CN110167437B - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

一种用于压力感测的设备，例如脑积水分流器，该设备具有壳体，该壳体包围腔室并具有与腔室连通的至少一个端口。腔室的壁包括柔性部分或薄膜片，其利用压力的转变来挠曲以接触所述壳体的竖立结构。压力传感器包含在通过柔性隔膜与腔室隔离的外壳内，并接收来自腔室的流体压力。该设置允许通过识别与接触竖立部的膜片相关联的压力数据中的拐点特征来校准设备。

Description

压力传感器
技术领域
本发明涉及压力传感器，尤其涉及用于长期植入的压力传感器。
背景技术
已知植入的压力传感器用作独立的设备，或用作较大设备的一部分。植入传感器的一个特殊问题是保持准确的输出。传感器通常是相对压力传感器或绝对压力传感器。相对压力传感器以可从身体外部施加的参考压力工作。绝对压力传感器是自包含的，并且包括一密封的参考压力腔室。通常，绝对压力传感器参考腔室被抽空，以使温度变化的影响最小化，但是可提供另一已知的参考压力，其中，温度在使用中将是稳定的，或者温度传感器被包括在可用于调整来自传感器的压力读数的系统中。
相对压力传感器具有用于从外部施加参考压力的路径。这通常是连接到传感器并从用户身体延伸的导管或管道。这使得传感器不适合长期使用，或在临床环境之外使用。
已知绝对压力传感器存在传感器输出随时间漂移的问题。它们易受机械部件的响应随时间推移的逐渐变化以及电气部件的响应随时间推移的变化的影响。它们还易受沉积物在部件和壳体上以及内部积聚的影响。这种漂移在传感器短时间使用的情况下并不重要，但在植入传感器并需要长期使用的情况下可能会变得很重要。
发明内容
本发明的至少一个实施例的目的是提供一种传感器，该传感器在某种程度上克服了上述缺点或者至少为卫生部门提供了有用的选择。
在第一方面，可以认为本发明广义地是一种设备，包括：
壳体，该壳体包围腔室并具有与所述腔室连通的至少一个端口，
压力传感器，该压力传感器接收来自所述腔室的流体压力，
所述腔室具有在固定压力下能够重复地显示体积刚度的显著变化的顺应性。
优选地，所述设备包括：
柔性壁部分，该柔性壁部分形成所述腔室的壁的一部分，
密封腔，该密封腔通过所述柔性壁部分与所述腔室分开，使得所述腔室中增加的压力导致所述柔性壁部分的挠曲增加，
所述密封腔或壳体被成形为使得当所述腔室中的压力转变到第一压力时，所述壁部分的一部分从与所述腔或壳体的结构接触转变为不与所述结构接触。
优选地，所述柔性壁部分包括薄膜片，并且所述膜片的多个部分能够在高于和低于接触压力的压力下继续挠曲。
优选地，所述柔性壁部分在低于所述第一压力的压力下不与所述结构接触，并且在高于所述第一压力的压力下与所述结构接触。
优选地，没有用于确定所述柔性壁部分与所述壳体或腔的接触的附加检测器。
优选地，所述压力传感器位于所述壳体中。
优选地，所述压力传感器位于通过柔性隔膜与所述腔室隔离的外壳内，所述外壳填充有不可压缩的液体。
优选地，至少一个端口包括用于柔性管的连接部。
优选地，所述壳体包括入口和出口，并且入口和出口均包括用于柔性管的连接部。
优选地，所述设备包括从所述压力传感器到控制器的接口。
优选地，所述设备包括连接到所述压力传感器的控制器、与所述控制器连接的外部通信接口以及被连接以向所述控制器供电的电源。
在另一方面，可以认为本发明广义地涉及一种组件，所述组件包括如上所述的设备，并且具有从入口延伸的第一柔性管以及从出口延伸的第二柔性管。
在另一方面，可以认为本发明广义地涉及一种脑积水分流器，其包括如上所述的组件和分流阀，所述分流阀与从出口延伸的柔性管连接。
在另一方面，可以认为本发明广义地涉及一种系统，所述系统包括如上所述的设备，并且包括处理器，所述处理器被编程为在校准方法中处理来自压力传感器的数据，所述校准方法包括识别来自所述压力传感器的、与腔室的顺应性变化的时间对应的压力数据点。
