JP2001286447A - Resonance based pressure transducer system - Google Patents

Resonance based pressure transducer system

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JP2001286447A
JP2001286447A JP2001077742A JP2001077742A JP2001286447A JP 2001286447 A JP2001286447 A JP 2001286447A JP 2001077742 A JP2001077742 A JP 2001077742A JP 2001077742 A JP2001077742 A JP 2001077742A JP 2001286447 A JP2001286447 A JP 2001286447A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonance based transducer system to be implanted inside an organism for measuring the pressure in vivo. SOLUTION: The resonant transducer system comprises a resonance sensor 2 with a mechanical resonator 16 whose resonance frequency depends on the pressure, and an ultrasonic energy source 4. The sensor 2 and the ultrasonic energy source 4 are mechanically connected, both of which are mounted at the distal part of a common elongated member 6. The system for measuring the pressure includes an AC power source, the resonance based pressure transducer system, and a control device for controlling the power supply mode of the AC power source and analyzing resonant signals released from the resonant pressure transducer system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生理的圧力を測定
する装置に関し、特に、情報伝送のための媒介物として
共振を用いる装置およびシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring physiological pressure, and more particularly, to an apparatus and a system using resonance as a medium for transmitting information.

【0002】[0002]

【従来の技術】冠状血管における生理的圧力を測定し記
録することの必要は、非常に細い冠状血管へのアクセス
を可能にする微小な装置の開発のきっかけとなった。典
型的には、非常に小さなサイズのセンサが、例えば大腿
動脈内へ挿入されて所望の測定点、例えば冠状血管へ案
内されるガイド・ワイヤに取付けられる。先に述べた種
類の測定に適するガイド・ワイヤと圧力センサとの一体
化に関連する幾つかの問題がある。第1の最たる問題
は、センサを充分に小さくすることである。また、容易
に冠状血管を介して所望の位置へ案内され得且つ充分に
可撓性に富むガイド・ワイヤを得るためには、電気的接
続およびリード線の数を最小限に抑えねばならない。電
気的なリード線および接続を除去する1つの方法は、セ
ンサが配置される環境にありがちな圧力に相関し得る共
振周波数を放射することにより、例えば超音波エネルギ
の形態の外的刺激に反応する共振センサを用いることで
ある。このような装置は、係属中の弊米国特許出願第0
9/219,798号に開示されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION The need to measure and record physiological pressure in coronary vessels has triggered the development of microscopic devices that allow access to very small coronary vessels. Typically, a very small size sensor is attached, for example, to a guide wire that is inserted into the femoral artery and guided to the desired measurement point, for example, a coronary vessel. There are several problems associated with integrating guidewires and pressure sensors suitable for measurements of the type described above. The first major problem is to make the sensor sufficiently small. Also, the number of electrical connections and leads must be minimized in order to obtain a guidewire that is easily guided to the desired location through the coronary vessels and is sufficiently flexible. One method of removing electrical leads and connections is to respond to external stimuli, for example in the form of ultrasonic energy, by emitting a resonant frequency that can be correlated to the pressures that are likely to be in the environment in which the sensor is located. That is, a resonance sensor is used. Such a device is disclosed in pending U.S. patent application Ser.
No. 9 / 219,798.

【0003】別の事例は、(カプランの)米国特許第
5,619,997号に開示されている。同特許は、超
音波エネルギを用い、検出が可能な選択された物理的変
数の変化に従って変動する共振を放射することにより超
音波に応答し得る植込み可能なセンサを含む受動型セン
サ・システムに関係する。
Another case is disclosed in US Pat. No. 5,619,997 (Kaplan). The patent relates to a passive sensor system that includes an implantable sensor that uses ultrasonic energy to respond to ultrasonic waves by emitting resonances that vary according to changes in selected physical variables that can be detected. I do.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これらシステムにおけ
る短所は、測定場所の近傍において体外に配置される外
部超音波エネルギ源を必要とすることである。このこと
は、システムを嵩ばらせ、また体内の共振センサの位置
を正確に知ることを難しくし、これにより信号品質が最
適値以下となり得る。
A disadvantage of these systems is that they require an external ultrasonic energy source located outside the body near the measurement location. This makes the system bulky and makes it difficult to accurately locate the resonant sensor in the body, which can result in suboptimal signal quality.

