特許 7560157 自動身体侵襲装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】自動身体侵襲装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240925BHJP

   A61B 8/13 20060101ALI20240925BHJP

   A61B 34/20 20160101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B8/13

A61B34/20

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022553661

(86)(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-26

(86)【国際出願番号】 KR2020009393

(87)【国際公開番号】W WO2021201343

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-06

(31)【優先権主張番号】10-2020-0040097

(32)【優先日】2020-04-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522300628

【氏名又は名称】エアーズ・メディカル・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＩＲＳ ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１３Ｆ， １４Ｆ， ２２３， Ｔｅｈｅｒａｎ－ｒｏ Ｇａｎｇｎａｍ－ｇｕ Ｓｅｏｕｌ ０６１４２ ＲＥＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＫＯＲＥＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186716

【弁理士】

【氏名又は名称】真能 清志

(72)【発明者】

【氏名】イ ヘソン

(72)【発明者】

【氏名】キム ユンミョン

【審査官】宮川 数正

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０００４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００１５８９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１４６９０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０８－２２９０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８４０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１７３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９５５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１２１３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０６－５／２２，８／００－８／１５，

３４／００－３４／２０，４２／００－９０／９８

Ａ６１Ｍ ３／００－９／００，３１／００，３９／００－３９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

侵襲対象から横方向に離隔した一対の柱部と、前記一対の柱部の間で横方向に延在する侵襲対象の横部とを含むフレームと、
映像獲得部を移動させる第１移動ユニットであって、該第１移動ユニットは、第１－１方向に延びる第１ガイドを有し、該第１ガイドは、前記横部の第１ガイド固定部において固定されている、該第１移動ユニットと、
侵襲部と、
前記侵襲部を移動させる第２移動ユニットであって、該第２移動ユニットは、第２－１方向に延びる第２ガイドを有し、該第２ガイドは、前記横部の第２ガイド固定部で固定され、前記横部の前記第２ガイド固定部は、侵襲対象の長手方向に前記第１ガイド固定部から離隔して配置されている、該第２移動ユニットと、を含み、
前記第１移動ユニットは、
前記映像獲得部を前記第１ガイドに従って第１－１方向に移動させる第１－１移動モジュールと、前記映像獲得部を第１－２方向に移動させる第１－２移動モジュールと、該第１－２移動モジュールのボディ部に連結され前記映像獲得部を第１－３方向に移動させる第１－３移動モジュールと、のうちの少なくともいずれか一つを含み、
前記第２移動ユニットは、
前記侵襲部を前記第２ガイドに従って第２－１方向に移動させる第２－１移動モジュールと、前記侵襲部を第２－２方向に移動させる第２－２移動モジュールと、前記侵襲部を第２－３方向に移動させる第２－３移動モジュールと、のうちの少なくともいずれか一つを含み、
前記第１－１方向は、侵襲対象の横方向であり、前記第１－２方向は、侵襲対象の高さ方向であり、前記第１－３方向は、侵襲対象の長手方向を回転軸とする回転方向である、
自動身体侵襲装置。

【請求項2】

前記第１－１移動モジュール乃至前記第２－３移動モジュールの少なくともいずれか一つは、
駆動部と、各駆動モジュールにより制御される方向に前記駆動部によって駆動され、前記映像獲得部または前記侵襲部を移動させるように連結される被駆動部と、を含み、
前記被駆動部は、少なくとも一つは前記駆動部によって駆動される少なくとも二つのプーリーにかかっているタイミングベルトと、前記駆動部によって駆動されるスクリューと、前記駆動部に駆動されるピニオン・ラックメカニズムと、のうちの少なくともいずれか一つである、
請求項１に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項3】

第２－１方向は、侵襲対象の横方向であり、第２－２方向は、侵襲対象の高さ方向であり、第２－３方向は、侵襲対象に向かって所定の角度を成して侵襲部が進入し得る方向である、
請求項１に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項4】

前記所定の角度を調整し得るようになっている第２－４駆動モジュールを更に含み、
前記第２－４駆動モジュールは、第２－１方向を回転軸とする回転及び第２－２方向を回転軸とする回転のうちの少なくともいずれか一つの回転を行う、
請求項３に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項5】

前記映像獲得部は、超音波プローブと、光音響映像装置（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ
ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）と、近赤外線発光部を具備して身体の内部から反射する光の位置座標を把握するためのＴｏＦセンサー（ｔｉｍｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒ）が取り付けられた装置と、ＣＴと、ＭＲＩと、のうちの少なくともいずれか一つである、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項6】

被侵襲器官は、血管であり、
前記第２移動ユニットは、血液流入を感知することができるセンサーを含む、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項7】

第１－２方向を回転軸として映像獲得部を回転させる第１－４駆動モジュール及び侵襲対象の長手方向に沿って映像獲得部を移動させる第１－５駆動モジュールのうちの少なくともいずれか一つを更に含む
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項8】

前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニットによって移動する部品の位置を感知する位置感知センサー及び部品間の相対的距離を感知する距離センサーのうちの少なくともいずれか一つを更に含む
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項9】

前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニットによって移動する部品のうちの少なくともいずれか一つは、位置追跡用タグを含む、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動身体侵襲装置。

