Электрически изолированный катетер с беспроводными датчиками

Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике, а именно к электрически изолированным катетерам и способам их изготовления, а также к интегральной схеме герметизированного датчика для прикрепления к герметизированному корпусу катетера. Устройство содержит герметизированный корпус катетера, включающий в себя рукоятку и вводимый наконечник для введения в тело пациента, и герметизированный датчик, присоединенный к вводимому наконечнику. При этом датчик и корпус катетера герметично изолированы друг от друга. Устройство также включает в себя локальный блок электропитания/приема информации, встроенный в вводимый наконечник и выполненный с возможностью беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик. Датчик выполнен с возможностью беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок электропитания/приема информации. При сборке катетера обеспечивают корпус катетера рукояткой и вводимым наконечником для введения в пациента. Далее конфигурируют локальный блок электропитания/приема информации, чтобы он встраивался в наконечник для беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик, присоединяемый к наконечнику, конфигурируют датчик для беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок электропитания/приема информации и располагают локальный блок электропитания/приема информации в наконечнике. Датчик и корпус катетера герметизируют и присоединяют герметизированный датчик к упомянутому наконечнику. В альтернативном варианте выполнения устройство содержит интегральную схему герметизированного датчика для прикрепления к герметизированному корпусу катетера. При этом упомянутая схема выполнена с возможностью беспроводного возврата информационного сигнала в локальный блоком электропитания/приема. Группа изобретений обеспечивает эффективную передачу энергии для энергоснабжения датчика и возможность повторного использования катетера и его стерилизацию. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение в основном относится к катетерам, использующим беспроводную связь, и более конкретно, к новому и полезному катетеру для проведения беспроводной связи с датчиком в теле пациента.

Катетеризация сердца представляет собой обычный диагностический тест для оценки состояния сердечной мышцы, клапанов и сосудов. Во время процедуры врач вставляет длинные гибкие трубки, называемые ангиографическими катетерами, в сердце и коронарные артерии.

Топография сердца является особой формой катетеризации сердца, которая используется для пациентов, имеющих определенные типы нарушений ритма сердца, вызванных небольшими участками патологической ткани сердца, которые вызывают прерывание нормальной электрической системы сердца. Гибкая трубка с проводами, называемая электродным катетером, вставляется в сердце, путем введения трубки внутривенно и вручную подводя катетер в сердце. Массив электродов на вершине вводимого наконечника катетера может быть распределен так, чтобы отслеживать электрические сигналы сердца, давая трехмерную реконструкцию электрического функционирования сердца.

Число топографических электродов в массиве может составлять двадцать или более. Все они соединяются с соединителем в рукоятке очень тонкими и гибкими проводами, отрезок которых окружен трубкой или оболочкой, которая соприкасается с рукояткой.

Обычные катетеры являются открытыми и не могут быть стерилизованы. Таким образом, обычные катетеры являются дорогими и одноразовыми устройствами.

Также обычные катетеры являются сложными устройствами для изготовления вследствие соединения многочисленных тонких проводков через оболочку.

Требуется исправить недостатки обычных катетеров.

Последующее описание раскрывает новый катетер, имеющий герметизированный корпус катетера, который включает в себя рукоятку и вводимый наконечник для введения в пациента. Далее, катетер включает в себя герметизированный датчик, присоединенный к вводимому наконечнику и способный отправлять информационные сигналы. Датчик и корпус катетера герметично изолированы друг от друга. В вводимый наконечник корпуса катетера встроен локальный блок электропитания/приема информации (PDDR) для беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик, и для приема информационных сигналов из датчика.

Также раскрывается способ сборки нового катетера. Способ включает в себя обеспечение корпуса катетера, который имеет рукоятку и вводимый наконечник для введения в пациента. Локальный блок электропитания/приема информации (PDDR), который должен встраиваться во вводимый наконечник корпуса катетера, выполнен с возможностью беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик, который должен присоединяться к вводимому наконечнику, и беспроводного приема информационного сигнала из датчика. Датчик, который должен присоединяться к вводимому наконечнику, выполнен с возможностью беспроводного приема испускаемого сигнала для запитывания и беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок PDDR. Датчик и корпус катетера герметично изолированы друг от друга, и к вводимому наконечнику присоединяется герметизированный датчик.

