專利名稱：硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及細(xì)管狀物用的導(dǎo)管傳感器，特別是涉及測(cè)量血管內(nèi)壁等被測(cè)定部硬度用的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)就有各種各樣測(cè)量硬度用的傳感器。測(cè)量物體硬度的需要是各種各樣的，但在醫(yī)療領(lǐng)域，不僅要用纖維內(nèi)窺鏡等作為影像顯示血管等內(nèi)的狀態(tài)，而且需要測(cè)定血管等內(nèi)瘤塊的硬度。因?yàn)橹懒搜軆?nèi)瘤的硬度，就可以像觸診時(shí)那樣明確地掌握該瘤為何物等等。
測(cè)量硬度用的硬度傳感器采用振子，作為根據(jù)它的輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化測(cè)量硬度的裝置，有日本專利特開平09-145691號(hào)公報(bào)所公開的傳感器。這是一種可以插入體內(nèi)測(cè)量?jī)?nèi)部硬度的傳感器，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適宜小型化到可以測(cè)量血管等內(nèi)壁硬度的程度。
此外，國(guó)際公開號(hào)WO01/84135號(hào)公報(bào)公開了不接觸被測(cè)定物地測(cè)量硬度的裝置。該公報(bào)主要著眼于測(cè)定裝置的信號(hào)處理方面，沒有公開傳感器單元的具體結(jié)構(gòu)本身。此外，沒有公開測(cè)定血管等內(nèi)的硬度用的導(dǎo)管等適宜于小型傳感器用的結(jié)構(gòu)。
但是，如上所述，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的硬度傳感器具有不適宜小型化的結(jié)構(gòu)，所以難以把傳感器插入血管內(nèi)來(lái)測(cè)定血管內(nèi)壁等的瘤塊硬度。特別是把硬度傳感器用于細(xì)到1mm以下的導(dǎo)管，振子等的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以微細(xì)化，難以縮小內(nèi)置硬度傳感器的導(dǎo)管直徑。因此，希望開發(fā)一種微細(xì)到能夠測(cè)量血管內(nèi)的硬度的傳感器。
鑒于這種情況，本發(fā)明提供一種硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化有利于小型化而適于將硬度傳感器用于導(dǎo)管。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，按照本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器由以下部分構(gòu)成振動(dòng)部，以規(guī)定的頻率振動(dòng)，向被測(cè)定部輻射振動(dòng)；振動(dòng)接受部，上述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)輻射到上述被測(cè)定部，接收來(lái)自上述被測(cè)定部的反射振動(dòng)；包含上述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部的外殼；信號(hào)處理部，根據(jù)上述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)和振動(dòng)接受部的反射振動(dòng)的相位變化，算出被測(cè)定部的硬度；充滿上述外殼的液體。上述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)，經(jīng)上述液體傳遞到上述被測(cè)定部，來(lái)自上述被測(cè)定部的反射振動(dòng)經(jīng)上述液體傳遞到上述振動(dòng)接受部。
這里，在外殼中，也可以設(shè)置可以膨脹的氣球部，該氣球部因上述外殼內(nèi)的上述液體的液壓上升而膨脹，接觸上述被測(cè)定部，來(lái)自上述振動(dòng)部的振動(dòng)傳遞到上述液體，經(jīng)過(guò)上述氣球部達(dá)到被測(cè)定部。
此外，振動(dòng)部及振動(dòng)接受部也可以是與上述導(dǎo)管傳感器插入血管等內(nèi)的上述被測(cè)定部一側(cè)相反的一側(cè)的端側(cè)部，設(shè)置在不插入血管等內(nèi)的部分。
此外，振動(dòng)部也可以構(gòu)造成向?qū)Ч軅鞲衅骺v向輻射振動(dòng)，還可以在上述外殼內(nèi)設(shè)置反射部分，使上述導(dǎo)管傳感器具有從上述振動(dòng)部在與導(dǎo)管傳感器縱向垂直的方向上反射振動(dòng)的反射部分。此外，反射部分也可以設(shè)置成以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
