JP5108470B2 - 圧力測定システムのトランシーバ装置 - Google Patents

Description

本発明は、体内の生理学的変量を測定する圧力測定システムのトランシーバ装置および通信装置に関するものである。

多くの医療処置において、医療関係者は患者の体腔内のさまざまな生理学的状態を監視する必要がある。これらの生理学的状態は、圧力、温度、流量などの自然界の物理的要素であり、医師または医療技術者に患者の状態に関する重要な情報を提供する。明らかに、これらのパラメータは安全、正確、かつ信頼できるように測定および監視されなければならない。

これらの状態を監視するために広く使われている装置の一つに血圧変換器がある。血圧変換器は患者の血圧を感知するとともに、それを代表する電気信号に変換する。この電気信号は、患者の血圧を表示または記録、要するに監視するバイタルサインモニタに送られる。

伝統的に、血圧変換器は、ホイーストン・ブリッジ型回路装置に接続されたピエゾ抵抗素子に機械的に結合された圧力反応ダイヤフラムによって構成される。ダイヤフラムが体腔（動脈または静脈のような）と流体的に接続されるように配置されたとき、圧力が誘発するダイヤフラムのたわみは、抵抗素子の伸長（または、これらの配向によっては圧縮）を生じさせる。よく知られている原理によると、これは加えられた圧力に比例して素子の抵抗を変化させる。加えられた圧力の大きさは、ホイーストン・ブリッジ回路の入力側に励起出力信号（通常、電圧の形態）を加えるとともに、ブリッジ出力信号を瞬時に監視することによって検出される。この信号は、オームの法則によれば、ブリッジ抵抗の変化量を反映している。

一般的に、電気ケーブルは変換センサのホイーストン・ブリッジ部とバイタルサインモニタ中の変換アンプとを接続している。このアンプ回路は、ホイーストン・ブリッジに励起出力信号を供給するとともに、ブリッジ出力信号を瞬時に監視している。モニタのタイプおよび製造元によるが、励起出力信号は一般的に電圧の形態であり、かつさまざまな大きさ、形式、および時間依存的（正弦曲線、方形波、およびパルス波）と時間非依存的（ＤＣ）の両方をとることができる。

従来のホイーストン・ブリッジ型変換器が操作される元となる原則によれば、ほとんどの患者モニタの変換アンプ回路は、励起出力信号の大きさに比例すると共に感知した圧力の大きさに比例したセンサ出力信号を出すように設計されている。異なるモニタは、異なる大きさおよび／または周波数の励起出力信号を供給するという理由で、基準比例係数が発展してきた。これらの比例基準は、任意のセンサにとって、いずれの患者モニタにもすぐに対応し、かつ比例基準に準拠するように調整されることを可能にする。

この互換性によっていくつかの利点が提供される。血圧変換器は、異なる製造元の患者モニタにも交換可能に用いることができる。そして、医療関係者は特定の患者モニタを使うために特定の血圧変換器を選ぶ必要がなくなる。さらに、既に存在する患者モニタへの投資が利用できることから、コストを削減できる。結果的に、これらの比例基準に準拠したバイタルサインモニタは医療分野においてほぼ世界共通のものとなっている。

しかしながら、以前から用いられている血圧変換器およびモニタ、および進化した基準は、欠点を有していないわけではない。例えば、これらのシステムのセンサは、一般的に体外に配置され、体腔内とは流体で満たされたカテーテルラインで流体接続される。体腔内の圧力変化はカテーテルライン内の流体経由でダイヤフラムに間接的に伝達される。それゆえ、これらシステムの精度は、流体静圧の変動および他の液柱に関する不整合性を弱点としてきた。

このような問題に対処するため、先端半導体技術を応用した小型センサが開発されてきた。これらのタイプの変換センサは、非常に精確で安価であるとともに、周知のホイーストン・ブリッジ回路をいまだ採用しており、そのホイーストン・ブリッジ回路は通常少なくとも一部がシリコーンダイヤフラム上に直接形成されている。さらに、センサは十分に小さいので、センサを挿入可能なガイドワイヤの先端に配し、患者の動脈、組織、または臓器の中に直接位置させることができる。流体圧力は直接変換器ダイヤフラムに伝達されるので、流体ラインの必要性はなくなる。この結果、ガイドワイヤ先端センサとよく称されるこれらセンサは格段により精確な患者の血圧を提供してくれる。

