專利名稱：用于檢測液體變化的系統(tǒng)及其傳感器設(shè)備的制作方法
本申請要求申請?zhí)?0/514,355、于2003年10月24日提交的美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，其公開的內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及組織中液體和/或其它物質(zhì)的檢測，尤其涉及用于檢測組織中液體水平變化的系統(tǒng)、方法和/或設(shè)備。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和/或設(shè)備檢測液體水平是否已增加，或已變得異常。
提供下列信息有助于讀者理解以下公開的本發(fā)明及通常使用該發(fā)明的環(huán)境。這里使用的術(shù)語并非旨在受限于任何特定的狹義解釋，除非在此文件中另作清楚聲明。這里陳述的參考文獻(xiàn)可便于理解本發(fā)明或本發(fā)明的背景技術(shù)。然而，在這里包括參考文獻(xiàn)并不旨在也并不構(gòu)成對該參考文獻(xiàn)相對于本發(fā)明可用作已有技術(shù)的許可。
活體組織中改變、提高或異常的液體水平可因眾多生理情況而產(chǎn)生。例如，水腫是結(jié)締組織的細(xì)胞間隙中水樣液體的異常積累。水腫組織是腫脹的，并且在穿刺時(shí)分泌出稀薄的不能凝固的液體。水腫通常是疾病的癥狀而非疾病本身，且它可以有許多起因，其中大部分可追溯到正常維持細(xì)胞、組織和血液中的恒定水平衡的生理機(jī)制中的總體變化。起因可以是腎臟、心臟、血管或淋巴系統(tǒng)的疾病；營養(yǎng)不良；或過敏反應(yīng)。
另外，流血(出血)能引起血液聚集或凝結(jié)(血腫)。血腫可例如由于頭部受傷而出現(xiàn)在覆蓋腦(腦膜)的三層薄膜的最外層的下面。有兩種顱側(cè)硬腦膜下血腫。急性硬腦膜下血腫在嚴(yán)重的頭部損傷后立刻出現(xiàn)。慢性硬腦膜下血腫是會(huì)在頭部損傷之后的數(shù)個(gè)星期發(fā)展的并發(fā)癥。這種頭部損傷小到病人并不記得它。硬腦膜外血腫是頭蓋骨內(nèi)板和剝落硬腦膜之間的血液的外傷性積累。刺激事件常常是對頭部的集中毆打。檢測血腫，特別是在受傷很久之后出現(xiàn)的血腫通常是困難的。
除了體液的積累以外，組織中上升的液體水平可因?qū)ι眢w輸液(例如在注射過程中)引起。在那一點(diǎn)上，在許多醫(yī)學(xué)診斷和治療過程中，醫(yī)生或其它人將液體注入病人的血管。另外，近年來，已研制出許多針管驅(qū)動(dòng)注射器和電動(dòng)注射器，用于在諸如血管造影術(shù)、計(jì)算斷層照相法、超聲波和NMR/MRI之類的過程中造影劑的加壓注射。
溢出或滲透是例如造影劑或治療劑的注射液意外注入或泄漏至血管周圍的組織而非血管本身。溢出可由例如脆弱的脈管系統(tǒng)的破裂或斷裂、瓣膜疾病、不當(dāng)針頭置入或病人移動(dòng)導(dǎo)致注射針頭從預(yù)期血管拉出，或使針頭穿過血管壁而引起。一些現(xiàn)代療程的高注射壓力和/或速度可增加溢出的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在計(jì)算斷層照相法中，造影注射流速可以在0.1-10ml/s的范圍內(nèi)。
溢出可導(dǎo)致對病人的嚴(yán)重傷害。在那一點(diǎn)上，某些諸如造影劑或化療藥劑之類的注射液可對組織有毒。因此，當(dāng)進(jìn)行液體注射時(shí)盡快檢測到溢出并在檢測到時(shí)停止注射非常重要。
幾種溢出檢測技術(shù)在本領(lǐng)域中是眾所周知的。兩種簡單又非常有用的檢測溢出的技術(shù)是病人注射部位附近的觸診和由經(jīng)過訓(xùn)練的保健員對注射部位附近的簡單目視觀察。在觸診技術(shù)中，保健員用手感覺由溢出引起的注射部位附近的腫脹。通過目視觀察，有時(shí)也能直接觀察到由溢出引起的注射部位附近的皮膚的任何腫脹。
除了觸診和觀察之外，有多種檢測溢出的可包括在檢測到時(shí)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)條件的自動(dòng)方法。不幸的是，這些檢測溢出的自動(dòng)方法的每一種都受到顯著缺陷的限制。
在那一點(diǎn)上，可以使用幾種體積描記檢測技術(shù)。例如，水銀應(yīng)變儀體積描記器測量由病人的肢體截面面積中的靜脈血流所引起的體積變化。氣囊或脈搏容量記錄體積描記器測量記錄氣囊中的壓力變化。這種體積描記器可能不方便手術(shù)和/或?qū)w積中的較小變化不敏感。
阻抗脈波計(jì)使用通過與皮膚的電流接觸傳送的低頻電磁能量來測量肢體的限定組織體積中的電阻抗。例如，在美國專利5,964,703和5,947,910中公開了通過阻抗變化檢測溢出。在此方法中，將相對于注射部位附近的基線測量的某一程度的阻抗變化解釋為溢出。阻抗的變化在溢出期間出現(xiàn)，因?yàn)椴∪私M織中的注射液體改變該組織的體積和電阻特性。然而，在阻抗體積描記器中使用電極可引起不穩(wěn)定。例如，在阻抗體積描記器的電極和病人的皮膚之間維持合適的電(歐姆或電流)接觸常常很困難。
照相體積描記器測量毛細(xì)管血的光學(xué)散射特性，以檢測組織中溢出液體的存在。美國專利4,877,034中描述了照相體積描記器的一個(gè)例子。然而，因?yàn)楣庠诮M織中被大量吸收，照相體積描記器的靈敏度通常限于組織的上面1/4英寸。然而，許多溢出出現(xiàn)在比1/4英寸更深處。另外，注射劑可流入遠(yuǎn)離照相體積描記器傳感器的間隙空間而無法檢測到。
許多溢出檢測設(shè)備嘗試測量溫差來確定是否出現(xiàn)溢出。例如，美國專利4,647,281公開了溢出的皮下溫度感測來觸發(fā)警報(bào)。在此溢出檢測方法中，天線和微波輻射計(jì)通過測量從身體自然發(fā)出的微波輻射即時(shí)地測量注射液體部位處的皮下組織的溫度。一種算法周期性地確定組織和注射液體之間的溫差，并將該差值與固定閾值作比較。警報(bào)處理器使用該比較來確定警報(bào)條件。
另外，美國專利5,334,141公開了一種微波溢出檢測系統(tǒng)，它采用可重復(fù)使用的微波天線和用于將微波天線可松開地固定于病人注射部位上的皮膚的可拆卸附件。該附件使天線與病人的皮膚保持緊密的接觸，以在使天線與環(huán)境噪聲信號屏蔽的同時(shí)優(yōu)化其間的微波傳送。美國專利5,954,668也公開了將微波天線用于感應(yīng)組織的溫度以檢測溢出。雖然用微波能量測量溫度變化和熱輻射系數(shù)能導(dǎo)致即時(shí)檢測，但溫差對于實(shí)際測量常常太小。
除了如上所述用于溢出檢測的微波輻射測量之外，如美國專利4,488,559所述還可以將輻射測量用于肺部水腫的檢測。美國專利4,240,445公開了通過與組織相連的傳輸線傳送電磁能量來檢測肺部水腫。美國專利4,690,149公開了通過傳感器檢測阻抗變化來檢測腦水腫。美國專利6,233,479中也公開了腦水腫檢測的建議方法，其中將來自微波天線的測量信號與所存儲的特性水腫信號作比較。
如美國專利6,061,589中所述，微波能量還用于檢測活體組織中的腫瘤。與微波輻射測量中的被動(dòng)測量不同，美國專利6,061,589公開了利用微波天線將電磁能量傳送至身體(胸部組織)內(nèi)并測量結(jié)果信號。在那一點(diǎn)上，美國專利6,061,589說明了一種根據(jù)相對電介質(zhì)特性中的差異檢測早期腫瘤的微波天線。將微波頻率范圍內(nèi)的電磁能量施加在組織中的分散體積并收集分散的信號返回。照射位置以預(yù)定掃描模式移動(dòng)或變化。對返回的信號進(jìn)行處理，以檢測指示腫瘤存在的異常。
微波能量還被用于非侵襲性層析光譜成像中。參見美國專利號6,332,087和6,026,173。微波能量還用于測量非活體有機(jī)組織中的脂肪含量。例如，可以在www.distell.com/products/papers/pap-er2.htm獲得的M.Kent，“Hand HeldFat/Water Determination”(1993)(手持式脂肪/水測定)中，公開了一種用于這種測定的微波傳輸帶傳感器。通常，海魚和其它含脂肪魚類的脂肪含量與水含量成比例。魚的電介質(zhì)特性取決于水的含量。在Kent的設(shè)備中，相對于水含量來測定魚的傳輸特性的變化。
