JP2008512162A - Sensor - Google Patents

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オムトヴェイト、トレ
ファールヴィク、アンネ、クジャルスティ
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トーネッセン、トール、インゲ
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アラーティス メディカル エイエス
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Abstract

二酸化炭素の分圧(pCO)を測定するセンサ(4)と、身体温度センサ(5)と、心臓速度及び酸素飽和センサ(54)とを組合せた生理学的感知装置。この感知装置は、患者の生命維持信号を連続的にモニタするために用いられる。A physiological sensing device that combines a sensor (4) for measuring the partial pressure of carbon dioxide (pCO 2 ), a body temperature sensor (5), and a heart rate and oxygen saturation sensor (54). This sensing device is used to continuously monitor a patient's life support signals.

Description

本発明は生理学的センサに関する。   The present invention relates to a physiological sensor.

単一のセンサは、特に二酸化炭素の分圧(pCO)の測定に適しており、特に虚血をモニタする技術の一部としてWO00/04386に記載されている。
WO00/04386
A single sensor is particularly suitable for measuring the partial pressure of carbon dioxide (pCO 2 ) and is described in WO 00/04386, in particular as part of a technique for monitoring ischemia.
WO00 / 04386

虚血の検知に加えて、pCOの測定が、例えば、卒中や腐敗症のような組織の血液灌流、呼吸及び/又は代謝における変化に導く生命を脅かす虞のある苛酷な状態の診断に有用であることが判明した。したがって、腐敗症の始まりを検知するために、特に集中治療室外に居る場合も含めて入院患者をモニタするのに適した感知装置を提供することは利点となる。 In addition to detecting ischemia, measuring pCO 2 is useful for diagnosing severely life-threatening conditions that can lead to changes in blood perfusion, respiration and / or metabolism in tissues such as stroke and septic disease It turned out to be. Therefore, it would be advantageous to provide a sensing device suitable for monitoring hospitalized patients, particularly when they are outside the intensive care unit, to detect the onset of rot.

本発明は、第1態様の観点において、二酸化炭素の分圧(pCO)を測定するセンサと、身体温度センサと、心臓速度と、酸素飽和センサとを組合せた生理学的感知装置を提供する。 In a first aspect, the present invention provides a physiological sensing device that combines a sensor for measuring the partial pressure of carbon dioxide (pCO 2 ), a body temperature sensor, a heart rate, and an oxygen saturation sensor.

本発明によれば、pCO、身体温度、パルス及び酸素付加のような重要な生命維持信号を測定する単一装置が提供される。当にこれら4つのパラメータの測定及びモニタによって、例えば腐敗症のような患者において、処置を必要とする危険な状態の始まりを医者が確認できる。その結果、本発明による装置によって、腐敗症が始まった患者を便利かつ正確に医者がモニタできることになる。 In accordance with the present invention, a single device is provided that measures important life support signals such as pCO 2 , body temperature, pulses and oxygenation. Indeed, the measurement and monitoring of these four parameters allows the physician to confirm the onset of a dangerous condition that requires treatment in a patient such as rot. As a result, the device according to the present invention allows a physician to conveniently and accurately monitor a patient who has started rot.

通常、pCOセンサは、患者の皮膚を通して挿入される形状を成す。このセンサは、例えば患者の筋肉のような組織に挿入される。したがって、センサは、患者の組織破壊が最小となるように組織内に挿入される大きさとされる。pCOセンサは、患者の皮膚(及び組織)を浸透する形状としてもよい。そこで、通常のpCOセンサ又は装置は、尖った、例えば削った先端を備えるように提供されてもよい。これに代わって、pCOセンサは、患者組織の切開部分に挿入される形状であってもよい。 Usually, the pCO 2 sensor is shaped to be inserted through the patient's skin. This sensor is inserted into tissue such as the patient's muscle. Thus, the sensor is sized to be inserted into tissue so that patient tissue destruction is minimized. The pCO 2 sensor may be shaped to penetrate the patient's skin (and tissue). Thus, a normal pCO 2 sensor or device may be provided with a sharpened, eg sharpened tip. Alternatively, the pCO 2 sensor may be configured to be inserted into an incision in patient tissue.

本発明は、他の観点において、患者の皮膚を通して挿入される形状を成すpCOセンサと、当該pCOセンサの挿入に際して患者の皮膚に刺す尖った先端とを備える生理学的感知装置を提供する。 In another aspect, the present invention provides a physiological sensing device comprising a pCO 2 sensor shaped to be inserted through a patient's skin and a pointed tip that pierces the patient's skin upon insertion of the pCO 2 sensor.

このセンサは、患者の皮膚を通してpCOセンサを挿入するための挿入装置を提供する。一つの実施態様では、この挿入装置は、pCOセンサに接続された鞘部材に収容される取外し可能な心材であり、pCOセンサ患者の組織内に一度挿入されるとpCOセンサと係合し患者の皮膚を通してこれを押し込む。 This sensor provides an insertion device for inserting a pCO 2 sensor through the patient's skin. In one embodiment, the insertion device is a removable core which is accommodated in a sheath which is connected to the pCO 2 sensor, when inserted once pCO 2 sensor patients within tissue pCO 2 sensor and engaging Push it through the patient's skin.

これに代わって、センサ装置が、患者の皮膚を通して挿入されるpCOセンサを収容する中空針を備えるようにしてもよい。この中空針は、pCOセンサの挿入後にセンサ装置から取り外すことができる。中空針の断面を湾曲した開口とするのが都合がよい。このことは、pCOセンサへの電気的な接続を針を通して行なうことができ、かつ、患者から針を取り外す際に電気的接続を針から分離できる利点がある。例えば、針の断面をU字形状、V字形状又はC字形状とすることができる。 Alternatively, the sensor device may include a hollow needle that houses a pCO 2 sensor that is inserted through the patient's skin. This hollow needle can be removed from the sensor device after insertion of the pCO 2 sensor. Conveniently, the hollow needle has a curved opening. This has the advantage that an electrical connection to the pCO 2 sensor can be made through the needle and that the electrical connection can be separated from the needle when the needle is removed from the patient. For example, the cross section of the needle can be U-shaped, V-shaped or C-shaped.

装置には、針を取り外す際に針(又は他の挿入装置)による穴を塞ぐ自己シール性の膜が備えられるのが都合がよい。   The device is conveniently provided with a self-sealing membrane that closes the hole by the needle (or other insertion device) when the needle is removed.

緊急時にセンサ装置を患者に迅速に貼るために、センサ装置及び/又は挿入装置は、特にpCOセンサ、温度センサ又は尖った先端に対して殺菌性であるのが都合がよい。患者に接するこれらの表面に対して殺菌性となるように、センサ装置を包装してもよい。 In order to quickly apply the sensor device to the patient in an emergency, the sensor device and / or the insertion device is advantageously bactericidal, especially against pCO 2 sensors, temperature sensors or pointed tips. The sensor device may be packaged so that it is bactericidal against these surfaces in contact with the patient.

pCOセンサは、センサの先端部において電気的に接続されてセンサからの信号を伝達する電気ケーブルに接続される。装置は、pCOセンサに機械的に接続され、ケーブル長の少なくとも一部分を取り囲みつつこれに沿って延出す鞘を備えていてもよい。一つの態様では、この鞘は、実質的に長手方向に延出する複数の可撓性部分であって複数のスリットによって分割された部分を備え、鞘の先端部に向けて基端部を移動させることにより可撓性部分の端部間の距離が短くなることにより可撓性部分が外側に突出し、これによって、可撓性部分における鞘の有効直径が増加し、その結果、突出した可撓性部分によってpCOセンサを組織内に保持することができる。 The pCO 2 sensor is connected to an electric cable that is electrically connected at the tip of the sensor and transmits a signal from the sensor. The device may include a sheath mechanically connected to the pCO 2 sensor and surrounding and extending along at least a portion of the cable length. In one aspect, the sheath comprises a plurality of flexible portions extending substantially longitudinally and divided by a plurality of slits, and the proximal end moves toward the distal end of the sheath. This reduces the distance between the ends of the flexible portion and causes the flexible portion to protrude outward, thereby increasing the effective diameter of the sheath in the flexible portion and, as a result, the protruding flexibility. The pCO 2 sensor can be held in the tissue by the sex part.

このように本発明によれば、センサが患者の組織内に挿入され、可撓性部分の端部を引っ張って外側に突出させるためにケーブルが引かれる。センサが器官の生理機能をモニタする間、突出した可撓性部分が患者の組織と係合し、pCOセンサを所定位置に保持する。モニタが終了すると鞘の基端部が外され、鞘が面一となるように可撓性部分が元の位置に戻され、組織との係合が解かれる。次いで、センサが患者から簡単に外される。 Thus, according to the present invention, the sensor is inserted into the patient's tissue and the cable is pulled to pull the end of the flexible portion to protrude outward. While the sensor monitors the physiology of the organ, the protruding flexible portion engages the patient's tissue and holds the pCO 2 sensor in place. When monitoring is complete, the proximal end of the sheath is removed and the flexible portion is returned to its original position so that the sheath is flush and disengaged from the tissue. The sensor is then easily removed from the patient.

可撓性部分は弾性であってもよく、例えば弾性材料によって構成される。可撓性部分は、例えばそれ自身の弾性によって又は別個の弾性成分によって面一部分に付勢されてもよい。   The flexible part may be elastic, for example constituted by an elastic material. The flexible portion may be biased to the surface portion by, for example, its own elasticity or by a separate elastic component.

可撓性部材が外側に突出する位置に鞘の端部を保持するために、例えば鞘の基端部に固定機構を設けてもよい。   In order to hold the end portion of the sheath at a position where the flexible member protrudes outward, a fixing mechanism may be provided at the proximal end portion of the sheath, for example.

装置は、鞘の先端部に機械的に接続される線、例えばケブラー線を更に備えていてもよい。鞘の基端部に向けて鞘の先端部を引くのを補助するケーブルに沿って、線を長手方向に延出させてもよい。このような線は、ケーブル及び/又はセンサへの電気的接続が、可撓性部材を曲げるのに必要な力に抗するのに十分な程に強くなくてもよいという利点を有する。   The device may further comprise a wire, such as a Kevlar wire, mechanically connected to the sheath tip. The line may extend longitudinally along a cable that assists in pulling the distal end of the sheath toward the proximal end of the sheath. Such a wire has the advantage that the electrical connection to the cable and / or sensor need not be strong enough to resist the force required to bend the flexible member.

好ましくはないが、鞘に加えて更なる導管によってケーブルを囲むことも可能である。簡単な実施態様では、ケーブルは鞘によってのみ囲まれている。   Although not preferred, it is also possible to enclose the cable with additional conduits in addition to the sheath. In a simple embodiment, the cable is surrounded only by the sheath.

