Incubadora infantil con detección y control sincontacto.
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Antecedentes y sumario de la invenciónLa presente invención se refiere en general aincubadoras y más particularmente a incubadoras que tienen una detección sin contacto de los parámetros fisiológicos y de controldel niño situado en su interior.
Se sabe cómo controlar la temperatura del aireadyacente al niño en una incubadora. Se sabe también cómo hacer circular el aire dentro de una incubadora con una soplante accionadapor un motor y cómo variar la velocidad de soplado basándose en latemperatura del aire dentro de la incubadora. Se conocen lostermistores para detectar la temperatura del aire y controladoresde motor y se han usado para controlar la temperatura del aireadyacente al niño en una incubadora y para reducir la velocidad desoplado y, de esta manera, el ruido asociado en el recinto. Se sabetambién cómo unir transductores a los niños en una incubadora paramedir directamente la temperatura de los niños, la frecuenciarespiratoria, el pulso y otros parámetros fisiológicos.
La unión de transductores a los niños creadiversos problemas incluyendo la separación involuntaria deltransductor por el movimiento del niño y la limitación delmovimiento del niño.
El documento US 6017315 describe un aparato decontrol de un paciente para controlar y/o medir una característica fisiológica de dicho paciente. Una interfaz de usuario que tiene unaparte interior comunica con una vía respiratoria de un usuario demanera que sustancialmente todo el gas inhalado y exhalado por elusuario entra en la parte interior de la interfaz de usuario. Almenos un elemento de ventilación está asociado con la interfaz deusuario y comunica la parte interior de la interfaz de usuario conuna atmósfera ambiente exterior a la interfaz de usuario. Elelemento de ventilación y la interfaz de usuario definen un elementode flujo a través del cual se crea una diferencia de presióndurante la inhalación y exhalación. La diferencia de presión es ladiferencia de presión entre la presión dentro de la parte interiorde la interfaz de usuario y la presión de la atmósfera ambientefuera de la interfaz de usuario. Un sensor comunica con la parteinterior de la interfaz de usuario y mide una característica fluidaresultante de esta diferencia de presión y produce una primera señalindicativa de la característica fluida medida. La salida del sensorse usa sola o en combinación con la salida de otros sensores quedetectan otras características fisiológicas para proporcionarinformación variada sobre el paciente.
La unidad de cuidado infantil que tiene mediospara controlar el entorno en el que se sitúa el niño descrito eneste documento comprende uno o más sensores separados del niño paradetectar una condición fisiológica y proporcionar una salida delsensor y un medio de control sensible a la salida del sensor paracambiar el entorno.
Las características adicionales de la invenciónresultarán evidentes para los especialistas en la técnica trasconsiderar la siguiente descripción detallada de una realizaciónpreferida que ejemplifica el mejor modo para realizar la invencióncomo se percibe actualmente.
Breve descripción de los dibujosAl describir la invención detallada se haráreferencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva conpartes eliminadas de una incubadora de niños que tiene sensores sincontacto para controlar parámetros fisiológicos de un niño situadoen su interior que muestra una videocámara montada en una cabina dela incubadora situada en un plataforma sobre la que se mantiene alniño, con sensores infrarrojos montados en la cabina dispuestos demanera que su campo de sensibilidad incluye la región de la plataforma sobre la que se mantiene al niño, un micrófono montado enel recinto para detectar de forma audible al niño, un altavozdispuesto para proporcionar sonido al interior del recinto;
La Figura 2 es una vista en sección parcialtomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1 quemuestra sensores infrarrojos montados en las paredes laterales ylas paredes finales de la cabina de la incubadora, incluyendo sucampo de sensibilidad la región de la plataforma sobre la que semantiene al niño;
La Figura 3 es una vista en sección de la paredde la incubadora de la Figura 1 que muestra un sensor infrarrojo con lentes montadas en una pared interna de la cabina; y
La Figura 4 es una vista en diagrama del sensorsin contacto y de los componentes de control de la incubadora de laFigura 1, que muestra los componentes de la incubadora controladoscomo respuesta a las señales recibidas desde los sensores ycontroles sin contacto y un sistema para recoger las señales de lossensores sin contacto para proporcionar señales de controlapropiadas a los componentes de la incubadora controlados yestaciones de control remoto que reciben suministros desde lossensores y controles sin contacto.
