化されて血管を回避するのに十分な柔軟性を持って配列することができない。また、標的化能力が制限されることは、従来の構造体又は２Ｄアレイの一部としての電極が、脳全体にわたって動的に選択される位置又は任意に選択される位置に標的化又は置かれ得ないことを意味する。その上このようなインプラントは、刺激する及び／又は記録する組織と比較してサイズが比較的大きいことにより制限される。このような大きなインプラントは、免疫反応及び異物反応を誘発するおそれがある。更に、このようなインプラントは帯域幅が制限され、このような用途に使用される従来の技術では、ニューロンのごくわずかな部分しか記録又は調節できない。更に、いくつかの従来のシステムでは、プローブは補強材を使用して埋め込まれるが、これは時間のかかるプロセスである。
【００２１】
本明細書に記載される技術は、これらの問題を解決する。ミクロンスケールプローブを実装して、より大きなプローブ装置の挿入に関連する問題を解決し得る。このようなミクロンスケールプローブを手動で埋め込むことは困難であるので、特殊なシステムにより、これらの小さなプローブを操作し、照準を合わせ、そして埋め込むことができる。更に、プローブは、埋め込み領域上又は埋め込み領域近傍に配置することができる格納パッケージ構造体に結合される。格納パッケージ構造体は、１つ以上の集積回路（ＩＣ）チップを格納及び保護する役割を果たし得る。集積回路チップは、プローブから集まるデータを収集及び分析する役割を果たし得る。プローブ及び格納パッケージ構造体は、プローブ装置組立体を集合的に形成する。このようなプローブ装置組立体は数千ものチャネルを含み、これらのチャネルを組織の標的領域に埋め込んで、組織から高帯域幅の情報ストリームを得てもよい。
【００２２】
開示されたプローブ装置は、皮質の表面のほぼ下に穿通することができる、穿通深さが改善された電極を含むことができる。例示的な電極は、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願（出願番号第６２／７３１，４９６号、出願日２０１８年９月１４日、発明の名称「ELECTRODE FABRICATION AND DESIGN」）で議論されているものを含むことができる。加えて、開示されたプローブ装置は針を使用して埋め込むことができ、この針は、プローブ装置の電極を所望の標的に位置決めして埋め込むのに十分な剛性を有する。いくつかの実施形態では、プローブ装置が埋め込まれると、針はプローブ装置と係合解除することができ、生体組織と接触する可撓性電極アレイのみを残し、これにより従来の手法に共通する慢性的な微小運動、瘢痕化、及び記録／刺激効果の喪失を低減する。加えていくつかの実施形態では、プローブ装置は、針及びロボット手術技術の誘導を用いて埋め込むことができる。ロボット手術技術は、埋め込みのタイを決定するように構成される接地（ｔｏｕｃｈ−ｄｏｗｎ）センサを含むことができる。その上、このようなロボット手術技術は１つ以上のコンピュータビジョン技術を含むことができ、この技術は、標的化を改善して血管等を回避する標的化手順に有用である。例示的なコンピュータビジョン技術は、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願（出願番号第６２／７３１，５２０号、出願日２０１８年９月１４日、発明の名称「COMPUTER VISION TECHNIQUES」、以下、「‘５２０出願」という）に記載されている。加えて、開示されたプローブ装置は、米国仮特許出願（出願番号第６２／６４４，２１７号、出願日２０１８年３月１６日、発明の名称「NETWORK-ON-CHIP FOR NEUROLOGICAL DATA」）、及び関連する米国非仮特許出願（出願番号第１６／３５４，０５９号、出願日２０１９年３月１４日）に記載されているような、特別に構成される特定用途向け集積回路を含むことができ、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
プローブ装置を埋め込む針を実装する他の手法は、国際出願（出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０６６８７９、出願日２０１５年１２月１８日、発明の名称「METHODS, COMPOSITIONS, AND SYSTEMS FOR DEVICE IMPLANTATION」）、及び国際出願（出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０６３４９２、出願日２０１７年１１月２８日、発明の名称「MICRONEEDLE FABRICATION AND DEVICE IMPLANTATION」）に見出すことができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
本開示及び上記で参照された開示から理解されるように、プローブ装置を埋め込む従来の手法に対する制限を克服するプローブ装置は、極めて小さく、微細な電極を有する。いくつかの実施形態では、このような電極のアレイはプローブ装置全体の一部として接続されることになり、ここで、電極は互いに接続されて、同様に小さく微細なフィラメント様接続部を有するインプラントの中央モジュールに接続される。いくつかのこのような態様では、プローブ装置はメッシュのように考えることができ、メッシュは、電極がインプラントの端子点として延在し、信号を送受信するように配列及び構成される。いくつかの態様では、脳を覆うこのような複数の端子電極を有するプローブ装置は、マルチプレクサに類似しており、複数の入力を有し、出力信号を通して個別に又は集合的に信号を方向付けると理解することができる。もちろん、プローブ装置は、複数の電極を通して信号を送達し、電流又はデータの反対方向に効果的に動作するように構成することもできる。
【００２５】
更に理解されるように、プローブ装置組立体は、回路を保持する格納パッケージ構造体を含んでもよく、この格納パッケージ構造体は、様々な形状及びサイズを有することができ、手術後にプローブ装置と共に被検体の生体内（in vivo）に留まるように構成することができる。格納パッケージ構造体は例えば、削られ又は刻まれて格納パッケージ構造体を収容する動物の頭蓋骨の一部内に配置することができる。プローブ装置組立体は通信リレーを更に含み、プローブ装置との間で信号を送受信することができる。いくつかの態様では、プローブ装置組立体は、被検体の頭蓋骨を通って延在し及び皮膚を通って露出するポートを更に含むことができ、生体組織の外側に外部アクセスポイントを提供し、そこで、ポートがデータ、電気又は他の信号を中継することができる。他の態様では、プローブ装置組立体は、無線周波数、Ｗｉ-Ｆｉ周波数等で送信するように構成されるアンテナを含む無線通信ポートを更に含み、データ、（例えばプローブ装置を充電する）電気又は他の信号を中継することができる。
【００２６】
図に示される詳細、寸法、角度及び他の構成の多くは、特有の実施形態の単なる例示である。したがって、他の実施形態は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度及び構成を含むことができる。本技術の様々な実施形態はまた、図に示される構造以外の構造を含むことができ、図に示される構造に明示的に限定されるものではない。その上、図に示される様々な要素及び構成は、縮尺通りに描かれていない場合がある。図において、同一の符号は、同一又は少なくとも一般的に類似する要素を識別する。
【００２７】
本明細書で使用される場合、原文の単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確にそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された構成、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構成元素の存在を指定するが、１つ以上の他の構成、整数、ステップ、動作、要素、構成元素及び／又はこれらのグループの存在若しくは追加を排除しないことが更に理解されるだろう。
【００２８】
本明細書では、説明を容易にするために、「下に（beneath）」、「下方（below）」、「下部（lower）」、「上方（above）」、「上部（upper）」等のような空間的に相対的な用語を使用して、図に示すように、１つの要素又は構成と１つ以上の別の要素又は構成との関係を説明し得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれる方位に加えて、使用中又は動作中の装置の異なる方位を包含することを意図していることが理解されるだろう。例えば、図中の装置を裏返す場合、他の要素又は構成の「下の」又は「下に」と記載される要素は、その後、他の要素又は構成の「上に」向けられることになるだろう。このように、「下の」等の用語は、その使用の状況に応じて、上及び下の両方の方位を包含することができる。装置は他の方法で配向されてもよく（９０度回転又は他の方位）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、それに応じて解釈される。
【００２９】
本明細書では、「第１の」、「第２の」等の用語を使用して、様々な要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションを説明し得るが、これらがこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層又はセクションを、別の領域、層又はセクションから区別するためにのみ使用される。したがって、以下に説明する第１の要素、構成要素、領域、層又はセクションは、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層又はセクションと呼ぶことができる。
【００３０】
本明細書で使用されるように、「及び／又は」及び「少なくとも１つの」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の任意の組合せ及び全ての組合せを含む。
【００３１】
本明細書で使用されるように、「およそ」及び「約」という用語を使用して、所与の値が所与の値よりも大きい又は小さい機能範囲内にあり得ることを提供することによって、数値範囲の端点に柔軟性を与える。本明細書で使用するときには、特に明記しない限り、およそ又は約によって修飾される所与の値は、±１０％で修飾される。
【００３２】
＜システム概要＞
図１Ａ及び１Ｂは、いくつかの実施形態による、装置を埋め込むシステム１００を図示する。図１Ａは、システム１００の正面図である。図１Ｂは、システム１００の側面図である。システム１００は、挿入器ヘッド１０２と、プローブ装置ステージ１０４と、洗浄器１０６と、を含む。
【００３３】
挿入器ヘッド１０２は、生体組織内にプローブ装置を埋め込む構成要素を含み、図２に関して以下で更に詳細に説明する。プローブ装置ステージ１０４は、埋め込みに対してプローブ装置を整列させる構成要素を含む。プローブ装置ステージ１０４は、図３に関して以下で更に詳細に説明する。
【００３４】
洗浄器１０６は、システム１００の構成要素を洗浄する機能を含み得る。洗浄器１０６は例えば、超音波洗浄器であり得る。洗浄器１０６は、針の挿入及び後退後に針を滅菌するように構成され得る。洗浄器１０６は、針を迅速かつ自動的に滅菌することを容易にし、これにより、プローブ装置を良好かつ迅速に挿入することを容易にし得る。
【００３５】
図２は、いくつかの実施形態による挿入器ヘッド２００を図示する。挿入器ヘッド２００は、プローブ装置の一部を生体組織に埋め込む要素を含む。挿入器ヘッド２００は、標的化カメラアクチュエータ２０２と、標的化カメラ２０４と、挿入カメラ２０６と、光パイプ組立体２０８と、針２２０を保持するように構成される針組立体２１０と、ピンチアクチュエータ２１２と、針アクチュエータ２１４と、挿入アーム２３０と、を含み得る。
【００３６】
針組立体２１０は、挿入アーム２３０上に配置される基板に移動可能に取り付けられる、針２２０及びピンチ２２２を含み得る。針組立体２１０は小さくてもよい（例えばミリメートルスケール）。針組立体２１０は、挿入アーム２３０上に迅速かつ容易に設置又は交換されるように構成され得る。
【００３７】
針２２０は、プローブ装置の一部を組織に挿入するように構成され得る。針２２０は、タングステン、レニウム、イリジウム又は炭素等の１つ以上の材料で構成され得る。具体例として、針２２０は、タングステン−レニウムワイヤで構成され得る。針２２０を粉砕及び／又は電気化学的にエッチングして、小径、例えば、２４μｍ及び／又は２０〜５０μｍを実現し得る。いくつかの実施形態では、針２２０の直径は、２０μｍ未満又は５０μｍ超であり得る。針２２０はカニューレを含み、プローブ装置の埋め込みを容易にし得る。
【００３８】
ピンチ２２２は、挿入に対してプローブ装置を誘導するように構成され得る。ピンチ２２２は、タングステン等の材料で構成されるワイヤであり得る。ピンチ２２２は（例えば、およそ９０度の角度で）曲げられ得る。ピンチ２２２の直径は、およそ５０μｍ（例えば針２２０に匹敵するスケール）であり得る。ピンチ２２２は、搬送中のプローブ装置を支持するとともに、プローブ装置又はプローブ装置の一部が針２２０の経路に沿って挿入されることを確実にする役割を果たし得る。ピンチ２２０は、動作時に伸縮するように構成され得る。ピンチ２２０は、回転して、例えば針２２０に対してプローブ装置を挟み込むように構成され得る。針２２０及びピンチ２２２は、原寸に比例して示されていない。
【００３９】
