JP6952309B2 - 体内植込型血流量プローブ - Google Patents

Description

本発明は、人体又は動物の被検体の血管における血流量測定システムで用いられる体内植込型血流量プローブに関する。

例えば、心臓の血管手術では、術前、術中及び術後の患者（被検体）の血管の血流量を確認することが必須とされている。そのため、手術中等の必要時には、血流量プローブにより血流量を測定し、その測定結果を医師に向けて表示している。

特許文献１には、血流量を測定する機能を備えたステントを患者（被検体）の血管の内部又は外部に装着して患者の血管の血流量を測定するシステムが開示されている。

米国特許第６０１５３８７号明細書

特許文献１のシステムでは、ステントを患者（被検体）の血管の内部又は外部に装着するとき、若しくは取り外すとき、その都度血管の一部を切除又は切開する必要がある。即ち、血管内部へステントを挿入し、取り外すときは、血管の一部を切除又は切開しなければならない。また、血管外部へステントを装着する場合も、ステントはパイプ形状であるため、血管の一部を切除又は切開しなければならない。

本発明の課題は、血流量プローブを人体等の被検体の体内に植え込んで、血管における血流量を測定するシステムにおいて、円管形状のプローブを血管が挿入可能な形状とすることにより、血流量プローブを被検体の血管に装着するに際し、装着を容易にすることにある。

第１発明の体内植込型血流量プローブは、被検体の体内に植え込まれた状態の血流量プローブにより測定された被検体の血管の血流量を、被検体の体外で表示する表示器と、前記血流量プローブからの血流量データを前記表示器へ無線通信にて伝送する送信機とを備えた血流量測定システムに用いられる体内植込型血流量プローブであって、測定対象となる血管の外周面上に巻き付けて装着可能で、血管を通過させるように部分的に開放された円管形状を成す胴部を備え、該胴部は、血管を流れる血流量を測定する機能を備え、且つ前記円管形状の開放程度を変更可能とされている。

第１発明によれば、血流量プローブを構成する胴部が部分的に開放された円管形状とされており、開放部分を通して胴部内に血管を挿入可能とされている。そのため、血流量の測定に際し、胴部内への血管の挿入、取り外しは、容易に行うことができる。しかも、胴部の開放程度が変更可能とされているため、血流量の測定に際し、胴部内への血管の挿入、取り外しは、更に容易に行うことができる。

第２発明は、上記第１発明において、前記胴部は、前記円管形状の開放側に対向する部位に設けられ、前記円管形状の開放程度を変更可能とするヒンジ部を備える。

第２発明によれば、胴部の円管形状はヒンジにより開放程度が変更可能とされている。そのため、血流量プローブに血管を装着、取り外すとき、開放程度を大きくすることによりそれらの操作が容易となる。また、血管を挿入した状態では、開放程度を小さくすることにより血管を緩みなく血流量プローブに装着することができる。

第３発明は、上記第１発明において、前記胴部は、血管に装着された状態の前記円管形状における血流方向の両端部に端縁側に向けて漸次径が拡がる形状の拡径部と、血管に装着された状態の前記円管形状における血管と接する内壁面に設けられ、血管との摩擦抵抗を大きくする多数の突起とを備え、前記胴部は、弾性変形可能に構成されている。

第３発明によれば、胴部の円管形状は弾性変形可能に構成されている。そのため、血流量プローブに血管を装着、取り外すとき、胴部を弾性変形させて開放程度を大きくすることによりそれらの操作が容易となる。その結果、血管を損傷させる事故も起きない。また、血管を挿入した状態では、弾性変形により開放程度が小さく戻り血管を緩みなく血流量プローブに装着することができる。しかも、胴部の両端部に拡径部を備えるため、胴部内に血管を挟んだときに胴部の両端部が血管の外周面に食い込むのを防止することができる。また、胴部の内壁面に多数の突起を備えるため、血管が垂直、若しくはそれに近い状態にあるとき、その血管を挟んだ胴部が重力により血管の表面上で滑り落ちるのを抑制することができる。

