DE3910749A1 - Method and device for the non-invasive monitoring of physiological parameters - Google Patents

Method and device for the non-invasive monitoring of physiological parameters

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Abstract

The method for the non-invasive monitoring of physiological parameters by means of at least one measurement sensor to be attached on or in a cavity of the body or bodies of living beings, and the device suitable for performing the method provide use of a plug-like measurement sensor (5) to be inserted in the auditory canal (12). The measurement method on which this is based is suitable for temperature measurements, as well as for measurement of the pulse rate and for oximetry because the respective measurement signal can be obtained with much less interference than has been possible with the transcutaneous measurement methods employed hitherto. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nichtinvasiven Überwachung physiologischer Meßgrößen mittels wenigstens eines am oder über eine Körperhöhle im Körper eines Lebewesens anzubringenden oder zu fixierenden Meßaufnehmers. The invention relates to a method and apparatus for non-invasive monitoring of physiological variables to be mounted by means of at least one or at or above a body cavity in the body of a living being to be fixed measuring transducer.

Für die Überwachung und Behandlung Schwerkranker sowie für die Überwachung von Patienten oder Probanden unter außerge wöhnlichen Bedingungen, z. For the monitoring and treatment of severely ill patients and for monitoring of patients or subjects under extrajudicial ordinary conditions such. B. während Narkose und Operation oder bei ergometrischen oder anderweitigen Streßuntersu chungen, ist die Überwachung von physiologischen Meßwerten unerläßlich. B. interruptions during anesthesia and surgery or ergometric or otherwise Streßuntersu, monitoring of physiological measurements is essential. Hierbei werden nichtinvasive Meßmethoden be vorzugt, die keinen verletzenden oder risikoträchtigen Ein griff erfordern, um den Meßaufnehmer für die gewünschte Meßgröße an eine geeignete Stelle des Körpers zu bringen. Here, non-invasive measurement methods are vorzugt be requiring took no infringing or risky one, to bring the transducer for the desired measured quantity to an appropriate location of the body. Dies bedeutet im allgemeine, daß der Meßaufnehmer oder Sen sor zur nichtinvasiven Messung auf der Körperoberfläche an gebracht werden muß. This means in general that the measuring transducer or sen sor must be brought to the non-invasive measurement on the body surface area. Dabei wird der Meßaufnehmer gewissen Störungen ausgesetzt, die je nach Meßprinzip in Körperbewe gungen (Artefakten) oder Umgebungseinflüssen - Änderungen von Temperatur und Licht, Luftzug etc. - ihre Ursache ha ben. In this case, the measuring transducer certain disorders is exposed to conditions, depending on the measurement principle in Körperbewe (artifacts) or environmental factors - changes in temperature and light, wind etc. - caused ha ben.