いくつかの実施形態では、針組立体２１０は、「接地」センサ（図示せず）を含み得る。接地センサは、針組立体２１０から展開し、垂直軸線に沿って生体組織の存在を感知するように構成され得る。いくつかの態様では、接地センサは力センサを含むことができる。他の態様では、接地センサはコンデンサベースの電気センサを含むことができる。接地センサは、針組立体２１０から展開され、次いで生体組織の存在が検出されるとき、針組立体２１０内に後退することができる。接地センサは、手術中に垂直方向に脈動及び／又は移動することができる、脳等の生きた生体組織に対して行われる手術技術において有益であり得る。
【００４０】
針組立体２１０は、挿入アーム２３０（本明細書ではロボットアームとも呼ばれる）に結合され得る。挿入アーム２３０は、針組立体２１０の運動をもたらす構造体であり得る。挿入アーム２３０は、運動を駆動するモータを含んでもよく、又はモータに結合されてもよい。モータは例えば、可変挿入速度及び急速後退加速に対して構成されるリニアモータであり得る。挿入アーム２３０は、針組立体２１０の運動を制御する挿入アーム２３０に命令を送る、マイクロプロセッサ制御装置及び／又は計算装置に結合され得る。
【００４１】
マイクロプロセッサ制御装置は、挿入アーム２３０、図３のカートリッジアーム３２０、及び／又は可視化構成要素（例えば、１つ以上の標的化カメラ２０４、１つ以上の挿入カメラ２０６、前方カメラ積層体３０４、側方カメラ積層体３０２、並びに／又は光パイプ組立体２０８及び３０６）、のうちの１つ以上の運動を制御するように構成され得る。マイクロプロセッサ制御装置は、可視化構成要素から受け取る可視化情報を、入力として受け取り得る。可視化情報は、マイクロプロセッサ制御装置が使用する情報を提供して、挿入アーム２３０及び／又はカートリッジアーム３２０を制御する方向及び／又は速度情報を決定し得る。マイクロプロセッサ制御装置は、可視化情報を分析して、運動命令を決定し得る。マイクロプロセッサ制御装置は、運動命令を挿入アーム２３０及び／又はカートリッジアーム３２０に送信して、これらの運動を制御し得る。マイクロプロセッサ制御装置は、同様の態様で、ピンチアクチュエータ２１２及び針アクチュエータ２１４に対して微細運動命令を更に決定及び伝達し得る。
【００４２】
挿入アーム２３０は、ピンチ２２２の運動を引き起こすピンチアクチュエータ２１２と、針２２０の運動を引き起こす針アクチュエータ２１４と、を含み得る。いくつかの実施形態では、挿入アーム２３０全体としての運動が比較的大規模な運動に対応し、一方、ピンチアクチュエータ２１２及び針アクチュエータ２１４の運動が微細運動に対応する。ピンチアクチュエータ２１２及び針アクチュエータ２１４は、挿入アーム２３０として同じ又は異なる、マイクロプロセッサ制御装置と、計算装置と、モータと、を使用して移動し得る。
【００４３】
挿入器ヘッド２００の運動は、１つ以上の可視化装置を使用して制御されてもよく、可視化装置は、カメラ（例えば、標的化カメラ２０４及び／又は挿入カメラ２０６）を含み得る。可視化装置によって得られる画像を使用して、挿入アーム２３０の運動を決定し得る。
【００４４】
標的化カメラ２０４及び挿入カメラ２０６は、ビデオフィード及び／又は静止画像を取り込むカメラであり得る。挿入器ヘッド２００は、１つ以上の標的化カメラ２０４及び／又は挿入カメラ２０６を含み得る。標的化カメラ２０４を使用して、インプラントが挿入される領域の画像を取り込んでもよく、この画像を使用して、挿入プロセスを制御し得る。複数の標的化カメラ２０４を使用して、立体視効果を実現することができる。図２に示す例では、２つの標的化カメラ２０４が設けられている。代替的に、１つ、３つ、４つ又はそれ以上の標的化カメラ２０４を使用し得る。挿入カメラ２０６は、埋め込み中に針２２０に焦点を合わせるように構成され得る。同様に、１つ以上の挿入カメラ２０６を実装し得る。
【００４５】
標的化カメラアクチュエータ２０２は、標的化カメラ２０４の運動を制御し得る。標的化カメラアクチュエータ２０２は、マイクロプロセッサ制御装置に結合される標的化カメラ２０４を移動させる機械的構成要素を含んでもよく、このマイクロプロセッサ制御装置は、挿入アーム２３０及び／又は挿入アーム２３０の構成要素の運動を制御するマイクロプロセッサ制御装置と同じであっても異なっていてもよい。標的化カメラアクチュエータ２０２は、各標的化カメラ２０４に結合され得る。図２では、２つの標的化カメラアクチュエータ２０２が示されており、１つは各標的化カメラ２０４に結合されている。
【００４６】
光パイプ組立体２０８は、インプラントが挿入される領域を照明する機能を含み得る。いくつかの実施形態では、光パイプ組立体２０８は、‘５２０出願に記載されているように、標的波長の光を生成してコンピュータビジョン技術を容易にするように構成され得る。
【００４７】
図３は、いくつかの実施形態によるプローブ装置ステージ３００を図示する。プローブ装置ステージ３００は、埋め込みに対してプローブ装置を誘導する要素を含む。プローブ装置ステージ３００は、側方カメラ積層体３０２と、前方カメラ積層体３０４と、光パイプ組立体３０６と、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８と、カメラパン作動組立体３１０と、カメラ焦点作動組立体３１２と、カートリッジアーム３２０と、を含み得る。
【００４８】
カートリッジ−ピルボックス組立体３０８（本明細書では「カートリッジ−プローブ装置組立体」とも呼ばれる）は、１つ以上のプローブ装置組立体（プローブ装置とも呼ばれる）の埋め込みを誘導するカートリッジを含む。プローブ装置組立体は、格納パッケージ構造体又は「ピルボックス」に結合される１つ以上のプローブを含み得る。格納パッケージ構造体は、格納パッケージ構造体によって保護される（例えば密封される）１つ以上の回路等の電子機器を保持し得る。カートリッジは、プローブ及び／又は格納パッケージ構造体に取り外し可能に取り付けられ得る。「取り外し可能に取り付けられる」又は「取り外し可能に結合される」とは、取り付けられ、比較的容易に切り離すことができる構成要素を指し得る。例えば、磁気的に取り付けられる構成要素、及び単純な運動で緩められる機械的連結を介して互いにスナップされる構成要素は、取り外し可能に取り付けられている。カートリッジ−ピルボックス組立体３０８、カートリッジ及びプローブ装置組立体は、図４〜７に関して以下で詳細に説明する。
【００４９】
カートリッジアーム３２０（ロボットアームとも呼ばれる）は、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８に取り外し可能に結合され得る。カートリッジアーム３２０は、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８の運動をもたらす構造体であり得る。カートリッジアーム３２０は、カートリッジアーム３２０の運動を駆動するモータを含み得るか、又はモータに結合され得る。カートリッジアーム３２０は、図２に関して上述したように、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８の運動を制御するカートリッジアーム３２０に命令を送る、マイクロプロセッサ制御装置及び／又は計算装置に結合され得る。
【００５０】
代替的に又は追加的に、いくつかの実施形態では、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８は、システム１００の残りの部分から切り離され得る。例えば、１つ以上のカートリッジ−ピルボックス組立体３０８は、カートリッジ−ピルボックス組立体３０８をカートリッジアーム３２０に取り付けることなく、図２の挿入器ヘッド２００に近接して置かれ得る。この場合、挿入アーム２３０は移動して、固定カートリッジ−ピルボックス組立体の構成要素と係合し得る。
【００５１】
カートリッジ−ピルボックス組立体３０８がカートリッジアーム３２０に取り付けられている場合、カートリッジアーム３２０及び取り付けられているカートリッジ−ピルボックス組立体３０８の運動は、カメラ（例えば、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４）を含み得る１つ以上の可視化装置を使用して制御され得る。可視化装置によって得られる画像をマイクロプロセッサ制御装置で使用して、カートリッジアーム３２０の運動を制御し得る。
【００５２】
カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４は、ビデオフィード及び／又は静止画像を取り込むカメラを含み得る。前方カメラ積層体３０４及び側方カメラ積層体３０２は、互いに対して配向されて、標的埋め込み領域の正面図及び側面図を得てもよい。カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４を使用して、インプラントが挿入される領域の画像を取り込んでもよく、この画像を使用して、挿入プロセスを制御することができる。いくつかの実施形態では、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４は、（例えば、ブラケット又はクランプを用いて）互いに固定的に結合される。図３に示す例では、２つのカメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４が設けられている。代替的に、１つ、３つ、４つ又はそれ以上のカメラ積層体を使用し得る。
【００５３】
光パイプ組立体３０６は、インプラントが挿入される領域を照明する機能を含み得る。いくつかの実施形態では、光パイプ組立体２０８は、コンピュータビジョン技術で使用する標的波長の光を生成するように構成され得る。
【００５４】
カメラパン作動組立体３１０は、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４のパニング運動を引き起こす機械的要素を含み得る。カメラパンアクチュエータ組立体３１０は、カメラを固定位置から水平方向に旋回させ得る。いくつかの実施形態では、カメラパンアクチュエータ組立体３１０がカメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４を一緒に移動させて、両方のカメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４が互いに対して同じ方位を維持しながら、同じ方向にパンさせ得る。カメラパンアクチュエータ組立体３１０は、カメラパンアクチュエータ組立体３１０に命令を送信するマイクロプロセッサ制御装置及び計算装置に通信可能に結合されて、カメラパンアクチュエータ組立体３１０の運動を制御し得る。
【００５５】
カメラ焦点作動組立体３１２は、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４の焦点合わせ運動を引き起こす機械的要素を含み得る。カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２は、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４と標的領域との間の距離を調整し得る。カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２は、カメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４を一緒に移動させて、両方のカメラ積層体３０２及びカメラ積層体３０４が互いに対して同じ方位を維持しながら、同じ方向に焦点を合わせ得る。代替的に又は追加的に、カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２は、側方カメラ積層体３０２及び前方カメラ積層体３０４の高精度焦点を別々に制御する別個の高精度焦点要素を含み得る。カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２は、カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２に命令を送信するマイクロプロセッサ制御装置及び計算装置に通信可能に結合されて、カメラ焦点アクチュエータ組立体３１２の運動を制御し得る。カメラパンアクチュエータ組立体３１０及びカメラ焦点アクチュエータ組立体３１２は、同じ又は異なるマイクロプロセッサ制御装置及び計算装置によって制御され得る。
【００５６】
＜プローブ装置組立体＞
図１のシステム１００を使用して埋め込まれる埋め込み可能な装置は、埋め込み可能な部分又はプローブを含み得る。埋め込み可能な部分又はプローブは、生体適合性があり、かつミクロンスケールであり、挿入領域において目立たず（low profile）、侵襲の少ない様式で生体組織とインターフェースする。１つ以上のこのようなプローブは、１つ以上の集積回路チップを格納する格納パッケージ構造体に通信可能に結合されて、プローブ装置組立体を形成し得る。図４及び図５は、このようなプローブ装置組立体の２つの実施例を図示する。
【００５７】
図４は、いくつかの実施形態による、分解図で描かれるプローブ装置組立体４００を図示する。プローブ装置組立体４００は、格納パッケージ構造体４２３に通信可能に結合される１つ以上のプローブ４２１を含み得る。
【００５８】
プローブ４２１は、生体組織に埋め込む装置である。プローブ４２１は生体適合性プローブであってもよく、例えばポリイミド又は他のポリメトリック材料等の生体適合性材料から構成される。プローブ４２１は、生体組織に挿入するワイヤ４０８と、ワイヤ４０８上に配置される１つ以上の電極４０７と、受容機構４０９と、を含み得る。
