專利名稱：測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓力測量系統(tǒng)的收發(fā)器單元和通信單元，用于測量身體中的生理變量。
背景技術：
在許多醫(yī)療程序中，醫(yī)務人員需要監(jiān)測在患者的體腔內(nèi)存在的各種生理狀況。這些生理狀況本質(zhì)上典型地是物理的(諸如壓力、溫度、流體流動的速率)，并給醫(yī)生或醫(yī)技人員提供關于患者狀況的狀態(tài)的關鍵信息。顯然，測量和監(jiān)測這些類型的參數(shù)的方式必須安全、精確和可靠。廣泛用于監(jiān)測這樣的狀況的一種裝置是血壓換能器。血壓換能器感測患者的血壓的大小，并將其轉(zhuǎn)化成代表性的電信號。然后將該電信號提供至生命征兆監(jiān)測器，該生命征兆監(jiān)測器顯示、記錄或以另外的方式監(jiān)測患者的血壓的大小。傳統(tǒng)地，血壓換能器由壓敏隔膜構(gòu)成，該壓敏隔膜機械地耦聯(lián)至以惠斯通電橋式電路布置形式連接的壓阻元件。當隔膜按照與體腔流體連通的方式放置時(諸如在動脈或靜脈系統(tǒng)內(nèi))，由隔膜的偏轉(zhuǎn)誘發(fā)的壓力使電阻元件被拉伸(或壓縮，取決于所述電阻元件的取向)。根據(jù)眾所周知的原理，這以與施加的壓力成比例的方式改變元件的電阻。施加的壓力的大小于是可通過向惠斯通電橋電路的輸入施加激勵功率信號(通常以電壓的形式)并通過同時監(jiān)測電橋輸出信號檢測。根據(jù)歐姆定律，該信號的大小反映電橋電阻改變的量。典型地，電纜使換能器傳感器的惠斯通電橋部分連接至被包含在生命征兆監(jiān)測器內(nèi)的換能器放大器電路。該放大器電路將激勵功率信號提供至惠斯通電橋，并同時監(jiān)測電橋輸出信號。激勵功率信號典型地以電壓的形式，并且取決于監(jiān)測器類型和制造商可具有隨時間變化(正弦、方波和脈沖)和與時間無關(DC)的變化的大小和格式。根據(jù)在普通的惠斯通電橋換能器操作下的原理，在大部分的患者監(jiān)測器中的換能器放大器電路設計成預期傳感器輸出信號具有與激勵功率信號的大小成比例以及還與感測壓力的大小成比例的大小。由于不同的監(jiān)測器提供具有不同大小和/或頻率的激勵功率信號，所以已研制了標準的比例常數(shù)。這些比例標準允許任何傳感器容易地適合與任何患者監(jiān)測器一起使用并且還被校準為符合比例標準。由該兼容性提供了多個益處。血壓換能器可與來自不同廠家的患者監(jiān)測器互換使用。同樣地，醫(yī)務人員不需要選擇特定的換能器與特定的監(jiān)測器一起使用。此外，醫(yī)院在預先存在的患者監(jiān)測器的投資被保留，從而降低成本。結(jié)果，遵守這些比例標準的生命征兆監(jiān)測器已獲得醫(yī)療環(huán)境下的幾乎普遍的接受。
然而，先前已使用的血壓換能器和監(jiān)測器和演變到最后所得到的標準并不是沒有缺點。例如，用于這些系統(tǒng)的傳感器典型地位于患者的身體以外，并安置成經(jīng)由充滿流體的導管管線與體腔流體連通。體腔內(nèi)的壓力變化于是借助包含在導管管線內(nèi)的流體間接地傳遞至隔膜。同樣地，由于靜水壓力的變化及其他與流體柱相關的不一致性，所以這樣的系統(tǒng)的準確性受損失。響應于該問題，已研制了利用先進的半導體技術的小型化傳感器。這些類型的換能器傳感器非常精確、便宜并且仍然利用眾所周知的惠斯通電橋式電路布置，典型地，所述眾所周知的惠斯通電橋式電路布置至少部分地直接在硅酮隔膜上制作。此外，傳感器足夠小，使得它們實際上可安置在可插入的引導線的頂端上，并直接駐留在患者的動脈、組織或器官內(nèi)。由于流體壓力直接傳遞至換能器隔膜，所以這消除了對流體管線的需求。結(jié)果，常常稱為引導線頂端換能器的這些傳感器提供對患者的血壓精確得多的測量。不幸的是，這些小型化的半導體傳感器的電構(gòu)造并不總是與現(xiàn)有的患者監(jiān)測器中的換能器放大器兼容。例如，小型化的傳感器常常不能在各種類型的患者監(jiān)測器當中發(fā)現(xiàn)的激勵信號的大小和頻率的整個范圍上操作。因此，它們不能直接連接至已在使用中的許多患者監(jiān)測器。為了與這樣的現(xiàn)有的監(jiān)測器一起使用，必須將專用的接口安置在傳感器與監(jiān)測器之間。這樣的布置使接口上的附加線路成為必需，并且由于現(xiàn)有的監(jiān)測器設計成僅提供有限的功率量，所以附加的線路可能需要獨立的電功率源。結(jié)果，較新的小型化的傳感器的使用常常給整個系統(tǒng)增加成本和復雜性。 另外，由于以上限制，所以這些傳感器常常必須構(gòu)造成產(chǎn)生輸出信號，所述輸出信號與感測的壓力成比例，但不與由監(jiān)測器提供至傳感器的激勵信號相關，不相關的方式是被例如靈敏度可能不同的生理監(jiān)測器直接使用。如所討論地，這不符合由市場上可買到的并且已廣泛使用的許多監(jiān)測器要求的電氣規(guī)格。同樣地，較新的傳感器可能僅與特定的監(jiān)測器類型一起使用，從而需要購買附加的、并且常常多余的裝備。在對費用敏感如此普遍的現(xiàn)今的保健環(huán)境下，這尤其是不合需要的。醫(yī)療儀器促進協(xié)會(“AAMI”)為生理監(jiān)測器限定了功率需求，并且尤其地，到傳感器導線組件的輸入/輸出連接器必須符合由美國國家標準學會(“ANSI”)/AAMIBP22-1994(在下文中稱為“BP22”)設定的標準。