FI85101B

FI85101B - Foer observation av andning laemplig avkaenningsorgan.

Info

Publication number: FI85101B
Application number: FI895131A
Authority: FI
Inventors: Lauri Malkamaeki
Original assignee: Instrumentarium Oy Datex
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-11-29
Also published as: US5195529A; FI85101C; DE4034163A1; FI895131A0

Description

1 85101

Hengityksen tarkkailuun soveltuva tuntoelin

Keksintö koskee potilaan hengitystien tai hengitysteiden kautta tapahtuvan hengityksen tarkkailuun soveltuvaa 5 tuntoelintä.

Yleisesti potilaan hengityksen monitorointimenetelmät perustuvat rintakehän liikkeeseen tai keuhkojen tilavuuden muutoksiin hengitettäessä. Ihoon kiinni-10 tettävät paineanturit havannoivat rintakehän liikettä. Piezosähköistä kalvoa, joka myös havaitsee rintakehän liikkeen, on käytetty hengityksen tarkkailuun. Impedanssiantureilla puolestaan mitataan hengitys-tilavuudessa tapahtuvia muutoksia. Näillä periaatteilla 15 tapahtuvat mittaukset ovat kuitenkin erittäin artefaktaherkkiä, sillä kaikki lihasten liikkeet näkyvät mittaustuloksissa vaikeuttaen osaltaan tulosten tulkintaa.

20 Näitä menetelmiä on lisäksi pidettävä epäluotettavina, koska ne seuraavat potilaan hengitysliikkeitä, jotka voivat edelleen jatkua, vaikka ilman kulku keuhkoihin on estynyt esimerkiksi hengitysteihin kertyneen liman vuoksi. Vasta siinä vaiheessa, kun hengitysliikkeet ovat 25 lakanneet ja potilaan hapensaanti on ollut jo jonkin aikaa estynyt, saadaan näillä menetelmillä tieto vakavasta tilanteesta. Tätä ongelmaa on siis pidettävä erittäin merkittävänä.

30 Käytössä on periaatteessa luotettavampikin mittausmenetelmä, joka perustuu ilman virtauksen tarkkailemiseen termistorien avulla. Termistorin toiminta perustuu vastuksen arvon muuttumiseen lämpötilan muutoksen seurauksena. Tällaisen termistorin haittapuolena on sen 35 hankalahko rakenne. Lisäksi halpojen termistorien 2 85101 ongelmana on rajoitettu herkkyys. Mittauksessa ongelmia aiheuttaa kosteus. Jos potilaan hengitysteistä erottuva lima joutuu termistorille syystä tai toisesta, johtaa tämä mittaushäiriöön. Termistorin ihokosketus johtaa 5 samoin mittaushäiriöön. Termistorin sijainti hengitystien edessä on erittäin kriittinen. Sen tulee siis sijaita juuri oikeassa kohdassa, jotta hengityssignaali havaittaisiin. Tästä syystä termistorin asennus vaatii runsaasti työtä.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat. Tarkoituksena on saada aikaan tuntoelin, joka on rakenteeltaan yksinkertainen ja hinnaltaan halpa. Edelleen tarkoituksena on saada aikaan tuntoelin, jolla 15 saadaan luotettavasti hengityssignaali suoraan hengitys-ilmavirrasta.

Keksinnön mukaisen laitteen tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksissa.

20

Keksinnössä käytetään hyväksi sähköä johtavan materiaalin ja ilman muodostamaa sähköparia ja hengitysilman kosteutta ja virtaamaa. Sähköparin aikaansaamiseksi tarvitaan kaksi erillään olevaa sähköä johtavaa 25 elementtiä, jotka ovat sähköisesti toisiinsa yhteydessä varausten kuljettajien kuten ionien välityksellä. Sähköä johtava elementti voi koostua esimerkiksi magnesiumista tai edullisesti alumiinista tai niiden seoksista. Myös jokin muu sopiva metalli on käyttökelpoinen. Erillään 30 olevat sähköä johtavat elementit voidaan valmistaa jopa samasta materiaalista. Tällöin jännitteen polariteetti voi olla kuinka päin tahansa, koska kumpikin elementti voi toimia anodina toisen toimiessa katodina. Saman materiaalin käytöstä kummassakin elementissä on etuna se, 35 että tällöin ei tarvitse välittää miten päin 11 3 85101 monitoroivaan instrumenttiin kulkevat johdot kiinnitetään. Polariteetin epämääräisyydestä päästään biassoimalla pari etujännitteellä. Tällöin parin hengityksen tahdissa kulkeva virta on aina 5 samansuuntainen.

