WO2004073522A1

WO2004073522A1 - 硬さ計測用カテーテルセンサ

Info

Publication number: WO2004073522A1
Application number: PCT/JP2004/001740
Authority: WO
Inventors: Sadao Omata
Original assignee: Nihon University
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-09-02
Also published as: US20070032727A1; EP1604613A1; EP1604613A4; JP2004261233A; CN1774211A

Abstract

構造が簡単で小型化に有利な硬さセンサをカテーテルに適用した硬さ計測用カテーテルセンサを提供する。血管内等の被測定部の硬さを計測するためのカテーテルセンサは、被測定部へ振動を放射する振動部（１１）及び反射振動を受波する受波部（１２）を包含するケーシング（１３）と、振動部の放射振動と受波部の反射振動との位相の変化に基づき、被測定部の硬さを算出する信号処理部（２０）とから構成される。そして、ケーシング内は液体（１４）で満たされている。振動部の放射振動は液体を介して被測定部へ伝達し、被測定部からの反射振動は液体を介して受波部へ伝達する。

Description

明細書硬さ計測用カテーテルセンサ技術分野

本発明は、細い管状物用のカテーテルセンサに関し、特に、血管内壁等の被測定部の硬さを計測するための硬さ計測用カテーテルセンサに関する。背景技術

従来から、硬さを計測するためのセンサは種々のものがあった。物体の硬さを計測する需要は様々なものがあるが、医療分野では、単にファイバスコープ等で血管内等の状態を映像として表示するだけでなく、血管内等のしこりや塊の硬さを測定したいという需要がある。血管内のしこりの硬さが分かれば、触診した場合のようにそのしこりはどういうものなのか等がより鮮明に把握できるためである。

硬さを計測するための硬さセンサであって、振動子を用レ、てその放射振動と反射振動の位相の変化を基に硬さを計測する装置としては、特開平 0 9— 1 4 5 6 9 1号公報に開示のセンサがある。これは、体内に揷入して内臓の硬さを計測すること等も可能であつたが、センサ部の構造が複雑で、血管等の内壁の硬さを計測可能なほど小型化するのには不向きであった。

また、国際公開番号 WO O 1 / 8 4 1 3 5号公報には、被測定物へ接触せずに被測定物の硬さを計測する装置が開示されている。この測定装置は、主に信号処理側に主眼が置かれており、センサュニットの具体的構造自体は開示されていない, また、血管内等の硬さを測定するためのカテーテル等、小型センサに適用するための構造等の開示もない。

し力しながら、前述の如く、従来の硬さセンサは小型化に不向きな構造であるため、センサを血管内に揷入して血管内壁等のしこりや塊の硬さを測定することが難しかった。特に、 1 mm以下程度の細いカテーテルに硬さセンサを適用しようとしても、振動子等の構造が複雑であると微細化が難しく、硬さセンサを内蔵したカテーテルの径を細くするのは困難であった。したがって、血管内の硬さを計測できるような微細なセンサの開発が望まれていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、構造が簡単で小型化に有利な硬さセンサをカテ一テルに適用した硬さ計測用カテーテルセンサを提供しようとするものである。発明の開示

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による硬さ計測用カテーテルセンサは、所定の周波数で振動し、被測定部へ振動を放射する振動部と、前記振動部の放射振動が前記被測定部に放射され前記被測定部からの反射振動を受波する受波部と、前記振動部及び受波部を包含するケーシングと、前記振動部の放射振動と前記受波部の反射振動との位相の変化に基づき、被測定部の硬さを算出する信号処理部と、前記ケーシング内に満たされる液体とからなる。前記振動部の放射振動は、前記液体を介して前記被測定部へ伝達し、前記被測定部からの反射振動は、前記液体を介して前記受波部へ伝達する。

ここで、ケーシングには、膨張可能なバルーン部が設けられ、該バルーン部は、前記ケーシング内の前記液体の液圧を上げることで膨張して前記被測定部に接触し、前記振動部からの振動は、前記液体を伝達して前記バルーン部を介して被測定部に到達するようにしても良い。

また、振動部及び受波部は、前記カテーテルセンサの血管内等へ挿入する前記被測定部側とは反対側の端側部であって、血管内等へは揷入されない部分に設けることも可能である。

また、振動部は、カテーテルセンサの長手方向に向けて振動を放射するように構成され、さらに、前記カテーテルセンサは、前記振動部からの振動を力テーテルセンサの長手方向に垂直な方向に反射する反射部を有し、該反射部は、前記ケ —シング内に設けられても良い。また、反射部は、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられても良い。

