ES2224888A1

ES2224888A1 - Marcapasos venoso externo.

Info

Publication number: ES2224888A1
Application number: ES200401055A
Authority: ES
Inventors: George James Reynolds
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-03-01
Anticipated expiration: 2024-05-03
Also published as: ES2224888B1

Abstract

Marcapasos venoso externo que envía impulsos eléctricos que estimulan los músculos y activan la circulación de la sangre en las venas. El sistema dispone de sensores y estimuladores del retorno venoso, que tratan de seguir de manera inteligente en su funcionamiento los principios de la fisiología normal. Básicamente, el circuito electrónico está configurado en siete etapas, siendo la primera un sensor de temperatura, la segunda un preamplificador, la tercera un circuito comparador, la cuarta un primer oscilador, la quinta un segundo oscilador, la sexta un tercer oscilador y la séptima un amplificador que alimenta los estimuladores. El marcapasos venoso se aplica al tratamiento de la Trombosis Venosa Profunda (TVP).

Description

Marcapasos venoso externo.

La presente invención se refiere a un marcapasos venoso externo, que previene la aparición de la Trombosis Venosa Profunda (TVP). Su funcionamiento se basa en el envío de impulsos eléctricos hacia los vasos sanguíneos de la pantorrilla; esta estimulación impulsa la sangre venosa hacia el corazón con alta velocidad.

Antecedentes de la invención

La Trombosis Venosa Profunda (TVP) es una dolencia que en muchos casos acarrea la muerte del individuo que la padece y a la que estamos expuestos cada día más a consecuencia de nuestro estilo de vida. Afecta principalmente a las venas de los muslos y de la parte inferior de las piernas, y consiste en la formación de un coágulo o trombo en las venas más grandes del área. Aunque existen varios mecanismos implicados, el que se invoca con más frecuencia es el estasis (estancamiento) venoso, debido a la adopción de una posición sentada con las piernas flexionadas. Sus síntomas no se manifiestan necesariamente de forma inmediata, sino que es al recuperar la movilidad cuando, si se hubiera producido un coágulo, parte de éste puede desprenderse, y el émbolo así creado puede viajar y alojarse en las arterias, corazón, cerebro, pulmones o en otra área y causar daño severo al órgano afectado, pudiendo llegar a producir la muerte.

El tratamiento más común para prevenir la TVP son las medicinas. Se trata en este caso de anticoagulantes que reducen la tendencia de la sangre a coagular, pero cuyo uso en pacientes con posibilidad de sangrado (cirugía o embarazo) no es recomendable, y si se utilizan es bajo un estricto control médico.

Para disminuir dolor e hinchazón y para prevenir el síndrome post-trombólico, algunos doctores recomiendan utilizar medias graduadas de compresión (llamadas TED o medias disuasivas de trombo embolias), que se ajustan más al pie y van disminuyendo su presión hacia arriba de la pierna. Sin embargo, este sistema no es inteligente, pues actúa siempre, se necesite o no, y produce, en cualquier caso, frecuentes molestias al usuario.

La bomba intermitente de compresión es un dispositivo mecánico del que disponen algunos hospitales y que automáticamente aprieta los pies y disminuye su compresión según sube por las piernas, lo que ayuda a la circulación de sangre desde las piernas en los primeros días después de la cirugía. Su forma de actuar es similar al de las medias de compresión y su tamaño y complejidad reducen su utilidad al hospital.

Algunos doctores recomiendan tomar una aspirina a causa de su efecto de licuación de la sangre. Esto no es apropiado para niños ante sus posibles efectos colaterales.

En resumen, las medidas tomadas hasta ahora para prevenir la formación de coágulos, y consecuentemente la posible aparición de trombos, son o bien medidas clínicas o bien medidas que tienden a evitar los problemas provocados por la inmovilidad, total o parcial, fundamentalmente de los miembros inferiores. Dejando a un lado las medidas quirúrgicas y las basadas en medicamentos, los métodos de prevención o son de excesiva sofisticación y complejidad (bomba de compresión) o de una simpleza también excesiva (medias de compresión).

Descripción de la invención

El marcapasos venoso externo objeto de esta invención se presenta como un aparato inteligente, sencillo, cómodo y absolutamente inocuo tanto para las personas como para otras instalaciones o aparatos electrónicos o que utilicen transmisión por radio, como marcapasos internos, aparatos electrónicos de los hospitales, de aeronaves, automóviles, del hogar, etc.

El sistema está ideado para enviar impulsos eléctricos que estimulan los músculos y activan la circulación de la sangre en las venas; esta estimulación impulsa la sangre venosa hacia el corazón con alta velocidad. El sistema dispone de sensores y estimuladores del retorno venoso, que tratan de seguir de manera inteligente en su funcionamiento los principios de la fisiología normal. Se evita de esta manera que se produzca la inflamación y se busca mantener la normalidad en el torrente sanguíneo venoso.

