CN113727642A - 用于患者监测系统的传感器组件 - Google Patents

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CN113727642A CN202080030770.4A CN202080030770A CN113727642A CN 113727642 A CN113727642 A CN 113727642A CN 202080030770 A CN202080030770 A CN 202080030770A CN 113727642 A CN113727642 A CN 113727642A
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T·瓦伦特
M·凯尔
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Abstract

所公开的传感器组件可用于患者监测系统中以监测患者的一个或多个生理参数。该传感器组件可包括衬底和一个或多个电极，该一个或多个电极可包括晶格结构以限制一个或多个电极与患者的皮肤之间的接触面积。该传感器组件可包括有利于一个或多个电极与数据采集单元之间的连接的连接器或连接器组件。该传感器组件可尤其用于具有敏感性皮肤的患者，诸如新生儿重症监护病房(NICU)中的婴儿。

Description

用于患者监测系统的传感器组件
背景技术
本文所公开的主题整体涉及患者监测系统。
本部分旨在向读者介绍可与下文描述和/或要求保护的本技术的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论据信有助于向读者提供背景信息以有利于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述就此而言将被阅读，而不是作为现有技术的承认。
可使用各种类型的传感器来监测医学环境中的患者，诸如新生儿重症监护病房(NICU)中的婴儿。例如，可经由定位(例如，经由粘合剂)在患者皮肤上的一个或多个电极监测患者，以生成心电图(ECG)和/或监测患者的心脏参数。
发明内容
下文概述了与最初要求保护的公开的范围相称的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的公开的范围，而是这些实施方案仅旨在提供该公开的可能形式的简要概述。实际上，实施方案可包括多种形式，这些形式可类似于或不同于下文所述的实施方案。
在一个实施方案中，传感器组件包括衬底和定位在衬底的第一侧上的电极。电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据，并且电极包括布置成晶格结构的导电部分。
在一个实施方案中，传感器组件包括具有纺织物的衬底和定位在衬底的第一侧上的电极，其中电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据。该传感器组件还包括附接部分，该附接部分被配置为与导线的对应附接部分配合以使得能够将数据传输到数据采集单元，其中附接部分相对于衬底定向成暴露在与衬底的第一侧相对的衬底的第二侧上。
在一个实施方案中，制造传感器组件的方法包括在衬底的第一侧上形成电极，其中衬底是纺织物，电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据，并且电极包括布置成晶格结构的导电部分。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：
图1是根据本公开的实施方案的患者监测系统的框图；
图2是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的示意图，其中传感器组件包括衬底和在衬底的第一侧上的电极阵列；
图3是根据本公开的实施方案的可用于图2的传感器组件的连接器的截面侧视图，其中截面在图2的线3-3内截取，并且连接器相对于传感器组件的衬底处于第一取向；
图4是根据本公开的实施方案的可用于图2的传感器组件的连接器的截面侧视图，其中连接器相对于传感器组件的衬底处于第二取向；
图5是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的衬底的第一侧和第二侧的示意图，其中连接器组件定位在衬底的第二侧上；
图6是根据本发明的实施方案的图5的传感器组件的第一侧的示意图；
图7是根据本发明的实施方案的可用于图5和图6的传感器组件的第一连接器的截面侧视图，其中截面在图6的线7-7内截取；
图8是根据本发明的实施方案的可用于图5和图6的传感器组件的第二连接器的截面侧视图，其中截面在图6的线8-8内截取；
图9是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的示意图，其中传感器组件包括被布置成将连接器定位成彼此接近的连接器组件；