【0005】従って、本発明の目的は、先に述べた短所
を克服するシステムを提供することである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a system which overcomes the above-mentioned disadvantages.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的は、特許請求の
範囲の請求項1に記載するような共振型圧力トランスジ
ューサ・システムによって達成される。これにより、共
振センサは、超音波エネルギ源、例えば10KHz〜1
00MHzの周波数範囲の振動を生成することができる
圧電水晶に接近して、または望ましくは超音波エネルギ
源上に配置される。当該システムは、患者の体内への挿
入を容易にするワイヤ、例えばガイド・ワイヤ上に設け
られることが望ましい。
This object is achieved by a resonant pressure transducer system as described in claim 1. This allows the resonance sensor to operate with an ultrasonic energy source, e.g.
It is located close to, or preferably on, an ultrasonic energy source capable of producing vibrations in the frequency range of 00 MHz. The system is preferably provided on a wire that facilitates insertion into the patient, for example a guide wire.

【0007】本発明の更なる特質においては、AC電源
と、共振型圧力トランスジューサ・システムと、前記A
C電源の給電モードを制御し且つ前記共振型圧力トラン
スジューサ・システムから発される共振信号を分析する
制御装置とを含む圧力測定システムが提供される。この
ようなシステムは、請求項15に記載されている。本発
明については、次に図面に関して詳細に記述する。
In a further aspect of the invention, an AC power supply, a resonant pressure transducer system, and the A
And a controller for controlling a power supply mode of the C power supply and analyzing a resonance signal emitted from the resonance type pressure transducer system. Such a system is defined in claim 15. The invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本願においては、表現「機械的な
結合」または「機械的に結合された」とは、1つの要素
から別の要素へ、特に超音波範囲内の振動の伝達を許容
する2つの要素間の任意の接続を包含するものと見なさ
れるべきである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As used herein, the expressions "mechanically coupled" or "mechanically coupled" allow the transmission of vibrations from one element to another, particularly within the ultrasonic range. Should be considered as encompassing any connection between the two elements that make it.

