CN109414220B - 用于腰椎穿刺的触觉传感装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于成像目标组织位置的触觉传感装置、系统和方法。当向触觉传感装置施加力时，检测到电压数据并在显示屏上可视化，指示目标组织位置。

Description

用于腰椎穿刺的触觉传感装置
交叉引用
本申请要求提交于2016年5月3日的第62/331,279号美国临时申请以及提交于2017年4月11日的第62/484,354号美国临时申请的优先权权益，二者通过引用其全文并入本文。
发明内容
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体的骨结构和非骨结构进行成像的触觉传感装置、系统、方法和套件。在某些实施方式中，本文还描述了利用触觉传感装置执行腰椎穿刺的方法。在某些实施方式中，本文还描述了利用触觉传感装置向个体的硬膜外腔施用治疗剂的方法。
通过腰椎穿刺进入硬膜外腔或蛛网膜下腔是一项在技术上具有挑战性的手术，其较为常见地在临床，特别是急诊室中执行。该手术涉及对腰椎进行“盲”标记或通过手动触诊标记以识别两个棘突之间的间隙，通过该间隙可将针插入硬膜外腔或蛛网膜下腔中以进行流体收集或注射。“盲”标记技术会随着时间和实践而提高，因此经验有限的医师认为腰椎穿刺手术具有挑战性。此外，无论经验如何，对于肥胖患者或具有高体重指数(BMI)的患者，腰椎穿刺手术变得难以执行，因为他们的皮下脂肪组织的高积聚阻碍了医师通过手动触诊准确地标记腰椎。目前的标记技术仅具有30％的准确度，使得正确刺穿该空间需要平均大于4次尝试，并且导致大于25％的患者具有创伤性腰椎穿刺并且大于32％的患者留下硬膜穿刺后的头痛(PDPH)。另外，老年患者或怀孕患者具有有限的柔韧性，因而不能最大程度地弯曲臀部、膝盖和背部，但这在腰椎穿刺手术中是需要的，以便增加椎间盘之间的开口空间。除了标记和定位之外，其中收集脑脊液(CSF)样品并测量颅内压的进行诊断性腰椎穿刺的其他功能步骤是非常低效的。为了获得颅内压读数，医师使用通过三通旋塞连接到针毂的两件式压力计，这需要在确定颅内压时估计液位。使压力计和一个或多个脑脊液收集管同时保持平衡需要较高的灵活性并且/或者有时需要不止一双手。因此，CSF溢出的风险较高，进一步增加了污染的风险。因此，需要改进的装置、方法、系统和套件来进行腰椎穿刺。还需要改进的装置、方法、系统和套件来将骨结构和非骨结构可视化。鉴于现有技术中的这些缺陷，本文提出的主题解决了这些需求和其他需求。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的触觉传感装置，包括：a)针引导件，其具有近侧开口和远侧开口，配置用于将针朝向所述个体引导；以及b)传感器阵列，其包括至少一个配置用于检测施加的压力的传感器。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的触觉传感装置，包括：a)针引导件筒匣(cartridge)，其包括至少两个针引导件，其中每个针引导件具有侧面开口和远侧开口，并且每个针引导件被配置用于将针朝向所述个体引导；以及b)传感器阵列，其包括至少一个配置用于检测施加的压力的传感器。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的触觉传感装置，包括：a)传感器阵列，其包括至少一个配置用于检测施加的压力的传感器；b)显示屏；以及c)标记工具，用于标记所述目标组织位置。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的触觉传感装置，包括：a)传感器阵列，其包括至少一个配置用于检测施加的压力的传感器；b)与显示屏的连接；以及c)标记工具，用于标记所述目标组织位置。
在一些实施方式中，所述针引导件筒匣允许所述针以多于一个水平(level)插入所述个体中。在一些实施方式中，所述针引导件允许所述针以多于一个角度插入所述个体中。在一些实施方式中，所述角度是在约-45度至约45度之间的头倾角(cephalad angle)。在一些实施方式中，所述角度是15度的头倾角。在一些实施方式中，所述传感器阵列被配置成装载到传感器阵列保持器中。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括框架。在一些实施方式中，所述框架还包括携带所述针引导件的细长部分、充当手柄的向下弯曲部分，以及远离所述手柄向远侧定位的传感器阵列保持器。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括定位在所述传感器阵列正上方的显示屏。在一些实施方式中，所述显示屏被配置用于显示所述目标组织位置和待插入所述个体中的针。在一些实施方式中，所述显示屏是计算机屏幕、移动装置屏幕、液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)或有机发光二极管(OLED)显示器。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括连接至所述针的针毂连接器，配置成通过所述针引导件的开口插入。在一些实施方式中，所述针引导件的所述开口是所述针引导件的所述近侧开口或所述针引导件的旋钮开口。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括旋钮，所述旋钮耦合至针毂连接器或从针毂连接器延伸。在一些实施方式中，所述旋钮从侧面开口或狭缝突出。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括阀。在一些实施方式中，所述阀是三通阀或三通旋塞阀。在一些实施方式中，所述阀被配置成通过针引导件的旋钮开口插入。在一些实施方式中，所述阀固定至针引导件筒匣上。在一些实施方式中，所述阀还包括针毂连接器、流体连接器、流体端口、压力计连接器、压力计端口或其组合。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括流体收集系统。在一些实施方式中，所述流体收集系统是插口式流体收集系统、轨道式流体收集系统、隔板式流体收集系统或轮辐式流体收集系统。在一些实施方式中，所述插口式流体收集系统包括至少一个收集管、从框架向下延伸的中心杆、从所述中心杆向下延伸的插口底座以及用于产生旋转移动的旋转手柄，所述旋转手柄耦合至所述插口底座，其中至少一个收集管位于所述插口底座上。在一些实施方式中，所述轨道式流体收集系统包括在针引导件筒匣下方延伸的一对导轨，所述导轨被配置用于接纳滑轨平台，所述滑轨平台包括至少一个开口，所述开口被配置用于保持至少一个收集管。在一些实施方式中，所述隔板式流体收集系统包括至少一个收集管、至少一个隔板、至少一个允许所述隔板打开或关闭的旋转带，以及配置成固定在第一收集管上的帽。在一些实施方式中，所述轮辐式流体收集系统包括中心毂；位于所述中心毂的侧面上的至少一个中心毂开口，所述中心毂开口被配置用于连接到至少一个收集管；以及从所述中心毂的前表面向外延伸的轮辐连接器。在一些实施方式中，所述针是脊柱针、硬膜外针或活检针。在一些实施方式中，所述传感器阵列是包括18个传感器的6x 3传感器阵列。在一些实施方式中，所述传感器阵列是包括32个传感器的8x 4传感器阵列。在一些实施方式中，所述传感器阵列固定在平台上。在一些实施方式中，所述平台包括凸起，所述传感器附着在所述凸起上。在一些实施方式中，所述凸起是支柱或连接器。在一些实施方式中，所述传感器包覆有配置用于增强力反馈的材料。在一些实施方式中，所述传感器是力敏电阻。在一些实施方式中，所述标记工具是光、墨水、水凝胶、纳米颗粒。在一些实施方式中，所述光是激光或发光二极管(LED)。在一些实施方式中，所述墨水是永久墨水、龙胆紫墨水、水基墨水、油基墨水、液体墨水或凝胶墨水。在一些实施方式中，所述水凝胶还包括造影剂。在一些实施方式中，所述纳米颗粒还包括造影剂。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括复用器。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括分压器。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括电压源。在一些实施方式中，触觉传感装置还包括压力传感器，所述压力传感器可操作地连接到触觉传感装置并且被配置用于测量颅内压。在一些实施方式中，所述压力传感器是压阻式压力传感器、电容式压力传感器、电磁式压力传感器、压电式压力传感器、光学式压力传感器或电位器式压力传感器。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的系统，包括：a)如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置；以及b)计算装置，其包括：i)至少一个可操作地耦合至所述触觉传感装置的处理器；ii)存储装置；以及iii)具有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机程序包括可由所述处理器执行的指令，所述指令使得所述处理器将电压信号转换成图像。在一些实施方式中，计算装置是微控制器。在一些实施方式中，所述计算装置还包括第二计算机程序，所述第二计算机程序包括可由所述处理器执行的指令，所述指令使得所述处理器将所述电压信号编码成第一计算机信号和第二计算机信号。在一些实施方式中，所述系统还包括发射器，配置用于将所述第一计算机信号发射至所述计算装置。在一些实施方式中，所述系统还包括接收器，配置用于从所述触觉传感装置接收所述第二计算机信号。在一些实施方式中，所述第一计算机信号和所述第二计算机信号远程传输、直接传输、无线传输或通过电线传输。在一些实施方式中，所述第一计算机信号和所述第二计算机信号是无线信号。在一些实施方式中，计算装置是移动装置。在一些实施方式中，所述计算装置还包括第三计算机程序，所述第三计算机程序包括可由所述处理器执行的指令，所述指令使得所述处理器计算投影的针位置并将其显示在所述显示屏上。在一些实施方式中，所述计算装置还包括第四计算机程序，所述第四计算机程序包括可由所述处理器执行的指令，所述指令使得所述处理器：a)作为第一要求，确定由所述触觉传感装置检测到的目标组织位置的位置；以及b)基于机器学习的应用进行预测分析，以估计所述投影的针位置。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的方法，包括：a)将如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置放置在所述个体上；b)抵靠着所述个体向所述触觉传感装置施加力；以及c)在显示屏上查看所述目标组织位置的图像，所述图像从由触觉传感装置产生的电压信号获得，所述电压信号由抵靠着所述个体向所述触觉传感装置施加力而得到。
在某些实施方式中，本文公开了用于产生有需要的个体中的目标组织位置的图像的方法，包括：a)收集由如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置产的多个电压信号，所述电压信号由抵靠着个体向所述触觉传感装置施加力而得到；b)将所述电压信号转化成数学阵列；c)重新缩放(rescale)所述数学阵列；以及d)将所述重新缩放的数学阵列转换成所述个体的目标组织位置的图像。
在一些实施方式中，所述目标组织位置是骨组织。在一些实施方式中，所述骨结构是关节面。在一些实施方式中，所述关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些实施方式中，所述椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，所述目标组织位置是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊、腔或肿瘤块。在一些实施方式中，将触觉传感装置放置在个体上还包括将触觉传感装置定位在骨结构上。在一些实施方式中，所述骨结构是个体的脊柱。在一些实施方式中，收集所述多个电压信号还包括通过复用器传输数据。在一些实施方式中，收集所述多个电压信号还包括通过分压器传输数据。在一些实施方式中，转换所述多个电压信号包括使用计算机处理器获取所述多个电压信号、将其处理和转化成所述图像。在一些实施方式中，所述图像是表示所述目标组织位置的压力图。在一些实施方式中，所述压力图叠加在结构脊柱图像的顶上。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体进行腰椎穿刺的方法，包括：a)将如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像；其中所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述个体的所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及g)收集脑脊液或施用治疗剂。在一些实施方式中，所述治疗剂是麻醉剂、镇痛药、化疗剂，或造影剂或染料。
在某些实施方式中，本文公开了用于向有需要的个体的硬膜外腔施用治疗剂的方法，包括：a)将如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像；其中所述图像由所述触觉传感装置检测，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到所述个体的硬膜外腔中；以及g)向硬膜外腔中注射治疗剂。在一些实施方式中，所述治疗剂是麻醉剂、镇痛药、造影剂或染料、化疗剂或类固醇。在一些实施方式中，所述第一棘突是L1、L2、L3或L4腰椎的一部分，而所述第二棘突是L2、L3、L4或L5腰椎的一部分。在一些实施方式中，所述针是无创伤针或创伤针。在一些实施方式中，所述方法还包括将通管丝或导管与所述针结合使用。
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体对有需要的第二个体进行腰椎穿刺的方法，包括：a)将如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像，其中所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述个体的所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及g)收集脑脊液或施用治疗剂。
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体向有需要的第二个体的硬膜外腔中施用治疗剂的方法，包括：a)将如权利要求1-47中任一项所述的触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像，所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到所述个体的硬膜外腔中；以及g)向硬膜外腔中注射治疗剂。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的方法，包括：a)将触觉传感装置放置在所述个体上；b)抵靠着所述个体向所述触觉传感装置施加力；以及c)在显示屏上查看所述目标组织位置的图像，所述图像从由触觉传感装置产生的电压信号获得，所述电压信号由抵靠着所述个体向所述触觉传感装置施加力而得到。
在某些实施方式中，本文公开了用于产生有需要的个体中的目标组织位置的图像的方法，包括：a)收集由触觉传感装置产的多个电压信号，所述电压信号由抵靠着个体向所述触觉传感装置施加力而得到；b)将所述电压信号转化成数学阵列；c)重新缩放所述数学阵列；以及d)将所述重新缩放的数学阵列转换成所述个体的目标组织位置的图像。在一些实施方式中，所述目标组织位置是骨组织。在一些实施方式中，所述骨结构是关节面。在一些实施方式中，所述关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些实施方式中，椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，所述目标组织位置是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊、腔或肿瘤块。在一些实施方式中，将触觉传感装置放置在个体上还包括将触觉传感装置定位在骨结构上。在一些实施方式中，所述骨结构是个体的脊柱。在一些实施方式中，所述触觉传感装置包括力敏电阻的阵列。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是6x 3阵列，包括18个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是8x 4阵列，包括32个力敏电阻。在一些实施方式中，所述力敏电阻阵列固定在平台上。在一些实施方式中，所述平台包括凸起，所述力敏电阻附着在所述凸起上。在一些实施方式中，所述凸起是支柱或连接器。在一些实施方式中，力敏电阻包覆有配置用于增强力反馈的材料。在一些实施方式中，所述配置用于增强力反馈的材料是半球形橡胶盘。在一些实施方式中，收集所述多个电压信号还包括通过复用器传输数据。在一些实施方式中，收集所述多个电压信号还包括通过分压器传输数据。在一些实施方式中，转换所述多个电压信号包括使用计算机处理器获取所述多个电压信号、将其处理和转化成所述图像。在一些实施方式中，所述图像是表示所述目标组织位置的压力图。在一些实施方式中，所述压力图叠加在结构脊柱图像的顶上。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体进行腰椎穿刺的方法，包括：a)将触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像；其中所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述个体的所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及g)收集脑脊液或施用治疗剂。在一些实施方式中，所述治疗剂是麻醉剂、镇痛药、化疗剂，或造影剂或染料。
在某些实施方式中，本文公开了用于向有需要的个体的硬膜外腔施用治疗剂的方法，包括：a)将触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像；其中所述图像由所述触觉传感装置检测，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到所述个体的硬膜外腔中；以及g)向硬膜外腔中注射治疗剂。在一些实施方式中，所述治疗剂是麻醉剂、镇痛药、造影剂或染料、化疗剂或类固醇。在一些实施方式中，所述第一棘突是L1、L2、L3或L4腰椎的一部分，而所述第二棘突是L2、L3、L4或L5腰椎的一部分。在一些实施方式中，所述针是无创伤针或创伤针。在一些实施方式中，所述方法还包括将通管丝或导管与所述针结合使用。在一些实施方式中，所述针引导件以-45°至45°的头倾角取向并且终止于位于所述触觉传感装置中心的开口处，从而控制所述针插入人体的角度。在一些实施方式中，所述位于所述触觉传感装置中心的开口是细长狭缝。在一些实施方式中，所述针引导件以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，所述针引导件终止于由细长狭缝与多个柱形成的多个开口处。在一些实施方式中，所述方法还包括使用以-45°至45°的头倾角取向并且终止于沿着所述触觉传感装置的中线定位的多个开口处的多个针引导件，从而控制所述针插入人体的角度。在一些实施方式中，所述方法还包括使用以15°的头倾角取向的多个针引导件。在一些实施方式中，所述多个针引导件终止于开口处。在一些实施方式中，所述开口是细长狭缝。
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体对有需要的第二个体进行腰椎穿刺的方法，包括：a)将触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像，其中所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述个体的所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及g)收集脑脊液或施用治疗剂。
