一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，包括：顱內(nèi)壓力傳感器，用于感知顱內(nèi)壓力值，體外貼片式讀取器，與顱內(nèi)壓力傳感器產(chǎn)生互感耦合，檢測儀表，其連接體外貼片式讀取器，檢測顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率，得出顱內(nèi)壓力值。本發(fā)明的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，無需導(dǎo)線和導(dǎo)管與外部設(shè)備連接，避免了發(fā)生顱內(nèi)感染的風(fēng)險，不會限制患者的正?；顒樱徊恍枰捎秒姵貫槠涔╇?，可實現(xiàn)長時間監(jiān)測；LC諧振式壓力傳感器的壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，體積小，成本低；體外貼片式讀取器采用柔性PCB印制線圈，其重量輕、厚度薄且彎折性好，不會對患者造成不適感。
【專利說明】
一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]顱內(nèi)壓是指顱腔內(nèi)容物對顱腔壁產(chǎn)生的壓力，是神經(jīng)內(nèi)外科臨床診斷和治療的重要觀測指標。正常顱內(nèi)壓范圍為70?180mmH20，當(dāng)顱內(nèi)壓持續(xù)超過ISOmmH2O，持續(xù)時間大于5min，臨床上稱為顱內(nèi)壓增高。顱內(nèi)壓增高可導(dǎo)致一系列的生理功能紊亂和病理改變，表現(xiàn)為頭痛惡心、嘔吐、視乳頭水腫等典型表現(xiàn)。嚴重的顱內(nèi)壓增高還可并發(fā)肺水腫、高血壓危象等并發(fā)癥，亦可造成植物神經(jīng)功能紊亂，并可在短時間內(nèi)危機生命，是神經(jīng)內(nèi)外科疾病引起死亡的主要原因。因此，及時、準確地監(jiān)測患者顱內(nèi)壓值，對于臨床診斷病情和指導(dǎo)治療具有非常重要的意義。
[0003]顱內(nèi)壓監(jiān)測方法根據(jù)是否將傳感器植入顱內(nèi)，可分為植入式監(jiān)測法和非植入式監(jiān)測法兩類。其中，非植入式顱內(nèi)壓監(jiān)測法無須在顱內(nèi)植入傳感器，能夠避免因植入式監(jiān)測對患者造成的創(chuàng)傷，且監(jiān)測過程中無感染風(fēng)險，同時具有操作簡便和成本較低的優(yōu)點。目前，非植入式監(jiān)測法主要有以下6種方式:經(jīng)顱多普勒法、閃光視覺誘發(fā)電位法、鼓膜移位法、前鹵測壓法、電阻抗等效電路模型法和紅外分光檢查法。以上非植入式監(jiān)測方法均通過間接手段將其他物理量轉(zhuǎn)化為壓力值，測量原理及監(jiān)測過程中存在較多的干擾因素，使得測量誤差較大，因而目前尚未在臨床中取得廣泛應(yīng)用。
[0004]植入式顱內(nèi)壓監(jiān)測法是指將壓力傳感器植入顱內(nèi)，直接測量顱內(nèi)壓值。目前，在臨床上取得應(yīng)用的植入式監(jiān)測法可分為兩大類:腦室法和硬膜外法，根據(jù)測量原理可分為:液壓式、壓阻式、光纖式等。圖1展示了 5種現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的植入式顱內(nèi)壓監(jiān)測方法及部位，分別為腦室內(nèi)植入導(dǎo)管U、蛛網(wǎng)膜下植入導(dǎo)管12、硬膜外植入傳感器13、硬膜下植入導(dǎo)管14、硬膜下植入螺釘15，現(xiàn)以應(yīng)用最為廣泛的液壓式腦室測壓法為例，介紹植入式監(jiān)測法的具體實現(xiàn)方式:該方法是在顱骨鉆孔，將導(dǎo)管一端插入腦室，另一端與外部液壓傳感器連接，從而測得顱內(nèi)壓值。此方法的優(yōu)點在于檢測精確度高，可滿足臨床顱內(nèi)壓監(jiān)測指標要求，被視為顱內(nèi)壓監(jiān)測的“金標準”。