DE69727243T2

DE69727243T2 - Sensor zur an die bewegung angepasste nicht-invasiven optischen blutanalyse

Info

Publication number: DE69727243T2
Application number: DE69727243T
Authority: DE
Inventors: Rodney Chin; Paul Mannheimer; Ross Flewelling
Original assignee: Nellcor Puritan Bennett LLC
Current assignee: Nellcor Puritan Bennett LLC
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: US7720516B2; WO1998015224A2; ATE257669T1; US6374129B1; US6018673A; US20050070773A1; US20020103423A1; US20070299328A1; EP0951232B1; AU4666397A; US8649839B2; US20130144141A1; WO1998015224A3; US20100261986A1; JP3950173B2; EP0951232A2; DE69727243D1; US6845256B2; CA2267414A1; US20050070775A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft optische Sensoren zur nicht-invasiven Bestimmung von physiologischen Eigenschaften und insbesondere Sensoren zur Durchführung solcher Bestimmungen bei Vorhandensein von Bewegungen.
Einige Typen von optischen Sensoren werden verwendet, um physiologische Eigenschaften eines Patienten zu messen. Normalerweise stellt ein optischer Sensor emittiertes Licht zur Verfügung, das dann durch das Gewebe gestreut und erfasst wird. Durch Analysieren dieses Lichts können verschiedene Eigenschaften eines Patienten bestimmt werden, wie zum Beispiel Sauerstoff-Sättigung, Pulsrate, pH-Wert, etc.
Die Puls-Oxymetrie wird normalerweise verwendet, um verschiedene Bluteigenschaften zu messen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, die Blut-Sauerstoff-Sättigung von Hämoglobin in arteriellem Blut, das Volumen von einzelnen Pulsationen des dem Gewebe zugeführten Bluts und die Rate von Blut-Pulsationen, die jedem Herzschlag von einem Patienten entsprechen. Die Messungen dieser Eigenschaften wurden durch Verwendung eines nicht-invasiven Sensors erreicht, der Licht durch einen Bereich des Gewebes des Patienten streut, in dem das Blut das Gewebe durchströmt, und photoelektrisch die Absorption von Licht in diesem Gewebe erfasst. Die Menge des absorbierten Lichts wird dann verwendet, um die Menge an gemessenen Blut-Bestandteilen zu berechnen.
Das Licht, das durch das Gewebe gestreut wird, wird so ausgewählt, dass es eine oder mehrere Wellenlängen hat, die durch das Blut in einem Ausmaß absorbiert werden, das der Menge an den Blut-Bestandteilen entspricht, die in dem Blut vorhanden sind. Die Menge an transmittiertem Licht, das durch das Gewebe gestreut wird, variiert gemäß der Veränderung der Menge an Blut-Bestandteilen in dem Gewebe und der damit in Beziehung stehenden Lichtabsorption. Zum Messen des Blut-Sauerstoffpegels sind solche Sensoren normalerweise mit einer Lichtquelle, die dazu ausgestaltet ist, um Licht mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen zu erzeugen, und mit Photodetektoren versehen, die auf beide dieser Wellenlängen ansprechen, und zwar gemäß bekannter Techniken zum Messen der Blut-Sauerstoff-Sättigung.
Bekannte nicht-invasive Sensoren beinhalten Vorrichtungen, die an einem Bereich des Körpers befestigt sind, wie zum Beispiel an einem Finger, an einem Ohr oder an der Kopfhaut. Bei Tieren und Menschen wird das Gewebe von diesen Körperbereichen von Blut durchströmt, und auf die Gewebeoberfläche kann mittels der Sensoren leicht zugegriffen werden. Es wird sogar ein photoelektrischer Pulswandler von World Precision Instruments beschrieben, der Signale durch den Fingernagel aufzeichnen kann.
Optische Sensoren sind normalerweise entweder reflektierend oder transmittierend. Bei transmittierenden Sensoren sind ein Emitter und ein Detektor an gegenüberliegenden Seiten von dem Finger, der Zehe, der Nase oder von anderem Gewebe angeordnet. Sie messen Licht, das durch das Gewebe von einer Seite zur anderen transmittiert wird. Andererseits sind bei Reflexionssensoren der Emitter und der Detektor nebeneinanderliegend, wie zum Beispiel bei der Anordnung an der Stirn oder an einem Fötus, wo es schwierig ist, einen Sensor über einem Finger etc. zu positionieren. Reflexionssensoren erfassen Licht, das zu der gleichen Fläche zurückgestreut wird.
Bei der Puls-Oxymetrie besteht das Ziel darin, die Menge an Sauerstoff in arteriellem Blut zu bestimmen, wobei zwischen venösem Blut und dem Gewebe selbst unterschieden werden soll. Das emittierte Licht kann jedoch durch alle drei absorbiert werden, und es muss zwischen diesen unterschieden werden. 1 zeigt einen Ausdruck von dem Logarithmus des erfassten Intensitätssignals über der Zeit. Die durchgehende Linie 10 ist das erfasste Infrarot-Signal in einem Puls-Oxymeter, wobei gezeigt ist, dass es über der Zeit variiert. Die gestrichelte Linie 12 ist das erfasste Rot-Wellenlängensignal. Wie gesehen werden kann, bewegt sich der Wert mit der Herzschlag-Frequenz nach oben und nach unten, und zwar in Folge des Pulsierens des Bluts durch die Arterien. Der Bereich des Signals unter der Linie 14 stellt das Licht dar, das durch das Gewebe, das venöse Blut und eine Basislinienkomponente des arteriellen Bluts absorbiert wird.
Durch Verwendung einer geeigneten Signalanalyse kann der DC-Bereich eliminiert werden, wobei ein extrahierter AC-Bereich verbleibt, und zwar in Folge der Absorption durch das arterielle Blut. Wie in 1 und noch deutlicher in 2 zu sehen ist, sind das Rot- und das Infrarot-Signal in Phase, obwohl sie mit verschiedenen Werten variieren. 2 zeigt einen Ausdruck über eine Zeitperiode des logarithmischen Rot-Signals über dem logarithmischen Infrarot-Signal, und dies wird allgemein als eine Lissajous- Figur bezeichnet. Wie gesehen werden kann, ist eine Linie gebildet, die angibt, dass sie sich in Phase befinden.