Eine nichtinvasive Meßmethode, die in letzter Zeit stark an Bedeutung gewonnen hat, ist die Oxymetrie, dh die photo elektrische Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung im Blut. A non-invasive method of measurement which has recently become increasingly important, is the oximetry, ie the photoelectric measurement of the arterial oxygen saturation in the blood. Die Sauerstoffsättigung als Verhältnis Oxyhämoglobin/ Gesamthämoglobin kann prinzipiell über optische Transmis sions- oder Reflexionsmessungen an mindestens zwei Licht wellenlängen bestimmt werden (vgl. Ullrich, G.: Physika lisch-Technisches zur Oxymetrie und Farbstoff-Injektionsme thode; HELLIGE-Mitteilungen für die Medizin, Heft 7 (1964), Seite 4 bis 16). The oxygen saturation as the ratio of oxyhemoglobin / total hemoglobin can be determined (see Thode to oximetry and dye Injektionsme Ullrich, G .: Physika lisch-technical principle sions- via optical Transmis or reflection measurements wavelengths at least two light;. HELLIGE messages for medicine, Issue 7 (1964), pages 4 to 16). Diese seit langem bekannte Methode krankte zunächst in ihrer nichtinvasiven, dh transkutanen An wendung daran, daß zwangsläufig stets auch Haut, Gewebe und venöses Blut mitgemessen wurden, so daß nur mittels um ständlicher Kalibrier- und Korrekturverfahren ein dem arte riellen Sättigungswert entsprechender Wert gefunden werden konnte. This long-known method was suffering first in its non-invasive, ie transcutaneous An application because inevitably always too skin, tissue and venous blood were also measured, so that only by means of comprehensible calibration and correction method could be found to a corresponding the arte-material saturation Value , Durch Verwendung neuer optoelektronischer Bauele mente im Sensor und Anwendung elektronischer Auswertungsmetho den unter Einsatz von Mikrocomputern ist es in den letzten Jahren gelungen, auch die nichtinvasive Oxymetrie dadurch erheblich zu verbessern, daß die durch die Herztätigkeit erzeugte Pulsation des arteriellen Blutes, die sich natür lich im erhaltenen photoelektrischen Signal widerspiegelt, benutzt wird, um auf elektronischem Wege den arteriellen Anteil der für die Sauerstoffsättigung repräsentativen Meß signale zu isolieren (vgl. Yoshiya et al.: "Spectrophoto metric Monitoring of Arterial Oxygen Saturation in the Fin gertip", Med. Biol. Eng. Comput. 18 (1980), Seite 27 bis 32, insbesondere Figur 2). Using new optoelectronic Bauele elements in the sensor and use of electronic Auswertungsmetho the under use of microcomputers has succeeded in recent years, thereby improving the non-invasive oximetry greatly that the pulsation of the arterial blood, which natuer Lich generated by the heart activity in reflects obtained photoelectric signal is used to isolate signals electronically arterial portion of the representative of the oxygen saturation measurement (see. Yoshiya et al .: "Spectrophoto metric monitoring of arterial oxygen saturation in the Fin gertip" Med. Biol. Comput. Eng. 18 (1980), pages 27 to 32, in particular Figure 2). Hierdurch wird eine bessere nichtinvasive Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung ermöglicht. This allows a better non-invasive measurement of arterial oxygen saturation. Für diese Methode hat sich die Bezeichnung "Pulsoxymetrie" eingebürgert. For this method, the term "pulse oximetry" has naturalized. Mit ihr wurde zwar die nicht invasive Oxymetrie verbessert, es konnten aber nicht alle Störeinflüsse ausgeschaltet werden. With it, although the non-invasive oximetry has been improved, but it could not be eliminated all interference. So ist es für eine einwandfreie Meßwertverarbeitung erforderlich, daß ein ausreichendes photo elektrisch erfaßbares Pulssignal vorliegt und daß dieses nicht durch Bewegungen oder Lichteinflüsse gestört ist. Thus, it is necessary for a correct measurement value that a sufficient photo-electrically detectable pulse signal is present and that this is not disturbed by movements or light influences.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Bedin gungen der Signalerfassung bei der nichtinvasiven Überwa chung von physiologischen Meßgrößen grundsätzlich zu ver bessern. The invention is thus the object of the Bedin conditions of signal detection in noninvasive monitoring of physiological variables surveil basically ver improve.

Bei den hierfür durchgeführten Untersuchungen wurde überra schend festgestellt, daß im Ohrinneren, dh im Gehörgang, die Signale für photoelektrische Pulsmessung und Pulsoxyme trie sehr vorteilhaft und weitgehend störungsfrei erfaßt werden können. The investigations carried out this was überra found prevalent that in the ear inside, ie in the ear canal, the signals photoelectric pulse measurement and Pulsoxyme ration can be very beneficial and largely trouble-free detected.

Dementsprechend ist das erfindungsgemäßen Verfahren zur nichtinvasiven Überwachung physiologischer Meßgrößen mit tels wenigstens eines am Körper eines Lebewesens anzubrin genden Meßaufnehmers dadurch gekennzeichnet, daß die Über wachung im Ohr mittels eines in den Gehörgang einzuführen den Meßaufnehmers erfolgt. Accordingly, the measuring transducer, the method according to the invention for non-invasive monitoring of physiological variables with means of at least one to brin the body of a living being constricting characterized in that the monitoring over the ear by means of an insert into the ear canal to the measuring transducer is carried.

Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßaufnehmers als in den Gehörgang des Ohrs einzufüh render Stöpsel ausgeführt ist, in den wenigstens ein meß größenspezifisches Sensorelement eingebaut ist. The device suitable for carrying out the method according to the invention is characterized in that the housing of the measuring transducer as einzufüh render plug is carried out in the auditory canal of the ear, is incorporated in the at least one measured variable specific sensor element.

Für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nicht erforder lich, daß photoelektrische Sender und Empfänger die Ohrwand berühren. For the inventive process or application in the inventive device, it is not erforder Lich that photoelectric transmitter and receiver affect the ear wall. Vielmehr hat sich gezeigt, daß sich das Ohrinne re, das bei der Messung zweckmäßigerweise nach außen mit einer plastischen Masse bekannter Art abgeschlossen wird, ähnlich einer Ulbricht′schen Kugel verhält, wobei das von dem durchbluteten Gewebe rückgestrahlte Licht integral er faßt wird. Rather, it has been shown that the ear perception is re which is completed in the measurement expediently to the outside with a plastic mass known type, similar behaves an integrating sphere, wherein the retroreflected from the perfused tissue light integral it is handled.

Außer der angestrebten, weitgehend störungsfreien Erfassung des Meßsignals ergibt sich ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung daraus, daß der Meßaufnehmer den Probanden kaum mehr als ein Ohrhörer behindert. Besides the targeted largely trouble-free detection of the measurement signal, another advantage of the invention arises from the fact that the measuring transducer subjects Disabled little more than an earphone.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die stöpsel artige Vorrichtung so gestaltet, daß sich die als Sender und Empfänger dienenden optoelektronischen Bauelemente und/oder ein Temperatursensor im Ohr befinden. According to an advantageous embodiment, the plug-like device is designed so that the serving as transmitter and receiver opto-electronic components and / or a temperature sensor in the ear are located. Gemäß einer an deren Ausführungsform können die optoelektronischen Bauele mente außerhalb des Ohrs, jedoch integral eingebettet in den Kopfabschnitt des stöpselartigen Körpers, angeordnet und über Lichtleiter mit dem Ohrinneren verbunden sein. According to one of its embodiment, the opto-electronic elements can Bauele outside the ear, however, be integrally embedded in the head portion of the plug-like body, and is connected via light guides to the ear inside. Diese letzt genannte Ausführungsform läßt sich besonders schlank und damit auch für Kinder geeignet gestalten. This latter embodiment can be particularly slim and make suitable for children. Es ist an sich bekannt, daß die Körpertemperatur im Ohr gemessen werden kann. It is well known that the body temperature can be measured in the ear. Besonders vorteilhaft ist es in Verbindung mit der Erfindung, wenn die Temperaturmeßeinrichtung mit den Ein richtungen für Pulsmessung und/oder Oxymetrie kombiniert werden. It is particularly advantageous in connection with the invention, if the temperature sensing device with the directions A are combined for pulse measurement and / or oximetry. Es ergibt sich dann die Möglichkeit, mit einem ein zigen Meßaufnehmer die Pulsfrequenz, die Sauerstoffsätti gung im Blut und die Körpertemperatur zu erfassen, was bei spielsweise bei der peroperativen Überwachung von Patien ten, aber unter anderem auch bei ergometrischen Messungen, von Nutzen ist. This then results in the possibility of a one Zigen transducer, which th at play, in the peroperative monitoring for treatment of patients, but among other things, at ergometric measurements of benefit is the pulse rate that Sauerstoffsätti supply in the blood and to detect the body temperature. Vorteilhaft ist hierbei auch, daß der Meß aufnehmer im Ohr in den allermeisten Fällen das Operations team nicht behindert, noch den Probanden der Ergometrie und dergleichen. this is also beneficial that the measuring Suited in the ear, in most cases, the Operations team does not hinder, nor like the subjects of exercise testing as well.

Zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung mit weiteren vor teilhaften Einzelheiten der Erfindung erläutert. Two example embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing, with further details of the invention before geous. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des menschlichen Ohrs, in das eine nichtinvasive Meßvorrichtung erfindungs gemäßer Art eingesetzt ist, und Fig. 1 is a sectional view of the human ear, in the non-invasive measuring device is used Invention kind set, and

Fig. 2 eine entsprechende Schnittdarstellung des mensch lichen Ohrs, in dessen Gehörgang eine erfindungs gemäße Meßvorrichtung mit sehr schlanker Bauform eingesetzt ist. Fig. 2 is a corresponding sectional view of the Human Ear, in the ear canal a fiction, modern measuring device is used with an extremely slim design.

Die Schnittdarstellung der Fig. 1 und 2 des menschlichen Ohrs läßt den Schädelknochen 10 im Bereich des Ohrs mit dem außeren Gehörgang 12 , Ohrmuschel 13 , Trommelfell 11 , eusta chischer Röhre 17 , Bogengängen 14 des Gleichgewichtsorgans, den Gehörknöchelchen 18 , der Schnecke 15 und dem Hörnerv 16 erkennen. The sectional view of FIGS. 1 and 2 of the human ear can be the skull bone 10 in the region of the ear with the outer ear canal 12, the auricle 13, the eardrum 11, EUSTA chischer tube 17, archways 14 of the vestibular system, the auditory ossicles 18, the screw 15 and the detect nerve 16th

In die Ohröffnung ist bis in den Innenraum des Gehörgangs 12 reichend ein stöpselartiger Körper eines Meßaufnehmers 5 eingesetzt, der in der Ohröffnung durch eine einmal zu ver wendende plastische Masse 4 gegen äußere Störeinflüsse ab dichtend fixiert und gehalten ist. Into the ear hole, a plug-like body of a measuring transducer 5 is inserted into the interior of the ear canal 12 sufficiently, which is fixed in the ear hole by a once-turning to ver plastic mass 4 against external interference from sealingly and held. Am distalen, also von einer Signalabführleitung 6 , die zu einer elektronischen Signalverarbeitung führt, entfernten Ende ist am oder im Körper des Meßaufnehmers 5 ein Temperatursensor 3, bei spielsweise ein Thermistor, fixiert, über den in an sich bekannter Weise die Körpertemperatur erfaßt werden kann. At the distal, ie from a Signalabführleitung 6, which leads to an electronic signal processing, the remote end, a temperature sensor 3, wherein game as a thermistor is fixed on or in the body of the transducer 5, the body temperature can be detected by the in manner known per se.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind im Bereich einer Außenwandfläche des Körpers des Meßaufnehmers 5 ein photo elektrisches Empfängerelement 1 , vorzugsweise eine Sili ziumdiode, eingelassen. In the embodiment of Fig. 1 are in the region of an outer wall surface of the body of the measuring sensor 5, a photoelectric receiver element 1, preferably a Sili ziumdiode, admitted. In etwa gleicher axialer Entfernung vom distalen Ende des Körpers des Meßaufnehmers 5 ist ein oder sind vorzugsweise zwei photoelektrische Senderele ment(e) 2 angebracht, die von der elektronischen Signalver arbeitung aus vorzugsweise pulsweise oder im Dauerstrich zur Abgabe von Licht erregt werden können, das gegen die Innenwand des Gehörgangs 12 gestrahlt wird. Is approximately the same axial distance from the distal end of the body of the measuring sensor 5, one or preferably two photoelectric Senderele element (s) 2 is attached, of the electronic Signalver processing of can be excited preferably pulse-wise or in continuous wave for emitting light against the inner wall of the auditory canal irradiated 12th Als Senderele mente kommen in erster Linie lichtemittierende Dioden, die sich besonders für Pulsbetrieb eignen, in Frage und bei der bevorzugten Betriebsart einen hohen Wirkungsgrad zeigen. As Senderele instruments are primarily light-emitting diodes which are particularly suitable for pulsed operation, show in question and in the preferred mode high efficiency. Im Falle von zwei Senderelementen strahlen diese vorteilhaf terweise in unterschiedlichen Spektralbereichen, z. In the case of two transmitters elements radiate this is advantageously at in different spectral ranges, eg. B. bei 660 nm (rot) und bei 940 nm (infrarot), so daß sowohl Puls frequenzmessungen als auch gleichzeitig oder nachfolgend oxymetrische Messungen durchgeführt werden können. B. frequency measurements at 660 nm (red) and 940 nm (infrared), so that both pulse and simultaneously or subsequently oxymetrische measurements can be performed.

