ES2984229T3 - Galga extensiométrica, sensor de fuerza y catéter médico de intervención - Google Patents

Abstract

Un extensómetro, que comprende un sustrato (1); una rejilla sensible transversal (13) dispuesta sobre el sustrato (1); y al menos dos rejillas sensibles no transversales (11, 12) que están dispuestas cada una sobre el sustrato (1), que están ubicadas en dos lados de la rejilla sensible transversal (13) respectivamente, y que están cada una conectada eléctricamente a la rejilla sensible transversal (13), en donde las dos rejillas sensibles no transversales (11, 12) están conectadas por medio de una línea de conexión transversal (210) y comparten un cable de conexión a tierra (115) y un puerto de conexión a tierra (113), un extremo del cable de conexión a tierra (115) está conectado a la línea de conexión (210) en la posición media de la línea de conexión (210), y el otro extremo del cable de conexión a tierra (115) está conectado al puerto de conexión a tierra (113); y las dos rejillas sensibles no transversales (11, 12) tienen la misma resistencia y están conectadas respectivamente a un extremo de cada uno de los dos cables sin conexión a tierra (114, 124) que tienen la misma resistencia, y los dos cables sin conexión a tierra (114, 124) están conectados a dos puertos sin conexión a tierra (122, 112) en el otro extremo, respectivamente. El extensómetro tiene una precisión relativamente alta, alcanza un estado estable más rápido después de ser conectado a un circuito y tiene capacidades antiinterferencias más fuertes. Además, se proporcionan un sensor de presión y un catéter médico intervencionista. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Galga extensiométrica, sensor de fuerza y catéter médico de intervención

Sector de la técnica

La presente invención se refiere al campo técnico de los instrumentos médicos y, más específicamente, a una galga extensiométrica, un sensor de fuerza y un catéter médico de intervención.

Antecedentes

Una galga extensiométrica en general se construye con la unión de una rejilla metálica sensible a un sustrato de membrana de plástico. La rejilla metálica sensible está formada por un hilo conductor fino dispuesto en un patrón en zigzag de líneas paralelas. Cuando se estira la galga extensiométrica, la rejilla sensible se vuelve más estrecha y más larga, lo que aumenta su resistencia eléctrica. Cuando se comprime la galga extensiométrica, la rejilla sensible se ensanchará y se acortará, lo que disminuirá su resistencia eléctrica. Un catéter de intervención suele estar provisto, en su extremo distal, de un sensor de fuerza para detectar cómo el catéter entra en contacto con el tejido del cuerpo. Se pueden utilizar galgas extensiométricas para producir dichos sensores. Más específicamente, se puede unir una galga extensiométrica a una pared circunferencial de un tubo elástico dispuesto en las proximidades de un electrodo en el extremo distal. Cuando el electrodo entra en contacto con el tejido del cuerpo, el catéter puede deformarse y, a su vez, provocar la deformación del tubo elástico, lo que puede alargar o acortar la rejilla sensible de la galga extensiométrica, lo que provoca un cambio en su resistencia. De esta manera es posible medir la fuerza.

En la actualidad, las galgas extensiométricas resistivas habitualmente utilizadas y disponibles comercialmente tienen típicamente solo una rejilla sensible dispuesta longitudinalmente que consiste en un hilo con un área de superficie circunferencial relativamente grande. En el documento WO 2018/228290 A1, el solicitante ha propuesto una galga extensiométrica compacta compuesta por un sustrato y una pluralidad de rejillas sensibles longitudinales dispuestas sobre el sustrato. Sin embargo, durante el uso práctico de esta galga extensiométrica, el solicitante ha descubierto que tiene que precalentarse durante un periodo de tiempo (aproximadamente de 5 a 6 minutos) antes de que alcance una condición estable adecuada para la medición de presión. Esto puede prolongar el procedimiento quirúrgico y provocar molestias de uso.

Además, el documento CN 105241 371 A divulga una galga extensiométrica que comprende dos rejillas longitudinales a cada lado de una rejilla transversal, en la que la galga extensiométrica tiene una configuración simétrica para eliminar errores de medición.

Compendio de la invención

En vista de las deficiencias de la técnica anterior descritas anteriormente, es un objeto de la presente invención proporcionar una galga extensiométrica, un sensor de fuerza y un catéter médico de intervención. La galga extensiométrica se puede estabilizar muy rápidamente, lo cual supera el problema de uso poco práctico asociado con la galga extensiométrica existente provocado por un periodo de tiempo requerido para el precalentamiento.

Con este fin, la galga extensiométrica prevista en la presente invención comprende:

un sustrato;

