BRPI0612533B1

BRPI0612533B1 - Método para determinar o potencial elétrico em uma primeira localização em relação a uma localização de referência sobre a pele de um animal ou ser humano

Info

Publication number: BRPI0612533B1
Application number: BRPI0612533-6A
Authority: BR
Inventors: Finn Albert Sonnenborg
Original assignee: Ambu A/S
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2019-05-14
Also published as: BRPI0612533B8; US8874185B2; WO2006136172A1; US20130131481A1; US20090177073A1; CN101232842A; ES2699832T3; RU2409314C2; JP2008543453A; EP1893078B1; WO2006136155A1; EP1893078A1; CN101232842B; RU2008100773A; BRPI0612533A2

Abstract

eletrodo e um método para determinar biopotenciais elétricos. a presente invenção refere-se a um conjunto de eletrodos adequados para serem presos na pelo de um animal ou ser humano estando em localizações normalmente utilizadas para prender os eletrodos de condutor único com um único ponto de sensor. os eletrodos do conjunto de eletrodos tem pelo menos três sensores dispostos para definir duas direções linearmente independentes, os quais permitem detectar as diferenças de potencial elétrico correspondentes nas duas direções. os sinais que representam as diferenças de potencial detectadas podem ser transmitidos sem fio ou através de condutores para um aparelho de processamento para serem transformados em potenciais elétricos que aproximam-se dos potenciais tradicionais obtidos com os eletrodos de sensor único com fio. um método está também apresentado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA DETERMINAR O POTENCIAL ELÉTRICO EM UMA PRIMEIRA LOCALIZAÇÃO EM RELAÇÃO A UMA LOCALIZAÇÃO DE REFERÊNCIA SOBRE A PELE DE UM ANIMAL OU SER HUMANO. Campo da Invenção [001] A invenção refere-se à detecção de potenciais de superfície elétricos por meio de eletrodos presos na pele de um animal ou um ser humano. Tais utilizações incluem especificamente a eletrocardiografia (ECG), a eletroencefalografia (EEG) e a eletromiografia (EMG). Antecedentes da Invenção [002] Quando medindo a ECG, a EEG e a EMG uma pluralidade de eletrodos, cada um dos quais tendo um sensor, é presa na pele de um animal ou um paciente humano. Cada sensor em cada eletrodo detecta o potencial elétrico em uma área relativamente pequena - tipicamente uns poucos mm de diâmetro - sobre a pele imediatamente abaixo do sensor. Usualmente um meio de contato eletricamente condutor é utilizado entre o sensor e a pele. Os potenciais elétricos detectados são transmitidos através de condutores individuais para um aparelho, o qual mede, registra e/ou avalia os potenciais detectados, por exemplo pela determinação de diferenças entre os potenciais elétricos nos eletrodos e as suas combinações lineares. Tais sistemas tem sido há muito tempo utilizados para propósitos de monitoramento e de diagnóstico.

[003] A Patente U.S. Número 4 583 549 e outras descrevem uma almofada de eletrodo de ECG que compreende uma folha flexível com uma pluralidade de eletrodos de ECG posicionados sobre a mesma para corresponder com a colocação anatomicamente correta para os eletrodos de ECG precordiais.

[004] A Patente U.S. Número 5 724 984 descreve um eletrodo com um segmento de sensor central e diversos segmentos de sensor

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2/20 periféricos dispostos simetricamente ao redor do segmento de sensor central.

[005] A Patente U.S. Número 6 577 893 descreve um equipamento de diagnose e de monitoramento médico sem fio integrado equipado com dois ou mais eletrodos e um transmissor sem fio para transmitir os sinais de eletrodo detectados.

[006] A Patente U.S. Número 2002/0045836 A1 descreve um método para calcular os condutores de ECG padrão com base em um número de menores medições. O método está baseado na disposição de um conjunto de sensores em um retângulo com o eixo geométrico longitudinal ao longo do condutor de ECG padrão. A medição de condutor de ECG padrão é calculada com base em um número de suposições.

[007] A Patente U.S. Número 6.295.466 B1 descreve um eletrodo que compreende três sensores dispostos em uma relação ortogonal. A saída dos três sensores é combinada de modo a encontrar uma magnitude de vetor que descreve a magnitude na mudança no campo elétrico na localização dos sensores. No entanto, nenhuma informação é provida em relação ao ECG padrão ou à direção da mudança do campo.