【0009】図1は、本発明の概念、すなわち、選択さ
れた周波数で共振することにより超音波エネルギに応答
し、センサが圧力差を受けるときに共振周波数が周波数
シフトを生じる共振センサ2の設置を概略的に示してい
る。また、本発明概念は、前記センサに接近して配置さ
れる超音波エネルギ源4をも含む。共振器により蓄えら
れるエネルギ量は非常に小さい。従って、妥当な検出レ
ベルを許容するためには、エネルギ源と共振器との間の
距離が非常に小さいことが必須である。これら両者間の
距離が大きくなるほど、共振を検出することが困難とな
る。図示した実施の形態においては、センサとエネルギ
源は、患者の体内への容易な挿入および測定部位への操
作を可能にするため、長さが1.5メートル程度である
ことが望ましいガイド・ワイヤ内部に伸びる芯ワイヤ6
の遠端部に取付けられる。ガイド・ワイヤは、基部チュ
ーブ9と可撓性を与えるコイル11と遠端部において芯
ワイヤ6に取付けられたセンサ組立体2、4とを備え
る。センサ組立体は、周囲の媒体が共振センサ2へ接す
るように、開口13を持つ保護チューブ・セグメント1
2内に収められることが望ましい。保護チューブ・セグ
メント12の遠端部には、第2のコイル15が取付けら
れている。超音波エネルギ源4は、例えば10KHz〜
100MHzで1〜100Vの高周波AC電圧源によっ
て電気的に作動される。この電気的エネルギはリード線
8、10を介して供給される。必要によっては、芯ワイ
ヤ6をリード線として用いてリード線を1本にすること
も可能である。
FIG. 1 illustrates the concept of the invention, namely the installation of a resonant sensor 2 which responds to ultrasonic energy by resonating at a selected frequency and causes a resonant frequency shift when the sensor experiences a pressure differential. Is schematically shown. The inventive concept also includes an ultrasonic energy source 4 located in close proximity to the sensor. The amount of energy stored by the resonator is very small. Therefore, a very small distance between the energy source and the resonator is essential to allow a reasonable detection level. As the distance between the two increases, it becomes more difficult to detect resonance. In the illustrated embodiment, the sensor and the energy source are preferably guide wires that are on the order of 1.5 meters in length to allow easy insertion into the patient's body and manipulation of the measurement site. Core wire 6 extending inside
Attached to the far end of the The guide wire comprises a base tube 9 and a coil 11 providing flexibility and sensor assemblies 2, 4 attached to the core wire 6 at the distal end. The sensor assembly comprises a protective tube segment 1 having an opening 13 such that the surrounding medium contacts the resonant sensor 2.
2 is desirable. At the distal end of the protective tube segment 12, a second coil 15 is mounted. The ultrasonic energy source 4 is, for example, 10 KHz
It is electrically operated by a high frequency AC voltage source of 1 to 100 V at 100 MHz. This electrical energy is supplied via leads 8,10. If necessary, the core wire 6 may be used as a lead wire to reduce the number of lead wires to one.

【0010】超音波エネルギ源4は、ガイド・ワイヤの
平坦面へ接着される圧電材料、例えばジルコン酸チタン
酸鉛(PZT)の板4からなることが望ましい。板4
は、該板の少なくとも2つの面へ取付けられ且つリード
線8、10に接続された電極21、22を備えている。
これらの電極間にAC電圧を印加すると、印加されたA
C周波数と同期した機械的振動が板4に生じる。この振
動は、ガイド・ワイヤを介して共振センサ2へ伝播す
る。
The ultrasonic energy source 4 preferably comprises a plate 4 of a piezoelectric material, for example lead zirconate titanate (PZT), which is adhered to the flat surface of the guide wire. Board 4
Comprises electrodes 21,22 attached to at least two faces of the plate and connected to leads 8,10.
When an AC voltage is applied between these electrodes, the applied A
Mechanical vibration occurs on the plate 4 in synchronization with the C frequency. This vibration propagates to the resonance sensor 2 via the guide wire.

【0011】先に述べたようにガイド・ワイヤの芯ワイ
ヤ6からなるワイヤ6は、共振センサ2とPZTの板4
とを収容する長形の部材でもよい。例えば、ワイヤ6
は、PZTの板4と外部の電子装置間の無線通信のため
のアンテナとして機能する薄いワイヤからなるものでも
よい。
As described above, the wire 6 composed of the guide wire core wire 6 is connected to the resonance sensor 2 and the PZT plate 4.
May be a long member for accommodating the above. For example, wire 6
May consist of a thin wire that functions as an antenna for wireless communication between the PZT plate 4 and an external electronic device.

【0012】図2において、簡単にするため、リード線
と保護チューブのない別の実施の形態が示されている。
同図においては、共振センサ2は圧電発振器4の頂部に
取付けられる。このようにして、超音波エネルギ源と共
振構造体との間に密な接触が生じ、これによって極めて
効率のよいエネルギ伝達が得られる。
In FIG. 2, for simplicity, another embodiment without leads and protective tubes is shown.
In the figure, the resonance sensor 2 is mounted on the top of the piezoelectric oscillator 4. In this way, intimate contact occurs between the ultrasonic energy source and the resonant structure, which results in a very efficient energy transfer.