Diese Eigenschaften der Rot- und Infrarot-Signale ermöglichen die Bestimmung der Sauerstoff-Sättigung durch zwei Verfahren. In einem ersten Verfahren wird das "Verhältnis-von-Verhältnissen" berechnet, das das Verhältnis, zwischen Rot und Infrarot, der Logarithmen von den Quotienten ist, die durch Dividieren der maximalen Signalintensität und der nachfolgenden minimalen Signalintensität erhalten werden. Dieses Verhältnis-von-Verhältnissen wird dann in einer vorbestimmten Formel verwendet, um die arterielle Sauerstoff-Sättigung zu berechnen. Dies ist vollständiger in dem US-Patent Nr. 4,653,498 beschrieben.
In einem zweiten Verfahren, hier bezeichnet als "Methode der kleinsten Quadrate", wird eine Kleinste-Quadrate-Regressionsanalyse bezüglich der oben genannten Lissajous-Figur durchgeführt, um die Steigung der zusammengesetzten Datenpunkte zu bestimmen, die während jeder Zeitperiode aufgenommen werden. Diese Steigung wird dann in einer vorbestimmten Formel verwendet, um die arterielle Sauerstoff-Sättigung zu bestimmen. Die US 4,883,055 und die US 5,111,817 offenbaren beide ein Puls-Oxymeter, bei dem ein künstlich induzierter Blut-Impuls verwendet wird, um die Sauerstoff-Sättigung im arteriellen Blut zu messen. Der künstliche Impuls wird durch eine Manschette erzeugt, die um ein Körperteil herumgewickelt ist, das stromaufwärts von der Messstelle eine Arterie hat, wenn ein Druck-Impuls durch die Manschette auf das Körperteil aufgebracht wird. Die Publikation "Sensor für die Durchführung medizinischer Messungen, insbesondere pulsoximetrischer Messungen am menschlichen Finger", Research Disclosure, Nr. 380, Dezember 1995, Emsworth, GB, Seiten 831–832, XP000549843 offenbart ein Puls-Oxymeter mit einem optischen Reflexionssensor, der dazu ausgestaltet ist, um an einem Nagel von einem Patienten angebracht zu werden.
In einigen Fällen ist es gewünscht, die Sauerstoff-Sättigung von dem venösen Blut zu messen, um eine Angabe zu erhalten, wie viel Sauerstoff von dem Körper verbraucht wird. Andererseits gibt das arterielle Blut einen Hinweis, wie viel Sauerstoff zu dem Körper geliefert wird. In dem Shinga-Patent Nr. 4,1927,264 wird die Sauerstoff-Sättigung in venösem Blut bestimmt, und zwar durch Induzieren eines venösen Drucks mit einer Druckmanschette. Dadurch wird die Linie 14 in 1 wirksam mit einer Frequenz variiert, die verschieden ist von der Herzrate, so dass sie separat gefiltert und isoliert sowie mit dem arteriellen Puls verglichen werden kann. Der nicht-variierende Bereich wird dann als die Gewebeabsorption angenommen und kann von der Absorption durch das venöse Blut mit dem langsam variierenden induzierten Druck unterschieden werden. Ein alternativer Lösungsansatz kann bei der Extrakorporal-Überwachung verwendet werden, bei der das Blut tatsächlich aus dem Körper herausgepumpt und dann wieder zurückgepumpt wird. Eine solche Technik wird in dem Artikel von Odell et al. mit dem Titel "Use of Pulse Oximetry to Monitor Venous Saturation During Extracorporeal Life Support", Critical Care Medicine, Band 22, Nr. 4 (4. April 1994) beschrieben. Bei Odell wird das venöse Blut, das aus dem Körper herausgepumpt wird, an dem Sensor vorbeigeleitet, und der Pumpmechanismus bewirkt einen künstlichen Impuls, der die Verwendung von Puls-Oxymetrie-Techniken ermöglicht.
Bewegungs-Artefacte können das Puls-Oxymetrie-Signal verschlechtern, auf das ein Arzt vertraut, ohne dass es dem Arzt bewusst ist. Dies ist speziell dann der Fall, wenn die Überwachung des Patienten aus der Ferne erfolgt, die Bewegung zu klein ist, um von dem Arzt überwacht zu werden, oder der Arzt das Instrument oder andere Teile des Patienten betrachtet und nicht die Stelle des Sensors. Daher werden typische Techniken verwendet, um so die Einflüsse von Bewegungen zu reduzieren oder um die Bewegungen zu kompensieren.
Bei einem Oxymeter-System, das im US-Patent 5,025,791 beschrieben ist, wird ein Akzelerometer verwendet, um Bewegungen zu erfassen. Wenn die Bewegung erfasst wird, werden Messungen, die durch Bewegung beeinflusst werden, entweder eliminiert oder als verfälscht angezeigt. Bei einem typischen Oxymeter werden Messungen, die an den Hochpunkten und Tiefpunkten des Blut-Impulssignals aufgenommen werden, verwendet, um die gewünschte Eigenschaft zu berechnen. Bewegungen können einen falschen Signal-Hochpunkt bzw. einen falschen Signal-Tiefpunkt erzeugen, was zu einer Messung führt, die einen ungenauen Wert hat und die zu einem falschen Zeitpunkt aufgezeichnet wird. In dem US-Patent Nr. 4,802,468, übertragen auf Nellcor Puritan Bennett, dem Inhaber der vorliegenden Erfindung, wird ein EKG-Signal überwacht und mit den Oxymeter-Messwerten in Korrelation gebracht, um eine Synchronisation zu bewirken, um die Wirkungen von Rauschen und von Bewegungs-Artefacten auf die Oxymeter-Messungen zu begrenzen. Dadurch werden die Wahrscheinlichkeiten vermindert, dass das Oxymeter bei einem periodischen Bewegungssignal arretiert wird. Noch andere Systeme, wie zum Beispiel jenes, das in dem US-Patent Nr. 5,078,136 beschrieben ist, übertragen auf Nellcor Puritan Bennett, verwenden eine Signalverarbeitung bei einem Versuch, die Wirkungen von Rauschen und Bewegungs-Artefacten zu begrenzen. Das '136-Patent verwendet beispielsweise eine lineare Interpolation und Veränderungsgeschwindigstechniken, um das Oxymeter-Signal zu analysieren. Das US-Patent Nr. 5,337,744 beschreibt Sensor-Modifikationen, die verwendet werden, um die Unempfindlichkeit des Signals gegen Bewegungseinflüsse zu verbessern.
