(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-08
(45)【発行日】2024-05-16
(54)【発明の名称】エキサイタ信号を発生させるためのシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 90/00 20160101AFI20240509BHJP
A61B 34/20 20160101ALI20240509BHJP
【ＦＩ】
A61B90/00
A61B34/20
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020567959
(86)(22)【出願日】2019-06-04
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-10-11
(86)【国際出願番号】 US2019035424
(87)【国際公開番号】W WO2019236600
(87)【国際公開日】2019-12-12
【審査請求日】2022-06-03
(31)【優先権主張番号】62/680,750
(32)【優先日】2018-06-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519046878
【氏名又は名称】エルセント メディカル，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】ルーディー，エリク エヌ．
(72)【発明者】
【氏名】クリンクハンマー，カサンドラ
(72)【発明者】
【氏名】ヒルトナー，ジェーソン
(72)【発明者】
【氏名】コステロー，デーブ
(72)【発明者】
【氏名】クルージュ，スタンリー イー．
(72)【発明者】
【氏名】コイラーク，レヴ
(72)【発明者】
【氏名】モーガン，ショーン
(72)【発明者】
【氏名】ヴァン デル ウィーデ，ダニエル
【審査官】和田 将彦
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１９５０８４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９５３１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／０４０７１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１１９９７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ９０／９０
Ａ６１Ｂ ３４／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ａ）タグと、ｂ）前記タグの領域内に磁場を生成する遠隔活性化装置であって、前記遠隔活性化装置によって発生する前記磁場が実質的にＸ方向及びＹ方向に選択的に発生することができるように、前記遠隔活性化装置は時計回りまたは反時計回りの方向に電流を流すように各構成される４つ以上のエキサイタコイルを含み、前記４つ以上のエキサイタコイルは、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向の両方に平行な同一平面に配置されている、前記遠隔活性化装置と、
ｃ）前記タグが前記磁場に曝露されている間に前記タグからの信号を検出するようにそれぞれ構成され、監視コイルをそれぞれ含む複数のセンサと、
を含み、
前記監視コイルはそれぞれ、前記４つ以上のエキサイタコイルのそれぞれの中央の平面と同一平面上にある検知軸を含む、システム。
【請求項2】
前記４つ以上のエキサイタコイルは、直列に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記４つ以上のエキサイタコイルは、座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ１）、及び（Ｘ２，Ｙ２）を中心とする２列のレイアウトにある４つのエキサイタコイルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記遠隔活性化装置は、ａ）すべて時計回りの電流を流す前記４つのエキサイタコイル、
ｂ）電流を時計周りに流す（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイルと、電流を反時計回りに流す（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、
ｃ）電流を時計周りに流す（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ１）を中心とするエキサイタコイルと、電流を反時計回りに流す（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、
という３つの電流の流れの構成を有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記遠隔活性化装置は、励起周波数を維持するためにスイッチング機能を提供する、複数のリレー、少なくとも１つのＰＩＮダイオード、または電界効果トランジスタを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記スイッチング機能は、前記４つ以上のエキサイタコイルの合計インダクタンスが増加するときに静電容量素子を介して追加の直列静電容量性リアクタンスを挿入し、同調する中心周波数が前記励起周波数に維持される、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記静電容量素子は、複数のコンデンサから構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
ｉ）前記遠隔活性化装置は、前記エキサイタコイルに近接しているバランをさらに含む；ｉｉ）前記遠隔活性化装置によって発生する前記磁場は、実質的にＺ方向にさらに選択的に発生することができる；
ｉｉｉ）前記システムは、前記遠隔活性化装置と電子通信するアンプをさらに含む；
ｉｖ）複数のタグを含む；
ｖ）磁場発生及びセンサ検出を制御するコンピュータをさらに含む、；
ｖｉ）前記タグはアンテナを含み、前記タグは、磁場による活性化時に、所定の周波数で側波帯を発する；
ｖｉｉ）医療機器をさらに含む：
のｉ）～ｖｉｉ）の１つでさらに規定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
磁場発生及びセンサ検出を制御するコンピュータをさらに含み、前記コンピュータは、１つ以上のタグの最適な検出を識別するために前記磁場の配向を調整するハンティングアルゴリズムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記タグはアンテナを含み、前記タグは、磁場による活性化時に、所定の周波数で側波帯を発し、前記タグの前記アンテナはコイルアンテナを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
・前記コイルアンテナは、フェライトコアコイルアンテナを含む、・前記コイルアンテナは１００～２００ｋＨｚで共振する、
・前記コイルアンテナは集積回路に結合される、の３点の１つで前記コイルアンテナが規定される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記タグはアンテナを含み、前記タグは、磁場による活性化時に、所定の周波数で側波帯を発し、前記タグは、前記タグの前記アンテナの周りに筐体を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つは、監視局アセンブリを含み、前記監視局アセンブリは、ａ）前記監視コイルであって、
ｉ）コイルのない近位端部、コイルのない遠位端部、及び中央領域を有する金属コア、ならびに
ｉｉ）前記金属コアの前記中央領域の周りに巻かれるコイル巻線、
を含む、前記監視コイルと、
ｂ）第一監視コイルブラケット及び第二監視コイルブラケットと、
ｃ）第一エラストマー部品及び第二エラストマー部品と、
を備え、
前記金属コアの前記コイルのない近位端部は、前記第一監視コイルブラケットと前記第一エラストマー部品との間に固定され、
前記金属コアの前記コイルのない遠位端部は前記第二監視コイルブラケットと前記第二エラストマー部品との間に固定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
（１）前記第一監視コイルブラケット及び前記第二監視コイルブラケットはそれぞれ、前記検知軸の方向を調整する少なくとも１つの調整部品を含み；（２）前記監視局アセンブリは、前記監視コイルに電気的にリンクされる電子部品をさらに含む；
（３）前記監視局アセンブリは、ファラデーシールドをさらに含む；
（４）前記監視局アセンブリは、前記監視コイルに電気的にリンクされる電子部品、及びファラデーシールド、をさらに含む；
（５）前記第一エラストマー部品及び前記第二エラストマー部品は、エラストマーポリマー及びばねから選択される材料を含む；
（６）前記金属コアはフェライトコアを含む；
（７）前記金属コアは８～１６ｍｍの直径を有する；
（８）前記金属コアは２０～６０ｍｍの長さを有する；
（９）前記コイル巻線は金属ワイヤを含む；
（１０）前記第一監視コイルブラケット及び前記第二監視コイルブラケットはそれぞれ、前記金属コアの前記コイルのない近位端部、及び／または前記コイルのない遠位端部を嵌合するように構成されるノッチを含む：
の（１）～（１０）の１つでさらに規定される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記第一監視コイルブラケット及び前記第二監視コイルブラケットはそれぞれ、前記検知軸の方向を調整する少なくとも１つの調整部品を含み、前記少なくとも１つの調整部品は、少なくとも１つのねじ、及び／または少なくとも１つのロッドを含む、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１８年６月５日に出願された米国仮出願第６２／６８０，７５０号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
【0002】
本明細書で提供されるのは、例えば遠隔に位置するマーカータグを活性化する、エキサイタ信号を発生させるためのシステム、装置、アセンブリ、及び方法である。システム、装置、アセンブリ、及び方法は、被検体内のタグの位置を特定するための医療用途を含むさまざまな用途での使用を見いだされる。
【背景技術】
【0003】
多くの医療処置に共通する深刻な課題は、治療部位の正確な位置特定である。例えば、外科的切除を含む治療を受ける腫瘍などの病変の位置は、医学界に課題を提示し続ける。既存のシステムは、費用がかかり、複雑で、時間がかかり、患者にとって不快なことがよくある。これらのような問題は、乳房病変の外科的治療によって示される。
【0004】
乳房腫瘍手術で使用される一般的な手法は、病変のワイヤによる位置特定である。病変の除去前に、いくつかの乳房病変の正確な術前位置特定が必要である。ワイヤによる位置特定は、乳房の異常位置をマークするために使用される。この処置により、乳房生検または乳腺腫瘤摘出術のより高い精度を確保する。外科医は、通常、除去される必要のある組織に、ワイヤをガイドとして使用する。一般的に、ワイヤによる位置特定は、病院または外科センターの放射線科で行われる。マンモグラフィ（または場合によっては超音波画像）は、乳房の異常の位置を示すために行われる。ワイヤ配置中に、患者は、目を覚ますが、ニードルまたはワイヤからの痛みを軽減する、または回避するために乳房組織を麻痺させられる。ワイヤ配置中に、圧迫または引っ張り感を感じることがある。画像が撮像され、組織が麻痺した後、放射線科医は、ニードルを使用して乳房の異常を標的にする。このニードルの先端部は、外科医が正しい組織を取り除くために見つける必要のある位置にある。細長いワイヤは、ニードルに通され、その先端部から出て、標的組織に留まる。ニードルを外し、ワイヤを所定の位置に残す。ワイヤが所定の位置にあると、患者は、別のマンモグラムで、ワイヤの先端が適切に位置決めされていることを確認される。ワイヤが正しい位置にない場合、放射線科医は、ワイヤを再位置決めして再確認し、正確な配置を確保する。ワイヤは、最終的に位置決めされるときに、テープまたは絆創膏で所定の位置に固定される。ワイヤによる位置特定処置は、約１時間かかる場合があり、通常は生検または乳腺腫瘤摘出術の数時間前に予定される。したがって、患者は、ワイヤが体内に存在し、皮膚から突出している状態で、手術を何時間も待たなければならないことがよくある。ワイヤは、手術中に乳房組織とともに除去される。このプロセスは何時間もかかり、複数の撮像ステップを伴い、患者にとって不便で不快であるだけでなく、費用もかかる。
【0005】
切除前に肺結節の位置を特定するために、同様のタイプの処置が行われる。従来の開腹手術または胸腔鏡検査で肺結節を位置特定するのが難しい可能性がある場合には、除去前の位置特定を改善しようとして、フックワイヤ、目に見える色素の注入、または放射性核種を肺結節の中に、または周囲に配置する。この処置は、通常、肺結節の除去前にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スイートで行われる。次に、患者は手術ユニットに運ばれ、外科医は、ワイヤでカットダウンする、放射性核種検出器を使用する、または視覚的な標識を使用して、肺結節を位置特定して除去する。
【0006】
他の種類の手術及び医療処置では、医師は除去または操作の前に標的を見つけるのに苦労するかもしれない。この例は、腫瘤、体液採取、異物、または患部組織の除去を含む。またほかのときには、カテーテルの配置、または他の経皮的処置は、直接可視化せずにか、特定のガイダンスモダリティを欠いてかのいずれかで実行される。正確なガイダンスなしで処置を実行すると、正常組織への損傷量が増加し、患者の機能状態が低下する可能性がある。
【0007】
経皮的生検は、事実上すべての病院で実施されている、広く受け入れられている安全な処置である。生検は、しばしば、生検装置を標的に配置する同軸ガイドニードルの配置を伴う。上述されるように除去される、穿刺される、または操作される病変の多くは、以前に成功した経皮的生検を受けている。生検用のガイドニードルの配置は、患者が本来であれば受けるよりも、追加の組織外傷を引き起こすことなく、基準マーク式または他の位置特定システムを配置する機会である。
【0008】
多くの他の医療機器及び処置は、改善された組織位置特定から恩恵を受けることができる。これらは、心臓の動き、呼吸の動き、筋骨格系によって生成される動き、または胃腸／泌尿生殖器の動きなどのいずれかの体の動きによって低下する、いずれかの処置またはテストを含む。これらの例は、外照射療法、近接照射療法シード線源の配置、撮像検査（ＣＴ、ＭＲＩ、蛍光透視法、超音波、及び核医学を含むがこれらに限定されない）、いずれかの方法で行われる生検、内視鏡検査、腹腔鏡及び胸腔鏡手術、ならびに開腹手術の処置を含む。
【0009】
医療処置のための組織の位置特定には、改善されたシステム及び方法が必要である。
【発明の概要】
【0010】
本明細書で提供されるのは、例えば遠隔に位置するタグを活性化する、エキサイタ信号を発生させるためのシステム、装置、アセンブリ、及び方法である。システム、装置、アセンブリ、及び方法は、被検体内のタグの位置を特定するための医療用途を含むさまざまな用途での使用を見いだされる。以下の説明は、ヒトの外科的処置の例を使用して本発明を説明するが、本発明がそのように限定されず、獣医学的用途、農業的用途、工業的用途、機械的用途、軍事的用途（例えば、物体または領域からの危険物質の感知及び除去）、航空宇宙的用途などを含むことを理解されたい。
【0011】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるのは、ａ）１つ以上のタグ、ｂ）タグの領域内に磁場（例えば、時変磁場）を発生する遠隔活性化装置（例えば、エキサイタアセンブリ）であって、遠隔活性化装置によって発生する磁場が、実質的に、任意の、もしくはすべてのＸもしくはＹ方向、または任意の、もしくはすべてのＸ、Ｙ、及びＺ方向で選択的に発生する（例えば、タグ（複数可）は配置されることができる複数の角度または任意の角度に対して励起することができることを確保するために）ことができるように、この遠隔活性化装置は時計回りまたは反時計回りの方向のいずれかに電流を流すように各構成される４つ以上のエキサイタコイルを含む、遠隔活性化装置、ならびにｃ）１つ以上のタグが磁場に曝露されるときに１つ以上のタグから信号を検出するように構成される複数のセンサ、のうちの１つ以上またはそれぞれを含むシステムである。いくつかの実施形態では、４つ以上のエキサイタコイルは直列に接続される。いくつかの実施形態では、エキサイタコイルのうちの４つは、座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ１）、及び（Ｘ２，Ｙ２）を中心とする２列のレイアウトにある。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置（例えば、エキサイタアセンブリ）は、ａ）Ｚ軸に垂直な方向とアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするためにすべて時計回りの電流、ｂ）Ｘ軸にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す、（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、及びｃ）Ｙ軸に実質的にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す、（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、という３つの電流の流れの構成を含む。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置（例えば、エキサイタアセンブリ）は、複数のリレーを含み、これら複数のリレーは、電流方向の変化（極性）を達成するが、追加の容量性リアクタンスを切り替えることによって励起周波数を維持するためにスイッチング機能を提供する。いくつかの実施形態では、スイッチング機能は、合計インダクタンスが増加するときに静電容量素子を介して追加の直列静電容量性リアクタンスを挿入し、同調する中心周波数が励起周波数に維持される（例えば、４つのコイルが用いられる場合、４つのコイルの合計インダクタンスは各コイルまたはコイル対内で電流方向が変化するにつれて変化する）。いくつかの実施形態では、静電容量素子は、複数のコンデンサから構成される（例えば、共振時の電圧電位によりよく対応するために、及び／または同調する周波数により大きな柔軟性を与えるために）。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、エキサイタコイルに近接しているバランをさらに含む。バランは、本来であれば精度を低下させる可能性のある不要な電界成分を発生する、コモンモード電流を除去する。バランは、コイルインピーダンスの実数成分を伝送線路の実数成分（典型的には５０オーム）に整合させるためにインピーダンス変換も提供する。いくつかの実施形態では、バランは、一次側（アンプ側）に８ターンを含み、二次側（コイル側）に４ターンを含む。いくつかの実施形態では、システムは、遠隔活性化装置と電子通信するアンプをさらに含む。いくつかの実施形態では、システムは、磁場発生及びセンサ検出を制御するコンピュータをさらに含む。いくつかの実施形態では、コンピュータは、１つ以上のタグの最適な検出を識別する（そして給電する）ために磁場の配向を調整するハンティングアルゴリズム（例えば、プロセッサ上で実行するソフトウェアに具現化される）を含む。