【請求項10】

前記映像獲得部は、前記第１－２移動モジュールによって前記侵襲対象に対して前記第１－２方向に及ぼされる圧力を測定し、測定された圧力に対応する取得された画像を、学習データとして機械学習装置に提供するように構成されている、請求項１に記載の自動身体侵襲装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動身体侵襲装置に関し、より詳しくは、映像獲得手段によって侵襲すべき身体の器官の位置を探知し、探知された位置に侵襲部を移動させて侵襲させる装置に関する。

【背景技術】

【0002】

身体の器官に侵襲して所定の医療技術を施す事例が多い。例えば、医療機関で採血や注射液注入のためにヒトの表在静脈に注射針を刺したり、針を刺してからカテーテルを挿入したりするなどの医療技術が代表的である。現在は、表在静脈などの血管の位置を探るように教育を受けて修練をした医師、看護婦または臨床病理士が表在静脈を探って注射針を刺しているが、教育に長い時間がかかり、専門人力の雇用のための費用も持続的に発生し、かついっぺんに成功することができずに何回刺してこそ成功にいたる場合が多いという問題も発生する。特に、赤ちゃん、年寄り、坑癌治療中の患者のように血管状態が良好ではない場合、もしくは色黒のせいで血管が肉眼でちゃんと見えない場合には、熟練した専門家も血管を探るのが非常に難しいという限界がある。

【0003】

また、教育をしっかりと受けた熟練した医療陣であっても、繰り返し採血作業などは、疲労度が高く拒否感を多く引き起こす医療技術にあたり、採血過程で誤って被検者の血液が医療技術者に飛ぶか、医療技術者の身体中に入り込んで感染される危険性も常に存在するなど、ヒトによる採血などは多くの問題点を持っている。

【0004】

本出願人は２０２０年１月２９日に表在静脈のような身体の目的ターゲットの位置を機械学習を通じて正確に探知する方法について韓国特許出願第１０－２０２０－００１０３０２号として特許出願した事があり、該特許出願の全体内容は、映像獲得部が獲得した映像分析および機械学習による被侵襲器官の位置を探知する方法の一例であって、本明細書に組み込まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】韓国特許第１０－１６０１４２１号（発明の名称：自動採血方法、公告日：２０１６年３月１０日）

【文献】韓国特許第１０－１３６２９２２号（発明の名称：採血針発射調節用モジュール及びこれを含む採血装置、公告日：２０１４年２月６日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、身体の目的ターゲットの位置を探知し、探知された位置に注射針を侵襲する自動侵襲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】

【0007】

本発明による自動身体侵襲装置は、映像獲得部を移動させる第１移動ユニットと、侵襲部と、侵襲部を移動させる第２移動ユニットと、を含む。

【0008】

第１移動ユニットは、映像獲得部を第１－１方向に移動させる第１－１移動モジュールと、映像獲得部を第１－２方向に移動させる第１－２移動モジュールと、映像獲得部を第１－３方向に移動させる第１－３移動モジュールと、のうちの少なくともいずれか一つを含む。

【0009】

第２移動ユニットは、侵襲部を第２－１方向に移動させる第２－１移動モジュールと、侵襲部を第２－２方向に移動させる第２－２移動モジュールと、侵襲部を第２－３方向に移動させる第２－３移動モジュールと、のうちの少なくともいずれか一つを含む。

【0010】

第１－１移動モジュール乃至第２－３移動モジュールの少なくともいずれか一つは、駆動部と、各駆動モジュールにより制御される方向に駆動部によって駆動され、映像獲得部または侵襲部を移動させるように連結される被駆動部と、を含むことができる。

【0011】

被駆動部は、少なくとも一つは駆動部によって駆動される少なくとも二つのプーリーにかかっているタイミングベルトと、駆動部によって駆動されるスクリューと、駆動部によって駆動されるピニオン・ラックメカニズムと、のうちの少なくともいずれか一つであってもよい。

【0012】

第１－１方向は、侵襲対象の横方向であり、第１－２方向は、侵襲対象の高さ方向であり、第１－３方向は、侵襲対象の長手方向を回転軸とする方向であることができる。

【0013】

第２－１方向は、侵襲対象の横方向であり、第２－２方向は、侵襲対象の高さ方向であり、第２－３方向は、侵襲対象に向かって所定の角度を成して侵襲部が進入し得る方向であることができる。

【0014】

本発明による自動身体侵襲装置は、前記所定の角度を調整し得るようになっている第２－４駆動モジュールを更に含むことができる。第２－４駆動モジュールは、第２－１方向を回転軸とする回転及び第２－２方向を回転軸とする回転のうちの少なくともいずれか一つの回転を行うことができる。

【0015】

映像獲得部は、超音波プローブと、光音響映像装置（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）と、近赤外線発光部を具備して身体の内部から反射する光の位置座標を把握するためのＴｏＦセンサー（ｔｉｍｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒ）が取り付けられた装置と、ＣＴと、ＭＲＩと、のうちの少なくともいずれか一つである。