希望研制一種經(jīng)改進(jìn)的用于檢測組織中液體水平的變化，特別是用于檢測活體組織中提高的或異常的液體水平(例如，由于水腫、血腫或溢出)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。這里呈現(xiàn)的本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)對于相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將通過閱讀此文件的詳細(xì)說明書部分而變得明顯，并將在和這里呈現(xiàn)的附圖和權(quán)利要求一起考慮詳細(xì)說明書時(shí)變得尤其明顯。

發(fā)明內(nèi)容
通過下面所概述的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例和相關(guān)方面來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器設(shè)備，包括具有多個(gè)橋接部分的外殼，這些橋接部分在交點(diǎn)處相連并被設(shè)置成外接由外殼限定的開口；和至少部分坐落于各橋接部分的交點(diǎn)處的外殼中的多個(gè)天線元件。多個(gè)天線元件中的每一個(gè)包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線。平面天線的外表面不面向襯底。多個(gè)天線元件中的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器設(shè)備還包括用于每個(gè)天線元件的RF電纜組件。每一RF電纜組件在其一端包括一個(gè)連接器。在其另一端，RF電纜組件被電連接至與其相對應(yīng)的天線元件。該傳感器設(shè)備能另外或可選擇地包括至少一個(gè)用于將能量傳送至天線元件和從天線元件接收能量的柔性電路板組件。該柔性電路板可包括至少一個(gè)分路器，使得能用柔性電路板內(nèi)的單個(gè)傳輸軌跡將電磁能量傳送至多個(gè)天線元件中的至少兩個(gè)。柔性電路板可包括至少一個(gè)組合器，使得電磁能量能從多個(gè)天線中的至少兩個(gè)接收并通過柔性電路板內(nèi)的單個(gè)傳輸軌跡傳送。
傳感器設(shè)備能進(jìn)一步包括將傳感器設(shè)備可操作地附于身體組織的粘附機(jī)構(gòu)。該粘附機(jī)構(gòu)可包括限定基本與外殼的開口同延的剪切區(qū)域的粘貼部分。該粘貼部分的一側(cè)涂覆著適于可去除地附于組織的第一粘附劑，而其另一側(cè)涂覆著適于附于外殼下表面的第二粘附劑。粘附機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括附于粘貼部分周邊的剝離帶(release band)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一粘附劑適合便于從病人身上去除粘附機(jī)構(gòu)。例如，第一粘附劑能提供比第二粘附劑少的粘附力。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器設(shè)備的多個(gè)天線元件中的每一個(gè)至少包括第一天線元件對和第二天線元件對。第一天線元件對包括第一發(fā)送天線元件和第一接收天線元件。同樣，第二天線元件對包括第二發(fā)送天線元件和第二接收天線元件。
第一天線元件對和第二天線元件對可相互分開，以在第一天線元件對和第二天線元件對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。第一天線元件對和第二天線元件對之間的間隔可設(shè)置成使傳感器對靈敏度降低的區(qū)域內(nèi)預(yù)定量的液體變化不敏感?？捎傻谝话l(fā)送天線元件和第一接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第一區(qū)域?？捎傻诙l(fā)送天線元件和第二接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第二區(qū)域。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器設(shè)備，包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對。第一發(fā)送天線與第一接收天線分離，并通過第一橋接部分連接至第一接收天線。傳感器還包括至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對。第二發(fā)送天線與第二接收天線分離，并通過第二橋接部分連接至第二接收天線。第一天線對和第二天線對通過第一間隔部分和第二間隔部分間隔地連接，從而通過第一天線對、第二天線對、第一間隔部分和第二間隔部分限定一個(gè)開放的區(qū)域。
可通過外殼部分包圍每個(gè)天線元件。天線元件中的每一個(gè)都包括安裝在外殼部分內(nèi)的襯底和安裝至該襯底的大致平面天線元件。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一橋接部分將第一發(fā)送天線的外殼部分連接至第一接收天線的外殼部分，而第二橋接部分將第二發(fā)送天線的外殼部分連接至第二接收天線的外殼部分。第一間隔部分能將第一發(fā)送天線的外殼部分連接至第二發(fā)送天線的外殼部分，而第二間隔部分能將第一接收天線的外殼部分連接至第二接收天線的外殼部分。
第一間隔部分和第二間隔部分能分隔第一天線對和第二天線對，以在第一天線對和第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于無線傳送身體組織內(nèi)的液體水平變化的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳感器設(shè)備，用于檢測組織內(nèi)的液體水平中的變化；發(fā)送器，它與用于從中接收指示組織內(nèi)液體水平中的變化的信號的傳感器設(shè)備有效連接，并且用于發(fā)送指示液體水平中的變化的無線信號；和遙控接收器，用于接收由發(fā)送器發(fā)送的無線信號。遙控接收器可包括提供根據(jù)所接收無線信號確定的狀態(tài)的警報(bào)的指示器。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器設(shè)備可包括具有多個(gè)橋接部分的外殼，其中這些橋接部分在交點(diǎn)處相連，并被設(shè)置成外接由外殼限定的開口。傳感器設(shè)備還包括多個(gè)至少部分坐落于外殼內(nèi)橋接部分的交點(diǎn)處的天線元件。多個(gè)天線元件中的每一個(gè)可包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線。平面天線的外表面不面向襯底。多個(gè)天線元件中的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。
在另一實(shí)施例中，傳感器設(shè)備包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對。第一發(fā)送天線與第一接收天線分離，并通過第一橋接部分連接至第一接收天線。傳感器設(shè)備還包括至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對。第二發(fā)送天線與第二接收天線分離，并通過第二橋接部分連接至第二接收天線。第一天線對和第二天線對可通過第一間隔部分和第二間隔部分間隔地連接，從而通過第一天線對、第二天線對、第一間隔部分和第二間隔部分限定一個(gè)開放的區(qū)域。
