CN116546919A - 具有分区电子器件的SpO2传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于从手指获取数据的感测设备。该设备包括承载板，该承载板具有堆叠部分，该堆叠部分具有手指侧和罩盖侧。尖端翼从该堆叠部分延伸并且围绕该手指包裹。电子部件耦合到该承载板，包括位于该堆叠部分的该罩盖侧上的第一电路板和电位于该尖端翼上的一个或多个光学部件。该光学部件被配置成朝向该手指发射光并且检测来自该手指的该光。该承载板电耦合该电子部件以从该手指获取该数据。电力系统位于该承载板的该罩盖侧和该手指侧之间，其中该电力系统经由该承载板向该电子部件提供电力。覆盖物将该承载板固定到该手指。

Description

具有分区电子器件的SpO2传感器

相关申请的交叉引用

本发明要求2020年11月10日提交的名称为“具有分区电子器件的SpO2传感器(SpO2 SENSOR HAVING PARTITIONED ELECTRONICS)”的美国专利申请序列号17/094,328的优先权。

技术领域

本公开通常涉及具有分区电子器件的SpO2传感器，并且更具体地涉及分区高节距和低节距电子部件的一次性使用SpO2传感器。

背景技术

脉搏血氧测定法是本领域已知的用于测量血流内的氧饱和度的患者监测过程，并且具体地是无创地测量。具体地，脉搏血氧计是被配置成测量患者血流内的外周氧饱和度(SpO2)的设备，该设备可以提供关于患者健康的宝贵信息。本领域已知的示例性传感器可以分类为反射传感器类型或透射传感器类型。在每种情况下，脉搏血氧计通过身体部位，诸如手指或脚趾将光(通常为两种波长)发射，由此光随后经由光电检测器被检测。不同材料在不同波长下以不同速率吸收光。因此，例如，由于血流中的氧与诸如皮肤、骨、肌肉、脂肪和手指甲的其他材料不同地吸收光，所以可以使用所检测到的光来确定外周氧饱和度。在透射配置的情况下，光透射设备和光电检测器定位在身体部位的相对侧上，例如在光直接穿过手指或脚趾的地方。相反，反射脉搏血氧计检测从身体部位反射回的光，或者换句话讲，其中光电检测器不在身体部位的与发射器相对的一侧上。

对于脉搏血氧计的准确性而言，重要的是该设备设置成与身体部位良好接触。同样，重要的是，阻挡环境光，使得在光电检测器处检测到的光有效地仅来自发射器。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍将在下面的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制要求保护的主题的范围。

本公开的一个实施方案通常涉及一种用于从手指获取数据的感测设备。该设备包括承载板，该承载板具有堆叠部分，该堆叠部分具有被配置成面向该手指的手指侧、与该手指侧相对的罩盖侧以及位于该手指侧和该罩盖侧之间的连接器侧，其中尖端翼从该堆叠部分延伸并且被配置成围绕该手指的尖端包裹，并且其中该承载板具有外侧和相对的内侧。电子部件电耦合到该承载板，该电子部件包括第一电路板，该第一电路板在该堆叠部分的该罩盖侧上电耦合到该承载板，以及一个或多个光学部件，该一个或多个光学部件电耦合到该承载板的该尖端翼，其中该一个或多个光学部件被配置成朝向该手指发射光并且检测来自该手指的该光，并且其中该承载板电耦合该电子部件以从该手指获取该数据。电力系统位于该承载板的该罩盖侧和该手指侧之间，其中该电力系统经由该承载板向该电子部件提供电力。覆盖物被配置成将该承载板固定到该手指。

另一个实施方案通常涉及一种用于使感测设备从手指获取数据的感测设备。该方法包括将电池定位在壳体内以一起形成电力系统，以及将电子部件电耦合到承载板。该承载板具有堆叠部分和从其延伸的尖端翼，其中该尖端翼被配置成围绕该手指的尖端包裹，并且其中该承载板具有外侧和相对的内侧。该电子部件包括耦合到该堆叠部分的第一电路板和耦合到该尖端翼的一个或多个光学部件。该一个或多个光学部件被配置成朝向该手指发射光并且从该手指接收该光。该承载板电耦合该电子部件以从该手指获取该数据。该方法还包括将覆盖物联接到该承载板，该覆盖物被配置成将该承载板固定到该手指。该方法还包括将该承载板的该堆叠部分围绕该电力系统包裹，以便形成被配置成面对该手指的手指侧、与该手指侧相对的罩盖侧以及位于该手指侧和该罩盖侧之间的连接器侧。该电力系统经由该承载板向该电子部件提供电力，并且该承载板电耦合该电子部件以从该手指获取该数据。

另一个实施方案通常涉及一种能够固定在手指上的SpO2感测设备。该设备包括具有单个一体形成的材料的承载板，其中该承载板具有堆叠部分，该堆叠部分具有被配置成面向该手指的手指侧、与该手指侧相对的罩盖侧以及位于该手指侧和该罩盖侧之间的连接器侧。尖端翼从该堆叠部分延伸并且被配置成围绕该手指的尖端包裹。该承载板具有外侧和相对的内侧。该电子部件电耦合到该承载板，该电子部件包括：第一电路板，该第一电路板在该堆叠部分的该罩盖侧上电耦合到该承载板，该第一电路板为该设备提供无线通信；光发射器，该光发射器耦合到该承载板的该尖端翼并且被配置成朝向该手指发射光；光接收器，该光接收器耦合到该承载板的该尖端翼并且被配置成检测来自该手指的该光，其中该光发射器和该光接收器定位在该承载板上以便在使用中位于该手指的相对侧上；和第二电路板，该第二电路板在该堆叠部分的该手指侧上电耦合到该承载板，其中该第二电路板控制该光发射器和该光接收器。该承载板电耦合该电子部件以基于由该光接收器检测到的该光确定来自该手指的SpO2数据。电力系统被夹在该承载板的该堆叠部分的该罩盖侧和该手指侧之间，其中该电力系统经由该承载板向该电子部件提供电力。覆盖物被配置成将该承载板固定到该手指。

