WO2023002848A1 - 血管穿刺支援装置 - Google Patents

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WO2023002848A1
WO2023002848A1 PCT/JP2022/026823 JP2022026823W WO2023002848A1 WO 2023002848 A1 WO2023002848 A1 WO 2023002848A1 JP 2022026823 W JP2022026823 W JP 2022026823W WO 2023002848 A1 WO2023002848 A1 WO 2023002848A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
indenter
blood vessel
skin
puncture
indenters
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/026823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓海 福田
太輝人 犬飼
陽一郎 桑野
Original Assignee
テルモ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テルモ株式会社 filed Critical テルモ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/42—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests having means for desensitising skin, for protruding skin to facilitate piercing, or for locating point where body is to be pierced
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/46—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests having means for controlling depth of insertion

Definitions

  • the present invention relates to a blood vessel puncture support device that suppresses movement of a blood vessel when puncturing a needle.
  • vascular puncture is performed by inserting an injection needle into the human body.
  • the operator cannot visually see the blood vessel from the skin surface, so the operator estimates the position of the blood vessel based on standard skills such as knowledge of blood vessel running and palpation of blood vessel pulsation.
  • failure of vascular puncture often occurs, causing physical and mental distress to the patient.
  • the blood vessel When the periphery of the blood vessel is compressed due to the difference in puncture, if the pressure is strong, the blood vessel may be deformed so as to be crushed. If the blood vessel is greatly deformed, it becomes difficult to puncture, and the needle cannot penetrate the blood vessel wall, increasing the risk of puncture failure.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a blood vessel puncture support device capable of suppressing deformation of the blood vessel while compressing the periphery of the blood vessel.
  • the pressure of the indenter is adjusted while the skin surface is compressed by the indenter.
  • the original shape can be restored, and the puncture success rate can be increased.
  • FIG. 1 is a front view of the blood vessel puncture assistance device of the first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing the skin contact surface of the probe main body and showing the positional relationship with an arm for obtaining a cross-sectional image.
  • Fig. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the main body of the blood vessel puncture assisting device; It is an enlarged view of the vicinity where an elastic member is attached among supporting legs, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing including a housing
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the main body of the blood vessel puncture assisting device in a state in which the depressor is pressed against the skin surface;
  • FIG. 4 is a plan view of the main body in a state in which an indenter is pressed against the skin surface;
  • FIG. 11 is a plan view of an indenter according to a modification;
  • FIG. 11 is a plan view of a main body having an arrangement of indenters according to a modification;
  • FIG. 8 is a plan view of a main body having support legs according to a modification, in which (a) shows the state before the support legs are stretched, and (b) shows the state after the support legs are stretched; be.
  • FIG. 4 is a front view of a blood vessel puncture assisting device according to a second embodiment; It is a transparent view showing the internal structure of a needle drive part.
  • Fig. 10 is a plan view showing the positional relationship between a blood vessel and a needle, where (a) shows a case where the orientation of the needle with respect to the blood vessel is changed, and (b) shows a case where the position of the needle with respect to the blood vessel is changed. It is a diagram.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the positional relationship between a blood vessel and a needle, showing a case where the incident angle of the needle to the blood vessel is changed.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the main body of the blood vessel puncture assisting device; It is a top view of a main-body part.
  • 1 is a configuration diagram of a blood vessel puncture support device;
  • FIG. 4 is a flow chart of puncturing using the blood vessel puncturing device.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of an echo image to be acquired;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the barycentric position of a blood vessel, an imaging position, and a puncture point;
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view near the main body showing the relationship between the blood vessel puncture support device and the human body in the state of S3 in FIG. 18;
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view near the main body showing the relationship between the blood vessel puncture support device and the human body in the state of S7 in FIG. 18;
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the main body of a blood vessel puncture assisting device having an indenter driving section according to a modification;
  • 1 is a schematic diagram of a blood vessel puncture device capable of automatically acquiring cross-sectional images and puncturing.
  • a blood vessel puncture support device 10 is used when puncturing an arm of a human body, acquires a cross-sectional image of the arm, detects the blood vessel position, determines puncture timing and puncture parameters, and determines the puncture timing and puncture parameters. It involves puncturing a blood vessel with a needle.
  • the blood vessel puncture assisting device 10 has a main body 30 having a skin-facing surface 31 and a probe main body 20 having an imaging section 22 that acquires a cross-sectional image of the human body by coming into contact with the skin surface.
  • the body portion 30 has a plurality of indenters 32 facing in the same direction as the skin-facing surface 31 .
  • the plurality of indenters 32 are all arranged at positions separated from the skin-facing surface 31 in the direction perpendicular to the skin-facing surface 31 .
  • the body portion 30 may be integrated with the probe body 20 .
  • the imaging section 22 of the probe body 20 extends along one direction in the center of the skin contact surface 20a of the probe body 20, and is provided so as to cover substantially the entire width thereof.
  • the imaging unit 22 is an echo device that has a transducer that generates ultrasonic waves and obtains a cross-sectional image of the inside of the human body by detecting the reflected waves.
  • a cross-sectional image orthogonal to the axial direction of the blood vessel is acquired, so the imaging unit 22 is arranged so that the longitudinal direction of the arm H is orthogonal to the longitudinal direction.
  • the indenter 32 is provided at the tip of the support leg 35 .
  • the support legs 35 are inserted through the openings 30 a provided at the corners of the main body 30 and are supported by the main body 30 via elastic members 36 inside the main body 30 .
  • the support leg portion 35 has a holding portion 35 a that holds the elastic member 36 .
  • the elastic member 36 is a torsion spring formed by winding a metal wire multiple times, and as shown in FIG.
  • the leg side support portion 36b is inserted into and fixed to the main body portion 30, and the main body side support portion 36a is inserted into and fixed to the hole-shaped fixed side holding portion 30b provided in the main body portion 30 at the other end. have.
  • the elastic member 36 urges the support leg 35 in a direction perpendicular to the surface direction of the skin-facing surface 31 . Since the opening 30a is provided from the skin-facing surface 31 of the main body 30 to the side wall, when the indenter 32 receives a force, the support leg 35 rotates about the elastic member 36, and the indenter 32 moves toward the skin. It can approach the facing surface 31 side.
  • the fixing between the main body side support portion 36a of the elastic member 36 and the main body portion 30 and the fixing between the leg side support portion 36b and the supporting leg portion 35 may be fixed by other means such as an adhesive.
  • the body portion 30 is provided with a first indenter 32a, a second indenter 32b, and a third indenter 32c as the indenters 32.
  • Each indenter 32 is formed in a rectangular shape in plan view.
  • the first indenter 32a and the second indenter 32b are arranged to face each other along the first direction D1, which is the direction in which the blood vessel 60 extends, when the blood vessel puncture assistance device 10 contacts the skin of the human body. , forming a first indenter pair 33 .
  • the first indenter 32a and the second indenter 32b, which constitute the first indenter pair 33 are supported by the supporting leg portion 35 so as to move away from each other.
  • the first indenter 32a and the third indenter 32c are arranged so as to face each other substantially along the second direction D2, which is the width direction of the blood vessel 60, when the blood vessel puncture support device 10 contacts the skin of the human body. , forming the second indenter pair 34 .
  • the third indenter 32c is supported by the support leg 35 so as to move away from the first indenter 32a along the second direction D2.
  • the first pair of indenters 33 can stretch the skin surface along the direction in which the blood vessel 60 extends. can. Further, the third indenter 32c moves away from the first indenter 32a in the width direction of the blood vessel 60, thereby stretching the skin surface along the width direction of the blood vessel 60 by the second pair of indenters 34. be able to. Therefore, the three indenters 32 of the main body 30 can stretch the skin surface in two different directions.
