CN104983413A - 一种用于人体组织压力监测的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于人体组织压力监测的传感器，它包括传感器探头、信号导线（6）、传感器插口（8）和大气压力监测单元（7），所述的传感器探头内部设置有用于监测人体组织绝对压力的绝对压力监测单元（4）；所述的绝对压力监测单元（4）采集的信号依次通过信号导线（6）、传感器插口（8）传输给外部信号处理单元，大气压力监测单元（7）采集的信号也传输给外部信号处理单元。本发明取消了现有产品在传感器金属探头和信号导线内部的气道结构，不需要在探头内部作精细雕刻，也不用在传感器信号导线内部预留气道，既能有效杜绝使用时由于操作不当引起的数据误差，又能极大降低生产难度与成本，还能缩小信号导线的体积，降低患者感染风险。

Description

一种用于人体组织压力监测的传感器

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其设计一种用于人体组织压力监测的传感器。

背景技术

对人体或动物器官组织的监测在疾病治疗中具有重要的意义, 如对脑、膀胱、心脏等组织进行压力、温度、代谢等的监测，可以早期发现病症，并且可以衡量治疗方案的效果和评估预后，为医护工作者提供准确的数值。对于颅脑损伤的患者颅内压力监测尤为重要，颅内压持续增高，可导致脑组织受压移位而发生脑疝；若颅内压增高超过3.33kPa（25mmHg）即可引起严重的脑功能丧失，甚至造成脑死亡。

当前颅内压监测方法分为有创监测和无创监测。无创监测如采用诱发电位（如闪光视觉诱发电位）技术的无创颅内压监护仪。这些产品由于准确率低，操作复杂，如果患者视神经受损或头部缠有纱布，将无法对患者进行监测。有创监测产品如强生公司的codman颅内压传感器和法国Sophysa公司的颅内压传感器均采用压电感应芯片采集颅内压力数据； Integra公司的camino颅内压传感器采用光纤光干涉原理采集颅内压力和温度数据。由于有创颅内压监测得到的是直接的真实地颅内压力数值, 数据更加准确，因此有创颅内压监测一直都被国内外医护人员视为颅内压监测的“金标准”。

现有产品如强生公司的codman颅内压传感器和Sophysa公司的pressio颅内压传感器存在的共同特点：传感器金属探头上的监测窗口处安装有压力芯片，压力芯片都是采用表压芯片，传感器在结构上都有一个气道使压力芯片底部的气孔与外界大气连通，这个气道包括传感器金属探头内部气道和传感器导线内部气道两部分组成；使用时，传感器的金属探头植入到脑组织当中，脑组织对监测窗口下的压力芯片敏感面给予压力，当这个压力大于大气压时，压力芯片敏感面产生形变，从而使芯片的电阻发生变化，使芯片输出的电压发生变化，这种电压的变化信号经处理就得到颅内相对压力数值。因此，传感器中的气道对于现有产品有着重要的作用，如果气道堵塞、通气不畅，采集的压力信号将不能正确地反映患者颅内压，这样会极大的误导医生对患者病情变化的判断。现在在实际的临床使用当中，为减少感染的风险，绝大部分传感器均采用皮下隧道方式植入，因此在植入时需要医生用手术钳弯折传感器导线，并且在植入后导线或多或少都有打折的情况。所以由于手术钳对导线的夹闭以及传感器导线固定后的打折常常导致气道的折闭或闭塞，造成芯片内部气压与实际大气压不等，引起监测的数据出现异常。另外，由于传感器金属探头内必须要预留气道，使其内部结构复杂，极大地增加了生产成本；而且由于导线内部必须保留气道，使得导线体积不能过细，这也增加了患者颅内感染的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于人体组织压力监测的传感器，可有效避免表压型传感器气道堵塞导致的监测误差，使监测数据更加可靠、准确；同时能减小传感器尺寸，降低患者颅内感染的风险；另外能显著简化生产工艺，降低生产成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于人体组织压力监测的传感器，它包括传感器探头、信号导线、传感器插口和大气压力监测单元，所述的传感器探头内部设置有用于监测人体组织绝对压力的绝对压力监测单元；所述的绝对压力监测单元采集的信号依次通过信号导线、传感器插口传输给外部信号处理单元，大气压力监测单元采集的信号也传输给外部信号处理单元。

