JPH04502263A - ゲル充填の血圧トランスデューサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゲル充填の血圧トランスデユーサ 本発明は圧力ドランスデューサに係り、特に血圧を監視するための再使用可能な トランスデユーサに関する。

血圧を連続的にリアルタイムで監視する場合には、カテーテルが患者の動脈内に 挿入される。このカテーテルには食塩溶水が充填されており、これが静的な柱状 体を形成して、それによって血圧がカテーテルを介して伝達される。前記カテー テルあるいはカテーテルに連結された系統がトランスデユーサに連結され、これ が血圧の変化を検出し、それらを電気信号に変換する。

トランスデユーサには普通は２つのタイプ、即ち、使い捨てタイプと、再使用タ イプとかある。本発明は再使用タイプのものに関係する。

再使用可能なトランスデユーサは２つの部分からなる。

だすことができるようになっている。前記空洞部は屈曲可能なダイアフラムで覆 われており、これが空洞部内の流体の圧力変化によって屈曲し、それによって血 圧の変化を反映させることができる。

再使用可能なトランスデユーサはダイアフラムによって覆われた空洞部を備えた 本体を存している。前記ドームは２つのダイアフラムが互いに他と重なりあって 、ドームのダイアフラムの屈曲が直接２つのトランスデユーサのダイアフラムに 伝達される様にして、再使用可能なトランスデユーサに連結できるようになって いる。センサー要素は圧電抵抗型のシリコンセンサーであり、４個の圧力感知の 抵抗体がシリコンチップのダイアフラムと一体構造的になっていることが特徴で ある。４個の圧力感知の抵抗体はトランスデユーサを構成し、かつ温度補償する ために用いられる厚膜状の超小型電子技術の回路と相互連結されている。シリコ ンチップのダイアフラムはトランスデユーサの中に配置された２つのダイアフラ ムの内の１つを構成している。

第１の従来技術によるトランスデユーサは、ダイアフラムとセンサーとの間に機 械的なリンク連結機構を採用して、ダイアフラムの動きをセンサーに伝達してい た。

本発明者の共同出願第００９，６４３号においては、油で充填された再使用可能 なトランスデユーサ本体が開示されており、この油は第の屈曲をセンサーに伝達 するための媒体である。実際には、前記トランスデユーサは２０ｃｐｓの粘性を 有したシリコン油で充填されている。

実際的に、油充填の再使用可能なトランスデユーサには問題がある。今までに用 いられてきているリンク機構を油媒体に置換えることの主たる利点の１つは、油 が電気的に連結されたセンサーと患者との間に別の絶縁層を提供するという点に ある。

この油は、粘性が低く、移動性か高い。これはエポキシや、シリコンチップをセ ンサーのアルミナ基板に保持するための接着剤のような接着剤によって吸収され る傾向が強い。この最終的な影響はシリコンチップの特性を重大かつしばしば厳 しく変化させてしまうことにある。

粘性の低い油はまたトランスデユーサの中で存在するかもしれない漏れのすべて の道筋を見付は出すという傾向を存している。油がトランスデユーサから漏れる と、ゴムのダイアフラムとシリコンチップとの間の結合効率が減少する。この結 果、トランスデユーサの感度が減少し、センサー回路の一部を構成しているホイ ーストンブリッジの平衡が減少する。さらに、ダイアフラムの穴が油充填のトラ ンスデユーサの誤動作の原因となる。測定しようとしている血圧による等の加圧 動作と、誤動作に至るプロセスとが加速される。このような誤動作はトランスデ ユーサの感度低下する時間の点で極めて危険であり、医者はトランスデユーサの 誤動作に必ずしも気がつくわけではなく、患者は低血圧のために治療法上の処置 を受けることになるかもしれない。

発明の要約 本発明の目的は、前述してきた既知の油充填のトランスデユーサの欠点を防止し 、圧力をセンサーに伝達するための流体媒体の利点を有する再使用可能なトラン スデユーサを提供することにある。

