JP2016518944A - Ｉｖｕｓシステム内において組み込まれたメモリを有するカテーテルの電気絶縁 - Google Patents

Abstract

静脈内超音波（ＩＶＵＳ）システムは、メモリを含みうるカテーテルを含むことができる。カテーテルの各部分は、患者との緊密な接触状態にあることから、電気信号は、安全のために絶縁される。従って、ＩＶＵＳシステムまたはカテーテルは、ＩＶＵＳシステムの更なるコンポーネントに対してカテーテルを結合するための双方向絶縁回路を提供するカテーテルインターフェイスを有することができる。このような回路は、電気的に絶縁された状態において留まりつつ、メモリ動作と、カテーテル内からの通信と、を許容する。カテーテルメモリは、カテーテルのタイプなどのカテーテルに固有の情報、カテーテルコンポーネントに関する情報、カテーテルの使用に関する情報、およびカテーテルの動作のために有用なその他の情報を収容することができる。

Description

優先権
本出願は、「ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ ＩＳＯＬＡＴＩＯＮ ＯＦ ＣＡＴＨＥＴＥＲ ＷＩＴＨ ＥＭＢＥＤＤＥＤ ＭＥＭＯＲＹ ＩＮ ＩＶＵＳ ＳＹＳＴＥＭＳ」という名称の２０１３年５月１５日付けで出願された米国特許出願第１３／８９５，０６７号明細書に対する優先権を主張するものであり、この内容は、参照により、そのすべてが本明細書に包含される。

本開示は、一般に、組み込まれたメモリを有する着脱自在のカテーテルを含む血管内超音波（ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ ＵｌｔｒａＳｏｕｎｄ：ＩＶＵＳ）システムに関する。

血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像は、小さなカテーテルの先端でトランスデューサから音エネルギーを放出する技法であり、このカテーテルは、心臓の冠動脈または体内の他の内部構造内に案内される。脈管組織から反射される音波が、トランスデューサによって受信され、システムコンソールに送信され、ここで高解像度の断面画像がリアルタイムで表示される。ＩＶＵＳ技法は、冠動脈内腔、冠動脈壁形態、および冠動脈壁の表面またはその付近にあるステントなどのデバイスを含めた脈管構造および内腔の生体内視覚化を提供する。ＩＶＵＳ撮像を使用して、冠動脈疾患を含めた疾患のある血管を視覚化することができる。ＩＶＵＳカテーテルは、一般に、視覚化のための圧力波を発生する少なくとも１つの高周波（例えば、１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚであり、いくつかの好適な実施形態においては、４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚである）超音波トランスデューサを採用する。少なくとも１つのトランスデューサは、典型的には、それを取り囲むシースまたはカテーテル部材の内部に収容され、３６０度の視覚化のために機械的に回転される。

患者に物体が挿入される医療用途においては、安全規則により、物体およびその内部に含まれる電気信号がアースから電気的に絶縁されることが要求されている。この結果、患者は、ある程度、建物に対する落雷などの発生可能な事故から保護されるが、その理由は、患者内の物体が接地から絶縁されているからである。この結果、部分的に、こちらもこれらの規則を充足しなければならないコンポーネントとの間における双方向での十分な通信が困難になっており、その理由は、要求される絶縁によって双方向通信が複雑化するからである。例えば、ＩＶＵＳシステムとインターフェイスしているカテーテルの場合には、通常のＲＦ信号を超える情報の提供または受取りが困難になる可能性がある。

本開示において記述されている実施形態は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）システムが、着脱自在のカテーテル内において保存されているメモリと双方向において通信しうるシステムおよび方法を提供する。システムの実施形態は、超音波画像データを生成するように構成されると共に超音波信号を放出および受信するトランスデューサと、メモリと、を有する着脱自在の撮像カテーテルを含むことができる。ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態においては、カテーテルは、近端と、遠端と、を有し、かつ、更なる実施形態においては、カテーテルメモリは、カテーテルの近端内において配置されている。又、実施形態は、動作命令をシステムに提供すると共に超音波画像を構築するように構成されたＩＶＵＳエンジンと、カテーテルインターフェイスを含み、カテーテルとＩＶＵＳエンジンの間において結合され、かつ、電力および命令をカテーテルに提供し、カテーテルデータをカテーテルから受け取り、かつ、カテーテルデータをＩＶＵＳエンジンに中継するように構成された患者インターフェイスモジュール（Ｐａｔｉｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＩＭ）と、をも含むことができる。又、システムは、電気絶縁回路をも含むことが可能であり、電気絶縁回路は、ＰＩＭと着脱自在のカテーテル内のメモリの間における電気絶縁と双方向通信の両方を提供するように構成されている。

