JP3974187B2 - Obstetric medical instrument apparatus and method - Google Patents
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Description
発明の技術分野
本発明は哺乳類の出産をモニターするための器具および方法に関する。
背景技術
出産中は、通常、医療担当者は母親の子宮頚部の拡張度、子宮頚部および子宮内の胎児の位置および母親の筋肉収縮の強度および回数をモニターする。このモニター処理の大部分は視覚による直接的観察と手による触診によって行なわれる。このモニター処理を補助するための種々の器具が提案されている。米国特許第5,438,996号に開示されるように、子宮頚部の拡張度をモニターするための子宮頚部計測器は直接的な機械的計測装置または超音波計測装置に基づいて構成されている。超音波子宮頚部計測器の場合、小型の超音波送信装置が母親の子宮頚部の開口部近傍に取り付けられ、小型の受信装置が子宮頚部の開口部の反対側に取り付けられる。従って、これらの送信機および受信機の間における信号の伝達時間がそれらの間の距離、すなわち、子宮頚部の拡張度を示す。上記米国特許第5,438,996号に開示され、さらに、米国特許第3,768,459号により詳細に記載されているように、電磁子宮頚部計測装置は子宮頚部の一端側に取り付けた電磁送信コイルとその他端側に取り付けた電磁受信コイルを使用している。従って、これらのコイルの間の電磁的結合強度がその送信機および受信機の間の距離、すなわち子宮頚部の拡張度を示す。
米国特許第3,913,563号に記載されるように、子宮収縮の強さがストレインゲージを使用してモニターできる。柔軟なリードがベルトに保持されるフレーム上に取り付けられる。ベルトはフレームを腹壁に当てて保持する。リードはフレーム内に延在して腹壁を収縮する。従って、収縮がリードの移動によって引き起こされる。すなわち、その移動の度合いによって筋肉収縮の強さを知ることができる。米国特許第5,634,476号および同第5,218,972号に記載されるように、腹部に保持される圧力計測装置によって収縮により生じる圧力変化が測定できる。
他の出産中に用いるモニター装置は上記の処理中における胎児の状態をモニターすることに用いられる。例えば、パルスモニター装置は、例えば、子宮頚部の開口部を通して胎児の頭皮にパルスモニター装置を取り付ける等して、胎児に物理的に取り付けることができる。
しかしながら、上記の改善に加えて、出産のモニター処理と人間以外の哺乳類における同様の処理のモニターに更なる改善が望まれている。
発明の開示
本発明の一態様は人間または人間以外の哺乳類の母体からの胎児の出産をモニターするための装置を提供する。本発明のこの態様に従う装置は1個以上の母体プローブと子宮近傍の母体に当該母体プローブを固定するための手段を備えている。例えば、上記母体プローブは母体の外側に配置される外部母体プローブを含む。加えて、当該母体プローブは子宮頚部に取り付けられる子宮頚部プローブを含む。
また、上記装置は1個以上の基準素子と当該素子を母体近傍に保持するための手段を備えている。好ましくは、上記基準素子は子宮収縮により生じる移動から実質的に隔離されている場所に配置される。例えば、1個以上の外部母体プローブは母親の腹部の外部に取り付けられるが、上記の1個以上の基準素子は、例えば、脊椎骨の後ろまたは手足のような子宮収縮の影響から比較的隔離された母体部分に固定される。また、1個以上の基準素子は母親を支持するベッド上または当該ベッドに近い場所に動かせるフレーム上に取り付けることもできる。
上記装置はさらに上記プローブおよび基準素子を駆動して、電磁場または超音波のような1個以上の非イオン性の場を送信して当該送信された場を検出するための送信手段を備えている。従って、基準素子および母体プローブを含む送受信機の対のうちの一方の要素により送信される各場が当該対の他方の要素により検出される。最も好ましくは、上記装置は検出した場の特性から1個以上の基準素子に対する各母体プローブの配置を決定するための計算手段をさらに備えている。この開示に用いるように、用語「配置(desposition)」は位置または方向またはこれらの両方を意味する。最も好ましくは、1個以上の基準素子により確定される基準座標空間内における各母体プローブの少なくとも位置を決定するように構成されている。
好ましくは、上記計算手段は子宮収縮により生じる母体プローブの移動の大きさを決定し、当該母体プローブの移動の大きさを示す各母体プローブに対応する収縮信号を供給するための手段を備えている。最も好ましくは、上記計算手段は収縮により生じる各母体プローブの移動方向を決定するための手段を備えていて、上記収縮信号が母体プローブの移動の大きさと共に当該プローブの移動方向を示す。従って、最も好ましい実施形態においては、上記収縮信号は母体プローブの移動のベクトルを示す。それゆえ、決定的情報が単一の母体プローブからの単一の収縮信号によって得られるが、複数の母体プローブを用いることによって、さらに詳しい情報を得ることができる。この場合、外部母体プローブを取りつけるための手段が母体の離間する場所に当該プローブを取りつけるように構成されているのが好ましい。例えば、上記取り付け手段が外部母体プローブを皮膚に固定するための接着剤等の取り付け要素を含む場合、当該外部母体プローブを上記離間する場所に手動操作で供給することができる。
上記計算手段は各プローブに対してその移動を示す別々の収縮信号を生じるように構成されており、複数プローブからの収縮信号を組み合わせて子宮収縮の1個以上のパラメータを示す複合信号を供給するように構成されていることが好ましい。例えば、幾つかの母体プローブの移動の大きさのスカラー表現を合計する等によって、収縮の大きさを表す複合信号が当該プローブの移動の大きさを組み合わせることによって得られる。さらに、例えば、全体として収縮により生じる移動の大きさおよび方向を表す複合収縮ベクトルを提供する個々の母体プローブの移動ベクトルのベクトル合計を用いること等によって、幾つかの母体プローブからの幾つかの収縮信号に含まれる大きさと方向を組み合わせることによってさらに情報量の多い複合信号を得ることが可能になる。
個々のプローブからの個々の収縮信号または複合信号を用いることによって収縮の大きさと方向の両方を検出する能力が相当に高められる。さらに、このことによって、医者は、胎児を子宮頚部とは反対の横隔膜側に移動する逆方向の収縮等の異常収縮を検出することが可能になる。このような異常収縮または他の異常な状態が検出されると、医者は例えば帝王切開を開始すること等によってその出産に介入することができる。逆に、異常状態の初期的な検出によって、医者は異常な筋肉動作に初期的に介入できる。この結果、母親の不要な苦痛を最小にして、冗長な異常筋肉動作により起こり得る損傷から胎児を救うことができる。さらに、このことによって、分娩室における長くて無用な滞在による費用が節約できる。後に詳述するように、上記母体プローブは邪魔にならない程度に小さな装置にすることが可能である。そのような各母体プローブは磁場、電磁場等の非イオン性の場を検出または送信するように構成された小型のトランスデューサを備えている。これらのトランスデューサの構造および検出した場の特性を各プローブの配置に変換するための上記計算手段における態様は、画像案内式手術方式、体内マッピングおよび他の手法の場合における体内プローブの位置および方向の追跡にこれまで利用されていたものと同じである。これらの用途に開発されたトランスデューサおよび場の計測装置は数ミリ以下の直径程度の極めて小型にすることができ、数ミリ以下の精度で位置および方向の連続的モニターを行なうことができる。このような能力は本発明の好ましい実施形態において必要とするものに十分応えることができる。
計算可能な複合信号には、1個以上の母体プローブの他の1個以上のプローブに対する移動の大きさおよび/または方向が含まれる。例えば、複数の外部母体プローブが腹部外周の離間する位置にそれぞれ備えられている場合に、当該母体プローブの互いに向かい合う、例えば、腹部の中心に向く移動の大きさによって、収縮移動の大きさを示す複合信号を提供することができる。また、複数の母体プローブが複数の軸方向に離間する位置、すなわち、母体の頭からつま先の軸方向に互いに離間する位置に配置されている場合、収縮信号間の位相差または時間遅延によって、当該収縮の母体に沿う伝播態様についての情報を得ることができる。さらに、上記手法の組み合わせもまた用いることができる。
子宮頚部の母体プローブは単独または外部母体プローブとの協働によって上述のような収縮信号を提供する。さらに、複数の子宮頚部母体プローブが備えられる場合、これらの子宮頚部母体プローブの位置をそれぞれ比較することによって、当該子宮頚部母体プローブ間の距離が得られ、さらに、子宮頚部の拡張度が測定できる。
上記装置はさらに胎児プローブと胎児に当該胎児プローブを固定するための手段を備えている。また、上記送信手段は当該胎児プローブと1個以上の上記基準素子を駆動して、胎児プローブと基準素子を含む少なくとも1個の付加的な送受信装置の対のうちの要素間に1個以上の付加的な場を送信するための手段を供えている。さらに、上記計算手段は基準素子に対する胎児プローブの配置を決定するための手段を備えている。従って、胎児の移動は基準素子に対して追跡することができる。この場合、基準素子に対する胎児プローブの移動が子宮頚部内の胎児の移動を直接示す情報として使用される。また、基準素子に対する母体の移動が基準素子に対する1個以上の母体プローブの移動を基準素子に対する1個以上の胎児プローブの移動から差し引くことにより相殺されて、母体に対する胎児の移動を表す情報が提供される。従って、上記装置の一変形例においては、胎児プローブが母体プローブなしに使用される。
