ITPD20100206A1 - Sensore estensimetrico a strain gauge ad uso medicale o industriale in genere - Google Patents
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Description
SENSORE ESTENSIMETRICO A STRAIN GAUGE AD USO
MEDICALE O INDUSTRIALE IN GENERE
DESCRIZIONE
Il presente brevetto à ̈ attinente ai sensori estensimetrici a strain gauge ed in particolare concerne un nuovo sensore estensimetrico a strain gauge ad uso medicale o industriale in genere.
Sono noti i sensori estensimetrici cosiddetti a “strain gauge†che misurano la variazione di volume di un corpo genericamente tubolare o comunque dotato di una sezione di cui misurare la variazione di dimensioni.
E’ nota la patologia a carico del sistema venoso denominata insufficienza venosa, che determina una condizione nella quale le vene non favoriscono il ritorno del flusso sanguigno al cuore. Tale patologia si verifica spesso nelle vene degli arti inferiori.
Nei casi di insufficienza venosa si determina quindi un rallentamento del flusso sanguigno, per cui il sangue tende a ristagnare nella parte inferiore delle gambe. Il rallentamento del flusso sanguigno dovuto a insufficienza venosa riduce anche l’apporto di ossigeno e di sostanze nutritive alle pareti del vaso venoso.
La stasi venosa, che, come detto, à ̈ localizzata soprattutto a livello degli arti, tipicamente inferiori, può causare ipossia, ritardi di perfusione, riduzione del drenaggio dei cataboliti, aumento della pressione transmurale, intensa attivazione infiammatoria delle piccole vene e dei tessuti più vicini.
La diagnosi di insufficienza venosa prevede varie metodologie, tra cui la pletismografia venosa, che consente di valutare la funzionalità venosa globale misurando i cambiamenti del volume di sangue venoso nella gamba. Questa misurazione può essere effettuata con una delle tre tecniche pletismografiche oggi in uso: la fotopletismografia/reografia a luce riflessa (PPG/RLR), la pletismografia strain gauge (estensimetrica, SPG) e la pletismografia ad aria (APG).
Nella pletismografia a strain gauge, la misurazione delle variazioni di volume di un arto à ̈ sostituita dalla misurazione delle variazioni di circonferenza dell’arto tramite l’utilizzo di un sensore estensimetrico a strain gauge.
Detto sensore estensimetrico a strain gauge comprende un tubo di diametro estremamente sottile in materiale elastico, generalmente silicone, all’interno del quale à ̈ presente del mercurio o lega di indio/gallio, che viene posto intorno all’arto.
Nel metallo contenuto nel tubicino viene fatta passare una corrente elettrica che, adeguatamente amplificata ed elaborata, à ̈ in grado di rilevare lo stiramento e quindi la variazione di volume causata dal cosciale dell’occlusione venosa.
L’occlusione venosa, ottenuta con un manicotto pneumatico che viene posto attorno alla coscia e gonfiato fino a valori di 60mm di Hg, provoca un aumento di volume della gamba e quindi di circonferenza del polpaccio, che determina un allungamento del tubicino con conseguente variazione di resistenza elettrica del liquido contenuto nel tubo stesso.
Gonfiando il manicotto fino ad ottenere una pressione di 60 mm di Hg, inferiore alla pressione arteriosa sistolica, il volume dell’arto a valle del manicotto aumenta fino a che la pressione venosa uguaglia la pressione di occlusione. Sgonfiando velocemente il manicotto, si ottiene il deflusso venoso dell’arto, con riduzione della circonferenza del polpaccio.
La velocità di riduzione della circonferenza dell’arto dà una misura della velocità di deflusso venoso, che dipende dall’eventuale presenza di ostacoli nei canali venosi.
L'utilizzo dei sensori estensimetrici a strain gauge del tipo noto presentano alcuni inconvenienti.
Innanzitutto, Ã ̈ richiesta la collaborazione del paziente per collocare correttamente il manicotto e il sensore, altrimenti i risultati ottenuti potrebbero essere falsati.
