CN107462366A - 一种可在体标定的颅内压传感器及其标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可在体标定的颅内压传感器，包括传感器模块，所述的传感器模块包括传感器探头，所述的传感器探头通过导管连接有接口板，所述接口板的气孔连接有压力发生模块，所述接口板的输出接口连接有系统控制模块。并公开了相应的标定方法。本发明提出一种单导管结构的颅内压传感器，能够在临床使用中对颅内压进行在体标定，消除传感器零点及灵敏度变化引起的测量误差，具有结构简单合理、使用方便的优点。

Description

一种可在体标定的颅内压传感器及其标定方法

技术领域

本发明涉及颅内压标定技术领域，具体来说，涉及一种可在体标定的颅内压传感器及其标定方法。

背景技术

目前，绝大多数的颅内压传感器制作过程是：封装—标定—包装—灭菌。但是，经过实验测试发现，此类制作过程存在以下几个问题：第一，灭菌过程影响颅内压传感器的原始特性，包括传感器零点和灵敏度，从而影响标定和温度补偿效果；第二，封装过程中采用的密封材料在使用时存在吸水现象致使颅内压传感器零点漂移。颅内压传感器在测量颅内压大小时需参考传感器的灵敏度和零点值，由于零点和灵敏度发生变化导致颅内压测量结果发生漂移，无法准确判断此时颅内压的大小。基于以上分析，国外有研究提出了颅内压传感器在体标定的方案，即在人体颅腔内完成标定，如专利US6120457，但此类传感器大多采用多导管结构，封装过程较为复杂。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种可在体标定的颅内压传感器及其标定方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可在体标定的颅内压传感器，包括传感器模块，所述的传感器模块包括传感器探头，所述的传感器探头通过导管连接有接口板，所述接口板的气孔连接有压力发生模块，所述接口板的输出接口连接有系统控制模块。

进一步的，所述的传感器探头包括保护壳体，所述保护壳体的外部开设有二级阶梯状窗口，所述二级阶梯状窗口的上窗口上连接有弹性薄膜，所述二级阶梯状窗口的下窗口中设有传感器片芯，所述弹性薄膜的中部可脱离的设于所述传感器片芯的敏感面，所述的弹性薄膜和传感器片芯之间设有柔性电路板。

优选的，所述保护壳体的中部开设有导气槽，所述的导气槽位于所述传感器片芯的下方，且所述导气槽气路的前端延伸至所述弹性薄膜的下表面，所述导气槽气路的末端与所述导管连通。

优选的，所述二级阶梯状窗口的上窗口通过胶水与所述弹性薄膜的四周固定连接。

优选的，所述的传感器片芯与保护壳体之间涂覆有硅胶层。

进一步的，所述的压力发生模块包括压力源，所述的压力源通过正压阀门K1、负压阀门K2和无压阀门K3分别与所述接口板的气孔连接。

本发明还提供一种可在体标定的颅内压传感器的标定方法，包括如下步骤：

S1：假定颅内压传感器植入体内后，零点和灵敏度漂移与温度无关，且颅内压传感器输出—输入呈线性关系，即：

V＝k×P+b (1)

其中，V为传感器输出；P为作用于传感器压力；k为传感器理论灵敏度；b为传感器理论零点，将颅内压传感器植入体内；

S2：向探头内部注入一定量空气，使得传感器片芯的上、下表面等压，即作用于传感器片芯的压力为零，记录此时输出值V₀；

S3：将探头内的空气向外抽出一部分，使传感器片芯下表面的压力P₁比大气压小ΔP，即下表面压力P₁＝P₀-ΔP，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₁；

S4：进入颅内压测量模式，使传感器片芯下表面的压力为大气压P₀，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₂；

S5：计算出传感器的灵敏度和零点值：b＝V₀，k＝(V₂-V₁)/ΔP；

S6：根据计算出的灵敏度和零点值计算出传感器上表面的压力P_X，P_x＝(V₂-V₀)/(V₂-V₁)*ΔP，从而计算出上表面与下表面的压力差，即为颅内压。

进一步的，步骤S2中，压力源接通正压阀门K1，通过导管向探头内部注入一定量空气。

进一步的，步骤S3中，压力源接通负压阀门K2，通过导管将探头内的空气向外抽出一部分。

进一步的，步骤S4中，压力源接通无压阀门K3，即可使传感器片芯下表面的压力为大气压P₀。

本发明的有益效果：本发明提出一种单导管结构的颅内压传感器，能够在临床使用中对颅内压进行在体标定，消除传感器零点及灵敏度变化引起的测量误差，具有结构简单合理、使用方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中颅内压监测装置的模块框图；