鞘が、pCOセンサの二酸化炭素透過膜を形成するのが都合がよい。これにより、特に簡単な構造となる。この場合における鞘の好適材料は、PTFE、シリコーンゴム及びポリオレフィンである。 Conveniently, the sheath forms the carbon dioxide permeable membrane of the pCO 2 sensor. This provides a particularly simple structure. Preferred materials for the sheath in this case are PTFE, silicone rubber and polyolefin.

センサ装置には、患者の皮膚の表面に装置を取付けるための取付け部を設けてもよい。一つの便利な態様では、取付け部は、プラスタのような接着パッチである。pCOセンサの関係では、これは本発明の特徴であると確信するものである。他の特徴の観点では、本発明は、患者の皮膚を通して挿入される形状を成すpCOセンサと、挿入されたpCOセンサを所定位置に保持するために当該装置を患者の皮膚に貼るための接着パッチとを備える生理学的感知装置を提供する。 The sensor device may be provided with an attachment for attaching the device to the surface of the patient's skin. In one convenient embodiment, the attachment is an adhesive patch such as a plaster. In the context of the pCO 2 sensor, this is certain to be a feature of the present invention. In another aspect of the invention, the present invention provides a pCO 2 sensor configured to be inserted through a patient's skin, and a device for applying the device to the patient's skin to hold the inserted pCO 2 sensor in place. A physiological sensing device comprising an adhesive patch is provided.

プラスタを備えることは、センサ装置を所定位置に保持するだけでなく他の幾つかの利点も有する。特に、pCOセンサが患者の皮膚を通して挿入される部分がプラスタによってシールされ、それによって感染の危険性が低減される。この点に関して、プラスタの患者に面する側には、消毒薬又は抗生物質が配設される。更に、プラスタは、ワイヤ、他のセンサ又はワイヤレス通信装置を備えるのが都合がよい。 Providing a plaster not only keeps the sensor device in place but also has several other advantages. In particular, the part where the pCO 2 sensor is inserted through the patient's skin is sealed by a plaster, thereby reducing the risk of infection. In this regard, disinfectants or antibiotics are placed on the side of the plaster facing the patient. In addition, the plaster is conveniently provided with wires, other sensors or wireless communication devices.

患者がモニタされている間、このような装置は患者に貼られ所定位置に保持されるのが都合がよい。電気ケーブルや鞘のようなpCOセンサへの電気的かつ機械的な接続は、可撓性とするのが望ましい。これにより、pCOセンサが挿入される際における患者の不快感が最小限となる。 Such a device is conveniently applied to the patient and held in place while the patient is being monitored. It is desirable that the electrical and mechanical connection to the pCO 2 sensor, such as an electrical cable or sheath, be flexible. This minimizes patient discomfort when the pCO 2 sensor is inserted.

pCOセンサを、二酸化炭素が透過可能な膜によって少なくとも一部が画成された閉塞室と、閉鎖室内の少なくとも二つの電極とを備え、閉鎖室が、電極及び膜に接触する液体であって電解質を実質的に含有しない液体を収容するようにしてもよい。 The pCO 2 sensor comprises a closed chamber defined at least in part by a membrane that is permeable to carbon dioxide, and at least two electrodes in the closed chamber, the closed chamber being a liquid that contacts the electrode and the membrane. You may make it accommodate the liquid which does not contain electrolyte substantially.

実質的に電解質が存在しないことによって、液体は、イオンの浸透圧モル濃度(ionic os-molality)が、5mM塩化ナトリウム水溶液の37℃におけるイオンの浸透圧モル濃度より大きくない、好ましくは500μM塩化ナトリウム溶液の該濃度より大きくない、より具体的には10−5から10−6MのHCl溶液の該濃度より大きくない、ことを意味する。 Due to the substantial absence of electrolyte, the liquid has an ionic osmolarity that is not greater than the osmolarity of ions at 37 ° C. of a 5 mM aqueous sodium chloride solution, preferably 500 μM sodium chloride. It means not greater than the concentration of the solution, more specifically not greater than the concentration of the 10 −5 to 10 −6 M HCl solution.

電極と接触している液体は、水溶性であることが好ましく、上述したように実質的に電解質を含有しない水であることが特に好ましい。例えばイオンの生成または中和によって、コンダクタンスを増大させ、または減少させるようにCOと反応する他の溶媒も、同様に使用することが可能である。しかし、実際には、強酸(例えばHCl)が、0.1から100μM、好ましくは0.5から50μM、より具体的には約1μMの濃度まで加えられた、または加えられていない脱イオン水または蒸留水が、特によく機能することが判明している。この少量の酸を追加する機能は、一般的には、水酸イオンによるコンダクタンスへの著しい寄与を回避し、かつpCOの測定の線形性を維持するために、液体のpHを6以下に維持することである。 The liquid in contact with the electrode is preferably water-soluble, and particularly preferably water that does not substantially contain an electrolyte as described above. For example by generating or neutralization of ions, increases the conductance, or other solvents that react with CO 2 to reduce also it can be used as well. In practice, however, deionized water or strong acid (eg HCl) is added or not added to a concentration of 0.1 to 100 μM, preferably 0.5 to 50 μM, more specifically about 1 μM. Distilled water has been found to work particularly well. This ability to add a small amount of acid generally keeps the pH of the liquid below 6 to avoid significant contribution to conductance by hydroxide ions and to maintain the linearity of the pCO 2 measurement. It is to be.

この液体は非−イオン性賦形剤を含有する。これにより、膜を介した液体の透過を防止すべく、液体の電気的特性に影響を与えることなく、室内の液体の浸透圧モル濃度が増加し得る。   This liquid contains non-ionic excipients. This can increase the osmolarity of the liquid in the chamber without affecting the electrical properties of the liquid to prevent liquid permeation through the membrane.

賦形剤は、少なくとも等浸透圧となる濃度、すなわち、0.9%w/vNaClの水溶液の浸透圧と同じとする必要がある。好ましくは、賦形剤の濃度は高浸透圧性であり、すなわち、0.9%w/vNaCl水溶液の高浸透圧である。したがって、室内の賦形剤の浸透圧モル濃度は、0.9%w/vNaCl水溶液のものより大きく、好ましくは1.8%w/vNaClの水溶液より大きい(等浸透圧の2倍)。4.5%w/vNaClの水溶液(等浸透圧の5倍)より大きな浸透圧モル濃度、又は9%w/vNaClの水溶液(等浸透圧の10倍)より大きな浸透圧モル濃度を用いてもよい。   The excipient should be at least at the same osmotic pressure, that is, the same osmotic pressure as the 0.9% w / v NaCl aqueous solution. Preferably, the excipient concentration is hyperosmotic, i.e. the hypertonicity of a 0.9% w / v NaCl aqueous solution. Thus, the osmolarity of the indoor excipient is greater than that of the 0.9% w / v NaCl aqueous solution, preferably greater than the 1.8% w / v NaCl aqueous solution (twice the isotonic pressure). An osmolarity greater than an aqueous solution of 4.5% w / v NaCl (5 times the isotonic pressure) or an osmolarity greater than an aqueous solution of 9% w / v NaCl (10 times the isotonic pressure) may be used. Good.

室内での重炭酸塩反応にあずかる好適な賦形剤が用いられる。賦形剤はまた、液体に溶解性でなければならないが、例えば水が用いられる。賦形剤はまた、静脈用途として製薬上許容されるものであること、ならびに、室内を容易に満たすための低粘度を有することが望ましい。賦形剤は、殺菌と貯蔵における安定性を有することが好ましい。望ましくは、賦形剤は微生物の成長を抑制するものである。   Suitable excipients are used that are responsible for the indoor bicarbonate reaction. The excipient must also be soluble in the liquid, for example water is used. The excipient should also be pharmaceutically acceptable for intravenous use and have a low viscosity to easily fill the room. The excipient preferably has sterilization and storage stability. Desirably, the excipient inhibits microbial growth.

好適な賦形剤はポリエチレングリコール(PEG)であり、現在のところ好ましい賦形剤はプロピレングリコールである。   The preferred excipient is polyethylene glycol (PEG) and the presently preferred excipient is propylene glycol.

pCOセンサの主要構成要素は、電極室、電極室の壁の少なくとも一部を形成するCO透過膜、前記室内に表面を有する(または前記室に内表面を提供する)第1電極および第2電極、ならびに膜と第1電極および第2電極とに接触した電極室の液体(一般に実質的に電解質を含有しない水)である。センサは、AC電源、コンダクタンス(または抵抗)決定装置、信号生成装置(決定手段の一部とすることが可能である)、および随意選択で信号送信器を含む、またはそれらに接続可能である。 The main components of the pCO 2 sensor include an electrode chamber, a CO 2 permeable membrane that forms at least part of the wall of the electrode chamber, a first electrode having a surface in the chamber (or providing an inner surface for the chamber) and a first electrode 2 electrodes, and liquid in the electrode chamber in contact with the membrane and the first and second electrodes (generally water substantially free of electrolyte). The sensor may include or be connected to an AC power source, a conductance (or resistance) determining device, a signal generating device (which may be part of the determining means), and optionally a signal transmitter.

本発明のセンサ装置を使用してpCOが決定される機構は、簡単である。水などの純粋なプロトン性溶媒では、電気抵抗は、イオン種の不足のために高くなる。COを追加することにより、(水と反応して)HイオンおよびHCO イオンが形成され、したがって、電気抵抗は減少する。センサの抵抗の減少の役割を担う唯一の因子が、膜を透過するCOであるので、抵抗の変化によりpCOを測定することが可能である。 The mechanism by which pCO 2 is determined using the sensor device of the present invention is simple. In pure protic solvents such as water, the electrical resistance is high due to a lack of ionic species. By adding CO 2 , H + ions and HCO 3 ions are formed (reacting with water), thus reducing the electrical resistance. Since the only factor that plays a role in reducing the resistance of the sensor is CO 2 permeating through the membrane, it is possible to measure pCO 2 by the change in resistance.

O+CO平衡からH+HCO 平衡への平衡定数から、CO濃度は、αpCOに等しい(25℃のαは0.310である)。プロトンの導電率は、GH+=349.8Scm/molであり、水酸基の場合はGOH−=198.3Scm/mol、重炭酸塩の場合はGHCO3−=44.5Scm/molである。HおよびOHの濃度は反対に変化し、HとHCO の濃度はpCOに正比例する。したがって、OHの寄与は最小であるので、溶液の全コンダクタンスは、pCOに事実上比例する。以上より、溶液の導電率Gsolutionは、以下によって与えられる。
solution=θH+[H]GH++θOH−[OH]GOH−+θHCO−3[HCO ]GHCO3−
上式で、θH−、θOH−、およびθHCO3−は、3つのイオン種の活量係数である。
From the equilibrium constant from H 2 O + CO 2 equilibrium to H + + HCO 3 equilibrium, the CO 2 concentration is equal to αpCO 2 (α at 25 ° C. is 0.310). The conductivity of protons is G H + = 349.8Scm 2 / mol , in the case of hydroxyl group G OH- = 198.3Scm 2 / mol, in the case of bicarbonate G HCO3- = 44.5Scm 2 / mol is there. The concentrations of H + and OH vary in the opposite direction, and the concentrations of H + and HCO 3 are directly proportional to pCO 2 . Therefore, since the contribution of OH is minimal, the total conductance of the solution is virtually proportional to pCO 2 . From the above, the conductivity G solution of the solution is given by:
G solution = θ H + [H +] G H + + θ OH- [OH -] G OH- + θ HCO-3 [HCO 3 -] G HCO3-
In the above equation, θ H− , θ OH− , and θ HCO 3− are activity coefficients of three ionic species.