根據(jù)BP22標準，布置在五根線路連接器線纜的近端處的輸入/輸出連接器包括一對差分輸出信號線路。輸出信號線路由傳感器適配線路的輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(在下文進一步討論)驅(qū)動。作為示例，差分輸出信號以5 μ V/mmHg/VEXC操作。因此，-150 μ V/V至1650 μ V/V的操作范圍表示-30至330mmHg的感測壓力范圍。對于差分輸出信號的示例性分辨率(最小步長)是O. 2mmHg。美國專利No. 5，568,815公開了一種用于將傳感器接口至患者監(jiān)測器的接口電路。接口電路包括電源電路，所述電源電路接收由患者監(jiān)測器產(chǎn)生的激勵功率信號，并從所述激勵功率信號得到由接口電路上的電氣部件使用的未調(diào)節(jié)的和調(diào)節(jié)的供電電壓。此外，電源電路產(chǎn)生合適的傳感器激勵信號。接口電路還包括用于接收由傳感器產(chǎn)生的傳感器輸出信號的接收線路。定標電路于是將該信號定標成參數(shù)信號，所述參數(shù)信號與由傳感器檢測的生理狀況成比例，并且所述參數(shù)信號還與由患者監(jiān)測器產(chǎn)生的激勵功率信號成比例。美國專利No. 5，568，815的裝置的明顯的缺點是為了將傳感器連接至監(jiān)測器，需要以接口電路的形式的單獨的附加單元。此外，在美國專利No. 5，568，815中還討論了使諸如壓力換能器的導電裝置連接至患者并連接至電子監(jiān)測儀器的問題。于是務必極其小心以確保標準功率線路頻率的電流不能從患者流過換能器連接并流向地。在使導電換能器附接時，經(jīng)歷心臟除顫的專利中存在附加的危險。因此，絕緣問題先前已通過利用光導纖維或光隔離器裝置解決，以實現(xiàn)與監(jiān)測器裝置的連接。在還可包括有關的其他儀器的壓力測量期間，總體設置中必須注意傳感器裝置與監(jiān)測器裝置之間的物理連接，所述有關的其他儀器具有其可導致對用戶復雜并且非用戶友好的環(huán)境的纜線或連接。在該連接中還必須提及殺菌問題；在根據(jù)現(xiàn)有技術的系統(tǒng)中，存在不管其是為了電的還是光的通信目的而直接到監(jiān)測裝置的物理連接，所述物理連接要求整個系統(tǒng)必須殺菌并最終被布置。絕緣問題的解決方案是使用無線通信，以將測量值從傳感器發(fā)送至監(jiān)測裝置。在轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的美國專利申請公布No. 2006/0009817中，公開了一種用于獲得生理變量的無線通信的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)包括控制單元，以利用由監(jiān)測裝置產(chǎn)生的載波信號優(yōu)選地為無線電頻率通信提供通信接口?？刂茊卧贾糜杏眠@樣的信號調(diào)制載波信號的調(diào)制器，該這樣的信號表示從設置在身體內(nèi)的傳感器接收的測得的生理值。因此，控制單元的功能取決于來自外部單元的載波信號的產(chǎn)生，產(chǎn)生載波信號是為了能夠傳送測量的變量。此外，上述美國專利申請公布僅指出控制單元可利用諸如鱷魚夾型連接器的合適的連接器裝置經(jīng)由連接導線附接至引導線的芯線，或者如果省略連接導線，控制單元可通過合適的連接器直接將芯線連接至控制單元。在以上申請中沒有進一步討論連接器。因此，在手術室 的復雜環(huán)境中并且考慮現(xiàn)有技術的解決方案的不同缺點，本發(fā)明的總的目的是獲得比當前可用的系統(tǒng)更加用戶友好并且更可靠的改進的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的通過在此描述的本發(fā)明實現(xiàn)。尤其地，本發(fā)明通過在易于使用的收發(fā)器單元與通信單元之間布置可靠的無線鏈路連接消除了在患者與監(jiān)測裝置之間的物理連接的需求，并且尤其地，測量的壓力數(shù)據(jù)由收發(fā)器單元產(chǎn)生并作為數(shù)據(jù)流傳送。收發(fā)器單元在從壓力傳感器接收壓力傳感器數(shù)據(jù)時適合于在不利用來自通信單元或任何其他單元的任何載波的情況下，以獨立的方式直接或隨后形成壓力數(shù)據(jù)到通信單元的無線傳輸。如在背景技術中所簡要討論的，通信單元適合于通過根據(jù)例如BP22或USB的已制定的標準或根據(jù)已制定的標準的相關部分的標準輸入/輸出連接器連接至外部裝置。


在下文中將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中
圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術并且在此可應用的安裝在引導線上的示例傳感器。圖2示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)。
