DE102012214603A1

DE102012214603A1 - Modulierter physiologischer Sensor

Info

Publication number: DE102012214603A1
Application number: DE102012214603A
Authority: DE
Inventors: Marcelo Lamego; Cristiano Dalvi; Hung Vo
Original assignee: Cercacor Laboratories Inc
Current assignee: Cercacor Laboratories Inc
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-07
Also published as: GB2493850B; US20130046204A1; GB2493850A; US20180125368A1; US20210378517A1; US11877824B2; US10952614B2; US9782077B2; GB201214728D0

Abstract

Ein modulierter physiologischer Sensor ist eine nichtinvasive Vorrichtung, die auf eine physiologische Reaktion eines Lebewesens auf eine innere oder äußere Störung anspricht, die sich zu einem Hautoberflächenbereich ausbreitet. Der modulierte physiologische Sensor weist einen Detektor auf, der so konfiguriert ist, dass er als Antwort auf die physiologische Reaktion ein Signal erzeugt. Ein Modulator variiert die Kopplung des Detektors an die Haut, um zumindest in Abständen das Detektorsignal zu maximieren. Ein Überwachungsgerät steuert den Modulator und empfängt ein effektiv verstärktes Detektorsignal, das verarbeitet wird, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der auf die physiologische Reaktion schließen lässt.

Description

Aus physiologischer Sicht weist der menschliche Körper eine Gruppe von interagierenden Systemen auf, die jeweils spezifische Funktionen und Zwecke haben. Diese Systeme bewahren die innere Stabilität des Körpers, indem sie die Reaktion seiner Teile auf jede Situation oder jeden Stimulus koordinieren, die (der) darauf hinauslaufen würde, seinen normalen Zustand oder seine normale Funktion zu stören. Das Nervensystem schließt das Zentralnervensystem und das periphere Nervensystem ein. Das Zentralnervensystem ist das Gehirn und das Rückenmark. Das Muskel-Skelett-System schließt das Skelett und die anhaftenden Muskeln ein und umfasst Knochen, Bänder, Sehnen und Knorpel. Das Kreislaufsystem umfasst Herz und Blutgefäße, zu denen Arterien, Venen und Kapillaren gehören. Das respiratorische System umfasst Nase, Luftröhre und Lunge. Das Gastrointestinalsystem umfasst Mund, Speiseröhre, Magen, Dünn- und Dickdarm, Leber, Pankreas und Gallenblase. Das Haut- und Hautanhangsystem umfasst Haut, Haare, Nägel, Schweißdrüsen und Talgdrüsen. Das Harnsystem umfasst Nieren und Blase. Das Immunsystem umfasst weiße Blutkörperchen, Thymus und Lymphknoten. Das endokrine System umfasst Hirnanhangdrüse, Schilddrüse, Nebenniere und Nebenschilddrüse.
Verschiedene Sensoren können angewandt werden, um die in den oben angeführten physiologischen Systemen auftretenden Prozesse zu analysieren und zu messen und physiologische Parameter zu erzeugen, die als Ergebnis auf Gesundheit oder Wohlbefinden schließen lassen. Als ein Beispiel generiert ein Pulsoxymetrie-Sensor eine Plethysmogramm-Wellenform, aus der, neben anderen Parametern, die Sauerstoffsättigung von arteriellem Blut und die Pulsfrequenz bestimmt werden können. Als weiteres Beispiel kann ein akustischer Sensor verwendet werden, um Luftstromgeräusche in Lunge, Bronchien oder Luftröhre zu erfassen, die auf die Atemfrequenz schließen lassen.
Die oben angeführten physiologischen Systeme bewahren die Stabilität, Balance und das Gleichgewicht eines Lebewesens. Modulation kann vorteilhaft angewandt werden, um die Erfassung von Prozessen zu verstärken, die innerhalb dieser physiologischen Systeme auftreten. Ein Beispiel für natürliche Modulation ist die Gewebevibration in der Luftröhre infolge des Zuflusses und Abflusses von Luft zwischen Lunge und Nase und Mund. Diese Vibration erzeugt Schallwellen mit höherer Frequenz als die zugrunde liegende Atmung. Ein akustischer Sensor, der eine am Hals angebrachte piezoelektrische Vorrichtung nutzt, kann diese Schallwellen erfassen und eine modulierte Schallwellenhüllkurve ausgeben, die demoduliert werden kann, um die Atemfrequenz abzuleiten. Ein akustischer Atemfrequenzsensor und ein entsprechender Sensorprozessor werden beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr. 12/904789, eingereicht am 14. 10. 2010, mit dem Titel ”Acoustic Respiratory Monitoring Systems and Methods” (Systeme und Verfahren zur akustischen Atmungsüberwachung), zediert an die Masimo Corporation, Irvine, CA (”Masimo”) und hier durch Verweis einbezogen.
Ein weiteres Beispiel natürlicher Modulation ist der pulsierende arterielle Blutfluss an einer peripheren Gewebestelle, wie z. B. einer Fingerspitze, der von durch das Herz erzeugten Druckwellen herrührt. Ein optischer Sensor generiert eine Plethysmogramm-Wellenform, die auf Veränderungen einer Lichtabsorption infolge des pulsierenden Blutflusses anspricht, um die Blutzusammensetzung zu messen, wie z. B. Hämoglobinbestandteile. Dieses Plethysmogramm moduliert außerdem eine Atmungshüllkurve, die demoduliert werden kann, um die Atemfrequenz abzuleiten.
Ein Beispiel künstlicher Modulation ist ein physiologischer Sensor mit einem Beschleunigungsmesser und einem Vibrationselement, die so auf einem Träger montiert sind, dass das Vibrationselement in mechanischer Verbindung mit dem Beschleunigungsmesser steht. Eine Schnittstelle überträgt mindestens eine Achse des Beschleunigungsmessersignals zu einem Überwachungsgerät. Der Träger wird an der Hautoberfläche eines Lebewesens befestigt, und das Vibrationselement wird aktiviert, um die Verbindung zur Hautoberfläche mit einer Modulationsfrequenz zu modulieren. In einer Ausführungsform reagiert ein künstlich modulierter Sensor auf die durch die Atmung ausgelösten Bewegungen an der Hautoberfläche.
