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电生理导管

阅读:24发布:2024-01-12

专利汇可以提供电生理导管专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种电生理 导管 ,通过在导管远端设置 支撑 管、至少一个应变部件以及 温度 补偿部件,所述应变部件用于获取导管远端 接触 力 与 环境温度 共同作用下产生的第一应变量,所述温度补偿部件用于对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,从而得到仅由导管远端接触力作用下产生的实际应变量。在本发明中,设置了温度补偿部件,以对应变部件测量的应变大小进行温度补偿,获得接触力实际产生的应变大小,能够精确地判断远端接触力的变化,提高了测量精准度。,下面是电生理导管专利的具体信息内容。

1.一种电生理导管,具有导管远端,其特征在于,包括在所述导管远端设置的消融电极支撑管、至少一个应变部件以及温度补偿部件;所述支撑管与所述消融电极相连接,所述应变部件与所述温度补偿部件皆设置于所述支撑管,所述支撑管包括弹性形变段和非弹性形变段,所述支撑管的弹性形变段具有若干使所述弹性形变段发生形变的缺口;
所述应变部件设置于所述弹性形变段,用于在所述导管远端的接触环境温度共同作用下产生第一应变量,所述应变部件为第一应变片,所述第一应变片设置于所述支撑管的所述弹性形变段,所述第一应变片包括梳齿金属丝、高分子片材及导线,所述梳齿金属丝固定于所述高分子片材中且所述梳齿金属丝中的各金属丝与所述支撑管的轴向相平行,所述导线与所述梳齿金属丝相连接并自所述高分子片材伸出,用于连接至电生理导管手柄内的电子部件;
所述温度补偿部件用于对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,从而得到仅由所述接触力作用下产生的实际应变量,所述温度补偿部件为第二应变片,所述第二应变片用于在所述环境温度作用下产生第二应变量,所述第二应变量对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,所述第二应变片设置于所述支撑管的所述非弹性形变段,所述第二应变片包括梳齿金属丝、高分子片材及导线,所述梳齿金属丝固定于所述高分子片材中且所述梳齿金属丝中的各金属丝与所述支撑管的轴向相平行或相垂直,所述导线与所述梳齿金属丝相连接并自所述高分子片材伸出,用于连接至电生理导管手柄内的电子部件;
其中,所述第一应变片与所述第二应变片为一体式,所述第一应变片与所述第二应变片共用一个高分子片材。
2.如权利要求1所述的电生理导管,其特征在于,所述第一应变片与所述第二应变片具有相同的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度系数和初始电阻值。
3.如权利要求1所述的电生理导管,其特征在于,所述第一应变片与所述第二应变片皆为多个,均匀地沿着所述电生理导管的周向排布,每个第二应变片沿着电生理导管的轴向设置于所述第一应变片的前端或后端。
4.如权利要求1所述的电生理导管,其特征在于,所述支撑管的弹性形变段具有螺旋形缺口。
5.如权利要求1所述的电生理导管,其特征在于,所述支撑管为金属管或塑料管。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电生理导管,其特征在于,所述应变部件设置于所述支撑管的管壁中。
7.如权利要求1-5中任一项所述的电生理导管,其特征在于,所述电生理导管还包括可偏转段、导管主体和控制手柄,所述导管远端、可偏转段、导管主体、控制手柄依次相连,且所述控制手柄通过拉线与所述可偏转段相连并对所述可偏转段进行偏转控制。

说明书全文

电生理导管

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗导管技术领域,特别涉及一种电生理导管。

