JP3234294B2 - 使い捨てパルスオキシメータセンサ - Google Patents
使い捨てパルスオキシメータセンサInfo
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Description
日付け米国の一部分継続出願第751,405号であ
る。
スオキシメータのような非侵襲性のパルスモニタに使用
するためのセンサに関する。
る。プレチスモグラフのセンサは、患者の組織中に光を
照射し、組織中を通過した光を光検出器により受光す
る。光検出器は透過光のレベルに応じた電気信号を生成
し、この信号を処理のためにモニタへ転送する。動脈血
は光の幾らかを吸収し、いっそう多くの血液がある場合
には更に多くの光が吸収される。従って、透過光量の変
化は、照らされた組織における動脈血の脈搏に関係す
る。
度を非侵襲性に測定するための装置である。パルスオキ
シメータセンサは、2つの異なる波長の光(一方は赤色
の範囲、もう一方は赤外線の範囲)を患者の血液灌流組
織部分へ照射する。組織中を透過した赤色光および赤外
線は、光検出器により検出される。吸収される光量は血
液中の酸素量と共に変化し、かつ赤色光と赤外線に対し
て異なる変化をする。パルスオキシメータモニタは、遅
れずに丁度2点間で検出された2つの光のレベルの変化
に基づいて血液酸素飽和度を計算する。
タには、幾つかの種類のセンサがある。1つは、光エミ
ッタと光検出器とが同一センサ面上に装着された表面セ
ンサである。このセンサは、患者の器官の(例えば、患
者の額上の)同じ側に光エミッタと検出器の両方を有す
る状態で患者に取り付けられる。この種のセンサは、器
官を透過する光よりはむしろ組織から反射されて戻って
くる光を検出する。従って、大抵の場合この検出された
信号は微弱である。このセンサは、典型的にはセンサを
覆う革ひも、ヘッドバンド或いはテープを用いて、また
はセンサと皮膚間に粘着パッドを用いて取り付けられ
る。
5,464号に記載されたような締め付け型である。こ
の特許に記載された耐久性のあるセンサは、しっかりと
固定されたエミッタと光検出器に接触する表面の組織に
従って変形可能なパッドを有する。この変形可能なパッ
ドは、洗濯ばさみのように患者をつかむヒンジ型剛体収
納器に配置される。これにより、センサを患者にしっか
りと固定する締め付け力をあてにできる。患者の組織に
対するセンサのこの力は、その領域への血液の流れを減
らす可能性がある。センサ直下の組織のこの放血は、そ
の組織の部分における脈搏を抑制することにより脈搏の
検出および解析に有害な影響を与える。この結果、この
センサの現場では充分な灌流を保証するために典型的に
は4時間毎に検査したり或いは動かさなければならな
い。しかしながら、その比較的大きな大きさのために、
この締め付け型はモーションアーティファクト、すなわ
ち、センサと患者との間の動きの違いによる信号歪みに
影響されやすい。
30,014号に記載されている。この特許の中に記載
されている形状に適合的なセンサは、可撓性ウェブの同
じ面に装着されたエミッタと光検出器を有する。このウ
ェブを、エミッタからの光が検出器に到達する前に組織
中を通らなければならないように患者の組織(指のよう
な)部分に巻き付ける。このウェブは、ウェブのエミッ
タと検出器側の粘着面を用いて皮膚に取り付けられる。
比較的小さな大きさで且つ粘着性であるために、このセ
ンサは患者の皮膚にしっかりと付着し、モーションアー
ティファクトの影響を最小にする。さらに、可撓性と、
固定用に粘着性を使用することとが、剛体のセンサによ
って引き起こされる放血を最小にする。従って、このセ
ンサの現場では、典型的には8時間毎のチェックが必要
となるだけである。
なセンサの1つの問題点は、検出器との電磁的および光
学的な干渉の問題である。締め付け型センサにおいて
は、ワイヤの格子であるファラデーシールドが電磁的干
渉を消すためにエミッタを覆う。更に、検出器から信号
を搬送する導線との干渉を防止するために、シールドさ
れたケーブルが使用される。形状に適合的なセンサ上の
検出器にまで接続するためにこの様なシールドされたケ
ーブル布線を使用することが、このセンサをかさばった
ものにし、しかもより高価なものにする。
れるこの種のセンサにおいて、特定のエミッタにより照
射される光の波長を指示するためにコード化抵抗器がプ
ローブに取り付けられる。形状に適合的なセンサへのこ
の様なコード化抵抗器の選択および取り付けは、製造工
程を難しくし、かつ高価ものにする。