Ein Aspekt eines modulierten physiologischen Sensors ist ein nichtinvasiver Sensor, der auf eine physiologische Reaktion eines Lebewesens auf eine innere oder äußere Störung anspricht, die sich zu einem Oberflächenbereich des Lebewesens ausbreitet. Der modulierte physiologische Sensor weist einen Detektor auf, der für Kommunikation mit einem Oberflächenbereich eines Lebewesens konfiguriert ist, um als Antwort auf eine physiologische Reaktion des Lebewesens auf die Störung ein Signal zu erzeugen. Ein Modulator variiert die Kopplung des Detektors zu dem Oberflächenbereich, um das Detektorsignal zumindest in Abständen zu maximieren. Ein Überwachungsgerät steuert den Modulator und empfängt ein Detektorsignal, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der auf einen physiologischen Zustand des Lebewesens schließen lässt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Modulator ein Vibrationselement, das die Kopplung des Detektors zu dem Oberflächenbereich mechanisch verstärkt. Auf einem Träger sind der Detektor und das Vibrationselement zusammen montiert. Durch eine Halterung werden Träger, Detektor und Vibrationselement lösbar an dem Oberflächenbereich befestigt. In einer Ausführungsform ist der Detektor ein Beschleunigungsmesser, und das Vibrationselement ist ein Kleinstmotor. Der Träger ist eine Leiterplatte, auf welcher der Beschleunigungsmesser und der Kleinstmotor mechanisch montiert und elektrisch verbunden sind. Die Halterung ist ein Band mit einer klebrigen Seite, die an dem Oberflächenbereich haftet, und einer Gehäuseseite, welche die Leiterplatte einschließt.
Ein anderer Aspekt eines modulierten physiologischen Sensors ist ein Abtastverfahren, das einen Detektor bereitstellt, der auf eine in einem Lebewesen erzeugte physiologische Welle anspricht, die sich zu einer Hautoberfläche ausbreitet, und das den Detektor an die Hautoberfläche koppelt. Die Detektorkopplung wird so moduliert, dass ein moduliertes Detektorausgangssignal erzeugt wird, das auf die physiologische Welle schließen lässt. Das Detektorsignal wird demoduliert, um ein physiologisches Signal abzuleiten, und aus dem physiologischen Signal wird ein physiologischer Parameter bestimmt. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Modulation eine Vibration des Detektors durch gemeinsame Montage des Detektors und eines Vibrationselements. Detektor und Vibrationselement können zusammen auf einem gemeinsamen Träger montiert werden, der an der Hautoberfläche befestigt wird. Ein zweiter Detektor und ein zweites Vibrationselement können auf dem gemeinsamen Träger montiert und von der Kombination aus Detektor und Vibrationselement entkoppelt werden.
Ein weiterer Aspekt eines modulierten physiologischen Sensors ist eine Detektoreinrichtung, die auf sich ausbreitende physiologische Signale anspricht, die eine Hautoberfläche eines Lebewesens erreichen, und eine Modulatoreinrichtung, um die Kopplung der Detektoreinrichtung an die Hautoberfläche zu variieren. Ein Überwachungsgerät demoduliert ein Sensorsignal von der Detektoreinrichtung, um die sich ausbreitenden physiologischen Signale zu analysieren und einen physiologischen Ausgabeparameter zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsformen nimmt eine Trägereinrichtung die Detektoreinrichtung und die Modulatoreinrichtung auf, und eine Halterung sichert den Träger an der Hautoberfläche. Ein Steuersignal vom Überwachungsgerät stellt eine Frequenz der Modulatoreinrichtung oberhalb einer unteren Grenzfrequenz der Detektoreinrichtung ein. In einer Ausführungsform ist die Modulatoreinrichtung ein Vibrationselement, die Detektoreinrichtung sind mehrere Detektore, die Modulatoreinrichtung sind mehrere Vibrationselemente, und die Trägereinrichtung enthält mindestens ein Trennelement, um die Detektor/Vibrationselement-Paare voneinander zu trennen bzw. zu isolieren. In einer Ausführungsform moduliert das Vibrationselement den Detektor ferngesteuert mittels einer Schallwelle.
1 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm eines modulierten physiologischen Sensors in Verbindung mit den physiologischen Systemen eines Lebewesens;
2 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Ausführungsform eines modulierten physiologischen Sensors; die 3A–D zeigen Amplitude/Zeit-Graphen und entsprechende Amplitude/Frequenz-Graphen einer physiologischen Reaktion und einer entsprechenden modulierten und erfassten Reaktion;
4 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Ausführungsform eines vibrationsmodulierten physiologischen Sensors;
5 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Ausführungsform eines vibrationsmodulierten Sensors mit mehreren Elementen; die 6A–F zeigen Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen von modulierten physiologischen Sensoren;
7 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer Ausführungsform eines physiologischen Sensors mit Vibrationselement und Beschleunigungsmesser;
8 zeigt ein ausführliches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines physiologischen Sensors mit Vibrationselement und Beschleunigungsmesser;
9A–B zeigen perspektivische Ansichten einer Ausführungsform eines physiologischen Sensors mit Vibrationselement und Beschleunigungsmesser im zusammengebauten bzw. explodierten Zustand; und
10 zeigt ein Ausgangssignal/Zeit-Diagramm eines physiologischen Sensors mit Vibrationselement und Beschleunigungsmesser, das Atmungshüllkurven in dreiachsiger Darstellung bei ein- und ausgeschalteter Vibration darstellt.
