CN103338695A - 用于血压和脉搏血氧测定（SpO2）的组合式连续无创测量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于测量至少两个患者参数的设备和方法。第一指套包括第一可充气囊袋、第一发光装置和感测光数据以用于计算至少两个患者参数的第一传感器。第二指套包括第二可充气囊袋、第二发光装置和感测光数据以用于计算至少两个患者参数的第二传感器。将控制器耦合到第一传感器和第二传感器，并且当控制器导致第一指套和第二指套中的一个指套的囊袋充气时，第一指套和第二指套中的该一个指套的传感器感测用于确定至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，并且第一指套和第二指套中的另一个指套的传感器同时感测用于确定至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

Description

用于血压和脉搏血氧测定(SpO2)的组合式连续无创测量的装置和方法

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求由Donald Fournier于2010年12月23日提交的美国临时专利申请号No.61/426,679的优先权。

技术领域

本发明涉及一种将SpO2传感器与连续无创动脉血压（CNAP）传感器集成以用于从单个装置无创地确定动脉血压和血液中的氧饱和度的水平的指套。

背景技术

早在1970年由Penaz提出的“恒定容积法”或“容积钳方法”提供了一种连续并且无创地监视动脉血压（CNAP）的新方法。存在包括这样一种带子的装置，其中该带子被放置在包括尺寸相似的动脉的相邻手指外部。传感器基于经过组织传输的光的数量来检测动脉中的搏动改变。输出的光强度用于测量在手指动脉下的血容积。通过加压和减压来改变指套中的压力，以保持血容积实质上恒定。通过维持恒定的血容积，使动脉壁松弛并且指套压力与下层动脉中的压力实质上相同。指套压力因此反映在指套下的动脉内的压力，并且可以计算连续无创每搏压力。

除了连续无创血压测量之外，在诊断和医疗条件下都希望使用无创监视机制来获得与患者的血氧饱和度水平相关的信息。可以使用被称为透射光谱或被更广泛地称为脉搏血氧测定（SpO2）的技术来确定氧饱和度水平。通常经由这样一种传感器获得脉搏血氧测定测量值，其中，将该传感器放置在与无创血压监视器相连接的手的手指上或者在对侧的手的手指上。与该配置相关联的缺点是增加患者的不舒适度并且增加了连接到患者的传感器的数量，从而使得对于专业护理人员来而言监视成本更高并且缆线线管理更加困难。进一步的缺点是增加了一个或多个传感器变得要被去除因而中断患者的监视的可能性。

因此，需要一种在不增加依附到患者的独立传感器的数量的前提下允许同时的CNAP和SpO2测量的装置和方法。此外，还将希望提供一直与患者的手指周长适配的指套设计，因而降低与手指上的指套应用和指套移位相关的测量误差。根据本发明原理的系统解决了已知的系统的缺陷。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于测量至少两个患者参数的设备。第一指套包括第一可充气囊袋、第一发光装置以及用于感测光数据以用于计算至少两个患者参数的第一传感器。第二指套包括第二可充气囊袋、第二发光装置以及用于感测光数据以用于计算至少两个患者参数的第二传感器。将控制器耦合到第一传感器和第二传感器，并且当控制器导致第一指套和第二指套中的一个指套的囊袋充气时，第一指套和第二指套中的一个指套的传感器感测用于确定至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，并且第一指套和第二指套中的另一个指套的传感器同时地感测用于确定至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

在另一个实施例中，提供了一种用于同时地监视至少两个患者参数的方法。该方法包括加压位于患者的相邻的手指上的指套对的相应指套的动作，指套对中的每个指套包括发光装置和可以感测光数据以用于确定至少两个患者参数的传感器。使用在相应加压指套中的传感器来感测用于确定第一患者参数的第一光数据，并且基于第一光数据来确定用于表示第一患者参数的数据。使用另一个相应指套中的传感器来同时地感测用于确定第二患者参数的第二光数据，该另一个相应指套未被加压，并且基于第二光数据来确定表示第二患者参数的数据。输出用于表示第一患者参数和第二患者参数的数据以由负责监视患者的专业护理人员使用。

在另一实施例中，提供了一种测量至少两个患者参数的设备。该设备包括第一指套，该第一指套包括第一可充气囊袋、用于发射第一类型光和第二类型光的第一发光装置和用于感测第一光数据和第二光数据以用于计算至少两个患者参数的第一传感器。控制器耦合传感器，并且当控制器导致第一指套的囊袋充气时，第一传感器感测用于确定至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，并且同时地感测用于确定至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

