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CN101563025A - 具有无线传感器的电隔离导管 - Google Patents

具有无线传感器的电隔离导管 Download PDF

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CN101563025A CNA2007800469597A CN200780046959A CN101563025A CN 101563025 A CN101563025 A CN 101563025A CN A2007800469597 A CNA2007800469597 A CN A2007800469597A CN 200780046959 A CN200780046959 A CN 200780046959A CN 101563025 A CN101563025 A CN 101563025A
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Abstract

局部功率输出/数据接收单元被安装于密封导管的插入端。所述局部功率输出/数据接收单元为单独密封的传感器无线地供电，所述传感器附着在所述插入端并且配置为将数据信号无线地发送到局部功率输出/数据接收单元。所述导管还可以包括置于手柄内的远程功率输出/数据接收单元和用于控制所述传感器的控制器，所述远程功率输出/数据接收单元被配置为与局部功率输出/数据接收单元无线通信。

Description

具有无线传感器的电隔离导管
本申请通常涉及使用无线通信的导管，并且更特别的，涉及一种用于在患者体内通过传感器传导无线通信的、新型且有用的导管。
心导管插入术是一种用来评价心肌、心瓣膜和心血管状态的常用的诊断测试。在该过程中，内科医生将被称为血管造影术导管的、长的挠性管插入到心脏和冠状动脉中。
心导管插入术的特定形式是心脏标测，其被用于具有一定类型的心脏节律扰乱的患者，该心脏节律扰乱是由于一些小区域的非正常心脏组织干扰了心脏的正常电气系统。通过静脉注射地引入管子并且手动地将导管装入心脏，将称作电极导管的具有电线的挠性管插入到心脏中。导管插入端末端处的电极阵列是分布式的，因此可追踪心脏的电信号，以提供心脏电气功能的三维重建。
阵列中标测电极的数目可以简单地是二十或更多。它们都通过非常细且挠性的电线连接到手柄的连接器上，所述电线长度被触及手柄的管或鞘环绕。
传统的导管是开口的并且不能被灭菌。因此，传统的导管是昂贵的一次性设备。
由于穿过鞘的许多小电线的连接，传统的导管对制造而言也是复杂的设备。
期望能克服传统导管的缺点。
下述说明书公开了一种新颖的具有密封导管主体的导管，其包括手柄和用于插入患者的插入端。所述导管还包括密封的传感器，所述传感器邻接插入端并能够发送数据信号。传感器和导管主体之间相互密封。本地功率输送/数据接收(PDDR)单元被合并到导管主体的插入端，以无线地发射向传感器供电的信号以及接收来自传感器的数据信号。
还公开了一种用于装配该新型导管的方法。该方法包括提供一个具有手柄和用于插入患者中的插入端的导管主体。要合并在导管主体的插入端的局部功率输出/数据接收(PDDR)单元被配置为无线地发射向要邻接于插入端的传感器提供动力的信号以及无线地接收来自传感器的数据信号。要邻接于插入端的传感器被配置为无线地接收所发射的功率信号以及无线地向局部PDDR单元发射数据信号。传感器和导管主体被密封且互相分离，并且该密封的传感器被邻接到插入端。
该新型的导管较易于制造，并且能够被灭菌和重复使用。
此外，传感器和局部PDDR单元之间的紧密相邻为提供足够的能量传输以为传感器供电。
参照下面描述的实施例，这些和其他方面将是显而易见的并且得到阐明。
