(57)【要約】センサデバイスは、シャフト（例えば、ガイドワイヤ又はカテーテル）の端部に少なくとも２つのセンサを有する。１つのセンサは、第１周波数範囲及び第１電圧範囲における信号を使用し、他のセンサは、第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲における信号を使用する。第１センサは、周波数解析に基づいて短絡され、それによって第１センサが第２センサに関連した信号にさらされることを防ぐ。これは、適切なセンサの自動選択により、２つのセンサがシャフトに沿った同じ共有される電線対によって駆動されることを可能にする。
2021502850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトに沿う一対の電線と、
前記シャフトの遠位端で前記一対の電線へ接続される検知ヘッドであり、
第１周波数範囲及び第１電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号と関連する第１センサと、
前記第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び前記第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号と関連する第２センサと
を有する前記検知ヘッドと、
短絡スイッチ、及び該短絡スイッチのスイッチングを制御する周波数依存フィルタ回路を有する短絡回路であり、前記第２周波数範囲における信号が前記一対の電線に存在する場合に前記短絡スイッチを閉じることによって少なくとも周波数に基づいて前記第１センサを短絡させ、それによって該第１センサが前記第２センサに関連した信号にさらされることを防ぐよう構成される前記短絡回路と
を有するセンサデバイス。
【請求項２】
前記第２周波数範囲は、前記第１周波数範囲よりも高い、
請求項１に記載のセンサデバイス。
【請求項３】
前記短絡回路は、短絡スイッチ、及び前記第２周波数範囲における信号が存在する場合に前記短絡スイッチを閉じるハイパスフィルタ回路を有する、
請求項１又は２に記載のセンサデバイス。
【請求項４】
前記第２電圧範囲は、前記第１電圧範囲よりも高い、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項５】
前記第１センサは、圧力センサを有する、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項６】
前記第２センサは、フローセンサを有する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項７】
前記フローセンサは、超音波センサを有する、
請求項６に記載のセンサデバイス。
【請求項８】
前記第１センサは、前記一対の電線で変調電流として出力信号を供給するよう構成される、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項９】
前記シャフトは、カテーテル又はガイドワイヤを有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項１０】
前記検知ヘッドに対して前記シャフトの反対側でセンサ制御システムを有し、
前記センサ制御システムは、
前記一対の電線の第１電線のための接地接続と、
前記一対の電線の第２電線でＤＣ電圧を供給する手段と、
前記一対の電線の前記第２電線で変調電流を読み出す第１リードアウト増幅器と、
前記第２周波数範囲において前記一対の電線の前記第２電線で駆動電圧を供給する駆動ユニットと、
前記第２周波数範囲において前記一対の電線の前記第２電線でセンサ信号を読み出す第２リードアウト増幅器と
を有する、
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載のセンサデバイス。
【請求項１１】
前記第１リードアウト増幅器は、前記第１センサの信号を選択するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを更に有する、
請求項１０に記載のセンサデバイス。
【請求項１２】
シャフトと、該シャフトに沿う一対の電線と、前記シャフトの遠位端で前記一対の電線へ接続される検知ヘッドとを有するセンサデバイスを制御する方法であって、
第１周波数範囲及び第１電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号を生じさせるように前記検知ヘッドの第１センサを動作させることと、
前記第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び前記第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号を生じさせるように第２センサを動作させることと、
