Monitorización de respiración sin contacto de un paciente y sensor óptico para una medición de fotopletismografía.

Dispositivo (9) de mano para la monitorización de la respiración sin contacto de un paciente (8),

quecomprende:

un sensor de distancia para detectar consecutivamente las variaciones de distancia temporales en relacióncon el tórax (12) del paciente;

una unidad (25) de cálculo para determinar la actividad respiratoria basándose en las variaciones dedistancia temporales detectadas;

caracterizado por

dos asas (13) adaptadas para sujetar el dispositivo con ambas manos (10) del paciente (8) de manera queel sensor de distancia se dirige al tórax (12) del paciente, y en el que las asas (13) comprenden electrodospara una medición de ECG; y

un sensor (18) óptico para una medición de fotopletismografía previsto en el dispositivo (9) de manera que,cuando se sujeta el dispositivo (9), un dedo (5) del paciente (8) se apoya automáticamente sobre el sensor(18) óptico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2009/051806.

Solicitante: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: GROENEWOUDSEWEG 1 5621 BA EINDHOVEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: PINTER,Robert, MÜHLSTEFF,Jens, SPEKOWIUS,Gerhard, YU,Donghai, DEVOT,Sandrine M. L, MÜSCH,Guido J, AUBERT,Xavier L. M. A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B5/00 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos.
  • A61B5/0205 A61B […] › A61B 5/00 Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos. › Evaluación simultánea del estado cardiovascular y del estado de otras partes del cuerpo, p. ej. del estado cardiaco y respiratorio.
  • A61B5/024 A61B 5/00 […] › Medida del pulso o del ritmo cardiaco (A61B 5/0205, A61B 5/021 tienen prioridad).
  • A61B5/08 A61B 5/00 […] › Dispositivos de medida para la evaluación de los órganos respiratorios (A61B 5/0205 tiene prioridad).
  • A61B5/113 A61B 5/00 […] › que se producen en el curso de la respiración.
  • A61B5/1455 A61B 5/00 […] › utilizando sensores ópticos, p. ej. oxímetros de fotometría espectral.
  • G01S13/00 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01S LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION; DETERMINACION DE LA DISTANCIA O DE LA VELOCIDAD MEDIANTE EL USO DE ONDAS DE RADIO; LOCALIZACION O DETECCION DE PRESENCIA MEDIANTE EL USO DE LA REFLEXION O RERRADIACION DE ONDAS DE RADIO; DISPOSICIONES ANALOGAS QUE UTILIZAN OTRAS ONDAS.Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas de radio, p. ej. sistemas de radar; Sistemas análogos que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas cuya naturaleza o longitud de onda sea irrelevante o no especificada.

PDF original: ES-2386111_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Monitorización de respiración sin contacto de un paciente y sensor óptico para una medición de fotopletismografía

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de la monitorización de respiración sin contacto de un paciente y un sensor óptico para una medición de fotopletismografía, y especialmente a un dispositivo de mano para monitorizar simultáneamente la acción de respiración, tensión arterial y frecuencia cardiaca que puede usarse preferiblemente para comprobar in situ los parámetros vitales de pacientes en hospitales.

Antecedentes de la invención

Es posible detectar la llegada de onda de pulso en un dedo de un paciente por medio de una medición óptica: normalmente, un LED infrarrojo irradia luz en el dedo y la cantidad de luz que alcanza un fotodiodo provoca que una fotocorriente fluya a través del diodo. En presencia de la onda de pulso, una gran parte de la luz se absorbe por la sangre, es decir la corriente a través del fotodiodo se modula en consecuencia. Esta técnica se conoce como fotopletismografía (PPG) .

Se denomina PPG “transmitiva”, si el LED y el fotodiodo están instalados en lados opuestos del dedo, de manera que la luz del LED se irradia realmente a través del dedo. Una configuración de este tipo se realiza habitualmente como una abrazadera de dedo. La otra opción es tener tanto el LED como el fotodiodo instalados en el mismo lado del dedo. Esto de denomina PPG “reflectiva”, y es útil si no es aceptable una abrazadera de dedo. En el modo reflectivo, el LED y el fotodiodo se encuentran uno junto al otro, de modo que el paciente sólo debe apoyar su dedo sobre los dos componentes con el fin de detectar su onda de pulso, por ejemplo, para mediciones de frecuencia cardiaca o mediciones de tiempo de llegada de pulsos (PAT) .

