JP2000514320A - 自己位置合せカテーテル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、生理学的組織、好ましくは、同組織における内腔部に挿入するための先端部を有する柔軟で細長いプローブ（２０）である。このプローブは、当該プローブ（２０）の近傍における組織の特性を示す信号を発生するセンサー（２８）と、当該信号に応じてプローブ（２０）の先端部を偏向する位置合せ機構を備えている。この信号は上記内腔における障害物の存在または無障害物の通路の方向を示すことができる。センサー（２８）は、好ましくは、１個以上の超音波トランスデューサ（３２）から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 自己位置合せカテーテル 本特許出願は１９９６年５月１７日出願の米国予備特許出願第６０／０１７， ６３４号および１９９７年１月３日出願の米国予備特許出願第６０／０３４，７ ０３号の恩典を主張する。 発明の技術分野 本発明は一般に医療診断および治療用のシステムに関し、特に、脈管内医療用 カテーテルに関する。 背景技術 柔軟性を有するカテーテルは心臓脈管系における侵襲性の診断および治療処置 に一般に使用されている。このようなカテーテルは静脈または動脈内に経皮的に 挿入されて、医者により、血管または心臓の中の所望の場所に案内される。しか しながら、一般的に、血管の湾曲部において、カテーテルは進入の際にその血管 壁を押圧する。 例えば、局所的狭窄症のような、異常状態があると、血管が狭められてカテー テルの移動が妨げられる。そのような狭窄症の部分に医者がカテーテルを押し通 そうとすると、その力によって、血管壁が損傷したり、プラーク片を大きく破損 して剥離する場合がある。しかも、これらの破片は下流において滞留して血管の 流れを妨げるおそれがある。このような理由から、アテローム性動脈硬化症等の 脈管系異常を有する患者への心臓脈管カテーテル処置が痛みを伴う困難な処置と なる場合が頻繁である。 医者は、一般に、体内のカテーテルの場所を視覚化して、当該カテーテルを所 望の場所に案内するために、Ｘ線透視法等の画像処理技法を用いてそのような処 置を補助する。しかしながら、Ｘ線透視法は患者を不所望な放射線に曝すことに なり、しかも、血管の狭窄部を検出する能力が十分でない。そこで、血流内に放 射線不透過性の対照用媒体や放射性標識物質を注入することが必要となるが、そ の有効性はカテーテル案内用としては一般的に不充分である。 カテーテルの中にはその先端部を操縦するための手段を備えているものもあり 、この手段によって、医者はカテーテルを湾曲部に沿って案内したり、狭窄した 血管のような障害物を通過させることができる。しかしながら、このような手段 は医者に対して血管内の狭窄症のような障害物にカテーテルが衝突することを防 止したり、そのような障害物に対してカテーテルを迂回させるための警告や指示 を与えない。 本明細書に参考文献として含まれるGalelに付与された米国特許第５，４９２ ，１３１号は、カテーテルを生理学的内腔に完全自動の態様で進入させて、当該 内腔の予め決定された「ロードマップ」に従って案内するカテーテルシステムを 記載している。すなわち、カテーテルの先端部近くの位置センサーカテーテルの 案内のためのフィードバック情報を供給する。 発明の概要 本発明の一部の態様における目的はセンサーを有するカテーテルを提供するこ とであり、当該カテーテルは血管等の生理学的内腔または通路（channel）内に カテーテルが進入する際にカテーテルの経路における障害物を検出してそのよう な障害物へのカテーテルの衝突防止を補助する。 さらに、本発明の一部の態様における別の目的は、自己位置合せ機構を有する カテーテルを提供することであり、当該カテーテルは自動的またはオペレータ制 御下にカテーテルの先端部を検出し、生理学的組織内の所望経路に沿って案内し て、好ましくは、カテーテル経路中の障害物への衝突を回避する。 本発明の好ましい実施形態においては、脈管内用カテーテルが、カテーテル先 端部近傍に備えられてカテーテル前方の血管内における障害物を検出するための センサーと、カテーテル先端部を偏向してカテーテル先端部と上記障害物との接 触を防止するための機構、好ましくは、自動的機構を備えている。 好ましくは、上記センサーおよび偏向機構は閉じループサーボシステムから構 成されており、当該システムはカテーテル先端部を所望の位置、最も好ましくは 、血管の中心軸に沿って、あるいは、その近傍に維持する。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、上記センサーは１個以上の超音 波トランスデューサから構成されている。すなわち、このセンサーはカテーテル 前方の血管内に超音波を発して、当該血管内における物質により反射する超音波 信号を受信する。この場合、そのような物質は固体および／または液体である。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、２個以上の超音波トランスデュ ーサが上記カテーテルの先端部において配列されており、当該配列態様は、各ト ランスデューサがそれぞれの所望方向において超音波信号を受信するように構成 されている。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、カテーテル先端部における１個 以上の超音波トランスデューサがそれぞれの所望方向における超音波信号を受信 し、かつ、一定の角度範囲でそれぞれ機械的に掃引されてカテーテルの前方領域 を走査する。 本発明の他の好ましい実施形態においては、上記センサーは超音波トランスデ ューサのフェーズドアレイから構成されており、当該フェーズドアレイは超音波 ビームを所望の方向に発する。ビームは当該技術分野において知られるように走 査回路により電子的に掃引されてカテーテルの前方領域を走査する。 本発明の好ましい実施形態においては、上記トランスデューサは信号処理回路 と連結しており、当該信号処理回路はトランスデューサからの信号を処理してカ テーテル前方の障害物の凡その位置を決定する。この「障害物」は血管の狭窄部 または湾曲部などである。 本発明の好ましい実施形態においては、上記信号処理回路は超音波信号のドッ プラーシフトを計測して、カテーテル前方の血管内における血流を追跡する。す なわち、血流速度における変化をカテーテル前方の障害物の凡その位置の決定に 用いる。 好ましくは、上記回路はカテーテル前方の一定の血管断面における最大血流速 度の領域を決定する。なお、当該技術分野の熟達者であれば、この最大血流量の 領域が一般に無障害域であることが分かる。 本発明のさらに別の好ましい実施形態においては、上記センサーは当該技術分 野において知られる種類の近接検出装置から構成されており、この検出装置は、 当該検出装置が障害物に対向するようにカテーテル先端部が方向付けられた時に 、カテーテル前方の障害物の存在を検出する。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、位置合せ回路がカテーテル前方 の障害物または湾曲部に関する情報を上記信号処理回路または上記近接検出装置 から受け取って、カテーテル先端部の所望の偏向を決定することにより、上記障 害物または湾曲部との衝突を回避する。