1 veranschaulicht allgemein einen modulierten physiologischen Sensor 100, der mit den physiologischen Systemen 20 eines Lebewesens 10 in Verbindung steht. Physiologische Reaktionen 50 auf äußere 30 oder innere Störungen 40 breiten sich zur Körperoberfläche 12 aus und werden zu einem oder mehreren Detektoren 120 gekoppelt 110. Diese physiologischen Reaktionen 50 lassen auf Zustände und Prozesse der physiologischen Systeme 20 schließen. Die Detektoren 120 sprechen auf gekoppelte physiologische Reaktionen 112 an und erzeugen Detektorausgangssignale 122. Ein oder mehrere Überwachungsgeräte 20 reagieren auf die Detektorausgangssignale 122 und berechnen physiologische Parameter 6, welche die Zustände und Prozesse der physiologischen Systeme 20 quantifizieren. Die Kopplung(en) 110 wird (werden) vorteilhaft unter der Steuerung des einen oder der mehreren Überwachungsgeräte 20 moduliert 130, um die Detektion der physiologischen Reaktionen 50 zu verstärken, wie weiter unten ausführlicher beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfassen die Detektoren 120 jede Vorrichtung, die auf die gekoppelten physiologischen Reaktionen 112 anspricht, wie z. B. optische, akustische, elektrische, mechanische, chemische und thermische Mechanismen, um einige zu nennen. Die Detektorausgangssignale 122 können Blut-Photoplethysmogramme, EKG, EEG und Körperschallwellenformen einschließen; Anzeigen von Hautfarbe, Temperatur, Bewegung oder Druck und chemische Reaktionen und Messungen von Feuchtigkeit, Atem, Schweiß oder Gerüchen, um einige zu nennen. Das eine oder die mehreren Überwachungsgeräte 20 können jedes beliebige Gerät oder jede Gerätekombination einschließen, die auf die Detektorausgangssignale 122 allein oder in Kombination ansprechen, um physiologische Parameter 6 zu berechnen oder auf andere Weise abzuleiten, die einen oder mehrere Aspekte der physiologischen Systeme 20 und entsprechende Zustände und Prozesse, die den physiologischen Reaktionen 50 entsprechen, messen, grafisch darstellen, quantitativ bestimmen oder auf andere Weise anzeigen. Beispiele von Parametern sind unter anderem Messungen des Kreislaufsystems, wie z. B. der Sauerstoffsättigung, Herzfrequenz, des Blutzuckergehalts und des Blutdrucks; und Messungen des respiratorischen Systems, wie z. B. der Atemfrequenz und des Atemvolumens, um nur einige zu nennen. Parameter 6 können auch Anzeigen bestimmter anomaler physiologischer Zustände einschließen, wie z. B. Schlafapnoe, Anämie und Hypoglykämie, um einige zu nennen.
Wie gleichfalls in 1 dargestellt, können äußere Störungen 30 natürlich sein, wie z. B. Änderungen der physikalischen Umgebung einer Person, zu der beispielsweise Temperatur, Druck, Licht und Geräusch gehören. Äußere Störungen 30 können auch künstlich sein, wie z. B. der mechanische Druck, der beispielsweise durch ein Atemgerät zu Atmungsunterstützung oder durch einen Impulsgeber an einer Fingerspitze zur Messung der venösen Sauerstoffsättigung ausgelöst wird. Innere Störungen 40 schließen normales und anomales Funktionieren und Interaktionen verschiedener physiologischer Systeme 20 ein; dazu gehören Kreislauf- und Atmungsfunktionen, um einige zu nennen. Innere Störungen 40 können auch künstlich sein, wie z. B. als Folge eines Schrittmachers oder eines anderen implantierten Geräts. Physiologische Reaktionen 50, die aus äußeren Störungen 30 oder inneren Störungen 40 resultieren, umfassen beispielsweise eine Expansion oder Kontraktion der Körperoberfläche, etwa aufgrund einer Inflation/Deflation der Lunge; eine Schallwelle, die aufgrund eines Herzschlags oder Darmgeräuschs vom Körperinneren zur Körperoberfläche gelangt; oder eine Transversalwelle, die infolge eines Muskelkrampfs entlang der Körperoberfläche wandert. Im Allgemeinen kann eine physiologische Reaktion 50 ein Impuls, eine Welle oder andere Schwankung oder Veränderung optischer, akustischer, elektrischer, mechanischer, chemischer oder thermischer Natur sein. Ferner brauchen äußere Störungen 30 oder innere Störungen 40 nicht vom gleichen Typ oder von gleicher Art (z. B. optisch, akustisch, elektrisch, mechanisch, chemisch oder thermisch) zu sein, wie die entsprechende physiologische Reaktion 50 oder das auf die physiologische Reaktion 50 ansprechende Detektorelement 120. Zum Beispiel kann eine Injektion (äußere chemische Störung) eine Herzrhythmusstörung auslösen, die zu einer akustischen oder mechanischen Welle (physiologischen Reaktion) führt, die sich zur Hautoberfläche ausbreitet und durch einen akustischen oder mechanischen Sensor oder beide erfasst wird. Ferner kann die Herzrhythmusstörung zu einer arteriellen Pulsanomalie führen, welche die optischen Merkmale einer Gewebestelle verändert, die durch einen an der Gewebestelle angebrachten optischen Sensor gemessen werden.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines modulierten physiologischen Sensors 200, der an einer Körperoberfläche 12 anhaftet und so konfiguriert ist, dass er auf physiologische Reaktionen 50 anspricht, wie oben beschrieben. Der Sensor 200 weist eine Kopplung 210, einen Detektor 220, eine Schnittstelle 230 und einen Modulator 240 auf. Ein Überwachungsgerät (nicht dargestellt) gibt Steuersignale 232, 234 an den Sensor 200 aus und empfängt Signale 232 vom Sensor 200.
Die Schnittstelle 230 überträgt als Reaktion auf Treibersignale 222 zum Detektor 220 Detektorsignale 222 zum Überwachungsgerät. Die Schnittstelle 230 überträgt außerdem ein Modulatorsteuersignal 242 zum Modulator 240. Der Modulator 240 reagiert auf das Modulatorsteuersignal 242, um eine Modulation 244 für die Kopplung 210 zu erzeugen.
