控制体液流动的系统和方法

控制体液流动的系统和方法
【专利摘要】调节体液例如脑脊液(CSF)的流动的系统和方法，包括：体液腔室；用于接收体液进入体液腔室的入口；用于从体液腔室移出体液的出口；和压力元件，用于根据体液压力与绝对压力参考值的比较来调节从入口流至出口的体液的量。
【专利说明】控制体液流动的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2011年3月11日提交的美国临时申请61 / 451，894的优先权。
【技术领域】
[0002]本发明的总的发明构思涉及治疗脑积水或类似疾病的系统和方法，更具体的，涉及一种可植入防虹吸脑脊液(CSF)控制系统，用于监测和引流过量的脑脊液，以及实施该系统的方法。
【背景技术】
[0003]人的颅穹窿包括脑、血管和脑脊液(CSF)。头盖骨的骨缝在一岁时融合并且颅骨变为坚硬结构。颅内空间的结构和生理机能允许对于附加的颅内体积例如出血、肿瘤或过量的CSF的一些补偿功能。当这部分补偿性的容量耗尽，内容物实质上起到一刚性容器中的理想流体的作用，使得它们在相对小的流体体积增加时造成急剧的压力增加。当颅内压(ICP)升高得足够高时，脑组织被压缩，并且其血液供给受到影响，产生脑损伤，如未检查出来的话则导致脑死亡。
[0004]在正常脑中，CSF由脑中称为脑室的腔体内的脉络丛组织分泌。CSF由最高的侧脑室流出，穿过导管进入更中枢性的第三及第四脑室，然后流出脑从而围绕脊髓和脑。最终，CSF在脑的外表面由构成蛛网膜粒的细胞吸收。这是一连续循环,合计大约400cc /天。
[0005]任何CSF循环的中断可以导致颅内空间的过量的CSF，此状态称为脑积水。在轻的病例中，CSF过量地注满脑室并且拉伸脑细胞，导致神经学上的机能障碍。在严重的病例中，ICP上升足以导致脑损伤和脑死亡。
[0006]脑积水的两种常见类型是交通性的和非交通性的。交通性脑积水起因于蛛网膜粒不能充分地吸收CSF。这可能由出血或传染导致的伤痕引起。其中较少为人所知的是正常压力性脑积水(NPH)，发生于老年人并且被认为是CSF分泌和再吸收的正常平衡中的紊乱。非交通性脑积水是CSF正常流动中机械性梗阻的后果，通常由肿瘤或先天或后天性CSF导管狭窄引起。
[0007]最常见的当代的脑积水治疗是使CSF流动转向。阻塞性脑积水中的一个疗法是通过手术在第三脑室底部穿孔一第三脑室造口，绕过阻塞。更常见的，CSF引向身体内一空间，所述空间具有能吸收其的大容量，例如腹膜、胸膜或血流。这种疗法可以被用于阻塞性或交通性脑积水，并且通过一称为分流器的装置完成。
[0008]用于CSF转移的分流器典型地包括一合成管，该管穿过颅骨上钻的孔布置，并且穿过脑进入脑室。该管连接于一根在皮肤下穿过并终止于预定位置的管。所述分流器可设有一用于控制压力和流动的阀，以及一减轻由于直立姿势的虹吸效应造成的过引流的装置。
[0009]现行的分流器技术存在一些缺点。阀技术经常不适于提供最理想的引流水平。引流不足导致升高的ICP，而过引流可以导致由于脑受压和表面血管的破裂引起的头疼或出血。基于不同压力的分流器，即使具有“防虹吸对策”，通常不能很好的适应姿势的改变而增减CSF的生成和ICP，或随时间改变颅内的CSF动态。带有分流器和持续头疼的病人经常地面临一种挑战，因为不清楚是否存在细微的过引流或引流不足。当前可利用的单纯的外部调整式阀迫使临床医生猜测适当的压力设定并接受体系不能适于根据需要波动。
[0010]分流器的部分或完全的阻塞是普遍的，并且可以由聚集的蛋白质、血液或组织侵入导管以及分流系统的机械性断开而形成。分流器故障通常是难以识别的，直到颅内的补偿机制耗尽并且出现造成外科急救的ICP急剧上升。早期的分流器故障的检测通常需要临床上的怀疑并伴随随后的侵入式测试，所述测试包括用针穿过皮肤接触到系统，用压力计测量压力，以及有时灌输放射的或碘化了的造影剂用于X射线成像。这些手术很难实施并且引入感染或损伤分流器的风险，这些都可能为病人带来显著的发病率和死亡率。

【发明内容】

[0011]本发明总的发明构思的实施例提供一可调节的、可植入的分流系统，用于调节病人体液比如脑脊液(CSF)的流动。
[0012]示例性实施例包括一主控单元、一可连续变化的流阻组件、一防虹吸阀以及一集成的连体型引流管，所述引流管用于引流来自大脑的过量的脑脊液并传送电控制信号。
