ES2879939T3 - Una estructura de tonómetro ponible - Google Patents
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Abstract
Una estructura de tonómetro (100) para monitorizar continuamente la presión arterial de un paciente durante un tiempo determinado, dicha estructura de tonómetro (100) comprende: - un cuerpo de soporte ponible (10) dispuesto para que lo lleve puesto un paciente (50); - una unidad de detección (150) montada en dicho cuerpo de soporte ponible (10), estando dicho cuerpo de soporte (10) y dicha unidad de detección (150) configurados de tal manera que dicha unidad de detección, durante su uso, entra en contacto con la piel de un paciente (50) próximo a un recorrido de una arteria (52), tendiendo dicha unidad de detección (150) una pluralidad de sensores de presión piezorresistivos (20), estando configurado cada sensor de dicha pluralidad de tal manera que mide una variación de presión cuando dicha unidad de detección (150) contacta con la piel de dicho paciente, y configurado para proporcionar una señal de medición respectiva (25), estando dicha señal de medición (25) asociada con una onda esfígmica respectiva de una amplitud determinada en donde dicha estructura de tonómetro (100) comprende además: - una unidad de control (30) asociada con dicha pluralidad de sensores de presión (20) y dispuesta para recibir dicha pluralidad de señales de medición (25), estando programada dicha unidad de control equipada con un medio de reconocimiento (32) con un algoritmo de reconocimiento configurado para procesar dicha pluralidad de señales de medición y que comprende las etapas de: - reconocer una señal de referencia (26) entre dicha pluralidad de señales de medición (25), en donde dicha señal de referencia está asociada con un sensor de referencia (21) respectivo, en donde dicha señal de referencia es la señal de medición de dicha pluralidad asociada con la onda esfígmica que tiene la amplitud más grande; - reconocer una señal de límite (27) en la parte restante de dicha pluralidad de señales de medición (25), estando dicha señal de límite asociada con un respectivo sensor de límite (22), en donde dicha señal de límite (27) es la señal de medición (25) de dicha pluralidad asociada con la onda esfígmica que tiene la amplitud más pequeña; - un medio de actuación (34) dispuesto para accionar dicho medio de reconocimiento (32) en instantes predeterminados (t1, t2, t3, tn), estando dicho medio de reconocimiento (32) configurado para medir una señal de medición de referencia (26) y para identificar un sensor de referencia relativo (21) en cada uno de dichos instantes (t1, t2, t3, tn), de manera que también en el caso de un movimiento accidental de dicha unidad de detección (150) con respecto a dicho recorrido de una arteria (52), siempre se reconoce dicho sensor de referencia (21); comprendiendo también dicha unidad de control (30) un medio de programa (35) que incluye: - un algoritmo de filtrado configurado para realizar una etapa de procesar dicha señal de límite (27) para extraer desde dicha señal de límite (27) un componente esfígmico y un componente de ruido; - un algoritmo de sustracción configurado para realizar una etapa de sustraer dicho componente de ruido de dicha señal de límite (27) desde dicha señal de referencia para obtener una señal de referencia corregida que está depurada de artefactos y ruido de fondo; - un algoritmo de transformación configurado para realizar una etapa de procesar dicha señal de referencia corregida para proporcionar un valor en tiempo real (40, 40', 40*) de la presión arterial del paciente.
Description
DESCRIPCIÓN
Una estructura de tonómetro ponible
Campo de la invención
La presente invención está relacionada con el campo médico y, en particular, se refiere a una estructura de tonómetro que puede llevar puesta un usuario para una monitorización permanente y no invasiva del recorrido de una arteria de un paciente, por ejemplo, la arteria radial.
Además, la invención se refiere a un método de medición correspondiente que puede ser realizado por la estructura de tonómetro anterior.
Estado de la técnica anterior
La presión arterial es uno de los parámetros más útiles para diagnosticar una enfermedad cardiovascular y para el seguimiento de pacientes que padecen estas patologías. Los métodos de medición son diferentes en cuanto a naturaleza y tipo, y es posible clasificar los métodos en dos grupos principales, es decir, métodos invasivos y métodos no invasivos. Los métodos invasivos permiten medir latido a latido permanentemente la señal esfígmica, pero requieren introducir una aguja en la arteria, con los inconvenientes que conlleva una técnica de este tipo. Los métodos no invasivos pueden ser esencialmente de dos tipos principales, es decir, métodos de medición directa y métodos de medición derivados. Las mediciones directas comprenden utilizar instrumentos que miden la presión arterial de una manera no permanente, por ejemplo, mediante técnicas oscilométricas o mediante técnicas de auscultación, mediante un manguito neumático, que es muy molesto de llevar. Las mediciones derivadas utilizan instrumentos no invasivos configurados para obtener señales de parámetros permanentes relacionadas con la presión arterial a partir de señales no esfígmicas. Por ejemplo, se utilizan instrumentos basados en el análisis de ondas de pulsos, que explota las señales ECG y pletismográficas. Puesto que estos proporcionan valores que derivan de señales no esfígmicas, estos instrumentos pueden introducir errores durante la transformación de las señales.
Un tonómetro es un aparato no invasivo para medir la presión arterial presionando un recorrido de una arteria, por ejemplo, el recorrido de la arteria radial, presionándola contra una estructura ósea que se encuentra por debajo. Entonces, por medio de un algoritmo dedicado, se derivan de esta la presión arterial central y la presión aórtica media central, sistólica y diastólica.
Entre los tonómetros más antiguos de la técnica anterior, se conocen los tonómetros no ponibles, según se da a conocer en las Patentes US5363855, US5605156 y US6290650.
En la Patente IL166200 se da a conocer un tonómetro ponible con forma de reloj.
Este dispositivo es cómodo de llevar y permite monitorizar la presión del paciente incluso durante un largo periodo e incluso lejos de un centro especializado y sin el apoyo de una persona cualificada.
En particular, el dispositivo de la Patente IL166200 comprende un sensor de presión que está sumergido en una cámara que contiene un fluido de transmisión, tal como un gel, y la cámara puede contactar con la arteria y con el fluido de transmisión, y transmite fuerzas que proceden de la deformación de la arteria. Opuesta a la cámara del sensor, se proporciona una unidad de visualización mediante la cual pueden mostrarse los datos medidos por el sensor.