从本发明的以下详细描述，将容易理解本发明的这些和其它特征和优点。

附图说明

下面的附图描述本发明的特定示例性的实施例，其中，相似的附图标记涉及相似的元素。应当将这些所述实施例理解为用于说明本发明而是以任何方式进行限制。

图1是用于根据本发明的原理的同时连续无创动脉血压（CNAP）和SpO2测量的装置的示意图；

图2是包括LED和用于根据本发明的原理的同时连续无创动脉血压（CNAP）和SpO2测量的光传感器的可调节指套的透视图；

图3是根据本发明的原理的设备的示例性框图；

图4A-图4C是带有根据本发明的原理的设备的手指的说明性视图；

图5A-图5B是由根据本发明的原理的设备感测的数据的图形描述；以及

图6是用于详述根据本发明的原理的设备的操作的流程图。

具体实施方式

组合式CNAP和脉搏血氧测定（在下文中，“双传感器”）设备有利地使用双指套，其中，该双指套在各指套之间交替进行血压测量。当一个指套测量SpO2数据时，另一个指套测量CNAP数据，且反之亦然。通过将两种普通的医学参数的测量组合到单个装置中，该设备有利地降低了杂乱并且改善了在患者体内及周边的缆线管理。此外，该设备能够测量关键的医学参数同时降低连接到患者的物理传感器的数量。通过降低连接到患者的物理传感器的数量，该设备有利地降低了由于从患者去除的传感器造成的错误的参数测量的任何实例。降低连接到患者的物理传感器的数量提供了当正在监视患者时改善患者的舒适性和移动性的进一步的优势。该设备还可以有利地在两个指套中同时监视SpO2数据。因此，测量CNAP数据的指套还同时测量SpO2数据，而另一个指套仅测量SpO2数据。使用两个传感器进行的SpO2数据的同时测量有利地提供了用于这样一种比较的机制，其中该比较可用于识别患者的医疗条件。此外，单一指套中的CNAP和SpO2的同时测量有利地提供了反馈控制机制以监视CNAP测量的功效并且响应于具体的SpO2的测量来修改CNAP测量程序，从而改善患者舒适度并且降低延长的静脉充血的风险。指套还可以使用由钩状和环状固定件可选择地固定的可调节指套，类似于用于新生儿上的常规血压指套，与典型地用于独立的CNAP和/或SpO2传感器上的常规刚性的指套外壳相比提供较好的具体患者贴合性。可调节的双传感器设备指套提供适合于患者手指周长的指套设计，并且将使该指套可选择地为一次性指套或可重复使用指套。在医学领域中，一次性的或单个患者使用的配件是有利的，因为其可以降低患者之间或患者和护理人员之间的交叉污染。它们还符合成本效益的，并且可以降低装置的最终价格并且最终降低监视程序的成本。

双传感器包括两个实质上相同的压力指套，该压力指套具有优选地位于相邻的手指上的可充气囊袋。每个压力指套还包括能够监视至少两个患者参数的传感器。在一个实施例中，患者参数可以包括CNAP数据和SpO2数据。传感器可以是能够测量血容积以及血氧饱和度的血容积敏感传感器（即SpO2传感器）。该传感器可以包括两个光源，通常一个用于发射红色波长范围内光的LED和一个红外线LED（IR-LED）。传感器在测量SpO2数据时可以使用两个光源，并且当测量CNAP数据时可以使用一个光源（例如，用于发射红色波长范围内光的LED）。CNAP和SpO2传感器还包括实质上被配置在指套的与光源相对的对立侧面上的一个或多个光电探测器。相同的红色LED和相关联的光电探测器可以用于CNAP和SpO2测量。传感器的冗余极大地降低错误警告的发生，并且将生产该设备的成本最小化。冗余的传感器还降低了当监视患者时护理公司的成本并且降低了在住院期间给用于患者监视的患者费用进行保险的保险公司的成本。

在CNAP与SpO2测量之间交替的规则的时间间隔中，两个指套可以充气并且提供服务，因而不会限制患者的手指中的血流长达这样一种时间段，其中该时间段将导致过度的不舒适或组织损伤。此外，也可以在充气指套和未充气指套上进行SpO2测量。因此，充气指套中的SpO2测量可以用于控制在该指套中的充气。该测量还可以用于控制和修改CNAP算法，以通过自动地交替充气哪个指套来防止患者不舒适。通过将使用常规脉搏血氧测定技术的SpO2传感器包括到指套设计中以除了连续无创血压之外还提供氧饱和度值，消除了使用附加的手指的必要，并且因此降低了附属于患者的配件的数量且改善了缆线管理。

在一种用于血压（CNAP）和血氧饱和度水平（SpO2）的连续无创测量的方法中，可以将可控制并且独立地充气的压力指套放置在两个或更多个手指上，以将体积描记测量信号的幅值与预先确定定的值之间的差最小化的方式，根据体积描记传感器装置的测量信号，控制与第一压力指套相连接的第一压力测量室中的压力，然后其可以提供血压读数。在第一指套的血压测量的时间期间，利用在另一个手指上当前不用于血压读取的另一个指套来测量血氧饱和度水平。因为压力指套包括光发射器和用于血压测量和SpO2测量的传感器，可以互换指套的角色和它们的操作，因而在随后的测量中，第一指套用于测量血氧饱和度水平，同时另一个或多个指套用于获得血压读数。

装置可以通过充气用于CNAP测量的第一指套来操作，同时使用在另一个手指上的第二指套（未充气）来获得SpO2信号。可选择地在测量实际的血压之前，首先执行参考压力测量。CNAP/SpO2测量通常具有大约15分钟的持续时间，在该时间之后调换指套的操作，即第二指套被充气且使用第二指套来进行CNAP测量，同时第一指套被放气且用于SpO2测量。这样，可以利用具有两个实质上相同的指套的单个设备进行CNAP和SpO2测量，其中，优选地将该指套互相连接并且应用到相邻的手指上。

描述了允许两个或更多个优选地相邻的手指上的同时连续无创动脉血压（CNAP）和SpO2测量的装置和方法。

图1示出了双传感器设备的示例性实施例，该设备能够同时感测来自与该装置相连接连接的患者的至少两个患者参数。在一个实施例中，至少两个患者参数包括（a）动脉血压、（b）SpO2和（c）皮肤的表面上的温度的任意组合。双传感器设备允许连续地并且以无创方式测量至少两个患者参数。双传感器设备包括具有内壁16和外壁19的第一压力指套1，第一压力指套1可以可释放地接收包括动脉2的第一身体部分或身体区域3（例如手指）。第一可充气压力测量室4位于内壁16和外壁19之间。指套1还包括第一体积描记传感器设备5，其中，当第一体积描记传感器设备5被插入到指套时位于内壁16上与身体部分或区域3的位置相邻。该设备还包括具有内壁16＇和外壁19＇的第二压力指套1＇，第二压力指套1＇可以可释放地接收包括动脉2＇的第二身体部分或身体区域3＇（例如与由第一指套1接收的手指相邻的手指）。与压力测量室4的设计相同的第二可充气压力测量室4＇位于内壁16＇和外壁19＇之间。第二压力指套1＇包括第二体积描记传感器单元5＇，其中当第二体积描记传感器单元5＇被插入到指套1＇时位于内壁16＇上与身体部分或区域3＇的位置相邻。压力测量室4、4＇中的每一个与对应的压力传感器7、7＇连接，以获得通过感测测量室4、4＇中的压力得到的压力测量信号。