前記第２周波数範囲における信号が前記一対の電線に存在する場合を周波数依存フィルタ回路により検出し、それに応えて短絡スイッチを閉じることによって、少なくとも周波数に基づいて前記第１センサを短絡させ、それによって該第１センサが前記第２センサに関連した信号にさらされることを防ぐことと
を有する方法。
【請求項１３】
前記第１センサによる圧力検知と、前記第２センサによるフロー検知とを有する、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルのようなシャフトの遠隔端部で検知機能を組み込むデバイスに係る。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術（minimally  invasive  surgery）法は、ガイドワイヤ及びカテーテルの先端で撮像のための又は物理パラメータモニタのためのセンサの実装を必要とする。
【０００３】
しかし、そのような器具の極めて限られたサイズは、必要とされる検知機能を組み込むことにおいて重要な課題を課す。微小電気機械（micro-electromechanical）システム（ＭＥＭＳ）センサは、ＡＳＩＣ技術と一体化され、非常に小さい面積で高度な撮像及び／又は検知機能を可能にすることができる。
【０００４】
生体内（in-vivo）センサと生体外（ex-vivo）センサシステムとの間の相互接続が同じく最適化されるべきである。これは基本的に、システム配線の数が最小限にされるべきであることを意味する。少ない配線数は、配線を引くために利用可能なスペースが限られているので重要である。例えば、冠動脈ガイドワイヤの典型的な外径は３６０μｍである。少ない配線数はまた、それがセンサダイに対するシステム配線のはんだ付け又は他の結合を簡単にするという点でも重要である。
【０００５】
１つの既知のセンサ解決法は、医用ガイドワイヤで使用される容量型圧力センサである。圧力検知ガイドワイヤは、圧力ワイヤとして知られている。容量型圧力検知デバイスは、そのリードアウト回路とモノリシックに一体化される。
【０００６】
図１はこの配置を示し、配置は、シャフト１２の一方の（近位）端にあるセンサ制御システム１０と、他方の（遠位）端にある圧力センサ１４とを有する。
【０００７】
一対の電線の１６がシャフトに沿って走っている。解決法は、たった２つの電気インターフェイス信号しか使用しない。１つは、１つの電線上の接地信号であり、もう１つは、センサＤＣ供給電圧（例えば、２．５Ｖ）を運び、更には、周波数変調された信号をセンサ信号として運ぶ信号である。この変調は、センサ制御システム１０によって読み出される。
【０００８】
２つの信号に基づく接続スキームは、それが小型化されたセンサダイに対するシステム配線のはんだ付け及び結合を簡単にするということで重要である。信号は、シャフト、例えば、カテーテルの遠位端から近位端への２つの導電リボンを介して伝達される。
【０００９】
単一のガイドワイヤに圧力センサ及びフローセンサを組み込むことが提案されている。既知のフローセンサは、ドップラー超音波に基づいており、ガイドワイヤにおいて前向きに配置される従来の超音波トランスデューサ要素を使用する。望ましくは、解決法は、図２に示されるように同様に２つの配線を使用すべきである。２つの配線１６は、圧力センサ１４及びフローセンサ１５の両方へ並列に接続される。
【００１０】
フローセンサ１５は高電圧センサであり、一方、圧力センサ１４は低電圧センサである。これは、それらが同じ供給によって容易に駆動され得ないことを意味する。代わりに、理想的には余分の配線を必要とせずに、高電圧センサと低電圧センサとの間で選択を行うスイッチングソリューションが必要とされる。これは、低電圧センサが高電圧センサ信号から十分に保護されない場合に壊れることになるので困難である。これは、高電圧センサが、超音波トランスデューサセンサの場合に起こり得るように両極性パルスを用いて励起される場合に、より一層困難になる。
【００１１】
一例として、低電圧リードアウト回路に高電圧トランジスタスイッチを組み込むことが可能である。高電圧信号を印加する場合に、スイッチは、信号線１６によって運ばれる電圧から低電圧センサを絶縁するように開く。しかし、そのようなスイッチは、１つの信号極性についてしか低電圧リードアウト回路を保護しない。逆の信号極性については、寄生ＰＮ接合が導通し始め、絶縁機能はその場合に有効でなくなる。
【００１２】
低電圧センサが高電圧センサの高電圧から保護されながら、高電圧センサ及び低電圧センサが共通の電線対によって供給されることを可能にする解決法が依然として必要とされる。特に、この保護は、いかなる追加の制御線も必要とせずに達成されるべきである。
【００１３】
