使用压力感应的电容式传感器检测流体压力的系统技术方案

一种具有导管以及检测器的系统，所述导管具有远端压力敏感电容元件，其提供阻抗以及响应导管外部的血压大小而变化的相移，所述检测器具有用于确定该阻抗和/或相移的电子器件。该阻抗和/或相移对应于导管远端周围的血压。当将所述导管插进患者体内时，在不使用特殊信号通信装置，例如光纤或电线的情况下，通过将患者用作接地通路以及将导管轴用作电导体，从患者体外准无线检测该阻抗或相移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于检测流体压力的系统(装置以及方法)，如检测血管中的血压。在某种程度上，本专利技术涉及一种包括导管的系统，该导管具有用于感测血压的传感器，以及一种使用相同装置用于监控所感测的血压的方法。
技术介绍
介质心脏病专家依靠导丝到达血管内的治疗部位，如冠状动脉。不使用导丝作为严格机械或引导工具，而是将压力导丝以及流动导丝提升为双功能导丝，以同时提供机械引导和血流动力学信息。基于FAME以及DEFER研究的结果(参见Pijls等人的“Percutaneous Coronary Intervention of Functionally Nonsignificant Stenosis 5Year Follow Up of the DEFER Study”。J Am Coll Cardiol，2007年，第49卷，(21)，第2105-2111页)，FFR(血流储备分数)测量变得越来越流行并且在多个国家是有报销的。目前市售的压力导丝有两种类型：Radi(被STJ收购)以及Volcano。这两种导丝均使用通过推动导丝近端部分处的把手来连接的IC压力传感器(应变式)。在Radi导丝的情形中，连接器把手将压力值无线发送到显示系统。比起电缆连接，这是一种改进，然而，仍然很繁琐，这是因为对于每一次导管插入来说，在能够在导丝上推进导管之前，连接器把手需要与导丝近端部分离。同样地，这些FER导丝的结构复杂，因为需要沿着导丝布置特殊的辅助信号通信线。在压阻式传感器或光纤传感器的情形中，信号通信装置由3条电线组成。信号通信传输路径的集成大大降低了导丝操控以及机械导丝性能。特别是在转向能力、扭矩能力以及推动能力上，比起标准导丝，FER导丝稍差些。克服导丝变差的一种方法是在标准导丝上使用压力感应导管。为了不因为减少进一步通过病变内部的导管的血液流动横截面而影响经过病变部位的流动，面临的挑战是需要将导管尺寸保持到最小。除非导管尺寸能够保持到最小，可以导丝尺寸相比，否则需要对经过导管的流动减少进行补偿，如在美国专利申请公开号20140066765、美国专利号8,696,584B2以及国际专利申请公开号WO 201425255A1中所述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于优化和促进体内流体压力测量，例如，通过执行FFR测量，其中利用在标准导丝上推进的小型导管来执行FFR测量。更具体地，本专利技术设想通过使用只与测量系统进行一个电连接的导管来获得体内压力测量。因此，导管结构本身能够用来充当电导体，而无需将特殊或专用的信号通信线路集成进导管中，从而将导管的尺寸保持为最小，同时优化操控特性。值得注意的是，本专利技术还设想有省去导管的血压测量系统。其中将导管包括在系统中，将传感器并入导管的壁部中。其中设置与转向导丝平行延伸的实心导线，可将传感器集成进该实心导线中。在一个实施例中，本专利技术涉及一种使用标准或现成导丝的FFR导管系统。该导管具有带电容式传感器的远端部分。该电容式传感器为电解质传感器(在电容器两板之间具有电解质贮存器的电容器)或如在2014年3月11号提交的国际专利申请号PCT/US2014/023358(物证B)中所描述的MEMS传感器。这两种传感器类型提供非常高的电容值，使得允许在无需如国际专利申请PCT/CA2010/000396所述的集成如电线或光纤等特殊信号通信装置的情况下构造FFR导管。这使得能够最小化导管尺寸以及最小化导管在病变内部的流动降低的影响，从而增加FFR测量的准确性。另外，这极大改进了导管操纵，因为无需将如电线或光纤等信号通信装置集成进导管轴中，如在申请号PCT/CA2010/000396中所述的，这会损坏如扭矩能力、推动能力以及弯曲能力等机械参数。