DE102012212806A1

DE102012212806A1 - Wiederverwendbarer magnetischer Sensor

Info

Publication number: DE102012212806A1
Application number: DE102012212806A
Authority: DE
Inventors: Marcelo M. Lamego; Hung Vo; Greg A. Olsen; Cristiano Dalvi; Sean Merritt
Original assignee: Cercacor Laboratories Inc
Current assignee: Cercacor Laboratories Inc
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-01-24
Also published as: GB201212824D0; FR2978028B1; US20130023775A1; FR2978028A1; GB2493098B; GB2493098A

Abstract

Ein wiederverwendbarer magnetischer Sensor ist so konfiguriert, dass er an einer Gewebestelle anhaftet, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung zu beleuchten und die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen. Der Sensor ist so konfiguriert, dass er mit einem Überwachungsgerät kommuniziert, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der Bestandteilen des pulsierenden Blutflusses entspricht, die durch die erfasste optische Strahlung bestimmt werden. Der Sensor weist einen wiederverwendbaren Emitter und einen Detektor auf. Eine Einwegbandage befestigt den Emitter und den Detektor über fest an der Bandage angebrachte, magnetisch verstärkte Buchsen und magnetisch verstärkte Träger, die den Emitter und den Detektor aufnehmen, lösbar an einer Gewebestelle.

Description

Querverweis auf verwandte Patentanmeldungen
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht Priorität unter 35 U.S.C., § 119(e), vor der Vorläufigen US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 61/509572, eingereicht am 20.Juli 2011, mit dem Titel ”Magnetic Removable-Pad Sensor” (Magnetischer Sensor mit lösbarer Auflage), die hiermit insgesamt durch Verweis hierin einbezogen wird.
Technischer Hintergrund
Nichtinvasive physiologische Überwachungssysteme zur Messung von Bestandteilen von zirkulierendem Blut sind von Basis-Pulsoximetern zu Überwachungsgeräten fortgeschritten, die unter anderen Parametern anomales Hämoglobin und Gesamthämoglobin messen können. Ein Basis-Pulsoximeter, das die Sauerstoffsättigung von Blut messen kann, enthält typischerweise einen optischen Sensor, ein Überwachungsgerät zur Verarbeitung von Sensorsignalen und zur Anzeige von Ergebnissen und ein Kabel, das den Sensor und das Überwachungsgerät elektrisch miteinander verbindet. Ein Pulsoximetriesensor weist typischerweise eine Leuchtdiode (LED) mit roter Wellenlänge, eine LED mit infraroter(IR-)Wellenlänge und einen Photodiodendetektor auf. Die LEDs und der Detektor sind an einer Gewebestelle des Patienten angebracht, wie z. B. einem Finger. Das Kabel überträgt Steuersignale von dem Überwachungsgerät zu den LEDs, und die LEDs reagieren auf die Steuersignale, indem sie Licht in die Gewebestelle einstrahlen. Der Detektor erzeugt ein Photoplethysmographiesignal als Antwort auf das emittierte Licht nach Abschwächung durch den pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle. Das Kabel überträgt das Detektorsignal zum Überwachungsgerät, welches das Signal verarbeitet, um einen numerischen Ausgabewert der Sauerstoffsättigung (SpO₂) und eine Pulsfrequenz zusammen mit einer akustischen Pulsanzeige der Person bereitzustellen. Die Photoplethysmograph-Wellenform, kann gleichfalls angezeigt werden.
Bei der herkömmlichen Pulsoximetrie wird angenommen, dass arterielles Blut der einzige pulsierende Blutfluss am Messort ist. Während einer Bewegung des Patienten bewegt sich auch venöses Blut, was bei der herkömmlichen Pulsoximetrie Fehler verursacht. Die moderne Pulsoximetrie verarbeitet das Venenblutsignal, um die wahre arterielle Sauerstoffsättigung und die Pulsfrequenz unter Bedingungen der Patientenbewegung anzuzeigen. Die moderne Pulsoximetrie funktioniert auch unter Bedingungen mit niedriger Perfusion (kleiner Signalamplitude), intensivem Umgebungslicht (künstlichem oder Sonnenlicht) und Interferenz mit elektrochirurgischen Geräten, d. h. bei Szenarien, wo die herkömmliche Pulsoximetrie gewöhnlich versagt.
Die moderne Pulsoximetrie wird zumindest in den US-Patenten Nr. 6,770,028 ; 6,658,276 ; 6,157,850 ; 6,002,952 ; 5,769,785 und 5,758,644 beschrieben, zediert an die Masimo Corporation (”Masimo”), Irvine, Californien, und hierin insgesamt durch Verweis einbezogen. Entsprechende rauscharme optische Sensoren werden zumindest in den US-Patenten Nr. 6,985,784 ; 6,813,511 ; 6,792,300 ; 6,256,523 ; 6,088,607 ; 5,782,757 und 5,638,818 offenbart, gleichfalls zediert an Masimo und hierin gleichfalls durch Verweis einbezogen. Moderne Pulsoximetriesysteme, die rauscharme optische Masimo SET^®-Sensoren enthalten und durch Bewegungspulsoximetrie-Überwachungsgeräte abgelesen werden, um SpO₂, die Pulsfrequenz (PR) und den Perfusionsindex (PI) zu messen, sind von Masimo beziehbar. Optische Sensoren sind unter anderem beliebige Klebe- oder Klemmsensoren der Marken LNOP^®, LNCS^®, SofTouch^TM und Blue^TM von Masimo. Pulsoximetrie-Überwachungsgeräte sind unter anderem beliebige Überwachungsgeräte der Marken Rad-8^®, Rad-5^®, Rad^®5v oder SatShare^® von Masimo.
Moderne Systeme zur Messung von Blutparametern werden zumindest in dem US-Patent Nr. 7,647,083 , eingereicht am 1. März 2006, mit dem Titel 'Multiple Wavelength Sensor Equalization' (Abgleich von Sensoren mit mehreren Wellenlängen), dem US-Patent Nr. 7,729,733 , eingereicht am 1. März 2006, mit dem Titel 'Configurable Physiological Measurement System' (Konfigurierbares physiologisches Messsystem); der US-Patentveröffentlichung Nr. 2006/0211925 , eingereicht am 1. März 2006, mit dem Titel 'Physiological Paramater Confidence Measure' (Konfidenzmaß für physiologische Parameter), und der US-Patentveröffentlichung Nr. 2006/0238358 , eingereicht am 1. März 2006, mit dem Titel 'Noninvasive Multi-Parameter Patient Monitor' (Nichtinvasivers mehrparametriges Patientenüberwachungsgerät), alle zediert an Cercacor Laboratories, Inc., Irvine, CA (”Cercacor”) und alle insgesamt hierin durch Verweis einbezogen. Moderne Systeme zur Messung von Blutparametern sind unter anderem Masimo Rainbow^® SET, das Messungen zusätzlich zu SpO₂ liefert, wie z. B. Gesamthämoglobin (SpHb^TM) Sauerstoffgehalt (SpOC^TM), Methämoglobin (SpMet^®), Carboxyhämoglobin (SpCO^®) und PVI^®. Moderne Blutparametersensoren sind unter anderem Masimo Rainbow^®-Klebesensoren, ReSposable^TM- und Klemmsensoren. Moderne Blutparameter-Überwachungsgeräte sind unter anderem Masimo Radical-7^TM-, Rad-87^TM- und Rad-57^TM-Überwachungsgeräte, alle beziehbar von Masimo. Derartige moderne Pulsoximeter, rauscharme Sensoren und moderne Blutparametersysteme haben bei vielen verschiedenen medizinischen Anwendungen schnelle Akzeptanz gefunden; einschließlich chirurgischer Stationen, Intensivstationen und Neugeborenen-Abteilungen, Stationen für Allgemeinmedizin, häuslicher Pflege, Sport und praktisch aller Arten von Überwachungsszenarien.