Erillään olevien elementtien välisen sähköisen varauksen siirron tulee tapahtua varausta kuljettavien ionien avulla. Tästä syystä elementit yhdistetään toisiinsa 10 sellaisen materiaalin kuten esim muovin välityksellä, joka sallii varausta kuljettavien ionien siirtymisen kosteuden vaikutuksesta elementiltä toiselle. Elementit voidaan vaikkapa liimata muovikappaleen molemmin puolin. Monissa polymeeripohjaisissa materiaaleissa kuten 15 muoveissa ja liimoissa on läsnä ioneja esim natriumkloridista, jotka ionit toimivat varauksen kuljettajina.

Kostean hengitysilmavirran osuessa tällaiseen 20 tuntoelimeen muodostuu sähköä johtavien elementtien ja elementtien välistä yhteyttä hoitavien ionien vaikutuksesta sähkökemiallinen pari, joka synnyttää elementtien välille heikon jännitteen. Jännitesignaali ohjataan edelleen tulostusta varten monitoroivaan 25 instrumenttiin.

Keksinnön mukainen tuntoelin on erityisen edullinen hengitysteiden kautta tapahtuvan ilmavirran havainnointiin esimerkiksi termistoriin verrattuna, sillä 30 se ei ole herkkä kosteudelle tai ihokosketukselle toisin kuin termistori. Hengitysteistä tuleva nestemäinen erite, joka joutuu kosketuksiin keksinnön mukaisen tuntoelimen kanssa, ei häiritse toimintaa, koska toimiakseen pari tarvitsee myös ilmavirtaa.

35 4 85101

Keksinnön mukaisen tuntoelimen sijaintipaikka hengitysteiden edessä ei ole niin merkitsevä kuin termistorin tapauksessa, sillä tuntoelimen aktiivinen pinta-ala leviää suuremmalle alueelle.

5

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viittaamalla oheisiin patenttipiirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää perspektiivikuvan keksinnön mukaisesta tuntoelimestä, 10 kuvio 2 esittää erästä sovellutusmuotoa kuvion 1 mukaisesta tuntoelimestä, joka havaitsee sekä suun että nenän kautta tapahtuvan hengityksen, kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista tuntoelintä kiinnitettynä potilaan nenän alapuolelle katsottaessa 15 suoraan potilaan kasvoihin päin, kuvio 4 esittää erästä kytkentäkaaviota kuvioiden 1-3 mukaisten tuntoelinten kytkemiseksi monitoriin.

Kuviossa 1 on perspektiivikuva keksinnön mukaisesta 20 tuntoelimen 1 edullisimmasta suoritusmuodosta. Tuntoelin koostuu kahdesta erillään sijaitsevasta sähköä johtavasta elementistä 2 ja 3. Nämä elementit ovat myös kemiallisesti reaktiivisia. Elementit 2 ja 3 on valmistettu edullisesti alumiinista. Elementit ovat edelleen 25 edullisesti ohuita folioliuskoja. Näiden elementtien välissä on välikerros 4, joka sallii sähköistä varausta kuljettavien ionien siirtymisen elementiltä 2 elementille 3 tai päinvastoin. Kyseinen välikerros on edullisesti polymeeripohjäistä materiaalia kuten solumuovia, joka 30 samalla tukee tuntoelimen rakennetta. Ionien kulku tapahtuu kosteuden vaikutuksesta. Potilaan uloshengittämä ilma on kostea.

