JP2002330942A - 医療センサのための遠隔通信型・読取兼充電装置 - Google Patents
医療センサのための遠隔通信型・読取兼充電装置Info
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Abstract
監視または患者の体内のパラメータの計測といった様々
な医療の用途で使用される新規な遠隔通信型医療システ
ムを提供する。 【解決手段】 体内に植え込み可能な遠隔通信型医療セ
ンサとともに用いられる信号読取兼充電装置が、ケーシ
ングと、ケーシングの内部の回路とを備え、回路は論理
制御ユニットと処理ユニットを有する。論理制御ユニッ
トは、センサに遠隔的に給電するためにセンサに給電信
号を送信する。また論理制御ユニットは、センサから送
信された信号を受信する。処理ユニットは、論理制御ユ
ニットに作動的に接続されており、センサから送信され
た信号を測定パラメータに変換する。給電信号を送信し
て、センサから送信された信号を受信するためにアンテ
ナコイルが使用される。また、この装置は測定パラメー
タを表示するための表示装置を有する。
Description
遠隔通信型医療装置に関する。さらに具体的には、本発
明は、患者の体内、特に臓器内におけるパラメータの計
測を含む様々な医療的用途で有用な新規な遠隔通信型医
療装置に関する。本発明の用途としては、例えば、植え
込み可能な心臓内の圧力装置、それに付随する新規な部
品およびそれらの新規な使用方法が挙げられる。
は、一般に知られている。植え込み可能なセンサの一例
が米国特許第4,815,469号(Cohen等)に開示
されており、この米国特許の内容は参照されることによ
りこの出願の一部をなす。この米国特許で開示されてい
るのは、血液中の酸素の含有量を判断する植え込み可能
なセンサである。このセンサは小型の複合回路を有して
おり、この小型の複合回路は発光ダイオード手段、フォ
トトランジスタ手段、および発光ダイオード手段とフォ
トトランジスタ手段が所望の回路形態をなすように接続
された基板を有する。この複合回路は、光をほとんど透
過するガラスのような材料から形成された円柱形のボデ
ィの内部に密閉して封入されている。フィードスルー端
子が複合回路への電気的接続のための手段を提供する。
発光ダイオード手段は、階段状の電流パルスによって駆
動される。このセンサの用途は、分光測定解析のために
血液のような体液の反射特性を検知することである。一
つの実施の形態では、センサは二重管腔のペースメーカ
のリード線に埋設され、そのリード線の先端側の電極の
近傍に配置され、リード線が心臓の内部に挿入される
と、センサが心臓内部に配置されるようになっている。
これにより、心臓の内部の血液中の検知される酸素の含
有量が、含有率に応答するペースメーカの鼓動間隔を制
御するのに使える生理学的パラメータとなりうる。
rf等)は植え込み可能な圧力センサのリード線を開示す
る。このリード線は、患者の心臓の内部にねじ込まれる
のに適した中空の針を有する。この圧力センサには、セ
ンサの導体を介して電力が供給される。
場合もある。その一例が、米国特許第5,404,87
7号(Nolan等)に開示されており、この米国特許の内
容は参照されることによりこの出願の一部をなす。リー
ドのない植え込み可能な心臓の不整脈警報器が開示され
ている。この警報器は、常に患者の心臓機能を評価し、
平常な心臓の活動と異常な心臓の活動を識別し、異常状
態を検知すると、患者警報信号を発生する。この警報器
は、心臓のインピーダンス量、呼吸運動および患者の運
動を検知することができ、これらの計測量が心臓の不整
脈の発生を示すと、これらの計測量から警報信号を発生
する。重要な注意すべきこととして、センサはアンテナ
システムを有する。このアンテナシステムは、生体現象
に関連するインピーダンスの変化を検知するために、組
織内で電磁界を生じさせるコイル誘電子を有する。例え
ば、誘電子の寸法は、計測される組織または構造の寸法
に合致するようにあらかじめ選択される。
のデータの送受信を行う植え込み可能な装置が知られて
いる。その装置の一例は、米国特許第6,021,35
2号(Christopherson等)に開示された装置である。こ
の装置は、患者の呼吸の労力を検知するためのトランス
デューサとして圧力センサを利用する。呼吸の波形情報
は、トランスデューサから植え込み可能なパルス発生器
(IPG)/シミュレータに受信され、このIPGによ
って呼気と同期したシミュレーションが実行される。
国特許第5,999,857号(Weijand等)に開示さ
れている。この文献は遠隔通信システムを開示してお
り、この遠隔通信システムは、心臓ペースメーカ等のよ
うな植え込み可能な装置とともに使用されて、植え込ま
れた装置と外部のプログラマとの間の双方向遠隔通信を
可能にする。このシステムは、データ符号の同期的送信
のために発振器と符号化回路を使用し、データ符号が遠
隔通信のキャリアになる。このシステムは、正弦波の符
号を高密度データ符号化するための回路を備えており、