本発明の基本システムの構成概略図である。 上記基本システムにおける血流量プローブの別例を示す拡大斜視図である。 図２と同様の拡大斜視図であり、血流量プローブが血管に装着された状態を示す。 本発明の第１実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成概略図である。 上記血流量プローブの拡大側面図である。 図５と同様の血流量プローブの拡大斜視図である。 図５と同様の血流量プローブの作動説明図である。 本発明の第２実施形態の血流量プローブを示す側面図である。 図８と同様の血流量プローブの斜視図である。 本発明の第３実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成概略図である。

＜基本システム構成＞
図１は、本発明の基本システム構成を示す。ここでは、患者（被検体）Ｐの血管Ｖの血流量を測定して電気信号に変換する血流量プローブ１０と、血流量プローブ１０により測定された血流量を医師若しくは医療従事者に向けて表示する表示器８０とを備える。血流量プローブ１０は、手術中及び手術後も患者Ｐの体内に一定期間植え込み可能とされており、表示器８０は患者Ｐの体外で、医師若しくは医療従事者から見易い位置に設けられる。

血流量プローブ１０の血流量データは、屈曲自在のコード６４を介して第１の送信機（本発明の送信機に相当）６１に送られ、第１の送信機６１から無線通信にて表示器８０へ伝送される。血流量プローブ１０と第１の送信機６１との間のコード６４による接続距離が変化しても、コード６４は屈曲自在のため、接続距離の変化に柔軟に対応することができる。

第１の送信機６１は、ケーシング６３に収容された状態で患者Ｐの体内に植え込み可能とされている。ケーシング６３内には、第１の送信機６１と共にバッテリ６２が収容されている。バッテリ６２は、第１の送信機６１に電源を供給するとともに、コード６４を介して血流量プローブ１０にも電源を供給している。バッテリ６２は、体外に置かれる非接触式の充電器６５により充電可能とされている。充電方式としては、電磁誘導方式、電波受信方式等が利用可能である。但し、バッテリ６２は、充電可能な二次電池ではなく一次電池を使用することもできる。第１の送信機６１による無線通信は、手術室内で行われるため、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））等の近距離通信が採用される。また、ケーシング６３は、ポリプロピレン樹脂、シリコン樹脂等により形成することができる。血流量プローブ１０、コード６４、ケーシング６３及びそれらの接続部は、体内に植え込まれるため水密且つ気密構造とされている。

表示器８０としては、スマートフォン、タブレット端末等である携帯端末８１が用いられている。携帯端末８１は、標準機能として近距離通信を可能とする送受信機（図示略）を内蔵している。そのため、携帯端末８１は、第１の送信機６１から送信された血流量データを受け取り、自らの画面にて血流量表示を行う。携帯端末８１による血流量表示は、常時行うようにしてもよいが、適宜のタイミングで間欠的に行うようにしてもよい。

表示器８０として携帯端末８１の他に固定式表示器８２を備える。固定式表示器８２は、無線ＬＡＮを通じて携帯端末８１の血流量情報を共有可能としている。固定式表示器８２では、血流量が、別に測定された心電図、体温、血圧、心拍数等と共に表示されてもよい。表示器８０として携帯端末８１と固定式表示器８２の両方を備えることは必須ではなく、いずれか一方のみでもよい。また、無線ＬＡＮを通じて相互通信可能なように、携帯端末８１と固定式表示器８２が場所を変えて複数台設置されてもよい。

血流量プローブ１０は、公知のトランジットタイム方式で血流量を測定するものであり、ヘッド１１と反射板１１ａとの間に患者Ｐの血管Ｖを挟んで血流量が測定される。但し、血流量プローブ１０は、トランジットタイム方式のものに限定されず、各種方式の血流量測定機器が採用可能である。

＜血流量プローブ１０の別例＞
図２、３は、上記基本システムにおける血流量プローブ１０の別例を示す。図２、３における血流量プローブ２０は、図１における血流量プローブ１０と同様、トランジットタイム方式で血流量を測定するものであり、血流量プローブ本体２２に蓋２３を被せることにより、血流量プローブ本体２２上に患者Ｐの血管Ｖを挟んで血流量を測定可能に構成されている。測定信号は、コネクタ２２ａを介してコード６４に伝達されている（図１参照）。蓋２３は、血流量プローブ本体２２に被せた状態で、ネジ２５により固定されており、そのネジ２５の一部が心電図用電極２４とされている。つまり、血流量プローブ本体２２は、心電信号も併せて検出可能としている。

