JP2004522480A - 自己誘導型挿管装置 - Google Patents
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Abstract
体内生体内の生活有機体内体内に挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、該挿入可能な要素と物理的に係合し、体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成された表面追従要素と、該物理的表面に沿って該挿入可能な要素を少なくとも部分的に自動的に誘導しうる駆動サブシステムと、内部に保存された参照経路に沿って該表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて該駆動サブシステムを制御しうる誘導サブシステムとを備えた自動操作型医療挿入装置及び方法。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内生体内の生活有機体（living organism）内へ要素を自動挿入する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（同時継続出願に関する記載）
出願人は、"Apparatus For Self-Guided Intubation"の名称で、２０００年１２月６日に出願されたイスラエル特許出願第１４０１３６号の優先権を主張する。
（発明の背景）
以下の特許、6,248,112; 6,236,875; 6,235,038 ; 6,226,548; 6,211,904; 6,203,497; 6,202,646; 6,196,225; 6,190, 395; 6,190,382; 6,189,533; 6,174,281; 6,173,199; 6,167,145; 6,164,277; 6,161,537; 6,152,909; 6,146,402; 6,142,144; 6,135,948; 6,132,372; 6,129,683; 6,096,050; 6,096,050; 6,090,040; 6,083,213; 6,079,731 ; 6,079,409; 6,053,166; 5,993,424; 5,976,072; 5,971,997; 5,957,844; 5,951,571; 5,951,461; 5,885,248; 5,720,275; 5,704,987; 5,592,939; 5,584,795; 5,506,912; 5,445,161; 5,400,771; 5,347,987; 5,331,967; 5,307,804; 5,257,636; 5,235,970; 5,203,320; 5,188,111; 5,184,603; 5,172,225; 5,109,830; 5,018,509; 4,910,590; 4,672,960; 4,651,746は、当該分野の現状を表していると思われる。
またhttp://www.airwaycam.com/system.htmlも参照することとする。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、体内生体内の生活有機体へ要素を自動挿入する改良されたシステム及び方法を提供しようとするものである。
【０００４】
本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成されてなる表面追従要素と、前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に自動的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、当該誘導サブシステム内に保存された参照経路沿いの前記表面追従要素の検知位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムと、を備えた自動操作型医療挿入装置が提供される。
【０００５】
また本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入し、表面追従要素を前記挿入可能な要素に物理的に係合させ、且つ、前記表面追従要素を前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従させ、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導し、前記誘導サブシステム内に保存された参照経路に沿って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記挿入可能な要素の方向を制御する自動操作型医療挿入方法が提供される。
【０００６】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を完全に自動的に誘導するよう機能する。
【０００７】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導するよう機能する。
【０００８】
加えて、本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムが、前記物理的表面に関する表面特性情報を前記表面追従要素から受け取り、且つ、前記表面特性情報を利用して前記参照経路沿いの前記表面追従要素の位置を知覚する。
【０００９】
好ましくは、前記表面特性情報は表面輪郭情報からなる。
【００１０】
加えて、本発明の好適な一態様によれば、前記表面特性情報は、表面硬度情報からなる。
【００１１】
好ましくは、前記表面輪郭情報は、三次元である。
【００１２】
好ましくは、前記表面輪郭情報は、二次元である。
【００１３】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は気管内チューブであり、前記物理的表面が喉頭及び気管の表面からなる。
【００１４】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は胃鏡であり、前記物理的表面は腸の表面からなる。
【００１５】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素がカテーテルであり、前記物理的表面が循環系の内部表面からなる。
【００１６】
更に本発明の好適な一態様によれば、当該挿入装置は、前記生活有機体の少なくとも一部を画像化し、その画像に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を作成する機能を有する参照経路作成装置を更に備えてなる。
【００１７】
好ましくは、前記参照経路は、人体の一部の標準輪郭マップからなる。
【００１８】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記標準輪郭マップは特定患者に正確に適合してなる。
【００１９】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記標準輪郭マップは特定患者に自動的に正確に適合してなる。
【００２０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記参照経路は、少なくとも一の障害を指定するようオペレーターにより変更可能である。
【００２１】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は、前記駆動サブシステムを内設してなるハウジングと、マウスピースと、該マウスピース内に挿入されたチューブと、該チューブ内に挿入されたフレキシブルガイドとを備えてなり、前記表面追従要素が前記ガイドの先端に取り付けられてなる。
【００２２】
好ましくは、前記マウスピースは、その中に前記チューブが挿入された湾曲管を備えてなり、前記駆動サブシステムは、前記湾曲管及び前記チューブ内を通して、前記ハウジングに対し前記ガイドを出し入れするよう機能する。
【００２３】
好ましくは、前記駆動サブシステムは、前記ガイドの先端を選択的に曲げ、且つ、前記生活有機体に対し前記挿入可能な要素を出し入れするよう機能する。
【００２４】
加えて、前記駆動サブシステムは、前記挿入可能な要素の先端を選択的に曲げるよう更に機能する。
【００２５】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記表面追従要素は触覚検知要素を含む。
【００２６】
好ましくは、前記表面追従要素は、一端にマグネットを有するショートロッドの他端に一体に形成された先端部を含む先端センサからなり、前記ロッドがスプリングディスクの中心を通って延び、且つ、該スプリングディスクに堅固に結合されてなり、前記スプリングディスクはシリンダの一端に取り付けられてなり、該シリンダの他端は前記挿入可能な要素の先端に取り付けられてなる。
【００２７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記先端センサは、前記シリンダ内部において前記マグネットに近接して支持体上に取り付けられた二つのホール効果センサを更に備えてなり、前記ホール効果センサは湾曲管の湾曲面において離間してなる。各ホール効果センサは、ホール効果センサからのマグネットの距離に相当する電流を供給しうる電極を有してなる。前記先端センサは、前記シリンダの対称軸に沿って該先端部に力が付与されたとき、前記先端部が前記スプリングディスクに対して押し付けられ、前記マグネットが前記ホール効果センサに接近し、また前記ホール効果センサの平面において横方向に前記先端部に力が付与されたとき、前記ロッドが前記スプリングディスクと係合する位置の周囲を前記先端部が回転し、前記マグネットが前記ホール効果センサの一方から遠ざかり他方に近づくよう回転するよう、機能する。
【００２８】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、口腔内への前記挿入可能な要素の部分的挿入に続いて、前記表面追従要素が舌の表面と係合し、そのことによりこの係合が前記表面追従要素へ力を付与するまで、前記駆動サブシステムは、ガイドを気管の方向に前進させ、且つ、ガイドを時計方向に曲げるよう機能する。
【００２９】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、先端部が曲げられる方向を示すホール効果センサが出力する電気的出力における変化を測定する機能を有する。
【００３０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部の位置及び先端部位置の過去の履歴を検知し、前記参照経路に対し前記生活有機体における前記先端部の位置を決定するよう機能する。
【００３１】
好ましくは、前記誘導サブシステムは、前記参照経路に従って前記先端部を誘導するよう機能し、且つ、前記先端部が喉頭蓋下のくぼみの端と接触したことを検知する機能を有する。
【００３２】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が喉頭蓋の先端部に到達したことを検知する機能を有する。
【００３３】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第一軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３４】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第二軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３５】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第三軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３６】
好ましくは、前記誘導サブシステムは、前記参照経路をメモリからロードするよう機能する。
【００３７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記チューブを前方へ押し出す機能を有する。
【００３８】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記挿入可能な要素を前方又は後方へ選択的に移動させる機能を有する第一モータと、前記挿入可能な要素を選択的に曲げる機能を有する第二モータと、前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御する機能を有する電子回路とを備えてなる。
【００３９】
好ましくは、前記電子回路は、プログラムを実行する機能を有するマイクロコントローラからなり、前記プログラムは、前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御し、且つ、前記参照経路に沿って前記生活有機体内体内に前記挿入可能な要素を挿入し、曲げる機能を有する。
【００４０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記表面追従要素の位置を評価するため、前記第一及び第二モータの少なくとも一方によって消費される電流を測定する機能を有する。
【００４１】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記参照経路は、挿入プロセスが開始される前に、少なくとも部分的に準備されるものである。
【００４２】
好ましくは、前記医療挿入装置は、医療画像化システムを備えてなり、前記医療画像化システムは、前記参照経路を少なくとも部分的に準備する機能を有する。
【００４３】
好ましくは、前記医療画像化システムは、超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム及びＭＲＩシステムの少なくとも一を備えてなる。
【００４４】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記医療画像化システムは、前記生活有機体の少なくとも一の器官の少なくとも一の輪郭をマーキングすることにより前記参照経路を準備する機能を有する。
【００４５】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記医療画像化システムは、少なくとも一の挿入指示を含む挿入指示表を作成することにより前記参照経路を準備する機能を有する。
【００４６】
好ましくは、前記挿入指示は、前記挿入可能な要素の前進、後退及び屈曲の少なくとも一を行う指示を含む。
【００４７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記誘導サブシステムに保存された前記挿入指示表に従って前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する。
【００４８】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記操作型医療挿入装置は、前記挿入可能な要素の挿入プロセスのログを少なくとも部分的に保存し、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを送信するよう機能する。
【００４９】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記コンピュータは、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを収集する機能を有し、且つ、前記収集に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を準備する機能を有する。
【００５０】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記コンピュータは、前記医療挿入装置へ前記参照経路を送信する。
【００５１】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は、ガイドする要素とガイドされる要素とを備えてなる。
【００５２】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する。
【００５３】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する。
【００５４】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記誘導は、軸方向の動きと横方向の動きとからなる組み合わされた動きにおいて前記挿入可能な要素を自動的且つ選択的に誘導することを含む。
【００５５】
本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内に挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成された表面追従要素と、前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、当該誘導サブシステムに保存された参照経路沿いの前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムとを備えてなる自動操作型医療挿入装置が更に提供される。前記挿入可能な要素は、使い捨て型マウスピースを備えてなることが好ましい。
【００５６】
本発明の好適な他の一態様によれば、自動操作型医療挿入方法が更に提供される。該方法は、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入し、表面追従要素を前記挿入可能な要素に物理的に係合させ、且つ、前記表面追従要素を前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従させ、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導し、前記誘導サブシステム内に保存された参照経路に沿って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記挿入可能な要素の方向を制御することを含む。前記挿入可能な要素は、使い捨て型マウスピースを含むことが好ましい。
【００５７】
明細書及び請求の範囲に記載された距離及び角度は典型的な値であり、いかなる意味においても限定的な値として解釈されるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明は、図面及び付録に関して記載する以下の詳細な説明から、更に明瞭に理解及び認識されよう。
