用于脉搏血氧测定的柔性光学源制造技术

一种用于将光引导到患者的靶标的光学源(10、54)，包括：至少一个光源(12、56)，其被配置为发射红光和红外光。所述至少一个光源(12、56)被嵌入在柔性光导薄板(18、58)内。光分布器(16)与所述至少一个光源(12、56)被间隔开。所述光分布器(16)包括光学地耦合到所述柔性光导薄板(18、58)的发光表面(28)和至少一个光接收表面(32)。所述光分布器(16)被配置为将所发射的红光的至少部分和所发射的红外光的至少部分放出到靶标中。

A flexible optical source for pulse oximetry

An optical source (10, 54) for guiding light to a target of a patient includes at least one light source (12, 56) configured to emit red light and infrared light. The at least one light source (12, 56) is embedded within the flexible light guide plate (18, 58). The light distributor (16) is spaced apart from the at least one light source (12, 56). The light distributor (16) includes a light emitting surface (28) optically coupled to the flexible light guide sheet (18, 58) and at least one light receiving surface (32). The light distributor (16) is configured to emit at least part of the emitted red light and at least a portion of the emitted infrared light to the target.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于脉搏血氧测定的柔性光学源
本申请总体涉及测量患者的脉搏率和血氧饱和度(SpO2)的指示。其具体结合提供脉搏血氧测定(oximetry)的光传感器应用。光学源包括放大的发光出口同时具有低度的厚度和高度的柔性以允许光学源关于患者的靶标组织的定位并且将尤其参考其进行描述。然而，应理解，其还应用于其他情形而不必限于上述应用。
技术介绍
脉搏血氧测定已经变为临床实践中的护理的标准。其提供关于患者的脉搏率和SpO2的非常重要的信息的连续非侵入式读出。在脉搏血氧测定中，红光和红外光穿过组织并且由光检测器拾取。心脏脉搏率从由搏动的动脉血体积引起的搏动光信号导出。基于红色和红外信号处的脉冲幅度的比率，基于氧合血红蛋白与去氧血红蛋白之间的颜色的差异来完成氧合的测量。然而，测量技术的精度是有限的，其对可用靶标组织测量位点施加了限制，并且能够引起不可靠读数。存在脉搏血氧测定的四个重要限制方面：(1)由于大的动脉或不均匀脉管床的存在的SpO2读数的敏感性；适配到人体内部和外部上的窄空间中的脉搏血氧计探头的大尺寸；(3)体积描记信号和SpO2读数对传感器的接触压力的敏感性；以及(4)由于组织上的延长接触压力点的不舒服的发生。首先，组织中的大的动脉或不均匀脉管的存在能够显著降低脉搏血氧测定的准确度。这些较大的脉管关于脉搏血氧计的源和探测器的确切位置很大程度上取决于传感器放置，并且还从患者到患者变化。这些因子降低脉搏血氧计的准确度和精度。当前商业传感器被应用到靠近与皮肤表面的不存在大的动脉的身体部分(例如，手指、耳垂、耳康、眼眉紧上方的区)。具有大的动脉的区(诸如太阳穴和耳道)不适于SpO2测量，因为大的动脉的存在能够使脉搏血氧计的全局校准失效。不均匀脉管限制将粘膜组织用于脉搏血氧测定。粘膜组织缺少表皮和真皮，这是光学缺点，因为表皮和/或真皮层将在光可能遇到任何较厚血管之间将光匀化。一个非常感兴趣的粘膜位点将是鼻中隔，因为其在非常虚弱的患者中的持续灌注性质。然后，靠近于组织表面的较大动脉的存在使得测量不可靠。第二，薄光学源和检测器将使得脉搏血氧计能够被设置在窄空间(例如，鼻孔、眼镜的鼻垫、耳后等)中。例如，中隔和鼻孔的其他侧指间的空间能近似为2mm。第三，SpO2测量对于通过传感器到组织的施加的接触力非常敏感。