从以下结合附图的实施方式中，本公开的各种其他特征、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

参考以下附图描述本公开。

图1是根据本公开的设置在患者的手指上的示例性传感器设备的等距顶视图；

图2和图3分别是图1所示的设备的部分的顶视图和底视图；

图4是可以在图1至图3所示的实施方案中提供的示例性承载板的顶视图；

图5是诸如可结合在图1至图3的实施方案中的电力系统的分解等距视图；

图6是类似于图1所示的实施方案的实施方案在附接到患者之前的分解等距视图；

图7是沿图6中的线7-7截取的类似于图6所示的实施方案的截面侧视图；并且

图8是根据本公开的可结合在传感器设备内的示例性控制系统。

具体实施方式

通过实验和开发，发明人已经认识到本领域目前已知的SpO2传感器设备在可用性以及所产生的数据的质量和准确性两者方面的多个问题。特别地，发明人已经认识到SpO2传感器被配置成紧密地固定到诸如手指的身体部位的重要性，这改善了光透射并且帮助减少环境光的检测。实现良好固定的挑战随着SpO2设备变得无线而进一步加剧，从而允许患者变得更加活动和活跃。发明人已经认识到，关于在较长时间段(在某些情况下为72小时或更长)内使用的一次性使用检测器的耐久性的问题进一步出现。在这些持续时间延长的情况下，经常需要周期性地移除传感器，例如当患者洗他们的手时。然而，发明人已经认识到，本领域目前已知的传感器设备不能很好地被多次脱离和重新附接。粘合剂开始失效和/或包裹物材料被损坏，导致与皮肤的不良接合，这导致舒适性降低和输出数据的质量下降。

关于本领域目前已知的传感器设备，发明人已经认识到以下缺点。某些传感器是被配置成可重复使用的“橡胶套”类型。然而，发明人已经认识到，这些设备由于使用厚弹性体而在物理上较重，导致患者不适和所得数据较差。固定到手指也是不够的，因为这些橡胶套类型的传感器不能很好地适用于整个范围的患者体型(例如，手指尺寸)，例如，患者体型可能因体重、性别和年龄而跨越很大的范围。除了固定不佳或对手指造成压力之外，橡胶套样式的透气性也很差，再次由于大量出汗而降低数据输出，并且导致固定进一步变差。

夹式传感器也存在，但是机械复杂，因此不适于一次性使用设备(例如，GE的TruSignal手指传感器TS-F-D)。

绷带型一次性使用传感器也已经变得普遍，其通常由具有用于粘结到皮肤的粘合剂表面的纺织物状包裹物组成(例如，GE的TruSignal成人粘合剂包裹物传感器TS-AAW)。当被脱离和重新附接时，这些设计趋于失去粘附性。另外，目前已知设备的包裹物通常是狭窄的，并且仅提供最小的环境光衰减。GE Healthcare生产一种飞机型一次性传感器(例如，GE/>的TruSignal成人/儿童传感器TS-AP，具有包裹在指尖上的翼，以及围绕手指包裹的两个相同的侧翼)，当很好地覆盖手指并且提供良好的环境光衰减时，难以在手指上提供和维持受控的压力。

如将变得明显的，当前公开的传感器设备解决了上述问题中的许多问题，并且为一次性使用传感器提供了其他改进。在这些传感器中，所公开的传感器被配置成紧密地(但可调节地)固定到手指，并且尽管在延长的使用时段(例如72小时或更长)期间被附接和脱离若干次仍保持有效。所公开的传感器在指尖上提供足够的压力以获得最佳性能，并且还提供环境光的良好衰减。

发明人已经认识到，随着患者在被SpO2感测设备监测的同时越来越多地使用移动设备，衰减已经变得更加成问题。在这种情况下，大量光可以从靠近SpO2感测设备的这些移动设备发射，从而影响输出数据的准确性，因为并非所有所检测到的光都来自患者。此外，所公开的传感器重量轻，提供最少量的供处置、翻新和/或回收的材料(例如，电池)，并且具有透气性而使得不发生大量出汗。

应当认识，虽然本公开主要涉及SpO2设备，但是本文所公开的设备和方法也适用于联接到受试者(其不限于人，例如还包括动物)的其他设备，并且不限于放置在手指上(例如，包括新生儿的手腕、手臂、脚踝、腿部、脚趾或整只脚)。例如，所公开的方法和设备可适于一次性使用血压监测、血糖监测、药物递送输注设备以及其他医疗或非医疗设备。同样，虽然本公开通常涉及与无线设备的通信，但是也预期有线配置。

图1描绘了根据本公开的感测设备10的示例性实施方案。如图所示，整个系统1包括用于从患者的手指9获得SpO2数据的感测设备10。感测设备10以本领域已知的方式经由无线通信设备和天线131与中央接收器2通信。例如，无线通信可经由wi-fi或本领域已知的其他远程、短程或中程无线协议来提供。在所示的示例中，中央接收器2具有显示器4和控制器6，并且经由两者间的无线连接8与感测设备10通信。

