JP2022049133A - 生体内圧力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、改善された新規な生体内圧力測定装置を得る。
【解決手段】生体内圧力測定装置は、例えば、試験光を出力する光源と、試験光が入力され、当該試験光を０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で伝送するセンサ光ファイバを少なくとも部分的に含む光ファイバと、センサ光ファイバ内で伝送された試験光を受光する受光部と、を備え、受光部により受光された試験光の強度に基づいて、センサ光ファイバに作用する生体内の圧力を測定する。生体内の圧力は、生体内の流体の圧力であってもよい。センサ光ファイバは、プラスチックファイバであってもよい。センサ光ファイバは、湾曲部を有してもよい。センサ光ファイバは、生体内に挿入可能であってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体内圧力測定装置に関する。

従来、特許文献１に開示されているような観血式の血圧計や、特許文献２に開示されているような非観血式の血圧計が、知られている。

特開２０１８－１８７１４６号公報 特開２０２０－０２８４７８号公報

いずれの方式の血圧計においても、例えば、より小型化することができたり、より構成を簡素化することができたりすれば、有益である。

また、血圧に限らず、生体内で作用する圧力や力を測定することができればさらに有益である。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より改善された新規な生体内圧力測定装置を得ること、である。

本発明の生体内圧力測定装置は、例えば、試験光を出力する光源と、前記試験光が入力され、当該試験光を０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で伝送するセンサ光ファイバを少なくとも部分的に含む光ファイバと、前記センサ光ファイバ内で伝送された前記試験光を受光する受光部と、を備え、前記受光部により受光された前記試験光の強度に基づいて、前記センサ光ファイバに作用する生体内の圧力を測定する。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記生体内の圧力は、当該生体内の流体の圧力であってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、プラスチックファイバであってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、湾曲部を有してもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、生体内に挿入可能であってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、生体内流体の圧力が伝播された生体外流体の圧力を測定してもよい。

前記生体内圧力測定装置は、前記光ファイバに沿って延び当該光ファイバを支持する可撓性を有した支持部材を備えてもよい。

前記生体内圧力測定装置は、前記光ファイバを収容する管状部材を備えてもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記管状部材は、可撓性を有してもよい。

前記生体内圧力測定装置は、生体内流体または当該生体内流体の圧力が伝播された生体外流体を導入可能な状態で前記センサ光ファイバを覆うカバーを備えてもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、生体外に位置され、当該生体を介して間接的に作用した生体内流体の圧力を測定してもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、生体外に位置され内部の空気圧によって生体内の血管を狭窄するとともに当該空気圧を変更可能に構成されたカフと、生体との間に配置可能であってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記光ファイバは、前記センサ光ファイバと、当該センサ光ファイバと接続され当該センサ光ファイバより伝送損失が小さいデリバリ光ファイバと、を有してもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記試験光の波長において、前記センサ光ファイバはシングルモード光ファイバであり、前記センサ光ファイバと前記光源との間の前記デリバリ光ファイバはマルチモード光ファイバであってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバと前記デリバリ光ファイバとが融着接続されてもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記受光部は、前記光ファイバの一端から入力され前記光ファイバの他端から出力された試験光を受光してもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバは、コアと当該コアを取り囲むクラッドとを有するとともに、前記コアと前記クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造を含み、前記ナノ構造は、前記センサ光ファイバの長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下であってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記ナノ構造は、微粒子、チューブ、または空隙であってもよい。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ光ファイバの外周に、５［ｎｍ］以上かつ１００［ｎｍ］以下の凹凸構造が設けられてもよい。

前記生体内圧力測定装置は、前記試験光の強度に基づいて前記センサ光ファイバに作用する圧力を取得する演算処理部を備えてもよい。

また、本発明の生体内圧力測定装置は、例えば、試験光を出力する光源と、前記試験光が入力され、印加された外力により光が漏れるセンサ部を含む光ファイバと、前記センサ部内で伝送された前記試験光を受光する受光部と、を備え、前記受光部により受光された前記試験光の強度に基づいて、前記センサ部に作用する生体内の圧力を測定する。