【００５９】
ワイヤ４０８は、１つ以上の生体適合性薄膜材料を含むポリマーの薄片であり得る。ワイヤ４０８は導電性材料を含み、情報を伝達し得る。例えばワイヤ４０８は、金薄膜トレースを含み得る。いくつかの実施形態では、金薄膜トレースはポリイミド基板に包まれている。例えば、ポリイミドの薄膜層が堆積され、次いで金薄膜層が堆積され、次いでポリイミドの別の薄膜層が堆積されて、金薄膜層がポリイミド層の間に挟まれる。いくつかの実施形態では、ワイヤ４０８は、最大３層の絶縁層及び２層の導体層を含み得る。単一のプローブ４２１が図４に図示されているが、当業者ならば理解するように、複数のプローブ４２１がプローブ装置組立体４００に含まれ得る。
【００６０】
電極４０７は、導電性材料の小片である。電極４０７は、生体組織を記録する及び／又は刺激する（例えば、脳内のニューロンを刺激し、脳からの神経スパイクを記録する）ように構成され得る。代替的に又は追加的に、ワイヤ４０８は、導波管又はマイクロ流体チャネル等の、情報を伝導する他の導管と共に分散され得る。いくつかの実施形態では、電極４０７（又は他の導管）は、約５０μｍ、７５μｍ及び／又は２５〜１００μｍの間で離間される。各プローブ４２１は、約３２個の電極４０７及び／又は１〜１００個の電極若しくは２５〜７５個の電極４０７を含み得る。電極４０７は、生体組織に挿入されるように構成され得る（例えば、生体適合性及び／又は生体組織に挿入されるサイズ）。
【００６１】
ワイヤ４０８の一端部は、受容機構４０９で終端し得る。受容機構４０９は、針を受容する構成及び／又は係合機構であり得る。受容機構４０９の例には、ループ、フック又はクランプが含まれる。例えばワイヤ４０８は、（１６×５０）μm2のループを含み、ミクロンスケール針の係合機構を受け入れ得る。
【００６２】
図４はプローブ装置組立体４００の概略図であり、縮尺を示すものではない。プローブ４２１は、格納パッケージ構造体４２３よりもかなり小さくてもよい。プローブ４２１は、ミクロンスケールで寸法決めされ得る（例えばプローブ４２１は、マイクロメートル（μｍ）で測定するのが最適なサイズを有する）。例えばプローブ４２１は、約２マイクロメートル（μｍ）〜約５０μｍの範囲の厚さを有し得る。具体例として、プローブ４２１の厚さは約４μｍ〜６μｍの範囲としてもよく、これは脳組織への侵襲の少ない埋め込みに適した寸法である。別の具体例として、プローブ４２１の厚さは、約１５μｍ〜３０μｍの範囲としてもよい。様々な他の態様では、プローブ４２１は、２μｍ未満又は５０μｍ超の幅を有することができる。
【００６３】
いくつかの実施形態では、プローブ４２１は、受容機構４０９からチップ区画部分４１３までの長さを約１００μｍ〜５０ｍｍの範囲としてもよい。具体例として、プローブ４２１の長さは、およそ２０ミリメートル（ｍｍ）である。様々な他の態様では、プローブ４２１は、１００μｍ未満又は５０ｍｍ超の長さを有することができる。図４に示すプローブ４２１の部分図には４つの電極４０７のみが図示されているが、プローブ４２１の長さに沿って、最大２００個の、又は他の態様では２００個超の複数の電極が存在できることが理解される。具体例として、プローブ４２１は３２個の電極を含み得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、プローブ装置組立体４００はアンテナ４０３を含み得る。アンテナ４０３は、データを無線で送受信する機能を含み得る。代替的に又は追加的に、プローブ装置組立体４００のサブセットはアンテナ４０３を含み得る。例えば第１のプローブ装置組立体は、アンテナと、追加のプローブ装置組立体４００のセットへの配線接続を含んでもよく、第１のプローブ装置組立体４００が、追加のプローブ装置組立体４００から収集されるデータを外部に送信する。
【００６５】
プローブ装置組立体４００は、１つ以上のチップ４０５（本明細書では集積回路チップとも呼ばれる）を更に含み得る。チップ４０５は、特別に構成される集積回路（ＩＣ）又は電気チップ４０５であり得る。チップ４０５は、ワイヤ４０８を介して電極４０７に通信可能に結合され得る。チップ４０５は、チップ４０５との間でデータ及び情報を無線で送受信するように構成される少なくとも１つのアンテナ４０３に接続され得る。したがって、チップ４０５は、アンテナ４０３及び電極４０７の両方と電子通信、情報通信及び／又は動作通信するように構成することができる。
【００６６】
チップ４０５は、格納パッケージ構造体４２３内に配置することができる。格納パッケージ構造体４２３は、本明細書では、電子機器格納パッケージ構造体又はピルボックスとも呼ばれ得る。格納パッケージ構造体４２３は、チップ４０５及び他の電子機器を、生体組織への近接に関連する湿気及び他の不純物から保護し得る。
【００６７】
格納パッケージ構造体４２３は、チップ４０５を配置できる１つ以上のチップ区画４１１Ａと、チップ区画４１１Ｂと、チップ区画４１１Ｃと、チップ区画４１１Ｄと、（集合的に、チップ区画部分４１３）を含み得る。いくつかの実施形態では、複数のチップ４０５が、ピルボックスのチップ区画部分４１３内に嵌合することができる。図４に図示するように、チップ区画部分４１３は、４つのチップ区画（４１１Ａ〜４１１Ｄ）を含む。各チップ区画（４１１Ａ〜４１１Ｄ）は、対応するチップ４０５を保持し得る。したがっていくつかの実施形態では、格納パッケージ構造体４２３は４つのチップ４０５を含む。代替的に又は追加的に、チップ区画は、１、２、３、５又は１０個のチップ等の任意の適切な数のチップに対して設けられ得る。
【００６８】
チップ区画部分４１３は、ピルボックス構成要素係合機構４１３Ａを含むことができる。第２の部分である格納パッケージ構造体４２３のカバー４１５は、ピルボックス構成要素係合機構４１５Ｂを介してチップ区画部分４１３と係合するように構成することができる。ピルボックスのチップ区画部分４１３は、ピルボックス構成要素係合機構４１３Ａ及びピルボックス構成要素係合機構４１５Ｂを介して、格納パッケージ構造体４２３のカバー４１５に機械的に接続され得る。代替的に又は追加的に、接着剤を塗布して、カバー４１５をチップ区画部分４１３に貼り付けることができる。接着剤は、例えばエポキシ又は他の任意の適切な材料であり得る。いくつかの実施形態では、接着剤は、電気的に絶縁され、熱的に断熱された材料である。
【００６９】
いくつかの実施形態では、格納パッケージ構造体４２３のチップ区画部分４１３又はカバー４１５のうちの少なくとも１つは、ピルボックスとヘッドプレート（例えば、図９Ｂに関して以下に示し説明するヘッドプレート９０１）とを係合するように構成される、ピルボックス−ヘッドプレート係合機構４１９を含むことができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、プローブ装置組立体４００は、格納パッケージ構造体４２３の外面上に位置するピルボックス−カートリッジ係合機構４１７を含み得る。ピルボックス−カートリッジ係合機構４１７は、プローブ装置組立体４００をカートリッジ（例えば、図６Ａ〜７に示されるカートリッジ）に取り外し可能に結合するように構成される磁石及び／又は機械的位置合わせ要素を含んでもよく、プローブ装置組立体４００がカートリッジと係合及び係合解除することができる。いくつかの実施形態では、磁石は、第１の軸線（例えば垂直軸線）上でピルボックス及びカートリッジと係合することができ、一方、位置合わせ要素はピルボックス及びカートリッジを機械的に固定することができ、これらが第２の軸線（例えば水平軸線）に沿って移動しない。
【００７１】
いくつかの実施形態では、格納パッケージ構造体４２３は、使用されるチップ及び／又はアンテナに基づいて、サイズ、方位及び形状が異なることができる。いくつかの実施形態では、格納パッケージ構造体４２３は、脳の湾曲に基づいて、サイズ、方位及び形状が異なることができる。いくつかの実施形態では、ピルボックス−ヘッドプレート係合機構４１９の位置は、ピルボックスが脳の右半球又は左半球上のどちらに埋め込まれるように構成されているかどうかに基づいて変化させることができる。例えば、ピルボックス−ヘッドプレート係合機構４１９は、生体組織の外周に沿ってヘッドプレートに機械的に係合（例えば、クリップイン）するように位置決めすることができる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、チップ４０５及び／又はアンテナ４０３を含む格納パッケージ構造体４２３は、プローブが生体組織内に埋め込まれるときに、生体組織の表面又は生体組織の表面上に位置決めされるように構成される、プローブ装置組立体の構成要素の集合体を形成することができる。
【００７３】
本開示のシステム及び方法のいくつかの実装形態では、プローブ装置組立体４００の形状及び構成は、脳の左側及び右側の両方で同じである。他の実装形態では、２つの別個のタイプのプローブ装置組立体４００（形状及び構成がしばしば鏡像化されている）が、それぞれ脳の左側及び右側に使用される。
【００７４】
いくつかの実施形態では、プローブ装置組立体４００の一部は、被検者の頭蓋骨及び皮膚を越えて延在し得る。場合によっては、単一のプローブ装置組立体４００又はプローブ装置組立体４００の凝縮セットは、特定領域で頭蓋骨及び皮膚から突出するように（例えば、モヒカンのヘアスタイルと類似に見えるように）埋め込まれ得る。これは、脳と頭蓋骨との間の空間が比較的小さいラット等の小動物での使用に適し得る。代替的に、図５に関して以下で説明するように、より小さいプローブ装置が被検者の皮膚の下に置かれ得る。この構成は、ヒト又はヒト以外の霊長類等のより大きな動物に好ましい場合がある。
【００７５】
図５は、プローブ装置組立体５００の別の実施形態を図示する。プローブ装置組立体５００は、複数のプローブ５０４に結合される格納パッケージ構造体５０６を含む。
【００７６】
プローブ５０４は、図４に関して上述したプローブ４２１と実質的に類似し得る。プローブ５０４は、ワイヤ（図４のワイヤ４０８に類似）と、１つ以上の電極（図４の電極４０７に類似）と、受容機構（図４の受容機構４０９に類似）と、を含み得る。電極及び受容機構は、図５に描かれる縮尺では見えないが、図４に示されている。
【００７７】
各プローブ装置組立体５００は、約１〜２００個のプローブ５０４又は２００個超のプローブ５０４を含み得る。特に、プローブ装置組立体は、４８個又は９６個のプローブ５０４を含み得る。
【００７８】
受容機構に近接して、プローブ５０４の一部は、仮取り付け面５０２上に堆積してもよく、この仮取り付け面５０２は、プローブ５０４が仮取り付け面５０２から剥離されるまで、（例えば、図２に上述した針２２０及び針アクチュエータ２１４を使用して）プローブ５０４を適所に保持する。仮取り付け面５０２に適した材料には、パリレン（例えばパリレンＣ）及びシリコンが含まれる。仮取り付け面５０２は、図６Ａ〜７に関して以下で説明するように、カートリッジに融着され得る。
【００７９】
各プローブ５０４の第２の端部は、格納パッケージ構造体５０６内のチップで終端し得る。格納パッケージ構造体５０６の中に１つ以上のチップを封入し、密封し得る。プローブ５０４は、チップ上の接点に付着し又は繋がれ得る。所与のプローブ装置組立体５００のプローブ５０４は、単一の回路基板に接続され得る。代替的に、プローブ５０４は複数の回路基板に接続され得る（例えば、回路基板ごとに１つのプローブ５０４）。様々な実施形態では、格納パッケージ構造体５０６は、幅約５０μｍ〜１００ｍｍ、長さ５０μｍ〜１００ｍｍ、深さ５０μｍ〜１００ｍｍのサイズを有することができる。プローブ装置組立体５００は、図４に示す実施形態と比較して、体積が約３〜４倍コンパクトであり得る。この実装形態の電子機器格納パッケージ構造体内の電子機器の密度は、図４に示す実施形態の約１０倍の密度とし得る。
【００８０】
格納パッケージ構造体５０６は、（例えば図７に図示するような）長方形の形状を有することができるが、長円形、球形、円形、三角形、六角形、略凸形、略凹形又は他のこのような形状を有することもできる。図１１に示すように、格納パッケージ構造体は、略楕円形の形状を有し得る。プローブ５０４は、埋め込みに対して格納パッケージ構造体５０６の外に延在し得る。
【００８１】
いくつかの実施形態では、各プローブ装置組立体５００は、ケーブル（例えば、可撓性ケーブル又はワイヤ）を介してコネクタポートに接続することができる。コネクタポートは、被検者の身体及び皮膚の外側に延在し得る。場合によっては、コネクタポートは身体又は皮膚の外側に露出する唯一の部分である。代替的に又は追加的に、被検者に埋め込まれるプローブ装置組立体５００の総数、及び神経組織に挿入される関連する電極は、直接（有線）ポート又は無線伝送構造を有する単一の通信モジュールに接続されることになる。言い換えれば、チップ、容器及びアレイは全て完全に皮膚の下にあり、その上、埋め込まれるときには大部分が骨上にあり（例えば、頭蓋骨に形成される凹部内に置かれる）、（いくつかの実施形態では）ポートが皮膚を破壊して、一旦埋め込まれたプローブ装置組立体への外部アクセスを提供するのみである。代替実施形態では、２つの通信モジュールを使用することができる（例えば、脳の各半球に対して１つずつ）。他の代替実施形態では、被検者に埋め込まれる２つの別個のモジュールを使用することができ、１つは通信用であり、１つは発電用（例えば埋め込まれる装置を充電するため）である。代替的に又は追加的に、１つ以上のプローブ装置組立体は、無線通信用のアンテナを含み得る。複数のプローブ装置組立体及び通信要素の１つの構成を図示し、図１１に関して以下で詳細に説明する。
【００８２】