Una configuración de PPG reflectiva es útil en muchos casos. Requiere que el paciente sólo ponga su dedo ligeramente sobre la combinación LED/fotodiodo con el fin de detectar su onda de pulso. Esto puede usarse, por ejemplo, para mediciones de frecuencia cardiaca. Otra aplicación de PPG es la medición de un tiempo de tránsito de pulsos (PTT) o de un tiempo de llegada de pulsos (PAT) . El principio de una medición de PPT es que se toma el momento en el tiempo, cuando la onda de pulso se inicia en un punto del cuerpo, y se mide el tiempo de llegada en otro punto del cuerpo. El PTT se calcula como la diferencia de tiempo entre los dos y está inversamente relacionado con la velocidad de onda de pulso. El PAT se define como el retardo de tiempo entre el pico R de ECG y la llegada del pulso de PPG en algún sitio periférico. Las mediciones de PPG se realizan habitualmente en el lóbulo de la oreja del paciente o en un dedo.

Tanto el PTT como el PAT son medidas interesantes, ya que entre otros parámetros, como la distancia entre las dos ubicaciones de medición en el cuerpo y la elasticidad de los vasos sanguíneos, proporcionan información sobre la tensión arterial del paciente. De modo que si los otros parámetros se conocen o pueden estimarse, puede deducirse la tensión arterial a partir de una medida de PTT o PAT.

En realidad, el pico R en la señal de ECG no coincide con el inicio de la propagación de pulso de presión en la aorta. Esto es porque el pico R de ECG es la excitación eléctrica del músculo cardiaco. Se tarda algún tiempo antes de que el músculo reaccione a esta excitación, y luego se tarda incluso más tiempo antes de que el músculo acumule suficiente presión en el corazón, de modo que la válvula aórtica se abra y la onda de pulso empiezan realmente a desplazarse a través de las arterias. Sin embargo, el retardo de tiempo entre el pico R y la apertura de válvula aórtica también transporta información importante sobre la tensión arterial. Por tanto, tomando el pico R como el punto de inicio para deducir el tiempo de llegada de onda de pulso en la periferia es aceptable en muchas aplicaciones.

En el pasado se han realizado muchos intentos de usar este principio con el fin de proporcionar una medición de tensión arterial que no necesite un manguito. Las configuraciones de medición de PAT típicas comprenden una medición de ECG y una medición de PPG. Se toma un punto característico del pulso de PPG como el momento en el tiempo cuando la onda de pulso llega al dedo o a la oreja. Se calcula la diferencia entre el tiempo de aparición del pico R de ECG y del punto característico de PPG, lo que se traduce en un valor de tensión arterial.

El problema especialmente encontrado en las configuraciones de PPG reflectivas es que la presión, con la que se presiona la piel sobre la combinación LED/fotodiodo, puede ser tan alta, que los vasos sanguíneos en realidad se pinzan, de modo que la onda de pulso no alcanza la ubicación de medición y por tanto no puede detectarse.

Además, la comprobación in situ de los parámetros vitales de pacientes en camas de hospitales es parte de la rutina diaria de una enfermera. La frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria, tensión arterial y temperatura corporal son los parámetros más importantes que deben comprobarse para cada paciente. Medir todos estos parámetros apropiadamente requerirá un esfuerzo sustancial, tanto en cuanto al equipo como al tiempo de medición. Sin embargo, las circunstancias prácticas en un hospital obligan a las enfermeras a que sean lo más rápidas posibles con las mediciones de comprobación in situ, ya que tienen muchas otras tareas que realizar, que requieren más atención que la comprobación in situ de rutina.

Especialmente, la acción respiratoria aún no puede medirse con configuraciones de comprobación in situ convencionales. Para eso, se requeriría un sensor de respiración. En general, un sensor de respiración de este tipo debe fijarse al tórax del paciente. Sin embargo, fijar un sensor al tórax del paciente no es conveniente y requiere mucho tiempo.

El documento US 2008/0077015A1 da a conocer un sistema de radar Doppler, que puede ser un dispositivo de mano, para determinar el movimiento fisiológico de un sujeto, por ejemplo, frecuencia cardiaca y/o frecuencia respiratoria del sujeto. La frecuencia cardiaca puede compararse con una referencia obtenida de un sensor de pulso de presión de los dedos por cable.

El documento WO 2008/027509A2 da a conocer un sistema de detección a distancia para monitorizar cambios en la permitividad asociados con la actividad fisiológica de un sujeto. El tejido del sujeto se ilumina con un haz de señal electromagnética, y las reflexiones del haz de señal electromagnética del sujeto se detectan mediante el sistema. La señal reflejada incluye variaciones de amplitud indicativas de movimiento del tejido iluminado y variaciones de amplitud indicativas de variaciones dependientes del tiempo en la permitividad del tejido iluminado asociadas con la actividad eléctrica del corazón del sujeto. A partir de la señal reflejada se detecta una estructura de señal de respiración y se mide junto a una determinación de la actividad de frecuencia cardiaca.

