JP2017156085A - Pressure-sensitive sensor module, guide wire for measuring pressure, and pressure measuring device - Google Patents

Pressure-sensitive sensor module, guide wire for measuring pressure, and pressure measuring device Download PDF

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成晃 新行内
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四輩 熊
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure measuring device that measures pressures of papilla constrictor and the like with a guide wire for measuring pressure equipped with a pressure-sensitive sensor module.SOLUTION: In a pressure measuring device, a pressure-sensitive sensor module 200 so holds the two ends of each of paired strain sensors 220 and 230 in parallel to and opposing each other, each having a strain gauge on a rectangular base plate on the circumferential face of a hollow pipe-shaped frame 210 having a through-hole in the lengthwise direction. A guide wire 100 is passed through the through-hole in the frame 210 of this pressure-sensitive sensor module 200 and fixed in a random position. A measurement calculating device 300 measures pressure by converting the resistance components arising in the strain gauge of each of the paired strain sensors 220 and 230 into voltages and synthesized the converted voltages.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、例えば内視鏡ガイドワイヤに適用される感圧センサモジュール、圧力測定用ガイドワイヤ及び圧力測定装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a pressure-sensitive sensor module, a pressure measurement guide wire, and a pressure measurement device that are applied to, for example, an endoscope guide wire.

医療分野において、例えば十二指腸の乳頭括約筋における機能障害(以降SODと表記)の内視鏡的診断では、4Fr.(φ1.35mm)〜8Fr.(φ2.7mm)のカテーテルを胆管、膵管に挿入して圧力を測定している。しかしながら、SODの内視鏡的診断に使用できる、簡便・安全且つ実用的な圧力測定カテーテルがないため、検査後の膵炎発症率が高く、一般には普及していないのが実状である。   In the medical field, for example, for endoscopic diagnosis of dysfunction in the duodenal papillary sphincter (hereinafter referred to as SOD), a 4Fr. (Φ1.35mm) to 8Fr. (Φ2.7mm) catheter is inserted into the bile duct and pancreatic duct. To measure the pressure. However, since there is no simple, safe and practical pressure measurement catheter that can be used for endoscopic diagnosis of SOD, the incidence of pancreatitis after the examination is high, and it is not common.

一方、冠動脈の圧力測定用ガイドワイヤ(非特許文献1参照)を用いて内視鏡的逆行性胆管膵管造影(ERCP)下にてSODの圧力測定を行うことで、良好な結果を得られたとの報告がある。冠動脈の圧力測定ガイドワイヤはφ0.035inch(φ0.89mm)であり、この程度の直径が有効であることが判った。   On the other hand, when a SOD pressure measurement was performed under endoscopic retrograde cholangiopancreatography (ERCP) using a coronary pressure measurement guidewire (see Non-Patent Document 1), good results were obtained. There is a report. The coronary pressure measurement guidewire is φ0.035 inch (φ0.89 mm), and it was found that this diameter is effective.

ところが、冠動脈の圧力測定に用いられる感圧センサモジュールはあくまでも冠動脈における血液の内圧が測定対象であり、構造的に乳頭括約筋のような筋力の測定には向いていない。そこで、冠動脈のガイドワイヤの直径に入り、SOD診断に使用できる感圧センサモジュールと、そのセンサ出力から高精度に圧力を測定することのできる圧力測定装置が望まれている。   However, the pressure-sensitive sensor module used for measuring the pressure in the coronary arteries only measures the internal pressure of blood in the coronary arteries, and is not structurally suitable for measuring muscle strength like the papillary sphincter. Therefore, a pressure-sensitive sensor module that can be used for SOD diagnosis by entering the diameter of the guide wire of the coronary artery and a pressure measuring device that can measure pressure with high accuracy from the sensor output are desired.

「Pressure wireを用いた冠動脈狭窄の機能的評価」、松尾仁司、渡辺佐知郎、冠疾患誌2006, 12:128-134"Functional evaluation of coronary artery stenosis using pressure wire", Hitoshi Matsuo, Sachiro Watanabe, Coronary Disease Journal 2006, 12: 128-134

本実施形態は、小形且つ乳頭括約筋のような筋力測定に好適な感圧センサモジュール、圧力測定用ガイドワイヤ及び圧力測定装置を提供しようとするものである。   The present embodiment is intended to provide a pressure-sensitive sensor module, a pressure measuring guide wire, and a pressure measuring device that are small and suitable for measuring muscle strength such as a papillary sphincter.

本実施形態の感圧センサモジュールは、それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサと、長手方向に貫通孔を形成してなる中空パイプ状で、周面に前記一対の歪センサを長手方向に沿って平行にかつ対向するようにして、それぞれの両端部を保持するフレームとを具備し、前記フレームは前記貫通孔にガイドワイヤが挿通され当該ガイドワイヤの任意の位置に固定されている。   The pressure-sensitive sensor module of the present embodiment is a pair of strain sensors each formed by forming a strain gauge on a rectangular substrate and a hollow pipe formed by forming a through hole in the longitudinal direction, and the pair of sensors on the peripheral surface. A frame that holds both ends of the strain sensor in parallel and opposite to each other in the longitudinal direction, and the frame has a guide wire inserted through the through hole and is positioned at an arbitrary position of the guide wire. It is fixed.

