Технология задания размеров и установки внутриушного многопараметрового измерительного датчика, допускающего вычисление неинвазивного артериального давления (nibp) - RU2424764C2
Код документа: RU2424764C2
Чертежи
Описание
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нижеследующее относится к контролю физиологии. В частности, изобретение применимо к внутриушной конструкции, которую вставляют в наружный слуховой проход для соответствующего позиционирования, по меньшей мере, одного физиологического датчика внутри внутреннего уха для сбора информации, характеризующей физиологические характеристики, включая, например, кровяное давление, дыхание, индекс перфузии, содержание кислорода в крови, частоту пульса и температуру.
Физиологические сигналы из внутренней части уха уже снимали. Однако не существует устройств измерения нескольких физиологических параметров, которые неинвазивно измеряют кровяное давление внутри уха. Примеры препятствий, которые не допускают такую разработку, включают в себя переменные размеры и форму наружного слухового прохода у разных людей, невозможность оперативного позиционирования датчиков внутри наружного слухового прохода для оптимального приема физиологических сигналов и невозможность защиты чувствительных устройств от загрязнения вследствие контакта с тканью внутреннего уха при измерении физиологических сигналов.
В соответствии с одним аспектом, внутриушное устройство для физиологических измерений содержит конструкцию, выполненную по форме для вставки в наружный слуховой проход. По меньшей мере, один датчик соединен для функционирования с участком конструкции, который расположен в ухе. Надувной баллон соединен для функционирования с участком конструкции, расположенным в ухе, и раздувается для установки, по меньшей мере, одного датчика вблизи ткани внутри слухового прохода. После подходящей установки, по меньшей мере, один датчик воспринимает физиологические сигналы от окружающей ткани и костной структуры.
Одно из преимуществ состоит в измерении физиологических сигналов внутри уха.
Другое преимущество состоит в неинвазивном измерении кровяного давления внутри уха.
Другое преимущество состоит в непрерывном неинвазивном измерении кровяного давления внутри уха.
Другое преимущество состоит во внутриушном устройстве, которое принимает формы соответственно наружным слуховым проходам с разными формами и размерами.
Другое преимущество состоит в установке датчика внутри наружного слухового прохода для оптимального приема физиологических сигналов в данном проходе.
Другое преимущество состоит в установке датчика внутри наружного слухового прохода с идеальными усилием и давлением для обеспечения плотной связи датчиков с тканью без вызова побледнения ткани.
Другое преимущество состоит в установке датчика в пределах физиологического участка с хорошей перфузией, даже если организм испытывает периферическое отключение из-за удара или других состояний.
Другое преимущество состоит в предотвращении слишком глубокой вставки в ухо.
Другое преимущество состоит в измерении физиологических сигналов через оболочку, которая ослабляет загрязнение физиологических датчиков.
Другое преимущество состоит во внутриушном устройстве измерения физиологических сигналов, которое выравнивает внутриушное давление с давлением окружающей среды, в частности, во время накачивания и опускания баллона.
Другие дополнительные преимущества будут очевидны специалистам в данной области после прочтения и изучения подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения.
На фиг.1 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений для измерения физиологических сигналов внутри уха.
На фиг.2 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений с одним каналом для вмещения проводов датчика и накачивания/опускания надувного баллона для установки датчиков вблизи ткани внутреннего уха.
На фиг.3 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений с раздельными каналами для вмещения проводов датчика и накачивания/опускания надувного баллона.
На фиг.4 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений с воздушным каналом для выравнивания давления воздуха между ухом и окружающей средой при накачивании и опускании баллона.
На фиг.5 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений, установленное в ухе.
На фиг.6 изображено место соединения между внутриушным устройством для физиологических измерений, опорным заушным устройством и защитной оболочкой, которая ослабляет загрязнение физиологических датчиков.
На фиг.7 изображено внутриушное устройство для физиологических измерений, соединенное с опорным заушным устройством.
На фиг.8-12 представлены различные виды подходящего наконечника для фиксации датчиков, относящихся к внутриушному устройству для физиологических измерений.
На фиг.13 представлен вид в перспективе с местным разрезом с изображением ненакаченного баллона для вставки в наружный слуховой проход.
На фиг.14 представлен вид в перспективе с местным разрезом с изображением накаченного баллона.
