基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置制造方法
【专利摘要】基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，包括压力传感器、引流管、程控开关、装载板、第一电子控制系统、第一电源、第二电子控制系统和第二电源；引流管依次由脑室段、被控制段和腹腔段组成，程控开关设置在安装引流管被控制段的装载板上的凹槽处，用于导通或截断脑脊液通过引流管进入腹腔的通路，压力传感器用于对颅内的压力进行采集，第一电子控制系统用于根据颅内的压力状况控制程控开关所处的状态，并将相关信息传输给第二电子控制系统，第二电子控制系统用于接收和显示第一电子控制系统的信息，并向第一电子控制系统发送指令。
【专利说明】基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗器械，特别涉及一种用于神经外科脑室-腹腔分流手术后根据颅内压自动调控脑脊液引流量的装置。
【背景技术】
[0002]脑室-腹腔分流手术是神经外科治疗脑积水的常用手术方式。脑室-腹腔分流手术后，通过在脑室和腹腔之间置入一根引流管，将脑室中多余的脑脊液分流入腹腔可缓解患者颅内高压的症状，但过度引流会导致颅内低压，引起脑内出血等神经并发症。因此，如何根据颅内压实时监测结果精准调节脑脊液分流量，是保证脑室-腹腔分流手术后分流效果和分流导管是否能在患者体内长期安全使用的关键问题。
[0003]目前，对于实施外引流的患者来说，通过外接压力传感器和监护仪已经基本实现了根据颅内压反馈调节引流量的目标。但是，对于无法通过外接压力传感器对颅内压力进行实时监测的脑室-腹腔内引流的患者来说，由于现有的无创间接测颅内压仪器存在测量精度差，方法繁琐等缺点，导致多数患者只能在脑脊液过度引流导致严重颅内低压并出现明显临床症状后才能通过影像学检查发现。虽然，对于这类患者部分专利提出了通过手动调节安置于皮下的机械开关来控制脑脊液引流量的方案，但均无法真正解决根据实时监测的颅内压精准调节颅内脑脊液引流量的问题，这将势必影响患者的康复，甚至会危及患者的生命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克 服现有技术的不足，提供一种基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，以便能根据颅内压实时监测结果精准调节脑脊液分流量。
[0005]本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，包括压力传感器、引流管、程控开关、装载板、第一电子控制系统、第一电源、第二电子控制系统和第二电源；所述第一电子控制系统由第一单片机及分别与第一单片机连接的第一无线接收器和第一无线发射器组成，第一无线发射器用于向第二电子控制系统发送信息，第一无线接收器用于接收来自于第二电子控制系统的信息并将接收到的信息传输给第一单片机；所述第二电子控制系统包括第二单片机及分别与第二单片机连接的第二无线接收器、第二无线发射器、人机交互操作按键和显示器，第二无线发射器用于向第一电子控制系统发送指令，第二无线接收器用于接收来自于第一电子控制系统的信息并将接收到的信息传输给第二单片机，人机交互操作按键用于向第二单片机发送指令，显示器用于显示第二单片机接收到的信息；所述第一电源用于向第一电子控制系统、程控开关提供工作电流，所述第二电源用于向第二电子控制系统提供工作电流；所述引流管依次由脑室段、被控制段和腹腔段组成，所述被控制段安装在装载板设置的凹槽中；所述程控开关与第一单片机连接并设置在安装引流管被控制段的装载板上的凹槽处，用于导通或截断脑脊液进入腹腔的通路；所述压力传感器与第一单片机连接，用于对颅内的压力进行采集，并将采集到的压力信号转变成电信号传输给第一单片机；所述第一单片机将接收到的压力电信号进行处理并根据颅内的压力状况控制程控开关所处的状态，同时将颅内压力、程控开关所处状态、压力传感器的工作模式参数和第一电源状态通过第一无线发射器、第二无线接收器传输给第二单片机；根据第二单片机的指令调整程控开关所处状态和压力传感器的工作模式参数(压力传感器的工作模式参数包括工作时间、工作频率)并将调整后的信息通过第一无线发射器、第二无线接收器传输给第二单片机；根据第二单片机的指令开机或关机；所述第二单片机将接收到的来自于第一单片机的信息进行处理并传输给显示器予以显示，将来自于人机交互操作按键的指令进行处理后通过第二无线发射器、第一无线接收器传输给第一单片机；所述第一电源、第一电子控制系统及安装有引流管被控制段和程控开关的装载板封装在至少一盒体内，以便于消毒和埋于患者皮下。