感测设备10从与手指9的尖端对准的尖端侧11延伸到指关节侧13以及左侧15和右侧17。顶部12在手指9上方定向，相对的底部14在手指的下侧定向。感测设备10通过包裹物20(也称为覆盖物)保持在手指9上的适当位置，该包裹物在下文进一步讨论。罩盖70在包裹物20上方延伸，并且在其中容纳用于感测设备10的电子部件的至少一部分，这将在下文进一步讨论。罩盖70为这些电子部件提供在包裹物20上方延伸的空间，同时还保护它们免受湿气、冲击和/或其他损坏或干扰。

图2和图3分别从顶视图和底视图描绘了图1的感测设备10的包裹物20和罩盖70，其中没有安装电子部件。包裹物20具有与手指侧24相对的外侧22，由此手指侧24被配置成在使用中接触患者的手指9。包裹物20由具有长度31和宽度33并且在其中限定中心开口36的中心部分30形成。具有球形物47和伸出部49的尖端翼40从包裹物20的中心部分30延伸。尖端翼40被配置成包裹在手指9的尖端上，使得伸出部49的一部分保持在手指上方(例如，在手指甲上)，其中球形物47与伸出部49在手指9的下侧上的部分相对。尖端翼40具有在两者间延伸长度41的基部端部42和远侧端部44，并且还具有对应于伸出部49和球形物47的宽度43A、43B。应当认识，虽然球形物47具有比伸出部49的宽度43A更大的宽度43B，但这不是必需的，并且本公开预期其他配置。包裹物20可由本领域目前已知的材料形成，包括例如织造织物或非织造织物、膜、带或泡沫。

同样如图2和图3所示，第一侧翼50和第二侧翼60也从中心部分30沿彼此相对的方向延伸。在所示的实施方案中，第一侧翼50具有基部端部52和远侧端部54，并且在两者间延伸长度51。第一侧翼50具有宽度53A、53B，并且被示出为从中心部分30延伸远离尖端翼40的伸出部相隔大约90°。类似地，第二侧翼60具有基部端部62和远侧端部64，并且在两者间延伸长度61。第二侧翼60具有宽度63A、63B，该宽度与第一侧翼50的宽度53A、53B类似，随着第二侧翼60和第一侧翼50远离中心部分30延伸而向下渐缩。发明人已经认识到，如当前示出的在三个侧上围绕手指9包裹包裹物20在衰减环境光以及固定设备方面特别有效。

应当认识，虽然本公开主要集中于具有围绕手指包裹的三个翼的包裹物，但也可预期其他数量的翼，无论是用于受试者的手指还是其他部位。例如，根据本公开的其他实施方案包括没有尖端翼的两个侧包裹物、附接到其自身的单个侧包裹物(具有或不具有尖端翼)以及其他配置(例如，类似于蝶形绷带的多个侧翼，具有或不具有尖端翼)，举例来说。

在图2和图3的实施方案中，粘合剂196设置在包裹物20的手指侧24上，特别地在第二侧翼60上，以帮助将感测设备10固定在手指9上。该实施方案的特征还在于设置在中心部分30上的额外的粘合剂196，如下文进一步讨论的。除了这些粘合剂196之外，图2和图3描绘了包括第一附接部分210和第二附接部分220的附接系统，该第一附接部分和该第二附接部分被配置成以可释放方式彼此接合，该第一附接部分和该第二附接部分在本示例中是钩环紧固件(例如，)。第一附接部分210附连到包裹物20的手指侧24，特别地在第一侧翼50上，并且在本示例中是附接系统的“环”部分，因为该侧面向患者的手指9。同样，第二附接部分220附连到包裹物20的外侧22，特别地附连到第二侧翼60，并且在这种情况下构成接合环的“钩”。应当认识，不同类型的紧固件(例如，“触摸式”紧固件或/>的“双重锁定”紧固件)可用作第一附接部分210和第二附接部分220，以及交替这些第一附接部分210和第二附接部分220的位置。

在图2和图3所示的示例中，第一附接部分210具有尖端侧211、指关节侧213、左侧215和右侧217。外侧212被配置成与第二附接部分220接合，并且内侧(未标记)被配置成例如使用粘合剂附接到包裹物20。市场上可获得的示例性粘合剂包括双层涂覆的聚乙烯带、丙烯酸系粘合带和本领域已知的其他粘合剂。以类似的方式，第二附接部分220在尖端侧221和指关节侧223之间以及左侧225和右侧227之间延伸。外侧222被配置成以前述方式与第一附接部分210接合，并且内侧(未标记)被配置成以固定方式附接到包裹物20。

除了使用粘合剂之外，通过提供第一附接部分210和第二附接部分220的附接系统，发明人已经认识到，感测设备10可以被重新附接多次，而不会降低将感测设备10固定在手指9上的能力。在一些示例中，设置在感测设备10和手指9之间的粘合剂196被配置成通常提供抵抗感测设备10相对于手指9的平移和旋转的摩擦，而手指9上的压力通过第一附接部分210和第二附接部分220的接合以可调节方式提供。

