PL245498B1 - Układ sensorycznego czujnika kardiologicznego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ sensorycznego czujnika kardiologicznego będący bezinwazyjnym sensorem kardiologicznym, przeznaczonym do badania lewokomorowej niewydolności serca poprzez pomiar ilości płynu przesiękowego w płucach. Układ zbudowany jest z podstawy (8), do której przymocowany jest ruchomy statyw składający się z dwóch pionowych profili z szyną (4) połączonych z poziomym profilem z szyną (13) za pomocą kątowników. Posiada także zespół anten helikalnych (5) składających się z prostopadłościennej obudowy wykonanej z blachy miedzianej bez ścian od wewnętrznej strony zespołu anten helikalnych (5) i prostopadłych do powierzchni podstawy (8), przy czym anteny helikalne (5) umieszczone są równolegle względem płaszczyzny podstawy (8) na podtrzymujących je poziomych poprzeczkach aluminiowych (7) mocowanych za pomocą kątowników śrubami do pionowych profili z szyną (4). Każda z anten helikalnych (5) posiada wewnętrzny rdzeń karkas (2) w kształcie walca z nawiniętym wokół niego miedzianym drutem (1) zamocowany tak, aby jego geometryczny środek pokrywał się z geometrycznym środkiem masy i ekranu oraz mikrofalowe kable koncentryczne (9) łączące obydwie anteny helikalne (5) przez złącze koncentryczne typu N (6) z wektorowym analizatorem sieci (10) poprzez kabel koncentryczny (11) prowadzący do komputera analizującego dane (12).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sensorycznego czujnika kardiologicznego będący bezinwazyjnym sensorem kardiologicznym, przeznaczonym do badania lewokomorowej niewydolności serca poprzez pomiar ilości płynu przesiękowego w płucach. Stan kliniczny pacjentów z lewokomorową niewydolnością serca charakteryzuje się zwiększoną ilością płynu w płucach, co przekłada się na zwiększenie wielkości fizycznej znanej jako strata dielektryczna. Bezpośrednią konsekwencją tego faktu jest zmniejszenie się transmisji fal elektromagnetycznych mogących przeniknąć przez klatkę piersiową pacjenta.

W zgłoszeniu amerykańskim US4488559A ujawniono radiometr mikrofalowy do pasywnego, nieinwazyjnego pomiaru zawartości płynów w ciałach zwierząt. System radiometru zawiera antenę falowodową, która reaguje na częstotliwości w zakresie mikrofal emitowanych z ciała pacjenta, ma kompaktowe rozmiary i niewielką wagę, tak aby można ją było łatwo przymocować do pacjenta przy minimalnym dyskomforcie i utracie mobilności. System grzewczy jest dołączony do anteny w celu utrzymania temperatury anteny na poziomie zbliżonym do temperatury powierzchni ciała pacjenta. Związany z tym obwód sterujący przetwarza sygnały odbierane z anteny na jednej lub więcej częstotliwości i wytwarza sygnał wyjściowy, który koreluje z ilością płynu w mierzonym obszarze ciała.

W zgłoszeniu amerykańskim US2005107719A1 opisano metodę szacowania objętości wyrzutowej serca, obejmującą pobranie danych elektrycznych z klatki piersiowej w pierwszej fazie cyklu serca, oszacowanie objętości serca z pierwszego zestawu danych elektrycznych, następnie pobranie drugiego zestawu danych elektrycznych klatki piersiowej w drugiej fazie cyklu serca, oszacowanie drugiej wartości objętości serca z drugiego zestawu danych elektrycznych oraz wykorzystanie różnicy między wielkościami z pierwszej i drugiej wartości objętości serca do oszacowania objętości wyrzutowej serca.

W patencie amerykańskim US9727986B2 opisano metodę tworzenia wizualizacji modelu 3D płuc pacjenta z wykorzystaniem badania rentgenowskiego w celu utworzenia trójwymiarowego obrazu wizualizacji płuc pacjenta na podstawie przetworzenia przez jednostkę centralną komputera CPU wielości zdjęć płuc pacjenta wykonanych w technologii tomografii komputerowej.

