专利名称：检测狭长体腔的截面变化的传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有关独立权利要求的前序部分的传感器。
现代医学中，需要一种适于插入狭长的通常为管状的体腔例如尿道内某一截面处以显示体腔内截面变化的传感器(导管)。在肌肉的作用下，这类管状腔的不同区段之间的组织压力变化可能很大。因此，除了要显示体腔内截面处的变化以外，还需要能显示不同区段截面内的局部变化。
美国专利文件US4,711,249公开一种管状传感器10，其用来插入狭长腔内，以检测体腔内尺寸的变化。这种传感器是由一些布置排列和间隔开的硬管15,16,17组成，各管端用机械的方式插入刚性体25内，刚性体与管段环形截面密封连接。在管段端部之间形成了由弹性薄膜或隔膜35包容的周向延伸沟槽。在薄膜和硬管25之间就形成了空隙26。
每一个硬管有一个中心腔室28，其通过孔径29连接到刚性体25和薄膜35之间的空隙26处。在它的一端，腔室28有一个机械式硬套30，而另一端有一个柔性套31。在薄膜35和刚性体以及腔室38之间的空隙26处充以液体。传感器40紧贴于柔性套31用以记录腔内的压力变化。
美国专利文件US4,711,249公开的装置的缺陷在于，圆柱形传感器只能记录到弹性薄膜35跨接形成于管端之间的空隙的圆柱状传感器那些部分中的周围器官的周边的变化。不言而喻，圆柱传感器只有很短的一段有能力记录周围器官的周边的变化。在薄膜35之间的区段内则检测不到周围器官的周边发生的变化，除此之外，对于传感器测定的周边小于传感器的周边时保护周围器官。
本发明涉及设有管状部分的装置，可以检测到沿管状部分在周围器官的周边的尺寸和/或结构的变化，圆柱部分周围发生的变化也可以被检测。这是由独立权利要求特征条款的装置来实现的。
本发明有益的实施例公开在所附的从属权利要求中。
本发明的细节通过下面参照各附图予以说明，其中
图1是装置的侧视图1a是图1的a-a截面放大图；图2是装置的一实施例的截面图，该装置包括一个与弹性薄膜或隔膜结合的霍尔(Hall)元件；图3是与图2相对应的截面图，但图中的薄膜已向下移动；图4a-c是薄膜的不同实施例的截面图；图5是具有导电弹性薄膜的装置的一实施例的截面图；图6是与图4相对应的截面图，但图中薄膜已向下移动；和图7a-e是装置中包括一大致圆柱形传感部分的实施例。
图1及1a表示一装置1，其包括有一个连接到保持件部分60的大致圆柱状部分10。圆柱部分10此后将指定为装置的传感部分10，该圆柱部分形成一个从保持部分60伸出的管式敏感体30(参见图2-3及5-6)。通常，加厚部分110位于敏感体的壁11内，并沿敏感体的纵向设置。从横截面上看(参见图1a)，沿着圆周方向的材料是一段加厚部分110紧接着一段较薄壁部分111再紧接一段加厚部分110，顺次形成。较薄壁部分构成多个沟槽或通道112。
纵向设置的较厚材料部分110和较薄材料部分111的结合增强了抗弯的刚度，同时敏感体30使垂直于其纵向的弹性得以保持。为了提高弹性，沟槽112和加厚部分111两者的厚度和宽度的某种结合可以提高敏感体垂直于其纵向的弹性并维持所需的挠性刚度。
从图示中可以看到，传感部分10有一个与保持部分60相连的一第一端部19，以下统称为下端部和与刚性(非弹性)罩37端接的一第二端部17(上端部)。在下端部19和传感部分的相对的第二(自由的)端部17之间，传感部分形成构成传感器10的圆柱部分30的一个管式敏感体30。该圆柱部分形成的腔室用标号12标出。圆柱部分一般为环形截面。然而，各实施例的横截面也可有其它的形状，诸如椭圆形、多边形、其至少有一个角部，还至少有一个基本上直的部分等。
图中所示的实施例中，传感部分10的下端部19形成一个向下开口的锥部31。该下端部插入保持部分60内。在下端部19的下方设有由弹性材料制成的薄膜15,15a-c。薄膜沿其外边缘有一周向固定环16。传感部分10与薄膜一起形成一封闭腔13。为了形成这个封闭腔，薄膜与传感部分的下端部19密封地连接，传感部分和薄膜直接连接，或者传感部分10和一第一保持部件61密封地连接。之后，该保持部件与薄膜15的固定环16是密封连接的。下端部19和薄膜15,15a-c之间连接方式的细节将于后述。一般说来，内腔13中全部或部分地充填以液体和/或可变形的材料，例如胶状物。最好是应用不可压缩的液体。
