CN113924040A

CN113924040A - 用于小型哺乳动物的感应体积描记背心和制造这种背心的方法

Info

Publication number: CN113924040A
Application number: CN202080027264.XA
Authority: CN
Inventors: 查尔斯·埃纳德; 蒂莫泰·弗莱内特; 朱莉·丰特卡夫贾隆; 斯蒂芬·唐吉
Original assignee: Ai Disensi; Universite Joseph Fourier Grenoble 1
Current assignee: Ai Disensi; Universite Joseph Fourier Grenoble 1
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2022-01-11
Also published as: FR3094628B1; FR3094628A1; US20220175266A1; EP3946040A1; CA3134660A1; WO2020201582A1

Abstract

本发明涉及一种用于质量小于6千克的哺乳动物的感应体积描记背心，包括：由弹性织物制成的管子(10)，其配置为围绕哺乳动物的躯干，所述管子(10)沿平行于所述哺乳动物的脊柱的纵轴(X)延伸；至少一个由导电线束(20)形成的电感绕组，沿所述管子(10)的圆周以小波的形式布置；所述背心的特征在于，其包括至少一个由弹性织物制成的条带(11)，所述条带沿所述管子的圆周布置，限定多个纵向环(111)，每个小波由导线束(20)在每个环(111)中相继穿过而形成。

Description

用于小型哺乳动物的感应体积描记背心和制造这种背心的方法

技术领域

本发明涉及一种用于小型哺乳动物的感应体积描记背心及其制造方法。

背景技术

感应体积描记法是一种用于测量哺乳动物(人或动物)躯干体积变化的工具，用于呼吸和/或心脏应用。

这种测量的原理是在对象的躯干周围缠绕至少一个或多个导电线束形成的感应绕组。躯干体积的变化，特别是由于呼吸和/或心脏活动，导致每个绕组的电感变化，这是由传感器测量的。

测量的可靠性需要确保绕组相对于对象的位置随时间恒定。特别地，必须避免每个绕组相对于对象的躯干的任何滑动。此外，在多次连续记录的情况下，有必要将每个绕组定位在对象躯干上的同一点，以确保测量的可重复性。

对于人类，已知将每个绕组缝到弹性织物带上并将所述带缠绕在对象的躯干周围。以替代方式，每个绕组或带子可以缝在服装上，例如T恤衫上，该服装被配置成在轻微收紧的情况下滑到对象的躯干上，这有助于放置体积描记器。在这方面可以参考文件US6341504。

对于中等大小的动物(例如狗、灵长类动物、猪)，还已知使用通过按扣集成到衣服中而保持在动物身上的带子。文件US7762953描述了这样的装置。

这些带子或服装需要精确剪裁，以确保绕组的正确定位，并确保随时间推移以及从一个装置到另一个装置的测量具有良好的可重复性。绕组的固定还不得导致背心变硬，以免防止绕组截面发生变化，并将对象躯干上的应力降至最低。

对于装置必须可重复使用的人来说，缝纫通常是手动进行的，这会导致较高的制造成本，或者通过限于生产弹性带的编织技术进行，该弹性带随后能够集成到服装中，如前述文件US6341504所述。

然而，对于小型实验室哺乳动物，这种剪裁带来了三个主要问题。“小型哺乳动物”在本文中是指实验室中通常使用的质量小于6千克的哺乳动物。这些哺乳动物特别包括啮齿动物(小鼠、老鼠、豚鼠、仓鼠、沙鼠、雪貂)和兔类(兔)。

首先，与中等大小的人类或动物相比，绕组的尺寸如此之小，以至于手工缝纫变得困难。其次，在这样的装置上编织和组装小尺寸的松紧带而不对其进行加固是很困难的。第三，该装置配置为由哺乳动物佩戴，这些哺乳动物的行为具有使其退化的性质(穿孔、撕裂、脱落、弄脏)。它的定期更换是不可避免的，因此它的成本必须最小化。

