專利名稱：侵入式光聲感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種侵入式光聲感測裝置，尤指一種適用于心導(dǎo)管手術(shù)的心血管內(nèi)微型光聲感測裝置。
傳統(tǒng)的作法是使用侵入式導(dǎo)管超聲波系統(tǒng)(Intravascular UltrasoundSystem，IVUS)，其功能僅能單獨(dú)掃描血管壁組織截面影像或單獨(dú)量測血流流速，并無法同時(shí)進(jìn)行上述的兩種功能。使得醫(yī)師在手術(shù)進(jìn)行中無法獲得即時(shí)足夠的資訊，甚至必須時(shí)常抽換不同功能的導(dǎo)管，造成病患的痛苦與增加手術(shù)失敗率。
另一種作法是采用激光都普勒血流量測系統(tǒng)(Laser Doppler bloodflow meter)，其是從體外量測體表微血管的血流速，但對體內(nèi)較深處血管以及心臟周邊等組織，激光無法穿透到達(dá)部分則無法進(jìn)行量測，且此法無法呈現(xiàn)血管組織的截面影像。
發(fā)明人爰因于此，本于積極發(fā)明的精神，亟思一種可以解決上述問題的“侵入式光聲感測裝置”，幾經(jīng)研究實(shí)驗(yàn)終至完成此項(xiàng)嘉患世人的發(fā)明。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種侵入式光聲感測裝置，以便能由血流數(shù)值的變化確定血管栓塞的位置，以間接減少定位用X光的照射量。
為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明是插設(shè)于血管內(nèi)部，并配合一外部超聲波源與一激光信號源，本發(fā)明主要包括復(fù)數(shù)感測單元，用以發(fā)射與接收超聲波信號；復(fù)數(shù)匹配單元，是固設(shè)于復(fù)數(shù)感測單元的外圍，以匹配復(fù)數(shù)感測單元與人體的阻抗差距；一吸收單元，其內(nèi)部是為中空，且固設(shè)于復(fù)數(shù)感測單元的內(nèi)圍；復(fù)數(shù)信號線組，是傳送復(fù)數(shù)感測單元發(fā)射與接收超聲波信號而產(chǎn)生的感測信號，復(fù)數(shù)信號線組是組設(shè)于吸收單元內(nèi)；以及一光信號感測單元，是位于吸收單元內(nèi)部，光信號感測裝置包含復(fù)數(shù)光纖；其中，激光信號源經(jīng)由至少一光纖作為發(fā)射光信號的光纖，以送至血管內(nèi)，其他復(fù)數(shù)光纖作為接收光信號的光纖，以接收由體液所反射的光信號，超聲波感測裝置與光信號感測裝置是以時(shí)序控制法控制超聲波與光信號的發(fā)射與接收順序。
其中該作為接收光信號的其他光纖數(shù)為三至八根。
該血管光聲咸測裝置尚包括一導(dǎo)管與一封裝體，該導(dǎo)管的一端是套設(shè)于該復(fù)數(shù)感測單元的外圍，并于該導(dǎo)管的一端裝設(shè)該封裝體。
其中該封裝體的聲阻抗是介于人體阻抗與生理食鹽水之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低與具有生物相容的特性。
其中該封裝體是采用聚氨酯。
其中該封裝體的頭端是呈一棱鏡狀，以增加所發(fā)射的光信號的聚光作用。
其中該復(fù)數(shù)匹配單元是以濺鍍或膠合于該復(fù)數(shù)感測單元的外圍。
其中該復(fù)數(shù)感測單元是為壓電陶瓷材料。
其中該吸收單元的主要成分是包括高分子材料、樹脂、以及金屬粉末。
其中該復(fù)數(shù)感測單元的數(shù)量是為八個。
其中該復(fù)數(shù)匹配單元的聲阻抗是介于人體阻抗與該復(fù)數(shù)個感測單元之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低的特性。
由于本發(fā)明構(gòu)造新穎，能提供產(chǎn)業(yè)上利用，且確有增進(jìn)功效，故依法申請發(fā)明專利。


有關(guān)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，是以插入心血管為例加以說明。敬請參照圖1及圖2顯示的立體分解圖及立體圖，其主要包括超聲波感測單元1、光信號感測單元2、光纖2 1、匹配單元 3、吸收單元4、導(dǎo)管5、信號線6、封裝體7。