在又一實(shí)施例中，傳感器設(shè)備包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對。第一發(fā)送天線與第一接收天線分離，并通過第一橋接部分連接至第一接收天線。傳感器設(shè)備還包括至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對。第二發(fā)送天線與第二接收天線分離，并通過第二橋接部分連接至第二接收天線。通過至少一個(gè)間隔部分將第一天線對與第二天線對隔開，從而在第一天線對和第二天線對之間的間隔中制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
在另一方面，本發(fā)明提供一種用于將傳感器設(shè)備附于病人皮膚的粘附機(jī)構(gòu)，包括粘貼部分，其第一側(cè)涂覆著適于可去除地附于皮膚的第一粘附劑，而與第一側(cè)相對的其第二側(cè)則涂覆著適于附于所述傳感器設(shè)備的第二粘附劑；以及固定于粘貼部分周邊的剝離帶，便于去除粘附機(jī)構(gòu)對皮膚的附著。
粘附機(jī)構(gòu)可例如限定一個(gè)通常與由傳感器設(shè)備限定的開口共延的剪切區(qū)域。第一粘附劑能適合便于去除粘附機(jī)構(gòu)對皮膚的附著。第一粘附劑例如可提供比所述第二粘附劑少的粘附力。
在又一方面，本發(fā)明提供一種感應(yīng)病人活體組織內(nèi)液體水平中的變化的方法，包括使第一天線對與病人接觸，所述第一天線對包括第一發(fā)送天線和第一接收天線；并使第二天線對與病人接觸，所述第二天線對包括第二發(fā)送天線和第二接收天線。第一天線對和第二天線對在接觸病人時(shí)隔開，以在第一天線對和第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
第一天線對和第二天線對之間的間隔可設(shè)置成使包括第一天線對和第二天線對的傳感器設(shè)備在靈敏度降低的區(qū)域中對預(yù)定量的液體變化不敏感?？捎傻谝话l(fā)送天線和第一接收天線之間的區(qū)域來限定較高靈敏度的第一區(qū)域，并且可由第二發(fā)送天線和第二接收天線之間的區(qū)域來限定較高靈敏度的第二區(qū)域。
在又一方面，本發(fā)明提供一種感測注入病人活體組織的液體的溢出的方法，包括使第一天線對與病人接觸，所述第一天線對包括第一發(fā)送天線和第一接收天線；使第二天線對與病人接觸，所述第二天線對包括第二發(fā)送天線和第二接收天線，通過第一發(fā)送天線和第二發(fā)送天線發(fā)送在約300MHz-約30GHz頻率范圍內(nèi)的電磁能量；測量來自所述第一接收天線和所述第二接收天線的結(jié)果信號；并將該信號與一基準(zhǔn)相比較，以確定組織中的液體水平在該時(shí)間段是否已改變。第一天線對和第二天線對在接觸病人時(shí)隔開，以在第一天線對和第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。傳感器設(shè)備可例如包括使第一天線對和第二天線對保持間隔連接的外殼。
第一天線元件對和第二天線元件對之間的間隔能設(shè)置成使包括第一天線對和第二天線對的傳感器設(shè)備對靈敏度降低的區(qū)域中預(yù)定量的溢出不敏感?？捎傻谝话l(fā)送天線元件和第一接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第一區(qū)域，并可由第二發(fā)送天線元件和第二接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第二區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施例中，頻率在約1GHz至約10GHz的范圍內(nèi)。在另一實(shí)施例中，頻率在約3GHz至約5GHz的范圍內(nèi)。


本發(fā)明、尤其是其當(dāng)前較佳和可選的實(shí)施例和相關(guān)方面將通過參考以下詳細(xì)公開內(nèi)容和附圖而得到更好的理解，其中圖1A圖解根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的溢出傳感器的立體圖，示出為與病人皮膚接觸而設(shè)計(jì)的其下表面上的天線、以及與其相關(guān)聯(lián)的RF電纜組件。
圖1B為圖1A中所示的溢出傳感器的底視圖。
圖1C為圖1A中所示的溢出傳感器的側(cè)視圖，其下表面面向頁面的底部。
圖1D為圖1A中所示的溢出傳感器的頂視圖。
圖1E為圖1A中所示的溢出傳感器的端視圖，其下表面面向頁面的底部。
圖2圖解圖1A的傳感器的通用化和理想化的結(jié)構(gòu)布局，示出高靈敏度區(qū)域和中間的靈敏度降低的區(qū)域。
圖3圖示柔性電路板的布局的一個(gè)實(shí)施例，示出用于與溢出傳感器(例如圖1A中所示的)的天線往返收發(fā)信號的柔性帶狀線。
圖4圖解使用粘附機(jī)構(gòu)將本發(fā)明的溢出傳感器逐步粘附于病人皮膚的過程。
圖5圖解通過圖4的粘附機(jī)構(gòu)附于病人的溢出傳感器、及其在成像組合的控制室中的使用。
圖6A圖解根據(jù)本發(fā)明的溢出傳感器，它包括一個(gè)或多個(gè)指示器以提供溢出的直觀指示。
圖6B圖解根據(jù)本發(fā)明的溢出傳感器，它包括兼作溢出的直觀指示器的一個(gè)手臂按鈕。
圖6C圖解根據(jù)本發(fā)明的溢出傳感器，其中將一個(gè)指示器包括在各天線元件中作為溢出的直觀指示器。
圖7圖解用于將指示溢出的信號從溢出傳感器(諸如圖1A中所示的)無線傳送至遙控接收器的系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明的傳感器、系統(tǒng)和方法通?？捎糜诟袦y身體組織中的任何液體(不管是體液還是輸入液體)，但本發(fā)明在這里主要參照注入血管結(jié)構(gòu)中的液體的溢出的代表性例子來說明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解通常任何液體水平的提高、異?；蜃兓寄苡帽景l(fā)明的傳感器、系統(tǒng)和方法來檢測。本發(fā)明中體液的檢測包括，但不限于，因水腫、血腫、破裂的內(nèi)臟和腹腔內(nèi)的結(jié)腸造管泄漏而引起的液體變化的檢測。本發(fā)明中可檢測的輸入或外來液體包括通過通常任何醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中已知的技術(shù)輸入的液體，包括但不限于注射、輸注和IV滴注。如上所述，通過將電磁能量施加在組織上并檢測結(jié)果信號來檢測因組織中液體水平改變引起的復(fù)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的變化。
復(fù)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率支配電磁波將如何穿過襯底。復(fù)介電常數(shù)通常具有最大影響，因?yàn)樗谒P(guān)心的各組織種類和液體之間變化顯著。所關(guān)心的各種組織和許多液體的復(fù)磁導(dǎo)率近似于真空的復(fù)磁導(dǎo)率，減少了此參數(shù)的影響。然而，一些諸如MRI造影劑之類的液體可具有明顯的不同于組織的復(fù)磁導(dǎo)率差異。雖然血液包含少量鐵，任何大量血液的磁導(dǎo)率值通常微不足道。復(fù)介電常數(shù)通常表達(dá)成ε*＝ε’-jε”其中，ε’為復(fù)值的實(shí)數(shù)部分并已知為介電常數(shù)或者有時(shí)簡稱為“電容率”。術(shù)語ε”是復(fù)值的虛數(shù)部分并常被稱為“功耗因素”。(ε”/ε’)的比稱為“損耗因數(shù)”。某物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)(有時(shí)電容率)在某些頻率上與身體組織不同。在本發(fā)明中，這些介電常數(shù)和/或磁導(dǎo)率的差異用于生物組織中某些液體和物質(zhì)的檢測和水平監(jiān)控。
轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的公開號為2003/0036674和2003/0036713的已公開美國專利申請，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在此，它公開了適用于本發(fā)明的收發(fā)天線元件、感測方法和處理算法。對包括這種天線元件的傳感器的研究表明具有例如約300MHz-約30GHz范圍內(nèi)(在約1GHz-約10GHz的范圍內(nèi)為佳，而在約3GHz-約5GHz的范圍內(nèi)更佳)的頻率的電磁能量提供對組織的良好穿透率。通常，將這種電磁能量發(fā)射至皮下組織內(nèi)并測量結(jié)果信號。已發(fā)現(xiàn)上述頻率范圍內(nèi)的電磁能量可穿過皮膚并在例如脂肪內(nèi)傳送或傳播良好。穿過脂肪層的良好傳輸性對溢出的檢測有益，因?yàn)樵S多溢出都發(fā)生在脂肪層。因此，與例如阻抗體積描記法相比，本發(fā)明的系統(tǒng)、設(shè)備和方法對溢出的靈敏度增加。
圖1A-1E圖解本發(fā)明的溢出傳感器10的一個(gè)實(shí)施例的多幅視圖。溢出傳感器10包括外殼20、多個(gè)天線或傳感器元件60a、60b、60c和60d，及與其相關(guān)聯(lián)的RF電纜組件。每條同軸電纜100都包括超小型同軸接頭(SMA接頭)110。
外殼20可例如用諸如尿烷和/或硅樹脂材料之類的基底材料制成。鐵磁體和/或其它適于吸收電磁能量泄漏的材料可與基底材料相混合。羰基鐵粉末(例如由新澤西州蒙特奧利弗(Mount Olive)的BASF公司制造的EW等級羰基鐵粉末)適用于此目的。鐵磁粉混合到至少天線元件和電纜周圍的外殼基底材料中。諸如EW等級羰基鐵粉末之類具有顯著磁導(dǎo)率(例如＞1)的鐵磁材料提供制造能吸收電磁能量的雜散泄漏的柔性外殼的混合物。如果得不到有效地解決，這種泄漏會(huì)因例如在溢出傳感器10的區(qū)域中觸診皮膚或因傳感器10的其它移動(dòng)，可能在從天線元件30傳送的信號中誘發(fā)人為因素。除了運(yùn)動(dòng)和觸診人為因素以外，這種泄漏還可降低傳感器10對皮下液體的存在的靈敏度。很明顯也可將鐵磁材料與不同的基底材料相混合(例如，將形成更剛性外殼的基底材料)。
例如如圖1A-1E和2中所示，溢出傳感器10的外殼20在天線元件60a-d之間限定了一個(gè)開口24。開口24使人既能看到也能觸摸(觸診)到皮下液體有可能積聚而應(yīng)出現(xiàn)溢出的關(guān)心部位。因此，開口24為手術(shù)者提供通過外殼20中的開口24只通過看或觸診皮膚來核查或確認(rèn)液體存在的選擇。
外殼20還包括橋接天線元件60a-d所座落的基座40(位于相連部分30和30a之間的交點(diǎn)50)之間間隙的部分30和30a。橋接部分30和30a例如外形較低，以使手術(shù)者能通過開口24觸診所關(guān)心的部位。護(hù)士或技師常將他們的手置于這樣的位置，使低外形的橋接部分30和30a(特別是傳感器10一側(cè)的那些橋接部分30a)更利于觸診所關(guān)心部位來檢查溢出。如圖1A和1C中最好地示出，側(cè)橋部分30a能從觸診區(qū)域的中心向外彎曲以允許增加可達(dá)性。
類似于已公布的美國專利申請2003/0036674和2003/0036713中所述的天線元件，在本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例中，天線元件60a-d(每一個(gè)通常結(jié)構(gòu)都相同)包括由諸如陶瓷材料(例如MgCaTiO2)之類的襯底64圍繞的有源天線或諧振結(jié)構(gòu)62。諧振結(jié)構(gòu)62例如適于在上述頻率范圍內(nèi)收發(fā)電磁能量。襯底材料可例如具有中等到較高的介電常數(shù)(例如，在約5-約100的范圍內(nèi)或在約50-約80的范圍內(nèi))或高磁導(dǎo)率及低損耗。為了減小天線結(jié)構(gòu)的大小，在本發(fā)明的研究中使用的幾個(gè)實(shí)施例使用了5-15范圍內(nèi)的陶瓷材料，從而降低了制造成本。襯底64的阻抗最好與要研究的組織的表面的阻抗相近。
不同于美國專利申請2003/0036674和2003/0036713的天線元件的各實(shí)施例中的幾個(gè)，本發(fā)明的天線元件60a-d不包括覆蓋(superstrate)材料。在公開號為2003/0036674和2003/0036713的美國專利申請中，通過使用覆蓋材料，諸如那些已公布的每一個(gè)美國專利申請的圖7D所示的天線元件被定位在襯底頂上或在襯底內(nèi)形成，并且不與皮膚直接接觸。通過形成沒有覆蓋物的天線元件60a-d，天線元件60a-d在與溢出傳感器10所定位的人類組織相鄰時(shí)變成電磁加載的。該電磁加載增加了溢出傳感器10的帶寬，這增加了它檢測各種形狀和大小的皮下郁積的能力。
用于本發(fā)明的幾項(xiàng)研究中的微波傳輸帶天線60a-60d由其前后覆蓋有幾薄層銅的陶瓷疊層材料制成。這種材料例如可以從亞利桑那州桑德勒(Chandler)的Roger公司在RT/duroid6010LM產(chǎn)品名下購得。這種微波疊層是為要求較高介電常數(shù)的電子和微波電路應(yīng)用而設(shè)計(jì)的陶瓷PTFE合成物。RT/duroid6010LM疊層具有約10.2的介電常數(shù)。該疊層厚度約為2.5mm且其兩面均覆蓋有1/4-2oz./ft.2(8-70μm)的電鍍銅箔。在制造本發(fā)明的天線(或微波傳輸帶天線)60a-d的過程中，從疊層的頂部蝕刻一些銅材料以形成大致平面的天線有源元件或諧振結(jié)構(gòu)62，從而在諧振結(jié)構(gòu)62的外緣和襯底的外緣之間形成界線。疊層底部上的銅形成天線62a-d的接地平面66?？梢蕴峁?dǎo)電材料的側(cè)向屏蔽68，以例如提高組織耦合(coupling)和防止雜散(stray)能量。
側(cè)向屏蔽68和后方接地平面66形成導(dǎo)電腔。諧振結(jié)構(gòu)62和腔在所關(guān)心的頻率范圍內(nèi)能一起諧振。這種諧振匹配能通過例如相對于用于傳輸?shù)墓β瘦斎朐黾庸β瘦敵觯拖鄬τ诳捎糜诮邮盏墓β试黾铀邮盏墓β蕘硖岣咝?。各天線元件60a-60d還能包括陶瓷材料表面上的導(dǎo)電前緣67以提供附加屏蔽。與由側(cè)向屏蔽68提供的保護(hù)相關(guān)聯(lián)，各天線元件60a-d的前導(dǎo)電緣67用于進(jìn)一步降低雜散電磁能量的泄漏。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電緣67由諸如厚度約0.010英寸的銅之類的導(dǎo)電材料制成。
雖然在本發(fā)明的研究中使用正方形的天線或諧振結(jié)構(gòu)62，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚可以將許多可供選擇的天線元件或諧振結(jié)構(gòu)幾何形狀(例如，圓形或矩形)用于本發(fā)明的天線。
在圖1A-2的實(shí)施例中，傳感器10包括兩個(gè)天線組或?qū)?0a和70b。第一天線對70a包括第一發(fā)送天線元件60a和第一接收天線元件60b。第二天線對70b包括第二發(fā)送天線元件60c和第二接收天線元件60d。第一天線對70a和第二天線對70b的每一對的發(fā)送和接收天線元件通過橋接部分30保持有間隔的連接。橋接部分30的長度，進(jìn)而發(fā)送和接收天線元件之間的間隔可用于調(diào)節(jié)該天線對對位于天線對的發(fā)送天線和接收天線之間的傳感器(參見例如圖2及后面對其的討論)的高靈敏度區(qū)域中的液體變化的靈敏度。在那一點(diǎn)上，增大發(fā)送天線和接收天線之間的距離會(huì)增加由高靈敏度區(qū)域包圍的組織的體積，但也增加了能檢測到的液體變化的最小量。
