(57)【要約】本発明は、血中の酸素又は二酸化炭素等の生理学的パラメータ用のセンサ（１）に関する。前記センサは、少なくとも１つの測定装置（１７，１８，１９）と、センサ（１）に配置され、前記測定装置（１７，１８，１９）と信号が伝達されるように接続され、かつディジタル出力信号を供給するディジタルセンサ信号処理装置（１３）とからなる。また、本発明によるセンサは、少なくとも２極のケーブル（２６ａ，２６ｂ）の形で実施され、前記出力信号の送信に使用される信号伝達接続手段（２６；４４）をも有する。
2004515274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血中の酸素又は二酸化炭素等の生理学的パラメータの測定用のセンサ（１）であって、少なくとも１つの測定装置（１７，１８，１９）、センサ（１）に設けられ、前記測定装置（１７，１８，１９）と信号が伝達されるように接続され、かつディジタル出力信号を利用可能にするディジタルセンサ信号処理装置（１３）、及び前記出力信号を伝達するための少なくとも２極のケーブル（２６ａ，２６ｂ）を有する信号伝達通信手段（２６；４４）を備えるセンサ。
【請求項２】
動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するための測定装置（１７）と前記動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）を測定するための測定装置（１９）とを有する、血中の酸素又は二酸化炭素の生理学的パラメータの一括測定用の請求項１に記載のセンサ（１）。
【請求項３】
心拍数を測定するための測定装置又は評価装置を有する、請求項２に記載のセンサ（１）。
【請求項４】
前記センサ（１）の重量は１０グラム未満であり、好適には５グラム未満であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項５】
前記センサ（１）は耳朶に配置するために適するセンサ表面（１ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項６】
前記通信手段（２６；４４）は２極ケーブル又は４極ケーブル（２６ａ，２６ｂ）として作製されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項７】
特にストー−セビリングハウス方式によるＣＯ２含有量の測定用の測定装置（１９）と、
特にクラーク方式によるＯ２含有量の測定用の測定装置（１９）と、
ＬＥＤ（２；２ａ，２ｂ）と光検知器（３）とを有する動脈血酸素飽和度のパルスオキシメトリ測定用の手段を備えた光学的測定装置（１７）と、
脈拍数の測定用の測定装置と、
ヘマトクリット値（ＨＣＴ）の測定用の測定装置と、
血圧（ＣＮＩＢＰ）の測定用の測定装置と
呼吸ガス成分の測定用の測定装置と、
体温の測定用の測定装置と、
湿度含有量の測定用の測定装置とのうちから選択される測定装置（１７，１８，１９）の少なくとも１つを有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項８】
前記測定装置（１７，１８，１９）は電気化学的測定装置、特に経皮的ＣＯ２分圧又は前記経皮的Ｏ２分圧の測定用の装置として作製されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項９】
前記測定装置（１７，１８，１９）は半導体チップ（１９）として作製されることと、前記半導体チップ（１９）によってＣＯ２、Ｏ２、Ｎなどの気体、又はエンフルレンという麻酔ガスなどの混合ガスの濃度の測定が可能となることとを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１０】
前記測定装置（１７，１８，１９）は光源（２）と光検知器（３）とを有する光学的測定装置として作製されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１１】
前記測定装置（１７，１８，１９）は異なる波長の光の生成及び測定の少なくともいずれかを可能にする半導体チップ（１９）を有することを特徴とする、請求項１０に記載のセンサ（１）。
【請求項１２】
電気加熱装置（６）と温度センサ（７）とを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１３】
特に前記少なくとも１つの測定装置（１７，１８，１９）の特性、測定値、及び患者データの少なくともいずれかを記憶可能なデータメモリ（２３）を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１４】
後続の信号評価装置（３７）に接続された信号伝達通信手段（２６；４４；４４ａ）を有し、前記通信手段（２６，４４）は少なくとも２極のケーブル（２６ａ，２Ｇｂ）又は無線送信器／受信器（４４ａ）として作製される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１５】
前記電子部品（１２，１３）が設けられた少なくとも部分的には硬質の回路基板（１０）を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１６】
前記回路基板（１０）に電極（４；２０）が設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載のセンサ（１）。
【請求項１７】
前記回路基板（１０）は可撓部（１０ａ）を有することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載のセンサ（１）。
【請求項１８】
前置増幅器（１２ａ）が前記可撓部（１０ａ）に設けられ、前記前置増幅器（１２ａ）は前記電極（４，２０）の内部電気導線（４ａ，２０ａ）と信号が伝達されるように接続されていることを特徴とする、請求項１７に記載のセンサ（１）。
【請求項１９】
前記回路基板（１０）の表面又は内部にほぼ全域にわたる導電性層（１０ｂ）が設けられており、前記導電性層（１０ｂ）は好適にはアースと接続されていることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２０】
前記電極（４；２０）は長手方向（Ｌ）を有することと、前記回路基板（１０）は前記長手方向（Ｌ）とほぼ直交して延在するように配置されることと、前記回路基板（１０）は前記電極（４；２０）の全長内に収まるように配置されることとを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２１】
前記回路基板（１０）は開口部（１０ｃ）を有することと、前記電気化学的測定装置（１９）は前記開口部（１０ｃ）を通って延在するように配置されることとを特徴とする、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２２】
妨害の影響を受け易い電子部品が他の電子部品から隔離されて前記回路基板（１０）に配置されていることを特徴とする、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２３】
前記回路基板（１０）と前記センサ表面（１ｂ）との空間に導熱媒体（８）が存在し、前記導熱媒体（８）は好適には注入成形されていることを特徴とする、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２４】
前記回路基板アセンブリ（１０）は金属層（１６）によって少なくとも一部が囲繞されていることを特徴とする、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２５】
血中の酸素又は二酸化炭素等の生理学的パラメータの測定方法であって、測定装置（１７，１８，１９）のアナログ測定値がセンサ（１）によって検出され、前記アナログ測定値は前記センサ（１）においてディジタル値に変換されかつディジタルセンサ信号処理装置（１３）によって処理され、前記処理されたディジタル値は導電性ケーブルを介して前記センサ（１）に後続する信号評価装置（３７）に供給される方法。