  • the blood vessel 60 By stretching the skin surface while compressing it with the depressor 32, the blood vessel 60 can be fixed so as not to move easily. By stretching the skin surface along the direction in which the blood vessel 60 extends with the first pair of indenters 33, a force is applied to the blood vessel 60 so as to extend in the longitudinal direction. The surrounding tissue of 60 can also be made difficult to move. In addition, by stretching the skin surface in the width direction of the blood vessel 60 with the second pair of indenters 34, movement of the blood vessel 60 and the surrounding tissue can be made more difficult, and movement of the blood vessel 60 by the puncturing needle can be prevented. By stretching the skin surface in two different directions in this manner, the effect of making it difficult for the blood vessel 60 to move during puncture can be enhanced, and the success rate of puncture can be increased.
  • the indenter may have a shape other than a rectangular shape. As shown in FIG. 8A, the indenter 38 may be circular in plan view. Further, as shown in FIG. 8B, the indenter 39 may have a triangular shape with rounded corners in plan view. Furthermore, the indenter may have other shapes, such as a polygon with pentagons or more.
  • the third indenter 32c may be arranged at an angle to the line connecting the first indenter 32a.
  • the skin surface can be stretched obliquely with respect to the direction in which the blood vessel 60 extends.
  • the direction in which the indenters 32 are separated from each other can be set arbitrarily.
  • indenters 32 may be provided.
  • the first indenter 32a is included in both the first indenter pair 33 and the second indenter pair 34, but four indenters 32 may constitute two indenter pairs.
  • the support legs may have another form.
  • the support leg portion 40 may have a multi-joint link structure that can extend and contract on one side and the other side on which the blood vessel 60 extends from the outer periphery of the body portion 30 .
  • the support legs 40 each have an indenter 41 at its tip.
  • FIG. 10(b) by extending the multi-contact link structure of the support leg 40, an indenter 41 provided on one side of the support leg 40 and an indenter 41 provided on the other side of the support leg 40 The indenter 41 moves away from each other. Thereby, the skin surface can be stretched along the direction in which the blood vessel 60 extends.
  • the blood vessel puncture support device 100 includes a probe body 120 having an imaging unit 122 that acquires a cross-sectional image of a human body by contacting the skin surface, and a puncture unit 121 that drives a needle to perform puncture.
  • Puncturing section 121 has fixing section 121a that engages and is fixed to probe main body 120, and probe main body 120 and pricking section 121 are integrated.
  • the puncture unit 121 has a housing 140 , a needle 141 for puncturing, and a puncture drive unit 142 for moving the needle 141 .
  • the puncture drive unit 142 includes a horizontal drive unit 156 supported by the housing 140, a biaxial drive unit 157 supported by the horizontal drive unit 156, a puncture direction drive unit 154 supported by the biaxial drive unit 157, It has a puncture direction guide portion 153 supported by the puncture direction drive portion 154 and a puncture moving portion 152 supported by the puncture direction guide portion 153 and movable along the puncture direction.
  • FIG. 12 shows the XYZ directions.
  • the X direction corresponds to the width direction of the arm
  • the Y direction corresponds to the depth direction of the arm
  • the Z direction corresponds to the length direction of the arm.
  • the horizontal driving section 156 can move the supporting biaxial driving section 157 along the X direction.
  • the biaxial drive unit 157 can change the inclinations of the supporting puncture direction drive unit 154 in the XZ plane and the YZ plane.
  • Puncture direction driving section 154 can move puncture moving section 152 along puncture direction guide section 153 .
  • Needle 141 is fixed to needle holder 150 provided in puncture moving section 152 .
  • the biaxial drive 157 allows the needle 141 to change its orientation with respect to the XZ plane. As a result, as shown in FIG. 13A, the direction of the needle 141 with respect to the planar direction of the skin surface can be changed so that the needle 141 can enter the blood vessel 60 straight.
  • a horizontal drive 156 allows the needle 141 to move in the X direction. As a result, as shown in FIG. 3B, the needle 141 can be moved along the planar direction of the skin surface and arranged so that the needle 141 can enter the blood vessel 160 .
  • the biaxial drive 157 allows the needle 141 to change its tilt in the YZ plane. Thereby, as shown in FIG. 14, the incident angle of the needle 141 to the skin surface can be changed.
  • the blood vessel puncture assisting device 100 has a body portion 160 having a skin-facing surface 161, and the body portion 160 is provided with a plurality of indenters 162. As shown in FIG. Further, the body portion 160 has an indenter driving portion 143 that moves the indenter 162 .
  • the indenter driving section 143 can drive to move the indenter 162 in the planar direction of the skin-facing surface 161 of the body section 160 and in the direction perpendicular to the skin-facing surface 161 .
  • the depressor 162 is fixed to the distal end of a support leg 165 extending perpendicularly to the skin-facing surface 161 .
  • the indenter driving portion 143 has a horizontal guide portion 170 that guides the support leg portion 165 in the planar direction of the skin-facing surface 161 and a horizontal drive portion 171 that moves the support leg portion 165 along the horizontal guide portion 170 .
  • the indenter drive unit 143 includes a vertical guide unit 172 that guides the horizontal guide unit 170 in a direction orthogonal to the skin-facing surface 161 and a vertical drive unit 173 that moves the horizontal guide unit 170 along the vertical guide unit 172. have. These mechanisms allow the indenter 162 fixed to the support leg 165 to move relative to the main body 160 in the planar direction of the skin-facing surface 161 and in the direction perpendicular to the skin-facing surface 161 .
  • the body portion 160 is provided with a first indenter 162a, a second indenter 162b, and a third indenter 162c as the indenters 162.
  • Each of the indenters 162 is formed in a rectangular shape in plan view, but may have a circular shape or other shape.
  • the first indenter 162a and the second indenter 162b are arranged to face each other along the first direction D1, which is the direction in which the blood vessel 60 extends, when the blood vessel puncture assistance device 100 contacts the skin of the human body. , forming a first indenter pair 163 .
  • the first indenter 162 a and the second indenter 162 b that constitute the first indenter pair 163 can be moved away from each other by the indenter driving section 143 .
  • the third indenter 162c is separated from the first indenter 162a across the blood vessel 60 in its width direction.
  • the first indenter 162a and the third indenter 162c are arranged to face each other along the second direction D2, which is the width direction of the blood vessel 60, when the blood vessel puncture assistance device 100 contacts the skin of the human body. , forming a second indenter pair 164 .
  • the third indenter 162c can be moved away from the first indenter 162a along the second direction D2 by the indenter driver 143 .
  • the blood vessel puncture support device 100 has an imaging unit 122 that acquires a cross-sectional image of the human body by contacting the skin surface, and a control unit 130 that detects the blood vessel position from the cross-sectional image. .
  • the control unit 130 is connected to the imaging unit 122 via a transmission unit 132 and a reception unit 134, and can cause the imaging unit 122 to acquire cross-sectional images and receive the acquired cross-sectional images.
  • the control unit 130 can control the puncture driving unit 142 to perform puncturing with the needle 141 and can control the indenter driving unit 143 to move the indenter 162 .
  • the control unit 130 is connected via a charging circuit 136 to a power supply unit 137 made up of a rechargeable battery.
  • the control unit 130 acquires a cross-sectional image as shown in FIG. 19 from the imaging unit 122 (S1).
  • the horizontal direction in the cross-sectional image is the X direction
  • the vertical direction in the cross-sectional image is the Y direction
  • the direction orthogonal to the plane of the cross-sectional image is the Z direction.
  • the control unit 130 detects the position of the blood vessel 60 in the image by image-analyzing the acquired cross-sectional image (S2).
  • the control unit 130 detects a region recognized as the blood vessel 60 in the image, and sets the barycentric position 70 as the position of the blood vessel.
  • a region recognized as a blood vessel in an image it is possible to prepare a large number of images of the same type and use machine learning or deep learning techniques.
