(57)【要約】【課題】  ジョイントの向かい合った側に位置するコイルなどの磁気変換器を用いて、磁場を発生して検知することにより、ジョイントの移動を検知する新規な機器と方法を提供する。【解決手段】  医学的プローブは、長手方向の軸及び遠位末端を有する挿入管を包含する。遠位端は、挿入管の遠位末端に配設され、身体組織と接触されるように構成される。ジョイントは、遠位端を挿入管の遠位末端に連結する。プローブ内に含まれるジョイント・センサーは、挿入管の遠位末端に対する遠位端の位置を検知する。ジョイント・センサーは、プローブ内でジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を備えた第１及び第２の組み立て部品を含む。【選択図】  図１
2010131390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医学的プローブであって、
長手方向の軸と遠位末端とを有する挿入管と、
前記挿入管の前記遠位末端に配置され、体組織と接触するように構成された遠位端と、
前記挿入管の前記遠位末端に前記遠位端を連結するジョイントと、
前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を検知する、前記プローブ内に含まれるジョイント・センサーと、を備え、前記ジョイント・センサーは、第１と第２の組み立て部品を備え、前記第１と第２の組み立て部品は前記プローブ内で前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれが１つ又は複数の磁気変換器を含む、医学的プローブ。
【請求項２】
前記磁気変換器がコイルを有し、前記第１の組み立て部品が、前記挿入管の前記長手方向の軸と平行である、第１のコイル軸を有する第１のコイルを有し、前記第２の組み立て部品が、前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内において、異なるそれぞれの半径方向の位置に配設された２個以上の第２のコイルを有する、請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記第２のコイルが、前記挿入管の前記長手方向の軸に平行なそれぞれの第２のコイル軸を有する、請求項２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記２つ以上の第２のコイルが、少なくとも３つの第２のコイルを有する、請求項２に記載のプローブ。
【請求項５】
前記少なくとも３つの第２のコイルが、前記プローブの軸平面内で、前記長手方向の軸に関して、異なるそれぞれの方位角で配設された、請求項４に記載のプローブ。
【請求項６】
前記ジョイント・センサーが、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の軸方向の移動と配向を表示する信号を発生するように構成された、請求項１に記載のプローブ。
【請求項７】
前記第１と第２の組み立て部品のうちの１つは、電流により駆動され少なくとも１つの磁場を放射するように連結され、前記第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方は、前記少なくとも１つの磁場に応答して、１つ又は複数の信号を出力するように連結され、前記信号は前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を表示する、請求項６に記載のプローブ。
【請求項８】
前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの位置座標を検知するための位置センサーを含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項９】
前記遠位端が、前記組織と電気的接触を行うように構成された電極を含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項１０】
前記ジョイントが、前記遠位端が前記組織に係合したときに、前記遠位端に加えられる圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記弾性部材が、伸縮性物質のチューブ状の部品であって、前記部品の長さの一部に沿って前記部品の中を通過する螺旋形の切込みを有する、伸縮性物質のチューブ状の部品を含む、請求項１０に記載のプローブ。
【請求項１２】
患者の身体に医学的手技を行うための装置であって、
プローブであって、
長手方向の軸と遠位末端を有する挿入管と、
前記挿入管の前記遠位末端に配設され、前記身体の組織と接触するように構成された遠位端と、
前記挿入管の前記遠位末端に前記遠位端を連結するジョイントと、
前記プローブ内に含まれ前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を検知するジョイント・センサーであって、前記ジョイント・センサーは、第１と第２の組み立て部品を含み、前記第１と第２の組み立て部品は前記プローブ内で前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれが１つ又は複数の磁気変換器を含む、ジョイント・センサーと、
を備える、プローブと、
電流を前記第１と第２の組み立て部品の１つに加え、それにより前記組み立て部品の前記１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、また、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置の変化を検出できるように、前記少なくとも１つの磁場に応答して、前記第１と第２の組み立て部品のうちもう一方により出力された１つ以上の信号を受け取り処理するように連結されたプロセッサと、を備える、装置。
【請求項１３】