さらに、振動部は、カテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に向けて振動を放射するように構成されても良い。この場合、振動部がカテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられても良い。また、ケーシングが、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられるように構成されても良い。

さらに、振動部及ぴ受波部は、 1つの振動子からなり、該 1つの振動子には、接地端子と前記振動部用の入力端子と前記受波部用の出力端子とが設けられ、前記入力端子と出力端子とは、分割電極で構成されても良い。

またさらに、前記振動部及ぴ受波部は、 2つの振動子からなり、一方の振動子には、前記振動部用の入力端子と接地端子とが設けられ、他方の振動子には、前記受波部用の出力端子と接地端子とが設けられるように構成されても良い。ここで、振動部及び受波部は、圧電セラミック振動子、積層型圧電セラミック振動子、パイモルフ振動子、水晶振動子、 P V D F振動子、磁歪素子、 S AWの何れかからなれば良い。また、その形状は、円筒形、円柱形、角柱形等とすることが可能である。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。即ち、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサは、構造が簡単であるため小型ィ匕に有利であり、非常に微細なカテーテルセンサにも適応可能となる。したがって、微細な血管内の血管内壁等の硬さを測定可能となる。また、反射板やセンサ自体を回転させて測定することにより、指向性を持たせた測定が可能となるため、血管内の硬さ情報を視覚的に表示することも可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサの概略を説明するための図である。

図 2は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサの信号処理部の構成例を説明するための図である。

図 3は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部の構成を説明するための図である。

図 4は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部の他の構成を説明するための図である。

図 5は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部の他の構成を説明するための図である。

図 6は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部に設けられた反射板が回転する様子を説明するための図である。

図 7は、指向性を有する本発明の硬さ計測用カテーテルセンサにより血管内の硬さを計測したときの計測結果の一表示例を表わした図である。

図 8は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部が回転する様子を説明するための図である。

図 9は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのケーシングが回転する構成を説明するための図である。

図 1 0は、本発明の硬さ計測用力テーテルセンサのセンサ部と被測定部へ到達する部分とを大きく離し、センサ部を血管外の部分に配置した構成のカテーテルセンサを説明するための図である。

図 1 1は、本発明の硬さ計測用力テーテルセンサに利用する振動子の構造を説明するための図である。

図 1 2は、本発明の硬さ計測用力テーテルセンサに利用する振動子の形状を説明するための図である。

図 1 3は、自励発振回路と位相シフト回路部のそれぞれの周波数特性を合成した総合周波数特性を示す周波数一ゲイン—位相特性曲線図である。

図 1 4は、自励発振回路と位相シフト回路部のそれぞれの周波数特性を示す周波数一ゲイン一位相特性曲線図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図 1は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサの概略図であり、血管内にセンサ部 1 0が挿入されている状態を表わしている。血管内に挿入されたセンサ部 1 0から、超音波等の振動を腫瘍等の患部である被測定部に向けて放射し、被測定部から反射してきた反射振動をセンサ部 1 0で受波し、信号処理部 2 0において、 -放射振動と反射振動の位相の変化に基づき、被測定部の硬さを測定するものである。