Wie in 2 dargestellt, variiert der Modulator 240 die Kopplung 210 des Detektors 220 zur Körperoberfläche 12 und daher zu der physiologischen Reaktion 50. Insbesondere verändert sich die Körperoberfläche 12 einer Person, einschließlich Haut und darunter liegender Gewebe, mit dem Individuum und tatsächlich mit dem Ort auf einem bestimmten Individuum. Diese Veränderungen betreffen die Form, Textur, Farbe und Elastizität, um einige zu nennen. An sich ist es unwahrscheinlich, dass eine feste Kopplung eine optimale Schnittstelle zwischen Körperoberfläche und Detektor liefert. In der Tat ist die effiziente und effektive Kopplung zwischen Körperoberfläche und Detektor für die meisten, wenn nicht alle physiologischen Sensoren ein Problem. Zum Beispiel erfordern übliche EKG-Elektroden ein leitfähiges Gel für eine wirksame Kopplung zu einer Hautoberfläche. Der Modulator 240 variiert vorteilhaft die Detektorkopplung 210 zur Hautoberfläche kontinuierlich über einen Bereich von Kontaktkräften an der Haut/Sensor-Schnittstelle. Für einen elektrischen Detektor etwa verändert diese variierte Kopplung den elektrischen Widerstand des Detektors an der Hautoberfläche über einen Wertebereich. Für einen mechanischen Detektor verändert die variierte Kopplung die mechanische Impedanz des Detektors an der Hautoberfläche über einen Wertebereich. Für einen akustischen Detektor beispielsweise verändert die variierte Kopplung die akustische Impedanz des Detektors an der Hautoberfläche über einen Wertebereich. Als Ergebnis dieser variablen Detektorkopplung zur Hautoberfläche weist der Detektor in jedem Modulationszyklus maximale und minimale Kopplung auf. Ferner kann die Modulationsfrequenz oberhalb etwaiger unterer Ansprechgrenzfrequenzen des Detektors eingestellt werden. Dementsprechend verstärkt die Modulation günstigerweise das Detektorsignal 222, wie nachstehend in Bezug auf die 3A–D ausführlicher beschrieben.
Die 3A–D veranschaulichen eine Reaktion physiologischer Systeme auf Störungen und eine entsprechende modulierte und erfasste Abtastung der Reaktion. 3A zeigt ein typisches Zeitbereichsdiagramm 310 einer physiologischen Systemreaktion 301 mit relativ niedriger Amplitude und niedriger Frequenz auf irgendeine Form einer inneren oder äußeren Störung. 3B zeigt ein entsprechendes typisches Frequenzbereichsdiagramm 320 der physiologischen Systemreaktion 301. Die physiologische Reaktion 301 kann schwer nachweisbar sein, entweder wegen eines kleinen Amplitudensignals 301 oder wegen einer Signalfrequenz f_r 302, die niedriger ist als die Detektorgrenzfrequenz f_c 304, d. h. außerhalb des Detektordurchlassbereichs 303 liegt.
3C zeigt ein typisches Zeitbereichsdiagramm 330 einer modulierten Detektorantwort 305 auf die oben beschriebene Reaktion 301 (3A). Die Antwort 305 weist eine Modulation 306 und eine Hüllkurve 307 auf. Insbesondere weist der physiologische Sensor 200 (2) eine modulierte Kopplung 210 (2) auf, die mindestens einmal pro Modulationszyklus eine maximale Kopplung eines Detektors 220 (2) zu einer Körperoberfläche 12 (2) erreicht oder annähert, wie oben in Bezug auf 2 beschrieben. Dementsprechend verstärkt der modulierte Detektor 220 (2) das physiologische Signal 301 (3A) während der maximalen Kopplung und schwächt das physiologische Signal 301 (3A) während der minimalen Kopplung. Diese zyklische Verstärkung/Abschwächung erzeugt eine Hüllkurve 307, die effektiv eine Verstärkung der physiologischen Reaktion 301 ist (3A).
3D zeigt ein typisches Frequenzbereichsdiagramm 340 einer modulierten physiologischen Sensorantwort 305 (3C). in verschiedenen Ausführungsformen wird die Modulationsfrequenz f_mod 308 wesentlich höher eingestellt als eine etwaige untere Grenzfrequenz f_c 304 des Detektors, so dass die Sensorantwort 305 völlig innerhalb des Detektordurchlassbereichs 303 liegt (3B).
Wie in Bezug auf die 3A–D beschrieben, wird in verschiedenen Ausführungsformen eine verstärkte Version der physiologischen Reaktion 301 (3A) aus der Sensorantwort 305 (3C) durch eines von verschiedenen bekannten AM-Demodulationsverfahren abgeleitet. Dazu gehören die Hüllkurvendetektion mit einem Gleichrichter oder die Produktdetektion mittels Multiplikation durch einen lokalen Oszillator, um einige zu nennen.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines vibrationsmodulierten physiologischen Sensors 400. Der Sensor 400 weist einen Detektor 410, ein Vibrationselement (”vib”) 420, einen Träger 430 und eine Schnittstelle 440 zu einem Überwachungsgerät auf. Der Detektor 410 und das Vibrationselement (vib) 420 sind beide auf dem Träger 430 montiert. In einer Ausführungsform ist der Detektor 410 so montiert, dass er direkt an die Körperoberfläche 12 ankoppelt 401. Zum Beispiel kann der Detektor 410, wie dargestellt, durch den Träger 430 durchgehend montiert werden. In anderen Ausführungsformen wird der Detektor 410 benachbart zum Träger 430 befestigt. In weiteren Ausführungsformen kommt der Detektor 410 unter Umständen überhaupt nicht in Kontakt mit der Körperoberfläche 12, wie z. B. bei einem Detektor auf Beschleunigungsmesser-Basis, der weiter unten in Bezug auf die 7–10 beschrieben wird. In einer Ausführungsform ist das Vibrationselement 420 ein Kleinstmotor, wie weiter unten in Bezug auf die 7–10 beschrieben. In anderen Ausführungsformen ist das Vibrationselement 420 eine(r) von verschiedenen Unwuchtmotoren, Schwingspulen oder ähnlichen elektromechanischen Vorrichtungen. In weiteren Ausführungsformen ist das Vibrationselement 420 irgendeine mechanische, elektromagnetische, piezoelektrische, pneumatische, elektrische, akustische oder magnetische Vorrichtung, die als Reaktion auf ein elektrisches Signal vibriert.
Wie in 4 dargestellt, wird der Detektor 410 und daher die Kopplung 401 über den Träger 430 vibrationsmoduliert 420. Der Träger 430 kann irgendein Material sein, das Vibrationen effizient vom Vibrationselement 420 zum Detektor 401 überträgt oder leitet. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Träger 430 ein Leiterplattenmaterial, das mechanische Halterungen für Sensorkomponenten bereitstellt und elektrische Verbindungen zwischen ihnen trägt.
