JP4699623B2 - Method and apparatus for measuring physical variables in vivo - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管内検査用のガイドワイヤ組立体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガイドワイヤ上にセンサを取り付け、ガイドワイヤを介してセンサを生体内の血管内に配置して、圧力又は温度等の物理的なパラメータを検出することが知られている。センサは、パラメータに直接又は間接的に敏感な素子を備える。例えば、温度に敏感な抵抗を有する導体の抵抗を観察することで、又は、既知の温度関連伸び率を有する素子の長さを観察することで、温度を測定することができる。
【0003】
身体内でのセンサの状態を監視するために、ある種の通信手段が必要である。場合によっては、センサ及び/又は通信手段に電力を供給する手段も必要である。したがって、センサに電力供給し且つセンサと通信するために、測定信号を伝送する複数のケーブルがセンサに接続され、該ケーブルは、コネクタ組立体を介して血管から外部監視ユニットに出るようガイドワイヤに沿って導かれる。さらに、ガイドワイヤには、典型的にはセンサの支持及び接地電位の導体として機能する中心金属線(芯線)が備えられる。
【0004】
しかし、多数のケーブルを使用する場合、芯線を少なくとも部分的に、ケーブルを収容する管状セクションで置換する必要がある。このセクションは、ガイドワイヤの脆弱な部分を形成し、血管内での操作中に曲がったり非対称的な動きをするなどの危険性を示す。また、従来のガイドワイヤ組立体は、非常に難しい手操作での組み立て手順を必要とする点において、問題を呈する。極端に小型のコンポーネントを顕微鏡の下で組み立てなければならず、これは単調で退屈かつ労働集約的である。
【0005】
この問題を検討した改良型ガイドワイヤが、欧州特許出願第0925803号に記載されており、これは本出願の独立クレームのプリアンブルの基礎を形成している。欧州特許出願第0925803号には、概して管状の導体を芯線を中心として同軸的に配置することで、製造工程の単純化を可能にするガイドワイヤが記載されている。しかし、かかるガイドワイヤの製造は、依然として比較的時間がかかるとともに高価であり、複雑なコネクタを必要とする。また、センサ付きで操作が容易なガイドワイヤに対する必要性も依然として残っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、操作が容易で安価で使用しやすいワイヤ通信システムに対する必要性が絶えず存在するため、物理的特性センサを備える単純化したガイドワイヤ組立体がなお必要とされている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、製造及び操作が容易なガイドワイヤを備えた、生体内の生理学的変数を血管内で検査するためのシステムを提供することである。この目的は、請求項1記載のシステム及び請求項7記載のガイドワイヤを用いて、達成される。
【0008】
本発明によれば、生体内の生理学的変数を測定するためのセンサを備えたガイドワイヤの電気導体の数を低減することができ、これにより製造及び使用が容易なガイドワイヤが提供される。また、本発明に係るガイドワイヤ及びシステムを使用する生理学的変数測定方法が、請求項11に従って提供される。
【0009】
本発明の適用可能性のさらなる範囲については、以下に与えられる詳細な説明から明らかになろう。しかし、詳細な説明及び具体例は、本発明の好ましい実施の形態を示しながら、例示のためにのみ与えられる。当業者には、この詳細な説明から、本発明の精神及び範囲内の各種変更及び変形が明らかになろう。本発明は、例示のためにのみ与えられており、本発明を制限するものではない添付図面を含む詳細な説明から、一層完全に理解されよう。
【0010】
まず、本発明に係るガイドワイヤについて説明する。一般に、本発明によれば、動作に電気エネルギを必要とするセンサが、絶縁された電線の遠端に接続される。また、体内電極がセンサに直接接続され、又は、センサに接続された電子回路を介してセンサに接続される。体内電極は、身体内に挿入されているとき、血液等の生体組織に接して配置されるようになされる。即ち、体内電極は、患者に挿入されると身体組織に直接接するための部分を備える。
【0011】
使用時、電線の近端を電源に接続した状態で、センサが生体内に挿入され、センサ及び体内電極が、測定を行う身体内のサイトに配置される。したがって、体内電極は、生体に接して、具体的には血液等の身体組織に接して配置され、身体組織との電気接続を得る。閉電気回路を得るために、第2の電極が電源に接続され、体内電極付近に運ばれる。第2の電極は、当分野において周知であるように、患者に対して直接に或いは導電性強化媒体を介して物理的及び電気的に接続する部分を備える。
【0012】
本発明の一つの実施の形態において、これは、ECG電極の適用と同様に、電極を測定サイトの外側の患者の皮膚上に配置することで行われる。この実施の形態では、電気回路は、患者の内部組織及び皮膚を介して閉じている。本発明の別の実施の形態においては、第2の電極の遠端が測定サイト付近に配置され、患者の身体組織に接するように、第2の電極も挿入されることで、電気回路は閉じられる。この実施の形態では、電気回路は患者の組織、典型的には血液を介して内部で閉じられる。