una rejilla sensible transversal dispuesta sobre el sustrato; y

por lo menos dos rejillas sensibles no transversales, ambas dispuestas sobre el sustrato para que estén situadas en lados opuestos de la rejilla sensible transversal y ambas conectadas eléctricamente a la rejilla sensible transversal, en el que las dos rejillas sensibles no transversales están conectadas entre sí mediante una conexión transversal y comparten un cable de tierra común y una interfaz de tierra común, un extremo del cable de tierra conectado a la conexión transversal en el centro del mismo, el otro extremo del cable de tierra conectado a la interfaz de tierra, teniendo las dos rejillas sensibles no transversales resistencias iguales y conectadas a los extremos de dos cables sin toma de tierra respectivos que tienen resistencias iguales, los otros extremos de los dos cables sin toma de tierra conectados a dos interfaces sin toma de tierra respectivos.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, el sustrato puede definir una primera dirección y una segunda dirección, en el que la primera dirección es una de una dirección a lo largo y una dirección a lo ancho del sustrato, y la segunda dirección es la otra de las direcciones a lo largo y a lo ancho del sustrato.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, las dos rejillas sensibles no transversales pueden estar dispuestas en simetría y cada una a lo largo de una dirección inclinada desde la primera dirección en un ángulo predeterminado, estando dispuesta la rejilla sensible transversal a lo largo de la segunda dirección.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, las dos rejillas sensibles no transversales pueden ser rejillas sensibles longitudinales que están dispuestas una al lado de la otra y alineadas entre sí a lo largo de la primera dirección, estando dispuesta la rejilla sensible transversal a lo largo de la segunda dirección, en el que las anchuras de rejilla de las rejillas sensibles longitudinales están alineadas con una longitud de rejilla de la rejilla sensible transversal, o las longitudes de rejilla de las rejillas sensibles longitudinales están alineadas con una anchura de rejilla de la rejilla sensible transversal.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, una anchura de rejilla de cada una de las rejillas sensibles puede ser igual a la longitud de rejilla de la misma, en el que las estructuras en forma de rejilla de las rejillas sensibles son todas idénticas.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, la rejilla sensible transversal podrá estar conectada eléctricamente a las dos rejillas sensibles no transversales a través de la conexión transversal, en el que la rejilla sensible transversal y las dos rejillas sensibles no transversales comparten el cable de tierra común y la interfaz de tierra común.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, la rejilla sensible transversal puede comprender segmentos de hilo transversales, que están conectados a la conexión transversal en una ubicación cercana al centro de la conexión transversal.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, el cable de tierra puede comprender un segmento transversal y un segmento longitudinal, el segmento transversal conectado a la conexión transversal en el centro del mismo, el segmento longitudinal conectado al segmento transversal en un extremo y a la interfaz de tierra en el otro extremo.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, la rejilla sensible transversal puede comprender segmentos de hilo transversales dispuestos en paralelo al segmento transversal y perpendicular al segmento longitudinal.

Opcionalmente, en la galga extensiométrica, las dos rejillas sensibles no transversales pueden incluir una primera rejilla sensible no transversal y una segunda rejilla sensible no transversal, que están conectadas a un primer cable sin toma de tierra y a un segundo cable sin toma de tierra, respectivamente, en el que un extremo de la rejilla sensible transversal está conectado a la conexión transversal, y el otro extremo de la rejilla sensible transversal está conectado a un tercer cable sin toma de tierra, en el que los cables primero, segundo y tercero sin toma de tierra tienen resistencias iguales, y en el que el tercer cable sin toma de tierra está conectado a una tercera interfaz sin toma de tierra.

El sensor de fuerza proporcionado en la presente invención comprende un elastómero y galgas extensiométricas como se define en cualquiera de los párrafos anteriores, que se proporcionan en el elastómero.

Opcionalmente, en el sensor de fuerza, el elastómero puede estar provisto de una pluralidad de ranuras pasantes que se extienden circunferencialmente alrededor del elastómero, cada una de las cuales está provista en cada extremo del mismo de una ranura axial que se extiende a lo largo de un eje del elastómero.

Opcionalmente, en el sensor de fuerza, las ranuras axiales pueden tener cada una longitud que no es menor que la anchura de rejilla o la longitud de rejilla de cada rejilla sensible en cada galga extensiométrica, o no menor que una anchura de cada rejilla sensible a lo largo del eje del elastómero.

El catéter médico de intervención proporcionado en la presente invención comprende un extremo distal del catéter, en el que se proporciona un sensor de fuerza como se define en cualquiera de los párrafos anteriores.

En comparación con la técnica anterior, la galga extensiométrica proporcionada en la presente invención incluye un sustrato, una rejilla sensible transversal dispuesta sobre el sustrato, y dos rejillas sensibles no transversales dispuestas ambas sobre el sustrato para que estén situadas en lados opuestos de la rejilla sensible transversal y ambas conectadas eléctricamente a la rejilla sensible transversal, en el que las dos rejillas sensibles no transversales están conectadas entre sí mediante una conexión transversal y comparten un cable de tierra común y una interfaz de tierra común, en el que un extremo del cable de tierra está conectado a la conexión transversal en el centro del mismo, y el otro extremo del cable de tierra está conectado a la interfaz de tierra, en el que las dos rejillas sensibles no transversales tienen resistencias iguales y están conectadas a los extremos de dos cables sin toma de tierra respectivos que tienen resistencias iguales, y en el que los otros extremos de los dos cables sin toma de tierra están conectados a dos interfaces sin toma de tierra respectivos. Este diseño permite una mayor exactitud, una consecución más rápida de una condición estable cuando se conecta en un circuito y un rendimiento mejorado del rechazo de interferencias de la galga extensiométrica. Según la presente invención, mediante el empleo de la galga extensiométrica en el sensor de fuerza y el catéter de intervención, se puede acortar eficazmente el periodo de tiempo para precalentar el catéter en el cuerpo humano, y se puede reducir la complejidad y el riesgo de un procedimiento quirúrgico por parte de un médico, así como el sufrimiento del paciente.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, los números de referencia idénticos identifican elementos o acciones parecidas. Los tamaños y las posiciones relativas de los elementos en los dibujos no están necesariamente dibujados a escala. Por ejemplo, las formas de los distintos elementos y los ángulos no están necesariamente dibujadas a escala, y algunos de estos elementos se amplían y se ubican arbitrariamente para mejorar la comprensión del dibujo. Además, las formas concretas de los elementos dibujados no pretenden transmitir ninguna información sobre la forma real de los elementos concretos y solo se han seleccionado para facilitar su reconocimiento en los dibujos, en los que:

la figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra la estructura de una galga extensiométrica existente según una realización de la técnica anterior;

la figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra la estructura de la galga extensiométrica existente según otra realización de la técnica anterior;

la figura 3 es un diagrama que muestra un circuito de medio puente de Wheatstone de la galga extensiométrica de la figura 2;

la figura 4 muestra una vista isométrica de una galga extensiométrica según una realización de la presente invención;

la figura 5 muestra una vista inferior de la galga extensiométrica de la figura 4;

la figura 6 muestra una vista isométrica de una galga extensiométrica según otra realización de la presente invención;

la figura 7 muestra una vista superior de la galga extensiométrica de la figura 6;

la figura 8 es un diagrama esquemático que ilustra la estructura de un sensor de fuerza según una realización de la presente invención, que se fija a un electrodo;

la figura 9 es una vista en alzado de un elastómero según una realización de la presente invención, en el que dos galgas extensiométricas están distribuidas uniformemente;

la figura 10 es una vista en perspectiva de un elastómero según una realización de la presente invención, en el que dos galgas extensiométricas están distribuidas uniformemente; y

la figura 11 muestra una vista superior de un electrodo dispuesto en un extremo distal de un catéter médico de intervención según una realización de la presente invención.

Descripción detallada

Los objetos, aspectos y ventajas de la presente invención resultarán más claros y evidentes a partir de la siguiente descripción más detallada de realizaciones de la misma, que debe leerse en relación con los dibujos adjuntos. Se ha de entender que las realizaciones específicas descritas en la presente memoria meramente pretenden explicar la invención, en lugar de limitarla.

Como se usa anteriormente en la presente memoria, los términos "proximal" y "distal" describen orientaciones relativas, posiciones relativas y direcciones entre elementos o acciones, tal como las ve un médico cirujano. Sin querer ser limitante, un "extremo proximal" normalmente se refiere a un extremo más cercano al médico, y un "extremo distal" normalmente se refiere a un extremo que entra primero en el paciente, durante el funcionamiento normal. Los términos "axial" y "circunferencial" se refieren a direcciones respectivamente a lo largo de un eje y una superficie circunferencial de un elastómero.

Las figuras 1 a 3 son diagramas esquemáticos que ilustran la estructura de una galga extensiométrica existente. La galga extensiométrica incluye tres rejillas sensibles: dos rejillas sensibles longitudinales (la primera rejilla 11 sensible longitudinal y la segunda rejilla 12 sensible longitudinal) y una rejilla sensible transversal (la primera rejilla 13 sensible transversal). Las tres redes sensibles están interconectadas eléctricamente mediante conexiones.

Específicamente, la primera rejilla 11 sensible longitudinal incluye una primera estructura 111 en forma de rejilla, una primera interfaz 112 sin toma de tierra, una interfaz 113 de tierra, un cable 115 de tierra conectado a la interfaz 113 de tierra (este cable de tierra es un hilo conectado a un extremo de la primera estructura 111 en forma de rejilla mediante una primera conexión 116/117) y un primer cable 114 sin toma de tierra conectado a la primera interfaz 112 sin toma de tierra (el primer cable 114 sin toma de tierra es otro hilo conectado al otro extremo de la primera estructura 111 en forma de rejilla).

La segunda rejilla 12 sensible longitudinal incluye una segunda estructura 121 en forma de rejilla, una segunda interfaz 122 sin toma de tierra, la interfaz 113 de tierra compartida con la primera rejilla 11 sensible longitudinal, el cable 115 de tierra conectado a la interfaz 113 de tierra (el cable de tierra está conectado a un extremo de la segunda estructura 121 en forma de rejilla mediante una segunda conexión 123/125) y un segundo cable 124 sin toma de tierra conectado a la segunda interfaz 122 sin toma de tierra (el segundo cable 124 sin toma de tierra está conectado al otro extremo de la segunda estructura 121 en forma de rejilla).

La primera rejilla 13 sensible transversal incluye una tercera estructura 131 en forma de rejilla, una tercera interfaz 132 sin toma de tierra, la interfaz 113 de tierra compartida tanto con la primera rejilla 11 sensible longitudinal como con la segunda rejilla 12 sensible longitudinal, el cable 115 de tierra conectado a la interfaz 113 de tierra y un tercer cable 134 sin toma de tierra conectado a la tercera interfaz 132 sin toma de tierra. El cable 115 de tierra está conectado a un extremo de la tercera estructura 131 en forma de rejilla por parte de la primera conexión 116 (como se muestra en la figura 1) o por parte de la segunda conexión 125 (como se muestra en la figura 2), y el tercer cable 134 sin toma de tierra está conectado al otro extremo de la tercera estructura 131 en forma de rejilla.

Los estudios encontraron que, durante el uso práctico, la galga extensiométrica anterior requiere una calibración posterior de los valores detectados y debe precalentarse durante un periodo de tiempo antes de que alcance una condición estable que lo haga disponible para su uso. Estos crean inconvenientes de uso. Para superar esto, el solicitante realizó una investigación exhaustiva y descubrió que los problemas anteriores están relacionados con la ubicación desde donde se extiende el cable de tierra.