高密度データ符号化としては、BPSK、FSKおよび
ASK符号化の組み合わせを使用する。植え込まれた装
置および外部のプログラマの両方のための送信器の実施
の形態ならびに変調回路および復調回路も開示されてい
る。重要な注意すべきこととして、植え込まれる装置
は、その内部の回路および構成部品の全てに給電するた
めに、バッテリの形態の自身用の電力供給源を備えてい
る。
きこととして、現在のところ、患者の体内の計測された
パラメータに関する極めて正確な情報を提供しながら、
部品とその使いやすさに起因する高効率を達成する遠隔
通信型の医療システムは存在しない。
なタイプの臓器のために、医学的状態の監視または患者
の体内のパラメータの計測といった様々な医療の用途で
使用される新規な遠隔通信型医療システムを提供する。
植え込まれて体内のパラメータを計測するための遠隔通
信型医療センサを備える遠隔通信型医療システムであ
る。このセンサは、ハウジングと、前記ハウジングの一
端に配置された薄膜を備え、前記薄膜は前記パラメータ
に応じて変形可能である。前記ハウジングの内部には、
マイクロチップの形態のマイクロプロセッサが配置され
ており、このマイクロプロセッサは前記パラメータを示
す信号を送信するために前記薄膜に作動的に通じてい
る。
が配置可能であり、これがセンサと通信する。信号読取
兼充電装置は、ケーシングとケーシングの内部の回路を
有する。この回路は、論理制御ユニットと、論理制御ユ
ニットに作動的に接続された処理ユニットを有する。論
理制御ユニットは、センサから送信された信号を深部検
出器を介して受信する。また、論理制御ユニットは、セ
ンサに遠隔的に給電するためにサイン波ドライバを介し
てセンサに給電信号を送信する。給電信号は約4MHz
乃至6MHzの正弦波信号である。処理ユニットは、セ
ンサから受信した被送信信号を測定パラメータに変換す
るアルゴリズムを有する。さらに、信号読取兼充電装置
は、前記回路に作動的に接続された電力供給部と、装置
をオン・オフする電力スイッチを有する。
を送信したり、センサから被送信デジタル信号を受信し
たりするためのアンテナコイルをさらに有する。このア
ンテナコイルは、センサと誘導結合を起こす。また、信
号読取兼充電装置は計測されたパラメータを表示するた
めの表示装置を有しており、この表示装置はLCDスク
リーンである。
サは、光電セルのアレイを備え、光電セルは千鳥状の列
になるように配置されている。また、このアレイは、ア
レイの一端に配置された基準用の光電セルを有する。発
光ダイオード(LED)が光電セルおよび基準用の光電
セルに光を送る。
変形に応じて、光電セルとLEDの間を移動可能なシャ
ッタをさらに備える。基準用の光電セルがシャッタで覆
い隠されないでLEDから発せられた光を受けるよう
に、センサは構成されている。
的に接続された複数のコンパレータおよびコンパレータ
に作動的に接続されてデジタル信号を格納して送るため
のバッファを備える。さらにセンサは、マイクロチップ
に作動的に接続されたコイル状のアンテナを備え、この
アンテナはハウジングの外部に配置されている。あるい
は、このアンテナはハウジングの内部に配置されてい
る。好ましくは、アンテナコイルは銀およびプラチナ・
イリジウムを含有するワイヤによって形成されている。
さらにアンテナは20回乃至25回の撚りを有する。
着させるために弾性的にハウジングに取り付けられた複
数の定着用脚部をさらに備える。さらに、任意ではある
が、ハウジングは、その外面に配備を容易にするための
ノッチを有する。さらに、任意ではあるが、ハウジング
は、ノッチに配備を容易にするための周溝を有する。
はさらに先細の端部と、先細の端部に設けられた貫入端
を有する。また、先細の端部は、センサのハウジングを
組織内に直接的にねじ込むために、螺旋状の線条を有す
る。他の実施の形態は、センサのハウジングを組織内に
直接的に定着させるために、先細の端部に複数の組織貫
入鈎爪を有する。
遠隔的に計測する方法を有する。この方法は、遠隔通信
型医療センサを設けるステップを有する。この遠隔通信
型医療センサは、ハウジングと、ハウジングの一端に配
置されてパラメータに応じて変形しうる薄膜と、ハウジ
ングの内部に配置され、薄膜に作動的に通じており、パ
ラメータを示す信号を送信するためのマイクロチップを
備える。このセンサは、患者の体内のある箇所に埋め込
まれ、パラメータは信号読取兼充電装置によって患者の
体外から遠隔的に計測される。また、この方法は信号読
取兼充電装置によって患者の体外から遠隔的に給電する
ことを有する。そして、計測されたパラメータは信号読
取兼充電装置の表示装置に表示される。
おけるパラメータを遠隔的に計測する方法を有する。こ
の方法は、経食道超音波映像化の使用によって心臓を映
像化するステップと、心臓中の植え込み箇所を認識する
ステップを有する。組織の植え込み箇所には開口を形成
し、センサが設けられる。このセンサは、ハウジング
と、ハウジングの一端に配置されてパラメータに応じて