通过利用患者身体作为一个导体或传输路径并且利用导管轴作为第二导体或传输路径，实现根据本专利技术的信号传输。尽管患者体内存在显著的泄露电容以及阻抗，但是传感器在nF范围内的高电容值允许感测依赖于血压的传感器值。附图说明通过结合附图阅读以下描述，本专利技术的前述目标、特征以及优点将变得更加明显，其中：图1为无线压力传感系统的部分透视示意图以及部分框图；图2为根据本专利技术，在患者动脉中的导丝远端部分的部分剖视示意图以及部分电路图；图3为图1中的无线压力传感器系统的外电路的电路图；图4A以及4B为说明可表示传感器电路和检测器电路的两个谐振电路操作的两个透视图，其中图4A示出了处于谐振的传感器电路和检测器电路，并且因此在示波器上显示高电流，而图4B示出了使用附加电容器解谐的传感器电路，附加电容器减少了流进检测器电路的电流，随之减少示波器上的电流；图5为导丝远端部分的侧视示意图，其示出了实现软尖端并且作为压力传感谐振电路的电感器使用的线圈，并且还示出了实施谐振电路的可变电容的电容器的位置；图6为显示压力传感导丝系统的双接触版本的电路图；图7为压力传感导丝的双接触版本的侧视示意图，其显示了如何将芯线以及海波管作为电导体使用；图8为表示不同电容值以及伴随的不同压力值的三条谐振曲线系列；图9为显示压力传感导丝系统的护套接触版本的基本电路图；图10为如图9的电路图所示的护套接触压力导丝的侧视示意图；图11A为在导丝的远端部分中的传感器谐振电路的示意图，其中该电路包括固定值电容器以及压力敏感电感器；图11B为与图11A类似的示意图，其示出了长度较短的电感器，其由于响应周围压力的增加而收缩；图12A为在导丝的远端部分中的另一谐振电路的示意图，该谐振电路使用固定值电容器以及压力敏感电感器；图12B为与图12A类似的示意图，其示出了长度较短的电感器，其由于响应周围压力的增加而收缩；图13A为在导丝的远端部分中的又一谐振电路的示意图，该谐振电路使用固定值电容器以及借助可偏移的铁磁电感器芯的压力敏感电感器；图13B为与图12A类似的示意图，其示出了该芯响应周围压力的增加而在更大程度上插至电感线圈内部；图14为另一无线或实际上无线的压力传感系统的部分透视示意图以及部分框图，其示出了连接至位于插入护套远端处的外部线圈的外部检测单元；图15为另一非接触压力传感系统的部分透视示意图以及部分电路图，其中外部检测器包括无线电发射器；图16为图15中的非接触结构的示意图，其示出了近端导丝如何用作相对的(接收器)天线；图17为另一非接触结构的示意图，其中检测器以及导丝通过插入护套电容性耦合；图18为携带谐振电路电感器的粘合贴片的透视示意图；图19为具有多个有效绕组的电感器或线圈的侧视示意图，有效绕组根据外部流体压力的变化而变化；图20为具有陶瓷谐振器以及电容式传感器的压力传感导丝系统的基本电路图，其示意性示出了出于测量血压的目的而在病人中进行其中的部署；图21为用于流体压力测量的音叉型MEMS谐振器装置的示意图；图22为与图20类似但是包含图21中的音叉型MEMS谐振器设备的电路图；图23为多层陶瓷电容器以部分截面形式的侧视示意图，该多层陶瓷电容器可用在如本文参考图1-19所公开的LC压力测量装置中；图24为作为压力传感导丝系统组成部分的电子信号处理电路的框图；图25为作为压力传感导丝系统组成部分的另一电子信号处理电路的框图；图26为定向耦合器的框图，其示出了用于电子幅值监控电路的连接，电子幅值监控电路用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测生理参数的系统，包括：能够插进目标的细长柔性构件；传感器元件，其安装至所述细长柔性构件的远端部分；在或邻近所述细长柔性构件的所述远端部分的第一电极，所述第一电极能够设置为与目标的内部流体导电接触；能够设置为与该目标的表面接触的第二电极；以及检测器电路，其经由包括所述第一电极、所述细长柔性构件以及所述第二电极的电路传导耦合至所述传感器，所述检测器电路配置为用于确定表示所述细长柔性构件的所述远端部分周围的流体压力的电信号参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 US 61/920,291;2014.07.21 US 62/027,0881.