RS64532B1 - Džepni preklopni uređaj sa integrisanim elektrodama za snimanje, obradu i prenos sa tri ekg odvoda - Google Patents

Description

Opis

OBLAST TEHNIKE

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na oblast elektronike za snimanje, obradu i prenos elektrokardiografskih (EKG) signala preko komercijalne telekomunikacione mreže. Preciznije, pronalazak je prenosni ručni uređaj sa integrisanim elektrodama za snimanje 3 EKG odvoda sa površine ljudskog tela.

POZADINA

TEHNIČKI PROBLEM

[0002] Tehnički problem koji se rešava predmetnim pronalaskom sastoji se u tome kako konstruktivno unaprediti mobilni džepni uređaj za snimanje, obradu i prenos tri EKG signala kao što je opisano u patentnom dokumentu EP1659936 A1, (Bojovic i saradnici) 2003. Cilj je bio da se smanje dimenzije uređaja, smanji visina grudnih elektroda i da se zaštite od prljanja i oštećenja kada se uređaj ne koristi. Gore navedene modifikacije bi trebalo da očuvaju rastojanje između aktivnih grudnih elektroda, omoguće dobar i stabilan kontakt grudnih elektroda sa predelom grudi u zoni grudnog mišića i elektroda koje su povezane prstima leve i desne ruke kako bi se dobio dobar kvalitet snimljenih EKG signala.

STANJE TEHNIKE

[0003] Mobilni prenosivi EKG uređaji sa integrisanim elektrodama za snimanje tri ili više EKG odvoda korišćeni za urgentnu kardiološku dijagnostiku su poznati iz stanja tehnike. Korisnik takvih uređaja na bilo kojoj lokaciji može sam da snima svoj EKG i pošalje ga u udaljeni dijagnostički centar preko komercijalne mreže.

[0004] Opis mobilnog džepnog uređaja sa integrisanim elektrodama za snimanje tri EKG odvoda koji se šalju u udaljeni dijagnostički centar i prezentuju kardiologu kao 12 rekonstruisanih EKG odvoda dat je u patentnom dokumentu EP1659936 A1, (Bojovic 2003). Uređaj je izveden sa dve integrisane elektrode koje se nalaze na jednoj strani uređaja. Dostupne su prstima leve i desne ruke. Dve elektrode koje se nalaze na suprotnoj strani su povezane sa grudima pacijenta. Pored aktivnih grudnih elektroda, nalazi se još jedna, treća elektroda, koja služi kao zajednička masa a obezbeđuje stabilnost uređaja tako što se naslanja na grudi u tri tačke. U ovoj izvedbi grudne elektrode moraju biti na rastojanju 100-120 mm i dovoljno visoke (oko 8-10 mm) kako bi se prilagodile morfologiji pacijenta (zakrivljenosti površine u predelu grudi). Takav oblik treba da izbegava kontakt i naslanjanje kućišta uređaja na grudi pacijenta čime bi se ugrozila stabilnost uređaja i kontakt grudnih elektroda. Gore pomenuti zahtevi ograničavaju svako dalje smanjenje dimenzija mobilnog uređaja.

[0005] Takođe, sve elektrode su stalno izložene pa se mogu zaprljati ili oštetiti prilikom nošenja i čuvanja uređaja kada nije u upotrebi. Posebno, ovo je naročito važno kada je kontaktna površina u obliku piramide (Khannaet i saradnici, Skin penetration and fracture strength testing of silicon dioxide microneedles, Sensors and Actuators A 170 (2011) 180- 186), ili imaju sloj kontaktnog materijala kao što je srebro/srebro-hlorid ili slično (Weder i saradnici Embroidered Electrode with Silver/Titanium Coating for Long-Term EKG Monitoring, Sensors 2015, 15, 1750-1759).

[0006] U patentnom dokumentu US6363274, Scalisi i saradnici opisan je ručni džepni uređaj sa sklopivim elektrodama. Uređaj direktno snima pet EKG odvoda i rekonstruiše dodatna tri kanala. Ovaj uređaj ima dve elektrode za palce leve i desne ruke i tri elektrode koje se primenjuju na grudni koš pacijenta, kao i elektrodu koja se stavlja na kožu za dobijanje trećeg perifernog signala, povezanu kablom za kućište. Ovaj dizajn omogućava dalje smanjenje dimenzija uređaja korišćenjem sklopivih poluga, pokretne šipke i kabla.