前記磁気変換器がコイルを含み、前記第１の組み立て部品が、前記挿入管の前記長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを含み、前記第２の組み立て部品が、前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内において、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサにより検知される前記遠位端の前記位置の前記変化が、前記遠位端の軸方向の移動及び前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の偏向を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ジョイントが、前記遠位端が前記組織と係合するときに、前記遠位端に加えられる圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサが、検知された前記位置の変化に応答可能に、前記遠位端に加えられた前記圧力を表示する出力を発生させるように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記身体近傍に更なる磁場を発生させるための磁場発生器、及び前記更なる磁場に応答して位置信号を発生させるための前記プローブ内の位置センサーを備え、前記プロセッサは、前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの座標を計算するために、前記位置信号を受け取り処理するように連結されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記位置センサーが、前記第１及び第２の組み立て部品の１つの中に、前記磁気変換器のうち少なくとも１つを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ジョイントを通過する長手方向の軸を有する組み立て品の中の前記ジョイントの動きを検知するための装置であって、
前記組み立て品の中で、前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を備えた第１と第２の検知用組み立て部品と、
電流を前記第１と第２の組み立て部品の１つに加え、それにより前記組み立て部品の前記１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、また、前記ジョイントの配置の変化を検出できるように、前記少なくとも１つの磁場に対して応答して、前記第１と第２の組み立て部品のうちもう一方により出力された１つ以上の信号を受け取り、処理するように連結されたプロセッサと、を備えた、装置。
【請求項２０】
前記磁気変換器はコイルを含み、前記第１の組み立て部品は前記挿入管の前記長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを備え、前記第２の組み立て部品は前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記組み立て品の区域内において、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記プロセッサが、前記１つ以上の信号を処理することにより、前記ジョイントの軸方向の圧縮と、角偏向とを検知するように構成された、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記ジョイントが、前記組み立て品に加えられた圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含み、前記プロセッサが、検知された前記配置の前記変化に応答して、前記組み立て品に加えられた前記圧力を表示する出力を発生させるように構成された、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
患者の身体内の組織に医学的手技を行うための方法であって、
プローブを前記身体に当てることであって、前記プローブは、挿入管、及び前記挿入管の遠位末端にジョイントで連結された遠位端、前記プローブ内に含まれたジョイント・センサーであって、前記プローブ内で、前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を含む第１と第２の組み立て部品を備える、ジョイント・センサー、を備える、プローブを前記身体に当てることと、
前記遠位端が前記組織に係合して、前記組織に圧力を加え、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置に変化を引き起こすように前記プローブを前進させることと、
前記第１と第２の組み立て部品の１つに電流を加え、それにより、前記組み立て部品の前記１つに少なくとも１つの磁場を発生させることと、
前記遠位端の前記位置の前記変化を検知するように、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方から出力された１つ以上の信号を受け取り、処理することと、を含む、方法。
【請求項２４】
前記磁気変換器はコイルを含み、前記第１の組み立て部品は前記挿入管の長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを備え、前記第２の組み立て部品は前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内に、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つ以上の信号の処理が、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の軸方向の移動及び配向を検知することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ジョイントが前記遠位端に加えられた圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含み、前記１つ以上の信号の処理が、検知された前記位置の前記変化に応答して、前記遠位端に加えられた前記圧力の表示を発生させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記身体近傍に更なる磁場を発生させることと、前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの座標を計算するために、前記更なる磁場に応答して前記第１及び第２の組み立て部品の１つから出力される位置信号を検知することと、を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記プローブを前進させることが、前記遠位端上の電極を前記組織と電気的に接触させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記遠位端により係合された前記組織の領域を焼灼するように、電気エネルギーを前記電極に加えることを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の前記位置が前記組織に対する前記遠位端の圧力に応答して変化し、前記電気的エネルギーを加えることが、前記遠位端の前記位置により表示される前記圧力に応答して前記エネルギーの印加を制御することを含み、前記圧力が所望の範囲内にあるときに、前記電気エネルギーが前記電極に加えられる、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔技術分野〕
