專利名稱：用于相對于患者垂直定位監(jiān)測換能器的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及醫(yī)用患者監(jiān)測設(shè)備。具體而言，本發(fā)明是一種用于相 對于患者精確定位一個或多個患者監(jiān)測壓力換能器的裝置和方法。
背景技術(shù)：
血壓是目前所知最常見的心血管功能指標。通常有兩種方法用于測量 和/或監(jiān)測血壓。常用的非創(chuàng)傷性血壓測量方法用血壓計壓迫動脈，并且當 對動脈的壓迫減輕至允許血流通過動脈時，用聽診器檢測與血流有關(guān)的可 聞特性。與此相反，侵入性血壓測量方法通常涉及到血壓的直接體內(nèi)測量 和監(jiān)測。對于重?；颊?，侵入性血壓測量方法由于下述幾個原因而有利。首先， 因為測量不依賴于血壓計袖帶放置或可聞特性的檢測，使用侵入性方法的 血壓確定極大地提高了血壓確定的精確性。另外，與使用非侵入法的間斷 性測量相反，侵入性血壓確定允許連續(xù)監(jiān)測患者血壓。侵入性血壓確定還 可以快速檢測患者心血管活動中的任何變化，這在急診情況下極其重要。 而且，侵入性血壓測量方法還可以用于在患者體內(nèi)監(jiān)測所選擇的內(nèi)部位置 處的血壓。例如，其經(jīng)常有利于測量及監(jiān)測心腔內(nèi)的血壓。侵入性血壓測量與監(jiān)測通常涉及將導(dǎo)管插入所選擇的血管內(nèi)。例如， 需要測量及監(jiān)測動脈血壓時，將導(dǎo)管插入橈動脈內(nèi)。相應(yīng)地，如果需要測 量及監(jiān)測靜脈血壓，可以將導(dǎo)管插入肘前靜脈、橈靜脈、管狀靜脈或鎖骨 下靜脈。在任何情況下，首先將導(dǎo)管充滿無菌生理鹽水并去除氣泡。然后 將一皮下注射針頭插入所選擇的血管內(nèi)，然后將導(dǎo)管穿過皮下注射針頭并 將其沿血管導(dǎo)入，直到將導(dǎo)管頭端定位于預(yù)期進行血壓測量的位置。合適 地定位導(dǎo)管后，可以去除針頭，并且可以用膠帶封住開口，以將導(dǎo)管頭端 固定于所選擇的位置。將導(dǎo)管的另一端連接至類似地也充滿無菌生理鹽水 的壓力管。然后將壓力管連接至能夠檢測從患者體內(nèi)所選擇的血壓位置傳來的壓力的壓力換能器。再將壓力換能器連接至外部血壓監(jiān)測設(shè)備和/或其 他設(shè)備，例如可以觀察患者血壓波形的視頻顯示器。使用前述方法的侵入性血壓確定的精確性依賴于壓力換能器與在患者 體內(nèi)的導(dǎo)管頭端的垂直位置的仔細垂直對準。如果，例如，壓力換能器位 于低于該導(dǎo)管頭端的位置，所指示的血壓將高于患者的真實血壓。相應(yīng)地， 如果位于高于該導(dǎo)管頭端的位置，所指示的血壓將低于患者的真實血壓。 因此，在血壓確定中，應(yīng)特別注意壓力換能器與該導(dǎo)管頭端的垂直位置的 仔細對準。在一種現(xiàn)有技術(shù)方法中，將壓力換能器可調(diào)性地定位在垂直支架上， 并且將水準設(shè)備(諸如木工用的水平儀)定位于患者和壓力換能器之間。 然后垂直地調(diào)整壓力換能器在支架上的位置，以使其與放置在患者體表上 的基準標記近似水平。盡管前述方法有效，但顯示出很多缺點。例如患者 周圍經(jīng)常放置多種器材，這就排除了通常難以操作的水準設(shè)備(諸如木工 用的水平儀)的使用。在另一種現(xiàn)有技術(shù)方法中，如在美國專利No.5,280,789中對Potts所公開的，公開了一種可移動地附到換能器安裝托架上 的垂直對準設(shè)備。該設(shè)備包括向外對患者投射相干光束的激光源。然后垂 直地調(diào)整換能器安裝托架直到激光源發(fā)出的光斑與定位在患者體表上的基 準標記對準。盡管所公開的設(shè)備在技術(shù)發(fā)展水平上構(gòu)成明顯改進，但它公 開的是，只將單個光點投射到患者身上，這在周圍光亮較強和/或垂直對準 設(shè)備在安裝時就與患者身上的基準標記基本未對準的情況下，可能會使患 者的主治人員難以定位。另外，所公開的設(shè)備不允許獨立于安裝托架定位 光束。在又一現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中，如在美國專利No. 6,071,243中對MacEachern 所公開的，公開了類似地使用激光來照明定位在患者身上的基準標記的另 一種垂直對準設(shè)備。然而，所公開的設(shè)備類似地投射單個光點，因此具有 前述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中存在的很多缺點。所公開的設(shè)備類似地不允許相對于 垂直對準設(shè)備獨立指引光束。