图2为本发明实施例中颅内压传感器探头处于零点标定模式时的示意图；

图3为本发明实施例中颅内压传感器探头处于灵敏度标定模式时的示意图；

图4为本发明实施例中颅内压传感器探头处于测量模式时的示意图；

图5为本发明实施例中颅内压传感器在体标定流程图；

图中：1、系统控制模块；2、压力发生模块；3、传感器模块；30、传感器探头；31、导管；32、接口板；K1、正压阀门；K2、负压阀门；K3：无压阀门；301、保护壳体；302、二级阶梯状窗口；303、弹性薄膜；304、柔性电路板；305、传感器片芯；306、导气槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例所述的一种可在体标定的颅内压传感器，包括传感器模块3，所述的传感器模块包括传感器探头30，所述的传感器探头30通过导管31连接有接口板32，所述接口板32的气孔连接有压力发生模块2，所述接口板32的输出接口连接有系统控制模块1。

在一具体实施例中，所述的传感器探头30包括保护壳体301，所述保护壳体301的外部开设有二级阶梯状窗口302，所述二级阶梯状窗口302的上窗口上连接有弹性薄膜303，所述二级阶梯状窗口302的下窗口中设有传感器片芯305，所述弹性薄膜303的中部可脱离的设于所述传感器片芯305的敏感面，所述的弹性薄膜303和传感器片芯305之间设有柔性电路板304。

在一具体实施例中，所述保护壳体301的中部开设有导气槽306，所述的导气槽位于所述传感器片芯305的下方，且所述导气槽气路的前端延伸至所述弹性薄膜303的下表面，所述导气槽气路的末端与所述导管31连通。

在一具体实施例中，所述二级阶梯状窗口302的上窗口通过胶水与所述弹性薄膜303的四周固定连接。

在一具体实施例中，所述的传感器片芯305与保护壳体301之间涂覆有硅胶层。

在一具体实施例中，所述的压力发生模块2包括压力源，所述的压力源通过正压阀门K1、负压阀门K2和无压阀门K3分别与所述接口板32的气孔连接。

本发明还提供一种可在体标定的颅内压传感器的标定方法，如图5所示，包括如下步骤：

S1：假定颅内压传感器植入体内后，零点和灵敏度漂移与温度无关，且颅内压传感器输出—输入呈线性关系，即：

V＝k×P+b (1)

其中，V为传感器输出；P为作用于传感器压力；k为传感器理论灵敏度；b为传感器理论零点，将颅内压传感器植入体内；

S2：向探头30内部注入一定量空气，使得传感器片芯305的上、下表面等压，即作用于传感器片芯305的压力为零，记录此时输出值V₀；

S3：将探头内的空气向外抽出一部分，使传感器片芯305下表面的压力P₁比大气压小ΔP，即下表面压力P₁＝P₀-ΔP，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₁；

S4：进入颅内压测量模式，使传感器片芯305下表面的压力为大气压P₀，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₂；

S5：计算出传感器的灵敏度和零点值：b＝V₀，k＝(V₂-V₁)/ΔP；

S6：根据计算出的灵敏度和零点值计算出传感器上表面的压力P_X，P_x＝(V₂-V₀)/(V₂-V₁)*ΔP，从而计算出上表面与下表面的压力差，即为颅内压。

在一具体实施例中，步骤S2中，压力源接通正压阀门K1，通过导管31向探头30内部注入一定量空气。

在一具体实施例中，步骤S3中，压力源接通负压阀门K2，通过导管31将探头内的空气向外抽出一部分。

在一具体实施例中，压力源接通无压阀门K3，即可使传感器片芯305下表面的压力为大气压P₀。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本发明所述的一种可在体标定的颅内压传感器，系统控制模块1不仅可以对传感器模块3的输出信号进行处理、存储和显示，还可以通过控制压力发生装置模块2来改变整个装置的工作模式。压力发生装置模块2的压力源与阀门组K1、K2、K3来改变压力状态，当正压阀门K1闭合时，压力源向导管注入一定的空气；当负压阀门K2闭合时，压力源通过导管31抽取一定的空气；当无压阀门K3闭合时，导管31与大气直接连通；通过压力源产生的气压值均可由压力发生装置内置的压力表测得。

传感器模块包括探头30，其具有的特殊结构是实现在体标定功能的基础。探头外部保护壳体301的外部开有一个二级阶梯状窗口302，其中上窗口面积大，用于贴附弹性薄膜303，下窗口面积小，用于放置固定传感器片芯305。弹性薄膜303应具有生物兼容性，厚度可以在10-100μm，材料可以为硅胶、聚氨酯等，弹性薄膜303的四周可以通过硅胶固定在上窗口，需保证气密性。传感器片芯305与保护壳体301之间应涂覆一层硅胶作为固定和绝缘材料。上述器件装配后应该保证弹性薄膜平滑舒展，与传感器上表面自由接触。下窗口底部配置有导气槽306，导气槽从探头末端一直延伸至传感器片芯前沿，气路能与弹性薄膜相接通。装配好的探头通过导气槽向内部注入一定量空气时能够将弹性薄膜顶起来使差压传感器上下表面压力相等。

导管31用于探头与接口板32的电路和气路连接，导管中有漆包线与柔性电路板304完成电气连接，通过接口板32输出传感器所测信号至系统控制模块1，其接口可以为DB9串口或USB接口等。接口板上有通气孔用于与压力发生模块2连接，以此来得到标定时所需要气压环境。

