DE102014116858A1 - Medical sensor arrangement - Google Patents
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-
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Medizinische Sensoranordnung zum Erfassen eines Parameters eines Blutkreislaufes, insbesondere zur Erfassung eines Pulsschlages, mit wenigstens zwei Sendern und mit wenigstens zwei Empfängern, wobei die Sender ausgebildet sind, um elektromagnetische Strahlung abzugeben, wobei die Empfänger ausgebildet sind, um elektromagnetische Strahlung zu empfangen, wobei die Sender und Empfänger nebeneinander angeordnet sind, wobei die Sender diagonal zueinander angeordnet sind, und wobei die Empfänger diagonal zueinander angeordnet sind.The invention relates to a medical sensor arrangement for detecting a parameter of a blood circulation, in particular for detecting a pulse beat, comprising at least two transmitters and at least two receivers, wherein the transmitters are designed to emit electromagnetic radiation, wherein the receivers are adapted to receive electromagnetic radiation received, wherein the transmitters and receivers are arranged side by side, wherein the transmitters are arranged diagonally to each other, and wherein the receivers are arranged diagonally to each other.
Description
Die Erfindung betrifft eine medizinische Sensoranordnung zum Erfassen eines Parameters eines Blutkreislaufes. The invention relates to a medical sensor arrangement for detecting a parameter of a blood circulation.
Aus
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Sensoranordnung zum Erfassen eines Parameters eines Blutkreislaufes bereitzustellen. The object of the invention is to provide an improved sensor arrangement for detecting a parameter of a blood circulation.
Die Aufgabe wird durch die Sensoranordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved by the sensor arrangement according to claim 1. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Ein Vorteil der beschriebenen Sensoranordnung besteht darin, dass die Messsignalerfassung verbessert wird. Durch die Anordnung der Sender diagonal zueinander und der Empfänger diagonal zueinander, d.h. eine schachbrettartige Anordnung wird erreicht, dass ein Empfang von elektromagnetischer Strahlung, die von Blut durchströmten Arterien reflektiert wird, für die Erfassung des Parameters des Blutkreislaufes verbessert wird. Eine optisch basierte Pulsmessung kann auf der Tatsache beruhen, dass während der unterschiedlichen Herzpulszyklen (Systole, Diastole) eine unterschiedlich starke Adsorption in den Arterien stattfindet, die gemessen werden kann. Fettschichten und nicht durchblutete Dermis hingegen tragen nicht zu einem Pulssignal bei. Im Gegensatz dazu ist Blut, das durch Venen fließt, davon nicht betroffen und lässt sich nicht zur Pulsmessung heranziehen. An advantage of the described sensor arrangement is that the measurement signal detection is improved. By arranging the transmitters diagonally to each other and the receiver diagonally to each other, i. a checkerboard arrangement is achieved to improve reception of electromagnetic radiation reflected from arteries perfused by blood for the detection of the parameter of the blood circulation. An optically based pulse measurement may be based on the fact that during the different cardiac pulse cycles (systole, diastole) a differentiated adsorption in the arteries takes place, which can be measured. However, fatty layers and non-perfused dermis do not contribute to a pulse signal. In contrast, blood flowing through veins is unaffected and can not be used for pulse measurement.
Mithilfe des beschriebenen Systems wird erreicht, dass mit größerer Wahrscheinlichkeit eine bessere Reflexion von elektromagnetischer Strahlung durch die Arterien erreicht wird. The described system is more likely to achieve better reflection of electromagnetic radiation through the arteries.
Insbesondere bei der Messung an einem Handrücken ist die vorgeschlagene Sensoranordnung von Vorteil. Am Handrücken verlaufen große Venen unmittelbar an der Hautoberfläche, die durch ihre Dicke das elektromagnetische Signal des Senders absorbieren können. Dies führt unter anderem dazu, dass eine Messung am Handgelenk problematisch ist, vor allem weil die Arterien zudem meist tiefer als die Venen liegen. Durch die diagonale Anordnung der Sender und Empfänger zueinander wird dieses Problem reduziert. In particular, when measuring on a back of the hand, the proposed sensor arrangement is advantageous. At the back of the hand large veins run directly to the surface of the skin, which can absorb the electromagnetic signal of the transmitter due to their thickness. One of the consequences of this is that measuring on the wrist is problematic, especially because the arteries are usually deeper than the veins. The diagonal arrangement of the transmitter and receiver to each other, this problem is reduced.
In einer Ausführungsform sind die Sender und/oder die Empfänger in Form von optoelektronischen Bauelementen ausgebildet. Die Empfänger sind in Form einer Fotodiode und die Sender in Form einer lichtemittierenden Diode ausgebildet. Auf diese Weise kann ausreichend hohe Sendeleistung bei gleichzeitig kleiner Baugröße bereitgestellt werden. Zudem kann dadurch eine ausreichend hohe Empfangssensibilität bei kleiner Baugröße erreicht werden. In one embodiment, the transmitters and / or the receivers are designed in the form of optoelectronic components. The receivers are in the form of a photodiode and the transmitters in the form of a light-emitting diode. In this way, sufficiently high transmission power can be provided with a small size. In addition, a sufficiently high reception sensitivity can be achieved with a small size.
