特開 2024-154435 血管穿刺支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154435

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】血管穿刺支援装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 5/42 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

A61M5/42 520

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021120214

(22)【出願日】2021-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000109543

【氏名又は名称】テルモ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141829

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 牧人

(74)【代理人】

【識別番号】100123663

【弁理士】

【氏名又は名称】広川 浩司

(72)【発明者】

【氏名】福田 拓海

(72)【発明者】

【氏名】犬飼 太輝人

(72)【発明者】

【氏名】桑野 陽一郎

【テーマコード（参考）】

4C066

【Ｆターム（参考）】

4C066AA07

4C066BB01

4C066FF04

4C066LL13

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６７２０１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【発明の効果】

【0009】

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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態の血管穿刺支援装置の正面図である。

【図2】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。

【図3】血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。

【図4】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。

【図5】本体部の平面図である。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】変形例に係る圧子の平面図である。

【図9】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。

【図10】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。

【図11】第２の実施形態の血管穿刺支援装置の正面図である。

【図12】針駆動部の内部構造を表す透視図である。

【図13】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。

【図14】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。

【図15】血管穿刺支援装置の本体部付近拡大断面図である。

【図16】本体部の平面図である。

【図17】血管穿刺支援装置の構成図である。

【図18】血管穿刺装置を用いた穿刺のフローチャートである。

【図19】取得されるエコー画像の概念図である。

【図20】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21】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22】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。

【図23】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。

【図24】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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【符号の説明】

【0059】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】