JPH0385173A - 医療用灌流システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は送水量とか吸引量をファジィ推論手段によって
制御した医療用灌流システムに関する。

［従来技術］ 内視鏡等の医療機器で治療処置とか観察等を行う場合、
生理的食塩水等の液体を潅流させることが一般的に行わ
れる。

例えばＵＳＳパチン１３５８９３６号の超音波メス装置
では送水手段と吸引手段が分かれて独立している。一般
的な医療用吸引ポンプは、多くあるが、細かな精度で制
御することを必要としないから、術者の大まかな設定で
使用していた。

又、前立腺切除術では、ぼう胱内を非電解質液で潅流す
ることが行われるが、従来は第１１図に示すように潅流
する液を入れたボトル９１の高さｈを変化させて、送水
圧を調整していた。この調整も大まかな設定で、術者の
経験にて設定使用されている。

又、送水、吸引は医療機器においては数多く、ＰＡ’ｔ
な用途で使用される。

例えば超音波結石破壊装置、電気水圧、結石破壊装置、
レーザ結石破壊装置により、ぼう胱、尿管、腎臓等の結
石破壊が行われる際に使用される。

又、超音波メス装置による切除にも送水、吸弓が行われ
るし、電気メスによる前立腺切除とか送水、吸引が行わ
れる。又、内視鏡観察の場合にも視野確保のために送水
が、異物除去のために吸弓が用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、多くの医療機器において、送水、吸引が
行われるが、それぞれの医療機器に最適の送水量、吸引
量に設定することは熟練した術者でないと難しい。

又、最適の制御状態に設定できないと、的確な診断とか
処置を行うことが難しくなるという問題があり、最適の
送水量、吸引量等に設定できるシステムが望まれる状況
にある。

本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、送水
、吸引を行う多くの医、療機器で使用でき、且つ最適な
い゛しはこれに近い条件に設定できる医療用灌流システ
ムを提供することを目的とする。

［問題点を解決する手段及び作用］ 本発明では、第１図の基本構成図に示すように、メンバ
シップ関数が記憶されたＩＣカード１とかキーボード２
等により、メンバシップ関数をメンバシップ入力手段３
に入力され、このメンバシップ入力手段３の出力は、フ
ァジィ推論を行うファジィ推論部４に入力され、制御規
則を規定できる。

又、必要に応じ、患者状態情報入力手段５による血圧、
脈迫、体温等の患者情報がファジィ推論部４に入力され
る。

一方、送水容器等から送水手段６を介して、患者に送水
される送水量は、第１の検知手段７により、圧力、送水
量がファジィ推論部４に入力される。上記送水手段６に
よる送水量は、コントローラ８を介してファジィ推論部
４の出力で制御可能である。

又、患者から吸引手段９で吸引された水（液体〉は、排
水容器（送水容器と同づの場合もある。）に導かれると
共に、第２の検知手段１０により、その圧力、吸引量、
温度、にごり等が検知され、ファジィ推論部４に入力さ
れる。吸引手段９による吸引量は、コントローラ１１を
介してファジィ推論部４の出力でｔｉｌｌ　Ｈ可能であ
る。

上記ファジィ推論手段４は、送水量、吸引量とか、患者
情報等により、メンバシップ関数から、医療処置あるい
は医療機器が異る場合にも、常に患者に適した送水量、
吸引量をファジィ推論にて求め、コントローラ８．１１
を介して送水手段６、吸引手段９による送水量及び吸引
量を制御する。

尚、必要に応じタイマ１２を用いて送水量等を時間的に
可変制御できる。又、ファジィ推論の結果等をデイスプ
レィ１３に表示することもできる。

〔実施例Ｊ 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第２図ないし第１０図は１実施例に係り、第２図は１実
施例の全体構成図、第３図は電気メス装置による切除の
様子を示す説明図、第４図はメンバシップ切換・入力手
段の具体例を示すブロック図、第５図はメンバシップ関
数を設定する具体例を示す説明図、第６図は電気メス装
置の場合に対するメンバシップ関数による制御ルールの
代表例を示す説明図、第７図はファジィ推論の概要を説
明する説明図、第８図は吸引制御を行わない場合のメン
バシップ関数による制御ルールの代表例を示す説明図、
第９図は１実施例を胆石溶解に用いた様子を示す説明図
、第１０図は第９図の場合におけるメンバシップ関数に
よる制御ルールの１例を示す説明図である。