【００５９】
ここで図１Ａ乃至１Ｌを参照する。図１Ａ乃至１Ｌは、本発明の好適な一態様に従う人体挿管方法及びシステムを簡略化して図解的に示す一連の図である。
【００６０】
口及び気管の全体形状は、例えば幼児、小児及び成人間で大きさの違いはあれど、全人類において概ね同一である。本発明の好適な一態様においては、人間の口及び気管の標準輪郭マップ１０が採用される。このマップ１０の大きさは、特定の患者に対し、好ましくは自動的に、より正確に適合させてもよい。代替的に、このマップ１０の大きさは、特定の患者に対し半自動的に適合される。この代替法においては、例えば小児か成人かを選択することにより、オペレーターはこのマップ１０の大きさを選択することができる。その後、このマップ１０の大きさは、挿管法の一部として特定の患者のサイズに自動的に適合される。更なる代替方法又は付加的方法として、オペレーターは、腫瘍、腫脹、感染及び損傷などの一又は複数の典型的な障害を指定することができる。一の障害を選択することにより、一般的なマップ１０を個別化したものを作成することが好ましい。
【００６１】
図１Ａは、マップ１０並びに、挿管装置（intubator）の先端センサ１１が患者の口及び気管と係合するマップ内の位置を示している。先端センサ１１の進行をモニタし、それに従って挿管装置を誘導するために、輪郭マップ１０を使用することにより少なくとも部分的に挿管を自動的に実行することは、本発明固有の特徴である。
【００６２】
図１Ａから分かるように、人体挿管に好適な挿管アセンブリ１２は、一の患者の口腔内に部分的に挿入される。挿管アセンブリ１２は、好ましくは、ガイドドライバ１５を内部に設けたハウジング１４と、マウスピース１６と、マウスピース１６内に挿入されたチューブ１８と、チューブ１８内に挿入されたフレキシブルガイド２０と、フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられた先端センサ１１とを備えてなる。マウスピース１６は、好ましくは、その中にチューブ１８が挿入される硬質な湾曲管２４を備えてなる。好ましくは、湾曲管２４は、両側にスリット４９を備えてなる。代替的に、湾曲管２４は除去される。
【００６３】
例えばチューブ１８やマウスピース１６など、挿管アセンブリ１２を構成する部品の幾つかは、使い捨てにしてもよい。
【００６４】
ガイドドライバ１５は、湾曲管２４を介し、チューブ１８を介して、ハウジング１４に対しフレキシブルガイド２０を出し入れするためのものである。ガイドドライバ１５は、図１Ａにおいて湾曲管２４の湾曲面に対し時計方向及び反時計方向にフレキシブルガイド２０の遠位端を選択的に曲げるためのものでもある。
【００６５】
ここで先端センサ１１の拡大図を参照すると、先端センサ１１は好ましくは先端部２８を含んでなり、該先端部２８は好ましくはショートロッド３０の一端に一体に形成されてなり、該ショートロッド３０はその他端にマグネット３２を有してなることが分かる。ショートロッド３０は、好ましくは、スプリングディスク３４の中心を通って延びてなり、該スプリングディスクと堅固に結合している。スプリングディスク３４は、好ましくは、シリンダ３６の一端に取り付けられており、該シリンダの他端は、フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられている。好ましくは、先端センサ１１は、２つのホール効果（Hall effect）センサ３８及び４０も含んでなり、それらセンサはシリンダ３６内側の支持体４１上に、マグネット３２と近接して取り付けられている。ホール効果センサ３８及び４０は、好ましくは、湾曲管２４の湾曲面において離間している。典型的に、各ホール効果センサは、マグネット３２のセンサからの距離に相当する電流を供給する電極を有してなる。
【００６６】
シリンダ３６の対称軸４２に沿って、先端部２８に力が加えられると、該先端部２８は、スプリングディスク３４に対して押し付けられて、その結果、マグネット３２がホール効果センサ３８及び４０に接近する。マグネット３２と各ホール効果センサ３８及び４０との距離が減少するので、２つのホール効果センサ３８及び４０は、それらの出力電流を増加させる。ホール効果センサ３８及び４０の平面において横方向に先端部２８に力が加えられると、図１Ａに示すように、先端部２８は、ショートロッド３０がスプリングディスク３４と係合する位置を中心として回動する。これにより、マグネット３２が、ホール効果センサ４０から遠ざかり、且つ、ホール効果センサ３８に近づくように、回動する。ホール効果センサ４０の出力電流は典型的に減少し、ホール効果センサ３８の出力電流は典型的に増大する。このように、先端センサ１１は、先端部２８に加えられた力の方向及び大きさを、ホール効果センサ３８及び４０の平面において、電子回路（非図示）によって測定することを可能にするものであり、センサ先端部２８が押し付けられる組織の表面の、対称軸４２に対する向きを、電子回路（非図示）によって計算することを可能にするものである。
【００６７】
ホール効果センサ以外のセンサを使用して先端部２８に加えられる力の大きさ及び方向を測定することも可能であり、あるいは、隣接表面の向き及び近接度を測定することも可能である。
【００６８】
当該システムの自動運転中、図１Ａに示すように、口腔内への挿管アセンブリ１２の部分挿入に続いて、典型的にガイドドライバ１５はフレキシブルガイド２０を気管４４の方向に進ませ、先端部２８が舌４６の表面と係合するまで、該フレキシブルガイド２０を時計方向に曲げる。この係合により、先端部２８に力が加えられ、そのことにより、先端部２８が反時計方向に回動し、マグネット３２がホール効果センサ３８に接近する。ホール効果センサ３８及び４０によって生じた電気的出力における変化を測定するハウジング１４内の電子回路（非図示）は、先端部２８が時計方向に曲げられたことを示す。
【００６９】
チップの位置を検知し、チップ位置の履歴を採用することにより、本発明のシステムは、先端センサ１１の位置を口腔内においてマップ１０に照らして測定する。この位置は、以下に述べるように、挿管装置を正確に誘導するために採用される。
【００７０】
ここで図１Ｂを参照する。図１Ｂは、本発明による挿管法における次のステップを示している。図１Ｂには、更に前進して患者の喉頭蓋４８と舌４６の基底部との間の領域に到達しているフレキシブルガイド２０が図示されている。
【００７１】
図１Ｃから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が喉頭蓋４８下のくぼみの端に接触するまで更に前方へ進む。
【００７２】
図１Ｄから分かるように、フレキシブルガイド２０は、反時計方向に曲がり、喉頭蓋４８の底面に接触する。その後、フレキシブルガイド２０は先端部２８と喉頭蓋４８の底面との連続的触覚接触を維持しつつ僅かに後退する。
【００７３】
図１Ｅから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端センサ１１の先端部２８が喉頭蓋４８の先端部１６５に到達し、その後先端部２８が喉頭蓋４８の先端部１６５の表面との触覚接触を失うまで、更に後退する。
【００７４】
図１Ｆから分かるように、フレキシブルガイド２０は更に反時計方向に曲がった後、前進し、その後、先端部２８が喉頭蓋４８の上部表面と接触するまで、時計方向に曲がる。
【００７５】
図１Ｇから分かるように、先端部２８が気管４４の第一のくぼみを検知するまで、喉頭蓋４８との連続的触覚接触を維持しながら、フレキシブルガイド２０は前進する。
【００７６】
図１Ｈ及び１Ｉから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が気管４４の第二のくぼみを検知するまで、更に前進する。
【００７７】
図１Ｊ及び１Ｋから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が気管４４の第三のくぼみを検知するまで、更に前進する。その後、フレキシブルガイド２０は、成人の場合典型的には５ｃｍ更に前進し、チューブ１６が第三軟骨に到達することが確実になる。
【００７８】
図１Ｌから分かるように、ガイドドライバ１５は、マウスピース１６とチューブ１８とを患者の口及び気管４４内に残したまま、フレキシブルガイド２０と共に引き出される。
【００７９】
ここで図２Ａ乃至２Ｆを参照する。これらは、全体で、図１Ａ乃至１Ｋに示す人体挿管プロセスを示す一のフローチャートである。
【００８０】
図２Ａ及び２Ｂは、全体で、図１Ａに示す挿管プロセスのステップに対応する。
【００８１】
図２Ａのステップ１００において、挿管アセンブリ１２は挿管を行うよう準備される。
【００８２】
ステップ１０２において、挿管装置は、挿管パターンマップ１０をそのメモリからロードする。
【００８３】
ステップ１０４、１０６及び１０８において、挿管装置は、挿管パターンマップの縮尺（ｓｃａｌｅ）を幼児、小児及び成人間で選択することにより対応する患者サイズに調節することをオペレーターに可能にする。
【００８４】
ステップ１１０、１１２及び１１４において、挿管装置は、好ましくはメニュから選択することにより挿管パターンマップ１０を挿管障害の種類に適合させることをオペレーターに可能にする。図２Ａから分かるように、メニュは、典型的に、障害に関する４つの選択肢、即ち、感染、腫脹、腫瘍及び損傷と、いずれの障害も選択しない５番目の選択肢とをオペレーターに提供する。各種の障害を、特定器官についての典型的なものとして定義することができる。
【００８５】
図２Ｂから分かるように、ステップ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８及び１３０は、先端センサが舌の表面に対して押し当てられるまで、あるいは、前進及び屈曲が限界に到達するまで、フレキシブルガイド２０を、咽喉の方向に前進させ、同時に時計方向に曲げるものである。ステップ１２８から分かるように、屈曲の限界は好ましくは５０度であり、前進の限界は好ましくは２ｃｍである。先端センサが押し込まれると、挿管パターンマップ１０の縮尺は、好ましくは、挿管を受ける患者の大きさ又は特定縮尺に適合するよう更新される（ステップ１３２）。前進及び屈曲の少なくとも一が限界に到達すると、エラーメッセージが表示され（ステップ１３４）、挿管プロセスが停止される。
【００８６】
ここで図１Ｂ及び１Ｃに対応する図２Ｃを参照する。図２Ｃに示すように、ガイドドライバ１５は、一連のステップ１４０、１４２、１４４及び１４６をループ式に実行し、フレキシブルガイド２０を患者の咽頭の表面に沿わせながら該咽頭内に更に進ませ（ステップ１４０）、挿管パターンマップ１０に従い、該先端部と該表面との接触を維持させる（ステップ１４４、１４６）。両方のホール効果センサ３８及び４０からの出力電流が増加すると、挿管装置は、先端部２８が喉頭蓋４８下のくぼみの端に到達したとみなす（ステップ１４２）。先端部２８と体との係合点は図１Ｃにおいて参照番号１４７で示される。次いで、好ましくは挿管パターンマップ１０の縮尺が、患者の器官構造に適合するように更新される（ステップ１４８）。
【００８７】
ここで図１Ｄ及び１Ｅに対応する図２Ｄを参照する。図２Ｄから分かるように、ガイドドライバ１５はステップ１５０、１５２及び１５４をループ式に実行し、フレキシブルガイド２０の遠位端を、先端部２８が喉頭蓋４８に接触するまで、あるいは好ましくは４５度の屈曲限界に至り(ステップ１５４)、挿管が停止する(ステップ１５６)まで、反時計方向に曲げる。先端部２８と喉頭蓋４８の表面との好ましい係合点は、図１Ｄにおいて参照番号１５５で示される。先端部２８と喉頭蓋の表面との係合が検知されると、ガイドドライバ１５は、ステップ１５８、１６０、１６２及び１６４をループ式で実行し、フレキシブルガイド２０を更に後退させ（ステップ１５８）、フレキシブルガイドの先端部が図１Ｅにおいて参照番号１６５で示される喉頭蓋４８の先端部に到達するまでフレキシブルガイド２０の屈曲を増加させる（ステップ１６４）。先端部２８が喉頭蓋４８の先端部に到達すると、先端部２８は開放され、両方のホール効果センサからの出力電流は最小値まで減少する。好ましくは挿管パターンマップ１０は、患者の器官構造に適合するよう更新される（ステップ１６６）。
【００８８】
ここで図１Ｅ及び１Ｆに対応する図２Ｅを参照する。図２Ｅから分かるように、ガイドドライバ１５は、フレキシブルガイド２０を反時計方向に好ましくは４５度曲げることにより該フレキシブルガイド２０を喉頭蓋４８の先端部付近で該先端部の上側に移動させ、次いで咽頭下５ｍｍに前進下降させ、次いで時計方向に好ましくは１０度曲げる（ステップ１７０）。その後、ガイドドライバ１５は、ステップ１７２、１７４及び１７６をループ式に実行し、フレキシブルガイドの先端部２８が喉頭蓋４８の上部表面に接触するまで、あるいは好ましくは１ｃｍの前進限界若しくは好ましくは５０度の屈曲限界に至り、挿管が停止する（ステップ１７８）まで屈曲及び前進を行う（ステップ１７４）。先端部２８と喉頭蓋との好ましい係合点は、図１Ｆにおいて参照番号１７７で示されている。
【００８９】
ここで図１Ｇ乃至１Ｋに対応する図２Ｆを参照する。図２Ｆから分かるように、「軟骨稜カウンタＮ」は、当初はゼロである（ステップ１８０）。その後、ループ式にステップ１８２乃至１９８を実行しているガイドドライバ１５によって、フレキシブルガイド２０がその先端センサ１１を、必要に応じて屈曲を増大させて（ステップ１８８）先端部２８と気管の表面との接触を維持しながら（ステップ１８６及び１８８）、気管４４の表面に沿って前進させる（ステップ１８２）。気管４４の軟骨の稜（図１Ｈ、１Ｉ、１Ｊの１８９）が見つかる度に、「軟骨稜カウンタ」が増分し（ステップ１９０）、先端部２８が稜の周囲を移動し（ステップ１９２、１９４、１９６及び１９８）、ループプロセスは、第三軟骨が見つかるまで繰り返す。その後、フレキシブルガイド２０は、チューブ１６が第三軟骨に確実に到達するよう成人の場合典型的には５ｃｍ更に進む。その後、ガイドドライバ１５は、挿入が無事に完了したことをオペレーターに知らせる（ステップ２００）。
【００９０】
ここで図３を参照する。同図は、人体挿管に有用な本発明の好適な一態様の内部構造を簡略化して示した図である。挿管アセンブリ１２は、好ましくはハウジング１４と、ガイドドライバ１５と、マウスピース１６と、チューブ１８と、該チューブ１８内に挿入されたフレキシブルガイド２０と、該フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられた先端センサ１１とを備えてなる。好ましくは、マウスピースは湾曲管２４を備えてなる。
【００９１】
好ましくは、ガイドドライバ１５は、螺子付きロッド２１４を回転させるギアボックス２１２を駆動する第一モータ２１０を含んでなる。螺子付きロッド２１４には浮きナット２１６が取り付けられている。第一モータ２１０が螺子付きロッド２１４を回転させると、その回転方向に従って浮きナット２１６が前後に移動する。浮きナット２１６は、キャリッジ２１８をバー２２０に沿って移動させ、そのことによりフレキシブルガイド２０を押したり引いたりするものである。キャリッジ２１８がストッパ２２２に接触すると、該ストッパ２２２はバー２２０に沿ってキャリッジ２１８と共に移動し、チューブ１８を前方へ押し出す。
【００９２】
第二モータ２２４は、ディスク２２６に接続され、該ディスク２２６には二つのガイド角形成ワイヤ２２８がそれらの第一末端で取り付けられている。ガイド角形成ワイヤ２２８は、フレキシブルガイド２０の内側に螺設されており、それらの他端は、先端センサ１１の少し手前でフレキシブルガイドの遠位端に結合されている。第二モータ２２４がディスクを時計方向に回転させると、ガイド角形成ワイヤ２２８の一方は引っ張られ、他方のワイヤは緩められる。引っ張られた方のワイヤは、フレキシブルガイド２０の遠位端を図３において反時計方向に引き曲げる。したがって、第二モータ２２４が反時計方向に回転すると、二つのワイヤ２２８のうち第二ワイヤが引っ張られ、第一ワイヤが緩められる。引っ張られた方のワイヤはフレキシブルガイド２０の遠位端を、図３において時計方向に引き曲げる。
【００９３】
電子回路２２９は、ハウジング１４内に設けられ、好ましくは操作スイッチ２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４、並びに先端センサ１１内のホール効果センサ３８及び４０（図１Ａ）と電気的に接続されている。好ましくは、電子回路２２９は、プログラムを実行するマイクロプロセッサも備えてなる。プログラムは、スイッチ２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４、並びにホール効果センサ３８及び４０を制御し、フレキシブルガイドの先端部が生活有機体内体内部の目的地点に到達するまで、予め規定されたマップに従って生活有機体内体内にフレキシブルガイドを挿入し曲げるよう構成されていることが好ましい。好ましくはプログラムは、フレキシブルガイド２０の先端部２８を、生活有機体の一の器官の予め規定された内部輪郭に追従させるものである。好ましくはプログラムは、フレキシブルガイドの先端部の位置を生活有機体の表面器官に対して測定するために触覚検知を採用するものである。
【００９４】
「マイクロプロセッサ」という用語は、とりわけ「マイクロコントローラ」も含むものである。
【００９５】
電子回路、先端センサ１１、モータ２１０及び２２４、ディスプレイ２３２並びに本発明において電気を消費する他のあらゆる要素に電力を供給するため、電池（非図示）が、好ましくはハウジング１４内に設けられる。挿管アセンブリ１２に電力を供給するには、外部電源を使用することも可能である。
【００９６】
外部データ処理装置との通信を可能にするため、好ましくは赤外通信技術を採用する通信インタフェース（非図示）が設けられる。
【００９７】
好ましくは、バルーン２３４がチューブ１８の遠位端に設けられ、細管（非図示）がパイプ１８内に挿入され、パイプの脇を介してバルーンに接続される。細管は、パイプ１８の遠位端が気管内の適位に到達したとき、オペレーターがバルーンを膨張させることを可能にするものであり、そのことにより気管に対しパイプの遠位端を固定することができる。
【００９８】
