DE102008017403A1

DE102008017403A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE102008017403A1
Application number: DE102008017403A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Lindner
Original assignee: Bluepoint Medical GmbH and Co KG
Current assignee: Bluepoint Medical GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2009-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für physiologische Parameter, insbesondere zur Messung der Sauerstoffsättigung im Blut, bei der die opto-elektronischen Sende- und Empfangseinheiten in Materialien verkapselt sind. Dabei wird sowohl in der Sendeeinheit als auch in der Empfangseinheit jeweils zumindest ein Material eingesetzt, das im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Alle zur Kapselung verwendeten Materialien weisen sowohl einen geringen Wärmeleitwert als auch eine minimale Wasser-Dampf-Diffusion auf. Weiterhin verfügen die Materialien der Kapselelemente über aufeinander abgestimmte Temperaturausdehnungs-Koeffizienten und/oder über Materialeigenschaften, die thermisch bedingte mechanische Spannungen kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für physiologische Parameter nach dem Oberbergriff des Anspruchs 1.
In der Anästhesie sowie in der Notfall- und Intensivmedizin ist es von großer Wichtigkeit, sehr schnell die ausreichende Versorgung der Organe und des Körpergewebes mit Sauerstoff sowie vorliegende Störungen der Sauerstoffverteilung zu erkennen und zu beurteilen.
Die Pulsoximetrie mittels SpO2-Sensorik als spektralphotometrisches Verfahren zur kontinuierlichen Messung der arteriellen Sauerstoff-Sättigung des Blutes ist heute als schnelle, kostengünstige und vor allem nichtinvasive Technik der Patientenüberwachung fest etabliert.
Die dabei eingesetzten SpO2-Sensoren stehen als Einwegsensoren, für einmaligen Gebrauch oder als Mehrwegsensoren, für wiederholten Gebrauch zur Verfügung. SpO2-Mehrwegsensoren müssen aus hygienischen und Infektions-Gründen im Gebrauch zwangsläufig gründlich und sicher desinfiziert bzw. gereinigt werden, da sie während ihrer gesamten Nutzungsdauer wiederholt bei verschiedenen Patienten appliziert werden.
Die heute üblichen und angewandten Desinfektionsverfahren für SpO2-Sensoren stehen in letzter Zeit zunehmend auf dem Prüfstand. Vor dem Hintergrund der aktuellen Thematik resistenter Keime in Krankenhäusern und Kliniken besteht ein Bedarf an erhöhter Hygienesicherheit auch bei wieder verwendbaren SpO2-Sensoren.
Um die Ausbreitungsweg/Verschleppung derartiger Keime über mehrfach verwendete SpO2-Sensoren zu unterbinden, wäre das Autoklavieren dieser Sensoren ein sicheres und praktikables Mittel – zumal bei den Anwendern wie Kliniken und Krankenhäuser, die dafür notwendige Technik bereits vorhanden ist. Allerdings sind die gegenwärtig auf dem Markt verfügbaren SpO2-Sensoren entsprechend dem aktuellem Stand der Technik nicht autoklavierbar, nicht dampfsterilisierbar.
In der WO 9423643 A ist ein System und Verfahren zur nichtinvasiven Überwachung des Hämatokrit-Wertes beschrieben. Dies wird erreicht, in dem wenigstens zwei Lichtwellenlängen auf oder durch das Körpergewebe wie Finger oder Ohrläppchen geleitet und dann die Körpergewebe-Effekte und Flüssigkeits-Effekte kompensiert werden. Die Lichtwellenlängen werden so ausgewählt, dass sie nahe der oder an den isobestischen Punkten von reduziertem Hämoglobin und Oxyhämoglobin liegen, um die Effekte der veränderlichen Oxygenierung des Blutes zu eliminieren. Bei einer isobestischen Wellenlänge ist der Extensions-Koeffizient, sowohl für reduziertes als auch für sauerstoffangereichertes Hämoglobin derselbe. Demzufolge ist die Menge an absorbierbarem Licht an den isobestischen Wellenlängen unabhängig von der Menge an sauerstoffangereichertem oder reduziertem Hämoglobin in den roten Blutkörperchen. Es sind Speicher- und Berechnungsmittel vorhanden, die die detektierten Signale auf verschiedene Arten speichern, manipulieren und sowohl als digitale Werte oder als kontinuierliche, analoge Kurven in Echtzeit darstellen können.
