PT88705B

PT88705B - Sensor de oximetro de pulso

Info

Publication number: PT88705B
Application number: PT88705A
Authority: PT
Inventors: J Kie S Tan; Jeffrey Allan Baker; Daniel A Jones
Original assignee: Critikon Inc
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1994-01-31
Also published as: GR1000789B; AU606751B2; ES2059531T3; EP0313238B1; US4825879A; AU2357488A; DE3851603D1; KR960010973B1; NZ226501A; ATE111705T1; EP0313238A3; KR890006199A; EP0313238A2; BR8805229A; DE3851603T2; ZA887555B; PT88705A; CA1326265C; JPH01135329A; JP2682662B2

Description

DESC RIÇÃO

A presente invenção refere-se a sensores medicinais para a detecção de funções fisiológicas e, em particular , a um sensor óptico para detectar a corrente vascular num sistema de oxímetria do pulso.

A oxímetria de pulso é uma técnica médica não invasora que pode ser utilizada para a medição de certas condições vasculares. Na utilização prática da técnica, faz-se passar Luz através de uma porção do corpo do paciente que contém uma corrente de sangue arterial. Usa-se um sensor óptico para detectar a luz que passou através do corpo, usando-se .então as variações na luz detectada em vários comprimen tos de onda para determinar a saturação de oxigénio arterial e/ou as frequências da pulsação. A saturação de oxigénio pois ser calculada usando qualquer forma da equação de atscrção.clássica conhecida por lei de Bofer.

A medição rigorosa destas funções fisiológicas é necessária na detecção óptica na presença de uma corrente de sangue arterial. Convenientemente um dedo pode servir para este fim, pois dá acesso fácil a uma parte do cor po através da qual se pode facilmente fazer passar a luz. A corrente vascular local num dedo depende de vários factores que efectuam o fornecimento de sangue. 0 fluxo de sangue pode ser efectuado por vasoconstrição produzida centralmente, a qual pode ser aliviada tratando as causas centrais detectadas. Mas a constrição periférica pode ser induzida por causas locais. Uma tal causa de vasoconstrição local é a temperatura ambiente baixa, que representa um problema particular para as extremidades do corpo, tais como o dedo. A vasoconstrição induzida pela temperatura baixa e a diminuição resul tante do fornecimento de sangue pode afectar fortemente a capacidade de o sensor detectar o sinal desejado.

As tentativas convencionais para mitigar o problema da vasoconstrição devida a baixas temperaturas incluem a utilização de um aquecedor integrado no sensor e a massagem periódica. Os aquecedores têm de estar bem regulados para impedir um sobreaquecimento e o aumento da complexidade do sensor e podem ser caros. A massagem periódica pode ser eficaz, mas usualmente exige a remoção do sensor enquanto se faz a massagem local. Depois de uma certa massagem do local, para estimular o afluxo do sangue ao mesmo, aplica-se novamente o sensor e retoma-se a medição. Seria desejável usar um meio menos complexo e passivo para reter o calor do corpo de modo a não interromper o processo da medição.

Nos sensores que detectam a luz transmitida através de uma porção do corpo, as fontes luminosas do ambiente podem interferir com os sinais que estão a ser obser vados. Devido ao facto de os tecidos da pele serem translúci^ dos, a luz exterior é fácilmente dispersada e transmitida no interior do tecido para detector óptico do sensor. É desejável proteger o detector da luz ambiente numa distância de aproximadamente 12,5 mm (1/2) em torno da área do detector. A combinação da utilização de um material opaco e um desenho eficiente do sensor contribuirá significativamente para impe2

dir da interferência da luz ambiente.

