CN111657960A - 传感器配置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于非侵入式测量身体组织参数的传感器配置，其具有传感器单元和用于将传感器配置可分离地放置在身体表面上的传感器垫。传感器单元可连接到触头，触头被设计成用于传感器单元的电接触以及从光源向传感器单元供应光，传感器单元设计为具有光学部件的柔性印刷电路板，其至少包括：光检测器装置，以检测发射到身体组织中且已穿过后者的光；第一接触装置；和将传感器单元可操作地连接到触头的导电轨道。传感器配置的传感器垫具有多层结构，其具有下层和上层，下层具有在身体表面上接触的下接触表面和接触传感器单元的上接触表面，由此提供与传感器单元的光学部件对准并形成光通道的开口，上层以可彼此分离的方式连接到下层的上接触表面。

Description

传感器配置

技术领域

本发明涉及传感器配置，特别是用于非侵入式测量身体参数的传感器配置，所述身体参数例如是诸如大脑的氧含量的脑参数。

背景技术

众所周知，为了测量身体参数、特别是脑参数（诸如脑血流量的脱氧和氧合血红蛋白的浓度）或组织氧合指数，测量装置设置在身体表面（例如，头部表面）上，并且借助于近红外光谱（NIRS）实施测量。

因此，通过使用发射特定的不同波长下的近红外光的光源并通过测量检测到的或反射的光的消光变化，可以监测脱氧和氧合血红蛋白的氧浓度变化。借助于另一种分光光度方法（所谓的脉冲血氧测定法）能够通过监测检测到的光的脉冲光学消光变化来确定外周组织（例如手指、耳朵、鼻子）中的动脉血氧饱和度。

已知的是用于非侵入式监测（例如，血氧含量）的NIRS监测配置，其包括可重复使用的部件和要丢弃的部件。因此，例如，从WO 94/27494中已知一种分光光度传感器垫，其具有用于放置在身体表面上的柔性泡沫材料层，其包括用于接收传感器元件的支撑框架。

从EP 2916716已知一种用于测量身体组织的参数的非侵入式测量装置，其提供了用于可分离地放置在身体部位上的传感器单元和传感器垫。传感器单元包括接收在容座中的传感器布置结构，其中传感器表面在下侧上沿身体表面的方向定向，传感器单元借助如盖或箔以不透光的方式封闭。容座被接收制造在可弯曲和/或可压缩的传感器垫上的对应切口中，由此传感器垫通过接触表面搁置在身体表面上，并且可借助于粘合剂层连接到身体表面。传感器单元、传感器垫和盖以可分离的方式彼此连接，由此传感器垫和盖可以是一次性产品。因此，传感器单元包括被接收在仅部分柔性的容座中的传感器配置，该容座被设计为扁平壳体或盘的类型，即包括基部区域和外围壁。该传感器配置具有接触单元、电源以及与外部控制和处理单元和/或控制单元的连接，接触单元设置在传感器配置上并且牢固地与其连接以用于输入和输出电信号和光信号。

从WO 2012/109661已知NIRS传感器配置，其具有带光源和至少一个光检测器的传感器部分，以及柔性电路和连接器元件。柔性电路可以是多层的，并且可以在通信层中包括多个导电轨道和用于传感器配置与连接器元件的电接触和信号传输的EMI屏蔽。连接器元件包括作为光接口的光纤耦合器和作为电接口的线耦合器，两者例如集成在混合式连接器中。

从现有技术已知一种测量布置结构，由于用于传感器单元的或多或少刚性的容座，这种测量布置结构不具有也能够放置在非常弯曲或弯曲的身体表面上期望的柔性。此外，所包括的传感器单元的可操作接触也不能独立于测量配置来解决。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种用于确定身体参数或相应地身体组织参数的非侵入式传感器配置，利用该配置降低了生产成本，增加了配置的柔性，并且独立地设计了可操作接触。因为在生产成本的量中也要考虑至少各个部件的可回收性，所以本发明的目的是设计特别是可重复使用的昂贵部件。特别地，应当确保传感器配置和身体组织表面之间的均匀接触，并且传感器配置应当至少部分可重复使用。