例如，文件WO2017/037369描述了一种感应体积描记装置，用于对小型实验室哺乳动物的膈下区域的主动脉血流进行无创测量。

如图1所示，小型哺乳动物A配备有胸部感应体积描记(TIP)背心1，该背心包括两个导电的可伸展绕组2、3，该绕组与由弹性织物制成的管子成一体，该管子可根据所述哺乳动物的躯干进行调节。以可选的方式，背心1还可包括布置在腹部区域中的附加绕组5，以实现呼吸感应体积描记(RIP)测量。

绕组2和3连接到采集装置4，其使得记录每个绕组的截面变化信号成为可能。

绕组2和3成形为小波，以伴随它们所包围的部分的变形，并被安置在动物胸部的两个区域。

绕组的定位和配置(小波的幅度和空间周期)由功能生理模型确定，该模型基于膈下主动脉血流的计算，并根据形态学标准(重量范围、相关物种)进行标准化。对于小型哺乳动物，处于自由状态的绕组直径通常在2到15厘米之间。此外，两个绕组之间的空间通常介于0.5和5厘米之间。至于绕组小波的幅度和空间周期，它们分别为0.5至5厘米和0.5至3厘米。

该装置还包括处理器，该处理器被配置为根据每个绕组的所述截面变化信号和根据心肺系统的功能模型计算小型哺乳动物的瞬时膈下主动脉流量，根据所述功能模型，所述哺乳动物的胸部和身体其余部分之间的血液交换包括通过膈下区域的腹主动脉的血液输出和通过下腔静脉的血液输入。

目前没有方法可以制造具有足够精确的质量和令人满意的成本的背心。

发明内容

因此，本发明的目的是设计一种用于小型实验室哺乳动物的感应体积描记背心，其具有良好的绕组位置和尺寸再现性并且制造成本低廉。

为此，本发明提出一种用于小型哺乳动物，即质量小于6千克的哺乳动物的感应体积描记背心，包括：

由弹性织物制成的管子，其配置为围绕哺乳动物的躯干，所述管子沿平行于所述哺乳动物的脊柱的纵轴延伸；

至少一个由导电线束形成的电感绕组，其沿所述管子的圆周以小波的形式布置；

所述背心的特征在于，其包括至少一个由弹性织物制成的条带，所述条带沿所述管子的圆周布置，限定多个纵向环，每个小波由导线束在每个环中相继穿过而形成。

管子的圆周围绕管子的纵轴延伸。换言之，当管子呈扁平状时，其圆周垂直于纵轴。

此外，由弹性织物制成的条带与管子不同并且通过下面详述的方式组装在管子上。

因此，每个环呈现为一方面由管子和另一方面由条带界定的环，在管子的纵向上延伸，并且在所述纵向上具有两个相对的端部，适合于在所述环内穿过导线束，以带环的方式将其保持在所述端部之间。

环有利地构成保持小波形状的唯一手段，并且特别地使其有可能不采用任何其他手段将导线束固定在管子上，如缝制、编织、粘合等。

特别地，与先前引用的在导线束和管子之间形成刚性连接的技术不同，环实现了导线束和管子之间的滑动连接。这种连接有几个优点。一方面，由于当管子变形时线束可能在环内滑动，因此可以最大限度地减少背心的僵硬。另一方面，它能够容易地更换导线束，例如在其损坏的情况下。

