DE202009012488U1 - Light detector and light source - Google Patents
Light detector and light source Download PDFInfo
- Publication number
- DE202009012488U1 DE202009012488U1 DE202009012488U DE202009012488U DE202009012488U1 DE 202009012488 U1 DE202009012488 U1 DE 202009012488U1 DE 202009012488 U DE202009012488 U DE 202009012488U DE 202009012488 U DE202009012488 U DE 202009012488U DE 202009012488 U1 DE202009012488 U1 DE 202009012488U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light source
- light
- light detector
- source according
- intermediate layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000004382 potting Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 9
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 238000001839 endoscopy Methods 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
- A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
- A61B1/0011—Manufacturing of endoscope parts
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
- A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
- A61B1/051—Details of CCD assembly
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
- A61B1/0661—Endoscope light sources
- A61B1/0676—Endoscope light sources at distal tip of an endoscope
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/12—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements
- A61B1/128—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with cooling or rinsing arrangements provided with means for regulating temperature
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/24—Hygienic packaging for medical sensors; Maintaining apparatus for sensor hygiene
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/02—Mechanical
- G01N2201/022—Casings
- G01N2201/0228—Moulded parts
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Lichtdetektor oder Lichtquelle, umfassend eine Empfangsoptik (1) oder eine Sendeoptik (2) mit einem Empfangselement (1.3) oder einem Sendeelement (2.3) für die Detektierung oder das Aussenden von Licht und einem optisch durchlässigen Vergusskörper (1.6, 2.6), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Empfangselement (1.3) oder Sendeelement (2.3) und Vergusskörper (1.6, 2.6) eine elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht (1.5, 2.5) angeordnet ist.Light detector or light source, comprising a receiving optical system (1) or a transmitting optical system (2) with a receiving element (1.3) or a transmitting element (2.3) for the detection or emission of light and an optically transparent potting body (1.6, 2.6), characterized an elastic and optically transparent intermediate layer (1.5, 2.5) is arranged between receiving element (1.3) or transmitting element (2.3) and potting body (1.6, 2.6).
Description
Die vorliege Erfindung betrifft einen Lichtdetektor und eine Lichtquelle, umfassend eine Empfangsoptik oder eine Sendeoptik mit einem Empfangselement oder einem Sendeelement für die Detektierung oder das Aussenden von Licht und einem optisch durchlässigen Vergusskörper. Die Erfindung betrifft ferner Sensoren, die mindestens einen dieser Lichtdetektoren oder eine dieser Lichtquellen umfassen. Entsprechende Sensoren eignen sich zur Verwendung als medizinische Sensoren, beispielsweise für die nicht-invasive Messung der Sauerstoffsättigung im Blut.The vorliege invention relates to a light detector and a light source, comprising a receiving optical system or a transmitting optical system with a receiving element or a transmitting element for detection or transmission of light and an optically transparent potting body. The invention further relates to sensors comprising at least one of these light detectors or one of these light sources. Appropriate sensors are suitable for use as medical sensors, for example the non-invasive measurement of oxygen saturation in the blood.
Die
Messung der Sauerstoffsättigung im Blut ist ein in der
Medizin weitverbreitetes Verfahren, wobei eine derartige Messung
in der Mehrzahl der Fälle nicht-invasiv mittels eines Pulsoxymeters
vorgenommen wird. Ein Pulsoxymeter besteht in der Regel aus einem
clipartigen Gehäuse mit einer Ausnehmung, in die beispielsweise
der Finger, eine Zehe, das Ohrläppchen oder andere durchblutete
Gewebe einer Person eingeführt werden können.
