(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電圧保護及び信号絶縁を施した信号処理モジュールにおいて、
第１の内面がある下部ハウジングと、
第１のコネクタ及び絶縁ブロックを有し、前記下部ハウジングの前記第１の内面に取り付けられている第１の印刷回路板と、
前記第１の印刷回路板の上方に取り付ける上面があり、前記絶縁ブロックのための第１の開口と第２のコネクタのための第１の凹みとを備え、前記第２のコネクタは前記モジュールを監視システム及び電源に結合するためのものである絶縁片と、
前記絶縁片の前記上面に取り付け、前記絶縁ブロックにより前記第１の印刷回路板に結合され、前記第２のコネクタがその一方に結合される第２の印刷回路板と、
前記第２の印刷回路板の上方に取り付け、前記下部ハウジング及び前記絶縁片に機械的に結合されて当該信号処理モジュールを形成する上部ハウジングと
を設けた信号処理モジュール。
【請求項２】
絶縁ブロックを有する信号処理モジュールにおいて、絶縁ブロックが、
下部信号・電力部と、
前記下部信号・電力部の上にあって前記下部信号・電力部を越えて所定距離広がっている絶縁膜と、
上部信号・電力部であって、前記絶縁膜の上にあり、当該上部信号・電力部と前記下部信号・電力部とは前記絶縁膜を介して互いに光学的及び電磁気的に連絡し、前記絶縁膜が前記下部信号・電力部と当該上部信号・電力部との間の過電圧保護を行っている上部信号・電力部と
を設けたことを特徴とする信号処理モジュール。
【請求項３】
前記絶縁膜には少なくとも、10.5mmを超える第１の寸法と、前記上部及び下部信号・電力部の長さを超える第２の寸法とがあることを特徴とする請求項２に記載の信号処理モジュール。
【請求項４】
前記絶縁片は前記モジュールを組立てたとき前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングと結合する側部レールを備えており、前記側部レールは前記モジュールの側面に沿って少なくとも21mmの長さの溝を形成し、その上を過電圧が流れることを特徴とする請求項１に記載の信号処理モジュール。
【請求項５】
前記信号処理モジュールは患者の生命徴候を処理することを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理モジュール。
【請求項６】
前記第１の印刷回路板は電気的に分離された三つの溝に分割され、上部及び下部信号・電力部には三つの別々の溝があることを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理モジュール。
【請求項７】
前記第1の印刷回路板の電圧レベルが患者のポテンシャル電圧レベルであることを特徴とする請求項５に記載の信号処理モジュール。
【請求項８】
前記絶縁膜は前記上部及び下部信号・電力部の前縁及び後縁の双方を越えて広がっていることを特徴とする請求項２に記載の信号処理モジュール。
【請求項９】
信号処理装置で信号絶縁及び過電圧保護を行なう方法であって、
前記装置を絶縁シールドにより第１の信号処理部及び第２の信号処理部に分割するステップと、
前記絶縁シールドに前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部との間の信号連絡及び電力伝達のための第１の開口を開けるステップと、
前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部との間で前記第１の開口を通して導かれる光信号を用いて信号を伝達するステップと、
前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部との間で前記第１の信号処理部の第１の半部及び前記第２の信号処理部の第２の半部を備えた変圧器を用いて電力を伝達するステップと、
絶縁膜を前記第１の信号処理部と前記第２の信号処理部との間及び前記第１の変圧器半部と前記第２の変圧器半部との間の光路に設置し、前記絶縁膜が光信号通信を行い、前記絶縁膜及び前記絶縁シールドが協同して前記第１の信号処理部及び前記第２の信号処理部を互いに電気的に絶縁させるステップと
を設けたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は医療計器及び患者監視システムの分野に関する。特に、本発明は超小型患者監視システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