【0016】

被侵襲器官は、血管であってもよく、第２移動ユニットは、血液流入を感知することができるセンサーを含むことができる。

【0017】

本発明による自動身体侵襲装置は、第１－２方向を回転軸として映像獲得部を回転させる第１－４駆動モジュール及び侵襲対象の長手方向に沿って映像獲得部を移動させる第１－５駆動モジュールのうちの少なくともいずれか一つを更に含むことができる。

【0018】

本発明による自動身体侵襲装置は、第１移動ユニット及び第２移動ユニットによって移動する部品の位置を感知する位置感知センサー及び部品間の相対的距離を感知する距離センサーのうちの少なくともいずれか一つを更に含むことができる。

【0019】

第１移動ユニット及び第２移動ユニットによって移動する部品のうちの少なくともいずれか一つは、位置追跡用タグを含むことができる。

【0020】

本発明による自動身体侵襲装置を制御する方法は、第１－１駆動モジュール乃至第１－３駆動モジュールのうちの少なくともいずれか一つを駆動させて映像獲得部を侵襲対象に移動させる第１段階と、映像獲得部で獲得した映像に基づいて、侵襲対象の身体における被侵襲器官の位置を確認する第２段階と、第２段階で被侵襲器官の位置が確認されれば第２－１駆動モジュール乃至第２－３駆動モジュールのうちの少なくともいずれか一つを駆動させて侵襲部を確認された位置に向かって移動させて侵襲対象に侵襲する第３段階と、を含む。

【0021】

被侵襲器官は、血管及び神経のうちの少なくともいずれか一つであることができる。

【0022】

本発明による自動身体侵襲装置の制御方法は、映像獲得部を、第１－２方向を回転軸として回転させたり侵襲対象の長手方向に沿って移動させたりしながら血管または神経の走行経路を確認する第４段階を更に含むことができる。

【0023】

本発明による制御方法は、映像獲得部を侵襲対象に接触させて押圧する圧力を測定する第５段階と、第５段階で測定された圧力及び当該圧力に対応する映像に関する情報を機械学習に用いることができるように伝送する第６段階と、を更に含むことができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、侵襲対象の位置を探知し、探知された位置に侵襲部を移動させて所望の医療技術を施すことができる効果が奏される。また、ヒトが直接医療技術を施す時よりも、より早くかつ簡単な過程を経て医療技術を施すことができ、特に、血管探知時に血管に対する「統制された押圧（潰し）」を作って、その押圧力を機械学習に用いることができるようにすることで、最適の機械学習を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の自動身体侵襲装置の斜視図である。

【図2】本発明の自動身体侵襲装置の分解斜視図である。

【図3】第１移動ユニットの分解斜視図である。

【図4】第２移動ユニットの分解斜視図である。

【図5】本発明による自動身体侵襲過程のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、添付図面を参照して本発明について詳しく説明する。

【0027】

本明細書で遂行される情報（データ）送信・受信過程は、必要に応じて暗号化・復号化が適用されることができ、本明細書及び特許請求の範囲で情報（データ）送信過程を説明する表現は、特に言及されなくても、いずれも暗号化・復号化する場合も含むものと解釈されなければならない。本明細書で「ＡからＢに送信（伝達）」または「ＡがＢから受信」のような形態の表現は、中間に他の媒介体が含まれて送信（伝達）または受信されることも含み、ＡからＢまで直接送信（伝達）または受信されることのみを表現するものではない。本発明の説明において、各段階の順序は、先行段階が論理的及び時間的に必ず後行段階に先立って遂行されるべき場合ではなければ、各段階の順序は、非制限的に理解されなければならない。つまり、前記のような例外的な場合を除き、後行段階として説明された過程が、先行段階として説明された過程よりも先立って遂行されても、発明の本質には影響がなく、権利範囲も段階の手順を問わず定義されなければならない。そして、本明細書における「ＡまたはＢ」は、ＡとＢのどちら一つを選択的に指すだけはなく、ＡとＢのいずれも含むことも意味するものと定義される。また、本明細書における「含む」という用語は、含むものとして挙げられた要素以外に、追加で他の構成要素を更に含むものも包括する意味を有する。

【0028】

本明細書における「モジュール」または「ユニット」とは、汎用的なハードウェアとその機能を遂行するソフトウェアとの論理的結合、または所定の制御命令を受信してそれによって作動する機械及び／または電子装置を意味する。

【0029】

本発明における制御方法は、電子的演算が可能なコンピューター、サーバーコンピューター、スマートフォンのようなモバイルデバイスなどの電子的演算装置によって行われ、後述する本発明の各段階の数学的演算及び算出は、当該演算または算出を行うための公知のコーディング方法及び／または本発明に適するように考案されたコーディングによって、コンピュータープログラムの実行による演算で具現されることができる。本発明を実行するコンピュータープログラムは、コンピューターによって読取可能な記録媒体に格納されることができる。

【0030】

なお、本明細書における「値」とは、スカラー値だけでなく、ベクトル及び行列、多項式など数学式で表されることができるすべての値を含む広義の概念で定義される。

【0031】

本明細書で説明する例示的な実施形態は、本明細書に開示される装置の構造、機能、製作及び用途並びに方法の原理に対する全般的な理解を提供する。このような一つ以上の実施形態が添付図面に示されている。当業者ならここで具体的に記載され、添付図面に示されている装置及び方法が、非制限的でかつ例示的な実施形態であり、本発明の権利範囲は、特許請求の範囲によって定義されるということを理解できるはずである。一つの例示的な実施形態と関連付けられて図示され説明される特徴は、他の実施形態の特徴とも結合され得る。かかる修正（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）または変更（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は、本発明の権利範囲に属するように意図される。