[0013]本发明总的发明构思的附加特征和实施例将在以下部分的描述中部分地阐明，并且一部分将通过描述而 变得更为明确，或可以通过本发明总的发明构思的实施来理解。
[0014]本发明总的发明构思的示例性实施例可以通过提供一分流系统获得，其中所述分流系统消除或减少当前的分流治疗的不足。在一些实施例中，一主控单元(MCU)可以被设置为一可植入有源装置——具有能量源，其由微处理器控制，包括一可编程的、可连续变化的流阻防虹吸阀以防止过引流/引流不足。所述MCU还可以包括各种的诊断部件，其使得医生或病人能够监视与控制该系统的操作。
[0015]本发明总的发明构思的示例性实施例还可以通过提供一调节病人体液流动的控制系统获得，所述控制系统包括:体液腔室，具有入口用于接收体液和出口用于排出接收的体液；压力元件，用于检测体液腔室中的体液的第一压力并且检测与第一压力相反的第二压力；以及阀构件，用于基于第一压力与第二压力的比较来调节自所述出口排出的体液的量。
[0016]阀构件可以是常闭的以用于关闭出口，并且当第一压力相对于第二压力达到阈值时，不管入口和出口之间的压差如何，压力元件均可移动阀构件以打开出口。所述移动可以是电力驱动、机械驱动或者是热驱动。
[0017]压力元件可以包括基本上隔膜形状、活塞形状、波纹管形状或根据良好的工程判断选择的其他形状。第一压力可以对应于面向压力元件的第一表面的体液腔室中体液的体积变化，并且第二压力对应于面向压力元件的第二表面的背压，所述压力元件的第二表面与第一表面相反。
[0018]控制系统可以包括与压力构件分离的可调节构件，以限定位于压力元件和可调节构件之间的压力腔室。压力腔室可以密封或通气。可调节构件可以是穿孔的，以减轻任何不期望的压力增大，所述压力增大将会阻止可调节构件的调节。该可调节构件可以是相对于压力元件能够选择性地进行控制，以通过改变可调节构件的特征来选择性地调节第二压力。所述特征可以是对应于可调节构件的体积、压力、温度、电阻、阻抗、磁阻、电容、或张力中的一个或多个。
[0019]该可调节构件可以包括设置于可调节构件和压力元件之间的压缩构件。压力腔室的体积变化可对应于压缩构件的力的变化。
[0020] 压力腔室可以限定位于压力元件和可调节构件之间的空间，并且当阀打开和关闭时，压力元件可相对于可调节构件移动，由此使得相对于阀关闭时，阀打开时该空间减小。
[0021]体液的调节可以基于第一和第二构件之间的体积差。
[0022]控制系统可以包括通气构件，以用于在压力元件和/或可调节构件相对于彼此移动时调节压力腔室中的压力。
[0023]控制系统可以包括位置传感器，用于检测压力元件的位置。控制系统还可以包括控制单元，用于基于压力元件的位置计算从出口排出的体液的流速。
[0024]位置传感器可以检测可调节构件的位置，并且控制单元可以基于可调节构件的位置计算第二压力。
[0025]该位置传感器可以检测压力元件的位置，以用于产生打开或关闭阀的控制信号。
[0026]压力元件和/或可调节构件可以是可变磁阻传感器。
[0027]压力元件和/或可调节构件可以是可变阻抗传感器或质量流量传感器。
[0028]体液腔室和可调节构件可以由一隔膜分隔。
[0029]本发明总的发明构思的示例性实施例还可以通过提供用于调节病人体液流动的分流控制系统完成，所述分流控制系统包括:第一导管，用于从病人的一预定区域接收体液；第二导管，用于将体液从该预定区域导向至病人的一体液相容的区域；连接路径，其将脑脊液从第一导管输送至第二导管；阀组件，其位于第一和第二导管之间，以用于调节由连接路径输送的体液的流速，阀组件包括:体液腔室，所述体液腔室具有用于从第一导管接收体液的入口，和用于将所接收的体液排出到所述连接路径的出口 ；压力元件，用于检测所述体液腔室中的体液的第一压力和检测与第一压力相反的第二压力；和主控单元，其与所述连接路径电连接；和阀构件，其用于在所述主控单元的控制下、基于第一压力与第二压力的比较来调节从出口排出的体液的量。
[0030]所述连接路径可以包括与电通信路径集成到一起的体液引流路径，从而形成单部件式的管结构，以用于沿该连接路径分别传递体液和电控制信号。
[0031]阀构件可以是常闭的以用于关闭所述出口，并且当第一压力相对于第二压力达到阈值时，不管所述入口和所述出口之间压差如何，所述压力元件均使阀构件移动以打开所述出口。