＜基本システムの作用＞
上記基本システムによれば、第１の送信機６１及びバッテリ６２は、屈曲自在のコード６４により血流量プローブ１０、２０に接続されて、第１の送信機６１及びバッテリ６２が血流量プローブ１０、２０から患者Ｐの体表側に離間可能とされている。そのため、血流量を測定するべき血管Ｖが体内の狭い空間にある場合でも、その狭い空間には血流量プローブ１０、２０のみを挿入し、第１の送信機６１及びバッテリ６２は血流量プローブ１０、２０から離間した適宜空間に設置することができる。しかも、第１の送信機６１及びバッテリ６２を血流量プローブ１０、２０より患者Ｐの体表側に配置可能となるので、第１の送信機６１と表示器８０との通信経路中に介在する誘電体（患者Ｐの体の一部）の量が少なくなって、通信環境を良好にすることができる。また、第１の送信機６１及びバッテリ６２に対して体表外側からアクセスし易くなって、第１の送信機６１及びバッテリ６２のメンテナンス性を良くすることができる。

更にまた、第１の送信機６１及びバッテリ６２が一つのケーシング６３内に収容されている。そのため、第１の送信機６１及びバッテリ６２を一括して取り扱うことができる。しかも、第１の送信機６１及びバッテリ６２がケーシング６３によりカバーされている。そのため、第１の送信機６１及びバッテリ６２が体内で露出しないようにすることができる。

＜第１実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成＞
図４は、本発明の第１実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成を示す。第１実施形態の血流量プローブを用いたシステムが基本システムに対して特徴とする点は、基本システムにおける血流量プローブ１０、２０を血流量プローブ３０に変更した点である。その他の構成は、第１実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成においても基本システムと同一であり、同一部分には同一符号を付して再度の説明は省略する。

図５、６は、血流量プローブ３０を拡大して示す。血流量プローブ３０は、ヒンジ部３２により開閉可能とされた一対の胴部３１を備える。一対の胴部３１は、例えば、ポリプロピレン樹脂により形成されており、一対の胴部３１の間に患者Ｐの血管Ｖを挟むことができる湾曲形状とされている。一対の胴部３１間に血管Ｖを挟む際は、図５の仮想線で示すように一対の胴部３１を互いに離間させて開放し、一対の胴部３１間に血管Ｖを挿入した後は、図５の実線で示すように一対の胴部３１を互いに接近させて血管Ｖの太さと等しくなる程度に閉じる。図５の実線のように、一対の胴部３１の間に血管Ｖを挟んだ状態では、一対の胴部３１は、血管Ｖを通過させるように部分的に開放された円管形状となり、血管Ｖの外周面上に巻き付けられた状態となる。

このように一対の胴部３１は、ヒンジ部３２により開閉可能とされているため、一対の胴部３１間に血管Ｖを挟み込む作業を容易にすることができる。ヒンジ部３２は、作業者の指の操作で一対の胴部３１の開閉が可能であるが、操作しない状態では一対の胴部３１間の角度を維持する程度の摩擦力が付与されている。

図７は、血流量プローブ３０による血流量測定の原理を示す。血流量プローブ３０は、公知のトランジットタイム方式で血流量を測定するものであり、胴部３１の一方の内壁面には、反射板３５が設けられている。胴部３１の他方の内壁面には、反射板３５に対向して第１、第２振動子３３、３４が設けられている。そして、反射板３５と第１、第２振動子３３、３４との間に血管Ｖを挟んだ状態で、第１、第２振動子３３、３４が送信した超音波３３ａ、３４ａを反射板３５で反射させ、反射した超音波３３ｂ、３４ｂを送信した側ではない第１、第２振動子３３、３４で受信している。胴部３１の外壁面に設けられた処理回路３６（図６参照）は、第１、第２振動子３３、３４における超音波の送受信に要する時間差に基づいて血管Ｖを流れる血流Ｂの流量を測定する。血流量プローブ３０による血流量の測定結果は電気信号とされて、図４のようにコード６４を介して送信機ユニット６０に送られる。