[0007] U patentnom dokumentu US20100174204, Danteny opisuje ručni EKG uređaj koji može direktno da snima 12 EKG kanala. Može da ih sačuva u memoriji i pošalje u udaljeni dijagnostički centar. Uređaj ima konkavnu površinu kako bi se prilagodio morfologiji pacijenta i obezbedio dobar električni kontakt grudnih elektroda. Na kućištu je ugrađeno šest integrisanih grudnih elektroda, dve elektrode za prste (leve i desne ruke) montirane na dve sklopive poluge okretno povezane sa kućištem, kao i jedna periferna elektroda povezana kablom za kućište.

[0008] US 20140163349 A1 stavlja na uvid javnosti aparat za generisanje EKG snimanja i postupak upotrebe aparata. Aparat uključuje ručni uređaj koji ima četiri elektrode smeštene u dvodelno kućište. Ručni uređaj stavljen na uvid javnosti može imati proširenu konfiguraciju i konfiguraciju za čuvanje. Aparat takođe uključuje kontroler konfigurisan da meri signale između elektroda i da obezbedi signale koji se koriste za generisanje EKG snimanja. Signali se biraju iz grupe koja se sastoji od standardnih tragova elektroda i prekordijskih tragova. Kada je ručni uređaj u proširenoj konfiguraciji, a prva i druga elektroda su u kontaktu sa jednom rukom pacijenta, posebno sa različitim lokacijama s jedne strane, treća elektroda je u kontaktu sa lokacijom na drugoj ruci pacijenta a četvrta elektroda je u kontaktu sa tačkom na telu pacijenta koja zavisi od određenog traga koji se meri.

[0009] Gore pomenuti ručni uređaji omogućavaju snimanje tri ili više EKG odvoda, njihovu obradu i slanje u udaljeni dijagnostički centar. Međutim, oni su relativno veliki za nošenje u džepu ili torbici i komplikovani za manipulaciju pošto uključuju korišćenje kablova i nezaštićenih elektroda. Zbog toga postoji potreba za ručnim EKG uređajem koji će imati performanse gore pomenutih uređaja a istovremeno da bude kompaktan i bez dodatnih delova kao što su kablovi i poluge. Trebalo bi da se koristi na jednostavan i pouzdan način, da je manjih dimenzija i robustan, tako da omogućava udobno nošenje u džepu ili torbici, a da pri tome elektrode budu zaštićene od prljanja ili oštećenja.

Izlaganje suštine pronalaska

[0010] Predmet ovog pronalaska je da se prevaziđu gore navedeni nedostaci i ograničenja postojećih džepnih EKG uređaja i da se dizajnira kompaktan trokanalni ručni EKG uređaj dez dodatnih delova kao što su kablovi ili poluge. Trebalo bi da je jednostavan i pouzdan za upotrebu, ergonomičan i da se adaptira morfologiji grudnog koša pacijenta, da je manjih dimenzija i robustan tako da se može nositi u džepu ili torbici a da pri tome elektrode zaštićene od prljanja ili oštećenja.

[0011] Da bi se ispunili ovi zahtevi, dizajniran je ručni preklopni troodvodni EKG uređaj, kao što je definisano u patentnom zahtevu 1. Korisnici mogu da koriste taj uređaj za snimanje sopstvenog EKG-a. Ovaj uređaj predstavlja poboljšanu verziju ručnog troodvodnog EKG uređaja sa integrisanim elektrodama kako je opisan u patentnom dokumentu EP1659936 A1, (Bojovic 2003).

[0012] Kućište uređaja se sastoji od gornjeg i zadnjeg dela koji su spojeni zglobom. U poziciji za snimanje, uređaj se postavlja na grudi pacijenta tako da je gornji deo okrenut prema glavi a zadnji deo prema nogama. Na unutrašnjoj strani uređaja, koja je okrenuta prema telu pacijenta dok se snima, postavljene su dve aktivne merne elektrode kao i treća elektroda, elektroda sa funkcijom mase. Jedna aktivna grudna elektroda i elektroda za masu montiraju se na gornje kućište - ono koje je bliže glavi korisnika, blizu ivice i sa suprotne strane od zglobnog spoja. Na ovaj način, kada je u poziciji za merenje, uređaj se naslanja na grudi u tri tačke. To obezbeđuje mehaničku stabilnost kao i stabilan električni kontakt sa kožom. U drugoj izvedbi, elektroda za masu može da se montira na donje kućište, naslanjajući se na grudi u tri tačke.