Das bei der Pulsoxymetrie angewandte Meßprinzip ist prinzi piell bekannt; The measuring principle is applied in the pulse oximetry is Prinzi Piell known; es wird nur beispielshalber auf den oben er wähnten Aufsatz G. Ullrich, HELLIGE Mitteilungen für die Medizin, Nr. 7, Oktober 1964 hingewiesen. It is only by way of example to the above-mentioned essay he G. Ullrich, pointed HELLIGE releases for medicine, no. 7, October 1964. Die Messung be ruht auf der unterschiedlichen Absorption des Lichts durch mit Sauerstoff angereichertem Hämoglobin (HbO 2 ) bzw. Hämo globin (reduziert; Hb) bei verschiedenen Lichtwellenlängen unter zusätzlicher Berücksichtigung der Absorption in Haut und Gewebe. The measurement be resting on the different absorption of the light by oxygenated hemoglobin (HbO 2) or hemo globin (reduced; Hb) at different light wavelengths, with additional consideration of the absorption in the skin and tissue. Dabei erzeugt der Meßaufnehmer Licht bestimmter Wellenlängen (z. B. wie erwähnt 660 nm bzw. 940 nm), das nach Durchgang durch das Gewebe auf das Empfängerelement 1 (Photozelle, z. B. Siliziumdiode) fällt und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. In this case, the transducer generates light of specific wavelengths (for. Example, as mentioned 660 nm and 940 nm) falls, the after passage through the tissue to the receiver element 1 (photocell, z. B. silicon diode) and converted into an electric signal is , Im über die Leitung 6 angeschlossenen Gerät wird dieses Signal aufgebreitet, an gezeigt und ausgewertet, beispielsweise hinsichtlich der Sauerstoffsättigung des arteriellen Bluts. In the connected via line 6, the apparatus of this signal is aufgebreitet shown and analyzed, for example with regard to the oxygen saturation of arterial blood. Dabei kann mit tels eines Mikroprozessors bei On-Line-Verrechnung berück sichtigt werden, daß das Lambert-Beer′sche Gesetz beim Blut nicht streng gilt und z. In this case, with means of a microprocessor with on-line billing taken into are taken, that the Beer-Lambert law is not strictly true when blood and z. B. gespeicherte Korrekturwerte zu berücksichtigen sind. B. stored correction factors to remember.

Da bei der Oxymetrie Signalverhältnisse (Durchlässigkeit des Gewebes, Reflexion) bei den verschiedenen Wellenlängen bestimmt werden, ist die quantitative Verteilung des von den beiden Senderelementen 2 ausgehenden Lichts von sekun därem Interesse. Since in the oximetry signal ratios (permeability of the fabric, reflection) can be determined at the different wavelengths, is the quantitative distribution of light emanating from the two transmitter elements 2 light from seconding därem interest. Das von den beiden Senderelementen in das Gewebe des Gehörgangs abgestrahlte Licht gelangt nach Streuvorgängen, verbunden mit Absorption in den die eigent liche Information enthaltenden Erythrozyten auf den auf der diametral gegenüberliegenden Mantelfläche des Sensors ange ordneten Empfänger 1 . The light emitted by the two transmitter elements into the tissue of the ear canal light passes by scattering events associated with absorption in the Eigent Liche information containing erythrocytes to be on the diametrically opposite circumferential surface of the sensor located receiver. 1

