專利名稱：指套式血氧定量計(jì)探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血氧定量計(jì)的傳感器，它通過一個(gè)廉價(jià)的、可自由取戴的手指套非粘附地套在人的指部(如手指)，通過計(jì)算血液成份的濃度(例如病人血液中氧的飽合度)來分析病人的血液，使?jié)撛诘母蓴_噪聲人為信號達(dá)到最小。
電磁能經(jīng)常在某種介質(zhì)中被傳遞或反射，從而確定該介質(zhì)的特性。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光能能由被測量的人體組織透射或反射，以確定有關(guān)該組織的信息而不必從病人體內(nèi)提取物質(zhì)以進(jìn)行測試。這種無創(chuàng)傷式的測量能快速、方便地實(shí)現(xiàn)，并已被證明對病人更為舒適。
在治療病人時(shí)，身體功能的無創(chuàng)傷式生理監(jiān)測是經(jīng)常需要的。如在外科手術(shù)中，體內(nèi)氧的有效供應(yīng)(即血液充氧)常常要被監(jiān)測?，F(xiàn)在的這種測量通常由無創(chuàng)傷式的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，它測量入射光通過體內(nèi)充滿血液部分(如手指、耳垂或額頭)時(shí)的透射率(或反射率)。
光能通過體內(nèi)時(shí)的透射主要受到幾個(gè)因素的影響，這些因素包括能量所通過組織的厚度、光耦合、光角度以及檢測器與能源間的距離(即光路的長度)。
人體的某些部位是柔軟且可壓縮的，因此，可理想地用于透射光能，例如人的指部(如手指)包括皮膚、肌肉、組織、骨胳、血液等等。盡管骨胳相對而言是不可壓縮的，但對手指施加額外壓力時(shí)，骨胳周圍的組織很容易被壓縮。所以，這種指部很適于光能的透射或反射，以達(dá)到血液監(jiān)測的目的。
光學(xué)探針已在過去的有創(chuàng)傷式及無創(chuàng)傷式應(yīng)用中使用過。在典型的光學(xué)探針中，一個(gè)發(fā)光二極管(LED)被放到人體組織的一側(cè)而一個(gè)光探測器被放在相對的另一側(cè)。這種常規(guī)的光學(xué)探針主要用在病人處于相對靜止時(shí)以及用在周圍光線較暗的環(huán)境中。
作為特例，一個(gè)眾所周知用在健康檢查中的無創(chuàng)傷式的測量儀器的光學(xué)探針是脈搏式血氧定量計(jì)，它測量脈搏頻率及動脈血管中有效氧的百分比。直到八十年代初，門診醫(yī)師們根據(jù)動脈血液氣體分析來評估人體內(nèi)的氣體交換和氧傳輸。盡管這種動脈血液氣體測試提供了有價(jià)值的信息，但它只能反映一段時(shí)間病人體內(nèi)含氧情況。另一方面，脈搏血氧測定法允許對病人動脈氧飽合狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)地、無創(chuàng)傷式地測量。
血氧測定法是基于血液中血紅蛋白在以氧合血紅蛋白方式攜氧時(shí)與以脫氧血紅蛋白方式非攜氧時(shí)吸收紅光和紅外光不同的原理?，F(xiàn)有的血氧定量計(jì)傳感器根據(jù)血液中的血紅蛋白檢測光能的吸收率，從而確定動脈血液氧的飽合度，即對于全部血紅蛋白的攜氧容量來說其血紅蛋白攜氧的數(shù)量。
由于這種原因，現(xiàn)有的血氧定量計(jì)傳感器通常包括一個(gè)光檢測器及一對發(fā)射紅光和紅外光的發(fā)光二極管。在透射的情況下，該傳感器的封裝方式是二極管和光檢測器分別放在血管床(vascular bed)(通常為手指、耳垂或腳趾)相對的兩側(cè)。在反射的情況下，發(fā)光二極管和光檢測器并排放在血管床(通常為額頭)的上面，其中間用一阻擋層隔開以阻止光不首先通過組織樣本而直接到達(dá)檢測器。擺好位置后，發(fā)光二極管發(fā)射已知波長的紅光和紅外光以便通過透射和反射方式穿過血管床，并被檢測器接收。