ここで図４を参照する。同図は、上記ガイドドライバ１５の好適な一態様を簡略化して示す機能ブロック図である。図４において、フレキシブルガイド２０は、二つのドライバによって駆動される。軸方向ドライバ２４０は、好ましくは、図３に示すモータ２１０、ギア２１２、螺子付きロッド２１４、浮きナット１４６及びキャリッジ２１８を備えている。屈曲ガイドドライバ２４２は、好ましくは、モータ２２４、ディスク２２６及びワイヤ２２８を備えている（図３）。軸方向ガイドドライバ２４０及び屈曲ガイドドライバ２４２は二つのソフトウェア・ドライバ・モジュールによって制御される。軸方向ソフトウェア・ドライバ・モジュール２４４は、軸方向ドライバ２４０を制御するものであり、二つの機能、即ち、前進機能２４６及び後退機能２４８を備えている。屈曲ソフトウェアドライバ２５０は、屈曲ガイドドライバ２４２を制御するものであり、二つの機能、即ち、反時計方向屈曲機能２５２及び時計方向屈曲機能２５４を備えている。機能２４６、２４８、２５２及び２５４は、伝播制御ソフトウェアモジュール２５６によって操作される。
【００９９】
フレキシブルガイド２０の他端では、先端センサ１１が隣接表面の近接度及び向きを測定する。本発明の好適な一態様において、先端センサ１１は、隣接組織の表面が触覚先端に加えた力を測定することによって、近接度及び向きの測定を実行する。先端センサ１１からの入力信号を受け取るための先端センサ・ソフトウェア・ドライバ・モジュール２６０は、二つの入力機能、即ち、反時計方向先端部回転機能２６２及び時計方向先端部回転機能２６４を備えている。先端センサ・ソフトウェア・ドライバ・モジュール２６０によって為される先端位置測定は、センサ・ログ・モジュール２６６によって集められ保存される。
【０１００】
マップ１０はメモリ内にロードされ、更新可能なマップ２６８として機能する。コンパレータ２７０は、先端センサ１１からの蓄積測定結果と、更新された参照マップ２６８とを比較する。比較結果は、更新縮尺モジュール２７２によって計算され、更新されたマップ２６８を更新するのに適した倍率が得られる。結果として、ナビゲーションモジュール２７４は、更新されたマップ情報を採用して、挿入プログラムの次のステップを実行するため伝播制御２５６を支持する。
【０１０１】
軸方向ガイドドライブ及び屈曲ガイドドライブの少なくとも一方により消費される電流の測定は、先端センサの位置を評価するためのコンパレータ２７０への入力としても機能する。
【０１０２】
ここで図５Ａ乃至５Ｈを参照するが、これらは全体で、人体挿管に有用な本発明の好適な一態様における一の電気回路図となっている。特にマイクロプロセッサ２７８に注目すると、該プロセッサは、挿管アセンブリ１２の各要素、例えば操作スイッチ類２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４（図３）並びに先端センサ１１内のホール効果センサ３８及び４０（図１Ａ）を制御するプログラムを演算し、図２Ａ乃至２Ｆに示して既に説明したような挿管プロセスを実行することが好ましい。
【０１０３】
ここで図６Ａ乃至６Ｋを参照する。これらは、人間の腸に要素を挿入する際に有用な本発明の好適な一態様を採用するプロセスにおける典型的な１０ステップを簡略化して図解的に示した一連の図である。
例えば口や気管系など、生活有機体の幾つかの器官系は、ある倍率までは概ね似通っている。例えば腸系など他の器官は、人間個体間で概ね異なっている。したがって、医療器具を挿入する本発明又は一般的に多様な器官内の特定位置に医薬を投与する本発明を採用するには、挿入プロセスを開始する前に、少なくとも挿入点から目的位置までの器官のマップを準備する。必要とされるマップは、例えば超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム又はＭＲＩシステムなどの適当な医療画像化システムを採用することによって準備することが好ましい。マップは、特定器官に合わせて適宜、二次元マップ又は三次元マップとすることができる。腸系の場合典型的に、三次元マップが必要とされる。
【０１０４】
三次元で変化する器官において使用される本発明の好適な一態様に従う挿入装置は、挿管アセンブリ１２に類似しているが、以下の変更を伴うことが好ましい。
（１）チューブ１８は異なる挿入可能な装置で置き換えられてもよい。
（２）モータ２２２、ディスク２２４及びワイヤ２２６に類似する要素を採用する付加的ガイド屈曲システムを追加し、モータ２２２、ディスク２２４及びワイヤ２２６からなる第一システムに垂直に取り付け、ガイド末端を三次元的に屈曲可能にする。三次元操作は三つ以上のモータを採用することによっても可能である。
（３）先端センサ１１は、好ましくは、先端部２８の動きを三次元的に検知するため４つのホール効果センサを備えてなる。３つのホール効果センサを採用することによっても三次元空間において先端センサを操作することが可能である。他の種類のセンサを使用して三次元における隣接表面の近接度及び向きを測定することも可能である。
【０１０５】
本発明の好適な一態様において、フレキシブルガイド２０は、挿入又は後退などの、軸方向の動きを実行し、またフレキシブルガイド２０は、微小で比較的迅速な横方向の動きも実行する。組み合わされた軸方向及び横方向の動きは、マップ１０に対する器官内の先端センサ１１の位置をより良好に決定するよう三次元で器官の表面を検知するのに有用である。
【０１０６】
図示上の制約から、図６Ａ乃至６Ｋにおいては、二次元画像及びマップが示されている。
【０１０７】
図６Ａから分かるように、人体器官、この例では腸が、典型的にはＣＡＴスキャンシステム２８０により、画像化され、器官の内部構造の画像２８２が作成される。
【０１０８】
図６Ｂにおいて、器官の画像２８２は、挿入マップ２８４を作成するために使用される。典型的に、画像２８２は、コンピュータ画面（非図示）に表示され、フレキシブルガイドの先端部が追従すべき好ましい経路２８６を描くためにコンピュータマウスやライトペンのようなポインティングデバイスが使用される。経路は典型的に、器官の輪郭をマーキングすることにより描かれ、場合により、図１Ａ乃至１Ｋに図示して説明したフレキシブルガイドの屈曲点をマーキングすることにより描かれる。代替的に、好ましい経路は、器官の輪郭に必ずしも絶えず追従する必要のない経路２８６のように作成される。他の代替態様として、マップ１０又は経路２８６は、図７に示し以下で説明される一連の挿入ステップに変換される。
【０１０９】
ここで図７を図８及び図６Ｃ乃至６Ｋと共に参照する。図７から分かるように、表２９０は、コンピュータメモリへの保存用、及び、コンピュータプロセッサによる処理用に提供される。表２９０は、複数の行２９２を含み、各行２９２は、図６Ｃ乃至６Ｋに図示し説明されるような生活有機体への医療挿入装置の挿入プロセスにおける一のステップを実行するための指示からなることが好ましい。好ましくは、各行２９２は、フレキシブルガイド２０のような挿入ガイドの前進、挿入ガイドの屈曲、並びにホール効果センサ２８及び４０（図１Ａ）からの電気的出力に関する予想値又は最大値を含む。本発明の好適な一態様において、行２９２は５組の値を含む。
（ａ）初期屈曲２９４は、一のストレートポジションからガイドを屈曲する際の二つの垂直面における二つの値を含む。
（ｂ）初期挿入２９５は、ガイドを前進又は後退させる際の軸方向のセンチメータ単位の値を含む。
（ｃ）初期センサ測定２９６は、４つのホール効果センサのような４つのセンサ、例えば図１Ａのホール効果センサ３８及び４０の予想出力値を含む。初期センサ測定２９６は、ガイドが初期挿入２９５の値に達するときまでに測定されるものとする。
（ｄ）挿入距離２９７は、ガイドを更にセンチメータ単位で前進又は後退させる際の軸方向の値を含む。典型的に、ガイドの屈曲を調整することにより、ガイドが前進又は後退する間、初期センサ測定２９６は維持されるものとする。
（ｅ）最終センサ測定２９８は、ステップ（ｃ）における４つのセンサの予想出力値を含む。初期センサ測定２９８は、ガイドが挿入距離２９７の値に達するときまでに測定されるものとする。
【０１１０】
図６Ｂに描かれた経路を使用して、図７の表２９０のような、指示表を作成することができる。
【０１１１】
図８を参照すると、同図は、図６Ａ乃至６Ｋに示す人間の腸への要素挿入プロセスにおいて機能する本発明の好適な一実装を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図７に図示し説明した表２９０を好ましくは採用することにより、生活有機体内体内へ要素を挿入するための、本発明の好適な一態様に含まれる、例えば図５Ａのマイクロプロセッサ２７８のようなプロセッサによって実行することのできるプログラムの好適な一態様である。
【０１１２】
図８に示した好適なフローチャートは、図７に示したマップのような表をロードすることにより（ステップ３００）開始する。その後、プログラムは、マップから第一行２９２を読み取り、初期屈曲値２９４に従ってフレキシブルガイド２０の遠位端を屈曲させる。その後、プログラムは、マップ内の第一行における初期挿入距離２９５に従ってフレキシブルガイド２０を前進又は後退させる。センサの出力値が、その行の予想初期センサ測定２９６と一致する（ステップ３０４、３０６及び３０８）まで、又は、限界を超えて、エラーメッセージが表示されプログラムが停止する（ステップ３１０）まで、プログラムは、フレキシブルガイド２０の挿入及び屈曲を継続する。
【０１１３】
好ましくは、センサの初期値が測定され、その後、表面との接触を維持しながら（ステップ３１６及び３１８）、センサが最終センサ測定２９８値を提示する（ステップ３１４）まで、あるいは、少なくとも一の予め規定された限界を超え（ステップ３２０）、プログラムが停止する(ステップ３１０)まで、プログラムはガイド２０の前進又は後退を継続する。最終センサ測定２９８値が測定されると、プログラムはステップ３２０に進み、表における全ての行２９２が処理されるまで、ステップ３０２から３２０にかけてループ処理を行う。その後、プログラムは挿入成功メッセージをディスプレイ２３２に表示し、停止する（ステップ３２２）。
【０１１４】
図７及び図６Ｃの第一行に示されるように、フレキシブルガイドは図６Ｃの平面において左に好ましくは最大４５度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、最大５ｃｍ、あるいは参照番号３３０で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１１５】
図７における第二行及び図６Ｄに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｄの平面において右に最大４５度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、最大２．５ｃｍ、あるいは参照番号３３２で示されるマップ２８４内の一点においてセンサ先端が腸の内部表面を検知しなくなるまで前進する。
【０１１６】
図７における第三行及び図６Ｅに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｅの平面において左に最大１１０度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、参照番号３３４で示されるマップ２８４内の一点まで１ｃｍ前進する。
【０１１７】
図７における第四行及び図６Ｆに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｆの平面において右に最大４５度まで曲げられ、参照番号３３６で示されるマップ２８４内の一点まで６ｃｍ前進する。
【０１１８】
図７における第五行及び図６Ｇに示されるように、フレキシブルガイドは、図５Ｇの平面において右に最大２０度まで曲げられ、腸の右側との接触を維持しながら、参照番号３３８で示されるマップ２８４内の一点まで４ｃｍ前進する。
【０１１９】
図７における第六行及び図６Ｈに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｈの平面において左に最大−６０度まで曲げられ、最大３ｃｍ、あるいは参照番号３４０で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１２０】
図７における第七行及び図６Ｉに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｉの平面において右に最大４５度まで曲げられ、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４２で示されるマップ２８４内の一点で、センサ先端が腸の内部表面とその右側で係合するまで前進する。
【０１２１】
図７における第八行及び図６Ｊに示されるように、フレキシブルガイドは、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４４で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面とその左側で係合するまで前進する。
【０１２２】
図７における第九行及び図６Ｋに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｋの平面において右に最大４５度まで曲げられ、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４６で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１２３】
本発明の好適な一態様において、当該システム及び方法は、自動操作用のものである。代替的に、本発明は、先端センサ１１からセンサログ２６６によって集められた情報をオペレーターに提供し、オペレーターがフレキシブルガイド２０を手動制御しうるようにすることによって、手動操作可能となる。他の代替態様において、当該術法の一部分は自動的に実行され、他の部分は手動で実行される。例えば、フレキシブルガイド２０は自動的に挿入され、チューブ１８などの医療器具は手動で挿入される。
【０１２４】
人体などの生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入するプロセスのログは、本発明の内部メモリ内に保存することが好ましく、このログはホストコンピュータに送信可能である。ホストコンピュータは、挿入プロセスログを収集することができ、これにより、標準輪郭マップ１０などの関連挿入パターンマップを絶えず改善することができる。その後、時々、あるいは挿入プロセス開始前に、本発明は、標準輪郭マップ１０など更新されたマップをロードすることができる。
【０１２５】
蓄積された挿入プロセスログを使用して、図２Ａ乃至２Ｆ及び図８に示し説明したアルゴリズムなど、マップを処理するアルゴリズムを改善することができる。改善されたアルゴリズムは必要に応じて本発明に送信することができる。
【０１２６】
付録１乃至３は以下のコンピュータファイルのソフトウェアリスティングである。
付録１はファイル「intumed.asm」を含んでいる。
付録２はファイル「c8cdr.inc」を含んでいる。
付録3はファイル「ram.inc」を含んでいる。
【０１２７】
本発明の好適な一態様に従い、マイクロプロセッサ２７８のソフトウェア機能を提供する方法は、以下のステップを含んでいる。
１． Intel互換型コンピュータに、Pentium（登録商標） II CPU以上のＣＰＵ、１２８メガバイトのＲＡＭ、Super ＶＧＡモニタ及び利用可能なシリアルポートを備える。
２． Microsoft Windows（登録商標） 95又はMicrosoft Windows（登録商標） 98オペレーティングシステムをインストールする。
３． Capital Equipment Corporation（900 Middlesex Turnpike, Building2, Billereca, MA 0821, USA）から入手可能なTestpoint Development kit version 40をインストールする。
４． フラッシュプロセッサローディングデバイスＣＯＰ８ＥＭ Flash（Flash Based Families用COP8インサーキットエミュレータ）を、Intel互換型コンピュータのシリアルポートに接続する。ＣＯＰ８ＥＭフラッシュプロセッサローディングデバイスは、National Semiconductors Corp.(2900 Semiconductor Dr., P.O.Box 58090, Santa Clara, CA 95052-8090, USA)から入手可能である。
５． National Semiconductors Corp. (2900 Semiconductor Dr., P.O.Box 58090, Santa Clara, CA 95052-8090, USA)から入手可能なCOP8CDR9HVA8マイクロコントローラをCOP8EM Flash内に設置する。
６． それぞれ付録1、付録２及び付録3とされたファイル「intumed.asm」、「c8cdr.inc」及び「ram.inc」を一時ディレクトリにコピーする。
７． National SemiconductorsからCOP8EM Flashと共に入手可能なオペレーティングソフトウェアを使用してファイル「intumed.asm」をロードする。
８． ファイル「intumed.asm」を実行するために、COP8CDR9HVA8マイクロコントローラを、詳細な電子回路図が図５Ａ乃至５Ｈに提示される電子回路のそのソケット内にインストールする。尚、図中、マイクロコントローラは参照番号２７８で示されている。
本発明のソフトウェアコンポーネントは、適宜、ＲＯＭ（Read Only Memory）形式で実装してもよい。ソフトウェアコンポーネントは、適宜従来技術を使用して、一般的にはハードウェア内に実装される。
【０１２８】
付録により実装される特定態様は、本発明の極度に詳細な開示を提供するためだけのものであり、限定的性質のものではない。
【０１２９】
分かりやすいように別々の態様において説明した本発明の各種特徴は、一つの態様において組み合わせて提供されてもよい。逆に、簡略のため、一つの態様において説明した本発明の各種特徴は、別々に提供されてもよく、あるいは任意の好適なサブコンビネーションにおいて提供されてもよい。
【０１３０】
本発明は具体的に図示及び上記されたものに限定されないことは当業者には理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上記各種特徴の組み合わせとサブコンビネーションとの両方を含み、また明細書を読むことによって当業者が想到しうる従来技術にない修正及び変更も含む。
【０１３１】
付録１乃至３は以下の通りである。
付録１
付録２
付録３