Das Bewegungssignal beeinflusst die Messung, da es das Herzsignal verdeckt. Das Bewegungssignal kann viele Komponenten beinhalten, wie zum Beispiel, dass der Emitter oder der Detektor physikalisch von dem Körper wegbewegt werden, oder dass ein Volumen von venösem oder arteriellem Blut in Reaktion auf der Bewegung verwirbelt wird, oder dass der Signalpfad durch Expansion oder Kompression des Gewebes infolge von Bewegung verkürzt oder verlängert wird.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Praxis kann die Signalanalyse in der Lage sein, direkt das zeitvariable Bewegungssignal zu verwenden, um die Sauerstoff-Sättigung zu berechnen. Unter einigen Bedingungen hat das Verhältnis-von-Verhältnissen (oder kleinste Quadrate), das aus einem durch Bewegung induzierten Signal resultiert, den gleichen Wert wie das Verhältnis-von-Verhältnissen (oder wie die kleinsten Quadrate) für das durch das Herz induzierte Signal. Das Rot- und Infrarot-Intensitätssignal sind häufig nicht in Phase und können die Verwendung des Bewegungssignals für die Berechnung der Sauerstoff-Sättigung begrenzen. Einer der Faktoren, der dies bewirken kann, ist in 3 dargestellt. Wie in 3 dargestellt, kann Licht auf seinem Weg zu einem Detektor 30 von dem Emitter 28 durch die Haut 13, das Fett 15, die Muskeln 16 und den Knochen 18 strahlen. Licht mit einer Wellenlänge kann allgemein den Pfad 32 durchlaufen, wohingegen Licht mit einer anderen Wellenlänge tiefer eindringen und den Pfad 34 durchlaufen kann. Eine Bewegung bewirkt unproportionale Veränderungen bezüglich der Pfad-Längen von zwei Lichtwellenlängen, was dazu führt, dass die Signale des Detektors außer Phase sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen nicht-invasiven optischen Sensor zur Verfügung, der das Bewegungssignal verwendet, um die zu messenden physiologischen Eigenschaften zu berechnen. Zum Beispiel können für die Puls-Oxymetrie eine Kleinste-Quadrate- oder Verhältnis-von-Verhältnissen-Technik bezüglich der Steigung des Bewegungssignals selbst angewendet werden. Dies wird möglich gemacht, indem eine Stelle an dem Patienten ausgesucht wird, an der die Bewegung Signale mit zwei Wellenlängen erzeugt, die auf adäquate Weise miteinander korreliert werden. Adäquat korrelierte Signale haben eine "geschlossene" oder "nahezu geschlossene" Lissajous-Figur. Es wurde insbesondere bestimmt, dass ein Sensor, der an einem Nagel angeordnet ist, speziell an einem Daumennagel, die Eigenschaften zeigt, dass die Rot- und Infrarot-Signale in Phase sind, wenn sie für die Puls-Oxymetrie verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem einen optischen Sensor zur Verfügung, der vollständig auf einen Nagel passt. Keine Klebstoffe oder andere Befestigungsmechanismen um den Rest des Fingers herum sind erforderlich, was dazu führt, dass sich der gesamte Sensor mit dem Nagel bewegt. Die Verwendung der Stelle des Nagels vermindert die Wahrscheinlichkeit von Außer-Phase-Bewegungssignalen für rote und infrarote Wellenlängen und nimmt den Vorteil der Eigenschaft der überwiegenden arteriellen Blut-Sättigung des Bluts unter dem Nagel in Anspruch. Außerdem ist der Nagel eine vorteilhafte Oberfläche zum Befestigen des Sensors, und an dieser Stelle ermöglicht das Befestigungsverfahren, dass ein Sensor mit geringer Profilierung und geringem Gewicht verwendet werden kann, wodurch zusätzlich Differenz-Phasenfehler infolge von Bewegung begrenzt werden.
Vorzugsweise ist der Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Nagel ein Reflexions-Typ-Sensor. In einem Ausführungsbeispiel wird ein geringerer Abstand verwendet als bei normalen Sensoren gemäß Stand der Technik, vorzugsweise weniger als fünf Millimeter, und noch bevorzugter etwa vier Millimeter. Es wurde empirisch bestimmt, dass die physiologischen Eigenschaften an der Stelle des Nagels bei geringerem Abstand ein verbessertes Signal erzeugen. Außerdem hat der Sensor vorzugsweise eine Krümmung, die an die Form des Nagels angepasst ist, und er wird mit einem Klebstoff befestigt.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann eine künstliche Bewegung durch einen Luftbeutel (Airbag) oder auf andere Weise induziert werden, um ein Bewegungssignal zu erzeugen, das zusammen mit dem Sensor der Erfindung verwendet werden kann. Insbesondere kann dies für Patienten mit geringer Perfusion, einem schwachen Herzschlag oder ohne Herzschlag verwendet werden, wie dies im Verlauf von Bypass-Operationen der Fall ist.
Für ein besseres Verständnis der Eigenschaften und der Vorteile der Erfindung wird nun auf die nachfolgende Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Grafik von dem Ausdruck der Infrarot- und Rot-Intensitätssignale für Puls-OXymeter.
2 ist eine Grafik der Rot-Signale und IR-Signale, die die Korrelation zeigt.
3 ist eine Darstellung von verschiedenen durchschnittlichen Pfaden für Licht verschiedener Wellenlängen durch einen Patienten.
4 ist eine perspektivische Ansicht von einem Nagel-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Daumen.
5 ist eine weggeschnittene Querschnittsansicht von einem Daumen, in der dessen Bestandteile gezeigt ist.
6 ist eine weggeschnittene Endansicht von einem Ausführungsbeispiel von einem anpassungsfähigen Nagel-Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Darstellung von einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung, der in Längsrichtung angeordnet ist, um die Lunula von dem Nagel zu überspannen.
8A–8D sind Lissajous-Figuren von der Ausgabe von einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung mit und ohne Bewegung, sowie mit geringer und hoher Sättigung.
9A ist ein Ausdruck von der Rot- und Infrarot-Frequenzverteilung (FFT der Zeitsignale), der experimentelle Ergebnisse von einem Daumennagel-Sensor gemäß der Erfindung zeigt.