血流量プローブ３０において血流量を測定するためには、第１、第２振動子３３、３４で送信した超音波３３ａ、３４ａが反射板３５で反射し、反射した超音波３３ｂ、３４ｂを送信した側ではない第１、第２振動子３３、３４で受信する必要がある。そのため、一対の胴部３１の相対角度を血流量の測定が可能な状態に維持することが必要となる。そこで、血流量プローブ３０は、測定対象となる血管Ｖの太さに応じて各種サイズのものを用意するものとし、血流量の測定が可能な状態で一対の胴部３１の相対角度が維持されるようにするものとする。

＜第２実施形態の血流量プローブ＞
図８、９は、第２実施形態における血流量プローブ４０を示す。血流量プローブ４０が上述の血流量プローブ３０に対して相違する主な点は、ヒンジ部３２をなくし、一体構造の胴部４１とした点である。また、胴部４１の両端部に端縁側に向けて漸次径が拡がる形状の拡径部４１ａをそれぞれ備える。また、胴部４１の内壁面には、内壁面の血管Ｖとの摩擦抵抗を大きくするため、多数の小さな突起４１ｂを備える。血流量プローブ４０は、血流量プローブ３０と同様、トランジットタイム方式で血流量を測定するものであり、胴部４１の外壁面上には血流量プローブ３０の処理回路３６と同様の処理回路４２を備える。

血流量プローブ４０は、血流量プローブ３０のように胴部４１を開閉することができないため、胴部４１内に血管Ｖを挟むときは、血管Ｖの形状を楕円形に変形させて胴部４１内に挿入可能としている。但し、胴部４１内に血管Ｖを挟むとき、胴部４１は弾性変形により胴部４１の開口を若干広げることができる。血流量プローブ４０は、測定対象となる血管Ｖの太さに応じて各種サイズのものを用意される。

血流量プローブ４０は、胴部４１の両端部に拡径部４１ａを備えるため、胴部４１内に血管Ｖを挟んだときに胴部４１の両端部が血管Ｖの外周面に食い込むのを防止することができる。また、胴部４１の内壁面に多数の突起４１ｂを備えるため、血管Ｖが垂直、若しくはそれに近い状態にあるとき、その血管Ｖを挟んだ胴部４１が重力により血管Ｖの表面上で滑り落ちるのを抑制することができる。

＜第２実施形態の作用、効果＞
第２実施形態によれば、円管形状の胴部３１、４１を血管Ｖの外周面上に巻き付けて装着することにより血流量が測定される。胴部３１、４１は、狭い空間にある血管Ｖに対しても容易に装着可能であり、測定可能な血管Ｖの範囲を拡大することができる。

＜第３実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成＞
図１０は、本発明の第３実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成を示す。第３実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成が第１実施形態及び第２実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成（図４参照）に対して特徴とする点は、第１実施形態及び第２実施形態における胴部３１、４１による測定データの送信機ユニット６０への送信をコード６４により行ったのに代えて、胴部５１による測定データの送信機ユニット７０への送信を無線通信により行う点である。その他の構成は、第３実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成においても第１実施形態及び第２実施形態の血流量プローブを用いたシステム構成と基本的に同一であり、同一部分には同一符号を付して再度の説明は省略する。

第３実施形態の血流量プローブ５０の胴部５１は、第２実施形態の胴部４１に類似した構成であり、送信機ユニット７０との間を無線通信によりつなぐための構成が違うのみで、その他の構成は同一である。胴部５１は、胴部４１の拡径部４１ａ及び突起４１ｂと同様の拡径部５１ａ及び突起５１ｂを備える。