Arjan  Kolling  et  al.，“Two-Lead  Multiplex  System  for  Sensor  Array  Applications”，Sensors  and  Actuators，vol.17，no.3-4，１９８９年５月１７日，６２３〜６２８頁（XP026575381）（非特許文献１）には、共有されるリード対に対してセンサチップが順次接続される２ワイヤセンサ多重化アプローチが開示されている。センサチップは全て同じである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Arjan  Kolling  et  al.，“Two-Lead  Multiplex  System  for  Sensor  Array  Applications”，Sensors  and  Actuators，vol.17，no.3-4，１９８９年５月１７日，６２３〜６２８頁（XP026575381）
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、特許請求の範囲によって定義される。
【００１６】
本発明の態様に従う例によれば、
シャフトと、
シャフトに沿う一対の電線と、
シャフトの遠位端で一対の電線へ接続される検知ヘッドであり、
第１周波数範囲及び第１電圧範囲において一対の電線によって運ばれる信号と関連する第１センサと、
第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲において一対の電線によって運ばれる信号と関連する第２センサと
を有する検知ヘッドと、
短絡スイッチ、及び短絡スイッチのスイッチングを制御する周波数依存フィルタ回路を有する短絡回路であり、第２周波数範囲における信号が一対の電線に存在する場合に短絡スイッチを閉じることによって少なくとも周波数に基づいて第１センサを短絡させ、それによって第１センサが第２センサに関連した信号にさらされることを防ぐよう構成される短絡回路と
を有するセンサデバイスが提供される。
【００１７】
このデバイスは、適切なセンサの自動選択により、異なる電圧及び周波数を使用する２つのセンサが、共有される接続線によって駆動されることを可能にする。特に、第１センサは、それを第２センサの使用により生じる信号から保護するように、短絡される。本発明は、２つのセンサに関連した異なる周波数及び／又は電圧振幅特性に基づいてこの短絡機能を実装することに基づいている。それにより、例えば、第１センサは、もっぱら第２センサの特性である信号が存在する場合に短絡される。短絡は、短絡されたセンサの両端でゼロ電圧差を強制する点で、保護機能を提供する。
【００１８】
センサは、特定の周波数範囲又は電圧範囲のいずれか一方の信号を検知機能が生成するので、あるいは、センサへ供給されるセンサ駆動信号がそのような特性を有するので、あるいは、その両方の理由により、そのような信号と「関連付けられ」得る点に留意されたい。１つのアクティブにされたセンサに対する同時の駆動及びリードアウトは、例えば、電流駆動及び電圧検知又は電圧駆動及び電流検知を使用することによって可能である。圧力センサの場合に、例えば、供給電圧はセンサの駆動を提供し、検知は電流に基づく。駆動及び検知は、代わりに、時間順次的であってもよい。
【００１９】
フローセンサは、例えば、パルス波ドップラー超音波原理であってよい。
【００２０】
本発明は、２つ（又はそれ以上）のセンサタイプが、電線の一方又は両方で生じる信号の周波数及び／又は電圧振幅特性によって区別可能である限りは、いかなるセンサタイプにも適用されてよい。
【００２１】
第１センサの短絡は、信号線を短絡せず、むしろ第１センサへの入力を短絡する。例えば、抵抗は、２つの信号線の間の短絡スイッチと直列であってよい。
【００２２】
短絡回路は、短絡スイッチと、短絡スイッチのスイッチングを制御する周波数依存フィルタ回路とを有する。第２センサに特有の周波数成分を有する大きい振幅信号が存在する場合に、第１センサは短絡される。このように、スイッチングは、周波数及び電圧振幅に基づいてよい。
【００２３】
第２周波数範囲は、例えば、第１周波数範囲よりも高い。この場合に、第２センサは、高周波数センサであり、使用時に、第２センサは、少なくとも一方の配線上の大振幅高周波信号により励起される。第１周波数範囲はＤＣを含んでよく、周波数分離のみが使用される場合に周波数バンドの上端が第２センサの周波数範囲を下回る限りは、ＤＣを上回る狭い周波数バンド、又はより広い周波数バンドを有してもよい。
【００２４】
（第１センサに必要とされる）ＤＣ成分は、どのセンサがアクティブであろうとも存在してよい。この場合に、スイッチは、十分な振幅を有する高周波信号が検出される場合にのみ導通し始める。
【００２５】
代替案は、第１センサに関連した信号のＤＣ特性を検出することである点に留意されたい。そのようなＤＣ成分が第２センサについて存在しない場合に、ＤＣ成分の欠如は、短絡回路を切り替える条件として使用されてよい。
【００２６】
短絡回路は、例えば、短絡スイッチと、第２周波数範囲における信号が存在する場合に短絡スイッチを閉じるハイパスフィルタ回路とを有する。ハイパスフィルタは、第２センサに対する信号特性を探す。ハイパスフィルタ回路は、ローパスフィルタ及びコンパレータ又はローパスフィルタ及びトランジスタを使用して形成されてよい。