Sin embargo, este dispositivo tiene un inconveniente. Al utilizar únicamente un sensor de presión, sucede una pérdida o una reducción de la señal de medición, puesto que la posición del sensor con respecto a la arteria puede cambiar cuando el dispositivo está siendo llevado por el usuario.
Para superar este inconveniente, se han desarrollado dispositivos que proporcionan más sensores de presión dispuestos adyacentemente unos con respecto a otros, según se da a conocer en la Patente US2009069698. En este caso, una unidad de control dedicada identifica el sensor que proporciona la mejor señal, según la intensidad y la calidad de las señales recibidas desde cada sensor, y realiza la medición a través del sensor identificado de este modo. De esta manera se optimiza la colocación, puesto que se selecciona el sensor que está mejor colocado sobre la arteria. En este caso, se utilizan sensores ópticos.
También se ha observado que cada sensor se ve afectado por errores sistemáticos durante la medición de la señal, que se deben a diferentes factores, por ejemplo, al movimiento del usuario, a la posición del tonómetro sobre la arteria, etc.
Sin embargo, en el caso de un dispositivo de tonómetro ponible que puede desplazarse y/o recibir impactos, la matriz de sensores puede moverse de tal manera que el sensor seleccionado puede perder la señal y puede convertirse en un sensor colocado incorrectamente con respecto a la arteria.
En Edward J. Ciaccio y Gary M. Drzewiecki "Tonometric arterial pulse sensor with noise cancellation" IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 55, n.° 10, octubre de 2008, se describe un dispositivo para monitorizar permanentemente de un modo no invasivo la onda de presión de una arteria. En particular, se proporcionan dos sensores piezoeléctricos para eliminar artefactos que reducen la calidad de la señal, en particular, artefactos de movimiento y ruido de fondo. Un primer sensor se coloca en la arteria radial (p) y otro sensor se sitúa de tal manera que evite cualquier solapamiento con la pulsación de la arteria (n). Normalmente, se realiza una etapa de eliminación del ruido usando una entrada de referencia, o reduciendo los artefactos de movimiento y ruido de la señal tonométrica de pulsación de la arteria adquirida.
Incluso en este caso, la disposición del sensor sobre la arteria debe realizarse con precisión para que la señal de medición recibida sea lo suficientemente fuerte.
En la Patente US2010/204588 se describen un aparato y un método para identificar un sitio ideal de medición de la presión arterial. En particular, el aparato comprende una unidad de detección para detectar las presiones que son ejercidas sobre un vaso sanguíneo en una región particular del cuerpo, una unidad de cálculo para calcular la forma de onda que representa la señal detectada y una unidad de decisión para decidir si el sitio examinado es el sitio ideal. La unidad de detección comprende un sensor oscilométrico, es decir, un sensor de presión de tipo puntual para su uso con una unidad de presurización, tal como un manguito neumático.
La etapa de comprobación comprueba si el sitio examinado es el sitio ideal de medición de la presión arterial, esto realiza analizando la tendencia de las presiones detectadas, que se trazan en consecuencia.
Por tanto, la solución propuesta en la Patente US2010/204588 se concibió para identificar el sitio ideal donde medir la presión arterial, que tendrá lugar más adelante por un instrumento diferente y dedicado. Por lo tanto, la solución propuesta en la Patente US2010/204588 no es adecuada para medir el valor de la presión arterial, ni puede realizar una monitorización permanente de la presión arterial de un paciente durante un tiempo predeterminado. Además, el procesamiento de los datos medidos es complejo y no puede proporcionar datos de presión precisos.
En la Patente US6475153 se describe un método para obtener datos de presión por medio de sensores ópticos. Una vez se ha obtenido la presión del paciente, las relaciones de calibración lineal entre la señal de salida y la presión sanguínea se determinan mediante un procedimiento de calibración que se realiza para alguno de los sensores ópticos del dispositivo.
En particular, la solución descrita en la Patente US6475153 comprende utilizar sensores auxiliares no ópticos para eliminar los artefactos, puesto que los sensores ópticos no pueden detectar los denominados artefactos de "presión de retención".
Por lo tanto, también la solución de la Patente US6475153 comprende necesariamente un procesamiento complejo de los datos medidos, en particular, para eliminar los artefactos, y no puede proporcionar datos precisos de medición. Sumario de la invención
Por lo tanto, es una característica de la invención proporcionar una estructura de tonómetro ponible para obtener una señal de medición precisa y fiable, independientemente del movimiento que pueda ser experimentado por un sensor de medición situado óptimamente con respecto a una arteria.
Es otra característica de la invención proporcionar una estructura de tonómetro ponible que haga posible obtener una señal de medición más precisa y más fiable, sin errores ni ruido de fondo.
Estos y otros objetos se consiguen mediante una estructura de tonómetro según la reivindicación 1.