ドとコード化抵抗器を供給する安価で形状に適合的なセ
ンサを有することが所望される。
は、可撓性支持層、好適にはポリエステルの細長片を使
用する適合的なセンサを提供する。エミッタと検出器
が、これらに接続される導電性トレースを備えた細長片
の第1の部分に装着される。この細長片の第2の部分
は、エミッタと検出器用開口部を備えて、エミッタおよ
び検出器並びにトレースを覆うように折り畳まれる。導
電性コーティングが、電磁的干渉からのシールドを与え
るために細長片に塗布される。所定の実施例では、この
第1の部分上に折り畳まれる細長片の第2の部分はま
た、検出器上の開口部をカバーするファラデーシールド
を有し得る。
アを介して細長片の第1の部分上の導電性コーティング
に接続される。次には、この導電性コーティングは、別
のビアを介して細長片の第1の部分上の接地トレースに
接続される。このコーティングは、導電性トレースを製
造する同じプロセスを使用してデポジットされる。これ
により、センサを容易にかつ安価に製造でき、非常に良
好な使い捨てセンサを与える。
コネクタが提供される。導電性トレースを有する導電性
の細長片の一端は、プラグ内のスロット部を通され、そ
の後中央部分まで折り戻されて固定される。このプラグ
は、このとき導電性トレースに接触するよう下方に延長
するピンを備えた開口部を有するソケット内に押し付け
られる。この折り畳まれた可撓性のポリエステル支持層
が、ピンに対し接点を押し付けるためのばね作用を形成
する。
タの実際の波長に対応した値を有するコード化抵抗器を
提供する。このコード化抵抗器は、支持層上のトレース
に結合されたセラミック抵抗器、または導電性トレース
に沿った支持層上にデポジットされたレーザトリミング
が可能な抵抗器とすることができる。従って、製造工程
中に適切な値に容易に調節することができる。
理解するために、添付図面と共になされるこの後の詳細
な説明を参照すべきである。
支持層の正面図であり、図2はその裏面図である。一般
に、以下に説明する電気光学的センサの部品は、この発
明により述べられる構成では、ポリエステル支持層のテ
ープ10上に配置或いは装着される。ロードアイランド
のクランストンにあるポリ・フレックス サーキット社
は、この支持層、および導電性トレースのデポジション
工程並びに部品装着工程の好適な販売元である。
2と、ヒンジ点16から部分12上に折り畳まれる第2
の部分14とを有する。好適な実施例では、ポリエステ
ル支持層10は約5ミルの厚さである。それは少なくと
も、接地されたシールドと他のトレースとの間の容量性
結合を回避する為、約3ミル以上とすべきである。
0(仮想的に四角形として図1に示される)は、支持層
10の部分12上に装着される。光検出器20のリード
線は、接点22および24において導電性トレース26
および28にそれぞれ結合され、好適には、ポリ・フレ
ックス サーキット社のポリ・ソルダ“F”という導電
性粘着剤が用いられる。同様にして、光エミッタ18の
リード線は、接点30および32においてトレース34
および36にそれぞれ接続される。エポキシ樹脂がリー
ド線の両方の組の上に置かれると共に、絶縁性コーティ
ングが回路の全体に塗布される。
前面上のトレース39と支持層部分12の裏面上のトレ
ース41との間を導電性貫通孔40を介して接続され
る。トレース41は、貫通孔43を介して支持層部分1
2の前面上のトレース42に接続する。抵抗器38の値
は、米国特許第4,621,643号に記載されたよう
に、光エミッタ18により照射される光の波長を指示す
る為に使用される。
う一つの実施例においても使用される特徴を備える。ト
レース39およびトレース44は支持層部分14の前面
上の開口部領域46に結合される。トレース44は、貫
通孔40を介して支持層10の裏面上のトレース41と
通じている。印刷抵抗器は、導電性インクより幾らか少
なくデポジットすることにより領域46内に形成し得
る。この印刷抵抗器の値は、インクが塗布された領域4
6において横方向の切断を行うことにより、あるいは長
手方向の切断によっても、調節し得る。この切断はレー
ザにより、或いは他の適当な切断手段によっても行うこ
とができる。この印刷抵抗器は、個別部品の抵抗器38
の代わりに使用し得る。他の形状の切断もまた使用し得
る。
のトランジスタを印刷抵抗器と直列にして使用できる。
勿論、直列抵抗の関係を提供するために、図1に示され
る回路以外の回路が使用されねばならない。
磁気ノイズの影響を最小にするために、センサの特に敏
感な部分にシールドが用意される。特に、コーティング