[0013] Elektrode za kontakt sa prstima leve i desne ruke se postavljaju u gornjem delu kućišta na ili u blizini ivica uređaja. Elektrode za kontakt sa prstima imaju dve svrhe: ostvarivanje električnih kontakata sa prstima leve i desne ruke kao i za pridržavanje uređaja tokom snimanja. U poziciji za snimanje gornji deo kućišta (gde su smeštene prstne elektrode) postavlja se ka glavi korisnika, čime se obezbeđuje da se pridržavanje uređaja i pritisak elektroda na grudi obavi u što opuštenijem položaju ruku. Taj položaj smanjuje smetnje koje potiču od aktivnošću mišića ruku.

[0014] Gornji i zadnji deo uređaja mogu da rotiraju oko zgloba kojim su povezani. Zglob je dizajniran da ugao između gornjeg i zadnjeg dela kućišta može da varira između 0 i oko 150 stepeni. U otvorenom položaju koji služi za snimanje, ugao između delova kućišta je ograničen na oko 150 stepeni tako da rastojanje između aktivnih grudnih elektroda iznosi 100-120 mm. Na ovaj način, uređaj u položaju za snimanje postaje ergonomski tako što je prilagođen morfologiji tela korisnika u predelu grudi. Tako, sprečen je bilo koji kontakt između kućišta sa površinom tela što rezultuje dobrim i stabilnim električnim kontaktom grudnih elektroda sa kožom. Ovo je naročito važno za muške korisnike sa velikim grudnim mišićima (pectoralis major).

[0015] U sklopljenom položaju (koji se koristi za odlaganje ili nošenje uređaja u džepu ili torbici), ugao između delova iznosi 0 stepeni tako da oba dela naležu jedan uz drugi. Ovo značajno smanjuje dužinu uređaja i štiti elektrode od prljanja ili oštećenja. Na ovaj način, sklopljeni uređaj postaje kompaktan i pogodan za odlaganje ili nošenje u džepu ili torbici.

[0016] Gornji deo kućišta sadrži prstne elektrode na spoljašnjoj strani. Jedna aktivna grudna elektroda je sa unutrašnje strane kao i zajednička elektroda mase. Ovde je takođe smešten elektronski modul. On obavlja funkciju snimanja, skladištenja i slanja u udaljeni dijagnostički centar. Takođe obezbeđuje komunikaciju sa pametnim telefonom koji sadrži korisnički program pomoću koga korisnik aktivira, prati i kontroliše proces snimanja.

[0017] Kada se uređaj nalazi u otvorenom položaju zadnja strana kućišta se koristi kao nosač za grudnu elektrodu. Ova elektroda je spojena sa elektronskim modulom koji je smešten u gornji deo kućišta. Zadnji deo kućišta služi kao poklopac za grudne elektrode kada je uređaj u zatvorenom položaju.

Kratak opis slika nacrta

[0018] Pronalazak je detaljno opisan na implementiranom primeru prikazanom u nastavku:

Sl. 1 Uprošćen prikaz preklopnog uređaja sa integrisanim elektrodama za snimanje, obradu i prenos tri specijalna EKG odvoda u otvorenom mernom položaju

Sl.2 Uprošćen prikaz aksonometrijskog prikaza uređaja sa integrisanim elektrodama za snimanje, obradu i prenos tri specijalna EKG odvoda u zatvorenom položaju - presek kroz grudnu elektrodu.

Detaljan opis pronalaska

[0019] Primer izvođenja je prikazan na sl 1 i sl. 2. Preklopni uređaj sa integrisanim elektrodama za snimanje, obradu i prenos tri specijalna EKG odvoda se sastoji od gornjeg dela 1 kućišta i zadnjeg dela 2 kućišta koji su spojeni zglobom 3. Unutrašnja strana gornjeg dela 1 kućišta je okrenuta prema grudima pacijenta i sadrži aktivnu mernu elektrodu 4 i elektrodu 5 koja ima funkciju zajedničke mase. Između njih je udubljenje 9 koje služi da se smesti aktivna elektroda 6 kada je kućište 1, 2 uređaja u zatvorenom položaju. Prekidač 12 kojim se uključuje uređaj nalazi se na istoj strani uređaja.

