KR970702009A - 저포화상태를 위해 최적화된 펄스 산소계 및 센서(pulse oximeter and sensor optimized for low saturation) - Google Patents

저포화상태를 위해 최적화된 펄스 산소계 및 센서(pulse oximeter and sensor optimized for low saturation) Download PDF

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제임스 알. 카시아니
파울 디. 맨헤이머
스티브 엘. 니어리치
스테판 제이. 루스크위츠
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라우린 데부오노
넬코 퓨리턴 베넷 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 저산소 포화상태범위를 위해 최적화된 광원을 가지며 혼란 유도 아티팩트에 대한 면역을 최대화하는 펄스 산소계 센서(410)을 제공하는 것이다. 바람직하게, 적색(112) 및 적외선 광원(114)은 700~790nm사이의 평균 파장을 가진 적색 광원(112)과 함께 사용된다. 적외선 광원(114)은 고 포화상태를 가진 환자에게 사용된 종래 장치에서 처럼 평균파장을 가질 수 있다. 본 발명의 센서는 혼란유도 아티팩트의 민감도를 최소화하기 위해 광에미터(112, 114) 및 광 검출기(116)의 공간을 정렬시킴으로서 더 최적화된다. 본 발명은 적색 및 IR광원에 대한 흡수 및 산란계수 곱의 매칭을 달성하기 위해서 선택된 파장을 최적화한다. 이 최적화는 힘변형, 조직변형 및 산소 포화상태 그 자체의 변형을 포함하는 혼란 아티팩트가 존재할 때 건강한 판독을 제공한다.

Description

저포화상태를 위해 최적화된 펄스 산소계 및 센서(PULSE OXIMETER AND SENSOR OPTIMIZED FOR LOW SATURATION)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제27도는 본 발명에 따른 펄스 산소계의 블록도.

Claims (52)

  1. 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 센서 및 펄스 산소계를 제공하는 단계; 광원 및 광 검출기를 선택하는 단계; 80퍼센트 이하의 산소 포화상태를 판독하기 위하여 상기 광원으로부터 상기 광검출기에 의해 수신된 광의 파장 스펙트럼을 활용하는 단계; 상기 센서를 환자에게 배치하는 단계; 및 상기 센서 및 상기 펄스 산소계를 사용하여 상기 혈액 산소 포화상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활용 단계는 태아의 산소 포화상태를 위한 것임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 65퍼센트 이하의 산소 포화상태를 판독하기 위하여 상기 파장 스펙트럼을 활용하는 단계를 활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 15퍼센트 보다 큰 산소 포화상태를 판독하기 위하여 상기 파장 스펙트럼을 활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 검출기를 상기 센서상에 배치하는 단계; 유동 유발 구조에 대한 상기 센서의 감도를 줄이기 위하여 상기 검출기로부터 상기 광원의 간격을 활용하는 단계; 및 상기 태아를 통하여 분산된 광을 사용하여 상기 검출기에서 상기 광원으로부터 광의 세기를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 광이 상기 조직에 삽입되고 상기 조직으로부터 수집되는 경우 사이의 간격은 적어도 10mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수신 광은 적색 스펙트럼 및 적외선 스펙트럼을 포함하고, 각각의 상기 적색 및 자외선 스펙트럼은 혈액 살포 조직과 연관된 흡광 및 분산 계수를 가지며, 상기 활용 단계는 각각의 흡광 및 분산 계수의 적이 제1 및 제2값을 형성하는 상기 적색 및 자외선 스펙트럼내의 파장 스펙트럼을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2값 사이의 비율은 0 내지 65퍼센트의 범위를 판독하는 대다수 산소 포화상태에 대하여 0.5 및 2 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 수신 광은 적색 스펙트럼 및 자외선 스펙트럼을 포함하고, 상기 활용 단계는 높은 포화상태를 가지는 환자에게 유용한 범위에서 상기 적외선 스펙트럼내의 제1스펙트럼을 사용하는 단계, 및 태아를 위하여 제2스펙트럼에 대한 적색 스펙트럼을 활용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2스펙트럼의 평균 파장은 700 및 790 나노미터 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2스펙트럼은 상기 제2스펙트럼에서 어떤 다른 파장 세기의 적어도 50% 세기에서 735 나노미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 활용 단계는 높은 포화상태를 가지는 환자에 대한 최적의 투과 깊이에 비교하여 태아에서의 상기 광의 투과 깊이를 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 활용 단계는 구조에 대한 상기 결정 단계의 감도를 줄이는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 