专利名称：一种检测病人膀胱积尿膨胀的装置及其方法
技术领域：
本发明属于检测技术领域，涉及一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度的方法和装置，特别适用于防止遗尿。
遗尿(无意遗尿)是一个众所周知的问题，已经运用了各种处理方法使病人免受由此带来的痛苦。据统计调查，遗尿在普通人群中的总流行比例达到1％，而在晚青春期高达3％。
各种旨在解决此问题的技术业已开发和公开，例如，第4,347,503、4,738,260、4,977,960和5,036,859号美国专利。它们都利用了一种用于检测现存尿留量的传感片。
一种非常普及的市面能买到的装置，包括一个能探测湿度的传感器，以及一个通过电线与传感器耦合的音频指示器。病人附着该装置并在睡觉前一刻启动它。当一探测到最初的尿液时，传感器便产生一个信号启动指示器发出报警音频信号，让病人醒来。
第4,926,871和5,058,591号美国专利披露了不进入人体内部自动测量人的积尿膀胱体积的技术。在871号美国专利披露的技术中，使用了一个超声换能器，通过将许多超声波信号传送至正交平面，而形成积尿膀胱的图像。在591号美国专利中披露的技术，是基于使用了一个超声换能器，附着在病人的下腹部，对积尿膀胱进行扫描而获得代表其直径的信息，即膀胱前后壁之间的距离。超声换能器与一个电源连接，并与一个适当的微处理器耦合。该微处理器为分析从换能器接收的信号而预编了程序，能够根据探测积尿膀胱的直径已达到某一预定的临界值，而产生一个信号表示这种情况。这一信号被传送至一相配的报警输出电路。
但是，这样的超声换能器运行频率一般大于20kHz(如591号美国专利中具体指出，声波频率是0.5MHz)，所需电压源高达50V(在该专利中指出的是12V)。这明显增加了整个装置的价格。另外，该专利中具体指出，显然接收器的输出需要减至0-5V的范围，从而另外需要一个变压器，这增加了装置的价格和结构复杂性。此外，显然12V电源尺寸上是不允许小型化的装置，而其高价格不允许把它做成一次性装置。从上述专利的说明中，很明显传感器装置的尺寸与病人积尿膀胱的尺寸是同一数量级。
因此，需要通过提供一种新型装置和方法，简化检测膀胱尿液膨胀程度的技术，以防止遗尿。
本发明的主要特征是提供这样一种装置，小型、只需少量能源以及易于附着在病人身上。
本发明的另一个特征是提供这样一种装置，即低成本并因而可一次性使用。
本发明的主要思想是基于以下叙述。为简化检测病人积尿膀胱刚要排尿前一刻的状况，实际上不需要将膀胱本身成像。收集到反映膀胱积尿量的信号，用于估算膀胱中的当前尿水平(量)就足够了。换言之，在基于超声成像技术中使用的复杂而昂贵的传感器组件，可以用相对便宜和轻便的利用频率在音频(16Hz-20kHz)或次声波(低于16Hz)范围的声波工作的传感器组件所取代，与超声波传感器相比，后者所需能源相对较低。因而，这样便宜的组件可以置换。如果它是可置换的，可以被设计成象一块小片。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置，该装置包括(a)一个传感单元，用于附着在病人下腹部的特定部位，该传感单元能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱积尿膨胀程度状况的数据；(b)一个响应所述数据的处理器，用于分析数据，并选择性的产生一个指示病人膀胱积尿膨胀程度预定状况出现的信号；以及(c)一个响应所述指示预定状况出现的信号的指示单元，用于产生一个指示信号引起指定人的注意。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的方法，该方法包括步骤(Ⅰ)将一个传感单元附着在病人下腹部的特定部位，该传感单元能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱尿膨胀程度状况的数据；(Ⅱ)启动传感单元，发射所述声频信号；(Ⅲ)接收并分析所述表示膀胱积尿膨胀程度状况的信号；(Ⅳ)根据检测所述数据指示预定状况出现，产生一个指示信号。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置，该装置包括一个传感器组件、一个处理器和一个指示器组件，三者装在一个大体上平整柔软的盒内，盒的一面涂有粘结材料，用于将其附着在病人下腹部的特定部位，其中传感器组件能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱尿膨胀程度状况的数据，处理器响应所述数据，用于分析数据，并选择性的产生一个指示病人膀胱积尿膨胀程度预定状况出现的信号，以及指示组件响应所述指示预定状况出现的信号，产生一个指示信号引起指定人的注意。
