CN101415364A - 用于电化传感器单元的安装装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于将电化传感器单元(200)安装到人类皮肤表面的装置(100)，包括：包括环形壁(102)的安装构件(101)；位于所述环形壁(102)下方的粘结带(110)，用于将安装构件(101)粘着到皮肤表面；以及密封构件(104)。密封构件(104)在由皮肤表面、安装装置(100)和传感器单元(200)之间限定的内腔或测量室(300)中提供液密密封，该测量室(300)通常装有接触液。替代地密封构件(104)设置在传感器单元(200)上。密封构件(104)的提供使得该系统较少受到冲击力的影响并降低了由于测量室(300)中的空气导致测量缺陷的风险。该电化传感器单元(200)可以例如适用于二氧化碳分压(pCO2)或氧分压(pO2)的经皮测量。

Description

用于电化传感器单元的安装装置
技术领域
本发明涉及一种用于将电化传感器单元(electrochemical sensor unit)安装到人类皮肤表面的装置。该传感器单元可以特别适用于气体，尤其是氧气和二氧化碳的经皮测量，该气体从血管扩散并通过皮肤组织。基于这样的例如氧气的经皮测量，可以在病人状态检查中评价动脉氧分压，譬如对初生婴儿和处于麻醉状态下的病人。经皮测量在创伤诊断和创伤护理中是有用的，例如用来测定坏死组织的存在。
背景技术
上述类型的传感器可以通过安装装置安装到患者的皮肤表面，该安装装置转而粘着到皮肤表面。安装装置可以例如包括从皮肤表面向上延伸的环状构件并包括用于将传感器固定到那儿的紧固装置。当传感器被固定到安装装置，由安装装置的内表面、皮肤表面和传感器的下表面限定了测量室。随着安装装置应用到皮肤表面，在传感器安装到安装装置中之前，一滴滴的胶体或液体被施加到皮肤表面，从而一旦传感器安装到安装装置这些液体基本填满了测量室。当诸如氧气或者二氧化碳这样的气体扩散通过皮肤表面时，这些气体在测量室中的分压代表动脉和或皮肤气体分压。
当前开发目标在于降低传感器和安装装置的尺度。然而，随着尺度降低，传感器易受到例如由于患者身体移动所造成的机械冲击的影响。特别是，测试表明进入测量室的空气可以影响测量室中的例如氧气和二氧化碳的气体分压，以致测量结果不能表示动脉气体分压。
发明内容
由此，本发明的优选实施例的目的是提供一种用于电化传感器单元的安装装置和这样的安装装置和传感器单元的组合，其较不易受到物理冲击的影响。本发明的优选实施例的另一个目的是提供一种安装装置和组合，其避免或至少降低由于测量室中的空气而造成的出现测量缺陷的风险。
在本发明的第一方面中提供了一种用于将电化传感器单元安装到人类皮肤表面的装置，包括：
-包括环形壁的安装构件；
-位于所述环形壁下端的粘结带，用于将安装构件的下端粘着到皮肤表面；以及
-沿着所述环形壁延伸的至少一个密封构件。
在本发明的第二方面中提供了一种电化传感器单元和用于将该传感器单元安装到人类皮肤表面的装置的组合，其中所述装置包括：
-包括环形壁的安装构件，由此所述环形壁限定了面向所述安装构件的内腔的内表面，和面向外部环境的外表面；
-粘结带，用于将安装构件的下端粘着到皮肤表面；
所述组合还包括：
-至少一个密封构件，用于在所述传感器单元和环形壁之间提供液密密封。
已经发现，密封构件的提供使得传感器单元和安装装置较少地受到物理冲击的影响，例如由于患者身体的各部分的移动，并降低了在使用中空气进入由环形壁、皮肤表面和传感器单元形成的测量室中的风险，即使当传感器单元以及安装装置经受相对较大的冲击力时。该密封构件优选地密封在传感器单元和环形壁的表面之间，从而它在传感器单元保持与环形壁的上表面稳固邻接时形成测量室的密封。
在本发明的实施例中，密封构件可以设置在安装构件的上端，尽管其他的布置也是可以考虑的，正如将在下面的公开中变得显而易见。
