!HU000004992T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 004 992
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA A61B 5/087
(21) Magyar ügyszám: E 06 019343 (22) A bejelentés napja: 2006. 09. 15. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20060019343 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1764036 A1 2007. 03. 21. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1764036 B1 2008. 09. 10.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 717700 P 2005. 09. 16.
(73) Jogosult: ndd Medizintechnik AG, 8005 Zürich (CH)
US
(72) Feltalálók: Buess, Christian, 8810 Horgen (CH); Harnoncourt, Georg, 8008 Zürich (CH) (54)
(2006.01)
(74) Képviselõ: Kovács Ivánné, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Eljárás fõáramú ultrahangáramlás-érzékelõ és oldaláramú gázanalizátor közötti késleltetési idõ megállapítására
HU 004 992 T2
(57) Kivonat A találmány tárgya eszköz, amely ultrahanggal mûködõ gázáramlás és moláris tömegérzékelõt tartalmaz orvosi felhasználásra az átfutási idõ mérése alapján, és tartalmaz egy cserélhetõ vagy rögzített áramlási csövet, amely szájdarabbal van ellátva, és amely egy vagy több oldaláramú gázérzékelõvel van kombinálva, azaz olyan gázérzékelõkkel, amelyek a fõáramú gázból el vannak távolítva, és egy oldaláramú gázáramba, amely a fõáramú gáznak csak egy töredékét továbbítja, vannak elhelyezve. A találmány lényege, hogy azt a késleltetési idõt, amely az oldaláramú gázérzékelõ kimenõjele, és a fõáramú áramjel között van, a moláris tömegjel az oldaláramú gázérzékelõtõl (k) kapott jel korrelációjával határozzák meg. 1. ábra
A leírás terjedelme 6 oldal (ezen belül 2 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 004 992 T2
A tüdõ mûködésének diagnosztikája, valamint a tüdõ mûködésének a figyelése során a beteg tüdejébe beáramló és kiáramló gázok mennyiségét kell mérni. Ez általában úgy történik, hogy egy gázáramlásmérõt (úgynevezett pneumotachográfot) kombinálnak egy speciális gázanalizátorral. Erre példa az úgynevezett gyakorlati spirometria, ahol a beteg légcseréjét mérik, miközben gyakorlatokat végez. Ebben az esetben az oxigénfelvételt, illetve a test által fogyasztott oxigén térfogatát kell meghatározni. Az oxigénfelvételt úgy számolják ki, hogy megmérik az F áramlási sebességét, valamint az fO2 oxigénkoncentrációt. Az áramlási sebesség és az oxigénkoncentráció szorzatának idõbeli integrálja segítségével a belégzési oxigéntérfogatot és a kilégzési oxigéntérfogatot lehet meghatározni. Az oxigénfelvételt pedig úgy határozzák meg, hogy a kilélegzett oxigéntérfogatot a belélegzett oxigéntérfogatból kivonják. Az EP 0646346 számú dokumentum egy olyan eszközt ismertet, amely egy ultrahanggal mûködõ gázáramlásmérõt, valamint egy moláristömeg-érzékelõt tartalmaz orvosi felhasználásra. A legtöbb légzésfunkció-mérés esetében az áramlást és a gázkoncentrációt 100–200 Hz¹es mintavételezéssel (mintavételezési idõ 10–5 ms) mérik. Annak érdekében, hogy az áramlás és a gázkoncentráció szorzatának az elõbb említett integrálását megfelelõen lehessen elvégezni, a két jel közötti késleltetési idõ nem lépheti túl a mintavételezési sebességet. A jelenlegi rendszereknél egy fõáramú áramlásérzékelt és egy oldaláramú gázérzékelõ közötti késleltetést, például a következõ módokon határoznak meg: 1. figyelembe vesznek egy rögzített késleltetési idõt, amelyet az oldaláramú áramlási sebességbõl és a fõáramú és oldaláramú érzékelõk közötti holttérbõl (áramlási árnyékból) számítanak ki. Az a késleltetés, amelyet ily módon számítanak ki, feltételezi azt, hogy az oldaláramú áramlási sebessége állandó és ugyancsak állandó a holttér is. Számos tényezõ következtében, mint például az oldaláramú csövekben a vízgõz lecsapódása, a gáz viszkozitásának változása, az elõbbi két feltevés sok esetben nem állja meg a helyét. 