而且，振動(dòng)部也可以構(gòu)成為朝與導(dǎo)管傳感器縱向垂直的方向輻射振動(dòng)。這種場(chǎng)合，振動(dòng)部也可以設(shè)置成以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
此外，外殼也可設(shè)置成以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
而且，振動(dòng)部及振動(dòng)接受部由一個(gè)振子構(gòu)成，該一個(gè)振子上設(shè)置接地端子、上述振動(dòng)部用的輸入端子和上述振動(dòng)接受部用的輸出端子，上述輸入端子和輸出端子可用分離電極構(gòu)成。
此外，上述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部也可以由兩個(gè)振子構(gòu)成，一個(gè)振子上設(shè)置上述振動(dòng)部用的輸入端子和接地端子，而另一個(gè)振子上設(shè)置上述振動(dòng)接受部用的輸出端子和接地端子。
這里，振動(dòng)部及振動(dòng)接受部可以由壓電陶瓷振子、疊層式壓電陶瓷振子、雙壓電晶片振子、水晶振子、PVDF振子、磁應(yīng)變?cè)?、SAW中任何一種構(gòu)成。此外，其形狀可以為圓筒形、圓柱形、棱柱形中任何一種。
采取上述手段，可以獲得以下效果。就是說(shuō)，本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而便于小型化，可以適應(yīng)于非常微細(xì)的導(dǎo)管。因此，可以測(cè)定微細(xì)血管內(nèi)血管內(nèi)壁等的硬度。此外，通過(guò)使反射板或傳感器自身旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行測(cè)定，可進(jìn)行具有定向性的測(cè)定，因此能夠以可視方式顯示血管內(nèi)的硬度信息。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1概略說(shuō)明本發(fā)明硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器；圖2說(shuō)明本發(fā)明硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的信號(hào)處理部的結(jié)構(gòu)例；圖3說(shuō)明本發(fā)明硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部的結(jié)構(gòu)；圖4說(shuō)明本發(fā)明硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部的另一種結(jié)構(gòu)；圖5說(shuō)明本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部的另一種結(jié)構(gòu)；圖6說(shuō)明設(shè)置在本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部中的反射板旋轉(zhuǎn)的狀況；圖7表示用本發(fā)明的具有定向性的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器測(cè)量血管內(nèi)的硬度時(shí)測(cè)量結(jié)果的一個(gè)示例；圖8說(shuō)明本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部旋轉(zhuǎn)的狀況；圖9說(shuō)明本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的外殼可旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)；圖10說(shuō)明本發(fā)明的一種導(dǎo)管傳感器的結(jié)構(gòu)，其硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部和伸到被測(cè)定部的部分相隔很大距離，傳感器部配置在血管外部；圖11說(shuō)明本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器用的振子的結(jié)構(gòu)；圖12說(shuō)明本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器用的振子的形狀；圖13是頻率-增益-相位特性曲線圖，表示自激振蕩電路和移相電路部分各自的頻率特性合成后的綜合頻率特性；圖14是頻率-增益-相位特性曲線圖，表示自激振蕩電路和移相電路部分各自的頻率特性；本發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下與圖示實(shí)例一起說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的概略圖，表示傳感器部10插入血管內(nèi)的狀態(tài)。