借助于如下附图，该新型的导管的细节陈述如下，其中，不同附图中相同或相似的特征采用相似的附图标记：
图1是示出导管的示意性第一实施例的图；
图2是示出导管的示意性第二实施例的图；
图3A和3B是装配导管的过程的示例的流程图；
图4A和4B描述了示意性的磁环天线；以及
图5A和5B描述了示意性的静电天线。
图1通过说明性和非限制性的示例示出了导管100。该导管100包括导管主体110，所述导管主体110具有手柄140以及从手柄140延伸的用于插入患者的插入端170。插入端170包括传感器120、管或鞘150以及局部功率输出/信号接收(PDDR)单元180。传感器120测量或感测患者的特征(例如，液流、氧气、压力、位置等等)并且能够发送反映测量和感测特征的数据信号。管或鞘150包围电极阵列之一的电极160。鞘150足够长以插入患者的静脉并输入以到达诸如心脏的体内器官。因此，图1示出了虚线。局部功率输出/信号接收(PDDR)单元180被配置为与传感器120无线地通信，包括无线地发射向传感器120供电的信号以及无线地接受从传感器120发出的数据信号。远程PDDR单元190位于手柄140内以与局部PDDR单元180通信。示出了诸如同轴电缆195的电线将远程PDDR单元190连接到传感器控制电子设备130，然而也可以采用无线连接替代电缆。
特别地，包括局部PDDR单元180的插入端170在整个操作过程期间有利地被布置在患者体内。导管主体110的剩余部分保持在患者体外。局部PDDR单元180和传感器120之间的紧密相邻生成足够的功率输送。向传感器120供电激活传感器120以进行读取并发送反映该读取的数据信号到局部PDDR单元180。传感器120可以具有存储设备以存储用于形成数据信号的读取数据。向被动传输器供电以使该传输器能够返回数据信号的技术是本领域的现有技术。电能和/或数据信号可以是频分或时分多路复用的，以避免相互之间的干扰。例如，数据信号可以在2KHz到10KHz的范围，而功率信号可以在20KHz到200KHz范围内。该多路复用，无论是时间还是频率的，可包括针对不至于电极阵列上的多个传感器的功率和数据信号。传感器120能够采用由磁环天线产生的磁场与局部PDDR单元180通信以避免干扰心脏内的电势，这是由于所传输的能量随频率按比例缩放。传感器120中的单个磁环天线可用于接收功率信号并传输数据信号。然而，在本发明的预期范围内可以使用针对功率和数据的单独的天线，或者使用用于数据或功率之一的输入和输出的单独的天线。此外，(一个或多个)天线可以被实施为静电，而非磁环。
由于单元180和190之间的相邻产生了有效的量传输，因此局部PDDR单元180同样地由远程PDDR单元190供电。远程PDDR单元190由传感器控制电子设备130经由电缆195或无线地供电。因此，远程PDDR单元190向局部PDDR单元180中继电能，并且从局部PDDR单元180处接收信号。也可以分别地采用频分或时分多路复用以避免局部和远程PDDR单元180、190之间的通信干扰。优选地，局部PDDR单元180采用磁场与远程PDDR单元190通信。同样优选地，单元180、190各自具有用于功率和数据的单独的天线。
图2示出了导管200的第二实施例。与第一实施例不同的是除去远程PDDR单元，并且电缆295延伸到局部PDDR单元280。有利地，仅仅需要单个的电线或电缆295来控制电极阵列。导管200的第二实施例也包括传感器220，其被接合或合并在集成电路(IC)中，将在下面的图3B中更详细地讨论。
传感器220能够采用由磁环天线产生的磁场与局部PDDR单元180通信以避免干扰心脏内的电势，这是由于所传输的能量随频率按比例缩放。单个磁环天线可用于接收功率信号并传输数据信号。然而，在本发明的预期范围内可以使用针对功率和数据的单独的天线，或者使用用于数据或功率之一的输入和输出的单独的天线。此外，(一个或多个)天线可以被实施为静电，而非磁环。因此，可以将磁环天线或静电天线沿着传感器220合并到IC中并且将磁环天线或静电天线对应到局部PDDR单元以用于无线通信。