【0013】
センサならびに電極を、適宜のカニューレ又は導入器等の中空管を介して身体内の任意の適切なサイトに挿入することが可能である。好ましい実施の形態においては、センサ、追加の電子回路、体内電極、電線及び第2の電極はガイドワイヤ構造上に取り付けられ、典型的には大腿動脈を介して挿入される。
【0014】
最も好ましい実施の形態においては、電線は、ガイドワイヤの芯線と一体化される。芯線を電線として用いることで、コンポーネント数を低減するという利点が得られる。これは、ガイドワイヤに適切な剛性を与えるために、ガイドワイヤに沿って軸方向に延びるこのような金属製芯線が、ガイドワイヤには通常存在するからである。したがって、本明細書では、電線としての芯線を有するガイドワイヤの使用について簡略化のために説明するが、本明細書に記載のセンサと通信するための方法は、ガイドワイヤに沿って走る又はガイドワイヤから隔たれた別個の電線を用いて実施されてもよいことは明らかである。
【0015】
本発明に用いられる電源は、患者の身体外に設置される電子ユニットである。電気ユニットは、後述するように、患者の身体を部分的に含む電気回路を通して適切な電流を提供することが可能である。さらに、後述するように、電子ユニットには、センサ回路からの出力信号を解釈して提示するための電子回路が設けられることが好ましい。
【0016】
次に、本発明のガイドワイヤの一つの実施の形態について、図1を参照して説明する。図1は、本発明によるガイドワイヤ10の遠端の断面を示すものである。典型的にはステンレス鋼又はニチノル(登録商標)等の超弾性合金の芯線11は、ガイドワイヤの中心軸を通って延びる。芯線11は、パリレン(登録商標)、シリコン、テフロン(登録商標)、ポリイミド、ポリウレタン、又はセラミックコーティング等のポリマーである絶縁層12でコーティングされる。
【0017】
近位コイル・セクション13A及び遠位コイル・セクション13Bは、芯線の遠端を覆う。近位コイル・セクション13Aは、ガイドワイヤの端部に滑らかな表面と適切な剛性を提供するよう機能し、典型的にはステンレス鋼製である。遠位コイル・セクション13Bは、X線不透明性も提供するという点を除き、近位セクションと同様であり、典型的にはプラチナから製造される。該コイルは、組合わされて、ガイドに均一な外径を提供し、ガイドワイヤの動脈への導入を容易にするよう機能する。動脈に挿入されているときに、コイルには、ガイドワイヤの端部を取り巻く血液に貫入することができる。ガイドワイヤの先端は、はんだ付けされた円弧形の先端16で閉じられている。
【0018】
コイル・セクションの構成を説明するのは、現在用いられている典型的なガイドワイヤの遠端の形状を示すためである。しかし、コイル・セクションは、本明細書の実施にそれ自体は必要ではないが、後述するように、本発明の一つの実施の形態の一部として利用することができる。
【0019】
センサ14は芯線に取り付けられ、接続点15を介して芯線に電気接続される。センサは、決定すべき物理的特性に敏感なコンポーネントに加えて、センサとして適切かつ有用に機能するために必要な任意の電子回路、ならびにセンサ出力信号をキャリア電圧信号に重畳するための回路を備える。このような重畳のための回路はそれ自体当業者に周知であり、電圧/周波数コンバータ、アナログ/デジタルコンバータ、パルス幅変調器及びデルタ変調器等の装置が含まれる。
【0020】
関連回路を備えたセンサの一つの実施の形態の一例を、図11に示す。ここでは、整流器501、センサ素子502及び緩和発振器503が直列接続されて示されている。整流器501の入力は、接続点504を介してガイドワイヤの芯線に接続される。緩和発振器503の出力は、接続点505を介して体内電極に接続される。また、整流器501及びセンサ素子502は体内電極に接続される。緩和発振器503は、正弦波発振器とは反対に、方形波を生成する。即ち、出力信号が、最小レベル(デジタル「ゼロ」)から最大レベル(デジタル「1」)に移行する。文献では「非安定マルチバイブレータ」としても知られるかかる発振器の発振周期即ちパルス幅は、通常、1つ又はいくつかの特性時定数RC(但し、Rは抵抗値、Cは容量値である)によって特徴付けられる抵抗−容量回路で制御することができる。したがって、抵抗センサ又は容量センサを用いて、発振器の周期即ちパルス幅を制御することができる。
【0021】
再度、図1を参照すると、センサ14からの出力信号は、信号出力電極17を介して周囲の血液に伝達される。信号出力電極17は、少なくとも部分的に絶縁されておらず、一端においてセンサ14に接続されてセンサ回路からの出力を伝達し、他端は、コイル・セクション13A、13Bのいずれかの間の周囲の血液に延びる。芯線は絶縁されているため、電極17は、芯線の電位による干渉を受けない。
【0022】
図2は、信号出力電極の代替の実施の形態117を示し、図2では、図1のコンポーネントとは異なるコンポーネントに参照符号を付してある。図2によれば、信号出力電極117は、1つのコイル・セクション113Bに接続され、又は、その一部を形成する。周囲の体液との接触が可能であるように、コイル・セクションの一方が有用である期間、選択されたセクションの少なくとも一部は、絶縁されるべきではない。この代替の実施の形態を用いると、身体の周囲部分に適切に接するよう保証する単純な設計が得られる。
【0023】
