Modulación de potencia óptica.

Un dispositivo de detección de movimiento óptico que comprende:

un marco de sensor (200) que define una apertura (118);

una almohadilla de sensor (232) dispuesta en la apertura (118);

un sistema de detección óptico (104) adaptado para detectar una cantidad de movimiento de la almohadilla desensor (232) en el marco de sensor (200), el sistema de detección óptico (104) comprende:

(a) una guía de onda óptica (212) con un núcleo (215) rodeado por un revestimiento (217) posicionado dentro delmarco de sensor (200) de tal manera que el movimiento de la almohadilla de sensor (232) resulta en la flexión y/ocompresión de la guía de onda óptica (212), en donde la compresión y/o flexión de la guía de onda (212) resulta enondas de luz adicionales que alcanzan un interfaz entre el núcleo (215) y el revestimiento (217) en ángulos menoresque un ángulo crítico (θC) provocando una pérdida de energía óptica desde la guía de onda,

(b) un dispositivo de fuente óptico (202) para suministrar energía óptica a un primer extremo de la guía de ondaóptica (212), y

c) un detector óptico (240) para detectar una cantidad de energía óptica que sale de un segundo extremo de la guíade onda óptica (212), y

(d) una unidad de salida (106) configurada para recibir una señal indicadora de la cantidad de energía óptica quesale de la guía de onda óptica (212) y generar una medida de la cantidad de movimiento de la almohadilla de sensor(232) desde la señal recibida; caracterizada por el dispositivo que comprende adicionalmente:

un resorte de carga (234) adherido a por lo menos una porción del marco de sensor (200) y que también soporta laalmohadilla de sensor (232), y configurado para contrarrestar por lo menos algo de una presión ejercida contra laalmohadilla de sensor (232), y adaptado adicionalmente para permitir un desplazamiento deseable de la almohadillade sensor (232) a una máxima presión.

Modulación de potencia óptica

Campo técnico

Esta invención se relaciona con la detección de signos vitales, y más particularmente con un dispositivo para medir signos vitales.

Antecedentes La presión sanguínea se refiere a la fuerza ejercida por la sangre circulante sobre las paredes de los vasos sanguíneos y constituye uno de los signos vitales principales. La presión sistólica es la presión pico en las arterias, que ocurre cerca del inicio del ciclo cardiaco. La presión diastólica es la presión más baja del ciclo cardiaco. La presión promedio a través del ciclo cardiaco se reporta como la presión arterial media. La presión diferencial refleja la diferencia entre las presiones máxima y mínima medidas.

Las presiones sanguíneas se pueden medir de forma invasiva (al penetrar la piel y medir dentro de los vasos sanguíneos) o de forma no invasiva. La primera se restringe de manera habitual a un ámbito hospitalario. Los métodos auscultatorios y oscilométricos no invasivos son más simples y más rápidos que los métodos invasivos, tienen menos complicaciones y son menos desagradables y dolorosos para el paciente. Los métodos de medición no invasivos se utilizan más comúnmente para exámenes de rutina y monitoreo.

El método de auscultación normalmente utiliza un estetoscopio y un esfigmomanómetro. Un manguito inflable se coloca alrededor del brazo superior a aproximadamente la misma altura vertical que el corazón y se conecta de forma neumática a un manómetro de mercurio o manómetro aneroide. El manómetro de mercurio mide la altura de una columna de mercurio, proporcionando una medición de presión de manguito absoluta sin necesidad de calibración y por consiguiente no se somete a errores ni se desvía de la calibración que afecta otros manómetros. El manguito se infla de forma manual al apretar repetidamente una pera de goma hasta que se ocluye completamente la arteria braquial. Mientras se escucha con el estetoscopio sobre la arteria braquial distal al manguito de presión, el examinador libera lentamente la presión en el manguito. Cuando la sangre comienza a fluir sólo en la arteria, el flujo turbulento crea un “silbido” o ruido pulsátil (primer ruido de Korotkoff) . La presión que se escucha en este primer ruido es la presión arterial sistólica. La presión del manguito se ve liberado hasta que no se escucha el ruido (quinto ruido de Korotkoff) , en la presión arterial diastólica.