优选地，所述程序通过识别在校准事件的持续时间内记录的压力数据系列中的拐点(knee)特征，来识别所述腔室的顺应性发生变化的时间。
优选地，所述程序根据压力梯度随时间的明显变化来识别拐点特征。
优选地，所述程序基于在所识别的时间记录的压力输出来设置与所述压力传感器相关地使用的零偏移。
优选地，所述程序基于所述校准方法的多个实例的结果来设置与所述压力传感器相关地使用的零偏移。
优选地，在计算用于所述压力传感器的新的零偏移时，所述程序比较所述校准方法的多个实例的结果并且丢弃所述结果中的至少一些结果。
优选地，所述处理器可以是微处理器或FPGA设备阵列或复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算机(RISC)微处理器或ASIC设备或数字信号处理器或CPU或台式计算机或笔记本电脑或智能手机或平板电脑或基于云的处理器或云服务器中的任何一个或多个。
在另一方面，可以认为本发明广义地涉及一种重新校准方法，所述方法包括以下步骤：封闭连接到压力传感器的壳体的端口的柔性管，将封闭件中的一个朝向所述壳体移动。
优选地，使所述封闭件稳定地朝向所述壳体移动。
优选地，所述压力传感器内的膜片对应于所述壳体内的腔室内的压力增加而挠曲，以补偿由于所述封闭件的移动导致的管内容积的损失。
优选地，所述压力传感器被配置为读取所述腔室中的压力。
优选地，检测压力率的不连续性或变化，并且利用所述不连续性基于检测到的不连续值来重新校准所述压力传感器输出的值。
优选地，所述不连续值用作偏移或偏置值以重新校准所述压力传感器的输出。
还可以认为，本发明广义地涉及在本申请的说明书中单独或共同提及或指示的部分、元件和特征，以及任意两个或更多个所述部件、元件或特征的任何或所有组合，并且其中，本文中提及的特定整数在本发明所涉及领域具有已知的等同物，这些已知的等同物被视为并入本文，如同单独阐述一样。
本说明书中使用的术语“包括”意指“至少部分地由...组成”。当解释本说明书中包含术语“包括”的每个表述时，也可以存在除该术语之外的特征或者术语前面的特征。诸如“包括着”和“包括了”的相关术语将以相同的方式解释。
附图说明
将参考附图来描述压力传感器。
图1是根据一个传感器实施例的压力传感器壳体的横剖视图。
图2是图1的压力传感器壳体的立体视图。
图3是示出包括壳体、置换器、传感器、处理器和通信接口的设备的主要部分的示意图。
图4a至4d是概述处理器在获取传感器读数和校准传感器时的操作的图表。
图5是绘制施加压力线性增加的测试序列中换能器输出相对于时间的曲线图。
图6是图1的换能器的一部分的横剖视图，以夸大的形式示出了在图5的曲线图中的不同时刻的膜片的挠曲。
图7是示出使用中的传感器设备的位置的简图。
图8是示出在执行校准时可如何物理地操纵包括传感器设备的系统的示图。
图9是在执行图8的校准时将壳体的腔室中的压力与壳体中的压力相关联的曲线图。
图10a到10f是示出传感器数据的处理以识别特性的一系列图表。
图11a示出了图示用于传感器上的测试规划的拐点压力的图表。
图11b示出了10次连续加压的着地压力值，以说明可重复性。
图11c示出了用于在压力传感器上执行测试规划的示例性实验设置。
具体实施方式
本发明涉及压力传感器，尤其用于植入体内。传感器旨在长期使用，例如至少数月或多年。
传感器旨在用于希望选择居住在临床环境之外并希望进行其日常活动的人。
例如，传感器可用于脑积水患者。这种情况涉及脑室内脑脊液可能过度积聚。这种疾病影响到成人和儿童，并且是终生的。这种状况可通过脑积水分流器来控制。然而，由于阻塞导致的分流器故障是常见的。通过可靠的长期颅内压监测，可以更好地控制这种状况、任何植入分流器的正确操作的监测或两者。
现有技术中已知用于此目的的示例性设备。例如，包括绝对压力传感器、处理器和通信接口的可植入设备描述于美国专利6533733(特别参考图3和图4)以及美国专利6248080(特别参考图1c)中，这些专利的相关公开内容在此全部引入作为参考。
