JPH05506377A - 頭蓋内圧測定システム - 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】

頭蓋内圧測定システム

【発明の背景】 【発明の分節】

本発明は一般的には体腔中の流体圧力を測定するためのカテーテルアセンブリー 　（ｌｆｌみ立て構成物）に関するものであり、特に種々のモニターと共に使用 するのに適しているファイバー光学的カテーテルアセンブリーに関するものであ る。

【従来技術】

体腔中の流体圧力を測定するためのシステムは典型的には体内の流体圧力を体外 の圧力感知器に伝達させている液体充填カテーテルを含んでいた。このシステム の精度は静水圧力における変動および流体カラムに関連した他の不調和により損 なわれる。 これらのシステムと共に使用される感知器は典型的には流体充填カテーテルを介 して体腔と流体連結している圧力応答絞りからなっている。これらの絞りの圧力 誘発性偏差は、既知の原則に従いそれらの抵抗を変動させるピエゾ抵抗歪みゲー ジに機械的に連結されている。これらの歪みゲージは普通はホイートストンブリ ッジ配置で構成されている。誘発性歪みの量、従って適用される圧力の量、は励 起電圧をブリッジに適用しそしてブリッジの出力電圧を監視することにより、測 定される。 典型的には、感知器がモニターまたは表示装置とは別の装置中に備えられており 、そして電気ケーブルおよび連結器を介してモニターと連結されており、それは 作業、患者移送、または単一患者使用の場合には処分のためにはずすことができ る。他方では患者モニターはしばしば永久的に操作室または病院の集中治療室内 に設置されている。これらのモニターはしばしば例えば心電図導線の如き他の装 置用の入力を含んでいる。 これらの今までのシステムでは、患者モニターが励起電圧を感知器に供給し、そ して感知器がモニターに出力電圧を与えるという標準方法が採用されている。 ホイートストンブリッジ感知器がその下で操作されている原則に従うと、出力電 圧は励起電圧に比例しておりそしてまた適用電圧にも比例している。時代を経て 、比例定数が標準化されて、１ボルトの励起当たり５マイクロボルトの信号がｌ ミリメートルの水銀適用圧力に等しくされた。この標準を使用すると、いずれの 感知器でもこの標準とも付着している患者モニターと共に使用するために容易に 適合させることができる。 比例標準により使用者はこれらのシステムの使用において相当な利点を得ること ができ、種々の製造業者にもかかわらず多種の型の感知器および患者モニターを 容易に相互交換することができるであろう。従って、この標準を基にしたシステ ムは流体充填カテーテルによる圧力測定に伴う困難にもかかわらずほぼ全般的に 承認されている。 この比例標準の採用により、励起電圧はほとんどの全ての量であることができそ して時間変動可能になった。さらに、該技術はある種の最小抵抗を有するピエゾ 抵抗器の使用を記しているため、これらの感知器は一般的に非常に少ない動力を 消費する。その結果、モニターは自由となり変動する電圧水準およびフォーマッ トを有する励起動力を供給し、それらは両者とも時間変動性であり（正弦および パルス）、そして時間非依存性である（ＤＣ）。これにより、個々のモニター製 造業者の条件および希望に従い励起電圧が供給されそして構成されることか可能 となった。 ホイートストンブリッジ回路も非常に低い動力条件を有している。その結果、モ ニターの励起動力供給は限定された量だけの動力を与えるように設計されている 。 最近、出願人は監視しようとする体腔内に直接置くことのできる光学的感知器お よびアセンブリーを開示している。これが外部感知器の使用に伴う多くの欠点を 除いた。この光学的カテーテルを採用してそれが現在入手可能な患者モニターの 実質的に全てと共に機能可能にすることが金型まれている。

【発明の要旨】

本発明に従うと、光学的カテーテルアセンブリーは励起電圧源を供するモニター と共に使用するのに適しており、ここで該電圧は交流、直流、またはパルス電流 の形である。カテーテルアセンブリーはまた、これらの種々の形の励起電圧を現 在入手可能な種々のモニターにより与えられる実質的にいずれの振幅においても 受けるように構成されている。さらに、このアセンブリーは今までのホイートス トンブリッジ歪みゲージにより供されているのと実質的に同じフォーマットにさ れている出力信号を供するように適合されている。 モニターの一部の励起動力特性が極端に低いため、カテーテルアセンブリーと関 連した種々の回路は低動力消費用に適合されている。 本発明の一面においては、カテーテルアセンブリーは患者の体腔内の流体圧力の 測定用に適合される。モニターは患者近くに置かれており、そして励起電圧源を 無作為に与えており、それは少なくとも１個のＤＣ信号、ＡＣ信号、またはパル ス信号の成分からなっている。モニターの無作為的励起電圧に応答する動力転換 手段がＤＣ力の調節された供給を与えており、それがカテーテルへの送り出し用 に処理されている。カテーテルの末端に置かれている圧力感知手段が体腔中の圧 力を表示する特性を有する測定信号を与える。最終的には、モニターを含む表示 手段がカテーテルからの測定信号を検出しそしてモニター上に腔中の流体圧力を 表示する。 本発明の他の面では、カテーテルアセンブリーは電力源および光学的信号を与え るための該源に応答する光学的転換器を含んでいる。光学的転換器中に含まれて いる発光ダイオードは、温度に応答して変動する熱ドリフト特性を有している。 光学的感知器はダイオードの熱ドリフトと関連する望ましくない特性を有する流 体圧力を表示する測定信号を与える。検出器が該測定信号を検出して腔中の流体 圧力を表示する出力を与える。検出器中に含まれるフィルターは、測定信号の望 ましくない特性を実質的に除去する光学的的特性を有している。これにより、ダ イオードの温度に実質的に依存しない出力が与えられる。 そして本発明のさらに別の面では、カテーテルアセンブリーには体腔内設置用に 適しているカテーテルが備えられている。光学的圧力感知器がカテーテルの端部 に置かれており、そして流体圧力を表示する光学的測定信号を与える。光学的測 定信号に応答する検出器がその流体圧力を表示する電気信号を与える。光学的測 定信号の望ましくない成分は感知器の温度につれて変動するが、これらの望まし くない成分類を補正するための手段が検知器中に備えられている。 本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、下記の図面を参照しながら論じ られている好適態様の論評により、当技術の専門家にはさらに明らかになるであ ろう。