De acordo com os princípios da presente invenção, proporciona-se um sensor de oxímetro de pulso que reduz a perda do sinal devida à vasoconstrição e à interferên cia da luz ambiente. 0 sensor inclui um diódo emissor da luz (LED) que constitui uma fonte luminosa e um fotodíodo para d£ tectar a luz proveniente da fonte. 0 LED e o fotodíodo estão espaçados na face de um invólucro do sensor voltada para o corpo, fixando o referido invólucro o LED e o fotodíodo no corpo. 0 invólucro do sensor compreende uma película metalizada que ê laminada num material de suporte. A camada metali zada é refletora do calor de modo a reflectir o calor do corpo de novo para o corpo, e é opaca de modo a proteger o fotodíodo da luz ambiente. A camada metalizada pode também ser ligada à terra para proteger os componentes eléctricos do sen sor de interferência electromagnética. 0 material de suporte pode compreender material isolante, tal como espuma, para pro porcionar um maior conforto e flexibilidade ao invólucro. Proporcionam-se meios para fixar o invólucro do sensor em to£ no de uma parte do corpo, tal como um dedo.

Nos desenhos anexos, as figuras represen tam:

As fig.

la-lc, vistas em planta e em corte transversal de um sensor construído segundo os prin cípios da presente invenção;

As fig.

2a-2c, vistas de uma

As fig·

As fig· a 11, em planta e em corte transversal segunda forma de realização da presente invenção;

a utilização do sensor a utilização do sensor das fig. la-lc; e das fig. 2a-2c.

la-lc, nelas está representado

Com referência às fig.

um invólucro do sensor de um oxímetro de acordo com os princípios da presente invenção. A fig. la é uma vista em planta do exterior de um invólucro para um dedo, compr^e endendo a superfície exterior (12) uma folha de material de película de cloreto de polivinilo (PVC) macio e flexível.

invólucro tem um comprimento (de cima a baixo, no desenho) de aproximadamente 11,43 cm (4,5) e uma largura (através da parte superior) que varia de 7,62 a 9,9 cm (3 a 3,9), confor me as dimensões do dedo para que se dimensionou o invólucro. Na superfície interior do lado direito do invólucro, há um meio (14) para fixar o invólucro em torno do dedo de um paciente. Este meio pode ser uma área de adesivo sensível ã pres^ sao, mas na forma de realização ilustrada na fig. la, o meio de fixação é constituído por um pedaço de material de malha com argolinhas, laminado de maneira adesiva na folha do PVC. Um material de malha com argolinhas apropriado é o do tipo SJ3491, disponível na Minnesota Mining and Manufacturing Company de Minnesota, que é fixado com laminado adesivo CM tipo Y9485.

Um segundo meio de fixação (16) está efec tuadò ao laje do centro prolongamento inferior do invólucro. Este meio de fixação (16) pode ser também um adesivo sensível à pressão mas na forma de realização ilustrada o meio (16) é constituído por uma tira de material de ganchos 3M Scotchmate do tipo SJ 3526 que é laminado de maneira adesiva no invólucro. 0 material com ganchos é concebido para se casar com o material de malha com argolinhas mas de uma maneira segura mas destacável, como se discute mais adiante com referência às fig. 3 a 6. 0 dispositivo de fixação com ganchos ou presi_ lhas ou argolinhas é preferido a um meio de fixação por adesi_ vo que permite o uso repetido do invólucro.

A face interior, ou a face do lado do de do, do invólucro está representada na fig. lb, A superfície interior (18) do invólucro é constituída por uma folha de material de película de poliéster metalizado.Os meios de fixa ção (20) e (22) estão situados na superfície interior (18) e podem ser constituídos por adesivo sensível ã pressão. De preferência, os meios (20) são constituídos por um pedaço de material de malha com argolinhas atrás descrito e os meios de fixação (22) são constituídos por um pedaço de material _COmganchos. Correndo ao longo da haste do T que forma o invójL cro e estendendo-se para cima até aproximadamente o centro d*a

barra transversal do T há uma área (24) de adesivo do tipo Y9485. Um desenho a tinta constituído por um tracejado cruzado é impresso por baixo do adesivo e é visível através do adesivo. Este desenho indica ao utilizador a área na qual deve colocar-se a tira de LED do sensor, como adiante se explica. Para proteger a área de adesivo (24) da adesão não pretendida e da sua contaminação antes da utilização, a área de adesivo (24) é coberta com uma tira despegante (26) de papel Kraft revestido de silicone.