好ましくは、上記位置合せ回路は上記先 端部偏向機構を駆動して、カテーテルを障害物または湾曲部に対して迂回させて 、当該カテーテルを血管等の内腔の無障害部分に通過するように位置合わせする 。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、上記位置合せ回路は上記先端部 偏向機構を駆動して、カテーテルを最大血流領域に向わせるように操縦する。つ まり、最大血流領域にカテーテルを向わせるように操縦することによって、カテ ーテルの障害物との衝突が回避でき、血管内の湾曲部に沿ってカテーテルを円滑 に進入することができると考えられる。 本発明の別の好ましい実施形態においては、上記カテーテルはカテーテル先端 部近傍に位置センサーを備えており、当該センサーは上記カテーテル先端部の外 部基準フレームに対する座標決定を可能にする。カテーテルを通す血管等の生理 学的内腔のマップまたは画像は、血管造影法、ＭＲＩ等の当該技術分野において 知られる方法によって得られ、決定する先端部座標の基準フレームに整合される 。而して、カテーテルが血管等の内腔の中を進入する時に、その位置が、上記マ ップまたは画像に対して、上記位置センサーにより追跡され、カテーテル先端部 が血管等の内腔の中の所望経路に沿って移動して障害物との衝突を回避するよう に偏向される。 上記位置センサーは、好ましくは、１個以上のコイルから構成されており、当 該コイルは、例えば、本明細書に参考文献として含まれ、本出願と出願人を同一 にする米国特許第５，３９１，１９９号および１９９５年１月２４日出願のＰＣ Ｔ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載されるように、外部供給さ れる磁場に応じて信号を発生する。しかしながら、当該技術分野において知られ る他の種類の位置センサーも同様に使用可能である。 あるいは、または、上記に加えて、上記位置センサーは、カテーテルを通す血 管等の内腔の外形に関して既に得ている、あるいは、予め記憶されているデータ に基づいて、同様の態様で使用できる。このようなデータには、例えば、湾曲部 の位置、血管内の分岐点および／または障害物、あるいは、以前のカテーテル処 理または外科処置において測定または知得した情報等が含まれる。 さらに、好ましくは、本明細書に参考文献として含まれ、本出願と出願人を同 一にする１９９７年１月３日出願の米国予備特許出願第６０／０３４，７０３号 に記載されるような、複数の位置センサーまたは位置センサーと屈曲センサーと の組み合わせを用いて、カテーテル先端部の位置だけでなく体内におけるカテー テルの先端部全体の経路も決定できるようにすることも可能である。カテーテル 先端部の経路を知ることは、上述のような生理学的内腔のマップへのカテーテル 位置の整合、および、例えば心室等のより大きな生理学的空孔部内におけるカテ ーテル位置の決定、の両方の場合において有効である。 当該技術分野において多くの種類の先端部偏向機構が知られており、本発明の 主要原理は適当な先端部偏向機構を有する任意のカテーテルに概ね適用できる。 なお、以下に述べる本発明の好ましい実施形態には特定種の先端部偏向機構が含 まれているが、これらの機構は例示的に含まれているものであり、本発明の幾つ かの態様の範囲を制限するためのものではないと解するべきである。 本発明の好ましい実施形態においては、上記先端部偏向機構はカテーテルの内 側においてその先端部近傍に配置される１個以上の屈曲可能要素から構成されて いる。これらの要素は位置合せ回路によって制御されて、カテーテルのすぐ前方 に障害物が無い場合には、当該カテーテルの先端部が概ね直線状に維持される。 一方、障害物が検出されると、位置合せ回路は上記１個以上の屈曲可能要素の少 なくとも１個を折り曲げて、カテーテルを障害物を迂回させて血管等の内腔の無 障害物部分を通るように位置合わせする。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、上記１個以上の屈曲可能な要素 はＮｉＴｉまたは当該技術分野において知られる他の同様の形状記憶材料から構 成されている。これらの要素は、既知の一定温度以下である時には、実質的に柔 軟性であって、第１の形状、好ましくは概ね直線状に保たれる。しかしながら、 これらの要素の１個が上記既知の温度より高い温度に加熱されると、第２の異な る形状、好ましくは屈曲してほぼ剛体になり、その結果、カテーテルの先端部が 偏向する。 また、本発明のそのような好ましい実施形態の一例においては、上記先端部偏 向機構が当該技術分野において知られる種類の１個以上の加熱要素、例えば、加 熱コイルを、それぞれ上記形状記憶要素に付属して備えている。この場合、上記 位置合せ回路が電流を発生し、この電流が加熱コイルを通過して上記屈曲可能要 素を加熱することによって、それらを柔軟な直線状の形状に維持する。一方、加 熱コイルの１個以上に供給される電流が停止または減少すると、それぞれ対応す る屈曲可能要素が冷却してその臨界温度以下になり、ほぼ剛体の折れ曲がった形 状になる。 本発明の他の好ましい実施形態においては、上記１個以上の屈曲可能要素が当 該技術分野において知られる種類の１個以上のバイメタル要素から構成されてお り、これらの要素は温度変化に応じて折れ曲がったり直線状になる。この場合、 上記先端部偏向機構はさらに上述のような加熱要素および／または冷却要素を備 えているのが好ましく、この要素によって、バイメタル要素の折り曲げ角度が制 御でき、カテーテル先端部を直線状または偏向状態にすることが可能になる。 本発明のさらに別の好ましい実施形態においては、１個以上の機械的引っ張り ワイヤ（pull-wire）が１個以上の屈曲可能要素に付属している。各引張りワイ ヤはその先端側において屈曲要素と連結しており、基端側において位置合せ機構 に連結している。この機構は可変張力を引張りワイヤに与え、これによって、当 該引張りワイヤの連結する屈曲要素を必要に応じて折り曲げたり直線状にするこ とができる。 さらに、本発明の好ましい実施形態においては、上記先端部偏向機構が１個以 上の圧電変換要素から構成されている。すなわち、これらの要素は、カテーテル のすぐ前方に障害物が全く検出されない場合は、位置合せ回路によって制御され て当該カテーテル先端部をほぼ直線状の形態に維持する。しかしながら、障害物 が検出されると、位置合せ回路は上記１個以上の圧電変換要素の少なくとも１個 に電圧供給するように作用して、その要素の形状が変化することによって上述の ようにカテーテル先端部が偏向する。 本発明の好ましい実施形態においては、上記先端部偏向機構は２個以上の要素 から構成されており、当該要素は屈曲可能要素、圧電変換要素または当該技術分 野において知られる他の種類の要素とすることができ、これらは先端部を、例え ば、カテーテルの長軸に対して左右および上下のように、２種以上の異なる半径 方向に偏向する機能を有する。これらの要素は、好ましくは、位置合せ回路によ って制御されて、カテーテル先端部を任意の所望の方向に偏向できる。 