【００２７】
第２電圧範囲は、例えば、第１電圧範囲よりも高い。よって、第１センサは、第２センサの動作の特性である第２範囲における電圧からの保護を必要とし得る。
【００２８】
第１センサは、例えば、圧力センサを有する。それは、圧力値の符号化を提供するようセンサ電流の変調を伴った、ＤＣ駆動に基づく容量センサを有してよい。実際に、第１センサは、一般に、一対の電線で変調電流として出力信号を供給し得る。たとえ変調電流がＤＣ信号でないとしても、振幅は、周波数依存制御をトリガするには不十分であることがある。このように、スイッチングは、周波数及び振幅の両方の制御に基づく。
【００２９】
第２センサは、フローセンサを有してよい。よって、デバイスは、生体内の圧力及びフローレートのモニタリングを可能にする。フローセンサは、超音波センサを有してよい。これは、例えば、一対の電線の１つで高電圧高周波パルスを供給し、戻りパルスとして更に供給される結果として起こるエコー信号を読み出すことによってアクティブにされる。
【００３０】
シャフトは、例えば、カテーテル又はガイドワイヤを有する。
【００３１】
デバイスはまた、検知ヘッドに対してシャフトの反対の側でセンサ制御システムを有してよい。センサ制御システムは、
一対の電線の第２電線でＤＣ電圧を供給する手段と、
一対の電線の第１電線のための接地接続と、
一対の電線の第２電線で変調電流を読み出す第１リードアウト増幅器と、
第２周波数範囲において一対の電線の第２電線で駆動電圧を供給する駆動ユニットと、
第２周波数範囲において一対の電線の第２電線でセンサ信号を読み出す第２リードアウト増幅器と
を有する。
【００３２】
一方の電線は接地され、それにより、他方は、第１又は第２電圧範囲及び第１又は第２周波数範囲における信号を運ぶ。
【００３３】
１つの配置において、第２リードアウト増幅器は、第１センサの動作を無効化し保護するために短絡回路によって使用される第２電圧範囲を供給する。
【００３４】
代替の配置では、ＤＣ電圧は、第１センサの動作を可能にするために短絡回路によって使用される。このＤＣ電圧が供給されるとき、（駆動ユニットを用いて高電圧駆動電圧を供給することによる）第２センサのアクティブ化は、その場合には行われない。
【００３５】
駆動ユニット及び第２リードアウト増幅器は、第２センサの動作のために使用される。
【００３６】
ＤＣ電圧を供給する手段は、第１リードアウト増幅器によって実装されてよい。
【００３７】
第１リードアウト増幅器は、第１センサの信号を選択するためのローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを更に有してよい。よって、たとえ第２センサの応答が拾い上げられるとしても、それは除去可能である。
【００３８】
本発明はまた、シャフトと、シャフトに沿う一対の電線と、シャフトの遠位端で一対の電線へ接続される検知ヘッドとを有するセンサデバイスを制御する方法であって、
第１周波数範囲及び第１電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号を生じさせるように前記検知ヘッドの第１センサを動作させることと、
前記第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び前記第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲において前記一対の電線によって運ばれる信号を生じさせるように第２センサを動作させることと、
前記第２周波数範囲における信号が前記一対の電線に存在する場合を周波数依存フィルタ回路により検出し、それに応えて短絡スイッチを閉じることによって、少なくとも周波数に基づいて前記第１センサを短絡させ、それによって該第１センサが前記第２センサに関連した信号にさらされることを防ぐことと
を有する方法を提供する。
【００３９】
この方法で、周波数（及び任意に振幅も）に基づいた制御は、第２センサの（より高い電圧）信号にさらされないように第１センサを短絡するために使用される。
【００４０】
第１センサの動作は、信号を生成するように第１センサを駆動するために、一対の電線の１つの電線でＤＣを含む第１周波数範囲において及び第１電圧範囲において電圧を供給することを有してよい。よって、特徴のある第１電圧範囲及び第１周波数範囲における信号は、センサ出力ではなくセンサへの駆動信号である。
【００４１】
第２センサの動作は、第２周波数範囲における信号を生成するようにセンサヘッドの第２センサを駆動するために、一対の電線の１つの電線で第２電圧範囲において及び第２周波数範囲においてＡＣ作動信号を供給することを有してよい。
【００４２】
短絡は、周波数依存フィルタ回路を用いて短絡スイッチを制御することを有する。
【００４３】
方法は、第１センサによる圧力検知及び第２センサによるフロー検知を有してよい。
【００４４】