Välikerros 4 on edullisesti liimalla kiinnitetty element-35 teihin 2 ja 3. Näin paitsi kiinnipysyvyyden vuoksi myös 5 85101 siitä syystä, että jos välikerros ei sisältäisi varauksia kuljettavia ioneja, niin yleensä liimassa niitä ainakin on. Itse välikerros ei kuitenkaan saa johtaa sähköä.

5 Edelleen elementtien 2 ja 3 uloimpia välikerrokseen 4 nähden vastakkaisia sivuja suojaa sähköä eristävä kerros 5 ja 6, mikä voi myös olla polymeeripohjäistä materiaalia kuten vaahtomuovia. Nämä kerrokset voidaan myös liimalla kiinnitää elementteihin 2 ja 3. Ihoa vasten tulevan 10 eristekerroksen 5 tai 6 pinta tulisi edullisesti myös varustaa liimalla, jotta tuntoelin voitaisiin suoraan kiinnittää potilaan ihoon nenän alle. Sähköä eristävä kerros voisi esimerkiksi olla polyetyleeniä. Myös pelkkä ilma on hyvä eriste. Siten varsinaisia eristekerroksia ei 15 tarvita, jos vain huolehditaan siitä, että elementit 2 ja 3 eivät pääse koskettamaan esim ihoon.

Kuviossa 2 on esitetty päältä*· tai altapäin nähtynä tuntoelimen eräs edullinen sovellutusmuoto, joka ulottuu 20 molempien sieraimien edustalta aina suun eteen. Muutoin tämä tuntoelin on rakenteeltaan kuvion 1 kaltainen. Tätä sovellutusmuotoa käyttäen saadaan varmasti hengitys-signaali, vaikka jokin hengitysteistä menisi tukkoon. Sierainten kautta tapahtuvan hengityksen havaitsemiseksi 25 tuntoelin on yläosastaan leveä eli sähköä johtavien elementtien 2 ja 3 ja välikerroksen 4 reunat sijoittuvat molemmista sieraimista kulkevan hengitysilman eteen. Tuntoelimen alaspäin roikkuvan osan tulisi sijaita suun edessä edullisesti mahdollisimman keskeisessä kohdassa 30 hengitysilmavirtaan nähden. Muutoin tässä kuviossa 2 esitetty tuntoelin on rakenteeltaan kuvion 1 mukainen.

Tässä edullisessa tapauksessa litteäksi rakennetun tuntoelimen reunat eli elementtien 2 ja 3 sekä väli-35 kerroksen reuna ovat paljaat ainakin niiltä osin kuin 6 85101 reuna sijoittuu hengitysteiden eteen. Kuviossa 3 tunto-elin 1 on kiinnitetty potilaan nenän alle teipillä 7.

Potilaan hengitysilmavirran osuessa tuntoelimen reunaan, 5 josta siis elementit 2 ja 3 pistävät esiin, muodostuu hengitysilmassa olevan kosteuden vaikutuksesta esim tuntoelimen rakenteessa käytetyistä liimoista tai muoveista ioneja, joiden vaikutuksesta kohtioiden välille syntyy heikko jännite. Tuntoelimellä tapahtuvista 10 jännitteen muutoksista voidaan havaita potilaan hengitystahti, joka tulostetaan monitorille. Käytettäessä jännitteen havaitsemiseen korkeaohmista volttimittaria, voi jännite olla jopa yli 100 mV.

15 Kuviossa 4 on eräs mahdollinen kytkentäkaavio tuntoelimen elementtien 2 ja 3 liittämiseksi johtimien 8 ja 9 välityksellä mittausinstrumentille 10. Vastukset 11, 12, 13 ja 14 ovat potilaan suojaamista varten. Vastukset 11 ja 14 myös syöttävät bias jännitteen anturille. Konden-20 saattorit 17 ja 18 ovat DC eristystä varten ja yhdessä vastusten 15, 12 ja 13 ja kondensaattorin 16 kanssa ne määräävät systeemin taajuusvastekäyrän. Vastus 15 ja kondensaattori 16 eivät kuitenkaan ole välttämättömiä kojeen toiminnan kannalta.