圖3示出示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的收發(fā)器單元的方框圖。圖4示出示意性地圖示包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的傳感器信號適配線路的收發(fā)器單元的方框圖。圖5示出示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的替代性實施例的通信單元的方框圖。圖6示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的凸形連接器。圖7示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的凹形連接器。圖8示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的測量系統(tǒng)。圖9示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的收發(fā)器、通信單元和外部裝置。圖10示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的收發(fā)器、通信單元和外部裝置。圖11示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的測量系統(tǒng)。圖12示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的測量系統(tǒng)。圖13示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的收發(fā)器、通信單元和外部裝置。圖14示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的外部裝置。圖15示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的測量系統(tǒng)。
具體實施方式
在現(xiàn)有技術中，已知將傳感器安裝在引導線上和經(jīng)由引導線在活體中的血管中定位傳感器，以檢測諸如壓力或溫度的物理參數(shù)。傳感器包括直接或間接地對參數(shù)敏感的元件。本專利申請的申請人擁有描述用于測量生理參數(shù)的不同類型的傳感器的許多專利。例如，如美國專利No. 6，615，067所描述的，可通過觀察具有溫敏電阻的導體的電阻來測量溫度。可在美國專利No. 6，167，763中找到另一示例傳感器，其中血流對傳感器施加壓力，所述傳感器輸送表不施加的壓力的信號。為了給傳感器供電和將表示測量的生理變量的信號傳遞至外部生理監(jiān)測器，用于發(fā)送信號的一根或多根纜線或引線連接至傳感器，并且通常經(jīng)由物理纜線沿著引導線路由，以從脈管出來傳送到外部生理監(jiān)測器。另外，引導線典型地設置有中心金屬線(芯線)和包圍管，所述中心金屬線(芯線)用作傳感器的支撐并且可選擇地還用作到傳感器的電連接。因此，引導線典型地包括芯線、引線和保護管。圖1示出了根據(jù)可應用于本發(fā)明的傳統(tǒng)設計安裝在引導線上的示例傳感器。傳感器引導線101包括中空管102、芯線103、第一螺旋部分104、第二螺旋部分105、護套或套管106、圓拱形頂端107、傳感器元件或芯片108和一根或多根電引線109。管102典型地被處理，以給予傳感器引導結(jié)構(gòu)具有低的摩擦的平滑外表面。在第一螺旋部104的遠端附接至護套106的近端的同時，第一螺旋部分104的近端附接至中空管102的遠端。第二螺旋部分105的近端連接至護套106的遠端，并且圓拱形頂端107附接至第二螺旋部分105的遠端。芯線103至少部分地設置在中空管102內(nèi)，使得芯線103的遠端部分從中空管102向外延伸并延伸到第二螺旋部分105中。傳感器元件108安裝在位于護套106位置處的芯線103上，并經(jīng)由電引線109連接至外部生理監(jiān)測器(在圖1中未示出)。傳感器元件108包括以膜(在圖1中未示出)為形式的壓敏裝置，所述壓敏裝置通過護套106中的孔隙110與包圍傳感器引導線101的遠側(cè)部的諸如血液的介質(zhì)接觸。圖2是圖示本發(fā)明的應用的示意概視圖。
根據(jù)本發(fā)明的壓力測量系統(tǒng)包括具有壓力傳感器的壓力傳感器導線，以測量患者內(nèi)的壓力，并向外部裝置提供測量的壓力數(shù)據(jù)。壓力傳感器導線適合于在其遠端連接至收發(fā)器單元，所述收發(fā)器單元適合于經(jīng)由無線電頻率信號與通信單元無線通信，所述通信單元布置為與外部裝置(也稱為外部生理監(jiān)測器)相連，以便將測量的壓力數(shù)據(jù)傳送至外部裝置。外部裝置可以是優(yōu)選地設置有監(jiān)測器的專用裝置(即患者監(jiān)測裝置)，或者可以是設置有相關軟件和外部連接的PC，以接收并處理來自壓力測量系統(tǒng)的測量的數(shù)據(jù)。在美國專利No. 6，565，514中公開了在此可應用的專用裝置的一個示例。本發(fā)明的優(yōu)選實施例可具有作為標準的心導管實驗室監(jiān)測器系統(tǒng)的外部裝置；然而，諸如移動單元或?qū)?shù)據(jù)直接發(fā)送至移動單元的裝置的其他外部裝置也被設想到。這樣的移動單元例如可包括具有特定應用程序的移動電話、iPone和黑莓。圖3示出了示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器單元的方框圖。如圖1所示，收發(fā)器單元適合于連接至壓力傳感器導線的近端，所述壓力傳感器導線在其遠端處設置有壓力傳感器，以測量在患者內(nèi)部的壓力。優(yōu)選地，收發(fā)器單元包括以下將更詳細地描述的傳感器信號適配線路2和連接至適配線路2的通信模塊4，所述通信模塊4處理與通信單元的無線通信。