Com referência ã fig. lc, nela está representada uma vista em corte transversal das camadas que constituem o invólucro das fig. la e lb. A camada de PVC (12) que constitui a superfície exterior do invólucro tem uma espessura de aproximadamente 0,33 mm (0,013) e a película de PVC é reforçada com fibras de poliéster. Esta camada flexível (12) é bastante opaca para proteger o fotodíodo na tira dos LED da luz ambiente. A tira despegante (26) está representada a cobrir a área adesiva (24), que se sobrepõe ao desenho a tinta de traços cruzados (28). Segundo os princípi. os da presente invenção, a superfície interior do invólucro compreende uma camada (18) de 0,0254 mm (0,001) de película de poliéster metalizada com alumínio. A película metalizada pode ser obtida na Tapemark Co de W. St. Paul, Minnesota. A resistência da metalização corresponde directamente à espessura da metalização da película, tendo na forma de realização ilustrada a metalização uma resistência menor que dois ohms por quadrado. Esta metalização proporciona uma película com uma opacidade melhor que 95%. A superfície metalizada da película tem um acabamento mais macio não ofuscante. A camada (18) de película metalizada é laminada na camada de PVC (12) com adesivo do tipo Y9485, como se mostra pela camada de adesivo (32). A película metalizada proporciona ao sensor o grau de protecção desejado da interferência da luz ambiente, bem como a protecção térmica do dedo. Verificou-se que aproximadamente 70 a 80 % da perda de calor do corpo é por radiação. A superfície interior metalizada do invólucro é eficaz para reflectir uma porção substancial deste calor irradiado de novo para o dedo, ajudando assim na redução da vasoconstri_

ção térmica. As propriedades combinadas de opacidade e de re flexão da camada metalizada ajuda a manter as condições nece^ sárias para uma boa recepção do sinal pelo sensor.

Se se desejar, a camada metalizada pode ser ligada electricamente ã terra com uma ligação a partir da tira dos LED, para ajudar proteger os componentes electrónicos na tira dos LED de interferência electromagnética.

Em utilização, a tira despegante (26) é despegada para descobrir a área de adesivo (24) para a tira dos LED. A tira dos LED (30) é depois fixada na área adesiva como se representa na fig. 3. A tira dos LED (30) é feita de um material do género da borracha, de qualidade medicinal, tal como borracha silicónica, poliuretano ou PVC. A superfície superior da tira (30) tem uma janela para os LED (34) e uma segunda janela para o fotodíodo (36). Entre as duas há uma depressão pouco profunda (38) que permite que a tira dos LED seja dobrada sobre a ponta do dedo. Fios no interior da tira (30) ligam os LED e o fotodíodo a um cabo na extremidade da tira, ou através de fios discretos ou por fios impressos fie xíveis. A tira dos LED de material semelhante ã borracha po de ser moldada em torno dos componentes electrónicos, ou po de ser feito em duas metades que são depois laminadas conjun tamente. A tira semelhante ã borracha é impermeável à água de modo que pode ser lavada entre duas utilizações.

Depois de se ter colocado a ponta do d£ do no fotodíodo (36), como se mostra na fig. 3, dobra-se a haste do T que forma o invólucro com a tira dos LED fixada sobre a parte superior do dedo, como se mostra na fig. 4. Dobra-se depois o lado esquerdo do invólucro sobre a haste do T de modo que o pedaço de malha (20) com argolinhas é fixado no material com ganchos (16). Esta fase está representada na fig. 5. Finalmente, dobra-se o lado direito do invólucro sobre o dedo de modo que o pedaço (22) do material com ganchos se fixa no pedaço de malha com argolinhas (14), como se mostra na fig. 6. O sensor é assim enrolado seguramente em torno do dedo, ficando o dedo envolvido pela camada (18) de película metalizada.