前記生体内圧力測定装置にあっては、前記センサ部に作用する外力が大きいほど、当該センサ部における伝送損失が増大してもよい。

本発明によれば、例えば、改善された新規な生体内圧力測定装置を得ることができる。

図１は、第１実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図である。 図２は、実施形態の光ファイバの例示的な概略構成図である。 図３は、実施形態のセンサ部の一部の長手方向に沿った例示的かつ模式的な断面図である。 図４は、実施形態のセンサ部の長手方向と垂直な例示的かつ模式的な断面図である。 図５は、実施形態の生体内圧測定装置および従来の圧力センサによる圧力の検出値の経時変化の一例を示すグラフである。 図６は、第２実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図である。 図７は、第３実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図である。 図８は、第３実施形態の変形例の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図である。 図９は、第４実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図である。 図１０は、第４実施形態の生体内圧力測定装置の一部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１１は、第５実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図であって、生体からセンサ部に圧力が作用していない状態を示す図である。 図１２は、第５実施形態の生体内圧力測定装置の例示的な概略構成図であって、生体からセンサ部に圧力が作用している状態を示す図である。 実施形態の変形例のセンサ部の長手方向と垂直な例示的かつ模式的な断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

以下に示される実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

また、本明細書において、序数は、部品や、部材、部位等を区別するために便宜上付与されており、優先度や順番を示すものではない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の圧力測定装置１０Ａの概略構成図である。本実施形態では、圧力測定装置１０Ａは、生体内の流体圧としての血圧を測定する装置であって、観血式の測定装置である。なお、血液は、圧力の測定対象である生体Ａ内の流体の一例であって、第一流体とも称されうる。圧力測定装置１０Ａは、生体内圧力測定装置の一例である。

図１に示されるように、圧力測定装置１０Ａは、光ファイバ１１と、チューブセット１２と、カテーテル１３と、光源２１と、受光部２２と、制御部３０と、を備えている。

光ファイバ１１の長手方向の端部１１ｅ１は、光源２１と光学的に接続され、光ファイバ１１の長手方向の端部１１ｅ２は、受光部２２と光学的に接続されている。光源２１から出射された試験光は、端部１１ｅ１から光ファイバ１１内へ入力され、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１内を伝送され、端部１１ｅ２から光ファイバ１１外へ出力され、受光部２２で受光される。端部１１ｅ１は、一端の一例であり、端部１１ｅ２は、他端の一例である。

光源２１は、例えば、レーザダイオードを有し、例えば、波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５００［ｎｍ］以下である光を、出力する。また、光源２１は、所定の時間間隔で断続的にパルス光を出力してもよい。

受光部２２は、例えば、フォトダイオードを有し、光ファイバ１１から入力された光の強度、すなわち、センサ部１１ａを通過した光の強度を検出する。受光部２２は、検出部とも称されうる。

制御部３０は、受光部２２における受光強度を取得することができる。また、制御部３０は、光源２１における試験光の出射および出射停止を切り替えたり、試験光の出力状態を変更したりすることができる。

カテーテル１３は、生体Ａの表面に設置され、その先端（不図示）は、血管Ｖ内に差し込まれている。

チューブセット１２内は、血液とは異なる液体、例えば生理食塩水Ｆ２で満たされている。カテーテル１３およびチューブセット１２は、血管Ｖ内の血圧が生理食塩水Ｆ２に伝播するよう、構成されている。生理食塩水Ｆ２は、生体外流体の一例であって、第二流体とも称されうる。

チューブセット１２は、チューブ１２ａと、当該チューブ１２ａより拡張されたチャンバ１２ｂと、を有している。チャンバ１２ｂには、光ファイバ１１のセンサ部１１ａが挿入されている。図１から明らかとなるように、チューブセット１２は、生体Ａの外に位置されている。よって、本実施形態では、センサ部１１ａは、生体Ａの外に位置されている。センサ部１１ａは、血液の圧力が伝播された生理食塩水Ｆ２の圧力を検出する。なお、チューブセット１２は、チャンバ１２ｂを有せず、センサ部１１ａがチューブ１２ａ内に挿入されてもよい。

図２は、光ファイバ１１の概略構成図である。図２に示されるように、光ファイバ１１は、センサ部１１ａと、二つのデリバリ光ファイバ１１ｄと、を有している。センサ部１１ａは、二つのデリバリ光ファイバ１１ｄの間に介在した光ファイバである。言い換えると、一のデリバリ光ファイバ１１ｄと、光ファイバであるセンサ部１１ａと、他のデリバリ光ファイバ１１ｄとが、直列に機械的かつ光学的に接続されている。デリバリ光ファイバ１１ｄの伝送損失は、センサ部１１ａの伝送損失より低い。デリバリ光ファイバ１１ｄの実効的な比屈折率差は、センサ部１１ａの実効的な比屈折率差より大きい。また、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとの境界１１ｆにおいて、当該センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとは、融着接続されている。センサ部１１ａは、センサ光ファイバの一例である。