領域47および48が、支持層部分12の裏面上および
支持層部分14の前面上にそれぞれ用意される。導電性
コーティングは、好適には電気的接続のためのトレース
を形成するのに使用されるのと同じ種類の銀系インクで
ある。また、好適な不透明支持層10の代わりに透明な
支持層が使用される場合には、導電性コーティング領域
は周囲光の影響からの幾らかのシールドもまた提供でき
ることに注目すべきである。
および42は、支持層部分12の前面側の端部上のコネ
クタ領域60へ達している。また、接地トレース62
は、コネクタ領域60から伸びている。接地トレース6
2は導電性貫通孔63を介して導電性コーティング領域
47に接続すると共に、導電性コーティング領域47は
導電性貫通孔66を介して導電性領域48に接続する。
全部のトレースは、以下に述べるように、センサのケー
ブルに接続するために広くなったコンタクトパッド64
で終端する。
後、支持層10は、支持層部分12と14の前面とが会
うようにヒンジ部16で折り畳まれる。ヒンジ部16に
おける折り畳みは、穴部65および66が図3に示すよ
うにそれぞれ光エミッタ18と光検出器20に揃えられ
ることを確実にする。また、ヒンジ部16における折り
畳みは、支持層部分14上のタブ67を支持層部分12
上のタブ68にも揃えられる。更に、コネクタ領域60
におけるコネクタパッド64は、支持層10が折り畳ま
れた際に覆われないままとする。
プラグ70とケーブルコネクタが、図4に示される。支
持層10のコネクタ領域60は、バー75の下部のスロ
ット部74へ挿入される。コネクタ領域60はスロット
部76を通り抜け、点線77について中央支持部72を
越えて通過するよう上方および後方に折り畳まれ、それ
からスロット部74を通って後ろへ通り抜ける。挿入
は、タブ67と68がプラグ70に遭遇するまで続け
る。その後コンタクトパッド64は、図5に示すよう
に、中央支持部72の上に配置される。
0の開口部82内へ挿入することができる。プラグが挿
入されると、コンタクトパッド64(今やプラグ70の
最上部に位置する)は、多数のピン84と接触する。ピ
ン84はケーブル86内の導体と通じており、このケー
ブルはパルスオキシメータモニタに接続される。
成された溝部78と揃えられる。プラグ70がコネクタ
80に挿入されると、ピン84が支持層10を溝部78
内の下方へ押圧する。支持層材料の弾力性が、コンタク
トパッド64とピン84間の良好な電気的接触を確実に
する。更に、支持層をプラグ70に対して曲げる方法で
あるので、コネクタ領域60は上方へ屈曲し、その弾力
性によりばね作用を提供する。従って、プラグ70がス
ロット部82内へ挿入されると、このばね作用がコンタ
クトパッド64をピンに対し上方へ押しやる働きをす
る。
へ挿入されることを確実にするために、一対の溝部91
がプラグ70上のバー93と一致するスロット部82内
に形成される。更に、プラグ70がコネクタ80内へ全
部挿入されると、折り畳まれた支持層の弾力性ばね作用
がプラグ70を下方へ押しやり、このためプラグ70の
端部73は下方に移動し、コネクタ80の裏側を捕ま
え、それを同じ場所に保持する。
面88,表面81および表面88に対向する表面上に供
給される。このシールドは、ケーブル86内の接地信号
と通じている。
ある。支持層10上にプラグ70を装着後、白いポリエ
チレンのカバー90が折り畳まれた支持層10に巻かれ
ている。カバー90内の一対の穴部は、光学部品を露出
させるために図5に示される外観の底面側の穴部65お
よび66に揃えられる。今や、カバーされた支持層10
は明るく、透過性の粘着ウェブ92上に装着される。
係る代替実施例の正面の立体図であり、図7は裏面の立
体図である。支持層110は、ヒンジ領域116により
2つの部分:L字形状部分112とカバー部分114に
分割される。支持層114の第2の部分は、第1の部分
112上に折り畳む。光エミッタ118と光検出器12
0(図6に仮想的に示される)は、先の実施例における
と同様のやり方で支持層部分112上に装着される。光
検出器120のリード線は、接点122および124に
おいてそれぞれ導電性トレース126および128に結
合される。光エミッタ118のリード線は、接点130
および132においてそれぞれトレース134および1
36に結合される。エポキシ樹脂がリード線の両方の組
の上に置かれ、回路の全体は絶縁性コーティングで覆わ
れる。
とトレース144間に接続される。代わりに、印刷抵抗
器を領域146に形成してもよい。
支持層110の前面に用意され、導電性コーティング領