在具体标定时，需要假定：1)颅内压传感器植入体内后，零点和灵敏度漂移与温度无关；2)颅内压传感器输出—输入呈线性关系，在假定的条件下，颅内压传感器输出—输入关系为：

V＝k×P+b (1)

其中，V为传感器输出；P为作用于传感器压力；k为传感器理论灵敏度；b为传感器理论零点；

然后，通过零点标定模式标定传感器的零点，具体为向探头30内部注入一定量空气，使得传感器片芯305的上、下表面等压，即作用于传感器片芯305的压力为零，此时传感器结构模块的状态如图2所示，弹性薄膜303鼓起，不与传感器片芯上表面接触，记录此时输出值V0，即可得到零点b＝V₀；

接着，通过灵敏度标定模式标定传感器的灵敏度，具体为将探头内的空气向外抽出一部分，使传感器片芯305下表面的压力P₁比大气压小ΔP，即下表面压力P₁＝P₀-ΔP，上表面的压力为P_X，此时传感器结构模块的状态如图3所示，记录此时的输出值V₁，根据传感器输出—输入关系公式，即可得到灵敏度k＝(V₂-V₁)/ΔP；

最后，根据零点值和灵敏度进行颅内压的测量，具体为使传感器片芯305下表面的压力为大气压P₀，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₂，根据传感器输出—输入关系公式计算出P_X，根据P_X即可计算出颅内压等于传感器上下表面的压力差。

综上所述，本发明提出一种单导管结构的颅内压传感器，能够在临床使用中对颅内压进行在体标定，消除传感器零点及灵敏度变化引起的测量误差，具有结构简单合理、使用方便的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，包括传感器模块（3），所述的传感器模块包括传感器探头（30），所述的传感器探头（30）通过导管（31）连接有接口板（32），所述接口板（32）的气孔连接有压力发生模块（2），所述接口板（32）的输出接口连接有系统控制模块（1）。

2.根据权利要求1所述的一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，所述的传感器探头（30）包括保护壳体（301），所述保护壳体（301）的外部开设有二级阶梯状窗口（302），所述二级阶梯状窗口（302）的上窗口上连接有弹性薄膜（303），所述二级阶梯状窗口（302）的下窗口中设有传感器片芯（305），所述弹性薄膜（303）的中部可脱离的设于所述传感器片芯（305）的敏感面，所述的弹性薄膜（303）和传感器片芯（305）之间设有柔性电路板（304）。

3.根据权利要求2所述的一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，所述保护壳体（301）的中部开设有导气槽（306），所述的导气槽位于所述传感器片芯（305）的下方，且所述导气槽气路的前端延伸至所述弹性薄膜（303）的下表面，所述导气槽气路的末端与所述导管（31）连通。

4.根据权利要求3所述的一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，所述二级阶梯状窗口（302）的上窗口通过胶水与所述弹性薄膜（303）的四周固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，所述的传感器片芯（305）与保护壳体（301）之间涂覆有硅胶层。

6.根据权利要求1所述的一种可在体标定的颅内压传感器，其特征在于，所述的压力发生模块（2）包括压力源，所述的压力源通过正压阀门K1、负压阀门K2和无压阀门K3分别与所述接口板（32）的气孔连接。

7.一种如权利要求1-6任一所述的可在体标定的颅内压传感器的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：假定颅内压传感器植入体内后，零点和灵敏度漂移与温度无关，且颅内压传感器输出—输入呈线性关系，即：

其中， V为传感器输出；P为作用于传感器压力；k为传感器理论灵敏度；b为传感器理论零点，将颅内压传感器植入体内；

S2：向探头（30）内部注入一定量空气，使得传感器片芯（305）的上、下表面等压，即作用于传感器片芯（305）的压力为零，记录此时输出值V₀；

S3：将探头内的空气向外抽出一部分，使传感器片芯（305）下表面的压力P₁比大气压小，即下表面压力，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₁；

S4：进入颅内压测量模式，使传感器片芯（305）下表面的压力为大气压P₀，上表面的压力为P_X，记录此时的输出值V₂；

S5：计算出传感器的灵敏度和零点值：，；

S6：根据计算出的灵敏度和零点值计算出传感器上表面的压力P_X，，从而计算出上表面与下表面的压力差，即为颅内压。

8.根据权利要求7所述的一种可在体标定的颅内压传感器的标定方法，其特征在于，步骤S2中，压力源接通正压阀门K1，通过导管（31）向探头（30）内部注入一定量空气。

9.根据权利要求7所述的一种可在体标定的颅内压传感器的标定方法，其特征在于，步骤S3中，压力源接通负压阀门K2，通过导管（31）将探头内的空气向外抽出一部分。

10.根据权利要求7所述的一种可在体标定的颅内压传感器的标定方法，其特征在于，步骤S4中，压力源接通无压阀门K3，即可使传感器片芯（305）下表面的压力为大气压P₀。