従って、本発明の他の態様は出産中の胎児の位置をモニターするための胎児プローブを提供し、当該胎児プローブは、1個以上の非イオン性の場を検出または発信するように構成されたフィールドトランスデューサと当該フィールドトランスデューサを胎児に固定するための手段を備える。好ましくは、フィールドトランスデューサはプローブに対する少なくとも2個の異なる局所的方向における磁場の成分を検出して各成分に対して別々のデータを供給するように構成された磁気フィールドトランスデューサである。例えば、上記胎児フィールドトランスデューサは非平行なコイル軸または感知軸を有する2個以上のコイルまたは固体センサーを備えている。さらに、上記胎児プローブは胎児心拍数モニタートランスデューサを備えている。また、上記フィールドトランスデューサを胎児に固定するための手段は胎児心拍数モニターフィールドトランスデューサを胎児に固定するように構成されていることが好ましい。従って、心拍数モニターおよび位置モニター機能を備える複合トランスデューサを心拍数トランスデューサ単独に比して実質的に大きくすることなく一体構成できる。
本発明のさらに別の態様は人間以外の哺乳類の母体からの胎児の出産をモニターする方法を含む。本発明のこの態様に従う方法は、1個以上のプローブを母体における子宮の近くに固定して、1個以上の基準素子を母体の近傍に保持する工程を含む。さらに、本発明のこの態様に従う方法は、プローブを駆動して1個以上の非イオン性の場を送信し、かつ、送信された場を検出する工程を含む。ここでも、各場は基準素子と母体プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて、当該対から成る他方の要素により検出される。本発明のこの態様に従う方法は、好ましくは、検出した場の特性から1個以上の基準素子に対する各母体プローブの配置を決定する工程を含む。上記の好ましい方法は、さらに、収縮による各母体プローブの移動の大きさまたは方向、最も好ましくは、それらの両方を計算し、当該方向または大きさあるいはそれらの両方を示す収縮信号を供給する工程を含む。この個々のプローブからの収縮信号は組み合わされて上述の装置に基づく方法によって複合信号を供給することができる。本発明のさらに別の実施形態においては、上記母体プローブは子宮頚部の開口部または穴の対向する面に取り付けた2個以上の母体プローブを含む。すなわち、1個以上の基準素子に対するこれら母体プローブの各位置をモニターすることによって、母体プローブの相互間の位置が決定できる。このことによって、子宮頚部の拡張の度合いが示される。上記の母体プローブは上述以外の収縮モニター処理においても使用できる。
上記の方法および装置の変形例においては、母体プローブおよび基準素子が収縮による移動の影響を受ける領域の母体に固定される。この場合、基準素子に対する母体プローブの位置をモニターすることによって、収縮によるこれらプローブの相対的移動がモニターできる。例えば、当該プローブの相互間の移動情報が収縮の大きさの指示情報として得られる。
本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点が添付図面に基づく以下の好ましい実施形態の詳細な説明によりさらに明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の一実施形態に従う装置の部分的断面図および部分的ブロック図を含む図である。
図2は図1における2−2線に沿う概略的断面図である。
図3は図1および図2の装置において使用される構成要素の概略的斜視図である。
図4は図3に示す構成要素の一部の拡大斜視図である。
図5は本発明の別の実施形態に従う構成要素を示す図4に類似の図である。
図6は図1および図2に示す装置の部分を示す概略的部分断面図である。
図7および図8は図1および図2の装置の動作時に決定される幾つかのベクトルを示す図である。
図9は図1および図2に示す装置の動作モードの一例におけるスクリーンの概略図である。
図10は本発明のさらに別の実施形態による装置の概略図である。
発明を実施するための最良の態様
本発明の一実施形態に従う装置は患者の支持台12の下側に取り付けた第1の組の基準素子10を備えている。各基準素子10はコイルと同心のコイル軸14を画定する導体コイル11を含む。これらの素子は、例えば、本明細書に参考文献として含まれる、国際特許公開第WO 97/32179号および同第97/29709号に開示されるようなアレイに配置してもよい。例えば、基準素子10は、母親が台12上に寝ている時に、母親の腹部の下方に中心が配置されるような三角形の各頂点に配置することができる。
この装置は変形可能な支持部18により台12に取り付けられたフレーム16を備えている。支持部18は所謂「グースネック(goose neck)」灯の支持部に一般に使用される型式の変形可能なしわ付き管とすることができる。支持部18はフレーム16を台12上に寝る母親Mに所望に近接するように配置できて、当該フレームを把持して移動するまで、あるいは、それを移動しない限り概ね一定の位置に保持されるように構成されている。フレーム16用の他の適当な支持部としては、移動可能なジョイントにより台12に接続され、かつ、適当なデテントまたはブレーキにより保持されて支持台16を意図的に移動しない限り保持できるような構成の互いに接続される複数のアームが含まれる。また、フレーム16は台12に固定した支持部または台にクランプで固定した支持部に保持することができる。好ましくは、そのような固定機構は支持部を台から取り外して緊急の場合に母親へのより良い処置ができるように場所を開けることができる取り外し機構を備えている。さらに、別の組の基準素子20がフレーム16に取り付けられている。基準素子20は、基準素子10と同様に、コイル軸22を確定する導体コイルを含む。なお、基準素子20はアレイ状に配置されているので、コイル軸22は同一線上にない。このようなフレーム16および基準素子20は例えばその開示を本明細書に参考文献として含まれる国際特許公開第WO 97/29683号に記載されている。
本発明の装置はさらに一組の外部母体プローブ24を備えている。図3に最良に示すように、各外部母体プローブ24は自己接着性バンデージまたは布として一般に使用されている軟質ビニール等のポリマー材のような柔軟で形態順応性の材料から成るパッド26を含む。このパッドの上面28には多軸トランスデューサ30が取り付けられている。さらに、このトランスデューサ30は支持部32(図4)を備えており、この支持部は複数の非同一平面上の好ましくは相互に直交する面34と当該支持部に取り付けた複数の別々の感知素子36を有する。これらの感知素子はホール(Hall)効果センサー、磁気抵抗センサー、磁気光センサー、磁束ゲート磁気メーターのような特定方向の磁場成分を検出してその磁場成分の強度を表す成分信号を生じるように構成されたセンサーとすることができる。従って、感知素子36aは方向38aにおける場の成分強度表す成分信号を生じるように構成されており、感知素子36bおよび36cは方向38bおよび38cにおける場の成分強度を表す成分信号をそれぞれ生じるように構成されている。これらの方向38a,38bおよび38cは支持部32の基準座標空間内にあり、プローブの基準座標空間に対して局所的方向となる。好ましくは、上記感知素子は相互に交差する軸または互いに近接する軸に沿う磁場の成分を検出するように構成されていて、検出された成分が単一点における若しくは単一点近傍の磁場の成分を表す。なお、図4に示す特定構成においては、局所的方向または感知方向が支持部の各面に対して直交しているが、これは単なる例示にすぎない。すなわち、センサーの種類によっては感知方向が上記支持部の面に平行になる場合がある。しかしながら、これらの感知方向が互いに直交しているのが望ましい。センサー30は例えば本明細書に参考文献として含まれる国際特許公開第WO 95/09562号に記載されるように形成できる。すなわち、上記国際特許公開第WO 95/09562号によれば、感知素子は支持部の面に適合するように変形可能なポリイミド誘電体のような柔軟性シート材上に取り付けることができる。また、当該国際特許公開第WO 95/09562号に開示されるように、センサーはセンサー信号を増幅するための1個以上の増幅器を備えている。リード線40がパッド26と一体成形される細長いケーブル42に沿って延出している。外部母体プローブ24は患者に可能な限りの落ち着きを与えると共に、分娩室において使用中に起こる状態に耐えるように構成されている。例えば、母体プローブ24は保護およびクッションのためのセンサー30を被覆するカバーまたはカプセル(図示せず)を備えている。上記国際特許公開第WO 95/09562号に記載されるように、この種のセンサーは数ミリ若しくは1ミリ以下の大きさであるために小形カテーテルのような小形の体内プローブに組み込むことができる。このような小さな寸法は望ましいが、外部母体プローブにおいてセンサーを使用する場合には必要ない。従って、センサーは数ミリないし1センチ程度若しくはそれ以上の寸法であってもよい。これによって、体内で使用するセンサーに比して、より大形で経済的かつ強力な感知素子を使うことができる。
変形例において、トランスデューサ30’(図5)は非平行軸38a’,38b’および38c’に巻き付けた一組のコイル36a’,36b’および36c’を含む。最も好ましくは、軸38a’,38b’および38c’は互いに直交しており、相互に交差している。各コイルはそれぞれのコイル軸に沿う磁場の成分を検出するように構成されている。また、これらのコイルはフィールドトランスミッターとして使用できる。さらに、各コイルは付属のコイル軸に沿う場を発生する。