【0032】

本明細書の添付図面に示されている装置の各構成要素は、図面に明示的に示されている形態、大きさ、寸法のみならず、本発明の意図する機能を遂行することができる形態、大きさ、寸法であれば、いずれでも適用可能である。また、本発明の構成要素として説明される部品などの個数は、特に言及されないとしても、発明の作動ができない範囲でなければ、必要によって異なるように選択してもよい。

【0033】

本明細書では、本発明の説明に必要な最小限の構成要素のみを説明しており、本発明の本質とは関係ない構成要素は言及しない。そして、言及される構成要素のみを含む排他的な意味で解釈されてはならなく、言及されなかった他の構成要素も含むことができる非排他的な意味で解釈すべきである。

【0034】

また、本明細書では説明の便宜上、侵襲対象が血管である場合について説明するが、侵襲の対象は、血管に限らず、例えば、神経や動脈なども含むものと理解されなければならない。

【0035】

図１は、本発明による自動身体侵襲装置１００を示す斜視図であり、図２は、主要構成要素を分解して示している分解斜視図である。本発明による自動身体侵襲装置１００は、映像獲得部２０と、映像獲得部２０を移動させる第１移動ユニット３０と、侵襲部４０と、侵襲部４０を移動させる第２移動ユニット５０と、身体固定部１１０と、フレーム２００と、身体安着部３００とを含む。

【0036】

映像獲得部２０は、身体の内部を確認することができる装置であって、例えば、超音波プローブ、光音響映像装置（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）、もしくは近赤外線発光部を具備し、身体の内部から反射する光の位置座標を把握するためのＴｏＦセンサー（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓｅｎｓｏｒ）が取り付けられた装置、ＣＴ、ＭＲＩなどであってもよく、ただし、前述の装置に限定されるものではない。

【0037】

身体固定部１１０は、侵襲対象となる身体を動くことができないように固定させる装置であって、仮に、本発明による自動侵襲装置が採血を行う場合に用いられる際に、上腕を固定することができる。

【0038】

フレーム２００は、互いに離間した一対の柱部２１０、２３０と、柱部２１０、２３０の間で延びる横部２５０と、を含むことができる。横部２５０には、第１ガイド固定部２５１と、第２ガイド固定部２５３とが設けられることができる。

【0039】

身体安着部３００は、侵襲対象の身体が置かれる箇所であって、例えば採血のための侵襲をする場合には、下腕が置かれる場所である。

【0040】

図３には、第１移動ユニット３０の分解斜視図が示されている。第１移動ユニット３０は、第１－１方向に映像獲得部２０を移動させる第１－１移動モジュール３１と、第１－２方向に映像獲得部２０を移動させる第１－２移動モジュール３２と、第１－３方向に映像獲得部２０を移動させる第１－３移動モジュール３３とを含む。第１－１移動モジュール３１乃至第１－３移動モジュール３３は、それぞれ別個の構成要素として図示され説明されているが、一つの一体化された構成要素として構成してもよく、またはそのうちいずれか二つの方向に映像獲得部２０を移動させる機能を遂行する一つの移動モジュールと、残りの一つの方向に映像獲得部２０を移動させるもう一つの移動モジュールとで構成してもよい。

【0041】

第１－１方向（ｘ軸方向）は、侵襲対象の横方向であり、第１－２方向（ｙ軸方向）は、侵襲対象の高さ方向であり、第１－３方向は、侵襲対象の長手方向（ｚ軸方向）を回転軸とする回転方向、すなわちｘｙ平面での回転方向である。本発明による自動侵襲装置１００は、静脈に侵襲して採血するか、薬物などを注射することができ、例えば、静脈に侵襲後、カテーテルなどの医療機器を身体内へ入れるための装置が挙げられ、医療技術に属するものであれば侵襲の目的や種類に制限があるわけではない。

【0042】

第１－１移動モジュール３１は、駆動部３１１と、互いに離間した一対のプーリー３１３、３１４と、一対のプーリー３１３、３１４にかかっているタイミングベルト３１２と、固定部３１５と、第１タイミングベルト連結部３２５と、ガイド３７と、を含む。タイミングベルト３１２には、歯部３１６が設けられ、プーリー３１３、３１４には、歯部３１６と噛み合う歯部３１７が設けられることができる。第１－２移動モジュール３２のタイミングベルト３２２およびプーリー３２３、３２７にも歯部が設けられてもよい。

【0043】

本明細書における「駆動部」は、被駆動体を所定の方向に移動させる装置であって、例えば、モーターであってもよく、その種類に制限がない 。

【0044】

一対のプーリー３１３、３１４のうちの少なくともいずれか一つは、駆動部３１１によって駆動されることができる。固定部３１５は、一対のプーリー３１３、３１４のうちの少なくともいずれか一つに設けられることができ、例えば、固定部３１５の下部の取付孔３１８とフレーム２００の横部２５０の取付孔２５５とがアライメントされてボルト締結されることができる。第１タイミングベルト連結部３２５は、タイミングベルト３１２に連結され、また、ガイド３７に摺動自在に設けられる。なお、第１タイミングベルト連結部３２５は、後述する第１－３移動モジュール３３に連結されることができる。ガイド３７は、第１－１方向に沿って延び、横部２５０の第１ガイド固定部２５３に固定されることができる。