图10是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的示意图，其中传感器组件包括便于诊断监测的电极阵列；
图11是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的示意图，其中传感器组件包括具有多个电极和导电通路的电极阵列；
图12是根据本公开的实施方案的可与图1的患者监测系统一起使用的具有矩形晶格结构的电极的示意图；
图13是根据本公开的实施方案的可与图1的患者监测系统一起使用的具有正方形晶格结构的电极的示意图；
图14是根据本公开的实施方案的可与图1的患者监测系统一起使用的具有三角形晶格结构的电极的示意图；
图15是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统的传感器组件的示意图，其中传感器组件包括衬底和电极阵列以及在衬底的第一侧上的各种其他传感器；并且
图16是根据本公开的实施方案的可用于图1的患者监测系统中以便于相对于传感器组件的电极阵列放置患者的标记组件的示意图。
具体实施方式
在下面将描述本公开的一个或多个具体的实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于具体实施的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能因具体实施而不同的系统相关和业务相关约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
当介绍本公开的各种实施方案的元件时，词语“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在意指存在这些元件中的一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意指除了列出的元件之外还可存在附加元件。在下面将描述本文描述的本实施方案中的一个或多个具体实施方案。为了提供这些实施方案的简明描述，可能未在说明书中描述实际具体实施的所有特征。应当理解，在任何此类实际具体实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于具体实施的决策以实现开发者的具体目标，诸如遵守可能因具体实施而不同的系统相关和业务相关约束。此外，应当理解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制作和制造的常规任务。
本公开的实施方案整体涉及患者监测系统，并且更具体地，涉及用于患者监测系统的传感器组件。传感器组件可包括衬底和电极阵列，并且电极阵列可包括被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数(例如，心率、呼吸率)的数据的一个或多个电极。衬底可为纺织物，并且一个或多个电极可耦接到衬底或与衬底一体形成。例如，一个或多个电极可由编织到衬底中(例如，刺绣到衬底上)的导电线形成。一个或多个电极可以是可拉伸的和生物相容的，并且传感器组件可以是一次性的和/或能够被灭菌(例如，浸没在清洁流体中)。
在一些实施方案中，衬底和一个或多个电极均不通过粘合剂粘附到患者的皮肤。相反，衬底可包裹在患者周围，或者患者可躺在衬底上以将一个或多个电极放置成与患者的皮肤直接接触，而无需粘合剂或其它有利于接触的中间衬底或组合物。一个或多个电极可包括晶格结构(例如，开孔结构、非实心结构、非连续结构或框架)以限制一个或多个电极与患者皮肤之间的接触面积。因此，所公开的系统和方法可尤其用于具有敏感性皮肤的患者，诸如新生儿重症监护病房(NICU)中的婴儿。虽然在NICU的上下文中呈现了所公开的实施方案以有利于讨论，但应当理解，所公开的实施方案可适于在医疗和非医疗环境中与各种不同类型的患者一起使用。
考虑到上述情况，图1是患者监测系统10的框图。如图所示，患者监测系统10可包括传感器组件12，该传感器组件具有衬底14，该衬底具有第一侧16(例如，患者接触侧；第一表面)和与第一侧16相对的第二侧18(例如，第二表面)。衬底14可为纺织物，纺织物可为由天然或合成纤维的网络形成的柔性材料。如本文所用，术语纺织物可包括多种织物和/或纸材料中的任一种。此外，衬底可以是毯、衣物制品、尿布和/或用于垫子或其他患者支撑表面的覆盖物(例如，织物片或一次性纸覆盖物)。在一些实施方案中，衬底14可以是被配置为耦接(例如，经由粘合剂和/或紧固件诸如卡扣、夹具、钩环紧固件暂时耦接)到另一个对象的贴片。例如，衬底14可以是被配置为经由紧固件19耦接到毯、衣物制品、尿布、垫子或其他患者支撑表面的覆盖物或其他对象的一片布或一张纸。如上所述，所公开的实施方案可特别用于婴儿，并且因此，应当理解，衬底14的尺寸可被设定成用于被配置为将婴儿容纳在NICU中的恒温箱中(例如，衬底可为用于恒温箱垫子的配合片)。
