(57)【要約】  送達システムは、送達器具と該送達器具に取り外し可能に取り付けられた送達装置とを備える。複数のアクチュエータは、送達装置の開口を目標部位に対して位置決めするように操作可能である。材料供給システムは、材料を送達装置に供給する。ナビゲーションシステムは、目標部位が処置中に移動した時及び開口が処置中に移動した時に目標部位及び開口を追跡する。制御装置は、種々の方法を用いて目標部位における材料の所望の送達を達成するために、開口の移動及び／又は材料の流量を制御する。
2018527043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を目標部位に送達するための送達システムであって、
開口を有し、前記材料を前記開口を通して前記目標部位に送達するように構成された送達装置と、
前記送達装置及び前記目標部位を追跡し、位置信号を生成するように構成されたナビゲーションシステムと、
前記送達装置及び前記ナビゲーションシステムと通信する制御装置であって、前記目標部位と関連付けられた仮想境界を画定し，前記ナビゲーションシステムからの前記位置信号に基づき、前記仮想境界に対する前記開口の移動を制御するように構成されている、制御装置と、
を備えている、送達システム。
【請求項２】
前記ナビゲーションシステムは、前記開口を追跡し、前記開口の位置に対応する位置信号を生成することによって、前記送達装置を追跡するようにさらに構成されている、請求項１に記載の送達システム。
【請求項３】
前記送達装置に動作可能に連結された少なくとも１つのアクチュエータをさらに備え、前記制御装置は、前記開口を移動させるように前記少なくとも１つのアクチュエータを制御することによって、前記開口の移動を制御するように構成されている、請求項１に記載の送達システム。
【請求項４】
前記開口は、前記少なくとも１つのアクチュエータによって、少なくとも２自由度で移動可能になっている、請求項３に記載の送達システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記送達装置が前記材料を前記目標部位に送達している間に前記開口の移動を制御するように構成されている、請求項１に記載の送達システム。
【請求項６】
前記材料を前記送達装置に供給するための材料供給装置をさらに備え、前記制御装置は、前記ナビゲーションシステムからの前記位置信号に基づき、前記材料が前記送達装置によって前記目標部位に送達される比率を制御するために、前記材料供給装置と通信している、請求項１に記載の送達システム。
【請求項７】
前記材料供給装置によって前記送達装置に供給される前記材料を保存するために、前記材料供給装置に連結されたリザーバをさらに備えている、請求項６に記載の送達装置。
【請求項８】
前記送達装置は、複数のリンク及び前記複数のリンクに連結された１つ又は複数のジョイントモータを備えるロボットマニピュレータに連結されており、前記制御装置は、前記開口を前記リンクの１つ又は複数を介して移動させるように前記１つ又は複数のジョイントモータを制御することによって、前記開口の移動を制御するように構成されている、請求項１に記載の送達システム。
【請求項９】
前記ロボットマニピュレータは、前記開口の移動を自律的に制御するように構成されている、請求項８に記載の送達システム。
【請求項１０】
前記ロボットマニピュレータは、さらに手動モードで操作可能になっており、前記制御装置は、オペレータによって前記送達装置及び前記ロボットマニピュレータの少なくとも１つに手動によって加えられた力の検出に応じて、前記開口の移動を前記ロボットマニピュレータを介して制御するように構成されている、請求項８に記載の送達システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記ロボットマニピュレータを介してオペレータへの触覚フィードバックを生成するようにさらに構成されている、請求項８に記載の送達システム。
【請求項１２】
前記送達装置に連結された把持部分をさらに備え、前記把持部分は、前記仮想境界に対する前記送達装置の移動を生じさせるために、オペレータによって把持可能になっている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の送達システム。
【請求項１３】
手持ち式器具をさらに備え、前記送達装置は、前記手持ち式器具に連結されている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の送達システム。
【請求項１４】
前記ナビゲーションシステムは、カメラユニットを備えている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の送達システム。
【請求項１５】
前記送達装置に取付け可能な第１のトラッカー及び前記目標部位に取付け可能な第２のトラッカーをさらに備え、前記ナビゲーションシステムは、前記送達装置及び前記目標部位の位置を追跡するために、前記第１及び第２のトラッカーを追跡するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の送達システム。
【請求項１６】
材料を仮想境界によって画定された目標部位に送達するための送達システムであって、
前記材料を前記目標部位に送達するための開口を有する送達装置と、
前記開口に対して固定された把持部分であって、前記開口を前記目標部位に対して移動させるためにオペレータによって把持されるようになっている、把持部分と、
前記開口及び前記目標部位を追跡し、位置信号を生成するように構成されたナビゲーションシステムと、
前記ナビゲーションシステムと電気的に通信する制御装置と、
前記材料を前記送達装置に供給するための材料供給装置であって、前記材料供給装置は、前記ナビゲーションシステムからの前記位置信号に基づき、前記材料が前記送達装置によって前記目標部位に送達される比率を制御するために、前記制御装置と電気的に通信している、材料供給装置と、
を備えている、送達システム。
【請求項１７】
材料を送達装置の開口を通して仮想境界によって画定された目標部位に送達するための方法であって、
前記材料を前記開口を通して前記目標部位に送達するステップと、
前記送達装置及び前記目標部位を追跡し、位置信号を生成するステップと、
前記材料を前記目標部位に送達している間に、前記位置信号に基づき前記仮想境界に対する前記開口の移動を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記位置信号に基づき、前記材料が前記目標部位に送達される比率を制御するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記開口の移動を制御する前記ステップは、前記位置信号に基づき前記送達装置を移動させることをさらに含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記開口の移動を制御する前記ステップは、触覚フィードバックを生成することをさらに含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記開口の移動を制御する前記ステップは、少なくとも１つのアクチュエータを前記開口を移動させるように制御するようにさらに定められている、請求項１７〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