9B ist ein Ausdruck von den Lissajous-Figuren für die Ergebnisse aus 9A.
10 ist eine Grafik, die einen Ausdruck von Sauerstoff-Sättigungs-Messwerten von einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, verglichen mit einem Standard-Sensor gemäß Stand der Technik.
11A und 11B vergleichen den Sensor gemäß Stand der Technik mit dem Sensor der vorliegenden Erfindung. Die Ausgangswellenformen und Lissajous-Figuren sind für jeden Sensor gezeigt.
12 ist eine Darstellung von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der ein kombinierter Reflexions-/Transmissions-Sensor gezeigt ist.
13 ist eine Darstellung von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen unabhängigen Nagel-Sensor mit seinem eigenen Display zeigt.
14 ist eine Darstellung von einem Nagel-Sensor mit einem Bewegungen induzierenden Mechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 und 16 sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht von dem Bewegungen stimulierenden Mechanismus aus 14.
17 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Programm zur Beantwortung, ob für die Berechnung der Sättigung Bewegungen oder ein Herzpuls verwendet wird.
18 ist ein Blockdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von Bereichen von einem Oxymeter, das eine gesteuerte Erzeugung von Bewegung verwendet.
19 ist eine Darstellung von einem Ausführungsbeispiel von dem Sensor unter Verwendung einer zylindrischen Linse und einem gefärbten Klebstoff.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
4 zeigt einen Sensor 40 gemäß der vorliegenden Erfindung, der vorzugsweise an einem Nagel 42 (ein Daumennagel oder irgendein anderer Finger kann verwendet werden). Der Sensor wird mit Klebstoff gehalten und weist einen Emitter 44 und einen Detektor 46 auf. Ein flexibler Schaltkreis 48 bewirkt die elektrischen Verbindungen zwischen dem Emitter und dem Detektor und kann zwischen dem Sensor und einem Befestigungsstreifen 50 ziehharmonikaförmig sein, um eine zusätzliche Zugentlastung zu bewirken. Dadurch wird der Sensor gegen ein Reißen oder Ziehen an dem elektrischen Verbindungskabel von entweder der Sensor-Stelle oder der anderen Richtung geschützt. Der Streifen 50 kann beispielsweise ein elastischer Streifen sein, ein Stoff streifen, der mit Velcro^® oder irgendwelchen anderen Mitteln befestigt ist. Der flexible Schaltkreis 48 kann elektrische Drähte oder optische Faserleitungen aufweisen. Das Licht mit verschiedenen Wellenlängen kann unter Verwendung der optischen Faserleitung vorgemischt werden.
Die Anordnung an der Oberseite des Nagels macht es möglich, dass sich das Kabel entlang der Oberseite des Fingers oder eines anderen Fingers erstreckt, ohne dass sich der Sensor oder das Kabel an der palmaren Seite des Fingers befindet, wo es durch Greifen oder eine andere Funktion der Hand beeinträchtigt werden würde.
Wie gesehen werden kann, sind der Emitter 44 und der Detektor 46 seitlich entlang der Breite des Nagels angeordnet. Jedoch ist auch eine längsgerichtete Anordnung (nachfolgend detaillierter erläutert) oder eine andere Anordnung an dem Nagel möglich. Der Abstand zwischen dem Emitter und dem Detektor kann variiert werden, es wurde jedoch experimentell herausgefunden, dass ein optimaler Abstand kleiner als 10 mm beträgt, vorzugsweise weniger als 5 mm und noch bevorzugter etwa 4 mm.
Das Nagelbett stellt eine gute Stelle für den Sensor dar, da beobachtet wurde, dass durch Bewegungen künstliche Signale für die roten und infraroten Wellenlängen erzeugt werden, die zu einem großen Teil miteinander in Korrelation stehen. Die Erfinder haben beobachtet, dass dies zu einem Verhältnis-von-Verhältnissen (oder kleinste Quadrate) führt, was gut mit der arteriellen Sauerstoff-Sättigung korreliert.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Querschnittsansicht von dem Daumen gezeigt. Wie gesehen werden kann, enthält der Daumen einen Knochen 52 mit einer dünnen Schicht aus Verbindungsgewebe 54 zwischen den Knochen und dem Daumennagel 56. Eine Anzahl von Eigenschaften kann zu dem verbesserten Signal beitragen, und die durch Bewegung induzierten Einflüsse sind in Phase. Die verschiedenen Wellenlängenpfade, die in 3 dargestellt sind, können durch das Vorhandensein des Knochens 52 begrenzt werden, wodurch verhindert wird, dass eine der Wellenlängen tiefer in das Gewebe eindringt und eine anderen Wegstrecke durchlaufen muss. Dieser Effekt wird durch die Auswahl des Daumenknochens als eine Stelle bewirkt, und durch die Verwendung von einem Oxymeter-Reflexionssensor im Gegensatz zu einem Transmissionssensor. Bei einem Transmissionssensor muss das Licht um den Knochen herum tief durch das Gewebe strahlen, und das rote und infrarote Licht können verschiedene Längen haben und durch Bewegungen unterschiedlich beeinflusst werden.
Die verbindende Gewebeschicht 54 ist dünn und offensichtlich stark verbindend. Daher wird die Expansion und Kompression von Gewebe, insbesondere von fettem Gewebe, wodurch Außer-Phase-Bewegungseinflüsse an anderen Stellen und bei anderen Typen von Sensoren bewirkt werden können, offensichtlich deutlich reduziert. Da der Daumennagel 56 selbst eine stabile Anbringungsplattform bildet, kann der Sensor sicher mit einem Klebstoff daran angebracht werden, wodurch vermieden wird, dass sich der Emitter und der Detektor von dem Patienten ablösen und Spalte bewirken, die zu fehlerhaften Verhältnis-von-Verhältnissen-Werten führen.
Der Bereich unter dem Nagel 56 stellt außerdem einen Bereich dar, von dem es scheint, dass dort eine Konzentration von mit Sauerstoff gesättigtem Blut vor herrscht, ähnlich der Sättigung von arteriellem Blut. Der Sauerstoffverbrauch unter dem Nagel scheint relativ zu der dort vorherrschenden Zirkulation relativ gering zu sein, oder das relative Volumen von venösem Blut kann vernachlässigbar klein sein.
