用于將傳感器施加至測量部位的裝置、傳感器頭、施加裝置和傳感器的套件、以及施加裝 ...的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于將傳感器施加至測量部位的裝置(1)，所述裝置包括能夠將所述裝置施加至患者皮膚(3)的至少一個施加區(qū)域(2)。所述裝置包括用于將所述裝置連接至傳感器頭的接口(4)，其中，所述裝置至少具有限定患者皮膚上的施加容積的壁部件(5)。壁部件包括患者側和傳感器側。至少一個透氣膜(6)將所述施加容積分為第一容積(7)和第二容積(8)，第一容積(7)朝向所述壁部件(5)的患者側的測量部位，第二容積(8)與患者皮膚隔開并且朝向壁部件(5)的傳感器側。
【專利說明】用于將傳感器施加至測量部位的裝置、傳感器頭、施加裝置和傳感器的套件、以及施加裝置用于生理參數(shù)的光學測量的用途
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權利要求所述的用于將傳感器施加至測量部位的裝置、傳感器頭、施加裝置和傳感器的套件、以及施加裝置用于皮膚上或通過皮膚的生理參數(shù)的光學測量的用途。
【背景技術】
[0002]目前，在傳感器頭或患者皮膚上施加接觸液體之后，用于經(jīng)皮的C02/02測量的可重復使用的傳感器頭通過粘合性適配器附接至測量部位。這些適配器僅用于將傳感器直接固定至患者皮膚上的測量部位。在使用這些適配器之后，傳感器頭必須被仔細地清潔，這導致傳感器存在高的維護需求，需要進行訓練并且因此導致高成本。這樣的適配器例如從W02008/132205已知，用于醫(yī)療應用中的電化學傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術的缺點，特別是提供用于將傳感器施加至測量部位的裝置、傳感器頭、施加裝置和傳感器的套件、以及施加裝置用于皮膚上或通過皮膚的生理參數(shù)的光學測量的用途，其便于可重復使用的傳感器頭的清潔和處理。此外，傳感器部件的貨架期和壽命應當盡可能地長。
[0004]該目的通過根據(jù) 獨立權利要求所述的用于將傳感器施加至測量部位的裝置來實現(xiàn)。
[0005]所述裝置具有能夠將其施加至患者皮膚的至少一個施加區(qū)域。此外，所述裝置包括用于將其連接至傳感器頭的接口，其中，所述裝置至少包括提供患者皮膚上的施加容積的壁部件。壁部件包括患者側和傳感器側。至少一個透氣膜將施加容積分為第一容積和第二容積，第一容積朝向壁部件的患者側的測量部位，第二容積與患者皮膚隔開并且朝向壁部件的傳感器側。
[0006]包括至少一個透氣膜的用于將傳感器施加至測量部位的裝置能夠實現(xiàn)對從測量部位擴散的氣體的測量并且也將傳感器頭與測量部位隔開以免直接接觸。這使得所使用的傳感器頭的污染減少。
[0007]第一容積和第二容積的容積各自不超過IOmm3并且優(yōu)選地小于4mm3，用于大約80mm2的傳感器施加區(qū)域。
[0008]優(yōu)選地，施加區(qū)域包括與人體皮膚相容的粘合劑。
[0009]壁部件優(yōu)選地包括基本垂直于測量部位的壁。這樣，產(chǎn)生了測量部位上的容積。壁部件可以是多角形的、圓形的或橢圓形的。壁部件的最大尺寸不超過5cm，優(yōu)選地不超過
1.5cm。優(yōu)選地，被插入所述裝置中的傳感器頭在被插入時或之后仍然能夠旋轉。壁部件包括:患者側，其為壁部件的緊鄰測量部位的區(qū)域；以及傳感器側，其為壁部件的朝向傳感器的部分。透氣膜基本平行于測量部位布置。當然，透氣膜還可以具有其它功能或者可以與額外的功能層結合。其它功能例如可以是電絕緣和/或部分光學透明。
[0010]優(yōu)選地，至少所述壁部件和膜不能在未被破壞的情況下拆開。
[0011]所述接口能夠實現(xiàn)傳感器頭至所述裝置的連接。所述接口可以具有密封功能以防止顯著的氣體泄漏和/或防止由環(huán)境光引起的對光學測量的干擾。
[0012]所述裝置不包括任何電氣或電子元件；此處可以理解，諸如RFID芯片、RFID天線或識別電阻器的識別器件、以及諸如但不限于OFET、OLED (有機發(fā)光二極管)或OPD (有機光電二極管)的可印刷電子或光學元件不是電子或電氣元件。