所述的外部信号处理单元对大气压力监测单元采集的压力信号进行处理，并将处理的结果作为零点对绝对压力监测单元采集的压力信号进行计算，获得相对于当前大气压的人体组织压力数值。

一种用于人体组织压力监测的传感器还包括一个记忆单元，所述的记忆单元记录所述的传感器的特征参数，所述的记忆单元与外部信号处理单元连接。

所述的大气压力监测单元设置于传感器插口内部，或者是一个设置于传感器插口外部的独立的结构，其中优选为大气压力监测单元设置于传感器插口内部。

所述的绝对压力监测单元为将压力转变为电信号的压力监测单元，或者将压力转变为光信号的压力监测单元，其中优选为将压力转变为电信号的压力监测单元。

所述的绝对压力监测单元包括应变式、压阻式、电容式、压电式绝对压力芯片，其中优选压阻式绝对压力芯片。

所述的传感器用于人体颅内压力监测。

所述的传感器探头为圆柱状、长方体、正方体、圆球形、橄榄形，其中优选圆柱状。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的方案在传感器探头内部的芯片采用的是绝压芯片，取消了在传感器金属探头和信号导线内部的气道结构方式，减少了现有的传感器内部的气道部分，不需要在探头内部作精细雕刻，也不用在传感器信号导线内部预留气道，既能有效杜绝使用时由于操作不当引起的数据误差，又能极大降低生产难度与成本，还能缩小信号导线的体积，降低患者感染风险。

（2）传感器上携带的记忆单元，提前将传感器的特征参数写入，信号处理时直接调取这些参数,不需要专用设备较准，极大的提高了传感器的精度和使用时的灵活与便捷性。

附图说明

图1为本发明结构方框图；

图2为实施例1的传感器探头纵向截面正视图；

图3为实施例1的传感器探头纵向截面示意图；

图4为实施例2结构示意图；

图5为实施例3结构示意图；

图中，1-探头壳体，2-监测窗口，3-平台，4-绝对压力监测单元，5-空腔，6-信号导线，7-大气压力检测单元，8-传感器插口，9-记忆单元。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：

如图1所示，一种用于人体组织压力监测的传感器，它包括传感器探头、信号导线6、传感器插口8和大气压力监测单元7，所述的传感器探头内部设置有用于监测人体组织绝对压力的绝对压力监测单元4；所述的绝对压力监测单元4采集的信号依次通过信号导线6、传感器插口8传输给外部信号处理单元，大气压力监测单元7采集的信号也传输给外部信号处理单元。

所述的外部信号处理单元对大气压力监测单元7采集的压力信号进行处理，并将处理的结果作为零点对绝对压力监测单元4采集的压力信号进行计算，获得相对于当前大气压的人体组织压力数值。

所述的绝对压力监测单元4为将压力转变为电信号的压力监测单元，或者将压力转变为光信号的压力监测单元，其中优选为将压力转变为电信号的压力监测单元。

所述的绝对压力监测单元4包括应变式、压阻式、电容式、压电式绝对压力芯片，其中优选压阻式绝对压力芯片。

所述的传感器用于人体颅内压力监测。

所述的传感器探头为圆柱状、长方体、正方体、圆球形、橄榄形，其中优选圆柱状。

一种用于人体组织压力监测的传感器还包括一个记忆单元9，所述的记忆单元9记录所述的传感器的特征参数，所述的记忆单元9与外部信号处理单元连接。

用于植入脑组织的传感器探头横截面宽度≤6mm，其中优选≤5mm；信号导线6外径小于等于6mm，其中优选≤3mm。

探头壳体1选择材料为生物相容的无磁性金属（优选含钛金属材料）、高分子材料（优选聚醚醚酮、聚酰胺）或无机材料（优选陶瓷或玻璃）, 信号导线6表面为生物相容性高分子材料（聚酰胺材料），传感器插口8外壳选用高分子材料或金属材料。

