(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌環境内で用いられ、医療設備から、被検体に接触している侵襲的装置へ電力が通過するのを制限するように作用する電気的遮断システムであって、
（ａ） 主区画室と、前記侵襲的装置に結合されている装置アダプタ・モジュールを収納するアダプタ区画室と、前記主区画室と前記アダプタ区画室との間に設けられている隔壁とを有している気密シールされたハウジングと、
（ｂ） 該主区画室内に設けられており、前記装置アダプタ・モジュールに結合されている入力リードと、出力リードとを有し、前記侵襲的装置から受信することが望まれる信号の周波数帯域に実質的に相当している信号帯域を、他の不要な実質的にすべての電力伝達をブロックしながら前記出力リードへ通過させるように同調している変成器と、前記入力リードと出力リードの間の電気的障壁を提供するコンデンサとを有している遮断回路と、
（ｃ） 前記主区画室の内部に設けられており、前記遮断回路の前記出力リードに連絡している入力リードと、出力リードとを有している信号処理回路と、
（ｄ） 適合し合うように設計されているソケットとプラグとを有しており、前記信号処理回路に連絡している前記プラグと前記医療設備に連絡している前記ソケットとの間に信号を通過させ、手動で切断されるように設計されており、前記被検体を前記医療設備から除去するのを容易にする急速切断アセンブリと、
（ｅ）前記アダプタ区画室内に嵌め込まれており、前記医療設備に連絡しているケーブルを接続する外部の電気的接続を有する機器プラグを有し、実質的に防水のプラグ・シールを採用して前記アダプタ区画室に滑合式に嵌め込まれていると共に、前記遮断回路に結合されている内部の電気的接続を有している前記装置アダプタ・モジュールと
を備える電気的遮断システム。
【請求項２】
前記遮断回路は、磁気共鳴イメージング装置の磁場との干渉を最小化しながら前記入力リードを前記出力リードに誘導結合させ、これにより、収集される磁気共鳴信号を大幅に歪めずに被検体を電気的に遮断する空芯変成器を含んでいる請求項１に記載の電気的遮断システム。
【請求項３】
前記侵襲的装置がＭＲ用の受信コイルを含んでいる請求項１に記載の電気的遮断システム。
【請求項４】
前記信号処理回路は、入力信号を受信し、該信号を増幅する前置増幅器を含んでいる請求項１に記載の電気的遮断システム。
【請求項５】
殺菌環境内で用いられ、医療設備から、被検体に接触している複数の医療装置が通過するのを制限するように作用する電気的遮断システムであって、
（ａ） 主区画室と、前記複数の医療装置に結合されている装置アダプタ・モジュールを収納する複数のアダプタ区画室と、前記主区画室と前記アダプタ区画室との間に設けられている隔壁とを有している気密シールされたハウジングと、
（ｂ） 該主区画室内に設けられており、前記装置アダプタ・モジュールに結合されている入力リードと、出力リードとを有しており、前記複数の医療装置から受信することが望まれる信号の周波数帯域に実質的に相当している信号帯域を、他の不要な実質的にすべての電力伝達をブロックしながら通過させるように同調している変成器と、前記入力リードと出力リードの間の電気的障壁を提供する複数のコンデンサとを有している複数の遮断回路と、
（ｃ） 前記主区画室の内部に設けられており、前記遮断回路の前記出力リードに連絡している入力リードと、出力リードとを有している複数の信号処理回路と、
（ｄ） 適合し合うように設計されているソケットとプラグとを有しており、前記信号処理回路に連絡している前記プラグと、前記医療設備に連絡している前記ソケットとの間に信号を通過させ、手動で切断されるように設計されており、前記被検体を前記医療設備から除去するのを容易にする急速切断アセンブリとをそれぞれ含んでいる複数の電気的遮断回路と、
（ｅ）前記アダプタ区画室内に嵌め込まれており、前記医療設備に連絡しているケーブルを接続する外部の電気的接続を有する複数の機器プラグを有し、実質的に防水のプラグ・シールを採用して前記アダプタ区画室に滑合式に嵌め込まれていると共に、前記遮断回路に結合されている内部の電気的接続を有している複数の装置アダプタ・モジュールと、