由于由第一附接部分210和第二附接部分220提供的附接系统不需要粘附到皮肤，因此可以结合耐用并且高度可重复使用的材料，诸如钩环紧固件，从而提供数百或甚至数千次重复使用以适应压力调节等。第一附接部分210和第二附接部分220还允许患者频繁地移除感测设备10以洗手等。特别是鉴于COVID-19大流行，发明人已经认识到能够频繁洗手而不阻碍感测设备10的可移除或不需要频繁更换该感测设备的能力比本领域目前已知的系统非常有益。简言之，发明人已认识到，来自粘合剂的“粘性”型固定连同非粘性次级附接系统(第一附接部分210和第二附接部分220)一起提供大于这些部分单独的总和的组合有益效果。

仍然参照图2和图3，感测设备10包括具有背离手指9的外侧20和朝向手指9的内侧74的罩盖70。罩盖70延伸长度71和宽度73，使得内部容积80设置在其中，用于保持用于操作下文进一步讨论的感测设备10的电子器件的一部分。在所示示例中，罩盖70的边缘82经由焊接区域83以水密方式永久或半永久地联接到包裹物20，该焊接区域可使用激光焊接或本领域已知的其他类型的焊接来焊接。用于将罩盖70附接到包裹物20的其他方法包括例如粘合剂或两者之间的整体形成。例如，罩盖70可以由塑料或陶瓷材料形成，以便为保持在其中的部件提供防水和冲击保护。在某些实施方案中，罩盖70由例如ABS塑料、聚碳酸酯、聚酰胺PA6和/或聚酰胺PA66构成。

在某些实施方案中，罩盖70与包裹物20相遇的焊接区域83形成透射边界，通过该透射边界，在罩盖70内产生的光可被患者或护理者从外部看到。例如，焊接区域83(其不需要被焊接，但是为了简单起见被引用)可以由聚碳酸酯、透明丙烯酸和/或光纤材料制成，其中光指示器156(图7，下文讨论)定位成足够接近使得一部分或整个透射边界发光。

在某些实施方案中，罩盖70是可移除的(例如，经由切割焊接区域83的剃刀刀片)，以便为保持在其中的电子部件提供服务和/或更换，例如在使设备返回到(新)服务之前更换电池。以这种方式，新的罩盖70然后可以重新粘附或重新焊接到包裹物20，这允许一次性使用感测设备10可被翻新以用于许多用途。在某些示例中，在翻新过程中还涉及其他步骤，包括例如灭菌和施加新的粘合剂196以用于接触新患者的皮肤以及施加新的临时背衬片材。

图2所示的实施方案描绘了设置在罩盖70内的光开口86，这些光开口为罩70的内部容积80内的LED或其他灯指示器(见图7的156)提供可见性，以在感测设备10的外部可见。特别地，这些光开口86可以用于传输感测设备10与中央接收器2之间的配对过程的状态、电源状态、通信状态或感测设备10的电池水平，和/或提供关于感测设备10正在检测的当前SpO2水平的指示。例如，不同的颜色可以表示不同的状态(绿色表示高电池电量，黄色表示中等电池电量，红色表示低电池电量)、在配对过程或其他操作期间以不同的速率闪烁和/或脉冲，或者例如这些特征的组合。

在图6所示的实施方案中，罩盖70还在其中限定通气开口84，在本示例中，这些通气开口允许罩盖70的内部容积80和环境空气之间的气体交换。在使用锌-空气电池的情况下，这在下文进一步讨论，这些通气开口84还为这些电池的化学反应提供必要的氧气，同时仍然被限定为足够小以便防止湿气进入罩盖70而损坏其中的电子部件。特别地，发明人已经认识到，通气开口84可以被特别地设定尺寸，使得热量和空气流动可以发生，但是水和其他液体的表面张力防止此类湿气穿过通气开口84。

图4描绘了用于操作感测设备10的电子系统90(图6)内的示例性承载板100。承载板100在形成并安装在感测设备10内之前以平坦配置示出。特别地，承载板100具有被配置成与包裹物20的中心部分30基本上对准的中心部分110。尖端伸出部112从中心部分110延伸并且被配置成与包裹物20的尖端翼40基本上对准。包括连接器116和搁架118的侧伸出部114也从中心部分110延伸，由此侧伸出部114被配置成折叠或卷绕成堆叠部分120(图6)，这将在下文讨论。凹口111形成在中心部分110中，用作侧伸出部114的应变消除件。

在图4所示的实施方案中，尖端伸出部112和侧伸出部114远离中心部分110相隔大约90°延伸。总体上，承载板100在尖端侧101和指关节侧103之间以及左侧105和右侧107之间延伸。如根据图6所示的折叠形式将更加明显的，承载板100具有与内侧104相对的外侧102。折叠线106描绘了本实施方案的承载板100被折叠或卷绕的地方，如图6所示。如将变得明显的，承载板100被配置成使得电力系统140(图5)可以被保持在承载板100的内侧104内，具体地在堆叠部分120内。

图5描绘了示例性电力系统140，诸如可以结合在电子系统90内以为感测设备10供电。图5的电力系统140包括壳体142，该壳体限定被配置成接纳一个或多个电池144的接收器143。弹簧146被设置成使得电池144与上接触件148和下接触件152接触，该上接触件和下接触件以本领域目前已知的方式分别经由锚固件150、154锚固到壳体142。在某些实施方案中，壳体142由诸如塑料的刚性材料制成，以提供用于支撑弹簧146、上接触件148和下接触件152的足够强度。

如上文所讨论的以及如图6所示，电力系统140被配置成接纳在限定于堆叠部分120内的腔体121内，该腔体通过以先前讨论的方式折叠侧伸出部114而形成。这提供了由于电子系统90的更大密度而节省的空间，并且还提供了如下文所讨论的电子系统内的部件之间的隔离。电力系统140以本领域已知的方式电耦合到承载板100。