Como se puede observar en las figuras, en la galga extensiométrica existente, el cable 115 de tierra que está conectado a la interfaz 113 de tierra se extiende desde el centro entre la segunda rejilla 12 sensible longitudinal y la primera rejilla 13 sensible transversal (como se muestra en la figura 1), o desde el centro entre la primera rejilla 11 sensible longitudinal y la primera rejilla 13 sensible transversal (como se muestra en la figura 2). Esto puede dar lugar a resistencias desiguales entre la primera interfaz 112 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra y entre la segunda interfaz 122 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra, lo que provoca el problema anterior.

Específicamente, como se muestra en la figura 2, la resistencia R<112-113>entre la primera interfaz 112 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<111>de la primera estructura en forma de rejilla más una resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<114>del primer cable sin toma de tierra y más una resistencia R<117>de la primera conexión, y la resistencia R<122-113>entre la segunda interfaz 122 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<121>de la segunda estructura en forma de rejilla más la resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<124>del segundo cable sin toma de tierra más una resistencia R<125>de la segunda conexión. Dado que la interfaz 113 de tierra es una interfaz compartida, si se supone que la resistencia R<114>del primer cable sin toma de tierra es igual a la resistencia R<124>del segundo cable sin toma de tierra, para asegurar que R<112-113>es igual a R<122-113>, la suma de la resistencia R<111>de la primera estructura en forma de rejilla y la resistencia R<117>de la primera conexión debe ser igual a la suma de la resistencia R<121>de la segunda estructura en forma de rejilla y la resistencia R<125>de la segunda conexión. Como la resistencia R<117>de la primera conexión es al parecer menor que la resistencia R<125>de la segunda conexión, las resistencias de las dos rejillas longitudinales sensibles a la deformación satisfacen R<m>>R<121>, lo que requiere que las dos rejillas sensibles longitudinales tengan diferentes tamaños de hilo. Como se muestra en la figura 3, los hilos y las conexiones en la galga extensiométrica existente forman un circuito puente de Wheatstone, en el que la resistencia R<125>de la segunda conexión se conecta en serie individualmente con cada una de la resistencia R<121>de la segunda estructura en forma de rejilla y la resistencia R<131>de la tercera estructura en forma de rejilla, y las tres luego se conectan en conjunto en paralelo con la resistencia R<111>de la primera estructura en forma de rejilla.

Por lo tanto, la galga extensiométrica existente debe diseñarse con diferentes tamaños de hilo de las dos rejillas sensibles longitudinales o con una calibración posterior de los valores de fuerza de salida. Sin embargo, ambas opciones implican un diseño complejo y una exactitud inadecuada. Además, esta galga extensiométrica debe precalentarse durante 5 a 6 minutos antes de que se estabilice y esté disponible para la medición. En consecuencia, un catéter médico de intervención que emplee la galga extensiométrica requeriría un periodo de tiempo prolongado para precalentarse después de introducirse en el cuerpo humano. Esto puede perjudicar el uso de la galga extensiométrica en el catéter médico de intervención, aumentar la complejidad y el riesgo de un procedimiento operativo que debe realizar un médico y prolongar el sufrimiento del paciente.

En vista de los problemas anteriores de la galga extensiométrica existente, la presente invención proporciona una nueva galga extensiométrica, que proporciona mayor exactitud, mayor estabilidad cuando se conecta en un circuito y un mejor rendimiento del rechazo de interferencias, prescinde de la necesidad de postcalibración, y puede alcanzar una condición estable en muy poco tiempo. Cuando se emplea en un sensor de fuerza o un catéter médico de intervención, la galga extensiométrica de la presente invención puede acortar eficazmente el periodo de tiempo requerido para precalentar el catéter en el cuerpo humano, reducir la complejidad y el riesgo de un procedimiento quirúrgico realizado por un médico y aliviar el sufrimiento del paciente.

Como se muestra en las figuras 4 a 7, la galga extensiométrica proporcionada en la presente invención incluye: un sustrato 1; una rejilla 13 sensible transversal dispuesta sobre el sustrato 1; y dos rejillas sensibles no transversales, ambas dispuestas sobre el sustrato 1 para que estén situadas en lados opuestos de la rejilla 13 sensible transversal respectivamente y ambas conectadas eléctricamente a la rejilla 13 sensible transversal.

Las dos rejillas sensibles no transversales están conectadas entre sí mediante la conexión 210 transversal y comparten un cable 115 de tierra común y una interfaz 113 de tierra común. Un extremo del cable 115 de tierra está conectado a la conexión 210 en el centro del mismo, y el otro extremo del cable 115 de tierra está conectado a la interfaz 113 de tierra. Las dos rejillas sensibles no transversales tienen resistencias iguales y están conectadas a los extremos de dos cables sin toma de tierra que tienen resistencias iguales, respectivamente. Los otros extremos de los dos cables sin toma de tierra están conectados a dos interfaces sin toma de tierra, respectivamente.

En la presente realización, el sustrato 1 define una primera dirección y una segunda dirección. La primera dirección es una de las direcciones a lo largo y a lo ancho del sustrato, y la segunda dirección es la otra de las direcciones a lo largo y a lo ancho.