＜カートリッジ＞
図６Ａ〜６Ｂは、いくつかの実施形態によるカートリッジ６００を図示する。図６Ａはカートリッジ６００の側面斜視図を図示し、図６Ｂは、カートリッジ６００の上面斜視図を図示する。
【００８３】
カートリッジ６００は、略台形形状を有し得る。代替的に、カートリッジ６００は、プローブ装置及び／又は対象となる被検動物を収容するのに適した角錐形又は長方形等の他の形状を有し得る。カートリッジ６００は、突出縁部６０７を含み得る。突出縁部６０７は、カートリッジ６００の上面６０２から延び得る。突出縁部６０７は、係合に対してプローブの受容機構（例えば図４の４０９）を位置合わせするように構成することができる。突出縁部６０７は、図７に関して以下で説明する突出縁部７０５と類似であり得る。
【００８４】
図６Ａに図示するように、カートリッジ６００の下面６０３は、１つ以上のピルボックス−カートリッジ係合機構６０１を含み得る。ピルボックス−カートリッジ係合機構６０１は、カートリッジ６００を、図４の格納パッケージ構造体４２３又は図５の格納パッケージ構造体５０６等の、プローブ装置組立体の格納パッケージ構造体と取り外し可能に結合するように構成され得る。ピルボックス−カートリッジ係合機構６０１は、プローブ装置組立体の格納パッケージ構造体上に位置する相互のピルボックス−カートリッジ係合機構（例えば図４の４１７）と係合し得る。ピルボックス−カートリッジ係合機構６０１は、磁石、機械的位置合わせ要素又はこれらの組み合わせを含むことができる。下面６０３は、プローブ装置組立体の格納パッケージ構造体に取り付けるように構成される形状を有することができ、突起部、ラッチ機構又はブラケット機構を有して、格納パッケージ構造体と機械的に結合することができる。
【００８５】
カートリッジ６００は、ロボットアーム６２０に取り付けられて示されている。カートリッジ６００の１つ以上の側面６０５は、カートリッジ６００を手術ロボット等のロボットアーム６２０に取り付けるように構成されるロボットアーム係合機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、カートリッジ６００は、図６Ａでは（ロボットアームに取り付けられていない）片面に露出するように示され、図６Ｂではロボットアームに結合されて（したがって、図から遮断されて）示されるように、両側面６０５上にロボットアーム係合機構を含み得る。カートリッジ６００は、磁気的及び／又は機械的取り付け手段を介して、ロボットアーム６２０に取り外し可能に取り付けられるように構成され得る。
【００８６】
カートリッジ６００は、１つ以上のプローブを取り外し可能に取り付ける仮取り付け面を更に含み得る。このような仮取り付け面については、図７に関して以下で更に詳細に説明する。
【００８７】
本開示のシステム及び方法のいくつかの実装形態では、プローブ装置の神経組織への挿入に使用されるカートリッジの形状及び構成は、脳の左側及び右側の両方で同じである。他の実装形態では、２つの別個のタイプのカートリッジ（形状及び構成がしばしば鏡像化されている）がプローブ装置の神経組織への挿入に使用され、それぞれ脳の左側及び右側について同じである。
【００８８】
＜カートリッジ−ピルボックス組立体＞
図７は、いくつかの実施形態によるカートリッジ−ピルボックス組立体７００を図示する。カートリッジ−ピルボックス組立体７００は、カートリッジ７０３と、格納パッケージ構造体７０１と、複数のプローブ７０７と、を含む。
【００８９】
カートリッジ７０３は、図６Ａ及び６Ｂに関して上述したカートリッジ６００と実質的に類似し得る。カートリッジ７０３は、ロボットアーム（図６に示し、図７には描かれていない）に取り外し可能に取り付ける係合機構を含み得る。
【００９０】
格納パッケージ構造体７０１は、プローブ７０７のセットに対する回路を包含する及び／又は接続を整理する構造体であり得る。格納パッケージ構造体７０１は、図４の格納パッケージ構造体４２３及び／又は図５の格納パッケージ構造体５０６に類似し得る。図６に関して上述したように、格納パッケージ構造体７０１及びカートリッジ７０３は、例えば磁気的及び／又は機械的取り付け手段を用いて、互いに取り外し可能に取り付けられ得る。特に、格納パッケージ構造体７０１は、カートリッジ７０３が格納パッケージ構造体７０１の上面に搭載されて示されている。
【００９１】
プローブ７０７は、図４のプローブ４２１及び図５のプローブ５０４に関して上述したように、生体組織に埋め込む電極で分散されたワイヤであり得る。プローブ７０７は、カートリッジ７０３に取り外し可能に結合され得る。プローブ７０７は、針によって係合される準備及び生体組織に埋め込まれる準備ができた位置で、カートリッジ７０３に搭載され得る。
【００９２】
カートリッジ７０３は、カートリッジの本体から距離を置いて延びる突出縁部７０５を含み得る。プローブ７０７は、格納パッケージ構造体７０１から延在してもよく、各プローブ７０７の受容機構が突出縁部７０５上に搭載されて、各プローブ７０７の受容機構７０４（例えばループ）を係合可能な位置に提示するように配列され得る。言い換えれば、電極装着フィラメント状ワイヤは、カートリッジ７０３の突出縁部７０５上に位置決めされて、ワイヤの端部上の受容機構７０４を針等の別の構造体によって係合することができる。
【００９３】
突出縁部７０５は、各プローブ７０７の受容部分を最もよく提示するように配列される角度で、カートリッジ７０３の上面から外向きに延び得る。いくつかの実装形態では、突出縁部７０５は、（カートリッジ３０３の上面に対して）３７°の角度で外に延びる。いくつかの態様では、突出縁部７０５は、（カートリッジの上面に対して）約２７°〜約４７°の角度で外に延び得る。
【００９４】
図７は、針７１０を更に図示し、針７１０は、ロボットアームシステムによって操作されてプローブ７０７と可逆的に係合することができる。特に、針７１０の先端部はプローブ７０７の受容機構７０４を通過することができ、針７１０が受容機構７０４を通過するときの針７１０の角度及び力により、プローブ７０７をカートリッジ７０３から引き離すことができる。更なる態様では、針７１０は、プローブ７０７の受容機構と物理的に結合する（例えば、捕捉する、保持する又は固定する）ように構成される、ステップ、棚、レッジ、プロング又は他のこのような構造等の係合機構を含み得る。実装形態では、針７１０は、各プローブ７０７と連続的に係合し、プローブ７０７をある方向に（例えば、組織へ下向きに）駆動し、次いで、プローブ７０７から係合解除して係合前位置に戻り得る。このプロセスを通して、ロボット制御される針７１０は、カートリッジ７０３の突出縁部７０５上に搭載されるようなプローブ装置組立体の１つ以上のプローブ７０７と、繰り返し、任意の順序で係合することができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、プローブ７０７は、仮取り付け面に取り外し可能に接着又は結合される。この文脈において、接着という用語を使用することで、プローブを係合針によって可撓性裏打ちシートから取り外すことができるように、プローブが可撓性裏打ちシートと緩く関連していることを示すことができる。プローブ７０７は、プローブ７０７が針７１０と係合して可撓性裏打ちシートから剥離される（裂ける）まで、整理された様式で（例えば、プローブ７０７のアレイを形成する規則的な間隔で）シートと関連したままであるように、可撓性裏打ちシートに接着することができる。言い換えれば、針７１０は、プローブ７０７と可撓性裏打ちシートとの間の接着の強度を克服するのに十分な機械的力でプローブ７０７と係合し、プローブ７０７を引っ張ってもよく、裏打ちシートにまだ貼り付けられている又は既に組織内に埋め込まれている他のプローブ７０７を妨害することはない。このような実装形態では、針７１０を移動させて、プローブ７０７の受容要素を捕捉し、剥離運動を伴って移動させて、プローブ７０７を損傷することなく、可撓性裏打ちシートからプローブ７０７を引き抜くことができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、プローブ７０７は、薄膜上に堆積することによって可撓性裏打ちシートに接着することができる。可撓性裏打ちシートは、パリレン、パリレン系ポリマー及び／又はこれらに類似するような薄膜を形成する可撓性材料であってもよい。このような薄膜は、接着剤層を介してカートリッジに取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、可撓性裏打ちシートは１つ以上の誘電体層を含み、可撓性裏打ちシート（例えば、電極に近接する）からのプローブ７０７の解放を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、可撓性裏打ちシートは、機械及び／又は人間による取り扱いを可能にする固体支持体（例えば、磁性ステンレス鋼等のステンレス鋼）に付着又は接着することができる。別の例として、プローブ７０７は、シリコン裏材上に堆積して、プローブがシリコン裏材から剥離され得る。シリコン裏材は、黒色スライドガラス等の基板に付着し得る。基板はカートリッジに（例えば接着剤層で）付着し得る。代替的に又は追加的に、接着物質を使用して、プローブを可撓性裏打ちシートに接着させることができる。
【００９７】
プローブ７０７の可撓性裏打ちシートへの整理された接着により、ロボット手術技術の使用を可能にすることができる。上記で議論したように、コンピュータビジョン技術を使用して、針７１０を誘導してプローブ７０７と係合させ、プローブ７０７をカートリッジ７０３から整理された方法で取り外すことができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、カートリッジ−ピルボックス組立体は、（ａ）各々が（i）生体適合性基材（例えば、図４のワイヤ４０８）と、（ii）生体適合性基材上に配置される少なくとも１つの電極と、（iii）針の対応する係合機構と可逆的に係合するように構成される受容機構と、を持つ複数のプローブ、及び（ｂ）複数のプローブが接着される可撓性裏打ちシートを含む。カートリッジ−ピルボックス組立体は、電子機器を収容してカートリッジに取り外し可能に取り付けられる、ピルボックス又は格納パッケージ構造体を更に含み得る。
【００９９】
いくつかの実施形態では、カートリッジ−ピルボックス組立体は、単一のユニットとして製造され得る。プローブ装置を埋め込むとき、カートリッジはカートリッジアーム３２０から取り外され、新しいカートリッジ−ピルボックス組立体と交換され得る。
【０１００】
＜プローブの選択と操作＞
図８Ａ〜８Ｄは、針をプローブと係合させ、プローブをカートリッジから取り外すステップを図示している。図８Ａ及び８Ｂは、プローブ８０２と係合する準備をしている針組立体８０１の２つの図である。プローブ８０２は、受容機構８０３を含む。針組立体８０１は、針８０４とピンチ８０７とを含む。図８Ｃ及び８Ｄは、プローブ８０２との係合時の針組立体８０１の２つの図である。
【０１０１】
図８Ａ及び図８Ｂでは、プローブ８０２は、仮取り付け面８０５（例えば、図７に関して上述したように、パリレン又はシリコンの薄膜）上に配置される。針組立体８０１は、受容機構８０３に向かって誘導され得る。図２に関して上述したように、針組立体は、挿入アーム（例えば、挿入アーム２３０）に取り付けられてもよく、この挿入アームは、挿入アーム及び取り付けられる針組立体の運動を制御するマイクロプロセッサ制御装置に結合され得る。針８０４、受容機構８０３及びプローブ８０２がミクロンスケールであり得ると仮定すると、特殊なコンピュータビジョン技術を使用して、針８０４を誘導してプローブ８０２と係合させ得る（例えば、図２及び図３に関して上述したように、光パイプ組立体３０６及び可視化装置２０４、２０６、３０２、３０４を使用して）。このようなコンピュータビジョン技術は、‘５２０出願に詳細に記載されている。
【０１０２】
図８Ｃ及び８Ｄでは、針組立体８０１上の針８０４は、選択されるプローブ８０２の受容機構８０３と係合する。針８０４を受容機構８０３に引っ掛けて、針８０４をプローブ８０２に可逆的に係合させ得る。ピンチ８０７は、受容機構８０３を針８０４に対して挟み込んで、プローブ８０２を針８０４に固定し得る。受容機構８０３を針８０４に対して挟み込むために、ピンチ８０７が回転し得る。いくつかの実施形態では、ピンチ８０７は、針８０１が受容機構８０３に挿入されるときに、針組立体８０１から延在する。
【０１０３】
針組立体８０１がプローブ８０２と係合して上方に移動し、プローブ８０２に上向きの力を及ぼすとき、プローブ８０２は仮取り付け面８０５から係合解除され、仮取り付け面８０５から剥離する。この時点で、選択されるプローブ８０２が針８０４に取り付けられ、装着された針（すなわち、プローブの受容機構と可逆的に係合した針）を形成する。この時点で、針にプローブ８０２が装着され、プローブ８０２を生体組織等の標的に埋め込む準備が整う。
【０１０４】
＜埋め込み方法＞
図９Ａ〜９Ｋは、本明細書に記載されるようなプローブ装置を埋め込む外科手術プロセスに関与する例示的なステップを図示する。図示の例は、プローブ装置組立体のプローブを脳内に埋め込む神経外科手術プロセスに関連するが、本明細書に記載されるシステム及びプロセスは、任意の適切な生体組織で使用することができる。
【０１０５】
図９Ａは、頭蓋骨９００を示す。頭蓋骨９００は、最初に埋め込みに対して準備され得る。いくつかの実施形態では、図９Ｂに示すように、埋め込みの前に開頭手術が行われ得る。開頭手術は、図４に示す比較的大きなプローブ装置組立体４００の埋め込みに適し得る。代替的に、図５に示すプローブ装置組立体５００のような、より小さいプローブ装置組立体を埋め込むために、頭蓋骨９００に１つ以上の穴を穿孔し得る。