图6将感测设备10描绘为层，这些层提供上述特征和功能性，但也为其中的电子部件提供有效制造和水密封。示出的最上层是先前讨论的包裹物20(包括罩盖70)，该包裹物可包括位于中心部分30的下侧上的粘合剂，用于联接到下一层，在这种情况下是第一密封层160。应当认识，虽然本示例示出了第一密封层160和第二密封层170，但是可以使用更多或更少的密封层，并且因此本公开预期不同的配置。在某些实施方案中，密封层由泡沫材料制成。用于构造密封层的示例性材料包括Avery的Vancive 2120U+3M1774W和/或/>的NMC TA-100+3M 1522医用胶带。

在图6所示的示例中，第一密封层160被配置成基本上与包裹物20的中心部分30重叠。第一密封层160在尖端侧161和指关节侧163之间以及左侧165和右侧167之间延伸。外侧162被配置成诸如经由第一密封层160、包裹物或两者上的粘合剂168联接到包裹物。手指侧164与外侧162相对，在某些实施方案中，该外侧还可以设有用于粘附到承载板100的粘合剂168，该粘合剂可以与外侧162上和/或包裹物20上的粘合剂相同或不同。第一密封层160限定穿过其中的开口166，在本示例中，该开口包括凹口169。此开口166被配置成在其中接纳承载板100的堆叠部分120的至少一部分。凹口169设置在第一密封层160的开口166内，用于与承载板100的堆叠部分120大致对准，从而使得承载板100和第一密封层160能够对中和对准。

仍然参照图6，承载板100的堆叠部分120被限定为具有罩盖侧122、手指侧124和两者间的连接器侧126。堆叠部分120的至少一部分通过延伸穿过第一密封层160中的开口166而被接纳在罩盖70内。如先前所讨论的，电力系统140(当前未示出)可结合在堆叠部分120的腔体121内。另外，第一电路板132电耦合到承载板100并且定位在其搁架118上。以这种方式，第一电路板132还被配置成在组装时保持在罩盖70内。

在某些示例中，承载板100是聚酰亚胺(PI)膜上的单面或双面蚀刻的铜，例如大约0.2mm厚。在其他示例中，承载板100由聚乙烯(PET)或热塑性聚氨酯(TPU)形成。迹线可以例如使用银墨印刷在其上。

在某些实施方案中，第一电路板132被配置成提供感测设备10和中央接收器2之间的无线连接。第一电路板132包括微控制器单元(MCU)、无线电电路(RFID)、功率管理单元(PMU)和天线。例如，电子电路可以是单独的或单晶硅(例如，nRF52)的部分，或封装在单个混合部件中。在某些示例中，第一电路板132为大约10mm×10mm并且大约0.5mm厚。第一电路板132可由具有蚀刻铜迹线的FR4构成，如本领域已知的，可以是例如4层或6层厚。在某些示例中，部件节距是紧密的，低至0.4mm。可以在非部件侧上使用大约1mm厚的大焊盘，用于将第一电路板132粘结到承载板100。第一电路板132和承载板100之间的粘结可以通过焊接(例如，对于PI)和/或诸如银-环氧树脂或各向异性导电膜(ACF)(例如，对于PET或TPU)的导电粘合剂来完成。

应当认识，这些尺寸仅仅是示例性的，而不是对本发明的限制。

第二电路板136也电耦合到承载板100。然而，与设置在堆叠部分120的罩盖侧122上的第一电路板132相反，第二电路板136耦合在堆叠部分120的手指侧124上。在某些实施方案中，第二电路板136被配置成控制光学部件138并且处理从其接收的数据，该数据被进一步发送到第一电路板136。在某些实施方案中，第二电路板136包括模拟前端(AFE)部件和光学部件。AFE的一个此类示例是如本领域已知的模拟设备ADPD106或AD80396，该模拟设备包括LED驱动器、放大器和AD转换器。例如，AFE可经由串行数据总线(诸如，SPI或I2C)与第一电路板132上的微控制器单元(MCU)通信。

应当认识，第一电路板132和第二电路板136之间的部件的具体配置不是固定的，而是可以以多种方式配置。通过提供另一非限制性示例，PMU、AFE和MCU位于第二电路板136上，而RFID和天线位于第一电路板132上。在某些示例中，RFIC是包括MCU、RF和天线的混合电路。

在其他示例中，可通过在第二电路板136上包括AFE并且在第一电路板132上包括单芯片MCU/RF来避免冗余MCU。天线可以驻留在第一电路板132上，或者可以被实现为其他结构的一部分(例如，在承载板100上或者印刷在罩盖70上)。在此配置中，PMU可驻留在第一电路板132或第二电路板136上(后者潜在地提供改进的测量噪声性能)。

在承载板100的外侧102上(尽管在本示例中不在堆叠部分120内)还耦合有用于发射和/或接收光以检测患者的SpO2水平的光学部件138。在所示的示例中，光学部件138包括发射器137和单独的接收器139，如先前所讨论的，它们被配置成在使用中定位在手指9的相对侧上，使得光通过其发射。例如，光学部件138可以从本领域目前已知的光学部件中选择，或者从发射光、接收光或既发射光又接收光的其他光学部件中选择。

市场上可获得的示例性发射器137是Osram SFH 7016。同样，示例性接收器139是Osram BPW 34S-Z或SFH 2200。然而，应当认识，这些光学部件138仅仅是示例性的，并且本公开也预期其他光学部件138。