図３は、センサ部１１ａの一部の長手方向に沿った断面図であり、図４は、センサ部１１ａの長手方向と垂直な断面図である。

図３，４から明らかとなるように、センサ部１１ａは、コア１１ｂと、当該コア１１ｂを取り囲みコア１１ｂより屈折率が低いクラッド１１ｃと、を有している。

コア１１ｂの直径や、当該コア１１ｂのクラッド１１ｃに対する比屈折率差は、センサ部１１ａが試験光をシングルモードで伝送することができるよう設定される。また、クラッド１１ｃは、被覆（不図示）で取り囲まれてもよい。この場合の被覆は、試験光に対する透過性を有している。

また、一例として、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとで、クラッドの直径、すなわち芯線の外径は、同じである。また、センサ部１１ａとデリバリ光ファイバ１１ｄとで、コアの直径（外径）は同じであってもよいし、異なってもよい。一例として、デリバリ光ファイバ１１ｄのコアの直径は、センサ部１１ａのコア１１ｂの直径より大きくてもよい。また、デリバリ光ファイバ１１ｄは、試験光をマルチモードで伝送するマルチモード光ファイバであってもよい。

センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、例えば、メタクリル樹脂やフッ素樹脂のような試験光に対して透明な合成樹脂材料で作られた、いわゆるプラスチックファイバである。ただし、これには限定されず、センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、石英系ガラス材料で作られたガラス光ファイバであってもよい。また、センサ部１１ａおよびデリバリ光ファイバ１１ｄは、相異なる材料で作られてもよい。

また、図３，４に示されるように、センサ部１１ａは、コア１１ｂとクラッド１１ｃのとの界面付近に、複数のナノ構造１１ｐを含んでもよい。ただし、このようなナノ構造１１ｐの分布は一例であって、ナノ構造１１ｐは、センサ部１１ａ内で、クラッド１１ｃの径方向の全体にわたって存在してもよい。ナノ構造１１ｐは、それぞれ、フィラー（例えば、微粒子や筒状のチューブのようなパーティクル）や、ボイド（例えば、チューブ、微粒子以外の空気の微少空間）が含まれてもよく、これら例示のうちの少なくとも２種が含まれてもよい。ナノ構造１１ｐは、例えば、センサ部１１ａの長手方向と垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である。この場合、フィラーやボイドが含まれない場合に比べて、センサ部１１ａの損失が増大しやすい。なお、フィラーやボイドは、センサ部１１ａのコア１１ｂよりクラッド１１ｃにより多く含まれてもよい。

発明者らの鋭意研究により、このような構成のセンサ部１１ａにあっては、試験光がナノ構造１１ｐによって散乱される分、当該ナノ構造１１ｐが存在しない構成より、コア１１ｂ中に試験光が閉じ込められ難い、言い換えるとコア１１ｂから試験光が漏洩しやすい、という知見が得られた。また、この場合、センサ部１１ａに作用する外力が大きいほど、当該センサ部１１ａから試験光の漏洩が増える、言い換えると、当該センサ部１１ａにおける伝送損失が増大することが、判明した。さらに、このようなコア１１ｂから試験光が漏洩しやすいセンサ部１１ａにあっては、外力が作用した場合、当該外力に応じて伝送損失がより敏感に変化するという知見も得られた。一例として、センサ部１１ａにおける試験光に対する伝送損失が、０．３［ｄＢ／ｍ］以上であると、このような特性が顕著となることが判明した。これは、伝送損失が０．３［ｄＢ／ｍ］以上であると光がクラッド１１ｃの外部まで漏れ、外部の圧力によるクラッド１１ｃ付近のナノ構造１１ｐの変化に光が敏感に反応し、伝送損失により大きく影響するためである。

センサ部１１ａのこのような特性から、制御部３０は、予め実験的に取得された受光部２２における受光強度とセンサ部１１ａに作用した圧力との相関関係に基づいて、受光部２２における受光強度に対応したセンサ部１１ａにおける生理食塩水Ｆ２の圧力、ひいては血液の圧力、すなわち血圧を、算出することができる。制御部３０は、演算処理部の一例である。