以特别有利的方式，每个环由条带在管子上的两条纵向的组装线界定。

优选地，两条相邻的组装线之间的距离是恒定的。

根据一个实施例，管子还包括两个适于哺乳动物的前腿通过的孔口，每个孔口具有沿着管子的圆周的细长形状。

以有利的方式，管子还包括由管子的位于哺乳动物的前腿一侧的翼片形成的加强件，所述孔口延伸穿过所述翼片。

根据一个实施例，背心还包括用于连接到每个感应绕组的采集装置的外壳，所述外壳与所述管子一体形成或直接固定至所述管子。

根据另一个实施例，背心还包括背带，所述背带包括用于连接到每个感应绕组的采集装置的外壳和适合将所述管子保持在哺乳动物腹部周围的条带。

所述带子可以设置有多个钩环式抓握件。

根据一个实施例，每个导电线束在沿着管子的圆周的每个环中至少经过两次，以形成构成线圈的绕组集。

本发明的另一个主题涉及一种制造这种背心的方法。所述方法包括：

提供由弹性织物制成的具有纵轴的带子；

在所述带子上沿着平行于所述纵轴的多条线组装至少一个由垂直于纵轴的弹性织物制成的条带，以便在所述条带的两条相邻线之间限定多个环；

沿着平行于纵轴的线闭合所述带子以形成管子；

通过在相应条带的每个环中相继穿过导电线束以形成小波，从而沿管子的圆周形成至少一个感应绕组。

可以有利地通过超声波焊接、缝合和/或粘合来将条带组装到管子上。

根据一个实施例，该方法还包括通过穿孔器在带子中刺穿两个适于小型哺乳动物的前腿通过的孔口。

该方法还可包括，在刺穿所述孔口之前，将带子的翼片组装在管子的一个表面上，所述小孔穿过所述翼片。

本发明还涉及一种制造用于不同体型的小型哺乳动物的一套感应体积描记背心的方法，所述哺乳动物的质量介于20和6000克之间，优选地介于100和6000克之间，其中所述方法如上文所述针对每种所述背心实施，对于所有背心，每个条带的两条相邻组装线之间的距离相同。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下参考附图的详细描述中变得清楚，其中：

图1是穿着诸如文件WO2017/037369中所述的感应体积描记背心的老鼠的示意图；

图2是根据实施例的背心的图案(在其内表面的一侧)的视图；

图3是图2图案的视图，在背心的外面一侧；

图4是组装好的带子的视图；

图5是具有多个感应绕组的组装好的带子的视图；

图6是根据实施例的背带的图案(在其外表面的一侧)的视图；

图7是图6图案的视图，在背带内表面的一侧；

图8是在将带子自身闭合以形成管子之后组装的背心的视图；

图9是根据另一个实施例组装的背心的透视图；

图10是图9的背心图案的视图。

一个附图中相同的附图标记表示相同的元件或实现相同功能的元件。

具体实施方式

根据本发明，用于小型哺乳动物的感应体积描记背心包括由弹性织物制成的管子，该管子被配置为围绕所述哺乳动物的躯干。

管子包括基本上平行于动物的脊柱的纵轴。

管子可具有纵向闭合件，例如沿动物脊柱布置，以便于在躯干上放置管子。这种闭合可以包括钩环型紧固元件(更为人所知的名称是VELCROTM)、按扣、拉链等。

或者，管子以永久方式自身闭合，例如通过焊接、粘合或缝合；然后必须将它套在动物的躯干上，选择织物的弹性使其能够通过调整滑到动物的躯干上。

管子用作至少一个由导电线束形成的电感绕组的支撑，该电感绕组沿所述管子的圆周以小波形式布置。

为此，背心包括至少一个由弹性织物制成的条带，所述条带沿所述管子的圆周布置，限定多个纵向环，每个小波由导线束在每个环中相继穿过而形成。

条带沿纵向线组装在管子上，使得两条相邻的线限定环。组装可以通过焊接、缝纫、粘合或任何其他合适的方式进行。

焊接(特别是超声波焊接)是特别优选的，因为它可以在条带的外侧(容易接近)使用体积减小的装置进行；此外，该焊接可以通过模板来实现，该模板用于沿着纵向线引导焊接并且可以限定环的宽度。

在纵向上进行的这种组装不会影响管子和每个条带在圆周方向上的弹性。因此，它不会阻碍动物活动期间绕组的变形，也不会破坏体积描记测量。即使组件能够在纵向方向上加固管子，这种加固也不会影响测量。