上記装置はさらに一対の子宮頚部母体プローブ44を備えている。さらに、各子宮頚部母体プローブはトランスデューサ46を備えており、このトランスデューサは小形ハウジング48内に取りつけた図4および図5に基づいて説明したトランスデューサと同一とすることができる。各ハウジング48には組織アンカー50が備えられており、このアンカーはあご状、フック、把持器またはネジ状のハウジング48を固定するように構成された装置の形態であって、付属のトランスデューサ46を子宮頚部Cの近くの母体子宮組織に固定することができる。さらに、母体子宮頚部プローブを固定できるアンカー装置の他の適当な形態も全て使用可能である。例えば、他の弾性部材やクリップを母体子宮頚部プローブの組織への保持に適用することもできる。また、ハウジングは縫合用の穴を備えていて組織に縫合できるようにしてもよい。さらに、母体子宮頚部はケーブル52を供えている。最も好ましくは、母体子宮頚部プローブおよびケーブルは可能な限り小形である。
上記装置はさらに胎児プローブ54を備えている。この胎児プローブは胎児の状態をモニターできる1個以上のトランスデューサ58を出産中に胎児Fの頭皮に固定するように構成されたクリップのような固定装置56を備えている。この胎児状態モニタートランスデューサはパルス酸素濃度測定に使用する電極または発光および光検出装置のような胎児の心拍数をモニターするための従来素子を含む。この胎児モニター装置の構成は当業界において知られており、出産時に胎児に固定されるプローブによる胎児モニターに有用なトランスデューサと固定装置の適当な組み合わせは全て上記胎児プローブ54の部品として採用できる。この胎児プローブはさらに上述のフィールドトランスデューサに類似の磁気フィールドトランスデューサ60を備えている。当該磁気フィールドトランスデューサ60は固定装置56に接続されて、上記胎児状態モニタートランスデューサ58が胎児に固定されている時に、この磁気フィールドトランスデューサもまた胎児に固定できる。さらに、ケーブル62が磁気フィールドトランスデューサから延出して備えられている。このケーブルもまた胎児状態モニタートランスデューサ58から信号を伝達する。
上記基準素子10および20のコイル、母体プローブ24および44に組み込まれたトランスデューサおよび胎児プローブ54における磁気フィールドトランスデューサは全てフィールド送受信装置60に接続している。このフィールド送受信装置は磁気フィールドトランスデューサにより供給される種々の成分信号をデジタル値に変換するように構成されている。従って、当該フィールド送受信装置はアナログ/デジタル変換機、アナログまたはデジタル帯域フィルターおよび多重信号装置のような素子を含む。このフィールド送受信装置60はまたデジタル情報を受け取ってそのデジタル情報を基準素子10または20のコイルの駆動可能な電気信号に変換するためのデジタル/アナログ変換機や出力増幅器を備えている。このフィールド送受信装置はデジタルコンピュータ62に連結されており、当該コンピュータは従来の陰極線管64のような表示装置に連結している。このフィールド送受信装置とコンピュータとの間の連結により、各トランスデューサの感知素子からの成分信号のデジタル値がコンピュータに渡され、基準素子コイルにより供給される場のデジタル値が当該コンピュータからフィールド送受信装置に渡されるような従来のデータ交換が行なわれる。
動作時において、母親Mは台12上においてまさに出産しようとしている。従って、母親の骨盤の場所は台の下方の基準素子10の近くにある。外部母体プローブ24は母親の腹部の周りにそれぞれ離間して固定されている。例えば、幾つかのプローブ24は母親の腹壁上に配置されているが、1個以上の他の外部母体プローブ24aは母親の背中等の他の場所に配置されて筋肉収縮により生じる局所的移動からほぼ隔絶している。この隔絶した外部母体プローブ24aは以下に主外部母体プローブと称する。一方、子宮頚部プローブ44は子宮に固定されるように構成されていて、図6に示すように子宮頚部に取り付けられる。母親の羊膜嚢が破れて、彼女の子宮頚部が胎児の通過を十分可能にする程度に拡張すると、胎児プローブ54が図6に示されるように胎児の頭皮に固定される。
コンピュータ62はフィールド送受信装置に命令して基準素子10のコイルを駆動し、プローブ24,44および54の各々におけるトランスデューサから信号を受け取るようにする。コイル10から発する場は空間を介してプローブのセンサー上に伝達される。その後、各センサーは特定の場所における種々の場の成分を表す信号を供給する。コンピュータ62はこれらの信号を受け取って、新しい信号を受け取る度に、基準素子10の基準座標空間における各プローブの位置を決定する。なお、送信素子を駆動して駆動した素子から受け取った場に基づいて受信素子の位置を導き出すためのアルゴリズムは磁気的位置決めの技術分野において周知である。使用できるアルゴリズムとしては、本明細書において参考文献として含まれる、上述の国際特許公開第WO 95/09562号、国際特許公開第WO 94/04938号および米国特許第5,391,199号に開示されるものが含まれる。上記および他の文献に開示されるように、コイルにより送信される場は直流(安定状態)の場または概ね減衰することなく組織中を伝達できる種々の周波数の交流の場になる。また、上記種々のコイルの動作は既知の時間多重または周波数多重の方式で行なえる。従って、特定の配置検出アルゴリズムの選択および特定のコイル駆動シーケンスの選択は本発明の構成要件ではなく、種々のセンサーに対応する正確な配置が再現できる適当なアルゴリズムであれば何でも使用可能である。
システムが外部母体プローブと胎児プローブの場所をモニターし続けている間に、母親は筋肉の収縮を行なう。この収縮によって、外部母体トランスデューサ24は基準素子10に対して移動する。そこで、当該システムは基準素子10の基準座標空間における各外部母体プローブ24の位置を継続的に追跡する。すなわち、このシステムは主外部母体プローブ24aの位置を継続的に差し引いて当該プローブ24aの基準座標空間における各プローブ24の位置を与える。上述のように、トランスデューサ24aは母体の収縮からほぼ隔絶された母体上の一定の場所に取り付けられている。従って、上記の減算処理はプローブ24の位置を母体に連結する基準座標空間内に置き換えることであり、台12上の母体の移動による影響を消去する。さらに、コンピュータは外部母体トランスデューサ24の相対移動を検出することによって収縮を検出する。例えば、一定の大きさを超えるトランスデューサ24aに対する任意の単一のトランスデューサ24の移動は収縮としてみなされる。また、上記システムは、収縮に通常伴う最短の時間よりも短い存続時間の移動または収縮に通常伴う最長時間よりも長い移動またはその両方を無視する。加えて、当該システムは個々のトランスデューサ24の移動が全てのトランスデューサまたは一定最小数のトランスデューサのそれぞれ特定時間内に生じる移動に伴うものでない限りその移動を無視する。
図7に示すように、システムは、収縮の開始時から収縮時に到達する最大の移動点までのトランスデューサの移動を表す各トランスデューサ24の移動ベクトル70を計算する。このシステムは、例えば、表示装置64上の各移動ベクトル70’を示す移動ベクトルとして表示装置64を介して医者に情報提供できる。図を簡単にするために、別々のベクトル表示70’の1個のみを示している。実際は、上記外部母体プローブに伴う全てのベクトルは同時または連続的に表現できる。さらに、それぞれのベクトルは母体の基準座標空間に簡便に適用できる別の基準座標空間において表示される。例えば、母親の画像72が表示装置64上に表示できる。また、表示における方向指示を補助するために、主外部トランスデューサ24aは、トランスデューサを母体に適用する場合に、その母体の長手軸に対して視覚的に方向付けできる外部標識手段をそのハウジング(図示せず)に備えることができる。この主プローブ24a内に配置するトランスデューサは上記外部標識手段に対して既知の方向、すなわち、母体の長手軸に対して既知の方向に配置されている。それゆえ、システムは母体の長手軸に対する各移動ベクトルの方向を計算できる。
本システムは主母体プローブ24aに対する全ての外部母体プローブ24の移動のベクトル和を表す複合移動ベクトル74を計算する。この複合ベクトルもまた表示装置64上に画像74’として表示できる。さらに、ベクトルパラメータの数字的表現も表示できる。加えて、本システムは母体の長手軸を横切るプローブ24の移動成分76のみのベクトル和80を計算できる。このベクトルの表現もまた表示装置64上に表示できる。このベクトルは、例えば、通常収縮に含まれる筋肉の一部分のみが関与する変則的収縮を検出するために使用できる。さらに、上述の種々のベクトルの大きさまたは方向あるいはそれらの両方のスカラー表現82もまた表示できる。
このシステムは基準素子10を有する基準座標空間内の子宮頚部母体プローブ44および胎児プローブ54の位置を追跡し続ける。ここでも、本システムは各プローブの位置情報を主母体プローブ24aの基準座標空間すなわち母体に連結する基準座標空間に変換する。図9に示すように、本システムは子宮頚部プローブおよび胎児プローブの位置を一緒に表示することが好ましく、これによって、相対的な位置が医療関係者によって容易に観察できる。さらに、表示装置64上の画像44’により示される子宮頚部44の相互間の距離Dが子宮頚部の拡張の度合いを示す。子宮頚部に対する画像54’で示される胎児プローブ54の位置は子宮頚部に対する胎児の位置を直接示し、これによって、出産の進行が示される。また、本システムは子宮頚部プローブと胎児プローブの移動ベクトルを計算する。従って、表示装置上のベクトル表示54”により示される胎児プローブ54の移動ベクトルは収縮により生じる胎児の動きを直接示す。子宮頚部プローブの移動ベクトルは収縮動の複合的方向を計算する場合に外部プローブ24の移動ベクトルに加えて、またはその代わりに用いられる。また、収縮により生じる子宮頚部プローブの移動ベクトルはスクリーン64上に直接表示される。