【請求項２６】
前記測定装置（１７，１８，１９）の参照データ（４９）は前記センサ（１）に記憶されることと、前記参照データ（４９）に対応する前記ディジタル値は補正されることと、前記補正されたディジタル値は前記信号評価装置（３７）に提供されることとを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ディジタルセンサ信号処理装置（１３）は動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）の測定値、及び二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）の測定値を前記測定装置（１７，１８，１９）の測定値から算出することを特徴とする、請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
血中の酸素又は二酸化炭素、或いは脈拍数などの対応する生理学的パラメータが、前記測定装置（１７，１８，１９）の特性に依存する前記ディジタル値から前記信号評価装置（３７）に配置されたプロセッサ（３９）を使用して算出されることを特徴とする、請求項２５又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
患者データが前記センサ（１）のメモリに記憶されることを特徴とする、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記信号評価装置（３７）において算出された血中の酸素又は二酸化炭素、或いは脈拍数などの生理学的パラメータの値の少なくとも一部が前記センサ（１）のメモリに記憶されることを特徴とする、請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記センサ（１）は時間によって複数の信号評価装置（３７）と次々と接続され分離されることと、前記信号評価装置（３７）の各々において算出された値の少なくとも一部が前記センサ（１）のメモリに記憶されることとを特徴とする、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサ（１）に各々接続された前記信号評価装置（３７）は前記センサ（１）のメモリに記憶されたデータの少なくとも一部を引き継ぐことを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記センサは耳、特に耳朶に配置されることを特徴とする、請求項２５〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
請求項１〜２４のいずれか１項に記載のセンサ（１）と、ディジタルセンサインターフェイス（３８）及びプロセッサ（３９）を有する信号評価装置（３７）とを備える、生理学的パラメータの測定用のシステム。
【請求項３５】
前記ディジタルセンサインターフェイス（３８）は前記センサ（１）とのディジタル信号伝達接続を可能にし、前記ディジタルセンサインターフェイス（３８）は前記プロセッサ（３９）に後続し、前記信号評価装置（３７）は前記プロセッサ（３９）の対応するソフトウェアを選択することによって異なるセンサ（１）の信号の評価に適することを特徴とする、請求項３４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による生理学的パラメータの測定用センサに関する。さらに、本発明は、請求項２５の前提部分による生理学的パラメータの測定方法に関する。
【０００２】
人体において少なくとも１つの生理学的パラメータを測定することは一層重要となっている。このため、動脈血のヘモグロビン酸素飽和度の測定と動脈血の二酸化炭素分圧の測定とを同時に行なうコンビネーションセンサが欧州特許出願第ＥＰ  ０  ２６７  ９７８  Ａ１号により公知となっている。酸素飽和度の測定（ＳｐＯ２）を目的として、無侵襲的かつ光学的な公知の手法が利用されており、これらはパルスオキシメトリと呼ばれている。このようなパルスオキシメーターシステムは、血液供給量の多い人体の部位に取り付けられるセンサ、パルスオキシメーター、及びセンサとパルスオキシメーターとを接続する接続ケーブルからなる。血中ＣＯ２濃度を測定する場合は、電気化学的測定装置を用いて経皮的二酸化炭素分圧（ｔｃｐＣＯ２）が測定される。公知となっているこの種の測定法に関する詳細は、例えばクラークら（Ｊ．Ｓ．Ｃｌａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．）による「Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｂｌｏｏｄ  Ｇａｓｅｓ，  Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｒｔ」、Ａｍ．  Ｒｅｖ．  Ｒｅｓｐ．  Ｄｉｓ．、第１４５号、２２０〜２３２ページ（１９９２年）に記載されている。パルスオキシメトリ測定法に関する詳細は、例えば、国際出願公開公報第ＷＯ００／４２９１１号に開示されている。
【０００３】
欧州特許出願第ＥＰ  ０  ２６７  ９７８  Ａ１号に開示されているセンサには、下記の不具合がみられる。
−妨害信号のために正しい測定結果が得られない。
−センサの較正が頻繁に必要である。
−センサのケーブルが比較的太い。
−センサの重量及び直径が比較的大きい。
−センサは、評価装置と合わせると比較的高価となる。
−センサは比較的単純な測定しか行なうことができない。
本発明の目的は、より有利なセンサを提供することにある。この目的は、請求項１に記載の特徴を備えたセンサによって達成される。従属請求項２〜２４は、さらに有利に設計されたセンサに関する。さらに、上記の目的は、請求項２５に記載の特徴を備えた方法によって達成される。従属請求項２６〜３５は、さらに有利な方法に関する。
【０００４】
上記の目的は、より詳細には、血中の酸素又は二酸化炭素等の生理学的パラメータを測定するためのセンサによって達成される。同センサは、少なくとも１つの測定装置と、センサに設けられ、測定装置と信号が伝達されるように接続され、かつ後の処理のためにディジタル形式の測定値を生成するディジタルセンサ信号処理装置と、少なくとも２極のケーブルとして作製され、出力信号を伝達するための信号伝達通信手段とからなる。
【０００５】
本発明によるセンサは、測定装置によって測定されたた信号が、センサにおいてディジタル形式で処理されるように、この信号をディジタル化するディジタルセンサ信号処理装置を備える。この種のディジタルセンサ信号処理装置は、ＤＳＳＰ、又はシングルチップＭＣＵと呼ばれている。この種のセンサ信号処理装置は、メモリを備えたマイクロコントローラや、マイクロプロセッサとインターフェイスとを実装したシングルチップのもののみならず、アナログ−ディジタル変換器やディジタル−アナログ変換器をも含む。ディジタルセンサ信号処理装置は、第一に、センサに設けられた測定装置によって測定された値を、センサ内部でディジタル値に変換する。
【０００６】
本発明から下記の利点が達成される。
−測定されたアナログ信号が、妨害に強いディジタル信号にセンサ内部で変換される。このため、微弱なアナログ信号の正確な測定が可能となる。
−信号が、センサと後続の評価装置との間でディジタル信号として伝送される。これによって、迷走放射に起因する信号変造（Ｓｉｇｎａｌｖｅｒｆａｅｌｓｃｈｕｎｇｅｎ）が大幅に排除される。さらに、これにより、双方向通信、すなわちセンサと後続の評価装置との間のデータ交換が実現される。
【０００７】
−評価装置を、センサ内部、センサ外部のいずれにも設けることができる。好適な実施形態においては、信号の評価はセンサ信号処理装置内で行なわれる。
−２本の導電ワイヤ、すなわち２極のケーブルで十分ディジタルデータを伝送できる。センサと評価装置とを接続する接続ケーブルは、２本の導電ワイヤのみからなるため、ケーブルを細くかつ柔軟に作製できる。また、この２本導電ワイヤを介してセンサにエネルギーを供給してもよい。