本実施形態の圧力測定用ガイドワイヤは、長手方向に貫通孔を形成してなる中空パイプ状のフレームの周面に、それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサを、長手方向に沿って平行にかつ対向するようにして、それぞれの両端部を保持する感圧センサモジュールを備え、前記フレームの貫通孔に挿通され、任意の位置に前記感圧センサモジュールが固定されている。   The pressure measurement guide wire of the present embodiment includes a pair of strain sensors each having a strain gauge formed on a rectangular substrate on the peripheral surface of a hollow pipe-shaped frame formed with a through hole in the longitudinal direction. A pressure-sensitive sensor module that holds both ends of the pressure-sensitive sensor module parallel to the longitudinal direction and facing each other is inserted into the through-hole of the frame, and the pressure-sensitive sensor module is fixed at an arbitrary position. Yes.

本実施形態の圧力測定装置は、長手方向に貫通孔を形成してなる中空パイプ状のフレームの周面に、それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサを、長手方向に沿って平行にかつ対向するようにして、それぞれの両端部を保持する感圧センサモジュールを備え、前記フレームの貫通孔に挿通され、任意の位置に前記感圧センサモジュールが固定される圧力測定用ガイドワイヤと、前記一対の歪センサそれぞれの歪ゲージに生じる抵抗分を電圧値に換算し合成することで圧力を計測する計測演算手段とを具備している。   The pressure measuring device according to the present embodiment includes a pair of strain sensors each having a strain gauge formed on a rectangular substrate on the peripheral surface of a hollow pipe-shaped frame formed with through holes in the longitudinal direction. The pressure measurement sensor module includes pressure-sensitive sensor modules that hold both ends of the frame in parallel with each other, and is inserted into the through-hole of the frame, and the pressure-sensitive sensor module is fixed at an arbitrary position. And a measurement calculation means for measuring the pressure by converting the resistance components generated in the strain gauges of the pair of strain sensors into voltage values and combining them.

第1の実施形態に係る圧力測定装置の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the pressure measuring device which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す感圧センサモジュールの構造を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the pressure sensitive sensor module shown in FIG. 図2に示す歪センサの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the distortion sensor shown in FIG. 図2に示すフレームの構成を示す平面図、正面図、側面図。The top view which shows the structure of the flame | frame shown in FIG. 2, a front view, and a side view. 図1に示す計測演算装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the measurement calculating apparatus shown in FIG. 図5に示す計測演算装置のブリッジ回路の構成を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a bridge circuit of the measurement arithmetic device shown in FIG. 5. 図5に示す計測演算装置の圧力計測演算処理を説明するための図。The figure for demonstrating the pressure measurement calculation process of the measurement calculation apparatus shown in FIG. 第2の実施形態に係る圧力測定装置の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of the pressure measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 図8に示す感圧センサモジュールの構造を示す全体図及び分解斜視図。FIG. 9 is an overall view and an exploded perspective view showing the structure of the pressure-sensitive sensor module shown in FIG. 8.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

(第1の実施形態)
図1乃至図7を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1において、(a)は第1の実施形態に係る圧力測定装置の概略構成を示す平面図、(b)は(a)の感圧センサモジュール部分を拡大して示す斜視図である。図1において、圧力測定装置は、ガイドワイヤ100の先端から所定の位置に感圧センサモジュール200を装着し、感圧センサモジュール200から引き出されるリードワイヤを計測演算装置300に接続する。そして、当該計測演算装置300にて、感圧センサモジュール200の歪検出出力からセンサ設置点における圧力を算出する。ガイドワイヤ100には、コイル800(Pt、Au)が巻装され、その上に親水性コーティングが施されている。   1A is a plan view showing a schematic configuration of the pressure measuring device according to the first embodiment, and FIG. 1B is an enlarged perspective view showing a pressure-sensitive sensor module portion of FIG. In FIG. 1, the pressure measurement device attaches a pressure-sensitive sensor module 200 to a predetermined position from the tip of the guide wire 100, and connects a lead wire drawn from the pressure-sensitive sensor module 200 to the measurement arithmetic device 300. Then, the measurement arithmetic device 300 calculates the pressure at the sensor installation point from the strain detection output of the pressure-sensitive sensor module 200. A coil 800 (Pt, Au) is wound around the guide wire 100, and a hydrophilic coating is applied thereon.

図2は図1に示す感圧センサモジュール200の構造を示す分解斜視図である。図2において、210はガイドワイヤ100が挿通され、その先端から所定の位置に固定されるフレームである。このフレーム210は中空パイプ状であり、その周面に第1の歪センサ220と第2の歪センサ230がそれぞれ平行に対向配置される。   FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of the pressure-sensitive sensor module 200 shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 210 denotes a frame through which the guide wire 100 is inserted and fixed at a predetermined position from the tip thereof. The frame 210 has a hollow pipe shape, and a first strain sensor 220 and a second strain sensor 230 are arranged opposite to each other in parallel on the peripheral surface thereof.