【０１０６】
図９Ｂは、ヘッドプレート９０１が取り付けられた頭蓋骨を示す。図９Ｂに図示するように、ヘッドプレート９０１は頭蓋骨９００の上部に位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、頭蓋骨９００は外科手術ステージ（図示せず）に搭載することができる。ヘッドプレート９０１は、図４に描くようなプローブ装置組立体を取り付けることができる組織構造体を提供することができる。いくつかの実施形態では、ヘッドプレート９０１は、チタン又は類似の材料で作ることができる。ヘッドプレート９０１は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャン、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）スキャン等から得られる情報を用いて、頭蓋骨９００に対して特別なサイズにすることができる。代替的に、図５に示すようなより小さなプローブ装置を埋め込むために、ヘッドプレートなしで、又は遥かに小さなヘッドプレートで実装し得る。
【０１０７】
図９Ｃは、神経外科手術プロセスの初期段階を図示する。針組立体９１１は、標的埋め込み領域に近接する初期位置に誘導される。針組立体９１１は、第１のロボットアーム９０６（例えば図２の挿入アーム２３０）に搭載され、第１のロボットアーム９０６によって移動し得る。プローブ装置組立体９０５に解放可能に結合されるカートリッジ９０３も、標的埋め込み領域に近接する初期位置に誘導され得る。カートリッジ９０３は、第２のロボットアーム９０７（例えば図３のカートリッジアーム３２０）に搭載され、第２のロボットアーム９０７によって移動し得る。図２及び図３に関して上述したように、第１のロボットアーム９０６及び第２のロボットアーム９０７の運動は、別個のそれぞれのマイクロプロセッサ制御装置及び／又は共有マイクロプロセッサ制御装置によって制御され得る。
【０１０８】
図９Ｄは、第１のロボットアーム及び第２のロボットアームが移動して埋め込みプロセスを開始するときの、第２の時間における神経外科手術プロセスを図示する。プローブ装置組立体９０５は、ヘッドプレート９０１に固定されている。これは、プローブ装置組立体９０５をヘッドプレート９０１上に機械的にラッチ又はブラケッティングすることによって達成され得る。ロボットアーム９０６及びロボットアーム９０７は、可視化装置９０９（例えば、カメラ、光検出器、光電子増倍管等）を含むコンピュータビジョン技術によって、少なくとも部分的に誘導することができる。
【０１０９】
図９Ｄに図示するように、針組立体９１１からの針は、カートリッジ９０３に沿って位置するプローブの受容機構と係合し、プローブを生体組織（例えば脳）に埋め込み、次いで、埋め込まれたプローブと係合解除することができる。このプロセスは、所与のプローブ装置組立体９０５の全てのプローブについてカートリッジ９０３にわたって連続的に、及び後続のプローブ装置組立体９０５に結合される後続のカートリッジ９０３について連続的に繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、プローブは、生体組織に１〜２ミリメートル（１〜３ｍｍ）まで打ち込むことができる。このようにして、針組立体９１１を使用して、カートリッジ９０３上に組み立てられる受容機構を有するプローブのセットを埋め込むことができる。プローブの受容機構は、針の構造の一部である係合機構に対する相互係合機構と考えることができることを理解されたい。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、生体組織へのプローブの埋め込みは、「接地」センサ（図２に関して上述）の使用を含むことができる。接地センサは、針組立体９１１から展開され、次いで、生体組織の存在が検出されるとき、針−ピンチ組立体へ後退することができる。次いで、針は、接地センサの後退時にプローブを埋め込むように構成することができる。接地センサは後退することができ、針は、約１０分の１秒（＜０．１秒）未満でプローブを埋め込むことができる。接地センサを使用して、Ｚ軸線に沿った標的化を改善できる。コンピュータビジョン技術（例えば‘５２０出願に記載されるような）により、標的生体組織のＸ軸線及びＹ軸線に沿って標的化することができる。
【０１１１】
ピルボックス−カートリッジ組立体からのプローブが生体組織内に埋め込まれると、針組立体９１１は、図９Ｅに図示するように、ヘッドプレート９０１の領域外に進むことができる。
【０１１２】
図９Ｆに図示するように、カートリッジ９０３は、プローブ装置組立体９０５から分離することができる。いくつかの実施形態では、この分離は、プローブ装置組立体９０５とカートリッジ９０３との間の磁気的保持を解放することを含むことができる。いくつかのこのような態様では、生体組織が置かれる外科手術ステージを下げることによって、磁気的保持を解放することができる。プローブ装置組立体９０５とカートリッジ９０３との間の磁気引力がこれらの物理的結合を十分に保持できないほど強くなくなるまで、プローブ装置組立体９０５とカートリッジ９０３との間の物理的距離を増大させ得る。他の態様では、カートリッジ９０３を垂直に持ち上げることによって、磁気的保持を解放することができる。更なる実施形態では、２つの技術の組み合わせを使用することができる。
【０１１３】
図９Ｇに図示するように、上述のプロセスを後続のカートリッジ−ピルボックス組立体で繰り返すことができ、そこでは新しいカートリッジ−ピルボックス組立体が第２のロボットアーム９０７上に装着される。第１のプローブ装置組立体９０５をヘッドプレート９０１に固定し、１つ以上のプローブを埋め込みした後、第２のロボットアーム９０７上の残りのカートリッジ９０３を取り外し、次いで、次の埋め込みサイクルに対してセットされた新しいカートリッジ９０３及びプローブ装置組立体９０５のペアと交換することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の針を使用して、１つ以上のカートリッジに結合される複数のプローブを埋め込むことができる。
【０１１４】
図９Ｈは、埋め込みに対して位置決めされている第２のプローブ装置組立体９０５を図示する。図９Ｉは、それぞれのプローブが埋め込まれると、複数のプローブ装置組立体９０５がどのように見えるかを図示している。
【０１１５】
図９Ｊに図示するように、図９Ｃ〜９Ｉの脳の左半球について図示するプロセスは、脳の右半球について繰り返すことができる。図９Ｋは、プローブが脳内及び脳の両側に埋め込まれると、複数のプローブ装置組立体９０５がヘッドプレートからどのように延在できるかを図示している。
【０１１６】
＜埋め込み装置＞
図１０Ａ〜１０Ｃは、いくつかの実施形態による、埋め込まれたプローブ装置組立体１００３を図示する。図１０Ａは、埋め込み後のカートリッジ１００１及びプローブ装置組立体１００３の第１の図である。図１０Ｂは埋め込み後のカートリッジ１００１及びプローブ装置組立体１００３の第２の図であり、図１０Ｃは、埋め込み後のカートリッジ１００１及びプローブ装置組立体１００３の第３の図である。
【０１１７】
図１０Ａ〜１０Ｃに示すように、カートリッジ１００１は、プローブ装置組立体１００３から係合解除している。プローブは、生体組織内に埋め込まれている。これは、図９Ａ〜図９Ｋ及び図１１に関連して議論した技術によって理解することができる。特に、図１０Ｃはワイヤフレームレンダリングにおけるカートリッジ１００１を表し、カートリッジ１００１の下に設置されるプローブ装置組立体１００３の相対的な配列を示す。
【０１１８】
図示のように、各プローブ装置組立体１００３又はプローブ装置組立体１００３の集合体は、データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを含み得る。代替的に又は追加的に、プローブ装置組立体１００３は、被検者（図示せず）の頭蓋骨及び皮膚から導出される１つ以上のケーブルに結合され得る。プローブ装置組立体１００３又はプローブ装置組立体１００３の集合体は、生体組織の外側に露出されるように配置されるとともにデータ、電気又は他の信号を中継するように構成される通信ポートを含み得るか、又は通信ポートに結合され得る。一例として、各プローブ装置組立体１００３は、ワイヤに結合されてもよく、ワイヤは、被検者の皮膚及び頭蓋骨の外側に配置される通信ポート（例えば、ＵＳＢ  Ｃケーブル）に導出されるように接続されてもよい。いずれの場合も、データは、プローブ装置組立体１００３によって収集されるデータを分析する計算装置に中継され得る。
【０１１９】
図１１は、他の実施形態による埋め込まれたプローブ装置組立体を図示する。図１１のプローブ装置組立体は、図５に示すとともに図５に関して上述したプローブ装置組立体５００に対応し得る。
【０１２０】
複数の格納パッケージ構造体１１０３は、埋め込み領域に近接する組織上又は組織の上方に位置決めされ得る。例えば格納パッケージ構造体１１０３は、組織上に載置されてもよく、又は生体組織埋め込み領域の上方で頭蓋骨に貼り付けられてもよい。したがっていくつかの実施形態では、プローブ装置組立体全体（例えば、格納パッケージ構造体１１０３及び図１１では見えない１つ以上のプローブ）が被検者の皮膚の下に埋め込まれ得る。格納パッケージ構造体１１０３は１つ以上のチップを保持してもよく、チップは、組織内に埋め込まれるプローブ（図１１には図示せず）に結合され得る。
【０１２１】
格納パッケージ構造体１１０３は、それぞれの接続リード１１０７に結合され得る。接続リード１１０７は、例えばワイヤ又は可撓性ケーブルであり得る。接続リード１１０７は、格納パッケージ構造体１１０３（例えば、格納パッケージ構造体１１０３内の回路）を内部ハブ１１０５に通信可能に結合し得る。内部ハブ１１０５は、それぞれのプローブを介して得られるように、格納パッケージ構造体１１０３の各々からデータを収集し得る。
【０１２２】
内部ハブ１１０５は、外部ハブ１１０９と無線通信し得る。別の実施形態では、各プローブ装置組立体は、（例えば内部ハブ１１０５なしで）外部ハブ１１０９と無線通信し得る。外部ハブ１１０９は、受信データを処理及び／又は格納し得る。外部ハブ１１０９は、受信データの全て又は一部を、外部ハブ１１０９が有線又は無線通信している外部計算装置に更に送信し得る。例えば外部ハブ１１０９は、ＵＳＢケーブルを介して外部計算装置に結合され得る。代替的に又は追加的に、内部ハブ１１０５は、有線接続を介して外部装置に通信可能に結合され得る。
【０１２３】
図１０Ａ〜１１のいずれかに示すプローブ装置に対応し得る例示的な実施形態では、各プローブは、組織を記録及び／又は刺激するように構成される約１〜１００個の電極を含み得る。２００個ものプローブが格納パッケージ構造体に結合されて、プローブ装置組立体を形成し得る。合計１０個のプローブ装置組立体に対して、約５個のプローブ装置組立体を脳の半球上に配列し得る。したがってこの配列は、数万個の電極を含むことができる。
【０１２４】
＜埋め込みフロー＞
図１２は、プローブ装置を生体組織に埋め込む方法１２００を示すフローチャートであり、様々なステップ又はその一部が、開示されたフローチャートブロックで表されている。
【０１２５】
ブロック１２０２において、本方法は、プローブに取り外し可能に結合されるカートリッジ及びＩＣチップ（例えば図７のカートリッジ−ピルボックス組立体）を提供するステップから開始することができる。ＩＣチップは、１つ以上のプローブに繋がれ得る。カートリッジ−ピルボックス組立体は、ロボットアーム（例えば図３のカートリッジアーム３２０）に取り外し可能に結合され得る。いくつかの実施形態では、格納パッケージ構造体は、ヘッドプレートに、及び／又は頭蓋骨等の被検者の身体の一部に直接取り付けられ得る。
【０１２６】
ブロック１２０４において、本方法は、プローブを選択及び標的化するステップを含むことができる。例えば図７に示すように、カートリッジ−ピルボックス組立体７００は５つのプローブ７０７を含み、各プローブはそれぞれの受容機構７０４を有する。本システムは、複数のプローブのうち特有のプローブを選択し得る。本システムは、係合に対して選択されるプローブを標的化し得る。本システムは、選択されるプローブの受容機構と針を位置合わせさせ得る。
【０１２７】
ブロック１２０６において、本方法は、選択されるプローブと針を可逆的に係合させるステップを含むことができる。針は、選択されるプローブの受容機構に誘導され得る。いくつかの実施形態では、‘５２０特許に記載されているように、コンピュータビジョン技術を使用して針を誘導し、係合し得る。カメラ及び光パイプ等の可視化構成要素を使用して、位置情報を識別し、このような情報を１つ以上のマイクロプロセッサ制御装置に送信することができる。１つ以上のマイクロプロセッサ制御装置は、１つ以上のロボットアーム（例えば、図２の挿入アーム２３０及び／又は図３のカートリッジアーム３２０）の運動を制御して、針の係合構成要素を選択される受容機構に向かって移動させ得る。本システムは、いくつかの実施形態では、可視化構成要素（例えば、カメラ、照明装置及び／又は類似のもの）を使用して、１つ以上のロボットアームを移動させて、選択される受容機構と針を係合させ得る。一例として、挿入アーム及びカートリッジアームは協働して移動して、針とプローブを係合させ得る。別の例として、挿入アームが移動して、静的カートリッジ−ピルボックス組立体のプローブと係合し得る。
【０１２８】