従って、本システムにより医療関係者に与えられる情報の全てが出産経過の改善されたモニターを可能にする。例えば、異常収縮または収縮の大きさの増減が容易に検出できる。さらに改善するために、コンピュータシステムは、例えば、異常状態を指示する複合的収縮における変化の特定パタンの認識等の、パタン認識能力を提供するように構成できる。これらの変化のパタンは出産の観察および正常および異常収縮に伴う変化のパタンの観察を経験する医者によって直接入力できる。また、本システムはそのようなパタンを認識するための「神経網」のような人口知能機能を備えることも可能である。本システムは、多数の出産例において記録された変化のパタンと、例えば、正常出産、基準からずれた胎児位置、逆行収縮等の異常収縮のような、出産時において診断された状態とから成る一連の指導データにより、神経ネットワークをプログラムする従来法において教育することができる。
なお、上記システムはプローブの一部を除去することにより変形できる。例えば、主母体プローブ24aを省略することができ、システムは位置および移動ベクトルを基準素子10の基準座標空間において直接計算することもできる。一般に、母親は台12上に残るため、彼女全体のまれな移動と共に、医者は母体の移動により生じる擬似的な収縮ベクトルを簡単に無視することができる。また、本システムは、信号が種々のプローブの全ての移動間の剛体相関に近い移動を示すという事実に基づいて、また、母体移動を示す信号のタイミングに基づいてそのような移動を示すトランスデューサ24,44および54からの信号を排除できる。さらに、他のプローブの多くを省略できる。最少の場合において、1個のみの外部母体プローブと1個以上の基準素子から有用な情報が得られる。複数の基準素子10が不可欠とな限らない。当該磁気的位置決めの技術分野において周知のように、幾つかの相互に非平行な軸に沿って発信できるように構成されたコイルを備える単一の多軸基準素子が複数の基準素子の代わりに使用できる。また、1個のみの胎児プローブ54と1個以上の基準素子により有用な情報を得ることができる。また、単一の母体子宮頚部プローブ44を移動ベクトル情報を供給するために使用できる。しかしながら、拡張情報を供給するために一対の母体子宮頚部プローブを使用することが好ましい。
上述の方法においては、台12に固定された基準素子10が使用され、フレーム16に取り付けられた基準素子20は使用されていない。しかしながら、基準素子20を基準素子10と全く同様に使用することもできる。従って、本システムは台に固定した基準素子10と別の組の可動フレームに固定した基準素子20を備えているように示したが、これらの組の1個のみを備えていてもよい。基準素子20の基準座標空間内における各プローブの位置を決定して、これらの位置を当該基準素子20の基準座標空間内の主プローブの位置および方向に基づいて当該主母体プローブの基準座標空間の位置に変換することによって、別々のプローブ24,44および54の移動が決定できる。また、その位置情報は基準素子20の基準座標空間内に残すことができる。種々のベクトルが基準素子20の基準座標空間のような任意の基準座標空間内に表示されても、医療関係者はフレーム16の方向を観察することができ、それゆえ、基準素子20の基準座標空間を母体に対する別の基準座標空間内に知覚的に転写できる。また、基準素子20の方向は台12または母体上の一定位置に対するフレーム16の方向を機械的または電子機械的または光学的に検出する測角装置により決定できる。さらに別の実施形態においては、別の付加的な基準素子(図示せず)を台12上に取り付けて、当該台に対する基準素子20の位置および方向を基準素子20によりその付加的な基準素子に、またはそれから送信される場を検出することによって検出できる。この場合も、システムは各プローブの配置を台の基準座標空間内の配置に変換できる。
本発明のさらに別の実施形態においては、1個以上の基準素子104を母体に直接取り付けることができる。例えば、コイルのアレイまたは他の基準素子トランスデューサ104を担持する基準組立体102aを例えば母親の背中のような収縮から概ね隔絶した母体の位置において母親Mに固定できる。外部母体プローブ124、胎児プローブ154および子宮頚部プローブ144の位置は上述と同様に組立体102a上のトランスデューサ104により画定される基準座標空間内において検出できる。この場合、基準素子が母体に直接取り付けられているので、母体移動のための補正が全く必要なくなる。
また、基準素子が一組の複数の基準組立体102を備えることもできる。各基準組立体は複数のトランスデューサ104とさらに別のトランスデューサ106を備えている。この場合、場は各基準組立体102の別のトランスデューサ106と他の基準組立体のトランスデューサ104との間で送信される。本明細書に参考文献として含まれる国際特許公開第WO 97/29685号に詳述されるように、本システムにおいては、トランスデューサ106により送信され他の組立体のトランスデューサ104により受信される、または、この逆の場の特性から他の基準組立体に対する各基準組立体の位置および方向が計算できる。この情報は位置情報の供給に直接使用でき、この位置情報は基準組立体が相互に移動する度に継続的に更新される。従って、基準組立体102は外部母体トランスデューサの一部または全ての役割を果たす。加えて、基準組立体102の位置および方向が相互について既知である場合、種々の基準組立体106は付加的なプローブ124,144および154に、または、それらから場を送受信するように駆動される。従って、当該基準組立体により画定される基準座標空間におけるこれらの付加的なトランスデューサの位置および方向はそれぞれ既知となる。このような配置構成において、基準素子の一部が収縮により生じる移動の影響を受けやすい。
図10のシステムにより得られる情報は上述したような方法と概ね同様に表示できる。例えば、収縮ベクトルは基準組立体102aに基づく基準組立体102bおよび102cの移動と同基準素子102aに基づく外部トランスデューサ124の移動を併せた複合体として形成できる。また、収縮ベクトルは全てのトランスデューサ組立体により画定される複合基準座標空間内におけるトランスデューサ124の移動方向により計算できる。
上述のシステムにおいて、磁場は基準素子に付随するトランスデューサから設定されて、プローブに付随するトランスデューサにより受信される。しかしながら、逆の配置構成も採用できる。従って、プローブに付随するトランスデューサが場を送信可能である場合、基準素子に付随するトランスデューサが受信用トランスデューサとして作用するのが好ましい。種々のトランスデューサにおいて必要とされる感度の方向の数は位置および/または方向を検出するために使用するアルゴリズムに部分的に依存する。例えば、互いに同一線上にない任意の既知の配置における軸を有する独立配置された3個のコイルが基準素子のアレイを構成して3個の平行でない方向に感度を示す任意のトランスデューサと共に使用される。また、プローブ上のトランスデューサが単一方向のみに感度を示す場合に、それぞれ3個の直交方向において感度を示す3個の基準素子トランスデューサのアレイが採用できる。プローブ、トランスデューサおよび基準素子トランスデューサにおける感度を示す軸の数の種々の組み合わせが既知の態様で使用できる。
なお、母体および胎児に種々のプローブを固定するための特定の機械的装置は単に例示的なものに過ぎない。例えば、弾性ベルト等の母親の身の周りに着ける物品によって外部母体プローブを母体に固定できる。また、外部母体プローブが母親の皮膚に固定するためのクリップまたは縫合穴を備えていてもよい。
上述の記載は人間の母体についてのシステムを例示している。しかしながら、同システムは他の哺乳類の母体からの出産のモニターに使用できる。1個以上の基準素子が母体に取り付けられている場合、母親は歩き回ることが可能であり、システムは母親がベッド等の支持台に対する固定の位置にいなくても動作できる。例えば、動物の母親に上述のプローブおよび基準素子を備え付けることができ、それらの素子からの信号が遠隔計測によって中継される。この結果、母体からの遠隔操作による母体のモニターが可能になる。同様に、本システムは人間の母親の出産経過を遠隔モニターできる遠隔計測に適用できる。
本発明の実施態様は以下のように表現することもできる。
1.(a)1個以上の母体プローブと、
(b)前記1個以上の母体プローブを母体の子宮の近くに固定するための手段と、
(c)1個以上の基準素子と当該基準素子を母体の近くに保持する手段と、
(d)前記プローブおよび基準素子を駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつその送信された場を受信させて、各場が1個の基準素子と1個の母体プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて、当該対のうちの他方の要素により検出されるようにするための送信手段と、
(e)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に対する各母体プローブの配置を決定するための計算手段とを備える哺乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための装置。
2.前記基準素子を母体の近くに保持するための手段が少なくとも1個の基準素子を子宮収縮により生じる移動から概ね隔絶して保持するように構成されている実施態様1に記載の装置。
3.前記計算手段が子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の大きさを決定し、当該母体プローブの移動の大きさを表現する前記各母体プローブに対応する収縮信号を供給するための手段を備えている実施態様1に記載の装置。
