CN1462609A - 侵入式光声感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是为一种侵入式光声感测装置，其是插设于血管内部，并利用超声波阵列感测器与激光都普勒系统的激光光源感测器，以同时获取血管壁组织截面影像与血管内血流数值等生理信息。超声波阵列感测器是以复数感测单元发射与接收超声波信号；而复数匹配单元固设于复数感测单元的外围；一吸收单元固设于复数感测单元的内围；并利用复数信号线组传送复数感测单元接收超声波信号而产生的感测信号，且复数信号线组是埋设于吸收单元上。

Description

侵入式光声感测装置
技术领域
本发明是关于一种侵入式光声感测装置，尤指一种适用于心导管手术的心血管内微型光声感测装置。
背景技术
按，在进行冠状动脉肥大、动脉血管栓塞、汽球扩张术等心导管手术时，医师必须获取血管壁组织截面影像与血管内血流数值等生理信息，以方便手术的进行。
传统的作法是使用侵入式导管超声波系统(Intravascular UltrasoundSystem，IVUS)，其功能仅能单独扫描血管壁组织截面影像或单独量测血流流速，并无法同时进行上述的两种功能。使得医师在手术进行中无法获得即时足够的资讯，甚至必须时常抽换不同功能的导管，造成病患的痛苦与增加手术失败率。
另一种作法是采用激光都普勒血流量测系统(Laser Doppler bloodflow meter)，其是从体外量测体表微血管的血流速，但对体内较深处血管以及心脏周边等组织，激光无法穿透到达部分则无法进行量测，且此法无法呈现血管组织的截面影像。
发明人爰因于此，本于积极发明的精神，亟思一种可以解决上述问题的“侵入式光声感测装置”，几经研究实验终至完成此项嘉患世人的发明。
发明内容
本发明的主要目的是在提供一种侵入式光声感测装置，以便能同时获取血管壁组织截面影像以及血管内血流数值等生理信息，而不需重复抽换不同功能的导管。
本发明的另一目的是在提供一种侵入式光声感测装置，以便能由血流数值的变化确定血管栓塞的位置，以间接减少定位用X光的照射量。
为达成上述的目的，本发明是插设于血管内部，并配合一外部超声波源与一激光信号源，本发明主要包括：复数感测单元，用以发射与接收超声波信号；复数匹配单元，是固设于复数感测单元的外围，以匹配复数感测单元与人体的阻抗差距；一吸收单元，其内部是为中空，且固设于复数感测单元的内围；复数信号线组，是传送复数感测单元发射与接收超声波信号而产生的感测信号，复数信号线组是组设于吸收单元内；以及一光信号感测单元，是位于吸收单元内部，光信号感测装置包含复数光纤；其中，激光信号源经由至少一光纤作为发射光信号的光纤，以送至血管内，其他复数光纤作为接收光信号的光纤，以接收由体液所反射的光信号，超声波感测装置与光信号感测装置是以时序控制法控制超声波与光信号的发射与接收顺序。
其中该作为接收光信号的其他光纤数为三至八根。
该血管光声咸测装置尚包括一导管与一封装体，该导管的一端是套设于该复数感测单元的外围，并于该导管的一端装设该封装体。
其中该封装体的声阻抗是介于人体阻抗与生理食盐水之间，并具有超声波衰减系数低与具有生物相容的特性。
其中该封装体是采用聚氨酯。
其中该封装体的头端是呈一棱镜状，以增加所发射的光信号的聚光作用。
其中该复数匹配单元是以溅镀或胶合于该复数感测单元的外围。
其中该复数感测单元是为压电陶瓷材料。
其中该吸收单元的主要成分是包括：高分子材料、树脂、以及金属粉末。
其中该复数感测单元的数量是为八个。
其中该复数匹配单元的声阻抗是介于人体阻抗与该复数个感测单元之间，并具有超声波衰减系数低的特性。
由于本发明构造新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请发明专利。
附图说明
有关本发明的较佳实施例，是以插入心血管为例加以说明。敬请参照图1及图2显示的立体分解图及立体图，其主要包括：超声波感测单元1、光信号感测单元2、光纤2 1、匹配单元 3、吸收单元4、导管5、信号线6、封装体7。
上述的超声波感测单元1的材质无限制，于本实施例中较佳为压电陶瓷材料。光信号感测单元2于本实施例中较佳为采用激光都普勒系统，其具有一激光光源(图未示)与九根光纤21。匹配单元3的材质无限制，较佳为一种具声阻抗的材料，该具声阻抗材料的声阻抗值介于人体声阻抗值与超声波感测单元1声阻抗值之间，并具有超声波衰减系数低特性的材质。最佳为采用马俐柯公司(Mereco Technologies Group)的产品MetaCast 4 0 1st(主要组成成份为环氧树脂与硅酸)或环氧树脂(Epoxy 1365-25)等高分子材料与三氧化二铝及氧化钨等粉末的混合物。吸收单元4的材质无限制，于本实施例中较佳为由高分子材料、树脂、以及金属粉末等材料所组成。封装体7是为导管5尖端封装材料，其声阻抗值是介于人体阻抗与生理食盐水之间，并具有超声波衰减系数低与具有生物相容的特性。封装体7的材质无限制，于本实施例中较佳为聚合物，最佳为聚氨酯(PU)。
在本例中，超声波感测单元1为八个，且分别镶嵌于吸收单元4的外围，且在八个超声波感测单元1与吸收单元4间埋设有八条信号线6，与各超声波感测单元1共用的一条地线，以便供将各超声波感测单元1发射与接收超声波信号后所产生的信号传送至外部显示装置。八个超声波感测单元1的外围还分别以树脂胶合八个匹配单元3，以形成八组超声波阵列换能模组，且在超声波阵列换能模组外围组设或套设一中空的导管5，并在导管5的尖端封装一透明的封装体7，以便供发射与接收超声波信号，以撷取心血管壁组织截面影像。