また、図２に示されるように、センサ部１１ａは、Ｕ字状に折り返した湾曲部１１ａ１を有している。湾曲部１１ａ１は、曲がり部や、折り返し部とも称されうる。発明者らの鋭意研究により、センサ部１１ａについては、センサ部１１ａの長さＬが、１［ｃｍ］以上４［ｃｍ］以下であるのが好適であり、湾曲部１１ａ１の曲率半径Ｒ（センサ部１１ａの中心軸の半径）が、５０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であるのが好適であることが判明した。

図５は、本実施形態の圧力測定装置１０Ａによる圧力の検出値、および従来の圧力センサによる圧力の検出値の経時変化の一例を示すグラフである。このグラフは、試験流体に心臓の拍動による血圧の変化と同等の圧力変化を模式的に作り出すことができる実験設備での、当該試験流体の圧力の測定結果を示している。図５から、実線で示される本実施形態の圧力測定装置１０Ａと、破線で示される従来の圧力センサとで、試験流体の圧力の検出値が良好に一致していることがわかる。発明者らは、本実施形態の圧力測定装置１０Ａによれば、この例のように、従来の圧力センサと同等以上の測定性能が得られることを、実験的に確認した。

以上、説明したように、本実施形態では、受光部２２は、光源２１から出射されセンサ部１１ａ（センサ光ファイバ）を含む光ファイバ１１内を伝送された試験光を受光する。センサ部１１ａにおける試験光の伝送損失は、センサ部１１ａに作用する流体圧のような外力が大きいほど大きくなる。制御部３０は、受光部２２における試験光の受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用する血圧（生体内の流体圧）を測定する。

このような構成によれば、圧力測定装置１０Ａを、光ファイバをベースとした、よりコンパクトであるとともにより簡素な構成によって実現することができる。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、プラスチックファイバであってもよい。

このような構成によれば、例えば、センサ部１１ａをより柔軟に構成することができるため、当該センサ部１１ａにおける流体圧の増分に対する試験光の伝送損失の増分の比率、すなわち増大率を、より大きくすることができる。すなわち、このような構成によれば、センサ部１１ａによる流体圧の検出感度を高めることができる。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、試験光を０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で伝送する光ファイバであってもよい。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、湾曲部１１ａ１を有してもよい。

また、本実施形態のように、センサ部１１ａは、複数のナノ構造１１ｐを含んでもよい。

また、本実施形態では、センサ部１１ａと光源２１との間のデリバリ光ファイバ１１ｄは、マルチモード光ファイバであり、センサ部１１ａは、シングルモード光ファイバであってもよい。

このような構成によれば、例えば、センサ部１１ａから試験光がより漏洩しやすくなるため、センサ部１１ａによる流体圧の検出感度を高めることができる。

また、本実施形態のように、受光部２２は、光源２１から端部１１ｅ１（一端）を介して光ファイバ１１に入力されセンサ部１１ａを経由し端部１１ｅ２（他端）から出力された試験光を、受光してもよい。

このような構成によれば、例えば、受光部２２が光ファイバ１１の一端で反射した光を受光する構成に比べて、受光強度を高めることができ、ひいては測定精度をより高めることができる。

また、本実施形態では、センサ部１１ａは、血圧（生体内流体の圧力）が伝播された生理食塩水Ｆ２（生体外流体）の圧力を測定する。

本実施形態の構成は、生体外に位置されたセンサ部１１ａによって生体外流体を介して間接的に生体内流体の圧力を測定する観血式の血圧測定装置に適用することができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の圧力測定装置１０Ｂの一部の概略構成図であって、血管Ｖ内における光ファイバ１１の長手方向に沿った断面図である。本実施形態の光ファイバ１１は、上記第１実施形態と同様に、光源２１および受光部２２と光学的に接続されている。すなわち、本実施形態でも、光源２１から光ファイバ１１に入力された試験光は、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１内を伝送され、受光部２２で受光される。制御部３０は、受光部２２における試験光の受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用した圧力を算出する。