[0006]上述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其程控开关由两个电磁组件构成，所述电磁组件由外壳、线圈、挡块、复位弹簧和电磁铁制作的动触头组成，外壳的一端封闭、一端开口，挡块安装在外壳封闭端的内壁，线圈安装在外壳的筒体段内壁，复位弹簧安装在线圈的壳体上，动触头与复位弹簧连接，其一端插装在线圈内，其另一端朝向外壳的开口端。程控开关的线圈通电电流大小可以决定程控开关内部产生磁力大小，进而可以影响复位弹簧的压缩程度，最终影响程控开关的开合状态。当线圈未通电时，程控开关内部不产生磁力，程控开关的动触头在弹簧弹力作用处于关闭状态；当线圈通微弱电流时，程控开关内部产生较弱磁力，程控开关的动触头在较弱磁力作用下部分压缩弹簧处于半开启状态；当线圈通较强电流时，程控开关内部产生较强磁力，程控开关的动触头在较强磁力作用下完全压缩弹簧处于全开启状态。
[0007]上述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其引流管为整体式结构或分体式结构，所述分体式结构的引流管，其脑室段、被控制段、腹腔段为三段独立的管件，通过连接管连接组合而成。
[0008]上述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，还可设置温度传感器和比重传感器，用于采集颅内的温度信息和脑脊液的比重信息，所述温度传感器和比重传感器分别与第一单片机连接，将采集到的温度信号和比重信号转变成电信号传输给第一单片机。`
[0009]从使用方便的角度考虑，本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置中，第二单片机、第二电源安装在一盒体内，第二无线接收器、第二无线发射器安装在所述盒体的外壁或内壁，人机交互操作按键、显示器安装在所述盒体的外壁。
[0010]为了扩展第二电子控制系统的功能，第二单片机还设置有报警指示灯、报警蜂鸣器、数据存储器和数据输出接口，第二电源连接有电源指示灯，报警指示灯、报警蜂鸣器、数据存储器和数据输出接口分别与第二单片机连接；所述数据存储器与第二单片机、第二电源安装在同一盒体内，所述报警蜂鸣器安装在所述盒体的外壁或内壁，所述数据输出接口、报警指示灯和电源指示灯安装在所述盒体的外壁。
[0011]本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其使用方法如下:
[0012]在脑室-腹腔分流手术时，将引流管的脑室段置入患者的颅内，将引流管的腹腔段置入患者的腹腔内，将压力传感器，或压力传感器、温度传感器和比重传感器置入患者的颅内，将装有第一单片机、第一电源、第一无线接收器、第一无线发射器、引流管被控制段、程控开关和装载板的盒体埋于患者皮下，使第二单片机及与第二单片机连接的第二电源和其它器件位于患者体外。
[0013]本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其工作原理如下:
[0014]压力传感器对颅内压力进行采集，并将采集到的信号转变成电信号传输给第一单片机，第一单片机将接收到的压力电信号进行处理并根据颅内的压力状况控制程控开关所处的状态:当颅内压力正常时，程控开关关闭，停止对脑脊液引流。当颅内压力超过设定高限时，程控开关处于全部开启状态，引流管被控制段以最大内径引流脑脊液，将颅内脑脊液引流到腹腔内，直至压力传感器感知到颅内压力恢复到正常时，程控开关关闭，脑脊液引流停止。当颅内压力处于正常和高限之间的压力范围内时，程控开关处于相应不同开启档位，引流管被控制段获得相应的不同引流内径，颅内脑脊液以不同引流速度引流到腹腔内，直至压力传感器感知到颅内压力恢复到正常时，程控开关关闭，脑脊液引流停止。
[0015]通过无线传输和第二单片机对接收到的信号的处理，在与第二单片机连接的显示器上可显示出包括颅内压力、第一单片机的电源状态、工作模式等信息。
[0016]根据置入颅内感应元件种类和功能不同，在第二盒体的显示器上还可显示由第一单片机传输的其它重要参数信息，如:颅内温度、脑脊液比重等。通过人机交互按键对第二单片机进行设置和无线传输，经第一单片机接收分析后可以实现对程控开关的工作状态参数的控制。在安全性方面，当第一单片机监测到异常信息(如:颅内压力急剧变化)时，可通过第二单片机实现报警，并可通过对第二单片机的设置对第一单片机实现断电、关机等控制，保证使用的安全性。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1、本发明所述装置可对颅内压力进行监测，对脑室-腹腔分流的各项分流参数进行控制，从而实现对颅内压力的精准调节，减少分流过度和分流不足带来的临床危害。
[0019]2、本发明所述装置还可`对颅内温度、脑脊液比重等进行实时监测和记录，并可通过数据输出接口将数据导出用于分析。
