用于测量脑脊液的浊度的设备和相关联的方法与流程

1.本发明涉及脑脊液浊度的测量。本发明还涉及相关联的系统和方法。


背景技术：

2.用于测量患有脑积水的患者的动态颅内压的并且带有脑室-腹腔或房室分流系统并包括瓣膜的设备是已知的。
3.用于植入这种瓣膜的手术或这种瓣膜的修复对患者来说具有高风险，例如感染风险。因此，这种手术对病人构成了危险情况。感染实际上可能导致脑膜炎。然后有必要将系统从患者体内移除。在能够重新植入新的分流系统之前，强有利而长期的抗生素治疗是必要的。
4.可以通过穿刺来检测感染，例如在与瓣膜相关联的储器中(如果瓣膜配备有储器的话)进行穿刺，以采集脑脊液的样本。利用肉眼观察这种液体可以快速提供关于正在发生的感染的初步信息。细菌分析也在医学实验室进行。然而，这些采样方法具有通过穿刺引起的非零感染风险，而在某些情况下，事先不存在感染。通常，感染较晚被检测到，从而给患者带来严重的风险和非常困难的护理。因此，有规律地实施它们是有问题的，这限制了快速和预防性地检测由瓣膜植入手术本身引起的感染或由其他源头引起的感染的机会。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是降低这些缺点。本发明的一个目的特别地是允许快速检测感染。
6.根据本发明的第一方面，为此目的提出了一种用于测量脑脊液的浊度的设备，包括：
[0007]-光源，该光源能够发射包括一种或多种波长的光信号，使得所发射的光信号中的至少一部分穿过脑脊液，
[0008]-流动元件，该流动元件包括入口和出口，该流动元件适于允许脑脊液在入口和出口之间循环，
[0009]-不透明元件，该不透明元件被布置成在所发射的光信号穿过脑脊液之后吸收所发射的光信号的至少一部分，并且在所发射的光信号穿过脑脊液之后反射所发射的光信号的另一部分，
[0010]-光学检测器，该光学检测器被配置成在光信号穿过脑脊液之后检测光信号。本发明还包括单独地或根据其技术上可能的组合中的一个获取的下列特性：
[0011]-至少一个不透明元件围绕流动元件的至少一部分延伸，
[0012]-至少一个不透明元件包括具有大于或等于1cu的吸收系数的光线吸收区，
[0013]-流动元件包括对由光源发射的光信号的波长透明或半透明的壁，优选地具有大于80％的透射系数，
[0014]-流动元件和/或不透明元件包括开口，光源和/或检测器可以被定位为与该开口
相对，
[0015]-由光源发射的光信号包括包含在300nm至850nm之间的一个或多个波长，
[0016]-光源包括一个或多个发光二极管，例如三个发光二极管，从而允许每个发光二极管生成不同于由一个或多个其他二极管生成的一个或多个光信号的波长的光信号，
[0017]-检测器适合于测量几个不相交的波长的范围，
[0018]-检测器适合于检测包括包含在300nm至1000nm之间的一个或多个波长的光信号，
[0019]-用于测量例如脑脊液的压力的装置。
[0020]
本发明还涉及一种包括根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)的植入物。
[0021]
本发明还涉及一种用于通过这种设备或这种植入物测量脑脊液的浊度的方法，包括以下步骤：
[0022]-使脑脊液循环通过流动元件，
[0023]-由光源发射光信号，
[0024]-由流动元件和/或不透明元件反射在至少第一次穿过存在于流动元件中的脑脊液之后发射的光信号，
[0025]-通过测量装置检测在至少第二次穿过存在于流动元件中的脑脊液之后反射的光信号。
[0026]
该方法还涉及一种用于制造这种设备或这种植入物的方法，包括在流动元件的至少一部分的水平处获得不透明元件的步骤，该获得步骤包括例如在流动元件周围注射不透明元件的有色颜料。
附图说明
[0027]
本发明的其他特性、目的和优点将从下面的描述中显现出来，该描述纯粹是说明性的而非限制性的并且应该结合附图来阅读，在附图中：
[0028]
图1a示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的设备。
