JPH09149941A - 体内挿入用医療器具のセンサ - Google Patents
体内挿入用医療器具のセンサInfo
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- JPH09149941A JPH09149941A JP7314327A JP31432795A JPH09149941A JP H09149941 A JPH09149941 A JP H09149941A JP 7314327 A JP7314327 A JP 7314327A JP 31432795 A JP31432795 A JP 31432795A JP H09149941 A JPH09149941 A JP H09149941A
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- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
- A61B5/0215—Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body
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- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
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- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
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- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/028—Microscale sensors, e.g. electromechanical sensors [MEMS]
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- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
Abstract
(57)【要約】
【課題】先端に加わる荷重の大きさ及び方向を検知する
ことができるセンサ機能を備えた体内挿入用医療器具を
提供することを目的とする。 【解決手段】力センサ14のセンサチップ15は、チュ
ーブ12内に配設されたベース13の先端部に接着等の
方法によって取着されている。センサチップ15の感知
部20上面20aには拡散歪みゲージR1〜R8がX軸
方向又はY軸方向に沿って形成されている。感知部20
の上面20aには、その上面16aに検知部17が取着
されたキャップ16が取着され、カテーテル11先端に
加わる荷重を感知部20に伝達させ、その感知部20を
撓ませる。拡散歪みゲージR1〜R8は軸方向毎にブリ
ッジ接続され、感知部20の撓みに応じた検出信号V
x,Vyを出力する。
ことができるセンサ機能を備えた体内挿入用医療器具を
提供することを目的とする。 【解決手段】力センサ14のセンサチップ15は、チュ
ーブ12内に配設されたベース13の先端部に接着等の
方法によって取着されている。センサチップ15の感知
部20上面20aには拡散歪みゲージR1〜R8がX軸
方向又はY軸方向に沿って形成されている。感知部20
の上面20aには、その上面16aに検知部17が取着
されたキャップ16が取着され、カテーテル11先端に
加わる荷重を感知部20に伝達させ、その感知部20を
撓ませる。拡散歪みゲージR1〜R8は軸方向毎にブリ
ッジ接続され、感知部20の撓みに応じた検出信号V
x,Vyを出力する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は体内挿入用医療器具
のセンサに係り、詳しくはカテーテル等の体内挿入用医
療器具の先端に備えられ、その先端に加わる荷重を検出
する力センサに関するものである。
のセンサに係り、詳しくはカテーテル等の体内挿入用医
療器具の先端に備えられ、その先端に加わる荷重を検出
する力センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、カテーテル等の体内挿入用医療器
具においては、人体外部からの操作によって体内にある
各種の管、例えば血管等の中に挿入されたチューブの先
端を体内の所望の部位まで誘導する。そして、その部位
において計測行為(例えば血圧の測定等)や治療行為
(例えば血管の拡張等)を行うことができるようになっ
ている。
具においては、人体外部からの操作によって体内にある
各種の管、例えば血管等の中に挿入されたチューブの先
端を体内の所望の部位まで誘導する。そして、その部位
において計測行為(例えば血圧の測定等)や治療行為
(例えば血管の拡張等)を行うことができるようになっ
ている。
【0003】ところで、体内にある管は必ずしも直線的
ではなく、部分的に屈曲していたり分岐している場合が
多い。しかも、管の径は必ずしも一定ではなく、管自体
が細くなっていたり、内部にある障害物(例えば血栓)
によって管が細くなっていることがある。そのため、手
元の操作によって先端を屈曲させ、管が屈曲した部分に
沿って曲げたり、分岐した管内に先端を誘導させること
ができるようになっている。
ではなく、部分的に屈曲していたり分岐している場合が
多い。しかも、管の径は必ずしも一定ではなく、管自体
が細くなっていたり、内部にある障害物(例えば血栓)
によって管が細くなっていることがある。そのため、手
元の操作によって先端を屈曲させ、管が屈曲した部分に
沿って曲げたり、分岐した管内に先端を誘導させること
ができるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カテーテルでは、管が屈曲した部分や管が分岐した部分
においてその先端に荷重が加わっていることを手応えに
より検知できるものの、その荷重がいずれの方向から加
わっているかを検知することができなかった。そのた
め、オペレータはカテーテル先端を屈曲させるための操
作を自分の勘のみに頼らざるを得なかったので、先端を
所望の部位まで誘導するのには熟練を要していた。
カテーテルでは、管が屈曲した部分や管が分岐した部分
においてその先端に荷重が加わっていることを手応えに
より検知できるものの、その荷重がいずれの方向から加
わっているかを検知することができなかった。そのた
め、オペレータはカテーテル先端を屈曲させるための操
作を自分の勘のみに頼らざるを得なかったので、先端を
所望の部位まで誘導するのには熟練を要していた。
【0005】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、先端に加わる荷重の大
きさ及び方向を検知することができる体内挿入用医療器
具のセンサを提供することにある。
れたものであって、その目的は、先端に加わる荷重の大
きさ及び方向を検知することができる体内挿入用医療器
具のセンサを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項1に記載の発明は、チューブ先端に加わる荷
重を検出するための体内挿入用医療器具のセンサであっ
て、その上面に圧電素子が形成されたセンサチップと、
前記先端に加わる荷重を前記センサチップへ伝達し、そ
の荷重に基づいて前記センサチップを撓ませる荷重伝達
手段とから構成されたことを要旨とする。
め、請求項1に記載の発明は、チューブ先端に加わる荷
重を検出するための体内挿入用医療器具のセンサであっ
て、その上面に圧電素子が形成されたセンサチップと、
前記先端に加わる荷重を前記センサチップへ伝達し、そ
の荷重に基づいて前記センサチップを撓ませる荷重伝達
手段とから構成されたことを要旨とする。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の体内挿入用医療器具のセンサにおいて、前記荷重伝達
手段は、前記センサチップ上面に取着され、その上面に
形成された圧電素子を覆うキャップと、前記キャップの
上面に取着され、先端に加わる荷重により傾動する検知
部とから構成されたことを要旨とする。
の体内挿入用医療器具のセンサにおいて、前記荷重伝達
手段は、前記センサチップ上面に取着され、その上面に
形成された圧電素子を覆うキャップと、前記キャップの
上面に取着され、先端に加わる荷重により傾動する検知