In der Oberfläche der Ausnehmung befindet sich eine Lichtquelle,
der ein ebenfalls in der Oberfläche der Ausnehmung befindlicher
Detektor derart gegenüberliegt, das sich das durchblutete
Gewebe zwischen der Lichtquelle und dem Detektor befindet. Die Lichtquelle,
normalerweise eine LED, emittiert nur Licht mit zwei unterschiedlichen
Wellenlängen, beispielsweise 660 nm und 940 nm. Das durchstrahlte
durchblutete Gewebe absorbiert einen Teil des Lichtes, wobei die
Lichttransmission umgekehrt proportional zur Konzentration des Hämoglobins
ist. Die Lichtquelle und der Detektor bilden das als Sensor bezeichnete
Element des Pulsoxymeters. Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise
in
Der Detektor, üblicherweise ein Photodetektor, empfängt das transmittierte Licht und wandelt dieses in elektrische Signale um. Die elektrischen Signale werden mittels elektrischer Leiter, die in dem Gehäuse ausgebildet sind, über ein Verbindungskabel zu einer Auswerteeinheit transportiert. Zu diesem Zweck weist das Kabel einen Anschlussstecker auf, der in ein entsprechendes Anschlusselement in der Auswerteeinheit eingesteckt werden kann, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Detektor und der Auswerteinheit hergestellt wird. Anderseits werden durch das Kabel elektrische Leiter für die Energieversorgung der Lichtquelle und des Detektors geführt.Of the Detector, usually a photodetector, receives the transmitted light and converts this into electrical signals around. The electrical signals are transmitted by means of electrical conductors, which are formed in the housing, via a Transporting the connection cable to an evaluation unit. To this end has the cable on a connector, which in a corresponding Connection element can be inserted in the evaluation unit, so that an electrical connection between the detector and the Evaluation unit is produced. On the other hand, by the cable electrical conductor for the energy supply of the light source and the detector.
Es ist medizinischer Standard, medizinische Geräte regelmäßig zu sterilisieren, um eine möglichst weitgehende Keimfreiheit der Geräte zu gewährleisten. Es ist inzwischen üblich, die Sterilisierung mittels Autoklavieren durchzuführen. Dazu wird das zu sterilisierende Geräte in einen Autoklaven eingebracht und dort typischerweise etwa 2 bis 20 min oder sogar länger bei einer Temperatur von 115°C bis 140°C und einem Druck von etwa 2 bar gesättigtem Wasserdampf ausgesetzt.It is medical standard, medical devices regularly to sterilize, as far as possible sterility to ensure the devices. It is now common practice to perform the sterilization by autoclaving. For this purpose, the device to be sterilized in an autoclave and typically there for about 2 to 20 minutes or even longer at a temperature of 115 ° C to 140 ° C and a Pressure of about 2 bar exposed to saturated water vapor.
Medizinische
Geräte bestehen im Regelfall aus mehreren Einzelelementen,
die auf vielfache und unterschiedliche Weise wie mechanisch, elektrisch, optisch,
magnetisch etc. und/oder deren Kombinationen gekoppelt sind und
in einer funktionsrealisierenden Wirkverbindung miteinander stehen.
Mechanisch trennbare Verbindungen sind insbesondere erforderlich,
um Elemente des medizinischen Gerätes, die nicht sterilisierbar
sind, abgekoppelt und einem anderen Sterilisationsprozess als dem
Autoklavieren unterziehen zu können. Dementsprechend werden
in
Zur hinreichend sicheren Sterilisation des vorstehend beschriebenen Pulsoxymeters muss somit das Verbindungskabel zunächst von der Auswerteeinheit getrennt werden, indem der Anschlussstecker aus der Anschlusseinheit der Auswerteinrichtung gezogen wird. Anschließend werden das Gehäuse, der die Lichtquelle und den Detektor umfassende Sensor, das Verbindungskabel und der Anschlussstecker, die schlüssig miteinander verbunden sind und das eigentliche Messgerät zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung von Blut bilden, voneinander getrennt, so dass vier Einzelelemente erhalten werden: Gehäuse, Sensor, Kabel und Anschlussstecker. Die Zerlegung in diese Einzelelemente ist erforderlich, da bestimmte Einzelelemente (wie beispielsweise das Verbindungskabel sowie der Sensor) dem Autoklavieren nicht unterzogen werden können oder zumindest das Überstülpen eines Hohlkörpers, der aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff besteht, erfordern. Mittels des Hohlkörpers soll eine Beschädigung des Einzelelementes während des Autoklavierens durch Überhitzung verhindert werden. Kann ein Einzelelement nicht autoklaviert werden, so muss ein anderes Sterilisationsverfahren verwendet werden.to sufficiently safe sterilization of the above-described Pulse oxymeter thus needs the connecting cable first be disconnected from the evaluation unit by the connector is pulled out of the connection unit of the evaluation device. Subsequently be the case, the light source and the detector comprehensive sensor, the connection cable and the connector, which are coherently connected and the real one Measuring device for determining the oxygen saturation of blood form, separated from each other, leaving four individual elements housing, sensor, cable and connector. The Decomposition into these individual elements is required as certain Individual elements (such as the connection cable and the Sensor) can not be subjected to autoclaving or at least the slipping over of a hollow body, which consists of a high temperature resistant plastic require. By means of the hollow body to damage of the single element during autoclaving by overheating be prevented. If a single element can not be autoclaved, so another sterilization process must be used.