上述的超聲波感測單元1的材質(zhì)無限制，于本實(shí)施例中較佳為壓電陶瓷材料。光信號感測單元2于本實(shí)施例中較佳為采用激光都普勒系統(tǒng)，其具有一激光光源(圖未示)與九根光纖21。匹配單元3的材質(zhì)無限制，較佳為一種具聲阻抗的材料，該具聲阻抗材料的聲阻抗值介于人體聲阻抗值與超聲波感測單元1聲阻抗值之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低特性的材質(zhì)。最佳為采用馬俐柯公司(Mereco Technologies Group)的產(chǎn)品MetaCast 4 0 1st(主要組成成份為環(huán)氧樹脂與硅酸)或環(huán)氧樹脂(Epoxy 1365-25)等高分子材料與三氧化二鋁及氧化鎢等粉末的混合物。吸收單元4的材質(zhì)無限制，于本實(shí)施例中較佳為由高分子材料、樹脂、以及金屬粉末等材料所組成。封裝體7是為導(dǎo)管5尖端封裝材料，其聲阻抗值是介于人體阻抗與生理食鹽水之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低與具有生物相容的特性。封裝體7的材質(zhì)無限制，于本實(shí)施例中較佳為聚合物，最佳為聚氨酯(PU)。
在本例中，超聲波感測單元1為八個，且分別鑲嵌于吸收單元4的外圍，且在八個超聲波感測單元1與吸收單元4間埋設(shè)有八條信號線6，與各超聲波感測單元1共用的一條地線，以便供將各超聲波感測單元1發(fā)射與接收超聲波信號后所產(chǎn)生的信號傳送至外部顯示裝置。八個超聲波感測單元1的外圍還分別以樹脂膠合八個匹配單元3，以形成八組超聲波陣列換能模組，且在超聲波陣列換能模組外圍組設(shè)或套設(shè)一中空的導(dǎo)管5，并在導(dǎo)管5的尖端封裝一透明的封裝體7，以便供發(fā)射與接收超聲波信號，以擷取心血管壁組織截面影像。
由于人體阻抗與超聲波感測單元1的阻抗差距頗大，以濺鍍或膠合的方式固設(shè)匹配單元3，減少超聲波感測單元1與人體阻抗的差異，而能順利傳導(dǎo)外部超聲波信號至超聲波感測單元1。當(dāng)然，超聲波感測單元1的數(shù)量無限制，在本例中是以八個超聲波感測單元1作為說明。
吸收單元4為一內(nèi)部中空的圓柱體，其主要用來吸收超聲波感測單元1發(fā)射與接收超聲波信號后所產(chǎn)生的散射雜訊，即吸收超聲波感測單元1發(fā)射與接收超聲波信號后所產(chǎn)生的震動。在吸收單元4的中空部份置有光信號感測單元2，其具有一根作為傳輸光信號的光纖21，該光纖21是連接至外部激光發(fā)光源，使得外部激光信號由該光纖21而穿透一透鏡狀的封裝體7，以達(dá)成聚光后再進(jìn)入血管；光信號感測單元2還包含八根作為接收由血管內(nèi)體液所反射回來的光信號的光纖21，且該八根光纖21是連接至外部顯示裝置，以顯示血管內(nèi)血流的流速。
圖3則顯示本發(fā)明所采用時(shí)序控制法的示意圖，t1至t4表示四個超聲波感測單元1發(fā)射及接收的時(shí)序，t5表示光纖21傳送光纖信號至血管內(nèi)的時(shí)序，t6則表示其余八根光纖接收由血管內(nèi)體液所反射回的光信號的時(shí)序。其中，每一動作的時(shí)序約20微秒，每二超聲波感測單元1觸發(fā)后的時(shí)間間隔為5微秒，整個工作周期則約為150微秒。因采用此時(shí)序控制法控制各超聲波感測單元1與傳導(dǎo)光纖21的發(fā)射接收時(shí)序，并在各個超聲波感測單元1觸發(fā)后預(yù)留5微秒，大幅地改善超聲波感測單元1的震蕩衰減效應(yīng)，使得傳導(dǎo)光纖21不受震蕩所產(chǎn)生的散射雜訊干擾。
由以上的說明可知，本發(fā)明是將超聲波陣列感測器與激光都普勒系統(tǒng)的激光光源感測器共同整合于一侵入式心導(dǎo)管內(nèi)，以達(dá)到同時(shí)獲取血管壁組織截面影像以及血管內(nèi)血流數(shù)值等生理信息，而不需重復(fù)抽換不同功能的導(dǎo)管。且本發(fā)明并能經(jīng)由血流數(shù)值的變化確定血管栓塞的位置，以間接減少定位用X光的照射量。