在测量室的下端，即在由皮肤表面所限定的端部，该测量室由粘结带密封，该粘结带还用于将安装装置粘着到皮肤表面。该粘结带优选地形成液密密封，粘结带的提供可以防止接触液漏出测量室。此外，由粘合带和密封构件形成的密封组合防止了在安装装置和相关的传感器单元的使用中测量室和外部环境之间的压力等化(pressure equalization)。由此，如果传感器单元被拉动远离皮肤表面且测量室的体积倾向于增大，那么吸力在测量室中产生。该吸力降低了传感器单元和安装装置意外地离开皮肤的风险。该吸力还导致这样的优点，即与没有产生吸力相比粘结带可以形成为具有较小的表面积，因为将传感器保持在位所需的粘着力降低了。
应该理解本发明的优选实施例可以包括三个元件：安装构件、密封构件以及粘结带。密封构件可以用弹性材料形成以实现所期望的密封特性。安装构件优选地由刚性更高的材料制成，以获得机械稳定性。机械稳定性还可以通过将安装构件和密封构件形成为由弹性材料制成的单个部件而获得。在这样的情况下，安装装置的环形壁的厚度将比优选实施例中的显著增大，在优选实施例中安装装置由刚性相对较高的材料制成。
环形壁的周边可以限定为适合要与该安装装置一起使用的传感器单元的形状的任何形状。
密封构件优选地包括弹性元件，譬如弹性圆环。在平行于该环的中央轴线的截面中，该环可以例如具有多边形、椭圆形或圆形截面。
环形壁的内部优选地包括用于将传感器固定到安装构件的结构，且优选地还用于将传感器单元的表面保持与安装装置的安装构件稳固邻接。这样的结构可以例如包括螺纹部分，其用于啮合传感器单元的相应螺纹部分。替代结构可以包括卡扣连接。进一步的替代结构包括两侧粘结带系统。优选地，在安装装置和传感器单元之间的互连是可释放地，从而传感器单元可以被移除以便维护和更换，或施加新鲜的接触液。当传感器单元安装在安装装置中时，在测量室中可能存在的多余的接触胶可以被排出并弄干。
在一个实施例中，密封构件设置在环形壁的外表面或形成为环形壁的一部分。环形壁的内表面面向安装构件的内腔，即测量室。这样的布置对于安装装置的制造尤其有利，因为密封构件可以方便地在环形壁通过例如注射模塑制造完成之后靠到(pull over)环形壁的外表面上。此外安装装置的注射模塑是容易的，这是因为不需要在环形壁的内表面上设置向内的凸缘部分或其他形状的修改以提供用于安装构件的支撑。此外，由于密封构件位于环形壁的外表面上，当与传感器单元稳固接合时，它会向外翻转，这对于密封效果是有利的。
为了降低污物在密封构件和环形壁之间的过渡处堆积的风险，密封构件可以设置在环形壁的壁厚降低部分中，或者设置在形成于环形壁的凹槽或凹痕中。特别地，壁厚可以降低一基本等于密封构件的截面尺度的尺度，从而密封构件的外表面与环形壁的外表面齐平。同样的，如果密封构件布置在凹槽(groove)或凹痕(indentation)中时，凹槽或者凹痕的深度可以基本等于密封构件的截面尺度。由此，可以避免安装装置的外表面在密封构件附近的截面过渡(transition)，从而降低了污物堆积的风险。
该密封构件可以形成所述安装构件的最上端，即，它可以位于或高于环形壁的上表面的平面。由此可以确保与安装装置的上表面邻接的传感器单元的下表面与密封构件接触从而产生可靠的密封。在一个实施例中，密封构件的上表面限定了一平面，其从环形壁的上表面向上偏移。
替代地，密封构件可以设置在环形壁的内表面，例如在内表面的凹槽或凹痕中，该凹槽和凹痕可以设置在环形壁的高度上的任何位置。
在又一替代实施例中，密封构件形成为传感器单元的一部分。在这样的实施例中，密封构件优选地设置在传感器单元的下表面上，该下表面邻接安装装置的上表面，从而密封构件被稳固地夹在环形壁和安装装置之间。