[008] Os sinais de ECG originam-se da ativação e da contração coordenadas dos músculos cardíacos que resultam na circulação sanguínea através do corpo. O sinal de ECG inicia no nodo SA e inicia a contração do miocárdio atrial que resulta na onda P, a qual desloca-se pela linha de centro do coração abaixo. O nodo AV e o feixe de His são ativados, por meio de que a ativação dos ventrículos é iniciada. Primeiro o septo (o músculo que separa os dois ventrículos) é ativado, o que resulta na onda Q conforme o sinal está deslocando-se pela linha de centro do coração abaixo. Então as paredes externas livres dos ventrículos são ativadas, o que resulta nas ondas R e S. Ali a ativação desPetição 870180071819, de 16/08/2018, pág. 8/36

3/20 loca-se do ápice do coração pela linha de centro acima, e completa o complexo de QRS. A onda T origina-se da repolarização das paredes externas dos ventrículos, realmente deslocando-se do ápice pela linha de centro acima, mas com uma polaridade de sinal invertida, resultando no que parece ser um movimento para baixo na direção do ápice. Finalmente, uma pequena onda U pode ser encontrada a qual originase de uma ativação posterior dos ventrículos. A forma do sinal de ECG gravado depende da localização dos eletrodos e da polaridade da gravação.

[009] O sinal de ECG utilizado em diagnósticos origina-se da medida da diferença no biopotencial entre os diferentes locais sobre o corpo. Existem diversos diferentes padrões para gravar - formar o sinal de ECG e estes não serão aqui discutidos. O leitor é referido a qualquer livro de texto médio básico. A seguir, os três condutores padrão ou condutores de membro (I, II, III) que formam o triângulo de Einthoven [10] são tomados como um exemplo ilustrativo. Tradicionalmente, as colocações de eletrodo dos condutores de membro são no braço direito (RA), no braço esquerdo (LA) e na perna esquerda (LL). Em diversas aplicações clínicas os eletrodos de membro são colocados sobre o torço próximo das extremidades sem perda de informações [5], [8].

[0010] Os condutores de membro são definidos como diferenças de potencial gravadas entre os três eletrodos. Especificamente estas são:

I = Vra - Vla

II = Vra - Vll

III - Vla - Vll onde Vxx é o potencial gravado sob o eletrodo XX (Eq. I).

[0011] Além dos condutores de membro padrão primários, os condutores de membro unipolares, também denominados condutores auPetição 870180071819, de 16/08/2018, pág. 9/36

4/20 mentados, podem ser calculados das mesmas três gravações de potencial que os condutores de membro padrão. Juntos, os condutores de membro padrão e o condutor de membro unipolar formam um sistema de vetores construído de 6 vetores.

aVR = Vra - (Vla + Vll)]/2 aVL = Vla - (Vra + Vll)]/2 aVF = Vll - (Vra + Vla)]/2 [0012] Nas gravações de ECG tradicionais, os sinais de ECG são gravados como a diferença entre dois potenciais em dois diferentes locais sobre o corpo. A diferença de voltagem é medida em relação a um ponto de referência, o qual é tomado como um potencial zero sobre o corpo. Isto significa que o sinal é sempre em relação a um único ponto comum sobre o corpo. Este ponto de referência pode ser um único local / eletrodo colocado sobre um local do corpo que é minimamente influenciado pelo potencial de interesse do corpo, ou a referência pode ser um ou diversos potenciais / eletrodos. Esta dependência de um ponto(s) de referência limita as possibilidades de transmitir o sinal de um único eletrodo sobre uma linha de transmissão de não referência, por exemplo sem fio. Normalmente isto seria somente possível se uma relação entre pelo menos dois eletrodos pudesse ser feita, por exemplo com um par de fios conectando dois eletrodos a um transmissor.

[0013] Tradicionalmente, cada sensor tem o seu próprio condutor que conecta o sensor no aparelho de medição e/ou avaliação. Com diversos eletrodos e um número correspondente de condutores individuais existe um risco de confundir os condutores e de conectar os sensores em entradas erradas do aparelho. Um paciente com um conjunto de tais eletrodos presos tem a sua mobilidade restrita pelo comprimento dos condutores. Em um equipamento alimentado por um suprimento de energia de rede CA os eletrodos devem ser extremamente

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5/20 bem isolados do suprimento de energia de rede CA de modo a assegurar a segurança do paciente.

[0014] Na maioria dos sistemas correntemente disponíveis para o monitoramento telemétrico de pacientes um conjunto de eletrodos está preso no paciente, onde cada eletrodo está conectado através de um condutor em um transmissor comum carregado pelo paciente. Tais sistemas também têm condutores que restringem a liberada e a mobilidade do paciente.

[0015] Existe, portanto, uma necessidade de um eletrodo descartável, um método para medir as diferenças de potencial entre os diferentes pontos sobre o corpo sem a necessidade de uma voltagem comum entre os pontos, e um sistema que permita uma transmissão sem fio de sinais que representam os potenciais detectados de cada eletrodo. Existe também uma necessidade de informações mais detalhadas sobre o biopotencial elétrico sob o eletrodo, tal como a direção de propagação do biopotencial.