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体向有需要的第二个体的硬膜外腔中施用治疗剂的方法，包括：a)将触觉传感装置放置在所述个体的腰椎区域上；b)抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力；c)在显示屏上查看椎骨关节的图像，其中所述图像由所述触觉传感装置产生，由抵靠着所述腰椎区域向所述触觉传感装置施加力而得到；d)在所述图像上定位两个棘突；e)识别所述个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；f)使用针引导件将针插在所述第一棘突与所述第二棘突之间并插入到所述个体的硬膜外腔中；以及g)向硬膜外腔中注射治疗剂。
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的目标组织位置进行成像的触觉传感装置，包括：针引导件，其具有近侧开口和远侧开口，配置用于将针朝向所述个体引导；其中所述针引导件允许所述针以约15°的头倾角插入所述个体；传感器阵列，其包括至少一个配置用于响应于施加在其表面的力的变化而输出信号的传感器；以及流体收集系统，其定位在手柄内，包括至少一个收集管、从框架向下延伸的中心杆、从所述中心杆向下延伸的插口底座以及用于产生旋转移动的旋转手柄，所述旋转手柄耦合至所述插口底座，其中至少一个收集管位于所述插口底座上。在一些实施方式中，所述针引导件允许针以约10°至约20°的头倾角插入所述个体。在一些实施方式中，所述传感器阵列被配置成装载到传感器阵列保持器中。在一些实施方式中，所述传感器是力敏电阻。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括框架。在一些实施方式中，所述框架还包括携带所述针引导件的细长部分、充当手柄的向下弯曲部分，以及远离所述手柄向远侧定位的传感器阵列保持器。在一些实施方式中，所述信号被转换成压力图。在一些实施方式中，所述压力图表示个体中的目标组织位置。在一些实施方式中，所述压力图显示针在皮肤水平的位置和针的投影位置。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括三通阀，其被配置成通过所述针引导件的所述近侧开口插入并保留在所述针引导件内，所述三通阀包括针毂连接器、流体端口和压力计连接器。在一些实施方式中，所述针毂连接器连接至所述针。在一些实施方式中，所述流体端口是开放端口，流体从其中自由流过。在一些实施方式中，所述压力计连接器被配置用于连接至压力传感器。在一些实施方式中，所述压力传感器测量颅内压。在一些实施方式中，所述压力传感器是压阻式、电容式、电磁式、压电式、光学式或电位器式压力传感器。在一些实施方式中，所述触觉传感装置还包括旋钮，所述旋钮耦合至针毂连接器或从针毂连接器延伸。在一些实施方式中，所述旋钮从侧面开口或狭缝突出。在一些实施方式中，所述流体收集系统是插口式流体收集系统、轨道式流体收集系统、隔板式流体收集系统或轮辐式流体收集系统。
附图说明
本文公开的主题的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考对其中利用到本文公开的主题的原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本文公开的主题的特征和优点获得更好的理解，附图中：
图1A-图1C示出了具有插口式流体收集系统的触觉传感装置。图1A显示了触觉传感装置1000的前视图，示例性输出图像显示在其显示屏1032上。图1B显示了触觉传感装置1000的横截面视图。图1C显示了触觉传感装置1000的线框侧视图。
图2A-图2C示出了触觉传感装置2000的另一实施方式，其包括多个针引导件和抓握器2004。图2A显示了触觉传感装置2000的侧视图，示例性输出图像显示在其显示屏2032上。图2B显示了触觉传感装置2000的侧视图。图2C显示了触觉传感装置2000的横截面视图。
图3A-图3B例示了18个力敏电阻的传感器阵列3008，硅盘附着在其上方以增强力反馈。图3A显示了传感器阵列3008的侧视图。图3B显示了传感器阵列3008的前视图。
图4是示出利用触觉传感装置产生图像的方法的示例性流程图。
图5示出了触觉传感装置的隔板式流体收集系统。
图6示出了触觉传感装置的顶部插口式流体收集系统。
图7示出了触觉传感装置的轮辐式流体收集系统。
图8示出了触觉传感装置的轨道式流体收集系统。
图9A-图9B示出了采用人造腰椎模型，由触觉传感装置获取的电压信号。图9A显示了当传感器以1cm的增量移动时，单个传感器的电压值，其随施加的力(以克为单位)而变化。图9B示出了6次不同试验中，一列6个传感器的归一化电压。每次试验中施加在该列6个传感器上的力是固定且相等的。
图10是示出一种用于从由触觉传感装置收集的电压信号产生图像的方法的示例性流程图。
图11A-图11B是由触觉传感装置产生的示例性压力图。图11A是由触觉传感装置检测和产生的下方骨标志的视觉表现。图11B示出了在由触觉传感装置产生的压力图上的在皮肤水平的针位置(“原始”)和其投影的皮下位置。
具体实施方式
虽然本文已经示出和描述了本文公开的主题的优选实施方式，但是对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅以举例的方式提供。在不脱离本文公开的主题的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应当理解，本文公开的主题的实施方式的各种替代方案可以用于实践本文公开的主题。下文的权利要求旨在限定本文公开的主题的范围，并且由此涵盖这些权利要求的范围内的方法和结构及其等同物。
某些定义
本文使用的术语仅用于描述特定情况的目的，并非旨在限制。如本文所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另有明确说明。此外，当具体实施方式和/或权利要求中使用术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“带有”或其变体时，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式包括。
术语“约”或“大约”意指在由本领域普通技术人员确定的特定值的可接受误差范围内，这将部分地取决于该值是如何测量或确定的，例如，测量系统的限制。在某些实施方式中，术语“约”或“大约”意指在1、2、3或4个标准偏差内。在某些实施方式中，术语“约”或“大约”意指在给定值或范围的30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％或0.05％以内。在某些实施方式中，术语“约”或“大约”意指在给定值或范围的20.0度、15.0度、10.0度、9.0度、8.0度、7.0度、6.0度、5.0度、4.0度、3.0度、2.0度、1.0度、0.9度、0.8度、0.7度、0.6度、0.5度、0.4度、0.3度、0.2度、0.1度、0.09度、0.08度、0.07度、0.06度、0.05度、0.04度、0.03度、0.02度或0.01度以内。
术语“个体”、“患者”或“受试者”可互换使用。这些术语均不要求或限于以医护人员(例如医生、注册护士、执业护士、医师助理、护理员或临终关怀工作者)的照看(例如，持续或间歇的监督)为特征的情况。
术语“用户”、“医护人员”、“医生”和“医师”可互换使用。这些术语是指任何操作本文所述的装置的人。用户的其他非限制性实例包括“注册护士”、“执业护士”和“医师助理”。
术语“颅内压(ICP)”和“脑脊液(CSF)压力”可互换使用。ICP是头骨内的压力，因此是脑组织和CSF中的压力。
术语“腰椎穿刺”和“脊椎穿刺”在本文中可互换使用。
如本文所用的，术语“针毂”是指通常附接到注射器的针的一端处的毂。针的轴杆是针的细长纤细主干，从针毂延伸并且在与针毂端相对的端部处成斜角。
通过腰椎穿刺进入硬膜外腔或蛛网膜下腔是一项在技术上具有挑战性的手术，其较为常见地在临床，特别是急诊室中执行。该手术涉及对腰椎进行“盲”标记或通过手动触诊标记以识别两个棘突之间的间隙，通过该间隙可将针插入硬膜外腔或蛛网膜下腔中以进行流体收集或注射。“盲”标记技术会随着时间和实践而提高，因此经验有限的医师认为腰椎穿刺手术具有挑战性。此外，无论经验如何，对于肥胖患者或具有高体重指数(BMI)的患者，腰椎穿刺手术变得难以执行，因为他们的皮下脂肪组织的高积聚阻碍了医师通过手动触诊准确地标记腰椎。目前的标记技术仅具有30％的准确度，使得正确刺穿该空间需要平均大于4次尝试，并且导致大于25％的患者具有创伤性腰椎穿刺并且大于32％的患者留下硬膜穿刺后的头痛(PDPH)。另外，老年患者或怀孕患者具有有限的柔韧性，因而不能最大程度地弯曲臀部、膝盖和背部，但这在腰椎穿刺手术中是需要的，以便增加椎间盘之间的开口空间。除了标记和定位之外，其中收集脑脊液(CSF)样品并测量颅内压的进行诊断性腰椎穿刺的其他功能步骤是非常低效的。为了获得颅内压读数，医师使用通过三通旋塞连接到针毂的两件式压力计，这需要在确定颅内压时估计液位。使压力计和一个或多个脑脊液收集管同时保持平衡需要较高的灵活性并且/或者有时需要不止一双手。因此，CSF溢出的风险较高，进一步增加了污染的风险。因此，需要改进的装置、方法、系统和套件来进行腰椎穿刺。还需要改进的装置、方法、系统和套件来将骨和非骨结构可视化。鉴于现有技术中的这些缺陷，本文提出的主题解决了这些需求和其他需求。
腰椎穿刺
腰椎穿刺是在临床环境中进行的用于诊断或治疗目的的侵入性手术。诊断性腰椎穿刺，也称为“脊椎穿刺”，是临床上进行的最常见的侵入性检查之一。每年，在美国进行约400,000次诊断性腰椎穿刺。在腰椎穿刺期间，收集脑脊液，并且在一些情况下，测量脑脊液(CSF)开放压力。进行治疗性腰椎穿刺最常用于递送脊髓麻醉、鞘内化疗、鞘内止痛、鞘内抗生素和造影剂。
在一些情况下，腰椎穿刺在患者处于侧卧位，或侧躺、膝盖弯曲并且头部处于中间位置的情况下进行。在一些情况下，腰椎穿刺在患者直立、下巴向下、脚被支撑的情况下进行。在进行腰椎穿刺时使用无菌技术。在一些情况下，为进行腰椎穿刺，从业者执行一系列步骤，包括：识别第四和第五节腰椎(L4和L5)之间、L3和L4之间或L2和L3之间的棘突内空间；用碘化溶液、乙醇或异丙醇和氯己定清洁腰椎区域的患者皮肤；以使其在皮肤上产生小疱的方式施用局部麻醉剂，诸如但不限于，赛罗卡因或利多卡因；向更深的皮下和棘突内组织施用额外的局部麻醉剂，如利多卡因；以朝向患者头部的角度缓慢插入脊柱针，直到进入硬膜外腔或蛛网膜下腔。
诊断性腰椎穿刺
在诊断性腰椎穿刺期间，将针插入两个腰椎之间并进入椎管中，以便取出围绕脑和脊髓的脑脊液(CSF)样品。在一些情况下，收集CSF并检查其物理、化学、微观和感染性质。检查的CSF物理特性包括：颜色、浊度和粘度。经常测试的CSF化学成分包括葡萄糖和蛋白质。然而，其他的测试包括：蛋白质电泳，用于区分不同类型的蛋白质；免疫球蛋白G(IgG)检测；髓鞘碱性蛋白检测；乳酸检测；乳酸脱氢酶检测；谷氨酰胺检测；C反应蛋白检测；肿瘤标志物如癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)和人绒毛膜促性腺激素(hCG)；淀粉样蛋白β42(Aβ42)蛋白检测；和tau蛋白检测。CSF的显微镜检查包括分析样品的总细胞计数，包括红细胞和白细胞；此外，在一些情况下，进行细胞学测试以确定异常细胞如肿瘤细胞或未成熟血细胞的存在或不存在。进行的传染病测试包括：CSF革兰氏染色、培养和敏感性试验，用于检测微生物并预测抗菌疗法的最佳选择；使用聚合酶链反应(PCR)的病毒检测；CSF隐球菌抗原检测，用于检测酵母引起的真菌感染；特异性抗体检测；CSF抗酸杆菌(AFB)测试，用于检测结核分枝杆菌等分枝杆菌；寄生虫检测；以及CSF梅毒测试。
在某些情况下，诊断性腰椎穿刺被用于诊断：细菌、真菌和病毒感染，包括脑膜炎、脑炎和神经梅毒或梅毒；大脑或脊髓周围出血，包括蛛网膜下腔出血；脑、脊髓或骨髓的炎症，包括脊髓炎；癌症，包括脑癌、脊髓癌和白血病；神经系统病症，包括脱髓鞘疾病，如多发性硬化和脱髓鞘多发性神经病、Guillain-Barré综合征、线粒体病症、脑白质病、副肿瘤综合征、Reye综合征；不明原因的头痛；以及颅内压紊乱，包括也称为特发性颅内高压(IIH)的假性脑瘤、自发性颅内低血压和正常压力性脑积水。
治疗性腰椎穿刺
治疗性腰椎穿刺以与诊断性腰椎穿刺相同的方式进行，然而是向蛛网膜下腔递送治疗剂，而不是收集CSF样品。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的治疗剂包括但不限于：麻醉剂，诸如布比卡因、利多卡因、丁卡因、普鲁卡因、罗哌卡因、左布比卡因、丙胺卡因和辛可卡因；阿片类药物，如吗啡、芬太尼、二醋吗啡、丁丙诺啡和哌替啶或美吡利啶；非阿片类药物，如可乐定；化疗剂，如甲氨蝶呤、阿糖胞苷、氢化可的松和噻替派；造影剂或染料，如碘海醇、甲泛葡胺、碘帕醇、碘佛醇、碘普罗胺、碘克沙醇、iolotran和碘苯基十一烷酸；抗痉挛剂，如巴氯芬；抗生素，如硫酸庆大霉素；蛋白质，如艾度硫酸酯酶。
触觉传感装置
触觉传感装置：装置
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体的骨结构和非骨结构进行成像的触觉传感装置，包括：显示屏1032、2032，用于将骨结构和非骨结构的图像可视化；针引导件1002、2002，其可操作地配置用于将针引导到个体内的目标组织位置，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示。在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000将第一和第二骨结构和非骨结构成像。
传感器阵列
在一些实施方式中，触觉传感装置1000包括传感器阵列1008。在一些实施方式中，传感器阵列1008是触觉传感器阵列。在一些实施方式中，传感器阵列1008是超声传感器阵列。在一些实施方式中，传感器阵列1008是红外辐射(IR)传感器阵列。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为压阻式传感器的传感器。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为压电式传感器的传感器。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为光学式传感器的传感器。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为电磁式传感器的传感器。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为电容式传感器的传感器。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括为电位器式传感器的传感器。
在一些实施方式中，传感器阵列1008包括压力传感器。在一些实施方式中，压力传感器是力敏电阻。力敏电阻响应施加在其表面的力的变化而改变其电阻。在一些实施方式中，随着施加在传感器表面的力的增加，力敏电阻的电阻降低。在一些实施方式中，传感器阵列包括至少一个配置用于响应于施加在其表面的力的变化而输出信号的传感器。力敏电阻是两线器件，其电阻取决于所施加的力。在一些实施方式中，力敏电阻包括分压器。在一些实施方式中，分压器输出与电阻相关的电压值；因此，输出电压值也响应于施加到传感器表面的力而改变。在一些实施方式中，电压的增加表明施加在传感器表面的力的增加。在一些情况下，力敏电阻输出电压信号。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是6x 3阵列，包括18个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是8x 4阵列，包括32个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻阵列的大小取决于待检查个体的躯体的表面积。在一些实施方式中，力敏电阻阵列以足以可视化个体中的骨结构和非骨结构的方式配置。
在一些实施方式中，如图3A和图3B所示，传感器阵列3008固定至传感器阵列平台3022。在一些实施方式中，传感器阵列平台3022包括圆柱形支柱3026，传感器附着于圆柱形支柱3026上。在一些实施方式中，上方附着传感器的圆柱形支柱3026是连接器。在一些实施方式中，圆柱形支柱或连接体不是圆柱形的，而是矩形或方形的。在一些实施方式中，圆柱形支柱是弹簧加载的连接器。在一些实施方式中，圆柱形支柱3026是Pogo顶针。在一些实施方式中，Pogo顶针建立与印刷电路板(PCT)的连接或建立多个PCT之间的连接。Pogo顶针的非限制性类型包括垂直安装表面安装技术(SMT)、垂直型、通孔型、水平型、直角型、电缆焊接型或防水连接器型。在一些实施方式中，传感器3016包覆有配置用于增强力反馈的半球形盘3024。在一些实施方式中，包覆力敏电阻的半球形盘3024是半球形橡胶盘。在一些实施方式中、橡胶材料包括但不限于：硅橡胶、天然橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、乙烯丙烯酸橡胶、丁苯橡胶、聚酯氨酯橡胶，或聚醚氨酯橡胶。
骨结构和非骨结构
在一些实施方式中，触觉传感装置将目标组织位置成像。在一些实施方式中，期望的目标组织位置是骨髓。在一些实施方式中，触觉传感装置将目标组织位置周围的骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将腰椎和腰椎周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将骶椎和骶椎周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将腰椎和骶椎，以及腰椎和骶椎周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将棘突和棘突周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将L3和L4棘突，以及L3和L4棘突周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将L5和L5棘突，以及L4和L5棘突周围的非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将L5和S1棘突，以及L3和L4棘突周围的非骨结构成像。
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000将第一和第二骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000将多个骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，骨结构是肋骨。在一些实施方式中，骨结构是关节面。在一些实施方式中，关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些情况下，椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，非骨结构是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊或腔。
显示屏
如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000包括显示屏1032、2032，以向用户提供视觉信息。在一些实施方式中，显示屏1032、2032可操作地连接至触觉传感装置1000、2000。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是计算机屏幕、移动装置屏幕或便携式装置屏幕。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是阴极射线管(CRT)。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施方式中，显示屏1032、2032是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是有机发光二极管(OLED)显示器。在各个进一步的实施方式中，OLED显示器是无源矩阵OLED(PMOLED)显示器或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是等离子体显示器。在其他实施方式中，显示屏1032、2032是视频投影仪。在更进一步的实施方式中，显示屏1032、2032是如本文公开的那些装置的组合。