体积描记传感器装置5、5＇中的每一个包括光发射器8和光检测器9，并且因此能够检测在动脉内血压确定中所包括的动脉2中被照射血量的搏动改变以及患者的血氧饱和度水平。在一个实施例中，在体积描记传感器5、5＇中的每一个中的光发射器8能够发射具有第一波长的第一类型的光和第二种型的光，其中，该第二种型的光包括紧接着在第二不同波长的光的发射之后的第一波长的光的相继发射。例如，发射器8可以包括发射（a）红色波长和（b）红外线（IR）波长的光的LED。在另一个实施例中，发射器可以包括两个离散的LED，每个LED发射特定光谱中的特定类型的光，因而一个LED发射第一波长的光，并且第二LED发射两种不同波长（第一波长和第二波长）的光。此外，仅为了举例说明，描述了由发射器8发射的特定类型的光，并且该设备可以使用发射器8，其中，发射器8根据将要测量的患者参数的类型来发射处于任何波长的任何类型的光。发射器8可以在任何给定的时间发射单一类型的光，或者可替换地在给定的时间发射两种不同类型的光。本领域的技术人员将认识到可以在任意一个实施例中利用用于产生除了红色和红外线之外的波长的光的两个或更多个发射器，以执行除了SpO2（例如，血红蛋白（SpHb）、血氧含量（SpOC）、碳氧血红蛋白（SpCO）或高铁血红蛋白（SpMet））之外的氧饱和度的测量。

血压测量室4、4＇经由压力线13、13＇连接到压力控制室12、12＇。压力测量室4、4＇的进气阀10、10＇和排气阀11、11＇如图所示被放置在独立的压力控制室12、12＇中。进气阀10、10＇选择性地将压力源14与压力控制室12、12＇连接。排气阀11、11＇选择性地将压力控制室12、12＇与压力线13、13＇连接。或者，排气阀11、11＇可以位于压力线13、13＇和压力测量室4、4＇之间。从压力源14通过进气阀10、10＇提供压力且在压力控制室12、12＇中接收该压力。在预先确定的间隔处，选择性地打开排气阀11、11＇，以允许压力流过压力线13、13＇且进入到压力测量室4、4＇，因而加压指套1、1＇。或者，压力测量室4、4＇可以被组合成单个室（未示出）。

在一个实施例中，可以由连接元件15连接两个压力指套1、1＇，以形成双指套。在具有容易地扩张的内壁膜16、16＇的内部提供压力室4、4＇中的每一个。在测量之前，双指套的两个压力室4、4＇被塞入相邻的手指3、3＇，因而光发射器8和光检测器9自动地与至少一个血管相邻放置。例如由控制器6控制压力控制室12、12＇的阀10、11和10＇、11＇。可以由当将指套1、1＇固定于患者时允许用户选择性地修改指套1、1＇的直径的非刚性材料构成压力指套1、1＇。每当指套1、1＇连接到用户时，指套1、1＇的非刚性的、可选择性地修改的直径有利地使指套1、1＇贴合具体患者。此外，用于制作指套1、1＇的非刚性材料使得能够关于与指套1、1＇连接的身体部分中的动脉更精确地定位传感器5、5＇。这有利地提供更精确的参数测量，同时最小化由通常用于监视患者参数数据的刚性指套的不精确的贴合所导致的监视误差。图2示出了非刚性的指套1、1＇的示例，并且将参考图2更加详细地讨论非刚性的指套1、1＇的示例。

选择性地连接控制器6，以使压力测量室4、4＇加压，且控制器6可以用于运行不同的控制任务，例如，交替地使用压力源14使压力测量室4、4＇中的一个压力测量室充气。控制器6还可以控制用于CNAP以及SpO2测量的光发射器8和光检测器9。控制器6还可以控制显示单元17和警报单元18。还可以将温度传感器20、20＇放置在指套1、1＇中的每一个的室壁中或上。将在下面参考图3讨论控制器6的操作和由其控制的任务。

现在转到图2，图2将图1的指套1、1＇示为可调节的且使用附图标记20来标记。可调节的指套20包括位于相邻的手指上的具有可充气囊袋24的第一压力指套22和具有可充气囊袋24＇的第二压力指套22＇。可充气囊袋24、24＇对应于图1中的压力测量室。指套20还包括SpO2/血容积传感器26、26＇和用于将压力指套22、22＇连接到CNAP/SpO2测量装置（图2中未示出）的指套控制器缆线23、23＇。如上面提及的，典型的传感器26、26＇包括两个光源（红色和IR）。然而，本领域的熟练技术人员将理解，可以将额外的光源包括在SpO2/血容积传感器中。

用于测量血氧饱和度的血容积敏感的（体积描记）传感器26、26＇可以位于压力测量指套22、22＇的远端（图2中食指上示出的第一个实施例）或者可以被固定到压力指套（图2中的中指上示出的第二个实施例）。在第一个实施例中，由粘合机制29（例如钩形和环形固定件）将安装在甲床的对面的传感器26、26＇的短边与压力指套垂直地固定。

在第一个实施例中，使用传统的脉搏血氧测定，并且在传感器26、26＇中包括具有红色和红外线LED的光发射器25、25＇和对应的光电检测器27、27＇。第一个实施例使用IR和红色光源二者，传感器26、26＇可以被放置在指套22、22＇的远端。当压力指套22、22＇被充气时，被包括在传感器26、26＇中的IR光源25用于获得血容积的测量。当前的CNAP技术在压力指套中利用红外线光源测量血容积并且控制指套压力，以维持恒定的血容积。随着指套22被充气，IR光源用于测量指套22中的CNAP数据。同时，指套22＇未被充气，且被包括在指套22＇的传感器26＇中的IR和红色光源25＇用于获得氧饱和度（SpO2）的测量。相反地，当指套22＇被充气时，指套22中的传感器26用于测量SpO2。