【0012】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供されるのは、タグの領域内に磁束を生成する遠隔活性化装置を含む装置及びシステムであり、遠隔活性化装置は、ａ）ベース基板（例えば、一般的に平面）と、ｂ）ベース基板に取り付けられる４つ以上のエキサイタコイルであって、磁束が実質的にＸまたはＹ方向で選択的に生成されることができるように、エキサイタコイルのそれぞれが、時計回りまたは反時計回りの方向に電流を流すように構成される、４つ以上のエキサイタコイルと、ｃ）ベース基板に取り付けられる複数の監視局アセンブリとを含む。各監視局アセンブリは、検知軸を有する監視コイルを含み、この監視コイルは、ｉ）コイルのない近位端部、コイルのない遠位端部、及び中央領域を含むコアであって、コアは金属を含む、コアと、ｉｉ）コアの中央領域の周りに巻かれるコイル巻線とを含む。各監視コイルの検知軸はＡ）コアの近位端部から遠位端部まで伸び、Ｂ）ｉ）４つ以上のエキサイタコイルのそれぞれ、及び／またはｉｉ）Ｘ及びＹ方向のそれぞれでの磁束、に直交する、または実質的に直交するように、各監視局アセンブリはベース基板に配向する。
【0013】
特定の実施形態では、本明細書に提供されるのは、タグの領域内に磁束を生成する遠隔活性化装置を含む装置及びシステムであり、遠隔活性化装置は、ａ）ベース基板、ｂ）磁束を生成するベース基板に取り付けられる少なくとも１つのエキサイタコイル、及びｃ）ベース基板に取り付けられる複数の監視局アセンブリを含む。各監視局アセンブリは、検知軸を有する監視コイルを含み、この監視コイルは、ｉ）コイルのない近位端部、コイルのない遠位端部、及び中央領域を含むコアであって、コアは金属を含む、コアと、ｉｉ）コアの中央領域の周りに巻かれるコイル巻線とを含む。各監視コイルの検知軸は、Ａ）コアの近位端部から遠位端部まで伸び、Ｂ）ｉ）磁束、及び／またはｉｉ）少なくとも１つのエキサイタコイル、に直交する、または実質的に直交するように、各監視局アセンブリは、ベース基板に配向する。特定の実施形態では、少なくとも１つのエキサイタコイルは、時計回りまたは反時計回りの方向に電流を選択的に流すように構成される。他の実施形態では、各監視コイルの検知軸は、時計回り及び反時計回りの両方向の磁束に実質的に直交する。
【0014】
ある特定の実施形態では、システムはタグをさらに含む。他の実施形態では、本明細書に提供されるのは、被検体内のタグを検出するために、それらのようなシステム及び装置を使用する方法である。
【0015】
ある特定の実施形態では、各エキサイタコイルは、中央の平面を含み、各監視局アセンブリは、各監視コイルの検知軸が、Ｃ）各エキサイタコイルの中央の平面と同一平面上にあるように、ベース基板でさらに配向する。特定の実施形態では、磁束は、実質的にＸ及び／またはＹ方向に生成されるときに、監視コイルに信号を誘発しない。
【0016】
他の実施形態では、各監視局アセンブリは、ｉ）第一及び第二監視コイルブラケット、ならびにｉｉ）第一及び第二エラストマー部品をさらに含み、コアのコイルのない近位端部は、第一監視コイルブラケットと第一エラストマー部品との間に固定され、コアのコイルのない遠位端部は、第二監視コイルブラケットと第二エラストマー部品との間に固定される。さらなる実施形態では、第一及び第二監視コイルブラケットは、少なくとも１つの調整部品を各含む。他の実施形態では、少なくとも１つの調整部品は、少なくとも１つのねじ、及び／または少なくとも１つのロッドを含む。特定の実施形態では、本明細書に提供されるのは、監視コイルの検知軸が、磁束、及び／または少なくとも１つの、または少なくとも４つのエキサイタコイルに直交する、または実質的に直交するように、調整部品を使用して監視コイルを調整する方法である。
【0017】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの調整部品により、各監視コイルの検知軸が、Ｘ及びＹ方向のそれぞれで磁束に直交する、または実質的に直交するように調整されることができる。さらなる実施形態では、磁束は、実質的にＺ方向でさらに選択的に生成されることができ、各監視局アセンブリは、各監視コイルの検知軸がＺ方向で磁束に直交する、または実質的に直交するようにベース基板に配向する。さらなる実施形態では、磁束は、実質的にＺ方向に生成されるときに、監視コイルに信号を誘発しない。さらなる実施形態では、少なくとも１つの調整部品により、各監視コイルの検知軸が、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向のそれぞれで磁束に直交する、または実質的に直交するように調整されることができる。いくつかの実施形態では、金属はフェライトを含む。
【0018】
他の実施形態では、各監視局アセンブリは、各監視コイルの検知軸が４つ以上のエキサイタコイルのそれぞれに直交する、または実質的に直交するようにベース基板に配向する。いくつかの実施形態では、各監視局アセンブリは、各監視コイルの検知軸がＸ及びＹ方向のそれぞれで磁束に直交する、または実質的に直交するようにベース基板に配向する。さらなる実施形態では、４つ以上のエキサイタコイルは、４つのエキサイタコイル、または６つのエキサイタコイルである。他の実施形態では、４つのエキサイタコイルは、座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ１）、及び（Ｘ２，Ｙ２）を中心とする２列のレイアウトにある。追加の実施形態では、遠隔活性化装置は、ａ）Ｚ軸に垂直な平面とアライメントされる、または実質的にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするためにすべて時計回りの電流、ｂ）Ｘ軸にアライメントされる、または実質的にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、及びｃ）Ｙ軸にアライメントされる、または実質的にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするエキサイタコイル、という３つの電流の流れの構成を含む。
【0019】
いくつかの実施形態では、少なくとも４つのエキサイタコイルと監視コイルとの間の絶縁がＸ及びＹ方向で６０ｄＢ以上である場合に、監視コイルの検知軸は実質的に直交する。他の実施形態では、少なくとも４つのエキサイタコイルと監視コイルとの間の絶縁がＸ、Ｙ、及びＺ方向で６０ｄＢ以上である場合に、監視コイルの検知軸は実質的に直交する。
【0020】
また、本明細書に提供されるのは、上記のシステムのいずれかの使用である（例えば、物体内のタグの位置を検出するため、医療機器に対するタグの位置を検出するためなど）。
【0021】
さらに本明細書に提供されるのは、タグの位置を識別する方法であり、この方法は、ａ）本明細書に記載されるシステムのいずれかを提供することと、ｂ）タグを物体内に配置することと、ｃ）活性化装置で磁場を発生させることと、ｄ）監視局を用いてタグから発せられる情報を収集することによって物体内のタグの位置を識別することと、を含む。いくつかの実施形態では、位置は、医療機器に対するタグの相対的な位置または距離を有する。
【0022】
ある特定の実施形態では、本明細書に提供されるのは、タグに信号を発生させるために、発生する少なくとも第一、第二、及び第三磁場（例えば、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、及び／または第八磁場）間で循環させるエキサイタアセンブリを含む、システム及び装置であり、このエキサイタアセンブリは、Ａ）ベース基板と、Ｂ）ベース基板に取り付けられる第一エキサイタコイルであって、第一、第二、及び第三磁場が発生するときに第一エキサイタコイル中の電流は時計回りに伝わる、第一エキサイタコイルと、Ｃ）ベース基板に取り付けられる第二エキサイタコイルであって、第二エキサイタコイル中の電流は第一及び第二磁場が発生するときに時計回りに伝わり、第三磁場が発生するときに反時計回りに伝わる、第二エキサイタコイルと、Ｄ）ベース基板に取り付けられる第三エキサイタコイルであって、第三エキサイタコイル中の電流は第一及び第三磁場が発生するときに時計回りに伝わり、第二磁場が発生するときに反時計回りに伝わる、第三エキサイタコイルと、Ｅ）ベース基板に取り付けられる第四エキサイタコイルであって、第四エキサイタコイル中の電流は第一磁場が発生するときに時計回りに伝わり、第二及び第三磁場が発生するときに反時計回りに伝わる、第四エキサイタコイルと、を含む。
【0023】
エキサイタコイルは、例えば、周波数が高くなるにつれて発生する表皮効果による抵抗損失を最小にするために、リッツ線を使用して巻かれることができる。巻数は、コイル「Ｑ」（インダクタンス／抵抗の比率）を最大にするように一般的に選択される。例示的なコイルの例は、３８ＡＷＧワイヤの１００本の撚り線から構成される６３ターンのリッツ線である。個々のコイルのインダクタンスは約１.１ｍＨを測定し、Ｑ（誘導性リアクタンス対抵抗の比率）は１３４.５ＫＨｚで５００超を測定する。インダクタンス及びＱの異なる値を有する他のワイヤを使用する他のコイル構成を使用することができる。ただし、効率の低下、及びより大きな熱的加熱をもたらす抵抗損失を最小にするために、「Ｑ」をできるだけ高く保つことが一般に望まれる。
【0024】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるのは、ａ）ベース基板と、ｂ）この基板に取り付けられ、タグに信号を発生させるために磁場を発生させるように構成される第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルと、ｃ）第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルに電気的にリンクされるバラン回路と、を含むシステム及び装置である。
【0025】
特定の実施形態では、第二、第三、及び第四エキサイタコイルのそれぞれをスイッチに操作可能に接続し、このスイッチがコイルを通る電流の方向を制御する。ある特定の実施形態では、各スイッチは、リレー素子、ＰＩＮダイオード、電界効果トランジスタ、または他のソリッドステートスイッチングデバイスを含む。特定の実施形態では、コイル極性の変化に起因する全体的なコイルインダクタンスの変化に関係なく、エキサイタコイルの直列組み合わせの共振周波数を一定に保つために、各スイッチは、少なくとも１つのコンデンサ（例えば、２つのコンデンサ）を回路にさらに切り替える。
【0026】
例示的なエキサイタコイルシステムのインダクタンスは、個々のコイルごとにＱ＞５００で１．１ｍＨを測定する。４つのコイルの直列組み合わせのインダクタンス（例えば、図４Ａに示されるような）は、各コイルによって生成される磁束の相互作用のために、コイルの極性（電流方向）によって変化する。４つの例示的なコイルすべての直列組み合わせのインダクタンスは、すべてのコイルが時計回りの方向に流れる電流を有する図５に示される、電流方向に対してＱ＝４３５で３．９ｍＨを測定する。４つの例示的なコイルすべての直列組み合わせのインダクタンスは、コイルＡ及びＢが時計回りの方向に流れる電流を有し、コイルＣ及びＤが反時計回りの方向に流れる電流を有する図６に示される、電流方向に対してＱ＝５００で４．６ｍＨを測定する。４つの例示的なコイルすべての直列組み合わせのインダクタンスは、コイルＡ及びＣが時計回りの方向に流れる電流を有し、コイルＢ及びＤが反時計回りの方向に流れる電流を有する図７に示される、電流方向に対してＱ＝４７３で４．３ｍＨを測定する。この合計インダクタンスの変動により、コイルの極性が変化するときに適切な補償コンデンサに切り替える必要がある。
【0027】
いくつかの実施形態では、リレーまたはスイッチのコンポーネント及び関連するコンデンサは、固定した取り付け、優れた誘電特性を提供するためにセラミック基板上に配置され、そのうえ個々のコンポーネントの局所的な加熱を低減させるためにヒートスプレッダとして機能することができる。
【0028】
いくつかの実施形態では、システム及び装置は、基板に取り付けられ、タグからの信号を検出するように構成される、複数の監視コイルまたは監視局アセンブリをさらに含む。いくつかの実施形態では、監視コイルは、コイルの軸がエキサイタコイルの中央の平面と同一平面上にあるように配置される。この平面では、エキサイタによって生成される磁束は、前述のコイル電流方向のすべての組み合わせについて、監視コイルの検知軸に直交する。直交するエキサイタ電流は、信号を監視コイルに誘発しないため、エキサイタコイルと監視コイルとの間に絶縁を提供する。この絶縁は、必要なシステムダイナミックレンジを達成するために一般的に必要とされることにより、非常に大きなエキサイタ磁場の存在下で非常に弱いタグ信号を検出することができる。また、この絶縁は、クロストーク条件が同じ磁気双極子（エキサイタ）から発生する有意な信号をすべての監視コイルに与えることで、監視コイルが空間的独立性を失うため、本来であればエキサイタコイルと監視コイルとの間のクロストークがナビゲーションを大幅に妨げることから重要である。追加のポイントは、Ｚ方向に配向されたエキサイタの存在が、タグ（及びエミッタ）の磁場のＺ成分を大幅に歪ませ、ナビゲーションにあまり役立たなくさせることである。
【0029】
さらなる実施形態では、複数の監視コイル、または複数の監視局アセンブリは、６～３０（例えば、６．．．９．．．１２．．．２０．．．または３０）個の監視コイルを含む。追加の実施形態では、複数の監視コイルは、ｉ）ベース基板の反対側に配置されるが、反対側に隣接していない、及び／またはｉｉ）他の監視コイルに対してｘ軸及びｙ軸に沿って交互に反対の配向に各位置決めされる。この位置決めは、監視コイル間のクロストークを最小にすることによって、適用される（例えば、数理ソルバーソフトウェアによって）クロストーク補償の程度を減少させる。
【0030】
いくつかの実施形態では、システム及び装置は、複数のプリント回路基板をさらに含み、複数の監視コイルのそれぞれは、複数の回路基板のうちの１つに操作可能にリンクされる。ある特定の実施形態では、各回路基板は、少なくとも２つのコンデンサ、及び少なくとも１つのバラン回路を含む。特定の実施形態では、システム及び装置はタグをさらに含む。
【0031】
ある特定の実施形態では、システム及び装置は、第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルに電気的にリンクされるバラン回路をさらに含む。さらなる実施形態では、システム及び装置は、バラン回路に電気的にリンクされるケーブル束をさらに含む。追加の実施形態では、システム及び装置は、基板に取り付けられ、タグからの信号を検出するように構成される複数の監視コイルをさらに含み、複数の監視コイルは、ケーブル束に電気的にリンクされる。
【0032】
いくつかの実施形態では、システム及び装置は、少なくとも１つのセルフテストエミッタをさらに含む。他の実施形態では、システム及び方法は、トップカバーをさらに含み、トップカバーは、ベース基板と嵌合して、その中に第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルを封入する。
【0033】
他の実施形態では、システム及び装置は、第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルに信号を提供するように構成されるシステム電子機器筐体をさらに含む。他の実施形態では、第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルのそれぞれの中心は、少なくとも５センチメートル（例えば、５．．．１０．．．１５．．．２５．．．１００．．．１０００ｃｍ）まで互いに離隔される。他の実施形態では、第一、第二、第三、及び第四エキサイタコイルのそれぞれの中心は、コイル自体の最大寸法の２～５倍まで互いに離隔される。ある特定の実施形態では、第四エキサイタコイルは、第二エキサイタコイルの隣に位置決めされ、第三エキサイタコイルは、第一エキサイタコイルの隣で、第二エキサイタコイルから対角線上に位置決めされる。
【0034】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるのは、ａ）患者の中に配置されるタグを含む患者の下に、または近くに、本明細書に開示されるシステムまたは装置を位置決めすること、及びｂ）磁場が発生するようにシステムまたは装置を活性化することよってタグに信号を発生させること、を含む方法である。
【0035】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるのは、監視局アセンブリを含むシステム及び装置であり、この監視局アセンブリは、ａ）監視コイルがｉ）コイルのない近位端部、コイルのない遠位端部、及び中央領域を有する金属コア、ならびにｉｉ）金属コアの中央領域の周りに巻かれるコイル巻線、を有する監視コイルと、ｂ）第一及び第二監視コイルブラケットと、ｃ）第一及び第二エラストマー部品と、を含み、金属コアのコイルのない近位端部は、第一監視コイルブラケットと第一エラストマー部品との間に固定され、金属コアのコイルのない遠位端部は、第二監視コイルブラケットと第二エラストマー部品との間に固定される。ある特定の実施形態では、システムまたは装置は、遠隔活性化装置（例えば、本明細書に記載されるような）をさらに含み、遠隔活性化装置は、少なくとも１つのエキサイタコイルを含む。さらなる実施形態では、システム及び装置は、エキサイタアセンブリ（例えば、本明細書に記載されるような）をさらに含み、エキサイタアセンブリは、少なくとも１つのエキサイタコイルを含む。