尤其地，主要為了獲得可靠的通信鏈路起見，在多個收發(fā)器單元布置成與一個通信單元通信的特定情形期間，還可使用單向通信。測量壓力數(shù)據(jù)由收發(fā)器單元獨立產(chǎn)生，并作為數(shù)據(jù)流以指定的頻率范圍傳送至通信單元(在通信信號為無線電頻率信號的情況下)，指定的頻率范圍在下面作進一步的討論。根據(jù)優(yōu)選實施例，通信信號是無線電頻率信號，并且以下將詳細描述該實施例。此外，根據(jù)優(yōu)選實施例，無線電頻率信號發(fā)送作為數(shù)據(jù)包(即以數(shù)字形式)的數(shù)據(jù)。作為替代，無線電頻率傳輸可以是模擬數(shù)據(jù)傳輸。通常，通信信號可以是例如無線電頻率信號、紅外信號或光信號的電磁波信號。根據(jù)替代性實施例，通信信號可以是任何無線發(fā)送的信號，例如超聲信號或磁性信號。本領域的技術人員可容易地使描述的系統(tǒng)(即收發(fā)器單元和通信單元)適合于使用任何提及的通信信號?，F(xiàn)在將詳細描述通信信號為無線電頻率信號的優(yōu)選實施例。盡管結(jié)合優(yōu)選實施例描述了收發(fā)器單元和通信單元，但應理解的是，如果使用任何替代性通信信號，相關的特征可同樣應用。參考圖2和3，通信模塊連接至天線6。在附圖中，天線被圖示成在收發(fā)器單元外部的突出，但如在替代中的那樣，其可集成到收發(fā)器單元的殼體中。壓力傳感器導線適合于插入收發(fā)器單元的細長孔隙8。孔隙在其內(nèi)表面設置有多個電連接表面(未示出)，以便當將壓力傳感器導線插入孔隙8時連接至在壓力傳感器導線的近端的電極表面。收發(fā)器單元還設置有導線緊固裝置(未示出)，以便當將導線正確地插入孔隙時穩(wěn)固地固定導線。根據(jù)優(yōu)選實施例，收發(fā)器單元適合于接納具有O. 35mm的外徑的壓力傳感器導線的近端，即細長孔隙8的內(nèi)徑稍微比O. 35mm大。美國專利No. 5，938，624涉及一種用于引導線的具有連續(xù)表面的凸形連接器(在圖6中示出)，所述凸形連接器優(yōu)選地用作用于連接至根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器單元的壓力傳感器導線的近端的凸形連接器。凸形連接器200包括芯線210和沿著芯線縱向間隔開的導電構(gòu)件202。連續(xù)的絕緣材料203設置在引導線與導電構(gòu)件之間，并且絕緣材料具有與導電構(gòu)件的外表面同延的外表面。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器單元設置有緊固裝置，以將壓力導線的近端緊固至收發(fā)器單元。緊固裝置可以是在美國專利No. 6，428，336中公開的類型的凹形連接器(在圖7中示出)，上述種類的凸形連接器可插入并固定到所述凹形連接器中，以提供與凸形連接器的接觸表面的電接觸。凹形連接器300包括絕緣中空殼體301，所述絕緣中心殼體301包含三個中空接觸構(gòu)件302a、302b和302c，以與凸形連接器的導電構(gòu)件接觸。在凹形連接器的遠端處，設置有用于將凸形連接器固定在凹形連接器中的緊固裝置303。相對于本發(fā)明使用的壓力傳感器導線的凸形連接器優(yōu)選地與在美國專利No. 6，428，336中公開的凹形連接器兼容。當壓力傳感器導線固定至收發(fā)器單元時，該單元當在插入患者期間引導壓力傳感器導線時可用作“把手”。優(yōu)選地，收發(fā)器單元例如以在收發(fā)器單元的外表面上的一個或多個細長肋的形式或者通過給收發(fā)器單元提供粗糙表面的方式設置有引導裝置10。壓力傳感器導線可固定至收發(fā)器單元，使得當收發(fā)器單元沿著其縱向軸旋轉(zhuǎn)時，傳感器導線也旋轉(zhuǎn)，這常常是必需的，以便在插入程序期間引導傳感器導線。作為替代，傳感器導線以傳感器導線可相對于收發(fā)器單元旋轉(zhuǎn)的方式固定至收發(fā)器單元。傳感器導線的旋轉(zhuǎn)于是通過一個手穩(wěn)固地保持收發(fā)器單元并通過另一個手使傳感器導線旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)。收發(fā)器單元優(yōu)選地經(jīng)由布置在單元的殼體處的激活按鈕12激活并啟動。激活按鈕優(yōu)選地是機械激活的。根據(jù)替代性的實施例，當將傳感器導線的近端正確地插入單元時，激活并啟動收發(fā)器單元。這例如可通過將按鈕布置在壓力導線插入的空腔的底部實現(xiàn)。

根據(jù)另一替代性的實施例，當分別在凸形與凹形連接器的對應電接觸表面之間建立電連接時，激活并啟動收發(fā)器單元。根據(jù)又一替代性的實施例，收發(fā)器單元由響應來自監(jiān)測裝置的命令從通信單元產(chǎn)生的遠程信號激活并啟動。收發(fā)器單元包括能量裝置，以賦能收發(fā)器單元和連接的壓力傳感器導線的線路。能量裝置優(yōu)選地是例如可被包括在傳感器信號適配線路中的電池或電容器。壓力傳感器導線以及收發(fā)器單元優(yōu)選地是在使用之前必須能夠殺菌的一次性單