  • Arteries and veins can be distinguished based on the positions of the bones of the arm H appearing in the cross-sectional image. Also, when a region with blood flow is detected by the Doppler method, arteries and veins can be distinguished by the direction of blood flow. Let (x, y, 0) be the coordinates of the detected centroid position 70 of the blood vessel.
  • the control unit 130 controls the indenter drive unit 143 to vertically lower the indenter 162 and press the indenter 162 against the skin surface, thereby compressing the arm H (S3).
  • the vertical driving portion 173 of the indenter driving portion 143 by operating the vertical driving portion 173 of the indenter driving portion 143, the horizontal guiding portion 170 descends along the vertical guiding portion 172, and the support leg portion 165 supported by the horizontal guiding portion 170 moves downward.
  • the indenter 162 provided in the can move to the skin surface side and press.
  • the control unit 130 determines whether the blood vessel 60 is deformed from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122 (S4).
  • Deformation of the blood vessel 60 can be determined by determining whether or not the difference from the shape of the reference blood vessel 60 detected in the cross-sectional images acquired previously or several times in the past has increased by a certain amount or more.
  • the reference shape of the blood vessel 60 may be prepared in advance.
  • the control unit 130 controls the indenter driving unit 143 to pull up the indenter 162 from the skin surface (S5), change the setting of the indenter 162 (S6), and perform step S1. Repeat flow.
  • the position of the indenter 162 in the plane direction of the skin facing surface 161 and the setting of the pressing force of the indenter 162 are changed.
  • the pressure of the indenter 162 is reduced until the shape of the blood vessel identified from the cross-sectional image is deformed within a certain amount from the shape of the reference blood vessel, or the pressure of the indenter driving unit 143 causes the indenter 162 to move.
  • the control unit 130 detects the range in the width direction where the blood vessel 60 exists from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122, and moves the indenter 162 so that the indenter 162 is positioned outside the range in the width direction of the blood vessel 60. can be made As a result, compression of the blood vessel 60 by the indenter 162 can be avoided. Further, a display unit is provided at any position of the blood vessel puncture support device 100, and the control unit 130 directs the indenter 162 to the outside of the range of the blood vessel 60 when the indenter 162 is positioned within the range of the blood vessel 60. You may make a display perform a display.
  • an arrow indicating the direction can be displayed.
  • the operator can move the indenter 162 out of the range of the blood vessel 60 by moving the blood vessel puncture support device 100 .
  • the controller 130 moves the indenter 162 in the planar direction of the skin facing surface 161 while the skin surface is being pressed by the indenter 162 (S7).
  • the support leg portion 165 moves along the horizontal guide portion 170
  • the indenter 162 provided on the support leg portion 165 moves along the horizontal guide portion 170. It can move in the planar direction of the skin facing surface 161 .
  • the skin surface is stretched in the direction in which the blood vessel 60 extends and in the width direction of the blood vessel 60, respectively.
  • the control unit 130 determines whether the blood vessel 60 is deformed from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122 (S8). The determination here is the same as in S4. If the deformation of the blood vessel 60 is detected in S8, steps S5 and S6 are performed, and the process is repeated from step S1 again.
  • the control unit 130 determines parameters necessary for puncturing (S9).
  • the parameters necessary for puncturing include the puncturing direction on the XZ plane, the puncturing position, the incident angle of the needle 141, the puncturing depth of the needle 141, and the puncturing speed of the needle 141.
  • the needle 141 of the puncture unit 121 fixed to the probe body 120 is directed toward the center-of-gravity position 70. , the puncture direction in the XZ plane is determined.
  • the puncture position is directly below the side surface 120b of the probe main body 120.
  • puncture start time puncture completion time
  • puncture acceleration at the start of puncture puncture acceleration at the end of puncture, and the like
  • puncture acceleration at the end of puncture and the like can be used.
  • the control unit 130 After determining the puncture parameters, the control unit 130 operates the puncture drive unit 142 according to the puncture parameters to start puncture (S10).
  • the control unit 130 determines whether the blood vessel 60 has moved from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122 (S11). The movement of the blood vessel 60 can be determined by whether or not the difference from the position of the blood vessel 60 detected in the cross-sectional images acquired previously or several times in the past has increased by a certain amount or more.
  • control unit 130 stops puncturing (S12), and repeats from step S1 again.
  • the control unit 130 detects whether the needle 141 has reached the blood vessel 60 from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122 (S13). When the needle 141 reaches the blood vessel 60, the control unit 130 terminates the puncture and lifts the indenter 162 from the skin surface (S14), thereby terminating the flow.
  • the indenter driving section 144 includes a horizontal guide section 170 that guides the support leg section 165 along the surface direction of the skin-facing surface 161 and moves the support leg section 165 along the horizontal guide section 170 . Only the horizontal driving section 171 may be provided. In this case, the indenter driving section 144 does not drive the indenter 162 in the vertical direction, so the indenter 162 is arranged at the same height position as the skin contact surface 120 a of the probe body 120 .
  • the indenter 162 and the indenter driving section 144 may be supported in a state of being movable in the height direction with respect to the probe main body 120 and being biased toward the skin surface side. As a result, the skin surface can be pressed by the depressor 162 as the probe body 120 is brought into pressure contact with the skin surface.
  • the blood vessel puncture support device 200 may be an automatic puncture device that can automatically perform operations including the acquisition of cross-sectional images. As shown in FIG. 24 , blood vessel puncture support device 200 has robot arm 201 capable of three-dimensionally moving tip 201 a to which needle 204 is attached, and probe main body 203 . The robot arm 201 can puncture the needle 204 from any position at any angle under control based on a sensor (not shown).
  • the probe main body 203 is provided with a main body portion and an indenter, and the indenter can compress and stretch the skin surface of the arm H inserted through the base portion 210 .
  • Robotic arm 201 punctures arm H with needle 204 according to the determined puncture parameters.
  • the blood vessel puncture assisting device 100 includes a body portion 160 having a skin-facing surface 161, and two or more indenters 162 provided on the body portion 160 and facing in the same direction as the skin-facing surface 161. , an indenter driving unit 143 connected to the indenter 162, and a control unit 130 for controlling the indenter driving unit 143.
  • the control unit 130 controls the pressing force of the indenter 162 while the indenter 162 presses the skin surface. to adjust.
  • the pressing force of the indenter 162 is adjusted while the skin surface is pressed by the indenter 162. Therefore, even if the blood vessel is deformed by the pressure of the indenter 162, the pressing force can be adjusted. This allows the blood vessel to return to its original shape, increasing the puncture success rate.
  • the indenter drive unit 143 moves the indenter 162 along the direction orthogonal to the skin-facing surface 161
  • the control unit 130 moves the indenter 162 toward the skin surface, and adjusts the distance between at least two indenters 162 .
  • the indenter 162 may be moved by the indenter drive unit 143 so that the two separate.
  • the skin surface can be stretched while being compressed by the indenter 162, so that the blood vessel and the surrounding tissue can be fixed together, and movement of the blood vessel during puncture can be effectively suppressed.
  • the indenter drive unit 143 moves the indenter 162 along the direction orthogonal to the skin-facing surface 161 , and the control unit 130 moves the indenter 162 toward the skin surface, and adjusts the distance between at least two indenters 162 .
  • the indenter 162 may be moved by the indenter drive unit 143 so that the two separate. This ensures that the indenter 162 presses and stretches the skin surface.
  • the indenter driving section 143 may move the two indenters 162 in directions away from each other. By moving the two indenters 162 away from each other, the skin surface can be stretched more reliably.
  • the indenter driving section 143 may move the two indenters 162 in directions away from each other along the direction in which the blood vessel extends. As a result, force can be applied in the direction of extending the blood vessel, making the blood vessel tense and difficult to move.