[0020]3、本发明所述装置使用方便，通过操作与第二单片机连接的人机交互操作按键，即可向第一单片机发送信息，经第一单片机接收分析后可以实现对程控开关的工作状态的控制；当第一单片机监测到异常信息(如:颅内压力急剧变化)时，可通过第二单片机实现报警，并可通过对第二单片机的设置对第一单片机实现断电、关机等控制，保证使用的安全性。
[0021]4、将装有第一单片机、第一电源、第一无线接收器、第一无线发射器、引流管被控制段、第一程控开关、第二程控开关和装载板的盒体埋于患者皮下，因而电子元件和引流管被控制段均可方便的更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置中第一电子控制系统、第二电子控制系统及被控制器件的一种结构框图。
[0023]图2是本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置中第一电子控制系统、第二电子控制系统及被控制器件的的另一种结构框图。
[0024]图3是引流管的结构示意图，其中，(I)图是整体式结构的引流管，(2)图是分体式结构的引流管。
[0025]图4是装载板的结构示意图。
[0026]图5是引流管、程控开关在装载板上的安装示意图。
[0027]图6是程控开关的结构示意图，其中，(I)图中的程控开关处于关闭状态，(2)图中的程控开关处于部分开启状态，(3)图中的程控开关处于完全开启状态。
[0028]图7是本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置的一种外形图。
[0029]图8是本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置的另一种外形图。
[0030]图9是图7所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置的安装方式图。
[0031]图10是图8所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置的安装方式图。
[0032]图中，I一引流管(1-1:脑室段、1-2:腹腔段、1-3:被控制段)，2—连接管，3—装载板，4一程控开关，5一外壳，6一线圈，7一挡块，8一复位弹簧，9一动触头，10一压力传感器，11 一数据线，12—第一盒体，13—第一无线发射/接收窗，14一第二盒体，15—第二无线发射/接收窗，16—人机交互操作按键，17—显不器,18一第二盒体，19一温度传感器，20 —比重传感器，21—第四盒体，22—报警指示灯，23—报警蜂鸣器，24 —电源指示灯，25—患者。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置在结构方面作进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]本实施例中，基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置包括压力传感器10、引流管1、程控开关4、装载板3、第一电子控制系统、第一电源、第二电子控制系统和第二电源。所述第一电子控制系统如图1所示，由第一单片机及分别与第一单片机连接的第一无线接收器和第一无线发射器组成。所述第二电子控制系统如图1所示，由第二单片机及分别与第二单片机连接的第二无线接收器、第二无线发射器、人机交互操作按键和显示器组成。第一单片机和第二单片机均选用型号为MSP430F135的单片机(美国TI公司生产)，第一、第二无线接收器和第一、第二无线发射器的型号为nRF905(苏州天铱电子科技有限公司生产)，所述压力传感器10选用型号为MPX5050的压力传感器(美国freescale公司生产)。所述引流管I为分体式结构，如图3中的(2)图所示，依次由脑室段1-1、被控制段1-3和腹腔段1-2组成，脑室段1-1、被控制段1-3、腹腔段1-2为三段独立的管件，通过连接管2连接组合而成；所述脑室段1-1、被控制段1-3、腹腔段1-2为医用材料制作的软管，所述连接管2为医用材料制作的硬质管。所述程控开关4由两个电磁组件构成，所述电磁组件如图6所示，由外壳5、线圈6、挡块7、复位弹簧8和电磁铁制作的动触头9组成，外壳的一端封闭、一端开口，挡块安装在外壳封闭端的内壁，线圈安装在外壳的筒体段内壁，复位弹簧安装在线圈的壳体上，动触头与复位弹簧连接，其一端插装在线圈内，其另一端朝向外壳的开口端。所述装载板3如图4所示，其上设置有安装引流管被控制段、程控开关的凹槽。
[0036]各构件和器件的组合方式:如图1和图7中的(I)图所示，压力传感器10的输出端通过数据线11与第一单片机连接；如图5所示，引流管的被控制段1-3安装在装载板3设置的凹槽中；如图1和图5所示，程控开关4与第一单片机连接并设置在安装引流管被控制段的装载板上的凹槽处。如图1所示，第一电源用于向第一电子控制系统、程控开关提供工作电流，第二电源用于向第二电子控制系统提供工作电流。
