用于感测膀胱充盈度的器件和方法技术

本发明专利技术的实施例提出了膀胱充盈度监测系统以及用于进行这种监测的相关方法。一种系统包括控制器和附接到患者膀胱上的有源光学传感器。传感器发光到膀胱上，并且还检测从膀胱反射的光，以便产生用于指示反射回检测器的发射光的量的输出信号。控制器耦接到光学传感器上，以接收和解释输出信号，例如以确定膀胱何时充盈。控制器可操作式耦接到排尿控制设备上，该排尿控制设备使用输出信号来触发丧失自助排尿能力的患者的排尿。一些实施例尤其可用于监测丧失膀胱感知能力和/或主动排尿能力并依赖于排尿控制设备的患者的膀胱充盈度，以便于排尿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感测膀胱充盈度的器件和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月21日提交的题为“用于感测膀胱压力的器件和方法”的美国临时专利申请No.62/609,090(代理方卷号No.ICUB.P054P)的优先权，该申请可出于任意目的而通过引用并入本文。
本专利技术的实施例涉及医疗设备和方法，更具体地涉及一种用于感测膀胱充盈度的系统和方法。
技术介绍
许多疾病会导致患者自主控制膀胱功能的能力丧失。最常见的是，脊髓损伤的患者不仅会丧失自主控制排尿的能力，而且还会丧失感知膀胱何时充满的能力。这类患者通常不得不长期使用导尿管，例如弗利式导尿管，导尿管会延伸穿过患者的尿道，直到导管的端部段到达膀胱，在那里，导管的端部段可以吸入尿液并使膀胱排尿。然而，导尿管具有许多缺点。尤其是，使用导尿管会给患者带来持续的感染风险，因为这种导管会引入污染物，引起损伤或无法充分排空膀胱。另外，导尿管通常排入袋子中，患者离开家或治疗场所时必须将袋子带走。患者经常抵制使用导尿管，因而会增加排尿少和感染的风险。对于遭受脊髓损伤的患者来说，使用导尿管所引起的问题会加剧。例如，患者需要频繁更换弗利式导尿管。对于遭受脊髓损伤的患者来说，导尿管的更换(如果可能的话)是一项非常困难的敏感的手动任务。已经进行了各种尝试来解决导尿管的某些缺陷。例如，阴部神经刺激系统允许患者及其护理者选择性地刺激阴部神经，以控制膀胱排尿。然而，这种阴部神经刺激系统不能检测膀胱的充盈度，因此不能警告患者他们的膀胱已经充满了。对于那些失去感知膀胱何时充满的能力的患者来说，常规的阴部神经刺激系统会增加患者可能要等待太长时间来使膀胱排尿的风险，从而会增加患者感染的风险。传统的阴部神经刺激系统无法检测到充盈度是非常有问题的，因为患者膀胱充盈之间的频率可能会因患者可能意识不到的许多原因(例如，患者最近的液体摄入、水合程度和/或饮食)而发生明显变化。
技术实现思路
本专利技术的各个实施例提出了一种膀胱监测系统，用于提供有关患者膀胱的充盈度和/或状态的实时信息。该系统可包括传感器器件和控制器。传感器器件可附接在膀胱的外壁上，而不需刺穿膀胱的内壁。通过不设置在膀胱内或刺穿膀胱的内壁，传感器器件可以减少与用于测量膀胱压力或充盈度的常规方法相关的感染风险。在许多实施例中，传感器器件可以包括发光器和检测器。发光器可定位成能在膀胱的外壁处发光，并且检测器可定位成能检测从膀胱的外壁反射的发射光。此外，传感器器件可以产生用于指示所反射的发射光的量的输出信号。控制器可操作式耦接到传感器，并可包括基于传感器器件的输出信号来确定膀胱的充盈度的逻辑电路。这样，膀胱监测系统对于以下这种患者来说特别有用：因脊髓损伤或其他会影响其一根或多根脊髓、阴部神经或涉及排尿过程的其他神经通路的功能的疾病而丧失感知膀胱充盈度的能力和/或自主排尿的能力的患者。在一些实施例中，控制器可配置为在确定膀胱的充盈度超过阈值时通知患者(例如，移动电话通知)。另外，控制器可配置为使得相关的排尿控制设备引发排尿。在一些变体中，控制器可以与排尿控制设备集成在一起，或独立于排尿控制设备。在其他实施例中，传感器器件可以确定患者的膀胱液中的生色团的浓度。在这种实施例中，传感器器件可发射处于多个波长范围内的光到患者的膀胱壁上，并且可针对每个相应的波长范围来检测由膀胱液所散射的光。可以通过控制器来确定和监测每个相应波长范围的生色团浓度的彼此之间的变化，例如以检测由膀胱所收集的尿液的颜色变化。与其他传感器技术相比，某些实施例所提供的主要优势在于，这类实施例可使用不需通过导管插入而定位在膀胱内的光学传感器来确定膀胱体积，也就是说，光学传感器不需要连接到长期留在患者尿路中的弗利式导尿管或类似器件(这是有利的，因为它降低了与弗利式导尿管相关的感染风险)。相反，在各种实施例中，可以将有源光学传感器直接连接到膀胱壁上(例如，使用医学领域中已知的缝线或其他连接手段)。另外，根据一些实施例，光学传感器可植入相关的电刺激设备或系统，该电刺激设备或系统配置为能提供电诱发排尿，由此患者不需要任何其他动作就能实现功能。