Wie gleichfalls in 4 dargestellt, gibt ein Überwachungsgerät (nicht dargestellt) Steuersignale 442, 444 an den Sensor 400 aus und empfängt Signale 442 vom Sensor 400. Als Reaktion auf Antriebssteuersignale 412 zum Detektor 420 überträgt die Schnittstelle 440 Detektorsignale 412 zum Überwachungsgerät. Die Schnittstelle 440 überträgt außerdem ein Vibrationssteuersignal 422 zum Vibrationselement 420. Das Vibrationselement 420 reagiert auf das Vibrationssteuersignal 422, indem es über den Träger 430 eine Modulation der Kopplung 401 generiert. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Detektor 410 mechanisch sein, wie z. B. ein weiter unten in Bezug auf die 7–10 beschriebener Beschleunigungsmesser. In anderen Ausführungsformen kann der Detektor 410 elektrisch sein, wie z. B. eine Elektrode zum Abtasten von EKG- oder EEG-Signalen; oder optisch, wie z. B. eine Photodiode, oder akustisch, wie z. B. eine piezoelektrische Vorrichtung; oder thermisch, wie z. B. eine Thermosäule, ein Pyrometer, ein Thermistor, ein Thermoelement, eine IR-Photodiode oder Temperaturdiode, um einige zu nennen.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform eines vibrationsmodulierten Mehrelementsensors 500 mit zwei oder mehreren Sensorelementen 510, 520, einem oder mehreren Vibrationselementen (vibs) 530, 540, einem Träger 550 und einer Schnittstelle 560 zu einem Überwachungsgerät. Die Sensorelemente 510, 520 können jeweils Detektoren oder eine Kombination aus einem oder mehreren Detektoren und einem oder mehreren Emittern sein. In einer Ausführungsform sind die Sensorelemente 510, 520 unterschiedliche Detektortypen. Zum Beispiel kann das Element1 510 mechanisch sein, und das Element2 kann elektrisch sein. In einer Ausführungsform können die Sensorelemente 510, 520 ein Emitter und ein entsprechender Detektor sein. Zum Beispiel kann das Element1 510 eine Leuchtdiode (LED) zum Beleuchten einer Gewebestelle sein, und das Element2 520 kann ein optischer Detektor sein, wie z. B. eine Diode oder eine Diodenmatrix zum Empfang des LED-Lichts nach Abschwächung durch die Gewebestelle. Günstigerweise bilden mehrere Elemente 510, 520 auf einem einzigen Träger 550 eine Matrix von gleichartigen Sensoren für eine erhöhte Nachweisfähigkeit oder für richtungsabhängige Abtastfähigkeit, wie etwa zur Bestimmung der Quelle eines Körpergeräuschs, um nur ein Beispiel anzuführen. Günstigerweise bilden mehrere Elemente 510, 520 auf einem einzigen Träger 550 eine Matrix von unterschiedlichen Sensoren in einer einzigen Sensorbaugruppe bzw. einem einzigen Sensorpaket für gleichzeitige Erfassung und Analysen von mehreren Typen oder Arten physiologischer Reaktionen auf die gleichen oder verschiedene äußere oder innere Störungen.
Wie in 5 dargestellt, können mehrere Vibrationselemente 530, 540 durch einen Trägerisolator 570 getrennt werden. Auf diese Weise bewirkt das Vibrationselement1 530 ausschließlich die Kopplung 501 des Elements1 510 an eine Körperoberfläche 12, und ebenso bewirkt das Vibrationselement2 540 ausschließlich die Kopplung 502 des Elements2 520 an eine Körperoberfläche 12. Mehrere isolierte Vibrationselemente 530, 540 ermöglichen günstigerweise, dass jedes Vibrationselement 530, 540 bezüglich Amplitude und Frequenz an ein bestimmtes Element 510, 520 angepasst oder auf andere Weise darauf abgestimmt wird. In einer Ausführungsform ist der Isolator 570 ein Material, das mechanische/akustische Wellen bei der einen oder den mehreren Frequenzen des Vibrationselements signifikant abschwächt.
Wie gleichfalls in 5 dargestellt, gibt ein Überwachungsgerät (nicht dargestellt) Steuersignale 562 zum Sensor 500 aus und empfängt Signale 562 vom Sensor 500. Als Reaktion auf Antriebssteuersignale 512, 522 überträgt die Schnittstelle 560 Elementsignale 512, 522 zum Überwachungsgerät. Die Schnittstelle 560 überträgt außerdem Vibrationssteuersignale (vib-Steuersignale) 564 zu den Vibrationselementen (vibs) 530, 540. Die Vibrationselemente 530, 540 reagieren auf die Vibrationssteuersignale 564, indem sie eine Modulation ihrer jeweiligen Kopplungen 501, 502 generieren.
Die 6A–F veranschaulichen verschiedene modulierte physiologische Sensorkonfigurationen. Wie in 6A dargestellt, weist eine Ausführungsform eines integrierten Sensors 610 einen Träger 612, einen Detektor 614, ein Vibrationselement (vib) 615, einen E/A (Eingang/Ausgang) 617, eine Halterung 618 und eine elektrische Verbindung 619 zu einem Überwachungsgerät oder ähnlichen Gerät (nicht dargestellt) auf. Der Träger 612 nimmt den Detektor 614, das Vibrationselement 615 und den Eingang/Ausgang 617 auf. In einer Ausführungsform stellt der Träger 612 außerdem Zwischenverbindungen für elektrische Leiterbahnen zwischen dem Eingang/Ausgang und dem Detektor 614 sowie dem Vibrationselement 615 bereit. Der Eingang/Ausgang 617 sendet/empfängt Sensorsignale/Steuersignale und insbesondere Antriebssignale zum Vibrationselement 615 und Signale vom Detektor 614. Die Halterung 618 befestigt bzw. klebt den Träger 612 und die darauf montierten Komponenten 614–617 an eine Körperoberfläche an. In einer Ausführungsform wird der Detektor 614 durch den Träger 612 durchgehend montiert, um ihn direkt oder über die Halterung 618 an eine Körperoberfläche anzukoppeln. Das Vibrationselement 615 moduliert günstigerweise die Kopplung des Detektors 614 an die Körperoberfläche über den Träger 612, auf dem der Detektor 614 und das Vibrationselement 615 zusammen montiert sind.