[0020] Elektroda 7 je smeštena na gornji deo 1 kućišta 1, 2. Ta elektroda se koristi za kontakt sa palcem desne ruke. Elektroda je uvučena u ivicu kućišta tako da ravan u kojoj leži elektroda formira ugao od približno 45 stepeni u odnosu na ravan u kojoj leži prednja strana gornjeg dela kućišta. Elektroda 8 se postavlja na suprotnu stranu gornje ivice kućišta i koristi se za kontakt sa palcem leve ruke. Ovako postavljene prstne elektrode omogućavaju da se potporna sila oba palca (postavljena na elektrode 7 i 8) prenese prema telu korisnika. To obezbeđuje dodatni pritisak grudnih elektroda 4, 5 i 6 i pomaže da se ostvari stabilni električni kontakt sa površinom grudi korisnika.

[0021] USB konektor 13 je smešten na jednu od bočnih ivica kućišta. Koristi se za ponovno punjenje akumulatorske baterije koja je smeštena unutar gornjeg dela 1 kućišta.

[0022] Zadnji deo 2 kućišta 1, 2 je oblikovan kao poklopac koji pokriva gornji deo 1 kućišta 1, 2 kada je zatvoren. Aktivna merna elektroda 6 je montirana na njemu. Ta elektroda je žičanom vezom spojena sa elektronskim uređajem koji je smešten u gornji deo kućišta uređaja. Na obe strane elektrode 6 postoje dva udubljenja 10 i 11. Kada je uređaj u zatvorenom položaju elektroda 6 ulazi u udubljenje 9. Elektrode 4 i 5 su postavljene u udubljenje 10 i 11 redom. Ovo omogućava naleganje između zadnjeg dela 2 kućišta i gornjeg dela 1 kućišta. Ivice 14 donjeg dela 2 kućišta su šire na strani suprotnoj od zgloba. Njihova svrha je da zaštite prstne elektrode 7 i 8 od prljanja ili oštećenja.

[0023] Zglobni mehanizam 3 povezuje prednji i zadnji deo kućišta. Dizajniran je tako da ugao između gornjeg dela 1 i zadnjeg dela 2 kućišta 1, 2 može da varira između 0 i oko 150 stepeni. U otvorenom položaju korišćenom za snimanje, ugao između delova kućišta 1, 2 je ograničen na oko 150 stepeni tako da rastojanje između aktivnih grudnih elektroda iznosi oko 100 mm. Zglobni mehanizam sadrži oprugu koja daje dovoljnu silu da učini uređaj mehanički stabilnim u otvorenom i zatvorenom položaju. Istovremeno, korisnik može lako da otvori ili sklopi uređaj. Na ovaj način, uređaj u položaju za snimanje postaje ergonomski tako što se prilagođava morfologiji tela korisnika u predelu grudi. Tako se sprečava svaki kontakt između kućišta i površine tela što obezbeđuje dobrar i stabilan električni kontakt grudnih elektroda sa kožom.

[0024] U sklopljenom položaju (koji se koristi za odlaganje i nošenje uređaja u džepu ili torbici) ugao između delova iznosi 0 stepeni tako da oba dela naležu jedan uz drugi. U ovom položaju zadnji deo 2 kućišta 1, 2 ima funkciju poklopca koji pokriva prednji deo kućišta 1, 2 i štiti grudne elektrode 4, 5 i 6 kao i prekidač 12 od prljanja ili oštećenja. Dodatno, proširenja 14 na zadnjem delu 2 kućišta 1, 2 štite elektrode 7 i 8. Na ovaj način, sklopljeni uređaj postaje kompaktan i pogodan za odlaganje ili nošenje u džepu ili torbici. Ova izvedba ima sledeće približne dimenzije: dužina 80 mm, širina 50 mm i debljina 9 mm.

[0025] Grudne elektrode 4, 5 i 6 su oko 2 mm više u odnosu na unutrašnju površinu gornjeg i zadnjeg dela površine kućišta. Udubljenje 9 je takođe duboko 2mm, što omogućava postavljanje elektrode 6 kada je uređaj u zaklopljenom položaju. Dužina grudnih elektroda je oko 15 mm a širina oko 10 mm. Površina grudnih elektroda je obrađena tako da ima tri reda sa po tri izbočine kupastog oblika u svakom redu. Prstne elektrode 7 i 8 su dugačke oko 15 mm i široke oko 5 mm. Imaju dva reda sa po pet izbočine kupastog oblika u svakom redu.

[0026] I elektronski modul i baterija za napajanje su smešteni u gornji deo 1 kućišta 1, 2. Elektronski modul obavlja sledeće funkcije: snimanje, skladištenje i prenos na daljinsku dijagnostiku korišćenjem komercijalne telekomunikacione mreže. Takođe obezbeđuje komunikaciju sa pametnim telefonom korišćenjem ugrađene Bluetooth komponente i to je antena. Pametni telefon sadrži korisnički program pomoću koga korisnik aktivira, prati i kontroliše proces snimanja.

