JP2003509130A - 高磁場および／またはｒｆ環境下で使用する装置用の分散型アーキテクチャ - Google Patents

高磁場および／またはｒｆ環境下で使用する装置用の分散型アーキテクチャ

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JP2003509130A
JP2003509130A JP2001523055A JP2001523055A JP2003509130A JP 2003509130 A JP2003509130 A JP 2003509130A JP 2001523055 A JP2001523055 A JP 2001523055A JP 2001523055 A JP2001523055 A JP 2001523055A JP 2003509130 A JP2003509130 A JP 2003509130A
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distributed architecture
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JP2001523055A
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English (en)
Inventor
カッチス，プロタゴラス，エヌ．
フリードマン，ジェラルド，イー．
マーフィー，ジョン，シー．
スターンバーガー，ウェイン，アイ．
Original Assignee
ザ ジョンズ ホプキンズ ユニバーシティ
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64

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Abstract

(57)【要約】 高磁場および／または強いＲＦ環境における使用に適した分散型アーキテクチャに関するものである。一実施例としては、ＭＲＩのコイル付近に最小限に備えた電子機器だけを残した状態として、人工呼吸器の機能素子間の機械的および電気的分離をすることによって、高性能人工呼吸器をＭＲＩコンパチブルとする。人工呼吸器の局所的な構成要素は、ＭＲＩ付近に配置しなければならず、相応に位置決定がされる。通常、このようなものとして、人工呼吸器のコントロールパネル、状態ディスプレイ、および呼吸用ベローズがある。遠隔的構成要素は、磁場および／またはＲＦ場に影響を受けやすく、あるいは、ＭＲＩ画像に悪影響を与えうるものであり、ＭＲＩが直接影響を及ぼすところから離れた位置に配置される。通常、このような素子としては、制御プロセッサ、モニタリングセンサ、および比例ガス制御ソレノイドがある。