部とから構成されたことを要旨とする。
【0008】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の体内挿入用医療器具のセンサにおいて、前記セ
ンサチップは、チューブ内に配設されたベースに取着さ
れたベース部と、前記ベース部上面に形成された凹部内
に立設された支持部と、前記支持部上端に取着され、そ
の上面に圧電素子が形成された感知部とから構成され、
前記圧電素子は、前記感知部上面に形成されたことを要
旨とする。
に記載の体内挿入用医療器具のセンサにおいて、前記セ
ンサチップは、チューブ内に配設されたベースに取着さ
れたベース部と、前記ベース部上面に形成された凹部内
に立設された支持部と、前記支持部上端に取着され、そ
の上面に圧電素子が形成された感知部とから構成され、
前記圧電素子は、前記感知部上面に形成されたことを要
旨とする。
【0009】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記圧電素子は、中心軸線において互いに
直交する軸方向に沿って形成され、それぞれの軸方向に
沿って形成された圧電素子から軸方向に対する検出信号
が出力されるようにしたことを要旨とする。
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記圧電素子は、中心軸線において互いに
直交する軸方向に沿って形成され、それぞれの軸方向に
沿って形成された圧電素子から軸方向に対する検出信号
が出力されるようにしたことを要旨とする。
【0010】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記センサチップは、単結晶シリコン基板
上に形成されたエピタキシャル成長層の所定領域にp+
シリコン層を形成し、そのp + シリコン層を陽極化成に
より多孔質シリコン層に変化させ、その多孔質シリコン
層を選択的にエッチングすることによって形成されたこ
とを要旨とする。
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記センサチップは、単結晶シリコン基板
上に形成されたエピタキシャル成長層の所定領域にp+
シリコン層を形成し、そのp + シリコン層を陽極化成に
より多孔質シリコン層に変化させ、その多孔質シリコン
層を選択的にエッチングすることによって形成されたこ
とを要旨とする。
【0011】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記ベース側面には、検出信号を外部へ出
力するための基板が取着され、その基板と前記センサチ
ップとをワイヤを介して接続したことを要旨とする。
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記ベース側面には、検出信号を外部へ出
力するための基板が取着され、その基板と前記センサチ
ップとをワイヤを介して接続したことを要旨とする。
【0012】請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記センサチップ及び荷重伝達手段は、可
とう性を有するカバーにより被覆されたことを要旨とす
る。
うちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセン
サにおいて、前記センサチップ及び荷重伝達手段は、可
とう性を有するカバーにより被覆されたことを要旨とす
る。
【0013】従って、請求項1に記載の発明によれば、
センサチップと荷重伝達手段とから構成され、センサチ
ップの上面には圧電素子が形成され、荷重伝達手段によ
って先端に加わる荷重がセンサチップへ伝達され、その
荷重に基づいてセンサチップが撓わんで荷重が検出され
る。
センサチップと荷重伝達手段とから構成され、センサチ
ップの上面には圧電素子が形成され、荷重伝達手段によ
って先端に加わる荷重がセンサチップへ伝達され、その
荷重に基づいてセンサチップが撓わんで荷重が検出され
る。
【0014】請求項2に記載の発明によれば、荷重伝達
手段は、センサチップ上面に取着され、その上面に形成
された圧電素子を覆うキャップと、キャップの上面に取
着され、先端に加わる荷重により傾動する検知部とから
構成される。
手段は、センサチップ上面に取着され、その上面に形成
された圧電素子を覆うキャップと、キャップの上面に取
着され、先端に加わる荷重により傾動する検知部とから
構成される。
【0015】請求項3に記載の発明によれば、チューブ
内に配設されたベースに取着されたベース部と、ベース
部上面に形成された凹部内に立設された支持部と、支持
部上端に取着され、その上面に圧電素子が形成された感
知部とから構成され、圧電素子は感知部上面に形成され
る。
内に配設されたベースに取着されたベース部と、ベース
部上面に形成された凹部内に立設された支持部と、支持
部上端に取着され、その上面に圧電素子が形成された感
知部とから構成され、圧電素子は感知部上面に形成され
る。
【0016】請求項4に記載の発明によれば、圧電素子
は、中心軸線において互いに直交する軸方向に沿って形
成され、それぞれの軸方向に沿って形成された圧電素子
から軸方向に対する検出信号が出力される。
は、中心軸線において互いに直交する軸方向に沿って形
成され、それぞれの軸方向に沿って形成された圧電素子
から軸方向に対する検出信号が出力される。
【0017】請求項5に記載の発明によれば、センサチ
ップは、単結晶シリコン基板上に形成されたエピタキシ
ャル成長層の所定領域にp+ シリコン層が形成され、そ
のp + シリコン層が陽極化成により多孔質シリコン層に
変化され、その多孔質シリコン層が選択的にエッチング
されて形成される。
ップは、単結晶シリコン基板上に形成されたエピタキシ
ャル成長層の所定領域にp+ シリコン層が形成され、そ
のp + シリコン層が陽極化成により多孔質シリコン層に
変化され、その多孔質シリコン層が選択的にエッチング
されて形成される。
【0018】請求項6に記載の発明によれば、ベース側
面には、検出信号を外部へ出力するための基板が取着さ
れ、その基板とセンサチップとがワイヤを介して接続さ
れる。
面には、検出信号を外部へ出力するための基板が取着さ
れ、その基板とセンサチップとがワイヤを介して接続さ
れる。
【0019】請求項7に記載の発明によれば、センサチ
ップ及び荷重伝達手段は、可とう性を有するカバーによ
り被覆される。
ップ及び荷重伝達手段は、可とう性を有するカバーによ
り被覆される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を血管用カテーテル
11に具体化した一実施の形態を図1〜図12に従って
説明する。
11に具体化した一実施の形態を図1〜図12に従って
説明する。
【0021】この血管用カテーテル11は、血管内に挿
入されるシリコンゴムよりなるカテーテルチューブ12
と、それを体外にて操作するために当該チューブ12の
基端部に設けられた操作手段とによって成り立ってい
る。操作手段は、例えばチューブ12内に配設された複
数本のワイヤと、それらを操作するワイヤ操作部とによ
って構成されている。そして、そのワイヤ操作部を操作
することによってワイヤを介してチューブ12先端を屈
曲させ、分岐した血管内にチューブ12を誘導すること
ができるようになっている。
入されるシリコンゴムよりなるカテーテルチューブ12
と、それを体外にて操作するために当該チューブ12の
基端部に設けられた操作手段とによって成り立ってい
る。操作手段は、例えばチューブ12内に配設された複
数本のワイヤと、それらを操作するワイヤ操作部とによ
って構成されている。そして、そのワイヤ操作部を操作
することによってワイヤを介してチューブ12先端を屈
曲させ、分岐した血管内にチューブ12を誘導すること
ができるようになっている。
【0022】また、チューブ12の基端部には、チュー
ブ12の先端付近に設けられた拡張用バルーンにエアを
供給するためのエアコンプレッサ等が設けられている。
コンプレッサには送気管が接続され、この送気管はチュ
ーブ12内に挿通されている。そして、バルーンにエア
を供給することによって、狭窄した血管を内面側から拡
張させることができるようになっている。
ブ12の先端付近に設けられた拡張用バルーンにエアを
供給するためのエアコンプレッサ等が設けられている。
コンプレッサには送気管が接続され、この送気管はチュ
ーブ12内に挿通されている。そして、バルーンにエア