传感器组件12还可包括电极阵列20，该电极阵列具有定位在(例如，暴露在)衬底14的第一侧16上的一个或多个电极22。一个或多个电极22可经由多种技术中的任一种技术定位在衬底14的第一侧16上。例如，一个或多个电极22可通过将导电油墨(例如，基于银的油墨)印刷到膜上来形成，然后(例如，经由层合)将该膜结合到衬底14上。在一些实施方案中，一个或多个电极22可通过将导电线(例如，基于银的线)编织到衬底14中来形成(例如，编织导电线以形成衬底14和/或将导电线刺绣穿过衬底14)。在一些实施方案中，一个或多个电极22可通过诸如经由缝合、粘合剂和/或紧固件(例如，卡扣、夹具)将一片或多片导电织物(例如，具有导电涂层或用导电线制成)耦接到衬底14上来形成。在一些此类实施方案中，可蚀刻一片或多片导电织物以移除导电部分(例如，移除导电涂层)，从而形成多个单独的电极22和/或为一个或多个电极22提供晶格结构，如下文更详细地讨论。
在监测会话期间，传感器组件12可被定位成使得一个或多个电极22接触患者的适当区域。例如，衬底14可定位在患者支撑表面(例如，垫子或桌子)上，并且患者可躺在衬底14的顶部上，其中一个或多个电极22位于患者的躯干下方。如图所示，一个或多个凸块28(例如，突起、膨胀体、凹凸结构)可沿着衬底14的第二侧18定位，以将一个或多个电极22推入患者的皮肤中。一个或多个凸块28可以与衬底14一体形成(例如，编织为衬底14的一部分)，或者可以是通过缝合、粘合剂和/或紧固件(例如，卡扣、夹具、钩环紧固件)耦接到衬底14的织物片、弹性体件或其他材料。
在所示实施方案中，一个或多个电极22经由一条或多条导线26(例如，电线或任何合适的导体)通信地耦接到数据采集单元24。一个或多个电极22可生成指示患者的生理参数(例如，心率、呼吸率)的信号，并且一条或多条导线26可将信号载送到数据采集单元24。数据采集单元24可通过任何合适的处理技术处理信号以计算患者的心率和/或患者的呼吸率。例如，在一些实施方案中，数据采集单元24可处理信号以生成ECG波形。在一些此类情况下，心率和/或呼吸率可从ECG波形导出。呼吸率可以以各种其他方式获得。例如，可向跨患者胸部定位的电极和跨患者腹部定位的电极提供低电流，并且随时间测量的电阻变化可指示呼吸率(例如，两通道呼吸率监测)。在一些此类情况下，相同的电极22可用于心率监测和呼吸率监测两者(例如，随时间推移在心率监测和呼吸率监测之间交替)。另选地，传感器组件12可包括用于心率监测的一些电极22和用于呼吸率监测的其他电极22。
如图所示，数据采集单元24可以是具有通信装置30、处理器32、存储器/存储装置34和/或输出装置36的电子计算系统。存储器/存储装置34可包括一个或多个有形的、非暂态计算机可读介质，该介质存储能够由处理器32执行的指令和/或待由处理器32处理的数据。例如，存储器/存储装置34可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可重写非易失性存储器(诸如闪速存储器)、硬盘驱动器、光盘等。另外，处理器32可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑门阵列(FPGA)或它们的任何组合。处理器32可指示输出装置36显示例如ECG波形、心率和/或呼吸率。
通信装置30可使数据采集单元24能够经由各种协议(诸如各种有线或无线通信协议)与远程计算系统38通信。在一些实施方案中，数据采集单元24可将原始数据或经处理的数据中继到远程计算系统38。远程计算系统38可以是具有通信装置40、处理器42、存储器/存储装置44和/或输出装置46的电子计算系统。远程计算系统38的这些部件可具有上文关于数据采集单元24的通信装置30、处理器32、存储器/存储装置34和/或输出装置36所讨论的任何特征。因此，远程计算系统38可处理数据(例如，以上文相对于数据采集单元24所述的方式)和/或显示数据以供例如医疗专业人员可视化。
图2是具有衬底14和电极阵列20的传感器组件12的实施方案的示意图。如图所示，电极阵列20包括在衬底14的第一侧16上的四个电极22。在所示实施方案中，电极22彼此物理地间隔开，被布置成平行线，并且电极22中的每个电极具有矩形形状。为了与婴儿一起使用，电极22可彼此间隔开大约1厘米(或在约0.5厘米至1.5厘米之间)，并且电极22可具有大约10厘米(或在约5厘米至15厘米之间)的长度和大约1厘米(或在约0.5厘米至1.5厘米之间)的宽度。然而，应当理解，传感器组件12可包括具有多种尺寸中的任一尺寸、多种形状中的任一形状和多种配置中的任一配置的任何数量的电极22(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或更多个)。此外，具有不同特性(例如，不同尺寸和/或配置，诸如各种尺寸的贴片、毯、衣物和/或覆盖物)的衬底14和/或具有不同特性(例如，不同数量、尺寸、形状、布置和/或接触比率)的电极22的多个传感器组件12可作为套件提供给医疗设施，以用于具有不同特性(例如，医疗需求、皮肤状况、尺寸)的患者。例如，为了与成人一起使用，电极22可间隔开大约4厘米(或在约3.5至5.5厘米之间)，并且电极22可具有大约25厘米(或在约15至50厘米之间)的长度和大约2厘米(或在约1.5和3厘米之间)的宽度。