背景技术

[0002] 近年来,对诸如心率失常,顽固性高血压等可采用导管系统进行介入治疗。如对心率失常中房颤的治疗中,消融标测导管经静脉或动脉进入心内,对心内进行标测,发现异常的电信号位置或通路,之后施以能量进行消融,来终止或改变无用的电信号,达到治疗的效果。又如对肾动脉消融进行顽固性高血压的治疗,电生理导管从动脉进入腹主动脉与肾脏的连接动脉处,消融阻断副交感神经通路,起到降压的作用。
[0003] 在消融过程中,导管远端的电极与血管壁或组织的接触十分重要。当接触力较小时,消融灶浅,无法有效隔绝异常的电信号或神经传导,而当接触力较大时,又增加了安全性的险。
[0004] 针对上述问题,出现了在导管远端放置压力传感器以有效地获得电极与血管壁或组织的接触力数值。比如,在导管中加入使用磁感应的位置传感器来感测导管远端与器官的接触力,但这种传感器在应用中有一定的局限性,如较容易受到外界磁场的干扰而使结果失真,另外,基于磁场的使用,限制了导管其他功能的实现,如三维磁定位系统等。也有采用了压敏材料作为力传感器的基体来感受导管远端的载荷,但这一系统只能准确地测得轴向的负载,而对非轴向的负载缺乏准确性。也有以光纤传感系统为主的力感应导管来测量导管与血管壁或器官表面的接触力,但其封装难度高,制备工艺复杂,价格昂贵,且需要外接电信号设备。
[0005] 针对导管远端放置压力传感器存在的问题,后续又出现了一种基于应变片技术来实现压力传感的功能的电生理导管,应变片主要由嵌入塑料基材的金属栅丝作为感应元件,对外界的应变进行感应。当应变片受到形变时,金属栅丝伸长变细或压缩变粗,从而引起栅丝电阻的变化。微弱的电阻变化再通过桥式电路进行放大,从而了解到应变的大小。该电生理导管具有不受电磁辐射环境影响,成本低,敏感度高等优势。
[0006] 具体请参考图1及图2,基于应变片技术来实现压力传感功能的电生理导管主要包括设置于电生理导管远端的三个应变片121’和支撑管120’,三个应变片121’均匀设置于支撑管120’上,该支撑管120’为在压力下会产生形变的弹性管,因此,应变片121’能敏感地提供电生理导管远端接触力的变化,但在实际使用过程中应变片会受到温度的影响较大,如下式所示:
[0007] εCombined=εtem+εstrain;
[0008] εCombined为测量的应变大小,εtem是由应变力产生应变,εstrain是由温度产生的应变,测量的应变大小等于应变力产生应变和温度产生的应变之和。图2是采用图1的压力传感器输出测量结果随温度变化的结果图,如图2所示,实际应用中应变片的基线(不受力的情况)在不同温度下波动很大,足以掩盖由应变力产生的信号(如图2中的D区域中的信号,为了方便理解和比对,特别绘示出该区域表示受力且温度不变的情况,在实际测量过程中,如温度持续变化,则该区域无法显示出),导致测量的精确性下降,因此需要对应变片进行温度补偿。因此,设计出具有温度补偿的电生理导管来提高测量的精度十分有必要。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种电生理导管,以解决现有技术中采用基于应变片测量导管远端接触力时,应变片受到温度的影响而导致测量的精确性下降的问题。
[0010] 为解决上述技术问题,本发明提供一种电生理导管,具有导管远端,所述电生理导管包括在所述导管远端设置的消融电极、支撑管、至少一个应变部件以及温度补偿部件;所述支撑管与所述消融电极相连接,所述应变部件与所述温度补偿部件皆设置于所述支撑管,所述支撑管具有弹性形变段;所述应变部件设置于所述弹性形变段,用于在所述导管远端的接触力与环境温度共同作用下产生第一应变量,所述温度补偿部件用于对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,从而得到仅由所述接触力作用下产生的实际应变量。