変形しうる薄膜と、ハウジングの内部に配置され、薄膜
に作動的に通じており、パラメータを示す信号を送信す
るためのマイクロチップを備える。このセンサは開口に
配置され、パラメータはセンサから送信される信号に基
づいて患者の体外から遠隔的に計測される。
よって、患者の体外からセンサに遠隔的に給電すること
と、計測されたパラメータを表示することを有する。パ
ラメータの計測は、信号読取兼充電装置によって1秒あ
たり複数回行われる。
壁を埋め込み箇所として利用してセンサは心臓の空間内
に配置される。あるいは、センサは心臓ならびに他の臓
器および組織における他の解剖学的箇所に配置してもよ
い。
計測される一つのパラメータは、心臓の空間内の血流力
学的な圧力である。従って、本発明に係る方法はさらに
1秒あたり10回乃至20回のパラメータ計測を行うこ
とを含む。
成することを有する。本発明の一つの実施の形態では、
センサはセンサを組織に定着させるために複数の定着用
脚部を有する。さらに、センサの植え込みに応じて心臓
内部に血栓が生ずるのを防止するために、センサは血栓
を生成しない薬剤で被覆される。
者の心臓内のパラメータを遠隔的に計測する方法を有す
る。この方法は、経食道超音波映像化を用いて心臓を映
像化するステップと、心臓中の植え込み箇所を認識する
ステップを有する。ハウジングと、ハウジングの一端に
配置されてパラメータに応じて変形しうる薄膜と、ハウ
ジングの他端に配置された先細の先端と貫入端を備える
センサが設けられる。さらに、このセンサは、ハウジン
グの内部に配置され、薄膜に作動的に通じており、パラ
メータを示す信号を送信するためのマイクロチップを備
える。このセンサは、センサの貫入端と先細の先端によ
ってその箇所に埋め込まれる。パラメータはセンサから
送信される信号に基づいて患者の体外から遠隔的に計測
される。さらに、センサは患者の体外から遠隔的に給電
される。パラメータの計測、センサへの給電および計測
されたパラメータの表示のために、信号読取兼充電装置
が患者の体外において使用される。従って、パラメータ
の計測は、信号読取兼充電装置によって1秒あたり複数
回行われる。
として利用してセンサは心臓の空間内に配置される。本
発明に係るシステムおよび方法によれば、計測される一
つのパラメータは、心臓の空間内の血流力学的な圧力で
ある。血圧の監視のために、本発明によれば、例えば1
秒あたり10回乃至20回のパラメータ計測を行う。
状の線条を有しており、センサは埋め込み箇所の組織に
先細の先端を直接的にねじ込むことによって組織に定着
される。あるいは、センサは先細の先端に複数の組織貫
入鈎爪を有しており、組織貫入鈎爪によって組織に定着
される。
説明および図面から本発明がさらに完全に理解されるだ
ろう。
るような新規な遠隔通信型医療システム30に関する。
また、本発明は、以下に説明して実証するように、その
新規な部品および様々な医学的用途で有用な使用方法に
関する。
全にワイヤレスな新規な植え込み可能な遠隔通信型医療
センサ50と、センサ50と作動的に通信する新規な信
号読取兼充電装置140によって、患者の体内または患
者の体内の臓器または組織の内部の特性すなわちパラメ
ータを検知すなわち計測することにある。
ように、遠隔通信型医療センサ50は、ポリシリコン
(polysilicon)またはチタンのような生体適合性のあ
る素材から形成されたハウジング52を備える。ハウジ
ング52は好ましくは円柱形を有するが、あらゆる形状
のハウジング52が使用可能である。ハウジング52は
約4mm乃至約5mmの長さを有しており、約2.5m
m乃至約3mmの直径を有する。またハウジング52
は、例えば長さが3mm、外径が1mm乃至2mmのよ
うに、もっと小さくてもよい。ハウジング52は約25
0μmの厚さの円筒壁を有する。ハウジング52の一端
には変形可能な素材から形成された可撓性を持った薄膜
56が固定されている。ハウジング52の外面には、ノ
ッチ58および周溝60が設けられており、センサ50
の配送および植え込みを容易にする。
ウレタンのような柔軟な素材つまり変形可能な素材から
形成されている。薄膜56は約20μmの厚さおよび約
1.5mm乃至約2mmの直径を有する。通常時は、薄
膜56はハウジング52の内圧によってハウジング52
から外側に変位させられている。ハウジング52の外圧
がハウジング52の内圧を越えるたびに、薄膜56はハ
ウジング52の内部に向けて強制的に変形させられる。
2の外部に変位させられていることにより、特定の特性
すなわちパラメータのために監視および/または計測さ
れる組織または臓器の環境に直接的に応答する。これら
の特性すなわちパラメータの極めてわずかな変化でもあ
れば、変化に応じて薄膜56はハウジング52の内部に
向けて変形する。従って、計測される特性すなわちパラ
メータの変化と、薄膜56の変形作用つまり移動の量
(程度)の間には、直接的な関係(対応関係)がある。
または薄膜を利用した組立メモリチップのようなソリッ
ドステートの薄膜素子に比べると、薄膜56は寸法的に
