JP2015107177A

JP2015107177A - 穿刺針駆動装置、穿刺針使用システムおよび穿刺針駆動装置制御方法

Info

Publication number: JP2015107177A
Application number: JP2013250631A
Authority: JP
Inventors: 昌彦青木; Masahiko Aoki; 良尋 ▲高▼井; Yoshihiro Takai; 雄一郎成田; Yuichiro Narita
Original assignee: Hirosaki University NUC
Current assignee: Hirosaki University NUC
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】シードを前立腺辺縁に正確に配置し、質の高い線量分布を得て前立腺がんの治療率を向上させることができ、施術途中の麻酔の追加を不要にして被治療者の負担を軽減することができる穿刺針駆動装置等を提供する。【解決手段】歯車１７４を回転させる歯車駆動機構１３０と、貫通孔１０６に貫通可能な装入具１１４ａと、所定の噛合いにより装入具１１４ａと噛合い、Ｆ、Ｂ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えるグルーブ１１２ａと、針クランプ１１６に接続された穿刺針３０２とを備えている。歯車１７４ははすば歯車であり、装入具１１４ａには歯車１７４と噛合う歯１２４が等ピッチで全周に形成されている。所定の噛合いは、装入具１１４ａを雄螺子とした際の当該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いである。当該噛合いにより、グルーブ１１２ａはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えている。【選択図】図１

Description

本発明は、穿刺針に直線運動及び回転運動をさせる穿刺針駆動装置、穿刺針使用システムおよび穿刺針駆動装置制御方法に関し、特に前立腺癌シード治療に用いる穿刺針駆動装置等に関する。

前立腺癌シード治療（早期前立腺癌に対する密封小線源永久挿入療法：ブラキセラピー）は、早期前立腺癌に対する一般的な治療方法の一つであり、比較的侵襲が少なく安全で有効な治療法と考えられている。ブラキセラピーでは非常に弱い放射線を出す小さな線源（シード。例えばヨウ素１２５等）を前立腺内に４０〜１００個ほど挿入して行う（非特許文献１参照）。

図３０は、従来のブラキセラピーを説明するための概念図である。図３０で、符号８５は被治療者（患者）、８０は被治療者８５の尿道、８２は被治療者８５の前立腺、８４は被治療者８５の膀胱、８１は被治療者８５の直腸、２０は被治療者８５の肛門から直腸８１に挿入された超音波診断装置（不図示）のプローブ、３０２はブラキセラピー穿刺針、１０はテンプレートである。図３１は、図３０においてテンプレート１０を被治療者８５側から見た図である。図３１に示されるように、テンプレート１０には５ｍｍ間隔に穴１２が複数個貫通しており、下部に超音波診断装置のプローブ２０が通るように設計されている。超音波診断装置は直腸８１に挿入されたプローブ２０により収集された超音波情報に基づき、エコー画面を作成する。図３０および３１に示されるように、ブラキセラピーでは医師により一般的には約８〜１８本のブラキセラピー穿刺針３０２を右回りに穴１０に貫通させ当該穴にあてがいながら、直腸８１に繋がる会陰部側から穿刺する。つまり、ブラキセラピー穿刺針３０２はテンプレート１０の任意に計画された穴１２をガイドにして穿刺される。この時、医師はブラキセラピー穿刺針３０２の位置を上記エコー画面で確認しながら、膀胱８４および尿道８０に傷をつけないようにブラキセラピー穿刺針３０２を一本ずつ穿刺していく。その後、ブラキセラピー穿刺針３０２の先端に着けられたシード８３を前立腺８２の辺縁部に計画的に置いていく。

図３２は、従来のブラキセラピー穿刺針３０２に付いたクランプ部（柄）を示す。図３２で、符号４４はブラキセラピー内針クランプ部、４５はブラキセラピー内針クランプ部４４に繋がるブラキセラピー外針クランプ部であり、円Ｃ１の右方向は省略してある。図３３は、図３２の円Ｃ１右方向の構造を示す。図３３で、図３２と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図３３において、符号４１は上述したブラキセラピー内針クランプ部４４に繋がったブラキセラピー内針であり、４２は上述したブラキセラピー外針クランプ部４５に繋がったブラキセラピー外針である。図３３に示される円Ｃ２部分の拡大図を図３４に示す。図３４に示されるように、ブラキセラピー内針４１はブラキセラピー外針４２内に包まれて先端（刃先）４０が突き出しており、先端４０はフラット面となっている。図３１〜３４に示されるように、医師にはブラキセラピー内針クランプ部４４とブラキセラピー外針クランプ部４５とを掴み、ブラキセラピー内針４１とブラキセラピー外針４２とからなるストレートなブラキセラピー穿刺針３０２を一本ずつ５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内で、シード８３が前立腺８２の辺縁部に正確に配置するように刺し入れることが求められている。

上述した従来の手動で行っていたブラキセラピー穿刺針３０２の刺入では、ブラキセラピー穿刺針３０２の刃先４０と前立腺８２との間の摩擦により前立腺８２の回転および歪みが発生するため、シード８３を正確に配置できないという問題があった。図３５は、従来のブラキセラピー穿刺針３０２における問題点を説明するための図である。図３５に示されるように、ブラキセラピー外針４２とブラキセラピー内針４１とに対し医師の手動による挿入力Ｆ_Ｊが加わると、前立腺８２の患部Ｓが石灰化して非常に硬い状況にある場合、挿入力Ｆ_Ｊが強すぎることとなり、ブラキセラピー内針４１が座屈してしまうことがある。この結果、ブラキセラピー内針４１の刃先４０のベクトルは、目標方向Ｐから進行方向Ｐ_Ｄへ変わってしまうため反りが発生し、ブラキセラピー内針４１とブラキセラピー外針４２とが湾曲してしまうことになる。この湾曲により前立腺８２の回転および歪みが発生するため、ブラキセラピー穿刺針３０２の刺し入れ精度を向上させることが困難となり、シード８３を正確に配置できないという問題があった。これにより、質の高い線量分布を得ることができず、前立腺がんの治療率の向上が困難になるという問題が生じた。さらに、複数のブラキセラピー穿刺針３０２を手動により1本ずつ刺すため治療に時間がかかり、途中で麻酔の追加が必要になる結果、被治療者の負担が増加するという問題があった。

そこで、本発明の目的は上記問題を解決するためになされたものであり、ブラキセラピー穿刺針の刺し入れ精度を向上させることにより、シードを前立腺辺縁に正確に配置し、質の高い線量分布を得て前立腺がんの治療率を向上させることができる穿刺針駆動装置等を提供することにある。

本発明の第２の目的は、複数のブラキセラピー穿刺針を刺し易くして施術を短時間で行うことにより、施術途中の麻酔の追加を不要にして被治療者の負担を軽減することができる穿刺針駆動装置等を提供することにある。

この発明の穿刺針駆動装置は、所定の筐体に収められ歯車を回転させる歯車駆動機構と、前記所定の筐体内に設けられた貫通孔に貫通可能な装入部であって、前記歯車と噛合う歯が全周に形成され、該歯と該歯車とが該貫通孔で噛合うことにより直線運動可能なものと、前記貫通孔の前記装入部が貫通する側における前記所定の筐体に外付けされ、所定の噛合いにより該装入部と噛合い、直線運動を行う該装入部に回転運動を加える回転部と、前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に接続された穿刺針とを備え、前記装入部の前記直線運動及び前記回転運動に連動させて前記穿刺針に直線運動及び回転運動をさせることを特徴とする。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部を雄螺子とした際の該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いとすることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記装入部は外周に沿って設けられた所定の形状の溝をさらに備え、前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部に設けられた前記所定の形状の溝と噛合う形状に外形を形成された該回転部による噛合いとすることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記装入部は外周側に設けられた所定の形状の突起部をさらに備え、前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部に設けられた前記所定の形状の突起部と噛合う螺旋形状の溝が内周面に形成された該回転部による噛合いであり、前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に繋がり該装入部の直線運動及び回転運動を伝達する屈曲可能な管状部と、一端側から挿入された前記管状部と他の一端側から突出し可能な前記穿刺針とを連結する連結部を内部に有する円筒部であって、該円筒部の内径は該連結部の外径と略同等に形成され、該円筒部の内周面に沿って螺旋形状の溝が形成されたものとをさらに備えることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記管状部は１本以上の金属線と該１本以上の金属線を覆う被覆部とを備え、該１本以上の金属線の一端が前記装入部と繋がっており、前記穿刺針は外針と該外針内を貫通する内針とを有し、前記連結部は、前記1本以上の金属線の他端と結合した結合部と、一端が前記結合部と接触し他端が前記内針と着脱可能に結合した内針結合部と、一端が前記内針結合部と接触し他端が前記外針と結合した外針結合部であって、内部に前記内針が貫通可能な孔を有するものとを備えることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記内針結合部は、前記円筒部の内径より小さい外径のクランプと、該クランプの外径より小さい内径のコイルスプリングであって該クランプを内部に通して広がった際の該コイルスプリングと該クランプとの間の摩擦力により該クランプを把持するものとを備え、前記装入部の回転運動に基づく前記クランプの回転に応じて、前記コイルスプリングの巻きが締まる場合には該クランプは該コイルスプリングにより強く把持され、該コイルスプリングの巻きが緩む場合には該クランプは該コイルスプリングにより弱く把持されて前記内針結合部、前記外針結合部及び前記穿刺針を前記円筒部から解放可能とすることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記歯車駆動機構は、前記歯車を回転させるモータと、前記装入部を前記貫通孔側とは逆側の方向の進行方向へ予め設定された目標位置まで移動させる進行制御部と、前記装入部を前記進行方向とは逆側の方向の引込方向へ予め設定された原点位置まで移動させる引込制御部とを駆動する制御部をさらに備え、前記進行制御部は、前記モータにより前記装入部が前記進行方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を進行させる進行部と、前記進行部により進行させた前記装入部の所定の位置が前記目標位置に到達したか否かを判定する目標判定部と、前記目標判定部により前記所定の位置が前記目標位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる進行停止部とを有し、前記引込制御部は、前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む引込部と、前記引込部により前記装入部が引き込まれた際、所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する原点判定部と、前記原点判定部により前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる引込停止部とを有し、前記制御部は、前記穿刺針駆動装置の電源を入れる電源スイッチが入れられた場合、前記引込制御部を駆動し、前記歯車駆動機構の動作を開始させる開始スイッチが入れられた場合、前記進行制御部を駆動した後、前記引込制御部を駆動することができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記歯車駆動機構は、前記モータの出力軸の回転を伝達する第１段ギア部と、前記第１段ギア部の回転を前記歯車に伝達する第２段ギア部と、前記モータが過負荷になった場合に該モータを停止させる過負荷停止機構とをさらに備えることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記歯車はヘリカルギヤであって、前記モータはＤＣモータであり、前記第１段ギア部は前記ＤＣモータの出力軸に装着されたウォームギヤ及び該ウォームギヤと噛合うウォームホイールであり、前記第２段ギア部は前記ウォームホイール及び前記ヘリカルギヤであって、前記過負荷停止機構は、前記ウォームギヤ内に挿入され、一端が前記ＤＣモータの出力軸に接し他端が該ウォームギヤから貫通し該出力軸方向に移動可能な過負荷検知軸と、前記過負荷検知軸の前記他端と弾性部を介して接する過負荷センサであって、所定の弾性力以上が該弾性部に付加された場合にオンとなるものと、前記過負荷センサと前記ＤＣモータとを接続する制御線とを備え、前記ＤＣモータが過負荷になった場合、該ＤＣモータの出力軸方向に作用するスラスト荷重により前記過負荷検知軸が移動し前記弾性部に前記所定の弾性力以上を付加して前記過負荷センサをオンとし、前記制御線を介して該ＤＣモータを停止するものとすることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記ヘリカルギヤの軸穴は該ヘリカルギヤが歯丈以上に移動可能な隙間を有し、前記ヘリカルギヤの歯先を前記ウォームホイールに押し当てる板バネであって、該ヘリカルギヤを該ヘリカルギヤの歯の圧力角で滑らせて歯飛びさせ得るものをさらに備えることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記電源スイッチ及び前記開始スイッチは、前記筐体外面、又は該穿刺針駆動装置と有線若しくは無線により接続された外部に設けることができる。

