CN101683261A - 血管内压力传感器 - Google Patents

Abstract

血管内压力传感器，用于经皮插入通过病人的血管壁以产生响应于血管内压力的电信号。导线具有连接于传感器芯片的第一端和连接于电子仪器组件的第二端，电子仪器组件用于皮下植入并通过导线来接收并处理由传感器芯片产生的电信号，从而提供指示压力的输出。

Description

血管内压力传感器

技术领域

本发明总体涉及医疗设备，具体来说涉及可植入压力传感器。

背景技术

为了正确监测和控制病情例如高血压，希望连续测量动脉内的压力。然而现有动脉内的压力监测器大多数不适合走动使用。

作为一种可能的方案，美国专利6,053,873，在此以参见方式引入其内容，描述了一种压力检测支架。流动参数传感器固定于支架并通过支架测量与血流速率相关的参数。传送器将响应于所测参数的信号传送给体外的接收器。

作为另一种实例，美国专利6,939,299，在此以参见方式引入其内容，描述了可植入微型压力传感器，在一个小芯片中集成了电容器和感应器，从而形成共振LC回路。传感器被密封并具有膜，膜通过外部流体、气体或机械压力相对于上部电容器板偏移。可以远距离监测并利用邻近传感器设置的外部检测器拾取线圈连续测量传感器的共振频率。可以使用压力传感器测量眼内压力、血管内压力、颅内压力、肺压、胆管压力、血压、关节压力以及任何人体组织或流体压力。

美国专利6,802,811和美国专利申请公开出版物2002/0045921描述了其它类型的可以用于压力测量的可植入传感器，在此以参见方式引入其内容。

发明内容

下面描述的本发明的实施方案提供了可经皮植入的血管内压力检测设备。该设备包括：压力传感器芯片，其经皮插入通过血管壁；和电子仪器组件，其通过导线连接于压力传感器芯片并可直接植入血管上方的皮肤之下。电子仪器组件可以由人体外部的控制单元供电和询问，控制单元接近电子仪器组件上方的皮肤放置。

该检测设备确保了连续、精确、走动式(不必卧床)血压监测，同时使血管泄露和对正常血流的干扰最小化。可以使用最小侵入过程引入该设备，其最小化了对血管壁和周围组织的创伤。分体式设计允许压力传感器被制作的非常小，同时仍然提供了可以方便地从体外访问的精密的电子仪器组件。不像本领域已知的通常为非侵入性的走动式血压监测方法，本发明实施方案的最小侵入方法提供了精确、客观、连续的读数。该特征在监测具有不稳定高血压的病人时尤为重要。

虽然下面描述的实施方案具体涉及动脉内的压力测量，本发明的原理可以类似地用于测量其它解剖结构例如静脉和其它人体器官和管道内部的压力。

因此，根据本发明的实施方案提供了压力检测设备，包括：

传感器芯片，用于经皮插入通过病人的血管壁以产生响应于血管内压力的电信号；

导线，具有连接于传感器芯片的第一端并具有第二端；

电子仪器组件，用于皮下植入并连接于导线的第二端以接收并处理由传感器芯片产生的电信号，从而提供指示压力的输出。

通常传感器芯片具有不大于1mm的横向外部尺寸。

在一些实施方案中，该设备还包括连接于导线的锚，用于在植入检测设备后在病人皮肤下张开以防止从血管意外移除传感器芯片。

另外或者可选择地，该设备包括控制单元，用于通过无线连接从电子仪器组件接收输出，并处理输出以提供压力读数。在一个实施方案中，该设备用于连续提供压力读数并响应于压力自动地对病人实施治疗。可以通过捆绑在病人肢体上的控制单元提供读数和实施治疗。

在揭示的一个实施方案中，该设备包括：套针，用于插入通过病人皮肤而进入血管附近；穿孔工具，用于插入通过套针并制造通过血管壁的孔；和插入器，用于在收回穿孔工具后插入通过套针以通过套针将传感器芯片插入通过孔而进入血管。套针可以包括具有纵向沟槽的针杆，其中传感器芯片在套针内时导线通过沟槽以将传感器芯片连接于套针外部的电子仪器组件。

根据本发明的实施方案，还提供了一种用于检测压力的方法，包括：

通过病人体内的解剖结构的壁经皮植入传感器芯片；

皮下植入电子仪器组件，其通过导线连接于传感器芯片；

在电子仪器组件内处理通过导线从传感器芯片接收的电信号，从而提供指示解剖结构内的压力的输出。

在一些实施方案中，植入传感器芯片包括：将套针插入通过病人皮肤而进入解剖结构附近；将穿孔工具通过套针来制造通过解剖结构的壁的孔；和通过套针将传感器芯片插入通过孔而进入解剖结构。

