(57)【要約】【課題】半導体圧力センサにより、血管内の圧力測定を可能とし、補助人工心臓による補助効果並びに心機能の診断を容易にする。【解決手段】血管内圧力測定用半導体圧力センサ２０、４０において、半導体基板２２に形成された、血管１０内に露出されるダイヤフラム２４と、該ダイヤフラム２４の血管壁側に形成された真空室２８と、前記ダイヤフラム２４上に形成された複数の感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２と、血管１０内の圧力によるダイヤフラム２４の変形によって生じる感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の変化を検出するための手段（測定回路３０）とを備え、血管１０内の絶対圧力を検出可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された、血管内に露出されるダイヤフラムと、
該ダイヤフラムの血管壁側に形成された真空室と、
前記ダイヤフラム上に形成された複数の感圧抵抗素子と、
血管内の圧力によるダイヤフラムの変形によって生じる感圧抵抗素子の抵抗値の変化を検出するための手段と、
を備え、血管内の絶対圧力が検出可能なことを特徴とする血管内圧力測定用半導体圧力センサ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムが正方形とされていることを特徴とする請求項１に記載の血管内圧力測定用半導体圧力センサ。
【請求項３】
前記ダイヤフラムが、血管の長手方向に長い長方形とされていることを特徴とする請求項１に記載の血管内圧力測定用半導体圧力センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の血管内圧力測定用半導体圧力センサが埋め込まれたことを特徴とする人工血管。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の血管内圧力測定用半導体圧力センサを備えたことを特徴とする血圧測定装置。
【請求項６】
脱血管として、請求項４に記載の人工血管を備えたことを特徴とする補助人工心臓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管内圧力測定用半導体圧力センサ、人工血管、血圧測定装置及び補助人工心臓に係り、特に、補助人工心臓による補助効果並びに心機能の診断を容易にすることが可能な血管内圧力測定用半導体圧力センサ、該血管内圧力測定用半導体圧力センサが埋め込まれた人工血管、前記血管内圧力測定用半導体圧力センサを備えた血圧測定装置、前記人工血管を備えた補助人工心臓に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の圧力センサとして、半導体基板に形成されたダイヤフラム上に複数の感圧抵抗素子を形成し、圧力によるダイヤフラムの変形によって生ずる感圧抵抗素子の抵抗値の変化を検出して、圧力を検出する半導体圧力センサが知られている（特許文献１乃至５参照）。
【０００３】
又、この半導体圧力センサを生体データ検出に用いたものとして、特許文献６に、被検者から発生される振動を半導体圧力センサで検出して、ベッドからの離着床、呼吸数、脈拍数、鼾、咳、体動、寝返りを検出することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０３７１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０９９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０１５８号公報
【特許文献４】特表２００１−５０９２６７号公報
【特許文献５】特開２００７−１７２５４号公報
【特許文献６】特開２００４−３１３４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来は、半導体圧力センサを用いて血管内の圧力を直接測定することは考えられていなかった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、半導体圧力センサを用いて、血管内圧力を直接測定可能として、補助人工心臓による補助効果並びに心機能の診断を容易にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、半導体基板に形成された、血管内に露出されるダイヤフラムと、該ダイヤフラムの血管壁側に形成された真空室と、前記ダイヤフラム上に形成された複数の感圧抵抗素子と、血管内の圧力によるダイヤフラムの変形によって生じる感圧抵抗素子の抵抗値の変化を検出するための手段と、を備え、血管内の絶対圧力が検出可能なことを特徴とする血管内圧力測定用半導体圧力センサにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
ここで、前記ダイヤフラムを正方形とすることができる。
【０００９】
あるいは、前記ダイヤフラムを、血管の長手方向に長い長方形として、細い血管にも適用可能とすることができる。
【００１０】
本発明は、又、前記の血管内圧力測定用半導体圧力センサが埋め込まれたことを特徴とする人工血管を提供するものである。
【００１１】
又、前記の血管内圧力測定用半導体圧力センサを備えたことを特徴とする血圧測定装置を提供するものである。
【００１２】
又、脱血管として、前記の人工血管を備えたことを特徴とする補助人工心臓を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体圧力センサを用いて、血管内の圧力を直接測定することが可能となる。従って、例えば前記血管内圧力測定用半導体圧力センサが埋め込まれた人工血管を、左心室心尖部から挿入可能な脱血管として用いることで、心室内圧の連続測定が可能になるので、補助人工心臓による補助効果並びに心機能の診断が容易になり、心機能診断の実用性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の第１実施形態は、血管の内径が９ｍｍ程度と比較的太い大人用の半導体圧力センサ２０で、図１（Ａ）（平面図）（Ｂ）（縦断面図）（Ｃ）（測定回路図）に示す如く、例えばＮ型Ｓｉでなる半導体基板（以下、単に基板とも称する）２２に、例えばエッチングで形成された、図２に示す如く、血管１０内に露出される、厚みが例えば１０〜２０μｍのダイヤフラム２４と、該ダイヤフラム２４の血管壁側に、例えばＮ型Ｓｉでなる減圧シール２６を用いて形成された真空室２８と、前記ダイヤフラム２４上に、例えばＰ＋を拡散することによって形成された、例えば約５ｋΩの２つの感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２と、血管内の圧力によるダイヤフラム２４の変形によって生じる感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の変化を検出するための、図１（Ｃ）に示したような、例えば１ｍＡの定電流源３２、例えば１０ｋΩの可変抵抗器ＶＲ１、後出貼付電極Ｔ１とＴ３の間の電位差を増幅する差動アンプ３４を含む測定回路３０を備えている。