Zudem können herkömmliche Vorrichtungen zur Messung der Sauerstoffsättigung im Blut nicht als ein Stück autoklaviert werden, da durch den hohen Druck von etwa 2 bar leicht Wasserdampf in die elektronischen Bauteile eindringen und die Vorrichtung dadurch zerstören kann. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die benötigten optischen Halbleiter-Bauelemente, die in der Regel als Sensor eine LED und als Empfänger eine Si-Photodiode umfassen, oftmals nicht genügend temperaturbeständig sind, um den hohen Temperaturen beim Autoklavieren standzuhalten.In addition, conventional devices for measuring the oxygen saturation in the blood can not be autoclaved as a piece, since the high pressure of about 2 bar easily penetrate water vapor in the electronic components and thereby destroy the device. Another problem is that the required optical semiconductor components, which usually comprise a LED as a sensor and a receiver as a Si photodiode, are often not sufficiently temperature-resistant to the high temperatures in the autoclave to withstand.
Die
bei der Zerlegung des Messgeräts auftretenden Probleme
wurden bereits durch eine Vorrichtung überwunden, wie sie
in der
Es wäre jedoch wünschenswert, die Druck- und Temperaturbeständigkeit der Halbleiter-Bauelemente weiter zu erhöhen, um die Lebensdauer dieser Elemente und damit der Gesamtvorrichtung über eine größere Anzahl von Autoklavierzyklen zu erhöhen.It would be desirable, the pressure and temperature resistance the semiconductor devices continue to increase the life these elements and thus the overall device over a increase the number of autoclaving cycles.
Es wurde nun gefunden, dass trotz dem Aufbringen der Halbleiterschichten auf temperatur- und druckbeständige Trägerelemente und trotz Verkapseln der Bauelemente in optisch durchlässige Vergusskörper insbesondere die Lichtdetektoren nach nur 20 Autoklavierzyklen ausfallen können. Dieses Problem konnte auch durch die Auswahl von Materialien, die an den Kontaktflächen ähnliche Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzen, nicht vollständig gelöst werden. Überraschend wurde nun gefunden, dass die Lebensdauer entsprechender Lichtdetektoren und Lichtquellen in Bezug auf die Autoklavierzyklen wesentlich verlängert werden kann, wenn zwischen Empfangselement oder Sendeelement und dem Vergusskörper eine elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht angeordnet wird.It has now been found that despite the application of the semiconductor layers on temperature and pressure resistant support elements and despite encapsulating the components in optically transparent Potting body in particular the light detectors after only 20 autoclaving cycles can fail. This problem could also by the selection of materials similar to the contact surfaces Have thermal expansion coefficient, not complete be solved. Surprisingly, it has now been found that the life of corresponding light detectors and light sources significantly extended with respect to the autoclaving cycles can be, if between receiving element or transmitting element and the Potting a elastic and optically transparent Intermediate layer is arranged.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit einen Lichtdetektor oder einen Lichtquelle, umfassend eine Empfangsoptik oder eine Sendeoptik mit einem Empfangselement oder einem Sendeelement für die Detektierung oder das Aussenden von Licht und einem optisch durchlässigen Vergusskörper, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Empfangselement oder dem Sendeelement und dem Vergusskörper eine elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht angeordnet ist.The The present invention thus relates to a light detector or a Light source, comprising a receiving optics or transmission optics with a receiving element or a transmitting element for the detection or emitting light and an optically transmissive one Potting body, characterized in that between the Receiving element or the transmitting element and the potting a arranged elastic and optically transparent intermediate layer is.