從插入血管內(nèi)的傳感器部10，向作為腫瘤等患部的被測(cè)定部輻射超聲波等振動(dòng)，從被測(cè)定部反射的反射振動(dòng)由傳感器部10接收，在信號(hào)處理部20根據(jù)輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化，測(cè)定被測(cè)定部的硬度。
這里，信號(hào)處理部20，如圖2(a)所示，在傳感器部10的輸入和輸出之間，設(shè)置移相電路部分21和放大電路部分22，構(gòu)成作為強(qiáng)制反饋環(huán)路的自激振蕩電路，在頻率測(cè)定部23測(cè)定移相電路部分21的輸出，根據(jù)頻率的變化量測(cè)量輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化量，算出被測(cè)定部的硬度。信號(hào)處理部可采用與例如日本專利特開平09-145691號(hào)公報(bào)和國(guó)際公開號(hào)WO01/84135號(hào)公報(bào)所公開的信號(hào)處理部相同的結(jié)構(gòu)。以下通過(guò)一例說(shuō)明測(cè)定自激振蕩電路上相位變化的原理。圖13是頻率-增益-相位特性曲線圖，表示由傳感器部10和信號(hào)處理部20構(gòu)成的自激振蕩電路和移相電路部分21各自的頻率特性合成后的綜合頻率特性。橫軸為頻率，縱軸分別為增益和相位。頻率-增益特性曲線TG是在自激振蕩電路的頻率特性上合成移相電路部分21的頻率特性而成的綜合頻率特性。該頻率-增益特性曲線TG，描繪出一條如圖所示低頻側(cè)的區(qū)域上增益隨著頻率上升而上升，在共振頻率f0的區(qū)域增益變?yōu)樽畲?，在高頻側(cè)區(qū)域增益上升的而形成高峰的拋物線。特性曲線θ11是相位特性，表示自激振蕩電路的輸入相位和輸出相位之差的輸入輸出相位差。在該自激振蕩電路上，在呈現(xiàn)頻率-增益特性曲線TG的極大值TGP的共振頻率f0下，自激振蕩電路的輸入輸出相位差調(diào)整為零。就是說(shuō)，在自激振蕩電路上，來(lái)自傳感器部10的輻射振動(dòng)的共振頻率的輸出相位(θ1)和作為移相電路部分21的輸出而向傳感器部10反饋的輸入相位(θ2)的相位差的輸入輸出合成相位差θ11經(jīng)移相電路部分21調(diào)整而變?yōu)榱?θ11＝θ1+θ2＝0)。以此，在強(qiáng)制反饋環(huán)路上，測(cè)定被測(cè)定部時(shí)，在輸出相位和輸入相位之間存在相位差時(shí)反復(fù)進(jìn)行反饋，直至輸入輸出合成相位差θ11變?yōu)榱?，在輸入輸出合成相位差?1變?yōu)榱愕臅r(shí)刻起振。其結(jié)果是，自激振蕩電路的反饋振蕩能夠更可靠地進(jìn)行，促進(jìn)反饋振蕩。
圖14是頻率-增益-相位特性曲線圖，表示由傳感器部10和信號(hào)處理部20構(gòu)成的自激振蕩電路和移相電路部分21各自的頻率特性。橫軸為頻率，縱軸分別為增益和相位。移相電路部分21的頻率-增益特性曲線13G，如圖所示，描繪出一條在低頻側(cè)的區(qū)域增益隨著頻率上升而上升，在中心頻率f2的區(qū)域增益變?yōu)樽畲螅诟哳l側(cè)的區(qū)域增益減小的拋物線。特性曲線θ13是一表示移相電路部分21的輸入輸出相位差的相位特性。特性線MG是一條除去移相電路部分21的自激振蕩電路的頻率-增益特性曲線。頻率-增益特性曲線MG的中心頻率f1、頻率區(qū)域及增益極大值不同，但描繪出一條與移相電路部分21的頻率特性基本上相同的拋物線。如圖所示，在信號(hào)處理部，如同f2頻率-增益特性曲線MG、13G分別表示的那樣，指示增益極大值P1的自激振蕩電路的中心頻率f1和指示移相電路部分21的增益最大值13GP的中心頻率f2，設(shè)定在有意錯(cuò)開的頻率區(qū)域。例如，相對(duì)于自激振蕩電路的中心頻率f1，移相電路部分21的中心頻率f2設(shè)在高的頻率區(qū)域，以使被測(cè)定部硬度系數(shù)越高，增益越高。