以下の表1は、例として、測定されたpCO値およびpH値、ならびにH、OH、HCO の濃度の対応する計算値を示す。HおよびHCO は、pCOの増大と共に増大することを示す。 Table 1 below shows, by way of example, the measured pCO 2 and pH values and the corresponding calculated values for the concentrations of H + , OH , HCO 3 . H + and HCO 3 are shown to increase with increasing pCO 2 .

Figure 2008512162
Figure 2008512162

導電率は、本発明のpCOセンサの溶媒フィルムにおいて測定される。これは、一定電圧(または電流)を電極に加え、COが膜を通して溶媒に入る際の導電率の変化に対応する電流(または電圧)の変化を測定することによって実施することができる。しかし、一定のピーク値を有する交流正弦波関数電圧が加えられ、電極の両端の電圧降下が測定されることが好ましい。したがって、溶液の導電率は、電極を流れた電流を電極の両端の電圧降下によって除算したものに等しい。 The conductivity is measured in the solvent film of the pCO 2 sensor of the present invention. This can be done by applying a constant voltage (or current) to the electrode and measuring the change in current (or voltage) corresponding to the change in conductivity as CO 2 enters the solvent through the membrane. However, it is preferred that an alternating sine wave function voltage having a constant peak value is applied and the voltage drop across the electrode is measured. Thus, the conductivity of the solution is equal to the current flowing through the electrode divided by the voltage drop across the electrode.

pCOセンサは、交流電位を電極に加え、それにより液体に交流電流を生じさせることによって機能させることができる。液体は、二酸化炭素と反応して二酸化炭素のコンダクタンスを変化させるはずである。電位は、20から10,000Hz、好ましくは100から4,000Hzの周波数を有することができる。 A pCO 2 sensor can function by applying an alternating potential to the electrodes, thereby creating an alternating current in the liquid. The liquid should react with carbon dioxide and change the conductance of carbon dioxide. The potential can have a frequency of 20 to 10,000 Hz, preferably 100 to 4,000 Hz.

本発明のpCOセンサは、100から10,000Hzの周波数で、電極の両端に交流電位を加えるように構成された電力源を備え、または該電力源に接続可能である。周波数は、1kHzより高く5kHz未満であることが好ましく、2kHz未満であることがより好ましい。100Hzより低い周波数では、pCO決定の感度は電気分極のために低くなり、さらに、機器の応答時間は過度に遅くなり、一方、10kHzより高い周波数では、感度は、センサのキャパシタンスの低インピーダンスのために再び低下する。 The pCO 2 sensor of the present invention comprises or can be connected to a power source configured to apply an alternating potential across the electrodes at a frequency of 100 to 10,000 Hz. The frequency is preferably higher than 1 kHz and lower than 5 kHz, and more preferably lower than 2 kHz. At frequencies below 100 Hz, the sensitivity of pCO 2 determination is low due to electrical polarization, and the instrument response time is too slow, while at frequencies above 10 kHz, the sensitivity is low impedance of the sensor capacitance. To fall again.

電力源は、AC電力源、または代替として発振器と関連付けられたDC源、すなわち両者の組合せにより構成されるAC電力源、とすることが可能である。   The power source can be an AC power source or alternatively a DC source associated with an oscillator, ie an AC power source comprised of a combination of both.

電源は、電極において液体を通る最大電流密度が50A/mを超えない、好ましくは30A/mを超えない、より好ましくは20A/mを超えない、特に10A/mを超えない、最も好ましくは約1A/m以下であるようなものであることが好ましい。20A/m以上のより大きい電流密度の値は、1〜10kHzなどのより高い周波数においてのみ使用されるべきである。最も小さい最大電流密度は、検出限界によって決定されるが、10−8A/mまでの値が使用可能である。最も小さい最大電流密度は、一般的には少なくとも0.1μA/mである。 The power source has a maximum current density through the liquid at the electrode not exceeding 50 A / m 2 , preferably not exceeding 30 A / m 2 , more preferably not exceeding 20 A / m 2 , in particular not exceeding 10 A / m 2 , Most preferably, it is about 1 A / m 2 or less. Larger current density values of 20 A / m 2 or higher should only be used at higher frequencies, such as 1-10 kHz. The smallest maximum current density is determined by the detection limit, but values up to 10 −8 A / m 2 can be used. The smallest maximum current density is generally at least 0.1 μA / m 2 .

そのような電流密度および電圧周波数において動作し、構造が適切であることによって、センサは、電極の電気分極の結果として生じる精度のあらゆる著しい損失を有さずに、COが中に泳動する液体のコンダクタンス/抵抗を決定することができる。 By operating at such a current density and voltage frequency and having a suitable structure, the sensor is a liquid in which CO 2 migrates into without having any significant loss of accuracy as a result of the electrical polarization of the electrodes. Conductance / resistance can be determined.

特に高い精度のために、電極の両端の電位または電流(したがって電極間の液体の抵抗またはコンダクタンス)は、電圧生成装置または電力源と同じ周波数に設定されたロックイン増幅器を使用して決定される。   For particularly high accuracy, the potential or current across the electrodes (and thus the resistance or conductance of the liquid between the electrodes) is determined using a lock-in amplifier set at the same frequency as the voltage generator or power source. .

さらに、100Hz未満、好ましくは150Hz未満の周波数を有する電流を遮蔽するために、高域通過フィルタを検出器に組み込むことが好ましい。フィルタは、キャパシタおよび抵抗など、受動フィルタであることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to incorporate a high-pass filter in the detector in order to shield currents having a frequency below 100 Hz, preferably below 150 Hz. The filter is preferably a passive filter, such as a capacitor and a resistor.

電力源および検出器回路は、所望であれば、本発明のセンサにおいて含むことが可能である。この場合、センサがワイヤレスであることが望ましい場合、例えばRF送信器である送信器など、信号を遠隔的に検出することを可能にする手段も備えることが好ましい。   A power source and detector circuit can be included in the sensor of the present invention if desired. In this case, if it is desirable for the sensor to be wireless, it is also preferable to provide means enabling the signal to be detected remotely, for example a transmitter which is an RF transmitter.

患者の皮膚などを介して患者に電気的に接続された更なる電極を設けることも可能である。この更なる電極からの信号は、患者からの電磁雑音を補償するために、センサからの信号で処理するようにしてもよい。   It is also possible to provide further electrodes that are electrically connected to the patient, such as through the patient's skin. The signal from this further electrode may be processed with the signal from the sensor to compensate for electromagnetic noise from the patient.

電気分極の影響は、膜の面から離れて設けられたくぼみに電極を設置することによって、または粗い表面もしくは織物表面などの平滑ではない電極面を使用することによって等、液体と接触している電極の表面積を増大させることによってかなり低減する。したがって、一般的には、電極表面積と液体接触との可能な限り大きな比、および膜との可能な限り大きな接触面積にわたる可能な限り浅い液体の深さを有することが望ましい。このようにして、応答時間は短縮され、電気分極は低減され、より低い周波数を使用することが可能であり、漂遊キャパシタンスの影響はかなり低減される。   The effect of electrical polarization is in contact with the liquid, such as by placing the electrode in a recess provided away from the surface of the membrane, or by using a non-smooth electrode surface such as a rough or woven surface This is significantly reduced by increasing the surface area of the electrode. Thus, in general, it is desirable to have the greatest possible ratio of electrode surface area to liquid contact and the shallowest possible liquid depth over the largest possible contact area with the membrane. In this way, response time is shortened, electrical polarization is reduced, lower frequencies can be used, and the effects of stray capacitance are significantly reduced.

電極における抵抗に対する電気抵抗の増大は、電極間の経路の一部について液体の深さを減少させたり、各電極と液体との間に比較的大きな接触面積を確保する等により、液体が膜と接触するゾーンにおいて電極間の液体を通る電気経路の断面積を制限することによって達成することが可能である。   Increasing the electrical resistance relative to the resistance at the electrodes reduces the liquid depth for a part of the path between the electrodes, or ensures a relatively large contact area between each electrode and the liquid, etc. This can be achieved by limiting the cross-sectional area of the electrical path through the liquid between the electrodes in the contacting zone.

膜における、および電極間における液体の抵抗は、電極間において膜を通過する液体チャネルを画成する構造要素を使用することによって増大させることができる。例えば、そのようなチャネルがエッチングなどによって形成される絶縁室壁部分を横断するように、またはそれに隣接するように膜を配置することによって増大させることができる。同様に、多孔性スペーサを、液体の深さを規定するために、膜と室壁との間に配置することが可能である。   The resistance of the liquid in the membrane and between the electrodes can be increased by using structural elements that define a liquid channel through the membrane between the electrodes. For example, it can be increased by placing the membrane so that such a channel traverses or is adjacent to the insulating chamber wall portion formed by etching or the like. Similarly, a porous spacer can be placed between the membrane and the chamber wall to define the depth of the liquid.

実際、そのようなスペーサは、使用時に経験される圧力条件下において、測定されたコンダクタンスが圧力と共に変化するように、膜が十分に柔軟であり、膜より下の液体深度が十分に小さい場合に、使用することが重要である。   In fact, such spacers are used when the membrane is sufficiently flexible and the liquid depth below the membrane is sufficiently small so that the measured conductance changes with pressure under the pressure conditions experienced in use. It is important to use.

好ましい構成では、センサは、
縦軸を有するセンサ本体と、
センサ本体の縦軸を横断する方向において間隔をおいて位置する少なくとも2つの電極と、
センサ本体の軸から外方に延び、隣接支持部材間において、電極間の流体経路を提供する少なくとも1つの液体チャネルを画成する複数の支持部材と、
支持部材によって支持され、かつ液体チャネルの外壁を提供する気体透過性膜とを備える。
In a preferred configuration, the sensor is
A sensor body having a vertical axis;
At least two electrodes spaced apart in a direction transverse to the longitudinal axis of the sensor body;
A plurality of support members extending outwardly from the axis of the sensor body and defining at least one liquid channel between adjacent support members to provide a fluid path between the electrodes;
A gas permeable membrane supported by a support member and providing an outer wall of the liquid channel.