Description

【発明の詳細な説明】
（本願に関する相互参照文献） 本願は、先に出願され同時継続中であって、１９９９年９月１６日に出願され
た米国仮出願番号第６０／１５４，０６４号の利益を主張するものである。なお
、この仮出願は、全体として本願に記載加入されるものである。
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、高磁場および／または強い無線周波数（ＲＦ）の環境で使用するた
めの装置、例えば、核磁気映像（ＭＲＩ）装置と共に使用される装置に関するも
のである。本発明の一実施例としては、人工呼吸器や他の装置をＭＲＩコンパチ
ブルとする、すなわち、ＭＲＩ装置と共に使用可能とすることができる分散型ア
ーキテクチャがある。
【０００２】 人工呼吸器は、自然呼吸ができなくなった場合、および／または吸入麻酔薬を
投与するための、呼吸機能を行わせるために使用されるものである。基本態様の
人工呼吸器は、１回の換気量および呼吸数を制御するように構成されている。こ
のような人工呼吸器は、ほとんどまたは全くセンサ性能を有しておらず、オープ
ン・ループ・コントロールモードで動作するものである。また、その制御技術は
、電子的というよりむしろ空気圧的なものであることが多い。
【０００３】 今日、先端技術を用いた人工呼吸器を使用することは、医療実務においてます
ます一般的になってきている。高性能な人工呼吸器は、モニタおよびクローズド
・ループ・コントロールを使用して、即時的および長期的な生理的状態に対応し
た能力を発揮するものであり、高性能人工呼吸器の主要部分には、能動的な電子
部品および回路が含まれている。代表的な「集積型」高性能人工呼吸器の機能ブ
ロック図を図１に示す。
【０００４】 ＭＲＩは、医師による非侵襲撮影を可能にする診断器具である。ＭＲＩは、大
きな静的および動的磁場と、大きなＲＦ場とを利用して画像を生じるものである
。磁場があると、磁性材料が命に関わるものとなりうる場合がある。ＭＲＩの近
くに磁性材料があると、生じた画像の質に悪影響が出ることとなり、また、磁場
およびＲＦ場が存在すると、耐ＭＲＩ型でない電子機器が誤作動する可能性があ
る。
【０００５】 新しい低侵襲外科技術は、ＭＲＩ装置と外科用器具セットとの組み合わせを伴
うものである。ＭＲＩ処置中の生命維持やＭＲＩの補助による外科手術中の全身
麻酔薬の投与では、ＭＲＩ装置のすぐ側で人工呼吸器を使用しなければならない
。従って、高性能人工呼吸器がＭＲＩと共用できないことから、基本態様の人工
呼吸器を使用する必要がある。高磁場および／またはＲＦ環境で装置を動作させ
ることができ、また、ＭＲＩ装置と共に動作可能な高性能人工呼吸器の再構成に
つながる新しいアーキテクチャが所望されている。
【０００６】 （発明の概要） 本発明は、「分散型」アーキテクチャを最大限実行することによって、上述し
た問題を解決するものである。本発明の分散型アーキテクチャは、高性能人工呼
吸器の場合、ＭＲＩコイル付近に最小限に揃えた電子機器だけを残した状態とし
て、人工呼吸器の機能的素子間で、機械的分離および電気的分離をすることがで
きる。
【０００７】 ＭＲＩに近づけるべき（「局所的」）人工呼吸器の構成要素は、相応に位置決
定される。このようなものの典型的なものとして、人工呼吸器のコントロールパ
ネル、状態ディスプレイおよび、呼吸用ベローズがある。磁場および／またはＲ
Ｆ場に影響されやすい、あるいは、ＭＲＩに悪影響を与えうる構成要素は、ＭＲ
Ｉが直接的影響を及ぼすところから離れた位置に（「遠隔的」）配置される。通
常、このような素子として、制御プロセッサ、モニタリングセンサ、および比例
ガス制御ソレロイドがある。
【０００８】 （詳細な説明） 図２に示すように、本発明は、「分散型」アーキテクチャを最大限に実行する
ことによって、再構成された高性能人工呼吸器１０となるものである。分散型ア
ーキテクチャは、ＭＲＩのコイル付近に最小限に揃えた電子機器だけを残した状
態として、人工呼吸器の機能素子間の機械的および電気的分離をする。
【０００９】 人工呼吸器の「局所的」構成要素１２は、ＭＲＩ装置に配置されるべきで、相
応に位置決定がされる。通常、このようなものとして、人工呼吸器のコントロー
ルパネル１４、状態ディスプレイ１６、および呼吸用ベローズ１８がある。「遠
隔的」構成要素２０は、磁場および／またはＲＦ場に影響されやすく、あるいは
、ＭＲＩ画像に悪影響を与えるものであり、それゆえ、ＭＲＩが直接影響を及ぼ
すところから離れた位置に配置される。通常、このような素子として、制御プロ
セッサ２２、モニタリングセンサ２４、および比例ガス制御ソレノイド２６があ
る。
【００１０】 人工呼吸器の機能を保護するために、局所的構成要素と遠隔的構成要素との間
にインターフェイスが設けられており、このインターフェイスは、非電子的リン
ク２７および電子的リンク２８の双方からなるものである。ベローズへの非電子
的リンク２７は、通常、空気圧的なもの、例えば、管である。制御器／ディスプ
レイとプロセッサとの間の電子的リンク２８は、光ファイバー（Ｆ／Ｏ）とする
ことができるが、ＭＲＩの磁場および／またはＲＦ場と相互作用をしない他のい
かなる形態（すなわち、赤外線）であってもよい。
【００１１】 電子的インターフェイスを簡易にするために、「分散インターフェイス」素子
３０ａ，３０ｂを組み込んで、変換およびフォーマット機能を行わせることがで
きる。システムの機能を確実なものとするためには、ディスプレイ、制御器およ
び分散インターフェイス構成要素を慎重に選ぶ必要がある。
【００１２】 患者のところでの圧力と流量は、遠隔位置で測定することができる。空気圧的
回路においては、電子回路と同様に、流量が回路中のどこでも同じであり、その
ため、いずれの場所（この場合、ＭＲＩから離れた遠隔位置における）でも流量
を測定できる。しかし、このことは、空気圧的回路において強化型非膨張性管類
が使用される場合にしか当てはまらない。その他の場合では、遠隔位置で測定さ
れた空気の一部は、管を膨張させることとなり、患者に方にいかなくなってしま
う。
【００１３】 次に、患者のところでの圧力は、遠隔的な端部での圧力を測定し、もう一方の
端部で（流量抵抗による）圧力降下を概算することにより、かなりよく算出する
ことができる。流量が測定され、抵抗が管の直径と長さからわかるため、圧力降
下を計算することができる。
【００１４】 人工呼吸器を患者につなぐ前に、人工呼吸器についての流量と圧力をいくらか
測定しておくために、キャリブレーション部を追加することもできる。これによ
って、使用される配管の長さや直径が異なっていても、それを補正することがで
きる。
【００１５】 本発明の分散型アーキテクチャは、システムの再構成を最小限にして、かつ、
使用者に対して十分明確な態様で、人工呼吸器の機能を完全に保護するものであ
る。人工呼吸器用として、上述した、分散システムの構成要素の概念は、ＭＲＩ
を使用する環境で必要とされうる、患者用モニタ等の、他のセンサ、素子および
／またはシステムにも適用できる。また、本発明は、ＭＲＩ装置によって生じる
ものとは異なる高磁場および／またはＲＦ環境下において実施できるものである
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、一般の臨床的環境で現在使用されている高性能人工呼吸器の機能的ブ
ロック図である。
【図２】 図２は、本発明の分散型アーキテクチャを実施する高性能人工呼吸器の機能的
ブロック図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１０月１５日（２００１．１０．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 フリードマン，ジェラルド，イー． アメリカ合衆国，メリーランド州 20904， シルバー スプリング，クレストライン ロード 1604 (72)発明者 マーフィー，ジョン，シー． アメリカ合衆国，メリーランド州 21029， クラークスヴィル，リンデン チャペル ロード 11815 (72)発明者 スターンバーガー，ウェイン，アイ． アメリカ合衆国，メリーランド州 20777， ハイランド，ブルックス ロード 7191 Ｆターム(参考） 4C096 AA18 AB37 AB46 AB50 AD19 FB03 FB09 FC20