为便于理解本发明以及看看它如何实际运作，现参照附图叙述一个最佳实施例，仅仅作为非限定例子，其中
图1是根据本发明的一个实施例，用于检测膀胱积尿膨胀程度的装置的简图；图2A大略示出了适于图1装置中使用的传感器单元的另一个例子；图2B示出了根据本发明的另一个实施例，用于检测膀胱尿膨胀程度的装置；图3a和3b分别是根据本发明的一个实施例，构成图1中装置的主要部件传感单元和指示单元的方框图；图4a和4b分别是根据本发明的另一个实施例，构成图1中装置的主要部件传感单元和指示单元的方框图；图5是示出图2B中装置的主要部件的方框图；图6示出了根据图3a-3b实施例装置的主要操作步骤的流程图；以及图7是根据图4a-4b实施例装置的主要操作步骤的流程图。
参照图1，示出了一种标示为1，用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置。在本实施例中，装置1有两部分，一部分是传感单元2，另一部分是指示单元4。
传感单元2以这种方式设计，即附着在病人身体耻骨之上的某个地方。传感单元2是一个形状和尺寸像一块小片的微型器件。传感单元2的中央区域6限定一个面向病人身体的传感面，两端部分8有适当的粘结材料以粘在病人的身体上。中央区域6装在一个隔音盒中。传感单元的功能部件将在后面进一步叙述。
指示单元4固定在一根带子5上，从而展现为一种腕带式装置。指示单元4带在病人的腕上，或者是指定人例如小孩的父母的腕上。应当注意，虽然没有特别示出，这样的指示单元4可以被设计成不带在腕上，而是放在病人或者指定人的附近。指示单元4包括一个指示器11A，它可以是一个提供声频指示信号的扬声器，也可以是一个提供视频指示信号的显示器，以及一个按钮开关11B，用于关闭指示信号发射。指示单元的功能部件将在后面进一步叙述。单元2和4之间是无线联结，即通过发信号联接。
图2a示出了适于图1装置中使用的传感器单元的另一个设计例子。与单元2不同，传感单元12仅有确定传感面的部分6。至于附着方法，一块常用的片18可用来覆盖在部件6上，同时将其粘结固定在身体上。
参照图2b，示出了根据本发明的另一个实施例，用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置100。与上述装置1不同，装置100是形状上和尺寸上像一片状的一体化装置。换言之，传感和指示单元都装在一共同片状隔音盒106内。按钮开关10和指示器11A在盒106的一侧106A，而其朝向病人身体的另一侧至少部分涂上粘结物质以粘在病人身体上。
参照图3a和3b，分别示出了装置1的传感单元2和指示单元4的功能部件。传感单元2包括一个与电源16耦合的换能器14。换能器14是产生音频脉冲(16Hz-20kHz)或这次声波(小于16Hz)信号的类型。压电元件(如用陶瓷材料制成的)可以用来作为换能器14。应当指出，虽未特别示出，换能器14包括一个发射器以及一个或多个接收器。利用多于一个的接收器的目的将在后面具体叙述。电源16是小尺寸的，给换能器14提供交流电压，实际中不超过5V。一个传统的模数(A/D)转换器18与换能器14耦合。而需要指出的是，这种转换器可以作为换能器14的结构的一部分。
与转换器18(或者与包括A/D装置的换能器)耦合的是一个处理器20，它是一块典型的嵌入式应用的芯片。处理器20具有存储器22用于存储参考数据，并有用于分析来自换能器14的信号相对于参考数据的预编程序，选择性的产生发射给指示单元4的警告信号。在图1的例子中，传感单元2和指示单元4之间是无线联接的。为此，传感单元2配有一适当的发射器24，用于产生和发射无线传输信号如无线电信号，同时指示单元4包括一相应类型的接收器26，接收这些无线传输的信号。
为了增强检测装置的灵敏度，换能器14可以包括多于一个与共同发射器有关的接收器。例如，可以选定传感单元的尺寸，以便延伸到整个积尿膀胱。在此情况下，或者关于发射器对称放置两个接收器，或者用一定距离间隔的阵列接收器。利用多于一个的接收器，能够确定在不同位置对积尿膀胱由接收器检测的信号之间的差别。
应当指出，处理器20是通常所说的“专家系统”，包含用于做出决定的信号处理和计算智慧。这样一个专家系统使用了基于判定表的逻辑应用，以及操作的学习模式，用于定期更新参考数据，并根据分析结果相应更新判定表。