【0045】

本明細書において、「所定の方向」または「所定の方向に沿って」における「所定の方向」とは、言及された方向と平行であるか、アライメントされた方向のみを意味するものと解釈されてはならず、言及された方向と所定の角度を成す方向も含むものと解釈されるべきである。

【0046】

駆動部３１１が作動すると、プーリー３１３、３１４の回転によってタイミングベルト３１２は、第１－１方向（ｘ方向）、すなわち侵襲対象の横方向に沿って駆動され、第１タイミングベルト連結部３２５によってタイミングベルト３１２に連結された第１－３移動モジュール３３が、ガイド３７に従って第１－１方向に移動することができる。後述するように、第１－３移動モジュール３３は、第１－２移動モジュール３２のボディ部３２４に連結されているので、第１－１移動モジュール３１によって映像獲得部２０が第１－１方向（ｘ方向）に移動することができる。

【0047】

第１－２移動モジュール３２は、駆動部３２１と、互いに離間した一対のプーリー３２３、３２７と、該一対のプーリー３２３、３２７にかかっているタイミングベルト３２２と、ボディ部３２４と、該ボディ部３２４に設けられているガイド３４とを含む。一対のプーリー３２３、３２７のうちの少なくともいずれか一つは、駆動部３２１によって駆動されることができる。ガイド３４は、第１－２方向（ｙ方向）に沿ってボディ部３２４から延びることができる。ボディ部３２４は、第１－３移動モジュール３３の駆動部３３１の回転軸３３２にｚ軸を回転軸として、すなわちｘｙ平面上で回転可能に連結されることができる。

【0048】

本発明による自動身体侵襲装置は、映像獲得部２０を載置する載置台３５を更に含むことができる。載置台３５はガイド３４に連結されるガイド連結部３５１と、タイミングベルト３２２に連結される第２タイミングベルト連結部３５５と、映像獲得部２０を固定する固定部材３５３とを含む。ガイド連結部３５１は、ガイド３４に摺動自在に設けられる。

【0049】

駆動部３２１が作動すると、プーリー３２３、３２７の回転によってタイミングベルト３２２は、第１－２方向（ｙ方向）、すなわち侵襲対象の高さ方向に沿って駆動され、第２タイミングベルト連結部３５５によってタイミングベルト３２２に連結された載置台３５が、ガイド３４に従って第１－２方向に移動することができ、その結果、載置台３５に載置されている映像獲得部２０が第１－２方向に移動することができる。

【0050】

第１－３移動モジュール３３は、駆動部３３１と駆動部の出力軸３３２とを含む。出力軸３３２は、第１－２移動モジュール３２のボディ部３２４に連結される。駆動部３３１が作動すると、出力軸３３２が回転し、その回転によってボディ部３２４は、ｘｙ平面上、すなわちｚ軸を回転軸として回転することができる。ボディ部３２４０が回転すれば、ボディ部３２４に連結された載置台３５および映像獲得部２０も、同一方向に回転することができる。

【0051】

本明細書における、「所定の回転軸に対して回転」または「所定の平面での回転」という意味は、言及された回転軸または平面と平行であるか、アライメントされた方向のみに沿うものと解釈されてはならなく、言及された方向と所定の角度を成す回転軸に対する回転、または言及された平面と所定の角度を成す平面での回転も含むものと解釈されなければならない。

【0052】

第１移動ユニット３０は、ｚ軸方向、すなわち侵襲対象の長手方向に映像獲得部２０を移動させることができる更なる追加移動モジュール（図示せず）及びｘｚ平面上で回転させる、すなわち第１－２軸を回転軸として回転させる回転モジュール（図示せず）を更に含むことができる。追加移動モジュールは、映像獲得部２０の移動の自由度を高めるとともに血管走行方向を把握しやすくようにすることができ、回転モジュールは、後述するように、血管走行方向を把握し得るようにする。前記追加移動モジュールは、前述した第１－１移動モジュール３１乃至第１－３移動モジュール３３のうちの少なくともいずれか一つに合体されて機能してもよく、または別個の移動モジュールに設けられても構わない。

【0053】

図４には、本発明による自動身体侵襲装置の第２移動ユニット５０の分解斜視図が示されている。

【0054】

第２移動ユニット５０は、侵襲部４０を第２－１方向ｘ’に移動させる第２－１移動モジュール５１と、侵襲部４０を第２－２方向ｙ’に移動させる第２－２移動モジュール５２と、侵襲部４０を第２－３方向に移動させる第２－３移動モジュール５３とを含む。第２－３方向は、ｙ’ｚ’平面と平行な平面上でｚ’軸に対して所定の角度を成す方向であることができる。