I sensori estensimetrici del tipo noto presentano inoltre l'inconveniente di esercitare sull’arto una pressione molto elevata, poiché detti tubicini sono estremamente sottili e quindi, anche se premuti contro la superficie dell’arto con una forza minima, essendo molto elastici e molto morbidi, segnano la pelle, generando fastidio al paziente.
I sensori estensimetrici a strain gauge del tipo noto non sono quindi adatti ad essere utilizzati ad esempio su pelli particolarmente sottili, o su parti del corpo delicate o su parti del corpo in presenza di edema.
Detti sensori estensimetrici del tipo noto non possono quindi essere lasciati in loco a lungo, ma solo per il minor tempo possibile.
Altro inconveniente dei sensori estensimetrici del tipo noto consiste nel fatto che la loro connessione à ̈ laboriosa e la loro stessa conformazione aumenta la possibilità di posizionare scorrettamente il sensore.
Infatti i sensori estensimetrici del tipo noto comprendono in genere detto tubicino disposto ad U, con entrambe le estremità collegate ad uno stesso connettore, mentre in corrispondenza della curva individuata dal tubicino à ̈ collocato un elemento per la connessione meccanica con detto connettore o con un ulteriore elemento di collegamento ai cavi conduttori.
Il tubicino disposto ad U deve essere avvolto intorno all’arto e quindi correttamente collegato per poter eseguire le misure.
In questo modo, inoltre, il tubicino ad U avvolto intorno all’arto individua sulla pelle dell’arto stesso sostanzialmente una doppia linea di pressione, con ulteriore disagio per il paziente.
Altro inconveniente dei sensori estensimetrici noti consiste nel fatto che i tubicini in materiale elastico dopo vari utilizzi si deformano, allungandosi, e perdono la propria elasticità , riducendo l’accuratezza della misurazione. Detti tubicini, infatti, sono estremamente elastici e sottili, in modo da dover agire con la minima forza per poter estendere e collocare il sensore estensimetrico sull’arto e poter avere elevata sensibilità alla minima variazione di lunghezza.
Per questo motivo, il tubicino à ̈ anche maggiormente soggetto a rotture, anche dopo pochi utilizzi.
Al contrario, un tubicino di maggior diametro e/o di materiale meno elastico e quindi meno deformabile, presenterebbe una sensibilità minore e quindi comunque una minore accuratezza di misurazione.
Altro inconveniente dei sensori estensimetrici del tipo noto consiste nel fatto che il tubicino, avente sezione sostanzialmente circolare, subisce deformazioni torsionali quando viene posizionato, risultando attorcigliato e comportando errori di misurazione.
Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si à ̈ studiato e realizzato un nuovo tipo di sensore estensimetrico a strain gauge, particolarmente adatto all’utilizzo in ambito medicale ma anche in qualunque altro ambito, industriale o altro, che comporti la misurazione della variazione di volume di un corpo.
Compito principale del presente trovato à ̈ quello di garantire una lettura più precisa dei dati, poiché il suo corretto posizionamento à ̈ facilitato rispetto ai sensori del tipo noto.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di garantire un uso confortevole da parte dell’utente.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di permettere un posizionamento e un aggancio rapido, poiché i connettori elettrici sono integrati in un unico elemento di aggancio.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di poter essere applicato sugli arti, inferiori o superiori, ma anche su altre parti del corpo, come il tronco.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di mantenere più a lungo la propria forma e non subire deformazioni torsionali che ne compromettano il corretto posizionamento.
Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo sensore estensimetrico a strain gauge ad uso medicale o industriale in genere, comprendente, nelle sue parti principali, almeno un condotto di diametro sottile, all’interno del quale à ̈ presente del mercurio o lega di indio/gallio o altro liquido conduttore, e dove detto condotto à ̈ contenuto in un corpo o guaina elastica, preferibilmente realizzata in silicone, di forma piatta a fettuccia.