4.前記計算手段が子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の方向を決定し、当該母体プローブの移動の方向を表現する前記各母体プローブに対応する収縮信号を供給するための手段を備えている実施態様1に記載の装置。
5.前記計算手段が子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の大きさと各母体プローブに対応する前記収縮信号を決定して、当該収縮信号が前記母体プローブの移動の大きさと方向を表現するようにする手段を備えている実施態様4に記載の装置。
6.前記少なくとも1個の母体プローブが複数の母体プローブを含み、前記取り付け手段が当該複数の母体プローブを母体上の離間する位置に取り付けるための手段を含み、前記計算手段が前記各母体プローブに対応する別々の収縮信号を供給するための手段を備えている実施態様3または実施態様4または実施態様5に記載の装置。
7.前記計算手段が前記複数のトランスデューサからの収縮信号を組み合わせて子宮収縮の1個以上のパラメータを表現する複合信号を供給するための手段を備えている実施態様6に記載の装置。
8.前記複合信号が収縮の大きさと収縮の移動の全体的方向を表現するデータを含む実施態様7に記載の装置。
9.前記取り付け手段が母体の腹壁上に前記母体プローブの少なくとも一部を取りつけるための手段を含む実施態様1に記載の装置。
10.前記基準素子を保持するための手段が前記1個以上の基準素子を子宮収縮から隔絶した場所の母体に取りつけるための手段を含む実施態様1に記載の装置。
11.前記保持手段が前記1個以上の基準素子を母親の支持台に対して少なくとも一時的に固定位置に保持するための手段を含む実施態様1に記載の装置。
12.前記保持手段が前記トランスデューサを保持するフレームと当該フレームを支持台に対して少なくとも一時的に固定位置に保持する支持体を含む実施態様11に記載の装置。
13.前記支持体が調節可能であって、支持台に対する前記フレームの配置が任意に変更可能である実施態様12に記載の装置。
14.前記取り付け手段が前記基準素子を支持台に固定するための手段を含む実施態様11に記載の装置。
15.さらに、胎児プローブと当該胎児プローブを胎児に固定するための手段を備え、前記送信手段が当該胎児プローブおよび前記1個以上の基準素子を駆動して当該胎児プローブと1個の基準トランスデューサを含む少なくとも1個の送受信装置の対のうちの要素間に1個以上の付加的な場を送信させるための手段を含み、前記計算手段が前記少なくとも1個の基準トランスデューサに対する前記胎児プローブの配置を決定するための手段を含む実施態様1に記載の装置。
16.前記少なくとも1個の母体プローブが1個以上の子宮頚部母体プローブを含み、前記固定手段が当該子宮頚部母体プローブを母親の子宮頚部に取りつけるための手段を含む実施態様1に記載の装置。
17.前記1個以上の子宮頚部母体プローブが2個以上の子宮頚部母体プローブを含み、前記計算手段が当該子宮頚部母体プローブ間の距離を計算するための手段を含む実施態様16に記載の装置。
18.(a)1個以上の母体プローブを母体の子宮の近くに固定する工程と、
(b)1個以上の基準素子を母体の近くに保持する工程と、
(c)前記プローブおよび基準素子を駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつ送信した場を検出させて、各場が1個の基準素子と1個の母体プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうちの他方の要素により検出されるようにする工程と、
(d)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に基づく各母体プローブの配置を決定する工程とを備える哺乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための方法。
19.前記少なくとも1個の基準素子が子宮収縮により生じる移動から概ね隔絶して保持される実施態様18に記載の方法。
20.さらに、子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の大きさを計算して、当該母体プローブの移動の大きさを表現する前記各母体プローブに対応する収縮信号を供給する工程を含む実施態様18に記載の方法。
21.さらに、子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の方向を計算して、当該母体プローブの移動の方向を表現する前記各母体プローブに対応する収縮信号を供給する工程を含む実施態様18に記載の方法。
22.前記計算工程が子宮収縮により生じる前記少なくとも1個の母体プローブの移動の大きさを計算する工程を含み、前記各母体プローブに対応する収縮信号を供給する工程が当該収縮信号により各母体プローブの移動の大きさと方向を表現するように行なわれる実施態様21に記載の方法。
23.前記1個以上の母体プローブを取りつける工程が複数の母体プローブを母体上の離間する位置に取り付ける工程を含み、前記計算工程が前記各母体プローブに対応する別々の収縮信号を供給するように行なわれる実施態様20または実施態様21または実施態様22に記載の方法。
24.さらに、前記複数のトランスデューサからの収縮信号を組み合わせて子宮収縮の1個以上のパラメータを表現する複合信号を供給する工程を備える実施態様23に記載の方法。
25.前記複合信号が収縮の大きさを表現するデータを含む実施態様24に記載の方法。
26.前記複合信号が収縮の全体としての移動方向を表現するデータを含む実施態様24に記載の方法。
27.前記複数の母体プローブが複数の子宮頚部母体プローブを含み、さらに、子宮頚部の拡張度の計測値として当該子宮頚部母体プローブ間の距離を計算する工程を備える実施態様23に記載の方法。
28.(a)1個以上の胎児プローブと、
(b)前記胎児プローブを胎児の体に固定するための手段と、
(c)1個以上の基準素子と当該基準素子を母体の近くに保持する手段と、
(d)前記胎児プローブを駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつその送信された場を受信させて、各場が1個の基準素子と1個の胎児プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうち他方の要素により検出されるようにするための送信手段と、
(e)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に基づく各胎児プローブの配置を決定するための計算手段とを備える哺乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための装置。
29.前記基準素子を母体の近くに保持する手段が当該基準素子を母体に固定するための手段を含む実施態様28に記載の装置。
30.さらに、1個以上の母体プローブと当該1個以上の母体プローブを母体に固定するための手段とを備え、前記送信手段が当該母体プローブと前記1個以上の基準素子を駆動して1個以上の前記母体プローブと1個以上の前記基準トランスデューサを含む少なくとも1個の付加的な送受信装置の対のうちの要素間に1個以上の付加的な場を送信させるための手段を含み、前記計算手段が前記少なくとも1個の基準トランスデューサに対する前記母体プローブの配置を決定して当該基準素子に対する胎児プローブと母体プローブの位置に基づいて母体に対する胎児の位置を決定するための手段を含む実施態様28に記載の装置。
31.(a)1個以上の胎児プローブを胎児の体に固定する工程と、
(b)1個以上の基準素子を母体の近くに保持する工程と、
(c)前記プローブを駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつ送信した場を検出させて、各場が1個の基準素子と1個の胎児プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうちの他方の要素により検出されるようにする工程と、
(d)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に基づく各胎児プローブの配置を決定する工程とを備える噛乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための方法。
32.非イオン性の場を検出または発信するように構成されたフィールドトランスデューサと当該フィールドトランスデューサを胎児に固定するための手段とを備える出産時において胎児の位置をモニターするための胎児プローブ。
33.前記フィールドトランスデューサが磁気フィールドトランスデューサであり、当該磁気フィールドトランスデューサがプローブに対する少なくとも2個の異なる局所的方向における場の成分を検出して各場の成分に対して別々のデータを供給するように構成されている実施態様32に記載のプローブ。
34.前記フィールドトランスデューサが平行でないコイル軸をそれぞれ有する少なくとも2個のコイルを含む実施態様32に記載のプローブ。
35.さらに、胎児心拍数モニター用トランスデューサを備え、前記フィールドトランスデューサを胎児に固定する手段が当該胎児心拍数モニター用トランスデューサを胎児に固定するようにも動作する実施態様32に記載のプローブ。
上述の特徴の上記および他の変形および組み合わせが本発明から逸脱することなく利用可能であり、上記の好ましい実施形態の説明は例示的なものであり、以下の請求の範囲に規定する本発明の範囲を画するものではない。
産業上の利用分野
本発明は医療およびこれに関連する諸手法において使用できる。 TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method for monitoring the birth of a mammal.