在一些实施方式中，通过显示屏1032提供至用户的视觉信息是表示骨结构和非骨结构的压力图。在一些实施方式中，压力图是热图。在一些实施方式中，传感器阵列包括至少一个配置用于响应于施加在其表面的力的变化而输出信号的传感器，其中信号以热图表示。在一些实施方式中，热图是电压信号的图形表示，其中各个电压输出信号被表示为多种颜色、色调、颜色饱和度、图形图案、阴影、几何图形或其任何组合。在一些实施方式中，高压输出信号以基于红色的颜色表示，而低压输出信号以基于蓝色的颜色表示。在一些实施方式中，压力图叠加在第二图像的顶上。在一些实施方式中，第二图像是一类诊断图像，包括但不限于：放射显影图像、磁共振成像(MRI)图像、计算机断层扫描(CT)图像、核医学图像、超声图像、光声图像或热成像图像。在一些实施方式中，第二图像是骨结构和非骨结构的图像。在一些实施方式中，骨结构和非骨结构的第二图像是以下各项的图像：肋骨；关节面，诸如椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节；非骨结构是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊或腔。
针引导件
在一些实施方式中，如图1A、图1B和图1C所示，针引导件1002可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，可操作地连接至触觉传感装置1000的针引导件1002被用于控制插入有需要的个体中的针的角度和方向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向，终止于位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向，其中-45°相当于315°。在一些实施方式中，针引导件允许针以约10°至约20°的头倾角插入个体。
在一些实施方式中，针引导件允许针以约0°至约30°的头倾角插入个体。在一些实施方式中，针引导件允许针以约0°至约50°的头倾角插入个体。
在一些实施方式中，针引导件1002以0°至15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以15°至30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以30°至45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以45°至60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以0°至-15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以-15°至-30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以-30°至-45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至-60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以0°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以1°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以2°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以3°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以4°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以5°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以6°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以7°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以8°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以9°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以10°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以11°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以12°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以13°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以14°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以16°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以17°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以18°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以19°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以20°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以21°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以22°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以23°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以24°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以25°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以26°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以27°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以28°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以29°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以31°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以32°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以33°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以34°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以35°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以36°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以37°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以38°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以39°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以40°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以41°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以42°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以43°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以44°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以46°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以47°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以48°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以49°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以50°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以51°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以52°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以53°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以54°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以55°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以56°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以57°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以58°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以59°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以315°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以316°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以317°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以318°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以319°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以320°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以321°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以322°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以323°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以324°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以325°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以326°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以327°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以328°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以329°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以330°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以331°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以332°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以333°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以334°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以335°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以336°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以337°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以338°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以339°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以340°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以341°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以342°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以343°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以344°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以345°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以346°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以347°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以348°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以349°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以350°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以351°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以352°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以353°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以354°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以355°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以356°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以357°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以358°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以359°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以360°的头倾角取向。在一些实施方式中，位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038是细长狭缝。在一些实施方式中，针引导件1002终止于由细长狭缝与多个柱形成的多个开口处。
在各个进一步的实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，针引导件筒匣2012可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至45°的头倾角取向，终止于沿着传感器阵列2008的中线定位的针孔口2038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至45°的头倾角取向，其中-45°相当于315°。