在某些实施方案中，承载板100和与耦合到其上的一个或多个电子部件130经包覆成型以便保护组件，该组件接着可充当用于翻新等的可更换子部件。

如图6的实施方案所示，第二密封层170设置在承载板100下方，并且在某些示例中经由粘合剂184联接到该承载板，该粘合剂可以设置在密封层170上和/或承载板100上。第二密封层170在尖端侧171和指关节侧173之间以及左侧175和右侧177之间延伸。第二密封层170联接到承载板170，并且在某些地方直接联接到第一密封层160的手指侧164(在其外侧172上)。手指侧174与外侧172相对，并且开口176被限定为穿过第二密封层170。开口176被配置成在其中基本上接纳第二电路板136。特别地，第二电路板136被限定为具有高度H1，并且在所示的实施方案中，第二密封层170的高度H2被配置成至少与第二电路板136的高度H1一样高。发明人已选择提供具有至少与第二电路板136的高度H1一样高的高度H2的第二密封层170，使得当感测设备10定位在手指9上时，患者不能感觉到从第二电路板136的手指侧124延伸的任何电子器件。

传感器开口也限定在第二密封层170内，在本示例中，发射器开口178与发射器137对准并且接收器开口179与接收器139对准。在图6所示的本示例中，发射器137和接收器139的高度小于第二电路板136的高度H1，并且因此第二密封层170的高度H1使得当感测设备10定位在手指9上时患者不能感觉到发射器137和/或接收器139。这允许从发射器137发射并由接收器139接收的光不受阻碍地穿过第二密封层170。这种配置还通过限定在第二密封层170的材料内的发射器开口178和接收器开口179来密封环境光。

在图6所示的实施方案中，还提供保护层以保护发射器137和接收器139的完整性，特别是当存在穿过第二密封层170的直接发射器开口178和接收器开口179时。在所示的示例中，涂层180设置在基部182上，该基部可以使用诸如上述的粘合剂粘附到第二密封层170的手指侧174。在其他示例中，涂层180可以直接设置在发射器开口178和/或接收器开口179内，或者换句话讲与这些开口重叠。例如，硅树脂滴可以定位在发射器开口178和/或接收器开口179内并且用作涂层180以提供保护，而不会不利地影响发射器137的发射以及接收器139的接收。本质上，涂层180为发射器137和接收器139提供保护以免受湿气、灰尘和其他损坏。应当认识，在某些实施方案中，基部182不是必需的，并且涂层180可以是独立的，诸如直接保持在发射器开口178和/或接收器开口179内。

图6的实施方案包括位于第二密封层170下面的粘合剂层190，在包含先前讨论的涂层180的基部182下面。然而，应当认识，粘合剂层90和第二密封层170可以是单个部件，例如其中涂层180直接定位在例如发射器开口178和接收器开口179内。在这种情况下，第二密封层170的手指侧174上的粘合剂184将是皮肤相容的粘合剂(在某些实施方案中，该粘合剂将不如用于粘结到另一材料层(诸如粘合剂层190)的粘合剂那样强和/或永久)。

在图6所示的示例中，粘合剂层190在尖端侧191和指关节侧193之间延伸，并且还在左侧195和右侧197之间延伸。粘合剂层190的外侧192被配置成例如经由粘合剂198联接到基部182和/或第二密封层170，该粘合剂可以与用于联接其他层的粘合剂相同或不同。粘合剂层90还包括与外侧192相对的手指侧194，该手指侧被配置成接触手指9的皮肤。手指侧194设置有皮肤粘合剂196，该皮肤粘合剂是生物相容的并且被配置成以本领域目前已知的方式接触手指9的皮肤。在图6所示的实施方案中，开口199设置为穿过粘合剂层190，以提供发射器137和接收器139的不受阻碍的透射。

在图6的实施方案中，粘合剂层190由暗色制成，发明人已经确定该暗色改善环境光衰减(由此包括开口199或至少相对于由发射器137产生的光的透明区域以允许由光学部件138透射)。然而，根据本公开的其他实施方案提供了透明的或者不阻碍发射器137的发射或者接收器139的接收的粘合剂层190，或者以已知并且可补偿的方式这样做，使得不需要穿过粘合剂层190的开口199。例如，图7所示的剖视图示出了类似于图6所示的感测设备10，但是具有透明粘合剂层190，使得不需要开口199来透射和接收光。包括更多或更少开口199或粘合剂层190的部分变暗部分(例如，围绕其周边)的其他配置也是本公开所预期的。

最后，图6描绘了背衬片材230以可释放方式粘附到粘合剂层190的手指侧194，该背衬片材在将感测设备10附接到手指9之前被移除。背衬片材230在尖端侧231和指关节侧233之间以及左侧235和右侧237之间延伸。背衬片材230在内侧234上暂时联接到粘合剂层90，还具有与内侧234相对的外侧232。以这种方式，背衬片材230可从粘合剂层190剥离以暴露皮肤粘合剂196，从而允许感测设备10定位在患者的手指9上。

图7示出了图6所示的实施方案的截面侧视图，现在描绘了在形成于承载板100内的腔体121内的电力系统140。在所示的实施方案中，诸如LED的光指示器156也设置在承载板100的堆叠部分120的罩盖侧122上。如先前所讨论的，光指示器156可以提供不同的颜色、开/关状态或占空比以指示感测设备10的不同状态。