針の係合機構（例えばフック又は類似のもの）は、プローブの受容機構を捕捉し得る。いくつかの態様では、プローブ装置の受容機構と係合する針の運動は、針の部分回転を含むことができ、針の部分回転は、プローブ装置の生体組織への挿入と、プローブ装置部分が生体組織内に固定された後の針の引き抜きと、の両方を補助する。より具体的には、針がプローブ受容機構と係合すると、針の運動を制御するロボットアームが所定量回転することができ、針の係合機構上にプローブ装置を更に固定する。様々な態様では、針のこの回転は、約５°〜約１８０°（５°〜１８０°）又はその範囲内の回転の増分若しくは勾配とすることができる。いくつかの態様では、プローブ装置が部分的にワイヤ又はフィラメントから作られている場合、この回転は、プローブ装置の一部を促進、微調整又は誘導して、そのワイヤ又はフィラメントを針に沿って位置合わせさせることができる。
【０１２９】
針と受容機構との係合は、ピンチ（例えば図２のピンチ２２）を使用して補助され、プローブを誘導し得る。図２の挿入アーム２３０等のロボットアームは、図８Ａ〜８Ｄに図示するように、上向きに引っ張られて、カートリッジからプローブを剥離し得る。
【０１３０】
ブロック１２０８において、本方法は、針及びプローブで生体組織を穿刺するステップを含むことができる。いくつかの実装形態では、プローブ挿入の標的深さは、約１〜３ミリメートル（１〜３ｍｍ）又はその範囲内の深さの増分又は勾配とすることができる。装着された針は、挿入アームを介して針に下向きの力を加えることによって、生体組織内に挿入され得る。
【０１３１】
ブロック１２１０において、本方法は、生体組織内にプローブを残したまま針を引き抜くステップを含むことができる。針は、挿入アームを介して針に実質的に上向きの力を加えることによって後退し得る。いくつかの実施形態では、針を急速加速度（例えば、３０，０００ｍｍ／ｓまで）でリニアモータによって後退させて、プローブからの針の分離を促進し得る。代替的に又は追加的に、トルクを加えて（例えば針をねじることによって）、プローブ及び針の係合解除を促進し得る。
【０１３２】
ブロック１２１２において、追加のプローブがカートリッジ上にあるかどうかの判定を行い得る。例えばカートリッジは最初、図７に示すように５つのプローブに、又は他の実施形態では２００個ものプローブに結合され得る。本システムは、例えばコンピュータビジョン技術を使用して、カートリッジ上のプローブの有無を識別し得る。プローブがカートリッジ上に残っている場合、本方法はブロック１２０４に戻り、次のプローブを埋め込み得る。プローブがもはやカートリッジ上に残っていない場合（例えば、カートリッジ上の全てのプローブが生体組織内に埋め込まれた場合）、プロセスはブロック１２１４に進み得る。
【０１３３】
ブロック１２１４において、ＩＣチップをカートリッジから切り離し、ＩＣチップを生体組織に残す。「生体組織に」とは、生体組織と接触しているか、又は生体組織から約７ｍｍ以内にあることを指し得る。例えば、格納パッケージ構造体をヘッドプレートに結合して、格納パッケージ構造体が脳組織に接触しているか、又は脳組織の上にわずかに浮いているようにしてもよい。このような埋め込みスキームは、例えば図１０Ａに図示している。別の例として、図１１に図示するように、格納パッケージ構造体は、脳組織に近接して頭蓋骨に貼り付けられ得る。プローブは、格納パッケージ構造体から脳組織に延在してもよく、格納パッケージ構造体は、脳組織上に配置されて、プローブを介して読み出される情報を収集及び分析する回路を保持する。
【０１３４】
カートリッジは、カートリッジに上向きの力を加え、及び／又は標的組織に下向きの力を加えて、格納パッケージ構造体とカートリッジとの間の磁気引力に打ち勝つことによって、格納パッケージ構造体から係合解除され得る。格納パッケージ構造体とカートリッジとの係合解除については、図９Ｆに関して更に上述されている。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、ステップ１２０２〜１２１４を繰り返すことによって、追加のプローブ装置組立体が埋め込まれ得る。これにより、複数のプローブ装置の埋め込みがもたらされ得る。例えば、図１０Ａでは１０個のプローブ装置組立体が埋め込まれており、図１１では４個のプローブ装置組立体が埋め込まれている。いくつかの態様では、装置を脳に埋め込むとき、次のカートリッジは、前に設置されたカートリッジと同じ脳半球側にあってもよく、又は反対側の脳半球側にあってもよい。
【０１３６】
本明細書に記載のシステム及び方法は、毎分約６個のプローブを挿入することが可能であり得る。例えば、プローブ当たり３２個の電極で、本システムは毎分１９２個までの電極を挿入することができる。更に、針組立体は、１分足らずで手術中に交換することができる。したがって、本明細書に記載の技術は、生体組織内に数百又は数万の電極を迅速に埋め込むことを可能にする。
【０１３７】
本明細書に記載のプローブ装置は、科学及び研究実験、神経プロテーゼ（例えば、脳／神経機械インターフェース）、並びに神経疾患の治療（例えば、てんかん治療のための脳深部刺激、アルツハイマー病治療のための感覚記録及び／又は電気刺激、パーキンソン病治療のための感覚記録及び／又は電気刺激等）に使用することができる。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、プローブ装置は、生体組織内に埋め込むように構成することができる。生体組織は、脳、筋肉、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、膀胱、腸、心臓、胃、皮膚、結腸等を含み得るが、これらに限定されない。加えて、電極アレイ設計は、無脊椎動物、脊椎動物、魚類、鳥類、哺乳類、齧歯類（例えば、マウス、ラット）、有蹄類、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、非ヒト霊長類及びヒトを含むがこれらに限定されない、任意の適切な多細胞生物に関連して使用され得る。その上、生体組織は、生体外（ex vivo）（例えば、組織外植片）又は生体内（in vivo）（例えば、本方法は患者に対して行われる外科的処置である）であり得る。
【０１３９】
＜コンピュータシステム例＞
図１３は、特定の実施形態の実装に使用され得る例示的なコンピュータシステム１３００を図示する。例えばいくつかの実施形態では、コンピュータシステム１３００を使用して、上述の生体組織にプローブ装置をロボットで埋め込むシステムのいずれかを実装し得る。図１３に示すように、コンピュータシステム１３００は様々なサブシステムを含み、サブシステムは、バスサブシステム１３０２を介して多数の他のサブシステムと通信する処理サブシステム１３０４を含む。これらの他のサブシステムは、処理加速ユニット１３０６と、Ｉ／Ｏサブシステム１３０８と、記憶サブシステム１３１８と、通信サブシステム１３２４と、を含み得る。記憶サブシステム１３１８は、記憶媒体１３２２及びシステムメモリ１３１０を含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。
【０１４０】
バスサブシステム１３０２は、コンピュータシステム１３００の様々な構成要素及びサブシステムに意図した通りに相互に通信させる機構を提供する。バスサブシステム１３０２は単一のバスとして概略的に示されているが、バスサブシステムの代替実施形態は複数のバスを利用し得る。バスサブシステム１３０２は、メモリバス又はメモリ制御装置、周辺バス、様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバス等を含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれであってもよい。例えばこのようなアーキテクチャは、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＩＳＡ）バス、Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＭＣＡ）バス、ＥｎｈａｎｃｅｄＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、Ｖｉｄｅｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＶＥＳＡ）ローカルバス、及びＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＰＣＩ）バス等を含んでもよく、これらはＩＥＥＥＰ１３８６．１規格に製造されたＭｅｚｚａｎｉｎｅバスとして実装することができる。
【０１４１】
処理サブシステム１３０４は、コンピュータシステム１３００の動作を制御し、１つ以上のプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備え得る。プロセッサは、シングルコア又はマルチコアプロセッサであり得る。コンピュータシステム１３００の処理リソースは、１つ以上の処理ユニット１３３２、１３３４等に編成することができる。処理ユニットは、１つ以上のプロセッサ、同じ又は異なるプロセッサからの１つ以上のコア、コアとプロセッサの組み合わせ、又は他のコアとプロセッサの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、処理サブシステム１３０４は、グラフィックスプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等の１つ以上の専用コプロセッサを含むことができる。いくつかの実施形態では、処理サブシステム１３０４の処理ユニットの一部又は全部は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のカスタマイズされた回路を使用して実装することができる。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、処理サブシステム１３０４内の処理ユニットは、システムメモリ１３１０又はコンピュータ可読記憶媒体１３２２内に格納された命令を実行することができる。様々な実施形態では、処理ユニットは様々なプログラム又はコード命令を実行することができ、複数の同時実行プログラム又はプロセスを維持することができる。任意の所与の時点で、実行されるプログラムコードの一部又は全部は、システムメモリ１３１０及び／又は１つ以上の記憶装置上に潜在的に含まれるコンピュータ可読記憶媒体１３２２上に常駐することができる。適切なプログラミングによって、処理サブシステム１３０４は、上述の様々な機能を提供することができる。コンピュータシステム１３００が１つ以上の仮想マシンを実行している場合、１つ以上の処理ユニットを各仮想マシンに割り当ててもよい。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、処理加速ユニット１３０６が任意に設けられて、カスタマイズされた処理を行い、又は処理サブシステム１３０４によって行われる処理の一部をオフロードして、コンピュータシステム１３００によって行われる全体的な処理を加速し得る。
【０１４４】
Ｉ／Ｏサブシステム１３０８は、コンピュータシステム１３００に情報を入力する、及び／又はコンピュータシステム１３００から若しくはコンピュータシステム１３００を介して情報を出力する装置及び機構を含み得る。一般に、入力装置という用語の使用は、コンピュータシステム１３００に情報を入力する全ての可能なタイプの装置及び機構を含むことを意図している。ユーザインターフェース入力装置は、例えば、キーボード、マウス又はトラックボール等のポインティング装置、ディスプレイに組み込まれるタッチパッド又はタッチスクリーン、スクロールホイール、クリックホイール、ダイヤル、ボタン、スイッチ、キーパッド、音声コマンド認識システムを有する音声入力装置、マイクロフォン、及び他のタイプの入力装置を含み得る。ユーザインターフェース入力装置はまた、ユーザが入力装置を制御して対話することを可能にするＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｋｉｎｅｃｔ（登録商標）運動センサ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｘｂｏｘ（登録商標）３６０ゲーム制御装置、ジェスチャ及び音声コマンドを使用して入力を受信するインターフェースを提供する装置等、運動検知及び／又はジェスチャ認識装置を含み得る。ユーザインターフェース入力装置はまた、ユーザからの目の活動（例えば、写真撮影時及び／又はメニュー選択時の「まばたき」）を検出し、目のジェスチャを入力装置（例えばＧｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ（登録商標））への入力として変換する、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）点滅検出器等の目のジェスチャ認識装置を含み得る。加えて、ユーザインターフェース入力装置は、ユーザが音声指令を通して音声認識システム（例えばSiri（登録商標）ナビゲータ）と対話することを可能にする音声認識感知装置を含み得る。
【０１４５】
ユーザインターフェース入力装置の他の例には、３次元（３Ｄ）マウス、ジョイスティック又はポインティングスティック、ゲームパッド及びグラフィックタブレット、並びにスピーカ、デジタルカメラ、デジタルカムコーダ、ポータブルメディアプレーヤ、ウェブカム、画像スキャナ、指紋スキャナ、バーコードリーダ３Ｄスキャナ、３Ｄプリンタ、レーザー測距器及び視線追跡装置等の音声／表示装置が含まれるが、これらに限定されない。加えて、ユーザインターフェース入力装置は、例えば、コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴撮像装置、位置放射断層撮影装置及び医療用超音波検査装置等の医療用撮像入力装置を含み得る。ユーザインターフェース入力装置はまた、例えば、ＭＩＤＩキーボード、デジタル楽器等の音声入力装置を含み得る。