  • the body section 160 may be provided with a probe body 120 having an imaging section 122 that acquires a cross-sectional image of the human body.
  • the blood vessel can be fixed with the indenter while the indenter is arranged at an appropriate position with respect to the blood vessel.
  • control unit 130 detects the range in the width direction of the blood vessel 60 from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122, and operates the indenter driving unit 143 so that the indenter 162 is positioned outside the range in the width direction of the blood vessel. You may make it move along the plane direction of the surface 161. FIG. As a result, compression of the blood vessel 60 by the indenter 162 can be avoided.
  • control unit 130 identifies the shape of the blood vessel from the cross-sectional image acquired by the imaging unit 122 in a state where the indenter 162 presses the skin surface. For this purpose, the pressing force of the indenter 162 is reduced, or the indenter driving unit 143 moves the indenter 162 along the planar direction of the skin-facing surface 161 until the deformation from the reference blood vessel shape is within a certain range. You may do so. As a result, even if the shape of the blood vessel is deformed by the compression of the indenter 162, the puncture can be performed after the deformity is eliminated, so that the puncture success rate can be further increased.
  • control unit 130 detects the range in the width direction of the blood vessel 60 from the cross-sectional image acquired by the imaging unit.
  • a display section may be provided for displaying a display directed to the outside of the range in the width direction of 60 .
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the technical concept of the present invention.
  • the blood vessel puncture assistance device 10 may be connected to a monitor so that cross-sectional images can be viewed.
  • the image information of the acquired cross-sectional images and the information of the puncture parameters may be output externally by wire or wirelessly so that the external device can monitor these and change the settings of the puncture parameters. .
  • the target position for puncturing is the barycentric position of the blood vessel to be punctured, but a position other than the barycentric position of the blood vessel to be punctured may be set as the target position.
  • the inner surface of the blood vessel located between the blood vessel to be punctured and the imaging unit 22 or the position within the membrane of the blood vessel may be detected, and that position may be set as the target position.
  • a position separated by a certain distance from these positions may be set as the target position.
  • blood vessel puncture assisting apparatus 100 is provided with control section 130 for controlling indenter driving section 143, and body section 130, indenter 132, and skin pressing device having indenter driving section 143 are provided separately from blood vessel puncturing assisting apparatus 100.
  • the skin pressing device may be configured integrally with the blood vessel puncture support device 100 as described above.
  • blood vessel puncture support device 20 probe main body 22 imaging unit 30 main body 30a opening 31 skin facing surface 32 indenter 32a first indenter 32b second indenter 32c third indenter 33 first pair of indenters 34 second pair of indenters 35 Supporting leg 35a Holding part 36 Elastic member 38 Indenter 39 Indenter 40 Supporting leg 41 Indenter 60 Blood vessel 70 Gravity center position 71 Imaging position 100 Blood vessel puncturing device 120 Probe body 121 Puncture part 121a Fixing part 122 Imaging part 130 Control part 132 Transmission part 134 Receiving section 136 Charging circuit 137 Power supply section 140 Case 141 Needle 142 Puncture drive section 143 Indenter drive section 144 Indenter drive section 150 Needle holding section 151 Puncture direction drive section 152 Puncture movement section 153 Puncture direction guide section 154 Puncture direction drive section 156 Horizontal drive unit 157 Biaxial drive unit 160 Main unit 161 Skin-facing surface 162 Indenter 162a First indenter 162b