[0032]本发明总的发明构思的示例性实施例还可以通过提供一种调节病人体液流动的方法获得，所述方法包括:提供体液腔室，所述体液腔室具有用于接收体液的入口和用于排出所接收的体液的出口 ；检测所述体液腔室中的体液的第一压力；检测与第一压力相反的压力元件的第二压力；以及基于第一压力与第二压力的比较来打开和关闭所述出口。。
[0033]本发明总的发明构思的示例性实施例还可以通过提供一种调节病人脑脊液(CSF)流动的可调节分流控制系统获得，所述控制系统包括:体液腔室，所述体液腔室具有用于接收CSF的入口和用于将所接收的CSF从体液腔室移除的出口 ；压力元件，具有用于检测体液腔室中的体液压力的第一表面以及用于检测与第一压力相反的第二压力的第二表面；和阀构件，其连接在所述入口和所述出口之间，以用于基于第一压力与第二压力的差来打开和关闭所述出口。
[0034]分流控制系统可以包括环境校准单元，以用于校准压力传感器。环境校准单元可以包括大气压力传感器，其从外部或从内部耦连至主控单元，从而利用病人体外的大气压力来校准传感器。
[0035]环境校准单元可以是有线或无线的。环境校准单元可以测量相对于体液排出区域和/或体液腔室的大气压力。
【专利附图】

【附图说明】
[0036]下列实施例举例示出实施本发明总的发明构思的多个目的的技术和结构，但本领域技术人员能够意识到此总的发明构思不局限于这些具体实施例，可根据良好的工程判断选择其他的技术和结构，以获得与在此描述的具体实施例相同的或相似的结果。此外，在附图和示例中，尺寸以及相对尺寸、形状和线型、实体和区域可能为了清楚而被放大。参考附图，通过下述示范性实施例的详细说明，多种附加的实施例将更容易理解并且领会，其中:
图1是示出根据本发明总的发明构思的一示例性实施例构造的CSF系统的示意图；
图2是示出根据本发明总的发明构思的一示例性实施例构造的阀和传感器组件的示意图；
图3是示出根据本发明总的发明构思的一示例性实施例构造的主控单元的示意图；
图4是示出根据本发明总的发明构思的一示例性实施例构造的CSF分流和连通管的示意图；
图5是一流程图，示出根据本发明总的发明构思的一示例性实施例的CSF流速调节；和图6是示出根据本发明总的发明构思的另一个示例性实施例构造的阀和传感器组件的示意图。
【具体实施方式】
[0037]现在将参考本发 明总的发明构思的示例性实施例，其示例在附图和示意图中示出。示例性实施例在此描述意在参考附图解释本发明总的发明构思。
[0038]需要注意，为了描述方便，在此可能使用空间相对术语，例如“上”、“下”、“右”、“左”、“在…下方”、“低于”、“下部”、“高于”、“上部”等等，以便于描述一个元件或特征与另一或另外多个元件或特征之间的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了图中描绘的朝向之外，在使用或操作中该装置的不同朝向。例如，如果图中的装置翻转或旋转，描述为“低于”其他元件或特征或“在其下方”的元件将定向成“高于”所述其他元件或特征。因此，示例性的术语“低于”可包括高于和低于的朝向。装置可以其他方式定向(旋转90度或以其他的朝向)，并且此处使用的空间相对术语相应地进行解释。
[0039]参照附图，示出并描述示例的CSF分流系统，所述系统可以非侵入的方式对流速和/或压力进行调节。本发明总的发明构思的示例性实施例可用于基于一反馈回路而根据姿势和颅内压的变化而连续地调节。一些实施例为临床医生提供确定流动状况和压力的当前的和历史数据的非侵入的系统和方法。本发明总的发明构思的元件可以一体化以减少机械性的断开的风险。在一些实施例，CSF分流系统可以包括紧凑的具有最小限度的能量需求的固态电子设备。所述元件可以是能够经由非侵入式技术再充电的，并且与大的磁场例如磁共振扫描仪相兼容。在一些实施例中，本发明总的发明构思的元件可以是在机械故障情况下可通过手术接触到，并且可以重新配置(例如，延长)以适应病人的成长。可以设置皮下端口来对CSF进行访问，并且本发明总的发明构思的技术可用于监测第三脑室造口的功能并且在发生机械故障时处置高的ICP。