На фиг.1 изображено внутриушное устройство 2 для физиологических измерений для измерения, по меньшей мере, одного физиологического сигнала (например, кровяного давления, пульса, содержания кислорода в крови, перфузии, температуры, дыхания…) внутри слухового прохода. Внутриушное устройство 2 содержит конструкцию 4, которая вставляется в слуховой проход. Конструкция 4 выполнена соразмерной для входа в слуховой проход на подходящую глубину и приспосабливается к наружным слуховым проходам разной формы (например, с разной кривизной). То есть конструкция 4 имеет небольшой диаметр по сравнению с диаметром наружного слухового прохода. В предпочтительном варианте осуществления изобретения конструкция 4 выдается в слуховой проход, так что концевой участок расположен вблизи костной области уха или другой относительно спокойной зоны слухового прохода.
Концевой участок конструкции 4, находящийся в слуховом проходе, содержит кольцевой надувной баллон 6. Надувной баллон 6 окружает концевой участок конструкции 4 (как показано) или его подходящие участки. Надувной баллон 6 служит идеальной опорой для, по меньшей мере, одного датчика 8, который соединен для функционирования с поверхностью баллона 6 и который измеряет физиологические сигналы. Подходящие датчики включают в себя, например, светоизлучающие диоды (СИД), инфракрасный источник (ИК), фотоприемники, измерительный датчик давления, микрофон и термистор. Датчики 8 оперативно позиционируют на баллоне 6. Например, фотоприемник обычно устанавливают так, чтобы минимизировать или предотвращать поглощение света, не характеризующего измеряемый физиологический процесс (например, свет снаружи уха, свет, испускаемый другим датчиком, расположенным на баллоне 6…). Хотя на фиг.1 показана кольцевая форма, по меньшей мере, один датчик 8 может иметь любую форму. В альтернативном варианте, датчики могут быть смонтированы внутри концевого участка конструкции 4 и могут перемещаться при контакте с тканью после вставки в ухо.
Надувной баллон 6 накачивают для установки, по меньшей мере, одного датчика 8 вблизи соответствующей ткани внутри наружного слухового прохода с идеальными усилием и давлением для обеспечения плотной связи датчиков с тканью без вызова ослабления перфузии или побледнения ткани. Для взрослых это означает накачивание баллона 6 для согласования с диаметрами наружного слухового прохода, изменяющими в широких пределах от приблизительно 6 мм до приблизительно 13 мм. Для новорожденных и маленьких детей, и подростков, у которых диаметры наружного слухового прохода изменяются от приблизительно 4 мм в диаметре до приблизительно 7 мм в диаметре, применяют уменьшенные и укороченные ITE-устройства. Датчики для измерения содержания кислорода в крови обычно располагают вблизи ткани наружного слухового прохода, которая пронизана артериальной кровью, поступающей из ответвлений наружной, а также внутренней сонных артерий, и, следовательно, служит физиологическим участком с хорошей перфузией, даже если организм испытывает периферическое отключение из-за удара или других состояний. Упомянутые датчики содержат средство излучения энергии (например, СИД, источник ИК…) и средство детектирования энергии, которое измеряет пропускание энергии сквозь сосудистую ткань. В другом примере вблизи сосудистой ткани располагают также температурный датчик (например, термистор). В еще одном примере датчики для восприятия звуковых сигналов (например, микрофон), характеризующие звуки пульсового артериального давления и/или дыхания соответствующим образом располагают в сравнительно спокойных областях наружного слухового прохода для ослабления восприятия посторонних звуковых сигналов (шумов).
Надувной баллон 6 применяют также для облегчения неинвазивного измерения кровяного давления. Для неинвазивного измерения кровяного давления надувной баллон 6 накачивают, пока он не пережимает кровоток в участке уха вблизи датчика(ов) кровяного давления (например, измерительного датчика давления), соединенного(ых) для функционирования с надувным баллоном 6. Затем давление в надувном баллоне 6 соответственно снижают для опускания надувного баллона 6. Систолическое и диастолическое кровяные давления получают во время накачивания и/или опускания с использованием аускультативного способа (например, с применением микрофона, соединенного для функционирования с баллоном 6) и/или осциллометрического способа (например, с применением оптических чувствительных компонентов, присоединенных к баллону).