在第二个实施例中，光发射器25、25＇和光电检测器27、27＇被包括在指套囊袋24、24＇中。压力测量指套22、22＇中的每一个装备有光发射器25、25＇（其包括红色和红外线光源）和对应的光电检测器27、27＇，其中，光电检测器27、27＇被包括在为了增加在手指中的动脉上放置的可能性而选择的位置处。发射器中包括的IR LED与在脉搏血氧测定中已经使用的那些相同。因此，该实施例包括在传统的脉搏血氧测定中使用的红色和IR光源二者，即IR LED用于血氧测量和CNAP测量二者。类似于第一个实施例，当指套22被充气时，指套22中的红外线光源25和传感器27用于获得血容积的测量，且指套22＇中包括的传感器27＇用于获得血氧饱和度的测量。本发明的使用钩形和环形固定件来调节指套的尺寸的的示例性装置防止指套在指关节上向上滑动，因而降低测量误差。

使用以上的设计，在手指的周围调整压力指套22、22＇的位置之前首先完成传感器的附着是有益的，因此避开指关节。这样，将压力指套中的光发射器25、25＇和光检测器27、27＇最佳地布置在相应的手指上。

在一个示例性实施例中，装置可以包括独立的指套控制器缆线13、13＇和23、23＇（又见图1），用于连接控制器6（图1）与具有光发射器25、25＇和光检测器27、27＇的压力指套22、22＇之间的电气线27和压力线28。在另一个示例性实施例中（未示出），可以由单个缆线代替缆线13、13＇和23、23＇，该单个缆线可以从控制器延伸出来且最终分割成连接到每个压力指套22、22＇的两个独立的缆线。刚性的缆线通过确保到指套的气压供应恒定并且通畅来助于处理和操作。

此外，设备可以包括多个零件和连接器，以允许从指套控制器缆线上断开指套和传感器。这将有助于一次性指套的使用。此外，指套控制器缆线可以从CNAP/SpO2测量装置上被断开。

图3是双传感器装置的示例性的框图，用于进一步描述图1中示出的控制器6的元件。参考图1，如上讨论的，控制器6选择性地连接到第一指套1和第二指套1＇，以便选择性地同时监视至少两个患者参数。指套1、1＇包括压力测量室4、4＇，其中该压力测量室4、4＇连接到压力源14并且可以响应于由如下所讨论的控制器6生成的控制信号而被压力源14选择性地加压。指套1、1＇还包括传感器单元5、5＇，其中传感器单元5、5＇可以包括用于使用体积描记传感器来感测至少两个患者参数的传感器。传感器单元5、5＇可以包括用于感测第一患者参数的第一传感器301、301＇和用于感测第二患者参数的第二传感器303、303＇。第一传感器301、301＇包括光发射器8a、8a＇和对应的检测器9a和9a＇，其中，光发射器8a、8a＇发射第一类型的光，且对应的检测器9a和9a＇能够选择性地检测透过与指套1、1＇相连接的身体部分的第一类型的光的密度。第二传感器303、303＇包括光发射器8b、8b＇和对应的检测器9b和9b＇，其中，光发射器8b、8b＇发射第二类型的光，且当第二类型的光透过与指套1、1＇相连接的身体部分时该对应的检测器9b和9b＇能够选择性地检测第二类型的光的密度。第一类型的光可以是第一波长范围内的光，且第二类型的光可以包括具有两个不同波长的光，其中，一个波长处于第一波长范围内且第二波长处于第二波长范围内。在一个实施例中，发射器8a、8a＇是用于发射红色波长（～700nm-635nm）范围中的光的LED发射器，且发射器8b、8b＇是用于发射红色和红外线波长（>1000nm）二者中的光的LED发射器。仅为了举例说明的目的，描述了包括两个传感器301、303和301＇、303＇的传感器单元5、5＇，且本领域的技术人员应当理解，可以使用能够同时发射两种不同波长的光的单个传感器，其中，该两种不同波长的光与能够同时检测两种不同波长的检测器耦合。

控制器6选择性地控制压力测量室4、4＇内的压力以及传感器单元5、5＇的操作。控制器6可以包括参数处理器300，其中，参数处理器300选择性地控制监视至少两个患者参数。参数处理器300可以包括CNAP处理器302，CNAP处理器302选择性地控制传感器单元5、5＇以感测与各指套1、1＇中的一个指套依附的身体部分内的动脉压力。由该设备测量动脉压力的方式可以使用血管去负荷技术，并且该方式是本领域公知的。参数处理器300还可以包括SpO2处理器304，其中，该SpO2处理器304选择性地控制传感器单元5、5＇以感测用于表示患者的血氧饱和度水平的数据。SpO2处理器304使用本领域已知的脉搏血氧测定技术，以通过将第一波长的光和第二波长的光顺序地通过与指套1、1＇连接的身体的部分，获得患者的血氧饱和度水平。通过将两种不同波长的光顺序地通过身体，检测器9b、9b＇能够确定由血液中的氧化与还原的血红蛋白的颜色的差异所导致的两种不同波长的光的变化的吸收率的比。包括CNAP处理器302和SpO2处理器304作为独立的处理器的参数处理器300的描述仅用于实例的目的并且清楚地支持每个处理器的操作和功能。本领域的技术人员应当理解的是可以由单个处理装置执行动脉压力监视和血氧饱和度监视。为了易于理解，应该将参数处理器300的讨论理解为包括CNAP处理器302和SpO2处理器304中的任何一个处理器或它们的组合，除非另外指明不是这样。

为了简单和清楚起见，参数处理器300被示出直接连接到指套1、1＇。然而，本领域的熟练技术人员应当理解CNAP处理器302和SpO2处理器304中的每一个可以直接地连接到传感器单元5、5＇并且更具体而言可以直接地连接到第一传感器301、301＇和/或第二传感器303、303＇，允许对用于构成传感器单元5、5＇的具体传感器的直接控制。因此，参数处理器300可以选择性地接收并且处理由传感器单元5、5＇感测的数据，以便从该数据获得动脉压力数据和血氧饱和度数据。可替换地，为了最小化电路复杂度，控制器6可以使用多路复用器将患者参数处理器300连接到指套1、1＇中的传感器单元5、5＇。