光传感器需要温和地施加最小水平的压力，以针对可靠SpO2测量移除静脉搏动。然而，患者移动常常导致接触压力的波动，从而导致不可靠测量结果。当前脉搏血氧计的刚度诱发接触压力对患者的移动的强敏感度。例如，中隔不能够容易地变形，同时在每个患者中，中隔可以具有不同曲率或形状。刚性光接触将使得测量结果对运动高度敏感。第四，当前脉搏血氧计的刚度引起患者不舒服。由于传感器的刚度，患者的组织变形，使得其均匀地触碰刚性光传感器，而不管任何组织表面不规则弯曲。然而，延长的组织变形引起不舒服，并且在严重情况下，引起组织坏死。同样，如果组织(例如，鼻中隔)由于其刚度而不能够变形，则组织与传感器之间的连接将最可能不良好匹配，引起增加的压力接触和不舒服。
技术实现思路
本申请提供新的并且改进的方法和系统，其克服以上问题和其他问题。针对大动脉问题的一种解决方案能够是使得源的面积比血管的最大尺寸大得多。由血管对主导光路径的阻挡从而被防止，因为主导光路径是空间分布的并且将总是形成在任何较大的血管周围。然而，用于脉搏血氧计的典型光源(即，LED)通常小得多(～100微米)。该问题利用放置在LED前面的刚性光扩散材料来解决，以扩大光被发射的空间区域。光照的扩大的区难以与窄空间/腔组织组合，因为扩散材料的额外层引起额外厚度。例如，如果期望传感器具有拥有10mm的直径的区的光照，则需要5mm的额外层以实现该尺寸，从而限制传感器在身体的约束空间中的传感器的应用性。克服该问题的一种方法在显示制作中已知，其中，LED被放置在平面波导的侧面，并且光被散射出波导(参见美国专利No.3871747)。然而，这样的波导并不在与人类组织的直接接触中工作良好，因为人类组织具有比空气(即，显示的向外耦合介质)更高的折射率。因此，光太快地被耦合出波导，导致光到组织中的差的向外耦合。光照的放大的区还难以与不均接触压力问题和患者不舒服问题组合。如果刚性光学源被放大，则组织变形的程度也将成比例地增加。如果组织几何结构并不互补传感器的几何结构，则存在对应用的压力的敏感性和患者和传感器运动的风险。传感器也将非常不舒服，因为不均匀应用的压力。例如，对着弯曲鼻中隔按压的固体平面结构对于患者将感受高度不舒服。根据一个方面，提供了一种用于将光引导到患者的靶标的光学源。所述光学源包括：至少一个光源，其被配置为发射红光和红外光。所述至少一个光源被嵌入在柔性光导薄板内。光分布器与所述至少一个光源间隔开。所述光分布器包括光学地耦合到所述柔性光导薄板的发光表面和至少一个光接收表面。所述光分布器被配置为将所发射的红光的至少部分和所发射的红外光的至少部分放出到靶标中。根据另一方面，一种用于利用红光和红外光对靶标进行光照的方法，包括所述方法包括将光学源定位为至少邻近于所述靶标。从至少一个光学源发射红光和红外光中的每个。沿柔性光导薄板引导所述红光的至少部分和所述红外光的至少部分。经由紧靠所述靶标的至少部分的柔性发光表面将所述红光的至少部分和所述红外光的至少部分引导到所述靶标中。根据另一方面，提供了一种用于将光引导到患者的靶标的光学源。所述光学源包括：至少一个光源，其被配置为发射红光和红外光。光导薄板被模塑于所述至少一个光源的至少部分周围。所述光导薄板被配置为引导发射的红光的至少部分和发射的红外光的至少部分。包覆层被设置在所述光导薄板的至少部分上，所述包覆层被配置为反射所发射的红光的至少部分和所发射的红外光的至少部分，并且在所述光导薄板中保留所发射的红光和红外光。出口被设置在所述光导薄板的不与所述包覆层接合的部分上。所述出口由所述包覆层的至少部分围绕。所述开口被配置为朝向靶标发射红光和红外光。一个优点在于在靶标组织中存在大动脉和/或不均匀脉管时提供脉搏率和SpO2的准确读数。另一优点在于在窄靶标组织中放置脉搏血氧计。另一优点在于关于弯曲靶标组织放置脉搏血氧计。另一优点在于增加的患者舒适性。本领域普通技术人员在阅读和理解了以下详细描述后将意识到本专利技术的另外的优点。附图说明本申请可以采取各种部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各种步骤和各步骤安排的形式。附图仅处于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为限制本专利技术。图1图示了邻近靶标组织定位的光学源。图2是与脉搏血氧计一起使用的图1的光学源的分解图示；图3是在组装配置中的图2的光学源的透视视图；图4是沿图3中的线4-4所取的截面视图；图5A-5D是与脉搏血氧计一起使用的光学源的备选实施例的图示；并且图6是图示从光学源的靶标组织的光的引导的示范性流程图。