一种用于检测生理参数的系统，包括：能够插进目标的细长柔性构件；传感器元件，其安装至所述细长柔性构件的远端部分；在或邻近所述细长柔性构件的所述远端部分的第一电极，所述第一电极能够设置为与目标的内部流体导电接触；能够设置为与该目标的表面接触的第二电极；以及检测器电路，其经由包括所述第一电极、所述细长柔性构件以及所述第二电极的电路传导耦合至所述传感器，所述检测器电路配置为用于确定表示所述细长柔性构件的所述远端部分周围的流体压力的电信号参数。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括导丝，所述细长柔性构件在所述导丝的侧面、外部延伸并且与所述导丝平行延伸；所述传感器为电容式传感器；所述第一电极设置在所述电容式传感器的远端，所述电容式传感器可通过所述第一电极与该目标的内部流体电连接；所述系统进一步包括在所述细长柔性构件的近端处的触点或夹子，所述细长柔性构件部分地用于经由所述触点或夹子闭合所述检测器电路；并且所述检测器电路包括所述触点或夹子。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电信号参数为相移。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述细长柔性构件为实心金属轴或导线，所述细长柔性构件能够经由连接至所述细长柔性构件的所述远端部分的套管与所述导丝滑动耦合，所述导丝穿过所述套管。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述实心金属轴或导线具有0.0014”或更小的宽度或直径，以最小化流动影响。6.根据权利要求2所述的系统，其中所述检测器电路配置为用于监测来自所述传感器的电流相位变化，其响应来自包围所述细长柔性构件的所述远端部分的流体的压力大小而变化。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器电路配置为用于执行网络分析方法，以确定所述传感器的电容。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器电路配置为用于执行复杂的快速傅里叶变换或单一算法，以确定所述电容式传感器的电容。9.根据权利要求6所述的系统，其中检测器电路包括振荡器、电流传感器、相位检测器、数字转换器以及操作性连接至计算机设备的接口。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述振荡器为直接数字合成发生器。11.根据权利要求6所述的系统，其中所述检测器电路包括第一电路，用于补偿由泄露电容变化而引起的测量错误，所述泄露电容变化是由于改变导管位置而导致的，所述检测器电路进一步包括第二电路，用于检测由流体压力变化引起的所述电容式传感器的电容变化。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一电路配置为用于运行在第一频率范围内，并且所述第二电路配置为用于运行在第二频率范围内，所述第二频率范围远低于所述第一频率范围，所述第二电路配置为对所述第一频率范围内的频率不敏感。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述细长柔性构件为管状导管，所述传感器采用压力敏感的电解质电容器形式。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述电解质电容器具有在所述导管内腔内部的内电极以及在所述导管外侧上的外电极。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述传感器包括一薄膜，所述薄膜可根据外部或周围压力进行各种变形，以改变所述传感器内部的电解质/电极接触面积。16.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器电连接至所述细长柔性构件的近端部分以及所述细长柔性构件的导电远端部分。17.根据权利要求1所述的系统，其中所述细长柔性构件用作...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·瓦尔金，J·舒尔策克鲁尔，D·狄保莱，D·I·申，M·J·伯尔曼，
申请(专利权)人：引导介入公司，
类型：发明
国别省市：美国;US