前記開口の移動を制御する前記ステップは、前記送達装置を少なくとも２自由度で移動させることをさらに含んでいる、請求項１７〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記開口の移動を制御する前記ステップは、前記送達装置を前記仮想境界に対して自律的に移動させるようにさらに定められている、請求項１７〜２０のいずれ１つに記載の方法。
【請求項２４】
前記送達装置及び前記目標部位を追跡する前記ステップは、前記送達装置に取付け可能な第１のトラッカー及び前記目標部位に取付け可能な第２のトラッカーを追跡するように、さらに定められている、請求項１７〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
材料を送達装置の開口を通して仮想境界によって画定された目標部位に送達するための方法であって、
前記材料を前記開口を通して前記目標部位に送達するステップと、
前記送達装置及び前記目標部位を追跡し、位置信号を生成するステップと、
前記材料を前記目標部位に送達している間に、前記位置信号に基づき前記材料の流量を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２６】
前記目標部位に送達された材料の体積を計算するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記目標部位に送達された前記材料の体積が所定の体積と等しい時、前記目標部位への材料の流れを停止することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１５年６月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／１８３，３７４号の利得を主張するものであり、その開示内容は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、一般的に、材料を目標部位に送達するための送達システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
材料を目標部位に送達するための送達システム及び方法は、当技術分野において知られている。１つのこのような送達システムとして、目標部位に送達される材料が通る複数のノズルを有するプリントヘッドが挙げられる。ロボットアームが、プリントヘッドを目標部位に対して位置決めする。プリントヘッドは、該プリントヘッドが適所にあるに材料をノズルを通して目標部位に送達する。
【０００４】
他の送達システムは、生物学的材料を目標部位に投与するように構成された送達装置を備えている。位置決めシステムが、目標部位及び送達装置を互いに位置決めする。リボンが、目標部位に送達される生物学的材料を含んでいる。送達装置は、レーザーを放出し、生物学的材料をリボンから目標部位に送達する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、医療処置中に、材料を目標部位に対して所望のパターン、所望の流量等を維持しながら送達することを目的とし、患者の移動を調整するために、患者の目標部位の位置を追跡すると共に、送達装置の位置を追跡し、目標部位に対する送達装置の位置を維持することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
材料を目標部位に送達するためのシステムの一実施形態が提供される。この送達システムは、開口を有する送達装置を備え、該送達装置は、材料を開口を通して目標部位に送達するように構成されている。ナビゲーションシステムが、送達装置及び目標部位を追跡し、位置信号を生成するように構成されている。制御装置が、送達装置及びナビゲーションシステムと通信している。制御装置は、目標部位に関連付けられた仮想境界を画定するように、かつナビゲーションシステムからの位置信号に基づき仮想境界に対する開口の移動を制御するように、構成されている。
【０００７】
材料を仮想境界によって画定された目標部位に送達するための送達システムの一実施形態が提供される。この送達システムは、材料を目標部位に送達するための開口を有する送達装置を備えている。把持部分が、開口に対して固定されている。把持部分は、開口を目標部位に対して移動させるためにオペレータによって把持されるようになっている。ナビゲーションシステムが、送達装置及び目標部位を追跡し、位置信号を生成するように構成されている。制御装置が、ナビゲーションシステムと電気的に通信している。材料供給装置が、材料を送達装置に供給するようになっている。材料供給装置は、ナビゲーションシステムからの位置信号に基づき、材料が送達装置によって目標部位に送達される比率を制御するために、制御装置と電気的に通信している。
【０００８】
材料を送達装置の開口を通して仮想境界によって画定された目標部位に送達するための方法の一実施形態が提供される。この方法は、材料を開口を通して目標部位に送達するステップを含んでいる。送達装置及び目標部位を追跡し、位置信号を生成するようになっている。材料を目標部位に送達している間に、位置信号に基づき仮想境界に対する開口の移動を制御されるようになっている。
【０００９】
材料を送達装置の開口を通して仮想境界によって画定された目標部位に送達するための方法の他の実施形態が提供される。この方法は、材料を開口を通して目標部位に送達するステップを含んでいる。送達装置及び目標部位を追跡し、位置信号を生成するようになっている。材料を目標部位に送達している間に、位置信号に基づき材料の流量を制御するようになっている。
【００１０】
これらの実施形態の１つの利点は、材料を目標部位に送達している間に、送達装置及び仮想境界の両方を追跡し、ナビゲーションシステムからの位置信号に基づき、目標部位に対する開口の移動及び／又は材料の流量を制御する能力にある。同様に、送達される材料が追跡されてもよい。さらに、仮想境界は、送達装置、すなわち、その開口及び／又は材料を仮想境界内に拘束することによって、目標部位への材料の正確な送達をもたらすことになる。本明細書に記載される送達システム及び方法は、本明細書に具体的に列挙されない他の実施形態をもたらすこともできる。
【００１１】
本発明の利点は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を参照することによって本発明がよく理解されたなら、容易に分かるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】材料を目標部位に送達するための送達システムの斜視図である。
【図２】図１の送達システムの概略図である。
【図３】図３Ａは、患者の目標部位及び図１の仮想境界内において用いられる切断装置の説明図である。図３Ｂは、仮想境界によって画定された目標部位及び図１の送達装置の説明図である。
【図４】図４Ａは、本発明の一実施形態による仮想境界によって画定された目標部位の説明図である。図４Ｂは、本発明の他の実施形態による仮想境界によって画定された目標部位の説明図である。図４Ｃは、本発明のさらに他の実施形態による仮想境界によって画定された目標部位の説明図である。
【図５】材料を仮想境界によって画定された目標部位に送達するための代替的送達システムの斜視図である。
【図６】材料を仮想境界によって画定された目標部位に送達するための第２の代替的送達システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照すると、図１において送達システムが総称的に１０で示されている。なお、いくつかの図を通して、同様の番号は、同様の部品又は対応する部品を示している。