【０００８】
−ディジタル信号処理は、基本的に評価装置で行なわれる。このため、評価装置を、プロセッサとセンサ用のソフトウェアとを備えた標準的な製品として低価格で提供できる。
【０００９】
別の好適な実施形態においては、ディジタル出力信号が、所定の正規化値となるようにセンサが設計される。好適な実施形態においては、センサに設けられた測定装置の参照曲線（例えば較正曲線）がセンサに記憶される。この種のセンサは、全てが所定の出力信号を有するため、センサ交換時に時間や費用のかかる較正を必要をしないため有利である。
【００１０】
さらに別の好適な実施形態においては、センサは、必須又は必要な電子部品を全て備えた回路基板を有する。この種のセンサは、極めて低コストで生産することができる。
【００１１】
さらに別の好適な実施形態においては、センサは、外部から電気的に遮蔽された内部空間を有する。このため、測定信号に妨害信号が重畳されることがほどなくなるため有利である。
【００１２】
本発明によるセンサにおいては、微弱な信号も正確に測定でき、かつ測定信号が妨害のない状態で信号評価装置に提供されるという点が最も重要である。ノイズの多く信号を、高い精度で再現性よく測定するためには、複雑な信号評価法が必要となるが、そのような評価法は必要ない。
【００１３】
本発明によるセンサの好適な実施形態は、動脈血ヘモグロビン酸素飽和度及び動脈血二酸化炭素分圧の一括測定（Ｋｏｍｂｉｎｉｅｒｔｅ  Ｍｅｓｓｕｎｇ）用のコンビネーションセンサである。欧州特許出願第ＥＰ  ０  ２６７  ９７８  Ａ１号に開示されているコンビネーションセンサでは、安定した測定信号を得るために、比較的大きく重い銀製の参照電極を必要とする。本発明によるコンビネーションセンサでは、ディジタルセンサ信号処理装置はが比較的微弱な電気信号でも処理でき、かつセンサ内で妨害に強いディジタル信号が使用されるため、小口径すなわち接触面積の小さな参照電極を用いて、動脈血二酸化炭素分圧を測定することができる。このように、小型の参照電極を用いる結果、センサ全体をかなりの程度小型化でき、特に大幅に軽量化することができる。好適な実施形態においては、センサ全体の重量は１０グラム未満、好適には５グラム未満である。
【００１４】
本発明によるセンサは、耳、特に耳朶での使用に特に有利である。耳朶は測定可能な面が狭いほか、耳朶に大きな圧力が付加されると血流が阻害されるため、耳朶は測定が困難な部位である。本発明によるセンサは、耳朶に取り付けるために適し、径の小さいセンサ表面を備えるセンサとして作製できる。本発明によるセンサは非常に軽量であるため、センサを耳に取り付けるための締め付け力が小さくてもよい。
【００１５】
センサの接続ケーブルは、頭部の動きによってセンサの測定がさほど影響を受けないように、非常に細くかつ柔軟に作製することができる。さらに、加熱装置によってセンサを加熱して、耳朶の温度を再現可能な一定温度に保つことことは特に有利である。耳は血液循環において心臓に近く、耳と同様に血中の酸素又は二酸化炭素の測定に適した指先などよりも心臓に相当近いため、耳朶は特に好適な測定部位である。さらに、加熱を行なうことによって、耳の動脈の収縮や血管の収縮をほぼ防止することができる。このため、本発明によるセンサでは、耳朶におけるの測定の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が非常に低く、極めて高品質の測定信号が得られる。
【００１６】
高品質の信号によって、例えばＣＮＩＢＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｎｏｎ−Ｉｎｖａｓｉｖｅ  Ｂｌｏｏｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：連続無侵襲血圧）法によって血圧を測定するなど、他の生理学的パラメータを測定値から求めることが可能となる。例えば、チャウラら（Ｒ．  Ｃｈａｗｌａ  ｅｔ  ａｌ．）の「Ｃａｎ  Ｐｕｌｓｅ  Ｏｘｉｍｅｔｒｙ  Ｂｅ  Ｕｓｅｄ  ｔｏ  Ｍｅａｓｕｒｅ  Ｓｙｓｔｏｌｉｃ  Ｂｌｏｏｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ？」、Ａｎｅｓｔｈ  Ａｎａｌｇ、７４号、１９６〜２００ページ（１９９２年）に詳細に記載されている例のように、耳朶におけるパルスオキシメトリ測定法によって収縮期血圧を測定できる。また、本発明によるセンサでは、脈圧曲線を作成することが可能である。例えば、パルスオキシメトリ測定法によって血中酸素含有量を１秒間に５０回又は１００回測定し、得られた曲線の形状から血圧を決定することによって、容積脈波を測定できる。
【００１７】
別の生理学的パラメータの例では、高品質の信号によって、国際的に「ＨＣＴ」という略語で表されるヘマトクリットの計測が可能となる。このパラメータの計測方法は、例えば、米国特許第５，８０３，９０８号に開示されている。
【００１８】
また、本発明によるセンサは、呼吸気の成分の測定にも適する。
別の好適な実施形態においては、センサにデータメモリが設けられる。センサと後続の信号評価装置との間で双方向データ通信が行なわれるため、例えば、測定値や患者データをこのメモリに保存することが可能となる。好適な実施形態においては、このデータメモリは、長期にわたる測定データをセンサ内に保存可能なように十分な容量を有する、例えばＥＥＰＲＯＭと呼ばれる不揮発性メモリである。
【００１９】
好適な方法においては、センサと接続されている信号評価装置に測定値が提供されて、評価の済んだデータの少なくとも一部が再度センサに提供され、センサの不揮発性メモリに記憶される。また、センサが一時的に複数の信号評価装置に次々に接続されて、これによって、評価済みのデータがセンサのメモリに別個に記憶され得る。信号評価装置は、患者データなど、メモリに記憶されたデータに必要に応じてアクセスすることができる。
【００２０】
また、本発明によるセンサは、患者を長期にわたって監視するために適し得る。例えば、緊急医療の現場において、患者の耳にセンサを取り付けたままにして、センサと複数の信号評価装置とが次々に接続されて、評価済みのデータの少なくとも一部が保存され得る。このように、１つのセンサによって、例えば事故現場から救急車、手術室、覚醒室に至るまで、患者をほぼ不断に監視することができる。場所を問わず全ての測定データが得られ、別の患者データもいずれ得ることができ、かつ緊急医療の現場で信頼性の高いデータが常に得られることから、理想的な治療を患者に施すことができるようになる。
【００２１】
本発明の種々の実施形態を下記に記載する。
下記の参照説明において、同一の参照符号は同一の要素を指す。
図１のセンサは、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）及び経皮的ＣＯ２分圧（ｔｃｐＣＯ２）の一括測定が可能なセンサである。センサ１は、酸素飽和度の測定のために、２色発光ダイオード２（ＬＥＤ）と光検知器３とを有するパルスオキシメトリ測定システム１７を備える。２色発光ダイオード２は、共通のハウジング内に隣接して配置された２つの発光ダイオード２ａ，２ｂからなり、一方の発光ダイオード２ａの波長は約６６０ｎｍ（赤色）、もう一方の発光ダイオード２ｂの波長は８９０ｎｍ（赤外）である。図中の実施形態において、センサ１は表面１ｂを有し、この表面を膜５０が覆っており、膜と表面との間に薄層電解質５１が配されている。
【００２２】
膜５０は、指や耳朶など血液供給量の多い人体部位に取り付けられる。２つの発光ダイオード２ａ，２ｂから発せられる光は、発光ダイオード２ａ，２ｂと膜５０との間に存在する電解質５１を通過して、図面には記載されていない血液供給量の多い人体部位に向かい、一部は散乱し、一部は吸収される。人体から反射された光は、光検知器３によって測定される。光検知器３からの測定信号は、ディジタルセンサ信号処理装置（ＤＳＳＰ）１３に供給される。
【００２３】