この発明の１実施例を説明する前に、第７図を参照して
ファジィ推論の概要を説明する。ファジィ推論とは、人
間が日常の中で使用するあいまいな言葉で表現したファ
ジィ・ルール（ファジィ推論四則）を用いた推論である
。ファジィ・ルールは「ｉｆ　Ａ＝ＢＩＧ　ａｎｄ　Ｂ
＝ＮＯＲＨＡＬ　ｔｈｅｎ　Ｘ＝ＳＨＡＬＬＪのように
記述できる。第７図で、Ａ、Ｂは入力変数、Ｘは出力変
数である。ルールが成立するための条件を出いた部分子
　：ｆ　Ａ＝ＢＩＧ　ａｎｄ　Ｂ＝ＮＯＲＨＡＬ　Ｊを
前件部、その結論部分子Ｘ＝ｓＨＡＬＬ　Ｊを後件部と
いう。

ファジィ推論では各入力変数をＯ〜１の値に′Ｉ！Ｌ換
して演算するが、この変換を定義するのがメンバシップ
関数（前件部メンバシップ関数）である。

メンバシップ関数はファジィ・ルールで扱う命題（ＢＩ
Ｇ、　１４０ＲＨＡＬ、　５ＨＡＬＬ等）毎に定義され
ている。

メンバシップ関数を参照して入力変数が各命題を満足す
る度合いを計算する。前件部に命題が複数ある場合は、
そのうらの最小値を求める。これを最小値（ＭＩＮ）演
粋という。次に、各ルール毎のメンバシップ値を合成す
る。これは、各ルールの後件部を比べ、その最大値をと
り新しいメンバシップ関数を作ることにより行われる。

これを最大値（ＭＡＸ）演算という。この合成されたメ
ンバシップ関数の重心値が推論結果（出力伯〉となりこ
れに基づいて、後段の制御が行われる。

第７図の推論方式は代表的な例であるが、他にもいくつ
かの推論方式が提案されている。ここでは、第７図の推
論方式に従って説明するが、この発明は他の推論方式を
採用した場合でも適応可能て゛ある。

上記ファジィ推論を行う１実施例の医療用灌流システム
２１の全体構成を第２図に示す。

例えば第６図に示すような制御ルールを表わすメンバシ
ップ関数を決定する情報が書込まれたＩＣカード２２は
入力手段２３の読取り装置で読取られ、メンバシップ設
定手段２４に送られてメンバシップ関数が設定される。

このメンバシップ関数はファジィ推論を行うファジィ推
論部２５に入力される。又、キーボード２６によって、
ＩＣカード２２によって決定されるメンバシップ関数を
腹圧したり、追加したりできるようになっている。

又、入力手段２３は、ファジィ推論部２５に対し、用途
等に応じてファジィ推論に用いる入力情報を出力できる
ようにしである。

又、患者状態情報手段２７は、血圧、脈迫、体温等の患
者状態情報をファジィ推論部２５に出力し、患者状態に
適したファジィ推論を行うこともできるようにしである
。

一方、送水タンク２８からの潅流水（液）は、送水ポン
プ２９により、送水路３１を経て、患者側に送水される
。例えば、第３図に示すような電気メス装置３２ではレ
ゼクトスコープ３３の送水チューブ３４ａと接続され、
この送水チコー７３４を介してぼう胱３５内に送水し、
前立腺３６の切除処置を行うのに利用される。

上記送水路３１による送水圧は圧力センサ３７によって
検知され、ファジィ推論部２５に入力され、送水状態検
知が行われる。

又、送水ポンプ２９による送水量もファジィ推論部２５
に入力される。

上記送水ポンプ２９はコントローラ３８を介してファジ
ィＩｌｌ論部２５の出力で送水部の制御を行うことがで
きる。患者側に送水された潅流水は、吸引路４１を通り
、にごりセンサ４２、温度センサ４３を経て吸引ポンプ
４４で吸引され、この吸引ポンプ４４から排水タンク４
５（排水タンク４５でなく送水タンク２８の場合もある
。）に導かれる。第３図の場合には、吸引路４１は吸引
チューブ３４ｂに接続され、ぼう胱３５内の水が吸引さ
れる。