図６に示されるように、本実施形態では、光ファイバ１１は、血管Ｖ内に挿入される。このような構成にあっては、血管Ｖ内の流体である血液Ｆ１の圧力が高いほど、センサ部１１ａにおける試験光の伝送損失が増大する。血液Ｆ１は、生体内流体の一例であって、第一流体とも称されうる。

なお、発明者らの鋭意研究により、本実施形態の圧力測定装置１０Ｂにおいても、センサ部１１ａについては、センサ部１１ａの長さＬ（図２参照）が、１［ｃｍ］以上４［ｃｍ］以下であるのが好適であり、湾曲部１１ａ１の曲率半径Ｒ（センサ部１１ａの中心軸の半径、図２参照）が、５０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であるのが好適であることが判明した。このような曲率半径Ｒの領域は、圧力に対して曲げ損失が敏感に増加する領域であり、圧力に対するセンサ感度をさらに向上させる。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の圧力測定装置１０Ｂは、生体内に位置されたセンサ部１１ａにより生体内流体の圧力を直接的に測定する観血式の血圧測定装置に適用することができる。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の圧力測定装置１０Ｃの一部の概略構成図であって、光ファイバ１１の長手方向に沿った断面図である。本実施形態の光ファイバ１１は、上記第１実施形態と同様に、光源２１および受光部２２と光学的に接続されている。すなわち、本実施形態でも、光源２１から光ファイバ１１に入力された試験光は、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１内を伝送され、受光部２２で受光される。制御部３０は、受光部２２における試験光の受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用した圧力を算出する。また、本実施形態のセンサ部１１ａは、上記第２実施形態と同様に、血管Ｖ内に挿入される。

図７に示されるように、本実施形態では、圧力測定装置１０Ｃは、光ファイバ１１を取り囲む管状部材１４を備えている。言い換えると、管状部材１４は、管内に、光ファイバ１１を収容している。管状部材１４は、光ファイバ１１のセンサ部１１ａへの往路および復路の双方を取り囲んでおり、管状部材１４の先端から、センサ部１１ａが露出している。管状部材１４は、光ファイバ１１を保護している。

光ファイバ１１は、固定部材１４ａを貫通している。固定部材１４ａは、光ファイバ１１と、管状部材１４とを、所定の相対位置に位置決めしている。本実施形態では、固定部材１４ａは、例えば、少なくとも固定部材１４ａが設けられた位置では光ファイバ１１が管状部材１４の周壁から離間し、かつ光ファイバ１１の往路と復路とが互いに離間するよう、光ファイバ１１と管状部材１４とを固定している。なお、図７の例では、圧力測定装置１０Ｃは、固定部材１４ａを一つのみ備えているが、これには限定されず、圧力測定装置１０Ｃは、管状部材１４の長手方向に間隔をあけて配置された複数の固定部材１４ａを備えてもよい。固定部材１４ａは、例えば、接着材であるが、これには限定されない。

また、管状部材１４は、可撓性および弾性を有している。よって、このような構成によれば、例えば、管状部材１４のスペックの適宜な設定により、管状部材１４と光ファイバ１１とを有するサブアセンブリに、適度な弾性を与えることができ、ひいては血管Ｖに沿う適度な追従性を与えることができる。よって、センサ部１１ａを血管Ｖ内に挿入しやすくなるとともに血管Ｖ内から取り出しやすくなるという効果が得られる。管状部材１４は、例えば、金属材料や合成樹脂材料で作られる。管状部材１４は、光ファイバ１１を支持する可撓性を有した支持部材の一例でもある。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の圧力測定装置１０Ｃは、生体内に位置されたセンサ部１１ａにより生体内流体の圧力を直接的に測定する観血式の血圧測定装置に適用することができる。

［第３実施形態の変形例］
図８は、第３実施形態の変形例の圧力測定装置１０Ｄの一部の概略構成図であって、光ファイバ１１の長手方向に沿った断面図である。本変形例の光ファイバ１１は、上記第１実施形態と同様に、光源２１および受光部２２と光学的に接続されている。すなわち、本変形例でも、光源２１から光ファイバ１１に入力された試験光は、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１内を伝送され、受光部２２で受光される。制御部３０は、受光部２２における試験光の受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用した圧力を算出する。また、本変形例のセンサ部１１ａは、上記第３実施形態と同様に、血管Ｖ内に挿入される。