[0029]
图1b示意性地示出了根据本发明的实施例的另一示例的设备。
[0030]
图1c示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的图1a或图1c的设备的开口。
[0031]
图1d示出了图1c的开口沿平面a-a的剖视图。
[0032]
图1e示意性地示出了根据本发明的实施例的另一示例的图1a或图1c的设备的开口。
[0033]
图1f示出了图1c的开口沿平面b-b的剖视图。
[0034]
图1g示意性地示出了图1a或图1c的设备的模块。
[0035]
图1h示意性地示出了图1a或图1c的设备的组件。
[0036]
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的植入物。
[0037]
图3示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的测量方法。
[0038]
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的制造方法。
[0039]
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的一个示例的系统。
[0040]
图6a示意性地示出了不同发色团的摩尔消光光谱。
[0041]
图6b示意性地示出了作为波长的函数的水的吸收系数。
[0042]
图6c示意性地示出了作为波长的函数的蛛网膜下腔出血的吸收系数。
[0043]
图6d示意性地示出了通过根据实施例的示例的设备的测量装置测量的、几种液体相对于纯水的光强比。
[0044]
在所有附图中，相似的元件带有相同的附图标记。
具体实施方式
[0045]
浊度测量设备
[0046]
参考图1a、图1b、图1c、图1d、图1e和图1f，描述了用于测量脑脊液的浊度的设备10。
[0047]
设备10包括包含一个或多个波长的光信号的发射装置120，例如能够发射包含一个或多个波长的光信号的光源，使得所发射的光信号的至少一部分穿过脑脊液。
[0048]
设备10包括流动元件110，该流动元件包括入口和出口。流动元件110被设计成允许脑脊液在入口和出口之间循环。
[0049]
设备10包括元件130。元件130例如是不透明元件，例如对于由光源发射的光信号的(多个)波长是不透明的，例如是反衬的，例如吸收和/或反射。不透明元件130被布置成例如设置在流动元件的至少一部分的水平处，以吸收在穿过脑脊液之后(例如在第一次穿过脑脊液之后)发射的光信号的至少一部分，并且反射在穿过脑脊液之后(例如第一次和/或第二次穿过脑脊液)发射的光信号的另一部分，例如流动元件和不透明元件的部分也适于允许在穿过脑脊液之后发射的光信号的另一部分的反射。
[0050]
设备10包括光学检测装置140，例如检测器，该光学检测装置被配置为检测穿过脑脊液后的光信号，例如反射的光信号。
[0051]
因此，可以获得脑脊液的可靠测量。
[0052]
在被发射的然后可选地被反射的光信号穿过脑脊液期间，该光信号经历改变它的吸收和漫射现象。例如，如果脑脊液是带血的，因此是略带红色的，则光信号将主要被流体在某些特征波长上吸收。例如，如果液体是传染性的，换句话说是略带白色的，这种液体将将漫射通过它的光信号。
[0053]
因此，可以原位获得脑脊液浊度的可靠测量。这种设备使得可以定期进行测量，特别是在手术(例如瓣膜手术)后的几周内，这通常是主要感染风险的时段。
[0054]
该设备例如适于检测脑脊液中大于500个元素/mm3的白细胞密度。事实上，当脑脊液变得具有传染性时，脑脊液的浊度与脑脊液中的白细胞的增加的密度成比例改变。
[0055]
设备例如适于检测脑脊液中的大于1000个元素/mm3的血红蛋白和/或氧合血红蛋白和/或高铁血红蛋白和/或胆红素密度。事实上，在出血的情况下，例如，脑脊液的颜色也可以由于血红蛋白和/或氧合血红蛋白和/或高铁血红蛋白和/或胆红素的存在而改变。例如，胆红素与脑脊液中的红细胞的劣化有关。
[0056]