如图所示，标记48(例如，指示器)可设置在衬底14上以有利于患者相对于电极22的放置。例如，标记48可指示应当放置患者头部以将患者躯干定位在电极22的顶部上的位置。在所示实施方案中，在将患者头部放置在标记48上时，电极22跨患者躯干(例如，从患者的左侧到右侧)水平地延伸。虽然所示传感器组件12可被配置为与跨过患者躯干水平地延伸的电极22一起使用，但应当理解，传感器组件12可被配置为与跨患者躯干(例如，从患者躯干的胸部部分到腹部部分)竖直延伸的电极22一起使用。
在一些实施方案中，电极22中的一个或多个电极可包括晶格结构50(例如，开孔结构、非实心结构、非连续结构或框架)。因此，电极22中的一个或多个电极不形成接触患者皮肤的实心导电表面，而是相反，导电部分由非导电部分分开(例如，导电油墨、导线或织物由非导电织物或膜彼此间隔开)。因此，与具有实心导电表面的其他类型的电极相比，电极22与患者皮肤之间的接触面积减小。
为了将信号传输到数据采集单元24(图1)，电极22中的每个电极经由相应的连接器52电耦接到导线26中的一条导线。连接器52中的每个连接器可以是导电连接器或紧固件，诸如卡扣、夹具或磁体。例如，连接器52中的每个连接器可包括第一部分54(例如，第一连接器部分)，该第一部分耦接到相应的电极22和衬底14(例如，经由铆接或缝合)并且被配置为与定位在导线26的端部部分处的第二部分56(例如，第二连接器部分)配合。当第一部分54和第二部分56配合(例如，通过将第二部分56固定到第一部分54而接合或互锁，如箭头58所示)时，信号可通过连接器52从电极22传输到导线26。在所示实施方案中，连接器52的第一部分54被定向成使得当第一部分54和第二部分56配合时，导线26定位在衬底14的第一侧16上并沿该第一侧延伸。
连接器52仅仅是示例性的，并且电极22和导线26之间的电连接可以多种方式中的任一方式进行。例如，可通过将导电通路(例如，导电织物、导电线)从电极22延伸到衬底14的边缘以用于连接到导线26来在单个层(例如，衬底14的第一侧16)上进行连接。衬底14的第一侧16上的导电通路、导线26和/或任何连接器(例如，连接器52)可被覆盖(例如，由非导电材料诸如印刷电介质或第二衬底材料覆盖)，或者这些结构的可能被患者接触的至少部分可被覆盖以与患者电隔离。
图3为在图2的线3-3内截取的连接器52中的一个连接器的截面侧视图。如图所示，连接器52包括耦接到电极22和衬底14的第一部分54以及定位在导线26的端部部分处的第二部分56。第一部分54和第二部分56配合以将电极22电耦接到导线26。在所示实施方案中，连接器52是卡扣，并且第一部分54包括延伸穿过电极22和衬底14的主体60。例如，主体60可穿透(例如，刺穿)电极22和衬底14，然后可如箭头64所示将从主体60延伸的插齿62弯曲以将第一部分54固定到电极22和衬底14。然而，应当理解，第一部分54可通过任何合适的技术耦接到电极22，该技术将第一部分54放置成与电极22接触并且将第一部分54的附接部分66(例如，键、狭槽、磁体)暴露在衬底14的第一侧16上以使得第一部分54和第二部分56能够彼此配合。例如，第一部分54可不延伸穿过电极22和衬底14。相反，第一部分54可定位在电极22上并通过缝合固定到电极22和/或衬底14。虽然第一部分54的附接部分66被示出为与第二部分56的狭槽接合的键(例如，突起)，但应当理解，附接部分66可包括其他特征，诸如与第二部分56的键接合的狭槽或耦接到第二部分56的另一磁体的磁体。
如上文所述，在图2和图3中，连接器52的第一部分54被定向成使得当第一部分54和第二部分56配合时，导线26定位在衬底14的第一侧16上并沿着该第一侧延伸。然而，连接器52的第一部分54可被定向成使得当第一部分54和第二部分56配合时，导线26定位在衬底14的第二侧18上并且沿着该第二侧延伸。图4为连接器52中的一个连接器的截面侧视图，其中第一部分54以此方式定向。
如图4所示，连接器52包括耦接到电极22和衬底14的第一部分54以及定位在导线26的端部部分处的第二部分56。连接器52是卡扣，并且第一部分54包括延伸穿过电极22和衬底14的主体60，并且主体60被定向成将第一部分54的附接部分66暴露在衬底14的第二侧18处。第一部分54和第二部分56配合以将电极22电耦接到导线26。如上所述，连接器52可具有各种形式，并且应当理解，第一部分54可经由任何合适的技术耦接到电极22，该技术将第一部分54放置成与电极22接触并且将第一部分54的附接部分66暴露在衬底14的第二侧18上。此类配置可阻止导线26与其他设备之间和/或导线26与患者之间的干扰。