圖2圖解本發(fā)明的溢出傳感器10的示意結(jié)構(gòu)布局，其中四個(gè)天線元件60a-60d被分隔開，以形成天線元件60a和60b之間的第一高靈敏度區(qū)域80a、以及天線元件60c和60d之間的第二高靈敏度區(qū)域。在高靈敏度區(qū)域80a和80b之間是靈敏度較低或降低的區(qū)或區(qū)域84。靈敏度降低的區(qū)域84(及其中靈敏度)的大小由有效連接并間隔第一天線對70a和第二天線對70b的側(cè)橋部分30a的長度來確定。在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，天線對70a和70b之間的間隔有效地增加了溢出傳感器10的感測范圍。然而，通過間隔天線對70a和70b實(shí)現(xiàn)在天線對70a和70b之間靈敏度降低的區(qū)域84中對少量皮下液體的較低靈敏度。高靈敏度區(qū)域80a和80b是其中能以最高靈敏度檢測液體增加的“主要”區(qū)域。然而，中等、靈敏度降低的區(qū)域84的形成允許在溢出傳感器10指示肯定回答前收集少量無醫(yī)療價(jià)值的液體(例如，血液造影劑或鹽水)。該配置少量液體的溢出在例如一百分比的療程中出現(xiàn)、且不需要終止CT檢查的計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)設(shè)置中會(huì)特別理想。關(guān)于那一點(diǎn)，Birnbaum等人的研究(“Extravasation DetectionAccessoryClinical Evaluation in 500 Patients，”Radiology(1999))(“溢出檢測附件500病人的臨床評估”，放射醫(yī)學(xué)(1999))記錄了在導(dǎo)管尖端造影劑的少量泄漏的2.6％的發(fā)生率，該泄漏量范圍約為0.5-3cc。在注射過程中，傳感器10能定位成使得注射導(dǎo)管尖端放置在靈敏度降低的區(qū)域84中(例如，通常位于靈敏度降低的區(qū)域84或開口區(qū)域24內(nèi)的中央)。
使用已公布美國專利申請2003/0036674和2003/0036713中所公開的感測算法和閾值，少量液體(例如小于等于5cc或小于等于3cc的量)能在整個(gè)感測區(qū)域中積累而不越過警報(bào)閾值。另外，較高的閾值可以被設(shè)置并在期望水平維持有效(即，有醫(yī)療意義的水平)。另外，通過創(chuàng)建靈敏度降低的區(qū)域84，整個(gè)感測區(qū)域開始變得飽和時(shí)(即，液體已充滿整個(gè)感測區(qū)域且傳感器的信號停止變化時(shí))的量增加至更大的量。
如上所述，靈敏度降低的區(qū)域84允許少量無醫(yī)療價(jià)值的溢出(血液和/或造影劑)量積累，同時(shí)顯著降低錯(cuò)誤的肯定警報(bào)的概率。實(shí)際上，在本發(fā)明的幾項(xiàng)醫(yī)療研究中，在實(shí)現(xiàn)超過95％的肯定溢出檢測率的同時(shí)將錯(cuò)誤的肯定警報(bào)維持在低于0.1％。
例如如圖2中所示，靈敏度降低的區(qū)域84位于高靈敏度區(qū)域或感測區(qū)域80a和80b之間。低靈敏度區(qū)域84中增加的液體水平能在高靈敏度區(qū)域80a和80b之一或兩者中引起組織變形，并間接地引起一定程度的傳感器響應(yīng)。因?yàn)檫@種高靈敏度區(qū)域80a和80b及中等、靈敏度降低的區(qū)域84的有效重疊，傳感器10的整個(gè)液體量感測范圍顯著增加。
除了在每個(gè)天線元件對的天線元件之間維持預(yù)定的、期望的間隔、以及在天線元件對之間維持預(yù)定的、期望的間隔之外，外殼20還在每個(gè)天線元件對的天線元件之間和天線元件對之間維持所期望的相對取向。外殼20還幫助確保天線元件60a-d的每一個(gè)在傳感器設(shè)備10與病人的皮膚有效連接時(shí)基本上在同一平面。
圖3圖解用柔性電路板(也稱為“RF”柔性電路板)創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)特的能用于傳送和分配由溢出傳感器300收發(fā)的電磁(例如微波)信號的薄形“柔性帶”或柔性電路傳輸系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例。傳感器300包括按以上結(jié)合天線元件60a-d說明的方式工作的天線元件360a-d。柔性帶傳輸系統(tǒng)200包括傳輸線或軌跡210。柔性帶傳輸系統(tǒng)200提供有“側(cè)通道”220(與層疊在柔性帶的主表面上的導(dǎo)電層連接)，它完成用于從傳感器300的天線元件360a-d往返傳送微波信號的加屏蔽的全同軸結(jié)構(gòu)。關(guān)于那一點(diǎn)，柔性帶傳輸系統(tǒng)200的頂部和底部導(dǎo)電層用作接地平面，而這些層之間的通道用于提供側(cè)向屏蔽。如圖3中所示，軌跡210能例如包括劃分和組合幾何形狀212，以在需要時(shí)在諸如天線元件260a和260c之類的多個(gè)發(fā)送天線元件之間分割能量、并組合來自諸如天線元件260b和260d之類的多個(gè)接收天線元件的能量。此分割和組合允許在將傳感器300連接至處理電路時(shí)使用更少的電纜。柔性電路板和適于在微波頻率使用的其它材料可以從例如DuPont和亞利桑那州Chandler的Roger公司的高級電路材料部買到。
使用與本發(fā)明傳感器的能量傳輸系統(tǒng)連接的柔性電路板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能實(shí)現(xiàn)與天線元件的低外形連接。使用焊接至本發(fā)明天線元件的同軸電纜會(huì)要求相當(dāng)大的彎曲半徑、制造更高外形的連接。RF柔性電路包括一個(gè)RF垂直躍遷，該躍遷包括由接地/參考通道圍繞的中心信號通道，從而實(shí)現(xiàn)從天線元件收發(fā)微波能量的同軸結(jié)構(gòu)。天線元件能例如在自動(dòng)處理中不使用其它接頭或電纜而直接波焊至薄形RF柔性電路，從而實(shí)現(xiàn)低外形連接。
通過使用本發(fā)明柔性電路板中的薄介電層、并在信號平面中設(shè)計(jì)合適的信號軌跡，就可實(shí)現(xiàn)在例如彎曲和扭曲RF柔性電路期間增益和相位特性中的小變化。這些結(jié)果能減小使用傳感器期間可能出現(xiàn)的移動(dòng)人為因素的影響。
圖4圖解使用本發(fā)明的粘附機(jī)構(gòu)400逐步將本發(fā)明的溢出傳感器450附于病人皮膚上的過程的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)計(jì)成可拆卸的粘附機(jī)構(gòu)400包括雙面粘貼部分410和粘貼部分410周圍的剝離帶420(最好不包括粘附劑)。另外，粘貼部分410限定一個(gè)剪切區(qū)域430。剪切區(qū)域430可以是箭頭(指向例如造影劑流動(dòng)的方向)或其它形狀，以指示粘附的最佳方向。雙面粘貼部分410的一面設(shè)計(jì)成貼在附于病人皮膚的所關(guān)心部位或區(qū)域(通常以導(dǎo)管尖端為中心)上，而另一面則設(shè)計(jì)成允許將溢出傳感器450固定于其上。當(dāng)適當(dāng)應(yīng)用時(shí)，粘貼部分420的剪切區(qū)域430和溢出傳感器450的開口470通常同延，從而允許手術(shù)者看見和觸摸(觸診)所關(guān)心的部位。
如圖4中所示，在第一步驟中，手術(shù)者從包括適于貼在病人皮膚上的包括粘附劑的雙面粘貼部分410的一面去除第一覆蓋薄膜或?qū)?12。在步驟2中，粘附機(jī)構(gòu)400被粘附于病人的皮膚，其中剪切部分430的箭頭指向造影劑流動(dòng)的方向。在步驟3中，從雙面粘貼部分410的包括適于將傳感器450附于粘附機(jī)構(gòu)400的一面去除第二覆蓋薄膜或?qū)?14。在步驟4中，將傳感器450附于粘附機(jī)構(gòu)400使得傳感器450的開口區(qū)域470基本對準(zhǔn)剪切區(qū)域430。在步驟5中，裝備感測模塊。
例如如圖5所示，粘附機(jī)構(gòu)400的剝離帶420使手術(shù)者能在溢出傳感器450的使用完成后將粘附機(jī)構(gòu)400從皮膚剝離。為了便于使用，粘貼部分410和剝離帶420的顏色、材料或質(zhì)地可以不同。這一差異便于溢出傳感器450的定位和固定粘附。粘附機(jī)構(gòu)400的兩面可具有不同程度的粘附力(即，粘附活性)，這便于使粘附力適于皮膚一側(cè)(可能小于傳感器一側(cè)的粘附力)。