保持部分60包括第一保持部件(上保持部件)61和第二保持部件(下保持部件)62。第一保持部件的上部67形成腔室，其内部尺寸与传感部分的下端部19的外部尺寸一致。一般，第一保持部件的上部只围绕很短一段的传感部分10的敏感体30。在薄膜的固定环16上方的区域内第一保持部件61有一面朝下的固定表面69。
如图所示的实施例中，第一保持部件有一台肩部分68，其内壁形成固定面69。第一保持部件61的下方有一个大致中空的圆柱部分70。第一保持部件在其的下端一般设有一个向外向下的周向环63。
第二保持部件(下保持部件)62在构形上大致为管状的。第二保持部件的上端部形成有一个贴合面71，该贴合面在固定环的那一侧面贴靠薄膜的固定环16。该侧面是与面向第一保持部件的贴合面69那一侧面相对。第二保持部件62用快卡连接部部72与第一保持部件61固紧。
图2和图3表示出装置的实施例，其中，传感部分10的下端部19的锥形部分31有下边缘14，它与薄膜15之间有一定距离。这个锥形部分用粘接剂与第一保持部件61的面向内的表面76密封地固定。在本实施例中第一保持部件61与传感部分10和薄膜15,15a-c共同形成内腔13。
在示于图2及3的实施例中，第一保持部件61的面向下的贴合面69和薄膜的固定环16相贴合。第二保持部件62相对于第一保持部件61、固定环16，从而相对于薄膜的位置固定地保持为使第一保持部件的内贴合表面69和第二保持部件62的贴合面71在压力下与固定环16的相对侧面保持贴靠。假定固定环是用弹性材料制成，那么在固定环与第一保持部件61之间将获得可靠密封。
图2和图3示出装置的实施例，其中，第一磁性体40固装于薄膜15的中心部分33上。在一个优选实施例中，该磁性体是一个永久磁铁。一般，磁性体呈棒状，故称之为磁棒。磁性体40沿中心部分33的纵向侧装于其上。一般磁性体设有一个和更多的凸台以改善磁性体与薄膜的固定(图上未显示)。
图2与3所示的装置的实施例还有一个插塞80，其内包括检测装置43，即一个对磁场力感应的霍尔(Hall)元件。在检测装置上方，第二保持部件62形成一个腔室65，在腔室中薄膜15可以从图2所示的起始位置位移到图3所示的张紧位置。
图4a及4b表示薄膜的实施例的断面图。薄膜的中心部分33突入到磁性体40的端缘的上方，以确保磁性体与薄膜可靠地固定。图4a实施例中的薄膜15设有同心折弯部分18，用以提高其灵敏度。图中的所示实施例中此折弯部分的截面是波浪形状的。
图4c示出薄膜15c的实施例，导向体34与薄膜的中心固定部分33以刚性方式相连。这种刚性连接方式保证了导向体与薄膜15c的中心固定部分33的方位总是一致。导向体34在薄膜面向敏感体30的一侧固定于薄膜上。导向体有圆柱部分340，其尺寸设定成可以使其在敏感体30内与加厚部分110有小间隙的移动。圆柱部分的长度选定为薄膜移动时它总是位于敏感体的腔室内。
图5和6示出装置的实施例，传感部分10的下端部19设有向下端止于下端部的一固定凸缘32。此固定凸缘的尺寸设计得至少有一部分与薄膜的固定环16重叠。在这些实施例中，第一保持部件61的贴合面69与固定凸缘32相对贴合。为了使固定凸缘32和薄膜的固定环16之间密封贴合，在第一保持部件61的贴合面69与第二保持部件62的贴合面71之间固定凸缘和固定环两者彼此被相对压紧。同时，传感部分10和薄膜15固定在保持部分60内。显然对本技术领域的技术人员而言只需操作熟练，而在某些实施例中，固定凸缘32与固定环16可以永久地且通常相互密封地连接，例如采用粘接剂或快卡连接部等。在这些实施例中，传感部分10和薄膜15是一结合单元。
图5和图6所示的实施例中，薄膜设有固定环16，在本发明的一些实施例实践中，薄膜与磁性材料体40也是结合在一起的。
图5和图6示出保持部分60的实施例，其中第一保持部件61和第二保持部件62之间设有一个中间部件66。中间部件用快卡连接部73固定到第一保持部件上，并用快卡连接部74固定到第二保持部件上。
在某些实施例中，在第一磁性体40和同样由磁性材料制成的第二磁性体44之间设有检测装置43。在一个优选实施例中，第二磁性体44是永久磁铁。一般这两个磁体设计成棒形，形成磁棒。在这些实施例中第一和第二棒状磁体设计成一磁体的南极面向另外一磁体的北极。
第一磁体40和第二磁体44的截面选为圆形，也可是其他形式的截面。然而第一磁体40一般至少总是选为圆形截面。在某些实施例中，这些磁体的轴向长度很短，磁体基本上呈板状。
测量仪器26利用导线22,23连接到检测装置43上，以记录检测到的磁场力的强度讯号。
