換能器接口系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求并通過參考引入由發(fā)明人Phillip Douglas Purdy等在2012年7 月20日電子提交于USPT0、序列號(hào)為61/673895、EFS ID 13302368、確認(rèn)號(hào)碼8739、案卷 AUTSW. 0101P的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)換能器接口系統(tǒng)和方法的權(quán)益。
[0003] 本申請(qǐng)要求并通過參考引入由發(fā)明人Phillip Douglas Purdy和Ronald Bruce Jennings 在 2013 年 7 月 19 日電子提交于 USPT0、序列號(hào)為 13/946, 646、EFS ID 16367706、 確認(rèn)號(hào)碼8505、案卷AUTSW. 0101的美國實(shí)用新型專利申請(qǐng)換能器接口系統(tǒng)和方法的權(quán)益。
[0004] 版權(quán)的部分放棄
[0005] 本專利申請(qǐng)中的所有資料根據(jù)美國和其它國家的版權(quán)法規(guī)而受到版權(quán)保護(hù)。自本 申請(qǐng)的第一有效呈交時(shí)起，本資料作為未發(fā)表的材料受到保護(hù)。
[0006] 然而，據(jù)此復(fù)制本資料的許可授權(quán)到一定的范圍，即版權(quán)人無異議的傳真復(fù)制任 何專利文件或?qū)＠_文本，因?yàn)槠涑霈F(xiàn)在美國專利和商標(biāo)局的專利文件或記錄中，但在 其他情況下則保留所有的任何版權(quán)權(quán)利。
[0007] 關(guān)于聯(lián)邦資助的研宄或開發(fā)的陳述
[0008] 不適用
[0009] 對(duì)縮微膠片附錄的參考
[0010] 不適用
技術(shù)領(lǐng)域
[0011] 本發(fā)明一般涉及用于連接模擬傳感器的系統(tǒng)和方法。同時(shí)不限于本發(fā)明的教導(dǎo)， 在一些情形下，本發(fā)明可在以下環(huán)境中應(yīng)用，其中，在醫(yī)療保健環(huán)境中監(jiān)測(cè)患者時(shí)使用的多 種多樣的醫(yī)學(xué)患者監(jiān)測(cè)傳感器（血壓傳感器、腦脊液傳感器等等）連接到計(jì)算機(jī)化的患者 監(jiān)護(hù)儀（PCM)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0012] 現(xiàn)有摶術(shù)系統(tǒng)概沭（0100)
[0013] 現(xiàn)有的在常規(guī)患者監(jiān)護(hù)儀（PCMs)的環(huán)境下操作的換能器接口系統(tǒng)整體在圖1中 示出（0100)。在本示例中，使用在傳感器橋路（0111)中配置的模擬傳感器監(jiān)測(cè)所述患者 (0101)。所述模擬傳感器可包括多種多樣的技術(shù)，并且可配置為感測(cè)患者多種多樣的情況， 包括但并不限于血壓、溫度等等。在這種情況下，所述傳感器橋路（0111)連接到患者監(jiān)護(hù) 儀（PCM) (0112)，所述患者監(jiān)護(hù)儀響應(yīng)由所述PCM(0112)提供的激勵(lì)刺激顯示所述傳感器 橋路（0111)當(dāng)前感測(cè)到的狀態(tài)。所述PCM系統(tǒng)（0112)通常被計(jì)算機(jī)化并且利用從計(jì)算機(jī) 可讀介質(zhì)（0113)讀出的軟件進(jìn)行配置。在所述PCM(0112)內(nèi)的顯示或其它音頻/視頻標(biāo) 記由操作者（0102)或其它醫(yī)療保健專業(yè)人員解釋。
[0014] 現(xiàn)有摶術(shù)方法概沭（0200)
[0015] 在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的換能器接口系統(tǒng)（0100)通常具有如整體在圖2中所示 的相關(guān)的數(shù)據(jù)采集方法（0200)，包括以下瞬時(shí)模擬處理步驟：
[0016] (1)用于測(cè)量患者的生命統(tǒng)計(jì)資料的模擬傳感器結(jié)合到惠斯登電橋（0201);
[0017] (2)惠斯登電橋由來自PCM的電壓源激勵(lì)（0202);
[0018] (3)患者的生命統(tǒng)計(jì)資料由在惠斯登電橋內(nèi)的模擬傳感器捕獲（0203);
[0019] (4)惠斯登電橋的特征在于由患者模擬傳感器（0204)調(diào)制（0204);