（関連出願の相互参照）
本出願は２００７年１０月８日出願の米国特許出願第１１／８６８，７３３号の部分継続出願である。この出願は本出願の譲受人に譲渡され、その開示事項は参照により本願に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は一般的に侵襲的医学機器に関し、より具体的には、患者の身体に適応されるカテーテルのようなプローブ内のジョイントの移動を検知する方法と器具に関する。
【０００３】
〔背景技術〕
ある診断と治療技術では、カテーテルを心腔内に挿入し、心臓内壁に接触させる。そのような手技では、良好な接触を確実にするために、カテーテルの遠位端が心内膜に十分な圧力で係合することが一般的に重要である。しかしながら、過剰な圧力は、望まれない心臓組織の損傷、更には心臓壁の穿孔を引き起こす可能性がある。
【０００４】
例えば、高周波（ＲＦ）心内焼灼では、その遠位端に電極を有するカテーテルが、患者の血管系を通じて心腔内に挿入される。この電極は心内膜上の部位（又は複数の部位）に接触され、これら部位の心臓組織の焼灼のために、高周波エネルギーがカテーテルを通して電極に加えられる。心臓組織に過剰な損傷を与えずに、所望の治療効果を達成するためには、焼灼中の電極と心内膜間の適正な接触が必要である。
【０００５】
一連の特許公報が、組織との接触を検知する、集積圧力センサーを有するカテーテルにつき開示している。一例として、その全体が参照により本願に組み込まれる、米国特許出願公開第２００７／０１００３３２号は、組織焼灼のための、電極−組織間接触を評価するためのシステムと方法を開示している。カテーテルのシャフト内の電子機械的センサーは、カテーテルシャフトの遠位部分内の電極の運動量に対応する電気信号を生成し、出力機器は、電極と組織間の接触のレベルを評価するために、この電気信号を受け取る。
【０００６】
〔課題を解決するための手段〕
以下に記載される本発明の実施形態は、ジョイントの向かい合った側に位置する、コイルなどの磁気変換器を用いて、磁場を発生して検知することにより、ジョイントの移動を検知する新規な機器と方法を提供する。開示される実施形態は、特に侵襲的な医学的プローブにおいて、この種の検知機器を使用することに関し、この機器はプローブ先端に加えられる圧力の表示を提供する。しかしながら本発明の原理は、ジョイントの移動の正確な検知を必要とする、他の種類の応用においても同様に有用である。
【０００７】
したがって本発明の実施形態によると、遠位末端を有する長手方向の軸を有する挿入管を含む医学的プローブが提供される。遠位端はこの挿入管の遠位末端に配設され、身体組織に接触されるように構成される。ジョイントは、この遠位端と挿入管遠位末端とを連結する。プローブ内に含まれるジョイント・センサーは、挿入管の遠位末端に対する遠位端の位置を検知し、第１と第２の組み立て部品を含む。これら第１と第２の組み立て部品はプローブ内でジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれが１つ以上の磁気変換器を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、この磁気変換器にはコイルが含まれており、第１の組み立て部品が、挿入管長手方向の軸と平行である第１のコイル軸を有する第１のコイルを含み、第２の組み立て部品が、第１の組み立て部品から軸方向に隔たったプローブの区域内において、異なるそれぞれの半径方向の位置に配設された二個以上の第２のコイルを含む。一実施形態では、第２のコイルは、挿入管の長手方向の軸に平行な、それぞれの第２のコイル軸を有する。更に、又は、もう１つの方法として、２つ以上のコイルは、プローブの軸平面内に、長手方向の軸に関して、異なるそれぞれの方位角で配置された、少なくとも３つの第２のコイルを含む。
【０００９】
開示される実施形態では、ジョイント・センサーは、軸方向の移動及び挿入管の遠位末端に対する遠位端の配向を表示する信号を発生するように構成される。典型的には、第１と第２の組み立て部品のうちの１つは、電流により駆動され、少なくとも１つの磁場を放射するように連結されており、第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方は、少なくとも１つの磁場に応答して、１つ以上の信号を出力するように連結されており、信号は挿入管の遠位末端に対する遠位端の位置を表示する。
【００１０】
一実施形態では、プローブは、プローブから分離された基準系に対するプローブの位置座標を検知するための位置センサーを含む。更に、又は、もう１つの方法として、遠位端は組織と電気的接触を行うように構成された電極を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ジョイントは、遠位端が組織に係合されたときに、遠位端に加えられる圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含む。この弾性部材は、その長さの一部に沿ってその中を通過する螺旋形の切込みを有する伸縮性物質のチューブ状の部品を含むことができる。
【００１２】
本発明の実施形態に従い、更に患者の身体に医学的手技を行うための装置が提供される。この装置は、長手方向の軸及び遠位末端を有する挿入管と、挿入管の遠位末端に配設され、身体の組織と接触するように構成された遠位端と、遠位端を挿入管の遠位末端に連結するジョイントと、プローブ内に含まれ挿入管の遠位末端に対する遠位端の位置を検知するジョイント・センサーと、を含むプローブを含む。このジョイント・センサーは、第１と第２の組み立て部品を含み、第１と第２の組み立て部品はプローブ内でジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれは１つ以上の磁気変換器を含む。プロセッサは、第１と第２の組み立て部品の１つに電流を加え、それにより組み立て部品の１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、挿入管の遠位末端に対する遠位端の位置変化を検出するように、少なくとも１つの磁場に応答して第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方から出力された１つ以上の信号を受け取り、処理するように連結されている。