Sumário da Invenção [0016] A invenção oferece uma solução para este problema apresentando um novo tipo de conjunto de eletrodos, um novo método para medir um sinal de ECG e um novo sistema para medir um sinal de ECG. O conjunto de eletrodos descartáveis da invenção corrente é adequado para ser preso na pele de um animal ou um ser humano em localizações normalmente utilizadas para prender os eletrodos de condutor único com um único ponto de sensor.

[0017] Cada eletrodo no conjunto de eletrodos compreende pelo menos três sensores ou pontos de detecção. Os pelo menos três sensores estão dispostos para definir duas direções linearmente independentes. Deste modo, é possível medir uma diferença de potencial elétrico em ambas as direções. Os sinais que representam as diferenças de potencial detectadas podem ser transmitidos sem fio ou através de

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6/20 condutores para um aparelho de processamento para serem transformados em potenciais elétricos que se aproximam dos potenciais tradicionais obtidos com os eletrodos de sensor único com fio. As modalidades de métodos para a transformação estão posteriormente descritas neste relatório descritivo.

[0018] Com o método da invenção o potencial elétrico na localização de cada eletrodo em relação ao potencial elétrico em uma posição de referência é determinado ou estimado com base nas diferenças de potencial detectadas entre os respectivos pares de sensores dos eletrodos. Os potenciais elétricos podem ser uma onda de potencial que se move perpendicular à linha de centro dos dois pontos de sensor os pontos de sensor detectarão substancialmente o mesmo sinal, e a diferença gravada entre os dois pontos de sensor será (quase) zero. Portanto a orientação de dois pontos de sensor é essencial para a amplitude gravada resultante.

[0019] A invenção provê um eletrodo com pelo menos três sensores ou pontos de sensor dispostos de modo que as linhas através de centros de respectivos pares de sensores definem pelo menos duas direções linearmente independentes, isto é, diferentes. Em uma modalidade preferida, as pelo menos duas direções linearmente independentes são perpendiculares uma à outra. As medições são feitas utilizando dois pares de sensores para obter duas diferenças de potencial correspondentes que representam as coordenadas de vetor de um vetor bidimensional que corresponde ao gradiente bidimensional em qualquer instante no tempo. As invenções assim como as diferentes modalidades da invenção estão descritas nas reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos [0020] Figura 1 mostra um eletrodo com três sensores e uma conexão do tipo de botão para os sensores individuais, [0021] figura 2 mostra um eletrodo como aquele na figura 1 mas

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7/20 com quatro sensores, [0022] figura 3 mostra eletrodo com aquele na figura 2 com quatro sensores e uma fita de condutor para utilização como uma antena, [0023] figura 4 mostra um eletrodo com três sensores e uma conexão de borda para os sensores individuais, com o conector de borda conectável em um transmissor sem fio, [0024] figura 5 mostra o eletrodo conectado no transmissor na figura 4, [0025] figura 6 mostra um eletrodo com quatro sensores e uma fita de condutor para utilização como uma antena, e conectado em um transmissor sem fio, [0026] figura 7 mostra um sistema com uma pluralidade de eletrodos conectados em transmissores sem fio individuais e um receptor que recebe os sinais transmitidos dos transmissores, e [0027] figura 8 ilustra o princípio de medição da invenção, [0028] figura 9 ilustra o efeito de mudar o espaçamento entre os pontos de sensor no eletrodo.

Descrição Detalhada da Invenção [0029] Na figura 1 está mostrado um primeiro eletrodo 10 com uma folha de transportador 11 e três sensores 12, 13, 14 em um lado da folha de transportador, a qual é de preferência de um material flexível. A folha 11 tem um contorno em forma de L. Os três sensores têm um tamanho de uns poucos mm em diâmetro, e estes podem ser de qualquer tipo adequado tal como de Ag/AgCl. O eletrodo tem um adesivo adequado para prender o eletrodo na pele de um animal ou um ser humano, e um meio eletricamente condutor tal como um gel em cada um dos sensores para criar um contato elétrico entre os sensores e a pele. Uma linha reta entre os centros dos sensores 12 e 13 é perpendicular a uma linha reta entre os centros dos sensores 13 e 14. Os dois sensores 12 e 13 podem ser utilizados como um par de sensores,

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8/20 e dois sensores 13 e 14 podem ser utilizados como outro par de sensores, onde o sensor 13 é comum a ambos os pares. Os condutores podem estar conectados a cada um dos sensores em qualquer modo adequado tal como o tipo de encaixe.

[0030] Na figura 2 está mostrado um segundo eletrodo 20 de construção similar com uma folha de transportador 21 e quatro sensores 22, 23, 24 e 25. A folha 21 tem um contorno cruciforme. Uma linha reta entre os centros dos sensores 22 e 24 é perpendicular a uma linha reta entre os centros dos sensores 23 e 25. Os dois sensores 22 e 24 podem ser utilizados como um par de sensores, e os dois sensores 23 e 25 podem ser utilizados como outro par de sensores, de modo que nenhum dos sensores é comum a ambos os pares.