【0055】

第２－１移動モジュール５１乃至第２－３移動モジュール５３は、それぞれ別個の構成要素として図示され説明されているが、一つの一体化された構成要素として構成してもよく、もしくは、そのうちいずれか二つの方向に侵襲部４０を移動させる機能を遂行する一つの移動モジュールと、残りの一つの方向に侵襲部４０を移動させるもう一つの移動モジュールとで構成してもよい。

【0056】

第２－１方向ｘ’と、第２－２方向ｙ’と、ｚ’方向のそれぞれは、第１－１方向ｘと、第１－２方向ｙと、第１－３方向ｚと、それぞれ同一方向に設定してもよく、相異なる方向に設定してもよい。好ましい実施形態では、第２－３方向は、第１－３方向と所定の角度を成す方向に設定されることができる。所定の角度は、５°乃至６０°、望ましくは、２０°乃至４５°の角度であってもよい。

【0057】

第２－１移動モジュール５１は、スクリュー５１１と、スクリューの回転につれスクリュー上で移動する移動子５１２と、ボディ部５１４と、駆動部５１５と、ガイド５４とを含む。スクリュー５１１は、第２－１方向（ｘ’方向）に沿って延びる。移動子５１２は、固定部５２６に固定される。固定部５２６は、その下方に、ガイド５４に摺動可能に連結されるガイド装着部５２７を含む。固定部５２６は、第２－２移動モジュール５２のボディ部５２４に設けられることができる。ガイド５４は、第２－１方向に沿って延びて、フレーム２００の横部２５０の第２ガイド固定部２５１に固定されることができる。

【0058】

駆動部５１５が作動すると、スクリュー５１１が回転しながら移動子５１２がスクリュー５１１上で第２－１方向に沿って移動し、これによって、固定部５２６は、ガイド５４に従って案内されて第２－１方向に沿って移動し、ボディ部５２４も第２－１方向に移動することができる。後述するように、侵襲部４０が設けられる第２－３移動モジュール５３が第２－２移動モジュール５２に固定されるので、その結果、駆動部５１５の作動によって侵襲部４０が第２－１方向に移動することができる。

【0059】

第２－２移動モジュール５２は、スクリュー５２１と、該スクリューの回転によってスクリュー上で移動する移動子５２２と、ボディ部５２４と、駆動部５２５と、固定部５２６とを含む。移動子５２２は、第２－３移動モジュール５３の固定部５３５に固定され、第２－２移動モジュール５２と、第２－３移動モジュール５３とが連結される。スクリュー５２１は、第２－２方向（ｙ’方向）に沿って延びる。移動子５２２が摺動可能に連結されるガイド（図示せず）が、ボディ部５２４に設けられることができる。

【0060】

駆動部５２５が作動すると、スクリュー５２１が回転しながら移動子５２２がスクリュー５２１上で第２－２方向に沿って案内され、第２－２方向に沿って移動するので、移動子５２２に連結された第２－３移動モジュール５３も、第２－２方向に沿って移動し、第２－３移動モジュール５３に設けられる侵襲部４０も第２－２方向に移動することができる。

【0061】

第２－３移動モジュール５３はスクリュー５３１と、移動子５３２と、ボディ部５３４と、固定部５３５と、駆動部５３６と、第２－３方向に沿って延びてボディ部５３４に設けられるガイド５３７とを含む。スクリュー５３１は、第２－３方向に延びる。移動子５３２は、侵襲部４０に設けられる固定部５３３に固定される。侵襲部４０は、ボディ部４１と、ピストン４３と、身体に侵襲するニードル４５と、固定部５３３とを含む。固定部５３３には、ガイド５３７に摺動可能に連結されるガイド装着部５３８が設けられる。侵襲部４０は、例えば血液の流入を感知することができるセンサー（図示せず）を更に含むことができる。血液の流入を感知するセンサーは、血液の色を検知するセンサーまたは吸光度を検知して血液を検知するセンサーであることができる。前記センサーは、侵襲部４０ではない第２移動ユニット５０の他の部分に設けられてもよい。

【0062】

駆動部５３６が作動すると、スクリュー５３１が回転しながら移動子５３２がスクリュー５３１上で第２－３方向に沿って移動し、これによって、移動子５３２に固定部５３３が連結された侵襲部４０は、ガイド５３７に従って第２－３方向に沿って移動する。

【0063】

第２移動ユニット５２は、侵襲部４０の角度を調整する移動モジュール（図示せず）を更に含むことができる。侵襲部４０の角度調整は、ｙ’軸を回転軸として侵襲部４０を回転させる方法と、ｙ’ｚ’平面、すなわちｘ’軸を回転軸として侵襲部４０を回転させる方法とがある。前者の回転方法によれば、ニードル４５が侵襲する時、血管の走行方向と整列されるように侵襲部４０の角度を調整することができるので、採血の正確度を高めることができる。ｙ’ｚ平面、すなわちｘ’軸を回転軸として侵襲部４０を回転させると、侵襲角度を調整することができるので、侵襲深さなどを調整することができるという効果がある。ｙ’軸を回転軸とする回転及びｘ’軸を回転軸とする回転は、一つの移動モジュールによって行われてもよく、別々区別される二つまたはそれ以上の移動モジュールによって行われてもよい。あるいは、前述の第２－１移動モジュール乃至第２－３移動モジュールのうちの少なくともいずれか一つに前記回転駆動を追加することもできる。