ここで、この発明の穿刺針駆動装置において、前記穿刺針の外針の針先部は、所定の導入部径を有する先端近傍から該導入部径より小さい所定の本体部径を有する位置までテーパ状に細く形成されており、前記穿刺針の内針の針先部は、等角度離して形成された３つの稜部及び３つの谷部を有し、該稜部間に形成された面は先端部近傍の平面に続き、該稜部間は該谷部を最深とする凹面に形成されたものとすることができる。

この発明の穿刺針使用システムは、本発明のいずれか穿刺針駆動装置と、該穿刺針駆動装置の穿刺針が貫通可能な径の穴を１つ以上設けたテンプレートとを備えた穿刺針使用システムであって、該穿刺針を該テンプレートの穴に通して使用することを特徴とする。

ここで、この発明の穿刺針使用システムにおいて、前記穴は前記テンプレートに複数設けられており、複数の前記穿刺針駆動装置を複数の該穴に通して使用する場合、隣り合う前記穴に通す各穿刺針の回転が相互に逆となる回転を加える各回転部を備えた各穿刺針駆動装置を用いることができる。

この発明の穿刺針駆動装置制御方法は、穿刺針駆動装置を制御する穿刺針駆動装置制御方法であって、該穿刺針駆動装置は、所定の筐体に収められ歯車を回転させる歯車駆動機構であって該歯車を回転させるモータを有するものと、前記所定の筐体内に設けられた貫通孔に貫通可能な装入部であって、前記歯車と噛合う歯が全周に形成され、該歯と該歯車とが該貫通孔で噛合うことにより直線運動可能なものと、前記貫通孔の前記装入部が貫通する側における前記所定の筐体に外付けされ、所定の噛合いにより該装入部と噛合い、直線運動を行う該装入部に回転運動を加える回転部と、前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に接続された穿刺針とを有し、前記装入部の前記直線運動及び前記回転運動に連動させて前記穿刺針に直線運動及び回転運動をさせるものであり、前記穿刺針駆動装置の電源を入れる電源スイッチが入れられた場合、前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む開始引込ステップと、前記開始引込ステップで引込まれた前記装入部の所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する開始原点判定ステップと、前記開始原点判定ステップで前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる開始引込停止ステップとを有し、前記歯車駆動機構の動作を開始させる開始スイッチが入れられた場合、前記モータにより前記装入部が前記進行方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を進行させる進行ステップと、前記進行ステップで進行させた前記装入部の所定の位置が前記目標位置に到達したか否かを判定する目標判定ステップと、前記目標判定ステップで前記所定の位置が前記目標位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる進行停止ステップと、前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む終了引込ステップと、前記終了引込ステップで引込まれた前記装入部の所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する終了原点判定ステップと、前記終了原点判定ステップで前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる終了引込停止ステップとを備えたことを特徴とする。

穿刺針駆動装置は、ケース（所定の筐体）内に収められ歯車を回転させる歯車駆動機構と、ケース内に設けられた好適には円筒状の貫通孔に貫通可能な装入具(装入部)と、貫通孔の装入具が貫通する側におけるケースに外付けされ、所定の噛合いにより装入具と噛合い、直線運動を行う装入具に回転運動を加えるグルーブ（回転部）と、装入具の貫通孔貫通する側とは逆側に接続された針クランプと、針クランプに接続された（ブラキセラピー）穿刺針とを備えている。上記歯車ははすば歯車であり、装入具には歯車と噛合う歯が等ピッチで全周に形成されている。上記歯と歯車とが貫通孔内で噛合うことによって、歯車駆動機構による歯車の回転により装入具の直線運動が可能となっている。グルーブはピン状に形成されており、グルーブと装入具との所定の噛合いは、装入具を雄螺子とした際の当該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いである。当該噛合いにより、グルーブは直線運動を行う装入具に回転運動を加えている。

以上により、穿刺針駆動装置は歯車駆動機構による歯車の回転に基づく装入具の直線運動およびグルーブによる装入具の回転運動に連動させて、穿刺針に直線運動および回転運動をさせることができる。即ち、穿刺針駆動装置はモータを使って穿刺針をグルーブにより回転させながら前立腺辺縁部を刺すことができる。この結果、穿刺針と前立腺辺縁部との間の摩擦を低減させることができると共に、穿刺針刺入のプロセスを自動化することができる。穿刺針駆動装置によれば、（ブラキセラピー）穿刺針刺入のプロセスを自動化することにより穿刺針の刺し入れ精度を向上させることができる。このため、シードを前立腺辺縁に正確に配置し、質の高い線量分布を得て前立腺がんの治療率を向上させることができるという効果がある。

穿刺針使用システムでは、複数の穿刺針駆動装置を備えることができる。これら複数の穿刺針駆動装置は複数台を連結して使用することができ、あるいは一つの筐体に纏めて使用することもできる。複数の穿刺針駆動装置は各々歯車駆動機構による歯車の回転に基づく装入具の直線運動およびグルーブによる装入具の回転運動に連動させて、ワイヤクランプを介して固着されたワイヤに上記直線運動および上記回転運動を伝達することができる。この結果、各穿刺針ケース内で各ワイヤに接続された各穿刺針に上記直線運動および上記回転運動をさせることができる。以上の結果、複数のブラキセラピー穿刺針を刺し易くして施術を短時間で行うことにより、施術途中の麻酔の追加を不要にして被治療者の負担を軽減することができるという効果がある。

本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１の斜視図である。図１に示される穿刺針駆動装置１００−１の上下を反転させた状態図である。歯車１７４と装入具１１４ａとの噛合い状態を示す図である。ケース１１０−１内に格納された本発明の実施例１における歯車駆動機構１３０を示す図である。コントローラ１３０の機能を示す機能ブロックを示す図である。上述した歯車駆動機構１５０−１の概念的な構造を示す図である。歯車駆動機構１５０−１の概念的な構造をより詳しく示す図である。本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１を使用した穿刺針使用システム１を示す図である。本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１を制御する穿刺針駆動装置制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。本発明の実施例２における装入具１１４ｂを示す図である。図１０に示される装入具１１４ｂの拡大図である。本発明の実施例２における穿刺針駆動装置１００−２を示す図である。ケース１１０−２内に格納された本発明の実施例２における歯車駆動機構１５０−２を示す図である。本発明の実施例３におけるグルーブ１１２ｃを示す図である。本発明の実施例３における装入具１１４ｃを示す図である。本発明の実施例３における穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂを使用した穿刺針使用システム２を示す図である。流体による直線運動および回転運動の伝達を示す概念図である。穿刺針ケース３００の内部断面図である。図１８に示される円３００−Ａ近傍の拡大図である。本発明の実施例４における穿刺針内針クランプ３０６を示す図である。図２０に示される穿刺針内針クランプ３０６のＸＸ’方向の断面図である。本発明の実施例５において説明するずれ１８０を示す図である。歯飛びによる穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の先端４０近傍の動きを説明するための概念図である。本発明の実施例７において説明する穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の針先部を示す図である。穿刺針内針３０２の針先部を先端側から見た正面図である。図２５のＸＸ’断面図である。穿刺針内針３０２の針先部の運動を説明するための概念図である。穿刺針内針３０２の針先部の運動軌跡Ｐ_Ｗの原理を説明するための概念図である。本発明の実施例８で説明する穿刺針使用システム２の使用方法を示す図である。従来のブラキセラピーを説明するための概念図である。図２９においてテンプレート１０を被治療者８０側から見た図である。従来のブラキセラピー穿刺針３０２に付いたクランプ部（柄）を示す図である。図３１の円Ｃ１方向の構造を示す図である。図３２に示される円Ｃ２部分の拡大図である。従来のブラキセラピー穿刺針３０２における問題点を説明するための図である。

以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１の斜視図を示し、図２は図１に示される穿刺針駆動装置１００−１の上下を反転させた状態図を示す。図１および２で、符号１１０−１は穿刺針駆動装置１００−１の歯車駆動機構（後述）を収めたケース（所定の筐体）、１０６はケース１１０−１内に設けられた好適には円筒状の貫通孔（点線で示す。）、１１４ａは貫通孔１０６に貫通可能な装入具(装入部)、１１２ａは所定の噛合いにより装入具１１４ａと噛合い、Ｆ方向およびＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えるグルーブ（回転部）であって、貫通孔１０６における装入具１１４ａが貫通する側１０６−Ｂ近傍でケース１１０−１に外付けされており、１１６は装入具１１４ａの貫通孔１０６に貫通する側１０６−Ｂとは逆側１１４ａ−Ｆに接続された針クランプである。図１および２では図面の都合上省略されているが、針クランプ１１６には穿刺針３０２（詳しくは後述）が接続されている。つまり、穿刺針３０２は装入具１１４ａの貫通孔１０６に貫通する側１０６−Ｂとは逆側１１４ａ−Ｆに接続されている。図１および２では、針クランプ１１６はケース１１０−１付近に示されているが、これは穿刺針３０２を単針で用いる場合の最もシンプルな形態であり、ケース１１０−１から離れた位置にあってもよい。後述するように、装入具１１４ａは穿刺針３０２により患者の前立腺に挿入するものであるため、「挿入」具と記載してもよい。しかし、その目的は穿刺針３０２の先端に着けられたシード８３を患者の前立腺辺縁部に置いていくことにあるため、詰め込むという意味を有する「装入」具と記載した。Ｆ方向およびＢ方向は他の図面でも同様に用いる。

図１で、符号１０４ａは穿刺針駆動装置１００−１の電源スイッチ、１０２ａは歯車駆動機構１３０（後述）の動作を開始させる開始スイッチである。図２で、符号１７４はケース１１０−１内に収められた歯車であり、ケース１１０−１に開けられた窓１１７から見ることができる。ケース１１０−１内には歯車１７４を回転させる歯車駆動機構１５０−１（後述）が設置されている。図３は、歯車１７４と装入具１１４ａとの噛合い状態を示す。図３で図１および２と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図３に示されるように、歯車１７４ははすば歯車であり、装入具１１４ａには歯車１７４と噛合う歯１２４が等ピッチで全周に形成されている。歯１２４と歯車１７４とが貫通孔１０６内で噛合うことによって、歯車駆動機構１５０−１による歯車１７４の回転により装入具１１４ａはＦ方向またはＢ方向への直線運動が可能となっている。図３に示されるように、グルーブ１１２ａはピン状に形成されており、グルーブ１１２ａと装入具１１４ａとの所定の噛合いは、装入具１１４ａを雄螺子とした際の当該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いである。即ち、グルーブ１１２ａ内には装入具１１４ａとの摺動部に溝１２２ａが加工されており、グルーブ１１２ａははす歯の円筒ねじれ角の雌螺子となっている。当該噛合いにより、グルーブ１１２ａはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えている。つまり、装入具１１４ａは回転しながらＦ方向またはＢ方向への直線運動を行うようになっている。概念的には、装入具１１４ａには歯車１７４の捩れ角とねじピッチを合わせるラック歯としての歯（直線運動用）と、グルーブ１１２ａに対する雄螺子としての歯（回転運動用）との２種類の歯が存在する。実施例１では両者は一致しているため、図３に示されるように１種類の歯（または１本の溝）１２４となっている。通常のはすばラックでは、ラック歯ははすば歯車方向の面にだけ形成されているが、歯１２４は歯車１７４の捩れ角とねじピッチを合わせると共に雄螺子としての機能を持たせたため、装入具１１４ａに等ピッチで全周に形成されている。以上により、穿刺針駆動装置１００−１は歯車駆動機構１５０−１による歯車１７４の回転に基づく装入具１１４ａのＦ方向またはＢ方向への直線運動およびグルーブ１１２ａによる装入具１１４ａの回転運動に連動させて、穿刺針３０２に直線運動および回転運動をさせることができる。