【０１４６】
一般に、出力装置という用語の使用は、コンピュータシステム１３００からユーザ又は他のコンピュータに情報を出力する全ての可能なタイプの装置及び機構を含むことを意図している。ユーザインターフェース出力装置は、表示サブシステム、インジケータライト又は音声出力装置等の非視覚的表示を含み得る。表示サブシステムは、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はプラズマディスプレイを使用するフラットパネル装置、投影装置、タッチスクリーン等であってもよい。例えば、ユーザインターフェース出力装置は、モニタ、プリンタ、スピーカ、ヘッドフォン、カーナビシステム、プロッタ、音声出力装置及びモデム等の、テキスト、グラフィックス及び音声／ビデオ情報を視覚的に伝達する様々な表示装置を含み得るが、これらに限定されない。
【０１４７】
記憶サブシステム１３１８は、コンピュータシステム１３００によって使用される情報及びデータを格納するリポジトリ又はデータストアを提供する。記憶サブシステム１３１８は、いくつかの実施形態の機能を提供する基本的なプログラム及びデータ構造を格納する、有形の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を提供する。記憶サブシステム１３１８は、処理サブシステム１３０４によって実行されるときに上述の機能を提供するソフトウェア（例えば、プログラム、コードモジュール、命令）を格納し得る。ソフトウェアは、処理サブシステム１３０４の１つ以上の処理ユニットによって実行され得る。記憶サブシステム１３１８はまた、本開示の教示に従って使用されるデータを格納するリポジトリを提供し得る。
【０１４８】
記憶サブシステム１３１８は、揮発性及び不揮発性記憶装置を含む１つ以上の非一時的記憶装置を含み得る。図１３に示すように、記憶サブシステム１３１８は、システムメモリ１３１０と、コンピュータ可読記憶媒体１３２２とを含む。システムメモリ１３１０は、プログラム実行中の命令及びデータを格納する揮発性メインランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、固定命令が格納された不揮発性リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリと、を含む多数のメモリを含み得る。いくつかの実装形態では、起動時等にコンピュータシステム１３００内の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを包含する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）が、典型的にはＲＯＭに格納され得る。ＲＡＭは、典型的には、処理サブシステム１３０４によって現在動作及び実行されているデータ及び／又はプログラムモジュールを包含する。いくつかの実装形態では、システムメモリ１３１０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等の複数の異なるタイプのメモリを含み得る。
【０１４９】
限定ではなく例として、図１３に描くように、システムメモリ１３１０は実行中のアプリケーションプログラム１３１２をロードしてもよく、このアプリケーションプログラム１３１２は、ウェブブラウザ、中間層アプリケーション、関係データベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）等の様々なアプリケーション、プログラムデータ１３１４及びオペレーティングシステム１３１６を含み得る。例として、オペレーティングシステム１３１６は、様々なバージョンのＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ  Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ（登録商標）及び／又はＬｉｎｕｘオペレーティングシステム、様々な市販のＵＮＩＸ（登録商標）又はＵＮＩＸ類似のオペレーティングシステム（様々なＧＮＵ／Ｌｉｎｕｘオペレーティングシステム、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｃｈｒｏｍｅ（登録商標）ＯＳ等を含むがこれらに限定されない）、及び／又はｉＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）Ｐｈｏｎｅ、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）ＯＳ、ＢｌａｃｋＢｅｒｒｙ（登録商標）ＯＳ、Ｐａｌｍ（登録商標）ＯＳオペレーティングシステム等のモバイルオペレーティングシステムを含み得る。
【０１５０】
コンピュータ可読記憶媒体１３２２は、いくつかの実施形態の機能を提供するプログラム及びデータ構造を格納し得る。コンピュータ可読媒体１３２２は、コンピュータシステム１３００に対するコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール及び他のデータの記憶を提供し得る。処理サブシステム１３０４によって実行されるとき、上述の機能を提供するソフトウェア（プログラム、コードモジュール、命令）は、記憶サブシステム１３１８に格納され得る。例として、コンピュータ可読記憶媒体１３２２は、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（登録商標）ディスク等の光ディスクドライブ、又は他の光媒体等の不揮発性メモリを含み得る。コンピュータ可読記憶媒体１３２２は、Ｚｉｐ（登録商標）ドライブ、フラッシュメモリカード、ユニバーサルシリアルバスフラッシュ（ＵＳＢ）ドライブ、セキュアデジタル（ＳＤ）カード、ＤＶＤディスク、デジタルビデオテープ等を含むが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体１３２２はまた、フラッシュメモリベースのＳＳＤ、エンタープライズフラッシュドライブ、ソリッドステートＲＯＭ等の不揮発性メモリベースのソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、ソリッドステートＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ、スタティックＲＡＭ等の揮発性メモリベースのＳＳＤ、ＤＲＡＭベースのＳＳＤ、磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）ＳＳＤ、及びＤＲＡＭとフラッシュメモリベースのＳＳＤの組み合わせを使用するハイブリッドＳＳＤを含み得る。
【０１５１】
特定の実施形態では、記憶サブシステム１３１８は、コンピュータ可読記憶媒体１３２２に更に接続可能なコンピュータ可読記憶媒体リーダ１３２０も含み得る。リーダ１３２０は、ディスク、フラッシュドライブ等のメモリ装置からデータを受信し、読み取るように構成され得る。
【０１５２】
特定の実施形態では、コンピュータシステム１３００は、処理及びメモリリソースの仮想化を含むがこれに限定されない仮想化技術をサポートし得る。例えば、コンピュータシステム１３００は、１つ以上の仮想マシンを実行するサポートを提供し得る。特定の実施形態では、コンピュータシステム１３００は、仮想マシンの構成及び管理を容易にするハイパーバイザ等のプログラムを実行し得る。各仮想マシンには、メモリ、計算機（例えばプロセッサ、コア）、Ｉ／Ｏ及びネットワークリソースが割り当てられ得る。各仮想マシンは一般に、他の仮想マシンとは独立して実行される。仮想マシンは、典型的にはそれ自体のオペレーティングシステムを実行し、このオペレーティングシステムは、コンピュータシステム１３００で実行される他の仮想マシンによって実行されるオペレーティングシステムと同じであっても異なっていてもよい。したがって、コンピュータシステム１３００によって複数のオペレーティングシステムが同時に実行される可能性がある。
【０１５３】
通信サブシステム１３２４は、他のコンピュータシステム及びネットワークへのインターフェースを提供する。通信サブシステム１３２４は、コンピュータシステム１３００から他のシステムへデータを送受信するインターフェースとして機能する。例えば、通信サブシステム１３２４は、コンピュータシステム１３００がインターネットを介してクライアント装置との間で情報を送受信する、１つ以上のクライアント装置への通信チャネルを確立することを可能にし得る。例えば、通信サブシステムを使用して、クライアント装置から音声入力を受信し、その応答として値をクライアント装置に送信し得る。
【０１５４】
通信サブシステム１３２４は、有線及び／又は無線通信プロトコルの両方をサポートし得る。例えば特定の実施形態では、通信サブシステム１３２４は、無線音声及び／又はデータネットワークにアクセスする無線周波数（ＲＦ）トランシーバコンポーネント（例えば携帯電話技術、３Ｇ、４Ｇ又はＥＤＧＥ（グローバルな進化のためのデータ転送速度の向上）等の高度データネットワーク技術、Ｗｉ-Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．ＸＸ家庭標準若しくは他のモバイル通信技術、又はこれらの任意の組合せ）を使用する）、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機コンポーネント、及び／又は他のコンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、通信サブシステム１３２４は、無線インターフェースに加えて又は無線インターフェースの代わりに、有線ネットワーク接続（例えばイーサネット（登録商標））を提供することができる。
【０１５５】
通信サブシステム１３２４は、様々な形態でデータを送受信することができる。例えばいくつかの実施形態では、他の形態に加えて、通信サブシステム１３２４は、構造化及び／又は非構造化データフィード１３２６、イベントストリーム１３２８、イベントアップデート１３３０等の形態で入力通信を受信することができる。例えば通信サブシステム１３２４は、Ｔｗｉｔｔｅｒ（登録商標）フィード、Ｆａｃｅｂｏｏｋ（登録商標）アップデート、リッチサイトサマリ（ＲＳＳ）フィード等のウェブフィード及び／又は１つ以上の第三者情報源からのリアルタイムアップデート等、ソーシャルメディアネットワーク及び／又は他の通信サービスのユーザからリアルタイムでデータフィード１３２６を受信（又は送信）するように構成され得る。
【０１５６】
特定の実施形態では、通信サブシステム１３２４は、連続的なデータストリームの形態でデータを受信するように構成されてもよく、この連続的なデータストリームは、明示的な終了を伴わない連続的な又は無制限な性質を持つリアルタイムイベント及び／又はイベントアップデート１３３０のイベントストリーム１３２８を含み得る。連続データを生成するアプリケーションの例には、例えば、センサデータアプリケーション、金融ティッカー、ネットワークパフォーマンス測定ツール（例えば、ネットワーク監視及びトラフィック管理アプリケーション）、クリックストリーム分析ツール、自動車交通監視等が含まれ得る。
【０１５７】
通信サブシステム１３２４はまた、コンピュータシステム１３００から他のコンピュータシステム又はネットワークにデータを通信するように構成され得る。データは、構造化及び／又は非構造化データフィード１３２６、イベントストリーム１３２８、イベントアップデート１３３０等の様々な異なる形態で１つ以上のデータベースに通信されてもよく、１つ以上のデータベースは、コンピュータシステム１３００に結合される１つ以上のストリーミングデータソースコンピュータと通信し得る。
【０１５８】
コンピュータシステム１３００は、ハンドヘルド携帯装置（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）携帯電話、ｉＰａｄ（登録商標）コンピューティングタブレット、ＰＤＡ）、ウェアラブル装置（例えば、Ｇｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ（登録商標）ヘッドマウントディスプレイ）、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレーム、キオスク、サーバラック又は任意の他のデータ処理システムを含む、様々なタイプの１つとすることができる。コンピュータ及びネットワークは常に変化しているため、図１３に描かれるコンピュータシステム１３００の説明は、具体例としてのみ意図される。図１３に描かれるシステムよりも多い又は少ない構成要素を有する多くの他の構成が可能である。本明細書で提供される開示及び教示に基づいて、当業者であれば、様々な実施形態を実装する他の手段及び／又は方法を理解するであろう。
【０１５９】