を供給することによって、狭窄した血管を内面側から拡
張させることができるようになっている。
【0023】図1に示すように、チューブ12内には当
該チューブ12略円柱状の可とう性を有するベース13
が設けられ、そのベース13の先端(図1において上
端)には、力センサ14が設けられている。力センサ1
4は、チューブ12の先端に加わる荷重の大きさ及び方
向を検知し、その検知した荷重に対応した検出信号を出
力するようになっている。
該チューブ12略円柱状の可とう性を有するベース13
が設けられ、そのベース13の先端(図1において上
端)には、力センサ14が設けられている。力センサ1
4は、チューブ12の先端に加わる荷重の大きさ及び方
向を検知し、その検知した荷重に対応した検出信号を出
力するようになっている。
【0024】荷重は血管が屈曲した部分や分岐した部分
により加わる荷重であって、その部分の屈曲した方向や
分岐した方向に対応した方向からチューブ12の先端に
加わる。従って、カテーテル11の操作者は、この検出
信号によって分岐した血管や血栓等の方向を検知するこ
とができるので、自分の勘に頼ることなくカテーテル1
1先端を所望の位置まで誘導することができる。
により加わる荷重であって、その部分の屈曲した方向や
分岐した方向に対応した方向からチューブ12の先端に
加わる。従って、カテーテル11の操作者は、この検出
信号によって分岐した血管や血栓等の方向を検知するこ
とができるので、自分の勘に頼ることなくカテーテル1
1先端を所望の位置まで誘導することができる。
【0025】力センサ14は、センサチップ15、キャ
ップ16、及び検知部17により構成されている。セン
サチップ15には、略四角形状のベース部18が設けら
れ、そのベース部18はベース13の先端部に接着等の
方法によって取着されている。ベース部18の上面18
aには円柱状の凹部18bが形成され、その凹部18b
の中心には支持部19が突出形成されている。支持部1
9は円柱状に形成され、その上端は、ベース部18の上
面18aよりも高く形成されている。支持部19の上端
には、感知部20が設けられている。感知部20は円板
状に形成されている。そして、センサチップ15は、感
知部20の中心がカテーテル11の軸線C1と一致する
位置に固定されている。
ップ16、及び検知部17により構成されている。セン
サチップ15には、略四角形状のベース部18が設けら
れ、そのベース部18はベース13の先端部に接着等の
方法によって取着されている。ベース部18の上面18
aには円柱状の凹部18bが形成され、その凹部18b
の中心には支持部19が突出形成されている。支持部1
9は円柱状に形成され、その上端は、ベース部18の上
面18aよりも高く形成されている。支持部19の上端
には、感知部20が設けられている。感知部20は円板
状に形成されている。そして、センサチップ15は、感
知部20の中心がカテーテル11の軸線C1と一致する
位置に固定されている。
【0026】図2に示すように、感知部20の上面20
aには拡散歪みゲージR1〜R8が形成されている。拡
散歪みゲージR1〜R8は、カテーテル11の軸線C1
において互いに直交する方向に沿って配置されている。
即ち、拡散歪みゲージR1〜R4は1つの方向に沿って
配置され、その方向と直交する方向に沿って拡散歪みゲ
ージR5〜R8が配置されている。また、拡散歪みゲー
ジR1〜R8は、それらの一部分が支持部19の上方に
かかるように形成され、感知部20が撓んだ場合に、そ
の撓みによる引っ張り又は圧縮応力がかかりやすい位置
に形成されている。尚、本実施の形態では、カテーテル
11の軸線C1の方向をZ軸方向、拡散歪みゲージR1
〜R4が配置された方向をX軸方向、拡散歪みゲージR
5〜R8が配置された方向をY軸方向としている。
aには拡散歪みゲージR1〜R8が形成されている。拡
散歪みゲージR1〜R8は、カテーテル11の軸線C1
において互いに直交する方向に沿って配置されている。
即ち、拡散歪みゲージR1〜R4は1つの方向に沿って
配置され、その方向と直交する方向に沿って拡散歪みゲ
ージR5〜R8が配置されている。また、拡散歪みゲー
ジR1〜R8は、それらの一部分が支持部19の上方に
かかるように形成され、感知部20が撓んだ場合に、そ
の撓みによる引っ張り又は圧縮応力がかかりやすい位置
に形成されている。尚、本実施の形態では、カテーテル
11の軸線C1の方向をZ軸方向、拡散歪みゲージR1
〜R4が配置された方向をX軸方向、拡散歪みゲージR
5〜R8が配置された方向をY軸方向としている。
【0027】また、感知部20の上面20aには、拡散
歪みゲージR1〜R8を接続するための図示しない配線
パターン及びパッドが形成されている。パッドには、ワ
イヤWの一端が電気的に接続され、ワイヤWの他端はベ
ース13に取着された基板21の上面に形成されたパッ
ド21aに電気的に接続されている。基板21はポリイ
ミド等よりなるフレキシブルな材質により形成されてい
る。パッド21aには基板21に沿って形成された配線
パターン21bがそれぞれ接続されている。その配線パ
ターン21bは、チューブ12内に配設された図示しな
いケーブルの一端と接続され、ケーブルの他端には計測
器が接続されている。
歪みゲージR1〜R8を接続するための図示しない配線
パターン及びパッドが形成されている。パッドには、ワ
イヤWの一端が電気的に接続され、ワイヤWの他端はベ
ース13に取着された基板21の上面に形成されたパッ
ド21aに電気的に接続されている。基板21はポリイ
ミド等よりなるフレキシブルな材質により形成されてい
る。パッド21aには基板21に沿って形成された配線
パターン21bがそれぞれ接続されている。その配線パ
ターン21bは、チューブ12内に配設された図示しな
いケーブルの一端と接続され、ケーブルの他端には計測
器が接続されている。
【0028】感知部20の上面20aにはキャップ16
が取着されている。キャップ16は、その下方が開口し
た有底筒状に形成され、その開口は感知部20上面20
aに形成された拡散歪みゲージR1〜R8を覆う大きさ
に形成されている。キャップ16は、円形状の上面16
aの中心が、カテーテル11の軸線C1と一致する位置
に取着されている。キャップ16の側壁には、その一部
が切りかかれて切欠部16bが形成され、ワイヤWを保
護している。
が取着されている。キャップ16は、その下方が開口し
た有底筒状に形成され、その開口は感知部20上面20
aに形成された拡散歪みゲージR1〜R8を覆う大きさ
に形成されている。キャップ16は、円形状の上面16
aの中心が、カテーテル11の軸線C1と一致する位置
に取着されている。キャップ16の側壁には、その一部
が切りかかれて切欠部16bが形成され、ワイヤWを保
護している。
【0029】キャップ16の上面16aには、検知部1
7が設けられている。検知部17は、略キノコ状に形成
されている。検知部17は、その中心がキャップ16の
上面16aの中心、即ちカテーテル11の軸線C1と一
致する位置に取着されている。検知部17の先端はカバ
ー22により被覆されている。カバー22は、チューブ
12と同じ材質であるシリコンゴムよりなり、可とう性
を有する。
7が設けられている。検知部17は、略キノコ状に形成
されている。検知部17は、その中心がキャップ16の
上面16aの中心、即ちカテーテル11の軸線C1と一
致する位置に取着されている。検知部17の先端はカバ
ー22により被覆されている。カバー22は、チューブ
12と同じ材質であるシリコンゴムよりなり、可とう性
を有する。
【0030】尚、本実施の形態では、カバー22は、チ
ューブ12を先端まで延出してキャップ16を被覆する
とともに、当該力センサ14を封止している。そのた
め、カテーテル11はその表面に凹凸がない。血管用カ
テーテルにおいて、その表面に凹凸があるとその凹凸の
部分に血栓を生じる場合がある。しかし、本実施の形態
のカテーテル11では、その表面に凹凸がないので、血
栓が生じるような箇所は存在しない。そのため、血管内
に挿入するカテーテル11として好適である。
ューブ12を先端まで延出してキャップ16を被覆する
とともに、当該力センサ14を封止している。そのた
め、カテーテル11はその表面に凹凸がない。血管用カ
テーテルにおいて、その表面に凹凸があるとその凹凸の
部分に血栓を生じる場合がある。しかし、本実施の形態
のカテーテル11では、その表面に凹凸がないので、血
栓が生じるような箇所は存在しない。そのため、血管内
に挿入するカテーテル11として好適である。
【0031】検知部17は、カテーテル11先端に加わ