この構成は、患者の組織に挿入されるのに適している縦方向の幾何学的形状を有するコンパクトな構成のセンサを提供する。さらに、支持部材は、物理的支持を膜に提供し、ならびに、精確な測定を可能にする小さい断面積の液体チャネルを画成することができる。   This configuration provides a compact configuration of the sensor having a longitudinal geometry that is suitable for insertion into a patient's tissue. In addition, the support member can provide physical support to the membrane, as well as define a small cross-sectional liquid channel that allows accurate measurements.

上述された電気分極の影響を低減するために、電極は、液体チャネルより大きい断面積を有するセンサ本体の凹みに配置することが可能である。このようにして、電極の回りの電流密度は、液体についてより大きい容積によって低減される。   In order to reduce the influence of the electric polarization described above, the electrodes can be arranged in a recess in the sensor body having a larger cross-sectional area than the liquid channel. In this way, the current density around the electrode is reduced by the larger volume for the liquid.

pCOセンサの電極は長手方向に延出していてもよく、例えば、センサ本体の長手軸に平行であってもよい。 The electrode of the pCO 2 sensor may extend in the longitudinal direction, for example, may be parallel to the longitudinal axis of the sensor body.

同様に、液体チャネルは、センサ本体の縦軸に対して垂直など、横方向とすることが可能である。好ましい構成では、pCOセンサは、複数の液体チャネルを備える。例えば、センサは、少なくとも3つの液体チャネルを備えることが可能である。 Similarly, the liquid channel can be transverse, such as perpendicular to the longitudinal axis of the sensor body. In a preferred configuration, the pCO 2 sensor comprises a plurality of liquid channels. For example, the sensor can comprise at least three liquid channels.

支持部材は、センサ本体の縦軸を横断することが可能である。例えば、支持部材は、周方向においてセンサ本体の縦軸に垂直とすることが可能である。好ましい構成では、支持部材は、センサ本体の縦軸の回りに形成されたリングの形態にある。支持部材の断面は、任意の適切な形状とすることが可能である。具体的には、ほぼ3角形、特にのこぎり歯の断面を有する支持部材が、射出成形によって特に容易に形成されることが判明している。代替として、ほぼ矩形の断面が使用されることが可能である。支持部材は、例えば射出成形によって、センサ本体と一体的に形成することが可能である。センサは、少なくとも4つの支持部材を備えることが好ましい。   The support member can traverse the longitudinal axis of the sensor body. For example, the support member can be perpendicular to the longitudinal axis of the sensor body in the circumferential direction. In a preferred configuration, the support member is in the form of a ring formed around the longitudinal axis of the sensor body. The cross section of the support member can be any suitable shape. In particular, it has been found that support members having a substantially triangular shape, in particular a sawtooth cross-section, are particularly easily formed by injection molding. Alternatively, a substantially rectangular cross section can be used. The support member can be formed integrally with the sensor body, for example, by injection molding. The sensor preferably comprises at least four support members.

センサ本体および/またはセンサは、概して円筒とすることが可能である。膜は、センサ本体を囲むように構成することが可能である。   The sensor body and / or sensor can be generally cylindrical. The membrane can be configured to surround the sensor body.

記述された幾何学的形状は、任意の適切なセンサに適用することが可能である。好ましい構成では、センサは、pCOセンサである。 The described geometry can be applied to any suitable sensor. In a preferred configuration, the sensor is a pCO 2 sensor.

pCOセンサが液体膜を適所に有して構築される場合、電極は、液体の抵抗が貯蔵と共に著しく変化しないように、不活性材料とする、または不活性材料でめっきすることが好ましい。適切な材料には、白金(特に黒色白金)、金、銀、アルミニウム、および炭素がある。金は、特に好ましい。一般的には、溶媒和イオンを生成しない不活性電極が好ましい。 If the pCO 2 sensor is constructed with a liquid film in place, the electrodes are preferably made of an inert material or plated with an inert material so that the resistance of the liquid does not change significantly with storage. Suitable materials include platinum (especially black platinum), gold, silver, aluminum, and carbon. Gold is particularly preferred. In general, an inert electrode that does not generate solvated ions is preferred.

膜は、COに対して透過性であり、かつ液体、あらゆる電解質、および水の溶媒に対して本質的に非透過性である任意の材料とすることが可能である。テフロン(登録商標)などのポリテトラフルオロエチレン、シリコーンゴム、ポリシロキサン、ポリオレフィン、または他の絶縁ポリマー膜が、例えば0.5から250μmの厚さにおいて使用されることが可能である。膜が厚くなると、一般にpCOセンサの応答時間は遅くなる。しかし、膜が薄くなると、非一様性または穿孔もしくは他の損傷の危険性が高くなる。しかし、膜の厚さは、1から100μm、好ましくは50から100μmであることが好都合である。 Membrane is permeable to CO 2, and liquid, any electrolyte, and may be any material that is essentially impermeable to water solvents. Polytetrafluoroethylene such as Teflon®, silicone rubber, polysiloxane, polyolefin, or other insulating polymer film can be used, for example, in a thickness of 0.5 to 250 μm. As the film becomes thicker, the response time of the pCO 2 sensor generally becomes slower. However, as the membrane becomes thinner, there is a greater risk of non-uniformity or perforation or other damage. However, the thickness of the membrane is conveniently from 1 to 100 μm, preferably from 50 to 100 μm.

本発明のpCOセンサの室の壁は、プラスチックなど、任意の適切な材料とすることが可能である。材料は、放射線滅菌(例えば、ガンマ放射線を使用する)、または熱滅菌(例えば、高圧蒸気滅菌において使用される約121℃の温度を使用する)などの滅菌において通常使用される条件に耐えることができるべきであることが好ましい。熱滅菌の場合、液体は無菌であり、滅菌後にセンサに充填される。室の壁および膜は、自己支持壁およびより薄い気体透過膜を有するように機械加工された、テフロン(登録商標)などの同じ材料とすることが可能である。 The chamber wall of the pCO 2 sensor of the present invention can be any suitable material, such as plastic. The material can withstand conditions normally used in sterilization, such as radiation sterilization (eg, using gamma radiation), or heat sterilization (eg, using a temperature of about 121 ° C. used in high pressure steam sterilization). Preferably it should be possible. In the case of heat sterilization, the liquid is sterile and fills the sensor after sterilization. The chamber wall and membrane can be the same material, such as Teflon, machined to have a self-supporting wall and a thinner gas permeable membrane.

本発明のpCOセンサは、一般的に比較的安価であり、したがって従来の技術のセンサとは異なり、単一使用装置とすることが可能である。さらに、電極室は、難なく極度に小さくすることができる(小型化が克服し難いインピーダンスの問題を呈示するセンサを含む従来の技術のガラス電極とは異なる)。 The pCO 2 sensor of the present invention is generally relatively inexpensive and can thus be a single-use device, unlike prior art sensors. In addition, the electrode chamber can be made extremely small without difficulty (unlike prior art glass electrodes including sensors that present impedance problems that are difficult to overcome with miniaturization).

上記配置によって、人間を含む動物の組織に容易に挿入可能で、モニタ中に組織内に保持可能で、更に、モニタ終了時には容易に取外し可能なpCOセンサが提供される。 The above arrangement provides a pCO 2 sensor that can be easily inserted into the tissues of animals including humans, can be held in the tissues during monitoring, and can be easily removed at the end of monitoring.

pCOセンサは、監視される組織に対して不適切な妨害を生じないように十分小さい。その結果、装置は2mm、好ましくは1mmの最大直径とすることができる。 The pCO 2 sensor is small enough so as not to cause undue interference to the monitored tissue. As a result, the device can have a maximum diameter of 2 mm, preferably 1 mm.

センサ装置を使用する上で、温度センサを患者の皮膚に貼るようにしてもよい。しかしながら、本発明の一実施態様では、温度センサは患者の皮膚を通して挿入される形状を成す。特に、温度センサとpCOセンサは、単一のセンサユニットに組み込まれる。換言すると、pCOセンサが温度センサを含むようにしてもよい。 In using the sensor device, a temperature sensor may be applied to the patient's skin. However, in one embodiment of the present invention, the temperature sensor is configured to be inserted through the patient's skin. In particular, the temperature sensor and the pCO 2 sensor are integrated into a single sensor unit. In other words, the pCO 2 sensor may include a temperature sensor.

血液酸素飽和濃度は、パルス・オキシメトリーによって測定される。したがって、装置はパルス・オキシメトリー・センサを含む。パルス・オキシメトリーでは、患者の血液中におけるオキシヘモグロビンの飽和がヘモグロビンの光吸収を測定することによって決定される。吸収度は、ヘモグロビンが酸素で飽和されているか又は不飽和であるかに依存して相異する。本発明に係る血液酸素化センサは、特に、反射率パルス・オキシメトリー・センサである。換言すれば、このセンサは、患者の血液中の酸素飽和度を決定するために、特定波長の光を患者に照射しこれら波長の反射率を測定するような形状を成す。したがって、酸素化センサは接着パッチによって患者の皮膚に保持されるような形状とするのが都合がよい。   Blood oxygen saturation is measured by pulse oximetry. Thus, the device includes a pulse oximetry sensor. In pulse oximetry, the saturation of oxyhemoglobin in the patient's blood is determined by measuring the light absorption of hemoglobin. Absorbance varies depending on whether the hemoglobin is saturated or unsaturated with oxygen. The blood oxygenation sensor according to the present invention is in particular a reflectance pulse oximetry sensor. In other words, the sensor is configured to irradiate the patient with specific wavelengths of light and measure the reflectance of these wavelengths in order to determine oxygen saturation in the patient's blood. Thus, the oxygenation sensor is conveniently shaped to be held on the patient's skin by an adhesive patch.

センサ装置は、心臓速度専用のセンサを含む。しかしながら、酸素飽和センサと心臓速度センサは、パルス・オキシメトリー・センサによって提供されるのが都合がよい。   The sensor device includes a sensor dedicated to heart rate. However, the oxygen saturation sensor and the heart rate sensor are conveniently provided by a pulse oximetry sensor.

センサ装置は、それぞれの生理学的パラメータについての複数のセンサを備えることが可能である。例えば、装置は、複数のセンサを並べることができる。そのようなセンサは、二酸化炭素の分圧、酸素の分圧、温度、pH、またはグルコースの濃度などの1つまたは複数を測定するものとすることができる。本発明の好ましい実施形態では、装置は温度センサ、pCOセンサ、心臓速度センサ及び血液酸素化センサを備える。 The sensor device can comprise a plurality of sensors for each physiological parameter. For example, the device can arrange a plurality of sensors. Such a sensor may measure one or more of carbon dioxide partial pressure, oxygen partial pressure, temperature, pH, or glucose concentration. In a preferred embodiment of the invention, the device comprises a temperature sensor, a pCO 2 sensor, a heart rate sensor and a blood oxygenation sensor.