ここで、信号処理部 2 0は、図 2 ( a ) に示すように、センサ部 1 0の入力と出力の間に、位相シフト回路部 2 1と増幅回路部 2 2を設けて強制帰還 "プとする自励発振回路を構成し、位相シフト回路部 2 1の出力を周波数測定部 2 3で測定し、周波数の変化量から放射振動と反射振動の位相の変化量を計測し、被測定部の硬さを算出するものである。信号処理部は、例えば特開平 0 9— 1 4 5 6 9 1号公報や国際公開番号 WO 0 1 / 8 4 1 3 5号公報に開示の信号処理部と同様のものを適用可能である。以下に自励発振回路における位相の変化を測定する原理の一例を説明する。図 1 3は、センサ部 1 0と信号処理部 2 0とからなる自励発振回路と、位相シフト回路部 2 1のそれぞれの周波数特性を合成した総合周波数特性を示す周波数—ゲインー位相特性曲線図である。横軸は周波数であり、縦軸はそれぞれゲイン、位相である。周波数一ゲイン特性曲線 T Gは、自励発振回路の周波数特性に位相シフト回路部 2 1の周波数特性を合成した総合周波数特性である。この周波数一ゲイン特性曲線 T Gは、図示のように低周波数側の帯域においては周波数の増加と共にゲインが上昇し、共振周波数 f 。の帯域でゲインが最大になり、高周波数側の帯域でゲインが上昇する山なりの曲線を描く。特性曲線 Θ uは、自励発振回路の入力位相と出力位相との差である入出力位相差を示す位相特性である。この自励発振回路では、周波数一ゲイン特性曲線 T Gのゲィン極大値 T G Pを示す共振周波数 f 。で自励発振回路の入出力位相差が零になる調整がなされる。即ち、自励発振回路において、センサ部 1 0からの放射振動の共振周波数の出力位相 ( ) と、位相シフト回路部 2 1の出力であってセンサ部 1 0へ帰還される入力位相（ e ₂) との位相差である入出力合成位相差 Θ ₁！が零（e _{1 1 =} ø i + e _{2 == 0} ) になるように、位相シフト回路部 2 1で調整される。これにより、強制帰還ループでは、被測定部の測定時において、出力位相と入力位相との間に位相差が存在する場合には、入出力合成位相差 Θ„が零になるまで帰還が繰り返し行われ、入出力合成位相差 θ„が零になった時点で発振が行われる。この結果、自励発振回路の帰還発振がより確実に行われ、帰還発振を促進することが可能となる。

図 1 4は、センサ部 1 0と信号処理部 2 0とからなる自励発振回路と、位相シフト回路部 2 1のそれぞれの周波数特性を示す周波数一ゲイン一位相特性曲線図である。横軸は周波数であり、縦軸はそれぞれゲイン、位相である。位相シフト回路部 2 1の周波数一ゲイン特性曲線 1 3 Gは、図示のように低周波数側の帯域においては周波数の増加と共にゲインが上昇し、中心周波数 f ₂の帯域でゲインが最大となり、高周波数側の帯域においてはゲインが減少する山なりの曲線を描く。特性曲線 0 _{1 3}は、位相シフト回路部 2 1の入出力位相差を示す位相特性である。特性曲線 MGは、位相シフト回路部 2 1を除いた自励発振回路の周波数一ゲイン特性曲線である。周波数一ゲイン特性曲線 MGは、中心周波数 f い周波数帯域及ぴゲイン極大値は異なるが、基本的には位相シフト回路部 2 1の周波数特性と同様に山なりの曲線を描く。図示のように、信号処理部では、周波数ーゲィン特性曲線 MG、 1 3 Gにそれぞれ示されるように、ゲイン極大値 P 1が示す自励発振回路の中心周波数 f iと、位相シフト回路部 2 1のゲイン最大値 1 3 G Pが示す中心周波数 f ₂とを、意図的にずらした周波数帯域に設定する。例えば、被測定部の硬度係数が高いほどゲインが高くなるように、自励発振回路の中心周波数 f iに対して位相シフト回路部 2 1の中心周波数 f ₂を高い周波数帯域に設定する。