本発明の例は、これより、添付の特許請求の範囲を参照して詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】シャフトの端部で遠隔圧力センサを有する配置を示す。
【図２】シャフトの端部で遠隔圧力センサ及び遠隔フローセンサを有する所望の配置を示す。
【図３】本発明の例に従うセンサデバイスを概略的な形態で示す。
【図４】低電圧センサリードアウト回路の実施例を示す。
【図５】シャフトの近位端での制御システムの実施例を示す。
【図６】センサデバイスを制御する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、図を参照して記載される。
【００４７】
詳細な説明及び具体例は、装置、システム、及び方法の例となる実施形態を示しながら、もっぱら例示を目的としており、本発明の適用範囲を制限する意図はないことが理解されるべきである。本発明の装置、システム、及び方法のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からより良くよく理解されることになる。図は、単に概略的であり、実寸通りでないことが理解されるべきである。また、同じ参照番号が、同じ又は類似した部分を示すために全ての図を通して使用されることも理解されるべきである。
【００４８】
本発明は、シャフト（ガイドワイヤ又はカテーテルなど）の端部で少なくとも２つのセンサを有するセンサデバイスを提供する。１つのセンサは、第１周波数範囲及び第１電圧範囲における信号を使用し、他のセンサは、第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲における信号を使用する。第１センサへの入力は、周波数及び／又は電圧振幅解析に基づいて短絡され、それによって、第１センサは、第２センサに関連した信号にさらされることを防がれる。これは、２つのセンサが、適切なセンサの自動選択により、シャフトに沿った同じ共有される電線対によって駆動されることを可能にする。
【００４９】
図３は、図１及び図２の例に関して、シャフト１２と、シャフト１２に沿う一対の電線１６とを有するセンサデバイスを概略的な形態で示す。検知ヘッドは、一対の電線へ接続されてシャフトの遠位端に設けられている。
【００５０】
第１センサ１４は、第１周波数範囲及び第１電圧範囲において一対の電線１６によって運ばれる信号に関連する。第１センサは、例えば、低電圧容量型圧力センサである。それは、低電圧ＤＣ駆動信号によって駆動される。よって、第１周波数範囲は、単にＤＣ、又は絶対ＤＣからカットオフ周波数までの範囲である。圧力センサは、ＤＣ電圧によって駆動され、そして、検知信号を供給するために電流を変調する。この検知信号は、例えば、振幅変調、又は電流のバイナリパルス幅変調（ＰＷＭ）（すなわち、２つの電流レベルの間を交互に繰り返すパルス列）を含むあらゆる他の変調スキームを用いて変調されてよい。変調された電流は、検知される信号に依存する低い最大周波数を有してよく、あるいは、それは、検知プロセスの部分として使用されるスイッチング又はサンプリングに依存する周波数を有してもよい。例えば、ＰＷＭに基づいた電流変調は、ＰＷＭ変調の結果としてｋＨｚ範囲で優位周波数（dominant  frequency）を有してよい。
【００５１】
ＤＣ駆動電圧の残りの存在のために、「第１周波数範囲」は、単に、存在する電圧に関係があり、ゆらぎ電流を考慮する必要がない。カットオフ周波数は、変調された電流の最大周波数を下回ってよく、あるいは、それは、第２センサの使用に関連した周波数を下回ったままである限りはその周波数を上回ってもよい。望ましくは、カットオフ周波数は、第１センサの変調信号の周波数範囲を上回る。
【００５２】
第２センサ１５は、第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲及び第１電圧範囲とは異なる第２電圧範囲において一対の電線によって運ばれる信号に関連する。
【００５３】
第２周波数範囲は、例えば、重なり合いなしに第１周波数範囲よりも高い。第２センサは、例えば、高電圧ＭＨｚ作動パルスがセンサを駆動するために使用され、（低電圧）ＭＨｚエコーパルスが返されるところのドップラー超音波センサである。示される例は、ＤＣ電圧バイアスを使用しないドップラー超音波センサの使用に基づいており、それにより、電線上の電圧はＤＣ成分を有さず、代わりに両極性パルスストリームである。なお、例えば、ＤＣバイアス、例えば、ＣＭＵＴ崩壊電圧による超音波システムでは、ＡＣ成分が存在してもよい。
【００５４】
短絡回路３０は、周波数に基づいて第１センサ１４を短絡するために設けられており、それによって、第１センサは、第２センサに関連した信号にさらされることを防がれる。短絡回路３０は、第１センサの外部入力部と内部のセンサリードアウト回路３１との間に設けられる。
【００５５】