【図面の説明】

図１は本発明に関連するカテーテルアセンブリーの一態様のプロ・ツク図を示す 説明図であり、 図２は本発明の態様に関連する動力転換回路のブロック図中の部分的な図式であ り、 図３は本発明の好適形に関連する検出、逆変調および比率計回路を示しているブ ロック図中の部分的な図式であり、 図４ａ−４ｎは圧力および温度の変動につれての本発明の態様に関連している出 力信号における変化を示している光学的スペクトルグラフのマトリックスを含ん でおり、そして 図４ａは一定温度および圧力Ｐ１におけるオール−パススペクトルのプロットで あり、 図４ｂは一定温度および圧力Ｐ１におけるロング−パススペクトルのプロットで あり、 図４０は一定温度および圧力Ｐ２におけるオール−パススペクトルのプロットで あり、 図４ｄは一定温度および圧力Ｐ２におけるロング−パススペクトルのプロットで あり、 図４８は一定温度および圧力Ｐ３におけるオール−パススペクトルのプロットで あり、 図４ｆは一定温度および圧力Ｐ３におけるロング−パススペクトルのプロットで あり、 図４ｇは圧力の変動につれての信号Ａおよび信号Ｂのプロットであり、図４ｇは 圧力の変動につれての商Ａ／Ｂのプロットであり、図４ｈは一定圧力および温度 Ｔ１におけるオール−パススペクトルのプロットであり、 図４ｊは一定圧力および温度Ｔ１におけるロング−パススペクトルのプロットで あり、 図４には一定圧力および温度Ｔ２におけるオール−パススペクトルのプロットで あり、 図４ｍは本発明に関連するＬＥＤだけに影響を与える一定圧力および温度Ｔ２に おけるロング−パススペクトルのプロットであり、図４ｎは本発明に関連するＬ ＥＤおよびフィルターの両者に影響を与える一定圧力および温度Ｔ２におけるロ ング−パススペクトルのプロットであり、図５は本発明の好適態様に関連する出 力回路の図式図である。

【好適な実施例の説明】

モニターは図１に示されておりそして一般的には参照番号１０により表示されて いる。このモニターは典型的には、ホイートストンブリッジ歪へゲージを用いて 体腔内の圧力を感知するカテーテル（示されていない）と共に操作されるように 設計されている。光学的圧力感知器および繊維光学技術の出現で、光学的スペク トル調節の原則下で操作される光学的圧力カテーテルを製造することが現在可能 である。反射感知器中にファブリーーベロット干渉計を含んでいるそのような一 装置は、出願人により１９８９年１０月１１Ｂｌこ出願されそして一体化頭蓋内 圧力モニターおよび排水カテーテルアセンブリーという標題のついた彼の現在出 願継続中の出願番号４１９，９３８中のに開示されている。該出願中の開示の全 ての面はここでは参考として記しておく。これらの光学的圧力カテーテルおよび 感知器は先行技術の歪みゲージ感知器よりはるかに高い精度を与える。 改良された感知器およびカテーテル技術に対するこの変化の需要にもかかわらず 、例えばモニター１０の如きこれまでのモニターと共に使用するための新規なカ テーテル技術を応用することが非常に望ましいため工業界はこれまでにモニター にかなりの投資を行ってきている。 １８０種類はどの型のモニターが現在使用されており、それぞれがそれの関連カ テーテルに励起電圧を与え、そしてそれぞれが工業標準に従ってフォーマット化 されたカテーテル出力信号を受けるように適合されている。この標準は、モニタ ーに対する信号入力が１ミリメートルの水銀に等しい圧力を表す１ボルトの励起 当たりそれぞれ５マイクロボルトという励起電圧に比例することを基本的条件と している。この標準は、他の励起電圧、入力信号および生じる圧力の例を示して いる表■を参照しながらさらに良く理解することができる。 表Ｉ Ｖｅｘ　信号　圧力 ５ＶＤＣ２５ｕＶ　＝　１ｍｍＨｚ ５ＶＤＣ５０，ｃｚＶ　＝　２ｍｍＨｇ１０ＶＤＣ５０４Ｖ　＝　ｌｍｍＨｇ ５Ｖｒｏ＋ｓ＠５ｋＨｚ　２５μＶｒｍｓ　＝　２ｍｍＨｇ　（励起を伴う相中 ） マイクロボルト／Ｖｅｘ／ｍｍＨｇのこの工業標準は、はとんどのモニターが受 けいれるように設計されているものである。カテーテルをそのようなモニターと 協同させるためには、モニターが適当な圧力の読みを表示するようにこの標準に 従う信号を供給しなければならない。 例えばモニター１０の如きモニターが同様な入力信号を受けるように適合されて いても、それらはそれらの励起電圧の供給においては非常に変動する。例えばヒ ユーレット−パラカード製の如きモニターの多くは、図１中に１２で示されてい るものの如きＡＣ信号の形で励起電圧を供給する。このＡＣ信号１２は例えば２ ．４ｋＨｚにおいて３．７Ｖｒｍｓの電圧を有することができる。例えばシーマ ンズ製の如き他のモニターは励起電圧を参照番号１５により示されているＤＣフ ォーマット信号の形で与える。比較では、テクトロエックス製のモニターは励起 電圧をパルスフォーマット（参照番号１８で示されている）で与え、そこではパ ルスのそれぞれが７ボルトの振幅および２０ミリ秒間の期間を有している。例え ばモニター１０の如きこれらの無作為的モニターからのそれらの動力だけを受け るように配置されているカテーテルおよび感知器は、ＡＣ信号１２、ＤＣ信号１ ５および／またはパルス信号１８により代表されるこれらのフォーマットのいず れかまたはそれらの組み合わせで動力を受けるように適合させなければならない 。さらに、モニターに戻った信号が励起電圧の瞬間値と比例していなければなら ない。 本発明のカテーテルは図１に一般的に２０で示されている。