存储器306可以连接到参数处理器300。存储器306包括能够存储模拟和数字数据中的至少一个的数据存储介质。CNAP处理器302和SpO2处理器304选择性地导致以预先确定的时间间隔，将从各传感器单元5、5＇获得的、包括动脉压力数据和血氧饱和度数据的数据，在存储器306中存储预先确定的持续时间。CNAP处理器302和SpO2处理器304可以以预先确定的间隔选择性地查询在存储器306中的数据，以便确定是否应该以下面将讨论的任何方式修改由CNAP处理器302或SpO2处理器304使用的相应参数监视算法。

还可以将通信处理器310选择性地耦接到参数处理器300。参数处理器300可以生成控制信号，其中，该控制信号控制通信处理器310将数据经由通信网络312选择性地传输到显示单元17、警报单元18中的至少一个以及到远程计算系统314。由通信处理器310传输的数据可以包括由参数处理器310感测的或获得的任意数据，包括动脉血压数据和血氧饱和度数据。在一个实施例中，可以通过以下（a）到（d）中的至少一个，选择性地通信动脉血压数据和血氧饱和度数据，（a）同时地；（b）连续地；（c）响应于参数处理器300确定一种类型的数据已经达到或超过或低于阈值以及（d）响应于用于请求传输具体类型的数据的外部请求（由计算系统自动生成或用户生成）的接收。在另一个实施例中，参数处理器300可以生成用于导致通信处理器310查询并且通信在存储器306中存储的数据的控制信号。在该实施例中，通信处理器310可以导致经由网络302，向远程计算系统314（例如，医院信息系统）选择性地通信由传感器单元5、5＇感测的并且存储在存储器306中的一组数据，以便以具体时间间隔自动地更新具有动脉血压数据和血氧饱和度数据的患者记录。通信处理器310还可能能够选择性地接收来自选择用于性地修改设备的操作的远程计算系统314（或远程计算系统314的使用者）的控制请求。在另一个实施例中，患者参数处理器300可以自动地且实时地将患者参数数据与阈值参数值进行比较并且，如果感测的患者参数数据满足（a）等于阈值；（b）超过阈值以及（c）低于阈值中的至少一个，则患者参数处理器300可以选择性地控制通信处理器310用信号指示显示单元17或警报单元18中的至少一个通知护理人员患者可能有麻烦且需要帮助。

控制器6还可以包括可以连接到参数处理器300的压力处理器308。压力处理器308可以选择性地监视指套1、1＇的压力测量室4、4＇中的压力，以便获得动脉压力数据和血氧饱和度数据中的至少一个。压力处理器308还可以选择性地连接到压力源14，以用于控制提供给各压力测量室4、4＇的压力的数量。仅为了实例的目的而显示压力处理器308，并且本领域的技术人员应当理解参数处理器300可以选择性地执行由压力处理器308执行的任何和所有的功能，包括测量各指套1、1＇中的压力水平并且经由压力源14控制指套1、1＇的加压。

在第一操作模式中，CNAP处理器302用信号指示压力处理器308使指套1中的压力测量室4加压，以便获得来自指套1所位于的手指的动脉压力数据。CNAP处理器302自动地导致指套1中的第一发射器8a发射第一类型的光（红色波长）。第一类型的光至少部分地透过手指和包括在该手指中的动脉，并且由检测器9a检测第一类型的光的剩余的数量。将由检测器9a检测的第一类型的光的数量提供给CNAP处理器302，以便（a）基于动脉血流的搏动的性质，选择性地控制压力处理器308修改压力测量室4中的压力水平直到室4中的压力水平等于手指的动脉中的平均压力水平为止，并且（b）基于由检测器9a检测的第一类型的光的感测数量和指套1中的对应的充气压力，计算动脉压力值。CNAP处理器302基于预先确定的时间周期（例如在30分钟和60分钟之间）以这种方式选择性地监视动脉压力数据。

另外，第一操作模式期间，指套1＇未被加压并且SpO2处理器304导致传感器单元303＇的发射器8b＇中的至少一个发射第二类型的光，该第二类型的光包括第一波长的光脉冲和第二波长的光脉冲的顺序发射。第二类型的光透过指套1＇所位于的手指。检测器9b＇能够选择性地检测透过指套1＇中的手指的第二类型的光的数量。将与透过手指的第一波长的光和第二波长的光的吸光率对应的值提供给SpO2处理器304，以按照已知的方式选择性地确定患者的血氧饱和度水平。

在预先确定时间周期的到期时，CNAP处理器302导致压力处理器308和压力源14减压指套1中的室4，并且自动地加压第二指套1＇中的压力测量室4＇，并且使用第二指套1＇确定患者的动脉压力数据。在确定第二指套1＇正在被加压之后，SpO2处理器304自动地使用发射器8b和检测器9b获得血氧饱和度数据。因此，在第一操作模式中，由各指套监视的类型参数在动脉压力监视和血氧饱和度监视之间交替，并且指套1、1＇中的每一个负责测量单个患者参数。通常，第一模式的操作是基于时间的，并且指套加压以固定间隔交替。然而，CNAP处理器302或SpO2处理器304中的任何一个可以响应于动脉压力数据和血氧饱和度数据中的至少一个，选择性地并且连续地监视由感测单元感测的数据并且在给定的时间上自动地切换加压指套1或指套1＇中的哪一个。

另外，在第一操作模式中，可以将由CNAP处理器302和SpO2处理器304得出的数据选择性地存储在存储器306中并且由通信处理器310经由通信网络312通信到远程计算系统314。通信处理器310还可以响应于动脉压力数据、血氧饱和度数据或它们组合中的至少一个，接收用于导致预先确定的时间周期提前地结束的信号。

控制器6还可以操作在第二模式中。第二操作模式类似于第一操作模式但是具有一个区别。在第二操作模式中，被加压的指套1、1＇测量动脉压力数据和血氧饱和度数据。将关于如上所述的正在被加压的指套1来讨论第二模式中的示例性操作。除了CNAP处理器302导致发射器8a发射由检测器9a检测的第一类型的光之外，SpO2处理器302导致发射器8b发射由检测器9b检测的第二类型的光。响应于由检测器9a检测的第一类型的光的吸光率，由CNAP处理器302得出与动脉血压相对应的值，并且响应于由检测器9b检测的第二类型的光的吸光率，由SpO2处理器304得出与血氧饱和度相对应的值。