を備えた電気的遮断システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、医用安全装置に関し、より具体的には、医療設備から患者を電気的に遮断するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多くの医療手順は、血管及び神経のような構造の周囲に医師をガイドするために、医療手順中に被検体の内部器官をイメージングすることを含んでいる。
カテーテル等の装置が、このカテーテルの位置を突き止めるために及び／又は磁気共鳴（ＭＲ）画像を形成するために用いられるＭＲ信号を収集する目的で無線周波数（ＲＦ）コイルを組み入れて有しているような侵襲的医療手順も又、存在している。
【０００３】
医用イメージングを受けている患者は、医用イメージング装置及び患者に接続されているその他の医療設備の誤動作から保護されていなければならない。磁気共鳴（ＭＲ）イメージングの性質上、特殊な要求条件が存在している。非侵襲的な（被検体内に装置が挿入されない）ＭＲイメージングの場合には、患者が接触する可能性のある表面の構造（例えば、表面コイル及び患者用ベッド等）に絶縁材料を組み入れることにより、ＭＲイメージング・システムからの患者の遮断が達成されている。
【０００４】
侵襲的手順の場合には、侵襲的装置が被検体と接触しているので、患者遮断の問題はより複雑化する。このことは、侵襲的装置が電気的に敏感な組織（例えば、心筋及び脳組織等）に接触している場合に特に重大となる可能性がある。
ＭＲ条件下で動作する遮断回路の構成は容易ではない。ＭＲ受信コイル等の装置が被検体内に配置されていると同時に外部の医療装置にも接続されているような侵襲的手順を受けている患者を保護するための遮断装置は、以下の要求条件を満たしている必要がある。
【０００５】
１．  高度な電気的遮断が行われなければならない。この遮断は、接地ループ及び医療設備の突然の誤動作によって生じる電流から被検体を保護するのに十分なものでなければならない。
２．  遮断回路は、実質的な量のノイズを導入せずに、ＭＲコイルによって誘起されるような極く低レベルの無線周波数信号を通過させ得るものでなければならない。
【０００６】
３．  遮断回路は、強い磁場の存在下で作用し得るものでなければならない。
４．  遮断回路は、誤動作に耐えるものでなければならない。
５．  遮断回路は、適度な大きさのハウジング内に収納するのに十分な程度に小型のものでなければならない。
６．  そして、遮断回路は、安定であり、作業の変更に耐えるものでなければならない。
【０００７】
従来の多くの遮断回路は、フェライト磁心を採用している。これらの回路がＭＲイメージング装置の強い磁場に挿入されると、フェライト磁心は飽和し、変成器の１次巻線と２次巻線との間の結合に損失をもたらす。
又、ＭＲイメージング装置は、イメージングに用いられる磁場勾配の形成時に高速に変化する磁場を形成する。変化する磁場は、不適当な設計の遮断回路には電流を誘起する可能性がある。
【０００８】
従来の光学的遮断手段は、医療設備からの電力を要求する侵襲的装置と共に用いるのには適さない。なぜなら、検出用装置に電力を供給するために、遮断されている手段を更に設けなければならないからである。更に、ＭＲイメージング手順中に収集されるような低レベルの信号を伝播することを意図した回路において光学的遮断を用いると、検出される信号の信号対雑音比が低下する。
【０００９】
単独での容量結合も又、許容可能なレベルの漏洩電流を有している二重障壁の遮断を設けることが要求され、物理的な装置の寸法が大型になるので、適さない。
現在、被検体から医療設備に戻る磁気共鳴（ＭＲ）信号又は類似の信号を通過させながら、医療設備から被検体の内部又は近傍の装置へ限定された量の電力を通過させることのできる装置が必要とされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気的遮断システムは、無菌環境内で用いることを意図されている。このシステムは、医療設備から、被検体に接触しているカテーテル等の医療装置へ逆方向に通過する電力を制限するように作用する。