カテーテル２０の末 端には、光学圧力感知器２２が備えられており、それがファイバー光学導体２４ に沿って入力光学信号を受けそしてファイバー光学導体２６および２８に沿って 圧力を表示する戻り光学信号を与える。特定態様では、ファイバー光学導体２４ ．２６および２８は図１に示されている如く１個の導体である。カテーテル２０ およびモニター１０の間に置かれている電子回路はモニター１０の励起電圧から 光学信号を発生させそしてモニター１０と相容性であるフォーマットでカテーテ ル２０からの励起電圧を検知するように適合されている。この方法で、ファイバ ー光学圧力カテーテル２０は、余分の電力の必要性または信号入力なしで、モニ ター１０だけと連結させることができる。示されている態様では、エレクトロニ クスと関連しているカテーテルは直接的にモニター１０と例えば連結器３０のと ころで連結されており、モニター１０からのこの励起電圧を受けそしてそれらの 出力信号をモニター１０に供給する。 図２でさらに詳しく論じられている如く、励起電圧は導体３３に沿って受けられ そして動力転換器３６に送られる。この動力転換器３６は１２．１５．１８、ま たはそれらの組み合わせで示されているいずれかのフォーマットの励起電圧を受 けるように適合されており、動力の供給をプラス５ボルトＤＣおよびマイナス５ ボルトＤＣだけ与えている。励起電圧のフォーマットまたは量に無関係に供給さ れるこれらの電圧は、導体４１および４３上でシステム全体で利用可能であり、 下記で論じられている電子回路を作動させる。 モニターシステム全体に作用する他の回路はタイミングネットワーク４４であり 、それはシステム全体に電子回路を調整させるタイミング信号を与える。好適態 様では、ネットワーク３９は５００ＫＨ２の周波数におけるクロックパルスを与 える。 そのような−回路はパルス変調回路３９であり、それは動力をカテーテル２０お よび関連電子部品にパルスフォーマットで供給する。そのようなフォーマ・ント は各パルスの期間だけ動力を供給し、従って、システムの動力需要を相当減少さ せる。このことは、この励起電圧において典型的なモニター１０により供給され る非常に限定された動力という観点からすると特に望ましいことである。好適態 様では、パルス調整回路３９は電力をパルスフォーマットで供給し、パルスは４ ０ｍＡの振幅および１６％の総効率サイクルを有している。この動力は導体４７ および４９を越えて出力ＬＥＤ４５に送られる。 ＬＥＤ４５は、矢印５２により示されているパルス光学信号を生成することによ り、回路３９からのパルス動力に応答している。この信号５２はカテーテル２０ のファイバー光学導体２４中に送られる。導体２４中では光学信号５２が、ファ イバー光学導体２６および２８上で戻り光学信号を供給している感知器２２に質 問する。カテーテルおよび感知器２２のこの操作は出願人の現在出願継続中の米 国特許出願番号４１９．９３８中でさらに詳細に論じられている。 一般的に５５で示されている検出回路がこの光学信号を受け、それを圧力情報用 に検出し、そしてそれをモニター１０へ送るのに適しているフォーマットで置い ておく。この態様の検出回路５５は２本の足５８および６０を含んでおり、それ らは経時的にパルス光学信号を受け、検出しそして積分する。足５８の場合には 、光学信号を感知器２２から直接ファイバー光学導体２８に沿って受ける。足６ ０の場合には、光学信号を感知器２２からファイバー光学導体２６に沿って受け るが、検出回路５５へ送られる前に光学フィルター６３中に向けられる。図４を 参照しながらさらに詳細に論じられている如く、戻り信号中の望ましくない温度 を補正するためにフィルター６３はＬＥＤ４５にとって重要な諸性質により選択 される。フィルター６３により補正されたこの戻り信号はロング−バス信号と称 されておりそして矢印６５により示されている。導体２６からのフィルターにか けられていない信号はオール−バス信号と称されておりそして矢印６７により示 されている。これらの光学信号６５および６７は検出回路５５中のそれぞれの光 ダイオード６９および７２上に向けられる。 光ダイオード６９からの電気信号は導体７５および７８を越えてトランスインピ ーダンス増幅器８０に送られる。同様に、光ダイオード７２からの信号も８２お よび８４を越えてトランスインピーダンス増幅器８６に送られる。これらの増幅 器８２および８６はそれらのそれぞれの導体対である７５．７８および８２．８ ４を越えて受けた電流をそれぞれの導体８８および９０上で出力する電圧に変換 させる。これらの導体８８および９０上の電圧は、それぞれの導体１１２および １１５に沿って比率計転換器１０９への逆調整回路９３によりに受けられる。 図３を参照しながらさらに詳細に論じられている如く、比率計転換器１０９が導 体１１２および１１５上のそれぞれの信号を比例させて、戻り信号中の望ましく ない温度特性を目動的に補正する。生じた信号は、感知器２２上のＯ圧力かモニ ター１０上のＯ圧力を示している信号を生じるように、適当に目盛り付けされる 。 この信号は導体１１８上で、０調節をさらに修正するための出力回路１２０に送 られる。これにより、導体１２２および１２４の対の上の最終的出力信号かＯ圧 力における０電圧に確実に相当することとなる。この出力信号は連結器３０を通 って適切な表示用モニター１０に送られる。 動力転換器３６の重要性および機能は図２を参照するとさらに容易に理解するこ とができる。転換器３６は以上で論じられているモニター１０からの励起電圧を 受ける。この電圧が一対のダイオード１２５．１２７中に入力し、そして一般的 に１２９で示されている電圧二重回路にも入力する。図２に示されている如く、 ダブラ−１２９は一対のダイオード１３０，１３２並びに伝統的方法で連結され ている一対の蓄電器１３５および１３８も含んでいる。励起電圧がそれぞれ図１ に示されている如きＤＣまたはパルスフォーマットであるなら、その電圧は導体 １４０上でダイオード１２５および１２７中を通るであろう。好適態様では、ダ イオード１２５．１２７．１３２および１３５は電圧低下および動力損失を最少 にするように選択されているジョツキ−型のものである。 