比較的大きな面積を有する。従って、センサ50の電子
工学的な要件は少なくて済む。さらに、薄膜56はソリ
ッドステートの薄膜に比べて、非常に大きな変形を引き
起こす。
しており、アンテナコイル68は、アンテナリード線7
0によりセンサ50の内部部品に接続されている。アン
テナコイル68は、渦巻き状のコイル形状を有するイン
ダクタンスコイルである。アンテナのワイヤに使用され
る素材は、約90%の含有量の銀と、約10%の含有量
のプラチナ・イリジウムの被覆金属である。アンテナコ
イル68は、好ましくは30μmの太さのワイヤを20
本乃至25本撚ることによって形成される。アンテナの
外径は1.5cm乃至2cmである(図2)。
コイル68は、非常に低い寄生キャパシタンスを有す
る。さらに、アンテナコイル68は、その銀/プラチナ
を成分とするワイヤによって、非常に高い導電性を有し
ており、極度に可撓性に富む。
外部にあるものとして説明されたが、ハウジング52の
内部に収容されるアンテナのようにあらゆるタイプの適
切なアンテナを本発明の外延が含んでいてもよい。
4を有する。定着用脚部64はハウジング52の外方に
向けて弾性的に変位させられている。定着用脚部64の
数は、望まれる定着の程度およびセンサ50が配置され
るべき解剖学的構造の形状に依存して変わりうる。定着
用脚部64は、ニッケル・チタン合金(NiTinol)のよ
うな形状記憶合金を使用したワイヤから形成されてい
る。定着用脚部64は、センサ50が定着されるべき組
織または臓器の内部に曲がって進入する曲率を有する凹
んだ形状を有する。定着用脚部64の他の適切な形状も
ここで考えられる。
凝血等を防止するために、植え込みの前にヘパリン(He
parin)のような血栓を生成しない薬剤すなわち反凝血
性薬剤で被覆される。
を示す図である。このセンサ50は、ハウジング52に
先細の端部54を有する。ハウジング52の先細の端部
54を組織内に直接的にねじ込むことによって定着させ
るのを容易にするために、先細の端部54は、組織貫入
端55と、先細の端部54の外面に配置された螺旋状の
線条57を有する。
示す図である。このセンサ50はハウジング52の先細
の端部54に固定された複数の組織貫入鈎爪59を有す
る。これらの鈎爪59は、組織貫入端55から外側に曲
がって離間した組織貫入端を有する。従って、組織貫入
端55とともに、組織貫入鈎爪59は強固に組織を保持
し、ハウジング52を組織に強固に定着させる。
空間には、マイクロチップの形態のマイクロプロセッサ
90が設けられており、このマイクロプロセッサ90
は、ハウジング52の内壁の一つに固定されている。ア
ンテナコイル68のリード線70は、マイクロプロセッ
サ90に作動的に接続されている。マイクロプロセッサ
90は、複数の光電セル95からなるアレイ92を有す
る。光電セル95は、パターン化された形態、例えば、
各列に8つの光電セル95を有する8つの千鳥状の列に
なるように配置されている。図8に示されるような全部
で64個の光電セル95を有するアレイ92の一端部に
は、基準用の光電セル97が配置されている。光電セル
アレイ92は、64の範囲の分解能を有する。光電セル
95のピッチ距離は、光電セル95の寸法の約1/4で
ある。また、基準用の光電セル97は、おおよそ光電セ
ル95のピッチの寸法、例えば光電セル95の寸法の約
1/4の寸法を有する。従って、光電セル95の寸法の
1/4の移動に等しい分解能を基準用の光電セル97は
有する。
ド(LED)100が作動的に接続されており、このL
ED100は光電セルアレイ92の上方にアレイ92か
ら間隔をおいて平行に配置されている。薄膜56の内面
にはシャッタ62が連結されており、このシャッタ62
は薄膜56からハウジング52の内部に長手方向に沿っ
て延びている。シャッタ62はほぼD字状の形状を有し
ており、LED100とアレイ92との間に長手方向に
延びている。シャッタ62は、アルミニウム合金によっ
て形成され、シャッタ62の平坦な面がアレイ92に直
に対面するように配置されている。シャッタ62は、薄
膜56と連動するように薄膜56に連結されている。従
って、監視すなわち計測されている組織または臓器のパ
ラメータによって薄膜56がハウジング52の内部に向
けて変位するとき、シャッタ62は薄膜56の変形に連
れて薄膜56の内部への移動と直接的な関係をもって、
アレイ92の複数の光電セル95にわたって長手方向に
延びてゆく。同様に、薄膜56がハウジング52から外
側に変形するとき、シャッタ62は薄膜56と一緒にハ
ウジング52の端部から外側に長手方向に移動する。こ
のようにして、シャッタ62は、薄膜56の移動の程度
に従って複数の光電セル95を覆い隠す(遮る)。従っ
て、シャッタ62が特定の数の光電セル95にわたって
位置するとき、LED100からの光はこれらの光電セ
ル95に到達することが妨げられ、これらの光電セル9
5からの信号の送信に影響する。この配置は、電力効率
の高いアナログ/デジタル(A/D)変換を構成する。
というのも、シャッタの運動の量に応じて、オンまたは