上記のように設定された信号処理部においては、被測定部の硬度に応じて、センサ部 1 0により受波される被測定部からの反射振動の周波数特性が変化し、これに起因して自励発振回路の周波数、ゲイン、位相、振幅何れもが変化する。即ち、自励発振回路の周波数は、被測定部の硬度に応じ、中心周波数から共振周波数 f uまで変化する。図 1 4に示す例では、周波数は上昇している。また、自励発振回路の周波数一ゲイン特性曲線 MGのゲイン極大値は、ゲイン極大値 P iから位相シフト回路部 2 1の周波数一ゲイン特性曲線 1 3 Gに沿って変化する。即ち、図 1 4に示す例では、自励発振回路の周波数一ゲイン特性曲線 MGは、 M に、ゲイン極大値 P iは、 P„に、ゲインは G„にそれぞれ上昇するように変化する。位相シフト回路部 2 1では、入出力合成位相差 Θ„が零になるように調節しているので、 Θ i iが零になる帰還発振の安定点に到達するまで周波数はさらに変化し、ゲインもさらに変化する。したがって、周波数一ゲイン特性曲線 MG ₁は MG ₂に、共振周波数 f i iは f ₂に変化し、このためゲイン極大値 P i iは P i ₂に、ゲイン G„は G _{1 2}に変化する。自励発振回路の帰還ループは抵抗素子と容量素子を含む回路であるため、入力位相 θ ,と出力位相 0 ₂との間には、必ず Δ Θが存在し、位相差 Δ 6に相当する分、自励発振回路の中心周波数ま ^まで、ゲインは G₁₂まで、連続的に変化する。図 14に示す例では、上昇方向に変化する。結果的に、自励発振回路において、周波数変化量厶 f が得られると共に、ゲイン変化量 AGが得られる。自励発振回路の周波数変化量 Δ f 、ゲイン変化量 Δ Gがそれぞれ得られた時点で、入出力合成位相差 0 i iが零になり、自励発振回路は帰還発振する。そして、このときの周波数変ィ匕量 Δ f を位相シフト回路部 21から取り出し、これを基に、被測定部の硬さを測定することができるものである。周波数変化量 A f は、例えば、被測定部が硬物質の場合には、スティフネス効果によりプラス側にシフ卜する変化量が測定され、軟物質の場合には、質量効果によりマイナス側にシフトする変ィヒ量が測定される。上述の例の場合、被測定物の硬度に応じ、放射振動に対する反射振動の位相差が異なるため、周波数変化量 Δ f 、位相差 Δ 0が硬さに応じて変化し、これらの変化を拡大して捉えることが可能である。このように、信号処理部は、周波数変化量、即ち、振動部の放射振動と受波部の反射振動との位相の変化量から、予め決定しておく硬さ一変化量の相関関係に基づき、被測定部の硬さを計測するものである。また、フィードバック回路を用いずに、図 2 (b) に示すようにセンサ部 10 の入力端子と出力端子を、 D S P (D i g i t a l S i gn a l P r o c e s s o r) 25に接続し、 DSP 25により放射振動と反射振動の位相差をソフトウェア的に処理して、見かけ上フィードバック回路を構成するようにして被測定部の硬さを算出するものであっても良い。このように、信号処理部 20は、放射振動と反射振動の位相の変化に基づ!/、て被測定部の硬さを算出可能なものであれば、如何なる信号処理を行うものであっても良い。

なお、信号処理部の共振回路の共振周波数 f 。=lZ (2 π-Ν/LC) から、被測定部の測定時の Lや Cの変化量を検出することで、この変化量に基づいて被測定部の硬さを算出するものであっても勿論構わない。

次に、センサ部 10の詳細な構造を以下に具体的に説明する。図 3 (a) は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部のみを表わしたものである。センサ部 10は、ケーシング 13に包含された振動部 11と受波部 12とからなり、ケーシング 13内は液体 14で満たされている。液体 14は、生体用力テーテノレセンサの場合には、具体的には生理食塩水等である。振動部 1 1により発生した放射振動が、液体 1 4を介して被測定部に放射され、被測定部で反射した反射振動が、液体 1 4を介して受波部 1 2で受波される。ここで、図 3 ( a ) に示すセンサの場合、センサ部 1 0の振動の放射方向は、カテーテルセンサの長手方向に向けられるように構成され、カテーテルセンサの正面にくる被測定部の硬さを計測できるような構造となっている。ケーシング 1 3の先端部分の振動放射部は、振動を伝達して被測定部へ放射する構造となっているが、ケーシング 1 3の他の部分は、振動を反射又は吸収するような構造となっている。また、図 3 ( b ) に示すように、ケーシング 1 3の一部に、薄膜等からなる膨張可能なバルーン部 1 5が設けられていても良い。バルーン部 1 5は、ケーシング 1 3内の液体 1 4の液圧を上げることで図示のように膨らみ、このバルーン部 1 5が被測定部に接触し、液体 1 4を介して伝達してきた振動を直接被測定部に伝える構造となる。この場合、カテーテルセンサを血管内に挿入するときはバルーン部 1 5をしぼめておき、被測定部までカテーテルセンサを揷入した後、測定時に液体 1 4の液圧を上げてバルーン部 1 5を膨らませ、被測定部に接触させれば良い。このような構成とすることで、被測定部へより確実に振動を放射することが可能となる。