Descripción detallada de los dibujosLas incubadoras y calienta niños son recintosusados para mantener el contenido de oxígeno, la humedad relativa yla temperatura del aire que rodea al niño o bebé a nivelesapropiados. Las incubadoras se conocen bien en la técnica y sedescriben en Moffettet al., Patente de Estados Unidos Nº5.224.923, McDonough, Patente de Estados Unidos Nº 5.242.375,Stortiet al. Patente de Estados Unidos Nº 5.330.415, Milleret al., Patente de Estados Unidos Nº 5.336.156, Lessardet al., Patente de Estados Unidos Nº 5.730.355. Lasincubadoras típicamente incluyen uno o más dispositivos pararegular y detectar la temperatura, el flujo, el contenido de oxígeno y la humedad relativa del aire en la incubadora y para detectar latemperatura, la frecuencia respiratoria, la frecuencia de pulso yotros parámetros fisiológicos de un niño en un esfuerzo paracontrolar apropiadamente el entorno dentro de la incubadora.
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La incubadora 10 descrita en este documentomejora el entorno dentro del recinto 18 de la incubadora reduciendo el ruido en el recinto 10 y eliminando diversos sensores yconductores asociados dentro del recinto 18 que pueden inhibir elmovimiento del niño 14 o pueden desconectarse por dicho movimiento.La incubadora descrita 10 sustituye diversos transductores decontacto para medir funciones fisiológicas de un niño 14 dentro del recinto 10 por sensores sin contacto 28 para medir las mismasfunciones fisiológicas del niño 14. La palabra "sensor" cuandose usa en la expresión "sensor sin contacto" pretende tener ladefinición más amplia posible. Por ejemplo, aunque algunosespecialistas en la técnica normalmente no asocian una videocámaracomo un sensor, una videocámara está dentro de la definición deltérmino "sensor" como se usa en este documento.
La realización descrita de la incubadora 10incluye una plataforma 12 para recibir a un niño 14, una cabina 16que forma un recinto o cámara 18 alrededor de la plataforma 12 y unabase 20. La cabina 16 incluye una pared en el extremo de la cabeza11, una pared en el extremo de los pies 13, una pared lateral 15,una pared lateral 17 y una pared superior 23. Ilustrativamente, lasparedes 11, 13, 15, 17 y 23 se forman de un material transparentepara facilitar la visualización del niño 14. Se entenderá que laincubadora 10 puede proporcionarse en diversos estilos y diseños.Véase Donnellyet al., Patente de Estados Unidos Nº5.453.077; Goldgerget al., Patente de Estados Unidos Nº5.759.149; Donnellyet al., Patente de Estados Unidos Nº5.817.002; MolIet al., Patente de Estados Unidos Nº5.817.003; Newkirket al., Patente de Estados Unidos Nº.5.971.913; Donnellyet al., Patente de Estados Unidos Nº5.971.914; Goldgerget al., Patente de Estados Unidos Nº6.024.694; Goldberget al., Patente de Estados Unidos Nº6.036.634; Goldgerget al., Patente de Estados Unidos Nº6.022.310; Sperawet al., Patente de Estados Unidos Nº6.071.228; Prowset al., Patente de Estados Unidos Nº6.049.924; y Solicitud de Estados Unidos en trámite junto con lapresente con Nº de Serie 09/571.449 y 09/533.531.
Como se muestra por ejemplo en la Figura 1, elniño 14 se mantiene dentro del recinto 18 descansando sobre laplataforma 12. La incubadora 10 proporciona un entorno controladopara el niño 14 e incluye un sistema de circulación de aire 19 quecomprende un calentador 21 y una soplante 24 accionada por un motorde soplante 22. La soplante 24 hace circular aire caliente en elrecinto 18 (como se muestra mediante las flechas no numeradas en laFigura 1) moviéndose el aire a un caudal gobernado por la velocidaddel motor de la soplante 22. Un sistema de control 26 regula elsistema de circulación de aire 19.
Los sensores 28 se montan en la cabina de maneraque su campo de sensibilidad incluye una parte de la plataforma 12sobre la que se sitúa el niño 14. Ilustrativamente, los sensores 28incluyen sensores infrarrojos 30, videocámara 32 y un micrófono 34.Los sensores infrarrojos 30 son capaces de detectar de forma remotala temperatura de la piel niño 14. La videocámara 32 produce unsuministro de vídeo que facilita el control por vídeo remoto delniño 14. El micrófono 34 produce un suministro de audio que facilitael control de audio remoto del niño 14.