図１に１２で示されている如く励起電圧がＡＣフォーマットで供給されるなら、 電圧ダブラ−１２９がその電圧をＤＣフォーマットに整流しそしてフィルターに かけ、そして生じた信号を導体１４０上に送る。 導体１４２は、準備回路からの電圧を上げるために機能している導体１４０の上 で動力供給を受ける。導体１４２中の電流が例えばパルスの走行端部のところで 減少するにつれて、この導体１４２は電圧を増すことによりこの電流を維持する 傾向がある。生じた信号は昇圧転換器１４４中に送られて動力供給量をさらに増 強させる。好適態様では、昇圧転換器１４４は内部バイパスダイオード（示され ていない）を含有している例えばマキシムモデル番号ＭＡＸ６３１ＡＣＰＡの如 きチップ１４６を含んでいる。好適態様では、追加ダイオード１４８が平行に置 かれていて動力の損失を減じている。 転換器１４４を適切に機能させるためには、転換器１４４が少なくとも２ボルト ＤＣの入力端子を受けることが望ましい。ダイオード１２５．１２７．１３０お よび１３２に関する既知の抵抗低下を認めると、モニター１０からの人力励起電 圧Ｖｅｘが少なくとも２．３ボルトであることが望ましい。 例えば２ボルトＤＣの如き入力電圧を約６ボルトＤＣの振幅に上げることが昇圧 転換器１４４の機能である。転換器１４４への電圧入力が６ボルトＤＣより大き いなら、それはチップ１４６により供される増幅を迂回させそして直接的に内部 ダイオード（示されていない）およびダイオード１４８中を通る。少なくとも６ ボルトＤＣの生じた信号は、出力蓄電器１５３により適当にフィルターかがけら れた導体１５０の上で出力される。一対の抵抗器１５６および１５９はチップ１ ４６の出力を設定するためのフィードバック調節回路を供している。 導体１５０上の信号は一般的に１６１で示されている調節器に送られる。少なく とも６ボルトＤＣの振幅を有している転換器１４４がらの電圧を受けそしてその 電圧を正の５ボルトＤＣＩ、、調節することが、調節器１６１の機能である。調 節器１６１は、好適態様ではマキシム・モデル番号ＩＣＬ７６６３ＣＰＡである チップ１６３を含んでいる。出力チップ１６３は電流限定抵抗器１６５中に向け られている。抵抗器１６７および１６９が、前記で図１を参照しながら論じられ ている導体４１上でそれの出力を供しているチップ１６３用のフィードバック調 節回路の一部を構成している。 導体４３上でマイナス５ボルトＤＣを生じるためには、導体４１上でプラス５ボ ルトＤＣ信号が一般的に１７２で示されている充電ポンプ転換器に送られる。 この転換器１７２は例えばマキシムＩＣＬ７６６０ＣＰＡの如きチップ１７５を 含むこともできる。転換器１７２と関連している充電蓄電器１７７が正の入力電 圧をフリップさせて、同じ量であるが逆の極性の電圧が導体４３に送られる。こ の方法で、充電ポンプ転換器１７２が監視システム全体で利用可能なマイナス５ ボルトＤＣ信号を与える。 導体４１および４３上のこれらの供給電圧に応答して、パルス変調回路３９が一 連のパルスを生成し、それらが導体４７上で出力されてＬＥＤ４５を律動させる 。矢印５２により表されている光学信号は次にカテーテル２０に律動用光信号と して送られる。好適態様では、導体４７上の電気信号は４０ｍＡの振幅および１ ５％のパルス総効率サイクルを有している。 出力回路１２０以外の、戻り信号に関連しているエレクトロニクスが図３にさら に詳細に示されている。すなわち、オール−パス光信号６７は光ダイオード７２ 上に向けられておりそしてロング−パス信号６５は光ダイオード６９上に向けら れている。足５８だけを参照すると、導体８２および８４を越えて表されている ダイオード７２からの電気信号がプレアンプ１７８に送られる。プレアンプ片寄 りを最少にするために、導体８２は抵抗器１８１を通ってバイアスされる。プレ アンプ７８の出力は導体９０の上に向けられているが、蓄電器１８３および抵抗 器１８５の平行組み合わせを含むフィードバック回路が導体８４に出力信号を逆 に運ぶ。トランスインピーダンス増幅器８６と関連している主要特性を与えるの が抵抗器１８５である。より特に、導体９０上の出力は抵抗器１８５のインピー ダンスにより掛算された入力電流の値に等しい負の電圧である。好適態様におけ るプレアンプ１７８は、一対のデカップリング蓄電器１８７および１８９により 適当にフィルターにかけられた供給電圧を有するモデルＬＴ１０７８ＡＣＮＢで ある。 足５８中の機能と同様な機能で作用する部品は足６０中で示されているのと同じ 参照番号により表示されている。従って、導体８８上の出力は抵抗器１８５のイ ンピーダンスにより掛算された導体７８上の入力電流の量に等しい負の電圧であ る。 逆変調回路９３では、積分器１９２がＬＥＤパルス時間により掛算された導体９ ０上の電圧に比例する出力を与える。この積分器１９２の出力はパルス変調回路 ３９中のタイマーと同時に動くようにされているスイッチ回路１９５に送られる 。生じた信号は試料およびホールド回路１９８中で処理されそして導体１１５上 に送られる。下記の論議では、この信号はオール−バス信号Ａと称されている。 足６０においては、これらの回路１９２．１９５および１９６は二重になってお りそして最初と同じ参照番号である１９２’　、１９５’および１９８′と表示 されている。従って、足６０’中の試料およびホールド回路１９８′からの信号 が導体１１２上に送られる。下記の議論では、この信号はロング−バス信号Ｂと 称されている。 トランスインピーダンス増幅器８０．８６、脱変調回路９３、並びに比率計転換 器１０９を通る信号の処理は図４を参照すると最も良く理解することかでき、図 ４は図４ａ−４ｎに副分割されている。これらの図４ａ−４ｎのぞれぞれは温度 および圧力の変動につれての種々のスペクトル周波数を示している。 図４においては、３種のスペクトルが特に興味がある：１）参照番号２０２によ り表示されている発光ダイオード４５と関連するスペクトル、 ２）参照番号２０４により表示されている感知器２２の反射と関連するスペクト ル、および ３）参照番号２０６により表示されているフィルター６３と関連するスペクトル 。 種々の図で異なるこれらのスペクトルは前記の順次番号２０２．