JP5357045B2 - 電気的に絶縁される、ワイヤレスセンサを備えたカテーテル - Google Patents

Description

本出願は、概して、ワイヤレス通信を用いるカテーテルに関し、より詳細には、患者の体内において、センサとのワイヤレス通信を行うための新規で且つ有用なカテーテルに関する。

心臓カテーテル法は、心筋、心臓弁、及び血管の状態を評価するために実施される一般的な診断テストである。診断中、医師は、血管造影用カテーテルと呼ばれる長くて曲げやすいチューブをその心臓動脈及び冠状動脈に挿入する。

心臓カテーテル法の特別な形態には、その心臓の通常の電気システムを妨げる異常心臓組織の小領域によって引き起こされる特定のタイプの心拍障害を持つ患者に使用される、心臓マッピングがある。電極カテーテルと呼ばれるワイヤを持つ可撓性のチューブは、そのチューブを静脈内に導入し且つそのカテーテルをその心臓内に送り込むことによって、その心臓に挿入される。そのカテーテルの挿入端の先端にある電極アレイは、それによってその心臓の電気的機能の三次元再構成を利用可能にする心臓電気信号を探知するために、分配されてもよい。

そのアレイにおけるそれらマッピング用電極は、優に２０個を超えるものとなり得る。それらは、全て、極めて細い可撓性のワイヤによってそのハンドル内のコネクタに接続され、その全長は、そのハンドルと接触するチューブ又はシース（鞘部）によって取り囲まれる。

従来のカテーテルは、むき出しであり、且つ、殺菌不能である。従って、従来のカテーテルは、高価な使い捨てのデバイスである。

また、従来のカテーテルは、そのシースを通じた多数の小さなワイヤの接続のために、組み立てが困難なデバイスである。

従来のカテーテルの欠点を取り除くことが望ましい。

以下の詳説は、ハンドルと患者への挿入のための挿入端とを含む、密封されたカテーテルボディを持つ新規なカテーテルを開示する。そのカテーテルは更に、その挿入端に接合され且つデータ信号を送信可能な密封されたセンサを含む。そのセンサ及びそのカテーテルボディは、相互に遮断されている。局所式電力供給／データ受信（ＰＤＤＲ）ユニットは、そのセンサに電力を供給する信号をワイヤレスで発するために、且つ、そのセンサからデータ信号を受信するために、そのカテーテルボディの挿入端のところに組み込まれる。

その新規なカテーテルの組み立て方法もまた開示される。その方法は、ハンドルと患者への挿入のための挿入端とを有するカテーテルボディを提供することを含む。そのカテーテルボディの挿入端のところに組み込まれる局所式電力供給／データ受信（ＰＤＤＲ）ユニットは、その挿入端に接合されるセンサに電力を供給する信号をワイヤレスで発するよう、且つ、そのセンサからのデータ信号をワイヤレスで受信するよう構成される。その挿入端に接合されるそのセンサは、その発せられた電力供給のための信号をワイヤレスで受信するよう、且つ、データ信号をその局所式ＰＤＤＲユニットにワイヤレスで送信するよう構成される。そのセンサ及びそのカテーテルボディは、相互に別々に密封され、また、その密封されたセンサは、その挿入端に接合される。

その新規のカテーテルは、組み立てがより容易であり、また、殺菌して再利用され得る。

更に、そのセンサとその局所式ＰＤＤＲユニットとの間の近接近は、そのセンサに電力を供給する際のエネルギーの効率的な伝送をもたらす。

これらの及び他の態様は、後述される実施例から明らかとなり、また、それら実施例を参照して説明される。

その新規なカテーテルの詳細は、以下の図面の助けを借りて、以下に説明される。そこでは、異なる図面における同一の或いは類似の特徴は、同様の参照番号を用いて注釈される。

カテーテルの典型的な第一実施例を示す図である。 カテーテルの典型的な第二実施例を示す図である。 カテーテルを組み立てる工程の例を示すフローチャートである。 カテーテルを組み立てる工程の例を示すフローチャートである。 典型的な磁気ループアンテナを示す。 典型的な磁気ループアンテナを示す。 典型的な静電気アンテナを示す。 典型的な静電気アンテナを示す。