る荷重によって傾き、その傾きはキャップ16を介して
センサチップ15の感知部20に伝達され、感知部20
が撓む。即ち、カテーテル11の先端に加わる荷重は検
知部17及びキャップ16を介してセンサチップ15に
伝達され、その荷重の加わる方向に感知部20が撓む。
また、検知部17の傾きは、加わる荷重の大きさに対応
しているので、感知部20の撓みもまた加わる荷重の大
きさに対応している。このとき、荷重の加わる方向、例
えばX軸方向から荷重が加わった場合、その荷重は検知
部17及びキャップ16を介して感知部20に伝達さ
れ、感知部20はX軸方向に撓む。また、Y軸方向から
荷重が加わった場合、その荷重は検知部17及びキャッ
プ16を介して感知部20に伝達され、感知部20はY
軸方向に撓む。
る荷重によって傾き、その傾きはキャップ16を介して
センサチップ15の感知部20に伝達され、感知部20
が撓む。即ち、カテーテル11の先端に加わる荷重は検
知部17及びキャップ16を介してセンサチップ15に
伝達され、その荷重の加わる方向に感知部20が撓む。
また、検知部17の傾きは、加わる荷重の大きさに対応
しているので、感知部20の撓みもまた加わる荷重の大
きさに対応している。このとき、荷重の加わる方向、例
えばX軸方向から荷重が加わった場合、その荷重は検知
部17及びキャップ16を介して感知部20に伝達さ
れ、感知部20はX軸方向に撓む。また、Y軸方向から
荷重が加わった場合、その荷重は検知部17及びキャッ
プ16を介して感知部20に伝達され、感知部20はY
軸方向に撓む。
【0032】カテーテル11先端にx軸方向からの荷重
が加わると、感知部20はX軸方向に撓み、その撓みに
応じた引っ張り又は圧縮応力がX軸方向に沿って形成さ
れた拡散歪みゲージR1〜R4に加わる。
が加わると、感知部20はX軸方向に撓み、その撓みに
応じた引っ張り又は圧縮応力がX軸方向に沿って形成さ
れた拡散歪みゲージR1〜R4に加わる。
【0033】例えば、センサチップ15の先端にX軸方
向の荷重が加わった場合、感知部20の撓みによって拡
散歪みゲージR1,R4は引っ張り応力を受け、拡散歪
みゲージR2,R3は圧縮応力を受ける。逆に−X軸方
向の荷重が加わった場合、拡散歪みゲージR1,R4は
圧縮応力を受け、拡散歪みゲージR2,R3は引っ張り
応力を受ける。
向の荷重が加わった場合、感知部20の撓みによって拡
散歪みゲージR1,R4は引っ張り応力を受け、拡散歪
みゲージR2,R3は圧縮応力を受ける。逆に−X軸方
向の荷重が加わった場合、拡散歪みゲージR1,R4は
圧縮応力を受け、拡散歪みゲージR2,R3は引っ張り
応力を受ける。
【0034】同様に、センサチップ15の先端にY軸方
向の荷重が加わった場合、感知部20の撓みによって拡
散歪みゲージR5,R8は引っ張り応力を受け、拡散歪
みゲージR6,R7は圧縮応力を受ける。逆に−Y軸方
向の荷重が加わった場合、拡散歪みゲージR5,R8は
圧縮応力を受け、拡散歪みゲージR6,R7は引っ張り
応力を受ける。
向の荷重が加わった場合、感知部20の撓みによって拡
散歪みゲージR5,R8は引っ張り応力を受け、拡散歪
みゲージR6,R7は圧縮応力を受ける。逆に−Y軸方
向の荷重が加わった場合、拡散歪みゲージR5,R8は
圧縮応力を受け、拡散歪みゲージR6,R7は引っ張り
応力を受ける。
【0035】拡散歪みゲージR1〜R8は、予め同じ抵
抗値に設定されている。拡散歪みゲージR1〜R8は、
引っ張り応力を受けるとそれぞれの抵抗値が上昇し、圧
縮応力を受けるとそれぞれの抵抗値が低下する。そし
て、各拡散歪みゲージR1〜R8の抵抗値の変化量は、
加わる応力の大きさに対応している。また、拡散歪みゲ
ージR1〜R8に加わる応力は、検知部17の撓み量、
即ち、センサチップ15に加わる荷重の大きさに対応し
ている。従って、これら拡散歪みゲージR1〜R8の抵
抗値の変化量を検出することにより、カテーテル11先
端に加わる荷重の大きさを検出することができる。
抗値に設定されている。拡散歪みゲージR1〜R8は、
引っ張り応力を受けるとそれぞれの抵抗値が上昇し、圧
縮応力を受けるとそれぞれの抵抗値が低下する。そし
て、各拡散歪みゲージR1〜R8の抵抗値の変化量は、
加わる応力の大きさに対応している。また、拡散歪みゲ
ージR1〜R8に加わる応力は、検知部17の撓み量、
即ち、センサチップ15に加わる荷重の大きさに対応し
ている。従って、これら拡散歪みゲージR1〜R8の抵
抗値の変化量を検出することにより、カテーテル11先
端に加わる荷重の大きさを検出することができる。
【0036】また、歪みゲージR1〜R4はX軸方向に
沿って形成され、カテーテル11の先端に加わる荷重の
うちX軸方向の成分に対応してそれらの抵抗値が変化す
る。更に、拡散歪みゲージR5〜R8はY軸方向に沿っ
て形成され、カテーテル11の先端に加わる荷重のうち
Y軸方向の成分に対応してそれらの抵抗値が変化する。
従って、歪みゲージR1〜R4及び拡散歪みゲージR5
〜R8の抵抗値の変化を検出することによって、カテー
テル11先端に加わる荷重の方向を検出することができ
る。
沿って形成され、カテーテル11の先端に加わる荷重の
うちX軸方向の成分に対応してそれらの抵抗値が変化す
る。更に、拡散歪みゲージR5〜R8はY軸方向に沿っ
て形成され、カテーテル11の先端に加わる荷重のうち
Y軸方向の成分に対応してそれらの抵抗値が変化する。
従って、歪みゲージR1〜R4及び拡散歪みゲージR5
〜R8の抵抗値の変化を検出することによって、カテー
テル11先端に加わる荷重の方向を検出することができ
る。
【0037】図3(a)に示すように、拡散歪みゲージ
R1〜R4はブリッジ接続されている。拡散歪みゲージ
R1,R2間のノードには、電源電圧Vccが供給され、
拡散歪みゲージR3,R4間のノードは接地されてい
る。そして、拡散歪みゲージR1,R4間のノードと、
拡散歪みゲージR2,R3間のノードとの間から検出電
圧Vxを出力するようになっている。
R1〜R4はブリッジ接続されている。拡散歪みゲージ
R1,R2間のノードには、電源電圧Vccが供給され、
拡散歪みゲージR3,R4間のノードは接地されてい
る。そして、拡散歪みゲージR1,R4間のノードと、
拡散歪みゲージR2,R3間のノードとの間から検出電
圧Vxを出力するようになっている。
【0038】また、図3(b)に示すように、拡散歪み
ゲージR5〜R8はブリッジ接続されている。拡散歪み
ゲージR5,R6間のノードには電源電圧Vccが供給さ
れ、拡散歪みゲージR7,R8間のノードは接地されて
いる。そして、拡散歪みゲージR5,R8間のノード
と、拡散歪みゲージR6,R7間のノードとの間から検
出電圧Vyを出力するようになっている。
ゲージR5〜R8はブリッジ接続されている。拡散歪み
ゲージR5,R6間のノードには電源電圧Vccが供給さ
れ、拡散歪みゲージR7,R8間のノードは接地されて
いる。そして、拡散歪みゲージR5,R8間のノード
と、拡散歪みゲージR6,R7間のノードとの間から検
出電圧Vyを出力するようになっている。
【0039】上記の力センサ14を内蔵したチューブ1
2の先端にx軸方向の荷重が加わると、その荷重は検知
部17及びキャップ16を介してセンサチップ15に伝
達され、そのセンサチップ15の感知部20を撓ませ
る。感知部20が撓むと、拡散歪みゲージR1〜R4に
はその撓みによる引っ張り又は圧縮応力が加わり、拡散
歪みゲージR1〜R4の抵抗値は増加又は減少する。例
えば感知部20の撓みに応じて、拡散歪みゲージR1,
R3の抵抗値は増加し、拡散歪みゲージR2,R4の抵
抗値は減少する。すると、各拡散歪みゲージR1〜R4
の抵抗値の変化に応じた検出信号Vxが出力される。
2の先端にx軸方向の荷重が加わると、その荷重は検知
部17及びキャップ16を介してセンサチップ15に伝
達され、そのセンサチップ15の感知部20を撓ませ
る。感知部20が撓むと、拡散歪みゲージR1〜R4に
はその撓みによる引っ張り又は圧縮応力が加わり、拡散
歪みゲージR1〜R4の抵抗値は増加又は減少する。例
えば感知部20の撓みに応じて、拡散歪みゲージR1,
R3の抵抗値は増加し、拡散歪みゲージR2,R4の抵
抗値は減少する。すると、各拡散歪みゲージR1〜R4
の抵抗値の変化に応じた検出信号Vxが出力される。
【0040】また、チューブ12の先端にy軸方向の荷
重が加わると、その荷重は検知部17及びキャップ16
を介してセンサチップ15に伝達され、そのセンサチッ
プ15の感知部20を撓ませる。感知部20が撓むと、
拡散歪みゲージR5〜R8にはその撓みによる引っ張り