Detta guaina a fettuccia in materiale elastico siliconico ha molti vantaggi. Da un lato riduce la pressione puntuale sulla pelle dell’arto parte del corpo sul quale à ̈ applicato, rendendo più confortevole il suo utilizzo e inoltre potendo essere lasciato in loco più a lungo fino al completamento delle operazioni di misurazione.
Per questo motivo il nuovo sensore estensimetrico à ̈ particolarmente adatto ad essere utilizzato su qualunque distretto su cui sia possibile misurare una variazione di volume, e in particolare anche su parti del corpo delicate o in presenza di edema.
Il nuovo sensore estensimetrico può essere quindi utilizzato efficacemente per diagnosi e valutazione di insufficienza venosa.
Il nuovo sensore estensimetrico à ̈ inoltre adatto per la valutazione della flussometria arteriosa, della capacitanza venosa, della valutazione del processo arteriosclerotico, e di tutte le valutazioni che in genere presuppongono la misurazione di una variazione di volume.
Inoltre, la fettuccia elastica può essere deformata per allungamento ma ritorna alla sua forma originaria, a differenza del tubicino noto che, come nei sensori estensimetrici del tipo noto, non recuperano la forma originaria, essendo realizzati con tubicini estremamente sottili ed elastici per massimizzare la sensibilità , ma che non garantiscono il ritorno alla loro forma originaria se sottoposti a ripetute sollecitazioni.
Il nuovo sensore estensimetrico, invece, pur essendo estremamente estensibile e sensibile alle variazioni di lunghezza, garantendo la dovuta accuratezza nella misurazione, Ã ̈ molto elastico e ritorna alla propria forma originaria anche dopo molti utilizzi.
A ciascuna delle due estremità opposte di detta fettuccia à ̈ vincolato un connettore, detti connettori atti ad essere tra loro connessi elettricamente in modo diretto, realizzando anche l’aggancio meccanico delle due estremità della fettuccia.
Almeno uno di detti due connettori elettrici à ̈ a sua volta direttamente collegato ad almeno un cavo conduttore, del tipo ad esempio a quattro fili. Nella realizzazione preferita, ciascuno di detti connettori comprendono quattro contatti e in particolare un primo connettore, o connettore femmina, comprende quattro contatti elettrici femmina per i corrispondenti quattro contatti elettrici maschio del secondo connettore maschio.
Detti connettori elettrici realizzano quindi rapidamente la connessione elettrica e anche l’aggancio meccanico. La sua applicazione à ̈ rapida e semplice e gli errori di posizionamento sono minimizzati.
Infatti, oltre al fatto che la connessione meccanica ed elettrica viene eseguita rapidamente, le deformazioni torsionali sono minimizzate grazie alla forma piatta della fettuccia, che viene quindi posizionata correttamente senza attorcigliamenti.
Nella tavola allegata viene presentata, a titolo esemplificativo e non limitativo, una pratica realizzazione del trovato.
In figura 1 Ã ̈ rappresentato il trovato completamente assemblato secondo una prima soluzione realizzativa.
In figura 1a à ̈ rappresentata una sezione del condotto (2) ricavato in una guaina a fettuccia (3), mentre in figura 2a à ̈ rappresentata una sezione del condotto (2) comprendente a sua volta un tubicino (23) annegato in detta guaina a fettuccia (3).
In figura 2 à ̈ schematizzato come sia possibile connettere elettricamente e meccanicamente i due connettori (4, 5) alle due estremità della guaina a fettuccia (3).
In figura 3 sono rappresentati i connettori (4, 5) secondo la forma di attuazione preferita.
Nelle figure 4a, 4b e 4c sono schematizzati tre esempi di impiego sugli arti (A, B) e sul tronco (C) di un paziente (P), per misure pletismografiche. Si tratta di un sensore estensimetrico “a strain gauge†(1) comprendente almeno un condotto (2) elastico, di diametro sottile, all’interno del quale à ̈ presente del mercurio o lega di indio/gallio o altro liquido conduttore, e dove detto condotto (2) à ̈ contenuto in un corpo o guaina elastica (3), preferibilmente realizzata in silicone o altro materiale elastico, di forma piatta a fettuccia.