由于探头要插入组织当中，在插入的过程中需要对传感器进行保护，以免探头内部组件损伤脑组织，因此探头外部结构是对内部芯片和导线的保护性壳体。

具体的实施例1如图2和图3所示，实施例1为采用将压力转变为电信号的式压阻压力监测单元的实施例：

探头壳体1为外径为d1=3mm，长度L4=6mm的圆柱状结构，尾端是内径为0.9mm的空腔5，便于信号导线6进出探头壳体1内部。探头壳体1侧壁上的为监测窗口2，监测窗口2为下沉凹槽，探头壳体1底部为平台3，平台3上固定有绝对压力芯片，监测窗口2的宽度为1.4mm，监测窗口2的长度L3=3.3mm，监测窗口2侧边的上缘到绝对压力芯片上表面的距离L1=0.2mm。在绝对压力芯片的焊盘上焊接信号导线6，然后将绝对压力芯片用胶水固定于平台3上。监测窗口2用生物相容的柔性硅胶封闭，硅胶膜厚度为0.3mm，并使整个监测窗口2内的绝对压力芯片完全覆盖。信号导线6通过探头壳体1尾端空腔5进出，然后与传感器插口8内部的电路板焊接。信号导线6外部采用生物相容的聚酰胺材料，外径0.9mm，长度为80cm。

所述的大气压力监测单元7设置于传感器插口8内部，或者是一个设置于传感器插口8外部的独立的结构，其中优选为大气压力监测单元7设置于传感器插口8内部。

图4为本发明实施例2，其中大气压力监测单元7和记忆芯片9均设置于传感器插口8中。

图5为本发明实施例3，其中记忆芯片9设置于传感器插口8中，大气压力检测单元7设置于传感器插口8外部，为单独的一个结构。

工作时，无论大气压力监测单元7和绝对压力监测单元4信号采集频率是否相同，他们至少在一个固定时间段内都必须将采集的信号反馈给信号处理单元，这样的时间段优选小于等于3小时。

Claims (8)

1.一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：它包括传感器探头、信号导线（6）、传感器插口（8）和大气压力监测单元（7），所述的传感器探头内部设置有用于监测人体组织绝对压力的绝对压力监测单元（4）；所述的绝对压力监测单元（4）采集的信号依次通过信号导线（6）、传感器插口（8）传输给外部信号处理单元，大气压力监测单元（7）采集的信号也传输给外部信号处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的外部信号处理单元对大气压力监测单元（7）采集的压力信号进行处理，并将处理的结果作为零点对绝对压力监测单元（4）采集的压力信号进行计算，获得相对于当前大气压的人体组织压力数值。

3.根据权利要求1所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：还包括一个记忆单元（9），所述的记忆单元（9）记录所述的传感器的特征参数，所述的记忆单元（9）与外部信号处理单元连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的大气压力监测单元（7）设置于传感器插口（8）内部，或者是一个设置于传感器插口（8）外部的独立的结构，其中优选为大气压力监测单元（7）设置于传感器插口（8）内部。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的绝对压力监测单元（4）为将压力转变为电信号的压力监测单元，或者将压力转变为光信号的压力监测单元，其中优选为将压力转变为电信号的压力监测单元。

6.根据权利要求5所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的绝对压力监测单元（4）包括应变式、压阻式、电容式、压电式绝对压力芯片，其中优选压阻式绝对压力芯片。

7.根据权利要求1所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的传感器用于人体颅内压力监测。

8.根据权利要求1所述的一种用于人体组织压力监测的传感器，其特征在于：所述的传感器探头为圆柱状、长方体、正方体、圆球形、橄榄形，其中优选圆柱状。