SE514751C2

SE514751C2 - Equipment for the determination of thermal perception in body cavities

Info

Publication number: SE514751C2
Application number: SE9802089A
Authority: SE
Inventors: Bo Johansson
Original assignee: Bo Johansson
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2001-04-09
Also published as: SE9802089D0; SE9802089L; AU4811299A; WO1999063888A1

Abstract

In a device for examining the ability of a human being to feel a change in temperature applied to tissue the device has means (1) supplying heat or cold of controlled temperature to said tissue. The means (1) are arranged in a casing (6) which is designed as a probe to be inserted into a body cavity of said human and controlled from the outside.

Description

20 25 30 5.146.751 2 för ökande tryck fastställs. I US 5 335 669 visas en upp- blåsbar ballong med temperatursensor, vilken används för att övervaka temperaturen i patientens rektala vävnad, un- der termisk behandling av prostatan. 20 25 30 5.146.751 2 for increasing pressure is determined. US 5,335,669 discloses an inflatable balloon with a temperature sensor, which is used to monitor the temperature of the patient's rectal tissue, during thermal treatment of the prostate.

Det finns åtskilliga system för att mäta hudtrösklar för värme och kyla. Prober av olika storlekar finns till- gângliga för mätning i ansiktet där innervationen är tät, på händerna eller på ryggen, där innervationen är mer spridd. Alla dessa så kallade termoder har en rektangulär form och är avsedda att placeras på huden. Exempelvis visar US 5 191 896 en apparat för att mäta känseltrösklar vid temperaturstimuli, där varm förnimmelse, kall förnimmelse, samt värme- och köldinducerad smärta bestäms med en datori- serad utrustning.There are several systems for measuring skin thresholds for heat and cold. Probes of different sizes are available for measurement on the face where the innervation is tight, on the hands or on the back, where the innervation is more widespread. All these so-called thermodes have a rectangular shape and are intended to be placed on the skin. For example, US 5,191,896 discloses an apparatus for measuring sensory thresholds at temperature stimuli, where hot sensation, cold sensation, and heat and cold induced pain are determined with a computerized equipment.

Alla tidigare beskrivna anordningar för att undersöka en människas förmåga att känna en på huden applicerad tem- peraturförändring har en plan yta, vilket inte överensstäm- mer med strukturen på kroppskaviteter som har ytor med kur- vatur. Det är även svårt att tillverka en probe som omfat- tar en sådan anordning som är tillräckligt liten och som inkluderar effektiva biokompatibla material.All previously described devices for examining a person's ability to feel a temperature change applied to the skin have a flat surface, which does not correspond to the structure of body cavities that have surfaces with curvature. It is also difficult to manufacture a probe which comprises such a device which is small enough and which includes effective biocompatible materials.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma en utrust- ning som kan undersöka en människas möjlighet att känna temperaturförändringar applicerade på vävnader i kropps- kaviteter, varvid de ovan nämnda nackdelarna enligt känd teknik undvikes.The object of the invention is to provide an equipment which can examine a person's ability to feel temperature changes applied to tissues in body cavities, whereby the above-mentioned disadvantages according to known technology are avoided.

För att uppnå detta syfte har utrustningen i enlighet med uppfinningen erhållit kännetecknande särdragen enligt patentkravet 1.To achieve this object, the equipment according to the invention has obtained characteristic features according to claim 1.

För att ytterligare förklara uppfinningen hänvisas till bifogade ritning, på vilken FIG 1 är en sprängvy, vilken visar ett aggregat för montering i ett hölje, utfört som en probe enligt uppfin- ningen och W U 20 25 30 35 ' f: :f v < r» f m wf: y A . _. ¿- , , _.. , \ _ _. ., _ ,.,.. f. c< <<. mf. - 1 . <4. ' “' 'ffﬂ f - ~ _ .-- .U . \ n, - <,r~. >v K 1 'f , .. “ * w f r ~ ' -. U f 3 .h H FIG 2 visar den monterade proben, designad som ett finger, vilken kan användas för undersökning av sensibili- tet i kroppskaviteter.To further explain the invention, reference is made to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is an exploded view showing an assembly for mounting in a housing, designed as a probe according to the invention and WU 20 25 30 35 'f:: fv <r » fm wf: y A. _. ¿-,, _ .., \ _ _. ., _,., .. f. c <<<. mf. - 1. <4. '“' 'Ff ﬂ f - ~ _ .-- .U. \ n, - <, r ~. > v K 1 'f, .. “* w f r ~' -. U f 3 .h H Fig. 2 shows the mounted probe, designed as a finger, which can be used to examine the sensitivity in body cavities.

