JP2005066311A - 超音波静脈検知器及び検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波で静脈の位置を検知する超音波静脈検知器及び検知方法を提供する。
【解決手段】患者の特定部位における静脈位置を検知するための超音波静脈検知器は、発振器を具えて患者の特定部位に向いて指向性パルス超音波信号を発射する超音波エミッターと、周波数が患者の心拍数と区別できるパルス圧力信号を患者の特定部位に施すパルスプレッサーと、患者の特定部位のあらゆる反射点から反射された指向性パルス超音波信号の反射波を感知し、電気信号に変換して出力するための超音波センサーと、超音波センサーからの電気信号を受信し、反射波にあたる電気信号のドップラー偏移を計算して、パルス圧力信号に対応する反射点の位置を確認するためのマイクロプロセッサーとを含む。
【選択図】図６

Description

この発明は静脈検知器及び検知方法に関し、特に超音波信号で静脈の位置を検知する超音波静脈検知器及び検知方法に関する。

現在、内視鏡または放射線による手術には、手術対象器官の周辺組織に損傷を与えないように、レントゲン写真と磁気共鳴映像（ＭＲＩ）などの客観的な手段が施術者の参考となり、その効能を大いに発揮している。

一方、血液検査と注射の場合は客観的手段が現れないまま、依然として医療技術者の経験に頼っている。注射対象が肥満または幼児であれば、血管の位置は必ずしも容易に判別できるのでなく、注射針を反復にさし抜きしても発見できない場合もないわけではない。ゆえに、医療技術者の参考となる静脈位置を検知するための客観的な手段は、医療品質の向上につながっている。

しかし、血管、血液と周辺の筋肉または臓器などの柔組織の構成が近似していてレントゲン照射で区別できず、ＭＲＩ器械の磁場が強く（１テスラに達する）、その電磁石は重いのみならず冷却装置も大型でなければならないため静脈検知に不向きである。ゆえに現在は図１の通り、超音波ゾンデ９で超音波を患者の身体８に発射してそのエコーをはかることによって血流を測定する。

ただし、血液と柔組織の反射率は大差がないため、血液と柔組織との界面によるエコーを利用するのは困難である。図１は動脈中の血流速度の測定を示す。血球８０が図２における矢印に沿って超音波エミッター９１に向かって移動すれば、センサー９２が感知する超音波反射信号の周波数は高くなる。反対に、血球８０が図３のように超音波エミッター９１から離れれば、センサー９２が感知する周波数は低くなる。その測定結果は図４のドップラー偏移血流図が示す通りに、水平の時間軸から見れば、図示の上方にある心電図が示す心拍と密接な関係があると知られている。

然るに、血液検査または注射の場合は血流速度の遅い静脈を選ばなければならないため、前述のドップラー偏移は明らかではない。のみならず、超音波信号を連続的に発射しても移動中の物体の存否しか判別できず、移動中物体の深さを表す軸性分析は提供されない。そのため、患者の静脈位置を判別できる装置は未だに改善する余地がある。

この発明は超音波で静脈の位置を検知する超音波静脈検知器及び検知方法を提供することを課題とする。

この発明は、患者の特定部位における静脈位置を検知するための超音波静脈検知器を提供する。該検知器は、発振器を具えて患者の特定部位に向いて指向性パルス超音波信号を発射する超音波エミッターと、周波数が患者の心拍数と区別できるパルス圧力信号を患者の特定部位に施すパルスプレッサーと、患者の特定部位のあらゆる反射点から反射された指向性パルス超音波信号の反射波を感知し、電気信号に変換して出力するための超音波センサーと、超音波センサーからの電気信号を受信し、反射波にあたる電気信号のドップラー偏移を計算して、パルス圧力信号に対応する反射点の位置を確認するためのマイクロプロセッサーとを含む。

