JPH0419862B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生体の括約筋の半径方向ひずみを測定
するための可変寸法プローブ（探査針）であつ
て、外周上にひずみを測定する部材を備えた半径
方向に膨張可能なヘツドから成る生体ひずみ用プ
ローブに関する。

胃腸の括約筋の機械的特性及びその時間的変化
を研究することはすでに行なわれている。現在の
ところ括約筋によつてもたらされる半径方向ひず
みは、胃腸の内部に導入されるプローブの直径に
依存するようになつている。一般に、従来から用
いられている膨張可能バツク（袋）を備えたプロ
ーブは、プローブが置かれる括約筋の直径をうま
く測定することができず、また膨張バツク内に発
生する圧力が括約筋の上流側又は下流側のヘルニ
アに着座する圧力点にまで高められた時でも括約
筋が及ぼすひずみをうまく測定することができな
い。しかも、測定は直径が異なるプローブを変え
て反復しなければならないから、括約筋が及ぼす
半径方向ひずみはプローブの直径に依存するとい
う制約を受けることになる。

本発明の目的は、所定の膨張及び収縮の速度で
行なわれるサイクル中において直径及び圧力を正
確に測定することができ、これにより括約筋の粘
性及び弾性の両特性を確証するのに用いることが
できる生体ひずみ測定用プローブを提供すること
にある。

かかる目的のため本発明によれば、プローブの
膨張ヘツドが関節式の剛直要素の膨張組立体で構
成され、該組立体は円筒形等の可変半径の回転表
面に定常的な内接を保ち、該組立体の膨張及び収
縮は可撓性の連結部材により機械的に連結された
モータによつて制御され、ひずみを測定する部材
は前記組立体の外周上に配置されたストレインゲ
ージ、ピエゾ電気センサー又は電磁誘導センサー
等の圧力センサーで作られている。かかるプロー
ブの半径は、例えばモータに連結された電子式回
転数カウンタ等の手段により、常に完全に定めら
れかつ正確に知ることもできる。同様にセンサー
は、括約筋によつてもたらされるひずみの正確な
測定値を継続して供給することができる。

本発明の望ましい実施例によれば、前述した関
節式の剛直要素の組立体は軸線のまわりに星形に
規則的に分配された複数の、例えば３個の横材か
ら成り、各横材のアームは外側で長方形の底板上
へと関節連結されて前記軸線との平行を保持する
ように案内されており、前記底板の外面上には圧
力センサーが取付けられ、アームは内側で１対の
ブロツク要素上へと関節連結され、前記ブロツク
要素は前記モータの作動により前記軸線に沿つて
１対が相互に接近又は離間して動くようになつて
いる。底板の案内方法は、例えば各横材のアーム
の一方にフインガーを設け、このフインガーが他
方のアーム内に作られたスロツト内を摺動しかつ
対応する底板がプローブのヘツドの軸線との平行
を保持しながら案内されるような線に沿つて摺動
するように構成すれば簡単である。前記ブロツク
要素には反対方向の内ねじが切られ、各ブロツク
要素は反対方向のピツチで切られた２つのねじを
有するねじ付きロツドの一側及び他側上にそれぞ
れ取付けられており、前記ロツドは前記軸線に沿
つて配置されかつ回転駆動用の可撓性シヤフトを
介してモータに連結される。さらに、圧力センサ
ーは弾性刃の内面に連結され、各弾性刃はその一
端が対応する底板の外面に固定されかつ前記外面
と概ね平行に延伸することが望ましい。

膨張ヘツドをそれが置かれる括約筋中に保持す
るために、外周配置の底板はその両端を外側に向
けたさら形とし、両端が括約筋の各側に着座する
ようにすることができる。もつとも、底板の長さ
を測定すべき括約筋の軸線方向長さよりも大きく
作ることができればさらに望ましい。

回転数カウンタはモータに対する機械的連結手
段に好適に接続され、膨張ヘツドの直径をいかな
る瞬間においても知ることも可能にする。この回
転数カウンタは、括約筋上に付与される変形をモ
ータの回転数の関数として表現する信号を発信す
る電子モジユールに付属させることが望ましい。
さらにこの機械的連結手段は、検査中の括約筋及
びプローブ上に余分な力が作用するのを防止する
ために、膨張ヘツドがその最小直径又は最大直径
のいずれかに到達したときにモータの回転方向を
自動的に反転制御するためのストローク端装置に
接続されることが望ましい。

膨張ヘツドの膨張及び収縮の速度を選定するた
めに、モータには可変速作動装置を設けることが
望ましい。さらに、時として生体内に存在する括
性的な液に起因して腐食が生じる危険を避けるた
めに、膨張ヘツドは圧力の測定値を誤認させない
だけの十分な柔軟性を備えた緊密な保護包袋内に
包むことが望ましい。