Depois de terminado o processo de medição, desenrola-se o invólucro e pode retirar-se a tira de LED da área adesiva (24) para ser lavada e reutilizada num ou tro processo. 0 dispositivo de fixação por ganchos e presilhas ou argolinhas permite que o sensor seja facilmente desen rolado e de novo fixado. Se se desejar proceder desse modo durante o processo de medição.

Com referência ãs fig. 2a-2c, nelas está representado um invólucro descartável para um sensor de oxíme tro. A fig. 2a representa a superfície exterior do invólucro, que compreende uma camada (40) de 0,0254 mm (0,001) de película de poliéster metalizada. O invólucro tem um comprimento de aproximadamente 12,7 cm (5) e uma largura de 5,08 mm (2) de largura e é estreitado na zona central onde o invólucro se dobra em torno da ponta do dedo. Situada nas costas, ou lado voltado para o dedo, do invólucro há uma folha de papel desp£ gante (42), representada na vista de trás da fig. 2b. As coj; tas do invólucro são constituídas por uma folha (44) de espuma de qualidade medicinal, que está revestida com adesivo Semex tipo TT 4025. 0 papel despegante (42) cobre a superfície adesiva antes da utilização. Uma zona central longitudinal (46) do papel despegante é perfurada, permitindo que esta z£ na do invólucro seja descoberta primeiro. Fixa-se depois a tira dos LED nesta zona adesiva descoberta em primeiro lugar. Uma vez fixada a tira dos LED, arranca-se o restante do papel para permitir fixar o sensor no dedo.

Na fig. 2c está representada uma vista em corte transversal do invólucro das fig. 2a e 2b. Vê-se o papel despegante (42) sobrepondo-se ao revestimento adesivo (49) na camada de espuma (44). A camada de espuma preferida tem uma espessura de aproximadamente 0,762 mm (0,030) e- pode ser obtida na Semex Medicai Company de Malvern, Pennsylvania, com o tipo KM-1422. A camada de espuma (44) é amoldável ao dedo do paciente e proporciona um certo grau de conforto durante o uso. A camada (40) de película de poliéster metalizado com alumínio, com acabamento mate, é laminada na camada de espuma por um adesivo (47).

Na forma de realização das fig. 2a a 2c, a utilização da película metalizada como camada exterior pro. porciona as mesmas características de opacidade e de reflexão do calor que ne forma de realização das fig. la-lc. Se se de. sejar, as camadas de espuma e película metalizada podem ser trocadas de modo que as camadas de película metalizada fiquem directamente opostas ao dedo e a espuma do lado de fora.

A utilização do invólucro das fig. 2a-2c está ilustrada nas fig. 7a 11. Na fig. 7, está representada a tira dos LED (30) fixada na zona central longitudinal do in vólucro depois de ter sido removida a folha de papel despegan te (46). Retira-se então o resto do papel despegante, como se mostra na fig. 7. Depois, coloca-se a ponta do dedo sobre o fotodíodo (36), como se mostra na fig. 8. Dobram-se depois o invólucro e a tira dos LED sobre a ponta do dedo como se mostra na fig. 9 As áreas do invólucro de cada um dos lados da tira de LED são depois dobradas para baixo em torno do de do, como se representa na fig. 10. Finalmente, dobram-se os lados inferiores do invólucro sobre a superfície exterior do invólucro, como se mostra na fig, 11, de modo que o revestimento adesivo (49) veda mutuamente os lados dobrados um sobre o outro. A remoção do sensor em geral danifica o adesivo ou rasga a espuma, de modo que o invólucro é depois retirado da tira dos LED e descartado quando se tiver completado o processo da medição.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- lê -

Aparelho sensor para detectar a absorção da luz através da transiluminaçao de carne atravessada por sangue por perfusão, por uma fonte luminosa, e a reacção de luz por um sensor da luz, caracterizado por compreender um invólucro para fixar a referida fonte luminosa e o sensor em contacto óptico com um paciente, compreendendo uma folha flexível de material metalizado capaz de reflectir o calor do corpo e que é altamente opaco, e meios para fixar a referida folha ao corpo de um paciente.