Wie in 6B dargestellt, weist eine semiintegrierte Ausführungsform 620 des Sensors einen Träger 622, einen Detektor 624, ein Vibrationselement 625, einen Eingang/Ausgang 627, eine Halterung 628 und eine elektrische Verbindung 629 zu/von einem Überwachungsgerät oder einem anderen Steuerungs- oder Anzeigegerät auf. Die semiintegrierte Sensor-Ausführungsform 620 ist der integrierten Sensor-Ausführungsform 610 ähnlich, außer dass der Eingang/Ausgang 627 außerhalb des Sensors 620 liegt und im Überwachungsgerät (nicht dargestellt) oder in einer Kapsel (nicht dargestellt) zwischen dem Sensor 620 und dem Überwachungsgerät montiert werden kann. Der Eingang/Ausgang 627 steht in elektrischer Verbindung 626 mit dem Detektor 624 und dem Vibrationselement 625, beispielsweise über Verkabelung oder eine andere Verbindungstechnologie. Der Eingang/Ausgang 627 steht außerdem in elektrischer Verbindung 629 mit einem Überwachungsgerät.
Wie in 6C dargestellt, weist eine trägerlose Ausführungsform eines Sensors 630 einen Detektor 634, ein Vibrationselement 635, einen Eingang/Ausgang 637, eine Halterung 638 und eine elektrische Verbindung 639 auf, die Signale und Steuersignale zwischen dem Eingang/Ausgang 637 und einem Überwachungsgerät oder ähnlichen Gerät (nicht dargestellt) überträgt. In dieser Ausführungsform wird ein Träger durch den Detektor 634 oder genauer die Detektorbaugruppe ersetzt, wie z. B. durch einen Chipträger. Dementsprechend sind das Vibrationselement 635 und der Eingang/Ausgang 637 innerhalb der Detektorbaugruppe 634 oder darauf montiert oder auf andere Weise direkt damit gekoppelt, so dass die Detektorbaugruppe 634 direkt an die Körperoberfläche angekoppelt ist und mit der Halterung 638 in Position gehalten wird. In einer Ausführungsform ist die Halterung 638 einfach eine Haftschicht an der Detektorbaugruppe 634.
Wie in 6D dargestellt, weist eine Sensormatrix-Ausführungsform 640 einen Träger 642, mehrere Detektoren 644, ein Vibrationselement 645, einen Eingang/Ausgang 647, eine Halterung 648 und eine elektrische Verbindung 649 auf. Die Sensormatrix-Ausführungsform 640 ist der semiintegrierten Ausführungsform 620 (6B) ähnlich, mit Ausnahme der mehreren Detektoren 644. Die Detektoren 644 können alle der gleiche Gerätetyp sein (mechanisch, elektrisch, akustisch usw.), können alle verschieden oder eine Mischung aus einer oder mehreren Untergruppen vom gleichen Gerätetyp mit einem oder mehreren unterschiedlichen Gerätetypen sein. Günstigerweise bilden mehrere Detektoren 644 auf einem einzigen Träger 642 eine Matrix von gleichartigen Sensoren für eine erhöhte Nachweisfähigkeit oder für Richtungs-Abtastfähigkeit, wie etwa zur Bestimmung der Quelle eines Körpergeräuschs. Günstigerweise bilden mehrere Detektoren 644 auf einem einzigen Träger 642 eine Matrix von unterschiedlichen Detektoren in einer einzigen Sensorbaugruppe für gleichzeitige Erfassung und Analysen von mehreren Typen oder Arten physiologischer Reaktionen auf die gleichen oder verschiedene äußere oder innere Störungen. Günstigerweise stellt eine Mischung von Detektoren und Transmittern (nicht dargestellt), wie z. B. eine oder mehrere LEDs und ein oder mehrere Photodioden-Detektoren, aktive Abtastfähigkeiten bereit, wie z. B. Ausleuchtung und Analyse von arteriellem (pulsierendem) Blutfluss. Günstigerweise können ein oder mehrere Vibrationselemente 645 sowohl Modulation als auch einen aktiven Puls bereitstellen, etwa zur Analyse von nicht pulsierendem (venösem) Blutfluss, um nur ein Beispiel anzuführen.
Wie in 6E dargestellt, weist eine nicht integrierte Sensor-Ausführungsform 650 einen Detektor 654, ein Vibrationselement 655 und Halterungen 658 auf. Der Detektor 654 und das Vibrationselement 655 sind getrennt 658 an einer Körperoberfläche angebracht. Der Eingang/Ausgang 657 steht in elektrischer Verbindung 656 mit dem Detektor 654 und dem Vibrationselement 655, beispielsweise über Verkabelung oder eine andere Verbindungstechnologie, einschließlich drahtloser Verbindung. Ferner liegt der Eingang/Ausgang 657 außerhalb des Sensors 650 und kann in dem Überwachungsgerät (nicht dargestellt) oder in einer Kapsel (nicht dargestellt) zwischen dem Sensor 650 und dem Überwachungsgerät mit elektrischen Verbindungen 659 zwischen dem E/A 657 und dem Überwachungsgerät montiert werden. Günstigerweise ist das Vibrationselement 655 an der Körperoberfläche in unmittelbarer Nähe zum Detektor 654 angebracht, so dass durch das Vibrationselement im Körper erzeugte Oberflächenwellen 601 die Kopplung zwischen dem Detektor 654 und der Körperoberfläche modulieren.
Wie in 6F dargestellt, weist eine berührungslos arbeitende Sensor-Ausführungsform 660 einen Detektor 664 und einen Modulatorbaustein 665 auf. Der Modulatorbaustein 668 weist ein Vibrationselement 665 und einen Eingang/Ausgang 667 auf. Günstigerweise moduliert das Vibrationselement 665 berührungslos den Detektor 664, wenn es in die Nähe des Detektors 664 gebracht wird. Insbesondere erzeugt das Vibrationselement 665 eine Schallwelle 602, die den Detektor in Vibration versetzt, um die Detektorkopplung zur Körperoberfläche zu modulieren. Insbesondere breitet sich die Schallwelle 602 durch ein zwischen dem Vibrationselement 665 und dem Detektor 664 liegendes Medium aus. Dieses Medium kann ein Luftspalt sein, wenn der Baustein 668 unmittelbar über dem Detektor 664 positioniert ist, oder das Medium kann Gewebe sein, wenn der Baustein 668 unmittelbar über oder auf der Körperoberfläche nahe dem Detektor 664 positioniert ist.