通过根据独立权利要求的非侵入式传感器配置来实现该目的和另外目的。特殊的实施例和/或变型从从属权利要求出现。

根据本发明，用于非侵入式测量参数的传感器配置具有传感器单元和传感器垫，传感器垫用于将传感器配置可分离地放置或相应地附接到一个或多个曲线的或弯曲的身体表面。传感器单元从而可连接到触头，触头被设计成用于传感器单元的电接触以及用于从光源向传感器单元供应光。此外，传感器单元被设计为柔性印刷电路板，该印刷电路板具有：光学部件，其包括至少一个光检测器装置，以便检测发射到身体组织中且已经穿过身体组织的光；以及第一接触装置和用于将传感器单元可操作地连接到触头的导电轨道。根据本发明的传感器配置的传感器垫具有多层结构，该多层结构具有下层，下层具有用于支撑在身体表面上的下接触表面和用于支撑传感器单元的上接触表面，由此提供相对于传感器单元的光学部件对准并形成光通道的开口。此外，至少一个另外的层可以设置在下层的下侧上，并从而转向身体表面，该另外的层在开口的区域中具有光学透明区段，并因此相对于光输入区段或相应地光输出区段形成一种箔窗。光学透明意味着一定量的光可以穿过这样的层，该量足以用于例如NIRS分析。另一方面，该层的其他区域可以是光学不透明的。替代地，第一光学透明层和具有对应光通道的另外的光学不透明层可以设置在传感器垫的下层的下侧上。光学不透明区段或相应地光学不透明的另外的层提供了一种绝缘层，其设置在传感器配置的光学活性区域之间并因此防止通过例如横向光入射和/或背景光对光检测的影响。光学活性部件的这样的覆盖在无菌传感器配置方面具有有利的效果。传感器垫还包括上层，该上层以可从彼此分离的方式连接到下层的上接触表面。传感器配置的外部形状被设计成具有凹口或相应地缺口，使得该形状能够被布置在最多样的身体表面上，并特别提供良好的佩戴舒适性。

该传感器配置可以由能够彼此分开的部件组成，由此触头和传感器单元进入到可操作的连接中，并且传感器垫被设计成以便与其连接的传感器单元容易且可靠地附接到待检查的人的皮肤上。更经济的是将传感器单元和/或触头设计为可重复使用的元件，而同时满足了卫生保健中使用的卫生和灭菌的高要求。因此，传感器单元能够被容纳在多层传感器垫中，该多层传感器垫的各个层可彼此分开，使得被接收在它们之间的传感器单元可以被移除，并且在准备步骤之后可以被再次使用。

根据本发明，这种种类的光电传感器配置的传感器单元被设计为柔性或刚挠印刷电路板，也指定为柔性印刷板。设置在传感器单元上的可以是一个或多个光源（诸如，例如发光二极管、激光二极管或多个光源自身）的出口，和与其间隔开的一个或多个传感器（例如，被设计为光电二极管的光检测器）表面以及电线，电线将例如来自一个光源或多个光源的光或电信号传导到传感器单元的元件或从传感器单元的元件传导光或电信号。同样可以提供另外的元件，例如控制单元，其经由对应提供的传感器表面测量在每种情况下在光源的各个光脉冲之间的背景光和/或电流。因此，基于光源，控制单元经由传感器表面可以自动测量在每种情况下在激光脉冲之间的背景光，该光源在激光脉冲期间被用作针对测量光的调节。通过部分或完全分离的传感器配置，背景光改变，使得可以产生抑或触发干涉信号或干涉自动机制，这会导致发光二极管或相应地激光二极管的自动切断。此外，控制单元可以用于进一步的校准或测量任务。

此外，以补充的方式，可以提供用于采集温度和/或热通量的装置。例如，可以预见借助于NIRS确定待检查的组织的温度，NIRS基于水吸收光谱的温度依赖性。此外，还可以使用所包括的传感器表面中的一者来采集集成在传感器配置中的光源的温度，以用于验证温度对光源（例如，LED）的发射特性的影响以及所确定的测量结果。已知的是，发现来自定位成靠近身体表面的光源的热量是令患者讨厌的，或者相应地由于温度过高，甚至会发生传感器配置的各个部件的故障。

优选地，作为光源提供的是至少四个不同波长的不同发光二极管或相应地激光二极管，它们可以以分阶段的方式接通和切断。光源可以以选择性的方式操作，以便传导或发射特别是红外光，由此光源或者自身作为集成在传感器配置中的光源产生光信号，或者在传感器配置外部的位置处产生光信号，并其借助于光纤元件传导到传感器配置。因此，被设计为发光二极管或激光二极管的一个或多个光源可以直接集成在触头中，使得可以避免发光二极管在光耦合点处的损耗。这些集成光源将被指定为内部光源。

当来自远程光源的光借助于光纤经由触头发射到待检查的身体组织中时，在很大程度上防止了传输损耗。以有利的方式，特别是利用定位在传感器配置外部的光源（即，外部光源），防止了检查室或相应地血流受到来自光源的热量积累的影响。