電気絶縁回路は、メモリが、安全要件を充足すると共にＩＶＵＳシステムのその他の部分との十分な双方向通信にある状態にありつつ、カテーテル内に存在することを許容する。いくつかの実施形態においては、双方向通信は、カテーテルとＰＩＭの間におけるクロックおよびデータ信号を含み、これらは、電気絶縁されうる。電気絶縁回路は、ＰＩＭ内において収容されることが可能であり、かつ、いくつかの実施形態においては、変圧器と、整流器と、を収容している。いくつかの実施形態においては、整流器は、実質的にＤＣ信号を出力し、かつ、変圧器は、絶縁された接地を定義しており、この絶縁された接地は、絶縁回路の基準接地であってもよい。

本発明の実施形態は、保存されているカテーテルデータをカテーテルからＩＶＵＳシステムに読み込むための方法を含む。方法は、カテーテルデータを含むメモリを有するＩＶＵＳカテーテルおよびカテーテルインターフェイスを有するＩＶＵＳシステムを提供するステップと、カテーテルをカテーテルインターフェイスに結合するステップと、ＩＶＵＳシステムを使用し、保存されているカテーテルデータをカテーテルメモリから読み取るステップと、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、カテーテルをカテーテルインターフェイスに結合した結果、カテーテルインターフェイスは、カテーテルがＩＶＵＳシステムのコンポーネントから電気絶縁される方式により、カテーテル内のメモリと通信する。

いくつかの実施形態においては、カテーテルインターフェイスは、絶縁回路を含み、絶縁回路は、双方向絶縁コンポーネントを含むことできる。このコンポーネントは、ホットスワップ可能なコンポーネントであってもよい。保存されているカテーテルデータは、カテーテルの使用データを含むことができる。いくつかの実施形態においては、方法は、カテーテルインターフェイスからカテーテルを取り外すステップと、第２カテーテルをインターフェイスに結合するステップと、を含むことができる。第２カテーテルは、第２カテーテルメモリを含むことが可能であり、かつ、インターフェイスと通信すると共にＩＶＵＳシステムのコンポーネントから電気絶縁された状態において留まるように、インターフェイスに結合されうる。方法は、ＩＶＵＳシステムを使用し、保存されているカテーテルデータを第２カテーテルメモリから読み取るステップを更に含むことができる。

本発明のその他の実施形態は、ＩＶＵＳカテーテルをＩＶＵＳシステムに装着する方法を含む。この方法は、メモリと、カテーテルインターフェイスおよびインターフェイス回路を有するＩＶＵＳシステムと、を含むＩＶＵＳカテーテルを提供するステップと、カテーテルをカテーテルインターフェイスに固定するステップと、データ、電力、および接地信号のそれぞれが絶縁された信号となるように、インターフェイス回路から、少なくともデータ、電力、および接地信号をカテーテルメモリに供給するステップと、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、方法は、絶縁されたクロック信号を供給するステップをも更に含む。インターフェイス回路は、信号をカテーテルインターフェイスに提供する双方向絶縁コンポーネントを含むことができる。

１つまたは複数の例の詳細を、添付図面および以下の説明に記載する。他の特徴、目的、および利点は、本明細書および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになろう。

ＩＶＵＳシステムの例示用の実施形態である。 ＩＶＵＳシステムの実施形態のブロックダイアグラムである。 カテーテルメモリとして使用されうる例示用のメモリ要素である。 ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態による電気絶縁回路の概略ブロックダイアグラムである。 ＩＶＵＳシステムの特定の実施形態による絶縁回路の様々な地点における例示用の一連の信号である。 ＩＶＵＳシステムの双方向絶縁コンポーネントの例示用の実施形態を示す概略図である。

以下の詳細な説明は、性質上例示的なものであり、本発明の範囲、適用可能性、または構成を限定することは何ら意図されていない。そうではなく、以下の説明は、本発明の例を実施するためのいくつかの実際的な例示を提供する。選択された要素に関して構成、材料、寸法、および製造プロセスの例が提供され、全ての他の要素は、本発明の分野における当業者に知られているものを採用する。記載される例の多くが様々な適切な代替形態を有することを当業者は理解されよう。

図１は、ＩＶＵＳシステムの例示用の実施形態である。図１のＩＶＵＳシステム１００は、撮像のために患者１４４の動脈に挿入される、近端１０４および遠端１０６を有する着脱自在のカテーテル１０２を含む。カテーテル１０２は、例えば、大腿動脈を介して患者１４４に挿入されてもよい。図１において、破線は、患者１４４の身体内部のカテーテル１０２の部分を表している。特定の実施形態によれば、カテーテル１０２は、その遠端１０６においてまたは遠端の近傍においてトランスデューサ１０８を含むことができる。撮像機能を実行するために、トランスデューサ１０８は、超音波パルスを放出することができる。この結果、超音波パルスは、患者１４４の組織から反射することが可能であり、かつ、トランスデューサ１０８によって検出されることが可能であり、トランスデューサ１０８は、反射された超音波パルスを画像構築用の電気信号に変換することができる。従って、統合型の超音波生成器がＩＶＵＳシステムに含まれてもよい。