また、カテーテルセンサの長手方向に垂直な方向の血管内壁等の硬さを計測するために、図 4 ( a ) に示すように、反射板 1 6を設けても良い。反射板 1 6は、振動部 1 1からの振動をカテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に反射するように 4 5度の角度で設けられることが好ましい。振動部 1 1からの振動は、液体 1 4を伝って反射板 1 6に到達し、反射板 1 6で直角に曲げられて反射し、ケーシング 1 3の振動放射部分を介して被測定部に放射される。そして、被測定部からの反射振動は、反射板 1 6に到達し、直角に曲げられて反射し、液体 1 4を伝つて受波部 1 2により受波される。なお、図 3 ( b ) と同様に、図 4 ( b ) に示すようにバルーン部 1 5を設け、ケーシング 1 3内の液体 1 4の液圧を上げることでバルーン部 1 5を膨らませて、カテーテルセンサの長手方向に垂直な方向の血管内壁にある被測定部に直接接触させて硬さを測定可能なように構成することもできる。

さらに、図 5 ( a ) に示すように、図 4を用いて説明した反射板を利用せずに、振動部 1 1の放射方向をカテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に向けるように構成して、血管内壁等の硬さを計測するようにすることも可能である。この場合も、図 5 ( b ) に示すように、バルーン部 1 5を設けることが可能である。上記のように構成した硬さ計測用カテーテルセンサでは、血管内の血管内壁の一部の硬さを計測することは可能であるが、センサに指向性がないため、血管内壁の円周上のどの部分に腫瘍がある力等の具体的な位置等は測定できないものである。そこで、以下に測定部に指向性を持たせて血管内壁の円周上すベての部分における硬さを計測可能なカテーテルセンサの構造を説明する。

図 6は、図 4のカテーテルセンサの反射板 1 6をカテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に構成したものである。図 6 ( a ) は、図面において下側に振動を放射するように反射板 1 6が位置しているところを示している。そして、反射板 1 6をカテーテルセンサの長手方向を軸に回転させると、図 6 ( b ) に示すように、図面において奥側に振動を放射するようになり、さらに回転させると図 6 ( c ) に示すように、図面において上側に振動を放射するようになる。そして、図 6 ( d ) に示すように、図面において手前側に振動を放射するようなり、さらに回転させると図 6 ( a ) の状態に戻る。このように、反射板 1 6をカテーテルセンサの長手方向を軸に回転させると、, カテーテルセンサの周辺 3 6 0度すベての血管内壁の硬さを計測することが可能となる。これにより、振動を放射した方向とそのときの血管内壁の硬さが測定できるため、カテーテルの挿入量 (長さ · 距離等）の情報と組み合わせて血管内の硬さの様子を図 7に示すように立体的且つ詳細に表示することが可能となる。例えば硬くなるにしたがって色を赤くしていき、逆に軟らかくなるに従って色を青くしていく等の色分けが可能となるので、一目で血管のどの部分に腫瘍等が存在するの力等の判断が視覚的にできるようになる。これは、血管内壁を内視鏡等で目視するのと異なり、触診を行ったような感覚で診断が可能となるものであり、目視では分かり難い硬さを容易に判断可能となる。なお、図 6では、血管内壁にセンサを接触させて硬さを測定するために、バルーン部 1 5を有するケーシング 1 3を示している力本発明はこれに限定されず、パノレーン部を有さないケーシングであって、非撫虫で硬さを測定するものであっても構わない。次に、図 5に示すような振動部 1 1の放射方向をカテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に向けるように構成したカテーテルセンサにおいて、振動部 1 1自体を、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転させて、血管内壁の円周上すベての硬さを計測可能なように構成したカテーテルセンサを、図 8に示す。図 8 ( a ) は、図面において下側に振動を放射するような方向に振動部 1 1が位置しているところを示す。そして、振動部 1 1に軸着されたワイヤ等を回すことで、カテーテルセンサの長手方向を軸に振動部 1 1が回転し、図 8 ( b ) に示すように、図面において奥側に振動を放射するようになり、さらに回転させると図 8 ( c ) に示すように、図面において上側に振動を放射するようになる。そして、さらに図 8 ( d ) に示すように、図面において手前側に振動を放射するようになり、さらに回転させると図 8 ( a ) の状態に戻る。このようにしても、図 6の構成のカテーテルセンサと同様に、血管内の硬さの様子を図 7に示すように視覚的に表示することが可能となる。