In einer weiteren Ausführungsform sind auf jeder Seite bezogen auf eine Mittenachse ein Sender und ein Empfänger angeordnet. Wobei die Mittenachse im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse eines Armbandes ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte Anordnung der Sender und Empfänger erreicht, sodass die Wahrscheinlichkeit für die Erfassung einer hohen Leistung einer von einer Arterie reflektierten elektromagnetischen Strahlung vergrößert ist.In a further embodiment, a transmitter and a receiver are arranged on each side with respect to a center axis. Wherein the central axis is oriented substantially perpendicular to a longitudinal axis of a bracelet. In this way, an advantageous arrangement of the transmitter and receiver is achieved, so that the probability of detecting a high power of an electromagnetic radiation reflected by an artery is increased.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen einem Sender und einem Empfänger, die auf verschiedenen Seiten in Bezug auf die Mittenachse angeordnet sind, größer als 0,4 mm, insbesondere größer als 1 cm. Zudem sind die Abstände zwischen einem Sender und einem Empfänger, die auf verschiedenen Seiten in Bezug auf die Mittenachse angeordnet sind, insbesondere kleiner als 2 cm. Durch diese Wahl des Abstandes wird eine ausreichend hohe Wahrscheinlichkeit für die Erfassung einer von Arterien reflektierten elektromagnetischen Strahlung erreicht, wobei zudem die Sensoranordnung eine relativ kleine Fläche einnimmt.In a further embodiment, the distance between a transmitter and a receiver, which are arranged on different sides with respect to the center axis, is greater than 0.4 mm, in particular greater than 1 cm. In addition, the distances between a transmitter and a receiver, which are arranged on different sides with respect to the center axis, in particular less than 2 cm. By this choice of the distance, a sufficiently high probability for the detection of an electromagnetic radiation reflected by arteries is achieved, wherein in addition the sensor arrangement occupies a relatively small area.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Sender und die Empfänger entlang der Mittenachse und senkrecht zur Mittenachse unterschiedliche Abstände voneinander auf. Insbesondere sind die Abstände entlang der Mittenachse kleiner als die Abstände senkrecht zur Mittenachse. Auch auf diese Weise wird eine hohe Empfangsleistung der von Arterien reflektierten elektromagnetischen Strahlung erreicht, wobei die Bauform der Sensoranordnung relativ klein ist. In a further embodiment, the transmitters and the receivers have different distances from each other along the center axis and perpendicular to the center axis. In particular, the distances along the center axis are smaller than the distances perpendicular to the center axis. In this way, a high reception power of the electromagnetic radiation reflected by arteries is achieved, wherein the design of the sensor arrangement is relatively small.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwischen den Sendern und den Empfängern Schutzwände vorgesehen, sodass eine direkte Bestrahlung der Empfänger durch die Sender ohne eine Reflexion an einer Arterie vermieden wird. In a further embodiment, protective walls are provided between the transmitters and the receivers so that direct irradiation of the receivers by the transmitters without reflection at an artery is avoided.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobeiThe above-described characteristics, features and advantages of this invention as well as the manner in which they are achieved are clearer and more clearly understood in conjunction with the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings, wherein
In der dargestellten Ausführung sind die Sender
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein Sender
Die seitlichen Abstände zwischen einem Sender
Die Sender und die Empfänger sind entlang der Mittenachse
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können anstatt von zwei Reihen von Sendern und Empfängern auch drei Reihen in Form einer 3 × 3-Schachbrettanordnung vorgesehen sein. Zudem kann auch eine Anordnung von 2 × 4 Sendern und Empfängern bzw. von 4 × 4 Sendern und Empfängern vorgesehen sein. Depending on the chosen embodiment, instead of two rows of transmitters and receivers, three rows may also be provided in the form of a 3 × 3 checkerboard arrangement. In addition, an arrangement of 2 × 4 transmitters and receivers or 4 × 4 transmitters and receivers may be provided.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Armband bracelet
- 22
- Sensoranordnung sensor arrangement
- 33
- erster Sensor first sensor
- 44
- zweiter Sensor second sensor
- 55
- erster Empfänger first recipient
- 66
- zweiter Empfänger second receiver
- 77
- erste Schutzwand first protective wall
- 88th
- zweite Schutzwand second protective wall
- 99
- Längsrichtung longitudinal direction
- 1010
- Handgelenk wrist
- 1111
- Vene vein
- 1212
- Arterie artery
- 1313
- Bereich Area
- 1414
- dritte Schutzwand third protective wall
- 1515
- dritter Sensor third sensor
- 1616
- dritter Empfänger third receiver
- 1717
- Mittenachse mid-axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2014-11-18 DE DE102014116858.5A patent/DE102014116858A1/en active Pending
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