Die EP 0 619 981 B1 beschreibt einen Sensor zur Überwachung der arteriellen Blutströmung zur nichtinvasiven photoplethysmographischen Messung von Blutanalyten, insbesondere eine Sonde für die Verwendung in einem Überwachungssystem für arterielles Blut, um den Intensitätswechsel des Lichtes, das durch arterielles Blut eines Patienten übertragen wird, genauer zu messen. Diese Sonde umfasst eine Vielzahl von Lichtquelleneinrichtungen zum Senden einer Vielzahl von Lichtstrahlen bei einer Vielzahl von vorbestimmten Wellenlängen des Lichtes durch das Arterienblut. Die Sonde umfasst weiterhin eine Einrichtung zur Messung eines Wechsels in der Lichtabsorption der Vielzahl von Lichtstrahlen die durch das Arterienblut gesendet werden. Die Messeinrichtung umfasst eine erste Lichtermittlungseinrichtung zur Messung der Welligkeit eines ersten Lichtstrahls aus einer Vielzahl von Lichtstrahlen der bei einer ersten Wellenlänge aus einer Vielzahl von Lichtwellenlängen gesendet wird sowie einer zweiten Lichtermittlungseinrichtung zur Messung der Helligkeit eines zweiten Lichtstrahls aus der Vielzahl von Lichtstrahlen. Hierbei ist der Lichtweg von den Lichtquellen durch das Arterienblut zu den Lichtermittlungseinrichtungen im wesentlichen identisch für die Vielzahl von vorbestimmten Wellenlängen.
Weiterhin wird in der EP 1 257 190 B1 ein Fühlerlebensdauerüberwachungssystem für allgemeine Sensoren zur Messung des Sauerstoffgehaltes im Blut beschrieben und speziell an einer Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Lebensdauer eines Pulsoximetersensors dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform weist das Sensorlebensdauerüberwachungssystem einen Zeitgeber und eine Sensorlebensdaueranzeige auf. In einer anderen Ausführungsform weist der Zeitgeber einen Teile-durch-n-Zähler und ein nicht flüchtiges RAM auf, während die Sensorlebensdaueranzeige mindestens eine LED oder Glühlampe aufweist. Hierbei weist der Pulsoximetriesensor eine Treiberverbindung auf die ein Treibersignal führt, wobei das Treibersignal Pulse aufweist. Der Pulsoximetriesensor weist ferner einen Zeitgeber, der mit der Treiberverbindung verbunden und eingerichtet ist, ein Zeitgeberausgangssignal zu erzeugen, nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen im Treibersignal erzeugt wird, und eine Sensorlebensdaueranzeige auf, die mit dem Zeitgeberausgangssignal verbunden und eingerichtet ist eine Anzeige zu liefern, wenn das Zeitgeberausgangssignal erzeugt wird. Der Pulsoximetersensor weist ferner ein LED-Netzwerk, das mit der Treiberverbindung verbunden und eingerichtet ist, Licht durch eine Messstelle zu projizieren, wenn es durch das Treibersignal gepulst wird, und einen Photodetektor auf, der eingerichtet ist, das projizierte Licht zu detektieren und ein Signal auszugeben, das für Bestandteile oder Eigenschaften der Messstelle repräsentativ ist.
Die US 468 5464 offenbart einen Sensor zur nichtinvasiven Messung der Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes von Patienten. Der Sensor verfügt über zwei starre Gehäuseteile mit einer deformierbarem Ummantelung zum sicheren Aufnehmen von Gewebeteilen oder Organen, wie Finger, Ohren oder anderen Körperteilen. Die Gehäuseteile sind vorgespannt, so dass sie im geschlossenen Zustand aneinander liegen und zur Aufnahme eines Körperteiles auseinandergedrückt werden müssen um hiernach auf den Oberflächen der Körperteile aufzuliegen. In dem einem Gehäuseteil ist eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Gewebes enthalten während in dem gegenüberliegenden Gehäuseteil der Lichtdetektor enthalten ist welcher zur Messung des detektierten Lichtes und damit der Messung der Blutsauerstoffsättigung herangezogen wird.