又は圧縮応力が加わり、拡散歪みゲージR5〜R8の抵
抗値は増加又は減少する。例えばセンサチップ15の撓
みに応じて、拡散歪みゲージR5,R7の抵抗値は増加
し、拡散歪みゲージR6,R8の抵抗値は減少する。す
ると、各拡散歪みゲージR5〜R8の抵抗値の変化に応
じた検出信号Vyが出力される。
重が加わると、その荷重は検知部17及びキャップ16
を介してセンサチップ15に伝達され、そのセンサチッ
プ15の感知部20を撓ませる。感知部20が撓むと、
拡散歪みゲージR5〜R8にはその撓みによる引っ張り
又は圧縮応力が加わり、拡散歪みゲージR5〜R8の抵
抗値は増加又は減少する。例えばセンサチップ15の撓
みに応じて、拡散歪みゲージR5,R7の抵抗値は増加
し、拡散歪みゲージR6,R8の抵抗値は減少する。す
ると、各拡散歪みゲージR5〜R8の抵抗値の変化に応
じた検出信号Vyが出力される。
【0041】次に、力センサ14の製造方法について説
明する。先ず、センサチップ15を製造する工程を図4
〜図9に従って説明する。尚、センサチップ15は、そ
のベース部18が1mm角程度であり、1枚のウェハに複
数のセンサチップ15が同時に形成される。そのため、
図4(a)〜図6(a),図7〜図9には、隣接して形
成される2つのセンサチップ15の断面図を示し、図4
(b)〜図6(b)には1つのセンサチップ15の平面
図を示して、図面が煩雑になるのを防いでいる。
明する。先ず、センサチップ15を製造する工程を図4
〜図9に従って説明する。尚、センサチップ15は、そ
のベース部18が1mm角程度であり、1枚のウェハに複
数のセンサチップ15が同時に形成される。そのため、
図4(a)〜図6(a),図7〜図9には、隣接して形
成される2つのセンサチップ15の断面図を示し、図4
(b)〜図6(b)には1つのセンサチップ15の平面
図を示して、図面が煩雑になるのを防いでいる。
【0042】先ず、図4(a)(b)に示すように、p
型単結晶シリコンよりなるシリコン基板31の上面全体
に、気相成長によってn型単結晶シリコンよりなる第1
のエピタキシャル成長層32を形成する。そのエピタキ
シャル成長層32上面全体に図示しない酸化膜(SiO
2 膜)を形成する。その酸化膜に対してフォトエッチン
グを行なうことによって、酸化膜にドーナッツ状の開口
部を形成する。次いで、シリコン基板31に対してイオ
ン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、更にそ
のほう素を熱拡散させる。この結果、第1のエピタキシ
ャル成長層32に、ドーナッツ状の第1のp+ シリコン
層33が形成される。この第1のp+ シリコン層33の
内径(ドーナッツの穴の部分の直径)は、円柱状の支持
部19の外径と一致する。その後、エッチングによって
酸化膜を除去する。
型単結晶シリコンよりなるシリコン基板31の上面全体
に、気相成長によってn型単結晶シリコンよりなる第1
のエピタキシャル成長層32を形成する。そのエピタキ
シャル成長層32上面全体に図示しない酸化膜(SiO
2 膜)を形成する。その酸化膜に対してフォトエッチン
グを行なうことによって、酸化膜にドーナッツ状の開口
部を形成する。次いで、シリコン基板31に対してイオ
ン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、更にそ
のほう素を熱拡散させる。この結果、第1のエピタキシ
ャル成長層32に、ドーナッツ状の第1のp+ シリコン
層33が形成される。この第1のp+ シリコン層33の
内径(ドーナッツの穴の部分の直径)は、円柱状の支持
部19の外径と一致する。その後、エッチングによって
酸化膜を除去する。
【0043】次に、図5(a)(b)に示すように、第
1のエピタキシャル成長層32の上面全体に、気相成長
によってn型単結晶シリコンよりなる第2のエピタキシ
ャル成長層34を形成する。そのエピタキシャル成長層
34上面全体に図示しない酸化膜(SiO2 膜)を形成
する。その酸化膜に対してフォトエッチングを行なうこ
とによって、酸化膜に支持部19以外の部分に対応した
開口部(即ち、酸化膜は支持部19に対応した領域のみ
を覆う)を形成する。次いで、シリコン基板31に対し
てイオン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、
更にそのほう素を熱拡散させる。この結果、第2のエピ
タキシャル成長層34に第2のp+ シリコン層35が形
成される。その後、エッチングによって酸化膜を除去す
る。
1のエピタキシャル成長層32の上面全体に、気相成長
によってn型単結晶シリコンよりなる第2のエピタキシ
ャル成長層34を形成する。そのエピタキシャル成長層
34上面全体に図示しない酸化膜(SiO2 膜)を形成
する。その酸化膜に対してフォトエッチングを行なうこ
とによって、酸化膜に支持部19以外の部分に対応した
開口部(即ち、酸化膜は支持部19に対応した領域のみ
を覆う)を形成する。次いで、シリコン基板31に対し
てイオン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、
更にそのほう素を熱拡散させる。この結果、第2のエピ
タキシャル成長層34に第2のp+ シリコン層35が形
成される。その後、エッチングによって酸化膜を除去す
る。
【0044】次に、図6(a)(b)に示すように、第
2のエピタキシャル成長層34の上面全体に、気相成長
によってn型単結晶シリコンよりなる第3のエピタキシ
ャル成長層36を形成する。そのエピタキシャル成長層
36上面全体に図示しない酸化膜(SiO2 膜)を形成
する。その酸化膜に対してフォトエッチングを行なうこ
とによって、酸化膜に感知部20以外の部分に対応した
開口部を形成する。次いで、シリコン基板31に対して
イオン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、更
にそのほう素を熱拡散させる。この結果、第3のエピタ
キシャル成長層36に、第3のp+ シリコン層37が形
成される。その後、エッチングによって酸化膜を除去す
る。
2のエピタキシャル成長層34の上面全体に、気相成長
によってn型単結晶シリコンよりなる第3のエピタキシ
ャル成長層36を形成する。そのエピタキシャル成長層
36上面全体に図示しない酸化膜(SiO2 膜)を形成
する。その酸化膜に対してフォトエッチングを行なうこ
とによって、酸化膜に感知部20以外の部分に対応した
開口部を形成する。次いで、シリコン基板31に対して
イオン注入等によって開口部からほう素を打ち込み、更
にそのほう素を熱拡散させる。この結果、第3のエピタ
キシャル成長層36に、第3のp+ シリコン層37が形
成される。その後、エッチングによって酸化膜を除去す
る。
【0045】上記の工程によって、支持部19及び感知
部20以外の領域に対応した第1〜第3のp+ シリコン
層33,35,37が形成される。この第1〜第3のp
+ シリコン層33,35,37を後述する方法でエッチ
ングすることによって支持部19及び感知部20が形成
される。
部20以外の領域に対応した第1〜第3のp+ シリコン
層33,35,37が形成される。この第1〜第3のp
+ シリコン層33,35,37を後述する方法でエッチ
ングすることによって支持部19及び感知部20が形成
される。
【0046】次に、図7に示すように、第3のエピタキ
シャル成長層36の上面に図示しないマスクを形成し、
そのマスクの所定領域に複数の開口部を形成する。次い
で、エピタキシャル成長層36に対してイオン注入等に
よって開口部からほう素を打ち込み、更にそのほう素を
熱拡散させる。この結果、後に感知部20となる部分の
上面所定領域に拡散歪みゲージR1〜R8が形成され
る。その後、マスクを除去する。
シャル成長層36の上面に図示しないマスクを形成し、
そのマスクの所定領域に複数の開口部を形成する。次い
で、エピタキシャル成長層36に対してイオン注入等に
よって開口部からほう素を打ち込み、更にそのほう素を
熱拡散させる。この結果、後に感知部20となる部分の
上面所定領域に拡散歪みゲージR1〜R8が形成され
る。その後、マスクを除去する。
【0047】次に、第3のエピタキシャル成長層36の
上面に、アルミニウム(Al )のスパッタリングや真空
蒸着等を行った後、フォトリソグラフィを行うことで、
配線パターン38を形成する。尚、この配線パターン3
8は、図面が煩雑になるのを防ぐ為に、製造工程を示す
図7〜図9以外の図面では省略してある。