図４は、ケース１１０−１内に格納された本発明の実施例１における歯車駆動機構１５０−１を示す。図４で、図１および２と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図４では装入具１１４ａは図面の都合上、省略してある。図４に示される歯車１７４は上述したようにはすば歯車（ヘリカルギヤ）であり、符号１５２はヘリカルギヤ１７４を（間接的に）回転させるモータ（ＤＣモータ。マイクロモータ）、１５４はＤＣモータ１５２の出力軸、１５６は出力軸１５４に装着（固着）されると共に回転するウォームギヤ、１７０はウォームギヤ１５６と噛合い（当接し）回転力を受けて回転するウォームホイール、１７２はウォームホイール１７０の軸、１７６はヘリカルギヤ１７４の軸である。ウォームギヤ１５６とウォームホイール１７０とはＤＣモータ１５２の出力軸１５４の回転を伝達する第１段ギア部であり、ウォームホイール１７０とヘリカルギヤ１７４とは第１段ギア部の回転をヘリカルギヤ１７４に伝達する第２段ギア部である。ウォームギア１５６の捩れ角とヘリカルギヤ１７４の捩れ角とが異なるため、ウォームホイール１７０を伝達変換ギヤとして形成した。伝達変換ギヤ１７０としては、かさ歯、平歯、ハイポイドギヤ、ワイヤ、ベルト等のように伝達変換機能を満たせば何れの伝達機構であっても構わない。板バネ１７８およびずれ１８０については後述する。

歯車駆動機構１５０−１は、ＤＣモータ１５２が過負荷になった場合にＤＣモータ１５２を停止させる過負荷停止機構を備えている。過負荷停止機構は過負荷検知軸１５８と過負荷センサ１６０とを有している。過負荷検知軸１５８はウォームギヤ１５６内に挿入され、一端（図４では右端）がＤＣモータ１５２の出力軸１５４に接し、他端（図４では左端）がウォームギヤ１５６から左方向へ貫通しており、出力軸１５４方向の左右に移動可能となっている。過負荷センサ１６０は、通常は過負荷検知軸１５８の上記他端と弾性部１６２を介して接しているが、所定の弾性力以上が弾性部１６２に付加された場合に押されてオンとなる。つまり、過負荷センサ１６０は押下スイッチとしての役割を有している。ＤＣモータ１５２が過負荷になった場合、ＤＣモータ１５２の出力軸１５４方向に作用するスラスト荷重により過負荷検知軸１５８が移動し、その結果弾性部１６２に所定の弾性力以上を付加して過負荷センサ１６０をオンとする。過負荷センサ１６０がオンになったことを示す信号はコネクタ１６４を介して過負荷センサ１６０とＤＣモータ１５２とを接続する制御線１６６によりＤＣモータ１５２へ伝えられ、ＤＣモータ１５２を停止する。ＤＣモータ１５２の出力軸１５４は軸スラスト(出力軸１５４)側にいわゆるガタ（隙間）があるため、僅かではあるが出力軸１５４は左右に移動可能である。出力軸１５４に押された過負荷検知軸１５８は、通常時は弾性部１６２の弾性力により押し戻されている。そこで、ＤＣモータ１５２が過負荷になった場合に当該弾性力を越えて過負荷センサ１６０（スイッチ）を押下するように設計した。過負荷センサ１６０、コネクタ１６４およびその他の電気ケーブルは電気部品基板１６８に実装されており、集合線１６９に纏められてケース１１０−１の外部と電気的に繋がっている。

図４で、符号１３０は歯車駆動機構１５０−１を制御するコントローラ（制御部）であり、図５はコントローラ１３０の機能を示す機能ブロックを示す。図５に示されるように、コントローラ１３０は、装入具１１４ａを貫通孔１０６側とは逆側の方向の進行方向Ｆへ予め設定された目標位置まで移動させる進行制御部１３４と、装入具１１４ａを進行方向Ｆとは逆側の方向の引込方向Ｂへ予め設定された原点位置まで移動させる引込制御部１４０とを駆動する機能を有している。ここで、原点位置は任意の位置に設定することができるが、グルーブ１１２ａの位置に設定することが好適である。

進行制御部１３２は、モータ１５２により装入具１１４ａが進行方向Ｆへ直進運動する側に歯車１７４を回転させて装入具１１４ａを進行させる進行部１３４と、進行部１３４により進行させた装入具１１４ａの所定の位置が目標位置に到達したか否かを判定する目標判定部１３６と、目標判定部１３６により上記所定の位置が上記目標位置に到達したと判定された場合、モータ１５２を停止させる進行停止部１３８とを有している。ここで、上記所定の位置は任意の位置に設定することができるが、穿刺針３０２の先端部３２０（後述）とすることが好適である。上記目標位置も任意の位置に設定することができるが、前立腺８２の辺縁部とすることが好適である。歯車駆動機構１５０−１はモータ１５２の回転に基づきパルス（ｚ相）を出力するロータリーエンコーダ（不図示）を備えている。上記目標位置は歯車駆動機構１５０−１の入力部（不図示）から医師等により予め計画値（例えば、原点位置から目標位置までの距離）として入力され、歯車駆動機構１５０−１により当該計画値がロータリーエンコーダの出力する目標パルス数に変換されて歯車駆動機構１５０−１の記録部（不図示）に記録される。目標判定部１３６は装入具１１４ａの進行に伴いロータリーエンコーダから出力されるパルスをカウントして目標パルス数から差分していき、所望の許容差内（予め決めた任意の±パルス数内）に入ったところで、先端日３２０等が前立腺８２の辺縁部等に到達したと判定する。

引込制御部１４０は、モータ１５２により装入具１１４ａが引込方向Ｂへ直進運動する側に歯車１７４を回転させて装入具１１４ａを引込む引込部１４２と、引込部１４２により装入具１１４ａが引き込まれた際、所定の個所が上記原点位置に到達したか否かを判定する原点判定部１４４と、原点判定部１４４により上記所定の個所が上記原点位置に到達したと判定された場合、モータ１５２を停止させる引込停止部１４６とを有している。上記所定の個所としては任意の個所に設定することができるが、装入具１１４ａに接続された針クランプ１１６とすることが好適である。この場合、原点判定部１４４は針クランプ１１６がグルーブ１１２ａに突き当たり、この結果、上述したようにＤＣモータ１５２が過負荷になり過負荷停止機構が働いてモータ１５２が停止した時に、針クランプ１１６が上記原点位置に到達したと判定する。あるいは、グルーブ１１２ａ近傍にリミットスイッチ（不図示）を設けておき、原点判定部１４４は当該リミットスイッチにより針クランプ１１６が上記原点位置到達したことを検知した時に、針クランプ１１６が上記原点位置に到達したと判定することもできる。または、グルーブ１１２ａ近傍にフォトインタラプタ等の遮光スイッチ（不図示）を設けておき、原点判定部１４４は当該遮光スイッチの発光部からの光が針クランプ１１６により遮られたことを受光部が検知した時に、針クランプ１１６が上記原点位置に到達したと判定することもできる。原点判定部１４４は、引込部１４２による引込が開始されてから針クランプ１１６がグルーブ１１２ａに到達するまでのロータリーエンコーダが出力するパルス数（上記目標パルス数と同じ値としてもよい。）をカウントして上記パルス数から差分していき、所望の許容差内（予め決めた任意の±パルス数内）に入ったところで、針クランプ１１６がグルーブ１１２ａに到達したと判定することもできる。

コントローラ１３０は、穿刺針駆動装置１００−１の電源を入れる電源スイッチ１０４ａが入れられた場合は引込制御部１４０を駆動する。一方、歯車駆動機構１５０−１の動作を開始させる開始スイッチ１０２ａが入れられた場合、進行制御部１３２を駆動した後、引込制御部１４０を駆動する。上述したコントローラ１３０の機能は穿刺針駆動装置１００−１に備えられたＣＰＵ（不図示）に対するソフトウェアとして実装することができ、あるいはハードウェアとして実装することもでき、ソフトウェアおよびハードウェアの組合せとして実装することもできる。

図６は、上述した歯車駆動機構１５０−１の概念的な構造を示す。図６で図１および４と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図６に示されるように、歯車駆動機構１５０−１ではモータ１５２の回転力はフレキシブル構造１８２によって装入具１１４ａに伝達する構造となっている。図７は、歯車駆動機構１５０−１の概念的な構造をより詳しく示す。図７で図１および４と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図７に示されるように、歯車駆動機構１５０−１ではモータ１５２がシリンダー１８４（例えば歯車１７４）を図７に示されるように回転させながら、装入具１１４ａに備わったグルーブ１１２ａで穿刺針３０２を回転させつつ、図７に示される移動方向へ押し出している。

図８は、本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１を使用した穿刺針使用システム１を示す。図８で図１および３０と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図８に示されるように、穿刺針使用システム１は、穿刺針駆動装置１００−１と、穿刺針駆動装置１００−１の穿刺針３０２が貫通可能な径の穴２０を１つ以上設けたテンプレート１０とを備えており、穿刺針３０２をテンプレート１０の穴１２に通して使用する。図８に示される穿刺針使用システム１は、穿刺針３０２を単針で用いる場合の最もシンプルなシステムであり、複数の穿刺針駆動装置１００−１を用いて複数本の穿刺針３０２をテンプレート１０の複数の穴１２に通して使用することもできる。

図９は、本発明の実施例１における穿刺針駆動装置１００−１を制御する穿刺針駆動装置制御方法の処理の流れをフローチャートで示す。上述したように、コントローラ１３０の機能は穿刺針駆動装置１００−１に備えられたＣＰＵ（不図示）に対するソフトウェアとして実装することができ、あるいはハードウェアとして実装することもでき、ソフトウェアおよびハードウェアの組合せとして実装することもできる。従って、図９に示される穿刺針駆動装置制御方法は上記ＣＰＵに対するソフトウェアとして実装することができ、あるいはハードウェアとして実装することもでき、ソフトウェアおよびハードウェアの組合せとして実装することもできる。但し、説明の都合上、医師等の動作を入れた方が明瞭になるため、図９では穿刺針駆動装置１００−１（狭義には歯車駆動機構１５０−１またはコントローラ１３０。以下では「穿刺針駆動装置１００−１等」と言う。）側の処理をステップＳ番号で示し、医師等の動作をステップＨ番号で示すと共に当該処理ブロック内の左側に縦線を入れて示してある。