【００１４】
図１および図２を参照すると、一実施形態による送達システム１０は、送達器具１００、送達装置１０２、複数のアクチュエータ１２０，１２２，１２４、例えば、モータ、ナビゲーション（ローカライゼーション）システム１０４、制御装置１０６、及び材料供給システム１７０を備えている。ナビゲーションシステム１０４は、送達装置１０２の遠位端チップ１０８を仮想境界１１０に対して所望の関係に維持するために、送達装置１０２を追跡するようになっている（本明細書において、「遠位側」という用語は、送達装置１０２を支持するオペレータから離れて、仮想境界１１０に向う方を意味している）。患者の目標部位１１２は、仮想境界１１０によって画定されている。図１の送達器具１００は、オペレータに把持される手持ち式装置である。送達器具１００は、ナビゲーションシステム１０４、制御装置１０６、及び材料供給システム１７０のいずれかと無線通信しているとよい。代替的に、送達器具１００は、それらのいずれかと有線通信していてもよい。
【００１５】
図示される実施形態では、仮想境界１１０は、材料が送達されるべき個所を画定するようになっている。その個所は、材料によって少なくとも部分的又は完全に充填される３−Ｄ空間であってもよいし、又は材料が送達されるべき経路であってもよい。仮想境界１１０は、どのような形状又は寸法によって画定されていてもよく、その例として、２−Ｄ又は３−Ｄ形状、線、軌道、表面、直線経路、非直線経路、容積、平面、穿孔、輪郭、等が挙げられる。いくつかの実施形態では、仮想境界１１０は、遠位端チップ１０８が横断してはならない２−Ｄ又は３−Ｄ境界を画定することができる。他の実施形態では、仮想境界１１０は、遠位端チップ１０８が移動する時に通る線、経路、軌道、又は進路を画定してもよい。これらの場合、仮想境界１１０は、目標経路、目標軌道、又は目標進路と呼ばれることもある。
【００１６】
仮想境界１１０は、目標部位のＣＴスキャン、ＭＲＩ、又は他の画像に関して画定されるとよい。従って、仮想境界１１０は、関連する画像の座標系に関して画定されるとよい。仮想境界１１０を画定する座標は、必要に応じて、従来の追跡及び変換方法を用いて、後で他の座標系に変換されてもよい。一実施形態では、仮想境界１１０は、制御装置１０６によって生成され、及び／又は実装されるようになっている。ＣＴスキャン、ＭＲＩ、又は他のモダリティが、患者の生体構造及び目標部位の３−Ｄモデルに仮想境界１１０をもたらすことができる。仮想境界１１０は、３−Ｄモデル内の表面として画定されてもよいし、ボクセルを用いて３−Ｄモデル内の容積として画定されてもよい。仮想境界１１０は、他の方法を用いて画定されてもよい。
【００１７】
送達される材料は、流動可能な状態で送達される材料、例えば、粘性材料、流動可能な媒体によって運ばれる剛性粒子、等を含む送達可能などのような材料であってもよい。このような材料の例として、生物学的薬剤、薬物、及び硬化状態になる流動可能な材料、例えば、軟組織セメント及びゲル、骨セメント、バイオゲル、他の治療材料、等が挙げられる。
【００１８】
一実施形態では、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８を目標部位１１２に対して移動させるために複数のアクチュエータ１２０，１２２．１２４を制御するようになっている。この制御は、材料を望ましく送達するために、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０に対して所望の位置に位置付けることになる。以下、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０に対して種々の位置に位置付けるための種々の制御方法について、さらに説明する。
【００１９】
図１を参照すると、送達装置１０２は、近位端から遠位端チップ１０８に延在する送達導管１３２を備えている。送達導管１３２は、遠位端チップ１０８に開口１０９を画定しており、該開口１０９を通って、材料が送達導管１３２を出て、目標部位１１２に達するようになっている。簡単にするために、材料は、遠位端チップ１０８を出るとみなされることもあり、開口１０９を出るとみなされることもあり、及び／又は概略的に送達装置１０２を出るとみなされることもある。さらに、開口１０９が遠位端チップ１０８に設けられているので、これらの用語は、場合によっては、置換え可能である。送達導管１３２の近位端は、送達器具１００に取外し可能に取り付けられるようになっている。送達導管１３２の近位端は、バイオネット接続、ネジ連結、又は他の接続を用いて送達器具１００に取外し可能に取り付けられるとよい。送達導管１３２は、送達チューブ、ノズル、等であるとよい。ポートが送達導管１０２内に内蔵されているとよく、該ポートを通して、材料が材料供給システム１７０から送達装置１０２に送達されるとよい。
【００２０】
この実施形態では、送達器具１００は、把持部分１６０を有している。送達器具１００は、１つ又は複数のアクチュエータ１２０，１２２，１２４も備えている。アクチュエータ１２０，１２２，１２４は、送達装置１０２が送達器具１００に取り付けられた時、送達装置１０２に動作可能に連結される。アクチュエータ１２０，１２２，１２４は、少なくとも１つ以上の自由度、例えば、把持部分１６０に対するピッチ、ヨー、及び／又は軸に沿った変位に従って、遠位端チップ１０８を移動させることができる。
【００２１】
各アクチュエータ１２０，１２２，１２４は、個別のアクチュエータ制御器１４０によって制御されるようになっている。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１２０，１２２，１２４は、単一のアクチュエータ制御器１４０によって制御されるようになっていてもよい。一例では、アクチュエータ制御器１４０は、アクチュエータ１２０，１２２，１２４に個別に有線通信している。いくつかの実施形態では、アクチュエータ制御器１４０は、比例・積分・微分制御器（ＰＩＤ制御器）とすることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ制御器１４０は、送達装置１０２と一体であってもよいし、又は送達装置１０２の一部であってもよい。別の電源Ｐが、アクチュエータ１２０，１２２，１２４及びアクチュエータ制御器１４０に連通していてもよい。
【００２２】
送達装置１００は、２０１２年８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延在する切断アクセサリ、及びハウジングに対する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える外科器具」と題して出願された米国特許出願第１３／６００，８８８号に示される送達器具と同様であってもよい。なお、この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。
【００２３】
一実施形態によれば、ナビゲーションシステム１０４は、第１のトラッカー１５０、第２のトラッカー１５２、複数の光学センサ１５５を有するカメラユニット１５４、ナビゲーションコンピュータ１５６、及びディスプレイ１５８を備えている。第１のトラッカー１５０は、目標部位１１２に対して既知の定位置に配置されるように、患者に取り付けられる。第２のトラッカー１５２は、遠位端チップ１０８に対する既知の位置に配置されるように、送達器具１００に取り付けられる。例えば、第２のトラッカー１５２は、把持部分１６０に対して固定される。ナビゲーションコンピュータ１５６は、ディスプレイ１５８と電気的に通信している。ナビゲーションシステム１０４は、２０１４年１月１６日に「見通しエラーを示し、かつ低減させるためのナビゲーションシステム及び方法」と題して出願された米国特許出願第１４／１５６，８５６号に記載されているナビゲーションシステムと同様であってもよい。なお、この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。