但是，該方法以及其他現(xiàn)有植入式顱內(nèi)壓監(jiān)測設(shè)備均為有線式，在持續(xù)監(jiān)測過程中存在諸多不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提供了一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，包括:顱內(nèi)壓力傳感器21，用于感知顱內(nèi)壓力值，其諧振頻率隨顱內(nèi)壓力值的變化而變化;體外貼片式讀取器31，基于電磁感應(yīng)耦合原理，與所述顱內(nèi)壓力傳感器21產(chǎn)生互感耦合，其阻抗譜在顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率處發(fā)生變化;檢測儀表41，其連接所述體外貼片式讀取器31，檢測體外貼片式讀取器阻抗譜的變化，經(jīng)過阻抗分析得到顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率，得出顱內(nèi)壓力值。
[0009]優(yōu)選地，所述顱內(nèi)壓力傳感器21為LC諧振式壓力傳感器，其植入顱內(nèi)，包括:外殼以及外殼內(nèi)的電感和壓力敏感電容，其中，所述電感和壓力敏感電容組成LC振蕩電路。
[0010]優(yōu)選地，所述體外貼片式讀取器31包括柔性PCB32以及印制在柔性PCB上的線圈33，其中，所述線圈的直徑大于LC諧振式壓力傳感器電感的直徑，所述體外貼片式讀取器31粘貼在植入顱內(nèi)壓力傳感器位置的正上方頭皮處，所述線圈33與LC諧振式壓力傳感器電感位置正對。
[0011]優(yōu)選地，所述檢測儀表41通過導(dǎo)線連接體外貼片式讀取器的線圈33。
[0012]優(yōu)選地所述LC諧振式壓力傳感器的外殼為兩段式結(jié)構(gòu)，包括:大徑部分22和小徑部分23;其中，LC諧振式壓力傳感器的電感放置于大徑部分22，其壓力敏感電容放置于小徑部分23，大徑部分22置于顱骨范圍內(nèi)，小徑部分23置于腦室，小徑部分的直徑小于大徑部分的直徑。
[0013]優(yōu)選地，在小徑部分的放置壓力敏感電容處具有一矩形窗口，以便壓力敏感電容與顱內(nèi)環(huán)境連通，感測顱內(nèi)壓力。
[0014]優(yōu)選地，所述外殼采用聚四氟乙烯材料。
[0015]優(yōu)選地，所述大徑部分22和小徑部分23通過內(nèi)外螺紋連接;和/或在壓力敏感電容與矩形窗口之間的接縫處、以及大徑部分22與小徑部分23之間的接縫處，涂以環(huán)氧膠黏劑粘接密封。
[0016]優(yōu)選地，所述壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，其采用MEMS工藝加工而成。
[0017]優(yōu)選地，所述檢測儀表41具有顯示屏，實時顯示顱內(nèi)壓力值。
[0018](三)有益效果
[0019]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0020](I)壓力傳感器植入顱內(nèi)，無需導(dǎo)線和導(dǎo)管與外部設(shè)備連接，避免了監(jiān)測過程中發(fā)生顱內(nèi)感染的風(fēng)險，同時不會因?qū)Ь€和導(dǎo)管的存在而限制患者的正常活動；
[0021](2)顱內(nèi)壓力傳感器不需要采用電池等任何形式的電源為其供電，故可實現(xiàn)長時間監(jiān)測，且工作過程中發(fā)熱量極小，不會對患者造成不適感；
[0022](3)LC諧振式壓力傳感器的壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，其采用MEMS工藝加工而成，顱內(nèi)壓力傳感器體積小，可滿足臨床對植入傳感器的尺寸要求，且成本低，便于在臨床中推廣使用；
[0023](4)體外貼片式讀取器采用柔性PCB印制線圈，其重量輕、厚度薄且彎折性好，粘貼在患者頭皮處，不會對患者造成不適感。
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的植入式顱內(nèi)壓監(jiān)測方法及部位示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理圖；
[0027]圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別是本發(fā)明實施例的外殼的主視圖、左視圖和3D效果圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例體外貼片式讀取器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]【符號說明】