Durch die Anordnung der elastischen Zwischenschicht zwischen Empfangs- oder Sendeelement erhöht sich die Lebensdauer des Lichtdetektors oder der Lichtquelle von etwa 20 Autoklavierzyklen auf ein Vielfaches an Autoklavierzyklen.By the arrangement of the elastic intermediate layer between receiving or transmitting element increases the life of the light detector or the light source of about 20 autoclaving cycles to a multiple on autoclaving cycles.
Die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht unterscheidet sich von dem optisch durchlässigen Vergusskörper dadurch, dass das Material der Zwischenschicht im Gegensatz zum Material des Vergusskörpers elastischer ist. Das Material des Vergusskörpers weist demgegenüber plastische Eigenschaften auf.The elastic and optically permeable intermediate layer is different from the optically permeable potting in that the material of the intermediate layer in contrast to Material of the potting body is more elastic. The material of the Potting body has in contrast plastic properties on.
Vorzugsweise weist das Material der elastischen Zwischenschicht eine Shore-A Härte ≤ 70 auf, insbesondere ≤ 50 und besonders bevorzugt eine Shore-A Härte von etwa 40. Demgegenüber weist das Material des Vergusskörpers vorzugsweise eine Shore-D Härte von > 70 auf, vorzugsweise von > 80 und bevorzugt im Bereich von 80–90.Preferably the material of the elastic intermediate layer has a Shore A. Hardness ≤ 70, in particular ≤ 50 and more preferably a Shore A hardness of about 40. In contrast the material of the potting body preferably has a Shore D. Hardness of> 70 on, preferably of> 80 and preferably in the range of 80-90.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Silikon, gebildet. Vorzugsweise hat dieses Silikonelastomer eine Oberflächenhärte im Bereich von 30 bis 50 Shore-A, insbesondere von etwa 40 Shore-A. Das Silikonelastomer sollte über einen breiten Temperaturbereich chemisch und physikalisch stabil und elastisch sein, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –50°C bis 200°C.In an embodiment of the present invention is the elastic and optically permeable intermediate layer an elastomer, preferably made of silicone. Preferably This silicone elastomer has a surface hardness in the range of 30 to 50 Shore-A, in particular of about 40 Shore-A. The silicone elastomer should have a wide temperature range be chemically and physically stable and elastic, preferably in a temperature range of -50 ° C to 200 ° C.
Die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht deckt das Empfangselement des Lichtdetektors bzw. das Sendeelement der Lichtquelle vorzugsweise vollflächig ab. Sowohl bei dem Empfangs- als auch bei dem Sendeelement handelt es sich in der Regel um ein Halbleiterbauelement. Die Zwischenschicht bildet somit eine Schicht auf dem Halbleiterbauelement und schützt dieses somit gegen die Übertragung von Drücken, die auf den Vergusskörper von außen einwirken. Gleichzeitig vermindert die Zwischenschicht das auftreten von Materialspannungen zwischen Empfangs- bzw. Sendeelement und Vergusskörper. Da diese Spannungen umso größer sind, je größer die Kontaktfläche zwischen Empfangs- bzw. Sendeelement und Vergusskörper ist, treten die Probleme in Bezug auf die mangelnde Lebensdauer von Lichtdetektor und Lichtquelle vermehrt bei großflächigen Elementen auf. Dementsprechend wirkt sich die erfindungsgemäße elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht insbesondere bei den Lichtdetektoren vorteilhaft auf deren Lebensdauer aus, da die sich hierin befindenden Empfangselemente in der Regel eine größere Oberfläche aufweisen, als die Sendeelemente in den Lichtquellen. Dementsprechend können in den erfindungsgemäß ebenfalls beanspruchten Sensoren aus Lichtquelle und Lichtdetektor beispielsweise erfindungsgemäße Lichtdetektoren, die eine elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht aufweisen, mit nicht erfindungsgemäßen Lichtquellen ohne elastischer Zwischenschicht kombiniert werden, vorausgesetzt, die Sendeelemente in den Lichtquellen sind so klein, dass die Lichtquellen auch ohne der elastischen Zwischenschicht eine hohe Lebensdauer in Bezug auf die Autoklavierzyklen aufweisen.The elastic and optically permeable intermediate layer covers the receiving element of the light detector or the transmitting element of Light source preferably over the entire surface. Both at the Receive as well as the transmitting element is usually around a semiconductor device. The intermediate layer thus forms a Layer on the semiconductor device and protects it Thus, against the transfer of pressures on act on the potting body from the outside. simultaneously