[0013]所述膜可以由例如熒光聚合物的聚合物構成，諸如PTFE或聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基戊烯或聚對二甲苯或聚醚砜(PES)、丙烯酸共聚物、玻璃紙、橡膠或硅合成橡膠(硅橡膠)薄膜，或者由陶瓷或半導體或金屬薄膜或薄板構成，諸如氧化鋁、二氧化硅、硅、氮化硅、氮化鈦、鋼、鈦、鋁等。所述膜可以是多孔的或者沒有孔，或者包含有意引入的孔狀結構，例如結構化或蝕刻娃，特別地，所述膜可以包括不同孔隙度，例如細孔和粗孔或者多孔和沒有孔的組合。
[0014]透氣膜還可以是不透液的。除第一透氣膜以外，所述裝置還可以包括第二不透液膜。
[0015]所述膜或第二不透液膜的另外的不透液功能防止液體進入第二容積。因此，沒有來自測量部位的液體可以進入與傳感器頭直接接觸，這對于光學測量尤其重要。 [0016]還可以將例如親水材料的脫水器置于第一容積內(nèi)，以有意地收集來自測量部位的擴散水。
[0017]透氣膜還可以是電絕緣的。這使得靜電放電事件被抑制。
[0018]患者部位上的施加區(qū)域和/或壁部件可以設置有接觸介質(zhì)(例如液體、凝膠或漿料)，如通常在皮膚上的傳感器施加中。優(yōu)選地，接觸介質(zhì)使第一容積密封以免受周圍空氣和/或環(huán)境輻射的影響。
[0019]因此，第一容積中的氣體與周圍空氣的交換和/或環(huán)境輻射的侵擾被限制到避免測量結果被顯著影響的程度。
[0020]在使用之前，接觸介質(zhì)和/或施加層可以被可分離外覆層覆蓋。施加區(qū)域上的接觸介質(zhì)和粘合層還可以是包括實現(xiàn)二者功能的介質(zhì)的同一層。
[0021]可分離外覆層一方面保持施加層的清潔和功能，另一方面在輸送或存儲期間保護所述裝置內(nèi)的膜免受外部影響。
[0022]所述外部影響可以是機械沖擊、液體、氣體或諸如環(huán)境光的輻射，其影響所述膜或布置在所述裝置內(nèi)的其它額外層，使得所述膜或額外層被破壞或變得不起作用。
[0023]第二容積或透氣膜可以包括一個或多個氣體敏感染料，其中優(yōu)選地，敏感染料布置在如下的層中:該層優(yōu)選地在使用之前被保護層保護以免受周圍氣體的影響。優(yōu)選地，敏感染料對以下物質(zhì)敏感:CO2(例如鈣鎂指示劑、萘酚藍黑、萘酚酞(Naphtolphtalein)或HPTS (1-羥基芘-3，6，8-三磺酸))、02 (例如基于八乙基卟啉釕或鉬和鈀的熒光染料)，和/或水蒸氣(例如氯化鈷(II)、氯化銅(II)、鈣鎂指示劑等)。敏感染料還可以包括PH指示染料或熒光染料。
[0024]包括敏感染料的敏感層可以與所述裝置一起拋棄(disposed)。通常,敏感染料僅在有限的時間幀內(nèi)保持穩(wěn)定。該時間幀明顯短于傳感器頭的產(chǎn)品壽命，在光學傳感器頭的情形下尤其如此。由于敏感染料還可以對大氣氣體和環(huán)境光敏感，敏感層優(yōu)選地在使用之前被保護層保護。另外或可選地，所述裝置的敏感元件還可以被整個裝置的氣密且光密性的包裝保護。
[0025]所述接口可以包括用于在使用時使第二容積密封以免受周圍氣體和/或環(huán)境輻射的影響的密封元件。
[0026]為了能夠在不受到來自環(huán)境氣體的顯著干擾的情況下檢測從測量部位擴散的氣體的量，另外的密封元件抑制了周圍空氣至第二容積中的侵入。這實現(xiàn)了更精確的測量結果O
[0027]密封元件可以是彈性體部件或其它一些氣密性材料。
[0028]透氣膜可以是至少在400nm至I μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的至少部分反射層、白色層或金屬層?？蛇x地，可以提供至少在400nm至Ιμπι的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的額外的至少部分反射層、白色層或金屬層。
[0029]對于預期的光學測量，如果來自傳感器頭的光不必須穿透任何組織，則借助反射層或白色層或金屬層，從傳感器頭發(fā)射的光可以被反射回傳感器頭內(nèi)的檢測器，并且增加感光元件內(nèi)的傳播長度，感光元件可以是氣體介質(zhì)或者例如一些敏感染料?？蛇x地或另外，環(huán)境光可以被反射離開所述裝置的光學敏感元件和/或傳感器頭，這減少了所產(chǎn)生的但非期望的寄生信號的量。 [0030]為了能夠將所述裝置固定至測量部位，所述裝置可以借助粘合層被貼附在測量部位上。另外或可選地，所述裝置可被夾緊在測量部位上。