流动元件
[0057]
流动元件110可以是通道。流动元件110可以包括壁114，该壁例如对于由光源120发射的光信号的(多个)波长是透明的或半透明的。例如，流动元件110是透明或半透明的。透明或半透明壁可以具有优选地大于80％的透射系数，例如在由光源发射的光信号的(多个)波长下。透明系数可以是例如由壁透射的光强度和接收的光强度之间的比率。
[0058]
流动元件110和/或不透明元件可以包括一个或多个开口115，光源和/或检测器可以被定位为与该开口相对，例如被定位在该开口的水平处。光源和检测器可以被定位在诸如图1c和图1d所示的相同的开口处。替代性地或补充地，光源和检测器可以被定位在诸如图1c和图1d所示的两个不同的开口处，例如彼此偏移(例如相对于流动元件径向偏移)的两个开口。因此，可以检测流动元件处的可能的沉积物，并且因此避免获得假阳性。
[0059]
流动元件110和/或壁114可以包括透明或半透明的材料或者由透明或半透明(例如对于由光源发射的光信号的(多个)波长)的材料制成。该材料可以是或包括硅树脂(例如可植入的硅树脂)、和/或聚碳酸酯(例如聚碳酸酯聚氨酯)、和/或聚合物(例如聚甲基丙烯酸甲酯或环烯烃共聚物)。
[0060]
流动元件110可以包括入口111和出口112。入口111被设计成允许脑脊液进入流动元件。出口112被设计成允许脑脊液从流动元件110离开。
[0061]
在入口111和/或出口112处，流动元件可以包括连接器。连接器可以是用于连接到心室导管的连接器。可选地，连接器可以是用于连接到控制瓣膜的连接器或用于与控制瓣膜流体连通的装置。
[0062]
流动元件110可以包括或者是导管(例如柔性或刚性导管)、和/或腔室1131和/或瓣膜。腔室1131例如是例如用于脑脊液的压力测量腔室。
[0063]
流动元件110可以包括开口115，例如窗口，光源120和/或接收装置140固定在该开口处。
[0064]
光源
[0065]
光源120可以包括一个或多个光发射器。
[0066]
光源120可以是能够发射可见光谱中的光信号的光源。所发射的光信号可以包括一个或多个波长。光源120可以被设计成发射至少一个光信号，该至少一个光信号包括包含在300nm至850nm之间的一个或多个波长，
[0067]
光源120可以包括一个或多个发光二极管，例如三个或更多个发光二极管。每个发光二极管可以使其生成与其它(多个)发光二极管的光信号不同的光信号，例如与由其它(多个)二极管生成的一个或多个光信号不同波长的光信号。
[0068]
光源120可以包括各自能够发射原色(例如红色和/或绿色和/或蓝色)的三个发光二极管。
[0069]
光源120可以相对于检测器140设置在上游或下游。上游或下游是指流动元件中在脑脊液的流动方向上的上游或下游。
[0070]
参考图1g，可以在发射装置(例如光源120)和检测装置(例如检测器140)之间形成挡光板152。这种挡光板152使得可以限制对由光源120发射的光信号的检测，但是该光信号不会穿过脑脊液和/或不会被不透明元件反射。
[0071]
检测器
[0072]
检测器140可以被设计成测量脑脊液中的颜色水平。
[0073]
检测器140可以被设计成检测包括包含在300nm至1000nm之间的一个或多个波长的光信号。
[0074]
检测器140可以包括或者是传感器，例如颜色传感器(例如用于红色和/或绿色和/或蓝色)。
[0075]
检测器140可以被设计成测量一个或多个不相交波长区域，每个区域属于例如可见和/或不可见光谱，例如属于红外光谱。
[0076]
检测器140可以包括一个或多个光检测器，例如传感器。检测器140可以包括一个或多个光敏表面。
[0077]
参考图1f，设备还可以包括例如在设备的内壁处的沉积物(例如脂质或细胞沉积物)的检测装置(例如附加的)，例如检测器160。检测器160例如设置在另一开口处。检测器160例如被配置成检测入射波161的反射部分162，该反射部分从光源120发出并且与衍射部分163相反，由于沉积物的存在而被抵靠设备的内壁反射。因此，尤其是通过由沉积物检测器160执行的测量来处理由检测器120执行的测量，例如经由诸如下面描述的处理装置，可以检测可能导致假阳性的沉积物的存在和/或校正由于沉积物导致的缺陷。