図3は上記第1及び第2の歪センサ220、230の具体的な構成を示す平面図である。尚、第2の歪センサ230は第1の歪センサ220と同様の構成であるので、ここでは第1の歪センサ220を用いてその構成を説明する。尚、かっこ内の符号は第2の歪センサ230の符号を示している。   FIG. 3 is a plan view showing a specific configuration of the first and second strain sensors 220 and 230. Since the second strain sensor 230 has the same configuration as the first strain sensor 220, the configuration will be described using the first strain sensor 220 here. In addition, the code | symbol in parenthesis has shown the code | symbol of the 2nd distortion sensor 230. FIG.

図3に示す第1の歪センサ220(230)において、基板221(231)は、例えば矩形状であり、例えばセラミック基板、又は絶縁膜が塗布された金属基板、或いはガラス基板により構成される。基板221(231)は、その幅方向に剛性を有し、厚み方向に変位可能である必要がある。   In the first strain sensor 220 (230) shown in FIG. 3, the substrate 221 (231) has, for example, a rectangular shape, and is made of, for example, a ceramic substrate, a metal substrate coated with an insulating film, or a glass substrate. The substrate 221 (231) needs to be rigid in the width direction and displaceable in the thickness direction.

セラミック基板としては、例えばジルコニア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムが適用可能である。セラミック基板は、基板そのものが絶縁性を有しており、特に、ジルコニアは、脆性破壊に対して強い材料である。よって、本実施形態では、基板221(230)としてジルコニアの使用が望ましい。   As the ceramic substrate, for example, zirconia, aluminum oxide, or aluminum nitride is applicable. The ceramic substrate itself has an insulating property, and in particular, zirconia is a material strong against brittle fracture. Therefore, in this embodiment, it is desirable to use zirconia as the substrate 221 (230).

絶縁膜が塗布された金属基板としては、例えば鉄、又は、ステンレススチールが適用可能である。絶縁膜としては、例えばケイ酸ガラス、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ポリイミドなどが適用可能である。絶縁膜が塗布された金属基板は、基材としての金属基板そのものが脆性破壊に対して強い材料であるという特徴を有している。   As the metal substrate on which the insulating film is applied, for example, iron or stainless steel is applicable. As the insulating film, for example, silicate glass, aluminum oxide, aluminum nitride, polyimide, or the like is applicable. A metal substrate coated with an insulating film has a feature that the metal substrate itself as a base material is a material strong against brittle fracture.

ガラス基板としては、耐熱強化ガラス、例えばパイレックス(登録商標)、テンパックス(登録商標)などが適用可能である。ガラス基板は、基板そのものが絶縁性を有するとともに、安価であるという特徴を有している。   As the glass substrate, heat-resistant tempered glass such as Pyrex (registered trademark), Tempax (registered trademark), or the like is applicable. The glass substrate is characterized in that the substrate itself has insulating properties and is inexpensive.

基板221(231)の一表面において、例えば長手方向ほぼ中央部には、例えば薄膜パターンにより、感歪抵抗膜としての歪ゲージ222(232)が形成されている。   On one surface of the substrate 221 (231), a strain gauge 222 (232) as a strain sensitive resistance film is formed, for example, by a thin film pattern, for example, at a substantially central portion in the longitudinal direction.

この歪ゲージ222(232)は、基板221(231)上に例えば高いゲージ率を有する感歪抵抗膜として機能するもので、金属材料又は半導体材料が、例えばスパッタリング、及びエッチングを用いて形成したものである。歪ゲージ222(232)は、薄膜パターンを基板221(231)の長手方向と直交する方向に複数回折り返すことで、感度の向上を図ったものである。   The strain gauge 222 (232) functions as a strain sensitive resistance film having a high gauge factor, for example, on the substrate 221 (231), and a metal material or a semiconductor material is formed by using, for example, sputtering and etching. It is. The strain gauge 222 (232) is intended to improve sensitivity by diffracting the thin film pattern a plurality of times in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the substrate 221 (231).

基板221(231)の両端部には電極パッド223、224(233、234)が配置されており、歪ゲージ222(232)の両端部は、パターン配線によって電極パッド223、224(233、234)に接続されている。これら電極パッド223、224(233、234)には、それぞれリードワイヤ225、226(235、236)の端部が長手方向に沿うようにして、例えば半田付けにより接続される。リードワイヤ225(235)は、リードワイヤ226(236)の引き出し方向と同一方向に引き出され、ガイドワイヤ100を辿って計測演算装置300の信号入力端に接続される。   Electrode pads 223 and 224 (233 and 234) are arranged on both ends of the substrate 221 (231), and both ends of the strain gauge 222 (232) are arranged on the electrode pads 223 and 224 (233 and 234) by pattern wiring. It is connected to the. The electrode pads 223 and 224 (233 and 234) are connected to the end portions of the lead wires 225 and 226 (235 and 236) along the longitudinal direction, for example, by soldering. The lead wire 225 (235) is pulled out in the same direction as the lead wire 226 (236) is pulled out, traces the guide wire 100, and is connected to the signal input terminal of the measurement arithmetic device 300.

