JP2015134001A

JP2015134001A - 光ファイバを用いた計測デバイス

Info

Publication number: JP2015134001A
Application number: JP2014005612A
Authority: JP
Inventors: 宮川　克也; Katsuya Miyagawa; 克也宮川; 祐紀西村; Sukenori Nishimura; 美沙松本; Misa Matsumoto; 夏美島崎; Natsumi Shimazaki
Original assignee: Nipro Corp
Current assignee: Nipro Corp
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-27

Abstract

【課題】生体の管腔において、管腔を流れる流体の物理量を計測できる小型の装置を提供する。
【解決手段】計測デバイス１０は、先端側が生体の血管に挿入可能なガイドワイヤ１１と、ガイドワイヤ１１の先端側に設けられたＦＢＧ１６と、ＦＢＧ１６に接続された光ファイバ１３と、を具備する。ガイドワイヤ１１の先端側は血管に挿入される。先端側のＦＢＧ１６が、血管を流れる血液の圧力により変位すると、その変位量が光波長の変化として光ファイバ１３により演算装置１２へ伝達される。演算装置１２は、その光波長の変化量に基づいて、ＦＢＧ１６に加わった圧力を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺部材の第１端側を生体の管腔に挿入して流体の物理量を計測する装置に関する。

冠動脈における狭窄病変の治療方針を決定するための指標の一つとして冠血流予備量比（ＦＦＲ）がある。冠血流予備量比は、狭窄病変に対して上流の内圧（Ｐａ）と、下流の内圧（Ｐｄ）との比である（ＦＦＲ＝Ｐｄ÷Ｐａ）。冠血流予備量比は、狭窄病変によって阻害されている血流量を示すものであり、例えば、冠血流予備量比が０．６であれば、狭窄病変によって最大血流量の６０％しか血流がないと判断される。一般に、冠血流予備量比が０．７５以下であれば経皮的冠動脈インタベーション（ＰＣＩ）が適応され、０．８以上であれば薬物療法が適応される。

冠動脈における内圧を測定するための装置として、ガイドワイヤに圧力センサが設けられたものが知られている（特許文献１，２）。ガイドワイヤの先端側に、２個の圧力センサが間隔を空けて配置されており、ガイドワイヤを冠動脈へ挿入して、２個の圧力センサを狭窄病変の近位部と遠位部とにそれぞれ位置させることによって、内圧を測定できる。また、圧力センサの他に、血流センサや温度センサが設けられたものが公知である（特許文献３〜５）。

特表２００１−５１７９９３号公報特表平１０−５２５２６９号公報特表２００１−５０４２４９号公報特開２００１−２５４６１号公報特表２００８−５１４３０８号公報

ガイドワイヤの内部空間に圧力センサが設けられた構成では、圧力センサの外形（大きさ）だけガイドワイヤの外径が大きくならざるを得ない。しかしながら、冠動脈などの生体の管腔への負担や、ガイドワイヤが挿通されるカテーテルの外形などを鑑みれば、ガイドワイヤは細径であることが望ましい。

本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生体の管腔において、管腔を流れる流体の物理量を計測できる小型の装置を提供することにある。

本発明に係る計測デバイスは、第１端及び第２端を有しており、当該第１端側が生体の管腔に挿入可能な長尺部材と、上記長尺部材の第１端側に設けられた変位部と、上記変位部に接続された光ファイバと、を具備する。

長尺部材の第１端側は管腔に挿入される。第１端側の変位部が、管腔を流れる流体により変位すると、その変位量が光波長の変化として光ファイバにより伝達される。

上記長尺部材は、ガイドワイヤであってもよい。

上記長尺部材は、マイクロカテーテルであってもよい。

上記変位部はファイバブラッググレーティングであり、上記計測デバイスは、上記光ファイバを通じて上記変位部の変位による光波長の変化に基づいて、上記管腔を流れる流体の圧力を演算する演算手段を更に具備するものであってもよい。

本発明によれば、生体の管腔において、管腔を流れる流体の物理量を計測することができる。

図１は、第１実施形態に係る計測デバイス１０を示す図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。図３は、第２実施形態に係る計測デバイス３０を示す断面図である。図４は、計測デバイス１０の変形例を示す拡大斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。

［第１実施形態］
図１に示されるように、計測デバイス１０は、ガイドワイヤ１１と、演算装置１２とを有する。ガイドワイヤ１１は、例えばヒトの冠動脈に挿入可能な外径及び長さを有するものである。ガイドワイヤ１１の先端は、ステンレス綱のコアワイヤの周囲に、別のステンレス綱が螺旋形状に巻かれて円筒形状にされたものであり、血管の湾曲に応じて撓むことが可能である。なお、各図においてコアワイヤは図示が省略されている。ガイドワイヤ１１の内部空間には光ファイバ１３が軸線方向５１に沿って挿通されている。ガイドワイヤ１１の先端にはＸ線等を遮蔽する先端チップ１４が設けられている。ガイドワイヤ１１の先端（図１における右端）が第１端に相当し、基端（図１における左端）が第２端に相当する。

演算装置１２は、光ファイバ１３からの光信号を受信して、血液の圧力、温度を演算するものであり、例えば、光発振器及び光受信器、並びにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアを有しており、演算を実現するためのプログラムが格納されている。

ガイドワイヤ１１の先端側には、螺旋形状の巻かれたステンレス綱の一部が、ステンレス綱の隙間が拡大するように軸線方向５１へ引き延ばされた延伸部１５が設けられている。延伸部１５を通じて、血管内の血液がガイドワイヤ１１の内部空間へ流入可能である。