在揭示的一个实施方案中，植入传感器芯片包括将传感器芯片插入通过动脉例如肱动脉的壁。可以在插入传感器芯片之前利用超声成像来观察动脉。

通过以下结合附图对本发明实施方案的详细描述，会更加充分地理解本发明。

附图说明

图1是根据本发明实施方案的用于植入血管内压力检测设备的套件的示意图；

图2是根据本发明实施方案的示意图，示出了用于在病人手臂内植入压力检测设备的方法；

图3-5是根据本发明实施方案的示意图，示出了用于植入血管内压力检测设备的方法中的连续阶段的细节；

图6是根据本发明实施方案的示意图，示出了在植入后展开血管内压力检测设备；以及

图7是根据本发明实施方案的示意图，示出了用于血管内压力测量的控制单元。

具体实施方式

图1的示意图示出了根据本发明实施方案的用于植入血管内压力检测设备21的套件20。

设备21自身包括传感器芯片22，其用于经皮插入通过血管壁，如后面附图所示。传感器芯片22通过导线26连接于电子仪器组件24，电子仪器组件24处理传感器芯片产生的电信号以提供指示血管内压力的输出。为了便于插入通过血管壁，传感器芯片的横向外部尺寸通常小于1mm，尽管根据工艺限制和应用条件也可以使用更大或更小的芯片尺寸。电子仪器组件由适于植入皮肤下的生物相容性材料制成，并可以制成边长大约3-4mm且高约0.5-0.8mm的矩形形状。电子仪器组件可以由体外的控制单元供电和询问，控制单元接近电子仪器组件上方的皮肤放置，如图7所示。

传感器芯片22可以包括任何合适类型的压力敏感元件。例如，传感器芯片可以包括电容器，其在压力下变形并因此改变其电容。可以连接电容器来作为共振回路的一部分，如上述美国专利6,939,299所描述，其中共振回路的感应器和其它元件也可以位于芯片22和/或电子仪器组件24中。随后通过检测回路响应的共振峰可以测量传感器芯片的电容。或者，芯片22可以包括压电元件，其成比例于芯片经受的压力将电压信号输出至电子仪器组件24。或者，芯片22可以包括本领域已知的任何其它合适类型的压力检测元件。

在图1示出的实施方案中，导线26包含锚30，用于在病人体内展开检测设备后减轻张力。另外，导线可以通过安全释放机构28连接于传感器芯片22以防止植入后传感器芯片被意外拉出血管壁。

检测设备21使用套件20的部件经皮植入血管，套件20示于图1并包含：

套针32，具有针杆34，针杆34具有纵向沟槽36(用于容纳导线26，如下所示)。

穿孔工具38。

插入器40，其也包括杆身42，杆身42具有用于导线26的沟槽44。

图2是根据本发明实施方案的示意图，示出了医疗技术人员48使用套件20的元件来在病人52的手臂50内植入检测设备21。在所示实施例中，医疗技术人员48正在病人肱动脉内插入传感器芯片。该过程可以在局部麻醉下进行，可以使用超声成像或其它装置来观察动脉并避免意外损伤神经和附近的其它结构，因为在该经皮过程中，医疗技术人员通常不能直接看到目标动脉。肱动脉是有利的，因为可以通过经皮方法方便地进入肱动脉。或者，在此描述的设备和方法可以应用于其它动脉和静脉，并用于测量能够经受这类方法的其它器官和人体管道内的压力。

图3-5是根据本发明实施方案的示意图，示出了用于植入血管56例如肱动脉内的检测设备21的连续阶段的细节。首先，如图3所示，医疗技术人员48将套针32的末端穿过病人52的皮肤54并穿过下面的组织直至到达血管56。技术人员随后将穿孔工具38插入通过套针的针杆并利用穿孔工具端部的末端尖头58在血管臂上制造小口。

接下来，如图4所示，技术人员收回穿孔工具并使用插入器40将传感器芯片(该图中不可见)通过套针32推入血管56。导线26的近端通过沟槽44和36伸出至电子仪器组件24(因为电子仪器组件太大而不能装入套针针杆)。在充分延伸后，如图5所示，传感器芯片22轻微伸入血管56，而电子仪器组件24恰好保持在皮肤54的表面之上。传感器芯片的小尺寸以及在此示出的经皮过程最小化了对血管的创伤和血的流出并因此促进了植入后的快速康复。传感器芯片可以使用延伸至血管臂内侧面的锚定机构(图中未示出)在血管内锚定就位，这种机构类似于美国专利6,783,499中的描述，在此以参见方式引入其内容。