図１は、実例であり且つ非限定的な例として、カテーテル１００を示す。カテーテル１００は、ハンドル１４０と、患者への挿入のためにハンドル１４０から延在する挿入端１７０とを有するカテーテルボディ１１０を含む。挿入端１７０は、センサ１２０、チューブ又はシース１５０、及び局所式電力供給／データ受信（ＰＤＤＲ）ユニット１８０を含む。センサ１２０は、患者の特性（例えば、流量、酸素、圧力、位置等）を測定し且つ感知し、また、その測定した或いは感知した特性を反映する信号を送信できる。チューブ又はシース１５０は、多数の電極のうちの一つである電極１６０を取り囲む。シース１５０は、心臓のような肉体組織に到達するようその患者の静脈を通じて挿入され且つ送り込まれるのに十分長いものである。それ故に、図１は、破線を示すようにしている。局所式電力供給／データ受信（ＰＤＤＲ）ユニット１８０は、センサ１２０に電力を供給する信号をワイヤレスで発し且つセンサ１２０から送信されるデータ信号をワイヤレスで受信することを含め、センサ１２０とワイヤレスで通信するよう構成される。遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０は、局所式ＰＤＤＲユニット１８０と通信するためにハンドル１４０内に置かれる。同軸ケーブル１９５のようなワイヤが遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０をセンサ制御電子回路１３０に接続するものとして示されるが、そのケーブルは、ワイヤレス接続で置き換えられてもよい。

特に、挿入端１７０は、局所式ＰＤＤＲユニット１８０を含め、好適には、手術中に完全にその患者の体内に置かれる。カテーテルボディ１１０の残りは、その患者の体外に置かれたままである。局所式ＰＤＤＲユニット１８０とセンサ１２０との間の近接近は、効率的な電力伝送をもたらす。センサ１２０への電力供給は、測定値の読み出しを実行し且つその測定値を反映したデータ信号を局所式ＰＤＤＲユニット１８０に送信するようセンサ１２０を作動させる。センサ１２０は、そのデータ信号を形成する際に使用する、読み出したデータを保存するためのメモリデバイスを有していてもよい。受動的なトランスポンダがデータ信号を返送できるようにそのトランスポンダに電力を供給するための技術は、当該技術分野において周知である。電力及び／又はデータ信号は、相互の干渉を防止するために、周波数分割多重化、又は時分割多重化されてもよい。例えば、それらデータ信号は、２ＫＨｚから１０ＫＨｚの範囲であってもよく、一方で、電力信号は、２０ＫＨｚから２００ＫＨｚの範囲であってもよい。多重化は、時間によるにしろ周波数によるにしろ、電極アレイに分配された多数のセンサのための電力信号及びデータ信号を伴い得る。心臓における電位との干渉を避けるために磁気ループアンテナによって生成される磁場を用いてセンサ１２０が局所式ＰＤＤＲユニット１８０と通信することが可能である。伝送されたエネルギーが周波数に対応するからである。センサ１２０におけるその単一の磁気ループアンテナは、電力信号を受信し且つデータ信号を発信するように動作する。しかしながら、電力及びデータのために別々のアンテナを用いること、又は、データ又は電力の何れかの入力及び出力のために別々のアンテナを用いることは、本発明の意図された範囲内のものである。更に、そのアンテナは、磁気ループよりもむしろ静電気的なものとして実現されてもよい。

局所式ＰＤＤＲユニット１８０も同様に、遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０によって電力供給され得る。ユニット１８０と１９０との近接は、エネルギーの伝達を効率的なものとするからである。遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０は、ケーブル１９５を介して、或いはワイヤレスで、センサ制御電子回路１３０によって電力供給される。従って、遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０は、電力を局所式ＰＤＤＲユニット１８０に中継し、且つ、局所式ＰＤＤＲユニット１８０からデータを受信する。また、周波数分割多重化又は時分割多重化は、それぞれ、局所式ＰＤＤＲユニット１８０と遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０との間の通信における干渉を防止するために用いられてもよい。好適には、局所式ＰＤＤＲユニット１８０は、磁場によって遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０と通信する。ユニット１８０及び１９０のそれぞれが電力及びデータのための単一のアンテナを有することもまた好適である。