一些实施例还可通过各种替代配置来将光学传感器连接到膀胱。在特定的实施例中，光学传感器可缝合到膀胱壁的外表面上，从而不需刺破或穿透膀胱壁。这种实施例能避免因需要刺穿膀胱壁的电极或其他传感器会发生的感染或矿化(例如，矿物质的沉积导致在膀胱中形成结石)的风险。光学传感器还可以配置为在植入期间缝合到膀胱的表面上的单个或多个点上，以便减小对膀胱的创伤或伤害。一些实施例针对以下患者的患者膀胱充盈度的监测和提供信息来说特别有用：因脊髓损伤或其他会影响其一根或多根脊髓、阴部神经或涉及排尿过程的其他神经通路的功能的疾病而丧失感知膀胱充盈度的能力和/或自主排尿的能力的患者。由于光学传感器不需要高电压或磁场来起作用(基于散射光的发射和收集)，因此可以由低电压持久电池来供电，该电池可配置为能通过与放置在腹部的表面上或附近的充电装置电感耦合来进行再充电。为了更全面地理解本专利技术的本质和优点，可以结合附图来参考下文中的详细描述。附图通过图示的方式显示了本专利技术的实施例。因此，这些实施例的附图和描述本质上是说明性的，而不是限制性的。附图说明图1A显示了根据本专利技术的一个或多个实施例的膀胱监测系统的一个示例。图1B显示了图1A中的示例性膀胱监测系统的光散射的示意性模式。图2显示了根据图1A中的一种示例性的膀胱监测系统的电信号相对于膀胱填充时间的变化图。图3A显示了用于监测患者膀胱的充盈度的传感器的一个示例。图3B显示了用于例如如图3A所示的传感器的缝合边缘的一个示例。图4A至图4H显示了用于检测患者膀胱的充盈度的传感器的各个示例。图5A显示了根据一个或多个实施例的用于监测膀胱充盈度的实验设备。图5B显示了用于确定实验传感器中的不同通道之间的间隔差异的实验。图6显示了所测量的光电二极管电压相对于膀胱填充时间的曲线图，其中示出了使用图5B中的传感器的膀胱监测系统的响应。图7显示了图5B的传感器的各个通道的增量(Δ)的平均值和标准差的曲线图。图8A和图8B显示了用于猪膀胱的如上文的各个实施例所示的示例性传感器的猪的体内测试设置。图9显示了图8A和图8B的示例所示的所测量的光电二极管电压相对于膀胱填充时间的曲线图。图10显示了一种用于监测患者膀胱的充盈度的示例性方法。图11显示了一种用于确定存在于患者的膀胱液中的生色团(例如，细菌或血液)的相对浓度的示例性方法。具体实施方式本文所述的实施例包括用于检测患者的膀胱充盈度并提供其信息的器件、系统和方法。一些实施例包括基于光学的传感器系统，用于例如基于由尿量引起的膀胱扩张来测量和提供与患者膀胱的充盈度有关的实时信息。本文中所用的用语“约”指的是在所描述的性质、尺寸或其他值的±10％以内，更优选在所描述的值的±5％内。另外，本文中所用的用语“基本上”指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膀胱监测系统，包括：/n传感器器件，所述控制器器件能固定地定位在膀胱的外壁上，而不刺穿所述膀胱的内壁，所述传感器器件包括发光器和检测器，所述发光器定位成能在所述膀胱的外壁上发光，并且所述检测器定位成能检测由所述膀胱的外壁所反射的发射光，其中，所述传感器器件能产生用于指示所反射的发射光的量的输出信号；以及/n控制器，所述控制器操作式耦接到所述传感器器件上，所述控制器包括基于所述传感器器件的输出信号来确定所述膀胱的充盈度的逻辑。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 US 62/609,0901.一种膀胱监测系统，包括：
传感器器件，所述控制器器件能固定地定位在膀胱的外壁上，而不刺穿所述膀胱的内壁，所述传感器器件包括发光器和检测器，所述发光器定位成能在所述膀胱的外壁上发光，并且所述检测器定位成能检测由所述膀胱的外壁所反射的发射光，其中，所述传感器器件能产生用于指示所反射的发射光的量的输出信号；以及
控制器，所述控制器操作式耦接到所述传感器器件上，所述控制器包括基于所述传感器器件的输出信号来确定所述膀胱的充盈度的逻辑。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器器件的输出信号指示由所述膀胱的外壁所散射、因此不能被所述传感器器件检测到的发射光的量。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器器件的输出信号指示所反射的发射光的强度。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括基于所述膀胱的充盈度与所述传感器器件的输出信号的大小之间的相反关系来确定所述膀胱的充盈度的逻辑。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为能在确定膀胱的充盈度超过阈值时产生能被患者检测到的输出。