センサ装置によって決定されるpCO、酸素化及び温度は、測定数値であってもよく、或いは、腐敗症を示す一つ又はそれ以上の閾値より大きい又は小さい数値であることを単に示すものであってもよく、また、数値は測定サイトの位置に従って変化してもよい。 The pCO 2 , oxygenation and temperature determined by the sensor device may be measured values, or simply indicate that they are greater or lesser than one or more thresholds indicating septic disease. The numerical value may be changed according to the position of the measurement site.

センサ装置は、単一の測定に用いられてもよく、より好ましくは、生命維持信号の変化を最初に検知し迅速に処置するために、例えば緊急治療室や集中治療室、又は病棟、又は老人ホームでの危険な患者に対して連続又は反復のモニタに用いられてもよい。   The sensor device may be used for a single measurement, and more preferably, for example, to first detect and quickly change a life support signal, for example in an emergency room, an intensive care room, or a ward, or an elderly person It may be used for continuous or repeated monitoring for dangerous patients at home.

腐敗症の検知との関係でセンサを説明してきたが、組織内において低炭酸症又は高炭酸症のいずれかを引起す状態を検知するためにセンサが用いられてもよく、すなわち、このような状態は、患者の呼吸パターンを変化させるものであるか、或いは、生成物を増加させるもの又はCOの照射を低減させるものである。低炭酸症が発見され易い条件は、腐敗症、本質的に腐敗症以外を原因とする発熱、穏やかな心不全、肺性浮腫、急性呼吸困難シンドローム(ARDS)及びあらゆる原因に基づく高喚起を含む。高炭酸症が発見され易い条件は、センサが配置された場所での虚血、出血による循環系の卒中、心臓又は腐敗症を原因とした呼吸不全、ARDS又は慢性のような急性或いは慢性の閉塞性肺嚢病(COLD)を含む。 Although the sensor has been described in the context of detecting rot, the sensor may be used to detect conditions that cause either hypocapnia or hypercapnia in the tissue, i.e., such The condition is one that changes the patient's breathing pattern, or one that increases the product or reduces the CO 2 exposure. Conditions in which hypocapnia is likely to be detected include rot, fever primarily due to non-septic, mild heart failure, pulmonary edema, acute dyspnea syndrome (ARDS) and hyperalgesia based on any cause. Conditions under which hypercapnia is likely to be detected include ischemia where the sensor is located, circulatory stroke due to bleeding, respiratory failure due to heart or rot, acute or chronic obstruction such as ARDS or chronic Infectious pulmonary sac disease (COLD).

ここで、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して、例としてのみ記述する。   Embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、pCO感知システムは、図1に示されるように、センサ装置50、表面回路ユニット2及びモニタユニット3を備える。センサ装置50は、pCOセンサと温度センサを組み合わせたセンサユニット1、ならびに、二つのパルス・オキシメトリー・センサ54を含む。 According to the present invention, the pCO 2 sensing system comprises a sensor device 50, a surface circuit unit 2 and a monitor unit 3, as shown in FIG. The sensor device 50 includes a sensor unit 1 that combines a pCO 2 sensor and a temperature sensor, and two pulse oximetry sensors 54.

図7〜10は、本発明の一つの実施態様に係るセンサ装置50を示す。装置50は、二つの反射率パルス・オキシメトリー・センサ54が取付けられる自己−接着性片52を備え、これについては以下に詳述する。パルス・オキシメトリー・センサは、マックスファースト(MAX FAST)接着前部センサとしてネルコール オブ プリーザントン(Nellcor of Pleasanton)、カルフォルニア(California)から商業的に入手可能な型とすることができる。自己−接着性片52には、患者の皮膚に貼るために接着性片52の接着面を出すために接着性片52から剥離される解放片56が設けられる。損傷、汚染又は蒸発を防止するために、センサ装置50のセンサは、殺菌した等浸透圧性のプロピレングリコール水溶液で満たされたチューブ(不図示)でセンサユニット1が包装される。   7-10 show a sensor device 50 according to one embodiment of the present invention. Apparatus 50 includes a self-adhesive strip 52 to which two reflectance pulse oximetry sensors 54 are attached, as will be described in detail below. The pulse oximetry sensor may be of a type commercially available from Nellcor of Pleasanton, California as a MAX FAST adhesion front sensor. The self-adhesive piece 52 is provided with a release piece 56 that is peeled away from the adhesive piece 52 to expose the adhesive surface of the adhesive piece 52 for application to the patient's skin. In order to prevent damage, contamination or evaporation, the sensor unit 50 is packaged with a sensor unit 1 in a tube (not shown) filled with a sterilized isotonic propylene glycol aqueous solution.

センサ装置50は、指状グリップ60を備えた主軸58を含む。主軸58は、センサユニット1からのケーブル接続6を含む可撓性の鞘(又はカテーテル)62内に収容される。図10に示すように、主軸58はその先端部においてセンサユニット1と係合し、主軸58の指状グリップ60に手で圧力を加えることによって、先の尖ったセンサユニット1が患者の皮膚を通して押し入れられる。このようにして、センサユニット1は、患者の筋肉、例えば患者の脇の下に配置される。   The sensor device 50 includes a main shaft 58 with a finger grip 60. The main shaft 58 is housed in a flexible sheath (or catheter) 62 that includes the cable connection 6 from the sensor unit 1. As shown in FIG. 10, the main shaft 58 engages with the sensor unit 1 at the tip thereof, and by applying pressure to the finger grip 60 of the main shaft 58 by hand, the pointed sensor unit 1 passes through the patient's skin. Can be pushed In this way, the sensor unit 1 is placed under the patient's muscle, for example, the armpit of the patient.

pCOセンサユニット1が患者の筋肉に正しく配置されると、図9に示す形態のように、センサ装置50を残したまま主軸58が可撓性の鞘62から引き抜かれる。センサユニット1に接続される鞘62とケーブル6は、所定位置にセンサユニット1があることについて、例え不快感があっても患者がそれを殆ど感じない程に十分に可撓性である。 When the pCO 2 sensor unit 1 is correctly placed on the patient's muscle, the main shaft 58 is withdrawn from the flexible sheath 62 while leaving the sensor device 50 as shown in FIG. The sheath 62 and the cable 6 connected to the sensor unit 1 are sufficiently flexible so that even if there is a discomfort for the sensor unit 1 in a predetermined position, the patient hardly feels it.

センサユニット1は、患者の皮膚に貼られる接着性片52によって筋肉の所定位置に保持される。同時に、皮膚への接着性片52の接着によって、パルス・オキシメトリー・センサ54が患者の皮膚に対して使用される所定位置に導かれる。患者の血液中の酸素飽和濃度を決定するために、パルス・オキシメトリー・センサ54によって、患者の皮膚からの光の特定波長における反射率が測定される。   The sensor unit 1 is held at a predetermined position of the muscle by an adhesive piece 52 attached to the patient's skin. At the same time, the adhesion of the adhesive strip 52 to the skin leads the pulse oximetry sensor 54 to a predetermined position for use with respect to the patient's skin. In order to determine the oxygen saturation level in the patient's blood, the pulse oximetry sensor 54 measures the reflectance at a particular wavelength of light from the patient's skin.

図7において最も明瞭に示されるように、パルス・オキシメトリー・センサ54及びセンサユニット1からの電気的接続64は、表面回路ユニット2への接続のために接着性片52の長手方向に沿って延びる。これに代わって図9に示すように、表面ユ回路ニット2又はモニタユニット3との交信のために、センサ装置50に無線装置70を設けてもよい。   As shown most clearly in FIG. 7, the electrical connection 64 from the pulse oximetry sensor 54 and the sensor unit 1 extends along the length of the adhesive strip 52 for connection to the surface circuit unit 2. Extend. Instead, as shown in FIG. 9, a wireless device 70 may be provided in the sensor device 50 for communication with the surface unit circuit unit 2 or the monitor unit 3.

センサ装置50は配達用に包装され、かつ、殺菌される。これは、1ミリメーター未満の直径を有し膜で保護された伝導性測定用センサと、センサユニット1と一体の温度プローブ5を備える。ワイヤ6は、表面回路ユニット2へのコネクタによってセンサ4とプローブ5を電気的に接続する。   The sensor device 50 is packaged for delivery and sterilized. This comprises a conductivity measuring sensor having a diameter of less than 1 millimeter and protected by a membrane, and a temperature probe 5 integral with the sensor unit 1. The wire 6 electrically connects the sensor 4 and the probe 5 with a connector to the surface circuit unit 2.

表面回路ユニット2は、センサ装置50に信号を送信し、またセンサ装置50から信号を受信する。表面回路ユニット2は患者の皮膚の上に配置され、センサユニット1からの信号処理を実施し、調整信号をモニタユニット5に送信する。   The surface circuit unit 2 transmits a signal to the sensor device 50 and receives a signal from the sensor device 50. The surface circuit unit 2 is disposed on the patient's skin, performs signal processing from the sensor unit 1, and transmits an adjustment signal to the monitor unit 5.

モニタユニット3は、PCMCIA入力/出力カード8を有する携帯式パーソナルコンピュータ7、およびラボビューソフトウェア(ナショナルインスツルメンツコーポレーション(National Instruments Corporation[テキサス州オースチン在])から入手可能)に基づく。   The monitor unit 3 is based on a portable personal computer 7 having a PCMCIA input / output card 8 and lab view software (available from National Instruments Corporation, Austin, Texas).

pCOセンサ4は、図2に示される測定原理に従って、流体のCOのレベル(分圧)(pCO)を測定するために使用される。測定室は、2つの小さい空洞9からなり、1つの電極10がそれぞれに配置される。2つの空洞9は、非透膜12、すなわちCOをセンサ4の容積内外に輸送することのみを可能にする膜によって封入された1つまたは複数の通路11によって接続される。全容積が、脱イオン水と5%プロピレングリコールで充填される。水の導電率は、pCOに依拠し、容積の電極10間の導電率を測定することによって、pCOに関する情報を取り出すことができる。 The pCO 2 sensor 4 is used to measure the fluid CO 2 level (partial pressure) (pCO 2 ) according to the measurement principle shown in FIG. The measuring chamber consists of two small cavities 9, one electrode 10 being arranged on each. The two cavities 9 are connected by one or more passages 11 enclosed by a non-permeable membrane 12, ie a membrane that only allows CO 2 to be transported into and out of the volume of the sensor 4. The entire volume is filled with deionized water and 5% propylene glycol. The conductivity of water depends on pCO 2, and information about pCO 2 can be retrieved by measuring the conductivity between the volume electrodes 10.

図3から5に示されるように、センサユニット1は、射出成形プラスチック支持体23を備え、これは、ほぼ円筒であり、非透膜12によって囲まれる。支持体23は、遠位端部の円錐先端24、および先端24から近位に延びる本体部分25を有する。本体部分25の上に、接着によって、2つの金の電極10が取り付けられる。電極10は、本体部分25の両側に沿って縦方向に延び、本体部分25のそれぞれの凹みによって受けられる。   As shown in FIGS. 3 to 5, the sensor unit 1 comprises an injection molded plastic support 23, which is substantially cylindrical and surrounded by a non-permeable membrane 12. The support 23 has a conical tip 24 at the distal end and a body portion 25 extending proximally from the tip 24. On the body portion 25, two gold electrodes 10 are attached by gluing. Electrode 10 extends longitudinally along both sides of body portion 25 and is received by a respective recess in body portion 25.