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１Ａ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｂ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｃ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｄ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｅ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｆ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｇ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｈ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｉ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｊ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｋ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｌ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図２Ａ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｂ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｃ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｄ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｅ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｆ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図３】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の内部構造を簡略化して示す図。
【図４】本発明の好適な一態様を簡略化して示すブロック図。
【図５Ａ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｂ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｃ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｄ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｅ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｆ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｇ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｈ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図６Ａ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｂ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｃ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｄ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｅ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｆ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｇ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｈ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｉ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｊ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｋ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図７】図５Ａ乃至５Ｋに示した人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様において機能する指示を含む表の好適な一態様を示す図。
【図８】図６Ａ乃至６Ｋに示した人間の腸への要素挿入プロセスに関し機能する、本発明の好適な一実装を示す用途フローチャート。（付録の一覧） 付録１乃至３は、全体で本発明の一の好適なソフトウェア態様を形成するコンピュータリスト（computer listing）である。
【０００１】
本発明は、体内生体内の生活有機体（living organism）内へ要素を自動挿入する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（同時継続出願に関する記載）
出願人は、"Apparatus For Self-Guided Intubation"の名称で、２０００年１２月６日に出願されたイスラエル特許出願第１４０１３６号の優先権を主張する。
（発明の背景）
以下の特許、6,248,112; 6,236,875; 6,235,038 ; 6,226,548; 6,211,904; 6,203,497; 6,202,646; 6,196,225; 6,190, 395; 6,190,382; 6,189,533; 6,174,281; 6,173,199; 6,167,145; 6,164,277; 6,161,537; 6,152,909; 6,146,402; 6,142,144; 6,135,948; 6,132,372; 6,129,683; 6,096,050; 6,096,050; 6,090,040; 6,083,213; 6,079,731 ; 6,079,409; 6,053,166; 5,993,424; 5,976,072; 5,971,997; 5,957,844; 5,951,571; 5,951,461; 5,885,248; 5,720,275; 5,704,987; 5,592,939; 5,584,795; 5,506,912; 5,445,161; 5,400,771; 5,347,987; 5,331,967; 5,307,804; 5,257,636; 5,235,970; 5,203,320; 5,188,111; 5,184,603; 5,172,225; 5,109,830; 5,018,509; 4,910,590; 4,672,960; 4,651,746は、当該分野の現状を表していると思われる。
またhttp://www.airwaycam.com/system.htmlも参照することとする。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、体内生体内の生活有機体へ要素を自動挿入する改良されたシステム及び方法を提供しようとするものである。
【０００４】
本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成されてなる表面追従要素と、前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に自動的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、当該誘導サブシステム内に保存された参照経路沿いの前記表面追従要素の検知位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムと、を備えた自動操作型医療挿入装置が提供される。
【０００５】
また本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入し、表面追従要素を前記挿入可能な要素に物理的に係合させ、且つ、前記表面追従要素を前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従させ、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導し、前記誘導サブシステム内に保存された参照経路に沿って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記挿入可能な要素の方向を制御する自動操作型医療挿入方法が提供される。
【０００６】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を完全に自動的に誘導するよう機能する。
【０００７】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導するよう機能する。
【０００８】
加えて、本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムが、前記物理的表面に関する表面特性情報を前記表面追従要素から受け取り、且つ、前記表面特性情報を利用して前記参照経路沿いの前記表面追従要素の位置を知覚する。
【０００９】
好ましくは、前記表面特性情報は表面輪郭情報からなる。
【００１０】
加えて、本発明の好適な一態様によれば、前記表面特性情報は、表面硬度情報からなる。
【００１１】
好ましくは、前記表面輪郭情報は、三次元である。
【００１２】
好ましくは、前記表面輪郭情報は、二次元である。
【００１３】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は気管内チューブであり、前記物理的表面が喉頭及び気管の表面からなる。
【００１４】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は胃鏡であり、前記物理的表面は腸の表面からなる。
【００１５】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素がカテーテルであり、前記物理的表面が循環系の内部表面からなる。
【００１６】
更に本発明の好適な一態様によれば、当該挿入装置は、前記生活有機体の少なくとも一部を画像化し、その画像に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を作成する機能を有する参照経路作成装置を更に備えてなる。
【００１７】
好ましくは、前記参照経路は、人体の一部の標準輪郭マップからなる。
【００１８】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記標準輪郭マップは特定患者に正確に適合してなる。
【００１９】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記標準輪郭マップは特定患者に自動的に正確に適合してなる。
【００２０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記参照経路は、少なくとも一の障害を指定するようオペレーターにより変更可能である。
【００２１】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は、前記駆動サブシステムを内設してなるハウジングと、マウスピースと、該マウスピース内に挿入されたチューブと、該チューブ内に挿入されたフレキシブルガイドとを備えてなり、前記表面追従要素が前記ガイドの先端に取り付けられてなる。
【００２２】
好ましくは、前記マウスピースは、その中に前記チューブが挿入された湾曲管を備えてなり、前記駆動サブシステムは、前記湾曲管及び前記チューブ内を通して、前記ハウジングに対し前記ガイドを出し入れするよう機能する。
【００２３】
好ましくは、前記駆動サブシステムは、前記ガイドの先端を選択的に曲げ、且つ、前記生活有機体に対し前記挿入可能な要素を出し入れするよう機能する。
【００２４】
加えて、前記駆動サブシステムは、前記挿入可能な要素の先端を選択的に曲げるよう更に機能する。
【００２５】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記表面追従要素は触覚検知要素を含む。
【００２６】
好ましくは、前記表面追従要素は、一端にマグネットを有するショートロッドの他端に一体に形成された先端部を含む先端センサからなり、前記ロッドがスプリングディスクの中心を通って延び、且つ、該スプリングディスクに堅固に結合されてなり、前記スプリングディスクはシリンダの一端に取り付けられてなり、該シリンダの他端は前記挿入可能な要素の先端に取り付けられてなる。
【００２７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記先端センサは、前記シリンダ内部において前記マグネットに近接して支持体上に取り付けられた二つのホール効果センサを更に備えてなり、前記ホール効果センサは湾曲管の湾曲面において離間してなる。各ホール効果センサは、ホール効果センサからのマグネットの距離に相当する電流を供給しうる電極を有してなる。前記先端センサは、前記シリンダの対称軸に沿って該先端部に力が付与されたとき、前記先端部が前記スプリングディスクに対して押し付けられ、前記マグネットが前記ホール効果センサに接近し、また前記ホール効果センサの平面において横方向に前記先端部に力が付与されたとき、前記ロッドが前記スプリングディスクと係合する位置の周囲を前記先端部が回転し、前記マグネットが前記ホール効果センサの一方から遠ざかり他方に近づくよう回転するよう、機能する。
【００２８】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、口腔内への前記挿入可能な要素の部分的挿入に続いて、前記表面追従要素が舌の表面と係合し、そのことによりこの係合が前記表面追従要素へ力を付与するまで、前記駆動サブシステムは、ガイドを気管の方向に前進させ、且つ、ガイドを時計方向に曲げるよう機能する。
【００２９】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、先端部が曲げられる方向を示すホール効果センサが出力する電気的出力における変化を測定する機能を有する。
【００３０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部の位置及び先端部位置の過去の履歴を検知し、前記参照経路に対し前記生活有機体における前記先端部の位置を決定するよう機能する。
【００３１】
好ましくは、前記誘導サブシステムは、前記参照経路に従って前記先端部を誘導するよう機能し、且つ、前記先端部が喉頭蓋下のくぼみの端と接触したことを検知する機能を有する。
【００３２】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が喉頭蓋の先端部に到達したことを検知する機能を有する。
【００３３】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第一軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３４】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第二軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３５】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記先端部が気管の第三軟骨に到達したことを検知するよう機能する。
【００３６】
好ましくは、前記誘導サブシステムは、前記参照経路をメモリからロードするよう機能する。
【００３７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記チューブを前方へ押し出す機能を有する。
【００３８】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記挿入可能な要素を前方又は後方へ選択的に移動させる機能を有する第一モータと、前記挿入可能な要素を選択的に曲げる機能を有する第二モータと、前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御する機能を有する電子回路とを備えてなる。
【００３９】
好ましくは、前記電子回路は、プログラムを実行する機能を有するマイクロコントローラからなり、前記プログラムは、前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御し、且つ、前記参照経路に沿って前記生活有機体内体内に前記挿入可能な要素を挿入し、曲げる機能を有する。
【００４０】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記表面追従要素の位置を評価するため、前記第一及び第二モータの少なくとも一方によって消費される電流を測定する機能を有する。
【００４１】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記参照経路は、挿入プロセスが開始される前に、少なくとも部分的に準備されるものである。
【００４２】
好ましくは、前記医療挿入装置は、医療画像化システムを備えてなり、前記医療画像化システムは、前記参照経路を少なくとも部分的に準備する機能を有する。
【００４３】
好ましくは、前記医療画像化システムは、超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム及びＭＲＩシステムの少なくとも一を備えてなる。
【００４４】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記医療画像化システムは、前記生活有機体の少なくとも一の器官の少なくとも一の輪郭をマーキングすることにより前記参照経路を準備する機能を有する。
【００４５】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記医療画像化システムは、少なくとも一の挿入指示を含む挿入指示表を作成することにより前記参照経路を準備する機能を有する。
【００４６】
好ましくは、前記挿入指示は、前記挿入可能な要素の前進、後退及び屈曲の少なくとも一を行う指示を含む。
【００４７】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記誘導サブシステムは、前記誘導サブシステムに保存された前記挿入指示表に従って前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する。