オフされた光電セル95の個数を簡単に計数することが
できるからである。よって、アナログ/デジタル変換で
ある。このようにしてマイクロプロセッサ90は薄膜5
6に作動的に通じている。
ち薄膜56から遠い方の端部に配置されているので、シ
ャッタ62によって覆い隠されることはない。シャッタ
62および薄膜56がハウジング52の内部に最も大き
く変位したとしても、基準用の光電セル97が永久的に
LED100に露出されてセンサ50の基準信号として
使用することができるようにシャッタ62および薄膜5
6は調整される。さらに、この光電セルの電力消費は非
常に低い。
ロセッサ90は、アンテナコイル68と共振キャパシタ
102がセンサ50の共振発振器として動作する回路で
ある。アンテナコイル68は、図9および図10に示さ
れた信号読取兼充電装置140から送信された被送信R
F(高周波)信号を受信する。アンテナコイル68で受
信されるRF信号は、マイクロプロセッサ90に給電す
る充電信号である。このRF充電信号を受信すると、ア
ンテナコイル68および共振キャパシタ102は共振し
てダイオード116を介して充電キャパシタ114を充
電する。約1.2Vの所定の電圧閾値に達すると、充電
キャパシタ114は、制御ユニット104を介してLE
D100および論理回路91に給電する。充電キャパシ
タ114によってLED100が給電されると、LED
100は負の電圧に維持されている光電アレイ92に向
けて発光する。
2は、それぞれP1,P2,...P64,Prefで
示される。各セル95(P1乃至P64)は、C1,C
2,...C64で示された複数のコンパレータ120
に並列に接続されている。基準用の光電セル97は、各
コンパレータ120(C1乃至C64)に作動的に接続
されており、対応する各光電セル95から受信された信
号と比較される基準信号を各コンパレータ120に供給
する。論理回路91は、制御ユニット104およびクロ
ック106によって給電されて制御される。制御ユニッ
ト104は各コンパレータ120に接続されている。
バッファセル129(コンパレータC1乃至C64に対
応して全部で64個のバッファセル)を有するバッファ
126が作動的に接続されている。各バッファセル12
9は、フリップフロップすなわち記憶セルであり、対応
するコンパレータC1乃至C64からの信号を受信す
る。結果として、これらの信号は、64桁の長さの二進
数(0と1の数列)となる。一つのクロックサイクルの
間、全てのバッファセル129は埋められ、各バッファ
セル129は0または1の数値をその内部に格納する。
64個の全てのバッファセル129がそれぞれの二進値
で埋められた後、全ての64ビットを示すデジタル信号
が制御ユニット104によって信号読取兼充電装置14
0に送信される。このデジタル信号の送信の後、制御ユ
ニット104はクロック106によってリセットされ、
信号読取兼充電装置140からさらに信号が入力される
のを待つ。二進数は、後に詳細に説明する信号読取兼充
電装置140によって暗号化される。
と、デジタル信号はバッファ126から送信されて、ス
イッチ112をオンする。これによって、アンテナコイ
ル68から信号読取兼充電装置140のアンテナコイル
162へとデジタル信号が送信される。
要な特徴は、センサ50が、無線応答器であることと、
その受動的な性質にもかかわらず、センサ50で利用さ
れている例えば光電セルアレイ92のような固有のアナ
ログ/デジタル(A/D)変換機構に起因する高速更新
速度の能力を持った低電力装置であることにある。この
アレイ92は、薄膜56の変形をデジタル信号に直接的
に変換し、従来のA/D変換器で必要とされる電力消費
を要しない。
置140は、患者の体の外部または患者の体の外面に配
置されて使用されるものである。信号読取兼充電装置1
40は、ハウジングであるケーシング145を有する。
ケーシング145は、ケーシング145の開口部に取り
付けられた液晶表示(LCD)表示スクリーン172を
有する。また、信号読取兼充電装置140は、一般的に
は読取兼充電装置、読取器兼充電器または読取器兼充電
器装置とも呼ばれ、ケーシング145から延出した電力
スイッチ(トグル)146によって起動される。アンテ
ナコイル162は、インダクタンス結合によって、セン
サ50のアンテナコイル68に作動的に通信する。
センサ50からセンサのアンテナコイル68を介してデ
ジタル信号を送信すると、読取器兼充電器のアンテナコ
イル162の結合係数が変化し、読取器兼充電器のアン
テナコイル162に作動的に接続された深部検出器(de
ep detector)168によって結合係数が検出される。
深部検出器168は、振幅の変化が0.01%程度の低
さでも信号の振幅の変化を検知する感応性を有する。
のための閾値を決定するために、読取/充電制御ユニッ
ト154が作動的に接続されている。また、この論理制
御ユニット154は、信号読取兼充電装置140の部品
に給電する電力供給部151を有する。
処理ユニット170を有しており、この処理ユニット1