上記吸引ポンプ４４による吸引量はファジィ推論部２５
に送られる。又、この吸引ポンプ４４は、コントローラ
４６を介してファジィ推論部２５の出力で吸引量を制御
できるようにしである。

さらに、上記吸引路４１には圧力センサ４７が接続され
、吸引圧力はファジィ推論部２５に入力され、吸引状態
検知に用いられる。

上記ファジィ推論部２５はタイマ４８とも接続され、フ
ァジィ推論による制御を時間的に可変することもできる
。

又、ファジィ推論部２５は、外部出力手段４９から超音
波装置等の外部装同に制御信号を出力することもできる
。さらにファジィ推論部２５は、メンバシップ関数の表
示等を行うアイスプレイ５０と接続されている。

第４図はメンバシップ切換・入力手段をより具体的に示
す。

各ＩＣカード２２ａ、２２ｂ、・・・は患者別あるいは
手技あるいは用途別にそれれぞれ異るメンバシップ関数
を設定する情報が書込まれており、読取手段５１によっ
て、メンバシップのコード（ｅＸ、送水圧０００１．送
水部００１０．・・・〉と、第５図（ａ）　、　（ｂ）
に示すようなメンバシップ関数を決定する中心位＠Ｘ、
幅あるいは斜線の角［ｙのデータＸ、ｙが読み取られ、
メンバシップ設定手段２４によって、メンバシップ関数
が決定され、ファジィ推論部２５に入力される。このメ
ンバシップ関数は、キーボード２６によって、修正した
り、さらにメンバシップ関数を追加したりすることがで
きる。又、ファジィ推論部２５が入力すべき入力情報と
か、出力すべき出力情報等を決定することもできる。

ファジィ推論部２５は、メンバシップ設定手段２４とか
キーボード２６等によるファジィ制御に関連する情報か
らファジィ制御を行えるか否かを判断する制御可否判断
部５２を有し、少くともメンバシップ不足あるいはメン
バシップ不当の場合にはメンバシップ表示回路５３を介
してメンバシップ設定手段２４によるメンバシップ関数
と共に、メンバシップ不足あるいは不当をデイスプレィ
５０に表示する。

メンバシップ不足あるいはメンバシップ不当でない場合
にも、その旨を表示するようにしても良いことは明らか
である。

キーボード２６によって、メンバシップ関数を修正した
り、追加したりする場合には、例えば第５図（ａ）又は
（ｂ）に示すように、中心位置Ｘと幅あるいは傾斜角度
ｙを入力することにより行うことができる。

第２図に示す医療用灌流システム２１は、ＩＣカード２
３あるいはキーボード２６によって、メンバシップ関数
の種類とかその数及び関数形等を変えられるようにして
、種々の医療機器に適したＩＩ　ａｌｌを行えるように
している。

次に代表的な制御項目を簡単に説明する。

（１）電気メス装置による前立腺切除の場合（第３図参
照〉 （ａ３内圧制御：ある程度、ぼう胱を膨らませるが、破
裂させない圧力に制御す る （ｂ）視界確保：吸引水がある程度にごったら、潅流を
多くする （Ｃ）送水量　：普通は送水量を少めにする（電気メス
シンドロームを低減する） （２）ｍ音波メスによる前立腺切除の場合（ａ）内圧ｔ
Ｉ１１御、（ｂ）視界確保、（ｃ）　送水ＦＡ　ハ（１
＞の電気メスと同様に制御を行えば良い。さらに、（（
１）吸引水温度監視：超音波振動により、温度が高くな
ったら送水量を 増し、上昇を抑える （３）子宮内レゼクトスコープによるポリープ等切除の
場合 （ａ）内圧υＩｔｌｌ　：　（１）の電気メスの場合と
は一般に異る （ｂ）視界確保、（Ｃ）送水量のＭ御は（１）の電気メ
スの場合と同様で良い。