図1に示すガイドワイヤ等、本発明によるガイドワイヤ10の使用を、図3に概略的に示す。ガイドワイヤ10は患者25の大腿動脈に挿入される。身体内のガイドワイヤ10、センサ14及び信号出力電極17の位置は、点線で示されている。
【0024】
ECG電極と同様の外部電極21は、センサ回路14の位置付近の患者25の皮膚に取り付けられる。外部電極21は、電線24を介して電子ユニット22に接続される。ガイドワイヤ10、より具体的にはその芯線11はワニ口タイプのコネクタ又は他の任意の既知のコネクタ等、任意の適切なコネクタ手段(図示せず)を用いて芯線に接続されたケーブル26を介して、電子ユニット22に接続される。
【0025】
電子ユニット22は、ワイヤ26、ガイドワイヤ10の芯線11、センサ回路14、信号出力電極17、患者の血液又は他の組織23、電極21及びケーブル24を含む回路に電圧を提供する。
【0026】
使用時、センサ14は、例えば図3を参照して上述したように患者に挿入され、電極21は、上述したように、例えば患者の皮膚を介して信号出力電極17のおおよそ上に設けられる。ガイドワイヤを導入する方法、ならびに、患者の皮膚に設けられる電極を適切に導通するよう取り付けるために必要な方法は、当業者に周知である。芯線11及び電極21は電子ユニット22に接続される。
【0027】
電圧印加により患者の組織を通して発生する電流は、人体を通して安全に伝達されるよう、十分に低い必要がある。国際規格IEC601−1(1998)、第19章に従って許容可能な値を選択することが好ましい。弱いDC電圧を用いることが可能であるが、身体を通る有用な高い電流、例えば患者の健康を危険にさらすことなく10mAまでの電流を許容できるようにする、1kHzよりも高い周波数を有する交流電圧を得るために、AC電圧を用いることが好ましい。
【0028】
非常に単純な実施の形態において、上記説明に対応し且つ図4に概略的に示すように、身体内の温度を測定する場合、センサは、温度と抵抗の間に既知の関係を有する温度に敏感な抵抗器214であり、その一端は(図1の接続点15に相当する)芯線211に接続され、その他端は信号出力電極217に接続される。該センサは、かなり概略的に点線223で示されるように、身体に挿入される。身体外の電子ユニット232は、ケーブル26、芯線211、信号出力電極217、身体組織233及び身体233の皮膚上に配置された電極221を介して、センサ217に電圧を提供する。
【0029】
電子ユニット232が提供する電圧は、AC電圧であっても、DC電圧であってもよい。電子ユニット232はまた、身体を介して回路の全体抵抗を記録する手段も備える。かかる手段は周知であり、本明細書では説明しない。全抵抗を測定してセンサの温度−抵抗の関係を知ることによって、センサにおける温度を容易に計算することができる。
【0030】
この実施の形態の主な利点は、単純さである。しかし、精度及び信頼性が低いという欠点を有する。こういった欠点は、監視回路内の他の抵抗、例えば、皮膚電極221の結合インピーダンスからの影響の結果である。概して、AC電圧を印加する場合、センサは通常、検査する物理的パラメータに敏感であるとして選択されたセンサを駆動するために、AC電圧をDC電圧に変換する整流器を含む回路に接続される。かかる用途において使用され、心臓血管圧力の測定に有用な一例は、Transducers '87 (The 4th international conference on solid state sensors and actuators)、p. 344におけるH. Chau及びK. D. Wiseによる「心臓血管カテーテルのための超小型固体圧力センサ(An ultraminiature solid-state pressure sensor for a cardiovascular catherter)」に記載されている。
【0031】
上述したように、センサの出力信号は、監視した物理的パラメータのレベルを表す情報が、電子ユニットにより提供される信号に重畳されるように、センサに接続された回路によって処理される。電子ユニットは、重畳した信号に基づいて、検査したパラメータの値を計算する回路を備える。かかる電子ユニット332の一つの実施の形態が図5に示されており、図5では、ガイドワイヤ組立体が、電気信号を患者の組織326を介して提供するために、芯線321、センサ・ユニット303、及び体内電極317によって概略的に表される。ガイドワイヤ組立体は患者(点線325で示す)に導入される。電子ユニット332は、ケーブル26を介して芯線321に、また、組織及び第2のケーブル24を介して身体外に接続される。
【0032】
電子ユニット332は、典型的には100kHz〜1MHzの範囲の周波数において2〜10Vの範囲のAC電圧を提供する駆動発振器310を備える。駆動発振器310は、第1の変圧器302を駆動する駆動増幅器301に接続され、第1の変圧器302は身体を通して非直流的に回路に接続されて供給電圧を提供する。また、非直流的に身体を通して回路に接続される第2の変圧器304は、重畳信号の検出のために使用される。信号は増幅器305で増幅され、挟帯域フィルタ306を用いて低周波及び高周波の干渉を除去する。帯域フィルタ306は、例えば、いわゆる位相感知増幅器又は同期増幅器でありうる。
【0033】
シュミットトリガ(又はコンパレータ)307は帯域フィルタ306の出力に接続され、選択された電圧閾値レベルにおいてトリガする(デジタル「1」を送出する)。デジタルのマイクロプロセッサ308は、トリガパルスをクロックパルス発生器309と相関させ、連続したトリガパルス間のクロックパルスの数を数える。