図２は、カテーテルの第二実施例２００を図解する。それは、その遠隔式ＰＤＤＲユニットが取り除かれ、また、ケーブル２９５が局所式ＰＤＤＲユニット２８０まで延びるという点で第一実施例と異なる。有利的には、多数の電極を制御するために、単一のワイヤ又はケーブル２９５のみが必要とされる。また、カテーテルの第二実施例２００は、集積回路（ＩＣ）に埋め込まれた或いは組み込まれたセンサ２２０を含み、以下、図３Ｂでより詳細に説明される。

心臓における電位との干渉を防止するために磁気ループアンテナによって生成される磁場を用いてセンサ２２０が局所式ＰＤＤＲユニット１８０と通信することが可能である。伝送されたエネルギーが周波数に対応するからである。その単一の磁気ループアンテナは、電力信号を受信し且つデータ信号を発信するように動作する。しかしながら、電力及びデータのために別々のアンテナを用いること、又は、データ又は電力の何れかの入力及び出力のために別々のアンテナを用いることは、本発明の意図された範囲内のものである。更に、そのアンテナは、磁気ループよりもむしろ静電気的なものとして実現されてもよい。従って、ワイヤレス通信のために、センサ２２０と共に磁気ループアンテナ又は静電気アンテナをＩＣに組み込み、そして、対応する磁気ループアンテナ又は静電気アンテナをその局所式ＰＤＤＲユニットに組み込むことが可能である。

図３Ａは、カテーテル１００を製造するための典型的な方法を示す。ハンドル１４０及び挿入端１７０を有するカテーテルボディ１１０が提供される（Ｓ３１０Ａ）。カテーテルボディ１１０の挿入端１７０のところに組み込まれる局所式電力供給／データ受信（ＰＤＤＲ）ユニット１８０、２８０は、挿入端１７０に接合されるセンサ１２０に電力を供給する信号をワイヤレスで発するよう、また、センサ１２０からデータ信号をワイヤレスで受信するよう構成される（Ｓ３２０Ａ）。挿入端１７０に接合されるセンサ１２０は、その（電力を供給するために）発せられた信号をワイヤレスで受信するよう、また、その局所式ＰＤＤＲユニットにデータ信号をワイヤレスで送信するよう構成される（Ｓ３３０Ａ）。その局所式ＰＤＤＲユニットは、挿入端１７０内に配置される（Ｓ３４０Ａ）。センサ１２０及びカテーテルボディ１１０は、相互に別々に密封される（Ｓ３５０Ａ）。密封されたセンサは、その挿入端に接合される（Ｓ３６０Ａ）。

図３Ｂは、センサ２２０が集積回路（ＩＣ）に埋め込まれ或いは組み込まれるところのカテーテル２００を製造するための典型的な方法を示す。ハンドル１４０及び挿入端１７０を有するカテーテルボディ１１０が提供される（Ｓ３１０Ｂ）。カテーテルボディ１１０の挿入端１７０のところに組み込まれる局所式ＰＤＤＲユニット１８０、２８０は、センサ２２０に電力を供給するための信号をワイヤレスで発するよう、また、データ信号をワイヤレスで受信するよう構成される（ステップＳ３２０Ｂ）。接合されるセンサ２２０は、その（電力を供給するために）発せられた信号をワイヤレスで受信するよう、また、その局所式ＰＤＤＲユニットにデータ信号をワイヤレスで送信するよう構成される（ステップＳ３３０Ｂ）。局所式ＰＤＤＲユニット１８０、２８０は、カテーテルボディ１１０の挿入端１７０内に配置される（ステップＳ３４０Ｂ）。カテーテルボディ１１０及びセンサ２２０は、別々に密封され、且つ、電気的に絶縁される（ステップＳ３５０Ｂ）。密封及び絶縁のためにポリマーが使用されてもよい。そして、そのＩＣは、電極１６０の端の周りに巻かれる（ステップＳ３６０Ｂ）。これは、そのＩＣが可撓性であることを要求する。その巻かれた位置において、そのＩＣは、接着剤で固着することによって電極１６０に固定され、カテーテル２００の利用の際に、すなわちそのカテーテルの挿入及び引き抜きの際にそのＩＣがその電極に固定されたままとなるようにする（ステップＳ３７０Ｂ）。