[0040]参考图1,脑脊液(CSF)分流系统的示意性图示整体由100指示。分流系统100包括:第一导管101 ;可连续调节以基本上防止虹吸的可控制的阀和传感器组件102，其中所述阀和传感器组件可以包括注射器可进出的自密封的进出端口，并且其中传感器组件可以是位置传感器、加速度传感器、压力传感器或其他传感器中的至少一个；主控单元104，第一连接路径103，其位于阀和传感器组件与主控单元104之间；第二导管106 ;第二连接路径105，其位于主控单元和脑脊液目的地之间。第一连接路径可以包括在一单部件式(即，连体)管中的CSF流动路径和多个连通路径，用于主控单元和/或阀和/或传感器组件之间的连通。该CSF分流系统可以进一步密封于保护外壳/膜中以保护系统，避免元件断开连接，所述元件断开连接可能由病人成长和/或瘢痕组织聚集引起。保护外壳可与连体管一体化，从而提供一集成的包括分流阀的引流管和外罩。具有光滑的密封系统还有助于密封所述系统免受体液侵扰，同时减少身体附着到分器元件。
[0041]主控单元104可以小型化并由生物相容的材料制成，比如钛，如此它可以利用标准剖腹术安全地插入并容纳于病人的腹部或其他的相容的位置——或腹膜内或腹膜外，并且根据需要保持在那里以控制和报告CSF流动状况。
[0042]在主控单元104和阀传感器组件102被插入病人腹部和头皮中之后，第一连接路径103可随后提供从腹部从 前部(或后部)延伸到头皮的通道，以作为过量的CSF (其在一个示例性实施例中是脑室)的引流路径，其包括一体化的连通路径和体液输送，以形成102和104之间的连接。(如在此使用的，术语CSF空间包括体内任何可以产生需要引流的过量的CSF的空间。)头皮中一小的切口可以随后被使用，以辅助第一导管101在病人头部内的最终定位及连接，以将第一导管101连接到阀和传感器组件102并随后连接到103。同样地，第二导管106可以从主控单元104下方延伸，并且通过第二连接路径105连接到主控单元104，向上进入腹膜腔以用作CSF的出口。第一和第二导管101和106的末端进行选择，以增大CSF引流的流动，并减少阻塞威胁的可能。连接路径105可以为连体型，从而电连接于第二导管106端部的压力传感器。
[0043]所述分流控制系统可包括环境校准单元107，例如外部大气压力传感器，用于测量外部环境压力以补偿和/或校准该分流控制系统。例如，校准单元107可通过有线方式或无线方式连接至主控单元104，用于测量外部大气压力以补偿外部压力变化，从而校准用于打开和/或关闭引流阀204(图2)的压力参考值。
[0044]现在参考图2，根据本发明总的发明构思的一示例性实施例构造的一示例性脑脊液(CSF)阀传感器组件的示意性图示整体由200指示。在图2的实施例中，阀和传感器组件200包括生物相容的外壳201 ;脑脊液入口 202 ;脑脊液出口 203 ;阀204 ;压力敏感界面207 (在此也被称为压力元件207)，其中压力元件207可以基本上被密封以防止CSF或其他体液的侵扰；位于阀204和压力元件207之间的连接件205 ;可调节压缩元件208 (其也被称为张紧或弹簧元件)基本上提供连续调节，其中容纳可调节压力元件的空间基本上被密封，以防止CSF或其他的体液侵扰；可调苄基座213 (也被称为可调节构件213)，其中可调苄基座213基本上被密封以防止CSF或其他的体液侵扰；位置转变(translation)装置210 ;位于可调苄基座213和位置转变装置210之间的连接件209，其中连接件209将转变装置210的位置传递到可调苄基座213，然后所述可调苄基座调节通过可调节压缩元件208作用于压力敏感界面207上的压力；多个位置感测元件214，其中位置感测元件214可检测压力敏感界面207的位置。所述位置可随后用于计算CSF压力和/或CSF流速。地理空间传感器215可用于感测病人的位置，例如病人的方位，从而控制位置转变装置210以及相关联的可调节构件208的操作，从而调节作用于压缩元件208上的力。出口管连接件216可用于连接CSF出口管212以及一体化的连通路径211，其中连通路径211嵌入CSF连接管212中并且可基本上被密封以防止CSF或其他的体液侵扰，并且其中阀传感器组件200的打开可基于CSF压力和由208、209和210构成的可调节压力参考值形成的压力参考值之间的绝对压力差来实现。例如，知道界面207的位置可以确定阀204和出口 203之间的打开尺寸，允许控制单元计算体液的流速。感测元件214还可以追踪可调节构件213的位置以确定施加到压力敏感界面207上的压力。例如，如果可调节压缩元件208是弹簧，并且弹簧常数已知，则基于基座213相对于界面207的位置可确定压力。在一些实施例中，感测元件214可以是用于检测和测量压力元件207和可调节构件213的位置的基于光的传感器，不过本发明总的发明构思不局限于任何特别类型的传感器。例如，霍尔效应或其他电子或电磁的或电子-机械类型的位置传感器也可以根据合理的工程判断来使用。