[0027] Električna veza elektroda sa elektronskim modulom je implementirana kao što je opisano u patentnom dokumentu EP1659936 A1, (Bojovic 2003). Tačnije, signali se mere u odnosu na elektrodu sa kojom dolaze u kontakt sa prstima desne ruke. Mere se tri signala koji predstavljaju potencijalnu razliku između: a) elektrode 8 i elektrode 7, b) elektrode 4 i elektrode 7 i c) elektrode 6 i elektrode 7. Aktivne elektrode su povezane u elektronskom modulu na sledeći način: elektrode 8 i 7 povezane su sa ulazom prvog pojačivača, elektrode 4 i 7 sa ulazom drugog pojačivača a elektrode 6 i 7 sa ulazom trećeg pojačivača. Pojačani signali se digitalizuju i prenose do pametnog telefona preko Bluetooth veze i dalje preko komercijalne komunikacione mreže do udaljenog dijagnostičkog centra.

[0028] Alternativno, elektroda mase se montira na zadnjem delu 2 kućišta 1, 2 pored grudne elektrode 6 ili na nekom drugom mestu. Takođe, elektronski modul se može smestiti u zadnjem delu 2 kućišta 1, 2 dok gornji deo 1 kućišta 1, 2 ima funkciju poklopca.

[0029] Preklopni uređaj sa integrisanim elektrodama, koji snima, obrađuje i prenosi tri EKG odvoda može se koristiti za urgentnu kardiološku dijagnostiku na sledeći način. Korisnik može snimiti svoj EKG na bilo kojoj lokaciji i poslati ga u udaljeni kardiološki centar preko komercijalne komunikacione mreže. Tamo dežurni lekar prima rekonstruisanih standardnih 12 EKG odvoda. Dežurni lekar će moći da ustanovi postojanje urgentnog kardiološkog stanja kao što je akutni infarkt miokarda. U tom slučaju, stupiće u kontakt sa pacijentom i pomoći mu da bude zbrinut. Pored toga, mogu se otkriti ili pratiti druga patološka kardiološka stanja i pružiti odgovarajuća kućna ili bolnička nega.

Claims (6)

Patentni zahtevi

1. Preklopni mobilni troodvodni uređaj sa elektrodama za praćenje srca za snimanje, obradu i prenos tri EKG odvoda, koji sadrži:

kućište sa dva dela povezana okretnim zglobom;

dve integrisane elektrode za dobijanje signala iz grudi pacijenta koje se sastoje od prve grudne elektrode postavljene u prvom delu kućišta i druge grudne elektrode postavljene u drugom delu kućišta; i

dve elektrode za dobijanje signala iz ruku pacijenta koje se sastoje od dve prstne elektrode smeštene u prvom delu kućišta;

naznačen time da

prva grudna elektroda (4) je smeštena na unutrašnjoj strani prvog dela (1) kućišta (1, 2); druga grudna elektroda (6) je smeštena na unutrašnjoj strani drugog dela (2) kućišta (1, 2); i

dve prstne elektrode (7, 8) su montirane na spoljnim stranama prvog dela (1) kućišta (1, 2) da omoguće kontakt sa prstima leve i desne ruke.

2. Uređaj prema zahtevu 1, gde prvi deo (1) i drugi deo (2) kućišta (1, 2) su približno paralelni kada su u zatvorenom položaju i, zaklapaju ugao od približno 150 stepeni kada su u potpuno otvorenom položaju.

3. Uređaj prema zahtevu 1, gde su merne grudne elektrode (4, 6) na rastojanju od oko 100mm kada je u potpuno otvorenom položaju.

4. Uređaj prema patentnom 1, gde je integrisana grudna elektroda (5) smeštena na unutrašnjoj strani na jednom od delova kućišta (1, 2) korišćena kao zajednička masa.

5. Uređaj prema zahtevu 1, gde se dve prstne elektrode (7, 8) za dovođenje u kontakt prstiju leve i desne ruke pacijenta montiraju na bočne ivice spoljašnjeg dela prvog dela (1) kućišta (1, 2).

6. Uređaj prema zahtevu 5, gde kontaktne površine elektroda (7, 8) zahvataju ugao od oko 45 stepeni u odnosu na površinu spoljne strane prvog dela (1) kućišta (1, 2) uređaja.