JP2005291945A - Sensor device - Google Patents

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Masaki Esashi
正喜 江刺
Yoichi Haga
洋一 芳賀
Kentaro Totsu
健太郎 戸津
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
    • G01L9/0077—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device for preventing a burden from being given to a patient, or the like as much as possible, by precisely measuring a local part in a body by reaching even a minute part in the body with a simple and compact configuration. <P>SOLUTION: The sensor device 10 comprises a slender support member 11; an optical fiber 12 buried along the longitudinal direction in the support member; and an optical fiber type pressure sensor 13 comprising a diaphragm 13a mounted to the tip end face of the optical fiber while the periphery is adhered so that internal space can be demarcated, and a reflection layer 13b provided on the inner surface of the diaphragm. A window section 11b for exposing the pressure sensor sideways is provided on the outer surface corresponding to the pressure sensor of the support member. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばカテーテルやガイドワイヤ等の細長い支持部材に取り付けられた光ファイバ型圧力センサから成るセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a sensor device including an optical fiber type pressure sensor attached to an elongated support member such as a catheter or a guide wire.

従来、例えば患者の血管内等の比較的狭い場所における圧力を測定するために、カテーテルやガイドワイヤ等の細長い支持部材の先端に圧力センサを組み込んだセンサ装置が知られている（非特許文献１）。このようなセンサ装置においては、圧力センサとして、例えばピエゾ抵抗素子が使用されている。
このような構成のセンサ装置によれば、上記カテーテルやガイドワイヤ等の細長い支持部材を、患者の血管内に挿入することにより、上記圧力センサが血管狭窄部に達すると、この血管狭窄部による圧力を検出することができるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor device in which a pressure sensor is incorporated at the tip of an elongated support member such as a catheter or a guide wire in order to measure pressure in a relatively narrow place such as in a blood vessel of a patient is known (Non-Patent Document 1). ). In such a sensor device, for example, a piezoresistive element is used as a pressure sensor.
According to the sensor device having such a configuration, when the pressure sensor reaches the vascular stenosis portion by inserting an elongated support member such as the catheter or guide wire into the blood vessel of the patient, the pressure by the vascular stenosis portion is increased. Can be detected.

また、カテーテルやガイドワイヤ等の先端に圧力センサを備えることによって、患者の血管等の内部に挿入する際に、圧力センサにより検出された圧力の変化に基づいて、血管等の内部の状態をある程度把握することができる。
同様にして、例えば内視鏡の先端に圧力センサを備えることによって、患者の胃腸等の臓器内に挿入する際に、圧力センサにより検出された圧力の変化に基づいて、力センサまたは触覚センサとして利用して、硬さの測定や力のかけ過ぎを防止して安全性を高めることが可能である。このような力センサまたは触覚センサは、例えば非特許文献２及び非特許文献３に開示されている。
E. Kalvesten, L. Smith, L. Tenerz and G. Stemme,"The first surface micromachined pressure sensor for cardiovascular pressure measurements" Proc. of IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 98), 1998, pp.574-579 M. Tanimoto, F. Arai, T. Fukuda, H. Iwata, Y. Gotoh, M. Hashimoto, and M. Negoro "MICRO FORCE SENSOR FOR INTRAVASCULAR NEUROSURGERY AND IN VIVO EXPERIMENT" Proc. of IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 98), 1998, pp.504-509 春田峰雪，村山嘉延，尾股定夫、「硬さ計測を目的とした多機能カテーテルの研究」第４１回日本エム・イー学会大会 Japan Soc. ME & BE (May 2002) p.65 ４０巻特別号 In addition, by providing a pressure sensor at the tip of a catheter, guide wire, or the like, the internal state of the blood vessel or the like can be changed to some extent based on the change in pressure detected by the pressure sensor when inserted into the patient's blood vessel or the like. I can grasp it.
Similarly, for example, by providing a pressure sensor at the distal end of the endoscope, a force sensor or a tactile sensor is used based on a change in pressure detected by the pressure sensor when inserted into an organ such as the gastrointestinal tract of the patient. It is possible to increase the safety by utilizing the hardness measurement and preventing excessive application of force. Such a force sensor or a tactile sensor is disclosed in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, for example.
E. Kalvesten, L. Smith, L. Tenerz and G. Stemme, "The first surface micromachined pressure sensor for cardiovascular pressure measurements" Proc. Of IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 98), 1998, pp.574- 579 M. Tanimoto, F. Arai, T. Fukuda, H. Iwata, Y. Gotoh, M. Hashimoto, and M. Negoro "MICRO FORCE SENSOR FOR INTRAVASCULAR NEUROSURGERY AND IN VIVO EXPERIMENT" Proc. Of IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 98), 1998, pp.504-509 Mineyuki Haruta, Yoshinobu Murayama, Sadao Onomata, “Study on Multifunctional Catheter for Hardness Measurement” The 41st Annual Meeting of the Japan Society of MEE Japan Soc. ME & BE (May 2002) p. issue

しかしながら、非特許文献１乃至３によるセンサ装置においては、何れもピエゾ抵抗素子や圧電素子を支持部材の先端付近に組み込むことは困難であり、圧力測定位置が支持部材の先端から比較的遠い位置になってしまうと共に、圧力センサ自体の構造が複雑であることから、カテーテルやガイドワイヤ等の支持部材に対して圧力センサを組み込む部分が太くなってしまい、実用化することが困難であった。   However, in the sensor devices according to Non-Patent Documents 1 to 3, it is difficult to incorporate a piezoresistive element or a piezoelectric element near the tip of the support member, and the pressure measurement position is relatively far from the tip of the support member. In addition, since the structure of the pressure sensor itself is complicated, a portion for incorporating the pressure sensor into a support member such as a catheter or a guide wire becomes thick, and it is difficult to put it into practical use.

このようにして、カテーテル，バルーンカテーテル，ガイドワイヤ，内視鏡等の支持部材に、圧力センサを組み込んで、圧力，力を検出したり、あるいは触覚センサとして利用したり、さらには複数の圧力センサによる圧力差に基づいて血液の流速を測定するような場合に、圧力センサの組み込み部分が太くなり、そのため支持部材を挿入できる部位が制限され、また患者の負担になってしまう。   In this way, a pressure sensor is incorporated into a support member such as a catheter, balloon catheter, guide wire, endoscope, etc. to detect pressure or force, or to be used as a tactile sensor, or a plurality of pressure sensors. When the blood flow rate is measured based on the pressure difference due to the pressure sensor, the pressure sensor built-in portion becomes thick, which limits the part into which the support member can be inserted and places a burden on the patient.

また、同時に温度も測定するような場合には、さらに例えば熱電対を組み込む必要があり、上記支持部材の圧力センサ組み込み部分がより一層太くなってしまう。   Further, when the temperature is also measured at the same time, for example, it is necessary to incorporate a thermocouple, and the pressure sensor incorporating portion of the support member becomes even thicker.