Como se muestra, por ejemplo en las Figuras1-3, los sensores infrarrojos 30 se montanilustrativamente en las paredes 11, 13, 15 y 17 de la cabinaorientada de manera que su campo de sensibilidad incluye el área enla que el niño 14 está situado sobre la plataforma 12 de laincubadora 10. Ilustrativamente, las lentes 36 se sitúan adyacentesa los sensores infrarrojos 30 para concentrar la temperaturadetectada en el sensor 30. Están dentro de los contenidos de ladescripción los sensores sin lentes o los sensores que tienen lentes y filtros incorporados en su interior que se usan en la práctica dela invención. En la realización ilustrada, los sensores 30 selocalizan a un nivel bajo en las paredes laterales y finales 11, 13,15 y 17 de la cabina 16 en una posición por encima de la plataformasobre la que descansa el niño 14. Esta colocación de los sensores 30, pone los sensores 30 en la proximidad cercana del niño 14.Gluck, Patente de Estados Unidos Nº 5.386.831 y Fraden, Patente deEstados Unidos Nº 6.129.673 y la técnica anterior citada en lasmismas establece la naturaleza de los sensores infrarrojos del tipoque puede usarse en la incubadora 10.
Otros ejemplos de sensores infrarrojos quepueden usarse son sensores Thermalert de Raytek Corporation,sensores ZTP thermopile de Thermometrics Global Business, sensoresOS101 de Omega.com, y minIRT® de Ircon, Inc.
Cuando se usa un sensor Thermalert como sensorinfrarrojo 30, tal como un TXSLTCF1L2, se proporciona unavisualización láser con la unidad. La visualización láser se usapara hacer brillar un pequeño rayo sobre el niño 14 para localizaral niño 14 en una posición para que los detectores de IR 30controlen la temperatura. Cuando se usa un sensor IR 30 que noincorpora un láser, un diodo de láser de muy baja energía 31adyacente al sensor de temperatura IR 30 puede proporcionarsedentro del alcance de la descripción. Está dentro de los contenidos para el láser 31 que esté constantemente encendido o sólo se activeen una base temporal para localizar apropiadamente al niño 14.Después de que el niño 14 se ha localizado, el sistema de formaciónde imagen puede hacer sonar una alarma si el niño 14 se muevedemasiado lejos de la colocación original. Para reducir elmovimiento del niño que desencadenaría la alarma, el colchón o laalmohadilla de soporte del niño 76 se forma de un material tal comouna espuma de recuperación lenta para adaptarse al niño. Comoalternativa, los dispositivos de colocación del niño pueden usarsedentro del contenido de la descripción.
En la realización ilustrada, una pluralidad desensores infrarrojos 30 se montan en las paredes 11, 13, 15 y 17 dela cabina 16. El sensor infrarrojo 40 se monta sobre la primerapared lateral 15 de la cabina 16, el sensor infrarrojo 42 se montanen una segunda pared lateral 17 de la cabina 16, el sensorinfrarrojo 44 se montan en la pared del extremo de la cabeza 11 dela cabina y el sensor infrarrojo 46 se montan en la del extremo delos pies 13 de la cabina 16. Ilustrativamente, los sensoresinfrarrojos 40, 42 y 44 están situados en diferentes localizacionessobre la cabeza del niño y el sensor infrarrojo 46 está situado enel torso del niño 14. De esta manera, los sensores 40, 42, 44 y 46proporcionan señales que indican la temperatura de la piel endiferentes localizaciones del cuerpo del niño 14. Está dentro de loscontenidos de la descripción el montar más o menos sensoresinfrarrojos 30 en la cabina 16 de la incubadora 10, cada unoenfocado en la misma o en una localización diferente del cuerpo delniño.
Como se muestra, por ejemplo, en la Figura 3, lasegunda pared lateral 17 de la cabina 16 incluye un panel transparente interior 48 y un panel transparente exterior 50. Unespacio de aire 52 se dispone entre los paneles transparentesinterior y exterior 48 y 50. Ilustrativamente, una películacalefactora transparente 54 se monta en el lado exterior del paneltransparente interior 48 para ayudar a calentar el aire en elinterior del recinto 18. El sensor infrarrojo 42 se monta dentro dela abertura 56 formada en el panel transparente interior 48. Losconductores 58 del sensor infrarrojo 42 se extienden a través delpanel transparente exterior 50 y se acoplan a un controlador. Lalente 36 se monta en el lado interior del panel transparenteinterior 48 para concentrar la radiación infrarroja que emana delniño 14 hacia el sensor infrarrojo 42. Se entenderá que los sensores infrarrojos 40, 44 y 46 y cualquier sensor infrarrojoadicional 30 pueden montarse en la cabina 16 de una manera similar.Se entenderán también que el sensor infrarrojo 30 puede montarse enla cabina 16 de otras maneras conocidas dentro de los contenidos dela descripción.