图5及图6示出本发明的实施例，薄膜15a在其中心部分33与朝下的棒50相连接。棒的上部51与薄膜15a的中心部分33相连，棒的下部52固定在第二保持部件62的支撑件81上。棒的直径一般稍粗，棒由柔性导电材料制成，在有轴向负荷时产生一个弧度。薄膜由弹性导电材料制成。材料承受弯曲时薄膜材料的传导率发生变化。这种材料可以选用导电硅橡胶。薄膜和棒经常形成为一体的单元。第二保持部件62的内表面涂以电绝缘材料层75。导线22,23连接到棒的下端52以及连接同样是由导电材料制成的第二保持部件62上。棒和第二保持部件所在的电路中接有电源20和记录和/或指示装置26。
检测装置上方的第二保持部件62内形成的腔室65可以使薄膜15a从图5所示的起始位置位移到图6所示的张紧位置。如图6所示，当薄膜向支撑件81位移时，棒的中间部分在棒的上下端之间的区域侧移。棒的尺寸设定成，使固定到支撑件81的棒50的下端52到薄膜的中心部分33的距离足够大，当薄膜15a处于最大张紧位置时棒一般不会接触到第二保持部件62的第二表面。(参见图6)在图2-3所示的实施例中，检测装置43设置成与磁性体40的距离在装置正常使用时应足够大，当薄膜15a处于最大张紧位置时不致接触到检测装置(参见图3)。为了满足上述要求，封闭腔13在原始状态(无外部压力作用于传感器30)下的尺寸以及薄膜的中心固定部分33和检测装置43的距离应该这样选择当传感器30处于最大计算压力下，中心固定部分33或固定于其上的磁性体40决不会位移到固定部分33或磁性体44与支撑件81或检测装置43接触的位置。
如上所述，在图5,6的实施例中，选择棒50的长度应使得在传感部分30的最大计算压力下棒的任何部分都不会与第二保持部件62的内限定表面相接触。绝缘层75设定为防止第二保持部件的内限定表面和棒50之间万一接触时产生的测量误差。
图7a-e为传感器的敏感体30的实施例。在图7b-e的实施例中，敏感体在其自由端部17设有向外扩张部分35。该向外扩张部分使敏感体保持在用于记录尺寸和/或形状的变化的腔或体内的位置。
一个实施例表示在图中，其中第一(上部)保持部件61为外保持部件，其部分地环绕第二(下部)保持部件。显然，在另外的一些实施例中，第二(下部)保持部件为外保持部件，其至少部分地环绕第一保持部件。在此实施例中，第二保持部件一般是朝外的环63中。
显然，对于本技术领域的技术人员而言，应用上述技术时，装置内的零件或部件可由快卡锁紧装置进行上述连接，必要时也可以考虑用其他的应用技术来替代。例如螺钉连接、焊接或胶合等。
当本发明简化为实践应用时，传感部分10的基本圆柱部分30(敏感体30)是插入要被测的体腔内，例如病人的尿道中。当体腔的任何部位的周围减小时，敏感体30的相应部位就被压缩，敏感体的腔12的尺寸也变小。腔尺寸的减小导致腔内压力的增高，这样薄膜15、15a-c的中心部分33就移向检测装置43或者支撑装置81。当敏感体的压缩部分的区域内的周围空间增大，对敏感体的压力就减小，薄膜就弹回，薄膜的中心部分33便从支撑装置移开。移动的距离取决于压力降低值。对敏感体30的外压力的变化引起薄膜张力的相应变化。敏感体的尺寸设定成可用力来压缩，这个力基本上小于薄膜的中心部分从其原始位置位移所需的力。因此薄膜是装置灵敏度的主要决定因素。
图2-3所示的实施例中，薄膜15的位移引起检测装置43所记录的磁力发生变化，连接到检测装置的记录和/或指示装置26就可以读出和/或指示该磁场力的变化。测量的电流或电压数值和/或变化被记录在磁带上，或者由测量仪器指示其变化，或者用灯光指示其变化(例如使用一个或多个灯泡或LED亮灭显示)等。
图4c所示的实施例中，导向体34在敏感体30的腔12内位移，在导向体和加厚部分110之间以小间隙位移。滑动速率与薄膜的中心部分33的移动速率相同。导向体增加了薄膜的中心部分的刚度。这样可以避免薄膜产生不希望的变形而导致的敏感体30的压缩量的指示误差。在敏感体30被压缩或扩张时，加厚部分之间的沟槽112保障压力介质的再分布，其由薄膜的张紧位置来表示。
在薄膜向下移动时，图5-6所示实施例中的棒50在棒的上下端51和52之间的区域内侧移。第二保持部件62、薄膜15a和棒50都接入电路，电路还包括有两根导线22,23，电源20以及记录和/或指示装置26。当薄膜15a受压张紧时，电路中的阻抗发生变化，由记录和/或指示装置26加以记录和/或指示。
显然，对本技术领域的技术人员而言，在图5-6所示薄膜的实施例中，仪器26记录和/或指示了薄膜的位置变化。这一设计对应于前述的图2-3。