需要有一種具有水準設(shè)備的患者監(jiān)測系統(tǒng)，可以將其方便地與患者身 上的預(yù)期位置對準，從而可以將壓力換能器精確地垂直對準。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對一種用于相對于患者精確地定位一個或多個患者監(jiān)測壓力 換能器的裝置和方法。 一方面，該裝置包括換能器支架，將其配置成支撐 至少一個流體感測換能器；照明器，將其連接至該支架以生成可見輻射并 且沿第一光軸指引該可見輻射?？拷撜彰髌鞫ㄎ环瓷浔砻嬉越邮昭氐谝?光軸發(fā)射的可見輻射，并且沿第二光軸指引該可見輻射，使其到達患者身 上的預(yù)定高度位置。另一方面，該裝置包括支撐至少一個換能器的換能器 座架，該座架相對于患者體內(nèi)所選擇的高度位置可以移動；以及照明器， 其生成限定出從照明源延伸至患者體表的光路的可見輻射束。在該光路中 定位反射器以接收該可見輻射束并沿第二方向指引該光束。又一方面，一 種方法包括沿第一方向?qū)⒖梢娸椛渲敢椒瓷浔砻嫔?，該反射表面沿第?方向?qū)⒃摽梢娸椛浞瓷渲粱颊?，將該可見輻射投射到患者體表上以在患者 身上形成照明區(qū)域，并且將換能器與患者體表上的預(yù)定高度對準。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的患者監(jiān)測系統(tǒng)的等距視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式顯示了照明器的換能器支架的局 部剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式顯示了照明器的換能器支架局部 剖面圖；圖4(a)至4(e)是由圖3的實施方式形成的圖像。
具體實施方式
本發(fā)明通常針對一種用于醫(yī)用患者監(jiān)測設(shè)備的裝置和方法，更具體而 言，本發(fā)明針對一種用于相對于患者精確定位一個或多個患者監(jiān)測換能器 的裝置和方法。在以下的描述和圖1至圖4中闡述了本發(fā)明的某些實施方 式的很多具體細節(jié)以提供對這些實施方式的深入了解。然而，本領(lǐng)域技術(shù) 人員將領(lǐng)會到，本發(fā)明可以有另外的實施方式，或者可以在沒有以下描述 中所描述的若干細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的患者監(jiān)測系統(tǒng)10的等距圖。系統(tǒng)10包括換能器支架12，將其配置成附到諸如IV支架的垂直支架14，或其他 類似的垂直支撐設(shè)備上。將換能器支架12可移動地附到垂直支架14上， 以便換能器12可以在V方向上沿垂直支架14的高度平移，并且換能器支 架12還包括夾緊設(shè)備16以使換能器支架12保持在垂直支架14上所選擇 的位置。還將換能器支架12配置成支撐能夠測量和監(jiān)測患者20的血壓的 壓力換能器18。盡管換能器支架12顯示了安裝在其上的單個換能器18， 本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易地領(lǐng)會到，換能器支架12可以支撐多于一個的壓 力換能器18，以便可以在患者20體內(nèi)多于一個的位置處同時進行血壓監(jiān)測 和測量。將換能器18連接至壓力管22，其從換能器18延伸至導(dǎo)管24的遠 端。將導(dǎo)管24的頭端(未顯示)插入患者20體內(nèi)并延伸至患者20體內(nèi)的 預(yù)期位置。導(dǎo)管24的頭端的垂直位置由耙點26所指示，可以將耙點26放 置在患者20體外。換能器18還通過生理鹽水管30和流動闊32連接至生 理鹽水袋28，以允許用生理鹽水凈化壓力管22和導(dǎo)管24。定位在生理鹽 水管30和壓力管22上的線限流器31可以用于輔助凈化過程。根據(jù)需要， 將壓力換能器18電連接至監(jiān)測設(shè)備26，配置其以處理從壓力換能器18接 收的信號并生成血壓水平的視頻圖像。仍然參考圖l，換能器支架12還包括照明器34，其能夠從換能器支架 12向外投射光束36到患者20身上。在一種特定實施方式中，換能器支架 12包括照明器34，其向患者15投射線形光束36并且還可以圍繞軸R旋轉(zhuǎn) 以使光束36可以掃過角度A。在另一特定實施方式中，換能器支架12包 括照明器34,其可以包括聚束光學(xué)系統(tǒng)，以便在患者15身上可以投射出圖 線38或圖像39。下面將更詳細地描述前述實施方式。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式顯示了照明器40的圖1的換能器 支架12的局部剖面圖。照明器40包括安裝在換能器支架12內(nèi)部的照明源 42，以便指引光束36沿垂直方向V并進入以近似垂直于方向V的方向反 射光束36的反射棱鏡44。