気密シールされたハウジングが、主区画室と、アダプタ区画室と、主区画室とアダプタ区画室との間に設けられている隔壁とを有している。
【００１１】
アダプタ区画室内には、実質的に防水のプラグ・シールを採用して装置アダプタ・モジュールが滑合式に嵌め込まれている。
装置アダプタ・モジュールに接続されている機器プラグに、医療装置が接続されている。
メイン・ハウジング内には遮断回路が封入されており、隔壁を介して装置アダプタ・モジュールに結合されている。
【００１２】
磁気共鳴（ＭＲ）イメージング環境で用いるために、遮断変成器は、１組の入力リードを１組の出力リードに誘導結合する空芯変成器を採用している。鉄芯を用いていないので、ＭＲイメージング装置の磁場との干渉が最小化される。これにより、収集されるＭＲ信号の歪み及び減衰が減少する。
遮断変成器は、医療装置から受信することが望まれる信号の周波数帯域に対応している狭い信号帯域を通過させるように同調したコイル及びコンデンサを用いている。
【００１３】
医療装置がＭＲ用の受信コイル又は追跡コイルである場合は、通過帯域は、ＭＲイメージングに用いられる特定の磁場において収集されるＭＲ応答信号に対応するものになる。
遮断変成器は、医療設備から医療装置への他の不要な実質的にすべての電力伝達をブロックする。
【００１４】
主区画室内には前置増幅器も封入されており、遮断変成器に結合されている。主区画室は、許可されたサービス人員によってのみ開放されるようになっている。しかしながら、アダプタ区画室内の構成要素は、所望があれば、医療人員によって変更されるようになっている。
急速切断プラグが、固定された側面と、切断用側面とを有しており、両者の間で信号を通過させるように両者が嵌まり合うように設計されている。これらの側面は、患者及び医療装置から医療設備を物理的に切断するために、工具を必要とせずに容易に引き離され、被検体を容易に退避させることができるので、緊急の際に特に有益であろう。切断により、医療装置から医療設備への信号の通過も停止する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、侵襲的装置による電気的衝撃から被検体を保護し、これにより、心臓に生ずる問題を回避する装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、被検体の内部又は近傍の侵襲的装置に接続された医療設備による電気的衝撃から被検体を保護する装置を提供することにある。
【００１６】
本発明のもう１つの目的は、被検体からの微弱なイメージング信号を、被検体に戻る電力を制限しながら、高い信号対雑音比を保った状態で通過させることにある。
【００１７】
【実施例】
新規であると考えられる本発明の諸特徴は、特許請求の範囲に具体的に述べられている。しかしながら、本発明自体は、構成及び動作の方法、並びに発明の更なる目的及び利点に関して、以下の記載を図面と併せて参照することにより、最も理解し易くなる。
【００１８】
理  論
遮断回路の設計において、狭い帯域の信号を通過させる正確な周波数に同調したシステムは、広い帯域用の回路よりも効率的になると決定された。
又、フェライト磁心の変成器を用いることはできないと決定された。
このシステムは、緊急事態においては迅速に切断を行う能力を有していなければならず、又、被検体は、医療設備から切断され、移動されなければならない。
【００１９】
医療手順中に用いられることから、遮断回路は、気密シールされ且つ殺菌可能なものでなければならない。
概  要
本発明に従って単一のコイルを追跡する患者遮断システム１０の単純化されたブロック図を図１に示す。被検体１の内部又は近傍に配置されている侵襲的装置５に、ＲＦコイル３が組み込まれている。遮断システム１０は、以下のいくつかの主要な構成要素を有している。即ち、
（ａ）  気密シールされたハウジング１１、
（ｂ）  装置アダプタ・モジュール２１、
（ｃ）  遮断回路４０、
（ｄ）  信号処理（signal conditioning）回路６０及び
（ｅ）  急速切断アセンブリ３１
である。
【００２０】
ハウジング
