(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. A61B 5/11 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2014/09 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Aparat do pomiaru tętna (30) Pierwszeństwo: EP (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2012/13 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2014/08 (73) Uprawniony z patentu: Koninklijke Philips N.V., Eindhoven, NL (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 RONALDUS M. AARTS, Eindhoven, NL SIDARTO BAMBANG OETOMO, Eindhoven, NL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Mariusz Kondrat KONDRAT KANCELARIA PRAWNO-PATENTOWA Al. Niepodległości 223/ Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 Opis wynalazku DZIEDZINA WYNALAZKU [0001] Wynalazek dotyczy dziedziny pomiarów tętna, a zwłaszcza pomiaru tętna i/lub zmienności tętna w sposób dyskretny, nieuciążliwy. KONTEKST WYNALAZKU [0002] Dokument US 2008/ A1 opisuje metodę i aparat do monitoringu funkcji życiowych takich, jak czynności sercowo płucne za pomocą balistografu. Metoda ta i aparat używane są do monitorowania niemowlęcia śpiącego w łóżku, pacjenta w szpitalu, osoby chorej chronicznie przebywającej w domu lub pod profesjonalną opieką lub osoby w domu starców. [0003] Praca serca jest jedną z najważniejszych oznak życia człowieka lub zwierzęcia. W dalszej części tekstu określenie badany oznacza człowieka, jak niemowlę lub noworodek oraz zwierzę. Niniejszy opis koncentruje się głównie na noworodkach. Jednakże idea wynalazku ma zastosowanie do wszystkich ludzi lub zwierząt. Tętno, w skrócie HR, oraz zmiany tętna lub zmienność tętna, w skrócie HRV, stały się głównym tematem zainteresowania fizjologii i psychologii. Obie wielkości mają szczególne znaczenie w monitorowaniu podstawowych funkcji życiowych. HRV związane jest z równowagą między przywspółczulnym układem nerwowym i współczulnym układem nerwowym, w skrócie PNS i SNS, odpowiednio zmniejszając i zwiększając HR. [0004] Zasada metody balistograficznej opiera się na czujniku ruchu umieszczonym lub ustawionym pod materacem leżącej osoby w celu monitorowania ruchów tej osoby, zwłaszcza w kierunku pionowym w stosunku do nieruchomego podłoża. [0005] Jednakże, zastosowanie metody balistograficznej jest problematyczne, ponieważ metoda ta mierzy głównie siły skierowane pionowo względem podłoża. Natomiast siła wywoływana tętnieniem łuku aorty w monitorowanym ciele, najlepiej w ciele człowieka, jest skierowana głównie w kierunku poziomym w stosunku do podłoża. [0006] Oprócz metody balistograficznej, znane jest również zastosowanie elektrod. Taki alternatywny pomiar aktywności serca za pomocą elektrod jest męczący, zwłaszcza dla noworodka, niemowlaka lub dziecka, ponieważ dziecko musi być łatwo przekazywane rodzicom w celu polepszenia kontaktu dziecka z rodzicami lub dziecko musi być łatwo dostępne dla osób opiekujących się nim, na przykład dla lekarzy lub pielęgniarek pracujących w szpitalu. Nie mówiąc już o tym, że skóra dziecka jest bardzo cienka, delikatna i może zostać uszkodzona podczas usuwania elektrod. Z drugiej strony, taki system jest niezawodny i zdolny do wyczuwania HR na tle ruchów zakłócających oraz jest łatwy do utrzymania pod względem higienicznym. [0007] Dokument US opisuje aparat według wstępu zastrzeżenia 1. [0008] Jednakże występuje tu konieczność pokonania problemów dotychczasowego stanu techniki, zwłaszcza podczas pomiaru HR lub HRV u noworodków.