上面に、アルミニウム(Al )のスパッタリングや真空
蒸着等を行った後、フォトリソグラフィを行うことで、
配線パターン38を形成する。尚、この配線パターン3
8は、図面が煩雑になるのを防ぐ為に、製造工程を示す
図7〜図9以外の図面では省略してある。
【0048】また、第3のエピタキシャル成長層36の
上面全体に、CVD法等にSiN膜やSi3 N4 膜など
を堆積させることにより図示しないパッシベーション膜
を形成する。
上面全体に、CVD法等にSiN膜やSi3 N4 膜など
を堆積させることにより図示しないパッシベーション膜
を形成する。
【0049】次いで、図8に示すように、シリコン基板
31の上面全体をエッチングレジスト39で被覆し、フ
ォトリソグラフィによってレジスト39に開口部39a
を形成して第3のp+ シリコン層37の上面を露出させ
る。上記のシリコン基板31に対して陽極化成を行う。
陽極化成は、電解液で基板を陽極として電流を流すこと
により、多孔質のSi・SiO2 あるいは多孔質のAl2
O3 を生成する工程をいう。即ち、シリコン基板31を
ふっ酸水溶液中に浸漬し、シリコン基板31を陽極とし
て電流を流す。すると、開口部39aにより第3のp+
シリコン層37のみが露出しているので、上記において
形成された第1〜第3のp+ シリコン層33,35,3
7が選択的に多孔質シリコン層40に変化する。
31の上面全体をエッチングレジスト39で被覆し、フ
ォトリソグラフィによってレジスト39に開口部39a
を形成して第3のp+ シリコン層37の上面を露出させ
る。上記のシリコン基板31に対して陽極化成を行う。
陽極化成は、電解液で基板を陽極として電流を流すこと
により、多孔質のSi・SiO2 あるいは多孔質のAl2
O3 を生成する工程をいう。即ち、シリコン基板31を
ふっ酸水溶液中に浸漬し、シリコン基板31を陽極とし
て電流を流す。すると、開口部39aにより第3のp+
シリコン層37のみが露出しているので、上記において
形成された第1〜第3のp+ シリコン層33,35,3
7が選択的に多孔質シリコン層40に変化する。
【0050】次に、TMAH(テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド)等でアルカリエッチングを行う
ことによって、表面側の開口部39aから多孔質シリコ
ン層40を選択エッチングする。この時、多孔質シリコ
ン層40は、陽極化成を受けていない未改質部分に比べ
てアルカリに溶解し易くなっている。このエッチング速
度の違いによって、図9に示すように、多孔質シリコン
層40があった部分に空洞部が形成されて支持部19と
感知部20とが形成される。
ムハイドロオキサイド)等でアルカリエッチングを行う
ことによって、表面側の開口部39aから多孔質シリコ
ン層40を選択エッチングする。この時、多孔質シリコ
ン層40は、陽極化成を受けていない未改質部分に比べ
てアルカリに溶解し易くなっている。このエッチング速
度の違いによって、図9に示すように、多孔質シリコン
層40があった部分に空洞部が形成されて支持部19と
感知部20とが形成される。
【0051】また、第1のエピタキシャル成長層32に
おいて、支持部19の周囲に残された部分41は、支持
部19及び感知部20を保護するためのストッパ部とな
る。このストッパ部によって、カテーテル11の先端に
過剰な荷重が加わったとき、その過剰な荷重によって撓
む感知部20と当接し、その感知部20の撓みを制限し
て当該感知部20と支持部19とを保護するようになっ
ている。
おいて、支持部19の周囲に残された部分41は、支持
部19及び感知部20を保護するためのストッパ部とな
る。このストッパ部によって、カテーテル11の先端に
過剰な荷重が加わったとき、その過剰な荷重によって撓
む感知部20と当接し、その感知部20の撓みを制限し
て当該感知部20と支持部19とを保護するようになっ
ている。
【0052】そして、最後に不要となったエッチングレ
ジストを除去し、ダイシングによって切り出すことによ
って、センサチップ15が形成される。図10に示すよ
うに、上記のように形成されたセンサチップ15をベー
ス13の上面に接着等の方法によって固定する。そのセ
ンサチップ15に対して図示しない治具により保持され
た基板21を近づける。そして、基板21に形成された
パッド21aとセンサチップ15とに対してワイヤWを
ボンディングする。
ジストを除去し、ダイシングによって切り出すことによ
って、センサチップ15が形成される。図10に示すよ
うに、上記のように形成されたセンサチップ15をベー
ス13の上面に接着等の方法によって固定する。そのセ
ンサチップ15に対して図示しない治具により保持され
た基板21を近づける。そして、基板21に形成された
パッド21aとセンサチップ15とに対してワイヤWを
ボンディングする。
【0053】次に、図11に示すように、基板21をベ
ース13に形成した平面部13aに接着する。この方法
により、予めベース13に取着したセンサチップ15と
基板21とにワイヤWをボンンディングする方法に比べ
てそのワイヤWのボンディングを容易に行うことができ
る。
ース13に形成した平面部13aに接着する。この方法
により、予めベース13に取着したセンサチップ15と
基板21とにワイヤWをボンンディングする方法に比べ
てそのワイヤWのボンディングを容易に行うことができ
る。
【0054】図12に示すように、予め上面16aに検
知部17を固定したキャップ16をセンサチップ15の
感知部20上面20aに取着した後、図1に示すカバー
22を被覆してカテーテル11の先端に力センサ14が
形成される。
知部17を固定したキャップ16をセンサチップ15の
感知部20上面20aに取着した後、図1に示すカバー
22を被覆してカテーテル11の先端に力センサ14が
形成される。
【0055】上記したように、本実施の形態によれば、
以下の効果を奏する。 (1)血管用カテーテル11のカテーテルチューブ12
先端に力センサ14を設けたので、血管の分岐した部分
や屈曲した部分による荷重の方向及び大きさを検出する
ことができる。そして、その荷重が減少する方向にカテ
ーテル11先端を向ければよいので、その先端を容易に
所望の部位まで誘導することができる。
以下の効果を奏する。 (1)血管用カテーテル11のカテーテルチューブ12
先端に力センサ14を設けたので、血管の分岐した部分
や屈曲した部分による荷重の方向及び大きさを検出する
ことができる。そして、その荷重が減少する方向にカテ
ーテル11先端を向ければよいので、その先端を容易に
所望の部位まで誘導することができる。
【0056】(2)シリコン基板31上に堆積させたエ
ピタキシャル成長層32,34,36の所定領域に第1
〜第3のp+ シリコン層33,35,37を形成し、そ
の第1〜第3のp+ シリコン層33,35,37を陽極
化成により多孔質シリコン層40に変化させる。その多
孔質シリコン層40を選択的にエッチングすることによ
って空洞を形成して支持部19及び感知部20を形成す
るようにしたので、センサチップ15を一般的な半導体
を製造する工程を利用して容易に形成することができ
る。
ピタキシャル成長層32,34,36の所定領域に第1
〜第3のp+ シリコン層33,35,37を形成し、そ
の第1〜第3のp+ シリコン層33,35,37を陽極
化成により多孔質シリコン層40に変化させる。その多
孔質シリコン層40を選択的にエッチングすることによ
って空洞を形成して支持部19及び感知部20を形成す
るようにしたので、センサチップ15を一般的な半導体
を製造する工程を利用して容易に形成することができ
る。
【0057】(3)1枚のシリコン基板31に複数のセ
ンサチップ15を同時に形成することができるので、セ
ンサチップ15のコストを低く抑えることが可能とな
る。 (4)基板21のパッド21aとセンサチップ15とに
ワイヤWをボンディングして電気的に接続した後、基板
21をベース13に固定するようにしたので、ベース1
3に基板21を固定した後にワイヤWをボンディングす
る場合に比べて容易に接続を行うことができる。
ンサチップ15を同時に形成することができるので、セ
ンサチップ15のコストを低く抑えることが可能とな
る。 (4)基板21のパッド21aとセンサチップ15とに
ワイヤWをボンディングして電気的に接続した後、基板
21をベース13に固定するようにしたので、ベース1
3に基板21を固定した後にワイヤWをボンディングす
る場合に比べて容易に接続を行うことができる。