由于人体阻抗与超声波感测单元1的阻抗差距颇大，以溅镀或胶合的方式固设匹配单元3，减少超声波感测单元1与人体阻抗的差异，而能顺利传导外部超声波信号至超声波感测单元1。当然，超声波感测单元1的数量无限制，在本例中是以八个超声波感测单元1作为说明。
吸收单元4为一内部中空的圆柱体，其主要用来吸收超声波感测单元1发射与接收超声波信号后所产生的散射杂讯，即吸收超声波感测单元1发射与接收超声波信号后所产生的震动。在吸收单元4的中空部份置有光信号感测单元2，其具有一根作为传输光信号的光纤21，该光纤21是连接至外部激光发光源，使得外部激光信号由该光纤21而穿透一透镜状的封装体7，以达成聚光后再进入血管；光信号感测单元2还包含八根作为接收由血管内体液所反射回来的光信号的光纤21，且该八根光纤21是连接至外部显示装置，以显示血管内血流的流速。
图3则显示本发明所采用时序控制法的示意图，t1至t4表示四个超声波感测单元1发射及接收的时序，t5表示光纤21传送光纤信号至血管内的时序，t6则表示其余八根光纤接收由血管内体液所反射回的光信号的时序。其中，每一动作的时序约20微秒，每二超声波感测单元1触发后的时间间隔为5微秒，整个工作周期则约为150微秒。因采用此时序控制法控制各超声波感测单元1与传导光纤21的发射接收时序，并在各个超声波感测单元1触发后预留5微秒，大幅地改善超声波感测单元1的震荡衰减效应，使得传导光纤21不受震荡所产生的散射杂讯干扰。
由以上的说明可知，本发明是将超声波阵列感测器与激光都普勒系统的激光光源感测器共同整合于一侵入式心导管内，以达到同时获取血管壁组织截面影像以及血管内血流数值等生理信息，而不需重复抽换不同功能的导管。且本发明并能经由血流数值的变化确定血管栓塞的位置，以间接减少定位用X光的照射量。
综上所述，本发明无论就目的、手段及功效，均显示其迥异于已知技术的特征，为“心导管光声感测装置”，的一大突破。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种侵入式光声感测装置，是插设于血管内部，并配合一激光信号源，其特征在于，该光声感测装置主要包括：
复数感测单元，用以发射与接收超声波信号；
复数匹配单元，是固设于该复数感测单元的外围，以匹配该复数感测单元与人体的阻抗差距；
一吸收单元，是固设于该复数感测单元的内围，以吸收该复数感测单元产生的散射杂讯，该吸收单元内部是为中空；
复数信号线组，是传送该复数感测单元发射与接收该超声波信号而产生的感测信号，该复数信号线组是组设于该吸收单元内；以及
一光信号感测单元，是位于该吸收单元内部，该光信号感测装置包含复数光纤；
其中，该激光信号源经由至少一光纤作为发射光信号的光纤，以送至该血管内，其他复数光纤作为接收光信号的光纤，以接收由体液所反射的光信号，该超声波感测装置与该光信号感测装置是以时序控制法控制该超声波源与该光信号的发射与接收顺序。
2.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该作为接收光信号的其他光纤数为三至八根。
3.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，该血管光声咸测装置尚包括一导管与一封装体，该导管的一端是套设于该复数感测单元的外围，并于该导管的一端装设该封装体。
4.如权利要求3所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该封装体的声阻抗是介于人体阻抗与生理食盐水之间，并具有超声波衰减系数低与具有生物相容的特性。
5，如权利要求4所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该封装体是采用聚氨酯。
6.如权利要求4所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该封装体的头端是呈一棱镜状，以增加所发射的光信号的聚光作用。
7.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该复数匹配单元是以溅镀或胶合于该复数感测单元的外围。
8.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该复数感测单元是为压电陶瓷材料。
9.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该吸收单元的主要成分是包括：高分子材料、树脂、以及金属粉末。
10.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该复数感测单元的数量是为八个。
11.如权利要求1所述的侵入式光声感测装置，其特征在于，其中该复数匹配单元的声阻抗是介于人体阻抗与该复数个感测单元之间，并具有超声波衰减系数低的特性。
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