図９に示されるように、まず、医師等により穿刺針駆動装置１００−１の電源を入れる電源スイッチ１０４ａが入れられた（ＯＮにされた）場合（ステップＨ１０）、穿刺針駆動装置１００−１等（の引込部１４２）はモータ１５２により装入具１１４ａが引込方向Ｂへ直進運動する側に歯車１７４を回転させて、装入具１１４ａを引込む（開始引込ステップ。ステップＳ１０）。穿刺針駆動装置１００−１等（の原点判定部１４４）は、開始引込ステップ（ステップＳ１０）で引込まれた装入具１１４ａの所定の個所(例えば針クランプ１１６)が原点位置（例えばグルーブ１１２ａ）に到達したか否かを判定する（開始原点判定ステップ。ステップＳ１２）。開始原点判定ステップ（ステップＳ１２）で上記所定の個所が上記原点位置に到達したと判定されなかった場合、開始引込ステップ（ステップＳ１０）へ戻って処理を繰返す。開始原点判定ステップ（ステップＳ１２）で上記所定の個所が上記原点位置に到達したと判定された場合、駆動装置１００−１等（の引込停止部１４６）は、モータ１５２を停止させ、引込を停止する（開始引込停止ステップ。ステップＳ１２、Ｓ１４）。以上により、装入具１１４ａの位置の初期化動作が完了する。

上述した初期化動作が完了した後、医師等は穿刺針３０２を装入具１１４ａに針クランプ１１６を介して挿入し、装入具１１４ａごとテンプレート１０の穴１２に固定する（ステップＨ１２）。次に、患者（被装入物）をベッドに仰向けに寝かして固定する（ステップＨ１４）。ここで、超音波診断装置のプローブ２０を患者の直腸８１に挿入する。歯車駆動機構１５０−１の動作を開始させる開始スイッチ１０２ａを押す（ステップＨ１６）。

穿刺針駆動装置１００−１等（の進行制御部１３２、進行部１３４）は、歯車駆動機構１５０−１の動作を開始させる開始スイッチ１０２ａが入れられた（ＯＮにされた）場合、モータ１５２により装入具１１４ａが進行方向Ｆへ直進運動する側に歯車１７４を回転させて、装入具１１４ａを進行させる（進行ステップ。ステップＳ１６）。この時、穿刺針駆動装置１００−１等は装入具１１４ａ（アクチュエータ）の種類に応じてモータ１５２に印加される電圧、電流または駆動周波数を適宜可変することにより、装入具１１４ａの直進運動の速度または回転運動の力を可変に制御することができる。装入具１１４ａには術式に応じて複数の種類が存在し、当該種類は入力装置（不図示）から適宜入力させることができる。

進行ステップ（ステップＳ１６）で装入具１１４ａが進行中に、上述した過負荷停止機構によりＤＣモータ１５２が過負荷になったことが検出された場合（ステップＳ１８）、ＤＣモータ１５２は停止し（ステップＳ２０）、処理は終了する。

ステップＳ１８で過負荷になったことが検出されなかった場合、穿刺針駆動装置１００−１等（の目標判定部１３６）は進行ステップ（ステップＳ１６）で進行させた装入具１１４ａの所定の位置が目標位置に到達したか否かを判定する（目標判定ステップ。ステップＳ２２）。上述したように、目標判定部１３６はロータリーエンコーダから出力されるパルスをカウントして（ステップＳ２４）、判定を行う。穿刺針駆動装置１００−１等（の進行停止部１３８）は、目標判定ステップ（ステップＳ２２）で所定の位置が目標位置に到達したと判定された場合、モータ１５２を停止させる（進行停止ステップ。ステップＳ２８）。一方、目標判定ステップ（ステップＳ２２）で所定の位置が目標位置に到達したと判定されなかった場合、穿刺針３０２を単針で用いる場合は進行ステップ（ステップＳ１６）へ戻って処理を繰返す。

複数の穿刺針駆動装置１００−１を用いている場合、ステップＳ１８で過負荷が検出されて停止する穿刺針駆動装置１００−１と、検出されずに目標判定ステップ（ステップＳ２２）へ進む穿刺針駆動装置１００−１とが出てくる可能性もある。そこで複数の穿刺針駆動装置１００−１を用いている場合、穿刺針駆動装置１００−１等はステップＳ２４で種々のパルス情報、例えばある穿刺針駆動装置１００−１の過負荷センサ１６０がオンになったという情報も入力させ記録しておく。その後、医師等は各過負荷センサ１６０の値を比較して、任意の電圧または周波数で略同一値となるように調整する（ステップＨ１８）。その後、進行ステップ（ステップＳ１６）へ戻って処理を繰返す。

進行停止ステップ（ステップＳ２８）でモータ１５２を停止させた後、穿刺針駆動装置１００−１等（の引込部１４２）はモータ１５２により装入具１１４ａが引込方向Ｂへ直進運動する側に歯車１７４を回転させて、装入具１１４ａを引込む（終了引込ステップ。ステップＳ３０）。穿刺針駆動装置１００−１等（の原点判定部１４４）は、終了引込ステップ（ステップＳ３０）で引込まれた装入具１１４ａの所定の個所(例えば針クランプ１１６)が原点位置（例えばグルーブ１１２ａ）に到達したか否かを判定する（終了原点判定ステップ。ステップＳ３２）。終了原点判定ステップ（ステップＳ３２）で上記所定の個所が上記原点位置に到達したと判定されなかった場合、終了引込ステップ（ステップＳ３０）へ戻って処理を繰返す。終了原点判定ステップ（ステップＳ３２）で上記所定の個所が上記原点位置に到達したと判定された場合、駆動装置１００−１等（の引込停止部１４６）は、モータ１５２を停止させ、引込を停止する（終了引込停止ステップ。ステップＳ３４）。以上により、装入具１１４ａの処理動作が完了する。

上述した処理動作が完了した後、医師等は装入具１１４ａをテンプレート１０の穴１２から外す（ステップＨ２０）。以上で作業が完了する。

以上より、本発明の実施例１によれば、穿刺針駆動装置１００−１は、ケース１１０−１（所定の筐体）内に収められ歯車１７４を回転させる歯車駆動機構１３０と、ケース１１０−１内に設けられた好適には円筒状の貫通孔１０６に貫通可能な装入具(装入部)１１４ａと、貫通孔１０６の装入具１１４ａが貫通する側１０６−Ｂにおけるケース１１０−１に外付けされ、所定の噛合いにより装入具１１４ａと噛合い、Ｆ方向およびＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えるグルーブ（回転部）１１２ａと、装入具１１４ａの貫通孔１０６に貫通する側１０６−Ｂとは逆側１１４ａ−Ｆに接続された針クランプ１１６と、針クランプ１１６に接続された（ブラキセラピー）穿刺針３０２とを備えている。歯車１７４ははすば歯車であり、装入具１１４ａには歯車１７４と噛合う歯１２４が等ピッチで全周に形成されている。歯１２４と歯車１７４とが貫通孔１０６内で噛合うことによって、歯車駆動機構１３０による歯車１７４の回転により装入具１１４ａはＦ方向またはＢ方向への直線運動が可能となっている。グルーブ１１２ａはピン状に形成されており、グルーブ１１２ａと装入具１１４ａとの所定の噛合いは、装入具１１４ａを雄螺子とした際の当該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いである。当該噛合いにより、グルーブ１１２ａはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ａに回転運動を加えている。以上により、穿刺針駆動装置１００−１は歯車駆動機構１３０による歯車１７４の回転に基づく装入具１１４ａのＦ方向またはＢ方向への直線運動およびグルーブ１１２ａによる装入具１１４ａの回転運動に連動させて、穿刺針３０２に直線運動および回転運動をさせることができる。即ち、穿刺針駆動装置１００−１はモータ１５２を使って穿刺針３０２をグルーブ１１２ａにより回転させながら前立腺辺縁部を刺すことができる。この結果、穿刺針３０２と前立腺辺縁部との間の摩擦を低減させることができると共に、穿刺針３０２刺入のプロセスを自動化することができる。以上により、実施例１における穿刺針駆動装置１００−１によれば、（ブラキセラピー）穿刺針３０２刺入のプロセスを自動化することにより穿刺針３０２の刺し入れ精度を向上させることができる。このため、シードを前立腺辺縁に正確に配置し、質の高い線量分布を得て前立腺がんの治療率を向上させることができる。

実施例１の図３で説明したように、装入具１１４ａには歯車１７４の捩れ角とねじピッチを合わせるラック歯としての歯（直線運動用）と、グルーブ１１２ａに対する雄螺子としての歯（回転運動用）との２種類の歯が存在する。実施例１では両者は一致しているため、１種類の歯（または１本の溝）１２４となっていた。しかし、直線運動用の歯と回転運動用の歯とを合わせることは制約条件がつき、設計上の自由度が大きく制約を受けることにもなり得る。装入具１１４ａの送り量とグループ１１２ａの回転量との解が求められない場合、溝を挿入具１１４ａの直線運動用とグループ１１２ａの回転運動用との２本に分離した方が、設計上の自由度を増加させることができる。

図１０は、本発明の実施例２における装入具１１４ｂを示す。図１０で、符号１１６は実施例１で説明した針クランプ、１２６はグループ１１２ａの回転運動用の溝（リード）である。図１０では図面の都合上明示されていないが、実施例１の図３に示される装入具１１４ａと同様に、歯１２４（溝）が装入具１１４ｂの全周に等ピッチで形成されており、歯車１７４の捩れ角とねじピッチを合わせている。即ち、実施例２における装入具１１４ｂの直線運動の機構は実施例１と同様である。図１１は、図１０に示される装入具１１４ｂの拡大図を示す。図１１で図１０と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１１に示されるように、装入具１１４ｂは外周に沿って設けられた所定の形状の溝１２６を備えている。図１２は、本発明の実施例２における穿刺針駆動装置１００−２を示す。図１２で図２と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１２に示されるように、ケース１１０−２に設けられたグルーブ（回転部）１１２ｂは、所定の噛合いにより装入具１１４ｂと噛合い、Ｆ方向およびＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ｂに回転運動を加えることができる。グルーブ１１２ｂと装入具１１４ｂとの所定の噛合いは、装入具１１４ｂに設けられた所定の形状の溝１２６と噛合う形状に外形を形成されたグルーブ１１２ｂによる噛合いである。即ち、図１２に示されるグルーブ１１２ｂの外形は図１１に示される装入具１１４ｂの溝１２６と噛合う形状に加工されている。当該噛合いにより、グルーブ１１２ｂはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ｂに回転運動を加えている。つまり、装入具１１４ｂは回転しながらＦ方向またはＢ方向への直線運動を行うようになっている。図１３は、ケース１１０−２内に格納された本発明の実施例２における歯車駆動機構１５０−２を示す。図１３で、図４と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１３にも示されるように、グルーブ１１２ｂの外形は図１１に示される装入具１１４ｂの溝１２６と噛合う形状に加工されている。

以上より、本発明の実施例２によれば、グルーブ１１２ｂと装入具１１４ｂとの所定の噛合いを、装入具１１４ｂに設けられた所定の形状の溝１２６と噛合う形状に外形を形成されたグルーブ１１２ｂによる噛合いとすることができる。即ち、グルーブ１１２ｂの外形は装入具１１４ｂの溝１２６と噛合う形状に加工されている。当該噛合いにより、グルーブ１１２ｂはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ｂに回転運動を加えている。つまり、装入具１１４ｂは回転しながらＦ方向またはＢ方向への直線運動を行うようになっている。挿入具１１４ｂの直線運動用の溝１２４とグループ１１２ｂの回転運動用の溝１２６との２本に溝を分離することにより、実施例１の効果に加えて、設計上の自由度を増加させることができるという効果を得ることができる。