[0078]
组件
[0079]
该设备可以包括组件150，例如光学组件。参考图1h，描述了组件150。该组件可以包括例如集成光源120和检测器140，例如包括光源120和检测器的光学模块。该模块可以包括挡光板152。该组件可以包括支撑件151，在该支撑件上定位(例如固定)光源120和/或检测器140，例如模块。支撑件是或包括例如电子卡。
[0080]
组件150或模块可以具有包含在3至10mm之间的长度，例如5至6mm之间的长度。组件150或模块可以具有包含在1至3mm之间的宽度，例如1.5至2mm之间的宽度。组件或模块150可以具有包含在0.5至2mm之间的厚度，例如0.5至1.5mm之间的厚度。
[0081]
模块形成例如传感器，例如由hamamatsu销售的p12347-01ct型传感器。
[0082]
组件150和/或模块可以设置在开口115处。组件150和/或模块可以例如在开口115处固定到流动元件110。
[0083]
组件150可以包括控制装置。组件150或控制装置可以包括控制单元153。控制单元153可以被设计成控制光源120和/或接收装置140。组件150或控制装置可以包括例如被配置成与控制单元153通信的微控制器154。组件150可以包括传输装置155，该传输装置包括例如传输器，例如射频传输器。
[0084]
不透明元件
[0085]
除了允许反射所发射的光信号之外，不透明元件还可以提供反衬，特别是在感染的略带白色的脑脊液特性或出血的红色特性的情况下。
[0086]
不透明元件例如围绕流动元件的至少一部分延伸。替代性地，不透明元件可以沿着流动元件的至少一部分的内壁延伸，流动元件的该部分围绕不透明元件延伸。
[0087]
至少一个不透明元件130可以是或包括至少一层，例如不透明的。至少一个不透明元件130，例如该层，可以是或包括至少一个涂层，例如不透明的。至少一个不透明元件130(例如该层或涂层)可以是或包括至少一个鞘(例如不透明的)，例如由填充有有色颜料(例如黑色颜料)的可植入硅树脂形成的或包括该可植入硅树脂的鞘。
[0088]
至少一个不透明元件130可以包括黑色和/或无光泽的光信号反射表面。不透明元件可以是黑色的。
[0089]
不透明元件130形成例如不透明背景，例如单色不透明背景。
[0090]
至少一个不透明元件130可以包括具有大于或等于1cu(浓度单位)的吸收系数的至少一个光线吸收区。
[0091]
不透明元件例如是高反衬的不透明元件。
[0092]
压力测量设备
[0093]
该设备还可以包括例如用于颅内和/或脑脊液压力的压力测量装置113。压力测量装置113是或者形成例如用于测量压力的元件。压力测量装置113可以包括压力测量腔室1131和/或压力传感器。参考图1a，压力测量腔室1131和/或压力传感器可以包括流体连接到入口111的入口和流体连接到出口112的出口，使得脑脊液穿过其。替代性地或附加地，参考图1b，压力测量腔室1131和/或压力传感器可以包括出现在入口111和出口112之间的入口，例如以便相对于流动元件绕过地放置压力测量腔室1131和/或压力传感器。因此，可以防止压力测量腔室1131和/或压力传感器经受流体流动。
[0094]
压力测量装置113例如设置在光源120和检测器140的上游或下游，并且优选设置在瓣膜的上游。
[0095]
植入物
[0096]
参考图2，描述了植入物20。植入物20可以包括设备10。
[0097]
植入物20可以包括壳体201。设备10可以至少部分地在壳体201内延伸。壳体可以包括入口2011和出口2012，例如以允许入口111和出口112延伸超过壳体201。壳体可以包括外壳，例如金属外壳，例如包括钛和/或由钛制成。外壳可以涂覆有硅树脂(例如可植入的硅树脂)层。
[0098]
植入物可以是或包括用于分流液体(例如脑脊液)的导管瓣膜组件。植入物还可以包括在公开号为wo2018007574a1的专利持有者的申请中详述的特性。