光检测器、特别是一个或多个光电二极管设置在传感器单元上，使得这些光检测器与光输入点分开几毫米至超过20毫米。优选地，光输入点与至少第一光电二极管（称为近检测器）之间的分开间距约为20毫米，并且与一个或多个另外的第二光电二极管之间的分开间距约为40毫米，第二光电二极管可被指定为远检测器。光检测器与一个或多个光输入点的相对位置和分开间距可以基于待检查的物体的尺寸。光检测器中光电二极管的数量可以取决于应用而变化。多个光电二极管可以用于监测受试者体内不同深度的血液氧合，或者可以用作参考检测器，以例如在算法中补偿检测信号的干扰效应。

关于传感器单元，通常被指定为柔性印刷板的是具有印刷导电轨道的柔性或刚挠印刷电路板，该印刷电路板具有由绝缘聚合物材料制成的基底，在基底上设置有或相应地在其中嵌入有导电材料的纤维，以形成柔性电路。与柔性基底结合的柔性电路提高了这种传感器单元的柔性。设计为柔性印刷电路板的传感器单元可以以多层方式构造，特别是具有通信层（例如包括柔性覆铜层压板），以及具有覆盖层或相应地绝缘层和对应的粘合剂层。传感器单元的层的多重性可以以另一种方式层压、结合或连接在一起，以便形成单一结构。层的数量也可以变化。例如，一个或多个层可以具有至少相对于光输入点和光检测器表面的区域对准的光学透明区段，一定量的光可以通过该光学透明区段。例如，光学透明区段可以包含导电丝网格，例如铜丝网格。传感器单元的其他区段在光学上是不透明的，并且可以由例如铜金属箔制成。以这种方式设计的传感器单元的特征在于最小的重量和体积，允许很大的设计自由度，以及提供动态和机械强度。

在一个实施例中，加强元件至少在某些区段位置（section-wise）设置在传感器单元上。这些加强元件（也称为加固件）可以被设计为由刚性材料制成的成形件，特别是呈聚合物增厚或膨胀的形式，其在期望的区域中（例如在光电二极管的区域中）加固柔性印刷电路板。为了进一步稳定传感器单元的形状和均匀度，可以提供铜网作为编织层。所提供的铜网还可以提供一种针对电磁干扰的屏蔽。

传感器单元优选地被设计为沿着纵向轴线伸展的主体。传感器单元的设计考虑圆状过渡和对应地成形的区段，使得当传感器单元以极端的曲率或以严重弯曲的方式设置（例如围绕手指放置）时，可以避免断裂点。

被设计为细长主体的传感器单元优选地具有凸出部，凸出部基本上垂直于主体的两侧和/或沿着主体的纵向轴线延伸。凸出部（也称为鼻部）以及传感器单元主体的基本设计使得其在传感器垫上的均匀接触表面成为可能。光学部件（即，光检测器装置和/或发射器）在此位于例如传感器垫的光学透明表面或相应地窗上或者直接位于身体表面上以用于高效的测量。利用根据本发明的传感器单元的设计，传感器单元不必被接收在或多或少刚性的容座中并借助于硅铸件固定在其中以便然后被接收在传感器垫上或传感器垫中。柔性相应地增加。

根据一个实施例，传感器单元包括具有接触几何结构的第一接触装置，该接触几何结构被设计成用于电接触和用于连接到触头。因此，第一接触装置提供至传感器单元的电源以及至与光源的连接的可操作连接，以及用于传输检测到的信号。换句话说，第一接触装置是耦合元件或相应地连接器元件，其可以可分离地连接到对应设计的配合件。该连接件尤其可以被设计为插头接触或锁扣。在优选实施例中，为此目的，接触几何结构包括磁接触元件和电接触元件。因此，第一接触装置可以被设计为接触环，该接触环被设计在传感器单元上，被设计为在适于与触头接触的位置（仍将更详细地解释）中的柔性或刚挠印刷电路板。特别地，接触环可以具有PCB环的形式，包括用于与提供在触头上的配对件电接触和机械接触或相应地磁接触的多个元件。从而可以预见，可连接的触头可相对于传感器单元以预定取向定位。特别地，例如呈定位环形式的对准辅助装置可以设置在接触环上，该对准辅助装置通过不对称形状或相应地成形区段预先限定可连接触头的预定对准。以这种方式，连接到用于电和/或光连接的触头的电缆可以以使得人不会被附接的传感器配置干扰的取向对准。特别地，定位环可以粘附到传感器单元。