２０４および２ ０６並びにそれらのそれぞれの図面の文字により表示されている。従って、ＬＥ Ｄ４５と関連するスペクトルは図４ａでは参照番号２０２ａによりそして図４ｂ では参照番号２０２ｂにおり表示されているであろう。 図４ａ−４ｇのグラフは一定温度および変動圧力の条件下で移行するスペクトル を示している。従って、ＬＥＤスペクトル２０２ａは感知器スペクトル２０４ａ のピークすなわち最大値Ｒｍａｘを有することが示されている。回路のオール− バス足５８では、導体８４上で実際に生じる信号がこれらの２種のスペクトル２ ０２ａおよび２０４ａの積の波長積分である。組み合わせスペクトルは図４ａ中 で２０８ａと表示されておりそしてスペクトル２０２ｂおよび２０４ｂの瞬間値 をスペクトルの各波長において掛算することにより誘導される。 経時的ＬＥＤパルス中に、光検出器７２が組み合わせスペクトル２０８ａの下の 面積に比例する電流を出力する。逆変調器９３の操作の結果、信号は導体１１５ 上に存在しており、それは時間間隔でＬＥＤパルスにわたり平均化された組み合 わせスペクトル２０８ａの下の面積の値を表示している。この信号は各ＬＥＤパ ルス中で最新のものにされる。圧力Ｐ１においてこの面積は図４ａに示されてい る式により与えられる。 図４ｂでは、これらの同じスペクトル２０２ｂおよび２０４ｂがオール−パス足 ６０中で信号を表示しておりそしてまた一般的には圧力Ｐ１用に整列されている それらのピークを有して出現している。ロング−バス足６０はオール−パス足５ ８とは、感知器２２とＬＥＤ６９の間に配置されているフィルター６３の供給だ けが、異なっている。このフィルター６３が分析値に対して図４ｂ中の参照２０ ６ｂにより表示されているそれのスペクトルを加える。足５８中の如く、これら のスペクトル２０２ｂ、２０４ｂおよび２０６ｂが掛算されて、導体７８上の組 み合わせスペクトル２０８ｂを与える。前記の場合の如く、組み合わせスペクト ル２０８ｂはスペクトル２０２ｂ、２０４ｂ並びにスペクトル２０６ｂの瞬間値 をスペクトル中の各波長において掛算することにより誘導される。逆変調回路９ ３中で得られる積分の結果として、導体１１２上の信号はＬＥＤパルス経時間隔 にわたり組み合わせスペクトル２０８ｂの下の面積を表しており、そして図４ｂ に示されている式により特徴づけられている。 システムの目的が圧力変化を監視するためであるから、圧力における変化がこれ らのスペクトルの関係を劇的に変化させるということは驚異的ではない。圧力Ｐ １からそれより大きい圧力Ｐ２への変化がそれぞれオール−パスおよびロング− バス足５８および６０に関して図４０および４ｄ中に示されている。圧力におけ る変化はＬＥＤ４５の強度に影響を与えるため、ＬＥＤスペクトル２０２ｃは同 じままである。圧力変化を経験しそして感知器スペクトル２０４ｃの左への劇的 な移行に応答するのが感知器２２である。もちろん、これらの２個の信号の積は 変化するはずであるので、すると組み合わせスペクトル２０８ｃはスペクトル２ ０８ａより小さい対称性で出現し、それのピークも左に移行する。より重要なこ とに、この組み合わせスペクトル２０８ｃの下の面積が相当減じられる。Ｐ２に おいては、オール−パス足５８に関するこの面積は図４ｃ中に示されている式に より表される。 図４ｄはＬＥＤ２０４ｄの同じ移行を示しているが、フィルタースペクトル２０ ６ｄは圧力Ｐ２への変化につれて移行しない。３種のスペクトル２０２ｄ、２０ ４ｄおよび２０６ｄの積が組み合わせスペクトル２０８ｄを生じ、それは図４ｂ 中のそれの位置かられずかに左に移行している。圧力Ｐ２においては、導体１１ ２上の信号がこの組み合わせスペクトル２０８ｄの下の面積につれて変動しそし てそれは図４ｄ中に示されている式により表される。 圧力が例えば圧力Ｐ３へとさらに増加する場合には、感知器スペクトル２０４は 図４ｅ中に２０４ｅで示されているようにさらに左に移行するであろう。このス ペクトル２０４ｅは形がそれの右側に沿って劇的な変化を有しているため、それ の瞬間波長値は積の形または組み合わせスペクトル２０８ｅに劇的に影響する。 もちろん、組み合わせスペクトル２０８ｅの下の面積も劇的に変化し、そしてそ れは図４ｅ中に示されている式により表される。 図４ｆを参照すると、圧力Ｐ３への増加につれての感知器スペクトルのさらなる 移行が図４ｆ中に示されている式により表されている組み合わせスペクトル２０ ８ｆの下の面積にも影響を与える。 図４ａ、４ｃおよび４ｅの論評は、ＰｌからＰ３への圧力における変化がオール −バス足５８中の組み合わせスペクトル２０８の下の面積におけるわずかな変化 を生じることを示している。この変化は圧力に対してプロットして、変化が一般 的には図４ｇ中の信号２０９により示されている如く正弦性でることを示すこと ができる。これは実際には導体１１５上で生じるオール−バス信号Ｂである。 オール−バス足６０と関連している図４ｂ、４ｄおよび４ｆは、フィルタースペ クトル２０６を足に加えた時でも曲線２０８の下の面積における同様な変化を示 している。ここでも、組み合わせスベ久トル２０８の下の面積における変化を圧 力に対してプロットして、図４ｇ中の参照番号２１１により表示されている一般 的に正弦曲線を示すことができる。これは実際には導体１１２上で生じるロング −バス信号へである。 Ａ信号およびＢ信号の比較は、それらが形では一般的に同様であるがわずかに相 外である傾向があることを示している。これは、分析にスペクトル２０６を加え ているロング−バス足６０中のフィルター６３の存在から生じる。フィルタース ペクトル２０６はＬＥＤスペクトル２０２の最大値のわずかに右に生じるため、 組み合わせスペクトル２０８に関する最大面積はそれがオール−パス足５８中よ りわずかに低い圧力で起きる傾向がある。量および相におけるこれらの変化は圧 力につれてわずかに異なるが、信号Ａが信号Ｂにより割算される時には劇的な差 が生じる。 この２種のスペクトル帯比率計技術は多くの意義ある利点を有しており、それら は圧力の変動につれて商Ａ／Ｂのプロットで示されている。このプロットは図４ ｇ′中に示されている。