[0031] Na figura 3 está mostrado um terceiro eletrodo 30 de construção similar que o eletrodo 20 e tem uma folha de transportador 31 e quatro sensores 32, 33, 34 e 35 sobre a folha de transportador. A folha de transportador 31 tem um contorno circular. Além disso o eletrodo 30 tem uma fita eletricamente condutora 36 aplicada na folha e um terminal 37 para conectar a fita 36 ao equipamento externo para receber os sinais do equipamento externo a serem transmitidos sem fio pela fita eletricamente condutora, a qual então atua como uma antena de transmissão, como será adicionalmente abaixo explicado. A antena 36 e o seu conector 37 são isolados de modo a não entrarem em contato elétrico com a pele do paciente, quando o eletrodo está preso em um paciente. A antena pode ter qualquer outra forma adequada do que aquela mostrada.

[0032] Na figura 4 está mostrado um eletrodo 40 de construção similar àquela do eletrodo 10 na figura 1. A folha de transportador 41 do eletrodo 40 tem uma língua 42 que se estende de uma borda da folha. Fitas de condutor elétrico na folha estendem-se de cada um dos sensores para a língua, onde pelo menos uma porção de extremidade

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9/20 de cada condutor está exposta, de modo que o contato elétrico possa ser obtido para cada um dos sensores.

[0033] Na figura 4 está também mostrado um transmissor sem fio 50 com uma abertura na forma de uma fenda 51 para receber a língua 42 do eletrodo 40. O transmissor 50 tem contatos (não mostrados, mas conhecidos como tais) para estabelecer um contato elétrico com os contatos correspondentes sobre a língua 42 do eletrodo 40.

[0034] A figura 5 é uma vista lateral do transmissor 50 com a língua 42 inserida na fenda, e o eletrodo 40 está dobrado para ficar próximo de uma face lateral do transmissor, onde este está de preferência preso por meio de um adesivo. O lado exposto do eletrodo tem um adesivo ou outro meio adequado para prender destacável o eletrodo na pele de um paciente com os sensores em contato elétrico com a pele. Na configuração mostrada o eletrodo 40 e o transmissor 50 estão, assim, adequados para serem presos na pele do paciente.

[0035] Na figura 6 está mostrado um eletrodo 60 de construção similar àquela do eletrodo 40 na figura 4. No entanto, a folha tem uma fita de condutor 61 adicional que estende-se ao longo da periferia da folha e conectada no transmissor 50, de modo que a fita de condutor 61 é uma antena de transmissão que pode receber os sinais elétricos do transmissor 50 a serem transmitidos sem fio pela fita de condutor 61 atuando como uma antena.

[0036] Nas modalidades nas figuras 4 e 6 as fitas de condutor elétrico no transportador que inclui a fita de condutor de antena 61 são isoladas de modo a não entrarem em contato elétrico com a pele do paciente, quando os eletrodos estão presos na pele de um paciente.

[0037] Na figura 7 está mostrado um sistema com uma pluralidade de eletrodos conectados em transmissores sem fio 50 individuais e um receptor sem fio 70 que recebe os sinais transmitidos dos transmissores. Os eletrodos e os transmissores podem estar presos na pele de

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10/20 um paciente em localizações predeterminadas. Os transmissores transmitem sinais que representam os potenciais detectados, e o receptor 70 recebe os sinais transmitidos de todos os transmissores. [0038] A pessoa versada tal como um médico ou um assistente médico o qual prende por exemplo os eletrodos de ECG tradicionais com um único sensor em um paciente, prenderão os eletrodos em localizações predeterminadas identificadas em relação à anatomia do paciente. Estas localizações são determinadas com uma precisão que permite uma comparação de medições repetidas executadas no mesmo paciente e de medições feitas em diferentes pacientes. As medições repetidas no mesmo paciente podem, por exemplo, ser executadas com intervalos curtos ou longos entre as mesmas e possivelmente também por um pessoal diferente. As medições feitas em diferentes pacientes são utilizadas por exemplo para propósitos estatísticos. De modo a assegurar um alto valor de diagnóstico é importante que os eletrodos sejam presos nas localizações predeterminadas com uma alta precisão cada vez, isto é dentro de limites prescritos identificados em relação à anatomia do paciente e com a precisão humana especializada usual.