【0058】(5)力センサ14をチューブ12と同じ
材質のカバー22によって被覆し、カテーテル11の表
面に凹凸がなく、血栓が生じるような箇所は存在しない
ので、血管内に挿入するカテーテル11として好適であ
る。
材質のカバー22によって被覆し、カテーテル11の表
面に凹凸がなく、血栓が生じるような箇所は存在しない
ので、血管内に挿入するカテーテル11として好適であ
る。
【0059】尚、本発明は以下のように変更してもよ
く、その場合にも同様の作用及び効果が得られる。 (1)上記実施の形態では、センサチップ15上面に拡
散歪みゲージR1〜R8を形成し、それら拡散歪みゲー
ジR1〜R8によってチューブ12先端に加わる荷重の
方向及び大きさを検出するようにしたが、拡散歪みゲー
ジR1〜R8の数を任意に変更してもよい。例えば、図
13に示すように、拡散歪みゲージR11,R13をX
軸方向に沿って配置し、拡散歪みゲージR12,R14
をY軸方向に沿って配置する。そして、図14(a)に
示すように、電源電圧VccとグランドGNDとの間に拡
散歪みゲージR11,R13を直列に接続し、その拡散
歪みゲージR11,R13間とグランドGNDとの間の
電圧を検出電圧Vxとして出力するようにする。また、
図14(b)に示すように、電源電圧VccとグランドG
NDとの間に拡散歪みゲージR12,R14を直列に接
続し、その拡散歪みゲージR12,R14間とグランド
GNDとの間の電圧を検出電圧Vyとして出力するよう
にする。この構成においても、上記実施の形態と同様
に、カテーテル11の先端に加わる荷重を、X軸方向の
成分に対応した検出電圧Vxと、Y軸方向の成分に対応
した検出電圧Vyとして検出することが可能となる。
く、その場合にも同様の作用及び効果が得られる。 (1)上記実施の形態では、センサチップ15上面に拡
散歪みゲージR1〜R8を形成し、それら拡散歪みゲー
ジR1〜R8によってチューブ12先端に加わる荷重の
方向及び大きさを検出するようにしたが、拡散歪みゲー
ジR1〜R8の数を任意に変更してもよい。例えば、図
13に示すように、拡散歪みゲージR11,R13をX
軸方向に沿って配置し、拡散歪みゲージR12,R14
をY軸方向に沿って配置する。そして、図14(a)に
示すように、電源電圧VccとグランドGNDとの間に拡
散歪みゲージR11,R13を直列に接続し、その拡散
歪みゲージR11,R13間とグランドGNDとの間の
電圧を検出電圧Vxとして出力するようにする。また、
図14(b)に示すように、電源電圧VccとグランドG
NDとの間に拡散歪みゲージR12,R14を直列に接
続し、その拡散歪みゲージR12,R14間とグランド
GNDとの間の電圧を検出電圧Vyとして出力するよう
にする。この構成においても、上記実施の形態と同様
に、カテーテル11の先端に加わる荷重を、X軸方向の
成分に対応した検出電圧Vxと、Y軸方向の成分に対応
した検出電圧Vyとして検出することが可能となる。
【0060】また、図15(a)及び(b)に示すよう
に、定電流の場合、X軸方向に配置された拡散歪みゲー
ジR11(,R13)の両端の電圧を検出電圧Vx、Y
軸方向に配置された拡散歪みゲージR12(,R14)
の両端の電圧を検出電圧Vyとして直接検出する。この
構成においても、上記と同様にカテーテル11の先端に
加わる荷重を、X軸,Y軸それぞれの成分に対応した信
号として検出することが可能となる。
に、定電流の場合、X軸方向に配置された拡散歪みゲー
ジR11(,R13)の両端の電圧を検出電圧Vx、Y
軸方向に配置された拡散歪みゲージR12(,R14)
の両端の電圧を検出電圧Vyとして直接検出する。この
構成においても、上記と同様にカテーテル11の先端に
加わる荷重を、X軸,Y軸それぞれの成分に対応した信
号として検出することが可能となる。
【0061】(2)上記実施の形態では、センサチップ
15の感知部20上面20aに拡散歪みゲージR1〜R
8を形成しカテーテル11の先端に加わる荷重を検知す
るようにしたが、センサチップ15の感知部20上面2
0aにバルクの歪みゲージを取着して荷重を検知するよ
うにしてもよい。
15の感知部20上面20aに拡散歪みゲージR1〜R
8を形成しカテーテル11の先端に加わる荷重を検知す
るようにしたが、センサチップ15の感知部20上面2
0aにバルクの歪みゲージを取着して荷重を検知するよ
うにしてもよい。
【0062】(3)上記実施の形態では、センサチップ
15の感知部20を円板状に形成したが、平面視多角形
の板状に形成して実施してもよい。 (4)上記実施の形態では、キャップ16の上面16a
に略キノコ状の検知部17を取着したが、キャップ16
と検知部17とを一体形成してもよい。また、キャップ
16の上面を略ドーム状に形成し、検知部17を省略す
る構成としてもよい。
15の感知部20を円板状に形成したが、平面視多角形
の板状に形成して実施してもよい。 (4)上記実施の形態では、キャップ16の上面16a
に略キノコ状の検知部17を取着したが、キャップ16
と検知部17とを一体形成してもよい。また、キャップ
16の上面を略ドーム状に形成し、検知部17を省略す
る構成としてもよい。
【0063】(5)上記実施の形態では、カバー22に
シリコンゴムを用いたが、外力により容易に変形する程
度の弾性を有するものであれば何でもよく、例えばポリ
イミド、ポリウレタン等を用いて実施してもよい。
シリコンゴムを用いたが、外力により容易に変形する程
度の弾性を有するものであれば何でもよく、例えばポリ
イミド、ポリウレタン等を用いて実施してもよい。
【0064】(6)上記実施の形態では、第1〜第3の
p+ シリコン層33,35,37を形成する際にほう素
を用いたが、p型不純物であれば何でもよく、ガリウム
(Ga)等を用いて実施してもよい。
p+ シリコン層33,35,37を形成する際にほう素
を用いたが、p型不純物であれば何でもよく、ガリウム
(Ga)等を用いて実施してもよい。
【0065】(7)上記実施の形態では、体内挿入用医
療器具として血管に挿入されるカテーテル11に具体化
したが、その他の医療器具、例えば大腸、小腸、十二指
腸、その他の消化管、尿道、輸卵管、リンパ管、胆管、
膣、耳道、鼻孔、食道、気管支等に挿入される医療器具
に具体化して実施してもよい。また、本発明の力センサ
14は、カテーテル11等の外部操作式の医療器具のみ
ならず、マイクロマシン技術を応用した自走式の医療器
具の先端に設けてもよい。勿論、医療器具は人間用に限
定されず動物用であってもよい。
療器具として血管に挿入されるカテーテル11に具体化
したが、その他の医療器具、例えば大腸、小腸、十二指
腸、その他の消化管、尿道、輸卵管、リンパ管、胆管、
膣、耳道、鼻孔、食道、気管支等に挿入される医療器具
に具体化して実施してもよい。また、本発明の力センサ
14は、カテーテル11等の外部操作式の医療器具のみ
ならず、マイクロマシン技術を応用した自走式の医療器
具の先端に設けてもよい。勿論、医療器具は人間用に限
定されず動物用であってもよい。
【0066】以上、この発明の各実施の形態について説
明したが、各実施の形態から把握できる請求項以外の技
術思想について、以下にそれらの効果とともに記載す
る。 (イ)前記圧電素子R1〜R8は拡散歪みゲージである
請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用
医療器具のセンサ。この構成により、センサチップを容
易に作成可能となり、先端に加わる荷重を検出できる。
明したが、各実施の形態から把握できる請求項以外の技
術思想について、以下にそれらの効果とともに記載す
る。 (イ)前記圧電素子R1〜R8は拡散歪みゲージである
請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用
医療器具のセンサ。この構成により、センサチップを容
易に作成可能となり、先端に加わる荷重を検出できる。
【0067】(ロ)前記基板21は、ワイヤWを介して
センサチップ16と接続された後、ベース13に取着さ
れた請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の体内挿
入用医療器具のセンサ。この構成によれば、ワイヤWの
接続を容易に行うことが可能となる。
センサチップ16と接続された後、ベース13に取着さ
れた請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の体内挿
入用医療器具のセンサ。この構成によれば、ワイヤWの
接続を容易に行うことが可能となる。