Zusammenfassung
Ein Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist ein Sensor, der so konfiguriert ist, dass er an einer Gewebestelle anhaftet, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung zu beleuchten und die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen, wobei der Sensor so konfiguriert ist, dass er mit einem Überwachungsgerät kommuniziert, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der Bestandteilen des pulsierenden Blutflusses entspricht, die durch die erfasste optische Strahlung bestimmt werden. Der Sensor weist einen wiederverwendbaren optischen Sensorteil mit einem Emitter und einem Detektor auf. Ein Einwegbandagenteil befestigt den Emitter und den Detektor lösbar an einer Gewebestelle. Der Einwegbandagenteil weist einen flexiblen Bandagenstreifen auf, der eine Emitteröffnung und eine Detektoröffnung begrenzt. An dem Bandagenstreifen sind über der Emitteröffnung bzw. der Detektoröffnung eine Emitterfassung bzw. eine Detektorfassung fest montiert. Der Emitter bzw. der Detektor werden an der Emitterfassung bzw. der Detektorfassung montiert und mit mehreren Magneten lösbar festgehalten. Wenn der Bandagenstreifen an einer Gewebestelle angebracht wird, strahlt auf diese Weise der Emitter optische Strahlung durch die Emitteröffnung ein, und der Detektor empfängt optische Strahlung von dem Emitter durch die Detektoröffnung.
Ein anderer Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist ein physiologisches Überwachungssystem mit einem an einer Gewebestelle angebrachten optischen Sensor, einem distal zur Gewebestelle angeordneten physiologisches Überwachungsgerät und einem Sensorkabel zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen dem optischen Sensor und dem physiologischen Überwachungsgerät. Der optische Sensor umfasst einen Emitter zur Übertragung optischer Strahlung in eine Gewebestelle und einen Detektor zum Empfang der optischen Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle. Nahe dem Detektor ist ein Strom-Spannungs-Wandler angeordnet, um Detektorstrom von dem Detektor zu empfangen und eine entsprechende Spannung durch das Sensorkabel zu einem physiologischen Überwachungsgerät zu übertragen.
Ein weiterer Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist ein Sensor, der so konfiguriert ist, dass er an einer Gewebestelle anhaftet, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung zu beleuchten und die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen. Der Sensor kommuniziert mit einem Sensorprozessor, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der Bestandteilen des pulsierenden Blutflusses entspricht. Der Sensor weist einen festen Sensorteil mit Emittern und einem Detektor sowie einen abnehmbaren Sensorteil auf, der magnetisch an dem festen Sensorteil angebracht und davon abgelöst werden kann. Der abnehmbare Sensorteil weist Polster bzw. Auflagen auf, die eine Gewebestelle aufnehmen und die Gewebestelle bezüglich der Emitter und des Detektors so positionieren, dass ein Sensorprozessor die Emitter aktivieren und ein entsprechendes Signal vom Detektor empfangen kann, das auf ein physiologisches Merkmal der Gewebestelle schließen lässt.
In verschiedenen Ausführungsformen sind eine Emitteröffnung und eine Detektoröffnung durch den abnehmbaren Sensorteil definiert. An den Sensorteilen sind Halterungen angeordnet, die in einer Eingriffsposition den abnehmbaren Sensorteil bezüglich des festen Sensorteils so ausrichten, dass die Emitteröffnung auf die Emitter und die Detektoröffnung auf den Detektor ausgerichtet sind. An dem festen Sensorteil ist ein Steckverbinder angebracht, der einen Lesegerätleiter aufweist, der elektrisch mit einem Lesegerät in einem Sensorprozessor verbunden ist. Ein an dem abnehmbaren Sensorteil angeordnetes Speicherelement ist elektrisch mit dem Lesegerätleiter verbunden, wenn sich die Halterungen in der Eingriffsposition befinden. Ein fester Abschnitt einer der Halterungen ist elektrisch mit dem Lesegerätleiter verbunden, und ein abnehmbarer Abschnitt einer der Halterungen ist elektrisch mit dem Speicherelement verbunden. Mindestens eine der Halterungen ist ein Magnet, und mindestens eine der Halterungen besteht aus einem Material mit niedrigem magnetischem Widerstand (Reluktanz) und niedrigem ohmschem Widerstand. Um mindestens eine der Halterungen herum ist eine leitfähige Spule angeordnet, um die Halterungen freizugeben, wenn die Spule elektrisch aktiviert wird.
Ein weiterer Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist ein Sensor, der so konfiguriert ist, dass er an einer Gewebestelle anhaftet, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung zu beleuchten und die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen, wobei der Sensor so konfiguriert ist, dass er mit einem Überwachungsgerät kommuniziert, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der Bestandteilen des pulsierenden Blutflusses entspricht, die durch die erfasste optische Strahlung bestimmt werden. Der Sensor weist einen wiederverwendbaren Teil mit mindestens einem optischen Element auf. Ein Einwegteil befestigt das mindestens eine optische Element lösbar an einer Gewebestelle. Mindestens ein Magnet ist an dem wiederverwendbaren Teil oder dem Einwegteil oder an beiden angeordnet, um den wiederverwendbaren Teil lösbar mit dem Einwegteil zu verbinden.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Einwegteil einen Bandagenstreifen auf, der so konfiguriert ist, dass er mindestens ein optisches Element an einer Fingerspitze fixiert. Der Einwegteil weist ferner eine Fassung für das optische Element auf, die fest mit dem Bandagenstreifen verbunden und so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein optisches Element lösbar mit dem Bandagenstreifen verbindet. Die Fassung für das optische Element weist einen ersten eingebetteten Magneten auf, um mindestens einoptisches Element lösbar an der Fassung für das optische Element zu befestigen. Ein Träger für das optische Element weist einen zweiten eingebetteten Magneten mit einer Polarität auf, die derjenigen des ersten eingebetteten Magneten entgegengesetzt ist. Der Träger für das optische Element weist einen Stecker auf, und die Fassung für das optische Element weist eine zu dem Stecker passende Steckbuchse auf.
Ein weiterer Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist ein fester Sensorteil mit mehreren Emittern und einem Detektor. Ein lösbarer Sensorteil kann magnetisch an dem festen Sensorteil angebracht und davon abgenommen werden. Der lösbare Sensorteil weist Polster bzw. Auflagen auf, die eine Gewebestelle aufnehmen und die Gewebestelle bezüglich der Emitter und des Detektors so positionieren, dass ein mit den Emittern und dem Detektor verbundener Sensorprozessor die Emitter aktivieren und ein entsprechendes Signal vom Detektor empfangen kann, das auf ein physiologisches Merkmal der Gewebestelle schließen lässt.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der wiederverwendbare magnetische Sensor eine durch den lösbaren Sensorteil definierte Emitteröffnung, eine durch den lösbaren Sensorteil definierte Detektoröffnung und an den Sensorteilen angeordnete Halterungen auf. In der Eingriffsposition richten die Halterungen den lösbaren Sensorteil bezüglich des festen Sensorteils so aus, dass die Emitteröffnung auf die Emitter ausgerichtet wird und die Detektoröffnung auf den Detektor ausgerichtet wird. Am festen Sensorteil ist ein Steckverbinder angeordnet. Innerhalb des Steckverbinders ist ein Lesegerätleiter so angeordnet, dass er elektrisch mit einem Lesegerät in einem Sensorprozessor verbunden ist. An dem lösbaren Sensorteil ist ein Speicherelement angeordnet, das in elektrischer Verbindung mit dem Lesegerätleiter steht, wenn sich die Halterungen in der Eingriffsposition befinden.