[0039] Os eletrodos da invenção, portanto têm um tamanho pequeno o bastante de modo que os sensores fiquem todos dentro de uma área que possa ser coberta por um eletrodo com um único sensor, o qual é normalmente utilizado para detectar os potenciais elétricos nos pacientes. Os eletrodos têm um tamanho que permite que uma pluralidade dos eletrodos seja presa na pele de um paciente em respectivas localizações normalmente utilizadas para detectar os potenciais elétricos, sem nenhum dos eletrodos sobrepondo aos outros. Na prática isto significa que os sensores estão todos dentro da periferia de um círculo com um diâmetro de 70 mm ou menos. Nas figuras 1, 2, 4 e 6 tal círculo está indicado por um círculo tracejado, e o eletrodo

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11/20 circular na figura 3 está também dentro da periferia de tal círculo. Função da Invenção [0040] O operador prende um eletrodo da invenção em cada uma das localizações tradicionalmente escolhidas pelo operador do equipamento de ECG para prender um eletrodo com um único ponto de sensor. O operador também prende um transmissor sem fio 50 a este se o transmissor sem fio não for uma parte integral do eletrodo. Isto está ilustrado na figura 8, onde uma localização é escolhida como uma localização de referência R e uma localização é escolhida como uma primeira localização A. O método de acordo com um aspecto da invenção descreve um método para determinar ou estimar os potenciais elétricos na primeira localização A com referência à localização de referência R. Usualmente os eletrodos serão presos em diversas localizações adicionais, nas quais os potências elétricos devem ser determinados com referência à localização de referência R, mas para simplicidade somente uma tal localização A está mostrada na figura 8.

[0041] Por exemplo, na medição do Condutor I em uma medição de ECG padrão, dois eletrodos são utilizados, um no braço direito e um no braço esquerdo. A localização de braço direito seria a primeira localização A acima discutida e a localização de braço esquerdo seria a localização de referência R acima discutida. Para a medição do Condutor II em uma medição de ECG padrão, dois eletrodos são utilizados, um no braço direito (primeira posição A) e um na perna esquerda (posição de referência R). E para a medição do condutor III, novamente dois eletrodos são utilizados, um no braço esquerdo (primeira posição A) e um na perna esquerda (posição de referência R).

[0042] Uma vez que os eletrodos foram presos no corpo, em uma primeira modalidade de um método de acordo com a invenção o seguinte é executado na primeira localização A:

um potencial elétrico (VAr) é detectado em uma primeira

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12/20 posição de referência, um potencial elétrico (VAdirx) é detectado em uma posição em uma primeira direção da primeira posição de referência, uma primeira diferença de potencial elétrico (VAdirx) - (VAr) entre o potencial elétrico (VAdirX) na posição na primeira direção da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência é determinada, os sinais que representam a primeira diferença de potencial elétrico são transmitidos, um potencial elétrico (VAdirv) é detectado em uma posição em uma segunda direção da primeira posição de referência, uma segunda diferença de potencial elétrico (VAdirv) - (VAr) entre o potencial elétrico (VAdirv) na segunda direção da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência é determinada, e os sinais que representam a segunda diferença de potencial elétrico são transmitidos.

[0043] Em cada uma das localizações adicionais e na localização de referência R operações correspondentes são executadas. O receptor recebe os sinais transmitidos, e o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) é determinado como a diferença entre um tamanho de um primeiro vetor definido pelas primeira e segunda diferenças de potencial elétrico e um tamanho de um vetor de referência definido pelas terceira e quarta diferenças de potencial elétrico.

[0044] Em outra modalidade da invenção os eletrodos estão dispostos de modo que as direções linearmente independentes do eletrodo na primeira localização são substancialmente as mesmas que as direções linearmente independentes do eletrodo na localização de referência e o seguinte é executado na primeira localização A:

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13/20 um potencial elétrico (VAr) é detectado em uma primeira posição de referência, um potencial elétrico (VAdirX) é detectado em uma posição na direção X da primeira posição de referência, uma primeira diferença de potencial elétrico (VAdirX) - (VAr) é determinada entre o potencial elétrico (VAdirX) na direção X da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência, os sinais que representam a primeira diferença de potencial elétrico são transmitidos, um potencial elétrico (VAdirY) é detectado em uma posição na direção Y da primeira posição de referência, uma segunda diferença de potencial elétrico (VAdirY) - (VAr) é determinada entre o potencial elétrico (VAdirY) na direção Y da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência, os sinais que representam a segunda diferença de potencial elétrico são transmitidos.

[0045] Em cada uma das localizações adicionais e na localização de referência R operações correspondentes são executadas. O receptor recebe os sinais transmitidos, e o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) é determinado como a soma de uma primeira diferença entre a primeira diferença de potencial elétrico e a terceira diferença de potencial elétrico e a terceira diferença de potencial elétrico e uma segunda diferença entre a segunda diferença de potencial elétrico e a quarta diferença de potencial elétrico.

[0046] Em uma modalidade preferida uma transmissão sem fio é preferida, mas uma transmissão com fio através de condutores elétricos é também utilizável.