本发明建议使这些系统的传感器部件适于提供特性输出曲线(绘制传感器输出与施加的压力的图表)，包括在压力下可靠发生的可识别的伪迹，以及适于由设备的处理器执行的、包括识别该伪迹存在的校准功能的程序。
例如，在根据US6248080构造的设备中，压力传感器模块20将包括用于生成包括可识别的伪迹的特性曲线的特征，并且具有重新校准功能的程序将在微处理器120中执行。可选地，具有重新校准功能的程序可以在外部设备(例如：图3中的设备500)中执行，外部设备基于由植入设备采集的传感器数据与植入设备通信。外部设备可以是任何合适的计算设备，无论是紧邻植入设备还是在诸如因特网的网络上进行通信。
参考图1，本发明的一个方面包括传感器部件。传感器部件包括壳体100。壳体100包括内部腔室102。壳体100包括通向腔室102的入口104和腔室102的出口106。出口106是可选的。压力感测或校准不一定需要出口，但在设备用作脑积水分流器的一部分时出口可能有用。入口和出口可以基本相同，并且任一端口的作用都不重要。壳体可以在入口、出口或两者处形成有任何合适的连接部或连接器108。
绝对型压力传感器110(例如MEMS传感器)位于壳体中。压力传感器110位于壳体中，与腔室压力连通。压力传感器110优选地位于由壳体和隔膜112限定的腔114中的通过隔膜112与腔室隔开的第二空间中。腔114优选地填充有基本上不可压缩的液体，例如油。腔中的压力通过油传递到传感器110。
第二腔116通过膜片118与腔室102隔开。该腔被密封并包含气体或真空。优选地，该腔包含真空。真空与温度无关。可选地，腔可包含已知压力的气体。在这种情况下，体积响应也将是温度的函数。温度可以通过许多MEMS压力传感器例如来自ST Microelectronics的LPS22HBTR来测量。膜片118可以根据腔116和腔室102之间的相对压力而挠曲，从而根据腔室102中的流体压力改变腔室102的容积。例如，当腔室102中的压力从第一压力升至第二压力时，膜片挠曲以逐渐减小腔116的尺寸并增加腔室102的尺寸。
腔116和膜片118形成为使得腔室102和腔116之间在固定相对压力下发生的相对于压力变化的容积变化具有可辨别的特性。在一个实施例中，这由膜片与腔116的内表面之间的相互作用引起的膜片的有效刚度的突然增加引起。例如，在所示实施例中，腔的表面包括竖立部120。随着相对压力增加，膜片的中心部分最终停留在竖立部120上。围绕竖立部120的膜片的环形部分继续挠曲，但是通过支撑中心位置增加了膜片的有效刚度。
根据其他实施例，腔可包括第二竖立部，第二竖立部将以高于使膜片的中心停留在竖立部120上的压力的第二压力接触膜片的环形部分。当膜片停留在两个竖立部上时，膜片仍能够挠曲，但现处于有效刚度的第三状态。
根据另外的实施例，膜片和结构的接触压力可以低于典型的期望压力，使得膜片和结构通常接触，并且在校准过程中通过减压而脱离接触。稍后给出一个示例，其中，执行夹紧过程以改变腔室中的压力，随后沿一个方向移动夹点将增加腔室中的压力，而沿另一方向移动夹点将减小腔室中的压力。在该示例性夹紧和滚动处理过程中，滚动将增加封闭空间的尺寸。
根据另外的实施例，接触结构可设置在腔室中并且接触膜片的腔室侧，而非腔侧。在更进一步的实施例中，可以在两侧上设置接触结构，以在不同的腔室压力下接触。
这在图6中示出，其中，示出了膜片处于第一未挠曲位置600和膜片已经充分挠曲以接触竖立部120时的第二位置602(虚线)。示出了膜片处于第三状况604(点线)，其中，膜片的周围部分已在进一步增加的压力下继续挠曲。
壳体可以主要由坚硬的生物相容材料构成。例如，壳体可以主要由钛构成。压力传感器可以包括集成电子器件并且通过壳体的壁连通，因此壳体可以包括射频透明窗口，或者壳体或壳体的一部分可以由诸如氧化铝/氧化锆/硼硅酸盐玻璃的陶瓷或聚合物形成。
传感器所处的第二空间填充有压力传递液体，例如硅油。该空间通过足够柔韧以使传递压力的阻尼最小化的隔膜与腔室分离。例如，这可以是厚度小于25微米的钛隔膜。