the intermediate layer reduces the occurrence of material stresses between receiving or transmitting element and potting. Since these voltages are greater, the larger the contact surface between receiving or transmitting element and potting body, the problems are related the lack of life of light detector and light source increases on large-scale elements. Accordingly affects the inventive elastic and optically transparent intermediate layer especially in the Light detectors advantageous on their life, since the Receiving elements located therein are usually larger Have surface, as the transmitting elements in the light sources. Accordingly, in the invention also claimed sensors of light source and light detector, for example Light detectors according to the invention, the elastic and have optically transparent intermediate layer, with not Light sources according to the invention without elastic Intermediate layer can be combined, provided the transmitting elements in the light sources are so small that the light sources even without The elastic intermediate layer has a long service life have the autoclaving cycles.
Sowohl Lichtdetektor als auch Lichtquelle können jeweils eine oder mehrere Empfangselemente bzw. Sendeelemente aufweisen. Üblicherweise verfügt ein erfindungsgemäßer Lichtdetektor über ein Empfangselement, wohingegen eine erfindungsgemäße Lichtquelle über zwei oder mehr Sendeelemente verfügen kann. Falls der Lichtdetektor oder die Lichtquelle mehr als ein Empfangselement oder ein Sendeelement aufweist, verfügt vorzugsweise jedes dieser Elemente über die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht.Both light detector and light source may each have one or more receiving elements or transmitting elements. Usually, a light detector according to the invention has a receiving element, whereas a erfindungsge appropriate light source can have two or more transmitting elements. If the light detector or the light source has more than one receiving element or a transmitting element, preferably each of these elements has the elastic and optically transparent intermediate layer.
Um den Lichtdetektor oder die Lichtquelle wirkungsvoll gegen die beim Autoklavieren auftretenden hohen Drücke und Temperaturen zu schützen und gleichzeitig eine schnelle und gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Lichtdetektors oder der Lichtquelle zu gewährleisten, verfügen diese in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über ein Trägerelement, das aus einem keramischen Material gebildet ist. In diesem Fall sind das Empfangselement oder das Sendeelement mittels einer elektrisch leitenden Maske an dem Trägerelement befestigt und das Empfangselement oder das Sendeelement sind mittels einem Bonddraht elektrisch leitend mit der Maske verbunden. Das keramische Material des Trägerelements stellt eine schnelle und gleichmäßige Anpassung der Temperatur innerhalb des Lichtdetektors oder der Lichtquelle an die sich beim Autoklavieren rasch ändernde Außentemperatur sicher. Hierdurch werden mechanische Spannungen zwischen den einzelnen Bauelementen zusätzlich vermindert und damit die Lebensdauer von Lichtdetektor und Lichtquelle zusätzlich erhöht.Around the light detector or the light source effectively against the Autoclaving occurring high pressures and temperatures to protect while maintaining a fast and even temperature distribution within the light detector or to ensure the light source have these in one embodiment of the present invention Invention via a carrier element, which consists of a ceramic material is formed. In this case, the receiving element or the transmitting element by means of an electrically conductive mask attached to the support element and the receiving element or the transmitting element are electrically conductive by means of a bonding wire connected to the mask. The ceramic material of the carrier element provides a quick and even adaptation the temperature within the light detector or the light source to the rapidly changing outdoor temperature during autoclaving for sure. As a result, mechanical stresses between the individual Components additionally reduced and thus the life of Light detector and light source additionally increased.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtdetektors oder der erfindungsgemäßen Lichtquelle weist das Trägerelement eine helle, vorzugsweise lichtreflektierende Farbe auf. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Lichtausbeute und damit letztendlich die Messgenauigkeit von Sensoren, die die erfindungsgemäßen Lichtdetektoren und Lichtquellen enthalten, erhöht werden kann. Das Trägermaterial kann hierfür entweder mit einer entsprechenden Farbe, beispielsweise weiß, überzogen werden oder, vorzugsweise, weist das keramische Material des Trägerelements selbst eine helle Farbe, wie beispielsweise weiß, auf.In a further embodiment of the invention Light detector or the light source according to the invention the carrier element has a bright, preferably light-reflecting Paint on. It has been shown that thereby the light output and thus ultimately the accuracy of measurement of the sensors according to the invention Light detectors and light sources are increased can. The carrier material can either with a corresponding color, such as white, are coated or, preferably, comprises the ceramic material of the carrier element even a light color, such as white, on.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf dem Trägerelement ein Reflektorelement aufgebracht, das die Einheit aus elektrisch leitender Maske, Empfangselement oder Sendeelement, Bonddraht, Zwischenschicht und Vergusskörper seitwärts begrenzt. Vorzugsweise begrenzt das Reflektorelement die genannten Teile auf dem Trägerelement voll umfänglich. Beispielsweise kann es sich bei dem Reflektorelement um einen Ring, ein Quadrat oder ein Rechteck handeln, das die genannten Teile auf dem Trägerelement seitwärts begrenzt. Das Reflektorelement kann dabei einstückig mit dem Trägerelement ausgebildet sein oder auf diesem beispielsweise durch Verkleben befestigt sein. Das Reflektorelement kann ebenfalls aus einem keramischen Material gebildet sein, beispielsweise aus dem selben Material wie das Trägerelement.In another embodiment of the present invention is a reflector element applied to the carrier element, this is the unit of electrically conductive mask, receiving element or transmitting element, bonding wire, intermediate layer and potting bounded sideways. Preferably, the reflector element limits the said parts on the support element fully circumferential. For example, the reflector element may be a ring, act a square or a rectangle that covers those parts The support element laterally limited. The reflector element can be formed integrally with the carrier element be or be attached to this example by gluing. The Reflector element may also be formed of a ceramic material be, for example, from the same material as the carrier element.
Vorzugsweise weist auch das Reflektorelement eine helle, insbesondere lichtreflektierende Farbe auf. Beispielsweise können Trägerelement und Reflektorelement mit derselben Farbe versehen sein oder aus demselben hellen Keramikmaterial bestehen.Preferably Also, the reflector element has a bright, especially light-reflecting Paint on. For example, carrier element and reflector element be provided with the same color or from consist of the same bright ceramic material.
Das ringförmig oder eckig ausgebildete Trägerelement stellt die äußere Begrenzung für den optisch durchlässigen Vergusskörper dar. Der Vergusskörper füllt dementsprechend vorzugsweise den verbleibenden Raum zwischen Trägerelement und Reflektorelement aus und schließt bündig mit dem Reflektorelement ab. Der Lichtdetektor oder die Lichtquelle können dementsprechend dadurch hergestellt werden, dass zunächst die elektrisch leitende Maske auf dem Trägerelement aufgebracht wird, dann das Empfangselement oder das Sendeelement auf die elektrisch leitende Maske aufgebracht wird, das Empfangselement oder das Sendeelement mittels des Bonddrahts mit der elektrisch leitenden Maske verbunden wird, die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht auf dem Empfangselement oder dem Sendeelement aufgebracht wird und schließlich der verbleibende Raum zwischen dem Trägerelement und dem Reflektorelement vollständig mit dem optisch durchlässigen Vergusskörper ausgefüllt wird.The annular or angular trained support element represents the outer boundary for the optically transparent potting body. The potting Accordingly, preferably fill the remaining space between carrier element and reflector element and closes flush with the reflector element. The light detector or the light source can accordingly be made by that first the electrically conductive mask on the support element is applied, then the receiving element or the transmitting element is applied to the electrically conductive mask, the receiving element or the transmitting element by means of the bonding wire with the electric conductive mask is connected, the elastic and optically permeable Intermediate layer applied to the receiving element or the transmitting element and finally the remaining space between the support element and the reflector element completely with the optically transparent Pouring body is filled.