反射棱鏡44可以包括設(shè)置在棱鏡44表面上的反 光材料以反射光束36。可選擇地，可以如此形成棱鏡44，使其包括近似等 于臨界角的表面，從而使得棱鏡44成為內(nèi)反射性的。這兩種情況下，棱鏡 44均固定于在中央設(shè)置了孔48的座架46上，孔48與光束36基本上成一 直線。座架46可旋轉(zhuǎn)地連接至換能器支架12，使得棱鏡44可以在方向R上旋轉(zhuǎn)，從而如圖l所示，光束可以掃過角度A。可以如此配置座架46， 使得座架46的旋轉(zhuǎn)限定于轉(zhuǎn)過小于360度的角度，從而將光束36的投射 約束在預(yù)定角度范圍內(nèi)?？蛇x擇地，可以如此配置座架46，使得光束36 可以連續(xù)地轉(zhuǎn)過360度的角度。盡管圖2中顯示了將光束36反射至患者20 的棱鏡44，本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易地認識到，具有反射表面的其他反射 設(shè)備是公知的，且可以用來代替棱鏡44。仍然參考圖2，照明源42可以包括白熾光源，但優(yōu)選包括諸如能夠連 續(xù)波(CW)操作的半導(dǎo)體二極管激光的相干光源。 一方面，二極管激光可 以具有大約635 nm的波長。盡管存在其他備選二極管激光設(shè)備， 一個合適 的二極管激光器為可從加拿大Pomona的Lasermate Group, Inc.得到的 LD-635-51 二極管激光器。照明源42還可以包括光學(xué)設(shè)備50，將其定位于 照明源42和棱鏡44之間以進一步調(diào)節(jié)光束36。 一方面，光學(xué)設(shè)備50可以 包括連接至二極管激光器的準直透鏡?？梢詫⒄彰髟?2連接至控制器52， 控制器52進一步連接至電源54，電源54可以通過手動開關(guān)56連接至控制 器52。還可以將手動可調(diào)電位計58連接至控制器52，當給照明源42通電 時，控制器52允許對光束36的強度的控制。還可以將控制器52連接至指 示燈59，當給照明源42通電時，指示燈59照亮，從而使得發(fā)光器40的操 作顯而易見。前述實施方式有利地允許獨立指引從照明器發(fā)出的光束，使得光束可 以掃過預(yù)定的角度范圍。因此，前述實施方式允許將光束更方便地指向患 者，而無需移動垂直支架。圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式顯示了照明器60的圖1的換能器 支架12局部剖面圖。本實施方式的很多細節(jié)結(jié)合圖2進行了詳細討論，為 簡便起見，不再進一步討論。如在前面的實施方式中那樣，照明器60包括 安裝在換能器支架12內(nèi)部的照明源42，以便當光束36從照明源42發(fā)出時 垂直地對其指引。照明器60還包括棱鏡44，可以通過座架62以相對于支 架12固定的關(guān)系將棱鏡44固定。將照明源42連接至圖像生成光學(xué)元件64， 光學(xué)元件64通常衍射由照明源42生成的光束36，以便當投射到患者20 體表上時產(chǎn)生預(yù)選擇圖像39(見圖1)?，F(xiàn)在參考圖4，預(yù)選擇圖像39可以 包括如圖4(a)所示的線形點陣，或如圖4(b)所示的預(yù)定長度的直線?？梢圆捎闷渌麍D像生成光學(xué)元件64以產(chǎn)生其他圖像。例如，元件64可以用于 當將光束36投射到患者15體表上時產(chǎn)生如圖4(c)到4(e)所示的交叉準線圖 案。參考圖3，盡管存在其他合適的圖像生成光學(xué)元件，適用于形成如圖 4(a)到4(e)所示的圖像的圖像生成光學(xué)元件64為可從加拿大Pomona的 Lasermate Group, Inc.得到的L50系列衍射圖案生成器。前述實施方式有利地允許當對設(shè)備進行水準時，通過將圖像投射到患 者身上而容易地檢測從照明源投射出的光。如早先所提到的，在周圍光亮 較強的情況下，尤其在所投射的光束與患者基本未對準的情形下，可能難 以發(fā)現(xiàn)單個光點。盡管前面所述已經(jīng)在侵入性血壓測量的特定情境內(nèi)討論了壓力測量， 要理解的是，前面所述也適用于身體其他部位內(nèi)的壓力測量。例如，本發(fā) 明的各種實施方式在不進行明顯改變的情況下，可以用于測量和監(jiān)測患者 的顱內(nèi)壓。另外，根據(jù)前面所述將意識到的是，盡管在這里為說明起見描 述了本發(fā)明的具體實施方式
，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可 以做出各種改變。例如，也可以將本發(fā)明的一種實施方式的情境中所顯示 的某些特征并入其他實施方式。因此，本發(fā)明不局限于前述實施方式的描 述，而僅由權(quán)利要求書進行限定。
權(quán)利要求