本発明は、以上の点に鑑み、簡単で小型に構成することにより、従来挿入が難しかった細い部位へも到達でき、体内局所の精密な計測を可能とすると共に、できるだけ患者等に負担を与えないようにしたセンサ装置を提供することを目的としている。   In view of the above points, the present invention can reach a thin part that has conventionally been difficult to insert by making it simple and compact, and enables precise measurement of the local area of the body, as well as giving a burden to the patient as much as possible. It is an object of the present invention to provide a sensor device that does not exist.

上記目的は、本発明によれば、細長い支持部材と、この支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、この光ファイバーの先端面に対して内部空間を画成するように周囲が密着して取り付けられたダイヤフラム及びダイヤフラムの内面に備えられた反射層とから成る光ファイバ型の圧力センサと、を備え、圧力センサのダイヤフラム外側面が、外部に露出していることを特徴とするセンサ装置により、達成される。   According to the present invention, the object is to provide an elongated support member, an optical fiber embedded along the longitudinal direction in the support member, and a periphery so as to define an internal space with respect to the distal end surface of the optical fiber. An optical fiber type pressure sensor comprising a diaphragm attached in close contact and a reflective layer provided on the inner surface of the diaphragm, wherein the outer surface of the diaphragm of the pressure sensor is exposed to the outside. This is achieved by the sensor device.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記支持部材の圧力センサに対応する外側面に、上記圧力センサを側方に露出させる窓部が備えられている。   The sensor device according to the present invention is preferably provided with a window portion on the outer surface corresponding to the pressure sensor of the support member to expose the pressure sensor to the side.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記圧力センサのダイヤフラム外側面が支持部材の先端から外部に露出している。この場合、圧力センサの外部に露出したダイヤフラム外側面は弾性材料により覆われていてもよい。   In the sensor device according to the present invention, preferably, the diaphragm outer surface of the pressure sensor is exposed to the outside from the tip of the support member. In this case, the outer surface of the diaphragm exposed to the outside of the pressure sensor may be covered with an elastic material.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記支持部材が細長い中空円筒状に形成され、光ファイバー及び圧力センサはこの支持部材の周壁部内に備えられている。   In the sensor device according to the present invention, preferably, the support member is formed in an elongated hollow cylindrical shape, and the optical fiber and the pressure sensor are provided in a peripheral wall portion of the support member.

本発明によるセンサ装置は、上記支持部材は、中空のカテーテルか又はバルーンカテーテルであってよく、或いは、ガイドワイヤ又は内視鏡であってよい。   In the sensor device according to the present invention, the support member may be a hollow catheter or a balloon catheter, or may be a guide wire or an endoscope.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、複数組の光ファイバー及び圧力センサを備えており、各圧力センサが、支持部材内にて長手方向の異なる位置に配置されている。   The sensor device according to the present invention preferably includes a plurality of sets of optical fibers and pressure sensors, and each pressure sensor is disposed at a different position in the longitudinal direction in the support member.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、前記支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、この光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の側方に開口した窓部に臨んで配置された第一の圧力センサと、さらに、支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、この光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の先端から露出する第二の圧力センサと、を備えている。   The sensor device according to the present invention is preferably arranged facing an optical fiber embedded in the longitudinal direction in the support member, and a window portion attached to the front end surface of the optical fiber and opened to the side of the support member. The first pressure sensor, and an optical fiber embedded along the longitudinal direction in the support member; a second pressure sensor attached to the front end surface of the optical fiber and exposed from the front end of the support member; It has.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力を検出する。   The sensor device according to the present invention preferably applies pressure to each of the above pressure sensors based on the characteristics of interference light caused by a phase shift between the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to external pressure and the reflected light at the front end surface of the optical fiber. To detect.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力変化による力を検出する。   The sensor device according to the present invention preferably relates to each of the pressure sensors described above, based on the characteristics of the interference light caused by the phase shift of the reflected light at the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the optical fiber tip surface. Detect the force due to.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記第一の圧力センサ及び第二の圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力の差により流速を検出する。   Preferably, the sensor device according to the present invention relates to the first pressure sensor and the second pressure sensor, and the interference light caused by the phase shift between the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the front end surface of the optical fiber. Based on the characteristics, the flow velocity is detected by the pressure difference.

本発明によるセンサ装置は、好ましくは、上記圧力センサに関して、ダイヤフラム内側の内部空間の温度変化による圧力変化に基づいて、圧力変化を発生させる温度変化を検出する。   The sensor device according to the present invention preferably detects a temperature change that causes a pressure change, based on a pressure change caused by a temperature change in the internal space inside the diaphragm, with respect to the pressure sensor.

上記構成によれば、支持部材の外部に露出した圧力センサのダイヤフラム外側面が、外部から圧力を受けることによりそのダイヤフラムの弾性に基づいて内側に変形すると、光ファイバーへの入射光のダイヤフラム内面に備えられた反射層による反射光と光ファイバー先端面での反射光の位相が異なることにより、ダイヤフラムの移動量が検出され、この移動量に基づいて圧力が計算されることになる。   According to the above configuration, when the outer surface of the diaphragm of the pressure sensor exposed to the outside of the support member is deformed inward based on the elasticity of the diaphragm by receiving pressure from the outside, the inner surface of the diaphragm of the incident light to the optical fiber is provided. The phase difference between the reflected light from the reflected layer and the reflected light at the tip of the optical fiber is detected, so that the movement amount of the diaphragm is detected, and the pressure is calculated based on the movement amount.

この場合、センサ装置が、支持部材の内部に沿って光ファイバーを埋め込むと共に、この光ファイバーの先端に、光ファイバー型の圧力センサを取り付けることにより構成されているので、圧力センサ自体が例えば直径１２５μｍ程度と非常に小型に構成され得ることから、支持部材の圧力センサを組み込んだ部分においても、支持部材の外形寸法が殆ど大きくならない。従って、このような支持部材を、例えば患者の血管内等に挿入した場合、より細い部位へ挿入でき、且つ、患者に対する負担が軽減されることになると共に、簡単な構成により、低コストでセンサ装置を構成することができる。   In this case, since the sensor device is configured by embedding an optical fiber along the inside of the support member and attaching an optical fiber type pressure sensor to the tip of the optical fiber, the pressure sensor itself has an extremely large diameter of, for example, about 125 μm. Therefore, the outer dimension of the support member hardly increases even in the portion of the support member incorporating the pressure sensor. Therefore, when such a support member is inserted into a patient's blood vessel or the like, for example, the support member can be inserted into a narrower part, and the burden on the patient can be reduced. A device can be configured.