Se utilizan a veces {métodos oscilométricos para el monitoreo continuo y a veces para realizar una única medición. El equipo es funcionalmente similar a aquel del método de auscultación pero no se basa en el uso de un estetoscopio y el oído del examinador. En su lugar, el medio de detección es un sensor de presión que se conecta de forma neumática al manguito y registra las oscilaciones (relativamente pequeñas) en la presión del manguito que son sincrónicas con la forma de onda de la presión arterial. La primera oscilación en la presión del manguito no se produce a en presión sistólica, sino en una presión del manguito sustancialmente por encima de la presión sistólica. El manguito inicialmente se infla a una presión en exceso de la presión arterial sistólica. La presión del manguito luego se reduce gradualmente. Los valores de presión sistólica y diastólica se calculan a partir de las diferentes amplitudes de oscilación que se producen en diversas presiones de manguito mediante el uso de un algoritmo. Los algoritmos utilizados para calcular las presiones sistólica y diastólica a menudo utilizan coeficientes obtenidos de forma experimental destinados a coincidir los resultados oscilométricos con los resultados obtenidos utilizando el método de auscultación, así como sea posible.

Hong et al. ha presentado en “Fiber-optic transducer for blood pressure measurements”, publicado en las Actas de la 10ª conferencia internacional de la IEEE en Ingeniería Medicine & Biology Society, páginas 810 y 811A, 1988, un nuevo tipo de transductor de presión de fibra óptica para la aplicación biomédica. Se compone de dos partes: una membrana de detección de presión y un transductor de desplazamiento de fibra óptica que se basa en la pérdida de intensidad de la luz provocada por la desalineación angular entre dos fibras. El cambio de intensidad de la luz se registra por un fotodiodo. El transductor de presión se registra por un fotodiodo. El transductor de presión se ha evaluado para mediciones de presión estática y dinámica. No sólo tiene la linealidad y respuesta de frecuencia adecuada, la seguridad, y pequeño tamaño, sino también puede ser un dispositivo atractivo para el desarrollo de catéteres de detección de presión para sitios múltiples. Se conoce otro dispositivo de la técnica anterior de Gagnadre, Electronic letters, 15.10.1998, vol. 34, No. 21.

Resumen La presente invención se relaciona con un dispositivo de detección de movimiento óptico de acuerdo con la reivindicación 1. Se describen las realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes 2 a 15.

En algunos aspectos, un dispositivo para medir signos vitales incluye un dispositivo de fijación de sensor, un marco de sensor sostenido por el dispositivo de fijación de sensor, un sistema de detección óptico sostenido por el marco de sensor, y una unidad de salida. El dispositivo de fijación de sensor se adapta para ser colocado contra una ubicación anatómica de un sujeto, dentro de la que hay una arteria. El sistema de detección óptico incluye una guía de onda óptica, un dispositivo de fuente óptico para suministrar energía óptica a la guía de onda óptica, y un detector óptico para detectar una cantidad de energía óptica que sale de la guía de onda óptica. El sistema de detección óptico se adapta para detectar un pulso arterial a partir de la compresión o flexión de por lo menos una porción de la guía de onda óptica, lo que resulta en la reducción de la cantidad de energía óptica que sale del segundo extremo de la guía de onda óptica. La unidad de salida se configura para recibir una señal indicadora de la cantidad de luz que sale de la guía de onda óptica y genera una medición de los signos vitales con base por lo menos es parte en la señal recibida.