図４Ａは、局所式ＰＤＤＲユニット１８０及び遠隔式ＰＤＤＲユニット１９０で利用可能な磁気ループアンテナ４００のための一つの典型的な構成を表す。アンテナ４００は、直列に接続され且つ平行な面のそれぞれに存在する二つのループ４１０、４２０を含む。磁気ループアンテナ４００によって生成される磁束経路４３０、４４０もまた示されている。

図４Ｂは、センサ１２０、又はＩＣに埋め込まれ或いは組み込まれたセンサ２２０のための磁気ループアンテナ４５０であり、内部又は一次コイル４５５及び外部又は二次コイル４６０を有する磁気ループアンテナ４５０を示す。一次コイル４５５は、二次コイル４６０内に埋め込まれ、伝送中に生成される磁束をその二次コイルが取り囲むようにする。それら二つのコイル４５５、４６０は、それらの間に電気的な接続を持たない。その代わりに、それらは、相互インダクタンスによって結合される。物理的には、二次コイル４６０は、ポリマーのような誘電体によって一次コイル４５５から支持され得る。

図５Ａは、磁気ループよりもむしろ静電気が用いられるアンテナの代替的な実施例を示す。ユニット１８０、１９０のためのアンテナ５１０は、半円形の断面を持つ二つのくぼんだ半円筒５２０、５３０を含む。

図５Ｂは、センサ１２０、又は、ＩＣに埋め込まれ或いは組み込まれたセンサ２２０のための静電気アンテナ５４０であり、半円形の断面を持つ半円形のシリンダの外側のペア５５０、５６０と、その外側のペアの内側に同心円状に入れ子にされた内側のペア５７０、５８０とを含む静電気アンテナ５４０を示す。

本発明は、図面及び前述の記載で詳細に図解され且つ説明されたが、そのような図解及び説明は、例示的又は典型的なものであり、限定的なものではないとされる。本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。

例えば、そのＩＣは、その電極の周りに軸方向に巻かれるものとして開示されるが、そのＩＣは、取り付けられたときに他の形状となるよう曲げられ或いは撓められてもよく、或いは、異なる位置又は姿勢で取り付けられてもよい。

開示された実施例に対する他の変形例は、特許請求の範囲に記載の発明を当業者が実施する際に、それら図面、開示、及び添付の請求項を検討することで、当業者によって理解され、且つ実現され得る。特許請求の範囲において、単語“有する”は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、単数形は、複数を排除するものではない。単一のプロセッサ、又は他のユニットは、請求項で列挙される複数のアイテムの機能を満たし得る。特定の方策が相互に異なる従属項で列挙されているという単なる事実が、それら方策の組み合わせが有利に利用され得ないことを暗示することはない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に或いは他のハードウェアの一部として提供される光学記録媒体又は半導体媒体等の適切な媒体で保存され／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するといった他の形態で分配されてもよい。請求項中の何れの参照符号もその範囲を限定するものとして解釈されることはない。

Claims (17)