綜上所述，本發(fā)明無論就目的、手段及功效，均顯示其迥異于已知技術(shù)的特征，為“心導(dǎo)管光聲感測裝置”，的一大突破。惟應(yīng)注意的是，上述諸多實(shí)施例僅是為了便于說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種侵入式光聲感測裝置，是插設(shè)于血管內(nèi)部，并配合一激光信號源，其特征在于，該光聲感測裝置主要包括復(fù)數(shù)感測單元，用以發(fā)射與接收超聲波信號；復(fù)數(shù)匹配單元，是固設(shè)于該復(fù)數(shù)感測單元的外圍，以匹配該復(fù)數(shù)感測單元與人體的阻抗差距；一吸收單元，是固設(shè)于該復(fù)數(shù)感測單元的內(nèi)圍，以吸收該復(fù)數(shù)感測單元產(chǎn)生的散射雜訊，該吸收單元內(nèi)部是為中空；復(fù)數(shù)信號線組，是傳送該復(fù)數(shù)感測單元發(fā)射與接收該超聲波信號而產(chǎn)生的感測信號，該復(fù)數(shù)信號線組是組設(shè)于該吸收單元內(nèi)；以及一光信號感測單元，是位于該吸收單元內(nèi)部，該光信號感測裝置包含復(fù)數(shù)光纖；其中，該激光信號源經(jīng)由至少一光纖作為發(fā)射光信號的光纖，以送至該血管內(nèi)，其他復(fù)數(shù)光纖作為接收光信號的光纖，以接收由體液所反射的光信號，該超聲波感測裝置與該光信號感測裝置是以時(shí)序控制法控制該超聲波源與該光信號的發(fā)射與接收順序。
2.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該作為接收光信號的其他光纖數(shù)為三至八根。
3.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，該血管光聲咸測裝置尚包括一導(dǎo)管與一封裝體，該導(dǎo)管的一端是套設(shè)于該復(fù)數(shù)感測單元的外圍，并于該導(dǎo)管的一端裝設(shè)該封裝體。
4.如權(quán)利要求3所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該封裝體的聲阻抗是介于人體阻抗與生理食鹽水之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低與具有生物相容的特性。
5，如權(quán)利要求4所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該封裝體是采用聚氨酯。
6.如權(quán)利要求4所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該封裝體的頭端是呈一棱鏡狀，以增加所發(fā)射的光信號的聚光作用。
7.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該復(fù)數(shù)匹配單元是以濺鍍或膠合于該復(fù)數(shù)感測單元的外圍。
8.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該復(fù)數(shù)感測單元是為壓電陶瓷材料。
9.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該吸收單元的主要成分是包括高分子材料、樹脂、以及金屬粉末。
10.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該復(fù)數(shù)感測單元的數(shù)量是為八個。
11.如權(quán)利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特征在于，其中該復(fù)數(shù)匹配單元的聲阻抗是介于人體阻抗與該復(fù)數(shù)個感測單元之間，并具有超聲波衰減系數(shù)低的特性。
全文摘要
本發(fā)明是為一種侵入式光聲感測裝置，其是插設(shè)于血管內(nèi)部，并利用超聲波陣列感測器與激光都普勒系統(tǒng)的激光光源感測器，以同時(shí)獲取血管壁組織截面影像與血管內(nèi)血流數(shù)值等生理信息。超聲波陣列感測器是以復(fù)數(shù)感測單元發(fā)射與接收超聲波信號；而復(fù)數(shù)匹配單元固設(shè)于復(fù)數(shù)感測單元的外圍；一吸收單元固設(shè)于復(fù)數(shù)感測單元的內(nèi)圍；并利用復(fù)數(shù)信號線組傳送復(fù)數(shù)感測單元接收超聲波信號而產(chǎn)生的感測信號，且復(fù)數(shù)信號線組是埋設(shè)于吸收單元上。
文檔編號A61B6/00GK1462609SQ0212167
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者林康平, 杜家瑋, 董玉平, 謝志輝 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院