El dispositivo para medir signos vitales opera sobre el principio de modulación de potencia óptica, a saber, que un pulso arterial puede provocar la flexión ol compresión de una guía de onda óptica para resultar en un cambio en una cantidad de energía óptica transmitida al segundo extremo de la guía de onda óptica. Al monitorear la cantidad de luz que sale del segundo extremo de la guía de onda óptica, se pueden obtener datos con respecto al pulso arterial y utilizar para determinar diverosos signos vitales. El sistema de detección óptico se puede configurar para detectar señales ópticas representativas de una serie de pulsos arteriales y la unidad de salida se puede adaptar para determinar una forma de onda de pulso para cada una de las series de pulsos arteriales con base en la cantidad de energía óptica que sale del segundo extremo de la guía de onda óptica. El sistema de detección óptico se puede adaptar para detectar la apertura pulsátil de la arteria mediante la compresión y flexión de la guía de onda óptica comprensible que resulta en una reducción pulsátil en una cantidad de luz detectada. El detector óptico se puede acoplar ópticamente a la guía de onda óptica de tal manera que el detector óptico recibe sustancialmente toda la energía óptica desde la fuente óptica que no escapa desde los lados de la guía de onda óptica. La fuente óptica puede incluir una fuente de luz coherente.

En algunas implementaciones, el dispositivo de fijación de sensor puede ser un manguito que incluye una vejiga inflable dentro del manguito. La vejiga inflable puede rodear parcialmente la extremidad. El manguito se puede hacer de un material de tela. El manguito se puede adaptar para aplicar presión a la ubicación anatómica y comprime por lo tanto una arteria dentro de la ubicación anatómica. Por ejemplo, el manguito puede aplicar presión cuando se infla la vejiga inflable. El marco de sensor se puede adherir al manguito en una ubicación que no es coincidente con ninguna parte de la vejiga. El marco de sensor se puede tener en oposición a la extremidad mediante su adhesión al manguito de tal manera que la presión aplicada a la extremidad por el marco de sensor es sustancialmente igual a la presión aplicada a la extremidad por el manguito circundante cuando se infla la vejiga inflable.

El dispositivo incluye una almohadilla de sensor dentro del marco de sensor, que se puede ubicar adyacente a la ubicación anatómica. La almohadilla de sensor... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de detección de movimiento óptico que comprende:

un marco de sensor (200) que define una apertura (118) ;

una almohadilla de sensor (232) dispuesta en la apertura (118) ;

un sistema de detección óptico (104) adaptado para detectar una cantidad de movimiento de la almohadilla de sensor (232) en el marco de sensor (200) , el sistema de detección óptico (104) comprende:

(a) una guía de onda óptica (212) con un núcleo (215) rodeado por un revestimiento (217) posicionado dentro del marco de sensor (200) de tal manera que el movimiento de la almohadilla de sensor (232) resulta en la flexión y/o compresión de la guía de onda óptica (212) , en donde la compresión y/o flexión de la guía de onda (212) resulta en ondas de luz adicionales que alcanzan un interfaz entre el núcleo (215) y el revestimiento (217) en ángulos menores que un ángulo crítico (@C) provocando una pérdida de energía óptica desde la guía de onda,

(b) un dispositivo de fuente óptico (202) para suministrar energía óptica a un primer extremo de la guía de onda óptica (212) , y

c) un detector óptico (240) para detectar una cantidad de energía óptica que sale de un segundo extremo de la guía de onda óptica (212) , y

(d) una unidad de salida (106) configurada para recibir una señal indicadora de la cantidad de energía óptica que sale de la guía de onda óptica (212) y generar una medida de la cantidad de movimiento de la almohadilla de sensor

(232) desde la señal recibida; caracterizada por el dispositivo que comprende adicionalmente:

un resorte de carga (234) adherido a por lo menos una porción del marco de sensor (200) y que también soporta la almohadilla de sensor (232) , y configurado para contrarrestar por lo menos algo de una presión ejercida contra la almohadilla de sensor (232) , y adaptado adicionalmente para permitir un desplazamiento deseable de la almohadilla de sensor (232) a una máxima presión.