활용 단계는 목표된 파장 스펙트럼을 가지기 위하여 상기 광원을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 활용 단계는 광의 제한 스펙트럼을 검출하는 상기 광 검출기를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 활용 단계는 목표된 파장 스펙트럼으로 상기 광원을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 80퍼센트 보다 크게 산소 포화상태를 판독하기 위한 상기 광원으로부터 상기 광 검출기에 의해 수신된 광의 상기 파장 스펙트럼을 선택적으로 활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 태아의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 센서 및 펄스 산소계를 제공하는 단계; 광원 및 광 검출기를 선택하는 단계; 적색 및 적외선 스펙트럼을 포함하는 상기 검출기에서 광을 검출하는 단계; 높은 포화상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 파장 스펙트럼을 가지기 위하여 적외선 스펙트럼을 선택하는 단계; 15 및 65퍼센트 사이의 산소 포화상태를 판독하기 위한 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장에 대하여 상기 적색 스펙트럼의 파장 스펙트럼을 활용하는 단계를 포함하는데, 상기 활용 단계는 유동 구조에 대한 혈액 산소 포화상태의 측정을 생략하는 것을 증가시키고; 상기 태아의 상기 센서를 배치하는 단계; 상기 태아의 일부분을 통하여 분산된 후 상기 광 검출기에서 상기 광원으로부터의 적어도 두개의 광 신호 세기를 측정하는 단계; 및 상기 세기 및 상기 펄스 산소계를 사용하여 상기 혈액 산소 포화상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 태아의 일부분을 통하여 분산된 검출 광으로부터 제3광 신호를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3광 신호는 700 나노미터보다 작은 평균 파장을 가지며 65%보다 큰 산소 포화상태를 판독하기에 적당한 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 환자의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위하여 펄스 산소계를 사용하기 위한 방법에 있어서, 센서에 대한 광원 및 광 검출기를 선택하는 단계; 제1 및 제2광 스펙트럼을 포함하는 상기 검출기에서 광을 검출하는 단계를 포함하는데, 상기 각각의 광 스펙트럼은 혈액 살포 조직과 연관된 흡광 및 분산 계수를 가지며; 각각의 흡광 및 분산 계수의 적이 제1 및 제2값을 형성하는 파장 스펙트럼을 선택함으로써 상기 광 스펙트럼을 활용하는 단계를 포함하는데, 상기 제1 및 제2값 사이의 비율은 0 내지 65퍼센트 범위를 판독하는 대다수의 산소 포화상태에 대하여 0.5 및 2사이에 있고; 상기 환자에 상기 센서를 배치하는 단계; 및 상기 센서 및 상기 펄스 산소계를 사용하여 상기 혈액 산소 포화상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 65%보다 큰 범위의 산소 포화상태를 판독하기 위하여 상기 광 스펙트럼을 선택적으로 활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 태아의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 센서 및 펄스 산소계를 제공하는 단계; 원 적색 및 적외선 광원 및 광 검출기를 선택하는 단계; 높은 포황상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 적외선 파장 스펙트럼을 포함하는 상기 검출기에서 광을 검출하는 단계를 포함하는데, 상기 검출 광은 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 원 적색 파장 스펙트럼을 포함하고; 하나의 밀봉 패키지의 상기 광원을 배치하고 상기 센서에 상기 패키지를 설치하는 단계; 상기 센서를 상기 태아에 배치하는 단계; 상기 태아의 일부분을 통하여 분산한 후 상기 광 검출기에서 상기 광원으로부터 광의 세기를 측정하는 단계; 및 상기 세기 및 상기 펄스 산소계를 사용하여 상기 혈액 산소 포화상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 제2원 광원을 선택하는 단계; 700 나노미터 이하의 평균 파장을 가지도록 상기 제2적색광의 파장 스펙트럼을 선택하는 단계; 및 상기 제1 또는 제2적색 광원 양쪽을 선택적으로 활성화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 태아 펄스 산소계 센서에 있어서, 하우징; 상기 하우징에 설치된 적어도 하나의 광원; 상기 하우징에 설치된 적어도 하나의 검출기; 및 태아 조직에 의해 분산된 후 광을 검출하기 위한 수단을 포함하는데, 광은 적외선 광 스펙트럼을 포함하고, 상기 적외선 스펙트럼은 높은 포화상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 범위를 가지며, 검출 광은 적색 광 스펙트럼을 포함하고, 상기 적색 광 스펙트럼은 700 및 790사이의 평균 파장을 가지며, 상기 검출기는 상기 광원으로부터 간격진 상기 하우징에 설치되고 상기 광원으로부터 광을 검출하기 위하여 배치되는 것을 특징으로 하는 태아 펄스 산소계 센서.