25

Keksintö ei mitenkään rajoitu edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan patenttivaatimusten puitteissa voidaan keksinnön eri yksityiskohtia muunnella. Elementit 2 ja 3 on esitetty kuvioissa laattamaisiksi folioiksi, 30 mutta yhtä hyvin esimerkiksi lankamainen elementti olisi käyttökelpoinen. Keksintö ei ole siis mitenkään elementin muodosta kiinni.

Itsestään selvää on, että myös itse tuntoelimen muotoa 35 voidaan muutella. Tuntoelin voisi myös koostua vaikkapa 7 85101 erillisistä yhden tai useamman hengitystien edessä sijaitsevista kokonaisuuksista. Tuntoelin voisi olla myös muotoiltu siten, että se muodostaisi eräänlaisen peittävän maskin esim sierainten tai sekä sierainten että 5 suun eteen.

Claims

1. Tuntoelin potilaan hengitystien tai hengitysteiden kautta tapahtuvan hengityksen tarkkailuun, t u n - 5. e t t u siitä, että se koostuu kahdesta erillään olevasta sähköä johtavasta elementistä (2,3), joilta johtavat johtimet (8,9) mittausinstrumentille (10), ja joiden elementtien välillä sähköisen varauksen siirto tapahtuu varauksen kuljettajien avulla, jolloin 10 elementtien välille syntyy hengityksen tahdissa muuttuva jännite, joka joko sellaisenaan tai muunnettuna tulostetaan mittausinstrumentille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuntoelin, t u n -15 n e t t u siitä, että varauksen kuljettaja on ioni.

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtavien elementtien (2,3) välissä on välikerros (4), joka sallii •20 sähköisen varauksen siirtymisen elementiltä toiselle.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että itse välikerros (4) ei johda sähköä. 25

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että välikerros (4) on polymeeripohjaista materiaalia, edullisesti solumuovia. ..30

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että välikerros (4) on "·- liimattu sähköä johtavaan elementtiin (2,3). li 9 85101

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtava elementti (2,3) on kemiallisesti reaktiivinen.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtava elementti (2 ja/tai 3) sisältää alumiinia.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 10 tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtava elementti (2 ja/tai 3) sisältää magnesiumia.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtava 15 elementti (2,3) on muodoltaan litteä tasomainen kappale.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että osa siitä sähköä johtavien elementtien (2,3) pinnasta, jota välikerros (4) '20 ei jo peitä, on suojattu sähköä eristävällä kerroksella (5,6).

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä johtavien 25 elementtien (2,3) välikerrokselle (4) vastakkainen pinta on suojattu sähköä eristävällä kerroksella (5,6).

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä eristävä : 30 kerros (5,6) on polymeeripohjäistä materiaalia, edullisesti solumuovia.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-13 mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että sähköä eristävä 35 kerros (5,6) on ilmaa. 10 851 01

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että ihoa vasten tuleva sähköä eristävä kerros on varustettu liimapinnalla 5 ihoon kiinnittymistä varten.

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tuntoelin, tunnettu siitä, että osa sähköä johtavasta elementistä (2,3) on yhteydessä potilaan 10 hengitysilmaan.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen tuntoelimen käyttö potilaan hengitystien tai hengitysteiden kautta tapahtuvan kaasuvirran havaitsemiseen. 15

18. Menetelmä potilaan hengityksen tarkkailuun, tunnettu siitä, että tarkkaillaan yhden tai useamman hengitystien kautta kulkevaa hengitysilmaa toisistaan erillään sijaitsevien sähköä johtavien elementtien (2,3) 20 avulla, ja joiden elementtien välillä varausten kuljettajat kuljettavat sähköistä varausta hengitysilman vaikutuksesta, ja joiden varausten kuljettajien vaikutuksesta elementtien välille syntyy jännite, joka vaihtelee hengityksen tahdissa, ja edelleen jännite joko 25 sellaisenaan tai muunnettuna tulostetaan mittausinstrumentilla (10).

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköä johtavat elementit (2,3) ja ‘30 ilma muodostavat sähköisen parin kostean hengitysilmavirran vaikutuksesta. |i 11 85101