第一接触装置具有接触几何结构，包括电和磁接触元件。特别地，接触元件可以集成在接触环上，由此接触几何结构提供成环形表面上的布置结构，使得例如可获得用于传感器表面（即，近和/或远探测器的光电二极管）的电接触的多个电接触元件、特别是接触点，以及一个或多个磁有效接触元件。磁有效接触元件可以设计为锡点。优选地，电接触元件和磁接触元件以交替的顺序定位，这意味着电接触元件位于相邻的磁接触元件之间。从而防止了电接触元件的相互影响。磁接触元件以这种方式选择，使得传感器单元和触头之间存在可靠的接触。此外，可以预见，传感器单元和触头的可靠接触借助于对应的检测装置或相应地控制装置来检测和指示。

根据本发明的传感器配置的传感器单元可以以简单的方式生产，因为预制部件只需要彼此连接，优选地通过“拾取和放置”步骤来彼此连接。

传感器单元和可操作地连接到其上的触头可以以可分离的方式附接到传感器垫。传感器垫具有凹部或相应地开口或透明窗，这些凹部或相应地开口或透明窗以对应于传感器单元的光学部件（即，光检测器装置和/或发射器）的方式设置和设计。基本上，传感器垫被设计为细长的扁平垫，其优选地具有多层结构，由此包括由薄的生物相容的泡沫材料制成的至少一个泡沫层，该多层结构在一侧或两侧上设置有粘合剂层。

从而包括下层，下层在传感器表面（即，光电二极管）的区域和耦合区域或相应地的光的发光表面（即，发射器）中具有开口或相应地通道或还有透明窗，并且该下层具有与身体表面接触且可借助于粘合剂层附接在身体表面上的下侧。对应的上侧同样是粘附的，使得搁置在其上的传感器单元借助于设计在其上的凸出部或相应地鼻部被保持。另外，包括至少一个另外的层，即上层，其在光输入区域中（即，触头区域中）具有仅一个开口。上层包括下粘合剂层，该下粘合剂层粘合连接到下层的上侧，使得传感器单元以可靠地定位在其间的方式被接收。多层传感器垫可以被设计为一次性使用的单元，即，在测量之后，传感器配置可以从身体表面移除，并且各个部件（即，传感器单元、传感器垫和触头）可以彼此分开，并且传感器垫可以被丢弃或相应地回收。

优选地，传感器垫被设计成柔性的或相应地可弯曲的，使得传感器垫可适配于身体表面，并使其自身适配于身体表面的曲线、突起或凹陷。传感器垫的设计提供外圆周，该外圆周具有例如沿着整个外圆周提供的凹口和/或薄的区域。特别地，在传感器单元的凸出部或相应的鼻部位于传感器垫上的那些区域中，外周可以设计成呈翼的形式，使得传感器垫简单地适配于身体表面的轮廓成为可能。

在传感器垫的替代实施例中，中间层可以提供在下层和上层之间。

在一个实施例中，为了测量身体参数，传感器配置从而被激活，因为光波的耦合和电接触借助于连接到传感器单元的触头发生。可连接到传感器单元的触头包括壳体、至少两个接触装置、电线，所述接触装置具有对应于传感器单元的第一接触装置的接触几何结构，所述电线可固定在壳体中并且可以以导电的方式连接到第二接触装置的电接触元件。触头包括沿垂直于身体表面指向的一个方向供应和引导光的装置和发光表面，光经由该发光表面被发射到身体组织中。在一个实施例中，该装置包括以便传导来自外部光源的光的光纤元件，以及以便将沿一个方向引入的光偏转到垂直于身体表面的方向上的偏转器元件。偏转器元件可以提供为反射表面，以便将从第一方向引入的光偏转到基本上垂直于身体表面指向的第二方向上，并且该光经由发光表面被发射到身体组织中。

在替代实施例中预见的是，用于提供和引导光的装置包括：内部光源（例如以呈一个或多个发光二极管或相应地激光二极管的形式），其作为内部光源集成在触头自身中；以及光导元件，使得从其发射的光沿垂直于身体表面的方向指向，并且经由发光表面发射。因此，在这种实施例中，不需要光纤，而是相反，从内部光源出来的光波借助于光导元件经由发光表面发射到与其接触的身体组织中。

此外，可以预见的是，接收在触头中的能量源被提供成用于集成在触头中的内部光源和/或可连接到触头的传感器单元的电接触，使得电线在触头内部延伸以用于传感器配置的所述至少一个光检测器装置的电接触，而不需要外部连接。从所述至少一个光检测器装置和/或控制单元到外部控制和/或处理单元的信号传输（即，数据传输）可以借助于无线通信进行。