1、一種用于在患者監(jiān)測系統(tǒng)中定位流體感測換能器的裝置，包括換能器支架，將其配置成支撐至少一個流體感測換能器；照明器，其由所述支架承載以生成可見輻射并且沿第一光軸指引所述可見輻射；以及反射表面，其由所述支架承載并且定位于靠近所述照明器，以接收沿所述第一光軸發(fā)射的可見輻射，并且沿第二光軸指引所述可見輻射，所述第二光軸與所述第一光軸不同并具有與所述換能器支架的垂直位置相對應(yīng)的垂直位置。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述第一光軸近似垂直于所述第 二光軸。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述換能器支架還包括夾緊設(shè)備， 將其連接至沿與所述第一光軸近似平行的方向延伸的固定支架，可以沿所 述固定支架調(diào)整所述夾緊設(shè)備的位置。
4、 如權(quán)利要求1所述的裝置， 明器定位的反射棱鏡。
5、 如權(quán)利要求l所述的裝置， 二光軸近似平行的軸旋轉(zhuǎn)。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置， 光軸固定。其中，所述反射表面還包括靠近所述照 其中，所述反射表面可以圍繞與所述第 其中，將所述反射表面相對于所述第二
7、如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括連接至所述照明器的控制器，將 其配置成至少控制由所述照明器發(fā)出的可見輻射的強度。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述照明器還包括白熾光源。
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，所述照明器還包括相干光源。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述照明器還包括半導(dǎo)體二極 管激光光源。
11. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述第一光軸限定了第一光束 路徑，并且所述照明器還包括定位在所述第一光束路徑上的圖像形成衍射 光學(xué)元件。
12. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述第一光軸限定了第一光束 路徑，并且所述照明器還包括定位在所述第一光束路徑上的準直光學(xué)元件。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述流體感測換能器包括血壓 傳感器。
14. 一種用于相對于患者定位至少一個壓力感測換能器的裝置，包括 支撐所述至少一個換能器的換能器座架，所述座架相對于所述患者體內(nèi)所選擇的高度位置可以移動；以及由所述換能器座架承載的照明器，其用于生成限定出光路的可見輻射 束，所述照明器具有可旋轉(zhuǎn)元件，將所述可旋轉(zhuǎn)元件配置成使所述光路圍 繞從所述換能器座架延伸的垂直軸旋轉(zhuǎn)。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述照明器還包括反射器以將 所述光路從第一方向重新指引到近似垂直于所述第一方向的第二方向。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述反射器還包括定位在所述 光路上的反射棱鏡。
17、 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述反射器可圍繞近似平行于 所述第一方向的軸旋轉(zhuǎn)。
18、 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，將所述反射器相對于所述第二 方向固定。
19、 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述換能器座架還包括可固定 地連附到支架上的夾緊設(shè)備。
20、 如權(quán)利要求14所述的裝置，還包括連接至所述照明器的控制器， 將其配置成至少控制由所述照明器發(fā)出的可見輻射的強度。
21、 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述照明器還包括白熾光源。
22、 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述照明器還包括相干光源。
23、 如權(quán)利要求22所述的裝置，其中，所述照明器還包括半導(dǎo)體二極 管激光光源。