Bei der Messung werden die rote und die infrarote Leucht diode der Senderelemente 2 zyklisch aufeinanderfolgend ein- und ausgeschaltet, beispielsweise mit einer Folgefrequenz von 400 Hz oder mehr. In the measurement of the red and infrared light-emitting diode of the transmitter elements 2 are cyclically switched on successively and switched off, for example with a repetition rate of 400 Hz or more. Die dadurch im Empfängerelement aus gelösten Ströme werden während der einzelnen Phasen ge trennt erfaßt. The receiver element characterized in from dissolved currents are detected ge during the individual phases are separated. Der Strom während einer auf die beiden Ein schaltphasen folgenden Dunkelphase ermöglicht die Beurtei lung der Umgebungshelligkeit. The current during a switching phase of the two following a dark phase allows ASSESSING the ambient brightness. Die Taktfrequenz kann prinzi piell beliebig gewählt werden, sollte jedoch für eine gün stige Signalverarbeitung einen möglichst großen Abstand von der höchstmöglichen Pulsfrequenz aufweisen. The clock frequency can be selected Prinzi Piell arbitrary, but should have as large a distance from the maximum pulse rate for a gun Stige signal processing. Weiterhin ist es zweckmäßig, im Hinblick auf eine Störunterdrückung eine Taktfrequenz mit einem ganzen Vielfachen der Netzfrequenz zu wählen; Furthermore, it is advisable to select a clock frequency with an integer multiple of the line frequency in terms of noise suppression; z. z. B. eine Taktfrequenz von 480 Hz, wenn das Meßgerät für den Anschluß an ein 60 Hz-Netz bestimmt ist. B. a clock frequency of 480 Hz, if the instrument is intended for connection to a 60 Hz grid.

Gleichzeitig oder phasenverschoben zur oxymetrischen Mes sung läßt sich der Puls photoelektrisch messen, da sich die Blutfüllung im Takte des Arterienpulses ändert und damit auch das durchgelassene und rückgestreute Licht. At the same time or phase with the oximetry Mes sung, the pulse can be measured photoelectrically because the blood filling in time with the arterial pulse changes and thus the transmitted and backscattered light.

Für das Temperaturmeßelement 3 kommen außer Thermistoren auch Thermoelemente oder bestimmte Dioden in Frage. For the temperature measurement element 3 Thermocouples or certain diodes come out of thermistors in question.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Körper des Meß aufnehmers 5 in seinem vorderen, in den Gehörgang 12 einzu schiebenden Bereich sehr schlank ausgebildet, so daß sich diese Ausführungsform insbesondere auch für Messungen an Kindern und Kleinkindern eignet. In the embodiment of Fig. 2, the body of the measuring transducer is formed very thin in its front einzu in the ear canal 12-shifting region 5, so that this embodiment is also particularly suitable for measurements on infants and children. Das Empfängerelement 1′ ist in diesem Fall im verbreiterten Kopf 7 des stöpselarti gen Körpers untergebracht, ebenso das oder die photoelek trischen Senderelement(e) 2 ′. The receiver element 1 'is housed in this case in the widened head 7 of the gene stöpselarti body, as is the or photoelectric cable mou trical transmitter element (s) 2'. Empfänger 1 ′ und Sender 2 ′ sind mit der Meßstelle 1 bzw. 2 am distalen, im Gehörgang inneren liegenden Bereich des Körpers des Meßaufnehmers 5 über Lichtleiter 1 ′′ und 2 ′′ verbunden. Receiver 1 'and transmitters 2' are connected to the measurement point 1 and 2 lying at the distal, inner ear canal portion of the body of the measuring sensor 5 through the light guide 1 '' and 2 ''. Als geeignete Licht leiter kommen solche aus Glas oder aus Kunststoff, z. Suitable light guides are those made of glass or plastic, for. B. die von der Firma DUPONT unter dem Warenzeichen CROFON® vertriebenen Lichtleitermaterialien in Frage. As the products marketed by the company DUPONT under the trademark CROFON® optical fiber materials in question. Wichtig für die Auswahl der Lichtleiter 1 ′′, 2 ′′ ist die noch hinreichen de Lichtleitfähigkeit im Infrarotbereich, da, wie erwähnt, mindestens eine der benutzten Lichtwellenlängen im Infra rotbereich, beispielsweise bei 940 nm, liegt. Important for the selection of the light guide 1 '', 2 '' is still sufficient de photoconductivity in the infrared region, since, as mentioned, at least one of the light wavelengths in the infra-red region use, for example at 940 nm. Für eine Er höhung der Meßempfindlichkeit kann es auch vorteilhaft sein, eine Lichtwellenlänge von 810 nm zu benutzen, die dem isosbestischen Punkt des Bluts entspricht, bei dem die Ab sorption unabhängig ist von der Sauerstoffsättigung. For He heightening the measurement sensitivity, it may be advantageous to use a light wavelength of 810 nm, corresponding to the isosbestic point of the blood in which the Ab absorption is independent of the oxygen saturation.