环的宽度(两条相邻线之间的距离)定义了每个绕组的周期。通常选择此宽度以在最小值(例如10)和最大值(例如20)之间调整小波的数量，从而可以保证每个绕组的弹性，从而可以限制将导线放置在所有环中所需的时间。实际上，4至40mm的宽度是优选的。上述模板可以确保在管子的整个圆周上的缠绕周期恒定。

以特别有利的方式，环的该宽度在不同尺寸的背心之间甚至可以是恒定的。事实上，对于质量在20克到6千克之间变化的小型哺乳动物，可以定义有限数量的不同尺寸的背心，每种背心都适合给定范围的小型哺乳动物。环的宽度从一种尺寸到另一种尺寸的守恒使得简化背心的制造成为可能，并为每个绕组保留相同的周期。

根据其他实施例，背心可以包括两个或更多个感应绕组，布置在动物胸部和/或腹部的不同位置。在这种情况下，背心包括与绕组一样多的条带，所述条带在管子的长度上彼此平行布置，每个条带限定多个纵向环，其中每条导电线布置为形成小波。

根据有利的实施例，每个导电线束沿着管子的圆周在同一条带的环中通过至少两次，以形成构成线圈的绕组集。这使得可以增加绕组的灵敏度。空气中线圈的自感L(以亨利(H)为单位)实际上由以下公式定义：

其中μ₀是磁常数，等于4π*10^-7H.m^-1，N是绕组数，S是线圈的截面，单位为m²，l是线圈的长度，单位为m。

对于相同的包围截面，自感值乘以因子N²/l。与单个绕组相比，由N个绕组构成的线圈需要N倍长的导线。因此，每个传感器的自感(L_N)理论上等于绕组的自感(L_N＝1)乘以系数N。

以有利的方式，背心包括用于动物的前腿通过的两个孔口。只要腿部的截面不是圆形，所述孔口优选地是非圆形的。优选地，所述孔口在管子的圆周方向上具有细长形状(例如水滴形状)。因此，背心可以在前腿区域更接近于动物的躯干进行调节。这种形状更适合动物四肢的形态；它可以防止与穿着背心相关的不适，并确保随着时间的推移更好地维护。

管子的前部(位于前腿的一侧)可以通过加强件来加强。以特别有利的方式，所述加强件可以由管子的外侧上的翼片构成，其通过上述组装方法之一组装在管子的外表面上。优选地，该加强件至少延伸至动物的前腿的后部；因此，前腿的孔口延伸穿过双层厚度的弹性织物，这有助于增强该区域管子的机械强度。

根据一个实施例，背心还包括背带，其被配置为支撑电连接到导电线的连接器和/或增加管子在动物躯干上的保持。

该背带具有利地包括适合于接收适合于电连接导电线和体积描记测量链的连接器的口袋。所述口袋被配置为位于动物的背部。

以替代方式，口袋可直接形成在管子的外表面上。

上述背心可以以简单的方式制造，同时确保绕组定位的良好精度和再现性。

管子由弹性织物制成的带子形成，该带子沿平行于管子的纵轴的线自身闭合。

闭合可以是永久性的，也就是说在不损坏背心的情况下是不可拆卸的，例如通过将带子焊接在其自身上。

在另一种方式中，闭合可以是可逆的，例如通过钩环类型抓握件、纽扣等。

在其自身闭合之前，带子沿着界定所述带子中的环的纵向线与至少一个带子组装在一起。如上所述，这种组装可以通过焊接(特别是超声波焊接)、粘合、缝合等方式进行。这种操作的优点是它是平面进行的，可以使用模板来保证组装线之间的恒定距离。

在管子自身闭合之前或之后，将导电线连续地穿入同一条带的所有环中。一旦管子闭合，导线就形成一个感应绕组。为了便于将导线放置在窄环中，有利地将导线穿入针眼中并通过所述针引入环中。