图5和图6是传感器组件12的实施方案的示意图，该图示出了衬底14的第一侧16上的电极阵列20和衬底14的第二侧18上的多个连接器组件70。为了便于讨论，衬底14的第一侧16和衬底14的第二侧18在图5中单独且并列示出。在所示实施方案中，电极阵列20包括具有矩形形状、被布置成平行线并且彼此物理地间隔开的四个电极22。然而，应当理解，传感器组件12可包括具有多种尺寸中的任一尺寸、多种形状中的任一形状和多种配置中的任一配置的任何数量的电极22(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或更多个)。衬底14可包括标记48和/或电极22中的一个或多个电极可包括晶格结构50。
为了将信号传输到数据采集单元24(图1)，电极22中的每个电极可经由连接器组件70中的一个连接器组件电耦接到导线26中的一条导线。连接器组件70中的每个连接器组件可包括第一连接器72、导体74(例如，导电通路)和第二连接器76。第一连接器72可以是导电连接器或紧固件，诸如铆钉、索环、销、卡扣、夹具、螺纹，该导电连接器或紧固件与定位在衬底14的第一侧16上的电极22和定位在衬底14的第二侧18上的导体74接触。导体74可以是可(例如，经由印刷、缝合、粘合剂、层合和/或紧固件)耦接到衬底14的第二侧18的各种导体(例如，柔性电路、导线、导电油墨、导电织物、线)中的任一导体。导体74从第一连接器72朝衬底14的边缘78延伸。
第二连接器76可以是导电连接器或紧固件，诸如卡扣、夹具或磁体，该导电连接器或紧固件被配置为将导体74电耦接到导线26。例如，第二连接器76中的每个连接器可包括第一部分80(例如，第一连接器部分)，该第一部分(例如，经由铆接或缝合)耦接到导体74和衬底14并且被配置为与定位在导线26的端部部分处的第二部分82(例如，第二连接器部分)配合。当第一部分80和第二部分82配合(例如，通过将第二部分82固定到第一部分80上而接合或互锁，如箭头84所示)时，信号可通过连接器组件70从电极22传输到导线26。
在所示实施方案中，连接器组件70使得导线26能够耦接在衬底14的第二侧18处，这可阻止导线26与其他设备之间和/或导线26与患者之间的干扰。连接器组件70还可使得电极22能够定位在衬底14的中心部分上，而不沿着衬底14的第一侧16延伸到衬底14的边缘78，同时仍然使得导线26能够邻近衬底14的边缘78连接。此类配置可限制电极22的尺寸以减少患者的不适和/或可有利于将导线26耦接到传感器组件12的其他部件，而不干扰例如定位在电极22顶部上的患者。
图7为在图6的线7-7内截取的第一连接器72中的一个第一连接器的截面侧视图。如图所示，第一连接器72与定位在衬底14的第一侧16上的电极22和定位在衬底14的第二侧18上的导体74接触。在所示实施方案中，第一连接器72是铆钉，该铆钉可穿透(例如，刺穿)电极22以将第一连接器72固定到电极22、衬底14和导体74。然而，如上所述，第一连接器72可以是多种连接器或紧固件中的任一种，诸如索环、销、卡扣、夹具和/或螺纹。
图8为在图6的线8-8内截取的第二连接器76中的一个第二连接器的截面侧视图。如图所示，第二连接器76将导体74电耦接到导线26。第二连接器52包括连接到导体74和衬底14的第一部分80以及定位在导线26的端部处的第二部分82。第一部分80和第二部分82配合以将导体74以及因此将电极22电耦接到导线26。在所示实施方案中，第二连接器76是卡扣，并且第一部分80包括延伸穿过导体74和衬底14的主体86。例如，主体86可以穿透(例如，刺穿)导体74和衬底14，然后从主体86延伸的插齿88可以如箭头90所示弯曲，以将第一部分80固定到导体74和衬底14。然而，应当理解，第一部分80可通过任何合适的技术耦接到导体74，该技术将第一部分80放置成与导体74接触并且将第一部分80的附接部分92(例如，键、狭槽、磁体)暴露在衬底14的第二侧18上以使得第一部分80和第二部分82能够彼此配合。例如，第一部分80可不延伸穿过导体74和衬底14。相反，第一部分80可定位在导体74上并通过缝合固定到导体74和/或衬底14。虽然第一部分80的附接部分74被示出为与第二部分82的狭槽接合的键(例如，突起)，但应当理解，附接部分74可包括其他特征，诸如与第二部分82的键接合的狭槽或耦接到第二部分82的另一磁体的磁体。
如上文所述，在图5至图8中，第二连接器76的第一部分80被定向成使得当第一部分80和第二部分82配合时导线26耦接在衬底14的第二侧18处。然而，第二连接器76的第一部分80可被定向成使得当第一部分80和第二部分82配合时导线26耦接在衬底14的第一侧16处。此类配置可使得衬底14的第一侧16上的电极22和导电部件的尺寸能够受到限制以减少患者的不适，同时仍然使得能够连接到靠近衬底14的边缘78的导线26以减少例如对定位在电极22顶部上的患者的干扰和/或扰动。