Preferiblemente, la conexión 210 incluye una tercera conexión 211 y una cuarta conexión 212, que están unidas y conectadas eléctricamente entre sí. El cable 115 de tierra se extiende desde la unión de la tercera conexión 211 y la cuarta conexión 212 (es decir, el centro de la conexión 210). La tercera conexión 211 tiene una longitud que es igual a la longitud de la cuarta conexión 212. La rejilla 13 sensible transversal está conectada eléctricamente mediante la conexión 210 transversal y comparte el cable 115 de tierra común y la interfaz 113 de tierra común con ambas rejillas sensibles no transversales. Según esta realización de la presente invención, compartir la interfaz 113 de tierra común entre las tres rejillas sensibles y conectar el cable 115 de tierra al centro de la conexión 210 asegura que una resistencia R<112-113>entre la primera interfaz 112 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<122-113>entre la segunda interfaz 122 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra. Esto imparte una mayor estabilidad cuando se conecta a un circuito y un mejor rendimiento del rechazo de interferencias a la galga extensiométrica y le permite alcanzar una condición estable muy rápidamente, acortando significativamente el periodo de tiempo requerido para precalentar. Además, se requiere que la galga extensiométrica tenga menos interfaces de tierra para la conexión a una interfaz de tierra de una fuente de alimentación externa, lo que provoca la contracción de la galga extensiométrica y, por tanto, de un sensor de fuerza o catéter médico de intervención que emplea la galga extensiométrica. Esto ayuda a reducir el coste de intervención y el riesgo de infección del paciente, lo que resulta en una mayor tasa de éxito del tratamiento de intervención. Preferiblemente, según la presente invención, tanto la longitud como la anchura del sustrato 1 no son superiores a 2,0 mm para facilitar la fijación de la galga extensiométrica y su uso con un catéter médico de intervención y mejorar su adaptabilidad.

En esta realización, el cable 115 de tierra incluye un segmento 1151 transversal y un segmento 1152 transversal. El segmento 1151 transversal está conectado a la conexión 210 en el centro del mismo, y el segmento 1152 transversal está conectado al segmento 1151 transversal en un extremo y a la interfaz 113 de tierra en el otro extremo. Específicamente, el segmento 1151 transversal está dispuesto en paralelo a los segmentos de hilo transversales en la rejilla 13 sensible transversal, mientras que el segmento 1152 transversal está dispuesto para ser perpendicular a los segmentos de hilo transversales en la rejilla 13 sensible transversal. Este diseño evita la dislocación de la rejilla 13 sensible transversal y la retiene alrededor de un centro de la galga extensiométrica. De esta manera, las distintas interfaces de la galga extensiométrica están separadas por distancias adecuadas, lo que evita cortocircuitos durante la soldadura.

Además, en esta realización, los segmentos de hilo transversales en la rejilla 13 sensible transversal están conectados a la conexión 210 en las proximidades del centro de la misma. Esto permite que la rejilla 13 sensible transversal se estabilice al mismo tiempo que la de las rejillas sensibles no transversales, con lo cual mejora adicionalmente el rendimiento de la galga extensiométrica durante su uso.

Como se muestra en las figuras 4 a 5, en una realización de la presente invención, las dos rejillas sensibles no transversales son rejillas sensibles longitudinales (es decir, una primera rejilla 11 sensible longitudinal y una segunda rejilla 12 sensible longitudinal). La primera rejilla 11 sensible longitudinal y la segunda rejilla 12 sensible longitudinal pueden implementarse dispuestas una al lado de la otra y alineadas entre sí a lo largo de la primera dirección (es decir, los segmentos de hilo longitudinales en las mismas se extienden en la primera dirección), estando la rejilla 13 sensible transversal dispuesta entre ellas. La rejilla 13 sensible transversal está dispuesta a lo largo de la segunda dirección (es decir, los segmentos de hilo transversales en ella se extienden en esta dirección). Las anchuras de rejilla de las dos rejillas 11, 12 sensibles longitudinales pueden estar alineadas con una longitud de rejilla de la rejilla 13 sensible transversal. De forma alternativa, las longitudes de rejilla de las dos rejillas 11, 12 sensibles longitudinales pueden alinearse con una anchura de rejilla de la rejilla 13 sensible transversal.

En esta realización, una resistencia R<112-113>entre la primera interfaz 112 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra de la galga extensiométrica es igual a una resistencia R<111>de la primera estructura en forma de rejilla más una resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<114>del primer cable sin toma de tierra más una resistencia R<211>de la tercera conexión, y una resistencia R<122-113>entre la segunda interfaz 122 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<121>de la segunda estructura en forma de rejilla más la resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<124>del segundo cable sin toma de tierra más una resistencia R<212>de la cuarta conexión. El solicitante ha descubierto a partir de investigaciones que las resistencias de las conexiones dependen de la ubicación desde donde se extiende el cable de tierra. Según realizaciones de la presente invención, conectar el cable 115 de tierra al centro de la conexión 210 puede asegurar que las conexiones izquierda y derecha, es decir, la tercera conexión 211 y la cuarta conexión 212 tengan la misma longitud y resistencia. De esta manera, cuando la resistencia del hilo de la primera rejilla 11 sensible a la deformación longitudinal es igual a la de la segunda rejilla 12 sensible a la deformación longitudinal, es decir, la resistencia R<111>de la primera estructura en forma de rejilla es igual a la resistencia R<121>de la segunda estructura en forma de rejilla, la resistencia R<112-113>entre la primera interfaz 112 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra será igual a la resistencia R<122-113>entre la segunda interfaz sin toma de tierra 122 y la interfaz 113 de tierra. Esto puede dar como resultado una mayor exactitud, una alta estabilidad cuando se conecta en un circuito, un periodo de tiempo más corto para el precalentamiento necesario para alcanzar una condición estable (en solo 2-3 segundos en la presente realización, en comparación con los 5-6 minutos para la galga extensiométrica existente) y un mejor rendimiento del rechazo de interferencias de la galga extensiométrica.