【００４８】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記操作型医療挿入装置は、前記挿入可能な要素の挿入プロセスのログを少なくとも部分的に保存し、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを送信するよう機能する。
【００４９】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記コンピュータは、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを収集する機能を有し、且つ、前記収集に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を準備する機能を有する。
【００５０】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記コンピュータは、前記医療挿入装置へ前記参照経路を送信する。
【００５１】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記挿入可能な要素は、ガイドする要素とガイドされる要素とを備えてなる。
【００５２】
加えて本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する。
【００５３】
更に本発明の好適な一態様によれば、前記駆動サブシステムは、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する。
【００５４】
更にまた本発明の好適な一態様によれば、前記誘導は、軸方向の動きと横方向の動きとからなる組み合わされた動きにおいて前記挿入可能な要素を自動的且つ選択的に誘導することを含む。
【００５５】
本発明の好適な一態様によれば、体内生体内の生活有機体内体内に挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成された表面追従要素と、前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、当該誘導サブシステムに保存された参照経路沿いの前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムとを備えてなる自動操作型医療挿入装置が更に提供される。前記挿入可能な要素は、使い捨て型マウスピースを備えてなることが好ましい。
【００５６】
本発明の好適な他の一態様によれば、自動操作型医療挿入方法が更に提供される。該方法は、体内生体内の生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入し、表面追従要素を前記挿入可能な要素に物理的に係合させ、且つ、前記表面追従要素を前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従させ、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導し、前記誘導サブシステム内に保存された参照経路に沿って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記挿入可能な要素の方向を制御することを含む。前記挿入可能な要素は、使い捨て型マウスピースを含むことが好ましい。
【００５７】
明細書及び請求の範囲に記載された距離及び角度は典型的な値であり、いかなる意味においても限定的な値として解釈されるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明は、図面及び付録に関して記載する以下の詳細な説明から、更に明瞭に理解及び認識されよう。
【００５９】
ここで図１Ａ乃至１Ｌを参照する。図１Ａ乃至１Ｌは、本発明の好適な一態様に従う人体挿管方法及びシステムを簡略化して図解的に示す一連の図である。
【００６０】
口及び気管の全体形状は、例えば幼児、小児及び成人間で大きさの違いはあれど、全人類において概ね同一である。本発明の好適な一態様においては、人間の口及び気管の標準輪郭マップ１０が採用される。このマップ１０の大きさは、特定の患者に対し、好ましくは自動的に、より正確に適合させてもよい。代替的に、このマップ１０の大きさは、特定の患者に対し半自動的に適合される。この代替法においては、例えば小児か成人かを選択することにより、オペレーターはこのマップ１０の大きさを選択することができる。その後、このマップ１０の大きさは、挿管法の一部として特定の患者のサイズに自動的に適合される。更なる代替方法又は付加的方法として、オペレーターは、腫瘍、腫脹、感染及び損傷などの一又は複数の典型的な障害を指定することができる。一の障害を選択することにより、一般的なマップ１０を個別化したものを作成することが好ましい。
【００６１】
図１Ａは、マップ１０並びに、挿管装置（intubator）の先端センサ１１が患者の口及び気管と係合するマップ内の位置を示している。先端センサ１１の進行をモニタし、それに従って挿管装置を誘導するために、輪郭マップ１０を使用することにより少なくとも部分的に挿管を自動的に実行することは、本発明固有の特徴である。
【００６２】
図１Ａから分かるように、人体挿管に好適な挿管アセンブリ１２は、一の患者の口腔内に部分的に挿入される。挿管アセンブリ１２は、好ましくは、ガイドドライバ１５を内部に設けたハウジング１４と、マウスピース１６と、マウスピース１６内に挿入されたチューブ１８と、チューブ１８内に挿入されたフレキシブルガイド２０と、フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられた先端センサ１１とを備えてなる。マウスピース１６は、好ましくは、その中にチューブ１８が挿入される硬質な湾曲管２４を備えてなる。好ましくは、湾曲管２４は、両側にスリット４９を備えてなる。代替的に、湾曲管２４は除去される。
【００６３】
例えばチューブ１８やマウスピース１６など、挿管アセンブリ１２を構成する部品の幾つかは、使い捨てにしてもよい。
【００６４】
ガイドドライバ１５は、湾曲管２４を介し、チューブ１８を介して、ハウジング１４に対しフレキシブルガイド２０を出し入れするためのものである。ガイドドライバ１５は、図１Ａにおいて湾曲管２４の湾曲面に対し時計方向及び反時計方向にフレキシブルガイド２０の遠位端を選択的に曲げるためのものでもある。
【００６５】
ここで先端センサ１１の拡大図を参照すると、先端センサ１１は好ましくは先端部２８を含んでなり、該先端部２８は好ましくはショートロッド３０の一端に一体に形成されてなり、該ショートロッド３０はその他端にマグネット３２を有してなることが分かる。ショートロッド３０は、好ましくは、スプリングディスク３４の中心を通って延びてなり、該スプリングディスクと堅固に結合している。スプリングディスク３４は、好ましくは、シリンダ３６の一端に取り付けられており、該シリンダの他端は、フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられている。好ましくは、先端センサ１１は、２つのホール効果（Hall effect）センサ３８及び４０も含んでなり、それらセンサはシリンダ３６内側の支持体４１上に、マグネット３２と近接して取り付けられている。ホール効果センサ３８及び４０は、好ましくは、湾曲管２４の湾曲面において離間している。典型的に、各ホール効果センサは、マグネット３２のセンサからの距離に相当する電流を供給する電極を有してなる。
【００６６】
シリンダ３６の対称軸４２に沿って、先端部２８に力が加えられると、該先端部２８は、スプリングディスク３４に対して押し付けられて、その結果、マグネット３２がホール効果センサ３８及び４０に接近する。マグネット３２と各ホール効果センサ３８及び４０との距離が減少するので、２つのホール効果センサ３８及び４０は、それらの出力電流を増加させる。ホール効果センサ３８及び４０の平面において横方向に先端部２８に力が加えられると、図１Ａに示すように、先端部２８は、ショートロッド３０がスプリングディスク３４と係合する位置を中心として回動する。これにより、マグネット３２が、ホール効果センサ４０から遠ざかり、且つ、ホール効果センサ３８に近づくように、回動する。ホール効果センサ４０の出力電流は典型的に減少し、ホール効果センサ３８の出力電流は典型的に増大する。このように、先端センサ１１は、先端部２８に加えられた力の方向及び大きさを、ホール効果センサ３８及び４０の平面において、電子回路（非図示）によって測定することを可能にするものであり、センサ先端部２８が押し付けられる組織の表面の、対称軸４２に対する向きを、電子回路（非図示）によって計算することを可能にするものである。
【００６７】
ホール効果センサ以外のセンサを使用して先端部２８に加えられる力の大きさ及び方向を測定することも可能であり、あるいは、隣接表面の向き及び近接度を測定することも可能である。
【００６８】
当該システムの自動運転中、図１Ａに示すように、口腔内への挿管アセンブリ１２の部分挿入に続いて、典型的にガイドドライバ１５はフレキシブルガイド２０を気管４４の方向に進ませ、先端部２８が舌４６の表面と係合するまで、該フレキシブルガイド２０を時計方向に曲げる。この係合により、先端部２８に力が加えられ、そのことにより、先端部２８が反時計方向に回動し、マグネット３２がホール効果センサ３８に接近する。ホール効果センサ３８及び４０によって生じた電気的出力における変化を測定するハウジング１４内の電子回路（非図示）は、先端部２８が時計方向に曲げられたことを示す。
【００６９】
チップの位置を検知し、チップ位置の履歴を採用することにより、本発明のシステムは、先端センサ１１の位置を口腔内においてマップ１０に照らして測定する。この位置は、以下に述べるように、挿管装置を正確に誘導するために採用される。
【００７０】
ここで図１Ｂを参照する。図１Ｂは、本発明による挿管法における次のステップを示している。図１Ｂには、更に前進して患者の喉頭蓋４８と舌４６の基底部との間の領域に到達しているフレキシブルガイド２０が図示されている。
【００７１】
図１Ｃから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が喉頭蓋４８下のくぼみの端に接触するまで更に前方へ進む。
【００７２】
図１Ｄから分かるように、フレキシブルガイド２０は、反時計方向に曲がり、喉頭蓋４８の底面に接触する。その後、フレキシブルガイド２０は先端部２８と喉頭蓋４８の底面との連続的触覚接触を維持しつつ僅かに後退する。
【００７３】
図１Ｅから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端センサ１１の先端部２８が喉頭蓋４８の先端部１６５に到達し、その後先端部２８が喉頭蓋４８の先端部１６５の表面との触覚接触を失うまで、更に後退する。
【００７４】
図１Ｆから分かるように、フレキシブルガイド２０は更に反時計方向に曲がった後、前進し、その後、先端部２８が喉頭蓋４８の上部表面と接触するまで、時計方向に曲がる。
【００７５】
図１Ｇから分かるように、先端部２８が気管４４の第一のくぼみを検知するまで、喉頭蓋４８との連続的触覚接触を維持しながら、フレキシブルガイド２０は前進する。
【００７６】
図１Ｈ及び１Ｉから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が気管４４の第二のくぼみを検知するまで、更に前進する。
【００７７】
図１Ｊ及び１Ｋから分かるように、フレキシブルガイド２０は、先端部２８が気管４４の第三のくぼみを検知するまで、更に前進する。その後、フレキシブルガイド２０は、成人の場合典型的には５ｃｍ更に前進し、チューブ１６が第三軟骨に到達することが確実になる。
【００７８】
図１Ｌから分かるように、ガイドドライバ１５は、マウスピース１６とチューブ１８とを患者の口及び気管４４内に残したまま、フレキシブルガイド２０と共に引き出される。
【００７９】
ここで図２Ａ乃至２Ｆを参照する。これらは、全体で、図１Ａ乃至１Ｋに示す人体挿管プロセスを示す一のフローチャートである。
【００８０】
図２Ａ及び２Ｂは、全体で、図１Ａに示す挿管プロセスのステップに対応する。
【００８１】
図２Ａのステップ１００において、挿管アセンブリ１２は挿管を行うよう準備される。
【００８２】
ステップ１０２において、挿管装置は、挿管パターンマップ１０をそのメモリからロードする。
【００８３】
ステップ１０４、１０６及び１０８において、挿管装置は、挿管パターンマップの縮尺（ｓｃａｌｅ）を幼児、小児及び成人間で選択することにより対応する患者サイズに調節することをオペレーターに可能にする。
【００８４】
ステップ１１０、１１２及び１１４において、挿管装置は、好ましくはメニュから選択することにより挿管パターンマップ１０を挿管障害の種類に適合させることをオペレーターに可能にする。図２Ａから分かるように、メニュは、典型的に、障害に関する４つの選択肢、即ち、感染、腫脹、腫瘍及び損傷と、いずれの障害も選択しない５番目の選択肢とをオペレーターに提供する。各種の障害を、特定器官についての典型的なものとして定義することができる。
【００８５】
図２Ｂから分かるように、ステップ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８及び１３０は、先端センサが舌の表面に対して押し当てられるまで、あるいは、前進及び屈曲が限界に到達するまで、フレキシブルガイド２０を、咽喉の方向に前進させ、同時に時計方向に曲げるものである。ステップ１２８から分かるように、屈曲の限界は好ましくは５０度であり、前進の限界は好ましくは２ｃｍである。先端センサが押し込まれると、挿管パターンマップ１０の縮尺は、好ましくは、挿管を受ける患者の大きさ又は特定縮尺に適合するよう更新される（ステップ１３２）。前進及び屈曲の少なくとも一が限界に到達すると、エラーメッセージが表示され（ステップ１３４）、挿管プロセスが停止される。
【００８６】
ここで図１Ｂ及び１Ｃに対応する図２Ｃを参照する。図２Ｃに示すように、ガイドドライバ１５は、一連のステップ１４０、１４２、１４４及び１４６をループ式に実行し、フレキシブルガイド２０を患者の咽頭の表面に沿わせながら該咽頭内に更に進ませ（ステップ１４０）、挿管パターンマップ１０に従い、該先端部と該表面との接触を維持させる（ステップ１４４、１４６）。両方のホール効果センサ３８及び４０からの出力電流が増加すると、挿管装置は、先端部２８が喉頭蓋４８下のくぼみの端に到達したとみなす（ステップ１４２）。先端部２８と体との係合点は図１Ｃにおいて参照番号１４７で示される。次いで、好ましくは挿管パターンマップ１０の縮尺が、患者の器官構造に適合するように更新される（ステップ１４８）。
【００８７】
ここで図１Ｄ及び１Ｅに対応する図２Ｄを参照する。図２Ｄから分かるように、ガイドドライバ１５はステップ１５０、１５２及び１５４をループ式に実行し、フレキシブルガイド２０の遠位端を、先端部２８が喉頭蓋４８に接触するまで、あるいは好ましくは４５度の屈曲限界に至り(ステップ１５４)、挿管が停止する(ステップ１５６)まで、反時計方向に曲げる。先端部２８と喉頭蓋４８の表面との好ましい係合点は、図１Ｄにおいて参照番号１５５で示される。先端部２８と喉頭蓋の表面との係合が検知されると、ガイドドライバ１５は、ステップ１５８、１６０、１６２及び１６４をループ式で実行し、フレキシブルガイド２０を更に後退させ（ステップ１５８）、フレキシブルガイドの先端部が図１Ｅにおいて参照番号１６５で示される喉頭蓋４８の先端部に到達するまでフレキシブルガイド２０の屈曲を増加させる（ステップ１６４）。先端部２８が喉頭蓋４８の先端部に到達すると、先端部２８は開放され、両方のホール効果センサからの出力電流は最小値まで減少する。好ましくは挿管パターンマップ１０は、患者の器官構造に適合するよう更新される（ステップ１６６）。
【００８８】
ここで図１Ｅ及び１Ｆに対応する図２Ｅを参照する。図２Ｅから分かるように、ガイドドライバ１５は、フレキシブルガイド２０を反時計方向に好ましくは４５度曲げることにより該フレキシブルガイド２０を喉頭蓋４８の先端部付近で該先端部の上側に移動させ、次いで咽頭下５ｍｍに前進下降させ、次いで時計方向に好ましくは１０度曲げる（ステップ１７０）。その後、ガイドドライバ１５は、ステップ１７２、１７４及び１７６をループ式に実行し、フレキシブルガイドの先端部２８が喉頭蓋４８の上部表面に接触するまで、あるいは好ましくは１ｃｍの前進限界若しくは好ましくは５０度の屈曲限界に至り、挿管が停止する（ステップ１７８）まで屈曲及び前進を行う（ステップ１７４）。先端部２８と喉頭蓋との好ましい係合点は、図１Ｆにおいて参照番号１７７で示されている。
【００８９】
ここで図１Ｇ乃至１Ｋに対応する図２Ｆを参照する。図２Ｆから分かるように、「軟骨稜カウンタＮ」は、当初はゼロである（ステップ１８０）。その後、ループ式にステップ１８２乃至１９８を実行しているガイドドライバ１５によって、フレキシブルガイド２０がその先端センサ１１を、必要に応じて屈曲を増大させて（ステップ１８８）先端部２８と気管の表面との接触を維持しながら（ステップ１８６及び１８８）、気管４４の表面に沿って前進させる（ステップ１８２）。気管４４の軟骨の稜（図１Ｈ、１Ｉ、１Ｊの１８９）が見つかる度に、「軟骨稜カウンタ」が増分し（ステップ１９０）、先端部２８が稜の周囲を移動し（ステップ１９２、１９４、１９６及び１９８）、ループプロセスは、第三軟骨が見つかるまで繰り返す。その後、フレキシブルガイド２０は、チューブ１６が第三軟骨に確実に到達するよう成人の場合典型的には５ｃｍ更に進む。その後、ガイドドライバ１５は、挿入が無事に完了したことをオペレーターに知らせる（ステップ２００）。
【００９０】
ここで図３を参照する。同図は、人体挿管に有用な本発明の好適な一態様の内部構造を簡略化して示した図である。挿管アセンブリ１２は、好ましくはハウジング１４と、ガイドドライバ１５と、マウスピース１６と、チューブ１８と、該チューブ１８内に挿入されたフレキシブルガイド２０と、該フレキシブルガイド２０の遠位端に取り付けられた先端センサ１１とを備えてなる。好ましくは、マウスピースは湾曲管２４を備えてなる。
【００９１】
好ましくは、ガイドドライバ１５は、螺子付きロッド２１４を回転させるギアボックス２１２を駆動する第一モータ２１０を含んでなる。螺子付きロッド２１４には浮きナット２１６が取り付けられている。第一モータ２１０が螺子付きロッド２１４を回転させると、その回転方向に従って浮きナット２１６が前後に移動する。浮きナット２１６は、キャリッジ２１８をバー２２０に沿って移動させ、そのことによりフレキシブルガイド２０を押したり引いたりするものである。キャリッジ２１８がストッパ２２２に接触すると、該ストッパ２２２はバー２２０に沿ってキャリッジ２１８と共に移動し、チューブ１８を前方へ押し出す。