また、本発明の他の好ましい実施形態においては、上記先端部偏向機構がカテ ーテル先端部をカテーテル軸に対して単一方向のみに偏向することができる。さ らに、好ましくは、カテーテル回転機構がカテーテル基端部に連結されてカテー テルをその軸の回りに回転する。好ましくは、この回転機構は、上記先端部偏向 機構と共に、位置合せ回路によって制御され、これによって、カテーテル先端部 が任意の所望の方向に自動的に偏向可能となり、障害物を回避して脈管内の湾曲 部における操縦が可能になる。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、上記位置合せ回路はオペレータ 用インターフェイスを備えており、当該インターフェイスを介して、オペレータ は上記先端部偏向機構を制御してカテーテルの操縦を行なうことができる。 本発明の好ましい実施形態の一部においては、上記カテーテルがさらにカテー テル進行機構に連結されており、当該進行機構は位置合せ回路により制御されて 、カテーテルを、上述のように障害物との衝突を回避しながら、血管内に漸進的 に手動または自動的に進行させる。 上述の好ましい実施形態は脈管内カテーテルに基づいて説明したが、本発明の 原理は生理学的組織およびその他の空孔部の中に挿入する自己位置合せプローブ の製造にも適用できる。このようなプローブは、上述のような、プローブ経路中 の流体の流れおよび／または圧力および／または固体障害物の特性を検出するセ ンサーから構成できる。あるいは、または、上記に加えて、上記プローブは、例 えば、当該技術分野において知られる、化学的センサーまたは電気的センサーの ような、他の種類のセンサーを備えていてもよい。従って、本発明の実施形態の 一例においては、被検体の肝臓内に挿入するプローブが、その先端部近傍におい て化学的センサーを備えており、当該センサーが、例えば、増加したホルモン活 性の検出に用いられ、さらに、当該ホルモン活性の供給源に向けて案内するため の、上述のような、自己位置合せ機構を備えている。 従って、本発明の好ましい実施形態によれば、生理学的組織に挿入するための 先端部を有する柔軟で細長いプローブにおいて、 プローブの近傍における組織の特性を指示する信号を発生するセンサーと、 上記信号に応じてプローブの先端部を偏向する位置合せ機構とから構成される プローブが提供できる。 好ましくは、上記プローブは生理学的内腔に挿入するカテーテルを含み、上記 センサーはカテーテル前方の内腔の特性に応じて信号を発生する。 好ましくは、上記信号は内腔内の障害物を指示する。あるいは、または、上記 に加えて、上記信号は内腔内において障害物の無い通路方向を指示する。 さらに好ましくは、上記信号は組織内の流体の流れ、最も好ましくは、流量の 勾配、すなわち、流量の変動を指示する。 好ましくは、上記位置合せ機構は高い流速の領域に向けてプローブを駆動する 。 あるいは、または、上記に加えて、上記信号は組織における圧力、好ましくは 、圧力勾配を指示し、上記位置合せ機構は上記プローブを組織内の圧力波動の先 端部に向けてプローブを駆動する。 本発明の好ましい実施形態においては、上記信号は組織内の化学的活性を指示 する。 好ましくは、上記センサーは少なくとも１個の超音波トランスデューサを含み 、当該トランスデューサは超音波を送受信する。さらに好ましくは、信号処理回 路が上記センサーにより受信された超音波におけるドップラーシフトを検出する 。 あるいは、または、上記に加えて、上記センサーは複数の超音波トランスデュ ーサ、好ましくは、超音波トランスデューサのフェーズドアレイを含み、当該ト ランスデューサが複数のそれぞれ所望の方向からの超音波の反射を検出する。 本発明の好ましい実施形態においては、上記センサーは近接検出装置を含む。 他の好ましい実施形態においては、上記センサーは赤外検出装置および／また は光学検出装置および／または圧力センサーおよび／または位置センサーを含む 。 好ましくは、上記センサーは検出装置アレイを含む。あるいは、または、上記 に加えて、機械的スキャナーが上記センサーを走査する。 好ましくは、上記位置合せ機構は複数の偏向要素を含み、当該要素の各々が複 数のそれぞれの方向の一つに沿ってプローブを偏向する。 また、上記位置合せ機構は上記プローブの先端部を偏向する１個以上の偏向要 素と、当該プローブをその長手軸の回りに回転する回転要素を含む。 好ましくは、上記偏向要素の少なくとも１個が屈曲可能要素を含む。 好ましくは、上記屈曲可能要素は超弾性材料、あるいは、または、これに加え て、バイメタル要素を含む。 好ましくは、上記屈曲可能要素は電気的駆動信号に応じて屈曲または直伸し、 これによって、当該屈曲可能要素の温度に変化が生じることが好ましい。好まし くは、上記屈曲可能要素に付属する加熱要素が上記電気的駆動信号を受け取る。 あるいは、または、上記に加えて、上記屈曲可能要素に付属するクーラーが上記 電気的駆動信号を受け取る。 本発明の好ましい実施形態においては、少なくとも１個の引張りワイヤが上記 屈曲可能要素に連結しており、当該要素が引張りワイヤにおける張力に応じて屈 曲する。 別の好ましい実施形態においては、上記偏向要素の少なくとも１個が、複数の 屈曲可能ジョイントに連結する少なくとも１個の圧電スタック、好ましくは、複 数の圧電結晶を含み、上記スタックが供給される電気的信号に応じて屈曲する。 好ましくは、上記プローブはプローブ進行機構を含み、当該機構はプローブを 組織内に漸進的に進行させる。 好ましくは、上記センサーおよび偏向機構は閉じループサーボシステムから構 成されており、当該システムはカテーテル先端部を所望の位置、最も好ましくは 、組織内の障害物の無い通路の中心軸にほぼ整合した位置に維持する。 さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、先端部にセンサーを有するプロ ーブを生理学的組織内に通過させる方法において、 上記センサーにより上記組織の特性を感知する工程と、 上記特性に基づいて上記プローブの所望の移動方向を決定する工程と、 上記所望の方向にプローブを偏向する工程とから成る方法が提供できる。 好ましくは、上記生理学的組織内にプローブを通過させる方法は、組織内にお ける通路にプローブを通過させる工程を含み、上記組織の特性を感知する工程が 上記経路内またはその近傍の物質の特性を感知する工程、最も好ましくは、経路 内の障害物から反射される超音波を受信することにより当該障害物を感知する工 程を含む。 あるいは、または、上記に加えて、上記障害物を感知する工程は、当該障害物 の画像を形成する工程および／または上記プローブから当該障害物までの距離を 決定する工程を含む。 あるいは、または、上記に加えて、上記組織の特性を感知する工程は、好まし くは、ドップラーシフトした超音波の受信および／または乱流領域の認識によっ て、組織内の流速を感知する工程を含む。好ましくは、上記移動の所望方向を決 定する工程は流速がほぼ最大になる通路の軸を決定する工程を含む。 本発明の好ましい実施形態においては、上記組織の特性を感知する工程が拍動 圧を感知する工程を含み、上記移動の所望方向を決定する工程が組織における圧 力波の先端部にほぼ一致する移動軸を決定する工程を含む。 