70は論理制御ユニット154に作動的に接続されてい
る。処理ユニット170は、センサ50(図9)から受
信したデジタル信号を埋め込まれたセンサ50で検知さ
れた医療パラメータ、体調または特性に関する測定パラ
メータに変換するアルゴリズムを有する。さらに、処理
ユニット170は、排他的論理和(XOR)法、RSA
法(RSA Security, Inc.)等の暗号化アルゴリズムを用
いて、デジタル信号(64ビット信号)の暗号化を行う
ための暗号コードを有する。
間のような臓器内の血流力学的な血圧である場合には、
処理ユニット170がデジタル信号を受信すると、処理
ユニット170はそのアルゴリズムによってデジタル信
号(二進数)を圧力値に変換する。この変換では、ルッ
クアップ比較テーブル、またはセンサ50のシャッタ6
2の変位と薄膜56にかかる外圧との関係を表す次の分
析的数式(1)を使用する。 P=(KD3/A2)X2...(1) ここでPは圧力値、Dは薄膜の厚さ、Aは薄膜の半径、
Xは平衡状態からの変位、Kは定数である。
信号から変換された計測されたパラメータ(上記の例で
いう血流力学的な血圧)をリアルタイムで表示するため
に、処理ユニット170に作動的に接続されている。
0を使用することによって、振幅のようなパラメータの
特性の判断のために、サンプリングされたパラメータの
平均値および実効値(個々の値)の両方の連続的なパラ
メータ読取を得ることができる。
き、信号読取兼充電装置140は、センサ50の周囲に
おける約5cm乃至25cmのいずれかの範囲にある実
効読取量、好ましくは、約10cm乃至15cmの範囲
の実効読取量を維持する。さらに、センサ50と信号読
取兼充電装置140を介する遠隔通信型医療システム3
0によって、一秒あたりに複数のサンプリングが可能で
ある。好ましくは、本発明によれば一秒あたり約10回
乃至20回の読取が可能である。
場合の本発明による他の特徴としては、±30mmHg
の範囲の圧力の監視、±1mmHgの精度(5msec
の積分で)、±1mmHgの反復性(5msecの積分
で)が挙げられる。重要な特筆すべきこととして、圧力
の限界は薄膜の幅のような大きさおよび寸法を変更する
ことで簡単に変更することができ、これには電子機器の
変更を要しない。このことは、同じデザインを用いなが
らも、本発明を様々な用途に適合させるのを許容するこ
とができるという点で重要である。
MHzの正弦波信号を生成するサイン波ドライバ158
に作動的に接続されている。正弦波信号は、サイン波ド
ライバ158で生成されて、キャパシタ160を介して
信号読取兼充電装置のアンテナコイル162に供給さ
れ、上述のようにセンサ50を給電または充電するため
にセンサ50のアンテナコイル68へ送信される。
0は、体内のある位置、特に、関心が寄せられる組織ま
たは臓器にセンサ50を植え込むことが望まれるような
医学的診断手順のうちのほとんどあらゆるタイプで有用
である。本発明による遠隔通信型医療システム30は、
患者の体内の関心が寄せられる箇所におけるあらゆる身
体的状況の様々なパラメータつまり変数を迅速にサンプ
リングすることが可能であるから、組織または臓器の状
況の遠隔的な監視および診断を見込んでいる。遠隔通信
型医療システム30が無線であることから、これらのタ
イプの処置は患者に最小の傷害しか与えない完全に非侵
襲的な形式で行われる。
の特定の例、その部品およびそれらの使用方法は、心不
全(CHF)の分野にある。CHFは、心臓400(図
11)が体内の他の臓器に血液を十分に送り込むことが
できなくなる状態として定義される。これは、冠状動脈
の疾患に伴って心筋に血液を供給する動脈が細くなる
か、過去の心臓発作、または心筋梗塞症によって生ず
る。心筋梗塞症は、心筋の通常の働きを妨害する傷痕組
織、高血圧、過去のリューマチ熱に伴う心臓弁膜(半月
弁、三尖弁417または僧帽弁418のような弁膜)の
疾患、または他の原因に起因する。他の原因には、肥大
型心筋症と呼ばれる心筋自体の生まれつきの疾患、先天
的な心臓疾患のような生まれつきの心臓の疾患、心臓弁
膜および/または心筋自体の感染症(心内膜炎、心筋
炎)がある。
するが、あるべき状態で効率的に維持するのではない。
CHFの人は、息切れを起こし疲れやすいのでがんばれ
ない。心臓400から流れ出る血液が遅くなると、静脈
を経て心臓400へ戻る血液が停滞し、組織における鬱
血を引き起こす。これによって、腫脹(浮腫)が生ずる
ことがよくある。かかる浮腫が生ずるのは、最も普通に
は脚部および足首であるが、体の他の部分に発生するこ
ともありうる。しばしば肺の内部には液体が集まり、特
に人が横たわった状態のときに呼吸を阻害する。また心
臓の欠陥は、塩分と水分を処理するという腎臓の能力に
悪影響を与える。たまった水は浮腫を増大させる。
り、これに苦しむ患者は500万人より多いと見積もら
れている。CHFの患者で測定され診断にさらに役立つ
血流力学的なパラメータの一つは、左心房410の血
圧、すなわち左心房(LA)圧である。現在まで、この