[0099]
测量方法
[0100]
参考图3，描述了一种用于通过设备10测量脑脊液的浊度的方法。
[0101]
该方法可以包括用于使脑脊液循环通过流动元件的第一步骤301。
[0102]
该方法可以包括由光源发射光信号的第二步骤303。
[0103]
该方法可以包括在至少一次第一次穿过流动元件110中存在的脑脊液之后由流动元件110和/或不透明元件反射所发射的光信号的第三步骤305。
[0104]
该方法可以包括在至少一次第二次穿过流动元件110中存在的脑脊液之后由检测装置140检测所反射的光信号的第四步骤307。
[0105]
该方法可以包括传输对应于在步骤304中执行的测量的数据的第五步骤309，例如数据存储装置或数据处理装置。
[0106]
制造方法
[0107]
参考图4，描述了用于制造设备10或植入物20的方法。
[0108]
该方法可以包括提供或获得流动元件的第一步骤401。
[0109]
该方法可以包括获得不透明元件(例如在流动元件的至少一部分的水平处)的第二步骤402，获得步骤包括例如在流动元件周围注射不透明元件的有色颜料。
[0110]
系统
[0111]
参考图5，描述了系统50。系统50可以包括设备10或植入物20。
[0112]
系统可以包括处理装置501和/或存储装置502。例如，处理装置501是或包括处理器。例如，存储装置502是或包括存储器。
[0113]
操作示例
[0114]
溶液中的发色团的所得到的波长λ的光学吸收a可以由比尔-朗伯定律定义：
[0115]
a(λ)＝log(i0/i)＝ε(λ).l.c
[0116]
其中a(λ)是波长λ的吸光度a
[0117]
ε(λ)是发色团的摩尔消光系数，以l.mol-1
.cm-1
为单位
[0118]
l：光束穿过液体的厚度，以cm为单位
[0119]
c：发色团的摩尔浓度，以mol/l为单位
[0120]
例如，当溶液处于小于0.1mol/l的浓度时，这个定律得到验证。
[0121]
在给定的波长λ下，n种吸收物质的混合物的吸光度a是单个吸光度的总和：
[0122][0123]
参考图6a，示出了不同发色团的摩尔消光光谱。因此，对于不同的发色团，例如对于氧合血红蛋白601a和/或血红蛋白602a、和/或高铁血红蛋白603a和/或胆红素604a，例如由比尔-朗伯定律定义的摩尔消光系数(例如以l.mol-1
.cm-1
表示)(例如应用于一种或多种吸收物质)可以表示为例如以nm表示的光学波长的函数。
[0124]
这种发色团的吸收通常对于包含在250至1000nm之间的波长最大。
[0125]
参考图6b，水的吸收系数例如以cm-1
表示为波长(例如以nm为单位)的函数。对于250至1200nm之间的波长，水的吸收系数可以低于几种发色团的吸收系数，例如氧合血红蛋白和/或血红蛋白、和/或高铁血红蛋白和/或胆红素。
[0126]
参考图6c，示出了蛛网膜下腔出血(其形成了包含血红蛋白和胆红素的脑脊液)的、作为波长(例如以nm为单位)函数的吸收系数(例如以cm-1
为单位)。
[0127]
脑脊液可以包含水(99％)和/或蛋白质和/或血红蛋白和/或胆红素和/或白细胞，例如取决于病理状态。例如，血红蛋白和/或胆红素的存在可能意味着与健康液体相比吸收方面的增加，并且因此可以表征出血状态。例如，白细胞的存在意味着与健康液体相比衍射和/或反射方面的增加，并且因此可以表征感染状态。因此，脑脊液的光学分析是可能的。
[0128]
参考图6d，例如在四个波长(例如红色和/或绿色和/或蓝色和/或红外线)下、利用呈现不同颜色和浊度的不同液体(例如纯水601d和/或淡黄水602d和/或略带红色的水603d和/或略带白色的水)、例如根据三个增加浊度的水平604d、605d、606d、与作为参考的纯水(100％)相比、例如以针对有色液体测量的强度和针对纯水测量的强度之间的比率的形式示出了由该设备的测量装置(例如光学传感器)接收的光强度的变化。因此，可以根据穿过该设备的液体，例如根据穿过该设备的所述液体的颜色和浊度，来改变每个成分的光强度。