然后将导线的每一端压接在接线片中，并将所述接线片插入位于动物背部的连接器中，该连接器位于为此目的提供的口袋中。连接器本身连接到体积描记测量链。

图2至图7说明了背心的不同部件。

图2和图3显示了配置为形成管子的弹性织物带子，图2显示了内表面(配置为与动物皮肤接触)，图3显示了外表面(与动物皮肤相对)。

带子10具有大致矩形的形状。10a表示其前缘(位于动物前腿的一侧)，10b表示其后缘(位于动物后腿的一侧)。

以有利的方式，带子在前缘的水平处自身向回折叠以形成组装在带子的外表面上的翼片14(参见图2)。该翼片可以加强带子，特别是当在其中刺穿孔口以便腿通过时。

两个孔口12形成在带子的前部中，如果存在的话，优选穿过翼片14。这些孔口例如通过穿孔器切出。以特别有利的方式，孔口12在圆周方向上具有细长形状。在图2和图3的实施例中，每个开口12具有水滴的形状，在每个腿的内侧具有半圆形部分并且在每个腿的外侧具有锥形部分。

两个矩形条带11沿组装线110组装在带子10的内表面上。所述条带垂直于带子的纵轴X，其平行于动物的脊柱。线110平行于轴线X。两条相邻线110之间的距离d在带子的宽度上(对应于管的圆周)是恒定的。每对相邻的线定义了相应的环111。

一个或多个可以为圆形的孔口13布置在带子10的横向边缘附近，以便使导电线能够通过管子。所述孔口例如通过穿孔器切出。

图4表示将导电线束20穿入每个相应条带的环中之后的带子。

图5表示一个实施例，其中两个相同的导电线束20已被穿入每个相应条带的环中，以在管子闭合后形成具有两个绕组的线圈。

图6和图7分别示出了背带实施例的外表面和内表面。背带30包括口袋31，该口袋31例如由形成背带的可延伸织物的翼片形成。口袋的内部尺寸适合于上述连接器的内部尺寸。在所述口袋31的两侧延伸系带32，其长度适合围绕动物的躯干。系带32的外表面和内表面包括互补的紧固件33、34，例如在条带的长度上展开的矩形VELCROTM。因此，无论动物躯干的截面如何，都可以并置至少两个互补件33、34，从而将带子调整到动物躯干上。口袋和条带不一定是一件。

图8表示在将带子自身闭合以形成管子之后的背心。背心包括两个平行的条带11，保持两个导电绕组，每个导电绕组由导电线束20形成。在管子的内侧形成绕组，导电线束的端部经由孔口13从管子中伸出并连接到连接器。这些导电线束有利地绞合在一起。

图9和图10示出了背心的另一个实施例，其中口袋集成在背心中，或者与背心一体，或者直接固定至背心。该实施例的优点在于取消了条带，这使得可以避免对动物腹部施加过大的压力。此外，将口袋集成在背心中可以避免口袋围绕动物躯干的任何滑动，并确保采集装置相对于动物背部的良好居中。

在某些实施例中，通过在构造成形成背心衣领的部分的水平处组装与带子10一体形成的两个平行翼片14来形成口袋。

在背心的制造过程中，将翼片向后折叠起来朝向动物的后部，并通过任何合适的方式(例如：粘合、焊接、缝纫等)组装以形成适合采集组装的尺寸的口袋。口袋的开口位于项圈的高度，因此当口袋向下折叠在动物的背部时无法触及。

在其他实施例中，通过任何合适的方式(例如：粘合、焊接、缝合等)，优选地在形成颈圈的端部的水平处，将口袋与管子制成一体。

此外，带子10可以向后加长以形成折回在动物背部上的翼片以覆盖采集装置的电缆和电极。因此，特别是当动物存在同类物时，该装置免受流体喷射或机械攻击。

应用

上述装置的应用是心脏感应体积描记法，以根据不同的测量配置实施例如形成文件WO2017/037369主题的虚拟主动脉血流环，包括但不限于：

胸带、腹部带或横膈带，

两条胸带，

两条腹带，

胸带和横膈带，

横膈带和腹带。

该组装的另一个应用是呼吸感应体积描记法，该模型具有一个或多个隔室，其截面变化可以通过以下方式记录：

胸带或腹带，

腹带和胸带，

胸带、腹带和横膈带。

一般而言，该组装能够监测具有与要监测的隔室一样多的胸带、横膈带或腹带的隔室的机械变形。

背心应根据动物种类和重量的不同，以不同的模型提供，通常介于20到6000克之间，优选地介于100到6000克之间。相关物种特别包括小鼠、老鼠、豚鼠、兔和幼年动物，例如小猪或小狗。