光檢測器根據(jù)通過血管床到檢測器后未被吸收的光產(chǎn)生一個(gè)信號，該信號通常被轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式然后再送到計(jì)算機(jī)或微處理器中計(jì)算出紅光與紅外光吸收比。隨后該吸收數(shù)據(jù)被用來確定動脈血氧飽合值并可將其顯示在一個(gè)監(jiān)視器或一個(gè)曲線圖上。由于直接流向血管床的光至少部分地被周圍組織和骨胳物質(zhì)吸收了，血氧定量計(jì)通常利用由動脈的脈動產(chǎn)生的交替亮和暗的信號來進(jìn)一步闡明脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白的存在，正如本發(fā)明所述。
現(xiàn)有的脈搏血氧定量計(jì)給健康護(hù)理者提供確定病人動脈氧飽合度每秒鐘變化情況的能力。這就有可能在血氧過低發(fā)生之前采取阻止措施。(血氧過低是由血液中氧的缺乏引起的，它能導(dǎo)致大腦損壞甚至死亡。)健康護(hù)理者還能確定病人在連續(xù)治療基礎(chǔ)上的反應(yīng)。
最初用在手術(shù)室的脈搏血氧測定法在醫(yī)院的其它部門正變得日益普遍，它們包括急診室、成人和新生兒特護(hù)室、手術(shù)麻醉處理室。醫(yī)療急求專家及私人醫(yī)生，還期望該脈搏血氧定量計(jì)用在普通病房甚至醫(yī)院以外的地方。正是在這些新地點(diǎn)，前述光學(xué)探針已被證明是不合適的，這是由于病人的移動及其被使用的地點(diǎn)是相對有噪聲的環(huán)境。
一種粘附地套在病人手指上的常規(guī)光傳感器發(fā)表在古德曼等人美國專利4,830,014(公布日期為1989年5月16日)上。在其以前的應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，該傳感器具有平面“I”形狀并帶有一個(gè)粘膠層覆蓋整個(gè)側(cè)面。用來覆蓋手指彎曲表面的傳感器區(qū)是狹窄的以便在指尖部提供較小的穩(wěn)定度。該探針包括一個(gè)復(fù)合的分層結(jié)構(gòu)，它由粘附層通過將眾多并排層連接在一起而形成的。第一層包括一些孔，通過這些孔使光源和光檢測器相互傳遞信息；另外一層緊緊地連在(即粘附在)病人手指上，傳感器必然隨著手指而移動。這種傳感器的結(jié)構(gòu)還要求光源和檢測器必須與相應(yīng)的孔精確地對準(zhǔn)，用以確保光將在光源和檢測器之間通過這些孔。
現(xiàn)有的如古德曼所揭示的光傳感器有幾個(gè)缺點(diǎn)，如這種粘附地套在病人皮膚上的傳感器易受病人手指不規(guī)則移動時(shí)不配合的影響，即這種手指偶爾的移動會使手指一側(cè)的皮膚拉緊而另一側(cè)的皮膚緊縮。套在手指相對兩側(cè)皮膚上的光源和檢測器因此也隨著皮膚的拉緊和緊縮而移動，這種移動會導(dǎo)致光源和檢測器間的不對中或會改變光源和檢測器之間的發(fā)射角，并會改變光源和檢測器之間的光路長度。因此，不對中或光路長度的增加會產(chǎn)生移動的人為信號，它們是不可預(yù)測的因此也是不可補(bǔ)償?shù)?，所以必然會此起對從檢測器輸出信號的理解困難，并且透射和反射光的數(shù)量也不具有代表性。
另一種已知的光傳感器發(fā)表在卡爾普的美國專利5,125,403(公布日期為1992年6月30日)上。一個(gè)在其內(nèi)部部分折疊的紡織物管在病人指尖周圍固定一個(gè)側(cè)折疊的光源和檢測器裝置，手指與側(cè)折疊裝置相接并將其推入紡織物管以使該管子從里面滑出。然而，這個(gè)紡織物管是不穩(wěn)定的，往往引起其從里向外的反向移動。更有甚者，折疊側(cè)裝置會滑離手指尖，所以需要將整個(gè)裝配重新折疊和重新安裝到手指上。彎曲手指還能引起分離而且網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在手指彎曲后不能充分拉直手指。