実施例３では、上述したグルーブ１１２ａ等と装入具１１４ａ等との噛合いとは異なる噛合いと、穿刺針３０２駆動のための他の機構とを中心に説明する。図１４は、本発明の実施例３におけるグルーブ１１２ｃ(回転部)を示す。図１４に示されるように、グルーブ１１２ｃは螺旋形状の溝１２２ｃが内周面に加工されている。グルーブ１１２ｃは、実施例３における穿刺針駆動装置１００ａ等（後述）のケース１１０ａ等（後述）に実施例１と同様に外付けされており、例えば実施例１の図２に示される１０６−Ｂ側に外付けされている。図１５は、本発明の実施例３における装入具１１４ｃ（装入部）を示す。図１５で、Ｆ方向およびＢ方向は実施例１等と同様であるため、説明は省略し、Ｂ方向およびＦ方向の先の部分は省略してある。図１５に示されるように、装入具１１４ｃはグルーブ１１２ｃの溝１２２ｃと噛合う形状（所定の形状）のグルーブ１１２ｃ用突起１２８（突起部）が外周側に設けられている。装入具１１４ｃは穿刺針駆動装置１００ａ等の貫通孔１０６に実施例１の図２に示される装入具１１４ａと同様に貫通可能に設けられている。図１５では図面の都合上省略してあるが、実施例１の図３に示される装入具１１４ａと同様に、歯１２４（溝）が装入具１１４ｃの全周に等ピッチで形成されており、歯車１７４の捩れ角とねじピッチを合わせている。即ち、実施例３における装入具１１４ｃの直線運動の機構は実施例１と同様である。図１４および１５に示されるように、装入具１１４ｃのグルーブ１１２ｃ用突起１２８がグルーブ１１２ｃの螺旋形状の溝１２２ｃと噛合って、装入具１１２ｃは螺旋状に回転しながら直線運動を行う。つまり、実施例３におけるグルーブ１１２ｃの所定の噛合いは、装入具１１４ｃに設けられたグルーブ１１２ｃ用突起１２８と噛合う螺旋形状の溝１２２ｃを有するグルーブ１１２ｃによる噛合いである。当該噛合いにより、グルーブ１１２ｃはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ｃに回転運動を加えている。つまり、装入具１１４ｃは回転しながらＦ方向またはＢ方向への直線運動を行うようになっている。

図１５に示されるように、装入具１１４ｃは貫通孔１０６に貫通する側１０６−Ｂ（実施例１の図２参照）とは反対側に、装入具１１４ｃの直線運動および回転運動を伝達するワイヤ２０２（屈曲可能な管状部）が固着されている。このため、装入具１１４ｃの直線運動および回転運動に従ってワイヤ２０２も直線運動および回転運動を行う。実施例１における雄螺子および雌螺子による回転と、実施例３におけるグルーブ１１２ｃ用突起１２８および螺旋形状の溝１２２ｃによる回転とを比較すると、伝達ロスはあるものの回転の伝達という効果は同等である。

図１６は、本発明の実施例３における穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂを使用した穿刺針使用システム２を示す。図１６で図８および１５と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１６に示されるように、穿刺針使用システム２は、２台の穿刺針駆動装置１００ａ（ケース１１０ａ）および１００ｂ（ケース１１０ｂ）を備えており、開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａは穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂと有線ケーブル１０７で接続されたスイッチボックス１０８に設けられている。電源スイッチ１０４ａを押下することにより、２台の穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂの電源を同時にＯＮにすることができ、開始スイッチ１０２ａを押下することにより、２台の穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂの歯車駆動機構（歯車駆動機構１５０−１または１５０−２と同様。以下、「歯車駆動機構１５０−１等」と言う。）を同時に駆動することができる。図１６では説明の都合上、穿刺針駆動装置１００ａの穿刺針３０２のみ示し、穿刺針駆動装置１００ｂの穿刺針は省略してある。図１６では２台の穿刺針駆動装置１００ａ等を示したが、台数は２台に限定されるものではなく、理論的には穿刺針３０２が通されるテンプレート１０の穴１２の数だけ台数を増やすことが可能である。これら複数の穿刺針駆動装置１００ａ等は図１６に示されるように複数台を連結して使用することができ、あるいは一つの筐体に纏めて使用することもできる。以下では、主に穿刺針駆動装置１００ａ側について説明するが、穿刺針駆動装置１００ｂ側でも同様である。

図１６に示されるように、装入具１１４ｃはワイヤクランプ２０４を介してワイヤ２０２に固着されている（図１５ではワイヤクランプ２０４は省略してある）。装入具１１４ｃ、ワイヤクランプ２０４およびワイヤ２０２（の一部）は、施術者がワイヤ２０２等に接触することを防ぐために、装入具カバー２０６ａで覆われている。穿刺針駆動装置１００ｂ側でも同様に装入具カバー２０６ｂで覆われており、図１６では説明の都合上、装入具カバー２０６ａ側は内部を確認できるように一部を裂いた状態で示してある。図１６に示されるように、ワイヤ２０２は装入具カバー２０６ａの先に連結されたワイヤチューブ２００内を通り、さらにワイヤチューブ２００の先に連結された、穿刺針３０２等を収納する穿刺針ケース３００内で穿刺針３０２に接続されている。穿刺針ケース３００はテンプレート１０の穴１２に着脱自在に固定され、穿刺針３０２は穿刺針ケース３００の先から突き出している。以上により、穿刺針駆動装置１００ａ等は歯車駆動機構１５０−１等による歯車１７４の回転に基づく装入具１１４ｃのＦ方向またはＢ方向への直線運動およびグルーブ１１２ｃによる装入具１１４ｃの回転運動に連動させて、ワイヤクランプ２０４を介して固着されたワイヤ２０２に上記直線運動および上記回転運動を伝達することができる。この結果、穿刺針ケース３００内でワイヤ２０２に接続された穿刺針３０２に上記直線運動および上記回転運動をさせることができる。

ここで、上述したワイヤ２０２による直線運動および回転運動の伝達と流体による伝達との比較について説明しておく。図１７は、流体による直線運動および回転運動の伝達を示す概念図である。図１７に示されるように、穿刺針ケース３００内にはシリンダー１８６が固着された装入具１１４ｃが収納されており、穿刺針ケース３００にはワイヤチューブ２００が接続されている。ワイヤチューブ２００内から穿刺針ケース３００内のシリンダー１８６までは流体２５０が充填されており、シリンダー１７８が流体圧力Ｆ_Ｐによって押されることにより装入具１１４ｃにＦ方向への推力が加わる。金属等の分子間が密着した固体状態の物質ではなく、分子間が離れ自由に動いている流動性の良い流体２５０を使用するため、圧力の変化による圧縮と膨張とにおける弾性量が多い。このため、流体２５０の使用は、精度よく装入具１１４ｃを動作させて穿刺針３０２（図１７では不図示）を穿刺することには向いていない。穿刺針ケース３００の内壁３１４に流体２５０が付着すると、患部を汚染する可能性もある。以上より、発明者らは流体２５０を用いずワイヤ２０２を使用する実施例３を考案するに至った。

図１８は、穿刺針ケース３００の内部断面図を示す。図１８で図１６と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１８で、符号３０２は穿刺針内針（内針）、３０４は穿刺針内針３０２が内部を貫通する穿刺針外針（外針）、３０６は穿刺針内針３０２の刃先とは逆側の端部に設けられた穿刺針内針クランプ（内針結合部）、３０８は穿刺針外針３０４の刃先とは逆側の端部に設けられた穿刺針外針クランプ（外針結合部）、３１２は穿刺針内針クランプ３０６を支持する針クランプ部、３１０は針クランプ部３２１を支持する結合具（結合部）である。図８、図１６および上述の説明では穿刺針３０２としてきたが、厳密には符号３０２は穿刺針内針３０２を意味する。以下でも特に区別する場合を除き、穿刺針全体を指す意味で穿刺針３０２と言う。図１８に示されるように、ワイヤ２０２は１本以上の金属線からなり、一端が装入具１１４ｃ（不図示）と繋がり他端が結合具３１０と繋がっている。ワイヤチューブ２００は穿刺針ケース３００外に出たワイヤ２０２を覆うケーシングである。穿刺針ケース３００の内径は穿刺針外針クランプ３０６および穿刺針外針クランプ３０８の外径と略同等に作成されている。穿刺針ケース３００内周面には結合具３１０、針クランプ部３１２および穿刺針外針クランプ３０８と噛合う溝（不図示）が加工されており、結合具３１０、針クランプ部３１２および穿刺針外針クランプ３０８は螺旋状にスライド自在となっている。このため、ワイヤ２０２の上記直線運動および上記回転運動は結合具３１０、針クランプ部３１２および穿刺針外針クランプ３０８を介して穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２に伝達することができ、穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２に上記直線運動および上記回転運動をさせることができる。以上を纏めると、穿刺針ケース３００（円筒部）は一端側から挿入されたワイヤ２０２と他の一端側から突出し可能な穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２とを連結する連結部（結合具３１０、針クランプ部３１２、穿刺針内針クランプ３０６および穿刺針外針クランプ３０８）を内部に有している。穿刺針ケース３００の内径は上記連結部の外径と略同等に形成され、穿刺針ケース３００の内周面に沿って螺旋形状の溝が形成されている。

図１９は、図１８に示される円３００−Ａ近傍の拡大図を示す。図１９で図１８と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図１９に示されるように、穿刺針内針クランプ３０６は一端が針クランプ部３１２（不図示）を介して結合具３１０（不図示）と接触し他端が穿刺針内針３０２と着脱可能に結合している。穿刺針外針クランプ３０８は一端が穿刺針内針クランプ３０６と接触し他端が穿刺針外針３０４と結合しており、内部に穿刺針内針３０２が貫通可能な孔を有している。

以上より、本発明の実施例３によれば、グルーブ１１２ｃは螺旋形状の溝１２２ｃが内周面に加工されており、装入具１１４ｃはグルーブ１１２ｃの溝１２２ｃと噛合う形状のグルーブ１１２ｃ用突起１２８が外周側に設けられている。装入具１１４ｃのグルーブ１１２ｃ用突起１２８がグルーブ１１２ｃの螺旋形状の溝１２２ｃと噛合って、装入具１１２ｃは螺旋状に回転しながら直線運動を行う。つまり、実施例３におけるグルーブ１１２ｃの所定の噛合いは、装入具１１４ｃに設けられたグルーブ１１２ｃ用突起１２８と噛合う螺旋形状の溝１２２ｃを有するグルーブ１１２ｃによる噛合いである。当該噛合いにより、グルーブ１１２ｃはＦ方向またはＢ方向への直線運動を行う装入具１１４ｃに回転運動を加えている。つまり、装入具１１４ｃは回転しながらＦ方向またはＢ方向への直線運動を行うようになっている。装入具１１４ｃにはワイヤクランプ２０４を介して装入具１１４ｃの直線運動および回転運動を伝達するワイヤ２０２が固着されている。このため、装入具１１４ｃの直線運動および回転運動に従ってワイヤ２０２も直線運動および回転運動を行う。穿刺針ケース３００は一端側から挿入されたワイヤ２０２と他の一端側から突出し可能な穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２とを連結する連結部（結合具３１０、針クランプ部３１２、穿刺針内針クランプ３０６および穿刺針外針クランプ３０８）を内部に有している。穿刺針ケース３００の内径は上記連結部の外径と略同等に形成され、穿刺針ケース３００の内周面に沿って螺旋形状の溝が形成されている。ワイヤ２０２は１本以上の金属線からなり、一端が装入具１１４ｃと繋がり他端が結合具３１０と繋がっている。ワイヤ２０２の上記直線運動および上記回転運動は連結部（結合具３１０、針クランプ部３１２および穿刺針内針クランプ３０６および穿刺針外針クランプ３０８）を介して穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２に伝達することができ、穿刺針外針３０４および穿刺針内針３０２に上記直線運動および上記回転運動をさせることができる。穿刺針内針クランプ３０６は一端が針クランプ３１２を介して結合具３１０と接触し他端が穿刺針内針３０２と着脱可能に結合している。穿刺針外針クランプ３０８は一端が穿刺針内針クランプ３０６と接触し他端が穿刺針外針３０４と結合しており、内部に穿刺針内針３０２が貫通可能な孔を有している。