さらに、図中のセンサ１は、経皮的二酸化炭素分圧ｔｃｐＣＯ２の測定のために、マイクロｐＨ電極４とＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極５とを有する電気化学的測定装置１９を備える。経皮的二酸化炭素分圧は、電位差を利用して測定される。電解質溶液薄層５１のｐＨ値が測定されて、電解質溶液薄層５１と皮膚とを気体を容易に透過させる疎水性膜５０を介して接触させる。皮膚表面でｐＣＯ２値が変化すると、電解質溶液のｐＨが、ｐＣＯ２の変化量の対数に比例して変化する。ｐＨ値は、マイクロｐＨ電極４とＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極５との間の電位差を測定することによって測定される。マイクロｐＨ電極４は、内部の電気導線４ａによって、ディジタルセンサ信号処理装置１３と信号が伝達されるように接続されている。
【００２４】
図中のセンサ１は、このほか、電気抵抗からなる加熱装置を有する加熱システム１８と、温度を制御するための温度センサ７とを備える。加熱システムは、好適には、センサ表面１ｂを介して下部の皮膚下を加熱するように、電気化学的測定装置１９と共に使用される。例えば、センサ表面１ｂは、二酸化炭素分圧ｐＣＯ２の経皮的測定、又は酸素分圧ｐＯ２の経皮的測定のために、約４０℃〜４５℃に加熱される。
【００２５】
センサ１は、電子部品２，３，６，７，１２，１３が設けられ、複数の導電線（図示なし）を有する多層硬質回路基板１０を有する。これらの導電線は、発光ダイオード２、光検知器３、抵抗器６、温度センサ７、第２温度センサ７ａなどの電子部品、及びその他の電子部品（増幅器１２，１２ａなど）、特にディジタルセンサ信号処理装置１３を信号が伝達されるように接続する。全ての電子部品はＳＭＤ（表面実装デバイス）技術を用いて形成されるため、回路基板１０の製造の自動化が可能になると共に、製造コストを有利に削減することができる。円形回路基板１０の中央には、円形穴状の開口部１０ｃが設けられており、この中にマイクロｐＨ電極４とＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極５とからなる電気化学的測定装置１９が配置されている。マイクロｐＨ電極４は、ガラス電極であり、シャフトガラス４ｂと膜ガラス４ｄとによって囲繞された空間に内部電解質４ｃを有する。内部電解質４ｃに生じた電位は、内部導電体４ａを介して増幅器１２に供給される。マイクロｐＨ電極４と参照電極５との間には絶縁体４５が配されている。
【００２６】
回路基板１０のほぼ全面に、導電層１０ｂが配置されており、電界を遮蔽している。図面には記載されていないが、多くの導電線が、絶縁された状態で導電層１０ｂを横断して延び、回路基板１０の上下に配置された電子部品を接続している。層１０ｂは、横断的に延びる導電線によって画定される隙間を除き、全面に設けられている。
【００２７】
回路基板１０には、導電性エポキシ樹脂によって感熱電極４が接着されており、この接着剤は、隙間１０ｃにおける層１０ｂの開口部とＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極５との間に導電的な接続が確立されるように配置されている。したがって、参照電極５は全体（Ｍａｓｓｅ）と接続されており、電界に対する遮蔽を形成している。
【００２８】
回路基板１０は、ハウジング９内に収容されている。ハウジング９は、金属層など、導電性を備えた表面を有するプラスチック製の本体部からなる。上記の回路基板１０に配置されている電子部品は、好適には導熱注封（ｗａｓｅｒｍｅｌｅｉｔｅｎｄｅｎ  Ｖｅｒｇｕｓｓ）として設計されている導熱カバー８に囲繞されている。回路基板１０の表面とセンサ表面１ｂとの間の空間には、好適には熱伝導性を備える絶縁性エポキシ樹脂が注封されている。センサ表面１ｂは、発光ダイオード２、光検知器３、電気化学的測定装置１９の部品、及び表面で開口している導熱注封８が平坦な表面形状をなすように形成される。導熱注封８は、抵抗器６が発する熱がさほど損失することなくセンサ表面１ｂに伝導され、測定時に膜５０と接する皮膚が均一に加熱されるという利点を有する。
【００２９】
回路基板１０の下に設けられる電子部品１２，１３は、電気絶縁カバー１４，１５によって囲繞されている。このカバー１４，１５には、エポキシ樹脂が使用されており、好適には注入成形（ｅｉｎｇｅｇｏｓｓｅｎ  ｗｉｒｄ）された高電気絶縁性エポキシ樹脂が使用されている。電極４から回路基板１０に延びる内部導電体４ａは、妨害となる電気的影響を大幅に低減させるため、高絶縁性エポキシ樹脂の中に埋設されている。
【００３０】
カバー１４，１５、ハウジング９及び導熱カバー８の一部は金属カバー１６によって囲繞されており、妨害となる電気的影響及び電磁的影響からセンサ１内部を保護している。回路基板１０の上部に配置された電子部品２，３，６，７は、回路基板の下部に配置された電子部品１２，１３から遮蔽されるため、回路基板１０内を覆っているか、又はその表面に配置されている金属層１０ｂは必ず必要というわけではないが、センサ１の内部で生じた妨害となる電磁的影響の伝播を防止する。さらに、電子部品２，３，６，７，１２，１３は、相互に影響を及ぼし合わないように、分散してセンサ１に配置されている。図１の一部からわかるように、妨害を受け易い高抵抗の内部導電体４ａは、左方に増幅器１２まで延びているのに対し、ディジタルセンサ信号処理装置１３は右方に配置されている。これら部品は、空間的に分離されていることに加えて、接地された参照電極５が両者の間に配置されていることで、さらなる遮蔽が施されている。したがって、ディジタル方式で作動するディジタルセンサ信号処理装置１３は、アナログ方式で作動する電子部品２，３，６，７，１２から遮蔽されている。センサ１では、このように部品が配置され、かつ遮蔽が施されているため、干渉信号成分が極めて低い信号処理が可能となる。
【００３１】
電極４は、長尺状の形状を有し、長手方向Ｌを有する。回路基板１０は、長手方向Ｌと直交し、電極４の全長内に収まるように配置される。回路基板１０と相当する電極４とのこの構成は、発光ダイオード２、光検知器３，４、及び加熱装置がセンサ表面１ｂの近傍に存在するという点、及び電気接続線が極めて短いという点で利点がある。この構成は、なかでも、干渉信号成分が低いという利点を有する。
【００３２】
また、センサ１は、センサ信号処理装置１３と信号が伝達されるように接続されている電気接続１１を有し、同電気接続に、後続の信号評価装置３７に電気信号を伝達するケーブル（図示なし）が接続され得る。図１は基本的に、図２の線Ａ−Ａに沿った断面を示す。図１に開示されているセンサ１の総重量は、好適には１０グラム未満である。好適な実施形態においては、図２に開示されているセンサ１の径は、センサ表面が使用者の耳朶をほぼ完全に覆う寸法である。
【００３３】
上記部品の構成例を、図２のセンサ表面１ｂを示して図１に記載する。絶縁体４５は、マイクロｐＨ電極４と参照電極５との間に配される。
また、経皮的酸素分圧ｔｃｐＯ２測定用の別の電気化学的測定装置１９をセンサ１に設けてもよい。図２に示すように、光検知器３の代わりに、中央に白金ワイヤ２０ａを有するクラーク方式の電極２０を使用してもよい。電極２０は、Ａｇ／ＡｇＣｌ参照電極５と共に、酸素分圧ｐＯ２の測定のための電気化学的測定装置１９を形成する。この測定法では、発光ダイオード２を使用してもよい。白金ワイヤ２０ａを、その端部表面の開口部において、光検知器３内又は発光ダイオード２内に延びるように配置してもよい。また、図１０のマイクロｐＨ−電極４の断面図に示すように、白金ワイヤ２０ａを、アウターシャフトガラス４ｅとインターシャフトガラス４ｂとの間に配置し、白金ワイヤ２０ａの開口部の端部を膜ガラス４ｄの表面に接触させてもよい。
【００３４】