3 STRESZCZENIE WYNALAZKU [0009] Celem wynalazku jest dostarczenie możliwości pomiaru tętna i/lub zmienności tętna badanego w niezawodny, nieprzeszkadzający sposób przy utrzymaniu niskich kosztów realizacji. [0010] Cel ten jest osiągnięty poprzez przedmiot niezależnych zastrzeżeń patentowych. Preferowane realizacje wynalazku określone są w zastrzeżeniach zależnych. [0011] Według wynalazku, cel ten jest osiągnięty poprzez aparat mierzący tętno, przystosowany do mierzenia tętna i/lub zmian tętna u badanego, zawierający wspornik przystosowany do wspierania przynajmniej fragmentu części ciała badanego leżącego na lub opartego o wspornik, czujnik ruchu odpowiednio połączony ze wspornikiem, gdzie wspornik jest przystosowany do przynajmniej częściowego ruchu w kierunku poziomym w stosunku do podłoża, i czujnik ruchu jest przystosowany do pomiaru sygnału generowanego przez ruch badanego co najmniej częściowy w kierunku poziomym, i czujnik ruchu odpowiada elektrycznemu czujnikowi ruchu zawierającemu kondensator z pojemnością elektryczną utworzoną między pierwszą elektrodą i drugą elektrodą, gdzie pierwsza elektroda jest nieruchoma w stosunku do podłoża, a druga elektroda jest nieruchoma w stosunku do wspornika. [0012] Ideą wynalazku jest wyczuwanie lub pomiar siły tętna łuku aorty w kierunku poziomym w stosunku do podłoża lub w stosunku do kierunku osi wzdłużnej badanego raczej, niż w kierunku pionowym za pomocą czujnika ruchu. Z tego względu balistograf jest użyty w nowy sposób przystosowany do uzyskania wiarygodnego sygnału, z którego uzyskuje się informacje o pracy serca takie, jak HR i/lub HRV. [0013] Określenie część ciała oznacza część ciała badanego, jak całe ciało, górna część ciała i/lub kończyna badanego. Badany może być człowiekiem, jak noworodek, lub zwierzęciem. Określenie ruch badanego oznacza ruch części ciała, jak ruch całego ciała, klatki piersiowej i/lub kończyny. [0014] Cecha, że czujnik ruchu jest przystosowany do pomiaru sygnału generowanego przez ruch badanego, co najmniej częściowo w kierunku poziomym oznacza, że ruch jest mierzony przynajmniej w kierunku poziomym w stosunku do podłoża, na którym umieszczony jest wspornik, gdzie ruch dodatkowo do składowej poziomej może również zawierać składowe pionowe w stosunku do podłoża. Wskutek tego może być mierzony kombinowany ruch pionowy i poziomy, co jest objęte niniejszym wynalazkiem. [0015] Pomiar sygnału ze składową poziomą generowanego przez ruch badanego jest zaletą, ponieważ w przypadku osoby leżącej siła wywoływana tętnieniem łuku aorty jest typowo skierowana w kierunku poziomym w stosunku do podłoża i odpowiednio w stosunku do podłużnej osi wspornika. [0016] Według preferowanej realizacji wynalazku aparat do pomiaru tętna zawiera również urządzenie monitorujące, odpowiednio połączone z czujnikiem ruchu, gdzie urządzenie monitorujące jest przystosowane do odbierania sygnału z czujnika ruchu i jest przystosowane do wytwarzania z

4 tego sygnału informacji o tętnie i/lub zmianie tętna badanego. Najlepiej, urządzenie monitorujące jest przystosowane do przekazywania informacji o tętnie i/lub zmianie tętna badanego do użytkownika. Urządzenie monitorujące najlepiej zawiera wyświetlacz przystosowany do wyświetlania informacji o HR i/lub HRV. [0017] Należy zaznaczyć, że określenie przekazywanie informacji o tętnie i/lub zmianie tętna badanego do użytkownika oznacza, że użytkownik taki, jak sam badany lub osoba inna, niż badany, jak lekarz lub pielęgniarka, jest informowany o stanie HR i/lub HRV patrząc na wyświetlacz stanowiący część urządzenia monitorującego, przystosowany do wyświetlania tej informacji. [0018] Czujnik ruchu odpowiada elektrycznemu czujnikowi ruchu zawierającemu kondensator z pojemnością elektryczną utworzoną między pierwszą elektrodą i drugą elektrodą, gdzie pierwsza elektroda jest nieruchoma w stosunku do podłoża, a druga elektroda jest nieruchoma w stosunku do wspornika. [0019] Zmiana pojemności elektrycznej jest powodowana przez zmianę względnego położenia między pierwszą i drugą elektrodą, która to zmiana jest proporcjonalna do wielkości HR i/lub HRV. Najlepiej, aby sygnał wyjściowy aparatu mierzącego tętno zawierał sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do HR i/lub HRV. Według kolejnej preferowanej realizacji wynalazku, kondensator stanowi cześć obwodu oscylatora, którego częstotliwość wyjściowa jest modulowana przez tętno. Najlepiej, gdy wyjście oscylatora jest sygnałem binarnym. W ten sposób sygnał wyjściowy jest typu cyfrowego i nie jest wymagany przetwornik analogowo cyfrowy (ADC). Sygnał balistograficzny otrzymywany jest poprzez detekcję modulacji częstotliwości, a przez pomiar jego częstotliwości otrzymuje się wartość tętna. Jeżeli sygnał wyjściowy nie jest sygnałem binarnym, to aparat do pomiaru tętna zawiera przetwornik analogowo cyfrowy, który przetwarza sygnał analogowy w sygnał cyfrowy, najlepiej w sygnał binarny. [0020] Według kolejnej preferowanej realizacji wynalazku, aparat mierzący tętno zawiera wagę przystosowaną do określenia siły i/lub masy badanego przynajmniej częściowo w kierunku prostopadłym do podłoża. Według kolejnej preferowanej realizacji wynalazku, dodane jest zawieszenie, które umożliwia ruch wspornika przynajmniej częściowo w kierunku poziomym. Najlepiej, gdy wspornik zawiera łóżko, materac, poduszkę, łóżeczko dziecięce i/lub inkubator oraz najlepiej, gdy wspornik zawiera sprężynę. [0021] Według drugiego aspektu, cel ten jest osiągnięty poprzez zastosowanie aparatu mierzącego tętno według pierwszego aspektu wynalazku, gdzie wielkości HR i/lub HRV są mierzone, najlepiej w celu monitoringu, i/lub HR i/lub HRV używane są do stwierdzenia niewydolności serca (ustania akcji serca), gdzie najlepiej na podstawie takiego stwierdzenia aparat mierzący tętno generuje sygnał alarmu. [0022] Według wynalazku, cel ten jest osiągnięty poprzez metodę przystosowana do pomiaru tętna i/lub zmiany tętna badanego, zawierającą funkcję pomiaru sygnału generowanego przez ruch badanego, co najmniej częściowo w kierunku poziomym w stosunku do podłoża, gdzie przynajmniej fragment części ciała badanego leży lub pozostaje oparty o wspornik, gdzie sygnał jest mierzony za pomocą pojemności utworzonej między pierwszą elektrodą i i drugą elektrodą, przy czym pierwsza

5 elektroda jest nieruchoma w stosunku do podłoża, a druga elektroda jest nieruchoma w stosunku do wspornika. [0023] Zastosowany jest pojemnościowy układ pomiarowy ze względu na jego niezawodność i niskie koszty implementacji. Najlepiej, gdy pojemnościowy układ pomiarowy służy do pomiaru pracy ludzkiego serca, a zwłaszcza pracy serca noworodków leżących w inkubatorze. Pojemnościowy układ pomiarowy łatwo współpracuje z wagą przystosowana do określania masy niemowlaków lub noworodków. [0024] Aparat do pomiaru tętna według wynalazku można łatwo wbudować lub wmontować w inkubator taki, jak inkubator do intensywnej opieki medycznej noworodków. Preferowany jest pomiar HR bez stosowania czujników przymocowanych do lub ustawionych blisko ciała badanego. Rozumie się samo przez się, że jest to mniej męczące, zwłaszcza dla noworodków leżących w inkubatorze do intensywnej opieki medycznej. [0025] Na przykład, metoda ta może być używana do określania HR lub HRV podczas snu badanego, lub podczas zasypiania lub do wykrywania patologii snu, np. syndrom niespokojnych nóg, lub wykrycia ataku epilepsji podczas spania w łóżku lub leżenia bez snu, wszystkie te zjawiska powodują ruch łóżka. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0026] Te i inne aspekty wynalazku staną się oczywiste i jasne w odniesieniu do realizacji opisanych poniżej. [0027] Na rysunkach: Fig. 1 przedstawia schematycznie dziecko leżące na wsporniku oraz system pomiarowy przyłączony do wspornika według preferowanej realizacji wynalazku, i Fig. 2 przedstawia kondensator zawierający pojemność elektryczną przystosowaną do ustalania częstotliwości drgań oscylatora według preferowanej realizacji wynalazku. SZCZEGÓŁOWY OPIS REALIZACJI [0028] Ogólną ideą wynalazku jest zastosowanie czujnika ruchu przystosowanego do pomiaru ruchu w kierunku poziomym raczej, niż w kierunku pionowym w stosunku do podłoża. Nie wymaga to żadnych modyfikacji wspornika, a siła wywoływana tętnieniem łuku aorty jest głównie skierowana w kierunku poziomym, podczas, gdy w kierunku prostopadłym do poziomego, tzn. w kierunku pionowym w stosunku do podłoża, siły są dużo mniejsze. [0029] Fig. 1 przedstawia schematycznie dziecko lub noworodka 6 leżącego na wsporniku 2 odpowiednio połączonym z czujnikiem ruchu 4, gdzie podłoże 7 jest obszarem nieruchomym określanym również, jako podłoże stałe. Aparat do pomiaru tętna 1 zawiera czujnik ruchu 4 odpowiadający elektrycznemu czujnikowi ruchu według preferowanej realizacji wynalazku. Czujnik ruchu 4 zawiera pojemnościowy układ pomiarowy zastosowany według preferowanej realizacji