【0036】
さらなる実施形態では、第一及び第二監視コイルブラケットはそれぞれ、少なくとも１つの調整部品（例えば、２本の調整ねじ）を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの調整部品は、少なくとも１つのねじ、及び／または少なくとも１つのロッドを含む。他の実施形態では、監視局アセンブリは、監視コイルに電気的にリンクされる電子部品をさらに含む。他の実施形態では、電子部品は、少なくとも１つのコンデンサ、及び／または少なくとも１つのバラン回路を含む。さらなる実施形態では、電子部品はプリント回路基板を含む。
【0037】
ある特定の実施形態では、監視局アセンブリは、ファラデーシールドをさらに含む。他の実施形態では、監視局アセンブリは、ｉ）監視コイルに電気的にリンクされる電子部品、及びｉｉ）ファラデーシールド、をさらに含む。追加の実施形態では、第一及び第二エラストマー部品は、エラストマーポリマー及びばねから選択される材料を含む。
【0038】
いくつかの実施形態では、金属コアはフェライトコアを含む。他の実施形態では、金属コアは４～２５ｍｍ（４．．．８．．．１２．．．１４．．．１６．．．２５ｍｍ）の直径を有する。ある特定の実施形態では、金属コアは、１５～７５ｍｍ（例えば、１５．．．３０．．．４５．．．５８．．．７５ｍｍ）の長さを有する。特定の実施形態では、コイル巻線は金属ワイヤを含む。他の実施形態では、金属ワイヤは、金属コアの周りに１５０～３００回巻かれる。さらなる実施形態では、第一及び第二監視コイルブラケットはそれぞれ、金属コアのワイヤのない近位端部、及び／またはワイヤのない遠位端部に嵌合するように構成されるノッチを含む。
【0039】
特定の実施形態では、本明細書に提供されるのは、装置及びシステムであり、これらの装置及びシステムは、ａ）機器先端部を備えるハンドヘルド医療機器に取り付けられるように構成されるアタッチメントコンポーネント（例えば、シース）であって、アタッチメントコンポーネントはｉ）近位端部、ｉｉ）機器先端部が通過することを可能にするが、医療機器の残りの部分が通過することを可能にしないように構成される遠位端部開口部を含む傾斜した遠位端部、及びｉｉｉ）近位端部と傾斜した遠位端部との間で伸張する本体、を含む、アタッチメントコンポーネントと、ｂ）アタッチメントコンポーネントに取り付けられる第一及び第二位置特定エミッタと、を含む。
【0040】
ある特定の実施形態では、傾斜した遠位端部は、アタッチメントコンポーネントの長手方向軸に対して少なくとも３５度（例えば、少なくとも３５．．．４５．．．６５．．．８５．．．または９５度）の角度を有する。いくつかの実施形態では、傾斜した遠位端部は、アタッチメントコンポーネントの長手方向軸に対して約９０度の角度を有する。さらなる実施形態では、第一及び第二位置特定エミッタは、アタッチメントコンポーネントの本体に取り付けられる（例えば、離隔される）。
【0041】
他の実施形態では、システム及び装置は、ｃ）ディスプレイコンポーネントハウジング、をさらに含み、このディスプレイコンポーネントハウジングは、アタッチメントコンポーネントの近位端部に取り付けられる、または取り付け可能である。追加の実施形態では、システム及び装置は、ディスプレイコンポーネントハウジングに取り付けられるディスプレイコンポーネントをさらに含み、ディスプレイコンポーネントは、医療機器上の機器先端部に対して患者内に埋め込まれたタグの位置を表示するための表示画面（例えば、ＬＣＤ画面）を含む。他の実施形態では、ディスプレイコンポーネントハウジングは、ケーブル管理コンポーネントを含む。追加の実施形態では、ディスプレイコンポーネントハウジングは、ハウジングテーパ状接続部を含む。さらなる実施形態では、アタッチメントコンポーネントの近位端部は、近位テーパ状接続部を含む。
【0042】
他の実施形態では、装置及びシステムは、第一及び第二位置特定エミッタワイヤリードをさらに含み、第一位置特定エミッタワイヤリードは、第一位置特定エミッタ（例えば、小さなコイル）に電気的にリンクされ、第二位置特定エミッタワイヤリードは、第二位置特定エミッタ（例えば、小さなコイル）に電気的にリンクされる。他の実施形態では、システム及び装置は、ｃ）アタッチメントコンポーネント本体の少なくとも５０％（例えば、５０％．．．７５％．．．９０％）を覆う寸法及び形状にされ、アタッチメントコンポーネントを医療機器に接着するように構成される接着剤ストリップ、をさらに含む。ある特定の実施形態では、システム及び装置は、ｃ）医療機器、をさらに含む。他の実施形態では、医療機器は、電気焼灼手術装置を含む。
定義
本明細書で使用される場合、「プロセッサ」及び「中央処理装置」または「ＣＰＵ」という用語は、交換可能に使用され、コンピュータメモリ（例えば、ＲＯＭまたは他のコンピュータメモリ）からプログラムを読み出し、プログラムに従って１セットのステップを実行することができるデバイスを指す。
定義
本明細書で使用される場合、「プロセッサ」及び「中央処理装置」または「ＣＰＵ」という用語は、交換可能に使用され、コンピュータメモリ（例えば、ＲＯＭまたは他のコンピュータメモリ）からプログラムを読み出し、プログラムに従って１セットのステップを実行することができるデバイスを指す。
【0043】
本明細書で使用される場合、「コンピュータメモリ」及び「コンピュータメモリデバイス」という用語は、コンピュータプロセッサによって読み出し可能な任意の記憶媒体を指す。コンピュータメモリの例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンピュータチップ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、光ディスク、及び磁気テープを含むが、これらに限定されない。ある特定の実施形態では、コンピュータメモリ及びコンピュータプロセッサは、非一時的なコンピュータの一部である（例えば、制御ユニット内にある）。ある特定の実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体は、使用され、非一時的なコンピュータ可読媒体は、一時的な伝播信号であるという唯一の例外を除いて、すべてのコンピュータ可読媒体を含む。
【0044】
本明細書で使用される場合、「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータプロセッサに情報（例えば、データ及び命令）を格納して提供するための任意のデバイスまたはシステムを指す。コンピュータ可読メディアの例は、ローカルまたは遠位（クラウドベースなど）かどうかにかかわらず、ＤＶＤ、ＣＤ、ハードディスクドライブ、磁気テープ、及びネットワークを介してメディアをストリーミングするためのサーバを含むが、これらに限定されない。
【0045】
本明細書で使用される場合、「電子通信で」という用語は、直接的に、または間接的にシグナリングを介して互いに通信するように構成される電気機器（例えば、コンピュータ、プロセッサなど）を指す。同様に、情報を別のコンピュータまたはデバイスに送信する（例えば、ケーブル、ワイヤ、赤外線信号、電話回線、電波などを介して）ように構成されるコンピュータは、その他のコンピュータまたはデバイスと電子通信している。
【0046】
本明細書で使用される場合、「送信」という用語は、任意の適切な手段を使用して、１つの位置から別の位置への（例えば、１つのデバイスから別のデバイスへの）情報（例えば、データ）の移動を指す。
【0047】
本明細書で使用される場合、「被検体」または「患者」という用語は、特定の処置の受け手となる、ヒト、非ヒト霊長類、コンパニオンアニマル、家畜、ウマ、齧歯類などを含むが、これらに限定されない、任意の動物（例えば、哺乳類）を指す。典型的には、「被検体」及び「患者」という用語は、本明細書では、ヒト被検体に関連して交換可能に使用される。
【0048】
本明細書で使用される場合、「がんを持つと疑われる被検体／患者」という用語は、がんを示す１つ以上の症状（例えば、顕著なしこりまたは腫瘤）を提示する、またはがんについてスクリーニングされている（例えば、物理的なルーチンの間に）被検体を指す。がんを持つと疑われる被検体は、１つ以上の危険因子をも含む可能性がある。がんを持つと疑われる被検体は、一般的にがんについての検査を受けていない。ただし、「がんを持つと疑われる被検体」は、初期診断（例えば、腫瘤を示すＣＴスキャン）を受けたが、がんの病期が不明である個人を含む。この用語は、かつてがんを持っていた人々（例えば、寛解している個人）をさらに含む。
【0049】
本明細書で使用される場合、「生検組織」という用語は、試料ががん性組織を含むかどうかを決定する目的で被検体から除去される組織（例えば、乳房組織）の試料を指す。いくつかの実施形態では、生検組織は、被検体ががんを有すると疑われるために取得される。次に、生検組織は、がんの有無について検査される（例えば、顕微鏡検査によって、分子検査によって）。
【0050】
本明細書で使用される場合、「試料」という用語は、その最も広義に使用される。別の意味では、いずれかの供給源から得られる検体または培養物、ならびに生物学的試料及び環境試料を含むことを意味する。生物学的試料は、動物（ヒトを含む）から得られ、流体、固体、組織、及び気体を含むことができる。生物学的試料は、組織、血液製剤（血漿、血清など）などを含む。しかしながら、これらの例は、本発明に該当する試料の種類を限定すると解釈されるべきではない。
【0051】
本明細書で使用される場合、「タグ」または「マーカータグ」という用語は、エキサイタの時変磁場によって励起されるときに、監視コイル（複数可）が受信し、その位置を決定するために使用する、周波数（複数可）の「ホーミングビーコン」スペクトルを発する小さな埋め込み型マーカーを指す。固有のスペクトルを生成するようにプログラムされることができるため、複数のタグを同時に埋め込んで配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】エキサイタアセンブリ、ディスプレイコンポーネントが取り付けられている医療機器、及びタグが腫瘍の隣に埋め込まれている患者の例示的な位置決めを示す。
【図2】機器先端部２５を含む、医療機器２０に取り付けられるアタッチメントコンポーネント１０を示す。アタッチメントコンポーネント１０は、その中に配置される２つの位置特定エミッタ７０を含む。アタッチメントコンポーネント１０は、ディスプレイコンポーネント４０に取り付けられる、またはそれと一体である。
【図3】エキサイタアセンブリの例示的なコイル構成を示す。
【図4A】ケーブル束２００を介してコントローラ２１０に取り付けられる例示的なエキサイタアセンブリ２５０を示す。
【図4B】例示的な監視コイルアセンブリ（別名、監視局アセンブリ）１６１を示す。
【図4C】金属コア１６６上にコイル１６７を形成するようにワイヤが巻かれる３つの方向を有する、例示的な監視コイル１６０を示す。
【図5】４つのエキサイタコイル（コイルＡ～Ｄ）を含む例示的なエキサイタアセンブリを示し、そこで電流は４つのエキサイタコイルすべての中で時計回りの方向に流れている。
【図6】４つのエキサイタコイル（コイルＡ～Ｄ）を含む例示的なエキサイタアセンブリを示し、そこで電流はコイルＡ及びＢでは時計回りの方向に流れており、コイルＣ及びＤでは反時計回りの方向に流れている。
【図7】４つのエキサイタコイル（コイルＡ～Ｄ）を含む例示的なエキサイタアセンブリを示し、そこで電流はコイルＡ及びＣでは時計回りの方向に流れており、コイルＢ及びＤでは反時計回りの方向に流れている。
【図8】トップカバー２３０が装着された、例示的なエキサイタアセンブリ２５０を示す。エキサイタアセンブリ２５０は、ケーブル束２００がその中に引き込まれている状態で示されている。
【図9】医療機器２０の遠位先端部２５が挿入される傾斜した遠位端部３００を含む例示的なアタッチメントコンポーネント１０を示す。
【図10A】アタッチメントコンポーネント１０の傾斜した遠位端部３００に最初に挿入された後の医療機器２０の遠位端部２５を示す。
【図10B】ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のケーブル管理コンポーネント３１５に取り付けられる前のアタッチメントコンポーネントワイヤ６０を示す。図１０Ｂは、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のケーブル管理コンポーネント３１５に取り付けられる前のアタッチメントコンポーネントワイヤ６０を示す。また、図１０Ｂは、アタッチメントコンポーネント１０の近位端部テーパ状接続部３５０が挿入されるハウジングテーパ状接続部３４０を示す。ケーブル管理コンポーネント３１５は、アタッチメントコンポーネントワイヤ６０及び医療機器ワイヤ５０の両方に取り付けられ、アライメントされる２つのクリップを含む。
【図11】ディスプレイコンポーネントハウジング３３０に取り付けられる例示的なアタッチメントコンポーネント１０を示す。アタッチメントコンポーネント１０は、チューブ３６０の内側にある位置特定エミッタワイヤリード７２にリンクされる一対の位置特定エミッタ７０を含む。また、アタッチメントコンポーネントは、遠位端部開口部３０５を備える、傾斜した遠位端部３００を含み、これにより、手術装置または他の装置の先端部を挿入することができる。ディスプレイコンポーネントハウジング３３０は、絶縁ワイヤを保持するために一対のクリップから構成される、ケーブル管理コンポーネント３１５を含む。
【図12】ディスプレイコンポーネントハウジング３３０に取り付けられる例示的なアタッチメントコンポーネント１０を示し、そのディスプレイコンポーネントハウジング３３０中に、ディスプレイコンポーネント４０が位置している。ディスプレイコンポーネントハウジング３３０の内側にディスプレイコンポーネント４０を固定するために使用される、ディスプレイカバー３７０が示される。また、接着剤ストリップ３８０が示されており、これは、アタッチメントコンポーネントの内側に嵌合する形状及び寸法を有しており、医療機器をアタッチメントコンポーネントに固定することに役立つ。
【図13A】ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のハウジングテーパ状接続部３４０に押し嵌めるように構成される、アタッチメントコンポーネント１０の近位端部テーパ状接続部３５０を示す。
【図13B】図１３ＡのセクションＡの拡大図を示す。図１３Ｂは、ケーブル管理コンポーネント３１５の一部であり、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のテーパ状接続部穴部３１９に挿入されるように設計されるケーブル管理テーパ状接続部３１７を含む。ケーブル管理テーパ状接続部３１７は、角度位置を固定するために平らな部分３１８を含む。
【図14】患者に埋め込まれるタグを位置特定するための例示的なシステムを示す。このシステムは、患者中のタグ（複数可）を活性化する信号を発するエキサイタアセンブリから構成される。システム電子機器筐体は、モバイルカートとして示され、エキサイタアセンブリに信号を送達し、患者内のタグ（複数可）から信号を受信して処理する。外科医向けのガイダンスは、ディスプレイコンポーネントだけでなく、システム電子機器筐体の画面にも表示される。
【発明を実施するための形態】
【0053】
本明細書で提供されるのは、例えば遠隔に位置するタグを活性化する、エキサイタ信号を発生させるためのシステム、装置、アセンブリ、及び方法である。システム、装置、アセンブリ、及び方法は、被検体内のタグの位置を特定するための医療用途を含むさまざまな用途での使用を見いだされる。本明細書はヒト組織での医療用途に焦点を当てているが、システム及び方法が非ヒト用途（例えば、家畜、コンパニオンアニマル、野生動物、またはいずれかの獣医学的環境などのヒト以外の動物での用途）を含む、幅広い用途を見いだされることを理解されたい。例えば、システムは、環境設定、農業設定、産業設定などで使用されることができる。
Ａ．外部コイル（タグコイルなど）とエキサイタアセンブリとの可変アライメントへの対応
いくつかの実施形態では、エキサイタは、エキサイタとタグのコイルのアライメントに依存せずに、タグに電力を供給するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、タグへの電力伝送は、タグに対するエキサイタ磁場の相対的な配向に依存することができる。いくつかのそれらのような実施形態では、是正措置がない場合、タグは、タグのコイル（例えば、タグに含まれるフェライトコアコイル）にアライメントされる電界の一部からのみ集電することができる。この問題は、３つの直交方向すべての磁場を発生することができる、複数のエキサイタを含むことで解決されることができる。しかしながら、これは、より厚いアセンブリにつながり、一次エキサイタコイル（例えば、エキサイタアセンブリに位置している）のセンシングコイル（これもエキサイタアセンブリに位置している）への結合の除去（以下のセクションＢを参照）、及びタグ／エミッタとエキサイタコイルとの間で二次電界結合（その後センシングコイルに結合し、タグまたはエミッタの位置特定を損なう）の除去（以下のセクションＣを参照）の両方を妨げる。この課題に対応するために、本明細書で提供されるのは、一方向の磁気方向にのみ展開することができるエキサイタコイルによって、磁場の配向を変化させる機構を提供するエキサイタアセンブリ構成である。
Ａ．外部コイル（タグコイルなど）とエキサイタアセンブリとの可変アライメントへの対応