Alle diese technischen Lösungen lassen als Keimminderungsverfahren lediglich eine Desinfektion zu, als Reduzierung der Anzahl krank machender Keime, so dass von dem behandelten Gegenstand nur eine reduzierte Infektionsgefahr mehr ausgeht.
Zielsetzung ist die Abtötung aller Mikroorganismen einschließlich der Inaktivierung von Viren und Sporen bei SpO2-Sensoren durch Sterilisation.
Aufgabe der Erfindung ist es, wieder verwendbare SpO2-Sensoren für die Pulsoximetrie zu offenbaren, die geeignet sind, die in Kliniken und Krankenhäusern erforderliche Keimfreiheit aller Komponenten, insbesondere der opto-elektronischen Komponenten, durch das Dampfsterilisieren/Autoklavieren zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die opto-elektronischen Sende- und Empfangseinheiten in Materialien verkapselt sind. Dabei wird sowohl in der Sendeeinheit als auch in der Empfangseinheit jeweils zumindest ein Material eingesetzt, das im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Alle zur Kapselung verwendeten Materialien weisen sowohl einen geringen Wärmeleitwert als auch eine minimale Wasser-Dampf-Diffusion auf. Weiterhin verfügen die Materialien der Kapselelemente über aufeinander abgestimmte Temperaturausdehnungs-Koeffizienten und/oder über Materialeigenschaften, die thermisch bedingte mechanische Spannungen kompensieren.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 zeigt einen Sensor bestehend aus Sendeeinheit mit einem Kapselelement sowie aus Empfangseinheit mit einem Kapselelement
2 zeigt Sende- und Empfangseinheit mit jeweils zwei Kapselelementen von denen eines als Verguss ausgeführt ist
3 zeigt einen Sensor mit Sende- und Empfangseinheit mit jeweils zwei Kapselelementen und jeweils einem Zwischenraum
1 zeigt ein Sensorelement (1), bestehend aus der Sendeeinheit (1.1) und der Empfangseinheit (1.2). In der Sendeeinheit (1.1) sind die optoelektronisch lichtemittierenden Sendeelemente (3); (3.1) vom Kapselelement (2) vollständig umschlossen. Das Kapselelement (2) besteht aus einem Vergussmaterial welches im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Ebenso ist das lichtdetektierende Empfangselement (3.2) vom Kapselelement (2.1) der Empfangseinheit (1.2) vollständig umschlossen. Das Kapselelement (2.1) besteht ebenfalls aus einem Vergussmaterial welches im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Zwischen Sendeeinheit (1.1) und Empfangseinheit (1.2) befinden sich während des Messvorganges typische Organe des Patienten zur Ermittlung der Blutsauerstoffsättigung wie Finger, Ohr, Hand, Fuß oder Haut. Die vom Empfangselement (3.2) generierten Messsignale werden hiernach weitergeleitet und ausgewertet.
2 zeigt ein Sensorelement (1), bestehend aus der Sendeeinheit (1.1) und der Empfangseinheit (1.2). In der Sendeeinheit (1.1) sind am Kapselelement (4) optoelektronisch lichtemittierende Sendeelemente (3); (3.1) angeordnet, die vom Kapselelement (2) umschlossen sind. Das Kapselelement (2) besteht aus einem Vergussmaterial welches im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Ebenso ist das lichtdetektierende Empfangselement (3.2) am Kapselelement (4.1) der Empfangseinheit (1.2) angeordnet und wird vom Kapselelement (2.1) umschlossen. Das Kapselelement (2.1) besteht aus einem Vergussmaterial welches im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Zwischen Sendeeinheit (1.1) und Empfangseinheit (1.2) befinden sich während des Messvorganges typische Organe des Patienten zur Ermittliung der Blutsauerstoffsättigung wie Finger, Ohr, Hand, Fuß oder Haut. Die vom Empfangselement (3.2) generierten Messsignale werden hiernach weitergeleitet und ausgewertet.