[0030]11-腦室內(nèi)植入導(dǎo)管；12-蛛網(wǎng)膜下植入導(dǎo)管；13-硬膜外植入傳感器;14-硬膜下植入導(dǎo)管；15-硬膜下植入螺釘；
[0031 ] 21-顱內(nèi)壓力傳感器;22-大徑部分;23-小徑部分；
[0032]31-體外貼片式讀取器;32-柔性PCB; 33-線圈；
[0033]41-檢測儀表；
[0034]Rs-內(nèi)阻;Ls-電感;Cs-壓力敏感電容;Lr-線圈電感。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0036]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供了一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)長時間的顱內(nèi)壓監(jiān)測，其包括:
[0037]顱內(nèi)壓力傳感器21，用于感知顱內(nèi)壓力值，其諧振頻率隨顱內(nèi)壓力值的變化而變化；
[0038]體外貼片式讀取器31，基于電磁感應(yīng)耦合原理，與所述顱內(nèi)壓力傳感器21產(chǎn)生互感耦合，其阻抗譜在顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率處發(fā)生變化；
[0039]檢測儀表41，其連接體外貼片式讀取器31，并檢測體外貼片式讀取器阻抗譜的變化，經(jīng)過阻抗分析得到顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率，并推導(dǎo)出顱內(nèi)壓力值。
[0040]以下對本申請植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)的各個組成部分的結(jié)構(gòu)和工作原理進行詳細說明。
[0041 ]煩內(nèi)壓力傳感器21為LC諧振式壓力傳感器，其包括:外殼以及外殼內(nèi)的電感和壓力敏感電容，電感和壓力敏感電容組成LC振蕩電路，顱內(nèi)壓力傳感器21植入顱內(nèi)，其壓力敏感電容的電容值可隨顱內(nèi)壓力值的改變而改變，電容值的改變引起LC諧振式壓力傳感器LC振蕩電路的諧振頻率發(fā)生改變。如圖3所示，電感Ls和壓力敏感電容Cs組成LC振蕩電路，Rs為該LC振蕩電路的內(nèi)阻。
[0042]優(yōu)選地，LC諧振式壓力傳感器的壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，其采用MEMS工藝加工而成，顱內(nèi)壓力傳感器21體積小，可滿足臨床對植入傳感器的尺寸要求，且成本低，便于在臨床中推廣使用。
[0043 ]如圖5所示，體外貼片式讀取器31包括柔性PCB3 2以及印制在柔性PCB上的線圈33，線圈直徑大于LC諧振式壓力傳感器電感的直徑，體外貼片式讀取器31粘貼在植入顱內(nèi)壓力傳感器位置的正上方頭皮處，使其線圈33與LC諧振式壓力傳感器電感位置正對，線圈33與LC諧振式壓力傳感器電感產(chǎn)生互感耦合，使得線圈的阻抗譜在LC諧振式壓力傳感器LC振蕩電路的諧振頻率處產(chǎn)生變化，線圈的阻抗相角出現(xiàn)凹陷。如圖3所示，體外貼片式讀取器線圈電感Lr與檢測儀表電性連接。
[0044]體外貼片式讀取器31采用柔性PCB32印制線圈33，其重量輕、厚度薄且彎折性好，粘貼在患者頭皮處，不會對患者造成不適感。
[0045]檢測儀表41通過導(dǎo)線連接體外貼片式讀取器的線圈，其測得體外貼片式讀取器線圈的阻抗變化，經(jīng)阻抗分析得到LC諧振式壓力傳感器LC振蕩電路的諧振頻率，從而計算出與之對應(yīng)的顱內(nèi)壓力值。
[0046]優(yōu)選地，檢測儀表41可以具有顯示屏，將計算出的顱內(nèi)壓值實時顯示出來，以方便醫(yī)護人員直觀獲取測量結(jié)果。
[0047]本發(fā)明實施例的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，壓力傳感器植入顱內(nèi)，無需導(dǎo)線和導(dǎo)管與外部設(shè)備連接，避免了監(jiān)測過程中發(fā)生顱內(nèi)感染的風(fēng)險，同時不會因?qū)Ь€和導(dǎo)管的存在而限制患者的正?；顒?。顱內(nèi)壓力傳感器不需要采用電池等任何形式的電源為其供電，故可實現(xiàn)長時間監(jiān)測，且工作過程中發(fā)熱量極小，不會對患者造成不適感。