【００２４】
カメラユニット１５４は、第１のトラッカー１５０上の（図示されない）マーカー及び第２のトラッカー１５２上の（図示されない）マーカーからの信号を検知し、これらのマーカーに対応する位置信号をナビゲーションコンピュータ１５６に送信する。マーカーは、ナビゲーション業界において知られている赤外発光ダイオードのような能動的マーカーであってもよいし、又は反射ボールのような受動的マーカーであってもよい。
【００２５】
ナビゲーションコンピュータ１５６は、従来の三角測量法及び位置調整法を用いてカメラユニット１５４からの位置信号を解釈し、これによって、第１のトラッカー１５０に対する仮想境界１１０の定位置に基づき、カメラ座標系における仮想境界１１０の位置及び方位を決定する。
【００２６】
また、ナビゲーションコンピュータ１５６は、カメラユニット１５４からの位置信号を解釈し、これによって、カメラ座標系における遠位端チップ１０８の開口１０９の既知の「定位置（home position）」の位置及び方位を決定する。一実施形態では、トラッカー１５２に対する遠位端チップ１０８の既知の「定位置」は、製造中に測定され、ナビゲーションコンピュータ１５６及び／又は制御装置１０６によって用いられるように、メモリ内に保存されている。（図示されない）エンコーダ又は他の位置センサが、アクチュエータ１２０，１２２，１2４の各々に関連付けられている。エンコーダは、アクチュエータ制御器１４０及び制御装置１０６と通信している。エンコーダは、アクチュエータ移動と開口１０９の移動との間の所定の関係に基づき、この既知の「定位置」からの開口１０９のずれを測定する。その結果として、トラッカー１５２に対する開口１０９の位置及び方位が、連続的に更新可能になる。従って、エンコーダは、ナビゲーションシステム１０４の副次的構成要素と見なされることもある。何故なら、開口１０９に対する位置信号を決定するために、エンコーダ情報がナビゲーションシステム１０４によって利用されるからである。
【００２７】
ナビゲーションコンピュータ１５６は、送達装置１０２の１つ又は複数の画像（例えば、送達装置１０２の遠位端チップ１０８及び開口１０９の画像）、切断アクセサリ１３０の１つ又は複数の画像、及び仮想境界１１０を含む目標部位１１２の１つ又は複数の画像を生成する。これらの画像は、ディスプレイ１５８に表示することができ、これによって、遠位端チップ１０８を含む送達装置１０２の位置及び方位と仮想境界１１０の位置及び方位が、医療処置中に実質的に実時間で観察可能になる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ナビゲーションコンピュータ１５６は、位置信号を制御装置１０６に送信する。位置信号は、仮想境界１１０の位置及び方位に対応するデータ並びに遠位端チップ１０８の位置及び方位に対応するデータを伝達する。制御装置１０６は、アクチュエータ１２０，１２２，１２４を制御し、遠位端チップ１０８が位置信号に基づき仮想境界１１０に対して所望の位置及び／又は方位に確実に配置されるように、遠位端チップ１０８を移動させる。
【００２９】
ナビゲーションシステム１０４の一実施形態が図示されているが、ナビゲーションシステム１０４は、送達装置１０２、遠位端チップ１０８、及び目標部位１１２の位置を追跡するためのどのような他の適切な形態を有していてもよい。
【００３０】
一実施形態では、ナビゲーションシステム１０４は、超音波に基づいている。例えば、ナビゲーションシステム１０４は、ナビゲーションコンピュータ１５６に連結された超音波撮像装置を備えているとよい。超音波撮像装置は、前述の対象物、例えば、送達装置１０２、遠位端チップ１０８、及び目標部位１１２のいずれかを撮像し、超音波画像に基づき、制御装置１０６に対する位置信号を生成する。超音波画像は、２−Ｄであってもよいし，３−Ｄであってもよいし、又はそれらの組合せであってもよい。ナビゲーションコンピュータ１５６は、これらの画像を実時間で処理し、対象物の座標位置決めを決定するとよい。この実施形態では、トラッカー１５０，１５２は、省略されてもよい。何故なら、超音波撮像装置は、超音波画像のみに基づいて位置を決定するからである。さらに、超音波画像装置は、どのような適切な形態を有していてもよいし、図１に示されるようなカメラユニット１５４と異なっていてもよい。
【００３１】
他の実施形態では、ナビゲーションシステム１０４は、無線周波数（ＲＦ）に基づいている。例えば、ナビゲーションシステム１０４は、ナビゲーションコンピュータ１５６と通信するＲＦ送受信機を備えていてもよい。送達装置１０２、遠位端チップ１０８、及び目標部位１１２のいずれかは、そこに取り付けられたＲＦ発振機又はトランスポンダを備えていてもよい。ＲＦ発振機又はトランスポンダは、受動的に励起されてもよいし、能動的に励起されてもよい。ＲＦ送受信機は、ＲＦ発振機から受信したＲＦ信号に基づき、ＲＦ追跡信号を送信し、制御装置１０６への位置信号を生成する。ナビゲーションコンピュータ１５６及び／又は制御装置１０６は、受信したＲＦ信号を相対位置に関連付けるために解析する。ＲＦ信号は、どのような適切な周波数であってもよい。この実施形態では、図１に示されるようなカメラユニット１５４が設けられる必要がない。ＲＦ送受信機は、ＲＦ信号を用いて対象物を効果的に追跡するためにどのような適切な位置に配置されてもよい。さらに、ＲＦ発振機又はトランポンダは、図１に示されるようなトラッカー１５０，１５２と全く異なるどのような適切な構造形態を有していてもよい。
【００３２】
さらに他の実施形態では、ナビゲーションシステム１０４は、電磁気に基づいている。例えば、ナビゲーションシステム１０４は、ナビゲーションコンピュータ１５６に連結されたＥＭ送受信機を備えていてもよい。装置１０２、遠位端チップ１０８、及び目標部位１１２のいずれかは、そこに取り付けられたＥＭ要素、例えば、任意の適切な磁気トラッカー、電磁トラッカー、誘導トラッカー、等を備えていてもよい。トラッカーは、受動的に励起されてもよいし、能動的に励起されてもよい。ＥＭ送受信機は、ＥＭ場を生成し、トラッカーから受信したＥＭ信号に基づき、制御装置１０６への位置信号を生成する。ナビゲーションコンピュータ１５６及び／又は制御装置１０６は、受信したＥＭ信号を相対位置に関連付けるために解析するとよい。この場合も、このようなナビゲーションシステム１０４の実施形態は、図面を通して示されているナビゲーションシステム１０４の形態と異なる構造形態を有していてもよい。
【００３３】
当業者であれば、ナビゲーションシステム１０４が本明細書に具体的に列挙されていない任意の他の適切な構成要素又は構造を有していてもよいことを理解するだろう。さらに、図面を通して示されるカメラに基づくナビゲーションシステ１０４に関して前述した技術、方法、及び／又は構成要素のいずれも、本明細書に記載されるナビゲーションシステム１０４の他の実施形態のいずれかに対して実施又は提供されてもよい。
【００３４】