本発明の実施例３における穿刺針使用システム２では、複数の穿刺針駆動装置１００ａ等を備えている。これら複数の穿刺針駆動装置１００ａ等は複数台を連結して使用することができ、あるいは一つの筐体に纏めて使用することもできる。複数の穿刺針駆動装置１００ａ等は各々歯車駆動機構１３０による歯車１７４の回転に基づく装入具１１４ｃのＦ方向またはＢ方向への直線運動およびグルーブ１１２ｃによる装入具１１４ｃの回転運動に連動させて、ワイヤクランプ２０４を介して固着されたワイヤ２０２に上記直線運動および上記回転運動を伝達することができる。この結果、各穿刺針ケース３００内で各ワイヤ２０２に接続された各穿刺針３０２に上記直線運動および上記回転運動をさせることができる。以上の結果、複数のブラキセラピー穿刺針３０２等を刺し易くして施術を短時間で行うことにより、施術途中の麻酔の追加を不要にして被治療者の負担を軽減することができる穿刺針駆動装置１００−３を提供することができる。

実施例４では、実施例３で説明した穿刺針内針クランプ３０６の詳細について説明する。図２０は、本発明の実施例４における穿刺針内針クランプ３０６を示す。図２０に示されるように、穿刺針内針クランプ３０６は穿刺針ケース３００の内径Ｑより小さい外径Ｄのクランプ３１６と、クランプ３１６の外径Ｄより小さい内径Ｃのコイルスプリング３１８とを備えている。ここで、クランプ３１６をコイルスプリング３１８に内部に通すと、コイルスプリング３１８の内径Ｃは締め付け量δ_Ｄだけ広がってＤとなる。この広がった状態でコイルスプリング３１８の外径はＲ（＜Ｑ）となる。広がった際のコイルスプリング３１８とクランプ３１６との間の摩擦力Ｆ_ｆによりクランプ３１６が把持力Ｆ_ｃで把持される。引き抜き力Ｆ_Ｄについては後述する。

図２１は、図２０に示される穿刺針内針クランプ３０６のＸＸ’方向の断面図を示す。図２１で図２０と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２１に示されるように、装入具１１４ｃの回転運動による回転力Ｆ_Ｒが無い場合、コイルスプリング３１８は締め付け量δ_Ｄに応じて変形し（広がり）、把持力（または締め付け力、加圧力）Ｆ_ｃが発生している。装入具１１４ｃの回転運動に基づくクランプ３１６の回転に応じて、以下のようになる。即ち、コイルスプリング３１８の巻きが摩擦力Ｆ_ｆにより締まる方向にクランプ３１６が回転力Ｆ_Ｒで回転する場合には、摩擦力Ｆ_ｆでコイルスプリング３１８が引張られるため（回転力Ｆ_Ｒ＝張力）、クランプ３１６はコイルスプリング３１８によりさらに強く把持される。逆に、コイルスプリング３１８の巻きが緩むまたは開く（開き量δ_Ｏ）方向にクランプ３１６が回転する場合には、摩擦力Ｆ_ｆでコイルスプリング３１８が変位し、クランプ３１６はコイルスプリング３１８により弱く把持されることになる。この結果、締め付け力Ｆ_ｃは回転力Ｆ_Ｒが無い場合よりさらに低くなり、クランプ３１６および穿刺針内針３０２と、穿刺針外針クランプ３０８および穿刺針外針３０４とは穿刺針ケース３００から解放可能となる。即ち、開き量δ_Ｏによって穿刺針３０２を穿刺針ケース３００から引き抜き力Ｆ_Ｄでリリースすることができる。

実施例１の図９のフローチャートで説明した穿刺針駆動装置制御方法の処理において、目標判定ステップ（ステップＳ２２）で所定の位置が目標位置に到達したと判定された場合、穿刺針駆動装置１００−１等はコイルスプリング３１８の巻きが緩むまたは開く方向にクランプ３１６を回転させて、穿刺針３０２を穿刺針ケース３００からリリースさせるようにすることができる。その後、終了引込ステップ（ステップＳ３０）、終了原点判定ステップ（ステップＳ３２）、終了引込停止ステップ（ステップＳ３４）のように処理を進めることができる。

以上より、本発明の実施例４によれば、穿刺針内針クランプ３０６は穿刺針ケース３００の内径Ｑより小さい外径Ｄのクランプ３１６と、クランプ３１６の外径Ｄより小さい内径Ｃのコイルスプリング３１８とを備えている。ここで、クランプ３１６をコイルスプリング３１８に内部に通すと、コイルスプリング３１８の内径Ｃは締め付け量δ_Ｄだけ広がってＤとなる。広がった際のコイルスプリング３１８とクランプ３１６との間の摩擦力Ｆ_ｆによりクランプ３１６が把持力Ｆ_ｃで把持される。コイルスプリング３１８の巻きが摩擦力Ｆ_ｆにより締まる方向にクランプ３１６が回転力Ｆ_Ｒで回転する場合には、摩擦力Ｆ_ｆでコイルスプリング３１８が引張られるため（回転力Ｆ_Ｒ＝張力）、クランプ３１６はコイルスプリング３１８によりさらに強く把持される。逆に、コイルスプリング３１８の巻きが緩むまたは開く（開き量δ_Ｏ）方向にクランプ３１６が回転する場合には、摩擦力Ｆ_ｆでコイルスプリング３１８が変位し、クランプ３１６はコイルスプリング３１８により弱く把持されることになる。この結果、締め付け力Ｆ_ｃは回転力Ｆ_Ｒが無い場合よりさらに低くなり、クランプ３１６および穿刺針内針３０２と、穿刺針外針クランプ３０８および穿刺針外針３０４とは穿刺針ケース３００から解放可能となる。この結果、実施例３の効果に加えて、開き量δ_Ｏによって穿刺針３０２を穿刺針ケース３００からリリースすることができる機構を提供することができる。

上述した各実施例１等で用いられる歯車駆動機構１５０−１、１５０−２は、図４または１３に示されるようなずれ１８０が存在している。本実施例５では、当該ずれ１８０について説明する。図２２は、本発明の実施例５において説明するずれ１８０を示す。図２２で図４（歯車駆動機構１５０−１）または図１３（歯車駆動機構１５０−２）と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため説明は省略し、以下では適宜図４または図１３を再び用いて説明する。

図４、１３または２２に示されるように、ヘリカルギヤ１７４の軸穴１７６はヘリカルギヤ１７４が歯丈以上に移動可能なずれ（隙間）１８０を有している。図４または１３に示されるように、ヘリカルギヤ１７４の歯先をウォームホイール１７０に押し当てる板バネ１７８があり、この板バネ１７８によりヘリカルギヤ１７４をその歯の圧力角で滑らせて歯飛びさせることができる。図４または１３に示される状態では、ウォームホイール１７０とヘリカルギヤ１７４とは噛合っているため、板バネ１７８がヘリカルギヤ１７４を押してもずれ１８０の位置は動かない。しかし、ウォームホイール１７０の回転に従ってヘリカルギヤ１７４が回転すると、ずれ１７８は軸穴１７６を中心として回転する。図２２に示されるように、ヘリカルギヤ１７４が角度θ回転すると、ずれ１８０がずれ１８０θの位置まで来る。この場合、板バネ１７８が押す力Ｆ_Ｂの成分Ｆ_Ｂｃｏｓ（（π／２）−θ）により、ヘリカルギヤ１７４は当該成分方向へずれる。この結果、ヘリカルギヤ１７４はその歯の圧力角で歯が滑り、歯飛びすることになる。即ち、ずれ１８０は故意に歯飛びさせるための構造である。

上述したような故意に歯飛びさせるための構造を設けた理由を従来のブラキセラピーを説明するための概念図３０を再び用いて説明する。前立腺８２の患部が石灰化して非常に硬い状況にある場合、施術者が強い力で穿刺針３０２を刺すと、穿刺針３０２が前立腺８２を通過してしまう可能性が生じる。この結果、穿刺針３０２が膀胱８４または骨(不図示）を突き刺す危険性が起き得る。そこで、本実施例５に示されるような故意に歯飛びさせるための構造（ずれ１８０）を設けておくことにより、歯車駆動機構１５０−１等によって駆動される穿刺針３０２が硬い物に当たり抵抗を生じた場合、歯飛びさせることによってヘリカルギヤ１７４の回転を止め、穿刺針３０２の駆動を止めることができる。この結果、穿刺針３０２が膀胱８４または骨(不図示）を突き刺すことがないようにすることができる。図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、歯飛びによる穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の先端４０近傍の動きを説明するための概念図である。図２３（Ａ）〜（Ｃ）で図１９、図３５と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２３（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように前立腺患部Ｓが石灰化して非常に硬い状況で、図２３（Ａ）に示される定常の挿入力Ｆ_Ｊから図２３（Ｂ）に示されるより強い挿入力Ｆ_Ｊへ変化した場合、穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４は湾曲することになる。この時、板バネ１７８による力が増えてヘリカルギヤ１７４は僅かにＦ_Ｂｃｏｓ（（π／２）−θ）方向へ前進して歯飛びが生じ、板バネ１７８が滑ることになる。板バネ１７８の滑り直後には図２３（Ｃ）に示されるように挿入力Ｆ_Ｊは反対方向へ向くため（−Ｆ_Ｊ）、穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の駆動が止まる。以上のように、穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４に加わる挿入力が強い挿入力Ｆ_Ｊへ変化した場合、ヘリカルギヤ１７４のピッチ周期で挿入力Ｆ_Ｊを増減させることができる。図２３（Ａ）のＰ_Ｗについては後述する（図２７）。

以上より、本発明の実施例５によれば、ヘリカルギヤ１７４の軸穴１７６はヘリカルギヤ１７４が歯丈以上に移動可能なずれ１８０を有している。ヘリカルギヤ１７４の歯先をウォームホイール１７０に押し当てる板バネ１７８があり、この板バネ１７８によりヘリカルギヤ１７４をその歯の圧力角で滑らせて歯飛びさせることができる。この結果、本発明の各実施例の効果に加えて、歯車駆動機構１５０−１等によって駆動される穿刺針３０２が硬い物に当たり抵抗を生じた場合、歯飛びさせることによってヘリカルギヤ１７４の回転を止めることができる。この結果、穿刺針３０２の駆動を止めることにより、穿刺針３０２が膀胱８４または骨(不図示）を突き刺すことがない効果を奏することができる。