測定装置１７，１９の１つのみをセンサ１に設けてもよい。また、最も変動が大きい生理学的パラメータの測定用の測定装置をセンサ１に設けてもよい。例えば、人体の中心温度Ｔｋを赤外線によって測定する、中心温度Ｔｋの測定装置が公知となっている。このような、赤外線送信機と赤外線受信機とによって耳の鼓膜において測定を行なう測定装置を、センサ１に設けてもよい。別の公知の測定装置、例えば、血圧（ＣＮＩＢＰ）、ヘマトクリット値（ＨＣＴ）の測定用の測定装置をセンサ１に設けてもよい。この種の測定装置の少なくとも１つをセンサ１に設けてもよい。
【００３５】
図３は、センサ１に配置された電子部品の模式ブロック図である。このなかで重要なのは、センサ１に配置され、センサ１における広範なディジタル信号処理を可能にするディジタルセンサ信号処理装置１３である。この種のセンサ信号処理装置は通常、ディジタルセンサ信号処理装置（ＤＳＳＰ）と呼ばれ、下記の部品を有する。
【００３６】
−少なくとも１つのアナログ−ディジタルコンバータ３５、並びに少なくとも１つのディジタル−アナログコンバータ３６を備えた少なくとも１つのアナログ入出力部１３ａ（ＡＦＥ）
【００３７】
−ディジタル入出力部１３ｂ（ＤＩＯ）
−不揮発性メモリ１３ｃ（ＦＬＳＨ）
−中央処理装置１３ｄ（ＣＰＵ）
−作業メモリ１３ｅ（ＲＡＭ）
中央処理装置１３ｄの制御用のソフトウェアは、不揮発性メモリ１３ｃに記憶されている。このソフトウェアは、センサ信号処理装置の制御方法、測定装置１８，１９の各部品の制御方法、及び高レベル信号評価装置３７との間のディジタルデータの交換方法を判断する。
【００３８】
センサ信号処理装置は、他の部品、例えば、発振器（ＯＳＣ）１３ｇ、又は突発的な障害時にセンサ信号処理装置１３をリセットして所定の初期状態に戻す状態監視装置（ＳＵＰ）１３ｆを有し得る。
【００３９】
センサ信号処理装置１３は、アナログ信号線２１によって測定装置１７，１８，１９の少なくとも１つと接続されている。光学的測定装置１７は、発光ダイオード２と光検知器３とを有する。加熱システム１８は、電気抵抗器６と温度センサ信号処理装置７とを有する。電気化学的測定装置１９は、参照電極５と、ストー（Ｓｔｏｗ）−セビリングハウス（Ｓｅｖｅｒｉｎｇｈａｕｓ）方式のｔｃｐＣＯ２測定用のマイクロｐＨ−電極４、又はクラーク方式のｔｃｐＯ２測定用の電極２０の少なくとも一方を有する。センサ１は、好適には２つの温度センサ（ディジタル温度センサ７及びアナログ温度センサ７ａ）を有する。アナログ方式のみで作動するセンサと比較して、本発明によるディジタル方式で実質的に作動するセンサは、高い冗長性を備える。さらに、センサの状態を別の詳細な方法によって監視し得る。例えば、センサの状態を、ディジタル信号の存在の有無によって監視し得る。総電流量の消費量、電流供給又は加熱電力の消費量から、センサ１の加熱状態を適宜判定してもよい。２つの温度センサ７を使用して、これらセンサの温度を定期的に比較し、大きなずれがみられる場合に温度センサ７のいずれかに欠陥があることを判定し得る。このため、本発明によるセンサ１は、ほぼ安定して動作し、異常が早期に検出されるため、例えば、センサ１の過加熱による組織（耳朶など）への損傷が防止される。
【００４０】
センサ信号処理装置１３は、ディジタル入出力部１３ｂとディジタル信号線２２とを介してシリアルインターフェイス２４と接続されている。同インターフェイスは、ＵＡＲＴ（汎用非同期レシーバトランスミッタ）とも呼ばれ、２つのシリアル導線２６ａ，２６ｂを介して、接続手段２６による高レベル信号評価装置３７とのデータの双方向交換を可能にする。図中の実施形態において、シリアルインターフェイス２４は、標準ＲＳ−２３２に従って設計されている。シリアルインターフェイス２４は、静電気除去装置２５（ＥＳＤ）によって過電圧から保護される。
【００４１】
さらに、センサ信号処理装置１３は、ディジタル信号線２２を介して付加的なメモリ２３と接続され得る。付加的なメモリ２３は、好適には電気的消去可能書き込み可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）として作製される。センサ１には、エネルギー供給部２８によって電流が供給される。供給電圧（ＶＣＣ）２７ａとアース（ＧＮＤ）２７ｂとは、２本の導線を介してエネルギー供給部２８に供給される。
【００４２】
また、２本のリード線２７ａ，２７ｂからなる２極のケーブルのみを使用してもよい。この場合、ディジタル信号は変調されてリード線２７ａ，２７ｂを介して送信され、双方向データ通信がリード線２７ａ，２７ｂによって実現されるため、２本のリード線２６ａ，２６ｂは不要である。
【００４３】
図５は、光学的測定装置１７、及びディジタルセンサ信号処理装置１３のより詳細な態様を示すブロック回路図である。アナログ入出力部１３ａは、アナログ可変信号増幅器３４を備え、これにアナログ信号線２１によって１６ビット分解能のアナログ−ディジタルコンバータ３５が接続されている。生成されたディジタル信号は、ディジタル信号線２２を介して中央処理装置１３ｄに供給される。光検知器３と信号増幅器３４とは、アナログ信号線２１によって接続されている。信号増幅器３４の増幅率は、中央処理装置１３ｄによって、ディジタル信号線２２を介して制御される。アナログ−ディジタルコンバータ３５の分解能を最大限に引き出すために、光検知器３からの微弱信号が、央処理装置１３ｄのソフトウェアに事前に設定されたルールに従って増幅される。
【００４４】
図５に示すパルスオキシメトリ酸素飽和度測定（ＳｐＯ２）のための光学的測定装置１７は、２つの発光ダイオード２ａ，２ｂを手指３３の一方の側に配置し、光検知器３を手指のもう一方の側に配置して、手指３３を通過する光を測定する。発光ダイオード２ａ，２ｂは、アナログ信号線２１ａ，２１ｂを介してスイッチ３１と接続され、同スイッチ３１は、いずれかの状態のときに、発光ダイオード２ａ，２ｂの一方に電力を供給する。中央処理装置１３ｄは、スイッチ３１を制御するためのアナログ信号２１を生成するディジタル−アナログコンバータ３６（ＤＡＣ）とディジタル信号線２２を介して接続されている。このように、センサ信号処理装置１３の部品のなかで重要なものは、アナログ−ディジタルコンバータ３５及びディジタル−アナログコンバータ３６である。これらによって、アナログ方式で作動する測定装置１７の作動が可能となる。ディジタルセンサ信号処理装置１３の極めて有利な点は、測定装置１７が、中央処理装置１３ｄ（すなわちそのソフトウェア）によって制御されるという点である。図５に示した光学的測定装置１７に代わって、ディジタルセンサ信号処理装置１３に、他の測定装置や制御システム（例えば、電気化学的測定装置１９又は加熱システム１８）が複数接続されていてもよい。
【００４５】
パルスオキシメトリ測定においては、センサ信号処理装置１３と光学的測定装置１７とを組み合わせて用いることが特に有利であることが判明している。干渉信号や電子雑音が測定信号に重畳されると、パルスオキシメトリ測定の感度が低下することが公知となっている。本発明によるセンサ１は、センサ１のセンサ信号処理装置１３を利用して、光検知器３からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。アナログ信号線２１は、非常に短いこと加えて、金属製の遮蔽部１６によって強力に外部から遮蔽されている。このため、光検知器３からのアナログ信号が、干渉信号や電子雑音によって劣化することがほとんどない。ディジタル信号は、劣化することなく、ディジタル信号線２２を介して高レベル信号評価装置３７に供給することができる。パルスオキシメーター測定の際に、主測定信号（例えば、光検知器３によって測定される測定信号）が極めて微弱な場合があることが公知となっている。本発明によるセンサ１は、干渉信号や電子雑音の大半を排除するため、微弱な主測定信号が場合であっても評価することができる。
【００４６】
図５に示す構成は、中央処理装置１３ｄによって制御され得る。例えば、発光ダイオード２ａ，２ｂの両者が通電されていない場合、光検知器３が、赤外発光ダイオード２ａの光と赤色発光ダイオード２ｂの光とを交互に制御し、その後、環境光を測定し得る。これらの３種類の測定値が、例えば、１６ミリ秒の間に４回検出されて、その後、これらの値が、１２個の１６ビット値を含むデータパケットとして、ディジタル信号線２２を介して高レベル信号評価装置３７に送信される。また、温度、電気化学的測定装置１９の測定値など、他の値をこのデータパケットで送信することが可能である。