本発明のこの目的は、ダイアフラムからの圧力をセンサーに伝達するだめの媒体 として高粘性のゲルを用いることによって達成される。このゲルは粘性が高くて その粘性を測定することはできない。好的実施例においては、ゲルの物理状態は ユニバーサル針入度計によって測定される。前記ゲルは１／４インチ（０，６４ ｃｍ）直径の脚部を有した１９．５グラムのシャフトを用いて、３−９順の針入 度を有している。

利点は次のとうりである。

ゲルは油のように小さなりラックや穴の中を浸透しないであろう。ゲルは、空気 をトランスデユーサの中へ入れたり、あるいはゲルをトランスデユーサの外へ出 したりすることを防止する密封剤の役をする。これによって、油充填のトランス デユーサにおける２つの共通的な問題を緩和する助けとなる。

ａ）小さなりラック、穴、あるいは密封性の悪い領域は油充填のトランスデユー サの中へ空気を導入する原因となり、これによってトランスデユーサの特性が低 下することになる。このことによって影響を受ける仕様の幾つかには、周波数応 答、体積移動、およびそれの偏りがある。

ｂ）小さなりラック、穴、あるいは密封性の悪い領域は、油をトランスデユーサ から漏らす原因となり、上述した特性の低下と共に、医療状況における清浄度の 問題を引き起こすことになる。

ゲルは圧力センサー組立体に用いられているＲＴＶ接着剤を早期に劣化させるこ とがないであろう。

ゲル充填の装置は油充填の装置よりも体積移動が少なく共鳴周波数が高い。

本発明の他の特徴は、このゲルが本来の位置で形成されるという点にあり、即ち 、各々が約４００ｃｐｓの粘性を有している２つの未硬化部分が真空状態の中で 混合され、空気が除去される。この混合物が硬化する前に、混合物は注入器によ ってトランスデユーサ本体の中の閉止可能な口から注入され、この間は本体は真 空状態に保持される。また、硬化前は、混合物は自由流動体であり、本体内を全 体的に満たし、空気は真空法によって除去される。充填孔が閉じられる。その後 、ゲルは時間と温度をかけて硬化され、上述したような殆ど固体状の性質を存す るようになる。このゲルはセンサーと接触しているダイアフラムからの圧力変化 を伝えるためには十分に流動的である。これは簡単には流れないが、全体的には 、シリコンチップと基板との間の硬化された接着剤を剥がしたりあるいは緩めた りするような、油の移動のみならず、漏れという問題をなくすことになる。

図面の簡単な説明 本発明の幾つかの特徴は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明からもっと 容易に明らかになるであろう。

第１図は本発明の断面図、 第２図は部分断面的な本発明の分解図、第３図は第１図の線３−３に沿ってみた 断面図である。

図に示したように、トランスデユーサ１０は、操作中には、ドーム１１に連結さ れている。ドーム１１は空洞部１２と、この空洞部１２と連通した２つの通路１ ３゜１４とを存している。通路１３はカテーテルに連結されている。通路１４は 食塩溶水供給装置と連結されており、食塩溶水は全ての通路と空洞部１２との中 で患者の血管にまで満たされている。従って、患者の血管から空洞部への直接的 な柱状の流れが存在する。この柱状の流れは患者の血圧の変化を直接反映するで あろう。空洞部１２はゴムのダイアフラム２０によって閉じられており、これは ダイアフラムにコツプ形状を与えるためのリム２１を有している。前記リム２１ はドームの中の環状溝に着座し、密封されており、空洞部１２内に食塩溶水を閉 じ込めている。ダイアフラム２０は食塩溶水と直接接触しており、従って、患者 の血圧の変化と共に膨張、収縮するであろう。

再使用可能なトランスデユーサ１０は空洞部２６を有する本体２５を有している 。前記空洞部２６は本体２５の一方の側において大きな開口２８を有している。

環状の溝２９が前記開口２８を取囲んでいる。リム３１を有したコツプ形のニト リルゴム製のダイアフラム３０か開口２８の上に配置され、前記リム３１は溝２ ９の中で密封され、本体とダイアフラムとの間で空気と液体が漏れないようにな っている。