本発明は添付図面を参照した以下の記載により
さらに容易に理解されよう。第１図乃至第３図は
本発明によるプローブを表わし、第４図は底板の
変形例、第５図はプローブとその付属品の接続状
態、第６図及び第７図は特性曲線を表わしてい
る。

第１図、第２図に示されるプローブは、軸線４
のまわりに120゜間隔で放射状に配置された３個の
同一の変形可能な関節連結体１，２，３から成る
膨張ヘツド３２で構成されている。各連結体１，
２，３は同一長さの２つのアーム５，６で形成さ
れた横材を備え、アームの外側端部は長方形の底
板７上へと関節式に連結され２つの間隔をあけた
支点１１，１２に連結されている。アームの内側
端部はそれぞれ２つのブロツク要素８，９上へと
関節連結され、各ブロツク要素は軸線４に沿つて
配置された反対方向ピツチの２つのねじを有する
回転ロツド１０の一側及び他側上にそれぞれ取付
けられている。底板７が常に軸線４との平行を保
持できるようにするため、各横材のアーム６には
アーム５との変差位置にフインガー１３が設けら
れ、フインガー１３は前述した平行保持を目的と
して設定された曲線に沿いアーム５内に形成され
たスロツト１４内を摺動する。

底板７の外面は対応する半径方向と直交する平
面内に含まれ、これにより軸線４と同一線上に軸
を有する仮想的円筒面１５上に規則的に分布する
ことになる。ロツド１０はモータ１８（第５図）
に連結された可撓性の鋼ケーブル１６に接続され
て延伸する。ケーブル１６は静止した可撓性のシ
ース１７に包囲され、シース１７はその一端がモ
ータのケーシングに連結されかつ他端がブロツク
要素８に連結されており、ブロツク要素８の回転
を阻止すると共に膨張ヘツド全体が回転するのを
阻止する。ロツド１０がモータ１８により回転す
るとブロツク要素８，９は相互に接近又は離間す
る方向に動き、関節連結体１，２，３が同時に膨
張又は収縮を行なう。底板７が包まれる円筒面１
５の半径Ｒもこれに従つて変化する。

各底板７の外面には弾性刃１９が固着され、こ
の弾性刃１９は底板の平面に関して底板内に設け
られた長方形の開口部２０とは反対側方向にきわ
めてわずかに傾斜して外側に向う平面内を延伸し
ている。この弾性刃の内面には、ストレインゲー
ジ２１で構成された圧力センサーが取付けられて
いる。３個のストレインゲージ２１は、膨張ヘツ
ド３２を作動させるための可撓性導線１６，１７
に沿つて伸びる電気導線２２を介して、電力供給
及び増幅器モジユール（組立回路）２３及び記録
装置２４に接続されている（第５図）。

ケーブル１６のモータ１８との接続端位置に
は、非回転ブロツク要素２６がねじ込まれたねじ
付きロツド２５が設けられている。このブロツク
要素２６は、モータ１８が回転するとねじ付きロ
ツド２５に沿つて移動し、ケーブル６の回転数を
目盛にしたダイヤル２８に沿つて指示針２７を駆
動する。ダイヤル２８上での針２７の位置によ
り、膨張ヘツド３２の直径２Ｒは第６図に示すよ
うなグラフを参照することにより知ることができ
る。膨張ヘツドは前述した構造に作られているの
で、その直径と回転数との関係が直線的にはなら
ない。指示針２７はさらにストローク端スイツチ
２９，３０に接触して作動するようになつてお
り、スイツチ２９，３０はモータ１８の制御回路
３１の作用によりモータ１８の回転方向を反転さ
せる働きを行なう。

モータ１８はまた回転数カウンタを含んだ電子
モジユール３３に連結されており、電子モジユー
ル３３はプローブによつて与えられる変形をモー
タ１８の回転数の関数として表現する信号を発信
すると共に、この変形の進行速度をも表現する信
号を発信する。所要のプロセスを経た後にこの信
号は記録装置２４へと送られる。

ストレインゲージ２１に既知の圧力を作用させ
ることにより目盛定めを行なつた後で、プローブ
はその特性を検査されるべき括約筋（例えば肛門
括約筋又は心臓括約筋）の中に導入され、所定の
異なる直径２Ｒでプローブ上に作用する圧力が測
定される。プローブを膨張収縮させる連続サイク
ルの間に、モータ１８の制御回路３１内に含まれ
る可変速作動装置を用いて持続時間を調節するこ
とができる。第７図の曲線は、記録装置２４によ
つて得られた測定結果を例示している。これらの
曲線は括約筋の圧力をプローブの膨張率（プロー
ブの最小半径R₀に対する半径Ｒの相対値）の関
数として表わしており、図示の２つのサイクルに
おいて検査された括約筋はヒステリシス挙動を示
している。第１のサイクルは実線で表わされ、第
２のサイクルは破線で表わされている。膨張速度
は一定であり、15秒の膨張時間で図示されてい
る。