可替换地，在出现单个光发射器和检测器的实施例中，光发射器能够选择性地并且连续地发射第一波长（例如，红色）和第二波长（例如，IR）的光。在该实施例中，由两个CNAP处理器302使用由检测器检测的第一波长的光的吸光率来计算动脉压力数据，并且由SpO2处理器304使用由检测器检测的第一波长的光的吸光率以作为血氧饱和度水平的计算的一部分。在具有单个光发射器的实施例中，在检测到具有第一波长的光的吸光率之后，发射器发射具有第二波长的光，并且具有第二波长的光的吸光率由检测器检测并且被提供给SpO2处理器302，以与第一波长的光的吸光率组合，以便以已知的方式完成血氧饱和度数据的计算。

在另一个实施例中，使用血氧饱和度数据选择性地控制并且/或者修改CNAP处理器302的操作和所使用的算法，从而监视动脉压力。在该实施例中，可以从加压的指套或未加压的指套得出血氧饱和度数据。例如，由指套1加压的手指内的静脉血氧饱和度水平可能降到这样一种阈值水平之下，其中，该阈值水平用于指示加压已经发生过久并且可能正在导致患者不舒适。可能由于红光吸收增加而做出该确定，其中，红光吸收随着血液中的血红蛋白变得被更大程度地还原而增加，导致由检测器9检测的红光的数量降低。由检测器9检测的红光的数量的降低可以指示正在被指套1加压的手指中的静脉充血，并且因此可以指示施加在该手指上的压力要么量值过大要么时间过长，因此导致CNAP处理器302用信号指示压力处理器308执行以下步骤（a）和（b）中的至少一个：（a）自动修改加压的室4的压力以及（b）减压室4并且加压第二指套1＇中的室4＇。

此外，在第二操作模式中，由SpO2处理器304确定对应于血氧饱和度水平的两个值。一个值从加压的指套得出并且用于选择性地控制CNAP处理器302的操作，并且如第一操作模式中所讨论那样确定从未加压的指套得出的第二个值。

图4A-图4C是由装置如何得出第一参数数据和第二参数数据的可视描述。图4A是手指3的横截面，其中指套1位于手指3上。指套1包括与手指3中的动脉2实质上相邻地放置的发射器8和检测器9。尽管未示出，但是第二指套1＇包括以类似的方式放置的类似的元件。

图4B是处于以上图3中所述的第一操作模式中的第一指套1（被加压）的可视描述。在该图中，图8正在发射第一类型的光402，其中该光402透手指3和动脉2并且被检测器9检测。在该操作的模式中，控制器6控制压力测量室4中的压力，以便获得患者的动脉压力数据。室4中示出的箭头指示室4中的压力水平可以响应于控制器操作而改变。虽然图4B显示了第一指套1中的第一操作模式，但是本领域熟练技术人员将意识到以类似的方式确定第二指套1＇的血氧饱和度水平，例外在于发射器发射第二类型的光并且指套1＇中的压力测量室4＇保持不被加压。

图4C是处于第二操作模式中的第一指套1（被加压）可视描述。在该第二操作模式中，发射器8发射第二类型的光，其中该第二类型的光包括第一波长402（例如红色）的光，该第一波长402的光用于得出动脉压力数据并且作为用于确定血氧饱和度数据的计算的一部分。发射器8还发射第二波长404（例如IR）的光，其中，当第二波长404的光与第一波长光402组合时可以用于得出血氧饱和度数据。检测器9能够选择性地检测第一波长和第二波长的光，并且区分它们，以便提供用于表示具有第一波长的光的吸收的数据以及用于表示透过手指3的动脉2的、具有第二波长的光的吸收的数据。在该操作模式中，控制器6控制压力测量室4中的压力，以便获得患者的动脉压力数据，同时感测同一手指3中的血氧饱和度水平。室4中所示的箭头指示室4中的压力水平可以响应于控制器操作而改变。虽然图4C显示第一加压的指套1中的第二操作模式，但是本领域的熟练技术人员将意识到以类似的方式确定第二指套1＇的血氧饱和度水平，例外在于发射器仅发射第二类型的光并且指套1＇中的压力测量室4＇保持不被加压。

图5A和图5B是用于显示由控制器6的患者参数传感器300（图1和图3）感测的数据的示例性曲线图。图5A是在以秒为单位的时间周期上，在压力测量室4中测量的以毫米汞柱（mmHg）为单位的压力的数量的图形表示500。在由附图标记502指示的时间周期期间，控制器6用信号指示压力源加压相应指套的压力测量室（可充气囊袋），以便以无创的方式确定动脉内的压力。在标记为504的时间周期期间，控制器6中的压力传感器感测测量室中的压力并且选择性地控制压力源，以降低该室中的压力直到该室中的压力等于动脉中的压力为止。例如，使用依赖于由检测器检测的光信号数据的计算，确定该室中的压力等于动脉内的压力。在没有光信号的情况下，将不可能把该室中的压力精确地降低到动脉压力。使用光发射器和检测器测量手指动脉中血容积。达到光检测器的光的搏动与手指动脉中的血的搏动直接相关并且对应于心动周期。当心脏收缩时，因为有较多的血液和较少的光到达检测器，所以光吸收较强，并且当心脏舒张时，光吸收更弱，增加到达检测器的光的数量。体积描记信号然后用于控制指套的充气囊袋中的负压力。在示例性操作中，在心脏收缩期间并且使用平均血容积作为参考，当手指中的搏动的血容积增加时，控制器增加控制点，并且增加指套压力直到由来自指套的外部压力将血容积降低到参考值为止。在心脏舒张期间，当手指中的血容积降低时，控制器减少控制点，并且因此将指套压力降低到这样一种点，其中，在血容积该点上再次达到参考点。体积描记器因此监视脉冲并且连续地控制指套中的外部压力，因而指套中的压力保持与动脉中的压力耦合。在达到稳定压力之后，控制器控制压力源维持希望的稳定压力水平，以便通过将具有第一波长的光透过指套所位于的手指，测量动脉压力数据。该测量在整个时间周期506中始终连续地发生。时间周期508描述了由控制器进行的的室的减压。