短絡回路３０は、回路３１の入力部の間に低電圧トランジスタとして実装されるスイッチ３２を有する。オンされるとき、有限な電圧が、回路３１内の回路素子にわたって存在する。スイッチは、フィルタ回路３４によって制御される。それにより、第１センサが使用されているとき（ＤＣ駆動電圧は存在し、高電圧パルスは存在しないとき）に、スイッチは導通しておらず、第２センサが使用されているとき（ＤＣ駆動電圧は存在してもしなくてもよいが、高電圧パルスは存在するとき）に、スイッチは閉じられる、すなわち、導通する。
【００５６】
短絡機能は、例えば、低電圧センサリードアウト回路３１（典型的には、特定用途向け集積回路、ＡＳＩＣ）に組み込まれる。直列抵抗３６は、スイッチ３２が閉じられているとしても、駆動電圧は依然として第２センサ１５へ供給され得ることを意味する。その場合に、第２センサのための高電圧駆動信号は、直列抵抗にわたって主に現れるが、低電圧センサリードアウト回路３１には現れない。
【００５７】
フィルタ回路３４は、例えば、低周波成分を取り出すローパスフィルタを有する。この低周波成分は、次いで、コンパレータ３７によって（抵抗３６を通った後の）原信号と比較される。抵抗３６の後の電圧が、ローパスフィルタ３４の後の電圧と比べて、閾値よりも大きく高い場合には、短絡スイッチは閉じられる。
【００５８】
代替案として、フィルタ回路は、高周波信号の存在を検出するハイパスフィルタを有してもよい。検出された高周波信号の振幅が閾値よりも大きい場合には、短絡スイッチは閉じられる。このための適切な回路実装は、静電放電（ＥＳＤ）保護回路のために使用される電源クランプ回路の標準的な実装と同じである。
【００５９】
よって、短絡スイッチは、信号の相当量がローパスフィルタによって取り除かれるときに閉じられる。よって、回路全体は、相当に高い周波数成分が存在する場合にのみ短絡スイッチがアクティブにされる点で、ハイパスフィルタとして機能する。これは、低電圧センサリードアウト回路３１を保護する効果がある。この一般的な全体機能は、ハイパスフィルタ機能として説明される。
【００６０】
この全体的なハイパスフィルタ機能を実装する他の方法が存在する。例えば、コンパレータ３７は、低電圧ＰＭＯＳトランジスタにより置き換えられてよい。電圧差がトランジスタ閾値を超えるとき、トランジスタは導通し始める。抵抗３６の後の入力電圧が負閾値を下回る場合には、トランジスタ寄生接合が導通し始めるので、許容される入力電圧範囲は制限される。その場合に、トランジスタは短絡スイッチとして機能し、それにより、短絡スイッチ自体及びローパスフィルタは一緒に、所望のハイパスフィルタ機能性を実装する。
【００６１】
この例では、スイッチは、高周波成分が検出されるときに閉じられる。これは、電圧印加時にユーザがミスをする場合でさえも保護が常にアクティブであることを意味する。これはまた、２つのセンサが準同時に使用され得ることも意味する。その場合に、第１センサは、高電圧パルスの間はミュートされ、残りの時間（９０％超の時間）の間はミュートされない。
【００６２】
代替案は、第１センサ１４のＤＣ駆動成分を積極的に探し、第２センサ信号がそのようなＤＣ成分を有さない場合に、このＤＣ信号が存在するときにのみスイッチ３２を開くことである。
【００６３】
このデバイスは、異なる電圧及び周波数を使用する２つのセンサが、適切なセンサの自動選択により、共有される接続線１６の対によって駆動されることを可能にする。第１センサ１４は、それを第２センサ１５の使用により生じる信号から保護するように短絡される。
【００６４】
低電圧第１センサ回路３１は、例えば、２００ｋＨｚといったｋＨｚ範囲における電流変調のためのスイッチング周波数と、２００ｍＶといった低電圧ライン電圧とを使用する。
【００６５】
圧力検知の間に存在する供給電圧は、例えば、約２．５Ｖである。スイッチは、（２．５Ｖに閾電圧を加えた検出レベルにより）供給時に高電圧が存在しない限り、圧力読み出しの間、開いている。電流は、圧力読み出し回路から変調される。抵抗（Ｒ１又はＲ２）の両端で、結果として現れる電圧は、例えば、約２００ｍＶの振幅により、然るべく変調される。
【００６６】
高電圧第２センサ（超音波に基づいたフローセンサ）は、１０ＭＨｚ及び１０Ｖ信号といった高周波数及び高電圧を必要とする。
【００６７】
ローパスフィルタ３４は、抵抗及びキャパシタなどの受動部品を用いて実装されてよい。これらの部品は、適切に選択される場合に高電圧信号を許容することができる。ローパスフィルタのカットオフ周波数は、低電圧センサ回路で使用される周波数、例えば、２００ｋＨｚ、の近くで又はそれをわずかに上回って選択されてよい。従って、フィルタは、低電圧センサリードアウト回路によって生成される信号を追うことができるが、それは、フローセンサトランスデューサの測定用信号（stimulus  signals）を追うことはできない。
【００６８】