2. Egy jól definiált jelzést viszünk be a gázáramba, és mérjük azt az idõt, amelyre a jelzésnek szüksége van, hogy az oldaláramú gázérzékelõvel érzékelni lehessen. A fent leírt eljárások vagy további hardver alkalmazását teszi szükségessé, vagy mindennapi használatra nem megbízhatóak. A jelen találmány arra használható, hogy automatikusan megfelelõen megbízható módon meghatározzuk egy fõáramú áramlásérzékelõ és egy vagy több oldaláramú gázérzékelõ közötti késleltetési idõt. Az 1. ábrán egy olyan rendszer blokkvázlata látható, amely az oxigénfelvétel meghatározására szolgál. A rendszer tartalmaz egy ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõt és egy oldaláramú gázérzékelõt. Az ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõ mûködése számos publikációban le van írva (lásd: 1, 2, 3). Az áramlásérzékelõ két ultra-
2
hanggal mûködõ adó-vevõt (4a, 4b) tartalmaz, amelyek a gázáram szemközti oldalaira vannak elhelyezve, tartalmaz egy megfelelõ burkolatot (5) és egy cserélhetõ légzéstovábbító csövet (1), amelyhez egy szájdarab 5 (2) van illesztve. Az áramlás sebességét egy jelfeldolgozó-egységben (8) lehet meghatározni úgy, hogy felhasználjuk az ultrahang-impulzussorozat (6) futási idejét (repülési idõt), amely a gázáram irányát figyelembe véve elõre és hátra kerül továbbításra. Az impulzusso10 rozatot az ultrahanggal mûködõ adó-vevõ továbbítja és veszi. Az impulzussorozat a hangátviteli útvonalon áramlási csõ az ultrahangot áteresztõ részein (3, például szita, szûrõ stb.) halad át. Az áramlási sebességet az alábbi egyenlet felhasználásával határozzák meg: 15 t -t F=k 1 2 t1 × t2
20
25
30
35
40
45
50
55
ahol F a gázáramlás sebessége, t1 és t2 az elõre és hátra irányú futási idõket jelöli, k pedig egy olyan konstans, amely az áramlásérzékelõ mechanikus méretezésétõl függ. A légzéstovábbító csõ (1) végénél a fõáramú áramlás egy kis része be van vezetve egy oldaláramú rendszerbe. Egy gázszivattyú (12) segítségével az oldaláramú áramlás (9) egy vagy több gázanalizátoron (11) halad át. Az áramlásérzékelõ és az oldaláramú gázanalizátor közötti csövezés (9) lehet hagyományos mûanyag csõ, vagy lehet olyan speciális csõ, amely a vízgõzt egyensúlyba hozza. Oldaláramú érzékelõkre példák olyan érzékelõk, amelyek oxigénhez vagy szén-dioxidhoz vannak kialakítva, amelyeket a gyakorlati spirometriában az adatok analíziseire lehet használni, vagy olyan érzékelõk, amelyek hélium vagy CH4 é érzékelésére használhatók a tüdõ a funkciós maradó kapacitásának (FEC) mérésére, vagy a diffúziós kapacitás (DLCO) mérésére A 2. ábrán olyan elrendezés változat látható, ahol az oldaláramú gázáram mintavételezése a hangátviteli útvonalnak pontosan a közepénél van. Ezzel az elrendezéssel az a késleltetési idõ különbség küszöbölhetõ ki, amelyet az áramlási sebesség és az áramlási irány okoz. A 3. ábrán egy további elrendezés látható, ahol az oldaláramú áramlás mintavételezése az ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõ oldalkamráján keresztül történik. Ennek az eljárásnak az elõnyei a következõk: 1. Az oldaláramú áramlásban kevesebb lesz a szennyezõdés, mivel az oldaláram egy olyan szûrõn vagy szitán áramlik át, amely az oldalsó kamra elõlapján van, és 2. nincs olyan rész, amely a fõáramú csõbe nyúlik. Ezenkívül pedig az ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõ (1. ábra, 8) jelfeldolgozó egysége az áramláson kívül meg tudja határozni a gáz moláris tömegét. A moláris tömeget alapvetõen a következõ egyenlettel határozzák meg: æ t ×t ö M=k·k·R·T·çç 1 2 ÷÷ è t1 + t2 ø