J Li ο根據(jù)本發(fā)明的替代性的實施例，為了進一步改善收發(fā)器單元的用戶友好性，在單元的殼體處設置有附接裝置。附接裝置可以皮帶、夾子或鉤子的形式，即在使用期間使得收發(fā)器單元能夠靜止的任何機械附接裝置。圖4示出了示意性地圖示可應用于本發(fā)明并且優(yōu)選地集成到收發(fā)器單元中的傳感器信號適配線路的方框圖。參考圖1和2，壓力傳感器導線包括傳感器元件，其用于測量生理變量，并響應所述變量產(chǎn)生傳感器信號；引導線，其使所述傳感器元件位于其遠側(cè)部分，優(yōu)選地靠近其遠端，并且適合于插入身體，以便將傳感器元件定位在身體內(nèi)。收發(fā)器單元包括傳感器信號適配線路(圖4)，其中傳感器信號被施加于適配線路，所述適配線路適合于以使得測量的生理變量可由外部裝置檢索的格式自動產(chǎn)生與傳感器信號相關的輸出信號。根據(jù)優(yōu)選實施例，傳感器信號適配線路包括可編程傳感器調(diào)節(jié)裝置、校準裝置(其是校準數(shù)據(jù)可提供、存儲到其中并可在其中改變的存儲裝置，例如電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM))、能量裝置和輸出放大裝置?？删幊虃鞲衅髡{(diào)節(jié)裝置優(yōu)選地是專門設計用于電橋傳感器的PGA309可編程模擬傳感器調(diào)節(jié)器(可從德州儀器公司得到)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，外部裝置經(jīng)由無線電鏈路給傳感器信號適配線路無線地提供基準電壓值，并且從收發(fā)器單元中的能量裝置施加對應的電壓。通過考慮信號標準及由傳感器元件測量的物理參數(shù)的實際值，信號適配線路處理來自傳感器元件的信號，使得根據(jù)由監(jiān)測器所期望的標準的適配信號可被無線地送回至外部裝置，其中外部裝置遵循所述信號標準，并且借助于基準電壓向適配線路指示所述信號標準。收發(fā)器單元與通信單元之間的通信優(yōu)選地以所謂的無牌照無線電頻率間隔進行。術語“無牌照無線電”指的是由政府機構(gòu)所授予的許可，以允許多個無線電同時以指定的頻帶操作。這些無牌照的頻段被稱為ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)療)頻段。兩個使用最普遍的ISM頻段被稱為900MHz和2. 4GHz頻段。所述兩個使用最普遍的頻段允許在它們內(nèi)的無牌照的擴頻無線電的使用。一般地，900MHz頻段用于美國。遍及世界的大部分使用2. 4GHz頻段(具有不同的功率約束)。盡管在兩個頻段的特性之間存在一些差異，但900MHz頻段典型地允許較高的功率和較長距離的傳輸，而2. 4GHz頻段通過其較寬的帶寬允許較高的數(shù)據(jù)率。在歐洲，還將869MHz和433MHz頻段分類為ISM頻段，并且中國已將220MHz頻段對無牌照的無線電開放。在本發(fā)明的實施 例中，使用2. 4GHz (2. 2-2. 6GHz)的頻帶。典型的通信距離小于10米。為了實現(xiàn)傳感器值從收發(fā)器單元到通信單元的安全傳輸，優(yōu)選地例如通過利用藍牙使用跳頻技術。跳頻技術為無線電通信領域的技術人員所熟知，并因此在此僅簡要地描述。收發(fā)器單元包括第一通信模塊，以處理與設置有第二通信模塊的通信單元的無線電頻率通信。當已將壓力傳感器導線插入收發(fā)器單元并且通信單元連接至外部裝置時，系統(tǒng)隨時可使用。通過按壓收發(fā)器單元上的激活按鈕，所述收發(fā)器單元被激活，然后設法建立通信單元的無線電鏈路連接。這優(yōu)選地通過普通的握手程序進行，以便識別收發(fā)器單元。該系統(tǒng)現(xiàn)在隨時可接收測量的傳感器數(shù)據(jù)。在示例性標識為1、2、3、4、5等的特定時間處測得的壓力傳感器值分別標識為P1、P2、P3、P4、P5等，其被施加于收發(fā)器單元的通信模塊。這些值優(yōu)選地以每包三個值的包發(fā)送，例如P1、P2和P3形成包P1P2P3 ;下一個包包括值P2、P3和P4，其形成包P2P3P4，并且下一個包包括值P3、P4和P5，其形成包P3P4P5等。順序的包以不同的頻率發(fā)送，即，包P1P2P3以第一頻率Fl發(fā)送，包P2P3P4以第二頻率F2發(fā)送，并且包P3P4P5以第三頻率F3發(fā)送。下一個包將是P4P5P6，并且以第一頻率Fl發(fā)送等。這種傳輸被稱作跳頻傳輸。因此，每個壓力傳感器值于是將被發(fā)送三次，這提高了傳輸安全性。由通信單元接收的包于是由通信單元中的第二通信模塊拆包并格式化，使得可根據(jù)例如BP22信號標準或USB標準的所需信號標準將壓力值施加于外部裝置，在所述外部裝置處，所述壓力值例如在顯示裝置上可用。如上所述，優(yōu)選地借助于PGA309可編程模擬傳感器調(diào)節(jié)器實現(xiàn)可編程傳感器調(diào)節(jié)器裝置。PGA309特別地設計用于電阻電橋傳感器應用，并包含三個主要的增益模塊，用于定標差分輸入電橋傳感器信號。因此，如以上所討論地，可適配表示測量的生理變量的信號，使得提供按照由監(jiān)測器所期望的格式的信號。該信號格式由提供至傳感器信號適配線路的基準電壓和由傳感器測量的信號的實際值確定。PGA309可構(gòu)造成與內(nèi)部或外部電壓基準一起使用。根據(jù)本發(fā)明，從能量裝置將例如+2. 5V的內(nèi)部基準電壓提供至PGA309。因此，調(diào)節(jié)器裝置產(chǎn)生與傳感器信號相關的模擬輸出電壓信號，使得可由外部裝置檢索測量的生理變量(即壓力)。由于每個傳感器元件是具有其自身特性的單獨項，所以每個傳感器組件包括優(yōu)選地為電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)的校準裝置，所述校準裝置包含在為每個單獨的傳感器導線組件進行的傳感器元件的校準期間獲得的單獨的校準數(shù)據(jù)。校準與壓力傳感器導線的制造結(jié)合進行。校準數(shù)據(jù)考慮了諸如電壓偏移和溫度漂移等的參數(shù)。電橋壓力傳感器優(yōu)選地經(jīng)由PGA309電路產(chǎn)生的激勵電壓Vexc從PGA309賦能。作為替代，壓力傳感器可從例如電池或電容器裝置的單獨的能源賦能。