上記支持部材の圧力センサに対応する外側面に、上記圧力センサを側方に露出させる窓部が備えられている場合には、支持部材の側方に開口した窓部から、圧力センサにより外部の圧力を検出することができる。その際、圧力センサは、支持部材内に埋め込まれた光ファイバーの先端に取り付けられていることから、支持部材の先端付近に配置され得るので、支持部材の先端付近の圧力を検出することが可能である。   In the case where a window portion that exposes the pressure sensor to the side is provided on the outer side surface of the support member corresponding to the pressure sensor, an external portion is opened by the pressure sensor from the window portion that opens to the side of the support member. The pressure can be detected. In that case, since the pressure sensor is attached to the tip of the optical fiber embedded in the support member, it can be arranged near the tip of the support member, so that it is possible to detect the pressure near the tip of the support member. is there.

上記圧力センサのダイヤフラム外側面が、支持部材の先端から外部に露出している場合には、支持部材の先端から外部に露出した圧力センサによって、支持部材の先端の外部における圧力を検出することができる。従って、例えば圧力センサにより検出された圧力から力を計算することによって、支持部材の先端に加えられる力を検出することができ、支持部材を例えば血管内に挿入する場合等において、支持部材の障害物に対する突き当て等が分かる。   When the outer surface of the diaphragm of the pressure sensor is exposed to the outside from the tip of the support member, the pressure outside the tip of the support member can be detected by the pressure sensor exposed to the outside from the tip of the support member. it can. Therefore, for example, by calculating the force from the pressure detected by the pressure sensor, it is possible to detect the force applied to the tip of the support member. When the support member is inserted into a blood vessel, for example, the failure of the support member You can understand the abutment against things.

上記圧力センサの外部に露出したダイヤフラム外側面が、弾性材料により覆われている場合には、支持部材を例えば患者の血管内に挿入する場合等において、支持部材の先端に露出している圧力センサのダイヤフラム外側面が血管壁等に当たって、傷つけるようなことがない。   When the outer surface of the diaphragm exposed to the outside of the pressure sensor is covered with an elastic material, the pressure sensor exposed at the tip of the support member when the support member is inserted into a patient's blood vessel, for example. The outer surface of the diaphragm hits the blood vessel wall or the like and is not damaged.

上記支持部材が、細長い中空円筒状に形成されており、上記光ファイバー及び圧力センサが上記支持部材の周壁部内に備えられている場合には、支持部材の中空部を通してガイドワイヤを挿通したり、あるいは薬液等を流したりすることができると共に、圧力センサにより支持部材の側方の圧力を検出することができる。   When the support member is formed in an elongated hollow cylindrical shape and the optical fiber and the pressure sensor are provided in the peripheral wall portion of the support member, a guide wire is inserted through the hollow portion of the support member, or A chemical solution or the like can flow, and the pressure on the side of the support member can be detected by a pressure sensor.

上記支持部材が中空のカテーテルまたはバルーンカテーテルである場合には、これらのカテーテルやバルーンカテーテルを例えば患者の血管内に挿入して、所定の作業を行なうことができると共に、同時に内圧や力を測定することができる。   When the support member is a hollow catheter or a balloon catheter, the catheter or balloon catheter can be inserted into, for example, a patient's blood vessel to perform a predetermined operation, and at the same time, the internal pressure and force are measured. be able to.

上記支持部材がガイドワイヤである場合には、ガイドワイヤを例えば患者の血管内に挿入して、所定の作業を行なうことができると共に、挿入時に血圧を検出することができ、患者に対する負担を軽減し、より安全に挿入を行なうことが可能になる。   When the support member is a guide wire, the guide wire can be inserted into, for example, a patient's blood vessel to perform a predetermined operation, and blood pressure can be detected at the time of insertion, thereby reducing the burden on the patient. Therefore, the insertion can be performed more safely.

上記支持部材が、内視鏡である場合には、内視鏡を患者の胃腸等内に挿入する場合に、内視鏡が胃腸等の壁部に対する圧力を検出することによって硬さの測定を行ったり、患者に対する負担を軽減し、より安全に挿入を行なうことが可能になる。   When the support member is an endoscope, when the endoscope is inserted into the gastrointestinal tract or the like of the patient, the endoscope measures the hardness by detecting the pressure on the wall of the gastrointestinal tract or the like. And the burden on the patient can be reduced and insertion can be performed more safely.

複数組の光ファイバー及び圧力センサを備えており、各圧力センサが、支持部材内にて長手方向の異なる位置に配置されている場合には、支持部材を例えば患者の血管内に挿入する場合に、各圧力センサにより検出された圧力に基づいて、血管狭窄部周辺の圧力分布を同時に検出することができる。   When a plurality of sets of optical fibers and pressure sensors are provided, and each pressure sensor is arranged at a different position in the longitudinal direction within the support member, for example, when the support member is inserted into a patient's blood vessel, Based on the pressure detected by each pressure sensor, the pressure distribution around the vascular stenosis can be detected simultaneously.

さらに、光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の側方に開口した窓部に臨んで配置された第一の圧力センサと、光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の先端から露出する第二の圧力センサと、を備えている場合には、支持部材の先端と先端より所定距離だけ手前の位置で、圧力を検出することができる。   Further, a first pressure sensor that is attached to the front end surface of the optical fiber and that faces the window that opens to the side of the support member, and a second pressure sensor that is attached to the front end surface of the optical fiber and is exposed from the front end of the support member. When the pressure sensor is provided, it is possible to detect the pressure at a position that is a predetermined distance from the front end of the support member.

上記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力を検出する場合には、各反射光の位相のずれから、ダイヤフラム外側面における圧力を検出することができる。   For each of the above pressure sensors, when detecting the pressure based on the characteristics of the interference light caused by the phase difference between the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the reflected light at the front end surface of the optical fiber, The pressure on the outer surface of the diaphragm can be detected from the phase shift.

上記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力変化による力を検出する場合には、各反射光の位相のずれから、ダイヤフラム外側面における力を検出することができる。   For each of the above pressure sensors, when detecting the force due to the pressure change based on the characteristics of the interference light due to the phase shift of the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the reflected light at the tip of the optical fiber, The force on the outer surface of the diaphragm can be detected from the phase shift of the reflected light.

上記第一の圧力センサ及び第二の圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力の差により流速を検出する場合には、支持部材の先端と先端から所定距離の位置の二箇所の圧力差に基づいて、例えば支持部材が挿入されている血管内の血液の流速を検出することができる。   With respect to the first pressure sensor and the second pressure sensor, based on the difference in pressure based on the characteristics of the interference light due to the phase shift between the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the reflected light at the front surface of the optical fiber. When detecting the flow rate, for example, the flow rate of blood in the blood vessel in which the support member is inserted can be detected based on the pressure difference between the two positions at a predetermined distance from the tip of the support member.