传感器单元可以包括从传感器的直径扩大部分向下突出的中央传感器部分。因此，环形壁可以被成形为便于将中央传感器部分容纳在内腔中，由此传感器单元的直径扩大部分的下表面优选地在传感器单元安装在安装构件中时邻接环形壁的上表面。由此，直径扩大部分的下表面可以形成用于密封构件的密封表面，其被设置在环形壁的上表面和传感器单元的直径扩大部分的下表面之间。
传感器单元的向下突出的中央部分的外周边部分可以限定外螺纹，其用于与形成在环形壁的内表面的内螺纹相配以将传感器单元相对于安装构件固定并确保传感器单元保持与安装构件的环形壁的上表面和/或密封构件的稳定邻接。
该传感器单元可以用于任何适当参数的经皮测量。例如，传感器单元可以用于测量患者血液中的氧分压(pO2)或患者血液中的二氧化碳分压(pCO2)。
附图说明
下面将参考附图对本发明的优选实施例进一步地描述，在附图中：
图1示出了电化传感器单元和安装构件的组合的实施例的截面；
图2-6包括将安装装置和电化传感器单元粘着到人类皮肤表面的逐步示意图；
图7示出了由根据本发明的组合所获得的测量结果；
图8示出了由安装装置和传感器的组合所获得的测量结果，其中该组合不包括密封构件。
具体实施方式
图1所示的安装装置100包括具有环形壁102和底部103的安装构件101。安装装置100支撑电化传感器单元200，该电化传感器单元200包括内部测量组件202、限定了朝下表面206的下覆盖部204、上覆盖部208以及用于将由测量组件202产生的电信号传输到信号处理装置(未示出)的电缆210。
在安装装置100的环形壁102的上边缘处，设置有密封构件104。在图1的实施例中，密封构件104包括具有矩形截面的弹性密封环。该密封构件104设置在沿着壁102的上边缘周向延伸的缺口(indentation)中。该密封构件104的宽度基本等于凹痕的横向宽度，从而密封构件104的外表面对准环形壁102的外表面。密封构件104的最上端延伸到高于环形壁102的最上端的高度，该环形壁102的最上端由向内延伸的凸缘部分106的上表面所限定。由此，当传感器单元200例如经由分别在环形壁102的内表面和下覆盖部204的外表面的相配螺纹保持在如图1所示的工作位置中时，可以确保传感器单元的下覆盖部204的向下延伸表面206保持与密封构件104的稳固邻接。
安装构件101还形成下凸缘部分108，其支撑用于将安装构件101粘着到人类皮肤表面的粘结带。在图1的实施例中，粘结带110是常规的圆形，具有便于在安装和移除安装装置过程中操作带的抓紧侧翼112。当安装装置100安装到皮肤表面且传感器单元200安置在安装装置100中的工作位置时，内腔或测量室300形成在皮肤表面，传感器单元200的外表面和安装装置100的内表面之间。在使用中，测量室300容纳接触液。
图2-6包括将安装装置100和传感器单元200粘着到人类皮肤表面的逐步示意图。如图2所示，安装装置100被提供为单独的单元，其在粘结带110的粘结表面上覆盖有保护膜114。最初，如图3所示，保护膜114被从带110撕下，然后安装装置100被放置在适当测量位置处的皮肤表面上，如图4。为了确保粘结带110和皮肤表面之间的紧密连接，可以用手指在带110的上部周围按压。接下来，几滴接触液被填入安装装置100的内腔中，如图5。最后传感器单元200拧到安装装置100中，如图6。
从如图7和8中所示的测量结果可以明显看出密封构件104的效果。应该注意的是，图7和8中所示的测量在传感器单元施加之后15到20分钟才开始以便于允许测量信号的稳定。二氧化碳分压(pCO2)和氧分压(pO2)被测量，同时不断增强的不同拉力被施加到传感器单元200。这些拉力分别沿着垂直远离患者皮肤表面的方向施加(即图1中的箭头c的方向)和平行于患者的皮肤表面(即垂直于图1中的箭头c的方向)。在图7和8中，垂直远离皮肤表面的拉力的发生由叉号示出，而平行于皮肤表面的拉力的发生由圈号示出。如图7所示，下列力被施加到传感器单元：
 
时间 力 方向 观察