设想电极22和/或连接器组件70的各种其他布置。例如，图9是传感器组件12的实施方案的示意图，其中连接器组件70被布置成将第二连接器76定位成彼此接近。更具体地，在所示实施方案中，导体74中的两个导体具有弯曲部100(例如，L形)，使得四个第二连接器76全部布置在靠近衬底14的边缘78的中心区域102中。因此，不是如图5和图6所示以单线对齐，第二连接器76被布置成正方形图案(例如，位于正方形的四个角部处)。此类配置可阻止例如导线26与其他设备之间和/或导线26与患者之间的干扰。
图10是传感器组件12的实施方案的示意图，其中在另一配置中电极阵列20具有六个电极22。如图所示，电极阵列20包括第一端部电极22、110、第二端部电极22、112以及定位在第一端部电极22、110和第二端部电极22、112之间的四个中心电极22、114。电极22在物理上彼此分离，并且可经由本文所公开的任何技术(例如，图2至图4的连接器52，图5至图9的连接器组件70)耦接到导线。此外，衬底14可包括标记48和/或电极110、112、114中的一个或多个电极可包括晶格结构50。所示的传感器组件12可用于诊断监测(例如，可提供指示心脏功能和/或呼吸率的更详细和/或可靠的数据)和/或可启用两通道呼吸率监测。
图11是传感器组件12的实施方案的示意图，其中在另一种配置中电极阵列20具有多个电极22。电极22在物理上彼此分离，并且可经由本文所公开的任何技术(例如，图2至图4的连接器52，图5至图9的连接器组件70)耦接到导线。在所示实施方案中，连接包括从电极22朝向衬底14的边缘(或至少远离被配置为定位在患者下方或以其他方式接触患者的区域)延伸以用于连接到导线的导电通路116(例如，导体、导电织物、导电线)。在衬底14的第一侧16上使用的导电通路116、导线和/或任何连接器(例如，连接器52)可被覆盖(例如，由非导电材料诸如印刷电介质或第二衬底材料覆盖)，或者这些结构的可能被患者接触的至少部分可被覆盖以与患者电隔离。为了清楚起见，在图11中仅对电极22和导电通路116中的一些进行编号。
如图11所示，衬底14可包括标记48和/或电极22中的一个或多个电极可包括晶格结构50。所示的传感器组件12可用于诊断监测(例如，可提供指示心脏功能和/或呼吸率的更详细和/或可靠的数据)和/或可启用两通道呼吸率监测。
图12至图14示出了可用于形成本文所公开的电极22的各种晶格结构50。具体地，图12示出了具有晶格结构50的一个电极22，该晶格结构具有被布置成形成矩形晶格单元的导电部分120(例如，导电桁架或线)并限定非导电部分122(例如，间隙)。图13示出了具有晶格结构50的一个电极22，该晶格结构具有被布置成形成正方形晶格单元的导电部分120并限定非导电部分122。图14示出了具有晶格结构50的一个电极22的一部分，该晶格结构具有被布置成形成三角形晶格单元的导电部分120并限定非导电部分122。
如图12至图14所示，非导电部分122可由衬底14占据(例如，填充)。然而，在一些实施方案中，非导电部分122可另外被例如其上印刷或涂覆有导电部分120的膜或其他材料占据。晶格结构50可具有接触比，该接触比可被定义为电极22的导电部分120的第一总面积与电极22的第二总面积之比。例如，参考图12，接触比可被定义为(L*W-a*b*N)/(L*W)，其中L为电极22的长度，W为电极的宽度，a为非导电部分122的每个区段的长度，b为非导电部分122的每个区段的宽度，并且N为非导电部分122的区段的数量。
接触比可根据患者的皮肤状况进行调整(例如，不同的传感器组件12可适合与不同的患者一起使用)。例如，相对低的接触比(例如，小于或等于约50％、40％、30％或20％，或在约10％至50％之间、20％至40％之间，或25％至35％之间)可适用于具有敏感性皮肤的患者(例如，早产婴儿、老年人、烧伤患者)、而相对高的接触比(例如，大于或等于约50％、60％、70％、80％或90％，或在约50％至95％之间、70％至90％之间，或75％至85％之间)可适用于不具有特定皮肤敏感性的患者(例如，足月婴儿)。如上所述，具有不同特性的衬底14和/或具有不同特性(包括不同接触比)的电极22的多个传感器组件12可作为套件提供给医疗设施。因此，医疗专业人员可为患者选择适当的传感器组件12，以平衡由电极22生成的信号的信噪比与患者的皮肤敏感性。
此外，导电部分120可具有各种取向。例如，在图12中，导电部分120包括平行于电极22的水平边缘124的区段和平行于电极22的竖直边缘126的区段。然而，在图13中，导电部分120的区段相对于电极22的水平边缘124并且相对于电极22的竖直边缘126成角度。还应当理解，晶格结构50可具有多种形式中的任一形式。例如，晶格单元可具有各种截面形状，诸如矩形(例如，非正方形)、正方形、三角形、菱形、五边形、六边形、八边形或圆形。在一些实施方案中，晶格结构50可具有多种不同截面形状(例如，六边形和正方形两者)的晶格单元。