上述されたように、ＤＣ電圧の存在が、第１センサがアクティブであり且つ第２センサがそうでないことを証明するのに十分である場合に、低カットオフ周波数が、ＤＣ駆動信号をまさに探すために使用されてよい。なお、ＤＣ電圧が、例えば、第２センサを励起している間に存在する場合に、ＤＣ信号が依然として存在する間は第１スイッチをオフする必要がある。カットオフ周波数が２００ｋＨｚよりもずっと低い場合に、圧力センサ信号は、スイッチを導通させて、圧力回路自体をオフし得る。これは、信号振幅が比較的に大きい場合にのみ起こる。
【００６９】
低カットオフ周波数を実現することは、より高いカットオフ周波数よりも広いシリコン面積を要する点に留意されたい。２００ｋＨｚのカットオフ周波数を有することは、ドップラーセンサの高周波信号に関して十分に良好である。
【００７０】
低電圧センサリードアウト回路３１の実施例は、図４に示されている。回路は、２つのインターフェイス配線１６へ接続される。一方の配線１６ａは、接地電位を供給し、他方の配線１６ｂは、供給電圧（例えば、２．５Ｖ）を供給し、センサ出力信号を運ぶ。ロバストな検知のために、出力信号をデジタル符号化又は周波数変調することが好ましい。このために、センサ４０は、変調スイッチ４４のパルス幅変調を制御する変調回路４２へ結合される。スイッチは、配線１６の間の電流源４６の結合を制御する。符号化された出力信号は、近位センサ制御システム１０で検知され得る供給電流を変調する。
【００７１】
制御システム１０の実施例は、図５に示されている。回路は、２つの配線１６ａ、１６ｂによってシャフト１２へ接続される。センサ制御システム１０は、一対の電線の第１電線１６ａのための接地接続５０を有する。
【００７２】
第１リードアウト増幅器５１は、一対の電線の第２電線１６ｂで変調電流を読み出すために、且つ、一対の電線の第２電線１６ｂでＤＣ電圧を供給するために設けられる。このために、それは、その入力部を基準ＤＣ電圧源ＶＤＤへ接続されている演算増幅器を有する。基準ＤＣ電圧源ＶＤＤは、第１範囲におけるＤＣ電圧を供給する。
【００７３】
第１範囲には、例えば、１Ｖから５Vのように、１Ｖから１０Ｖ、例えば２．５Ｖである。
【００７４】
検知されるべき電流は、反転入力部で受け取られ、抵抗Ｒ１の抵抗フィードバックは、電流積分器を実装する。
【００７５】
駆動ユニット５２は、第２センサのために、よって第２周波数範囲において、一対の電線の第２電線１６ｂで駆動電圧を供給するものである。これは、通常は、ＭＨｚ周波数範囲である。第２範囲は、例えば、＞１００ｋＨｚ、又は例えば、＞１ＭＨｚである。
【００７６】
１つの配置において、増幅器５１のＤＣ電圧は、駆動ユニット５２から刺激を供給することと同時に供給されない。それにより、Ｓ５１及びＳ５２は同時に導通しない。なお、代わりに、駆動ユニット５２を励起することともにＤＣ電圧を駆動することが可能である。このために、ユニット５１及び５２の両方が電線１６ｂへ容量結合されてよく、別個の供給電圧が（例えば、誘導コイルを介して）加えられてよい。
【００７７】
第２リードアウト増幅器５４は、第２周波数範囲において一対の電線の第２電線１６ｂでのセンサ信号を読み出すために設けられる。流れている電流は、フィードバック抵抗Ｒ２の形で、電流検知増幅器を用いて先と同じく測定されてよい。
【００７８】
第２電線１６ｂへの２つのリードアウト増幅器及び駆動ユニットの間の接続は、各々のスイッチＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５４によって制御される。
【００７９】
この配置で、電線１６ａは、接地電位を供給する。他の電線１６ｂは全て、２つのセンサへ及び２つのセンサから信号を伝える。
【００８０】
スイッチは、一度に１つのセンサの使用を実装するように制御されてよく、あるいは、代替的に、ＤＣ電圧は連続的に供給されてもよい。フローセンサ及び圧力センサは、例えば、フローパルス間の圧力読み出しと準同時に動作してよい。
【００８１】
スイッチＳ５２が導通するとき、システムはフロー伝送モードにあり、増幅器５２によって生成された測定用信号を第２センサ１５へ伝えることができる。いくつかの配置で、スイッチＳ５２が導通するとき、他の２つのスイッチＳ５１及びＳ５４は導通していない。
【００８２】
スイッチＳ５４が導通するとき、スイッチＳ５１は非導通であり、システムは、フローセンサ１５からの（弱い）エコー信号を受信することができる。
【００８３】
スイッチＳ５１が導通するとき、システムは、圧力センサリードアウト回路に供給するために使用される供給電圧ＶＤＤを電線へ供給する。同じリードアウト増幅器５１はまた、変調された電流としてセンサ１４から信号を受信する。圧力センサ１４及びフローセンサ１５は異なる周波数領域にあるので、同時にフローセンサ１５からの信号を拾い上げることも可能であり得る。
【００８４】
特に、高電圧フローセンサがアクティブであるとき、圧力センサは保護されるべきである。そのような高電圧信号が存在するとき、圧力センサは、実際には動作可能でないが、（高電圧作動パルス信号がもはや存在しない状態で）フローセンサから信号が返されるときに、圧力センサは既にアクティブにされている可能性がある。このようにして、増幅器５４及び５１の両方から信号を受信することも起こり得る。