图3A示出了用于制作导管100的示例性方法。提供具有手柄140和插入端170的导管主体110(S310A)。将要合并到导管主体110的插入端170上的一局部功率输出/数据接收(PDDR)单元180、280配置为无线地发射向要邻接于插入端170的传感器120供电的信号并且无线地接收来自传感器120的数据信号(S320A)。将要邻接于插入端170的传感器120配置为无线地接收所发射的(用于供电的)信号并且无线地向局部PDDR单元发送数据信号(S330A)。将局部PDDR单元布置在插入端170内(S340A)。将传感器120和导管主体110密封并且相互分离(S350A)。将密封的传感器邻接于插入端(S360A)。
图3B示出了用于制作导管200的示例性方法，其中，传感器220接合或合并在集成电路(IC)上。提供具有手柄140和插入端170的导管主体110(S310B)。将合并到导管主体110的插入端170上的局部PDDR单元180、280配置为无线地发射向传感器220供电的信号并且接收数据信号(步骤S320B)。将要邻接的传感器220配置为无线地接收所发射的(用于供电的)信号并向局部PDDR单元无线地发送数据信号(步骤S330B)。将局部PDDR单元180、280置于在导管主体110的插入端170内(步骤S340B)。将导管主体110和传感器220单独密封并且电绝缘(步骤S350B)。可以将聚合物用于密封和绝缘。随后围绕电极160的端卷起IC(步骤S360B)。这要求IC是挠性的。在卷起位置，IC固定到电极160，如通过沾合剂沾合，使得在导管200的应用期间，即导管的插入和收回期间，IC保持固定到电极(步骤S370B)。
图4A描述了针对在局部和远程PDDR单元180、190中使用的磁环天线400的示例性配置。天线400包括串联的且属于各自平行平面的两个环410、420。也示出了磁环天线400所生成的磁通的路径430、440。
图4B示出了用于传感器120或接合或合并在IC上的传感器220的磁环天线450，其具有内部或主线圈455以及外部或次级线圈460。主线圈455嵌套到次级线圈460中使得次级线圈封入在传输期间生成的磁通。两个线圈455、460之间并不具有相互电连接。替代地，它们通过互感耦合。物理上，次级线圈460可以由主线圈455通过诸如聚合物的电介质支撑。
图5A示出了天线的一种备选实施例，其中，采用静电天线而非磁环天线。针对单元180、190的天线510包括两个半圆截面的空心半圆柱520、530。
图5B示出了用于传感器120或接合或合并在IC上的传感器220的静电天线540，其包括半圆截面的半圆圆柱的外部对550、560，以及同心地嵌套于外部对内的内部对570、580。
虽然本发明采用附图和前述说明进行了示出和描述，但是这些示出和描述应当考虑为图释性的或示例性的而非限制性的；本发明并不局限于所公开的实施例。
例如，虽然公开了IC围绕电极轴向卷起，但是IC还可以弯曲或折曲成其他形状而依附，或者可以依附在不同位置或方向上。
从对附图、说明书和所附权利要求的研究中，本领域技术人员在实施本发明的过程中可以理解和实施所公开的实施例的其他变形。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个的处理器或其他单元可以完成权利要求书中的各项的功能。在不同的从属权利要求中叙述的特定测量的唯一事实并不代表这些测量的组合不能被使用以进行改进。可以在合适的介质中存储/分布计算机程序，诸如与其他硬件一同使用或作为其一部分使用的光存储介质或固态介质，但是也可以采用其他形式实施，诸如经由因特网或其他有线或无线远距离通信系统。权利要求书中的任何附图标记不应该被理解为限制保护范围。