域148がシールド用にその後ろに用意される。領域1
47,148および149は、トレース162を介して
接地信号に接続される。追加シールドとして、穴部16
6をカバーするファラデーシールド部分152を有する
薄い銅板が用意される。板150は、光学部品や個別部
品の抵抗器と同様のやり方で導電性領域147に結合さ
れる。
6,139および162は、支持層110のコネクタ領
域160へ達している。支持層110は、穴部166が
ファラデーシールド152を通して露出された光検出器
120を残すように、ヒンジ部116で折り畳まれる。
先のものと同様にケーブルコネクタに接続するために、
コネクタプラグが支持層110に取り付けられる。折り
畳まれた支持層は、形状と機能においてネルカー社製品
のオキシセンサN−25に使用される包帯と同様の粘着
性の包帯に取り付けられる。
この精神または本質的な特徴から逸脱すること無く他の
仕様形態で実施され得る。従って、この発明の好適な実
施例の開示は説明を意図するものであって、制限するた
めのものではなく、発明の範囲は頭書記載の特許請求の
範囲である。
サの好適な一実施例を示すセンサの支持層の正面図であ
る。
観図である。
ーブルコネクタの分解組立図である。
る。
サの別の実施例を示すセンサの支持層の正面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 第1の可撓性支持層と、 前記第1の支持層上に装着された光エミッタと、 前記第1の支持層上に装着された光検出器と、 前記光エミッタと前記光検出器に接続された前記第1の
支持層上の複数の導線と、 前記光エミッタと前記光検出器上に開口部を有する前記
第1の支持層部分を覆う第2の支持層と、 前記光検出器に接続された前記導線の一部を覆う前記第
2の支持層の表面上に可撓性の導体層とを備える患者の
皮膚に取り外し可能に取り付けるための非侵襲性の電気
光学的センサ。 - 【請求項2】 前記第1および第2の支持層は、前記第
2の支持層が前記第1の支持層を覆うよう折り畳まれる
1枚の材料から形成される請求項1記載のセンサ。 - 【請求項3】 前記材料はポリエステルである請求項2
記載のセンサ。 - 【請求項4】 前記導体層は導電性インクである請求項
1記載のセンサ。 - 【請求項5】 前記導線は銀系のトレースである請求項
1記載のセンサ。 - 【請求項6】 前記光検出器の上方の前記第2の支持層
上に装着されたファラデーシールドからさらになる請求
項1記載のセンサ。 - 【請求項7】 前記導線の1つに接続されたコード化抵
抗器からさらになる請求項1記載のセンサ。 - 【請求項8】 前記コード化抵抗器は導電性インクから
形成される請求項7記載のセンサ。 - 【請求項9】 前記第1の可撓性支持層の一端に接続さ
れた剛体コネクタプラグからさらになる請求項1記載の
センサ。 - 【請求項10】 前記コネクタプラグは両側にスロット
部を備える中央部材を有し、前記第1の可撓性支持層は
前記中央部材の一方の側面上の前記スロット部を通り抜
けた後に前記中央部材のもう1つの側面を横切って折り
戻され、前記導線に接続された前記第1の支持層上の電
気的接点を露出させ、前記接点の向きは前記中央部材か
らそれている請求項9記載のセンサ。 - 【請求項11】 前記コネクタプラグを受け止めるケー
ブルコネクタからさらになり、前記ケーブルコネクタは
前記電気的接点と噛み合うよう前記コネクタプラグを受
け止めるための前記ケーブルコネクタ内に延長する複数
のピンを備えたスロット部を有し、前記ピンは前記ケー
ブルコネクタから延長するケーブルに電気的に接続され
ている請求項10記載のセンサ。 - 【請求項12】 前記第1の支持層が前記中央部材の一
方の外側へ曲がるように前記スロット部は配置され、前
記コネクタプラグが前記ケーブルコネクタ内に挿入され
る場合、前記第1の支持層の湾曲部が前記電気的接点を
ばね力を用いて前記ピンと接触するよう付勢する請求項
11記載のセンサ。 - 【請求項13】 前記コネクタプラグは、所望の方向以
外の挿入を防止するために前記ケーブルコネクタ内の対
応するスロット部に一致する少なくとも1つの突き出し
部材を有する請求項11記載のセンサ。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US75140591A | 1991-08-28 | 1991-08-28 | |
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