In weiteren Ausführungsformen ist ein fester Teil einer der Halterungen elektrisch mit dem Lesegerätleiter verbunden, und ein lösbarer Teil einer der Halterungen ist elektrisch mit dem Speicherelement verbunden. Mindestens eine der Halterungen ist ein Magnet, und mindestens eine der Halterungen umfasst ein Material mit niedrigem magnetischem Widerstand (Reluktanz) und niedrigem ohmschem Widerstand. Um mindestens eine der Halterungen herum ist eine leitfähige Spule angeordnet, um die Halterungen freizugeben, wenn die Spule elektrisch aktiviert wird.
Ein weiterer Aspekt eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors ist die Ausbildung eines Bandagenstreifens, der so konfiguriert ist, dass er eine Fingerspitze umschlingt, die Abgrenzung einer Emitteröffnung und einer Detektoröffnung in dem Bandagenstreifen, die Befestigung von Fassungen an dem über den Öffnungen positionierten Bandagenstreifen und die lösbare Befestigung von optischen Elementen an den Fassungen. Verschiedene Ausführungsformen umfassen die Montage optischer Elemente in Trägern und die Einbettung von Magneten in jeden Träger und jede Buchse. Andere Ausführungsformen beinhalten das Vernetzen von Steckerteilen der Träger mit Fassungsteilen der Steckbuchsen oder eine getrennte Verkabelung einer ersten Leitergruppe zu einem Emitter und einem Detektor, Einbetten eines Informationselements in den Bandagenstreifen und Datenübertragung von dem Informationselement über die eingebetteten Magnete zu einem Überwachungsgerät.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1–4 sind perspektivische Ansichten eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors mit einem wiederverwendbaren Optikteil und einem aufsteckbaren/lösbaren Einwegbandagenteil im aufgesteckten Zustand von oben, im gelösten Zustand von oben, im aufgesteckten Zustand von unten bzw. im gelösten Zustand von unten;
die 5A–E sind Draufsicht, Unteransicht, Kanten-, Seiten- bzw. perspektivische Ansicht eines Einwegbandagenteils eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors;
die 6A–B sind perspektivische Ansichten eines Emitters im zusammengesetzten bzw. auseinandergezogenen Zustand;
die 7A–E sind Draufsicht, Seiten-, Kanten-, Unteransicht bzw. perspektivische Ansicht eines Emitterträgers;
die 8A–E sind perspektivische Ansichten eines Detektors im zusammengesetzten bzw. auseinandergezogenen Zustand;
die 9A–E sind Draufsicht, Seiten-, Kanten-, Unteransicht bzw. perspektivische Ansicht eines Detektorträgers;
die 10–11 sind perspektivische Ansichten einer Verteilerdose (J-Box) mit einem Strom-Spannungs-Wandler (I-V-Wandler) in Verbindung mit einem entsprechenden Detektor;
die 12–13 sind perspektivische Ansichten einer Verteilerdose (J-Box) mit einem Kabelteiler und einem entsprechenden Detektor, der einen integrierten Strom-Spannungs-Wandler (I-V-Wandler) aufweist;
die 14A–B sind detaillierte Blockdiagramme eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors und der entsprechenden Überwachungsgerät-Schnittstelle für einen Detektor ohne integrierten I-V-Wandler (14A) und einen Detektor mit integriertem I-V-Wandler (14B);
die 15–16 sind verallgemeinerte Schaltbilder von Sensor-Detektormatrix-Kanälen (15) und entsprechenden Front-End-Kanälen (16);
17 ist ein detailliertes Blockdiagramm eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors;
die 18A–B sind perspektivische Ansichten einer Fingerklemmen-Ausführungsform eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors;
die 19A–B sind eine perspektivische Ansicht von oben bzw. eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von oben einer magnetischen Baugruppe mit abnehmbarer Auflage;
die 20A–B sind eine perspektivische Ansicht von unten bzw. eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von unten einer magnetischen Baugruppe mit abnehmbarer Auflage; und
21 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Fingerbandagen-Ausführungsform eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1–4 veranschaulichen einen wiederverwendbaren magnetischen Sensor 100 mit einem Steckverbinder-Ende 101, einem Fingerbandagen-Ende 102 und einer zwischen dem Steckverbinder-Ende 101 und dem Fingerbandagen-Ende 102 angeordneten Verteilerdose 150. Ferner weist der wiederverwendbare magnetische Sensor 100 einen wiederverwendbaren Sensorteil 120 und einen Einwegbandagenteil 500 auf. Der wiederverwendbare Sensorteil 120 umfasst einen Steckverbinder 110, die Verteilerdose 150 und ein Sensorkabel 160, das zwischen dem Steckverbinder 110 und der Verteilerdose 150 angeordnet und mit diesen verbunden ist. Der wiederverwendbare Sensorteil 120 weist außerdem einen Emitter 600, einen Detektor 800 und ein Optikkabel 170 auf, das zwischen der Verteilerdose 150 und sowohl dem Emitter 600 als auch dem Detektor 800 angeordnet und damit verbunden ist.
Wie in den 1–4 dargestellt, weist der Einwegbandagenteil 500 eine Emitterfassung 510, eine Detektorfassung 520 und einen Bandagenstreifen 530 auf. Der Bandagenstreifen 530 begrenzt eine Emitteröffnung 532 und eine Detektoröffnung 534. Die Emitterfassung 510 ist über der Emitteröffnung 532 fest an dem Bandagenstreifen 530 montiert. Die Detektorfassung 520 ist über der Detektoröffnung 534 gleichfalls fest an dem Bandagenstreifen 530 montiert. Der Einwegbandagenteil 500 wird weiter unten unter Bezugnahme auf die 5A–E weiter beschrieben.
Wie außerdem in den 1–4 dargestellt, enthalten der Emitter 600 und die Emitterfassung 510 günstigerweise eingebettete Seltenerdmagnete, so dass der Emitter 600 lösbar an der Emitterfassung und daher der Fingerbandage 500 befestigt wird und die Emitteroptik sich auf die Emitteröffnung 532 in der Bandage ausrichtet (3). Entsprechend enthalten der Detektor 800 und die Detektorfassung 520 günstigerweise eingebettete Seltenerdmagnete, so dass der Detektor 800 lösbar an der Fingerbandage 500 befestigt wird und die Detektoroptik sich auf die Detektoröffnung 534 in der Bandage ausrichtet (3). Im Gebrauch wird der Emitter 600 über der Fingernagelseite eines Fingers positioniert, und der Detektor 800 wird über der Fingerspitzenseite eines Fingers positioniert. Der Emitter 600 und der Detektor 800 werden festgehalten, indem der Bandagenstreifen 530 um den Finger und über den Emitter 600 und den Detektor 800 gewickelt wird. Ein Klebstoff, Klettverschluss oder eine andere Befestigungsvorrichtung hält den Bandagenstreifen 530 fest. Auf diese Weise überträgt der Emitter 600 durch die Emitteröffnung 532 der Bandage Lichtstrahlung in das durchblutete Gewebe unterhalb des Fingernagelbetts, und der Detektor 800 empfängt Lichtstrahlung durch die Detektoröffnung 534 in der Bandage nach Abschwächung durch den pulsierenden Blutfluss innerhalb des Fingers. Der Emitter 600, die Emitterfassung 510, der Detektor 800 und die Detektorfassung 520 werden weiter unten unter Bezugnahme auf die 5–9 weiter beschrieben.
