DE69211986T2

DE69211986T2 - Medizinischer Sensor

Info

Publication number: DE69211986T2
Application number: DE69211986T
Authority: DE
Inventors: Malte Schlueter; Michael Schmidt
Original assignee: Hewlett Packard GmbH Germany
Current assignee: Agilent Technologies Deutschland GmbH
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2012-05-16
Also published as: EP0572684B1; US5413099A; EP0572684A1; JPH07163550A; US5413102A; DE69211986D1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der medizinischen Überwachung durch elektromagnetische Strahlen, die durch menschliches Gewebe hindurchgehen oder von menschlichem Gewebe reflektiert werden. Eine elektromagnetische Welle, üblicherweise im oder nahe dem Spektrum des sichtbaren Lichts, kann von geeigneten Transmittern (beispielsweise optischen Transmittern im sichtbaren oder infraroten Spektrum) in menschliches Gewebe gestrahlt werden. Die Welle, die vom Gewebe reflektiert wird oder durch das Gewebe hindurchgeht, kann von geeigneten Detektoren aufgezeichnet werden. Das empfangene Signal ist hilfreich für die Bestimmung einer Vielzahl physiologischer Parameter, wie Puls oder Perfusion. Ein besonders interessanter Bereich ist die Pulsoximetrie, d.h. die Messung der Sauerstoffsättigung im Blut.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Sensor, der Körperwerte der oben erwähnten Art überwacht.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Sensoren für die Durchstrahlung menschlichen Gewebes oder zum Aufzeichnen der von menschlichem Gewebe reflektierten Strahlung, insbesondere für die Pulsoximetrie, müssen mehreren Anforderungen gerecht werden. Die wichtigste Anforderung ist sicherlich, daß der Sensor ein hochwertiges physiologisches Signal erzeugen muß, damit genaue Ergebnisse erzielt werden können. Deshalb sind guter Hautkontakt sowie Unempfindlichkeit gegenüber Patientenbewegungen erforderlich. Der Sensor sollte dem Patienten auch genügend Komfort bieten, d. h. er sollte sein Wohlbefinden nicht beeinträchtigen. Letztendlich muß auch eine einfache Handhabung durch das medizinische Personal sichergestellt sein.
Abgesehen von diesen physiologischen und medizinischen Betrachtungen sollte der Sensor einfach und zu angemessenen Kosten herstellbar sein.
Auf dem bisherigen Stand der Technik gab es diverse Versuche, die aufgezählten Anforderungen zu erfüllen. In DE-A-37 03458 ist ein elastischer, in sich geschlossener Sensor für die Anwendung am menschlichen Finger beschrieben. Eine andere Lösung, ebenfalls für die Anwendung am menschlichen Finger, wird in US 4,685,464 behandelt, nämlich ein Sensor nach Art einer Wäscheklammer.
Es gibt auch Sensoren nach dem bisherigen Stand der Technik, die durch einen Klebestreifen an der menschlichen Haut befestigt werden. Ein solcher Sensor wird in US 4,830,014 beschrieben.
Es ist festzustellen, daß alle erwähnten medizinischen Sensoren für die Anwendung an einem bestimmten Körperglied oder einer bestimmten Körperstelle ausgelegt sind. Die Sensoren auf dem bisherigen Stand der Technik haben soweit akzeptable Ergebnisse geliefert.
Ein entscheidender Nachteil dieser Sensoren gemäß dem Stand der Technik (insbesondere in Anbetracht der Kosten) ist jedoch, daß, wie bereits erwähnt, für unterschiedliche Anwendungsstellen unterschiedliche Sensoren benötigt werden. Die Vielzahl der unterschiedlichen Sensoren erfordert eine intensive Lagerhaltung, da eine große Anzahl von Sensoren eingelagert werden muß. Ein anderer Aspekt ist der, daß unterschiedliche Sensoren unterschiedliche Produktionsprozesse erfordern und deshalb nicht so günstig hergestellt werden können wie ein einziger Sensor mit den dazugehörigen Teilen. Auch klinische Aspekte sprechen für nur einen einzigen Sensor statt der Vielzahl unterschiedlicher Sensoren. Angenommen, ein Patient wird mit einem Fußsensor überwacht, und im Verlauf der medizinischen Behandlung soll die Überwachung mit einem Ohrensensor fortgesetzt werden. In solch einem Fall muß der Fußsensor ganz entfernt und vom Monitor getrennt werden. Dann muß der Ohrensensor angebracht, befestigt und an den Monitor angeschlossen werden. Während der Umstellung muß der Alarm abgestellt werden, damit beim Entfernen des
2 Fußsensors kein Alarm gegeben wird.
In diesem Zusammenhang besteht ein anderes klinisches Problem darin, daß das medizinische Personal in der richtigen Verwendung und Anbringung der unterschiedlichen Sensoren geschult werden muß. Dies ist besonders wichtig, damit keine gefährlicher Zustand des Patienten z. B. eine Streß-Situation, übersehen wird.
Das zugrundeliegende Problem wird noch deutlicher, wenn es um Einwegsensoren geht, beispielsweise selbstklebende Sensoren. Wenn ein Patient an verschiedenen Körperstellen überwacht wird, müssen mehrere Sensoren verwendet werden, die nach der Behandlung alle weggeworfen werden.
Ein einziger Sensor für alle verschiedenen Anwendungsstellen wäre deshalb wünschenswert. Der bisherige Stand der Technik konnte jedoch hierfür keine Lösung bieten, da die Sensoren an die Form der menschlichen Haut an der Anwendungsstelle angepaßt sein müssen, damit ein enger Hautkontakt gewährleistet ist. Beispielsweise kann ein in sich geschlossener Sensor, wie in DE-A-37 03 458 (für die Anwendung am Finger) beschrieben, nicht am menschlichen Ohr oder Fuß eingesetzt werden. Genauso kann ein Sensor nach Art einer Wäscheklammer (US 4,685,464) nicht oder nur schwer am Fuß verwendet werden (sofern er nicht an einer Zehe angebracht wird, was nicht wünschenswert ist). Ähnliche Erwägungen spielen eine Rolle, wenn man Sensoren für Erwachsene mit Sensoren für Neugeborene vergleicht.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Konzept für oben beschriebene Sensoren vorzulegen, die im wesentlichen an verschiedenen Körperstellen angewendet werden können. Ein erfindungsgemäßer medizinischer Sensor umfaßt folgende Basiskomponenten:
- flexibles Trägermittel mit mindestens einem Transmitter und einem Empfänger (ein
3 bereits aus US 4,865,038 bekanntes Merkmal),
- Gehäuse, das für die Verwendung an einer bestimmten Stelle am menschlichen Körper angepaßt ist, und
- Verbindungsmitteln, um das Trägermittel und das Gehäuse lösbar miteinander zu verbinden.
Ein Oxymetersensor mit einem flexiblen Träger und einem Gehäuse wird in EP-A-566 354 beschrieben, einem Dokument, das unter Artikel 54 (3) EPC fällt. Vorzugsweise sind der Transmitter und der Empfänger optische Elemente, genauer Transmitter LEDs (Leuchtdioden) und Empfänger Photodioden oder Phototransistoren. Solche Elemente können leicht in einen flexiblen Träger eingebaut werden. Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist, daß dieser flexible Träger für alle oder zumindest eine beträchtliche Menge von Anwendungsstellen in Frage kommt. Dazu kommt ein Gehäuse das speziell für die Anwendung an einer bestimmten Stelle, z. B. dem Finger, ausgelegt ist. Mit anderen Worten, das Gehäuse ist auf die Anwendungsstelle abgestimmt, das flexible Trägermittel hingegen nicht.
Außerdem gibt es Verbindungsmittel für die Verbindung zwischen dem flexiblen Träger und dem Gehäuse. Der flexible Träger kann beispielsweise an oder in das Gehäuse gesteckt werden. Andere Möglichkeiten für die Verbindung der beiden Elemente sind Unterschneidung oder Aussparungen im flexiblen Träger und/oder im Gehäuse. Bei einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung weist das Gehäuse eine oder mehrere Aussparungen mit elastischen Seitenwänden auf, wie das bei Gehäusen aus Kunststoff der Fall ist. Die Seitenwände können zusätzliche Vorsprünge aufweisen, so daß eine Einrastverbindung möglich ist. Es ist aber günstig, wenn sich statt dessen Aussparungen am flexiblen Träger befinden, oder wenn sowohl das Gehäuse als auch der flexible Träger Aussparungen aufweisen.
Eine andere Methode zum Verbinden des flexiblen Trägers und des Gehäuses sind Löcher und entsprechende Stifte/Knöpfe, wobei sich die Stifte entweder am Gehäuse oder am flexiblen Träger befinden können.
Verschiedene Gehäuse für die Anwendung an unterschiedlichen Körperstellen können vorgesehen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise das Gehäuse mit einem in sich geschlossenen, elastischen Clip ausgestattet. Die Verbindungsmittel (Z. B. die Aussparungen) befinden sich an der Oberfläche der Klammerinnenseite. Ein solches Gehäuse, das mit Einbeziehung der Figurenen noch genauer besprochen wird, eignet sich besonders für die Anwendung am Finger eines Erwachsenen oder am Arm eines Neugeborenen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausfiihrungsart der vorliegenden Erfindung ist eine elastische Klammer am Gehäuse angebracht, wobei sich die Verbindungsmittel an den inneren Oberflächen der länglichen Vorsprünge der elastischen Klammer befinden. Ein solches Gehäuse eignet sich besonders für die Anwendung am menschlichen Ohr. Wenn ein zusätzlicher Haken oder Vorsprung vorgesehen ist, kann das Gehäuse leicht in die Ohrmuschel (äußeres Ohr) "einrasten".
Die oben beschriebene erfindungsgemäße Auslegung eines medizinischen Sensors weist einige Vorteile auf. Ein besonderer Vorteil ist, daß die Anwendungsstelle leicht gewechselt werden kann. Angenommen ein Patient wird an einem Finger überwacht, und die Überwachung soll mit einem Ohrensensor fortgesetzt werden. In solch einem Fall wird das flexible Trägermittel einfach aus dem Gehäuse, das den Kontakt zum Finger herstellt, entfernt und mit einem anderen Gehäuse, das für die Anwendung am Ohr geeignet ist, verbunden. Die elektrischen Verbindungen müssen während dieses Vorgangs nicht getrennt werden, und die Monitorkonfiguration (beispielsweise die Alarmsteuerung) muß nicht modifiziert werden. Dadurch wird die Handhabung wesentlich vereinfacht.
Die Erfindung beinhaltet auch Aspekte hinsichtlich Herstellung und Kosten. Die Herstellung eines Gehäuses ist ganz einfach; das Gehäuse kann beispielsweise im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Im Gegensatz dazu ist die Herstellung des flexiblen Trägers (einschließlich optischer Elemente und Verbindungsleitungen) teurer. In dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn nur ein flexibler Träger mit einer Vielzahl unterschiedlich geformter Gehäuse verbunden werden kann. Ein einziger flexibler Träger kann so zusammen mit vielen Gehäusen eingesetzt werden. Da der flexible Träger im Vergleich zum Gehäuse teurer ist, können mit dieser Maßnahme Kosten gespart werden (besonders, wenn man sie mit Sensoren auf dem bisherigen Stand der Technik vergleicht, wo in jedem einzelnen Sensor optische Elemente enthalten sein müssen). Aus Herstellungssicht besteht der Vorteil eines einheitlichen flexiblen Trägers darin, daß nur ein einziger Trägertyp gefertigt werden muß. Das bedeutet beispielsweise, daß nur ein Werkzeug für die Herstellung des flexiblen Trägers benötigt wird, was wiederum Kosten spart.
Ein anderer Aspekt besteht darin, daß das teurere Element, nämlich der flexible Träger, für mehrfache Verwendung ausgelegt werden kann. Es ist zu beachten daß das Gehäuse (das leicht und billig herzustellen ist) tatsächlich ein Einwegprodukt sein kann, das mit dem vielseitig verwendbaren flexiblen Träger verbunden werden kann. Bei Verwendung eines solchen Trägers wird nur das Gehäuse weggeworfen, der flexible Träger wird weiterhin verwendet. So werden keine elektronischen oder optischen Komponenten weggeworfen, was nicht nur Vorteile bei den Kosten, sondern auch im Umweltschutz bringt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung umfaßt der flexible Träger folgendes:
- flexible Schicht, an der der Transmitter und der Empfänger befestigt sind, und
- flexiblen Trägerkörper, der die flexible Schicht aufnehmen kann oder an dem die flexible Schicht befestigt werden kann.
Diese Auslegung macht die Verbindung zwischen Transmitter und Empfänger besonders einfach, da die flexible Schicht auch die elektrischen Verbindungen beinhalten kann. Als Verbindungen eignen sich besonders Kupferleitungen (so daß die flexible Schicht im wesentlichen als Leiterplatte behandelt wird). Die flexible Schicht selbst ist vorzugsweise aus Polyimid.
Bei einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung besteht der oben besprochene flexible Trägerkörper aus einem unteren Teilkörper und einem oberen Teilkörper, wobei beide Teile jeweils mit Verbindungsmitteln ausgestattet sind, die zum Verbinden der beiden Teile miteinander dienen. Die Verbindung besteht vorzugsweise aus Stiften und entsprechenden Öffnungen. Bei dieser Ausführungsart wird die flexible Schicht sozusagen wie beim "Sandwich", zwischen die beiden Teilkörper des flexiblen Trägerkörpers gebracht und so geeignet gehalten und geschützt.
Ein bevorzugtes Material für die Herstellung des flexiblen Trägerkörpers bzw. des unteren und/oder oberen Teilkörpers ist durchsichtiger Kunststoff, der elektromagnetische Wellen im oder nahe dem sichtbaren Spektrum durchläßt. Es hat sich gezeigt, daß durchsichtiges Silikon diesen Anforderungen besonders gut gerecht wird.
Die Erfindung bezieht sich auch aufflexible Trägermittel zum Überwachen von Körperwerten, insbesondere der Sauerstoffsättigung, eines Menschen mittels elektromagnetischer Wellen, die durch menschliches Gewebe hindurchgehen oder von menschlichem Gewebe reflektiert werden, wobei das Trägermittel folgende Elementen einschließt:
- flexiblen Trägerkörper einschließlich einem unteren Teilkörper und einem oberen Teilkörper,
- Mittel zum Verbinden des unteren und des oberen Teilkörpers, vorzugsweise Stifte und entsprechende Öffnungen,
- flexible Schicht, an die mindestens ein Transmitter und mindestens ein Empfänger angeschlossen sind, und die gekennzeichnet ist durch
- Verbindungsmittel für eine lösbare Verbindung zwischen dem flexiblen Trägermittel und einem Gehäuse, wie bereits beschrieben.
Wie bereits dargelegt, eignen sich durchsichtige Kunststoffe, beispielsweise durchsichtiges Silikon, besonders gut für die Herstellung der unteren und oberen Teilkörper des flexiblen Trägerkörpers. In diesem Fall können die Teilkörper vorteilhaft durch formbares Material verbunden werden, insbesondere durch farbiges Silikon, das in vorgegebene Aussparungen in einen (oder in beide) der mindesten zwei Teilkörper eingespritzt wird. Es ist festzustellen, daß sich durch solches Einspritzen jegliches Gießen, wie es auf dem bisherigen Stand der Technik zum Befestigen der elektronischen und optischen Komponenten erforderlich war, erübrigt. Das farbige Silikon wird insbesondere in einen oder mehrere Aussparungen des unteren und/oder oberen Teilkörpers eingespritzt, wobei sich diese Aussparung nicht über oder entlang der optischen Achse des Transmitters und des Empfängers erstreckt, damit die elektromagnetischen Wellen nicht behindert werden.
Wie bereits oben dargelegt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Gehäuse für einen medizinischen Sensor, der für die Verwendung an einer bestimmten Körperstelle angepaßt ist und entsprechende Verbindungsmittel zum Verbinden des Gehäuses mit dem flexiblen Trägermittel beinhaltet. Bevorzugte Ausführungsarten eines solchen Gehäuses wurden oben bereits beschrieben.
Es wird davon ausgegangen und ausdrücklich erwähnt, daß sich die vorliegende Erfindung auf alle nützlichen und neuen Kombinationen der oben dargelegten Merkmale bezieht, egal, ob sie alleine oder in einer anderen beliebigen Kombination erscheinen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun anhand eines nicht einschränkenden Beispiels erklärt. Dabei wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung eines flexiblen Trägermittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist die Draufsicht einer flexiblen Schicht.
Fig. 3 ist die Draufsicht des unteren Teilkörpers des flexiblen Trägerkörpers.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht des unteren Teils in Richtung des Pfeils IV in Fig. 3.
Fig. 5 ist eine perspektivische Sicht des unteren Teilkörpers.
Fig. 6 ist die Draufsicht des zusammengebauten flexiblen Trägermittels.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils VII in Fig. 6.
Fig. 8 ist der Querschnitt, der in Fig. 6 durch die Referenznummern VIII-VIII angezeigt wird.
Fig. 9 ist ein Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 6.
Fig. 10 ist eine perspektivische Sicht des zusammengebauten flexiblen Trägermittels.
Fig. 11 ist eine perspektivische Sicht eines ersten Gehäuses, das für die Verwendung am menschlichen Finger geeignet ist.
Fig. 12 ist ein Querschnitt des in Fig. 11 dargestellten Gehäuses.
Fig. 13 ist eine perspektivische Sicht des in Fig. 11 dargestellten Gehäuses, das mit einem flexiblen Träger verbunden ist.
Fig. 14 zeigt ein Gehäuse mit einer ähnlichen Struktur wie das in Fig. 11 dargestellte Gehäuse, das aber für die Anwendung bei Neugeborenen ausgelegt ist.
Fig. 15 zeigt die Anwendung eines flexiblen Trägers am menschlichen Fuß.
Fig. 16 und 17 zeigen jeweils Gehäuse in Klammernform für die Anwendung am menschlichen Ohr.
Rig. 18 einen weiteren zusammengebauten Ohrensensor.
Fig. 19 stellt ein Gehäuse für die Anwendung an der Ohrmuschel bzw. am Außenohr dar.
Fig. 20 zeigt den Querschnitt eines anderen Ohrensensors.
Fig. 21 zeigt eine andere Ausführungsart eines Ohrensensors, z.B. für die Anwendung bei Neugeborenen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN

Fig. 1 zeigt eine Explosionszeichnung eines flexiblen Trägermittels 1. Es besteht im wesentlichen aus einem oberen Teilkörper 2 und einem unteren Teilkörper 3. Beide Teile 2 und 3 sind aus flexiblem durchsichtigem Silikon gefertigt.
Der untere Teilkörper 3 weist eine Vielzahl von hervorstehenden Stiften auf; einer dieser Stifte ist in Fig. 1 stellvertretend für alle Stifte mit 4 gekennzeichnet. Die Stifte passen in die entsprechenden Öffnungen, wie Öffnung 5, im oberen Teilkörper.
Auf einer flexiblen Polyimidschicht 6 sitzen eine Transmitter-LED 7 und eine Empfangsphotodiode 8. Die flexible Schicht 6 weist auch Kupferleitungen auf (in Fig. 1 nicht dargestellt). Diese Leitungen stellen den Kontakt zu einem Kabel 9 her.
Bei der Herstellung wird die flexible Schicht 6 zwischen die beiden Teilkörper 2 und 3 gebracht. Die optischen Elemente 7 und 8 passen in die entsprechenden Aussparungen 10 und 11 an dem unteren Teilkörper 3. Ebenso ist in beiden Teilkörpem eine zylinderförmige Aussparung (für das Kabel 9) vorhanden (siehe Referenznummern 12a und 12b).
Der Zusammenbau umfaßt nicht nur den Schritt, bei dem der obere Teilkörper 2 in den unteren Teilkörper 3 einrastet und dabei die flexible Schicht 6 von oben und unten hält. Darüber hinaus wird farbiges Silikon in vorgegebene Aussparungen gespritzt, wie in Aussparung 13 im oberen Teilkörper 2, wobei die Aussparungen nicht die optischen Wege der Elemente 7 und 8 kreuzen (Transmitter 7 sendet in Pfeilrichtung 14). Wenn das farbige Silikon aushärtet, verwebt oder polymerisiert dessen Oberfläche mit dem durchsichtigen Silikon der Teilkörper 2 und 3, wodurch eine feste Verbindung der in Fig. 1 dargestellten Komponenten erreicht wird.
Nach der Herstellung ist Träger 1 ein hochflexibles Element, das über Kabel 9 mit einem geeigneten Monitor verbunden werden kann. Träger 1 wird vorzugsweise in der Pulsoximetrie eingesetzt.
Fig. 2 zeigt die Draufsicht einer flexiblen Schicht 15 in einer etwas anderen Ausführung als die flexible Schicht in Fig. 1. Schicht 15 in Fig. 2 hat zwei Transmitter 16a und 16b sowie zwei Empfänger 17a und 17b. Diese sind über geeignete Kupferleitungen (wie Kupferleitung 18) mit den Anschlußflächen 19a - 19d verbunden. Die einzelnen Leitungen von Kabel 9 (Fig. 1) sind an diese Anschlußflächen angelötet
Die Anzahl der Transmitter und Empänger ist beliebig. Es können sogar mehrere Transmitter (die mit unterschiedlichen Wellenlängen senden) eingesetzt werden.
Fig. 3 - 5 zeigen jeweils eine Ansicht des unteren Teils des flexiblen Trägerkörpers (ebenfalls aus durchsichtigem Kunststoff), von oben (Fig. 3), von der Seite (Fig. 4) und eine perspektivische Sicht (Fig. 5). Diese Ansichten zeigen wieder die Stifte (wie Stift 4) für die Verbindung mit dem oberen Teilkörper sowie Aussparungen 10 und 11, die die optischen Elemente aufnehmen sollen.
Fig. 6 - 10 zeigen verschiedene Ansichten und Schnitte des zusammengebauten flexiblen Trägers. Fig. 6 ist eine Draufsicht, Fig. 7 ist eine Seitenansicht (siehe Pfeil VII in Fig. 6) und Fig. 10 ist eine perspektivische Sicht. Fig. 8 und 9 zeigen ebenso jeweils Schnitte entlang der Linie VIII-VIII bzw. der Linie IX-IX in Fig. 6.
Ein wichtiges Merkmal des oberen Teilkörpers 20 sind die Aussparungen 21 und 22. Diese Aussparungen dienen der Verbindung des flexiblen Trägers mit verschiedenen Gehäusen. Die Verbindung kann einfach durch Verkeilen oder Verklemmen der Aussparungen 21 und 22 mit entsprechenden Aussparungen im Gehäuse hergestellt werden. Eine zuverlässige Verbindung wird besonders dann erzielt, wenn die Seitenwände der Aussparungen 21 und 22 - so wie die Seitenwände 21a und 21b, und 22a und 22b in Fig. 7 - elastisch sind, wie dies bei dem oberen Teilkörper 20 aus durchsichtigem Silikon (siehe Ausführungen oben) der Fall ist. Die Seitenwände 21a - 22b können auch leicht geneigt sein, um den Kontakt zu verbessern.
Fig. 8 zeigt den Transmitter 7 sowie die elektrischen Leitungen (wie Leitung 23), die die flexible Schicht 6 mit Kabel 9 verbinden. Der untere Teilkörper ist in den Fig. 6 - 10 mit der Referenznummer 24 gekennzeichnet.
Es ist festzustellen, daß Einzelheiten der mechanischen Konstruktion in den Fig. 6 - 10 leicht von der Explosionszeichnung in Fig. 1 abweichen.
Für die Verbindung des flexiblen Trägers mit dem Gehäuse können auch andere Verbindungsmittel verwendet werden. Insbesondere können ein Knopf und ein entsprechendes Loch vorgesehen werden. Diese Ausführungsart hat den besonderen Vorteil, daß beide Elemente gegeneinander verdreht werden können. Unterschneidung oder ähnliche Lösungen können auch eingesetzt werden.
Fig. 10 zeigt den zusammengebauten flexiblen Träger 25 im ganzen in perspektivischer Sicht. Die Aussparungen zwischen oberem Teilkörper 20 und unterem Teilkörper 24 (wie Aussparung 25) sind mit farbigen Silikon gefüllt, so daß das opake Silikon mit dem durchsichtigen Silikon, aus dem der obere Teilkörper 20 und der untere Teil körper 24 hergestellt sind, verflochten ist.
Der komplett zusammengebaute flexible Träger 26 ist in Fig. 10 in perspektivischer Sicht dargestellt. Der resultierende Träger ist vollständig flexibel und kann beispielsweise für die Verbindung mit einem Gehäuse gebogen werden, was später noch beschrieben wird. In Fig. 11 ist ein erstes Gehäuse 27 aus elastischem Kunststoff dargestellt. Die Struktur des Elements 27 ist in sich geschlossen und für die Anwendung am Finger eines Erwachsenen gedacht. Segmente 28 und 29 der geschlossenen Kontur bieten genügend Flexibilität für die Anbringung an Fingern mit unterschiedlichen Durchmessern, wie in DE-A-37 03 458 beschrieben.
Die beiden Aussparungen 30 und 31 dienen der Einrastverbindung mit einem flexiblen Träger, wie Träger 26 in Fig. 10. Der flexible Träger wird so umgebogen, daß sich die Aussparungen 21 und 22 außen befinden, und der flexible Träger rastet in das Gehäuse 27 in eine Position ein, in der er im Verhältnis zum Gehäuse um 90º gedreht ist. Aussparung 21 des flexiblen Trägers 26 rastet dabei in Aussparung 30 des Gehäuses 27 ein; ebenso rastet Aussparung 22 in Aussparung 31 ein. Der so zusamengebaute medizinische Sensor wird in Fig. 13 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Diese Figur stellt auch die Anwendung des zusammengebauten Sensors am menschlichen Finger 32 dar. Wie zu sehen ist, wird der flexible Träger 26 so im Gehäuse 27 gehalten, daß die optischen Elemente automatisch auf einer gemeinsamen Achse ausgerichtet werden, so daß der Empfänger die gesamte Strahlung des Transmitters durch den Finger empfangen kann.
Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch den zusammengebauten medizinischen Sensor. Diese Figur zeigt insbesondere, daß die Seitenwände der Aussparungen 30 und 31 wie Seitenwand 31 a geneigt sind so daß eine zuverlässige Einrastverbindung entsteht.
Ein zweites Gehäuse 33 ist in Fig. 14 dargestellt. Dieses Gehäuse ist für die Anwendung bei Neugeborenen gedacht, z.B. für die Anbringung am Finger eines schwerkranken Babys. Es ist festzustellen, daß die äußere Form des Gehäuses 33 der Form des Gehäuses 27 (Fig. 11 - 13) sehr gleicht, nur daß es kleiner ist. Dennoch kann für das Erwachsenengehäuse 27 und das Neugeborenengehäuse 33 derselbe flexible Träger verwendet werden.
Die Anwendung des flexiblen Trägers alleine (d.h. ohne Gehäuse) wird in Fig. 15 gezeigt. In diesem Fall ist der flexible Träger mit einem Pflaster 34 am menschlichen Fuß 35 befestigt. Mit einem ähnlichen Pflaster (in Fig. 15 nicht dargestellt) wird der untere Teil des flexiblen Trägers 26 an der Unterseite des Fußes 35 befestigt, so daß die in den flexiblen Träger 26 integrierten optischen Elemente zum Messen der Durchleuchtung einander gegenüberliegen.
In Fig. 16 wird noch eine andere Gehäuseart gezeigt. Gehäuse 36 ist für die Anwendung am menschlichen Ohr, insbesondere am Ohrläppchen, gedacht. Aussparungen 37 und 38 dienen der Einrastverbindung des flexiblen Trägers 26 in einer um 90 gedrehten Position. Die nötige Spannung wird durch das Kurvenstück 39 bewirkt. In Fig. 18 ist ein anderer zusammengebauter Ohrensensor dargestellt, wobei der Winkel oc unter 90 gewählt wurde, damit die Anwendung leichter ist.
Ein ähnlicher Ohrensensor 40 ist in perspektivischer Ansicht in Fig. 17 dargestellt.
Fig. 19 zeigt einen anderen Ohrensensor 41. Der flexible Träger ist in die Aussparungen 42 und 43 eingerastet, wie bei den vorherigen Beispielen. Er weist jedoch einen zusätzlichen Haken 45 für die Anwendung am äußeren Ohr auf, so daß der medizinische Sensor während der Anwendung gut haftet. Die klammerartigen Griffe 46a und 46b erleichtern die Handhabung.
Der Querschnitt in Fig. 20 zeigt wiederum einen anderen Ohrensensor. Das Gehäuse 47 ist klammerartig und hat zwei Griffe 48a und 48b. Zwei Vorsprünge 49a und 49b liegen an der Ohrmuschel bzw. am Außenohr 50 an und halten den Sensor zuverlässig. Der flexible Träger 51 liegt am Ohrläppchen 52 an. So wird kein Druck auf das Ohrläppchen 52 ausgeübt, so daß es voll durchblutet wird und genaue Sauerstoffwerte festgestellt werden.
Eine andere Gehäuseart 53 ist in Fig. 21 dargestellt. Dieses Gehäuse hat einen zusätzlichen Knauf oder Knopf 54 zur Erleichterung der Anwendung. Die Aussparungen 55a und 55b gleichen den bereits erläuterten Aussparungen. Der flexible Träger 56 wird so angewendet, daß er an die innere Oberfläche des Gehäuses 53 angrenzt oder "andockt" (oder, mit anderen Worten, mit einem Versatzwinkel von 0º). Der zusammengebaute Sensor kann für die Überwachung Neugeborener verwendet werden, z.B. am Arm des Babys angebracht und zusätzlich mit einem Pflaster befestigt werden, wie die gestrichelte Form 57 (mit einem Loch 57 a für Knopf 54) andeutet.

Claims

1.Medizinischer Sensor zur Überwachung von Körperwerten, insbesondere der Sauerstoffsättigung, am Menschen mittels elektromagnetischer Welien, die durch menschliches Gewebe hindurchgehen oder von menschlichem Gewebe reflektiert werden, wobei der medizinische Sensor ein flexibles Trägermittel (1,26) umfaßt, auf dem sich mindestens ein Transmitter (7;16a,16b) und ein Empfänger (8;17a,17b) befinden, gekennzeichnet durch

(1.1) ein Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53), das für die Anwendung an bestimmten Körperstellen angepaßt ist, und

(1.2) Verbindungsmittel (21,22;30,31;37,38;42,43;55a,55b) für die lösbare Verbindung des flexiblen Trägermittels (1,26) mit dem Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53).

2. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 1V wobei das flexible Trägermittel (1,26) folgendes beinhaltet:

(2.1) eine flexible Schicht (6;15), an der der Transmitter (7;16a,16b) und der Empfänger (8;17a,17b) befestigt sind und

(2.2) einen flexiblen Trägerkörper, der die flexible Schicht aufnehmen kann oder an dem die flexible Schicht befestigt werden kann.

3. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 2, wobei die flexible Schicht (6;15) aus Polyimid besteht.

4. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 2, wobei die flexible Schicht (6;15) Leitungen, bevorzugt Kupferleitungen (18), für die Verbindung des Transmitters (7;16a,16b) mit dem Empfänger (8;17a,17b) mit Anschlußflächen (19a-19d) aufweist.

5. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 2, wobei der flexible Trägerkörper

(5.1) einen unteren Teil körper (3),

(5.2) einen oberen Teilkörper (2),

umfaßt, und der untere Teilkörper (3) und der obere Teilkörper (2) jeweils mit Mitteln zur Verbindung der Körper ausgestattet ist, zur Verbindung des unteren Teilkörpers (3) mit dem oberen Teilkörper (2), bevorzugt durch Stifte (4) und entsprechende Öffnungen (5).

6. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 5, wobei der untere Teilkörper (3) und/oder der obere Teilkörper (2) aus durchsichtigem Kunststoff, bevorzugt durchsichtigem Silikon, bestehen.

7. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 5, wobei der untere Teilkörper (3) Aussparungen (10,11) für die Aufnahme des Transmitters (7;16a,16b) und des Empfängers (8;17a,17b) aufweist.

8. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 1, wobei der Transmitter (7;16a,16b) und der Empfänger (8;17a,17b) optische Elemente sind, bevorzugt der Transmitter eine LED und der Empfänger eine Photodiode oder ein Phototransistor.

9. Medizinischer Sensor gemäß Anspruch 1, wobei das flexible Trägermittel (1,26) sowie das Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) geeignete Aussparungen (21;22;30,31;37,38;42,43;55a,55b) zur Verbindung miteinander aufweisen.

10. Flexibles Trägermittel (1,26) zur Überwachung von Körperwerten, insbesondere der Sauerstoffsättigung, beim Menschen mittels elektromagnetischer Wellen, die vom menschlichen Gewebe reflektiert werden oder durch das Gewebe hindurchgehen, wobei das flexible Trägermittel (1,26) folgendes umfaßt:

(10.1) einen flexiblen Trägerkörper mit einem unteren Teilkörper (3) und einem oberen Teilkörper (2),

(10.2) Körperverbindungsmitteln zur Verbindung des unteren mit dem oberen Teilkörper, bevorzugt Stifte (4) und entsprechende Öffnungen (5),

(10.3) eine flexible Schicht (6;15), an der mindestens ein Transmitter (7;16a,16b) und ein Empfänger (8;17a,17b) angebracht sind, und die flexible Schicht gekennzeichnet ist durch

(10.4) Verbindungsmitteln (21,22;30,31;37,38;42,43;55a,55b) für eine lösbare Verbindung zwischen Trägermittel (1,26) und Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22.

11. Flexibles Trägermittel (1,26) gemäß Anspruch 10, wobei der untere Teil körper (3) und/oder der obere Teilkörper (2) aus durchsichtigem Material sind, bevorzugt aus durchsichtigem Kunststoff und insbesondere aus durchsichtigem Silikon.

12. Flexibles Trägermittel (1,26) gemäß Anspruch 10, wobei die Mittel zur Verbindung der Teilkörper aus Kunststoff sind, bevorzugt aus farbigem Kunststoff und insbesondere aus farbigem Silikon.

13. Flexibles Trägermittel (1,26) gemäß Anspruch 12, wobei der untere Teilkörper (3) und/oder der obere Teilkörper (2) mindestens eine Aussparung (13) zum Einspritzen des Kunststoffs aufweist, und sich diese Aussparung (13) nicht über oder entlang der optischen Achse des Transmitters (7;16a,16b) und des Empfängers (8;17a,17b) erstreckt.

14. Flexibles Trägermittel (1,26) gemäß Anspruch 10, wobei die flexible Schicht (6;15) aus Polyimid besteht.

15. Flexibles Trtgermittel (1,26) gemäß Anspruch 10, wobei die flexible Schicht (6;15) Leitungen, bevorzugt Kupferleitungen (18), für die Verbindung des Transmitters (7;16a,16b) mit dem Empfänger (8;17a,17b) mit Anschlußflächen (19a-19d) aufweist.

16. Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) für einen medizinischen Sensor zur Überwachung von Körperwerten, insbesondere der Sauerstoffsättigung, beim Menschen mittels elektromagnetischer Wellen, die vom menschlichen Gewebe reflektiert werden oder durch das Gewebe hindurchgehen, dardurch gekennzeichnet, daß

(16.1) das Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) für die Anwendung an einer bestimmten Körperstelle angepaßt ist, und

(16.2) das Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) Verbindungsmittel (30,31;37,38;42,43;55a,55b) aufweist, mit denen das Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) über entsprechende Verbindungsmittel (21,22;30,31;37,38;42,43;55a,55b) lösbar mit dem flexiblen Trägermittel (1,26) verbunden wird.

17. Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) gemäß Anspruch 16, wobei die Verbindungsmittel (30,31;37,38;42,43;55a,55b) Aussparungen sind, bevorzugt mit elastischen Seitenwänden

18. Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) gemäß Anspruch 17, wobei die Seitenwände der Aussparungen Vorsprünge (31a) für eine Ein rastverbindung aufweisen.

19. Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) gemäß Anspruch 16, wobei die Verbindungsmittel Stifte bzw. Knöpfe und Löcher sind.

20. Gehäuse (27,33,36,40,41,47,53) gemäß Anspruch 16, mit einem in sich geschlossenen, elastischen Clip, wobei sich die Verbindungsmittel (30,31) an der inneren Oberfläche des Clips befinden.

21. Gehäuse (36,40,41,47) gemäß Anspruch 16, mit einer elastischen Klammer, wobei sich die Verbindungsmittel (37,38;42,43) an der inneren Oberflächen der länglichen Vorsprünge der elastischen Klammer befinden.

22. Gehäuse (36,40,41,47) gemäß Anspruch 21, das zusätzlich einen Haken oder Vorsprung (45) für die Anbringung am menschlichen Ohr aufweist.