對于例如由PGA309電路產(chǎn)生的給定的激勵電壓VEXC，電橋的輸出電壓(Vin1-Vin2)是與施加于傳感器的壓力成比例的電壓。因此，對于給定的壓力將隨施加的激勵電壓而變化的電橋的傳感器輸出電壓(Vin1-Vin2)(圖4中的傳感器信號)與施加于傳感器的壓力成比例。該傳感器輸出電壓優(yōu)選地補償在傳感器位置處的溫度變化，并被施加于PGA309電路。PGA309電路還包括增益模塊，用于調(diào)整來自該電路并附加地用于上述輸出放大裝置的輸出信號。根據(jù)另一優(yōu)選實施例，還可采用優(yōu)選地為微處理器(例如PIC16C770或nRF24El，在圖4中用虛線示出)的處理裝置，以處理和適配調(diào)節(jié)的傳感器的模擬輸出電壓Vott，該輸出電壓經(jīng)由PGA309可編程模擬傳感器調(diào)節(jié)器提供。來自PGA309電路的模擬輸出信號在其被施加于處理裝置之前被Α/D轉(zhuǎn)換。為了使傳感器信號適用于BP22信號標準，可能需要在傳感器信號被施加于生理監(jiān)測器之前進一步處理所述傳感器信號。例如，將表示由傳感器元件測量的信號和基準電壓的數(shù)字數(shù)據(jù)(例如，12位字)提供給可能被包括在處理裝置內(nèi)的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。最后所得到的乘積(在已濾波之后)被無線地發(fā)送至外部裝置，并與測量的傳感器信號和基準電壓成比例。在此已描述的優(yōu)選實施例中，傳感器信號對標準(例如BP22信號標準)的適配在收發(fā)器單元中進行，并且尤其地在傳感器信號適配線路中進行。然而，該適配作為替代可全部地或僅部分地改為由布置在通信單元中的對應線路進行。該實施例示意性地在圖5中示出。無線發(fā)送的壓力傳感器值于是成為將由通信單元中的處理和調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的“原始”測量數(shù)據(jù)的形式，以便根據(jù)指定的標準格式以正確的格式提供給外部系統(tǒng)。以上相對于圖1-6的實施例涉及包括壓力傳感器元件的壓力傳感器導線的使用，用于測量在患者內(nèi)的壓力并產(chǎn)生在壓力方面的壓力傳感器信號。還設想有其他類型的傳感器。例如，圖1的傳感器導線可包括構(gòu)造成測量任何生理參數(shù)的傳感器元件，諸如在患者內(nèi)的壓力、在患者內(nèi)的溫度和在患者內(nèi)的血流。例如，一種合適的傳感器可以是如美國專利No. 6，615，067所描述的一種溫度傳感器，用于通過觀察具有溫敏電阻的導體的電阻測量溫度，所述美國專利在此以參考的方式整體并入。另一合適的傳感器可以是如美國專利No. 6，167，763所描述的測量血流的傳感器，所述美國專利在此以參考的方式整體并入，其中可以電學方式或通過利用超聲技術測量血流。電技術基于由流動速度引起的溫度變化，其中冷卻是流動速率的函數(shù)。越快的流動產(chǎn)生越大的溫度下降。可在美國專利No. RE39，863和6，615，667中找到其他合適的傳感器，所述美國專利以參考的方式整體并入。其他合適的傳感器可以是血液分析物傳感器，用于確定血液中的一種或多種化學成分，諸如葡萄糖、氧化的或脫氧的血紅蛋白等。從通信單元傳送至外部裝置的信息于是是與生理參數(shù)相關的信息，其中傳感器值是與生理參數(shù)相關的傳感器值。 附加地或替代性地，圖1的傳感器導線可包括構(gòu)造成測量非生理參數(shù)的傳感器元件。非生理參數(shù)可以是在身體內(nèi)或外的參數(shù)，并且可在身體內(nèi)或外產(chǎn)生。例如，非生理參數(shù)可以是以下項中的至少一個靠近身體的磁場、磁通量、X射線場和/或電磁場；靠近身體的光信號；和/或在身體內(nèi)的可植入的、外來的和/或金屬的裝置(諸如支架、針、起搏器、施藥裝置等)的存在。從通信單元傳送至外部裝置的信息是與非生理參數(shù)相關的信息，并且傳感器值是與非生理參數(shù)相關的傳感器值。通過非生理參數(shù)的檢測，傳感器元件可用于定位目的，即利用非生理參數(shù)的檢測或非生理參數(shù)的預定水平的檢測建立傳感器在患者的身體內(nèi)的位置。由于傳感器的精確位置可在進行生理測量的同時由非生理參數(shù)確定，所以這樣的構(gòu)造在進行生理測量(諸如，例如，壓力、溫度、血流、血液化學分析等)時可能是有益的。在光信號應用的示例中，使用光敏的傳感器，其中當光顯示在所述傳感器上時(例如，正好在皮膚下方或通過皮膚的區(qū)域中)，將激活傳感器，以指示傳感器元件相對于光的位置?？上嗨频夭僮鞔艌?、X射線場、電磁場等的檢測。如果同時使用生理或非生理參數(shù)，則圖8示出了包括傳感器導線401的合適的構(gòu)造，所述傳感器導線401包括設置在位于傳感器導線401的遠端處的可插入部分內(nèi)的第一傳感器兀件408A和第二傳感器兀件408B。圖8的其他部件已相對于圖1描述。