【００１３】
いくつかの実施形態では、この装置は、身体の近傍に更に磁場を発生させるための磁場発生器及び、プローブ内に、更に発生された磁場に応答する位置信号を発生させるための位置センサーを含み、プロセッサは、プローブとは分離された基準系に対するプローブの座標を計算するために、位置信号を受け取り処理するように連結される。開示される実施形態では、この位置センサーは第１及び第２の組み立て部品の１つの内部の、磁気変換器のうちの少なくとも１つを含む。
【００１４】
本発明の実施形態に従い、更にジョイントを横切って通過する長手方向の軸を有する組み立て部の中での、ジョイントの動きを検知する装置が提供される。この装置は、第１と第２の検知のための組み立て部品を含み、それらはジョイントの、向かい合ったそれぞれの側に配設されて、その各々が１つ以上の磁気変換器を含む。プロセッサは、電流を第１と第２の組み立て部品の１つに加え、それにより組み立て部品の１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、ジョイントの位置変化を検出するように、少なくとも１つの磁場に対して応答して、第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方により出力される１つ以上の信号を受け取り処理するように連結されている。
【００１５】
本発明の実施形態により、更に患者の身体の組織に医学的手技を行う方法が提供される。この方法は、挿入管、挿入管の遠位末端にジョイントにより連結された遠位端、及びプローブ内に含まれ、ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を含む第１と第２の組み立て部品を含むジョイント・センサーを含むプローブを、身体に適用することを含むこのプローブは、遠位端が組織に係合し、圧力を加えることができ、遠位端の挿入管の遠位末端に対する位置の変化を引き起こすように前進させられる。電流が第１と第２の組み立て部品のうちの１つに加えられ、それにより第１と第２の組み立て部品のうちの１つが少なくとも１つの磁場を生成する。少なくとも１つの磁場に応答して、１つ以上の出力された信号が第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方によって受け取られ、遠位端の位置の変化が検知されるように処理される。
【００１６】
一実施形態では、プローブを前進させることは、遠位端の電極を組織と電気的に接触させることを含む。この方法は、遠位端により係合され組織の領域を焼灼するように、電気的エネルギーを電極に加えることを含む。その場合に、遠位端の挿入管の遠位末端に対する位置は、組織に対する遠位端の圧力に応じて変化し、又その場合に、電気的エネルギーを加えることは、電極に電気エネルギーが、圧力が所望の範囲にあるときに加えられることができるように、エネルギーを、遠位端の位置により表示される圧力に対応可能なように、電流の印加を制御することを含む。
【００１７】
本発明は、以下のより詳細な実施形態と、その図面の記述により、より完全に理解され得る：
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に従った、模式的かつ絵を用いた、カテーテルに基づいた医学システム。
【図２】本発明の実施形態に従った、心臓内組織と接触したカテーテル遠位端の模式的な詳細図。
【図３】本発明の実施形態に従った、カテーテル遠位端の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述の米国特許出願第１１／８６８，７３３号は、カテーテル挿入管の遠位末端にその遠位端が、バネの充填されたジョイントにより連結されたカテーテルを開示し、バネの充填されたジョイントは遠位端が組織に係合したときに加えられる圧力に対応して変形する。プローブ内の磁気位置検知組み立て品は、ジョイントのの向かい合った側にコイルを備え、挿入管の遠位末端に対する位置を検知する。この相対的な位置の変化は、バネの変形を表示し、したがって圧力の表示を与える。
【００２０】
以下に記載される本発明の実施形態は、先端の動きのより正確な測定を可能とする検知用組み立て品の新しい設計を提供する。この新しい設計におけるコイルの構成は、カテーテル先端と挿入管を結合するジョイントの非常に小さい偏差、及び圧縮の正確な検知を可能とする。したがって、向上された正確性で、先端にかかる圧力を測定されることができ、比較的固いバネのカテーテル内での使用を可能として、カテーテルを、より信頼できるものとし、カテーテルの身体内での操作をより容易にする。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に従った、カテーテル法のためのシステム２０の模式的、かつ写実的な説明図である。システム２０は、例えば、バイオセンズ・ウエブスター社、ダイアモンド・バー、カリフォルニア州（Biosense Webster Inc. Diamond Bar, California）により製造されるカート（CARTO）（商標）システムに基づくことができる。このシステムは、カテーテル２８の形態の侵襲的プローブ、及び制御コンソール３４を備える。以下に記載される実施形態では、カテーテル２８が、当技術分野で周知の心内組織の焼灼に用いると仮定される。もう１つの方法として、このカテーテルは、変更すべきところを変更して、心臓又は身体内の他の臓器の治療的及び／又は診断的目的で使用することができる。
【００２２】
心臓専門医のような操作者２６は、カテーテルの遠位末端３０が患者の心臓２２内の心腔に入るように、カテーテル２８を患者２４の血管系を通じて挿入する。操作者はカテーテルの遠位端が、所望の位置の心内膜組織に係合するように、カテーテルを前進させる。一般的にカテーテル２８は、その近位端において、適切なコネクタを用いてコンソール３４に結合される。コンソールは、高周波（ＲＦ）発生器を備えることができ、この高周波発生器は、カテーテルを介して、心臓内の遠位端に係合する位置の組織の焼灼のための高周波電気エネルギーを供給する。もう１つの方法として、又は付加的に、カテーテル及びシステムは、当技術分野で周知の、他の治療的、及び診断的操作を実行するように構成されることができる。