[0045]利用一非压差读数一一例如绝对压力差一允许一嵌入式故障安全阀通过调整207和208的阻尼从而设定压力转变装置210而基于210的最后设定点引流过量的CSF，并且防止虹吸一因为阀两侧的压差对脑脊液流速几乎没有影响。例如，一些实施例可以包括弹簧或其他的压力方法，以使得装置能够在伺服机构未能调整时操作。这里，弹簧208可以根据可调节构件213的位置压缩或释放，其通过连接件209连接至位置转变装置210，从而可往复调节作用于压力敏感界面207的张力或阻力。例如可调节构件213的向下运动可增加作用于压力敏感界面207的背`压，从而增加压缩元件208的力(例如，张力)，因为压力敏感界面207、连接件205和阀204由于阀的关闭而具有受限的向下运动。还可以设置确切的止挡件，以防止压敏元件207进一步向下运动超过用于阀关闭的位置，以防止在可调节构件208，213相对界面207的压力增加时损坏元件。因此，腔室206内部的体液的绝对压力将控制所述阀204是打开还是关闭，其中，打开阀204所需的压力通过用来对抗界面207的向上运动的压力或阻力的量来可变地控制。本领域技术人员将能领会，除了图示的结构以外还可以根据合理的工程判断选择各种其他结构从而获得相同或类似的结果，而不背离本发明总的发明构思的范围和精神。在一些实施例中，位置转变装置210可以是步进电动机。
[0046]在操作中，不想要的CSF虹吸现象可以被减轻，这是因为腔室206中的体液的绝对压力控制阀204打开。如果发生虹吸，则腔室206中的体液压力将降低并且阀204将关闭。因此，不想要的虹吸可以通过绝对压力阀的操作而减轻，因为CSF流动不是基于阀两侧的压差。换句话说，不论入口和出口之间的压差如何，阀204都将保持关闭，直到体液腔室206中的压力相对于作用于界面或压力传感器207上的反向压力参考值达到阈值。基于绝对压力比较/参考值的系统和/或阀允许相对于一参考值基于CSF压力来实现颅内压管理，而不是如球形止回阀类型中那样基于阀两侧的压差来实现颅内压管理。因此，颅内压调整和CSF流速基本上独立于病人位置和人体内部压差。另外，阀两侧具有高寄生压差的操作状态可能会阻止阀的打开一例如但不限于低的阀阻尼设定与倾斜的病人位置相组合，或克服阀的寄生打开阻尼，阀的阻尼可以在打开期间临时性地被补偿，以抵消由于阀两侧的压差或阀的打开阻尼而引起的调节退化。此补偿可以通过测量阀两侧的压差创建，使用压力传感器和及其他传感器或附加压力传感器及其他传感器，并且随后暂时地调整阀阻尼反向于寄生压差或寄生打开阻尼。此外，阀可以暂时地打开以克服寄生效应。存在一可变体积的阀的参考区域可设置通气口(vent)217。其基于在维护模式中的伺服操作可以包括用于利用通气口的机构，包括定向阀、体液排空和充气机构。所述通气口可以连接于一干的空间以消除不期望的背压效应，并且在体液渗透进入压力参考区域的情况下允许体液缓冲。例如，当阀204打开时，通气口 217可以释放在可调节元件213和/或界面207后方积聚的压力。在一些实施例中，可以使得元件208和界面207之间的由于207的平移而产生的背压相对于通气口 217包含的压力是可忽略的，以确保在阀门打开期间界面207相对于元件208的更自由的运动。其他的实施例可以包括结合了控制器的压力传感器，以感测腔室206内部的体液的绝对压力。
[0047]现在参考图3，一脑脊液(CSF)主控单元的示意性图示整体由300指示。主控单元组件300包括生物相容的外壳301 ;脑脊液入口 302，其中CSF入口 302包括脑脊液连接件和/或连通连接件；脑脊液出口 303 ;可选的诊断单元304 (例如，压力传感器)，其中所述诊断单元可操作以测量脑脊液的特性；存储器305 ;可选的体液传感器306 ;中央处理器307;电源308，其中所述电源可为利用无线充电器充电的可再充电的电池；数据库309，其中所述数据库包括借助无线方式可再编程的操作软件；遥测单元310，其中所述遥测单元允许上载控制信息到主控单元300和/或从主控单元300下载控制和/或操作信息的双向通信；天线311，能够与主控单元建立通信并且对主控单元电池以无线方式再充电；位置传感器312。主控单元可还包括阀和传感器单元102以形成单个集成的CSF分流主控单元。