Se consiguen ventajas adicionales por medio de las estructuras de tonómetro según las reivindicaciones dependientes. Breve descripción de los dibujos
Ahora la invención se mostrará con la siguiente descripción de sus realizaciones ejemplares, que son ilustrativas pero no limitantes, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 es una vista en perspectiva de una disposición de la estructura de tonómetro, según la invención, por encima de una arteria radial de la muñeca, comprendiendo la estructura de tonómetro una pluralidad de sensores de presión;
- La figura 1A es un diagrama que muestra esquemáticamente las señales de medición asociadas con las ondas esfígmicas detectadas por los sensores piezorresistivos, según la invención;
- Las figuras 1B a 1D son diagramas de bloque que muestran esquemáticamente la secuencia lógica de medición seguida por la estructura de tonómetro de la figura 1, según tres posibles realizaciones ejemplares alternativas de la
presente invención, en particular los diagramas de bloques señalan la secuencia de reconocimiento, repetida a intervalos de tiempo determinados, de una señal de referencia que resulta que está situada correctamente por encima de la arteria radial, así como las señales de reconocimiento del límite que se computan para mejorar la calidad de la señal de referencia y para eliminar cualquier artefacto debido al ruido de fondo;
- Las figuras 2 y 3 muestran una primera realización ejemplar de la unidad de detección, en la que la unidad de detección está dispuesta sobre un cuerpo de soporte flexible que puede disponerse alrededor de la muñeca de un usuario (figura 3);
- La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una realización ejemplar adicional de una estructura de tonómetro que comprende una pluralidad de alojamientos para cada sensor que forma la matriz de sensores; esta figura también muestra la introducción de un sensor en su propio alojamiento;
- La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una segunda realización ejemplar de una estructura de tonómetro que comprende un solo alojamiento para matrices de sensores que están dispuestas por encima de una hoja sensorizada que comprende una sola PCB (placa de circuito impreso, del inglés printed circuit board) para toda la matriz;
- La figura 6 muestra una vista en perspectiva de la realización ejemplar de la figura 5, durante la introducción de la hoja sensorizada en el alojamiento;
- La figura 7 muestra una vista diagramática de la arquitectura electrónica que forma la estructura de tonómetro; - La figura 7A muestra una vista diagramática de la arquitectura electrónica que forma la estructura de tonómetro de la figura 7, que también comprende una interfaz de usuario provista de una unidad de visualización;
- figura 8 muestra una vista diagramática de la arquitectura electrónica que forma la estructura de tonómetro de la figura 5, que también comprende un medio de transmisión inalámbrica, junto con una unidad remota;
- Las figuras 9 a 15 muestran una realización ejemplar del dispositivo de tonómetro de las figuras 2 a 6;
- Las figuras 16 a 19 muestran una realización ejemplar posible adicional del dispositivo de tonómetro, según la presente invención, equipado en particular con un medio para ajustar la distancia desde el recorrido de una arteria. Descripción detallada de la invención
Con referencia a la figura 1, una estructura de tonómetro 100, según la invención, comprende un cuerpo de soporte 10 que, durante su uso, lleva puesta un paciente 50. El cuerpo de soporte 10 comprende, en particular, una unidad de detección 150 configurada para que esté dispuesta, durante su uso, en contacto con la piel del paciente 50 próxima a un recorrido de una arteria 52, para medir la variación de presión que sucede en el recorrido de una arteria 52, debido al flujo sanguíneo.
La unidad de detección 150 comprende una pluralidad, o una matriz, de sensores de presión pioezorresistivos 20 (véanse, por ejemplo, las figuras 2, 5, 11).
Más en detalle, según se muestra diagramáticamente en el diagrama de bloques de la figura 1B, los sensores piezorresistivos 20 están dispuestos para proporcionar una pluralidad de señales de medición 25 cuando la unidad de detección 150 detecta el cambio de presión dentro del recorrido de una arteria 52 de un paciente 50. Esta circunstancia, como se describe en detalle más adelante en el presente documento, tiene lugar cuando la arteria 52 recibe una fuerza predeterminada adecuada para provocar un aplanamiento predeterminado de la arteria.
El tonómetro 100 también comprende una unidad de control 30, según se muestra diagramáticamente, que está asociada con la pluralidad de sensores de presión 20 y está dispuesta para recibir la pluralidad de señales de medición 25, cada una de las cuales está asociada con una onda esfígmica respectiva que tiene una amplitud predeterminada. Por ejemplo, la figura 1A se refiere a las ondas esfígmicas de cuatro señales de medición 25a-25d para cada una de las cuales se indica la amplitud respectiva A1-A4.
La unidad de control 30 comprende un medio de reconocimiento 32 configurado para identificar una señal de referencia 26 asociada con un correspondiente sensor de referencia 21 de la matriz de sensores 20, entre la pluralidad de señales de medición 25 detectadas, por medio de un algoritmo de reconocimiento dado. Más en detalle, la señal de referencia 26 corresponde a la señal de medición 25 de la pluralidad mencionada anteriormente, donde dicha señal de referencia está asociada con la onda esfígmica que tiene la amplitud más grande.
En particular, el sensor de referencia 21 que está asociado con la señal de referencia 26 es el único, entre la pluralidad de sensores 20, que está dispuesto lo más cerca posible al recorrido de una arteria 52, con respecto a la parte restante de sensores.
La matriz de sensores 20 y la detección en momentos diferentes del sensor de referencia 21 ayuda al paciente a ponerse el cuerpo de soporte 10 y a situar la unidad de detección 150 respectiva aproximadamente por encima de la arteria.
En particular, a diferencia de los dispositivos tonométricos del tipo conocido, no se requiere la asistencia de personal paramédico, es decir, de una persona especializada para situar correctamente un solo sensor sobre la arteria 52. Esto permite que el tonómetro 100, según la presente invención, sea utilizado también directamente en casa por el usuario final y, por lo tanto, sin que sea necesario que un personal de enfermería lo sitúe cada vez. Además, si el soporte ponible 10, y en particular la unidad de detección 150, puede desplazarse, por ejemplo, debido a la rotación del soporte
alrededor de la muñeca del usuario, el procedimiento de reconocimiento del sensor de referencia 21 se repite en una pluralidad de instantes (ti , t2 , t3 ,..., tn). De esta manera, la medición es independiente del movimiento de la unidad de detección 150, puesto que es una señal de referencia óptima a partir de la cual se identifica la señal de referencia 26. Más en particular, el medio de reconocimiento 32 está configurado para procesar el espectro de frecuencias de las señales de medición 25 en una banda de frecuencias predeterminada a la cual pertenece la presión de la señal, por ejemplo, una frecuencia cardíaca pertenece a dicha banda de frecuencias.
Además, como se muestra siempre en la figura 1B, el medio de reconocimiento 32 está configurado para reconocer, en la parte restante de la matriz de sensores 20, al menos una señal de límite 27 con respecto a la señal de referencia 26. Más en detalle, la señal de límite 27 está asociada con un respectivo sensor de límite 22 y corresponde a la señal de medición 25 de la pluralidad mencionada anteriormente, que está asociada con una onda esfígmica que tiene la amplitud más pequeña.
Además, la unidad de control 30 comprende un medio 34 para accionar (t i , t2, t3, ..., tn) el medio de reconocimiento en instantes predeterminados, para medir (ti , t2 , t3,..., tn) una señal de medición de referencia 26 y un sensor de referencia relativo 2Í en cada instante. De esta manera, siempre es posible determinar el sensor 20 que está dispuesto más próximo al recorrido de una arteria 52 entre todos los sensores 20 de la pluralidad mencionada anteriormente. En particular, la etapa de identificar el sensor 20 es posible incluso en el caso de un movimiento accidental de la unidad de detección 150 con respecto al recorrido de una arteria 52.