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14/20 [0047] A figura 8 ilustra o conceito básico da invenção para o monitoramento do biopotencial como uma diferença entre dois pontos de sensor de um eletrodo espaçados de uma distância conhecida, Dx e Dy respectivamente. Isto é feito em duas direções linearmente independentes X, Y de preferência perpendiculares uma à outra. Os eletrodos da invenção estão presos em uma primeira localização A e em uma localização de referência R, respectivamente. Na primeira localização A diferença de potencial em cada par de sensores é medida como a diferença de potencial elétrico entre o eletrodo de referência local (Vr) e cada um dos eletrodos direcionais (VAdirx ou VAdirY) dando:

VAx = VAdirX - VAr

VAy = VAdirY - VAr [0048] Quando as duas direções linearmente independentes definidas por linhas através dos centros de respectivos pares de sensores são perpendiculares uma à outra o comprimento ou tamanho do sinal nas duas dimensões pode ser calculado como:

^v _slgnaic/l ·.

[0049] No caso onde os pontos de sensor estão distantes um do outro em relação ao comprimento do sinal que passa sob o eletrodo, esta magnitude é proporcional ao tamanho total do sinal que passa sobre o eletrodo. Mais ainda, não somente o tamanho do sinal total pode ser utilizado na identificação da função fisiológica, mas também a direção de onde o sinal originado pode ser determinada em relação à localização do eletrodo, por exemplo se o sinal está deslocando-se na direção ou afastando do eletrodo e em qual direção. No entanto, se as informações de direção devem ser utilizadas, é importante que a orientação do eletrodo seja conhecida.

[0050] O tamanho total resultante do sinal, por exemplo o comprimento da soma dos dois vetores direcionais não tem nenhuma informação sobre a direção do sinal que se desloca. Quando calculado os

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15/20 condutores de ECG resultantes das magnitudes dos vetores medidos pelos eletrodos localizados em cada uma das três posições de membro o resultado simulará um valor absoluto do condutor de ECG tradicional (I, II, III). Neste caso específico, onde as informações de direção dos vetores não são utilizadas, a orientação dos eletrodos da invenção não precisa ser conhecida. Isto reduz as especificações para uma orientação apropriada dos eletrodos quando estes são montados sobre o corpo.

[0051] Se for desejado conhecer a direção de deslocamento do sinal, a orientação dos eletrodos da invenção deve ser conhecida. O eletrodo 40 na figura 4 está especificamente adequado para isto já que este está provido com uma língua 42 a qual atua como uma indicação visual da orientação do eletrodo. O eletrodo pode então ser colocado com a sua língua 42 estendendo-se em uma direção predeterminada, por exemplo para cima ou para baixo. Em outros casos, o eletrodo poderia estar provido com um meio de indicação visual o qual inclui uma referência a uma característica anatômica do corpo. Por exemplo, os eletrodos poderiam estar providos com um diagrama de um corpo. A orientação do eletrodo poderia então ser disposta de modo que o corpo diagramado esteja orientado o mesmo que o corpo do paciente sobre o qual o eletrodo está montado. Deste modo, mesmo para o pessoal não especializado, é fácil montar os eletrodos apropriadamente sem possibilidades de erros.

[0052] Os eletrodos da invenção são colocados como os eletrodos de ECG tradicionais em localizações padronizadas sobre a pele de um paciente. Os eletrodos gravam os sinais nas direções X e Y e transmitem os dois sinais como um sinal de diferença entre o ponto de referência comum e o eletrodo de gravação para um monitor conectado no receptor. Isto resulta em um sinal localmente referenciado que pode ser transmitido sem fio utilizando uma tecnologia de RF convencional

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16/20 ou uma tecnologia de transmissão digital (por exemplo, Bluetooth, Zigbee, WIFI, WLAN, etc.) ou outros meios de transmissão sem fio adequados. Isto resulta em 2 sinais para cada eletrodo, com isto 6 sinais de 3 eletrodos para executar um desvio de ECG de 3 condutores normal. Quando os sinais foram transmitidos os sinais podem ser transformados no condutor de ECG tradicional.

[0053] Dois tipos básicos de método para transformar as diferenças de potencial detectadas em condutores de ECG tradicionais (por exemplo, I, II, III, aVR, aVL, aVF) estão contemplados como abaixo descrito. O primeiro tipo de método está baseado em magnitude de vetor. No entanto, foi descoberto, que métodos de estimativa dos condutores de ECG padrão baseados em eletrodos como descrito neste relatório descritivo podem ser aperfeiçoados levando em consideração as informações direcionais do potencial. O segundo tipo de método está, portanto, baseado nos componentes de vetor separados dos vetores das diferenças de potencial medidas. No primeiro tipo de método, a orientação dos sensores não é tão importante. No segundo tipo de método, a orientação dos sensores é importante.