现在看图4a和4b，与图3a和3b相比，其传感单元102和指示单元104分别有一些结构上的差别。在图3a-3b和图4a-4b的实施例中，相同部件用同样的标号标示。在此例子中，与图3a-3b中的不同，处理器20是指示器单元104的一部分，传感单元和指示单元都配有接收器/发射器28和29，用来进行无线传输信号如无线电信号操作。换言之，整个检测装置从指示单元104操作。为此，提供了模数(A/D)和数模(D/A)转换器18，联在无线电发射器29和处理器20之间。
指示单元104可选择配上键盘20a(构成输入装置)和显示器20b，都与处理器20耦合。医生或者其他指定人因而可以在装置配给病人之前，把与特定病人相关的参考数据输入到处理器的存储器中。为此，在显示器20B上，有包括所有必要键控(菜单)的适当界面。
参照图5，示出了装置100(图2b)的功能部件，与前述实施例中相同的部件用相同标号标示。这里，处理器20直接与指示器11A相联。当处理器20启动时，指示器11A产生一个指示报警信号，它可以是视频或者是音频信号。因此，装置100不需要无线电或者类似的收发设备。
在图3a和3b中作为例子的装置1的操作，现在参照图6叙述。处理器20预设参考数据存在存储器22中(步骤30)。此参考数据代表特定病人的特定值，即相应于要发生尿尿时的状况(构成预定状况)的膀胱中积尿水平(量)的阈值。根据情况而定，病人或者指定人把传感单元2附着在病人身体耻骨稍上的地方，把指示单元4带在腕上，并按按钮开关10启动装置(步骤32)。这些检测到的信号被转换成数值数据并被处理器20接收。嵌在处理器20中的应用程序(软件包)能够分析这些数据，根据检测到前述所定义的预定状况出现(步骤36)，而产生一个激发发射器24的信号(步骤38)。后者产生无线电报警信号，正好被无线电接收器26所接收(步骤40)。响应此信号，接收器26激发指示器11A(步骤42)产生一个指示报警信号(步骤44)。如上指出，报警信号最好是比换能器的更强的声频信号，因为此报警信号是要提醒病人或者引起指定人的注意。
使用传感单元102和指示单元104的检测装置，其操作如图7所示。参考数据被提供并存储在处理器20的存储器中(步骤130)。为启动换能器(步骤132)，病人按指示单元104上的开关10。开关10的激活耦合至处理器20(图4b)，从而处理器20产生一相应信号通过D/A转换器发射到无线电收发器29。后者发射相应信号至传感单元102的无线电收发器28，启动电源16。电源16和换能器14按前述方式共同工作，周期检测所反射的信号(步骤134)，并通过无线电收发器28发射到指示单元104(步骤136)。处理器20分析所收到的信息(步骤138)，并根据检测到预定状况的出现(步骤140)，产生报警信号。此信号被指示器11A收到，产生指示报警信号(步骤142)，如上所述，它可以是声频或者是视频。
本发明的优点是不言而喻的。传感单元使用声频或者次生波换能器，而不是超声波换能器，从而以低压运行，因此所需电源尺寸小、成本低。低成本允许传感单元可置换，因而，通过将传感单元做成一个小片，消除了任何附加装置的必要。传感装置的隔音，使得发射和接收的测量声频或次声波信号不影响病人，只有指示信号引起他的注意。
所提供的指示信号是要提醒病人自己，或者引起其他指定人的注意，例如小孩的父母或者医生，根据情况而定。
根据本发明的装置也可以在外科介入期间作为膀胱积尿膨胀程度状况的指示器使用，从而能让指定人为病人是否使用导尿管做出决定。在这种情况下，传感单元(组件)应附着在病人脐以下的下腹部某处，然后，向耻骨缓慢移动。在装置移动期间，换能器以适当周期(如0.5-1秒)产生和发射音频(或次声波)信号。
本领域熟练人员应当知道，只要不违反权利要求书中界定的范围，本发明的优选实施例可以做出各种改进和修改。
权利要求
1．一种检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置，该装置包括(a)一个传感单元，用于附着在病人下腹部的特定部位，该传感单元能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱尿膨胀程度状况的数据；(b)一个响应所述数据的处理器，用于分析数据，并选择性的产生一个指示病人膀胱尿膨胀程度预定状况出现的信号；以及(c)一个响应所述指示预定状况出现的信号的指示单元，用于产生一个指示信号引起指定人的注意。
2．根据权利要求1的装置，其中所述传感单元包括一个声频换能器。
3．根据权利要求1的装置，其中所述传感单元包括一个次声波换能器。
4．根据权利要求1的装置，其中所述传感单元包括一个与换能器耦合向它提供大体上不超过5V交流电压的电源。