【0013】別の変更例もまた考えられ、センサ2とエ
ネルギ源4とは、図3に示されるように、相互に端部ど
おしで接続されている。望ましい実施の形態は図2に示
されるものであり、図4には、センサとエネルギ源との
組立体の望ましい構造が、概略的ではあるが或る程度詳
細に図示されている。図示のように、圧電素子(すなわ
ち、水晶)4が設けられ、その表面上に圧電素子4と密
に接触して共振センサ2が載置される。この共振センサ
は、無減衰機械的結合により取付けられる。すなわち、
この圧電素子により生じたエネルギは接続領域において
顕著には吸収されることがない。一般的な意味での結
合、接着あるいはハンダ付けなどの幾つかの取付け方法
が可能である。
Another variant is also conceivable, in which the sensor 2 and the energy source 4 are interconnected end to end, as shown in FIG. A preferred embodiment is shown in FIG. 2 and FIG. 4 schematically illustrates, but in some detail, a preferred structure of the sensor and energy source assembly. As shown in the figure, a piezoelectric element (that is, quartz) 4 is provided, and the resonance sensor 2 is mounted on the surface of the piezoelectric element 4 in close contact with the piezoelectric element 4. This resonance sensor is mounted by an undamped mechanical coupling. That is,
The energy generated by this piezoelectric element is not significantly absorbed in the connection area. Several attachment methods are possible, such as bonding, gluing or soldering in a general sense.

【0014】共振センサは、底部および側部の壁面を持
ち且つ箱状の構造をなす筺体14を含む。筺体14の開
口部は、薄い膜18により閉じられる。筺体の内部に
は、デザインを変更できる薄い膜のような形などの種々
の異なる形状を取り得る共振梁構造16がある。この梁
構造16の一端部は筺体壁面に取付けられ、他端部は、
膜18に取付けられた懸架要素20に取付けられる。梁
構造16は固有の共振周波数を持ち、その値は梁構造を
構成する材料の歪みに応じて変化する。膜18の両面間
の圧力差の変化を生じる、センサ2を囲む環境の圧力変
化に応答して、膜18は内方または外方へ反ることにな
り、これにより梁構造16も反らされる。これは、梁構
造16が懸架要素20を介して膜18に取付けられてい
るからである。このような形式の適切なセンサが、本願
と同じ譲受人による米国特許出願第09/219,79
4号に開示され特許請求されている。
The resonance sensor includes a housing 14 having bottom and side walls and having a box-like structure. The opening of the housing 14 is closed by the thin film 18. Inside the housing is a resonant beam structure 16 that can take a variety of different shapes, such as a thin film shape that can be redesigned. One end of the beam structure 16 is attached to the housing wall, and the other end is
Attached to a suspension element 20 attached to the membrane 18. The beam structure 16 has a unique resonance frequency, the value of which varies according to the strain of the material constituting the beam structure. In response to a pressure change in the environment surrounding the sensor 2, which causes a change in the pressure difference between the two sides of the membrane 18, the membrane 18 will bow inward or outward, which also deflects the beam structure 16. You. This is because the beam structure 16 is attached to the membrane 18 via the suspension element 20. A suitable sensor of this type is disclosed in commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 219,79.
No. 4 and claimed.

【0015】梁構造16を収容する室すなわち空洞23
は、共振センサ2の共振振動の粘性減衰を最小化するた
めに抜気されることが望ましい。振動の反作用エネルギ
と散逸エネルギとの間の比として定義される共振の品質
係数Qは、充分な測定精度を生じるよう、できるだけ高
くなければならない。シリコン・マイクロ加工技術を用
いる共振センサ2の最適化された設計および構造は、典
型的には、10以上、望ましくは50以上、最も望まし
くは100以上の品質係数Qを生じる。
A chamber or cavity 23 for receiving the beam structure 16
Is desirably evacuated in order to minimize the viscous damping of the resonance vibration of the resonance sensor 2. The quality factor Q of the resonance, defined as the ratio between the reaction energy of the vibration and the dissipated energy, must be as high as possible to produce sufficient measurement accuracy. The optimized design and structure of the resonant sensor 2 using silicon micromachining techniques typically results in a quality factor Q of 10 or more, preferably 50 or more, and most preferably 100 or more.