また、本発明の好ましい実施形態によれば、先端部に位置センサーを有するプ ローブを生理学的通路内に通過させる方法において、 上記通路を含む生理学的構造の画像を形成することにより当該通路のマップを 作成する工程と、 上記位置センサーにより、上記マップに対するプローブの先端部の位置を感知 する工程と、 上記マップに基づいて、プローブの移動の所望方向を決定する工程と、 上記所望方向にプローブを偏向する工程とから成る方法が提供できる。 好ましくは、上記通路のマップを作成する工程は、上記通路を探針してその形 状を記録する工程を含む。 好ましくは、上記プローブを偏向する工程は、電流をその中の要素に供給する 工程および／または機械的張力をその中の要素に加える工程を含む。あるいは、 または、上記に加えて、当該プローブを偏向する工程は、プローブを回転する工 程を含む。 好ましくは、上記プローブを偏向する工程は、プローブを上記通路の湾曲部に 沿って操縦する工程を含む。 好ましくは、上記方法は、さらに、プローブを機械的に駆動して上記通路内に 通過させる工程を含む。 以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳細に説明することに より、本発明はより完全に理解される。 図面の簡単な説明 図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明の好ましい実施形態に従う、血管内にお ける障害物に遭遇したカテーテル（図１（Ａ））と、当該障害物を迂回するよう に位置合わせされたカテーテル（図１（Ｂ））をそれぞれ示す概略図である。 図２は本発明の好ましい実施形態に従うカテーテルの動作を説明するための概 略図である。 図３は本発明の好ましい実施形態の動作を理解を容易にするための、血管内に おける血流速度を示す概略図である。 図４は本発明の好ましい実施形態に従う、センサーアレイを先端部に有するカ テーテルの概略的等角図である。 図５は本発明の好ましい実施形態に従う、動脈内におけるカテーテルの概略図 である。 図６（Ａ）は本発明の好ましい実施形態に従うカテーテルの概略図である。 図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す好ましい実施形態の一断面図である。 図６（Ｃ）は図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す好ましい実施形態の概略図で あり、カテーテル先端部の偏向を示している。 図７（Ａ）は本発明の別の好ましい実施形態に従うカテーテルの概略図である 。 図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す好ましい実施形態の一断面図である。 図８は本発明の好ましい実施形態に従うカテーテルとカテーテル制御装置の概 略図である。 図９（Ａ）は本発明の別の好ましい実施形態に従うカテーテルの概略図である 。 図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す好ましい実施形態の一断面図である。 図９（Ｃ）は図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す好ましい実施形態の概略図で あり、カテーテル先端部の偏向を示している。 図１０は本発明の好ましい実施形態に従うカテーテルとカテーテル制御装置の 概略図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明の好ましい実施形態における機能を概略 的に示す図である。図１（Ａ）に示すように、カテーテル２０が血管内２２に進 入して、狭窄部２４に遭遇しており、この狭窄部２４は血管２２を狭めている。 カテーテル２０は血管における湾曲部に沿って通過できる程度に柔軟であるが、 その前方の方向を維持して挿入および移動の際に遭遇する力に変形しない程度の 堅さを有している。この堅さによって、通常は、血管の壁２６の近接位置がカテ ーテルより押圧されるために、カテーテル先端部が狭窄部２４に衝突することに なる。 しかしながら、本発明の好ましい実施形態によれば、図１（Ｂ）に示すように 、カテーテル２０の先端部のセンサー２８が、後述するように、障害物の存在お よび／または血流速度における変化を感知する。好ましくは、センサー２８は少 なくとも１個の超音波トランスデューサから構成されており、さらに、近接検出 装置、圧力センサー、ＣＣＤアレイのようなビデオ装置、他の種類の光学または 赤外検出装置、あるいは、当該技術分野において知られる、障害物の感知および ／または流速の感知に有効な他の検出装置を備えていてもよい。このセンサーは 、好ましくは、カテーテル先端部前方の１ｍｍ乃至５ｍｍの範囲における障害物 および／または流速を検出する。 さらに、本発明の好ましい実施形態においては、センサー２８から受信した情 報がカテーテル２０の先端部の偏向方向を決定するために用いられて、当該先端 部の狭窄部２４への衝突が回避され、血管２２の無障害物領域にカテーテルを通 すことが可能になる。つまり、図１（Ｂ）に示すように、センサー２８からの情 報に基づいて、カテーテル２０の先端部が上方に偏向して狭窄部２４との衝突が 回避できる。 本発明の別の好ましい実施形態においては、センサー２８は位置センサーを備 えており、当該位置センサーはカテーテル２０の先端部の外部基準フレームに対 する座標の決定を可能にする。カテーテルを通す血管のマップまたは画像は当該 技術分野において知られる血管造影法またはＭＲＩ等の方法によって得られ、先 端部座標を決定するための基準フレームに整合される。而して、カテーテルが血 管２２内を進入している時に、位置センサーによってその位置が上記マップまた は画像に対して追跡でき、偏向装置３０がカテーテル２０の先端部を偏向して血 管内の所望経路にカテーテルを操縦して狭窄部２４との衝突を回避する。 好ましくは、上記位置センサーは１個以上のコイルを備えており、当該コイル は、例えば、本明細書に参考文献として含まれ、出願人を本出願の出願人と同一 にする米国特許第５，３９１，１９９号および１９９５年１月２４日出願のＰＣ Ｔ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９５／０１１０３号に記載されるように、外部から供 給される磁場に応じて信号を発生する。しかしながら、当該技術分野において知 られる他の種類の位置センサーも同様に使用可能である。 あるいは、または、上記に加えて、上記位置センサーはカテーテルが通る血管 の形状に関して既に得た、あるいは、予め記憶されているデータに基づいて同様 に使用することができる。このようなデータには、例えば、以前のカテーテル処 理または外科手術において測定または得られた、血管内の湾曲部、分岐点および ／または障害物の位置に関する情報が含まれる。 さらに、好ましくはカテーテル２０の先端部の長さ方向に沿って分布される、 複数の位置センサーまたは位置センサーと屈曲センサーとの組み合わせを用いて カテーテル先端部の位置だけでなく、好ましくは、上記米国予備特許出願第６０ ／０３４，７０３号に記載されるように、体内における先端部全体の経路も決定 できるようにしてもよい。