図１を再び参照すると、医療処置中、材料を目標部位１１２に送達するために把持部分１６０がオペレータによって支持されている。オペレータは、仮想境界１１０に対して送達器具１００の移動を生じさせることができる。一実施形態では、オペレータは、把持部分１６０を移動させることによって、仮想境界１１０に対する送達器具１００の移動を生じさせる。
【００３５】
オペレータは、ヒトオペレータであってもよいし、又はロボットオペレータであってもよい。ヒトオペレータは、把持部分１６０を手動によって支持し、送達器具１００を手動によって移動させることができる。ロボットオペレータは、以下に説明するように、ロボットエンドエフェクタ又はロボットマニピュレータによって、送達器具１００を支持することができる。ロボットオペレータは、制御装置１０６に送信されるナビゲーションコンピュータ１５６からの位置信号に応じて、仮想境界１１０に対して送達器具１００の移動を生じさせることができる。いくつかの実施形態では、把持部分１６０は、器具１００がロボットオペレータによって支持されている間に、ヒトオペレータによって手動操作されてもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、医療処置中、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が仮想境界１１０に接近し、仮想境界１１０と交わり、又は仮想境界１１０を超える時に遠位端チップ１０８を再位置決めすることが妥当であると判断することがある。制御装置１０６は、これに応じて、２０１２年８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延在する切断アクセサリ、及びハウジングに対する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える外科器具」と題して出願された米国特許出願第１３／６００，８８８号に記載されている方法によって遠位端チップ１０８を移動させるように、アクチュエータ１２０，１２２，１２４の１つ又は複数を制御する。この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。例えば、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が材料を送達している時に仮想境界１１０を横切っていると判断することがある。これに応じて、制御装置１０６は、アクチュエータ１２０，１２２，１２４の１つ又は複数が遠位端チップ１０８を仮想境界１１０から離れる方に移動させる信号を、アクチュエータ制御器１４０の少なくとも１つに送信する。
【００３７】
図１をさらに参照すると、材料供給システム１７０は、リザーバ１７２及びリザーバ１７２に連通する材料供給装置１７４を備えている。リザーバ１７２は、送達装置１０２によって目標部位１１２に送達される材料を含んでいる。材料供給装置１７４は、材料をリザーバ１７２から送達装置１０２に運ぶためのポンプ又は他の機構であるとよい。材料供給システム１７０は、リザーバ１７２を材料供給装置１７４に接続すると共に材料供給装置１７４を送達装置１０２のポートに接続する供給ラインを備えている。材料供給装置１７４は、制御装置１０６に電気的に通信している。
【００３８】
材料供給装置１７４は、材料を目標部位１１２への送達のために遠位端チップ１０８に送るようになっている。いくつかの実施形態では、制御装置１０６は、材料供給装置１７４が材料を目標部位１１２に送る流量を制御する。制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が仮想境界１１０に接近し、仮想境界１１０と交わり、又は仮想境界１１０を超える時の流速を制御することができる。例えば、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が材料を送達している時に仮装境界１１０を横切っていると判断することがある。これに応じて、制御装置１０６は、流量を減らすか又は止める信号を材料供給装置１７４に送信する。図示されないが、材料の流れを制御するために、可変オリフィス弁又は他の形式の弁が遠位端チップ１０８に隣接して配置されてもよい。
【００３９】
図１および図３Ａを参照すると、一実施形態では、最初、切断アクセサリ１３０が送達器具１００に取外し可能に取り付けられ、これによって、材料を目標部位１１２に送達する前に、組織を除去し、目標部位１１２を画定することができる。切断アクセサリ１３０は、どのような適切な形態、例えば、切断バー、超音波チップ、鋸、又は組織を除去するのに適切な他のアクセサリ又はエネルギーアプリケータを有する遠位端チップ１１１を備えていてもよい。切断アクセサリ１３０の遠位端チップ１１１は、組織を除去するために、送達装置１０２の遠位端チップ１０８と同様に制御される。切断アクセサリ１３０及び切断アクセサリ１３０を制御かつ移動させる方法の例が、２０１２年８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延在する切断アクセサリ、及びハウジングに対する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える外科器具」と題して出願された米国特許出願第１３／６００，８８８号に記載されている。この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。
【００４０】
一実施形態では、送達装置１０２は、切断アクセサリ１３０内に一体化されている。この場合、切断アクセサリ１３０は、材料を目標部位１１２に送達させる時の中心管腔を画定している。その結果、送達器具１００からの切除アクセサリ１３０の取外し及び別体の送達装置１０２の取付けが不必要になる。この便利さは、迅速な処理時間を必要とする処置又は組織の切除及び材料の送達を同時に行う処置において望ましい。
【００４１】
送達器具１００は、目標部位１１２への送達器具１００の移動及び／又は材料の送達を制御するためにどのような適切な機構を備えていてもよい。一実施形態では、送達器具１００は、ボタン又はトリガー１１３を備えている。トリガー１１３は、図１に示されるように、送達器具１００内に一体化されていてもよいし、又は送達器具１００に遠隔連結されていてもよい。トリガー１１３は、アクチュエータ１２０，１２２，１２４、制御装置１０６、及び材料供給システム１７０のいずれかに通信しているとよい。トリガー１１３は、いくつかの異なる機能を有しているとよい。いくつかの実施形態では、トリガー１１３は、本明細書に記載される送達器具１００の機能のいずれかを制御するための多トリガーであってもよい。
【００４２】
一例では、トリガーを押下かつ保持することによって、材料を送達し、トリガー１１３を解放することによって、材料の送達を停止するようになっている。代替的に、トリガー１１３をいったん押圧し、（次いで解放する）ことによって、材料の流れを開始させ、トリガー１１３を再び押圧し、（次いで解放する）ことによって、材料の流れを停止するようになっていてもよい。いずれにしても、トリガー１１３を押圧することによって、本明細書に記載されるような材料の送達の自動制御が可能になる。追加的に、材料の送達流量がトリガー１１３の押下される程度に対応するようになっていてもよい。例えば、トリガー１１３を完全に押下することによって、材料を最大流量で送達し、トリガー１１３を部分的に押下することによって、材料を（最大ではない）部分的な流量で送達するようになっていてもよい。ヒトオペレータ又はロボットオペレータが、必要に応じて、トリガー１１３の位置を制御するとよい。さらに、トリガー１１３によって、オペレータは、目標部位１１２に対して遠位端チップ１０８を位置決めするために、アクチュエータ１２０，１２２，１２４のいずれかを手動によって制御することが可能にする。