プローブ装置の１つ以上の部分を取り扱い、結合し、係合するロボットシステムは、更にシステム全体の構成要素とすることができる１つ以上のマイクロプロセッサ／処理装置を有する制御システム（又はマイクロプロセッサ制御装置）を含むことができることを理解されたい。制御システムはロボットシステムに対してローカル又はリモートとすることができ、またユーザによって取り扱われるように構成される表示インターフェース及び／又は動作制御を含んで、ロボットアームのプログラムを変更し、プローブ装置を可視化し、プローブ装置が挿入されている生体組織を可視化し、並びにロボット装置及びそのサブ部分の構成を変更することができる。このような処理装置は、バスを介して不揮発性メモリ装置に通信可能に結合することができる。不揮発性メモリ装置は、電源を切ったときに記憶された情報を保持する任意のタイプのメモリ装置を含み得る。メモリ装置の非限定的な例には、電気的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュメモリ又は任意の他の種類の不揮発性メモリが含まれる。いくつかの態様では、メモリ装置の少なくともいくつかは、処理装置が命令を読み取ることができる非一時的媒体又はメモリ装置を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令又は他のプログラムコードを処理装置に提供することができる電子的な、光学的な、磁気的な又は他の記憶装置を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体の非限定的な例には、１つ以上の磁気ディスク、１つ以上のメモリチップ、ＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、ＡＳＩＣ、構成されたプロセッサ、光学記憶装置及び／又はコンピュータプロセッサが命令を読み取ることができる他の任意の媒体が含まれる（ただしこれらに限定されない）。命令は、例えばＣ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｐｅｒｌ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ等を含む任意の適切なコンピュータプログラム言語で書かれたコードからコンパイラ及び／又はインタプリタによって生成される、プロセッサ固有の命令を含み得る。
【０１６０】
上記の説明では、本発明の様々な実施形態及び企図される最良の形態について説明したが、上記の本文がどの程度詳述されているかにかかわらず、本発明は多くの手段で実施することができる。システムの詳細は、その具体的な実装形態においてかなり変化し得るが、それでも本開示によって包含され得る。上述のように、本発明の特定の構成又は態様を説明するときに使用される特有の専門用語は、その専門用語が関連付けられる本発明の任意の具体的な特徴、構成又は態様に限定されるように、本明細書で専門用語が再定義されることを意味するものと解釈されるべきではない。一般に、以下の特許請求の範囲で使用される用語は、上記の詳細な説明セクションがこのような用語を明示的に定義しない限り、本明細書で開示される具体的な例に本発明を限定するものと解釈されるべきではない。したがって、本発明の実際の範囲は、開示された例だけでなく、特許請求の範囲に基づいて本発明を実施又は実装する全ての均等な手段をも包含する。
【０１６１】
本明細書で提供される本発明の教示は、必ずしも上述のシステムではなく、他のシステムに適用することができる。上述の様々な例の要素及び作用を組み合わせて、本発明の更なる実装形態を提供することができる。本発明のいくつかの代替実装形態は、上述の実装形態に対する付加要素を含むだけでなく、より少ない要素を含み得る。更に、本明細書で言及される任意の具体的な数値は単なる例であり、代替実装形態は異なる値又は範囲を採用してもよく、このような範囲の境界内及び境界における値の様々な増分及び勾配に対応することができる。
【０１６２】
前述の説明全体を通して、構成、利点又は同様の言語への言及は、本技術で実現され得る構成及び利点の全てが、本発明の任意の単一の実施形態であるべきであること、又は本発明の任意の単一の実施形態であることを意味するものではない。むしろ、構成及び利点に言及する言葉は、実施形態に関連して説明される特定の構成、利点又は特徴が、本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味すると理解される。それ故に、本明細書全体を通しての構成及び利点並びに類似の言語の議論は、必ずしもそうではないが、同じ実施形態を指すことがある。なお、本技術の記載された構成、利点及び特徴は、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされ得る。当業者であれば、本技術が特有の実施形態の具体的な構成又は利点のうちの１つ以上がなくても実施できることを認識するであろう。他の例では、本技術の全ての実施形態には存在しないかもしれない特定の実施形態において、追加の構成及び利点が認識され得る。
【図１Ａ】
2022500215.tif 000003
【図１Ｂ】
2022500215.tif 000004
【図２】
2022500215.tif 000005
【図３】
2022500215.tif 000006
【図４】
2022500215.tif 000007
【図５】
2022500215.tif 000008
【図６Ａ】
2022500215.tif 000009
【図６Ｂ】
2022500215.tif 000010
【図７】
2022500215.tif 000011
【図８Ａ】
2022500215.tif 000012
【図８Ｂ】
2022500215.tif 000013
【図８Ｃ】
2022500215.tif 000014
【図８Ｄ】
2022500215.tif 000015
【図９Ａ】
2022500215.tif 000016
【図９Ｂ】
2022500215.tif 000017
【図９Ｃ】
2022500215.tif 000018
【図９Ｄ】
2022500215.tif 000019
【図９Ｅ】
2022500215.tif 000020
【図９Ｆ】
2022500215.tif 000021
【図９Ｇ】
2022500215.tif 000022
【図９Ｈ】
2022500215.tif 000023
【図９Ｉ】
2022500215.tif 000024
【図９Ｊ】
2022500215.tif 000025
【図９Ｋ】
2022500215.tif 000026
【図１０Ａ】
2022500215.tif 000027
【図１０Ｂ】
2022500215.tif 000028
【図１０Ｃ】
2022500215.tif 000029
【図１１】
2022500215.tif 000030
【図１２】
2022500215.tif 000031
【図１３】
2022500215.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月25日(2020.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ装置を生体組織にロボット的に埋め込むシステムであって、前記システムは、
生体適合性プローブと、
前記プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップと、
カートリッジと、
前記プローブと可逆的に係合するように構成される針と、
前記針を保持するように構成されるロボットアームと、
カメラと、
前記カメラを使用して前記ロボットアーム及び前記針を制御するように構成されるマイクロプロセッサ制御装置と、を備え、
前記カートリッジは、前記プローブが前記カートリッジに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、前記ＩＣチップを前記カートリッジに取り外し可能に結合する留め具と、埋め込みに対して前記針と係合する位置に前記プローブを搭載するように構成される突出縁部と、を備え、
前記マイクロプロセッサ制御装置は、
前記針を使用して前記仮取り付け面から前記プローブを取り外し、
前記針と前記プローブで前記生体組織を穿刺し、
前記プローブを前記生体組織内に残したまま前記針を引き抜き、
前記カートリッジから前記ＩＣチップを切り離して前記生体組織に前記ＩＣチップを残し、前記ＩＣチップが前記プローブに繋がれたままにする、
ために前記カメラを使用する、システム。
【請求項２】
前記カートリッジが複数のプローブ及びＩＣチップを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記仮取り付け面がパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、
前記カートリッジが前記仮取り付け面の下に接着剤層を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記プローブが、
生体組織に挿入されるように構成される電極と、
前記針と係合し、前記カートリッジに搭載される受容機構と、を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ロボットアームが第１のロボットアームであり、
前記カートリッジと結合するように構成される第２のロボットアームを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
プローブ装置を生体組織に埋め込む方法であって、前記方法は、
（ｉ）カートリッジを提供するステップであって、前記カートリッジは、生体適合性プローブに取り外し可能に結合される仮取り付け面と、埋め込みに対して針と係合する位置に前記プローブを搭載するように構成される、前記カートリッジ上の突出縁部と、前記カートリッジを前記プローブに繋がれる集積回路（ＩＣ）チップに取り外し可能に結合させる留め具と、を備える、提供ステップと、
（ｉｉ）前記プローブと前記針を可逆的に係合させるステップと、
（ｉｉｉ）前記針を使用して前記仮取り付け面から前記プローブを取り外すステップと、
（ｉｖ）前記針と前記プローブで前記生体組織を穿刺するステップと、
（ｖ）前記プローブを前記生体組織内に残したまま前記針を引き抜くステップと、
（ｖｉ）前記カートリッジから前記ＩＣチップを切り離して前記生体組織に前記ＩＣチップを残し、前記ＩＣチップが前記プローブに繋がれたままにするステップと、を含む、方法。
【請求項９】
前記カートリッジが複数のプローブ及びＩＣチップを有し、
前記方法が、前記複数のプローブの各プローブについてステップ（ｉｉ）−（ｖ）を繰り返すステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プローブと前記針を可逆的に係合させるステップが、前記針を約５度から約１８０度まで回転させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記プローブを、約１ミリメートルから約３ミリメートルの深さで前記生体組織内に残す、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
カートリッジと、
第１の留め具を介して前記カートリッジに取り外し可能に結合される集積回路（ＩＣ）チップと、
前記ＩＣチップに繋がれて前記カートリッジの仮取り付け面に取り外し可能に結合される生体適合性プローブと、を備え、
前記カートリッジが、前記第１の留め具と、前記カートリッジをロボットアームに取り外し可能に結合するように構成される第２の留め具と、前記仮取り付け面と、埋め込みに対して針と係合する位置に前記生体適合性プローブを搭載するように構成される、前記カートリッジ上の突出縁部と、を備え、
前記プローブが、生体組織に挿入されるように構成される電極を含む、カートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１３】
前記生体組織の外側に露出するように配置されるとともにデータ、電気又は他の信号を中継するように構成される通信ポートを更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１４】
データ、電気又は他の信号を中継するように構成されるアンテナを更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１５】
前記第１の留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１６】
前記第２の留め具が、磁性アタッチメント又は機械的アタッチメントのうちの１つ以上を備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１７】
複数のプローブ及びＩＣチップを更に備え、
前記カートリッジ上の前記突出縁部は、埋め込みに対して前記針と係合する位置に前記複数のプローブを搭載するように構成される、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１８】
４つの集積回路チップと、
格納パッケージ構造体と、を更に備え、
前記格納パッケージ構造体は、４つのチップコンパートメントを備え、
各チップコンパートメントがそれぞれのＩＣチップを保持する、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項１９】
前記仮取り付け面がパリレン又はシリコンのうちの１つ以上で形成され、
前記カートリッジが前記仮取り付け面の下に接着剤層を更に備える、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【請求項２０】
前記プローブが、約２マイクロメートル（μｍ）〜約５０μｍの範囲の厚さを有する、請求項１２に記載のカートリッジ−プローブ装置組立体。
【国際調査報告】
2022500215.tif 000033