返回到图6的实施方案，发明人已经以这种方式配置了电子器件90和承载板100，以提供优于本领域目前已知的设备的额外益处。首先，通过以这种方式形成承载板100，可以通过使用例如单面PCT来获得效率和成本节约。另外，通过将高节距(或高频)电子器件分离成电连接到承载板100的不同的高密度板(例如，第一电路板132和第二电路板136)，这些设备可以在与整个电子系统90组装之前被单独地构建和测试。同样，承载板100的环绕或折叠构造提供了高频部件(第一电路板132和第二电路板136)的分离，以防止或减少干扰或噪声，同时还屏蔽模拟电子器件免受环境干扰。例如，围绕电力系统140折叠承载板100还将折叠限制到不会过度拉紧承载板100的角度，从而防止损坏该承载板中的电接触件。“模拟电子器件”的非限制性示例包括第二电路板136、光学部件138以及两者间的迹线。

同样，在某些实施方案中，用于无线通信的天线131可以是在PI上蚀刻的铜，或在PET膜上印刷的银，该PET膜定位成靠近承载板100的堆叠部分120顶部上的第一电路板132。RF电子器件(在第一电路板132内)的这种接近避免了与天线131的干扰，并且同样避免了天线131与患者皮肤的增加的距离。换句话讲，感测设备10被优化使得RF设备远离皮肤，并且传感器设备靠近皮肤。

图8描绘了示例性控制系统300，该示例性控制系统可以结合在用于执行上文讨论的功能的感测设备10内，该感测设备可以部分地或整体地结合在第一电路板132和/或第二电路板136内。应当认识，本公开的某些方面被描述或描绘为功能和/或逻辑块部件或处理步骤，其可以由被配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件执行。例如，某些实施方案采用集成电路部件(诸如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等)，这些集成电路部件被配置成在一个或多个处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。功能部件和逻辑块部件之间的连接仅仅是示例性的，其可以是直接的或间接的，并且可以遵循另选的路径。

在某些示例中，控制系统300经由通信链路CL与感测设备10和中央接收器2的一个或多个其他电子部件130中的每个部件通信，该通信链路CL可以是任何有线链路或无线链路。控制系统300能够通过经由通信链路CL发送和接收控制信号来接收信息和/或控制感测设备10及其各种子系统的一个或多个操作特性。在一个示例中，通信链路CL是控制器局域网(CAN)总线；然而，可使用其他类型的链路。应当认识，连接程度和通信链路CL实际上可以是感测设备10中的部件中的一些部件或所有部件之间的一个或多个共享连接或链路。此外，通信链路CL线路仅意在展示各种控制元件能够彼此通信，并且不表示各种元件之间的实际布线连接，它们也不表示元件之间的唯一通信路径。另外，感测设备10可结合各种类型的通信设备和系统，并且因此所示的通信链路CL可实际上表示各种不同类型的无线数据通信系统和/或有线数据通信系统。

控制系统300可以是计算系统，该计算系统包括处理系统310、存储器系统320和输入/输出(I/O)系统330，该输入/输出(I/O)系统用于与其他设备通信，诸如输入设备299(例如，与第一电路板132和/或第二电路板134通信的接收器139和/或无线通信设备以及天线131)和输出设备301(例如，发送器137、无线通信设备、天线131)，这些其他设备中的任一者也可以或另选地存储在云302中。处理系统310加载并执行来自存储器系统320的可执行程序322，访问存储在存储器系统320内的数据324，并且指示感测设备10如下文进一步详细描述的那样操作。

处理系统310可被实现为单个微处理器或其他电路，或者分布在协作以执行来自存储器系统320的可执行程序322的多个处理设备或子系统上。处理系统的非限制性示例包括通用中央处理单元、专用处理器和逻辑设备。

存储器系统320可包括能够由处理系统310读取并且能够存储可执行程序322和/或数据324的任何存储介质。存储器系统320可被实现为单个存储设备，或者分布在协作以存储计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的多个存储设备或子系统上。存储器系统320可包括易失性和/或非易失性系统，并且可包括以任何方法或技术实现的用于存储信息的可移动和/或不可移动介质。例如，存储介质可包括非暂态和/或暂态存储介质，包括随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、闪存、虚拟存储器和非虚拟存储器、磁存储设备，或可用于存储信息并由指令执行系统访问的任何其他介质。

以这种方式，当前公开的系统和方法提供了被配置成紧密地固定到身体部位的SpO2传感器设备，该传感器设备保持重量轻、高度可调节、可回收，并且提供了优于现有技术中已知的那些的其他益处。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够执行和使用本发明。为了简洁、清楚和易于理解而使用了某些术语。除了现有技术的要求之外，不应从中推断出不必要的限制，因为此类术语仅用于描述目的并且旨在被广义地理解。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的特征或结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效特征或结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于从手指获取数据的感测设备，所述设备包括：

承载板，所述承载板具有堆叠部分，所述堆叠部分具有被配置成面向所述手指的手指侧、与所述手指侧相对的罩盖侧以及位于所述手指侧和所述罩盖侧之间的连接器侧，其中尖端翼从所述堆叠部分延伸并且被配置成围绕所述手指的尖端包裹，并且其中所述承载板具有外侧和相对的内侧；

电耦合到所述承载板的电子部件，所述电子部件包括：

第一电路板，所述第一电路板在所述堆叠部分的所述罩盖侧上电耦合到所述承载板；

一个或多个光学部件，所述一个或多个光学部件电耦合到所述承载板的所述尖端翼，其中所述一个或多个光学部件被配置成朝向所述手指发射光并且检测来自所述手指的所述光，并且其中所述承载板电耦合所述电子部件以从所述手指获取所述数据；