【００２３】
コンソール３４は、心臓２２内のカテーテル２８の遠位末端３０の位置座標を決定するために磁気的位置検知を用いる。この目的のために、患者２４の身体の近傍に磁場を発生させるために、コンソール３４内の駆動回路３８が磁場発生器３２を駆動する。典型的に、この磁気発生器はコイルを含み、コイルは患者の胴体の下部の、患者の身体の既知の位置に配置される。これらのコイルは、心臓２２を含む所定の作業容積内の身体内に磁場を発生させる。カテーテル２８の遠位末端３０内の磁場センサー（図３に示される）は、これらの磁場に応答して電気信号を発生させる。信号プロセッサ３６は遠位末端の位置座標を決定するために、これらの信号を処理する。位置座標は一般的に、配置と配向の両方の座標を含む。この位置検知法は、上記のカート（CARTO）システムにおいて実行されており、その詳細が、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号及び同第６，３３２，０８９号、ＰＣＴ特許公開ＷＯ  ９６／０５７６８、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５  Ａ１号、同第２００３／０１２０１５０  Ａ１号及び同第２００４／００６８１７８  Ａ１号に開示されており、その開示事項は参照により本願に組み込まれる。
【００２４】
プロセッサ３６は一般的には、カテーテル２８からの信号を受け取り、コンソール３４の他の構成要素を制御するための、適切なフロント・エンド及びインターフェース回路を有する汎用コンピューターを備える。プロセッサは、本願に記載される機能を実行するためのソフトウエアによりプログラミングされることができる。このソフトウエアは、例えばネットワークを通じて電子的形態でコンソール３４にダウンロードされることができる。もしくは、ソフトウエアは、光学的、磁気的、又は電子的記録媒体などの実体のある媒体により提供されることができる。もう１つの方法として、プロセッサ３６の機能の一部分又は全部が、専用又はプログラム可能なデジタル・ハードウエアの構成要素により実行されることもできる。カテーテル及びシステム２０の他の構成要素から受け取った信号に基づき、プロセッサ３６は、患者の身体内での遠位末端３０の位置及びカテーテルの遠位端の移動に関する視覚的フィードバック並びに進行中の操作に関する進行状況情報及びガイダンスを操作者２６に与えるために、ディスプレー４２を駆動する。
【００２５】
もう１つの方法として又は付加的に、システム２０は患者２４の身体内で、カテーテルを２８操縦及び操作するための自動化された機構を備えることができる。そのような機構は、典型的に、カテーテルの長手方向の動き（前進／引き込み）及びカテーテルの遠位末端の横の動き（たわみ／操縦）の両方を制御する能力がある。この種のいくつかの機構は、この目的のために、例えば直流の磁場を使用する。そのような実施形態では、プロセッサ３６は、カテーテル内の磁場センサーより供給された信号に基づき、カテーテルの動きを制御する制御入力を発生させる。これらの信号は、カテーテルの遠位末端の位置及び以下で記述される遠位末端に加えられる力の両方を表示する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態に従った心臓内のカテーテル２８の遠位末端３０を示す心臓２２の模式的断面図である。このカテーテルは、一般的に大静脈や大動脈のような血管から経皮的に心臓に挿入される挿入管５０を備える。カテーテル遠位端５２上の電極５６は、心内組織５８に係合する。遠位端により心内膜に対して加えられる圧力は、電極５６が比較的広い範囲に接触されるように、局所の心内組織を変形させる。図示された例では、電極は心内膜に対して真正面からではなく、むしろ斜めに係合する。したがって遠位端５２は弾力性のあるジョイント５４の部分で、カテーテル挿入管５０の遠位末端に対して屈曲する。この屈曲は、電極と心内組織の間の接触を容易にする。
【００２７】
ジョイント５４の弾力的な性質のため、ジョイントの屈曲角度及び軸方向の移動は、組織５８により遠位端５２に対して加えられる圧力（又は遠位端により組織に対して加えられる圧力と同等である）に比例する。このように、屈曲角度及び軸方向の移動の測定は圧力の表示を与える。この圧力の表示は、遠位端が心内膜を所望の治療的又は診断的結果を与えるのに十分なほど堅固に、しかし望まれない組織損傷を引き起こすほどは強くなく、押圧していることを確実にするために、カテーテル２０の操作者により使われることができる。
【００２８】
図３は模式的な、本発明の実施形態に従ったカテーテルの詳細を示すカテーテル２８の遠位末端３０の断面図である。上述したように、挿入管５０はジョイント５４により遠位端５２に接続される。挿入管は、例えば、セルコン（Celcon）（登録商標）、テフロン（Teflon）（登録商標）又は耐熱性ポリウレタンなどの柔軟な絶縁物質６２で覆われる。ジョイント５４の領域も同様に、柔軟な絶縁物質で覆われる。柔軟な絶縁物質は、柔軟な絶縁物質６２と同じか、又はジョイントのスムースな屈曲と圧縮を可能にするために特別に適合させた物質であってよい（カテーテルの内部構造を図示するために、この物質は図３からは切り取られている）。遠位端５２は、少なくとも部分的に、白金／イリジウム合金のような電気伝導性物質により作成される電極５６により覆われることができる。もう１つの方法として、当業者により自明な、他の適切な物質を使用することができる。更にもう１つの方法として、いくつかの応用のために、遠位端は、被覆電極なしで作成することができる。遠位端は、柔軟な挿入管と比較すると、典型的には比較的固い。
【００２９】
ジョイント５４は、弾力性のある連結用部材６０を含む。この実施形態では、連結用部材は伸縮性物質製の、その長さの一部にわたる螺旋形の切込みを有するチューブ形状の部品を有する。例えば、連結用部材は、ニッケル・チタニウム（Nitinol）のような超伸縮性合金を含むことができる。螺旋形の切込みは、遠位端５２に加えられる力に応答して、チューブ状の部品がバネのように振舞うことをもたらす。この種の連結用部材の更なる詳細と製造に関する詳細は、本特許出願の譲受人に譲渡され、２００８年６月６日に出願された米国特許出願第１２／１３４，５９２号に提示されており、その開示事項は参照により本願に組み込まれる。もう１つの方法として、連結用部材は、所望の柔軟性及び強度特性を持つコイルバネ又はいかなる他の適切な種類の弾性的な構成要素を含むことができる。
【００３０】