この発明は更に、患者の特定部位における静脈位置を検知するための超音波による静脈検知方法を提供する。該方法は、（ａ）発射点より患者の特定部位に向いて指向性パルス超音波信号を発射し、（ｂ）周波数がパルス超音波信号及び患者の心拍数と区別できるパルス圧力信号を患者の特定部位に施し、（ｃ）患者の特定部位に反射された指向性パルス超音波信号の反射波を感知し、電気信号に変換して出力し、（ｄ）反射波にあたる電気信号のドップラー偏移を計算し、パルス圧力信号に対応する反射点の位置を確認するなどのステップを含む。

この発明による超音波静脈検知器は、プレッサーで静脈血流に予期できる移動量変化を生じさせて超音波エコーのドップラー偏移をつくることによって、静脈と動脈並びにその他の柔組織または骨格とを区別する。この発明はパルス超音波エミッターで特定方向に沿って検知を行ってエコーを累計することによって、静脈の位置を検知する。よって、患者が肥満または幼児であって静脈位置がはっきりとわからない場合にも適用できる。

かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。

図５と図６を参照する。この発明による超音波静脈検知器１はパルス超音波エミッター２１と、超音波センサー２２と、パルスプレッサー３と、マイクロプロセッサー４と、保存装置５とからなっている。

超音波ゾンデ２はパルス超音波エミッター２１と超音波センサー２２とを含み、エミッター２１は、エミッター２１がマイクロプロセッサー４から駆動信号を受信したら非連続的指向性パルス超音波信号を発するための圧電材料からなる発振子を含む。

この実施例におけるパルスプレッサー３は一般の血圧計用のマンシェット３１とモーター３２からなる。マンシェット３１はチューブ３３でモーター３２とつながる機能（図示に示されていない）を具え、モーター３２はマイクロプロセッサー４の指令を受信すると、チューブ３３で気のうを膨らませる。

図７を参照する。患者の特定部位（例えば腕）の静脈位置を探そうとしたら、まずステップ６０と通りにパルスプレッサー３のマンシェット３１を腕に巻く。続いてステップ６１の通りにマイクロプロセッサー４は超音波エミッター２１に、患者の腕に向かって例えば１０ＭＨｚの非連続的パルス超音波信号を発するように命じ、またステップ６２の通りにモーター３２に気のうを膨らませるように命じ、よってマンシェット３１はパルス圧力信号を患者の腕に施す。

静脈の血圧が動脈の血圧よりはるかに低いので、動脈と静脈を区別するため、気のうを膨らませる場合、できるだけマンシェット３１が患者に施す圧力を患者の静脈圧と拡張期圧に介するようにさせ、静脈の血流を止めながら動脈の血流を流せることが望ましい。一方、圧力信号と心拍を紛らわせないように、圧力を施す速度を患者の心拍数と一致しないようにしなければならない。

超音波ゾンデ２にある超音波センサー２２は続いて、ステップ６３の通りに超音波パルス信号のエコーを感知して電気信号に変換して出力する。もっとも、ここでエコーは空気／皮膚、血管／血液、筋肉／骨格などの界面によって反射されるものを含む。

ステップ６４の通りに、保存装置５は指向性超音波信号を発する時間をまず記録して、またエコーを感知する時間及びその反射信号を記録する。ステップ６５の通り、マイクロプロセッサー４はエコーのドップラー偏移を統計する。骨格、皮膚、筋肉などの柔組織は動かないのでドップラー偏移がない。動脈血流のドップラー偏移は図８の通りに心拍数に関わる。更に動脈血流は圧力信号を施しても止められないので、そのドップラー偏移による有効反射は静脈反射より強くて継続的にはかられる。一方、静脈血流のドップラー偏移による有効反射はパルス圧力信号と密接な関係をもつ。ゆえに、パルス圧力信号の有無によってパルス圧力信号に対応しない反射点を排除して、ステップ６６の通りにパルス圧力信号に対応する反射点を確認できる。言い換えれば、静脈血流のエコーを確認できる。