围绕腔的壳体也可以由刚性的生物相容材料构成。例如，该壳体部分可以由钛构成。竖立部可以与壳体形成一体，或者可以是例如通过粘合剂固定在适当位置的单独部件。
膜片可以是钛隔膜。优选地，壳体也是钛，使得可通过将膜片焊接到壳体(例如通过激光焊接)来密封腔。腔可以填充有惰性气体，例如氦气。其他惰性气体也可用于填充腔。
壳体端口可以与壳体一起形成，例如由钛形成。端口优选地适于连接诸如医用级硅胶管的管。
作为可植入设备，传感器部件可以构造成适合于特定目的的尺寸。例如，对于在脑积水分流器中使用，传感器壳体可以位于患者头皮下方的皮下，位于头部的一侧或后方——例如图7中所示。在该位置，设备可以具有相当大的尺寸，例如总直径为10-15mm，总厚度为4-7mm。
在系统中包括该组件的情况下，例如图7的脑积水分流器，对腔室102中的压力变化的特征体积响应可用于重新校准压力传感器110。在这样的系统中，传感器组件700串行地位于从脑室704延伸的引流管702中，优选地位于分流阀706的上方，分流阀706可以根据脑中的压力状况打开或关闭引流管。分流阀附近的分流管中的准确压力读数有利于确定分流阀是否正常运行。
例如，参考图8，重新校准方法可以包括夹紧或以其他方式封闭连接到壳体的端口的柔性管，如在位置800和802处。这限定了基本上密封的体积，包括连接管806和808的多个部分和腔室804，其中包含很大程度上不可压缩的流体(例如体液)。然后，一个封闭件朝向壳体稳定地移动，如封闭件807和箭头810所示，从而逐渐减少该密封体积中包括的管808的量。膜片812随着腔室804中的压力增加同步地挠曲，通过增加腔室中的容积来补偿管808中的容积损失。当发生这种情况时，传感器814读取腔室804中的压力。通过膜片812的挠曲，夹紧运动802的稳定速率引起稳定的补偿速率。引入到腔室804中以促使该挠曲的压力曲线取决于膜片的刚度。在固定压力下，由于膜片和竖立部之间的接触，该刚度增加，并且由于管的容积进一步减小，腔室中的压力增加的速率发生显著变化。通过图9中的曲线图进行举例说明，该图绘制了腔室804中的压力与腔820中的容积的关系。由传感器814测量的压力与这种校准过程的时间的曲线图将显示可辨别的不连续性。图5中提供了示例性曲线图。位置500处的梯度存在可辨别的不连续性。
可以处理传感器的输出以识别这种不连续性，并且可以在假定该不连续发生在已知的固定压力下的情况下重新校准传感器系统。
植入系统可包括处理和通信设施。这样的系统在图3中得到例证。
该植入系统包括传感器部件11，其具有一个或多个内部传感器，包括压力传感器，其中，感测腔室的特征在于特征300(例如，根据上述方式)以适应增加的压力，从而表现出可辨别的伪迹。传感器向处理设备提供数据。处理设备可以包括控制器13，控制器13通过接口13从传感器接收数据。控制器13可以通过通信接口15与外部设备通信。系统由包括电源16和功率调节器21的动力源供电。在US6533733中更完整地描述了这样的处理设备，该文献在此引入作为参考。
在这样的系统中，在植入之前将对传感器进行初始校准。另外，对于上述传感器部件，可存在初始校准过程以确定腔室顺应性表现出特性变化时的腔室压力。该压力作为未来校准事件的参考压力被存储。
可以由处理设备、由外部设备或由某些设备组合完成来自传感器的信号的处理以识别校准机会并进行重新校准步骤。因此，现在将描述的方法可以用可植入系统的软件、与可植入系统直接或间接通信的外部设备的软件实现，或者分布于某些设备组合。
图4a至4d示出了示例性重新校准过程。图4a提供了整个过程，图4b至4c提供了与整个过程中的某些步骤有关的附加细节。重新校准过程旨在间歇性地执行，其中，控制器通常用于监控传感器输出的活动。
校准过程在步骤400开始，其中，进行初始化。在可植入设备中运行该过程的情况下，这可以响应于从外部设备接收的命令。