ガイドワイヤ１１の内部空間に挿通された光ファイバ１３は、その先端がガイドワイヤ１１の延伸部１５より先端側において固定されている。光ファイバ１３において延伸部１５に対応する位置には、コアの屈折率が軸線方向５１に周期的に変化したファイバブラッググレーティング（以下、「ＦＢＧ」とも称する。）１６が形成されている。光ファイバ１３の外径は、ガイドワイヤ１１の内部空間の内径に対して十分に細いので、ＦＢＧ１６は、ガイドワイヤ１１の内部空間において軸線方向５１と直交する方向へ変位する、すなわち歪むことができる。ＦＢＧ１６が変位部に相当する。

光ファイバ１３の基端は、演算装置１２の光発振器と接続されており、光発振器から発振された広帯域の光は、光ファイバ１３を通じてＦＢＧ１６へ入射する。ＦＢＧ１６からの反射光は、光ファイバ１３を通じて演算装置１２の光受信器が受信する。ＦＢＧ１６に加わる力による歪みが変化すると、その変化に応じて反射光の波長が変化するので、その変化量に応じてＦＢＧ１６に加わる力、すなわち血液の圧力を演算装置１２が演算する。

［第１実施形態の作用効果］
第１実施形態に係る計測デバイス１０によれば、ガイドワイヤ１１の先端側が冠動脈へ挿入されて、ＦＢＧ１６が所望の位置に保持される。演算装置１２は、ＦＢＧ１６の歪みによる反射光の波長の変化に基づいて、冠動脈を流れる血液の圧力を測定する。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態が説明される。第２実施形態に係る計測デバイス３０は、第１実施形態に係る計測デバイス１０のガイドワイヤ１１に、２本の光ファイバ１３が設けられたものである。

図３に示されるように、ガイドワイヤ１１には軸線方向５１に隔てられて、２つの延伸部１５，１７が設けられている。これら延伸部１５，１７に対応する位置に、それぞれ各光ファイバ１３のＦＢＧ１６が配置されている。同図には現されていないが、各光ファイバ１３の基端は、演算装置１２の各光発振器及び各光受信器に接続されている。これにより、第１実施形態と同様にして、各延伸部１５，１７に対応する位置における血液の圧力を測定することができる。例えば、血管の狭窄部位に対して上流側及び下流側に各延伸部１５，１７がそれぞれ位置するようにガイドワイヤ１１が血管に挿入されることにより、狭窄部位による血管の内圧の変化、すなわちＦＦＲを一度に測定できる。

［変形例］
なお、前述された第１実施形態及び第２実施形態では、ガイドワイヤ１１により長尺部材が実現されているが、ガイドワイヤ１１に代えて、マイクロカテーテルが用いられてもよい。マイクロカテーテルが用いられることによって、血管にガイドワイヤを留置したまま、マイクロカテーテルを挿入及び抜き出すことができ、そのガイドワイヤを用いてバルーンカテーテルなどを血管に挿入することができる。

また、ガイドワイヤ１１の延伸部１５，１７付近には温度センサが設けられていてもよい。温度センサが設けられることにより、ＦＢＧ１６に対する温度の影響を補償することができる。温度センサは、例えば、ＦＢＧ１６に対して熱的に緊密に接触させた別個のＦＢＧにより実現することができる。

また、ガイドワイヤ１１の先端側を構成する螺旋形状のステンレス綱の隙間から、ＦＢＧ１６が設けられているガイドワイヤ１１の内部空間へ減圧されることなく血液が流入可能であれば、ガイドワイヤ１１に設けられた延伸部１５，１７は、その態様が変更されてもよい。例えば、図４（Ａ）に示されるように、ガイドワイヤ１１を構成する螺旋形状のステンレス綱の一部に孔１９を区画する枠体１８を設け、孔１９に対応してＦＢＧ１６が設けられるように構成されて、孔１９からガイドワイヤ１１の内部空間へ血液が流入可能に構成されてもよい。また、図４（Ｂ）に示されるように、ガイドワイヤ１１を構成する螺旋形状のステンレス綱を軸線方向５１において２つに分けて、その間に、孔２１を有する管体２０を設け、孔２１に対応してＦＢＧ１６が設けられるように構成されてもよい。また、図４（Ｃ）に示されるように、ガイドワイヤ１１を構成する螺旋形状のステンレス綱間の隙間を全体的に大きくして、延伸部１５などを設けることなく、ガイドワイヤ１１の内部空間へ血液が流入可能に構成されてもよい。

１０，３０計測デバイス
１１ガイドワイヤ（長尺部材）
１２演算装置
１３光ファイバ
１６ＦＢＧ（変位部）

Claims

第１端及び第２端を有しており、当該第１端側が生体の管腔に挿入可能な長尺部材と、
上記長尺部材の第１端側に設けられた変位部と、
上記変位部に接続された光ファイバと、を具備する計測デバイス。
上記変位部はファイバブラッググレーティングであり、
上記計測デバイスは、上記光ファイバを通じて上記変位部の変位による光波長の変化に基づいて、上記管腔を流れる流体の圧力を演算する演算手段を更に具備するものである請求項１に記載の計測デバイス。
上記長尺部材は、ガイドワイヤである請求項１又は２に記載の計測デバイス。
上記長尺部材は、マイクロカテーテルである請求項１又は２に記載の計測デバイス。