Preferiblemente, en esta realización, la anchura de rejilla de cada rejilla sensible en la galga extensiométrica es igual a su longitud de rejilla, y las estructuras en forma de rejilla de las rejillas sensibles son todas idénticas. Además, un extremo de la rejilla 13 sensible transversal está conectado a la conexión 210, y el otro extremo de la rejilla 13 sensible transversal está conectado al tercer cable 134 sin toma de tierra. El tercer cable 134 sin toma de tierra, el primer cable 114 sin toma de tierra y el segundo cable 124 sin toma de tierra tienen resistencias iguales, y el tercer cable 134 sin toma de tierra está conectado a la tercera interfaz 132 sin toma de tierra. Esto permite que la galga extensiométrica tenga una estructura más compacta y estable.

Considerando que, en algunos casos, la deformación puede producirse no a lo largo de la dirección de un eje central de la galga extensiométrica sino a lo largo de una dirección inclinada desde el mismo en un ángulo de incluso posiblemente hasta 90 grados (p. ej., bajo la acción de una fuerza a lo largo de una dirección radial (es decir, una fuerza transversal)), como se muestra en las figuras 6 a 7, en otra realización de la presente invención, las dos rejillas sensibles no transversales (es decir, la primera rejilla 14 sensible no transversal y la segunda rejilla 15 sensible no transversal) están dispuestas en simetría y orientadas en un ángulo predeterminado con respecto a la primera dirección, estando dispuesta la rejilla 13 sensible transversal a lo largo de la segunda dirección. Esta disposición permite la medición de deformaciones tanto axiales como transversales de la galga extensiométrica, lo que amplía su ámbito de aplicación.

Preferiblemente, en esta realización, además de los detalles estructurales de la galga extensiométrica descritos anteriormente, los hilos en las rejillas sensibles no transversales izquierda y derecha pueden desviarse en un ángulo para abordar la medición y el análisis de tensiones biaxiales en los casos que las direcciones de los ejes principales permanecen desconocidas. Preferiblemente, los hilos se desvían 45° (es decir, forman un ángulo de 45° con la primera dirección). Esto permite que la galga extensiométrica aborde la medición de tensiones desconocidas en la mayor cantidad posible y monitorice las fuerzas desde diversas direcciones, de este modo proporcionan al médico información más exacta sobre la dirección de las tensiones.

En esta realización, una resistencia R<141-113>entre la interfaz 141 sin toma de tierra de la primera rejilla 14 sensible no transversal y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<143>de la estructura en forma de rejilla de la primera rejilla sensible no transversal más la resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<145>del cable sin toma de tierra de la primera rejilla sensible no transversal más la resistencia R<211>de la tercera conexión, y una resistencia R<151-113>entre la interfaz 151 sin toma de tierra de la segunda rejilla 15 sensible no transversal y la interfaz 113 de tierra es igual a una resistencia R<153>de la estructura en forma de rejilla de la segunda rejilla sensible no transversal más la resistencia R<115>del cable de tierra más una resistencia R<155>del cable sin toma de tierra de la segunda rejilla sensible no transversal más la resistencia R<212>de la cuarta conexión.

En esta realización, el cable 115 de tierra de la interfaz 113 de tierra también se extiende desde el centro de la conexión 210, lo que permite que las conexiones izquierda y derecha, es decir, la tercera conexión 211 y la cuarta conexión 212, tengan la misma longitud y resistencia. Como tal, la resistencia R<141-113>entre la primera interfaz 141 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra es igual a la resistencia R<151-113>entre la segunda interfaz 151 sin toma de tierra y la interfaz 113 de tierra. Esto permite una mayor exactitud, un periodo de tiempo más corto para el precalentamiento y una mayor estabilidad cuando se conecta en un circuito de la galga extensiométrica.

En otras realizaciones, se puede disponer una pluralidad de, por ejemplo, 4 o 6, pares de rejillas sensibles no transversales sobre el sustrato. Las rejillas sensibles no transversales de cada par pueden disponerse en simetría con respecto a la rejilla sensible transversal de modo que las dos rejillas sensibles no transversales en lados opuestos de la rejilla sensible transversal estén separadas de las mismas por distancias iguales y tengan las mismas resistencias. Las rejillas sensibles no transversales están conectadas a la rejilla sensible transversal mediante conexiones transversales y comparten un cable de tierra común y una interfaz de tierra común con la rejilla sensible transversal. En dichas realizaciones, se pueden obtener los mismos efectos técnicos, y la presente invención no está limitada en ningún sentido a este respecto.

Según la presente invención, el sustrato 1 es un sustrato semirrígido. Preferiblemente, el sustrato 1 está hecho de un material plástico semirrígido. Por ejemplo, el material del sustrato 1 es uno seleccionado entre los materiales poliméricos especiales poliimida (PI) y polieteretercetona (PEEK), o una combinación de los mismos. Más preferiblemente, el sustrato 1 está fabricado a partir de un material PEEK, que puede conferir rigidez y flexibilidad excelentes al sustrato 1.

La presente invención también proporciona un sensor 20 de fuerza, que incluye, como se muestra en la figura 8, un elastómero 21 y galgas 10 extensiométricas según una cualquiera de las realizaciones anteriores. Las galgas 10 extensiométricas están dispuestas sobre el elastómero 21. Preferiblemente, en esta realización, el elastómero 21 es un elastómero hueco cilíndrico.