[0020] (5)惠斯登電橋的輸出由PCM測(cè)量并且在所述PCM上被過濾/顯示（0205);以及
[0021] (6)將控制連續(xù)地傳遞到步驟（2)。
[0022] 在大多數(shù)情況下，針對(duì)執(zhí)行所述測(cè)量的PCM類型，標(biāo)準(zhǔn)化所述惠斯登電橋結(jié)構(gòu)。因 此，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常決定了惠斯登電橋的配置和特征，選擇相關(guān)的模擬傳感器以符合這些規(guī) 范。
[0023] 現(xiàn)有摶術(shù)專利公開/本發(fā)明的比較
[0024] 包括與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的專利可以在下面發(fā)布的美國專利中看到：
[0025] NONINVASIVE BLOOD PRESSURE MONITORING SYSTEM(非介入件血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），美 國專利7503897/7361147/7318807/7144372:這些專利從枏本h描沭了將從氣動(dòng)傳感器獲 得的非介入性血壓（NIBP)傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以連接到介入性血壓監(jiān)測(cè)器的輸入的信號(hào) 的設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明描述了一種介入性光纖血壓傳感器，它采用具有介入性血 壓監(jiān)測(cè)器輸入的光纖傳感器并且提供這些專利中沒有描述的其它功能。本發(fā)明獨(dú)特地集成 了來自光纖信號(hào)調(diào)節(jié)器的輸出，即其自身接收來自光學(xué)壓力傳感器裝置的輸入，其中從生 理監(jiān)測(cè)器輸出的激勵(lì)電壓最初設(shè)計(jì)為與流體外部壓力換能器連接，并且產(chǎn)生輸入到由從惠 斯登電橋的外部壓力換能器接收的輸入的精確復(fù)制組成的監(jiān)測(cè)器的輸入。
[0026] INTRACRANIAL PRESSURE MONITORING SYSTEM(顱內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），美國專利 5325865:這一專利描述了在安裝在基于光學(xué)發(fā)光二極管(LED)的壓力傳感器內(nèi)的顏內(nèi)導(dǎo) 管和患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)之間的接口。所述設(shè)備結(jié)合了 LED的溫度補(bǔ)償并且使用患者監(jiān)護(hù)儀 (PCM)激勵(lì)電壓供電。這一現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的明顯區(qū)別在于：本發(fā)明基于由LED遠(yuǎn)程激 勵(lì)的光纖壓力換能器激勵(lì)所述F-P腔，不需要溫度補(bǔ)償，并提供這一專利中沒有描述的其 他功能。
[0027] ARTERIAL LINE EMULATOR(動(dòng)脈管仿直器），美國專利6471636:這一專利描沭了 一種將非介入性血壓監(jiān)測(cè)器與介入性血壓監(jiān)測(cè)器連接的設(shè)備。該專利公開與本發(fā)明的明顯 區(qū)別在于：本發(fā)明將介入性光纖血壓傳感器和非介入性血壓監(jiān)測(cè)器輸入相連接，并提供這 一專利中沒有描述的其他功能。
[0028] SELF-POWERED INTERFACE CIRCUIT FOR USE WITH A TRANSDUCER SENSOR(供換能 器傳感器伸用的自供電接口電路），美國專利5568815:這一專利描沭了將半導(dǎo)體換能器連 接到患者的生命體征監(jiān)測(cè)器的模擬電子設(shè)備。該專利中所描述的半導(dǎo)體換能器配置在惠斯 登電橋電路中，以及所述設(shè)備通過來自患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)的激勵(lì)電壓供電。這一專利公開 與本發(fā)明的明顯區(qū)別在于：本發(fā)明基于不是基于惠斯登電橋電路的光纖壓力換能器，主要 使用數(shù)字電子實(shí)現(xiàn)，從電池或公用AC電源獲取其電源，并提供這一專利中沒有描述的其他 功能。