[0031]夾緊方案對于耳部、耳垂、手指、腳趾或鼻部上的測量部位是尤其有益的。
[0032]所述裝置可以包括用于識別和/或校準數(shù)據(jù)的器件。
[0033]有益地，傳感器頭可以識別哪種類型的裝置正在連接至傳感器頭。因此，處理被簡化并且安全性得以提高。例如，測量的類型、所使用的敏感元件、測量所需波長、和/或所述裝置中包括的膜的類型可以被編碼在所述裝置內(nèi)。此外，根據(jù)需要，甚至校準數(shù)據(jù)也可以被編碼在所述裝置內(nèi)。優(yōu)選地，識別和/或校準數(shù)據(jù)被編碼在RFID芯片或電阻器部件或機械識別器件中。
[0034]優(yōu)選地，上述裝置用于經(jīng)皮的CO2和/或經(jīng)皮的O2和/或水蒸氣的濃度的測量、和/或血紅蛋白和/或肌紅蛋白和/或膽紅素和/或水和/或丙酮、乙醇或其它醇類的光譜性質(zhì)的測量、和/或O2的脈搏血氧飽和度的測量。
[0035]所有上述生理參數(shù)可以光學地確定并且需要測量部位被限定。一些生理參數(shù)還需要測量容積被限定。
[0036]因此，所有具有有限的貨架期或壽命、特別是短于1.5年的貨架期的部件是可丟棄的。此外，所有在使用時變得被污染的部件是可丟棄的。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種傳感器頭，其包括用于檢測人體狀態(tài)變量的光學檢測器件，優(yōu)選地用于檢測經(jīng)皮的CO2張力和/或經(jīng)皮的O2張力和/或水蒸氣，和/或血紅蛋白和/或肌紅蛋白和/或膽紅素和/或水和/或丙酮、乙醇或其它醇類的光譜性質(zhì)，和/或O2的脈搏血氧飽和度測量。在傳感器頭內(nèi)，傳感器的功能性所需的至少一個層未被設置。[0038]根據(jù)本發(fā)明的層包括完整層和部分層。
[0039]未被設置的一個或多個層可以是容易拋棄的，而非被清潔，并且借此便于傳感器頭的使用。
[0040]未被設置的層，特別是在光學、色度或熒光測量傳感器頭的情形下，可以是色度或熒光指示層。
[0041]指示層可以是諸如CO2或？!1敏感的色度層或是熒光層，或者是它們的組合?；诨瘜W反應，色度或熒光指示層的變化可以通過傳感器頭的光學器件和/或電光器件來檢測，并且待確定的氣體介質(zhì)的量可以基于測量結果來計算。
[0042]傳感器頭可以包括所有必要的光學和電光部件。可選地，一些必要的部件諸如電光部件可以設置在外部。在這種情形下，例如用于測量的光可以通過光纖被導向傳感器頭。
[0043]未被設置的層，特別是在光學測量傳感器頭的情形下，可以是透氣的保護層，另外也可以是不透液的。
[0044]由于液體會使測量結果產(chǎn)生偏差，因此不透液保護層實現(xiàn)了更精確的測量結果。由于氣體介質(zhì)必須能夠進入測量容積內(nèi)，因此透氣性是必要的。
[0045]未被設置的層，特別是在光學色度、熒光和/或吸收測量的情形下，可以是在400nm至I μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的光反射層。 [0046]未被設置的多個層可以是未被設置的單個層的組合。例如，未被設置的層，特別是在光學色度、熒光和/或吸收測量的情形下，可以是透氣的以及可能的不透液的保護層、不透液保護層、至少部分光反射層、以及色度或熒光指示層的任意組合。
[0047]在吸收測量的情形下，光反射層增加了吸收路徑長度。當然，反射層不必在整個層表面上具有反射性質(zhì)。例如在組合測量的情形下，甚至可以使用反射層的反射區(qū)域和非反射區(qū)域的組合。
[0048]此外，提供了根據(jù)上述特征的傳感器頭和用于將傳感器施加至測量部位的裝置的套件，其中僅傳感器頭和用于施加的裝置的組合實現(xiàn)了功能完整的測量傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]參考優(yōu)選實施例和下面的附圖對本發(fā)明進行進一步的說明，附圖示出了:
[0050]圖1為用于將傳感器施加至測量部位的裝置的示意圖；
[0051]圖2為包括具有敏感染料的膜的用于將傳感器施加至測量部位的裝置的示意圖；
[0052]圖3為用于通過夾緊部件將傳感器施加至測量部位的裝置的示意圖；