残念なことに、これら小型半導体センサのすべてが現存する患者モニタの変換アンプと互換するわけではない。例えば、小型センサは、さまざまなタイプの患者モニタで見られる励起信号の大きさや周波数幅の全域ではしばしば動作させることができない。したがって、それらは既に使われている患者モニタの多くに直接接続させることができない。このような既に存在するモニタを使用するには、センサとモニタの間に特別なインターフェースをおく必要がある。このような配置は、インターフェースに追加の回路を必要とし、さらに既存のモニタが限られた電力を供給するようにできているため、この追加回路のために独立した電源を必要とする。結果として、新しい小型センサの使用は、システム全体を複雑にし、かつ新たな費用を発生させる。

加えて、上述の制限の理由により、センサは感知した圧力に比例する出力信号を生成するように構成されなければならず、しかしそれはモニタからセンサに供給される励起信号に関するものではなく、見方によれば、生理学的センサによって直接使用可能なもの、例えば感度が異なるなどである。議論したとおり、これは、商業的に入手可能であって、かつ既に広く使用されている多くのモニタが必要とする電気的形式と一致するものではない。つまり、新しいセンサは特定タイプのモニタと共にのみ使用できため、追加の、多くの場合、余剰な装置の購入を強いられる。これは、特に今日の医療環境で普及している価格感受性の観点から好まれるべきものではない。

Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI)は、生理機能モニタ、特にセンサワイヤ装置との入力／出力コネクタ、の電源の条件はstandard set by American National Standards Institute (ANSI)/AAMI BP22-1994（後述の“ＢＰ２２”を参照のこと) 」に準拠するように定めている。

ＢＰ２２規格によると、５本線コネクタケーブルの近接端部に配された入力／出力コネクタは、一組の差動出力信号ラインを含んでいる。出力信号ラインは、回路のデジタル／アナログ変換器に適用したセンサによって動作される。（詳細は下記に説明する。）差動出力信号は、一例として、５μＶ／ｍｍＨｇ／Ｖ_EXCで動作する。動作範囲の−１５０μＶ／Ｖ〜１６５０μＶ／Ｖは、感知した圧力である−３０〜３３０ｍｍＨｇを代表する。差動出力信号の分解能（最小ステップ）は０．２ｍｍＨｇである。

特許文献１は、センサを患者モニタに接続するインターフェース回路を開示している。このインターフェース回路は、患者モニタが生成した励起電力信号を受信し、インターフェース回路の電子素子で使用する調整および非調整供給電圧を励起電力信号から導出する電源回路を有している。さらに、電源回路は、しかるべきセンサ励起信号を生成する。インターフェース回路は、センサが生成したセンサ出力信号を受信する受信回路をさらに有している。スケーリング回路は、そのセンサ出力信号を、センサが検出する生理学的状態に比例し、かつ患者モニタで生成された励起電力信号にも比例するパラメータ信号へと増減させる。特許文献１に記載の装置の明確な欠点は、センサをモニタに接続するため、インターフェース回路の形態で個別の追加装置が必要となることである。

さらに、特許文献１は、患者および電子監視機器の両方に接続された圧力変換器のような電気伝導装置を有する場合の問題点を開示している。電流が、標準電力線の周波数において、患者から変換器の接続部を通ってアースに流れることができないように最大の注意を払わなければならない。導電性の変換器がつけられている間、除細動が行われている患者にはさらなるリスクがある。そして、この絶縁の問題には、光ファイバまたは光遮断装置を使用することによってモニタ装置に接続することで以前から対処されてきた。

センサ装置とモニタ装置との間の物理的接続は、ケーブルを有する関わり合う他の機器を含めた、または複雑かつユーザーフレンドリーでない環境という結果に終わってしまった接続圧力測定期間の総合組み立て中に見えるものでなければならない。この接続では、殺菌の問題に関して言及されなければならない。従来技術のシステムでは、電気接続または光接続に関わらず、直接モニタ装置への物理的な接続が存在するため、全体のシステムが消毒され最終的には使い捨てされることが要求された。

絶縁の問題に対する解決方法は、センサからモニタ装置に測定値を送達する無線通信を使うことである。本出願の出願人に譲渡された特許文献２は、生理学的変量の無線通信を取得するシステムおよび方法が開示されている。このシステムは、好適には、モニタ装置が生成するキャリア信号を使って、無線周波数通信する通信インターフェースを提供する制御部を有している。制御部には、体内に配置されたセンサから受信し、測定生理学的変量を代表する信号を含むキャリア信号を変調する変調器が配置されている。したがって、制御部の機能は、測定した変量を送信することを可能にするために、外部装置からのキャリア信号の生成に依存している。