6 wynalazku. Wspornik 2 jest przystosowany do utrzymywania ciała noworodka 6 leżącego na wsporniku 2, który odpowiada inkubatorowi według preferowanej realizacji wynalazku. Wspornik 2 jest przystosowany tak, aby był, co najmniej częściowo ruchomy w kierunku poziomym w stosunku do podłoża 7, a czujnik ruchu 4 jest przystosowany do pomiaru sygnału generowanego przez ruch noworodka 6 przynajmniej częściowo w kierunku poziomym. [0030] Według preferowanej realizacji wynalazku, konstrukcja zawieszenia 3 wspornika 2 jest taka, że wspornik może łatwo poruszać się w kierunku poziomym w stosunku do podłoża 7 w pewnym zakresie, jak kilka milimetrów. Następnie zastosowany jest wzmacniacz 5 użyty do wzmacniania sygnału wytwarzanego przez czujnik ruchu 4. [0031] Fig. 2 przedstawia układ pomiarowy według preferowanej realizacji wynalazku. Płytki lub elektrody 8 i 9 oznaczone, jako P1 i P2 na Fig. 2 tworzą kondensator zastosowany do ustalania częstotliwości drgań oscylatora 10 oznaczonego, jako OSC na Fig. 2, który wytwarza sygnał ze średnią wartością okresu oznaczoną, jako T na Fig. 2 i modulowany wartością HR. Pierwsza elektroda 8 jest przymocowana do nieruchomego podłoża, a druga elektroda 9 jest przymocowana do wspornika 2, jak pokazano na Fig. 1, na którym spoczywa noworodek 6. Oscylator 10 zawiera kondensator o pojemności zależnej od wcześniej określonych parametrów takich, jak odległość między elektrodami 8, 9. [0032] Należy zauważyć, że w wyniku impulsu wytwarzanego przez krew płynącą przez łuk aorty noworodka 6, położenie pierwszej elektrody 8 ulega zmianie w stosunku do drugiej elektrody 9 i w wyniku tego ulega zmianie wartość pojemności w stopniu równym lub proporcjonalnym do HR lub w stopniu odwrotnie proporcjonalnym do średniego okresu T. [0033] W wyniku tego, że kondensator utworzony przez dwie elektrody 8 i 9 stanowi część oscylatora 10, to sygnał wyjściowy z oscylatora 10 zawiera sygnał, w którym częstotliwość sygnału jest modulowana wartością HR. Zakładając, że sygnał wyjściowy oscylatora zawiera sygnał binarny, to sygnał wyjściowy znajduje się bezpośrednio w dziedzinie cyfrowej i nie musi być przetwarzany. Jednakże, jeśli sygnał wyjściowy znajduje się w dziedzinie analogowej, to musi być zastosowany przetwornik ADC. Dokonując detekcji częstotliwości mierzonego sygnału, otrzymany sygnał balistograficzny jest wykorzystywany do określenia HR lub HRV. [0034] Według innej preferowanej realizacji wynalazku, idea wynalazku jest połączona z wagą przystosowana do pomiaru siły w kierunku pionowym w stosunku do podłoża. W wyniku tego można nie tylko mierzyć ruchy w kierunku poziomym w stosunku do podłoża lub w stosunku do podłużnej osi noworodka 6, lecz również można mierzyć masę noworodka 6. [0035] Podczas, gdy wynalazek został szczegółowo zilustrowany i opisany na rysunkach i w powyższym opisie, to takie zilustrowanie i opis należy uważać jako popularyzatorskie lub przykładowe, a nie restrykcyjne. Wynalazek nie ogranicza się tylko do przedstawionych realizacji. [0036] Inne odmiany przedstawionych realizacji mogą być wymyślone i wykonane przez osoby potrafiące wykorzystać praktycznie zastrzeżony wynalazek na podstawie rysunków, opisu i załączonych zastrzeżeń. W zastrzeżeniach patentowych, słowo zawierający nie wyklucza innych

7 elementów lub działań, a przedimek nieokreślony a lub an nie wyklucza liczby mnogiej. Sam fakt, że niektóre środki są wyliczane we wzajemnie różnych, zależnych zastrzeżeniach nie oznacza, że kombinacja tych środków nie może być użyta na korzyść. Wszelkie znaki referencyjne w zastrzeżeniach patentowych nie mogą być rozumiane, jako ograniczające zakres możliwości.