[0011] 可选的,在所述的电生理导管中,所述应变部件为第一应变片;所述温度补偿部件为温度传感器,用于感测所述环境温度,并进而通过所述第一应变片的温度补偿曲线,提供所述第一应变片在所述环境温度作用下产生的所述第二应变量,所述第二应变量用于对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿。
[0012] 可选的,在所述的电生理导管中,所述应变部件为第一应变片;所述温度补偿部件为第二应变片,用于在所述环境温度作用下产生第二应变量,所述第二应变量用于对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,所述第一应变片与所述第二应变片具有相同的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度系数和初始电阻值。
[0013] 可选的,在所述的电生理导管中,所述支撑管还包括非弹性形变段,所述第一应变片设置于所述支撑管的所述弹性形变段,所述第二应变片设置于所述支撑管的所述非弹性形变段。
[0014] 可选的,在所述的电生理导管中,所述第一应变片包括梳齿金属丝、高分子片材及导线,所述梳齿金属丝固定于所述高分子片材中且所述梳齿金属丝中的各金属丝与所述支撑管的轴向相平行,所述导线与所述梳齿金属丝相连接并自所述高分子片材伸出,用于连接至电生理导管手柄内的电子部件。
[0015] 可选的,在所述的电生理导管中,所述第二应变片包括梳齿金属丝、高分子片材及导线,所述梳齿金属丝固定于所述高分子片材中且所述梳齿金属丝中的各金属丝与所述支撑管的轴向相平行,所述导线与所述梳齿金属丝相连接并自所述高分子片材伸出,用于连接至电生理导管手柄内的电子部件。
[0016] 可选的,在所述的电生理导管中,所述第二应变片包括梳齿金属丝、高分子片材及导线,所述梳齿金属丝固定于所述高分子片材中且所述梳齿金属丝中的各金属丝与所述支撑管的轴向相垂直,所述导线与所述梳齿金属丝相连接并自所述高分子片材伸出,用于连接至电生理导管手柄内的电子部件。
[0017] 可选的,在所述的电生理导管中,所述第一应变片与所述第二应变片为一体式或分体式。
[0018] 可选的,在所述的电生理导管中,所述第一应变片与所述第二应变片皆为多个,均匀地沿着所述电生理导管的周向排布,每个第二应变片沿着电生理导管的轴向设置于所述第一应变片的前端或后端。
[0019] 可选的,在所述的电生理导管中,所述支撑管的弹性形变段具有若干使所述形变段发生形变的缺口。
[0020] 可选的,在所述的电生理导管中,所述支撑管的弹性形变段具有螺旋形缺口。
[0021] 可选的,在所述的电生理导管中,所述支撑管为金属管或塑料管。
[0022] 可选的,在所述的电生理导管中,所述电生理导管还包括可偏转段、导管主体和控制手柄,所述导管远端、可偏转段、导管主体、控制手柄依次相连,且所述控制手柄通过拉线与所述可偏转段相连并对所述可偏转段进行偏转控制。
[0023] 在本发明所提供的电生理导管中,通过在导管远端设置传感器,所述传感器包括支撑管、至少一个应变部件以及温度补偿部件,所述应变部件用于在导管远端接触力与环境温度共同作用下产生第一应变量,所述温度补偿部件用于对所述第一应变量进行补偿,从而得到仅由导管远端接触力产生的实际应变量。在本发明中,设置了温度补偿部件,以对应变部件测量的应变大小进行温度补偿,获得接触力实际产生的应变大小,能够精确地判断远端接触力的变化,提高了测量精准度。附图说明
[0024] 图1是现有技术中电生理导管的压力传感器的结构示意图;
[0025] 图2是采用图1的压力传感器输出测量结果随温度变化的结果图;
[0026] 图3是本发明电生理导管进行心脏消融的示意图;
[0027] 图4是本发明实施例二中电生理导管远端的传感器的透视结构示意图;
[0028] 图5是本发明实施例二中电生理导管的压力传感器的剖面图;
[0029] 图6是本发明实施例二中电生理导管温度补偿前,电压随时间变化的谱图;
[0030] 图7是本发明实施例二中电生理导管温度补偿后,电压随时间变化的谱图;