上述の特許文献２は、さらに、ワニ口クリップ型コネクタのような適当な接続手段を使い、接続ワイヤを介して制御部にガイドワイヤの芯線を取り付けること、または接続ワイヤを省いた場合、適当なコネクタを使って直接的に芯線を接続部に取り付けることを示しているにすぎない。特許文献２では、コネクタについてこれ以上議論されていない。

米国特許第５，５６８，８１５号明細書 米国特許出願公開第２００６／０００９８１７号明細書

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、手術室の複雑な環境、そして従来技術の異なる欠点を考慮し、本発明の目的の概略は、現在入手可能なシステムよりユーザーフレンドリーであるとともに信頼性のある改良型装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、独立クレームに記載の発明によって達成される。好ましい実施の形態は従属クレームに記載される。

本発明は、特に、扱いやすいトランシーバ装置と通信装置との間に信頼性の高い無線通信接続を配置することにより、患者とモニタ装置との間の物理的接続を取り除き、また特に、測定圧力データはトランシーバ装置で生成されるとともに、データストリームとして送信されることである。トランシーバ装置は、内蔵型であり、圧力センサから圧力センサデータを受信したとき、直接または後に、通信装置または他の装置からのキャリア波を使用せずに圧力データを通信装置に無線送達する。

通信装置は、本願の背景のセクションで簡単に説明した確立された規格または確立された規格の関連部分（例えば、ＢＰ２２またはＵＳＢ）に準拠する入力／出力コネクタ規格で外部装置に接続される。

本発明にかかる圧力測定システムのトランシーバ装置は、無線で測定データを外部装置に送信するため、物理的接続の必要がなくなり、よって、衛生的管理が必要とされる流体ラインを省くことができるため、精度、信頼性、および取扱性を大きく向上させる効果を奏する。

以下に、本発明にかかる圧力測定システムのトランシーバ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

従来技術では、ガイドワイヤにセンサを搭載し、ガイドワイヤを経由させてセンサを生体の血管内に配し、圧力または温度などの物理的パラメータを計測することが知られている。センサは直接または間接的にパラメータに感応する素子を有する。生理学的パラメータを測定する異なるタイプのセンサを記述した多くの特許が本出願の出願人によって所有されている。例えば、米国特許第６，６１５，０６７号は温度感応型抵抗を有する導体の抵抗を観測することによって温度を測定することを記載している。他のセンサの例は、米国特許第６，１６７，７６３号に記載されているものであり、これはセンサ上に血流が圧力をおよぼし、その圧力を代表する信号を送り出すものである。

センサに電力を供給し、かつ測定された生理学的変量を外部生理機能モニタに通信させるためには、通信用の一以上のケーブルまたはリード線をセンサに接続し、かつ従来では物理的ケーブルを経由して血管から出て行き外部生理機能モニタに至るまでガイドワイヤに沿って這わされなければならない。さらに、ガイドワイヤは一般的に、センサを保持するとともに（任意的に）電気的に接続する軸心メタルワイヤ（コアワイヤ）と、周囲チューブとを有している。そのような訳で、ガイドワイヤは一般的に、コアワイヤと、リード線と、保護チューブとを有している。

図１は、本発明が適用可能である従来のデザインのガイドワイヤに搭載したセンサの一例を示している。センサガイドワイヤ１０１は、中空チューブ１０２と、コアワイヤ１０３と、第１螺旋部１０４と、第２螺旋部１０５と、ジャケットまたはスリーブ１０６と、ドーム形先端１０７と、センサ素子または先端１０８と、一以上の電気リード線１０９とを備えている。チューブ１０２は、一般的に、センサガイド構造に低摩擦の滑らかな外表面を与えている。第１螺旋部１０４の近接端部は中空チューブ１０２の先端に取り付けられる一方で、第１螺旋部１０４の遠位端部にはジャケット１０６の近接端部が取り付けられる。第２螺旋部１０５の近接端部はジャケット１０６の遠位端部に取り付けられ、ドーム形先端１０７は第２螺旋部１０５の遠位端部に取り付けられる。コアワイヤ１０３は少なくとも一部が中空チューブ１０２の中に配置され、コアワイヤ１０３の遠位部が中空キューブ１０２から突出して第２螺旋部１０５の中に位置するようする。センサ素子１０８はジャケット１０６の位置にくるようにコアワイヤ１０３上に搭載され、電気リード線１０９を介して外部生理機能モニタ（図１には図示されていない）と接続される。センサ素子１０８は膜の形態の圧力感応装置（図１には図示されていない）を備え、圧力感応装置はジャケット１０６の開口部１１０を通してセンサガイドワイヤ１０１の遠位部周辺に存在する血液などの媒体と連通している。