在本發(fā)明粘附機(jī)構(gòu)的幾項(xiàng)研究中，使用可以從明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M購買的3M醫(yī)療用雙層膠帶#1512。這種帶子由低變應(yīng)原的聚乙烯材料制成。不論使用哪種雙面膠帶或薄膜，雙面膠帶材料最好與皮膚充分接觸、并(在合適使用時(shí))防止放置時(shí)皺褶和氣泡的形成。雙面膠帶材料最好具有低電磁損耗系數(shù)(即，在傳感器的工作頻率范圍內(nèi))。這些特性允許電磁能量(例如，微波)有效穿透膠帶。多數(shù)膠帶具有這些特性。然而，包含金屬顆粒或其它導(dǎo)電材料的帶子可能不適用于本發(fā)明的粘附機(jī)構(gòu)。但是，帶子能包含例如諸如陶瓷材料之類產(chǎn)生具有低電磁損耗和匹配表面組織的阻抗的薄形結(jié)構(gòu)的材料。本實(shí)施例可在天線和組織之間提供微波能量的更好耦合(coupling)，以在減少能量泄漏的同時(shí)增加檢測靈敏度，從而減少任何觸診/移動(dòng)人為因素。
作為結(jié)合圖4所述的步驟的備選，可首先將雙面膠粘在傳感器一面，同時(shí)用手指在整個(gè)傳感器接觸面/天線表面周圍施加壓力(確保良好的粘附力并防止氣泡)。去除內(nèi)側(cè)或病人側(cè)覆蓋薄膜412并將粘附機(jī)構(gòu)/傳感器靠皮膚放置，短暫施壓。
如圖4、5和6A中所示，且如上所述，可形成溢出傳感器400的外殼中用于觸診的開口470以及粘附機(jī)構(gòu)的剪切區(qū)域，來指示傳感器應(yīng)放置的方向(例如箭頭形狀)。開口470的這種形狀也幫助手術(shù)者對準(zhǔn)溢出傳感器450和粘附機(jī)構(gòu)400以最佳地粘附到病人皮膚上，這對由溢出傳感器400檢測和傳送的信號的完整性很重要。
本發(fā)明的溢出傳感器450和其它溢出傳感器還能配備一個(gè)或多個(gè)用戶接口或指示器。圖6A和6B分別圖解能將光導(dǎo)管480或諸如傳感器500上的發(fā)光二極管580(LED)之類的其它視覺指示器包括在本發(fā)明的溢出傳感器中，以提供例如溢出的視覺指示。另外或另選地，能提供諸如可聽指示器或觸摸指示器之類的其它類型指示器。在圖6A中，將光導(dǎo)管480包括在使溢出傳感器和相關(guān)聯(lián)的基座/控制單元互連的RF電纜組件中，從而整條電纜或其一部分發(fā)光以指示肯定溢出狀態(tài)。光導(dǎo)管還能通過敷設(shè)電纜來點(diǎn)亮傳感器外殼上的指示器。在圖6C中，提供了多個(gè)指示燈580。另外，用于對整個(gè)系統(tǒng)“裝備(arming)”或“布基線(baselining)”之類的功能的用戶輸入按鈕可在本發(fā)明的溢出傳感器上實(shí)現(xiàn)。在圖6B中，指示器580也是用戶輸入按鈕?？梢詫⒖陕?、觸摸和/或視覺警報(bào)集成在傳感器的外殼中。這些特征是有利的，因?yàn)橛脩舫３Ｗ⒂谧⑸洳课?例如，在CT應(yīng)用中)，且因此不僅易于觀察位于那里的光指示器，而且易于從那里提供輸入。
諸如指示燈480’之類的指示器設(shè)備能另選地或另外地安裝至或集成至注射器系統(tǒng)的遠(yuǎn)程顯示器或控制器單元，如CT成像組合背景中的例如圖5所示。這種遠(yuǎn)程顯示器或控制單元通常位于CT組合的控制室中而不是注射器和溢出傳感器所處的掃描儀室中。
圖7圖解用于將指示溢出的信號從配備有發(fā)送器710(例如RF發(fā)送器)的溢出傳感器800無線傳送至遙控接收器720的系統(tǒng)700。這種無線系統(tǒng)700能用本發(fā)明的任何溢出傳感器來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，無線系統(tǒng)700包括將傳感器800連接至發(fā)送器710的短RF電纜730。在使用中，能將溢出傳感器800附于例如注射部位周圍的上臂，并且可以用帶子將發(fā)送器710縛于或附于腕部附近或直接附在腕部。如果將溢出傳感器800附于手背或腕部，則可以很象運(yùn)動(dòng)收音機(jī)那樣將RF發(fā)送器710縛于上臂。短RF電纜730如上所述將兩個(gè)組件互接，且可以是與傳感器800的外殼分離或分開的組件。此配置中的短RF電纜730能改善性能，并能減少移動(dòng)人為因素和與某些更長電纜相關(guān)聯(lián)的其它復(fù)雜因素的可能性。在圖7的實(shí)施例中，傳感器800包括如上述那樣工作的觸診開口840和指示燈800。
雖然這里說明和圖解的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例和相關(guān)方面主要是在CT成像過程的背景下呈現(xiàn)的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明還可應(yīng)用于或適用于其它類型的應(yīng)用，例如正電子成象術(shù)(PET)、磁共振成像(MRI)、磁共振血管造影術(shù)(MRA)和超聲波過程以及多種治療和其它過程。
已根據(jù)專利條約詳細(xì)闡述了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目前較佳實(shí)施例。然而，本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員仍然可以認(rèn)識到實(shí)踐本發(fā)明的另選方法，而不偏離這里公開的諸概念和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器設(shè)備，所述傳感器設(shè)備包括具有多個(gè)橋接部分的外殼，所述橋接部分在交點(diǎn)處連接并被設(shè)置成外接由外殼限定的開口；和至少部分地坐落于外殼中所述橋接部分的交點(diǎn)處的多個(gè)天線元件，所述多個(gè)天線元件的每一個(gè)包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線，所述平面天線的外表面不面向襯底，所述多個(gè)天線元件的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括用于每個(gè)天線元件的RF電纜組件，每個(gè)RF電纜組件在其一端包括一個(gè)接頭而在其另一端被電連接至與其相對應(yīng)的天線元件。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括至少一個(gè)用于將能量傳送至天線元件和從天線元件接收能量的柔性電路板組件。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括所述柔性電路板包括至少一個(gè)分路器，使得能用柔性電路板中的單個(gè)傳輸軌跡將電磁能量傳送至多個(gè)天線元件中至少兩個(gè)。
5.如權(quán)利要求3所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括所述柔性電路板包括至少一個(gè)組合器，使得電磁能量能從多個(gè)天線的至少兩個(gè)接收、并通過柔性電路板中的單個(gè)傳輸軌跡傳送。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，還包括將傳感器設(shè)備可操作地附于身體的組織的粘附機(jī)構(gòu)，所述粘附機(jī)構(gòu)包括限定基本與外殼的開口同延的剪切區(qū)域的粘貼部分，所述粘貼部分的一側(cè)涂覆著適合可去除地附于組織的第一粘附劑，而其另一側(cè)涂覆著適合附于外殼下表面的第二粘附劑。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述粘附機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括附于粘貼部分的周邊的剝離帶。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述第一粘附劑提供比所述第二粘附劑少的粘附力。