【0064】

第１－１移動モジュール３１及び第１－２移動モジュール３2は、被駆動部として、モーターによる圧力の入出力の容易な測定のためにタイミングベルトを使用し、第２－１移動モジュール５１乃至第２－３移動モジュール５３には、被駆動部として、位置精度を確保するためにスクリューを用いたが、これはただ例示的な実施形態に過ぎず、いずれか一つの例に局限されるものではない。つまり、第１－１移動モジュール３１乃至第１－３移動モジュール３３のうちの少なくともいずれか一つの被駆動部として、スクリューを用いてもよく、または、第２－１移動モジュール５１乃至第２－３移動モジュール５３のうちの少なくともいずれか一つの被駆動部としてタイミングベルトを用いてもよい。なお、被駆動部としてラックピニオン（図示せず）メカニズムを用いることもでき、駆動部の動力の伝達を受けて所定の方向に駆動される被駆動部として公知されている、数多くのメカニズムを用いることができる。

【0065】

また、本発明の自動侵襲装置において移動する部分、例えば載置台３５、侵襲部４０、ガイド連結部３５１、第１タイミングベルト連結部３２５などに、所定のタグ装置（図示せず）を取り付けることができる。すると、タグの位置のみをセンサーやカメラなどでトラッキングすれば、他の部品との配置関係などに基づいて他の箇所の位置も容易に算出することができる。

【0066】

本発明の自動侵襲装置の駆動部の制御または各部品の位置算出は、別途設けられる制御部（図示せず）によって遂行される。制御部は、本発明の自動侵襲装置に連結された電子的演算装置、例えば、パソコン、スマートフォン、タブレットＰＣであってもよく、または遠隔で接続されたサーバーであってもよい。

【0067】

次に、本発明による自動身体侵襲装置の作動について説明する。説明の便宜上、身体侵襲の目的が採血である場合、映像獲得部２０が超音波プローブである場合を例えているが、かかる例に本発明の範囲が限定されるものではない。以下の作動は、本発明の実施に好適に考案されたコンピュータープログラムによって制御部（図示せず）が遂行し、侵襲対象の位置探知は、公知の映像分析技術及び人工知能による機械学習、特に、畳み込みニューラルネットワーク学習技術を利用して適用することができる。

【0068】

まず、採血のためには、表在静脈の位置を探知し、侵襲部４０を探知された位置に移動させた後、当該位置にニードル４５を侵襲させた後、採血を行うことができる。

【0069】

まず、被施術者が腕を固定ユニット１１０を通過させて下腕を安着部３５０に置くようになる。次に、第１－１移動モジュール３１と第１－２移動モジュール３２とのうちの少なくともいずれか一つを駆動させて映像獲得部２０を侵襲対象に移動させる（段階５００）。最初は侵襲対象の中央地点に映像獲得部２０を移動させることが望ましい。

【0070】

次いで、次のように被侵襲器官の位置を探知する（段階５１０）。該段階は、前述のように、本明細書にその全ての内容が組み込まれる韓国特許出願第１０－２０２０－００１０３０２号に記載された方法が使われることもでき、映像分析に基づく機械学習を基盤とした他の探知方法が使われることもできる。

【0071】

映像獲得部２０が超音波プローブの場合には、映像獲得部２０を侵襲対象に接触するまで移動させる。例えば、第１－１方向と第１－３方向とのうちの少なくともいずれか一つの方向に映像獲得部２０を移動させた後、侵襲対象の上に配置させる。その以降、第１－２方向（ｙ方向）へ映像獲得部２０がさらに下降するように駆動部３２１を駆動させて映像獲得部２０を侵襲対象に接触させる。本実施形態においては、採血を目的とするから下腕の表在静脈の位置を探知することが目的である。映像獲得部２０が侵襲対象に接触するかどうかは、駆動部３２１にかかる負荷を検知して確認し得る。映像獲得部２０が超音波プローブである場合には、駆動部３２１にかかる負荷によって超音波プローブが押圧する圧力を調節することができる。超音波プローブが侵襲対象を押圧する圧力は、０乃至５０ｍｍＨｇであることができ、好ましくは、５乃至３０ｍｍＨｇである。

【0072】

超音波プローブを通じて獲得される侵襲対象の映像分析によって侵襲対象が最も大きく見える時点の圧力を保つことができる。侵襲対象が確認されなければ映像獲得部２０を他の位置に移動させて再び探知する。侵襲対象確認の位置順序は、１次的には、身体の中央部で探知を行い、侵襲対象が確認されなければ、映像獲得部２０を第１－１方向に移動させ、２次的には、身体の縁側（身体の真中から遠い方向）を優先的に探知することができる。前述の追加移動モジュール、すなわち、ｚ軸方向移動モジュールが設けられる実施形態では、２次探知時にも侵襲対象が確認されなければ、ｚ軸方向へ、すなわち、身体から遠ざかる方向へ、映像獲得部２０を移動させて追加探知を行うことができ、所定の回数の間にも侵襲対象の確認が行わなければ採血不可と処理することができる。