[0029] SIGNAL CONDITIONING DEVICE FOR INTERFACING INTRAVASCULAR SENSORS HAVING VARYING OPERATIONAL CHARACTERISTICS TO A PHYSIOLOGICAL MONITOR(用于連接具有不 同橾作特征的牛理監(jiān)測(cè)器的血管內(nèi)傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)設(shè)各），專利6585660:這一專利描沭 了從患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)激勵(lì)電壓供電并且將電阻式傳感器元件連接到具有溫度補(bǔ)償電路 的患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)的數(shù)字電子設(shè)備。該專利公開與本發(fā)明的明顯區(qū)別在于：本發(fā)明基于 不是基于電阻式傳感器元件的光纖壓力換能器，從電池或公用AC電源獲取其電源，不需要 進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并提供這一專利中沒有描述的其他功能。
[0030] 所有這些引用的專利都沒有通過為先進(jìn)的模擬傳感器檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)提供接口提 供擴(kuò)展現(xiàn)有的PCM硬件的范圍的能力。
[0031] 現(xiàn)有摶術(shù)的缺陷
[0032] 分別在圖1(0100)和圖2(0200)中示出的現(xiàn)有技術(shù)的換能器接口系統(tǒng)/方法具有 多種缺點(diǎn)，包括但不限于以下內(nèi)容：
[0033] 大多數(shù)PCM規(guī)定了惠斯登電橋的電特征的限制，導(dǎo)致減少了可與PCM使用的可接 受的模擬傳感器。一般來說，任意的模擬傳感器不能連接到需要受限的/固定的惠斯登電 橋的電氣接口的PCM。
[0034] PCM -般不支持基于光纖的血壓傳感器。
[0035] PCM 一般不支持在單個(gè)傳感器輸入內(nèi)的多路模擬傳感器。
[0036] PCM -般不適于與惠斯登電橋檢測(cè)接口不兼容的新類型的IBP模擬傳感器。
[0037] PCM -般結(jié)合了低通濾波器解決存在于患者環(huán)境中的噪聲，導(dǎo)致低劣的高頻BP測(cè) 量特性。
[0038] PCM -般容許低頻電源線的干擾。
[0039] PCM與在MRI成像環(huán)境中的使用一般不兼容。
[0040] 多個(gè)PCM在識(shí)別具有低心率和/或低心臟收縮/心臟舒張的壓縮比的血壓讀數(shù)時(shí) 有困難。
[0041] PCM -般在顯示從傳統(tǒng)的BP傳感器獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，具有顯著的延遲（幾秒）。
[0042] PCM -般不通過外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以數(shù)字形式提供用于輔助處理的參考?jí)毫π盘?hào)。
[0043] 由于其傳感器-計(jì)算機(jī)接口的有線性質(zhì)，PCM較少受電磁干擾的影響。
[0044] PCM -般未提供將所述患者與所述監(jiān)測(cè)設(shè)備的顯著的電氣隔離。一般來說，從所述 PCM到所述患者的有線互連的使用通常導(dǎo)致潛在的電磁干擾和到患者身體的不需要的電氣 路徑。光學(xué)接口形式的更好的隔離一般不可能使用傳統(tǒng)的PCM技術(shù)。
[0045] PCM -般利用缺乏任何現(xiàn)場(chǎng)修改或現(xiàn)場(chǎng)重編程能力的固件進(jìn)行配置。
[0046] PCM不能將實(shí)時(shí)數(shù)字和/或模擬的壓力數(shù)據(jù)流入到用于輔助處理的通用遠(yuǎn)程計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)中。同時(shí)一些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)流動(dòng)，這個(gè)特性被限制為在相同的產(chǎn)品生產(chǎn) 線中的類似配置的儀器，而不是通用的數(shù)據(jù)分析的計(jì)算機(jī)。
[0047] PCM缺乏對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)和/或后處理的支持。