例如，对于Wistar或Sprague Dawley应变老鼠的应用，该范围可能由对应于以下重量的4种尺寸的背心组成：

	重量范围
		尺寸0	100到200克
尺寸1	200到300克
		尺寸2	300到400克
尺寸3	400克以上

腹部、胸部和横膈位置取决于物种的形态，因此必须进行调整。

参考文件

WO2017/037369

US6341504

US7762953

Claims

1.一种用于质量小于6千克的哺乳动物的感应体积描记背心，包括：

-由弹性织物制成的管子(10)，其配置为围绕所述哺乳动物的躯干，所述管子(10)沿平行于所述哺乳动物的脊柱的纵轴(X)延伸；

-至少一个由导电线束(20)形成的电感绕组，其沿所述管子(10)的圆周以小波的形式布置；

所述背心的特征在于，其包括至少一个由弹性织物制成的条带(11)，所述条带沿所述管子的圆周布置，限定多个纵向环(111)，每个小波由导线束(20)在每个环(111)中相继穿过而形成。

2.根据权利要求1所述的背心，其中每个环由所述条带(11)在所述管子(10)上的两条纵向的组装线(110)界定。

3.根据权利要求2所述的背心，其中两条相邻组装线(110)之间的距离(d)是恒定的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的背心，其中所述管子还包括两个适于哺乳动物的前腿通过的孔口(12)，每个孔口具有沿着所述管子的圆周的细长形状。

5.根据权利要求4所述的背心，其中所述管子还包括由管子的位于哺乳动物的前腿一侧的翼片(14)形成的加强件，所述孔口(12)延伸穿过所述翼片。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的背心，还包括用于连接到每个感应绕组的采集装置的外壳(31)，所述外壳与所述管子(10)一体形成或直接固定至所述管子。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的背心，还包括背带(30)，所述背带包括用于连接到每个感应绕组的采集装置的外壳(31)和适合将所述管子(10)保持在哺乳动物的腹部周围的系带(32)。

8.根据权利要求7所述的背心，其中所述系带(32)设置有多个钩环式抓握件(33)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的背心，其中每个导电线束(20)在沿着所述管子的圆周的每个环(111)中至少经过两次，以形成构成线圈的绕组集。

10.一种用于质量小于6千克的哺乳动物的感应体积描记背心的制造方法，包括：

-提供由弹性织物制成的具有纵轴(X)的带子(10)；

-在所述带子(10)上沿着平行于所述纵轴的多条线(110)组装至少一个垂直于纵轴的由弹性织物制成的条带(11)，以便在所述条带的两条相邻线(110)之间限定多个环(111)；

-沿着平行于所述纵轴(X)的线闭合所述带子(10)以形成管子；

-通过在相应条带的每个环(111)中相继穿过导电线束(20)以形成小波，从而沿所述管子的圆周形成至少一个感应绕组。

11.根据权利要求10所述的方法，其中通过超声波焊接、缝合和/或粘合来执行将所述条带(11)组装到所述管子上。

12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括通过穿孔器在所述带子(10)中刺穿两个适于小型哺乳动物的前腿通过的孔口(12)。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括在刺穿所述孔口(12)之前，将所述带子(10)的翼片(14)组装在所述管子的一个面上，所述孔口(12)穿透所述翼片(14)。

14.一种制造用于不同体型的小型哺乳动物的一套感应体积描记背心的方法，所述哺乳动物的质量介于20和6000克之间，其中所述方法根据权利要求10至13中任一项所述针对每种所述背心实施，对于所有背心，每个条带的两条相邻组装线(110)之间的距离(d)相同。