该过程进行到步骤402，以执行单独的校准事件。这在图4a中描述，并且与人工升压形式的外部影响并行地进行。步骤402产生覆盖校准事件时期的压力数据集。在步骤404，该过程分析压力数据集以识别特性特征和发生该特征时的感测压力(拐点压力)。该步骤在图4b中详细描述。该步骤的输出是确定已经发生特征时的拐点压力。步骤406回送以执行步骤402和404数次(“n”)次，使得能够基于多个加压事件发生实际的重新校准，以提高准确性和可靠性。一旦进行了足够的重复，在步骤408继续该过程以丢弃异常值。这在图4d中详细描述。
然后，该过程进行到步骤410以决定是否重新校准。特别地，该过程将事件发生时的平均拐点压力与基于传感器的当前校准的参考值进行比较，以确定自上次重新校准起的漂移量。将该漂移量与阈值进行比较。如果漂移小于阈值，则过程进行到步骤412，不对参考值进行修改，并且过程结束。如果漂移大于阈值，则过程进行到步骤414。阈值可被设置为具有临床意义的水平。例如，对于脑压监测，阈值可被设定为2mmHg或某个其他值。
在步骤414，根据在步骤410确定的漂移，或根据在步骤408确定的拐点压力与在设备的初始校准时存储的初始拐点压力之间的差，重置传感器的零偏移。
该过程优选地还在步骤416存储所确定的漂移，以用于随后的传感器性能随时间变化的分析。
参考图4b对步骤402进行更详细的举例说明。在步骤430，植入设备与外部设备通信以设定校准事件的开始。外部设备优选地包括气压传感器，或者可以从气压传感器获得数据。
在步骤432，该过程开始高频压力感测，期望校准过程在数秒或数分钟的时段内发生。这与植入设备进行的典型监测不同，植入设备可以在更长的时间尺度上对压力采样，可能仅每小时获取一次传感器读数。较高频率的压力感测可涉及每秒获取读数，或每秒获取多次，例如每秒获取20次读数或更多次读数。所选频率将取决于预期的校准技术。频率必须提供足够的数据用于后续分析，以可靠地确定压力与时间曲线中的拐点。
在步骤434，提示用户开始加压事件。例如，在夹紧/滚动校准过程的情况下，用户可以在压力感测部件的任一侧按压闭合管，然后开始向压力感测部件滚动一指。
在步骤436至442，该过程感测、计算和存储压力数据，直到达到阈值压力。阈值压力基本上高于期望的拐点压力，但低于可能损坏感测部件或连接的压力。在环路中，在步骤436，从压力传感器读取压力。如在步骤438，从外部气压传感器读取气压，优选地同时读取气压。在步骤440计算并存储绝对感测压力和气压之间的差，以及读数的时间，或者作为已知定时读数序列的一部分。在步骤442，该过程确定是否已满足阈值，返回到尚未满足阈值的步骤436。
一旦在步骤442达到压力阈值，该过程在步骤444提供用户反馈，优选地以听觉或视觉警报的形式提供。这警告用户停止提供增加的压力的过程，如在步骤446。该事件测量过程随后在步骤448通过停止压力测量而终止。
图4c中示出了用于确定在校准事件中产生的压力分布中的伪迹的存在的示例过程。这开始于步骤450，例如在图4b的过程中，检索为压力校准事件存储的数据。该数据集将包括应变计压力的时间序列。
在步骤452，该过程可以裁剪超出范围的数据。例如，该过程可以裁剪数据集的一端或另一端或两者，以包括多个条目，所述多个条目涵盖压力从低于期望拐点压力的阈值持续增加到高于期望拐点压力的阈值的时间段。该范围优选地被选择得足够大以明确地包括拐点压力，以及拐点压力的任一侧的足够的数据，以建立期望拐点压力的任一侧上的数据的拟合曲线的导数。这在图10a中的示例性数据集上示出，其中，由下限900和上限902定义的感兴趣区域之外的数据被裁剪，留下仅覆盖17.5秒的数据集。图10a还示出了关于最佳拟合线的多个数据点，数据点在图上显示为多个圆点或点。
在步骤454，该过程例如利用低通滤波器过滤数据集，作为第一平滑阶段。这在图10b中示出，与图10a中的示例性的裁剪的数据集有关。在图10b中，存在关于表示未过滤的数据点的线的多个圆点或数据点。该线是应用于数据点的低带通滤波器，即就像最佳拟合线。被滤除的噪声产生更平滑的曲线。