[0048] 許多PCM缺乏便攜性和用于電池供電操作的能力。
[0049] 本領(lǐng)域技術(shù)人員無疑將能夠確定正如尚未由現(xiàn)有技術(shù)解決的在現(xiàn)有技術(shù)中的其 他缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0050] 發(fā)明目的
[0051] 因此，本發(fā)明的目的是（除了別的以外）避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，并影響以下目 標(biāo)：
[0052] (1)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許多種多樣的模擬傳感器類型連接到傳 統(tǒng)PCM系統(tǒng)，其中所述傳統(tǒng)PCM系統(tǒng)需要惠斯登電橋接口。
[0053] (2)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許高性能傳感器附加到傳統(tǒng)PCM。
[0054] (3)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許高靈敏度的壓力傳感器附加到傳統(tǒng) PCM0
[0055] (4)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許高靈敏度的血壓傳感器附加到傳統(tǒng) PCM0
[0056] (5)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許光纖血壓傳感附加到傳統(tǒng)PCM。
[0057] (6)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍的血壓傳感器附 加到傳統(tǒng)PCM。
[0058] (7)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許具有更高準(zhǔn)確度的血壓傳感器附加到 傳統(tǒng)PCM。
[0059] (8)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許具有較小形狀因數(shù)的血壓傳感器附加 到傳統(tǒng)PCM。
[0060] (9)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許多通道血壓傳感器附加到傳統(tǒng)PCM。
[0061] (10)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許基于導(dǎo)管的血壓傳感器附加到傳統(tǒng) PCM0
[0062] (11)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許新生兒血壓傳感器附加到傳統(tǒng)PCM。
[0063] (12)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許使用法布里-珀羅（Fabry-Perot)壓 力傳感器測(cè)量在醫(yī)學(xué)環(huán)境內(nèi)的壓力（血壓，等等）。
[0064] (13)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許使用安置在醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)端的法布 里-珀羅壓力傳感器測(cè)量壓力。
[0065] (14)提供了換能器接口系統(tǒng)和方法，其允許使用安置在醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)端的法布 里-珀羅壓力傳感器測(cè)量壓力，所述醫(yī)療設(shè)備從導(dǎo)管、結(jié)合有安裝氣囊的導(dǎo)管、血管鞘、腦 室切開術(shù)導(dǎo)管、腦室分流導(dǎo)管、脊椎引流和顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)器結(jié)構(gòu)組成的組中選擇。
[0066] 然而這些目標(biāo)不應(yīng)當(dāng)理解為限制本發(fā)明的教導(dǎo)，一般來說通過以下部分討論的公 開的本發(fā)明，可以部分或全部實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。毫無疑問，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠選擇本發(fā) 明的多個(gè)方面作為公開以影響上述目標(biāo)的任何組合。