図８に示されるように、本変形例では、管状部材１４Ｄの先端部分（一部分）であるカバー１４ｃは、センサ部１１ａを覆っている。ただし、カバー１４ｃの周壁（側壁）には、開口１４ｂが設けられている。これにより、センサ部１１ａには、開口１４ｂを介して血管Ｖからカバー１４ｃ内に導入された血液Ｆ１が接する。言い換えると、センサ部１１ａは、血液中に位置される。また、固定部材１４ａは、管状部材１４の筒内を、空間Ｓ１と、開口１４ｂとによって開放された空間Ｓ２とに区分している。センサ部１１ａの少なくとも一部は、空間Ｓ２内に配置される。このような構成によれば、管状部材１４Ｄによって、光ファイバ１１とともにセンサ部１１ａも保護することができる。なお、カバー１４ｃは、管状部材１４に取り付けた当該管状部材１４とは別の部材によって構成してもよい。

本変形例の圧力測定装置１０Ｄは、生体内に位置されたセンサ部１１ａにより生体内流体の圧力を直接的に測定する観血式の血圧測定装置に適用することができる。

［第４実施形態］
図９は、第４実施形態の圧力測定装置１０Ｅの概略構成図であって、生体Ａ外に装着された状態を示す平面図である。本実施形態の光ファイバ１１は、上記第１実施形態と同様に、光源２１および受光部２２と光学的に接続されている。すなわち、本実施形態でも、光源２１から光ファイバ１１に入力された試験光は、センサ部１１ａを含む光ファイバ１１内を伝送され、受光部２２で受光される。制御部３０は、受光部２２における試験光の受光強度に基づいて、センサ部１１ａに作用した圧力を算出する。

図９に示されるように、本実施形態では、センサ部１１ａは、パッド１５およびカフ１６とともに、例えば、腕のような生体Ａの外皮上に配置される。

パッド１５は、可撓性を有するとともにシート状の形状を有している。パッド１５は、生体Ａの外皮上に接した状態で置かれる。センサ部１１ａ（光ファイバ１１）は、パッド１５に対して生体Ａの外皮とは反対側に配置される。すなわち、パッド１５は、センサ部１１ａと生体Ａの外皮との間に介在している。センサ部１１ａは、例えば、接着材等によってパッド１５と固定される。

カフ１６は、パッド１５およびセンサ部１１ａを覆うように生体Ａ、例えば腕に巻き付けられる。

また、センサ部１１ａは、複数の湾曲部１１ａ１を介して複数回折り曲げられている。このような構成により、センシング可能な領域が拡大されている。

図１０は、圧力測定装置１０Ｅのパッド１５と垂直な断面図である。図１０に示されるように、生体Ａの外皮上には、パッド１５、センサ部１１ａ、およびカフ１６が、この順に積み重ねられる。センサ部１１ａは、パッド１５とカフ１６との間に配置される。パッド１５およびセンサ部１１ａとカフ１６とは、接着材等によって固定されてもよいし、固定されなくてもよい。

カフ１６には、生体Ａに近いシート１６ａと生体Ａから遠いシート１６ａとの間に、例えば空気のようなガスＧを収容可能な空間Ｓ３が設けられている。空間Ｓ３は、不図示の電動ポンプや電動バルブと接続されている。カフ１６は、これら電動ポンプや電動バルブの制御により、空間Ｓ３内のガスＧの圧力を変更できるよう、構成される。具体的に、カフ１６は、例えば、空間Ｓ３内のガスＧの圧力を増大した後、経時的に漸減することができるよう、構成される。このような構成により、制御部３０は、センサ部１１ａの検出値あるいは当該検出値から得られた血圧の脈動の経時変化に基づいて、例えば、カフ１６を用いた血圧計における公知のオシロメトリック法により、最高血圧と最低血圧とを取得することができる。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態の圧力測定装置１０Ｅは、生体外に位置されたセンサ部１１ａによって生体Ａを介して間接的に生体内流体の圧力を測定する非観血式の血圧測定装置に適用することができる。