尚、歪ゲージ222(232)の形成位置は、基板221(231)の中央部に限定されるものではなく、基板221(231)の端部近傍に配置するようにしてもよい。すなわち、基板221(231)の変形により、歪ゲージ222(232)に応力が十分に印加される位置であればよい。   The formation position of the strain gauge 222 (232) is not limited to the central portion of the substrate 221 (231), but may be arranged near the end of the substrate 221 (231). In other words, it may be a position where stress is sufficiently applied to the strain gauge 222 (232) due to the deformation of the substrate 221 (231).

図4は、図2に示すフレーム210の具体的な構成を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。このフレーム210は、第1の歪センサ220と第2の歪センサ230を長手方向に沿って平行に、表面または裏面が対向した状態で配置されるように収容する第1の基板収容部211と第2の基板収容部212を備える。   FIG. 4 shows a specific configuration of the frame 210 shown in FIG. 2, wherein (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a side view. The frame 210 includes a first substrate housing portion 211 that houses the first strain sensor 220 and the second strain sensor 230 in parallel with each other in the longitudinal direction so that the front surface or the back surface is opposed to each other. A second substrate housing part 212 is provided.

上記第1の基板収容部211は、収容された基板221に圧力が加わったとき、基板221が内側にたわむように、基板221の両端部を支持して基板中央部を浮かせた状態にする棚部211a、211bを備える。同様に、上記第2の基板収容部212も棚部212a、212bを備える。   The first substrate accommodating portion 211 is a shelf that supports both ends of the substrate 221 and floats the central portion of the substrate so that the substrate 221 bends inward when pressure is applied to the accommodated substrate 221. Sections 211a and 211b. Similarly, the second substrate housing portion 212 includes shelves 212a and 212b.

また、フレーム210には、第1の基板収容部211の両端から第1の歪センサ220のリードワイヤ225、226を長手方向に案内するためのガイド溝211c、211dが形成され、第2の基板収容部212の両端から第2の歪センサ230のリードワイヤ235、236を長手方向に案内するためのガイド溝212c、212dが形成される。さらに、フレーム210の一方の端面周囲には、ガイド溝211c、212cにより案内されたリードワイヤ225、235を周面に沿って案内するための段差213が形成され、フレーム210の側面には、フレーム端面の段差213によって案内されたリードワイヤ225、235を他方の他面側に案内するためのガイド溝214、215が形成される。これにより、第1及び第2の基板収容部211、212に収容された第1及び第2の歪センサ220、230のリードワイヤ225、226、235、236をフレーム210の一方端から共に引き出し、ガイドワイヤ100に沿って計測演算装置300に接続することができる。   The frame 210 is formed with guide grooves 211c and 211d for guiding the lead wires 225 and 226 of the first strain sensor 220 in the longitudinal direction from both ends of the first substrate housing 211, and the second substrate. Guide grooves 212c and 212d for guiding the lead wires 235 and 236 of the second strain sensor 230 in the longitudinal direction from both ends of the housing portion 212 are formed. Further, a step 213 for guiding the lead wires 225 and 235 guided by the guide grooves 211c and 212c along the peripheral surface is formed around one end surface of the frame 210. Guide grooves 214 and 215 are formed for guiding the lead wires 225 and 235 guided by the step 213 on the end surface to the other surface side of the other. Thereby, the lead wires 225, 226, 235, 236 of the first and second strain sensors 220, 230 accommodated in the first and second substrate accommodating portions 211, 212 are both pulled out from one end of the frame 210, The measurement arithmetic device 300 can be connected along the guide wire 100.

図5は、図1に示す計測演算装置300の構成を示すブロック図である。図5において、計測演算装置300は、第1及び第2のブリッジ回路310、320、A/D(アナログ/デジタル)変換部330、演算部340及び表示部350を備える。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the measurement arithmetic device 300 shown in FIG. In FIG. 5, the measurement calculation device 300 includes first and second bridge circuits 310 and 320, an A / D (analog / digital) conversion unit 330, a calculation unit 340, and a display unit 350.

第1のブリッジ回路310、第2のブリッジ回路320は、それぞれ第1、第2の歪センサ220、230を被測定抵抗として接続し、センサに加えられた歪量に相当する抵抗値の変化を電圧値として検出する。   The first bridge circuit 310 and the second bridge circuit 320 connect the first and second strain sensors 220 and 230 as resistances to be measured, respectively, and change resistance values corresponding to the amount of strain applied to the sensors. Detect as voltage value.

図6は、第1及び第2のブリッジ回路310、320の一例を示すものである。第1及び第2のブリッジ回路310、320は、同一回路であるため、第1のブリッジ回路310についてのみ説明する。   FIG. 6 shows an example of the first and second bridge circuits 310 and 320. Since the first and second bridge circuits 310 and 320 are the same circuit, only the first bridge circuit 310 will be described.