いくつかの実施形態では、エキサイタは、エキサイタとタグのコイルのアライメントに依存せずに、タグに電力を供給するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、タグへの電力伝送は、タグに対するエキサイタ磁場の相対的な配向に依存することができる。いくつかのそれらのような実施形態では、是正措置がない場合、タグは、タグのコイル（例えば、タグに含まれるフェライトコアコイル）にアライメントされる電界の一部からのみ集電することができる。この問題は、３つの直交方向すべての磁場を発生することができる、複数のエキサイタを含むことで解決されることができる。しかしながら、これは、より厚いアセンブリにつながり、一次エキサイタコイル（例えば、エキサイタアセンブリに位置している）のセンシングコイル（これもエキサイタアセンブリに位置している）への結合の除去（以下のセクションＢを参照）、及びタグ／エミッタとエキサイタコイルとの間で二次電界結合（その後センシングコイルに結合し、タグまたはエミッタの位置特定を損なう）の除去（以下のセクションＣを参照）の両方を妨げる。この課題に対応するために、本明細書で提供されるのは、一方向の磁気方向にのみ展開することができるエキサイタコイルによって、磁場の配向を変化させる機構を提供するエキサイタアセンブリ構成である。
【0054】
いくつかの実施形態では、これは、エキサイタアセンブリ内に複数のコイルを含み（例えば、図４Ａを参照）、各コイル内の電流方向を時計回りまたは反時計回りのいずれかに設定することによって達成される（例えば、図５～７を参照）。いくつかの実施形態では、コイルは、同じ電流がそれぞれに流れるように直列に接続される。いくつかの実施形態では、コイルレイアウトは、３セットの電流の流れの構成で、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ１）、及び（Ｘ２，Ｙ２）の座標を中心とする、４つのコイルを２列で含む。これら３セットの電流の流れの構成は、次のとおりである。構成１：Ｚ軸に垂直なその平面とアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするためにすべて時計回りの電流。構成２：Ｘ軸にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするコイル。構成３：Ｙ軸にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために電流を反時計回りに流す（Ｘ１，Ｙ２）、（Ｘ２，Ｙ２）を中心とするコイル、である。いずれかの数の他のコイル構成を使用することができる。効率を上げるには、コンポーネントの数、及び設計の全体的な複雑さを最小にすることが望まれる（必須ではない）。しかしながら、いくつかの実施形態では、システムの複雑さを犠牲にするが、電界の方向性を変化させるために、より多くの柔軟性を提供するように、エキサイタアセンブリに４つより多い（例えば、６、８、１０、１６個などの）コイルを含むことが望ましい場合がある。
【0055】
各構成についてエキサイタアセンブリ内のコイルの同調は、すべての構成内のすべてのコイルに同じ電流が流れている場合、構成間にほとんど変化を必要としない。これは、１つのエキサイタコイルのその他のエキサイタコイルに対する効果が第一エキサイタコイル（開回路、通電など）の状態に依存するためである。
【0056】
最適なパフォーマンスを提供するには、エキサイタコイルの面積を最大にする必要があり、そしてコイルの中心間の距離を最大にする必要がある。より大きな面積のコイルは、同じ印加電流に対してより高い電界を提供する。より大きな距離で分離されるコイルは、より大きな方向変化を構成２及び３に与える。
【0057】
図３は、本発明のいくつかの実施形態における４つのコイルエキサイタアセンブリの例示的な概略図を提供し、これら４つのコイルはコイルＡ、コイルＢ、コイルＣ、及びコイルＤとラベル付けされている（図４Ａを参照）。
【0058】
エキサイタアセンブリが患者の下に平らな平面モード（例えば、パッド）で提供される医療用途のために、臨床的に好ましいシステムジオメトリは、４つのコイルすべてが互いに非常に近くに配置されることを必要とする。その結果、各コイル間の磁気結合は、個々のコイル極性によって変化するため、直列での４つのコイルすべての合計インダクタンスは、コイル極性の組み合わせによって変化する。したがって、最適なパフォーマンスは、必然的に競合する要因の平衡をとる。これを補償するために、いくつかの実施形態では、合計インダクタンスが増加するときに追加の直列静電容量性リアクタンスが挿入されることで、同調する中心周波数が所望の励起周波数に維持されるスイッチングシステムが採用される。図３に示される好ましい実施形態では、リレーはスイッチングに利用される。他の実施形態は、ＰＩＮダイオードなどのソリッドステートスイッチングアプローチを採用することができる。スイッチングを達成する任意の適切な機構を用いることができる。
【0059】
いくつかの実施形態では、コイルの中心は、１０．．．５０．．．１００．．．５００．．．または１０００ｃｍで分離される。いくつかの実施形態では、各コイルは、２５．．．６２５．．．２５００．．．６２，５００．．．または２５０，０００ｃｍ２の面積からのものである。最大の合計直列静電容量は、４つのコイルすべてが同じ極性を有するときの条件に必要とされる。いくつかの実施形態では、この直列静電容量は、４つのコイルすべての間で均等に分配され、図３に示されるように、スイッチングリレーの各側で平衡をとる。この方法で静電容量を分配することにより、スイッチに存在する接点電圧が最小に保たれる。さもなければ、コイルの高い「Ｑ」は、スイッチ及び相互接続に存在する一部の構成に１０ＫＶを超える過度に高い電圧をもたらす可能性がある。
【0060】
上述されるように所望の共振周波数を維持する（例えば、静電容量を減らすために直列でコンデンサを追加する）のに有用な追加の静電容量は、極性スイッチングリレー、または必要に応じて通電されることができる別個のスイッチによって切り替えられる。いくつかの実施形態では、この静電容量は、極性スイッチングリレー間で分配され、最良の対称性を達成することによって端子電圧を最小にするだけでなく、コモンモード結合も最小にする。
【0061】
いくつかの実施形態では、各静電容量素子は、コンデンサの電圧能力を越えないことを確保するために各コンデンサにわたる電圧を最小にするように、そして本来であれば共振周波数をドリフトさせる可能性のある損失による加熱を最小にするために、複数のコンデンサから構成される。
【0062】
いくつかの実施形態では、バランは、エキサイタコイルの可能な限り近くに組み込まれる（以下のセクションＤ及び図３を参照）。以下に説明されるバランは、電界発生を低減させる、または取り除くための同相信号除去を達成し、そのうえコイルアセンブリのインピーダンスを伝送線路及びパワーアンプのインピーダンスに最適に整合させるためにインピーダンス変換を提供する。いくつかの実施形態では、バランの一次（アンプ側）は８ターンを有し、二次（コイル側）は４ターンを有するので、例えば、５０オームの発電機出力インピーダンスを、共振時の１２オームのコイルインピーダンスにうまく整合させるインピーダンスでは４対１の変化を提供する。他の特性インピーダンス伝送線路及びアンプへの最適なインピーダンス変換のために、他の巻数比を用いることができる。
【0063】
図３は、エキサイタアセンブリに用いられるコイルシステムの例示的な実施形態を提供する。この図では、複数のコンデンサは、番号（例えば、Ｃ１、Ｃ５、Ｃ１１、Ｃ４０など、ｐＦ（ピコファラッド））、ならびにコイルＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに対するそれらの相対位置によって識別される（例えば、図４Ａを参照）。７：４の巻数比に関するバランが示される（バラントランスの比は、５０オーム側で７ターン、コイル側で４ターンに関して、７：４の比を用いて、インピーダンスを５０オームに整合させる）。システムは、コイルが利用される方法に基づいてパフォーマンスを最適化するように構成される、または調整されることができる。例えば、図３の例示的な実施形態では以下のように示される。
【0064】
フィールド：Ｚ－平面（＋＋＋＋）コンデンサＣ９及びＣ１０は２５，６００ｐＦである（５，６００ｐＦと並列に２０，０００）、
フィールド：Ｘ－平面（＋－＋－）コンデンサＣ１９及びＣ２０は２７，２３５ｐＦである（（２）４７０ｐＦコンデンサの直列組み合わせと並列に２７，０００ｐＦを使用）、
フィールド：Ｙ－平面（＋＋－－）コンデンサＣ２９及びＣ３０は６，０５０ｐＦである（（２）１００ｐＦコンデンサの直列組み合わせと並列に３，３００ｐＦと並列に２，７００）、
共通（すべてのフィールド）：コンデンサＣ３９及びＣ４０は９，０００ｐＦである（（３）３，０００ｐＦコンデンサの並列組み合わせ）、ならびに
Ｃ３９及びＣ４０コンデンサ（値ＸＹ固定）は９，０００ｐＦである（１８，０００ｐＦと直列に１８，０００ｐＦ、９，２２０ｐＦであることが可能、８２０ｐＦまたは他の組み合わせと並列に８，２００、合計電圧は６６０Ｖｒｍｓ）。
フィールド：Ｘ－平面（＋－＋－）コンデンサＣ１９及びＣ２０は２７，２３５ｐＦである（（２）４７０ｐＦコンデンサの直列組み合わせと並列に２７，０００ｐＦを使用）、
フィールド：Ｙ－平面（＋＋－－）コンデンサＣ２９及びＣ３０は６，０５０ｐＦである（（２）１００ｐＦコンデンサの直列組み合わせと並列に３，３００ｐＦと並列に２，７００）、
共通（すべてのフィールド）：コンデンサＣ３９及びＣ４０は９，０００ｐＦである（（３）３，０００ｐＦコンデンサの並列組み合わせ）、ならびに
Ｃ３９及びＣ４０コンデンサ（値ＸＹ固定）は９，０００ｐＦである（１８，０００ｐＦと直列に１８，０００ｐＦ、９，２２０ｐＦであることが可能、８２０ｐＦまたは他の組み合わせと並列に８，２００、合計電圧は６６０Ｖｒｍｓ）。
【0065】
静電容量の他の特定の値を利用して、所望の共振周波数、または異なるコイル構造から得られることができる異なる値のインダクタンスを有する所望の１つ以上の共振周波数を提供することができる。
Ｂ．センサ付近のエキサイタ電界強度への対応
タグに給電するために使用されるエキサイタ電界強度は、一般に、１つ以上のタグに給電することができる大容量を生じるために、エキサイタに近い。この電界は、手術器具に関連する１つ以上のタグまたはエミッタ（タグ及びエミッタは総称して個別に本明細書では「ビーコン」と称される）によって与えられる電界よりもはるかに大きい。また、励起及び検知の両方を提供するために、単一の励起アセンブリ装置が好ましいことから、センシングコンポーネントは、エキサイタコンポーネントのすぐ近くにある必要がある。したがって、磁場センサは、対象となる信号（ビーコンからの）よりも１６０ｄｂ以上大きい、非常に大きなエキサイタ周波数で磁場を通常、検知する。
Ｂ．センサ付近のエキサイタ電界強度への対応
タグに給電するために使用されるエキサイタ電界強度は、一般に、１つ以上のタグに給電することができる大容量を生じるために、エキサイタに近い。この電界は、手術器具に関連する１つ以上のタグまたはエミッタ（タグ及びエミッタは総称して個別に本明細書では「ビーコン」と称される）によって与えられる電界よりもはるかに大きい。また、励起及び検知の両方を提供するために、単一の励起アセンブリ装置が好ましいことから、センシングコンポーネントは、エキサイタコンポーネントのすぐ近くにある必要がある。したがって、磁場センサは、対象となる信号（ビーコンからの）よりも１６０ｄｂ以上大きい、非常に大きなエキサイタ周波数で磁場を通常、検知する。
【0066】
この問題は、電子フィルタによって部分的に解決されることができる。ただし、これらのフィルタの除去機能は制限されており、高価であり、物理的に大きい。フィルタはアクティブまたはパッシブであることができる。ただし、アクティブ電子フィルタは、この非常に高いダイナミックレンジ状況に対してダイナミックレンジ及びフィルタリングの有効性を制限する固有のノイズフロアを含むため、いくつかの実施形態では、パッシブフィルタが使用されることができる。
【0067】
代替（または追加）の解決策は、上記のセクションＡで説明されたコイルシステムを利用する。それらのような実施形態では、あるものは、磁場のベクトルの性質を利用することによって、センサによるエキサイタの電場ピックアップを減らすことができる。いくつかの実施形態では、センシングコイルを含むＸ－Ｙ平面に実質的に垂直な磁束のみを生成する配向を有するエキサイタコイルが選択される。いくつかの実施形態では、本来指向性も高いフェライトコアコイルは、次に、その平面に直交する磁束が検知されないように、その平面にアライメントされる。これにより、４０ｄｂよりも大きいエキサイタ電界の除去をもたらす。好ましいジオメトリでは、上記の３つの極性構成すべてにおいて、すべてのセンシングコイルに対して７０ｄＢを超える絶縁が達成されている。各監視コイルの高さ及び傾きの両方を調整して、３つのコイル極性条件すべてでこの絶縁レベルを達成するために必要なアライメントをもたらす。絶縁は、典型的には、ベクトルネットワークアナライザを用いて、エキサイタコイルをポート１に、そして特定の監視コイルをポート２に接続することによって測定される。次に、Ｓ２１の大きさ及び位相を受信周波数で測定する。好ましい実施形態では、選択される受信周波数は、１３０．２ＫＨｚである。
【0068】
したがって、それらのような実施形態では、システムは、励起のために１つの磁場方向を使用し、検知のために残り２つの方向（励起方向に直交する）を使用する。他の実施形態では、励起に２つの直交性、そして検知に１つの直交性を使用することができる。ただし、ビーコン位置（複数可）のより高速な推定値を提供するために、検知に２つの直交性を使用することが好ましい場合がある。
Ｃ）エキサイタ／ビーコン結合への対応
いくつかの実施形態では、エキサイタは、高度共振コイルである。いくつかの実施形態では、ビーコンの周波数がエキサイタの共振周波数に近いので、エキサイタコイルの配向にアライメントされるビーコンのＡＣ磁場の一部は、エキサイタに電流の流れを誘導することができるため、エキサイタコイルの配向にビーコン周波数で磁場を生成することができる。この効果は、ビーコンからの元の磁場を歪め、ビーコンの位置を特定することをより困難にする。臨床的に好ましいジオメトリでは、この歪みはビーコンの真の位置をマスクするため、ナビゲーションは、困難になる、または不可能になる可能性がある。
Ｃ）エキサイタ／ビーコン結合への対応
いくつかの実施形態では、エキサイタは、高度共振コイルである。いくつかの実施形態では、ビーコンの周波数がエキサイタの共振周波数に近いので、エキサイタコイルの配向にアライメントされるビーコンのＡＣ磁場の一部は、エキサイタに電流の流れを誘導することができるため、エキサイタコイルの配向にビーコン周波数で磁場を生成することができる。この効果は、ビーコンからの元の磁場を歪め、ビーコンの位置を特定することをより困難にする。臨床的に好ましいジオメトリでは、この歪みはビーコンの真の位置をマスクするため、ナビゲーションは、困難になる、または不可能になる可能性がある。
【0069】
この結合は、エキサイタ共振にあまり近くない別のビーコン周波数を選択することによって減らされることができる。ただし、いくつかの好ましい実施形態では、ビーコンが受信及び送信の両方に単一のフェライトコアＲＦコイルを利用するため、利用可能な帯域幅は制限される。
【0070】
代替に、上記のセクションＡ及びＢで説明されるエキサイタ構成を使用して、検知コイルから構成される検知システムがエキサイタコイルに直交して配向することから、歪んだ磁場は検知されない。換言すれば、歪みは、検知システムに直交する、エキサイタコイルに実質的にアライメントされる磁場方向に制限される。したがって、ビーコンの真の位置は、ビーコン周波数でのエキサイタ電流の流れによって生成される磁場歪みでマスクされなくなるため、アーティファクトなしで正確なナビゲーションを達成可能である。
Ｄ）システムによって生成される電界強度への対応
エキサイタ及び関連する回路は、システムによって生成される電界強度を最小にするように設計される必要がある。電界は、発生する場合に、センシングシステムに容量結合し、システムの精度を低下させる可能性がある。また、電界は、磁場よりもはるかに有意に患者及び環境と相互作用する。
Ｄ）システムによって生成される電界強度への対応
エキサイタ及び関連する回路は、システムによって生成される電界強度を最小にするように設計される必要がある。電界は、発生する場合に、センシングシステムに容量結合し、システムの精度を低下させる可能性がある。また、電界は、磁場よりもはるかに有意に患者及び環境と相互作用する。
【0071】
いくつかの実施形態では、この課題は、エキサイタコイルの可能な限り近くにバランを組み込むことによって対応される。インピーダンストランスとしても機能することができるバランは、接地に対して非対称な電流の流れを取り除くことにより、電界を最小にする。これを考える別の方法は、バランがコモンモード結合を取り除くことである。いくつかの実施形態では、バランのエキサイタ側で、回路設計及びレイアウトは、平衡を維持するために可能な限り対称である必要がある。
【0072】
電界効果を低減させることに加えて、トランスは既製の５０オーム同軸伝送線路を不整合なしで使用することを可能にする。これにより、伝送線路の電圧及び電流がスケーリングされ、最高の効率と最小で最も可撓性の同軸ケーブルを用いて、エキサイタアセンブリに電力を最適に伝送する。
Ｅ）複数のビーコンの位置の特定及び管理
いくつかの実施形態では、１つの以上のビーコン（例えば、タグ、１つ以上の手術装置と関連するエミッタ、または他の物体（その場所、位置、相対位置、または他の空間情報が望まれる））が採用される。いくつかの実施形態では、それぞれの異なるビーコンは、固有の周波数、周波数スペクトル、またはその他の識別可能な信号を発生する。いくつかのそれらのような実施形態では、ハンティングアルゴリズムを使用して、１つ以上のビーコンの空間情報を特定する。いくつかの実施形態では、最適なエキサイタの極性及び電力レベルは、エキサイタを異なる平面に循環させることによって、各ビーコンについて識別される（例えば、エキサイタに対するビーコンの任意の相対的な配向を考慮して）。この情報に基づいて、最適なエキサイタパターンは、処置の品質と、ユーザ（例えば、治療する医師）に伝達される情報の精度とを最大にするように計算される。いくつかのそれらのような実施形態では、第一最適パターンを利用して、第一タグに関する空間情報を提供し、処置の第一部分を行う。次に、第二最適パターン（同じであっても異なっていてもよい）を利用して、第二タグに関する空間情報を提供し、処置の第二部分を行う。追加のタグについて、さらに循環を行うことができる。代替に、エキサイタパターン（極性及び電力）は、処置中に複数の異なる最適パターン間で循環して、複数のビーコンのほぼリアルタイムの最適な空間情報を提供することができる。いくつかのそれらのような実施形態では、エミッタ内のコイル極性の迅速な切り替えを使用して、２つ以上のビーコンに同時に、またはほぼ同時に電力を供給する。