【００４３】
当業者であれば、送達器具１００の前述の機能を制御するために、ボタン又はトリガー１１３以外の手段が設けられもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態では、足ペダルが送達器具１００に連結されていてもよい。オペレータは、足ペダルを押下する。足ペダルを押下した結果として、材料の送達流量が、トリガー１１３に関連して前述したのと同様に制御されることになる。例えば、足ペダルを押下し、かつ該ペダルを保持することによって、材料を送達し、足ペダルを解放することによって、材料の送達を停止するようになっている。代替的に、足ペダルをいったん押下し、（次いで解放する）ことによって、材料の流れを開始し、足ペダルを再び押下し、（次いで解放する）ことによって、材料の流れを停止するようになっていてもよい。追加的に、材料の送達流量は、足ペダルが押下される程度に対応するようになっていてもよい。例えば、足ペダルを完全に押下することによって、材料を最大流量で送達し、足ペダルを部分的に押下することによって、材料を（最大ではない）部分的な流量で送達するようになっていてもよい。
【００４４】
トリガー１１３及び／又は足ペダルは、手持ち式器具１００又は以下に詳細に説明する図５に示されるロボットマニピュレータ３０２に利用されてもよい。
【００４５】
図３Ａは、居所欠損部Ｆが患者の大腿骨に位置する場合の処置を示している。局所欠損部Ｆは、図示されるような不規則な形状を有している。居所欠損部Ｆを治療するために、軟骨及び／又は骨のような組織が切断アクセサリ１３０によって除去され、これによって、図３Ｂに示されるように、より清浄なかつより明確な３−Ｄ幾何学的形状が目標部位１１２を画定する。いったん目標部位１１２が画定されたなら、材料が送達装置の遠位端チップ１０８から目標部位１１２に送達される。一実施形態では、材料は、該材料の最終的な上面が硬化状態になった時点で大腿骨の関節面の元の欠損前形状と一致するように、目標部位１１２に送達される。また、硬化した材料の上面は、目標部位１１２を囲む大腿骨の未損傷組織と同一面をなすようになっている。
【００４６】
図４Ａを参照すると、材料を目標部位１１２に送達する第１の方法が示されている。第１の方法は、オペレータが遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内に移動させるステップを含んでいる。材料によって充填されるべき仮想境界１１０によって画定された空間の容積が、制御装置１０６によって計算されるか、又は目標部位１１２に送達されるべき材料の体積が、処置前に、例えば、術前又は術中に、外科医によって予め定められている。
【００４７】
オペレータは、材料が仮想境界１１０内に送達されている間、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内において自在に移動させる。過充填を防ぐために、目標部位１１２に送達された材料の体積が計算された体積又は予め定められた体積と等しくなった時、制御装置１０６は、材料を目標部位１１２に送達している送達装置１０２を停止する。
【００４８】
また、遠位端チップ１０８の開口１０９から送達される材料の流量は、該流量が一定となるように、変動するように、又はその組合せとなるように、（材料供給装置１７４又は弁を制御することによって）、制御装置１０６によって制御されるとよい。流量は、オペレータが遠位端チップ１０８を目標部位１１２に対して移動させる速度にも依存する。例えば、速度が増大すると、流量が増大し、速度が減少すると、流量が減少する。
【００４９】
流量は、流量が移動に対して一定となるように、制御装置１０６によって制御されてもよい。換言すれば、オペレータが遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内において移動させている時、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８の速度を測定し、速度の増減によって流量の高低を制御し、これによって、単位移動当たりの一定流量を達成するようになっている。
【００５０】
また、制御装置１０６は、オペレータが遠位端チップ１０８を仮想境界１１０のより近くに移動させた時に（材料供給装置１７４又は弁を制御することによって）材料の流量を少なくするようにプログラム化されているとよく、万一遠位端チップ１０８が仮想境界１１０を超えて移動したなら、制御装置１０６が材料の流れを停止するようになっているとよい。ナビゲーションシステム１０４が患者、従って、仮想境界１１０の移動も追跡しているので、オペレータが遠位端チップ１０８を明確に仮想境界１１０のより近くに移動させるか、又は患者、すなわち、仮想境界１１０を明確に遠位端チップ１０８のより近くに移動させることによって、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０のより近くに移動させるとよいことを理解されたい。
【００５１】
器具１００のナビゲーションシステム１０４及びエンコーダは、２０１２年８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延在する切断アクセサリ、及びハウジングに対する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える外科器具」と題して出願された米国特許出願第１３／６００，８８８号に記載されている方法を用いて、開口１０９の移動を追跡するようになっている。この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。開口１０９が仮想境界１１０内において移動する時、制御装置１０６は、仮想境界１１０に対する開口１０９の位置及び方位を決定することができる。万一、開口１０９を画定する送達装置１０２の周辺の任意の部分が仮想境界１１０を横切ったなら、仮想境界１１０が送達装置１０２によって破られたと判断されるとよい。代替的に、トラッカー１５２に対する開口１０９の中心点の位置が知られているので、制御装置１０６は、仮想境界１１０に対する該中心点の移動を追跡してもよい。この場合、仮想境界１１０は、開口１０９の半径を考慮し、いくらか小さく画定されているとよい。
【００５２】
制御装置１０６は、万一オペレータが送達器具１００を遠位端チップ１０８が仮想境界１１０を超えるまで移動させようとしたなら、アクチュエータ１２０，１２２，１２４の１つ又は複数が１つ又は複数の自由度で遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内にとどまるように移動させるように、該アクチュエータ１２０，１２２，１２４をアクチュエータ制御器１４０を介して制御するように、プログラム化されているとよい。
【００５３】
図４Ｂを参照すると、材料を目標部位１１２に送達する第２の方法が示されている。第２の方法は、オペレータが遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内において移動させるステップを含んでいる。材料によって充填されるべき仮想境界１１０によって画定された空間の容積が、制御装置１０６によって計算されるか、又は目標部位１１２に送達されるべき材料の体積が、処置前に、例えば、術前又は術中に、外科医によって予め定められている。