本发明的装置一般用于医疗目的。导尿管中的收缩的记录和指示具有特别的价值，例如对小便失禁的治疗。
前述说明中，使用了“上”，“下”，“向下”，“在下”以及相关的措辞。这些定义仅仅是为了简化说明附图中相对于有关装置的方位。显然，对于本技术领域的技术人员来说，可以看出该装置以及各部件可以有不同空间位置。
上述的详细说明只涉及到本发明的有限实施例，对于本技术领域的技术人员来说可以容易地理解，在不脱离所附的权利要求的范畴的情况下，本发明还包含有大量的实施例。
权利要求
1．一种医疗装置(1)，用以检测狭长体腔，例如人体导尿管的截面变化，该装置包括有一个保持部分(60)和与该保持部分相连的传感部分(10)和一个柔性材料制的敏感体(30)，所述传感部分(10)有形成敏感体(30)的中空基本圆柱体(30)；传感部分包括一第一端部(19)和一第二端部(17)，传感部分的第一端部(19)连接到保持部分(60)，敏感体(30)的内腔(12)位于封闭腔(13)中，该腔内全部或部分充以液体和/或可成形的物质，以及设有用于感应封闭腔(13)内的压力的压力敏感件(15,15a-c),；其特征在于，传感部分(10)仅在其第一端部(19)用机械的方式固定于保持部分(60)；敏感体(30)设计为导管状装置(30)，其突出于保持部分(60)之外，且其自由端(17)设有封闭罩(37)；
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，敏感体(30)在敏感体的纵向方向设有多个加厚部分(110)；
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，加厚部分(110)设置在敏感体的壁(11)之内部、；
4．如权利要求1-3中任意一项所述的装置，其特征在于，压力敏感件设计为薄膜(15,5a-c)；
5．如权利要求4所述的装置，其特征在于，导向体(34)固定到薄膜(15c)的中心部分(33)上；导向体伸入敏感体的腔室(12)内；为响应中心部分(33)的移动速率，导向体(34)设置成在敏感体的腔室(12)内相对敏感体(30)的加厚部分(110)内以小间隙位移；
6．如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，第一磁性体(40)固定在薄膜(15,15b,15c)上；而记录磁场力的检测器装置(43)相对于保持部分(60)的位置固定；
7．如权利要求6所述的装置，其特征在于，第一磁性体(40)固定于薄膜的中心部分(33)上；
8．如权利要求6-7中任一项所述的装置，其特征在于，检测器(43)设置在第一磁性材料体(40)和第二磁性材料体(44)之间；
9．如权利要求6-7中任一项所述的装置，其特征在于，第二磁性体(44)是磁铁；
10．如权利要求6-7中任一项所述的装置，其特征在于，一个磁性体或多个磁性体(40,44)皆为磁铁或磁铁棒；
11．如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，两个磁性体(40,44)都是磁铁棒，其位置布置为一个磁铁的南极面对另外一个磁铁的北极；
12．如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，薄膜(15a)由弹性导电材料制成；材料电导率随材料受拉伸的程度变化；薄膜连接于电路中；装置包括在薄膜构型发生改变用于记录和指示电路阻抗变化的装置(26)；
13．如权利要求12所述的装置，其特征在于，弹性和导电材料棒(50)连接于电路中；导电棒位于薄膜(15a)的中心部分(33)和保持部分(60)。
全文摘要
本发明涉及一种检测狭长体腔(例如人体尿道)内的截面变化的医疗装置(1)。该装置包括保持部分(60),与保持部分相连的传感部分(10)以及一个柔性材料制的敏感体部分(30)。传感部分包括固定于保持部分(60)的第一端部。敏感体设计为导管状,其突出于保持部分(60),其自由端(17)设有刚性罩(37)。敏感体为中空体,其内腔(12)构成封闭腔的一部分,腔内压力随敏感体(30)的压缩而变。压力敏感件(15)用以指示内腔(13)的压力值。
文档编号A61B5/03GK1225563SQ9719657
公开日1999年8月11日 申请日期1997年5月20日 优先权日1996年5月20日
发明者伯蒂尔·奥利德臣 申请人:福莫医疗公开股份公司