Básicamente, el circuito incluye un sensor de temperatura, y en función de ésta, se activa un oscilador de pulsos; los pulsos son amplificados y enviados independientemente a los electrodos que hacen contacto cutáneo en las pantorrillas de ambas piernas.

Descripción de las figuras

Se adjuntan a esta descripción dos figuras que ayudan a comprender mejor la invención. De esta forma, la figura 1 muestra un diagrama general del sistema marcapasos, en la que se incluyen gráficas de tiempo de la señal en diferentes puntos. La figura 2 muestra el diagrama del circuito eléctrico que incluye la invención. Por último, la figura 3 incluye una fotografía del circuito, implementado sobre una placa de pruebas.

Modo de realización de la invención

La figura 1 muestra un diagrama de bloques general de la invención. La etapa 1 representa un sensor-traductor de temperatura, que entrega tensión dependiente de la temperatura del mismo. El valor de su sensibilidad es de 10 mV/ºC. La salida del sensor está conectada a la entrada de la etapa 2, que representa un preamplificador de valor de ganancia 10 y permite el manejo cómodo de la señal. La salida de este preamplificador alimenta a la etapa 3, consistente en un analizador que compara la señal de entrada con dos valores límites de temperatura que indican la necesidad o no de la aplicación del estímulo. Los límites de temperatura fijados son de 36º y 37ºC como valores mínimo y máximo, respectivamente. Cuando la temperatura se encuentra entre estos dos límites, el estimulador se inhibe, pero cuando es mayor de 37ºC o menor de 36ºC, el estimulador se activa y la señal de salida del analizador se emplea para habilitar la siguiente etapa. La etapa 4 es un oscilador que suministra una señal de periodo de unos 23 segundos, dividida en dos partes, una de habilitación del estímulo y otra de espera. La parte de estímulo del oscilador corresponde con el intervalo de salida con valor alto del oscilador (t_{ON}), mientras durante el intervalo de salida con valor bajo (t_{OFF}) se deshabilita para esperar la restauración del valor normal de temperatura como respuesta a dicho estímulo. Si no se obtiene la respuesta adecuada, la acción se repite. La etapa 5 es un oscilador de generación de frecuencia, y da la señal de disparo a la etapa 6, oscilador de generación de pulso. La frecuencia es aproximadamente de 50 pulsos por minuto, 0,8 Hertzios. Cada flanco negativo a la salida del oscilador de generación de frecuencia (5) produce un pulso a la salida del oscilador de generación de pulso (6) de duración mayor de 1 milisegundo. La etapa 7 representa un amplificador de salida de valor de ganancia 2, utilizado para elevar el voltaje del pulso a aplicar a los electrodos (8) que tienen de esta manera el potencial suficiente para estimular el músculo.

La figura 2 muestra el diagrama del circuito eléctrico de la invención. En él podemos ver la etapa 1 relativa al sensor de temperatura, realizado mediante el componente LM35. El preamplificador de la etapa 2 toma la señal de la salida del sensor a través de la resistencia R1, de valor 10 K\Omega. Esta etapa preamplificadora está formada por el amplificador operacional LM358N, configurado como no inversor con las resistencias R2 y R3, de valores 100 y 10 K\Omega, respectivamente, con lo que, aplicando la fórmula del amplificador no inversor:

Av = 1 + R3/R2

obtenemos una ganancia de valor 10.

La etapa 3, relativa al circuito analizador, está a su vez formada por otro operacional LM358N, aprovechando que un mismo encapsulado incluye dos operacionales. En el circuito, mediante el divisor de tensión formado por R4 y R5, se obtiene el valor correspondiente al límite superior de temperatura, en este caso, como hemos dicho más arriba, 37ºC. La relación entre tensiones y resistencias viene dada por la fórmula:

V1 = V \text{*} R5/(R4 + R5)

Seleccionando para R5 un valor de 1 K\Omega, teniendo una tensión alimentación, V, de 15 voltios y un valor de V1 de 3,9 v, obtenemos para R4 un valor de 2,8 K\Omega. El voltaje correspondiente al límite inferior de temperatura, 36ºC, se obtiene mediante otro divisor conformado por R6 y R7, respectivamente de 3 K\Omega y 1 K\Omega. Mientras el divisor del límite superior se conecta al terminal negativo de su operacional Cl 1, el divisor relativo al límite inferior va conectado al terminal positivo de su correspondiente operacional, Cl 2. La etapa 4 relativa al primer oscilador se realiza mediante el componente LM555 utilizando una configuración estable, definida por las fórmulas

t_{ON}= 0,693 \text{*} (R10+R11)\text{*} C1

t_{OFF} = 0,693 \text{*} R11 \text{*} C1

T = t_{ON} + t_{OFF}

Con valores t_{ON} de 13 s, t_{OFF} de 10 s y C1 de 100 uF, se obtienen R10 y R11 de 100 y 47 K\Omega, respectivamente.