Mit der Erfindung wurden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur weitgehend störungsfreien Erfassung und nichtinvasiven Überwachung physiologischer Meßgrößen, insbesondere des Pulses, der Sauerstoffversorgung des arteriellen Bluts und der Temperatur, geschaffen. With the invention, a method and a device for the largely interference-free detection and non-invasive monitoring of physiological variables were, in particular of the pulse, the oxygenation of the arterial blood and the temperature is provided. Die Vorrichtung läßt sich im Gehörgang eines Probanden leicht und rasch installieren mit einem Minimum an Beeinträchtigung bei der Verfahrensdurch führung. The device can be in the ear canal of a subject easily and quickly installed with a minimum of interference in the process by management.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren kann einer seits im medizinischen Bereich, insbesondere in der Inten sivmedizin bei der Dauerüberwachung von Patienten, aber auch in gewerblichen Bereichen, etwa bei der ergometrischen Betreuung und Überwachung von Sportlern und Fliegern, vor teilhaft angewendet werden. The method underlying the invention can be an applied hand in the medical field, especially in the Inten care settings in the continuous monitoring of patients, but also in industrial areas, such as the ergometric supervision and monitoring of athletes and aviators, in some way.

Claims (14)

1. Verfahren zur nichtinvasiven Überwachung physiologi scher Meßgrößen mittels wenigstens eines am Körper eines Lebewesens anzubringenden Meßaufnehmers, dadurch gekenn zeichnet , daß die Überwachung im Ohr mittels eines in den Gehörgang ( 12 ) einzuführenden Meßaufnehmers ( 5 ) erfolgt. 1. A method for non-invasive monitoring of physiological variables shearing means to be mounted on at least one body of a living measuring transducer, characterized in that the monitoring in the ear by means of an in the ear canal (12) introduced the measuring transducer (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am distalen Ende des Meßaufnehmers ( 5 ) eingebauter elektrischer Temperatursensor (3) verwendet wird. 2. The method of claim 1, characterized in that a distal end of the measuring transducer (5) built-in electric temperature sensor (3) is used.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei photoelektrische Senderelemente ( 2 ; 2 ′, 2 ′′) und ein photoelektrisches Empfängerelement ( 1 ; 1 ′, 1 ′′) zur Pulserfassung und/oder zur Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung als Meßaufnehmer verwendet werden. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that two photoelectric transmitter elements (2; 2 ', 2' ') and a photoelectric receiver element (1; 1', 1 '') for pulse detection and / or measurement of the arterial oxygen saturation be used as a transducer.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pulserfassung durch das (die) Senderelement(e) ( 2 ) monochromes Licht gegen die Gehörganginnenwand abgestrahlt und ein nichtabsorbierter Lichtanteil durch ein Empfänger element ( 1 ) erfaßt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the pulse detection by the (s) of the transmitter element (s) (2) irradiated monochromatic light against the ear canal inner wall and an unabsorbed portion of light by a receiver element (1) is detected.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Pulserfassung und zur Oxymetrie (Pulsoxymetrie) durch das (die) Senderelement(e) ( 2 ) dichrome sequentielle Lichtpulse gegen die Gehörganginnenwand gestrahlt und durch das Empfängerelement ( 1 ) die nichtabsorbierten Lichtanteile erfaßt werden. 5. The method according to claim 3, characterized in that for pulse detection and oximetry (pulse oximetry) through (s) of the transmitter element (s) (2) dichromated are irradiated sequential light pulses against the ear canal inner wall and through the receiver element (1) the non-absorbed light components detected ,