【0034】
図6Aから図6Eは時間軸に関して相互に連結しており、図5によるセットアップにおいてセンサ・ユニット303によって提供される測定信号の復号動作を示す。センサ・ユニット303は、発振器を含むユニットであり、図11を参照して上述したセンサ回路に相当する。
【0035】
図6Aは、センサ・ユニット303からの発振器出力信号を示す。測定条件、即ち測定された変数は、パルス幅T1、T2を決定する。
図6Bは、センサ・ユニット303の電力消費を示す。電力消費は本質的に一定であり、センサ発振器の「0」から「1」又はこの逆の移行と時間的に一致するピークが重畳される。
【0036】
図6Cは、シュミットトリガ307からの出力信号を示す。トリガ閾値は、図6Bにおける水平の点線として示される。
図6Dは、時間間隔T1を決定するためにマイクロプロセッサ308によって計算される、クロックパルス発生器309からのクロックパルスを示す。
【0037】
図6Eは、時間間隔T2を決定するためにマイクロプロセッサ308によって計算される、クロックパルス発生器309からのクロックパルスを示す。
したがって、センサ及び対応回路によって符号化された時間間隔を決定することで、身体組織を通過する電気信号を介して、測定された生理学的変数についての情報を得ることができる。
【0038】
図9は、音響センサを備える本発明の一つの実施の形態を示す。先の実施の形態とともに示したように、ガイドワイヤ410には、絶縁層402でカバーされた芯線401が備えられる。ガイドワイヤの遠端は、上述したものと同様に、丸くなった先端404と本発明に係る信号出力電極として作用するコイル403とを備える。PZT(ジルコン酸チタン酸塩)板等の圧電性セラミック板407は芯線に、そして信号出力電極403に接続される。マイクロ機械式音響共振器406は、圧電性セラミック板407に取り付けられる。共振器は、共振周波数が測定する生理学的変化に依存するようなものを選択すべきである。有用なミクロ機械式音響共振器の例は、H. Guckel他に付与された「ポリシリコン共振ビーム・トランスジューサ及びその製造方法(Polysilicon resonating beam transducers and methods of producing the same)」という名称の米国特許第5,188,983号に記載されている。
【0039】
上述したように、圧電性セラミック板407は、身体組織を介して提供される交流電圧によって付勢されると、共振器406に転送される機械振動で応答する。図10に示すように、共振振動数f1又はf2において(直列共振又は並列共振に対応する)、ピーク点及び谷底点はそれぞれ、電気インピーダンスに現れる。電気インピーダンスは、図5を参照して上述したユニットに相当する外部電子ユニットによって検出され、その結果として、探し求めている生理学的変数を計算することができる。
【0040】
このように、患者の身体内の物理的パラメータを決定するための、本発明によるガイドワイヤ組立体及び通信システムでは、ガイドワイヤに設けられる1本の電線を使用して、身体内のセンサにより検出した生理学的変数に関する情報を転送することができる。これは、本発明によれば、本発明によるガイドワイヤと協働して導体として機能する血液及び皮膚等患者の組織を用いることによって得られる。
【0041】
本発明によるガイドワイヤ組立体は、少数のコンポーネントを用いて非常に単純に製造される。センサ回路は、関連する体内電極とともに、はんだ付け等、任意の適した従来の方法を用いて、ガイドワイヤの遠端において芯線の露出セクションに容易に接続される。追加のケーブルを必要とせずに、任意の適宜のコネクタ手段を用いて、芯線を電子ユニットに接続することができる。さらに、上記実施の形態に示したように、本発明は、芯線以外の導線がないため、ガイドワイヤを血管内に配置する期間、良好な操作性を可能にするよう、適切な柔軟性及び対称性が提供されるセンサガイドワイヤ設計を可能にする。
【0042】
2重線の実施の形態と呼ぶ本発明の別の実施の形態が図7の概略図に示される。図7によれば、ガイドワイヤ210は、例えば絶縁された芯線11を備える点において、図1のガイドワイヤ10と同様であるが、それに加えて、絶縁された第2の導線31を備えている。遠位部分では、ガイドワイヤの遠端付近において、第2の導線31から絶縁性が除去され、導体を露出させて電極32が形成される。
【0043】
図8に示すように、患者の身体25に挿入されると、ガイドワイヤ210の芯線11が、第1の実施の形態の電子ユニット22と同様の電子ユニット222に接続される。第2の導線31も電子ユニット222に接続される。同時に、絶縁された第2の導線の電極32がガイドワイヤとともに身体に挿入され、患者の体液に接する。使用時、芯線11、センサ(及び任意の追加の電子回路)14、信号出力電極17、導線31、電極32、接続リード線24、26及び電子ユニット222を含む電気回路は、身体組織23即ち患者の血液を介して閉じられる。
【0044】
このため、先の実施の形態について説明したのと同様に、電気回路は患者の身体組織を含む。しかし、2重線の実施の形態では、患者の皮膚を通して電気が伝達されず、患者の皮膚に電極が設けられない。その代わり、信号出力電極17を出た電気信号は、周囲の血液を通って第2の電線31に伝搬する。
【0045】