【００４７】
さらに別の好適な実施形態においては、測定装置１７，１８，１９により測定された信号が、センサ信号処理装置１３によって正規化ディジタル出力信号に変換される。例えば、センサ１の温度センサ７によって測定された温度が、ディジタル値「０」が値「０℃」を、ディジタル値「１００００」が値「１００℃」を表すように正規化される。
【００４８】
さらに別の好適な実施形態においては、測定値の精度をさらに高めるために、センサ１に使用されている少なくとも１つの電子部品の特性値、例えば、光検知器３の特性、発光ダイオード２ａ，２ｂの特性、又は、図７に示す温度センサ７の特性５２がセンサ１に記憶される。好適には、特性５２の値は付加的なメモリ２３に記憶される。特性５２は、種々な方法で記憶され得、例えば、多角形チェィンとして記憶される。図７に示す特性５２は、基本的に直線であるため、傾き５３とオフセット５４とを記憶すれば、特性５２のパラメータが一義的に求められる。このように、センサ１の重要な電子部品の特性５２の少なくとも一部を、付加的なメモリ２３に記憶させてもよい。
【００４９】
特性５２を記憶させることによって、下記の決定的な利点が得られる。
−各電子部品には、製造時の許容誤差によるばらつきがあるため、各電子部品は個々に特性５２を有する。センサ１にこの個々の特性５２が記憶されるため、中央処理装置１３ｄは、これらの値を利用して、極めて正確にアナログ測定信号を正規化ディジタル値に変換することができる。一連の部品が同じ特性値を有する場合などは、個々の特性５２を記憶させる代わりに、１つの特性５２を記憶させてもよい。
【００５０】
−センサの測定精度が向上する。
−センサ１の較正を行なう間隔が、比較的少なくなる。さらに、較正が簡略化される。電極４の特性が、電解質５１によって決まる一定の傾きである場合を例にとると、電解質５１は時間が経つにつれて乾燥するため、この特性のオフセットも変化する。このため、較正時にオフセットのみを新たに測定すればよく、傾きの値は測定し直す必要がない。
【００５１】
−電子部品の老朽化（例えば、発光ダイオードの発光能の低下）を、光検知器３とその部品の特性５２とを用いることによって、ディジタルセンサ信号処理装置１３で自動検出させることができる。老朽化に伴って変化する特性５２が、元の特性５２の代わりに付加的なメモリ２３に記憶され得る。
【００５２】
−各センサ１のディジタル出力値を、一貫した方法によって事前設定することができる。このため、例えば故障時に、センサ１を容易に交換できるようになる。また、センサの較正（例えば、高レベル信号評価装置３７の順応）などが不要となる。
【００５３】
付加的なメモリ２３に、その他のデータを記憶してもよい。例えば、各センサ１の個別番号やセンサ１の種類名称を記憶させて、高レベル信号評価装置３７によってセンサ１の特性を自動認識させてもよい。また、付加的なメモリ２３に患者データを記憶させて、センサ１を取り外して別の評価装置３７に取り付けたときに、この評価装置のメモリから、患者データを直ちに利用可能となるようにしてもよい。評価済みのデータの少なくとも一部がセンサ１に記憶されるように、評価装置３７によって評価済みのデータを付加的なメモリ２３に記憶させてもよい。センサ１を取り外して別の評価装置３７に取り付け、この評価装置が、センサ１に記憶されているデータ全てを利用できるようにしてもよい。
【００５４】
また、センサ信号処理装置１３は、センサの総作動時間を検出する作動時間カウンタを有し得る。電子部品（例えば、ＬＥＤ２）に老朽化の兆候がみられたら、予想される特性の変化を補正してもよい。
【００５５】
好適な方法においては、マイクロｐＨ電極４、又は電極２０のみが定期的に較正される。時間の経過に伴い、電解質５１の液体が失われるため、マイクロｐＨ電極４を繰り返し較正する必要がある。例えば、較正装置により新たに求められた値の各々が、センサ信号処理装置１３によって付加的なメモリ２３に記憶され得る。
【００５６】
図６は、生理学的パラメータの測定システムのブロック回路図である。センサ１は、ケーブル４４によって信号が伝達されるように高レベル信号評価装置３７と接続されている。センサのケーブル４４は、送信器／受信器４４ａと接続されてもよい。この場合、例えば、電磁波によって、ケーブルを用いることなく第２の送信器／受信器４４ａにディジタル情報が伝達される。送信器／受信器４４ａのうちの一方は、バッテリと共にハウジング４７内に配置され得る。この構成においては、センサ１はバッテリから電気エネルギーを供給される。信号評価装置３７は、基本的には、ディジタルセンサインターフェイス３８と、後続のコンピュータ３９（マルチパラメータプロセッサとも呼ばれる）とからなる。コンピュータ３９は、各々のセンサ１に対応するソフトウェアを使用してディジタルデータを評価する。例えば、センサ１が図５の光学的測定装置１７を有する場合、コンピュータ３９は、公知のアルゴリズムを用いて、この測定値と必要であれば脈拍数とから酸素飽和度ＳｐＯ２を算出する。コンピュータ３９に続いて、制御装置４０を有する入出力装置４８が接続されており、同制御装置４０は、キーボード４１、スクリーン４２及び音声生成装置４３を制御する。信号評価装置３７は、センサ１のなかに配置してもよい。センサ信号処理装置を駆動するための適切なソフトウェアを使用して、センサ信号処理装置で信号の評価を行ない、評価済みの測定信号、例えば、動脈血ヘモグロビン酸素飽和度、経皮的二酸化炭素分圧（ｔｃｐＣＯ２）、脈拍数などをセンサ１から出力させてもよい。
【００５７】
好適な実施形態においては、商業的に入手可能なコンピュータが信号評価装置３７及び入出力装置４８として使用される。例えば、「パームトップ」と呼ばれる軽量のハンドヘルド式装置は安価であり、これに測定値を表示することができる。例えば、酸素飽和度及び二酸化炭素分圧などの測定には１つのセンサのみが必要であり、このセンサを、商業的に入手可能なパームトップ型装置に接続してもよい。好適な実施形態においては、センサが評価済みの測定値をし、パームトップ型装置は、基本的には評価済みの値をディスプレイに表示するために用いられる。
【００５８】
図６に示す構成は、信号評価装置３７によって、異なるセンサ１からの測定信号を十分評価できるという利点を有する。信号評価装置３７は、センサ１に対応した評価ソフトウェアが利用可能となるように、異なるソフトウェアプログラムを備えていなければならない。ただし、信号評価装置３７のハードウェアの変更はない。好適な実施形態においては、信号評価装置３７によってセンサ１の種類が自動認識されるため、付加的な調整を必要とせずに、別のセンサ１をセンサインターフェイス３８に取り付けることがことができる。別の実施形態においては、２つのセンサ１，１ａ、或いは３つ以上のセンサを同じ信号評価装置３７に接続することができる。
【００５９】
図４は、センサ１の別の実施形態のブロック回路図である。電気化学的測定装置１９又は光検知器３からのアナログ測定値が、インピーダンスバッファ２９において増幅され、その後、アナログ信号線２１を介してディジタルセンサ信号処理装置１３に提供される。また、温度センサ７からの測定信号もディジタルセンサ信号処理装置１３に提供される。センサ信号処理装置１３は、ディジタル信号線２２を介して、付加的なメモリ２３、ディジタル温度センサ７ａ、シリアルＲＳ−２３２インターフェイス２４に接続されており、必要に応じてプログラミング装置３０にも接続されている。シリアルインターフェイス２４は、シリアルディジタル信号線２２ａを介してケーブル接続装置３２が接続されており、ケーブル接続装置３２からリード線２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂが共通ケーブルとして信号評価装置３７に延びている。供給電圧２７ａ及びアース２７ｂが、ライン２７によって増幅器３１とセンサ信号処理装置１３とに供給される。センサ信号処理装置１３は、アナログ信号線２１を介して、増幅器３１を制御し、したがって２色発光ダイオード２と電気抵抗器６とを制御する。