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Abstract

血管と周辺組織とが穿刺時に移動しないように固定できる血管穿刺支援装置を提供する。皮膚対向面１６１を有する本体部１６０と、本体部１６０に設けられ皮膚対向面１６１と同じ方向を向く２つ以上の圧子１６２と、少なくとも１つの圧子１６２を少なくとも皮膚対向面１６１の平面方向に沿って移動させる圧子駆動部１４３と、圧子駆動部１４３を制御する制御部１３０と、を有し、制御部１３０は、圧子１６２が皮膚表面を圧迫した状態で、前記圧子の押圧力を調整する、または、圧子１６２同士の距離が離れるように、圧子駆動部１４３により圧子１６２を移動させる血管穿刺支援装置１００である。

Description

血管穿刺支援装置
　本発明は、針を穿刺する際に血管が移動することを抑制する血管穿刺支援装置に関する。
　薬剤投与や血管内治療のアクセスサイト確保のため、人体に注射針を穿刺する血管穿刺が行われる。血管穿刺において、術者は、皮膚表面から血管を目視することはできないため、標準的な血管走行の知識や血管脈動の触知などの技量によって、血管位置を推定している。しかし、しばしば血管穿刺の失敗が生じ、患者に身体的、精神的苦痛を与えている。
　穿刺位置を特定するために、近年では、近赤外線画像や超音波エコー、光残響イメージングなどの血管位置を可視化する技術が用いられることがある。血管位置を可視化することで、術者が穿刺位置や穿刺角度、穿刺深さなどを容易に決定できる。
　一部の血管は、筋肉等の硬い組織に固定されていないため、血管に針を穿刺する際、血管の位置が移動して穿刺に失敗することがある。これを抑制するため、特許文献１に開示されているように、血管の周辺を圧迫し、血管が移動しにくいようにすることが知られている。
特許第６７２０１３５号公報
　穿刺の差異に血管の周辺を圧迫した場合、押圧力が強いと血管が潰れるように変形することがある。血管が大きく変形すると、穿刺しにくくなるため、針が血管壁を貫通できず、穿刺に失敗するリスクが高くなる。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、血管の周辺を圧迫しつつ血管の変形を抑制できる血管穿刺支援装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明に係る血管穿刺支援装置は、皮膚対向面を有する本体部と、前記本体部に設けられ前記皮膚対向面と同じ方向を向く２つ以上の圧子と、前記圧子と接続される圧子駆動部と、を有する皮膚押圧装置の前記圧子駆動部を制御する制御部を備えた血管穿刺支援装置であって、前記制御部は、前記圧子が皮膚表面を圧迫した状態で、前記圧子の押圧力を調整する。
　上記のように構成した血管穿刺支援装置は、圧子で皮膚表面を圧迫した状態で、圧子の押圧力が調整されるので、圧子の圧迫により血管が変形しても、押圧力の調整により血管を元の形状に戻すことができ、穿刺の成功率を高くすることができる。
第１の実施形態の血管穿刺支援装置の正面図である。 プローブ本体の皮膚接触面を表す図であって、断面画像を取得する腕との位置関係を表した図である。 血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。 支持脚部のうち弾性部材が取付けられる付近の拡大図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は筐体を含む断面図である。 本体部の平面図である。 圧子を皮膚表面に圧接させた状態における血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。 圧子を皮膚表面に圧接させた状態における本体部の平面図である。 変形例に係る圧子の平面図である。 変形例に係る圧子の配置を有する本体部の平面図である。 変形例に係る支持脚部を有する本体部の平面図であって、（ａ）は支持脚部の伸長前の状態を、（ｂ）は支持脚部の伸長後の状態を、それぞれ示す図である。 第２の実施形態の血管穿刺支援装置の正面図である。 針駆動部の内部構造を表す透視図である。 血管と針との位置関係を表した平面図であって、（ａ）は針の血管に対する向きを変化させた場合を、（ｂ）は針の血管に対する位置を変化させた場合を、それぞれ表す図である。 血管と針との位置関係を表した断面図であって、針の血管に対する入射角度を変化させた場合を表す図である。 血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。 本体部の平面図である。 血管穿刺支援装置の構成図である。 血管穿刺装置を用いた穿刺のフローチャートである。 取得されるエコー画像の概念図である。 血管の重心位置と撮像位置および穿刺点との位置関係を表した図である。 図１８のＳ３の状態における血管穿刺支援装置と人体との関係を表した本体部付近拡大断面図である。 図１８のＳ７の状態における血管穿刺支援装置と人体との関係を表した本体部付近拡大断面図である。 変形例に係る圧子駆動部を有する血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。 断面画像の取得と穿刺を自動で行うことのできる血管穿刺装置の概要図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
　本発明の実施形態に係る血管穿刺支援装置１０は、人体の腕への穿刺を行う際に用いられ、腕の断面画像を取得して血管位置を検出し、穿刺タイミングと穿刺パラメータを決定して針を血管に穿刺するものである。
　図１に示すように、血管穿刺支援装置１０は、皮膚対向面３１を有する本体部３０と、皮膚表面に接触して人体の断面画像を取得する撮像部２２を有するプローブ本体２０を有している。本体部３０は、皮膚対向面３１と同じ方向を向く複数の圧子３２を有している。複数の圧子３２は、いずれも皮膚対向面３１より当該皮膚対向面３１の垂線方向に離れた位置に配置される。なお、本体部３０は、プローブ本体２０と一体であってもよい。
　プローブ本体２０の撮像部２２は、図２に示すように、プローブ本体２０の皮膚接触面２０ａの中央部において一方向に沿って延び、その略全幅に渡るように設けられている。撮像部２２は、超音波を発生する振動子を有し、その反射波を検出することで人体内部の断面画像を得るエコー装置である。本実施形態では、血管の軸方向と直交する断面画像を取得するので、腕Ｈの長さ方向に対して撮像部２２の長さ方向が直交するように配置される。
　図３に示すように、圧子３２は、支持脚部３５の先端部に設けられている。支持脚部３５は、本体部３０の角部に設けられる開口部３０ａに挿通されており、本体部３０の内部において弾性部材３６を介して本体部３０に支持されている。図４（ａ）に示すように、支持脚部３５は、弾性部材３６を保持する保持部３５ａを有している。弾性部材３６は、金属線が複数回巻かれて形成されたトーションばねであり、図４（ｂ）に示すように、一端部には支持脚部３５に設けられる穴状の可動側保持部３５ｂに挿入されて固定される脚部側支持部３６ｂを、他端部には本体部３０に設けられる穴状の固定側保持部３０ｂに挿入されて固定される本体部側支持部３６ａを、それぞれ有している。弾性部材３６により、支持脚部３５は、皮膚対向面３１の面方向に対して垂直に近づく方向に付勢されている。開口部３０ａは、本体部３０の皮膚対向面３１から側壁にかけて設けられているので、圧子３２が力を受けることで、支持脚部３５が弾性部材３６を中心に回動し、圧子３２が皮膚対向面３１側に近づくことができる。なお、弾性部材３６の本体部側支持部３６ａと本体部３０との固定、および脚部側支持部３６ｂと支持脚部３５との固定は、接着剤など他の手段で固定してもよい。