  24. 제23항에 있어서, 상기 광원은 적어도 하나의 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  25. 제23항에 있어서, 상기 광원은 상기 검출기로부터 적어도 10mm간격을 가진 적색 및 적외선 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  26. 제23항에 있어서, 상기 광원은 상기 검출기로부터 적어도 14mm간격을 가진 적색 및 적외선 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  27. 제23항에 있어서, 상기 제공 수단은 제한된 스펙트럼을 방출하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  28. 제23항에 있어서, 상기 제공 수단은 광의 제한된 스펙트럼을 통과시키기 위한 상기 광원 및 상기 검출기 사이에 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  29. 제23항에 있어서, 상기 제공 수단은 광의 제한된 스펙트럼을 검출하는 파장 감지 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  30. 제23항에 있어서, 700 나노미터 보다 작은 평균 파장을 가지는 적색 광 스펙트럼을 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  31. 제30항에 있어서, 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 광 스펙트럼을 제공하기 위한 상기 수단은 제1광 방사 다이오드이고, 700 나노미터 이하의 평균 파장을 가지는 적색 광 스펙트럼을 제공하기 위한 상기 수단은 제2광 방사 다이오드인 것을 특징으로 하는 센서.
  32. 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 펄스 산소계용 센서에 있어서, 광원; 광 검출기를 포함하고, 상기 광원 및 검출기중 하나는 제1 및 제2스펙트럼을 포함하는 광을 제공하기 위한 수단을 포함하고, 각각의 스펙트럼은 혈액 살포 조직에서 각각의 흡광 및 분산 게수의 적에 대하여 활용되고, 상기 적은 제1 및 제2값을 형성하고, 상기 제1 및 제2값 사시의 비율은 80퍼센트 보다 작은 대다수의 산소 포화상태에 대하여 0.5 및 2사이에 있는 것을 특징으로 하는 센서.
  33. 제32항에 있어서, 상기 광원 및 상기 검출기는 적어도 14mm정도 떨어진 간격인 것을 특징으로 하는 센서.
  34. 제32항에 있어서, 700 나노미터 이하의 평균 파장을 가지는 적색 스펙트럼을 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  35. 태아의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 펄스 산소계용 센서에 있어서, 방사원; 방사 검출기를 포함하고, 적어도 하나의 상기 광원 및 검출기는 65퍼센트 이하의 포화상태에 대하여 유동 유발 기구에 대한 혈액 산소 포화상태 측정 감지도를 줄이기 위하여 활용되는 것을 특징으로 하는 센서.
  36. 제35항에 있어서, 상기 방사원은 적어도 10mm까지 상기 검출기로부터 간격진 적색 및 적외선 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  37. 제35항에 있어서, 상기 방사원은 적어도 14mm까지 상기 검출기로부터 간격진 적색 및 적외선 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  38. 제35항에 있어서, 65%보다 큰 산소 포화상태를 판독하기 위하여 상기 광원 및 검출기를 선택적으로 활용 하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  39. 제38항에 있어서, 700 나노미터 보다 작은 평균 파장을 가지는 제2적색 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  40. 태아의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 센서에 있어서, 높은 포화상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 파장 스펙트럼을 가지는 적외선 광원; 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 깊은 적색 광원; 및 상기 적색 및 적외선 광원을 밀봉하는 단일 밀봉 패키지를 포함하는데, 상기 패키지는 상기 센서상에 설치되는 것을 특징으로 하는 센서.