Ａ／Ｂ比の信号がＡまたはＢ信号のそれぞれよりそれの 範囲の部分において相当線状が大きいことが最初に注目されよう。これにより、 適用圧力がこの範囲に限定されている限り、該システムが追加の線状化なしでＡ ／Ｂ比の信号を直接的に使用することができる。第二に、ＬＥＤ強度−一これは 老化、入力動力変動、または光学カップリング効率によるかもしれないｍ−は一 般的に波長全体に影響を与え、同等に、ＡおよびＢ信号の両者が同等に影響を与 えることとなる。従って、比率計信号Ａ／Ｂは実質的にＬＥＤの光学動力出力に は依存していない。第三に、光学的連結および光学ファイバーの曲げにおける不 完全性による光学的動力損失は一般的に波長全体に同等に影響を与える。比率計 信号Ａ／Ｂがこれらの変動を中和する傾向があるなら、信号が一般的にこれらの 光学的動力損失により影響を受けないですむ。 前記の図４ａ−４ｇの参照は、感知器２２における圧力におｔするわずかな変化 がいかにして生じる商Ａ／Ｈにおける相当な変化を生じ得るかを示している。温 度における変化が監視用信号に対する望ましくない影響を生じ得ることをここで は図４ｈ−４ｎを参照しながら示そう。 図４ｈは、一定温度Ｔ１および一定圧力Ｐ１においてＬＥＤスペクトル２０２ｈ および感知器スペクトル２０４ｈは一般的には前記で図４ａに関して論じられて いる如く整列されているかもしれないことを示している。オール−バス足５８中 のこれらのスペクトル２０２ｈおよび２０４ｈを掛算すると、図４ｈ中に示され ている式により表される面積を有する組み合わせスペクトル２０８ｈを生成する 。組み合わせスペクトル２０８ｈは図４ａを参照しながら論じられているスペク トル２０８ａと寸法および形において同様である。 図４ｊは、温度Ｔ１においてフィルター６３を含んでいるロング−バス足６０が 組み合わせスペクトル２０８ｊを生じるであろうこと示している。このスペクト ル２０８ｊは圧力Ｐ１における図４ｂ中で示されているものと寸法および形にお いて同様である。 この圧力Ｐ１が一定に保たれておりそして温度がＴ１からＴ２に変動すると仮定 すると、組み合わせスペクトル２０８も変化するであろうということがわかる。 この変化は図４におよび４ｍ中にそれぞれオール−バス足５８およびロングル６ フ足６０に関して示されている。 図４に中では、感知器２２の出力か圧力につれてのみ変動するためスペクトル２ ０４には変化しない。しかしながら、温度に敏感なＬＥＤ４５と関連しているス ペクトル２０２には右に移行する傾向がある。これらの２種のスペクトル２０２ におよび２０４にの積が組み合わせスペクトル２０８ｋに関する形の変化を生じ る。そして、このスペクトル２０８にの下の面積が監視されているため、温度に おける変化は導体１１５上の信号における変化も生じる。このＡ信号は図４に中 に示されている式により表される。 図４ｍはＴｌ−Ｔ２への温度変化がＬＥＤスペクトル２０２ｍを右に移行させる ことを示している。従って、ＬＥＤ４５の特性は最初の点線２０２ｍからスペク トル２０２ｍに関連する実線への変化を生じる。この移行は、温度につれて変動 しない感知器スペクトル２０４ｍおよびフィルタースペクトル２０６ｍの両者に 関連している。これらの環境下では、組み合わせスペクトル２０８ｍは実際には 寸法が増大する。この面積は図４ｍ中で示されている式により表される。 図４ｈおよび４に中に示されているオール−バス信号Ａの詳細な比較は、温度に 関して比較的小さい変化があることを示している。従って、一般的には一般式Ｉ により示されている如く同等性がある。 ｉへＰ　（ＰＩＴＩ）　＝　ｉ　＾ｐ　（Ｐ＋Ｔ２）　（式■）比較してみると 、ロング−バス信号Ｂは一般式ＩＩにより示されている如く温度につれて劇的に 変化する。 ｉＬｐ　（Ｐ＋Ｔ１）　＜＜　ｉ　ＬＰ　（Ｐ＋Ｔ２）　（式ＩＩ）式■および 式１丁から、信号Ｂにより割算された信号への商も下記の式ＩＩＩにより示され ている如く温度につれて相当変化する。 温度における変化の結果としての圧力信号におけるこの変動が、望ましくない信 号変化を摂氏１度当たり全目盛り出力の５％程度の大きさで生しさせる。全目盛 りが１００ミリメートルの水銀に等しいなら、５％の変動は摂氏１度当たり５ミ リメートルの水銀に等しい。典型的値である１ミリメートルの水銀を保つことを 希望するなら、ＬＥＤ４５の温度を摂氏１度の１１５以内に調節する必要がある 。先行技術はこの調節を、ＬＥＤ４５を調節された温度環境に実際に置くことに より、行おうと試みた。これらの試みはシステムの費用および複雑性を相当増大 させるにもかかわらず一般的には無効であり、そしてモニター１０により供され るものより相当大きい電力を必要とする。 図４ｎを参照すると、フィルター６３はこれも温度につれて変動する特性を有す るように選択できることが示されている。実際に、フィルター６３はそれの温度 特性がＬＥＤ４５に関連するものと全く同様であるように選択することができる 。好適態様では、フィルター温度につれて変動するそれのスペクトル２０６ｍの 移行がＬＥＤ２０２ｍと同じ程度であるような移行を与える。図４ｎにおいては 、これらのスペクトル移行は点線２０２ｍ’からスペクトル２０２ｎの実線への そして点線２０６ｍ’からスペクトル２０６ｍの実線への変化で示されている。 スペクトル２０２ｍおよび２０６ｍの両者は移行中であるため、組み合わせスペ クトル２０８ｍの下の面積における変化は比較的意味がない。変化があるという ことは、感知器スペクトル２０４ｍの非−線状形にだけ起因するであろう。図４ ｊ中の組み合わせスペクトルおよび図４ｎ中の組み合わせスペクトル２０８ｎの 比較は、温度における変化から生じるロング−バス信号Ｂ中にほとんど変化がな いことを示している。これは下記の式ＩＶにより示される。 １ＬＰ（ＴＩ）　Ｎ−１ＬＰ（Ｔ２）　（式ＩＶ）ロング−バス圧力信号Ａが式 １により示されている如く温度につれて意義あるほど変化せずそしてロング−バ ス信号Ｂが温度につれて意義あるほど変化しないなら、式ＩＶにより示されてい る如く、Ｂに対する商Δは下記の式Ｖにより示されている如く温度につれて一般 的には一定のままである。 （式Ｖ） 実際には、温度につれて変化する圧力信号Ａ／Ｂの望ましくない成分類は摂氏１ 度当たり全目盛り出力の約０．５％まで減少させることができる。従って、望ま しくない温度成分は適当な温度特性を有するフィルター６３を選択することによ り１０の係数だけ減少させることができる。これらの特性を選択してＬＥＤ４５ の温度特性と一般的に一致させるなら、圧力信号Ａ／Ｈにおける唯一の変化は一 般的には平というよりむしろわずかに曲がっている感知器スペクトル２０４ｍの 形に依存するであろう。これらの影響はＬＥＤ４５およびフィルター６３を感知 器スペクトル２０４の一般的線状部分に保つことにより最少にさせることができ る。 前記の如く、オール−パス信号Ａは導体１１５上に表示され、そしてロング−バ ス信号Ｂは導体１１２上に表示される。この示されている態様では、これらの信 号は図４に示されている如く割算回路網２１０に加えられる。この回路網２１０ 中で、信号が信号Ｂにより割算さね、そして一定値が商から引算される。この値 は０圧力比ＡＯ／ＢＯの推定値であり、そして生じた信号の量を例えばモニター １０の如き種々のモニターに適合できる値に減少させるために作用する。この値 はデジタル化されて１２−ビットデジタル信号を与える。このデジタル信号は掛 算回路！２１０２１２に送らへそれが量［（Ａ／Ｂ）−１１と信号に目盛り付け している係数Ｃとを掛算する。好適態様では、これは生成する信号［（Ａ／Ｂ） −１］　（Ｃ）をアナログ形で生じる一連のデジタル式作動抵抗ゲートにより行 われる。 好適態様では、掛算係数Ｃはモニター１０により供給される励起電圧の瞬間値に 比例するようにされている。従って、生じるアナログ信号［（Ａ／Ｂ）−１］　 （Ｃ）はモニター１０により供給される励起電圧およびモニター１０により必要 とされる適用圧力の両者に比例している。従って、目盛り付は係数を適当に選択 することにより組み合わされた信号［（Ａ／Ｂ）−１１（Ｃ）を目盛り付けして １ボルト当たり１ミリメートルの水銀当たり５マイクロボルトの工業標準にする こともできる。 信号を最初に回路網２１０中でデジタル方式に転換させそして次に信号を回路網 ２１２中でアナログ方式に転換させるための一理由は、０圧力を表示する量の貯 蔵を容易にすることである。この目的のために、１２−ビット記憶バンク２１４ が供されている。感知器２２上の圧力が０であることが知られている時には、こ の記憶バンク２１４を切り替えて割算回路網２１０の出力を貯蔵することができ る。カテーテル２０をモニター１０から例えば操作室の如き一位置において分離 することを希望するなら、それを別のモニター１０に例えば臨床治療室の如き他 の位置で再連結させることができる。これらの環境下では、記憶２１４中のデジ タル信号をスイッチ２１６を通して加えて新しいモニターを０にすることができ る。 導体１１８上のアナログ信号は図５でさらに詳細に示されている出力回路１２０ に送られる。導体１１８は抵抗器２１８を通して一般的に２２１で示されている 操作増幅器と連結されている。この増幅器２２１に対する正の入力は一対の抵抗 器２２３および２２５により２種の励起電圧の間で適当にバイアスされる。同じ バイアスは第二操作増幅器２２７の正の入力にも適用される。２種の励起電圧を 越えて置かれている電圧計２２９は抵抗器２３１を通して増幅器２２７の負電極 に入力を与える。電圧計２２９を調節してカテーテル２０に関する総Ｏ調節を与 えることができる。この調節は典型的には０からの偏差がモニター１０の調節に より行えるように製造業者により固定されるでいるであろう。操作増幅器２２１ および２２７の出力は導体１２２および１２４上の各出力抵抗器２３３および２ ３６中に向けられる。これらの導体１２２および１２４を越えて表示されている 最終的な出力信号は連結器３０を通してモニター１０に送られる。適当な０調節 により、感知器２２が０圧力環境に置かれている時にはモニター１０は０値を示 すであろう。 光学カテーテル２０および関連エレクトロニクスは、モニターの励起電力のフォ ーマットに無関係でそしてこれらのモニターが歪みゲージ感知器を用いる使用の ために設計されているという事実にもかかわらず、多くの型のモニター１０を用 いて操作可能である。光学カテーテル２０により表示される信号は温度に関して 補正されており、信号における変動は感知器２２を囲んでいる流体の圧力におけ る変動にほとんど全部依存している。 本発明を特定態様を参照しながら開示してきたが、当技術の専門家には本発明を その他の方法で具体化できることは理解されるため、本発明の範囲は下記の請求 の範囲を参照してのみ確認すべきである。 −／〃−

【要約書】

のモニターにより数種の形で供給される励起電圧によりアセンブリーはエネルギ ーが与えられる。 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　４年　８月２６日

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．患者の近くに置かれておりそしてＤＣ信号、ＡＣ信号およびパルス信号の少 なくとも１種の成分を含んでいる励起電圧の無作為的源を与えるモニター、調節 されたＤＣ動力の供給を与えるためのモニターの無作為的励起電圧に応答する動 力転換手段、 末端および中心端部を有しておりそして動力転換手段から調節された動力を受け るために電子的に連結されているカテーテル、動力転換手段の調節された動力供 給に応答しておりそして体腔中の圧力を表示する特性を有する測定信号を与える ためにカテーテルの末端近くに配置されている圧力感知手段、および 測定信号の特性を検出しそしてモニター上に体腔中の流体圧力を表示するための 、モニター中に含まれておりそしてカテーテルからの測定信号を受けるために連 結されている表示手段を含んでなる、患者の体腔内の流体圧力の測定用に適して いるカテーテルアセンブリー。
2. ２．圧力感知手段が、 光学信号を与えるための動力転換手段の調節された動力に応答する光学的転換手 段、 測定信号に体腔中の流体圧力を指示する光学的特性を与えるための光学的転換手 段の光学的信号に応答する光学的圧力感知器を含んでなる、請求項１に記載のア センブリー。