图5B是由LED发射器发射的红光（具有第一波长的光）的吸收率的图形表示。如在这里可以看出的，由于保持被加压指套导致由检测器检测的红光的数量随着时间增加而降低，所以被吸收的红光的数量随着时间增加。吸收的光的数量可以用于选择性地控制设备的操作，以在给定的时间上改变对指套对中的哪个指套加压。例如，如果由检测器检测到的光下降到本文由附图标记510所指示的阈值水平之下，则控制器自动地确定检测光的减少可能是由于由被还原血红蛋白的光吸收的增加所导致的，并且可能导致静脉充血。因此，在检测器检测到透过手指的光的数量下降到阈值510之下之后，控制器自动地导致当前加压的指套被减压并且自动地加压指套对中的另一个指套。由图5A中的时间周期508表示该自动减压。

虽然参考红光的吸收来描述单指套反馈控制机制的解释，但是本领域熟练技术人员将理解，可以绘制氧气饱和度数据的结果并且氧气饱和度数据的结果将产生类似的结果，因此导致控制器自动地减压第一指套并且加压第二指套。

图6是用于详述处于根据本发明原理的第一操作模式中的双传感器设备的示例性操作的流程图。在步骤600中，加压位于患者的相邻手指上的指套对中的相应指套。指套对中的每个指套包括发光装置和传感器，其中该传感器可以感测用于确定至少两个患者参数的光数据。在步骤602中使用相应加压指套中的传感器来感测用于确定第一患者参数的第一光数据。在一个实施例中，步骤602可以包括：从发光装置发射具有第一波长的第一类型的光，将来自光源的第一类型的光透过患者的手指并且检测已经被第一患者的手指吸收的第一类型的光的数量。在步骤604中，基于第一光数据来确定用于表示第一患者参数的数据。在一个实施例中，该确定可以基于与被吸收并且被提供给处理器的光的数量相关联的吸收数据。

在步骤606中使用未加压的另一个指套中的传感器来感测用于确定第二患者参数的第二光数据。在一个实施例中，在步骤606中的感测动作包括从光源发射第二类型的光，第二类型的光包括具有第一波长的光脉冲和具有第二波长的光脉冲。将具有第一波长和第二波长的连续的光脉冲透过患者的手指，并且检测已经被第一患者的手指吸收的第二类型的光的数量。在步骤608中基于所感测的第二光数据，确定用于表示第二患者参数的数据。在一个实施例中，在步骤608中做出的确定可以基于由传感器感测并且被提供给处理器的吸收数据。

在步骤610中，在预先确定的时间周期之后自动地减压指套对中的相应指套，并且在步骤612中感测相应指套中的第二光数据，并且使用该第二光数据确定第二患者参数。在步骤614中，自动地加压相应指套对中的另一个指套，并且在步骤616中感测第一光数据，以用于确定第一患者参数。

可调节的双指套传感器设备有利地使用光发射器和对应的传感器，其中，该对应的传感器能够感测可以用于自动地确定包括动脉内血压和血氧饱和度水平的至少两个患者参数的光数据。这通过感测处于加压状态的第一指套中的参数中的一个参数并且同时感测未加压的第二指套中的另一个参数来有利地完成。交替各加压状态，因而在不打断患者参数监视的情况下最小化患者的不舒适。这通过基于指套的加压状态来自动地切换由相应指套监视的参数的类型而发生。此外，设备有利地允许当相应指套处于加压的状态时感测并且确定两个患者参数值，来自同时的指套内确定的数据可以用于进一步控制设备的操作。

虽然本发明具有各种的修改和可替代的形式，但是已经在附图中显示并且在本文中详细地描述它们的具体实例。然而应当理解的是，本发明不限于所公开的具体形式和方法，而是相反，本发明意图覆盖落入所公开的主题的精神和范围中的所有修改、等效物和替换。

Claims (26)

1.一种用于测量至少两个患者参数的设备，包括：

第一指套，其包括第一可充气囊袋、第一发光装置和用于感测光数据以用于计算至少两个患者参数的第一传感器；

第二指套，其包括第二可充气囊袋、第二发光装置和用于感测光数据以用于计算所述至少两个患者参数的第二传感器；

耦合到所述第一传感器和第二传感器的控制器，当所述控制器导致所述第一指套和第二指套中的一个指套的囊袋充气时，所述第一指套和第二指套中的所述一个指套的传感器感测用于确定所述至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，所述第一指套和第二指套中的另一个指套的传感器同时地感测用于确定所述至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

2.根据权利要求1所述的设备，其中

所述第一发光装置和第二发光装置发射第一类型的光以用于计算所述至少两个患者参数中的所述第一患者参数以及第二类型的光以用于计算所述至少两个患者参数中的所述第二患者参数。

3.根据权利要求2所述的设备，其中

所述第一传感器和第二传感器包括能够检测所述第一类型的光和所述第二类型的光的数量的光电检测器。

4.根据权利要求2所述的设备，其中

所述第一类型的光包括在第一波长上发射的光；并且

所述第二类型的光包括具有不同波长的顺序的光脉冲，所述第一脉冲是在第一波长上发射的光并且所述第二连续的脉冲是在第二不同的波长上发射的光。

5.根据权利要求2所述的设备，其中

所述第一类型的光是红光并且所述第二类型的光包括红光和红外线光。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括：

压力源，所述压力源连接到相应的第一指套和第二指套中的各可充气囊袋，并且响应于所述控制器生成的控制信号，加压所述第一指套和第二指套中的相应一个指套。

7.根据权利要求1所述的设备，其中

所述控制器在预先确定的持续时间内维持所述第一指套和第二指套中的所述一个指套处于加压的状态，并且，在所述预先确定的持续时间到期时自动地减压所述第一指套和第二指套中的所述一个指套并且自动地加压所述第一指套和第二指套中的所述另一个指套。

8.根据权利要求7所述的设备，其中

响应于减压所述第一指套和第二指套中的所述一个指套，所述控制器自动地导致所述第一指套和第二指套中的所述一个指套中的所述第一传感器感测光数据以用于计算所述至少两个患者参数中的第二患者参数，并且