【００６０】
図の実施形態においては、ケーブルは４本の導線２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂからなる。このケーブルは、非常に細くかつ柔軟に作製することができるため、ケーブルが動いてもセンサ１が全くずれないか、或いはほとんどずれないという利点がある。１本の導線２６ａを介して双方向ディジタルデータを交換できるため、センサ１の作動には、導線２６ａ，２７ａ，２７ｂからなる１本のケーブルで十分である。このケーブルは、特に細くかつ柔軟に作製できる。
【００６１】
図８に、光反射面５８ａを有するクリップ５によって耳朶５７にクリップ留めされるセンサ１の別の実施形態の縦断面図を示す。図１の実施形態とは異なり、電気化学的測定装置１９は、二酸化炭素を直接測定可能な半導体として作製され、電解質５１を必要としない。また、測定装置１９は、内部に液体の電解質を有しない固体電極であり得る。また、測定装置１９は、例えば、ｐＨに感受性を有する層を備え、薄膜技術を利用した半導体であり得る。図８に示すセンサ１は、第１及び第２ハウジング部９ａ，９ｂからなるハウジング９を有する。測定信号は、ケーブルとして作製された接続手段２６を介して伝達される。図９は、センサのさらに別の実施形態を示す縦断面図である。図１の実施形態とは異なり、回路基板１０は、導電線が設けられた２つの可撓部１０ａを有する。一方の可撓部１０ａの端部には前置増幅器１２ａが設けられ、内部導電体４ａと接続されている。この構成は高抵抗を許容するため、内部導電体４ａからの妨害に弱い信号が、出力点の近くに存在する前置増幅器１２ａによって増幅される。これによって、電極４と回路基板１０との間に、妨害なく信号を伝達可能な接続が確立される。電子部品２，３，６，７，１２，１３が設けらた回路基板１０に、電気化学的測定装置１９が取り付けられている。前置増幅器１２ａと内部導電体４ａとが接触しており、第２ハウジング部９ｂと回路基板１０とによって画定される空間に電気絶縁性の非常に高いエポキシ樹脂が注入されている。このように、可撓部１０ａを設けることによって、センサを低コストで製造できるようになる。もう一方の可撓部１０ａには、接点１１が設けられており、接点１１からケーブル２６が外部に延びている。図９には、図１にのみ記載した膜５０を有する留めリング５５が示されており、同リング５５は、留め具５６によって釈放自在にセンサ１と連結されている。
【００６２】
図１１は、呼吸ガス測定装置６０として設計されたセンサ１の縦断面図である。筒状のハウジング６０ａの内側には、測定装置１９、温度センサ７、湿度センサ６２、及びディジタルセンサ信号処理装置１３が図面には記載されていない部品と共に配置されている。図１２の実施形態においては、測定装置１９は、発光ダイオード２及び光検知器３の２つの部品からなる。この測定装置１９は、標本を測定して呼吸ガスに存在する種々のガスの割合を決定するために、異なる波長の光の生成、測定の少なくともいずれかが可能な半導体チップとして設計することが可能である。
【００６３】
好適な実施形態においては、エネルギー消費の極めて小さいセンサ信号処理装置をセンサ１に使用することができる。この種のセンサ信号処理装置は、低電力プロセッサ、又は超低電力プロセッサと呼ばれる。このようなプロセッサを使用することによって、センサ１内で発生する干渉電力と輻射電力とを低減することができる。この種のセンサ１は、人体に影響を与えるおそれのある電磁放射を全く発生しないか、たとえ発生したとしても電磁放射はごく微弱であるという利点を有する。さらに、非常に細いケーブルによって、センサにエネルギーを十分供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンサの縦断面図。
【図２】センサの平面図。
【図３】センサを示す模式図。
【図４】センサの別の実施形態を示す模式図。
【図５】センサ信号処理装置の詳細を示す図。
【図６】複数のセンサが信号評価装置に接続された状態を示す図。
【図７】測定装置の補正曲線を示す図。
【図８】本発明による、耳朶と接触する別の実施形態センサの縦断面図。
【図９】本発明による別の実施形態センサの縦断面図。
【図１０】マイクロｐＨ電極の断面図。
【図１１】呼吸ガス測定装置の縦断面図。
【図１２】呼吸ガス測定装置の縦断面図。
【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月18日(2003.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置（１７，１９）、電気抵抗器（６）と温度センサ（７）とを有する加熱装置（１８）、及び後続の装置に接続する導電性通信ケーブルを備える血中の酸素又は二酸化炭素等の少なくとも２つの生理学的パラメータの一括測定用のセンサ（１）であって、ディジタルセンサ信号処理装置（１３）はセンサ（１）に設けられ、かつ前記測定装置（１７，１９）及び前記加熱装置（１８）と信号が伝達されるように接続されることと、前記センサ信号処理装置（１３）は前記センサ（１）の温度を制御することと、前記センサ信号処理装置（１３）はディジタル出力信号を利用可能にすることと、前記センサ（１）は双方向ディジタルデータ転送のための手段（２４）を有することと、前記通信ケーブルは２極のケーブルとして作製された信号伝達通信手段（２６）を有し、かつ前記通信ケーブルを介して前記ディジタル出力信号が後続の装置に双方向データ転送によって送信されることとを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記電気抵抗器（６）は導熱媒体（８）内に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ（１）。
【請求項３】
前記導熱媒体（８）は導電性エポキシ樹脂からなることを特徴とする、請求項２に記載のセンサ（１）。
【請求項４】
前記センサ（１）は人体に配置するために適するセンサ表面（１ｂ）を有することと、前記導熱媒体（８）は前記センサ表面（１ｂ）の一部をなすこととを特徴とする、請求項２又は３に記載のセンサ（１）。
【請求項５】
前記センサ（１）の重量は１０グラム未満であり、好適には５グラム未満であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項６】
少なくとも１つの測定装置（１７，１９）の特性を記憶可能なデータメモリ（２３）を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項７】
動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するための測定装置（１７）と前記動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）を測定するための測定装置（１９）とを有する、血中の酸素又は二酸化炭素の生理学的パラメータの一括測定用の請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項８】
心拍数を測定するための測定装置又は評価装置を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項９】
前記センサ（１）は耳朶に配置するために適するセンサ表面（１ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１０】
特にストー−セビリングハウス方式によるＣＯ２含有量の測定用の測定装置（１９）と、
特にクラーク方式によるＯ２含有量の測定用の測定装置（１９）と、
ＬＥＤ（２；２ａ，２ｂ）と光検知器（３）とを有する動脈血酸素飽和度のパルスオキシメトリ測定用の手段を備えた光学的測定装置（１７）と、
脈拍数の測定用の測定装置と、
ヘマトクリット値（ＨＣＴ）の測定用の測定装置と、
血圧（ＣＮＩＢＰ）の測定用の測定装置と
呼吸ガス成分の測定用の測定装置と、
体温の測定用の測定装置と、