【００５４】
いったん送達される材料の全体積が決定されたなら、一実施形態によれば、制御装置１０６によって、仮想境界１１０によって画定された空間が、複数の目標下位容積２００に区分化される。送達される材料の全体積も、複数の材料下位体積に分割される。具体的には、材料下位体積の各々が、目標下位容積２００の１つに割り当てられる。ある場合には、材料下位体積によって画定された材料の体積は、目標下位容積２００の容積と等しくなっており、この場合、目標下位容積２００は、割り当てられた材料下位体積が目標下位容積２００内に位置した時、完全に充填されることになる。他の実施形態では、材料下位体積によって画定された材料の体積は、目標下位容積２００の容積よりも小さくてもよく、この場合、目標下位容積２００は、完全に充填されないことになる。
【００５５】
オペレータは、材料が目標部位１１２に送達されている間、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内において自在に移動させる。遠位端チップ１０８が現在位置する目標下位容積２００は、現目標下位容積２０２と呼ばれる。目標部位１１２における所望の充填を促進するために、遠位端チップ１０８が現目標下位容積２０２に位置している間に送達された材料の体積が、現目標下位容積２０２に割り当てられた材料下位体積と等しい時、制御装置１０６は、材料を目標部位１１２に送達している送達装置１０２を停止する。従って、遠位端チップ１０８が仮想境界１１０内において移動する時、各目標下位容積２００が所望の材料下位体積によって充填されるまで、すなわち、材料の全体積が目標部位に送達されるまで、制御装置１０６によって、送達装置１０２は、材料を送達することが可能になる。
【００５６】
この実施形態では、オペレータが遠位端チップ１０８を種々の目標下位容積２００間で移動させる時、制御装置１０６は、各目標下位容積２００に送達された材料の現在までの累計を記憶し、これによって、オペレータは、目標下位容積２００のいずれかが割り当てられた所望の材料下位体積を完全に受け入れる前に、目標下位容積２００間で移動することができる。この現在までの累計は、材料供給装置１７４が材料を目標下位容積２００の各々を供給する流量及び材料が各流量で目標下位容積２００に送達される時間に基づいている（容積＝流量×時間）。
【００５７】
この実施形態では、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が仮想境界１１０のより近くに移動すると、（材料供給装置１７４又は弁を制御することによって）、材料の流量を遅くするようにプログラム化され、万一遠位端チップ１０８が仮想境界１１０を超えて移動したなら、制御装置１０６が材料の流れを停止するようになっているとよい。
【００５８】
代替的に、制御装置１０６は、万一オペレータが送達器具１００を遠位端チップ１０８が仮想境界１１０を超えるまで移動させようとしたなら、アクチュエータ１２０，１２２，１２４の１つ又は複数が１つ又は複数の自由度で遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内にとどまるように移動させるように、該アクチュエータ１２０，１２２，１２４をアクチュエータ制御器１４０を介して制御するように、プログラム化されていてもよい。
【００５９】
図４Ｃを参照すると、材料を目標部位１１２に送達する第３の方法が示されている。この第３の方法では、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が材料を送達する経路２１０を仮想境界１１０内に決定するようになっている。この経路は、カメラ座標系の一連の座標によって画定されるとよい。オペレータは、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０内の大まかな位置に配置する。
【００６０】
いったん遠位端チップ１０８が大まかに配置されたなら、制御装置１０６が、アクチュエータ制御器１４０を介してアクチュエータ１２０，１２２，１２４の１つ又は複数を作動させ、オペレータが手動によって大まかな位置を維持している間に、遠位端チップ１０８を経路２１０に沿って自動的に移動させる。制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が経路２１０を追従する時に材料が目標部位１１２に送達される流量を制御することになる。
【００６１】
流量は、例えば、経路２１０に沿って一定となるように制御されてもよいし、又は経路２１０に沿って変動するように制御されてもよい。代替的に、経路２１０の種々のセグメントが、種々の所定の流量に割り当てられてもよい。この場合、制御装置１０６は、遠位端チップ１０８が位置するセグメントに基づき材料を種々の所定の流量で送るように、材料供給装置１７４を制御することになる。
【００６２】
図５を参照すると、送達システムの代替的実施形態が、総称的に１０’で示されている。この実施形態では、装置器具１００’は、ロボットマニピュレータ３０２に取り付けられている。送達装置１０’は、ここでも、送達器具１００’に取外し可能に取り付けられた送達装置１０２、複数のアクチュエータ１２０’，１２２’，１２４’（ジョイントモータ）、ナビゲーションシステム１０４、制御装置１０６、及び材料供給システム１７０を備えている。
【００６３】
ロボットマニピュレータ３０２は、アームを形成する複数のリンケージ３０６と、目標部位１１２に対して送達装置１０２を移動させるための（部番が付されていない）複数の能動的ジョイントと、を備えている。ロボットマニピュレータ３０２は、送達装置１０２に動作可能に連結されている。オペレータによって送達器具１００’に加えられた力及び／又はトルクを検知するために、力／トルクセンサのようなセンサ３１１が、送達器具１００’とロボットマニピュレータ３０２のアームとの間に連結されているとよい。
【００６４】
ロボットマニピュレータ３０２は、手動モード及び半自律モードを含む多重モードで操作されるとよい。多重モードで操作可能なロボットマニピュレータ３０２の例は、「外科器具を多重モードで制御することができる外科マニピュレータ」と題して出願された米国特許出願第１３／９５８，０７０号に記載されている。この文献の開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。ここに記載される外科器具を用いる生体構造の処置に関する米国特許出願第１３／９５８，０７０号に記載されている手動及び半自律制御技術は、いずれも、本明細書に記載される送達器具１００を用いる生体構造への材料の投与に完全に適用可能である。
【００６５】
手動モードでは、オペレータは、材料を目標部位１１２に送達するために、送達器具１００’の把持部分１６０’を把持する。センサ３１１が把持部分１６０’に加えられた力／トルクを検知し、制御装置１０６が検知された力／トルクを表す信号を受信する。制御装置１０６は、オペレータの手動によって加えられた運動に応じて、送達器具１００’及び／又は遠位端チップ１０８の移動をロボットマニピュレータ３０２を介して制御するように構成されている。すなわち、アクチェータ１２０’、１２２’、１２４’は、オペレータが手動によって把持部分１６０’に加えた力／トルクに基づき、送達器具１００’及び／又は遠位端チップ１０８をセンサ３１１によって検知された所望の位置に移動させるように、能動的に駆動される。ナビゲーションシステム１０４は、遠位端チップ１０８を仮想境界１１０に対して所望の関係に保つために、送達装置１０２を追跡する。手動モードでは、オペレータは、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに関して前述した送達方法を用いて材料を目標部位１１２に送達することができる。