响应于加压所述第一指套和第二指套中的所述另一个指套，所述控制器自动地导致所述第二传感器感测光数据以用于计算至少患者参数中的所述第一患者参数。

9.根据权利要求1所述的设备，其中

所述控制器使用所述第一指套和第二指套中由已充气的所述一个指套中的所述第一传感器感测的光数据来同时计算第一患者参数数据和第二患者参数数据。

10.根据权利要求9所述的设备，其中

所述控制器导致所述第一指套和第二指套中的所述一个指套中的所述发光装置发射连续的光脉冲，其中，第一光脉冲具有第一波长并且第二光脉冲具有第二波长。

11.根据权利要求10所述的设备，其中

所述控制器

使用由所述传感器感测并且从所述第一光脉冲得出的光数据，计算所述至少两个患者参数中的所述第一患者参数，并且

使用由所述传感器感测并且从所述第二光脉冲得出的光数据，结合第一脉冲光数据来确定所述至少两个患者参数中的所述第二患者参数。

12.根据权利要求9所述的设备，其中

响应于确定用于表示在所述第一指套和第二指套中的所述一个指套中的所述第二患者参数的数据，所述控制器执行以下（a）到（c）中的至少一个：（a）修改所述第一指套和第二指套中的所述一个指套中的压力水平；（b）减压所述第一指套和第二指套中的所述一个指套并且加压所述第一指套和第二指套中的所述另一个指套；以及（c）生成用于指示所述至少患者参数中的所述第二患者参数已经达到阈值水平的警告信号。

13.根据权利要求1所述的设备，其中

所述第一指套和第二指套由非刚性材料形成并且可调节地连接到所述患者的各相邻的手指。

14.根据权利要求1所述的设备，其中

所述至少两个患者参数包括用于表示（a）动脉内血压和（b）血氧饱和度水平的数据。

15.一种用于同时地监视至少两个患者参数的方法，包括以下动作：

加压位于患者的相邻的手指上的指套对的相应指套，所述指套对中的每个指套包括发光装置和能够感测光数据以用于确定至少两个患者参数的传感器；

使用在相应加压指套中的所述传感器来感测用于确定第一患者参数的第一光数据，并且基于所述第一光数据来确定用于表示所述第一患者参数的数据；

使用另一个相应指套中的所述传感器来同时地感测用于确定第二患者参数的第二光数据，所述另一个相应指套未被加压，并且基于所述第二光数据来确定用于表示所述第二患者参数的数据；

输出用于表示所述第一患者参数和第二患者参数的数据以被负责监视所述患者的专业护理人员使用。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下动作：

在预先确定的时间周期之后自动地减压所述指套对中的相应指套，并且感测在所述相应指套中的第二光数据以用于确定所述第二患者参数；并且

自动地加压相应指套对中的所述另一个指套并且感测第一光数据以用于确定所述第一患者参数。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，用于感测第一光数据的动作还包括：

从所述发光装置发射具有第一波长的第一类型的光；

将来自光源的所述第一类型的光透过患者的手指；

检测已经被所述第一患者的所述手指吸收的所述第一类型的光的数量；并且

将吸收数据提供给处理器以用于确定所述第一患者参数。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，用于感测第二光数据的动作还包括：

从光源发射第二类型的光，所述第二类型的光包括具有第一波长的光脉冲和具有第二波长的光脉冲；

将具有所述第一波长和第二波长的连续的光脉冲透过患者的手指；

检测已经被所述第一患者的所述手指吸收的所述第二类型的光的数量；并且

将吸收数据提供给处理器以用于计算所述第一患者参数。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括以下动作：

在所述指套对中被加压的所述相应指套中同时地感测第一光数据和第二光数据，以及

由控制器基于相应的所感测的第一光数据和第二光数据，确定第一患者参数数据和第二患者参数数据。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括以下动作：

使用从所述指套对中的所述相应指套确定的第二患者参数数据，控制在所述指套对中的所述各个指套中的压力水平。

21.一种用于测量至少两个患者参数的设备，包括：

第一指套，所述第一指套包括第一可充气囊袋、用于发射第一类型的光和第二类型的光的第一发光装置以及用于感测第一光数据和第二光数据以用于计算至少两个患者参数的第一传感器；

耦合到所述传感器的控制器，当所述控制器导致所述第一指套的所述囊袋充气时，所述第一传感器感测用于确定所述至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，并且同时地感测用于确定所述至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

22.根据权利要求20所述的设备，其中

所述第一类型的光包括在第一波长上发射的光；并且

所述第二类型的光包括具有不同波长的顺序的光脉冲，第一脉冲是在所述第一波长上发射的光并且第二顺序的脉冲是在第二不同的波长上发射的光。

23.根据权利要求21所述的设备，还包括：

第二指套，所述第二指套包括第二可充气囊袋、第二发光装置以及用于感测光数据以用于计算所述至少两个患者参数的第二传感器；

所述控制器被耦合到所述第二传感器，当所述控制器导致所述第一指套和第二指套中的一个指套的所述囊袋充气时，所述第一指套和第二指套中的所述一个指套的所述传感器感测用于确定所述至少两个患者参数中的第一患者参数的第一光数据，所述第一指套和第二指套中的所述另一个指套的所述传感器同时感测用于确定所述至少两个患者参数中的第二患者参数的第二光数据。

24.根据权利要求21所述的设备，其中

响应于确定用于表示所述第一指套中的所述第二患者参数的数据，所述控制器执行以下（a）到（c）中的至少一个：（a）修改所述第一指套中的压力水平；（b）减压所述第一指套；以及（c）生成用于指示所述至少患者参数中的所述第二患者参数已经达到阈值水平的警告信号。

25.根据权利要求23所述的设备，其中

所述第一指套和第二指套由非刚性材料形成并且可调节地连接到所述患者的各相邻的手指。

26.根据权利要求21所述的设备，其中

所述至少两个患者参数包括用于表示（a）动脉内血压和（b）血氧饱和度水平的数据。

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