図２は、本発明を適用した例を説明する概略全体図である。本発明による圧力測定システムは、圧力センサを有し、かつ患者の体内の圧力を測定するとともに測定圧力データを外部装置に供給する圧力センサワイヤを備える。圧力センサワイヤは、その近接端部で、外部装置（外部生理機能モニタともいう）に接続された通信装置と無線周波数信号経由で無線通信するトランシーバ装置に接続し、測定圧力データを外部装置に転送する。

外部装置は、好ましくはモニタが供された患者モニタ装置のような専用装置、または関連するソフトウェアと圧力測定システムからの測定データを受信して処理するＰＣでもよい。本発明に適用できる専用装置の一例は米国特許第６，５６５，５１４号に開示されている。

図３は、本発明によるトランシーバ装置を概略的に説明するブロック図である。図１で示したように、トランシーバ装置は圧力センサワイヤの近接端部に接続され、その遠位端部には患者内の圧力を測定する圧力センサが取り付けられている。好ましくは、トランシーバ装置は、下記で詳細に説明するセンサ信号適応回路２と、センサ信号適応回路２に接続されるとともに通信装置との無線通信を取り扱う通信モジュール４と、を備える。

特に、複数のトランシーバ装置が一つの通信装置と通信するように用意されるような特別な状況の下では、主に信頼できる通信リンクを獲得する目的で一方向通信が使用されるであろう。

下記でさらに議論するが、測定圧力データはトランシーバ装置によって独立して生成され、データストリームとして規定の周波数帯（通信信号が無線周波数信号である場合）で通信装置に転送される。

好ましい実施形態によると、通信信号は無線周波数信号であり、この実施形態は下記で詳細に説明される。さらに、好ましい実施形態によると、無線周波数信号はデータを例えばデジタル形式でデータパケットとして送信する。無線周波数送信は、アナログデータ送信で代替されてもよい。

通常、通信信号は、無線周波数信号、赤外線信号、または光信号のような電磁波信号である。

代替の実施形態によれば、無線信号は超音波信号または磁気信号のように、どの無線送信信号でもよい。当業者は、例えばトランシーバ装置および通信装置を言及した通信信号のいずれかを使うように、ここに記載されたシステムを簡単に改良することができるであろう。

通信信号が無線周波数信号である好ましい実施形態を、いまここに詳細に説明する。トランシーバ装置および通信装置は好ましい実施形態に関連して記述されるが、どの代替の通信信号が使われても関連する特徴は同様に適用されることを理解されるべきである。

図２および３を参照すると、通信モジュールはアンテナ６に接続されている。図中では、アンテナはトランシーバ装置の外に突出して描かれているが、代わりにトランシーバ装置の容器中に収めてもよい。圧力センサワイヤ８はトランシーバ装置の細長い開口部８に挿入されるように適合される。この開口部は、その内周面に、圧力センサワイヤが開口部８に挿入されたときに、圧力センサワイヤの近接端部にある電極面に接続するための多くの電気接続面（図示しない）を有する。トランシーバ装置は図示しない締め付け手段をさらに有しており、圧力センサワイヤが開口部に正しく挿入されたとき、これをしっかりと固定する。

好ましい実施形態によると、トランシーバ装置は、外形０．３５ｍｍの圧力センサワイヤの近接端部を受け入れるようになっており、このとき細長開口部８の内径は０．３５ｍｍよりも若干大きい。

米国特許第５，９３８，６２４号は、連続表面を有するガイドワイヤの雄コネクタに関連するものであり、本発明によるトランシーバ装置に接続される圧力センサワイヤの近接端部のための雄コネクタとして好ましくは適用される。雄コネクタは、コアワイヤと、コアワイヤに沿って長手方向に隔離された導電部材とを有する。連続する絶縁部材はガイドと導電部材との間に配され、絶縁部材は導電部材の外表面と同じ広がりを持つ外表面を有している。

上述のとおり、本発明によるトランシーバ装置は、圧力センサワイヤの近接端部をトランシーバ装置に固定する締め付け手段を有する。締め付け手段は米国特許第６，４２８，３３６号に開示されたタイプの雌コネクタであってもよく、上述で記載された種類の雄コネクタは、雄コネクタの接触面との電気的接触を供給するため、雌コネクタの中に挿入されて固定される。雌コネクタは、雄コネクタの導電部材と接触するため、３つの中空接触部材を収容する絶縁中空容器を備えている。雌コネクタの遠位端部では、雌コネクタに雄コネクタを固定させる締め付け手段が配されている。