図１に示される穿刺針駆動装置１００−１では、開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａはケース１１０−１の外面に設けられていた。図１６に示される穿刺針駆動装置１００ａ等では、開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａは穿刺針駆動装置１００ａ等と有線ケーブル１０７により接続された外部のスイッチボックス１０８に設けられていた。以上は開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａの設け方の一例であり、図１に示される穿刺針駆動装置１００−１において開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａを穿刺針駆動装置１００−１と有線ケーブル１０７により接続された外部のスイッチボックス１０８に設けてもよい。逆に、図１６に示される穿刺針駆動装置１００ａ等において開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａをケース１１０ａまたはケース１１０ｂの外面に設けてもよい。スイッチボックス１０８と穿刺針駆動装置１００ａ等または１００−１とは有線ケーブ１０７の替わりに無線で接続することもできる。

以上より、本発明の実施例６によれば、本発明の各実施例における穿刺針駆動装置１００−１等、１００ａ等において、開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａは、ケース１１０−１等、１１０ａ等の外面、または穿刺針駆動装置１００−１等、１００ａ等と有線ケーブル１０７若しくは無線により接続された外部のスイッチボックス１０８に設けることができる。この結果、本発明の各実施例の効果に加えて、ブラキセラピーを施術する環境に応じて開始スイッチ１０２ａおよび電源スイッチ１０４ａの設け方を柔軟に設定することができるという効果を奏することができる。

本実施例７では、穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の針先部について説明する。図２４は、本発明の実施例７において説明する穿刺針内針３０２および穿刺針外針３０４の針先部を示す。図２４で図１８、１９と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２４に示されるように、穿刺針内針３０２の針先部では患部等との摩擦抵抗を減らすため、接触面積を少なくするよう穿刺針内針３０２の先端部３２０をフラット面（平面）とした後、連続して凹面３２２に繋げる構造としてある。従来技術では面３２２もフラット面であったが（図３４参照）、上記構造とするにより穿刺針外針３０４の針先部における導入部３２４における摩擦抵抗を減らすことができる。穿刺針外針３０４の針先部はカヌラ（穿刺用針管）形状となっており、導入部径３２４φ（所定の導入部径）を有する導入部３２４の先端近傍から導入部径３２４φより小さいカヌラ本体部径３０４φ（所定の本体部径）を有する根元の位置まで連続して緩やかなテーパ状に細く形成されている。穿刺針外針３０４の根元をカヌラ本体部径３０４φのように細らせることにより、穿刺針３０２を挿入後に大半を占める穿刺針外針３０４の患部との接触量を減らすことができる。

図２５は、穿刺針内針３０２の針先部を先端側から見た正面図を示す。図２５で図２４と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２５に示されるように、穿刺針内針３０２の針先部は等角度離して形成された３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３と、稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３に間に各々形成された３つの谷部Ｖ_１，Ｖ_２およびＶ_３を有している。３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３間に形成された面は先端部３２０近傍ではフラット面になっているが、図２４では正面図のため表示されていない。３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３間に形成された面は当該フラット面に続き、凹面３２２となっている。即ち、３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３間は３つの谷部Ｖ_１，Ｖ_２およびＶ_３を最深とする凹面に形成されている。図２６は、図２５のＹＹ’断面図を示す。図２６で図２５と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２６に示されるように、稜部Ｍ_１ではフラット面の形状となっているが、谷部Ｖ_３では凹面３２４となっており最深で連続して稜Ｍ_２およびＭ_３に繋がっている。図２６はＹＹ’断面図であるため、稜Ｍ_２およびＭ_３は表示されていない。

図２７は、穿刺針内針３０２の針先部の運動を説明するための概念図である。図２７で図２４と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２７に示されるように、穿刺針外針３０４に包まれた穿刺針内針３０２（以下、穿刺針３０２と省略する。）は、穿刺針駆動装置１００ａ等による回転運動および直進運動に基づく回転力Ｆ_Ｋと直進力Ｆ_Ｔとの合成によりスパイラル状の運動軌跡Ｐ_Ｗで駆動される。

図２８（Ａ）〜（Ｃ）は、穿刺針内針３０２の針先部の運動軌跡Ｐ_Ｗの原理を説明するための概念図である。図２８（Ａ）〜（Ｃ）で図２４、図３５と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２８（Ａ）〜（Ｃ）で同じ符号を付した個所は同じ要素を示す。図２８（Ａ）に示されるように、穿刺針３０２が硬い患部Ｓに当たった状態で強い挿入力Ｆ_Ｊが加わった場合、反り力Ｆ_Ｗが発生し、穿刺針３０２が湾曲する。この結果、穿刺針３０２の目標方向Ｐと進行方向Ｐ_Ｄとが異なってくる。ここまでは従来技術のブラキセラピー穿刺針４１等と同様である。しかし、本発明の穿刺針３０２には図２７に示されるように回転力Ｆ_Ｋが働いている。この結果、図２８（Ａ）に示される穿刺針３０２が反った状態で回転力Ｆ_Ｋが働くと、図２８（Ｂ）に示されるように反り力Ｆ_Ｗと相反する逆の反り力Ｆ_Ｗ’が働き、穿刺針３０２の進行方向はＰ_ＤからＰ_Ｄ’へ変わることになる。図２８（Ｂ）では回転力Ｆ_Ｋが略１８０°働いた状態を示している。図２８（Ａ）および（Ｂ）の状態を連続して行うと、図２８（Ｃ）に示されるように反り力Ｆ_Ｗと反り力Ｆ_Ｗ’とが相互に打ち消し合って穿刺針３０２の進行方向Ｐ_Ｄは目標方向Ｐと一致することになる。即ち、穿刺針３０２に回転力Ｆ_Ｋを加えて回転させることにより、穿刺針３０２の進行方向Ｐ_Ｄ、Ｐ_Ｄ’を目標方向Ｐを中心として分散させ、特定の進行方向Ｐ_Ｄ等に反ることを回避することができる。この結果、従来技術のブラキセラピー穿刺針４１等と異なり、前立腺８２の回転および歪みを発生させることなく、穿刺針３０２を目標方向Ｐへ真直ぐに進ませることができる。

以上より、本発明の実施例７によれば、穿刺針内針３０２の針先部では患部等との摩擦抵抗を減らすため、接触面積を少なくするよう穿刺針内針３０２の先端部３２０をフラット面とした後、連続して凹面３２２に繋げる構造としてある。当該構造とするにより穿刺針外針３０４の針先部における導入部３２４における摩擦抵抗を減らすことができる。穿刺針外針３０４の針先部はカヌラ（穿刺用針管）形状となっており、導入部径３２４φ（所定の導入部径）を有する導入部３２４の先端近傍から導入部径３２４φより小さいカヌラ本体部径３０４φ（所定の本体部径）を有する根元の位置まで連続して緩やかなテーパ状に細く形成されている。穿刺針外針３０４の根元をカヌラ本体部径３０４φのように細らせることにより、穿刺針３０２を挿入後に大半を占める穿刺針外針３０４の患部との接触量を減らすことができる。穿刺針内針３０２の針先部は等角度離して形成された３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３と、稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３に間に各々形成された３つの谷部Ｖ_１，Ｖ_２およびＶ_３を有している。３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３間に形成された面は先端部３２０近傍ではフラット面になっており、当該フラット面に続き、凹面３２２となっている。即ち、３つの稜部Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３間は３つの谷部Ｖ_１，Ｖ_２およびＶ_３を最深とする凹面に形成されている。穿刺針３０２は、穿刺針駆動装置１００−１等および１００ａ等による回転運動および直進運動に基づく回転力Ｆ_Ｋと直進力Ｆ_Ｄとの合成によりスパイラル状の運動軌跡Ｐ_Ｗで駆動される。この結果、反り力Ｆ_Ｗと反り力Ｆ_Ｗ’とが相互に打ち消し合って穿刺針３０２の進行方向Ｐ_Ｄは目標方向Ｐと一致することになる。即ち、穿刺針３０２に回転力Ｆ_Ｋを加えて回転させることにより穿刺針３０２の針先部はスパイラル状の運動軌跡Ｐ_Ｗを描くことになる。この結果、穿刺針３０２の進行方向Ｐ_Ｄ、Ｐ_Ｄ’を目標方向Ｐを中心として分散させ、特定の進行方向Ｐ_Ｄ等に反ることを回避することができる。即ち、前立腺８２の回転および歪みを発生させることなく、穿刺針３０２を目標方向Ｐへ真直ぐに進ませることができる。以上により、本発明の他の実施例の効果に加えて、穿刺針３０２の刺し入れ精度が向上するため、シードを前立腺辺縁に正確に配置し、質の高い線量分布を得て前立腺がんの治療率を向上させることができるという効果を奏することができる。

実施例３の穿刺針使用システム２（図１６）で説明したように複数の穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂを使用する場合、即ちテンプレート１０に複数の穴１２が設けられており、複数の穿刺針駆動装置１００ａ等を複数の穴１２に通して使用する場合、隣り合う穴１２に通す各穿刺針３０２の回転が相互に逆となる回転を加えるような各グルーブ１１２ａ等を備えた各穿刺針駆動装置１００ａ等を用いることが好適である。図２９は、本発明の実施例８で説明する穿刺針使用システム２の使用方法を示す。図２９で図３０と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２９において、シード８３は５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で配置されている。この状態で、さらに２箇所にシード８３を配置する場合、例えば相対する位置８３Ｌと８３Ｒ（いずれも黒丸で示す）とに各々Ｌ方向とＲ方向とに各穿刺針３０２を回転させる方向でシード８３を入れることにより、前立腺８２が全体として回転しないようにすることができる。つまりテンプレート１０の隣り合う穴１２に通す各穿刺針３０２の回転が相互に逆となる回転ＬとＲとを加えるようにシード８３を入れることにより、各回転ＬとＲとが相殺されるため、前立腺８２が全体として回転しなくなる。４箇所にシード８３を配置する場合は、上述した左右の位置への配置に加えて、上下の位置に各穿刺針３０２の回転が相互に逆となる回転を加えるような各グルーブ１１２ａ等を備えた各穿刺針駆動装置１００ａ等をさらに２台用いればよい。

以上より、本発明の実施例８によれば、複数の穿刺針駆動装置１００ａおよび１００ｂを使用する場合、即ちテンプレート１０に複数の穴１２が設けられており、複数の穿刺針駆動装置１００ａ等を複数の穴１２に通して使用する場合、隣り合う穴１２に通す各穿刺針３０２の回転が相互に逆となる回転を加えるような各グルーブ１１２ａ等を備えた各穿刺針駆動装置１００ａ等を用いることができる。テンプレート１０の隣り合う穴１２に通す各穿刺針３０２の回転が相互に逆となる回転ＬとＲとを加えるようにシード８３を入れることにより、各回転ＬとＲとが相殺されるため、前立腺８２が全体として回転しなくなる。左右対称な回転運動で２本の穿刺針３０２を前立腺８２に刺し入れることにより、両者ノモーメントを相殺することができるため、前立腺８２が全体として回転しない状態を保つことができる。この結果、本発明の他の実施例の効果に加えて、５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲（当該範囲以下でも可）でシード８３を容易に配置できるという効果を奏することができる。