先端24と本体部分25との間に、摩擦嵌めによって膜12を固定するためのフラストコニカル突出部26が提供される。対応する突出部26が、本体部分25の近位端部において提供される。膜12は、支持体23に接着することが可能であるが、膜12および電極10を固定するために使用される接着剤は、支持体23の本体部分25と膜12との間に形成される水充填室にイオンを放出しないように選択されることが重要である。さらに、支持体23の封止面は、イオンが中に放出されることが可能である水フィルムの形成を回避するために、選択的に疎水性とすることが可能である。   Between the tip 24 and the body portion 25, a frustoconical protrusion 26 is provided for securing the membrane 12 by a friction fit. A corresponding protrusion 26 is provided at the proximal end of the body portion 25. The membrane 12 can be bonded to the support 23, but the adhesive used to secure the membrane 12 and the electrode 10 is formed between the body portion 25 of the support 23 and the membrane 12. It is important to choose not to release ions into the water filling chamber. Furthermore, the sealing surface of the support 23 can be selectively hydrophobic in order to avoid the formation of a water film in which ions can be released.

膜12は、必要であれば、クリンプ接続および柔軟ガスケットによって支持体23に固定することも可能である。具体的には膜12がシリコーンゴムで形成される場合、膜12は、ガスケットとして作用することが可能である。図6における場合のように、熱収縮スリーブが、クリンプ接続を形成するために使用されることが可能である。これに代わって、金属クリンプリングが、封止突出部26の位置に対応する位置において使用されることが可能である。   The membrane 12 can also be secured to the support 23 by a crimp connection and a flexible gasket, if desired. Specifically, when the film 12 is formed of silicone rubber, the film 12 can act as a gasket. As in FIG. 6, a heat shrink sleeve can be used to form the crimp connection. Alternatively, a metal crimp ring can be used at a position corresponding to the position of the sealing protrusion 26.

支持体23の本体部分25は、複数のリブ27を備え、これは、容易に成形されるようにのこぎり歯の輪郭を有して形成される。リブ28は、機械的支持体を膜12に提供し、また、センサ4が有効に機能するために必要な流体通路11を画定する。各電極10とリブ27間に形成される流体通路との間に、電極10が配置される凹みによってリザーバ9が形成される。リザーバ9は、電気分極の影響を低減するために、電極10の回りに比較的低い電流密度の領域を提供する。   The body portion 25 of the support 23 comprises a plurality of ribs 27, which are formed with a sawtooth profile so as to be easily molded. The ribs 28 provide mechanical support to the membrane 12 and define the fluid passages 11 necessary for the sensor 4 to function effectively. Between each electrode 10 and the fluid passage formed between the ribs 27, the reservoir 9 is formed by a recess in which the electrode 10 is disposed. The reservoir 9 provides a region of relatively low current density around the electrode 10 to reduce the effects of electrical polarization.

製造中、膜12は、支持体23の上に固定され、一方、脱イオン水とプロピレングリコール溶液に浸漬され、それにより、膜12、電極10、およびリブ27によって境界を画定される室は、液体で完全に充填される。このようにして、この室は、図2に概略的に示されるように、pCOセンサを形成する。 During manufacture, the membrane 12 is fixed on a support 23 while being immersed in deionized water and a propylene glycol solution so that the chamber bounded by the membrane 12, the electrode 10, and the ribs 27 is Fully filled with liquid. In this way, this chamber forms a pCO 2 sensor, as schematically shown in FIG.

センサ1は、2つ以上の感知室を含むことが可能である。例えば、壁によって分離された2つの平行な電極10が、支持体23の両側に提供されることが可能である。それにより、感知室が、支持体23の上のリブ27間の流体通路11を介して、支持体23の一方の側の1つの電極10と支持体23の他の側の電極10の1つとの間に形成される。対応する感知室が、残りの電極10と支持体11の底面の流体通路11との間に提供される。センサからの電気信号が、両方の室の導電性を反映するように、これらの室のそれぞれからの電極10が、他の室からの対応する電極に電気的に接続されることが可能である。   The sensor 1 can include two or more sensing chambers. For example, two parallel electrodes 10 separated by a wall can be provided on both sides of the support 23. Thereby, the sensing chamber is connected to one electrode 10 on one side of the support 23 and one of the electrodes 10 on the other side of the support 23 via the fluid passage 11 between the ribs 27 on the support 23. Formed between. A corresponding sensing chamber is provided between the remaining electrode 10 and the fluid passage 11 on the bottom surface of the support 11. The electrodes 10 from each of these chambers can be electrically connected to corresponding electrodes from the other chambers so that the electrical signal from the sensor reflects the conductivity of both chambers. .

支持体23の近位端部に、熱電対の形態の温度センサ5が埋め込まれる。温度センサ5は、pCOを補正計算し、かつ、医療診断のための情報を伝える測定された組織の温度をモニタ3に表示するために使用される。温度センサ5は、33〜42℃の最小測定範囲および+/−0.2℃の最低精度を有する。 A temperature sensor 5 in the form of a thermocouple is embedded at the proximal end of the support 23. The temperature sensor 5 is used to correct the pCO 2 and display on the monitor 3 the measured tissue temperature that conveys information for medical diagnosis. The temperature sensor 5 has a minimum measurement range of 33-42 ° C. and a minimum accuracy of +/− 0.2 ° C.

リボンケーブル6が、電極10および温度センサ5に電気的かつ機械的に接続される。電極10は、リボンケーブル6の導体の延長部として形成される。代替として、電極は、支持体23の上にめっきすることによって形成することが可能である。ケーブル6と支持体23への接続とが十分の強い場合、ケーブル6は、センサユニット1をその使用位置から引くために使用することができる。代替として、ケブラー線が、強い外部機械接続を提供するために、リボンケーブル6と統合されるなどして提供されることが可能である。   A ribbon cable 6 is electrically and mechanically connected to the electrode 10 and the temperature sensor 5. The electrode 10 is formed as an extension of the conductor of the ribbon cable 6. Alternatively, the electrodes can be formed by plating on the support 23. If the cable 6 and the connection to the support 23 are strong enough, the cable 6 can be used to pull the sensor unit 1 from its use position. Alternatively, Kevlar wire can be provided, such as integrated with the ribbon cable 6 to provide a strong external mechanical connection.

膜12は、ケーブル6の回りにカテーテルを形成するために、ケーブル6と共に支持体23から近位に延びることが可能である。代替として、別のカテーテル28が提供されることが可能である。この場合、カテーテル28は、電極10および膜12の近位において支持体23に結合される。   The membrane 12 can extend proximally from the support 23 with the cable 6 to form a catheter around the cable 6. Alternatively, another catheter 28 can be provided. In this case, the catheter 28 is coupled to the support 23 proximal to the electrode 10 and the membrane 12.

図6に示されるように、カテーテル28は、センサユニット1を組織において適所に固定するために、複数のスリット29を備えることが可能である。スリット29は、カテーテル28が、ケーブル6(またはケブラー線)に対して遠位に(図6の矢印Bの方向において)押されるとき、スリット29間のカテーテル28の部分30が外向きに強制され、図6に透視図で示される形状を想定するように構成される。カテーテル28の径方向突出部分30は、それが埋め込まれる組織においてセンサユニット1を保持する。カテーテル28とケーブル6との相対位置は、センサユニット1が組織から取り外される時間まで、ロッキング機構(図示せず)で維持することができる。このとき、ロッキング機構を解放することができ、カテーテル28の部分30は弛緩位置に戻り、それにより、センサユニット1は、組織から取り外すことができる。   As shown in FIG. 6, the catheter 28 can include a plurality of slits 29 to secure the sensor unit 1 in place in the tissue. The slit 29 forces the portion 30 of the catheter 28 between the slits 29 outward when the catheter 28 is pushed distally (in the direction of arrow B in FIG. 6) with respect to the cable 6 (or Kevlar line). The configuration shown in the perspective view in FIG. 6 is assumed. The radially protruding portion 30 of the catheter 28 holds the sensor unit 1 in the tissue in which it is implanted. The relative position of the catheter 28 and the cable 6 can be maintained with a locking mechanism (not shown) until the time when the sensor unit 1 is removed from the tissue. At this time, the locking mechanism can be released and the portion 30 of the catheter 28 returns to the relaxed position so that the sensor unit 1 can be removed from the tissue.

4週間迄の期間、上述の病気の処置及び条件の影響を検知しモニタするpCOを測定するために、一体のセンサ4を有するカテーテルの先端が、組織内の0.5〜4cmに配置される。 In order to measure the pCO 2 that detects and monitors the effects of the above mentioned disease treatments and conditions for a period of up to 4 weeks, the tip of the catheter with integral sensor 4 is placed 0.5-4 cm in the tissue. The

センサユニット1は、1mmの最大直径を有し、カテーテルの先端からセンサ要素までの最大距離は、2mmである。センサ4は、2〜25kPaの最小pCO測定範囲を有し、検出可能なpCOの最小差は0.2kPaである。センサ4の最大応答は、20秒である。流体室の任意の領域における最大可能測定電流は、j<1mA/cmであり、一方、測定入力電圧が50mV RMSを超えないようなものである。 The sensor unit 1 has a maximum diameter of 1 mm, and the maximum distance from the catheter tip to the sensor element is 2 mm. The sensor 4 has a minimum pCO 2 measurement range of 2 to 25 kPa, and the minimum detectable pCO 2 difference is 0.2 kPa. The maximum response of the sensor 4 is 20 seconds. The maximum possible measured current in any region of the fluid chamber is such that j <1 mA / cm 2 while the measured input voltage does not exceed 50 mV RMS.

電極10は金めっきされ、全面積は約0.3mmである。測定周波数fmeasは、100Hzより高くあるべきである。より低い周波数では、測定室の分極の影響が測定を左右する。10kHzより高い周波数では、低インピーダンスのキャパシタンスが、重要事項になる。測定抵抗R_measureは、500kOhmから7MOhmの範囲にある。 Electrode 10 is gold plated and has a total area of about 0.3 mm 2 . The measurement frequency f meas should be higher than 100 Hz. At lower frequencies, the measurement chamber polarization influences the measurement. At frequencies above 10 kHz, low impedance capacitance becomes important. Measuring resistor R_ its measure is the 500kOhm the range of 7MOhm.