したがって、2重線の実施の形態を用いる場合、患者の皮膚に電極を設ける必要はない。これは、ガイドワイヤの操作がより複雑且つ難しくなるという犠牲の上で得られる。
【0046】
第2の実施の形態によると、2個のコネクタを使用してガイドワイヤを接続する必要があるが、これらコネクタはいずれも、単純かつ低コストなワニ口タイプコネクタ等、任意の適したコネクタでありうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガイドワイヤの遠端の断面図である。
【図2】本発明の別の実施の形態によるガイドワイヤの遠端の断面図である。
【図3】患者に対して使用されている、本発明に係るシステムを示す概略図である。
【図4】本発明の単純な実施の形態の概略図である。
【図5】本発明と併せて用いる電子ユニットの一つの実施の形態のブロック図である。
【図6】図6Aないし図6Eは、本発明に従って構成されたセンサ・ユニットによって提供される測定信号の復号動作を示す、相互に連結された時間チャートである。
【図7】本発明の2重線の実施の形態の図である。
【図8】患者に対して使用されている、図7の実施の形態を示す概略図である。
【図9】音響センサを備えた、本発明の一つの実施の形態を示す。
【図10】音響センサを備えた一つの実施の形態のインピーダンス対周波数のチャートである。
【図11】センサ及び関連回路の一つの実施の形態を示すブロック図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a guide wire assembly for intravascular examination.
[0002]
[Prior art]
It is known to mount a sensor on a guide wire and place the sensor in a blood vessel in the living body via the guide wire to detect a physical parameter such as pressure or temperature. The sensor comprises elements that are directly or indirectly sensitive to the parameters. For example, the temperature can be measured by observing the resistance of a conductor having a temperature sensitive resistance or by observing the length of an element having a known temperature related elongation.
[0003]
In order to monitor the state of the sensor in the body, some kind of communication means is required. In some cases, a means for supplying power to the sensor and / or communication means is also required. Thus, in order to power the sensor and to communicate with the sensor, a plurality of cables transmitting measurement signals are connected to the sensor, the cables being routed from the blood vessel to the external monitoring unit via the connector assembly. Guided along. Further, the guide wire is typically provided with a central metal wire (core wire) that functions as a sensor support and a ground potential conductor.
[0004]
However, when multiple cables are used, the core wire must be at least partially replaced with a tubular section that houses the cable. This section forms a fragile part of the guidewire and presents dangers such as bending or asymmetric movement during manipulation in the blood vessel. Also, the conventional guide wire assembly presents a problem in that it requires a very difficult manual assembly procedure. Extremely small components must be assembled under a microscope, which is tedious, tedious and labor intensive.