在如上設(shè)定的信號(hào)處理部中，與被測(cè)定部的硬度相應(yīng)，傳感器部10接收的來(lái)自被測(cè)定部的反射振動(dòng)的頻率特性變化，因而自激振蕩電路的頻率、增益、相位、振幅也都發(fā)生某種變化。就是說(shuō)，自激振蕩電路的中心頻率f1直至共振頻率f11都隨著被測(cè)定部的硬度而變化。在圖14所示的示例中，頻率上升。此外，自激振蕩電路的頻率-增益特性曲線MG的增益極大值，從增益極大值P1沿著移相電路部分21的頻率-增益特性曲線13G變化。就是說(shuō)，在圖14所示的示例中，自激振蕩電路的頻率-增益特性曲線MG變?yōu)镸G1，增益極大值P1變?yōu)镻11，增益G1變?yōu)镚11，分別發(fā)生上升的變化。由于移相電路部分21進(jìn)行使輸入輸出合成相位差θ11變?yōu)榱愕恼{(diào)節(jié)，因而在θ11變?yōu)榱愣_(dá)到反饋振蕩穩(wěn)定點(diǎn)之前，頻率繼續(xù)變化，增益也繼續(xù)變化。因此，頻率-增益特性曲線MG1變?yōu)镸G2，共振頻率f11變?yōu)閒12，增益極大值P11變?yōu)镻12，增益G11變?yōu)镚12。自激振蕩電路的反饋環(huán)路是包含電阻元件和電容元件的電路，所以輸入相位θ1和輸出相位θ2之間必定存在Δθ，對(duì)應(yīng)于相位差Δθ，自激振蕩電路的中心頻率f1連續(xù)變化為f12，增益G1連續(xù)變化為G12。圖14所示的示例中，在上升方向上變化。結(jié)果，自激振蕩電路中在得到頻率變化量Δf的同時(shí)，得到增益變化量ΔG。在分別得到自激振蕩電路的頻率變化量Δf、增益變化量ΔG的時(shí)刻，輸入輸出合成相位差θ11變?yōu)榱?，自激振蕩電路反饋振蕩。然后，從移相電路部?1取出此時(shí)的頻率變化量Δf，據(jù)此能夠測(cè)定被測(cè)定部的硬度。頻率變化量Δf，例如，在被測(cè)定部是硬物質(zhì)的場(chǎng)合，由于硬度效應(yīng)，測(cè)定的變化量向正側(cè)偏移，在軟物質(zhì)的場(chǎng)合，由于質(zhì)量效應(yīng)，測(cè)定的變化量向負(fù)側(cè)偏移。在上述示例的場(chǎng)合，對(duì)于輻射振動(dòng)、反射振動(dòng)的相位差都對(duì)應(yīng)于被測(cè)定物的硬度而不同，所以頻率的變化量Δf、相位差Δθ都隨著硬度而變化，可以擴(kuò)大這種變化加以捕獲。這樣，信號(hào)處理部根據(jù)頻率的變化量，也就是振動(dòng)部的輻射振動(dòng)和振動(dòng)接受部的反射振動(dòng)之間的相位變化量，基于預(yù)先確定的硬度-變化量相關(guān)關(guān)系，測(cè)量被測(cè)定部的硬度。
另外，也可以不采用反饋環(huán)路，如圖2(b)所示，把傳感器部10的輸入端子和輸出端子連接到DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號(hào)處理器)25上，DSP25用軟件處理輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位差，以表觀上構(gòu)成反饋環(huán)路的方式算出被測(cè)定部的硬度。這樣，只要信號(hào)處理部20能夠根據(jù)輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化算出被測(cè)定部的硬度，以任何方式進(jìn)行信號(hào)處理均可。
再有，信號(hào)處理部上，從f0＝1/(2π√LC)檢測(cè)出測(cè)定被測(cè)定部時(shí)的L和C的變化量，根據(jù)該變化量，當(dāng)然可以算出被測(cè)定部的硬度。
接著，以下具體說(shuō)明傳感器部10的細(xì)部結(jié)構(gòu)。圖3(a)只表示本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部。傳感器部10由包含于外殼13中的振動(dòng)部11和振動(dòng)接受部12構(gòu)成，外殼13內(nèi)充滿液體14。液體14在用于活體的導(dǎo)管傳感器的場(chǎng)合，具體地說(shuō)，是生理食鹽水。振動(dòng)部11發(fā)生的輻射振動(dòng)，經(jīng)過(guò)液體14輻射到被測(cè)定部，被測(cè)定部所反射的反射振動(dòng)經(jīng)過(guò)液體14由振動(dòng)接受部12接收。這里，圖3(a)所示的傳感器的場(chǎng)合，傳感器部10的振動(dòng)輻射方向朝著導(dǎo)管傳感器的縱向，能夠測(cè)量向?qū)Ч軅鞲衅髡娴牡谋粶y(cè)定部的硬度。外殼13的前端部分的振動(dòng)輻射部傳遞振動(dòng)，向被測(cè)定部輻射，但是外殼13的另一部分反射或吸收振動(dòng)。此外，如圖3(b)所示，也可以在外殼13的一部分設(shè)置由薄膜等構(gòu)成的可膨脹的氣球部15。氣球部15的結(jié)構(gòu)如圖所示，可因外殼13內(nèi)液體14的液壓上升而膨脹，該氣球部15與被測(cè)定部接觸，經(jīng)過(guò)液體14傳遞的振動(dòng)，直接傳遞到被測(cè)定部。在這種情況下，導(dǎo)管傳感器插入血管內(nèi)時(shí)，氣球部15收縮，把導(dǎo)管傳感器插入被測(cè)定部之后，測(cè)定時(shí)，液體14的液壓上升，使氣球部15膨脹，接觸被測(cè)定部。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠可靠地把振動(dòng)輻射到被測(cè)定部。