所提供的控制装置确保当不存在与身体表面的接触时，或者相应地当触头没有可靠地连接到传感器单元时，不发射光。为此目的，提供控制装置以便测量背景光，对背景光的测量被用于实现传感器配置的紧急切断。一旦背景光的值或相应地强度已经超过预定最大值，就切断所述一个或多个光源，以便确保当传感器配置已经有意或无意地、部分或完全地从身体表面分离时不存在风险。

电线和光源（例如，被设计在具有至少一根光纤的光纤中）可以集成在可固定到触头的混合式电缆中。

为根据本发明的传感器配置的传感器单元的电接触提供第二接触装置，其能够作为单独的环形部件容纳在触头的壳体中。在一个实施例中，第二接触装置包括第一接触环和第二接触环，第一接触环上设置有在第一侧上的呈预定布置结构的弹簧接触销和在第二侧上的连接器元件，连接器元件与提供在电线上的配合部分形成插头接触，第二接触环具有通孔，弹簧接触销延伸穿过通孔，并且在第二接触环上，在第一侧上设置有磁接触元件，磁接触元件能够与第一接触装置的那些磁接触元件接触。

因此，第二接触装置被设计成具有与第一接触装置互补的接触几何结构。第二接触装置可以设计成环形的，特别是设计为基本上为环形的印刷电路板，即，设计为PCB，由此在第一侧上提供用于电接触的连接元件（优选地弹簧接触销）。连接元件在第二接触装置上以这样的方式定位，使得在一侧上的配置中，它们能够以预定取向与第一接触装置的电接触元件接触，由此可以通过第二接触装置的成形提供精确的取向。第二接触装置可以放置在触头的下侧上，或者相应地放置在壳体的下侧上，即，近似平行于身体表面。连接器元件设置在第二侧上的第二接触装置上，特别是微型插头上，并且从而与具有弹簧接触销的第一侧相对。因此，电线可以经由插头连接与弹簧接触销导电接触。

此外，第二接触装置包括第二接触环，第二接触环在环形表面上具有磁体元件和通孔的对应布置结构，这些通孔以这样的方式设计，使得连接元件（即，弹簧接触销）可以通过这些通孔插入，使得它们突出到环形表面上方。特别地，通孔和磁体元件在第二环的环形表面上交替，使得提供了触头与传感器单元的第一接触装置上的配对件的可靠电和磁接触。

在具有外部光源的实施例中，光纤元件可固定在触头上，该元件包括至少一根光纤，该光纤固定在壳体中或能够容纳在壳体中的元件中。因此，除了电接触之外，触头还提供对例如来自远程光源的光的引导以及待检查的组织中光波的耦合。光，例如近红外光，沿着第一方向沿着光纤元件指向，并且在反射表面上被偏转，使得光在光发射面上沿第二方向从触头离开，第二方向通常垂直于第一方向并且特别是垂直于身体表面。因此，光从触头投射到物体上，例如经由对应地设计的耦合元件投射到物体上，该耦合元件可以与身体表面直接接触。光纤元件包括一根或多根光纤，这些光纤被接收在触头的壳体的孔中或能够容纳在其中的保持元件中，并且被保持在其中。保持元件可以与提供反射表面的偏转器元件直接接触，使得光束对应地偏转并经由宽面积接触基本垂直地发射到待检查的组织中。例如，偏转器元件可以设计为棱镜。

偏转器元件可以设计为具有封闭的倾斜端面的圆柱体。为此目的，偏转器元件被设计为镀锌塑料部分，由此从光纤元件发射的光波在所提供的反射表面上沿光发射表面的方向偏转和/或反射。

替代地，偏转器元件被设计为具有封闭的半球形端面的中空圆柱体。偏转器元件特别地由反射材料制成。用于接收光纤元件的孔从而在半球形端面处出来，由此所发射的光在半球形反射表面处沿第二方向的方向偏转并从而沿发光表面的方向偏转。

根据本发明，与传感器单元互补的触头被设计为单独的单元，使得以独立于传感器配置的另外的部件的方式实现最佳生产是可能的。只有触头和传感器单元的接触装置彼此协调。因此，根据本发明的传感器配置的传感器单元的接触也可以同样考虑局部条件以简单的方式进行，以便以对于患者来说尽可能舒适的方式设计引入和引出线的取向。

附图说明

下面参考附图呈现本发明的优选实施例，这些附图仅用于解释性目的，并且不应被解释为限制性的。从附图中显而易见的本发明的特征单独地以及以任何组合都应当被认为属于本发明的公开内容。

