JP2017153498A - 感圧センサと感圧カテーテル - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ高感度な感圧センサと感圧カテーテルを提供する。【解決手段】中空状の第１、第２の保持体１２、１３は、第１の方向に所定間隔離間して配置されている。少なくとも１つの第１の歪センサ１４、１５は、第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持されている。少なくとも１つの第２の歪センサ１６、１７は、第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、例えば医療用カテーテルに適用される感圧センサと感圧カテーテルに関する。

例えば心房細動のような心臓疾患の治療手段として、生体組織を焼灼するアブレーション治療が行なわれている。このアブレーション治療は、カテーテルを静脈に挿入して心臓の患部に導き、カテーテルの先端から例えば高周波エネルギーを放射して生体組織を焼灼する治療である。このアブレーション治療を行なう際、アブレーション治療すべき領域を特定し、且つ、心臓組織の穿孔を防止するため、アブレーションカテーテルの先端を治療対象の組織に適切な圧力で接触させる必要がある。このため、圧力センサを内蔵したアブレーションカテーテル（例えば特許文献１参照）、又はアブレーション装置とともに使用されるコンタクトセンサを有するカテーテル（例えば特許文献２参照）、或いは血圧の測定や欠陥拡張などの治療行為を行なう半導体式圧力センサチップを内蔵したカテーテルが開発されている（例えば特許文献３参照）。

しかし、医療機器のカテーテル用感圧センサは、小形且つ高感度であることが要求されている。

特開２０１２−４０３８５号公報 特許第５２５４２５３号公報 特開平９−１２２０８５号公報

本実施形態は、小形且つ高感度な感圧センサと感圧カテーテルを提供しようとするものである。

本実施形態の感圧センサは、第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の第１、第２の保持体と、前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサとを具備している。

本実施形態の感圧センサは、第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の第１、第２、第３の保持体と、前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第２、第３の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサとを具備している。

また、本実施形態の感圧カテーテルは、上記感圧センサを内蔵している。

本実施形態に係る感圧カテーテルを示す概略斜視図。 第１の実施形態に係る感圧センサを示す斜視図。 図２の感圧センサを分解して示す斜視図。 第１の実施形態に係る歪センサの配置の一例を示す図。 第１の実施形態に係る歪センサの配置の変形例を示す図。 第１の実施形態に係る歪センサの一例を示す斜視図。 第１の実施形態に係る歪センサの変形例を示す斜視図。 圧力検知回路の一例を示す構成図。 ブリッジ回路の一例を示す回路図。 第２の実施形態に係る感圧センサを示す斜視図。 第１、２の実施形態に係る感圧センサの変形例を概略的に示す斜視図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る感圧センサを内蔵した例えばアブレーション治療を行なうための例えばアブレーションカテーテル１を示している。このアブレーションカテーテル１は、例えばハンドル本体２、カテーテル３、接続ケーブル４、回転ワイヤ５を有している。カテーテル３は、ハンドル本体２の一端部に設けられ、ハンドル本体２の他端部に接続ケーブル４、及び回転ワイヤ５が設けられている。

カテーテル３の先端部は、高周波信号により駆動される焼灼電極３ａ、及び本実施形態に係る感圧センサ１１からなる感圧機構３ｂを含んでいる。具体的には、カテーテル３の先端部に焼灼電極３ａが配置され、焼灼電極３ａに隣接して感圧機構３ｂが配置される。この感圧機構３ｂは、焼灼電極３ａの先端に加わるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の圧力を検知する。焼灼電極３ａの先端を除く、焼灼電極３ａの周囲、及び感圧機構３ｂは、カテーテルの例えばチューブ状の被覆材により被覆されている。

接続ケーブル４には、図示せぬアブレータ電源や、感圧機構３ｂ（感圧センサ）の出力信号を処理する演算部、及び演算部の出力信号を表示する表示部などが接続される。

回転ワイヤ５には、カテーテル３の先端を振動駆動させる図示せぬ駆動源としてのモータや、モータ制御部、及び中継コネクタなどが接続される。

図２、図３は、本実施形態に係る感圧センサ１１を示している。感圧センサ１１は、例えば第１、第２の保持体１２、１３、第１乃至第４の歪センサ１４、１５、１６、１７、及び与圧リング１８により構成されている。