圧力センサワイヤの雄コネクタは、本発明での使用に関する限り、好ましくは米国特許第６，４２８，３３６号で開示された雌コネクタと互換性がある。圧力センサワイヤがトランシーバ装置に固定されたとき、トランシーバ装置は患者内に挿入されている間、圧力センサワイヤをガイドするときのハンドルとして使われることもある。トランシーバ装置は、ガイド手段１０として、例えば、トランシーバ装置の外表面上に細長いリブを有するか、またはトランシーバ装置を粗い表面を提供する。

圧力センサワイヤは、トランシーバ装置がその長手軸に沿って回転し、それにしたがってセンサワイヤも回転するようにトランシーバ装置に固定される。この回転は、挿入過程においてセンサワイヤをガイドするために必要である。代替として、トランシーバ装置に対してガイドワイヤが回転するようにガイドワイヤをトランシーバ装置に固定することもできる。センサワイヤの回転は、片手でトランシーバ装置をしっかりと固定し、もう一方でセンサワイヤを回転することにより成し得る。

トランシーバ装置は、好ましくは、その筐体に設けられた起動ボタン１２を介して起動および初期化される。起動ボタンは、好ましくは、機械的に作動する。

代替の実施形態によれば、トランシーバ装置は、センサワイヤの近接端部がトランシーバ装置に適切に挿入されたときに起動および初期化される。これは、例えば、圧力センサワイヤが挿入される空洞の底部に押しボタンを設置することにより達成可能である。

異なる代替の実施形態によれば、トランシーバ装置は、雄コネクタと雌コネクタのそれぞれの対応する電気接触面が電気接続を確立したときに起動および初期化される。

さらに異なる代替の実施形態によれば、トランシーバ装置は、モニタ装置の指令に応じて通信装置が生成するリモート信号によって起動および初期化される。

トランシーバ装置は、トランシーバ装置および接続された圧力センサワイヤの回路に電圧を供給する電圧供給手段を備えている。電圧供給手段は、好ましくは、電池、または例えばセンサ信号適応回路に含まれたコンデンサである。

圧力センサワイヤは、トランシーバ装置同様、好ましくは使い捨てであり、使用前に消毒できるものでなければならない。

本発明の代替の実施形態によれば、トランシーバ装置の更なるユーザーフレンドリー向上のために、取り付け手段がトランシーバ装置の筐体に設けられる。取り付け手段は、ストラップ、クリップ、またはフックのような形態であり、使用中にトランシーバ装置を固定するための機械的な取り付け手段である。

図４は、本発明に適用可能であり、かつ好ましくはトランシーバ装置内に一体化できるセンサ信号適応回路を概略的に説明するブロック図である。

図１および図２を参照すると、圧力センサワイヤは、生理学的変量を測定するとともに、この変量に対応してセンサ信号を生成するセンサ素子と、好ましくはその遠位端近くの遠位部でセンサ素子を保持し、かつセンサ素子を体内に配置するために体内に挿入するのに適合したガイドワイヤと、を備えている。トランシーバ装置は、センサ信号が送信され、測定した生理学的変量を外部装置が取り出せるフォーマットでセンサ信号に関連付けた出力信号を自動的に生成するセンサ信号適応回路（図４）を備える。好ましい実施形態によれば、センサ信号適応回路はプログラマブルセンサ調整手段と、校正手段と、例えば、電気的に消去や書き換えが可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のような、その中に校正データが供給、記録、および変更される記録手段と、電圧供給手段と、出力アンプ手段とを備える。

そのプログラマブルセンサ調整手段は、好ましくは、特にブリッジセンサのために設計されたＰＧＡ３０９プログラマブルアナログセンサ調整器（テキサスインスツルメント社から入手可能）である。

本発明の好ましい実施形態によると、外部装置は、参照電圧値を有して無線リンクを介するセンサ信号適応回路が提供され、トランシーバ装置の電圧供給手段から対応する電圧が供給される。参照電圧によって適応回路に示されるとともに外部装置が準拠する信号規格と、センサ素子が測定する物理パラメータの実際の値とを考慮すると、信号適応回路は、モニタによって予期された規格に適合した適応信号が外部装置に無線で返送するようにセンサ素子からの信号を処理する。