Claims (22)

1、一种导管，包括：
密封的导管主体，其包括手柄和用于插入到患者中的插入端，以及
密封的传感器，其邻接于所述插入端，所述的传感器和导管主体相互密封，以及
本地功率输送/数据接收单元，其合并在所述插入端并且配置为无线地发射用于向所述传感器供电的信号，所述传感器被配置为无线地向所述本地功率输送/数据接收单元发送数据信号。
2、如权利要求1所述的导管，还包括集成电路，所述集成电路合并所述传感器从而使得所述密封密封所述集成电路，所述集成电路是可挠的。
3、如权利要求2所述的导管，其中，所述端包括电极端，所述集成电路围绕所述电极端卷起。
4、如权利要求1所述的导管，其中，所述单元与所述密封的传感器电绝缘。
5、如权利要求1所述的导管，还包括，针对所述传感器的所述返回，磁环天线具有内部线圈和外部线圈，每个线圈具有两个在相应平行平面内的环，所述内部环嵌套在所述外部环中。
6、如权利要求5所述的导管，其中，所述内部和外部线圈相互间电隔离，并布置为通过互感而相互传递能量。
7、如权利要求5所述的导管，其中，所述单元包括形成单独线圈的天线，所述线圈具有单个环，所述单个环属于单个平面。
8、如权利要求1所述的导管，还包括纵向置于所述导管主体内以在所述单元和用于控制所述传感器的控制器之间延伸的一条电缆，所述电缆为同轴电缆。
9、如权利要求1所述的导管，还包括置于所述手柄内的远程功率输送/数据接收单元和用于控制所述传感器的控制器，所述远程功率输送/数据接收单元被配置为与所述本地功率输送/数据接收单元进行无线通信。
10、如权利要求1所述的导管，还包括合并所述传感器以及合并静电天线的集成电路，所述单元还合并静电天线，以便与所述集成电路上的所述静电天线进行无线通信。
11、如权利要求1所述的导管，其中，固定所述邻接状态，使得在所述导管的插入期间和所述导管从所述患者体内收回期间，所述密封的传感器保持固定到所述端。
12、一种用于组装导管的方法，包括：
提供具有手柄以及用于插入到患者中的插入端的导管主体；
将要合并于所述端内的本地功率输送/数据接收单元配置为无线地发射向将邻接于所述端的传感器供电的信号；
将所述传感器配置为无线地向所述本地功率输送/数据接收单元发送数据信号；
将所述本地功率输送/数据接收单元置于所述端内；
密封所述传感器和所述导管主体使得它们相互密封；以及
将所述密封的传感器邻接于所述端。
13、如权利要求12所述的方法，其中，对所述传感器的所述配置包括：将所述传感器接合到集成电路，使得所述密封能密封所述集成电路，所述邻接包括弯曲所述集成电路。
14、如权利要求13所述的方法，其中，所述提供提供作为所述端的一部分的电极端，所述弯曲包括围绕所述电极端卷起所述集成电路。
15、如权利要求12所述的方法，包括将所述单元与所述传感器电隔离。
16、如权利要求12所述的方法，其中，对所述传感器的所述配置包括：提供具有内部线圈和外部线圈的磁环天线，每个线圈具有两个在相应平行平面内的环，所述内部环嵌套在所述外部环中，其中，对所述磁环天线的所述提供包括将所述内部和外部线圈配置相互之间电隔离且布置为通过互感相互传递能量。
17、如权利要求12所述的方法，还包括在所述手柄内布置远程功率输送/数据接收单元，其用于与所述本地功率输送/数据接收单元进行无线通信。
18、如权利要求12所述的方法，其中，所述邻接包括固定，使得在所述导管的插入期间和所述导管从患者体内收回期间，所述密封的传感器保持固定到所述端。
19、一种用于附接于密封的导管主体的密封传感器集成电路，所述导管主体包括手柄和用于插入到患者中的插入端，将所述电路配置为，当附接在所述端时，与本地功率输送/数据接收单元进行无线通信，所述本地功率输送/数据接收单元置于所述端内并配置为无线地发射向所述电路供电的信号，将所述电路配置为将数据信号无线地返回所述单元。
20、如权利要求19所述的集成电路，其中，所述导管主体是心脏标测导管的主体。
21、一种局部功率输出/数据接收单元，用于安装在密封导管的插入端部内，将所述单元配置为向单独密封的传感器无线地供电，所述传感器附着在所述端部并且被配置为将数据信号无线地返回所述单元。
22、如权利要求21所述的单元，其中，所述导管包括手柄，所述单元还被配置为将所述数据信号无线地中继到所述手柄内的远程功率输出/数据接收单元，以及用于从所述远程功率输出/数据接收单元处接收电能信号作为所述供电的电源。
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