　図５に示すように、本体部３０には、圧子３２として第１の圧子３２ａと第２の圧子３２ｂおよび第３の圧子３２ｃが設けられる。圧子３２は、いずれも平面視において方形状に形成されている。第１の圧子３２ａと第２の圧子３２ｂは、血管穿刺支援装置１０が人体の皮膚に接触した際に、血管６０が延びる方向である第１の方向Ｄ１に沿って互いに対向するように配置されており、第１の圧子対３３が構成される。第１の圧子対３３を構成する第１の圧子３２ａと第２の圧子３２ｂは、互いに離れる方向に移動できるように支持脚部３５に支持されている。
　第１の圧子３２ａと第３の圧子３２ｃは、血管穿刺支援装置１０が人体の皮膚に接触した際に、血管６０の幅方向である第２の方向Ｄ２に概ね沿って互いに対向するように配置されており、第２の圧子対３４が構成される。第３の圧子３２ｃは、第２の方向Ｄ２に沿って第１の圧子３２ａから離れる方向に移動できるように支持脚部３５に支持されている。
　図６に示すように、圧子３２を皮膚表面に圧接させ、さらに本体部３０を皮膚表面に近づけることで、支持脚部３５が弾性部材３６を中心に回動し、圧子３２は対向する圧子３２と互いに離れるように移動する。これにより、皮膚表面は図中矢印で示す方向に引き延ばされる。
　図７に示すように、第１の圧子３２ａと第２の圧子３２ｂは、互いに離れるように移動することで、第１の圧子対３３によって皮膚表面を血管６０が延びる方向に沿って引き延ばすことができる。また、第３の圧子３２ｃは、第１の圧子３２ａに対して血管６０の幅方向に離れるように移動することで、第２の圧子対３４によって皮膚表面を血管６０の幅方向に沿って引き延ばすことができる。このため、本体部３０が有する３つの圧子３２により、皮膚表面を異なる２方向に引き延ばすことができる。
　圧子３２により皮膚表面を圧迫しつつ引き延ばすことで、血管６０が動きにくいように固定することができる。第１の圧子対３３により、皮膚表面を血管６０が延びる方向に沿って引き延ばすことで、血管６０に対し長さ方向に延びるように力が加わり、血管６０が緊張して動きにくくなると共に、血管６０の周辺組織も併せて動きにくくすることができる。また、第２の圧子対３４により、皮膚表面を血管６０の幅方向にも引き延ばすことで、血管６０と周辺組織とをより動きにくくし、穿刺する針によって血管６０が動くことを防止できる。このように、異なる２方向に皮膚表面を引き延ばすことで、穿刺の際に血管６０が動きにくくなる効果を高くし、穿刺の成功率を高めることができる。
　圧子は、方形状以外の形状を有していてもよい。図８（ａ）に示すように、圧子３８は平面視円形状でもよい。また、図８（ｂ）に示すように、圧子３９は平面視隅丸三角形状でもよい。さらに圧子は五角形以上の多角形などその他の形状を有していてもよい。
　圧子３２の配置について、図９に示すように、第３の圧子３２ｃは、第１の圧子３２ａとを結ぶ線に対して傾斜状に配置されてもよい。これにより、皮膚表面を血管６０の延びる方向に対して傾斜状に引き延ばすことができる。このように、圧子３２が互いに離れる方向は、任意に設定することができる。
　また、圧子３２は、４つ以上設けられてもよい。本例では第１の圧子３２ａが第１の圧子対３３と第２の圧子対３４の両方に含まれるが、４つの圧子３２で２つの圧子対を構成してもよい。
　支持脚部は別の形態でもよい。図１０（ａ）に示すように、支持脚部４０は、本体部３０の外周から血管６０が延びる一方側と他方側にそれぞれ伸縮可能な多接リンク構造を有していてもよい。支持脚部４０は、先端部にそれぞれ圧子４１を有している。図１０（ｂ）に示すように、支持脚部４０の多接リンク構造を延ばすことで、一方側の支持脚部４０に設けられた圧子４１と、他方側の支持脚部４０に設けられた圧子４１とが、互いに離れるように移動する。これにより、皮膚表面を血管６０が延びる方向に沿って引き延ばすことができる。
　次に、第２の実施形態の血管穿刺支援装置１００について説明する。図１１に示すように、血管穿刺支援装置１００は、皮膚表面に接触して人体の断面画像を取得する撮像部１２２を有するプローブ本体１２０と、針を駆動して穿刺を行う穿刺部１２１とを有している。穿刺部１２１は、プローブ本体１２０に係合して固定される固定部１２１ａを有しており、プローブ本体１２０と穿刺部１２１とが一体化される。
　図１２に示すように、穿刺部１２１は、筐体１４０と、穿刺する針１４１と、針１４１を移動させる穿刺駆動部１４２とを有している。穿刺駆動部１４２は、筐体１４０に支持される水平駆動部１５６と、水平駆動部１５６に支持される二軸駆動部１５７と、二軸駆動部１５７に支持される穿刺方向駆動部１５４と、穿刺方向駆動部１５４に支持される穿刺方向案内部１５３と、穿刺方向案内部１５３に支持されて穿刺方向に沿って移動可能な穿刺移動部１５２と、を有している。図１２には、Ｘ－Ｙ－Ｚ方向を図示している。Ｘ方向は腕の幅方向に、Ｙ方向は腕の深さ方向に、Ｚ方向は腕の長さ方向に、それぞれ対応する。水平駆動部１５６は、支持する二軸駆動部１５７をＸ方向に沿って移動させることができる。二軸駆動部１５７は、支持する穿刺方向駆動部１５４のＸ－Ｚ平面内とＹ－Ｚ平面内における傾きをそれぞれ変化させることができる。穿刺方向駆動部１５４は、穿刺移動部１５２を穿刺方向案内部１５３に沿って移動させることができる。針１４１は、穿刺移動部１５２に設けられた針保持部１５０に固定されている。
　二軸駆動部１５７により、針１４１は、Ｘ－Ｚ平面に対する向きを変えることができる。これによって、図１３（ａ）に示すように、皮膚表面の平面方向に対する針１４１の向きを変えて、血管６０に対して真っ直ぐに針１４１を入射させることができる。水平駆動部１５６により、針１４１は、Ｘ方向に移動できる。これによって、図３（ｂ）に示すように、皮膚表面の平面方向に沿って針１４１を移動させ、血管１６０に対して針１４１を入射させることができるように配置することができる。二軸駆動部１５７により、針１４１は、Ｙ－Ｚ平面内における傾きを変化させることができる。これによって、図１４に示すように、針１４１の皮膚表面に対する入射角度を変化させることができる。
　図１５に示すように、血管穿刺支援装置１００は、皮膚対向面１６１を有する本体部１６０を有しており、本体部１６０には複数の圧子１６２が設けられる。さらに、本体部１６０は、圧子１６２を移動させる圧子駆動部１４３を有している。圧子駆動部１４３は、本体部１６０の皮膚対向面１６１の平面方向と、皮膚対向面１６１に直交する方向とに、圧子１６２を移動させるように駆動することができる。
　圧子１６２は、皮膚対向面１６１に対して垂直方向に延びる支持脚部１６５の先端部に固定されている。圧子駆動部１４３は、支持脚部１６５を皮膚対向面１６１の平面方向に案内する水平案内部１７０と、水平案内部１７０に沿って支持脚部１６５を移動させる水平駆動部１７１とを有している。また、圧子駆動部１４３は、水平案内部１７０を皮膚対向面１６１と直交する方向に案内する垂直案内部１７２と、垂直案内部１７２に沿って水平案内部１７０を移動させる垂直駆動部１７３とを有している。これらの機構により、支持脚部１６５に固定された圧子１６２は、本体部１６０に対して皮膚対向面１６１の平面方向と皮膚対向面１６１に垂直な方向に、それぞれ移動することができる。
　図１６に示すように、本体部１６０には、圧子１６２として第１の圧子１６２ａと第２の圧子１６２ｂおよび第３の圧子１６２ｃが設けられる。圧子１６２は、いずれも平面視において方形状に形成されているが、円形その他の形状を有していてもよい。第１の圧子１６２ａと第２の圧子１６２ｂは、血管穿刺支援装置１００が人体の皮膚に接触した際に、血管６０が延びる方向である第１の方向Ｄ１に沿って互いに対向するように配置されており、第１の圧子対１６３が構成される。第１の圧子対１６３を構成する第１の圧子１６２ａと第２の圧子１６２ｂは、圧子駆動部１４３によって互いに離れる方向に移動できる。
　第３の圧子１６２ｃは、第１の圧子１６２ａに対し血管６０を挟んでその幅方向に離隔している。第１の圧子１６２ａと第３の圧子１６２ｃは、血管穿刺支援装置１００が人体の皮膚に接触した際に、血管６０の幅方向である第２の方向Ｄ２に沿って互いに対向するように配置されており、第２の圧子対１６４が構成される。第３の圧子１６２ｃは、圧子駆動部１４３によって第２の方向Ｄ２に沿って第１の圧子１６２ａから離れる方向に移動できる。
　図１７に示すように、血管穿刺支援装置１００は、皮膚表面に接触して人体の断面画像を取得する撮像部１２２と、断面画像から血管位置を検出する制御部１３０と、を有している。制御部１３０は、送信部１３２および受信部１３４を介して撮像部１２２と接続されており、撮像部１２２に断面画像を取得させ、また、取得した断面画像を受信することができる。また、制御部１３０は、穿刺駆動部１４２を制御して針１４１による穿刺を実施し、圧子駆動部１４３を制御して圧子１６２を移動させることができる。制御部１３０は、充電回路１３６を介して充電池からなる電源部１３７に接続されている。