【００８５】
第１リードアウト増幅器５１は、第１センサ１４の信号を選択するためのフィルタ５６（ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタ）を更に有してよい。よって、たとえ第２センサの応答が拾い上げられるとしても、それは除去され得る。
【００８６】
図６は、シャフト１２と、シャフトに沿う一対の電線１６と、シャフトの遠位端で一対の電線へ接続される検知ヘッドとを有するセンサデバイスを制御する方法を示す。
【００８７】
ステップ６０で、検知ヘッドの第１センサが動作し、その結果として、第１周波数範囲及び第１電圧範囲において一対の電線によって運ばれる信号が生じる。このような信号は、比較的に低い電圧レベル（例えば、１０Ｖ未満、例として５Ｖ未満）を有するＤＣ駆動電圧であってよい。また、例えば、ｋＨｚ範囲において、非ＤＣ成分を有し得る変調電流信号も存在してよい。
【００８８】
ステップ６２で、検知ヘッドの第２センサが動作し、その結果として、第２周波数範囲及び第２電圧範囲において一対の電線によって運ばれる信号が生じる。このような信号は、例えば、ＭＨｚ範囲において、５Ｖを上回る、例えば１０Ｖを上回る電圧を有するＡＣ電圧パルスである。
【００８９】
ステップ６４で、第１センサは、周波数及び／又は電圧レベルに基づいて短絡され、それによって、第１センサは、第２センサに関連した信号、特に、第１センサに損傷を与える可能性がある高電圧信号にさらされることを防がれる。
【００９０】
ステップ６６で、両方のセンサから信号が返される。これは、同時又は順次であることができる（それにより、ステップ６６は、ステップ６０及び６２の間で区別され得る。）。
【００９１】
この方法で、周波数に基づく制御は、第１センサが第２センサの（より高い電圧の）信号にさらされないように、第１センサを短絡するために使用される。
【００９２】
上記の例は、単一の高電圧センサ及び単一の低電圧センサを示す。それらは、一方又は両方のタイプの複数のセンサ、例えば、並列な多重低電圧センサであってもよく、それらの夫々は、通常ＤＣ駆動レベルが存在しない場合に短絡される。
【００９３】
上記の例は、高電圧及び／又は高周波信号の存在によって能動的に閉じられる短絡スイッチを有する。反対のことは、スイッチが低電圧及び／又は低周波数、すなわち、ＤＣ信号の存在によって能動的に開かれる場合に起こり得る。
【００９４】
フロー検知及び圧力検知の例は、上記で論じられてきた。なお、本発明は、センサの使用中に存在する信号について異なった周波数特性を有するいかなるタイプのセンサに対しても使用されてよい。
【００９５】
本発明は、例えば、低電圧又は単極性高電圧を使用して第２センサを動作させるＡＳＩＣによって制御される第２センサ（例えば、温度、圧力、グルコース濃度、又は局所ｐＨなどの物理パラメータを測定するセンサ）と組み合わせて、高電圧両極性電圧を必要とするセンサ（典型的に、フローセンサ又は単素子撮像センサ、例えば、ナビゲーションのためのビーコン）に適用可能である。
【００９６】
上記の例のいくつかは、一方のセンサがＤＣ成分を有さず、他方のセンサが有意なＤＣ成分を有すると仮定する。しかし、他のバンドで周波数を検出することによって、（ＤＣ又はその近くの代わりに）他の周波数バンドにおいて異なるセンサは、互いから区別され得る。本発明は、生来両極性である信号に特に適用可能であり、一方、カテーテル先端にあるＡＳＩＣは一方向性電位で動作する。
【００９７】
本発明は、全てのカテーテル様の検知製品に適用され得る。
【００９８】
本発明は、２つの信号タイプの周波数分離に主に基づくものとして上述されている。しかし、先でも説明されたように、電圧閾値も、低電圧高周波成分（いずれか一方のセンサからであってよい）と高電圧高周波成分（例えば、第２センサの駆動パルスに特有である）とを区別するために、使用されてよい。
【００９９】
分離はまた、電圧にのみ基づいてもよく、それにより、第２センサの駆動パルスの高電圧が短絡回路を作動させるために使用される。
【０１００】
検出及び制御の信頼性に対する所望の回路複雑性に基づいて、異なるアプローチが可能である。
【０１０１】
開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求されている発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する」（comprising）は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞（a又はan）は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、適用範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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