6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为能在确定膀胱的充盈度超过阈值时向患者的移动装置发送通知。


7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器器件包括至少一对缝合开口，所述至少一对缝合开口配置为能将所述传感器器件附接到所述膀胱的外壁上，而不刺穿所述膀胱的内壁。


8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器器件配置为能向所述膀胱的一个或多个内壁发光，所述一个或多个内壁包括靠近所述传感器器件的壁和远离所述传感器器件的壁。


9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置为能在所述传感器器件的输出信号超过预定阈值时导致相关的排尿控制设备执行功能。


10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，由所述排尿控制设备所执行的功能包括引发排尿。


11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器与所述排尿控制设备集成在一起。


12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述控制器独立于所述排尿控制设备。


13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发光器与所述检测器之间的间隔在从约8.2mm至10.4mm的范围内。


14.一种用于检测患者膀胱的充盈度的传感器器件，所述传感器器件包括：
基底表面，所述基底表面用于固定到所述膀胱的外壁上，而不刺穿所述膀胱的内壁；
耦接到所述基底表面的光源和光检测器，所述光源和光检测器定位和配置为能发光到所述患者膀胱的外壁上，并检测由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·沃尔特·彼得森，凯尔·霍伦，斯蒂芬·R·克劳斯，保罗·斯佩尔，埃尔玛·费舍尔，乔治·瓦格西，米尔·A·伊姆兰，
申请(专利权)人：因卡伯实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US