【0016】望ましい実施の形態においては、超音波エ
ネルギ源4は、一般にアモルファスあるいは多結晶質で
あるPZTから作られた装置である。この超音波エネル
ギ源は「励振」および「聴取」の両用に用いられる。す
なわち、共振器に共振を生じさせるエネルギを送出し、
またセンサにおける共振梁構造から「箱型」構造を介し
て共振周波数のエネルギを受取って、検出される出力信
号を生じる。これは、結晶が共振器の共振周波数と一致
する周波数で動作することを要求する。
In the preferred embodiment, the ultrasonic energy source 4 is a device made of PZT, which is generally amorphous or polycrystalline. This ultrasonic energy source is used for both "excitation" and "listening". That is, it sends out energy that causes the resonator to resonate,
It also receives energy at the resonant frequency from the resonant beam structure in the sensor via a "box" structure and produces a detected output signal. This requires that the crystal operate at a frequency that matches the resonant frequency of the resonator.

【0017】本発明に係る装置の動作モードは幾つかあ
り得る(この点に関しては、未公開の弊国際特許出願P
CT/SE99/02467号を参考のため援用す
る)。図5aおよび図5bには、励振および検出のため
の典型的な波形がそれぞれ示される。励振波形は正弦波
のバーストである。音響的/機械的システムにおいて
は、望ましい励振周波数は1MHzであり、バーストは
共振器の品質係数Qに応じて10〜1000周期からな
る。品質係数Qが高いときには、より大きな振動振幅が
生じるので、より多くの周期が更に望ましい。図5b
は、このような振動の形成を示している。励振を生じる
外部電源が遮断されると、エネルギが共振器から放出さ
れ、品質係数Qにより定まる割合で減衰する。自由振動
の周波数f0は、共振器の共振周波数に等しい。図5a
による正弦波のバーストの後に、次のバーストまで、緩
和周期が続く。この緩和周期は、バーストの持続時間よ
り長いことが望ましい。
There are several possible modes of operation of the device according to the invention (in this regard, the unpublished International Patent Application P.
CT / SE99 / 02467 is incorporated by reference). 5a and 5b show typical waveforms for excitation and detection, respectively. The excitation waveform is a sine wave burst. In an acoustic / mechanical system, the desired excitation frequency is 1 MHz and the burst consists of 10 to 1000 periods, depending on the quality factor Q of the resonator. Higher quality factors Q result in larger vibration amplitudes, so more periods are more desirable. FIG.
Indicates the formation of such vibrations. When the external power supply causing the excitation is cut off, energy is released from the resonator and attenuates at a rate determined by the quality factor Q. The frequency f 0 of the free vibration is equal to the resonance frequency of the resonator. FIG.
Followed by a relaxation cycle until the next burst. This relaxation period is desirably longer than the duration of the burst.

【0018】このように、第1の望ましいモードは、P
ZTユニットを印加電圧の短パルスで励振する。このよ
うな励振は、励振周波数の非常に広いスペクトル(理想
的には、共振センサ2の共振周波数に対応する期間を越
えない持続時間を持つ短いパルス)を含む。このため、
パルスに利用可能なエネルギが常に存在し、これが共振
器をその共振周波数で振動させる。
Thus, the first desirable mode is P
The ZT unit is excited by a short pulse of the applied voltage. Such an excitation includes a very broad spectrum of excitation frequencies (ideally, short pulses having a duration not exceeding a period corresponding to the resonance frequency of the resonance sensor 2). For this reason,
There is always energy available for the pulse, which causes the resonator to oscillate at its resonant frequency.