在步骤456，该过程执行平滑操作，例如通过计算样条平滑函数以匹配数据集。这在图10c中示出，与图10b中的过滤的数据集有关。如图10c所示，数据点显示为圆点，即低通滤波器输出。通过应用平滑样条进一步平滑这些数据点，如实线所示。
在步骤458，该过程利用“结”将数据曲线分成多个部分，并且在步骤460，在所建立的结上拟合一系列线性分段函数。结放置步骤在图10d中示出。这可以将许多已建立的工具之一用于以一系列直线来近似给定曲线。步骤460、462、470和472的循环寻求调整结放置，以利用最小二乘法来优化平滑数据的线性拟合的集，并且确定拐点压力的稳定测定。最终，该优化应导致结处于拐点压力点或接近拐点压力点，其中，拐点压力点正下方的数据具有明显低于拐点压力点正上方的数据的梯度。图10d中的垂直虚线示出了示例性优化的结序列。在这种情况下，放置10个结。
在步骤464，确定每个线性段的序列的梯度。该数据在图10e中示出，用于图10d的示例性数据。存在9个数据点，涉及连接到图10d的10个结的9个线段。在步骤466，确定该梯度数据的变化。梯度数据的该一阶导数在图10f中示出。存在8个数据点，指示图10d中线段相交的8个中间结。在该数据中，发生最大梯度变化的结是被确定为与压力拐点相关联的结。在示例性数据中，这是第三数据点920，其表示图10d中的第三中间结922，发生在6.5s。
在步骤468，该过程记录在确定的结点处的压力。在示例性数据集中，该表压为15mmHg，如图10d中的924所示。
一旦循环在步骤472找到具有稳定拐点压力的一组优化结，在步骤474将该拐点压力存储为用于该校准事件的确定的拐点压力。
图4d更详细地示出了通过去除可能被假定为由错误校准过程产生的校准数据来提高重新校准的可靠性的示例性过程。校准过程易受不完善的技术的影响，其中，压力以不平稳或不平滑的方式升高。这可能导致这样的情况，即过程确定拐点压力的存在并非传感器部件的正确操作的结果。
在图4d的过程中，处理来自一系列校准事件的数据以确定排除异常值的平均拐点压力。在步骤480，该过程检索用于一系列校准事件的拐点压力数据。该系列中的事件的数量由图4a的步骤406的循环确定。
在步骤482，该过程通过确定一组接近值或选择接近于数据集的中值的一组值来选择值的子集。
在步骤484，该过程确定压力数据的子集的平均值。该数据集的大小可能取决于数据集的大小。例如，这可以是最接近的5个值，或者是最接近的一半的值。
在步骤486，将其存储并作为平均拐点压力返回，图4a的整个过程将用于确定是否为传感器设置新的零偏移，如果是，则设置零偏移的值。
该描述的过程仅是一个示例。在不脱离本发明的意图的情况下，可以进行广泛的变化，并且同时保留该过程的一个或多个方面，包括：识别有效的校准数据；处理数据以确定已通过传感器壳体的机械设计被故意地引起以存在于可重复压力下的特性特征；通过排除异常值来检查用于感测的这些确定值。
传感器部件的变化是可行的，这将导致所述过程的相应变化。例如，传感器部件可以被设计为使得膜片在有效刚度方面表现出多种明显变化，例如通过在腔内包括多于一个的干涉结构，其中，这些结构在不同的腔室压力下接合膜片。可选地，传感器部件可包括通过独立的膜片和干涉结构与腔室隔开的多个腔，每个腔被设计为在不同的腔室压力下表现出刚度的特性变化。在这种情况下，该过程将被改变为确定多个拐点压力，例如上拐点压力和下拐点压力。这可以例如通过确定结间梯度的一阶导数中的多个峰来实现。
在另一变型中，传感器部件可包括接触腔结构的膜片的电子测定，例如通过电容或电导率，与压力传感器无关。这将允许在腔室压力超过接触压力的任何时间更直接地重新校准传感器。然而，这将优选地作为额外的重新校准过程操作，同时仅使用传感器压力进行重新校准，因为电子接触检测本身可能易受漂移或其他故障的影响。在这种情况下，如图4a至4d中限定的重新校准过程可允许重新校准膜片的接触压力，重新校准压力传感器，或两者。