（４）内視鏡１２察の場合 （ａ）内圧制御、（ｂ）視界確保の制御は（１〉の場合
と同様で良い。

（Ｃ）送水１：（１）の場合より多めで良い。

このように、使用す医療機器に応じて制御項目のレベル
とか制御項目の種類を変えることにより、種々の医療機
器で適切に使用できる潅流装置を実現できることになる
。

例えば、第３図に示す電気メス装置３２で使用する場合
の制御項目及び制御ルールの概要を第６図に示す。

前件部としては同図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に
示すように送水圧、送水量、にごり（度）であり、これ
らの値に応じて同図（ｄ）　、　（ｅ）に示すように送
水ポンプ、吸引ポンプの動作能ツノを制御する。

又、第６図では５つの制御ルールＲ１〜Ｒ５が示しであ
る。

例えば制御ルールＲ１では、送水圧が高く、且つ送水量
が大きく、且つにこりか小さいならば、送水ポンプの送
水能力を小さくし、吸引ポンプの吸引能力を大きくする
ようにする。

上記制御ルールＲ１〜Ｒ５の場合、例えば第６図に示す
ように送水圧がＸｌ、送水量がｘ２、にごりが×３の場
合には、ファジィ推論部２５によって、同図（ｄ）　、
　（ｅ）に示す斜線部分が最小値演算で求められる。さ
らに最小値演算で求められた斜線部分から第６図（ｄ’
）、　（ｅ“）に示すように最大値演算が行われ、さら
にそれらの重心ｘ４．ｘ５が求められ、これら重心Ｘ４
．Ｘ５で送水ポンプ２９の送水能力及び吸引ポンプ４４
の吸引能力の制御が行われる。この場合には送水ポンプ
２９はやや小さい送水能力に、吸引ポンプ４４はほぼ中
程の吸引能力となるようにコン１−ローラ３８．４６を
介して制御する。

第６図では送水圧、送水量、にごりの３つの入力情報に
よって、送水ポンプ２９及び吸引ポンプ４４を制御して
いるが、前述したように愚老情報によって、より適切に
制御するようにすることもできる。

従って、経験の少い術者が処置を行う場合にも、ＩＣカ
ード２２によってメンバシップ関数を設定するのみでも
、その医療機器に十分に適した潅流を行うことができ、
潅流が不十分のために適切な処置を行えない等の不都合
を解消できる。

また、経験を積んだ術者が使用することにより、ＩＣカ
ード２２による情報をキーボードによる入力で修正して
、その修正した情報でＩＣカード２２の情報を更新する
ことによって、ＩＣカード２２によるメンバシップ情報
をより適切ならのに改善することができるので、潅流シ
ステムの制御機能を次第に向上さ徨ることもできる。

又、上記１実施例ではファジィ推論手段を用いて潅流制
御を行うようにしているので、通常のコンピュータによ
る制御よりも小規模の装置で適切な制御を行うことがで
きる。

つまり、通常のコンピュータによる制御方法では、「も
しも〜ならば」に相当する前件部が複数あると、結論部
分の後件部に各前件部が独立的に影響を及ぼすため、条
件に完全に適合する場合と、適合する場合からかなりず
れた場合でも、設定した範囲内にあれば同一の制御結果
となってしまう場合が一般的である。

これに対し、ファジィ推論手段では、第６図からも分る
ように、前件部の条件の良く適合する場合にはその後件
部が制御結果に寄与する割合が大きく、前件部の条件に
適合する割合が小さいと、その後件部が結果に占める割
合が小さくなるというようにして、基本的な制御ルール
を重み付けしたような制御結果が導かれることになる。

このため、得られる制御結果は最適値に近いものとなる
。

通常の］ンビュータ制御によっても、前件部の条件に適
合する割合に応じて制御結果を得るように制御すること
も可能であるが、それを実現するためには膨大な演算船
となり、装置自体が人がかりになってしまったり、非常
に高速のコンピュータを使用しなければ実現できないの
に対し、ファジィ推論手段によれば、小規模で且つ短時
間で制ｔｉｌｌ結果が得られるので、装置の構成が簡単
且つ小型化できる利点も有る。

上記説明では送水及び吸引を行う場合について説明した
が、内腔を膨らませる必要がない場合で、内腔を送水で
充満する場合には、送水制御のみで、たれ流づようにし
ても良い。