3. ３．光学的転換手段の光学的信号がパルス光信号であり、そして光学的圧力感知 器が該パルス光信号に応答して体腔中の流体圧力を表示する特性を測定信号に与 える、請求項２に示されているアセンブリー。
4. ４．測定信号のパルス特性が量特性である、請求項３に記載のアセンブリー。
5. ５．動力転換手段が 公称値以上の電源を与えるためのモニターからの無作為的励起電圧を受けるのに 適している入力回路、 公称値より大きいあらかじめ決められた値と少なくとも同程度だけ上昇された電 圧を与えるための電源に応答する昇圧転換器、上昇された電圧のあらかじめ決め られた値より小さい特定値を有する調節された電圧を与えるための転換器の上昇 された電圧に応答する調節器を含んでいる、請求項１に示されているアセンブリ ー。
6. ６．電源の公称値が約２．３ボルトＤＣであり、上昇された電圧のあらかじめ決 められた値が約６ボルトＤＣであり、そして調節された電圧の特定値が約５ボル トＤＣである、請求項５に記載のアセンブリー。
7. ７．さらに、調節された電圧に関して大きさは等しいが極性が逆である逆転され た電圧を与えるための調節器の調節された電圧に応答する充電ポンプも含んでい る、請求項５に示されているアセンブリー。
8. ８．電気的動力源、 光学的信号を与えるための電気的動力源に応答する光学的転換手段、光学的転換 手段中に含まれておりそして温度に応じて変動する熱ドリフト特性を有する発光 ダイオード、 ダイオードの熱ドリフト特性に関連する望ましくない特性を有する腔内の流体圧 力を表示する測定信号を与えるための光学的転換手段から光学的信号を受けるの に適している光学的感知手段、 測定信号を検出して腔内の流体圧力を示す出力信号を与えるための光学的感知手 段と連結されている検出手段、 検出手段中に含まれておりそして測定信号の望ましくない特性を実質的に除外し ている光学的特性を有しており、それにより光学的信号がダイオードの温度に実 質的に依存していないようなフィルター手段を含んでなる、患者の体腔内の流体 圧力の測定用に適しているカテーテルアセンブリー。
9. ９．出力信号が一面ではダイオードのスペクトル特性により規定されておりそし て他面ではフィルター手段のスペクトル特性により規定されているスペクトル包 囲面積に依存しており、 ダイオードの熱ドリフト特性がダイオードのスペクトルを温度変化に応答する特 定方向に移行させ、 フィルター手段の光学的特性がフィルター手段のスペクトルを温度変化に応答す る特定方向に移行させる、請求項８に記載のアセンブリー。
10. １０．温度上昇がダイオードのスペクトル中およびフィルター手段のスペクトル による比較的長い波長への移行を生じさせ、それにより出力信号を表示している 包囲の下の面積が温度上昇に応答して実質的に変化しない、請求項９に記載のア センブリー。
11. １１．出力信号がダイオードのスペクトル周波数曲線およびフィルター手段のス ペクトル周波数曲線により規定されている包囲の下の特定面積に依存しており、 温度上昇に応答して、包囲の特定面積がダイオードのスペクトル周波数曲線中の 移行により減少し、そしてフィルター手段のスペクトル周波数曲線中の移行によ り増加する、請求項８に記載のアセンブリー。
12. １２．包囲の特定面積が一方向ではフィルターのスペクトル周波数曲線によりそ して他方向ではダイオードのスペクトル周波数曲線により規定されており、温度 上昇に応答して、ダイオードのスペクトル周波数曲線が一方向に移動して特定面 積を増加させ、そして 温度上昇に応答して、フィルターのスペクトル周波数曲線が一方向に移動して包 囲の特定面積を減少させ、それにより特定面積の寸法は温度上昇に応答して実質 的に一定のままである、請求項１１に記載のアセンブリー。
13. １３．温度変化に対するダイオードの応答がダイオードの波長をピーク強度にさ せて特定方向にドリフトしそして温度変化に対するフィルター手段の応答がフィ ルター手段のスペクトルを特定方向にダイオードのとほぼ同程度だけドリフトさ せる、請求項８に記載のアセンブリー。
14. １４．患者の体腔中への配置に適している末端を有するカテーテル、体腔中の流 体圧力を表示する光学的測定信号を与えるための一般的にはカテーテルの末端に 配置されている光学的圧力感知手段、体腔中の流体圧力を指示する電気信号を与 えるための光学的測定信号に応答する検出手段、 感知手段の温度につれて変動する望ましくない成分を含む光学的測定信号、温度 につれて変動する光学的信号の望ましくない成分を補正するための検出手段中に 含まれている手段を含んでなる、患者の体腔内の流体圧力を測定するためのカテ ーテルアセンブリー。
15. １５．検出手段がさらに、 望ましくない成分を含んでいる全体的光学的信号を表示する第一成分と共に電気 的信号を与えるための光学的測定信号に応答する第一増幅器、光学的信号を濾過 して光学的信号の望ましくない成分に従い調節される補正された信号を与えるた めの補正手段中に含まれている手段、望ましくない成分が除かれている全体的光 学的信号を表示する第二成分と共に電気的信号を与えるための光学的測定信号に 応答する第二増幅器、体腔中の流体圧力を表示するデジタル信号を与えるための 検出手段と連結されている転換手段、 体腔中の流体圧力を表示するためのデジタル信号に応答する出力手段を含んでい る、請求項１４に記載のアセンブリー。
16. １６．さらに、 体腔中の流体圧力が０である時のデジタル信号の値を表示する特定デジタル量を 貯蔵するための転換手段のデジタル信号に応答する記憶手段、および体腔中の０ 圧力を表示するアナログ信号を与えるための記憶手段中に貯蔵されている特定の デジタル値に応答する出力手段を含んでいる、請求項１５に記載のアセンブリー 。
17. １７．転換手段が電気的信号の第二成分により割算された電気的信号の第一成分 を表示する特性を有するデジタル信号を与えるための第一および第二増幅器と連 結されている割算手段を含んでいる、請求項１５に記載のアセンブリー。