上記圧力センサに関して、ダイヤフラム内側の内部空間の温度変化による圧力変化に基づいて、圧力変化を発生させる温度変化を検出する場合には、温度変化によりダイヤフラム内に密封された空気等の気体の温度変化による熱膨張または熱収縮によって発生する圧力変化に基づいて、ダイヤフラム外側の温度を検出することができる。   When detecting a temperature change that generates a pressure change based on a pressure change due to a temperature change in the internal space inside the diaphragm, the temperature change of a gas such as air sealed in the diaphragm due to the temperature change. The temperature outside the diaphragm can be detected based on the pressure change generated by the thermal expansion or thermal contraction due to.

このようにして、本発明によれば、先端に小型の圧力センサを取り付けた光ファイバーを支持部材内に埋め込むことによって、支持部材の外形をほとんど変えずに、支持部材の先端付近等における圧力を検出することができる。従って、比較的低コストで、患者にあまり負担をかけることなく圧力を検出し、さらには圧力から力，流速，温度等を計算することにより、各種測定値の検出を行なうことができると共に、従来測定が難しかった微小領域での圧力の直接測定が可能になる。   In this way, according to the present invention, an optical fiber having a small pressure sensor attached to the tip is embedded in the support member, so that the pressure in the vicinity of the tip of the support member is detected without changing the outer shape of the support member. can do. Therefore, it is possible to detect various measured values by detecting the pressure at a relatively low cost without imposing much burden on the patient, and further calculating the force, flow velocity, temperature, etc. from the pressure. It is possible to directly measure the pressure in a minute region that was difficult to measure.

以下、図面に示した幾つかの実施の形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明によるセンサ装置の第一の実施形態を示している。図１において、センサ装置１０は、細長い中空円筒状のカテーテル１１と、カテーテル１１の周壁内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバー１２と、光ファイバー１２の先端に取り付けられた圧力センサ１３と、から構成されている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on some embodiments shown in the drawings.
1 to 3 show a first embodiment of a sensor device according to the present invention. In FIG. 1, a sensor device 10 includes an elongated hollow cylindrical catheter 11, an optical fiber 12 embedded along the longitudinal direction in the peripheral wall of the catheter 11, a pressure sensor 13 attached to the tip of the optical fiber 12, It is composed of

上記カテーテル１１は公知の構成であって、例えばシリコーンチューブから構成されており、例えば外径１ｍｍ，肉厚０．３ｍｍに選定されている。
そして、上記カテーテル１１は、図２及び図３に示すように、周壁内に光ファイバー１２を受容するための長手方向に延びる貫通孔１１ａを備えている。この貫通孔１１ａは、カテーテル１１の先端付近にて、側方に開口して、窓部１１ｂを画成している。 The catheter 11 has a known configuration, for example, a silicone tube, and is selected to have an outer diameter of 1 mm and a wall thickness of 0.3 mm, for example.
As shown in FIGS. 2 and 3, the catheter 11 includes a through hole 11 a extending in the longitudinal direction for receiving the optical fiber 12 in the peripheral wall. The through-hole 11a opens to the side near the distal end of the catheter 11 to define a window portion 11b.

上記光ファイバー１２は公知の構成であって、例えば１２５μｍの外径を有しており、カテーテル１１の貫通孔１１ａ内に挿入され、埋め込まれると共に、その先端が、カテーテル１１の貫通孔１１ａの側方に開口する窓部１１ｂ内に臨んで位置している。   The optical fiber 12 has a known configuration, and has an outer diameter of, for example, 125 μm. The optical fiber 12 is inserted and embedded in the through hole 11 a of the catheter 11, and its distal end is lateral to the through hole 11 a of the catheter 11. It faces the window portion 11b that opens in the window.

上記圧力センサ１３は、例えば特開２０００−３５３６９号公報に開示されている光学式圧力センサであって、図４に示すように、ダイヤフラム１３ａと、このダイヤフラム１３ａの中心付近の内面に形成されたアルミニウム等の金属薄膜から成る反射層１３ｂと、ダイヤフラム１３の周囲の内面に取り付けられたスペーサ１３ｃとから構成されている。上記圧力センサ１３は、具体的には、例えばＳｉＯ2 から成る直径１２０μｍ，厚さ０．７μｍのダイヤフラム１３ａの中央内面に、ＳｉＯ2 から成る直径６０μｍ，厚さ２．３μｍの厚膜メサ部１３ｄを介して、厚さ０．２乃至０．５μｍ程度のアルミニウム薄膜から成る反射層１３ｂを形成すると共に、ダイヤフラム１３ａの周囲の内面に、厚さ２乃至５μｍ程度の厚さのポリイミド厚膜から成るスペーサ１３ｃを形成することにより、構成されている。 The pressure sensor 13 is an optical pressure sensor disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-35369, and is formed on a diaphragm 13a and an inner surface near the center of the diaphragm 13a as shown in FIG. The reflecting layer 13b is made of a metal thin film such as aluminum, and the spacer 13c is attached to the inner surface around the diaphragm 13. Specifically, the pressure sensor 13 has a thick mesa portion 13d having a diameter of 60 μm and a thickness of 2.3 μm made of SiO 2 on a central inner surface of a diaphragm 13a having a diameter of 120 μm and a thickness of 0.7 μm made of SiO 2 , for example. A reflective layer 13b made of an aluminum thin film having a thickness of about 0.2 to 0.5 μm is formed through the electrode, and a polyimide thick film having a thickness of about 2 to 5 μm is formed on the inner surface around the diaphragm 13a. It is configured by forming the spacer 13c.

そして、このような構成の圧力センサ１３は、上記スペーサ１３ｃを接着層として、光ファイバー１２の先端面に対して密着して接合される。これにより、ダイヤフラム１３ａと光ファイバー１２の先端面との間の内部空間が密閉される。なお、光ファイバー１２の先端面には、前もってハーフミラー層１２ａが形成されている。このハーフミラー層１２ａは、例えばＺｎＳやＣｒの薄膜から構成されている。   The pressure sensor 13 having such a configuration is bonded to the front end surface of the optical fiber 12 in close contact with the spacer 13c as an adhesive layer. Thereby, the internal space between the diaphragm 13a and the front end surface of the optical fiber 12 is sealed. A half mirror layer 12 a is formed in advance on the tip surface of the optical fiber 12. The half mirror layer 12a is made of, for example, a thin film of ZnS or Cr.