【0068】(ハ)前記カバー22は、チューブ12を
延長するとともに、先端を閉塞して形成した請求項1〜
7のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具の
センサ。この構成によれば、カバーを容易に作成するこ
とが可能になると共に、力センサを容易に被覆すること
が可能となる。
延長するとともに、先端を閉塞して形成した請求項1〜
7のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具の
センサ。この構成によれば、カバーを容易に作成するこ
とが可能になると共に、力センサを容易に被覆すること
が可能となる。
【0069】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、先
端に加わる荷重の大きさ及び方向を検知することが可能
な体内挿入用医療器具のセンサを提供することができ
る。
端に加わる荷重の大きさ及び方向を検知することが可能
な体内挿入用医療器具のセンサを提供することができ
る。
【図1】 一実施の形態のカテーテルの先端を示す概略
斜視図。
斜視図。
【図2】 歪みゲージの配置を示すセンサチップの平面
図。
図。
【図3】 (a) はX軸の歪みゲージの接続を示す回路
図、(b) はY軸の歪みゲージの接続を示す回路図。
図、(b) はY軸の歪みゲージの接続を示す回路図。
【図4】 (a) はセンサチップの製造工程を示す断面
図、(b) は平面図。
図、(b) は平面図。
【図5】 (a) はセンサチップの製造工程を示す断面
図、(b) は平面図。
図、(b) は平面図。
【図6】 (a) はセンサチップの製造工程を示す断面
図、(b) は平面図。
図、(b) は平面図。
【図7】 センサチップの製造工程を示す断面図。
【図8】 センサチップの製造工程を示す断面図。
【図9】 センサチップの製造工程を示す断面図。
【図10】 センサの組み立て工程を示す概略斜視図。
【図11】 センサの組み立て工程を示す概略斜視図。
【図12】 センサの組み立て工程を示す概略斜視図。
【図13】 別の歪みゲージの配置を示すセンサチップ
の平面図。
の平面図。
【図14】 (a) は別のX軸の歪みゲージの接続を示す
回路図、(b) は別のY軸の歪みゲージの接続を示す回路
図。
回路図、(b) は別のY軸の歪みゲージの接続を示す回路
図。
【図15】 (a) は別のX軸の歪みゲージの接続を示す
回路図、(b) は別のY軸の歪みゲージの接続を示す回路
図。
回路図、(b) は別のY軸の歪みゲージの接続を示す回路
図。
11…体内挿入用医療器具としての血管用カテーテル、
12…カテーテルチューブ、13…ベース、14…力セ
ンサ、15…センサチップ、16…荷重伝達手段として
のキャップ、17…荷重伝達手段としての検知部、18
…ベース部、19…支持部、20…感知部、21…基
板、21a…パッド、32,34,36…エピタキシャ
ル成長層、33…第1のp+ シリコン層、35…第2の
p+ シリコン層、37…第3のp+ シリコン層、40…
多孔質シリコン層、C1…中心軸線、R1〜R8…圧電
素子としての拡散歪みゲージ、W…ワイヤ。
12…カテーテルチューブ、13…ベース、14…力セ
ンサ、15…センサチップ、16…荷重伝達手段として
のキャップ、17…荷重伝達手段としての検知部、18
…ベース部、19…支持部、20…感知部、21…基
板、21a…パッド、32,34,36…エピタキシャ
ル成長層、33…第1のp+ シリコン層、35…第2の
p+ シリコン層、37…第3のp+ シリコン層、40…
多孔質シリコン層、C1…中心軸線、R1〜R8…圧電
素子としての拡散歪みゲージ、W…ワイヤ。
Claims (7)
- 【請求項1】 チューブ(12)先端に加わる荷重を検
出するための体内挿入用医療器具のセンサであって、 その上面(20a)に圧電素子(R1〜R8)が形成さ
れたセンサチップ(15)と、 前記先端に加わる荷重を前記センサチップ(15)へ伝
達し、その荷重に基づいて前記センサチップ(15)を
撓ませる荷重伝達手段(16,17)と、から構成され
た体内挿入用医療器具のセンサ。 - 【請求項2】 前記荷重伝達手段(16,17)は、 前記センサチップ(15)上面(20a)に取着され、
その上面に形成された圧電素子(R1〜R8)を覆うキ
ャップ(16)と、 前記キャップ(16)の上面(16a)に取着され、先
端に加わる荷重により傾動する検知部(17)とから構
成された請求項1に記載の体内挿入用医療器具のセン
サ。 - 【請求項3】 前記センサチップ(15)は、チューブ
(12)内に配設されたベースに取着されたベース部
(18)と、 前記ベース部(18)上面(18a)に形成された凹部
(18b)内に立設された支持部(19)と、 前記支持部(19)上端に取着され、その上面に圧電素
子(R1〜R8)が形成された感知部(20)とから構
成され、 前記圧電素子(R1〜R8)は、前記感知部(20)上
面(20a)に形成された請求項1又は2に記載の体内
挿入用医療器具のセンサ。 - 【請求項4】 前記圧電素子(R1〜R8)は、中心軸
線(C1)において互いに直交する軸(X,Y)方向に
沿って形成され、それぞれの軸(X,Y)方向に沿って
形成された圧電素子から軸方向に対する検出信号(V
x,Vy)が出力されるようにした請求項1〜3のうち
のいずれか1項に記載の体内挿入用医療器具のセンサ。 - 【請求項5】 前記センサチップ(15)は、単結晶シ
リコン基板(31)上に形成されたエピタキシャル成長
層(32,34,36)の所定領域にp+ シリコン層
(33,35,37)を形成し、そのp+ シリコン層
(33,35,37)を陽極化成により多孔質シリコン
層(40)に変化させ、その多孔質シリコン層(40)
を選択的にエッチングすることによって形成された請求
項1〜4のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療
器具のセンサ。 - 【請求項6】 前記ベース(13)側面(13a)に
は、検出信号(Vx,Vy)を外部へ出力するための基
板(21)が取着され、その基板(21)と前記センサ
チップ(15)とをワイヤ(W)を介して接続した請求
項1〜5のうちのいずれか1項に記載の体内挿入用医療
器具のセンサ。 - 【請求項7】 前記センサチップ(15)及び荷重伝達
手段(16,17)は、可とう性を有するカバー(2
2)により被覆された請求項1〜6のうちのいずれか1
項に記載の体内挿入用医療器具のセンサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7314327A JPH09149941A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 体内挿入用医療器具のセンサ |
US08/781,936 US6221023B1 (en) | 1995-12-01 | 1996-12-02 | Sensor for intra-corporeal medical device and a method of manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7314327A JPH09149941A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 体内挿入用医療器具のセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09149941A true JPH09149941A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18052006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7314327A Pending JPH09149941A (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 体内挿入用医療器具のセンサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6221023B1 (ja) |
JP (1) | JPH09149941A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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