[0067] 本發(fā)明與現(xiàn)有摶術(shù)的比較
[0068] 許多醫(yī)療情況涉及到各種形式的生理監(jiān)測(cè)。這些包括通過在舌頭下安置溫度計(jì)的 簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量，利用血壓計(jì)（血壓袖帶）的血壓測(cè)量或其他外部監(jiān)測(cè)技術(shù)。對(duì)于需要更 精確的或密集的監(jiān)測(cè)情況，幾十年來已經(jīng)開發(fā)出各種機(jī)構(gòu)以使用電子手段和更介入的方法 獲取患者的生理。在溫度測(cè)量的情況下，這些包括可以是在身體內(nèi)部或在皮膚上的溫度探 針。
[0069] 在測(cè)量血壓的情況下，最常見的感測(cè)裝置包括在動(dòng)脈流體管中安置導(dǎo)管結(jié)構(gòu)（通 常在管件中）。此導(dǎo)管結(jié)構(gòu)包括外部換能器（即與用于連接到患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)的惠斯登 電橋集成），并從所述患者延伸到靜脈內(nèi)（IV)分配桿。如果換能器處在心臟的水平面，它提 供了血壓在正常生理情況下相當(dāng)精確的測(cè)量。因?yàn)樗诹黧w管的末端進(jìn)行采樣，然而，其經(jīng) 受錯(cuò)誤源（在IV桿上的換能器的錯(cuò)位，所述IV桿在比通過所述管件的信號(hào)傳導(dǎo)的心臟、凝 血或其他阻抗更高或更低的水平面上）的影響?；菟沟请姌蛲ㄟ^橫跨阻抗電路的已知強(qiáng)度 的電流的應(yīng)用工作，所述阻抗電路基于應(yīng)用到所述電路的壓力大小改變阻抗特性。所述換 能器在開始監(jiān)測(cè)期間"歸零"到大氣壓，以相對(duì)于環(huán)境壓力調(diào)節(jié)所述壓力。隨后，當(dāng)不同的 壓力應(yīng)用到電路中時(shí)，測(cè)量所返回的電壓并且計(jì)算所述壓力。在外科手術(shù)或其他介入性過 程中，以及在擔(dān)心出血不穩(wěn)定的特護(hù)病房中，由麻醉師將監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用到血壓的主干動(dòng)脈 管監(jiān)測(cè)中。
[0070] 最近，一種類似于惠斯登電橋的電子電路技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到放置在身體內(nèi)的有線傳 感器，其中變換器電路直接放置在線上（美國專利申請(qǐng)公開2007/0106165A1)，在其中傳感 器線組件包括在導(dǎo)線頂端的傳感器元件和連接到所述傳感器元件的線連接器，所述傳感器 元件提供激勵(lì)電壓和讀出電壓，所述讀出電壓通過施加橫跨傳感器的壓力隨著所述激勵(lì)電 壓而改變。雖然這種電路通過施加激勵(lì)電壓和讀取返回電壓而與惠斯登電橋類似，但是不 如惠斯登電橋精確，因?yàn)檩斎腚妷翰恍枰苫颊弑O(jiān)護(hù)儀（PCM)提供，并因此存在從傳感器 電路到患者監(jiān)測(cè)器電路進(jìn)行通信的自適應(yīng)電路。此電路可以利用監(jiān)測(cè)器的激勵(lì)電壓，或者 可以使用可顯示對(duì)應(yīng)于所感測(cè)的壓力的人類可讀的輸出的"信號(hào)匹配電路"。此參考文獻(xiàn)公 開了模擬電壓輸出信號(hào)的形式的標(biāo)準(zhǔn)化輸出。還設(shè)想在所述傳感器線路和患者監(jiān)測(cè)器電路 之間的無線形式的通信（藍(lán)牙等）。根據(jù)一些實(shí)施例，參考文件公開了一種利用輸入電子電 路、輸出電子電路和與患者監(jiān)測(cè)器的電子通信的傳感器組件，所有這些都是模擬性質(zhì)的，并 且基于連續(xù)的電壓和阻抗電路，而不是離散的、數(shù)字觀察值的壓力，這使得能夠進(jìn)行更復(fù)雜 的數(shù)據(jù)分析。
[0071] 這進(jìn)一步在美國專利7946997中描述，其中相對(duì)于另外的信號(hào)匹配電路，要求了 在較早的專利中描述的有線傳感器，所述另外的信號(hào)匹配電路從橫跨光通信通道的傳感器 發(fā)送輸出，然后將光通信轉(zhuǎn)換回為用于與患者監(jiān)測(cè)器通信的電子信號(hào)。因此，光通信通道用 于從其源到其模擬輸出傳送所述模擬數(shù)據(jù)。