Die 5A–E veranschaulichen eine Einwegfingerbandage 500 mit einer Emitterfassung 510, einer Detektorfassung 520 und einem Bandagenstreifen 530. Die Emitterfassung 510 und die Detektorfassung 520 weisen günstigerweise eingebettete Magnete mit selbstausrichtenden Nord-Süd-Polen auf, um einen entsprechenden Emitter 600 (6–7) und Detektor 800 (8–9) lösbar zu befestigen, wie weiter unter beschrieben. Die Emitterfassung 510 ist fest an dem Bandagenstreifen 530 angebracht, so dass sich eine Emitterfassungsöffnung 518 auf eine entsprechende Emitteröffnung 532 in der Bandage ausrichtet. Die Detektorfassung 520 ist fest an dem Bandagenstreifen 530 angebracht, so dass sich eine Detektorfassungsöffnung 526 auf eine entsprechende Detektoröffnung 534 in der Bandage ausrichtet.
Wie in 5E dargestellt, ist ein Emitterstecker 716 (7A–E) so konfiguriert, dass er sich auf eine Emitterbuchse 516 ausrichtet und in die Buchse passt. Die obigen Ausrichtungen werden vorteilhaft durch die N- und S-Magnete 502, 504 überprüft und gesichert, die so in die Emitterfassung 510 eingebettet sind, dass sie mit den in den Emitterträger 700 (7A–E) eingebetteten S- und N-Magneten 702, 704 (7A–E) in lösbaren Kontakt kommen. Dabei bezeichnen ”N” bzw. ”S” einen Magneten, der so eingebettet ist, dass sein Nord- bzw. Südpol freiliegt.
Wie gleichfalls in 5E dargestellt, ist ein Detektorstecker 916 (9A–E) so konfiguriert, dass er sich auf eine Detektorbuchse 526 ausrichtet und in die Detektorbuchse passt. Die obigen Ausrichtungen werden vorteilhaft durch die N- und S-Magnete 506, 508 an der Detektorfassung 520 überprüft und gesichert, die mit den S- und N-Magneten 906, 908 (9A–E) am Detektorträger 900 (9A–E) in lösbaren Kontakt kommen.
Die 6–7 veranschaulichen einen Emitter 600 zum Beleuchten einer Gewebestelle mit mehreren Wellenlängen optischer Strahlung. Wie in den 6A–B dargestellt, weist der Emitter 600 einen Emitterträger 700, eine Emitterschaltung 610 und eine Emitterabdeckung 620 auf. In einer Ausführungsform weist die Emitterschaltung 610 ein keramisches Substrat auf, auf dem eine LED-Emittermatrix mechanisch montiert und elektrisch zusammengeschaltet ist. Ein keramisches Substrat, auf dem eine LED-Matrix montiert ist, wird in der US-Patentanmeldung Nr. 12/248841 mit dem Titel ”Ceramic Emitter Substrate” beschrieben, eingereicht am 10.9.2008, zediert an die Masimo Corporation und hierin insgesamt durch Verweis einbezogen.
Wie in den 7A–E dargestellt, weist der Emitterträger 700 einen Sockel 701 auf, der einen Emitterstecker 716 bildet, der einen Emitterhohlraum 718 umgibt. Ein ”S”-Magnet 702 des Emitters und ein ”N”-Magnet 704 des Emitters sind an gegenüberliegenden Enden des Emittersockels 701 so eingebettet, dass der Südpol des ”S”-Magneten 702 und der Nordpol des ”N”-Magneten 704 freiliegen. In einer Ausführungsform sind die Magnete 702, 704 Seltenerdmagnete. Die Emitterschaltung 610 ist fest innerhalb des Emitterhohlraums 718 montiert, so dass die darin enthaltenen LEDs aus dem Hohlraum 718 nach außen strahlen können. Die Emitterabdeckung 620 ist über der Emitterschaltung 610 montiert. In einer Ausführungsform besteht die Emitterabdeckung 620 aus Glas.
Die 8–9 veranschaulichen einen Detektor 800 zum Empfang einer Strahlung mit mehreren Wellenlängen von dem Emitter 600 (6–7) nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb einer Gewebestelle. Wie in den 8A–B dargestellt, weist der Detektor 800 einen Detektorträger 900, eine Detektorschaltung 1300, eine Detektorabdeckung 810, eine Linse 820 und eine Detektorkappe 830 auf. In einer Ausführungsform weist die Detektorschaltung 1300 ein keramisches Substrat auf, auf dem eine Detektormatrix mechanisch montiert und elektrisch zusammengeschaltet ist.
Wie in den 9A–E dargestellt, weist der Detektorträger 900 einen Sockel 901 auf, der einen Detektorstecker 916 bildet, der einen Detektorhohlraum 918 umgibt. Ein ”S”-Magnet 906 des Detektors und ein ”N”-Magnet 908 des Detektors sind an gegenüberliegenden Enden des Detektorsockels 901 so eingebettet, dass der Südpol des ”S”-Magneten 906 und der Nordpol des ”N”-Magneten 908 freiliegen. In einer Ausführungsform sind die Magnete 906, 908 Seltenerdmagnete. Die Detektorschaltung 1300 ist fest innerhalb des Detektorhohlraums 918 montiert, so dass die darin enthaltenen Detektoren auf den Hohlraum 918 gerichtete optische Strahlung empfangen können. Die Detektorabdeckung 810, die Linse 820 und die Kappe 830 sind über der Detektorschaltung 1300 montiert.
In einer Ausführungsform ist auf oder in dem Bandagenstreifen ein Informationselement angeordnet. Der Bandagenstreifen weist Leiter auf, die mit dem Informationselement und einem oder mehreren von den Fassungsmagneten verbunden sind. Entsprechend stehen Leiter vom Sensorsteckverbinder 110 (1) in Verbindung mit einem oder mehreren von den Trägermagneten, um zu ermöglichen, dass ein Überwachungsgerät vorteilhaft das Bandagenstreifen-Informationselement über den Sensorsteckverbinder 110 (1), einen Trägermagnet, einen Fassungsmagnet und zwischengeschaltete Leiter in dem Sensorkabel 160 (1) und den Bandagenstreifen ausliest.