【００９２】
第二モータ２２４は、ディスク２２６に接続され、該ディスク２２６には二つのガイド角形成ワイヤ２２８がそれらの第一末端で取り付けられている。ガイド角形成ワイヤ２２８は、フレキシブルガイド２０の内側に螺設されており、それらの他端は、先端センサ１１の少し手前でフレキシブルガイドの遠位端に結合されている。第二モータ２２４がディスクを時計方向に回転させると、ガイド角形成ワイヤ２２８の一方は引っ張られ、他方のワイヤは緩められる。引っ張られた方のワイヤは、フレキシブルガイド２０の遠位端を図３において反時計方向に引き曲げる。したがって、第二モータ２２４が反時計方向に回転すると、二つのワイヤ２２８のうち第二ワイヤが引っ張られ、第一ワイヤが緩められる。引っ張られた方のワイヤはフレキシブルガイド２０の遠位端を、図３において時計方向に引き曲げる。
【００９３】
電子回路２２９は、ハウジング１４内に設けられ、好ましくは操作スイッチ２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４、並びに先端センサ１１内のホール効果センサ３８及び４０（図１Ａ）と電気的に接続されている。好ましくは、電子回路２２９は、プログラムを実行するマイクロプロセッサも備えてなる。プログラムは、スイッチ２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４、並びにホール効果センサ３８及び４０を制御し、フレキシブルガイドの先端部が生活有機体内体内部の目的地点に到達するまで、予め規定されたマップに従って生活有機体内体内にフレキシブルガイドを挿入し曲げるよう構成されていることが好ましい。好ましくはプログラムは、フレキシブルガイド２０の先端部２８を、生活有機体の一の器官の予め規定された内部輪郭に追従させるものである。好ましくはプログラムは、フレキシブルガイドの先端部の位置を生活有機体の表面器官に対して測定するために触覚検知を採用するものである。
【００９４】
「マイクロプロセッサ」という用語は、とりわけ「マイクロコントローラ」も含むものである。
【００９５】
電子回路、先端センサ１１、モータ２１０及び２２４、ディスプレイ２３２並びに本発明において電気を消費する他のあらゆる要素に電力を供給するため、電池（非図示）が、好ましくはハウジング１４内に設けられる。挿管アセンブリ１２に電力を供給するには、外部電源を使用することも可能である。
【００９６】
外部データ処理装置との通信を可能にするため、好ましくは赤外通信技術を採用する通信インタフェース（非図示）が設けられる。
【００９７】
好ましくは、バルーン２３４がチューブ１８の遠位端に設けられ、細管（非図示）がパイプ１８内に挿入され、パイプの脇を介してバルーンに接続される。細管は、パイプ１８の遠位端が気管内の適位に到達したとき、オペレーターがバルーンを膨張させることを可能にするものであり、そのことにより気管に対しパイプの遠位端を固定することができる。
【００９８】
ここで図４を参照する。同図は、上記ガイドドライバ１５の好適な一態様を簡略化して示す機能ブロック図である。図４において、フレキシブルガイド２０は、二つのドライバによって駆動される。軸方向ドライバ２４０は、好ましくは、図３に示すモータ２１０、ギア２１２、螺子付きロッド２１４、浮きナット１４６及びキャリッジ２１８を備えている。屈曲ガイドドライバ２４２は、好ましくは、モータ２２４、ディスク２２６及びワイヤ２２８を備えている（図３）。軸方向ガイドドライバ２４０及び屈曲ガイドドライバ２４２は二つのソフトウェア・ドライバ・モジュールによって制御される。軸方向ソフトウェア・ドライバ・モジュール２４４は、軸方向ドライバ２４０を制御するものであり、二つの機能、即ち、前進機能２４６及び後退機能２４８を備えている。屈曲ソフトウェアドライバ２５０は、屈曲ガイドドライバ２４２を制御するものであり、二つの機能、即ち、反時計方向屈曲機能２５２及び時計方向屈曲機能２５４を備えている。機能２４６、２４８、２５２及び２５４は、伝播制御ソフトウェアモジュール２５６によって操作される。
【００９９】
フレキシブルガイド２０の他端では、先端センサ１１が隣接表面の近接度及び向きを測定する。本発明の好適な一態様において、先端センサ１１は、隣接組織の表面が触覚先端に加えた力を測定することによって、近接度及び向きの測定を実行する。先端センサ１１からの入力信号を受け取るための先端センサ・ソフトウェア・ドライバ・モジュール２６０は、二つの入力機能、即ち、反時計方向先端部回転機能２６２及び時計方向先端部回転機能２６４を備えている。先端センサ・ソフトウェア・ドライバ・モジュール２６０によって為される先端位置測定は、センサ・ログ・モジュール２６６によって集められ保存される。
【０１００】
マップ１０はメモリ内にロードされ、更新可能なマップ２６８として機能する。コンパレータ２７０は、先端センサ１１からの蓄積測定結果と、更新された参照マップ２６８とを比較する。比較結果は、更新縮尺モジュール２７２によって計算され、更新されたマップ２６８を更新するのに適した倍率が得られる。結果として、ナビゲーションモジュール２７４は、更新されたマップ情報を採用して、挿入プログラムの次のステップを実行するため伝播制御２５６を支持する。
【０１０１】
軸方向ガイドドライブ及び屈曲ガイドドライブの少なくとも一方により消費される電流の測定は、先端センサの位置を評価するためのコンパレータ２７０への入力としても機能する。
【０１０２】
ここで図５Ａ乃至５Ｈを参照するが、これらは全体で、人体挿管に有用な本発明の好適な一態様における一の電気回路図となっている。特にマイクロプロセッサ２７８に注目すると、該プロセッサは、挿管アセンブリ１２の各要素、例えば操作スイッチ類２３０、ディスプレイ２３２、モータ２１０及び２２４（図３）並びに先端センサ１１内のホール効果センサ３８及び４０（図１Ａ）を制御するプログラムを演算し、図２Ａ乃至２Ｆに示して既に説明したような挿管プロセスを実行することが好ましい。
【０１０３】
ここで図６Ａ乃至６Ｋを参照する。これらは、人間の腸に要素を挿入する際に有用な本発明の好適な一態様を採用するプロセスにおける典型的な１０ステップを簡略化して図解的に示した一連の図である。
例えば口や気管系など、生活有機体の幾つかの器官系は、ある倍率までは概ね似通っている。例えば腸系など他の器官は、人間個体間で概ね異なっている。したがって、医療器具を挿入する本発明又は一般的に多様な器官内の特定位置に医薬を投与する本発明を採用するには、挿入プロセスを開始する前に、少なくとも挿入点から目的位置までの器官のマップを準備する。必要とされるマップは、例えば超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム又はＭＲＩシステムなどの適当な医療画像化システムを採用することによって準備することが好ましい。マップは、特定器官に合わせて適宜、二次元マップ又は三次元マップとすることができる。腸系の場合典型的に、三次元マップが必要とされる。
【０１０４】
三次元で変化する器官において使用される本発明の好適な一態様に従う挿入装置は、挿管アセンブリ１２に類似しているが、以下の変更を伴うことが好ましい。
（１）チューブ１８は異なる挿入可能な装置で置き換えられてもよい。
（２）モータ２２２、ディスク２２４及びワイヤ２２６に類似する要素を採用する付加的ガイド屈曲システムを追加し、モータ２２２、ディスク２２４及びワイヤ２２６からなる第一システムに垂直に取り付け、ガイド末端を三次元的に屈曲可能にする。三次元操作は三つ以上のモータを採用することによっても可能である。
（３）先端センサ１１は、好ましくは、先端部２８の動きを三次元的に検知するため４つのホール効果センサを備えてなる。３つのホール効果センサを採用することによっても三次元空間において先端センサを操作することが可能である。他の種類のセンサを使用して三次元における隣接表面の近接度及び向きを測定することも可能である。
【０１０５】
本発明の好適な一態様において、フレキシブルガイド２０は、挿入又は後退などの、軸方向の動きを実行し、またフレキシブルガイド２０は、微小で比較的迅速な横方向の動きも実行する。組み合わされた軸方向及び横方向の動きは、マップ１０に対する器官内の先端センサ１１の位置をより良好に決定するよう三次元で器官の表面を検知するのに有用である。
【０１０６】
図示上の制約から、図６Ａ乃至６Ｋにおいては、二次元画像及びマップが示されている。
【０１０７】
図６Ａから分かるように、人体器官、この例では腸が、典型的にはＣＡＴスキャンシステム２８０により、画像化され、器官の内部構造の画像２８２が作成される。
【０１０８】
図６Ｂにおいて、器官の画像２８２は、挿入マップ２８４を作成するために使用される。典型的に、画像２８２は、コンピュータ画面（非図示）に表示され、フレキシブルガイドの先端部が追従すべき好ましい経路２８６を描くためにコンピュータマウスやライトペンのようなポインティングデバイスが使用される。経路は典型的に、器官の輪郭をマーキングすることにより描かれ、場合により、図１Ａ乃至１Ｋに図示して説明したフレキシブルガイドの屈曲点をマーキングすることにより描かれる。代替的に、好ましい経路は、器官の輪郭に必ずしも絶えず追従する必要のない経路２８６のように作成される。他の代替態様として、マップ１０又は経路２８６は、図７に示し以下で説明される一連の挿入ステップに変換される。
【０１０９】
ここで図７を図８及び図６Ｃ乃至６Ｋと共に参照する。図７から分かるように、表２９０は、コンピュータメモリへの保存用、及び、コンピュータプロセッサによる処理用に提供される。表２９０は、複数の行２９２を含み、各行２９２は、図６Ｃ乃至６Ｋに図示し説明されるような生活有機体への医療挿入装置の挿入プロセスにおける一のステップを実行するための指示からなることが好ましい。好ましくは、各行２９２は、フレキシブルガイド２０のような挿入ガイドの前進、挿入ガイドの屈曲、並びにホール効果センサ２８及び４０（図１Ａ）からの電気的出力に関する予想値又は最大値を含む。本発明の好適な一態様において、行２９２は５組の値を含む。
（ａ）初期屈曲２９４は、一のストレートポジションからガイドを屈曲する際の二つの垂直面における二つの値を含む。
（ｂ）初期挿入２９５は、ガイドを前進又は後退させる際の軸方向のセンチメータ単位の値を含む。
（ｃ）初期センサ測定２９６は、４つのホール効果センサのような４つのセンサ、例えば図１Ａのホール効果センサ３８及び４０の予想出力値を含む。初期センサ測定２９６は、ガイドが初期挿入２９５の値に達するときまでに測定されるものとする。
（ｄ）挿入距離２９７は、ガイドを更にセンチメータ単位で前進又は後退させる際の軸方向の値を含む。典型的に、ガイドの屈曲を調整することにより、ガイドが前進又は後退する間、初期センサ測定２９６は維持されるものとする。
（ｅ）最終センサ測定２９８は、ステップ（ｃ）における４つのセンサの予想出力値を含む。初期センサ測定２９８は、ガイドが挿入距離２９７の値に達するときまでに測定されるものとする。
【０１１０】
図６Ｂに描かれた経路を使用して、図７の表２９０のような、指示表を作成することができる。
【０１１１】
図８を参照すると、同図は、図６Ａ乃至６Ｋに示す人間の腸への要素挿入プロセスにおいて機能する本発明の好適な一実装を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図７に図示し説明した表２９０を好ましくは採用することにより、生活有機体内体内へ要素を挿入するための、本発明の好適な一態様に含まれる、例えば図５Ａのマイクロプロセッサ２７８のようなプロセッサによって実行することのできるプログラムの好適な一態様である。
【０１１２】
図８に示した好適なフローチャートは、図７に示したマップのような表をロードすることにより（ステップ３００）開始する。その後、プログラムは、マップから第一行２９２を読み取り、初期屈曲値２９４に従ってフレキシブルガイド２０の遠位端を屈曲させる。その後、プログラムは、マップ内の第一行における初期挿入距離２９５に従ってフレキシブルガイド２０を前進又は後退させる。センサの出力値が、その行の予想初期センサ測定２９６と一致する（ステップ３０４、３０６及び３０８）まで、又は、限界を超えて、エラーメッセージが表示されプログラムが停止する（ステップ３１０）まで、プログラムは、フレキシブルガイド２０の挿入及び屈曲を継続する。
【０１１３】
好ましくは、センサの初期値が測定され、その後、表面との接触を維持しながら（ステップ３１６及び３１８）、センサが最終センサ測定２９８値を提示する（ステップ３１４）まで、あるいは、少なくとも一の予め規定された限界を超え（ステップ３２０）、プログラムが停止する(ステップ３１０)まで、プログラムはガイド２０の前進又は後退を継続する。最終センサ測定２９８値が測定されると、プログラムはステップ３２０に進み、表における全ての行２９２が処理されるまで、ステップ３０２から３２０にかけてループ処理を行う。その後、プログラムは挿入成功メッセージをディスプレイ２３２に表示し、停止する（ステップ３２２）。
【０１１４】
図７及び図６Ｃの第一行に示されるように、フレキシブルガイドは図６Ｃの平面において左に好ましくは最大４５度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、最大５ｃｍ、あるいは参照番号３３０で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１１５】
図７における第二行及び図６Ｄに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｄの平面において右に最大４５度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、最大２．５ｃｍ、あるいは参照番号３３２で示されるマップ２８４内の一点においてセンサ先端が腸の内部表面を検知しなくなるまで前進する。
【０１１６】
図７における第三行及び図６Ｅに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｅの平面において左に最大１１０度まで曲げられ、腸の左側との接触を維持しながら、参照番号３３４で示されるマップ２８４内の一点まで１ｃｍ前進する。
【０１１７】
図７における第四行及び図６Ｆに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｆの平面において右に最大４５度まで曲げられ、参照番号３３６で示されるマップ２８４内の一点まで６ｃｍ前進する。
【０１１８】
図７における第五行及び図６Ｇに示されるように、フレキシブルガイドは、図５Ｇの平面において右に最大２０度まで曲げられ、腸の右側との接触を維持しながら、参照番号３３８で示されるマップ２８４内の一点まで４ｃｍ前進する。
【０１１９】
図７における第六行及び図６Ｈに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｈの平面において左に最大−６０度まで曲げられ、最大３ｃｍ、あるいは参照番号３４０で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１２０】
図７における第七行及び図６Ｉに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｉの平面において右に最大４５度まで曲げられ、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４２で示されるマップ２８４内の一点で、センサ先端が腸の内部表面とその右側で係合するまで前進する。
【０１２１】
図７における第八行及び図６Ｊに示されるように、フレキシブルガイドは、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４４で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面とその左側で係合するまで前進する。
【０１２２】
図７における第九行及び図６Ｋに示されるように、フレキシブルガイドは、図６Ｋの平面において右に最大４５度まで曲げられ、最大１ｃｍ、あるいは参照番号３４６で示されるマップ２８４内の一点でセンサ先端が腸の内部表面と正面から係合するまで前進する。
【０１２３】
本発明の好適な一態様において、当該システム及び方法は、自動操作用のものである。代替的に、本発明は、先端センサ１１からセンサログ２６６によって集められた情報をオペレーターに提供し、オペレーターがフレキシブルガイド２０を手動制御しうるようにすることによって、手動操作可能となる。他の代替態様において、当該術法の一部分は自動的に実行され、他の部分は手動で実行される。例えば、フレキシブルガイド２０は自動的に挿入され、チューブ１８などの医療器具は手動で挿入される。
【０１２４】
人体などの生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入するプロセスのログは、本発明の内部メモリ内に保存することが好ましく、このログはホストコンピュータに送信可能である。ホストコンピュータは、挿入プロセスログを収集することができ、これにより、標準輪郭マップ１０などの関連挿入パターンマップを絶えず改善することができる。その後、時々、あるいは挿入プロセス開始前に、本発明は、標準輪郭マップ１０など更新されたマップをロードすることができる。
【０１２５】
蓄積された挿入プロセスログを使用して、図２Ａ乃至２Ｆ及び図８に示し説明したアルゴリズムなど、マップを処理するアルゴリズムを改善することができる。改善されたアルゴリズムは必要に応じて本発明に送信することができる。
【０１２６】
付録１乃至３は以下のコンピュータファイルのソフトウェアリスティングである。
付録１はファイル「intumed.asm」を含んでいる。
付録２はファイル「c8cdr.inc」を含んでいる。
付録3はファイル「ram.inc」を含んでいる。
【０１２７】
本発明の好適な一態様に従い、マイクロプロセッサ２７８のソフトウェア機能を提供する方法は、以下のステップを含んでいる。
１． Intel互換型コンピュータに、Pentium（登録商標） II CPU以上のＣＰＵ、１２８メガバイトのＲＡＭ、Super ＶＧＡモニタ及び利用可能なシリアルポートを備える。
２． Microsoft Windows（登録商標） 95又はMicrosoft Windows（登録商標） 98オペレーティングシステムをインストールする。
