CZ28204U1

CZ28204U1 - Intrasomal sensor

Info

Publication number: CZ28204U1
Application number: CZ2015-30933U
Authority: CZ
Inventors: Matej Daniel; David Jahoda; Zdeněk Čejka
Original assignee: Prospon, Spol. S R.O.
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-05-13

Description

Nitrotělní senzorIntravenous sensor

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká nitrotělního senzoru, detekujícího změny vnitřního prostředí, určeného zejména pro včasné zachycení okamžiku vzniku infekce či začínajícího zánětu v lidském těle po provedených chirurgických zákrocích.The technical solution concerns an intra-body sensor detecting changes in the internal environment, designed especially for early detection of the moment of infection or starting inflammation in the human body after surgical procedures.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době přes veškerý pokrok při provádění chirurgických operací může být hojení operační rány často komplikováno infekcí, jejíž příčinou je nejčastěji porušení zásad asepse během operace nebo při ošetřování rány v pooperačním období. Léčba pak vyžaduje obvykle reoperaci resp. revizi s opětovným otevřením a drenáží postiženého prostoru.At present, despite all advances in surgical operations, surgical wound healing can often be complicated by infection, most often caused by aseptic breach during surgery or post-operative wound management. Treatment then usually requires re-operation respectively. revision with reopening and drainage of the affected area.

Pro zamezení vzniku těchto infekčních komplikací je proto důležité jednak profylaktické podávání antibiotik a jednak provádění pravidelných kontrol jak operační rány, tak i jejího okolí. Přesto i při dodržení těchto opatření však může k infekci dojít, přičemž pak je pro další léčebný zásah zcela zásadním okamžikem včasné rozpoznání jejího vzniku, neboť by jinak hrozila i těžká újma na zdraví.Therefore, to prevent these infectious complications, it is important to prophylactically administer antibiotics and to perform regular checks on both the surgical wound and its surroundings. Nevertheless, even if these precautions are followed, infection can still occur, and the timely recognition of its occurrence is a crucial moment for further therapeutic intervention, as otherwise there would be a serious risk to health.

Do určité míry je dnes tento problém zatím vyřešen pouze u ortopedických implantátů, a to pomocí senzorů, detekujících vznik infekce, např. měřením stupně pH či změny teploty okolní tkáně, které jsou do těchto ortopedických implantátů integrovány, resp. jsou jejich nedílnými součástmi. Příkladem takovéhoto řešení je spis WO 2005120203, jehož předmětem je ortopedický implantát, jako je např. nitrodřeňový hřeb, opatřený senzory a/nebo mikročipy pro měření a přenos informací, týkajících se implantátu a jeho prostředí po provedené implantaci, na externí přijímací zařízení, což v případě potřeby umožní ošetřujícímu lékaři bezprostřední reakci k potlačení infekce v podstatě ihned při jejím vzniku.To date, to a certain extent, this problem has so far been solved only with orthopedic implants, with sensors detecting the onset of infection, for example by measuring the degree of pH or changes in the temperature of the surrounding tissue that are integrated into these orthopedic implants. they are an integral part of them. An example of such a solution is WO 2005120203 having an orthopedic implant, such as an intramedullary nail, provided with sensors and / or microchips for measuring and transmitting information concerning the implant and its environment after implantation, to an external receiving device, if necessary, it will allow the attending physician an immediate response to suppress the infection substantially immediately upon its onset.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Tyto nevýhody jsou do značné míry vyřešeny nitrotělním senzorem, detekujícím změny vnitřního prostředí, určeného zejména pro včasné zachycení okamžiku vzniku infekce či začínajícího zánětu v lidském těle po provedených chirurgických zákrocích, podle předkládaného technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze samostatně do lidského těla implantovatelného pouzdra, které je uvnitř opatřeno elektrickým zdrojem napájenou interní telemetrickou jednotkou, tvořenou soustavou čidel pro indikaci změn vnitřního prostředí, propojených s vnitřní pamětí a bezdrátovou přenosovou jednotkou pro přenos naměřených hodnot a provozních dat do externí sběrné jednotky.These drawbacks are largely solved by an intracorporeal sensor detecting changes in the internal environment, intended in particular for the timely detection of an infection or starting inflammation in the human body following surgical procedures, according to the present invention, which consists in The human body of the implantable housing is internally provided with an electrical source powered by an internal telemetry unit comprising a set of sensors for indicating changes in the internal environment connected to the internal memory and a wireless transmission unit for transmitting measured values and operating data to an external collection unit.

Soustava čidel může být v nejjednodušším provedení technického řešení tvořena pouze jen prvním čidlem pro měření teploty a druhým čidlem pro měření stupně pH, nicméně samozřejmě může obsahovat i další čidla, jako jsou například čidla pro měření impedance a podobně.In the simplest embodiment of the invention, the sensor system may consist only of a first temperature sensor and a second pH level sensor, but of course it may also comprise other sensors, such as impedance sensors and the like.

U nitrotělního senzoru podle tohoto technického řešení se jedná v podstatě o traumatologický implantát, lišící se od senzorů, integrovaných do ortopedických implantátů, svou životností, neboť zatímco např. u kloubních náhrad je vyžadována jejich téměř neomezená životnost, u takovýchto traumatologických implantátů je naprosto dostačující životnost 3 až 6 měsíců. Z toho vyplývá i odlišnost jejich konstrukce. Materiálem implantovatelného pouzdra nitrotělního senzoru podle technického řešení může být např. titanová slitina či i v ortopedii široce používaný polyetheretherketon (PEEK), elektrickým zdrojem pak bezdrátově, např. indukcí, dobíjený akumulátor. Externí sběrnou jednotkou pak může být např. osobní počítač nebo tablet.The intracorporeal sensor according to the present invention is essentially a traumatological implant that differs from the sensors integrated into the orthopedic implants because of their lifetime, whereas, for example, articulated implants require an almost unlimited lifetime, such traumatological implants have an absolutely sufficient durability 3 to 6 months. This implies a different construction. The material of the implantable housing of an intracorporeal sensor according to the invention may be, for example, a titanium alloy or a widely used polyetheretherketone (PEEK) in orthopedics, or a rechargeable battery wirelessly, eg by induction. The external collection unit may then be, for example, a personal computer or a tablet.