Aggregatet är enligt uppfinningen anordnat i ett hölje, vilket är utformat som en probe och gjort för att kunna införas i en kroppskavitet på en människa och samti- digt kunna kontrolleras från utsidan. Genom att introduce- ras i en kavitet på kroppen och elektroniskt styra tempera- turen från utsidan, kan en persons temperaturkânslighet mä- tas och bestämmas in situ.According to the invention, the assembly is arranged in a housing, which is designed as a probe and made to be able to be inserted into a body cavity of a human and at the same time be able to be controlled from the outside. By being introduced into a cavity on the body and electronically controlling the temperature from the outside, a person's temperature sensitivity can be measured and determined in situ.

Enligt FIG 1 innefattar aggregatet 1 en kontaktanord- ning 2, en anordning 3 för ändring av temperaturen samt en värmeväxlaranordning 4. Dessa tre delar sammansätts och monteras därefter i en öppning 5, i ett ytterhölje 6, vil- ket tillsammans med ett handtag 14, kablarna 7, 8 , 9, 10, 13 och slangarna 11, 12 utgör den probe som visas i FIG 2.According to FIG. 1, the assembly 1 comprises a contact device 2, a device 3 for changing the temperature and a heat exchanger device 4. These three parts are assembled and then mounted in an opening 5, in an outer casing 6, which together with a handle 14, the cables 7, 8, 9, 10, 13 and the hoses 11, 12 constitute the probe shown in FIG.

Kontaktanordningen 2 har, så som visas i FIG 1, en yta som skall vara i kontakt med den vävnad i kroppens hä- lighet som ska undersökas. Genom att använda en svängd yta på kontaktanordning 2 uppnås en anpassning till geometrin i kroppens organ.The contact device 2 has, as shown in FIG. 1, a surface which is to be in contact with the tissue in the sanctity of the body to be examined. By using a curved surface on contact device 2, an adaptation to the geometry of the body's organs is achieved.

För att uppnå ett adekvat stimulering av vävnaden när kontaktanordningen är i kontakt med denna, måste den ter- miskt aktiva ytan ge en för ett percept tillräcklig stimu- lering. Således kan kontaktanordningen inte ha en alltför liten area om spatial integration av stimulus skall kunna erhållas. En kontaktyta på 30 * 15 mm har visat sig vara adekvat. En mindre yta kan resultera i en bättre upplös- ning, men inte nödvändigtvis en bättre respons.In order to achieve an adequate stimulation of the tissue when the contact device is in contact with it, the thermally active surface must provide a stimulation sufficient for a perception. Thus, the contact device can not have too small an area if spatial integration of the stimulus is to be obtained. A contact surface of 30 * 15 mm has proven to be adequate. A smaller area may result in a better resolution, but not necessarily a better response.