Новый катетер проще изготавливать и можно стерилизовать и повторно использовать.

Кроме того, тесная близость между датчиком и локальным блоком PDDR обеспечивает возможность эффективной передачи энергии для энергоснабжения датчика.

Эти и другие аспекты будут очевидны из описанных здесь вариантов осуществления.

Подробное описание нового катетера изложено ниже с помощью следующих чертежей, где подобные или схожие элементы на различных чертежах обозначены одинаковыми номерами позиций:

фиг.1 - схема, показывающая иллюстративный первый вариант осуществления катетера,

фиг.2 - схема, показывающая иллюстративный второй вариант осуществления катетера,

фиг.3А и 3Б - блок-схемы последовательности иллюстративных процессов сборки катетера,

фиг.4А и 4Б изображают иллюстративные антенны с магнитным контуром, и

фиг.5А и 5Б изображают иллюстративные электростатические антенны.

Фиг.1 показывает катетер 100 на иллюстративном, но не ограничивающем примере. Катетер 100 включает в себя корпус 110 катетера, имеющий рукоятку 140 и отходящий от рукоятки 140 вводимый наконечник 170 для введения в пациента. Вводимый наконечник 170 включает в себя датчик 120, трубку или оболочку 150 и локальный блок 180 электропитания/приема информации (PDDR). Датчик 120 измеряет или воспринимает свойство пациента (например, поток жидкости, кислород, давление, местоположение и т.п.) и способен отправлять информационный сигнал, отражающий измеренное или воспринятое свойство. Трубка или оболочка 150 окружает электрод 160, который представляет собой один из массива электродов. Оболочка 150 является достаточно длинной, чтобы вставляться через вену пациента и подаваться до достижения органа тела, такого как сердце. Соответственно, на фиг.1 она показана пунктирной линией. Локальный блок 180 электропитания/приема информации (PDDR) выполнен с возможностью беспроводного сообщения с датчиком 120, включая беспроводное испускание сигнала, который запитывает датчик 120, и для беспроводного приема информационных сигналов, отправляемых из датчика 120. Удаленный блок 190 PDDR расположен в рукоятке 140 для сообщения с локальным блоком 180 PDDR. Провод, такой как коаксиальный кабель 195, показан соединяющим удаленный блок 190 PDDR с управляющей электроникой 130 датчика, хотя кабель может быть заменен беспроводным соединением.

Следует отметить, что вводимый наконечник 170, включающий в себя локальный блок 180 PDDR, преимущественно располагают во время работы полностью в теле пациента. Остальная часть корпуса 110 катетера остается вне пациента. Тесная близость между локальным блоком 180 PDDR и датчиком 120 приводит к эффективной передаче мощности. Запитывание датчика 120 активизирует датчик 120, чтобы осуществлять считывание и отправку информационного сигнала, отражающего считывание, в локальный блок 180 PDDR. Датчик 120 может иметь запоминающее устройство для сохранения считываемых данных для использования при формировании информационного сигнала. В уровне техники хорошо известен метод запитывания пассивного ретранслятора, чтобы позволить ретранслятору возвращать информационный сигнал. Чтобы избежать взаимных помех, сигналы мощности и/или информационные сигналы могут быть мультиплексированы с разделением по частоте или времени. Например, информационные сигналы могут находиться в диапазоне от 2 КГц до 10 КГц, тогда как сигналы мощности могут находиться в диапазоне от 20 КГц до 200 КГц. Мультиплексирование, будь то временное или частотное, может включать в себя сигналы мощности и/или информационные сигналы для многочисленных датчиков, распределенных в массиве электродов. Возможно, чтобы датчик 120 сообщался с локальным блоком 180 PDDR, используя магнитное поле, генерируемое антенной с магнитным контуром, чтобы избежать взаимных помех с электрическими потенциалами в сердце, и поскольку передаваемая энергия имеет масштабное соотношение с частотой. Для приема сигналов мощности и для передачи информационных сигналов в датчике 120 действует одна антенна с магнитным контуром. Однако, в рамках изобретения возможно использовать отдельные антенны для мощности и информации, или отдельные антенны для ввода и вывода либо информации, либо мощности. В дополнение, антенна(-ы) может быть выполнена как электростатическая, а не в виде магнитного контура.