替代性地，圖8的兩個傳感器元件可測量兩個不同的生理參數(shù)或測量兩個不同的非生理參數(shù)。當然，可使用諸如一個、兩個、三個、四個、五個或更多個傳感器元件的任意數(shù)量的傳感器元件，其中傳感器元件可測量血壓；血液溫度；血流；一個或多個血液分析物濃度；磁場；磁通量；x射線場；電磁場；光信號；金屬儀器、可植入裝置或外來物(諸如，例如，支架、針、可植入的施藥裝置、起搏器等)的存在和/或它們的任何組合。取決于傳感器元件的數(shù)量，圖4的收發(fā)器單元于是將具有對應數(shù)量的傳感器信號適配線路。每個傳感器元件的傳感器信號于是被施加至其對應的適配線路，以便以一定的格式自動產(chǎn)生與傳感器信號相關的輸出信號，使得可由外部裝置檢索測量的變量。傳感器信號適配線路中的一個或多個傳感器信號適配線路可包括可編程傳感器調(diào)節(jié)器或傳感器調(diào)節(jié)裝置、校準器或校準裝置(為可將校準數(shù)據(jù)提供、存儲到其中并可在其中改變的存儲裝置或裝置，例如電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM))、能量裝置或裝置和輸出放大器或輸出放大裝置。如上所述，來自傳感器信號適配線路的輸出信號可通過一對通信模塊傳遞至通信單元。當然，還設想可使用多對通信模塊，諸如例如對于每種傳感器元件的一對通信模塊。還設想用于具有一個、兩個、三個、四個或更多個傳感器的傳感器導線的其他實施例。例如，傳感器信號適配線路2構(gòu)造成濾波、處理和格式化從傳感器導線接收的信號。傳感器信號適配線路2可完全位于收發(fā)器單元的殼體內(nèi)(見圖3)，或完全位于通信單元內(nèi)(見圖9)。傳感器信號適配線路2可部分地位于殼體內(nèi)(線路的一部分在圖10中被標記為2’)，并且可部分地位于通信單元內(nèi)(線路的另一部分在圖10中被標記為2’’)。傳感器信號適配線路2可完全位于在傳感器導線的遠端的傳感器的附近(見圖11)。傳感器信號適配線路可部分位于在傳感器導線的遠端的傳感器的附近(線路的一部分在圖12中標記為2’ ’ ’)，而傳感器信號適配線路的其他部分可部分地位于殼體內(nèi)和/或位于通信單元內(nèi)。傳感器信號適配線路2可完全位于外部裝置處(見圖13)。傳感器信號適配線路可部分地位于外部裝置處(線路的一部分在圖14中標記為2’ ’ ’ ’)，而傳感器信號適配線路的其他部分部分地位于殼體內(nèi)、位于通信單元內(nèi)和/或靠近位于傳感器導線的遠端部分的傳感器。當傳感器信號適配線路部分地位于殼體內(nèi)、位于通信單元內(nèi)、靠近傳感器導線內(nèi)的傳感器或位于外部單元內(nèi)時，線路的該部分可以是處理一個或多個傳感器所需的傳感器信號適配線路的大部分、相當大的一部分或一小部分。例如，對于每個傳感器、多個傳感器或所有傳感器，傳感器信號適配線路的部件可以是可編程傳感器調(diào)節(jié)裝置、校準裝置、能量裝置、輸出放大裝置或以任何方式組合的它們的子部件。還設想有其他的實施例。例如，圖15示出了一個實施例，其中收發(fā)器單元具有直接與容納在外部裝置內(nèi)的通信模塊通信的通信模塊，使得不需要圖2的通信單元。因此，夕卜部裝置可具有通信模塊和/或具有部分或完全容納在外部裝置內(nèi)的傳感器信號適配線路。如先前所討論地，外部裝置可以是專用裝置(例如，優(yōu)選地為設置有監(jiān)測器的患者監(jiān)測裝置，或者設置有相關軟件和外部連接的PC，以接收并處理來自測量系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù))；標準心導管實驗室監(jiān)測器系統(tǒng)；移動單元(諸如例如具有特定應用程序的移動電話、iPhone或黑莓)或數(shù)據(jù)被直接發(fā)送至移動單元的裝置。本發(fā)明不局限于上述優(yōu)選實施例。可使用各種替代、變型和等同。因此，以上的實施例不應被理解成限制 本發(fā)明的由所附權利要求所限定的范圍。
權利要求
1.一種測量系統(tǒng)，包括 傳感器導線，其包括構(gòu)造成插入患者身體的血管的可插入部分和設置在位于所述傳感器導線的遠端處的所述可插入部分內(nèi)的傳感器，其中所述傳感器構(gòu)造成當插入所述患者內(nèi)時測量參數(shù)；以及 收發(fā)器單元，其包括殼體，其適合于連接至所述傳感器導線的近端；和第一通信模塊，其在所述殼體內(nèi)，所述第一通信模塊適合于通過通信信號與外部的第二通信模塊無線通信，以便將信息傳送至所述外部的第二通信模塊，其中包括傳感器值的通信信號由所述收發(fā)器單元產(chǎn)生并作為數(shù)據(jù)流傳送，其中所述殼體構(gòu)造成保留在所述患者的身體外，并且所述傳感器是構(gòu)造成測量第一參數(shù)的第一傳感器， 其特征在于，所述傳感器導線包括設置在位于所述傳感器導線的所述遠端處的所述可插入部分內(nèi)的第二傳感器，并且其中所述第二傳感器構(gòu)造成當插入所述患者內(nèi)時測量第二參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中所述第一傳感器構(gòu)造成測量生理參數(shù)，從所述第一通信模塊傳送至所述第二通信模塊的信息是與所述生理參數(shù)相關的信息，并且所述傳感器值是與所述生理參數(shù)相關的傳感器值。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量系統(tǒng)，其中所述第一傳感器構(gòu)造成測量非生理參數(shù)，從所述第一通信模塊傳送至所述第二通信模塊的信息是與所述非生理參數(shù)相關的信息，并且所述傳感器值是與所述非生理參數(shù)相關的傳感器值。