このようにカテーテル先端部の経路を知ることは、上 述のような生理学的内腔のマップへのカテーテル位置の整合および例えば心室の ようなより大きな生理学的空孔部内のカテーテル位置の決定の両方に有効である 。 図２は本発明の好ましい実施形態に対応する図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示 すカテーテル２０および血管２２の部分の拡大図である。図２の実施形態におい て、センサー２８は当該技術分野において知られる種類の小形超音波トランスデ ューサ３２から構成されており、当該トランスデューサは適当な角度範囲で超音 波ビーム３４を放出する。このトランスデューサ３２からの超音波は狭窄部２４ および血液細胞３６に当たって当該トランスデューサに反射して戻る。これらの 反射波のうち、矢印４２および矢印４４で示すようなものがトランスデューサ３ ２により受信され、このことによって当該トランスデューサは電気信号を発生し 、さらに、この信号はワイヤ３８を介して信号処理回路４０に送られる。 狭窄部は血液に比べて超音波をより強く散乱かつ反射するので、上記カテーテ ル２０の前方の狭窄部２４がトランスデューサ３２に反射する波４４は信号処理 回路４０によって極めて近い障害物（または湾曲部）の存在として判断される。 このような障害物が検出されると、カテーテルは手動または自動的に操縦されて それとの衝突が回避される。 図２に示す本発明の好ましい実施形態においては、信号処理回路４０は位置合 せ回路４８を駆動して、操縦信号を制御チャネル４６を介して偏向装置３０に送 り、カテーテル２０の先端部を（図１（Ｂ）に示すように）偏向する。この偏向 装置３０および制御チャネル４６は後述するような好ましい実施形態のいずれか に従うもの、あるいは、例えば、機械的または電子的な、当該技術分野において 知られる他の適当な種類のいずれかであってもよい。好ましくは、上記先端部の 偏向は、当該偏向角度が反射信号を最小または所定の閾値以下にするまで変化す る。加えて、トランスデューサ３２またはビーム３４は横方向に走査して適当な 偏向方向を見付けることができるようにしてもよい。この結果、カテーテルは血 管の無障害物領域を通って前進する。 血液細胞３６は一般に弱い反射波４２を生じ、この反射波はビーム３４の元の 周波数に対してドップラーシフトした周波数を有する。当該技術分野において周 知の如く、このドップラーシフトの大きさはトランスデューサ３２に対する細胞 ３６の移動速度に比例する。そこで、信号処理回路４０はこのドップラーシフト した反射信号を受信および処理してカテーテル２０の前方の血流速度を決定する 。 図３に示すように、一般に、血管２２の断面において計測される血流速度は、 同図における矢印の長さで示すように、障害物の無い流れの中心部において最大 である。つまり、速度プロフィル５０および５２によって示されるような、血管 の無障害物部分においては、最大矢印５６の軸が血流によって定められてその血 管の中心軸にほぼ位置している。しかしながら、狭窄部２４の近くでは、速度プ ロフィル５４によって定められるように、軸５６は血管の中心軸からずれている 。 この時、カテーテル２０の先端部を最大流速軸５６に位置合わせすると、トラ ンスデューサ３２により受信される反射信号のドップラーシフトが最大になる。 それゆえ、本発明の好ましい実施形態においては、信号処理回路４０がこのトラ ンスデューサ３２により受信されるドップラーシフトした信号を検出して、位置 合せ回路４８を駆動して操縦信号をチャネル４６を介して偏向装置３０に送り、 カテーテル２０の先端部を軸５６に位置合わせする。このようにして、カテーテ ルは狭窄部２４のような障害物との衝突を回避できる。 上記カテーテル２０の先端部の軸５６への整合状態を維持することは血管２２ における湾曲部に沿ってカテーテルを操縦する場合にも有効である。従って、セ ンサー２８および偏向装置３０は閉じループサーボシステムとして作用し、当該 システムがカテーテル２０の先端部を所望位置、好ましくは、軸５６の位置に、 または、これに近接して維持する。 さらに、狭窄部２４のような障害物の下流側においては、図３における矢印５ ８で示すような、血液の乱流部が一般に生じるのが特徴的である。この乱流は信 号処理回路４０によってドップラーシフトした周波数スペクトルにおける広がり として検出される。なお、この乱流もまたカテーテル上流側の障害物の存在指示 要素として有用である。 トランスデューサ３２は連続的またはパルス状超音波ビーム３４のいずれかを 発生するように駆動できる。パルスビームを使用する本発明の好ましい実施形態 においては、信号処理回路４０は当該技術分野において知られる方法により時間 ゲート処理されて、ビーム４２およびビーム４４がトランスデューサに反射して 戻る距離を決定するようになっている。すなわち、この時間ゲート処理によって 、信号処理回路４０はカテーテル２０から障害物２４に至る距離を決定し、カテ ーテル２０の前方の種々の距離にある細胞３６を識別してカテーテル前方の関数 として血流速度を決定する。 図４は本発明の別の好ましい実施形態を示しており、センサー２８は１／４面 （quadrant）検出装置としてそれぞれ機能するように配列された４個の超音波ト ランスデューサ６０から構成されている。これらのトランスデューサは各々にそ れぞれの所望方向６４からの反射波に選択的に応じて、それぞれの反射波から受 け取られる信号がカテーテル２０の前方の各１／４面６２における障害物を示す 。信号処理回路４０は位置合せ回路４８および偏向装置３０を駆動して、カテー テル先端部を障害物の存在を示す強い反射信号が受け取られる１／４面から離し 、ドップラー信号が最大の血流速度を示す１／４面に向ける。 図２に示すセンサー２８の好ましい実施形態は簡単のために単一のトランスデ ューサを含み、また、図４においては４個のトランスデューサを含むが、本発明 の他の好ましい実施形態（図示せず）においては、センサー２８は２個または３ 個以上の超音波トランスデューサを含んでいてもよい。さらに、当該センサーは 機械的駆動式走査センサーまたはフェーズドアレイ走査センサーとすることもで きる。 本発明の上記の好ましい実施形態の一例において、センサー２８はトランスデ ューサアレイから構成されており、当該トランスデューサアレイはカテーテル２ ０の前方の血管の超音波画像を形成するように使用される。この画像は解析され て血管内の障害物が識別され、さらに、位置合せ回路を駆動してその障害物との 衝突が回避される。 図５に示すように、本発明の他の好ましい実施形態においては、カテーテル２ ０の先端部におけるセンサー２８は、カテーテルの長軸に対して異なる角度に向 けられた圧力検出装置６５，６６および６７のアレイから構成されている。図５ における血管２２は動脈を示しており、同血管において、圧力波６８および６９ は連続的に下流側に伝播して心臓鼓動による拍動力となる。これらの圧力波の先 端部は狭窄部から離れた血管２２の無障害物部分を通過する。この時、圧力検出 装置６５，６６および６７は波６８の先端部の場所を決定するように用いられて 、カテーテル２０がこの場所に向けて案内されて狭窄部から離れる。