Das Vorhandensein von kleinen Kapillaren statt großen Gefäßen macht diesen Bereich homogener, wodurch die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass zwei unterschiedliche Lichtwellenlängen beim Durchstrahlen durch verschiedene Bereiche unterschiedlich beeinflusst werden. Bei Nicht-Vorhanden von Bewegung ermöglicht es die hohe Perfusion, dass normale Puls-Oxymetrie-Messungen durchgeführt werden können. Bei Vorhandensein von Bewegung ermöglicht es die große Menge an vorhandenem Blut, das ein starkes Bewegungssignal erhalten wird, da eine große Menge an Blut durch die Bewegung verlagert wird. Bei Experimenten, die von den Erfindern durchgeführt wurden, wurde beobachtet, dass die Bewegungseinfluss-Signale 50 Mal stärker waren als die von einem normalen pulsativen Phletysmogramm-Signal. Die Stelle am Nagel scheint eine Nagelbett-Gewebegrenze zu haben, die für die Wellenlängen des Sensors optisch phasenangepasst sind.
Zusätzlich zur Messung der Sauerstoff-Sättigung ist das Nagelbett eine gute Stelle für andere optische Sensoren. Beispielsweise kann eine Glukose-Erfassung angewendet werden, bei der die Verwendung einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich erforderlich ist. Unter den Bluteigenschaften oder Bestandteilen, die gemessen werden können, befinden sich Blutgase (CO₂, O₂), pH-Wert, Glukose, Arzneimittel-Konzentrationen oder andere Analyte (THb, Hct, Lactat, K⁺, Na⁺, Ca²+, etc.).
6 ist eine weggeschnittene Endansicht von einem Ausführungsbeispiel von einem Sensor 40 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Emitter 44 und der Detektor 46 sind, wie gezeigt ist, an einer flexiblen Schaltkreisplatine 60 angebracht. Ein elektrisches Kabel 62 bildet die Verbindung zu den elektronischen Komponenten der Schaltkreisplatine 60. Der Körper des Sensors ist vorzugsweise ein halbstarres Bauteil aus einem schwarzen Poron-Schaum. Ein Metallstreifen kann eingebettet sein, um eine zusätzliche Steifigkeit zu bewirken. Ein Klebstoff ist an der Unterseite 64 des Sensors vorgesehen, um diesen sicher an dem Nagel zu befestigen. Die Unterseite ist außerdem gekrümmt, um an die Form des Nagels angepasst zu werden, sie ist jedoch etwas flexibel, um die Anpassung an unterschiedliche Nagelformen zu ermöglichen. Sensoren mit unterschiedlicher Krümmung können für unterschiedliche Größen und Formen von Nägeln vorgesehen sein, um für eine optimale Anpassung zu sorgen, oder die untere Fläche kann aus einem weicheren anpassungsfähigeren Material hergestellt sein.
Eine Eigenschaft des Nagels als eine Stelle besteht darin, dass der Nagel selbst als ein Lichtleiter wirken kann, der das Licht zwischen dem Emitter und dem Detektor überträgt. Vorzugsweise strahlt das Licht durch das Gewebe unter dem Nagel entlang eines Pfades 66. Ein Teil des Lichts kann jedoch durch den Nagel selbst auf dem Pfad 68 zwischen dem Emitter und dem Detektor hin- und hergeworfen werden, und zwar in einer Weise, die für einen Wellenleiter nicht unwahrscheinlich ist. Um diesen Nebenschluss zu vermeiden, ist der Sensorkörper dazu ausgestaltet, um Licht zu absorbieren, oder zumindest ist der Bereich zwischen dem Emitter und dem Detektor zumindest teilweise so hergestellt, um die interessierenden Wellenlängen zumindest teilweise zu absor bieren. Auf diese Weise wird jedes Mal dann, wenn Licht auf die Stelle des Nagels benachbart zu der Absorptionsschicht auftrifft, diese absorbiert statt entlang des Nagels übertragen zu werden.
Der Nebenschluss kann außerdem durch vertieftes Anordnen des Emitters und des Detektors begrenzt werden, und zwar durch Vorsehen einer schmalen numerischen Apertur (Öffnung). Wegen der Steifigkeit des Sensorkörpers werden durch die vertiefte Anordnung keine Variationen der Distanz während der Bewegung erzeugt. Durch Begrenzen der numerischen Apertur des Emitters und des Detektors auf Werte von weniger als 0,9, vorzugsweise auf Werte von weniger als 0,5, wird der Emitter nicht direkt Licht in den Nagel-"Wellenleiter" leiten, und Licht, das möglicherweise durch Pfad 68 strahlt, liegt außerhalb des Akzeptanzwinkels des Detektors.
Der Nagel bietet außerdem Vorteile bezüglich der Befestigung des Sensors an dem Patienten, da der Nagel nicht die Menge an Ölen oder Schweiß aufweist, wie sie auf der Haut vorhanden sind.
7 ist eine Darstellung von einem Sensor 700, der in Längsrichtung entlang eines Nagels 706 angeordnet ist. Der Sensor hat einen Emitter 702 und einen Detektor 704, die sich nicht beide auf der Lunula von dem Nagel befinden. Die Lunula ist der hell gefärbte Bereich des Nagels unter der Linie 708 in 7. Es wird angenommen, dass dann, wenn sich sowohl der Emitter als auch der Detektor auf der Lunula befinden, ein stärkerer unerwünschter Nebenschluss des Lichts auftritt.
8 beinhaltet 8A–8D, die die Lissajous-Figuren und berechnete Sättigungen für einen Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung unter vier Bedingungen zeigen: Bewegung und keine Bewegung bei hoher und geringer Sättigung. Wie in 8A und 8B bei hoher Sättigung zu sehen, ist die berechnete Sättigung 100% äquivalent mit oder ohne Bewegung. In 8B kann man sehen, dass das Bewegungssignal mehr als zehn Mal größer ist als das Herzsignal aus 8A (8A und 8C sind mit dem Faktor 10 verstärkt). Ähnliche Resultate finden bei geringer Sättigung statt, wie in 8C und 8D zu sehen, wo die Sättigungswerte berechnet wurden, die 70% unter beiden Bedingungen lagen.