連結用部材６０の固さは、遠位端に加えられる力に対応する先端５２と挿入管５０の間の相対的な動きの範囲を決定する。焼灼操作の間に遠位端が心内膜に対して押し付けられる時に、そのような力が引き起こされる。焼灼の間の、遠位端と心内膜の良好な電気的接触のための所望される圧力は、２０〜３０グラムのオーダーである。この連結用部材は、軸方向の移動（即ち、カテーテル２８の軸に沿った側方運動）及び先端への圧力に比例した遠位端の角偏向を可能にするように構築される。プロセッサ３６による移動と偏向の測定は、圧力の表示を与え、したがって焼灼中に正しい圧力が加えられていることを確実にすることを助ける。
【００３１】
カテーテル２８内のコイル６４、６６、６８、及び７０を含む連結された検知用組み立て品は、挿入管５０の遠位末端に対する遠位端５２の、軸方向の移動と角偏向を含む位置の正確な表示を提供する。これらのコイルは、本発明の実施形態で用いられる磁気変換器の一種類である。本発明の出願明細書及び請求項の文脈中で「磁気変換器」は、加えられた電流に対応して磁場を発生させる機器、及び／又は、加えられた磁場に対応して電気信号を出力する機器の意味で使用される。本願の実施形態では、コイルを磁気変換器として記述しているが、代わりの実施形態では、当業者にとっては自明であるように、他の種類の磁気変換器を用いることができる。
【００３２】
カテーテル２８内のコイルは、ジョイント５４の向かい合った側に配置された２つの組み立て部品に分割され、１つの組み立て部品は、コンソール３４からのケーブル７４を介した電流により駆動されて磁場を発生するコイル６４を含む。この磁場は、コイル６４から軸方向に隔てられたカテーテルの区域に配置され、コイル６６、６８、及び７０を含む２番目の組み立て部品に受け取られる（本発明の出願明細書及び請求項の文脈中で用いられる「軸方向に」（axial）という用語は、カテーテル２８の遠位末端３０の長手方向の軸方向を意味し、図３中のＺ−方向と同一である。軸平面とは、この長手方向の軸に直行する平面であって、軸方向の区域とは、２つの軸平面により収容されるカテーテルの一部分である）。コイル６６、６８、及び７０は、コイル６４により発生された磁場に対応して電気信号を放出する。これらの信号は、ケーブル７４により、プロセッサ３６に搬送され、プロセッサ３６はジョイント５４の軸方向の移動と角度偏向を測定するための信号処理を行う。
【００３３】
コイル６６、６８、及び７０は、カテーテル２８の中で、異なった半径方向の位置に固定されている（「半径方向」（radial）という用語は、カテーテルの軸に対する座標、即ち図３のＸ−Ｙ平面中の座標を意味する）。具体的には、この実施形態では、コイル６６、６８、及び７０の全てが同一の軸平面中で、カテーテルの軸に関して異なった方位角に配置されている。例えば、これら３つのコイルは軸から同一の半径方向距離だけ離れて、方位角的に１２０度の間隔をあけて配置され得る。
【００３４】
コイル６４、６６、６８、及び７０の軸は、カテーテルの軸に平行である（そして、ジョイント５４が偏向していない間は互いに平行である）。したがって、コイル６６、６８、及び７０は、コイル６４により発生された磁場に対応して強力な信号を出力し、及びこの信号は、コイル６４からのコイル６６、６８、及び７０の距離によって強く変化する（もう１つの方法として、充分な信号を与えるためにコイル軸が十分な平行成分を持っている限り、コイル６４の軸及び／又はコイル６６、６８、及び７０はカテーテルの軸に対して斜めであってもよい）。先端５２の角偏向は、偏向の方向と強度に依存して、コイル６６、６８、及び７０による信号出力に微分変化を生じさせる。なぜならば、これらのコイルのうち１つ又は２つがコイル６４に対して相対的に接近するからである。先端の圧縮転移は、コイル６６、６８、及び７０の全てからの信号の増加を生じさせる。
【００３５】
ジョイント５４の移動と偏向を測定するために、プロセッサ３６は、コイル６６、６８、及び７０により出力された信号を解析する。信号の変化の合計が圧縮の大きさを与え、一方、変化の差が偏向を与える。差のベクトルの方向が屈曲方向の表示を与える。ジョイントの偏向と移動への信号の正確な依存性を測定するために、適切な較正手順を用いることができる。
【００３６】
上述され、図示された構成に加えて、検知用の組み立て部品には更にさまざまな他のコイル構成を用いることができる。例えば、磁場発生用のコイルがジョイント５４に近接する側に、センサーのコイルが遠位端側になるように、組み立て部品の位置を逆にすることもできる。別の代替法として、コイル６４がセンサーとして機能する一方、コイル６６、６８、及び７０を磁場発生器として駆動することができる（時分割多重化及び／又は周波数分割多重化を用いて）。図３のコイルの大きさと個数は単に例として示されており、組み立て部品の１つが少なくとも２つのコイルを備える限りは、ジョイントの偏向の示差測定を可能にするために、異なる半径方向の位置の、種々の異なる位置に、より多数の、又はより少数のコイルを同様に用いることができる。
【００３７】
先端５２への圧力とジョイント５４の動きの関係の、事前較正は、プロセッサ３６によりコイル信号の圧力換算において利用されることができる。移動と偏移の組み合わされた検知のおかげで、電極が心内膜と真正面から係合しているか斜めに係合しているかに関わらず、この圧力検知システムは圧力を正確に示す。例えば、圧電性のセンサーとは異なり、圧力表示は温度変化には無反応であり、またドリフトがない。図３に示されるコイル６４、６６、６８、及び７０により提供されるジョイントの動きに対する高い感度のため、プロセッサ３６は、小さな移動と偏向を高い精度で測定することができる。したがって連結用部材６０を比較的固く作成することができ、それでもプロセッサ３６は、先端５２への圧力を検知して測定することができる。この連結用部材の固さが、操作者によるカテーテルの操作と制御を容易にする。
【００３８】
コイル６４、６６、６８、及び７０のうちの１つ以上は、磁場発生器３２により発生された磁場に応答して信号を出力するためにも使用でき、したがって位置検知コイルとして機能できる。プロセッサ３６はこれらの信号を、磁場発生器により規定される外部基準系での、遠位末端３０の座標（位置及び配向）を測定するために処理する。付加的に又はもう１つの方法として、この目的のために、１つ以上の更なるコイル７２（又は他の磁気検出器）をカテーテルの遠位末端に配備することができる。カテーテル２８の遠位末端３０の位置検知コイルは、コンソール３４が身体内のカテーテルの位置及び配向の両方並びに先端５２の圧力とともに移動及び偏向を出力することを可能にする。
【００３９】