Opis zgłoszeniowy WO2007105996 przedstawia wynalazek dotyczący wszczepialnego urządzenia medycznego oraz metody oceny stopnia obrzęku płuc u pacjenta za pomocą wszczepialnego urządzenia medycznego. Metoda obejmuje kroki wykrywania co najmniej dwóch określonych pozycji ciała pacjenta, następnie inicjowania co najmniej jednej sesji czujników impedancji w celu wyczuwania sygnałów impedancji przez klatkę piersiową, gdy pacjent znajduje się w jednej z pozycji spośród co najmniej dwóch określonych pozycji, uzyskiwania wartości impedancji z sygnałów impedancji, określania relacji pomiędzy odpowiednimi wartościami impedancji w co najmniej dwóch pozycjach, przechowywania relacji, oraz wykorzystywania relacji jako metryki obrzęku płuc w celu oceny stopnia obrzęku płuc.

W zgłoszeniu US20200297309A1 ujawniono układy wykorzystujące fale radiowe do pomiarów ilości płynu w tkankach czy pozycji oraz cyklu pracy serca, w połączeniu z elektrodami znanymi z EKG. Opisane rozwiązanie wykorzystuje pomiar zmiany stałej dielektrycznej. Pomiar dokonywany jest również przy pomocy analizatorów czasu rzeczywistego, a nie analizatorów przemiatających.

W opisie patentowym EP3664694A4 odnaleźć można system fizjologicznego monitorowania pacjenta. Wykorzystuje on sygnał radiowy oraz urządzenie mierzące ilość płynu w tkankach na podstawie spektroskopii odbiciowej. Urządzenie składa się z obudowy umieszczonej na plastrze, a plaster jest skonfigurowany do zdejmowanego mocowania do lub w pobliżu skóry pacjenta, obudowa zawiera co najmniej jedną pamięć. Antena umieszczona na obudowie przekazuje fale o częstotliwości radiowej RF w kierunku docelowej części tkanki wewnętrznej pacjenta i odbiera odbite fale RF od tkanki wewnętrznej. Obwody RF w komunikacji z co najmniej jedną pamięcią wykonują oparty na technologii RF pomiar poziomu płynu w płucach pacjenta w określonym czasie.

W publikacji pt. „UWB pulse propagation into human tissues ” (M. Cavagnaro et al. Physics in Medicine & Biology. IOP Science 2013) opisana jest metoda dotycząca monitorowania stanu oddychania człowieka poprzez urządzenia radarowe znajdujące się w pewnej odległości od badanej osoby.

Układ sensorycznego czujnika kardiologicznego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zbudowany jest z podstawy, do której przymocowany jest ruchomy statyw składający się z dwóch pionowych profili z szyną połączonych z poziomym profilem z szyną za pomocą kątowników. Ponadto wyposażony jest w zespół anten helikalnych składających się z prostopadłościennej obudowy wykonanej z blachy miedzianej bez ścian od wewnętrznej strony zespołu anten helikalnych i prostopadłych do powierzchni podstawy. Anteny helikalne umieszczone są równolegle względem płaszczyzny podstawy na podtrzymujących je poziomych poprzeczkach mocowanych za pomocą kątowników śrubami do pionowych profili z szyną. Każda z anten posiada wewnętrzny rdzeń karkas w kształcie walca z nawiniętym wokół niego miedzianym drutem zamocowany tak, aby jego geometryczny środek pokrywał się z geometrycznym środkiem masy i ekranu. Układ wyposażony jest także w mikrofalowe kable koncentryczne łączące obydwie anteny helikalne przez złącze koncentryczne typu N z wektorowym analizatorem sieci poprzez kabel koncentryczny prowadzący do komputera analizującego dane.

Walcowaty rdzeń karkas jest zbudowany korzystnie z tworzywa HIPS.

Ekran i masa wykonane są korzystnie z miedzianej blachy.

Pionowe profile z szyną oraz poziomy profil z szyną są wykonane korzystnie z aluminium. Podstawa wykonana jest korzystnie z drewna.