[0048]现在参考图4，具有CSF流动路径和多个连通路径的示例性脑脊液(CSF)连接管的示意性图示总体用400指示。在所示实施例中，CSF管组件400包括一由生物相容的材料401例如硅橡胶构造的连体管、CSF流动路径402、第一连通路径403和第二连通路径404，其中连通路径403和404可以是基本上被密封以防止CSF或其他的体液侵扰，并且其中管组件可以包括附加的连通路径或流动路径。管组件400可具有更多或更少的连通路径，这取决于具体应用所需的电的和/或体液的连通路径的数量。管组件400也可以包括可移除的加强件。在实际的连体管内部可以设置阀，并减少断连的可能，所述断连是由于病人成长或瘢痕组织的聚积而施加压力/张力并拉动管脱开连接的传统的钩/打结断开而产生。此外，与具有更多明显的边缘和粘合表面的阀相比，用于管的平滑外护套可以减少人体附着的可能。例如，在阀不位于控制器内部的情况下，可提供包括分流阀的单部件式管。
[0049]现在参考图5，标记500总体表示脑脊液(CSF)控制程序流程图的示意性图示。CSF控制程序流程图500包括外部编程器501，用于与主控单元300远程互动，其中外部编程器经由射频信号与主控单元双向通信，并且其中主控单元在与外部编程器通信后独立地操作；针对各种情况的CSF压力和/或CSF流速的程序目标502 ；CSF压力和/或流速503的测量或计算，其中CSF压力和流速是从阀和/或传感器组件200获得；加速度传感器、位置传感器、环境传感器或其他传感器的测量，其中所述传感器位于阀传感器组件200和主控单元300中；基于传感器输入或计算的新的压力和/或流速目标的计算505 ;基于所述新的压力和/或流速目标调节位置转变装置，例如210或607和609 ;然后重复上述过程。所述新的压力目标可以是人工地或自动地更新，并基于用户控制、时间的流逝或基本上连续地更新。可选的环境校准单元107可用于测量外部环境压力，和/或可与107分开地或集成地设置传感器以测量排放区域的压力。
[0050]现在参考图6，标记600总体表示替代性的脑脊液(CSF)阀传感器组件的示意性图示。依据此示例性实施例，阀和传感器组件600包括生物相容的外壳601 ;脑脊液入口 602 ；脑脊液出口 603 ;阀606 ;脑脊液压力腔室605 ;绝对压力腔室604，其中脑脊液压力腔室605和绝对压力参考腔室604可以基本上密封以将体液压力腔室和参考压力腔室分离；连接件612在阀606和第一通信装置609之间；第一通信装置609，其连接于连接件612，通过一耦连通信装置基本上提供阀606的打开和关闭的连续调节；第二通信装置607，其耦连第一通讯装置609，其中通信装置之间的耦连控制阀606的打开和关闭；压力传感器608，其中压力传感器608可以是绝对压力传感器和/或密封的压力传感器，用于测量压力腔室604和605之间的压差；可选的地理空间传感器610 ;通信链路611，其在阀组件601和控制单元之间。在一些实施例中，压力传感器608可以是可变磁阻压力传感器，或其他类型的压力传感器，例如，基于阻抗或应变的换能器，并且地理空间传感器610可以是重力传感器和/或加速计传感器。压力传感器608可以包括调节装置，例如加热元件，以施加热到压力传感器608，使得参考压力能够被热力地调节。然而，本发明总的发明构思不限制于加热线圈或其他的加热器，并且可以理解，各种的其他的电的、热的、和/或机械的装置可以被实施以选择性地调节压力传感器的参考压力而不脱离本发明总的发明构思的宽的范围和精神。在一些实施例中，压力传感器可以基于传感器的变化电容产生信号，所述变化电容由压力腔室605中的压力变化使传感器的交界面移动而引起。
[0051]本发明总的发明构思可以实施为计算机可读介质中的计算机可读代码。计算机可读介质可以包括计算机可读的记录介质和计算机可读的传输介质。计算机可读的记录介质可以是任何数据存储装置，以将数据存储为程序或指令，其在此后可以通过计算机系统读取。计算机可读的记录介质的举例包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，CD-ROM，DVD，磁带，软盘和光数据存储器装置。计算机可读的记录介质还可以分布于经网络连接的计算机系统，从而计算机可读代码以分布的方式被存储和执行。计算机可读的传输介质可以传输载波或信号(例如，通过因特网的有线或无线数据传输)。同时，用于实现本发明总的发明构思的函数程序、代码和代码段可以由本发明总的发明构思所属领域的程序员容易地构造。