図１には、本発明による患者遮断システムが半概略的な平面図として示されている。ハウジング１１は、頂部を包囲している溝１３を有しており、主区画室１５を封入している。溝１３の内部にはハウジング・シール１７が頂部（図示されていない）を押圧するように嵌め込まれており、主区画室１５を気密シールしている。主区画室内には、ユーザが取り扱い可能な部品は収納されていない。
【００２１】
アダプタ区画室１９が、装置アダプタ・モジュール２１を収納している。装置アダプタ・モジュール２１は、機器プラグ２３を有しており、選択により、同調／整合回路（図示されていない）を収納していてもよい。プラグ・シール２７が、アダプタ区画室１９を密封している。
電気コネクタ２９が、ハウジング１１に埋め込まれていると共に遮断回路４０に取り付けられている部分と、装置アダプタ・モジュール２１に接続されている部分とを有しており、装置アダプタ・モジュール２１と遮断回路４０との間の電気的接触を確実なものにしている。
【００２２】
装置アダプタ・モジュール
機器プラグ２３は、所与の形式の電気コネクタに合致する形式のものである。例えば、機器プラグ２３は、ＢＮＣ型、ＳＭＡ及びＲＪ等であり得る。装置アダプタ・モジュールは、殺菌環境内で用いられることになっているので、その殺菌性を維持し得るように、殺菌可能であり気密シール可能であることが重要である。装置アダプタ・モジュール２１は、ユーザによって変更されるように設計されており、任意の数の異なる装置をＭＲイメージング・システムに接続することができる。所望があれば、装置アダプタ・モジュールに同調／整合回路を組み込んで、侵襲的装置５から遮断システム１０を介して送信されている信号の信号対雑音比を最大化することができる。従って、接続しようとする新たなケーブル又は装置に対応する異なる機器プラグを有している他の装置アダプタ・モジュール２１を差し込むために、装置アダプタ・モジュール２１は、迅速に引き抜かれて取り外されるように設計されている。このことは、医療手順中に殺菌性を損なわずに行うことができる。
【００２３】
急速切断アセンブリ
患者遮断システム１０は、被検体の内部又は近傍で用いることを意図されている機器に機器プラグ２３を接続することを意図されている。患者遮断システム１０の他方の端部は急速切断アセンブリ３１を有しており、急速切断アセンブリ３１は、既存の医用イメージング設備又はその他の医用設備９に接続している。患者遮断システム１０の目的は、電力を医療設備から反対方向に通過させずに、機器プラグ２３から急速切断アセンブリ３１へ信号を通過させることにある。
【００２４】
急速切断アセンブリ３１は、プラグ３１ｂ及びソケット３１ａを組み込んでおり、緊急の場合に患者遮断システム全体を医用電子回路から切断する迅速な手段を提供している。これにより、被検体１を医用イメージング設備から迅速に退避させ、被検体１に対して緊急処置を施すことができる。
遮断回路
主区画室１５の内部で、遮断回路４０が電気的遮断を提供しており、遮断回路４０は、ＭＲイメージングに通常用いられる高磁場の内部又は近傍で用いられるように設計されている。遮断回路４０には、信号処理回路６０が接続されており、遮断回路４０からの信号を増幅すると共に、増幅された信号を急速切断プラグ３１ｂへ供給し、最終的には医療設備へ供給する。
【００２５】
侵襲的装置のような医療装置５が、様々な医療目的のために生体被検体１に接触している。医療装置５は、侵襲的であり被検体１に挿入されるものであってもよいし、又は被検体１に取り付けられるものであってもよい。
一実施例では、カテーテル等の侵襲的装置に対してＲＦコイル３が取り付けられており、被検体１内での侵襲的装置５の位置を追跡するのに用いられる。代替的には、ＲＦコイル３を内部イメージングを行うために用いることもできる。次いで、ＲＦコイル３からの信号は、ケーブル７を介して機器プラグ２３へ供給される。次いで、患者遮断システム１０は、急速切断アセンブリ３１を介して医療設備９へ信号を供給する。
【００２６】
空芯変成器