[0005]
An improved guidewire that addresses this problem is described in European Patent Application No. 0925803, which forms the basis of the preamble of the independent claims of this application. European Patent Application No. 0925803 describes a guide wire that simplifies the manufacturing process by placing a generally tubular conductor coaxially about a core wire. However, the manufacture of such guidewires is still relatively time consuming and expensive and requires complex connectors. There also remains a need for a guidewire with a sensor that is easy to operate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, there is a continuing need for a wire communication system that is easy to operate, inexpensive, and easy to use, and there remains a need for a simplified guidewire assembly with physical property sensors.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
It is an object of the present invention to provide a system for examining in vivo physiological variables in blood vessels with a guidewire that is easy to manufacture and operate. This object is achieved with the system according to claim 1 and the guidewire according to claim 7.
[0008]
According to the present invention, the number of electrical conductors of a guide wire provided with a sensor for measuring physiological variables in a living body can be reduced, thereby providing a guide wire that is easy to manufacture and use. A physiological variable measurement method using a guidewire and system according to the invention is also provided according to
[0009]
Further scope of the applicability of the present invention will become apparent from the detailed description given below. However, the detailed description and specific examples are given for the purpose of illustration only, while illustrating preferred embodiments of the present invention. From this detailed description, various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art. The present invention will be more fully understood from the detailed description, including the accompanying drawings, given by way of example only and not limiting the present invention.
[0010]
First, the guide wire according to the present invention will be described. In general, according to the present invention, a sensor that requires electrical energy for operation is connected to the far end of an insulated wire. In addition, the body electrode is directly connected to the sensor or connected to the sensor via an electronic circuit connected to the sensor. The body electrode is arranged in contact with a living tissue such as blood when inserted into the body. That is, the body electrode includes a portion for directly contacting body tissue when inserted into a patient.
[0011]
In use, the sensor is inserted into the living body with the proximal end of the wire connected to the power source, and the sensor and the body electrode are placed at a site in the body where the measurement is performed. Therefore, the body electrode is disposed in contact with a living body, specifically in contact with a body tissue such as blood, and obtains electrical connection with the body tissue. In order to obtain a closed electrical circuit, the second electrode is connected to a power source and carried near the body electrode. The second electrode comprises a portion that is physically and electrically connected to the patient directly or via a conductive enhancement medium, as is well known in the art.
[0012]
In one embodiment of the invention, this is done by placing the electrode on the patient's skin outside the measurement site, similar to the application of ECG electrodes. In this embodiment, the electrical circuit is closed through the patient's internal tissue and skin. In another embodiment of the invention, the electrical circuit is closed by inserting the second electrode so that the distal end of the second electrode is located near the measurement site and contacts the patient's body tissue. It is done. In this embodiment, the electrical circuit is closed internally through the patient's tissue, typically blood.
[0013]
Sensors and electrodes can be inserted into any suitable site in the body via a hollow tube such as a suitable cannula or introducer. In a preferred embodiment, the sensor, additional electronic circuitry, body electrode, electrical wire, and second electrode are mounted on a guidewire structure and are typically inserted through the femoral artery.
[0014]
In the most preferred embodiment, the electrical wire is integrated with the core wire of the guide wire. The advantage of reducing the number of components can be obtained by using the core wire as the electric wire. This is because such a metal core wire that normally extends axially along the guide wire is present in the guide wire in order to give the guide wire adequate rigidity. Thus, although the present specification describes for simplicity the use of a guidewire having a core wire as an electrical wire, the method for communicating with the sensors described herein can run along or guide the guidewire. Obviously, it may be implemented using a separate wire separated from the wire.
[0015]
The power source used in the present invention is an electronic unit installed outside the patient's body. The electrical unit can provide the appropriate current through an electrical circuit that partially includes the patient's body, as described below. Furthermore, as will be described later, the electronic unit is preferably provided with an electronic circuit for interpreting and presenting an output signal from the sensor circuit.
[0016]
Next, one embodiment of the guide wire of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross-section at the distal end of a
[0017]
[0018]
The configuration of the coil section is described to show the shape of the distal end of a typical guide wire currently in use. However, the coil section is not necessary per se for the implementation of the present specification, but can be used as part of one embodiment of the present invention, as will be described later.
[0019]
The
[0020]
An example of one embodiment of a sensor having a related circuit is shown in FIG. Here, a
[0021]
Referring to FIG. 1 again, the output signal from the
[0022]
FIG. 2 shows an alternative embodiment 117 of the signal output electrode, in which components different from those in FIG. 1 are provided with reference numerals. According to FIG. 2, the signal output electrode 117 is connected to or forms part of one
[0023]
The use of a
[0024]
An external electrode 21 similar to the ECG electrode is attached to the skin of the
[0025]
The
[0026]
In use, the
[0027]
The current generated through the patient's tissue by applying the voltage needs to be low enough to be safely transmitted through the human body. It is preferable to select an acceptable value in accordance with International Standard IEC 601-1 (1998), Chapter 19. An alternating voltage with a frequency higher than 1 kHz that allows a weak DC voltage to be used, but to allow useful high currents through the body, for example up to 10 mA without jeopardizing patient health. In order to obtain AC, it is preferable to use an AC voltage.