图1示出了通过根据本发明的传感器配置的呈截面图形式的示意图，

图2a示出了根据本发明的传感器配置的传感器单元，其被设计为具有用于电和光接触的第一接触装置的柔性印刷电路板，

图2b示出了能够设置在根据图2a的传感器单元上的定位环，

图3示出了根据本发明的传感器配置的传感器垫的仰视图，

图4示出了根据本发明的传感器配置的传感器垫的俯视图，

图5示出了根据一个实施例的触头的呈截面图形式的详细视图，

图6示出了第二实施例中的触头的呈截面图形式的详细视图，

图7示出了根据一个实施例的触头的偏转器元件的详细视图。

具体实施方式

在根据本发明的传感器配置的以下描述中，下侧被理解为转向身体表面的一侧，并且上侧被理解为与下侧相对的一侧。上侧和下侧从而至少近似平行于身体表面，或者相应地至少在某些区段位置平行。

在图1中示意性地示出了根据本发明的用于非侵入式测量身体组织参数的传感器配置1的结构，该传感器配置1具有传感器单元10和用于将传感器配置1可分离地放置在身体表面20上的传感器垫12。

在所示实施例中，传感器配置1基本上包括可重复使用的传感器单元10、传感器垫12和用于传感器配置1的电和光接触的触头16。传感器单元10具有与触头16的位置间隔开的光检测器装置2（也指定为测量表面）和导电轨道5。在传感器配置1中可以提供另外的元件，例如控制单元。从光源经由触头16或经由直接设置在传感器单元10上的或相应地设置在触头16中的光源，利用多个发光二极管或相应的激光二极管（优选地四个激光二极管），可以分别发射具有在近红外范围（NIRS）内的不同波长的光，以用于测量参数，优选地以分时间阶段的方式测量参数。用作传感器表面2的是例如光电二极管。传感器单元10被设计为沿着纵向轴线18的细长扁平的主体形状，其具有限定的外轮廓，该外轮廓与所包括的元件的外轮廓以及待应用的身体表面相协调或配合。传感器单元10被设计为柔性印刷电路板，并且因此可在一定程度上弯曲。传感器单元10被接收在传感器垫12上，传感器垫12包括下层13和上层14。

下层13在下侧上具有基部区域，其具有为光提供通道的多个开口15。基部区域转向身体表面20。基部区域的下侧被设计为用于支撑在身体表面20上的接触表面。基部区域完全包围传感器单元10，并且在其外轮廓中与传感器单元10协调或配合，由此特别地提供翼，翼基本上以垂直于纵向轴线18的两侧的方式提供。传感器垫12的形状决定接触表面的尺寸，并因此决定用于固定传感器配置1的身体表面20上的支撑。在下层13的接触表面上设置有粘合剂层。

下层13的上侧与多层传感器垫12的上层14接触；特别地，下层13和上层14在接触表面上例如通过粘合剂层彼此可分离地连接。上层14还具有开口17，触头16被至少部分地引导穿过该开口。因此，传感器垫12的上层14作为盖覆盖传感器单元10。传感器垫12被设计成柔性的，以便能够适配身体表面20的轮廓。

传感器垫12被提供为一次性使用的单元，并且在使用一次之后被丢弃。多层传感器垫12具有至少一个泡沫层。

图2a中示出了传感器单元10的示意图，该传感器单元被设计为柔性或刚挠印刷电路板。传感器单元10被设计成呈沿着纵向轴线18伸展的扁平主体的形式，由此布置有第一和第二光检测器装置2或相应的传感器表面2。光检测器装置2定位在离接触表面22上的光耦合点或相应的发光表面或光耦合点不同的分开距离处。分开距离基于应用的环境，并且在所示的实施例中指的是用于测量身体表面20中的近的和较深的身体组织的光检测器装置2。导电轨道5沿着纵向轴线18延伸，其被设置成既用于信号传输且又用于电接触，由此提供了具有接触几何结构32的第一接触装置30。第一接触装置30以与传感器单元10成一体的方式被设计成基本上环形的，传感器单元10被设计为柔性或刚挠印刷电路板。在主要环形的第一接触装置30的外圆周上的一个或多个区域中提供有定位元件31，其例如呈圆周上的缺口的形式。环形第一接触装置30的形状被设计成与定位环33的形状互补，定位环33如图2b所示。定位环33在内圆周上具有对应设计的定位元件35（例如突起），其允许定位环33以预定取向定位和固定在传感器单元10上。定位环33允许将与传感器单元10接触的触头16借助于定位环33的成形而可沿预定取向定位。在第一接触装置30的环形表面上设置有呈根据接触几何结构32的布置结构的磁接触元件34和电接触元件36。电接触元件36可以以导电方式接触，以用于经由导电轨道5激活光检测器装置2。磁接触元件34与提供在触头16上的对应配对件一起形成传感器单元10与触头16的可分离连接，如将在后面描述的。传感器单元10的电接触借助于磁耦合来提供。