在又一变型中，包括封闭入口管和出口管的校准过程可以通过夹紧柔性管之外的方式进行，例如通过阀进行。此外，通过减小容积迫使压力增加可能是通过除了在柔性管上移动夹点的方式以外的方式来实现。例如，可以提供柱塞或其他可挤压的腔室或子腔室。
在另一变型中，校准过程可以包括自动化。例如，可以提供夹紧阀或其他阀以及利用电致动，并且压力增加(容积减小)可以通过柱塞或凸轮设备以及利用电致动实施。
现在参考图11a至11c，在类似于本说明书中描述的压力传感器的压力传感器上进行测试。该测试包括对传感器的一系列加压测试，该传感器具有与本文所述传感器类似的结构。示例性测试传感器设备在结构上类似于参照图1和图2描述的传感器，并且还包括类似于参照图8描述的连接管806和808的顺应性的管。
基于测试结果，已经理解拐点压力(拐点特征)，即压力曲线中存在可辨别的不连续的点。在一个测试规划(protocol)中，利用注射泵产生压力传感器的输入压力。然而，这种方法难以在实验室环境之外复制。测试的至少一个目的是尝试开发一种测试规划，该测试规划可以在压力传感器就位时使用，即压力传感器在使用中并植入用户体内。
使用的第二测试规划包括通过使用人的手指将连接的管下压到压力传感器来对压力传感器加压。
可以利用收缩的流路来调节由手指致动产生的压力，以减少手指致动发生时的压力的快速增加。
对于手指致动的测试规划，可以通过绘制来自压力传感器的压力值来检测特征拐点压力。实现了逐步加压而没有间歇性波动。图11c中示出的实验设备包括压力传感器。在示例性测试设备中，3个压力传感器被加压并同时作为测试的一部分被重新校准，从而显示可以重复进行重新校准过程。使用的重新校准方法是手指夹紧方法，如本文所述。测试规划还包括在10个加压循环中检测拐点压力。图11c示出了用于测试压力传感器的示例性测试设备并示出了可以重复地实现重新校准。如图11c所示，测试设备包括压力源1110，其可以是注射器或另一压力源。测试设备还包括压力开关1112和压力传感器1114。压力开关1112与压力传感器流体连通，并且压力源1110与压力开关1112流体连通。
图11a示出了在10个连续加压循环中从一个传感器检测到的拐点压力。如图11a所示，在压力校准测试开始后约95秒时，红色圆圈1102表示存在可辨别的拐点。如图11a所示，较亮的线表示分段线性拟合。虚线表示最佳结位置，即压力结位置。暗线(由彼此相邻的多个点构成)是未过滤的压力数据。最佳拟合线通过大部分压力数据来形成最佳拟合线。
图11b示出了在10个连续加压循环中从一个传感器检测到的拐点压力点，即着地压力。着地压力是隔膜与第一竖立部接触处的压力值。使用调节器的测试规划提供了可重复的改进的测试规划。测试规划还显示传感器设备可被重新校准到大致正负约0.1mmHg的精度。在临床上，这是非常有用的，因为可以重复使用基于手指夹紧的重新校准方法。
本发明的实施例提供了一种可植入的压力传感器，其可以非侵入地原位重新校准。这通过允许补偿长期漂移延长了传感器的使用寿命。补偿是根据机械系统的性能确定的，该机械系统预计会随着时间推移表现出最小的漂移和变化。
虽然压力传感器部件和系统是特别结合用于医疗领域的可植入传感器进行描述的，但它也可以适用于在难以接近的位置需要传感器的其他应用。利用校准过程自动化的系统将特别适用于这样的应用，其中，必需的小型化可能证实为不太有挑战性。

Claims (19)

1.一种用于压力感测的设备，包括：
壳体，所述壳体包围腔室并具有与所述腔室连通的至少一个端口，
压力传感器，所述压力传感器接收来自所述腔室的流体压力，
所述腔室具有在固定压力下能够重复地显示体积刚度的显著变化的顺应性，其中，所述压力传感器位于所述壳体内并且位于从腔室密封的外壳内，所述外壳填充有不可压缩的液体，并且所述外壳内的压力通过不可压缩的液体被传送通过压力传感器，其中，所述设备还包括：
柔性壁部分，所述柔性壁部分形成所述腔室的壁的一部分，