[0048]在本發(fā)明的另一實施例中，如圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)所示，LC諧振式壓力傳感器的外殼為兩段式結(jié)構(gòu)，包括大徑部分22和小徑部分23，LC諧振式壓力傳感器的電感放置于大徑部分22，其壓力敏感電容放置于小徑部分23。
[0049]大徑部分22置于顱骨范圍內(nèi)，即頭皮和硬膜之間，其直徑優(yōu)選為12mm，高度優(yōu)選小于或等于10_，以便大徑部分22完全置于顱骨范圍內(nèi)，其壁厚應(yīng)盡量小，以減小對電感耦合的影響。
[0050]小徑部分23置于腦室，即穿破軟膜，植入腦組織，其直徑小于大徑部分直徑，優(yōu)選為5?10mm，高度優(yōu)選為50?60mm，以便將壓力敏感電容置于感測壓力最佳的深度，在放置壓力敏感電容處開一矩形窗口，以便壓力敏感電容與顱內(nèi)環(huán)境連通感測顱內(nèi)壓力。
[0051]優(yōu)選地，LC諧振式壓力傳感器外殼的大徑部分22和小徑部分23通過內(nèi)外螺紋連接;在壓力敏感電容與矩形窗口之間的接縫處和大徑部分22與小徑部分23之間的接縫處，均涂以環(huán)氧膠黏劑粘接密封;外殼采用聚四氟乙烯材料，其具有良好的生物兼容性和極低的摩擦系數(shù)，利于將傳感器植入顱內(nèi)，且不會與腦組織產(chǎn)生排異反應(yīng)。
[0052]本發(fā)明的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其具體使用方法包括以下步驟:
[0053]步驟A:在顱骨頂部合適位置處鉆孔，其直徑為12mm，將顱內(nèi)壓力傳感器21植入顱內(nèi)，植入過程中需保證將LC諧振式壓力傳感器外殼的大徑部分22置于顱骨范圍內(nèi)，即頭皮和硬膜之間，將LC諧振式壓力傳感器外殼的小徑部分23置于腦室，即穿破軟膜，植入腦組織，傳感器植入完成后，將頭皮縫合；
[0054]步驟B:在植入顱內(nèi)壓力傳感器位置的正上方頭皮處，粘貼體外貼片式讀取器31;
[0055]步驟C:當(dāng)需要監(jiān)測患者顱內(nèi)壓時，醫(yī)護人員將體外貼片式讀取器31連接到檢測儀表41，檢測儀表41即可實時顯示顱內(nèi)壓值。監(jiān)測完成后，醫(yī)護人員將體外貼片式讀取器31與檢測儀表41斷開即可。進行后續(xù)的顱內(nèi)壓監(jiān)測時，只需要重復(fù)步驟三，即直接將體外貼片式讀取器31連接到檢測儀表41進行檢測即可。
[0056]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和步驟的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀和步驟，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換，例如:
[0057](I)本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)值；
[0058](2)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍；
[0059](3)上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。
[0060]綜上所述，本發(fā)明的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，壓力傳感器植入顱內(nèi)，無需導(dǎo)線和導(dǎo)管與外部設(shè)備連接，避免了監(jiān)測過程中發(fā)生顱內(nèi)感染的風(fēng)險，同時不會因?qū)Ь€和導(dǎo)管的存在而限制患者的正?；顒?顱內(nèi)壓力傳感器不需要采用電池等任何形式的電源為其供電，故可實現(xiàn)長時間監(jiān)測，且工作過程中發(fā)熱量極小，不會對患者造成不適感;LC諧振式壓力傳感器的壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，其采用MEMS工藝加工而成，顱內(nèi)壓力傳感器體積小，可滿足臨床對植入傳感器的尺寸要求，且成本低，便于在臨床中推廣使用;體外貼片式讀取器采用柔性PCB印制線圈，其重量輕、厚度薄且彎折性好，粘貼在患者頭皮處，不會對患者造成不適感。