Die 10–11 zeigen eine Strom-Spannungs-Wandler(I-V-Wandler)-Verteilerdose 1000 und einen entsprechenden Detektor 1100. Wie in 10 dargestellt, umfasst eine I-V-Verteilerdose 1000 ein steckerseitiges Kabel 160 in Verbindung mit einem Überwachungsgerät-Steckverbinder 110 (1); eine in der Verteilerdose 1000 montierte Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 1010 und mit dem Emitter 600 (1) und dem Detektor 800 (1) verbundene Leiter 170. In einer Ausführungsform weist die I-V-Schaltung 1010 Transimpedanzverstärker auf, die Strom von Detektormatrizen 1110 (11) eingeben und entsprechende Spannungen erzeugen und über einen Steckverbinder 110 (1–4) an einen Überwachungsgerät-Eingangsteil (Front-End) 1600 (16) anlegen. Eine Ausführungsform des Transimpedanzverstärkers wird weiter unten unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Wie in 11 dargestellt, weist der Detektor 1100 eine Detektorbaugruppe 1110 auf, die innerhalb eines Chipträgers 1120, wie z. B. eines Keramikgehäuses, montiert ist. In einer Ausführungsform weist die Detektorbaugruppe 1110 vier Detektormatrizen auf, wobei jede Matrix einen InGaAs-Detektorchip und zwei Si-Detektorchips aufweist, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Die 12–13 zeigen eine Kabelverteilerdose 1200 (12) und einen entsprechenden I-V-integrierten Detektor 1300 (13) mit integrierten Strom-Spannungs-Wandlern. Wie in 12 dargestellt, weist eine Kabelverteilerdose 1200 ein steckerseitiges Kabel 160 in Verbindung mit einem Überwachungsgerät-Steckverbinder 110 (1–4) und geteilte Leiter 180 in Verbindung mit dem Emitter 600 (1–4) und dem Detektor 800 (1–4) auf. Wie in 13 dargestellt, weist der Detektor 1100 einen Chipträger 1310, eine Detektorbaugruppe 1320 und eine Strom-Spannungs-Wandlerbaugruppe 1330 auf. In einer Ausführungsform weist die Strom-Spannungs-Wandlerbaugruppe 1330 eine Transimpedanzverstärkerbaugruppe auf. In einer Ausführungsform weist die Detektorbaugruppe 1320 vier Detektormatrizen auf, wobei jede Matrix zwei InGaAs-Detektorchips und einen Si-Detektorchip aufweist. Detektoren und entsprechende Transimpedanzverstärkerbaugruppen werden weiter unten unter Bezugnahme auf 15 ausführlicher beschrieben.
Die 14A–B zeigen Ausführungsformen von magnetischen Fingerbandagen-Sensoren und entsprechende Sensorschnittstellen zu einem physiologischen Überwachungsgerät. In der einen wie der anderen Sensor-Ausführungsform 1401 (14A), 1402 (14B) weist ein physiologisches Überwachungsgerät 1480 Emittertreiber 1482 auf, die Sensoremitter 1403 über ein Sensorkabel 1407 selektiv aktivieren. Als Reaktion übertragen die Emitter 1403 optische Strahlung mit mehreren Wellenlängen in eine Gewebestelle. Detektoren 1404, 1406 empfangen die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle. In einer Ausführungsform ist die Gewebestelle eine Fingerspitze, und eine Fingerbandage 1405 fixiert die Emitter 1403 und Detektoren 1404, 1406 vorteilhaft über Magnetfassungen 1405 an der Fingerspitze, wie oben unter Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben. Die Detektoren 1404, 1406 erzeugen als Reaktion auf die empfangene optische Strahlung einen Strom. Strom-Spannungs-Wandler (I-V-Wandler) geben als Reaktion auf den Detektorstrom eine Spannung aus, die über das Sensorkabel 1407 durch einen Überwachungsgerät-Eingangsteil 1486 empfangen wird. Die Detektorreaktionsspannung wird durch den Eingangsteil 1486 verarbeitet und durch einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU) 1488 digitalisiert. Ein Digitalsignalprozessor (DSP) 1489 steuert D/A-Umsetzer (DAUs) 1484, welche die Emittertreiber 1482 aktivieren. Der DSP gibt außerdem Detektorsignale von dem ADU 1488 ein und verarbeitet die Signale, um dementsprechend physiologische Parameter abzuleiten.
Wie in 14A dargestellt, weist eine Ausführungsform 1401 eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors eine zugehörige Verteilerdose (J-Box) 1410 mit integrierter I-V-Schaltung 1412 auf. Die I-V-Schaltung 1412 koppelt den Ausgang der Detektoren 1404 an den Überwachungsgerät-Eingangsteil 1486, wie oben beschrieben. Die I-V-Schaltung in der Verteilerdose 1410 ermöglicht günstigerweise eine Verbindung zwischen einem relativ steifen abgeschirmten Kabel 1407 und einem relativ flexiblen, leicht abgeschirmten Kabel nahe der Fingerspitze. Die relative Flexibilität der elektrischen Zwischenverbindung ermöglicht eine robuste mechanische Verbindung der Emitter und Detektoren mit der Fingerspitze und größere Bewegungsfreiheit und Bequemlichkeit des Patienten während der Untersuchung.
14B veranschaulicht eine Ausführungsform 1402 des wiederverwendbaren magnetischen Sensors mit Detektoren 1406 mit integrierter I-V-Schaltung. Dementsprechend enthält die zugehörige Verteilerdose 1460 nur einen Kabelteiler 1462, der die Zwischenverbindungen von Emitter 1403 und Detektoren 1406 trennt. Die im Detektor integrierte I-V-Schaltung ermöglicht günstigerweise eine Verbindung zwischen einem relativ steifen abgeschirmten Kabel 1407 und einem weitgehend flexiblen, nicht abgeschirmten oder leicht abgeschirmten Kabel 1450 nahe der Fingerspitze. Die weitgehende Flexibilität dieser elektrischen Zwischenverbindung ermöglicht eine erheblich robuste mechanische Verbindung der Emitter und Detektoren mit der Fingerspitze und eine deutlich größere Bewegungsfreiheit und Bequemlichkeit des Patienten während der Untersuchung. Zusätzliche Vorteile der Verschiebung der I-V-Schaltung näher zu den Detektoren sind bessere Herstellbarkeit, niedrigere Kosten, flexiblere Verkabelung, eine höhere Leiterzahl pro Kabel, bessere Entstörung und höhere Verstärkungsgrade in den Transimpedanzverstärkern.
Die 15–16 zeigen einen Sensordetektor (15), der optische Strahlung von Emittern 600 mit mehreren Wellenlängen (6A–B) nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss in einer Gewebestelle, wie z. B. einer Fingerspitze, empfängt, und einen entsprechenden Überwachungsgerät-Eingangsteil (16), der die erfasste optische Strahlung zu einem Analog-Digital-Umsetzer (ADU) und einem Digitalsignalprozessor (DSP) überträgt, um dementsprechend physiologische Parameter zu berechnen. Wie in 15 dargestellt, wird durch eine Detektormatrix 1510 erzeugter Strom durch einen Transimpedanzverstärker 1520 in eine am Ausgangskanal 1530 anliegende Differenzspannung umgewandelt, die über das Kabel 1540 zu einem Sensorsteckverbinder 1550 übertragen wird. In einer Ausführungsform weist die Detektormatrix 1510 zwei Silicium(Si)-Detektoren und einen Indium-Galliumarsenid(InGaAs)-Detektor auf. In einer Ausführungsform sind vier Detektormatrizen 1510 vorhanden, die vier Sensorausgangskanälen 1530 entsprechen.
Wie in 16 dargestellt, passt der Sensorsteckverbinder 1550 (15) zu einem Überwachungsgerät-Steckverbinder 1610, so dass die Sensorausgangskanäle 1530 Überwachungsgerät-Eingangskanälen 1620 entsprechen. Jeder Überwachungsgerät-Eingangskanal 1620 weist einen Differenzverstärker 1630 und ein zugehöriges Hochpassfilter 1632, einen programmierbaren Verstärker (PGA) 1642 und eine einseitige Einspeisung zu einem Differenzverstärker 1650 auf, welche die Differenzspannung von den Transimpedanzverstärkerkanälen 1530 (15) empfangen, filtern und verstärken und an Analog-Digital-Umsetzer(ADU)-Differenzeingangskanäle 1660 anlegen. Der programmierbare Verstärker (PGA) 1640 verstärkt das Detektorsignal stufenlos gemäß einem Eichalgorithmus, der die Einstellung auf die Physiologie des Patienten (z. B. die Fingergröße) und möglicherweise auf Sensoreigenschaften (wie z. B. optische Eigenschaften der Auflage) ausführt.