Las dos siguientes etapas 5 y 6 están conformadas por el circuito oscilador LM556, empleado por ser dual, ya que la salida de la etapa de generación de frecuencia da la señal de disparo para la etapa de generación del pulso. Para una frecuencia de 50 pulsos por minuto (unos 0,8 Hz) y aplicando las fórmulas correspondientes, que coinciden con las relativas al oscilador en configuración estable descritas más arriba, se obtienen, con el condensador C2 de 100 uF, valores para R12 y R13 de 11,5 y 2,8 K\Omega, respectivamente. El disparo de la siguiente etapa se hace por medio de la red RC conformada por R15, de 10 K\Omega, y C3, de 0,001 uF, de modo que cada flanco negativo produce un pulso en la salida del segundo oscilador. Es importante anotar que la constante de tiempo de esta red debe ser mucho menor que la duración del pulso de salida para que el oscilador opere de manera correcta, y que el diodo D3 evita el disparo con los flancos positivos.

La sexta etapa, 6, que genera el pulso que produce el estímulo, está conformada por el segundo oscilador del LM556 en configuración monoestable. La duración del pulso se determina por la fórmula

t = 1,1 \text{*} R14 \text{*} C4

Con C4 de valor 0,001 uF y R14 de 1 M\Omega se obtiene un pulso de 1 ms, duración muy corta para el estímulo, por lo que se utiliza una resistencia R14 de mayor valor. La etapa 7 está conformada por el transformador de salida T1, que eleva el voltaje del pulso que entrega el LM556. La relación de T1 es de 2:1 y hace que la señal en los electrodos tenga el potencial suficiente para estimular el músculo.

En el circuito prototipo de la figura 2 se utilizan dos LEDs para indicar el estado de la temperatura. Así, la activación de D1 muestra que la temperatura excede del límite superior. Un LED iluminando de manera intermitente indica que el estimulador está activado. El LED D2 señala de igual forma el límite inferior de la temperatura. Las resistencias R8 y R9 limitan la corriente protegiendo los LEDs, y tienen valor de 560\Omega.

Claims

1. Marcapasos venoso que consiste en un circuito electrónico que recibe señales de un elemento sensor y que entrega señales a unos electrodos caracterizado porque se aplica al cuerpo externamente.

2. Marcapasos venoso según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento sensor es un elemento sensor de temperatura.

3. Marcapasos venoso según reivindicación 2 caracterizado porque el elemento sensor de temperatura tiene una sensibilidad de 10 mV/ºC.

4. Marcapasos venoso según reivindicación 1 caracterizado porque el circuito electrónico está configurado en 7 etapas, siendo la primera un sensor de temperatura, la segunda un preamplificador, la tercera circuito comparador, la cuarta un primer oscilador, la quinta un segundo oscilador, la sexta un tercer oscilador y la séptima un amplificador que alimenta los estimuladores.

5. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la segunda etapa se configura como un amplificador no inversor de ganancia 10.

6. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la tercera etapa se configura como dos amplificadores operacionales, cada uno alimentado por un divisor de tensión, de manera que cada operacional fija uno de los dos límites de temperatura, superior e inferior, fuera de los cuales el estimulador va a ser activado.

7. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la cuarta etapa se configura como un oscilador en configuración astable, que suministra una señal de periodo de unos 23 segundos, dividida en dos partes, una de habilitación del estímulo, que corresponde con el intervalo de salida con valor alto del oscilador (t_{ON}), y otra de espera, que corresponde con el valor bajo del oscilador (t_{OFF}), durante el cual se deshabilita para esperar la restauración del valor normal de temperatura como respuesta a dicho estímulo.

8. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la etapa 5 es un oscilador de generación de frecuencia de frecuencia aproximadamente de 50 pulsos por minuto, ó 0,8 Hertzios.

9. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la etapa 6 es un oscilador de generación de pulso que produce un pulso de duración mayor de 1 milisegundo cada vez que recibe un flanco negativo a la salida del oscilador de generación de frecuencia (5).

10. Marcapasos venoso según reivindicación 4 caracterizado porque la etapa 7 es un amplificador de salida de valor de ganancia 2, utilizado para elevar el voltaje del pulso a aplicar a los electrodos (8) que tienen de esta manera el potencial suficiente para estimular el músculo.

11. Marcapasos venoso según todas las reivindicaciones anteriores caracterizado por aplicarse en la prevención y en el tratamiento de la Trombosis Venosa Profunda (TVP).