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高磁場および／または無線周波数（ＲＦ）環境下で、またはその付近で使用す
    る装置の局所的構成要素と、 高磁場および／またはＲＦ環境の影響の範囲外で使用する装置の遠隔的構成要
    素と、 上記局所的構成要素と遠隔的構成要素とをリンクするインターフェイスとを含
    む、高磁場および／またはＲＦ環境下で使用する装置用の分散型アーキテクチャ
    。
  2. 【請求項２】 上記インターフェイスは、上記局所的構成要素および遠隔的構成要素間の電子
    的リンクを含む請求項１に記載の分散型アーキテクチャ。
  3. 【請求項３】 上記電子的リンクは光ファイバーケーブルを含む請求項２に記載の分散型アー
    キテクチャ。
  4. 【請求項４】 上記電子的リンクは赤外線を含む請求項２に記載の分散型アーキテクチャ。
  5. 【請求項５】 上記電子的リンクは、さらに、変換およびフォーマット手段を含む請求項２に
    記載の分散型アーキテクチャ。
  6. 【請求項６】 上記高磁場および／またはＲＦ環境は核磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置を含む請
    求項１に記載の分散型アーキテクチャ。
  7. 【請求項７】 上記装置は人工呼吸器を含む請求項６に記載の分散型アーキテクチャ。
  8. 【請求項８】 上記インターフェイスは電子的リンクと非電子的リンクとを含む請求項７に記
    載の分散型アーキテクチャ。
  9. 【請求項９】 上記局所的構成要素は、コントロールパネル、状態ディスプレイ、およびベロ
    ーズを含む請求項８に記載の分散型アーキテクチャ。
  10. 【請求項１０】 上記遠隔的構成要素は、プロセッサ、センサ、およびガス制御ソレノイドを含
    む請求項８または９に記載の分散型アーキテクチャ。
  11. 【請求項１１】 上記非電子的リンクは空気圧的である請求項１０に記載の分散型アーキテクチ
    ャ。
  12. 【請求項１２】 上記電子的リンクは光ファイバーケーブルを含む請求項１１に記載の分散型ア
    ーキテクチャ。
  13. 【請求項１３】 上記装置はモニタを含む請求項６に記載の分散型アーキテクチャ。
  14. 【請求項１４】 高磁場および／または無線周波数（ＲＦ）環境下で使用する装置の製造方法で
    あって、 高磁場および／またはＲＦ環境下で、またはその付近に配置しなければならな
    い上記装置の局所的構成要素を、高磁場および／またはＲＦ環境の影響の範囲外
    で使用しなければならない上記装置の遠隔的構成要素から分離するステップと、 上記局所的構成要素と遠隔的構成要素とのインターフェイス作用をおこなうス
    テップとを含む方法。
  15. 【請求項１５】 上記インターフェイス作用をおこなうステップは、上記局所的構成要素および
    遠隔的構成要素をリンクするステップを含む請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 上記インターフェイス作用をおこなうステップは、さらに、上記局所的構成要
    素と遠隔的構成要素間で信号の変換およびフォーマットをおこなうステップを含
    む請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 上記高磁場および／またはＲＦ環境は核磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置を含む請
    求項１４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 上記装置は人工呼吸器を含む請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 上記局所的構成要素は、コントロールパネル、状態ディスプレイ、およびベロ
    ーズを含む請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 上記遠隔的構成要素は、プロセッサ、センサ、およびガス制御ソレノイドを含
    む請求項１８または１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 上記インターフェイス作用をおこなうステップは、上記局所的構成要素と遠隔
    的構成要素とを電子的にリンクさせるステップを含む請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 さらに、上記インターフェイスするステップは、上記局所的構成要素と遠隔的
    構成要素とを非電子的にリンクさせるステップを含む請求項２１に記載の方法。
JP2001523055A 1999-09-16 2000-09-13 高磁場および／またはｒｆ環境下で使用する装置用の分散型アーキテクチャ Withdrawn JP2003509130A (ja)

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US15406499P 1999-09-16 1999-09-16
US60/154,064 1999-09-16
PCT/US2000/025012 WO2001019427A2 (en) 1999-09-16 2000-09-13 Distributed architecture for apparatus used in a high magnetic field and/or rf environment

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WO2001019427A2 (en) 2001-03-22
AU7373900A (en) 2001-04-17
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