本発明では、患者とイメージング・システムとの間の電気的遮断は、図２の概略図に示すように、空芯変成器５０をコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４と組み合わせて有している遮断回路４０によって達成されている。遮断回路４０の目的は、医療設備９に連絡している１組のリード４１と、被検体１に接触している諸装置に連絡している１組のリード４３との間の電気的障壁を提供することにある。遮断回路４０は、信号処理回路６０に取り付けられている１組の入力リード６１に最高の線電圧が現れ、ブロック用コンデンサ（Ｃ３又はＣ４）のうちの１つのコンデンサが短絡した場合にも被検体１を保護するように設計されており、これにより、リード４３を流れる電流を実質的に停止させる。
【００２７】
現状で好ましい実施例では、空芯変成器５０は、中空の円筒状のガラス繊維製管に、２つの交互配置型コイル５１及び５３を巻回することにより構成されている。コイル５１もコイル５３も、入力電圧を出力電圧に等しくしたい場合には、等しい巻き数を有していなければならない。代替的には、所望があれば、電圧の昇圧又は降圧を行うように巻き数を調節することができる。
【００２８】
各々のコイル５１及び５３は、絶縁電線によって構成されている。絶縁は、高電圧に耐え得るように選択される。遮断を簡易化したいならば、２つの同時的な誤動作が要求されるように、各々の電線における絶縁によって障壁を設ける。
遮断変成器５０は、所与の周波数範囲の信号を通過させるように同調しており、又、受信されるＭＲ応答信号の周波数範囲は、磁気共鳴イメージングに用いられる主磁場に応じて変化するので、静電容量の値は、異なる磁場強度について変化するものでなければならない。本実施例では、これらのコンデンサは、以下の値を有している。
【００２９】
0004124880.tif 000002
外径０．６２５インチ、長さ１．２５インチのガラス繊維製シリンダ上にテフロン電線をそれぞれ１１回ずつ巻回した２つのコイルを有して構成された変成器５０を試験すると、ＡＣ１２０Ｖが２次コイルに印加されたときに５０Ｈｚにおいて２μＡ未満の漏洩電流を有していた。この遮断変成器は、４０００ボルトまででハイ・ポット試験されており、良好な結果を得ている。
【００３０】
多重チャンネルの実施例
本発明の代替的な実施例では、複数の医療装置が被検体１に接触している。図１の回路を、医療装置の各々につき１回として、数回繰り返して設ける。これらの並列回路によって、患者に接触している各々の装置につき別個の遮断システムを設けることができる。１つの医療装置が誤動作しても、他の装置の遮断には影響がなく、他のチャンネルは動作し続ける。
【００３１】
本発明の変形
以上、ＭＲ受信用コイルを例として本発明を記載したが、ここに用いられている遮断手法は、医療手順中に被検体１に接触して又は被検体１の近傍に配置される任意の電気的装置と共に用いるのに適している。これらの装置には、圧力センサ、超音波トランスデューサ及び組織切除器（tissue ablator）等があり、本発明は、これらの各々とも均等に良好に作用することができる。
【００３２】
新規の発明の現状で好ましいいくつかの実施例についてここに詳細に記載したが、当業者には今や、多くの改変及び変形が明らかになっていることであろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内にあるこれらのようなすべての改変及び変形を網羅しているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】侵襲的装置と医療設備との間の接続に用いられている本発明の一実施例の単純化されたブロック図である。
【図２】本発明による図１の遮断回路の概略図である。
【符号の説明】
１  被検体
３  ＲＦコイル
５  侵襲的装置
７  ケーブル
９  医療設備
１０  患者遮断システム
１１  ハウジング
１３  溝
１５  主区画室
１７  ハウジング・シール
１９  アダプタ区画室
２１  装置アダプタ・モジュール
２３  機器プラグ
２７  プラグ・シール
２９  電気コネクタ
３１  急速切断アセンブリ
３１ａ  ソケット
３１ｂ  プラグ
４０  遮断回路
４１、４３  リード
５０  空芯変成器
５１、５３  コイル
６０  信号処理回路
６１  入力リード
【図１】
0004124880.tif 000003
【図２】
0004124880.tif 000004