8 Zastrzeżenia patentowe 1. Aparat do pomiaru tętna (1) przystosowany do pomiaru tętna i/lub zmienności tętna badanego (6), zawierający wspornik (2) przystosowany do wspierania przynajmniej fragmentu części ciała badanego (6) leżącego na lub opierającego się o wspornik (2), i czujnik ruchu (4) odpowiednio połączony ze wspornikiem (2), gdzie wspornik (2) jest przystosowany do przynajmniej częściowego ruchu w kierunku poziomym w stosunku do podłoża (7), i czujnik ruchu (4) jest przystosowany do pomiaru sygnału generowanego przez ruch badanego (6) przynajmniej częściowo w kierunku poziomym, i czujnik ruchu (4) odpowiada elektrycznemu czujnikowi ruchu zawierającemu kondensator o pojemności elektrycznej utworzonej między pierwszą elektrodą (8) i drugą elektrodą (9), znamienny tym, że pierwsza elektroda (8) jest nieruchoma w stosunku do podłoża (7) a druga elektroda (9) jest nieruchoma w stosunku do wspornika (2). 2. Aparat do pomiaru tętna według jednego z poprzednich zastrzeżeń, ponadto zawierający urządzenie monitorujące odpowiednio połączone z czujnikiem ruchu (4), znamienny tym, że urządzenie monitorujące jest przystosowane do odbierania sygnału z czujnika ruchu (4) i jest przystosowane do generowania z tego sygnału informacji o tętnie i/lub zmienności tętna badanego (6). 3. Aparat do pomiaru tętna według zastrzeżenia 2 znamienny tym, że urządzenie monitorujące jest przystosowane do przekazywania informacji o tętnie i/lub zmienności tętna badanego (6) do użytkownika. 4. Aparat do pomiaru tętna według zastrzeżenia 1 znamienny tym, że kondensator wchodzi w skład obwodu oscylatora, którego wyjściem jest sygnał częstotliwościowy modulowany przez tętno. 5. Aparat do pomiaru tętna według jednego z poprzednich zastrzeżeń znamienny tym, że zawiera wagę przystosowaną do określania siły i/lub masy badanego (6) co najmniej częściowo w kierunku prostopadłym do podłoża (7). 6. Aparat do pomiaru tętna według jednego z poprzednich zastrzeżeń znamienny tym, że wspornik (2) zawiera zawieszenie (3) umożliwiające ruch wspornika (2) co najmniej częściowo w kierunku poziomym. 7. Aparat do pomiaru tętna według zastrzeżenia 6 znamienny tym, że wspornik (2) zawiera łóżko, materac, poduszkę, łóżeczko dziecięce i/lub inkubator. 8. Aparat do pomiaru tętna według zastrzeżenia 6 lub 7, znamienny tym, że zawieszenie (3) zawiera sprężynę.

9 9. Zastosowanie aparatu do pomiaru tętna według jednego z poprzednich zastrzeżeń znamienne tym, że tętno i/lub zmienność tętna jest mierzone w celach monitoringu, i/lub tętno i/lub zmienność tętna są korzystnie używane do określenia stwierdzenia niewydolności serca (ustania akcji serca), gdzie korzystnie na podstawie takiego stwierdzenia aparat mierzący tętno (1) generuje sygnał alarmu. 10. Metoda zastosowana do pomiaru tętna i/lub zmienności tętna badanego (6), obejmująca etap pomiaru sygnału generowanego przez ruch badanego (6) co najmniej częściowo w kierunku poziomym w stosunku do podłoża znamienna tym, że przynajmniej fragment części ciała badanego leży na lub opiera się o wspornik (2), gdzie sygnał jest mierzony przez pojemność utworzoną między pierwszą elektrodą (8) i drugą elektrodą (9), przy czym pierwsza elektroda (8) jest nieruchoma w stosunku do podłoża (7) a druga elektroda (9) jest nieruchoma w stosunku do wspornika (2). 11. Metoda według zastrzeżenia 10 znamienna tym, że pojemność stanowi część obwodu oscylatora, którego wyjściem jest sygnał częstotliwościowy modulowany przez tętno. 12. Metoda według zastrzeżenia 10 lub 11 znamienna tym, że co najmniej fragment części ciała badanego jest utrzymywany w sposób zawieszony, aby umożliwić ruch poziomy.

10