なお、図５ に示す好ましい実施形態においては、３個の検出装置のアレイは例示的なものに 過ぎず、これよりも少ない圧力検出装置、または、多い圧力検出装置を有する他 の好ましい実施形態も同様に使用可能である。 また、上述の本発明の態様は、手動式操縦機構および自動式操縦機構を含む、 当該技術分野において知られる任意の適当な操縦機構と共に使用することができ る。しかしながら、以下に説明する好ましい実施形態は、特に、上述のようなカ テーテル先端部におけるセンサーを伴うカテーテルを自動操縦する場合に有用で ある。 次に図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に基づいて説明する。これらの図は本発明の好 ましい実施形態に従う偏向機構３０の詳細を示す図である。図６（Ａ）に示すよ うに、機構３０は３個の屈曲可能要素７０，７２および７４から構成されており 、当該要素は、好ましくは、当該技術分野において知られるＮｉＴｉ等のような 形状記憶材料により形成されている。要素７０，７２および７４は、それらの温 度が臨界温度以下の時に実質的に柔軟で直線状態を保ち、それらの温度が臨界温 度以上の時に実質的に剛体で屈曲形状を採るように予め形成されている。加熱コ イル７６，７８および８０が要素７０，７２および７４にそれぞれ巻回されてお り、ワイヤ４９を介して位置合せ回路４８に接続している。要素７０，７２およ び７４とそれぞれの加熱コイルはカテーテル２０の中に、例えば、成形または粘 着により、埋め込まれて固定されていて、当該要素のいずれが屈曲してもカテー テルがそれに従って折れ曲がる。しかしながら、位置合せ回路４８がワイヤ４９ を介して電流を生じない限り、加熱コイルは周囲温度に維持され、形状記憶要素 ７０，７２および７４は柔軟なままであり、カテーテル２０はほぼ直線状に維持 される。 図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示すカテーテルの断面図である。図６（Ｂ）に示す ように、要素７０，７２および７４はカテーテル２０の長手方向の中心軸に対し て相互に離間しており、各要素は、以下に説明するように、カテーテルの先端部 を適宜に制御可能となっている。これらの要素はカテーテル２０の中心孔７９を 囲む固体の柔軟性環状部分７７に埋め込まれている。 図６（Ｃ）に示すように、例えば、図１（Ｂ）に示すように、狭窄部２４との 衝突を回避するために、カテーテル２０の先端部を折り曲げるのが望ましい場合 は、電流が位置合せ回路４８によって、上記加熱コイルの少なくとも１個、例え ば、コイル７６に供給される。これによって、形状記憶要素７０は加熱され、ほ ぼ剛体の屈曲形状を採り、カテーテル２０が偏向する。この時、要素７２および 要素７４は実質的に柔軟性を保っており、要素７０と共に折れ曲がる。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は本発明の別の好ましい実施形態を示しており、 この場合は、先端部偏向機構３０が当該技術分野において知られる種類の２個の 屈曲可能なバイメタル要素８２および要素８４から構成されており、これらの要 素は温度変化に応じて屈曲または直線状になる。図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）の好 ましい実施形態において説明したように、要素８２および要素８４はカテーテル ２０の環状部分７７に埋め込まれて固定されており、これらの要素が屈曲すると 、カテーテルがこれに従って折れ曲がるようになっている。図７（Ｂ）において 最も明瞭に示すように、要素８２および要素８４はカテーテル２０の中に直角に 配置されているのが好ましく、これによって、相互にほぼ直交するそれぞれの軸 に対してカテーテルの屈曲を制御できるようになる。図７（Ａ）に示すように、 要素８２および要素８４は相互にずれているのが好ましく、このために、両方の 要素が自由に所望の程度だけ屈曲できる。このような相互のずれは図７（Ａ）お よび図７（Ｂ）の実施形態においては必要である。その理由は、要素８２および 要素８４の比較的広い幅によって、それらの屈曲軸以外のいずれの方向にも自由 に折れ曲がることが妨げられるからである。なお、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に おける要素７０，７２および７４は、それぞれの臨界温度以下であれば、任意の 所望の方向に比較的自由に折れ曲がることができる。 さらに、上記先端部偏向機構は、上述のようにワイヤ４９を介して位置合せ回 路４８に連結する加熱要素および／または冷却要素８６を備えている。この要素 ８６は加熱コイルのような任意の適当な加熱装置、および／または、当該技術分 野において知られる小形のペルチエ（Peltier）冷却装置のような任意の適当な 冷却装置を含む。この加熱要素および／または冷却要素８６は上記バイメタル要 素の各屈曲角度を制御してカテーテル先端部を直線状または屈曲状態にする。 図８は本発明のさらに別の好ましい実施形態を示す図であり、この場合は、先 端部偏向機構３０は機械的引張りワイヤ９０および屈曲可能要素９２を備えてい る。引張りワイヤ９０はその先端側において屈曲可能要素９２に連結し、基端側 において位置合せ制御機構９４と連結しており、位置合せ制御機構９４は制御装 置９６の中に収容されているのが好ましい。この機構９４はプーリー９８および 連結部材１００を介して可変張力を引っ張りワイヤに与え、これによって、屈曲 可能要素９２が折れ曲がる。屈曲可能要素９２は、例えば、当該技術分野におい て知られるスプリング鋼等の弾性材料から形成されており、引張りワイヤ９０に おける張力が開放状態の時に、カテーテル２０をほぼ直線状態に維持するように 形成されている。 図８に示す機構３０は例えば図示のように上下方向のような単一方向のみにカ テーテル２０を偏向させるが、この位置合せ機構は回転制御機構１０１を備えて いる。この制御機構１０１は連結部材１０２を介して歯車１０４に連結し、この 歯車１０４がその長手軸の回りにおけるカテーテル２０の回転を制御する。この ため、カテーテル２０を任意方向に偏向するのが必要であることを示す信号をセ ンサー２８から信号処理回路４０が受け取ると、回路４０は位置合せ機構９４を 駆動して連結部材１０２および歯車１０４を介してカテーテルを必要なだけ回転 し、これによって、張力がプーリー９８および連結部材１００を介して引張りワ イヤ９０に与えられた時に、カテーテル先端部が所望方向に屈曲する。 図８に示す本発明の好ましい実施形態は単一の引張りワイヤ９０のみを含み、 上記機構３０は単一方向にのみ屈曲可能であるが、本発明の他の好ましい実施形 態においては、同様の機械的原理に基づいて、２個以上の引張りワイヤを使用す ることが可能であり、機構３０はより広範囲の屈曲角度および方向を有すること になる。 図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）は本発明のさらに別の好ましい実施形態を示してお り、この場合は、先端部偏向機構３０は圧電変換スタック１０６，１０８，１１ ０および１１２から構成されている。