磁気的位置検知用の組み立て品の稼動及びその圧力の検知における使用が、カテーテルに基づく焼灼の背景において上述されたが、本発明の原理は、ジョイントの動きの正確な検知が要求される他の適用、特に身体内の心臓と他の臓器の両方で侵襲的プローブを用いる治療的及び診断的な使用に同様に応用され得る。一例として、システム２０において実行される位置及び圧力検知のための機器と技術は、変更すべきところは変更して、カテーテル挿入シース使用の誘導と制御に応用することができる。もしシースの位置が適切に制御されずに、その挿入に過剰な力が用いられると、シースが心臓壁又は血管組織を穿孔する可能性がある。この不測の事態は、シースの遠位端の位置とそこにかかる圧力を検知することにより防止できる。その際に、本願において使用される「遠位端」という用語は、プローブ本体に対して屈曲させることができ、及び／又は移動させることのできる、プローブの遠位末端のいかなる種類の構造をも含むことが理解されるべきである。
【００４０】
上述された実施形態は例示のために引用され、また本発明は、以上に特に示され記述されたものに限定されるものではないことが、したがって理解されるであろう。むしろ本発明の範囲は、以上に記述されたさまざまな特徴の結合及び副結合の両方とともに、当業者が前述の記述を読了後に思いつくであろう、先行技術に開示されていない、それらの変更と修正をも包含する。
〔実施態様〕
（１）  医学的プローブであって、
長手方向の軸と遠位末端とを有する挿入管と、
前記挿入管の前記遠位末端に配置され、体組織と接触するように構成された遠位端と、
前記挿入管の前記遠位末端に前記遠位端を連結するジョイントと、
前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を検知する、前記プローブ内に含まれるジョイント・センサーと、を備え、前記ジョイント・センサーは、第１と第２の組み立て部品を備え、前記第１と第２の組み立て部品は前記プローブ内で前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれが１つ又は複数の磁気変換器を含む、医学的プローブ。
（２）  前記磁気変換器がコイルを有し、前記第１の組み立て部品が、前記挿入管の前記長手方向の軸と平行である、第１のコイル軸を有する第１のコイルを有し、前記第２の組み立て部品が、前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内において、異なるそれぞれの半径方向の位置に配設された２個以上の第２のコイルを有する、実施態様１に記載のプローブ。
（３）  前記第２のコイルが、前記挿入管の前記長手方向の軸に平行なそれぞれの第２のコイル軸を有する、実施態様２に記載のプローブ。
（４）  前記２つ以上の第２のコイルが、少なくとも３つの第２のコイルを有する、実施態様２に記載のプローブ。
（５）  前記少なくとも３つの第２のコイルが、前記プローブの軸平面内で、前記長手方向の軸に関して、異なるそれぞれの方位角で配設された、実施態様４に記載のプローブ。
（６）  前記ジョイント・センサーが、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の軸方向の移動と配向を表示する信号を発生するように構成された、実施態様１に記載のプローブ。
（７）  前記第１と第２の組み立て部品のうちの１つは、電流により駆動され少なくとも１つの磁場を放射するように連結され、前記第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方は、前記少なくとも１つの磁場に応答して、１つ又は複数の信号を出力するように連結され、前記信号は前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を表示する、実施態様６に記載のプローブ。
（８）  前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの位置座標を検知するための位置センサーを含む、実施態様１に記載のプローブ。
（９）  前記遠位端が、前記組織と電気的接触を行うように構成された電極を含む、実施態様１に記載のプローブ。
（１０）  前記ジョイントが、前記遠位端が前記組織に係合したときに、前記遠位端に加えられる圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含む、実施態様１に記載のプローブ。
（１１）  前記弾性部材が、伸縮性物質のチューブ状の部品であって、前記部品の長さの一部に沿って前記部品の中を通過する螺旋形の切込みを有する、伸縮性物質のチューブ状の部品を含む、実施態様１０に記載のプローブ。
（１２）  患者の身体に医学的手技を行うための装置であって、
プローブであって、
長手方向の軸と遠位末端を有する挿入管と、
前記挿入管の前記遠位末端に配設され、前記身体の組織と接触するように構成された遠位端と、
前記挿入管の前記遠位末端に前記遠位端を連結するジョイントと、
前記プローブ内に含まれ前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置を検知するジョイント・センサーであって、前記ジョイント・センサーは、第１と第２の組み立て部品を含み、前記第１と第２の組み立て部品は前記プローブ内で前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれが１つ又は複数の磁気変換器を含む、ジョイント・センサーと、
を備える、プローブと、
電流を前記第１と第２の組み立て部品の１つに加え、それにより前記組み立て部品の前記１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、また、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置の変化を検出できるように、前記少なくとも１つの磁場に応答して、前記第１と第２の組み立て部品のうちもう一方により出力された１つ以上の信号を受け取り処理するように連結されたプロセッサと、を備える、装置。
（１３）  前記磁気変換器がコイルを含み、前記第１の組み立て部品が、前記挿入管の前記長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを含み、前記第２の組み立て部品が、前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内において、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、実施態様１２に記載の装置。