Подобным образом, локальный блок 180 PDDR может запитываться удаленным блоком 190 PDDR, поскольку близость блоков 180 и 190 делает эффективной передачу энергии. Удаленный блок 190 PDDR запитывается управляющей электроникой 130 датчика через кабель 195 или беспроводным образом. Таким образом, удаленный блок 190 PDDR пересылает мощность в локальный блок 180 PDDR, и принимает данные из локального блока 180 PDDR. Частотное или временное мультиплексирование также может быть использовано, чтобы избежать взаимных помех во время сообщения между локальным и удаленным блоками 180, 190 PDDR, соответственно. Предпочтительно, локальный блок 180 PDDR сообщается с удаленным блоком 190 PDDR посредством магнитного поля. Также предпочтительно, чтобы каждый из блоков 180, 190 имел единую антенну для передачи мощности и информации.

Фиг.2 иллюстрирует второй вариант осуществления катетера 200. Он отличается от первого варианта осуществления тем, что удаленный блок 190 PDDR отсутствует, и к локальному блоку 280 PDDR протягивается кабель 295. Преимущественно, для управления массивом электродов нужен один провод или кабель 295. Второй вариант осуществления катетера 200 также включает в себя датчик 220, который включается или встраивается в интегральную схему (ИС), которая более подробно обсуждается ниже на фиг.3Б.

Возможен вариант, чтобы датчик 220 сообщался с локальным блоком 180 PDDR, используя магнитное поле, генерируемое антенной с магнитным контуром, чтобы избежать взаимных помех с электрическими потенциалами в сердце, и поскольку передаваемая энергия имеет масштабное соотношение с частотой. Для приема сигналов мощности и для передачи информационных сигналов действует одна антенна с магнитным контуром. Однако, в рамках изобретения возможно использовать отдельные антенны для питания и информации, или отдельные антенные для ввода и вывода либо информации, либо мощности. В дополнение, антенна(-ы) может быть выполнена как электростатическая, а не с магнитным контуром. Таким образом, можно встраивать антенну с магнитным контуром или электростатическую антенну в ИС схему наряду с датчиком 220 и соответствующую антенну с магнитным контуром или электростатическую антенну в локальный блок 180 PDDR для беспроводного сообщения.

Фиг.3А изображает иллюстративный способ создания катетера 100. Обеспечивают корпус 110 катетера, имеющий рукоятку 140 и вводимый наконечник 170 (этап 310A). Локальный блок 180, 280 электропитания/приема информации (PDDR), который должен встраиваться в вводимый наконечник 170 корпуса 110 катетера, выполнен с возможностью беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик 120, который должен присоединяться к вводимому наконечнику 170, и беспроводного приема информационного сигнала из датчика 120 (этап 320A). Датчик 120, который должен присоединяться к вводимому наконечнику 170, выполнен с возможностью беспроводного приема испускаемого сигнала (для запитывания) и беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок PDDR (этап 330A). Локальный блок PDDR располагают во вводимом наконечнике 170 (этап 340A). Датчик 120 и корпус 110 катетера герметично изолируют друг от друга (этап 350A). Герметизированный датчик присоединяют к вводимому наконечнику (этап 360A).