【００６６】
前述したように、ロボットマニピュレータ３０２、さらに具体的には、ロボットマニピュレータ３０２に取り付けられた送達器具１００’は、ボタン又はトリガー１１３を備えていてもよい。手動モードでは、トリガー１１３を押圧することによって、どのような適切な制御、例えば、前述したような制御による材料の投与も手動によって制御することが可能である。
【００６７】
半自律モードでは、ロボットマニピュレータ３０２は、所定のパラメータに基づき材料を目標部位１１２に自律的に送達する。半自律モードでは、制御装置１０６は、送達器具１００’及び／又は遠位端チップ１０８の移動をロボットマニピュレータ３０２を介して自律的に制御するように構成されている。所定のパラメータは、例えば、予めプログラム化された送達経路又は送達パターンである。一例では、ロボットマニピュレータ３０２は、本質的にオペレータからの方向入力を必要とすることなく、半自律モードで操作するようになっている。
【００６８】
ロボットマニピュレータ３０２が送達装置１０２を自律的に移動させるために、オペレータは、ロボットに関連付けられた制御ボタン又は制御スイッチを連続的に押下することによって、指令を発動するとよい。オペレータによる指令が取り消されると、ロボットマニピュレータ３０２による送達器具１００’の前進が、少なくとも一時的に停止する。ロボットマニピュレータ３０２の自律的移動を開始する制御ボタン又は制御スイッチは、トリガー１１３であってもよいし、又は前述の足ペダルであってもよい。
【００６９】
追加的又は代替的に、ロボットマニピュレータ３０２に取り付けられた送達器具１００’がボタン又はトリガー１１３を備えている場合、半自律モードにおいて、トリガー１１３を押圧することによって、前述したような任意の適切な制御に従って、材料の自律投与を手動制御することが可能になる。例えば、このモードにおいて、トリガーを一回押圧することによって、材料がロボットマニピュレータ３０２を介して自律的に投与されるとよい。その後、トリガー１１３を再び押圧することによって、ロボットマニピュレータ３０２を介する材料の自律的投与が停止されるとよい。代替的に、このモードにおいて、トリガー１１３を押し続けることによって、材料をロボットマニピュレータ３０２を介して自律的に投与するようになっていてもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態では、オペレータが望ましくない移動を試みていると制御装置１０６が判断した時、送達器具１００’は、オペレータに触覚フィードバックを与えるようになっている。望ましくない移動の例として、送達器具１００’又は遠位端チップ１０８が仮想境界１１０を超えようとする移動が挙げられる。触覚フィードバックは、一般的に、オペレータの触覚に注意を与える任意の形式のフィードバックを含んでいる。触覚フィードバックの例として、力フィードバック、振動フィードバック、物理的反発、等の任意の１つ又は複数が挙げられる。遠位端チップ１０８を所望の位置に保つようにオペレータに注意を喚起するために、例えば、送達器具１００’が把持部分１６０’に振動エネルギーを生成してもよいし、又は複数のアクチュエータ１２０’、１２２’、１２４’がオペレータによって検知された力を把持部分１６０’を通してオペレータに再び伝達するようになっていてもよい。場合によっては、遠位端チップ１０８が仮想境界１１０の制限を越えようとした時、遠位端チップ１０８は、仮想境界１１０から離れる方に移動するように作動されてもよい。この反発移動は、触覚によって、仮想境界１１０の制限をオペレータに警告し、及び／又はこのような反発が生じたことをオペレータに警告することによってなされるとよい。
【００７１】
図６を参照すると、送達システムの第２の代替的実施形態が総称的に１０’’で示されている。この実施形態では、送達システム１０’’は、送達器具１００’’、送達装置１０２、ナビゲーションシステム１０４’’、制御装置１０６’’、及び材料を送達装置１０２に送達するための材料供給システム１７０を備えている。先の実施形態と同様、ナビゲーションシステム１０４は、送達装置１０２の遠位端チップ１０８を仮想境界１１０に対して所望の関係に保つために、送達装置１０２を追跡するようになっている。
【００７２】
この実施形態では、オペレータは、送達装置１０２の移動を生じさせるどのようなアクチュエータも用いることなく、送達器具１００’’を手で支持し、直接移動させるヒトオペレータである。送達器具１００’’は、オペレータによって把持される把持部分１６０’’を備えている。把持部分１６０’’は、圧入、接着剤、バイオネット接続、ネジ接続、等によって送達装置１０２（及びその開口）に固定されている。送達装置１０２は、送達装置１０２が送達器具１００’’の一部であり、把持部分が送達器具１００’’の他の部分であるように、送達器具１００’’と一体化されていてもよい。
【００７３】
この実施形態では、ナビゲーションシステム１０４’’は、制御装置１０６’’がナビゲーションコンピュータ１５６及び制御装置１０６を一体化させ、それらの機能を組合せていることを除けば、他の実施形態の特徴と同じ特徴を有している。この実施形態における制御装置１０６’’は、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに関して前述した送達方法を用いて、材料供給システム１７０を制御するようになっている。流量も、前述の例に従って制御されるとよい。
【００７４】
いくつかの実施形態では、送達装置１０２から送達される材料を追跡することが望ましい。例えば、材料は、最終的に移植片を形成するので、処置中、外科医は、この移植片の構築を視覚化することを望むことになる。従って、送達される材料は、外科医に進展を示すために、ディスプレイ上に連続的に表示されるとよい。これは、目標部位、開口１０９、及び材料の流量を追跡し、対応する出力信号をディスプレイ上に生成し、送達中の開口１０９の位置及び方位を考慮した材料の表象及び送達される材料の量を示すことによって行われるとよい。送達される材料が、色分けされてもよい。具体的には、最後に送達される材料が１つの色としてディスプレイ上に表示され、その前に投与された先の材料が異なる色によってディスプレイ上に表示されるとよい。目標部位に対する移植片の構築を示すために、骨のような目標部位が表示され、これによって、外科医は、患者の実生体構造に対する移植片の構築を視覚化することができる。
【００７５】
以上の説明において、いくつかの実施形態について検討してきた。しかし、本明細書において検討した実施形態は、包括的であることを意図するものではなく、また本発明を特定の形態に制限することに意図するものでもない。用いられた専門用語は、制限的というよりも記述的であることが意図されている。上記の示唆に照らして、多くの修正及び変更が可能であり、本発明は、具体的に記載されたものと異なる方法によって実施されてもよい。
【図１】
2018527043.tif 000003
【図２】
2018527043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2018527043.tif 000009
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