パラメータは、スワン・ガンツ(Swan-Gantz)カテーテ
ルのような特殊なバルーンカテーテルを用いた侵襲的な
右心臓へのカテーテルの挿入によって計測されている。
て、本発明に係る遠隔通信型医療システム30を用い
て、心臓400の特定の空間(右心房415、右心室4
19、左心房410および左心室420のいずれか)の
内部の血圧を計測するのが望ましい。
あたっては、心臓400の左心房410における血圧が
直接的に監視されうる。従って、隔壁405の中の卵円
窩407にセンサ50を植え込むのが望ましい。
と、標準的な個体群の約15%において、卵円窩407
はあらかじめ存在する孔つまり開口を有する。この孔は
開放されたままでいるか、通常は小さい組織弁で覆われ
ている。標準的な個体群のうち85%では、卵円窩40
7は完全に塞がっており、隔壁405には孔がない。
存在する孔をすでに有する患者群にとってはカテーテル
を用いた方法が特に有用であることが分かった。従っ
て、本発明に係るこの方法を行うにあたっては、まず、
経食道超音波探査子(図示せず)を患者の口に挿入し、
食道に配置する。たいていの場合、経食道超音波探査子
は、口から約30cm乃至35cmの位置、すなわち患
者の胃の真上に配置される。
08のような適切な血管を通して右心房415にワイヤ
(図示せず)を挿入する。右心房415において、卵円
窩407の開口から組織片を優しく持ち上げることによ
り、ワイヤを卵円窩407に通過させる。ワイヤを卵円
窩407に挿入したなら、ワイヤを適切に配置して肺静
脈416の開口部に定着させるために、すなわちワイヤ
の先端の配置のために、ワイヤを肺静脈416の一つに
誘導する。従って、肺静脈416はワイヤにとって非常
に信頼性の高い安定した定着箇所となる。
静脈416に定着させたなら、カテーテルのシース(図
示しないがワイヤを覆うタイプ("over-the-wire" typ
e))をワイヤによって右心房415および卵円窩40
7に誘導して、左心房410、例えば肺静脈416の開
口の非常に近くに配置する。
ら、ワイヤを患者の心臓400から取り出して、図示し
ない多くの標準的なカテーテルによる配送装置の一つを
用いて、カテーテルのシースによってセンサ50を配送
する。従って、植え込み可能なペースメーカ、電極、心
房隔膜欠陥(ASD)の閉塞装置等の配送に普通に使用
される通常のカテーテルによる配送装置の一つでセンサ
50は配送されうる。従って、遠隔通信型医療センサ5
0は、ミネソタ州、ゴールデンバレーに所在するAGA Me
dical Corporationで製造されたAmplatzer(登録商標)
配送システムのような典型的な配送装置で配送されう
る。
に最良に示されるように、センサ50はカテーテルシー
スから卵円窩407へ配備される。この配備が済んだな
ら、センサ50は定着用脚部64を使用して、隔壁40
5にセンサ50を定着させて卵円窩407の開口を塞
ぐ。
のためには、前進方法(anterograde approach)の手段
によってセンサ50を卵円窩407に配置する。ここで
も、上述したように患者の食道に経食道超音波探査子を
配置する。経食道超音波の映像化の案内の下、卵円窩4
07の隔壁405に、センサ50を配置して収容するた
めに開口を形成する。例えば、この開口は、ミネソタ
州、セントポールに所在するSt. Jude Medical, Inc.で
製造されるBRK(登録商標)シリーズの経隔膜針(Tr
ansseptal Needle)のような標準的なニードルカテーテ
ル(図示せず)で形成される。従って、経食道超音波の
案内の下、ニードルカテーテルをまず右心房415に配
置して、さらに卵円窩407に配置する。この場所で、
ニードルカテーテルの針の先端が卵円窩407を突き抜
け、ニードルカテーテルによって新たに卵円窩407に
形成された開口をカテーテルが通って左心房410に挿
入される。卵円窩407の開口を形成したなら、上述し
た配送装置のような配送装置によって、図12に示され
るような卵円窩の開口にセンサ50を挿入して配置す
る。定着用脚部64の配備が済んだら、卵円窩407の
開口は隔壁405に強固に固定されたセンサのハウジン
グ52およびセンサ50で塞がれる。
方法のステップによれば、上述したようにカテーテルを
用いる方法および前進方法の両方において経食道超音波
による映像化が利用される。本発明に係るいずれの方法
も経食道超音波による案内とともに使用されるので、X
線透視法のような他の映像化方法を排除することができ
る。本発明による方法自体は、外来科の診療所または医
者の事務所で臨床処置として行うことが可能である。X
線透視法の必要性を排除したことによって、本発明に係
る方法は、処置の時間および費用を増大させて患者にと
って時間と不便さを与えるだけのカテーテル研究室で処
置を行う必要性も排除する。
だ後、余計な凝血や内皮形成を防止するための標準的な
処置が患者に施される。例えば、ヘパリンのような抗凝
血剤およびアスピリンの少なくともいずれかを6ヶ月な
どの期間にわたって処方するのが通常のやり方である。