実験した曲線をこのようにネツトワーク状に描
くことにより、得られたデータを分析すれば人体
の異なる括約筋での粘弾性挙動の評価を与える数
学的なモデルを展開することが可能になる。

第４図は底板７′の両端が外側に向つて持上げ
られた変形例を表わしており、この形状によれば
検査中にプローブが括約筋から外れるのを防止す
ることができる。しかしながら一般には、両端が
平坦な底板７を利用してその長さを検査すべき括
約筋の長さよりもはるかに大きく、例えば２倍か
ら３倍の長さにするだけで十分である。

モータ１８の制御回路３１には、前述した要素
に加えてモータを手動で停止させたり回転方向を
反転させたりできる要素を付加し、プローブが置
かれた括約筋に付与される膨張を所望の値に制限
することができる。さらに、モータが回転方向を
変えるときはいつでもモータを停止させるよう
に、例えば10分の１秒程度の短い時間だけ作用す
るブレーキをモータ１８に取付け、モータの回転
方向が逆転する瞬間に常に生じる自己誘導の現象
を減少させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプローブの側面図、第２
図は第１図のプローブの正面図、第３図はプロー
ブの底板の平面図、第４図は底板の変形例の斜視
図、第５図はプローブとその付属品の接続状態を
表わす概略図、第６図はプローブの直径とモータ
の回転数との関係を表わすグラフ、第７図は括約
筋の圧力をプローブの膨張率の関数として表わす
グラフである。 １，２，３……組立体、４……軸線、５，６…
…アーム、７……底板、８，９……ブロツク要
素、１５……円筒面、１６，１７……導線、１８
……モータ、２１……圧力センサー、３２……膨
張ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人体の括約筋の半径方向のひずみを測定する
   ための可変寸法プローブであつて、外周上にひず
   みを測定するための圧力センサーを備えた半径方
   向に膨張可能なヘツドから成り、 前記膨張ヘツドは関節式の剛直要素の膨張組立
   体で構成され、該組立体は軸線のまわりに星形に
   規則的に分配された複数の横材から成り、各横材
   のアームは外側で長方形の底板上へと関節連結さ
   れて前記軸線との平行を保持するように案内され
   ており、前記底板の外面上には前記圧力センサー
   が取付けられ、前記アームは内側で１対のブロツ
   ク要素上へと関節連結され、前記１対のブロツク
   要素が可撓性の連結部材により機械的に連結され
   たモータの作動により前記軸線に沿つて互いに接
   近又は離間して動くように駆動されることによつ
   て、前記組立体の膨張及び収縮が制御されること
   を特徴とする生体ひずみ測定用プローブ。 ２ 各横材のアームの一方がフインガーを有し、
   該フインガーは他方のアーム内に作られたスロツ
   ト内を摺動しかつ対応する底板がプローブのヘツ
   ドの軸線との平行を保持しながら案内されるよう
   な線に沿つて摺動する特許請求の範囲第１項記載
   のプローブ。 ３ 前記ブロツク要素には反対方向の内ねじが切
   られ、各ブロツク要素は反対方向のピツチで切ら
   れた２つのねじを有するねじ付きロツドの一側及
   び他側上にそれぞれ取付けられており、前記ロツ
   ドは前記軸線に沿つて配置されかつ回転駆動用の
   可撓性シヤフトを介してモータに連結されている
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載のプロー
   ブ。 ４ 前記圧力センサーは弾性刃の内面に連結さ
   れ、各弾性刃はその一端が対応する底板の外面に
   固定されかつ前記外面と概ね平行に延伸している
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載のプローブ。 ５ 前記底板の長さは測定すべき括約筋の軸線方
   向長さよりもはるかに大きい特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれかに記載のプローブ。 ６ 前記モータへの機械的連結手段は電子モジユ
   ールに付属した回転数カウンタに接続され、前記
   電子モジユールは括約筋上に付与される変形をモ
   ータの回転数の関数として表現する信号を発信す
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに
   記載のプローブ。 ７ 前記膨張ヘツドがその最小直径又は最大直径
   のいずれかに到達したときにモータの回転方向を
   自動的に反転制御するためのストローク端装置が
   設けられている特許請求の範囲第１項乃至第６項
   のいずれかに記載のプローブ。 ８ 前記モータに可変速作動装置が設けられてい
   る特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに
   記載のプローブ。 ９ 前記膨張ヘツドは可撓性で緊密な保護包袋内
   に包まれている特許請求の範囲第１項乃至第８項
   のいずれかに記載のプローブ。