センサ4は、5cmと1メートルとの間の長さを有するリボンケーブル6によって、患者の皮膚の上に配置された電子表面ユニット2に電気的に接続される。ケーブル/カテーテルの最大直径は、1mmである。ケーブル/カテーテルは、付近の組織および臓器を過度に妨害しないように、柔らかく柔軟である。ケーブル/カテーテルおよびその接続も、正常な使用および「異常」な使用の両方によって生じることがある強い引っ張り力に耐えるように十分に頑強である。   The sensor 4 is electrically connected to the electronic surface unit 2 placed on the patient's skin by a ribbon cable 6 having a length between 5 cm and 1 meter. The maximum cable / catheter diameter is 1 mm. The cable / catheter is soft and flexible so as not to overly disturb nearby tissues and organs. The cable / catheter and its connections are also robust enough to withstand the strong pulling forces that can result from both normal and “abnormal” use.

滅菌、貯蔵、および輸送中、センサユニット1は、センサリザーバからの水の正味の損失が実質的にないことを保証するために、脱イオン化され、かつ無菌でエンドトキシンのない水によって覆われる。   During sterilization, storage, and transport, the sensor unit 1 is deionized and covered with sterile, endotoxin-free water to ensure that there is virtually no net loss of water from the sensor reservoir.

図11〜15は、本発明の他の実施態様に係るセンサ装置50を示す。他に示す場合以外は、この実施態様の形態は、図7〜10に関して説明したセンサ装置におけるものと同じである。従前の実施態様におけるように、装置50は、二つの反射率パルス・オキシメトリー・センサ54及びセンサユニット1が取付けられた上述のような自己−接着性片52を備える。自己−接着性片52には、患者の皮膚に貼るために接着性片52の接着面を出すために接着性片52から剥離される解放片56が設けられる。損傷、汚染又は蒸発を防止するために、センサ装置50のセンサは、殺菌した等浸透圧性のプロピレングリコール水溶液で満たされた殺菌水充填チューブ72(不図示)でセンサユニット1が包装される。   11 to 15 show a sensor device 50 according to another embodiment of the present invention. Except as otherwise indicated, the form of this embodiment is the same as in the sensor apparatus described with respect to FIGS. As in the previous embodiment, the device 50 comprises a self-adhesive strip 52 as described above, to which two reflectance pulse oximetry sensors 54 and a sensor unit 1 are attached. The self-adhesive piece 52 is provided with a release piece 56 that is peeled away from the adhesive piece 52 to expose the adhesive surface of the adhesive piece 52 for application to the patient's skin. In order to prevent damage, contamination, or evaporation, the sensor of the sensor device 50 is packaged with a sterilized water filling tube 72 (not shown) filled with a sterilized isotonic propylene glycol aqueous solution.

センサ装置50は、指状グリップ60を備えたU字断面の挿入針74を含む。包装されたセンサ装置50では、センサユニット1及びこれに接続されたケーブル接続は、挿入針74のU字溝内に収容される。保護チューブ72が取り外されると、指状グリップ60に手で圧力を加えることによって、挿入針74は患者の皮膚を通して押し入れられる。次いで挿入針74は、図14に示される一般的な形態において、患者の筋肉内に配置されたセンサユニット11を残したまま、センサ装置50から取り外され出される。挿入針74のU字によって、センサユニット1へのケーブル接続から針を引き抜くことによって針の係合が解かれる。   The sensor device 50 includes an insertion needle 74 having a U-shaped cross section provided with a finger grip 60. In the packaged sensor device 50, the sensor unit 1 and the cable connection connected thereto are accommodated in the U-shaped groove of the insertion needle 74. When the protective tube 72 is removed, the insertion needle 74 is pushed through the patient's skin by manually applying pressure to the finger grip 60. The insertion needle 74 is then removed from the sensor device 50 in the general form shown in FIG. 14, leaving the sensor unit 11 located in the patient's muscle. With the U-shape of the insertion needle 74, the needle is disengaged by withdrawing the needle from the cable connection to the sensor unit 1.

図13は、挿入針74とセンサ装置50との間の接続の詳細を示す。図13に示すように、U字断面の挿入針74は、指状グリップ60内に型成形される。センサ装置50はプラスチックハウジング76を備え、このプラスチックハウジング76は自己−接着性片52上にあってこれに設けられた孔と係合する。プラスチックハウジング76は、自己−接着性片52に結合される。プラスチックハウジング76の中央において、挿入針74を通す貫通孔が設けられる。プラスチックハウジング76の上にあって、挿入針74を通す中央孔を備えたディスク形状の金属ガイド78が、プラスチックハウジング76に結合される。金属ガイド78の中央孔は挿入針74の断面に対応するU字形状を有し、この中央孔によって挿入針74が所定位置に保持され、その結果、挿入針74が回転することなく、かつ、センサユニット1へのケーブル接続6に対する損傷も生じない。センサユニット1からのケーブル接続6は、金属ガイド78とプラスチックハウジング76との間において挿入針74から通しており、金属ガイド78に接着された保護鞘62によって囲まれている。金属ガイド78とプラスチックハウジング76の貫通孔は、金属ガイド78上に設けられ、かつ、挿入針74を通すシリコーン膜80によって閉じられる。挿入針74が取り外される際に、シリコーン膜80は貫通孔を封ずるために弾性的に変形する。   FIG. 13 shows the details of the connection between the insertion needle 74 and the sensor device 50. As shown in FIG. 13, the insertion needle 74 having a U-shaped cross section is molded in the finger grip 60. The sensor device 50 includes a plastic housing 76 which is on the self-adhesive piece 52 and engages a hole provided therein. The plastic housing 76 is bonded to the self-adhesive piece 52. A through hole through which the insertion needle 74 is passed is provided in the center of the plastic housing 76. A disk-shaped metal guide 78 overlying the plastic housing 76 and having a central hole through which the insertion needle 74 passes is coupled to the plastic housing 76. The central hole of the metal guide 78 has a U shape corresponding to the cross section of the insertion needle 74, and the insertion needle 74 is held at a predetermined position by the central hole, so that the insertion needle 74 does not rotate and No damage to the cable connection 6 to the sensor unit 1 occurs. The cable connection 6 from the sensor unit 1 passes from the insertion needle 74 between the metal guide 78 and the plastic housing 76 and is surrounded by a protective sheath 62 bonded to the metal guide 78. The through holes of the metal guide 78 and the plastic housing 76 are provided on the metal guide 78 and are closed by a silicone film 80 through which the insertion needle 74 passes. When the insertion needle 74 is removed, the silicone film 80 is elastically deformed to seal the through hole.

図13に示すように、センサ装置50に対してチューブ72を封ずるために、カバーチューブ72スナップの玉縁リム82が、プラスチックハウジング76の凹部に嵌合する。センサユニット1を患者の筋肉に挿入する際に、挿入針74を露出させるためにチューブ72がセンサ装置50から取り外される。   As shown in FIG. 13, the bead rim 82 of the cover tube 72 snap fits into the recess of the plastic housing 76 to seal the tube 72 against the sensor device 50. When the sensor unit 1 is inserted into the patient's muscle, the tube 72 is removed from the sensor device 50 to expose the insertion needle 74.

図1および2に示されるように、電子表面ユニット2は、正弦波生成装置13を備え、これは、少なくとも5ボルトの電圧および50mVの電流供給を提供し、電池14によって給電される。フィルタ15が、ロックイン増幅器16の入力をフィルタにかける、または平均するために提供される。電流の消費を低減する受動フィルタを使用することができる。前置増幅器17が、電解質の影響を低減するために、信号からDC電流を除去するように、サーボ機構と組み合わされる。サーボ構成によれば、前置増幅器の出力は、低域通過フィルタを介して入力に再び供給される。したがって、出力のDC構成要素のみが再び供給され、pCOセンサにより引き出されたあらゆるDC電流を消去する。このようにして、電極を劣化させるDC電流がpCOセンサを流れないことが保証される。このステージにおいて使用される演算増幅器は、最小電流を消費し、大きなCMMR値を有する。同時に、偏向電流は最小である。ロックイン増幅器16が、センサ4からのAC信号を増幅する。これは、1kHzより小さい周波数における信号検出のために、少なくとも1%の精度を有する演算増幅器で、またはICパッケージを使用して、構築することが可能である。光カプラまたはコイルカプラなどの直流電気分割19が、モニタユニット3および関連するケーブル18からの雑音伝達を防止するために提供される。光カプラが、雑音信号比のために通常用いられる。温度信号増幅および調節ユニット20が、温度センサ5からの信号を増幅するために提供される。電子ユニット2は、充電可能で交換可能な標準的なタイプの電池14によって給電される。電池の容量は、14日の連続監視に十分である。表面ユニット2は、オン/オフインジケータLED21および電池状況インジケータ(図示せず)をも備える。表面ユニット2とモニタ3との通信は、遮蔽ケーブル18によるアナログである。しかし、表面ユニット2は、表面ユニット2とモニタ3との間の通信が、デジタルワイヤ伝送またはデジタル無線伝送によるなど、デジタル方式とすることが可能であるように、アナログデジタル変換器を含むことが可能である。ケーブル18は、少なくとも4mの長さで軽量かつ柔軟である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the electronic surface unit 2 comprises a sine wave generator 13, which provides a voltage of at least 5 volts and a current supply of 50 mV and is powered by a battery 14. A filter 15 is provided to filter or average the input of the lock-in amplifier 16. Passive filters that reduce current consumption can be used. A preamplifier 17 is combined with the servo mechanism to remove DC current from the signal in order to reduce the effects of electrolyte. According to the servo configuration, the output of the preamplifier is supplied again to the input via a low-pass filter. Thus, only the output DC component is supplied again, erasing any DC current drawn by the pCO 2 sensor. In this way, it is ensured that no DC current that degrades the electrodes flows through the pCO 2 sensor. The operational amplifier used in this stage consumes a minimum current and has a large CMMR value. At the same time, the deflection current is minimal. A lock-in amplifier 16 amplifies the AC signal from the sensor 4. This can be constructed with an operational amplifier with an accuracy of at least 1%, or using an IC package, for signal detection at frequencies below 1 kHz. A DC electrical split 19 such as an optical coupler or coil coupler is provided to prevent noise transmission from the monitor unit 3 and associated cable 18. An optical coupler is usually used for the noise signal ratio. A temperature signal amplification and adjustment unit 20 is provided for amplifying the signal from the temperature sensor 5. The electronic unit 2 is powered by a rechargeable and replaceable standard type battery 14. The battery capacity is sufficient for 14 days of continuous monitoring. The surface unit 2 also includes an on / off indicator LED 21 and a battery status indicator (not shown). Communication between the surface unit 2 and the monitor 3 is analog via a shielded cable 18. However, the surface unit 2 may include an analog-to-digital converter so that the communication between the surface unit 2 and the monitor 3 can be digital, such as by digital wire transmission or digital wireless transmission. Is possible. The cable 18 is at least 4 m long and is lightweight and flexible.

図1および2に示されるように、AC電流が、正弦波生成装置13によって生成され、pCOセンサ電極10のうちの1つおよびロックイン増幅器16に供給される。他のpCO電極10からの高域通過信号は、フィルタ15を経て低雑音増幅器17に進み、低雑音増幅器17からロックイン増幅器16に進み、そこで、正弦波生成装置13によって生成される基準信号と比較される。信号の位相のずれている成分、すなわち望ましくない成分は拒否され、信号の残りの部分は増幅される。増幅された信号は、pCO(またはコンダクタンス)に比例し、記録またはさらなる操作のためにモニタ3に渡される。 As shown in FIGS. 1 and 2, AC current is generated by a sine wave generator 13 and supplied to one of the pCO 2 sensor electrodes 10 and the lock-in amplifier 16. The high-pass signal from the other pCO 2 electrode 10 passes through the filter 15 to the low noise amplifier 17 and from the low noise amplifier 17 to the lock-in amplifier 16, where the reference signal generated by the sine wave generator 13. Compared with The out-of-phase component of the signal, ie the unwanted component, is rejected and the rest of the signal is amplified. The amplified signal is proportional to pCO 2 (or conductance) and passed to the monitor 3 for recording or further manipulation.

表面ユニット2はまた、患者の皮膚に電気的に接続される基準電極(図示せず)に電気的に接続される。基準電極からの信号は、患者によって生成される電磁雑音の影響について、センサユニット1からの信号を補償するために使用することができる。   The surface unit 2 is also electrically connected to a reference electrode (not shown) that is electrically connected to the patient's skin. The signal from the reference electrode can be used to compensate the signal from the sensor unit 1 for the effects of electromagnetic noise generated by the patient.

単一表面ユニット2は、いくつかのセンサユニット1からの信号を受信して、多重化出力をモニタユニット3に提供することが可能である。   A single surface unit 2 can receive signals from several sensor units 1 and provide a multiplexed output to the monitor unit 3.

モニタユニット3は、CD RWおよびIRポートを含む携帯式PC7、ならびに少なくとも4つの異なる表面ユニット2から同時に信号を収集することができるPCMCIA I/Oカード8を備える。PCMCIAカード8は、統合された非直流電気結合を有することが可能である。モニタユニット3の電源22は、110Vおよび230Vの両方で動作する医療用に承認されたタイプである。   The monitor unit 3 comprises a portable PC 7 including CD RW and IR ports, and a PCMCIA I / O card 8 that can collect signals from at least four different surface units 2 simultaneously. The PCMCIA card 8 can have an integrated non-DC electrical coupling. The power supply 22 of the monitor unit 3 is a medical approved type that operates at both 110V and 230V.

モニタユニット3のソフトウェア機能は、ラボビューにおいて実施することが可能であり、これは、ナショナルインスツルメンツ[テキサス州オースチン在]から入手可能であり、最高で4つの異なる表面ユニットに同時に対処することができる。ソフトウェアは、3つの較正点および2次較正機能を有するセンサの較正機構を提供する。ソフトウェアは、あらゆる他の数の較正点および較正機能のタイプを支援するように修正することができる。ソフトウェアは、確定された時間間隔にわたってセンサ4からの信号を滑らかにする機構をも有する。測定値についての少なくとも2つの警告レベルおよび勾配についての2つの警告レベルを有することが可能である。測定値の勾配は、個々の確定された時間間隔について計算される。警告は、可視および可聴の両方である。他の警告を活動させながら、1つの警告表示を停止することが可能である。モニタ3は、すべての測定値、パラメータ設定、およびセッションにわたる警告をログすることができる。30秒のログ間隔で、少なくとも10の2週間セッションの記憶容量がハードディスクに存在するはずである。セッションログは、マイクロソフトエクセルによって可読であるフォーマットで書込み可能CDに保存することができる。   The software function of the monitor unit 3 can be implemented in a lab view, which is available from National Instruments [Austin, Texas] and can handle up to four different surface units simultaneously. The software provides a sensor calibration mechanism with three calibration points and a secondary calibration function. The software can be modified to support any other number of calibration points and types of calibration functions. The software also has a mechanism to smooth the signal from the sensor 4 over a defined time interval. It is possible to have at least two warning levels for the measured values and two warning levels for the slope. The slope of the measured value is calculated for each defined time interval. The warning is both visible and audible. It is possible to stop one warning display while activating other warnings. The monitor 3 can log all measurements, parameter settings, and alerts across sessions. With a 30 second log interval, there should be at least 10 two week session storage on the hard disk. The session log can be saved on a writable CD in a format readable by Microsoft Excel.

本発明におけるこの実施態様に係るセンサ装置50は、単一装置で、患者の筋肉内のpCO、温度及び血中酸素の測定を提供することができる。この情報のもとに、医師は、数ある条件の中で患者の腐敗症の兆候を迅速かつ正確に確認することができる。 The sensor device 50 according to this embodiment of the present invention is a single device that can provide measurements of pCO 2 , temperature and blood oxygen in a patient's muscle. Based on this information, doctors can quickly and accurately identify the patient's signs of corruption in a number of conditions.

本明細書では、特にpCO測定に言及してセンサ装置について説明したが、このセンサ装置の一般的な形態は、他の生理学的センサ、例えば体温、酸素分圧、pH又はグルコース濃度のためのセンサに用いてもよい。 Although the sensor device has been described herein with particular reference to pCO 2 measurement, the general form of this sensor device is for other physiological sensors such as body temperature, oxygen partial pressure, pH or glucose concentration. You may use for a sensor.

本発明のセンサを組み込む完全感知システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a fully sensing system incorporating a sensor of the present invention. 図1のシステムのセンサについて測定原理を示す概略図である。It is the schematic which shows the measurement principle about the sensor of the system of FIG. 本発明によるpCOセンサの部分破断図である。 2 is a partial cutaway view of a pCO 2 sensor according to the present invention. FIG. 図3の線A−Aに沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. 図4の円によって示される詳細の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the details indicated by the circle in FIG. 4. 膜が除去されている図3のセンサの図である。FIG. 4 is a diagram of the sensor of FIG. 3 with the film removed. 取付け機構が見えるようにした、図3におけるpCOセンサの変形を示す。Attachment mechanism is visible, showing the deformation of the pCO 2 sensor of FIG. 本発明の一実施態様に係るセンサ装置の平面図である。It is a top view of the sensor apparatus concerning one embodiment of the present invention. 図7のセンサ装置の側部部分断面図である。It is a side part fragmentary sectional view of the sensor apparatus of FIG. 図7及び図8のセンサ装置の、使用位置における側面図である。It is a side view in the use position of the sensor apparatus of FIG.7 and FIG.8. 図7及び図8のセンサ装置の、pCO及び温度センサの拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of the pCO 2 and the temperature sensor of the sensor device of FIGS. 7 and 8. 本発明の他の実施態様に係るセンサ装置を示す。3 shows a sensor device according to another embodiment of the present invention. 図11のセンサ装置の部分断面斜視図である。It is a fragmentary sectional perspective view of the sensor apparatus of FIG. 図11及び図12のセンサ装置の詳細断面図である。FIG. 13 is a detailed cross-sectional view of the sensor device of FIGS. 11 and 12. 挿入針を備えていない図11〜13のセンサ装置の平面図である。It is a top view of the sensor apparatus of FIGS. 11-13 which is not provided with the insertion needle. 図14の位置にあるセンサ装置の斜視図である。It is a perspective view of the sensor apparatus in the position of FIG.

Claims (12)

二酸化炭素の分圧(pCO)を測定するセンサと、身体温度センサと、心臓速度センサと、酸素飽和センサとを組合せた生理学的感知装置。 A physiological sensing device that combines a sensor for measuring the partial pressure of carbon dioxide (pCO 2 ), a body temperature sensor, a heart rate sensor, and an oxygen saturation sensor. 前記pCOセンサが患者の皮膚を通して挿入される形状を成す、請求項1に記載の感知装置。 The sensing device of claim 1, wherein the pCO 2 sensor is configured to be inserted through a patient's skin. 前記温度センサが患者の皮膚を通して挿入される形状を成す、請求項1又は2に記載の感知装置。   Sensing device according to claim 1 or 2, wherein the temperature sensor is shaped to be inserted through the skin of a patient. 前記温度センサとpCOセンサが患者の皮膚を通して挿入されるセンサユニットによって提供される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の感知装置。 It said temperature sensor and pCO 2 sensor is provided by the sensor unit to be inserted through the skin of the patient, the sensing device according to any one of claims 1 to 3. pCOセンサの挿入に際して患者の皮膚に刺す尖った先端を備える、請求項2〜4のいずれか一項に記載の感知装置。 The sensing device according to any one of claims 2 to 4, comprising a pointed tip that pierces the patient's skin upon insertion of the pCO 2 sensor. 患者の皮膚を通して挿入される形状を成すpCOセンサと、当該pCOセンサの挿入に際して患者の皮膚に刺す尖った先端とを備える生理学的感知装置。 A physiological sensing device comprising a pCO 2 sensor shaped to be inserted through a patient's skin and a pointed tip that pierces the patient's skin upon insertion of the pCO 2 sensor. 前記pCOセンサが患者の皮膚を通して挿入される位置にある際に、前記尖った先端が取外し可能な中空針によって提供される、請求項5又は6に記載の感知装置。 When in the position where the pCO 2 sensor is inserted through the skin of the patient, the sharp tip is provided by a removable hollow needle, sensing apparatus according to claim 5 or 6. 前記酸素飽和センサが、患者の皮膚の表面に貼られる形状を成す、請求項1〜7に記載の感知装置。   The sensing device according to claim 1, wherein the oxygen saturation sensor is shaped to be affixed to a surface of a patient's skin. 前記心臓速度センサ及び酸素飽和センサが、パルス・オキシメトリー・センサによって提供される、請求項8に記載の感知装置。   9. The sensing device of claim 8, wherein the heart rate sensor and oxygen saturation sensor are provided by a pulse oximetry sensor. 患者の皮膚に貼られるための接着パッチを備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の感知装置。   10. A sensing device according to any one of the preceding claims, comprising an adhesive patch for application to the patient's skin. 生理学的感知装置であって、患者の皮膚を通して挿入される形状を成すpCOセンサと、当該pCOセンサを所定位置に保持するために当該装置を患者の皮膚に貼るための接着パッチとを備える生理学的感知装置。 A physiological sensing device comprising a pCO 2 sensor configured to be inserted through a patient's skin and an adhesive patch for affixing the device to the patient's skin to hold the pCO 2 sensor in place Physiological sensing device. 前記pCOセンサが、二酸化炭素が透過可能な膜によって少なくとも一部が画成された室であって、電解質を実質的に含有しない液体と少なくとも二つの電極とを収容する室を備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の感知装置。 The pCO 2 sensor comprises a chamber that is at least partially defined by a membrane that is permeable to carbon dioxide and that contains a liquid substantially free of electrolyte and at least two electrodes. The sensing device according to any one of 1 to 11.
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