を行うために、上述したいずれかの方法によって、セン
サ50は隔壁405に固定される。センサ50は無線応
答器であってバッテリによる低電力受信器であるので、
センサ50は心臓400の自然な働きを妨害せず、本当
に最小侵襲的である。
0を使用することにより、センサ50によって提供され
る左心房410の圧力の平均値および振動値の両方の連
続的な圧力読取を得ることができる。
号読取兼充電装置140は5cm乃至25cmのいずれ
かの範囲にあるセンサ50の周囲の実効読取量、好まし
くは、約10cm乃至15cmの範囲の実効読取量を維
持する。さらに、センサ50と信号読取兼充電装置14
0によって、一秒あたりに複数のサンプリングが可能で
ある。好ましくは、本発明によれば一秒あたり約10回
乃至20回の読取が可能である。
場合の本発明による他の特徴としては、±30mmHg
の範囲の圧力の監視、±1mmHgの精度(5msec
の積分で)、±1mmHgの反復性(5msecの積分
で)が挙げられる。
の使用方法について、好ましい実施の形態を説明した
が、本発明の原理が他の種類の対象にも使用できること
が理解できるであろう。好ましい実施の形態は、例示の
ために説明したに過ぎず、本発明の外延は請求の範囲の
みによって限定される。
ある。 (1)前記給電信号を送信して、前記センサから送信さ
れた信号を受信するためのアンテナコイルを有すること
を特徴とする請求項1に記載の装置。 (2)前記測定パラメータを表示するための表示装置を
有することを特徴とする実施態様(1)に記載の装置。 (3)前記給電信号を前記センサに送信するために、前
記論理制御ユニットに作動的に接続されたサイン波ドラ
イバを有することを特徴とする実施態様(2)に記載の
装置。 (4)前記給電信号は、約4MHz乃至6MHzの正弦
波信号であることを特徴とする実施態様(3)に記載の
装置。 (5)前記表示装置は、LCDスクリーンであることを
特徴とする実施態様(2)に記載の装置。
ら送信された信号を復号することを特徴とする請求項1
に記載の装置。 (7)前記センサから送信された信号を受信する深部検
出器を有することを特徴とする実施態様(6)に記載の
装置。 (8)前記回路に作動的に接続された電力供給部を有す
ることを特徴とする実施態様(7)に記載の装置。 (9)装置をオン・オフするための電力スイッチを有す
ることを特徴とする実施態様(8)に記載の装置。 (10)前記処理ユニットは、前記センサから送信され
た信号を測定パラメータに変換するアルゴリズムを有す
ることを特徴とする実施態様(6)に記載の装置。
めのLCDを有することを特徴とする実施態様(10)
に記載の装置。 (12)前記パラメータは、血流力学的な血圧であるこ
とを特徴とする実施態様(11)に記載の装置。 (13)前記深部検出器は、振幅の変化が0.01%程
度の低さでも送信された信号の振幅の変化を検知するこ
とを特徴とする実施態様(7)に記載の装置。 (14)前記アンテナコイルは、前記センサと誘導結合
を起こすことを特徴とする実施態様(1)に記載の装
置。 (15)前記回路は、前記センサの周囲における約5c
m乃至25cmの範囲にある実効読取量を有することを
特徴とする実施態様(1)に記載の装置。
15cmであることを特徴とする実施態様(15)に記
載の装置。 (17)前記回路は、前記センサから一秒あたり複数の
読取を継続することを特徴とする実施態様(1)に記載
の装置。 (18)一秒あたり10回乃至20回の読取を行うこと
を特徴とする実施態様(17)に記載の装置。
様々なタイプの臓器のために、医学的状態の監視または
患者の体内のパラメータの計測といった様々な医療の用
途で使用される遠隔通信型医療システムが提供される。
図である。
端を持つ先細の先端を有する図1のセンサの代替的な実
施の形態を示す概略図である。
先端を有する図1のセンサの他の代替的な実施の形態を
示す概略図である。
かの部品を取り除いた図1のセンサの部分斜視図であ
る。
サ回路を示す概略図である。
す概略図である。
を示す概略図である。
置されてセンサと通信する信号読取兼充電装置を有する
本発明に係る遠隔通信システムを示す概略図である。
を示す概略図である。
されたセンサを示す概略図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 体内に植え込み可能な遠隔通信型医療セ
ンサとともに用いられる信号読取兼充電装置であって、 ケーシングと、 前記ケーシングの内部の回路とを備え、前記回路は論理
制御ユニットと処理ユニットを有しており、 前記論理制御ユニットは、前記センサに遠隔的に給電す
るために前記センサに給電信号を送信するとともに、前
記センサから送信された信号を受信し、 前記処理ユニットは、前記論理制御ユニットに作動的に
接続されており、前記センサから送信された信号を測定
パラメータに変換することを特徴とする信号読取兼充電
装置。
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