第１、第２の保持体１２、１３のそれぞれは、例えば中空状のリングにより構成され、第１乃至第４の歪センサ１４、１５、１６、１７を保持する。第１、第２の保持体１２、１３は、図２、図３に示すように、ｚ軸方向（第１の方向）に所定距離、例えば第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の長さＬ１より狭い距離離間に配置されている。第１、第２の保持体１２、１３のそれぞれは、側面に互いに並行な平坦部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと、これら平坦部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂと９０度離れた位置に凹部１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄを有している。第１の保持体１２と第２の保持体１３は、互いに９０度回転した状態に配置されている。

上記第１、第２の保持体１２、１３に第１乃至第４の歪センサ１４、１５、１６、１７が取着される。第１、第２の歪センサ１４、１５は、図示ｘ軸方向（第２の方向）に離間して第１、第２の保持体１２、１３に取着され、第１、第２の歪センサ１６、１７は、ｘ軸と直交するｙ軸方向（第３の方向）に離間して第１、第２の保持体１２、１３に取着される。

具体的には、第１の歪センサ１４の一端部は、第１の保持体１２の凹部１２ｃに嵌合され、他端部は、第２の保持体１３の平坦部１３ａに接触される。第２の歪センサ１５の一端部は、第１の保持体１２の凹部１２ｄに嵌合され、他端部は、第２の保持体１３の平坦部１３ｂに接触される。第３の歪センサ１６の一端部は、第１の保持体１２の平坦部１２ａに接触され、他端部は、第２の保持体１３の凹部１３ｃに嵌合される。第４の歪センサ１７の一端部は、第１の保持体１２の平坦部１２ｂに接触され、他端部は、第２の保持体１３の凹部１３ｄに嵌合される。この状態において、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、第１、第２の保持体１２、１３に例えば接着され、第１、第２の歪センサ１４、１５は、互いに並行に配置され、第３、第４の歪センサ１６、１７は互いに並行に配置されている。

さらに、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の長手方向（第１の方向）のほぼ中央部、且つ外部には、例えば絶縁性の弾性材料により構成された与圧リング１８が一体的に装着される。

図４に示すように、与圧リング１８は、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７に一体的に力を供給し、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、与圧リング１８により、互いに接近する方向に僅かに湾曲される。すなわち、例えば第１、第２の保持体１２、１３の中心を通る直線として、ｚ軸を仮定した場合、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の後述するメアンダ部１９が配置された部分が、ｚ軸に対して、例えば２度以上傾斜される。この構成により、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７によって、ｚ軸方向の圧力を検知させることが可能である。

しかし、ｚ軸方向の圧力検知が不要な場合には、与圧リング１８は必ずしも必要ではない。

さらに、図５に示すように、例えば第１乃至第４の歪センサ１４〜１７を僅かに傾斜させて配置することにより、与圧リング１８を省略することが可能である。具体的には、例えば第２の保持体１３の直径を第１の保持体１２の直径より僅かに小さく設定し、第１、第２の歪センサ１４、１５の相互間隔、及び第３、第４の歪センサ１６、１７の相互間隔が第１の保持体１２から第２の保持体１３の方向に徐々に狭くなる構成とすればよい。この構成により、第１、第２の保持体１２、１３の中心を通る直線として、ｚ軸を仮定した場合、第１、第２の歪センサ１４、１５、及び第３、第４の歪センサ１６、１７のメアンダ部１９が、ｚ軸に対してそれぞれ例えば２度以上傾斜される。このような構成によれば、与圧リング１８を用いることなく、ｚ軸方向の圧力を検知させることが可能である。

図６は、第１乃至第４の歪センサ１２〜１５の一例を示すものである。第１乃至第４の歪センサ１２〜１５は、それぞれ一軸の歪センサである。第１乃至第４の歪センサ１２〜１５は同様の構成であるため、第１の歪センサ１４を用いて、その構成について説明する。

図６に示す第１の歪センサ１４において、基板１４ａは、例えば薄板状で矩形状であり、例えばセラミック基板、又は絶縁膜が塗布された金属基板、或いはガラス基板により構成される。基板１４ａは、その幅方向に剛性を有し、厚み方向に変位可能である必要がある。

セラミック基板としては、例えばジルコニア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムが適用可能である。セラミック基板は、基板そのものが絶縁性を有しており、特に、ジルコニアは、脆性破壊に対して強い材料である。