Główną zaletą układu sensorycznego czujnika kardiologicznego według wynalazku jest zastosowanie bezinwazyjnego systemu do badania lewokomorowej niewydolności serca poprzez zastosowanie zaekranowanych od boków anten helikalnych o znacznie zmniejszonej wysokości względem standardowych anten helikalnych działających w trybie osiowym dla częstotliwości gigahercowych. Zastosowanie niskoenergetycznego promieniowania mikrofalowego w celach pomiarowych, pozwala na uzyskanie wyników dotyczących płynu przesiękowego bez konieczności użycia inwazyjnej metody pomiarowej.

Dodatkową zaletą wynalazku jest pomniejszenie wymiarów anten, tak aby dopasować ich wymiary do geometrii pacjenta, a jednocześnie zachować wysoką kierunkowość i dobre dopasowanie impedancyjne dla układu 50 ohmowego. Konstrukcja układu pozwala na szybki oraz prosty pomiar, który w skrajnym przypadku może być wykonywany nawet samodzielnie przez pacjenta, oraz daje możliwość uzyskania natychmiastowego wyniku badania.

Przedmiot wynalazku został pokazany w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut izometryczny układu, fig. 2 przekrój poprzeczny przez układ, a fig. 3 schematyczny widok anteny helikalnej.

Układ sensorycznego czujnika kardiologicznego zawiera drewnianą podstawę 8, do której jest przymocowany ruchomy statyw złożony z dwóch aluminiowych profili pionowych z szyną 4 oraz aluminiowego profilu poziomego z szyną 13. Posiada także anteny helikalne 5 stanowiące zespół umieszczony naprzeciwlegle składające się z sześciennej obudowy wykonanej z blachy miedzianej bez ściany bocznej od wewnętrznej strony zespołu anten helikalnych 5. Anteny helikalne 5 zamocowane są do poziomych poprzeczek aluminiowych 7 przymocowanych do aluminiowych profili pionowych z szyną 4 przy użyciu kątowników 3 mocowanych śrubami, pozwalających na usztywnienie bądź poluzowanie zacisku. Każda z anten helikalnych 5 posiada wewnętrzny rdzeń karkas 2 w kształcie walca wykonany z tworzywa HIPS zamocowany tak, aby jego geometryczny środek pokrywał się z geometrycznym środkiem masy i ekranu, z owiniętym wokół niego miedzianym drutem 1.

Zasada działania układu polega na dokonaniu pomiaru, który odbywa się na zasadzie przepuszczenia krótkiego szerokopasmowego sygnału przez klatkę piersiową pacjenta, a następnie analizie tłumienia mocy sygnału i przekazaniu danych do komputera analizującego dane 12 za pomocą kabli koncentrycznych 9 od anten helikalnych 5 przez złącze koncentryczne typu N 6.

Claims (5)

1. Układ sensorycznego czujnika kardiologicznego, znamienny tym, że zbudowany jest z podstawy (8), do której przymocowany jest ruchomy statyw składający się z dwóch pionowych profili z szyną (4) połączonych z poziomym profilem z szyną (13) za pomocą kątowników (3), a także zespołu anten helikalnych (5) składających się z prostopadłościennej obudowy wykonanej z blachy miedzianej bez ścian od wewnętrznej strony zespołu anten helikalnych (5) i prostopadłych do powierzchni podstawy (8), przy czym anteny helikalne (5) umieszczone są równolegle względem płaszczyzny podstawy (8) na podtrzymujących je poziomych poprzeczkach (7) mocowanych za pomocą kątowników (3) śrubami do pionowych profili z szyną (4), a każda z anten helikalnych (5) posiada wewnętrzny rdzeń karkas (2) w kształcie walca z nawiniętym wokół niego miedzianym drutem (1) zamocowany tak, aby jego geometryczny środek pokrywał się z geometrycznym środkiem masy i ekranu oraz mikrofalowe kable koncentryczne (9) łączące obydwie anteny helikalne (5) przez złącze koncentryczne typu N (6) z wektorowym analizatorem sieci (10) poprzez kabel koncentryczny (11) prowadzący do komputera analizującego dane (12).

PL 245498 Β1

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że walcowaty rdzeń karkas (2) jest zbudowany z tworzywa HIPS.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran i masa wykonane są z miedzianej blachy.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowe profile z szyną (4) oraz poziomy profil z szyną (13) i poziome poprzeczki (7) są wykonane z aluminium.

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (8) wykonana jest z drewna.