[0037]如图7中的(I)图所示，所述第一电源、第一电子控制系统及安装有引流管被控制段1-3、程控开关4的装载板3封装在第一盒体12内，所述第一盒体12上开设有第一无线发射/接收窗13，所述引流管的脑室段1-1、腹腔段1-2和压力传感器10位于第一盒体之外。如图7中的(2)图所示，所述第二电源、第二单片机安装在第二盒体14内，所述第二无线接收器、第二无线发射器安装在第二盒体的内壁，所述人机交互操作按键16、显示器17安装在第二盒体的外壁，所述第二盒体14上开设有第二无线发射/接收窗15。
[0038]本实施例中，基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置在使用时的安装方式如图9所示，引流管的脑室段1-1置入患者25的脑室内，引流管的腹腔段1-2置入患者25的腹腔内，压力传感器10置入患者25的脑室内，第一盒体12埋于患者25皮下，第二盒体14位于患者体外，由医务人员手持操作。
[0039]实施例2
[0040]本实施例中，基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置如图2、图8所示，与实施例1不同之处在于:
[0041]1、增加了温度传感器19和比重传感器20，所述温度传感器和比重传感器分别通过数据线11与第一单片机连接，用于对颅内的温度和脑脊液的比重进行采集，并将采集到的温度信号和比重信号传输给第一单片机，温度传感器选WRTP热电阻温度传感器，比重传感器选用型号为SG-601的比重传感器。
[0042]2、第二电子控制系统增加了报警指示灯22、报警蜂鸣器23、数据存储器、数据输出接口，报警指示灯22、报警蜂鸣器23`、数据存储器、数据输出接口分别与第二单片机连接，第二电源连接有电源指示灯24。
[0043]3、如图8中的(I)图所示，所述第一电源、第一电子控制系统封装在第三盒体18内，压力传感器10、温度传感器19和比重传感器20位于第三盒体之外，所述第三盒体18上开设有第一无线发射/接收窗13 ;安装有引流管被控制段1-3、程控开关4的装载板3封装在第四盒体21内，所述引流管的脑室段1-1、腹腔段1-2位于第四盒体之外。
[0044]4、如图8中的(2)图所示，所述第二单片机、第二电源和数据存储器安装在第二盒体14内，所述第二无线接收器、第二无线发射器和报警蜂鸣器23安装在第二盒体的内壁或外壁，所述人机交互操作按键16、显示器17、报警指示灯22、电源指示灯24、数据输出接口安装在第二盒体的外壁，所述第二盒体14上开设有第二无线发射/接收窗15。
[0045]本实施例中，基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置在使用时的安装方式如图10所示，引流管的脑室段1-1置入患者25的颅内，引流管的腹腔段1-2置入患者25的腹腔内，压力传感器10、温度传感器19和比重传感器20置入患者25的颅内，第三盒体18和第四盒体21埋于患者25皮下，第二盒体14位于患者体外，由医务人员手持操作。
【权利要求】
1.一种基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于包括压力传感器(10)、引流管(I)、程控开关(4)、装载板(3)、第一电子控制系统、第一电源、第二电子控制系统和第二电源； 所述第一电子控制系统由第一单片机及分别与第一单片机连接的第一无线接收器和第一无线发射器组成，第一无线发射器用于向第二电子控制系统发送信息，第一无线接收器用于接收来自于第二电子控制系统的信息并将接收到的信息传输给第一单片机；所述第二电子控制系统包括第二单片机及分别与第二单片机连接的第二无线接收器、第二无线发射器、人机交互操作按键和显示器，第二无线发射器用于向第一电子控制系统发送指令，第二无线接收器用于接收来自于第一电子控制系统的信息并将接收到的信息传输给第二单片机，人机交互操作按键用于向第二单片机发送指令，显示器用于显示第二单片机接收到的信息； 所述第一电源用于向第一电子控制系统、程控开关提供工作电流，所述第二电源用于向第二电子控制系统提供工作电流； 所述引流管(I)依次由脑室段(1-1)、被控制段(1-3)和腹腔段(1-2)组成，所述被控制段(1-3)安装在装载板(3)设置的凹槽中；所述程控开关(4)与第一单片机连接并设置在安装引流管被控制段的装载板上的凹槽处，用于导通或截断脑脊液进入腹腔的通路； 所述压力传感器(10)与第一单片机连接，用于对颅内的压力进行采集，并将采集到的压力信号转变成电信号传输给第一单片机； 所述第一单片机将接收到的压力电信号进行处理并根据颅内的压力状况控制程控开关所处的状态，同时将颅内压力、程控开关所处状态、压力传感器的工作模式参数和第一电源状态通过第一无线发射器、第二无线接收器传输给第二单片机；根据第二单片机的指令调整程控开关所处状态和压力传感器的工作模式参数并将调整后的信息通过第一无线发射器、第二无线接收器传输给第二单片机；根据第二单片机的指令开机或关机； 所述第二单片机将接收到的来自于第一单片机的信息进行处理并传输给显示器予以显示，将来自于人机交互操作按键的指令进行处理后通过第二无线发射器、第一无线接收器传输给第一单片机； 所述第一电源、第一电子控制系统及安装有引流管被控制段和程控开关的装载板(3)封装在至少一盒体内。