スタック１０６，１０８，１１０および１ １２はそれぞれ当該技術分野において知られるような複数の圧電変換結晶１１４ から構成されていて、当該結晶１１４は交互に屈曲可能ジョイント１１６に連結 している。これらの屈曲可能ジョイントは、好ましくは、折れ曲がるが力を加え られた時に実質的に圧縮しない、例えば、スプリング鋼のような弾性材料により 形成されている。 図９（Ａ）に示すように、圧電変換スタック１０６，１０８，１１０および１ １２（これらの内、圧電変換スタック１０６および圧電変換スタック１１０のみ が当該断面図において示されている）は、カテーテルのすぐ前方に障害物が検出 されない場合に、カテーテルの先端部をほぼ直線状に維持するように構成されて いる。しかしながら、障害物が検出されると、位置合せ回路４８はこれらの圧電 変換スタックの少なくとも１個における圧電変換結晶１１４にワイヤ４６を介し て一定の電圧を供給し、これによって、その圧電変換スタックの全長が変わって 、カテーテル先端部が偏向する。従って、図９（Ｂ）に示すように、電圧が圧電 変換スタック１０６における結晶１１４に供給されると、これらの結晶が圧電変 換スタック１１０において対向する結晶１１４よりも長くなり、その結果、カテ ーテル２０の先端部が下方に偏向する。 図９（Ｃ）に示すように、圧電変換スタック１０６および圧電変換スタック１ １０の対は対向配置されてカテーテル２０の先端部の上下移動を制御し、他の一 対の圧電変換スタック１０８および圧電変換スタック１１２は対向配置されて左 右の移動を制御する。 本発明の上記原理は、例えば、本明細書に参考文献として含まれる米国特許第 ４，９８３，１６５号に記載されるバルーン式屈曲機構のような他の種類の操作 機構を使用するカテーテルにも同様に適用できる。 本発明の他の好ましい実施形態においては、例えば図１０に示すように、カテ ーテル２０はさらにカテーテル進行機構１２０に連結しており、当該機構は位置 合せ回路４８によって制御されて、上述のように障害物との衝突を回避しながら 、カテーテルを血管内に漸進的に進行させる。すなわち、カテーテル２０の前方 に障害物を示す信号を信号処理回路４０がセンサー２８から受け取ると、同回路 ４０は、好ましくは、位置合せ回路４８を駆動して、カテーテルが障害物を迂回 して無障害領域に適当に位置合わせされるまで、カテーテルの進行を送らせるか 停止する。その後、カテーテルは再び前進移動する。 さらに、図１０において示すように、本発明の好ましい実施形態の一部におい ては、位置合せ回路４８（または、図８に示すような制御装置９６）はオペレー タインターフェイス装置１２２を含む。好ましくは、オペレータインターフェイ ス装置１２２はジョイスティックのような操縦制御装置１２４を備えており、こ の制御装置はオペレータが先端部偏向機構３０を制御してカテーテルを操縦する ことを可能にする。さらに、オペレータインターフェイス装置１２２はトグルス イッチのようなカテーテル進行制御装置１２６を備えており、このカテーテル進 行制御装置１２６はオペレータがカテーテル進行機構１２０を制御することを可 能にする。さらに、オペレータインターフェイス装置１２２は表示装置１２８を 備えているのが好ましく、当該表示装置はカテーテル２０の前方の通路に関する 信号処理回路４０から受け取った情報を表示する。従って、オペレータは、位置 合せ回路４８によるカテーテルの自動操縦に加えて、または、これに代えて、こ のオペレータインターフェイス装置１２２を使用できる。このインターフェイス 装置は特に、オペレータが上述の自動先端部偏向処理およびカテーテル進行機構 を無効にして、例えば、カテーテルが血管の分岐点に到達した時に、カテーテル を所望の方向に案内する場合に有効である。さらに、本発明の好ましい実施形態 に従う先端部偏向機構３０のオペレータによる制御を当該技術分野において知ら れるような従来のカテーテル操縦システムの使用の代わり、または、これに加え て使用することができる。 上述の好ましい実施形態は脈管内カテーテルについて説明したが、本発明の原 理は、カテーテル、内視鏡、および、消化器管、尿道管、生殖器官および鼻腔お よび静脈洞等を含む他の生理学的開口部または内腔内に挿入する他の装置にも同 様に適用できる。 さらに、本発明の原理は生理学的組織および他の種類の空孔部に挿入する自己 位置合せプローブの製造にも適用できる。このようなプローブは当該プローブの 経路における流体の流れおよび／または圧力および／または障害物の特性を検出 するセンサーから上述のように構成できる。あるいは、または、上記に加えて、 上記プローブは、例えば、当該技術分野において知られる、化学的センサーまた は電気的センサーのような他の種類のセンサーを含んでいてもよい。従って、本 発明の実施形態の一例においては、被検体の肝臓に挿入するプローブがその先端 部近傍に化学的センサーを備えており、当該センサーは、例えば、増加したホル モン活性を検出するために使用でき、さらに、当該ホルモン活性の供給源に向け てプローブを案内するための、上述のような、自己位置合せ機構を備えている。 上述の好ましい実施形態の各要素、特に、種々のセンサーおよび位置合せ機構 、並びに、当該技術分野において知られる他のセンサーおよび機構は他の組み合 わせおよび構成においても共に使用できる。例えば、異なる種類の多数のセンサ ーを単一の自己位置合せカテーテルにおいて組み合わせることが可能である。な お、上記の好ましい実施形態は例示的なものであって、本発明の範囲の全体は請 求の範囲によってのみ制限される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生理学的組織内に挿入するための先端部を有する柔軟で細長いプローブに おいて、 前記プローブの近傍における組織の特性を指示する信号を発生するセンサーと 、 前記信号に応じてプローブの先端部を偏向する位置合せ機構とから成ることを 特徴とするプローブ。 ２．前記プローブが生理学的内腔に挿入するためのカテーテルから構成されて おり、前記センサーが当該カテーテルの前方の内腔の特性を示す信号を発生する 請求項１に記載のプローブ。 ３．前記信号が前記内腔における障害物を示す請求項２に記載のプローブ。 ４．前記信号が前記内腔における障害物の無い通路の方向を示す請求項２また は請求項３に記載のプローブ。 ５．前記信号が前記組織における流体の流れの特性を示す前記請求項のいずれ かに記載のプローブ。 ６．前記信号が前記流れの勾配を示す請求項５に記載のプローブ。 ７．前記信号が前記流れにおける乱流を示す請求項５または請求項６に記載の プローブ。 ８．前記位置合せ機構が前記プローブを高い流速の領域に向けて駆動する請求 項５乃至請求項７のいずれかに記載のプローブ。 ９．前記信号が前記組織における圧力を示す前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 １０．前記信号が前記圧力の勾配を示す請求項９に記載のプローブ。 １１．前記位置合せ機構が前記プローブを前記組織における圧力波の先端部に 向けて駆動する請求項９または請求項１０に記載のプローブ。 １２．前記信号が前記組織における化学的活性を示す前記請求項のいずれかに 記載のプローブ。 １３．