これにより、上記圧力センサ１３は、光ファイバー１２の先端面のハーフミラー層１２ａと共に、所謂ファブリ・ペロー干渉計を構成することになり、光源から光ファイバー１２の他端に白色光を入射させることにより、図４に示すように、光ファイバー１２の先端面のハーフミラー１２ａで反射される光Ｌ１と、光ファイバー１２の先端面のハーフミラー１２ａを透過して、圧力センサ１３の反射層１３ｂで反射される光Ｌ２の光路差に基づいて変調され、再び光ファイバー１２内を戻ることになる。そして、外部からダイヤフラムに作用する圧力によってダイヤフラム１３ａの位置が変化すると、上記光路差も変化するので、上述したように変調されたスペクトルのピーク波長が変化する。従って、このピーク波長の変化を分光器で検出することによって、ダイヤフラムに作用する圧力を測定することができる。   Thereby, the pressure sensor 13 constitutes a so-called Fabry-Perot interferometer together with the half mirror layer 12a on the tip surface of the optical fiber 12, and by making white light incident on the other end of the optical fiber 12 from the light source, As shown in FIG. 4, the light L1 reflected by the half mirror 12a at the distal end surface of the optical fiber 12 and the light reflected by the reflective layer 13b of the pressure sensor 13 through the half mirror 12a at the distal end surface of the optical fiber 12. Modulation is performed based on the optical path difference of L2, and the optical fiber 12 is returned again. When the position of the diaphragm 13a changes due to the pressure acting on the diaphragm from the outside, the optical path difference also changes, so that the peak wavelength of the modulated spectrum changes as described above. Therefore, the pressure acting on the diaphragm can be measured by detecting the change in the peak wavelength with a spectroscope.

本発明実施形態によるセンサ装置１０は以上のように構成されており、使用の際には、例えば図５に示すように、センサ装置１０のカテーテル１１が患者の血管１４内に挿入される。そして、カテーテル１１の先端付近の窓１１ｂが、血管１４の狭窄部１４ａを通過すると、血管の狭窄部１４ａの前後で圧力が変化するので、その圧力変化を圧力センサ１３で検出することができる。   The sensor device 10 according to the embodiment of the present invention is configured as described above. In use, the catheter 11 of the sensor device 10 is inserted into the blood vessel 14 of the patient, for example, as shown in FIG. When the window 11b near the distal end of the catheter 11 passes through the narrowed portion 14a of the blood vessel 14, the pressure changes before and after the narrowed portion 14a of the blood vessel, so that the pressure change can be detected by the pressure sensor 13.

この場合、圧力センサ１３が小型に構成され光ファイバー１２の先端面内に収まることから、光ファイバー１２をカテーテル１１に埋め込んだとしても、カテーテル１１の外径は殆ど大きくなるようなことはない。   In this case, since the pressure sensor 13 is small and fits within the distal end surface of the optical fiber 12, even if the optical fiber 12 is embedded in the catheter 11, the outer diameter of the catheter 11 is hardly increased.

さらに、圧力センサ１３のダイヤフラム１３ａと光ファイバー１２の先端面との間の内部空間が密閉されていることを利用して、この内部空間内に封入された空気等の熱膨張または熱収縮による気圧の変化を圧力センサ１３によって検出することにより、圧力センサ１３の外側の温度を知ることも可能である。このようにして、圧力センサ１３を温度センサとして利用することも可能である。   Further, by utilizing the fact that the internal space between the diaphragm 13a of the pressure sensor 13 and the distal end surface of the optical fiber 12 is sealed, the pressure of the air pressure due to thermal expansion or contraction of air or the like enclosed in the internal space is reduced. It is also possible to know the temperature outside the pressure sensor 13 by detecting the change by the pressure sensor 13. In this way, the pressure sensor 13 can be used as a temperature sensor.

図６は本発明によるセンサ装置の第二の実施の形態を示している。図６において、センサ装置２０は、図１乃至図３に示したセンサ装置１０とほぼ同じ構成であるが、カテーテル１１の代わりに、バルーンカテーテル２１が使用されている点で異なる構成になっている。
ここで、バルーンカテーテル２１は、先端付近の所定区間にて、周囲に膨張可能なバルーン２２を備えており、例えば図示しない空気管を介して空気が注入されることにより、図６にて点線で示すように半径方向に膨張する。
上記圧力センサ１３は、図６（Ａ）に示すように、カテーテル２１の周面に備えられた窓部２１ａを介して、バルーン２２の内部空間に露出している。あるいは、バルーン２２の前方（図６（Ｂ）参照）または後方（図６（Ｃ）参照）において、窓部２１ａを介して外部に露出している。 FIG. 6 shows a second embodiment of the sensor device according to the present invention. 6, the sensor device 20 has substantially the same configuration as the sensor device 10 shown in FIGS. 1 to 3, but has a different configuration in that a balloon catheter 21 is used instead of the catheter 11. .
Here, the balloon catheter 21 is provided with a balloon 22 that can be inflated in a predetermined section near the distal end. For example, air is injected through an air pipe (not shown), and the balloon catheter 21 is indicated by a dotted line in FIG. As shown, it expands in the radial direction.
The pressure sensor 13 is exposed to the internal space of the balloon 22 through a window portion 21 a provided on the peripheral surface of the catheter 21 as shown in FIG. Alternatively, the balloon 22 is exposed to the outside through the window 21a in front (see FIG. 6B) or rear (see FIG. 6C).

このような構成のセンサ装置２０によれば、例えば図７（Ａ）に示すように、センサ装置２０のカテーテル２１が患者の血管（図示では大動脈壁）２３内に挿入される。そして、図７（Ｂ）に示すように、カテーテル２１のバルーン２２を膨張することによりバルーン２２の外周面が血管２３を押し広げ、バルーン２２の容積分を冠動脈を含めた末梢動脈へ押し込むように作用する。
その際、図６（Ａ）に示すように、圧力センサ１３がバルーン２２の内部空間に露出している場合は、圧力センサ１３は膨張の際のバルーン２２の内圧をモニタして、より精密なバルーン内圧の制御を行なうことができる。また、図６（Ｂ）又は図６（Ｃ）に示すように、圧力センサ１３がバルーン２２の前後に配置されている場合は、バルーン前後の血圧を測定することができる。 According to the sensor device 20 having such a configuration, for example, as shown in FIG. 7A, the catheter 21 of the sensor device 20 is inserted into a blood vessel (aortic wall in the drawing) 23 of the patient. Then, as shown in FIG. 7B, the balloon 22 of the catheter 21 is inflated so that the outer peripheral surface of the balloon 22 expands the blood vessel 23 so that the volume of the balloon 22 is pushed into the peripheral artery including the coronary artery. Works.
At that time, as shown in FIG. 6 (A), when the pressure sensor 13 is exposed in the internal space of the balloon 22, the pressure sensor 13 monitors the internal pressure of the balloon 22 during the inflation, thereby providing a more precise measurement. The balloon internal pressure can be controlled. In addition, as shown in FIG. 6B or 6C, when the pressure sensors 13 are arranged before and after the balloon 22, blood pressure before and after the balloon can be measured.