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以0°至15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以15°至30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以30°至45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以45°至60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以0°至-15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-15°至-30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-30°至-45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至-60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以0°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以1°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以2°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以3°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以4°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以5°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以6°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以7°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以8°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以9°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以10°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以11°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以12°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以13°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以14°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以16°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以17°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以18°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以19°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以20°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以21°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以22°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以23°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以24°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以25°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以26°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以27°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以28°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以29°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以30°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以31°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以32°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以33°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以34°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以35°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以36°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以37°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以38°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以39°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以40°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以41°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以42°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以43°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以44°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以45°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以46°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以47°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以48°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以49°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以50°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以51°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以52°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以53°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以54°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以55°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以56°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以57°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以58°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以59°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以60°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以315°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以316°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以317°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以318°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以319°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以320°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以321°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以322°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以323°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以324°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以325°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以326°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以327°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以328°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以329°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以330°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以331°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以332°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以333°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以334°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以335°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以336°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以337°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以338°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以339°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以340°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以341°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以342°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以343°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以344°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以345°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以346°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以347°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以348°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以349°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以350°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以351°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以352°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以353°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以354°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以355°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以356°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以357°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以358°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以359°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以360°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012终止于开口处。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012终止于开口处。在一些实施方式中，位于传感器阵列2008的中心上的针孔口2038是细长狭缝。
复用器
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000还包括复用器。复用器从传感器3016选择电压输出信号，并将所选的电压输出信号转发成单行。在一些实施方式中，复用器是模拟复用器。在一些实施方式中，模拟复用器是16:1或8:1复用器。在一些实施方式中，模拟复用器是频分复用器或波分复用器。在各个进一步的实施方式中，复用器是数字复用器。在一些情况下，数字复用器是时分复用器。在一些实施方式中，时分复用器是同步时分复用器或异步时分复用器。在一些实施方式中，复用器安装在印刷电路板上。
分压器
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括分压器。在一些实施方式中，分压器是力敏电阻的组件。在一些实施方式中，力敏电阻耦合至分压器中的测量电阻RM。在一些实施方式中，使用分压器读出来自力敏电阻的输出电压信号。在一些实施方式中，使用分压器读出的输出电压信号由下面的等式1描述。
等式1：VOUT＝(RM VIN)/(RM+RFSR)；其中VOUT是输出电压信号，RM是测量电阻，VIN是输入电压信号，而RFSR是由力敏电阻检测的电阻。
在一些实施方式中，分压器是电阻分压器、低通RC滤波器分压器、感应分压器或电容分压器。
计算装置
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000还包括计算装置。在一些实施方式中，计算装置是微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8位、16位或32位微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8051微控制器、可编程接口控制器(PIC)、AVR或高级虚拟RISC微控制器或
Figure BDA0001923246960000281
微控制器。在一些实施方式中，微控制器的非限制性实例是Arduino Uno微控制器或Raspberry Pi微控制器。
在一些实施方式中，计算装置是桌面计算机或膝上型计算机。在一些实施方式中，计算装置是移动装置。在一些实施方式中，移动装置是智能电话或智能手表。在一些实施方式中，计算装置是便携式装置。根据本文的描述，合适的计算装置的非限制性示例还包括笔记本计算机、平板计算机、上网本计算机、智能本计算机、亚笔记本计算机、超移动PC、手持式计算机、个人数字助理、因特网设备、智能电话、音乐播放器和便携式视频游戏系统。许多移动智能电话适用于本文所述的系统。合适的平板计算机包括具有小册子、平板和可转换配置的那些平板计算机。合适的便携式视频游戏系统的非限制性实例包括Nintendo DSTM和
Figure BDA0001923246960000291
PSPTM。
电压源
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000还包括电压源。在一些实施方式中，电压源是电池。在一些实施方式中，电压源是可充电的。在一些实施方式中，电压源是可移除的。在一些实施方式中，电压源包括但不限于：镍镉(NiCd)电池、镍氢(NiMH)电池、镍锌(NiZn)电池、铅酸电池、锂离子电池(Li离子)或锂离子聚合物(Li离子聚合物)电池。
压力传感器
腰椎穿刺的一个关键组分是记录颅内(ICP)压力，以脑脊液的超低压表示。ICP或脑脊液压力通常在8-15mmHg(10-20mbar)的范围内。脑脊液压力通常使用连接到三通旋塞阀的两件式压力计来确定，该三通旋塞阀连接到脊柱针。
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000还包括压力传感器，该压力传感器可操作地连接到触觉传感装置1000、2000并且被配置用于测量脑脊液压力。在一些实施方式中，压力传感器通过三通阀2014可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，压力传感器是电子压力传感器。在一些情况下，压力传感器是压阻式、电容式、电磁式、压电式、光学式或电位器式压力传感器。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力以数字方式显示。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力实时显示在显示屏1032上。
在一些实施方式中，电子压力传感器是Honeywell
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板载式压力传感器，能够感测0-60mbar。在一些实施方式中，电子压力传感器是未补偿和未放大的压阻式硅压力传感器。在一些实施方式中，电子压力传感器可操作地连接至带倒钩的端口。在一些实施方式中，带倒钩的端口可兼容液体，并且取代连接到三通旋塞阀的传统压力计。
流体收集系统
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括配置用于收集流体如脑脊液的流体收集系统。在一些实施方式中，流体收集系统是一次性的。在一些实施方式中，流体收集系统是隔板式流体收集系统5042。在一些实施方式中，流体收集系统是插口式流体收集系统1006。在一些实施方式中，流体收集系统是顶部插口式流体收集系统6120。在一些实施方式中，流体收集系统是轮辐式流体收集系统7058。在一些实施方式中，流体收集系统是轨道式流体收集系统8062。
在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000包括隔板流体收集系统5042，如图5所示。在一些实施方式中，隔板流体收集系统5042包括一组可堆叠的收集管5010。第一收集管5010a、第二收集管5010b、第三收集管5010c和第四收集管5010d包括第一隔板5044a、第二隔板5044b和第三隔板5044c。为了用隔板流体收集系统5042收集流体，首先将帽5046从第一收集管5010a旋下。可堆叠的收集管5010放置在针毂、三通阀或连接到三通阀的管道下方，其中第一隔板5044a、第二隔板5044b和第三隔板5044c处于打开位置。一旦在第四收集管5010d中收集了足够的流体，则关闭第三隔板5044c，随后以相同的方式填充第三收集管5010c、第二收集管5010b和第一收集管5010a。
在一些实施方式中，可操作地连接到触觉传感装置的流体收集系统包括顶部插口流体收集系统6120，如图6所示。在一些实施方式中，顶部插口流体收集系统6120还包括容器6056，打开的收集管6010放置在其中。另外，顶部插口流体收集系统6120还包括附接至插口底座6054的旋转手柄6052，收集管6010(1010，如图1所示)连接至插口底座6054。在收集管6010上方是具有位于插口连接器6050下方的单个孔(图6中未示出)的板，该孔直接连接到针毂或三通阀2014。一旦第一收集管6010a充分填充流体，旋转手柄6052顺时针或逆时针旋转以允许填充第二收集管6010b，并且重复该过程直到所有收集管6010都充满流体。