1. ハンドルと患者への挿入のための挿入端とを有する密封されたカテーテルボディと、
   前記挿入端に接合される密封されたセンサであり、該センサと前記カテーテルボディとが相互に遮断されるところの密封されたセンサと、
   前記挿入端のところに組み込まれ且つ前記センサに電力を供給する信号をワイヤレスで発するよう構成される局所式電力供給／データ受信ユニットであり、前記センサが該局所式電力供給／データ受信ユニットにデータ信号をワイヤレスで送信するよう構成されるところの局所式電力供給／データ受信ユニットと、
   を有するカテーテル。
2. 可撓性の集積回路であり、前記の密封が該集積回路を密封するように、前記センサを組み込む、可撓性の集積回路を更に有する、
   請求項１のカテーテル。
3. 前記端は、電極端を含み、
   前記集積回路は、前記電極端の周りに巻かれる、
   請求項２のカテーテル。
4. 前記ユニットは、前記密封されたセンサから電気的に絶縁される、
   請求項１のカテーテル。
5. 前記センサによる返送のための、内部コイル及び外部コイルを有する磁気ループアンテナであり、各コイルが平行な面のそれぞれに二つのループを有し、前記内部ループが前記外部ループ内に入れ子にされるところの磁気ループアンテナを更に有する、
   請求項１のカテーテル。
6. 前記ユニットと前記センサを制御するためのコントローラとの間に延在するよう前記カテーテルボディ内に縦方向に配置される一つの同軸ケーブルを更に有する、
   請求項１のカテーテル。
7. 前記ハンドル内に配置され、前記局所式電力供給／データ受信ユニット、及び前記センサを制御するためのコントローラとワイヤレスで通信するよう構成される遠隔式電力供給／データ受信ユニットを更に有する、
   請求項１のカテーテル。
8. 前記センサを組み込み且つ静電気アンテナを組み込む集積回路であり、前記ユニットもまた前記集積回路内における前記静電気アンテナとワイヤレスで通信するための静電気アンテナを組み込むところの集積回路を更に有する、
   請求項１のカテーテル。
9. 前記挿入の際に、また、前記患者からの当該カテーテルの引き抜きの際に、前記密封されたセンサが前記端に固定されたままとなるよう、前記接合が固定する、
   請求項１のカテーテル。
10. カテーテルの組み立て方法であって：
    カテーテルボディにハンドルと患者に挿入するための挿入端とを提供するステップ；
    前記端に接合されるセンサに電力を供給する信号をワイヤレスで発するために前記端の内部に組み込まれる局所式電力供給／データ受信ユニットを設定するステップ；
    前記局所式電力供給／データ受信ユニットにデータ信号をワイヤレスで送信するために前記センサを設定するステップ；
    前記局所式電力供給／データ受信ユニットを前記端の内部に配置するステップ；
    前記センサ及び前記カテーテルボディを、相互に遮断されるように、密封するステップ；及び
    前記密封されたセンサを前記端に接合するステップ；
    を有するカテーテルの組み立て方法。
11. 前記センサを設定するステップは、前記密封が集積回路を密封するように、該集積回路に前記センサを統合するステップを有し、
    前記接合するステップは、前記集積回路を曲げるステップを有する、
    請求項１０の方法。
12. 前記提供するステップは、前記端の一部として、電極端を提供し、
    前記曲げるステップは、前記集積回路を前記電極端の周りに巻き付けるステップを有する、
    請求項１１の方法。
13. 前記センサを設定するステップは、内部コイル及び外部コイルを有する磁気ループアンテナを提供するステップであり、各コイルが平行な面のそれぞれに二つのループを有し、前記内部ループが前記外部ループ内に入れ子にされるところの磁気ループアンテナを提供するステップを有し、
    前記磁気ループアンテナを提供するステップは、相互に電気的に絶縁され相互インダクタンスによって相互にエネルギーをやり取りするよう配置される前記内部コイル及び前記外部コイルを設定するステップを有する、
    請求項１０の方法。
14. 前記局所式電力供給／データ受信ユニットとワイヤレスで通信するために前記ハンドル内に遠隔式電力供給／データ受信ユニットを配置するステップを更に有する、
    請求項１０の方法。
15. 前記接合するステップは、前記挿入の際に、また、前記患者からの前記カテーテルの引き抜きの際に、前記密封されたセンサが前記端に固定されたままとなるよう、固定するステップを有する、
    請求項１０の方法。
16. ハンドルと患者への挿入のための挿入端とを有する密封されたカテーテルボディへの取り付けのための密封センサ集積回路であり、当該回路は、前記端に取り付けられながら、前記端の内部に配置され且つ当該回路に電力を供給する信号をワイヤレスで発するよう構成される局所式電力供給／データ受信ユニットとワイヤレスで通信するよう構成され、当該回路は、前記ユニットにデータ信号をワイヤレスで返送するよう構成され、前記密封センサ集積回路及び前記密封されたカテーテルボディは、別々に密封され、且つ、電気的に絶縁される、
    密封センサ集積回路。
17. 前記カテーテルボディは、心臓マッピングカテーテルのボディである、
    請求項１６の集積回路。

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