[0053]圖4為用于通過粘合性部件將傳感器施加至測量部位的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0054]圖1示出了用于將傳感器施加至測量部位的裝置I。裝置I包括覆蓋有粘合層的施加區(qū)域2。粘合層將裝置I固定至皮膚3。裝置I還包括基本垂直于施加區(qū)域2定向的壁部件5。壁部件5還可以呈現(xiàn)不同的幾何形狀，例如錐形元件或凹槽。壁部件5提供了皮膚3上的施加容積7。壁部件可以將施加容積限定為圓形、橢圓形或多角形形狀。壁部件5由諸如ABS或POM的塑性材料或者其他生物相容性塑性材料以注塑成型制成。壁部件還可以是壓印成型(stamped)的或是沖切成型(blanked)的。此外,壁部件5包括能夠實現(xiàn)與傳感器頭的連接的接口 4。接口 4適于裝配到設置在傳感器頭上的凹槽中。優(yōu)選地，接口 4使得傳感器頭和裝置I實現(xiàn)波卡連接(Poka Yoke connection)。因此,傳感器頭要么以正確的方式裝配到裝置I中從而能夠進行測量，要么完全不裝配?？蛇x地或者另外，傳感器頭優(yōu)選地能夠在將它們裝配在一起期間和/或之后在裝置I中旋轉。透氣膜6將壁部件5內(nèi)的施加容積分為第一容積7和第二容積8，第一容積7朝向壁部件的患者部位處的測量部位，第二容積8與患者皮膚隔開并且朝向壁部件5的傳感器部位。優(yōu)選地，膜6還具有不透水性質(zhì)。當然，甚至更多的層是可行的。膜6由諸如PTFE的含氟聚合物構成。膜6被接觸介質(zhì)11覆蓋。
[0055]圖2示出了如圖1所述的裝置1，裝置I包括貼附在皮膚3上的施加區(qū)域2。裝置I包括壁部件5和透氣膜6。壁部件還包括適于將裝置I連接至傳感器頭的接口 4。除透氣膜6以外，裝置I還包括能夠與從皮膚3擴散的氣體介質(zhì)發(fā)生反應的敏感層9。敏感層9包括通過顏色變化來指示基于變化的CO2分壓的pH值變化的pH指示器。當然，壁部件5內(nèi)更多的層是可行的。敏感層可以是如EP1889050中公開的層。
[0056]圖3示出了處于夾緊配置的裝置I。夾緊部件優(yōu)選地夾持在耳部(ear)、耳垂(earlobe)或鼻翼上。夾緊區(qū)域10彈性地壓在施加區(qū)域2上，其中耳垂位于夾緊區(qū)域10和施加區(qū)域2之間。另外，施加區(qū)域2可以以粘合層以及夾緊區(qū)域10覆蓋。裝置I還包括在使用中基本垂直于施加區(qū)域2布置的壁部件5。在使用中，膜6基本垂直于壁部件5布置并且平行于施加區(qū)域2。壁部件5包括能夠使光學傳感器頭附接至裝置I的接口 4?？蛇x地，接觸介質(zhì)層11可以被添加到施加區(qū)域。優(yōu)選地，裝置I由POM(聚甲醛)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)以注塑成型制成。
[0057]圖4示出了處于粘合配置的裝置I。粘合部件基本上可以貼附至任何位置的測量部位。粘合部件包括提供粘合層的施加區(qū)域2。裝置I還包括基本垂直于施加區(qū)域2布置的壁部件5。在使用中， 膜6基本平行于施加區(qū)域2設置。壁部件5還包括能夠使光學傳感器頭附接至裝置I的接口 4。裝置I由塑性材料制成并且不能在不破壞裝置I的情況下被拆卸。膜6還包括不覆蓋整個膜6的敏感層9。敏感層9還包括反射層。本實施例優(yōu)選地用于色度測量和脈搏血氧飽和度測量的結合測量、或者血紅蛋白和/或肌紅蛋白和/或膽紅素和/或水和/或丙酮、乙醇或其它醇類的光譜性質(zhì)的測量。
【權利要求】
1.一種用于將傳感器施加至測量部位的裝置(I)，所述裝置包括能夠將所述裝置施加至患者皮膚(3)的至少一個施加區(qū)域(2)，用于將所述裝置連接至傳感器頭的接口(4)，其中，所述裝置至少具有限定患者皮膚上的施加容積的壁部件(5)，其中所述壁部件包括患者側和傳感器側，其特征在于，至少一個透氣膜(6)將所述施加容積分為第一容積(7)和第二容積(8)，所述第一容積(7)朝向所述壁部件(5)的患者側的測量部位，所述第二容積(8)與患者皮膚隔開并且朝向所述壁部件(5)的傳感器側。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述透氣膜(6)還是不透液的或者所述裝置包括第二不透液膜。