Los sensores piezorresistivos 20 están dispuestos para reconocer tanto una señal de referencia "útil" como una señal de ruido, que comprende la señal de artefacto provocada por el movimiento, y la señal de "presión de retención", es decir, una señal relacionada con la presión que se requiere para aplanar la arteria 52. Más en detalle, el sensor más próximo a la arteria detecta tanto la señal útil como la señal de ruido, mientras que el sensor de límite 22, que está dispuesto a una distancia más larga de la arteria 52 que el sensor de referencia 21, detecta únicamente la señal de ruido. De esta manera, es posible identificar con precisión la señal útil procesando los datos medidos por sensor de referencia 21 y sustrayendo los datos medidos por el sensor de límite 22 a partir de ello.
Por lo tanto, el uso de sensores piezorresistivos 20 hace posible procesar más fácilmente los datos medidos por los elementos sensores que en las soluciones del estado de la técnica, por ejemplo, en el caso de matrices bidimensionales de sensores ópticos, a la vez que se obtienen resultados más precisos y más fiables.
La unidad de control 30 comprende un medio de programa 35 que está configurado para procesar la señal de límite 27 mediante un algoritmo de filtrado 38, a fin de extraer una señal de referencia adicional 26', es decir, el componente esfígmico de la señal de límite 27 y/o una señal de artefacto 28, es decir, el componente de ruido de la señal de límite 27.
Según una primera realización ejemplar de la presente invención, según se muestra diagramáticamente en la figura 1B, el medio de programa 35 está adaptado para combinar la señal de referencia adicional 26' con la señal de referencia 26 mediante un algoritmo de fusión 36. De esta manera, se obtiene una señal de referencia mejorada 26" que tiene una información y calidad aumentadas con respecto a la señal de referencia 26. Después, la señal de referencia mejorada 26" se procesa por un medio de programa 35 mediante un algoritmo de transformación 39 para proporcionar un valor en tiempo real 40' de la presión arterial del paciente.
Como se muestra diagramáticamente en la figura 1C, como alternativa a lo que se describe con referencia a la figura 1B, la unidad de control 30 puede extraer una señal de artefacto 28 de una señal de límite 27.
En este caso, el medio de programa 35 está adaptado para sustraer la señal de artefacto 28 de la señal de referencia 26, mediante un algoritmo de sustracción 37, obteniendo de este modo una señal de referencia correcta 26"', es decir, sin el componente de artefacto 28. Después, la señal de referencia correcta 26''' se procesa por un medio de programa 35 mediante un algoritmo de transformación 39 para proporcionar un valor en tiempo real 40 de la presión arterial del paciente.
En la realización ejemplar adicional, según se muestra diagramáticamente en la figura 1D, una vez se ha obtenido la señal de referencia mejorada 26", como se describe en la figura 1B, el medio de programa 35 realiza el algoritmo de sustracción 37 para sustraer el artefacto 28 de la señal mejorada 26". En este caso, el medio de programa 35 usa por lo tanto ambos algoritmos, es decir, algoritmos de unión y diferenciales.
De esta manera, se obtiene una señal de referencia mejorada y correcta 26* que, además de tener un contenido de información mejorado con respecto a la señal de referencia 26, no contienen ningún artefacto 28 y por lo tanto, es una señal de muy alta calidad. Después, la señal de referencia mejorada y correcta 26* se procesa mediante el algoritmo de transformación 39 para proporcionar un valor en tiempo real de la presión arterial del paciente 40*.
Mientras procesa los datos, además de eliminar los artefactos 28, la unidad de control 30 puede eliminar posibles variaciones de presión de retención con respecto al valor que se ha determinado en una etapa de calibración
preliminar. Esta última puede medir de un modo convencional la presión máxima, la presión mínima y la presión media del paciente, por medio de un manguito, es decir, un brazalete, y puede asociar los valores de presión medidos con la señal correcta y/o mejorada definida anteriormente.
Incluso si antes se ha hecho referencia a una señal de límite 27 que se calcula mediante el medio de programa 35 para mejorar la calidad de la señal de medición de referencia 26, al obtener una señal de referencia mejorada y/o correcta, el medio de programa 35 también puede utilizar todas las señales de medición 25, aparte de la señal de referencia 26, como señales de límite. En este caso, todas las señales de medición 25 y, por lo tanto, todos los sensores 20, se utilizan tanto para mejorar la señal de referencia 26 como para descubrir la señal de artefacto 28. En otras palabras, todas las señales de medición 25 toman parte tanto para la etapa de eliminación del artefacto, mediante el algoritmo de sustracción, como para la etapa de la señal mejora del contenido de información 26 mediante el algoritmo de fusión, gracias al flujo de datos disponibles aumentado. En otras palabras, todos los sensores 20 de la matriz son útiles no solo para reducir el ruido sino también para aumentar la calidad de la señal.
En particular, se identifican dos señales, es decir, una señal s(t) y un ruido n(t). Cada sensor detecta, en particular, una combinación lineal de las dos señales. En consecuencia, una vez aceptados el modelo de dos fuentes (señal y ruido) que pueden considerarse de forma no correlacionada e incluso independientemente una de la otra, es posible dividir las dos fuentes métodos de descomposición ciega, tales como el análisis de componentes principales (ACP) o el análisis de componentes independientes (ACI).
En particular, el ACP está basado en la matriz de covarianza de señales y calcula sus valores propios. En nuestro caso, 4 señales = 4 valores propios. Todavía teóricamente, los 2 valores propios más altos deberían "definir" gran parte de la varianza (es decir, del contenido de información) de las señales. Como alternativa, un algoritmo puede proporcionar aquellos análisis del espectro de la señal combinada que comprende la señal y el ruido, y son capaces de separar la señal del ruido, puesto que algunas características de la señal de interés son conocidas, tales como la banda de frecuencias a la cual pertenece la señal de presión (sobre la frecuencia cardíaca).
Desde un punto de vista estructural, como se muestra en la figura 2 o 4, la unidad de detección 150 comprende una pluralidad de alojamientos 13, cada uno de los cuales está dispuesto para alojar un sensor respectivo 20, para formar con ello una unidad de sensor 20a.