又、図１のＩＶＵＳシステム１００は、平行運動メカニズムをも含む。図示されているように、平行運動メカニズム１１９は、患者インターフェイスモジュール（ＰＩＭ）１２０と、線形平行運動システム（Ｌｉｎｅａｒ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ＬＴＳ）１２２と、を含む。ＬＴＳ１２２は、カテーテル１０２と機械的に係合させることができる。ＬＴＳは、引き戻しまたはその他の平行運動動作の際に、カテーテル１０２を制御された距離にわたって患者１４４内において平行運動させるように構成することができる。又、この実施形態においては、平行運動メカニズム１１９のＰＩＭ１２０は、カテーテル１０２との間のインターフェイスとしても機能する。

ＩＶＵＳシステム１００は、システムユーザー１４２によるコマンドを受け取ることができると共に／または、カテーテル１０２から取得されたＩＶＵＳデータを（例えば、ＩＶＵＳ画像として）表示しうるユーザーインターフェイス１４０を含むことができる。ユーザーインターフェイス１４０は、ＩＶＵＳシステム１００のその他のコンポーネントと通信するように構成されたソフトウェアを有する従来型のＰＣを含んでもよい。いくつかの実施形態においては、ユーザーインターフェイス１４０は、システム情報および／またはカテーテル１０２からのＩＶＵＳ信号を（例えば、ＩＶＵＳ画像として）表示するように構成されたディスプレイを含んでもよい。いくつかの実施形態においては、ユーザーインターフェイス１４０は、タッチスクリーンディスプレイを含むことが可能であり、タッチスクリーンディスプレイは、システムユーザー１４２からコマンドを受け取ると共にカテーテル１０２からのＩＶＵＳデータを表示するべく機能することができる。いくつかの実施形態においては、ユーザーインターフェイス１４０は、トランスデューサ１０８によって提供される超音波信号などのカテーテル１０２によって提供されるＩＶＵＳデータから画像を構築するように構成された撮像エンジンを含むことができる。いくつかの実装形態においては、ユーザーインターフェイス１４０は、超音波生成器を含むことが可能であり、或いは、超音波生成器との通信状態にあってもよい。

図２は、ＩＶＵＳシステムの実施形態のブロックダイアグラムである。いくつかの実施形態においては、ＩＶＵＳエンジン２４６（例えば、撮像エンジン）は、プロセッサ／コントローラ、メモリ／データストレージ、ユーザーインターフェイス、およびディスプレイを（その他の可能なコンポーネントに加えて）含むことができる。これらのコンポーネントは、例えば、タッチスクリーンディスプレイおよび／またはコンピュータに統合されてもよい。ＩＶＵＳエンジン２４６は、一般に、カテーテル２０２またはカテーテル２０２の一部分を平行運動させるように構成された平行運動メカニズム２４８との通信状態にあってもよい。平行運動メカニズム２４８は、いくつかの実施形態においては、その独自のディスプレイおよびユーザーインターフェイスを含むことができる。平行運動メカニズム２４８およびユーザーインターフェイスは、ＩＶＵＳエンジン２４６からの動作命令を必要とすることなしに、平行運動メカニズム２４８が手動モードにおいて使用されることを許容することができる。いくつかの実施形態においては、平行運動メカニズム２４８は、回転方式および／または平行運動方式によってカテーテル２０２の遠端においてトランスデューサの位置を調節するべく使用されうるモーターを含むことができる。

いくつかの実施形態においては、平行運動メカニズム２４８は、線形平行運動システム（ＬＴＳ）２２２を含むことができる。ＬＴＳ２２２は、平行運動メカニズム２４８の手動動作を許容するための上述のディスプレイおよびインターフェイスを含むことができる。いくつかの実施形態においては、平行運動メカニズム２４８は、患者インターフェイスモジュール（ＰＩＭ）２２０を含むことができる。ＰＩＭ２２０は、カテーテルインターフェイスを含むことが可能であり、カテーテルインターフェイスは、カテーテル２０２に装着可能であってもよい。いくつかの実施形態においては、ＰＩＭ２２０は、カテーテル２０２の遠端においてトランスデューサの位置を調節するための上述のモーターを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、平行運動システム２４８は、ＰＩＭ２２０とＬＴＳ２２２の両方を含むことができる。このような実施形態においては、ＰＩＭ２２０とＬＴＳ２２２は、固定状態において互いに装着されてもよい。ＰＩＭ２２０とＬＴＳ２２２は、互いに通信状態にあってもよく、かつ、それぞれ個々にＩＶＵＳエンジン２４６との通信状態にあってもよい。

ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態においては、カテーテル２０２の遠端上におけるトランスデューサは、回転および／または平行運動することができる。カテーテル２０２の回転は、患者の動脈などの場所の３６０度撮像を許容するべく、フル３６０度回転であってもよい。いくつかの実施形態においては、カテーテルは、アレイカテーテルであってもよく、この場合には、このような３６０度撮像のために、回転は、必須ではない。カテーテル２０２の平行運動は、動脈に沿った複数の場所の撮像を許容することができる。集合型の長手方向画像を形成するべく、逐次的スキャンを複数の平行運動位置において実行することができる。いくつかの実施形態においては、カテーテル２０２は、駆動ケーブルを含むことが可能であり、駆動ケーブルは、電気送信ラインを含み、かつ、トランスデューサに結合されている。いくつかの実施形態においては、カテーテル２０２は、トランスデューサおよび駆動ケーブルがその内部において自由に運動することが許容される管腔を定義したシースを含むことができる。従って、いくつかの実施形態においては、トランスデューサは、動脈内においてシースが運動することなしに、駆動ケーブルを介してシース内において平行運動および回転することができる。これは、トランスデューサが撮像またはその他のＩＶＵＳ動作の際に運動するのに伴うカテーテルと患者の動脈の内部の間における過剰の摩擦を回避するのに有利でありうる。例えば、シースの内部において運動している最中に、カテーテルは、破裂しやすいプラークを有しうる脈管に沿って引きずられることがない。

上述のように、いくつかのＩＶＵＳ動作の場合には、トランスデューサは、動脈の長さに沿って平行運動させられる可能性がある。このような計測を促進するべく、ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態は、平行運動メカニズム２４８を含む。平行運動メカニズム２４８は、カテーテル２０２に係合することが可能であり、かつ、ＩＶＵＳシステムの操作者が特定の方法によってカテーテル２０２内においてトランスデューサを平行運動させることを可能にすることができる。ＩＶＵＳシステムの様々な実施形態において、平行運動メカニズム２４８は、カテーテル２０２を望ましい距離にわたってまたは望ましい速度において、或いは、任意選択により、これらの両方により、平行運動させることができる。トランスデューサの運動は、平行運動メカニズム２４８から直接的に開始することが可能であると共に／または、ＩＶＵＳエンジン２４６などの外部コントローラから開始することもできる。外部コントローラの場合には、平行運動は、ユーザーによって手動で実行されてもよく、或いは、自動化されたプロセスの一部であってもよい。

ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態においては、平行運動メカニズム２４８は、ＰＩＭ２２０と、ＬＴＳ２２２と、を含むことができる。いくつかの実施形態においては、ＰＩＭ２２０は、カテーテル２０２の近端に装着されるように構成することができる。この装着は、電気的および機械的装着の両方を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態においては、ＰＩＭ２２０は、カテーテル２０２を固定するための機械的インターフェイスのみならず、カテーテル２０２内においてトランスデューサを回転させるための機械エネルギーをも提供することができる。いくつかの実施形態においては、ＰＩＭ２２０は、統合された超音波生成器からの信号をカテーテル２０２に送信すると共にリターン信号を受け取る電気的インターフェイスを提供することができる。従って、いくつかの実施形態においては、ＰＩＭ２２０は、カテーテル２０２とＩＶＵＳエンジン２４６の間において電気機械的インターフェイスを提供することができる。

いくつかの実施形態によれば、ＰＩＭ２２０は、ＬＴＳ２２２に結合するように構成することができる。ＬＴＳ２２２は、ＰＩＭ２２０およびカテーテル２０２と結合しつつ、トランスデューサの長手方向の平行運度を提供することができる。多くの実施形態においては、トランスデューサの長手方向の平行運動は、制御された速度におけるカテーテル撮像コアの引き戻しを伴う可能性がある。ＬＴＳ２２２は、（例えば、撮像のために）長手方向のＩＶＵＳデータの取得のために較正された線形平行運動を提供することができる。ＬＴＳ２２２は、ディスプレイを有してもよい。ディスプレイは、移動した直線距離および／または平行運動速度を通知してもよい。いくつかの実施形態においては、ディスプレイは、平行運動を開始／停止させ、平行運動速度を設定し、移動した直線距離をゼロにリセットし、手動モードに切り替えるなどのための制御部を含んでもよい。いくつかの実施形態においては、手動モードにおいて、ＩＶＵＳシステム操作者は、カテーテル撮像コアを前後に自由に運動させることができる。

ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態によれば、着脱自在のカテーテル２０２は、カテーテルメモリ２１０を含むことができる。従って、カテーテル２０２がシステムから取り外された場合に、カテーテルメモリ２１０は、カテーテル２０２と共に留まることができる。この結果、特定のカテーテル２０２にとって重要であると思われる情報をその特定のカテーテル２０２と共に維持することができる。特定の実施形態においては、カテーテルメモリ２１０は、カテーテル２０２の近端に配置されている。カテーテルメモリは、カテーテル２０２のモデルなどのカテーテル２０２に固有の情報およびトランスデューサに関する情報などのカテーテル２０２内の特定のコンポーネントに関する情報を収容することができる。このようなトランスデューサ情報は、トランスデューサの周波数応答、その組立の日付、利得、出力レベル、ＩＶＵＳシステムに結合された回数、およびその他のトランスデューサ固有の情報を含むことができる。又、メモリは、使用時刻、日付、および持続時間などのカテーテル２０２および／またはトランスデューサの使用情報のみならず、カテーテル２０２が使用された患者に関する情報をも保存することもできる。このような情報をカテーテルメモリ２１０内に保存することにより、この情報が正しいカテーテル２０２と関連付けられていると共にカテーテル２０２の係合の際にまたはこのような情報をエンジン２４６が要求した際にＶＵＳエンジン２４６がこの情報を検出可能であることが保証される。

カテーテルメモリ２１０は、多くのタイプのメモリを有することができるが、好ましくは、メモリ２１０は、電力供給されていない間に（即ち、カテーテル２０２に電力供給されていない際に）その情報を保持するように、フラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリである。ＩＶＵＳシステム内において機能可能となるには、カテーテルメモリ２１０は、ＩＶＵＳシステムの少なくとも１つのその他のコンポーネントとの通信状態になければならない。いくつかの実施形態においては、カテーテルメモリ２１０は、カテーテルインターフェイスを介してＰＩＭ２２０によってアクセスされており、カテーテルインターフェイスは、インターフェイス回路を有することが可能であり、或いは、インターフェイス回路に接続可能である。ＰＩＭ２２０を介して、ＩＶＵＳエンジン２４６は、メモリ２１０に対してアクセス可能であり、データおよび保存された情報を読み取ることが可能であり、或いは、いくつかの実施形態においては、保存されるべく情報を書き込むことができる。

図３は、カテーテルメモリとして使用されうる例示用のメモリ要素である。図３は、電力３３０、クロック３３２、データ３３４、および接地３３６という４つの端子を有するメモリ３１０を示している。代替実施形態は、様々な用途において、４つよりも多くのまたは少ない数の端子を有してもよい。例示用の一実施形態においては、電圧は、接地端子３３６との関係において電源端子３３０を介してメモリ３１０に提供される。メモリに書き込まれることが望ましいデータは、データ端子３３４上に配置され、かつ、クロック端子３３２上における信号に応答して、端子に書き込まれる。データも、同様の方式により、データ端子３３４から読み取ることができる。

カテーテルは、患者に挿入されることから、安全規格により、カテーテルのすべての電気コンポーネントがアースから電気的に絶縁されることが要求されている。即ち、カテーテルのコンポーネントは、アースを絶対基準として参照した状態で所定の電圧において保持することができない。これは、危険な電流が患者を通じて接地に流れることを防止するべく実行される。従って、ＩＶＵＳシステムのカテーテル内に実装されるべきかつアースから電気的に絶縁された状態において留まるべき図３に示されているものなどのメモリの場合には、電力、データ、クロック、および接地端子のそれぞれが絶縁されなければならない。更には、少なくともデータ端子は、ＩＶＵＳエンジンがメモリとの間において読み書きするべく、カテーテルインターフェイスとの双方向通信状態にある必要がある。

図４は、ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態による電気絶縁回路の概略ブロックダイアグラムである。図４は、コネクタとアースの間の絶縁を提供しつつ、マイクロコントローラ４５２とカテーテルに接続しうるコネクタ４７８の間の通信を最終的に示す絶縁回路４５０を示している。まず、回路４５０の下半分を参照すれば、マイクロコントローラ４５２は、変圧器ドライバ４５４に結合されており、変圧器ドライバ４５４は、一次信号４５６を変圧器４５８を通じて送信する。いくつかの実施形態においては、変圧器を通じた一次信号４５６は、方形波または実質的に方形波であるが、その他の波形も想定される。マイクロコントローラ４５２および変圧器ドライバ４５４は、アース４８６に結合されており、かつ、アース４８６を基準とした参照した信号を提供する。変圧器４５８は、変圧器ドライバから一次信号４５６を受け取り、一次信号４５６は、フローティング状態にある変圧器内において、二次信号４６０を誘発する。即ち、二次信号４６０は、絶縁された接地４９６を基準として参照した状態にあり、絶縁された接地４９６は、アース４８６と関連付けられてはいない。例示用の一実施形態においては、アース４８６を基準として参照した方形波が変圧器４５８に印加された場合に、絶縁された接地４９６を基準として参照した二次方形波が変圧器４５８から生成されている。図４においては、参照符号４８６および４９６は、それぞれ、アースおよび絶縁された接地を表すシンボルを参照していることに留意されたい。そうではない旨が特記されていない限り、これらのシンボルは、参照符号が存在しない場合にも、関連付けられた接地を表すものと解釈されたい。