24、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述照明器還包括定位在所述 光路上的圖像形成衍射光學(xué)元件。
25、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述照明器還包括定位在所述 光路上的準直光學(xué)元件。
26、 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述至少一個換能器包括血壓 傳感器。
27、 一種將用于測量體液壓力的換能器與患者體內(nèi)預(yù)定垂直高度對準 的方法，包括沿第一方向?qū)⒖梢娸椛渲敢椒瓷浔砻嫔锨宜龇瓷浔砻嫜氐诙较?反射所述可見輻射使得所述可見光輻射向所述患者延伸，將所述第二方向定位于與所述換能器基本等高的高度處；將所述可見輻射投射到所述患者體表上以在所述患者身上形成照明區(qū) 域；并且利用投射到所述患者的所述體表的所述光將所述換能器與所述預(yù)定高 度對準。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沿第一方向?qū)⒖梢娸椛渲敢?反射表面上且所述反射表面沿第二方向反射所述可見輻射的所述步驟還包 括沿所述第一方向?qū)⑾喔煽梢娸椛渲敢椒瓷淅忡R上，所述反射棱鏡沿所 述第二方向指引所述相干可見輻射。
29、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沿第一方向?qū)⒖梢娸椛渲敢?沿第二方向反射所述可見輻射的反射表面上的所述步驟還包括沿第一方向 指引所述可見輻射并沿近似垂直于所述第一方向的第二方向反射所述可見 輻射。
30、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，將所述可見輻射投射到所述患 者體表上以在所述患者身上形成照明區(qū)域的所述步驟還包括將具有已定義 束直徑的可見輻射相干束投射到所述體表上以在所述患者身上形成直徑與 所述束直徑近似相等的照明斑。
31、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，沿第一方向指引可見輻射的所 述步驟還包括沿所述第一方向指引可見輻射相干束并用衍射光學(xué)元件衍射 所述相干束，并且其中，將所述可見輻射投射到所述患者體表上以在所述 患者身上形成照明區(qū)域的所述步驟還包括將圖像投射到所述患者體表上。
32、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，將所述換能器與所述預(yù)定高度 對準的所述步驟還包括將至少一個換能器可調(diào)地連接至與所述第一方向近似平行的支架，并且沿所述支架平移所述至少一個換能器，直到所述照明 區(qū)域與所述預(yù)定高度近似重合。
33、 一種將用于測量體液壓力的換能器與患者體內(nèi)預(yù)定垂直高度對準的方法，包括沿光路指引可見輻射束，所述光路從與所述換能器的所述垂直位置相 對應(yīng)的位置基本水平地延伸；圍繞基本垂直的軸旋轉(zhuǎn)所述光路，直到所述可見輻射束與所述患者相 交；并且調(diào)整所述換能器的所述垂直位置，直到所述可見輻射束基本上在所述 預(yù)定高度的垂直位置處與所述患者相交。
34、 如權(quán)利要求33所述的方法，其中，沿光路指引所述可見輻射束的 所述步驟包括沿第一方向?qū)⑺隹梢娸椛涫敢椒瓷浔砻嫔锨宜龇瓷?表面沿第二方向反射所述可見輻射。
35、 如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述可見輻射包括相干可見輻射。
36、 如權(quán)利要求33所述的方法，還包括基本上在所述預(yù)定高度的垂直 位置處將可見標記放置在患者身上，并且其中，所述可見輻射束在束直徑 與所述可見標記的直徑近似相等的情況下與所述患者相交。
全文摘要
本發(fā)明針對一種用于相對于患者定位換能器的裝置和方法。在一種實施方式中，具有流體感測換能器的換能器支架還包括連接至所述支架的照明器以生成可見輻射并且沿第一光軸指引所述可見輻射。反射表面接收沿所述第一光軸發(fā)射的可見輻射，并且沿第二光軸將所述可見輻射指引到患者身上的預(yù)定高度位置上。在另一種實施方式中，一種方法包括沿第一方向?qū)⒖梢娸椛渲敢椒瓷浔砻嫔?，所述反射表面沿第二方向?qū)⑺隹梢娸椛浞瓷渲粱颊?，將所述可見輻射投射到患者體表上以在患者身上形成照明區(qū)域，并且將所述換能器與患者體表上的預(yù)定高度對準。
文檔編號A61B5/02GK101410050SQ200780011403
公開日2009年4月15日 申請日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者A·納拉, W·韋克爾 申請人:宇宙空間實驗室醫(yī)學(xué)公司