危急且つ激しい病気の患者に対する監視システムは既知である。このような装置は心搏度数、血圧、侵入的及び非侵入的に測定した温度、心臓血液搏出量、血液酸素飽和、及び他の徴候を含む患者の生命徴候を監視し、連続的に表示することができる。既知の監視システムは良く働くが、幾つかの動作上の障害が知られている。
【０００３】
既知の多数のシステムは大型の独立の装置であり、受け取ったデータを内部で処理し、これを接続モニタ上に表示する。このような装置の大きさのためそれらを移動することが困難になっている。患者がその部屋から手術室または試験区域に移動させるとき、それら装置をその現在の場所にある監視システムから切り離して新しい場所にある他の監視システムに接続し直さなければならない。患者を接続したり切り離したりするこのプロセスは時間がかかるものであり、患者がシステムに接続されていなくてその結果監視されていない時間を生ずる。患者に正しく接続されない可能性もある。
【０００４】
患者監視システムの設計者はそれらシステムの大きさを減らして運びやすくすることを探求してきた。これらの努力の結果生まれた一つのシステムは米国特許第4,715,385号に開示されており、この特許はデータ取得及び処理モジュール、及び傍置表示装置及び／または可搬表示装置を備えた監視システムについて記している。可搬表示装置は運搬中患者を伴っている。患者の移動中データが失われないように二つの表示装置を同時に接続することも可能である。
【０００５】
データ取得及び処理モジュールは患者に取り付けられたセンサが発生する信号を受け、最初の信号処理を行なう。典型的に、それらモジュールには大型の記憶装置または表示装置が存在しない。これら各モジュールを表示装置の付いた大型の処理装置に結合しなければならない。この種のシステムの長所は患者をモジュールに対して大きな混乱なしに迅速に接続及び切り離しができ、大型の中央処理及び表示ユニットを多数の独立信号処理モジュールと共に使用することができるということである。
【０００６】
この方法は多数の利益をもたらしはするが、多数の種類の信号の収集及び小さなモジュールでそれらを処理することは多くの課題を提示する。アナログ及びディジタルの信号を互いに電気的に隔離する必要がある。モジュールの損傷及び患者のあり得る傷害を避けるには、電源及び静電気源の双方からの高度の電気的絶縁を行なわなければならない。残念ながら、信号及び電気の絶縁は小型の信号処理モジュールでは達成することが困難である。
【０００７】
必要なのは患者からの多数の異なる生命徴候を監視して集め、これら信号を相互に妨害することなく処理し、大型監視システム及び電源の双方からの高度の電気的絶縁を維持することができる超小型の患者データ収集／データ処理モジュールである。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、その第１の好適実施例では、相互妨害を防止する信号絶縁及び過電圧から患者及びシステムの損傷を防止する電気的絶縁を維持する超小型患者監視／信号処理モジュールを設けている。
【０００９】
モジュールは第１の印刷回路板が取り付けられている下部ハウジングを備えている。第１の印刷回路板には患者に取り付けられたセンサに結合する第１のコネクタ、及び絶縁ブロックがある。絶縁片が下部ハウジング及び第１の印刷回路板の上にあり、絶縁片の側面は下部ハウジングと連動し、絶縁ブロックは絶縁片にある第１の開口を貫いている。第２の印刷回路板が絶縁片の上面に設置され、絶縁ブロックを介して第１の印刷回路板に結合されている。絶縁片の凹みに設置されている第２のコネクタが電力を第２の印刷回路板に供給し、モジュールを表示装置付き外部監視装置に結合させている。上部ハウジングは第２の印刷回路板の上にあって、絶縁片の側面と連動している。モジュールには下部ハウジング及び絶縁片により形成された第１の区画、及び上部ハウジング及び絶縁片により形成された第２の区画があり、これらは互いに電気的に絶縁されている。
【００１０】
絶縁ブロックは上部及び下部区画を第１の印刷回路板に結合されている第１の変圧器半部及び第１の電気光学トランシーバを設けることにより電気的に絶縁している。絶縁膜が変圧器及びトランシーバの上にあって、変圧器及びトランシーバの前及び後に少なくとも或る距離広がっている。第２の変圧器半部及び第２の電気光学トランシーバが第１の変圧器半部及び第１の電気光学トランシーバの上方に設置されてそれらと光学的及び磁気的に連絡している。膜は上部及び下部の変圧器半部を、ブロックがなお少なくとも16kVのレベルの過電圧保護を行いながら、二つの半部の間の絶縁体として空気だけを使用する場合に可能なよりも更に密接させることができる。