17 zeigt eine Ausführungsform eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors 1700, der optische Elemente 1720, 1730 an einer Gewebestelle 10 fixiert, wie z. B. an einer Fingerspitze, und der mechanisch und elektrisch mit einem physiologischen Überwachungsgerät 1760 verbunden ist. Der Sensor 1700 weist einen festen Sensorteil 1710 und einen lösbaren Sensorteil 1750 auf. Der feste Sensorteil 1710 nimmt optische Elemente auf; dazu gehören Emitter 1720 und ein oder mehrere entsprechende Detektoren 1730. Der lösbare Sensorteil 1750 enthält Sensorauflagen oder andere Flächen 1755, die in Kontakt mit der Gewebestelle 10 kommen. Insbesondere weist der feste Sensorteil 1710 mehrere Emitter 1720 auf, die optische Strahlung 1722 mit mehreren Wellenlängen übertragen, und mindestens einen Detektor 1730, der auf optische Strahlung 1724 nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle 10 anspricht. Wenn der lösbare Sensorteil 1750 an dem festen Teil 1740 montiert ist, beleuchtet emittierte optische Strahlung 1722 die Gewebestelle 10 durch eine feste Emitteröffnung 1746 und eine abnehmbare Emitteröffnung 1756. Die erfasste optische Strahlung 1724 wird durch eine abnehmbare Detektoröffnung 1757 und eine feste Detektoröffnung 1747 empfangen.
Wie in 17 dargestellt, weist der feste Teil 1710 eine Fassungsbaugruppe 1740 auf, die den lösbaren Teil 1750 aufnimmt. Der lösbare Sensorteil 1750 wird durch Halterungen 1742, 1752, die günstigerweise Befestigungs-, Löse- und elektrische Verbindungsmechanismen für die festen und lösbaren Teile des Sensors 1700 bereitstellen, mit dem festen Teil 1710 verbunden und darin festgehalten. Insbesondere weist die Fassungsbaugruppe 1740 eine feste Halterung 1742 auf, die zu einer entsprechenden lösbaren Halterung 1752 passt, und beide Halterungen 1742, 1752 weisen eine relativ niedrige Reluktanz auf, so dass die Halterungen 1742, 1752 den lösbaren Teil 1750 sowohl sicher als auch magnetisch an dem festen Teil 1740 fixieren können. Ferner weisen beide Halterungen 1742, 1752 einen relativ niedrigen ohmschen Widerstand auf, um eine elektrische Verbindung zwischen einem Speicherelement 1754 und einem Lesegerät 1762 herzustellen. In einer Ausführungsform sind eine oder beide Halterungen 1742, 1752 Permanentmagnete, die physikalisch getrennt werden können, um den lösbaren Teil 1750 zu entfernen und zu entsorgen. In einer Ausführungsform sind eine oder beide Halterungen 1742, 1752 Elektromagnete, die auf eine Steuereinheit 1762 ansprechen, um den lösbaren Teil 1750 zum Entsorgen von der Halterung 1742 zu trennen.
Wie außerdem in 17 dargestellt, ist der Sensor 1710 so konfiguriert, dass er mit einem entsprechenden Sensorprozessor 1760 kommuniziert. In einer Ausführungsform weist der Sensor 1710 einen Sensorsteckverbinder 1715 auf, der Prozessor 1760 weist einen Prozessorsteckverbinder 1765 auf, und der Sensor 1710 und der Prozessor 1760 sind über ein Sensorkabel 1750 elektrisch verbunden, das sich zwischen den Steckverbindern 1715, 1765 erstreckt. Der Prozessor 1760 weist D/A-Umsetzer 1770 und Emittertreiber 1772 auf, die digitale Steuersignale 1792 von dem Digitalsignalprozessor (DSP) 1790 in analoge Treibersignale 1782 umwandeln, welche die Emitter 1720 aktivieren können. Eine Eingangsteilschaltung 1776, 1778 wandelt ein oder mehrere zusammengesetzte analoge Intensitätssignale 1784 von dem (den) Detektor(en) 1730 in digitale Dateneingangssignale 1794 für den DSP 1790 um. Der DSP 1790 kann einen von vielen verschiedenen Daten- und/oder Signalprozessoren aufweisen, die Programme zur Bestimmung physiologischer Parameter aus Eingangsdaten ausführen können. In einer Ausführungsform kann der Sensorprozessor 1760 eine von vielen verschiedenen, von Masimo beziehbaren OEM-Leiterplatten der MX- oder MS 2000-Serien sein. In einer Ausführungsform kann der Sensorprozessor 1760 in eine große Auswahl von physiologischen Mehrparameter- und Mehrzweck-Überwachungsgeräten integriert werden, um verschiedene physiologische Parameter abzuleiten, wie z. B. Sauerstoffsättigung (SpO₂), Carboxyhämoglobin (HbCO). Methämoglobin (HbMet), Gesamthämoglobin (Hbt) und Sauerstoffgehalt (CC), um nur einige zu nennen. Emitter und Detektoren und entsprechende Treiber, D/A-Umsetzer, Eingangsteile und A/D-Umsetzer werden im US-Patent Nr. 7,764,982 mit dem Titel ”Multiple Wavelength Sensor Emitters” (Sensoremitter für mehrere Wellenlängen), zediert an Cercacor Laboratories (Cercacor), Irvine, CA, beschrieben, das hierin durch Verweis einbezogen wird.
Die 18A–B zeigen eine Fingerklemmen-Ausführungsform eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors. Wie in 18A dargestellt weist der Fingerklemmensensor 1800 ein Sensorkabel 1820 auf, das an einem Ende an einem Überwachungsgerät-Steckverbinder 1830 abschließt und am gegenüberliegenden Ende 1840 mit einer Fingerklemme 1810 verbunden ist. Der Fingerklemmensensor 1800 wird über den Überwachungsgerät-Steckverbinder 1830, der in einen Überwachungsgerät-Sensoranschluss (nicht dargestellt) eingesetzt wird, mit einem physiologischen Überwachungsgerät 5 verbunden. Das Überwachungsgerät kann ein Handgerät, wie dargestellt, ein selbständiges Gerät oder ein Einschub für ein Mehrparameter-Patientenüberwachungsgerät sein, um einige zu nennen. Der Fingerklemmensensor 1800 wird durch eine manuelle Klemm/Freigabe-Wirkung auf einen Fingerklemmengriff 1819 lösbar an einer Gewebestelle 10 befestigt. Patienten-Überwachungsgeräte und Fingerklemmensensoren werden in der US-Patentanmeldung Nr. 12/422915 mit dem Titel 'Multi-Stream Sensor for Noninvasive Measurement of Blood Constituents' (Mehrstromsensor für nichtinvasive Messung von Blutbestandteilen) beschrieben, zediert an Cercacor und hierin durch Verweis einbezogen.