[0028]
In a very simple embodiment, corresponding to the above description and schematically shown in FIG. 4, when measuring the temperature in the body, the sensor is at a temperature having a known relationship between temperature and resistance. The
[0029]
The voltage provided by the
[0030]
The main advantage of this embodiment is simplicity. However, it has the disadvantage of low accuracy and reliability. These disadvantages are the result of effects from other resistances in the monitoring circuit, such as the coupling impedance of the skin electrode 221. In general, when applying an AC voltage, the sensor is typically connected to a circuit that includes a rectifier that converts the AC voltage to a DC voltage to drive a sensor selected as sensitive to the physical parameter being examined. An example used in such applications and useful for measuring cardiovascular pressure is Transducers '87 (The 4th international conference on solid state sensors and actuators), p. 344 by H. Chau and KD Wise, An ultraminiature solid-state pressure sensor for a cardiovascular catherter.
[0031]
As described above, the sensor output signal is processed by circuitry connected to the sensor such that information representing the level of the monitored physical parameter is superimposed on the signal provided by the electronic unit. The electronic unit includes a circuit that calculates the value of the inspected parameter based on the superimposed signal. One embodiment of such an
[0032]
The
[0033]
A Schmitt trigger (or comparator) 307 is connected to the output of the
[0034]
6A to 6E are interconnected with respect to the time axis and illustrate the decoding operation of the measurement signal provided by the
[0035]
FIG. 6A shows the oscillator output signal from the
FIG. 6B shows the power consumption of the
[0036]
FIG. 6C shows an output signal from the
FIG. 6D shows the clock pulses from the
[0037]
FIG. 6E shows the clock pulses from the
Thus, by determining the time intervals encoded by the sensors and corresponding circuitry, information about the measured physiological variable can be obtained via electrical signals passing through body tissue.
[0038]
FIG. 9 shows one embodiment of the present invention comprising an acoustic sensor. As shown with the previous embodiment, the
[0039]
As described above, the piezoelectric ceramic plate 407 responds with mechanical vibrations transferred to the resonator 406 when energized by an alternating voltage provided through body tissue. As shown in FIG. 10, at the resonance frequency f1 or f2 (corresponding to series resonance or parallel resonance), the peak point and the valley bottom point respectively appear in the electrical impedance. The electrical impedance is detected by an external electronic unit corresponding to the unit described above with reference to FIG. 5, and as a result, the physiological variable being sought can be calculated.
[0040]
Thus, in the guide wire assembly and communication system according to the present invention for determining physical parameters in a patient's body, a single wire provided on the guide wire is used to detect by a sensor in the body. Can transfer information about the physiological variables. This is obtained according to the present invention by using patient tissues such as blood and skin which function as a conductor in cooperation with the guidewire according to the present invention.
[0041]
The guide wire assembly according to the present invention is very simply manufactured with a small number of components. The sensor circuit is easily connected to the exposed section of the core wire at the distal end of the guide wire using any suitable conventional method, such as soldering, along with associated body electrodes. Any appropriate connector means can be used to connect the core wire to the electronic unit without the need for additional cables. Furthermore, as shown in the above embodiment, the present invention has no flexibility other than the core wire, so that the guide wire is placed in the blood vessel for a period of time during which the guide wire is placed in a suitable flexibility and symmetry. Allows sensor guidewire designs that are provided with flexibility.
[0042]
Another embodiment of the present invention, referred to as a double wire embodiment, is shown in the schematic diagram of FIG. According to FIG. 7, the
[0043]
As shown in FIG. 8, when inserted into the patient's
[0044]
For this reason, the electrical circuit includes the patient's body tissue, as described in the previous embodiments. However, in the double wire embodiment, no electricity is transmitted through the patient's skin and no electrode is provided on the patient's skin. Instead, the electric signal output from the
[0045]
Thus, when using the double wire embodiment, there is no need to provide electrodes on the patient's skin. This comes at the cost of manipulating the guidewire more complicated and difficult.
[0046]
According to the second embodiment, it is necessary to connect the guide wire by using two connectors, both of which are any suitable connectors such as a simple and low-cost alligator type connector. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a distal end of a guide wire according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the distal end of a guidewire according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a system according to the present invention being used for a patient.
FIG. 4 is a schematic diagram of a simple embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of one embodiment of an electronic unit used in conjunction with the present invention.
6A-6E are interconnected time charts illustrating the decoding operation of a measurement signal provided by a sensor unit configured in accordance with the present invention.