絶縁膜が塗布された金属基板としては、例えば鉄、又は、ステンレススチールが適用可能である。絶縁膜としては、例えばケイ酸ガラス、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ポリイミドなどが適用可能である。絶縁膜が塗布された金属基板は、基材としての金属基板そのものが脆性破壊に対して強い材料であるという特徴を有している。

ガラス基板としては、耐熱強化ガラス、例えばパイレックス（登録商標）、テンパックス（登録商標）などが適用可能である。ガラス基板は、基板そのものが絶縁性を有するとともに、安価であるという特徴を有している。

本実施形態では、基板１４ａとしてジルコニアの使用が望ましい。

基板１４ａの一表面で、例えば長手方向ほぼ中央部には、例えば蛇行された薄膜パターンにより、感歪抵抗膜としての歪ゲージ１４ｂ（前述したメアンダ部１９）が形成されている。

この歪ゲージ１４ｂは、基板１４ａ上に例えばピエゾ抵抗効果を得るための金属材料又は半導体材料が、例えばスパッタリング、及びエッチングを用いて形成される。歪ゲージ１４ｂは、薄膜パターンが基板１４ａの長手方向と直交する方向に複数回折り返され、感度が向上されている。基板１４ａの一端部には電極パッド１４ｃ、１４ｄが配置されており、歪ゲージ１４ｂの両端部は、電極パッド１４ｃ、１４ｄに接続されている。これら電極パッド１４ｃ、１４ｄにリードワイヤ２１、２２がそれぞれ例えば半田付けされる。

尚、基板１４ａの長さＬ１は、例えば６ｍｍであり、幅Ｗ１は、例えば０．４ｍｍである。また、歪ゲージ１４ｂの形成位置は、中央部に限定されるものではなく、基板１４ａの他端部近傍に配置することも可能である。いずれにしても、基板１４ａの変形により、歪ゲージ１４ｂに応力が十分に印加される位置であればよい。

図７は、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７に変形例を示すものである。図６に示す第１の歪センサ１４において、電極パッド１４ｃ、１４ｄは、基板１４ａの一端部に配置されていた。これに対して、図７において、電極パッド１４ｃ、１４ｄは、基板１４ａの両端部に配置されている。歪ゲージ１４ｂの両端部は、電極パッド１４ｃ、１４ｄに接続されている。これらパッド１４ｃ、１４ｄにリードワイヤ２１、２２がそれぞれ半田付けされている。

この変形例の場合、パッド１４ｃ、１４ｄを基板１４ａの両端部に配置している。このため、図６に示す構成に比べて、リードワイヤ２１、２２を微細な電極パッド１４ｃ、１４ｄに容易に半田付けすることが可能である。

次に、図２乃至図５に示す構成の感圧センサ１１の動作について説明する。図２乃至図５に示す感圧センサ１１は、図６に示す構成の歪センサを用いた場合を示しているが、図７に示す構成の歪センサを用いた場合も同様の動作である。

例えば第１の保持体１２に対して第２の保持体１３が、図２に示すｘ軸方向に変位した場合、第１、第２の歪センサ１４、１５は、基板（例えば図６に示す１４ａ）の表面に垂直な方向に応力を受け、第３、第４の歪センサ１６、１７は、基板の表面に平行な方向の応力を受ける。

具体的には、第１、第２の歪センサ１４、１５のメアンダ部１９（例えば図６に示す歪ゲージ１４ｂ）は、基板の表面に垂直な方向に応力を受けるため、第１の歪センサ１４が圧縮力を受けた場合、第２の歪センサ１５は、引張り力を受ける。また、第１の歪センサ１４が引張り力を受けた場合、第２の歪センサ１５は、圧縮力を受ける。第１、第２の歪センサ１４、１５が圧縮力を受けた場合、これらの抵抗値は減少し、第１、第２の歪センサ１４、１５が引張り力を受けた場合、これらの抵抗値は増加する。このように、第１、第２の歪センサ１４、１５の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。

一方、第３、第４の歪センサ１６、１７は、基板の表面に平行な方向の応力を受けるため、第３、第４の歪センサ１６、１７のメアンダ部１９は、それぞれ圧縮力と引っ張り力の両方が作用する。