Ｆ）例示的なシステム及びデバイスコンポーネントの概要
いくつかの実施形態では、システム、装置、アセンブリ、及び方法は、正弦波磁界によって遠隔タグ装置に給電する電磁ナビゲーションシステム（例えば、参照によりその全体が本明細書に援用される、米国特許第９，７３０，７６４号、ならびに米国出願第１５／２８１，８６２号及び第１５／６７４，４５５号を参照）に使用を見いだされる。いくつかの実施形態では、タグは無線であり、理想的には最小サイズにされる。いくつかの実施形態では、電力が供給されている間、タグは、１つ以上の側波帯周波数で独自の時変磁場を発生する。磁場の形状は、タグに位置決めされる磁気双極子の形状とほぼ同じである。受信アンテナコイル（検知もしくは監視コイルまたは監視局とも称される）を用いていくつかの位置で磁場を監視することにより、タグの位置を特定する。いくつかの実施形態では、システム、装置、アセンブリ、及び方法は、電気手術器具をさらに含む。いくつかの実施形態では、電気手術器具、またはこの電気手術器具に取り付けられる、もしくは物理的に近接しているコンポーネントは、磁気双極子と同様の磁場も発生する２つ以上の位置特定エミッタを含む。いくつかの実施形態では、エミッタは、２つの異なる周波数信号で駆動され、これら２つの異なる周波数信号は、エキサイタ周波数及びタグ応答周波数の両方とも異なる。ある特定の実施形態では、位置特定エミッタは、信号供給源に配線される。
Ｅ）複数のビーコンの位置の特定及び管理
いくつかの実施形態では、１つの以上のビーコン（例えば、タグ、１つ以上の手術装置と関連するエミッタ、または他の物体（その場所、位置、相対位置、または他の空間情報が望まれる））が採用される。いくつかの実施形態では、それぞれの異なるビーコンは、固有の周波数、周波数スペクトル、またはその他の識別可能な信号を発生する。いくつかのそれらのような実施形態では、ハンティングアルゴリズムを使用して、１つ以上のビーコンの空間情報を特定する。いくつかの実施形態では、最適なエキサイタの極性及び電力レベルは、エキサイタを異なる平面に循環させることによって、各ビーコンについて識別される（例えば、エキサイタに対するビーコンの任意の相対的な配向を考慮して）。この情報に基づいて、最適なエキサイタパターンは、処置の品質と、ユーザ（例えば、治療する医師）に伝達される情報の精度とを最大にするように計算される。いくつかのそれらのような実施形態では、第一最適パターンを利用して、第一タグに関する空間情報を提供し、処置の第一部分を行う。次に、第二最適パターン（同じであっても異なっていてもよい）を利用して、第二タグに関する空間情報を提供し、処置の第二部分を行う。追加のタグについて、さらに循環を行うことができる。代替に、エキサイタパターン（極性及び電力）は、処置中に複数の異なる最適パターン間で循環して、複数のビーコンのほぼリアルタイムの最適な空間情報を提供することができる。いくつかのそれらのような実施形態では、エミッタ内のコイル極性の迅速な切り替えを使用して、２つ以上のビーコンに同時に、またはほぼ同時に電力を供給する。
Ｆ）例示的なシステム及びデバイスコンポーネントの概要
いくつかの実施形態では、システム、装置、アセンブリ、及び方法は、正弦波磁界によって遠隔タグ装置に給電する電磁ナビゲーションシステム（例えば、参照によりその全体が本明細書に援用される、米国特許第９，７３０，７６４号、ならびに米国出願第１５／２８１，８６２号及び第１５／６７４，４５５号を参照）に使用を見いだされる。いくつかの実施形態では、タグは無線であり、理想的には最小サイズにされる。いくつかの実施形態では、電力が供給されている間、タグは、１つ以上の側波帯周波数で独自の時変磁場を発生する。磁場の形状は、タグに位置決めされる磁気双極子の形状とほぼ同じである。受信アンテナコイル（検知もしくは監視コイルまたは監視局とも称される）を用いていくつかの位置で磁場を監視することにより、タグの位置を特定する。いくつかの実施形態では、システム、装置、アセンブリ、及び方法は、電気手術器具をさらに含む。いくつかの実施形態では、電気手術器具、またはこの電気手術器具に取り付けられる、もしくは物理的に近接しているコンポーネントは、磁気双極子と同様の磁場も発生する２つ以上の位置特定エミッタを含む。いくつかの実施形態では、エミッタは、２つの異なる周波数信号で駆動され、これら２つの異なる周波数信号は、エキサイタ周波数及びタグ応答周波数の両方とも異なる。ある特定の実施形態では、位置特定エミッタは、信号供給源に配線される。
【0073】
いくつかの実施形態では、単一のエキサイタアセンブリを用いて（例えば、図４Ａに示されるように）、信号を発生させ、これらの信号は、タグと、そして電気手術器具に関連するアタッチメントコンポーネント内の位置特定エミッタとインタラクトする。いくつかの実施形態では、エキサイタアセンブリは、単一の薄いアセンブリに含まれる。いくつかの実施形態では、エキサイタを含むアセンブリは、センサ（例えば、受信アンテナ／検知／監視局コイル）をさらに含む。いくつかの実施形態では、エキサイタアセンブリは、医療処置を受けている患者の下に配置されるように構成される。例示的な処置配置は、図１に示され、患者９０は、表面９５（例えば、マットレスまたは手術台）上に位置決めされている。表面９５は、表面フレーム９７によって保持される。患者９０は、病変（例えば、腫瘍）１１０と、腫瘍の近くに、腫瘍上に、または腫瘍内に位置決めされる埋め込み型タグ１００とを含む。エキサイタアセンブリ２５０は、患者の下、及び表面の下（例えば、表面フレーム９７上）に位置決めされ、タグ１００、及び患者より上の手術野内の医療機器２０（例えば、手術装置）の位置を含む患者周囲の領域に電磁場（図示せず）を発生する。
【0074】
図２は、本発明のいくつかの実施形態での用途を見いだされる例示的な電気焼灼手術装置（例えば、ＢＯＶＩＥ）を示す。装置２０は、組織処置のための手術面を提供する先端部２５、システムが装置２０の場所及び位置を検知することを可能にする２つの埋め込み型位置特定エミッタ７０、ならびに患者中のタグの位置についての視覚情報をユーザ（例えば、外科医）に提供する表示ユニット４０を含む。
【0075】
いくつかの実施形態では、エキサイタアセンブリは、場所、位置、及び距離の評価、特にそれらのような要素のリアルタイム評価を本来であれば複雑にする複数の異なる設定の下、遠隔の物体（例えば、タグ及び手術装置）の強化された検出を提供するように構成される。
【0076】
いくつかの実施形態では、システム及び方法は、複数のコンポーネントを含む。いくつかの実施形態では、第一コンポーネントは、１つ以上のタグ（「マーカー」という用語と交換可能に使用されることができる）を含み、これらのタグの場所、位置、距離、または他の特性が評価される。いくつかの実施形態では、タグは、体内の標的領域をマークするために、手術位置または他の臨床的に関連する位置で被検体内に位置決めされるように構成される。いくつかの実施形態では、第二コンポーネントは、磁場を発生する遠隔活性化装置（例えば、エキサイタアセンブリ）を含む。いくつかの実施形態では、第二コンポーネントは、１つ以上のタグを含む被検体の近く（例えば、下）に位置決めされる装置内に配置される。いくつかの実施形態では、第三コンポーネントは、第二コンポーネントによって発生する磁場に曝露されているときに、１つ以上のタグによって発生する信号を受信するように構成される複数の監視局を含む。いくつかの実施形態では、第二及び第三コンポーネントは、同じ装置内に物理的に含まれる（例えば、図４Ａに示されるように）。いくつかの実施形態では、第四コンポーネントは、医療機器位置特定エミッタを含む。第四コンポーネントは、医療機器に統合される、またはアタッチメントコンポーネント（例えば、シース）に取り付けられる、もしくはその他の方法で関連付けられることができる。第四コンポーネントは、１つ以上の位置特定エミッタ（例えば、信号を発するアンテナ、または他のタイプのエミッタ）を含み、これらの位置特定エミッタは、給電線を介して、または第二コンポーネントによって発生する磁場への曝露時に信号を発生し、これらの信号は、第三コンポーネントによって検出可能である。いくつかの実施形態では、第五コンポーネントは、コンピューティングデバイスを含み、このコンピューティングデバイスは、第三コンポーネントの監視局から情報を受信し、タグ、医療機器、及び監視局の相対的な位置、距離、または他の特性に関する情報を生成するプロセッサを含む。いくつかの実施形態では、第五コンポーネントは、そのような生成された情報をシステムのユーザに表示するディスプレイを含む。
【0077】
いくつかの実施形態では、第一コンポーネントは単一のタグである。いくつかの実施形態では、それは２つ以上（例えば、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２個など）のタグである。１つより多いタグを用いる、いくつかの実施形態では、タグは同一のタイプのものであるが、他の実施形態では、それらは異なるタイプのものである。
【0078】
いくつかの実施形態では、タグは、共振時にＡＣ磁場によって電力を供給される集積回路（ＩＣ）に結合されるフェライトコアコイルアンテナ（例えば、１００～２００ｋＨｚで共振する）を含む。いくつかの実施形態では、コアは、筐体（例えば、円筒形のガラス、またはプラスチックのハウジング）に収容される。いくつかの実施形態では、エキサイタアンテナ（複数可）は、タグ（複数可）に電力を供給するのに十分なレベルで、従来の発振器及びパワーアンプによって駆動される。いくつかの実施形態では、埋め込み型タグは、エキサイタからの連続波（ＣＷ）搬送電力を振幅変調（ＡＭ）するので、タグのカウンタにプログラムされた数によって定義される周波数で側波帯を放出する。いくつかの実施形態では、これらの側波帯だけでなく、はるかに強いＣＷ搬送も、最終的に、第三コンポーネントによって検出される。
【0079】
いくつかの実施形態では、タグは、自己共振物体（例えば、巻線インダクタを備える小さなフェライトコア）を含む。巻線インダクタは、インダクタンスと組み合わせて高周波共振回路を生成する巻線間静電容量を有する。いくつかの実施形態では、タグは共振物体を含む（例えば、自己共振物体は所定の周波数で共振をもたらすチップコンデンサを備える）。いくつかの実施形態では、タグは、ダイオードを備える共振または自己共振物体を含む。ＬＣ回路と組み合わせたダイオードは、十分な強度の磁場（印加電圧はダイオードのバンドギャップ電位を超える）に浸されるときに、サブハーモニック周波数をもたらす。いくつかの実施形態では、タグは、アクティブ変調器を備える共振物体または自己共振物体を含む（例えば、集積回路は共振回路を振幅変調させる）。いくつかの実施形態では、検出は、変調パターンが符号化されたバイナリパターンではなく単純なサブハーモニックであることを除いて、全二重（ＦＤＸ）無線周波数識別（ＲＦＩＤ）と同様に起こる。いくつかの実施形態では、この検出は、半二重（ＨＤＸ）動作モードと同様の励起後に起こる。
【0080】
いくつかの実施形態では、タグは単一用途のために構成される。いくつかのそれらのような実施形態では、タグは、無効化される、または非アクティブ化されることができる（例えば、ＥＡＳタグのように）。これは、個々のタグが他のタグの検出を容易にするために（例えば、複数のタグ間の干渉を回避する、または低減するために）オフにされる処置に複数のタグを使用する場合に特に有用である。いくつかの実施形態では、外部装置からのエネルギーバーストを使用して、タグを無効化する、または非アクティブ化する。他の実施形態では、タグは、内部制御コンポーネントを含み、この内部制御コンポーネントは、外部装置からの命令を受信すると、タグをオンまたはオフにする（例えば、タグが一時的に、または永続的に「話す」ことを停止する）。
【0081】
いくつかの実施形態では、タグは、外部の長さ、幅、及び深さを有し、長さは３０ｍｍ以下（例えば、２０ｍｍ以下、．．．、１０ｍｍ以下、．．．、９ｍｍ以下、．．．、８ｍｍ以下、．．．、５ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、など）であり、幅は５ｍｍ以下（例えば、４ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、２ｍｍ以下、．．．、１ｍｍ以下、...、０.５ｍｍ以下、．．．、など）であり、深さは５ｍｍ以下（例えば、４ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、２ｍｍ以下、．．．、１ｍｍ以下、...、０.５ｍｍ以下、．．．、など）である。
【0082】
いくつかの実施形態では、タグはハウジングに含まれる。いくつかの実施形態では、ハウジングは使用されない。いくつかの実施形態では、ハウジングは、生体適合性材料を含む。いくつかの実施形態では、ハウジングは、信号源をハウジングの外側から分離する耐液バリア性及び／または耐ガスバリア性を提供する。いくつかの実施形態では、ハウジングは、ニードル、カニューレ、内視鏡、カテーテル、または他の医療機器を介したタグの投与を可能にする小ささである。いくつかのそれらのような実施形態では、ハウジングは、外部の長さ、幅、及び深さを有し、長さは３０ｍｍ以下（例えば、２０ｍｍ以下、．．．、１０ｍｍ以下、．．．、９ｍｍ以下、．．．、８ｍｍ以下、．．．、５ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、など）であり、幅は５ｍｍ以下（例えば、４ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、２ｍｍ以下、．．．、１ｍｍ以下、...、０.５ｍｍ以下、．．．、など）であり、深さは５ｍｍ以下（例えば、４ｍｍ以下、．．．、３ｍｍ以下、．．．、２ｍｍ以下、．．．、１ｍｍ以下、...、０.５ｍｍ以下、．．．、など）である。ハウジングは、任意の所望の形状のものであることができる。いくつかの実施形態では、ハウジングは長さ方向の軸に沿って円筒形である。いくつかの実施形態では、ハウジングは、米粒のような形状（例えば、丸い端部を備える円筒形）である。いくつかの実施形態では、ハウジングは、ピラーのような形状に作られる（例えば、平らな端部を備える円筒形）。いくつかの実施形態では、ハウジングは、長さ方向の軸に沿って多角形である（例えば、断面では三角形、正方形、長方形、台形、五角形など）。いくつかの実施形態では、ハウジングは、タグを所定の位置に保ち、組織内での移動を回避するためにストラットまたは他のファスナーを含む。これらのストラットは、組織中への配置時に展開することができる。いくつかの実施形態では、ファスナーは、周囲の組織と結合する生体適合性材料であることができる。
【0083】
いくつかの実施形態では、ハウジングは、タグの内部コンポーネントの周りに合成される単一の均一なコンポーネントである。他の実施形態では、ハウジングは、タグの内部コンポーネントの導入後に、合わせて封止される２つ以上の別個のセグメントから作製される。いくつかの実施形態では、タグは、コーティングで完全に、または部分的に覆われる。いくつかの実施形態では、コーティングは生体適合性材料（例えば、パリレン－Ｃなど）を含む。
【0084】
いくつかの実施形態では、タグはいかなる電源も含まない。例えば、いくつかの実施形態では、信号は、活性化イベント（すなわち、電磁誘導）としての磁場に応答して信号源から発生する。
【0085】
いくつかの実施形態では、タグは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップ（例えば、ハウジング内の）を含む。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは、無線周波数電磁場コイルを含み、この無線周波数電磁場コイルは、リーダーデバイスによってクエリを行われるときに、外部磁場を変調して、符号化された識別番号、及び／または他の符号化された情報を転送する。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは、第二コンポーネント（または他のデバイス）によって発生するＥＭ場からエネルギーを収集し、次に、パッシブトランスポンダとして機能して、マイクロ波またはＵＨＦ電波を発する。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは読み出し専用である。他の実施形態では、それは読み出し／書き込みである。このテクノロジーは、ＲＦＩＤチップによって提供される情報の性質によって制限されない。いくつかの実施形態では、情報は、シリアル番号、ロット番号またはバッチ番号、時間情報（例えば、製造日、手術日など）、患者特異的情報（例えば、名前、家族歴、服用した薬物、アレルギー、危険因子、処置の種類、性別、年齢など）、処置特異的情報などを含む。このテクノロジーは、使用される周波数によって制限されない。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤ周波数は、１２０～１５０ｋＨｚ帯域（例えば、１３４ｋＨｚ）、１３.５６ＭＨｚ帯域、４３３ＭＨｚ帯域、８６５～８６８ＭＨｚ帯域、９０２～９２８ＭＨｚ帯域、２４５０～５８００ＭＨｚ帯域などにある。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは、その有効性を高めるためにブラウザベースのソフトウェアを組み込まれる。いくつかの実施形態では、このソフトウェアは、異なるグループ、または特定の病院スタッフ、看護師、及び患者が、タグ、処置、または要員に関連するリアルタイムデータを見ることを可能にする。いくつかの実施形態では、リアルタイムデータは、履歴報告機能を使用するために、そしてさまざまな業界規制への準拠を証明するために、格納されてアーカイブされる。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは、センサデータ（例えば、温度、動きなど）を報告する。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤチップは、後で（例えば、手術後に）読み出される情報を含む、または収集する。いくつかの実施形態では、情報は手術中に見直される。例えば、メッセージ（例えば、「チップは腫瘍のすぐ左側にある」）を外科医に提供し、外科医をガイドする（例えば、適切なマージンで腫瘍の除去を最適化する）ことを支援する。
【0086】
いくつかの実施形態では、タグは、信号源及びこの信号源のハウジング、ハウジング、ならびにＲＦＩＤチップからなる、または本質的にそれらからなる。いくつかの実施形態では、タグ（例えば、チップを介して）は、信号が超音波プローブまたはハンドヘルドドプラユニットによって検出可能であるように、超音波信号（例えば、グレースケール、スペクトル、またはカラードプラ）を発する。