3 zeigt ein Sensorelement (1), bestehend aus der Sendeeinheit (1.1) und der Empfangseinheit (1.2). In der Sendeeinheit (1.1) sind am Kapselelement (4) optoelektronisch lichtemittierende Sendeelemente (3); (3.1) im Zwischenraum (5) angeordnet, die das emittierte Licht durch das Kapselelement (2) aussenden, das im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist. Dieses ausgesendete Licht durchdringt dann typische Organe des Patienten zur Messung der Blutsauerstoffsättigung wie Finger, Ohr, Hand, Fuß oder Haut und gelangt so in der Empfangseinheit (1.2) durch das Kapselelement (2.1) zum lichtdetektierendem Empfangselement (3.2). Die Messsignale werden hiernach weitergeleitet und ausgewertet. Das lichtdetektierende Empfangselement (3.2) der Empfangseinheit (1.2) ist im Zwischenraum (5.1) angeordnet der von den Kapselelementen (2.1) und (4.1) gebildet wird. Zwischenräume (5) und (5.1) sind mit einer Kombination von Vakuum, Gas, Fluid, und/oder festem Element ausgefüllt, welche im messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 9423643 A [0007]
- EP 0619981 B1 [0008]
- EP 1257190 B1 [0009]
- US 4685464 [0010]

Claims

Messvorrichtung für physiologische Parameter, insbesondere zur Messung der Sauerstoffsättigung im Blut, bestehend aus Sensorelement, Signal- und Versorgungsleitung sowie Verbindungselement, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorelement (1), bestehend aus Sendeeinheit (1.1) mit zumindest zwei lichtemittierenden Sendeelementen (3); (3.1) und zumindest einem Kapselelement (2, 2.1, 4, 4.1) sowie Empfangseinheit (1.2) mit zumindest einem lichtdetektierendem Empfangselement (3.2) und zumindest einem Kapselelement (2, 2.1, 4, 4.1), heißdampfsterilisierbar ausgebildet sind, wobei Kapselelemente (2, 2.1) in einem messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kapselelement (4, 4.1), vorzugsweise keramisch ausgeführt ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kapselelement (2) der Sendeeinheit (1.1) und Kapselelement (2.1) der Empfangseinheit (1.2), durch Vergussmaterial gebildet wird.
Messvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselelemente (2, 2.1, 4, 4.1) thermomechanisch stabil ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselelemente (2, 2.1, 4, 4.1), vorzugsweise feuchtigkeitsabweisend und feuchtigkeisundurchlässig ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien der Sendeeinheit (1.1) und Kapselelementen (2, 4) sowie der Empfangseinheit (1.2) und Kapselelementen (2.1, 4.1), annähernd gleiche Temperaturausdehnungs-Koeffizienten aufweisen.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Sendeeinheit (1.1) zumindest ein Kapselelement (2, 4) und bei der Empfangseinheit (1.2) zumindest ein Kapselelement (2.1, 4.1) elastisch ausgebildet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kapselelement (4, 4.1), vorzugsweise vollständig lichtreflektierend ausgebildet ist.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum (5) der Sendeeinheit (1.1) und Zwischenraum (5.1) der Empfangseinheit (1.2), ein Vakuum sind.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum (5) der Sendeeinheit (1.1) und Zwischenraum (5.1) der Empfangseinheit (1.2) mit Gas ausgefüllt sind, das in einem messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum (5) der Sendeeinheit (1.1) und Zwischenraum (5.1) der Empfangseinheit (1.2) mit einem Fluid ausgefüllt sind, das in einem messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum (5) der Sendeeinheit (1.1) und Zwischenraum (5.1) der Empfangseinheit (1.2) mit einem festem Element ausgefüllt sind, das in einem messtechnisch relevanten Bereich optisch durchlässig ist.
Messvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum (5) der Sendeeinheit (1.1) und Zwischenraum (5.1) der Empfangseinheit (1.2) mit einer Kombination von Vakuum, Gas, Fluid, und/oder festem Element ausgefüllt sind.