侵入式光聲感測裝置的製作方法

2023-09-20 07:21:55 1

專利名稱：侵入式光聲感測裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種侵入式光聲感測裝置，尤指一種適用於心導管手術的心血管內微型光聲感測裝置。
傳統的作法是使用侵入式導管超聲波系統(Intravascular UltrasoundSystem，IVUS)，其功能僅能單獨掃描血管壁組織截面影像或單獨量測血流流速，並無法同時進行上述的兩種功能。使得醫師在手術進行中無法獲得即時足夠的資訊，甚至必須時常抽換不同功能的導管，造成病患的痛苦與增加手術失敗率。
另一種作法是採用雷射都普勒血流量測系統(Laser Doppler bloodflow meter)，其是從體外量測體表微血管的血流速，但對體內較深處血管以及心臟周邊等組織，雷射無法穿透到達部分則無法進行量測，且此法無法呈現血管組織的截面影像。
發明人爰因於此，本於積極發明的精神，亟思一種可以解決上述問題的「侵入式光聲感測裝置」，幾經研究實驗終至完成此項嘉患世人的發明。
本發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。
為達成上述的目的，本發明是插設於血管內部，並配合一外部超聲波源與一雷射信號源，本發明主要包括複數感測單元，用以發射與接收超聲波信號；複數匹配單元，是固設於複數感測單元的外圍，以匹配複數感測單元與人體的阻抗差距；一吸收單元，其內部是為中空，且固設於複數感測單元的內圍；複數信號線組，是傳送複數感測單元發射與接收超聲波信號而產生的感測信號，複數信號線組是組設於吸收單元內；以及一光信號感測單元，是位於吸收單元內部，光信號感測裝置包含複數光纖；其中，雷射信號源經由至少一光纖作為發射光信號的光纖，以送至血管內，其他複數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序控制法控制超聲波與光信號的發射與接收順序。
其中該作為接收光信號的其他光纖數為三至八根。
該血管光聲鹹測裝置尚包括一導管與一封裝體，該導管的一端是套設於該複數感測單元的外圍，並於該導管的一端裝設該封裝體。
其中該封裝體的聲阻抗是介於人體阻抗與生理食鹽水之間，並具有超聲波衰減係數低與具有生物相容的特性。
其中該封裝體是採用聚氨酯。
其中該封裝體的頭端是呈一稜鏡狀，以增加所發射的光信號的聚光作用。
其中該複數匹配單元是以濺鍍或膠合於該複數感測單元的外圍。
其中該複數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。
其中該複數感測單元的數量是為八個。
其中該複數匹配單元的聲阻抗是介於人體阻抗與該複數個感測單元之間，並具有超聲波衰減係數低的特性。
由於本發明構造新穎，能提供產業上利用，且確有增進功效，故依法申請發明專利。