Фиг.3Б изображает иллюстративный способ создания катетера 200, в котором датчик 220 включают или встраивают в интегральную схему (ИС). Обеспечивают корпус 110 катетера, имеющий рукоятку 140 и вводимый наконечник 170 (этап 310Б). Локальный блок 180, 280 электропитания/приема информации (PDDR), который должен встраиваться в вводимый наконечник 170 корпуса 110 катетера, выполнен с возможностью беспроводного испускания сигнала для запитывания датчика 220 и приема информационного сигнала (этап 320Б). Датчик 220, который должен присоединяться, выполнен с возможностью беспроводного приема испускаемого сигнала (для запитывания) и беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок PDDR (этап 330Б). Локальный блок 180, 280 PDDR располагают во вводимом наконечнике 170 корпуса 110 катетера (этап 340Б). Корпус 110 катетера и датчик 220 по отдельности загерметизированы и электрически изолированы друг от друга (этап 350Б). Для герметизации и изоляции может быть использован полимер. Затем ИС оборачивают вокруг конца электрода 160 (этап 360Б). Требуется, чтобы ИС была гибкой. В обернутом положении, ИС фиксируют к электроду 160 посредством прикрепления клеем, так что ИС остается зафиксированной на электроде во время применения катетера 200, то есть, во время введения и извлечения катетера 200 (этап 370Б).

Фиг.4А изображает иллюстративную конфигурацию антенны 400 с магнитным контуром, применимую в локальном и удаленном блоках 180, 190 PDDR. Антенна 400 включает в себя два контура 410, 420, соединенных последовательно и находящихся в соответственных параллельных плоскостях. Также показаны траектории 430, 440 магнитного потока, генерируемого антенной 400 с магнитным контуром.

Фиг.4Б изображает антенну 450 с магнитным контуром для датчика 120 или для датчика 220, который включается или встраивается в ИС, имеющую внутреннюю или первичную обмотку 455 и внешнюю или вторичную обмотку 460. Первичная обмотка 455 включается во вторичную обмотку 460, так что вторичная обмотка охватывает поток, генерируемый во время передачи. Две обмотки 455, 460 не имеют электрического соединения между собой. Вместо этого они связаны взаимоиндукцией. Физически, вторичная обмотка 460 может поддерживаться со стороны первичной обмотки 455 диэлектриком, например, полимером.

Фиг.5А представляет альтернативный вариант осуществления для антенны, в которой используется не магнитный контур, а электростатическая антенна. Антенна 510 для блоков 180, 190 включает в себя два полых полуцилиндра 520, 530 с полукруглым поперечным сечением.

Фиг.5Б изображает электростатическую антенну 540 для датчика 120 или датчика 220, включенного или встроенного в ИС, которая включает в себя внешнюю пару 550, 560 полукруглых цилиндров 530 с полукруглым поперечным сечением, с внутренней парой 570, 580, которая концентрически помещена во внешней паре.

Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и подробно описано в чертежах и вышеприведенном описании, такие иллюстрации и описание являются иллюстративными, а не ограничивающими: изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.

Например, хотя ИС была описана как аксиально обернутая вокруг электрода, ИС может быть изогнута в других формах или может быть прикреплена в отличных местоположениях или ориентации.

При осуществлении на практике заявленного изобретения, специалисты могут понять и задействовать другие вариации раскрытых вариантов осуществления из изучения чертежей, описания и формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения, слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, единственное число не исключает наличия множественного числа. Один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких изделий, заявленных в пунктах формулы изобретения. Простой факт, что некоторые меры заявлены в различных зависимых пунктах, не говорит о том, что нельзя выгодно использовать комбинацию этих мер. Компьютерная программа может сохраняться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель данных, поставляемом вместе с другими аппаратными средствами или как их часть, но также может распространяться в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы связи. Номера позиций в пунктах не должны рассматриваться как ограничивающие объем притязаний.

1. Катетер, содержащий:
герметизированный корпус катетера, включающий в себя рукоятку и вводимый наконечник для введения в тело пациента, и герметизированный датчик, присоединенный к упомянутому вводимому наконечнику, причем датчик и корпус катетера герметично изолированы друг от друга, и
локальный блок электропитания/приема информации, встроенный в вводимый наконечник, и выполненный с возможностью беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик, причем упомянутый датчик выполнен с возможностью беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок электропитания/приема информации.

2. Катетер по п.1, дополнительно содержащий интегральную схему с датчиком, встроенным так, что уплотнение герметизирует интегральную схему, причем интегральная схема является гибкой.

3. Катетер по п.2, в котором упомянутый наконечник включает в себя конец электрода, причем интегральная схема обернута вокруг конца электрода.

