(57)【要約】  パルスオキシメータセンサ３０は、センサプラグ３２、ケーブル３４、発光ユニット３６、及び受光ユニット３８を含む。発光ユニットは逆並列関係で第１リード６０と第２リード６２の間に取り付けられる第１ダイオード５０と第２ダイオード５２を含む。発光ユニットは、第１ダイオードとコモンアノード関係で第２コネクタと第３コネクタ６４の間に背中合わせに接続される第３発光ダイオード５４、及び／又は第３発光ダイオードと逆並列関係で第２及び第３リードにわたって接続される第４発光ダイオード５６をさらに含む。アダプタケーブル２０がセンサプラグ３２とモニタ１０の間にのび、センサプラグをモニタのソケット１８の構成に適合させる。
2013517041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスオキシメトリシステムのためのセンサであって、
第１発光素子、第２発光素子、及び第３発光素子を含む発光ユニットを有し、前記発光素子の少なくとも１つが赤色光を発し、前記発光素子の少なくとも１つが赤外光を発する、センサ。
【請求項２】
前記発光素子のうちの２つが２つのリード間で逆並列関係に接続されるダイオードを含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１発光素子と前記第３発光素子が背向コモンアノード構成で接続されるダイオードを含み、前記第１発光素子が第１リードと第２リードの間に接続され、前記第３発光素子が前記第２リードと第３リードの間に接続される、請求項１及び２のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第２発光素子と第４発光素子が対向コモンカソード構成で接続されるダイオードを含み、前記第２発光素子が前記第１及び第２リードの間に接続され、前記第４発光素子が前記第２及び第３リードの間に接続される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１発光素子がスペクトルの赤色領域で発光するＬＥＤであり、前記第２及び第３発光素子がスペクトルの赤外領域で発光するＬＥＤである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記赤外線エミッタが異なる波長の赤外光を発する、請求項４に記載のセンサ。
【請求項７】
前記発光ユニットから受光し、それを示す出力信号を生成する受光ユニットをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記発光ユニット及び前記受光ユニットから第１構成のプラグへ通じるケーブルをさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記センサプラグを受容する一端のソケットと、モニタのソケットに受容される、前記センサプラグとは異なるアダプタプラグとを含むアダプタユニットをさらに含む、請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記アダプタユニットが、前記モニタによって読み取り可能なパルスオキシメトリセンサの１つ以上の特性の識別を行う識別ユニットをさらに含む、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
モニタに受容される一端のアダプタプラグを持ち、前記アダプタプラグとは異なる構成のセンサプラグを受容する反対端のソケットを持つ、アダプタユニットと、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のセンサとを有し、前記検出ユニットがケーブルと前記ソケットに受容される前記センサプラグとを含む、パルスオキシメトリシステム。
【請求項１２】
センサプラグ、赤色光と赤外光を発するための発光ユニット、前記発光ユニットから受光するための受光ユニット、及び前記センサプラグを前記発光ユニットと前記受光ユニットと接続するケーブルを含むセンサを有し、前記発光ユニットが少なくとも第１、第２、及び第３発光ダイオードを含む、パルスオキシメトリシステム。
【請求項１３】
前記発光ユニットが前記ケーブルの２つのリード間で逆並列関係に接続される発光ダイオードを含む、請求項１１及び１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１発光ダイオードと前記第３発光ダイオードが、背向コモンアノード構成と対向コモンカソード構成のうちの１つで接続され、前記第１発光ダイオードが第１リードと第２リードの間に接続され、前記第３発光ダイオードが前記第２リードと第３リードの間に接続される、請求項１２及び１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１発光ダイオードがスペクトルの赤色領域で発光し、前記第２及び第３発光ダイオードがスペクトルの赤外領域で発光する、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記赤外発光ダイオードが各々異なる波長の赤外光を発する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記センサが、前記発光ダイオードから受光し、それを示す出力信号を生成する光電気変換器をさらに含む、請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