前記本体は空洞部２６から本体の下面３６へ延在したテーバのついた孔３５を有 している。本体２５の表面３６にはアルミナ基板４０が接着固定され、これが孔 ３５を塞いでいる。前記基板自身は穴４１を有していて、これは基板が本体に接 着固定されている時には、孔３５と連通している。シリコンチップ４２は、圧電 型のセンサーに見られるような感圧ダイアフラムを育していて、これが電気回路 によってホイーストンブリッジに連結されている。もし必要ならば、温度補償回 路を含んだ他の回路要素がアルミナ基板の上に印刷される。基板を取囲んでいる プラスチック製のタブ４４が表面３６から突出していて、基板を本体の表面上の 適切な位置へ位置づけるための要素となっている。前記基板は下面に固定された 底部キャップによって保護されている。第３図に示したように、本体はさらに本 体の側部に別の孔４５を有していて、これはテーバ付きの孔３５と連通している 。前記孔４５は空洞部２６を５０で示したゲル状流体で満たすために設けられて いる。

本体を流体５０で満たすための手順は以下の通りである。

流体５０は最初は２つの部分、（Ａ）と（Ｂ）とを有している。これらの部分は ニューヨーク州トロイ市にあるヴイシロックス　システム社のシステムヴイシロ ツクス（Ｖｉｓｉｌｏｘ）Ｖ　−１９１である。部分（Ａ）はポリジメチルシロ キサンであり、プラチナ触媒を含有する。部分（Ｂ）もまたポリメジメチルシロ キサンであり、メチル水素架橋剤を含有する。ゲルが形成されると、次のような 特徴を有した清澄な、非常に軟らかいシリコン材料となる。即ち、 針入度、髄・・・・・・３．０−９．０使用温度領域・・・・・・−５５°Ｃ〜 ＋２００℃線膨張係数・・・・・・３．０Ｘ１０”’（インチ／インチ／°Ｃ） （国／　ａｎ　／　”Ｃ） 容積に対する温度効果・・・・・・約１％増加／１０℃熱伝導度・・・・・・３ ．５Ｘ１０−’（カロリー）（ａｎ）　／　（秒）　Ｃｃｒｌ）（”Ｃ）線取縮 度、％・・・・・・０．　１ 絶縁耐力、ボルト／ミル（４００ポルト／〔）・・・・・・誘導率、キロヘルツ ・・・・・・２．８散逸率、キロヘツル・・・・・・０．００１体積抵抗率、Ω −口・・・・・・１．３Ｘ１０”ナトリウムイオン濃度、ＰＰＭ・・・・・・２ カリウムイオン濃度、ＰＰＭ・・・・・・４硬化される前には、部分（Ａ）と（ Ｂ）とは４００ＣＰＳの粘性を存している。空洞部５０を満たす過程においては 、等量の部分（Ａ）と（Ｂ）とが−緒になって容器の中へ注入される。この容器 の中には磁気撹拌棒が設けられている。前記容器は攪拌板の上に置かれ攪拌され る。前記攪拌板は真空室の中へ置かれ、攪拌中あるいは混合中に全ての空気が液 体から除去されるようになっている。

前記液体は硬化するのが遅い。室温においては、硬化時間は約２４時間である。

液体状である間に、前記混合物は注入器の中へ入れられ、この注入器は混合物を 孔４５から空洞部２６の中へ導入して、空洞部２６と、テーパ孔３５と、基板４ ０の穴４１と、孔４５の一部分とを満たすために使用される。これらの過程は真 空状態の中で行われ、空洞部の中の全ての空気を確実に排出し、それとゲルとを 置換するようにしている。次にプラグ４６を孔４５の中に入れ、孔４５を密封す る。充填後の孔４５内の液体の量はかなり多いので、プラグを入れると、それの 一部分は空洞部に向かって押されるはずであり、従って、ダイアフラム３０をわ ずかに拡張させるかあるいは押すことになる。本発明のこの特徴は、空洞部を完 全に満たして、全ての空気の存在をなくすことにある。