具体的には、図６に示す第１の歪センサ１４を用いて説明すると、基板１４ａの表面と平行な方向に応力が加わった場合において、基板１４ａが例えば図示矢印Ａ方向に変形した場合、歪ゲージ１４ｂの上部に引っ張り力が加わり、歪ゲージ１４ｂの下部に圧縮力が加わる。このため、第１の歪センサ１４の抵抗値の変化は、互いにキャンセルされて、ほぼゼロとなる。また、基板１４ａが例えば図示矢印Ｂ方向に変形した場合、歪ゲージ１４ｂの上部に圧縮力が加わり、歪ゲージ１４ｂの下部に引っ張り力が加わる。このため、第１の歪センサ１４の抵抗値の変化は、互いにキャンセルされて、ほぼゼロとなる。

このような動作が、第３、第４の歪センサ１６、１７において行なわれる。このため、第３、第４の歪センサ１６、１７は、基板の表面に平行な方向の応力を受けた場合、抵抗値の変化は、ほぼゼロとなる。

また、例えば第１の保持体１２に対して第２の保持体１３が、例えば図２に示すｙ軸方向に変位した場合、第１、第２の歪センサ１４、１５は、基板の表面に平行な方向の応力を受け、第３、第４の歪センサ１６、１７は、基板の表面に垂直な方向に応力を受ける。

具体的には、第３、第４の歪センサ１６、１７のメアンダ部１９は、基板の表面に垂直な方向に応力を受けるため、第３の歪センサ１６が圧縮力を受けた場合、第４の歪センサ１７は、引張り力を受ける。また、第３の歪センサ１６が引張り力を受けた場合、第４の歪センサ１７は、圧縮力を受ける。第３、第４の歪センサ１６、１７が圧縮力を受けた場合、これらの抵抗値は減少し、第３、第４の歪センサ１６、１７が引張り力を受けた場合、これらの抵抗値は増加する。このように、第３、第４の歪センサ１６、１７の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。

一方、第１、第２の歪センサ１４、１５は、基板の表面に平行な方向の応力を受けるため、第１、第２の歪センサ１４、１５のメアンダ部１９は、それぞれ圧縮力と引っ張り力の両方が作用する。このため、第１の歪センサ１４の抵抗値の変化は、互いにキャンセルされて、ほぼゼロとなる。同様に、第２の歪センサ１５の抵抗値の変化もほぼゼロとなる。

さらに、例えば第１の保持体１２に対して第２の保持体１３が、例えば図示ｚ軸方向に変位した場合、図４に示す様に与圧リング１８により、第１及至第４の歪センサ１４〜１７は互いに近接する方向に僅かに湾曲されており、この湾曲が増加する。このため歪みセンサ１４〜１７のメアンダ部１９には引張力が作用し抵抗値が増加する。

さらに図５に示す様に第１及至第４の歪センサ１４〜１７を僅かに傾斜させた場合も、同様に１４〜１７は互いに接近する方向に湾曲が増加する。このため歪みセンサ１４〜１７のメアンダ部１９には引張力が作用し抵抗値が増加する。

図８は、本実施形態の圧力検知回路の構成例を示すものである。第１乃至第４の歪センサ１４乃至１７の抵抗値の変化は、ブリッジ回路を用いて電圧値として検出される。すなわち、第１乃至第４の歪センサ１４乃至１７は、それぞれ第１乃至第４のブリッジ回路３１、３２、３３、３４に接続されている。

図９は、第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４の一例を示すものである。第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４は、同一回路であるため、第１のブリッジ回路３１についてのみ説明する。

図９において、第１のブリッジ回路３１は、所謂ホーイトストンブリッジ回路である。電源端子Ｖと接地間に第１の歪センサ１４と抵抗４１が直列接続され、さらに、電源端子Ｖと接地間に抵抗４２、４３が直列接続されている。これら抵抗４１、４２、４３は、温度補償された抵抗であり、共に抵抗値が“Ｒ”に設定されている。第１の歪センサ１４と抵抗４１との接続ノードと、抵抗４２、４３の接続ノードとから出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。第１の歪センサ１４に応力が加わると、第１の歪センサ１４の抵抗値Ｒｇが変化し、出力電圧Ｖｏｕｔが変化する。

尚、第２乃至第４のブリッジ回路３２〜３４は、図９に示す第１の歪センサ１４に代えて、第２乃至第４の歪センサ１５〜１７がそれぞれ接続されている。また、ホーイトストンブリッジ回路の動作原理は、周知であるため、説明は省略する。