Kontaktanordningen 2 tillverkas av ett material som har såväl passande värmeledningsförmåga som adekvat värme- kapacitet för att kunna fungera som dynamisk termisk le- dare. I första hand används silver, vilket är ett väl doku- menterat material som kombinerar utmärkta termiska egenska- per med utmärkt biokompatibilitet. 10 15 20 25 30 35 n 5'14 :7E51 åjlri yy¿;J¿-¿ÜL 4 Kontaktanordningen 2 innehåller minst en temperatur- givare för att mäta kontaktytans temperatur. Helst används två givare (visas ej), vars kablar 7 respektive 8 sänder signaler, vilka på ett betydande avstånd bort jämförs med varandra så att en temperaturavläsning med hög noggrannhet och säkerhet uppnås. Genom att kontinuerligt jämföra signa- lerna från två givare kan en skillnad omedelbart upptäckas, vilken indikerar en defekt hos utrustningen.The contact device 2 is made of a material that has both suitable thermal conductivity and adequate heat capacity to be able to function as a dynamic thermal conductor. Silver is primarily used, which is a well-documented material that combines excellent thermal properties with excellent biocompatibility. 10 15 20 25 30 35 n 5'14: 7E51 åjlri yy¿; J¿-¿ÜL 4 The contact device 2 contains at least one temperature sensor for measuring the temperature of the contact surface. Preferably, two sensors (not shown) are used, the cables 7 and 8 of which transmit signals, which at a considerable distance are compared with each other so that a temperature reading with high accuracy and safety is achieved. By continuously comparing the signals from two sensors, a difference can be detected immediately, which indicates a defect in the equipment.

Givaren är företrädesvis ett termoelement av ett ma- terial som genererar en termoelektrisk kraft, som är pro- portionell mot temperaturen och som kan uttryckas som pV/°C.The sensor is preferably a thermocouple of a material which generates a thermoelectric force which is proportional to the temperature and which can be expressed as pV / ° C.

Anordningen 3 för ändring av temperaturen förorsakar ett termiskt flöde i en riktning. Detta kan åstadkommas av ett elektriskt drivet Peltierelement. Peltierelementet ska- par, beroende på storleken och riktningen på dess driv- ström, ett termiskt flöde mellan dess tvâ sidor. När ström tillföres, kan således värme åstadkommas på en sida av an- ordningen 3 för ändring av temperaturen och kyla på den andra. När strömriktningen kastas om, vänds även värme- transportens riktning.The device 3 for changing the temperature causes a thermal flow in one direction. This can be accomplished by an electrically driven Peltier element. Depending on the size and direction of its drive current, the Peltier element creates a thermal flow between its two sides. Thus, when power is supplied, heat can be provided on one side of the device 3 for changing the temperature and cooling on the other. When the current direction is reversed, the direction of heat transport is also reversed.

Mer specifikt har kontaktanordningen 2 en termiskt aktiv yta som drivs med anordningen 3 för ändring av tempe- raturen. Anordningen 3 för ändring av temperaturen får i sin tur drivspänning genom de två kablarna 9 och 10. För att t ex värma den termiskt aktiva ytan, leds den positiva strömmen genom kabeln 9 och den negativa strömmen genom ka- beln 10. kastas strömriktningen genom kabel 9 och 10 om. På så sätt För att kyla kontaktytans termiskt aktiva yta, kan den aktiva ytan på kontaktanordningen 2 erhålla en tem- peratur inom området +10 till +48°C, vilket normalt är elektroniskt begränsat till snävare omrâde.More specifically, the contact device 2 has a thermally active surface which is driven with the device 3 for changing the temperature. The temperature change device 3 in turn receives driving voltage through the two cables 9 and 10. For example, to heat the thermally active surface, the positive current is passed through the cable 9 and the negative current through the cable 10. the current direction is thrown through cable 9 and 10 about. In this way, in order to cool the thermally active surface of the contact surface, the active surface of the contact device 2 can obtain a temperature in the range +10 to + 48 ° C, which is normally electronically limited to a narrower range.

Värmeväxlaren 4 förser anordningen 3 för ändring av temperaturen med energi i form av värme att absorberas av vävnaden, eller transporterar iväg energi under köldstimu- W ÅS 20 25 30 35 _ 1 ,~ r f __ ' f <~ _ " - r .ff i f- » ' f _» I w: . ~ :f . r f . ,,_ :n ._ _ . .f p. f , r ,. _ .-_r< , . ,. ..- _ <- . f. . U c .r r 5 lering. En pump (visas ej) pumpar en vätska genom värme- växlaren via slangarna 11 och 12. Värmeväxlaren är företrä- desvis gjord av aluminium.The heat exchanger 4 supplies the device 3 for changing the temperature with energy in the form of heat to be absorbed by the tissue, or transports away energy during the cold stimulation. f- »'f _» I w:. ~: f. rf. ,, _: n ._ _. .f p. f, r,. _.-_ r <,.,. ..- _ <- A pump (not shown) pumps a liquid through the heat exchanger via the hoses 11 and 12. The heat exchanger is preferably made of aluminum.