４つの発光ダイオードをさらに含み、前記発光ダイオードのうちの２つが第１及び第２リードにわたって逆並列関係で接続され、前記発光ダイオードのうちの２つが前記第２リードと第３リードにわたって逆並列関係で接続される、請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
血液酸素飽和度を測定する方法であって、
センサプラグ、発光ユニット、及び受光ユニットを含むパルスオキシメトリセンサを消毒するステップであって、前記発光ヘッドが少なくとも３つの独立して作動可能な発光ダイオードを含む、ステップと、
前記センサプラグをアダプタユニットソケットに接続するステップと、
前記発光ユニットと前記受光ユニットを患者に取り付けるステップと、
前記患者の血液の酸素飽和度の特性をモニタリングするステップと、
前記患者から前記オキシメトリセンサを取り外し、前記センサプラグを前記アダプタの前記ソケットから抜くステップと、
前記オキシメトリセンサユニットを消毒するステップと、
前記オキシメトリセンサを異なる患者で再利用するステップとを有する、方法。
【請求項２０】
モニタのソケットに、前記ソケットと結合するアダプタプラグと、前記アダプタプラグとは異なる構成のセンサプラグを受容するソケットとを持つアダプタユニットを接続するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２０１０年１月１３日出願の米国仮特許出願第６１／３３５，９８４号の優先権の利益を主張し、その開示は引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願は医療診断技術に関する。これはパルスオキシメトリシステムと併せて特に応用され、特にそれに関して記載される。しかしながら、本願は他の応用、特に呼吸、血液、若しくは他の医学的状態の診断若しくはモニタリングに応用され得ることが理解されるものとする。
【背景技術】
【０００３】
パルスオキシメータはヘモグロビンの特性をモニタするために、特に酸素飽和度を測定し脈拍数をモニタするために一般に使用される。酸素飽和度は２波長の光、典型的には赤と赤外の吸収率を決定することによって一般に測定される。血液によって吸収される各波長の光の相対量は酸素飽和度によって異なる。
【０００４】
典型的には、赤及び赤外光源からの光エネルギーは拍動血管系を含む患者の領域を通して発せられる。吸収されない光は反対側でサンプリングされる。反対側で受信される信号は赤及び赤外成分に分けられ、サンプリングされ、ソフトウェアフィルタリングされ、数値若しくは波形として表示される。
【０００５】
パルスオキシメータは酸素飽和度のみを測定するスタンドアロン装置であり得るか、又は酸素飽和度に加えて多くの生理学的特性を測定する複雑な医療モニタリングシステムと一体化され得る。センサはモニタ内の対応マルチピンソケットにフィットするように構成されるマルチピンプラグを含む。一体リードがプラグから一体に接続されたセンサヘッドへ２‐３メートルのびる。センサヘッドは典型的には赤ＬＥＤと赤外ＬＥＤを含む発光部品と、フォトダイオードを含む受光ユニットなどを含む。典型的に、様々な取り付けシステム、例えばフィンガークランプ、イヤクリップ、接着剤システム、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）タイプのマジックテープ（登録商標）などが、患者にセンサヘッドを固定するために利用される。かかるセンサでユーザが経験する１つの問題はそれらが製造業者間で交換可能でないことである。各製造業者は異なる型のプラグ、異なるピンの配置などを使用する。さらに、一部の製造業者は異なる波長のＬＥＤを使用し、異なるＬＥＤ作動技術などを使用する。これは医療施設を正規製造業者からの交換センサの購入に制限することによって価格競争を抑える。加えて、これはユーザにセンサ及び任意の付属アクセサリのより多くの在庫を維持することを要求する。さらに、この制限はユーザに、異なる製造業者からのパルスオキシメトリシステムを使用しているかもしれない部門間で患者を移動するとき、センサを取り外し交換することを要求することによって、ユーザに不便をかける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は直接的に若しくは比較的単純なアダプタと一緒に使用されるとき、機構内での標準化に備えて様々な製造業者のモニタに接続されることができる、汎用センサを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、パルスオキシメトリシステムのためのセンサが提供される。センサは第１発光素子、第２発光素子、及び第３発光素子を含む発光ユニットを含む。発光素子の少なくとも１つは赤色光を発し、少なくとも１つは赤外光を発する。
【０００８】