Background art
During childbirth, medical personnel typically monitor the degree of maternal cervical dilatation, the location of the fetus in the cervix and uterus, and the strength and frequency of maternal muscle contraction. Most of this monitoring process is performed by direct visual observation and manual palpation. Various instruments have been proposed to assist this monitoring process. As disclosed in U.S. Pat. No. 5,438,996, a cervical instrument for monitoring cervical dilatation is constructed based on a direct mechanical or ultrasonic instrument. . In the case of an ultrasonic cervical instrument, a small ultrasonic transmitter is attached near the opening of the mother's cervix, and a small receiving device is attached on the opposite side of the opening of the cervix. Thus, the signal transmission time between these transmitters and receivers indicates the distance between them, ie the extent of cervical dilation. As disclosed in U.S. Pat. No. 5,438,996 and described in more detail in U.S. Pat. No. 3,768,459, an electromagnetic cervical measuring device is an electromagnetic device attached to one end of the cervix. A transmission coil and an electromagnetic reception coil attached to the other end are used. Therefore, the electromagnetic coupling strength between these coils indicates the distance between the transmitter and receiver, ie the degree of cervical dilatation.
As described in US Pat. No. 3,913,563, the strength of uterine contractions can be monitored using a strain gauge. A flexible lead is mounted on the frame held by the belt. The belt holds the frame against the abdominal wall. The lead extends into the frame and contracts the abdominal wall. Thus, shrinkage is caused by lead movement. That is, the strength of muscle contraction can be known from the degree of movement. As described in US Pat. Nos. 5,634,476 and 5,218,972, pressure changes caused by contraction can be measured by a pressure measuring device held in the abdomen.
Other monitoring devices used during childbirth are used to monitor fetal conditions during the above treatment. For example, the pulse monitor device can be physically attached to the fetus, for example, by attaching the pulse monitor device to the fetal scalp through an opening in the cervix.
However, in addition to the improvements described above, further improvements are desired for the monitoring of childbirth and monitoring of similar treatments in non-human mammals.
Disclosure of the invention
One aspect of the present invention provides an apparatus for monitoring the delivery of a fetus from a human or non-human mammalian maternal body. The device according to this aspect of the invention comprises one or more maternal probes and means for fixing the maternal probe to a mother near the uterus. For example, the matrix probe includes an external matrix probe disposed outside the matrix. In addition, the maternal probe includes a cervical probe attached to the cervix.
The apparatus also includes one or more reference elements and means for holding the elements in the vicinity of the matrix. Preferably, the reference element is located at a location that is substantially isolated from movement caused by uterine contractions. For example, one or more external maternal probes are attached to the exterior of the mother's abdomen, but the one or more reference elements are relatively isolated from the effects of uterine contractions such as, for example, behind the vertebrae or limbs Fixed to the mother body. The one or more reference elements can also be mounted on a bed that supports the mother or a frame that can be moved to a location close to the bed.
The apparatus further comprises transmitting means for driving the probe and reference element to transmit one or more non-ionic fields such as electromagnetic fields or ultrasound waves and detect the transmitted fields. . Thus, each field transmitted by one element of the transceiver pair including the reference element and the mother probe is detected by the other element of the pair. Most preferably, the apparatus further comprises computing means for determining the placement of each maternal probe relative to one or more reference elements from the detected field characteristics. As used in this disclosure, the term “desposition” means position or direction or both. Most preferably, it is configured to determine at least the position of each maternal probe in a reference coordinate space defined by one or more reference elements.
Preferably, the calculation means includes means for determining a magnitude of movement of the maternal probe caused by uterine contraction and supplying a contraction signal corresponding to each maternal probe indicating the magnitude of movement of the maternal probe. . Most preferably, the calculation means comprises means for determining the direction of movement of each mother probe caused by contraction, and the contraction signal indicates the direction of movement of the probe together with the magnitude of movement of the mother probe. Thus, in the most preferred embodiment, the contraction signal indicates a vector of movement of the maternal probe. Therefore, definitive information is obtained by a single contraction signal from a single maternal probe, but more detailed information can be obtained by using multiple maternal probes. In this case, it is preferable that the means for attaching the external mother probe is configured to attach the probe to a place where the mother body is separated. For example, when the attachment means includes an attachment element such as an adhesive for fixing the external mother probe to the skin, the external mother probe can be manually supplied to the space.
The calculation means is configured to generate a separate contraction signal indicative of its movement for each probe and combines the contraction signals from multiple probes to provide a composite signal indicative of one or more parameters of uterine contraction. It is preferable that it is comprised. For example, a composite signal representing the magnitude of contraction is obtained by combining the magnitudes of movement of the probes, such as by summing scalar representations of magnitudes of movement of several maternal probes. In addition, several contractions from several maternal probes, for example by using a vector sum of the movement vectors of the individual maternal probes providing a composite contraction vector representing the magnitude and direction of the movement caused by the contraction as a whole. By combining the magnitude and direction included in the signal, it becomes possible to obtain a composite signal with a larger amount of information.
By using individual contraction signals or composite signals from individual probes, the ability to detect both the magnitude and direction of contraction is significantly enhanced. In addition, this allows the physician to detect abnormal contractions such as reverse contractions that move the fetus to the diaphragm side opposite the cervix. If such an abnormal contraction or other abnormal condition is detected, the doctor can intervene in the delivery, for example by initiating a caesarean section. Conversely, early detection of abnormal conditions allows the physician to initially intervene in abnormal muscle movement. As a result, the mother's unnecessary pain can be minimized, and the fetus can be saved from damage that can occur due to redundant abnormal muscle movements. In addition, this saves money from long and useless stays in the delivery room. As will be described in detail later, the mother probe can be made as small as it does not get in the way. Each such maternal probe includes a small transducer configured to detect or transmit a non-ionic field such as a magnetic field, an electromagnetic field, or the like. The aspect of the above calculation means for converting the structure of these transducers and the detected field characteristics into the placement of each probe is a function of the position and orientation of the in-vivo probe in the case of image guided surgical methods, in-body mapping and other techniques. The same as previously used for tracking. Transducers and field measuring devices developed for these applications can be very small, with diameters of a few millimeters or less, and can monitor position and direction continuously with an accuracy of a few millimeters or less. Such capabilities can adequately meet what is needed in the preferred embodiment of the present invention.
Computable composite signals include the magnitude and / or direction of movement of one or more maternal probes relative to one or more other probes. For example, when a plurality of external maternal probes are provided at positions separated from the outer periphery of the abdomen, the magnitude of contraction movement is indicated by the magnitude of movement of the maternal probes facing each other, for example, toward the center of the abdomen. A composite signal can be provided. Further, when a plurality of maternal probes are arranged at a plurality of axially spaced positions, i.e., positions spaced apart from each other in the axial direction from the head of the mother body to the toe, the phase difference or time delay between the contraction signals Information about the propagation mode along the contraction matrix can be obtained. Furthermore, combinations of the above techniques can also be used.
The cervical maternal probe alone or in cooperation with an external maternal probe provides a contraction signal as described above. Furthermore, when a plurality of cervical maternal probes are provided, the distance between the cervical maternal probes can be obtained by comparing the positions of these cervical maternal probes, and the degree of cervical dilatation can be measured. .
The apparatus further comprises a fetal probe and means for fixing the fetal probe to the fetus. The transmitting means drives the fetal probe and one or more reference elements, and includes at least one additional element between at least one additional transmitter / receiver pair including the fetal probe and the reference element. Provides a means to transmit additional fields. Furthermore, the calculation means comprises means for determining the placement of the fetal probe relative to the reference element. Thus, fetal movement can be tracked relative to the reference element. In this case, the movement of the fetal probe relative to the reference element is used as information directly indicating the movement of the fetus in the cervix. Also, information representing the movement of the fetus relative to the mother is provided by offsetting the movement of the mother relative to the reference element by subtracting the movement of one or more mother probes relative to the reference element from the movement of one or more fetal probes relative to the reference element. Is done. Thus, in one variation of the device, a fetal probe is used without a maternal probe.
Accordingly, another aspect of the invention provides a fetal probe for monitoring the position of a fetus during childbirth, the fetal probe being configured to detect or emit one or more non-ionic fields. A field transducer and means for securing the field transducer to the fetus are provided. Preferably, the field transducer is a magnetic field transducer configured to detect magnetic field components in at least two different local directions relative to the probe and provide separate data for each component. For example, the fetal field transducer includes two or more coils or solid state sensors having non-parallel coil axes or sensing axes. The fetal probe further includes a fetal heart rate monitor transducer. The means for fixing the field transducer to the fetus is preferably configured to fix the fetal heart rate monitor field transducer to the fetus. Therefore, a composite transducer having a heart rate monitor and a position monitor function can be integrated without being substantially larger than the heart rate transducer alone.