[0072] 其它的專利和申請(qǐng)（美國專利申請(qǐng)公開2010/0286536和美國專利7724148B2)描 述了與前面專利中所描述的所述有線傳感器的有關(guān)的收發(fā)器單元，因此其是基于來自所述 傳感器的模擬信號(hào)技術(shù)的。它們描述了從收發(fā)器單元到避免了需要用于物理的、有線連接 的通信單元的無線鏈路。
[0073] 雖然上述技術(shù)利用內(nèi)置于主體的傳感器測(cè)量壓力，它們是基于與如前描述的惠斯 登電橋的類似電子阻抗技術(shù)。每個(gè)都使用橫跨阻抗電路而改變的輸入電信號(hào)，沿著由連續(xù) 的電輸入信號(hào)產(chǎn)生的波形感測(cè)壓力，因此它不是一組離散的壓力觀察值，并且不太適合數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)分析。
[0074] 與此相反，本發(fā)明使用了一種在光纖的相對(duì)末端結(jié)合了沿著光纖從光源到傳感器 (法布里-珀羅傳感器）傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行壓力感測(cè)的技術(shù)。光在甚高頻（1000個(gè)脈沖每 秒或更高）以離散的脈動(dòng)傳輸，其從在所述傳感器中的膜片反射，并返回到近端光纖，其被 檢測(cè)為離散的壓力觀察值。為每個(gè)讀數(shù)分配基于各個(gè)膜片（從特定的存儲(chǔ)器單元輸入到膜 片）的應(yīng)變（校正）系數(shù)并且基于在傳感器插入到患者（"歸零功能"）之前獲得的大氣壓 力的觀察值的值。在目前優(yōu)選的發(fā)明實(shí)施例中，需要兩個(gè)光脈沖來獲得一個(gè)壓力觀察值，因 此1000赫茲的脈沖速率產(chǎn)生500赫茲的壓力讀數(shù)速率，其中精度< ImmHg。當(dāng)將傳感器插 入到患者的動(dòng)脈中并具有多種潛在的優(yōu)點(diǎn)解析，這種高度精確的、高頻、數(shù)字讀出的血管內(nèi) 壓力是可能的。它也不是固有地經(jīng)受在標(biāo)準(zhǔn)患者監(jiān)測(cè)器中應(yīng)用的信號(hào)濾波功能或經(jīng)受由基 于可能與所述患者最接近的交流電源的電子信號(hào)造成的60Hz的干擾。然而，基于光纖傳感 器技術(shù)在高采樣率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的采集固有地不同于通過基于模擬電干擾技術(shù)的傳感器而 獲得的，例如在惠斯登電橋和在上面公開的傳感器技術(shù)獲得的。
[0075] 另一種技術(shù)是在美國專利申請(qǐng)公開2007/0287924中描述的。在該參考文獻(xiàn)中，來 自模擬傳感器的所述信號(hào)經(jīng)過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器）來產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，所述信號(hào) 被傳輸?shù)降诙D(zhuǎn)換器（D/A轉(zhuǎn)換器），所述第二轉(zhuǎn)換器將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為基于來自所述 患者監(jiān)護(hù)儀的激勵(lì)電壓的適當(dāng)?shù)哪M信號(hào)。該參考文獻(xiàn)使用一種不同于在其電子設(shè)備中將 具有可變激勵(lì)電壓的模擬傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為與患者監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行通信的信號(hào)的方法。它不適 用于其中的采集技術(shù)是例如法布里-珀羅光纖傳感器的數(shù)字傳感器技術(shù)的技術(shù)。此外，此 參考文獻(xiàn)沒有提供一種用于數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出的裝置，-它僅限于具體設(shè)計(jì)為將非惠斯登電 橋換能器傳感器轉(zhuǎn)換為惠斯登電橋典型信號(hào)的模擬-數(shù)字，然后數(shù)字-模擬電路。
[0076] 又一技術(shù)是在美國專利申請(qǐng)公開2003/0045781的Al中描述的，其中要求了一種 從醫(yī)療傳感器到患者監(jiān)護(hù)儀的輸出通信的設(shè)備。它構(gòu)成了另一個(gè)版本的惠斯登電橋仿真 器，其中將來自電子傳感器的電子信號(hào)進(jìn)行放大，以與來自患者監(jiān)護(hù)儀的期望的所述激勵(lì) 信號(hào)匹配。此外，這是一種從一種類型的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換到不同類型的模擬信號(hào)，用于在標(biāo)準(zhǔn) 的臨床監(jiān)測(cè)器上顯示的裝置。