３． Capital Equipment Corporation（900 Middlesex Turnpike, Building2, Billereca, MA 0821, USA）から入手可能なTestpoint Development kit version 40をインストールする。
４． フラッシュプロセッサローディングデバイスＣＯＰ８ＥＭ Flash（Flash Based Families用COP8インサーキットエミュレータ）を、Intel互換型コンピュータのシリアルポートに接続する。ＣＯＰ８ＥＭフラッシュプロセッサローディングデバイスは、National Semiconductors Corp.(2900 Semiconductor Dr., P.O.Box 58090, Santa Clara, CA 95052-8090, USA)から入手可能である。
５． National Semiconductors Corp. (2900 Semiconductor Dr., P.O.Box 58090, Santa Clara, CA 95052-8090, USA)から入手可能なCOP8CDR9HVA8マイクロコントローラをCOP8EM Flash内に設置する。
６． それぞれ付録1、付録２及び付録3とされたファイル「intumed.asm」、「c8cdr.inc」及び「ram.inc」を一時ディレクトリにコピーする。
７． National SemiconductorsからCOP8EM Flashと共に入手可能なオペレーティングソフトウェアを使用してファイル「intumed.asm」をロードする。
８． ファイル「intumed.asm」を実行するために、COP8CDR9HVA8マイクロコントローラを、詳細な電子回路図が図５Ａ乃至５Ｈに提示される電子回路のそのソケット内にインストールする。尚、図中、マイクロコントローラは参照番号２７８で示されている。
本発明のソフトウェアコンポーネントは、適宜、ＲＯＭ（Read Only Memory）形式で実装してもよい。ソフトウェアコンポーネントは、適宜従来技術を使用して、一般的にはハードウェア内に実装される。
【０１２８】
付録により実装される特定態様は、本発明の極度に詳細な開示を提供するためだけのものであり、限定的性質のものではない。
【０１２９】
分かりやすいように別々の態様において説明した本発明の各種特徴は、一つの態様において組み合わせて提供されてもよい。逆に、簡略のため、一つの態様において説明した本発明の各種特徴は、別々に提供されてもよく、あるいは任意の好適なサブコンビネーションにおいて提供されてもよい。
【０１３０】
本発明は具体的に図示及び上記されたものに限定されないことは当業者には理解されよう。むしろ本発明の範囲は、上記各種特徴の組み合わせとサブコンビネーションとの両方を含み、また明細書を読むことによって当業者が想到しうる従来技術にない修正及び変更も含む。
【０１３１】
付録１乃至３は以下の通りである。
付録１
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１Ａ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｂ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｃ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｄ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｅ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｆ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｇ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｈ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｉ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｊ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｋ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図１Ｌ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様を採用する一方法を簡略化して図解的に示した一連の図。
【図２Ａ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｂ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｃ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｄ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｅ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図２Ｆ】図１Ａ乃至１Ｌに示した挿管方法として機能する本発明の好適な一実装を示す全体で１つのフローチャート。
【図３】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の内部構造を簡略化して示す図。
【図４】本発明の好適な一態様を簡略化して示すブロック図。
【図５Ａ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｂ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｃ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｄ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｅ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｆ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｇ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図５Ｈ】人体挿管用途における本発明の好適な一態様の電気回路図。
【図６Ａ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｂ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｃ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｄ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｅ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｆ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｇ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｈ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｉ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｊ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図６Ｋ】人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様を採用するプロセスを簡略化して図解的に示す一連の図。
【図７】図５Ａ乃至５Ｋに示した人間の腸への要素挿入用途における本発明の好適な一態様において機能する指示を含む表の好適な一態様を示す図。
【図８】図６Ａ乃至６Ｋに示した人間の腸への要素挿入プロセスに関し機能する、本発明の好適な一実装を示す用途フローチャート。（付録の一覧） 付録１乃至３は、全体で本発明の一の好適なソフトウェア態様を形成するコンピュータリスト（computer listing）である。
Claims (107)
- 体内生体内の生活有機体内体内に挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、
前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成されてなる表面追従要素と、
前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に自動的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、
当該誘導サブシステム内に保存記憶された参照経路沿いの前記表面追従要素の検知位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムと、
を備えた自動操作型医療挿入装置。 - 前記駆動サブシステムが、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を完全に自動的に誘導するよう機能する請求項１記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導するよう機能する請求項１記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記物理的表面に関する表面特性情報を前記表面追従要素から受け取り、且つ、前記表面特性情報を利用して前記参照経路沿いの前記表面追従要素の位置を知覚する前出請求項１乃至３いずれかのいずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面特性情報が表面輪郭情報からなる請求項４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面特性情報が表面硬度情報からなる請求項４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面輪郭情報が三次元である請求項４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面輪郭情報が二次元である請求項４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入可能な要素が気管内チューブであり、前記物理的表面が喉頭及び気管の表面からなる前出請求項1乃至８のいずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入可能な要素が胃鏡であり、前記物理的表面が腸の表面からなる請求項１乃至８いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入可能な要素がカテーテルであり、前記物理的表面が循環系の内部表面からなる請求項１乃至８いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記生活有機体の少なくとも一部を画像化し、その画像に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を作成する機能を有する参照経路作成装置を更に備えてなる前出請求項１乃至１１いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記参照経路が、人体の一部の標準輪郭マップからなる請求項１２記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記標準輪郭マップが特定患者に正確に適合してなる請求項１３記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記標準輪郭マップが特定患者に自動的に正確に適合してなる請求項１３又は１４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記参照経路が、少なくとも一の障害を指定するようオペレーターにより変更可能である請求項１２乃至１５いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入可能な要素が、前記駆動サブシステムを内設してなるハウジングと、マウスピースと、該マウスピース内に挿入されたチューブと、該チューブ内に挿入されたフレキシブルガイドとを備えてなり、前記表面追従要素が前記ガイドの先端に取り付けられてなる前出請求項１乃至１６いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記マウスピースが、その中に前記チューブが挿入されたる湾曲管を備えてなる請求項１７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記湾曲管及び前記チューブ内を通して、前記ハウジングに対し前記ガイドを出し入れするよう機能する請求項１８記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、更に前記ガイドの先端を選択的に曲げるよう更に機能する請求項１９記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記生活有機体に対し前記挿入可能な要素を出し入れするよう機能する前出請求項いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、更に前記挿入可能な要素の先端を選択的に曲げるよう更に機能する前出請求項１乃至２１いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面追従要素が触覚検知要素からなる前出請求項１乃至２２いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記表面追従要素が、一端にマグネットを有するショートロッドの他端に一体に形成された先端部を含む先端センサからなり、前記ロッドがスプリングディスクの中心を通って延び、且つ、該スプリングディスクに堅固に結合されてなり、前記スプリングディスクはシリンダの一端に取り付けられてなり、該シリンダの他端は前記挿入可能な要素の先端に取り付けられてなる前出請求項１〜２３いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記先端センサが、前記シリンダ内部において前記マグネットに近接して支持体上に取り付けられた二つのホール効果センサを更に備えてなり、前記ホール効果センサが湾曲管の湾曲面において離間して配置してありなり、各ホール効果センサは、ホール効果センサからのマグネットの距離に相当する電流を供給しうる電極を有してなり、前記シリンダの対称軸に沿って該先端部に力が付与されたとき、前記先端部が前記スプリングディスクに対して押し付けられ、前記マグネットが前記ホール効果センサに接近し、前記ホール効果センサの平面において横方向に前記先端部に力が付与されたとき、前記ロッドが前記スプリングディスクと係合する位置の周囲を前記先端部が回転し、前記マグネットが前記ホール効果センサの一方から遠ざかり他方に近づくよう回転するよう前記先端センサが機能する請求項２４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 口腔内への前記挿入可能な要素の部分的挿入に続いて、前記表面追従要素が舌の表面と係合し、そのことによりこの係合が前記表面追従要素へ力を付与するまで、前記駆動サブシステムが、ガイドを気管の方向に前進させ、且つ、ガイドを時計方向に曲げるよう機能する請求項１７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記ホール効果センサからの先端部のが曲げられがる方向を示すホール効果センサが出力する電気的出力のにおける変化を測定する機能を有する請求項２５記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部の位置及び先端部位置の過去の履歴を検知し、前記参照経路に対し前記生活有機体における前記先端部の位置を決定するよう機能する請求項２７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記参照経路に従って前記先端部を誘導するよう機能する請求項２７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部が喉頭蓋下のくぼみの端と接触したことを検知する機能を有する請求項２９記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部が喉頭蓋の先端部に到達したことを検知する機能を有する請求項２７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部が気管の第一軟骨に到達したことを検知する機能を有する請求項２７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部が気管の第二軟骨に到達したことを検知する機能を有する請求項３２記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記先端部が気管の第三軟骨に到達したことを検知する機能を有する請求項３３記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記参照経路をメモリからロードするよう機能する前出請求項１乃至２４いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記チューブを前方へ押し出すよう機能する請求項１７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、
前記挿入可能な要素を前方又は後方へ選択的に移動させる機能を有する第一モータと、
前記挿入可能な要素を選択的に曲げる機能を有する第二モータと、
前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御する機能を有する電子回路と