1. CONDUTORES DE MEMBRO BASEADOS NO COMPRIMENTO DE CADA DIFERENÇA [0054] Um método baseado em comprimentos de sinal brutos:

I — ^FÁ-dlrX + ^4._d!rY — -y/VRtfrx + VR^ry por exemplo [0055] Um método baseado em comprimentos de sinal integrados no tempo:

por exemplo [0056] Um método baseado em magnitudes de vetor integradas no tempo:

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17/20

I — + ^XjirY ΦΧίΛ ⁺ ^.Υ por exemplo

2. CONDUTORES DE MEMBRO BASEADO NO TAMANHO DIRECIONAL DAS DIFERENÇAS [0057] Um método baseado na mesma orientação / direção dos eletrodos:

por exemplo ^gam [0058] Um método baseado na integração do tamanho direcional de eletrodo:

por exemplo ^gam [0059] Um método baseado na filtragem média do tamanho direcional:

por exemplo [0060] Cálculos correspondentes podem ser feitos para obter cada um dos outros condutores de ECG I, II, III, aVR, aVL, aVF.

[0061] O ganho nas fórmulas acima pode ser usualmente ajustado para a unidade (1). Isto é verdadeiro já que na maioria dos casos, a magnitude real do sinal de ECG não é crítica, ao contrário e a forma total e o tempo do sinal de ECG que são relevantes. Portanto, o ganho pode ser ignorado na maioria dos casos.

[0062] Os diferentes métodos acima podem ser utilizados em diferentes circunstâncias. Como anteriormente mencionado, o espaçamento dos sensores sobre cada eletrodo tem um efeito sobre o sinal o qual é medido. O efeito do espaçamento pode ser visto na figura 9. Quando o espaçamento é maior do comprimento de sinal, então a mePetição 870180071819, de 16/08/2018, pág. 23/36

18/20 dição de diferença entre os dois sensores é uma boa representação do sinal real que passa sob o eletrodo. Se o espaçamento for maior do que o comprimento de sinal, então a medição de diferença entre os dois sensores torna-se um diferencial do sinal que passa pelos sensores.

[0063] Como o comprimento do sinal é diferente em diferentes pessoas dependendo das diferentes características do corpo, o sinal deve ser interpretado diferentemente para as diferentes pessoas. Por exemplo, se a pessoa que está sendo examinada tiver um sinal relativamente rápido, então o sinal que passa sob os sensores será relativamente curto e o sinal inteiro caberá entre os sensores. Neste caso, o sinal de diferença é representativo do sinal real sob os sensores. Neste caso, o tipo de método utilizado seria o tipo o qual está baseado em sinais instantâneos. No entanto, se a pessoa que está sendo examinada tiver um sinal relativamente lento, então o sinal que passa sob os sensores será relativamente longo e somente uma porção do sinal caberá entre os sensores. Neste, a diferença medida pelo eletrodo será mais representativa de uma derivada. Portanto neste caso, o tipo de método utilizado será o tipo que utiliza uma integração.

[0064] Em certos casos, poderia ser imaginado que uma combinação de diferentes métodos poderia ser utilizada. Por exemplo, um método baseado em sinais instantâneos poderia ser combinado com um método baseado em integração. Os dois cálculos poderiam ser combinados em muitos modos diferentes. Um exemplo é uma combinação linear de um resultado de um método baseado em sinais instantâneos (Sinst) e um resultado baseado em sinais integrados (Sint).

[0065] Neste caso, K é uma constante entre 0 e 1. No caso onde mais ênfase deve ser colocada sobre os dados integrados, K seria pePetição 870180071819, de 16/08/2018, pág. 24/36

19/20 queno. No caso onde mais ênfase deve ser colocada sobre os dados instantâneos, K seria grande. Poderia também ser imaginado que K é uma função de tempo, onde os diferentes sinais são ponderados mais pesados em diferentes pontos no tempo.

[0066] Um meio de escolher o melhor método para uma situação específica é comparar o sinal de ECG resultante calculado com os métodos acima com as derivadas de ECG reais simultaneamente gravadas. Por exemplo, um eletrodo de acordo com a especificação corrente poderia ser preso em uma localização assim como um eletrodo tradicional. O eletrodo tradicional poderia ser utilizado para sintonizar o método utilizado para calcular o resultado com base nos sinais medidos pelo eletrodo de acordo com a especificação corrente. Para uma comparação da similaridade dos condutores de membro obtidos com o método da invenção com os condutores de membro tradicionais os coeficientes de correlações (rXY) de gravações simultâneas foram calculados.