[0077] 法布里-珀羅傳感器具有與多種傳感器配置相關(guān)的并且在醫(yī)療和工業(yè)中用于溫 度和壓力測(cè)量使用的廣泛的現(xiàn)有技術(shù)（參見美國專利4329058 ;美國專利4897542 ;美國專 利5297437)。雖然許多基本的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)已經(jīng)過期，但是在最近幾年已經(jīng)發(fā)明了傳感器 配置的多種變型。但是，有關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)的變化或其光特性與本發(fā)明無關(guān)，其設(shè)想多個(gè)潛 在的傳感器的結(jié)構(gòu)，所有都基于具有數(shù)字輸出的光纖傳感器技術(shù)，所述數(shù)字輸出來自匹配 的所述信號(hào)調(diào)節(jié)器。所述傳感器的詳情可以全部適用于本文所述的數(shù)據(jù)管理。使用法布 里-珀羅傳感器的主血管歷來在顱內(nèi)氣囊泵中，由于其高采樣率和高精度。然而，在其它應(yīng) 用中的常規(guī)使用已經(jīng)受到其與現(xiàn)有的臨床監(jiān)護(hù)儀的不兼容性阻礙。雖然現(xiàn)有的惠斯登電橋 和其他電驅(qū)動(dòng)的傳感器傳送與臨床監(jiān)護(hù)儀兼容或適用于臨床監(jiān)護(hù)儀的模擬輸出，迄今具有 數(shù)值的數(shù)字輸出的離散采樣的壓力尚未在臨床監(jiān)護(hù)儀上顯示。雖然這樣的顯示器將具有 實(shí)用與廣泛可用監(jiān)測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)，光纖壓力傳感器將這種信息降低的保真度的信息傳送到監(jiān) 測(cè)器上顯示，與更廉價(jià)并且容易得到的與所述患者監(jiān)護(hù)儀保真度匹配的惠斯登電橋技術(shù)聯(lián) 合，以及采樣率一直是在廣泛的臨床范圍中實(shí)施所述法布里-珀羅光纖技術(shù)的經(jīng)濟(jì)障礙。
[0078] 本發(fā)明解決了技術(shù)差距，通過提供一種將通過光纖法布里-珀羅傳感器獲得的數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與患者監(jiān)護(hù)儀（PCMs)兼容的模擬信號(hào)同時(shí)保持離散的輸出（在一些優(yōu)選的 發(fā)明實(shí)施例中的端口）的裝置，所述離散輸出將來自所述傳感器的全保真度數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥?夠比所述模擬輸出進(jìn)行更高水平分析的設(shè)備（計(jì)算機(jī)等）。另外，本發(fā)明提供直接從光纖信 號(hào)調(diào)節(jié)器獲取壓力數(shù)據(jù)的顯示器，從而顯示從傳感器獲得的更高保真度的數(shù)據(jù)，甚至在設(shè) 備不可能被附加到所述USB端口或附加到所述患者監(jiān)護(hù)儀端口的情況下。在目前優(yōu)選的實(shí) 施例中，以超過4秒的1000 Hz頻率采樣壓力，并且在這段時(shí)間內(nèi)的峰值壓力顯示為心臟收 縮壓力，所述波谷壓力顯示為心臟舒張壓力，以及所有壓力讀數(shù)的算術(shù)平均顯示為所述平 均動(dòng)脈壓。周期每4秒刷新。
[0079] 同時(shí)用于電子傳感器的惠斯登電橋的仿真器可在存在的現(xiàn)有技術(shù)中被解釋（美 國專利7946997 B2)，這種在公開文本中的仿真器包括來自所述基于其輸入電流的傳感器 的模擬輸出的變型，以將所述基于來自所述監(jiān)測(cè)器的激勵(lì)電流的期望輸出與臨床患者監(jiān)測(cè) 器匹配。這與所述算法顯著不同，所述算法需要將來自光纖法布里-珀羅傳感器（使用干 涉儀或比率計(jì)的方法）數(shù)據(jù)的數(shù)字流轉(zhuǎn)換成模擬輸出，在所述模擬輸出中，讀取來自監(jiān)測(cè) 器的所述輸入電流并且將所述數(shù)字讀數(shù)轉(zhuǎn)換為所述監(jiān)測(cè)器顯示的輸出電流，好像它在讀取 其來自惠斯登電橋的輸入，例如在本發(fā)明中具體體現(xiàn)的。