トランシーバ装置と通信装置間の通信は、好ましくは、通称ライセンスフリー無線周波数帯で行われる。

「ライセンスフリー無線」の用語は、一時に特定の周波数帯域での多重無線を許す行政機関による認可を示す。これらのライセンスフリー帯域は、ＩＳＭ（工業、科学、および医療）帯域として知られている。

一般的に使用されている２つのＩＳＭ帯域は９００ＭＨｚ帯域および２．４ＧＨｚ帯域である。両方とも、これらの帯域でのライセンスフリーのスペクトラム拡散無線の使用を許可している。ほとんどの場合、米国内では９００ＭＨｚ帯が使用されている。（異なる出力制限とともに）２．４ＧＨｚ帯はほとんどの国で使われている。これら２つの帯域の間にはいくつかの違いがあるが、帯域がより広い２．４ＧＨｚ帯はより高いデータ転送速度を許すのに対し、９００ＭＨｚ帯域では概してより高出力および長距離送信を許す。欧州では、さらに８６９ＭＨおよび４３３ＭＨｚ帯がＩＳＭ帯域として割り当てられており、中国では２２０ＭＨｚ帯域がライセンスフリー無線として公開されている。

本発明の好ましい実施形態によると、２．４ＧＨｚ（２．２−２．６ＧＨｚ）の周波数帯が使用される。通信距離は概して１０メートル未満である。

トランシーバ装置から通信装置へのセンサ数値の確実な通信を実現するために、好ましくはブルートゥース（登録商標）のような周波数ホッピング技術が使われる。周波数ホッピング技術は、無線通信の当業者にとっては周知であるので、ここでは簡単にしか説明しない。

トランシーバ装置は、第２通信モジュールに設けられた通信装置との無線周波数通信を行う第１通信モジュールを備えている。

圧力センサワイヤがトランシーバ装置に挿入され、かつ通信装置が外部装置に接続されたとき、システムは使用可能状態となる。トランシーバ装置の起動ボタンを押すことにより、トランシーバ装置は起動され、通信装置の無線リンク接続を確立しようとする。これは、トランシーバ装置を認識するための従来のハンドシェイク手順によって実行される。ここで、システムは測定センサデータを受け取る状態となる。

特定の時間に測定された圧力センサ値、例えば、指定された時間１，２，３，４，５における圧力センサ値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、トランシーバ装置の通信モジュールに送られる。これらの数値は、パケットごとに３つの数値を含むパケット（例えば、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はパケットＰ１Ｐ２Ｐ３を形成する）で送信され、次のパケットは数値Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４で形成されたパケットＰ２Ｐ３Ｐ４で構成され、その次のパケットは数値Ｐ３、Ｐ４、およびＰ５で形成されたパケットＰ３Ｐ４Ｐ５で構成される。連続するパケットは異なる周波数で送信される。例えば、パケットＰ１Ｐ２Ｐ３は第１周波数Ｆ１で送信され、パケットＰ２Ｐ３Ｐ４は第２周波数Ｆ２で送信され、パケットＰ３Ｐ４Ｐ５は第３周波数Ｆ３で送信される。次のパケットは、パケットＰ４Ｐ５Ｐ６であり、第１周波数Ｆ１で送信されるであろう。この送信形式は周波数ホッピング送信と呼ばれる。したがって、それぞれの圧力センサ値は３回送信されることになり、送信信頼性が向上する。通信装置によって受信されたパケットは、通信装置の第２通信モジュールによって展開され、表示手段で利用されるＢＰ２２信号規格またはＵＳＢ規格のような要求された信号規格に従って圧力値を外部装置に転送する。

上述したように、プログラマブルセンサ調整手段は、好ましくは、ＰＧＡ３０９プログラマブルアナログセンサ調整器によって実現される。ＰＧＡ３０９は、特に、抵抗ブリッジセンサの適用に設計さており、異なる入力ブリッジセンサ信号をスケーリングする３つのメイン利得ブロックを有している。上述したように、測定した生理学的変量を代表する信号は、モニタが期待する形式の信号を供給するように適合される。この信号形式は、センサ信号適応回路に供給される参照電圧と、センサで測定された信号の実際の数値とによって決定される。ＰＧＡ３０９は内部または外部参照電圧を使うように構成されている。本発明によると、＋２．５Ｖの内部参照電圧が電圧供給手段からＰＧＡ３０９に供給される。