また、図 9に示すように、振動部 1 1は固定したまま、ケーシング 1 3をカテ一テルセンサの長手方向を軸に回転させる構成であっても良い。具体的には、円筒状のケーシング 1 3の内側面が反射面となっており、振動を外部に伝えないように構成される。そして、振動部 1 1がカテーテルセンサの長手方向の軸を中心にして配置され、放射状に振動するように構成される。また、ケーシング 1 3の一部にバルーン部 1 5を設けておき、ここを通って被測定部に振動が伝わるようにする。なお、バルーン部 1 5は単なる薄膜であっても構わない。このように構成すれば、ケーシング 1 3をカテーテルセンサの長手方向を軸に回転させると、図 6や図 7の構成のカテーテルセンサと同様に、血管内の硬さの様子を図 7に示すように視覚的に表示することが可能となる。なお、図 9では振動部 1 1が放射状に振動するように構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、振動部を血管内に挿入される部分とは反対側の端側部に設けて、円錐状等の反射板を用いて、振動部の振動をカテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に放射状に反射させる構成であっても良い。

なお、硬さ計測用カテーテルセンサを、さらに細い血管用、例えば 0 . 5 mm 以下等のカテーテルセンサに応用する場合、カテーテルの径が小さくなりすぎて、カテーテル内にセンサ部を収容できなくなる場合がある。このような場合でも、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサでは、ケーシング 1 3内に液体 1 4が満たされているため、図 1 0に示すように、被測定部へ到達する部分と振動部及び受波部を構成する振動子との位置を任意に離すことが可能となる。即ち、振動部及ぴ受波部は、カテーテルセンサの血管内等へ挿入する被測定部側とは反対側の端側部であって、血管内等へは挿入されない部分に位置するように構成する。振動子とカテーテル先端を離しても、振動部の振動はケーシング 1 3内に満たされた液体 1 4を伝達してカテーテル先端まで到達する。例えば、図 1 0に示すように反射板 1 6及びバルーン部 1 5を有するケーシング 1 3の場合、振動部 1 1からの振動は液体 1 4を伝達して反射板 1 6まで到達し、反射板 1 6により力テーテルセンサの長手方向に垂直な方向に屈折され、液圧を上げることで膨らませたバルーン部 1 5に到達する。そして、被測定部から反射した反射振動は再度反射板 1 6により屈折され、液体 1 4を伝達して受波部 1 2に受波される。振動部及び受波部は、血管内等には挿入せず、液体が満たされたケーシングからなるカテーテルを挿入するだけで良くなる。したがって、本発、明の硬さ計測用カテーテルセンサは、ケーシング内に振動を伝達するための液体を満たすことができる範囲であれば幾らでも力テーテルの径を細くすることが可能であるため、超微細なカテ一テルにおいても適用可能である。

次に、本発明のセンサ部の振動子について、より具体的に説明する。振動子を 1つだけ用い、そこに薄膜電極と接地電極を設け、薄膜電極に交流電場を印加し、同じ電極から周波数出力を取り出し、放射振動と反射振動の位相の変化を検出すことも可能である。しカし、この場合、入出力波の位相差を正確に取り出すのが難しくなる。したがって、より好ましくは、以下に説明するような構成とする。図 1 1は、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサのセンサ部に用いられる振動子の構造を示したものである。図 1 1 ( a ) は、単一の振動子を用いた場合の例である。図示のように、振動子に真空蒸着等により薄膜電極を設ける。具体的には、振動子 3 0には、振動部用の入力端子 3 1と受波部用の出力端子 3 2、それに接地端子 3 3がそれぞれ分割電極として設けられる。入力端子 3 1に交流電場を印加すると、振動子 3 0は共振して安定した周波数の振動を続ける。そして、受波部用出力端子 3 2からは、振動子 3 0の周波数出力が取り出せる。被測定部力ら反射してきた反射振動が振動子 3 0に当たると、出力端子 3 2から得られる周波数情報に変化が現れるので、このときの放射振動と反射振動の位相の変化量を、被測定部の硬さを計測するのに利用する。

また、図 1 1 ( b ) に示すように、振動子を 2つ用いても良い。この場合、振動部用振動子 3 0 aには入力端子 3 1及ぴ接地端子 3 3を、受波部用振動子 3 0 bには出力端子 3 2及び接地端子 3 3をそれぞれ設ける。このようにしても、上記と同様に放射振動と反射振動の位相の変化量を取り出すことが可能である。なお、振動子としては、圧電セラミック振動子、積層型圧電セラミック振動子、バイモルフ振動子、水晶振動子、 P VD F振動子、磁歪素子、 S AW等、種々の素子を利用可能である。さらに、振動子の形状としては、円柱形や、図 1 2

( a ) 、 ( b ) に示すように、円筒形や角柱形等、ケーシングの形状や接地端子の設けやすさ等に応じて種々の形状とすることが可能である。

なお、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の硬さ計測用カテーテルセンサは、血管内の硬さ計測以外にも、腸内等の硬さ計測にも勿論利用可能である。