［第５実施形態］
図１１，１２は、第５実施形態の圧力測定装置１０Ｆの概略構成図である。圧力測定装置１０Ｆは、生体Ａ内の流体の圧力ではなく、生体Ａの弁部Ｖａから光ファイバ１１のセンサ部１１ａに作用する圧力、すなわち生体内の部位から受ける圧力を測定する。弁部Ｖａは、狭窄部（スロート）を有しており、センサ部１１ａは、当該狭窄部を貫通している。弁部Ｖａは、例えば、心臓の弁や胃の幽門等である。図１１は、狭窄部が比較的大きく拡がり、弁部Ｖａすなわち生体Ａからセンサ部１１ａに圧力が作用していない状態を示している。他方、図１２は、狭窄部が比較的小さく狭まり、弁部Ｖａからセンサ部１１ａに圧力が作用している状態を示している。図１２の状態においては、弁部Ｖａから受けた力によりセンサ部１１ａの外周が凹み、図１１の状態に比べて、センサ部１１ａから試験光の漏洩が増え、当該センサ部１１ａにおける試験光に対する伝送損失が増大する。よって、制御部３０は、予め実験的に取得された受光部２２における受光強度とセンサ部１１ａに弁部Ｖａから作用した圧力との相関関係に基づいて、受光部２２における受光強度に対応したセンサ部１１ａに作用した圧力を、算出することができる。なお、圧力測定装置１０Ｆは、弁部Ｖａからセンサ部１１ａに作用した力（荷重）を測定することもできる。すなわち、本実施形態では、圧力測定装置１０Ｆは、生体内の力測定装置（荷重測定装置）としても機能することができる。

［センサ部の変形例］
図１３は、実施形態の変形例のセンサ部１１ａの長手方向と垂直な断面図である。図１３に示されるように、センサ部１１ａの外周１１ａ２、すなわちクラッド１１ｃの外周１１ａ２には、凹部または凸部を含む凹凸構造が設けられてもよい。凹凸構造は、構造的な揺らぎとも称されうる。当該凹凸構造の大きさ、例えば、凹凸構造の長手方向における長さや、間隔、径方向での高低差等を適宜な値に設定することにより、センサ部１１ａの試験光に対する伝送損失を、０．３［ｄＢ／ｍ］以上とすることができる。発明者らの鋭意検討により、凹凸構造の凹凸の大きさは、５［ｎｍ］以上１００［ｎｍ］以下であるのが好適であることが判明した。図１３には、凹凸構造の大きさの指標の一例として、センサ部１１ａの長手方向と垂直な断面における外周１１ａ２の平均半径の円周Ｃに対する偏差ｈが示されている。この偏差ｈも、５［ｎｍ］以上１００［ｎｍ］以下であるのが好適である。なお、凹凸構造はコア１１ｂの外周に設けられてもよい。また、本変形例でも、センサ部１１ａは、例えばプラスチックファイバによって作られうる。

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

例えば、上記実施形態および変形例の構成は、血液以外の生体内流体の圧力の測定、心臓の弁や胃の幽門等の弁部以外の生体内の部位から受ける圧力の測定などにも適用可能である。

また、支持部材は、管状部材には限定されず、例えば、可撓性を有した棒状の部材等であってもよい。また、その場合、光ファイバは、支持部材の外周に沿って線状に延びたり螺旋状に延びたりしてもよい。また、光ファイバは、支持部材の外周に設けられた線状または螺旋状の溝に収容されてもよい。

また、センサ部（センサ光ファイバ）と、当該センサ部と光源との間のデリバリ光ファイバと、の接続箇所（境界）においてモード変換が生じるよう、当該センサ部およびデリバリ光ファイバに対して、モード伝送状態が互いに異なる光ファイバを適用してもよい。この場合、接続箇所におけるモード変換は外力に依存し、モードミスマッチの状態も外力に依存することになる。したがって、センサ部における試験光の漏洩の程度が外力に対してより敏感になり、ひいては、センサ部の生体内の圧力に対する感度をより高くすることができる。

１０Ａ～１０Ｆ…圧力測定装置（生体内圧力測定装置）
１１…光ファイバ
１１ａ…センサ部（センサ光ファイバ）
１１ａ１…湾曲部
１１ａ２…外周
１１ｂ…コア
１１ｃ…クラッド
１１ｄ…デリバリ光ファイバ
１１ｅ１…端部（一端）
１１ｅ２…端部（他端）
１１ｆ…境界
１１ｐ…ナノ構造
１２…チューブセット
１２ａ…チューブ
１２ｂ…チャンバ
１３…カテーテル
１４，１４Ｄ…管状部材（支持部材）
１４ａ…固定部材
１４ｂ…開口
１４ｃ…カバー
１５…パッド
１６…カフ
１６ａ…シート
２１…光源
２２…受光部
３０…制御部（演算処理部）
Ａ…生体
Ｃ…円周
Ｆ１…血液（生体内流体）
Ｆ２…生理食塩水（生体外流体）
Ｇ…ガス
ｈ…偏差
Ｌ…長さ
Ｒ…曲率半径
Ｓ１～Ｓ３…空間
Ｖ…血管
Ｖａ…弁部