図８において、第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４の出力電圧Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｙ１、Ｖｙ２は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部３５を介して演算部３６に供給される。演算部３６は、Ａ／Ｄ変換部３５から供給されるデジタル化された第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４の出力電圧に基づき、ｘ軸、ｙ軸方向の信号を演算し、演算されたｘ軸、ｙ軸方向の信号に基づき、ｚ軸方向の信号が演算される。すなわち、ｚ軸方向の信号は、ｘ軸、ｙ軸方向の信号から換算される。

具体的には、ｘ軸方向の圧力Ｐｘは、第１、第２のブリッジ回路３１、３２の出力電圧Ｖｘ１、Ｖｘ２を用いて、次式（１）により求められる。

Ｐｘ＝Ｖｘ１−Ｖｘ２ …（１）
また、ｙ軸向の圧力Ｐｙは、第３、第４のブリッジ回路３３、３４の出力電圧Ｖｙ１、Ｖｙ２を用いて、次式（２）により求められる。

Ｐｙ＝Ｖｙ１−Ｖｙ２ …（２）
さらに、ｚ軸向の圧力Ｐｚは、第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４の出力電圧Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｙ１、Ｖｙ２を用いて、次式（３）により求められる。

Ｐｚ＝Ｖｘ１＋Ｖｘ２＋Ｖｙ１＋Ｖｙ２ …（３）
演算部３６により処理されたｘ軸、ｙ軸方向、ｚ軸方向の信号は、表示部３７に供給される。表示部３７は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の圧力を、例えば円グラフとして表示する。

この円グラフは、例えば表示部３７の画面上に直交して表示されたｘ軸、ｙ軸に対応して表示される。すなわち、この円グラフは、感圧センサ１１がｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のいずれの圧力も検知していない状態において、図８に実線で示すように、所定の直径を有する円の中心が例えばｘ軸、ｙ軸の交差部に一致されて表示される。

この状態において、感圧センサ１１がｘ軸、又はｙ軸方向の圧力を検知した場合、図８に破線で示すように、円の中心がｘ軸、及び又はｙ軸方向に移動し、感圧センサ１１がｚ軸方向の圧力を検知した場合、圧力の増加に従って円の直径が大きくなるように表示される。

尚、演算部３６による演算、及び表示部３７による演算結果の表示は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、演算部３６による演算結果を図示せぬメモリに記憶し、この記憶された演算結果を、体内組織に対する圧力の履歴として表示部３７に表示することも可能である。あるいは、設定した圧力を超えた場合に警告音を発生する警告装置（図示せず）を、表示部３７の代わりに設けることもできる。

上記第１の実施形態によれば、所定間隔離間された中空構造の第１、第２の保持体１２、１３の周囲に一軸の第１乃至第４の歪センサ１４〜１７を配置して感圧センサ１１を構成している。このため、微細な感圧センサ１１を比較的容易に組み立てることが可能である。しかも、第１、第２の歪センサ１４、１５によりｘ軸方向の圧力を検知し、第３、第４の歪センサ１６、１７によりｙ軸方向の圧力を検知し、ｘ軸方向の検知電圧とｙ軸方向の検知電圧に基づき、ｚ軸方向の圧力を検知している。このため、比較的簡単な構成によりｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の圧力を高精度に検知することができる。

さらに、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７を用いることにより、各歪ゲージの抵抗値を温度補償された固定抵抗を含むブリッジ回路によって電圧の変化として検知することができる。このため、光検波や位相検波などの複雑で高価な回路を必要としない。したがって、コストの高騰を抑制して、高精度に圧力を検知することが可能である。

また、本実施形態の感圧センサ１１は、中空の第１、第２の保持体１２、１３の外周部に第１乃至第４の歪センサ１４〜１７が配置され、全体として中空構造の筐体を構成している。このため、感圧センサ１１を例えばアブレーション治療用のカテーテルに適用する場合、焼灼電極３ａに隣接した感圧機構３ｂに感圧センサ１１を設けることができ、焼灼電極３ａに接続された複数の配線を感圧センサ１１の中空内に配置することができる。このため、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の動作に影響を与えることなく、容易に複数の配線を微細な径のカテーテル内に配置することができる。したがって、高感度の感圧センサ、及び感圧カテーテルを構成することが可能である。