-
2â -

Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender além disso meios para fixar a referida fonte luminosa e o referido sensor de luz no referido invólucro.

-
3ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido invólucro compreender uma camada interior, voltada para o corpo da referida folha de material metalizado e uma camada exterior do tecido.

-
4â -

Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida camada exterior de tecido compr£ ender uma camada de cloreto de polivinilo laminada na referida folha de material metalizado.

-
5ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os referidos meios de fixação compreenderem peças adaptadas mutuamente de material de gancho e de material de presilha.

- 6ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido invólucro compreender uma ca mada inferior de espuma voltada para o corpo e uma camada ex terior que compreende a referida folha de material metalizado.

-7ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação
6, caracterizado por a referida camada de espuma ser laminada no referido material metalizado.

-8â -

Aparelho de acordo com a reivindicação
7, caracterizado por os referidos meios de fixação compreenderem meios adesivos sensíveis ã pressão.

-9â -

Aparelho de acordo com a reivindicação
8, caracterizado por o referido adesivo sensível à pressão estar coberto com papel despegante antes da utilização.

-lOâ _

Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida folha de material metalizado compreender uma película de poliéster metalizado com alumínio.

- Ué _

Aparelho sensor para detectar a absorção de luz através de transiluminação de carne, atravessada por sangue por perfusão, por uma fonte luminos; e a recepção de luz proveniente da referida fonte luminosa, caracterizado por compreender um invólucro para fixar a referida fonte luminosa e o sensor em contacto óptico com um dedo, que compreende uma folha de material com a configuração geral de um T incluindo a haste do ”T, meios para fixar a referida fonte luminosa e o sensor no referido invólucro e incluindo a travessa sup£ rior do T meios, nela dispostos lateralmente, para fixar a travessa superior do T numa condição dobrada em torno de um dedo, estendendo-se aq ligações eléctricas ã referida fonte luminosa e ao sensor numa direcção na generalidade paralela ao eixo longitudinal de um dedo quando o invólucro está fixa do no dedo.

- 12ã -

Aparelho de acordo com a reivindicação
11, caracterizado por compreender ainda meios, situados na haste do T, para fixar a haste T numa condição dobrada para a travessa superior do T.

- 13ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação
12, caracterizado por os referidos meios de fixação compreenderem uma área adesiva.

- 14ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação
13, caracterizado por as referidos meios de fixação compreenderan pedaços adaptados mutuamente de material de gancho e de material de presilha.

- 15â -

Aparelho sensor para detectar a absorção de luz através da transiluminação de carne, atravessada por sangue por perfusão, por uma fonte luminosa e recepção da luz da referida fonte luminosa por um sensor de luz, caracteriza do por compreender um invólucro para fixar a referida fonte luminosa e o sensor em contacto óptico com um dedo, compreen dendo uma folha de material alongada com uma dimensão longitudinal e uma dimensão lateral através da qual o referido in vólucro é dobrado durante a utilização, sendo a superfície da referida folha em contacto com o dedo revestido com um adesivo, e meios para proteger a referida superfície de contacto com o dedo incluindo uma zona longitudinal para fixar a referida fonte luminosa e o sensor e as suas ligações eléctricas no alinhamento com a dimensão longitudinal da referida folha de material.

- 16ê -

Aparelho de acordo com a reivindicação
15, caracterizado por os referidos meios de protecção compre enderem meios para descobrir a referida zona longitudinal an tes de descobrir o restante da referida superfície de contacto com o dedo.

- 17â -

Aparelho de acordo com a reivindicação
16, caracterizado por os referidos meios de protecção compre enderem uma folha de papel despegante, perfurada em torno da área da referida zona longitudinal.

- 18a _

Aparelho de acordo com a reivindicação

15, caracterizado por a dimensão lateral da referida folha de material estreitar na zona através da qual se deve dobrar o invólucro durante a utilização.

A requerente declara que o primeiro pedi, do desta patente foi apresentado nos Estados Unidos da América em 8 de Outubro de 1987 sob o número de série 107,085.