図８は本発明によるセンサ装置の第三の実施形態を示している。図８において、センサ装置３０は、図１乃至図３に示したセンサ装置１０とほぼ同じ構成であるが、カテーテル１１の代わりに、ガイドワイヤ３１が使用されている点で異なる構成になっている。   FIG. 8 shows a third embodiment of the sensor device according to the present invention. In FIG. 8, the sensor device 30 has substantially the same configuration as the sensor device 10 shown in FIGS. 1 to 3, but differs in that a guide wire 31 is used instead of the catheter 11. .

上記ガイドワイヤ３１は、公知の構成であって、例えばポリマー及び金属から構成されており、例えば外径３５０μｍに選定されている。このガイドワイヤ３１は、図９に示すように、内部に光ファイバー１２を受容するための長手方向に延びる貫通孔３１ａを備えている。この貫通孔３１ａは、ガイドワイヤ３１の先端付近にて側方に開口して、図１０に示すように窓部３１ｂを画成している。   The guide wire 31 has a known configuration and is made of, for example, a polymer and a metal, and has an outer diameter of 350 μm, for example. As shown in FIG. 9, the guide wire 31 includes a through hole 31 a extending in the longitudinal direction for receiving the optical fiber 12 therein. The through hole 31a opens laterally near the tip of the guide wire 31 and defines a window 31b as shown in FIG.

このような構成のセンサ装置３０によれば、センサ装置３０のガイドワイヤ３１を患者の血管内に挿入することにより、血管経由で体内の各所にガイドワイヤ３１を導入することができる。その際、ガイドワイヤ３１の先端付近の圧力を窓部３１ｂを介して圧力センサ１３により検出することができるので、例えば血管の狭窄部前後の圧力変化により、精度の良い病態の把握が可能である。   According to the sensor device 30 having such a configuration, by inserting the guide wire 31 of the sensor device 30 into the blood vessel of the patient, the guide wire 31 can be introduced into various parts of the body via the blood vessel. At that time, since the pressure near the tip of the guide wire 31 can be detected by the pressure sensor 13 through the window portion 31b, it is possible to accurately grasp the pathological condition by, for example, a pressure change before and after the stenosis portion of the blood vessel. .

図１１は本発明によるセンサ装置の第四の実施形態を示している。図１１において、センサ装置４０は、図８に示したセンサ装置３０の変形例であって、ガイドワイヤ３１の先端付近から、例えばほぼ等間隔で複数個の圧力センサ１３を備えており、各圧力センサは、ガイドワイヤ３１の側面にて図１１に示すように複数の窓部３１ｂにて側方に露出している。この場合、ガイドワイヤ３１は、例えば直径０．４６ｍｍであって、圧力センサ１３は、例えば２５ｍｍ間隔で配置されている。なお、各圧力センサ１３は、それぞれ個別に光ファイバー１２と同様の光ファイバー（図示せず）に接続されている。   FIG. 11 shows a fourth embodiment of the sensor device according to the present invention. In FIG. 11, the sensor device 40 is a modification of the sensor device 30 shown in FIG. 8, and includes a plurality of pressure sensors 13 at, for example, approximately equal intervals from the vicinity of the distal end of the guide wire 31. As shown in FIG. 11, the sensor is exposed to the side by a plurality of window portions 31 b on the side surface of the guide wire 31. In this case, the guide wire 31 has a diameter of 0.46 mm, for example, and the pressure sensors 13 are arranged at an interval of 25 mm, for example. Each pressure sensor 13 is individually connected to an optical fiber (not shown) similar to the optical fiber 12.

このような構成のセンサ装置４０によれば、図１２に示すように、センサ装置４０のガイドワイヤ３１を患者の血管４１内に挿入することにより、血管４１経由で体内の各所にガイドワイヤ３１を導入することができる。その際、ガイドワイヤ３１の長手方向の複数箇所にて、それぞれ圧力センサ１３により検出することができるので、例えば血管の狭窄部４２前後の圧力分布を測定して、狭窄部４２前後の血圧変化により、動脈硬化による狭窄部の診断，血管形成術による治療の評価及び治療をやめてよい、所謂エンドポイントの計測を容易に行なうことができ、臨床上非常に有効である。   According to the sensor device 40 having such a configuration, as shown in FIG. 12, by inserting the guide wire 31 of the sensor device 40 into the blood vessel 41 of the patient, the guide wire 31 is placed at various locations in the body via the blood vessel 41. Can be introduced. At that time, since the pressure sensor 13 can detect the pressure at a plurality of locations in the longitudinal direction of the guide wire 31, for example, the pressure distribution before and after the stenosis part 42 of the blood vessel is measured, and the blood pressure change around the stenosis part 42 is measured. The so-called end point measurement, in which the diagnosis of the stenosis due to arteriosclerosis, the evaluation of the treatment by angioplasty and the treatment can be stopped, can be easily performed, and is very effective clinically.

図１３は、本発明によるセンサ装置の第五の実施形態を示している。図１３において、センサ装置５０は、図８に示したセンサ装置３０の変形例であって、支持部材としてのガイドワイヤ３１内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバー１２の先端面に取り付けられ、ガイドワイヤ３１の側方に開口した窓部３１ｂに臨んで配置された第一の圧力センサ１３の他に、さらに、ガイドワイヤ３１の先端面にも、第二の圧力センサ５１を備えている。
この第二の圧力センサ５１は、その先端面を構成するダイヤフラム（図示せず）が、ガイドワイヤ３１の先端面から突出して露出していると共に、ガイドワイヤ３１の長手方向に延びるように埋め込まれた第二の光ファイバー５２の先端面に取り付けられている。 FIG. 13 shows a fifth embodiment of the sensor device according to the present invention. In FIG. 13, a sensor device 50 is a modification of the sensor device 30 shown in FIG. 8, and is attached to the distal end surface of the optical fiber 12 embedded along the longitudinal direction in a guide wire 31 as a support member. In addition to the first pressure sensor 13 disposed facing the window portion 31b opened to the side of the guide wire 31, a second pressure sensor 51 is further provided on the distal end surface of the guide wire 31. .
The second pressure sensor 51 is embedded so that a diaphragm (not shown) constituting the distal end surface of the second pressure sensor 51 protrudes from the distal end surface of the guide wire 31 and extends in the longitudinal direction of the guide wire 31. The second optical fiber 52 is attached to the front end surface.