设想传感器组件12的制造和使用的各种方法。例如，传感器组件12可通过在衬底14上形成具有晶格结构50的一个或多个电极22来制造。如上所述，一个或多个电极22可通过将导电油墨印刷到膜上来形成，然后将膜(例如，经由层合)结合到衬底14上。一个或多个电极22可通过将导电线编织到衬底14中来形成，或者一个或多个电极22可通过将一片或多片导电织物耦接到衬底14上来形成。在一些此类实施方案中，可蚀刻一片或多片导电织物以移除导电部分。接下来，可以将连接器52的第一部分54或连接器组件70的适当部件(例如，第一连接器72、导体74、第二连接器82的第一部分80)组装到衬底14上。在使用期间，传感器组件12可缠绕在患者的躯干周围，或者传感器组件12可放置在患者的躯干下方。来自一个或多个电极22的信号可被(例如，经由连接器52和/或连接器组件70以及一条或多条导线26)传输到数据采集单元24，该数据采集单元然后可将数据中继到远程计算系统38。
图15是具有一个或多个电极22和各种其他传感器的传感器组件12的示意图。例如，其他传感器可包括检测患者的运动的一个或多个压力传感器130(例如，应变仪)、检测患者体温的一个或多个温度传感器132(例如，热电偶)和/或检测衬底14的运动的一个或多个运动传感器134(例如，加速度计)。衬底14可包括标记48。此外，电极22中的一个或多个电极和/或其他传感器中的一个或多个传感器可包括晶格结构50(图12至图14)。
一个或多个电极22和其他传感器中的每者可经由相应的导线26耦接到数据采集单元24，并且一个或多个电极22和/或其他传感器中的一个或多个其他传感器可经由本文所公开的任何技术(例如，图2至图4的连接器52，图5至图9的连接器组件70)耦接到导线26。在监测会话期间，传感器组件12可被定位成使得一个或多个电极22和其他传感器接触患者的适当区域。例如，衬底14可定位在患者支撑表面(例如，垫子或桌子)上，并且患者可躺在衬底14的顶部上，其中一个或多个电极22和其他传感器位于患者的躯干下方。一个或多个电极22和其他传感器可生成指示患者的各种生理参数的信号，并且一条或多条导线26可将信号载送到数据采集单元24以进行处理。应当理解，数据采集单元24可处理信号并(例如，经由图1中的输出装置36)提供指示生理参数的输出和/或可将信号(例如，原始信号或经处理的信号)传输到远程计算系统38(图1)。当计算患者的生理参数时，来自运动传感器134(或来自定位在患者上或支撑患者的床上的任何其他运动传感器134)的信号可被处理并用于补偿由于运动引起的噪声。
图16是传感器组件12的实施方案的示意图，该传感器组件具有便于患者相对于电极阵列20的电极22放置的标记组件148。标记组件148可印刷(例如，丝网印刷)在衬底14的第一侧16上或以其它方式形成(例如，编织)以在衬底14的第一侧16上可见。如图所示，标记组件148可包括指示患者头部相对于电极12的适当放置的第一标记48、150、指示患者躯干相对于电极22的适当放置的第二标记48、152，和/或指示患者手臂相对于电极22的适当放置的附加标记48、154。在所示实施方案中，标记组件148被设计成看起来像熊蜂，指示患者头部的适当放置的第一标记48、150被示出为熊蜂的头部、指示患者躯干的适当放置的第二标记48、152被示出为熊蜂的躯干，并且指示患者的手臂的适当放置的附加标记48、154被示出为熊蜂的翼部。然而，标记组件48可为多种形状组合中的任一种和/或可表示多种动物或人物(例如，卡通人物)中的任一种。例如，标记组件48可被设计成看起来像乌龟，指示患者头部的适当放置的第一标记48、150可以是乌龟的头部，并且指示患者躯干的适当放置的第二标记48、152可以是乌龟的壳。应当理解，标记组件148可用于本文所公开的传感器组件12中的任一传感器组件，诸如图2、图5、图9至图11或图15的传感器组件12。
技术效果包括提供具有衬底(例如，纺织物衬底)和电极阵列的传感器组件。传感器组件可通过避免使用粘合剂，经由晶格结构减小一个或多个电极与患者皮肤之间的接触面积，和/或通过提供使一个或多个电极能够以与患者的有限干扰耦接到数据采集单元的各种连接器来改善患者监测技术。
该书面描述使用示例来公开实施方案，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践实施方案，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本公开的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。应当理解，相对于图1至图14所讨论的各种特征可以以任何合适的方式组合。例如，图1所示的紧固件19和/或一个或多个凸块28可以结合到图2、图5、图9至图11或图15的传感器组件12中。

Claims (20)

1.一种传感器组件，包括：
衬底；和