I värmeväxlaren 4 är en tredje temperaturgivare an- ordnad (visas ej), vilken sänder signaler via kabel 13.In the heat exchanger 4 a third temperature sensor is arranged (not shown), which transmits signals via cable 13.

Denna givare är företrädesvis även ett termoelement.This sensor is preferably also a thermocouple.

Då den termiskt aktiva ytan på kontaktanordningen värms eller kyls av värmeväxlaranordningen, uppstår ett termiskt flöde genom densamma. Detta termiska flöde resul- terar i en ackumulering av värme hos, eller borttagande av värme frán, den termiska massan på vârmeväxlaren 4. Detta känner den tredje temperaturgivaren, vilken via kabel 13 sänder en signal att pumpa vätska genom slangarna 11 re- spektive 12 för att återställa den initiala temperaturen.When the thermally active surface of the contact device is heated or cooled by the heat exchanger device, a thermal flow occurs therethrough. This thermal flow results in an accumulation of heat in, or removal of heat from, the thermal mass of the heat exchanger 4. This is sensed by the third temperature sensor, which via cable 13 sends a signal to pump liquid through the hoses 11 and 12 for to reset the initial temperature.

Om kapaciteten för termisk överföring är otillräcklig och/eller om det är för hög termisk belastning, kommer detta att upptäckas som en onormal temperatur, och hela sy- stemet kommer att stoppas.If the thermal transfer capacity is insufficient and / or if the thermal load is too high, this will be detected as an abnormal temperature, and the whole system will be stopped.

De tre delarna, d v s kontaktanordningen 2, anord- ningen 3 för ändring av temperaturen och värmeväxlaranord- ningen 4 sätts ihop med termiskt ledande lim, t ex ett epoxilim med silverkorn, och monteras sedan i öppningen 5 hos ytterhöljet 6, vilket utgör proben.The three parts, i.e. the contact device 2, the device 3 for changing the temperature and the heat exchanger device 4 are assembled with thermally conductive glue, for example an epoxy glue with silver grains, and then mounted in the opening 5 of the outer casing 6, which constitutes the probe.

Ytterhöljet 6 är urformat för att ha termiskt neu- trala egenskaper. Polyoximetylen föredrages till höljet, eftersom detta plastmaterial tål sjukhusens normala förfa- rande vid rengöring av utrustning, har lág termisk led- ningsförmága och god biokompabilitet.The outer casing 6 is primed to have thermally neutral properties. Polyoxymethylene is preferred for the casing, as this plastic material can withstand the normal procedures of hospitals when cleaning equipment, has low thermal conductivity and good biocompatibility.

Ytterhöljet 6, och således själva proben, är även ut- format att ha passande dimensioner för den kroppskavitet som ska undersökas. Proben är avsedd för, men inte begrän- sad till termisk perception i rektum och vagina.The outer casing 6, and thus the probe itself, is also designed to have suitable dimensions for the body cavity to be examined. The probe is intended for, but not limited to, thermal perception in the rectum and vagina.

När proben används till rektala mätningar, har ytter- höljet 6 en diameter om ca 22 mm och är ca 195 mm lång.When the probe is used for rectal measurements, the outer casing 6 has a diameter of about 22 mm and is about 195 mm long.

Proben har en rundad topp om ca 15 mm som slutar vid öpp- 10 15 20 25 30 35 514 751 6 ningen 5, vilken nu är upptagen med den termiskt aktiva arean hos kontaktanordningen 2, vilken har samma radie som ytterhöljet 6.The probe has a rounded top of about 15 mm which ends at the opening 5, which is now occupied with the thermally active area of the contact device 2, which has the same radius as the outer casing 6.

Proben kan naturligtvis ha andra dimensioner beroende på den kroppskavitet som ska undersökas. Således kan enligt uppfinningen mindre prober konstrueras för mätning i munnen eller andra liknande kaviteter.The probe can, of course, have other dimensions depending on the body cavity to be examined. Thus, according to the invention, smaller probes can be constructed for measurement in the mouth or other similar cavities.