図４の実施形態における変圧器４５８は、絶縁された二次信号４６０を整流器４６２に出力し、次いで、整流器４６２は、整流済みの信号４６４を出力している。図示のように、整流器４６２は、絶縁された接地４９６を基準として参照している。いくつかの実施形態においては、整流器４６２は、全波整流器である。従って、いくつかの実施形態においては、マイクロコントローラ４５２は、方形波を変圧器４５８に出力するように変圧器ドライバ４５４に対して指示し、変圧器４５８は、絶縁された方形波を全波整流器４６２に出力している。入力された絶縁された方形波が、絶縁された接地４９６を中心としてセンタリングされている場合には、整流器４６２からの結果的に得られる出力４６４は、実質的に絶縁されたＤＣ信号となる。即ち、整流器４６２からの整流済みの信号４６４は、絶縁された接地４９６との関係において実質的に一定となる。これは、実質的に絶縁されたＤＣ信号として見なされ、その理由は、いくつかの実施形態においては、信号が入力方形波内の遷移点において正確に一定とはなりえない可能性があるからである。更には、いくつかの実施形態においては、変圧器４５８からの二次信号４６０は、完全な方形波ではない場合があり、むしろ、実質的に方形波に留まりつつ、なんらかの変動を有する場合がある。このような場合には、整流済みの信号４６４は、この変動を反映することにより、自身を実質的にＤＣ信号としうる。真の整流済みの信号４６４は、例えば、ノード４６６において計測することができる。

図５は、ＩＶＵＳシステムの特定の実施形態による絶縁回路の様々な地点における例示用の一連の信号である。図５の信号（ｉ）は、図４のものなどの変圧器ドライバ４５４から出力される例示用の一次信号５５６を示している。一次信号５５６は、アース５８６を中心としてセンタリングされた方形波である。図５の信号（ｉｉ）は、（ｉ）の一次信号５５６が変圧器ドライバ４５４から入力された際に変圧器４５８から出力されうる例示用の二次信号５６０を示している。又、二次信号５６０も、方形波であるが、これは、アース５８６とは対照的に、絶縁された接地５９６を中心としてのみセンタリングされている。但し、いくつかの実施形態においては、変圧器は、完全な方形波を出力しない場合があることに留意されたい。最終的に、図５の信号（ｉｉｉ）は、（ｉｉ）の二次信号５６０が変圧器４５８から入力された際に整流器４６２から出力されうる例示用の整流済みの信号５６４を示している。整流済みの信号５６４は、実質的に、絶縁された接地５９６を基準として参照したＤＣ信号であるが、二次信号５６０の遷移点においてなんらかの不規則性を含みうる。図５の電圧および時間スケールは、任意であるが、いくつかの実施形態においては、それぞれの信号は、同一のスケール上においてプロットされうることに留意されたい。

次に図４の上半分を参照すれば、マイクロコントローラ４５２は、データおよびクロック信号４７２をカテーテルに送信するべく意図されたデータおよびクロックスイッチング信号４７０を制御している。但し、これらの信号４７２は、アース４８６を基準として参照している。信号４７２は、双方向絶縁コンポーネント４７４に送信され、双方向絶縁コンポーネント４７４は、アース４８６と変圧器４５８からの絶縁された接地４９６の両方を基準として参照している。一般に、双方向絶縁コンポーネント４７４は、アース４８６との関係において入射信号４７２を比較することが可能であり、かつ、絶縁された接地４９６との関係におい絶縁された信号４７６を出力することができる。

従って、図４のものなどのいくつかの実施形態においては、絶縁されたデータ、クロック、電力、および接地信号が、双方向絶縁コンポーネント４７４と整流器４６２の組合せから、カテーテルと係合するように構成されたコネクタ４７８に対して送信されうる。従って、カテーテル内のメモリは、アースから完全に絶縁されつつ、動作に必要な１つまたは複数の信号を受け取ることが可能であり、これにより、患者用の安全な環境が提供される。

ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態においては、双方向の絶縁コンポーネント４７４は、完全に置換可能な双方向電気コンポーネントが、ＰＩＭまたはＩＶＵＳエンジンなどの電気装置から電気的に絶縁された状態に留まりつつ、ＰＩＭまたはＩＶＵＳエンジンなどの電気装置との間における完全な電気的通信状態となることを可能にする双方向のホットスワップ可能な絶縁コンポーネントを有する。一般的にホットスワップ可能な装置は、動作の際に取り外すことが可能であり、従って、いくつかの実施形態においては、潜在的に、カテーテルが、電源をシャットダウンすることなしに、「オンザフライ」で変更されるうるものを意味している。更には、いくつかの実施形態においては、双方向絶縁コンポーネント４７４は、５０００ボルトの絶縁を提供可能であり、これは、双方向絶縁コンポーネント４７４が破壊されると共に絶縁が除去されることなしに、最大で５０００ボルトの電位が双方向絶縁コンポーネント４７４に跨って印加されうることを意味している。様々な実施形態においては、動作の要件に応じて、様々な絶縁電圧定格を使用することができる。