Wie in 18B dargestellt, weist die Fingerklemme 1810 ein festes Sensorgehäuse 1801 und eine lösbare Auflagebaugruppe 1802 auf. Das Sensorgehäuse 1801 enthält eine Fingerklemmenhülse 1812, 1814, einen Drehzapfen 1815 und eine Spiralfeder 1817. Der Drehzapfen verbindet drehbar eine obere Hülse 1812 mit einer unteren Hülse 1814 und nimmt zwischen den Hülsen 1812, 1814 die Spiralfeder 1817 auf. Die Feder 1817 drückt die oberen und unteren Hülsen 1812, 1814 zusammen gegen die Gewebestelle 10. In der oberen Hülse 1812 sind LED-Emitter untergebracht, und in der unteren Hülse sind ein oder mehrere Detektoren untergebracht. Das Sensorgehäuse 1801 positioniert außerdem die Emitter und den Detektor bezüglich der Gewebestelle 10, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung mit mehreren Wellenlängen zu beleuchten und diese optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen. Ferner hält das Sensorgehäuse 1801 lösbar die abnehmbare Auflagebaugruppe 1802.
Wie außerdem in 18B dargestellt, nimmt die Auflagebaugruppe 1802 eine Gewebestelle 10, wie z. B. eine Fingerspitze, durch eine Auflageeintrittsöffnung 1804 auf. Innerhalb der Auflagebaugruppe 1802 wird die Gewebestelle 10 weich aufgenommen und bezüglich des Sensorgehäuses 1801 und der darin enthaltenen Emitter und Detektor(en) positioniert. Die Auflagebaugruppe 1802 wird günstigerweise durch Magnetstifte 1912, 2012 (19–20), die zu entsprechenden Metall- oder Magnetaufnahmen in dem Gehäuse 1801 passen, lösbar festgehalten. Die Magnete bieten auch einen Leitweg, so dass ein Speicherchip 1914 (19A–B) über das Sensorkabel 1820 mit einem Speicherchipleser 1762 (17) im Überwachungsgerät 5 elektrisch verbunden ist.
Die 19–20 veranschaulichen ferner eine Ausführungsform einer Auflagebaugruppe 1802. Wie in den 19A–B dargestellt, weist eine Auflagebaugruppe 1802 ein oberes Polster 1900 und ein unteres Polster 2000 auf. Das obere Polster 1900 weist Magnetstifte 1912, ein Speicherelement 1914, eine Emitteröffnung 1920 und einen Faltenbalg 1930 auf. Leiter 1916 stellen die Verbindung zwischen dem Speicherelement 1914 und den Magnetstiften 1912 her. Wie in den 20A–B dargestellt, weist das untere Polster 2000 Magnetstifte 2012 und eine Detektoröffnung 2020 auf. Die Magnetstifte 1912, 2012 sind so konfiguriert, dass sie an entsprechenden Stifthalterungen (nicht dargestellt) im Sensorgehäuse 1801 anhaften und sich mit diesen elektrisch verbinden. Der Faltenbalg 1930 bewirkt eine Abschirmung gegen Umgebungslicht und sorgt dabei für unterschiedliche vertikale Abstände. Das Speicherelement 1914 steht in Verbindung mit einem Leser des Überwachungsgeräts 5, um das Überwachungsgerät mit Daten bezüglich der Auflagebaugruppe 1802 zu versorgen. In verschiedenen Ausführungsformen liefert der Speicher Hersteller-Identifikationsnummern (IDs), optische Spezifikationen, Testergebnisse und Nutzungsdaten, um einige zu nennen. IDs können die Verwendung gefälschter, abgelaufener oder inkompatibler Auflagebaugruppen verhindern. Nutzungsdaten zählen, wie oft die Auflagebaugruppe 1802 (18B) durch das Überwachungsgerät aus dem Gehäuse 1801 (18B) ausgestoßen und wieder eingesetzt wird.
In einer Ausführungsform kann die lösbare Auflage 1802 während der Fertigung, durch einen Monteur oder durch einen Endanwender, wie z. B. einen Arzt oder eine andere Pflegekraft, in das Gehäuse 1801 eingesetzt oder daraus entfernt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Gehäusehalterungen elektromagnetisch, so dass das Überwachungsgerät die lösbare Auflage 1802 ausstoßen kann, indem es vorübergehend ein magnetisches Gegenfeld induziert. Ein Steckverbinder, der einen Elektromagneten nutzt, um das Verbinden und Trennen einer Steckbuchse und eines Steckers zu unterstützen, wird beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 12/721199 mit dem Titel ”Magnetic Connector” (Magnetischer Steckverbinder), eingereicht am 3.10.2010, zediert an Cercacor und hierin durch Verweis einbezogen.
In einer Ausführungsform ist die Auflagebaugruppe 1802 für einmaligen Gebrauch für die besonders hygienische nichtinvasive Stichprobenüberwachung konfiguriert. In einer Ausführungsform ist die Auflagebaugruppe 1802 für das Aufsetzen auf den Finger vor dem Einsetzen der Auflagebaugruppe 1802 in das Sensorgehäuse 1801 konfiguriert. In einer Ausführungsform ist die Auflagebaugruppe 1802 für bestimmte demographische Patientenpopulationen konstruiert, wie z. B. Kinder, Erwachsene, nach Geschlecht oder Hautfarbe getrennt, um einige zu nennen. In einer Ausführungsform wird die Auflagebaugruppe 1802 für die Messung bestimmter physiologischer Parameter konstruiert, indem bestimmte Auflagematerialien eingebaut werden, wie z. B. Silicon, Schaumstoff, Gel, Papier und Farben, um die optischen Eigenschaften des Systems für die genausten Anzeigewerte bestimmter Parameter, für bestimmte Patientenpopulationen oder bestimmte Krankheiten zu verbessern. In einer Ausführungsform enthält das Speicherelement 314 Informationen zu irgendwelchen oder allen oben spezifizierten Eigenschaften, um ein Überwachungsgerät 5 (18A) entsprechend zu informieren.
21 veranschaulicht eine Ausführungsform mit Fingerbandage 2100 eines wiederverwendbaren magnetischen Sensors mit einem festen Sensorteil 2101 und einem lösbaren Sensorteil 2102. Der feste Sensorteil 2101 weist einen Emittersockel 2110, einen Detektorsockel 2120 und ein flexibles Kabel 2105 auf. Der lösbare Sensorteil 2102 weist eine Emitterauflage 2150, eine Detektorauflage 2160 und einen Fingerbandagenstreifen 2106 auf. Der Emittersockel 2110 nimmt einen Emitter 2114 und einen oder mehrere Magnete 2112 auf, die zu entsprechenden Metall- oder Magnetfassungen oder -stiften (nicht dargestellt) in der Emitterauflage 2150 passen. Entsprechend nimmt der Detektorsockel 2120 einen Detektor 2124 und einen oder mehrere Magnete 2122 auf, die zu entsprechenden Metall- oder Magnetfassungen oder -stiften (nicht dargestellt) in der Detektorauflage 2160 passen. Ein flexibles Kabel 2105 geht von dem Emittersockel 2110 aus und schließt Leiter ein, die Verbindungen zwischen den Emittern 2114 und dem (den) Detektor(en) 2124 und einem Sensorprozessor 1760 (17) oder einem Sensorverarbeitungsabschnitt eines physiologischen Überwachungsgeräts herstellen. Ferner können entweder die Emitterauflage 2150 oder die Detektorauflage 2160 oder beide ein Speicherelement 1754 (17) aufnehmen, das über das flexible Kabel 2105 mit einem entsprechenden Leser 1762 (17) im Sensorprozessor 1760 (17) kommuniziert, um die Sensorlebensdauer, die zulässige Nutzungszahl des lösbaren Teils 2102 oder andere Sensorinformationen anzuzeigen, wie oben beschrieben.