När proben används, smörjs den in med en gel som kan vara samma som de som används i samband med EKG- och ultra- ljudsundersökningar. Proben förs in i den kroppskavitet, till vilken den är anpassad.When the probe is used, it is lubricated with a gel that may be the same as those used in ECG and ultrasound examinations. The probe is inserted into the body cavity to which it is adapted.

Vid en viss tidpunkt låter man probens temperatur, dvs anordnings för temperaturändring, öka. När patienten registrerar denna värme, registreras kontaktanordningens 2 temperatur medelst kablarna 7 och 8.At a certain time, the temperature of the probe, ie the device for changing the temperature, is increased. When the patient registers this heat, the temperature of the contact device 2 is registered by means of the cables 7 and 8.

Därefter låter man temperaturen sjunka tillbaka till basvärdet, vilket rektalt är cirka 35°C. Mätningen upprepas sedan ett antal gånger med slumpartade intervaller mellan värmeapplicering och med konstant hastighet av applice- ringen, dvs temperaturökningen per tidsenhet är konstant, vanligtvis 1°C per sekund.Then the temperature is allowed to drop back to the base value, which is rectally about 35 ° C. The measurement is then repeated a number of times at random intervals between heat application and at a constant rate of application, ie the temperature increase per unit time is constant, usually 1 ° C per second.

Samma undersökning utföres därefter på samma sätt med applicering av kyla i stället för värme, varvid anordningen 3 för ändring av temperaturen fungerar som kylare genom att strömriktningen i kablarna 9 och 10 är omkastad.The same examination is then carried out in the same way with the application of cooling instead of heat, the device 3 for changing the temperature acting as a cooler in that the current direction in the cables 9 and 10 is reversed.

Därefter vrids proben 90° och proceduren upprepas. Pà sà sätt kan kaviteten undersökas runt om i segment om 90? Den beskrivna undersökningsmetoden, där temperaturen höjs eller sänks till dess att undersökningsobjektet känner av temperaturförändringen, definieras i litteraturen som ("Method of Limits"). väl som andra protokoll kan användas när man använder upp- gränsmetod Både den här metoden, så- finningen.Then the probe is rotated 90 ° and the procedure is repeated. In this way can the cavity be examined around in segments of 90? The described survey method, where the temperature is raised or lowered until the survey object senses the temperature change, is defined in the literature as ("Method of Limits"). as well as other protocols can be used when using boundary method Both this method, the finding.

Claims

10 15 20 25 30 35 s 1.4 751 7 PATENT REQUIREMENTS

An equipment for examining a person's ability to sense a temperature change applied to tissue, said equipment having a device (1) for supplying controlled temperature heat or cooling to said tissue, characterized by said device ( 1) is arranged in a housing (6) which is designed as a probe intended to be inserted into a body cavity of said human and controlled outside the body.

An equipment according to claim 1, characterized in that said device (1) is a contact device (2), a device (3) for changing the temperature and a heat exchanger device (4).

An equipment according to claim 2, characterized in that said contact device (2) comprises at least one sensor for measuring the temperature of said equipment.

An equipment according to claim 3, characterized in that a first and a second sensor are arranged in said contact device (2), the signals of which are continuously compared.

An equipment according to any one of claims 2-4, characterized in that said contact device (2) has a surface with curvature which is adapted to correspond to the geometry of said body cavity.

An equipment according to claim 2, characterized in that said contact device (2) is heat conductive, has heat capacitance and is made of a biocompatible material.

An equipment according to claim 6, characterized in that said contact device (2) is made of silver.

An equipment according to claim 2, characterized in that said device (3) for changing the temperature comprises a Peltier element. 5 51 ~ 4 ~ 751 8

An equipment according to claims 2 and 3, t e c k n a d k ä n n e - device (3) for changing the temperature.

An equipment according to claim 1, characterized in that said casing (6) is made of polyoxymethylene. of a third sensor being arranged in said