在一些实施方式中，触觉传感装置包括轮辐式流体收集系统7058，如图7所示。在一些实施方式中，轮辐式流体收集系统7058包括具有四个中心毂开口7086的中心毂。在一些实施方式中，收集管7010可操作地连接至中心毂7060。在一些实施方式中，收集管7010旋入中心毂开口7086。在一些实施方式中，收集管7010卡入中心毂开口7086。在一些实施方式中，收集管7010通过卡扣配合可操作地连接至中心毂开口7086。轮辐式流体收集系统7058还包括轮辐连接器7088，将中心毂7060连接至针毂或三通阀。流体从针毂或三通阀流动通过轮辐连接器7088并流入第一收集管7010a。在一些实施方式中，流体离开轮辐连接器7088并且仅流入紧接轮辐连接器7088下方的第一收集管7010a轮辐式流体收集系统7058还包括旋钮(图7中未示出)，其固定至中心毂7060的背面并且顺时针或逆时针旋转以允许顺序填充收集管7010。在一些实施方式中，旋钮以咔嗒声到位或者具有对应于四个位置的标记，这些标记在对齐时表示第一收集管7010a、第二收集管7010b，第三收集管7010c或第四收集管7010d是否就位以待填充。一旦第一收集管7010a被充分填充，则顺时针或逆时针转动旋钮以允许第二收集管7010b、第三收集管7010c或第四收集管7010d被填充。在一些实施方式中，中心毂开口7086包括垫圈。在一些实施方式中，垫圈防止流体在填充期中或填充期之间溢出或离开收集管7010。
在一些实施方式中，触觉传感装置包括轨道式流体收集系统8062，如图2和图8所示。在一些实施方式中，轨道式流体收集系统8062包括位于针毂连接器8100下方的轨道平台8064、流体连接器8068或三通阀8014。轨道平台8064沿着导轨8134滑动，导轨8134可操作地连接到触觉传感装置。在一些实施方式中，流体收集管8010放置在流体连接器8068下方以允许流体收集。一旦流体开始流动，用户等待第一收集管8010a填充；然后，用户滑动包含收集管8010的轨道平台8064，以允许顺序填充第二收集管8010b、第三收集管8010c和第四收集管8010d。
框架
在一些实施方式中，如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，触觉传感装置1000、2000包括框架1018。在一些实施方式中，框架1018是支撑触觉传感装置的模块化组件的基础结构。在一些实施方式中，框架1018或2018保持触觉传感装置的模块化组件。在一些实施方式中，框架1018或2018具有多个空隙，这些空隙填充有来自触觉传感装置的模块化组件的多个突起。在一些实施方式中，触觉传感装置的模块化组件包括传感器阵列1008、2008、3008、隔板式流体收集系统5042、插口式流体收集系统6048、轮辐式流体收集系统7058或轨道式流体收集系统8062。在一些实施方式中，框架1018或2018由金属、塑料或弹性体材料构成。在一些实施方式中，框架1018或2018由塑料或弹性体材料制成，包括但不限于：聚乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；聚酯；聚乳酸(PLA)；聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯酸酯或聚丙烯酸，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚砜；聚醚醚酮；热塑性弹性体或热塑性聚氨酯；或聚对二甲苯或帕利灵。
手柄
在一些实施方式中，如图1A、图1B和图1C所示，触觉传感装置包括手柄1004。在一些实施方式中，手柄1004可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，手柄1004是触觉传感装置1000的一部分，通过它把持、控制、携带、操纵或抓握触觉传感装置1000。在一些实施方式中，抓握器1004使用户的手朝向前方向取向。在一些实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，触觉传感装置包括抓握器2020。在一些实施方式中，抓握器2020可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，抓握器2020是触觉传感装置2000的一部分，通过它把持、控制、携带、操纵或抓握触觉传感装置2000。在一些实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，抓握器2020是符合人体工程学的形状并且被配置用于增强对触觉传感装置2004的力的施加。在一些实施方式中，流体收集系统被容纳在触觉传感装置1000的手柄内的空隙内。在一些实施方式中，手柄1004或抓握器2020包括塑料或弹性体材料，包括但不限于：聚乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；聚酯；聚乳酸(PLA)；聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚丙烯酸酯或聚丙烯酸，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚砜；聚醚醚酮(PEEK)；热塑性弹性体或热塑性聚氨酯；或聚对二甲苯或帕利灵。在一些实施方式中、手柄1004或抓握器2020由橡胶材料制成，包括但不限于：硅橡胶、天然橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、乙烯丙烯酸橡胶、丁苯橡胶、聚酯氨酯橡胶，或聚醚氨酯橡胶。
触觉传感装置：系统
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体中的骨结构和非骨结构进行成像的系统，包括：触觉传感装置，用于检测由向触觉传感装置施加力以抵靠个体所导致的电压信号；显示屏，用于将从触觉传感装置所检测到的电压信号获得的骨结构和非骨结构的图像可视化；以及计算装置，其包括：可操作地耦合至触觉传感装置的至少一个处理器；存储装置；以及具有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质，该计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使得处理器将电压信号转换成图像。
骨结构和非骨结构
在一些实施方式中，用于将骨结构和非骨结构成像的系统将第一和第二骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，用于将骨结构和非骨结构成像的系统将多个骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，骨结构是肋骨。在一些实施方式中，骨结构是关节面。在一些实施方式中，关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些情况下，椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，非骨结构是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊或腔。
传感器阵列
在一些实施方式中，触觉传感装置1000包括传感器阵列1008。在一些实施方式中，传感器阵列包括多个传感器。在一些实施方式中，传感器是触觉传感器。在一些实施方式中，传感器是力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻响应于所施加的压力的变化而改变其电阻值。在一些情况下，力敏电阻输出电压信号。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是6x3阵列，包括18个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是8x 4阵列，包括32个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻阵列的大小取决于待检查个体的躯体的表面积。在一些实施方式中，力敏电阻阵列以足以可视化个体中的骨结构和非骨结构的方式配置。在一些实施方式中，如图3A和图3B所示，力敏电阻阵列固定至传感器阵列平台3022。在一些实施方式中，传感器阵列平台3022包括圆柱形支柱3026，传感器附着于圆柱形支柱3026上。在一些实施方式中，上方附着传感器的圆柱形支柱3026是充分支撑所使用的传感器的任意形状的支柱或连接器。
显示屏
如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000包括显示屏1032、2032，以向用户提供视觉信息。在一些实施方式中，显示屏1032可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，显示屏2032可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，显示屏是计算机屏幕、移动装置屏幕或便携式装置屏幕。在一些实施方式中，显示屏是阴极射线管(CRT)。在一些实施方式中，显示屏是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施方式中，显示屏是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施方式中，显示屏是有机发光二极管(OLED)显示器。在各个进一步的实施方式中，OLED显示器是无源矩阵OLED(PMOLED)显示器或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施方式中，显示屏是等离子体显示器。在其他实施方式中，显示屏是视频投影仪。在更进一步的实施方式中，显示屏是如本文公开的那些装置的组合。
在一些实施方式中，通过显示屏提供至用户的视觉信息是表示骨结构和非骨结构的压力图。在一些实施方式中，压力图是热图。在一些实施方式中，热图是电压信号的图形表示，其中各个电压输出信号被表示为多种颜色、色调、颜色饱和度、图形图案、阴影、几何图形或其任何组合。
计算装置
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括计算装置。在一些实施方式中，计算装置是微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8位、16位或32位微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8051微控制器、可编程接口控制器(PIC)、AVR或高级虚拟RISC微控制器或
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微控制器。在一些实施方式中，微控制器的非限制性实例是Arduino Uno微控制器或Raspberry Pi微控制器。
在一些实施方式中，计算装置是微处理器。在一些实施方式中，微处理器由
Figure BDA0001923246960000352
或
Figure BDA0001923246960000353
制造。在一些实施方式中，
Figure BDA0001923246960000354
微处理器包括但不限于：AMD闪龙TM、AMD炫龙IITM、AMD速龙IITM、AMD闪龙TM、AMD羿龙IITM、AMD A系列或AMD FXTM。在一些实施方式中，
Figure BDA0001923246960000355
微处理器包括但不限于：Intel凌动TM、Intel赛扬TM、Intel奔腾TM、Intel酷睿i3TM、Intel酷睿i5TM或Intel酷睿i7TM。在一些实施方式中，
Figure BDA0001923246960000356
微处理器包括但不限于：ARM OMAP 3、ARM MAP4、ARM OMAP 5、ARM骁龙S2、ARM骁龙S、ARM骁龙S4、ARM图睿、ARM图睿2、ARM图睿3、ARM猎户座3单核、ARM猎户座4双核、ARM猎户座4四核、ARM猎户座5双核、ARM A4、ARM A5或ARM A5X。
在一些实施方式中，计算装置还包括存储装置。在一些实施方式中，处理装置包括存储装置。存储装置是用于以临时、永久或其组合的方式存储数据或程序的一个或多个物理设备。在一些实施方式中，存储装置是易失性的并且需要电力来维持所存储的信息。在一些实施方式中，存储装置是非易失性的并且保留存储的信息并且不需要电力来维持所存储的信息。
在一些实施方式中，计算装置还包括具有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质，该计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使得处理器将电压信号转换成图像。在一些实施方式中，计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使处理器将电压信号编码成第一计算机信号和第二计算机信号。
在一些实施方式中，计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使处理器计算投影的针位置并将其显示在显示屏上。在一些实施方式中，计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使处理器计算在使用包括针引导筒匣2012的触觉传感装置2000时任何潜在针引导件的投影针位置，如图2A、图2B和图2C所示。在一些实施方式中，针投影计算是三角算法。在一些实施方式中，一旦针穿过皮下脂肪组织，三角算法就可确定针的深度。在一些实施方式中，基于皮下脂肪组织的量来调整针投影计算。
在一些实施方式中，计算机程序包括可由处理器执行的指令，该指令使得处理器：作为第一要求，确定由触觉传感装置检测到的骨的位置；ii)作为第二要求，确定所述骨结构之间的空间；以及iii)基于机器学习的应用进行预测分析。在一些实施方式中，由处理器执行的预测分析增强了针投影计算的准确性。在一些实施方式中，由处理器执行的预测分析定位期望的骨结构和非骨结构。在一些实施方式中，由处理器执行的预测分析定位骨结构与非骨结构之间的间隙。在一些实施方式中，由处理器执行的预测分析基于由触觉传感装置检测到的电压信号向用户建议针插入位置。
例如，计算机程序是管理装置的硬件并提供执行指令的服务的软件，包括计算机算法、计算机代码、程序和数据。合适的计算机程序语言的非限制性实例包括C、C++、C#、Objective C、Perl、Scala、Haskell、Go、Arduino C、Python、Java、SQL、JavaScript、PHP、iOS Swift或Ruby。
在一些实施方式中，计算装置是桌面计算机或膝上型计算机。在一些实施方式中，计算装置是移动装置。在一些实施方式中，移动装置是智能电话或智能手表。在一些实施方式中，计算装置是便携式装置。根据本文的描述，合适的计算装置的非限制性示例还包括笔记本计算机、平板计算机、上网本计算机、智能本计算机、亚笔记本计算机、超移动PC、手持式计算机、个人数字助理、因特网设备、智能电话、音乐播放器和便携式视频游戏系统。许多移动智能电话适用于本文所述的系统。合适的平板计算机包括具有小册子、平板和可转换配置的那些平板计算机。合适的便携式视频游戏系统的非限制性实例包括Nintendo DSTM和
Figure BDA0001923246960000371
PSPTM。
信号发射器和接收器
在一些实施方式中，处理器将电压信号编码成第一计算机信号和第二计算机信号。在一些实施方式中，触觉传感装置包括信号发射器。在一些实施方式中，触觉传感装置包括信号接收器。在一些实施方式中，发送器被配置用于将第一计算机信号发送到计算装置。在一些实施方式中，接收器被配置用于从触觉传感装置接收第二计算机信号。在一些实施方式中，第一计算机信号和第二计算机信号通过USB(通用串行总线)电缆传输。在一些实施方式中，第一计算机信号和第二计算机信号是无线信号。
在一些实施方式中，信号接收器是无线元件。在一些实施方式中，信号发射器是无线元件。在一些实施方式中，无线元件被配置用于从计算装置例如移动装置接收信号。在一些实施方式中，信号接收器是无线元件，配置用于从触觉传感装置接收信号。在一些实施方式中，无线元件是无线网络技术。在一些实施方式中，无线网络技术是ANT、ANT+、INSTEON、IrDA、无线USB、蓝牙、Z-Wave，或ZigBee、IEEE 802.15.4、6LoWPAN，或Wi-Fi。
针和针引导件
在一些实施方式中，系统还包括针、针引导件、通管丝或导管。在一些实施方式中，针是无创伤的，也称为铅笔尖(pencil-point)型针，或是创伤针，也称为经典针或Quincke型针。在一些实施方式中，系统还包括脊柱针。在一些实施方式中，脊柱针是Quincke脊柱针、Whitacre脊柱针或Sprotte脊柱针。在一些实施方式中，系统还包括硬膜外针。在一些实施方式中，硬膜外针是Weiss硬膜外针、Tuohy硬膜外针，或Hustead硬膜外针。在一些实施方式中，针的非限制性实例包括6号针、8号针、13号针、15号针、17号针、18号针、19号针、20号针、21号针、22号针、23号针、24号针、25号针、26号针、27号针、28号针、29号针、30号针、31号针和32号针。在一些实施方式中，针是脊柱针，长度在1-10英寸之间。在一些实施方式中，针包含通管丝，其也称为闭孔器或导引器，是一种细线、纤细探针或带有与针的斜面相匹配的金属毂的实心杆。在诊断性腰椎穿刺中，从针抽出通管丝以允许脑脊液从椎管内流出并穿过针毂。
在一些实施方式中，系统还包括导管。在一些实施方式中，导管是硬膜外隧道导管，作为药物递送端口植入硬膜外腔。在一些实施方式中，导管用于在诊断性腰椎穿刺手术中监测颅内压。在一些实施方式中，导管用作连续移除脑脊液以及减轻患脑积水患者的脑部压力的手段。
在一些实施方式中，针引导件1002可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，可操作地连接至触觉传感装置1000的针引导件1002被用于控制插入有需要的个体中的针的角度和方向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向，终止于位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件1002以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038是细长狭缝。在一些实施方式中，针引导件1002终止于由细长狭缝与多个柱形成的多个开口处。在各个进一步的实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，针引导件筒匣2012可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至45°的头倾角取向，终止于沿着传感器阵列2008的中线定位的针孔口2038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012终止于开口处。在一些实施方式中，位于传感器阵列2008的中心上的针孔口2038是细长狭缝。
流体收集系统
在一些实施方式中，系统还包括流体收集系统，该流体收集系统可操作地连接到触觉传感装置并配置用于收集诸如脑脊液等流体。在一些实施方式中，流体收集系统是一次性的。在一些实施方式中，流体收集系统包括隔板式、插口式、顶部插口式、轮辐式或轨道式设计。在一些实施方式中，流体收集系统是灭菌的。在一些实施方式中，流体收集系统是模块化的。
压力传感器
在一些实施方式中，系统还包括压力传感器，该压力传感器可操作地连接到触觉传感装置并且被配置用于测量脑脊液压力。在一些实施方式中，压力传感器通过三通阀可操作地连接至触觉传感装置。在一些实施方式中，压力传感器是电子压力传感器。在一些情况下，压力传感器是压阻式、电容式、电磁式、压电式、光学式或电位器式压力传感器。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力以数字方式显示。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力实时显示在显示屏上。
触觉传感装置：用途
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体的骨结构和非骨结构进行成像的方法，包括：将触觉传感装置放置在个体上；向触觉传感装置施加力以抵靠个体；以及在显示屏上查看骨结构和非骨结构的图像，该图像从由触觉传感装置检测的电压信号获得，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠个体而得到。图4在流程图中例示了用于对骨结构和非骨结构进行成像的这些方法。在一些实施方式中，在腰椎穿刺期间用触觉传感装置来成像骨结构和非骨结构的过程开始于用户通过沿着患者背部侧向移动触觉传感装置直到识别出中线来识别患者的中线。在一些实施方式中，当骨结构和非骨结构的图像显示患者的脊柱处于显示屏中央时，识别出患者的中线。在一些实施方式中，一旦触觉传感装置沿着患者的中线正确对齐，用户确保向触觉传感装置施加了力并且抵靠患者4078，以便获得最准确的读取。在一些实施方式中，电压信号由触觉传感装置产生并随后被收集4080，如图4所示。在一些实施方式中，所收集的电压信号通过计算装置处理并被转化成图像4082，该图像由用户在显示屏上可视化4084。