7 veranschaulicht allgemein eine Ausführungsform eines modulierten physiologischen Sensors 700 mit einem Beschleunigungsmesser 710 und einem Vibrationselement (vib) 720, die auf einem gemeinsamen Träger 730 montiert sind. Eine Halterung (nicht dargestellt) klebt oder koppelt den Träger 730 auf andere Weise an eine Körperoberfläche 12 an. Der Beschleunigungsmesser 710 hat drei Ausgangssignale 712, die auf Beschleunigungen in drei Dimensionen (x, y, z) ansprechen und günstigerweise den Sensor 700 befähigen, die Amplitude, Richtung und/oder Ausbreitungsart (translatorisch 85, 87 und longitudinal 86, 88) zu erfassen und festzustellen, ob die sich ausbreitenden Wellen Körperwellen 85, 86 oder Oberflächenwellen 87 sind. Das Vibrationselement 720 moduliert mechanisch die Kopplung des Trägers 730 und entsprechend die Kopplung des Beschleunigungsmessers 710 an die Körperoberfläche 12. Die Frequenz des Vibrationselements 720 wird so gewählt, dass sie wesentlich höher ist als die Frequenz der sich ausbreitenden Wellen 85–88. An sich sind die x-, y- und z-Ausgangssignale 712 des Beschleunigungsmessers jeweils amplitudenmodulierte (AM) Darstellungen der Ausbreitungen 85–87. Günstigerweise verstärkt die modulierte Kopplung die Ausbreitungen erheblich wegen einer maximalen Wechselstromkopplung, die einmal in jedem Zyklus des Vibrationselements auftritt. Diese maximale Wechselstromkopplung ist erheblich größer, als sie mit irgendeiner statischen Kopplung des Beschleunigungsmessers an die Körperoberfläche 12 praktisch erzielt werden kann. Dementsprechend können Ausbreitungen mit sehr niedriger Amplitude erfasst und gemessen werden, um physiologische Parameter zu liefern. Siehe zum Beispiel einen Atemfrequenzsensor, der nachstehend in Bezug auf 8–10 beschrieben wird.
8 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer Ausführungsform eines vibrationsmodulierten physiologischen Sensors 800. Der Sensor 800 weist eine Halterung 810, einen Träger 820, einen Beschleunigungsmesser 830, einen Kleinstmotor 840, der eine Vibrationsmodulation generiert, eine Beschleunigungsmesserschnittstelle 850, eine Geschwindigkeitssteuerung 860 und Überwachungsgerät-Eingänge/Ausgänge (E/A) 801, 802 auf. In einer Ausführungsform ist der Beschleunigungsmesser 830 ein 3-achsiger (X, Y und Z) linearer LIS352AX-Beschleunigungsmesser mit ±2 g Skalenendwert und analogem Ausgang, beziehbar von STMicroelectronics, Genf, Schweiz. In einer Ausführungsform ist der Kleinstmotor 840 ein 10 mm-Kleinstmotor 310–101, beziehbar von Precision Microdrives Ltd., London, UK. In einer Ausführungsform ist der Träger 820 ein Leiterplattenmaterial, auf dem der Beschleunigungsmesser 830, der Kleinstmotor 840, die Beschleunigungsmesserschnittstelle 850 und die Geschwindigkeitssteuerung 860 mechanisch montiert und elektrisch miteinander verbunden sind. In einer Ausführungsform ist die Halterung 810 ein Klebestreifen, der den Sensor 800 an einer Körperoberfläche eines Lebewesens befestigt. In einer Ausführungsform ist der Überwachungsgerät-Eingang/Ausgang 802 von/zur Geschwindigkeitssteuerung über einen I²C-Bus. In einer Ausführungsform schließt der Überwachungsgerät-Eingang/Ausgang 801 vom/zum Beschleunigungsmesser 830 einen Multiplexer-Steuereingang zum Beschleunigungsmesser 830 ein, um eine der Achsen X, Y und Z für den Beschleunigungsmesser-Ausgang 832 zum Überwachungsgerät auszuwählen. In einer anderen Ausführungsform werden alle Achsen X, Y und Z gleichzeitig am Beschleunigungsmesser-Ausgang 832 bereitgestellt.
Die 9A–B zeigen Darstellungen einer Ausführungsform eines vibrationsmodulierten (vib) physiologischen Sensors 900 im zusammengesetzten bzw. explodierten Zustand, der an einer Hautoberfläche in der Nähe verschiedener Teile des Körpers einer Person befestigt werden kann, wie z. B. des Brustkorbs, der Rippen, des Magens, der Taille, der Arme oder des Rückens, um beispielsweise atmungsbezogene Parameter zu bestimmen. In einer anderen Ausführungsform kann ein modulierter physiologischer Sensor 900 einen mit dem Beschleunigungsmesser und dem Vibrationselement kombinierten optischen Sensor (Strahler und Detektor) aufweisen. Auf diese Weise kann der Sensor physiologische Messungen des pulsierenden Blutflusses für eine Analyse der Blutbestandteile, physiologische Messungen des nicht pulsierenden (venösen) Blutflusses der durch das Vibrationselement künstlich zum Pulsieren gebracht wird, und Atmungsmessungen generieren, die auf plethysmographisch modulierten Wellenformen optischer Sensoren oder vibrationsmodulierten mechanischen (Beschleunigungsmesser-)Wellenformen oder auf beiden basieren.
10 zeigt ein Ausgangssignal 1000 eines physiologischen Vibrations-Beschleunigungsmesser-Sensors, das Atmungshüllkurven-Amplituden 1010 in drei Achsenrichtungen als Funktion der Zeit 1020 darstellt. Die Vibration moduliert kontinuierlich die Kopplung des Beschleunigungsmessers an die Haut, wodurch die gemessene Beschleunigung infolge Atmung effektiv mit der Beschleunigung infolge der Vibration multipliziert wird. Dadurch ergeben sich amplitudenmodulierte Wellenformen 1001–1003, die eine (stark vergrößerte) Atmungshüllkurve anzeigen. Dieser Effekt wird beim Vergleich der Differenz in der Beschleuniger-Reaktion bei eingeschalteter 1012 und ausgeschalteter 1014 Vibration (Kopplungsmodulator) zur Genüge veranschaulicht.