【0073】

超音波プローブの面は平面であることに対し、身体はそうではないことから、超音波プローブが身体から離間していることがあり得る。そのような場合には、第１－３駆動部を駆動させて映像獲得部２０をｘｙ平面上で回転させることで身体に接触させて映像を獲得させることができる。

【0074】

本発明による超音波プローブ２０が身体に接触する圧力を定量化することができ、かかるデータを機械学習に用いることで、最適の押圧力および時点、位置を学習することができるという作用・効果がある。これは、超音波映像内で観察される解剖学的構造物を正確に分類するための更なる学習情報として活用されることができる。例えば、静脈と皮下脂肪だけが押される圧力、筋肉が押される圧力、動脈まで押される圧力などを学習情報として使うことで、機械学習の正確度を高めるさせることができる。

【0075】

本発明の自動身体侵襲装置の作動のためには、とりわけ、映像獲得部２０及び侵襲部４０の位置が正確に獲得されなければならない。

【0076】

本発明による自動身体侵襲装置の各構成要素の次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）と、駆動部の制御値（出力値）などが分かっているから、所定の駆動を実行した後に各構成要素の位置を制御部が算出することができる。かかる位置算出方法は、公知の算出法を用いることができ、本発明の本質的な部分ではないので、詳細は省略する。

【0077】

各構成要素の位置をセンサーやカメラを通じて確認することができる。例えば、距離情報を獲得するために、二つ以上のカメラ（図示せず）を用いて、広角による距離を確認することができ、または、距離または位置センサー（図示せず）も一緒に用いて位置情報を獲得することができる。距離センサーは、駆動部によって移動した構成要素間の距離を測定するセンサーであってもよく、位置センサーは、所定の構成要素があらかじめ定められている特定の位置に配置された否かを確認するセンサーであって、これらのセンサーは、赤外線センサーやレーザーセンサーであってもよい。

【0078】

制御部によって算出された位置と、センサーやカメラをを通じて獲得した位置とが異なると、制御部によって算出された位置を、センサーやカメラを通じて獲得した位置に更新する。

【0079】

映像獲得部２０が獲得した映像分析及び機械学習を通じて、侵襲対象の位置が確認されれば、次に、血管の走行方向を確認する過程を遂行することができる。血管の走行方向を確認するためには、映像獲得部２０を侵襲対象の長手方向、すなわち、ｚ方向に移動させながら映像分析を通じて確認するか、または映像獲得部２０をｙ軸を回転軸として回転させた後、映像分析を通じて確認することができる。血管の走行方向の確認のためには、前述のごとく追加移動モジュール及び／または回転モジュール（図示せず）をさらに必要とすることがある。

【0080】

通常、ヒトが採血をする時と異なり、本発明では血管の走行方向を必ずしも確認する必要はない。前記過程は、ニードル挿入の成功確率を高めるためのもので、本発明において必須要素ではない。

【0081】

前記過程を経て侵襲対象の位置が確認されれば、第２－１駆動部５１５乃至第２－３駆動部５３６のうちの少なくともいずれか一つが作動して、侵襲部４０を侵襲対象に隣接するように移動させる（段階５２０）。その後、第２－３方向にニードル４５をさらに移動させて侵襲させ（段階５３０）、ピストン４３を外側に移動させることで採血を行う。ピストン４３の移動モジュールは、図示の便宜上省略した。侵襲部４０への血液の流入を感知することができるセンサーが設けられると、侵襲部４０内へ血液が進入する時に採血成功と検知することができる。ニードル４５が挿入される前または採血中に侵襲対象、すなわち血管の位置をリアルタイムでトラッキングすることが好ましいので、超音波プローブ２０が侵襲対象に接触している状態で、ニードル４５が所定の方向、すなわち第２－３方向に侵襲することが好ましい。

【0082】

本発明によれば、ヒトが採血をする時とは異なり、ニードル４５の侵襲経路と、血管の走行方向とが同一面上に位置する必要がない。ヒトが採血する時のように、ニードル４５の角度を、底に対してなるべく最小角度になるようにすれば、血管が押し出されるという不具合、血管の壁部分を掻いて損傷させる恐れがあるという不具合が生じることができるが、本発明による自動侵襲装置は、血管の映像とニードル４５の挿入角度及び位置を映像獲得部２０の映像分析によってリアルタイムで把握しながら適正な深さに挿入可能なので、ニードル４５の挿入角度をヒトが採血する時よりも大きくすることができて侵襲範囲を最小化することができる。

【0083】

ひいては、ニードル４５の挿入角度を、血管の走行経路及び超音波プローブと同一面上に位置させる必要もないという長所がある。

【0084】

映像獲得部２０が、接触が要らない光音響映像装置（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）の場合には、映像獲得部２０が侵襲対象に接触しない状態で、ニードル４５が侵襲して採血することもできる。かかる場合であれば、ニードル４５が一層垂直に近い角度で侵襲することができるため、侵襲範囲をより最小化することができる。

【0085】

以上、添付図面を参照して本発明について説明したが、本発明の権利範囲は、後述する特許請求の範囲によって定められ、前述の実施形態及び／または図面に限定されるものと解釈されてはならない。そして、特許請求の範囲に記載された発明に対する、当業者にとって自明な改良、変更及び修正も本発明の権利範囲に属するということが明白に理解されなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】