[0052]需要注意的是，简图和附图并未示出各元件的所有连接和组件，然而，本领域技术人员将理解基于此处示出的元件、图形和提供的描`述该怎样实施这些连接和组件。
[0053]虽然本发明总的发明构思已经通过示例性实施例的描述示出，并且说明性的实施例已经通过参考附图描述，但 申请人:并不意在将附加权利要求的范围限制到或以任何方式限定到示出的实例。需要注意的是，许多的变化、修改和附加的实施例是可能的，并且因此，所有这些变化、修改和实施例将被认为是在本发明总的发明构思的精神和范围内。例如，分流阀可位于人体的各种位置，并且可以与控制器本身集成到一起或分离，或者在控制器内部。本领域技术人员将能领会，用于绝对压力参考以及阀位置和气压计读数的精密的机构可能通过各种方式进行构造。例如，可在阀体中设置实际压力传感器。此外，虽然本发明总的发明构思的实施例已经结合某些状况比如脑积水的治疗进行了描述，但是本发明总的发明构思的实施例还应用于身体其他部分的其他状况的治疗，例如肺、肝、膀胱等，以从其引流过量体液。
[0054]此外，本发明教导的构思可用于治疗其他的疾病，包括但不限于由于传染过程、肿瘤等引起的胸腔积液，具有腹腔积液的肝硬化，和/或任何其他的治疗要涉及从第一生物学区域移除/转移过量的体液到第二生物学区域的疾病。在具有腹腔积液的肝硬化的病例中，体液可以以受控的方式从腹腔一第一生物学区域一分流到第二生物学区域例如膀胱者或肠。在具有胸腔积液的病例中，体液可以以受控的方式从胸膜腔——第一生物学区域一分流到第二生物学区域例如腹膜腔。 [0055]这样的实施例都落入本发明总的发明构思的宽的范围和精神内。因此，本发明总的发明构思因此在它的宽的方面不限于图解和描述的细节、代表性的仪器和方法，以及示例性的举例。相应地，可以对这些细节进行一些变化而不脱离本申请的总的发明构思的精神或范围。
[0056]也需要注意的是，许多的变化、修改和附加的实施例是可能的，并且因此，所有这些变化、修改和实施例将被认为是在本发明总的发明构思的精神上和范围内。例如，不论本申请的任何部分的内容如何，除非有明显地相反指示，否则在此的任何权利要求或者任何主张其为优先权的申请中不需要包括任何特别的描述或图示的行为或元件、任何特别的这样的行为的顺序或任何这样的元件的特别的相互关系。此外，任何行为都是可以重复的，任何行为都是可以被多个实体执行，和/或任何元件都是可以加倍的。因此，虽然本发明总的发明构思已经通过多个示例性实施例示出，意图不在于限制或以任何方式限定发明构思的范围到这样的描述和插图。可替代的，此处的描述、附图和权利要求在此被认为是本质上示例性的，而不是作为限制的，并且附加的实施例对于本领域技术人员在阅读上述描述和附图后是容易实现的。
【权利要求】
1.一种用于调节病人的体液流动的控制系统，包括: 体液腔室，具有用于接收体液的入口和用于排出接收的体液的出口； 压力元件，用于检测所述体液腔室中的体液的第一压力和检测与第一压力相反的第二压力；以及 阀构件，用于基于第一压力与第二压力的比较来调节从所述出口排出的体液的量。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述阀构件是常闭的以用于关闭所述出口，并且当第一压力相对于第二压力达到阈值时，不管所述入口和所述出口之间的压差如何，所述压力元件均使所述阀构件打开所述出口。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中第一压力对应于面向所述压力元件的第一表面的体液腔室中的体液的体积变化，并且第二压力对应于面向所述压力元件的第二表面的背压，所述压力元件的第二表面与第一表面相反。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中所述控制系统包括用于调节所述压力元件的压力参考值的可调节构件，所述可调节构件相对于所述压力元件能够选择性地进行控制，以通过使得所述可调节构件的特性发生变化来选择性地调节第二压力。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述可调节构件包括设置于所述可调节构件和所述压力元件之间的压缩构件，所述特性的变化对应于所述压缩构件的压缩的变化。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述可调节构件与所述压力元件间隔开，以在所述压力元件和所述可调节构件之间限定具有一体积的压力腔室，并且当阀打开和关闭时，所述压力元件相对于所述可调节构件移动，从而使得相对于阀关闭时，阀打开时所述压力腔室的体积发生变化。