Постоянное неинвазивное кровяное давление измеряют посредством получения начального измерения кровяного давления вышеописанным образом и затем повторным накачиванием баллона 6 до среднего давления. Сервомеханизм периодически регулирует давление в баллоне для обнаружения максимальной амплитуды пульсового сигнала, характеризующего среднее артериальное давление. Пока полученное среднее кровяное давление относительно точно приближается к начальному давлению, и/или амплитуды пульсового сигнала относительно точно сближаются, то получаемые постоянные систолическое, диастолическое и среднее кровяные давления рассчитываются с высокой точностью.
Конструкция 4 содержит, по меньшей мере, один проход (как показано ниже на фиг.2-4), который продолжается сквозь конструкцию 4. Данные проходы вмещают провода для данных датчиков, питания и цепи управления, обеспечивают герметично закрытый канал для накачивания/опускания баллона 6 и/или обеспечивают возможность выравнивания давления внутри уха с давлением окружающего воздуха во время накачивания/спускания баллона. На фиг.2 представлен вариант реализации, согласно которому конструкция 4 содержит канал 10 как для вмещения проводов датчиков, так и для накачивания/спускания баллона 6. Канал 10 изолирует провода от среды внутреннего уха и тем самым ослабляет загрязнение как уха, так и проводов датчиков и обеспечивает проход сжатого воздуха в баллон 6. На фиг.3 представлен вариант реализации, согласно которому конструкция 4 содержит раздельные каналы для проводов датчиков и накачивания/спускания баллона 6; по меньшей мере, один первый канал 12 вмещает провода датчиков и второй канал 14 обеспечивает проход сжатого воздуха для накачивания/спускания баллона 6. На фиг.4 представлен вариант реализации, согласно которому дополнительный канал 16 обеспечивает механизм стабилизации давления внутри уха, который обеспечивает возможность выравнивания давления внутри уха с окружающим воздухом во время накачивания и/или опускания баллона. Канал 16 ослабляет нарастание давления внутри уха во время накачивания и/или опускания баллона и вызванную этим возможную боль. Примеры на фиг.2-4 изображают конструкцию 4 и проходы 10-16 имеющими круглую форму в сечении. Данные конкретные формы не являются ограничивающими и приведены с целью пояснения. Следует понимать, что конструкция 4 и/или проходы 10-16 могут иметь, по существу, любую форму (например, овальную, прямоугольную, неправильную …) подходящую для наружного слухового прохода.
На фиг.5 изображено внутриушное устройство 2, вставленное в наружный слуховой проход. Конструкция 4 вставлена так, что концевой участок с баллоном 6, находящимся в слуховом проходе, расположен в костной области уха. Баллон 6 накачен для установки датчиков 8 вблизи ткани внутреннего уха для съема сигналов, характеризующих физиологические состояния, включая, например, артериальное давление, температуру, пульс, дыхание и содержание кислорода в крови.
На фиг.6 изображено внутриушное устройство 2 с дополнительной оболочкой 9, помещаемой поверх конструкции 4 и баллона 6 для защиты уха и узла конструкции/баллона/датчиков от загрязнения. В соответствии с одним аспектом изобретения, оболочка может быть полупроницаемой, чтобы допускать течение воздуха, но препятствовать движению жидкости с одной стороны оболочки на другую сторону. В соответствии с другим аспектом, оболочка препятствует движению, по существу, любых веществ с одной стороны оболочки на другую сторону. Узел конструкции/баллона/датчиков может быть одноразовым, допускающим промывку и/или стерилизуемым.
Конструкция 4 показана установленной в ухо с опорой на заушину 18. Конструкцию 4 можно крепить для функционирования к заушине 18. Такое крепление выполнимо крепежными средствами, включая резьбовой соединитель, зажим, установочный винт, клей, заклепку и т.п. На фиг.6 показана примерная область 20 соединения между конструкцией 4 и дополнительной заушиной 18. При желании, для ослабления загрязнения физиологических датчиков возможно применение защитной оболочки 9. В соответствии с другим аспектом изобретения, конструкция 4 и заушина 18 могут быть сформированы единым блоком.
На фиг.7 показано заушное устройство 18, соединенное с внутриушным устройством 2. Внутриушное устройство 2 содержит батарейку 21, которая питает оба устройства. При данном варианте осуществления внутриушное устройство 2 и батарейка 21 являются сравнительно дешевыми и одноразовыми.