9A ist eine Grafik der Frequenzverteilung der erfassten Rot- und Infrarot-Signale für einen Sensor der vorliegenden Erfindung in einem Experiment mit einem aufgebrachten künstlichen Bewegungsimpuls von 8 Hz. die Herz-Signatur kann bei geringen Frequenzen von unter 5 Hz gesehen werden, während das Bewegungssignal mit 8 Hz ebenfalls sichtbar ist. 9B zeigt eine Grafik von Rot-Intensitätssignalen über Infrarot-Intensitätssignalen für das dargestellte Experiment, die zeigt, dass beide Signale korrelieren und die gleiche Sättigung darstellen.
10 zeigt die Sauerstoff-Sättigungs-Messwerte von einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung in experimentellen Tests ohne Bewegung im Vergleich mit einem Standard-Transmissionssensor gemäß Stand der Technik an einer anderen Stelle. Eine große Übereinstimmung wurde bemerkt, die angibt, dass die Kalibrierung dieses Sensors an der Stelle des Nagelbetts ähnlich wie bei einem herkömmlichen Transmissionssensor ist.
11A und 11B zeigen einen Vergleich der Ausgangswellenform und der Lissajous-Figuren bei Vorhandensein von Bewegung mit einem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung (11B) sowie einem Standard-Transmissionssensor gemäß Stand der Technik an einer anderen Stelle (11A).
12 zeigt eine alternative Ausgestaltung der vorliegende Erfindung, bei der ein Nagel-Sensor 70 gemäß der vorliegenden Erfindung über einen flexiblen Schaltkreis 72 mit einem Transmissionssensor 74 verbunden ist, der um den Finger herumgewickelt ist sowie einen Emitter 76 und einen Detektor 78 aufweist, die an der Oberseite bzw. an der Unterseite von dem Finger angeordnet sind. Ein solcher kombinierter Sensor kann es dem Oxymeter ermöglichen, sein Programm zu überwachen, um zwischen den Sensoren auszuwählen, und zwar abhängig von den Bewegungsbedingungen. Wenn Bewegungen vorhanden sind, dann kann der Sensor 70 verwendet werden, und wenn keine Bewegung vorhanden ist, dann kann der Sensor 74 verwendet werden, der bezüglich des Herzpulssignals empfindlicher sein kann. Alternativ kann ein Paar Rot- und Infrarot-Emitter verwendet werden, und zwar mit einem Reflektionsdetektor an dem Nagel und einem Transmissionsdetektor entfernt von dem Nagel. Abhängig von der Betriebsart kann ein Schalter in dem Sensor oder in einem Zwischenverstärkermodul oder in der Oxymeter-Überwachung zwischen den Detektoren auswählen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein einziger Detektor verwendet, wobei ein Paar von Emittern an dem Nagel und ein weiteres Paar von Emittern entfernt von dem Nagel angeordnet sind. Alternativ kann ein vollständig getrennter Transmissionssensor verwendet werden.
Bei einigen Patienten, insbesondere bei jenen mit schwacher Blut-Perfusion, kann es schwierig sein, bezüglich einer Impulswellenform zu takten. Der zusätzliche Transmissionssensor kann verwendet werden, um das Takten für einen solchen Patienten zu ermöglichen. Außerdem kann ein Transmissionssensor verwendet werden, um den Nagel-Sensor "On-the-Fly" zu kalibrieren. Wegen des Nebenschlusses und anderer einzigartiger Aspekte an der Stelle des Nagels kann eine vorbestimmte Kalibrierung weggelassen werden. Eine Messung der Sättigung unter Verwendung von Transmissions- und Nagel-Reflexionssensoren kann bei Nicht-Vorhandensein von Bewegungen erfolgen, und zwar mit einem Korrekturfaktor, der bei dem Reflexionssensor zur Anwendung kommt. Die Korrektur kann eine Konstante sein, die hinzugefügt wird, oder ein Multiplikationsfaktor oder beides. Wenn Messungen bei verschiedenen Sättigungen erfolgen, dann kann eine Kalibrierungslinie oder -kurve durch das Oxymeter bestimmt werden, indem Einstellungen an irgendeiner Stelle entlang der berechneten Kurve ermöglicht werden. Anschließend kann der Nagel-Sensor, bei Vorhandensein von Bewegungen, genauer kalibriert werden.
13 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein unabhängigen Sensor 80 gemäß der vorliegenden Erfindung die Verarbeitungsschaltung in einem oder mehreren Halbleiterchips im Inneren beinhaltet und seine eigene Anzeige 82 hat, die beispielsweise eine Flüssigkristall-Anzeige sein kann. In einem Ausführungsbeispiel ermöglicht ein Schalter 84 das Umschalten zwischen den Betriebsarten, wie zum Beispiel zwischen dem Anzeigen von einem Puls oder der Sauerstoff-Sättigung. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann eine flexible Verbindung 86 zu einem Modul 88 verwendet werden, das an einem Streifen 90 angebracht ist. Das Modul 88 kann die Batterie oder alternativ die Verarbeitungsschaltung oder das Display beinhalten. Außerdem kann jedes Ausführungsbeispiel für eine drahtlose Übertragung zu einem Oxymeter verwendet werden, wobei die Übertragungsschaltung entweder in dem Modul 88 oder in dem Sensorkörper 80 enthalten ist.
14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Stimulator verwendet wird, um künstliche Impulse zu erzeugen. Ein Stimulator kann elektrisch die Nerven stimulieren, um eine Bewegung von einem Appendix zu bewirken, oder kann eine pneumatische Druckmanschette verwenden, um einen künstlichen Impuls zu stimulieren, oder kann eine elektromechanische Stimulation oder irgendeinen anderen Mechanismus verwenden, der eine Impulscharakteristik erzeugt, die verschieden ist (z. B. Amplitude, Frequenz, Form, etc.) von dem Herzpuls, so dass der Herzpuls nicht mehr verwendet werden muss. Eine solche Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft bei Patienten mit geringer Blut-Perfusion oder einem schwachen Herzschlag. 14 ist ein Ausführungsbeispiel, das einen Sensor 92 zeigt, der an einem Daumennagel angebracht ist, mit einem Airbag 94, der an der Unterseite des Daumens angebracht und mit einem Streifen 96 in seiner Position gehalten wird. Durch einen Schlauch 98 zu dem Airbag wird dieser periodisch auf- und abgeblasen, wodurch eine Druckwelle durch den Daumen bewirkt wird, was zu einer künstlich induzierten Bewegung führt. Diese durch Druck induzierte Bewegung bewirkt die für den Sensor 92 erforderliche Variation, um die Sauerstoff-Sättigung entweder unter Verwendung von Verhältnis-von-Verhältnissen oder Kleinste-Quadrate-Technik zu messen. Wenn die Bewegung in dem Frequenzbereich von einem Herzschlag liegt, kann der Sensor rückwärtskompatibel mit vorhandenen Oxymeter-Überwachungen sein, wie zum Beispiel jene, die bezüglich eines Herzsignals takten.