此外，為了測(cè)量與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上血管內(nèi)壁等的硬度，也可以如圖4(a)所示，設(shè)置反射板16。反射板16最好設(shè)置成45度角度，在與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上反射來(lái)自振動(dòng)部11的振動(dòng)。來(lái)自振動(dòng)部11的振動(dòng)，由液體14傳遞，到達(dá)反射板16，被反射板16反射，直角折射，經(jīng)過(guò)外殼13的振動(dòng)輻射部輻射到被測(cè)定部。然后，來(lái)自被測(cè)定部的反射振動(dòng)，到達(dá)反射板16，直角反射而折射，由液體14傳遞，被振動(dòng)接受部12接收。另外，可以和圖3(b)一樣，如圖4(b)所示，設(shè)置氣球部15，外殼13內(nèi)液體14的液壓上升，使氣球部15膨脹，在與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上直接接觸在血管內(nèi)壁上的被測(cè)定部，測(cè)定硬度。
而且，還可以如圖5(a)所示，利用圖4說(shuō)明的反射板，使振動(dòng)部11的輻射方向朝著與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向，測(cè)量血管內(nèi)壁等的硬度。在這種情況下，如圖5(b)所示，可以設(shè)置氣球部15。
采取如上所述的結(jié)構(gòu)的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，可以測(cè)量血管內(nèi)的血管內(nèi)壁一部分的硬度，但是因?yàn)閭鞲衅鳑]有定向性，無(wú)法測(cè)定腫瘤具體在血管內(nèi)壁圓周上的哪一個(gè)部分。這里，以下說(shuō)明使測(cè)定部分具有定向性而能夠測(cè)量血管內(nèi)壁圓周上所有部分的硬度的導(dǎo)管傳感器的結(jié)構(gòu)。
圖6是使圖4的導(dǎo)管傳感器的反射板16構(gòu)成為以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。圖6(a)表示圖中向下側(cè)輻射振動(dòng)的反射板16的位置。然后，若使反射板16繞導(dǎo)管傳感器的縱向軸旋轉(zhuǎn)，如圖6(b)所示，變?yōu)橄蚣埫嫔疃纫粋?cè)輻射振動(dòng)，使之進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，如圖6(c)所示，變?yōu)橄驁D中上側(cè)輻射振動(dòng)。然后，如圖6(d)所示，變?yōu)樵诩埫嫦蛏系囊粋?cè)輻射振動(dòng)，使之進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，即回到圖6(a)的狀態(tài)。這樣，使反射板16以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)，即可測(cè)量導(dǎo)管傳感器圓周360度所有血管內(nèi)壁的硬度。以此，為了能夠測(cè)定輻射振動(dòng)的方向及此時(shí)血管內(nèi)壁的硬度，組合導(dǎo)管插入量(長(zhǎng)度、距離等)的信息，即可如圖7所示立體地詳細(xì)顯示血管內(nèi)的情況。例如，隨著變硬，顏色變紅，反之隨著變軟，顏色變綠，可以從顏色區(qū)分，因而血管哪部分存在腫瘤便一目了然，能夠以可視方式判斷。這與用內(nèi)窺鏡觀察血管內(nèi)壁不同，可以進(jìn)行和觸診一樣的觸感診斷。另外，圖6示出了具有用以使傳感器接觸血管內(nèi)壁來(lái)測(cè)定血管內(nèi)壁的硬度的氣球部15的外殼13，但是本發(fā)明不限于此，也可以用沒有氣球部的外殼，以非接觸方式測(cè)定。