7.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述特性通过加热、控制信号和压缩中的一个或多个进行调节。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其中进一步包括通气构件，用于在阀打开和/或关闭时平衡压力腔室中的压力。
9.根据权利要求6所述的控制系统，其中进一步包括用于检测压力元件的位置的位置传感器，以及用于基于压力元件的位置来计算从所述出口排出的体液的压力和/或流速的控制单元。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其中所述位置传感器检测所述可调节构件的位置和/或温度，并且所述控制单元基于所述可调节构件的位置和/或温度计算所述第二压力。
11.根据权利要求4所述的控制系统，其中进一步包括位置传感器，其用于检测所述可调节构件和/或压力元件的位置，从而产生打开或关闭阀的控制信号。
12.根据权利要求4所述的控制系统，其中第二压力是与第一压力相反的基本上真空的压力。
13.根据权利要求1所述的控制系统，其中进一步包括校准单元，用于基于外部环境压力来校准第一压力与第二压力之间的比较。
14.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述体液腔室和所述可调节构件由隔膜、活塞或波纹管中的一个或多个分隔开。
15.一种用于调节病人体液的流动的分流控制系统，包括:第一导管，用于从病人的预定区域接收体液； 第二导管，用于将所述体液从所述预定区域导向所述病人的一体液相容区域； 连接路径，其将体液从第一导管输送至第二导管； 阀组件，位于第一和第二导管之间，用以调节由所述连接路径输送的体液的流速和/或压力，阀组件包括:体液腔室，所述体液腔室具有用于从第一导管接收体液的入口和用于将所接收的体液排出到所述连接路径的出口 ；压力元件，用于检测所述体液腔室中的体液的第一压力和检测与第一压力相反的第二压力；和主控单元，其与所述连接路径相连；和阀构件，其用于在所述主控单元的控制下、基于第一压力与第二压力的比较来调节从出口排出的体液的量。
16.根据权利要求15所述的分流控制系统，其中所述连接路径包括与电通信路径集成到一起的体液引流路径，从而形成单部件式的管结构，用于沿该连接路径分别传递体液和电控制信号和/或机械控制信号。
17.根据权利要求15所述的分流控制系统，其中阀构件是常闭的以用于关闭所述出口，并且当第一压力相对于第二压力达到阈值时，不管所述入口和所述出口之间压差如何，所述压力元件均使阀构件打开所述出口。
18.—种调节病人体液流动的方法，包括: 提供体液腔室，所述体液腔室具有用于接收体液的入口和用于排出所接收的体液的出Π ； 检测所述体液腔室中的体液的第一压力； 检测与第一压力相反的压力元件的第二压力；以及 基于第一压力与第二压力的比较来打开和关闭所述出口。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括当第一压力相对于第二压力达到阈值时，不管所述入口和所述出口之间压差如何，均打开所述出口。
20.一种调节病人脑脊液(CSF)流动的分流控制系统，包括: 体液腔室，所述体液腔室具有用于接收CSF的入口和用于将所接收的CSF从体液腔室移除的出口； 压力元件，用于检测体液腔室中的体液的第一压力以及与第一压力相反的第二压力；和 阀构件，其连接在所述入口和所述出口之间，用于基于第一压力与第二压力的比较来打开和关闭所述出口。
【文档编号】A61M5/00GK103561799SQ201280012980
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】查德·西弗, 克里斯·阿诺特, 詹姆斯·亚历山大·基利弗 申请人:查德·西弗, 克里斯·阿诺特, 詹姆斯·亚历山大·基利弗