胴部５１の外周面上には、給電器５２、処理回路５３、及び第２の送信機（本発明の送信機に相当）５４が設けられている。給電器５２は、送信機ユニット７０内の電源装置（図示略）から無線給電され、処理回路５３及び第２の送信機５４に作動電源を供給するものである。無線給電としては、例えば、電波により給電する方式が使用される。処理回路５３は、第２実施形態の処理回路４２と同様、トランジットタイム方式で測定された超音波の送受信に要する時間差に基づいて血流量を測定する。また、第２の送信機５４は、処理回路５３により測定された血流量データを送信機ユニット７０内の第１の送信機（図示略）に向けて送信する。第２の送信機５４と第１の送信機との通信は、生体内通信を利用して行われる。また、送信機ユニット７０は、患者Ｐの体表面の外側にベルト７１により取付け可能とされている。なお、血管Ｖの患者Ｐ体内での位置、その他の条件によっては、送信機ユニット７０内の第１の送信機を介さずに第２の送信機５４から携帯端末８１に直接通信することもできる。

＜第３実施形態の作用、効果＞
第３実施形態によれば、患者Ｐの体内に植え込まれた血流量プローブ５０で測定された血流量データは、第２の送信機５４から無線通信にて送信機ユニット７０内の第１の送信機を介して、患者Ｐの体外に設置された表示器８０に送られて表示される。また、血流量プローブ５０に対する電源供給は、給電器５２を介して送信機ユニット７０内に設けられた電源装置によって行われる。しかも、送信機ユニット７０は、患者Ｐの体表面外側に固定可能とされている。そのため、患者Ｐの体内に植え込まれるのは血流量プローブ５０のみであり、血流量測定中の患者Ｐの肉体的負担を軽減することができる。このため、第３実施形態の血流量測定システムによれば、手術後も比較的長期間、例えば数か月以上に渡って測定を継続することができる。血流量プローブ５０の胴部５１には給電器５２が設けられているが、給電器５２は送信機ユニット７０の電源装置から電気エネルギを受けて安定化させるのみのもので、蓄積した電気エネルギを長時間に渡って供給し続けるものではないため、通常の電源装置を備える場合に比べれば血流量プローブ５０の大きさを僅かに大きくする程度である。

＜その他の実施形態＞
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本発明の体内植込型血流量測定システムは、人体のみでなく他の動物の血管に対しても適用可能である。また、心臓の血管のみならず、他の臓器や体内の血管に対して適用可能である。更に、人工心臓、人工血管等に対しても適用可能である。

１０、２０、３０、４０、５０ 血流量プローブ
１１ ヘッド
１１ａ 反射板
２２ 血流量プローブ本体
２２ａ コネクタ
２３ 蓋
２４ 電極
２５ ネジ
３１、４１、５１ 胴部
３２ ヒンジ部
３３ 第１振動子
３４ 第２振動子
３５ 反射板
３６、４２、５３ 処理回路
４１ａ、５１ａ 拡径部
４１ｂ、５１ｂ 突起
５２ 給電器
５４ 第２の送信機（送信機）
６０、７０ 送信機ユニット
６１ 第１の送信機（送信機）
６２ バッテリ
６３ ケーシング
６４ コード
６５ 充電器
７１ ベルト
８０ 表示器
８１ 携帯端末
８２ 固定式表示器
Ｐ 患者（被検体）
Ｖ 血管

Claims (1)

1. 被検体の体内に植え込まれた状態の血流量プローブにより測定された被検体の血管の血流量を、被検体の体外で表示する表示器と、
   前記血流量プローブからの血流量データを前記表示器へ無線通信にて伝送する送信機と
   を備えた血流量測定システムに用いられる体内植込型血流量プローブであって、
   測定対象となる血管の外周面上に巻き付けて装着可能で、血管を通過させるように部分的に開放された円管形状を成す胴部を備え、
   該胴部は、血管を流れる血流量を測定する機能を備え、且つ前記円管形状の開放程度を変更可能とされており、
   前記胴部は、
   血管に装着された状態の前記円管形状における血流方向の両端部に端縁側に向けて漸次径が拡がる形状の拡径部と、
   血管に装着された状態の前記円管形状における血管と接する内壁面に設けられ、血管との摩擦抵抗を大きくする多数の突起とを備え、
   前記胴部は、弾性変形可能に構成されている
   体内植込型血流量プローブ。
   

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