Jednotlivá čidla přitom musí splňovat základní požadavky, a to vedle spolehlivosti i jednoznačnou závislost výstupní veličiny na veličině vstupní, vhodný tvar základní přenosové charakteristiky, velkou citlivost a potřebnou přesnost, časovou stálost, vhodnou frekvenční charakteristiku, minimální ovlivňování okolního prostředí těla, co největší výstupní elektrický signál apod.Individual sensors must meet the basic requirements, in addition to reliability and unambiguous dependence of the output variable on the input variable, suitable shape of the basic transmission characteristics, high sensitivity and required accuracy, time stability, appropriate frequency response, minimal interference with the environment signal etc.

-1 CZ 28204 U1-1 CZ 28204 U1

Samozřejmě pro detekci vnitřních změn v těle je známá řada metod, z nichž však většina není vhodná pro detekci zánětu, zejména z důvodu nutnosti použití složitého zařízení a/nebo kontaminace vnitřního prostředí, prostřednictvím chemických reagens. Z toho důvodu je nutno pro detekci bakterií vyloučit metody chemické a metody optické, přičemž jako optimální se jeví metoda impedanční a metoda strukturovaného titanového povrchu. Předpokladem impedanční metody je, že rostoucí mikroorganismy metabolizují velké složky, jako jsou proteiny a mastné kyseliny a mění na malé molekuly, jako jsou aminokyseliny CO₂ a jednoduché kyseliny. Tyto změny způsobí změnu vodivosti okolní tkáně, přičemž při přivedení střídavého proudu je možné pozorovat změnu impedance. Metoda strukturovaného titanového povrchu využívá změnu vlastností oxidu titanu na strukturovaném povrchu při změně pH, případně změnu elektrochemických vlastností povrchu při adhezi buněk.Of course, a variety of methods are known for detecting internal changes in the body, most of which are not suitable for detecting inflammation, particularly because of the need for complex equipment and / or contamination of the internal environment by chemical reagents. For this reason, chemical and optical methods must be excluded for the detection of bacteria, with the impedance method and the structured titanium surface method being optimal. A prerequisite for the impedance method is that growing microorganisms metabolize large components such as proteins and fatty acids and convert them into small molecules such as amino acids CO ₂ and simple acids. These changes cause a change in the conductivity of the surrounding tissue, and when an alternating current is applied, a change in impedance can be observed. The structured titanium surface method uses a change in the properties of titanium oxide on a structured surface when the pH is changed, or a change in the electrochemical properties of the surface during cell adhesion.

Přehled obrázku na výkreseOverview of the figure in the drawing

Technické řešení je dále blíže objasněno pomocí schematického výkresu příkladného provedení nitrotělního senzoru podle technického řešení s naznačením přenosu jím naměřených hodnot a provozních dat do externí sběrné jednotky.The technical solution is further elucidated by means of a schematic drawing of an exemplary embodiment of an intracorporeal sensor according to the technical solution with an indication of the transmission of its measured values and operating data to an external collecting unit.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Nitrotělní senzor v zobrazeném příkladném provedení technického řešení sestává ze samostatně do lidského těla implantovatelného pouzdra 1, které je uvnitř opatřeno elektrickým zdrojem 3 napájenou interní telemetrickou jednotkou 2, tvořenou soustavou tří čidel 4 pro indikaci změn vnitřního prostředí, propojených s vnitřní pamětí 5 a bezdrátovou přenosovou jednotkou 6 pro přenos naměřených hodnot a provozních dat do externí sběrné jednotky 7.The intrauterine sensor in the illustrated embodiment consists of a self-implanting housing 1, which is internally provided with a power supply 3 powered by an internal telemetry unit 2, consisting of a set of three sensors 4 for indicating changes in the internal environment connected to the internal memory 5 and wireless unit 6 for transmitting the measured values and operating data to an external collecting unit 7.

Soustava čidel 4 v tomto konkrétním příkladu provedení obsahuje jednak první čidlo 4.1 pro měření teploty, dále druhé čidlo 4.2 pro měření stupně pH, jakož i třetí čidlo 4.3 pro měření impedance.In this particular embodiment, the sensor assembly 4 comprises a first temperature sensor 4.1, a second pH sensor 4.2, and a third impedance sensor 4.3.

Uzavřené implantovatelné pouzdro i s interní telemetrickou jednotkou 2 se po provedení vlastního chirurgického zákroku volně vloží do operační rány před jejím uzavřením.The sealed implantable capsule, including the internal telemetry unit 2, is freely inserted into the surgical wound prior to the surgical wound after surgery.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Intra-body sensor for detecting changes in the internal environment, which is intended in particular for the timely detection of an infection or starting inflammation in the human body after surgical operations, characterized in that it consists of a self-implanting sleeve (1) which is internally equipped with a power supply (3) powered by an internal telemetry unit (2) consisting of a set of sensors (4) for indicating changes in the internal environment connected to the internal memory (5) and a wireless transmission unit (6) to transmit measured values and operating data to an external collecting units (7).

Intra-body sensor according to claim 1, characterized in that the set of sensors (4) comprises at least a first temperature measuring sensor (4.1) and a second pH measuring sensor (4.2).