【0019】パルス間には、無励振期間がある。この期
間中、共振センサはその共振周波数で減衰する振動を生
じる。PZTユニットは共振センサからの共振エネルギ
によって影響され、PZTユニットに電圧が生成され
る。公称圧力における応答と比較される、圧力差に曝さ
れたときに振動水晶により生じる電圧応答の変化が測定
され、圧力値へ変換される。標準的な状態(例えば、温
度25℃および圧力1バール)における共振センサの実
際の公称共振周波数は、製造中に決定される。
There is a non-excitation period between the pulses. During this period, the resonant sensor produces vibrations that attenuate at its resonant frequency. The PZT unit is affected by resonance energy from the resonance sensor, and a voltage is generated in the PZT unit. The change in voltage response caused by the vibrating quartz when exposed to the pressure difference, compared to the response at the nominal pressure, is measured and converted to a pressure value. The actual nominal resonant frequency of the resonant sensor under standard conditions (eg, 25 ° C. and 1 bar pressure) is determined during manufacture.

【0020】あるいはまた、連続する正弦波の励振を用
いることができる。正弦波が共振センサ2の共振周波数
を含む周波数範囲内で連続的に掃引されるならば、共振
はPZTの板4の機械的負荷の急峻なピークとして現わ
れる。これは、接続リード線8、10により遠隔測定さ
れるPZTの板4の電気的インピーダンスに影響を及ぼ
すことになる。
Alternatively, continuous sinusoidal excitation can be used. If the sine wave is swept continuously within the frequency range that includes the resonance frequency of the resonance sensor 2, the resonance will appear as a steep peak in the mechanical load on the PZT plate 4. This will affect the electrical impedance of the PZT plate 4 which is telemetered by the connecting leads 8,10.

【0021】図5a及び図5bに概略的に示される圧力
測定の完全システムは、制御される方法で出力電圧を供
給することができるAC電源を含む。この制御は、多数
の励振の仕方に対してプログラムされたコンピュータな
どの適切な制御装置によって行われる。このように、励
振モードは、特定の測定に適するように手元で選定する
ことができる。
The complete system of pressure measurement shown schematically in FIGS. 5a and 5b includes an AC power supply that can supply an output voltage in a controlled manner. This control is performed by a suitable controller such as a computer programmed for a number of excitation modes. Thus, the excitation mode can be selected at hand to suit a particular measurement.

【0022】実際の手順は、下記のように行われる。圧
電装置が10KHz〜100MHzの範囲内の適切な周波
数のAC電圧で付勢される。圧電装置がセンサ箱体構造
内の共振センサに当たる超音波を生じると、箱体構造は
その共振周波数で振動し始める。センサ構造内の膜が周
囲とは異なる圧力を受けると、この膜は湾曲され、これ
により共振センサに歪みを生じさせ、これが共振周波数
を変化させる。励振電圧が遮断されると、圧電装置は共
振センサからの減衰共振出力に曝され、これにより、振
動する共振センサと同じ周波数のピエゾ電圧を生じる。
The actual procedure is performed as follows. The piezoelectric device is energized with an AC voltage of an appropriate frequency in the range of 10 KHz to 100 MHz. When the piezoelectric device generates an ultrasonic wave that strikes a resonant sensor in the sensor box structure, the box structure begins to vibrate at its resonant frequency. When the membrane in the sensor structure experiences a different pressure than the surroundings, the membrane is curved, thereby causing the resonant sensor to distort, which changes the resonant frequency. When the excitation voltage is interrupted, the piezoelectric device is exposed to a damped resonant output from the resonant sensor, thereby producing a piezo voltage at the same frequency as the vibrating resonant sensor.

【0023】圧電素子は、例えば1気圧±500mmH
gの圧力変化に起因してセンサの共振梁構造が生成する
全ダイナミック周波数範囲を検出できなければならな
い。
The piezoelectric element is, for example, 1 atm ± 500 mmH
It must be possible to detect the entire dynamic frequency range generated by the resonant beam structure of the sensor due to the pressure change of g.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るシステムの第1の実施の形態を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a system according to the present invention.