本發(fā)明涉及一種低噪聲血氧定量計(jì)的指套式探針。指套式探針是非粘附地套在人的指部(如手指)，因此當(dāng)病人輕輕地移動其手指時(shí)，指部將基本上保持不變形，這就有利地避免了與粘附在手指上的常規(guī)光傳感器有關(guān)的缺點(diǎn)，正如上所述，如果病人移動其手指時(shí)，這類常規(guī)傳感器會產(chǎn)生不希望的光源相對于檢測器的位移和不配合。由于血氧定量計(jì)傳感器和指部之間非粘連地接觸，光路被保持恒定并且檢測器相對于傳感器的角位移被減小。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，它提供的傳感器探針用來分析至少一種組織特性。傳感器探針包括一個(gè)傳感器，它包括至少一個(gè)電磁能源和至少一個(gè)電磁能檢測器。一個(gè)載體支承著該傳感器并有一個(gè)具備充分柔性的主體，以便至少部分地包圍一部分組織。傳感器源和傳感器檢測器相互對應(yīng)地放在載體上以便在彼此之間通過組織傳遞電磁能，而載體放在該組織的一部分上面。探針也包括一個(gè)普通有彈性的、可任意取戴的具有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端的護(hù)套。護(hù)套的第一端與載體相連，護(hù)套的第二端呈管狀并向上卷起，它適于不被卷起地伸向載體，因此該護(hù)套至少包圍了載體的一部分而該載體是放在組織的一部分上面。
在優(yōu)選實(shí)施例中，護(hù)套的第一端最好用一個(gè)放在載體和護(hù)套之間的可卸下的連接器可分離地粘附在載體上。這個(gè)可卸下的連接器希望是一個(gè)彈簧連接器、一個(gè)鉤環(huán)連接器、一個(gè)按鈕、一個(gè)銷釘、一個(gè)夾子或一個(gè)諸如此類的連接器，它能快速、易拆卸地把載體固定到彈性套上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種傳感器探針，用來分析至少一種組織特性。傳感器探針包括一個(gè)傳感器，它包括至少一個(gè)電磁能源和至少一個(gè)電磁能檢測器；傳感器探針還包括一個(gè)具有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端的普通彈性護(hù)套。第一端的成形是為了容納至少一部分被分析的組織；第二端具有一個(gè)普通的、被向上卷起的管狀結(jié)構(gòu)，并且適用于展開覆蓋在組織上。傳感器安裝在靠近第一端的護(hù)套內(nèi)，因此傳感器源和傳感器檢測器在彼此之間通過組織傳遞電磁能，護(hù)套放在該組織的上面。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的分析至少一個(gè)組織特性的方法，提供了一個(gè)電磁能源和一個(gè)電磁能檢測器，該源和檢測器是互連接的并且是可分離地粘附到固定護(hù)套上。電磁能源面對組織放置，而電磁能檢測器同樣面對組織放置。護(hù)套被展開覆蓋在組織及電磁能源和電磁能檢測器上，以便包圍并固定該源和檢測器到組織上。電磁能通過組織被傳遞并由檢測器接收，檢測器產(chǎn)生一個(gè)指示用來分析組織特性的信號。
本發(fā)明的所有特征將根據(jù)用來說明但不是限制本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例圖進(jìn)行描述，其中


圖1-3說明一個(gè)常規(guī)血氧定量計(jì)探針；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指套式探針的正視圖；圖5是如圖4中線5-5所示的指套式探針的側(cè)視圖；圖6和7粗略說明圖4的指套式探針套到病人手指的步驟；圖8是一個(gè)顯示圖7的指套式探針完全套在病人手指上的側(cè)視圖；圖9顯示一個(gè)圖8的指套式探針的部分側(cè)面部視圖；圖10顯示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的指套式探針改進(jìn)型的部分側(cè)面剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例的指套式探針的上部平面圖；圖12是一個(gè)沿圖11的線12-12剖開的帶永久性連接器的指套式探針的部分截面剖視圖；圖13和14具體地說明圖11的指套式探針套到病人手指的步驟；圖15是一個(gè)顯示圖14的指套式探針完全套在病人手指上的側(cè)視圖；以及圖16說明圖11帶有可分離連接器的指套式探針的側(cè)視圖。
圖1-3說明一個(gè)已知的用于監(jiān)測充滿血液的組織(如在病人的指尖部位)的血氧化度的血氧定量計(jì)探針1。參考圖1，現(xiàn)有的血氧定量計(jì)探針包括一個(gè)釋放層2；一個(gè)可替換的固定繃帶4(單獨(dú)顯示在圖2中)粘附至釋放層2上。正如圖2所示，一相對薄的粘膠層面6縱向延伸至固定繃帶4的中央；一個(gè)彈性網(wǎng)膜8覆蓋在夾層面6上，網(wǎng)膜8包括一對在同一軸線上彼此隔開一定距離穿透而成的開孔9，10；一種清晰的、透明的(如薄塑料)材料最好覆蓋在開孔9，10上。
正如圖2所示，固定繃帶4上置有光源12和光檢測器14。光源12通常為一對發(fā)光二極管(LEDS)。光源12和光檢測器14被粘附在繃帶4的層面6上，并且當(dāng)網(wǎng)膜8固定到層面6上時(shí)，它們正好被安放在開孔9，10內(nèi)。電線連到光源12的每個(gè)二極管和光檢測器14上。電線外包一層外保護(hù)套16，其末端接到一個(gè)通用插頭18上，插頭18連到一個(gè)通用控制器(未顯示)，它能給光源12及光檢測器16提供信號或從其上接收信號。
繃帶4的表面(例如中間表面)上覆蓋一層粘膠以使縛在病人手指或其它指部的繃帶能夠取下。最好如圖3所示，繃帶4緊緊地包住病人的手指20，因此光源12和光檢測器14在病人手指相對兩側(cè)彼此對準(zhǔn)。以這種方式，光檢測器能夠接收光源12中的發(fā)光二極管發(fā)出的經(jīng)病人手指透射后的光信號。監(jiān)測完成后，取下病人手指20上的固定繃帶4并扔掉。
由于繃帶4緊緊地包住病人手指20，當(dāng)病人在測試過程中移動其手指時(shí)，具有粘性反面的固定繃帶4是不可移動的。正如上面的描述，即在監(jiān)測過程中，當(dāng)手指受擠壓甚至輕微地移動將會導(dǎo)致光源12和檢測器14的不配合，從而引起光路長度的變化。這種由探針移動而產(chǎn)生的測量誤差被稱為移動人為誤差。因此，來自血氧定量計(jì)探針1中的信號在某些情況下可能會漂移和不可靠。
圖4-11說明一個(gè)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的可自由取戴的，自粘式的指套式探針21。指套式探針21的設(shè)計(jì)使得在測量信號時(shí)，不僅能減小移動人為誤差，而且也能減少來自偽光(例如來自除傳感器23中光源以外的光)的可能的噪聲人為信號。
參考圖4，本發(fā)明的指套式探針21主要包括一個(gè)小型指套22和一個(gè)傳感器23。指套22的結(jié)構(gòu)使其能快速方便地套到病人的手指上或其它指部或從其上取下，而不需要象對那些常用的血氧定量計(jì)探針采用的粘附或其它不舒服的固定方式。可以理解，本探針21也可用在除了指部外的身體其它充滿血液的部位。
以前的應(yīng)用結(jié)構(gòu)說明在圖4-7中，指套22包括一個(gè)向其上部卷起的開口近端24和一個(gè)封閉頂端26。指套22的封閉頂端26具有一個(gè)容納病人指尖28的杯狀結(jié)構(gòu)。
指套22要求由薄彈性套形成，它最好不透射外界光且更不透射在傳感器23能檢測的波長范圍內(nèi)的偽光。
當(dāng)病人的手指放入杯形的封閉頂端26中時(shí)(如圖7的說明)，卷起的近端24被往靠身體的方向拉且縱向展開套在病人手指28上，因此形成一個(gè)普通的管狀套。近端24的套管要求包在手指28的四周，以形成一個(gè)相對封閉的配合，而不需要緊緊地將傳感器23縛到組織上且不會顯著地?cái)D壓組織。因此，指套的尺寸(周長的和縱向的)應(yīng)具有多種規(guī)格以適應(yīng)病人不同年齡，大小和時(shí)期的手指及指部的多樣化。
參考圖8，指套22包括許多穿透指套材料的小孔來增加流到手指8的空氣以達(dá)到最大的舒適為目的。
當(dāng)向病人身體方向拉近端28以使其沿病人手指28完全展開時(shí)，指套22的未端是一個(gè)相對厚的圓形套箍32。套箍32的內(nèi)徑比套管的稍小，以便在不用粘膠和其它固定方式均能提供足夠壓力以支持指套22到手指28的自附。
參考圖9，顯示的是附有展開的指套22且套在病人手指28的尖部的傳感器23。傳感器23包括一個(gè)光源34和一個(gè)光檢測器36，它們相互間在同光線軸上隔開一定的距離排列在指套22的頂端26上以從相對兩側(cè)透射病人手指28。在說明的實(shí)施例中，光源34最好是一對發(fā)光二極管，圖9中只顯示了其中之一。
光源34和光檢測器36被嵌入在指套22中形成的各自的凹槽38，40中，以避免病人的手指的組織和光源34及光檢測器36接觸。當(dāng)病人的組織受指套頂端26輕輕擠壓時(shí)，它可能擠入凹槽38，40的任何一個(gè)中，由于凹槽具有一定的深度，因此該組織不會直接地與光源34和光檢測器接觸。
最好有一種經(jīng)選擇的折射率與病人的皮膚一致的粘性偶合介質(zhì)，如油或凝膠充滿凹槽38，40以使光源34及光檢測器36與病人的組織配合。當(dāng)病人移動其手指時(shí)，光偶合介質(zhì)始終與該組織接觸，然而，這種移動并不移動光源34和傳感器36，因此手指的移動本質(zhì)上不會改變光源34和光檢測器之間的光偶合成光路的長度。
正如圖9所示，電導(dǎo)線41，42連至構(gòu)成光源34的發(fā)光二極管上，另一根電導(dǎo)線44連至光檢測器36上。來自光源34和光檢測器36的導(dǎo)線41，42，44縱向延伸穿過指套22的近端24相互排列成直線，并在其伸出指套22外部的導(dǎo)線外圍套上一個(gè)電絕緣保護(hù)套或套管46(看圖8)。外套管46將導(dǎo)線41，42，44，引到一個(gè)適配控制器和信號處理裝置上(未顯示)，下面是簡要的描述。
圖10顯示一個(gè)指套22a，它是圖4-9中說明的指套的改進(jìn)型。為討論方便起見，帶有后綴“a”的相同參考數(shù)字用于表示兩種不同實(shí)施例中相同的組成部分。指套22a的近端24a和頂端26a具有均勻的厚度，而指套22a的頂端26a的厚度比近端24a要厚。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種厚度的變化能使指套22a更容易被卷緊，圖4和5說明了本發(fā)明的應(yīng)用外形結(jié)構(gòu)圖。
圖11-15顯示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例的指套式探針50。探針50包括一個(gè)普通的平面保護(hù)墊或載體52，它最好由彈性材料(如塑料)構(gòu)成。指套54連到靠近保護(hù)墊52中點(diǎn)處的保護(hù)墊52上。
參考圖12，在本發(fā)明的應(yīng)用外形結(jié)構(gòu)圖中，指套54包括一個(gè)向上卷起的開口近端56和一個(gè)封閉的杯狀頂端58。正如圖12和13中的剖視圖線所表示的，近端56上卷以便手指放入指套54中。
指套54要求由薄的，彈性護(hù)套制成，它通常不能透射外界光，且最好不透射在傳感器57所檢測的波長范圍內(nèi)的偽光。
指套既能拆卸地又能永久地固定到保護(hù)墊52上。盡管指套54和保護(hù)墊52的兩種內(nèi)連形式同樣好，但最好采用指套54能夠從保護(hù)墊上拆卸的連接方式，因此傳感器57和探針50中的保護(hù)墊能夠重被使用，討論如下。
圖12說明用一個(gè)銷釘60將指套永久性地連至保護(hù)墊52上。銷釘60的主體窄，在其主體的一端有一相對寬的頭，而主體相對的另一端有一對可彎曲的釘腳或結(jié)64。銷釘60穿透保護(hù)墊50和指套54的頂端58，釘頭62與指套54連至保護(hù)墊52的一側(cè)上，同時(shí)可彎曲的釘腳64從保護(hù)墊52的另一側(cè)伸出。釘腳64向保護(hù)墊52彎曲且固定(例如溶合)到保護(hù)墊52上以可可靠地將指套54固定到保護(hù)墊52上。在這個(gè)位置，釘腳64也可充當(dāng)一個(gè)病人手指伸進(jìn)指套54中要達(dá)到的目標(biāo)，正如圖13所示以及如下的討論所述。
圖16說明利用可拆卸連接器65將指套54可拆卸地連到保護(hù)墊52上。在說明實(shí)施例中，可拆卸的連接器65要求是常用的彈簧型連接器，然而，可以理解其它類型的連接器，例如，按鈕、鉤環(huán)固定器(例如，尼龍拉帶)，銷釘、夾子以及可拆卸掛鉤也同樣適用。連接器65包括一個(gè)連至保護(hù)墊52上的插孔單元67和一個(gè)連至手指套54上的銷釘單元69。當(dāng)然，這些可拆卸式連接器的組成單元67，69也可以交換位置。
指套54和探針保護(hù)墊52之間的可折卸式連接允許探針50的傳感器部分(例如，保護(hù)墊52和光傳感器57)可以再用，這樣降低了探針50的總成本。一個(gè)傳感器57可以用幾次，每次用后指套被替換。
圖4-10中包括的指套式探針的光源34和檢測器36作為指套22的整體部分，本實(shí)施例的指套式探針50(最好參看圖12)包括一個(gè)光源66(例如，一對發(fā)光二極管)和一個(gè)與指套54分隔開的光檢測器68。正如圖11和12所示，光源66和光檢測器68被固定在保護(hù)墊52的相對的兩端。光源66和光檢測器68被嵌在各自的凹槽70，72中，以避免與病人組織接觸。通過這種方式，正如上面所討論的，在監(jiān)測時(shí)，移動病人的手指或組織被擠壓，在光源66和光檢測器之間的光偶合及光路的長度可被保護(hù)。
參考圖12，探針50的保護(hù)墊52可由用彈性材料構(gòu)成的底層55和頂層53形成以便有利于凹槽70和72的形成。光源66和光檢測器68置于底層55上，同時(shí)在頂層53形成凹槽70，72且光源66和檢測器68在同一軸線上。電導(dǎo)線(未顯示)在頂層53和底層55之間的交界處延伸穿過指套式探針50，并將光源66和光檢測器68連到一個(gè)通用控制器和信號處理器上(未顯示)。正如圖15所示，伸出探針50的導(dǎo)線要求包上一個(gè)電絕緣外保護(hù)套或套管78。
正如圖11所示，傳感器源66和檢測器68置于保護(hù)墊52上以使它們距保護(hù)墊52的中點(diǎn)80或中央(例如，指套被連接的點(diǎn))等距離。在說明的實(shí)施例中，光源66或檢測器68與中點(diǎn)80間的距離比傳感器源66或傳感器檢測器68與保護(hù)墊52縱向端頭81的距離要短。光源66和檢測器68被暴露在保護(hù)墊的中間側(cè)并將其并排面對用來分析的組織而放置正如下述的討論。
圖13-15說明將前面應(yīng)用卷起的結(jié)構(gòu)的指套式探針50套到病人手指74上的步驟，如圖13所示，形成一個(gè)開的延伸結(jié)構(gòu)圖的步驟，如圖15所示。病人的指尖79首先放在保護(hù)墊52的中點(diǎn)80上。為此，保護(hù)墊52最好包括一個(gè)位于中點(diǎn)80上的目標(biāo)。目標(biāo)可能是銷釘60的延伸釘腳64或者也可能是位于保護(hù)墊52的中間側(cè)的標(biāo)記。在說明的實(shí)施例中，病人的指尖79被放到相對手指套54的展開頂端的由銷釘60的彎曲的釘腳交叉而形成的目標(biāo)上。在指套的使用過程中，中點(diǎn)80處(例如，釘腳64)可涂上少量的粘膠以使病人的手指粘在中點(diǎn)80上。然后指套54的展開的近端被拉向手指74且被展開覆蓋在指套54的杯形頂端58上。在此過程中，頂端58被翻過來以套住病人的指端79。近端56向后連續(xù)移動展開套管覆蓋在保護(hù)墊52上。套管迫使保護(hù)墊52的相對地的中間兩側(cè)分別而向手指74的兩側(cè)靠近。
正如圖15的說明，在被完全展開被使用的狀態(tài)下，保護(hù)墊52彎曲且包在手指74的外圍，采用這種方式，光源66和光檢測器68相互間在同一光線軸上保持一定距離固定在手指相對的兩側(cè)，因此手指能被透射。全部展開的指套54的未端有一相對厚的圓形套箍76，它為指套套住手指提供足夠的壓力。
用于上述指套式探針21，50的光檢測器36，68響應(yīng)于從病人肉組織透射的光吸收。由檢測器36，68提供的輸出信號能夠被處理且用于使健康護(hù)理者通過無創(chuàng)傷式的測量血液成份的飽和度來分析病人血液的目的。按照現(xiàn)有技術(shù)，檢測器36，38輸出的信號在處理之前也可以被轉(zhuǎn)換。
在說明的實(shí)施例中，引自光檢測器36，38的輸出信號能用來提供可靠的病人血液中的氧飽和百分比指數(shù)(例如，氧合成度)。為此，一種脈搏血氧定量計(jì)(未顯示)激勵光源66使其發(fā)射兩種波長的信號，一種是典型的紅光而另一種是典型的紅外光。兩種信號交替地穿透病人的手指尖79，信號被光檢測器68檢測隨即產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號。脈搏血氧定量計(jì)處理來自光檢測器68的兩個(gè)輸出信號，以確定人體中有效氧的含量。這種信息被計(jì)算以導(dǎo)出血液中所包含的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋兩種之一的氧合血紅蛋白的飽和度。
一種特別適合本指套式探針21，50使用的脈搏血氧定量計(jì)被描述在美國專利申請第07/672,890號上，申請日是1991年3月21日，并轉(zhuǎn)讓給本專利受讓人。在此，參考并綜合了專利申請第672,890號中有關(guān)脈搏血氧定量計(jì)的內(nèi)容。然而，可以理解，這種血氧定量計(jì)僅作為例子被給出，而其它類型的血氧定量計(jì)也同樣可用來處理來自光檢測器的輸出信號。
一個(gè)監(jiān)測過程完成后且不再需要時(shí)，護(hù)士或護(hù)理人員取下探針50。護(hù)士向手指74的端部79卷起套箍76，然后露出保護(hù)墊52。護(hù)士要求將指套54卷起，使其完全脫離病人手指74的端部79，以露出指套54和保護(hù)墊的內(nèi)部連接處。指套54和保護(hù)墊52是可拆卸的，護(hù)士能夠取下，換句話說可以將指套54從保護(hù)墊52上拆下。然而指套被處理，而傳感器可以被消毒后再和新的指套54一起使用。
顯然，隨著本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的顯示和描述，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對其進(jìn)行多種改進(jìn)和變化。例如，本發(fā)明的指套式探針被描述成和病人手指配合的特殊用途，可能清楚地理解本發(fā)明的內(nèi)容也同樣可用于人體的任何其它指(趾)部或合適的可觸及的組織部位。另外，本發(fā)明的光檢測器被描述為對人體組織的透射光敏感，同樣也可以理解，光檢測器被適當(dāng)放置地反射光敏感。因此，本發(fā)明范圍僅受下述權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.用于分析至少一種組織特性的一個(gè)傳感器探針，包括有至少一個(gè)電磁能源和至少一個(gè)電磁能檢測器的一個(gè)傳感器；一個(gè)有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端的普通彈性護(hù)套，該第一端具有能容納至少一部分組織的形狀，該第二端向上卷起成普通管狀，以適合展開時(shí)覆蓋組織，該傳感器置于鄰近于第一端的套中且與之配合，因此，該傳感器源和該檢測器之間相互傳遞電磁能并穿過護(hù)套覆蓋的組織。
2.權(quán)利要求1的傳感器探針，包括一個(gè)普通的彈性套箍，該套箍的直徑尺寸比所述護(hù)套的第二端的直徑要小。
3.權(quán)利要求1的傳感器探針，其中所述護(hù)套的第一端載有所述傳感器。
4.權(quán)利要求1的傳感器探頭包括一個(gè)放置所述傳感器的載體以及一個(gè)能夠充分彎曲以包住一部分組織的主體，所述傳感器源和傳感器檢測器彼此相對地放置在該載體上，以便相互間傳遞電磁能且能穿透該載體所在的組織，該載體的結(jié)構(gòu)有利于介入所述護(hù)套和護(hù)套覆蓋的組織之間。
5.權(quán)利要求4的傳感器探針，其中該載體與該彈性套配合。
6.權(quán)利要求5的傳感器探針，其中該載體是可分離地連至該護(hù)套的第一端。
7.權(quán)利要求6的傳感器探針，包括一個(gè)置于該載體和該護(hù)套的第一端之間的可拆卸的連接器，以使該載體與該護(hù)套之間可分離地互連。
8.權(quán)利要求4的傳感器，其中所述光源和檢測器置于該載體上，這樣該源或檢測器與該載體中央之間的距離比該源或檢測器與該載體縱向端頭之間的距離要小。
9.權(quán)利要求4的傳感器，其中該載體包括第一個(gè)和第二個(gè)凹槽，它們分別容納該源和該檢測器，以使置于其中的該源和該檢測器與載體覆蓋的組織不接觸。
10.權(quán)利要求9的傳感器，包括置于該載體的中間表面與該源及該檢測器之間的該凹槽中的偶合介質(zhì)，該偶合介質(zhì)本質(zhì)上具有和組織相等的折射度。
11.權(quán)利要求1的傳感器探針，其中該第一端是封閉的且包括一個(gè)拱形表面結(jié)構(gòu)以容納一部分組織。
12.權(quán)利要求1的傳感器探針，其中該電磁能源和檢測器被其上覆蓋有護(hù)套的組織隔開一定距離。
13.權(quán)利要求12的傳感器探針，其中該套的第一端包括第一個(gè)和第二凹槽，它們分別容納該源和該檢測器，以使置于其中的該源和該檢測器與護(hù)套所覆蓋其上的組織不接觸。
14.權(quán)利要求13的傳感器探針，包括置于該護(hù)套的中間表面與該源和該檢測器之間的凹槽中的偶合介質(zhì)，該偶合介質(zhì)本質(zhì)上具有與組織相等的折射度。
15.權(quán)利要求1的傳感器探針，其中該電磁能源是一個(gè)光源以及該電磁能檢測器是一個(gè)光檢測器。
16.權(quán)利要求15的傳感器探針，其中該光源包括一對發(fā)光二極管，它們發(fā)射波長分別在紅光和紅外光范圍內(nèi)的光信號。
17.權(quán)利要求15的傳感器探針，其中該光源和該光檢測器相互間同軸線且隔開一定距離置于該組織相對的兩側(cè)，以使光信號透射該組織。
18.權(quán)利要求1的傳感器探針，其中該套包括許多位置靠近該第一端的通風(fēng)小孔。
19.用于分析至少一種組織特性的傳感器探針，包括一個(gè)包括至少一個(gè)電磁能源和至少一個(gè)電磁能檢測器的傳感器；一個(gè)支持該傳感器的載體和一個(gè)至少部分地包圍一部分組織的具有充分彈性的主體，該傳感器源和該傳感器檢測器相互相對地置于載體上，以便彼此間傳遞電磁能且穿過載體所接觸的組織部分的組織，以及一個(gè)具有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端的普通彈性護(hù)套，該第一端置于該載體上且該第二端具有普通的管狀并向其上卷起，該第二端適合于向該載體展開，因此，該護(hù)套包圍至少一部分該載體和載體覆蓋在其上的組織部分。
20.權(quán)利要求19的傳感器探針，包括一個(gè)置于該載體和該護(hù)套之間的可拆卸的連接器，用以將該載體可分離地連到該護(hù)套上。
21.權(quán)利要求20的傳感器探針，其中該可拆卸的連接器是從一組包括彈簧連接器、一個(gè)鉤環(huán)連接器、一個(gè)按鈕、一個(gè)銷釘以及一個(gè)夾子中選擇的。
22.權(quán)利要求19的傳感器探針，其中該傳感器源和該傳感器檢測器置于載體上以便在該載體接觸的組織部分的兩側(cè)相互對置且能穿過組織傳遞該電磁信號。
23.權(quán)利要求19的傳感器探針，其中該第一端包括一個(gè)拱形表面結(jié)構(gòu)以容納一部分組織。
24.權(quán)利要求19的傳感器探針，其中該傳感器源是一個(gè)光源以及該傳感器檢測器是一個(gè)光檢測器。
25.權(quán)利要求24的傳感器探針，其中該光源發(fā)射紅光和紅外波長的光。
26.權(quán)利要求19的傳感器探針，其中該傳感器源和該傳感器檢測器被置于該載體里以使其從接觸組織部分的載體的中間表面嵌入。
27.權(quán)利要求19的傳感器探針，其中該護(hù)套由一種不傳導(dǎo)至少一些電磁能波長的材料制成。
28.權(quán)利要求27的傳感器探針，其中該護(hù)套由一種不透射至少紅光和紅外波長的光的材料制成。
29.分析至少一種組織特性的方法，包括以下步驟提供一個(gè)電磁能源和電磁能檢測器，該源和檢測器內(nèi)部連接且可分離地連到一個(gè)保護(hù)套上；電磁能源面對組織放置；電磁能檢測器面對組織放置；展開該套覆蓋在該組織上且覆蓋電磁能源和電磁能檢測器，以將該源和該檢測器包圍并固定到該組織上；通過該組織傳遞電磁能；接收該傳遞的電磁能；產(chǎn)生一個(gè)該組織特性的指示信號；
30.權(quán)利要求29的方法，包括的步驟卷起該套使其離開組織；并且從該電磁能源和該電磁能檢測器上取下該套。
31.權(quán)利要求30的方法，其中該電磁能的傳遞包括透射組織。
32.權(quán)利要求30的方法，其中面對該組織放置該源和該檢測器包括提供一個(gè)支持該源和該檢測器的載體，并且折疊該載體覆蓋到組織上，因此，該載體的縱軸方向通常與被分析的一個(gè)組織的指部的縱軸方向是一致的。
全文摘要
一個(gè)血氧定量計(jì)的傳感器探針被可拆卸地連到病人手指上；手指被容納在一個(gè)具有杯狀封閉端的指套中；一個(gè)光源和一個(gè)光檢測器在同一軸線上隔開一定距離置于手指相對的兩側(cè)；光源和光檢測器能夠從指套上分離，光傳感器能和另一指套重新使用。
文檔編號A61B5/145GK1141585SQ94194813
公開日1997年1月29日 申請日期1994年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月14日
發(fā)明者布雷丹·布朗尼甘, 愛沙梅依爾·基安尼-愛察伯耶 申請人:馬西莫公司