El documento US 2005/0288601A1 da a conocer un dispositivo de biorretroalimentación de mano portátil para evaluar y tratar el estrés identificando ondas de arritmia sinusal respiratoria (RSA) durante la respiración. El dispositivo contiene un sensor de fotopletismografía y una pantalla de visualización para proporcionar a los sujetos información casi en tiempo real sobre sus ondas de RSA. Estos patrones de onda se usan para proporcionar a un sujeto información de retroalimentación respiratoria casi en tiempo real basándose en datos de frecuencia cardiaca. Se proporcionan medios para disminuir o controlar adecuadamente los niveles de estrés basándose en el análisis de patrón de onda y retroalimentación respiratoria.

Sumario de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar una posibilidad de comprobación in situ fácil de usar y conveniente de la acción respiratoria del paciente.

Este objeto se cumple mediante un dispositivo de mano según la reivindicación 1.

Se describe una solución para medir la acción respiratoria de un paciente sin contacto corporal. En particular es adecuada para la integración en un dispositivo de mano. Con respecto a esto el dispositivo de mano comprende medios de sujeción que están adaptados para sujetar el dispositivo delante del tórax del paciente por el propio paciente. Además, se prefiere que la actividad respiratoria calculada comprenda preferiblemente la frecuencia respiratoria del paciente.

La invención proporciona... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (9) de mano para la monitorización de la respiración sin contacto de un paciente (8) , que comprende:

un sensor de distancia para detectar consecutivamente las variaciones de distancia temporales en relación con el tórax (12) del paciente;

una unidad (25) de cálculo para determinar la actividad respiratoria basándose en las variaciones de distancia temporales detectadas;

caracterizado por dos asas (13) adaptadas para sujetar el dispositivo con ambas manos (10) del paciente (8) de manera que el sensor de distancia se dirige al tórax (12) del paciente, y en el que las asas (13) comprenden electrodos para una medición de ECG; y un sensor (18) óptico para una medición de fotopletismografía previsto en el dispositivo (9) de manera que, cuando se sujeta el dispositivo (9) , un dedo (5) del paciente (8) se apoya automáticamente sobre el sensor (18) óptico.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sensor de distancia se basa en emitir y recibir ondas electromagnéticas, y preferiblemente comprende un sensor de radar Doppler, preferiblemente un sensor de radar Doppler de dos canales.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que las asas (13) están conectadas a una unidad (15, 16) de medición de ECG prevista en el dispositivo.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo el dispositivo de mano además un calculador (17) de frecuencia cardiaca para calcular la frecuencia cardiaca del paciente (8) a partir de la medición de ECG.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que una unidad (19, 20) de medición de fotopletismografía que se conecta al sensor (18) óptico está prevista en el dispositivo y estando adaptado el dispositivo para determinar la tensión arterial del paciente (8) .

6. Dispositivo según la reivindicación 5, que comprende además un calculador (21) del tiempo de llegada de pulsos para calcular un tiempo de llegada de pulsos, en el que el calculador (21) del tiempo de llegada de pulsos está adaptado para recibir la señal determinada por un detector (20) de pulsos de la unidad (19, 20) de medición de fotopletismografía y adaptado para recibir la señal proporcionada por un detector (16) de picos de la unidad (15, 16) de medición de ECG y adaptado para deducir la tensión arterial del paciente (8) a partir del valor de tiempo de llegada de pulsos calculado y la medición de ECG.

7. Dispositivo según la reivindicación 4, comprendiendo el dispositivo además una unidad (28) de salida que está adaptada para proporcionar una señal indicadora de estado de estrés, basándose en la coherencia entre la frecuencia cardiaca determinada y la actividad respiratoria determinada.

8. Dispositivo según la reivindicación 5, comprendiendo el dispositivo además una unidad (28) de salida que está adaptada para proporcionar una señal indicadora de estado de estrés, basándose en la coherencia entre la frecuencia cardiaca determinada y la actividad respiratoria determinada y también basándose en el valor de tensión arterial del paciente (8) .

9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, en el que la unidad (28) de salida proporciona además una señal de guía que indica cómo debe respirar el paciente (8) , en el que la señal de guía se adapta automáticamente según el estado de estrés determinado del paciente (8) .

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sensor (18) óptico comprende una unidad (1) de luz con un emisor (2) de luz para emitir luz en el tejido de un paciente (8) y/o un detector (3) de luz para detectar una parte de la luz emitida tras la interacción con el tejido, en el que la unidad (1) de luz está integrada dentro de un material (4) elástico.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, en el que el material (4) elástico está adaptado para entrar en contacto con el dedo (5) del paciente.

12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11, en el que la elasticidad del material (4) elástico se encuentra en el intervalo de elasticidades típicas del tejido de un dedo humano.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la unidad (1) de luz comprende un LED y un fotodiodo.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el material (4) elástico no es transparente para la luz emitida por el emisor (2) de luz.

 

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