En particular, en una primera realización ejemplar, cada alojamiento está hecho de un material flexible, en particular, está hecho de una goma de silicona. Esto permite transmitir las fuerzas externas al sensor que está contenido dentro del alojamiento.
Como alternativa, cada alojamiento 13 está hecho de un material rígido, por ejemplo, un material cerámico. Entonces, cada alojamiento 13A recibe un material fluido, en particular una goma de silicona que, una vez polimerizada, transmite las fuerzas externas al sensor 20 que está contenido dentro del alojamiento rígido 13. En particular, cada alojamiento rígido 13 aloja un sensor que comprende únicamente un elemento sensible 20c. Como es bien sabido, el elemento sensible piezorresistivo 20c comprende generalmente una membrana que cambia su forma en respuesta a la variación de presión que es transmitida por el recorrido de una arteria 52, con la cual se pone en contacto.
En este caso, las unidades de sensor 20a están dispuestas a una distancia predeterminada para definir la matriz de sensores 20.
En particular, la unidad de detección 150 comprende varios elementos sensores 20a según un diseño predeterminado, por ejemplo 2 x 2, 2 x 4 o, normalmente, 2 x N, donde N representa el número de elementos sensores 20a.
Los elementos sensores 20a están colocados en el cuerpo de soporte 10, en particular en un cuerpo de soporte flexible que está configurado para estar dispuesto alrededor de la muñeca del usuario 50, según se muestra diagramáticamente en la figura 3. En particular, los elementos sensores 20a están dispuestos en una porción final 11a del cuerpo de soporte flexible 10. En un segundo extremo 11b, opuesto al primer extremo 11a, el cuerpo de soporte 10 comprende un conector de alimentación y salida 14 de sensores 20. De esta manera, al situar el conector 14 en el lado opuesto a los sensores 20, se ayuda al funcionamiento del tonómetro, ya que la parte sensible, durante su uso, está dispuesta sobre la muñeca. Además, este conector 14 está colocado en una posición que está, durante su uso, a una distancia de varios centímetros desde la matriz, de modo que la flexión del soporte flexible no se ve dificultada por la presencia del propio conector.
En particular, el cuerpo de soporte flexible 10 puede comprender, por ejemplo, un elemento de anillo de pulsera rígido 10', que tiene un rebaje para proporcionar un acceso al conector 14 del soporte de los sensores, al que está conectado, para mantener la unidad de detección 20 orientada hacia el recorrido de una arteria del paciente 50, y para mantener su posición lo suficientemente estable para evitar cualquier molestia al paciente. Dicha realización es particularmente fácil y confortable de usar y de llevar. Esto permite utilizarla como un simple reloj de pulsera que, en consecuencia, se puede llevar puesta permanentemente para detectar señales de medición obtenidas desde los sensores de presión
En la realización ejemplar de la figura 4, los alojamientos 13 tienen una forma alargada de tipo caja y están adaptados para alojar un sensor alargado 20'. En este caso, las unidades de sensor 20a están dispuestas adyacentes entre sí para definir la matriz de sensores 20.
Más en detalle, cada sensor alargado 20' comprende una base de soporte 20'a sobre la cual se dispone un elemento sensible 20c y se conecta a la base de soporte 20'a.
Como alternativa, como se muestra en las figuras 5 y 6, la unidad de detección 150 comprende un solo alojamiento 13 que está dispuesto para alojar una hoja sensorizada 23a sobre la cual está dispuesta la pluralidad de sensores 20. Como se muestra diagramáticamente en la figura 7, el embalaje 13 de la parte 12 de tipo caja contiene la matriz de sensores piezorresistivos 20 y también contiene un sensor de temperatura 135 configurado para compensar el cambio de temperatura que, como es bien sabido, es probable que tenga lugar en los sensores piezorresistivos 20. El embalaje 13 está conectado a la unidad de control 30 según se describe más adelante en el presente documento. Entre los sensores 20 y la unidad de control 30 puede proporcionarse un extremo frontal analógico, o AFE, 42 y un convertidor analógico-digital 44. También, el sensor de temperatura 135 puede estar conectado a la unidad de control 30, mediante un extremo frontal analógico respectivo, o AFE, 42'. La unidad de control 30 compensa el cambio de temperatura de los sensores 20 en base a las mediciones hechas por medio del sensor de temperatura 135 y analiza las señales de medición 25 detectadas por los sensores 20, según se describe con referencia a las figuras 1A a 1D.
Como se muestra, por ejemplo, en la figura 7A, puede proporcionarse una interfaz de visualización 60 en el cuerpo de soporte ponible 10, en particular puede proporcionarse una unidad de visualización que está dispuesta, durante su uso, en el lado opuesto a la unidad de detección 150.
Como se muestra en la figura 8, la unidad de control 30 también comprende un medio de transmisión 65, en particular un medio inalámbrico, que está configurado para transmitir los datos medidos por la pluralidad de sensores 20 a una unidad remota 70. Como alternativa, la unidad de control 30 puede comprender una unidad de memoria configurada para memorizar la pluralidad de señales de medición 25 y para transferirlas sucesivamente a la unidad remota 70. Además de los sensores de presión 20, el cuerpo de soporte ponible 10 puede comprender sensores adicional para mejorar los datos disponibles, por ejemplo, los sensores adicionales son un acelerómetro configurado para eliminar los artefactos debido al movimiento del paciente 50, un sensor bioquímico configurado para medir los electrolitos en la piel, para aumentar los datos fisiológicos o patológicos del paciente 50, un sensor de temperatura 135, para compensar los cambios de lectura intrínsecos a los sensores piezorresistivos.
Además, para ayudar a situar el tonómetro 100, pueden proporcionarse un actuador y un sistema de control para obtener una situación óptima en el recorrido de una arteria 52. En particular, el actuador está adaptado para aplicar una presión de aplanamiento que es lo más adecuado para detectar la onda esfígmica en el recorrido de una arteria 52.
En la realización ejemplar mostrada diagramáticamente en las figuras 9 a 15, el dispositivo de tonómetro 100 comprende un cuerpo de soporte ponible 10 hecho de un material flexible, en particular de placas de circuito impreso flexibles, por ejemplo PCB Flex, que tiene un primer lado 11 y un segundo lado 12 opuesto al primer lado 11.