別の態様によれば、パルスオキシメトリシステムはモニタのソケットに受容されるように構成されるアダプタプラグを一端に持ち、その反対端にセンサプラグを受容するように構成されるソケットを持つアダプタユニットを含み、センサプラグとアダプタプラグは異なる構成である。センサユニットはセンサプラグ、赤及び赤外光を発するための発光ユニット、発光ユニットから受光するための受光ユニット、及びケーブルを含む。ケーブルはセンサプラグを発光ユニットと受光ユニットと接続する。
【０００９】
１つの利点はセンサ標準化にある。
【００１０】
別の利点は在庫要件の削減にある。
【００１１】
本発明のさらなる利点は、以下の詳細な記載を読んで理解することで当業者に理解される。
【００１２】
本発明は様々な構成要素と構成要素の配置、様々なステップとステップの配置で具体化し得る。図面は好適な実施形態を例示する目的に過ぎず、本発明を限定するものと解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】パルスオキシメトリシステムを例示する。
【図２】オキシメトリセンサヘッドの回路図である。
【図３Ａ】２線交流極性構成で使用されるときの図２のＬＥＤ発光部の実効回路図を図示する。
【図３Ｂ】コモンアノード構成で操作されるときの図２のＬＥＤ部の実効回路図を図示する。
【図４】オキシメトリセンサヘッドの４ダイオード回路図を図示する。
【図５Ａ】２線交流極性構成で使用されるときの図４のＬＥＤ発光部の実効回路図を図示する。
【図５Ｂ】コモンカソード構成における図４のＬＥＤ部の実効回路図を図示する。
【図６】図１のアダプタケーブルのプラグ若しくはソケット部の略図である。
【図７】使用法を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、パルスオキシメトリモニタ１０は脈と血液酸素飽和度のみをモニタし得るか、又は多くの他の生理学的条件もモニタする多くのリードを持つもっと大きなモニタシステムであり得る。モニタ１０は血液酸素飽和度と脈拍の値を表示するための数値ディスプレイ１２を含み、また心臓活動から生じる拍動波形、すなわち容積脈波を表示するためのグラフィカルディスプレイ１４も含み得る。随意に、他の患者データ若しくは他の生理学的情報を表示するために追加ディスプレイ１６が設けられる。勿論、ディスプレイ１２，１４，１６は多数の異なる生理学的値と波形を表示する単一ディスプレイユニットに一体化されることができる。モニタ１０はさらにパルスオキシメトリセンサに接続されるケーブルのプラグを受容するように構成されるソケット１８を含む。ソケットはモニタ１０の製造業者によって選択され得る様々な構成のいずれか１つをとり得る。
【００１５】
アダプタケーブル２０はソケット１８と一致するように構成される一端のプラグ２２と、共通若しくは汎用構成のプラグを受容するように構成されるその反対端のソケット２４を含む。短い配線２６がプラグとソケットを接続する。
【００１６】
パルスオキシメトリセンサ３０はソケット２４に受容されるように構成される共通若しくは汎用構成のプラグ３２を含む。配線３４の長さ、例えば２‐３メートルは、共通若しくは汎用プラグ３２からセンサヘッド４０の発光ユニット３６及び受光ユニット３８へのびる。図１に図示するｙ構成において、ケーブルは発光ユニットと受光ユニットの前で短距離を分岐する４２。マウンティングストリップ４４が、指、足指、耳たぶなどの反対側の選択位置に発光ユニット３６と受光ユニット３８を接着させるために設けられる。代わりに、フィンガークリップなどがセンサヘッドを患者に取り付けるために設けられることができる。
【００１７】
引き続き図１を参照し、さらに図２を参照すると、発光ユニット３６は３つの発光ダイオード、赤色波長発光ダイオード５０、第１赤外発光ダイオード５２、第２赤外発光ダイオード５４を含む。赤色発光ダイオードは６６０ｎｍなどの赤色スペクトルにおける数波長のいずれかをとることができる。赤外発光ダイオード５２，５４は８８０ｎｍ及び９４０ｎｍなど、赤外範囲における複数の選択波長のいずれかをとることができる。発光ユニット３６は３つのリード、第１リード６０、第２リード６２、第３リード６４を持つ。赤色ダイオード５０と第１赤外ダイオード５２は逆並列に第１及び第２リードにわたって接続される。第２赤外ダイオード５４は赤色ダイオードと背向（ｂａｃｋ‐ｔｏ‐ｂａｃｋ）関係で第２及び第３リードの間に接続される。
【００１８】
図３Ａを参照し、引き続き図２を参照すると、正電位が第１リード６０に印加され、負電位若しくは接地電位が第２リード６２に印加され、第３リード６４が切断されると、電気が第１赤外ダイオード５２を通って流れ、赤外光を発光させる。正電位が第２リード６２に印加されて負電位若しくは接地電位が第１リード６０に印加されると、電気が赤色ダイオード５０を通って流れ、赤色光を発光させる。赤色ダイオード５０と第１赤外ＬＥＤ５２の逆並列関係のために、ダイオードのうち１つのみが一度に照射される。第２赤外ＬＥＤ５４は回路から切断されるので、リード６０，６２に印加される電位の極性にかかわらず、これは発光しない。
【００１９】