Wie in 21 dargestellt, wird der lösbare Sensorteil 2102 mit dem festen Sensorteil 2101 so verbunden, dass die Emitterauflage 2150 mit dem Emittersockel 2110 verbunden wird und diesen einschließt und die Detektorauflage 2160 mit dem Detektorsockel 2120 verbunden wird und diesen einschließt. Eine Fingernagelseite einer Fingerspitze oder anderen Gewebestelle 10 wird über der Emitterauflage 2150 so angeordnet, dass der Emitter 2114 durch die Emitteröffnung 2152 der Emitterauflage 2150 optische Strahlung in die Gewebestelle 10 einstrahlt, wie z. B. in durchblutetes Gewebe unter dem Fingernagelbett. Der Streifen 2106 wird so um den Finger gewickelt, dass die Detektorauflage 2160 über der Fingerspitzenauflage angeordnet wird, so dass der Detektor 2124 durch die Detektoröffnung 2162 der Detektorauflage 2160 optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle 10 empfängt.
Ein wiederverwendbarer magnetischer Sensor ist in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen im Detail offenbart worden. Diese Ausführungsformen werden lediglich als Beispiele offenbart und sollen den Umfang der nachfolgenden Patentansprüche nicht einschränken. Für den Durchschnittsfachmann werden viele Veränderungen und Modifikationen ersichtlich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6770028 [0004]
US 6658276 [0004]
US 6157850 [0004]
US 6002952 [0004]
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US 6985784 [0004]
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US 7647083 [0005]
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US 2006/0211925 [0005]
US 2006/0238358 [0005]
US 7764982 [0052]

Claims

Ein wiederverwendbarer magnetischer Sensor ist so konfiguriert, dass er an einer Gewebestelle anhaftet, um die Gewebestelle mit optischer Strahlung zu beleuchten und die optische Strahlung nach Abschwächung durch einen pulsierenden Blutfluss innerhalb der Gewebestelle nachzuweisen; der Sensor ist für Kommunikation mit einem Überwachungsgerät konfiguriert, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der Bestandteilen des pulsierenden Blutflusses entspricht, die durch die erfasste optische Strahlung bestimmt werden, wobei der Sensor aufweist: einen wiederverwendbaren Teil mit mindestens einem optischen Element; einen Einwegteil zum lösbaren Befestigen des mindestens einen optischen Elements an einer Gewebestelle; und mindestens einen Magneten, der an dem wiederverwendbaren Teil oder dem Einwegteil oder an beiden angeordnet ist, um den wiederverwendbaren Teil lösbar mit dem Einwegteil zu verbinden.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 1, wobei der lösbare Teil einen Bandagenstreifen aufweist, der so konfiguriert ist, dass er das mindestens eine optische Element an einer Fingerspitze befestigt.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der lösbare Teil ferner eine Fassung für das optische Element aufweist, die fest mit dem Bandagenstreifen verbunden und so konfiguriert ist, dass sie das mindestens eine optische Element lösbar mit dem Bandagenstreifen verbindet.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 3, wobei die Fassung für das optische Element einen ersten eingebetteten Magneten aufweist, der so konfiguriert ist, dass er das mindestens eine optische Element lösbar an der Fassung für das optische Element befestigt.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 3 oder 4, der ferner einen Träger für das optische Element aufweist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 5, wobei der Träger für das optische Element einen zweiten eingebetteten Magneten mit einer Polarität aufweist, die derjenigen des ersten eingebetteten Magneten entgegengesetzt ist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Träger für das optische Element einen Stecker aufweist und die Fassung für das optische Element eine zu dem Stecker passende Steckbuchse aufweist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor, der aufweist: einen festen Sensorteil mit mehreren Emittern und einem Detektor; einen lösbaren Sensorteil, der magnetisch an dem festen Sensorteil befestigt und davon gelöst werden kann; und wobei der lösbare Sensorteil Auflagen aufweist, die eine Gewebestelle aufnehmen und die Gewebestelle bezüglich der Emitter und des Detektors positionieren, um zu ermöglichen, dass ein Sensorprozessor, der mit den Emittern und dem Detektor in Verbindung steht, die Emitter aktiviert und ein entsprechendes Signal von dem Detektor empfängt, das ein physiologisches Merkmal der Gewebestelle anzeigt.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 8, der ferner aufweist: eine durch den lösbaren Sensorteil definierte Emitteröffnung; eine durch den lösbaren Sensorteil definierte Detektoröffnung; mehrere auf den Sensorteilen angeordnete Halterungen; und wobei die Halterungen in einer Eingriffsposition den lösbaren Sensorteil bezüglich des festen Sensorteils so ausrichten, dass die Emitteröffnung auf die Emitter ausgerichtet wird und die Detektoröffnung auf den Detektor ausgerichtet wird.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 8 oder 9, der ferner aufweist: einen an dem festen Sensorteil angebrachten Steckverbinder; einen innerhalb des Steckverbinders angeordneten Lesegerätleiter, um elektrisch mit einem Lesegerät in einem Sensorprozessor zu kommunizieren; ein an dem lösbaren Sensorteil angeordnetes Speicherelement; und wobei das Speicherelement elektrisch mit dem Lesegerätleiter verbunden ist, wenn sich die Halterungen in der Eingriffsposition befinden.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach Anspruch 8, 9 oder 10, der ferner aufweist: einen festen Teil einer der Halterungen, der elektrisch mit dem Lesegerätleiter verbunden ist; und einen lösbaren Teil einer der Halterungen, der elektrisch mit dem Speicherelement verbunden ist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach einem der Ansprüche 9–11, wobei die mindestens eine Halterung ein Magnet ist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach einem der Ansprüche 9–12, wobei die mindestens eine Halterung ein Material mit niedrigem magnetischem Widerstand (Reluktanz) und niedrigem ohmschem Widerstand aufweist.
Wiederverwendbarer magnetischer Sensor nach einem der Ansprüche 9–13, der ferner eine Leiterspule aufweist, die um mindestens eine der Halterungen angeordnet ist, um die Halterungen freizugeben, wenn die Spule elektrisch aktiviert wird.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor, wobei das Verfahren aufweist: Formen eines Bandagenstreifens, der so konfiguriert ist, dass er eine Fingerspitze umschlingt; Abgrenzen einer Emitteröffnung und einer Detektoröffnung in dem Bandagenstreifen; Anbringen von über den Öffnungen positionierten Fassungen an dem Bandagenstreifen; lösbares Befestigen von optischen Elementen an den Fassungen.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor nach Anspruch 15, das ferner die Montage von optischen Elementen in Trägern aufweist.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor nach Anspruch 15 oder 16, das ferner das Einbetten von Magneten in jeden Träger und jede Fassung aufweist.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor nach Anspruch 15, 16 oder 17, das ferner das Vernetzen von Steckerteilen der Träger mit Fassungsteilen der Buchsen aufweist.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor nach einem der Ansprüche 15–18, das ferner die getrennte Verkabelung einer ersten Leitergruppe zu einem Emitter und einem Detektor aufweist.
Messverfahren mit einem wiederverwendbaren magnetischen Sensor nach einem der Ansprüche 15–19, das ferner aufweist: Einbetten eines Informationselements in den Bandagenstreifen; und Datenübertragung von dem Informationselement über die eingebetteten Magnete zu einem Überwachungsgerät.