[0061]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 顱內(nèi)壓力傳感器(21)，用于感知顱內(nèi)壓力值，其諧振頻率隨顱內(nèi)壓力值的變化而變化； 體外貼片式讀取器(31)，基于電磁感應(yīng)耦合原理，與所述顱內(nèi)壓力傳感器(21)產(chǎn)生互感耦合，其阻抗譜在顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率處發(fā)生變化； 檢測儀表(41)，其連接所述體外貼片式讀取器(31)，檢測體外貼片式讀取器阻抗譜的變化，經(jīng)過阻抗分析得到顱內(nèi)壓力傳感器的諧振頻率，得出顱內(nèi)壓力值。2.如權(quán)利要求1所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述顱內(nèi)壓力傳感器(21)為LC諧振式壓力傳感器，其植入顱內(nèi)，包括:外殼以及外殼內(nèi)的電感和壓力敏感電容，其中，所述電感和壓力敏感電容組成LC振蕩電路。3.如權(quán)利要求2所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述體外貼片式讀取器(31)包括柔性PCB(32)以及印制在柔性PCB上的線圈(33)，其中， 所述線圈的直徑大于LC諧振式壓力傳感器電感的直徑，所述體外貼片式讀取器(31)粘貼在植入顱內(nèi)壓力傳感器位置的正上方頭皮處，所述線圈(33)與LC諧振式壓力傳感器電感位置正對。4.如權(quán)利要求3所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測儀表(41)通過導(dǎo)線連接體外貼片式讀取器的線圈(33)。5.如權(quán)利要求2所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述LC諧振式壓力傳感器的外殼為兩段式結(jié)構(gòu)，包括:大徑部分(22)和小徑部分(23);其中， LC諧振式壓力傳感器的電感放置于大徑部分(22)，其壓力敏感電容放置于小徑部分(23)，大徑部分(22)置于顱骨范圍內(nèi)，小徑部分(23)置于腦室，小徑部分的直徑小于大徑部分的直徑。6.如權(quán)利要求5所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在小徑部分的放置壓力敏感電容處具有一矩形窗口，以便壓力敏感電容與顱內(nèi)環(huán)境連通，感測顱內(nèi)壓力。7.如權(quán)利要求6所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼采用聚四氟乙稀材料。8.如權(quán)利要求7所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述大徑部分(22)和小徑部分(23)通過內(nèi)外螺紋連接;和/或在壓力敏感電容與矩形窗口之間的接縫處、以及大徑部分(22)與小徑部分(23)之間的接縫處，涂以環(huán)氧膠黏劑粘接密封。9.如權(quán)利要求2所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力敏感電容為MEMS結(jié)構(gòu)，其采用MEMS工藝加工而成。10.如權(quán)利要求4所述的植入式無線無源顱內(nèi)壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測儀表(41)具有顯示屏，實時顯示顱內(nèi)壓力值。
【文檔編號】A61B5/03GK105832327SQ201610307939
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】王軍波, 魏秋旭, 趙明, 陳德勇, 陳健
【申請人】中國科學(xué)院電子學(xué)研究所, 中國科學(xué)院大學(xué), 中國人民解放軍總醫(yī)院第附屬醫(yī)院, 中國人民解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院