在传感器单元10的细长主体上、特别是在光学部件或相应地传感器表面2的区域中以及在光耦合点22处，形成有凸出部38或相应地鼻部，这些凸出部垂直地和/或沿着纵向轴线18延伸。在上面成形的凸出部38在多层传感器垫12上形成接触表面。在所示的透视图中不可识别的是，被设计为柔性或刚挠印刷电路板的传感器单元10具有加强元件39，加强元件39可以被设计为光学部件位置处的材料增厚或膨胀。

图3中示出了从下方看使得下层13的基部区域可见的传感器垫12的视图。传感器垫12被设计为细长的扁平主体，其特别地沿着纵向轴线18延伸。形成用于支撑在身体表面20上的接触表面的基部区域在提供传感器单元10的光学部件（例如光耦合点22和光检测器装置2）的区域中具有多个开口15。传感器垫12的外轮廓可以具有不同的形状；特别地，可以在光学部件的区域中提供翼，这些翼通常由24指定并且至少部分地垂直于纵向轴线18延伸。

图4中示出了传感器垫12的上层14的视图，就外轮廓的形状而言，该传感器垫基本上对应于下层13的外轮廓。然而，在上层14中存在仅一个开口17，该开口被制造在接触表面22或相应地光耦合点22的区域中，该开口为光照射到位于下方的身体表面20中提供通道。

图5中示出了根据第一实施例的触头16的截面图的详细视图，触头16可以可操作地连接到传感器单元10。触头16包括壳体40，在壳体40中，电线42和光纤元件44能够被容纳并且可固定在容座或接收区域（未更详细地示出）中。电线42与提供在第二接触装置47上的弹簧接触销46导电连接。在所示实施例中，弹簧接触销46从第二接触装置47的第一接触环48向下突出，并且在第一接触环48的相对侧上借助于连接器元件50（例如借助于设置在其上的插头52）以导电的方式连接到电线42。在第一接触环48上可以设置有第二接触环49，第二接触环49具有通孔54，弹簧接触销46延伸穿过通孔54。此外，在第二接触环49的下侧上设置有磁体元件或相应地磁接触元件45，它们以与第一接触装置30（未示出）的接触几何结构32互补的布置结构定位。

在图5中还示出了光纤元件44被接收并固定在保持元件60中，该保持元件60能够被接收在壳体40中，由此从光纤元件44沿一个方向发射的光在所提供的反射表面62上沿第二方向偏转或相应地反射（该第二方向基本上垂直于第一方向定向），并通过接触表面22或相应地光耦合点22基本上垂直于身体表面20离开。反射表面62由被设计为圆柱体的偏转器元件64的倾斜的封闭端形成，偏转器元件64被接收并保持在触头16的壳体40中。

图6中示出了触头16的替代实施例，由此特别地，内部光源70以发光二极管或相应地激光二极管的形式提供在壳体40中。触头16与传感器单元10的第一接触装置30的接触几何结构32的接触对应于图5所示的实施例的接触。图6中示意性示出了内部光源70，该光源可以借助于电线42电接触。从内部光源70出来的光、优选地具有不同波长的光波沿身体表面20的方向沿着光导元件72被引导。光导元件72可以被设计为由光导材料（例如聚碳酸酯）制成的圆柱体，并且能够容纳在触头16中。

图7中示出了偏转器元件64的实施例。偏转器元件64被设计为单独的元件，其能够被容纳在触头16中并且可固定在其中。在所示实施例中，偏转器元件62被设计为具有半球形封闭端66的中空圆柱体。用于光纤元件44的接触件出来进入到该半球形端66中，使得从光纤元件44出来的光在半球形形状上反射，并且基本上垂直于光纤元件44偏转，以便从光耦合点22或相应地接触表面22发射到与其接触的身体表面20中。

Claims (17)

1.一种用于非侵入式测量身体组织参数的传感器配置（1），其具有传感器单元（10）和用于将所述传感器配置（1）可分离地放置在身体表面（20）上的传感器垫（12），其中