このような構成のセンサ装置５０によれば、センサ装置５０のガイドワイヤ３１を患者の血管内に挿入したとき、第一の圧力センサ１３及び第二の圧力センサ５１にて、血管の二箇所での血圧を同時に計測することができる。これにより、第一の圧力センサ１３及び第二の圧力センサ５１により検出された圧力の差に基づいて、当該血管内での血流速Ｖを算出することができる。
即ち、第一の圧力センサ１３による血管内圧をＰとし、血液の粘度をρとしたとき、ガイドワイヤ３１の先端面に作用する流速による圧力は、下記の式
Ｐ＋（ρＶ2 ）／２
から求められる。
従って、第一の圧力センサ１３及び第二の圧力センサ５１により検出された圧力の差に基づいて、血管内の血流速Ｖを検出することができる。このようにして、第一の圧力センサ１３及び第二の圧力センサ５１を使用して、流速センサとして利用することも可能である。
なお、支持部材として、ガイドワイヤ３１に代えて、カテーテルであっても勿論構わない。 According to the sensor device 50 having such a configuration, when the guide wire 31 of the sensor device 50 is inserted into the blood vessel of the patient, the first pressure sensor 13 and the second pressure sensor 51 are used at two locations on the blood vessel. Blood pressure can be measured simultaneously. Thereby, based on the difference in pressure detected by the first pressure sensor 13 and the second pressure sensor 51, the blood flow velocity V in the blood vessel can be calculated.
That is, when the intravascular pressure by the first pressure sensor 13 is P and the viscosity of the blood is ρ, the pressure by the flow velocity acting on the distal end surface of the guide wire 31 is expressed by the following equation:
P + (ρV 2 ) / 2
It is requested from.
Accordingly, the blood flow velocity V in the blood vessel can be detected based on the difference in pressure detected by the first pressure sensor 13 and the second pressure sensor 51. In this way, the first pressure sensor 13 and the second pressure sensor 51 can be used as a flow rate sensor.
Of course, the support member may be a catheter instead of the guide wire 31.

図１４は、本発明によるセンサ装置の第六の実施の形態を示している。図１４において、センサ装置６０は、内視鏡のプローブ６１の長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバー６２と、光ファイバー６２の先端面に取り付けられた圧力センサ１３と、から構成されている。
ここで、光ファイバー６２を、内視鏡のプローブ６１の先端面から突出させ、その外部に露出した先端面に圧力センサ１３を取り付けるようにしてもよい。この場合、圧力センサ１３は、図１５に示すように、さらにダイヤフラム１３ａの外側面に、シリコーンゴム等の弾性材料から成るカバー６３を備えている。なお、カバー６３は、図１６に示すように、圧力センサ１３の側面に回り込んで光ファイバー６２の先端部の周囲まで延びていてもよい。 FIG. 14 shows a sixth embodiment of the sensor device according to the present invention. In FIG. 14, the sensor device 60 includes an optical fiber 62 embedded along the longitudinal direction of the probe 61 of the endoscope, and a pressure sensor 13 attached to the distal end surface of the optical fiber 62.
Here, the optical fiber 62 may protrude from the distal end surface of the probe 61 of the endoscope, and the pressure sensor 13 may be attached to the distal end surface exposed to the outside. In this case, as shown in FIG. 15, the pressure sensor 13 further includes a cover 63 made of an elastic material such as silicone rubber on the outer surface of the diaphragm 13a. As shown in FIG. 16, the cover 63 may extend around the side surface of the pressure sensor 13 to the periphery of the distal end portion of the optical fiber 62.

このような構成のセンサ装置６０によれば、内視鏡のプローブ６１が患者の体内に挿入されたとき、その先端に取り付けられた圧力センサ１３のカバー６３が例えば食道，胃等の内壁に当接したとき、カバー６３を介して圧力センサ１３に外力が加えられることになり、圧力センサ１３が圧力を検出することになる。
このようにして、圧力センサ１３を使用して、力センサあるいは触覚センサとして利用することも可能である。 According to the sensor device 60 having such a configuration, when the probe 61 of the endoscope is inserted into the patient's body, the cover 63 of the pressure sensor 13 attached to the distal end of the endoscope 61 contacts the inner wall of the esophagus, stomach, or the like. When the contact is made, an external force is applied to the pressure sensor 13 via the cover 63, and the pressure sensor 13 detects the pressure.
In this way, the pressure sensor 13 can be used as a force sensor or a tactile sensor.

上述した実施形態においては、支持部材として、カテーテル，バルーンカテーテル，ガイドワイヤ，内視鏡のプローブ等を使用した場合について説明したが、これに限らず、同様の細長い中空または中実の支持部材について本発明を適用し得ることは明らかである。   In the above-described embodiment, the case where a catheter, a balloon catheter, a guide wire, an endoscope probe, or the like is used as the support member has been described. However, the present invention is not limited to this, and a similar elongated hollow or solid support member is used. It is clear that the present invention can be applied.

このようにして、本発明によれば、簡単で小型の構成により従来挿入が難しかった細い部位へも到達することができ、体内局所の精密な計測を行うことができる。また、できるだけ患者等に負担を与えないようにしたセンサ装置が提供されことができる。   In this way, according to the present invention, it is possible to reach a thin site that has been difficult to insert with a simple and small configuration, and it is possible to perform precise measurement of the local area of the body. In addition, a sensor device can be provided that minimizes the burden on patients and the like.

本発明によるセンサ装置の第一実施形態の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of 1st embodiment of the sensor apparatus by this invention. 図１のセンサ装置の垂直断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of the sensor device of FIG. 1. 図１のセンサ装置の長手方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the longitudinal direction of the sensor apparatus of FIG. 図１のセンサ装置で使用される圧力センサの構成を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the structure of the pressure sensor used with the sensor apparatus of FIG. 図１のセンサ装置の使用状態を示す（Ａ）縦断面図及び（Ｂ）横断面図である。It is the (A) longitudinal cross-sectional view and (B) cross-sectional view which show the use condition of the sensor apparatus of FIG. 本発明によるセンサ装置の第二実施形態の構成を示す概略断面図で、それぞれ、（Ａ）はバルーン内部での圧力センサの配置状態、（Ｂ）はバルーンの前方での圧力センサの配置状態、（Ｃ）はバルーンの後方での圧力センサの配置状態を示す。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 2nd embodiment of the sensor apparatus by this invention, respectively, (A) is the arrangement state of the pressure sensor in a balloon inside, (B) is the arrangement state of the pressure sensor in front of a balloon, (C) shows the arrangement state of the pressure sensor behind the balloon. 図６のセンサ装置の使用状態を示し、（Ａ）はバルーン膨張前の、（Ｂ）はバルーン膨張後の概略断面図である。FIG. 7 shows a usage state of the sensor device of FIG. 6, (A) is a schematic cross-sectional view before balloon inflation, and (B) is a schematic cross-sectional view after balloon inflation. 本発明によるセンサ装置の第三実施形態の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of 3rd embodiment of the sensor apparatus by this invention. 図８のセンサ装置の長手方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the longitudinal direction of the sensor apparatus of FIG. 図８のセンサ装置の平面図である。It is a top view of the sensor apparatus of FIG. 本発明によるセンサ装置の第四実施形態の構成を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of 4th embodiment of the sensor apparatus by this invention. 図１１のセンサ装置の使用状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the use condition of the sensor apparatus of FIG. 本発明によるセンサ装置の第五実施形態の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of 5th embodiment of the sensor apparatus by this invention. 本発明によるセンサ装置の第六実施形態の構成を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of 6th embodiment of the sensor apparatus by this invention. 図１４のセンサ装置において、圧力センサを力センサあるいは触覚センサとして利用する例の部分拡大断面図である。FIG. 15 is a partial enlarged cross-sectional view of an example in which the pressure sensor is used as a force sensor or a tactile sensor in the sensor device of FIG. 14. 図１５の力センサあるいは触覚センサの変形例を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the modification of the force sensor of FIG. 15, or a tactile sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０，２０，３０，４０，５０，６０ センサ装置
１１ カテーテル
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 窓部
１２ 光ファイバー
１２ａ ハーフミラー層
１３ 圧力センサ
１３ａ ダイヤフラム
１３ｂ 反射層
１３ｃ スペーサ
１３ｄ メサ部
１４ 血管
１４ａ 血管の狭窄部
２１ バルーンカテーテル
２１ａ 窓部
２２ バルーン
２３ 大動脈壁
３１ ガイドワイヤ
３１ａ 貫通孔
３１ｂ 窓部
４１ 血管壁
４２ 血管の狭窄部
５１ 第二の圧力センサ
５２ 第二の光ファイバー
６１ 内視鏡のプローブ
６２ 光ファイバー
６３ カバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20, 30, 40, 50, 60 Sensor apparatus 11 Catheter 11a Through-hole 11b Window part 12 Optical fiber 12a Half mirror layer 13 Pressure sensor 13a Diaphragm 13b Reflective layer 13c Spacer 13d Mesa part 14 Blood vessel 14a Stenosis part 21 Blood vessel catheter 21a Window portion 22 Balloon 23 Aortic wall 31 Guide wire 31a Through hole 31b Window portion 41 Blood vessel wall 42 Constriction portion of blood vessel 51 Second pressure sensor 52 Second optical fiber 61 Probe of endoscope 62 Optical fiber 63 Cover