图6是根据本发明实施方案的示意图，示出了在植入后展开检测设备21。在传感器芯片22插入通过血管壁后，如图5所示，技术人员48收回通过皮肤54的插入器40和套针32。套针的收回使传感器芯片附近的导线26上的锚向外张开，从而防止传感器被意外拉出血管56。技术人员也可以通过合适的切口将电子仪器组件24植入皮肤54的表面下。

图7是根据本发明实施方案的示意图，示出了与传感器芯片22和电子仪器组件24一起测量血管内压力的控制单元60。控制单元例如可以捆绑于人体的肢体例如手臂50，如图所示，并可以因此(通过电子仪器组件)连续接收来自传感器芯片的压力读数。或者，控制单元可以根据需要仅间歇地接近臂放置。无论哪种情况，控制单元可以将电力传送给电子仪器组件24并通过无线连接例如利用电感来从电子仪器组件接收输出信号。

在图7所示结构中，控制单元60中的微型控制器62通过无线连接询问电子仪器组件，并处理电子仪器组件的输出以产生校准的压力读数。该读数可以显示在显示器64上。可选择的是或者另外，读数可以存储在控制单元的存储器内和/或通过无线或有线连接传送给监测站(未示出)。

作为另一种选择方案，控制单元60提供的连续压力监测可以用于调节闭环给药或用于控制高血压的其它治疗。例如，在图7示出的实施方案中，控制单元60包括药物储存器和泵(未示出)，将基于测量压力的药物剂量通过管66分配入病人身体。

可以理解，上述实施方案作为示例被列举，本发明不局限于此前的具体示出和描述。相反，本发明的范围包含此前描述的各种特征的组合和次级组合，以及现有技术未公开的、本领域技术人员在阅读前述说明书后会意识到的变型和改型。

Claims (17)

1.一种压力检测设备，包括：

传感器芯片，用于经皮插入通过病人的血管壁以产生响应于血管内压力的电信号；

导线，具有连接于传感器芯片的第一端并具有第二端；

电子仪器组件，用于皮下植入并连接于导线的第二端以接收并处理由传感器芯片产生的电信号，从而提供指示压力的输出。

2.根据权利要求1的设备，其中传感器芯片具有不大于1mm的横向外部尺寸。

3.根据权利要求1的设备，还包括连接于导线的锚，用于在植入检测设备后在病人皮肤下张开以防止从血管意外移除传感器芯片。

4.根据权利要求1的设备，还包括控制单元，用于通过无线连接从电子仪器组件接收输出，并处理输出以提供压力读数。

5.根据权利要求4的设备，其中该设备用于连续提供压力读数并响应于压力自动地对病人实施治疗。

6.根据权利要求1的设备，还包括：

套针，用于插入通过病人皮肤而进入血管附近；

穿孔工具，用于插入通过套针并制造通过血管壁的孔；和

插入器，用于在收回穿孔工具后插入通过套针以通过套针将传感器芯片插入通过孔而进入血管。

7.根据权利要求6的设备，其中套针包括具有纵向沟槽的针杆，传感器芯片在套针内时导线通过沟槽以将传感器芯片连接于套针外部的电子仪器组件。

8.一种用于检测压力的方法，包括：

通过病人体内的解剖结构的壁经皮植入传感器芯片；

皮下植入电子仪器组件，其通过导线连接于传感器芯片；

在电子仪器组件内处理通过导线从传感器芯片接收的电信号，从而提供指示解剖结构内的压力的输出。

9.根据权利要求8的方法，其中传感器芯片具有不大于1mm的横向外部尺寸。

10.根据权利要求8的方法，其中植入传感器芯片包括在植入传感器芯片后在病人皮肤下张开连接于导线的锚，从而防止从血管意外移除传感器芯片。

11.根据权利要求8的方法，还包括通过无线连接从电子仪器组件接收输出并处理输出以提供压力读数。

12.根据权利要求11的方法，其中处理输出包括连续提供压力读数，该方法还包括响应于压力自动地对病人实施治疗。

13.根据权利要求12的方法，其中通过捆绑在病人肢体上的控制单元提供读数和实施治疗。

14.根据权利要求8的方法，其中植入传感器芯片包括：

将套针插入通过病人皮肤而进入解剖结构附近；

将穿孔工具插入通过套针来制造通过解剖结构的壁的孔；和

通过套针将传感器芯片插入通过孔而进入解剖结构。

15.根据权利要求8的方法，其中植入传感器芯片包括将传感器芯片插入通过动脉壁。

16.根据权利要求15的方法，其中动脉包括肱动脉。

17.根据权利要求15的方法，其中插入传感器芯片包括在插入传感器芯片之前利用超声成像来观察动脉。

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