図６は、ＩＶＵＳシステムの双方向絶縁コンポーネントの例示用の実施形態を示す概略図である。図６は、第１電力６８０、第１クロック６８２、第１データ６８４、および第１接地６８６という入力を有する双方向絶縁コンポーネント６７４を示している。この実施形態においては、第１電力６８０、第１クロック６８２、および第１データ６８４は、いずれも、アースされた第１接地６８６を基準として参照した信号である。これらの入力は、例えば、ＰＩＭまたはＩＶＵＳエンジンなどのＩＶＵＳシステムのアースされたコンポーネントから信号を受け取ることができる。双方向絶縁コンポーネント６７４は、第１接地６８６および電力６８０との関係において信号６８２および６８４を判定することが可能であり、かつ、第２接地６９６および電力６９０との関係において対応した信号６９２および６９４を出力することができる。従って、第１接地６８６がアースであり、かつ、第２接地６９６が絶縁された接地である場合には、アースとの関係においてその入力において印加されたものと同一の相対的電圧が、絶縁された接地との関係において、コンポーネントの出力を介して印加されうる。

双方向絶縁コンポーネント６７４の双方向特性は、類似した手順がもう１つの方向において発生することを許容している。この場合には、例えば、カテーテルメモリからの絶縁された信号は、第２電力６９０、第２クロック６９２、第２データ６９４、および第２接地６９６に印加されることが可能であり、かつ、第１クロック６８２および第１データ６８４などの信号は、アースされうる第１接地６８６との関係において出力されうる。この構成によれば、カテーテルメモリは、ＰＩＭおよび／またはＩＶＵＳエンジンから電気的に絶縁された状態において留まりつつ、ＰＩＭおよび／またはＩＶＵＳエンジンとの間において十分に通信することができる。

図６の双方向絶縁コンポーネント６７４は、第１および第２コンポーネントの間に変圧器シンボル６５８を有する状態で、示されている。本発明のいくつかの実施形態においては、双方向絶縁コンポーネント６７４は、少なくとも１つの変圧器を収容してもよいが、シンボル６５８は、変圧器シンボルの両側の信号が相互に絶縁されていることを示すためにのみ、図６に含まれている。更には、双方向絶縁コンポーネント６７４は、ホットスワップ可能な装置であってもよく、ホットスワップ可能な装置は、いくつかの実施形態においては、複数のカテーテルが、シャットダウンを必要とすることなしに、ＩＶＵＳシステムの動作の際に相互交換されることを許容する。

従って、ＩＶＵＳシステムのいくつかの実施形態においては、メモリを含む取り外し可能なカテーテルは、ＩＶＵＳシステムに結合されることが可能であり、かつ、システムおよびアースから電気的に絶縁された状態において留まりつつ、ＩＶＵＳエンジンと通信することができる。このような実施形態は、カテーテルなどの装置用の電気絶縁安全規格を充足しつつ、カテーテル固有の情報が、個々のカテーテルのメモリ内において保存され、かつ、ＩＶＵＳシステムに伝達されることを許容している。以上、様々な例について記述した。これらのおよびその他の例は、添付の請求項の範囲に含まれる。

Claims (25)