【0087】
いくつかの実施形態では、タグは処置中に（例えば、外部エネルギー源への曝露によって）加熱される。いくつかのそれらのような実施形態では、組織の凝固もしくは前凝固を支援するために、または温熱療法を提供するために、加熱を使用することができる（例えば、参照によりその全体が本明細書に援用される、米国特許公開第２００８／０２１３３８２号を参照）。また、放射線療法の有効性を改善するために、加熱を使用することができる。
【0088】
いくつかの実施形態では、第二コンポーネントは、１つ以上の励起コイル（例えば、図４Ａに示されるエキサイタアセンブリ）を含む遠隔活性化装置を提供する。いくつかの実施形態では、励起コイルは、患者または手術台の上に配置されるパッチまたはパッドの中に提供されるが、タグの機能的距離内の任意の所望の位置に位置決めされることができる。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、１つ以上のエキサイタアンテナから発生する交流（ＡＣ）磁場を与える。このシステムを使用して乳房腫瘍の位置を特定する、いくつかの実施形態では、パッチは、治療された乳房を取り囲む、またはその他の方法で乳房の近くに配置される。同様のアプローチは、体の他の標的領域に使用されることができる。いくつかの実施形態では、励起コイル（複数可）を含むパッドは患者の下に配置される。それらのような実施形態では、大きなコイル、または複数のコイルを使用する。励起コイル（複数可）は、誘電体基板上にパターン化される平らな導体の数ターンを含む、もしくはその数ターンからなることができる、または適切なマンドレルの周りに巻かれるマグネットワイヤを含む、もしくはそのマグネットワイヤからなることができる。このコイルに外部周波数源によって給電し、コイルから磁場を発し、磁場は患者の体を貫通してタグを励起させ、このタグの放出を検出コンポーネントによって検出する。
【0089】
いくつかの実施形態では、１つ以上の励起コイルは、被検体、またはこの被検体の一部の周りに配置されるベルトに含まれる。いくつかの実施形態では、外部励起コイルは、患者ケアの他の態様のために、例えば、放射線療法のために、または電気手術で使用される接地電流リターンパッドとして機能するために、さらに使用されることができる。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は光（例えば、レーザー光）を放出する。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、単回使用のために構成される（例えば、使い捨てである）。
【0090】
いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、変調されていない一定周波数の活性化を使用する（すなわち、活性化信号は一定の振幅及び周波数を有する）。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、変調されていない掃引周波数を使用する（すなわち、活性化信号は２つの端点間で一定の振幅及び掃引周波数を有する）。これらのような装置は、送信された周波数がタグの共振周波数と整合したときに、活性化信号の振幅における検出可能な変化が発生するように、共振タイプのタグとの使用が見いだされる。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、パルス周波数を使用する（すなわち、活性化信号は周期周波数での短い励起パルスを含み、これらは合計または差がタグの応答周波数である２つの密接に関連した周波数から構成されることができる）。パルス活性化は、パルス後の正弦波減衰信号を発生する。タグは、振幅または時間のいずれかで、減衰信号の特性を変える。
【0091】
いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、ハンドヘルドコンポーネントを含む。いくつかの実施形態では、ハンドヘルドコンポーネントは軽量であり、外科医が処置の過程でこのコンポーネントを保持して操作することを可能にする（例えば、５ｋｇ以下、４ｋｇ以下、３ｋｇ以下、２ｋｇ以下、１ｋｇ以下、０．５ｋｇ以下、０．２５ｋｇ以下、またはそれらの中のいずれかの間の範囲、例えば、０．５～５ｋｇ、１～４ｋｇなど）。いくつかの実施形態では、ハンドヘルドコンポーネントは、杖のような形状であり、医師によって保持される近位端部と、タグを内部に持つ処置された被検体または組織に向けられる遠位端部とを含む。いくつかの実施形態では、ハンドヘルドコンポーネントは、耳鏡のような形状であり、このコンポーネントの本体からある角度（例えば、直角）で終端する遠位端部を含む。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は磁場を発生するアンテナを含む。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は単一のアンテナのみを含む（すなわち、モノスタティックである）。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は２つのアンテナのみを含む（すなわち、バイスタティックである）。
【0092】
いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置（例えば、図４Ａに示されるエキサイタアセンブリ）の磁場は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサによって制御される。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、ディスプレイまたはユーザインタフェースを含み、これらのディスプレイまたはユーザインタフェースは、ユーザが使用中に遠隔活性化装置を制御する、及び／またはその機能を監視することを可能にする。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、視覚、音声、数値、記号（例えば、矢印）、テキスト、または他の出力を提供し、ユーザがタグの位置を特定すること、または遠隔活性化装置からタグへの距離もしくは方向を識別することを支援する。
【0093】
いくつかの実施形態では、第三コンポーネントの複数の監視コイルは、タグに対して複数の所定の位置にいくつかのアンテナを集合的に提供し、第二コンポーネントが発生させる磁場に曝露されると、１つ以上のタグが発生させる信号を受信するように構成される。
【0094】
いくつかの実施形態では、各監視コイルは、受信器の複雑さを低減させるために、時分割多重化（ＴＤＭ）される受信器チャネルに給電する。タグに対して、そして相互に、所定の位置の固定された監視局（例えば、患者に沿って配列される）は、タグからＡＣ磁場のさまざまな成分を検知するために局所的に直交する方法で配列される１つ以上（例えば、１つから３つ）の監視コイルを含む。いくつかの実施形態では、監視局内のこれらの監視コイルの１つ以上またはすべてもまた、受信器チャネルにＴＤＭされ、複雑さだけでなく、アンテナ間のクロストークを低減させる。
【0095】
いくつかの実施形態では、監視コイルは、エキサイタ（例えば、タグまたはエミッタ）の周波数（例えば、１００～２００ｋＨｚ）に共振のために同調された（例えば、並列した１つ以上のコンデンサによって）フェライト装荷円筒形コイルアンテナを含む、またはこのフェライト装荷円筒形コイルアンテナからなる。監視コイルの一般的な寸法は、直径３～５ｍｍ、及び長さ８～１２ｍｍであるが、小さい寸法及び大きい寸法の両方を使用することができる。
【0096】
いくつかの実施形態では、監視局は患者の下（例えば、パッド、衣服、または患者の下に位置決めされる他のデバイス内）に提供される。いくつかの実施形態では、監視局は、医療処置中に患者が配置される手術台または撮像装置に統合される。いくつかの実施形態では、監視局は、手術室の床、壁、もしくは天井、または医療搬送車両に配置される。いくつかの実施形態では、監視局は、医療処置で使用される医療機器に統合される、または取り付けられる。
【0097】
いくつかの実施形態では、第四コンポーネントは、アタッチメントコンポーネント（図９～図１２を参照）に医療機器位置特定エミッタを提供し、システムが１つ以上のタグに対する医療機器の場所、位置、距離、または他の特性を決定することを可能にする。いくつかの実施形態では、１つ以上の医療機器位置特定エミッタは、医療機器またはアタッチメントコンポーネントに統合される。他の実施形態では、それらは医療機器に取り付け可能である。いくつかのそれらのような実施形態では、位置特定エミッタは、医療機器の一部の上で滑動するアタッチメントコンポーネント（例えば、スリーブ）に提供される。位置特定エミッタは、タグとして動作する、及び／またはタグと同じ材料を含むことができるが、組織内ではなく、医療機器上に、またはその近くに位置決めされる。例えば、いくつかの実施形態では、エミッタは、搬送波及び／または側波帯の両方で励起するコイルを含み、エミッタがタグであるかのように信号を発することを可能にする。他の実施形態では、位置特定エミッタは電源及び信号源に配線される。
【0098】
いくつかの実施形態では、位置特定エミッタの位置は、複数の監視局（例えば、４つ以上の監視局）でエミッタから検出される準同時電力を測定し、電力差を使用してベクトル演算を実行し、曖昧さのないエミッタの位置を決定することによって幾何的に達成される。このプロセスは、処置前に既知の位置に既知のタグを使用する予備較正によって容易になる。
【0099】
位置特定エミッタの位置を説明するベクトルを使用して、埋め込み型タグに対する、または病変境界に対する（コンピュータガイダンスを含む）、医療機器（例えば、特にその先端部）の空間的関係に関する可視化ガイダンスを外科医に提供する。医療機器に取り付けられるアタッチメントコンポーネント上の複数の位置特定エミッタの使用は、同じベクトル演算を使用して装置の主軸を決定するベクトルを提供する。ロボット手術システム（例えば、ダヴィンチサージカルシステム）などのより複雑な医療機器が使用される場合、装置の複数の異なる位置に配置される複数の位置特定エミッタを用いて、装置の複数のコンポーネント（例えば、アーム）の位置、配向、及び他の位置決め情報を提供する。いくつかの実施形態では、位置特定エミッタを検出器としても使用する（例えば、医療機器上に監視局を提供する）。
【0100】
いくつかの実施形態では、第五コンポーネントは、タグ及びエミッタ位置情報を分析し、計算し、表示するための１つ以上のコンピュータプロセッサ及び適切なソフトウェアを含む１つ以上のコンピューティングシステムを提供する（図４Ａの部品２１０を参照）。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、モニター上のタグ、患者、及び／または医療機器のグラフィカル表現を提供する。他の実施形態では、ディスプレイは、医療機器を移動させる、または位置決めするために方向情報を提供する。いくつかの実施形態では、システムは、医療機器またはその１つ以上の機能を自動的に（例えば、ロボットで）制御する。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、タグ及び／または医療機器情報を、以前に取得された、または同時に取得された患者または標的組織の医用画像（例えば、ＣＴ、ＭＲＩ、超音波、または他の撮像モダリティ）と統合する。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のタグを示す画像は、撮像装置から得られる被検体の組織または身体領域の画像と融合される。いくつかの実施形態では、情報はリアルタイムで分析される。いくつかの実施形態では、情報は１つ以上の離散時点で分析される。
【0101】
いくつかの実施形態では、第五コンポーネントは、システムのユーザにコマンド及び制御機能を提供する。いくつかの実施形態では、第五コンポーネントは、そこに格納される情報を含み、この情報をアタッチメントコンポーネント上に表示し、ガイドするのに役立てる。例えば、情報は、アタッチメントコンポーネントが取り付けられている医療機器のタイプに関するデータ、または特定の医療機器で使用されている先端部もしくは切断器具に関するデータを含むことができる。これに関して、医療機器の切断先端部の正確な位置、及びタグとのその関係（例えば、タグまでの距離）は、外科医に通信される（例えば、組織の切断に関する非常に正確な指示のために）。そのような情報は、例えば、いくつかの実施形態では、ユーザによって手動で制御ユニットまたはアタッチメントコンポーネントに入力される、または検出コンポーネントが特定の医療機器に取り付けられるときに自動的に見いだされる（例えば、バーコードまたは他のインジケータによって）。
【0102】
このシステムは、多種多様な医療機器及び処置での使用を見いだされる。いくつかの実施形態では、手術装置は、ユーザによってオン及びオフにされる電気手術装置を含み、その中で第五コンポーネントの一部である制御ユニットは、電気手術装置がオフであるときに遠隔活性化装置が磁場を発生することを可能にし、電気手術装置がオンであるときに遠隔活性化装置が磁場を発生するのを防ぐ（例えば、手術装置及び検出システムが互いに干渉しないことを確保するために）。他の実施形態では、手術装置は、電源コードを含み、この電源コードにＡＣ電流クランプを取り付け、このＡＣ電流クランプを制御ユニットに電気的にリンクさせ、または無線でリンクさせ、このＡＣ電流クランプが、電気手術装置がオンまたはオフであるときを検知し、これを制御ユニットに報告する（例えば、手術装置及び遠隔活性化装置からの磁場が同時に活性化しないことを制御ユニットが確保することができるように）。
【0103】
ある特定の実施形態では、手術装置は、電気焼灼装置、レーザー切断装置、プラズマ切断装置、または金属切断装置（例えば、ＢＯＶＩＥ ＭＥＤＩＣＡＬによって製造されている手術装置）を含む。システムの実施形態での使用を見いだされる医療機器の追加の例は、例えば、以下の米国特許第９，１４４，４５３号、第９，０９５，３３３号、第９，０６０，７６５号、第８，９９８，８９９号、第８，９７９，８３４号、第８，８０２，０２２号、第８，７９５，２７２号、第８，７９５，２６５号、第８，７２８，０７６号、第８，６９６，６６３号、第８，６４７，３４２号、第８，６２８，５２４号、第８，４０９，１９０号、第８，３７７，３８８号、第８，２２６，６４０号、第８，１１４，１８１号、第８，１００，８９７号、第８，０５７，４６８号、第８，０１２，１５４号、第７，９９３，３３５号、第７，８７１，４２３号、第７，６３２，２７０号、第６，３６１，５３２号に見いだされ、これらのすべては、その全体が、特にそこに開示されているハンドヘルド医療機器に関して、参照により本明細書に援用される。
【0104】
いくつかの実施形態では、アタッチメントコンポーネントは、外科医を１つ以上のタグに導くためのディスプレイコンポーネントをその上に含む、またはそれに取り付けられる。いくつかの実施形態では、ディスプレイコンポーネントは、ｉ）空間配向インジケータ（例えば、視覚、可聴など）、及び／またはｉｉ）タグまでの距離のインジケータ（例えば、視覚、可聴など）を提供する。いくつかの実施形態では、ディスプレイコンポーネントは、タグまでの距離情報（例えば、視覚、可聴、光、色、振動、触覚など）を提示する第一ディスプレイ、患者中のタグに近づくための好ましいプリセット角度のような垂直軸配向（例えば、視覚、聴覚、光、色、振動、触覚などの表示）を提示する第二ディスプレイ、及び／または水平方向の配向（例えば、タグに近づくときに手術装置を中央に配置することができるように左右方向情報）を提示する第三ディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイコンポーネントは、正しいピッチ軸及びヨー軸を使用することを可能にする（非標的組織損傷を最小にするために）複数のディスプレイ（例えば、視覚、可聴、感覚など）、及び／またはタグまでの距離情報を提供するさらなるディスプレイを含む。ある特定の実施形態では、医療機器は、エミッタ及びディスプレイコンポーネントを方向付けるために、手術の前に患者の体の周りを移動する。ある特定の実施形態では、一連のライト及び／または音が、外科医をガイドするディスプレイコンポーネント上に提供される（例えば、外科医はこれらのライトを一連の「Ｘ」のライトの中心に保とうとする、及び／または警告の音量をオフに、またはできる限り小さく保とうとする）。
【0105】
タグは、特定の身体領域、身体部位、臓器、または組織内の配置に限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、タグは、体の頭部、頸部、胸部、腹部、骨盤、上肢、または下肢の領域に配置される。いくつかの実施形態では、タグは、骨格系、筋肉系、心血管系、消化器系、内分泌系、外皮系、泌尿器系、リンパ系、免疫系、呼吸器系、神経系または生殖系などの器官系内に配置される。いくつかの実施形態では、タグは器官内に配置される。それらのような器官は、心臓、肺、血管、靭帯、腱、唾液腺、食道、胃、肝臓、胆嚢、膵臓、腸、直腸、肛門、視床下部、下垂体、松果体、甲状腺、副甲状腺、副腎、皮膚、毛髪、脂肪、爪、腎臓、尿管、膀胱、尿道、咽頭、喉頭、気管支、横隔膜、脳、脊髄、末梢神経系、卵巣、ファロピウス管、子宮、膣、乳腺、精巣、精管、精嚢、及び前立腺を含むことができる。いくつかの実施形態では、タグは、結合組織、筋組織、神経組織、及び上皮組織などの組織内に配置される。それらのような組織は、心筋組織、骨格筋組織、平滑筋組織、疎性結合組織、密性結合組織、細網結合組織、脂肪組織、軟骨組織、骨組織、血液、線維性結合組織、弾性結合組織、リンパ性結合組織、乳輪結合組織、単層扁平上皮、単層立方上皮、単層円柱上皮、重層上皮、偽重層上皮、及び移行上皮を含むことができる。
【0106】
いくつかの実施形態では、タグが配置されている組織領域は病変を含む。いくつかの実施形態では、病変は、腫瘍、または腫瘍を形成するリスクがあると特定された組織領域である。いくつかの実施形態では、病変は線維性組織である。いくつかの実施形態では、病変は炎症領域または感染領域である。いくつかの実施形態では、タグは、器官の機能もしくは他のプロセスを検出するために、または位置特定情報を提供するために、管腔内に配置される。例えば、タグを飲み込んだり、内視鏡検査によって中空器官内に配置したりすることができる。いくつかの実施形態では、組織領域は健常組織である。