以上、説明したように本発明の硬さ計測用カテーテルセンサによれば、血管内等の非常に微細な部分であってもその内壁の硬さを計測できるという優れた効果を奏し得る。

Claims

の

1 . 血管内等の被測定部の硬さを計測するためのカテーテルセンサであって、該センサは、

所定の周波数で振動し、被測定部へ振動を放射する振動部と、

前記振動部の放射振動が前記被測定部に放射され前記被測定部からの反射振動を受波する受波部と、

前記振動部及び受波部を包含するケーシングと、

前記振動部の放射振動と前記受波部の反射振動との位相の変化に基づき、被測定部の硬さを算出する信号処理部と、

前記ケーシング内に満たされる液体と、

からなり、

前記振動部の放射振動は、前記液体を介して前記被測定部へ伝達し、前記被測定部からの反射振動は、前記液体を介して前記受波部へ伝達する、

ことを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

2 . 請求項 1に記載のカテーテルセンサにおいて、前記ケーシングには、膨張可能なバルーン部が設けられ、該バルーン部は、前記ケーシング内の前記液体の液圧を上げることで膨張して前記被測定部に接触し、前記振動部からの振動は、前記液体を伝達して前記バルーン部を介して被測定部に到達することを特徴とする硬さ計測用力テーテルセンサ。

3 . 請求項 1又は請求項 2に記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部及び受波部は、前記カテーテルセンサの血管内等へ挿入する前記被測定部側とは反対側の端側部であって血管内等へは挿入されない部分に位置することを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

4 . 請求項 1乃至請求項 3の何れかに記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部は、カテーテルセンサの長手方向に向けて振動を放射するように構成され、さらに、前記カテーテルセンサは、前記振動部からの振動をカテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に反射する反射部を有し、該反射部は、前記ケーシング内に設けられることを特徴とする硬さ計測用力テーテルセンサ。

5 . 請求項 4に記載のカテーテルセンサにおいて、前記反射部は、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられることを特徴とする硬さ計測用カテ —テノレセンサ。

6 . 請求項 1又は請求項 2に記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部は、カテーテルセンサの長手方向に垂直な方向に向けて振動を放射するように構成されることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

7 . 請求項 6に記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部は、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられることを特徴とする硬さ計測用力テーテノレセンサ。

8 . 請求項 6に記載のカテーテルセンサにおいて、前記ケーシングは、カテーテルセンサの長手方向を軸に回転自在に設けられることを特徴とする硬さ計測用力テーテノレセンサ。

9 . 請求項 1乃至請求項 8の何れかに記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部及び受波部は、 1つの振動子からなり、該 1つの振動子には、接地端子と前記振動部用の入力端子と前記受波部用の出力端子とが設けられ、前記入力端子と出力端子とは、分割電極で構成されることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

1 0 . 請求項 1乃至請求項 8の何れかに記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部及ぴ受波部は、 2つの振動子からなり、一方の振動子には、前記振動部用の入力端子と接地端子とが設けられ、他方の振動子には、前記受波部用の出力端子と接地端子とが設けられることを特徴とする硬さ計測用力テーテルセンサ。

1 1 . 請求項 1乃至請求項 1 0に記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部及ぴ受波部は、圧電セラミック振動子、積層型圧電セラミック振動子、パイモルフ振動子、水晶振動子、 P V D F振動子、磁歪素子、 S AWの少なくとも 1つからなることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

1 2 . 請求項 1乃至請求項 1 1に記載のカテーテルセンサにおいて、前記振動部及び受波部は、円筒形、円柱形、角柱形の何れかからなることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

1 3 . 請求項 1乃至請求項 1 2に記載のカテーテルセンサにおいて、前記信号処理部は、前記振動部と受波部の間に接続される、位相シフト回路部と増幅回路部とを有し、前記振動部と受波部と信号処理部とで自励発振回路を構成し、前記位相シフト回路部は、前記自励発振回路の中心周波数と異なる中心周波数を有し、前記被測定部の測定時に位相の変化に対してゲインを変化させることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。

1 4 . 請求項 1乃至請求項 1 2に記載のカテーテルセンサにおいて、前記信号処理部は、前記振動部と受波部の間に接続される D S Pからなることを特徴とする硬さ計測用カテーテルセンサ。