4. Катетер по п.1, в котором упомянутый блок электрически изолирован от герметизированного датчика.

5. Катетер по п.1, в котором датчик дополнительно содержит антенну с магнитным контуром, имеющую внутреннюю обмотку и внешнюю обмотку, причем каждая обмотка имеет два контура в соответствующих параллельных плоскостях, и внутренняя обмотка помещается внутри внешней обмотки.

6. Катетер по п.1, дополнительно содержащий один кабель, расположенный продольно внутри корпуса катетера, чтобы протягиваться между упомянутым блоком и контроллером для управления датчиком, причем упомянутый кабель является коаксиальным кабелем.

7. Катетер по п.1, дополнительно содержащий удаленный блок электропитания/приема информации, расположенный внутри рукоятки и выполненный с возможностью беспроводного сообщения с локальным блоком электропитания/приема информации и контроллером для управления датчиком.

8. Катетер по п.1, дополнительно содержащий интегральную схему со встроенным датчиком и встроенной электростатической антенной, причем в упомянутый блок также встроена электростатическая антенна для беспроводного сообщения с электростатической антенной, встроенной в интегральную схему.

9. Катетер по п.1, в котором присоединение фиксируется так, что герметизированный датчик остается фиксированным на упомянутом наконечнике во время упомянутого введения и во время извлечения катетера из пациента.

10. Способ сборки катетера, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают корпус катетера рукояткой и вводимым наконечником для введения в пациента;
конфигурируют локальный блок электропитания/приема информации, чтобы он встраивался в упомянутый наконечник для беспроводного испускания сигнала, который запитывает датчик, который должен присоединяться к упомянутому наконечнику;
конфигурируют датчик для беспроводной отправки информационного сигнала в локальный блок электропитания/приема информации;
располагают локальный блок электропитания/приема информации в упомянутом наконечнике;
герметизируют датчик и корпус катетера так, чтобы они были герметично изолированы друг от друга; и
присоединяют герметизированный датчик к упомянутому наконечнику.

11. Способ по п.10, в котором упомянутый этап конфигурирования датчика содержит включение датчика в интегральную схему так, что уплотнение герметизирует интегральную схему, причем упомянутый этап присоединения содержит сгибание интегральной схемы.

12. Способ по п.11, в котором на упомянутом этапе обеспечения обеспечивают конец электрода, как часть упомянутого наконечника, причем упомянутое сгибание содержит оборачивание интегральной схемы вокруг конца электрода.

13. Способ по п.10, в котором упомянутый этап конфигурирования датчика содержит обеспечение антенны с магнитным контуром, имеющей внутреннюю обмотку и внешнюю обмотку, причем каждая обмотка имеет два контура в соответствующих параллельных плоскостях, причем внутренняя обмотка помещается внутри внешней обмотки, при этом упомянутый этап обеспечения антенны с магнитным контуром содержит конфигурирование внутренней и внешней обмоток, так, чтобы они были электрически изолированы друг от друга и располагались так, чтобы передавать энергию друг другу посредством взаимоиндукции.

14. Способ по п.10, дополнительно содержащий этап расположения удаленного блока электропитания/приема информации внутри рукоятки для беспроводного сообщения с локальным блоком электропитания/приема информации.

15. Способ по п.10, в котором упомянутый этап присоединения содержит фиксирование так, что герметизированный датчик остается зафиксированным на упомянутом наконечнике во время упомянутого введения и во время извлечения катетера из пациента.

16. Интегральная схема герметизированного датчика для прикрепления к герметизированному корпусу катетера, который содержит рукоятку и вводимый наконечник для введения в пациента, причем упомянутая схема сконфигурирована во время прикрепления к упомянутому наконечнику для беспроводного сообщения с локальным блоком электропитания/приема информации, который расположен в упомянутом наконечнике, и который выполнен с возможностью беспроводного испускания сигнала, который запитывает схему, причем упомянутая схема выполнена с возможностью беспроводного возврата информационного сигнала в этот блок.

17. Интегральная схема по п.16, при этом упомянутый корпус катетера представляет собой корпус катетера топографии сердца.