2. El dispositivo de detección de movimiento óptico de la reivindicación 1, en donde el resorte de carga (234) se adapta para proporcionar un desplazamiento máximo de la almohadilla de sensor (232) entre 0.5 y 3 milímetros a una máxima presión.

3. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, en donde la guía de onda óptica

(212) comprende un elastómero seleccionado del grupo que consiste de polisiloxano, poliuretano, caucho de polibutadieno, y combinaciones de los mismos.

4. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, en donde la guía de onda óptica (212) comprende una apertura numérica de entre 0.2 y 0.4.

5. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, en donde la guía de onda óptica (212) comprende un núcleo y un revestimiento, el núcleo tiene un índice refractivo entre 1.43 y 1.50, el revestimiento tiene un índice refractivo entre 1.39 y 1.48, el núcleo, el revestimiento, o ambos el núcleo y el revestimiento tienen una dureza Shore A de entre 25 y 75.

6. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, comprende adicionalmente una estructura de soporte de onda de guía (233) que comprende una superficie no dúctil, el soporte de guía de inda que soporta por lo menos una porción de la guía de onda óptica (212) , en donde el sistema de detección óptico (104) se adapta adicionalmente para el movimiento de la almohadilla de sensor (232) para provocar una deformación por flexión en una porción no soportada de la guía de onda óptica en respuesta a un pulso arterial.

7. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una superficie de soporte flexible incompresible que soporta la guía de onda óptica (212) sobre sustancialmente toda su longitud.

8. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente un elemento de retorno de soporte que se configura dentro de la superficie de soporte para la guía de onda óptica

(212) y adaptado para oponerse a la flexión de la superficie de soporte.

9. El dispositivo de detección de movimiento localizado de la reivindicación 1, en donde la compresión y flexión de la guía de onda óptica (212) en la posición de presión de contacto máxima provoca una reducción de 5070% en la cantidad total de luz que sale de la guía de onda óptica (212) .

10. Un dispositivo para medir signos vitales que comprende los dispositivos de detección de movimiento ópticos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende:

un dispositivo de fijación de sensor (102) adaptado para ser colocado contra una ubicación anatómica de un sujeto, dentro de la que hay una arteria que sostiene el marco de sensor (200) ;

en donde la unidad de salida (106) se configura para generar una medición de los signos vitales con base por lo menos es parte en la señal recibida.

11. El dispositivo para medir signos vitales de la reivindicación 10, en donde el dispositivo de fijación de sensor

(102) es un manguito (120) que comprende una vejiga inflable (122) adaptada para aplicar presión a la extremidad cuando se infla inflated y por lo tanto comprime la arteria dentro de la extremidad.

12. El dispositivo para medir signos vitales de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente un sensor de presión para detectar una presión aplicada a la ubicación anatómica, en donde la unidad de salida recibe una entrada de presión indicadora de la presión aplicada a la ubicación anatómica desde el sensor de presión, y en donde la unidad de salida genera los signos vitales que utilizan la señal indicadora de la señal óptica recibida y la entrada de presión.

13. El dispositivo para medir signos vitales de la reivindicación 10, comprende adicionalmente una superficie de soporte flexible incompresible que soporta la guía de onda óptica (212) sobre sustancialmente toda su longitud.

14. El dispositivo para medir signos vitales de la reivindicación 10, en donde el sistema de detección óptico

(104) se configura para detectar señales ópticas representativas de una serie de pulsos arteriales y la unidad de salida se adapta para determinar una forma de onda de pulso para cada una de las series de pulsos arteriales.

15. El dispositivo para medir signos vitales de la reivindicación 10, en donde el signo vital es por lo menos uno de una frecuencia cardiaca, una forma de onda de presión arterial, una presión sanguínea sistólica, una presión sanguínea diastólica, una presión sanguínea arterial promedio, una presión diferencial, y una elasticidad arterial.

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