1. ＩＶＵＳシステムであって、
   患者の脈管構造に挿入され、かつ、超音波画像データを生成するように構成された撮像カテーテルであって、メモリと、超音波信号を放出および受信するトランスデューサと、を有する撮像カテーテルと、
   動作命令を前記システムに提供し、かつ、超音波画像データを受信し、かつ、超音波画像を構築するように構成されたＩＶＵＳエンジンと、
   （ｉ）カテーテルインターフェイスを含み、（ｉｉ）前記カテーテルインターフェイスを介して前記撮像カテーテルに着脱自在に結合可能であり、かつ、（ｉｉｉ）電力および命令を前記撮像カテーテルに提供し、カテーテルデータを前記撮像カテーテルから受信し、かつ、カテーテルデータを前記ＩＶＵＳエンジンに中継するように構成された患者インターフェイスモジュール（ＰＩＭ）と、
   前記ＰＩＭと前記撮像カテーテルの前記メモリとの間における電気絶縁および双方向通信の両方を提供するように構成された電気絶縁回路と、
   を有するシステム。
2. 前記撮像カテーテルは、近端と、遠端と、を有し、かつ、前記カテーテルメモリは、前記撮像カテーテルの前記近端内に配置されている請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
3. 前記ＰＩＭと前記撮像カテーテルの前記メモリとの間における前記双方向通信は、クロックおよびデータ信号を有する請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
4. 前記クロックおよびデータ信号は、アースから電気的に絶縁されている請求項３に記載のＩＶＵＳシステム。
5. 前記電気絶縁回路は、前記ＰＩＭ内に収容されている請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
6. 前記電気絶縁回路は、変圧器と、整流器と、を有する請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
7. 前記整流器は、電気的に絶縁された実質的にＤＣ信号を出力する請求項６に記載のＩＶＵＳシステム。
8. 前記変圧器は、絶縁された接地を定義している請求項６に記載のＩＶＵＳシステム。
9. 前記変圧器によって定義された前記絶縁された接地は、前記電気絶縁回路用の基準接地を提供している請求項８に記載のＩＶＵＳシステム。
10. 電気絶縁回路は、前記撮像カテーテル内の前記メモリに絶縁された電力を提供する請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
11. 前記電気絶縁回路は、最大で５０００ボルトの絶縁を提供する請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
12. 前記電気絶縁回路は、ホットスワップ可能な双方向コンポーネントを有する請求項１に記載のＩＶＵＳシステム。
13. 保存されているカテーテルデータをカテーテルからＩＶＵＳシステムに読み込む方法であって、
    内部カテーテルメモリを有するＩＶＵＳカテーテルを提供するステップであって、前記メモリは、カテーテルデータを有する、ステップと、
    カテーテルインターフェイスを有するＩＶＵＳシステムを提供するステップと、
    前記カテーテルインターフェイスが少なくとも１つの電気信号を介して前記ＩＶＵＳカテーテル内の前記メモリと通信するように、前記ＩＶＵＳカテーテルを前記カテーテルインターフェイスに着脱自在に結合するステップであって、前記少なくとも１つの電気信号は、アースから電気的に絶縁されている、ステップと、
    前記ＩＶＵＳシステムを使用し、保存されているカテーテルデータを前記カテーテルメモリから読み取るステップと、
    を有する方法。
14. 前記保存されているカテーテルデータは、前記カテーテルの使用データを有する請求項１３に記載の方法。
15. 前記カテーテルインターフェイスは、絶縁回路を有する請求項１３に記載の方法。
16. 前記絶縁回路は、双方向絶縁コンポーネントを有する請求項１５に記載の方法。
17. 前記双方向絶縁コンポーネントは、ホットスワップ可能なコンポーネントである請求項１６に記載の方法。
18. （ｉ）前記カテーテルインターフェイスから前記ＩＶＵＳカテーテルを取り外すステップと、（ｉｉ）前記カテーテルインターフェイスが、少なくとも１つの第２電気信号を介して前記第２カテーテルメモリと通信するように、第２カテーテルメモリを有する第２ＩＶＵＳカテーテルを前記カテーテルインターフェイスに結合するステップであって、前記第２電気信号は、アースから電気的に絶縁されている、ステップと、（ｉｉｉ）前記ＩＶＵＳシステムを使用し、保存されているカテーテルデータを前記第２カテーテルメモリから読み取るステップと、を更に有する請求項１７に記載の方法。
19. 前記カテーテルメモリから前記保存されているカテーテルデータを読み取る前記ＩＶＵＳシステムの部分は、ＩＶＵＳエンジンを有する請求項１３に記載の方法。
20. 前記ＩＶＵＳエンジンは、患者インターフェイスモジュール（ＰＩＭ）を介して前記ＩＶＵＳカテーテルと通信する請求項１９に記載の方法。
21. ＩＶＵＳカテーテルをＩＶＵＳシステムに装着する方法であって、
    カテーテルメモリを有するＩＶＵＳカテーテルを提供するステップと、
    インターフェイス回路を含み、かつ、前記ＩＶＵＳカテーテルと結合するように構成されたカテーテルインターフェイスを有するＩＶＵＳシステムを提供するステップと、
    前記ＩＶＵＳカテーテルを前記カテーテルインターフェイスに着脱自在に固定するステップと、
    前記インターフェイス回路から、少なくともデータ、電力、および接地信号を前記カテーテルメモリに供給するステップと、
    を有し、
    前記データ、電力、および接地信号のそれぞれは、アースから電気的に絶縁されている、方法。
22. 前記インターフェイス回路から、絶縁されたクロック信号を供給するステップを更に有する請求項２１に記載の方法。
23. 前記インターフェイス回路は、絶縁されたデータ、電力、および接地信号を前記カテーテルインターフェイスに提供する双方向絶縁コンポーネントを有する請求項２１に記載の方法。
24. 前記双方向絶縁コンポーネントは、ホットスワップ可能な要素を有する請求項２３に記載の方法。
25. 前記絶縁された電力信号は、実質的にＤＣ信号である請求項２１に記載の方法。

Images