それゆえ、調整手段は、センサ信号と関連するアナログ出力電圧信号を、圧力のような生理学的変量が外部装置によって読み出されるように生成する。

それぞれのセンサ素子はそれ固有の特性を持つ個体であるため、各センサアセンブリは校正手段を有する。校正手段は、好ましくは、電気的に消去や書き換えが可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）であり、各個のセンサワイヤアセンブリに対して行うセンサ素子の校正中に得られる個々の校正データを含むものである。校正は圧力センサワイヤの製造に関連して行われる。校正データには、電圧補正および温度ドリフトなどが考慮される。

ブリッジ圧力センサは、ＰＧＡ３０９で生成した励起電圧Ｖ_EXCを介してＰＧＡ３０９から電圧供給される。代替として、圧力センサは、電池またはコンデンサ手段などの個別の電圧供給源から電圧供給される。

ＰＧＡ３０９回路で生成された所定の励起電圧Ｖ_EXCに対して、ブリッジの出力電圧（Ｖ_IN1−Ｖ_IN2）はセンサに加わる圧力に比例する電圧となる。したがって、所定の圧力に対しては適用する励起圧力に伴って変化するブリッジのセンサ出力電圧（Ｖ_IN1−Ｖ_IN2）（図４中のセンサ信号）は、センサに加わる圧力に比例する。好ましくは、このセンサ出力電圧はセンサの場所での温度変化を補償されてＰＧＡ３０９回路に供給する。ＰＧＡ３０９回路はその回路からの出力信号を補正するための利得ブロックを含み、上述の出力アンプ手段に加えて使用される。

異なる好適な実施形態によると、処理手段、好ましくはマイクロプロセッサ（例えば、ＰＩＣ１６Ｃ７７０またはｎＲＦ２４Ｅ１、図４中の破線で図示）は、調節されたセンサのアナログ出力電圧Ｖoutに適用して処理するようになり、出力電圧はＰＧＡ３０９プログラマブルアナログセンサ調整器を介して供給される。ＰＧＡ３０９回路からのアナログ出力信号は、処理手段に供給される前にＡ／Ｄ変換される。センサ信号をＢＰ２２信号規格に適合させるため、生理機能モニタに供給する前にさらにセンサ信号を処理する必要があるかもしれない。例として、可能であれば処理手段に包含される多重デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）には、センサ素子が測定した信号を代表するデジタルデータ（例えば、１２ビット長のデータ）および参照電圧が供給される。この生成物は、フィルターにかけられた後、外部装置に無線送信され、測定センサ信号および参照電圧に比例する。

ここで説明した好ましい実施形態では、センサ信号のＢＰ２２信号規格などの規格への適合は、トランシーバ装置、特にセンサ信号適応回路でなされる。しかしながら、この適合は、全体または一部で、通信装置の対応する回路で代わりに実行されてもよい。この実施形態は図５に概略的に説明されている。無線で送信された圧力センサ値は、生の測定データの形式でもよく、このデータを処理または調整手段によって調整することにより、所定の規格形式に準拠する外部システムに供給するための正しい形式にしてもよい。

本発明は、上述の好ましい実施形態に限定されるものではないことに留意すべきである。本発明の範囲には、さまざまな変形、修正、および均等の意味が含まれる。したがって、上述の実施形態は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲を限定するものではない。

以上のように、本発明にかかる圧力測定システムのトランシーバ装置は、医療装置に有用であり、特に体内で測定したデータを無線によって外部装置に送信するのに適する。

本発明に適用可能な従来のガイドワイヤに搭載されたセンサの一例を示す図である。 本発明による圧力測定システムの概略図である。 本発明の好ましい実施形態によるトランシーバ装置を概略的に説明したブロック図である。 本発明の好ましい実施形態によるセンサ信号感応回路を含むトランシーバ装置を概略的に説明したブロック図である。 本発明の異なる実施形態による通信装置を概略的に説明したブロック図である。

符号の説明

２ センサ信号適応回路
４ 通信モジュール
６ アンテナ
１０ ガイド手段
１２ 起動ボタン
１０１ センサガイドワイヤ
１０２ 中空チューブ
１０３ コアワイヤ
１０４ 第１螺旋部
１０５ 第２螺旋部
１０６ ジャケットまたはスリーブ
１０７ ドーム形先端
１０８ センサ素子または先端
１０９ 電気リード線

Claims (27)