FIG. 7 is a diagram of an embodiment of a double line of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the embodiment of FIG. 7 being used for a patient.
FIG. 9 shows one embodiment of the present invention with an acoustic sensor.
FIG. 10 is a chart of impedance versus frequency for one embodiment with an acoustic sensor.
FIG. 11 is a block diagram illustrating one embodiment of a sensor and associated circuitry.
Claims (10)
前記センサ(14、502、406)に接続された体内電極(17;117、113B;317;405)であって、測定サイトに配置されると、身体組織と物理的且つ電気的に接触するための部分を有する体内電極と、
前記電子ユニット(22、222、332)への電気接続するための第2の電極(21、24;221;32)であって、前記生体の第2の部分に電気的に接触するための部分を有する第2の電極と、
を具備し、電気信号を前記電線から前記センサと前記体内電極と前記身体組織とを通して前記第2の電極へ伝達するようなされたことを特徴とするシステム。A power supply electronic unit (22, 222, 332), an electric wire (11) having a far end for insertion into a living body and a near end for electrical connection to the electronic unit (22, 222, 332); 11) a sensor (14, 502, 406) connected to the proximal end of 11) for measuring physiological variables in vivo in blood vessels,
A body electrode (17; 117, 113B; 317; 405) connected to the sensor (14, 502, 406) for physical and electrical contact with body tissue when placed at the measurement site An internal electrode having a portion of
A second electrode (21, 24; 221; 32) for electrical connection to the electronic unit (22, 222, 332) for electrically contacting the second part of the living body A second electrode having
And transmitting an electrical signal from the electric wire to the second electrode through the sensor, the body electrode, and the body tissue .
体内電極(17;117、113B;317;405)が前記センサ(14、502、406)に接続され、該体内電極(17;117、113B;317;405)が、測定サイトに配置されると身体組織と物理的且つ電気的に接触するための部分を有することを特徴とするガイドワイヤ。An electric wire (11) extending along the guide wire (210) and any one of the pressure sensor and the temperature sensor (14, 14) connected to the electric wire (11) at the far end of the guide wire (210). 214, 502, 406) a guide wire (210) for measuring physiological variables in vivo in blood vessels,
When a body electrode (17; 117, 113B; 317; 405) is connected to the sensor (14, 502, 406) and the body electrode (17; 117, 113B; 317; 405) is placed at the measurement site. A guide wire having a portion for physical and electrical contact with body tissue.
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Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP6086984B2 (en) * | 2012-09-17 | 2017-03-01 | ボストン サイエンティフィック サイムド,インコーポレイテッドBoston Scientific Scimed,Inc. | Pressure sensing guide wire |
NZ722849A (en) * | 2014-01-30 | 2022-08-26 | 3Dt Holdings Llc | Luminal impedance device with integrated circuit modules |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01190336A (en) * | 1987-11-05 | 1989-07-31 | Medisense Inc | Penetration probe electrode and sensor apparatus equipped therewith |
US5628777A (en) * | 1993-07-14 | 1997-05-13 | Pacesetter, Inc. | Implantable leads incorporating cardiac wall acceleration sensors and method of fabrication |
JPH09140803A (en) * | 1995-11-21 | 1997-06-03 | Nippon Zeon Co Ltd | Electrode catheter and its manufacture |
WO1999029356A1 (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | Meier Peter F | Method and device for monitoring a catheter unit |
JPH11244248A (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Nippon Bxi Kk | Guide wire type stromuhr |
JPH11332851A (en) * | 1998-04-08 | 1999-12-07 | Siemens Elema Ab | Device and method for positioning active region |
-
2001
- 2001-03-21 JP JP2001079994A patent/JP4699623B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01190336A (en) * | 1987-11-05 | 1989-07-31 | Medisense Inc | Penetration probe electrode and sensor apparatus equipped therewith |
US5628777A (en) * | 1993-07-14 | 1997-05-13 | Pacesetter, Inc. | Implantable leads incorporating cardiac wall acceleration sensors and method of fabrication |
JPH09140803A (en) * | 1995-11-21 | 1997-06-03 | Nippon Zeon Co Ltd | Electrode catheter and its manufacture |
WO1999029356A1 (en) * | 1997-12-05 | 1999-06-17 | Meier Peter F | Method and device for monitoring a catheter unit |
JP2001525229A (en) * | 1997-12-05 | 2001-12-11 | ペーター・エフ・マイアー | Method and apparatus for monitoring a catheter device |
JPH11244248A (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-14 | Nippon Bxi Kk | Guide wire type stromuhr |
JPH11332851A (en) * | 1998-04-08 | 1999-12-07 | Siemens Elema Ab | Device and method for positioning active region |
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