【００１１】
絶縁片、絶縁ブロック、及び絶縁膜の組合せにより、モジュールの最終厚さを他の場合に必要なよりはるかに少なくして少なくとも16kVの過電圧保護を行う医療用患者監視モジュールを構成することができる。
【００１２】
本発明の重要な長所は適切なレベルの過電圧保護及び信号絶縁を行いながら製造費用をそれほど増大せずに薄いモジュールを構成することができるということである。
【００１３】
【好適実施例の詳細な説明】
患者監視モジュール100を図１に組立てて図示してある。モジュールは上部ハウジング1、下部ハウジング3、及び患者に取り付けた各種センサに結合されているコネクタ8を備えている。センサ自身は図示してない。監視できる生命徴候の幾つかを挙げれば、侵入的及び非侵入的に測定した温度、血圧、ＥＣＧ、血液酸素飽和、及び血流／心臓血液搏出量である。これら検知された生命徴候の或るものはアナログ信号としてモジュール100に伝えられ、他はディジタル信号として伝えられる。アナログ及びディジタル信号は異なる処理を必要とし、互いに妨害されないようにしておかねばならない。
【００１４】
図２に示すモジュール100の分解等角図はモジュールの主要構成要素及びそれらの互いの関係を示している。下部印刷回路板6はコネクタ8及び絶縁ブロック7の双方に電気的に結合している。それは絶縁ブロック及びコネクタ8が差し込まれる前パネル37の双方に機械的に接続されている。組立てると、下部印刷回路板6は下部ハウジング3に設置される。印刷回路板6はスロット31により三つの別々の処理部分に分割されており、各処理情報は患者に取り付けられた一つのセンサから来る。これらチャンネルは患者の電圧ポテンシャルで浮いている。
【００１５】
絶縁片2は下部印刷回路板6の上方にあって、下部ハウジング3にプレス嵌合している。組立後、絶縁片2は下部印刷回路板6を完全に覆い、コネクタ8の後部を取り囲む。絶縁ブロック7は開口10を通して絶縁片2に挿入されている。第２のコネクタ9は絶縁片2の凹み（図示せず）に設置されているが、この凹みはコネクタの下側を取り囲んでいる。コネクタ9は上部印刷回路板5に結合されている。動作時、第２のコネクタ9はモジュール100を外部患者監視システムに結合し、電力をモジュール100に供給する。上部印刷回路板4及び5は絶縁片2の上面の空間にプレス嵌合されている。最後に、上部ハウジング1は絶縁片2と共に噛み合って完全なモジュール100を形成している。上部ハウジング1、絶縁片2、及び下部ハウジング3はすべてＡＢＳ／ＰＣプラスチックから射出成形されている。
【００１６】
図４はモジュールを組立てた後の構成要素の位置を更に明瞭に示してあり、絶縁片2が印刷回路板6を印刷回路板4及び5から電気的及び物理的に分離する仕方を示している。絶縁片2の側方レール33は下部ハウジング3及び上部ハウジング1と連動している。それらはモジュール100の側面に沿って、過電圧がモジュール100の電子回路に影響する前に走行しなければならない最小過電圧経路を作っている。この経路は少なくとも16kVの過電圧レベルでモジュール100の側面に沿って電気的絶縁を維持する。
【００１７】
下部印刷回路板と上部印刷回路板との間に絶縁片2を設置すると回路板を互いに電気的に絶縁するのに役立つ。信号は下部回路板から上部回路板に伝わらなければならないので、それだけでは十分な電気及び信号の絶縁を確保することができない。これは絶縁片2（図２）にモジュールの二つの部品の間の連絡を可能にする開口10が存在するので特にそうである。
【００１８】
図３は絶縁ブロック7の詳細な分解等角図である。モジュール100と同様、組立てた絶縁ブロック7は絶縁領域及び非絶縁領域から構成されている。印刷回路板6はスロット31により三つの溝Ａ、Ｂ、及びＣに効果的に分割され、患者監視システムに異なる信号を与える。印刷回路板6はピン接触22により下部絶縁ブロック印刷回路板13に結合されている。必要に応じて、他の形式の接触を使用することができる。光学トランシーバ18/19は、各々典型的に少なくとも発光ダイオード及びフォトダイオードまたはフォトトランジスタから構成されているが、下部印刷回路板13に結合されている。下部変圧器半部15も下部印刷回路板13に結合されている。本発明の一実施例では、変圧器半部はエポキシポッティング化合物に埋め込まれ、長方形ユニットを形成している。他の実施例では、変圧はこのような化合物に埋め込まれていない。ポッティング化合物は絶縁ブロック7の上部及び下部の電気的絶縁を増大するが、絶縁膜11だけでもブロック7に対する最小過電圧保護を行なう。