Yet another aspect of the present invention includes a method of monitoring fetal birth from a non-human mammalian maternal body. The method according to this aspect of the invention includes the step of securing one or more probes near the uterus in the mother and holding the one or more reference elements in the vicinity of the mother. Further, the method according to this aspect of the invention includes driving the probe to transmit one or more non-ionic fields and to detect the transmitted fields. Again, each field is transmitted by one element of a pair of transceivers including a reference element and a parent probe and detected by the other element of the pair. The method according to this aspect of the present invention preferably includes determining the placement of each maternal probe relative to one or more reference elements from the detected field characteristics. The preferred method further comprises calculating the magnitude or direction of movement of each maternal probe due to contraction, most preferably both, and providing a contraction signal indicative of the direction or magnitude or both. Including. The contraction signals from the individual probes can be combined to provide a composite signal by a method based on the apparatus described above. In yet another embodiment of the present invention, the maternal probe includes two or more maternal probes attached to opposing surfaces of the cervical opening or hole. That is, by monitoring each position of these mother probes relative to one or more reference elements, the position between the mother probes can be determined. This indicates the degree of cervical dilation. The above matrix probe can also be used in contraction monitoring processes other than those described above.
In a variation of the above method and apparatus, the matrix probe and the reference element are fixed to the matrix in the area affected by the movement due to contraction. In this case, by monitoring the position of the mother probe relative to the reference element, the relative movement of these probes due to contraction can be monitored. For example, movement information between the probes is obtained as instruction information on the magnitude of contraction.
The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments based on the accompanying drawings.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 includes a partial cross-sectional view and a partial block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view of the components used in the apparatus of FIGS.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a part of the components shown in FIG.
FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 showing components according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic partial sectional view showing a portion of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating some vectors determined during operation of the apparatus of FIGS.
FIG. 9 is a schematic view of a screen in an example of an operation mode of the apparatus shown in FIGS.
FIG. 10 is a schematic diagram of an apparatus according to yet another embodiment of the present invention.
Best Mode for Carrying Out the Invention
The apparatus according to one embodiment of the present invention comprises a first set of
This device comprises a
The apparatus of the present invention further includes a set of external matrix probes 24. As best shown in FIG. 3, each
In a variation, transducer 30 '(FIG. 5) includes a set of
The apparatus further includes a pair of cervical maternal probes 44. In addition, each cervical maternal probe includes a
The apparatus further includes a
The coils of the
In operation, mother M is about to give birth on table 12. Thus, the location of the mother's pelvis is near the
As the system continues to monitor the location of the external maternal and fetal probes, the mother contracts muscles. This contraction causes the
As shown in FIG. 7, the system calculates a
The system calculates a
The system continues to track the position of the cervical
Thus, all of the information given to medical personnel by this system allows for an improved monitoring of the delivery process. For example, abnormal contraction or increase / decrease in the magnitude of contraction can be easily detected. To further improve, the computer system can be configured to provide pattern recognition capabilities, such as, for example, recognition of specific patterns of changes in complex contractions that indicate abnormal conditions. These patterns of change can be entered directly by a physician who has experienced the observation of childbirth and the pattern of changes associated with normal and abnormal contractions. The system can also be provided with an artificial intelligence function such as a “neural network” for recognizing such a pattern. The system consists of a series of patterns of changes recorded in many births and conditions diagnosed at birth, such as normal births, off-reference fetal positions, and abnormal contractions such as retrograde contractions. With the guidance data, it is possible to educate in the conventional method of programming the neural network.
The system can be modified by removing a part of the probe. For example, the
In the above-described method, the
In yet another embodiment of the invention, one or
The reference element can also comprise a set of reference assemblies 102. Each reference assembly includes a plurality of
Information obtained by the system of FIG. 10 can be displayed in substantially the same manner as described above. For example, the contraction vector can be formed as a composite of the movement of the
In the system described above, the magnetic field is set from the transducer associated with the reference element and received by the transducer associated with the probe. However, the reverse arrangement can be employed. Thus, if the transducer associated with the probe can transmit the field, the transducer associated with the reference element preferably acts as a receiving transducer. The number of sensitivity directions required in the various transducers depends in part on the algorithm used to detect the position and / or orientation. For example, three independently arranged coils with axes in any known arrangement that are not collinear with each other constitute an array of reference elements and used with any transducer that exhibits sensitivity in three non-parallel directions. . Further, when the transducer on the probe shows sensitivity only in a single direction, an array of three reference element transducers each showing sensitivity in three orthogonal directions can be employed. Various combinations of the number of axes indicating sensitivity in the probe, transducer and reference element transducer can be used in a known manner.
It should be noted that the specific mechanical device for securing the various probes to the mother and fetus is merely exemplary. For example, the external mother probe can be fixed to the mother by an article that can be worn around the mother's body such as an elastic belt. Further, the external maternal probe may be provided with a clip or a suture hole for fixing to the mother's skin.
The above description illustrates a system for a human body. However, the system can be used to monitor births from other mammalian mothers. If one or more reference elements are attached to the mother, the mother can walk around and the system can operate even if the mother is not in a fixed position relative to a support such as a bed. For example, an animal mother can be equipped with the probes and reference elements described above, and the signals from those elements are relayed by telemetry. As a result, the mother can be monitored by remote control from the mother. Similarly, this system can be applied to telemetry that can remotely monitor the birth process of a human mother.
The embodiment of the present invention can also be expressed as follows.
1. (A) one or more maternal probes;
(B) means for securing the one or more maternal probes near the maternal uterus;
(C) one or more reference elements and means for holding the reference elements close to the matrix;
(D) driving the probe and reference element to transmit one or more non-ionic fields and to receive the transmitted field, each field having one reference element and one matrix probe; Transmitting means for being transmitted by one element of a pair of transmitting and receiving devices comprising and being detected by the other element of the pair;
(E) an apparatus for monitoring fetal birth from a mammalian mother comprising computing means for determining the placement of each maternal probe relative to the one or more reference elements from the detected field characteristics;
2. The apparatus of embodiment 1, wherein the means for holding the reference element near the mother is configured to hold the at least one reference element generally isolated from movement caused by the uterine contraction.
3. Means for determining a magnitude of movement of the at least one maternal probe caused by uterine contraction and supplying a contraction signal corresponding to each maternal probe representing the magnitude of movement of the maternal probe; The apparatus of claim 1 comprising:
4). Means for determining a direction of movement of the at least one maternal probe caused by uterine contraction and supplying a contraction signal corresponding to each of the maternal probes expressing the direction of movement of the maternal probe; The device according to embodiment 1, wherein
5. The calculation means determines the magnitude of movement of the at least one maternal probe caused by uterine contraction and the contraction signal corresponding to each maternal probe, and the contraction signal represents the magnitude and direction of movement of the maternal probe. Embodiment 5. The apparatus of embodiment 4 comprising means for ensuring.
6). The at least one mother probe includes a plurality of mother probes, the attachment means includes means for attaching the plurality of mother probes to spaced positions on the mother body, and the calculating means corresponds to each of the mother probes. 6. Apparatus according to embodiment 3, or embodiment 4 or embodiment 5, comprising means for providing separate contraction signals.
7. The apparatus of embodiment 6, wherein the computing means comprises means for combining the contraction signals from the plurality of transducers to provide a composite signal representing one or more parameters of uterine contraction.
8). 8. The apparatus of embodiment 7, wherein the composite signal includes data representing a magnitude of contraction and an overall direction of movement of the contraction.
9. 2. The apparatus of embodiment 1, wherein the attachment means includes means for attaching at least a portion of the maternal probe on the maternal abdominal wall.
10. The apparatus of embodiment 1, wherein the means for holding the reference element includes means for attaching the one or more reference elements to a mother body at a location isolated from uterine contractions.
11. 2. The apparatus of embodiment 1, wherein the holding means includes means for holding the one or more reference elements at least temporarily in a fixed position relative to a mother support.
12 12. The apparatus of
13. The apparatus according to
14 12. Apparatus according to
15. And a fetal probe and means for fixing the fetal probe to the fetus, wherein the transmitting means drives the fetal probe and the one or more reference elements to include at least the fetal probe and one reference transducer. Means for causing one or more additional fields to be transmitted between elements of a pair of transceivers, the computing means determining the placement of the fetal probe relative to the at least one reference transducer The apparatus of embodiment 1, comprising means for:
16. 2. The apparatus of embodiment 1, wherein the at least one maternal probe includes one or more cervical maternal probes, and the securing means includes means for attaching the cervical maternal probes to the mother's cervix.
17. 17. The apparatus of
18. (A) securing one or more maternal probes near the maternal uterus;
(B) holding one or more reference elements near the matrix;
(C) Drive the probe and reference element to transmit one or more non-ionic fields and detect the transmitted field, each field including one reference element and one matrix probe Transmitting by one element of a pair of devices to be detected by the other element of the pair;
(D) determining the placement of each maternal probe based on the one or more reference elements from the detected field characteristics, and monitoring a fetal birth from a mammalian mother.
19. 19. The method of
20. Further comprising calculating a magnitude of movement of the at least one maternal probe caused by uterine contraction and providing a contraction signal corresponding to each maternal probe representing the magnitude of movement of the maternal probe. The method according to
21.