【図2】本発明に係るシステムの第2の実施の形態を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the system according to the present invention.

【図3】本発明に係るシステムの第3の実施の形態を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the system according to the present invention.

【図4】本発明に係るセンサ/エネルギ源組立体の望ま
しい実施の形態を示す図である。
FIG. 4 illustrates a preferred embodiment of a sensor / energy source assembly according to the present invention.

【図5】aは、励振のための典型的な波形を示すグラフ
であり、bは、検出のための典型的な波形を示すグラフ
である。
5A is a graph showing a typical waveform for excitation, and FIG. 5B is a graph showing a typical waveform for detection.

【図6】本発明を包含するシステムを示す概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a system encompassing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:共振センサ、 4:超音波エネルギ源、 6:芯ワ
イヤ、 8、10:リード線、 9:基部チューブ、
11:コイル、 12:保護チューブ・セグメント、
13:開口、 14:筐体、 15:第2のコイル、
16:共振梁構造、 18:膜、 20:懸架要素、
21、22:電極、 23:空洞
2: resonance sensor, 4: ultrasonic energy source, 6: core wire, 8, 10: lead wire, 9: base tube,
11: coil, 12: protective tube segment,
13: opening, 14: housing, 15: second coil,
16: resonance beam structure, 18: membrane, 20: suspension element,
21, 22: electrode, 23: cavity