9.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)天線元件的每一個(gè)至少包括一個(gè)第一天線元件對和一個(gè)第二天線元件對，所述第一天線元件對包括第一發(fā)送天線元件和第一接收天線元件，所述第二天線元件對包括第二發(fā)送天線元件和第二接收天線元件。
10.如權(quán)利要求9所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述第一天線元件對和第二天線元件對相互分開，以在所述第一天線元件對和第二天線元件對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述第一天線元件對和第二天線元件對之間的間隔被設(shè)置成使傳感器對靈敏度降低的區(qū)域中預(yù)定量的液體變化不敏感。
12.如權(quán)利要求11所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，由所述第一發(fā)送天線元件和第一接收天線元件之間的區(qū)域限定一個(gè)較高靈敏度的第一區(qū)域，由所述第二發(fā)送天線元件和第二接收天線元件之間的區(qū)域限定一個(gè)較高靈敏度的第二區(qū)域。
13.一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器，包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對，所述第一發(fā)送天線與第一接收天線分開、并通過第一橋接部分連接至第一接收天線；至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對，所述第二發(fā)送天線與所述第二接收天線分開、并通過第二橋接部分連接至所述第二接收天線；所述第一天線對和第二天線對通過第一間隔部分和第二間隔部分間隔地連接，使得由所述第一天線對、所述第二天線對、所述第一間隔部分和所述第二間隔部分限定一個(gè)開放的區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其特征在于，通過外殼部分包圍每個(gè)天線元件，所述天線元件的每一個(gè)都包括安裝在外殼部分中的襯底和安裝至所述襯底的大致平面天線元件。
15.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其特征在于，所述第一橋接部分將所述第一發(fā)送天線的外殼部分連接至所述第一接收天線的外殼部分，而所述第二橋接部分將所述第二發(fā)送天線的外殼部分連接至所述第二接收天線的外殼部分。
16.如權(quán)利要求15所述的傳感器，其特征在于，所述第一間隔部分將所述第一發(fā)送天線的外殼部分連接至所述第二發(fā)送天線的外殼部分，而所述第二間隔部分將所述第一接收天線的外殼部分連接至所述第二接收天線的外殼部分。
17.如權(quán)利要求13所述的傳感器，其特征在于，所述第一間隔部分和所述第二間隔部分能間隔所述第一天線對和所述第二天線對，以在所述第一天線對和所述第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
18.如權(quán)利要求17所述的傳感器，其特征在于，所述第一天線元件對和第二天線元件對之間的間隔被設(shè)置成使傳感器對靈敏度降低的區(qū)域中預(yù)定量的液體變化不敏感。
19.如權(quán)利要求18所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，由所述第一發(fā)送天線元件和第一接收天線元件之間的區(qū)域限定一個(gè)較高靈敏度的第一區(qū)域，由所述第二發(fā)送天線元件和第二接收天線元件之間的區(qū)域限定一個(gè)較高靈敏度的第二區(qū)域。
20.如權(quán)利要求13所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括用于每個(gè)天線的RF電纜組件，每個(gè)RF電纜組件在其一端包括一個(gè)接頭而在其另一端被電連接至與其相對應(yīng)的天線。
21.如權(quán)利要求13所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括至少一個(gè)用于將能量傳送至天線和從天線接收能量的柔性電路板組件。
22.如權(quán)利要求21所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括所述柔性電路板包括至少一個(gè)分路器，使得能用柔性電路板中的單個(gè)傳輸軌跡將電磁能量傳送至所述第一發(fā)送天線和所述第二發(fā)送天線。
23.如權(quán)利要求21所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，還包括所述柔性電路板包括至少一個(gè)組合器，使得電磁能量能從所述第一接收天線和所述第二接收天線接收、并通過所述柔性電路板中的單個(gè)傳輸軌跡傳送。
24.如權(quán)利要求13所述的傳感器，還包括將傳感器設(shè)備可操作地附于身體組織的粘附機(jī)構(gòu)，所述粘附機(jī)構(gòu)包括限定基本與外殼的開口同延的剪切區(qū)域的粘貼部分，所述粘貼部分的一側(cè)涂覆著適合可去除地附于組織的第一粘附劑，而其另一側(cè)涂覆著適合附于傳感器的第二粘附劑。
25.如權(quán)利要求24所述的傳感器，其特征在于，所述粘附機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括附于粘貼部分的周邊的剝離帶，所述剝離帶通常沒有粘附劑。
26.一種用于無線傳送身體組織中的液體水平變化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳感器設(shè)備，用于檢測組織內(nèi)的液體水平中的變化；發(fā)送器，與用于從其接收指示組織內(nèi)的液體水平中的變化的信號的傳感器設(shè)備有效連接，并且用于發(fā)送指示液體水平中的變化的無線信號；和遙控接收器，用于接收由所述發(fā)送器發(fā)送的無線信號。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遙控接收器包括提供根據(jù)所接收無線信號確定的狀態(tài)的警報(bào)的指示器。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器設(shè)備包括具有多個(gè)橋接部分的外殼，所述橋接部分在交點(diǎn)處連接并被設(shè)置成外接由外殼限定的開口；和多個(gè)至少部分坐落于外殼中所述橋接部分的交點(diǎn)處的天線元件，所述多個(gè)天線元件中的每一個(gè)包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線，所述平面天線的外表面不面向襯底，所述多個(gè)天線元件中的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。
29.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器設(shè)備包括包括第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對，所述第一發(fā)送天線與所述第一接收天線分開、并通過第一橋接部分連接至所述第一接收天線；至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對，所述第二發(fā)送天線與所述第二接收天線分開、并通過第二橋接部分連接至所述第二接收天線；所述第一天線對和所述第二天線對通過第一間隔部分和第二間隔部分間隔地連接，使得由所述第一天線對、所述第二天線對、所述第一間隔部分和所述第二間隔部分限定一個(gè)開放的區(qū)域。