【００１６】
図において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、それぞれ、感圧抵抗素子Ｒ１の一方の端子、感圧抵抗素子Ｒ１とＲ２の接続部、感圧抵抗素子Ｒ２の他方の端子に接続される、例えばＡｌ製のはんだ付け用の貼付電極、２３は、基板２２の真空室２８側に形成された絶縁用のＳｉＯ2膜である。
【００１７】
前記ダイヤフラム２４のサイズは、例えば一辺が１ｍｍの正方形とされ、前記半導体基板２２のサイズは、幅３．５ｍｍ、長さ７．０ｍｍ、厚さ０．３〜０．４ｍｍとされる。又、減圧シール２６の厚みは、例えば０．２ｍｍとされる。
【００１８】
前記感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２は、ダイヤフラム２４の歪に対する抵抗値の変化が最良になるよう、ダイヤフラム２４の辺に垂直又は平行に配置される。
【００１９】
前記圧力センサ２０の血液との接触面には、タンパクや血球の付着を防いで血液適合性を良くするための、例えばＭＰＣ（２−ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ  ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）コーティング等のポリウレタンコーティング３６が施される。
【００２０】
この圧力センサ２０は、図２に示す如く、血管（例えば人工血管）１０の内壁に、ダイヤフラム２４が血管内に露出するよう埋め込まれる。この埋め込みは、例えば図３に示す如く、血管１０の円周面を平面状に削ることによって、容易に行える。
【００２１】
使用に際しては、圧力が０ｇ／ｃｍ２の状態で、可変抵抗器ＶＲ１を調整して、貼付電極Ｔ１〜Ｔ３間の電圧を０ｍＶにし、圧力が加わったときの差動アンプ３４の出力により、又は、貼付電極Ｔ１〜Ｔ３間の電圧を電圧計で測定することによって、血管１０内の血液の圧力を絶対圧で測定することができる。
【００２２】
前記血管１０を、図４に示す如く、左心室心尖部から挿入可能な脱血管１２２の先端部分に用いることによって、図５に示す如く、心室内圧の連続測定が可能になるので、例えば出願人が特願２００７−１２５４７７で提案したような方法によって、補助人工心臓による補助効果並びに心機能の診断が容易になり、心機能診断の実用性を高めることができる。
【００２３】
図５において、１１０は心臓、１１０Ａは左心室、１１１は上行大動脈、１１２は大動脈弓部、１１４は下行大動脈、１２０は補助人工心臓、１２１は駆動制御装置、１２３は送血管、１３１は血圧計、１４０はパソコン（ＰＣ）である。
【００２４】
次に、血管の内径が４．５ｍｍ程度と比較的細い子供用の半導体圧力センサ４０としての第２実施形態を説明する。
【００２５】
本実施形態は、図６（Ａ）（平面図）、（Ｂ）（縦断面図）、（Ｃ）（結線図）に示す如く、ダイヤフラム２４が、血管の長手方向に長い、例えば幅１ｍｍ、長さ２ｍｍの長方形とされ、該ダイヤフラム２４上に、それぞれ２分割された感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２が形成され、更に、シールドパターン４６と、該シールドパターン４６用の貼付電極ＴＳが形成され、貼付電極Ｔ１〜Ｔ３、ＴＳが一直線上に配置されている点が前記第１実施形態と異なる。図において、４８は中継電極、５０はボンディングワイヤ、５２はモールドである。
【００２６】
本実施形態においては、長方形のダイヤフラムに合わせて、最良の感度が得られるよう、感圧抵抗素子Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ２組、計４個設けている。なお、感圧抵抗素子は、３個であっても良い。
【００２７】
本実施形態においては、半導体基板２２のサイズが、幅２．０ｍｍ、長さ１０．５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍと幅狭なので、図７に示す如く、子供用の細い血管にも埋め込み可能である。
【００２８】
本実施形態においては、シールドパターン４６を設けているので、ノイズに強い。なお、第１実施形態にシールドパターンを追加することも可能である。
【００２９】
前記実施形態においては、いずれも、半導体基板がＮ型Ｓｉとされ、貼付電極がＡｌとされていたが、半導体の種類や電極の材質は、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）縦断面図及び（Ｃ）測定回路図
【図２】第１実施形態を血管に埋め込んだ状態を示す斜視図
【図３】同じく横断面図
【図４】同じく脱血管先端に埋め込んだ状態を示す横断面図
【図５】第１実施形態を脱血管に埋め込んだ補助人工心臓の機能を測定する状態を示す図
【図６】本発明の第２実施形態を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）縦断面図及び（Ｃ）結線図
【図７】第２実施形態を脱血管先端に埋め込んだ状態を示す斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１０…（人工）血管
２０、４０…半導体圧力センサ
２２…半導体基板
２４…ダイヤフラム
２６…減圧シール
２８…真空室
Ｒ１、Ｒ１…感圧抵抗素子
３０…測定回路
【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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【図７】
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