2.根据权利要求1所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于程控开关(4)由两个电磁组件构成，所述电磁组件由外壳(5)、线圈(6)、挡块(7)、复位弹簧(8 )和电磁铁制作的动触头(9 )组成,外壳的一端封闭、一端开口，挡块安装在外壳封闭端的内壁，线圈安装在外壳的筒体段内壁，复位弹簧安装在线圈的壳体上，动触头与复位弹簧连接，其一端插装在线圈内，其另一端朝向外壳的开口端。
3.根据权利要求1或2所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于引流管(I)为整体式结构或分体式结构，所述分体式结构的引流管(1)，其脑室段(1-1)、被控制段(1-3)、腹腔段(1-2)为三段独立的管件，通过连接管(2)连接组合而成。
4.根据权利要求1或2所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于还包括温度传感器(19)和比重传感器(20)，所述温度传感器和比重传感器分别与第一单片机连接，用于对颅内的温度和脑脊液的比重进行采集，并将采集到的温度信号和比重信号转变成电信号传输给第一单片机。
5.根据权利要求3所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于还包括温度传感器(19)和比重传感器(20)，所述温度传感器和比重传感器分别与第一单片机连接，用于对颅内的温度和脑脊液的比重进行采集，并将采集到的温度信号和比重信号转变成电信号传输给第一单片机。
6.根据权利要求1或2所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于所述第二电子控制系统还包括报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口，报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口分别与第二单片机连接，所述第二电源连接有电源指示灯(24 )。
7.根据权利要求3所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于所述第二电子控制系统还包括报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口，报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口分别与第二单片机连接，所述第二电源连接有电源指示灯(24 )。
8.根据权利要求5所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于所述第二电子控制系统还包括报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口，报警指示灯(22)、报警蜂鸣器(23)、数据存储器和数据输出接口分别与第二单片机连接，所述第二电源连接有电源指示灯(24 )。
9.根据权利要求1或2所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于所述第二单片机、第二电源安装在一盒体内，所述第二无线接收器、第二无线发射器安装在所述盒体的外壁或内壁，所述人机交互操作按键、显示器安装在所述盒体的外壁。
10.根据权利要求8所述基于颅内压反馈调节脑室内脑脊液引流量的装置，其特征在于所述第二单片机、第二电源和数据存储器安装在一盒体内，所述第二无线接收器、第二无线发射器和报警蜂鸣器安装在所述盒体的外壁或内壁，所述人机交互操作按键、显示器、数据输出接口、报警指示灯和电源指示灯安装在所述盒体的外壁。
【文档编号】A61B5/03GK103768704SQ201410061058
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】罗林丽, 周良学, 罗东, 黄蔚, 倪娟, 吴兰, 黄伟, 冯世苗 申请人:四川大学华西第二医院