电力系统，所述电力系统位于所述承载板的所述罩盖侧和所述手指侧之间，其中所述电力系统经由所述承载板向所述电子部件提供电力；和

覆盖物，所述覆盖物被配置成将所述承载板固定到所述手指。

2.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述电子部件还包括第二电路板，所述第二电路板在所述堆叠部分的所述罩盖侧之外电耦合到所述承载板。

3.根据权利要求2所述的感测设备，其中所述第一电路板被配置成提供与所述设备的通信。

4.根据权利要求3所述的感测设备，其中所述通信是无线的。

5.根据权利要求3所述的感测设备，其中所述第二电路板控制所述一个或多个光学部件的操作。

6.根据权利要求2所述的感测设备，其中所述第二电路板在所述堆叠部分的所述手指侧上耦合到所述承载板。

7.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述一个或多个部件包括两个部件，并且其中所述两个部件电耦合到所述承载板，以便当所述尖端翼包裹在所述手指的所述尖端上时位于所述手指的相对侧上。

8.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述电力系统电耦合到所述承载板的内侧。

9.根据权利要求8所述的感测设备，其中所述电力系统包括一个或多个锌-空气电池。

10.根据权利要求9所述的感测设备，其中所述覆盖物包括罩盖，所述承载板的所述罩盖侧延伸到所述罩盖中，其中所述罩盖在其中限定开口，所述开口被配置成允许所述罩盖内部与环境空气之间的气体交换，并且其中所述开口被配置成使得液体的表面张力防止所述液体通过所述开口。

11.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述电力系统包括用于保持两个或更多个电池的壳体。

12.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述承载板是单个一体形成的材料，其中所述罩盖侧相对于所述连接器侧折叠并且所述连接器侧相对于所述手指侧折叠。

13.根据权利要求12所述的感测设备，其中所述罩盖侧基本上平行于所述手指侧。

14.根据权利要求12所述的感测设备，其中在折叠之前，所述承载板的所述连接器侧远离所述尖端翼延伸90度。

15.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述电子部件还包括一个或多个光指示器，所述一个或多个光指示器被配置成指示所述感测设备的状态。

16.根据权利要求15所述的感测设备，其中所述一个或多个光指示器是一个或多个LED，并且其中基于所述一个或多个LED的颜色和照明图案中的至少一者来指示所述感测设备的所述状态。

17.根据权利要求1所述的感测设备，其中所述电子部件还包括用于与所述感测设备无线通信的天线。

18.根据权利要求17所述的感测设备，其中所述天线耦合到所述承载板的所述堆叠部分的所述罩盖侧。

19.一种用于使感测设备从手指获取数据的方法，所述方法包括：

将电池定位在壳体内以一起形成电力系统；

将电子部件电耦合到承载板，所述承载板具有堆叠部分和从其延伸的尖端翼，其中所述尖端翼被配置成围绕所述手指的尖端包裹，并且其中所述承载板具有外侧和相对的内侧，其中所述电子部件包括耦合到所述堆叠部分的第一电路板和耦合到所述尖端翼的一个或多个光学部件，其中所述一个或多个光学部件被配置成朝向所述手指发射光并且从所述手指接收所述光，并且其中所述承载板电耦合所述电子部件以从所述手指获取所述数据；

将覆盖物联接到所述承载板，所述覆盖物被配置成将所述承载板固定到所述手指；以及

将所述承载板的所述堆叠部分围绕所述电力系统包裹，以便形成被配置成面对所述手指的手指侧、与所述手指侧相对的罩盖侧以及位于所述手指侧和所述罩盖侧之间的连接器侧，

其中所述电力系统经由所述承载板向所述电子部件提供电力，并且其中所述承载板电耦合所述电子部件以从所述手指获取所述数据。

20.一种能够固定在手指上的SpO2感测设备，所述设备包括：

由单个一体形成的材料构成的承载板，其中所述承载板具有堆叠部分，所述堆叠部分具有被配置成面向所述手指的手指侧、与所述手指侧相对的罩盖侧以及位于所述手指侧和所述罩盖侧之间的连接器侧，其中尖端翼从所述堆叠部分延伸并且被配置成围绕所述手指的尖端包裹，并且其中所述承载板具有外侧和相对的内侧；

电耦合到所述承载板的电子部件，所述电子部件包括：

第一电路板，所述第一电路板在所述堆叠部分的所述罩盖侧上电耦合到所述承载板，所述第一电路板为所述设备提供无线通信；

光发射器，所述光发射器耦合到所述承载板的所述尖端翼并且被配置成朝向所述手指发射光；

光接收器，所述光接收器耦合到所述承载板的所述尖端翼并且被配置成检测来自所述手指的所述光，其中所述光发射器和所述光接收器定位在所述承载板上，以便在使用中位于所述手指的相对侧上；和

第二电路板，所述第二电路板在所述堆叠部分的所述手指侧上电耦合到所述承载板，其中所述第二电路板控制所述光发射器和所述光接收器，

其中所述承载板电耦合所述电子部件，以基于所述光接收器检测到的所述光确定来自所述手指的SpO2数据；

电力系统，所述电力系统被夹在所述承载板的所述堆叠部分的所述罩盖侧和所述手指侧之间，其中所述电力系统经由所述承载板向所述电子部件提供电力；和

覆盖物，所述覆盖物被配置成将所述承载板固定到所述手指。