15 zeigt einen Airbag 94 in Draufsicht und stellt den Schlauch 98 dar, der mit einer Membranpumpe 100 verbunden ist. 16 zeigt eine Seitenansicht von dem Airbag 94 aus 15 und zeigt, dass er breit aber flach ist.
17 ist ein Flussdiagramm von einem Ausführungsbeispiel von einem Teil eines Programms zum Betrieb eines Oxymeters, so dass entweder Herzpulse oder Bewegungsimpulse verwendet werden können, um die Sauerstoff-Sättigung zu berechnen. Die Sauerstoff-Sättigung wird auf bekannte Weise (Schritt A) berechnet. In einer ersten Alternative wird das Signal analysiert, um zu bestimmen, ob ein Herzpuls oder ein Bewegungsimpuls vorliegt (Schritt B). Dies kann unter Verwendung von Impuls-Qualifizierungs- oder einer Bewegungserfassungstechniken erfolgen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Wenn ein Bewegungssignal vorhanden ist und für die Berechnung der Sauerstoff-Sättigung verwendet wird, dann wird in Schritt C lediglich das Sauerstoff-Sättigungs-Signal angezeigt und keine Impulsrate (die eine Bewegungsimpulsrate sein kann, und nicht die Rate von dem Herzen des Patienten). Wenn ein Herzpuls verwendet wird, dann wird die Impulsrate ebenfalls angezeigt (Schritt D).
Alternativ kann ein Impuls-Bestimmungsschritt E angewendet werden, wenn der Sensor sowohl einen Reflexionssensor als auch einen Transmissionssensor beinhaltet. Wenn die Bewegung über einem vorbestimmten Grenzwert liegt (wie zum Beispiel zumindest das Zweifache eines arteriellen Impulssignals), dann wird der Reflexionssensor verwendet, der das Bewegungssignal verwendet und eine Bewegungsfilterungs- oder Bewegungsreduktionstechnik verwendet (Schritt F). Wenn das Bewegungssignal unterhalb des Grenzwertes liegt, dann wird der Transmissionssensor verwendet (Schritt G), wobei eine Standard-Bewegungsreduktionstechnik verwendet wird (entweder Hardware oder Software oder beides).
Beide Sensoren können in einer fortlaufenden Weise gespeist werden, und die Sättigung und die Rate können gewählt werden, um von dem Sensor zu stammen, der am zuverlässigsten ist, und zwar abhängig von der Bewertung des Instruments bezüglich der Bewegung. Durch eine simultane Berechnung können außerdem bei Vorhandensein von Bewegungen verbesserte Abschätzungen der verarbeiteten Signale der Herzrate ermöglicht werden, wodurch man von der geschätzten Sättigung Kenntnis erlangt.
18 ist ein Blockdiagramm von einem Teil einer Puls-Oxymeter-Überwachung, die zusammen mit einem künstlichen Impulsgenerator verwendet wird, wie in 14–16 gezeigt. Ein Frequenzgenerator 110 erzeugt eine gewünschte Frequenz für den Bewegungsimpuls. Diese kann variiert werden, um eine Frequenz zu erzeugen, die nicht durch anderes Rauschen beeinflusst wird, oder ein Frequenzsprungverfahren kann verwendet werden, um das Signal gegenüber anderen Quellen von Bewegung oder Rauschen zu isolieren. Eine Pumpensteuerung 112 aktiviert eine Pumpe oder einen Motor 100 (12) mit der erzeugten Frequenz. Da die Antriebsfrequenz bekannt ist, können wahlweise auch andere Frequenzen herausgefiltert werden, um das Rauschen zu reduzieren. Nachdem ein Signal aufgenommen und durch eine Schaltung 114 in digitale Form konvertiert ist, wird ein Bandpassfilter 116 verwendet, um andere Frequenzsignale zu reduzieren. Ein Steuersignal von einem Frequenzgenerator 110 kann die Bandpassfrequenz variieren. Eine Schaltung oder ein Prozessor 118 berechnet dann die Sauerstoff-Sättigung. In einem Ausführungsbeispiel steuert eine zentrale Steuerung 120 den Rest der Schaltung, einschließlich die Sensortreiberschaltung 122, die wahlweise verschiedene Reflexions- und Transmissionsemitter aktivieren kann. Die Steuerung 120 kann in einem Ausführungsbeispiel außerdem die Signale auf das Vorhandensein von Bewegungen analysieren, um zwischen der Bewegungs- und Herzpuls-Betriebsart umzuschalten. Alternativ kann ein separater Bewegungssensor eine Eingabe zur Steuerung 120 bereitstellen. Es sei angemerkt, dass andere physikalische Implementierungen möglich sind, wie zum Beispiel die Verwendung eines einzelnen Prozessors, um das Filtern, die Erzeugung der Frequenz und die Berechnung der Sauerstoff-Sättigung durchzuführen.
Ein Kalibrierungswiderstand (oder ein anderes aktives oder passives Element) 115 kodiert die mittlere Wellenlänge von zumindest einer LED und liefert diese an eine Kalibrierungsleseschaltung oder CPU 120. Die angegebene Wellenlänge wird verwendet, um Koeffizienten auszuwählen, die in der Überwachung gespeichert sind. Eine solche Kalibrierungstechnik ist detaillierter in dem US-Patent Nr. 4,621,643 beschrieben, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingefügt wird.