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧力の生体内測定のため生体内へ植込み
可能である共振型圧力トランスジューサ・システムであ
って、 共振周波数が圧力に依存する機械的共振器16を有する
共振センサ2と、 超音波エネルギ源4と、 を含む共振圧力トランスジューサ・システムにおいて、 前記センサ2が前記超音波エネルギ源4に機械的に結合
され、 前記センサと前記超音波エネルギ源とが、共通の長形部
材6の遠端部に設けられることを特徴とする圧力トラン
スジューサ・システム。
1. A resonant pressure transducer system implantable in vivo for in vivo measurement of pressure, comprising: a resonant sensor 2 having a mechanical resonator 16 whose resonant frequency is pressure dependent; An energy source (4), wherein the sensor (2) is mechanically coupled to the ultrasonic energy source (4), wherein the sensor and the ultrasonic energy source are remote from a common elongated member (6). A pressure transducer system provided at the end.
【請求項2】 前記センサ2が前記超音波エネルギ源4
に載置される、請求項1記載の圧力トランスジューサ・
システム。
2. The ultrasonic energy source 4 according to claim 2, wherein:
The pressure transducer according to claim 1, which is mounted on
system.
【請求項3】 前記共通の長形部材がワイヤ6である、
請求項1または2に記載の圧力トランスジューサ・シス
テム。
3. The common elongated member is a wire 6.
A pressure transducer system according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記超音波エネルギ源4が前記ワイヤ6
に取付けられる、請求項3記載の圧力トランスジューサ
・システム。
4. The ultrasonic energy source 4 is connected to the wire 6
4. The pressure transducer system of claim 3, wherein the pressure transducer system is mounted on a pressure transducer.
【請求項5】 前記センサ2と前記超音波エネルギ源4
とがワイヤ6に取付けられ且つ相互に隣接して載置され
る、請求項1記載の圧力トランスジューサ・システム。
5. The sensor 2 and the ultrasonic energy source 4.
2. The pressure transducer system of claim 1, wherein the pressure transducers are mounted on wires 6 and mounted adjacent to each other.
【請求項6】 前記超音波エネルギ源4が、10KHz
〜100MHzの範囲内の周波数の振動を生成すること
が可能な圧電素子である、請求項1〜5のいずれか一つ
に記載の圧力トランスジューサ・システム。
6. The ultrasonic energy source 4 has a frequency of 10 KHz.
The pressure transducer system according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressure transducer system is a piezoelectric element capable of generating a vibration having a frequency in a range of 100100 MHz.
【請求項7】 前記圧電素子に対する電圧印加を可能に
する電気的接続10を更に備える、請求項6記載の圧力
トランスジューサ・システム。
7. The pressure transducer system according to claim 6, further comprising an electrical connection (10) for enabling a voltage to be applied to said piezoelectric element.
【請求項8】 前記共振センサ2が膜18を備え、梁1
6が前記膜18に懸架要素20により取付けられ、前記
梁が抜気された室23内に収容される、請求項1〜7の
いずれか一つに記載の圧力トランスジューサ・システ
ム。
8. The beam sensor according to claim 1, wherein said resonance sensor includes a membrane.
A pressure transducer system according to any of the preceding claims, wherein 6 is attached to the membrane 18 by a suspension element 20 and the beam is housed in an evacuated chamber 23.
【請求項9】 前記共振センサ2の共振周波数が10以
上の品質係数(Q)を持つ、請求項1〜8のいずれか一
つに記載の圧力トランスジューサ・システム。
9. The pressure transducer system according to claim 1, wherein a resonance frequency of the resonance sensor 2 has a quality factor (Q) of 10 or more.
【請求項10】 前記超音波エネルギ源4の励振が、前
記共振センサ2の共振周波数に対応する周期を越えない
持続時間を持つパルスからなる、請求項1〜9のいずれ
か一つに記載の圧力トランスジューサ・システム。
10. The method according to claim 1, wherein the excitation of the ultrasonic energy source comprises pulses having a duration not exceeding a period corresponding to a resonance frequency of the resonance sensor. Pressure transducer system.
【請求項11】 前記超音波エネルギ源4の励振が、前
記共振センサ2の共振周波数を包含する周波数範囲で掃
引された正弦波からなる、請求項1〜10のいずれか一
つに記載の圧力トランスジューサ・システム。
11. The pressure according to claim 1, wherein the excitation of the ultrasonic energy source comprises a sine wave swept in a frequency range including a resonance frequency of the resonance sensor. Transducer system.
【請求項12】 前記共振センサ2が、箱状の構造をな
し且つ底部と側壁部とを有する筺体14を含む、請求項
1〜11のいずれか一つに記載の圧力トランスジューサ
・システム。
12. The pressure transducer system according to claim 1, wherein the resonance sensor includes a housing having a box-like structure and having a bottom and a side wall.
【請求項13】 前記筺体14の開口部が薄い膜18に
より閉鎖され、これにより、前記機械的共振器16が内
部に設けられる真空空洞を形成する、請求項1〜12の
いずれか一つに記載の圧力トランスジューサ・システ
ム。
13. The method according to claim 1, wherein the opening of the housing is closed by a thin film, thereby forming a vacuum cavity in which the mechanical resonator is provided. A pressure transducer system as described.
【請求項14】 前記梁16が固有の共振周波数を持
ち、その大きさが前記梁を作る材料の歪みに応じて変更
可能である、請求項1〜13のいずれか一つに記載の圧
力トランスジューサ・システム。
14. The pressure transducer according to claim 1, wherein the beam has an inherent resonance frequency, the size of which can be changed according to the strain of the material from which the beam is made. ·system.
【請求項15】 10KHz〜100MHzの周波数範囲
内のAC電力を供給することが可能なAC電源と、 請求項1に記載の共振型圧力トランスジューサ・システ
ムと、 前記AC電力の供給モードを制御して、前記共振型圧力
トランスジューサ・システムから放出される共振信号を
分析する制御装置と、を備える圧力測定システム。
15. An AC power supply capable of supplying AC power in a frequency range of 10 KHz to 100 MHz, a resonance type pressure transducer system according to claim 1, and controlling the AC power supply mode. A control device for analyzing a resonance signal emitted from the resonance type pressure transducer system.
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