さらに、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、スパッタリングやフォトリソグラフィ技術を用いて薄膜により形成することができる。このため、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７を低コストで製造することが可能である。

また、感圧センサ１１は、第１、第２の保持体１２、１３、及び第１乃至第４の歪センサ１４〜１７により中空構造の筐体を構成しているため、カテーテル３の被覆としてのチューブを内部から支える梁としても機能している。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る感圧センサ１１を示すものである。

第１の実施形態において、感圧センサ１１は、ｘ軸方向の圧力を検知する第１、第２の歪センサ１４、１５と、ｙ軸方向の圧力を検知する第３、第４の歪センサ１６、１７を、ｚ軸方向の同一位置に配置した。これに対して、第２の実施形態の感圧センサ１１は、ｘ軸方向の圧力を検知する第１、第２の歪センサ１４、１５と、ｙ軸方向の圧力を検知する第３、第４の歪センサ１６、１７を、ｚ軸方向の離れた位置に配置している。

図１０に示すように、第２の実施形態に係る感圧センサ１１は、例えば第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７、及び第１、第２の与圧リング１８ａ、１８ｂにより構成されている。

第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３は、ｚ軸方向に所定間隔離間して配置されている。すなわち、第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３は、例えば第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の長さより若干短い距離だけ離間して配置されている。第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３のそれぞれは、外周部に９０度ずつ離間して４つの凹部を有している。すなわち、第１の保持体５１は、凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有し、第２の保持体５２は、凹部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを有し、第３の保持体５３は、凹部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄを有している。

第１、第２の歪センサ１４、１５は、第２、第３の保持体５２、５３に保持され、第３、第４の歪センサ１６、１７は、第１、第２の保持体５１、５２に保持されている。

すなわち、第１、第２の歪センサ１４、１５は、ｘ軸方向に離れて配置され、第１の歪センサ１４の一端部（電極バッド側の端部）は、第３の保持体５２の凹部５３ｄに嵌合され、他端部は第２の保持体５２の凹部５２ｄに嵌合されている。第２の歪センサ１５の一端部（電極バッド側の端部）は、第３の保持体５３の凹部５３ｂに嵌合され、他端部は第２の保持体５２の凹部５２ｂに嵌合されている。

また、第３、第４の歪センサ１６、１７は、ｙ軸方向に離れて配置され、第３の歪センサ１６の一端部（電極バッド側の端部）は、第１の保持体５１の凹部５１ｃに嵌合され、他端部は第２の保持体５２の凹部５２ｃに嵌合されている。第４の歪センサ１７の一端部（電極バッド側の端部）は、第１の保持体５１の凹部５１ａに嵌合され、他端部は第２の保持体５２の凹部５２ａに嵌合されている。

第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、上記嵌合状態において、第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３にそれぞれ接着される。さらに、第１、第２の歪センサ１４、１５の長手方向中央部には、第１の与圧リング１８ａが装着され、第１、第２の歪センサ１４、１５は、第１の与圧リング１８ａにより、僅かに湾曲される。また、第３、第４の歪センサ１６、１７の長手方向中央部には、第２の与圧リング１８ｂが装着され、第３、第４の歪センサ１６、１７は、第２の与圧リング１８ｂにより、僅かに湾曲される。

第１の実施形態と同様に、第１、第２の与圧リング１８ａ、１８ｂは、省略可能であり、第１、第２の歪センサ１４、１５、及び第３、第４の歪センサ１６、１７は、それぞれ互いに並行でもよい。或いは、第１、第２の歪センサ１４、１５、及び第３、第４の歪センサ１６、１７は、それぞれｚ軸に対して２度以上の角度を有していてもよい。

上記構成において、感圧センサ１１にｘ軸方向に圧力が加わった場合、第２の保持体５２に対して第３の保持体５３がｘ軸方向に変位し、第１、第２の歪センサ１４、１５に応力が作用する。このため、第１、第２の歪センサ１４、１５の抵抗値が変化する。

また、感圧センサ１１にｙ軸方向に圧力が加わった場合、第１の保持体５１に対して第２の保持体５２がｙ軸方向に変位し、第３、第４の歪センサ１６、１７に応力が作用する。このため、第３、第４の歪センサ１６、１７の抵抗値が変化する。