前記センサーが少なくとも１個の超音波トランスデューサから構成され ている前記請求項のいずれかに記載のプローブ。 １４．前記センサーが超音波を送受信する請求項１３に記載のプローブ。 １５．前記センサーにより受信された超音波におけるドップラーシフトを検出 する信号処理回路から成る請求項１４に記載のプローブ。 １６．前記センサーが複数の超音波トランスデューサから成り、当該トランス デューサが複数のそれぞれ所望の方向から超音波の反射を検出する請求項１３乃 至請求項１５のいずれかに記載のプローブ。 １７．前記センサーが超音波トランスデューサのフェーズドアレイから成る請 求項１３乃至請求項１６のいずれかに記載のプローブ。 １８．前記センサーが近接検出装置から成る前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 １９．前記センサーが赤外検出装置から成る前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 ２０．前記センサーが光学検出装置から成る前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 ２１．前記センサーが圧カセンサーから成る前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 ２２．前記センサーが検出装置アレイから成る前記請求項のいずれかに記載の プローブ。 ２３．さらに、前記センサーを走査する機械的スキャナーから成る前記請求項 のいずれかに記載のプローブ。 ２４．前記センサーが位置センサーから成る前記請求項のいずれかに記載のプ ローブ。 ２５．前記位置合せ機構が複数の偏向要素から成り、当該偏向要素の各々が複 数のそれぞれの方向の一つにプローブを偏向する前記請求項のいずれかに記載の プローブ。 ２６．前記位置合せ機構がプローブの先端部を偏向する１個以上の偏向要素と 、プローブをその長手軸の回りに回転する回転要素とから成る請求項１乃至請求 項２４のいずれかに記載のプローブ。 ２７．前記偏向要素の少なくとも１個が屈曲可能な要素から成る請求項２５ま たは請求項２６に記載のプローブ。 ２８．前記屈曲可能要素が超弾性材料から成る請求項２７に記載のプローブ。 ２９．前記屈曲可能要素がバイメタル要素から成る請求項２７または請求項２ ８に記載のプローブ。 ３０．前記屈曲可能要素が電気的駆動信号に応じて屈曲状態または請求項直線 状態になる請求項２７乃至請求項２９のいずれかに記載のプローブ。 ３１．前記電気的駆動信号が前記屈曲可能要素の温度変化を生じる請求項３０ に記載のプローブ。 ３２．さらに、前記屈曲可能要素に付属する加熱要素から成り、当該加熱要素 が前記電気的駆動信号を受け取る請求項３１に記載のプローブ。 ３３．さらに、前記屈曲可能要素に付属するクーラーから成り、当該クーラー が前記電気的駆動信号を受け取る請求項３１または請求項３２に記載のプローブ 。 ３４．さらに、前記屈曲可能要素に連結する少なくとも１個の機械的引張りワ イヤから成る請求項２７に記載のプローブ。 ３５．前記屈曲可能要素が前記引張りワイヤの張力に応じて屈曲する請求項３ ４に記載のプローブ。 ３６．前記偏向要素の少なくとも１個が少なくとも１個の圧電変換スタックか ら成る請求項２５または請求項２６に記載のプローブ。 ３７．前記スタックが複数の屈曲可能ジョイントにより連結する複数の圧電変 換結晶から成る請求項３６に記載のプローブ。 ３８．前記スタックがこれに供給される電気的信号に応じて屈曲する請求項３ ６または請求項３７に記載のプローブ。 ３９．さらに、プローブを組織内に漸進的に進行させるプローブ進行機構から 成る前記請求項のいずれかに記載のプローブ。 ４０．さらに、プローブの先端部を所望位置に維持する閉じループサーボシス テムから成る前記請求項のいずれかに記載のプローブ。 ４１．前記所望位置が組織における障害物の無い通路の中心軸に概ね位置合せ されている請求項４０に記載のプローブ。 ４２．先端部にセンサーを有するプローブを生理学的組織に通過させる方法に おいて、 前記センサーにより組織の特性を感知する工程と、 前記特性に基づいてプローブの所望の移動方向を決定する工程と、 前記所望方向にプローブを偏向する工程とから成ることを特徴とする方法。 ４３．前記プローブを生理学的組織に通過させる工程がプローブを組織におけ る通路内に通過させる工程から成り、前記組織の特性を感知する工程が前記通路 内または請求項これに近接する物質の特性を感知する工程から成る請求項４２に 記載の方法。 ４４．前記特性を感知する工程が前記通路内の障害物を感知する工程から成る 請求項４３に記載の方法。 ４５．前記障害物を感知する工程が当該障害物から反射する超音波を受信する 工程から成る請求項４４に記載の方法。 ４６．前記障害物を感知する工程が当該障害物の画像を形成する工程から成る 請求項４４または請求項４５に記載の方法。 ４７．前記障害物を感知する工程がプローブから当該障害物までの距離を決定 する工程から成る請求項４４乃至請求項４６のいずれかに記載の方法。 ４８．前記組織の特性を感知する工程が当該組織における流速を感知する工程 から成る請求項４２乃至請求項４７のいずれかに記載の方法。 ４９．前記流速を感知する工程がドップラーシフトした超音波を受信する工程 から成る請求項４８に記載の方法。 ５０．前記流速を感知する工程が乱流領域を認識する工程から成る請求項４８ または請求項４９に記載の方法。 ５１．前記所望の移動方向を決定する工程が流速をほぼ最大にする通路の軸を 決定する工程から成る請求項４８乃至請求項５０のいずれかに記載の方法。 ５２．前記組織の特性を感知する工程が拍動圧を感知する工程から成る請求項 ４２乃至請求項５１のいずれかに記載の方法。 ５３．前記所望の移動方向を決定する工程が組織内の圧力波の先端部にほぼ一 致する移動軸を決定する工程から成る請求項５２に記載の方法。 ５４．先端部に位置センサーを有するプローブを生理学的組織に通過させる方 法において、 通路を含む生理学的構造の画像を形成することにより当該通路のマップを作成 する工程と、 前記位置センサーを用いて前記マップに対するプローブ先端部の位置を感知す る工程と、 前記マップに基づいてプローブの所望の移動方向を決定する工程と、 前記所望方向にプローブを偏向する工程とから成ることを特徴とする方法。 ５５．前記通路のマップを作成する工程が当該通路を探針処理してその形状を 記録する工程から成る請求項５４に記載の方法。 ５６．前記プローブを偏向する工程がその中の要素に電流を供給する工程から 成る請求項４２乃至請求項５５のいずれかに記載の方法。 ５７．前記プローブを偏向する工程がその中の要素に機械的張力を供給する工 程から成る請求項４２乃至請求項５６のいずれかに記載の方法。 ５８．前記プローブを偏向する工程がプローブを回転する工程から成る請求項 ４２乃至請求項５７のいずれかに記載の方法。 ５９．前記プローブを偏向する工程が前記通路における湾曲部に沿ってプロー ブを操縦する工程から成る請求項４２乃至請求項５８のいずれかに記載の方法。 ６０．さらに、プローブを機械的に駆動して前記通路に通過させる工程から成 る請求項４２乃至請求項５９のいずれかに記載の方法。