最後にステップ６７の通り、図９のように一定時間内のエコーを累計する。前述の通り、位置が浅い静脈と位置が深い動脈はそれぞれエコーがある。そのエコーの違いで区別して、マイクロプロセッサー４は反射時点から超音波信号の発射時点を引いて、更に超音波の伝送速度で割ってから反射点と発射点の間隔距離を求められる。空気分子による波動の伝送速度は約３３０ｍ／ｓｅｃであり、更に電気信号の分解可能周波数はＧＨｚ領域に達するので、空間分解能はミクロン範囲に達することが確実である。

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。特に、ステップ６５―６７のエコー累計、時間間隔の検知、間隔距離などのプロセスは実際にほぼ同時に行われ、その順番は前述に限らないことを注意する。

この発明による超音波静脈検知器は、プレッサーで静脈血流に予期できる移動量変化を生じさせて超音波エコーのドップラー偏移をつくることによって、静脈と動脈並びにその他の柔組織または骨格とを区別する。この発明はパルス超音波エミッターで特定方向に沿って検知を行ってエコーを累計することによって、静脈の位置を検知する。よって、患者が肥満または幼児であって静脈位置がはっきりとわからない場合にも適用できる。

超音波ゾンデで血流を測定する従来の技術を表す説明図である。 被測物が超音波ゾンデに移動する場合、ドップラー効果によってエコーの周波数が高くなることを表す説明図である。 被測物が超音波ゾンデから離れる場合、ドップラー効果によってエコーの周波数が低くなることを表す説明図である。 動脈血流のドップラー偏移と心電図を比較するタイミング図である。 この発明による超音波静脈検知器のブロック図である。 超音波静脈検知器を患者の腕に操作することを表す説明図である。 この発明による静脈検知方法のフローチャートである。 超音波静脈検知器ではかる動脈、静脈血流のドップラー効果及び圧力信号の関係タイミング図である。 超音波エコーを累計して静脈位置を判別することを表す説明図である。

符号の説明

１ 超音波静脈検知器
２、９ 超音波ゾンデ
３ プレッサー
４ マイクロプロセッサー
５ 保存装置
８ 患者
２１ エミッター
２２、９２ センサー
３１ マンシェット
３２ モーター
３３ チューブ
８０ 血球

Claims (5)

1. 患者の特定部位における静脈位置を検知するための超音波静脈検知器は、
   発振器を具えて患者の特定部位に向いて指向性パルス超音波信号を発射する超音波エミッターと、
   周波数が患者の心拍数と区別できるパルス圧力信号を患者の特定部位に施すパルスプレッサーと、
   患者の特定部位のあらゆる反射点から反射された指向性パルス超音波信号の反射波を感知し、電気信号に変換して出力するための超音波センサーと、
   超音波センサーからの電気信号を受信し、反射波にあたる電気信号のドップラー偏移を計算して、パルス圧力信号に対応する反射点の位置を確認するためのマイクロプロセッサーとを含むことを特徴とする超音波静脈検知器。
2. 前記超音波静脈検知器は更に、超音波センサーに出力された電気信号を保存する保存装置を含むことを特徴とする請求項１記載の超音波静脈検知器。
3. 患者の特定部位における静脈位置を検知するための超音波による静脈検知方法は、
   （ａ）発射点より患者の特定部位に向いて指向性パルス超音波信号を発射し、
   （ｂ）周波数がパルス超音波信号及び患者の心拍数と区別できるパルス圧力信号を患者の特定部位に施し、
   （ｃ）患者の特定部位に反射された指向性パルス超音波信号の反射波を感知し、電気信号に変換して出力し、
   （ｄ）反射波にあたる電気信号のドップラー偏移を計算し、パルス圧力信号に対応する反射点の位置を確認するなどのステップを含むことを特徴とする方法。
4. 前記パルス圧力信号が非周期的信号であることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記ステップ（ｄ）は、指向性パルス超音波信号を発射する時点と反射波を感知する時点との時間間隔を記録して超音波伝送速度で割ることによって、反射点と発射点との距離間隔を推計することを特徴とする請求項４記載の方法。

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