さらに、感圧センサ１１にｚ軸方向に圧力が加わった場合、第３、第２の保持体５３、５２が第１の保持体５１に対してｚ軸方向に変位し、第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、座屈するように変位する。すなわち、第１、第２の歪センサ１４、１５は、ｘ軸方向に変位し、第３、第４の歪センサ１６、１７は、ｙ軸方向に変位する。

上記第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、第１の実施形態と同様に、第１乃至第４のブリッジ回路３１〜３４の一部に接続されている。このため、第２の実施形態の感圧センサ１１によっても、第１の実施形態と同様に、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の圧力を検知でき、第１の実施形態と同様に圧力の方向、及び大きさを表示することが可能である。

上記第２の実施形態に係る感圧センサ１１よれば、ｘ軸方向の圧力を検知する第１、第２の歪センサ１４、１５を第２、第３の保持体５２、５３により保持し、ｙ軸方向の圧力を検知する第３、第４の歪センサ１６、１７を第１、第２の保持体５１、５２により保持している。このため、感圧センサ１１にｘ軸方向の圧力が加わった場合、第３、第４の歪センサ１６、１７の剛性に影響を受けることなく、第１、第２の歪センサ１４、１５により検知でき、感圧センサ１１にｙ軸方向の圧力が加わった場合、第１、第２の歪センサ１４、１５の剛性に影響を受けることなく、第３、第４の歪センサ１６、１７により検知できる。このため、ｘ軸方向及びｙ軸方向の検知感度を向上させることが可能である。

また、第１、第２、第３の保持体５１、５２、５３、及び第１乃至第４の歪センサ１４〜１７は、中空部を有する筐体を構成し、第１、第２の歪センサ１４、１５の一端部（電極パッド側）を第３の保持体５３に保持させている。このため、第１、第２の歪センサ１４、１５の電極パッドに接続された図示せぬ複数のリードワイヤを第３の保持体５３の中空部から、第２、第１の保持体５２、５１の中空部に通して配置することができる。したがって、微細な径のカテーテルにおいて、複数の配線を第１乃至第４の歪センサ１４〜１７の動作に影響を与えることなく、容易に複数のリードワイヤを配置することができる。よって、高感度の感圧センサ、感圧カテーテルを構成することが可能である。

尚、上記第１、第２の実施形態において、ｘ軸方向に一対の第１、第２の歪センサ１４、１５を配置し、ｙ軸方向に一対の第１、第２の歪センサ１６、１７を配置した。しかし、これに限定されるものではなく、例えばｘ軸方向に第１の歪センサ１４と、第２の歪センサ１５に代わるダミーの基板を配置し、ｙ軸方向に第３の歪センサ１６と、第４の歪センサ１７に代わるダミーの基板をすることも可能である。

この構成によっても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の圧力を検知することができる。しかも、歪センサの数を第１、第２の実施形態に比べて半分にすることができるため、ブリッジ回路の数も半分にすることができる。したがって、感圧センサの構成を簡略できるとともに、検出回路の構成も簡単化することが可能である。

また、上記第１、第２の実施形態において、ｚ軸方向の検知感度を向上させるため第１乃至第４の歪センサ１４〜１７を湾曲させたり、傾斜させたりして配置した。しかし、これに限定されるものではない。

また、第１の保持体５１の凹部（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ）は対向する位置に２つあればよく、凹部の代わりに平坦部とすることもできる。第３の保持体５３の凹部（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）も同様である。

（変形例）
図１１は、第１、２の実施形態に係る感圧センサの変形例を示すものであり、ｚ軸方向の圧力を検出する感圧センサを概略的に示すものである。

例えば中空状の第１、第２の保持体６１、６２の互いに対向する面には、ｚ軸方向に向けて突出する凸部６１ａ、６２ａが形成されている。第１の歪センサ１４は第１の保持体６１の凸部６１ａの測面と第２の保持体６２の側面に保持され、支持梁７０は第１の保持体６１の側面と第２の保持体６２の凸部６２ａの側面に保持されている。すなわち、第１の歪センサ１４と支持梁７０は、ｚ軸方向に互いにずれて配置されている。

支持梁７０は、第１の歪みセンサ１４に比べて高い剛性を有している。このため、第１の保持体６１にｚ軸方向の応力が加わった場合、第１の保持体６１は、剛性の低い第１の歪センサ１４側に図示矢印Ａで示すように傾斜し、これに伴い第１の歪センサ１４は座屈する。したがって、第１の歪センサ１４が変形するにより、ｚ軸方向の圧力を検知することが可能である。