接著，在圖8中顯示一種導(dǎo)管傳感器，其結(jié)構(gòu)在使圖5所示的振動(dòng)部11的輻射方向朝著與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向的導(dǎo)管傳感器的基礎(chǔ)上，使振動(dòng)部11本身以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)，測(cè)量血管內(nèi)壁圓周上所有的硬度。圖8(a)表示振動(dòng)部11處于在圖中向下一側(cè)輻射振動(dòng)的位置。然后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)附著在振動(dòng)部11上的鋼絲使振動(dòng)部11以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)，如圖8(b)所示，變?yōu)橄蚣埫嫔疃确较蜉椛湔駝?dòng)，再使之旋轉(zhuǎn)，如圖8(c)所示，變?yōu)樵趫D中向上側(cè)輻射振動(dòng)。然后，如圖8(d)所示，變?yōu)閺募埫嫦蛏系姆较蜉椛湔駝?dòng)，再使之旋轉(zhuǎn)，便回到圖8(a)的狀態(tài)。這樣就能夠與圖6所示的導(dǎo)管傳感器一樣，以如圖7所示的可視方式顯示血管內(nèi)的硬度。
此外，如圖9所示，也可以固定振動(dòng)部11而使外殼13以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)。具體地說(shuō)，使外殼13的內(nèi)側(cè)面變?yōu)榉瓷涿妫拐駝?dòng)不傳遞到外部。然后，配置成使振動(dòng)部11以導(dǎo)管傳感器的縱向的軸為中心，放射狀地振動(dòng)。此外，在外殼13的一部分設(shè)置氣球部15，借此把振動(dòng)傳遞到被測(cè)定部。另外，氣球部15也可以只是薄膜。若采取這樣的結(jié)構(gòu)，使外殼13以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)，便可以和圖6和圖7結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管傳感器一樣，以如圖7所示的可視方式顯示血管內(nèi)的硬度。另外，圖9表示了振動(dòng)部11進(jìn)行放射狀振動(dòng)，但是本發(fā)明不限于此，也可以把振動(dòng)部設(shè)置在插入血管內(nèi)的部分相反一側(cè)的端側(cè)部，采用圓錐形等的反射板，在與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上，放射狀地反射振動(dòng)部的振動(dòng)。
再者，有把硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器用于更細(xì)的血管，例如，采用0.5mm以下等的導(dǎo)管傳感器的情況，還有導(dǎo)管直徑變得太小，無(wú)法把傳感器部裝入導(dǎo)管內(nèi)的情況。即使在這種情況下，本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，因?yàn)橥鈿?3內(nèi)充滿液體14，所以如圖10所示，伸到被測(cè)定部的部分，和構(gòu)成振動(dòng)部及振動(dòng)接受部的振子的位置可以隔開任意距離。就是說(shuō)，結(jié)構(gòu)得使振動(dòng)部及振動(dòng)接受部，處于與導(dǎo)管傳感器插入血管內(nèi)的被測(cè)定部側(cè)相反側(cè)的端側(cè)部，位于不插入血管內(nèi)的部分。即使振子的導(dǎo)管前端分離，振動(dòng)部的振動(dòng)也能通過(guò)充滿外殼13的液體14傳遞，而達(dá)到導(dǎo)管的前端。例如，如圖10所示，具有反射板16及氣球部15的13的情況下，來(lái)自振動(dòng)部11的振動(dòng)，經(jīng)液體14傳遞，到達(dá)反射板16，被反射板16折射到與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向，達(dá)到因液壓上升而膨脹的氣球部15。然后，從被測(cè)定部反射的反射振動(dòng)，再次被反射板16折射，經(jīng)液體14傳遞，在振動(dòng)接受部12被接收。振動(dòng)部及振動(dòng)接受部可以不插入血管等內(nèi)，而只插入由充滿液體的外殼構(gòu)成的導(dǎo)管。因此，本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，只要能夠通過(guò)在外殼內(nèi)充滿的液體來(lái)向?qū)Ч軅鬟f振動(dòng)，無(wú)論導(dǎo)管直徑多細(xì)都行，所以即使在超微細(xì)的導(dǎo)管中也能適用。
接著，具體地說(shuō)明本發(fā)明的傳感器部的振子。只采用一個(gè)振子，在其上設(shè)置薄膜電極和接地電極，向薄膜電極施加交流電場(chǎng)，從同一電極取出頻率輸出，即可檢測(cè)出輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)分相位變化。但是，在這種情況下，難以正確地取出輸入輸出波的相位差。因此，最好采用如下說(shuō)明的結(jié)構(gòu)。