Las señales de temperatura generadas por lossensores infrarrojos 40, 42, 44, 46 se acoplan a un controlador 26configurado para controlar la temperatura del niño 14 dentro deparámetros ajustados. Las señales de error están conectadasoperativamente al calentador 21, la soplante 24 y la películacalefactora 54 facilitando el ajuste del entorno en el que se alojael niño. El controlador 26 puede controlar también otrosdispositivos 60 para facilitar el ajuste del entorno en el que sealoja el niño, dentro de los contenidos de la descripción. Porejemplo, el controlador 26 puede acoplarse operativamente aelementos calefactores resistivos encapsulados en la cabina 16 o laplataforma 12 de la incubadora 12, a las lámparas calefactoras, alos sistemas de circulación de fluido calentado o a otroscalentadores, dentro de los contenidos de la descripción.
Ilustrativamente, la videocámara 32 se monta enla pared superior 23 de la cabina 16. La videocámara 32 genera unsuministro de vídeo que se acopla a unidades y sistemas devisualización de vídeo remotos 62. La videocámara 32 se acopla a unsistema 64 tal como un programa de procesado de señal de vídeoejecutado en un ordenador, capaz de controlar los parámetrosfísicos del niño 14 en la incubadora 10. El programa de procesado deseñal de vídeo, capaz de analizar el suministro de vídeo paradeterminar la frecuencia respiratoria del niño 14, se incorpora enel sistema 16. Ilustrativamente, este programa analiza la señal devídeo capturando y comparando fotogramas para determinar el númerode subidas y bajadas del pecho del niño para determinar lafrecuencia respiratoria. Está dentro del contenido de ladescripción para el programa de procesado de señal de vídeo analizar otros aspectos del suministro de vídeo para determinar lafrecuencia respiratoria.
Está dentro del contenido de la descripción comose percibe actualmente controlar otros parámetros fisiológicos usando la videocámara 32. Por ejemplo, el color de la pielproporciona una indicación de la entrada de oxígeno, circulación dela sangre y temperatura del niño. El programa que correlaciona elcolor de la piel con estos parámetros fisiológicos puedeincorporarse en el dispositivo descrito dentro del contenido de estadescripción. Está también dentro del contenido de la descripciónproporcionar una cámara infrarroja que proporciona un suministro devídeo infrarrojo que puede correlacionarse para determinar latemperatura del niño 14 dentro de la incubadora 10.
Aunque la cámara 32 se ilustra como que estámontada en el interior de la pared superior 23 de la cabina 16, está dentro del contenido de esta descripción montar la cámara encualquier otro sitio dentro del recinto 18 o fuera del recinto 18siempre y cuando el campo de visión de la cámara 32 incluya parte dela plataforma 12 sobre la que descansa el niño 14. También, otrostraductores capaces de generar una señal de vídeo pueden sustituirse por la cámara 32 dentro del alcance de ladescripción.
El suministro de vídeo desde la videocámara 32 yun suministro de audio desde el micrófono 34 se acoplan a través deuna interfaz apropiada a una red de ordenadores 66. A través de lared 66, las personas interesadas tales como los suministradores decuidados sanitarios, amigos y parientes pueden controlar al niño enlocalizaciones remotas. Dentro del contenido de la descripción estáproporcionar suministros en vivo de vídeo o audio del niño 14 porinternet.
El micrófono 34 proporciona un suministro desdeel interior del recinto 18. Este suministro de audio está acopladoa altavoces externos 68 para control humano del niño 14. Elmicrófono 34 está ilustrativamente también acoplado al sistema 64para el control automatizado de los parámetros fisiológicos del niño14. Ilustrativamente, el sistema 64 es un programa de procesado deseñal de audio ejecutado en un ordenador capaz de controlar los parámetros fisiológicos del niño 14 en la incubadora 10. El programade procesado de señal de audio, capaz de analizar el suministro deaudio para determinar la frecuencia respiratoria en niño 14 seincorpora al sistema. Ilustrativamente, este programa analiza elsuministro de audio para determinar el número de veces que el niño 14 inspira y expira para determinar la frecuencia respiratoria. Estádentro del contenido de la descripción para el programa deprocesado de señal de audio analizar otros aspectos del suministrode audio para determinar la frecuencia respiratoria.