このような場合には、送水量の設定、圧力の設定は、術
者の経験から例えば送水量は１０　ｉｊ！　／ｍｎ程度
、圧力ｔよ８００　ｍ１ｇ程度とキーボード２６により
入力し、第８図に示すように送水量と圧力だけの制御で
ファジィ推論するという１１を、ＩＣカード（例えば関
節用ＩＣカード〉等で設定するようにしても良い。

第９図は胆石溶解を行うのに１実施例の潅流システム２
１を適用した様子を示す。

超音波装置６１は体外のアプリケータ６２によって、凹
面状の超音波出田部から超音波を出射する。この出躬部
から出射された超音波は円錐状に集音されて胆石がたま
った胆のう６３に照射される。

上記胆のう６３には、カテーテル６４を介して（医療用
〉層流システム２１から胆石溶解液の送液及び吸引が行
われる。尚、胆のう６３の近くに肝臓６５がある。

胆のう６３内の胆石は、潅流システム２１による胆石溶
解液を循環させることにより、溶解されるが、体外から
の超音波の照射により、溶解が促進される。

潅流システム２１は、送液圧、送液量、吸引量、温度を
パラメータとし、外部出力手段４９を経て超音波装置６
１に超音波出射徂をコントロールする１ｉｌｌ　ＩＩ＋
信号を出力し、このコントロールにより潅流通及び温度
を適正なレベルに保持する制御を行う。

例えば第１０図は送液圧、送液量、温度の各レベルを検
知して、送液ポンプ及び超音波出躬徂（音圧）を制御す
る制御ルールの１例を示している。

尚、第１０図では吸引ｈ１を示してないが、例えば圧力
が高い場合には吸引量を大きくするように、圧力が小さ
い場合には吸引量を小さくするように制御ずれば良い。

尚、メンバシップ関数を設定するための入力手段として
は、ＩＣカード、キーボードの他に、モデム等を介して
、遠隔入力できるようにしても良い。又、患者情報の人
力手段としても、患者固有の情報をＩＣカードで入力で
きない場合、患者情報を保管（保心）している病院等か
らモデム等を介して入力できるようにしても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、送水及び吸引手段を
制御する制御規則を設定するメンバシップ関数の入力手
段と、該メンバシップ関数により、ファジィ推論を行う
ファジィ推論手段とを設けて、送水及び吸引手段を制御
するようにしているので、用途、患者、手技等に応じて
適切な送水及び吸弓の制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図ないし第１０図
は１実施例に係り、第２図は１実施例の全体構成図、第
３図は電気メス装置による切除の様子を示す説明図、第
４図はメンバシップ切換・入力手段の具体例を示すブロ
ック図、第５図はメンバシップ関数を決定する具体例を
示す説明図、第６図は電気メス装はの場合に対するメン
バシップ関数による制御ルールの代表例を示す説明図、
第７図はファジィ推論の概要を説明する説明図、第８図
は吸引制御を行わない場合のメンバシップ関数による制
御ルールの代表例を示す説明図、第９図は１実施例を胆
石溶解に用いた様子を示す説明図、第１０図は第９図の
場合におけるメンバシップ関数による制御ルールの１例
を示す説明図、第１１図は従来例における送水圧の制御
方法を示す説明図である。 １・・・ＩＣカード　　　　２・・・キーボード３・・
・メンバシップ入力手段 ４・・・ファジィ推論部　　６・・・送水手段７．１０
・・・検知手段　　８．１１・・・コント【コーラ９・
・・吸引手段 第４図 ２５ ３ 第 図 （０） （ｂ） 第 図 １ 第 １ 図 第 ８ 図 （０） 大木量 （ｂ） 圧力 第１０図 送水圧 纏Ｊ便ｌ 温度（環５１次） （Ｃ） Ｅ〉ブ ノ）・ 人 藍立ボソア 壱五

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送水及び吸引を行う送水・吸引手段と、送水状態、吸引
   状態を検知する状態検知手段と、制御規則を規定するメ
   ンバシップ関数を入力する入力手段と、前記状態検知手
   段の出力情報により、前記メンバシップ関数を用いてフ
   ァジィ推論を行うファジィ推論手段と、前記ファジィ推
   論手段の出力に基づいて前記送水・吸引手段の送水量及
   び吸引量を制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
   る医療用灌流システム。