（１４）  前記プロセッサにより検知される前記遠位端の前記位置の前記変化が、前記遠位端の軸方向の移動及び前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の偏向を含む、実施態様１２に記載の装置。
（１５）  前記ジョイントが、前記遠位端が前記組織と係合するときに、前記遠位端に加えられる圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含む、実施態様１２に記載の装置。
（１６）  前記プロセッサが、検知された前記位置の変化に応答可能に、前記遠位端に加えられた前記圧力を表示する出力を発生させるように構成された、実施態様１５に記載の装置。
（１７）  前記身体近傍に更なる磁場を発生させるための磁場発生器、及び前記更なる磁場に応答して位置信号を発生させるための前記プローブ内の位置センサーを備え、前記プロセッサは、前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの座標を計算するために、前記位置信号を受け取り処理するように連結されている、実施態様１２に記載の装置。
（１８）  前記位置センサーが、前記第１及び第２の組み立て部品の１つの中に、前記磁気変換器のうち少なくとも１つを備える、実施態様１７に記載の装置。
（１９）  ジョイントを通過する長手方向の軸を有する組み立て品の中の前記ジョイントの動きを検知するための装置であって、
前記組み立て品の中で、前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を備えた第１と第２の検知用組み立て部品と、
電流を前記第１と第２の組み立て部品の１つに加え、それにより前記組み立て部品の前記１つに、少なくとも１つの磁場を発生させるように連結されており、また、前記ジョイントの配置の変化を検出できるように、前記少なくとも１つの磁場に対して応答して、前記第１と第２の組み立て部品のうちもう一方により出力された１つ以上の信号を受け取り、処理するように連結されたプロセッサと、を備えた、装置。
（２０）  前記磁気変換器はコイルを含み、前記第１の組み立て部品は前記挿入管の前記長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを備え、前記第２の組み立て部品は前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記組み立て品の区域内において、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、実施態様１９に記載の装置。
（２１）  前記プロセッサが、前記１つ以上の信号を処理することにより、前記ジョイントの軸方向の圧縮と、角偏向とを検知するように構成された、実施態様１９に記載の装置。
（２２）  前記ジョイントが、前記組み立て品に加えられた圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含み、前記プロセッサが、検知された前記配置の前記変化に応答して、前記組み立て品に加えられた前記圧力を表示する出力を発生させるように構成された、実施態様１９に記載の装置。
（２３）  患者の身体内の組織に医学的手技を行うための方法であって、
プローブを前記身体に当てることであって、前記プローブは、挿入管、及び前記挿入管の遠位末端にジョイントで連結された遠位端、前記プローブ内に含まれたジョイント・センサーであって、前記プローブ内で、前記ジョイントの向かい合ったそれぞれの側に配設され、それぞれ１つ以上の磁気変換器を含む第１と第２の組み立て部品を備える、ジョイント・センサー、を備える、プローブを前記身体に当てることと、
前記遠位端が前記組織に係合して、前記組織に圧力を加え、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の位置に変化を引き起こすように前記プローブを前進させることと、
前記第１と第２の組み立て部品の１つに電流を加え、それにより、前記組み立て部品の前記１つに少なくとも１つの磁場を発生させることと、
前記遠位端の前記位置の前記変化を検知するように、前記少なくとも１つの磁場に応答して前記第１と第２の組み立て部品のうちのもう一方から出力された１つ以上の信号を受け取り、処理することと、を含む、方法。
（２４）  前記磁気変換器はコイルを含み、前記第１の組み立て部品は前記挿入管の長手方向の軸に対して平行な第１のコイル軸を有する第１のコイルを備え、前記第２の組み立て部品は前記第１の組み立て部品から軸方向に隔たった前記プローブの区域内に、異なったそれぞれの半径方向の位置にある２つ以上の第２のコイルを含む、実施態様２３に記載の方法。
（２５）  前記１つ以上の信号の処理が、前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の軸方向の移動及び配向を検知することを含む、実施態様２３に記載の方法。
（２６）  前記ジョイントが前記遠位端に加えられた圧力に応答して変形するように構成された弾性部材を含み、前記１つ以上の信号の処理が、検知された前記位置の前記変化に応答して、前記遠位端に加えられた前記圧力の表示を発生させることを含む、実施態様２３に記載の方法。
（２７）  前記身体近傍に更なる磁場を発生させることと、前記プローブから分離された基準系に対する前記プローブの座標を計算するために、前記更なる磁場に応答して前記第１及び第２の組み立て部品の１つから出力される位置信号を検知することと、を含む、実施態様２３に記載の方法。
（２８）  前記プローブを前進させることが、前記遠位端上の電極を前記組織と電気的に接触させることを含む、実施態様２３に記載の方法。
（２９）  前記遠位端により係合された前記組織の領域を焼灼するように、電気エネルギーを前記電極に加えることを含む、実施態様２８に記載の方法。
（３０）  前記挿入管の前記遠位末端に対する前記遠位端の前記位置が前記組織に対する前記遠位端の圧力に応答して変化し、前記電気的エネルギーを加えることが、前記遠位端の前記位置により表示される前記圧力に応答して前記エネルギーの印加を制御することを含み、前記圧力が所望の範囲内にあるときに、前記電気エネルギーが前記電極に加えられる、実施態様２９に記載の方法。
【図１】
2010131390.tif 000003
【図２】
2010131390.tif 000004
【図３】
2010131390.tif 000005
【外国語明細書】
2010131390000001.pdf