5．根据权利要求1的装置，其中所述换能器是压电元件。
6．根据权利要求5的装置，其中所述声频换能器是由陶瓷材料制成。
7．根据权利要求1的装置，其中所述传感单元装在一个隔音盒内。
8．根据权利要求7的装置，其中所述盒的一个外表面涂有粘结材料，用于将盒粘在病人身体所述特定部位。
9．根据权利要求7的装置，其中所述盒是一片状形式。
10．根据权利要求1的装置，其中所述指示单元空间上与传感单元分开，以无线联结。
11．根据权利要求10的装置，其中所述指示单元是一种腕带式装置。
12．根据权利要求11的装置，其中所述腕带式装置可带在病人的腕上，由指示信号引起病人即所述指定人的注意。
13．根据权利要求10的装置，还包括一个与所述处理器联结的发射器，用于发射指示预定状况出现的所述信号，以及包括一个与所述指示单元联结的接收器，用于接收指示预定状况出现的所述信号。
14．根据权利要求13的装置，其中指示预定状况出现的所述信号是无线电信号。
15．根据权利要求13的装置，其中所述处理器装在传感单元内。
16．根据权利要求15的装置，其中指示预定状况出现的所述信号的所述发射器装在所述传感单元内，而指示预定状况出现的所述信号的所述信号的所述接收器装在指示单元内。
17．根据权利要求13的装置，其中所述处理器装在指示单元内。
18．根据权利要求17的装置，还包括一个响应表示膀胱积尿膨胀程度状况的所述数据的发射器，所述发射器装在传感单元内。
19．根据权利要求18的装置，其中所述指示单元包括与所述处理器耦合的输入装置，用于对处理器将表示特定病人预定状况的特定参考数据预编程序。
20．根据权利要求7的装置，其中包含传感单元的所述盒是可置换的。
21．根据权利要求7的装置，其中所述处理和所述指示单元装在所述盒内。
22．根据权利要求21的装置，其中所述盒是可可置换的。
23．一种检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置，该装置包括-一个大体上平整柔软的盒，用于将其附着在病人下腹部的特定部位；-一个装在所述盒内的传感单元，传感单元能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱尿膨胀程度状况的数据；-一个装在所述盒内并与传感单元耦合的处理器，处理器响应所述数据，用于分析数据，并选择性的产生一个指示病人膀胱尿膨胀程度预定状况出现的信号；以及-一个装在所述盒内并与处理器耦合的指示单元，指示单元响应所述指示预定状况出现的信号，产生一个指示信号引起指定人的注意。
24．根据权利要求23的装置，其中所述盒的一面涂有粘结材料，用于将盒粘在病人身体所述特定部位。
25．根据权利要求23的装置，其中所述盒是隔音的。
26．根据权利要求23的装置，其中所述盒一片状形式。
27．一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的方法，该方法包括步骤(Ⅰ)将一个传感单元附着在病人下腹部的特定部位，该传感单元能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱，接收从积尿膀胱反射的信号，并产生表示膀胱尿膨胀程度状况的数据；(Ⅱ)启动传感单元，发射所述声频信号；(Ⅲ)接收并分析所述表示膀胱积尿膨胀程度状况的信号；(Ⅳ)根据检测所述数据指示预定状况出现，产生一个指示信号。
28．根据权利要求27的方法，还包括步骤-将表示膀胱积尿膨胀程度状况的所述数据转换成无线发射信号。
29．根据权利要求27的方法，还包括步骤-将指示预定状况出现的所述信号转换成无线发射信号。
30．根据权利要求27的方法，还包括步骤-提供一个隔音的传感单元。
全文摘要
提供了一种用于检测病人膀胱积尿膨胀程度状况的装置和方法。该装置包括一个传感单元和一个指示单元。传感单元附着在病人下腹部的特定部位,能够发射基本不超过20kHz的声频信号穿过病人细胞组织至积尿膀胱,接收从积尿膀胱反射的信号,并产生表示膀胱积尿膨胀程度状况的数据。一个处理器联结在传感单元和指示单元之间。处理器响应所产生的数据,用于分析此数据,并选择性的产生一个指示病人膀胱尿膨胀程度预定状况出现的信号。指示单元响应指示预定状况出现的信号,产生一个指示信号引起指定人(如病人自己)的注意。
文档编号A61B8/08GK1314794SQ99808875
公开日2001年9月26日 申请日期1999年5月28日 优先权日1998年6月1日
发明者阿哈龙·阿布拉莫维奇, 尤里·劳辛斯基 申请人:阿尔科医疗器械公司