Está dentro del contenido de la descripción comose percibe actualmente controlar otros parámetros fisiológicos usando un micrófono 34. Por ejemplo, el suministro de audioproducido por el niño, que tiene una respiración dificultosa esdistinguible del suministro de audio producido por un niño que estárespirando de forma normal. Cuando se ha diagnosticado que un niñotiene un trastorno respiratorio sensible de medicación vaporizando la medicina, el sistema puede acoplarse a través del controlador 26a un vaporizador 70 para liberar la medicina vaporizada en el aireen circulación tras la detección de respiración dificultosa medianteel programa de procesado de señal de audio. Si un niño no se hadiagnosticado previamente con un trastorno respiratorio, ladetección de respiración dificultosa mediante el programa deprocesado de señal de audio desencadena una alarma. Otrascondiciones detectadas por un programa de procesado de señal deaudio, por ejemplo lloro, cese de respiración, tos, asfixia, puedendesencadenar también una alarma 72 o una respuesta controlada de laincubadora 10 dentro de los contenidos de la descripción. Dichaalarma 72 puede incluir una alarma audible, tal como la activaciónde un timbre o sirena, una alarma visual tal como la iluminación deuna luz indicadora u otra señal de una condición que necesitaatención dentro del alcance de la descripción.
Se proporciona un altavoz 74 dentro del recinto18 para facilitar el proporcionar sonido al interior del recinto 18. El altavoz 74 puede montarse en cualquier sitio dentro delrecinto 18 dentro del contenido de la presente invención aunque elaltavoz 74 se ilustra como incluido en una almohadilla de soportedel niño 76 que forma una parte de la plataforma 12. Unaalmohadilla de soporte del niño que incorpora altavoces se describeen Shutoet al Patente de Estados Unidos Nº 5.865.771, cuyadescripción se incorpora a este documento como referencia.
Ilustrativamente, el altavoz 74 se acopla a ungenerador de señal de audio 78. Está dentro del contenido de lapresente descripción para el generador de señal de audio 78 incluirun micrófono externo, un dispositivo de reproducción para lasseñales de audio almacenadas, un dispositivo de reproducción deaudio y otros dispositivos capaces de generar una señal de audio.El altavoz 74 facilita la producción de ruidos tranquilizadores ocalmantes dentro del interior de la incubadora. El altavoz 74facilita también proporcionar un reproductor de audio que actúacomo interferencia destructiva para cancelar los ruidos indeseablesdentro del interior del recinto. Por ejemplo, se sabe que el ruidode la soplante puede alterar al niño dentro de la incubadora, por lotanto, está dentro del contenido de esta descripción que el altavoz74 proporcione una señal de retroalimentación del ruido de lasoplante para cancelar el ruido de la soplante dentro del interiorde la incubadora 10.
Ilustrativamente, el suministro de audioacoplado al altavoz está acoplado también al sistema 64 ejecutando el programa de procesado de señal de audio. Esto facilita lacancelación de señales de audio proporcionadas externamente demanera que el programa de procesado de señal de audio puede filtrarlos ruidos intrínsecos y concentrarse en los ruidos generados porel niño 14 dentro del recinto 18.
También dentro del contenido de la invenciónestá el uso de otros sensores sin contacto 28 para medir los parámetros fisiológicos del niño 14 que está dentro de la incubadora10. Por ejemplo, aunque no se ilustra, un sistema de graduaciónultrasónica puede montarse en el recinto donde se va a situar elniño 14. Midiendo el retraso temporal del retorno de señales, puededeterminarse la distancia al pecho del niño. A media que disminuyeel cambio en la distancia medida respecto a las medicionesanteriores, puede suponerse que el niño está inhalando, a medidaaumenta el cambio en la distancia respecto a las mediciones previas,puede suponerse que el niño está expirando. Un programa apropiadopuede correlacionar estas mediciones para determinar la frecuenciarespiratoria del niño. Como alternativa, la frecuencia de la ondaultrasónica de retorno podría medirse y, usando el efecto Doppler,podría correlacionarse con la frecuencia respiratoria del niño. Está dentro del contenido de la invención usar otros aparatos degeneración y detección de ondas de una manera similar a la descritapara el sistema de graduación ultrasónica para medir parámetrosfisiológicos del niño usando sensores sin contacto 28.