4.根據(jù)權利要求3所述的測量系統(tǒng)，其中所述非生理參數(shù)是磁場、磁通量、X射線場、電磁場和光信號中的一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中所述傳感器導線構(gòu)造成測量非生理參數(shù)，從所述第一通信模塊傳送至所述第二通信模塊的信息是與所述非生理參數(shù)相關的信息，并且所述傳感器值是與所述非生理參數(shù)相關的傳感器值。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量系統(tǒng)，其中所述非生理參數(shù)是磁場、磁通量、X射線場、電磁場和光信號中的一種。
7.根據(jù)權利要求6所述的測量系統(tǒng)，其中所述非生理參數(shù)源自所述患者的身體內(nèi)或外。
8.根據(jù)權利要求7所述的測量系統(tǒng)，其中所述非生理參數(shù)的檢測用于建立所述傳感器在所述患者身體內(nèi)的位置。
9.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中所述第一通信模塊構(gòu)造成與所述第二通信模塊進行雙向通信。
10.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中所述收發(fā)器單元還包括構(gòu)造成激活并啟動所述收發(fā)器單元的激活器。
11.根據(jù)權利要求10所述的測量系統(tǒng)，其中所述收發(fā)器單元包括具有電接觸表面的凹形連接器，并且 其中當在所述凹形連接器的電接觸表面與在所述傳感器導線的近端處的凸形連接器的電接觸表面之間建立電連接時，所述激活器激活并啟動所述收發(fā)器單元。
12.根據(jù)權利要求11所述的測量系統(tǒng)，其中所述凹形連接器包括包含預定數(shù)量的中空接觸表面的絕緣中空殼體，以與所述凸形連接器的電接觸表面接觸。
13.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其中傳感器信號適配線路設置在所述殼體內(nèi)，并適合于濾波、處理和格式化從所述傳感器導線接收的信號，并且其中所述殼體內(nèi)的所述傳感器信號適配線路包括包含用于所述傳感器導線的校準數(shù)據(jù)的校準部。
14.根據(jù)權利要求13所述的測量系統(tǒng)，其中所述校準部包含在為每根單獨的傳感器導線進行的所述傳感器的校準期間獲得的單獨的校準數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權利要求14所述的測量系統(tǒng)，其中校準與所述傳感器導線的制造結(jié)合進行。
16.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，還包括容納所述第二通信模塊的通信單元，其中所述通信單元適合于經(jīng)由所述第二通信模塊與所述收發(fā)器單元無線通信。
17.根據(jù)權利要求16所述的測量系統(tǒng)，還包括構(gòu)造成濾波、處理和格式化從所述傳感器導線接收的信號的傳感器信號適配線路。
18.根據(jù)權利要求16所述的測量系統(tǒng)，其中所述傳感器信號適配線路位于所述殼體、所述通信單元、所述傳感器導線或適合于連接至所述通信單元的外部裝置中的至少一個內(nèi)。
19.根據(jù)權利要求16所述的測量系統(tǒng)，其中所述傳感器信號適配線路部分地位于所述殼體、所述通信單元、所述傳感器導線或適合于連接至所述通信單元的外部裝置中的一個內(nèi)。
20.根據(jù)權利要求16所述的測量系統(tǒng)，其中所述傳感器信號適配線路部分地位于所述殼體內(nèi)，并且部分地位于所述通信單元內(nèi)。
21.根據(jù)權利要求16所述的測量系統(tǒng)，其中所述通信單元適合于連接至所述外部裝置的標準輸入/輸出連接器，以根據(jù)制定的標準或根據(jù)制定的標準的相關部分通信，并且其中所述制定的標準是通用串行總線或ANSI/AAMI BP22-1994中的一種。
22.根據(jù)權利要求1所述的測量系統(tǒng)，還包括容納所述第二通信模塊的外部裝置，并且其中所述外部裝置適合于經(jīng)由所述第二通信模塊與所述收發(fā)器單元無線通信。
23.根據(jù)權利要求22所述的測量系統(tǒng)，其中，所述外部裝置是移動單元。
全文摘要
測量系統(tǒng)可包括傳感器導線和收發(fā)器單元。傳感器導線可包括構(gòu)造成插入患者身體的血管的可插入部分和設置在位于傳感器導線的遠端處的可插入部分內(nèi)的第一傳感器和第二傳感器。傳感器構(gòu)造成當插入患者內(nèi)時測量參數(shù)。收發(fā)器單元可包括殼體；其適合于連接至傳感器導線的近端；和第一通信模塊，其在殼體內(nèi)，該第一通信模塊適合于通過通信信號與外部的第二通信模塊無線通信，以便將信息傳送至外部的第二通信模塊。
文檔編號A61B19/00GK103037759SQ201180032515
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2010年4月30日
發(fā)明者M.薩穆爾森, S.圖爾基 申請人:圣猶大醫(yī)療系統(tǒng)有限公司