在某些实施方式中，本文公开了用于产生有需要的个体的骨结构和非骨结构的图像的方法，包括：收集由触觉传感装置检测到的电压信号，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠个体而得到；将电压信号转化成数学阵列；重新缩放数学阵列；以及将重新缩放的数学阵列转换成个体的骨结构和非骨结构的图像。在一些实施方式中，转换电压信号包括使用计算机处理器获取信号、将其处理和转化成图像。图10在流程图中例示了用于产生骨结构和非骨结构的图像的这些方法。在一些实施方式中，由触觉传感装置产生的电压信号通过复用器和分压器传输。在一些实施方式中，由触觉传感装置产生的电压信号通过分压器传输。在一些实施方式中，使用计算机处理器10124收集传输的电压信号。在一些实施方式中，计算机处理器将收集的电压信号转换成数学阵列10126。在一些实施方式中，计算机处理器重新缩放数学阵列10128。在一些实施方式中，重新缩放的数学阵列被转化成图像10130，在显示屏上实时显示。
骨结构和非骨结构
在一些实施方式中，用于将骨结构和非骨结构成像的方法包括将第一和第二骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，用于产生骨结构和非骨结构的图像的方法包括产生第一和第二骨结构和非骨结构的图像。在一些实施方式中，用于将骨结构和非骨结构成像的方法将多个骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，用于产生骨结构和非骨结构的方法将多个骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，用于将骨结构和非骨结构成像的方法包括将触觉传感装置放置在个体上。在一些实施方式中，将触觉传感装置放置在个体上还包括将触觉传感装置定位在骨结构上。在一些实施方式中，骨结构是肋骨。在一些实施方式中，骨结构是关节面。在一些实施方式中，关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些情况下，椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，非骨结构是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊或腔。
传感器阵列
在一些实施方式中，触觉传感装置1000包括传感器阵列1008。在一些实施方式中，传感器阵列包括触觉传感器。在一些实施方式中，触觉传感器是力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻响应于所施加的压力的变化而改变其电阻值。在一些情况下，力敏电阻输出电压信号。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是6x 3阵列，包括18个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是8x 4阵列，包括32个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻阵列的大小取决于待检查个体的躯体的表面积。在一些实施方式中，力敏电阻阵列以足以可视化个体中的骨结构和非骨结构的方式配置。
在一些实施方式中，如图3A和图3B所示，力敏电阻阵列固定至传感器阵列平台3022。在一些实施方式中，传感器阵列平台3022包括圆柱形支柱3026，力敏电阻附着于圆柱形支柱3026上。在一些实施方式中，上方附着力敏电阻的圆柱形支柱3026是连接器。在一些实施方式中，每个传感器3016包覆有配置用于增强力反馈的材料。在一些实施方式中，包覆力敏电阻的材料是半球形橡胶盘。
复用器
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括复用器。复用器从力敏电阻选择电压输出信号，并将所选的电压输出信号转发成单行。在一些实施方式中，复用器安装在印刷电路板上。
分压器
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括分压器。在一些实施方式中，使用分压器读出来自力敏电阻的电压信号输出。
压力图
在一些实施方式中，通过显示屏提供至用户的骨结构和非骨结构的图像是表示骨结构和非骨结构的压力图。在一些实施方式中，压力图是热图。在一些实施方式中，热图是电压信号的图形表示，其中各个电压输出信号被表示为多种颜色、色调、颜色饱和度、图形图案、阴影、几何图形或其任何组合。在一些实施方式中，压力图叠加在第二图像的顶上。
腰椎穿刺方法
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体进行腰椎穿刺的方法，包括：将触觉传感装置放置在个体的腰椎区域上；向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域；在显示屏上查看由触觉传感装置检测的对应于椎骨关节的电压信号，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域而得到；在图像上定位两个棘突；识别个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；使用针引导件将针插在个体的第一棘突与第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及收集脑脊液或施用治疗剂。
硬膜外方法
在某些实施方式中，本文公开了用于向有需要的个体的硬膜外腔施用治疗剂的方法，包括：将触觉传感装置放置在个体的腰椎区域上；向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域；在显示屏上查看由触觉传感装置检测的对应于椎骨关节的电压信号，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域而得到；在图像上定位两个棘突；识别个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；使用针引导件将针插在个体的第一棘突与第二棘突之间并插入到个体的硬膜外腔中；以及向硬膜外腔注射治疗剂。
治疗剂
在一些实施方式中，治疗剂通过腰椎穿刺递送。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的治疗剂包括但不限于：麻醉剂、镇痛药、化疗剂、造影剂或染料、抗痉挛剂、抗生素或蛋白质。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的麻醉剂包括但不限于：布比卡因、利多卡因、丁卡因、普鲁卡因、罗哌卡因、左布比卡因、丙胺卡因和辛可卡因。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的麻醉剂包括但不限于：阿片类药物，如吗啡、芬太尼、二醋吗啡、丁丙诺啡和哌替啶或美吡利啶；非阿片类药物，如可乐定。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的化疗剂包括但不限于：甲氨蝶呤、阿糖胞苷、氢化可的松和噻替派。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的造影剂或染料包括但不限于：碘海醇、甲泛葡胺、碘帕醇、碘佛醇、碘普罗胺、碘克沙醇、iolotran和碘苯基十一烷酸。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的抗痉挛剂包括巴氯芬。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的抗生素包括硫酸庆大霉素。在一些实施方式中，通过腰椎穿刺递送的蛋白质包括艾度硫酸酯酶。
棘突
在一些实施方式中，用于对有需要的个体执行腰椎穿刺的方法包括使用针引导件将针插在第一棘突与第二棘突之间并插入个体的蛛网膜下腔。在一些实施方式中，用于向有需要的个体的硬膜外腔施用治疗剂的方法包括使用针引导件将针插在第一棘突与第二棘突之间并插入个体的硬膜外腔。在一些实施方式中，第一棘突是第一腰椎(L1)、L2、L3或L4腰椎的一部分，而第二棘突是L2、L3、L4或L5腰椎的一部分。在进一步的实施方式中，第一棘突是任何颈椎、胸椎、腰椎、骶椎或尾椎的一部分。
针和针引导件
在一些实施方式中，系统还包括针、针引导件、通管丝或导管。在一些实施方式中，针是无创伤的，也称为铅笔尖(pencil-point)型针，或是创伤针，也称为经典针或Quincke型针。在一些实施方式中，系统还包括脊柱针。在一些实施方式中，脊柱针是Quincke脊柱针、Whitacre脊柱针或Sprotte脊柱针。在一些实施方式中，系统还包括硬膜外针。在一些实施方式中，硬膜外针是Weiss硬膜外针、Tuohy硬膜外针，或Hustead硬膜外针。在一些实施方式中，针的非限制性实例包括6号针、8号针、13号针、15号针、17号针、18号针、19号针、20号针、21号针、22号针、23号针、24号针、25号针、26号针、27号针、28号针、29号针、30号针、31号针和32号针。在一些实施方式中，针是脊柱针，长度在1-10英寸之间。在一些实施方式中，针包含通管丝，其也称为闭孔器或导引器，是一种细线、纤细探针或带有与针的斜面相匹配的金属毂的实心杆。在诊断性腰椎穿刺中，从针抽出通管丝以允许脑脊液从椎管内流出并穿过针毂。
在一些实施方式中，系统还包括导管。在一些实施方式中，导管是硬膜外隧道导管，作为药物递送端口植入硬膜外腔。在一些实施方式中，导管用于在诊断性腰椎穿刺手术中监测颅内压。在一些实施方式中，导管用作连续移除脑脊液以及减轻患脑积水患者的脑部压力的手段。
在一些实施方式中，针引导件1002可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，可操作地连接至触觉传感装置1000的针引导件1002被用于控制插入有需要的个体中的针的角度和方向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向，终止于位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件1002以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038是细长狭缝。在一些实施方式中，针引导件1002终止于由细长狭缝与多个柱形成的多个开口处。在各个进一步的实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，针引导件筒匣2012可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至45°的头倾角取向，终止于沿着传感器阵列2008的中线定位的针孔口2038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012终止于开口处。在一些实施方式中，位于传感器阵列2008的中心上的针孔口2038是细长狭缝。
引导方法
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体对有需要的第二个体执行腰椎穿刺的方法，包括：将触觉传感装置放置在个体的腰椎区域上；向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域；在显示屏上查看由触觉传感装置检测的对应于椎骨关节的电压信号，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域而得到；在图像上定位两个棘突；识别个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；使用针引导件将针插在个体的第一棘突与第二棘突之间并插入到蛛网膜下腔中；以及收集脑脊液或施用治疗剂。
在某些实施方式中，本文公开了用于引导第一个体向有需要的第二个体的硬膜外腔中施用治疗剂的方法，包括：将触觉传感装置放置在个体的腰椎区域上；向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域；在显示屏上查看由触觉传感装置检测的对应于椎骨关节的电压信号，该电压信号由向触觉传感装置施加力以抵靠腰椎区域而得到；在图像上定位两个棘突；识别个体的第一棘突与第二棘突之间的间隙；使用针引导件将针插在个体的第一棘突与第二棘突之间并插入到个体的硬膜外腔中；以及向硬膜外腔注射治疗剂。
触觉传感装置：套件
在某些实施方式中，本文公开了用于对有需要的个体执行诊断性腰椎穿刺的套件，包括：触觉传感装置，用于将个体的骨结构和非骨结构成像；计算机，用于处理由触觉传感装置检测到的电压信号；显示屏，用于将骨结构和非骨结构可视化；电子压力传感器，用于测量脑脊液压力；以及流体收集系统，用于收集脑脊液。
传感器阵列
在一些实施方式中，触觉传感装置1000包括传感器阵列1008。在一些实施方式中，传感器阵列包括多个触觉传感器。在一些实施方式中，触觉传感器是力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻响应于所施加的压力的变化而改变其电阻值。在一些情况下，力敏电阻输出电压信号。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是6x 3阵列，包括18个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻的阵列是8x 4阵列，包括32个力敏电阻。在一些实施方式中，力敏电阻阵列的大小取决于待检查个体的躯体的表面积。在一些实施方式中，力敏电阻阵列以足以可视化个体中的骨结构和非骨结构的方式配置。
在一些实施方式中，如图3A和图3B所示，力敏电阻阵列固定至传感器阵列平台3022。在一些实施方式中，传感器阵列平台3022包括圆柱形支柱3026，传感器附着于圆柱形支柱3026上。在一些实施方式中，上方附着传感器的圆柱形支柱3026是连接器。在一些实施方式中，力敏电阻包覆有配置用于增强力反馈的材料。在一些实施方式中，包覆力敏电阻的材料是半球形橡胶盘。
骨结构和非骨结构
在一些实施方式中，触觉传感装置将第一和第二骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，触觉传感装置将多个骨结构和非骨结构成像。在一些实施方式中，骨结构是肋骨。在一些实施方式中，骨结构是关节面。在一些实施方式中，关节面是椎骨关节、手的第一骨与手的第二骨的关节、肘关节、腕关节、肩的第一骨与肩的第二骨的腋窝关节、胸锁关节、颞下颌关节、骶髂关节、髋关节、膝关节，或脚的第一骨与脚的第二骨的关节。在一些情况下，椎骨关节是棘突。在一些实施方式中，非骨结构是皮下组织、肌肉、韧带、脂肪组织、包囊或腔。
计算装置
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括计算装置。在一些实施方式中，计算装置是微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8位、16位或32位微控制器。在一些实施方式中，微控制器是8051微控制器、可编程接口控制器(PIC)、AVR或高级虚拟RISC微控制器或
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微控制器。在一些实施方式中，微控制器的非限制性实例是Arduino Uno微控制器或Raspberry Pi微控制器。
显示屏
如图1A、图1B、图1C、图2A、图2B和图2C所示，在一些实施方式中，触觉传感装置1000、2000包括显示屏1032、2032，以向用户提供视觉信息。在一些实施方式中，显示屏1032可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，显示屏2032可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，显示屏是计算机屏幕、移动装置屏幕或便携式装置屏幕。在一些实施方式中，显示屏是阴极射线管(CRT)。在一些实施方式中，显示屏是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施方式中，显示屏是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施方式中，显示屏是有机发光二极管(OLED)显示器。在各个进一步的实施方式中，OLED显示器是无源矩阵OLED(PMOLED)显示器或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施方式中，显示屏1032、2032是等离子体显示器。在其他实施方式中，显示屏是视频投影仪。在更进一步的实施方式中，显示屏是如本文公开的那些装置的组合。
在一些实施方式中，通过显示屏提供至用户的视觉信息是表示骨结构和非骨结构的压力图。在一些实施方式中，压力图是热图。在一些实施方式中，热图是电压信号的图形表示，其中各个电压输出信号被表示为多种颜色、色调、颜色饱和度、图形图案、阴影、几何图形或其任何组合。
针引导件
在一些实施方式中，如图1A、图1B和图1C所示，针引导件1002可操作地连接至触觉传感装置1000。在一些实施方式中，可操作地连接至触觉传感装置1000的针引导件1002被用于控制插入有需要的个体中的针的角度和方向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向，终止于位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件1002以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，位于传感器阵列1008的中心上的针孔口1038是细长狭缝。在一些实施方式中，针引导件1002终止于由细长狭缝与多个柱形成的多个开口处。在各个进一步的实施方式中，如图2A、图2B和图2C所示，针引导件筒匣2012可操作地连接至触觉传感装置2000。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以-45°至45°的头倾角取向，终止于沿着传感器阵列2008的中线定位的针孔口2038处，从而控制针插入人体的角度。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012终止于开口处。在一些实施方式中，位于传感器阵列2008的中心上的针孔口2038是细长狭缝。
压力传感器
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括压力传感器，该压力传感器可操作地连接到触觉传感装置并且被配置用于测量脑脊液压力。在一些实施方式中，压力传感器通过三通阀2014可操作地连接至触觉传感装置。在一些实施方式中，压力传感器是电子压力传感器。在一些情况下，压力传感器是压阻式、电容式、电磁式、压电式、光学式或电位器式压力传感器。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力以数字方式显示。在一些实施方式中，用电子压力传感器测量的脑脊液压力实时显示在显示屏上。
流体收集系统
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括流体收集系统，该流体收集系统可操作地连接到触觉传感装置并配置用于收集诸如脑脊液等流体。在一些实施方式中，流体收集系统是一次性的。在一些实施方式中，流体收集系统包括隔板式、插口式、轮辐式或轨道式设计。在一些实施方式中，流体收集系统是灭菌的。在一些实施方式中，流体收集系统是模块化的。
图1A、图1B和图1C示出了触觉传感装置1000的一个实施方式的图示。触觉传感装置1000包括传感器阵列1008、显示屏1032、针引导件1002和插口式流体收集系统1006。触觉传感装置还包括手枪式握把形状的手柄1004。手柄1004在用户的近侧。触觉传感装置1000被配置用于成像目标组织位置以及将针引导至期望的目标组织位置。