电极，所述电极定位在所述衬底的第一侧上，其中所述电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据，并且所述电极包括布置成晶格结构的导电部分。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述衬底包括纺织物。
3.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述晶格结构包括具有矩形、正方形、三角形、菱形、五边形、六边形、八边形或圆形形状的多个晶格单元。
4.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述导电部分包括导电油墨，所述导电油墨印刷到所述衬底上或印刷到层合到所述衬底上的膜上。
5.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述导电部分包括编织到所述衬底中的导电线。
6.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述导电部分包括经由粘合剂、线或紧固件耦接到所述衬底的导电织物。
7.根据权利要求1所述的传感器组件，所述传感器组件包括被配置为将所述电极电耦接到导线的连接器的第一部分，其中所述第一部分耦接到所述衬底和所述电极，并且所述第一部分包括附接部分，所述附接部分被配置为与所述连接器的耦接到所述导线的第二部分配合。
8.根据权利要求7所述的传感器组件，其中所述第一部分被定向成将所述附接部分暴露在与所述衬底的所述第一侧相对的所述衬底的第二侧上。
9.根据权利要求1所述的传感器组件，所述传感器组件包括连接器组件，所述连接器组件被配置为将所述电极电耦接到导线，其中所述连接器组件包括：
导体，所述导体定位在与所述衬底的所述第一侧相对的所述衬底的第二侧上；
第一连接器，所述第一连接器将所述电极电耦接到所述导体；和
第二连接器的第一部分，所述第二连接器的所述第一部分被配置为将所述导体电耦接到所述导线，其中所述第一部分耦接到所述衬底和所述导体，所述第一部分包括附接部分，所述附接部分被配置为与所述第二连接器的耦接到所述导线的第二部分配合，并且所述第一部分被定向成将所述附接部分暴露在所述衬底的所述第二侧上。
10.根据权利要求1所述的传感器组件，所述传感器组件包括一个或多个附加电极，其中所述电极和所述一个或多个附加电极各自具有矩形形状，具有在大约5厘米至15厘米(cm)之间的长度，具有在大约0.5cm至1cm之间的宽度，以平行线布置，并且彼此间隔开大约0.5厘米至1.5厘米。
11.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述电极的所述导电部分的第一总面积小于或等于所述电极的第二总面积的大约90％。
12.根据权利要求1所述的传感器组件，所述传感器组件包括耦接到所述衬底的所述第一侧的压力传感器、温度传感器、加速度计或它们的任何组合。
13.根据权利要求1所述的传感器组件，其中所述一个或多个生理参数包括心率、呼吸率或两者。
14.根据权利要求1所述的传感器组件，所述传感器组件包括一个或多个标记，所述一个或多个标记形成在所述衬底上以指示所述患者的头部、所述患者的躯干或两者相对于所述电极的适当放置。
15.一种传感器组件，包括：
衬底，所述衬底包括纺织物；
电极，所述电极定位在所述衬底的第一侧上，其中所述电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据；和
附接部分，所述附接部分被配置为与导线的对应附接部分配合以使得能够将所述数据传输到数据采集单元，其中所述附接部分相对于所述衬底定向成暴露在与所述衬底的所述第一侧相对的所述衬底的第二侧上。
16.根据权利要求15所述的传感器组件，其中所述电极包括布置成晶格结构的导电部分。
17.根据权利要求15所述的传感器组件，其中所述附接部分包括键、狭槽或磁体。
18.根据权利要求15所述的传感器组件，其中所述附接部分是连接器组件的一部分，并且所述连接器组件包括：
导体，所述导体定位在所述衬底的所述第二侧上；
第一连接器，所述第一连接器将所述电极电耦接到所述导体；和
第二连接器的第一部分，所述第二连接器的所述第一部分将所述导体电耦接到所述导线，其中所述第一部分包括所述附接部分并且耦接到所述衬底和所述导体。
19.一种制造传感器组件的方法，包括：
在衬底的第一侧上形成电极，其中所述衬底为纺织物，所述电极被配置为获得指示患者的一个或多个生理参数的数据，并且所述电极包括布置成晶格结构的导电部分。
20.根据权利要求19所述的方法，所述方法包括将附接部分耦接到所述衬底，其中所述附接部分被配置为与导线的对应附接部分配合以使得能够将所述数据传输到数据采集单元，并且所述附接部分相对于所述衬底定向成暴露在与所述衬底的所述第一侧相对的所述衬底的第二侧上。
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