[0031] 图8是本发明实施例三中电生理导管远端的传感器的透视结构示意图;
[0032] 图9a和9b是本发明实施例二或三中应变部件的结构示意图;
[0033] 图9c是本发明实施例四中电生理导管远端的传感器的透视结构示意图。
[0034] 图1~图2中,压力传感器12’;支撑管120’;应变片121’;
[0035] 图3~图9c中,电生理导管1;导管远端11;传感器12;支撑管120;形变段120a;非形变段120b;应变部件121;第一应变片121a;第二应变片121b;高分子片材122,122a,122b;梳齿金属丝123a,123b;可偏转段13;导管主体14;控制手柄15;尾线16;控制面板17;穿刺鞘18;左心房19。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电生理导管作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0037] 图3为本发明电生理导管进行心脏消融的示意图。如图3所示,电生理导管1通过穿刺鞘18,经下腔静脉进入左心房19内后实施消融。本发明的实施例提供的电生理导管1包括依次相连的导管远端11、可偏转段13、导管主体14和控制手柄15。导管远端11设置有消融电极,可施加能量进行消融,消融电极的材料为金属材料,可以是不锈、金或者铂铱合金。导管远端11还设置有第一应变片,用于在导管远端11的接触力和环境温度共同作用下产生第一应变量。控制手柄15可对可偏转段13进行控制,实现偏转。导管主体14的材料一般为高分子材料,可以是PU(Polyurethane,聚酯)、PEBAX(尼龙弹性体)、尼龙或带有金属编织网的PU,管材的直径不超过9F。
[0038] 电生理导管1通过尾线16与后端的控制系统相连,在控制系统的控制面板17上可对消融能量、消融时间进行设定,也可以实时地显示消融过程中输出功率、阻抗、电极温度以及远端接触力的变化。在本发明中,设置了温度补偿部件,以对测量的第一应变片的所述第一应变量中由环境温度产生的应变量进行补偿,获得第一应变片在远端接触力作用下的实际应变量,精确地判断远端接触力的变化。
[0039] 实施例一
[0040] 为了降低温度产生的应变对测量精准度的影响,本实施例的电生理导管1还包括温度感测器,其作为温度补偿部件,设置于所述导管远端11并靠近第一应变片,所述第一应变片在某一工作状态下的温度补偿曲线可由应变片的供应商提供或由使用者自行测量得到,该温度补偿曲线可存储在控制系统中。因此,通过温度感测器感测应变片附近的环境温度并将感测到的温度值输出后,控制系统可通过温度补偿曲线,计算出该第一应变片在特定温度下会产生的第二应变量。在通过远端第一应变片获得第一应变量后,通过数学运算即可得到由远端接触力产生的实际应变量。温度传感器优选为K型热电偶,也可以是其他型的热电偶。
[0041] 实施例二
[0042] 虽然通过实施例一的方式可以达到温度补偿的目的,但是由于通过温度传感器获知温度,再通过温度补偿曲线获知受该温度影响产生的应变量,其精确性会受到温度传感器精度和温度补偿曲线准确性的影响,从而导致测量结果的不准确,另一方面,当第一应变片的供应商未能提供应变片的温度补偿曲线时,这一方案的实施就还需要自行测量温度补偿曲线,既不方便也不准确,因此,本实施例提出了通过第二应变片作为温度补偿部件的技术方案。该第二应变片的放置位置应满足1)不发生形变;2)与第一应变片的工作环境相同或足够相似。该第二应变片的特性应满足:该第二应变片与第一应变片具有相同的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度系数和初始电阻值。