引き続き図２を参照しさらに図３Ｂを参照すると、コモンアノードモードにおいて、赤色パルスを生成するために、正電位が第２リード６２に印加され、負電位若しくは接地電位が第１リード６０に印加され、第３リード６４は負電位若しくは接地から切断される。赤外パルスを生成するために、負電位若しくは接地電位がリード６０から除去され、第３リード６４に印加され、第２赤外ＬＥＤ５４のみを通る電流を生じさせる。正電位がリード６２に印加されるので、第１赤外ＬＥＤ５６は発光するためにバイアスされることができないことが留意される。このように、発光回路３６は２線交流極性モード若しくは３線コモンアノードモードのいずれかで操作されることができる。さらに、第１及び第２赤外ＬＥＤ５２，５４が異なる波長の光を発する場合、放出赤外光の波長もまた選択されることができる。２つの赤外ＬＥＤと１つの赤色ＬＥＤについて記載したが、２つの赤色ＬＥＤと１つの赤外ＬＥＤも同様に使用されることができることが理解される。
【００２０】
引き続き図２を参照すると、受光ユニット３８はフォトダイオードなどの光電気部品７０を含み、これはＬＥＤから受光し、受光量を示すリード７２，７４にわたる出力を供給する。共通若しくは汎用プラグ３２の追加ＬＥＤ若しくはピンは光検出ユニット３８からの信号を電位干渉から保護するためにＲＦ若しくは接地シールド８０と接続され得る。図示の実施形態において、光電気部品は拍動血管系を含む患者の部分を通過した光を受光する。しかしながら、血管系から反射した光を検出することもまた考えられる。
【００２１】
図４の４ＬＥＤ実施形態において、同様の要素は図２と同じ参照数字で示される。第２赤色ダイオード５６は第２リード６２と接続され、第３リード６４は赤外ダイオード５４と逆並列関係であり、赤外ダイオード５２と対向（ｆｒｏｎｔ‐ｔｏ‐ｆｒｏｎｔ）関係である。
【００２２】
この実施形態は図３Ａと併せて説明した通り操作されることができる。代わりに、図５Ａに図示の通り、正電位が第３リード６４に、負電位が第２リードに印加され、第１リード６０が切断され、赤外ＬＥＤを発光させることができる。第２及び第３リード上の極性を反転することで赤色ダイオード５６を発光させる。図３Ａのモード若しくは図５Ａのモードを選択することによって、赤外及び／又は赤色光に対して異なる波長の組み合わせが選択されることができる。両赤外ダイオードの波長が同じであり、両赤色ダイオードの波長が同じである場合、図３Ａと図５Ａのモード間の切り替えが耐用年数を倍増するために使用されることができる。
【００２３】
図４の実施形態はさらに図３Ｂと併せて記載したコモンアノードモードで、又は図５Ｂで例示したコモンカソードモードで操作されることができる。コモンカソードモードにおいて、第２リード６２はカソードに接続され、赤色ＬＥＤ５６は第３リード６４に正電位を印加することによって選択され、赤外ＬＥＤ５２は第１リード６０に正電位を印加することによって選択される。これらのオプションは先と同様に、上記の通りより大きな光スペクトル選択性と寿命の延長をもたらす。
【００２４】
図６を参照すると、アダプタ部２０のプラグ２２はソケット１８の要件に従って構成される複数のピン若しくは接点９０を含む。ソケット２４は共通／汎用プラグ３２上の接点／ピン配置に適合するように構成される複数のピン若しくは接点９２を含む。アダプタ２０のプラグ若しくはソケットはさらに、赤外若しくは赤色ダイオードの波長などのオキシメトリセンサの特性、若しくは他の操作特性を識別する識別装置９４を含むことができる。識別装置は、その抵抗値が光の波長に適合される抵抗など、様々な形をとり得る。代わりに識別装置は、識別情報をデジタル形式で保存し、モニタによってデジタルに読み取り可能な、ＰＲＯＭなどといった不揮発性メモリを含むことができる。他の実施形態において、誘導性若しくは容量性識別要素が使用されることができる。他のデジタル若しくはアナログ識別要素もまた考えられる。
【００２５】
オキシメトリセンサの使用を例示するために図７を参照すると、医療施設が最初に現在のオキシメトリセンサに切り替えるとき、モニタ１０のための適切なアダプタユニット２０（必要であれば）がステップ１００においてモニタソケット１８に接続される。モニタが患者とともに使用されるとき、オキシメトリセンサ３０はステップ１０２において液体消毒剤で拭かれ、ステップ１０４においてアダプタ２０のソケット２４に接続される。ステップ１０６において発光ユニット３６と受光ユニット３８が患者に取り付けられる。そして患者がモニタされる１０８。患者がもはやパルスオキシメトリモニタを必要としなくなった後、ステップ１１０においてセンサが切断され、洗浄され消毒される。ここでオキシメトリセンサは次の患者とともに使用される準備ができる。随意に、洗浄され消毒されたオキシメトリセンサは、次にオキシメトリセンサが使用されるときに最初の消毒ステップ１０２が迂回されることができるよう、ステップ１１２において滅菌パッケージ内に置かれ得る。
【００２６】
本発明は好適な実施形態に関して記載されている。修正及び変更は前述の詳細な記載を読んで理解することで想到され得る。本発明はかかる修正及び変更を添付の請求項若しくはその均等物の範囲内にある限り全て含むものと解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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