1. 圧力センサワイヤであって、患者の血管内に挿入可能に構成された挿入可能部と、該挿入可能部内で前記圧力センサワイヤの遠位端部に配置され、前記患者の体内の圧力を測定するように構成されている圧力センサとを有する圧力センサワイヤと、
   トランシーバ装置と、
   を有する圧力測定システムであって、
   前記トランシーバ装置は、
   前記圧力センサワイヤの近接端部に連結されるように構成された筐体と、
   外部装置に圧力情報を転送するように該外部装置に関連付けて構成されている通信装置と通信信号によって無線通信するように構成された、前記筐体内の通信モジュールと、
   前記圧力センサワイヤから受信した信号をフィルタリングし、処理し、フォーマットするように構成された、前記筐体内のセンサ信号適応回路と、
   を有し、
   圧力センサ値を含む前記通信信号は、前記トランシーバ装置によって生成され、データストリームとして転送され、
   前記筐体は、前記患者の体外に留まるように構成され、
   前記筐体内の前記センサ信号適合回路は、前記圧力センサワイヤ用の校正データを含んでいる校正部を有している、圧力測定システム。
2. 前記通信信号は無線周波数信号であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
3. 前記無線周波数通信はブルートゥースによって実行されることを特徴とする請求項２に記載の圧力測定システム。
4. 前記無線周波数信号は２．４ＧＨｚ帯であることを特徴とする請求項２に記載の圧力測定システム。
5. 前記無線周波数による通信は周波数ホッピング技術によって実行されることを特徴とする請求項２に記載の圧力測定システム。
6. 前記データストリームはデータパケットの形態であることを特徴とする請求項１に記載のトランシーバ装置。
7. 前記通信モジュールは、前記通信装置と双方向通信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
8. 前記通信信号は赤外線信号であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
9. 前記通信信号は超音波信号であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
10. 前記通信信号は光信号であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
11. 前記トランシーバ装置は、該トランシーバを起動し初期化するように構成された起動装置をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
12. 前記起動装置は前記筐体上の起動ボタンであることを特徴とする請求項１１に記載の圧力測定システム。
13. 前記トランシーバ装置は、電気接触面を備える雌コネクタを有し、
    前記起動装置は、前記雌コネクタの電気接触面と、前記センサワイヤの近接端部の雄コネクタの電気接触面との間に電気接続が確立されたとき、前記トランシーバ装置を起動し初期化することを特徴とする請求項１１に記載の圧力測定システム。
14. 前記雌コネクタは、前記雄コネクタの前記電気接触面と接触させるための中空の所定の数の前記電気接触面を含む絶縁中空筐体を有することを特徴とする請求項１３に記載の圧力測定システム。
15. 前記雄コネクタを前記雌コネクタに固定する締め付け装置を前記雌コネクタの遠位端部に設けたことを特徴とする請求項１３に記載の圧力測定システム。
16. 前記トランシーバ装置は、患者に挿入している間、圧力センサワイヤをガイドするガイドをさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
17. 前記トランシーバ装置は、該トランシーバ装置と、前記圧力センサワイヤに接続されている回路とに電圧を供給する電圧供給装置をさらに有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
18. 前記校正部は、各個の前記圧力センサワイヤ毎に行われた前記圧力センサの校正中に得られた個々の校正データを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
19. 校正が、前記圧力センサワイヤの製造に関連して行われることを特徴とする請求項１８に記載の圧力測定システム。
20. 前記校正データには、電圧補正および温度ドリフトが考慮されている請求項１９に記載の圧力測定システム。
21. 前記トランシーバ装置は、殺菌可能であることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
22. 前記トランシーバユニットと無線通信するように構成され、前記外部装置に接続されるように構成された前記通信装置をさらに有し、
    前記通信装置は、規定の規格または規定の規格の関連部分に準拠して通信するように前記外部装置の標準入出力コネクタに接続されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力測定システム。
23. 前記規定の規格はＵＳＢであることを特徴とする請求項２２に記載の圧力測定システム。
24. 前記規定の規格はＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ ＢＰ２２−１９９４であることを特徴とする請求項２２に記載の圧力測定システム。
25. 前記筐体は、前記患者内に挿入する間、および、前記圧力センサワイヤを用いる間、前記圧力センサワイヤをガイドするハンドルとして構成されている請求項１に記載の圧力測定システム。
26. 前記筐体は、該筐体の外表面上の細長いリブ、または、前記筐体の外表面上の粗い表面を有している請求項１に記載の圧力測定システム。
27. 前記トランシーバユニットと無線通信するように構成された前記通信装置をさらに有し、前記通信装置は、外部装置に圧力情報を転送するように該外部装置に関連付けて構成されている請求項１に記載の圧力測定システム。

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