[0080] 通過從所述傳感器獲得已經(jīng)轉(zhuǎn)換的模擬-數(shù)字輸出的顯示，通過使用以上描述的 所述數(shù)字輸出的惠斯登電橋變換，輸出到患者監(jiān)護(hù)儀，以及通過數(shù)字通信端口（在當(dāng)前的 情況下，串行USB)的直接數(shù)據(jù)流，本發(fā)明比其他當(dāng)前壓力感測(cè)分析技術(shù)既新穎并且更加強(qiáng) 大和靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0081]
[0082] 系統(tǒng)概沐
[0083] 在各種實(shí)施例中的本發(fā)明以如下的方式解決了一個(gè)或多個(gè)上述目標(biāo)。本發(fā)明一般 包括模擬-數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換過程，其中模擬傳感器輸入被轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后利用校正系數(shù)補(bǔ) 償。這種補(bǔ)償?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的結(jié)果然后被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并提供給從外部PCM(或其它刺激 系統(tǒng)）接收激勵(lì)輸入的惠斯登電橋仿真器。來自所述PCM的激勵(lì)輸入通過來自所述外部 PCM的所述激勵(lì)輸入來調(diào)制，以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)惠斯登電橋的特性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換的模擬傳感器數(shù)據(jù)到 用于分析/顯示的PCM的顯然的顯示。此模擬-數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換過程允許將高性能的傳感 器附加到傳統(tǒng)的PCM系統(tǒng)硬件，無需任何PCM的修改。此外，各個(gè)模擬傳感器的校正系數(shù)確 保了所述模擬傳感器不需要修整或不需要通過所述PCM來補(bǔ)償以確定精確的測(cè)量傳感器 的結(jié)果。
[0084] 方法概沐
[0085] 可以在全部換能器接口方法的環(huán)境中利用本發(fā)明的系統(tǒng)，其中先前所描述的換能 器接口系統(tǒng)與從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中讀取的應(yīng)用軟件聯(lián)合操作，所述應(yīng)用軟件在多種計(jì)算機(jī) 化的硬件上執(zhí)行，包括但不限于微控制器，個(gè)人計(jì)算機(jī)，筆記本電腦，平板電腦，手機(jī)，智能 電話等等。
【附圖說明】
[0086] 為了對(duì)由本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)有更全面的了解，應(yīng)參考如下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述， 其中：
[0087] 圖1示出了作為應(yīng)用于由患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)監(jiān)測(cè)的模擬患者狀態(tài)傳感器的現(xiàn)有技 術(shù)的換能器接口系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0088] 圖2示出了作為應(yīng)用于由患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)監(jiān)測(cè)的模擬患者狀態(tài)傳感器的現(xiàn)有技 術(shù)的換能器接口方法的方法流程圖；
[0089] 圖3示出了作為應(yīng)用于由患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)監(jiān)測(cè)的模擬患者狀態(tài)傳感器的本發(fā)明 換能器接口系統(tǒng)的優(yōu)選的示例性的系統(tǒng)實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；
[0090] 圖4示出了作為應(yīng)用于由患者監(jiān)護(hù)儀（PCM)監(jiān)測(cè)的模擬患者狀態(tài)傳感器的本發(fā)明 換能器接口