を備えてなる前出請求項１乃至３６のいずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。 - 前記電子回路が、プログラムを実行する機能を有するマイクロコントローラからなり、前記プログラムが、前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御し、且つ、前記参照経路に沿って前記生活有機体内体内に前記挿入可能な要素を挿入し、曲げる機能を有する請求項３７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記表面追従要素の位置を評価するため、前記第一及び第二モータの少なくとも一方によって消費される電流を測定する機能を有する請求項３７又は３８記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記参照経路は、挿入プロセスが開始される前に、少なくとも部分的に準備されるものである前出請求項１乃至３９のいずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記医療挿入装置が、医療画像化システムを備えてなり、前記医療画像化システムが、前記参照経路を少なくとも部分的に準備するよう機能する請求項４０記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記医療画像化システムが、超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム及びＭＲＩシステムの少なくとも一を備えてなる請求項４１記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記医療画像化システムが、前記生活有機体の少なくとも一の器官の少なくとも一の輪郭をマーキングすることにより前記参照経路を準備する機能を有する請求項４０記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記医療画像化システムが、少なくとも一の挿入指示を含む挿入指示表を作成することにより前記参照経路を準備する機能を有する請求項４１記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入指示が、前記挿入可能な要素の前進、後退及び屈曲の少なくとも一を行う指示を含む請求項４４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記誘導サブシステムが、前記誘導サブシステムに保存された前記挿入指示表に従って前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する請求項４４記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記操作型医療挿入装置が、前記挿入可能な要素の挿入プロセスのログを少なくとも部分的に保存する機能を有する前出請求項１乃至４６いずれかに記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記医療挿入装置が、コンピュータを備えてなり、前記医療挿入装置が、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを送信する機能を有する請求項４６記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記コンピュータが、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを収集する機能を有する請求項４８記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記コンピュータが、前記収集に少なくとも部分的に基づいて、前記参照経路を準備する機能を有する請求項４９記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記コンピュータが、前記医療挿入装置に前記参照経路を送信する請求項５０記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記挿入可能な要素が、ガイドする要素とガイドされる要素とを備えてなる請求項１記載の自動操作型医療挿入装置。
- 前記駆動サブシステムが、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する請求項５２記載の自動操作型医療挿入装置。
- 体内生体内の生活有機体内体内に挿入されるよう構成された挿入可能な要素と、
前記挿入可能な要素と物理的に係合し、前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従するよう構成された表面追従要素と、
前記挿入可能な要素を前記物理的表面に沿って少なくとも部分的に誘導する機能を有する駆動サブシステムと、
当該誘導サブシステムに保存された参照経路沿いの前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて前記駆動サブシステムを制御する機能を有する誘導サブシステムとを備え、
前記挿入可能な要素が使い捨て型マウスピースを備えてなる自動操作型医療挿入装置。 - 前記駆動サブシステムが、軸方向の動きと横方向の動きとからなる組み合わされた動きにおいて前記ガイドを少なくとも部分的に自動的に誘導する機能を有する請求項７記載の自動操作型医療挿入装置。
- 体内生体内の生活有機体内体内へ挿入可能な要素を挿入し、
表面追従要素を前記挿入可能な要素に物理的に係合させ、且つ、前記表面追従要素を前記体内生体内の生活有機体内体内部の物理的表面に追従させ、
前記物理的表面に沿って前記挿入可能な要素を自動的及び選択的に誘導し、
前記誘導サブシステム内に保存された参照経路に沿って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記挿入可能な要素の方向を制御する
自動操作型医療挿入方法。 - 前記制御が、前記物理的表面に関する表面特性情報を前記表面追従要素から受け取り、前記表面特性情報を使用して前記参照経路に沿って前記表面追従要素の位置を知覚することを含む請求項５６記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記表面特性情報が表面輪郭情報からなる請求項５７記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記表面特性情報が表面硬度情報からなる請求項５７記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記表面輪郭情報が三次元である請求項５８記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記表面輪郭情報が二次元である請求項５８記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素が気管内チューブであり、前記物理的表面が喉頭及び気管の表面からなる請求項５６乃至６１のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素が胃鏡であり、前記物理的表面が腸の表面からなる請求項５６乃至６１のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素がカテーテルであり、前記物理的表面が循環系の内部表面からなる請求項５６乃至６１のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記生活有機体の少なくとも一部を画像化し、前記画像化により作成した画像に少なくとも部分的に基づいて参照経路を作成する、参照経路作成工程を更に含む請求項５６乃至６４のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 人体の一部の標準輪郭マップからなる前記参照経路を作成することを更に含む請求項５６乃至６５のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 特定患者に対し前記標準輪郭マップを正確に適合させることを更に含む請求項６６記載の自動操作型医療挿入方法。
- 特定患者に対し前記標準輪郭マップを自動的に正確に適合させることを更に含む請求項６７記載の自動操作型医療挿入方法。
- オペレーターによって少なくとも一の障害を指定するよう前記参照経路を適合させることを更に含む請求項５６乃至６８のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- その先端に前記表面追従要素が取り付けられたフレキシブルガイドと、
前記駆動サブシステムを内部に配してなるハウジングと、
マウスピース及びチューブとを備え、
前記チューブ内に前記フレキシブルガイドを挿入し、
前記マウスピース内に前記チューブを挿入し、
前記駆動サブシステムを使用して前記フレキシブルガイドを駆動することを更に含む請求項５６乃至６９のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記マウスピースが、前記チューブが内部に挿入された湾曲管を備えてなる請求項７０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムを使用して前記湾曲管及び前記チューブ内を通して、前記ハウジングに対して前記ガイドを出し入れすることを更に含む請求項７１記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムを使用して前記ガイドの先端を選択的に曲げることを更に含む請求項７２記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムを使用して、前記生活有機体に対し前記挿入可能な要素を出し入れすることを更に含む請求項５６乃至７３のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素の先端を選択的に曲げることを更に含む請求項５６乃至７４のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記表面追従要素が触覚検知要素からなる請求項５６乃至７５のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 表面追従要素と前記挿入可能な要素との前記物理的係合工程が、
一端にマグネットを有してなるショートロッドのもう一方の端に先端部を一体に形成し、
前記ロッドをスプリングディスクの中心を通して延ばし、
前記スプリングディスクを前記ロッドに堅固に結合させ、
前記スプリングディスクをシリンダの一端に取り付け、
前記シリンダのもう一方の端を前記挿入可能な要素の先端に取り付けることを含む請求項５６乃至７７のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記表面追従要素が、二つのホール効果センサを更に備え、各ホール効果センサが、該センサからのマグネットの距離に相当する電流を供給するための電極を有しており、更に
前記シリンダ内において前記マグネットに近接して支持体上に前記ホール効果センサを取り付け、
湾曲管の湾曲面において前記ホール効果センサを離間させることを含み、
前記シリンダの対称軸に沿って該先端部に力が付与されたとき、前記先端部が前記スプリングディスクに対して押し付けられ、前記マグネットが前記ホール効果センサに接近するよう、また前記ホール効果センサの平面において横方向に前記先端部に力が付与されたとき、前記ロッドが前記スプリングディスクと係合する位置の周囲を前記先端部が回転し、前記マグネットが前記ホール効果センサの一方から遠ざかり他方に近づくよう回転するよう前記先端センサが機能する請求項７８記載の自動操作型医療挿入方法。 - 口腔内へ前記挿入可能な要素を部分的に挿入し、
該挿入可能な要素を気管の方向に前進させ、
前記表面追従要素が舌の表面と係合し、この係合により前記表面追従要素に力が加えられるまで、ガイドを時計方向に曲げることを更に含む請求項７０記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記誘導サブシステムを使用して先端部が曲げられる方向を示すホール効果センサ
からの電気的出力における変化を測定することを更に含む請求項７７記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記先端部の位置を検知し、先端部位値の過去の履歴に基づいて前記参照経路に対する前記生活有機体における前記先端部の位置を決定することを更に含む請求項８０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記誘導サブシステムを使用して前記参照経路に従って前記先端部を誘導することを更に含む請求項８０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記先端部が喉頭蓋下のくぼみの端に接触していることも検知する請求項８２記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記先端部が喉頭蓋の先端部に到達したことを検知することを更に含む請求項８０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 先端部が気管の第一軟骨に到達したことを検知することを更に含む請求項８０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 先端部が気管の第二軟骨に到達したことも検知する請求項８５記載の自動操作型医療挿入方法。
- 先端部が気管の第三軟骨に到達したことも検知する請求項８６記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記参照経路をメモリから前記誘導サブシステムにロードすることも含む請求項５６乃至８７のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムを使用して前記チューブを前方へ押し出すことも含む請求項７０記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムが、前記挿入可能な要素を前後に選択的に移動させるよう機能する第一モータと、前記挿入可能な要素を選択的に曲げるよう機能する第二モータとを備えてなり、
前記電子回路を使用して前記第一モータ、前記第二モータ及び前記表面追従要素を制御する請求項５６乃至８９のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記電子回路が、マイクロプロセッサを備えてなり、プログラムを実行することも含み、前記プログラムの実行が
前記第一及び第二モータ並びに前記表面追従要素を制御し、
前記参照経路に沿って前記生活有機体内体内に前記挿入可能な要素を挿入し、曲げることを含む請求項９０記載の自動操作型医療挿入方法。 - 前記駆動サブシステムを使用して、
前記第一及び第二モータの少なくとも一方が消費する電流を測定し、
前記表面追従要素の位置を評価することを更に含む請求項９０又は９１記載の自動操作型医療挿入方法。 - 挿入プロセスを開始するより前に、前記参照経路を少なくとも部分的に準備することを更に含む請求項５６乃至９２いずれか記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記医療挿入方法が、医療画像化システムを提供することを含み、前記医療画像化システムを使用して前記参照経路を少なくとも部分的に準備することを更に含む請求項９３記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記医療画像化サブシステムが、超音波スキャナ、Ｘ線撮影装置、ＣＡＴスキャンシステム及びＭＲＩシステムの少なくとも一を備えてなる請求項９４記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記生活有機体の少なくとも一の器官の少なくとも一の輪郭をマーキングすることにより前記参照経路を準備することを更に含む請求項９３記載の自動操作型医療挿入方法。
- 少なくとも一の挿入指示を含む挿入指示表を作成することにより前記参照経路を準備することを更に含む請求項５６乃至９６記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入指示が、前記挿入可能な要素の前進、後退及び屈曲の少なくとも一を行う指示を含む請求項９７記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記誘導サブシステム内に保存された前記挿入指示表に従って、前記表面追従要素の知覚位置に少なくとも部分的に基づいて、前記駆動サブシステムを制御することを更に含む請求項９７記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素の挿入プロセスのログを少なくとも部分的に保存することを更に含む請求項５６乃至９９いずれか記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記医療挿入方法が、コンピュータを提供することを含み、前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを前記コンピュータに送信することを更に含む請求項１００記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記コンピュータを使用することにより前記挿入可能な要素の挿入プロセスの前記ログを収集する請求項１０１記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記収集に少なくとも部分的に基づいて前記参照経路を準備することを更に含む請求項１０２記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記参照経路を、前記コンピュータから前記医療挿入装置へ送信することを更に含む請求項１０３記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記挿入可能な要素が、ガイドする要素とガイドされる要素とを備えてなる請求項５６乃至１０４のいずれかに記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記駆動サブシステムが、前記ガイドする要素と前記ガイドされる要素とを、少なくとも部分的に一緒に誘導する機能を有する請求項１０５記載の自動操作型医療挿入方法。
- 前記誘導が、軸方向の動きと横方向の動きとの組み合わされた動きにおいて前記挿入可能な要素を自動的且つ選択的に誘導することを含む請求項６０記載の自動操作型医療挿入方法。
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