[0043] 如图4所示,电生理导管1还包括支撑管120、应变部件121和温度补偿部件,所述支撑管120包括弹性形变段120a和非弹性形变段120b。本实施例中,所述应变部件121包括三个第一应变片121a,所述温度补偿部件包括一个第二应变片121b,第一应变片121a和第二应变片121b为相同的应变片,但因为设置的位置不同而具有不同的功能。所述第一应变片121a设置于所述支撑管120的弹性形变段120a以在所述导管远端11的接触力和环境温度共同作用下产生第一应变量,第二应变片121b设置于所述支撑管120的非形变段120b以在环境温度作用下产生第二应变量,通过电路获取所述第一应变量和所述第二应变量,利用所述第二应变量对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,即可得到由远端接触力产生的实际应变量。
[0044] 其中,所述支撑管120为金属管或塑料管,所述支撑管120的弹性形变段120a经切割工艺制成,所述支撑管120的非弹性形变段120b无需切割工艺。优选的,所述支撑管120的弹性形变段120a具有若干使所述弹性形变段120a发生形变的缺口。在本实施例中,所述支撑管120的弹性形变段120a具有螺旋形缺口,以在各个不同方向的接触力下产生不同的形变。如图5所示,较佳地,应变部件121嵌设于支撑管120的内部,从而更好地感测接触力的大小。
[0045] 为了较好的说明本实施例中的技术方案的可行性,本实施例以应变部件121包括三个第一应变片121a和一个第二应变片121b为例,对其图谱进行解释说明,具体请参考图6及图7,图6是本发明实施例一中温度补偿前,电压随时间变化的谱图;图7是本发明实施例一中温度补偿后,电压随时间变化的谱图。在温度补偿前,也就是第一应变片121a(本实施例中共三个)和第二应变片121b(本实施例中共一个)均感知导管远端11的应变大小,如图6所示,此时电压随时间变化的谱图中四个应变片(第一应变片121a和第二应变片121b)随温度变化的趋势都大致相同,接触力产生的应变大小被掩盖。在温度补偿后,也就是利用第二应变片121b感知的应变结果与三个第一应变片121a的数值进行差分,即获得了温度补偿,经温度补偿后基线的漂移情况显著得到了改善,如图7所示及表1所示。
[0046]
[0047] 表1
[0048] 当然,在其他实施例中,支撑管的弹性形变段120a和非弹性形变段120b也可以是分体式结构,即是不同的两个管,支撑管还可以包括衬管和金属管,衬管具有与金属管相对应的结构,所述衬管是材料为TPU、PVC、PEBAX或尼龙的塑料或橡胶管,通过环树脂胶或其他胶粘剂与金属管相连接,所述金属管固定于所述衬管内侧,所述第一应变片121a和第二应变片121b均周向设置于所述衬管上。所述第一应变片121a固定于与经切割的金属管所对应的所述衬管上,所述第二应变片121b固定于与未经切割的金属管所对应的所述衬管上。优选的,所述应变部件121嵌入衬管的管壁中。所述衬管的直径范围为1~3mm,优选为2mm。由于应变片的厚度非常的薄,使用衬管可以让很薄的应变片减少折痕,保持其感应能力。支撑管还可以有其他各种不同的结构形式,只要其部分可产生形变,而另一部分不产生形变即可。
[0049] 实施例三
[0050] 实施例三与实施例二的区别在于,每一个第一应变片121a都对应设置有一个第二应变片121b进行温度补偿,进一步提高了应变测量结果的精准度。如图8所示,每个第一应变片121a沿衬管的轴向延伸的方向跟随设置有一个第二应变片121b,从而模拟第一应变片121a所处的工作环境,以提高温度产生应变结果的精准度,进而提高接触力产生的应变结果的精准度。
[0051] 请参考图9a和图9b理解本发明实施例二或三中应变部件的结构示意图。其中,应变部件121中的第一应变片121a与第二应变片121b可以为一体结构或分体结构,如果第一应变片121a与第二应变片121b为一体结构,那么具体可以包括如下几种结构:
[0052] 结构一:如图9a所示,第一应变片121a与第二应变片121b为一体式,所述第一应变片121a包括梳齿金属丝123a、高分子片材122a及导线,所述梳齿金属丝123a是指多根相连的金属丝排布成梳齿状,其固定于所述高分子片材122a中并各金属丝与支撑管120的轴向方向相平行,所述导线与所述梳齿金属丝123a的末端连接并自所述高分子片材122a伸出;所述第二应变片121b也包括梳齿金属丝123b、高分子片材122b及导线,所述梳齿金属丝
123b固定于所述高分子片材122b中并各金属丝与所述金属管的轴向方向相平行,所述导线与所述梳齿金属丝123b的末端连接并自所述高分子片材122b伸出。
[0053] 此时,第一应变片121a和第二应变片121b共用一个高分子片材122,所述第一应变片121a的梳齿金属丝123a的排布方向和所述第二应变片121b的梳齿金属丝123b的排布方向一致,并且彼此互不干扰,第一应变片121a的梳齿金属丝123a对应所述支撑管120的形变段120a,以同时感应导管远端11的接触力和温度的变化;第二应变片121b的梳齿金属丝123b对应支撑管120的非形变段120b,以仅感应导管远端11及其周围的温度的变化。实际应用时,第一应变片121a与第二应变片121b的梳齿金属丝123a,123b均与所述支撑管的轴向相平行。第一应变片121a与第二应变片121b的导线互不相关。
[0054] 结构二:如图9b所示,第一应变片121a与第二应变片121b也为一体式,不同的是,所述第一应变片121a的梳齿金属丝123a的排布方向和所述第二应变片121b的梳齿金属丝123b的排布方向相互垂直。实际应用时,第一应变片121a的梳齿金属丝123a与所述支撑管的轴向方向相平行,第二应变片121b的梳齿金属丝123b与所述支撑管的轴向方向相互垂直。基于该结构的应变部件121,由于第二应变片121b的梳齿金属丝123b与所述支撑管的轴向方向相互垂直,因此在导管远端11轴向受力时,第二应变片121b更不会受到远端接触力的影响,而只对温度敏感;由于第一应变片121a的梳齿金属丝123a与所述衬管的轴向方向相平行,因此在导管远端11轴向受力时,第一应变片121a会发生变化,同时对所受力及温度敏感。采用该排布方法方式的第二应变片121b能够更准确地感应温度作用下的第二应变量。此时,第一应变片121a的导线也可与第二应变片121b的导线相连接。在实际应用时,第二应变片121b可选择性地设置于第一应变片121a的上方或下方,只要第二应变片121b设置在非弹性形变段即可。
[0055] 实施例四
[0056] 如图9c所示,在本实施例中,第二应变片121b可设置于第一应变片121a的上方,位于非弹性形变段。为了降低应变片生产成本及制作难度,也可将第一应变片121a与第二应变片121b设计为分体式,也就是第一应变片121a的梳齿金属丝123a与第二应变片121b的梳齿金属丝123b分布固定于不同的高分子片材上,此时,第一应变片121a可以与第二应变片121b的结构相同,只是在实际应用时,所述第一应变片121a的梳齿金属丝123a的排布方向需与所述支撑管的轴向方向相平行,所述第二应变片121b的梳齿金属丝123b的排布不做限定,既可沿着支撑管的周向排布,也可沿着支撑管的轴向排布。
[0057] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0058] 综上,在本发明所提供的电生理导管中,通过在导管远端设置支撑管、至少一个应变部件以及温度补偿部件,所述应变部件用于在导管远端接触力与环境温度共同作用下产生第一应变量,所述温度补偿部件用于获取环境温度或在所述环境温度作用下产生第二应变量,以对所述第一应变量中由所述环境温度产生的应变量进行补偿,从而获取仅由导管远端接触力作用下产生的实际应变量。在本发明中,设置了温度补偿部件,因此可以获得接触力实际产生的应变大小,能够精确地判断远端接触力的变化,提高了测量精准度。
[0059] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
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