　次に、血管穿刺支援装置１００の動作を、穿刺の流れに沿って説明する。図１８に示すように、制御部１３０は、撮像部１２２から図１９に示すような断面画像を取得する（Ｓ１）。断面画像における横方向はＸ方向、断面画像における縦方向はＹ方向、断面画像の紙面と直交する方向はＺ方向である。この断面画像における左上の点の座標を起点（０，０，０）とする。
　制御部１３０は、取得した断面画像を画像解析することで、画像中の血管６０の位置を検出する（Ｓ２）。制御部１３０は、画像中で血管６０と認識される領域を検出し、その重心位置７０を血管の位置とする。画像中で血管と認識される領域を検出するには、同種の画像を多数用意して機械学習、あるいはディープランニングの手法を用いることができる。また、撮像部１２２においてドップラー法により血流のある領域を検出し、当該領域を血管の領域として認識することもできる。断面画像から血管の領域を検出する際に、動脈と静脈を区別して検出する必要がある。動脈と静脈は、断面画像に表れる腕Ｈの骨の位置を基準に区別することができる。また、ドップラー法で血流のある領域を検出した場合には、血流の向きによって動脈と静脈を区別することもできる。検出された血管の重心位置７０の座標を（ｘ，ｙ，０）とする。
　制御部１３０は、圧子駆動部１４３を制御して、圧子１６２を垂直方向に降下させ、圧子１６２を皮膚表面に圧接させることで、腕Ｈを圧迫する（Ｓ３）。図２０に示すように、圧子駆動部１４３のうち垂直駆動部１７３を動作させることで、水平案内部１７０は垂直案内部１７２に沿って下降し、水平案内部１７０に支持された支持脚部１６５に設けられた圧子１６２は、皮膚表面側に移動して圧接することができる。
　圧子１６２で腕Ｈを圧迫したら、制御部１３０は、撮像部１２２で取得した断面画像から血管６０に変形が生じていないかを判別する（Ｓ４）。血管６０の変形は、前回あるいは過去数回に取得した断面画像で検出された基準となる血管６０の形状との差が、一定以上大きくなっているか否かで判別することができる。なお、基準となる血管６０の形状は、予め用意されていてもよい。Ｓ４で血管６０の変形が検出されたら、制御部１３０は圧子駆動部１４３を制御して圧子１６２を皮膚表面から引き上げ（Ｓ５）、圧子１６２の設定を変更して（Ｓ６）、Ｓ１のステップからフローを繰り返す。Ｓ６における圧子１６２の設定変更では、皮膚対向面１６１の面方向における圧子１６２の位置と、圧子１６２の押圧力の設定が変更される。Ｓ１～Ｓ４のステップを繰り返すことで、断面画像から識別される血管の形状が、基準となる血管の形状から一定以内の変形となるまで、圧子１６２の押圧力が低下する、または、圧子駆動部１４３により圧子１６２が移動することになる。
　Ｓ６において制御部１３０は、撮像部１２２で取得した断面画像から血管６０の存在する幅方向の範囲を検出し、圧子１６２が血管６０の幅方向の範囲外に位置するように、圧子１６２を移動させることができる。これにより、圧子１６２による血管６０の圧迫を避けることができる。また、血管穿刺支援装置１００のいずれかの位置に表示部を設け、制御部１３０は、圧子１６２が血管６０の範囲内に位置している場合に、圧子１６２を血管６０の範囲外に向かわせる表示を表示部に行わせてもよい。圧子１６２を血管６０の範囲外に向かわせる表示としては、例えば向きを示す矢印を表示することができる。この場合、術者が血管穿刺支援装置１００を移動させることで、圧子１６２を血管６０の範囲外に移動させることができる。
　Ｓ４で血管６０の変形が検出されなかったら、制御部１３０は、圧子１６２で皮膚表面を圧迫したまま、圧子１６２を皮膚対向面１６１の平面方向に移動させる（Ｓ７）。図２１に示すように、圧子駆動部１４３のうち水平駆動部１７１を動作させることで、支持脚部１６５は水平案内部１７０に沿って移動し、支持脚部１６５に設けられた圧子１６２は、皮膚対向面１６１の平面方向に移動できる。前述のように、複数の圧子１６２が互いに離れるように移動することにより、皮膚表面は血管６０が延びる方向と、血管６０の幅方向にそれぞれ引き延ばされる。これにより、血管６０が周辺組織と共に固定され、穿刺に伴い移動しにくくすることができる。皮膚表面が圧子１６２により引き延ばされたら、制御部１３０は、撮像部１２２で取得した断面画像から血管６０に変形が生じていないかを判別する（Ｓ８）。ここでの判別は、Ｓ４と同様である。Ｓ８で血管６０の変形が検出された場合は、Ｓ５とＳ６のステップを経て、再度Ｓ１のステップから繰り返す。
　Ｓ８で血管６０の変形が検出されなかったら、制御部１３０は穿刺に必要なパラメータを決定する（Ｓ９）。穿刺に必要なパラメータは、Ｘ－Ｚ平面における穿刺方向、穿刺位置、針１４１の入射角度、針１４１の穿刺深さ、針１４１の穿刺速度が挙げられる。図２２に示すように、撮像部１２２で取得した断面画像から、血管の重心位置７０が検出されているので、プローブ本体１２０に固定されている穿刺部１２１の針１４１が重心位置７０に向かうように、Ｘ－Ｚ平面における穿刺方向が決定される。
　穿刺位置は、プローブ本体１２０の側面１２０ｂの直下位置とされる。この場合に、穿刺位置となるプローブ本体１２０の側面１２０ｂのＺ方向の座標ｚは、プローブ本体１２０の幅Ｗの半分であるので、ｚ＝Ｗ／２で算出される。穿刺角度は、皮膚表面の垂線に対する血管重心位置から穿刺位置に向かう線の角度θであり、θ＝ａｒｃｔａｎ（ｚ／ｙ）で算出される。穿刺深さａは、ａ＝ｙ／ｃｏｓθで算出される。これらにより、穿刺位置のｘ方向の座標と針１４１の穿刺深さａが規定される。
　また、穿刺のパラメータとしては、他のパラメータを用いてもよい。例えば、穿刺開始時間、穿刺完了時間、穿刺開始時における穿刺加速度と穿刺完了時における穿刺加速度などを用いることができる。
　穿刺のパラメータを決定したら、制御部１３０は、穿刺のパラメータに従い穿刺駆動部１４２を動作させて穿刺を開始する（Ｓ１０）。穿刺が開始されたら、制御部１３０は、撮像部１２２で取得した断面画像から血管６０が移動していないかを判別する（Ｓ１１）。血管６０の移動は、前回あるいは過去数回に取得した断面画像で検出された血管６０の位置との差が、一定以上大きくなっているか否かで判別することができる。Ｓ１１で血管６０の移動が検出されたら、制御部１３０は穿刺を中止し（Ｓ１２）、再度Ｓ１のステップから繰り返す。
　Ｓ１１で血管６０の移動が検出されなかったら、制御部１３０は、撮像部１２２で取得した断面画像から針１４１が血管６０に到達したかを検出する（Ｓ１３）。針１４１が血管６０に到達したら、制御部１３０は、穿刺を終了させると共に、圧子１６２を皮膚表面から引き上げ（Ｓ１４）、フローを終了する。
　圧子駆動部の変形例について説明する。図２３に示すように、圧子駆動部１４４は、支持脚部１６５を皮膚対向面１６１の面方向に沿って案内する水平案内部１７０と、水平案内部１７０に沿って支持脚部１６５を移動させる水平駆動部１７１のみ有していてもよい。この場合、圧子駆動部１４４は圧子１６２を垂直方向に駆動しないので、圧子１６２は、プローブ本体１２０の皮膚接触面１２０ａと同等の高さ位置に配置される。また、圧子１６２および圧子駆動部１４４は、プローブ本体１２０に対して高さ方向に可動で、かつ、皮膚表面側に向かって付勢された状態で支持されていてもよい。これにより、プローブ本体１２０を皮膚表面に圧接させるのに伴って、圧子１６２で皮膚表面を圧迫することができる。
　血管穿刺支援装置２００は、断面画像の取得も含めて自動で行うことのできる自動穿刺装置であってもよい。図２４に示すように、血管穿刺支援装置２００は、針２０４が取付けられた先端部２０１ａを三次元的に移動させることのできるロボットアーム２０１と、プローブ本体２０３とを有している。ロボットアーム２０１は、図示しないセンサに基づく制御により、針２０４を任意の位置から任意の角度で穿刺することができる。
　基台部２１０に腕Ｈを挿通し、固定部２１５により固定したら、プローブ本体２０３で断面画像を取得できる。また、プローブ本体２０３には、本体部と圧子が設けられ、圧子によって基台部２１０に挿通された腕Ｈの皮膚表面を圧迫しつつ引き延ばすことができる。ロボットアーム２０１は、決定された穿刺パラメータに従って腕Ｈに針２０４を穿刺する。
　以上のように、本実施形態に係る血管穿刺支援装置１００は、皮膚対向面１６１を有する本体部１６０と、本体部１６０に設けられ皮膚対向面１６１と同じ方向を向く２つ以上の圧子１６２と、圧子１６２と接続される圧子駆動部１４３と、圧子駆動部１４３を制御する制御部１３０と、を有し、制御部１３０は、圧子１６２が皮膚表面を圧迫した状態で、圧子１６２の押圧力を調整する。このように構成した血管穿刺支援装置１００は、圧子１６２で皮膚表面を圧迫した状態で、圧子１６２の押圧力が調整されるので、圧子１６２の圧迫により血管が変形しても、押圧力の調整により血管を元の形状に戻すことができ、穿刺の成功率を高くすることができる。