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dichromen Lichtpulse mit gleichem Tastverhältnis und gleicher Pulsfolge, gefolgte von einer Dunkelphase, ab gestrahlt werden. 6. A method according to claim 5, characterized in that the dichromatic light pulses with the same duty ratio and the same pulse sequence, followed by a dark phase, are radiated from.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Pulserfassung vorgesehenen Lichtpulse der einen Frequenz mit anderem Tastverhältnis und/oder mit an derer Pulsfolge abgestrahlt werden als die für die Oxyme trie bestimmten Lichtpulse anderer Frequenz. 7. The method according to claim 5, characterized in that the measures provided for the pulse detecting the light pulses with a frequency other duty cycle and / or to be radiated to which pulse sequence than that for the Oxyme trie certain pulses of light of other frequencies.
8. Vorrichtung zur nichtinvasiven Überwachung physiolo gischer Meßgrößen mittels eines am Körper eines Lebewesens zu fixierenden Meßaufnehmers, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßaufnehmers ( 5 ) als in den Gehörgang ( 12 ) des Ohrs einzuführender Stöpsel ausgeführt ist, in den we nigstens ein meßgrößenspezifisches Sensorelement ( 1 , 2 , 3 ) eingebaut ist. 8. A device for non-invasive monitoring Physiologist Gischer measured quantities by means of a to be fixed on the body of a living measuring transducer, characterized in that the housing of the measuring transducer (5) than in the ear canal (12) of the ear to be introduced plug is performed nigstens a meßgrößenspezifisches to GR sensor element (1, 2, 3) is installed.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel im Bereich seines distalen Endes mit einem elektrischen Temperatursensor ( 3 ) versehen ist. 9. The device according to claim 8, characterized in that the plug in the region of its distal end is provided with an electrical temperature sensor (3).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel in seinem in den Gehörgang ( 12 ) zu stecken den Bereich mit mindestens einem optoelektronischen Sender/Empfänger elementenpaar ( 1 , 2 ) bestückt ist. 10. The device according to claim 8, characterized in that the plug to plug in his into the ear canal (12), the region with at least one optoelectronic transmitter / receiver pair of elements (1, 2) is equipped.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das photoelektronische Sender/Empfängerelementen paar auf Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs ausge legt ist. 11. The device according to claim 10, characterized in that the photo is electronic transmitter / receiver elements sets out to couple light of a specific wavelength range.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß das optoelektronische Sender/Empfängerelementen paar auf dichromes Licht zur Pulsmessung einerseits und für oxymetrische Messungen andererseits ausgelegt ist. 12. The device according to claim 10, characterized in that the optoelectronic transmitter / receiver elements is designed to couple dichromatic light for pulse measurement on the one hand and for oxymetrische measurements on the other.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das optoelektronische Sender/Empfängerlementenpaar für die beiden unterschiedlichen Lichter mit unterschiedli chem Tastverhältnis und/oder unterschiedlicher Pulsfolge ansteuerbar bzw. auslesbar ist. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the optoelectronic transmitter / Empfängerlementenpaar be controlled or read out for the two different lights with differing chem duty cycle and / or different pulse sequence.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das optoelektrische Sender/Empfängerelementenpaar zwei lichtemittierende Dioden ( 2 ) für eine Frequenz im Rot bereich einerseits und eine Frequenz im Ultrarotbereich an dererseits aufweist, und daß diese Dioden in sequentieller Folge mit einer Frequenz auftastbar sind, die einem ganz zahligen Vielfachen der für das Signalverarbeitungsgerät verwendeten Netzfrequenz entspricht. 14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the optoelectronic transmitter / receiver pair of elements comprises two light emitting diodes (2) for a frequency in the red region of a hand, and a frequency in the infrared region at the other hand, and that these diodes auftastbar in sequential order with a frequency are corresponding to a whole numbered multiple of the line frequency used for the signal processing apparatus.
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