Nella soluzione preferita, detto condotto (2) à ̈ ricavato direttamente all’interno di detta guaina a fettuccia (3), ad esempio in fase di estrusione della guaina (3) stessa, come rappresentato in figura 1a.
Secondo una possibile forma di attuazione alternativa, detto condotto (2) comprende anche un tubicino (23) in materiale elastico che individua il condotto (2) stesso, detto tubicino (23) essendo completamente annegato in detta guaina a fettuccia (3), come da figura 1b.
Detta guaina a fettuccia (3) ha quindi lunghezza sostanzialmente pari alla lunghezza di detto condotto (2), a meno delle estremità (31, 32) collegate a connettori elettrici (4, 5), spessore superiore al diametro del condotto (2), come da figure 1a e 1b, e larghezza superiore allo spessore.
Ad esempio, considerando un condotto (2) del diametro sostanzialmente pari o dell’ordine di 1 mm, detta guaina a fettuccia (3) ha spessore di 2 mm e larghezza di 1 cm.
Pertanto detta guaina a fettuccia (3) presenta una superficie piana (33) di contatto con la parte del corpo su cui viene applicata, a differenza dei sensori estensimetrici del tipo noto che insistono invece sulla parte sostanzialmente lungo una linea individuata dal solo tubicino, esercitando quindi una pressione molto maggiore.
A ciascuna estremità (31, 32) di detta guaina a fettuccia (3) à ̈ vincolato almeno un connettore elettrico (4, 5), a sua volta collegato alla rispettiva estremità (21, 22) del condotto (2), e dove detti connettori elettrici (4, 5) sono atti ad essere reciprocamente accoppiati in modo diretto realizzando sia la connessione elettrica sia la connessione meccanica.
Almeno uno di detti due connettori elettrici (4) à ̈ a sua volta direttamente collegato ad almeno un cavo elettrico (6) a due o quattro fili conduttori. Come da figura 1, ciascuno di detti connettori (4, 5) comprende quattro contatti (41, 51) e in particolare un primo connettore, o connettore femmina (4), comprende quattro contatti elettrici femmina (41) per i corrispondenti quattro contatti elettrici maschio (51) del secondo connettore maschio (5). Detti connettori elettrici realizzano quindi rapidamente la connessione elettrica e anche l’aggancio meccanico, come da figura 2.
Nella forma di attuazione preferita, rappresentata in figura 3, detti connettori (4, 5) comprendono inoltre ulteriori mezzi di connessione meccanica (42, 43, 52, 53), atti a garantire e proteggere il corretto aggancio meccanico, evitando lo sfilamento o lo spostamento accidentale relativo tra detti connettori (4, 5) stessi.
In particolare, detto connettore (5) maschio comprende pareti (52) avvolgenti detti contatti elettrici maschio (51), con bordi (53) atti ad insistere su corrispondenti parti (43) del connettore femmina (4) e con ricavate sedi o fessure (521) atte all’inserimento di sporgenze (42) posizionate corrispondentemente su detto connettore femmina (4).
Il nuovo sensore estensimetrico (1) à ̈ utilizzabile in pletismografia per la misurazione di variazione di volume di un arto (A, B) nella diagnosi e valutazione di insufficienza venosa cronica, nella valutazione della flussometria arteriosa, del processo arteriosclerotico, della capacitanza venosa e di altri fenomeni o processi che richiedono la misurazione di variazione di volume dell’arto, sia esso ad esempio una gamba (A) o un braccio (B).
In queste misurazioni, detta guaina a fettuccia (3) à ̈ disposta ad avvolgere l’arto (A, B) del paziente (P), come da figure 4a, 4b.
Detto sensore (1) Ã ̈ anche utilizzabile per la misurazione di variazione di volume del tronco (C), dove detta guaina a fettuccia (3) Ã ̈ disposta ad avvolgere il tronco (C) del paziente (P), come da figura 4c.