Un número predeterminado de elementos de sensores piezorresistivos 120 se dispone para formar filas 121 en el primer lado 11 del cuerpo de soporte ponible 10, estando dichos elementos conectados al primer lado de la capa base por medio de una técnica de "unión por hilos".
Más en detalle en la realización ejemplar de las figuras 9 a 15, el tonómetro 100 proporciona un cuerpo principal 125 de un material rígido que está conectado al primer lado 11 del cuerpo de soporte ponible 10, por ejemplo, mediante pegado, y tiene una primera y una segunda aberturas 113a y 113b. En cada abertura 113a y 113b se dispone, durante su uso, un elemento sensible piezorresistivo respectivo 120a,120b de una fila predeterminada de elementos de sensores piezorresistivos, o "troquel", es decir, la parte esencial de un sensor piezorresistivo.
Cada abertura 113a y 113b está adaptada para ser rellenada con una cantidad predeterminada de goma de silicona fluida para cubrir por completo el elemento sensible piezorresistivo respectivo 120a,120b que está alojado dentro de esta abertura. Una vez endurecida, la goma de silicona proporciona un elemento de transmisión 160 que sobresale desde el cuerpo principal 125 y está adaptado para transmitir las fuerzas externas al elemento sensible piezorresistivo 120.
En particular, el cuerpo principal 125 sirve para proteger a la pareja de sensores frente a la suciedad, el polvo y los choques y para endurecer la estructura general a lo largo de una dirección predeterminada según se explica más en detalle en lo sucesivo en el presente documento. El cuerpo principal 125 también sirve para cubrir el elemento sensible 120 con una goma de silicona fluida a través de las aberturas 133.
El grupo que consiste en un cuerpo principal 125, un elemento de transmisión de la fuerza y una fila de elementos de
sensores piezorresistivos 120a, 120b, forma una unidad de sensor 112. Por lo tanto, en el caso mostrado diagramáticamente en las figuras 9 a 15, se proporcionan una primera unidad de sensor 112a y una segunda unidad de sensor 112b.
Según la invención, cada cuerpo principal 125 también puede comprender una tercera abertura 133c, que puede estar colocada entre dos elementos de sensores piezorresistivos 120a y 120b adyacentes de la fila. Un sensor de temperatura 135 se dispone en la abertura 133c. Como es bien sabido, los sensores piezorresistivos 120 podrían verse afectados por un cambio de temperatura considerable y cambia la temperatura. Por lo tanto, el sensor de temperatura 135 sirve para registrar posibles cambios de temperatura, para compensar el cambio de temperatura anterior. Para aumentar la comodidad del paciente y para disponer el sensor de temperatura 135 en la misma condición que los s sensores piezorresistivos 20, puede proporcionarse una goma de silicona o capa de goma adicional sobre el elemento de transmisión, o una capa hecha de cualquier material biocompatible.
Además, el tonómetro 100 también puede proporcionar un elemento de refuerzo 140 que se dispone sobre el segundo lado del soporte de base flexible. Más en detalle, puede proporcionarse un elemento de refuerzo 140, por ejemplo un elemento de refuerzo hecho de un material de plástico rígido, tal como una PCB rígida, que se dispone en el segundo lado en un cuerpo principal 125 respectivo, es decir, en una posición especular opuesto a él, con respecto al soporte de base flexible.
De esta manera, se obtiene un objeto que es considerablemente rígido en los cuerpos de refuerzo 140 y en los cuerpos principales125, para asegurar, entre otras cosas, la integridad de las uniones soldadas hechas con la técnica del "soldado de cables", y con una flexibilidad destacable, entre dos cuerpos principales adyacentes 125 gracias al cuerpo de soporte 10 hecho de un material flexible que ayuda a disponer el dispositivo 100 alrededor de la muñeca del usuario. Más en detalle, el dispositivo de tonómetro 100 se sitúa en la muñeca del usuario, de tal manera que sea muy rígida a lo largo de la dirección longitudinal de la arteria 52 y que sea flexible a lo largo de la dirección transversal.
La solución técnica particular descrita anteriormente para el dispositivo de tonómetro 100, según la invención, que comprende al menos una primera y una segunda unidades de sensor 112a y 112b, cada una de las cuales está equipada con una línea respectiva 121a,121b de elementos sensores 120 que comprende al menos un primer y al menos un segundo elementos sensibles 120a y 120b, tiene diferentes ventajas. En primer lugar, este diseño hace posible disponer una fila de elementos sensores 120 en una posición bien adecuada para detectar la presión arterial, es decir, en el caso mostrado diagramáticamente en la figura 10, en un rebaje 56 entre el hueso radial 53 y un tendón 54. Una vez se ha identificado la unidad de sensor 112 que está dispuesta por encima de la posición correcta, comienza una búsqueda entre todos los sensores de la fila de esta unidad de sensor 112, del elemento sensible 120a o 120b que pueda detectar la mejor señal de medición. En esta conexión, debe señalarse que la calidad de señal cambia en respuesta a la distancia proximal desde la arteria.
En la realización ejemplar mostrada diagramáticamente en las figuras 16 a 19, también se proporciona un medio de ajuste de la distancia 210 para ajustar la distancia de la unidad de sensor 112 desde el recorrido de una arteria 52 del paciente 50. Más en detalle, el medio de ajuste 210 está adaptado para retirar/acercar una unidad de sensor 112 desde/hacia el recorrido de una arteria 52, para aplanarla en consecuencia. Como es bien sabido, una señal de sensor de presión puede detectar la presión arterial solo si la arteria 52 está ligeramente aplanada. Más en detalle, existe un valor límite inferior del aplanamiento de la arteria 52, por debajo del cual la onda de presión no puede medirse, así como un límite superior del aplanamiento de la arteria 52, por encima del cual se bloquea la propia arteria. Por lo tanto, el medio para ajustar la distancia 210 de la unidad de sensor 112 desde el recorrido de una arteria 52 sirve para aplicar una presión en la muñeca del paciente que es lo suficientemente fuerte para aplanar la arteria 52 y, en consecuencia, para permitir detectar la señal de presión por la unidad de sensor 112, pero no lo suficientemente fuerte para bloquear la propia arteria 52. Ventajosamente, el medio de ajuste 210 puede ser u medio manual, para que sea operado manualmente por el propio paciente.