所述传感器单元（10）可连接到触头（16），所述触头被设计成用于所述传感器单元（10）的电接触和用于从光源向所述传感器单元（10）供应光，

由此，所述传感器单元（10）被设计为柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板具有：

光学部件，其包括至少一个光检测器装置（2），以便检测已经发射到身体组织中并且已经穿过所述身体组织的光，以及

第一接触装置（30）和用于将所述传感器单元（10）可操作连接到所述触头（16）的导电轨道（5），

并且，由此所述传感器垫（12）具有多层结构，所述多层结构具有：

下层（13），所述下层具有用于在所述身体表面（20）上接触的下接触表面和用于支撑所述传感器单元（10）的上接触表面，由此，提供了开口（15、17），所述开口相对于所述传感器单元（10）的光学部件对准并且形成光通道，以及

上层（14），所述上层以可彼此分离的方式连接到所述下层（13）的所述上接触表面。

2.根据权利要求1所述的传感器配置（1），其中，所述传感器单元（10）至少分区段地具有加强元件（39）。

3.根据权利要求1或2所述的传感器配置（1），其中，所述传感器单元（10）被设计为具有凸出部（38）的沿着纵向轴线（18）伸展的主体，所述凸出部（38）以基本垂直于和/或沿着所述纵向轴线（18）的方式设计。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器配置（1），其中，所述第一接触装置（30）包括磁接触元件（34）和电接触元件（36）。

5.根据权利要求4所述的传感器配置（1），其中，所述传感器单元（10）的所述第一接触装置（30）的所述磁接触元件（34）和电接触元件（36）根据接触几何结构（32）布置，所述接触几何结构被设计成用于电接触和用于连接到所述触头（16）。

6.根据前述权利要求中任一项的传感器配置（1），其中，所述触头（16）包括:

壳体（40），

至少两个接触装置（47），其具有对应于所述传感器单元（10）的所述第一接触装置（30）的接触几何结构（32），

电线（42），其可固定在所述壳体（40）中，并且可以导电的方式连接到所述第二接触装置（47）的电接触元件（46），

用于沿一个方向提供和引导光的装置（44、64；70、72），所述一个方向垂直于所述身体表面（20）指向，以及

发光表面（22），光经由所述发光表面被发射到所述身体组织中。

7.根据权利要求6所述的传感器配置（1），其中，所述第二接触装置（47）能够作为单独的环形部件（48、49）容纳在所述触头（16）的所述壳体（40）中，其包括：

第一接触环（48），在该第一接触环上，设置有在第一侧上的呈预定配置的弹簧接触销（46）和在第二侧上的连接器元件（52），所述连接器元件与提供在所述电线（42）上的配合部分形成插头接触（50），以及

第二接触环（49），其具有通孔，所述弹簧接触销（46）延伸穿过所述通孔，并且在所述第二接触环上，在第一侧上设置有磁接触元件（45），所述磁接触元件能够与所述第一接触装置（30）的磁接触元件接触。

8.根据权利要求6或7所述的传感器配置（1），其中，所述装置（44、64；70、72）包括：光纤元件（44），以便沿第一方向引导来自第一光源的光；以及偏转器元件（64），其使被传导的光沿垂直于所述身体表面（20）的方向偏转。

9.根据权利要求8所述的传感器配置（1），其中，所述光纤元件（44）包括至少一根光纤，所述光纤固定在所述壳体（40）中或固定到能够被容纳在所述壳体（40）中的元件（60），使得光从所述光纤元件（44）离开进入到所述偏转器元件（64）中。

10.根据权利要求8或9所述的传感器配置（1），其中，提供有能够容纳在所述壳体（40）中的所述偏转器元件（64）的反射表面（62）。

11.根据权利要求10所述的传感器配置（1），其中，所述偏转器元件（64）被设计为具有封闭的倾斜端面作为反射表面（62）的圆柱体。

12.根据权利要求11所述的传感器配置（1），其中，所述偏转器元件（64）至少部分地被制造为镀锌塑料元件。

13.根据权利要求8至10中任一项所述的传感器配置（1），其中，所述偏转器元件（64）被设计为中空圆柱体，其具有封闭的半球形端面（66）作为反射表面（62）。

14.根据权利要求13所述的传感器配置（1），其中，所述偏转器元件（64）由反射材料制成。

15.根据权利要求6所述的传感器配置（1），其中，所述装置（44、64；70、72）被设计为内部光源（70）和光纤光导（72），所述内部光源（70）和光纤光导（72）能够被容纳在所述触头（16）的所述壳体（40）中。

16.根据权利要求6至15中任一项所述的传感器配置（1），其中，在所述触头（16）中提供有用于经由所述电线（42）进行电接触的能量源。

17.根据权利要求16所述的传感器配置（1），其中，利用外部控制和处理单元为所述传感器配置（1）提供无线数据传输。

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