传感器阵列1008在用户的远侧。传感器阵列1008包括18个传感器；仅第一传感器1016a、第二传感器1016b、第三传感器1016c、第四传感器1016d、第五传感器1016e和第六传感器1016f在图1B中示出。在第一传感器1016a、第二传感器1016b、第三传感器1016c、第四传感器1016d、第五传感器1016e和第六传感器1016f的右侧附近有另外一排六个传感器，并且第一传感器1016a、第二传感器1016b、第三传感器1016c、第四传感器1016d、第五传感器1016e和第六传感器1016f的左侧附近有另外一排六个传感器(图1A、图1B和图1C中未示出)。在一些实施方式中，传感器阵列1008是触觉传感器阵列。在一些实施方式中，传感器阵列1008是超声传感器阵列。在一些实施方式中，传感器阵列1008是红外辐射(IR)传感器阵列。传感器阵列1008是传感器阵列筒匣，其被按压到位于显示屏1032远侧下方的传感器阵列保持器1104中。当传感器阵列1008在触觉传感装置内装载到位时，传感器阵列1008中的传感器背朝用户。在一些实施方式中，传感器阵列1008一旦装载到传感器阵列保持器1104中就开启。传感器阵列保持器1104以多种方式装载到位。将传感器阵列1008装载到传感器阵列保持器1104的未在图1A、图1B和图1C中示出的非限制性实例包括：将传感器阵列1008按压到传感器阵列保持器1104中，包括允许传感器阵列1008在加载后停留到位的卡扣配合特征、用于将传感器阵列1008保持到位的任何磁性手段、用于将传感器阵列1008保持到位的任何机械装置。在一些实施方式中，拉绳用于使传感器阵列1008弹出传感器阵列保持器1104。在一些实施方式中，传感器阵列1008包括卡扣凸缘，或将传感器阵列1008装载到传感器阵列保持器1104中的其他可逆手段。在一些实施方式中，传感器阵列1008由于邻接传感器阵列支架1104的凸缘而简单地保持到位。在一些实施方式中，传感器阵列支架1104的外表面上存在一个或多个耳片。该耳片能够被扭动，以便防止传感器阵列1008相对于传感器阵列保持器1104在远侧的不希望的移动或移除。此外，传感器阵列1008可逆地装载到传感器阵列保持器1104中。
当用户使用触觉传感装置1000将力施加到表面上，例如，施加在患者的组织上时，传感器阵列1008中的传感器产生输出电压信号。传感器阵列1008可操作地连接到显示屏1032和计算装置(图1A、图1B和图1C中未示出)。传感器阵列1008将其输出电压信号中继到计算装置(图1A、图1B和图1C中未示出)，计算装置处理输出电压信号，并且输出电压信号的图像在显示屏1032上可视化。
针引导件1002被成形为轨道，并且被配置用于接受针1142。导针器1002包括近侧开口1140a和远侧开口1140b。在一些实施方式中，针引导件1002以15°的头倾角取向。在一些实施方式中，针引导件1002以-45°至45°的头倾角取向。针1142通过近侧开口1140a插入针引导件1002中并且就位于针引导件1002上。一旦插入针引导件1002中，针1142通过位于传感器阵列1008中、在第三传感器1016c与第四传感器1016d之间的针孔口1038离开针引导件1002。
三通阀1014通过远侧狭缝1090b插入针引导件1002中并且就位于针引导件1002上。在一些实施方式中，在插入针引导件1002之前，三通阀1014通过其针毂连接到针。在图1B和图1C中，三通阀1014显示在针引导件1002的中部。三通阀包括针毂连接器1100、压力计连接器1094和流体端口1096。针毂连接器1100背朝用户，并且被配置用于连接到针毂。压力计连接器1094向上取向，并且被配置用于连接至压力传感器(图1A、图1B和图1C中未示出)。在一些实施方式中，压力计连接器1094突出穿过狭缝1090。流体端口1096面朝用户，并且是流体自由流过的开放端口。流体端口1096面朝用户，并且是收集自患者的流体自由流过的开放端口。第一流体孔1098a位于三通阀1014与近侧针引导件1002a之间。第二流体孔1098b位于第一流体孔1098a的正下方。在一些实施方式中，脑脊液(CSF)自由地流过流体端口1096，沿着向下倾斜的针引导器1002，流过第一流体孔1098a，流过第二流体孔1098b，并流入收集管1010a。在一些实施方式中，收集自患者的流体自由地流过流体端口1096，沿着向下倾斜的针引导器1002，流过第一流体孔1098a，流过第二流体孔1098b，并流入收集管1010a。
在一些实施方式中，旋钮(图1A、图1B和图1C中未示出)可操作地连接至三通阀1014。在一些实施方式中，旋钮(图1A、图1B和图1C中未示出)可操作地连接至触觉传感装置1000。可操作地连接旋钮的非限制性实例(图1A、图1B和图1C中未示出)包括：将旋钮耦合到针毂连接器1100、将旋钮耦合到压力计连接器1094、将旋钮耦合到连接至压力计连接器1094的压力计(图1A、图1B或图1C中未示出)，或将旋钮耦合到连接至压力计连接器1094的压力传感器(图1A、图1B或图1C中未示出)。旋钮(图1A、图1B或图1C中未示出)使得一旦针可操作地耦合到触觉传感装置1000，针就能够可逆朝向传感器阵列1008移动或远离传感器阵列1008移动。旋钮(图1A、图1B或图1C中未示出)突出穿过狭缝1090并且可以通过狭缝的长度移位。在一些实施方式中，当针1142未插入患者中时，旋钮(图1A、图1B或图1C中未示出)突出穿过近侧狭缝1090a。在一些实施方式中，当用户已将针1142插入患者或在针1142插入患者的过程中时，旋钮(图1A、图1B或图1C中未示出)突出穿过远侧狭缝1090b或靠近远侧狭缝1090b。针移动的方向1136在图1B中示出。
插口式流体收集系统1006包括中心杆1116、插口底座1054、旋转手柄1052和收集管1010。插口底座1054包括从其向上延伸的细长中心杆1116。插口底座1054位于正上方，并且通过凸起1132可操作地连接到旋转手柄1052。旋转手柄1052能够绕垂直贯穿中心杆1116的假想Y轴顺时针或逆时针旋转。旋转手柄1052的旋转使得收集管1010能够旋转。收集管1010位于插口底座1054上。在一些实施方式中，插口底座1054包括单独的圆形容器(图1A、图1B和图1C中未示出)，用于保持收集管1010并为其提供支撑。收集管1010包括第一收集管1010a、第二收集管1010b和第三收集管1010c，如图1B所示。在一些实施方式中，插口式流体收集系统1006包括至少一个收集管。在一些实施方式中，插口式流体收集系统包括多达20个收集管。收集管1010的位置由旋转手柄1052的旋转控制。收集管1010在收集流体时定位在第二流体孔1098b的正下方。
在使用中，用户通过将传感器阵列1008插入传感器阵列保持器1114来开启触觉传感装置1000。用户通过手柄1004保持触觉传感装置并按压传感器阵列1008以抵靠患者。用户使下方的骨和/或软组织在显示屏1032上可视化。用户将针插入针引导件1002并通过针毂连接器1100将针连接到三通阀1014。基于显示屏1032上的图像，用户能够以15°的头倾角将针引导到患者体内的期望目标位置。在一些实施方式中，用户利用触觉传感装置1000执行腰椎穿刺以收集脑脊液(CSF)。插口式流体收集系统1006促进了CSF的收集。流体收集系统的其他非限制性实例示于图5-图8中。一旦针到达蛛网膜下腔，CSF开始从蛛网膜下腔流入针，流过针毂，流入针毂连接器1100，流过三通阀1014，流过流体端口1096，流过第一个流体孔1098a，流过第二流体孔1098b，最后流入第一收集管1010a。一旦针处于蛛网膜下腔中，用户可选地通过压力计连接器1094将压力传感器(图1A、图1B和图1C中未示出)连接到三通阀1014来实时监测CSF压力。
图2A、图2B和图2C示出了触觉传感装置2000的另一实施方式。触觉传感装置2000包括传感器阵列2008、显示屏2032、针引导件筒匣2012和轨道式流体收集系统2062。触觉传感装置还包括具有弯曲形状的抓握器2020。抓握器2020在用户近侧。触觉传感装置2000被配置用于将目标组织位置成像以及将针引导到期望的目标组织位置。触觉传感装置2000还使得能够将针定位在五个不连续的水平。触觉传感装置2000还能够使针以15°的头倾角定位；该角度未在图2A、图2B和图2C中准确示出。
传感器阵列2008在用户的远侧。传感器阵列2008包括18个传感器：第一传感器2016a、第二传感器2016b、第三传感器2016c、第四传感器2016d、第五传感器2016e、第六传感器2016f、第七传感器2016g、第八传感器2016h、第九传感器2016i、第十传感器2016j、第十一传感器2016k、第十二传感器2016l、第十三传感器2016m、第十四传感器2016n、第十五传感器2016o、第十六传感器2016p、第十七传感器2016q和第十八传感器2016r，如图2B所示。在一些实施方式中，传感器阵列2008是触觉传感器阵列。传感器阵列2008是传感器阵列筒匣，其被装载到位于显示屏2032远侧下方的传感器阵列保持器2104中。当传感器阵列2008被装载到位时，传感器阵列2008中的传感器背朝用户。在一些实施方式中，传感器阵列2008一旦被装载到传感器阵列保持器2104中就开启。传感器阵列2008以多种方式装载，包括上文提到的装载传感器阵列1008的所有非限制性实例。当用户使用触觉传感装置2000将力施加到表面上，例如，施加到患者的组织上时，传感器阵列2008中的传感器产生输出电压信号。传感器阵列2008可操作地连接到显示屏2032和计算装置(图2A、图2B和图2C中未示出)。传感器阵列2008将其输出电压信号中继到计算装置(图2A、图2B和图2C中未示出)，计算装置处理输出电压信号，并且在显示屏2032上将输出电压信号的图像可视化。
针引导件筒匣2012是模块化组件。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012是一次性的。在一些实施方式中，针引导件筒匣2012被装载到位。针引导件筒匣2012包括第一针引导件2002a、第二针引导件2002b、第三针引导件2002c、第四针引导件2002d和第五针引导件2002e。针引导件的形状类似于轨道并且被配置用于接受针(针在图2A、图2B和图2C中未示出)。通过使用近侧狭缝2190a、远侧狭缝2190b、旋钮开口2110或其组合从顶部引入针，将针放置在针引导件上。在一些实施方式中，通过将针引导通过第一侧开口2106a、第二侧开口2106b、第三侧开口2106c、第四侧开口2106d或第五侧开口2106e，将针放置在针引导件上。针引导件以15°的头倾角取向。一旦插入针引导件中，针(图2A、图2B和图2C中未示出)通过位于传感器阵列2008中的针孔口离开针引导件。插入第一针引导件2002a中的针通过位于传感器阵列2008中的第一针孔口2038a离开传感器阵列。插入第二针引导件2002b的针通过位于传感器阵列2008中的第二针孔口2038b离开传感器阵列2008。插入第三针引导件2002c中的针通过位于传感器阵列2008中的第三针孔口2038a离开传感器阵列2008。插入第四针引导件2002d的针通过位于传感器阵列2008中的第四针孔口2038d离开传感器阵列2008。插入第五针引导件2002e的针通过位于传感器阵列2008中的第五针孔口2038e离开传感器阵列2008。
三通阀2014固定到针引导件筒匣2012，处于第五侧开口2106e下方在导轨2134之间。三通阀包括针毂连接器2100、压力计端口2108和流体连接器2068。针毂连接器2100背朝用户，并且被配置用于连接到进一步连接到针毂的管道(图2A、图2B和图2C中未示出的管道和针)。压力计端口2108远离针引导件筒匣2012取向。压力计端口2108被配置用于连接到压力传感器(图2A、图2B和图2C中未示出)。流体连接器2068被配置用于连接到管道。流体连接器2068包括向下取向的开口，以便将流体引导到收集管中。例如，图2B示出了突出到第三收集管2010c中的流体连接器2068。
轨道式流体收集系统2062包括滑轨平台2064和收集管。例如，轨道式流体收集系统2062包括第一收集管2010a、第二收集管2010b、第三收集管2010c和第四收集管2010d。两个导轨2134在针引导件筒匣2012下方延伸并且接纳滑轨平台2064的两个纵向边缘。滑轨平台2064包括轨道平台开口2132。在一些实施方式中，轨道平台开口2132是圆形的。轨道平台开口2132被配置用于保持收集管。收集管1010的位置通过导轨平台2064沿导轨2134的滑动来控制。收集管1010在收集流体时直接定位在流体连接器2068下方。
图3A和图3B示出了传感器阵列3008。图3B示出了传感器阵列3008在人造腰椎3030上的应用。传感器阵列3008包括矩形的传感器阵列平台3022。传感器阵列平台3022包括从传感器阵列平台的表面突出的圆柱形支柱3026的6x 3阵列。在一些实施方式中，圆柱形支柱3026的直径为5mm。在一些实施方式中，圆柱形支柱3026之间的中心距离为11mm。每个传感器3016附着在圆柱形支柱3026的顶表面上。半球形盘3024固定在每个附着的传感器3016上方。半球形盘3024增强了对每个传感器3016的力反馈。在一些实施方式中，半球形盘3024由可压缩材料构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由在室温下柔软且柔韧的塑料构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由橡胶构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由硅树脂构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由聚乙烯构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由在室温下硬且不柔韧的塑料构成。在一些实施方式中，半球形盘3024由聚苯乙烯构成。用于制造半球形盘3024的材料的非限制性实例包括：聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、尼龙、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或酚醛树脂。
图4示出了使用触觉传感装置来获得图像的方法。在步骤4078中，将触觉传感装置按压以抵靠待成像的区域，并且向触觉传感装置的传感器阵列施加力。在步骤4080中，提供计算装置，并且计算装置可操作地连接到触觉传感装置。在将力施加到传感器阵列中的传感器的表面上之后，计算装置收集由触觉传感装置的传感器阵列产生的电压信号。在步骤4082中，计算装置处理所收集的电压信号，使得电压信号被转换成图像。在步骤4084中，将图像显示在触觉传感装置的显示屏上。在一些实施方式中，所显示的图像是热图。在一些实施方式中，所显示的图像向用户提供关于其对触觉传感装置施加力的均匀性的反馈。在一些实施方式中，所显示的图像包括针在皮肤表面的近似位置以及针的近似深度。在一些实施方式中，例如，当触觉传感装置包括多个针引导件时，如图2A、图2B和图2C中所示的示例性实施方式，所显示的图像包括与多个针引导件对应的所有水平的近似位置和深度。
图5示出了流量控制隔板式流体收集系统5042。隔板式流体收集系统5042适于并入到触觉传感装置中。隔板式流体收集系统5042包括第一收集管5010a、第二收集管5010b、第三收集管5010c和第四收集管5010d。收集管垂直堆叠，一个在另一个的顶部。第一收集管5010a位于第二收集管5010b的顶部、第二收集管5010b位于第三收集管5010c的顶部、第三收集管5010c位于第四收集管5010d的顶部。帽5046被配置成固定在第一收集管5010a上。将帽5046固定到第一收集管5010a上的配置的非限制性实例包括：螺纹连接、卡扣配合到收集管的圆周中、卡扣配合到槽中，以及适贴配合。第一收集管5010a连接到第二收集管。第一收集管5010a具有第一隔板5044a而不是底部平坦表面。第一旋转带5112a允许通过逆时针旋转第一旋转带5112a来打开第一隔板5044a。在一些实施方式中，第一旋转带5112a允许通过顺时针旋转第一旋转带5112a来打开第一隔板5044a。第一旋转带5112a允许通过顺时针旋转第一旋转带5112a来关闭第一隔板5044a。在一些实施方式中，第一旋转带5112a允许通过逆时针旋转第一旋转带5112a来关闭第一隔板5044a。当第一隔板5044a打开时，流体能够流过第一孔5114a。第二收集管5010b包括第二隔板5044b和第二旋转带5112b，第二旋转带5112b以与第一收集管5010a设置相同的方式控制第二隔板5044b的打开和关闭。类似地，第三收集管5010c包括第三隔板5044c和第三旋转带5112c，第三旋转带5112c以与已经描述的相同的方式控制第三隔板5044c的打开和关闭。第四收集管5010d不包括隔板。当第一隔板5044a、第二隔板5044b和第三隔板5044c打开时，流体流过第一孔5114a、第二孔5114b和第三孔5114c并收集在第四收集管5010d内。以这种方式，用户能够控制流体收集到哪个收集管中。
在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括至少两个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括三个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括四个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括五个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括六个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括七个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括八个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括九个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括十个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括十到十五个收集管。在一些实施方式中，隔板式流体收集系统5042包括十五到二十个收集管。
图6示出了顶部插口式流体收集系统6120。在顶部插口式流体收集系统6120中，插口元件或旋转手柄6052可操作地连接到壳体6118，壳体6118还用作容器6056的盖子。在一些实施方式中，插口元件或者旋转手柄6052放置在插口底座6054的底部(该实施方式现在在图6中示出)，类似于图1A、图1B和图1C的插口式流体收集系统1006。旋转手柄6052使收集管能够围绕假想的Y轴顺时针或逆时针旋转，该Y轴垂直地贯穿容器6056的中心。旋转手柄6052可逆地连接到中心杆6116。中心杆6116永久地连接至插口底座6054。因此，当中心杆6116附接到旋转手柄6052并且旋转手柄6052旋转时，旋转手柄6052的旋转运动使得中心杆6116和插口底座6054能够同时旋转。
容器6056保持多个收集管。在图6中，总共有四个收集管，但是仅清楚地描绘了第一收集管6010a和第二收集管6010b。壳体6118可逆地连接到容器6056。将壳体6118可逆地固定到容器6056上的配置的非限制性实例包括：螺纹连接、卡扣配合到收集管的圆周中、卡扣配合到槽中，或适贴配合。在一些实施方式中，收集管可逆地固定到容器6056的底部。在一些实施方式中，收集管可逆地固定到插口底座6054。用户将容器6056从壳体6118分离并将中心杆6116从旋转手柄6052断开，以便进入容器6056内的收集管。
在壳体6118(图6中未示出)内有圆形板，其平行于旋转手柄6052放置。圆形板(图6中未示出)具有位于插口连接器6050正下方的单个孔口。插口连接器6050从壳体6118向外延伸并垂直于容器6056。插口连接器6050被配置用于连接到针毂或管道。从针毂或管道行进穿过插口连接器6050的流体流过与圆形板中的孔口对齐的弯头中空开口(图6中未示出)，流体从圆形板(图6中未示出)中的孔口离开，流入容器内的一个收集管。收集管顺时针或逆时针旋转以允许顺序填充。在一些实施方式中，壳体6118具有数字或标签以指示收集管的位置。在一些实施方式中，旋转手柄6052具有数字或标签以指示收集管的位置。