【0107】
いくつかの実施形態では、タグは固形腫瘍内に配置される。タグが配置されることができる固形腫瘍の例は、癌、リンパ腫、及び肉腫を含み、これらの癌、リンパ腫、及び肉腫は、異常基底細胞癌、膵腺房細胞腫瘍、膵腺房細胞癌、腺癌、腺様嚢胞癌、腺様型／偽腺性有棘細胞癌付属器腫瘍、付属器腫瘍、副腎皮質腺腫、副腎皮質癌、アプドーマ、基底細胞癌、類基底細胞扁平上皮癌、カルチノイド、胆管細胞癌、瘢痕性基底細胞癌、明細胞腺癌、明細胞扁平上皮癌、混合型小細胞癌、面皰癌、複合上皮癌、円柱腫、嚢胞腺癌、嚢胞腺腫、嚢腫型基底細胞癌、嚢胞腫瘍、腺管癌、類内膜腫瘍、上皮性腫瘍、乳房外パジェット病、家族性大腸ポリポーシス、ピンカス型繊維上皮腫、ガストリノーマ、グルカゴノーマ、グラヴィッツ腫瘍、肝細胞腺腫、肝細胞癌、汗嚢腫、ハースル細胞、浸潤型基底細胞癌、インスリノーマ、表皮内扁平上皮癌、浸潤性小葉癌、内反性乳頭腫、ケラトアカントーマ、クラッツキン腫瘍、クルッケンベルグ腫瘍、大細胞角化型扁平上皮癌、大細胞非角化型扁平上皮癌、形成性胃炎、脂肪肉腫、小葉癌、リンパ上皮癌、乳管癌、髄様癌、乳腺髄様癌、甲状腺髄様癌、微小結節型基底細胞癌、モルフェア型基底細胞癌、硬化型基底細胞癌、粘液性癌、粘液性嚢胞腺癌、粘液性嚢胞腺腫、粘表皮癌、多発性内分泌腺腫症、神経内分泌腫瘍、結節型基底細胞癌、オンコサイトーマ、骨肉腫、卵巣漿液性嚢胞腺腫、乳房のパジェット病、膵管癌、膵漿液性嚢胞腺腫、乳頭癌、乳頭状汗腺腫、乳頭状漿液性嚢胞腺癌、乳頭状扁平上皮癌、色素性基底細胞癌、ポリープ状基底細胞癌、ポア様基底細胞癌、プロラクチノーマ、腹膜偽粘液腫、腎細胞癌、腎膨大細胞腫、蚕食性潰瘍、漿液性癌、漿液性嚢胞腺癌、印環細胞癌、印環細胞扁平上皮癌、皮膚付属器腫瘍、小細胞癌、小細胞角化型扁平上皮癌、ソマトスタチノーマ、紡錘形細胞扁平上皮癌、扁平上皮癌、肺扁平上皮癌、甲状腺扁平上皮癌、表在型基底細胞癌、表在型多中心性基底細胞癌、乳頭状汗管のう胞腺腫、汗管腫、胸腺腫、移行上皮癌、いぼ状癌、いぼ状扁平上皮癌、ＶＩＰ産生腫瘍、及びワルチン腫瘍を含むが、これらに限定されない。
【0108】
いくつかの実施形態では、タグを配置することは、導入装置を被検体中に挿入し、導入装置を通してタグを被検体内に導入するステップを含む。いくつかの実施形態では、導入装置は、ニードル、カニューレ、または内視鏡である。いくつかの実施形態では、タグを導入装置に通させ（例えば、物理的な力、圧力、または任意の他の適切な技術によって）、導入装置の遠位端部で被検体内に放出する。タグが配置された後、導入装置を引き抜き、被検体に関して所望の位置にタグを残す。いくつかの実施形態では、タグの導入は撮像技術によってガイドされる。
【0109】
いくつかの実施形態では、複数のタグは被検体内に配置される。タグは、同一のタイプであっても、異なるタイプであってもよい（例えば、信号タイプが異なる）。タグは、互いに近接して配置されることも、遠隔の位置に配置されることもできる。複数のタグを使用して、いくつかの実施形態では、医療行為を目的とした位置を三角測量する。
【0110】
いくつかの実施形態では、タグは、放射線療法（または他の標的療法）についての基準としてさらに使用される。タグの位置は、外部リーダーで識別され、例えば、チップが配置されている皮膚表面にレーザー光を正確に配置するために使用される。これにより、基準を確認するためにＸ線、ＣＴ、または蛍光透視法を使用する必要がなくなる。これは、患者上に皮膚マーカー（例えば、いれずみ）を置く必要性をも減少させる、または取り除く。これは、基準が肺または腹部の腫瘍とともに上下に移動するときの呼吸補償にも役立つ。したがって、腫瘍が正しい位置にある場合にのみリアルタイム照射を行い、背景組織への損傷を減らすことができる（例えば、腫瘍が上下に動くときに患者の垂直方向のストライプを燃やさないようにする）。ディレクター療法（例えば、放射線療法）についての基準としての使用は、深さ情報（信号強度に基づく）が腫瘍の位置特定を支援して付帯的損害を最小にするため、三角測量も強化する。
【0111】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供されるのは、のうちの１つ以上、またはすべてを用いるシステム及び方法である。すなわち、ａ）タグ（例えば１００～２００ｋＨｚで共振する、例えば集積回路に結合される、アンテナ、例えばコイルアンテナ、例えばフェライトコアコイルアンテナを含む）と、ｂ）タグ領域内に磁場を発生する遠隔活性化装置と、ｃ）複数の監視局であって、各監視局はタグによって生成される情報、またはタグによって引き起こされる、遠隔活性化装置によって発生する磁場の変化を検出するように構成されるアンテナを含む、複数の監視局、である。いくつかの実施形態では、タグは、磁場による活性化時に所定の周波数で側波帯を放出し、監視局は、それらのような側波帯を検出する。いくつかの実施形態では、タグは、タグ内のカウンタにプログラムされる数によって定義される周波数で側波帯を放出する。
【0112】
いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、例えば、遠隔活性化装置に電気的に接続される発電機によって電力が供給される、励起コイルを含む。いくつかの実施形態では、遠隔活性化装置は、患者に埋め込まれるタグを有する患者の近く（例えば、患者の下、上、横）に配置されるように構成されるパッドを含む。いくつかの実施形態では、パッドもまた監視局を含む。
【0113】
任意の数の他のタグ設計を用いることができる。いくつかの実施形態では、タグは、鉄製のペレットまたは粒子を含む、またはそれからなる。鉄製の物体が磁場内に導入されるときに、この物体は、監視局内に含まれるセンスコイルによって検出可能である不規則さを交流磁場に生じさせ、ヌルからの位相及び振幅のシフトを生じる。鉄製の物体が２つのセンスコイルから物理的に等距離にある場合、ヌルに戻る。
【0114】
いくつかの実施形態では、タグは、自己共振物体（例えば、巻線インダクタを備える小さなフェライトコア）を含む。巻線インダクタは、インダクタンスと組み合わせて高周波共振回路を生成する巻線間静電容量を有する。例えば、鉄製のペレットについて上記のアプローチを使用して、または例えば、グリッドディップ発振器（ＧＤＯ）を使用して、検出を行う。ＧＤＯは、電磁界を放射する共振回路を含む。同じ周波数の自己共振物体の近位にある場合、ＧＤＯから自己共振物体への電力伝送は、ＧＤＯ電力の検出可能な変化を引き起こす。いくつかの実施形態では、タグは共振物体を含む（例えば、自己共振物体は、所定の周波数で共振をもたらすチップコンデンサを備える）。いくつかの実施形態では、タグは、ダイオードを備える共振または自己共振物体を含む。ＬＣ回路と組み合わせたダイオードは、十分な強度の磁場（印加電圧はダイオードのバンドギャップ電位を超える）に浸されるときに、サブハーモニック周波数を生成する。いくつかの実施形態では、タグは、アクティブ変調器を備える共振物体または自己共振物体を含む（例えば、集積回路は共振回路を振幅変調させる）。検出は、変調パターンが符号化されたバイナリパターンではなく単純なサブハーモニックであることを除いて、全二重（ＦＤＸ）無線周波数識別（ＲＦＩＤ）と同様に起こる。
【0115】
いくつかの実施形態では、各監視アンテナは、エキサイタ（例えば、タグまたはエミッタ）の周波数（例えば、一般に１００～２００ｋＨｚ）に共振のために同調された（例えば、並列した１つ以上のコンデンサによって）フェライト装荷円筒形コイルアンテナを含む、またはこのフェライト装荷円筒形コイルアンテナからなる。監視アンテナの一般的な寸法は、直径３～５ｍｍ、及び長さ８～１２ｍｍであるが、より小さなアンテナ、及びより大きなアンテナの両方を使用することができる。いくつかの実施形態では、監視局アンテナは、０．２５×１インチのフェライトコアサイズを有し、７５～８０ターンの１０／４６（＃４６の１０本の撚り線）リッツ線を含み、このリッツ線は、０．１５７ｍＨ（Ｑ＝５３）（７５ターン）を提供する。
【0116】
いくつかの実施形態では、各監視コイルは、フェライトコアの周りに対称的に巻かれ、コイルからの各ワイヤに１つずつ、２つの直列静電容量を介して小さなバラントランスの二次側に接続される。合計直列静電容量は、コイルのインダクタンスと共振するように選択され、バラントランスの巻数比は、共振コイル／コンデンサ回路の実際のインピーダンスを伝送線路（一般に５０オーム）に整合させるように選択されることができる。共振コイル／コンデンサ回路の実際のインピーダンスは、一般に１０～２５オームであるが、わずか数オームから５０オーム超に変化することができ、バラントランスの一次側及び二次側ターンの適切な選択によって十分に整合することができる。インピーダンストランスとしてのその役割に加えて、バランは、監視コイルアセンブリからのいかなる電界の発生／感受性をも最小にする。あるいは、コモンモード効果を取り除くことと考えられることもできる。
【0117】
いくつかの実施形態では、各監視局は、互いに直交して配向され、さらに最小のクロストーク（すなわち、相互の干渉）を有するように配列される１～３つの監視アンテナを含む。監視局を収容するコンポーネントは、監視局のアンテナによって取得される情報を収集するために、１つ以上の受信器チャネルをさらに含む。いくつかの実施形態では、受信器は、１つ以上のチャネルを含み、またはそれらのチャネルからなり、各チャネルは、（多重化スイッチを介して）１つ以上の監視アンテナによって給電される。
【0118】
位置特定エミッタを含むコンポーネント（例えば、アタッチメントコンポーネント）は、手術処置中にタグに医療機器を向ける際にユーザを支援するためのディスプレイをさらに含むことができる。いくつかのそれらのような実施形態では、視覚または音声表示は、コンピュータシステムからタグに関する位置情報を受信する医療機器に提供される、またはその医療機器に関連付けられる。ディスプレイは、タグに対する方向及び／または距離を示す、ＬＥＤなどの１つ以上の方向指示器であることができる。色の変化は、「オンターゲット」対「オフターゲット」の位置を示すために用いられることができる。ある特定の実施形態では、ディスプレイは、タグまでの距離情報（例えば、視覚、可聴、光、色、振動、触覚など）を提示する第一ディスプレイ、患者中のタグに近づくための好ましいプリセット角度（例えば、視覚、聴覚、光、色、振動、触覚などの表示）のような垂直軸配向を提示する第二ディスプレイ、及び／または水平方向の配向（例えば、タグに近づくときに手術装置を中央に配置することができるように左右方向情報）を提示する第三ディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、ディスプレイは、（非標的組織損傷を最小にするために）正しいピッチ軸及びヨー軸を使用することを可能にする複数のディスプレイ（例えば、視覚、可聴、感覚など）、及び／またはタグまでの距離情報を提供するさらなるディスプレイを含む。ある特定の実施形態では、一連のライト及び／または音は、外科医（例えば、外科医はこれらのライトを一連の「Ｘ」のライトの中心に保とうとする、及び／または警告の音量をオフに、またはできる限り小さく保とうとする）をガイドするディスプレイ上に提供される。
【0119】
テクノロジーは、タグ配置のモードによって制限されず、多種多様な配置技術は、血管内カテーテルなどによる開腹術、腹腔鏡検査、内視鏡検査を含むが、これらに限定されないことが企図される。これらのタグは、シリンジ、内視鏡、気管支鏡、拡張気管支鏡、腹腔鏡、胸腔鏡などを含むが、これらに限定されない任意の適切な装置によって配置されることができる。例示的なプロトコルを以下に提供する。
【0120】
以前に乳房腫瘍があると特定された患者は、医療施設に入院している。患者は最初に放射線科に送られる。放射線科医は、標的腫瘍を特定する以前の撮像情報を調べる。被検体は、経皮的に導入されるニードルを使用して、局所麻酔薬、通常はリドカインまたは誘導体を投与される。被検体は、一般に超音波、従来のマンモグラフィ、または定位ユニットのいずれかの撮像装置に位置決めされる。腫瘍の位置は決定される。導入針（通常６～２０ゲージ）を腫瘍内に、または腫瘍の直近位に挿入し、生検針を導入針に通して配置し、さまざまな方法（吸引、機械的切断、機械的切断を後に伴う組織の位置を固定する凍結）を使用して検体を得る。検体を得て、病理検査のために送った後に、同軸導入針中の６～２０ゲージのタグ送達針を、病変に位置決めされる遠位開口端部を用いて組織に挿入する。タグは、送達針の近位端部に挿入され、この針の遠位端部でプランジャによって開口部を通り組織内に送達される。同様に、タグは送達針の遠位端部で事前に位置決めされていることができる。タグの適切な位置は、撮像によって確認される。タグを乳房組織内の所定の位置に残したまま、送達針を引き抜く。
【0121】
このタイプの処置は、任意の種類のさらなる診断または治療のためにその組織または空間を位置特定する意図をもって、事実上いずれかの身体空間、器官、または病理組織に同様の方法で実行されることができる。特に関心の対象である領域は、以下の、脳、頭蓋、頭頸部、胸腔、肺、心臓、血管、胃腸構造、肝臓、脾臓、膵臓、腎臓、後腹膜、リンパ節、骨盤、膀胱、泌尿生殖器系、子宮、卵巣、及び神経という器官、ならびにそれらの器官内で起こる疾患プロセスを含むが、これらに限定されない。
【0122】
いくつかの実施形態では、手術中、患者は、手術領域が露出され、滅菌された状態で手術台に置かれる。外科医に標的組織（例えば、腫瘍）及びタグの位置を示す撮像情報を提供する。留置針の侵入点の位置に切開を行う。タグを活性化するために、遠隔活性化装置が組織の近くに配置される。監視局を含む検出コンポーネント（例えば、図４Ａに示されるような）は、タグからの信号を検出し、外科医が医療機器の方向を腫瘍に向けてガイドすることを可能にする。腫瘍の位置を特定すると、外科医は、適切な組織を取り除き、随意にタグを取り除く。
【0123】
いくつかの実施形態では、システムは、身体上に、または身体内に基準として配置されるタグを用いた手術での使用を見いだされる。タグ及びいずれかの手術器具の相対位置は、電磁界を使用して特定される。この情報は、視覚（コンピュータ画面、さまざまな方法を使用する方向及び深度インジケータ、触覚フィードバック、音声フィードバック、ホログラムなど）、及びＣＴ、ＭＲＩ、またはＰＥＴスキャンなどのいずれかの医用画像に２Ｄまたは３Ｄで表示される機器の位置を含むが、これらに限定されない、さまざまな方法を使用してリアルタイムで医師に通信される。このデータは、処置中に医師をガイドすることに使用を見いだされる、または医師が仮想処置を実行することができるようにトレーニング方法として使用される。このようなシステムは、脳神経外科などの用途向けのＳＴＥＡＬＴＨシステム（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ）など、既存の手術システムに統合される、または代替アプローチを提供することができる。
【0124】
いくつかの実施形態では、１つ以上のタグの位置、またはタグへの手術方針もしくは経路に関する情報は、１つ以上の拡張現実または仮想現実コンポーネントを含む方法で外科医または他のユーザに伝達される。例えば、いくつかの実施形態では、外科医は、患者または手術風景の部分的な、または完全な仮想画像を示す仮想現実デバイス（例えば、ゴーグル、眼鏡、ヘルメットなど）を装着する、またはそれにアクセスする。本明細書に記載されるシステムによって収集され計算されるタグ位置情報は、１つ以上のタグの正確なターゲティングを支援するために、外科医に対して１つ以上の視覚的コンポーネントによって表現される。例えば、タグを含む組織は、タグ位置が示されている仮想画像によって表現されることができる。同様に、いくつかの実施形態では、手術経路は、例えば、たどられる色付きの線として視覚的に提示される。拡張現実機能を使用するいくつかの実施形態では、ディスプレイは、モニターが存在しなかった場合に外科医が可視化するものを表す患者のグラフィックまたはビデオキャプチャを提示し、１つ以上の拡張機能をディスプレイ上にオーバーレイする。グラフィックまたはビデオ表示データは、手術野内の１つ以上のカメラによってキャプチャされることができる。拡張機能は、標的組織内のタグの位置の表現、投影された手術経路、外科医が手術装置の先端部をアライメントする標的点、処置するためにシミュレートされた手術周辺帯、最適な経路から逸脱した場合に移動を推奨する矢印または他の位置インジケータなどを含むが、これらに限定されない。
【0125】
例示的なエキサイタアセンブリ２５０を図４、図５、図６、及び図７に示す。このエキサイタアセンブリは、図１に示されるように、手術台またはマットレスなどの表面に横たわっている患者のマットレスの下に位置決めされることができる。これらの図中の例示的なエキサイタアセンブリは、４つのエキサイタコイル１５０によって、患者内のタグ（複数可）に励起信号を提供する。図４Ａ中の例示的なエキサイタアセンブリは、埋め込み型タグ（複数可）、及び手術装置に取り付けられるアタッチメントコンポーネント内のタグからの信号を検出するために、監視コイル１６０を各備える、複数の監視コイルアセンブリ（別名、監視局アセンブリ）１６１を提供する。エキサイタアセンブリは、他のコンポーネントが一般に取り付けられる、または統合されるベース基板１４０から構成される。ベース基板は、例えば、ポリカーボネートなどであることができる任意の適切な材料から構成され、典型的には非磁性かつ非導電性である。図４Ａには、ベース基板と嵌合し、その中にすべての内部コンポーネントを封入するトップカバー２３０（図８を参照）は描かれていない。トップカバーは、ケブラー及び／または他の剛性材料を含む任意の適切な材料から構成され、これらも典型的には非磁性かつ非導電性である。トップカバーの上部には、発泡体または他のタイプのパッドを含むことができる。
【0126】
ベース基板に取り付けられるのは、図４Ａで「コイルＡ」、「コイルＢ」、「コイルＣ」、及び「コイルＤ」とラベル付けされる４つの大きなエキサイタコイル１５０である。各エキサイタコイル１５０は、４つのエキサイタコイルマウント１５５の周りに巻かれることができる。ある特定の実施形態では、エキサイタコイルは、いかなる特定の形態でも巻かれておらず、代わりに、それら自体に結合してコイル形状を作製するワイヤを使用する。図４Ａには示されていないが、ある特定の実施形態では、コイルカバー（例えば、プラスチックコイルカバー）は、４つのエキサイタコイルのそれぞれの上に位置している。一般に中央に位置する４つのエキサイタコイルの間には、大きな中央バラン回路１８０がある。
【0127】