21分40秒 1N 垂直 没有显著的伪迹(artifact)
23分 2N 垂直 没有显著的伪迹
24分10秒 1N 平行 没有显著的伪迹
31分30秒 3N 垂直 没有显著的伪迹
33分20秒 4N 垂直 没有显著的伪迹
34分30秒 5N 垂直 没有显著的伪迹
36分 6N 垂直 显著的伪迹
图8示出了在不包括密封构件的安装装置和传感器单元系统中获得的测量曲线。如图所示，仅1N的拉力就导致显著的伪迹。
从图7和8的测量可以看出密封构件104的设置导致更加稳定的传感器系统，其与没有密封构件的系统相比较少地受到冲击力的影响。

Claims (20)

1、一种用于将电化传感器单元安装到人类皮肤表面的装置，包括：
具有环形壁的安装构件；
位于所述环形壁下方的粘结带，用于将安装构件的下端粘着到皮肤表面；以及
沿着所述环形壁延伸的至少一个密封构件。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个密封构件设置在所述安装构件的上端。
3、如权利要求1或2所述的装置，其中所述环形壁的内部包括用于将所述传感器单元固定到所述安装构件的结构。
4、如权利要求3所述的装置，其中所述结构包括螺纹部分。
5、如前述任一项权利要求所述的装置，其中所述环形壁限定了面向所述安装构件的内腔的内表面和面向外部环境的外表面，且其中所述密封构件设置在所述外表面。
6、如前述任一项权利要求所述的装置，其中密封构件设置在环形壁的壁厚降低部分或凹槽或缺口中。
7、如前述任一项权利要求所述的装置，其中所述密封构件的外圆周表面与所述环形壁的外表面对齐，并沿着该环形壁外表面的连续部分延伸。
8、如前述任一项权利要求所述的装置，其中所述密封构件形成所述密封构件的最上端。
9、如权利要求8所述的装置，其中所述密封构件的上表面限定一平面，该平面从环形壁的上表面向上偏移。
10、如前述任一项权利要求所述的装置，其中所述安装构件、密封构件和粘结带形成为三个独立的元件。
11、如权利要求10所述的装置，其中所述安装构件由弹性比密封构件的材料的弹性低的材料形成。
12、一种电化传感器单元和用于将该传感器单元安装到人类皮肤表面的装置的组合，其中所述装置包括：
包括环形壁的安装构件，其中所述环形壁限定了面向所述安装构件的内腔的内表面和面向外部环境的外表面；
粘结带，用于将安装构件的下端粘着到皮肤表面；
所述组合还包括：
至少一个密封构件，用于在所述传感器单元和环形壁之间提供液密密封。
13、如权利要求12所述的组合，其中所述密封构件形成为用于所述传感器单元安装的装置的部件。
14、如权利要求12所述的组合，其中所述密封构件形成为所述传感器单元的部件。
15、如权利要求12-14中任一项所述的组合，其中所述电化传感器单元包括从传感器单元的直径扩大部分向下突出的中央传感器部分，且其中所述环形壁被成形为将所述中央传感器部分容纳在所述内腔中，且其中所述直径扩大部分限定了下表面，该下表面在传感器单元安装到所述安装构件中时邻接所述环形壁的上表面。
16、如权利要求15所述的组合，其中所述密封构件设置在所述环形壁的上表面和所述传感器单元的直径扩大部分的下表面之间的接界处。
17、如权利要求15或16所述的组合，其中所述传感器单元的向下突出的中央部分的外部圆周部分限定了外螺纹，用于与形成在所述环形壁的内表面部分上的内螺纹相配。
18、如权利要求12-17中任一项所述的组合，其中所述安装构件、密封构件和所述粘结带形成为三个独立元件。
19、如权利要求18所述的组合，其中所述安装构件由弹性比密封构件的材料的弹性低的材料形成。
20、如权利要求12-19中任一项所述的组合，其中所述传感器单元用于二氧化碳分压(pCO2)和氧分压(pO2)中的至少一个的经皮测量。
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