На вышеприведенных фиг.5-7 показана опциональная заушина 18 в виде заушного опорного устройства. В предпочтительном варианте осуществления внутриушное устройство соединено с заушным устройством (18) полужесткой соединительной трубкой, которой придана форма для надевания на и/или вокруг уха, чтобы не допускать слишком глубокую вставку и фиксировать в заданном положении внутриушное устройство при оптимальных ориентации и расположении. Следует понимать, что возможны другие типы опорных устройств. Например, конструкцию 4 можно устанавливать на опорных устройствах, которые крепятся к области головы, шеи, плеч и т.п.
Заушное устройство 18 может вмещать различные электронные схемы, которые принимают физиологические сигналы от датчиков 8 (например, по проводам датчиков, проходящим по проходам 10 и 12, кратко описанным выше) и передают физиологические сигналы в другое приемопередающее устройство (не показано), носимое объектом исследования (например, приемопередающее устройство, носимое вокруг шеи и талии) или в удаленное устройство (не показано), например контрольное устройство, базу данных, компьютер и графический дисплей. Заушное устройство 18 может, при желании, содержать процессор (не показан), память (не показана) и батарейку (не показана). Процессор служит для управления датчиками и электронными схемами, обработки исходных данных и считывания данных из датчиков; память служит для хранения данных и/или конфигурации; и батарейка питает процессор, активные датчики и приемопередающее устройство.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.8-11, по меньшей мере, один датчик 8 расположен на мягком, податливом наконечнике 22 (вместо нахождения непосредственно на надувном баллоне 6 или на наконечнике ITE-устройства на стороне, противоположной надувному баллону 6), который соединен для функционирования с концом конструкции 4, вставляемым в ухо. Баллон 6 присутствует на фиг.8, но уже не показан на фиг.9-11 для более ясного представления. При вставке конструкции 4 в ухо, датчики 8, по-прежнему, устанавливаются путем накачивания баллона 6; однако накачивание баллона 6 расширяет несущие датчики лепестки 24 наконечника 22, что обеспечивает установку датчиков 8 вблизи ткани внутреннего уха.
На фиг.12-14 изображен наконечник 22 в виде расширяемого грибовидного элемента. В данном варианте осуществления изобретения накачивание баллона 6 от уровня при вставке, показанном на фиг.13, расширяет мягкий, податливый наконечник 22, который устанавливает датчики 8 вблизи ткани внутреннего уха (см. фиг.14). Наконечник 22 и/или баллон 6 служит также оптическим отражателем, помогающим отражать свет от излучателя света сквозь ткань, от кости, сквозь ткань, с отражениями и пропусканием, к отражателю, от отражателя обратно сквозь ткань и так далее, пока свет, в конечном счете, не достигнет фотоприемника. Задняя сторона наконечника 22 является светонепроницаемой и потому блокирует нежелательный внешний свет, приходящий из наружного слухового прохода. Наконечник (22) и/или баллон (6) служат также буфером между наружным потоком атмосферного воздуха и термистором (8), который измеряет температуру, заменяющую температуру внутри тела. Каждый из гибких печатных разъемов 26 продолжается через конструкцию 4, изгибается вокруг баллона 6 и гибко соединяется с соответствующим датчиком 8.
Выше изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. После прочтения и понимания вышеприведенного подробного описания можно создать модификации и изменения. Предполагается, что изобретение следует интерпретировать как включающее в себя все подобные модификации и изменения, пока они не выходят за пределы объема притязаний прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.
Реферат
Группа изобретений относится к области медицины. Внутриушное устройство содержит конструкцию, сформированную для удобной вставки в слуховой проход, имеющий множество разных форм и размеров. Надувной баллон окружает концевой участок конструкции, подлежащей установке в ухо. В дополнительном варианте грибовидный наконечник соединен с концом конструкции и служит опорой для множества датчиков. Накачивание баллона расширяет наконечник радиально для установки датчиков вблизи сосудистой ткани внутри слухового прохода. После подходящей установки, по меньшей мере, один датчик воспринимает физиологические сигналы из сосудистой ткани и костной структуры. 3 н. и 24 з.п.ф-лы, 14 ил.