Der optisch durchlässige Vergusskörper besteht vorzugsweise aus einem bis zu mindestens etwa 150°C hitzebeständigen und bis zu mindestens etwa 2 bar dampfstabilen, wasserdampfundurchlässigen Material, beispielsweise aus einem Epoxidharz. Der Vergusskörper fungiert somit vorrangig als Wasserdampfsperre, um ein Eindringen des heißen Wasserdampfes währende des Autoklavierens in den Lichtdetektor oder die Lichtquelle zu verhindern.Of the Optically transparent potting body is preferably from one to at least about 150 ° C heat resistant and up to at least about 2 bar steam stable, water vapor impermeable Material, for example made of an epoxy resin. The potting body thus acts primarily as a water vapor barrier, to prevent penetration hot water vapor during autoclaving in the light detector or to prevent the light source.
Vorzugsweise sind die Materialien der Einzelkomponenten so gewählt, dass jeweils aneinander anliegende Elemente thermisch kompatibel sind, d. h., dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien ähnlich, insbesondere annähernd gleich sind, sodass es zu möglichst geringen mechanischen Spannungen zwischen den Einzelelementen kommt.Preferably the materials of the individual components are chosen each adjoining element is thermally compatible are, d. h., that the thermal expansion coefficients of the materials are similar, in particular are approximately the same, so that it as possible low mechanical stresses between the individual elements comes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht die elastische und optisch durchlässige Zwischenschicht nicht bis an das Reflektorelement heran. Insbesondere sollte die Zwischenschicht nicht über das Empfangselement oder das Sendeelement seitwärts hinausragen, sodass die Zwischenschicht das Empfangselement oder das Sendeelement zwar vollflächig abdeckt, gleichzeitig aber keinen Kontakt zu anderen Materialien als dem Vergusskörper aufweist und insbesondere nicht bis an das Reflektorelement heranreicht. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass ein Kontakt zwischen der elastischen und optisch durchlässigen Zwischenschicht und dem Reflektorelement ein Eindringen von Wasserdampf in die elektrisch leitenden Bauteile begünstigt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer von Lichtdetektor oder Lichtquelle in Bezug auf die Autoklavierzyklen aus.In a preferred embodiment of the present invention, the elastic and optically transmissive intermediate layer does not reach the reflector element. In particular, the intermediate layer should not protrude laterally beyond the receiving element or the transmitting element, so that the intermediate layer covers the receiving element or the transmitting element over the entire surface, but at the same time has no contact with other materials than the potting body and in particular does not reach as far as the reflector element. It has namely, pointed out that a contact between the elastic and optically transparent intermediate layer and the reflector element favors the penetration of water vapor in the electrically conductive components. This adversely affects the life of the light detector or light source with respect to the autoclaving cycles.
Schließlich betriff die vorliegende Erfindung auch einen Sensor, der mindestens einen erfindungsgemäßen Lichtdetektor und/oder mindestens eine erfindungsgemäße Lichtquelle umfasst. Vorzugsweise umfasst der Sensor insbesondere mindestens einen erfindungsgemäßen Lichtdetektor. Da die Lichtquelle aufgrund der kleineren Oberfläche der Sendeelemente in der Regel hitze- und druckbeständiger ist, können auch nicht erfindungsgemäße Lichtquellen zusammen mit einem erfindungsgemäßen Lichtdetektor in dem Sensor kombiniert werden.After all The present invention also relates to a sensor which is at least a light detector according to the invention and / or comprises at least one light source according to the invention. In particular, the sensor preferably comprises at least one invention Light detector. Because the light source due to the smaller surface the transmitting elements usually heat and pressure resistant is, not according to the invention Light sources together with a light detector according to the invention be combined in the sensor.
Der erfindungsgemäße Sensor wird in der Regel als medizinsicher Sensor eingesetzt. Der Sensor eignet sich beispielsweise zur Messung der Sauerstoffsättigung im Blut, zur Messung des Blutzuckers oder zur Verwendung in der Endoskopie.Of the Sensor according to the invention is usually as medical-safe sensor used. The sensor is suitable, for example for measuring the oxygen saturation in the blood, for measurement of blood sugar or for use in endoscopy.