本発明の活用例として、特に前立腺癌シード治療（ブラキセラピー）に用いる穿刺針駆動装置およびシステムに適用することができる。

穿刺針使用システム（含従来技術）：
１、２穿刺針使用システム、１０テンプレート、１２穴、２０超音波診断装置のプローブ、４０先端、４１ブラキセラピー内針、４２ブラキセラピー外針、４４ブラキセラピー内針クランプ部、４５ブラキセラピー外針クランプ部、８０尿道、８１直腸、８２前立腺、８３シード、８３Ｌ、８３Ｒ位置、８４膀胱、８５被治療者、
穿刺針駆動装置：
１００−１、１００−２、１００ａ、１００ｂ穿刺針駆動装置、１０２ａ開始スイッチ、１０４ａ電源スイッチ、１０６貫通孔、１０６−Ｂ貫通する側、１０７有線ケーブル、１０８スイッチボックス、１１０−１、１１０−２、１１０ａ、１１０ｂケース、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃグルーブ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ装入具、１１４ａ―Ｆ（貫通する側１０６−Ｂと）逆側、１１６針クランプ、１１７窓、１２２ａ、１２２ｃ、１２６溝、１２４歯、１２８グルーブ１１２ｃ用突起、２００ワイヤチューブ、２０２ワイヤ、２０４ワイヤクランプ、２０６ａ、２０６ｂ装入具カバー、２５０流体、
歯車駆動機構；
１５０−１、１５０−２歯車駆動機構、１５２モータ、１５４出力軸、１５６ウォームギヤ、１５８過負荷検知軸、１６０過負荷センサ、１６２弾性部、１６４コネクタ、１６８電気部品基板、１６９集合線、１７０ウォームホイール、１７２、１７６軸、１７４歯車（はすば歯車、ヘリカルギヤ）、１７８板バネ、１８０、１８０θ ずれ、１８２フレキシブル構造、１８４、１８６シリンダー、
コントローラ：
１３０コントローラ、１３２進行制御部、１３４進行部、１３６目標判定部、１３８進行停止部、１４０引込制御部、１４２引込部、１４４原点判定部、１４６引込停止部、
穿刺針：
３００穿刺針ケース、３００−Ａ（点線）円、３０２ブラキセラピー穿刺針または穿刺針内針、３０４穿刺針外針、３０４φ カヌラ本体部径、３０６穿刺針内針クランプ、３０８穿刺針外針クランプ、３１０結合具、３１２針クランプ部、３１４内壁、３１６クランプ、３１８コイルスプリング、３２０先端部，３２２凹面、３２４導入部、３２４φ 導入部径。

"からだに優しい低侵襲治療ヨウ素１２５密封小線源永久挿入療法（ブラキセラピー）"、［online］、三重大学大学院医学系研究科、［平成２５年９月５日検索］、インターネット、 <URL:http://www.medic.mie-u.ac.jp/urology/cure_002.html>

Claims

所定の筐体に収められ歯車を回転させる歯車駆動機構と、
前記所定の筐体内に設けられた貫通孔に貫通可能な装入部であって、前記歯車と噛合う歯が全周に形成され、該歯と該歯車とが該貫通孔で噛合うことにより直線運動可能なものと、
前記貫通孔の前記装入部が貫通する側における前記所定の筐体に外付けされ、所定の噛合いにより該装入部と噛合い、直線運動を行う該装入部に回転運動を加える回転部と、
前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に接続された穿刺針とを備え、
前記装入部の前記直線運動及び前記回転運動に連動させて前記穿刺針に直線運動及び回転運動をさせることを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項1記載の穿刺針駆動装置において、
前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部を雄螺子とした際の該雄螺子と噛合う雌螺子による噛合いであることを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項1記載の穿刺針駆動装置において、
前記装入部は外周に沿って設けられた所定の形状の溝をさらに備え、
前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部に設けられた前記所定の形状の溝と噛合う形状に外形を形成された該回転部による噛合いであることを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項1記載の穿刺針駆動装置において、
前記装入部は外周側に設けられた所定の形状の突起部をさらに備え、
前記回転部の所定の噛合いは、前記装入部に設けられた前記所定の形状の突起部と噛合う螺旋形状の溝が内周面に形成された該回転部による噛合いであり、
前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に繋がり該装入部の直線運動及び回転運動を伝達する屈曲可能な管状部と、
一端側から挿入された前記管状部と他の一端側から突出し可能な前記穿刺針とを連結する連結部を内部に有する円筒部であって、該円筒部の内径は該連結部の外径と略同等に形成され、該円筒部の内周面に沿って螺旋形状の溝が形成されたものとをさらに備えたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項４記載の穿刺針駆動装置において、
前記管状部は１本以上の金属線と該１本以上の金属線を覆う被覆部とを備え、該１本以上の金属線の一端が前記装入部と繋がっており、
前記穿刺針は外針と該外針内を貫通する内針とを有し、
前記連結部は、
前記1本以上の金属線の他端と結合した結合部と、
一端が前記結合部と接触し他端が前記内針と着脱可能に結合した内針結合部と、
一端が前記内針結合部と接触し他端が前記外針と結合した外針結合部であって、内部に前記内針が貫通可能な孔を有するものとを備えたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項５記載の穿刺針駆動装置において、
前記内針結合部は、前記円筒部の内径より小さい外径のクランプと、該クランプの外径より小さい内径のコイルスプリングであって該クランプを内部に通して広がった際の該コイルスプリングと該クランプとの間の摩擦力により該クランプを把持するものとを備え、
前記装入部の回転運動に基づく前記クランプの回転に応じて、前記コイルスプリングの巻きが締まる場合には該クランプは該コイルスプリングにより強く把持され、該コイルスプリングの巻きが緩む場合には該クランプは該コイルスプリングにより弱く把持されて前記内針結合部、前記外針結合部及び前記穿刺針を前記円筒部から解放可能とすることを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の穿刺針駆動装置において、前記歯車駆動機構は、
前記歯車を回転させるモータと、
前記装入部を前記貫通孔側とは逆側の方向の進行方向へ予め設定された目標位置まで移動させる進行制御部と、
前記装入部を前記進行方向とは逆側の方向の引込方向へ予め設定された原点位置まで移動させる引込制御部とを駆動する制御部をさらに備え、
前記進行制御部は、
前記モータにより前記装入部が前記進行方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を進行させる進行部と、
前記進行部により進行させた前記装入部の所定の位置が前記目標位置に到達したか否かを判定する目標判定部と、
前記目標判定部により前記所定の位置が前記目標位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる進行停止部とを有し、
前記引込制御部は、
前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む引込部と、
前記引込部により前記装入部が引き込まれた際、所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する原点判定部と、
前記原点判定部により前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる引込停止部とを有し、
前記制御部は、
前記穿刺針駆動装置の電源を入れる電源スイッチが入れられた場合、前記引込制御部を駆動し、前記歯車駆動機構の動作を開始させる開始スイッチが入れられた場合、前記進行制御部を駆動した後、前記引込制御部を駆動することを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項７記載の穿刺針駆動装置において、
前記歯車駆動機構は、
前記モータの出力軸の回転を伝達する第１段ギア部と、
前記第１段ギア部の回転を前記歯車に伝達する第２段ギア部と、
前記モータが過負荷になった場合に該モータを停止させる過負荷停止機構とをさらに備えたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項７又は８記載の穿刺針駆動装置において、
前記歯車はヘリカルギヤであって、
前記モータはＤＣモータであり、前記第１段ギア部は前記ＤＣモータの出力軸に装着されたウォームギヤ及び該ウォームギヤと噛合うウォームホイールであり、前記第２段ギア部は前記ウォームホイール及び前記ヘリカルギヤであって、
前記過負荷停止機構は、
前記ウォームギヤ内に挿入され、一端が前記ＤＣモータの出力軸に接し他端が該ウォームギヤから貫通し該出力軸方向に移動可能な過負荷検知軸と、
前記過負荷検知軸の前記他端と弾性部を介して接する過負荷センサであって、所定の弾性力以上が該弾性部に付加された場合にオンとなるものと、
前記過負荷センサと前記ＤＣモータとを接続する制御線とを備え、
前記ＤＣモータが過負荷になった場合、該ＤＣモータの出力軸方向に作用するスラスト荷重により前記過負荷検知軸が移動し前記弾性部に前記所定の弾性力以上を付加して前記過負荷センサをオンとし、前記制御線を介して該ＤＣモータを停止するものであることを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項９記載の穿刺針駆動装置において、
前記ヘリカルギヤの軸穴は該ヘリカルギヤが歯丈以上に移動可能な隙間を有し、
前記ヘリカルギヤの歯先を前記ウォームホイールに押し当てる板バネであって、該ヘリカルギヤを該ヘリカルギヤの歯の圧力角で滑らせて歯飛びさせ得るものをさらに備えたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項７乃至１０のいずれかに記載の穿刺針駆動装置において、前記電源スイッチ及び前記開始スイッチは、前記筐体外面、又は該穿刺針駆動装置と有線若しくは無線により接続された外部に設けられたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項５乃至１１のいずれかに記載の穿刺針駆動装置において、
前記穿刺針の外針の針先部は、所定の導入部径を有する先端近傍から該導入部径より小さい所定の本体部径を有する位置までテーパ状に細く形成されており、
前記穿刺針の内針の針先部は、
等角度離して形成された３つの稜部及び３つの谷部を有し、該稜部間に形成された面は先端部近傍の平面に続き、該稜部間は該谷部を最深とする凹面に形成されたことを特徴とする穿刺針駆動装置。
請求項１乃至１２のいずれかに記載の穿刺針駆動装置と、該穿刺針駆動装置の穿刺針が貫通可能な径の穴を１つ以上設けたテンプレートとを備えた穿刺針使用システムであって、該穿刺針を該テンプレートの穴に通して使用することを特徴とする穿刺針使用システム。
請求項１３記載の穿刺針使用システムにおいて、前記穴は前記テンプレートに複数設けられており、複数の前記穿刺針駆動装置を複数の該穴に通して使用する場合、
隣り合う前記穴に通す各穿刺針の回転が相互に逆となる回転を加える各回転部を備えた各穿刺針駆動装置を用いることを特徴とする穿刺針使用システム。
穿刺針駆動装置を制御する穿刺針駆動装置制御方法であって、該穿刺針駆動装置は、
所定の筐体に収められ歯車を回転させる歯車駆動機構であって該歯車を回転させるモータを有するものと、
前記所定の筐体内に設けられた貫通孔に貫通可能な装入部であって、前記歯車と噛合う歯が全周に形成され、該歯と該歯車とが該貫通孔で噛合うことにより直線運動可能なものと、
前記貫通孔の前記装入部が貫通する側における前記所定の筐体に外付けされ、所定の噛合いにより該装入部と噛合い、直線運動を行う該装入部に回転運動を加える回転部と、
前記装入部の前記貫通孔に貫通する側とは反対側に接続された穿刺針とを有し、前記装入部の前記直線運動及び前記回転運動に連動させて前記穿刺針に直線運動及び回転運動をさせるものであり、
前記穿刺針駆動装置の電源を入れる電源スイッチが入れられた場合、前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む開始引込ステップと、
前記開始引込ステップで引込まれた前記装入部の所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する開始原点判定ステップと、
前記開始原点判定ステップで前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる開始引込停止ステップとを有し、
前記歯車駆動機構の動作を開始させる開始スイッチが入れられた場合、前記モータにより前記装入部が前記進行方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を進行させる進行ステップと、
前記進行ステップで進行させた前記装入部の所定の位置が前記目標位置に到達したか否かを判定する目標判定ステップと、
前記目標判定ステップで前記所定の位置が前記目標位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる進行停止ステップと、
前記モータにより前記装入部が前記引込方向へ直進運動する側に前記歯車を回転させて該装入部を引込む終了引込ステップと、
前記終了引込ステップで引込まれた前記装入部の所定の個所が前記原点位置に到達したか否かを判定する終了原点判定ステップと、
前記終了原点判定ステップで前記所定の個所が前記原点位置に到達したと判定された場合、前記モータを停止させる終了引込停止ステップとを備えたことを特徴とする穿刺針駆動装置制御方法。