En esta realización, el elastómero 21 tiene preferiblemente por lo menos dos ranuras 22 pasantes que se extienden circunferencialmente. Preferiblemente, entre los extremos opuestos de cada ranura 22 pasante, está dispuesta una de las galgas 10 extensiométricas. Las ranuras 22 pasantes están formadas en diferentes planos circunferenciales y escalonadas entre sí circunferencialmente (es decir, están escalonadas entre sí tanto axial como circunferencialmente).

En esta realización, se proporciona una ranura 23 axial en cada uno de los extremos opuestos de cada ranura 22 pasante. Preferiblemente, la ranura 23 axial se extiende a lo largo de un eje del elastómero 21 en una longitud no menor que las anchuras de rejilla o longitudes de rejilla de las rejillas sensibles en las galgas extensiométricas, o no menor que una anchura axial de las rejillas sensibles en el eje del elastómero 21. Dado que las estructuras en forma de rejilla de las galgas 10 extensiométricas estarán sujetas a la mayor deformación en sus porciones alrededor de las ranuras 23 axiales, el diseño de longitud anterior permite que las ranuras 23 axiales proporcionen indicaciones que pueden guiar a unir galgas 10 extensiométricas en las ubicaciones más deformadas. Esto permite que las galgas 10 extensiométricas emitan señales más fuertes, a partir de las cuales se pueden obtener mejores mediciones.

Específicamente, como se muestra en las figuras 9 a 10, en esta realización, el sensor de fuerza incluye un elastómero 21 y por lo menos dos galgas 10 extensiométricas, que se proporcionan en una superficie externa del elastómero 21 para medir la deformación axial y circunferencial en por lo menos dos ubicaciones diferentes del elastómero 21. Las por lo menos dos galgas 10 extensiométricas están dispuestas en diferentes planos circunferenciales y escalonadas entre sí circunferencialmente. Las proyecciones ortográficas de las dos galgas 10 extensiométricas en una sección transversal del elastómero 21 están preferiblemente distribuidas uniformemente alrededor de la circunferencia del elastómero 21.

En esta realización están previstas, por ejemplo, dos galgas extensiométricas, es decir, una primera galga extensiométrica y una segunda galga extensiométrica. La primera galga extensiométrica incluye un sustrato, dos rejillas sensibles no transversales y una rejilla sensible transversal. Las dos rejillas sensibles no transversales están dispuestas simétricamente y cada una a lo largo de una dirección inclinada desde el eje del elastómero en un ángulo predeterminado (preferiblemente de 45°). La rejilla sensible transversal entre las dos rejillas sensibles no transversales está dispuesta a lo largo de la circunferencia del elastómero. La segunda galga extensiométrica incluye otro sustrato, dos rejillas sensibles longitudinales y una rejilla sensible transversal. Las dos rejillas sensibles longitudinales están dispuestas una al lado de la otra y alineadas entre sí a lo largo del eje del elastómero. La rejilla sensible transversal entre las dos rejillas sensibles longitudinales está dispuesta a lo largo de la circunferencia del elastómero.

En implementaciones prácticas, las dos galgas 10 extensiométricas unidas al elastómero 21 pueden ser dos primeras galgas extensiométricas, o dos segundas galgas extensiométricas, o una combinación de una primera galga extensiométrica y una segunda galga extensiométrica (es decir, las dos galgas 10 extensiométricas pueden ser idénticas o no). En esta realización, las dos galgas extensiométricas son capaces de detectar la deformación en dos ubicaciones diferentes del elastómero 21, lo que asegura que se puedan satisfacer las necesidades prácticas de medición de la fuerza de contacto. El diseño con las dos galgas extensiométricas permite una longitud axial más corta del elastómero 21 y, por tanto, de un catéter médico de intervención que emplea el sensor de fuerza, lo que da como resultado un ahorro de costes.

La presente invención también proporciona un catéter médico de intervención que incluye un extremo distal del catéter donde se proporciona el sensor 20 de fuerza según una cualquiera de las realizaciones anteriores. El catéter médico de intervención incluye además un electrodo 30 unido al sensor 20 de fuerza, como se muestra en las figuras 8 a 11. En esta realización, el sensor 20 de fuerza incluye las dos galgas extensiométricas descritas anteriormente para detectar señales de deformación.

En resumen, en la galga extensiométrica, el sensor de fuerza y el catéter médico de intervención proporcionados en la presente invención, el cable de tierra compartido se extiende desde el centro de la conexión en la galga extensiométrica, lo que puede asegurar que los hilos en las rejillas sensibles a la deformación izquierda y derecha tienen el mismo tamaño y resistencia y confieren una mayor estabilidad cuando se conectan en un circuito y un mejor rendimiento del rechazo de interferencias a la galga extensiométrica. Mediante el empleo de la galga extensiométrica en el sensor de fuerza y el catéter de intervención, se puede acortar eficazmente el periodo de tiempo requerido del catéter para el precalentamiento en el cuerpo humano, y puede reducirse la complejidad y el riesgo de un procedimiento de operación a realizar por un médico, así como el sufrimiento del paciente. Además, la compacidad de la galga extensiométrica de la presente invención permite una longitud más corta del elastómero en el sensor de fuerza y la contracción del catéter médico de intervención, lo que resulta en un ahorro de costes.

Las diversas características técnicas de las realizaciones anteriores se pueden combinar de cualquier forma. Aunque no todas estas combinaciones se han descrito anteriormente en aras de la brevedad, se considera que cualquiera de ellas entra dentro del alcance de esta memoria descriptiva siempre y cuando no exista contradicción entre las características técnicas.