2
ahol M a moláris tömeg, a T az átlaghõmérséklet a 60 hangátviteli útvonal mentén, R a gázállandó, k a gáz 2
1
HU 004 992 T2
fajlagos hõkapacitásainak az aránya (cp/cv), k egy olyan állandó, amely az érzékelõ mechanikus méreteitõl függ, t1 és t2 pedig a futási idõket jelenti (lásd: [2]). A T hõmérséklet egy vagy több a hangátviteli útvonalon mért hõmérsékletméréssel határozható meg, meghatározható a hõmérsékletmérés és egy matematikai modell kombinációjával, vagy adott esetben lehet konstans érték. Ellentétben az egyéb eljárásokkal, amelyek áramlás- és gázösszetétel (adott esetben gázkoncentráció) mérést alkalmaznak, az ultrahanggal mûködõ futási idõ mérése a gázkeveréknek moláris össztömegét határozza meg, és nem pedig az adott gáznak a koncentrációját. Az áramlás és a moláris tömeg jelei mindig egy idõben történnek, tehát az áramlás és a moláris tömegre vonatkozó jelek között nincs késleltetési idõ. A találmány szerinti megoldásnál az oldaláramú fx gázkoncentráció és az F áramlás közötti késleltetési idõt azon információ felhasználásával határozzák meg, amely a moláris tömegre vonatkozó jelben van. A legtöbb gáz esetében, amelyeket légzõszervi gázanalízishez használnak, a moláris tömegre vonatkozó jel hullámformája hasonló annak a gáznak a hullámformájához, amelyet az oldaláramú gázérzékelõvel mérnek. Az áramlásérzékelõ jele és az oldaláramú érzékelõbõl származó gázjel közötti késleltetési idõ különbözõ módszerekkel határozható meg: – Matematikai keresztkorreláció a moláris tömegjel és oldaláramú gázkoncentráció-mérés között. – Tisztán definiált pontoknál automatikus kijelzés a görbén, azaz a gázkoncentráció változása a belégzéstõl a kilégzésig, vagy a kilégzéstõl a belégzésig történõ változás. Ezen eljárások alkalmazásával a moláris tömegjel és az oldaláramú gázjel közötti késleltetési idõ meghatározható. A 4. ábrán a fõáramú moláris tömeg jel (MM) hullámformája és az oldaláramú gázjel (SG) hullámformája látható az idõ függvényében, és látható az a késleltetési idõ (Dt), amelyet a fent leírt eljárásokkal határoztunk meg. Mivel a fõáramú áramlás és a moláris tömegjelei szinkronban vannak, a késleltetési idõ megfelel annak a késleltetési idõnek, amely az áramlás és az oldaláramú gázkoncentráció mérése között van. A fent leírt eljárás alkalmazható önállóan mûködõ eszközöknél, így például kézi rendszereknél, de beépíthetõ egyéb eszközökbe, amelyeket az intenzív osztályokon alkalmaznak, így például olyan ventilátorba, amely a légzési gázt méri, vagy adott esetben beépíthetõ egy számítógépalapú- eszközbe, ahol az ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõ és a moláris tömegérzékelõ és egy vagy több oldaláramú gázérzékelõ van egy számítógéphez elvezetve, és felhasználva az adatok analízisére és az adatok bemutatására. A késleltetési idõ légzéstõl légzésig alapon dolgozható fel, vagy másik esetben egyetlen alkalommal egy sor légzésre, vagy egyszer úgy, hogy a teljes adatsor figyelembe vételével.