Claims (22)

1. 試験光を出力する光源と、
   前記試験光が入力され、当該試験光を０．３［ｄＢ／ｍ］以上の損失で伝送するセンサ光ファイバを少なくとも部分的に含む光ファイバと、
   前記センサ光ファイバ内で伝送された前記試験光を受光する受光部と、
   を備え、
   前記受光部により受光された前記試験光の強度に基づいて、前記センサ光ファイバに作用する生体内の圧力を測定する生体内圧力測定装置。
2. 前記生体内の圧力は、当該生体内の流体の圧力である、請求項１に記載の生体内圧力測定装置。
3. 前記センサ光ファイバは、プラスチックファイバである、請求項１または２に記載の生体内圧力測定装置。
4. 前記センサ光ファイバは、湾曲部を有する、請求項１～３のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
5. 前記センサ光ファイバは、生体内に挿入可能である、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
6. 前記センサ光ファイバは、生体内流体の圧力が伝播された生体外流体の圧力を測定する、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
7. 前記光ファイバに沿って延び当該光ファイバを支持する可撓性を有した支持部材を備えた、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
8. 前記光ファイバを収容する管状部材を備えた、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
9. 前記管状部材は、可撓性を有した、請求項８に記載の生体内圧力測定装置。
10. 生体内流体または当該生体内流体の圧力が伝播された生体外流体を導入可能な状態で前記センサ光ファイバを覆うカバーを備えた、請求項１～９のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
11. 前記センサ光ファイバは、生体外に位置され、当該生体を介して間接的に作用した生体内流体の圧力を測定する、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
12. 前記センサ光ファイバは、生体外に位置され内部の空気圧によって生体内の血管を狭窄するとともに当該空気圧を変更可能に構成されたカフと、生体との間に配置可能である、請求項１１に記載の生体内圧力測定装置。
13. 前記光ファイバは、前記センサ光ファイバと、当該センサ光ファイバと接続され当該センサ光ファイバより伝送損失が小さいデリバリ光ファイバと、を有する、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
14. 前記試験光の波長において、前記センサ光ファイバはシングルモード光ファイバであり、前記センサ光ファイバと前記光源との間の前記デリバリ光ファイバはマルチモード光ファイバである、請求項１３に記載の生体内圧力測定装置。
15. 前記センサ光ファイバと前記デリバリ光ファイバとが融着接続された、請求項１３または１４に記載の生体内圧力測定装置。
16. 前記受光部は、前記光ファイバの一端から入力され前記光ファイバの他端から出力された試験光を受光する、請求項１～１５のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
17. 前記センサ光ファイバは、コアと当該コアを取り囲むクラッドとを有するとともに、前記コアと前記クラッドとの界面付近に、複数のナノ構造を含み、
    前記ナノ構造は、前記センサ光ファイバの長手方向に垂直な断面における断面直径が１００［ｎｍ］以下である、請求項１～１６のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
18. 前記ナノ構造は、微粒子、チューブ、または空隙である、請求項１７に記載の生体内圧力測定装置。
19. 前記センサ光ファイバの外周に、５［ｎｍ］以上かつ１００［ｎｍ］以下の凹凸構造が設けられた、請求項１～１８のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
20. 前記試験光の強度に基づいて前記センサ光ファイバに作用する圧力を取得する演算処理部を備えた、請求項１～１９のうちいずれか一つに記載の生体内圧力測定装置。
21. 試験光を出力する光源と、
    前記試験光が入力され、印加された外力により光が漏れるセンサ部を含む光ファイバと、
    前記センサ部内で伝送された前記試験光を受光する受光部と、
    を備え、
    前記受光部により受光された前記試験光の強度に基づいて、前記センサ部に作用する生体内の圧力を測定する生体内圧力測定装置。
22. 前記センサ部に作用する外力が大きいほど、当該センサ部における伝送損失が増大する、請求項２１に記載の生体内圧力測定装置。

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