30.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器設(shè)備包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對，所述第一發(fā)送天線與所述第一接收天線分開、并通過第一橋接部分連接至所述第一接收天線；至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對，所述第二發(fā)送天線與所述第二接收天線分開、并通過第二橋接部分連接至所述第二接收天線；所述第一天線對通過至少一個(gè)間隔部分與所述第二天線對隔開，從而在所述第一天線對和所述第二天線對之間的間隔中制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
31.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器設(shè)備還包括將所述傳感器設(shè)備附于身體組織的粘附機(jī)構(gòu)，所述粘附機(jī)構(gòu)包括限定基本與開口區(qū)域同延的剪切區(qū)域的粘貼部分，其第一側(cè)涂覆著適合可去除地附于組織的第一粘附劑，且其另一側(cè)涂覆著適合附于所述傳感器設(shè)備的第二粘附劑。
32.如權(quán)利要求31所述的傳感器，其特征在于，所述粘附機(jī)構(gòu)還包括固定于所述粘貼部分的周邊的剝離帶，所述剝離帶通常沒有粘附劑。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一粘附劑提供比所述第二粘附劑少的粘附力。
34.一種用于將傳感器設(shè)備粘附于病人皮膚的粘附機(jī)構(gòu)，包括粘貼部分，具有涂覆著適合可去除地附于組織的第一粘附劑的第一側(cè)，和與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)，第二側(cè)上涂覆著適合傳感器設(shè)備的第二粘附劑；和附于所述粘貼部分的周邊以便于去除粘附機(jī)構(gòu)對皮膚粘附的剝離帶。
35.如權(quán)利要求34所述的粘附機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述粘貼部分限定基本與由傳感器所限定的外殼的開口同延的剪切區(qū)域。
36.如權(quán)利要求34所述的粘附機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第一粘附劑提供比所述第二粘附劑少的粘附力。
37.一種感測病人的活體組織內(nèi)液體水平中的變化的方法，包括使第一天線對與病人接觸，所述第一天線對包括第一發(fā)送天線和第一接收天線；使第二天線對與病人接觸，所述第二天線對包括第二發(fā)送天線和第二接收天線，所述第一天線對和第二天線對在接觸病人時(shí)被分隔，以在所述第一天線對和所述第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述第一天線對和第二天線對之間的間隔設(shè)置成使包括所述第一天線對和第二天線對的傳感器設(shè)備對靈敏度降低的區(qū)域中預(yù)定量的液體變化不敏感。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，由所述第一發(fā)送天線和第一接收天線之間的區(qū)域來限定較高靈敏度的第一區(qū)域，并且由所述第二發(fā)送天線和第二接收天線之間的區(qū)域來限定較高靈敏度的第二區(qū)域。
40.一種感測注入病人活體組織的液體的溢出的方法，包括使第一天線對與病人接觸，所述第一天線對包括第一發(fā)送天線和第一接收天線；使第二天線對與病人接觸，所述第二天線對包括第二發(fā)送天線和第二接收天線；通過所述第一發(fā)送天線和所述第二發(fā)送天線發(fā)送在約300MHz-約30GHz頻率范圍內(nèi)的電磁能量；測量來自所述第一接收天線和所述第二接收天線的結(jié)果信號；并將所述信號與一基準(zhǔn)作比較，以確定組織內(nèi)的液體水平在該時(shí)間段是否已改變，所述第一天線對和所述第二天線對在接觸病人時(shí)隔開，以在所述第一天線對和所述第二天線對之間制造一個(gè)靈敏度降低的區(qū)域。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述第一天線元件對和第二天線元件對之間的間隔能被設(shè)置成使包括所述第一天線對和所述第二天線對的傳感器設(shè)備對靈敏度降低的區(qū)域中預(yù)定量的溢出不敏感。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，由所述第一發(fā)送天線元件和所述第一接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第一區(qū)域，并由所述第二發(fā)送天線元件和所述第二接收天線元件之間的區(qū)域限定較高靈敏度的第二區(qū)域。
43.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述頻率在約1GHz至約10GHz的范圍內(nèi)。
44.如權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述頻率在約3GHz至約5GHz的范圍內(nèi)。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述傳感器設(shè)備包括一個(gè)維持所述第一天線對和所述第二對間隔地連接的外殼。
46.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述第一天線對和所述第二天線對的每個(gè)天線包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線，所述平面天線的外表面不面向襯底，所述多個(gè)天線元件中的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述電屏蔽包括與所述襯底的后面相鄰的后面部分、包圍所述襯底的側(cè)面的側(cè)向屏蔽、以及與所述襯底的前面相鄰并從所述側(cè)向屏蔽向內(nèi)延伸的前面部分，所述平面天線和所述前面部分之間維持界線。
48.如權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其特征在于，所述電屏蔽罩包括與所述襯底的后面相鄰的后面部分、包圍所述襯底的側(cè)面的側(cè)向屏蔽、以及與所述襯底的前面相鄰并從所述側(cè)向屏蔽向內(nèi)延伸的前面部分，所述平面天線和所述前面部分之間維持界線。
全文摘要
一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器設(shè)備，包括具有多個(gè)橋接部分的外殼，所述橋接部分在交點(diǎn)處連接并被設(shè)置成外接由外殼限定的開口；以及至少部分地坐落于外殼中所述橋接部分的交點(diǎn)處的多個(gè)天線元件，所述多個(gè)天線元件的每一個(gè)包括在平面天線的基底處安裝至襯底材料的大致平面天線，所述平面天線的外表面不面向襯底，所述多個(gè)天線元件的每一個(gè)還包括圍繞襯底的電屏蔽罩。一種用于檢測身體組織內(nèi)液體水平中的變化的傳感器，包括包含第一發(fā)送天線和第一接收天線的第一天線對。所述第一發(fā)送天線與第一接收天線分開并通過第一橋接部分連接至第一接收天線。所述傳感器還包括至少一個(gè)包含第二發(fā)送天線和第二接收天線的第二天線對，所述第二發(fā)送天線與所述第二接收天線分開并通過第二橋接部分連接至所述第二接收天線。所述第一天線對和第二天線對通過第一間隔部分和第二間隔部分間隔地連接，使得由所述第一天線對、所述第二天線對、所述第一間隔部分和所述第二間隔部分限定一個(gè)開放的區(qū)域。
文檔編號G01N22/00GK1870934SQ200480031430
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者C·布頓, F·魯格瑞, R·哈法姆, J·黑爾德 申請人:梅德拉股份有限公司