2
SZABADALMI IGÉNYPONTOK
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
1. Eszköz, amely ultrahanggal mûködõ, átfutási idõ mérésén alapuló gázáramlás és moláris tömeg érzékelõt tartalmaz orvosi felhasználásra, és tartalmaz egy cserélhetõ vagy rögzített áramlási csövet, amely szájdarabbal van ellátva, és amely egy vagy több oldaláramú gázérzékelõvel van kombinálva, azaz olyan gázérzékelõkkel, amelyek a fõáramú gázból el vannak távolítva, és egy oldaláramú gázáramba, amely a fõáramú gáznak csak egy töredékét továbbítja, vannak elhelyezve, azzal jellemezve, hogy azt az késleltetési idõt, amely az oldaláramú gázérzékelõ kimenõjele, és a fõáramú áramlásjel között van, a moláris tömegjel az oldaláramú gázérzékelõtõl (k) kapott jel korrelációjával határozzák meg. 2. Az 1. igénypont szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy a késleltetési idõt a teljes fõáramú moláris tömegjelet vagy a fõáramú moláris tömegjelek azon részeit, amelyek a megfelelõ oldaláramú gázérzékelõ jeleknek felelnek meg, matematikai korrelációba hozzuk. 3. A 2. igénypont szerinti eszköz, ahol a késleltetési idõt úgy határozzuk meg, hogy a fõáramban lévõ moláris tömegjel meghatározott pontjait az oldaláramú gázjel (jelek) megfelelõ pontjaival hozzuk korrelációba, például a belélegzés kezdeténél, vagy a kilélegzés kezdeténél. 4. A 3. igénypont szerinti eszköz, ahol az eljárás során a természetes moláris tömeget használjuk, ahol a moláris tömeg számításához adott hõmérsékletet tételezünk fel, vagy a normál moláris tömeget egy hõmérsékletmodell felhasználásával, egy vagy több hõmérsékletméréssel, vagy a kettõ kombinációját használjuk a hangtovábbítási útvonal mentén fellépõ hõmérséklet kiszámításához. 5. A 4. igénypont szerinti eszköz, ahol az eljárást gyakorlati vagy stressz vizsgálatok analíziséhez használjuk. 6. Az 5. igénypont szerinti eszköz, ahol az eljárást a tüdõ funkciós maradó kapacitásának (FRC) vagy az alveolar térfogat (VA) vagy a diffrakciós kapacitás (DLCO) analíziséhez használjuk. 7. A 6. igénypont szerinti eszköz, ahol az eljárást a betegek monitorozására használjuk, például intenzív osztályon vagy anesztéziában. 8. A 7. igénypont szerinti eszköz, ahol a külsõ gázérzékelõ egy oldaláramú ultrahanggal mûködõ áramlásérzékelõ és egy moláris tömegérzékelõ, vagy egy gázérzékelõ és egy ultrahanggal mûködõ tömegáramlás érzékelõ kombinációja. 9. A 8. igénypont szerinti eszköz, ahol a gáz mintavételezése az áramlás és a moláris tömegmérés útvonalának a középpontjában történik, és ily módon elkerülhetõ minden olyan további késleltetési idõ eltérés, amelyet az áramlási sebesség és/vagy az áramlás iránya okoz. 10. A 8. igénypont szerinti eszköz, ahol a gáz mintavételezése egy szûrõn, hálón vagy szitán keresztül történik, amely a fõáramlatban lévõ ultrahanggal mûködõ távadó oldalsó kamráját fedi le, és ily módon elkerülhetõ minden további késleltetési idõ, amelyet az áramlási sebesség és/vagy az áramlás iránya okoz, és csökkenthetõ vagy elkerülhetõ az oldaláramú érzékelõk szennyezése.
HU 004 992 T2 Int. Cl.: A61B 5/087
4
HU 004 992 T2 Int. Cl.: A61B 5/087
5
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