エキサイタコイルＢ、Ｃ、及びＤの内部には、スイッチ１９０がある。スイッチ１９０は、それぞれのエキサイタコイル内の電流の方向性（時計回りまたは反時計回り）を制御する、リレーもしくは複数のＰＩＮダイオード（例えば、少なくとも４つのＰＩＮダイオード）、または電界効果トランジスタなどのコンポーネントを含む。図４Ａの特定の実施形態では、励起したコイルＡは、このコイルでの方向を変えないので、スイッチ１９０を含まない。スイッチ１９０は、電流の流れの方向性を変えることに起因する異なるインダクタンスを正しく整合させるために使用される異なるコンデンサにリンクされる。リレー（複数可）（例えば、４つのＳＰＳＴ、２つのＳＰＤＴタイプ、または１つのＤＰＤＴ）をスイッチに使用する場合、一般に、入力を２つの出力のうちの１つに導く。スイッチ１９０に複数のＰＩＮダイオードを使用する（リレー機能を作るために）場合、これは、「オフ」のときに非常に高いインピーダンスを、そして「オン」のときに低いインピーダンスを与える。静電容量を変調するために、各スイッチ１９０も１つ以上のコンデンサにリンクして、エキサイタコイルインダクタとともに共振回路を形成する。これは、電流の流れの方向が変わるときに、すべてのエキサイタコイルの有効直列インダクタンスの合計が変わるので必要である。また、コイルＡ～Ｄの内部には、中央コンデンサ１９７から構成され、金属リード１９９が隣接する、一対のコンデンサアセンブリ１９５がある。ある特定の実施形態では、金属リード１９９は、動作中に蓄積する熱を放散するために、セラミックヒートスプレッダに添着される。
【0128】
動作中に、図４Ａ中のエキサイタアセンブリは、ある特定の実施形態では、構成１（図５に示される）、構成２（図６に示される）、及び構成３（図７に示される）と称される、３つの構成間で循環するように構成される。構成１では、図５に示されるように、４つのエキサイタコイルすべてからの電流は、Ｚ軸に垂直なその平面に一般にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために、時計回りである。構成２では、図６に示されるように、Ｙ軸に一般にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために、コイルＡ及びコイルＢからの電流は時計回りであり、コイルＣ及びコイルＤからの電流は反時計回りである。構成３では、図７に示されるように、Ｘ軸に一般にアライメントされるエキサイタコイルをシミュレートするために、コイルＡ及びコイルＣからの電流は時計回りであり、コイルＢ及びコイルＤからの電流は反時計回りである。これは好ましい実施形態であるが、コイル極性と追加の直列静電容量の他の値との他の組み合わせは、ある特定のタグ配向にとって有利であることができる。例えば、コイルＡの電流は、時計回りではなく、反時計回りであることができ、次いで、その他の３つのコイル（コイルＢ、Ｃ及びＤ）すべては、図５、図６もしくは図７に示されるような電流の流れを有することができる、またはその他の３つのコイル（コイルＢ、Ｃ及びＤ）は、図５、図６及び図７に示されるような反対の電流の流れを有する。他の実施形態では、コイルＢの電流が反時計回りであり、コイルＤの電流が時計回りであることを除き、電流調整は図６に示される通りである。コイルＡ～Ｄについての時計回り及び反時計回りのすべての異なる組み合わせが企図される（すなわち、１６通りの組み合わせすべて）。
【0129】
また、図４Ａの例示的なエキサイタアセンブリ２５０は、１２個の監視局アセンブリ１６１を含む（１つの監視コイル１６０を各含む）ことが示される。１２個の監視コイル１６０は、反対の配向（ｘ軸及びｙ軸に沿って）に交番して、クロストークを減らす。他の実施形態では、ソフトウェアも使用して、またはソフトウェアを代替に使用して、クロストークを減らすことができる。ある特定の実施形態では、交番する配向ではなく、中央にすべての監視コイルが向けられるため、クロストークが増えるが、ビーコンがエキサイタアセンブリの周囲を横切って遷移するときに、監視コイル信号ピックアップ内の変化点の位置をシフトさせるという利点を有することができる。一般に、エキサイタコイルに給電するワイヤにとって、どの監視コイルもすぐ近くになく、絶縁及びノイズピックアップの低下を防ぐことが好ましい。図４Ａでは、中央バラン回路から４つのエキサイタコイルのそれぞれまでのワイヤは、１２個の監視コイル１６０から離れた位置にある。また、図４Ａに示されるように、監視コイルは、エキサイタアセンブリの左側から右側に伸び、エキサイタアセンブリの上部または下部を横切って伸びない。上部及び／または下部を横切る追加の監視局は、強いクロストークを発生させる可能性がある。あるいは、クロストークを誘発する位置に監視コイルが配置される場合、ソフトウェアアプリケーションを使用してクロストークを減らすことができる。監視コイル１６０は、一対の監視コイルブラケット１６５によって所定の位置に保持される。
【0130】
各監視コイル１６０の隣には、プリント回路基板１７０がある。各プリント回路基板１７０は、コンデンサ及び小さなバラン回路を含む。コンデンサは、監視コイルとともに、共振回路を作るために使用される。バランは、本来であれば監視コイルアセンブリを電界相互作用の影響を受けやすくするコモンモード効果を取り除くのに役立つ。また、一次及び二次巻数を最適に選択することにより、コイル／コンデンサ共振回路の実際のインピーダンスを伝送線路の特性インピーダンス（一般的には５０オーム）に整合させるインピーダンス整合素子として機能することができる。
【0131】
また、図４Ａのエキサイタアセンブリ２５０は、一対のセルフテストエミッタ２２０を含むことが示される。これらのセルフテストエミッタ２２０は、既知の信号を適用し、すべての監視コイルの応答をチェックすることができるように存在する。監視コイルが所期の信号を示さない場合には、システムの問題を示しているか、磁場が歪んで全体的な位置特定の精度を低下させる、干渉する磁石または金属片の存在を示している可能性がある。使用されることができる別のセルフテストが、アタッチメントコンポーネント（例えば、ハンドヘルド手術装置上のシース）上のエミッタの１つに通常は適用される信号をエキサイタコイル上に発生させることに留意する。エキサイタから各監視コイルに渡される信号を測定することにより、それらの間の絶縁レベルを確認することができる。さらに別のセルフテストでは、信号を各監視コイルに個別に適用し、残りの監視コイルを使用して信号を検出することができる。他の実施形態では、電界監視コイルのクロストークもまた、この方法で測定され、システムを較正するために使用されることができる。
【0132】
図４Ａは、エキサイタアセンブリのさまざまなコンポーネント間のさまざまなワイヤ接続を示す。各監視コイル１６０は、ケーブル束２００を介してシステム電子機器筐体（「コントローラ」２１０とラベル付けされる）に接続される同軸ケーブルに取り付けられる。エキサイタ信号は、ケーブル束２００から中央バラン回路１８０に送られる。そこから、この信号をワイヤはスイッチ１９０及び／またはコンデンサアセンブリ１９５に搬送する。システム電子機器筐体（コントローラ２１０）は、監視コイル信号に対して信号処理（例えば、複数の周波数「チャネル」のフィルタリング、ミキシング、増幅、デジタル化、及び復調）を実行する。一般に、Ａ／Ｃ主電源を監視コイルに適用しない。
【0133】
各コンデンサアセンブリ１９５及びプリント回路基板１７０に使用されるコンデンサに関して、一般に、コンデンサは、静電容量の値が温度によって変化しないＣＯＧ／ＮＰＯタイプであるように選択されるため、エキサイタの共振周波数は、温度によって変化しない。また、コンデンサは、静電容量を直列で選択的に追加して共振周波数を変えることができるチューニングネットワークを提供し、このチューニングネットワークは、製造時の公差を減少させるのに役立ち、その温度及び他の要因による変化をチューニングすることに対する耐性を高めさせる。一般に、使用されるすべての材料は、エキサイタアセンブリが使用されて温度が上昇するときの幾何学的変化を防ぐために、高い絶縁耐力、及び温度に対する高い安定性を有する必要がある。
【0134】
例示的な監視コイルアセンブリ（別名、監視局アセンブリ）１６１を図４Ｂに示す。監視コイルアセンブリ１６１は、エラストマー１６２に対して固定して監視コイル１６０を挟持するために使用される、監視コイルの２つの監視コイルブラケット１６５を含む。監視コイル１６０は、図４Ｂ及び４Ｃに示されるように、金属コア（例えば、フェライトコア）１６６、及びワイヤから形成されるコイル１６７から構成される。例示的な図４Ｃに示されるように、金属コア１６６は、ワイヤのない近位端部１７１、及びワイヤのない遠位端部１７２を含む、中央領域１７３（図４Ｃのワイヤの下の）から構成される。フェライトコア（ワイヤのない近位端部及び遠位端部を使用する）のみがブラケット１６５及びエラストマー１６２によって挟持される（例えば、最良のレジストレーションを提供し、監視コイル１６０のコイル巻線１６７を損傷する可能性を取り除くために）。監視コイル１６０の各端部の高さは、エラストマー１６２が復元力を与えている間、調整ねじ１６３（各監視コイルブラケット１６５に存在する）によって上下に調整されることができる。エラストマーの厚さ及びデュロメータは、調整ねじが簡単に調整するが、最適な位置に到達すると所望の設定を保持するために、所望の調整範囲にわたり必要とされている復元力を与えるように選択される。さらに、コイルブラケット１６５は、金属コア１６６の近位端部及び遠位端部を固定することを可能にする「Ｖ」または「Ｕ」字形状の特徴をそれぞれ有する。これにより、例えば、ブラケット１６５は、監視コイルコア（例えば、フェライトコア）を所望の方向に正確に位置合わせすることができるので、エキサイタコイルを含む平面に垂直な軸の周りを回転することができない。また、監視コイルアセンブリ１６１は、プリント回路基板１７０（コンデンサ及びバラン回路を備える）及びファラデーシールド１６８を含む。ファラデーシールドは、黄銅または銅などの導電性材料から構成されることができる。
【0135】
ある特定の実施形態では、エキサイタコイル（例えば、図４Ａに示されるような）は、ベクトルネットワークアナライザまたはＶＮＡのポート１に接続される。監視コイルの出力をＶＮＡのポート２に一般的に接続し、伝送（Ｓ２１）を測定して表示する。この測定は、ポート１に与えられる励起から生じるポート２に存在する信号の直接測定であるため、絶縁の直接測定である。Ｓ２１が低い（負のＳ２１が大きい）ほど良い。負のＳ２１が大きいほど良い。一般的に好ましい実施形態で達成される典型的な絶縁値（Ｓ２１）は、－７０ｄＢであり、使用可能な範囲は、－５０ｄＢから－１００ｄＢ超（例えば、ＶＮＡのノイズフロア）を有する。
【0136】
一般に、最大のナビゲーションボリュームにわたる最高の精度のためにエキサイタコイルと監視コイルとの間に最良の絶縁を達成するためには、エキサイタコイルによって生成される磁束に直交する（例えば、正確に直交する）ように監視コイルを位置決めすることが一般的に重要である。図４Ａは、１２個の監視コイルのこのような直交配列を示す。この最適な位置からの監視コイルの高さまたは傾きに対する小さなオフセットは、絶縁を損なうエキサイタコイルから監視コイルへの信号結合を一般的にもたらす。その結果、ある特定の実施形態では、監視コイルブラケットのねじ（または他のコネクタ）を使用して微調整を行う。
【0137】
図４Ｃは、例示的な監視コイル１６０を示し、コイル１６７が、ワイヤが３段階で金属コアの周りに巻かれることによってどのように形成されるかを含む。３段階は、ｉ）巻き方向１：ワイヤが金属コアの前半のほとんどの周りに巻かれる、ｉｉ）巻き方向２：ワイヤが金属コアの前半のワイヤの上部の上に巻かれるだけでなく、金属コアの後半の大部分の上にも巻かれる、ｉｉｉ）巻き方向３：ワイヤが金属コアの後半のワイヤの上に巻き戻される、である。ある特定の実施形態では、８０～１４０（例えば、８０．．．９０．．．１１２．．．１４０）の巻線は、金属コアの各半分の上にある（例えば、合計１６０～２８０（例えば、１６０．．．２００．．．２２４．．．２８０）の巻線に対して）。ある特定の実施形態では、ワイヤは、単層ポリエステルエナメル及び融着層（例えば、直径０．０１１インチ）を備える３２ＡＷＧ銅マグネットワイヤであり、ラッピング中に熱を使用してワイヤラップを固定する。ある特定の実施形態では、金属コアは、ＦＡＩＲ－ＲＩＴＥプロダクツ株式会社からのフェライトコア部品番号＃４０７７４８４６１１である。ある特定の実施形態では、金属コア（例えば、フェライトコア）は、約１０～１５ｍｍ（例えば、１０．．．１２．．．１４．．．１５ｍｍ）の直径を有し、長さが約３０～５０ｍｍ（例えば、３０．．．３５．．．４５．．．５０ｍｍ）である。ある特定の実施形態では、金属コアは、約１２．７ｍｍの直径、及び約４１．５ｍｍの長さを有する。
【0138】
ワイヤは、コイルからの各ワイヤに１つずつ、２つの直列静電容量（例えば、プリント回路基板内の）を介して、小さなバラントランス（プリント回路基板内の、図４Ｂでは部品１７０）の二次側にも接続される。一般に、ある特定の実施形態では、合計直列静電容量は、タグ中のコイルのインダクタンスと共振するように選択され、バラントランスの巻数比は、共振コイル／コンデンサ回路の実際のインピーダンスを伝送線路（例えば、約５０オーム）に整合させるように選択されることができる。ある特定の実施形態では、共振コイル／コンデンサ回路の実際のインピーダンスは、一般に１０～２５オームであるが、わずか数オームから５０オーム超まで変わることができ、バラントランスの一次及び二次側ターンの適切な選択によって十分に整合することができる。インピーダンストランスとしてのその役割に加えて、バランは、監視コイルアセンブリからのいかなる電界の発生／感受性をも最小にする。あるいは、コモンモード効果を取り除くことと考えられることもできる。電界感受性をさらに低減させるために、バラン及びコンデンサ上への導電性ファラデーシールド１６８の使用が採用される。このファラデーシールド（例えば、ファラデーケージ）は、このシールド下のコンポーネントに対して観察された電界を減少させる。一般的に、ファラデーシールドを使用して、シールド下のコンポーネントの電界の放出を減らし、この場合、電界の受信も減らす。
【0139】
図８は、トップカバー２３０が備えられたエミッタコンポーネント２５０を示す。トップカバー２３０は、ケブラーまたは他の適切に丈夫な材料から構成されることができる。エキサイタアセンブリ２５０は、ケーブル束２００がその中に引き込まれていることが示される。
【0140】
図９は、医療機器２０の遠位先端部２５が挿入される、傾斜した遠位端部３００を含むアタッチメントコンポーネント１０を示す。ディスプレイコンポーネント４０は、アタッチメントコンポーネントワイヤ６０によってアタッチメントコンポーネント制御ユニット３１０に取り付けられている。
【0141】
図１０Ａは、医療機器２０の遠位端部２５が、アタッチメントコンポーネント１０の傾斜した遠位端部３００を通して最初に挿入された後の図である。この図は、アタッチメントコンポーネントワイヤ６０がケーブル管理コンポーネント３１５に挿入される前のものである。図１０Ｂは、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のケーブル管理コンポーネント３１５に取り付けられる前のアタッチメントコンポーネントワイヤ６０を示す。また、図１０Ｂは、アタッチメントコンポーネント１０の近位端部テーパ状接続部３５０が挿入されるハウジングテーパ状接続部３４０を示す。ケーブル管理コンポーネント３１５は、アタッチメントコンポーネントワイヤ６０及び医療機器ワイヤ５０の両方をアライメントする２つのクリップを含む。
【0142】
図１１は、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０に取り付けられるアタッチメントコンポーネント１０を示す。アタッチメントコンポーネント１０は、チューブ３６０の内側にある位置特定エミッタワイヤリード７２にリンクされる一対の位置特定エミッタ７０を含む。位置特定エミッタ７０は、ワイヤリード７２によって電力が供給され、監視コイルによって検出される信号を発生する。また、アタッチメントコンポーネントは、医療機器または他の装置の先端部を挿入することを可能にする、遠位端部の開口部３０５を備える、傾斜した遠位端部３００を含む。ディスプレイコンポーネントハウジング３３０は、アタッチメントコンポーネントワイヤ及び医療機器ワイヤを保持するための一対のクリップから構成されるケーブル管理コンポーネント３１５を含む。
【0143】
図１２は、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０中に、ディスプレイコンポーネント４０が配置された、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０に取り付けられる例示的なアタッチメントコンポーネント１０を示す。ディスプレイコンポーネントハウジング３３０の内側にディスプレイコンポーネント４０を固定するために使用される、ディスプレイカバー３７０が示される。アタッチメントコンポーネントの内側に嵌合し、医療機器をアタッチメントコンポーネントに固定することに役立つ形状及び寸法にされる接着剤ストリップ３８０（例えば、強力な接着剤を両側に含む両側のストリップ）もまた示される。
【0144】
図１３Ａは、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のハウジングテーパ状接続部３４０に押し嵌めるように構成される、アタッチメントコンポーネント１０の近位端部のテーパ状接続部３５０を示す。図１３Ｂは、図１３ＡのセクションＡの拡大図を示す。図１３Ｂは、ケーブル管理コンポーネント３１５の一部であり、ディスプレイコンポーネントハウジング３３０のテーパ状接続部の穴部３１９に挿入されるように設計されるケーブル管理テーパ状接続部３１７を含む。ケーブル管理テーパ状接続部３１７は、角度位置を固定するために平坦部３１８を含む。
【0145】
図１４は、患者に埋め込まれるタグを位置特定するための例示的なシステムを示す。このシステムは、患者中のタグを活性化する信号を発するエキサイタアセンブリから構成される。システム電子機器筐体は、モバイルカートとして示され、エキサイタアセンブリに信号を送達し、患者内のタグ（複数可）、及びアタッチメントコンポーネント内の位置特定エミッタから信号を受信して処理する。外科医向けのガイダンスは、ディスプレイコンポーネント上だけでなく、システム電子機器筐体の画面上にも表示される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