具体实施方式本申请涉及用于脉搏血氧计1的光学源10的系统和方法。参考图1，光学源10被配置为与被定位在靶标组织上或靶标组织附近的脉搏血氧计1的光接收设备11一起使用。如本文图示的，术语“靶标组织”涉及任何期望靶标组织例如，(中隔、鼻外部、鼻内部、鼻孔内部、手指、耳垂、耳鼓(earconga)、耳后方、耳内、眼眉上方的区、眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将光引导到患者的靶标的光学源(10、54)，所述光学源包括：至少一个光源(12、56)，其被配置为发射红光和红外光，所述至少一个光源(12、56)被嵌入在柔性光导薄板(18、58)内；柔性光分布器(16)，其与所述至少一个光源(12、56)间隔开，所述光分布器(16)包括发光表面(28)和光学地耦合到所述光导薄板(18、58)的至少一个光接收表面(32)，所述光分布器(16)被配置为将所发射的红光的至少部分和所发射的红外光的至少部分放出到靶标中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.15 US 62/063,9811.一种用于将光引导到患者的靶标的光学源(10、54)，所述光学源包括：至少一个光源(12、56)，其被配置为发射红光和红外光，所述至少一个光源(12、56)被嵌入在柔性光导薄板(18、58)内；柔性光分布器(16)，其与所述至少一个光源(12、56)间隔开，所述光分布器(16)包括发光表面(28)和光学地耦合到所述光导薄板(18、58)的至少一个光接收表面(32)，所述光分布器(16)被配置为将所发射的红光的至少部分和所发射的红外光的至少部分放出到靶标中。2.根据权利要求1的所述的光学源，还包括设置在所述光分布器(16)内的至少一个悬浮的反射颗粒(34)，所述反射颗粒(34)的密度被配置为使得来自所述发光表面(28)的光分布具有选定的均匀性。3.根据权利要求1和2中的任一项的所述的光学源，还包括能连接到所述至少一个光源(12、56)的电子器件集合(14)，所述光导薄板(18、58)与所述光分布器(16)集成地形成，所述光导薄板(16、18、58)被模塑在所述电子器件集合(14)的至少部分周围。4.根据权利要求1-3中的任一项的所述的光学源，还包括壳体(20、60)，所述壳体被配置为围绕所述至少一个光源(12、56)、所述光分布器(16)和所述光导薄板(18、58)，所述壳体(20)定义开口(48、62)，所述壳体(20)被配置为反射从所述至少一个光源(12、56)发射的光，所述光分布器(16)与所述发光薄板(18、58)分离地形成。5.根据权利要求1-4中的任一项的所述的光学源，其中，所述电子器件(14)、所述光导薄板(18、58)以及所述壳体(20)每个都由柔性弹性材料形成，从而为所述光学源(10、54)提供高水平的柔性。6.根据权利要求1-5中的任一项的所述的光学源，还包括设置为邻近所述光分布器(16)和所述光导薄板(18)中的至少一个的背侧的的光吸收材料(20)，所述光吸收材料(22)被分布为使得所发射的光更加均匀。7.根据权利要求4-7中的任一项所述的光学源，其中，所述壳体(20)包括：基底(42)，其用于支撑所述光导薄板(18、58)；以及盖(44)，其覆盖所述光导薄板(18、58)的至少部分，所述盖(44)包括被配置为接收所述光分布器(16)的所述发光表面(28)的开口(48)；其中，所述光吸收材料(22)被定位在所述基底(42)上，使得所述光吸收材料(22)被设置在所述基底(42)的至少部分与所述光导薄板(18、58)的至少部分之间。8.根据权利要求1-8中的任一项的所述的光学源，其中，所述光分布器(16)发光表面(28)的所述发光表面(28)具有从大约1mm2到大约1cm2的范围中的面积。9.根据权利要求1-9中的任一项所述的光学源，其中，所述光分布器(16)具有从大约10微米到大约10毫米的范围中的厚度，所述光分布器(16)优选地具有渐缩的厚度，从而增加来自所述发光表面(28)的均匀性。10.根据权利要求1-10中的任一项所述的光学源，其中，所述至少一个光源(12、56)包括LED的至少一个对，LED的所述至少一个对包括被配置为发射红光的至少一个LED(12’)和被配置为发射红外光的至少一个LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·H·佩特斯，T·范德萨尔，E·R·雅各布斯，G·M·费尔贝克，J·W·威克普，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL