CN204889961U - 用于将传感器装置保持在生物的身体部分处的一体成型夹子保持器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于将传感器装置(36)保持在生物的身体部分(40)处的一体成型夹子保持器(12、12’)，所述夹子保持器包括：大致沿着纵向轴线(15a、15b)延伸的两个臂区段(14a、14b、14c)，所述臂区段包含致动部分(16)、连接部分(18)、铰链部分(20)和接触部分(22、22c、22d’)；和在所述两个臂区段(14a、14b、14c)的连接部分(18)处连接至所述两个臂区段中的每一个的桥接区段(24)；其中所述桥接区段(24)形成用于使所述两个臂区段(14a、14b、14c)从夹紧状态相对于彼此枢转到释放状态的桥接铰链，在所述夹紧状态下所述臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)执行夹紧力(28)以夹紧其之间的所述身体部分(40)，在所述释放状态下在将致动力(26)施加到所述臂区段的所述致动部分(16)时，所述臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)分开以释放所述身体部分(40)；并且其中每一臂区段(14a、14b、14c)在所述铰链部分(20)中形成臂铰链以使所述致动部分(16)和所述接触部分(22、22c、22d’)相对于彼此枢转，以在所述夹紧状态下提供所述两个臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)的大致平行对齐。

Description

用于将传感器装置保持在生物的身体部分处的一体成型夹子保持器
实用新型领域
本实用新型涉及一种用于将传感器装置保持在生物的身体部分的夹子保持器，以及一种用于监测生物的生命体征的包括夹子保持器的装置。
背景技术
诸如心率(HR)、呼吸速率(RR)或血氧饱和度等人体生命体征用作人的当前状态的指示器和严重医学事件的有力预测器。出于此原因，在住院患者和门诊患者的护理设置、家庭或进一步的健康、休闲和健身设置时，充分地监测生命体征。
一种测量生命体征的方式是体积描记法。体积描记法大体是指对器官或身体部分的容积改变的测量，且尤其是指检测由于穿过受试者身体的每次心跳的心血管脉波所致的容积改变。
光体积描记法(PPG)是一种评估所关注区域或容积的反光率或透光率的时变变化的光学测量技术。PPG基于以下原理：血液比周围组织吸收更多光，因此每次心跳的血液容积变化相应地影响透射或反射。除了关于心率的信息外，PPG波形还可以包括可归因于进一步的生理现象的信息，例如呼吸。通过评估在不同波长下(通常为红光和红外光)的透射率和/或反射率，可确定血氧饱和度。
用于测量受试者的心率和(动脉)血氧饱和度的典型脉动血氧仪包括作为光源的红光LED和红外LED，以及用于检测已透射过患者组织的光的光电二极管。市售的脉动血氧仪在红光波长和红外波长下的测量值之间快速切换，因此测量出同一区域或容积的组织在两个不同波长下的透射率。这称为时分多路复用。在每一波长下随时间的透射率给出了针对红光波长和红外波长的PPG波形。
通常，脉动血氧仪借助传感器保持器附接到受试者的皮肤，例如指尖、耳垂、鼻部/鼻孔、脚趾或前额。一方面，此传感器保持器需要确保对组织的可靠连接，但也需要给受试者提供足够的佩戴舒适性。另一方面，传感器保持器用于直接接触受试者的皮肤，且因此应允许实现有效的清洁。此外，传感器保持器应当就成本而言可高效生产，且允许实现与传感器部件的有效组装。
在US2009/0275813中，提供了一种外部耳置式非侵入式生理传感器。所提供的传感器组件能够附接到耳部的组织部位，包括耳部的软骨结构，从而提供低延迟的生理测量以及牢固的附接。
仍需要另外提供传感器装置和/或用于至少相对于上述标准来保持传感器装置的夹子保持器。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于将传感器装置保持在生物的身体部分处的夹子保持器。本实用新型的另一目的是提供一种用于监测生物的生命体征的装置。
在本实用新型的第一方面中，提供一种用于将传感器装置保持在生物的身体部分处的一体成型夹子保持器，所述夹子保持器包括：
大致沿着纵向轴线延伸的两个臂区段，所述臂区段包括致动部分、连接部分、铰链部分和接触部分；和
在所述两个臂区段的连接部分处连接至每一个臂区段的桥接区段；
其中所述桥接区段形成用于使所述两个臂区段从夹紧状态相对于彼此枢转到释放状态的桥接铰链，在所述夹紧状态下所述臂区段的接触部分执行夹紧力以将身体部分夹紧于其之间，在所述释放状态下在将致动力施加到所述臂区段的致动部分时所述臂区段的接触部分分开以释放所述身体部分；并且
其中每一臂区段在所述铰链部分中形成臂铰链以使所述致动部分和所述接触部分相对于彼此枢转，以在所述夹紧状态下提供所述两个臂区段的接触部分的大致平行对齐。
在本实用新型的另一方面，提供一种用于监测生物的生命体征的装置。所述装置包括：
传感器装置，其包括用于发射至少一个波长间隔的光的发光单元，和用于检测在与生物的身体部分交互作用之后的所发射光的光检测单元；和
根据权利要求1所述的夹子保持器，其用于将所述传感器装置支撑在所述生物的身体部分处。
本实用新型的优选实施例被限定在从属权利要求中。应当了解，所要求保护的装置具有与所述夹子保持器的优选实施例和从属权利要求中所定义的优选实施例类似和/或一致的优选实施例。
根据本实用新型的夹子保持器可尤其用于将传感器装置，诸如包含至少一个发光单元以及光检测单元的脉动血氧仪，附接到生物的身体部分。所述夹子保持器是指用于将实际的传感器设备(传感器装置)附接(保持)到生物的身体部分的机械固定单元，所述实际的传感器设备也可以包括多个部分。其中生物的身体部分可尤其由人体的耳垂、鼻部、鼻孔、脚趾或手指代表。监测装置是指所述传感器装置与夹子保持器的组合。
根据本实用新型的一方面的夹子保持器是基本上相当于晒衣夹而成型的。其包括通过桥接区段连接的两个臂区段，且所述两个臂区段可将夹紧力施加到其之间的身体部分。所有三个部分由同一材料组成，且制造成单一整体(一体成型)。通常，使用通常是可弹性变形的柔性、非刚性材料。
所述臂区段将生物的身体部分接收于其之间，且允许在所述身体部分上执行夹紧力。沿着纵向轴线，所述臂区段中的每一个包括致动部分，所述致动部分受到由用户施加至其的致动力以便使所述两个臂区段分开。另外，每个臂区段包含借以连接到另一臂区段的连接部分。此部分称为桥接区段，指示所述两个臂区段是连接的，但可在空间上隔开。此外，所述两个臂区段中的每一个包含铰链部分，所述铰链部分允许使邻近其的部分相对于彼此枢转。因此，枢转轴线通常是垂直于臂区段的对应枢转轴线。此外，每个臂区段包含接触部分，在所述接触部分处所述臂区段接触所述生物的身体部分。此接触部分通常将保持或包含实际的传感器部件，且使所述传感器部件与所述生物的组织相接触。所述传感器装置或其部分可用另一种方式胶合、螺纹连接、夹紧或附接到所述接触部分，使得其可与所述生物的所述身体部分相接触。为了解决传感器夹具测量各个身体部分的SpO2的功能，例如也在鼻部，所述夹子保持器的接触部分优选地设计成提供薄而可调适的表面。
所述桥接部分形成桥接铰链。此桥接铰链允许使所述臂区段相对于彼此枢转，使得可获得夹子功能。为此，利用了所述材料的弹性可变形性。通常所述对应输转轴线垂直于包含所述两个臂区段的平面(即，所述两个臂区段的纵向轴线)。为了将夹子保持器夹到所述身体部分，将致动力(也称为打开力)施加到所述致动部分且使所述接触部分分开。如果不将任何力施加到所述致动部分，则所述夹子保持器处于松弛状态(relaxedstate)。释放状态(releasestate)是指其中将致动力施加到所述两个臂区段的致动部分且使所述接触部分分开，使得能够使所述夹子保持器在身体部分上移动的状态。在释放所述致动力时，夹子保持器想要反转至其原始形状，然而，如果身体部分在所述两个臂区段之间，则这是不可能的。则在所述身体部分上执行了夹持力。所述夹子保持器的夹紧状态是指其中生物的身体部分(例如，耳部或手指)在所述两个臂区段之间且所述夹子保持器被夹到身体部分的状态。
所述两个臂区段中的铰链部分提供铰接功能，使得所述臂区段中的每一个中的接触部分和致动部分可相对于彼此枢转。因此，如果提供绕枢转轴线的枢转，其中所述枢转轴线大致垂直于包含所述两个臂区段的平面，则将是尤其有利的。然后，当在所述两个接触部分之间接收身体部分时，变得可能提供所述接触部分相对于彼此的平行对齐。此平行对齐可针对不同厚度的身体部分而获得，即，所述臂区段可在夹紧状态下相对于彼此拉开不同的角度。与此相比，此前的在臂区段中不具有枢转功能的夹子保持器将通常在夹紧状态下仅针对臂区段的一个特定角度提供臂区段的平行对齐。具体地讲，关于需要在生物的身体部分的两侧上的光学部件的平行对齐的光学测量，根据本实用新型的此夹子保持器因此允许实现改善的测量。此外，所述生物的佩戴舒适性可通过将接触部分执行的力散布到身体部分上的较大面积上而增加。换句话说，所述夹子保持器提供了对身体部分的更好配合。
根据本实用新型的夹子保持器的另一优势是，所述夹子保持器是一体成型的，即，由单一整体制造(一体式夹子保持器)。不需要任何用于组装多个部分的组装过程。因此，与此前的夹子保持器相比，变得能够以减少的成本来制造所述夹子保持器。此外，所述一体成型的夹子保持器还允许实现有效的清洁，因为脏颗粒可能无法渗透到不同部分之间的间隙中。在本文中，“一体地”是指由同一材料制造成一个整体。此外，与此前的并非一体成型的夹子保持器相比，可改善所述夹子保持器的稳健性和使用寿命。
根据实施例，所述臂区段中的至少一个在所述接触部分中形成用于接收传感器装置的至少一部分的腔室，以及用于使所述腔室与所述生物的身体部分分离的隔膜，所述隔膜至少部分地是透光的。此腔室基本上是指所述连接部分中的开口。在此开口中，可***传感器装置，例如光传感器和/或光检测器。所述腔室通常位于所述臂区段的背离在所述两个臂区段之间的身体部分的一侧上。所述腔室借助隔膜与所述生物的所述身体部分分离。至少在作为所述传感器组件的一部分的发光单元所发射的光的波长范围内，此隔膜至少部分地是透光的。因此，所述传感器组件不与所述生物的身体部分直接接触是尤其有利的。通常，将所述传感器组件***到所述腔室中，且借助诸如环氧树脂等衬垫材料来填充所述腔室。然后，所述夹子保持器不可分离地与所述传感器装置连接。所述隔膜允许发光单元将光发射穿过所述隔膜进入到生物的身体部分中。透射穿过所述身体部分或由所述身体部分反射的光可由所述隔膜后面的光检测器接收。无需使所述发光单元或光检测单元与所述身体部分直接接触。这允许实现更有效的清洁。此外，更有效的制造过程，尤其是关于组装程序和成本，成为可能。
在优选的实施例中，第一臂区段形成所述接触部分中的第一腔室，所述第一腔室用于接收传感器装置的第一部分和至少部分地透光的第一隔膜，且第二臂区段形成所述接触部分中的第二腔室，所述第二腔室用于接收所述传感器装置的第二部分和至少部分地透光的第二隔膜。如果两个臂区段均包含腔室，则变得可能实施透射率测量，其中发光单元将光透射经过第一隔膜进入到生物的身体部分中，且光检测单元布置在所述第二臂区段中的第二隔膜后面并接收透射经过所述身体部分的光。如果实施此透射率测量，则尤其重要的是，所述发光单元和所述光检测单元相对于彼此是大致平行布置的。一方面，所述发光单元发射的光的仅一小部分被损耗。另一方面，仅极少的环境光最终被光检测单元检测到。本实用新型允许通过在如上述的臂区段中提供铰链部分而实现此大致平行的布置。
在另一实施例中，所述隔膜具有介于0.05和2.5mm之间，优选地介于0.1mm与1.5mm之间，例如介于0.1和0.5mm之间的厚度。对于此隔膜厚度存在两个主要原因。第一个原因是，所述隔膜应缓和(defuse)发光单元(例如，LED)的光，且对光检测单元(例如，光电二极管)上的光量进行过滤。所述隔膜的厚度优选地被调整成满足用于确定期望的生命体征的算法(例如，SpO2算法)的需求，这尤其是指所述隔膜主要具有滤波器的功能。第二个原因是，所述隔膜的机械稳定性应使得施加或清洁应力不会损坏所述隔膜。所述隔膜的材料优选地是透光的，因为所述隔膜仅吸收一小部分的发射光。
在另一实施例中，所述臂区段中的至少一个形成缆线通道，用于接收缆线以使传感器装置与外部处理装置和/或能量源连接。传感器装置或传感器装置的一部分附接到所述臂区段的接触部分之一或包含于所述接触部分之一中，且通过缆线通道连接到外部设备。此缆线通道允许将所述腔室中的传感器装置通过所述臂区段连接到外部处理装置和/或能量源。因此，变得可能增加用户的佩戴舒适度。所述缆线通道通常使传感器装置与所述臂区段的致动部分中的开口连接。因此，缆线可从一定位置被引导出所述腔室，所述位置使得缆线不会干扰将夹子保持器附接到身体部分的生物。
在优选的实施例中，所述夹子保持器本质上由可弹性变形的材料形成，例如具有特殊材料特性的聚氨酯。一个特性是低压缩永久变形(lowcompressionset)，且另一特性是用以确保装置的恰当功能的回弹性。所述传感器壳体优选地是用注射成型工艺制造的。一般来讲，所述夹子保持器是由塑性材料通过适当的制造工艺(例如注模成型)制造的。因此，所述部分的成本有效的制造变得可能。所述可弹性变形材料可以变形，但会恢复至其初始形状。因此，此材料的使用允许夹子保持器提供臂区段的桥接铰链和铰接部分的功能。具体地讲，可提供所述接触部分的所述夹紧功能以及平行对齐。此外，所述夹子保持器可在一定程度上适于身体部分的形状，使得可进一步增加用户的佩戴舒适度。
在另一实施例中，所述铰链部分中沿着臂区段的纵向轴线的横截面积小于所述致动部分的最大横截面积、所述连接部分中的最大横截面积以及所述接触部分中的最大横截面积以形成臂铰链。因此，所述臂铰链是通过包含有腰身的部分，即在所述臂区段中包含代表所述臂铰链的较细部分或锥形部分，而形成的。由于夹子保持器是由同一材料制造的，因此在将力施加到这一较细部分时，所述较细部分自动提供对变形的较低抵抗。这使得可能提供铰链部分的上述功能。为了获得这一效应，仅需将制造工艺修改为使得所述臂区段的铰链部分中的横截面积与剩余臂区段的横截面积相比较小。
优选地，沿着所述臂区段的纵向轴线的横截面积具有介于5和75mm2之间，优选地介于10和40mm2之间，例如30mm2的尺寸。
更优选地，所述桥接区段大致形成圆弧部分，所述圆弧部分沿所述两个臂区段的接触部分的方向开放。因此，变得能够提供相对较大的面积用于接收所述生物的身体部分。所述圆弧固有地提供以下功能：如果将致动力施加至臂区段的致动部分，则所述臂区段相对于彼此枢转以便进入到释放状态。因此，所述臂区段绕其进行枢转的枢转轴线优选地在所述圆弧部分内。
在另一实施例中，所述桥接区段的横截面积在所述两个臂区段的连接部分之间是渐缩的，以形成所述桥接铰链。所述桥接区段也可以在所述两个连接部分之间渐缩。在本文中，渐缩是指有腰身的，也就是说，呈现出称之为具有较小横截面积的部分的较细部分。这一区域将对所施加的力提供较低的抵抗。因此，变得可能使所述两个臂区段相对于彼此枢转。通常，这一较细部分(在横截面积上渐缩)将介于所述两个连接部分之间。在将致动力施加到所述两个致动部分以提供铰链功能时，这一较细区域将变形。通过恰当地调整这一渐缩区域的尺寸，可调整所述铰链阻力，即所述桥接铰链经由所述两个臂区段执行在所述生物的身体部分上的力。
优选地，所述桥接区段在其连接至两个臂区段的连接点处的横截面积具有75mm2的最大尺寸，优选地为50mm2，且在其连接至所述两个臂区段的连接点之间具有5mm2的最小尺寸，优选地为10mm2。这些尺寸允许提供桥接铰链的功能性。
此外，在实施例中，至少一个接触部分包括用于所述传感器装置的布置的凹陷区域和用于接触所述生物的身体部分的升高区域。这在所述身体部分中的面向传感器装置的区域中提供了更好的血液循环。此外，在实施例中，所述接触部分的边缘区域被制成得非常薄，或者由非常柔性的材料制成，使得所述接触部分可以容易地适于所述夹子保持器将要夹到的身体部分的形状，例如在其将要夹到鼻部时，使得一个接触部分布置在鼻孔内。
在根据本实用新型的一方面的监测装置的实施例中，所述发光单元包含LED，尤其是红外LED，且所述光检测单元包含光电二极管。此布置允许实施反射率或透射率测量。所述生物的介于所述两个臂区段之间的身体部分中的血液与所述发光单元发射的光交互作用。这些交互作用是通过在与脉动血液的交互作用之后借助所述光检测单元(也可称为光传感器或光电传感器)检测所述光而评估的。对于透射率测量来说，在将夹子保持器夹到生物的身体部分时，发光单元和光检测单元将布置在身体部分的相反侧上。对于反射率测量来说，发光单元和光检测单元将在同一侧上。
在优选的实施例中，所述发光单元包含，用于发射第一波长的光的第一LED，和用于发射第二波长的光的第二LED。尤其是，其有利地包含红光LED和红外LED。所述两种不同波长的光受到波动血液的不同干扰。评估所接收的第一波长的光与所接收的第二波长的光之间的差异使得能够自其推断出关于生物的血氧浓度的信息。在透射率测量的情况下，在将保持器夹到身体部分时，两个LED都布置在身体部分的一侧上。所述光检测单元在另一侧上。通常，所述LED是交替(脉动)操作的。也可能的是，所述发光单元包含两个光电传感器。
本实用新型的其它实施例包含处理单元和无线接口单元中的至少一个，所述处理单元用于评估由所述光检测单元检测的光且用于借助光体积描记法自其导出生物的生命体征信息，所述无线接口单元用于传输表示由所述光检测单元检测到的光的信号和所述生物的生命体征信息中的至少一个。因此，处理单元允许直接评估所检测的光并自其提取生命体征信息。生命体征信息可尤其是指患者的心率、患者的血氧浓度或呼吸信号(呼吸速率)。此信息通常是借助频率分析和/或借助于分析所检测信号的振幅而提取的。可能还需要其它信号处理。所述处理装置尤其具有以下优势：其变得能够直接处理根据本实用新型的监测装置中的所检测光，并将评估结果提供给允许用户获得关于其生命状态的信息的外部装置(诸如用户界面)。也可能经由无线接口单元来传输所导出的信息或信号本身。这具有以下优势：无需对用户界面的任何有线连接。因此，可增加用户的佩戴舒适度。
附图说明
根据下文所述的实施例将显而易见本实用新型的这些和其它方面，并将结合所述实施例来说明这些和其它方面。在下图中
图1示出了用于根据本实用新型的一方面监测生物的生命体征的装置的透视图；
图2示出了根据本实用新型的一方面的一体成型夹子保持器的实施例的图示；
图3a和3b示出了在根据本实用新型的夹子保持器的桥接铰链和臂区段中的铰链部分的功能；
图4是示出了在夹子保持器的臂区段的接触部分中的腔室的细节；
图5示意性地示出了用于根据本实用新型的一方面监测生物的生命体征的装置的各个部件；
图6a和6b示出了根据本实用新型的夹子保持器的另一实施例的臂区段的两个不同图示；并且
图7a和7b示出了根据本实用新型的夹子保持器的另一实施例的侧视图和透视图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种用于保持传感器装置的夹子保持器，以及根据另一方面，涉及一种包含所述夹子保持器和所述传感器装置的用于监测生物的生命体征的装置。在下文中示出的实施例中，所述传感器装置对应于发光单元和光检测单元。两个部件均整合到夹子保持器中。
图1示出了根据本实用新型的一方面用于监测生物的生命体征的装置10。在所示的监测装置10中，传感器装置整合到夹子保持器12中，所述夹子保持器将支撑在生物的身体部分处。在图1的图示中，传感器装置36整合到夹子保持器12的两个臂中的一个内，且因此本身从所示视角中不可见(而是仅在图1中由附图标记36示意性地指示其位置)。所述传感器装置包含发射光的发光单元，以及在所发射的光已与生物的身体部分交互作用之后检测所发射的光的光检测单元。具体地讲，图1示出了将被夹到人耳的耳夹。
所示装置可用于借助在引入部分中概述的光体积描记法来非侵入性地测量血氧饱和度(SpO2)、心率和/或呼吸速率。根据本实用新型的监测装置的主要应用是在血氧浓度监测领域。为此，发光单元沿着所述人体组织的方向以红光和红外光谱发射光。此光与此组织中的血液交互作用。在此交互作用之后，借助光检测器(光电检测器)捕获所述光。血氧饱和度的改变会导致血液颜色的改变，这可以通过评估所检测的光来获得，尤其是如果使用了两种不同波长的光。
这一领域中的现有监测装置通常具有固定到传感器保持器的光学部件(发光单元和光检测单元)，所述传感器保持器是支撑在身体部分处(通常是耳部或手指)的。然而，对于此固定来讲，需要额外的部件，诸如覆盖件、螺钉等。通常，所述光学部件***到传感器保持器中且借助额外的覆盖元件覆盖，以便将所述传感器部件自生物的身体部分密封。这具有以下缺点：在制造所述装置时需要更麻烦且因此更复杂且更昂贵的组装工艺。而且，现有的夹子保持器通常包含多个部分，例如弹簧等。因此更难以清洁所述传感器保持器或监测装置，因为灰尘可进入到不同部分之间的间隙中。另外，此传感器保持器的使用寿命可以是受限的，因为单个部分的故障就能破坏该装置。本实用新型的装置10通过包含如图2所示的一体成型夹子保持器12而克服了这些缺点。
下面各图示出了基于耳夹血氧浓度传感器的实例的本实用新型，所述耳夹血氧浓度传感器意欲用在人耳处。然而，本实用新型并不限于在此应用中的使用。其它应用可包含用于在人指处或人任何其它身体部分(例如脚趾、鼻部或鼻孔)处支撑传感器装置的夹子保持器。除了血氧浓度外，也可能从与组织交互作用之后的所检测光导出呼吸速率和/或心率。
根据本实用新型的夹子保持器是一体成型的，即由单一整体组成，或者换句话说，是一体元件。夹子保持器12由可弹性变形的材料形成，所述材料可通过将变形力施加至其而变形。在释放所述力时，夹子保持器12恢复至其初始形状(松弛状态)。夹子保持器12包含两个臂区段14a和14b，其每一个都基本上沿着纵向轴线15a和15b延伸。每个臂区段包含致动部分16、连接部分18、铰链部分20和接触部分22。夹子保持器12还包含连接两个臂区段14a、14b的桥接区段24。桥接区段24在两个臂区段14a、14b的连接部分18处连接到所述两个臂区段。如果将致动力施加到两个臂区段14a、14b的致动部分16，则所述臂区段绕在桥接区段24的区域中的枢转点(枢转轴线)相对于彼此枢转。在本实用新型的其它实施例中，所述枢转点也可以在其它位置处。
桥接区段24提供用于在如果对致动部分16执行致动力时使两个臂区段14a、14b枢转的枢转功能。所述桥接区段形成桥接铰链。为此，利用了所述材料的弹性可变形性。优选地，桥接区段24以圆弧区段的形式成型，其沿着接触部分22的方向开放。这允许恰当地分布施加到两个致动部分的致动力以提供铰接功能。此外，可接收身体部分的区域增大了。
在将致动力施加到致动部分16时，夹子保持器12处于释放状态，且接触部分22分开。换句话说，臂区段14a、14b相对于彼此枢转，因为桥接铰链由于致动力而弹性变形。然后身体部分可接收于臂区段之间，或者更具体地，接收于其接触部分22之间。通常，所述致动力是由使用监测装置的人或者由将监测装置施加到患者身上的医师或护理人员施加到致动部分16的。如果将生物的身体部分接收到臂区段14a、14b之间且释放对在致动部分16上的致动力，则经由两个接触部分22对所述身体部分执行夹紧力，这是由于夹子保持器12的可弹性变形材料想要恢复至其初始形状而导致的。然后所述夹子保持器夹紧或夹到所述身体部分。
通常，不同的人(成人、婴儿等)具有不同尺寸的耳垂。因此，在将夹子保持器12施加到耳垂时，其通常不能确保臂区段的接触部分22的平行对齐。然而，接触部分22的此平行对齐可能是必要的，以便确保良好的光学路径和准确的传感器读数。光学传感器通常受到干扰光效应。在基于从一个臂区段14a(或接触部分22)穿过身体部分到另一臂区段14b的光进行透射率测量的情况下，这是尤其重要的。本实用新型通过在两个臂区段14a、14b的致动部分16和接触部分22之间提供铰链部分20而克服了这一缺陷。因此，整合到第一臂区段14a的接触部分22中或由其支撑的发光单元与整合到第二臂区段14b的接触部分22中或由其支撑的光检测单元对齐。铰链部分20提供了使接触部分22和致动部分16相对于彼此枢转的灵活性。因此，能够使两个接触部分22基于其之间的身体部分的形状和/或厚度来调适其取向(相对于彼此且相对于身体部分)，即每个接触部分22单独挠曲成与身体部分接触。一方面，铰链部分20中的臂铰链允许补偿两个臂区段14a、14b之间的不同尺寸的身体部分。另一方面，可以提高佩戴舒适度，因为施加到身体部分的力是均匀分布的。
总体而言，夹子保持器12因此提供了三个枢转点25，两个在臂区段(铰链部分20)中且一个在桥接区段24中。这些枢转点25也可以称为虚拟枢轴。由打开和闭合夹子保持器12所致的机械应力会分散在三个枢转点25上。
图3a和3b分别示出了致动力26在两个臂区段的致动部分上的执行和力分布，即材料中的应力，这导致了两个臂区段和桥接区段的弹性变形。
在图3a中可看出，致动力26的施加导致了桥接区段的变形(比较桥接区段的区域中的力分布)，使得臂区段被分开，即相对于彼此枢转。图3a示出了释放状态。所述桥接区段提供了铰接功能。所述臂区段中的铰链部分是无应力的。在释放致动力26时，臂区段在其之间的身体部分上执行夹紧力28。
图3b示出了夹紧状态，其中身体部分(未示出)接收在所述两个臂区段之间。可看出，所述可弹性变形材料在臂区段的铰链部分中也受到应力。与具有两个刚性臂区段的设计相比，根据本实用新型的传感器保持器因此提供了两个臂区段的或多或少的平行对齐。这导致了光学路径的对齐(从发光单元到光检测单元)。因此，可减少能够负面地影响测量品质的环境光的影响。此外，与将所有应力施加至一个单一的枢转元件相比，所述材料由于将应力分散在三个不同枢转点上而受到较少的应力。结果，可减少材料老化，且可增加部件的使用寿命。另外，由于在整个接触部分上的更平衡的夹紧力而使得能够提供更高的用户舒适度。
图4以剖面图更详细地示出了夹子保持器的臂区段的接触部分22。此前的传感器保持器通常具有需要单独的/额外的覆盖元件以相对于组织来覆盖传感器装置的缺点。此单独覆盖具有以下缺点：组装过程更复杂，且因此更昂贵，且传感器保持器的清洁变得更困难，因为灰尘可渗透到不同部分之间的小间隙中。这一问题是由本实用新型通过提供使腔室32与和生物的组织相接触的接触表面34分离的隔膜30而克服的。腔室32用作组装空间，且将传感器装置36的至少一部分接收于其中。通常，缆线通道38将传感器装置36(或传感器装置的一部分)连接到外部处理装置或能量源。缆线通道38通常延伸穿过整个臂区段，且连接到起始于致动部分处的缆线。
在图4中的臂区段的所示细节中，传感器装置36的一部分整合到第一臂区段的接触部分中。此部分尤其是对应于发光单元，诸如LED。在第二臂区段中，整合了对应的光检测单元，诸如光电二极管(传感器装置36的第二部分)，使得在将所述身体部分接收在所述两个臂区段之间时所述光检测单元定位在身体部分的另一侧上。所述光电二极管(传感器装置的第二部分)的整合可优选地等同于图4中的图示(即，传感器装置36的所示部分可等同地对应于光电二极管)。光由一个臂区段中的LED发射，且由另一个臂区段中的光电二极管捕获。因此，由LED发射的光以及由光电二极管捕集的光两者均穿过隔膜30。所述隔膜的材料和厚度被选择成使得光的相关波长(例如，红光和红外光)大致并不衰减。
如果期望测量血氧浓度，则需要在身体部分的一侧上发射两个不同波长的光，并在另一侧上捕集所述光，其中所述光可在身体部分中与脉动血液交互作用。因此，发光单元通常将包含两个LED，尤其是红光LED和红外LED。所述两个LED通常是交替地操作的，即脉动地。
在制造过程期间，在将传感器装置36***到腔室32中之后，所述腔室通常填充有环氧树脂以密封传感器装置远离环境干扰。因此，隔膜30由与整个一体成型的夹子保持器相同的材料组成。如果此隔膜足够地薄或由适当材料组成，则所述隔膜是透光的。
在其它实施例中，也可能将LED和光电二极体两者整合到同一臂区段的接触部分中，使得可进行反射率测量。于是，在另一臂区段中无需任何腔室。
图5示意性地示出了根据本实用新型的一方面的监测装置的另一实施例。除了将光发射到生物的身体部分42中的发光单元40外，装置10还包括接收在与身体部分42交互作用之后的光的光检测单元44。
此外，装置的其它实施例也可以包括用于处理所检测光且用于从所检测的光导出生物的生命体征信息的处理单元46(诸如微处理器、IC或ASIC等)。此处理单元46可整合到所述一体成型的夹子保持器中或连接至其。此外，监测装置10可包括无线接口单元48，可通过所述无线接口单元无线传输表示所检测光和/或所导出的所述生物的生命体征信息的信号。
图6示出了根据本实用新型的夹子保持器的另一实施例的臂区段14c的细节的两个不同图示，所述臂区段可以是图2所示夹子保持器12的臂区段14a和/或14b。图6a示出了臂区段14c的内表面50的透视图，且图6b示出了臂区段14c的外表面60的视图。臂区段14c的此设计尤其被选择成满足在耳垂或鼻孔(即，在鼻部内)上测量SpO2的需要。
出于此原因，一个或两个臂区段是如图6所示来设计的。接触部分22c包括如图6b具体示出的不同区段221、222、223，即较厚的中心区段22和两个较薄的侧区段221、223。此设计允许使接触部分22c更好地调适其几何形状，使得所述接触部分适合其应当安装至其的身体部分，例如以配合到患者的鼻孔中。侧区段221、223甚至可被设计成极薄的，使得其可容易地弯曲，且因此在传感器装置(置于一个或两个臂区段上)和患者之间提供极为柔性的界面，这进一步增加了患者舒适度。
此外，如图6a所示，接触部分22c的内表面50设置有通道，在此实施例中设置有两个小的矩形通道224、225，例如具有介于0.1至0.5mm之间(例如为0.3mm)的范围内的深度和宽度。换句话说，由两个通道224、225形成的接触部分22c的内表面50的中心区域226(所述传感器装置布置于其中)相对于边缘区域227、228(形成升高的区域)凹陷(即，形成凹陷区域)，使得主要地或仅边缘区域227、228与所述夹子保持器布置至的身体部分(例如，耳垂或鼻孔)直接接触。因此，此设计确保了此身体部分中更好的血液循环，且降低了测量公差。
图7示出了根据本实用新型的夹子保持器12'的另一实施例的侧视图(图7a)和透视图(图7b)，所述夹子保持器具体设计用于夹到耳部。一般来讲，夹子保持器12'具有与夹子保持器12相同的元件和功能，但夹子保持器12'的此实施例示出了与夹子保持器12的接触部分22相比稍微更大和更厚的接触部分22d。
尽管已在附图和前述说明中详细示出和描述了本实用新型，但此类图示和说明应当视为例示性或示例性而非约束性的；本实用新型并不限于所公开的实施例。根据对附图、公开内容和随附权利要求的研究，本领域的技术人员在实践所要求保护的实用新型时可理解和实施所公开实施例的其它变化形式。
在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。一个元件或其它单元可满足权利要求书中陈述的若干物项的功能。在相互不同的从属权利要求中描述某些措施并不表明这些措施不能够有利地结合起来使用。
在权利要求书中的任何元件符号不应视为限制其范围。

Claims (20)

1.一种用于将传感器装置(36)保持在生物的身体部分(40)处的一体成型夹子保持器(12、12’)，其特征在于，包括：
大致沿着纵向轴线(15a、15b)延伸的两个臂区段(14a、14b、14c)，所述臂区段包含致动部分(16)、连接部分(18)、铰链部分(20)和接触部分(22、22c、22d’)；和
在所述两个臂区段(14a、14b、14c)的连接部分(18)处连接至所述两个臂区段中的每一个的桥接区段(24)；
所述桥接区段(24)形成用于使所述两个臂区段(14a、14b、14c)从夹紧状态相对于彼此枢转到释放状态的桥接铰链，在所述夹紧状态下，所述臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)执行夹紧力(28)以夹紧所述接触部分之间的所述身体部分(40)，在所述释放状态下，在将致动力(26)施加到所述臂区段的所述致动部分(16)时，所述臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)分开以释放所述身体部分(40)；并且
每一臂区段(14a、14b、14c)在所述铰链部分(20)中形成臂铰链以使所述致动部分(16)和所述接触部分(22、22c、22d’)相对于彼此枢转，以在所述夹紧状态下提供所述两个臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)的大致平行对齐。
2.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述臂区段(14a、14b、14c)中的至少一个在所述接触部分(22、22c、22d’)中形成用于接收传感器装置(36)的至少一部分的腔室(32)以及用于使所述腔室(32)与所述生物的所述身体部分(40)分离的隔膜(30)，所述隔膜(30)是至少部分地透光的。
3.根据权利要求1所述的夹子保持器，其特征在于，
第一臂区段在所述接触部分(22、22c、22d’)中形成用于接收传感器装置(36)的第一部分的第一腔室(32)和至少部分地透光的第一隔膜(30)；和
第二臂区段在所述接触部分(22、22c、22d’)中形成用于接收所述传感器装置(36)的第二部分的第二腔室(32)和至少部分地透光的第二隔膜(30)。
4.根据权利要求2或3所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述隔膜(30)具有介于0.05和2.5mm之间的厚度。
5.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述臂区段(14a、14b、14c)中的至少一个形成缆线通道(38)，用于接收缆线以使传感器装置(36)与外部处理装置和/或能量源连接。
6.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述夹子保持器本质上由可弹性变形材料形成。
7.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述铰链部分(20)中沿着臂区段的纵向轴线(15a、15b)的横截面积小于所述致动部分(16)中的最大横截面积、所述连接部分(18)中的最大横截面积以及所述接触部分(22)中的最大横截面积以形成所述臂铰链。
8.根据权利要求7所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述臂区段的沿着所述纵向轴线(15a、15b)的横截面积具有介于5和75mm2之间的尺寸。
9.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述桥接区段(24)大致形成圆弧部分，所述圆弧部分沿所述两个臂区段(14a、14b、14c)的所述接触部分(22、22c、22d’)的方向开放。
10.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述桥接区段(24)的横截面积在所述两个臂区段(14a、14b、14c)的所述连接部分(18)之间渐缩，以形成所述桥接铰链。
11.根据权利要求10所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述桥接区段(24)的横截面积在所述桥接区段连接至所述两个臂区段(14a、14b、14c)的连接点处具有75mm2的最大尺寸，且在所述桥接区段连接至所述两个臂区段的连接点之间具有5mm2的最小尺寸。
12.根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，至少一个接触部分(22c)包括用于布置所述传感器装置(36)的凹陷区域(226)和用于接触所述生物的所述身体部分(40)的升高区域(227、228)。
13.根据权利要求4所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述隔膜(30)具有介于0.1和1.5mm之间的厚度。
14.根据权利要求6所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述夹子保持器本质上由聚氨酯形成。
15.根据权利要求8所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述臂区段的沿着所述纵向轴线(15a、15b)的横截面积具有介于10和40mm2之间的尺寸。
16.根据权利要求10所述的夹子保持器(12、12’)，其特征在于，所述桥接区段(24)的横截面积在所述桥接区段连接至所述两个臂区段(14a、14b、14c)的连接点处具有50mm2的最大尺寸，且在所述桥接区段连接至所述两个臂区段的连接点之间具有10mm2的最小尺寸。
17.用于监测生物的生命体征的装置(10)，包括：
传感器装置(36)，其包括用于发射至少一个波长间隔的光的发光单元(40)和用于检测在与所述生物的身体部分(40)交互作用之后的所述发射光的光检测单元(44)；和
根据权利要求1所述的夹子保持器(12、12’)，其用于将所述传感器装置(36)支撑在所述生物的所述身体部分(40)处。
18.根据权利要求17所述的装置(10)，其特征在于，所述发光单元(40)包含一个LED，或用于以不同波长发射光的两个LED，且所述光检测单元(44)包含光电二极管。
19.根据权利要求17所述的装置(10)，其特征在于，所述装置还包括以下各项中的至少一个
处理单元(46)，用于评估由所述光检测单元(44)检测的光且用于借助光体积描记法自检测到的光导出所述生物的生命体征信息；和
无线接口单元(48)，用于传输表示由所述光检测单元(44)检测到的光的信号和所述生物的生命体征信息中的至少一个。
20.根据权利要求18所述的装置(10)，其特征在于，所述一个LED是红外LED。
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