わずかに拡張されたダイアフラムはドーム１１のダイアフラム２０とぴったり適 合するであろう。このようにして全体的に充填され、閉止された本体２５は６５ °Ｃ（１５０°Ｆ）で４時間加熱され、混合物を硬化させ、上述した特性を有す るゲルをつくりだす。

このゲルは本体における小さなりラックや穴からは浸出していかないであろう。

むしろ、このゲルは密封剤として作用し、空気が空洞部内に入ることや、あるい はゲルが空洞部から出ていくことを許さない。

前記ゲルは圧力センサー組立体に用いているＲＴＶ接着剤を早く劣化させること はないであろう。このゲルを充填された装置は油を充填した装置よりも体積移動 が少なく、共鳴周波数もより高い。結局、ゲル充填装置の方が長期に亘ってより よい特性を示す。７０，０００，０００回の圧力サイクルを経た後、即ち、約４ ００日の使用後において、トランスデユーサの感度変化はゲル充填装置が油充填 装置の７分の１となる。

今まで本発明の一般的な原理を延べ、好的実施例について詳細に説明してきたが 、当業界においては、本発明が各種の変更を許容することが容易に理解されるで あろう。従って、本発明者は添付の請求の範囲とそれに同等な範囲によってのみ 限定されることを望むものである。

ＦＩＧ、２ 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．再使用可能なトランスデューサにおいて、リムによって取囲まれた開口を末 端とする空洞部と外部表面とを有する本体と、 前記空洞部を閉じるために、前記リムの上に配置された屈曲性のあるダイアフラ ムと、 を包含し、 前記本体は前記ダイアフラムから離れたところで穴を有していて、この穴は前記 本体の外部表面と前記空洞部とを連絡しており、 さらに、 前記穴を覆って前記外部表面上に取付けられた圧力センサーと、 前記空洞部と穴とを完全に充填し、かつ前記ダイアフラムと前記圧力センサーと の両者と接触する絶縁ゲルとを包含し、 これによって、前記ダイアフラムにかかった圧力が前記ゲルを介して前記センサ ーに伝達され、前記絶縁ゲルは前記ダイアフラムをわずかに拡張させることを特 徴とする再使用可能な圧力トランスデューサ。
2. ２．請求の範囲第１項記載のトランスデューサにおいて、前記ゲルは前記空洞部 の中で、一緒になって混合された２つの部分から硬化され、 前記部分の内の１つはポリジメチルシロキサンと触媒とであり、前記部分の他の １つは水素の架橋剤を有したポリジメチルシロキサンである再使用可能なトラン スデューサ。
3. ３．トランスデューサの製造方法において、一方の側において空洞部と、前記空 洞部から他方の側へ延在した第一孔とを有した本体を形成することと、前記空洞 部への充填用の孔を形成することと、前記開口を屈曲性のあるダイアフラムで閉 じることと、前記第一孔の上にセンサー組立体を取付けることと、前記空洞部を 前記充填孔を介して硬化可能な液体で充填することと、 前記充填孔を閉止し、前記充填孔を閉止した時に、前記空洞部内の液体の量の故 に前記ダイアフラムを拡張させるようにすることと、 前記液体を硬化させ、ゲルを形成することと、を包含することを特徴とするトラ ンスデューサの製造方法。
4. ４．請求の範囲第３項記載のトランスデューサの方法において、さらに、 前記硬化可能な液体を真空中で混合することと、前記空洞部が真空状態にある間 に、前記空洞部を前記液体で充填することを包含するトランスデューサの製造方 法。
5. ５．請求の範囲第４項記載のトランスデューサの方法において、前記ゲルの一部 分はポリジメチルシロキサンとプラチナ触媒とであり、他の部分は水素の架橋剤 を有したポリジメチルシロキサンであるトランスデューサの製造方法。
6. ６．請求の範囲第３項記載のトランスデューサの方法において、前記ゲルは１／ ４インチ（０．６４ｃｍ）直径の脚部を有した１９．５グラムのシャフトを用い たユニバーサル針入度計での針入度が約３．０−９．０ｍｍであるトランスデュ ーサの製造方法。