　また、圧子駆動部１４３は、圧子１６２を皮膚対向面１６１と直交する方向に沿って移動させ、制御部１３０は、圧子１６２を皮膚表面に向かって移動させると共に、少なくとも２つの圧子１６２同士の距離が離れるように、圧子駆動部１４３により圧子１６２を移動させるようにしてもよい。これにより、圧子１６２で皮膚表面を圧迫しつつ引き延ばすことができるので、血管と周辺組織とを併せて固定し、穿刺時に血管が移動することを効果的に抑制できる。
　また、圧子駆動部１４３は、圧子１６２を皮膚対向面１６１と直交する方向に沿って移動させ、制御部１３０は、圧子１６２を皮膚表面に向かって移動させると共に、少なくとも２つの圧子１６２同士の距離が離れるように、圧子駆動部１４３により圧子１６２を移動させるようにしてもよい。これにより、圧子１６２で皮膚表面を圧迫しつつ引き延ばす動作が確実に実施される。
　また、圧子駆動部１４３は、２つの圧子１６２を互いに離れる方向にそれぞれ移動させるようにしてもよい。これにより、２つの圧子１６２が相互に離れるように移動することで、より確実に皮膚表面を引き延ばすことができる。
　また、圧子駆動部１４３は、２つの圧子１６２を血管が延びる方向に沿って互いに離れる方向にそれぞれ移動させるようにしてもよい。これにより、血管を延ばす方向に力を加え、血管を緊張させて動きにくくすることができる。
　また、本体部１６０には、人体の断面画像を取得する撮像部１２２を有するプローブ本体１２０が設けられるようにしてもよい。これにより、圧子を血管に対して適切な位置に配置しながら圧子による血管の固定を行うことができる。
　また、制御部１３０は、撮像部１２２で取得された断面画像から血管６０の幅方向の範囲を検出し、圧子１６２が血管の幅方向の範囲外に位置するように圧子駆動部１４３により皮膚対向面１６１の平面方向に沿って移動させるようにしてもよい。これにより、圧子１６２による血管６０の圧迫を避けることができる。
　また、制御部１３０は、圧子１６２が皮膚表面を圧迫した状態で、撮像部１２２で取得された断面画像から血管の形状を識別し、基準となる血管の形状からの変形が一定以上である場合には、基準となる血管の形状からの変形が一定以内となるまで、圧子１６２の押圧力を低下させる、または、圧子駆動部１４３により圧子１６２を皮膚対向面１６１の平面方向に沿って移動させるようにしてもよい。これにより、圧子１６２の圧迫により血管の形状が変形したとしても、これを解消してから穿刺を実施することができるので、穿刺の成功率をより高くすることができる。
　また、制御部１３０は、撮像部で取得された断面画像から血管６０の幅方向の範囲を検出し、圧子１６２が血管６０の幅方向の範囲内に位置している場合に、圧子１６２を血管６０の幅方向の範囲外に向かわせる表示を行う表示部を有するようにしてもよい。これにより、圧子１６２が血管６０を圧迫している場合に、これを避けるように術者に促すことができる。
　なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、本実施形態において取得した断面画像を表示するモニタは図示されていないが、血管穿刺支援装置１０をモニタに接続して、断面画像を目視できるようにしてもよい。また、取得した断面画像の画像情報や穿刺のパラメータの情報を有線または無線で外部出力し、外部機器にてこれらのモニタリングや、穿刺のパラメータの設定変更などを行うことができるようにしてもよい。
　また、本実施形態では、穿刺の目標位置を穿刺する血管の重心位置としているが、穿刺する血管の重心位置以外の位置を目標位置としてもよい。例えば、穿刺する血管と撮像部２２との間に位置する血管の内表面や、血管の膜内の位置を検出し、その位置を目標位置としてもよい。また、これらの位置から一定の距離だけ離れた位置を目標位置としてもよい。
　また、血管穿刺支援装置１００は圧子駆動部１４３を制御する制御部１３０を備えるものとし、本体部１３０と圧子１３２および圧子駆動部１４３を有する皮膚押圧装置を血管穿刺支援装置１００とは別体として設けてもよいし、上述のように皮膚押圧装置が血管穿刺支援装置１００と一体的に構成されてもよい。
　なお、本出願は、２０２１年７月２１日に出願された日本特許出願２０２１－１２０２１４号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
　１０　　血管穿刺支援装置
　２０　　プローブ本体
　２２　　撮像部
　３０　　本体部
　３０ａ　開口部
　３１　　皮膚対向面
　３２　　圧子
　３２ａ　第１の圧子
　３２ｂ　第２の圧子
　３２ｃ　第３の圧子
　３３　　第１の圧子対
　３４　　第２の圧子対
　３５　　支持脚部
　３５ａ　保持部
　３６　　弾性部材
　３８　　圧子
　３９　　圧子
　４０　　支持脚部
　４１　　圧子
　６０　　血管
　７０　　重心位置
　７１　　撮像位置
１００　　血管穿刺装置
１２０　　プローブ本体
１２１　　穿刺部
１２１ａ　固定部
１２２　　撮像部
１３０　　制御部
１３２　　送信部
１３４　　受信部
１３６　　充電回路
１３７　　電源部
１４０　　筐体
１４１　　針
１４２　　穿刺駆動部
１４３　　圧子駆動部
１４４　　圧子駆動部
１５０　　針保持部
１５１　　穿刺方向駆動部
１５２　　穿刺移動部
１５３　　穿刺方向案内部
１５４　　穿刺方向駆動部
１５６　　水平駆動部
１５７　　二軸駆動部
１６０　　本体部
１６１　　皮膚対向面
１６２　　圧子
１６２ａ　第１の圧子
１６２ｂ　第２の圧子
１６２ｃ　第３の圧子
１６３　　第１の圧子対
１６４　　第２の圧子対
１６５　　支持脚部
１７０　　水平案内部
１７１　　水平駆動部
１７２　　垂直案内部
１７３　　垂直駆動部
２００　　血管穿刺装置
２０１　　ロボットアーム
２０１ａ　先端部
２０２　　血管穿刺支援装置
２０３　　プローブ本体
２０４　　針
２１０　　基台
２１５　　固定部

Claims (9)

  1. 　皮膚対向面を有する本体部と、
    　前記本体部に設けられ前記皮膚対向面と同じ方向を向く２つ以上の圧子と、
    　前記圧子と接続される圧子駆動部と、を有する皮膚押圧装置の前記圧子駆動部を制御する制御部を備えた血管穿刺支援装置であって、
    　前記制御部は、前記圧子が皮膚表面を圧迫した状態で、前記圧子の押圧力を調整する血管穿刺支援装置。
  2. 　前記制御部は、前記圧子が皮膚表面を圧迫した状態で、前記圧子同士の距離が離れるように、前記圧子駆動部により前記圧子を前記皮膚対向面の平面方向に沿って移動させる請求項１に記載の血管穿刺支援装置。
  3. 　前記圧子駆動部は、前記圧子を前記皮膚対向面と直交する方向に沿って移動させ、
    　前記制御部は、前記圧子を皮膚表面に向かって移動させると共に、少なくとも２つの前記圧子同士の距離が離れるように、前記圧子駆動部により前記圧子を移動させる請求項２に記載の血管穿刺支援装置。
  4. 　前記圧子駆動部は、２つの前記圧子を互いに離れる方向にそれぞれ移動させる請求項２または３に記載の血管穿刺支援装置。
  5. 　前記圧子駆動部は、２つの前記圧子を血管が延びる方向に沿って互いに離れる方向にそれぞれ移動させる請求項２または３に記載の血管穿刺支援装置。
  6. 　前記本体部には、人体の断面画像を取得する撮像部を有するプローブ本体が設けられる請求項１～５のいずれか１項に記載の血管穿刺支援装置。
  7. 　前記制御部は、前記撮像部で取得された断面画像から血管の幅方向の範囲を検出し、前記圧子が前記血管の幅方向の範囲外に位置するように前記圧子駆動部により前記皮膚対向面の平面方向に沿って移動させる請求項６に記載の血管穿刺支援装置。
  8. 　前記制御部は、前記圧子が皮膚表面を圧迫した状態で、前記撮像部で取得された断面画像から血管の形状を識別し、基準となる血管の形状からの変形が一定以上である場合には、前記基準となる血管の形状からの変形が一定以内となるまで、前記圧子の押圧力を低下させる、または、前記圧子駆動部により前記圧子を前記皮膚対向面の平面方向に沿って移動させる請求項６または７に記載の血管穿刺支援装置。
  9. 　前記制御部は、前記撮像部で取得された断面画像から血管の幅方向の範囲を検出し、
    　前記圧子が前記血管の幅方向の範囲内に位置している場合に、前記圧子を前記血管の幅方向の範囲外に向かわせる表示を行う表示部を有する請求項６に記載の血管穿刺支援装置。
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