22. The calculating step includes a step of calculating a magnitude of movement of the at least one maternal probe caused by uterine contraction, and a step of supplying a contraction signal corresponding to each maternal probe includes moving the maternal probe according to the contraction signal. 22. The method of embodiment 21 performed to represent the magnitude and direction of the.
23. The step of attaching the one or more mother probes includes the step of attaching a plurality of mother probes to spaced locations on the mother body, and the calculating step is performed to provide a separate contraction signal corresponding to each mother probe. Embodiment 23. A method according to
24. 24. The method of embodiment 23, further comprising the step of combining the contraction signals from the plurality of transducers to provide a composite signal representing one or more parameters of uterine contraction.
25. 25. The method of
26. 25. The method of
27. 24. The method of embodiment 23, wherein the plurality of maternal probes includes a plurality of cervical maternal probes and further comprising calculating a distance between the cervical maternal probes as a measure of cervical dilation.
28. (A) one or more fetal probes;
(B) means for securing the fetal probe to the fetal body;
(C) one or more reference elements and means for holding the reference elements close to the matrix;
(D) driving the fetal probe to transmit one or more non-ionic fields and to receive the transmitted fields, each field including a reference element and a fetal probe Transmitting means for being transmitted by one element of a pair of devices and being detected by the other element of the pair;
(E) an apparatus for monitoring fetal birth from a mammalian mother comprising computing means for determining the placement of each fetal probe based on the one or more reference elements from the detected field characteristics;
29. 29. The apparatus of
30. And further comprising one or more mother probes and means for fixing the one or more mother probes to the mother body, wherein the transmitting means drives the mother probe and the one or more reference elements to produce one or more. Means for causing one or more additional fields to be transmitted between elements of at least one additional transceiver pair including said mother probe and one or more of said reference transducers, said
31. (A) fixing one or more fetal probes to the fetal body;
(B) holding one or more reference elements near the matrix;
(C) a pair of transceivers that drives the probe to transmit one or more non-ionic fields and to detect the transmitted field, each field including one reference element and one fetal probe. Sending by one element of the pair to be detected by the other element of the pair;
(D) determining the placement of each fetal probe based on the one or more reference elements from the detected field characteristics, and monitoring a fetal birth from a breastfeeding mother.
32. A fetal probe for monitoring the position of a fetus during childbirth, comprising a field transducer configured to detect or emit a non-ionic field and means for securing the field transducer to the fetus.
33. The field transducer is a magnetic field transducer, the magnetic field transducer configured to detect field components in at least two different local directions relative to the probe and provide separate data for each field component; Embodiment 33. The probe according to
34. 33. The probe of
35. 33. The probe of
These and other variations and combinations of the features set forth above may be utilized without departing from the present invention, and the description of the preferred embodiments above is exemplary and is intended to be the subject of the present invention as defined in the following claims. It does not delimit the range.
Industrial application fields
The present invention can be used in medicine and related techniques.
Claims (31)
(b)前記1個以上の母体プローブを母体の子宮の近くに固定するための手段と、
(c)1個以上の基準素子と当該基準素子を母体の近くに保持する手段と、
(d)前記プローブおよび基準素子を駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつその送信された場を受信させて、各場が1個の基準素子と1個の母体プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて、当該対のうちの他方の要素により検出されるようにするための送手信手段と、
(e)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に対する各母体プローブの配置を決定するための計算手段と、
を備える、哺乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための装置。(A) one or more maternal probes;
(B) means for securing the one or more maternal probes near the maternal uterus;
(C) one or more reference elements and means for holding the reference elements close to the matrix;
(D) driving the probe and reference element to transmit one or more non-ionic fields and to receive the transmitted field, each field having one reference element and one matrix probe; and Okuteshin means so that is transmitted by one element of a pair of transmitting and receiving apparatus and is detected by the other side elements of the pair comprising,
(E) calculating means for determining the placement of each matrix probe relative to the one or more reference elements from the detected field characteristics ;
The equipped with a device for monitoring the birth of a fetus from a mammalian mother.
前記送信手段が、当該胎児プローブおよび前記1個以上の基準素子を駆動して当該胎児プローブと1個の基準素子を含む少なくとも1個の送受信装置の対のうちの要素間に1個以上の付加的な場を送信させるための手段を含み、
前記計算手段が、前記少なくとも1個の基準素子に対する前記胎児プローブの配置を決定するための手段を含む、請求項1に記載の装置。The fetal probe and the fetal probe further comprising a means for securing the fetus,
Said transmission means, at least one addition of one or more among the elements of the pair of transmitting and receiving apparatus including the fetal probe and the corresponding fetal probe by driving one or more reference elements and one reference element Including means for sending
It said calculating means includes means for determining the placement of the fetal probe relative to the at least one reference element, according to claim 1.
(b)1個以上の基準素子を母体の近くに保持する工程と、
(c)前記プローブおよび基準素子を駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつ送信した場を検出させて、各場が1個の基準素子と1個の母体プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうちの他方の要素により検出されるようにする工程と、
(d)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に対する各母体プローブの配置を決定する工程と、
を備える人間以外の哺乳類の母親からの人間以外の胎児の出産をモニターするための方法。(A) securing one or more maternal probes near the maternal uterus;
(B) holding one or more reference elements near the matrix;
(C) Drive the probe and reference element to transmit one or more non-ionic fields and detect the transmitted field, each field including one reference element and one matrix probe a step to be detected by the other side elements of the pair are transmitted by one element of a pair of devices,
Determining a placement of each maternal probe against in (d) of the detected field said one or more reference elements from the properties of,
Methods for monitoring the birth of non-human fetus from the mother of a mammal other than human with a.
子宮頚部の拡張度の計測値として当該子宮頚部母体プローブ間の距離を計算する工程をさらに備える、請求項23に記載の方法。The plurality of maternal probes includes a plurality of cervical maternal probes;
Further comprising the step of calculating the distance between the cervical maternal probes as an extension of the measured values of the uterus neck The method of claim 23.
(b)前記胎児プローブを胎児の体に固定するための手段と、
(c)1個以上の基準素子と当該基準素子を母体の近くに保持する手段と、
(d)前記胎児プローブを駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつその送信された場を受信させて、各場が1個の基準素子と1個の胎児プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうちの他方の要素により検出されるようにするための送信手段と、
(e)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に対する各胎児プローブの配置を決定するための計算手段と、
を備える哺乳類の母親からの胎児の出産をモニターするための装置。(A) one or more fetal probes;
(B) means for securing the fetal probe to the fetal body;
(C) one or more reference elements and means for holding the reference elements close to the matrix;
(D) driving the fetal probe to transmit one or more non-ionic fields and to receive the transmitted fields, each field including a reference element and a fetal probe a transmitting means to be detected by the other side elements of the pair are transmitted by one element of a pair of devices,
And calculating means for determining the arrangement of each fetal probe against the (e) the detected field said one or more reference elements from the properties of,
Apparatus for monitoring the birth of the fetus from the mother of a mammal comprising a.
前記送信手段が、当該母体プローブと前記1個以上の基準素子を駆動して1個以上の前記母体プローブと1個以上の前記基準素子を含む少なくとも1個の付加的な送受信装置の対のうちの要素間に1個以上の付加的な場を送信させるための手段を含み、
前記計算手段が、前記少なくとも1個の基準素子に対する前記母体プローブの配置を決定して当該基準素子に対する胎児プローブと母体プローブの位置に基づいて母体に対する胎児の位置を決定するための手段を含む、請求項28に記載の装置。 One or more maternal probes and the one or more maternal probes further comprising a hand stage for fixing the base,
Said transmission means of the pair of driving the with the maternal probe said one or more reference elements and at least one additional transmitting and receiving apparatus including one or more of the maternal probe and one or more of the reference element Means for causing one or more additional fields to be transmitted between the elements of
It said calculating means includes means for determining the position of the fetus to the parent on the basis of the position of the fetus probe and maternal probe the determine the placement of the maternal probe with respect to at least one reference element with respect to the reference element, 30. The apparatus of claim 28.
(b)1個以上の基準素子を母体の近くに保持する工程と、
(c)前記胎児プローブを駆動して1個以上の非イオン性の場を送信しかつ送信した場を検出させて、各場が1個の基準素子と1個の胎児プローブを含む送受信装置の対のうちの一方の要素により送信されて当該対のうちの他方の要素により検出されるようにする工程と、
(d)前記検出された場の特性から前記1個以上の基準素子に対する各胎児プローブの配置を決定する工程と、
を備える人間以外の哺乳類の母親からの人間以外の胎児の出産をモニターするための方法。(A) fixing one or more fetal probes to the fetal body;
(B) holding one or more reference elements near the matrix;
(C) a transmitter / receiver that drives the fetal probe to transmit one or more non-ionic fields and detect the transmitted field, each field including one reference element and one fetal probe; a step to be detected by the other side elements of the pair are transmitted by one element of the pair,
Determining a placement of each fetal probe against in (d) of the detected field said one or more reference elements from the properties of,
Methods for monitoring the birth of non-human fetus from the mother of a mammal other than human with a.
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