湿度含有量の測定用の測定装置とのうちから選択される測定装置（１７，１９）の少なくとも１つを有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１１】
前記測定装置（１７，１９）は電気化学的測定装置、特に経皮的ＣＯ２分圧又は前記経皮的Ｏ２分圧の測定用の装置として作製されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１２】
前記測定装置（１７，１９）は半導体チップ（１９）として作製されることと、前記半導体チップ（１９）によってＣＯ２、Ｏ２、Ｎなどの気体、又はエンフルレンという麻酔ガスなどの混合ガスの濃度の測定が可能となることとを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１３】
前記測定装置（１７，１９）は光源（２）と光検知器（３）とを有する光学的測定装置として作製されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１４】
前記測定装置（１７，１９）は異なる波長の光の生成及び測定の少なくともいずれかを可能にする半導体チップ（１９）を有することを特徴とする、請求項１３に記載のセンサ（１）。
【請求項１５】
測定値及び患者データの少なくともいずれかを記憶可能なデータメモリ（２３）を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１６】
前記電子部品（１２，１３）が設けられた少なくとも部分的には硬質の回路基板（１０）を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項１７】
前記回路基板（１０）に電極（４；２０）が設けられていることを特徴とする、請求項１６に記載のセンサ（１）。
【請求項１８】
前記回路基板（１０）は可撓部（１０ａ）を有することを特徴とする、請求項１６又は１７に記載のセンサ（１）。
【請求項１９】
前置増幅器（１２ａ）が前記可撓部（１０ａ）に設けられ、前記前置増幅器（１２ａ）は前記電極（４，２０）の内部電気導線（４ａ，２０ａ）と信号が伝達されるように接続されていることを特徴とする、請求項１８に記載のセンサ（１）。
【請求項２０】
前記回路基板（１０）の表面又は内部にほぼ全域にわたる導電性層（１０ｂ）が設けられており、前記導電性層（１０ｂ）は好適にはアースと接続されていることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２１】
前記電極（４；２０）は長手方向（Ｌ）を有することと、前記回路基板（１０）は前記長手方向（Ｌ）とほぼ直交して延在するように配置されることと、前記回路基板（１０）は前記電極（４；２０）の全長内に収まるように配置されることとを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２２】
前記回路基板（１０）は開口部（１０ｃ）を有することと、前記電気化学的測定装置（１９）は前記開口部（１０ｃ）を通って延在するように配置されることとを特徴とする、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２３】
妨害の影響を受け易い電子部品が他の電子部品から隔離されて前記回路基板（１０）に配置されていることを特徴とする、請求項１６〜２２のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２４】
前記回路基板（１０）と前記センサ表面（１ｂ）との空間に導熱媒体（８）が存在し、前記導熱媒体（８）は好適には注入成形されていることを特徴とする、請求項１６〜２３のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２５】
前記回路基板アセンブリ（１０）は金属層（１６）によって少なくとも一部が囲繞されていることを特徴とする、請求項１６〜２４のいずれか１項に記載のセンサ（１）。
【請求項２６】
測定装置（１７，１９）のアナログ測定値がセンサ（１）によって検出され、かつセンサ（１）に設けられた加熱装置（１８）が制御下で過熱される血中の酸素又は二酸化炭素等の生理学的パラメータの一括測定方法であって、前記アナログ測定値は前記センサ（１）においてディジタル値に変換され、かつセンサ（１）に設けられたディジタルセンサ信号処理装置（１３）によって処理されることと、前記加熱装置（１８）が生成させる温度は前記センサ信号処理装置（１３）によって制御されることと、前記センサ信号処理装置（１３）により処理されたディジタル値は、前記センサ（１）に後続する信号評価装置（３７）に導電性ケーブル（２６ａ，２６ｂ）を介してディジタル信号として供給されることとを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記測定装置（１７，１９）の参照データ（４９）は前記センサ（１）に記憶されることと、前記参照データ（４９）に対応する前記ディジタル値は補正されることと、前記補正されたディジタル値は前記信号評価装置（３７）に提供されることとを特徴とする、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ディジタルセンサ信号処理装置（１３）は動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）の測定値、及び二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）の測定値を前記測定装置（１７，１９）の測定値から算出することを特徴とする、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
血中の酸素又は二酸化炭素、或いは脈拍数などの対応する生理学的パラメータが、前記測定装置（１７，１９）の特性に依存する前記ディジタル値から前記信号評価装置（３７）に配置されたプロセッサ（３９）を使用して算出されることを特徴とする、請求項２６又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
患者データが前記センサ（１）のメモリに記憶されることを特徴とする、請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記信号評価装置（３７）において算出された血中の酸素又は二酸化炭素、或いは脈拍数などの生理学的パラメータの値の少なくとも一部が前記センサ（１）のメモリに記憶されることを特徴とする、請求項２６〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサ（１）は時間によって複数の信号評価装置（３７）と次々と接続され分離されることと、前記信号評価装置（３７）の各々において算出された値の少なくとも一部が前記センサ（１）のメモリに記憶されることとを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記センサ（１）に各々接続された前記信号評価装置（３７）は前記センサ（１）のメモリに記憶されたデータの少なくとも一部を引き継ぐことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載のセンサ（１）と、ディジタルセンサインターフェイス（３８）及びプロセッサ（３９）を有する信号評価装置（３７）とを備える、生理学的パラメータの測定用のシステム。
【請求項３５】
前記ディジタルセンサインターフェイス（３８）は前記センサ（１）とのディジタル信号伝達接続を可能にし、前記ディジタルセンサインターフェイス（３８）は前記プロセッサ（３９）に後続し、前記信号評価装置（３７）は前記プロセッサ（３９）の対応するソフトウェアを選択することによって異なるセンサ（１）の信号の評価に適することを特徴とする、請求項３４に記載のシステム。
【国際調査報告】
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