Lo que se presenta anteriormente son meramente varias realizaciones de la presente solicitud. Aunque estas realizaciones se describen con cierta particularidad y con cierto detalle, no debe interpretarse que limitan el alcance de la presente solicitud en ningún sentido. Obsérvese que los expertos en la materia pueden realizar diversas variaciones y modificaciones sin apartarse del concepto de la presente solicitud. En consecuencia, se pretende que todas estas variaciones y modificaciones queden incluidas dentro del alcance de esta solicitud tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una galga (10) extensiométrica, que comprende:

un sustrato (1);

una rejilla sensible transversal, dispuesta sobre el sustrato (1); y

por lo menos dos rejillas sensibles no transversales, ambas dispuestas sobre el sustrato (1) para que estén situadas en lados opuestos de la rejilla sensible transversal y ambas conectadas eléctricamente a la rejilla sensible transversal,

en el que las dos rejillas sensibles no transversales están conectadas entre sí mediante una conexión (210) transversal y comparten un cable (115) de tierra común y una interfaz (113) de tierra común, un extremo del cable (115) de tierra conectado a la conexión (210) transversal en el centro de la misma, el otro extremo del cable (115) de tierra conectado a la interfaz de tierra (113), teniendo las dos rejillas sensibles no transversales resistencias iguales y conectadas a los extremos de dos cables (114,124) sin toma de tierra respectivos que tienen resistencias iguales, los otros extremos de los dos cables (114,124) sin toma de tierra conectados a dos interfaces (112,122) sin toma de tierra respectivas.

2. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 1, en el que el sustrato (1) define una primera dirección y una segunda dirección, siendo la primera dirección una de una dirección a lo largo y una dirección a lo ancho del sustrato (1), siendo la segunda dirección la otra de las direcciones a lo largo y a lo ancho del sustrato (1).

3. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 2, en el que las dos rejillas sensibles no transversales están dispuestas simétricamente y cada una a lo largo de una dirección inclinada desde la primera dirección en un ángulo predeterminado, estando dispuesta la rejilla sensible transversal a lo largo de la segunda dirección.

4. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 2, en la que las dos rejillas sensibles no transversales son rejillas (11,12) sensibles longitudinales que están dispuestas una al lado de otra y alineadas entre sí a lo largo de la primera dirección, estando la rejilla sensible transversal dispuesta a lo largo de la segunda dirección, y en el que las anchuras de rejilla de las rejillas (11,12) sensibles longitudinales están alineadas con una longitud de rejilla de la rejilla sensible transversal, o las longitudes de rejilla de las rejillas (11,12) sensibles longitudinales están alineadas con una anchura de rejilla de la rejilla sensible transversal.

5. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 1, en el que una anchura de rejilla de cada una de las rejillas sensibles es igual a su longitud de rejilla, y en el que las estructuras (111,121,131) en forma de rejilla de las rejillas sensibles son todas idénticas.

6. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 1, en el que la rejilla sensible transversal está conectada eléctricamente a las dos rejillas sensibles no transversales a través de la conexión (210) transversal, y en el que la rejilla sensible transversal y las dos rejillas sensibles no transversales comparten el cable (115) de tierra común y la interfaz (113) de tierra común.

7. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 6, en el que la rejilla sensible transversal comprende segmentos de hilo transversales que están conectados a la conexión (210) transversal en una ubicación cercana al centro de la conexión (210) transversal.

8. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 1, en el que el cable (115) de tierra comprende un segmento (1151) transversal y un segmento (1152) longitudinal, el segmento (1151) transversal conectado a la conexión (210) transversal en el centro del mismo, el segmento (1152) longitudinal conectado al segmento (1151) transversal en un extremo y a la interfaz (113) de tierra en el otro extremo.

9. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 8, en la que la rejilla sensible transversal comprende un segmento de hilo transversal dispuesto en paralelo al segmento (1151) transversal y perpendicular al segmento (1152) longitudinal.

10. La galga (10) extensiométrica según la reivindicación 1, en el que las dos rejillas sensibles no transversales incluyen una primera rejilla sensible no transversal y una segunda rejilla sensible no transversal, que están conectadas a un primer cable (114) sin toma de tierra y un segundo cable (124) sin toma de tierra, respectivamente, y en el que un extremo de la rejilla sensible transversal está conectado a la conexión (210) transversal, y el otro extremo de la rejilla sensible transversal está conectado a un tercer cable (134) sin toma de tierra, el primer, el segundo y tercer cable (134) sin toma de tierra tienen resistencias iguales, y el tercer cable (134) sin toma de tierra está conectado a una tercera interfaz (132) sin toma de tierra.

11. Un sensor (20) de fuerza, que comprende un elastómero (21) y galgas (10) extensiométricas como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que las galgas (10) extensiométricas están proporcionadas en el elastómero (21).

12. El sensor (20) de fuerza según la reivindicación 11, en el que el elastómero (21) está provisto en su interior de una pluralidad de ranuras (22) pasantes que se extienden circunferencialmente alrededor del elastómero (21), estando provista cada una de las ranuras pasantes en cada uno de los extremos opuestos del mismo con una ranura (23) axial que se extiende a lo largo de un eje del elastómero (21).

13. El sensor (20) de fuerza según la reivindicación 12, en el que las ranuras (23) axiales tienen cada una longitud que no es menor que una anchura de rejilla o una longitud de rejilla de cada rejilla sensible en cada galga (10) extensiométrica, o no es menor que una anchura de cada rejilla sensible a lo largo del axial del elastómero (21).

14. Un catéter médico de intervención que comprende un extremo distal del catéter provisto de un sensor (20) de fuerza como se define en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13.