  41. 펄스 산소를 사용하기 위한 방법에 있어서, 조직을 통한 광을 분산시킴으로써 얻어진 센서로부터의 최소 제1 및 제2신호를 수신하는 단계를 포함하는데, 상기 광은 최소 제1 및 제2파장 스펙트럼을 가지며, 상기 제1 및 제2스펙트럼은 80%보다 작은 산소 포화상태 판독을 위하여 활용되고; 및 제1 및 제2활용 스펙트럼에 적당한 계수를 사용하는 산소 포화상태를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 태아의 혈액 산소 포화상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 센서 및 펄스 산소계를 제공하는 단계; 광원 및 원 적색과 적외선 광 검출기를 선택하는 단계; 높은 포화상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 적외선 광 파장 스펙트럼을 포함하는 상기 검출기에서 광을 검출하는 단계를 포함하는데, 상기 검출 광은 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 원 적색 파장 스펙트럼을 포함하고; 단일 밀봉 패키지에서 상기 광 검출기를 배치하고 상기 센서상에 상기 패키지를 설치하는 단계; 상기 태아의 상기 센서를 배치하는 단계; 상기 태아에 일부분을 통하여 분산한후 상기 광 검출기에서 상기 광 소오스로부터 광의 세기를 측정하는 단계; 및 상기 세기 및 상기 펄스 산소계를 사용하여 상기 혈액 산소 포화상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 제2적색 광 스펙트럼을 검출하기 위하여 상기 검출기를 선택하는 단계; 700 나노미터 이하의 평균 파장을 가지도록 상기 제2적색 광 스펙트럼이 파장 스펙트럼을 선택하는 단계; 및 상기 제1 또는 제2적색 광 스펙트럼 한쪽 또는 양쪽을 선택적으로 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 펄스 산소계에 있어서, 조직을 통한 광을 분산시킴으로써 얻어진 센서로부터의 최소 제1 및 제2신호를 수신하기 위한 입력 커넥터를 포함하는데, 상기 광은 최소 제1 및 제2파장 스펙트럼을 가지는 광이고; 상기 제1 및 제2스펙트럼에 적당한 메모리 저장 계수를 포함하는데, 상기 스펙트럼은 80%이하의 산소 포화상태를 판독하기 위하여 활용되고, 상기 계수를 사용하여 산소 포화상태를 계산하기 위하여, 상기 메모리 및 상기 입력 커넥터에 결합된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  45. 제44항에 있어서, 상기 제1파장 스펙트럼은 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  46. 제45항에 있어서, 상기 제1파장 스펙트럼에 대한 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가리키는 센서로부터 코딩 신호를 검출하기 위한 상기 커넥터에 결합된 검출기 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  47. 제46항에 있어서, 상기 코딩 신호를 바탕으로 상기 메모리로부터 적당한 계수를 선택하기 위한 상기 검출기 및 상기 메모리에 결합된 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  48. 제46항에 있어서, 상기 검출기는 상기 센서에서 임피던스 엘리먼트를 통하여 전류를 통과시키기 위한 수단을 더 포함하고, 상기 임피던스 엘리먼트는 상기 제1파장 스펙트럼을 위하여 700 및 790 사이의 평균 파장을 가리키는 값을 가지는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  49. 태아 펄스 산소계에 있어서, 태아의 조직을 통하여 광을 산란시킴으로써 얻어진 센서로부터의 최소 제1 및 제2신호를 수신하기 위한 입력 커넥터를 포함하는데, 상기 광은 최소 적색 및 적외선 스펙ㅌ럼을 가지며; 높은 포화상태를 가지는 환자의 산소 포화상태를 측정하기에 유용한 범위를 상기 적외선 스펙트럼 및 700 및 790 나노미터 사이의 평균 파장을 가지는 상기 적색 광 스펙트럼에 적당한 계수를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리 및 상기 입력 커넥터에 결합되고, 상기 계수를 사용하여 상기 태아의 산소 포화상태를 계산하기 위한 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 태아 펄스 산소계.
  50. 제49항에 있어서, 상기 메모리는 700 나노메터 보다 작은 평균 파장을 가진 적색광 스펙트럼에 대한 계수를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  51. 적어도 적색 및 적외선 스펙트럼을 가진 광을 조직을 통하여 산란시킴으로써 얻어지는 센서부터의 최소한의 제1신호 및 제2신호를 수신하는 입력 커넥터; 상기 스펙트럼에 적합한 계수를 저장하는 메모리를 포함하는데, 상기 각각의 스펙트럼은 혈액이 공급된 조직에서 각각의 흡수 계수 및 산란 계수의 결과치에 대하여 최적화되며, 상기 결과치는 제1 및 제2값을 형성하며, 상기 제1 및 제2값 사이의 비는 80퍼센트 이하의 산소 포화에 대하여 0.5 내지 2이며; 및 상기 메모리에 접속되며, 상기 계수를 이용하여 상기 산소 포화를 계산하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
  52. 태아의 혈액 산소 포화를 측정하는 펄스 산소계에 있어서, 적어도 적색 및 적외선 스펙트럼을 가지며 조직을 통하여 산란되는 광을 검출함으로써 얻어지는 센서부터의 최소한의 제1신호 및 제2신호를 수신하는 입력 커넥터; 퍼센트 이하의 산소 포화에 대하여 섭동이 감소된 인공물에 대한 혈액 산호 포화 측정의 감도를 감소시키기 위하여 최적화된 상기 스펙트럼에 적합한 계수를 저장하는 메모리; 및 상기 메모리에 접속되며, 상기 계수를 이용하여 상기 산소 포화를 계산하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 산소계.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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