Si può prevedere che la misurazione avvenga con corpo del paziente (P) in movimento, per creare naturalmente un afflusso sanguigno in una parte del corpo, e seguente deflusso, misurando la variazione di volume.
Il nuovo sensore estensimetrico (1) à ̈ atto a misurare una o più variazioni o serie di variazioni consecutive di volume in un intervallo di tempo determinato, con corpo fermo o in movimento.
Il nuovo sensore estensimetrico (1) comprende inoltre una o più componenti elettronici e/o interfaccia di condizionamento e/o digitalizzazione dei segnali.
Il nuovo sensore estensimetrico (1) Ã ̈ inoltre utilizzabile da solo o abbinato ad altri tipi di sensori.
Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo.
Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alle tavole accluse si esprimono le seguenti rivendicazioni.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1.Sensore estensimetrico “a strain gauge†(1) comprendente almeno un condotto tubolare (2) di diametro sottile, all’interno del quale à ̈ presente del mercurio o lega di indio/gallio o altro liquido conduttore, caratterizzato dal fatto che detto condotto (2) à ̈ contenuto in un corpo o guaina elastica (3) di forma piatta a fettuccia. 2.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto (2) à ̈ ricavato in detto corpo o guaina a fettuccia (3) in fase di realizzazione della guaina a fettuccia (3) stessa. 3.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto (2) comprende almeno un tubicino (23) elastico che individua il condotto (2) stesso, detto tubicino (23) essendo completamente annegato in detta guaina a fettuccia (3). 4.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni 1, 2, 3, caratterizzato dal fatto che detta guaina a fettuccia (3) à ̈ realizzata in silicone o altro materiale elastico. 5.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni 1, 2, 3, 4, caratterizzato dal fatto che detta guaina a fettuccia (3) ha lunghezza sostanzialmente pari alla lunghezza di detto condotto (2), a meno delle estremità (21, 22) del condotto (2) stesso collegate a connettori elettrici (4, 5), e larghezza superiore allo spessore, individuante una superficie (33) di contatto atta ad insistere sul corpo di cui misurare la variazione di volume. 6.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, caratterizzato dal fatto che a ciascuna estremità (31, 32) di detta guaina a fettuccia (3) à ̈ vincolato almeno un connettore elettrico (4, 5) collegato alla corrispondente estremità (21, 22) di detto condotto (2), e dove detti connettori elettrici (4, 5) sono atti ad essere reciprocamente accoppiati in modo diretto realizzando sia la connessione elettrica sia la connessione meccanica. 7.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che un primo di detti connettori, o connettore femmina (4), comprende quattro contatti elettrici femmina (41) per i corrispondenti quattro contatti elettrici maschio (51) del secondo connettore, o connettore maschio (5). 8.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti connettori (4, 5) comprendono ulteriori mezzi di connessione meccanica (42, 43, 52, 53), atti a garantire e proteggere il corretto aggancio meccanico, evitando lo sfilamento o lo spostamento accidentale relativo tra detti connettori (4, 5). 9.Sensore estensimetrico (1) come da una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avere lunghezza utile per essere utilizzato in pletismografia per la misurazione di variazione di volume di un arto (A, B), dove detta guaina a fettuccia (3) à ̈ disposta ad avvolgere un arto (A, B) del paziente (P). 10.Sensore estensimetrico (1) come da una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avere lunghezza utile per essere utilizzato in pletismografia per la misurazione di variazione di volume del tronco (C), dove detta guaina a fettuccia (3) à ̈ disposta ad avvolgere il tronco (C) del paziente (P). 11.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni 9, 10, caratterizzato dal fatto di essere utilizzabile in pletismografia con corpo del paziente (P) in movimento. 12.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere atto a misurare una o più variazioni o serie di variazioni consecutive di volume in un intervallo di tempo determinato. 13.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una o più componenti elettronici e/o interfaccia di condizionamento e/o digitalizzazione dei segnali. 14.Sensore estensimetrico (1) come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere utilizzabile da solo o abbinato ad altri tipi di sensori.
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