Die
anliegende
Die
anliegende
Die
Baueinheit aus elektrisch leitender Maske (
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1168959 A [0002] - EP 1168959 A [0002]
- - DE 9102784 U1 [0005] - DE 9102784 U1 [0005]
- - WO 2009/0019044 [0008] - WO 2009/0019044 [0008]
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202009012488U DE202009012488U1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Light detector and light source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202009012488U DE202009012488U1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Light detector and light source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202009012488U1 true DE202009012488U1 (en) | 2010-04-08 |
Family
ID=42096784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202009012488U Expired - Lifetime DE202009012488U1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Light detector and light source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202009012488U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019104489A1 (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | endoscope |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9102784U1 (en) | 1991-03-08 | 1991-05-29 | Kendall Medizinische Erzeugnisse Gmbh, 8425 Neustadt, De | |
| EP1168959A1 (en) | 1999-04-14 | 2002-01-09 | Mallinckrodt Inc. | Method and circuit for indicating quality and accuracy of physiological measurements |
| WO2009019044A2 (en) | 2007-11-09 | 2009-02-12 | Envitec-Wismar Gmbh | Apparatus for measuring blood oxygen saturation |
-
2009
- 2009-09-15 DE DE202009012488U patent/DE202009012488U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9102784U1 (en) | 1991-03-08 | 1991-05-29 | Kendall Medizinische Erzeugnisse Gmbh, 8425 Neustadt, De | |
| EP1168959A1 (en) | 1999-04-14 | 2002-01-09 | Mallinckrodt Inc. | Method and circuit for indicating quality and accuracy of physiological measurements |
| WO2009019044A2 (en) | 2007-11-09 | 2009-02-12 | Envitec-Wismar Gmbh | Apparatus for measuring blood oxygen saturation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019104489A1 (en) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | endoscope |
| US11918183B2 (en) | 2019-02-21 | 2024-03-05 | Olympus Winter & Ibe Gmbh | Endoscope |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69737478T2 (en) | MINIATURE SPECTROMETER | |
| DE102016216389B4 (en) | endoscope | |
| DE602004000272T2 (en) | Autoclavable image capture device | |
| EP2408347B1 (en) | Medical, in particular dental diagnostic device having image capture means | |
| EP2452614B1 (en) | Dental system for transillumination of teeth | |
| CN105592773B (en) | Photographing module and endoscope apparatus | |
| WO2003024328A3 (en) | Intracorporeal probe for analysis or diagnosis and/or therapy | |
| DE102010043795A1 (en) | Dental device with hand-held instrument and light source | |
| DE10103433A1 (en) | Endoscope device | |
| DE102007055003A1 (en) | Medical lighting unit | |
| EP0842633A1 (en) | Electronic endoscope for all autoclave use | |
| WO2010015094A2 (en) | Device for measuring the blood flow of a body tissue | |
| DE102014103728A1 (en) | Automatic detection of the penetration depth and / or the rotational orientation of an invasive instrument | |
| JP2015160099A (en) | rigid electronic endoscope | |
| DE102011055526A1 (en) | Medical endoscope with cooling device for built-in electrical components | |
| DE202009012488U1 (en) | Light detector and light source | |
| EP2063772B1 (en) | Apparatus for measuring blood oxygen saturation | |
| DE102015000773B4 (en) | Endoscope and method of making an endoscope | |
| DE102019003839A1 (en) | Endoscope, method for operating an endoscope and method for manufacturing an endoscope | |
| DE102017110216B4 (en) | Optoelectronic sensor module and method for producing an optoelectronic sensor module | |
| DE102019104489A1 (en) | endoscope | |
| DE112015001102T5 (en) | Imaging device and endoscope device | |
| DE102009056499B4 (en) | Miniature camera | |
| DE202008015271U1 (en) | measuring device | |
| DE4407541C2 (en) | Device for measuring the oxygen saturation of fetuses during childbirth |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20100512 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20120810 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
| R071 | Expiry of right | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: KRAUS & LEDERER PARTGMBB, DE |