密封腔，所述密封腔通过所述柔性壁部分与所述腔室分开，使得所述腔室中增加的压力导致所述柔性壁部分的挠曲增加，
所述密封腔被成形为使得当所述腔室中的压力转变到第一压力时，所述柔性壁部分的一部分从与所述密封腔的结构接触转变为不与所述结构接触。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柔性壁部分形成腔室的壁的一部分，并且由所述柔性壁部分将所述密封腔与腔室分开，使得当腔室的压力从所述第一压力升高到第二压力时，所述密封腔的尺寸减小并且所述腔室的尺寸增加。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述柔性壁部分包括薄膜片，并且所述膜片的多个部分能够在高于和低于接触压力的压力下继续挠曲。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述柔性壁部分在低于所述第一压力的压力下不与所述结构接触，并且在高于所述第一压力的压力下与所述结构接触。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，没有用于确定所述柔性壁部分与所述壳体或密封腔的接触的附加检测器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述不可压缩的液体是油。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述外壳通过柔性隔膜与所述腔室隔离。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，至少一个端口包括用于柔性管的连接部。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述壳体包括入口和出口，并且入口和出口均包括用于柔性管的连接部。
10.根据权利要求1或2所述的设备，包括从所述压力传感器到控制器的接口。
11.根据权利要求10所述的设备，包括连接到所述压力传感器的控制器、与所述控制器连接的外部通信接口以及被连接以向所述控制器供电的电源。
12.一种用于压力感测的组件，包括根据权利要求8所述的设备，具有从入口延伸的第一柔性管以及从出口延伸的第二柔性管。
13.一种脑积水分流器，包括根据权利要求12所述的组件，以及分流阀，所述分流阀与从出口延伸的柔性管连接。
14.一种用于压力感测的系统，包括根据权利要求1至11中任一项所述的设备，并且包括处理器，所述处理器被编程为在校准方法中处理来自压力传感器的数据，所述校准方法包括识别来自所述压力传感器的、与腔室的顺应性变化的时间对应的压力数据点。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，程序通过识别在校准事件的持续时间内记录的压力数据系列中的拐点特征，来识别所述腔室的顺应性发生变化的时间。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述程序根据压力梯度随时间的明显变化来识别拐点特征。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的系统，其中，程序基于在所识别的时间记录的压力输出来设置与所述压力传感器相关地使用的零偏移。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述程序基于所述校准方法的多个实例的结果来设置与所述压力传感器相关地使用的零偏移。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，在计算用于所述压力传感器的新的零偏移时，所述程序比较所述校准方法的多个实例的结果并且丢弃所述结果中的至少一些结果。
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