【００１９】
絶縁膜11は変圧器半部15の上に設置され、下部変圧器半部の前縁35から下部変圧器半部を少なくとも完全に覆うように広がっている。その最小幅は10.5mmで、その一部は前縁35の前面及び下部及び上部変圧器半部の後の双方に広がっている。膜11にはそれを貫いて打ち抜かれた数個の穴があって、下部印刷回路板13の光学トランシーバと上部絶縁ブロック印刷回路板12の上部光学トランシーバ16/17との間の光学的連絡を可能にしている。下部変圧器半部と同様に、上部変圧器半部をエポキシポッティング化合物に埋め込むことができる。第１の好適実施例では、光ファイバ20がトランシーバ対の間に設置されて光学的連絡を改善している。光ファイバ20は透明光学糊で上部及び下部トランシーバ16/17及び18/19に糊付けされ、これによりトランシーバ間の最大光伝達を確保している。第３のコネクタ21が上部絶縁ブロック印刷回路板12を上部印刷回路板4及び5に結合させている。下部絶縁ブロック印刷回路板13、上部及び下部変圧器半部15及び14、上部変圧器半部と下部変圧器半部との間のプラスチック絶縁膜11、光学トランシーバ対18/18及び16/17、及び上部絶縁ブロック印刷回路板12の組立組合せ体をハウジング24の空間25に挿入し、プレス嵌合させる。次にエポキシのような不透明ポッティング化合物を組立体に射出する。完全な組立体は開口10を通して絶縁片2に差し込まれる。
【００２０】
第１の代わりの実施例では、不透明ポッティング化合物が中の溝と共にモールドされる。これら溝は絶縁ブロックを組立ててからトランシーバと整列し、エポキシ透明材料で埋められている。この実施例では、トランシーバ間に別の光ファイバは不要である。他の実施例では、別々の光管を上部及び下部トランシーバに取り付け、絶縁膜を横断して整列させることができる。この実施例では、絶縁膜はそれを貫いて穴が打ち抜かれていない。
【００２１】
下部印刷回路板6の溝Ａ、Ｂ、及びＣにより得られる信号はトランシーバ18/19により光信号に変換され、トランシーバ16/17に伝達される。これはモジュール100の上部と下部との間の必要な信号絶縁を行なう。必要な電気的絶縁は絶縁膜11、絶縁ブロック7、及び絶縁片2を使用して得られる。
【００２２】
図５に示すモジュール100の断面はモジュール全体を組立てた後の変圧器及び絶縁膜の相対位置を示している。膜11、絶縁片2、及び絶縁ブロック7の組合せは過電圧が印刷回路板に到達するのに走行しなければならない少なくとも21mmの通路を作る。この距離は少なくとも16kVの最小過電圧保護を生ずる。相対湿度及び微粒子のような要因により、同じ装置が21kVまでの過電圧保護を行なうことができる。電気的絶縁のこのレベルは単に同等の厚さの空隙を上部変圧器半部と下部変圧器半部との間に維持することにより達成できるよりはるかに大きい。膜11を数箇所で刺して光ファイバを光学トランシーバに共に結合する準備をするが、変圧器の両半部の他に光ファイバ自身をも取り囲むエポキシ化合物は電気絶縁の必要なレベルを維持する。絶縁片2（図４を参照）のレール33もモジュール100により行なわれる過電圧保護の最小レベルを増大する。このようにして、モジュール100の上部及び下部は相対部分を固い射出成形プラスチックで完全に取り囲む必要なしに互いから効果的に密封して絶縁し、他の場合に可能なより薄い最終モジュールが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例を構成する組立済モジュールの斜視図である。
【図２】図１に示すモジュールの分解等角図である。
【図３】図２に示す絶縁ブロックの詳細分解等角図である。
【図４】図１の線Ａ−Ａに沿って取った組立済モジュールの第１の断面である。
【図５】図１の線Ｂ−Ｂに沿って取った組立済モジュールの第２の断面である。
【符号の説明】
1：上部ハウジング
2：絶縁片
3：下部ハウジング
4、5、6：印刷回路板
7：絶縁ブロック
8、9：コネクタ
10：開口
11：絶縁膜
14：下部変圧器半部
15：上部変圧器半部
16,17：光トランシーバ対
18,19：光トランシーバ対
33：側部レール
100：信号処理モジュール
【図１】
0003675974.tif 000002
【図２】
0003675974.tif 000003
【図３】
0003675974.tif 000004
【図４】
0003675974.tif 000005
【図５】
0003675974.tif 000006