Função de correlação cruzada:

Função de covariância cruzada:

C^y (íj, íj ) ~ ^XY úl ’ ^2 ) ^— Fx Út ($2 )

Coeficiente de correlação:

[0067] O coeficiente de correlação pode ser utilizado para avaliar a similaridade entre dois sinais dependentes lineares. Falando generi camente o coeficiente de correlação será igual a 1 quando os sinais são idênticos, e -1 quando os sinais são invertidos um em relação ao outro. O coeficiente de correlação poderia assim ser utilizado como

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20/20 uma medida de similaridade.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para determinar o potencial elétrico em uma primeira localização (A) em relação a uma localização de referência (R) sobre a pele de um animal ou ser humano, o método compreendendo:

- prender, em cada uma da primeira localização (A) e da localização de referência (R) um eletrodo de um conjunto de eletrodos compreendendo pelo menos dois eletrodos descartáveis, onde cada um dos ditos pelo menos dois eletrodos descartáveis compreende:

- um transportador

- pelo menos três sensores carregados pelo transportador e dispostos de modo que as linhas através de centros de respectivos pares de sensores definem pelo menos duas direções linearmente independentes,

- um meio para prender de forma destacável o eletrodo na pele de um animal ou ser humano com os sensores em contato elétrico com a pele, e

- conexões para um equipamento externo para transmitir os respectivos potenciais detectados dos sensores para o equipamento externo,

- na primeira localização (A):

- detectar um potencial elétrico (VAr) em uma primeira posição de referência,

- detectar um potencial elétrico (VAdirX) em uma posição em uma primeira direção da primeira posição de referência,

- determinar uma primeira diferença de potencial elétrico (VAdirX) - (VAr) entre o potencial elétrico (VAdirX) na posição na primeira direção da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência,

- detectar um potencial elétrico (VAdirY) em uma posição em uma segunda direção da primeira posição de referência,

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- determinar uma segunda diferença de potencial elétrico (VAdirv) - (VAr) entre o potencial elétrico (VAdirv) na segunda direção da primeira posição de referência e o potencial elétrico (VAr) na primeira posição de referência,

- transmitir os sinais que representam a primeira e a segunda diferenças de potencial elétrico;

- na localização de referência (R):

- detectar um potencial elétrico (VRr) em uma segunda posição de referência,

- detectar um potencial elétrico (VRdirX) em uma posição em uma terceira direção da segunda posição de referência,

- determinar uma terceira diferença de potencial elétrico (VRdirX) - (VRr) entre o potencial elétrico (VRdirX) na terceira direção da segunda posição de referência e o potencial elétrico (VRr) na segunda posição de referência,

- detectar um potencial elétrico (VRdirv) em uma posição em uma quarta direção da segunda posição de referência,

- determinar uma quarta diferença de potencial elétrico (VRdirv) - (VRr) entre o potencial elétrico (VRdirY) na quarta direção da segunda posição de referência e o potencial elétrico (VRr) na segunda posição de referência, e

- transmitir os sinais que representam a terceira e a quarta diferenças de potencial elétrico,

- receber os sinais transmitidos, e o método caracterizado pelo fato de ainda compreender:

- determinar o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) com base na primeira, na segunda, na terceira e na quarta diferenças de potencial, em que o eletrodo disposto na primeira localização e o eletrodo disposto na localização de referência estão orientados de modo

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3/5 que as duas direções linearmente independentes (X, Y) definidas pelo eletrodo na primeira localização (A) são as mesmas que as duas direções linearmente independentes (X, Y) do eletrodo na localização de referência (R).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar os parâmetros que representam a amplitude instantânea de um campo bioelétrico no animal ou ser humano.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar os parâmetros que representam a polaridade instantânea de um campo bioelétrico no animal ou ser humano.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender determinar os parâmetros que representam a direção instantânea de propagação de um campo bioelétrico no animal ou ser humano.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) está baseado na diferença entre o tamanho de um primeiro vetor definido pelas primeira e segunda diferenças de potencial elétrico instantâneas e o tamanho de um vetor de referência definido pelas terceira e quarta diferenças de potencial elétrico instantâneas.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) está baseado na diferença entre o tamanho de um primeiro vetor definido pelas primeira e segunda diferenças de potencial elétrico integradas e o tamanho de um vetor de referência definido pelas terceira e quarta diferenças de potencial elétrico integradas.

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7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) está baseado na diferença entre a magnitude integrada no tempo de um primeiro vetor definido pelas primeira e segunda diferenças de potencial elétrico instantâneas e a magnitude integrada no tempo de um vetor de referência definido pelas terceira e quarta diferenças de potencial elétrico instantâneas.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) é determinado como a soma de

- uma primeira diferença entre a primeira diferença de potencial elétrico e a terceira diferença de potencial elétrico, e

- uma segunda diferença entre a segunda diferença de potencial elétrico e a quarta diferença de potencial elétrico.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) é determinado como a soma de

- uma primeira diferença entre a integração da primeira diferença de potencial elétrico e a integração da terceira diferença de potencial elétrico, e

- uma segunda diferença entre a integração da segunda diferença de potencial elétrico e a integração da quarta diferença de potencial elétrico.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial elétrico da primeira localização (A) em relação à localização de referência (R) é determinado como a soma de

- uma primeira diferença entre uma média móvel da primeira diferença de potencial elétrico e uma média móvel da terceira diferença de potencial elétrico, e

- uma segunda diferença entre uma média móvel da segunda

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5/5 diferença de potencial elétrico e uma média móvel da quarta diferença de potencial elétrico.