Claims (15)

細長い支持部材と、該支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、 上記光ファイバーの先端面に対して内部空間を画成するように周囲が密着して取り付けられたダイヤフラム及びダイヤフラムの内面に備えられた反射層とから成る光ファイバ型の圧力センサと、
を備えており、
上記圧力センサのダイヤフラム外側面が、外部に露出していることを特徴とする、センサ装置。 An elongated support member, an optical fiber embedded in the longitudinal direction in the support member, a diaphragm attached in close contact with the distal end surface of the optical fiber so as to define an internal space, and a diaphragm An optical fiber type pressure sensor comprising a reflection layer provided on the inner surface;
With
A sensor device, wherein an outer surface of a diaphragm of the pressure sensor is exposed to the outside. 前記支持部材の圧力センサに対応する外側面に、前記圧力センサを側方に露出させる窓部が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein a window portion that exposes the pressure sensor to a side is provided on an outer surface of the support member corresponding to the pressure sensor. 前記圧力センサのダイヤフラム外側面が、支持部材の先端から外部に露出していることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ装置。   2. The sensor device according to claim 1, wherein an outer surface of the pressure sensor is exposed to the outside from a front end of the support member. 前記圧力センサの外部に露出したダイヤフラム外側面が、弾性材料により覆われていることを特徴とする、請求項３に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 3, wherein an outer surface of the diaphragm exposed to the outside of the pressure sensor is covered with an elastic material. 前記支持部材が、細長い中空円筒状に形成されており、
前記光ファイバー及び圧力センサが、前記支持部材の周壁部内に備えられていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のセンサ装置。 The support member is formed in an elongated hollow cylindrical shape;
The sensor device according to claim 1, wherein the optical fiber and the pressure sensor are provided in a peripheral wall portion of the support member. 前記支持部材が、中空のカテーテルであることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 5, wherein the support member is a hollow catheter. 前記支持部材が、バルーンカテーテルであることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 5, wherein the support member is a balloon catheter. 前記支持部材が、ガイドワイヤであることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the support member is a guide wire. 前記支持部材が、内視鏡であることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the support member is an endoscope. 複数組の光ファイバー及び圧力センサを備えており、
各圧力センサが、支持部材内にて長手方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載のセンサ装置。 It has multiple sets of optical fiber and pressure sensor,
10. The sensor device according to claim 1, wherein the pressure sensors are arranged at different positions in the longitudinal direction in the support member. 11. 前記支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、この光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の側方に開口した窓部に臨んで配置された第一の圧力センサと、
さらに、支持部材内にて長手方向に沿って埋め込まれた光ファイバーと、この光ファイバーの先端面に取り付けられ、支持部材の先端から露出する第二の圧力センサと、
を備えていることを特徴とする、請求項１から２または５から１０の何れかに記載のセンサ装置。 An optical fiber embedded along the longitudinal direction in the support member, a first pressure sensor attached to the front end surface of the optical fiber and disposed facing a window portion opened to the side of the support member;
Furthermore, an optical fiber embedded in the longitudinal direction in the support member, a second pressure sensor attached to the front end surface of the optical fiber and exposed from the front end of the support member,
The sensor device according to claim 1, further comprising: 前記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力を検出することを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載のセンサ装置。   The pressure of each of the pressure sensors is detected based on a characteristic of interference light caused by a phase shift of reflected light at a reflection layer generated by deformation of a diaphragm due to external pressure and a front end surface of an optical fiber. The sensor device according to any one of 1 to 11. 前記各圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力変化による力を検出することを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載のセンサ装置。   For each of the pressure sensors, a force due to a pressure change is detected based on a characteristic of interference light caused by a phase shift between a reflection layer generated by deformation of a diaphragm due to an external pressure and a reflected light at a front end surface of an optical fiber. The sensor device according to claim 1. 前記第一の圧力センサ及び第二の圧力センサに関して、外部圧力によるダイヤフラムの変形により発生する反射層と光ファイバー先端面での反射光の位相のずれによる干渉光の特性に基づいて、圧力の差により流速を検出することを特徴とする、請求項１１に記載のセンサ装置。   Regarding the first pressure sensor and the second pressure sensor, based on the difference in pressure based on the characteristics of the interference light caused by the phase difference between the reflection layer generated by the deformation of the diaphragm due to the external pressure and the reflected light at the tip surface of the optical fiber. The sensor device according to claim 11, wherein a flow velocity is detected. 前記圧力センサに関して、ダイヤフラム内側の内部空間の温度変化による圧力変化に基づいて、圧力変化を発生させる温度変化を検出することを特徴とする、請求項１から１４の何れかに記載のセンサ装置。   The sensor device according to any one of claims 1 to 14, wherein the pressure sensor detects a temperature change that causes a pressure change based on a pressure change caused by a temperature change in the internal space inside the diaphragm.
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