Es gibt verschiedene Anwendungen für einen modulierten physiologischen Sensor, wie oben beschrieben. Ein am Brustkorb montierter Sensor könnte zur Überwachung auf Schlafapnoe zu Hause eingesetzt werden, ebenso wie im Krankenhaus für Patienten in den allgemeinmedizinischen Stationen, die Narkosemittel erhalten. Ein am Unterleib angebrachter Sensor könnte Darmgeräusche überwachen, um eine quantifizierbare Messung der Peristaltik zu ergeben. Eine Doppelsensor-Konfiguration mit einem am oberen Teil und einem am unteren Teil des Abdomens angebrachten Sensor wird zur Diagnose von Darmverschluss, Dünndarmverschlingung oder Intussuszeption (Darminvagination) eingesetzt. Ein über der Speichenarterie montierter Sensor würde eine semikontinuierliche Blutdruckmessung liefern. Eine weitere Konfiguration ist ein Screening-Werkzeug für subklinische Stenose von großen Blutgefäßen. Statt beispielsweise ein Stethoskop über den Halsschlagadern oder dem Abdomen anzusetzen, um den Durchfluss durch die Aorta abzuhören, könnte ein modulierter Sensor eine besser quantifizierbare Messung von Stenose liefern, eine Stufe besser als Auskultation, aber eine Stufe unter einem bildgebenden Verfahren. Eine weitere Anwendung ist die Differentialdiagnose von Herzgeräuschen, unterstützt durch Geräuschunterdrückung der Atmung und anderer mechanischer Bewegungen, um charakteristische Geräuschmuster zu unterscheiden (z. B. Crescendo/Decrescendo).
Ein modulierter physiologischer Sensor ist in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen ausführlich offenbart worden. Diese Ausführungsformen werden lediglich als Beispiele offenbart und sollen den Umfang der nachstehenden Ansprüche nicht einschränken. Für den Durchschnittsfachmann werden viele Veränderungen und Modifikationen ersichtlich sein.

Claims

Modulierter physiologischer Sensor, der auf eine physiologische Reaktion eines Lebewesens auf eine innere oder äußere Störung anspricht, die sich zu einem Oberflächenbereich des Lebewesens ausbreitet und durch einen Detektor erfasst wird, wobei der modulierte physiologische Sensor aufweist: einen Detektor, der so konfiguriert ist, dass er mit einem Oberflächenbereich eines Lebewesens kommuniziert, um ein Signal zu erzeugen, das auf eine physiologische Reaktion des Lebewesens auf eine Störung anspricht; einen Modulator, der die Kopplung des Detektors zu dem Oberflächenbereich variiert, um zumindest in Abständen das Detektorsignal zu maximieren; und ein Überwachungsgerät, das den Modulator steuert und das Detektorsignal empfängt, um einen physiologischen Parameter zu berechnen, der auf einen physiologischen Zustand des Lebewesens schließen lässt.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 1, wobei der Modulator ein Vibrationselement ist, das die Kopplung des Detektors zu dem Oberflächenbereich mechanisch verstärkt.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 2, der ferner einen Träger aufweist, auf dem der Detektor und das Vibrationselement zusammen montiert sind.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 3, der ferner eine Halterung aufweist, die den Träger, den Detektor und das Vibrationselement lösbar an dem Oberflächenbereich befestigt.
Modulierter physiologischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Detektor ein Beschleunigungsmesser ist.
Modulierter physiologischer Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Vibrationselement ein Kleinstmotor ist.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 6, wobei der Träger eine Leiterplatte ist, auf welcher der Beschleunigungsmesser und der Kleinstmotor mechanisch montiert und elektrisch verbunden sind.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 7, wobei die Halterung ein Band mit einer klebrigen Seite, die an dem Oberflächenbereich anhaftet, und einer Gehäuseseite ist, welche die Leiterplatte einschließt.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren, das aufweist: Bereitstellen eines Detektors, der auf eine innerhalb eines Lebewesens erzeugte physiologische Welle anspricht, die sich zu einer Hautoberfläche ausbreitet; Ankoppeln des Detektors an die Hautoberfläche; Modulieren der Detektorkopplung, um ein moduliertes Detektorausgangssignal zu generieren, das auf die physiologische Welle schließen lässt; Demodulieren des Detektorsignals, um ein physiologisches Signal abzuleiten; und Bestimmen eines physiologischen Parameters aus dem physiologischen Signal.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach Anspruch 9, wobei das Modulieren Vibrieren des Detektors beinhaltet.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach Anspruch 10, wobei das Vibrieren die gemeinsame Montage des Detektors mit einem Vibrationselement beinhaltet.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach Anspruch 11, wobei die gemeinsame Montage das Montieren des Detektors und des Vibrationselements auf einem gemeinsamen Träger beinhaltet.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach Anspruch 12, das ferner die Befestigung des gemeinsamen Trägers an der Hautoberfläche aufweist.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, das ferner aufweist: Montieren eines zweiten Detektors und eines zweiten Vibrationselements auf dem gemeinsamen Träger; und Trennen der Kombination aus Detektor und Vibrationselement von der Kombination aus dem zweiten Detektor und dem zweiten Vibrationselement.
Modulierter physiologischer Sensor, der aufweist: eine Detektoreinrichtung zur Reaktion auf physiologische Ausbreitungen, die eine Hautoberfläche eines Lebewesens erreichen; eine Modulatoreinrichtung zum Variieren der Kopplung der Detektoreinrichtung an die Hautoberfläche; und ein Überwachungsgerät, das ein Sensorsignal von der Detektoreinrichtung demoduliert, um die physiologischen Ausbreitungen zu analysieren und einen physiologischen Ausgabeparameter zu erzeugen.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 15, der ferner aufweist: eine Trägereinrichtung zur Montage der Detektoreinrichtung und der Modulatoreinrichtung, und eine Halterungseinrichtung zum Befestigen des Trägers an der Hautoberfläche.
Modulierter physiologischer Sensor nach Anspruch 15 oder 16, der ferner ein Steuersignal von dem Überwachungsgerät aufweist, das eine Frequenz der Modulatoreinrichtung oberhalb einer unteren Grenzfrequenz der Detektoreinrichtung einstellt.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Modulatoreinrichtung ein Vibrationselement ist.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei: die Detektoreinrichtung eine Mehrzahl von Detektoren ist; die Modulatoreinrichtung eine Mehrzahl von Vibrationselementen ist; und die Trägereinrichtung mindestens ein Trennelement enthält, um Detektor- und Vibrationselement-Paare zu trennen.
Moduliertes physiologisches Abtastverfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Vibrationselement den Detektor ferngesteuert mittels einer Schallwelle moduliert.