圖11表示本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器的傳感器部用的振子的結(jié)構(gòu)。圖11(a)是采用單一振子的示例。如圖所示，在振子上通過(guò)真空蒸鍍等設(shè)置薄膜電極。具體地說(shuō)，振子30上分別作為分離電極設(shè)置振動(dòng)部用的輸入端子31和振動(dòng)接受部用的輸出端子32，以及接地端子33。在輸入端子31上施加交流電場(chǎng)，振子30共振，繼續(xù)進(jìn)行頻率穩(wěn)定的振動(dòng)。然后，從振動(dòng)接受部用的輸出端子32取出振子30的頻率輸出。若從被測(cè)定部反射的反射振動(dòng)碰到振子30，則從輸出端子32得到的頻率信息出現(xiàn)變化，所以此時(shí)的輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化量用來(lái)測(cè)量被測(cè)定部的硬度。
此外，如圖11(b)所示，也可以采用兩個(gè)振子。在這種情況下，振動(dòng)部用的振子30a上設(shè)置輸入端子31及接地端子33，在振動(dòng)接受部用的振子30b上設(shè)置輸出端子32及接地端子33。這樣做也可以和上述一樣，取出輻射振動(dòng)和反射振動(dòng)的相位變化量。
另外，作為振子，可以利用壓電陶瓷振子、疊層式壓電陶瓷振子、雙壓電晶片振子、水晶振子、PVDF振子、磁應(yīng)變?cè)?、SAW等各種各樣的元件。而且，作為振子的形狀，可以是圓柱形，如圖12(a)，(b)所示，圓筒形和棱柱形等，根據(jù)外殼的形狀和接地端子的設(shè)置的難易，做成各種各樣的形狀。
另外，本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，當(dāng)然不限于上述圖中的示例，只要不脫離本發(fā)明的要旨，可以進(jìn)行各種各樣變形。例如，本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，除血管內(nèi)硬度的測(cè)量以外，當(dāng)然也可用來(lái)進(jìn)行腸內(nèi)等的硬度測(cè)量。
如上所述，采用本發(fā)明的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，即使是血管等內(nèi)非常微細(xì)部分，也能測(cè)量其內(nèi)壁的硬度，獲得優(yōu)異的效果。
權(quán)利要求
1.一種硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，它是測(cè)量血管等內(nèi)被測(cè)定部的硬度用的導(dǎo)管傳感器，該傳感器包括振動(dòng)部，以規(guī)定的頻率振動(dòng)，向被測(cè)定部輻射振動(dòng)；振動(dòng)接受部，所述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)向所述被測(cè)定部輻射，來(lái)自所述被測(cè)定部的反射振動(dòng)被所述振動(dòng)接受部接收；外殼，包含所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部；信號(hào)處理部，根據(jù)所述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)和所述振動(dòng)接受部的反射振動(dòng)之間的相位變化，算出被測(cè)定部的硬度；以及液體，充滿所述外殼內(nèi)；所述振動(dòng)部的輻射振動(dòng)經(jīng)過(guò)所述液體傳遞到所述被測(cè)定部，來(lái)自所述被測(cè)定部的反射振動(dòng)經(jīng)過(guò)所述液體傳遞到所述振動(dòng)接受部。
2.權(quán)利要求1記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，在所述外殼中，設(shè)置可膨脹的氣球部，該氣球部因所述外殼內(nèi)的所述液體的液壓上升而膨脹，從而接觸所述被測(cè)定部，來(lái)自所述振動(dòng)部的振動(dòng)經(jīng)所述液體傳遞，經(jīng)由所述氣球部到達(dá)被測(cè)定部。
3.權(quán)利要求1或2記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部，作為處于與導(dǎo)管傳感器插入血管等內(nèi)的所述被測(cè)定部側(cè)相反側(cè)的端側(cè)部，位于未插入血管等內(nèi)的部分。