このようにｚ軸方向の圧力を検出する感圧センサを、第１又は第２の実施形態の感圧センサに追加して設けることもできる。

また、上記第１、第２の実施形態は、感圧センサをアブレーション治療に用いるカテーテルに適用した場合について説明した。しかし、これに限定されるものではなく、アブレーション以外のカテーテル、例えば腎デナベーションカテーテルなどに適用することも可能である。この腎デナベーションカテーテルは、複数の降圧剤を継続して投与しても目標血圧まで降下しない治療抵抗性高血圧を治療するために使用され、腎動脈に沿って存在する交感神経を高周波エネルギーで焼灼し、交感神経系を抑制させるためのカテーテルである。このカテーテルの先端、及び又は側面に第１、又は第２の実施形態の感圧センサを設けることにより、カテーテルを体内に挿入する際、又は焼灼治療する際、カテーテル先端の圧力を検知することができ、生体組織の損傷を防止することが可能である。

その他、血圧の測定や欠陥拡張などの治療行為を行なうカテーテルに用いるなど、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

３…カテーテル、３ａ…焼灼電極、３ｂ…感圧機構、１１…感圧センサ、１２、１３…第１、第２の保持体、１４、１５、１６、１７…第１乃至第４の歪センサ、１８…与圧リング、１８ａ、１８ｂ…第１、第２の与圧リング、１９…メアンダ部、５１、５２、５３…第１、第２、第３の保持体、６１、６２…第１、第２の保持体、７０…支持梁

Claims (10)

1. 第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の第１、第２の保持体と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、
   前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサと、
   を具備することを特徴とする感圧センサ。
2. 第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の第１、第２、第３の保持体と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、
   前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第２、第３の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサと、
   を具備することを特徴とする感圧センサ。
3. 前記少なくとも第１、第２の歪センサにそれぞれ接続された少なくとも第１、第２のブリッジ回路と、
   前記少なくとも第１、第２のブリッジ回路の出力電圧に基づき、前記第１、第２の方向、及び、第１、第２の方向と直交する第３の方向の圧力を演算する演算回路と
   を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の感圧センサ。
4. 前記第１、第２の歪センサのそれぞれは、
   矩形状の基板と、
   前記基板の表面で、前記基板の長手方向中央部に形成された薄膜の感歪抵抗膜と
   を具備することを特徴とする請求項３記載の感圧センサ。
5. 前記第１、第２の歪センサの一部に一体的に装着された与圧リングをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の感圧センサ。
6. 前記第１の歪センサの一部に装着された第１の与圧リングと、
   前記第２の歪センサの一部に装着された第２の与圧リングをさらに具備することを特徴とする請求項２記載の感圧センサ。
7. 先端部近傍に請求項５に記載の感圧センサが内蔵された感圧カテーテル。
8. 先端部近傍に請求項６に記載の感圧センサが内蔵された感圧カテーテル。
9. カテーテルを構成するチューブ内にカテーテルの長さ方向に沿った第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の少なくとも第１、第２の保持体と、
   前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、
   前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサと、
   を具備し、
   前記第１、第２の歪センサのそれぞれは、
   矩形状の基板と、
   前記基板の表面で、前記基板の長手方向中央部に形成された薄膜の感歪抵抗膜とを有し、
   前記基板は、前記チューブを支える梁を兼ねることを特徴とする感圧カテーテル。
10. カテーテルを構成するチューブ内にカテーテルの長さ方向に沿った第１の方向に所定間隔離間して配置された中空状の第１、第２、第３の保持体と、
    前記第１の方向と直交する第２の方向に配置され、両端部が前記第１、第２の保持体に保持された少なくとも１つの第１の歪センサと、
    前記第１、第２の方向と直交する第３の方向に配置され、両端部が前記第２、第３の保持体に保持された少なくとも１つの第２の歪センサと、
    を具備し、
    前記第１、第２の歪センサのそれぞれは、
    矩形状の基板と、
    前記基板の表面で、前記基板の長手方向中央部に形成された薄膜の感歪抵抗膜と、を有し、
    前記基板は、前記チューブを支える梁を兼ねることを特徴とする感圧カテーテル。

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