图7示出了轮辐式流体收集系统7058。轮辐式流体收集系统7058包括中心毂7060，其形状为八边形。中心毂7060包括第一中心毂开口7086a、第二中心毂开口7086b、第三中心毂开口7086c和第四中心毂开口7086d。每个中心毂开口位于中心毂7060的侧表面上。例如，图7示出第三中心毂开口7086c位于第三侧表面7102c上，而第四中心毂开口7086d位于第四侧表面7102d上。第一中心毂开口7086a和第二中心毂开口7086b也位于侧表面上，然而，这些侧表面未在图7中示出。第一中心毂开口7086a被配置用于连接到第一收集管7010a。第二中心毂开口7086b被配置用于连接到第二收集管7010b。第三中心毂开口7086c被配置用于连接到第三收集管7010c。第四中心毂开口7086d被配置用于连接到第四收集管7010d。将收集管连接到中心毂开口的配置的非限制性实例包括：螺纹连接、卡扣配合到收集管的圆周中、卡扣配合到槽中，或适贴配合。中心毂7060具有平面的前表面7092。轮辐连接器7088从前表面7092向外延伸并垂直于假想的Y轴，该Y轴垂直贯穿中心毂7060穿过第一收集管7010a的中心并穿过第三收集管7010c的中心。轮辐连接器7088被配置用于连接到针毂、管道或三通阀。轮辐连接器7088在内部是中空的并且用作输送流体的通道。除了与中心毂开口重合的开口之外，中心毂7060的内部(图7中未示出)是完全密封的。另外，中心毂7060包括位于中心毂7060内部的实心内环状结构(图7中未示出)。实心内环状结构(图7中未示出)具有与第一收集管7010a对齐的单个孔口。流过轮辐连接器7088的流体离开轮辐连接器7088并以90°角落入实心内环状结构的孔口中。因此，流过轮辐连接器7088的任何流体仅积聚在处于图7所示的第一收集管7010a的位置的收集管中。
固定到中心毂7060的后表面(图7中未示出)的是旋钮(图7中未示出)，其允许中心毂7060围绕假想的Z轴旋转，该Z轴贯穿中心毂7060的中心、垂直于第一收集管7010a和第三收集管7010c。旋钮(图7中未示出)顺时针或逆时针旋转。通过旋钮(图7中未示出)旋转中心毂7060使得收集管在附接到中心毂7060时能够围绕假想的Z轴旋转。在一些实施方式中，旋钮(图7中未示出)具有数字或标签以指示收集管的位置。
图8示出了轨道式流体收集系统8062。轨道式流体收集系统8062包括滑轨平台8064、第一收集管8010a、第二收集管8010b、第三收集管8010c、第四收集管8010d和导轨8134。导轨8134接纳滑轨平台8064的两个纵向边缘。滑轨平台8064包括轨道平台开口8132。在一些实施方式中，轨道平台开口8132是圆形的。轨道平台开口8132被配置用于保持收集管。收集管的唇缘8122突出到轨道平台8064上。收集管的位置由轨道平台8064沿着导轨8134的手动滑动8138控制。当收集管将要收集流体时，收集管定位在三通阀8014的正下方。
三通阀8014的功能是将流体从外部针毂或管道引导到收集管中。三通阀8014包括从三通阀8014的底表面突出的流体连接器8068。三通阀还包括针毂连接器8100，其从三通阀8014向外突出并且垂直于流体连接器8100。针毂连接器8100被配置用于连接到外部针毂或管道。从外部针毂或管道流过针毂连接器8100的流体在离开针毂连接器8100时以90°角向下流过流体连接器8068，并随后流入第一收集管8010a。流体连接器8068被配置用于连接到管道。在一些实施方式中，流体连接器8068可选地连接到管道而不是仅仅开放地突出到收集管中。三通阀8014的另一功能是使得压力传感器能够获得与三通阀8014接触的流体的压力测量值。三通阀8014包括背朝导轨8134的压力计端口8108。压力计端口8108被配置用于连接到压力传感器。
图9A和图9B是示出触觉传感装置在腰椎模型上的功能的示例性数据。使用由计算装置执行的信号获取和处理的组合来获取记录。在一些实施方式中，计算装置还包括具有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质，该计算机程序包括可由处理器执行的指令。在一些实施方式中，计算机程序用Python代码、Arduino代码或其组合编写。图9A示出了当以1cm的增量移动时，单个传感器上的电压随所施加的力的变化而发生的变化。所施加的力根据质量而变化。图9A显示质量，因此所施加的力在20g至500g之间变化。粗体水平线表示下方的棘突9070。对于位于这些下方棘突9070上方的传感器，电压增加是明显的。图9B示出了触觉传感装置上的电压变化，该触觉传感装置包括具有1cm中心距离的一列6个传感器。6次试验中每个传感器上的电压如图9B所示。在每次试验中，一列6个传感器以1cm的增量移动。在整个6次试验中，对于下方的棘突9070(在图9B中表示为“骨”)之上的传感器，电压的增加是明显的。
图10是描述计算机程序中所包括的指令的流程图，其可由计算装置执行。在一些实施方式中，包括至少一个传感器的传感器阵列被配置成响应于施加到其表面的力的变化而输出信号；其中信号被转换成压力图。步骤1 10124描述了由力敏电阻通过分压器产生的输出电压信号通过复用器输入到计算装置中。步骤2 10126描述了输入的电压信号被写入串行监视器。在一些实施方式中，步骤2 10126还包括对输入的电压信号进行组织。在一些实施方式中，包括可由处理器执行的指令的第一计算机程序执行步骤2 10126。在一些实施方式中，包括在计算机程序中的用以执行步骤2 10126的指令用Arduino编程语言编写。在步骤3 10128中，第二计算机程序包括用于获取写入串行监视器的输入电压信号的指令，并生成6x3传感器数据阵列。在一些实施方式中，包括在第二计算机程序中的用以执行步骤310128的指令可由处理器执行。在步骤4 10130中，第二计算机程序包括用于处理被写入串行监视器的输入电压信号的指令，并且将先前生成的6x3传感器数据阵列重新缩放成60x30的传感器数据阵列。在一些实施方式中，用于执行步骤4 10130的指令使用三次插值法来重新缩放传感器数据阵列。在一些实施方式中，包括在第二计算机程序中的用以执行步骤410130的指令可由处理器执行。在步骤5 10132中，第二计算机程序包括用于更新显示器以供实时目标组织可视化的指令。在一些实施方式中，包括在第二计算机程序中的用于执行步骤310128、步骤4 10130和步骤5 10132的指令用Python编程语言编写。在一些实施方式中，更新显示器以供患者脊柱的实时可视化。因此，图10示出了将传感器输出转化成视觉显示的过程。在一些实施方式中，视觉显示是压力图。
在一些实施方式中，使用图10中所示的算法来生成压力图。在一些实施方式中，压力图是热图。在一些实施方式中，热图以红色显示高电压。在一些实施方式中，高电压处于或接近5V，对应于更大的施加力。在一些实施方式中，热图中的高电压对应于骨。在一些实施方式中，热图中的高电压对应于棘突。在一些实施方式中，热图以蓝色显示低电压。在一些实施方式中，热图中的低电压对应于比骨更软的组织。在一些实施方式中，热图中的低电压对应于棘突间韧带。
图11A示出了压力映射输出的代表性图像。在一些实施方式中，压力图11046视觉地表示个体中的目标组织位置。在一些实施方式中，使用图10中所示的算法产生压力图11046。在一些实施方式中，通过在腰椎的肥胖模型上使用触觉传感装置产生图11A中所示的压力图11046。在一些实施方式中，使用应用于腰椎的肥胖模型的触觉传感阵列的设置的表示在图3B中示出。在一些实施方式中，包括传感器阵列的触觉传感装置轻轻地按压以抵靠腰椎模型；第二中线传感器和第五中线传感器直接定位在棘突上。在一些实施方式中，包括用于在插值之后沿着中线(第2列传感器阵列)显示在第一中线传感器11016a、第二中线传感器11016b、第三中线传感器11016c、第四中线传感器11016d、第五中线传感器11016e和第六中线传感器11016f处感测到的电压信号的指令的第三计算机程序被添加到图10所述的算法中。在一些实施方式中，使用如图10中所述的算法和上述的第三计算机程序产生压力图11046。在一些实施方式中，如图11A所示的电压值11042在约0V至约5V之间。在一些实施方式中，高电压值以红色显示。在一些实施方式中，低电压值以蓝色显示。如图11A所示，在第二中线传感器11016b和第五中线传感器11016e上发现了由较高电压证明的最大力，对应于骨标志。除了揭示棘突之间的间隙之外，这种可视化还可用于向用户提供关于其力施加的均匀性的反馈。例如，在该压力图11046中清楚的是，用户的力稍微偏向右侧的传感器。因此，压力图11046向用户指示需要更好地分配或校正其施加到触觉传感装置上的力。
图11B示出了压力图11046，其示出了针在皮肤水平处的位置(“原始”)，以及其经调整的投影位置，考虑了皮下脂肪的剩余深度。在一些实施方式中，压力图11046仅显示在皮肤水平11048处的针位置。在一些实施方式中，压力图11046仅显示针对皮下脂肪的剩余深度进行调整的针11050的投影位置。在一些实施方式中，通过在腰椎模型上使用触觉传感装置来产生图11B中所示的压力图11046。
在一些实施方式中，如下面的等式2所示，使用三角算法来确定针贯穿皮下脂肪时将会处于的深度水平。
等式2：h＝tan(θ)*d；其中h是调整水平；d指组织深度；θ是插入针的头倾角。
在一些实施方式中，实验确定该等式中使用的深度，以便鲁棒地应用于具有宽范围的体重指数(BMI)的腰椎模型：假设用户施加较大的力来克服下方脂肪层中的阻尼，则各种情况下至棘突的剩余深度变得相当均匀。
在一些实施方式中，针贯穿皮下脂肪时将会处于的深度水平按比例计算。在一些实施方式中，通过计算中线传感器的最大电压读数(例如，棘突上的读数)与最小电压读数(例如，棘突间韧带上的读数)之间的比率并将该比率与经验确定的最大电压读数与最小电压读数的比率进行比较，计算针贯穿皮下脂肪时将会处于的深度水平。在一些实施方式中，基于已知深度确定经验确定的最大电压读数与最小电压读数的比率。
在一些实施方式中，基于机器学习算法计算针贯穿皮下脂肪时将会处于的深度水平。在一些实施方式中，机器学习算法增强所显示的针投影的准确性。
在一些实施方式中，触觉传感装置还包括标记工具。标记工具帮助用户识别组织目标位置。在一些实施方式中，标记工具使得用户能够在患者的皮肤表面上标记针的进入点。在一些实施方式中，标记工具使得用户能够标记或标签化组织目标位置。在一些实施方式中，标记或标签化组织目标位置在皮下、肌内或皮肤表面上进行。在一些实施方式中，标记的组织位置由医学成像装置检测。在一些实施方式中，标记工具使得用户能够标记或标签化目标组织位置，以便由医学成像装置或系统识别。在一些实施方式中，标记工具是光、墨水、水凝胶、纳米颗粒。在一些实施方式中，光是激光或发光二极管(LED)。在一些实施方式中，墨水是永久墨水、龙胆紫墨水、水基墨水、油基墨水、液体墨水或凝胶墨水。在一些实施方式中，水凝胶还包括造影剂。在一些实施方式中，纳米颗粒还包括造影剂。在一些实施方式中，造影剂包括但不限于：磁性造影剂、放射性造影剂、放射活性造影剂、磁共振成像造影剂和微泡造影剂。磁性造影剂的非限制性实例包括：基于钆的试剂或纳米颗粒、基于氧化铁的试剂或纳米颗粒、基于铁铂的试剂或纳米颗粒，以及基于锰的试剂或纳米颗粒。放射性造影剂的非限制性实例包括：基于碘的试剂或纳米颗粒、空气、二氧化钍、二氧化碳、泛影葡胺和基于钡的试剂或纳米颗粒。放射活性造影剂的非限制性实例包括：64Cu二乙酰基-双(N4-甲基硫代氨基脲)，也称为ATSM或铜64、18F-氟脱氧葡萄糖(FDG)、18F-氟化物、3'-脱氧-3'-[18F]氟胸苷(FLT)、18F-氟米索硝唑、镓、锝-99m和铊。
实施例
实施例1：腰椎模型中的触觉传感装置原型测试
这里呈现了选择数据，用以展示触觉传感装置1000在人造腰椎模型3028上的功能，如图3B所示。使用计算装置中的信号获取和处理的组合来获取记录。图9A示出了当以1厘米的增量移动时，单个传感器上的电压随所施加的力9076的变化而发生的变化。粗体水平线9070表示下方的人造棘突3030；对于位于这些人造棘突上方的传感器，电压增加9072是明显的。当在触觉传感装置1000下方不存在人造棘突时，检测到的电压值最低9074。图9B例示，设计了具有1厘米中心距离的一列6个传感器。记录6次试验中每个传感器上的电压，该列每次移动1厘米。同样，对于人造棘突3030上方的传感器(表示为“骨”并且由图9B中的粗体水平线9070示出)，电压增加9072是明显的。由图9B呈现的结果展示，使用触觉传感装置检测人造骨在所有六个试验中是准确和一致的。
实施例2：使用触觉传感装置进行诊断性腰椎穿刺
对肥胖受试者进行腰椎穿刺的医护人员将触觉传感装置放置在受试者的腰椎区域上。由医护人员以热图查看的压力图出现在触觉传感装置1000、2000的显示屏1032、2032上。热图通过以红色基底表示骨结构而指出骨结构，在这种情况下是腰椎的棘突，并且通过以蓝色基底表示非骨结构来指示非骨结构。触觉传感装置同时计算针投影并将其显示在压力图上。医护人员将触觉传感装置的针引导件角度调整为-45°至45°之间的头倾角。在识别出两个腰椎(例如L2和L3)之间的间隙之后，医护人员将脊椎针插入触觉传感装置的针引导件中。医护人员使用针引导件和屏幕上的针投影和热图来引导针进入蛛网膜下腔。然后，医护人员使用触觉传感装置1000的模块化流体收集系统1006来收集脑脊液(CSF)。一旦收集了所有CSF样品，医护人员使用触觉传感装置1000的电子压力传感器来读出和记录受试者的颅内压，该传感器在检测到CSF流时自动显示CSF压力。
实施例3：使用触觉传感装置进行治疗剂的硬膜外施用
对怀孕患者进行麻醉剂的硬膜外施用的医护人员将触觉传感装置放置在怀孕患者的腰椎区域上。由医护人员以热图查看的压力图出现在触觉传感装置1000、2000的显示屏1032、2032上。热图通过以红色基底表示骨结构而指出骨结构，该骨结构在这种情况下是腰椎的棘突，并且通过以蓝色基底表示非骨结构来指示非骨结构。触觉传感装置同时计算针投影并将其显示在压力图上。医护人员将触觉传感装置的针引导件角度调整为-45°至45°之间的头倾角。在识别出两个腰椎(例如L2和L3)之间的间隙之后，医护人员将脊椎针插入触觉传感装置的针引导件中。医护人员使用针引导件和屏幕上的针投影和热图来引导针进入硬膜外腔并注射麻醉剂。
实施例4：使用触觉传感装置进行滑膜腔注射
向患有骨关节炎的患者的膝关节施用透明质酸注射剂(如Synvisc-
Figure BDA0001923246960000641
)的医护人员使用触觉传感装置代替传统的触诊和笔标记法来正确地定位针放置。为了避免意外刺伤膝盖的软骨以及引起进一步的损伤，正确的针放置至关重要。医护人员将触觉传感装置1000、2000放置在患者的膝盖上。由医护人员以热图查看的压力图出现在触觉传感装置1000、2000的显示屏1032、2032上。热图通过以红色基底表示骨结构而指出骨结构，在这种情况下是髌骨、股骨和胫骨。热图通过以蓝色基底表示非骨结构来指示非骨结构，在这种情况下是膝盖的滑囊。触觉传感装置1000、2000同时计算针投影并将其显示在压力图上。医护人员将触觉传感装置1000、2000的针引导件角度调整为-45°至45°之间的头倾角。在识别出髌上囊之后，医护人员将针插入触觉传感装置1000、2000的针引导件中。医护人员使用针引导件和屏幕上的针投影和热图来引导针进入髌上囊并注射透明质酸。

Claims (14)

1.一种用于对个体中的目标组织位置以及下方骨标志进行成像的系统，包括：
触觉传感装置，该触觉传感装置包括：
a)传感器阵列，其包括具有第一表面的第一传感器和具有第二表面的第二传感器，所述第一传感器响应于施加到所述第一表面的第一压力中的第一变化而输出第一电压信号，所述第二传感器响应于施加到所述第二表面的第二压力中的第二变化而输出第二电压信号；
b)针引导件，其包括近侧开口、远侧开口以及在所述近侧开口和远侧开口之间的轨道，所述针引导件将针从所述近侧开口朝着所述个体沿着所述轨道引导到所述远侧开口；
c)传感器阵列保持器，其中所述传感器阵列被装载到所述传感器阵列保持器中，并且所述传感器阵列通过所述传感器阵列保持器可操作地连接至所述触觉传感装置的框架；以及
d)显示屏，所述显示屏由所述框架支撑并可操作地连接至所述传感器阵列，所述显示屏显示(i)压力图和(ii)将被插入到所述个体中的所述针的投影的皮下位置，该压力图基于来自所述传感器阵列的所述第一电压信号和所述第二电压信号表示所述个体中的所述目标组织位置以及下方骨标志，并且；以及
计算装置，其包括处理器和非暂时性计算机可读存储介质，其中所述处理器可操作地耦合至所述传感器阵列并且可操作地耦合至所述显示屏，所述非暂时性计算机可读存储介质具有计算机程序，所述计算机程序包括可由所述处理器执行的指令，所述指令使得所述处理器(i)将从所述传感器阵列接收的所述第一电压信号和所述第二电压信号转换成所述压力图并在所述显示屏上显示所述压力图，并且(ii)计算将被插入到所述个体中的所述针的所述投影的皮下位置并且在所述显示屏上输出所述针的所述投影的皮下位置，
其中所述计算机程序基于三角算法计算所述针的所述投影的皮下位置，所述三角算法包括h＝tan(θ)*d，
其中h是待求解的在所述远侧开口处在皮肤水平处相对于所述针的初始位置的调整水平，d指组织深度，θ是插入所述针的头倾角，
其中d是基于计算所述第一电压信号和所述第二电压信号中的最大电压读数与所述第一电压信号和所述第二电压信号中的最小电压读数之间的比率、并且将该比率与经验确定的比率进行比较而计算的，其中该经验确定的比率是基于已知深度确定的。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述压力图显示在皮肤水平处的所述针的位置。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述触觉传感装置进一步包括三通阀，该三通阀配置为插入通过所述针引导件的所述近侧开口并保留在所述针引导件内，所述三通阀包括针毂连接器、流体端口和压力计连接器。
4.如权利要求1所述的系统，还包括可操作地连接至所述触觉传感装置的压力传感器，其中所述压力传感器测量在所述目标组织位置处的液压。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述压力传感器是压阻式压力传感器、电容式压力传感器、电磁式压力传感器、压电式压力传感器、光学式压力传感器或电位器式压力传感器。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述触觉传感装置进一步包括连接至所述压力传感器的压力计端口。
7.如权利要求4所述的系统，其中所述触觉传感装置还包括旋钮，该旋钮耦合至所述针毂连接器或从所述针毂连接器延伸，其中所述旋钮从所述触觉传感装置的狭缝突出并且使得所述针能够可逆朝向所述传感器阵列移动或远离所述传感器阵列移动。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器阵列中的至少一个传感器包覆有力反馈增强材料。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器阵列包括传感器阵列平台，该传感器阵列平台包括凸起，所述传感器附着至所述凸起上。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述触觉传感装置进一步包括流体收集系统，该流体收集系统包括至少一个收集管从而收集通过所述针的流体。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述流体收集系统是隔板式流体收集系统，所述隔板式流体收集系统包括至少一个收集管、至少一个隔板、至少一个允许所述隔板打开或关闭的旋转带、以及配置成固定在第一收集管上的帽。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述触觉传感装置包括阀，该阀插入通过所述针引导件的旋钮开口。
13.一种使用权利要求1所述的系统对个体中的目标组织位置以及下方骨标志进行成像的方法，包括：
a)收集所述第一电压信号和所述第二电压信号，所述第一电压信号响应于施加到所述第一表面的所述第一压力中所述第一变化，所述第二电压信号响应于施加到所述第二表面的所述第二压力中所述第二变化；
b)将所述第一电压信号和所述第二电压信号转换成数学阵列；
c)重新缩放所述数学阵列；以及
d)将所述重新缩放的数学阵列转化成所述个体的所述目标组织位置的图像。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述重新缩放所述数学阵列包括使用三次插值。
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