図6に示す第1のブリッジ回路310は、所謂ホーイトストンブリッジ回路である。ホーイトストンブリッジ回路の動作原理は、周知であるため、説明は省略する。このブリッジ回路310では、電源端子Vと接地間に第1の歪センサ(抵抗値Rg)220と抵抗311が直列接続され、さらに、電源端子Vと接地間に抵抗312、313が直列接続されている。これら抵抗311、312、313は、温度補償された抵抗であり、共に抵抗値が“R”に設定されている。第1の歪センサ220と抵抗311との接続ノードと、抵抗312、313の接続ノードとの電位差から電圧Voutが出力される。第1の歪センサ220に応力が加わると、第1の歪センサ220の抵抗値Rgが変化し、出力電圧Voutが変化する。   The first bridge circuit 310 shown in FIG. 6 is a so-called Wheatstone bridge circuit. Since the operating principle of the Wheatstone bridge circuit is well known, description thereof is omitted. In this bridge circuit 310, a first strain sensor (resistance value Rg) 220 and a resistor 311 are connected in series between the power supply terminal V and the ground, and further, resistors 312 and 313 are connected in series between the power supply terminal V and the ground. Yes. These resistors 311, 312, and 313 are temperature compensated resistors, and their resistance values are set to “R”. The voltage Vout is output from the potential difference between the connection node between the first strain sensor 220 and the resistor 311 and the connection node between the resistors 312 and 313. When stress is applied to the first strain sensor 220, the resistance value Rg of the first strain sensor 220 changes and the output voltage Vout changes.

尚、第2のブリッジ回路320には、図6に示す第1の歪センサ220に代えて、第2の歪センサ230が接続されている。   The second bridge circuit 320 is connected to a second strain sensor 230 instead of the first strain sensor 220 shown in FIG.

図5において、第1及び第2のブリッジ回路310、320の出力電圧Vx1、Vx2は、アナログ/デジタル(A/D)変換部330によりデジタル化された後、演算部340に供給される。演算部340は、A/D変換部330から供給されるデジタル化された第1及び第2のブリッジ回路310、320の出力電圧に基づき、感圧センサ200に加わる圧力値を演算する。その演算結果は、表示部350に表示される。   In FIG. 5, output voltages Vx1 and Vx2 of the first and second bridge circuits 310 and 320 are digitized by an analog / digital (A / D) conversion unit 330 and then supplied to the calculation unit 340. The calculation unit 340 calculates a pressure value applied to the pressure-sensitive sensor 200 based on the digitized output voltages of the first and second bridge circuits 310 and 320 supplied from the A / D conversion unit 330. The calculation result is displayed on the display unit 350.

上記演算部340の圧力値の演算について、図7を参照して説明する。   The calculation of the pressure value of the calculation unit 340 will be described with reference to FIG.

まず、図7(a)に示すように、第1及び第2の歪センサ220、230の基板221、231の長手方向支点間の長さをL、幅をW、厚さをhとし、歪センサ222、232の位置をLs、基板中央で荷重Pを与える位置をL/2、通常状態での変位をδとする。例として、それぞれL=8.0mm, W=0.4mm, h=0.1mm, Ls=3.0mm, P=0.53N (≒5.4gf), δ=約0.1mm とする。このときの表面歪ε(両端及び中央の3点での曲げ)を計算すると、
ε=−702.7×10-6
となる。
First, as shown in FIG. 7A, the length between the longitudinal fulcrums of the substrates 221 and 231 of the first and second strain sensors 220 and 230 is L, the width is W, and the thickness is h. The positions of the sensors 222 and 232 are Ls, the position where the load P is applied at the center of the substrate is L / 2, and the displacement in the normal state is δ. As an example, L = 8.0 mm, W = 0.4 mm, h = 0.1 mm, Ls = 3.0 mm, P = 0.53N (≈5.4 gf), and δ = about 0.1 mm. When calculating the surface strain ε at this time (bending at three points at both ends and the center),
ε = −702.7 × 10 −6
It becomes.

今、図7(b)に示すように荷重Pがセンサ中央に圧力として与えられたとき、薄膜ゲージ率をKg、ブリッジ供給電圧をVとし、
Kg≒12、V=5.0V
とすると、各歪センサ220、230に生じる歪検出電圧Voutは、
Vout=(1/4)×Kg×V×ε≒−10.5mV
となる。この場合、各歪センサ220、230の出力電圧は共に同極性であることから、両者を合成することで出力電圧は略2倍となり、より精度良く計測することが可能となる。
Now, as shown in FIG. 7B, when a load P is applied as pressure to the center of the sensor, the thin film gauge factor is Kg, the bridge supply voltage is V,
Kg ≒ 12, V = 5.0V
Then, the strain detection voltage Vout generated in each strain sensor 220, 230 is
Vout = (1/4) × Kg × V × ε ≒ −10.5mV
It becomes. In this case, since the output voltages of the strain sensors 220 and 230 are both of the same polarity, the output voltage is approximately doubled by combining the two, and it is possible to measure with higher accuracy.

一方、上記の条件で図7(c)に示すように荷重Pがセンサ端部に曲げ応力として与えられたとき、第1及び第2の歪センサ220、230に生じる歪検出電圧Voutは互いに同一電圧となるが、極性が逆になる。このため、両者を合成することで曲げ応力成分はキャンセルされ、圧力の計測には影響しない。   On the other hand, when the load P is applied as a bending stress to the sensor end as shown in FIG. 7C under the above conditions, the strain detection voltages Vout generated in the first and second strain sensors 220 and 230 are the same. It becomes voltage, but the polarity is reversed. For this reason, by combining the two, the bending stress component is canceled and does not affect the measurement of the pressure.

以上のように、第1の実施形態に係る感圧センサモジュール200によれば、乳頭括約筋測定用のガイドワイヤ100に装着可能なφ0.035inch(φ0.89mm)に組み込めるサイズとして実現することができる。   As described above, the pressure-sensitive sensor module 200 according to the first embodiment can be realized as a size that can be incorporated into φ0.035 inch (φ0.89 mm) that can be attached to the guidewire 100 for measuring the papillary sphincter. .

特に、この感圧センサモジュール200を中空パイプ構造として、ガイドワイヤ100の芯線が貫通できる構造としたので、ガイドワイヤ100とは別個に容易に製造することができ、圧力測定用ガイドワイヤの製造・組立を容易にすることができる。   In particular, since the pressure-sensitive sensor module 200 has a hollow pipe structure that allows the core wire of the guide wire 100 to pass therethrough, the pressure-sensitive sensor module 200 can be easily manufactured separately from the guide wire 100. Assembly can be facilitated.

さらに、歪センサ220、230を2枚、表面または裏面が対向するようにフレーム210に取り付けるようにしたので、計測演算装置300において、感圧センサモジュール200に作用する曲げ力をキャンセルして乳頭括約筋の締め付け力だけを測定することが可能となり、より高精度な圧力の測定することができる。   Further, since two strain sensors 220 and 230 are attached to the frame 210 so that the front surface or the back surface are opposed to each other, the bending force acting on the pressure-sensitive sensor module 200 is canceled in the measurement arithmetic device 300, and the papillary sphincter Only the tightening force can be measured, and the pressure can be measured with higher accuracy.

(第2の実施形態)
図8及び図9を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図8において、(a)は第2の実施形態に係る圧力測定装置の概略構成を示す斜視図、(b)は(a)の感圧センサモジュール部分を拡大して示す斜視図である。図8に示す圧力測定装置は、挿入案内部700、圧力センサモジュール500、計測演算装置600を備える。計測演算装置600は、第1の実施形態の計測演算装置300と同様なので、ここでは説明を省略する。   8A is a perspective view showing a schematic configuration of a pressure measuring device according to the second embodiment, and FIG. 8B is an enlarged perspective view showing a pressure-sensitive sensor module portion of FIG. The pressure measurement device shown in FIG. 8 includes an insertion guide 700, a pressure sensor module 500, and a measurement calculation device 600. Since the measurement arithmetic device 600 is the same as the measurement arithmetic device 300 of the first embodiment, description thereof is omitted here.

上記計測演算装置600から引き出されるガイドワイヤ401の先端部には、弾性変形結合部501を介して感圧センサモジュール500が取り付けられ、さらに、感圧センサモジュール500の他端部にはもう一つの弾性変形結合部502を介して、弾性変形可能で先端に向かって細くなる形状の先端コアシャフト702が取り付けられ、その先端にはコイル(図示せず)が巻装され、その上に親水コーティングが施されている。コイルは第1の実施形態の図1に示すコイル800と同様である。感圧センサモジュール500から引き出されるリードワイヤ(図示せず)は計測演算装置600に接続される。そして、当該計測演算装置600にて、感圧センサモジュール500の歪検出出力からセンサ設置点における圧力が算出される。   A pressure-sensitive sensor module 500 is attached to the distal end portion of the guide wire 401 drawn from the measurement arithmetic device 600 via an elastic deformation coupling portion 501, and another pressure-sensitive sensor module 500 is attached to the other end portion. A distal end core shaft 702 that is elastically deformable and narrows toward the distal end is attached via an elastic deformation coupling portion 502, and a coil (not shown) is wound around the distal end, and a hydrophilic coating is formed thereon. It has been subjected. The coil is the same as the coil 800 shown in FIG. 1 of the first embodiment. A lead wire (not shown) drawn from the pressure-sensitive sensor module 500 is connected to the measurement arithmetic device 600. Then, the measurement calculation device 600 calculates the pressure at the sensor installation point from the strain detection output of the pressure-sensitive sensor module 500.

図9(a),(b)はそれぞれ図8に示す感圧センサモジュール500の全体図と構造を示す分解斜視図である。図9において、510は両端がそれぞれ非挿入側ガイドワイヤ401の端部と先端コアシャフト702の端部と弾性変形部材501,502を介して結合されるフレームである。このフレーム510は柱状であり、その周面に第1の歪センサ520と第2の歪センサ530がそれぞれ平行に、表面または裏面が対向するように配置した状態で保持される。   FIGS. 9A and 9B are an overall perspective view and an exploded perspective view showing the structure of the pressure-sensitive sensor module 500 shown in FIG. In FIG. 9, reference numeral 510 denotes a frame whose both ends are coupled to the end portion of the non-insertion side guide wire 401, the end portion of the distal end core shaft 702, and the elastic deformation members 501 and 502. The frame 510 has a columnar shape, and is held in a state where the first strain sensor 520 and the second strain sensor 530 are arranged in parallel on the circumferential surface so that the front surface or the back surface is opposed to each other.

尚、歪センサ520、530は、図3に示した第1の実施形態の歪センサ220、230と同様の構成である。よって、ここでは歪センサそのものの説明は省略する。また、リードワイヤについても、第1の実施形態の歪センサ220、230と同様の構成なので、フレーム510における配線経路の形成等についても説明及び図示を省略する。   The strain sensors 520 and 530 have the same configuration as the strain sensors 220 and 230 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, description of the strain sensor itself is omitted here. Also, since the lead wire has the same configuration as the strain sensors 220 and 230 of the first embodiment, the description and illustration of the formation of the wiring path in the frame 510 and the like are omitted.

上記フレーム510は、第1の歪センサ520と第2の歪センサ530を長手方向に沿って平行に、表面または裏面が対向して配置されるように収容する第1の基板収容部511と第2の基板収容部(図示せず)を備える。   The frame 510 includes a first substrate housing portion 511 and a first substrate housing portion 511 for housing the first strain sensor 520 and the second strain sensor 530 in parallel along the longitudinal direction so that the front surface or the back surface is opposed to each other. 2 substrate housings (not shown).

上記第1の基板収容部511は、収容された歪センサ520の基板に圧力が加わったとき、基板が内側にたわむように、基板の両端部を支持して基板の中央部を浮かせた状態にする棚部511a、511bを備える。同様に、上記第2の基板収容部も棚部を備える。   When the pressure is applied to the substrate of the stored strain sensor 520, the first substrate housing portion 511 supports the both end portions of the substrate and floats the central portion of the substrate so that the substrate bends inward. Shelves 511a and 511b. Similarly, the second substrate housing portion also includes a shelf portion.

すなわち、上記構成による圧力測定装置では、感圧センサモジュール500を、弾性変形結合部501を介してガイドワイヤ401の先端部近傍に設け、そのモジュール500から弾性変形結合部502を介して、弾性変形可能で先端に向かって細くなる形状の先端コアシャフト702を延設し、その先端に先端チップコイル703を取り付けるようにしたので、乳頭部括約筋等の患部まで感圧センサ部分を容易に挿入することができる。   That is, in the pressure measuring device having the above-described configuration, the pressure-sensitive sensor module 500 is provided in the vicinity of the distal end portion of the guide wire 401 via the elastic deformation coupling portion 501, and elastic deformation is performed from the module 500 via the elastic deformation coupling portion 502. Since the tip core shaft 702 having a shape that can be narrowed toward the tip is extended and the tip chip coil 703 is attached to the tip, the pressure sensor part can be easily inserted to the affected part such as the sphincter sphincter. Can do.

また、感圧センサモジュール500では、一対の歪センサ520、530がそれぞれの表面あるいは裏面が対向するように略平行状態に保持されているので、第1の実施形態と同様に、計測演算装置600において、感圧センサモジュール500に作用する曲げ力をキャンセルして乳頭括約筋の締め付け力だけを測定することが可能となり、より高精度な圧力の測定することができる。   Further, in the pressure-sensitive sensor module 500, the pair of strain sensors 520 and 530 are held in a substantially parallel state so that the front and back surfaces thereof face each other, so that the measurement arithmetic device 600 is the same as in the first embodiment. In this case, the bending force acting on the pressure-sensitive sensor module 500 can be canceled and only the tightening force of the nipple sphincter can be measured, and the pressure can be measured with higher accuracy.

本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

100、401…ガイドワイヤ、200、500…感圧センサモジュール、210、510…フレーム、211、511…第1の基板収容部、212…第2の基板収容部、211a、211b、212a、212b、511a、511b…棚部、211c、211d、212c、212d、214、215…ガイド溝、213…段差、220、520…第1の歪センサ、221…基板、222…歪ゲージ、223、224…電極パッド、225、226…リードワイヤ、230…第2の歪センサ、231…基板、232…歪ゲージ、233、234…電極パッド、235、236…リードワイヤ、300…計測演算装置、310…第1のブリッジ回路、311、312、313…抵抗、320…第2のブリッジ回路、330…A/D(アナログ/デジタル)変換部、340…演算部、350…表示部、700…挿入案内部、702…先端コアシャフト、703…先端チップコイル   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 401 ... Guide wire, 200, 500 ... Pressure-sensitive sensor module, 210, 510 ... Frame, 211, 511 ... 1st board | substrate accommodation part, 212 ... 2nd board | substrate accommodation part, 211a, 211b, 212a, 212b, 511a, 511b ... shelf, 211c, 211d, 212c, 212d, 214, 215 ... guide groove, 213 ... step, 220, 520 ... first strain sensor, 221 ... substrate, 222 ... strain gauge, 223, 224 ... electrode Pads, 225, 226 ... lead wires, 230 ... second strain sensor, 231 ... substrate, 232 ... strain gauge, 233, 234 ... electrode pads, 235, 236 ... lead wires, 300 ... measurement arithmetic unit, 310 ... first Bridge circuit, 311, 312, 313 ... resistor, 320 ... second bridge circuit, 330 ... A / D (analog) / Digital) conversion unit 340 ... arithmetic unit, 350 ... display unit, 700 ... insertion guide portion, 702 ... tip core shaft, 703 ... tip coil

Claims (8)

それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサと、
周面に、前記一対の歪センサを長手方向に沿って平行にかつ表面または裏面を対向させた状態でそれぞれの両端を保持する一対の収容部を形成してなるフレームと
を具備し、
前記フレームはガイドワイヤの任意の位置に固定される感圧センサモジュール。
A pair of strain sensors each formed by forming a strain gauge on a rectangular substrate;
A frame formed on the peripheral surface with a pair of accommodating portions that hold both ends of the pair of strain sensors in parallel with each other along the longitudinal direction and with the front or back surfaces facing each other;
The frame is a pressure-sensitive sensor module fixed to an arbitrary position of a guide wire.
前記フレームは、長手方向に貫通孔を形成してなる中空パイプ状であり、前記貫通孔にガイドワイヤが挿通された状態で当該ガイドワイヤの任意の位置に固定される請求項1記載の感圧センサモジュール。   2. The pressure sensitive device according to claim 1, wherein the frame has a hollow pipe shape in which a through hole is formed in a longitudinal direction, and is fixed to an arbitrary position of the guide wire in a state where the guide wire is inserted into the through hole. Sensor module. 前記フレームは、柱状であり、
前記フレームの両端に弾性変形結合部を装備して前記ガイドワイヤと弾性変形自在に結合する請求項1記載の感圧センサモジュール。
The frame is columnar,
The pressure-sensitive sensor module according to claim 1, wherein an elastic deformation coupling portion is provided at both ends of the frame so as to be elastically deformable with the guide wire.
それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサが、フレームの周面に形成された一対の収容部に収容され、前記一対の歪センサが長手方向に沿って平行にかつ表面または裏面を対向させた状態でそれぞれの両端が保持される感圧センサモジュールをガイドワイヤの任意の位置に配置してなる圧力測定用ガイドワイヤ。   A pair of strain sensors each formed by forming a strain gauge on a rectangular substrate is housed in a pair of housing portions formed on the peripheral surface of the frame, and the pair of strain sensors are parallel to the longitudinal direction on the surface. Alternatively, a pressure-measuring guide wire in which a pressure-sensitive sensor module in which both ends are held with the back surfaces facing each other is arranged at an arbitrary position on the guide wire. 前記フレームは、長手方向に貫通孔を形成してなる中空パイプ状であり、前記貫通孔に前記ガイドワイヤが挿通された状態で当該ガイドワイヤの任意の位置に固定される請求項4記載の圧力測定用ガイドワイヤ。   The pressure according to claim 4, wherein the frame has a hollow pipe shape in which a through hole is formed in a longitudinal direction, and is fixed to an arbitrary position of the guide wire in a state where the guide wire is inserted into the through hole. Guide wire for measurement. 前記フレームは、柱状であり、
前記フレームの両端に弾性変形結合部を装備して前記ガイドワイヤと弾性変形自在に結合する請求項4記載の圧力測定用ガイドワイヤ。
The frame is columnar,
The pressure measurement guide wire according to claim 4, wherein an elastic deformation coupling portion is provided at both ends of the frame so as to be elastically deformable with the guide wire.
それぞれ長方形の基板上に歪ゲージを形成してなる一対の歪センサが、フレームの周面に形成された一対の収容部に収容され、前記一対の歪センサが長手方向に沿って平行にかつ表面または裏面を対向させた状態でそれぞれの両端が保持される感圧センサモジュールをガイドワイヤの任意の位置に配置してなる圧力測定用ガイドワイヤと、
前記一対の歪センサそれぞれの歪ゲージに生じる抵抗分を電圧値に換算し合成することで圧力を計測する計測演算手段と
を具備する圧力測定装置。
A pair of strain sensors each formed by forming a strain gauge on a rectangular substrate is housed in a pair of housing portions formed on the peripheral surface of the frame, and the pair of strain sensors are parallel to the longitudinal direction on the surface. Alternatively, a pressure-measuring guide wire in which a pressure-sensitive sensor module in which both ends are held in a state where the back surfaces face each other is arranged at an arbitrary position of the guide wire, and
A pressure measurement apparatus comprising: a measurement calculation unit that measures a pressure by converting a resistance component generated in a strain gauge of each of the pair of strain sensors into a voltage value and combining them.
前記計測演算手段は、
それぞれ前記一対の歪センサを被測定抵抗として接続し、各センサに加えられた歪量に相当する抵抗値の変化を電圧値として検出する一対のブリッジ回路と、
前記一対のブリッジ回路の出力電圧をそれぞれの極性に基づいて合成する合成手段と
を備える請求項7記載の圧力測定装置。
The measurement calculation means includes
A pair of bridge circuits that connect the pair of strain sensors as resistances to be measured and detect a change in resistance value corresponding to the amount of strain applied to each sensor as a voltage value;
The pressure measuring apparatus according to claim 7, further comprising a combining unit that combines the output voltages of the pair of bridge circuits based on respective polarities.
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