19 ist eine weggeschnittene Ansicht von einem Ausführungsbeispiel von einem erfindungsgemäßen Sensor 130. Ein Emitter 132 ist an einem Schaltkreis 134 in dem Sensorgehäuse montiert. Eine zylindrische Linse 136 ist in einer Apertur 138 montiert. Die Linse lenkt das Licht nach unten durch den Nagel, wodurch das Licht minimiert wird, das mit einem Winkel auf den Nagel auftrifft und kann zu dem Detektor fehlgeleitet werden kann. Eine Apertur selbst kann die gleiche Funktion durchführen, aber die Linse stellt sicher, dass mehr von dem Licht verwendet wird, wodurch eine höhere Intensität bei einer gegebenen Leistung beibehalten oder ermöglicht wird, dass weniger Energie verbraucht wird. Der Detektor 140 ist vertieft in einer Apertur 142 angeordnet, um Fehlleitungen des Lichts an dem Empfangsende zu verhindern.
Der Sensor ist an einem Nagel 144 unter Verwendung einer Klebeschicht 146 befestigt. Die Klebeschicht kann selbst als ein Nebenschluss-Pfad dienen. Folglich kann die Klebeschicht eingefärbt sein, um für die verwendeten Wellenlängen opak zu sein, wobei vorzugsweise transparente Fenster 148 und 150 für die Detektor- und Emitter-Aperturen vorgesehen sind.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen speziellen Ausgestaltungen verkörpert sein kann. Beispielsweise kann ein Sensor an einem Fingernagel angeordnet sein, der ein anderer als der Daumennagel ist, und kann auch an einem Zehen-Nagel angeordnet sein. Alternativ kann ein Sensor an der Kutikula oder der lebenden Nagelfaltenhaut angeordnet sein, die sich über den Anfang des Nagels erstreckt. Der Sensor kann mit einem Klammer-Typ-Sensor oder mit einer elastischen Umwicklung, Bandage oder Klebstreifen angebracht sein, der das Appendix umgibt. Der Sensor kann an Stellen angeordnet sein, die andere sind als das Nagelbett, wobei Signale mit den mehreren Wellenlängen bei Vorhandensein von Bewegung adäquat korreliert sind. Der Emitter in dem Sensor kann unter Verwendung einer optischen Faser hergestellt sein, um das Licht von einer entfernt angeordneten Quelle zuzuführen, und auf äquivalente Weise kann der Detektor ein optischer Lichtleiter sein, um das Licht zu einem entfernten Detektor zu leiten. Daher wird auf die nachfolgenden Ansprüche Bezug genommen, in denen der Schutzbereich der Erfindung beansprucht ist.

Claims

System zur Bestimmung eines Bestandteils in dem arteriellen Blut eines Patienten, wobei das System aufweist: einen optischen Reflexionssensor, der ausgestaltet ist, um an einem Nagel des Patienten angebracht zu werden, um zwei im wesentlichen gleichphasige Signale (10, 12) zu erzeugen, die von einem durch Bewegung induzierten Blut-Impuls abgeleitet sind; und eine Verarbeitungseinrichtung (118) zur Bestimmung des Bestandteils in dem arteriellen Blut, indem auf die beiden im wesentlichen gleichphasigen Signale (10, 12), die von dem durch Bewegung induzierten Blut-Impuls abgeleitet sind, eine Verhältnis-von-Verhältnissen-Technik (ratio-of-ratios-technique) oder eine Methode der kleinsten Quadrate angewendet wird.
System nach Anspruch 1, bei dem der Sensor (40) einen Strahlungsemitter (44) und einen Strahlungsdetektor (46) aufweist.
System nach Anspruch 2, bei dem der Strahlungsemitter (44) und der Strahlungsdetektor (46) einen Abstand von weniger als 10 mm haben, bevorzugt weniger als 5 mm und vorzugsweise 4 mm.
System nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem der Strahlungsemitter (44) und der Strahlungsdetektor (46) in dem Sensor vertieft angeordnet sind, um eine numerische Apertur vorzusehen.
System nach Anspruch 4, bei dem die numerische Apertur für Strahlung, die vom Strahlungsemitter (44) emittiert und vom Strahlungsdetektor (46) erfasst wird, kleiner als 0,9 ist.
System nach Anspruch 5, bei dem die numerische Apertur für Strahlung, die vom Strahlungsemitter (44) emittiert und vom Strahlungsdetektor (46) erfasst wird, kleiner als 0,5 ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der Strahlungsemitter (44) und der Strahlungsdetektor (46) entweder mehr orthogonal als parallel zu einer Achse von einem Finger oder mehr parallel als orthogonal zu der Achse des Fingers anbringbar sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sensor (40) zumindest teilweise für zumindest eine Wellenlänge des Strahlungsemitters (44) für zumindest einen Teil von einem Bereich des Körpers des Sensors zwischen dem Strahlungsemitter (44) und dem Strahlungsdetektor (46) absorbierend ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem der Strahlungsemitter (44) und der Strahlungsdetektor (46) so angeordnet sind, dass sich beide nicht über dem Lunula (708) von einem Nagel (42) befinden, wenn sie daran angebracht sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sensor (40) einen Sensorkörper aufweist, der vorgeformt ist, um eine im wesentliche konkave Fläche zu haben.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Sensorkörper verformbar ist, um sich an die Krümmung des Nagels anpassen zu können.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die beiden im wesentlichen gleichphasigen Signale (10, 12) in ausreichender Korrelation befinden, um eine arterielle Sauerstoff-Sättigung zu erzeugen, die genau innerhalb von 15 Sättigungspunkten liegt.
System nach Anspruch 12, bei dem sich die beiden im wesentlichen gleichphasigen Signale (10, 12) in ausreichender Korrelation befinden, um eine arterielle Sauerstoff-Sättigung zu erzeugen, die genau innerhalb von 10 Sättigungspunkten liegt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit einem Sensor (74) zum Erzeugen von zwei im wesentlichen gleichphasigen Signalen, die von durch das Herz induzierten Blut-Impulsen abgeleitet sind, und mit einer weiteren Verarbeitungseinrichtung, um den Bestandteil in dem arteriellen Blut aus den beiden im wesentlichen gleichphasigen Signalen zu bestimmen, die von den durch das Herz induzierten Blut-Impulsen abgeleitet sind.
System nach Anspruch 14, außerdem mit einer Steuereinheit (120), die dazu ausgestaltet ist, um entsprechend einer Auswahl von einer Auswahleinrichtung zwischen der Verarbeitungseinrichtung und der weiteren Verarbeitungseinrichtung umzuschalten.
System nach Anspruch 15, bei dem die Auswahleinrichtung auf einen Bewegungs-Artefact-Gehalt eines Signals von zumindest einem der Sensoren anspricht.