Por ejemplo, el medio de ajuste 210 puede comprender un tornillo sin fin, no mostrado en detalle en la figura, que tiene una porción final integral para un pomo 215, o para un elemento de interacción diferente. Cuando se sitúa la unidad de sensor 112 con respecto a la arteria 52, el paciente 50 puede accionar manualmente el pomo 215 para deslizar la unidad de sensor 112 hacia/desde la arteria 52. Más en detalle, si el pomo se gira en una primera dirección de rotación, la unidad de sensor 112 se mueve hacia la arteria 52, para aplanar esta última (figura 18), mientras que si el pomo 215 se gira en la dirección opuesta, la unidad de sensor 112 se mueve en la dirección opuesta a la dirección previa, es decir, la unidad de sensor 112 se mueve desde la arteria 52 (figura 19).
El cuerpo ponible 10 también puede comprender un cierre 15 que permite un bloqueo estable alrededor de la muñeca del paciente 50 y entonces permite mantener la unidad de sensor 112 en la posición correcta con respecto a la arteria 52.
Además, puede proporcionarse un medio de control, no mostrado en las figuras, a bordo de la estructura de tonómetro 100, que está configurado para leer la señal de presión detectada por la unidad de sensor 112, y configurado para compararla con un valor de referencia. Más en detalle, cuando el valor de la señal de presión detectada es mayor que el valor de referencia, una pantalla y/o un emisor de sonido del tonómetro comunica al paciente que la señal detectada
es lo suficientemente fuerte para detectar la presión arterial.
Claims (15)
1. Una estructura de tonómetro (100) para monitorizar continuamente la presión arterial de un paciente durante un tiempo determinado, dicha estructura de tonómetro (100) comprende:
- un cuerpo de soporte ponible (10) dispuesto para que lo lleve puesto un paciente (50);
- una unidad de detección (150) montada en dicho cuerpo de soporte ponible (10), estando dicho cuerpo de soporte (10) y dicha unidad de detección (150) configurados de tal manera que dicha unidad de detección, durante su uso, entra en contacto con la piel de un paciente (50) próximo a un recorrido de una arteria (52), tendiendo dicha unidad de detección (150) una pluralidad de sensores de presión piezorresistivos (20), estando configurado cada sensor de dicha pluralidad de tal manera que mide una variación de presión cuando dicha unidad de detección (150) contacta con la piel de dicho paciente, y configurado para proporcionar una señal de medición respectiva (25), estando dicha señal de medición (25) asociada con una onda esfígmica respectiva de una amplitud determinada en donde dicha estructura de tonómetro (100) comprende además:
- una unidad de control (30) asociada con dicha pluralidad de sensores de presión (20) y dispuesta para recibir dicha pluralidad de señales de medición (25), estando programada dicha unidad de control equipada con un medio de reconocimiento (32) con un algoritmo de reconocimiento configurado para procesar dicha pluralidad de señales de medición y que comprende las etapas de:
- reconocer una señal de referencia (26) entre dicha pluralidad de señales de medición (25), en donde dicha señal de referencia está asociada con un sensor de referencia (21) respectivo, en donde dicha señal de referencia es la señal de medición de dicha pluralidad asociada con la onda esfígmica que tiene la amplitud más grande;
- reconocer una señal de límite (27) en la parte restante de dicha pluralidad de señales de medición (25), estando dicha señal de límite asociada con un respectivo sensor de límite (22), en donde dicha señal de límite (27) es la señal de medición (25) de dicha pluralidad asociada con la onda esfígmica que tiene la amplitud más pequeña;
- un medio de actuación (34) dispuesto para accionar dicho medio de reconocimiento (32) en instantes predeterminados (t-i, t2 , t3 , tn), estando dicho medio de reconocimiento (32) configurado para medir una señal de medición de referencia (26) y para identificar un sensor de referencia relativo (21) en cada uno de dichos instantes (t1 , t2 , t3 , tn), de manera que también en el caso de un movimiento accidental de dicha unidad de detección (150) con respecto a dicho recorrido de una arteria (52), siempre se reconoce dicho sensor de referencia (21); comprendiendo también dicha unidad de control (30) un medio de programa (35) que incluye:
- un algoritmo de filtrado configurado para realizar una etapa de procesar dicha señal de límite (27) para extraer desde dicha señal de límite (27) un componente esfígmico y un componente de ruido;
- un algoritmo de sustracción configurado para realizar una etapa de sustraer dicho componente de ruido de dicha señal de límite (27) desde dicha señal de referencia para obtener una señal de referencia corregida que está depurada de artefactos y ruido de fondo;
- un algoritmo de transformación configurado para realizar una etapa de procesar dicha señal de referencia corregida para proporcionar un valor en tiempo real (40, 40', 40*) de la presión arterial del paciente.
2. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, en la que dicho medio de programa está configurado para realizar también las siguientes etapas:
- combinar, mediante un algoritmo de fusión, dicha señal de referencia y dicho componente esfígmico de dicha señal de límite obteniendo una señal de referencia mejorada, para aumentar la información y la calidad de dicha propia señal de referencia;
- procesar dicha señal de referencia mejorada mediante dicho algoritmo de transformación.
3. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, en la que dicho medio de reconocimiento está configurado para procesar el espectro de frecuencias de dichas señales de medición (25) en una banda de frecuencias predeterminada a la cual pertenece la presión de señal, perteneciendo dicha banda de frecuencias predeterminada a una banda de frecuencias que comprende dicha frecuencia cardíaca.
4. Un estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, en la que dicho medio de reconocimiento (32) está configurado para reconocer una pluralidad de señales de límite (27) con respecto a dicha señal de referencia (26) en la parte restante de dicha pluralidad de sensores (20), estando dicho medio de reconocimiento provisto de dicho medio de programa (35) para mejorar la información de dicha señal de referencia (26), mediante un algoritmo de fusión (36), y para determinar dicha señal de artefacto (28) para que sea sustraída de dicha señal de referencia (26) mediante un algoritmo de sustracción (37).
5. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, en la que dicha unidad de detección (150) comprende una pluralidad de alojamientos (13), estando dispuesto cada alojamiento de dicha pluralidad de alojamientos para alojar un respectivo sensor (20), de modo que se forma una unidad de sensor (20a); en particular, estando hecho cada alojamiento (13) de un material flexible que está adaptado para transmitir las fuerzas externas al sensor que está alojado dentro de dicho alojamiento (13).
6. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 5, en la que dicho alojamiento (13) tiene una forma alargada de tipo caja y está adaptado para alojar un sensor alargado, comprendiendo dicho sensor alargado una base de soporte (20'a) y un elemento sensible (20c) conectado a dicha base de soporte (20'a).
7. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 5, en la que dicho material flexible es goma de silicona, estando hecho cada alojamiento (13) de un material rígido y dispuesto para ser rellenado con un material polimérico fluido que, una vez endurecido, está adaptado para transmitir las fuerzas externas al sensor (20) contenido en dicho alojamiento hecho de un material rígido, estando cada alojamiento (13) hecho de un material rígido dispuesto para alojar un sensor que está formado únicamente por dicho elemento sensible (20c).
8. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 7, en la que dicho material rígido es un material cerámico.
9. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 7, en la que dicho material polimérico fluido es goma de silicona.
10. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 5, en la que dicha pluralidad de unidades de sensor (20a) está dispuesta según un diseño predeterminado (2 x N), en donde 2 x N es el número de dichos elementos sensores (20a), en dicho cuerpo de soporte, estando dispuesta dicha unidad de sensor (20a) en un extremo (11a) de dicho cuerpo de soporte flexible (10) y provista de un conector de alimentación (14) dispuesto en un segundo extremo (11b) opuesto a dicho primer extremo (11a).
11. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 6, en la que dicha unidad de detección con forma de tipo caja (150) comprende un solo alojamiento (13) dispuesto para alojar una hoja sensorizada (13a) en el que está dispuesta dicha pluralidad de sensores (20).
12. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, en la que dicho cuerpo de soporte ponible (10) comprende, además de dichos sensores de presión (20), al menos un sensor auxiliar configurado para proporcionar datos útiles adicionales, estando seleccionado dicho o cada sensor auxiliar entre el grupo que consiste en:
- un acelerómetro para eliminar los artefactos debido al movimiento del paciente (50);
- un sensor bioquímico para medir electrolitos en la piel, para aumentar los datos fisiológicos o diagnósticos del paciente (50);
- un sensor de temperatura para compensar los cambios de lectura intrínsecos de los sensores piezorresistivos; - un actuador y un dispositivo de control de dicho actuador para situar más fácilmente y conseguir un posicionamiento óptimo en dicho recorrido de una arteria (52), estando dispuesto dicho actuador para aplicar a dicho recorrido de una arteria (52) la presión de aplanamiento más adecuada para detectar la onda esfígmica;
- o una combinación de los mismos; que comprende, en particular, un cuerpo de base provisto de dicho o cada sensor adicional, estando dispuesto dicho cuerpo de base para estar conectado de forma extraíble a dicha estructura de tonómetro para permitir proporcionar dichos sensores adicionales.
13. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 1, que comprende:
- un cuerpo de soporte ponible (10) hecho de un material flexible, tendiendo dicho cuerpo de soporte ponible (10) un primer lado (11) que, durante su uso, puede orientarse hacia la piel de un usuario (50) y un segundo lado (12) opuesto al primer lado;
- una pluralidad de elementos piezorresistivos (120) dispuestos para formar filas (121), estando dispuesto cada elemento piezorresistivo (120) de dicha pluralidad en dicho primer lado (11) de dicho cuerpo de soporte ponible (10); - un cuerpo principal hecho de un material rígido (125) dispuesto en dicho primer lado (11) de dicho cuerpo de soporte ponible (10), teniendo dicho cuerpo principal (10) una pluralidad de aberturas (113) en cada una de las cuales, durante su uso, un elemento sensible piezorresistivo respectivo (120) está dispuesto en una de dichas filas, de modo que se forma una unidad de sensor (112);
- cada abertura (113) de dicha pluralidad dispuesta para ser rellenada con una cantidad predeterminada de un material polimérico fluido para cubrir por completo el piezorresistivo elemento sensible (120) respectivo que está alojado dentro de dicha abertura, estando adaptado dicho material de fluido polimérico para endurecerse de modo que se proporciona un elemento de transmisión (160) dispuesto para transmitir las fuerzas externas al elemento sensible piezorresistivo (120), que sobresale desde dicho cuerpo principal (125), en particular dicho material polimérico fluido es goma de silicona; en particular, siendo dicho material flexible unas placas de circuito impreso flexibles, en particular una PCB Flex; en particular, estando provisto también cada cuerpo principal de una tercera abertura, estando dispuesta dicha tercer abertura, durante su uso, para alojar un sensor de temperatura.
14. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 13, en la que una goma de silicona o capa de goma adicional se proporciona en dicho elemento de transmisión, o se proporciona una capa hecha de cualquier material biocompatible que está adaptado, durante su uso, para ponerse en contacto con la piel del usuario, para aumentar la comodidad del paciente.
15. Una estructura de tonómetro (100), según la reivindicación 13, en la que también se proporciona un elemento de refuerzo, en particular un elemento de refuerzo hecho de un material de plástico rígido, tal como una PCB rígida, que está dispuesto sobre dicho segundo lado de dicho cuerpo de soporte ponible en un cuerpo principal respectivo, es decir, en una posición opuesta especular a dicho cuerpo principal, con respecto a dicho cuerpo de soporte ponible, estando dispuestos dichos cuerpos de refuerzo y dichos cuerpos principales, durante su uso, a lo largo de una dirección axial de dicho recorrido de una arteria; en particular, también se proporciona un medio de ajuste para ajustar la distancia de dicha unidad de sensor desde dicho recorrido de arteria, estando dispuesto dicho medio de ajuste para retirar/acercar dicha unidad de sensor desde/hacia dicho recorrido de una arteria, para hacer que dicho recorrido de una arteria se vuelva plano, en particular, se proporciona un medio de control configurado para leer dicha señal de presión detectada y para compararla con un valor de referencia, para que, cuando dicho valor de dicha señal de presión detectada sea mayor que dicho valor de referencia, una pantalla y/o un emisor de sonido de dicho tonómetro comunica al paciente que la señal detectada es lo suficientemente fuerte para detectar la presión arterial.
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