3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述施加區(qū)域或所述壁部件(5)或所述膜(6)在患者側設置有接觸介質(zhì)(11)。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，在使用之前，所述接觸介質(zhì)和/或所述施加區(qū)域被可分離外覆層覆蓋。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述第二容積(8)或所述透氣膜(6)包括一個或多個氣體敏感染料，其中優(yōu)選地，在使用之前，包括敏感染料的敏感層(9)被保護層保護，以免受諸如氣體和環(huán)境光的環(huán)境影響。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述接口(4)包括用于在使用期間使所述第二容積密封以免受周圍氣體和環(huán)境輻射影響的密封元件。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述透氣膜(6)至少部分地是至少在400nm至I μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的反射層、白色層或金屬層，或者設置有至少在400nm至I μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的額外的至少部分反射層、白色層或金屬層。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述裝置包括用于識別和/或校準數(shù)據(jù)的部件。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置(I)，其特征在于，所述裝置(I)被氣密且光密性的包裝保護。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的裝置(I)用于C02和/或02的經(jīng)皮測量和/或血紅蛋白的光譜性質(zhì)的測量、和/或用于O2和/或水蒸氣的脈搏血氧飽和度的測量、和/或肌紅蛋白和/或膽紅素和/或水和/或諸如乙醇的醇類的光譜性質(zhì)的測量的用途。
11.一種傳感器頭，包括用于檢測人體狀態(tài)變量的光學檢測器件，優(yōu)選地用于檢測經(jīng)皮的CO2和/或經(jīng)皮的O2和/或水蒸氣、和/或血紅蛋白的光譜性質(zhì)和/或O2的脈搏血氧飽和度，其特征在于，傳感器的功能性所需的至少一個層未被設置。
12.根據(jù)權利要求11所述的傳感器頭，用于檢測肌紅蛋白和/或膽紅素和/或水和/或諸如乙醇的醇類的光譜性質(zhì)。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的傳感器頭，其特征在于，所述傳感器頭適于色度或熒光光學測量或者它們的組合，其中，未被設置的所述層是色度和熒光指示層中的至少一個。
14.根據(jù)權利要求11或12所述的傳感器頭，其特征在于，所述傳感器頭適于光學測量，其中，未被設置的所述層是透氣的，特別地，還是限定測量容積的不透液層。
15.根據(jù)權利要求11或12所述的傳感器頭，其特征在于，所述傳感器頭適于光學色度、熒光或吸收測量，其中，未被設置的所述層是在400nm至I μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的光反射層。
16.根據(jù)權利要求13-15中任一項所述的傳感器頭，其中，未被設置的所述層是一個或多個色度或熒光指示層、透氣的并且可選地還是限定測量容積的不透液的層、以及在400nm至1μ m的波長范圍內(nèi)具有反射性質(zhì)的光反射層的組合。
17.一種優(yōu)選地為根據(jù)權利要求11-16中任一項所述的傳感器頭的傳感器頭和根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的用于將傳感器施加至測量部位的裝置的套件，其中，僅所述傳感器頭和用于施加的所述裝置的組合實現(xiàn)了功能完整的測量傳感器。
【文檔編號】A61B5/1455GK104023636SQ201280053285
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權日:2011年10月31日
【發(fā)明者】C·埃倫貝格爾-吉拉德, D·魯?shù)侣? P·M·舒馬赫 申請人:申特克股份公司