有關本發明的較佳實施例，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、導管5、信號線6、封裝體7。
上述的超聲波感測單元1的材質無限制，於本實施例中較佳為壓電陶瓷材料。光信號感測單元2於本實施例中較佳為採用雷射都普勒系統，其具有一雷射光源(圖未示)與九根光纖21。匹配單元3的材質無限制，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於人體聲阻抗值與超聲波感測單元1聲阻抗值之間，並具有超聲波衰減係數低特性的材質。最佳為採用馬俐柯公司(Mereco Technologies Group)的產品MetaCast 4 0 1st(主要組成成份為環氧樹脂與矽酸)或環氧樹脂(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的材質無限制，於本實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是為導管5尖端封裝材料，其聲阻抗值是介於人體阻抗與生理食鹽水之間，並具有超聲波衰減係數低與具有生物相容的特性。封裝體7的材質無限制，於本實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，且分別鑲嵌於吸收單元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發射與接收超聲波信號後所產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或套設一中空的導管5，並在導管5的尖端封裝一透明的封裝體7，以便供發射與接收超聲波信號，以擷取心血管壁組織截面影像。
由於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，而能順利傳導外部超聲波信號至超聲波感測單元1。當然，超聲波感測單元1的數量無限制，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為一內部中空的圓柱體，其主要用來吸收超聲波感測單元1發射與接收超聲波信號後所產生的散射雜訊，即吸收超聲波感測單元1發射與接收超聲波信號後所產生的震動。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是連接至外部雷射發光源，使得外部雷射信號由該光纖21而穿透一透鏡狀的封裝體7，以達成聚光後再進入血管；光信號感測單元2還包含八根作為接收由血管內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，以顯示血管內血流的流速。
圖3則顯示本發明所採用時序控制法的示意圖，t1至t4表示四個超聲波感測單元1發射及接收的時序，t5表示光纖21傳送光纖信號至血管內的時序，t6則表示其餘八根光纖接收由血管內體液所反射回的光信號的時序。其中，每一動作的時序約20微秒，每二超聲波感測單元1觸發後的時間間隔為5微秒，整個工作周期則約為150微秒。因採用此時序控制法控制各超聲波感測單元1與傳導光纖21的發射接收時序，並在各個超聲波感測單元1觸發後預留5微秒，大幅地改善超聲波感測單元1的震蕩衰減效應，使得傳導光纖21不受震蕩所產生的散射雜訊幹擾。
由以上的說明可知，本發明是將超聲波陣列感測器與雷射都普勒系統的雷射光源感測器共同整合於一侵入式心導管內，以達到同時獲取血管壁組織截面影像以及血管內血流數值等生理信息，而不需重複抽換不同功能的導管。且本發明並能經由血流數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，本發明無論就目的、手段及功效，均顯示其迥異於已知技術的特徵，為「心導管光聲感測裝置」，的一大突破。惟應注意的是，上述諸多實施例僅是為了便於說明而舉例而已，本發明所主張的權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
權利要求
1.一種侵入式光聲感測裝置，是插設於血管內部，並配合一雷射信號源，其特徵在於，該光聲感測裝置主要包括複數感測單元，用以發射與接收超聲波信號；複數匹配單元，是固設於該複數感測單元的外圍，以匹配該複數感測單元與人體的阻抗差距；一吸收單元，是固設於該複數感測單元的內圍，以吸收該複數感測單元產生的散射雜訊，該吸收單元內部是為中空；複數信號線組，是傳送該複數感測單元發射與接收該超聲波信號而產生的感測信號，該複數信號線組是組設於該吸收單元內；以及一光信號感測單元，是位於該吸收單元內部，該光信號感測裝置包含複數光纖；其中，該雷射信號源經由至少一光纖作為發射光信號的光纖，以送至該血管內，其他複數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序控制法控制該超聲波源與該光信號的發射與接收順序。
2.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該作為接收光信號的其他光纖數為三至八根。
3.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，該血管光聲鹹測裝置尚包括一導管與一封裝體，該導管的一端是套設於該複數感測單元的外圍，並於該導管的一端裝設該封裝體。
4.如權利要求3所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該封裝體的聲阻抗是介於人體阻抗與生理食鹽水之間，並具有超聲波衰減係數低與具有生物相容的特性。
5，如權利要求4所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該封裝體是採用聚氨酯。
6.如權利要求4所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該封裝體的頭端是呈一稜鏡狀，以增加所發射的光信號的聚光作用。
7.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該複數匹配單元是以濺鍍或膠合於該複數感測單元的外圍。
8.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該複數感測單元是為壓電陶瓷材料。
9.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，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.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該複數感測單元的數量是為八個。
11.如權利要求1所述的侵入式光聲感測裝置，其特徵在於，其中該複數匹配單元的聲阻抗是介於人體阻抗與該複數個感測單元之間，並具有超聲波衰減係數低的特性。
全文摘要
本發明是為一種侵入式光聲感測裝置，其是插設於血管內部，並利用超聲波陣列感測器與雷射都普勒系統的雷射光源感測器，以同時獲取血管壁組織截面影像與血管內血流數值等生理信息。超聲波陣列感測器是以複數感測單元發射與接收超聲波信號；而複數匹配單元固設於複數感測單元的外圍；一吸收單元固設於複數感測單元的內圍；並利用複數信號線組傳送複數感測單元接收超聲波信號而產生的感測信號，且複數信號線組是埋設於吸收單元上。
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 優先權日2002年5月31日
發明者林康平, 杜家瑋, 董玉平, 謝志輝 申請人:財團法人工業技術研究院