4.權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部在導(dǎo)管傳感器的縱向上輻射振動(dòng)，而且所述導(dǎo)管傳感器具有該反射部分，在與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上反射來(lái)自所述振動(dòng)部的振動(dòng)，該反射部分設(shè)置在所述外殼內(nèi)。
5.權(quán)利要求4記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述反射部分設(shè)置成以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
6.權(quán)利要求1或2記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部在與導(dǎo)管傳感器的縱向垂直的方向上輻射振動(dòng)。
7.權(quán)利要求6記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部設(shè)置成能以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
8.權(quán)利要求6記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述外殼設(shè)置成能以導(dǎo)管傳感器的縱向?yàn)檩S自由旋轉(zhuǎn)。
9.權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部由一個(gè)振子構(gòu)成，該一個(gè)振子上設(shè)有接地端子、所述振動(dòng)部用的輸入端子和所述振動(dòng)接受部用的輸出端子，所述輸入端子和輸出端子由分離電極構(gòu)成。
10.權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部由兩個(gè)振子構(gòu)成，一個(gè)振子上設(shè)有所述振動(dòng)部用的輸入端子和接地端子，另一振子上設(shè)有所述振動(dòng)接受部用的輸出端子和接地端子。
11.權(quán)利要求1至10記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部，由壓電陶瓷振子、疊層式壓電陶瓷振子、雙壓電晶片振子、水晶振子、PVDF振子、磁應(yīng)變?cè)?、SAW中的至少一種構(gòu)成。
12.權(quán)利要求1至11記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述振動(dòng)部及振動(dòng)接受部為圓筒形、圓柱形、棱柱形中的任何一種。
13.權(quán)利要求1至12記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述信號(hào)處理部連接在所述振動(dòng)部和振動(dòng)接受部之間，包含移相電路部分和放大電路部分，由所述振動(dòng)部、振動(dòng)接收部和信號(hào)處理部構(gòu)成自激振蕩電路，所述移相電路部分具有與所述自激振蕩電路的中心頻率不同的中心頻率，所述被測(cè)定部測(cè)定時(shí)使增益相對(duì)于所述相位的變化而變化。
14.權(quán)利要求1至12記載的硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，其特征在于，所述信號(hào)處理部由連接在所述振動(dòng)部和振動(dòng)接受部之間的DSP構(gòu)成。
全文摘要
提供一種硬度測(cè)量用導(dǎo)管傳感器，把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于小型化的硬度傳感器應(yīng)用于導(dǎo)管。測(cè)量血管等內(nèi)的被測(cè)定部的硬度用的導(dǎo)管傳感器由外殼和信號(hào)處理部組成，外殼(13)中包含向被測(cè)定部輻射振動(dòng)的振動(dòng)部(11)和接收反射振動(dòng)的振動(dòng)接受部(12)，信號(hào)處理部(20)根據(jù)振動(dòng)部的輻射振動(dòng)和振動(dòng)接受部的反射振動(dòng)之間的相位變化算出被測(cè)定部的硬度。而且，外殼內(nèi)充滿液體(14)。振動(dòng)部的輻射振動(dòng)經(jīng)液體傳遞到被測(cè)定部，來(lái)自被測(cè)定部的反射振動(dòng)經(jīng)液體傳遞到振動(dòng)接受部。
文檔編號(hào)A61B5/00GK1774211SQ20048001006
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者尾股定夫 申請(qǐng)人:學(xué)校法人日本大學(xué)